JP6413362B2 - 光源装置及び光源装置を用いた光学エンジン - Google Patents

Description

本開示は、半導体レーザ装置で構成された高出力光源装置を搭載する光源装置に関し、より詳細には、半導体レーザ光が出射される面に放熱部材（ヒートシンク）を備えた半導体レーザ光源装置について、光への冷却風の影響を防ぎながら効率よく放熱ができ、且つ光学部品への集塵を抑えることができる光源装置に関する。

従来のプロジェクタでは、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなど放電タイプの光源が使用されているが、消費電力及び環境負荷の優位性により、発光ダイオード、さらに半導体レーザを光源とする構成が提案されている（例えば、特許文献１〜５）。

特に、半導体レーザ装置と蛍光体とを組み合わせたハイブリッドタイプのものは、安全性を考慮した、高輝度なプロジェクタとして期待が大きい。
例えば、特許文献２では、青色半導体レーザ装置と、青色光を吸収して緑色光を放出する蛍光体領域と青色光を吸収し赤色光を放出する蛍光体領域と光拡散効果のある透明領域とを含むホイールと、で構成されたプロジェクタが提案されている。このホイールを回転させながら、青色半導体レーザ装置からの青色光をレンズにより集光照射させることにより、蛍光体から放出された緑色光と赤色光及び透過した青色光とで照明光をつくっている。
また、特許文献５には、励起光源を青紫色光とし、青色光を放出する蛍光体と緑色光を放出する蛍光体と赤色光を放出する蛍光体とが塗布された蛍光体ホイールが記載されている。

特開２０１２−８８４５１号公報 特許第４７１１１５４号公報 特開２０１１−７６７８１号公報 特開２０１２−６３４８８号公報 特開２００４−３４１１０５号公報

ところで、照明の高輝度化のためには、高出力の励起光源が必要となり、特許文献３に記載されているように、複数の半導体レーザ装置を同一平面上に配置した構造が検討されている。このような面上に半導体レーザ装置が配置された構造では、サイズを考慮すると、半導体レーザ装置の間隔を小さくしなければならない。そのため、各半導体レーザ装置からの熱が溜まりやすくなり、光出力や寿命の低下を招く。そこで、半導体レーザ装置を放熱部材（ヒートシンク）に接触させ、冷却ファンにより放熱する方法が用いられている。

冷却ファンを用いる方法において、効率よく放熱するためには、複数面に放熱部材を設けることがよい。例えば、半導体レーザ光が出射される面に放熱部材を形成した光源装置を、図１２（ａ）の斜視図に示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の前面図である。しかし、このような光源装置を冷却ファンで放熱した場合、光路上に風が通過し、塵等によって半導体レーザ光を遮る可能性があり、ちらつきを招くことがある。

前記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、放熱面を有する半導体レーザ装置と、前記放熱面のうち半導体レーザ装置の光出射側に接する放熱部材と、を備える光源装置において、前記放熱部材は前記半導体レーザ装置からの光を出射する窓部を有し、前記窓部内に防風筒を備えることを特徴とする。

このような構造によれば、半導体レーザ装置の高い放熱性を確保した光源装置を、出射光に対して風の影響、ひいては冷却ファンの風の影響を防ぎつつ、効果的に冷却することができる。また、この構造を用いることにより、半導体レーザ装置からの光のみならず、光学エンジン内を通過する光に関わる全光路を密閉することができる。よって、光学部品への集塵を抑えることができる。その結果、光学エンジン内を通過する光の強度の低下又は／及び色純度の劣化を抑えることが可能な光源装置と光学エンジンとを提供することができる。

（ａ）は、本発明の光源装置の外観を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を切断した内部を説明するための概略斜視図である。 （ａ）は、本発明の半導体レーザ装置を示す概略上面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。 （ａ）は本発明の光源装置の実施の形態を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の前面（窓部側からみた）図であり、（ｃ）は本発明の光学エンジンの実施の形態を示す斜視図であり、（ｄ）は光源装置の別の実施の形態を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の防風筒の形状を説明するための模式図である。 本発明の光学エンジンの構造を説明するための図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の防風筒と光源装置との接続を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態の防風筒と光学エンジンの保護部材との接続を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の防風筒と光源装置との別の接続を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態５の光源装置の構成を説明するための斜視図及び断面図である。 実施の形態６の光源装置の構造を説明するための斜視図である。 （ａ）は、実施の形態７の光源装置の構造を説明するための斜視図、（ｂ）は（ａ）側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、半導体レーザ装置の光出射面に放熱部材を形成した光源装置の放熱方法を説明するための斜視図及び側面図である。

