WO2015133285A1 - 光源装置及び光学部材 - Google Patents

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WO2015133285A1
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optical member
adhesive
light source
base portion
incident
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Inventor
雅也 吉野
Original Assignee
ウシオ電機株式会社
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • G02B7/004—Manual alignment, e.g. micromanipulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/025—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using glue
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
    • G02B7/1824—Manual alignment

Definitions

  • the present invention relates to a light source device and an optical member.
  • a light source device having a beam folding mirror that changes the traveling direction of laser light emitted from a semiconductor laser element is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the mirror is bonded to the mirror mount, and the mirror mount is fixed to the base portion.
  • a thermosetting adhesive having high adhesive strength is used for fixing the mirror mount to the base portion.
  • the position of the mirror mount is adjusted so that the laser beam emitted from the semiconductor laser element is changed in a desired traveling direction, and the base is in that state. Temporarily fix to the part. Thereafter, the thermosetting adhesive is thermally cured.
  • the position of the mirror mount is adjusted and temporarily fixed, the position of the mirror (that is, the optical member having the mirror) is shifted in the light source device completed as the final product. There was a problem that there was something.
  • an object of the present invention is to provide a light source device in which the displacement of the optical member is suppressed.
  • Another object of the present invention is to provide an optical member in which displacement is suppressed.
  • a light source device includes a light source unit that emits light, an optical member having a planar incident surface on which light emitted from the light source unit is incident, and a plane on which the optical member is bonded by an adhesive.
  • a base portion having a surface in shape, and the optical member includes an adhesive surface bonded to the surface of the base portion by the adhesive, the adhesive surface being in a direction parallel to the incident surface or
  • the optical member is formed in a curved shape so that a distance from a reference line that is inclined and intersects is constant, and the optical member is arranged so that the reference line is parallel to the surface of the base portion. Bonded to the surface of the base part.
  • the adhesive surface of the optical member is adhered to the surface of the base portion formed in a planar shape by an adhesive.
  • the optical member sets the reference line in a state parallel to the surface of the base portion in a direction parallel to the planar incident surface (or a direction intersecting with an inclination). After being rotated and aligned with the shaft, it is bonded to the surface of the base portion. Thereby, the light emitted from the light source unit is incident on the incident surface of the optical member at a desired position and angle.
  • the adhesive surface of the optical member is formed in a curved shape so that the distance from the reference line is constant, the adhesive is symmetrical between the adhesive surface of the optical member and the surface of the base portion. It is arranged to become. Thereby, when the adhesive undergoes volume change (shrinkage and expansion), the change occurs symmetrically with respect to the optical member, so that the positional deviation of the optical member is suppressed.
  • the adhesive surface may be formed in a spherical shape so that the distance from the reference point on the reference line is constant.
  • the optical member is rotated and aligned around the reference point, and then adhered to the surface of the base portion, so that the light emitted from the light source portion is incident on the optical member. It is incident on the surface at a desired position and angle. Thereby, alignment of an optical member can be performed easily.
  • the adhesive surface of the optical member is formed in a spherical shape so that the distance from the reference point is constant, the adhesive is symmetrical between the adhesive surface of the optical member and the surface of the base portion. It is arranged to become. Thereby, when the adhesive undergoes volume change (shrinkage and expansion), the change occurs symmetrically with respect to the optical member, so that the positional deviation of the optical member is suppressed.
  • the bonding surface may be formed so that the reference line is located on the incident surface.
  • the reference line is located on the incident surface. Accordingly, when the optical member is rotated and aligned with the reference line as an axis, the incident position where the light emitted from the light source unit enters the incident surface is set on the reference line, so that the incident position is the same position. Can be maintained. Therefore, the optical member can be easily aligned.
  • the optical member according to the present invention includes a planar incident surface on which light is incident and an adhesive surface bonded to the planar base portion with an adhesive, and the adhesive surface is disposed on the incident surface. It is formed in a curved surface so that the distance from the reference line, which is a direction parallel to or inclined and intersecting, is constant.
  • the light source device according to the present invention has an excellent effect that the displacement of the optical member is suppressed.
  • the optical member according to the present invention has an excellent effect that the displacement is suppressed.
  • the light source device 10 is provided on the casing 12, the long side wall 12 b of the casing 12, the plurality of light source sections 11 that emit light, and the base section 12 a of the casing 12.
  • Each light source unit 11 includes a semiconductor laser element 16 that emits laser light
  • the light source device 10 according to the present embodiment is a semiconductor laser device.
  • the housing 12 includes a rectangular plate-shaped base portion 12a, a long side wall 12b rising from one long side of the base portion 12a, and a short side wall 12c rising from one short side of the base portion 12a.
  • the base portion 12 a has a planar surface 13 to which the optical member 18 is bonded by an adhesive 26.
  • a through hole 15 is formed in the center of the short side wall 12c, and a condensing lens 30 is fitted in the through hole 15.
  • the long side wall 12b is provided with a laser mount 14 having a rectangular plate-like plate-like portion 14a and a plurality of cylindrical portions 14b arranged in a line at equal intervals along the long side of the plate-like portion 14a. ing.
  • each cylindrical part 14b of the laser mount 14 the light source part 11 having the semiconductor laser element 16 and the collimating lens 17 is arranged. As a result, laser beams parallel to a certain extent are emitted from each light source unit 11.
