JP2019211536A - 照明装置の光源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ素子の放熱を十分に実行でき、しかも小口径の光ファイバーを使用できる照明装置の光源装置を提供すること。【解決手段】光源装置２０１が、第１レーザ光２３５を出射する第１レーザ素子５、第１レーザ光２３５の光軸と略平行に延在する光軸を有する第２レーザ光２３６を出射する第２レーザ素子６、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光２３５の光軸を平行移動する第１光軸平行移動手段、及び第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光２３６の光軸を平行移動する第２光軸平行移動手段を備える。第１光軸平行移動手段に入射する前の第１レーザ光２３５の光軸と、第２光軸平行移動手段に入射する前の第２レーザ光２３６の光軸との距離を、第１光軸平行移動手段を通過した後の第１レーザ光２３５の光軸と、第２光軸平行移動手段を通過した後の第２レーザ光２３６の光軸との距離よりも長くする。【選択図】図３

Description

本開示は、照明装置に用いられる光源装置に関する。
特許文献１に記載されているように、照明装置の光源装置としては、基板と、基板に実装された複数のＬＥＤ（light emitting diode）を備えるものが知られている。
特開２０１７−１７４７４２号公報
照明装置に用いる発光素子として、ＬＥＤでなくてレーザ素子を用いると、輝度が高い優れた照明装置が実現可能になる。しかし、照明装置にレーザ素子を搭載する場合、次のトレードオフの関係を有する課題が存在する。詳しくは、レーザ素子は、発熱量が大きい。よって、基板に複数のレーザ素子を実装する場合、各レーザ素子が熱損傷を起こさないように、各レーザ素子が生じる熱を効率的に発散させる必要があり、隣り合うレーザ素子間の距離（ピッチ）は大きい方がよい。
一方、レーザ素子を照明装置として使用する場合、複数のレーザ素子からの各レーザ光を束ねた上で同一の光ファイバーに入射させて適切な箇所まで移動させる構成が考えられるが、光ファイバーは、径が大きくなると非常に高価なものになる。よって、レーザ素子の熱損傷を抑制するため、隣り合うレーザ素子間の距離を大きくして、各レーザ素子からのレーザ光を直進させて光ファイバーに入射させると、光ファイバーが、径が大きい高価なものになって、製造コストが高額になる。
そこで、本開示の目的は、レーザ素子の放熱を十分に実行でき、しかも小口径の光ファイバーを使用できる照明装置の光源装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本開示の照明装置の光源装置は、第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、第１レーザ光の光軸と略平行に延在する光軸を有する第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、第１レーザ素子から出射された第１レーザ光の光軸を平行移動する第１光軸平行移動手段と、第２レーザ素子から出射された第２レーザ光の光軸を平行移動する第２光軸平行移動手段と、を備え、第１光軸平行移動手段に入射する前の第１レーザ光の光軸と、第２光軸平行移動手段に入射する前の第２レーザ光の光軸との距離が、第１光軸平行移動手段を通過した後の第１レーザ光の光軸と、第２光軸平行移動手段を通過した後の第２レーザ光の光軸との距離よりも長い。
本開示に係る照明装置の光源装置によれば、レーザ素子を十分に放熱でき、しかも小口径の光ファイバーを使用できる。
一実施形態に係る照明装置の光源装置の概略構成図であり、光源装置を上方から見たときの平面図である。 変形例の照明装置の光源装置における図１に対応する平面図である。 更なる変形例の照明装置の光源装置における図１に対応する平面図である。 他の変形例の照明装置の光源装置における図１に対応する平面図である。 図４に示す変形例で用いられる第２ミラーの構造について説明する模式図である。 別の変形例の照明装置の光源装置における図１に対応する平面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さの寸法比は、必ずしも一致しない。
図１は、一実施形態に係る照明装置の光源装置１の概略構成図であり、光源装置１を上方から見たときの平面図である。図１に示すように、光源装置１は、光源基板２、光軸平行移動部１０、偏光状態変更部２０、集光レンズ２５、及び光ファイバー３０を備える。光源基板２、光軸平行移動部１０、集光レンズ２５、及び光ファイバー３０は、例えば、ケース（不図示）にホルダ（不図示）を介して固定される。また、以下で詳述するが、偏光状態変更部２０は、光軸平行移動部１０と一体に構成される。