本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための具体例であって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

＜実施の形態１＞
まず、光源装置の構成について説明する。図１（ａ）は光源装置１０の外観を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を切断した内部を説明するための概略斜視図である。図２（ａ）は、半導体レーザ装置２０を示す概略上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。

以下、光源装置の光軸に沿う方向（以下、「光軸方向」とする）における、主として光が出射される側を前方又は前面側、その反対側を後方又は背面側とする。

図１に示すように、光源装置１０は、主として、複数の半導体レーザ装置２０を各々保持する第１の保持部材３０と、第１の保持部材３０の前方に、第２の保持部材４０とが設けられ、第１の保持部材３０の後方に第２の放熱部材５０が接続され、第２の保持部材４０の前方に第１の放熱部材６０が接続されて構成されている。このように、第２の放熱部材５０と第１の放熱部材６０が、第１の保持部材３０側と第２の保持部材４０側に各々設けられることにより、各保持部材３０、４０から熱を分散させて引くことができ、半導体レーザ装置２０の放熱性を高めることができる。ここで、半導体レーザ装置は第１の保持部材と第２の保持部材とによって保持されることで、第１の保持部材の後方と、第２の保持部材の前方とが、それぞれ半導体レーザ装置の放熱面となる。各保持部材を設けない場合は、図２（ｂ）に示すステム６の前面側の面とキャップ８の外表面が前方の放熱面となり、ステム６の背面側の面が後方の放熱面となる。また、保持部材が一方だけ有するとき、例えば第１の保持部材のみで半導体レーザ素子が保持されている場合は、第１の保持部材の前方も放熱面となり、この面に放熱部材を設けることができる。なお、第２の放熱部材５０は省略することもできる。

第１の保持部材３０と第２の保持部材４０とは、少なくとも１つの半導体レーザ装置２０を保持していればよく、複数の半導体レーザ装置２０が第１の保持部材３０と第２の保持部材４０とに挟まれた状態で保持されていればよい。

さらに、第１の保持部材３０と第２の保持部材４０及び各保持部材３０、４０と各放熱部材５０、６０は、互いに接して設けられている形態に限らず、その間に放熱グリス、放熱シート、接着剤など別の部材が介在していてもよい。

半導体レーザ装置２０の放熱性及び光源装置の小型化の観点において、保持部材は、２つであることが好ましいが、１つであってもよく、３つ以上あってもよい。例えば、保持部材が１つであれば、後方に第２の放熱部材５０が接続され、前方に第１の放熱部材６０が接続される構成になる。

保持部材の母材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼、鉄鋼、スーパーインバー、コバール、セラミック、樹脂などを用いることができる。特に、保持部材は、熱伝導性に優れる、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。次いで、銅又は銅合金もまた好ましい。

保持部材は、その外面にフィンが形成されたものでもよい。

第１の放熱部材６０と第２の放熱部材５０は、保持部材４０、３０に接続され、保持部材ひいては半導体レーザ装置２０からの放熱を促進可能な部材である。放熱部材は、放熱器又は放熱板であって、効果的に放熱するために、フィンを有することが好ましい。フィンの形状は、板状、剣山状、円筒状、螺旋状などが挙げられる。

放熱部材５０、６０の母材は、保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。

各半導体レーザ装置は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ステム６を有している。ステム６は、半導体レーザ素子２が実装される素子実装部３と、半導体レーザ素子２と電気的に接続される端子５と、素子実装部３を上面６ａ側に保持し且つ端子５を上面６ａから側面６ｃによって連なる下面６ｂ側に露出させて保持するベース部４と、を有する。なお、ベース部４は、素子実装部３を、一体化して保持していてもよい。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体レーザ装置２０は、半導体レーザ素子２から光が入射される光学部品７と、この光学部品７を保持し半導体レーザ素子２を封止するキャップ８と、を備えている。このような半導体レーザ装置２０は、その放熱性を高めることにより、半導体レーザ素子２と光学部品７の相対的な位置関係を保ち、優れた光学特性を維持しやすい。特に、半導体レーザ装置２０がコリメータレンズを含む、すなわち光学部品７がコリメータレンズである又はそれを含むことにより、平行光を出射することが可能となる。これによって、出射光が放熱部材６０に遮られることなく、光源装置１０の光学特性に殆ど影響を及ぼさずに半導体レーザ装置２０の光軸方向の設置位置を変えることができる。つまり、半導体レーザ装置２０の放熱性に優れる配置を取りやすい。

