JP6351090B2

JP6351090B2 - Light source unit, illumination optical system using light source unit

Info

Publication number: JP6351090B2
Application number: JP2013190183A
Authority: JP
Inventors: 古賀　律生; 律生古賀
Original assignee: Zero Lab Co Ltd
Current assignee: Zero Lab Co Ltd
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: JP2015056576A

Description

本発明は、複数の半導体レーザ素子を搭載した光源ユニットに関し、特に、照明光学系に用いられる光源ユニットに関する。 The present invention relates to a light source unit on which a plurality of semiconductor laser elements are mounted, and more particularly to a light source unit used in an illumination optical system.

近年、赤色帯域、緑色帯域および青色帯域のレーザ光を発する半導体レーザが開発され、その実用化が進められている。半導体レーザを光源に利用することができれば、従来の放電ランプ光源と比較して、消費電力の低減、長寿命化、小型化を期待することができる。 In recent years, semiconductor lasers that emit laser light in the red band, the green band, and the blue band have been developed and are being put to practical use. If a semiconductor laser can be used as a light source, it can be expected to reduce power consumption, extend the life, and reduce the size as compared with a conventional discharge lamp light source.

特許文献１は、対向配置された第１および第２固体光源ユニットからの光を反射する反射ユニットと、反射ユニットの光で励起される蛍光発光板とを備えた光源装置を開示する。特許文献２は、レーザダイオードがアレイ状に配置された発光素子ユニットを対向して配置し、各発光素子ユニットからの光を反射ミラーで反射する照明装置を開示している。 Patent Document 1 discloses a light source device that includes a reflection unit that reflects light from first and second solid-state light source units that are opposed to each other, and a fluorescent light-emitting plate that is excited by the light of the reflection unit. Patent Document 2 discloses an illumination device in which light emitting element units each having a laser diode arranged in an array are arranged to face each other, and light from each light emitting element unit is reflected by a reflection mirror.

特開２０１２−１３３３３７号公報JP 2012-133337 A 特開２０１２−１１８１２９号公報JP2012-118129A

レーザ素子をアレイ化した光源ユニットは、素子数の増加、高出力化に伴い発熱量が増加するため、これを如何に効率よく放熱させるかが課題である。特に、光源ユニットを照明光学系に適用した場合、半導体レーザ素子の近傍にミラーやレンズなどの光学部品を配置しなければならず、放熱のための十分なスペースを確保することが難しくなる。他方、そのようなスペースを確保しようとすれば、光源ユニットの薄型化、小型化が難しくなる。 In the light source unit in which laser elements are arrayed, the amount of heat generation increases as the number of elements increases and the output increases, so how to efficiently dissipate this is a problem. In particular, when the light source unit is applied to an illumination optical system, optical components such as a mirror and a lens must be disposed in the vicinity of the semiconductor laser element, and it becomes difficult to secure a sufficient space for heat dissipation. On the other hand, if such a space is to be secured, it becomes difficult to make the light source unit thinner and smaller.

本発明は、小型化、薄型化を図りつつ放熱効率を向上させた光源ユニットおよびそれを用いた照明光学系を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the light source unit which improved heat dissipation efficiency, aiming at size reduction and thickness reduction, and an illumination optical system using the same.

本発明に係る光源ユニットは、複数の半導体レーザ素子を第１の直線方向に整列させる整列手段と、複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の各々を入射し、第２の方向に反射させる複数の反射部材と、前記整列手段に熱的に結合された放熱部材とを有し、前記放熱部材は、少なくとも複数の反射部材が配置された領域上に存在する。 The light source unit according to the present invention includes an aligning unit that aligns the plurality of semiconductor laser elements in the first linear direction, and each of the laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser elements is incident and reflected in the second direction. It has a plurality of reflecting members and a heat radiating member thermally coupled to the alignment means, and the heat radiating members are present on at least a region where the plurality of reflecting members are arranged.

好ましい態様では、前記放熱部材は、２次元的に広がる金属部材を一対含み、一対の金属部材の間に前記整列手段および前記反射部材が配置される。好ましくは前記金属部材は、平坦な面を含み、当該平坦な面から垂直方向に突出する複数の放熱フィンを有する。好ましくは前記金属部材は、平坦な面を含み、当該平坦な面と平行な複数の放熱フィンを有する。好ましくは前記平坦な面の端部は第１の角度で傾斜し、前記複数の放熱フィンの端部は第２の角度で傾斜し、前記平坦な面の端部と前記複数のフィンの端部が交差する。好ましくは第１の角度と第２の角度の合計は９０度である。好ましくは前記整列手段、前記反射部材および前記放熱部材の組み合わせは、実質的に矩形状の外形を有する。好ましくは前記整列手段は、複数の半導体レーザ素子を収容するための凹部が形成された金属製の固定部材を含む。好ましくは前記固定部材は、複数の半導体レーザ素子からの光をコリメートするための複数のコリメートレンズを含む。好ましくは前記固定部材は、前記半導体レーザ素子およびコリメートレンズの少なくとも一方を位置決めする位置決め手段を含む。好ましくは前記整列手段は、複数の半導体レーザ素子を対向する側に整列させる。好ましくは光源ユニットアレイは、光源ユニットを複数積層して構成される。好ましくは、一方の光源ユニットの平坦な面の端部が他方の光源ユニットの放熱フィンの端部に当接され、一方の光源ユニットの放熱フィンの端部が他方の光源ユニットの平坦な面の端部に当接され、２つの光源ユニットが水平方向に結合される。好ましくは光源ユニットアレイさらに、前記放熱部材を冷却する冷却装置を含む。 In a preferred aspect, the heat radiating member includes a pair of two-dimensionally extending metal members, and the alignment means and the reflecting member are disposed between the pair of metal members. Preferably, the metal member includes a plurality of heat radiation fins including a flat surface and projecting vertically from the flat surface. Preferably, the metal member includes a flat surface and has a plurality of heat radiation fins parallel to the flat surface. Preferably, the end of the flat surface is inclined at a first angle, the ends of the plurality of heat radiation fins are inclined at a second angle, and the ends of the flat surface and the ends of the plurality of fins Intersect. Preferably, the sum of the first angle and the second angle is 90 degrees. Preferably, the combination of the alignment means, the reflecting member and the heat radiating member has a substantially rectangular outer shape. Preferably, the alignment means includes a metal fixing member formed with a recess for accommodating a plurality of semiconductor laser elements. Preferably, the fixing member includes a plurality of collimating lenses for collimating light from the plurality of semiconductor laser elements. Preferably, the fixing member includes positioning means for positioning at least one of the semiconductor laser element and the collimating lens. Preferably, the alignment means aligns the plurality of semiconductor laser elements on opposite sides. Preferably, the light source unit array is configured by stacking a plurality of light source units. Preferably, the end of the flat surface of one light source unit is in contact with the end of the heat sink fin of the other light source unit, and the end of the heat sink fin of one light source unit is the flat surface of the other light source unit. The two light source units are joined in the horizontal direction by abutting against the end portions. Preferably, the light source unit array further includes a cooling device for cooling the heat radiating member.