光源基板２は、基板３と、基板３に実装された第１乃至第４半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子という）５〜８を含む。基板３は、アルミや銅といった金属材料の基板で構成され、レーザ素子５〜８で生成される熱を、基板３を介して外気に効率的に放熱するようにしている。ヒートシンクなどの放熱モジュールを基板３の背面に取り付けると、レーザ素子５〜８で生成される熱の放熱性を向上できて好ましい。
第１乃至第４レーザ素子５〜８は、基板３の実装面３ａにおける同一直線上に間隔をおいて実装される。各レーザ素子５〜８は、例えば、青色レーザ光を出射する同一のレーザ素子で構成される。各レーザ素子５〜８は、例えば、ＴＯ−ｃａｎパッケージタイプのレーザ素子で構成されるが、それ以外の如何なるタイプのレーザ素子で構成されてもよい。
光軸平行移動部１０は、第１光軸平行移動手段の一例としての一体の第１偏波合成プリズム１１と、第３光軸平行移動手段の一例としての一体の第２偏波合成プリズム１２を備える。また、偏光状態変更部２０は、第１波長板２１と、第２波長板２２を備える。各波長板２１,２２は、複屈折材料などを含み、直交する２つの偏光成分に位相差（光路差）を与え、入射偏光の状態を変える。各波長板２１,２２は、例えば、λ／２波長板で構成され、その場合、各波長板２１,２２は、入射光の電界振動方向（偏光面）にπ（＝λ／２）の位相差を与える。
第１レーザ素子５は、第１レーザ光３５を出射し、第２レーザ素子６は、第２レーザ光３６を出射する。また、第３レーザ素子７は、第３レーザ光３７を出射し、第４レーザ素子８は、第４レーザ光３８を出射する。第１偏波合成プリズム１１に入射する前の第１レーザ光３５の光軸と、第１偏波合成プリズム１１に入射する前の第２レーザ光３６の光軸とを含む切断面における断面図には、第１レーザ素子５と第３レーザ素子７が略線対称となる基準軸３９が存在する。また、その断面図では、第２レーザ素子６と第４レーザ素子８、第１偏波合成プリズム１１と第２偏波合成プリズム１２、第１波長板２１と第２波長板２２も、基準軸３９に対して略線対称となる。
より詳しくは、光源基板２は、基準軸３９及び図１の紙面に対して垂直な直線を含む平面（以下、対称面という）４０に対して略面対称に配置され、第１レーザ素子５と第３レーザ素子７、及び第２レーザ素子６と第４レーザ素子８も、対称面４０に対して略面対称に配置される。また、第１偏波合成プリズム１１と第２偏波合成プリズム１２、及び第１波長板２１と第２波長板２２も、対称面４０に対して略面対称に配置される。以下では、光源基板２、光軸平行移動部１０、及び偏光状態変更部２０において、対称面４０を境にして一方側領域に配置される構成、すなわち、第１レーザ素子５、第２レーザ素子６、第１偏波合成プリズム１１、及び第１波長板２１に対して、配置構造等の説明を行う。そして、その配置構造等と同様の配置構造等を有する対称面４０を境にした他方側領域の配置構造等、すなわち、第３レーザ素子７、第４レーザ素子８、第１偏波合成プリズム１１、及び第２波長板２２に対する配置構造等の説明を省略する。
第１偏波合成プリズム１１は、第１プリズム１３、第２プリズム１４、及び偏波合成面４１を含む誘電体多層膜４２を含む。また、第１プリズム１３は、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光３５を略直交するように第２偏波合成プリズム１２側に全反射させる斜面１３ａと、その斜面１３ａに対して略平行に広がって斜面１３ａに対向する斜面１３ｂを含む。また、第１プリズム１３は、図１に示す平面図において、全反射した後の第１レーザ光３５の進行方向に略平行に延在する一対の側面１３ｃ,１３ｄを含む。第１レーザ光３５の光軸と第２レーザ光３６の光軸とを含む切断面における断面図において、第１プリズム１３は、略平行四辺形の断面形状を有する。第１プリズム１３の厚さ方向は、第１偏波合成プリズム１１に入射する前の第１レーザ光３５の光軸の延在方向に略一致する。第１プリズム１３の厚さは、如何なる厚さでもよいが、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐ（第１レーザ素子５と第２レーザ素子６のピッチ）の１／３以下となっていると好ましい。
第２プリズム１４は、斜面１３ｂに対応する斜面１４ａと、その斜面１４ａに対して略平行に広がって斜面１４ａに対向する斜面１４ｂを含む。また、第２プリズム１４は、図１に示す平面図において、全反射した後の第１レーザ光３５の進行方向に略平行に延在する一対の側面１４ｃ,１４ｄを含む。第１レーザ光３５の光軸と第２レーザ光３６の光軸とを含む切断面における断面図において、第２プリズム１４は、略平行四辺形の断面形状を有する。第２プリズム１４の厚さ方向は、第１偏波合成プリズム１１に入射する前の第２レーザ光３６の光軸の延在方向に略一致する。第２プリズム１４の厚さＴは、如何なる厚さでもよいが、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐの１／３以下となっていると好ましい。図１の平面において、第１プリズム１３の側面１３ｃの長さは、第２プリズム１４の側面１４ｃの長さよりも長い。