  • the optical member 18 includes a mirror (also referred to as “optical part”) 24 that reflects light emitted from the light source part 11 and a mirror mount (also referred to as “optical body”) 20 to which the mirror 24 is fixed.
  • the mirror 24 has a planar incident surface 24 a on which light emitted from the light source unit 11 is incident. Since the mirror 24 reflects light, the exit surface 24b of the mirror 24 is the same as the entrance surface 24a.
  • the optical member 18 covers the flat surface of the mirror mount 20 made of aluminum with a dielectric material such as TiO, Ta 2 O 3 , SiO 2 , MgF 2 , gold, chrome, or the like. 24 is formed.
  • the optical member 18 may be configured such that the mirror 24 is attached to the mirror mount 20 with an adhesive or the like, or the plane itself of the mirror mount 20 formed of aluminum may be used as the mirror 24.
  • One optical member 18 is provided in association with each light source unit 11, and the mirror 24 is arranged at a position where the traveling direction of the laser light emitted from the corresponding light source unit 11 can be changed by 90 degrees.
  • the base portion 12a is fixed. Further, the optical members 18 are arranged while being shifted in order so as not to block the laser light reflected by the other optical members 18.
  • each optical member 18 is arranged so as to be shifted in a direction away from the light source unit 11 (lower side in FIG. 2) as it goes in a direction approaching the condenser lens 30 (right side in FIG. 2). .
  • Each laser beam reflected by each mirror 24 is collected by a condenser lens 30, and then is applied to an optical fiber 60 provided on the side opposite to the side on which the optical member 18 is disposed on the short side wall 12c. It will be incident.
  • the incident surface 24a of the mirror 24 is disposed on the upper side of the mirror mount 20.
  • the incident surface 24 a of the mirror 24 is disposed at the center of the mirror mount 20 in the direction orthogonal to the incident surface 24 a, that is, in the width direction of the mirror mount 20.
  • the optical member 18 has, on the bottom surface 23 of the mirror mount 20, an adhesive surface 21 that is bonded to the surface 13 of the base portion 12a by an adhesive 26.
  • the adhesion surface 21 is formed in a curved surface shape.
  • the adhesive surface 21 has a constant distance from the virtual reference line L1 that is parallel to the incident surface 24a (including the concepts of “completely the same” and “substantially the same”). As shown, it is formed in a curved surface shape.
  • the adhesive surface 21 is formed so that the reference line L1 is parallel to the incident surface 24a (including the concepts of “completely parallel” and “substantially parallel”). Specifically, the adhesive surface 21 is positioned so that the reference line L1 is on the incident surface 24a (including the concepts of “completely coincides with the incident surface” and “substantially coincides with the incident surface”), Is formed.
  • the optical member 18 has the surface 13 of the base portion 12a so that the reference line L1 is parallel to the surface 13 of the base portion 12a (including the concepts of “completely parallel” and “substantially parallel”). It is glued to.
  • the adhesive 26 is not particularly limited as long as the volume changes (shrinks and expands) before and after curing.
  • examples of such an adhesive include a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, and a two-component mixed adhesive.
  • the adhesive 26 can temporarily fix the mirror mount 20 to the base portion 12a before being cured.
  • Temporary fixing means fixing the mirror mount 20 to the base portion 12a so as not to move by the adhesive 26 before being cured until the adhesive 26 is cured.
  • Examples of the adhesive 26 that can suitably perform temporary fixing include an adhesive in which an ultraviolet curable resin is added to a thermosetting adhesive component. If a thermosetting adhesive to which an ultraviolet curable resin is added is used, the mirror mount 20 can be temporarily fixed to the base portion 12a by ultraviolet curing.
  • thermosetting adhesive capable of temporarily fixing the mirror mount 20 to the base portion 12a before thermosetting
  • one having tackiness before thermosetting can be mentioned.
  • thermosetting adhesive include those to which an elastomer is added.
  • the adhesive 26 is an adhesive in which an ultraviolet curable resin is added to a thermosetting adhesive component.
  • the adhesive surface 21 which is the bottom surface 23 of the mirror mount 20 and the surface 13 of the base portion 12a are fixed via an adhesive 26 so as to have a predetermined separation distance.
  • the separation distance is not particularly limited, but is preferably 50 to 2000 ⁇ m and more preferably 100 to 500 ⁇ m from the viewpoint of fixing the mirror mount 20 to the base portion 12a with an appropriate amount of adhesive 26.
  • the configuration of the light source device 10 according to the present embodiment is as described above. Next, an example of a method for manufacturing the light source device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the housing 12 is prepared.
  • a laser mount 14 in which the light source unit 11 is arranged in each cylindrical portion 14b is prepared.
  • the optical member 18 having the mirror 24 is prepared.
  • the laser mount 14 is installed on the long side wall 12 b of the housing 12.
  • the installation method is not particularly limited as long as the laser mount 14 is fixed to the long side wall 12b, and may be performed by screwing or may be performed by an adhesive.
  • the optical member 18 is fixed to the base portion 12 a of the housing 12. Specifically, this is performed as follows.
  • the casing 12 is fixed on a holding base (not shown).
  • the target 50 is arranged in advance at a position where the laser beam 16a reflected by the mirror 24 is to be emitted.
  • the position of the optical member 18 is determined by using a conventionally known clamping device having a clamper 40, a storage device (not shown), and an input unit (not shown) for performing operation input from the outside. Align (adjust position and angle).