本発明によれば、反射部材が配置された領域上に放熱部材を形成するようにしたので、反射部材上の空間を利用して整列手段で発生した熱を効果的に放熱させることができ、同時に、光源ユニットの薄型化、小型化を図ることができる。 According to the present invention, since the heat dissipating member is formed on the region where the reflecting member is disposed, the heat generated by the aligning means can be effectively dissipated using the space on the reflecting member, At the same time, the light source unit can be reduced in thickness and size.

本発明の実施例に係る光源ユニットアレイの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the light source unit array which concerns on the Example of this invention. 本発明の第１の実施例に係る光源ユニットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light source unit which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例に係る光源ユニットに用いられる金属部材の斜視図である。It is a perspective view of the metal member used for the light source unit which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例に係る固定部材の斜視図である。It is a perspective view of the fixing member concerning the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例に用いられる半導体レーザ素子の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the semiconductor laser element used for the 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施例において、固定部材が金属部材に取付けられたときの状態を説明する模式的な概略平面図である。In the 1st Example of this invention, it is a typical schematic top view explaining a state when a fixing member is attached to the metal member. コリメータレンズを固定する位置決め部材の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positioning member which fixes a collimator lens. 本発明の第２の実施例に係る光源ユニットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light source unit which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第３の実施例に係る光源ユニットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light source unit which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第３の実施例において、固定部材が金属部材に取付けられたときの状態を説明する模式的な概略平面図である。In the 3rd Example of this invention, it is a typical schematic top view explaining a state when a fixing member is attached to the metal member. 本発明の第４の実施例に係る光源ユニットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light source unit which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第５の実施例において、固定部材が金属部材に取付けられたときの状態を説明する模式的な概略平面図である。In the 5th Example of this invention, it is a typical schematic top view explaining a state when a fixing member is attached to the metal member. 本発明の実施例に係る固定部材の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the fixing member which concerns on the Example of this invention. 本発明の第６の実施例に係る光源ユニットの平面図と側面図である。It is the top view and side view of a light source unit which concern on the 6th Example of this invention. 本発明の実施例の光源ユニットに用いることが可能な他の反射ミラーの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the other reflective mirror which can be used for the light source unit of the Example of this invention. 本発明の実施例による反射ミラーの取付け例を説明する図である。It is a figure explaining the example of attachment of the reflective mirror by the Example of this invention. 本発明の第７の実施例に係る光源ユニットを示し斜視図である。It is a perspective view which shows the light source unit which concerns on the 7th Example of this invention. 本発明の第７の実施例に係る光源ユニットを組み合わせて構成された光源ユニットアレイを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light source unit array comprised combining the light source unit which concerns on the 7th Example of this invention.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の好ましい態様では、光源ユニットは、複数の半導体レーザ素子を搭載して構成される。半導体レーザ素子は、赤色帯域、緑色帯域、および青色帯域のいずれであってもよいが、好ましい実施態様では、青色帯域のレーザ光を出射する。また、半導体レーザ素子は、面発光型半導体レーザ素子、端面発光型レーザ素子のいずれのタイプであってもよい。さらに好ましい態様では、光源ユニットは、プロジェクタ、内視鏡、照明装置等の照明光学系の光源に利用される。なお、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In a preferred aspect of the present invention, the light source unit is configured by mounting a plurality of semiconductor laser elements. The semiconductor laser element may be in any of a red band, a green band, and a blue band. In a preferred embodiment, the semiconductor laser element emits a blue band laser beam. The semiconductor laser element may be any type of a surface emitting semiconductor laser element and an edge emitting laser element. In a further preferred aspect, the light source unit is used as a light source of an illumination optical system such as a projector, an endoscope, or an illumination device. It should be noted that the scale of the drawings is emphasized for easy understanding of the features of the invention and is not necessarily the same as the scale of an actual device.

図１は、本発明の実施例に係る光源ユニットアレイの外観斜視図を示す。本実施例の光源ユニットアレイ１０は、単一または複数の光源ユニットから構成される。図に示す光源ユニットアレイ１０は、４つの光源ユニット１０−１〜１０−４から構成されている。１つの光源ユニットは、ライン状に配列された複数の半導体レーザ素子と、複数の半導体レーザ素子から発せられた光を反射する反射ミラーを包含したほぼ矩形状の形状を有し、その１つの側面の開口１２からレーザ光が出射されるように構成される。好ましい例では、１つ光源ユニット内には、Ｙ方向に複数の半導体レーザ素子が配列され、半導体レーザ素子の数に対応する数の反射ミラー１４が入射されたレーザ光をＹ方向へ反射し、光源ユニットの側面の開口１２からレーザ光が外部へ出力される。 FIG. 1 is an external perspective view of a light source unit array according to an embodiment of the present invention. The light source unit array 10 of this embodiment is composed of a single light source unit or a plurality of light source units. The light source unit array 10 shown in the figure is composed of four light source units 10-1 to 10-4. One light source unit has a substantially rectangular shape including a plurality of semiconductor laser elements arranged in a line and a reflection mirror that reflects light emitted from the plurality of semiconductor laser elements, and one side surface thereof. The laser beam is configured to be emitted from the opening 12. In a preferred example, in one light source unit, a plurality of semiconductor laser elements are arranged in the Y direction, and the number of reflection mirrors 14 corresponding to the number of semiconductor laser elements is reflected in the Y direction. Laser light is output to the outside from the opening 12 on the side surface of the light source unit.