誘電体多層膜４２は、第１プリズム１３の斜面１３ｂ又は第２プリズム１４の斜面１４ａに真空蒸着法等で斜面１３ｂ又は１４ａを被覆するように設けられる。第１偏波合成プリズム１１は、例えば、誘電体多層膜４２がコーティングされた斜面１３ｂ又は斜面１４ａの一方と、誘電体多層膜４２がコーティングされなかった斜面１３ｂ又は斜面１４ａの他方とを、透明接着剤で接合するか、又はオプティカルコンタクトで接合することで形成される。また、第１波長板２１は、第２プリズム１４の第２レーザ素子６側の側面１４ｃに透明接着剤やオプティカルコンタクトにより接合される。第１波長板２１は、板状部材であり、図１の平面において、側面１４ｃに平行に延在する一対の側面２１ａ,２１ｂを含む。
上記構成において、第１レーザ光３５と、第２レーザ光３６は、次のように進行する。詳しくは、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光３５は、基準軸３９と略平行に直進した後、斜面１３ａによる反射で略９０°進行方向を変えて、第１プリズム１３内を第３レーザ素子７側に進行する。
他方、第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光３６は、基準軸３９と略平行に直進した後、第１波長板２１内に進行して、偏光状態が第１波長板２１により変えられる。詳しくは、第１乃至第４レーザ素子５〜８から出射される光の偏光方向は、全て紙面に平行な方向になっており、第１乃至第４レーザ素子５〜８から出射される光は、Ｐ偏光になっている。また、第１及び第４レーザ素子６,８から出射される光の偏光方向は、波長板２１,２２で、９０度回転して紙面に平行な方向から紙面に垂直な方向に変化し、波長板２１,２２を通過した後の第１及び第４レーザ光３６,３８は、Ｓ偏光になっている。
第１波長板２１による偏光状態の変更により、第１レーザ光３５と第２レーザ光３６は、偏光状態が互いに異なる。詳しくは、Ｐ偏光である第１レーザ光３５の略全て又は全てが、偏波合成面４１を透過し、Ｓ偏光である第２レーザ光３６の略全て又は全てが、偏波合成面４１で全反射する。その結果、第１レーザ光３５と第２レーザ光３６は、偏波合成面４１で光軸同士が略一致するように重ね合わされ、重ね合わされた後で空間上における同一領域を進行する。重ね合わされたレーザ光（以下、第１合成レーザ光という）４３は、第２プリズムの斜面１４ｂで全反射し、基準軸３９と略平行な方向に光源基板２から遠ざかるように進行する。
第２プリズム１４及び誘電体多層膜４２は、第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光３６の光軸を平行移動する第２光軸平行移動手段を構成し、第１光軸平行移動手段を構成する第１偏波合成プリズム１１の一部で構成される。なお、対称面４０に対して反対側の領域に関し、第４プリズム１６及び誘電体多層膜４７は、第４レーザ素子８から出射された第４レーザ光３８の光軸を平行移動する第４光軸平行移動手段を構成し、第２光軸平行移動手段を構成する第２偏波合成プリズム１２の一部で構成される。なお、上述のように、第１レーザ光３５と第２レーザ光３６は、偏波合成面４１で重ね合わされる。よって、第１レーザ光３５の光軸と第２レーザ光３６の光軸は、第１偏波合成プリズム１１の通過後に重ね合わされた状態となる。
図１に示すように、集光レンズ２５は、基準軸３９上に対称面４０に対して略面対称に配置される。集光レンズ２５は、凸面２５ａを有し、凸面２５ａは、光源基板２側に対向するように向けられる。また、光ファイバー３０の光入射側の端部は、基準軸３９上に配置される。第２合成レーザ光４８が、第１合成レーザ光４３と同じ機構で第１合成レーザ光生成側とは反対側の領域で対称面４０に対して第１合成レーザ光４３と略面対称に生成される。第１合成レーザ光４３と、第２合成レーザ光４８は、集光レンズ２５で基準軸３９上に集光された後、光ファイバー３０の入射側開口３１から光ファイバー３０内に入射し、光ファイバー３０に結合する。光ファイバー３０の入射側開口３１に入射する光を出射する各レーザ素子５〜８に関し、各レーザ素子５〜８の光出力は、如何なる光出力でもよいが、１Ｗ（ワット）以上１００Ｗ以下になっていると好ましい。
