WO2022044774A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2022044774A1
WO2022044774A1 PCT/JP2021/029325 JP2021029325W WO2022044774A1 WO 2022044774 A1 WO2022044774 A1 WO 2022044774A1 JP 2021029325 W JP2021029325 W JP 2021029325W WO 2022044774 A1 WO2022044774 A1 WO 2022044774A1
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light
reflecting
light emitting
source device
light source
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PCT/JP2021/029325
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Inventor
龍也 金澤
英一郎 岡久
Original Assignee
日亜化学工業株式会社
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Publication date
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Priority to US18/042,440 priority patent/US20230324633A1/en
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    • G02B6/4206—Optical features

Definitions

  • This disclosure relates to a light source device.
  • Patent Document 1 discloses a light source device including a plurality of light sources, a staircase mirror having a stepped reflecting surface that reflects light from the plurality of light sources, and a lens unit that collects the reflected light. ing.
  • the invention disclosed in Patent Document 1 aims to provide a simple and inexpensive light source device provided with a staircase mirror.
  • a light source device capable of detecting the output state of light emitted from a plurality of light sources.
  • the light source device is one or more including a plurality of reflecting surfaces including a first reflecting surface and a second reflecting surface, and a first transmitting surface connecting the first reflecting surface and the second reflecting surface.
  • a reflective member having a transmissive surface, a first light emitting element that advances in the direction in which the reflective member is arranged and emits first light incident on the first reflective surface, and a direction in which the reflective member is arranged. Proceeds in the direction in which the plurality of light emitting elements including the second light emitting element that emits the second light incident on the second reflecting surface and the reflecting member are arranged, and transmits through the first transmitting surface.
  • a first light detector provided with a first light receiving surface to which the first light is irradiated is provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light source device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating each component arranged inside the housing of the light source device according to the embodiment and an optical path of emitted light.
  • FIG. 3 is an enlarged view for explaining the optical action of the reflective member in the light source device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an optical path of return light inside the housing of the light source device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the reflective member according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining each component arranged inside the package of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a top view of the light emitting device according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a top view for explaining the components arranged inside the package of the light emitting device according to the embodiment.
  • polygons such as triangles and quadrangles are referred to as polygons including shapes in which the corners of the polygon are rounded, chamfered, chamfered, rounded, etc. It shall be called. Further, not only the corner (edge of the side) but also the shape in which the middle part of the side is processed is also referred to as a polygon. That is, the partially processed shape, which is based on the polygon, is included in the interpretation of the "polygon" described in the present specification and the claims.
  • each element has an ordinal number such as "first" or "second” at the beginning of each element. May be added. Also, if elements with the same ordinal numbers appear in both the specification and the claims, they may not refer to the same element between the specification and the claims. ..
  • FIG. 1 is a perspective view of the light source device 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a plurality of components arranged in the internal space of the housing 10 of the light source device 1. Further, the hatched region shows the light emitted from the light emitting device 20.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion formed by the reflecting member 30 with respect to the optical action of the emitted light shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an optical path of return light in the internal space of the housing 10. Also, the hatched area shows the return light.
  • FIG. 5 is a perspective view of the reflective member 30.
  • FIG. 6 is a perspective view of the light emitting device 20.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining one or more components arranged in the internal space of the package 21 of the light emitting device 20.
  • FIG. 8 is a top view of the light emitting device 20. Further, the hatched region shows the light emitted from the light emitting device 20.
  • FIG. 9 is a top view of the perspective view of FIG. 7 as viewed from above.
  • the light source device 1 includes a housing 10, one or more light emitting devices 20, a reflecting member 30, a condenser lens 40, one or a plurality of photodetectors 50, and a plurality of components including an optical fiber 60. In addition, it may have more components different from these, and may further have the same components.
  • the housing 10 has a bottom surface, one or more side surfaces, and an upper surface located above the bottom surface. Further, the housing 10 forms a bottom surface, one or more side surfaces, and an internal space surrounded by the upper surface. Other components can be placed in this interior space.
  • the housing 10 is formed with one or a plurality of openings 11.
  • the opening 11 is formed on the upper surface of the housing 10.
  • the opening 11 is formed on the side surface of the housing 10.
  • openings 11 are formed on the upper surface and the side surface of the housing 10, respectively.
  • the housing 10 is formed with an exit port 12 for emitting main light to the outside of the housing 10.
  • the outlet 12 is formed on the side surface of the housing 10.
  • the opening 11 provided on the upper surface is formed at a position closer to the side surface on the opposite side than the side surface on which the exit port 12 is formed.
  • the exit port 12 can be formed on the side surface opposite to the side surface on which the opening 11 is formed.
  • the openings 11 and the exit ports 12 formed on the side surfaces are each provided at positions where a virtual straight line parallel to the bottom surface of the housing 10 passes through them.
  • the light emitting device 20 includes a plurality of components including a package 21, one or more light emitting elements 22, one or more submounts 23, one or more reflective members 24, and one or more collimating lenses 25. ..
  • the reflective member 30 is referred to as a first reflective member 30 and the reflective member 24 is referred to as a second reflective member 24 for convenience.
  • the package 21 can be composed of, for example, a base portion that forms a recess and a lid portion that covers the recess.
  • One or more light emitting elements 22 are arranged in the sealing space formed inside the package 21. Further, one or more second reflective members 24 may be arranged. Further, the one or more light emitting elements 22 may be mounted on one or more submounts 23.
  • the light emitting element 22 is a semiconductor laser element.
  • the light emitting element 22 is not limited to the semiconductor laser element, and may be a light emitting diode or the like.
  • the space inside the package 21 can be sealed in an airtight state. As a result, deterioration of light quality due to dust collection can be suppressed.
  • the light emitting element 22 is arranged on the bottom surface of the package 21 and emits light to the side. Therefore, the light emitting surface of the light emitting element 22 is located on the side surface.
  • the light emitting surface may be positioned on the upper surface so that the light is emitted upward. Further, the light emitting surface may be provided on a plurality of surfaces.
  • the surface having the largest area in the light emitting element 22 is arranged so as to be located on the upper surface or the lower surface.
  • the light emitting element 22 is a semiconductor laser element, it can be arranged in this way by providing an emission surface on the side surface. As a result, the heat generated from the light emitting element 22 is easily dissipated through the package 21. Further, by sandwiching the sub mount 23 in between, the heat dissipation can be further improved.
  • the light emitted from the emission surface of the light emitting element 22 is applied to the reflection surface of the second reflection member 24.
  • the light reflected by the second reflecting member 24 travels upward and is emitted to the outside of the package 21.
  • the light emitted to the outside of the package 21 passes through the collimated lens 25, becomes collimated light, and is emitted to the outside of the light emitting device 20.
  • One or more collimating lenses 25 are arranged above the package 21. It is also fixed to the package 21.
  • the collimating lens 25 has a lens surface for converting incident light into collimated light.
  • the lens surface of 1 is designed to collimate the light from the light emitting element 22 of 1.
  • the collimating lens 25 collimates the light from the plurality of light emitting elements 22, the lens surface also becomes a plurality.
  • the light emitting device 20 does not have to include the collimating lens 25.
  • the collimating lens 25 may be provided in the light source device 1 not as a partial component of the light emitting device 20 but as a component separate from the light emitting device 20.
  • the illustrated light emitting device 20 illustrates a configuration including a plurality of light emitting elements 22, a plurality of submounts 23, a plurality of second reflecting members 24, and a collimating lens 25 of 1. Further, the plurality of light emitting elements 22 are arranged side by side, and the plurality of second reflecting members 24 are also arranged side by side in the same direction as the direction in which the plurality of light emitting elements 22 are arranged. Similarly, a plurality of lens surfaces of the collimating lens 25 are also arranged side by side in the same direction. As a result, a plurality of collimated lights are emitted side by side from the light emitting device 20.