１つの光源ユニットは、薄型化、小型化のために矩形状に組立てられ、熱伝導率の高い材料、例えば金属から構成される。任意の数の光源ユニットをＺ方向に積層することにより光源ユニットアレイ１０が構成される。例えば、１つの光源ユニット内にｍ個の半導体レーザ素子が搭載され、ｎ個の光源ユニットが積層されたとき、１つの光源ユニットアレイ１０は、ｍ×ｎの半導体レーザ素子を有するアレイ光源を構成する。 One light source unit is assembled in a rectangular shape for thinning and miniaturization, and is made of a material having high thermal conductivity, for example, metal. The light source unit array 10 is configured by stacking an arbitrary number of light source units in the Z direction. For example, when m semiconductor laser elements are mounted in one light source unit and n light source units are stacked, one light source unit array 10 constitutes an array light source having m × n semiconductor laser elements. To do.

次に、光源ユニットの詳細な構成について説明する。図２は、第１の実施例に係る光源ユニットのＸ方向の概略断面図である。第１の実施例に係る光源ユニット１００は、一対の板状の金属部材１１０と、複数の半導体レーザ素子を固定する固定部材１２０と、一対の金属部材１１０の間に挟まれる複数の反射ミラー１３０とを有する。 Next, a detailed configuration of the light source unit will be described. FIG. 2 is a schematic sectional view in the X direction of the light source unit according to the first embodiment. The light source unit 100 according to the first embodiment includes a pair of plate-like metal members 110, a fixing member 120 that fixes a plurality of semiconductor laser elements, and a plurality of reflection mirrors 130 that are sandwiched between the pair of metal members 110. And have.

図３（Ａ）は、金属部材の表面側の斜視図、図３（Ｂ）は、金属部材の裏面側の斜視図である。金属部材１１０は、例えば、アルミニウム、銅などの熱伝導性の高い金属から構成される。金属部材１１０は、ほぼ矩形状を有し、第１の平坦な面１１２と、第１の平坦な面１１２から段差１１３を介して接続された第２の平坦な面１１４とを有する。第２の平坦な面１１４の裏面１１４Ａには、そこから垂直に突出した複数の放熱フィン１１６が形成される。第１の平坦な面１１２の裏面１１２Ａの高さは、複数の放熱フィン１１６の高さとほぼ等しい。 FIG. 3A is a perspective view of the front side of the metal member, and FIG. 3B is a perspective view of the back side of the metal member. The metal member 110 is made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The metal member 110 has a substantially rectangular shape, and has a first flat surface 112 and a second flat surface 114 connected from the first flat surface 112 via a step 113. On the back surface 114A of the second flat surface 114, a plurality of heat radiating fins 116 projecting vertically therefrom are formed. The height of the back surface 112 </ b> A of the first flat surface 112 is substantially equal to the height of the plurality of radiating fins 116.

一対の金属部材１１０は、好ましくは同じものであり、このような一対の金属部材１１０は、一方の第１および第２の平坦な面１１２、１１４が他方の第１および第２の平坦な面１１２、１１４に互いに平行に対向するように配置され、第２の平坦な面１１４の間に複数の反射ミラー１３０が配置され、第１の平坦な面１１２の間に固定部材１２０が配置される。固定部材１２０は、後述するように内部に直線状に整列された複数の半導体レーザ素子２００と、各半導体レーザ素子２００の光軸と一致するように整列された複数のコリメートレンズ２４０とを固定する。半導体レーザ素子２００から発せられたレーザ光は、コリメートレンズ２４０によって集光され、集光された光は、反射ミラー１３０によって反射され、一対の金属部材１１０間の間隙から外部へ出射される。 The pair of metal members 110 are preferably the same, and such a pair of metal members 110 is configured such that one first and second flat surfaces 112 and 114 are the other first and second flat surfaces. 112 and 114 are arranged to face each other in parallel, the plurality of reflecting mirrors 130 are arranged between the second flat surfaces 114, and the fixing member 120 is arranged between the first flat surfaces 112. . The fixing member 120 fixes a plurality of semiconductor laser elements 200 linearly aligned inside and a plurality of collimator lenses 240 aligned so as to coincide with the optical axis of each semiconductor laser element 200 as will be described later. . Laser light emitted from the semiconductor laser element 200 is collected by the collimator lens 240, and the collected light is reflected by the reflection mirror 130 and emitted from the gap between the pair of metal members 110 to the outside.

図４（Ａ）は、固定部材の外観斜視図、図４（Ｂ）は、固定部材の背面図である。固定部材１２０は、図４（Ａ）に示すように、Ｘ方向の長さＬ、Ｙ方向の幅Ｗ、Ｚ方向の高さＨのほぼ矩形状の中空の金属材料（例えば、アルミニウムや銅）から構成される。固定部材１２０の上側表面１２２には、内部に固定する半導体レーザ素子２００の数に対応する数の開口１２４が形成される。開口１２４は、例えば矩形状を有する。半導体レーザ素子２００およびコリメートレンズ２４０は、開口１２４を介して固定部材１２０の内部に挿入され、そこで、固定および最終的な位置調整が行われる。固定部材１２０の前方の側面１２６には、複数の円形状の出射窓１２８が形成される。各出射窓１２８は、半導体レーザ素子２００から発せられた光を反射ミラー１３０へ向けて通過させる。 4A is an external perspective view of the fixing member, and FIG. 4B is a rear view of the fixing member. As shown in FIG. 4A, the fixing member 120 is a substantially rectangular hollow metal material having a length L in the X direction, a width W in the Y direction, and a height H in the Z direction (for example, aluminum or copper). Consists of A number of openings 124 corresponding to the number of semiconductor laser elements 200 to be fixed therein are formed in the upper surface 122 of the fixing member 120. The opening 124 has a rectangular shape, for example. The semiconductor laser element 200 and the collimating lens 240 are inserted into the fixing member 120 through the opening 124, where fixing and final position adjustment are performed. A plurality of circular emission windows 128 are formed on the front side surface 126 of the fixing member 120. Each emission window 128 allows light emitted from the semiconductor laser element 200 to pass toward the reflection mirror 130.