  • a clamp device that can operate the clamper 40 with five degrees of freedom can be used. Therefore, the clamper 40 performs a moving operation in three directions (x to z directions in FIGS. 6 to 8) and a rotating operation with the two directions (y direction and z direction in FIGS. 6 to 8) as axes.
  • the optical member 18 can be aligned.
  • the optical member 18 is held by the clamper 40 and moved to the front of the light source unit 11 to adjust the position of the optical member 18.
  • the angle of the optical member 18 is adjusted.
  • the position and angle of the optical member 18 are adjusted so that the laser beam 16 a is emitted from the semiconductor laser element 16 and the laser beam 16 a reflected by the mirror 24 coincides with the line 52 of the target 50.
  • the position and angle can be adjusted by inputting an operation from the input unit, and the storage device can store the adjusted position.
  • the alignment of the optical member 18 is a manufacturing error of the optical member 18 (for example, an error in the positional relationship between the bonding surface 21 and the incident surface 24a), or an attachment error of the light source unit 11 (for example, the progress position or progress of the laser light 16a). This is necessary due to angle errors).
  • the adjustment of the angle of the optical member 18 is first performed with the rotation axis L2 being a direction positioned on the incident surface 24a and orthogonal to the surface 13 of the base portion 12a as shown in FIG. Rotate. After that, as shown in FIG. 8, the optical member 18 is rotated about a reference line L1 that is located on the incident surface 24a and parallel to the surface 13 of the base portion 12a.
  • the incident position P1 of the light (specifically, the optical axis) emitted from the light source unit 11 with respect to the incident surface 24a is matched with the position of the intersection of the reference line L1 and the rotation axis L2.
  • the incident position P1 can be maintained at the same position. Therefore, the optical member 18 can be easily aligned.
  • the optical member 18 is lifted upward (z-axis direction).
  • the optical member 18 is normally lifted by the clamping device directly above the base portion 12a, and is not lifted in an oblique direction.
  • an adhesive 26 is applied in the vicinity of a portion where the optical member 18 of the base portion 12a is fixed.
  • the method for applying the adhesive 26 is not particularly limited, but it is preferable that a predetermined amount is discharged using a dispenser.
  • the optical member 18 lifted upward is moved downward, adjusted, and returned to the position stored in the storage device.
  • ultraviolet light is irradiated to cure the exposed portion of the adhesive 26, and the optical member 18 is temporarily fixed to the base portion 12a.
  • This curing by ultraviolet rays, that is, temporary fixing is a step of curing only a portion exposed from between the optical member 18 and the base portion 12a.
  • the casing 12 is put together with the load in a heating oven, the adhesive 26 is thermally cured, and the optical member 18 is fixed to the base portion 12a. Fix it.
  • the curing by heat, that is, the main fixing is a process of curing not only the exposed portion but the entire adhesive 26.
  • the adhesive 26 is applied to the surface 13 of the base portion 12a.
  • the method of applying the adhesive 26 is not limited to this example, and the adhesive surface 21 of the optical member 18 is applied.
  • Adhesive 26 may be applied.
  • the adhesive surface 111 which is the bottom surface of the optical member 110 according to the comparative example is formed in a flat shape.
  • the optical member 110 is temporarily fixed to the base portion 12a by the adhesive 26 at the aligned position.
  • the adhesive surface 111 of the optical member 110 and the surface 13 of the base portion 12a are arranged so as to intersect with each other at an inclination. Therefore, the thickness of the adhesive 26 is gradually increased in a certain direction. In FIG. 9, the thickness gradually increases from left to right.
  • the adhesive 26 contracts as shown in FIG. At this time, since the thickness of the adhesive 26 gradually increases from left to right, the amount of change (absolute amount) in the thickness of the adhesive 26 due to the adhesive 26 contracting at a substantially constant contraction rate. Gradually increases from left to right.
  • the optical member 110 moves downward and rotates clockwise.
  • the incident angle of the laser beam 16a with respect to the incident surface 112a of the mirror 112 changes greatly, so that the traveling direction of the laser beam 16a emitted from the mirror 112 also changes significantly.
  • the adhesive surface 21 of the optical member 18 has a constant distance from the reference line L1 located on the incident surface 24a of the mirror 24 in parallel with the surface 13 of the base portion 12a. It is formed in a curved surface shape. Thereby, as shown in FIG. 11, the adhesive 26 is disposed so as to be symmetrical between the adhesive surface 21 of the optical member 18 and the surface 13 of the base portion 12a.
  • the adhesive 26 contracts as shown in FIG. At this time, since the adhesive 26 is arranged symmetrically, when the adhesive 26 contracts at a substantially constant shrinkage rate, the change amount (absolute amount) of the thickness of the adhesive 26 is approximately symmetrical on the left and right. Become.
  • the optical member 18 since the optical member 18 is only moved downward by being permanently fixed, the positional deviation of the optical member 18 can be suppressed. Thereby, since the incident angle of the laser beam 16a with respect to the incident surface 24a of the mirror 24 is not substantially changed, it is possible to suppress a change in the traveling direction of the laser beam 16a emitted from the mirror 24.
  • the bonding surface 21 of the optical member 18 is bonded to the surface 13 of the base portion 12 a formed in a planar shape by the adhesive 26.