  • the light (laser beam) emitted from the semiconductor laser element has a spread and forms an elliptical farfield pattern (hereinafter referred to as "FFP") on a surface parallel to the emission end surface of the light.
  • FFP is the shape and light intensity distribution of emitted light at a position away from the emitted end face.
  • light passing through the center of the elliptical shape of the FFP in other words, light having a peak intensity in the light intensity distribution of the FFP, is referred to as light traveling along the optical axis.
  • the optical path of light traveling along the optical axis is referred to as the optical axis of the light.
  • the light having an intensity of 1 / e 2 or more with respect to the peak intensity value is referred to as the light of the main portion.
  • the minor axis direction of the ellipse is the slow axis direction of the FFP
  • the major axis direction is the fast axis direction of the FFP.
  • a plurality of layers including an active layer constituting a semiconductor laser device are laminated in the speed axis direction of FFP.
  • the angle corresponding to the light of the main part is defined as the spread angle of the light of the semiconductor laser element.
  • the spread angle of light in the fast axis direction is larger than the spread angle of light in the slow axis direction.
  • the first reflective member 30 has a plurality of reflective surfaces 31.
  • the plurality of reflecting surfaces 31 are not on the same plane and are parallel to each other. Further, the plurality of reflecting surfaces 31 are provided on the same surface side of the first reflecting member 30. Further, the plurality of reflecting surfaces 31 are provided at positions that do not overlap each other in a plan view viewed from a direction perpendicular to the plane parallel to the reflecting surface 31. It should be noted that some of them may overlap.
  • the first reflective member 30 has a stepped outer shape, and a reflective surface 31 is formed in each of the continuous steps. Further, the first reflection member 30 has a transmission surface 32 continuous from the reflection surface 31. The first reflective member 30 is formed with one or a plurality of transmission surfaces 32.
  • the staircase portion of the first reflecting member 30 a plurality of reflecting surfaces 31 and one or a plurality of transmitting surfaces 32 are alternately provided. Further, the one or more transmission surfaces 32 include a transmission surface 32 connecting between the two reflection surfaces 31. The transmission surface 32 is continuous with both of the two reflection surfaces 31. Furthermore, the first reflective member 30 has a plurality of transmissive surfaces 32, and even if the plurality of transmissive surfaces 32 include a transmissive surface 32 continuous from the reflective surface 31 on the same plane as the reflective surface 31. good.
  • a plurality of planes forming a stepped step in the first reflective member 30 are referred to as a stepped surface. It can be said that the first reflective member 30 includes a plurality of stepped surfaces forming a stepped surface.
  • the plurality of stepped surfaces include at least an upper surface in the lower stage, an upper surface in the upper stage, and a side surface intersecting both upper surfaces.
  • the upper surface of the step surface is referred to as the step upper surface 33
  • the side surface is referred to as the step side surface 34.
  • two or more step upper surfaces 33 and one or more step side surfaces 34 are required.
  • the step side surface 34 intersects the step upper surface 33 of both continuous steps. Further, the step upper surface 33 and the step side surface 34 intersect each other perpendicularly.
  • the verticality here includes a difference within ⁇ 2 degrees.
  • the first reflective member 30 has a bottom surface located on the opposite side of the step upper surface 33.
  • the plurality of stepped surfaces form a stepped shape with reference to the bottom surface.
  • the outer surface that intersects with the step upper surface 33 on the opposite side of the step side surface 34 that intersects with the uppermost step upper surface 33, and the outside that intersects with the step upper surface 33 on the opposite side of the step side surface 34 that intersects with the lowermost step upper surface 33. has sides.
  • a plurality of stepped surfaces are between the two outer surfaces.
  • the plurality of reflective surfaces 31 are provided on the plurality of step upper surfaces 33. Reflective surfaces 31 are provided on each of the stepped upper surfaces 33 of the continuous steps. Further, each of the step side surfaces 34 is a transmission surface 32 that transmits light.
  • the first reflective member 30 having the reflective surface 31 and the transmissive surface 32 is made by providing the reflective surface 31 on a part of the entire surface of the translucent base material forming the general shape (main shape). Can be done.
  • the reflective film 31 is formed by the dielectric multilayer film.
  • the reflective surface 31 is formed on a part or all of the step upper surface 33.
  • the transmission surface 32 is formed on a part or all of the step side surface 34.
  • the reflecting surface 31 has a reflectance of 90% or more with respect to light having a specific wavelength. Further, the reflectance is preferably 95% or more. Further, more preferably, the reflectance is 99% or more. When the light reflected by the reflecting surface 31 becomes the main emitted light of the light source device 1, the higher the reflectance, the more light can be taken in. On the other hand, in addition to the light passing through the transmitting surface 32, if the transmitted light is required, the light passing through the reflecting surface can be used by lowering the reflectance of the reflecting surface 31.
  • the reflectance of the reflecting surface 31 is preferably high, but it may be appropriately set in consideration of the balance of the light to be used as transmitted light, and the above-mentioned numerical condition of the reflectance is at least a condition considered to be useful. be.
  • the transmittance of the transmitting surface 32 for light of the same specific wavelength is larger than that of the reflecting surface 31.
  • the transmittance of the transmitting surface 32 for light having the same specific wavelength is 20% or more higher than that of the reflecting surface 31.
  • the transmitting surface 32 may have a transmittance of 50% or more with respect to light having the same specific wavelength.
  • the step side surface 34 of the first reflective member 30 is not formed with a reflective surface having the same reflectance characteristics as the reflective surface 31 of the step upper surface 33, and the reflective surface 31 is used. Can also transmit light. That is, it can be said that the first reflective member 30 can transmit more light than the reflective member having the same outer shape in which the reflective surface 31 is provided on the step upper surface 33 and the step side surface 34 as a whole.
  • the direction in which the step is formed is referred to as the step direction.
  • the step direction on the step upper surface 33 is the direction in which the step side surface 34 intersecting with the step upper surface 33 is reached at the shortest distance.
  • the step direction on the step side surface 34 is the direction in which the step upper surface 33 intersecting with the step side surface 34 is reached at the shortest distance.
  • the direction perpendicular to the line of intersection between the step upper surface 33 and the step side surface 34 on the plane parallel to the step upper surface 33 is the step direction in the step upper surface 33, and the step side surface 34.
  • the direction perpendicular to the line of intersection between the step upper surface 33 and the step side surface 34 is the step direction on the step upper surface 34.
  • the length of the reflective surface 31 in the step direction is larger than the length of the transmission surface 32 in the step direction.
  • the length of the transmission surface 32 in the step direction is 1/3 or less of the length of the reflection surface 31 in the step direction.
  • the length of the step upper surface 33 in the step direction is larger than the length of the step side surface 34 intersecting with the step upper surface 33 in the step direction.
  • the length of the step upper surface 33 in the step direction is three times or more the length of the step side surface 34 intersecting with the step upper surface 33 in the step direction.
  • the condenser lens 40 is a lens for collecting incident light at a predetermined point or region.
  • the condenser lens 40 is, for example, a plano-convex lens.
  • the photodetector 50 has a light receiving surface that receives light. A light receiving surface is provided on the surface of the photodetector 50. Further, the photodetector 50 is a photoelectric conversion element that outputs an electric signal according to the intensity or the amount of light incident on the light receiving surface.
  • the photodetector 50 is, for example, a photodiode.
  • the optical fiber 60 has a fiber connecting the entrance port and the exit port.
  • the light incident from the incident port propagates inside the fiber and is emitted from the exit port.