金属部材１１０の第１の平坦な面１１２の長さおよび幅は、固定部材１２０の長さＬおよび幅Ｗにほぼ等しく、段差１１３の高さは、固定部材１２０の高さＨの１／２よりも幾分小さい。固定部材１２０の前方の側面１２６を段差１１３に当接することで固定部材１２０が位置決めされる。一対の金属部材１１０の第１の平坦な面１１２の間に固定部材１２０が挟持されたとき、一対の第２の平坦な面１１４の間には空間Ｓが形成される。空間ＳのＺ方向の高さは、反射ミラー１３０の高さとほぼ等しく、また、固定部材１２０の前方の側面１２６の出射窓１２８の径よりも幾分大きい。 The length and width of the first flat surface 112 of the metal member 110 are substantially equal to the length L and width W of the fixing member 120, and the height of the step 113 is ½ of the height H of the fixing member 120. Somewhat smaller than. The fixing member 120 is positioned by bringing the front side surface 126 of the fixing member 120 into contact with the step 113. When the fixing member 120 is sandwiched between the first flat surfaces 112 of the pair of metal members 110, a space S is formed between the pair of second flat surfaces 114. The height of the space S in the Z direction is substantially equal to the height of the reflecting mirror 130 and is somewhat larger than the diameter of the exit window 128 of the front side surface 126 of the fixing member 120.

図５（Ａ）に、半導体レーザ素子の一構成例を示す。半導体レーザ素子２００は、円盤状の金属製のステム２１０上に図示しない半導体チップを搭載し、ステム２１０上にカップ状のハウジング２２０が取り付けられる。ハウジング２２０の頂部には、レーザ光を透過可能な透過窓が形成されている。また、ステム２１０からは２本のリード端子２３０が外部に延出され、リード端子２３０は、ハウジング内で半導体チップに電気的に接続される。リード端子２３０に駆動電流が供給されたとき、ハウジング頂部から光軸Ｃに沿って青色帯域のレーザ光が出射される。このような半導体レーザ素子の構成は一例であって、他の構成であってもよいことは勿論である。例えば、半導体レーザ素子は、出力を監視するための受光素子を含むことができ、その場合には３本のリード端子が外部に延在する。 FIG. 5A shows a configuration example of the semiconductor laser element. In the semiconductor laser element 200, a semiconductor chip (not shown) is mounted on a disk-shaped metal stem 210, and a cup-shaped housing 220 is attached on the stem 210. A transmission window capable of transmitting laser light is formed on the top of the housing 220. In addition, two lead terminals 230 are extended from the stem 210, and the lead terminals 230 are electrically connected to the semiconductor chip within the housing. When a drive current is supplied to the lead terminal 230, a blue band laser beam is emitted along the optical axis C from the top of the housing. The configuration of such a semiconductor laser element is an example, and it is needless to say that other configurations may be used. For example, the semiconductor laser element can include a light receiving element for monitoring the output, in which case three lead terminals extend to the outside.

好ましい態様では、半導体レーザ素子からの遠視野像Ｐ（ＦＦＰ）が図５（Ｂ）に示すように楕円状である場合には、短軸がＺ方向に一致するように半導体レーザ素子の向きが整列される。これにより、反射ミラー１３０のＺ方向を小さくすることができ、結果として光源ユニットの薄型化がさらに改善される。 In a preferred embodiment, when the far-field image P (FFP) from the semiconductor laser element is elliptical as shown in FIG. 5B, the orientation of the semiconductor laser element is such that the minor axis coincides with the Z direction. Aligned. Thereby, the Z direction of the reflective mirror 130 can be made small, and as a result, the thinning of the light source unit is further improved.

図２および図４（Ｂ）に示すように、固定部材１２０の後方には、半導体レーザ素子２００の円盤状のステム２１０を収容する円筒状の凹部１２９が形成される。凹部１２９の外径は、幾分だけステム２１０の外径より大きい。また、凹部１２９の底面には、後方の側面１２６Ａに貫通する貫通孔が形成される。こうして、開口１２４から挿入された半導体レーザ素子２００のステム２１０が凹部１２９内に収容され、リード端子２３０が貫通孔内に挿入され、後方の側面１２６Ａからリート端子２３０が突出する。金属製のステム２１０の底面および側面が凹部１２９に接触するため、半導体レーザ素子２００で発生した熱が固定部材１２０へ好適に伝導される。 As shown in FIGS. 2 and 4B, a cylindrical recess 129 that accommodates the disc-shaped stem 210 of the semiconductor laser element 200 is formed behind the fixing member 120. The outer diameter of the recess 129 is somewhat larger than the outer diameter of the stem 210. Further, a through-hole penetrating the rear side surface 126A is formed on the bottom surface of the recess 129. Thus, the stem 210 of the semiconductor laser element 200 inserted from the opening 124 is accommodated in the recess 129, the lead terminal 230 is inserted into the through hole, and the REIT terminal 230 protrudes from the rear side surface 126A. Since the bottom and side surfaces of the metal stem 210 are in contact with the recess 129, the heat generated in the semiconductor laser element 200 is suitably conducted to the fixing member 120.

好ましい態様では、半導体レーザ素子２００を固定ないし位置決めするため、環状またはＣ字状のリング部材１２９Ａが凹部１２９内に挿入される。リング部材１２９Ａは、例えば、熱伝導性の良い部材、あるいはゴム等の弾性部材から構成され、ステム２１０が凹部１２０内に収容されたとき、ハウジング２２０と凹部１２９との周方向の間隙に挿入され、半導体レーザ素子を固定する。リング部材１２９Ａは、接着剤とともに間隙内に挿入されるようにしてもよい。このような位置決め固定の方法は、一例であり、他の位置決めないし固定方法を用いてもよい。 In a preferred embodiment, an annular or C-shaped ring member 129A is inserted into the recess 129 in order to fix or position the semiconductor laser element 200. The ring member 129A is made of, for example, a member having good thermal conductivity or an elastic member such as rubber. When the stem 210 is accommodated in the recess 120, the ring member 129A is inserted into the circumferential gap between the housing 220 and the recess 129. The semiconductor laser element is fixed. The ring member 129A may be inserted into the gap together with the adhesive. Such a positioning and fixing method is an example, and other positioning or fixing methods may be used.

また、固定部材１２０は、図４（Ｃ）に示すように、複数の固定部材１２０−１〜１２０−ｎから構成され、１つの固定部材が１つの半導体レーザ素子および１つのコリメートレンズを収容するものであってもよい。この場合、それぞれの固定部材１２０−１〜１２０−ｎは、図示しない締結部材、例えば連結ネジなどを用いて連結される。 As shown in FIG. 4C, the fixing member 120 is composed of a plurality of fixing members 120-1 to 120-n, and one fixing member accommodates one semiconductor laser element and one collimating lens. It may be a thing. In this case, each fixing member 120-1 to 120-n is connected using a fastening member (not shown) such as a connecting screw.