詳述しないが、光ファイバー３０内に入射したレーザ光は、光ファイバー３０によって低損失で所定箇所に到達する。光ファイバー３０の出射側端部から出射したレーザ光は、蛍光体に直接入射するか、又はミラー等の光学部品を経由して蛍光体に入射する。蛍光体は、レーザ光を波長変換する役割を果たす。蛍光体は、例えば、シリコーン樹脂に蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂で構成される。本実施例のように、レーザ光が青色光を出射する場合、蛍光体粒子を、例えばＹＡＧ系の黄色蛍光体で構成すると、発光体が白色光を出射する。この白色光が照明光として利用される。
説明を光源装置１の全体構成に戻して、図１に示すように、第１光軸平行移動手段による第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１は、第２光軸平行移動手段による第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２よりも大きくなっている。また、第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１は、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐよりも大きく、第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２は、光軸間距離Ｐよりも小さくなっている。また、光軸平行移動部１０による第１及び第２レーザ光３５,３６の光軸移動距離ΔＸ１,ΔＸ２と、第１及び第２レーザ素子５,６の光軸間距離Ｐに関し、ΔＸ１≒Ｐ＋ΔＸ２の関係が成立していると好ましい。
上述のように、光源装置１は、第１レーザ素子５及び第２レーザ素子６を含む複数のレーザ素子５〜８を備える。また、複数のレーザ素子５〜８から出射された複数のレーザ光には、光軸が平行移動する光軸平行移動部１０を通過する１以上のレーザ光３５〜３８が含まれる。また、複数のレーザ素子５〜８は、最も距離が離れた第１レーザ素子５と第３レーザ素子７を含む。光軸平行移動部１０を境にして複数のレーザ素子５〜８側とは反対側の領域を外側領域Ｒ２とし、光軸平行移動部１０を境にして複数のレーザ素子５〜８側の領域を内側領域Ｒ１とする。このとき、外側領域Ｒ２における第１レーザ光３５の光軸と第３レーザ光３７の光軸との距離Ｗ２は、内側領域Ｒ１における第１レーザ光３５の光軸と第３レーザ光３７の光軸との距離Ｗ１よりも小さく、特に当該距離Ｗ１の１／３以下となっていると好ましい。本実施例では、第１レーザ素子５は、一端側レーザ素子を構成し、第３レーザ素子７は、他端側レーザ素子を構成する。また、第１レーザ光３５は、一端側レーザ光を構成し、第３レーザ光３７は、他端側レーザ光を構成する。
以上、照明装置の光源装置１は、第１レーザ光３５を出射する第１レーザ素子５と、第１レーザ光３５の光軸と略平行に延在する光軸を有する第２レーザ光３６を出射する第２レーザ素子６を備える。また、光源装置１は、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光３５の光軸を平行移動する第１光軸平行移動手段と、第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光３６の光軸を平行移動する第２光軸平行移動手段を備える。また、第１光軸平行移動手段に入射する前の第１レーザ光３５の光軸と、第２光軸平行移動手段に入射する前の第２レーザ光３６の光軸との距離が、第１光軸平行移動手段を通過した後の第１レーザ光３５の光軸と、第２光軸平行移動手段を通過した後の第２レーザ光３６の光軸との距離よりも長い。
上記構成によれば、第１及び第２光軸平行移動手段で光軸平行移動部１０の前後で第１及び第２レーザ光３５,３６間の距離を変えることができる。よって、第１及び第２レーザ素子５,６の光軸間距離Ｐを、内側領域Ｒ１において、第１及び第２レーザ素子５,６の放熱を十分に実行できる程度に大きくできる。
更には、内側領域Ｒ１とは逆に外側領域Ｒ２において、第１及び第２レーザ光３５,３６間の距離を小さくできる。よって、レーザ光束幅（光軸幅）を小さくできるため、ファイバー入射側開口３１上に、小さなスポット径でレーザ光束を集光できる。その結果、外側領域Ｒ２に配置される光ファイバー３０として、径が小さい安価なものを使用できる。
また、第１光軸平行移動手段による第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１が、第２光軸平行移動手段による第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２よりも大きくてもよい。
上記構成によれば、光ファイバー３０を、光軸平行移動部１０到達前の第２レーザ光３６に対して光軸平行移動部１０到達前の第１レーザ光３５存在側領域とは反対側の領域に配置できる。そして、光軸平行移動部１０通過後の第１及び第２レーザ光３５,３６を、その光ファイバー３０の入射側開口３１に入射させることができる。