  • the optical member 18 rotates around the reference line L1 in a state where the reference line L1 parallel to the planar incident surface 24a is arranged parallel to the surface 13 of the base portion 12a. Then, after being aligned, it is adhered to the surface 13 of the base portion 12a. Thereby, the light emitted from the light source unit 11 is incident on the incident surface 24a of the optical member 18 at a desired position and angle.
  • the adhesive surface 21 of the optical member 18 is formed in a curved shape so that the distance from the reference line L1 is constant, the adhesive 26 is formed between the adhesive surface 21 of the optical member 18 and the base portion 12a. It arrange
  • the reference line L1 is parallel to the incident surface 24a and located on the incident surface 24a.
  • this invention is not limited to the structure of above-described embodiment, and is not limited to the above-mentioned effect.
  • the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
  • configurations, methods, and the like according to various modifications described below may be arbitrarily selected and employed in the configurations, methods, and the like according to the above-described embodiments.
  • the adhesive surface 21 is formed in a curved surface shape so that the distance from the reference line L1 is constant.
  • the optical member 18 according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the adhesive surface 66 is formed in a spherical shape so that the distance from the virtual reference point P1 is constant. It may be configured as follows. 13 and 14 is formed so that the reference point P1 is positioned on the incident surface 67a of the mirror 67.
  • the optical member 65 is rotated and aligned around the reference point P1
  • the light emitted from the light source unit 11 is bonded to the surface 13 of the base unit 12a.
  • the light is incident on the incident surface 67a of the optical member 65 at a desired position and angle. Thereby, alignment of the optical member 65 can be performed easily.
  • the adhesive surface 66 of the optical member 65 is formed in a spherical shape so that the distance from the reference point P1 is constant, the adhesive 26 is formed between the adhesive surface 66 of the optical member 65 and the base portion 12a. It arrange
  • the adhesive surface 21 is formed in a curved shape so that the distance from the reference line L1 that is a direction parallel to the incident surface 24a is constant.
  • the optical member according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the adhesive surface is a direction that is inclined and intersects the incident surface (that is, a direction that excludes a direction that intersects perpendicularly to the incident surface). It may be configured to be formed in a curved surface so that the distance from the head is constant.
  • the optical unit 24 is a mirror, that is, the entrance surface 24a and the exit surface 24b are the same.