図６は、１つの金属部材の第１の平坦な面上に固定部材が取付けられ、第２の平坦な面上に反射ミラーが取付けられたときの平面図である。図面には、一例として、３つの半導体レーザ素子２００が搭載された例が示されている。半導体レーザ素子２００は、固定部材１２０の開口１２４から内部に挿入され、ステム２１０が凹部１２９内に収容され、リード端子２３０が後方の側面１２６Ａから突出される。上記したように、ステム２１０は、凹部１２９内に嵌合、あるいは挿入され、凹部１２９の直径がステム２１０の直径よりも幾分大きくとき、半導体レーザ素子２００のＸ、Ｙ、Ｚ方向の微調整を行うことが可能である。図示しない冶具等によって半導体レーザ素子の位置を保持し、その状態で、凹部１２９内に紫外線硬化樹脂等を充填し、紫外線を照射して半導体レーザ素子の位置決めを行う。あるいは、ステム２１０を押圧するようにリング部材１２９を挿入し、そこで紫外線硬化樹脂等を充填するようにしてもよい。こうして、固定部材１２０のＹ方向に沿って複数の半導体レーザ素子２００が整列される。 FIG. 6 is a plan view when the fixing member is mounted on the first flat surface of one metal member and the reflection mirror is mounted on the second flat surface. In the drawing, as an example, an example in which three semiconductor laser elements 200 are mounted is shown. The semiconductor laser element 200 is inserted into the fixing member 120 through the opening 124, the stem 210 is accommodated in the recess 129, and the lead terminal 230 protrudes from the rear side surface 126A. As described above, the stem 210 is fitted or inserted into the recess 129, and when the diameter of the recess 129 is somewhat larger than the diameter of the stem 210, the semiconductor laser device 200 is finely adjusted in the X, Y, and Z directions. Can be done. The position of the semiconductor laser element is held by a jig or the like (not shown), and in this state, the recess 129 is filled with an ultraviolet curable resin or the like, and the semiconductor laser element is positioned by irradiating ultraviolet rays. Alternatively, the ring member 129 may be inserted so as to press the stem 210 and filled with an ultraviolet curable resin or the like. Thus, the plurality of semiconductor laser elements 200 are aligned along the Y direction of the fixing member 120.

また、固定部材１２０の開口１２４を介してコリメートレンズ２４０が内部に挿入され、半導体レーザ素子２００の光軸Ｃに整合するように固定ないし位置決めされる。好ましい態様では、コリメートレンズ２４０は、図７に示すような位置決め部材２５０によって固定される。位置決め部材２５０は、その底部２５２が固定部材１２０に固定され、底部２５２から半円状に延びる支持部２５４を有している。支持部２５４は、コリメートレンズ２４０の外周を支持するが、支持部２５４の曲率は、コリメートレンズ２４０の曲率よりも小さくなるように（支持部２５４がコリメートレンズに対してバカ穴となるように）形成されている。また、支持部２５４の軸方向の幅は、コリメートレンズ２４０の軸方向の厚さよりも十分に小さくなるように形成される。コリメートレンズ２４０を支持部２５４上に載置したとき、コリメートレンズ２４０のＸ、Ｙ、Ｚ方向の微小な角度を変化させることができる。 Further, the collimator lens 240 is inserted through the opening 124 of the fixing member 120 and fixed or positioned so as to be aligned with the optical axis C of the semiconductor laser element 200. In a preferred embodiment, the collimating lens 240 is fixed by a positioning member 250 as shown in FIG. The positioning member 250 has a support portion 254 whose bottom portion 252 is fixed to the fixing member 120 and extends from the bottom portion 252 in a semicircular shape. The support portion 254 supports the outer periphery of the collimator lens 240, but the curvature of the support portion 254 is smaller than the curvature of the collimator lens 240 (so that the support portion 254 becomes a hole for the collimator lens). Is formed. Further, the axial width of the support portion 254 is formed to be sufficiently smaller than the axial thickness of the collimating lens 240. When the collimator lens 240 is placed on the support portion 254, minute angles in the X, Y, and Z directions of the collimator lens 240 can be changed.

例えば、半導体レーザ素子からのレーザ光を反射ミラー１３０を介してスクリーン等に投射させた状態で、図示しない冶具を用いてコリメートレンズ２４０の位置を決定し、その状態で、例えば紫外線硬化型の樹脂を支持部２５４とコリメートレンズ２４０の間隙に充填し、その後、紫外線を照射することでコリメートレンズ２４０の位置が固定される。なお、このような位置決め方法は、一例であって、例えばコリメートレンズの微調整および固定をネジなどの部材を用いて行うようにしてもよい。こうして、半導体レーザ素子２００から出射されたレーザ光がコリメートレンズ２４０によってコリメートされ、反射ミラー１３０へ導かれる。 For example, the position of the collimator lens 240 is determined using a jig (not shown) in a state where the laser light from the semiconductor laser element is projected onto a screen or the like via the reflection mirror 130, and in this state, for example, an ultraviolet curable resin Is filled in the gap between the support portion 254 and the collimating lens 240, and then the position of the collimating lens 240 is fixed by irradiating ultraviolet rays. Such a positioning method is an example, and for example, the fine adjustment and fixing of the collimating lens may be performed using a member such as a screw. Thus, the laser light emitted from the semiconductor laser element 200 is collimated by the collimating lens 240 and guided to the reflection mirror 130.

反射ミラー１３０は、金属部材１１０の第２の平坦な面１１４上に取付けられる。例えば、第２の平坦な面１１４上には、反射ミラー１３０を位置決めするための溝が形成され、当該溝内に反射ミラー１３０の端面が勘合され、あるいは接着剤等によって固定される。そして、半導体レーザ素子２００から出射されたレーザ光は、反射ミラー１３０によってＸ方向へ反射され、一対の金属部材１１０間の空間Ｓから外部へ出力される。 The reflection mirror 130 is mounted on the second flat surface 114 of the metal member 110. For example, a groove for positioning the reflection mirror 130 is formed on the second flat surface 114, and the end surface of the reflection mirror 130 is fitted into the groove or fixed by an adhesive or the like. The laser light emitted from the semiconductor laser element 200 is reflected in the X direction by the reflection mirror 130 and is output to the outside from the space S between the pair of metal members 110.