次に、このような光出射面である半導体レーザ装置の前方に放熱部材を有する光源装置を光学エンジンに搭載する場合の構成について説明する。
図３（ａ）は本発明の光源装置を実施するための形態を説明する斜視図であり、第１の放熱部材６０は、半導体レーザ装置２０からの出射光が通過する窓部６２を備えている。図３（ｂ）は図３（ａ）の前面（窓部６２側からみた）図であり、本実施の形態では、光源装置は、４行４列に１６個配置された半導体レーザ装置を備えている。図３（ｃ）は本発明の光源装置を光変換部材１０１、光学部材１０２、光変調部材１０３、投射部材１０４、マイクロミラー１２１などの部材が配置されてこれらの部材を保護する保護部材９０を設けた光学エンジン１００（図５参照）の形態を説明する斜視図である。

半導体レーザ装置２０の前方と後方に放熱部材５０、６０を有する光源装置１０を積極的に放熱するために、第１の放熱部材（光出射側の放熱部材）６０の近傍に第１の冷却ファン７０ｂが、第２の放熱部材（背面側の放熱部材）５０の近傍に第２の冷却ファン７０ａが、それぞれ配置されている。これにより、半導体レーザ装置の放熱性を高めることができ、半導体レーザ装置を長時間、安定に駆動させることが可能となる。

半導体レーザ装置２０の前方の第１の放熱部材６０の窓部６２に、防風筒８０が配置されている。この防風筒は中空構造である。光源装置の出射光はこの防風筒８０の中空内部を通過するように防風筒が配置されている。このような構造にすることで、半導体レーザ装置からの出射光は風の影響を、冷却ファン７０ａ、７０ｂを設けたときには冷却ファンからの風の影響を、それぞれ防ぐことができる。

防風筒８０の断面形状は放熱部材６０の形状ならびに半導体レーザ装置２０の数及び配列によって適宜に変えることができる。

この防風筒８０では、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、外壁の断面形状が円形８０ａ、楕円形８０ｂ、風の流れる方向に長い流線形８０ｃ、多角形８０ｄなどとすることができる。特に円形、楕円形、流線形とすることにより、冷却ファンからの風に対して空気抵抗が小さくなり、効率よく放熱部材からの放熱ができる。さらに風の渦の発生を抑えることができる。一方、四角形に代表される多角形８０ｄにすることにより、複数の半導体レーザ装置２０が配置される場合に、そのすべての半導体レーザ装置からの出射光を最小面積の防風筒で囲うことができる。そのため、窓部を小さくでき、つまりは放熱部材６０の表面積を多くすることができる。加えて空気抵抗も小さくすることができるため、放熱性がさらに向上する。多角形の場合は、角が面取りなどの加工がなされた丸みを帯びたものでもよい。

放熱部材６０の形状は、この防風筒８０の外壁形状によって適宜変更することができる。

防風筒８０は、出射光が通過する内壁形状が、外壁形状と相似形状であってもよく、外壁形状と形が異なってもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、防風筒の外壁形状が流線形８０ｃで、内壁形状が楕円形であってもよい。内壁形状は出射光を遮らない限り、四角形など多角形であってもよい。

防風筒の母材は何でもよいが、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金など熱伝導性に優れる材料が挙げられる。これにより、防風筒には積極的に冷却ファンからの風が当たるために、防風筒を通して放熱を効率良く行うことができる。

図３（ａ）に示す光源装置は、図３（ｄ）のように第１の放熱部材６０のさらに前方にカバー１４０を配置することもできる。カバー１４０を配置することにより冷却ファンからの風が横に流れることを防ぎ、さらに効率よく放熱部材を放熱することができる。カバー１４０は、放熱部材６０の一部であってもよいし、防風筒８０の一部であってもよいし、光源装置１０を覆う他の部材であってもよい。さらに防風筒８０を放熱部材６０と同等の高さ（前方方向への同等の長さ）とし、光学エンジンの光路を囲う保護部材９０の壁面が、カバー１４０の役割を果たさせることが好ましい。