  • the optical member according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the optical member according to the present invention may be a lens or a prism, that is, the entrance surface and the exit surface may be different.
  • the adhesive surface 21 is arranged on the bottom surface 23.
  • the optical member according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the adhesive surface may be disposed on the side surface or the upper surface.
  • the light source unit 11 includes the semiconductor laser element 16 and the collimating lens 17.
  • the optical device according to the present invention is not limited to such a configuration.
  • the light source unit may be configured to emit light toward the optical member.
  • SYMBOLS 10 Light source device, 11 ... Light source part, 12 ... Housing

Abstract

　光源装置は、光源部から出射された光が入射される平面状の入射面を有する光学部材を備え、光学部材は、接着剤によりベース部の表面に接着される接着面を備え、接着面は、入射面に対して平行な方向又は傾斜して交差する方向である基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成され、光学部材は、基準線がベース部の表面に対して平行となるように、ベース部の表面に接着される。

Description

光源装置及び光学部材
　本発明は、光源装置及び光学部材に関する。
　従来、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の進行方向を変更させるビーム折り返し用ミラーを有する光源装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このような光源装置では、ミラーは、ミラーマウントに接着されており、ミラーマウントがベース部に固定されている。ミラーマウントのベース部への固定は、接着強度の強い熱硬化性接着剤が使用されている。
　光源装置の製造において、ベース部にミラーマウントを固定する際には、半導体レーザ素子より出射されるレーザ光が所望の進行方向に変更されるようにミラーマウントの位置を調整し、その状態でベース部に仮固定する。その後、熱硬化性接着剤を熱硬化させる。しかしながら、ミラーマウントの位置を調整して仮固定しているにも関わらず、最終的な製品として完成した光源装置の中には、ミラー（即ち、ミラーを有する光学部材）の位置がずれているものがあるといった問題があった。
日本国特開２００２－１８２１０４号公報 日本国特開２００１－２１５４４３号公報
　よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、光学部材の位置ずれが抑制される光源装置を提供することを課題とする。
　また、本発明は、位置ずれが抑制される光学部材を提供することを課題とする。
　本発明に係る光源装置は、光を出射する光源部と、前記光源部から出射された光が入射される平面状の入射面を有する光学部材と、前記光学部材が接着剤により接着される平面状の表面を有するベース部と、を備え、前記光学部材は、前記接着剤により前記ベース部の表面に接着される接着面を備え、前記接着面は、前記入射面に対して平行な方向又は傾斜して交差する方向である基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成され、前記光学部材は、前記基準線が前記ベース部の表面に対して平行となるように、前記ベース部の表面に接着される。
　本発明に係る光源装置によれば、光学部材の接着面は、接着剤により、平面状に形成されるベース部の表面と接着される。このとき、光学部材は、平面状の入射面に対して平行な方向（又は傾斜して交差する方向）の基準線をベース部の表面に対して平行に配置された状態で、該基準線を軸に回転して位置合わせされた上で、ベース部の表面に接着される。これにより、光源部から出射された光が、光学部材の入射面に対して、所望の位置及び角度で入射される。
　また、光学部材の接着面が、基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成されているため、接着剤は、光学部材の接着面とベース部の表面との間に対称となるように配置される。これにより、接着剤が体積変化（収縮、膨張）した際に、その変化が光学部材に対して対称に起こるため、光学部材の位置ずれが抑制される。
　また、本発明に係る光源装置においては、前記接着面は、前記基準線上の基準点からの距離が一定となるように、球面状に形成される、という構成でもよい。
　斯かる構成によれば、光学部材が、基準点を中心に回転して位置合わせされた上で、ベース部の表面に接着されることで、光源部から出射された光が、光学部材の入射面に対して、所望の位置及び角度で入射される。これにより、光学部材の位置合わせが容易にできる。
　また、光学部材の接着面は、基準点からの距離が一定となるように、球面状に形成されているため、接着剤は、光学部材の接着面とベース部の表面との間に対称となるように配置される。これにより、接着剤が体積変化（収縮、膨張）した際に、その変化が光学部材に対して対称に起こるため、光学部材の位置ずれが抑制される。
　また、本発明に係る光源装置においては、前記接着面は、前記基準線が前記入射面上に位置するように、形成される、という構成でもよい。
　斯かる構成によれば、基準線が、入射面上に位置している。これにより、光学部材が基準線を軸に回転して位置合わせされる際に、光源部から出射された光が入射面に入射する入射位置を基準線上にすることにより、入射位置を同じ位置で維持することができる。したがって、光学部材の位置合わせが容易にできる。
　また、本発明に係る光学部材は、光が入射される平面状の入射面と、平面状のベース部に接着剤により接着される接着面と、を備え、前記接着面は、前記入射面に対して平行な方向又は傾斜して交差する方向である基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成される。
　以上の如く、本発明に係る光源装置は、光学部材の位置ずれが抑制される、という優れた効果を奏する。