再び図２を参照すると、一対の金属部材１１０の間には、半導体レーザ素子２００およびコリメートレンズ２４０を整列させた固定部材１２０が密着した状態で挟持され、かつ固定部材１２０から出射されたレーザ光をＹ方向に反射するように反射ミラー１３０が挟持されている。一対の金属部材１１０は、図示しないネジ等によって固定部材１２０の上下面に固定される。 Referring to FIG. 2 again, the fixing member 120 in which the semiconductor laser element 200 and the collimating lens 240 are aligned is sandwiched between the pair of metal members 110, and the laser light emitted from the fixing member 120. Is reflected in the Y direction. The pair of metal members 110 are fixed to the upper and lower surfaces of the fixing member 120 by screws or the like (not shown).

半導体レーザ素子２００で発生された熱は、金属ステム２１０を介して固定部材１２０へ効率よく熱伝導される。さらに固定部材１２０の上側表面１２２とこれに対向する下側表面は、第１の平坦な面１１２に面接触されるため、固定部材１２０の熱が効果的に金属部材１１０へ伝導される。さらに金属部材１１０へ伝導された熱はさらに、第２の平坦な面１１４に形成された複数の放熱フィン１１６によって外部へ放出される。 The heat generated in the semiconductor laser element 200 is efficiently conducted to the fixing member 120 through the metal stem 210. Furthermore, since the upper surface 122 of the fixing member 120 and the lower surface opposite thereto are brought into surface contact with the first flat surface 112, the heat of the fixing member 120 is effectively conducted to the metal member 110. Further, the heat conducted to the metal member 110 is further released to the outside by a plurality of heat radiating fins 116 formed on the second flat surface 114.

第２の平坦な面１１４は、段差１１３を介して第１の平坦な面１１２に接続されるため、その段差１１３のＺ方向の高さを利用して、反射ミラー１３０と反対側の第２の平坦な面１１４の面上に複数の放熱フィン１１６が形成され、放熱フィン１１６の高さと第１の平坦な面１１２の高さを揃えることができる。 Since the second flat surface 114 is connected to the first flat surface 112 via the step 113, the second flat surface 114 on the side opposite to the reflection mirror 130 is utilized using the height of the step 113 in the Z direction. A plurality of radiating fins 116 are formed on the flat surface 114, and the height of the radiating fins 116 and the height of the first flat surface 112 can be made uniform.

１つの光源ユニットは、Ｙ方向に複数の半導体レーザ素子２００を配列し、かつレーザ光をＸ方向に反射する複数の反射ミラー１３０を備え、さらに反射ミラー１３０のＺ方向の空間を利用して放熱フィン１１６を形成し、その結果、図２に示すように、第１の平坦な面１１２の裏面１１２Ａと放熱フィン１１６の先端とがほぼ同一の高さまたは同一の面を形成する。複数の半導体レーザ素子２００と複数の光学部品（反射ミラー１３０）を集積化し、かつ放熱フィンによる冷却構造でありながら、光源ユニットの薄型化、小型化を可能にしていることに留意すべきである。さらに、図２に示すような光源ユニット１００を、図１に示すようにＺ方向に積層する場合、光源ユニット間が密接した状態で熱的に結合されるため、放熱特性に優れたアレイ光源ユニットを提供することができる。 One light source unit is provided with a plurality of reflection mirrors 130 in which a plurality of semiconductor laser elements 200 are arranged in the Y direction and the laser light is reflected in the X direction. As shown in FIG. 2, the fins 116 are formed, and as a result, the back surface 112A of the first flat surface 112 and the tips of the radiation fins 116 form substantially the same height or the same surface. It should be noted that a plurality of semiconductor laser elements 200 and a plurality of optical components (reflecting mirrors 130) are integrated, and the light source unit can be thinned and miniaturized while having a cooling structure using heat radiation fins. . Furthermore, when the light source unit 100 as shown in FIG. 2 is laminated in the Z direction as shown in FIG. 1, the array light source unit is excellent in heat dissipation characteristics because the light source units are thermally coupled in close contact with each other. Can be provided.

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図８は、第２の実施例に係る光源ユニット１００Ａの概略断面図であり、第１の実施例と同様の構成については同一参照番号を付しその説明を省略する。第２の実施例では、複数の放熱フィン１１６Ａは、段差１１３から第２の平坦な面１１４と平行になるように延在する点で、第１の実施例と異なる。好ましくは、放熱フィン１１６ＡのＸＹ面のサイズは、第２の平坦な面１１４と同じである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the light source unit 100A according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that the plurality of heat radiation fins 116A extend from the step 113 so as to be parallel to the second flat surface 114. Preferably, the size of the XY plane of the radiation fin 116A is the same as that of the second flat surface 114.

図８（Ａ）に示す例では、放熱フィン１１６Ａは、金属部材１１０と一体成型され、段差１１３からＸ方向に延在する。複数の放熱フィン１１６Ａの間隔が狭くなり、あるいはＸ方向の距離が大きくなると、型により一体形成は難しくなる。そこで、図８（Ｂ）に示すように、複数の放熱フィン１１６Ａは、金属部材１１０と別体で構成するようにしてもよい。この場合、複数の放熱フィン１１６Ａは、アルミニウム等の連結部材１１７によってその間隔が平行になるように保持され、連結部材１１７をネジ等の締結部材によって第２の平坦な面上に固定するようにしてもよい。さらに図８（Ｃ）に示すように、固定部材１２０は、金属部材の一方１１０Ａに一体化されることも可能である。これにより熱伝導効率が上昇し放熱効率がさらに向上する。この場合、固定部材１２０の開口から出射窓に至る上側部分Ｐは、金属部材１１０Ａに必ずしも一体化させる必要はない。必要であれば、上側部分Ｐは、上側の金属部材１１０に一体化させてもよい。 In the example shown in FIG. 8A, the radiating fin 116A is integrally formed with the metal member 110 and extends from the step 113 in the X direction. When the interval between the plurality of heat dissipating fins 116A is reduced or the distance in the X direction is increased, it is difficult to integrally form the mold. Therefore, as shown in FIG. 8B, the plurality of heat radiation fins 116 </ b> A may be configured separately from the metal member 110. In this case, the plurality of radiating fins 116A are held by a connecting member 117 such as aluminum so that the distance between them is parallel, and the connecting member 117 is fixed on the second flat surface by a fastening member such as a screw. May be. Further, as shown in FIG. 8C, the fixing member 120 may be integrated with one of the metal members 110A. As a result, the heat conduction efficiency is increased and the heat dissipation efficiency is further improved. In this case, the upper portion P extending from the opening of the fixing member 120 to the exit window does not necessarily have to be integrated with the metal member 110A. If necessary, the upper portion P may be integrated with the upper metal member 110.

