特許 7644369 光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-04

(45)【発行日】2025-03-12

(54)【発明の名称】光源装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20250305BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20250305BHJP

   F21V 9/30 20180101ALI20250305BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20250305BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20250305BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 310

F21V23/00 113

F21V9/30

F21V8/00 300

F21Y115:30

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022545616

(86)(22)【出願日】2021-08-06

(86)【国際出願番号】 JP2021029325

(87)【国際公開番号】W WO2022044774

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2024-07-09

(31)【優先権主張番号】P 2020142924

(32)【優先日】2020-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100184985

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(74)【代理人】

【識別番号】100218981

【弁理士】

【氏名又は名称】武田 寛之

(72)【発明者】

【氏名】金澤 龍也

(72)【発明者】

【氏名】岡久 英一郎

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１９８５９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０１８５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００５３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０２０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４２８１８９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６５１４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｖ ９／３０

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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（但、前記複数の発光素子から出射されて前記反射部材へと向かう光に対して、相対的に前記複数の反射面の位置を移動させることで、前記複数の反射面に照射される光と前記１または複数の透過面を透過する光の割合を変化させる移動機構を備える光源装置を除く）。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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の光を透過する前記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（但、前記複数の発光素子から出射されて前記反射部材へと向かう光に対して、相対的に前記複数の反射面の位置を移動させることで、前記複数の反射面に照射される光と前記透過領域を透過する光の割合を変化させる移動機構を備える光源装置を除く）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１８５９４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

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。

【0006】

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。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る光源装置の斜視図である。

【図2】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】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】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】図５は、実施形態に係る反射部材の斜視図である。

【図6】図６は、実施形態に係る発光装置の斜視図である。

【図7】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】図８は、実施形態に係る発光装置の上面図である。

【図9】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。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

＜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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

（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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

（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。

【0029】

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／ｅ^２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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

（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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

（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。

【0045】

（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。

【0046】

（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。

【0047】

（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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【産業上の利用可能性】

【0080】

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。

【符号の説明】

【0081】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】