  • the optical fiber 60 has, for example, a core diameter of 400 ⁇ m or less at the incident port. Further, it is preferable that the diameter of the core at the incident port is 200 ⁇ m or less. If the diameter of the core can be reduced, the entire composite device including the light source device 1 and other devices connected to the light source device 1 can be miniaturized.
  • Light source device 1 Next, the light source device 1 will be described.
  • one or more light emitting devices 20 are arranged in the internal space of the housing 10.
  • the light emitting device 20 is arranged on the bottom surface of the housing 10.
  • the light emitting device 20 is arranged so that the collimating lens 25 faces the upper surface side of the housing 10.
  • the light emitting device 20 emits light upward.
  • the collimated light is emitted upward.
  • the light emitted from one or more light emitting devices 20 includes the light emitted from the plurality of light emitting elements 22.
  • the light emitted from the plurality of light emitting elements 22 is emitted upward with their optical axes parallel to each other.
  • the parallelism here includes a difference within ⁇ 2 degrees. Further, the light emitted from the plurality of light emitting elements 22 is aligned in the slow axis direction and emitted upward.
  • the opening 11 provided on the upper surface of the housing 10 includes at least a part of one or more light emitting devices 20.
  • the opening 11 provided on the side surface of the housing 10 does not include one or more light emitting devices 20. That is, one or more light emitting devices 20 are arranged at a position lower than the opening 11 provided on the side surface of the housing 10. In other words, the openings 11 provided on the side surfaces of the housing 10 are formed at positions higher than one or more light emitting devices 20.
  • the first reflective member 30 is arranged in the internal space of the housing 10.
  • the first reflective member 30 is arranged above one or more light emitting devices 20.
  • the light emitted from the light emitting device 20 travels in the direction in which the first reflecting member 30 is arranged.
  • the light emitted from the light emitting device 20 is reflected by the reflecting surface 31 of the first reflecting member 30. Further, a part of the light emitted from the light emitting device 20 passes through the transmission surface 32 of the first reflecting member 30.
  • the condition of the reflectance on the reflecting surface 31 of the first reflecting member 30 and the condition of the transmittance on the transmitting surface 32 are the light emitted from the light emitting element 22 or the light emitted from the light emitting element 22.
  • the light of the peak wavelength among the light emitted is established as the light of a specific wavelength.
  • the plurality of lights emitted from the plurality of light emitting elements 22 are applied to the plurality of reflecting surfaces 31 and reflected by the plurality of reflecting surfaces 31.
  • the plurality of light emitting elements 22 include one or more light emitting elements 22 in which the emitted light is incident on the reflecting surface 31 and the transmitting surface 32.
  • the light traveling on the optical axis emitted from each of the plurality of light emitting elements 22 irradiates different reflecting surfaces 31.
  • the first reflective member 30 is arranged so that the reflective surface 31 is inclined diagonally with respect to the optical axis of light traveling toward the reflective surface 31.
  • the light reflected by the reflecting surface 31 travels in a certain direction on the side surface on which the exit port 12 is formed.
  • the distance between the optical axes of the light emitted from the plurality of light emitting elements 22 is at the point where the light reflected by the first reflecting member 30 travels rather than at the point where the first reflecting member 30 travels in the direction in which the first reflecting member 30 is arranged. short. That is, the optical axes can be brought closer to each other by being reflected by the stepped first reflecting member 30. As a result, the light from the plurality of light emitting elements 22 can be collected in a smaller area.
  • the length of the step side surface 34 in the step direction is preferably small, and the length of the transmission surface 32 in the step direction is also preferably smaller than the length of the reflection surface 31 in the step direction.
  • the light emitted to the transmitting surface 32 passes through the transmitting surface 32 and is emitted from the bottom surface of the first reflecting member 30.
  • the light emitted from the bottom surface of the first reflective member 30 travels upward.
  • the light emitted from the outer surface of the first reflective member 30 may be included.
  • the number of stepped steps in the first reflecting member 30 is one less than the number of reflecting surfaces 31 of the first reflecting member 30 irradiated with the light emitted from one or more light emitting elements 22. Further, the number of the reflecting surfaces 31 in the first reflecting member 30 and the number of light emitting elements 22 that emit light emitted to the reflecting surface 31 of the first reflecting member 30 are the same.
  • all the light emitted from one or more light emitting devices 20 is incident on the reflecting surface 31 and the transmitting surface 32 of the first reflecting member 30. Further, the reflective surface 31 is tilted at 45 degrees with respect to the optical axis of the light traveling toward the reflective surface 31. Reflective surfaces 31 are provided on each of the four steps of the first reflective member 30.
  • the photodetector 50 is arranged further above the first reflecting member 30.
  • the photodetector 50 is arranged on the upper surface of the housing 10 so as to close the opening 11 provided on the upper surface of the housing 10, for example.
  • another photodetector 50 is arranged on the side of the first reflecting member 30.
  • the photodetector 50 is arranged on the side surface of the housing 10, for example, so as to close the opening 11 provided on the side surface of the housing 10.
  • the light source device 1 in which the photodetector 50 is arranged only above or to the side of the first reflection member 30 may be used.
  • the photodetector 50 arranged above the first reflecting member 30 is the first photodetector 51 and the light arranged on the side surface of the housing 10.
  • the detector 50 shall be referred to as a second photodetector 52.
  • the first photodetector 51 is provided at a position where the light emitted from the light emitting element 22 passes through the first reflecting member 30 and reaches the light receiving surface of the first photodetector 51. Further, the first photodetector 51 is provided at a position where a virtual straight line passing through an optical axis of light emitted from the light emitting element 22 and traveling in the direction in which the first reflecting member 30 is arranged passes. Further, the second photodetector 52 is provided at a position where this straight line does not pass.
  • the second photodetector 52 is provided at a position where the return light, which will be described later, passes through the first reflecting member 30 and reaches the light receiving surface of the first photodetector 51. Further, the second photodetector 52 is provided at a position where a virtual straight line emitted from the light emitting element 22 and passing through the optical axis of the light reflected by the first reflecting member 30 passes through. Further, the first photodetector 51 is provided at a position that does not pass through this straight line.
  • the light receiving surface of the first photodetector 51 is emitted upward from one or more light emitting devices 20, advances in the direction in which the first reflecting member 30 is arranged, and is irradiated with the light transmitted through the transmitting surface 32. Further, the light receiving surface of the first photodetector 51 is irradiated with light emitted from a plurality of light emitting elements 22 and transmitted through the transmission surface 32. By detecting this light by the light receiving surface of the first photodetector 51, it is possible to detect the output state of the light emitted from the light emitting device 20 or the light emitting element 22. For example, it is possible to quickly know that the output of the light emitted from the light source device 1 has decreased due to the failure of some of the plurality of light emitting elements 22.
  • the condenser lens 40 is arranged in the internal space of the housing 10.
  • the condenser lens 40 is arranged on the side of the first reflecting member 30. Further, the condenser lens 40 is arranged between the first reflecting member 30 and the exit port 12.
  • the plurality of lights emitted from the plurality of light emitting elements 22 and reflected by the first reflecting member 30 pass through the condenser lens 40 and are condensed toward the exit port 12.
  • the optical fiber 60 is arranged on the side of the condenser lens 40.
  • the optical fiber 60 is attached to, for example, the outlet 12 of the housing 10.
  • the plurality of light reflected by the first reflecting member 30 and passing through the condenser lens 40 is incident on the optical fiber 60. Further, the light incident from the incident port of the optical fiber 60 propagates in the fiber and is emitted from the exit port.
  • the light emitted from the outlet of the optical fiber 60 is incident on the wavelength conversion member 70, and the light wavelength-converted by the wavelength conversion member 70 is emitted.