また、第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１は、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐよりも大きく、第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２は、光軸間距離Ｐよりも小さくてもよい。
上記構成によれば、第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１と第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２の差が大きくなる。よって、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐを大きくでき、第１及び第２レーザ素子５,６の放熱を効果的に実行できる。
また、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光３５の光軸と第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光３６の光軸とを含む平面で切断したときの断面を考える。このとき、第１光軸平行移動手段は、当該断面における断面形状が略平行四辺形であって厚さ方向が第１光軸平行移動手段に入射する前の第１レーザ光３５の光軸の延在方向と略一致する第１プリズム１３を含んでもよい。また、第２光軸平行移動手段は、当該断面における断面形状が略平行四辺形であって厚さ方向が第２光軸平行移動手段に入射する前の第２レーザ光３６の光軸の延在方向と略一致する第２プリズム１４を含んでもよい。
上記構成によれば、第１及び第２光軸平行移動手段を、プリズムで構成でき、簡易な構成で実現できる。
また、第２光軸平行移動手段は、第１光軸平行移動手段の一部で構成されてもよい。
上記構成によれば、第２レーザ光３６が第１光軸平行移動手段内を進行することが可能になる。したがって、光軸平行移動部１０通過後の第１及び第２レーザ光３５,３６の光軸間距離を小さくできる。よって、光ファイバー３０に入射されるレーザ光束のスポット径を更に小さくでき、小口径ファイバーへの結合効率を更に高くできる。
また、第１光軸平行移動手段を通過した後の第１レーザ光３５と、第２光軸平行移動手段を通過した後の第２レーザ光３５は、第１レーザ光３５の光軸と第２レーザ光３６の光軸が略一致するように重なり合わされてもよい。また、第２光軸平行移動手段は、偏波合成面４１を含んでもよい。そして、第１レーザ光３５は、偏波合成面４１を透過する一方、第２レーザ光３６は、偏波合成面４１で反射してもよい。
上記構成によれば、第１レーザ光３５と、第２レーザ光３６が重ね合わされる。よって、光ファイバー３０に入射されるレーザ光束のスポット径を更に小さくでき、小口径ファイバーへの結合効率を更に高くできる。
また、光源装置１は、第３レーザ光３７を出射する第３レーザ素子７と、第３レーザ光３７の光軸と略平行に延在する光軸を有する第４レーザ光３８を出射する第４レーザ素子８を備えてもよい。また、光源装置１は、第３レーザ素子７から出射された第３レーザ光３７の光軸を平行移動する第３光軸平行移動手段と、第４レーザ素子８から出射された第４レーザ光３８の光軸を平行移動する第４光軸平行移動手段を備えてもよい。また、第１光軸平行移動手段に入射する前の第１レーザ光３５の光軸と、第２光軸平行移動手段に入射する前の第２レーザ光３６の光軸とを含む切断面における断面図を考えたとする。このとき、第１レーザ素子５と第３レーザ素子７、第２レーザ素子６と第４レーザ素子８、第１光軸平行移動手段と第３光軸平行移動手段、及び第２光軸平行移動手段と第４光軸平行移動手段が、略線対称となる基準軸３９が存在してもよい。
上記構成によれば、基準軸３９を境にして線対称に２組の第１及び第２合成レーザ光４３,４８を生成でき、同一の光ファイバー３０に入射するレーザ光の強度を２倍にできる。よって、輝度に優れる照明光を生成できる。
また、第２プリズム１４の厚さＴは、第１レーザ素子５と第２レーザ素子６の光軸間距離Ｐの１／３以下でもよい。
プリズムの厚さが薄くなればなる程、その厚さ方向に直交する方向に進行するレーザ光の進行方向制御を精密に行うことができ、光軸移動距離を大きくし易い。上記構成によれば、第２プリズム１４の厚さＴが光軸間距離Ｐの１／３以下の厚さとなっている。よって、第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２を大きくできる。
また、外側領域Ｒ２における第１レーザ光３５の光軸と第３レーザ光３７の光軸との距離Ｗ２は、内側領域Ｒ１における第１レーザ光３５の光軸と第３レーザ光３７の光軸との距離Ｗ１の１／３以下となっていてもよい。