図５は、本発明の光学エンジン１００を説明するための模式図である。光学エンジン１００には、光源装置１０からの光を波長変換する蛍光体ホイールなどの光変換部材１０１、半導体レーザ装置から出射する光と光変換部材１０１からの光とを混色させるライトパイプなどの光学部材１０２、混色光を変調させるマイクロミラー１２１、液晶パネルなどの光変調部材１０３、画像又は映像をスクリーンへ投射させる投写レンズなどの投射部材１０４が含まれる。さらに、反射ミラー又はその他のレンズ、ダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズム、クロスダイクロプリズム、ロッドインテグレータなどの光学部品に置き換えたり、さらに備えたりすることもできる。よく用いられる半導体レーザ装置は、３５０ｎｍから６５０ｎｍの波長帯の光を出射するもので、好ましくは、ＧａＮ系の半導体レーザ素子であって、４００ｎｍから４８０ｎｍの波長帯の光を出射するものである。

光変換部材としては、主波長が５００ｎｍから７４０ｎｍの波長帯を含む光を放出する蛍光体からなる蛍光体ホイールである。ここで蛍光体は、例えば、ユーロピウム賦活ストロンチウムアルミネート（ＳＡＥ）、ルテチウムアルミニウムガーネット（ＬＡＧ）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、ユーロピウム賦活バリウムマグネシウムアルミネート（ＢＡＭ：Ｍｎ）、ベータサイアロンを母体材料とする酸窒化物蛍光物質等、具体的には、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、カルシウムシリコンナイトライド（ＣＥＳＮ）、ストロンチウムシリコンナイトライド（ＳＥＳＮ）、カルシウムストロンチウムシリコンナイトライド（ＳＣＥＳＮ）、Ｅｕ賦活カルシウムアルミニウムシリコンナイトライド等、具体的には、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等、又は、これらのいずれか１種が含まれた混合物が挙げられる。

このような光変換部材１０１、光学部材１０２、光変調部材１０３、投射部材１０４、その他の光学部品に強度の高い光が照射されると、空気中の埃や有機物が、光が照射された領域に付着し、反射率又は透過率など光学部品の光学特性が劣化し、最終的には光学エンジンの出射光の強度の低下又は／及び色純度の劣化を招く。

そこで、光変換部材１０１、光学部材１０２、光変調部材１０３、投射部材１０４、その他の光学部品で構成される光学エンジンの光路を保護部材９０によって囲うことが好ましい。

さらに、この光学エンジン１００の光路を囲う保護部材９０の壁面のうち、光源装置から出射した光を入射する適切な場所に開口部９１を形成する。図３（ｃ）に示すように、保護部材９０の開口部９１と、防風筒８０の光源装置に設置した面の反対側の面とを接続する。これにより、半導体レーザ装置２０から投射部材１０４までの光源装置からの光に関わる全光路を密閉することができる。その結果、光学エンジンの光学部品への集塵を抑えることができ、光学エンジン１００を通過する光の強度の低下又は／及び色純度の劣化を抑えることができる。

次に、防風筒８０の設置方法について説明する。
図６（ａ）は、本発明を実施するための形態を説明するために、放熱部材６０及び防風筒８０を切断した斜視図であり、図６（ｂ）は前面（光出射側）からみた図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）の切断した内部を説明する側面図である。

防風筒８０の内壁はすべての半導体レーザ装置２０からの光が遮光することなく通過するのに十分なサイズが好ましい。図６（ａ）に示すように、第１の放熱部材６０の窓部６２において、半導体レーザ装置２０が第１の放熱部材６０から突出している場合、図６（ｂ）に示すように、すべての半導体レーザ装置２０を囲うように防風筒８０を配置する。