  • the wavelength conversion member 70 can be connected to the optical fiber 60 and can be used as one component provided in the light source device 1.
  • a part of the wavelength-converted light may be incident from the exit port of the optical fiber 60 and emitted from the incident port of the optical fiber 60 to the internal space of the housing 10.
  • the light that enters the internal space from the outside of the housing 10 is referred to as return light.
  • the return light can be received by the second photodetector 52.
  • the reflecting surface 31 of the first reflecting member 30 reflects the light emitted from the light emitting element 22, while the wavelength-converted light is transmitted.
  • the return light incident on the first reflecting member 30 by such a reflecting surface 31 passes through the reflecting surface 31 and the transmitting surface 32.
  • the light receiving surface of the second photodetector 52 is irradiated with at least a part of the return light transmitted through the reflecting surface 31 and the transmitting surface 32.
  • the opening 11 provided on the side surface of the housing 10 is formed at a position higher than that of one or more light emitting devices 20, so that the return light can be received more effectively.
  • each of the plurality of light emitting elements 22 emits blue light, and white light can be emitted by mixing the color with the light wavelength-converted by the wavelength conversion member 70.
  • the balance between the light emitted by the light emitting element 22 and the wavelength-converted light can be an important factor for maintaining quality.
  • the light source device 1 it is used not only for detecting whether the light emitting element 22 or the wavelength conversion member 70 has a failure or damage, but also for the purpose of adjusting the light amount balance with high accuracy. Is possible.
  • blue light refers to light whose emission peak wavelength is in the range of 420 nm to 494 nm.
  • Examples of the light emitting device that emits blue light include a light emitting device containing a nitride semiconductor.
  • the nitride semiconductor for example, GaN, InGaN, and AlGaN can be used.
  • the optical action of light will be described based on the two light emitting elements 22 included in the plurality of light emitting elements 22 provided in the light source device 1.
  • the two light emitting elements 22 are referred to as a first light emitting element and a second light emitting element, respectively.
  • the plurality of reflecting surfaces 31 of the first reflecting member 30 have a first reflecting surface on which light emitted from the first light emitting element (first light) is incident, and light emitted from the second light emitting element (second light).
  • the second reflecting surface on which the light) is incident is included.
  • the first reflecting surface and the second reflecting surface can be the reflecting surfaces provided on the step upper surface 33 of the continuous step, respectively.
  • the first reflecting member 30 has a first reflecting surface, a second reflecting surface, and a transmitting surface 32 (referred to as a first transmitting surface) connecting between the first reflecting surface and the second reflecting surface. Then, at least the first light of the first light or the second light passes through the first transmission surface and irradiates the light receiving surface of the first photodetector 51.
  • the second light passes through the transmission surface 32 (referred to as the second transmission surface) continuous from the second reflection surface on the side opposite to the first transmission surface, and passes through the light receiving surface of the first photodetector 51. Be irradiated.
  • the second transmission surface is formed on the step side surface 34 or is formed on the same plane as the second reflection surface.
  • the optical axis of the first light and the optical axis of the second light traveling in the direction in which the first reflecting member 30 is arranged travel in parallel with a predetermined distance. Assuming that this predetermined distance is the first distance, the optical axis of the first light reflected by the first reflecting surface and the optical axis of the second light reflected by the second reflecting surface are from the first distance. Also travels in parallel with a short distance (referred to as the second distance). That is, the second distance is smaller than the first distance.
  • the first reflective member 30 having a stepped shape has been described as an example, the description is not limited to this, and for example, a plurality of reflective members may be used to arrange the same arrangement as the plurality of reflective surfaces 31 of the first reflective member 30. It may be realized. That is, it can be said that the light source device 1 includes one or a plurality of reflecting members 30 as described below.
  • One or a plurality of reflecting members 30 have a plurality of reflecting surfaces including a first reflecting surface and a second reflecting surface. Further, the plurality of reflecting surfaces are planes parallel to each other, and may be arranged so as to be displaced in a direction perpendicular to the planes. Furthermore, there is a transmission region provided between the first reflection surface and the second reflection surface. Further, a transmission region is formed between two reflecting surfaces among a plurality of reflecting surfaces, which satisfy the relationship that no other reflecting surface exists between two planes parallel to each reflecting surface. Exists. Therefore, there will be one or more transmission regions in relation to the plurality of reflective surfaces.
  • One or a plurality of transmissive regions have a higher transmittance for transmitting light radiated to the reflective surface than at least one of the two reflective surfaces related to the transmissive region. Further, the one or a plurality of transmission regions have a higher transmittance for transmitting light radiated to the two reflection surfaces than any of the two reflection surfaces related to the transmission region.
  • the upper limit of the transmittance here may include 100%, and for example, it can be said that the transmittance of the transmittance region in which the light travels straight without any obstruction is 100%.
  • the transmission region provided between the first reflecting surface and the second reflecting surface is parallel to the optical axis of the light applied to the first reflecting surface and the side closest to the second reflecting surface of the first reflecting surface.
  • a virtual plane (first virtual plane) through which the light passes, and a virtual plane (second virtual plane) parallel to the optical axis of the light applied to the first reflecting surface and passing through the side closest to the first reflecting surface of the second reflecting surface. Can exist between. The same can be said for the transmission region other than the transmission region provided between the first reflection surface and the second reflection surface, in relation to the transmission region and the two reflection surfaces related to the transmission region.
  • the light source device according to the present invention is not strictly limited to the light source device according to the embodiment. That is, the present invention cannot be realized without being limited to the outer shape and structure of the light source device disclosed by the embodiment. In addition, it can be applied without being required to have all the components necessary and sufficient. For example, if a part of the components of the light source device disclosed by the embodiment is not described in the claims, the part of the components may be replaced, omitted, deformed in shape, or changed in material. It recognizes the degree of freedom of design by those skilled in the art, and specifies that the invention described in the claims is applied.
  • the light emitting device described in each embodiment can be used for lighting, a projector, an in-vehicle headlight, a head-mounted display, a display, and the like.