上記構成によれば、レーザ光束幅（光軸幅）を効果的に小さくできる。
また、光源装置１は、第１レーザ光３５と第２レーザ光３６が重ね合わされた状態で入射する入射側開口３１を有する光ファイバー３０を備えてもよい。そして、入射側開口３１に入射する光を出射する全ての第１乃至第４レーザ素子５〜８の光出力の合計が、１Ｗ（ワット）以上１００Ｗ以下であってもよい。
上記構成によれば、光ファイバー３０で進行方向が制御されるレーザ光で照明に適する照明光を生成し易い。
なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１乃至第２レーザ素子５〜８と、第１及び第２偏波合成プリズム１１,１２を、対称面４０に対して線対称に配置した。しかし、図２、すなわち、変形例の照明装置の光源装置１０１における図１に対応する平面図に示すように、光源装置１０１を略面対称にする平面（対称面）が存在しなくてもよい。そして、光源装置１０１が、図１に示す光源装置１との比較で、集光レンズ２５を省略すると共に、対称面４０を境にして一方側領域に配置される構成、すなわち、第１レーザ素子５、第２レーザ素子６、第１偏波合成プリズム１１、及び第１波長板２１のみを備えてもよい。そして、第１合成レーザ光４３を、集光レンズを介さずに直接光ファイバ（不図示）の入射側開口に入射させてもよい。
また、第２光軸平行移動手段を、第２プリズム１４及び誘電体多層膜４２で構成し、第１光軸平行移動手段を構成する一体の第１偏波合成プリズム１１の一部で構成する場合について説明した。しかし、第２光軸平行移動手段は、第１光軸平行移動手段に対して間隔をおいて配置されてもよい。詳しくは、図３、すなわち、更なる変形例の光源装置２０１における図１に対応する平面図に示すように、第１光軸平行移動手段を、第１プリズム２１３で構成し、第２光軸平行移動手段を、第１プリズム２１３に間隔をおいて配置される第２プリズム２１４で構成してもよい。また、第１レーザ光２３５の光軸と第２レーザ光２３６の光軸とを含む切断面における断面図において、第１プリズム２１３は、略平行四辺形の断面形状を有してもよい。そして、第１プリズム２１３の厚さ方向は、第１プリズム２１３に入射する前の第１レーザ光２３５の光軸の延在方向に略一致してもよい。また、当該断面図において、第２プリズム２１４は、略平行四辺形の断面形状を有してもよい。そして、第２プリズム２１４の厚さ方向は、第２プリズム２１４に入射する前の第２レーザ光２３６の光軸の延在方向に略一致してもよい。
また、全てのレーザ素子５〜８から出射された各レーザ光３５〜３８が、光軸平行移動手段によって光軸が平行移動するように平行移動する場合について説明した。しかし、光源装置が備える複数のレーザ素子が、出射したレーザ光が光軸平行移動手段を経由せずに直進して光ファイバーに直接入射するレーザ素子を含んでもよい。例えば、基準軸を境に面対称に２組の複数のレーザ素子を配置すると共に、基準軸上に１つの基準軸上レーザ素子と光ファイバーの入射側開口を配置してもよい。そして、上記２組の複数のレーザ素子から出射された各レーザ光を光軸平行移動手段及び集光レンズによって上記入射側開口に入射させると共に、基準軸上レーザ素子から出射されたレーザ光を集光レンズの中心を通過させた後に上記入射側開口に入射させてもよい。このように、光源装置は、第１レーザ光と第２レーザ光が共に入射するか、又は第１レーザ光と第２レーザ光が重ね合わされた状態で入射する入射側開口を有する光ファイバーを備えてもよい。そして、光源装置は、更に、出射したレーザ光が、光軸が平行移動することなく上記入射側開口に直接入射する基軸上レーザ素子を備えてもよい。
また、第１光軸平行移動手段による第１レーザ光３５の光軸移動距離ΔＸ１が、第２光軸平行移動手段による第２レーザ光３６の光軸移動距離ΔＸ２よりも大きい場合について説明した。しかし、第１光軸平行移動手段による第１レーザ光の光軸移動距離ΔＸ１が、第２光軸平行移動手段による第２レーザ光の光軸移動距離ΔＸ２と同一でもよい。詳しくは、基準軸を含む平面に対して第１レーザ素子と第２レーザ素子を面対称に配置してもよい。そして、第１レーザ光と第２レーザ光を第１及び第２光軸平行移動手段で基準軸まで平行移動させた後に基準軸上に位置する光ファイバーの入射側開口に入射させてもよい。
また、光軸平行移動部１０がプリズム１３〜１６を含む場合について説明した。しかし、光軸平行移動部は、プリズムを含まなくてもよく、プリズムの代わりにミラーを含んでもよい。
例えば、図３に示す変形例の場合、第１プリズム２１３の代わりに２つの第１及び第２ミラーを用いて第１レーザ光を２回反射させることで、その第１レーザ光を第１レーザ２３５と同一経路上を進行させてもよい。また、第２プリズム２１４の代わりに２つの第３及び第４ミラーを用いて第２レーザ光を２回以上反射させることで、その第２レーザ光を第２レーザ２３６と同一経路上を進行させてもよい。この場合において、第１光軸平行移動手段が第１及び第２ミラーを含み、第２光軸平行移動手段が第３及び第４ミラーを含むことは言うまでもない。