防風筒８０の内壁は、光軸方向に対して形状が変化しないことが好ましい。これにより複雑な加工が無くなり、コストを削減することができる。

防風筒８０は、図６（ｄ）に示すように、第１の放熱部材６０と防風筒８０のそれぞれに溝加工を施し、一方の溝を他方にはめ込むことにより、第１の放熱部材６０に固定することが望ましい。一方、図６（ｅ）に示すように、ネジ１２０で固定してもよい。図６（ｆ）に示すように、接触のみで第１の放熱部材６０と防風筒との隙間を埋めてもよい。

光学エンジン１００の光学部品を囲う保護部材９０と防風筒８０を接続する方法として、保護部材９０と防風筒８０との隙間を接触のみで埋めてもよい。図７（ａ）に示すように、保護部材９０と防風筒８０のそれぞれに溝を形成し、Ｏリング１３０で隙間を埋める構造、図７（ｂ）に示すように、保護部材９０と防風筒８０とをネジ１２０で固定する構造、図７（ｃ）に示すように、保護部材９０と防風筒８０に溝加工を施し、一方の溝を他方にはめ込んだはめ込み構造又は図７（ｄ）に示すように、保護部材９０と防風筒８０に噛み合わせ加工を施した構造のように保護部材９０と防風筒８０とを固定することが望ましい。

＜実施の形態２＞
実施の形態２の構成については、実施の形態１における放熱部材６０と防風筒８０の接続方法が異なるのみで、他の構成は実施の形態１と同じである。

図６（ｇ）に示すように、前方（光出射側）の放熱部材（第１の放熱部材）６０は防風筒８０と一体化して、放熱部材６１とすることができる。これにより、部品点数が減り、組み立て工程を削減することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３の構成については、実施の形態１における防風筒の形状が異なるのみで、他の構成は実施の形態１と同じである。図８（ａ）は、本発明を実施するための形態を説明するために、放熱部材６０及び防風筒８０を切断した斜視図であり、図８（ｂ）は前面（光出射側）からみた図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の切断した内部を説明する側面図である。

ここで放熱部材６０の窓部６２において、防風筒８０を複数段構造にすることができる。例えば、図８（ａ）に示すように、防風筒８０を２段構造とする。１段目である半導体レーザ装置側の内壁（以下、「防風筒突出部８１」とする）はすべての半導体レーザ装置２０を囲うことができるのに十分な最小のサイズの四角形にすることができる。２段目である半導体レーザ装置側と反対の側の内壁及び外壁（以下、「防風筒主要部８２」とする）はすべての半導体レーザ装置からの光が遮光することなく通過するのに十分な最小のサイズの円形にすることができる。この実施の形態は半導体レーザ装置２０が放熱部材６０から突出している場合に特に有効である。

このように防風筒８０を少なくとも２段構造にすることで、防風筒を小型にすることが可能となるとともに、放熱部材６０の表面積を大きくすることができ、さらに空気抵抗も小さくすることができるため、放熱性がさらに向上する。

防風筒突出部８１の高さは、放熱部材６０からの半導体レーザ装置２０の突出し量より僅かに高いことが好ましい。これにより、段差による冷却ファンの風の乱れを低減することができる。

防風筒突出部８１の形状は内壁と外壁ともに四角形である必要はなく、八角形でも円形でもよく、放熱部材の形状ならびに半導体レーザ装置の数及び配列によって適宜変えることができる。

防風筒主要部８２の外壁形状は円形である必要はなく、楕円形でも流線形でもよく、好ましくは流線形である。これにより、冷却ファンからの風に対して空気抵抗が小さくなり、効率よく放熱部材のフィンからの放熱ができ、さらに風の渦の発生を抑えることができる。

＜実施の形態４＞
実施の形態４の構成については、実施の形態１における防風筒８０と、光学エンジン１００の光学部品を囲う保護部材９０の接続方法が異なるのみで、他の構成は実施の形態１又は実施の形態３と同じである。本実施の形態の光学エンジンは、図７（ｅ）に示すように、保護部材９０は防風筒８０と一体化して、保護部材１１０とすることができる。つまり防風筒８０が保護部材９０の一部となっている。これにより、部品点数が減り、組み立て工程を削減することができる。

＜実施の形態５＞
実施の形態５については、発散光を出射する半導体レーザ装置を搭載した光源装置に対する構成であり、防風筒の形状、接続方法等他の構成は実施の形態１から実施の形態４までのいずれかと同じである。