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Abstract

第１反射面及び第２反射面を含む複数の反射面と、第１反射面と第２反射面との間を繋ぐ第１透過面を含む１または複数の透過面と、を有する反射部材と、反射部材が配される方向に進み、第１反射面に入射する第１の光を出射する第１発光素子と、反射部材が配される方向に進み、第２反射面に入射する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、反射部材が配される方向に進み、第１透過面を透過した第１の光が照射される第１受光面が設けられた第１光検出器と、を備える光源装置。

Description

光源装置
　本開示は、光源装置に関する。
　特許文献１には、複数の光源と、複数の光源からの光を反射する階段状の反射面を有する階段ミラーと、反射された光を集光するレンズ部と、を備える光源装置が開示されている。この特許文献１に開示されている発明は、階段ミラーを備えた簡素かつ安価な光源装置を提供することを目的としている。
特開２０１６－１８５９４
　複数の光源から出射される光の出力状態を検知することができる光源装置を提供する。
　実施形態における光源装置は、第１反射面及び第２反射面を含む複数の反射面と、前記第１反射面と前記第２反射面との間を繋ぐ第１透過面を含む１または複数の透過面と、を有する反射部材と、前記反射部材が配される方向に進み、前記第１反射面に入射する第１の光を出射する第１発光素子と、前記反射部材が配される方向に進み、前記第２反射面に入射する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、前記反射部材が配される方向に進み、前記第１透過面を透過した前記第１の光が照射される第１受光面が設けられた第１光検出器と、を備える。
　本開示の実施形態によれば、光の出力状態を検知することができる光源装置を実現できる。
図１は、実施形態に係る光源装置の斜視図である。 図２は、実施形態に係る光源装置の筐体内部に配置される各構成要素、及び、出射光の光路を説明する模式図である。 図３は、実施形態に係る光源装置において、反射部材による光学作用を説明するための拡大図である。 図４は、実施形態に係る光源装置の筐体内部における戻り光の光路を説明する模式図である。 図５は、実施形態に係る反射部材の斜視図である。 図６は、実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図７は、実施形態に係る発光装置のパッケージ内部に配置される各構成要素を説明するための斜視図である。 図８は、実施形態に係る発光装置の上面図である。 図９は、実施形態に係る発光装置のパッケージ内部に配置される構成要素を説明するための上面図である。
　本明細書または特許請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。また、隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。
　また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”の解釈には加工された部分も含まれる。なお、部分的な加工のない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。
　また、本明細書または特許請求の範囲において、ある名称によって特定される要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、要素のそれぞれの頭に“第１”、“第２”などの序数詞を付記することがある。また、同一の序数詞が付された要素が本明細書と特許請求の範囲の両方に現れている場合に、明細書と特許請求の範囲との間で、同一の要素を指さない場合がある。
　例えば、明細書において“第１”、“第２”、“第３”と付記されて区別される３つの要素があり、明細書の“第１”及び“第３”の２つの要素のみを対象として特許請求の範囲を記載する場合に、特許請求の範囲においては、この２つの要素が“第１”、“第２”と付記されて区別されることがある。このとき、特許請求の範囲において“第１”と付記される要素は、明細書において“第１”又は“第３”と付記される要素の一方であり、特許請求の範囲において“第２”と付記される要素は、本明細書において明細書において“第１”又は“第３”と付記される要素の他方である。
　また、本明細書または特許請求の範囲において、特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。
　以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、示される形態は、本発明の技術思想が具体化されたものではあるが、本発明を限定するものではない。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略することがある。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解の便宜を図るために誇張していることがある。
　＜実施形態＞
実施形態に係る光源装置１を説明する。図１乃至図９は、光源装置１の例示的な一形態を説明するための図面である。図１は、光源装置１の斜視図である。図２は、光源装置１の筐体１０の内部空間に配置される複数の構成要素を説明するための模式図である。また、ハッチングされた領域は発光装置２０から出射された光を示している。図３は、図２で示される出射光の光学作用に関し、反射部材３０による部分を拡大した図である。図４は、筐体１０の内部空間における、戻り光の光路を説明するための模式図である。また、ハッチングされた領域は戻り光を示している。
　図５は、反射部材３０の斜視図である。図６は、発光装置２０の斜視図である。図７は、発光装置２０のパッケージ２１の内部空間に配置される１以上の構成要素を説明するための斜視図である。図８は、発光装置２０の上面図である。また、ハッチングされた領域は発光装置２０から出射された光を示している。図９は、図７の斜視図を上面からみた上面図である。
　光源装置１は、筐体１０、１以上の発光装置２０、反射部材３０、集光レンズ４０、１または複数の光検出器５０、及び、光ファイバ６０を含む複数の構成要素を備える。なお、これらと異なる構成要素をさらに有していてもよく、また、同じ構成要素をさらに有していてもよい。
　まず、各構成要素について説明する。
　（筐体１０）
筐体１０は、底面と、１または複数の側面と、底面の上方に位置する上面と、を有する。また、筐体１０によって、底面、１または複数の側面、及び、上面に囲われる内部空間が形成される。この内部空間に、他の構成要素を配置することができる。
　また、筐体１０には、１または複数の開口１１が形成されている。例えば、開口１１は、筐体１０の上面に形成される。また例えば、開口１１は、筐体１０の側面に形成される。図示される光源装置１では、筐体１０の上面及び側面にそれぞれ開口１１が形成されている。また、筐体１０は、主要な光を筐体１０の外部へと出射させる出射口１２が形成される。例えば、出射口１２は、筐体１０の側面に形成される。
　また、上面に設けられる開口１１は、出射口１２が形成された側面よりも、その反対側の側面に近い位置に形成される。また、出射口１２は、開口１１が形成された側面とは反対側の側面に形成することができる。また、側面に形成される開口１１及び出射口１２は、筐体１０の底面に平行な仮想的な直線がこれらを通過する位置に、それぞれ設けられている。
　（発光装置２０）
発光装置２０は、パッケージ２１、１または複数の発光素子２２、１または複数のサブマウント２３、１または複数の反射部材２４、及び、１または複数のコリメートレンズ２５を含む、複数の構成要素を備える。ここで、符号によっても区別できるが、便宜上、反射部材３０を第１反射部材３０、反射部材２４を第２反射部材２４と呼んで区別する。
　パッケージ２１の内部には、発光装置２０の他の構成要素が配置される、封止された空間が形成されている。パッケージ２１は、例えば、凹部を形成する基部と、凹部に蓋をする蓋部と、で構成することができる。パッケージ２１内部に形成された封止空間には、１または複数の発光素子２２が配置される。またさらに、１または複数の第２反射部材２４が配置されてもよい。また、１または複数の発光素子２２は、１または複数のサブマウント２３に載置されてもよい。
　発光素子２２は、半導体レーザ素子である。なお、発光素子２２は、半導体レーザ素子に限らず、発光ダイオードなどであってもよい。発光素子２２が半導体レーザ素子である場合、パッケージ２１内部の空間は、気密された状態で封止され得る。これにより、集塵による光の品質劣化を抑制できる。
　発光素子２２は、パッケージ２１の底面に配置され、側方に光を出射する。そのため、発光素子２２の光の出射面は、側面に位置する。なお、上方に光を出射するように、光の出射面を上面に位置させてもよい。また、複数の面に、光の出射面が設けられてもよい。