　また、本発明に係る光学部材は、位置ずれが抑制される、という優れた効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る光源装置を模式的に示す斜視図である。 同実施形態に係る光源装置を光ファイバに接続した様子を示す断面平面図である。 同実施形態に係る光学部材の斜視図である。 同実施形態に係る光学部材の正面図である。 同実施形態に係る光学部材の右側面図である。 同実施形態に係る光源装置の製造方法を説明するための斜視図である。 同実施形態に係る光源装置の製造方法を説明するための部分拡大斜視図である。 同実施形態に係る光源装置の製造方法を説明するための部分拡大斜視図である。 比較例に係る光学部材が接着剤で仮固定された様子を示す部分拡大正面図である。 比較例に係る光学部材が接着剤で本固定された様子を示す部分拡大正面図である。 本発明に係る光学部材が接着剤で仮固定された様子を示す部分拡大正面図である。 本発明に係る光学部材が接着剤で本固定された様子を示す部分拡大正面図である。 本発明の他の実施形態に係る光学部材の正面図である。 同実施形態に係る光学部材の右側面図である。
　以下、本発明に係る光源装置における一実施形態について、図１～図１２を参酌して説明する。なお、各図（図１３及び図１４も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。
　本実施形態に係る光源装置１０は、筐体１２と、筐体１２の長辺側側壁１２ｂに設けられ、光を出射する複数の光源部１１と、筐体１２のベース部１２ａに設けられた複数の光学部材１８とを有する。各光源部１１は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１６を備えており、本実施形態に係る光源装置１０は、半導体レーザ装置である。
　筐体１２は、矩形板状のベース部１２ａと、ベース部１２ａの一方の長辺から立ち上がった長辺側側壁１２ｂと、ベース部１２ａの一方の短辺から立ち上がった短辺側側壁１２ｃとを有する。ベース部１２ａは、光学部材１８が接着剤２６により接着される平面状の表面１３を有する。
　短辺側側壁１２ｃの中央には、貫通穴１５が形成されており、貫通穴１５には、集光レンズ３０が嵌め込まれている。長辺側側壁１２ｂには、矩形板状の板状部１４ａと、板状部１４ａの長辺に沿って等間隔に一列に配列された複数の円筒部１４ｂとを有するレーザマウント１４が設けられている。
　レーザマウント１４の各円筒部１４ｂ内には、半導体レーザ素子１６とコリメートレンズ１７とを有する光源部１１がそれぞれ配置されている。これにより、各光源部１１からは、互いにある程度平行なレーザ光が出射されることになる。
　光学部材１８は、光源部１１から出射された光を反射するミラー（「光学部」ともいう）２４と、ミラー２４が固定されるミラーマウント（「光学本体」ともいう）２０とを有する。ミラー２４は、光源部１１から出射された光が入射される平面状の入射面２４ａを有する。なお、ミラー２４は、光を反射するため、ミラー２４の出射面２４ｂは、入射面２４ａと同一である。
　本実施形態に係る光学部材１８は、アルミで形成されるミラーマウント２０の平面を、ＴｉＯ、Ｔａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２といった誘電体材料、金又はクロム等で被覆することにより、ミラー２４を形成している、という構成である。なお、光学部材１８は、ミラー２４を接着剤等によりミラーマウント２０に張り付ける、という構成でもよく、また、アルミで形成されるミラーマウント２０の平面自身をミラー２４とする、という構成でもよい。
　光学部材１８は、各光源部１１に対応付けて１つずつ設けられており、対応する光源部１１から出射されるレーザ光の進行方向を９０度変更できる位置にミラー２４が配置されるように、ベース部１２ａに固定されている。また、各光学部材１８は、他の光学部材１８によって反射されたレーザ光を遮らないように、順番に位置をずらしながら配置されている。
　具体的には、各光学部材１８は、集光レンズ３０に近づく方向（図２では右側）にいくにつれて、光源部１１から遠ざかる方向（図２では下側）にずらすようにして配置されている。各ミラー２４により反射された各レーザ光は、集光レンズ３０で集光された後、短辺側側壁１２ｃの光学部材１８が配置されている側とは反対側に設けられた光ファイバ６０に入射されることとなる。
　図３～図５に示すように、ミラー２４の入射面２４ａは、ミラーマウント２０の上方側に配置されている。ミラー２４の入射面２４ａは、入射面２４ａと直交する方向、即ち、ミラーマウント２０の幅方向において、ミラーマウント２０の中央に配置されている。
　光学部材１８は、ミラーマウント２０の底面２３に、接着剤２６によりベース部１２ａの表面１３に接着される接着面２１を有している。接着面２１は、曲面状に形成されている。具体的には、接着面２１は、入射面２４ａに対して平行な方向である仮想の基準線Ｌ１からの距離が一定（「完全に同じ」及び「略同じ」の両方の概念を含む）となるように、曲面状に形成されている。
　さらに、接着面２１は、基準線Ｌ１が入射面２４ａに対して平行（「完全に平行」及び「略平行」の両方の概念を含む）となるように、形成されている。具体的には、接着面２１は、基準線Ｌ１が入射面２４ａ上に位置する（「入射面に完全に一致する」及び「入射面に略一致する」の両方の概念を含む）ように、形成されている。そして、光学部材１８は、基準線Ｌ１がベース部１２ａの表面１３に対して平行（「完全に平行」及び「略平行」の両方の概念を含む）となるように、ベース部１２ａの表面１３に接着されている。
　接着剤２６としては、硬化する前と硬化した後で、体積が変化（収縮、膨張）するものであれば特に限定されない。このような接着剤としては、例えば、熱硬化性の接着剤、紫外線硬化性の接着剤、２液混合の接着剤等が挙げられる。
　接着剤２６としては、硬化する前にミラーマウント２０をベース部１２ａに仮固定可能なものであることが好ましい。仮固定とは、接着剤２６を硬化させるまでの間、硬化させる前の接着剤２６によりミラーマウント２０が動かないようにベース部１２ａに固定することをいう。
　仮固定を好適に行なうことを可能とする接着剤２６としては、熱硬化性の接着剤成分に、紫外線硬化性樹脂が添加された接着剤を挙げることができる。紫外線硬化性樹脂が添加された熱硬化性接着剤を用いれば、紫外線硬化によりミラーマウント２０をベース部１２ａに仮固定することができる。
　熱硬化前にミラーマウント２０をベース部１２ａに仮固定可能な熱硬化性接着剤の構成として、熱硬化する前に粘着性を有するものが挙げられる。このような熱硬化性接着剤としては、エラストマーが添加されたものを挙げることができる。これらの熱硬化性接着剤は、従来公知のものを採用することができる。本実施形態においては、接着剤２６は、熱硬化性の接着剤成分に、紫外線硬化性樹脂が添加された接着剤としている。