図２（ｂ）に示す半導体レーザ装置では光学部品７がコリメータレンズ等であるのに対し、平窓を光学部品７として用いる一般的な半導体レーザ装置２１は発散する光を出射する。このような半導体レーザ装置２１の前方に放熱部材６０を配置すると、光が遮られる。一方、防風筒８０に光学部品、たとえばコリメータレンズを配置することにより光源装置からの出射光を平行光又は集光光にすることができる。
図９（ａ）は、本実施の形態を説明するために、放熱部材６０及び防風筒８０を切断した斜視図であり、図９（ｂ）は本実施の形態の主たる構成の概略断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、防風筒８０の半導体レーザ装置側にコリメータレンズ１６０を配置することにより、防風筒の内部で平行光又は集光光にすることが可能になるため、光を遮ることなく、発散光を出射する半導体レーザ装置２１の放熱性を高めることができる。

防風筒内部に配置する光学部品はコリメータレンズである必要はなく、ロッドインテグレータ又はライトパイプなどの光学部材を１つ又は複数配置させてもよい。

半導体レーザ装置２１は発散する光を出射する半導体レーザ装置であればよく、つまり図２（ａ）、（ｂ）に示すようにＣＡＮパッケージである必要はない。また１つの半導体レーザ装置２１に複数の半導体レーザ素子が実装されていてもよい。

＜実施の形態６＞
実施の形態６については、第２の放熱部材（背面側の放熱部材）５０及び冷却ファン７０ａを有しない構成であり、他の構成は実施の形態１から実施の形態５までのいずれかと同じである。

図１０に示すように、半導体レーザ装置を前方の放熱部材６０のみで放熱をすることができる。これにより、放熱性を良好に保ちながら小型にすることができる。

＜実施の形態７＞
実施形態７については、少なくとも１種類の波長帯の光を放出する複数の半導体レーザ素子を実装した半導体レーザパッケージを搭載した光源装置に対する構成である。その他の構成は、実質的に実施の形態１から実施の形態６までのいずれかと同じである。

図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、半導体レーザパッケージ２００には複数の半導体レーザ素子が実装されている。それらの半導体レーザ素子は、すべて同じ波長帯の光を放出するものでもよいし、異なる波長帯の光を放出するものでもよい。

半導体レーザパッケージ２００から発せられる発散光である複数の半導体レーザ光は、レンズ１７０によってロッド１８０の入射面に入射される。半導体レーザ光は、ロッド１８０の内部で伝播し、ロッド１８０の出射面から出射される。ロッド１８０から出射した半導体レーザ光はレンズ１９０によって、防風筒８０から出射される。

防風筒８０の内部にレンズ１７０、１９０とロッド１８０を配置することにより、防風筒８０の内部で光を遮ることなく伝播することができ、少なくとも１種類の波長帯の複数の発散光を出射する半導体レーザパッケージ２００の放熱性を高めることができる。

防風筒８０の内部に配置するレンズ１７０、１９０はそれぞれ１枚であってもよいし、それぞれ複数であってもよい。また、防風筒８０の内部で光が伝播すればよいため、ロッド１８０の代わりに中空のライトパイプを防風筒８０の内部に配置してもよい。

防風筒８０は、半導体レーザパッケージ２００の保持部材４０に接触していることが好ましいが、半導体レーザ光は風の影響を受けなければよいため、半導体レーザパッケージ２００の出射面が防風筒８０の入射面よりも防風筒の内部にあればよい。

本実施形態の半導体レーザパッケージに異なる波長帯の光を放出する半導体レーザ素子を複数実装した場合、例えば、複数の青色を発する半導体レーザ素子と複数の緑色を発する半導体レーザ素子と複数の赤色を発する半導体レーザ素子を１つの半導体レーザパッケージに実装した場合、蛍光体ホイールなどの光変換部材を備えることなく、光学エンジンを提供することができる。これにより、部品点数の少ない、低コストの光学エンジンを提供することができる。