次に、本発明の第３の実施例について説明する。図９は、第３の実施例に係る光源ユニット１００Ｂの概略断面図である。第１の実施例では、金属部材１１０のＹ方向の片側に固定部材１２０が取付けられる構成であるのに対し、第３の実施例では、金属部材１１０のＹ方向の両側に固定部材１２０が取付けられる。この場合、金属部材１１０は、中心線に関して線対称となるように、すなわち、第２の平坦な面１１４の両側に段差１１３を介して２つの第１の平坦な面１１２が形成され、両側の第１の平坦な面１１２間にそれぞれ固定部材１２０が挟持される。また、反射ミラー１３０は、両側の固定部材１２０から発せられたレーザ光を反射する両面ミラーに構成される。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a light source unit 100B according to the third embodiment. In the first embodiment, the fixing member 120 is attached to one side of the metal member 110 in the Y direction, whereas in the third embodiment, the fixing member 120 is attached to both sides of the metal member 110 in the Y direction. It is done. In this case, the metal member 110 is symmetrical with respect to the center line, that is, the two first flat surfaces 112 are formed on both sides of the second flat surface 114 via the step 113, The fixing members 120 are sandwiched between the first flat surfaces 112, respectively. The reflection mirror 130 is configured as a double-sided mirror that reflects the laser light emitted from the fixing members 120 on both sides.

図１０（Ａ）は、固定部材１２０が金属部材１１０の両側に取付けられたときの状態を説明する模式的な平面図である。図面に向かって左側に取付けられた固定部材１２０の半導体レーザ素子２００から発せられたレーザ光は、各反射ミラー１３０Ａの一方の面によってＹ方向に反射され、光源ユニット１００Ｂの一方の側部から光線束Ｌ１が出力される。図面に向かって右側に取付けられた固定部材１２０の半導体レーザ素子２００から発せられたレーザ光は、各反射ミラー１３０Ａの他方の面によって−Ｙ方向に反射され、光源ユニットの他方の側部から光線束Ｌ２が出力される。光線束Ｌ１、Ｌ２は、所望の光学系を用いて合成することも可能である。このように、第３の実施例によれば、両側に固定部材を取付けることで、光源ユニット１００Ｂの高出力化を図ることができる。 FIG. 10A is a schematic plan view for explaining a state when the fixing member 120 is attached to both sides of the metal member 110. Laser light emitted from the semiconductor laser element 200 of the fixing member 120 attached on the left side as viewed in the drawing is reflected in the Y direction by one surface of each reflecting mirror 130A, and is emitted from one side of the light source unit 100B. A bundle L1 is output. Laser light emitted from the semiconductor laser element 200 of the fixing member 120 attached on the right side in the drawing is reflected in the −Y direction by the other surface of each reflecting mirror 130A, and is emitted from the other side of the light source unit. A bundle L2 is output. The light bundles L1 and L2 can be combined using a desired optical system. As described above, according to the third embodiment, it is possible to increase the output of the light source unit 100B by attaching the fixing members on both sides.

また、図１０（Ｂ）に示すように、右側に取付けられた固定部材１２０の半導体レーザ素子からのレーザ光を、反射ミラー１３０Ａを用いて同方向に反射させるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 10B, the laser beam from the semiconductor laser element of the fixing member 120 attached on the right side may be reflected in the same direction by using the reflection mirror 130A.

次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１１は、第４の実施例に係る光源ユニット１００Ｃの概略断面図である。第４の実施例では、光源ユニットの外側に放熱フィン２６０を取付けるものである。図の例は、第３の実施例のような両側に固定部材１２０を取付けたとき、両側の固定部材１２０に熱的に結合するように金属製の放熱フィン２６０が結合される。放熱フィン２６０のＺ方向の高さは、一対の金属部材１１０のＺ方向の高さにほぼ等しく、複数の光源ユニット１００ＣをＺ方向に積層したときに障害にならないようにする。第４の実施例の光源ユニット１００Ｃによれば、放熱フィン２６０を固定部材１２０に熱的に結合させることで、半導体レーザ素子の熱を効果的に外部へ放出させることができる。なお、このような外付けの放熱フィンは、他の実施例にも適用することが可能である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a light source unit 100C according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the radiation fins 260 are attached to the outside of the light source unit. In the illustrated example, when the fixing members 120 are attached to both sides as in the third embodiment, the metal radiating fins 260 are coupled so as to be thermally coupled to the fixing members 120 on both sides. The height of the radiating fins 260 in the Z direction is substantially equal to the height of the pair of metal members 110 in the Z direction so that the plurality of light source units 100C are not obstructed when stacked in the Z direction. According to the light source unit 100C of the fourth embodiment, the heat radiation fin 260 is thermally coupled to the fixing member 120, so that the heat of the semiconductor laser element can be effectively released to the outside. Such an external heat radiation fin can also be applied to other embodiments.

次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１２は、第５の実施例に係る光源ユニット１００Ｄの模式的な概略平面図である。第５の実施例では、図１２に示すような２つの光源ユニット１００Ｄを結合し、第３の実施例のような光源ユニット１００Ｂを構成する。好ましい態様では、金属部材１１０は、反射ミラー１３０の配列方向に沿うように、例えば４５度で傾斜する端部２７０を有する。このような構成の光源ユニット１００Ｄの端部２７０を結合することで、第３の実施例のような２方向から光線束が出力される光源ユニットを得ることができる。第５の実施例の光源ユニット１００Ｄを単体で使用することも勿論可能であり、この場合、第１の実施例の光源ユニット１００と比較してＸＹ方向のサイズを小さくすることが可能である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a schematic schematic plan view of a light source unit 100D according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, two light source units 100D as shown in FIG. 12 are combined to form a light source unit 100B as in the third embodiment. In a preferred embodiment, the metal member 110 has an end portion 270 that is inclined at, for example, 45 degrees along the arrangement direction of the reflection mirrors 130. By combining the end portions 270 of the light source unit 100D having such a configuration, it is possible to obtain a light source unit that outputs a light beam from two directions as in the third embodiment. It is of course possible to use the light source unit 100D of the fifth embodiment alone, and in this case, the size in the XY direction can be reduced as compared with the light source unit 100 of the first embodiment.