また、そのような場合において、第２ミラーが第３ミラーを兼用してもよい。詳しくは、図４、すなわち、他の変形例の照明装置の光源装置３０１における図１に対応する平面図に示すように、第１レーザ素子５から出射された第１レーザ光３３５を、第１ミラー３５０と、第２ミラー３５１における第１ミラー３５０側とは反対側の面３５９で反射させてもよい。また、第２レーザ素子６から出射された第２レーザ光３３６を、第２ミラー３５１の上記面３５９と第４ミラー３５２の第１ミラー３５０側の面３７０とで反射させてもよい。なお、この場合、図５、すなわち、第２ミラー３５１の構造について説明する模式図を参照して、第２ミラー３５１における第１ミラー３５０側の面３５８に反射防止コーティングを施すと好ましい。また、第２ミラー３５１における第１ミラー３５０側とは反対側の面３５９に反射コーティングを施すと好ましい。
また、図２に示す変形例の場合、第１偏波合成プリズム１１の代わりに、第１ミラー、第２ミラー、及び第３偏波合成ミラーを採用してもよい。詳しくは、図６、すなわち、別の変形例の照明装置の光源装置４０１における図１に対応する平面図を参照して、第１ミラー４５０及び第２ミラー４５１でＰ偏光の第１レーザ光４３５を２回反射させてもよく、Ｐ偏光の第１レーザ光４３５が第３偏波合成ミラー４５２を透過するようにしてもよい。また、第２レーザ素子６からＰ偏光の第２レーザ光４３６を出射してもよい。そして、第２レーザ素子６からの第２レーザ光４３６を、λ／２波長板等で構成される波長板４２１を通過させてもよい。また、波長板４２１を通過してＳ偏光となった第２レーザ光４３６を、第３偏波合成ミラー４５２及び第２ミラー４５１で２回反射させてもよい。そして、第３偏波合成ミラー４５２の偏波合成面４４１で第１レーザ４３５光と第２レーザ光４３６を重ね合わせてもよい。
また、波長板２１を用いて第２レーザ光３６の偏光状態を変動させることで第１レーザ光３５と第２レーザ光３６の重ね合わせを行う場合について説明した。しかし、光源装置は、波長板を有さなくてもよく、第１レーザ光と第２レーザ光の波長を変えることで、第１レーザ光と第２レーザ光を重ね合わせてもよい。また、この場合、例えば、基板に波長が異なるレーザ光を出射する第１及び第２レーザ素子を実装することで、第１レーザ光と第２レーザ光の波長を変えるようにしてもよい。また、光源装置が２つ又は４つのレーザ素子を備える場合について説明したが、光源装置は、３又は５以上のレーザ素子を備えてもよい。
１,１０１,２０１,３０１,４０１ 光源装置、 ５ 第１レーザ素子、 ６ 第２レーザ素子、 ７ 第３レーザ素子、 ８ 第４レーザ素子、 １０ 光軸平行移動部、 １１ 第１偏波合成プリズム、 １２ 第１偏波合成プリズム、 １３,２１３ 第１プリズム、 １４,２１４ 第２プリズム、 １５ 第３プリズム、 １６ 第４プリズム、 ２１ 第１波長板、 ２２ 第２波長板、 ３０ 光ファイバー、 ３５,２３５,３３５,４３５ 第１レーザ光、 ３６,２３６,３３６,４３６ 第２レーザ光、 ３７ 第３レーザ光、 ３８ 第４レーザ光、 ３９ 対称軸、 ４１ 偏波合成面、 ４２,４７ 誘電体多層膜、 ３５０,４５０ 第１ミラー、 ３５１,４５１ 第２ミラー、 ３５２ 第４ミラー、 ４２１ 波長板、 ４５２ 第３偏波合成ミラー、 Ｐ 第１レーザ素子と第２レーザ素子の光軸間距離、 Ｔ 第２プリズムの厚さ、 ΔＸ１ 第１レーザ光の光軸移動距離、 ΔＸ２ 第２レーザ光の光軸移動距離、 Ｗ１ 内側領域における第１レーザ光の光軸と第３レーザ光の光軸との距離、 Ｗ２ 外側領域における第１レーザ光の光軸と第３レーザ光の光軸との距離。

Claims (11)

  1. 第１レーザ光を出射する第１レーザ素子と、
    前記第１レーザ光の光軸と略平行に延在する光軸を有する第２レーザ光を出射する第２レーザ素子と、
    前記第１レーザ素子から出射された前記第１レーザ光の前記光軸を平行移動する第１光軸平行移動手段と、
    前記第２レーザ素子から出射された前記第２レーザ光の前記光軸を平行移動する第２光軸平行移動手段と、を備え、
    前記第１光軸平行移動手段に入射する前の前記第１レーザ光の前記光軸と、前記第２光軸平行移動手段に入射する前の前記第２レーザ光の前記光軸との距離が、前記第１光軸平行移動手段を通過した後の前記第１レーザ光の前記光軸と、前記第２光軸平行移動手段を通過した後の前記第２レーザ光の前記光軸との距離よりも長い、照明装置の光源装置。
  2. 前記第１光軸平行移動手段による前記第１レーザ光の光軸移動距離が、前記第２光軸平行移動手段による前記第２レーザ光の光軸移動距離よりも大きい、請求項１に記載の照明装置の光源装置。