本発明に係る光源装置は、プロジェクタ等の光学エンジンに利用することができる。

２ 半導体レーザ素子
７ 光学部品
１０ 光源装置
２０、２１ 半導体レーザ装置
３０ 第１の保持部材
４０ 第２の保持部材
５０ 第２の放熱部材
６０ 第１の放熱部材
６１ 放熱部材
６２ 窓部
７０ａ、７０ｂ 冷却ファン
８０ 防風筒
８１ 防風筒突出部
８２ 防風筒主要部
９０、１１０ 保護部材
９１ 開口部
１００ 光学エンジン
１０１ 光変換部材
１０２ 光学部材
１０３ 光変調部材
１０４ 投射部材
１２０ ねじ
１２１ マイクロミラー
１６０ コリメータレンズ
１７０、１９０ レンズ
１８０ ロッド
２００ 半導体レーザパッケージ

Claims (14)

1. 第１の保持部材と、
   第２の保持部材と
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とによって挟まれた状態で保持された複数の半導体レーザ装置と、
   前記半導体レーザ装置の光出射面側に配置され、前記半導体レーザ装置からの光を出射する窓部と、該窓部の周囲に配置されたフィンとを有する放熱部材と、
   前記窓部内に１つの防風筒とを備える光源装置であって、
   前記第２の保持部材は、前記第１の保持部材と前記放熱部材の間に位置するように配置されている光源装置。
2. 前記防風筒は、中空構造であり、
   前記半導体レーザ装置から出射する光は前記防風筒の内部を通る請求項１に記載の光源装置。
3. 前記防風筒は、内部に光学部品が配置されてなる請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記光源装置は、熱を放熱するための冷却ファンが設けられている請求項１から３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記防風筒の外壁は、
   断面形状が円形、楕円形、流線形又は多角形のいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記防風筒は、
   前記光出射側に配置された前記放熱部材と接している請求項１から５のいずれかに記載の光源装置。
7. 前記光源装置は、第２の放熱部材をさらに備え、該第２の放熱部材は、前記半導体レーザ装置の前記光出射側と反対側に配置され、
   前記第１の保持部材は、前記第２の保持部材と前記第２の放熱部材との間に位置するように配置されている請求項２から６のいずれかに記載の光源装置。
8. 前記光源装置は、前記第２の放熱部材からの熱を放熱するための第２の冷却ファンが設けられている請求項７に記載の光源装置。
9. 前記第２の放熱部材はフィンを備える請求項７、請求項７に従属する請求項８に記載の光源装置。
10. 前記半導体レーザ装置の光出射面側において、前記防風筒は、前記放熱部材よりも突出している請求項１から９のいずれか１つに記載の光源装置。
11. 前記防風筒は、内部にロッド又はライトパイプを有する請求項１から１０のいずれかに記載の光源装置。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射する光の波長と異なる波長の光を放出する光変換部材と、
    前記光源装置から出射する光と前記光変換部材から放出する光を混色させる光学部材と、
    混色光を変調させる光変調部材と、
    変調された光を投射させる投射部材と、を備え、
    前記光変換部材と前記光学部材と前記光変調部材と前記投射部材とを含む半導体レーザ装置からの光の光路が保護部材で囲われている光学エンジンであり、
    前記保護部材は、前記光源装置から出射する光を入射する開口部を有し、
    前記保護部材の前記開口部は、前記防風筒の光出射側に接続され、
    前記半導体レーザ装置から前記投射部材までの光路が密閉されていることを特徴とする光学エンジン。
13. 請求項１から１１のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射する光の波長と異なる波長の光を放出する光変換部材と、
    前記光源装置から出射する光と前記光変換部材から放出する光を混色させる光学部材と、
    混色光を変調させる光変調部材と、
    変調された光を投射させる投射部材と、を備え、
    前記光変換部材と前記光学部材と前記光変調部材と前記投射部材とを含む半導体レーザ装置からの光の光路が保護部材で囲われている光学エンジンであり、
    前記光源装置の防風筒が前記保護部材の一部であり、
    前記半導体レーザ装置から前記投射部材までの光路が密閉されていることを特徴とする光学エンジン。
14. 請求項１から１１のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射された光を変調させる光変調部材と、
    変調された光を投射させる投射部材と、を備え、
    前記光変調部材と前記投射部材とを含む半導体レーザ装置からの光の光路が保護部材で囲われている光学エンジンであり、
    前記保護部材は、前記光源装置から出射する光を入射する開口部を有し、
    前記保護部材の開口部は、前記防風筒の光出射側に接続され、
    前記半導体レーザ装置から前記投射部材までの光路が密閉されていることを特徴とする光学エンジン。