　発光素子２２において最も面積の大きな面が、上面または下面に位置するように配置される。発光素子２２が半導体レーザ素子である場合、側面に出射面を設けることで、このように配置することができる。これにより、発光素子２２から発生する熱が、パッケージ２１を伝って放熱され易くなる。また、サブマウント２３を間に挟むことで、さらに放熱性を向上させることもできる。
　発光素子２２の出射面から出射された光は、第２反射部材２４の反射面に照射される。第２反射部材２４によって反射された光は、上方に進み、パッケージ２１の外部へと出射される。パッケージ２１の外部へと出射された光は、コリメートレンズ２５を通過して、コリメート光となって発光装置２０の外部へと出射される。
　１または複数のコリメートレンズ２５は、パッケージ２１の上方に配置される。また、パッケージ２１に固定される。コリメートレンズ２５は、入射した光をコリメートされた光に変えるためのレンズ面を有する。１のレンズ面が、１の発光素子２２からの光をコリメートするように設計される。コリメートレンズ２５が複数の発光素子２２からの光をコリメートする場合、レンズ面も複数になる。なお、発光装置２０は、コリメートレンズ２５を備えていなくてもよい。例えば、コリメートレンズ２５は、発光装置２０の一部の構成要素としてではなく、発光装置２０とは別個の構成要素として、光源装置１に備わっていてもよい。
　図示される発光装置２０は、複数の発光素子２２、複数のサブマウント２３、複数の第２反射部材２４、及び、１のコリメートレンズ２５を備える構成を例示している。また、複数の発光素子２２は並べて配置されており、複数の発光素子２２が並ぶ方向と同じ方向に、複数の第２反射部材２４も並べて配置されている。また同様に、コリメートレンズ２５が有する複数のレンズ面も同じ方向に並べて配置されている。これにより、発光装置２０からは、複数のコリメート光が並んで出射される。
　（発光素子２２）
ここで、発光素子２２の一例である半導体レーザ素子について説明を補足する。半導体レーザ素子から出射される光（レーザ光）は拡がりを有し、光の出射端面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン（以下「ＦＦＰ」という。）を形成する。ＦＦＰとは、出射端面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。
　ここで、ＦＦＰの楕円形状の中心を通る光、言い換えると、ＦＦＰの光強度分布においてピーク強度の光を、光軸を進む光、と呼ぶものとする。また、光軸を進む光の光路を、その光の光軸、と呼ぶものとする。また、ＦＦＰの光強度分布において、ピーク強度値に対して１／ｅ２以上の強度を有する光を、主要部分の光と呼ぶものとする。
　半導体レーザ素子から出射される光のＦＦＰの楕円形状において、楕円の短径方向をＦＦＰの遅軸方向、長径方向をＦＦＰの速軸方向というものとする。半導体レーザ素子を構成する、活性層を含んだ複数の層は、ＦＦＰの速軸方向に積層される。
　また、ＦＦＰの光強度分布に基づき、主要部分の光に相当する角度を、その半導体レーザ素子の光の拡がり角というものとする。楕円形状のＦＦＰにおいては、速軸方向の光の拡がり角の方が、遅軸方向の光の拡がり角よりも大きくなる。
　（第１反射部材３０）
第１反射部材３０は、複数の反射面３１を有する。この複数の反射面３１は、同一平面上になく、かつ、互いに平行である。また、複数の反射面３１は、第１反射部材３０の同じ面側に設けられる。また、この複数の反射面３１は、この反射面３１に平行な平面に垂直な方向から見た平面視で、互いに重ならない位置に設けられている。なお、一部で重なっていてもよい。
　第１反射部材３０は、階段状の外形を有しており、連続する段のそれぞれにおいて、反射面３１が形成される。また、第１反射部材３０は、反射面３１から連続する透過面３２を有する。第１反射部材３０には、１または複数の透過面３２が形成されている。
　第１反射部材３０の階段部分において、複数の反射面３１と、１または複数の透過面３２とが交互に設けられる。また、１または複数の透過面３２には、２つの反射面３１の間を繋ぐ透過面３２が含まれる。この透過面３２は、２つの反射面３１の両方と連続する。またさらに、第１反射部材３０は複数の透過面３２を有し、複数の透過面３２には、反射面３１と同じ平面上において、反射面３１から連続する透過面３２が含まれていてもよい。
　ここで、第１反射部材３０において階段状に段差を形成する複数の平面を段差面と呼ぶものとする。第１反射部材３０は、段差を形成する複数の段差面を含む、ということができる。連続する段の一方を下段とし、他方を上段とすると、複数の段差面には、少なくとも、下段における上面、上段における上面、及び、両方の上面と交わる側面、が含まれる。
　ここでさらに、段差面における上面を段差上面３３と呼び、側面を段差側面３４と呼ぶものとする。階段状の段差を形成するには、２以上の段差上面３３と１以上の段差側面３４を要する。段差側面３４は、連続する段の両方の段差上面３３と交わる。また、段差上面３３と段差側面３４は、互いに垂直に交わる。なお、ここでの垂直は、±２度以内の差を含む。
　第１反射部材３０は、段差上面３３の反対側に位置する底面を有する。複数の段差面は、底面を基準にして、階段状の形状を形成する。また、最上段の段差上面３３と交わる段差側面３４の反対側でこの段差上面３３と交わる外側面、及び、最下段の段差上面３３と交わる段差側面３４の反対側でこの段差上面３３と交わる外側面、を有する。複数の段差面は、この２つの外側面の間にある。
　複数の反射面３１は、複数の段差上面３３に設けられる。連続する段の段差上面３３に、それぞれ反射面３１が設けられる。また、段差側面３４はそれぞれ、光を透過する透過面３２となっている。例えば、概形（主要な形）を形成する透光性の母材の全表面の一部に反射面３１を設けることで、反射面３１と透過面３２を有する第１反射部材３０を作ることができる。例えば、誘電体多層膜によって反射膜３１が形成される。反射面３１は、段差上面３３の一部または全部に形成される。透過面３２は、段差側面３４の一部または全部に形成される。
　なお、反射面３１は、特定の波長の光に対して、反射率が９０％以上である。また、好ましくは、反射率が９５％以上である。また、さらに好ましくは、反射率は９９％以上である。反射面３１により反射された光が光源装置１の主要な出射光になる場合、反射率が高い方がより多くの光を取り込むことができる。一方で、透過面３２を通過する光の他にも、透過光が必要な場合には、反射面３１の反射率を下げることで、反射面を通過する光を利用することもできる。反射面３１の反射率は、高い方が好ましいが、透過光として利用したい光のバランスを考慮して、適宜設定されればよく、上記した反射率の数値条件は、少なくとも有用と考えられる条件である。
　透過面３２は、同じ特定の波長の光に対する透過率が、反射面３１における透過率よりも大きい。具体的な一例として、透過面３２は、同じ特定の波長の光に対する透過率が、反射面３１における透過率よりも２０％以上大きい。また、透過面３２は、同じ特定の波長の光に対して、透過率が５０％以上であり得る。
　なお、段差上面３３に反射面３１を設ける過程で、反射面３１の形成に用いた材料の一部が段差側面３４にも形成されることが考えられる。このような場合であっても、第１反射部材３０の段差側面３４には、段差上面３３の反射面３１と同等の反射率の特性を有する反射面が形成されてはおらず、反射面３１よりも光を透過することができる。つまり、第１反射部材３０は、段差上面３３及び段差側面３４に全体的に反射面３１が設けられた同じ外形の反射部材と比べると、より多くの光を透過することができるといえる。
　ここで、段差が形成される方向を段差方向と呼ぶものとする。例えば、段差上面３３における段差方向は、この段差上面３３と交わる段差側面３４に最短距離で到達する方向である。段差側面３４における段差方向は、この段差側面３４と交わる段差上面３３に最短距離で到達する方向である。図示される光源装置１の例では、段差上面３３と平行な平面上で、段差上面３３と段差側面３４との交線に垂直な方向が、段差上面３３における段差方向であり、段差側面３４と平行な平面上で、段差上面３３と段差側面３４との交線に垂直な方向が、段差上面３４における段差方向である。
　反射面３１の段差方向の長さの方が、透過面３２の段差方向の長さよりも大きい。透過面３２の段差方向の長さは、反射面３１の段差方向の長さの１／３以下である。また、段差上面３３の段差方向の長さの方が、この段差上面３３と交わる段差側面３４の段差方向の長さよりも大きい。段差上面３３の段差方向の長さは、この段差上面３３と交わる段差側面３４の段差方向の長さの３倍以上である。
　（集光レンズ４０）
集光レンズ４０は、入射した光を、所定の点または領域に集めるためのレンズである。集光レンズ４０は、例えば、平凸レンズである。
　（光検出器５０）