　ミラーマウント２０の底面２３である接着面２１とベース部１２ａの表面１３とは、所定の離間距離となるように、接着剤２６を介して固定されている。前記離間距離としては、特に、制限されないが、適量の接着剤２６でミラーマウント２０をベース部１２ａに固定できる観点から、５０～２０００μｍが好ましく、１００～５００μｍがより好ましい。
　本実施形態に係る光源装置１０の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る光源装置１０の製造方法の一例について、図６～図８を参酌して説明する。
　本実施形態に係る光源装置１０の製造方法では、まず、筐体１２を準備する。また、各円筒部１４ｂ内にそれぞれ光源部１１が配置されたレーザマウント１４を準備する。また、ミラー２４を有する光学部材１８を準備する。
　次に、レーザマウント１４を筐体１２の長辺側側壁１２ｂに設置する。設置方法は、レーザマウント１４を長辺側側壁１２ｂに固定されれば特に限定されず、ネジ止めにより行なってもよく、接着剤により行なってもよい。
　次に、筐体１２のベース部１２ａに光学部材１８を固定する。具体的には、以下のようにして行なう。
　まず、筐体１２を保持台（図示していない）上に固定する。この際、ミラー２４で反射されたレーザ光１６ａが出射されるべき位置に、ターゲット５０を予め配置しておく。
　次に、クランパ４０と、記憶装置（図示していない）と、外部より操作入力を行なうための入力部（図示していない）とを有する従来公知のクランプ装置を用いて、光学部材１８の位置合わせ（位置及び角度の調整）を行う。クランプ装置は、クランパ４０を５自由度で動作できるものを用いることができる。したがって、クランパ４０は、３方向（図６～図８におけるｘ～ｚ方向）の移動動作と、２方向（図６～図８におけるｙ方向及びｚ方向）を軸とした回転動作を行うことで、光学部材１８を位置合わせすることができる。
　まず、クランパ４０により光学部材１８を保持し、光源部１１の前まで移動させて、光学部材１８の位置の調整を行う。次に、光学部材１８の角度の調整を行なう。このとき、半導体レーザ素子１６からレーザ光１６ａを出射し、ミラー２４により反射されたレーザ光１６ａがターゲット５０の線５２に一致するように光学部材１８の位置及び角度を調整する。
　位置及び角度の調整は、入力部から操作を入力すること等により行なうことができ、記憶装置は、調整後の位置を記憶することができる。光学部材１８の位置合わせは、光学部材１８の製作誤差（例えば、接着面２１と入射面２４ａとの位置関係の誤差）や、光源部１１の取付け誤差（例えば、レーザ光１６ａの進行位置や進行角度の誤差）等により、必要となる。
　ところで、光学部材１８の角度の調整は、まず、図７に示すように、入射面２４ａ上に位置し且つベース部１２ａの表面１３と直交する方向である回転軸Ｌ２を軸に、光学部材１８を回転させる。その後、図８に示すように、入射面２４ａ上に位置し且つベース部１２ａの表面１３と平行な方向である基準線Ｌ１を軸に、光学部材１８を回転させる。
　これにより、光源部１１から出射された光（具体的には、光軸）の入射面２４ａに対する入射位置Ｐ１を、基準線Ｌ１と回転軸Ｌ２との交点の位置に合わせておくことで、その入射位置Ｐ１が同じ位置で維持できる。したがって、光学部材１８の位置合わせが容易にできる。
　次に、光学部材１８を上側（ｚ軸方向）に持ち上げる。なお、クランプ装置による光学部材１８の持ち上げは、ベース部１２ａに対して真上に持ち上げることが通常であり、斜め方向に持ち上げることはない。その後、ベース部１２ａの光学部材１８を固定する箇所付近に接着剤２６を塗布する。接着剤２６の塗布方法は、特に限定されないが、ディスペンサを用い、予め定められた量が吐出されるようにすることが好ましい。
　次に、上側に持ち上げた光学部材１８を下側に移動させ、調整して記憶装置に記憶されている位置に戻す。そして、クランパ４０で光学部材１８を保持した状態で、紫外線を照射し、接着剤２６の露出している部分を硬化させ、光学部材１８をベース部１２ａに仮固定する。この紫外線による硬化、即ち、仮固定は、光学部材１８とベース部１２ａとの間から露出した部分のみを硬化させる工程である。
　同様にして、すべての光学部材１８をベース部１２ａに仮固定した後、筐体１２を搭載物ごと加熱用オーブンに投入し、接着剤２６を熱硬化させ、光学部材１８をベース部１２ａに本固定する。この熱による硬化、即ち、本固定は、露出した部分だけでなく、接着剤２６全体を硬化させる工程である。
　なお、本実施形態においては、ベース部１２ａの表面１３に接着剤２６を塗布する場合について説明したが、接着剤２６の塗布方法は、この例に限定されず、光学部材１８の接着面２１に接着剤２６を塗布してもよい。また、ベース部１２ａの表面１３と光学部材１８の接着面２１との両方に塗布してもよい。このようにして、光源装置１０を製造することができる。
　次に、本実施形態に係る光源装置１０の作用及び効果について、図９～図１２を参酌して、説明する。
　図９に示すように、比較例に係る光学部材１１０の底面である接着面１１１は、平面状に形成されている。上述したように、光学部材１１０は、位置合わせされた位置で、接着剤２６により、ベース部１２ａに仮固定される。このとき、光学部材１１０の接着面１１１とベース部１２ａの表面１３とは、傾斜して交差するようにして配置されている。したがって、接着剤２６の厚みは、ある方向に向けて徐々に厚くなっている。図９においては、左から右に向けて徐々に厚くなっている。
　その後、光学部材１１０がベース部１２ａに本固定されると、図１０に示すように、接着剤２６が収縮する。このとき、接着剤２６の厚みが左から右に向けて徐々に厚くなっているため、接着剤２６がほぼ一定の収縮率で収縮することにより、接着剤２６の厚みの変化量（絶対量）は、左から右に向けて徐々に大きくなる。
　したがって、光学部材１１０は、本固定することにより、下方に移動すると共に、時計回りに回転する。これにより、ミラー１１２の入射面１１２ａに対するレーザ光１６ａの入射角度が大きく変わるため、ミラー１１２から出射したレーザ光１６ａの進行方向も大きく変わる。
　それに対して、本実施形態に係る光学部材１８の接着面２１は、ベース部１２ａの表面１３と平行でミラー２４の入射面２４ａ上に位置する基準線Ｌ１からの距離が一定となるように、曲面状に形成されている。これにより、図１１に示すように、接着剤２６は、光学部材１８の接着面２１とベース部１２ａの表面１３との間に左右対称となるように配置されている。
　その後、光学部材１８がベース部１２ａに本固定されると、図１２に示すように、接着剤２６が収縮する。このとき、接着剤２６が左右対称に配置されているため、接着剤２６がほぼ一定の収縮率で収縮することにより、接着剤２６の厚みの変化量（絶対量）は、左右でほぼ対称になる。
　したがって、光学部材１８は、本固定することにより、下方に移動するだけとなるため、光学部材１８の位置ずれを抑制することができる。これにより、ミラー２４の入射面２４ａに対するレーザ光１６ａの入射角度がほぼ変わらないため、ミラー２４から出射したレーザ光１６ａの進行方向が変わることを抑制することができる。