  3. 前記第１レーザ光の前記光軸移動距離は、前記第１レーザ素子と前記第２レーザ素子の光軸間距離よりも大きく、前記第２レーザ光の前記光軸移動距離は、前記光軸間距離よりも小さい、請求項２に記載の照明装置の光源装置。
  4. 前記第１光軸平行移動手段は、前記第１レーザ素子から出射された前記第１レーザ光の前記光軸と前記第２レーザ素子から出射された前記第２レーザ光の前記光軸とを含む平面で切断したときの断面形状が略平行四辺形であって厚さ方向が前記第１光軸平行移動手段に入射する前の前記第１レーザ光の前記光軸の延在方向と略一致する第１プリズムを含み、
    前記第２光軸平行移動手段は、前記平面で切断したときの断面形状が略平行四辺形であって厚さ方向が前記第２光軸平行移動手段に入射する前の前記第２レーザ光の前記光軸の延在方向と略一致する第２プリズムを含む、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
  5. 前記第２光軸平行移動手段は、前記第１光軸平行移動手段の一部で構成される、請求項４に記載の照明装置の光源装置。
  6. 前記第１光軸平行移動手段を通過した後の前記第１レーザ光と、前記第２光軸平行移動手段を通過した後の前記第２レーザ光は、前記第１レーザ光の前記光軸と前記第２レーザ光の前記光軸が略一致するように重なり合わされ、
    前記第２光軸平行移動手段は、偏波合成面を含み、
    前記第１レーザ光は、前記偏波合成面を透過する一方、前記第２レーザ光は、前記偏波合成面で反射する、請求項５に記載の照明装置の光源装置。
  7. 第３レーザ光を出射する第３レーザ素子と、
    前記第３レーザ光の光軸と略平行に延在する光軸を有する第４レーザ光を出射する第４レーザ素子と、
    前記第３レーザ素子から出射された前記第３レーザ光の前記光軸を平行移動する第３光軸平行移動手段と、
    前記第４レーザ素子から出射された前記第４レーザ光の前記光軸を平行移動する第４光軸平行移動手段と、を備え、
    前記第１光軸平行移動手段に入射する前の前記第１レーザ光の前記光軸と、前記第２光軸平行移動手段に入射する前の前記第２レーザ光の前記光軸とを含む切断面における断面図には、前記第１レーザ素子と前記第３レーザ素子、前記第２レーザ素子と前記第４レーザ素子、前記第１光軸平行移動手段と前記第３光軸平行移動手段、及び前記第２光軸平行移動手段と前記第４光軸平行移動手段が、略線対称となる基準軸が存在する、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
  8. 前記第２プリズムの厚さは、前記第１レーザ素子と前記第２レーザ素子の光軸間距離の１／３以下である、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
  9. 前記第１レーザ素子及び前記第２レーザ素子を含む複数のレーザ素子を備え、
    前記複数のレーザ素子から出射された複数のレーザ光には、光軸が平行移動する光軸平行移動部を通過する１以上のレーザ光が含まれ、
    前記複数のレーザ素子のうちで最も距離が離れた一端側レーザ素子と他端側レーザ素子に関して、前記一端側レーザ素子が、一端側レーザ光を出射し、前記他端側レーザ素子が、他端側レーザ光を出射するとき、前記光軸平行移動部を境にして前記複数のレーザ素子側とは反対側の外側領域における前記一端側レーザ光の光軸と前記他端側レーザ光の光軸との距離は、前記光軸平行移動部を境にして前記複数のレーザ素子側の内側領域における前記一端側レーザ光の前記光軸と前記他端側レーザ光の前記光軸との距離の１／３以下である、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
  10. 前記第１レーザ光と前記第２レーザ光が共に入射するか、又は前記第１レーザ光と前記第２レーザ光が重ね合わされた状態で入射する入射側開口を有する光ファイバーと、
    出射したレーザ光が、光軸が平行移動することなく前記入射側開口に直接入射する基軸上レーザ素子と、
    を更に備える、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
  11. 前記第１レーザ光と前記第２レーザ光が共に入射するか、又は前記第１レーザ光と前記第２レーザ光が重ね合わされた状態で入射する入射側開口を有する光ファイバーを備え、
    前記入射側開口に入射する光を出射する全てのレーザ素子の光出力の合計が、１Ｗ以上１００Ｗ以下である、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の照明装置の光源装置。
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