光検出器５０は、光を受光する受光面を有する。光検出器５０の表面上に受光面が設けられる。また、光検出器５０は、受光面に入射した光の強度または光量に応じて電気信号を出力する光電変換素子である。光検出器５０は、例えば、フォトダイオードである。
　（光ファイバ６０）
光ファイバ６０は、入射口と出射口とを繋ぐファイバを有する。入射口から入射した光は、ファイバ内部を伝搬して、出射口から出射される。光ファイバ６０は、例えば、入射口におけるコアの直径が４００μｍ以下である。また、入射口におけるコアの直径が２００μｍ以下であることが好ましい。コアの径を小さくできると、光源装置１や、光源装置１と接続する他の装置を含めた複合装置全体を小型化することができる。
　（光源装置１）
次に、光源装置１について説明する。光源装置１において、筐体１０の内部空間に、１以上の発光装置２０が配置される。発光装置２０は、筐体１０の底面の上に配置される。発光装置２０は、コリメートレンズ２５が筐体１０の上面側を向くように配置される。発光装置２０は、上方に向けて光を出射する。コリメートされた光が上方に出射される。
　１以上の発光装置２０から出射される光には、複数の発光素子２２から出射された光が含まれる。複数の発光素子２２から出射された光は、互いの光軸が平行となって、上方に出射される。なお、ここでの平行は、±２度以内の差を含む。また、複数の発光素子２２から出射された光は、遅軸方向に並んで、上方に出射される。
　上面視で、筐体１０の上面に設けられた開口１１に、１以上の発光装置２０の少なくとも一部が含まれる。側面視で、筐体１０の側面に設けられた開口１１に、１以上の発光装置２０は含まれない。つまり、１以上の発光装置２０は、筐体１０の側面に設けられた開口１１よりも低い位置に配置される。言い換えると、筐体１０の側面に設けられた開口１１は、１以上の発光装置２０よりも高い位置に形成される。
　光源装置１において、筐体１０の内部空間に、第１反射部材３０が配置される。第１反射部材３０は、１以上の発光装置２０の上方に配置される。発光装置２０から出射された光は、第１反射部材３０が配される方向に進む。発光装置２０から出射された光は、第１反射部材３０の反射面３１によって反射される。また、発光装置２０から出射された光の一部は、第１反射部材３０の透過面３２を透過する。
　光源装置１において、上述した第１反射部材３０の反射面３１における反射率の条件、及び、透過面３２における透過率の条件は、発光素子２２から出射された光、または、発光素子２２から出射された光のうちのピーク波長の光を、特定の波長の光として成り立つ。
　光源装置１において、複数の発光素子２２から出射された複数の光は、複数の反射面３１に照射され、複数の反射面３１により反射される。複数の発光素子２２の中には、出射された光が反射面３１及び透過面３２に入射する１以上の発光素子２２が含まれる。複数の発光素子２２のそれぞれから出射された光軸を進む光は、それぞれ異なる反射面３１に照射される。
　第１反射部材３０は、反射面３１が、この反射面３１に向かって進む光の光軸に対して斜めに傾くように配置される。反射面３１によって反射された光は、出射口１２が形成された側面のある方向に進む。
　複数の発光素子２２から出射された光の光軸間の距離は、第１反射部材３０が配される方向に進む地点よりも、第１反射部材３０によって反射された光が進む地点の方が短い。つまり、階段状の第１反射部材３０によって反射されることで、互いの光軸を近付けることができる。これによって、複数の発光素子２２からの光をより小さな領域に集めることができる。なお、この観点から、段差側面３４の段差方向の長さは小さいことが好ましく、透過面３２の段差方向の長さも、反射面３１の段差方向の長さより小さいことが好ましい。
　透過面３２に照射された光は、透過面３２を通過して、第１反射部材３０の底面から出射される。第１反射部材３０の底面から出射される光は上方に進む。なお、第１反射部材３０の外側面から出射される光を含んでいてもよい。
　第１反射部材３０における階段状の段差の数は、１または複数の発光素子２２から出射された光が照射される第１反射部材３０の反射面３１の数よりも１少ない。また、第１反射部材３０における反射面３１の数と、第１反射部材３０の反射面３１に照射される光を出射する発光素子２２の数は同じである。
　図示される光源装置１の例では、１以上の発光装置２０から出射される全ての光が、第１反射部材３０の反射面３１及び透過面３２に入射する。また、反射面３１は、この反射面３１に向かって進む光の光軸に対して４５度に傾いている。第１反射部材３０の４段の段差のそれぞれに、反射面３１が設けられている。
　光源装置１において、光検出器５０が、第１反射部材３０のさらに上方に配置される。この光検出器５０は、例えば、筐体１０の上面に設けられた開口１１を塞ぐようにして、筐体１０の上面に配置される。
　また、光源装置１において、さらに別の光検出器５０が、第１反射部材３０の側方に配置される。この光検出器５０は、例えば、筐体１０の側面に設けられた開口１１を塞ぐようにして、筐体１０の側面に配置される。なお、第１反射部材３０の上方または側方のいずれかのみに、光検出器５０が配置される光源装置１であってもよい。
　ここでは、これらの光検出器５０を区別するため、第１反射部材３０のさらに上方に配置される光検出器５０については第１光検出器５１と、筐体１０の側面に配置される光検出器５０については第２光検出器５２と呼ぶものとする。
　第１光検出器５１は、発光素子２２から出射された光が、第１反射部材３０を透過し、第１光検出器５１の受光面に到達する位置に設けられる。また、第１光検出器５１は、発光素子２２から出射され、第１反射部材３０が配される方向に進む光の光軸を通る仮想的な直線が通過する位置に設けられる。また、第２光検出器５２は、この直線が通過しない位置に設けられる。
　第２光検出器５２は、後述する戻り光が、第１反射部材３０を透過し、第１光検出器５１の受光面に到達する位置に設けられる。また、第２光検出器５２は、発光素子２２から出射され、第１反射部材３０によって反射された光の光軸を通る仮想的な直線が通過する位置に設けられる。また、第１光検出器５１は、この直線を通過しない位置に設けられる。
　第１光検出器５１の受光面には、１以上の発光装置２０から上方に出射され、第１反射部材３０が配される方向に進み、透過面３２を透過した光が照射される。また、第１光検出器５１の受光面には、複数の発光素子２２から出射され、透過面３２を透過した光が照射される。この光が第１光検出器５１の受光面によって検出されることで、発光装置２０または発光素子２２から出射される光の出力状態を検知することができる。例えば、複数の発光素子２２のうちのいくつかが故障したことにより光源装置１から出射される光の出力が減少したことを迅速に知ることができる。
　光源装置１において、筐体１０の内部空間に、集光レンズ４０が配置される。集光レンズ４０は、第１反射部材３０の側方に配置される。また、集光レンズ４０は、第１反射部材３０と、出射口１２との間に配置される。複数の発光素子２２から出射され、第１反射部材３０によって反射された複数の光が、集光レンズ４０を通過して、出射口１２に向かって集光される。
　光源装置１において、光ファイバ６０が、集光レンズ４０の側方に配置される。光ファイバ６０は、例えば、筐体１０の出射口１２に取り付けられる。第１反射部材３０によって反射され、集光レンズ４０を通過した複数の光は、光ファイバ６０に入射する。また、光ファイバ６０の入射口から入射した光は、ファイバ内を伝搬して、出射口から出射される。
　例えば、光ファイバ６０の出射口から出射された光は波長変換部材７０に入射し、波長変換部材７０によって波長変換された光が発光される。波長変換部材７０は、図４に例示するように、光ファイバ６０に接続し、光源装置１に備わる一つの構成要素とすることができる。この場合、波長変換された光の一部が、光ファイバ６０の出射口から入射して、光ファイバ６０の入射口から筐体１０の内部空間へと出射されることがある。ここでは、例示したように筐体１０の外部から内部空間へと入ってくる光を、戻り光と呼ぶものとする。
　光源装置１では、第２光検出器５２によって、この戻り光を受光することができる。この場合に、例えば、第１反射部材３０の反射面３１は、発光素子２２から出射された光を反射する一方で、波長変換された光は透過する。このような反射面３１によって、第１反射部材３０へと入射する戻り光は、反射面３１及び透過面３２を透過する。第２光検出器５２の受光面には、反射面３１及び透過面３２を透過した戻り光の少なくとも一部が照射される。この光が第２光検出器５２の受光面によって検出されることで、波長変換部材７０によって波長変換された光の出力状態を検知することができる。例えば、受光される光が減少したことで、波長変換部材７０が破損などによって十分に機能しなくなっていることを迅速に知ることができる。また、筐体１０の側面に設けられた開口１１が、１以上の発光装置２０よりも高い位置に形成されることで、より効果的に戻り光を受光することができる。