　以上より、本実施形態に係る光源装置１０によれば、光学部材１８の接着面２１は、接着剤２６により、平面状に形成されるベース部１２ａの表面１３と接着される。このとき、光学部材１８は、平面状の入射面２４ａに対して平行な方向の基準線Ｌ１をベース部１２ａの表面１３に対して平行に配置された状態で、該基準線Ｌ１を軸に回転して位置合わせされた上で、ベース部１２ａの表面１３に接着される。これにより、光源部１１から出射された光が、光学部材１８の入射面２４ａに対して、所望の位置及び角度で入射される。
　また、光学部材１８の接着面２１が、基準線Ｌ１からの距離が一定となるように、曲面状に形成されているため、接着剤２６は、光学部材１８の接着面２１とベース部１２ａの表面１３との間に対称となるように配置される。これにより、接着剤２６が収縮した際に、その変化が光学部材１８に対して対称に起こるため、光学部材１８の位置ずれが抑制される。
　また、本実施形態に係る光源装置１０によれば、基準線Ｌ１が、入射面２４ａに対して平行であって且つ入射面２４ａ上に位置している。これにより、光学部材１８が基準線Ｌ１を軸に回転して位置合わせされる際に、光源部１１から出射されたレーザ光１６ａが入射面２４ａに入射する入射位置を基準線Ｌ１上にすることにより、入射位置を同じ位置で維持することができる。したがって、光学部材１８の位置合わせが容易にできる。
　なお、本発明は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
　上記実施形態に係る光学部材１８においては、接着面２１は、基準線Ｌ１からの距離が一定となるように、曲面状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光学部材１８は、斯かる構成に限られない。例えば、図１３及び図１４に示すように、本発明に係る光学部材６５においては、接着面６６は、仮想の基準点Ｐ１からの距離が一定となるように、球面状に形成されている、という構成でもよい。なお、図１３及び図１４に係る接着面６６は、基準点Ｐ１がミラー６７の入射面６７ａ上に位置するように、形成されている。
　斯かる構成によれば、光学部材６５が、基準点Ｐ１を中心に回転して位置合わせされた上で、ベース部１２ａの表面１３に接着されることで、光源部１１から出射された光が、光学部材６５の入射面６７ａに対して、所望の位置及び角度で入射される。これにより、光学部材６５の位置合わせが容易にできる。
　また、光学部材６５の接着面６６は、基準点Ｐ１からの距離が一定となるように、球面状に形成されているため、接着剤２６は、光学部材６５の接着面６６とベース部１２ａの表面１３との間に対称となるように配置される。これにより、接着剤２６が体積変化（収縮、膨張）した際に、その変化が光学部材６５に対して対称に起こるため、光学部材６５の位置ずれが抑制される。
　また、上記実施形態に係る光学部材１８においては、接着面２１は、入射面２４ａに対して平行な方向である基準線Ｌ１からの距離が一定となるように、曲面状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光学部材は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光学部材においては、接着面は、入射面に対して傾斜して交差する方向である（即ち、入射面に対して直交して交差する方向を除く方向である）基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成されている、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光学部材１８においては、光学部２４は、ミラーである、即ち、入射面２４ａと出射面２４ｂとは、同一である、という構成である。しかしながら、本発明に係る光学部材は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光学部材においては、光学部材は、レンズ又はプリズムである、即ち、入射面と出射面とは、異なる、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光学部材１８においては、接着面２１は、底面２３に配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光学部材は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光学部材においては、接着面は、側面又は上面に配置されている、という構成でもよい。
　また、上記実施形態に係る光源装置１０においては、光源部１１は、半導体レーザ素子１６及びコリメートレンズ１７を備えている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光学装置は、斯かる構成に限られない。要するに、本発明に係る光学装置においては、光源部は、光学部材に向けて光を出射する構成であればよい。
　１０…光源装置、１１…光源部、１２…筐体、１２ａ…ベース部、１２ｂ…長辺側側壁、１２ｃ…短辺側側壁、１３…表面、１４…レーザマウント、１４ａ…板状部、１４ｂ…円筒部、１５…貫通穴、１６…半導体レーザ素子、１６ａ…レーザ光、１７…コリメートレンズ、１８…光学部材、２０…ミラーマウント（光学本体）、２１…接着面、２３…底面、２４…ミラー（光学部）、２４ａ…入射面、２４ｂ…出射面、２６…接着剤、３０…集光レンズ、４０…クランパ、５０…ターゲット、５２…線、６０…光ファイバ、６５…光学部材、６６…接着面、６７…ミラー、６７ａ…入射面、Ｌ１…基準線、Ｌ２…回転軸、Ｐ１…基準点
 

Claims (4)

  1. 　光を出射する光源部と、
    　前記光源部から出射された光が入射される平面状の入射面を有する光学部材と、
    　前記光学部材が接着剤により接着される平面状の表面を有するベース部と、を備え、
    　前記光学部材は、前記接着剤により前記ベース部の表面に接着される接着面を備え、
    　前記接着面は、前記入射面に対して平行な方向又は傾斜して交差する方向である基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成され、
    　前記光学部材は、前記基準線が前記ベース部の表面に対して平行となるように、前記ベース部の表面に接着される光源装置。
  2. 　前記接着面は、前記基準線上の基準点からの距離が一定となるように、球面状に形成される請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記接着面は、前記入射面上に位置するように、形成される請求項１又は２に記載の光源装置。
  4. 　光が入射される平面状の入射面と、
    　平面状のベース部に接着剤により接着される接着面と、を備え、
    　前記接着面は、前記入射面に対して平行な方向又は傾斜して交差する方向である基準線からの距離が一定となるように、曲面状に形成される光学部材。
     
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