　例えば、複数の発光素子２２はそれぞれ青色の光を出射し、波長変換部材７０によって波長変換された光との混色により、白色の光を出射させることができる。このような混色を出射させたい場合には、発光素子２２により出射される光と波長変換された光とのバランスが、品質維持に重要な要素となり得る。図示される光源装置１の例では、発光素子２２や波長変換部材７０に故障や破損が生じていないかを検知することに留まらず、高精度に光量バランスを調整するといった目的にも利用することが可能である。
　なお、青色の光は、その発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。青色の光を発する発光素子に、窒化物半導体を含む発光素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。
　ここで、光源装置１に備わる複数の発光素子２２に含まれる２つの発光素子２２に基づいて、光の光学作用を説明する。ここでは、２つの発光素子２２をそれぞれ、第１発光素子、第２発光素子とする。
　第１反射部材３０の複数の反射面３１には、第１発光素子から出射された光（第１の光）が入射する第１反射面と、第２発光素子から出射された光（第２の光）が入射する第２反射面とが含まれる。また、第１反射面及び第２反射面は、連続する段の段差上面３３にそれぞれ設けられた反射面とすることができる。
　第１反射部材３０は、第１反射面、第２反射面、及び、第１反射面と第２反射面との間を繋ぐ透過面３２（第１透過面と呼ぶものとする）を有する。そして、第１の光または第２の光のうち少なくとも第１の光が、第１透過面を透過し、第１光検出器５１の受光面に照射される。
　第２の光は、第１透過面と反対側で、第２反射面から連続する透過面３２（第２透過面と呼ぶものとする）を透過し、第１光検出器５１の受光面に照射される。第２透過面は、段差側面３４に形成されるか、または、第２反射面と同じ平面上に形成される。
　第１反射部材３０が配される方向に進む第１の光の光軸及び第２の光の光軸は、所定の距離を空けて平行に進む。この所定の距離を第１の距離とすると、第１反射面によって反射された第１の光の光軸及び第２反射面によって反射された第２の光の光軸は、第１の距離よりも短い距離（第２の距離と呼ぶものとする）空けて平行に進む。つまり、第１の距離よりも第２の距離の方が小さい。
　なお、段差形状の第１反射部材３０を例にして説明したが、これに限らず、例えば、複数の反射部材を用いて、第１反射部材３０が有する複数の反射面３１と同様の配置を実現してもよい。つまり、光源装置１は、以下のような、１または複数の反射部材３０を備えるということができる。
　１または複数の反射部材３０は、第１反射面及び第２反射面を含む複数の反射面を有する。また、複数の反射面は、互いに平行な平面であり、かつ、この平面に垂直な方向にずれた配置となり得る。またさらに、第１反射面と第２反射面との間に設けられる透過領域が存在する。また、複数の反射面のうちの２つの反射面であって、それぞれの反射面に平行な２つの平面の間に他の反射面が存在しない関係を満たす２つの反射面の間に、透過領域が存在する。従って、複数の反射面との関係で、１または複数の透過領域が存在することになる。
　１または複数の透過領域は、その透過領域に係る２つの反射面の少なくともいずれかの反射面よりも、この反射面に照射される光を透過する透過率が高い。また、１または複数の透過領域は、その透過領域に係る２つの反射面のいずれよりも、２つの反射面に照射される光を透過する透過率が高い。なお、ここでの透過率の上限は１００％を含み得るものであり、例えば、遮るものがなくそのまま光が直進するような透過領域の透過率は１００％といえる。
　また、第１反射面と第２反射面との間に設けられる透過領域は、第１反射面に照射される光の光軸に平行かつ第１反射面の第２反射面に最も近い辺を通る仮想平面（第１仮想平面）と、第１反射面に照射される光の光軸に平行かつ第２反射面の第１反射面に最も近い辺を通る仮想平面（第２仮想平面）との間に存在し得る。第１反射面と第２反射面との間に設けられる透過領域以外の透過領域についても、透過領域と、この透過領域に係る２つの反射面との関係で、同様のことがいえる。
　以上、本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明に係る光源装置は、実施形態の光源装置に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示された光源装置の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。また、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示された光源装置の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。
　各実施形態に記載の発光装置は、照明、プロジェクタ、車載ヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ、ディスプレイ等に使用することができる。
　１　光源装置
１０　筐体
１１　開口
１２　出射口
２０　発光装置
２１　パッケージ
２２　発光素子
２３　サブマウント
２４　反射部材
２５　コリメートレンズ
３０　反射部材
３１　反射面
３２　透過面
３３　段差上面
３４　段差側面
４０　集光レンズ
５０　光検出器
５１　第１光検出器
５２　第２光検出器
６０　光ファイバ
７０　波長変換部材

Claims (9)

  1. 　第１反射面及び第２反射面を含む複数の反射面と、前記第１反射面と前記第２反射面との間を繋ぐ第１透過面を含む１または複数の透過面と、を有する反射部材と、
    　前記反射部材が配される方向に進み、前記第１反射面に入射する第１の光を出射する第１発光素子と、前記反射部材が配される方向に進み、前記第２反射面に入射する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、
    　前記反射部材が配される方向に進み、前記第１透過面を透過した前記第１の光が照射される第１受光面が設けられた第１光検出器と、
    を備える光源装置。
  2. 　前記反射部材が配される方向に進む前記第１の光の光軸及び第２の光の光軸は、第１の距離を空けて平行に進み、前記第１反射面によって反射された前記第１の光の光軸及び前記第２反射面によって反射された前記第２の光の光軸は、前記第１の距離よりも短い第２の距離を空けて平行に進む、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記第１の光及び第２の光を含む、前記複数の発光素子から出射された複数の光をコリメートする１以上のコリメートレンズをさらに備え、
    前記複数の反射面に、コリメートされた前記複数の光が入射する請求項１または２に記載の光源装置。
  4. 　第２受光面が設けられた第２光検出器をさらに備え、
    　前記第１光検出器は、前記反射部材が配される方向に進む前記第１の光の光軸を通る仮想的な直線である第１直線が通過する位置に設けられ、
    　前記第２光検出器は、前記反射部材によって反射された前記第１の光の光軸を通る仮想的な直線である第２直線が通過する位置に設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
  5. 　前記第１光検出器は、前記第２直線が通過しない位置に設けられ、
    　前記第２光検出器は、前記第１直線が通過しない位置に設けられる請求項４に記載の光源装置。
  6. 　前記複数の発光素子から出射され、前記反射部材によって反射された前記複数の光を集光する集光レンズと、
    　前記集光レンズにより集光された前記複数の光が入射する光ファイバをさらに備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
  7. 　前記光ファイバに入射した前記複数の光を波長変換する波長変換部材をさらに備える請求項６に記載の光源装置。
  8. 　前記反射部材は、前記複数の反射面と、前記１または複数の透過面とが交互に設けられ、階段状の形状が形成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源装置。
  9. 　第１反射面及び第２反射面を含む複数の反射面を有する、１または複数の反射部材と、
    　前記反射部材が配される方向に進み、前記第１反射面に入射する第１の光を出射する第１発光素子と、前記反射部材が配される方向に進み、前記第２反射面に入射する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、
    　前記反射部材が配される方向に進み、前記第１反射面と前記第２反射面との間に存在する透過領域であって、前記第１反射面よりも前記第１の光を透過する透過領域を透過した前記第１の光が照射される第１受光面が設けられた第１光検出器と、
    を備える光源装置。
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