図１２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、Ｂ部の拡大図であり、コリメートレンズの他の位置決めの例を示す。図１２（Ｂ）に示すように、固定部材１２０の内部には、コリメートレンズ２４０の端部２４２に係合するような段差１２４Ａが形成される。段差１２４Ａの径は、コリメートレンズ２４０の外径よりも幾分大きく、コリメートレンズ２４０が微調整されたときに接着剤や紫外線硬化型樹脂を用いて固定部材１２０に固定される。また、図１２（Ｃ）に示すように、コリメートレンズ２４０の軸方向の長さに対応する段差１２４Ｂが形成されるようにしてもよい。 FIGS. 12B, 12C, and 12D are enlarged views of part B, and show other examples of positioning of the collimating lens. As shown in FIG. 12B, a step 124 </ b> A that engages with the end 242 of the collimating lens 240 is formed inside the fixing member 120. The diameter of the step 124A is somewhat larger than the outer diameter of the collimating lens 240, and is fixed to the fixing member 120 using an adhesive or an ultraviolet curable resin when the collimating lens 240 is finely adjusted. Further, as shown in FIG. 12C, a step 124B corresponding to the axial length of the collimating lens 240 may be formed.

図１２（Ｂ）、（Ｃ）では、固定部材１２０の上側表面の開口１２４から半導体レーザ素子２００およびコリメートレンズ２４０を取り付けるものであるが、図１２（Ｄ）は、コリメートレンズ２４０を固定部材１２０の前方の側面から取付けるものである。同図に示すように、開口１２４は、固定部材１２０の前方の側面に形成された出射窓１２８に連通するように形成される。好ましくは、開口１２４によって形成された固定部材１２０内の径は、コリメートレンズ２４０の外径とほぼ等しく、コリメートレンズ２４０は、出射窓１２８から固定部材１２０の内部に挿入される。開口１２４によって形成された固定部材１２０内の径は、コリメートレンズ２４０の外径よりも大きく形成してもよく、その場合、コリメートレンズ２４０の光軸がＸ、Ｙ、Ｚ方向に微調整できるようにコリメートレンズ２４０が接着剤または紫外線硬化型樹脂で固定される。 12B and 12C, the semiconductor laser element 200 and the collimating lens 240 are attached from the opening 124 on the upper surface of the fixing member 120. In FIG. 12D, the collimating lens 240 is attached to the fixing member 120. It is attached from the front side. As shown in the figure, the opening 124 is formed so as to communicate with the exit window 128 formed on the front side surface of the fixing member 120. Preferably, the diameter in the fixing member 120 formed by the opening 124 is substantially equal to the outer diameter of the collimating lens 240, and the collimating lens 240 is inserted into the fixing member 120 from the exit window 128. The diameter in the fixing member 120 formed by the opening 124 may be formed larger than the outer diameter of the collimating lens 240. In this case, the optical axis of the collimating lens 240 can be finely adjusted in the X, Y, and Z directions. The collimating lens 240 is fixed with an adhesive or an ultraviolet curable resin.

図１２Ａは、図１２（Ｄ）の態様をさらに詳細に示した図であり、同図（Ａ）は、固定部材の正面図、同図（Ｂ）はその斜視図である。固定部材１２０Ａは、前方の側面１２６に出射窓１２８が形成され、当該出射窓１２８が連続するように開口１２４が上側表面１２２に形成される。開口１２４によって内部に形成された円形状の溝の径は、出射窓１２８の径と等しい。開口１２４を介して形成された溝は、半導体レーザ素子を収容するための円形状の凹部１２９に繋がる。本例では、開口１２４を介して形成された溝の径は、凹部１２９の径よりも幾分大きい。好ましくは、コリメートレンズ２４０の径は、出射窓１２８または開口１２４を介して形成された溝の径と等しく、コリメートレンズ２４０が出射窓１２８から内部に挿入される。半導体レーザ素子は、出射窓１２８または開口１２４を介して凹部１２９内に挿入される。その後、開口１２４を介して、半導体レーザ素子およびコリメートレンズ２４０の光軸のＸ、Ｙ、Ｚ方向の微調整が冶具等を用いて行われ、最終的に接着剤、紫外線硬化型樹脂、ネジ等の固定手段を用いて位置決め固定される。このように、平面上に半導体レーザ素子、コリメートレンズおよび反射ミラーをユニット化して構成したため、上側表面１２２の開口１２４を介してレンズ光軸をＸ、Ｙ、Ｚ軸の各々で調整することができ、また反射部材も調整可能なため、正確かつ簡単に組み立てができる。 12A is a diagram showing the embodiment of FIG. 12D in more detail, FIG. 12A is a front view of the fixing member, and FIG. 12B is a perspective view thereof. The fixing member 120 </ b> A has an emission window 128 formed on the front side surface 126, and an opening 124 is formed on the upper surface 122 so that the emission window 128 is continuous. The diameter of the circular groove formed inside by the opening 124 is equal to the diameter of the exit window 128. The groove formed through the opening 124 is connected to a circular recess 129 for housing the semiconductor laser element. In this example, the diameter of the groove formed through the opening 124 is somewhat larger than the diameter of the recess 129. Preferably, the diameter of the collimating lens 240 is equal to the diameter of the groove formed through the exit window 128 or the opening 124, and the collimate lens 240 is inserted into the interior from the exit window 128. The semiconductor laser element is inserted into the recess 129 through the emission window 128 or the opening 124. Thereafter, fine adjustment of the optical axes of the semiconductor laser element and the collimating lens 240 in the X, Y, and Z directions is performed using a jig or the like through the opening 124, and finally an adhesive, an ultraviolet curable resin, a screw, or the like. The fixing means is used for positioning and fixing. As described above, since the semiconductor laser element, the collimating lens, and the reflection mirror are unitized on the plane, the optical axis of the lens can be adjusted in each of the X, Y, and Z axes through the opening 124 of the upper surface 122. Moreover, since the reflecting member can be adjusted, the assembly can be performed accurately and easily.

次に、本発明の第６の実施例について説明する。図１３（Ａ）は、第６の実施例に係る光源ユニット１００Ｄの概略平面図、図１３（Ｂ）は、その正面図である。第６の実施例では、光源ユニット１００Ｅは、送風装置３００を含んでいる。図１３に示すように、光源ユニット１００Ｅが、４つの光源ユニット１０−１〜１０−４を積層して構成されたとき、一方の側部に送風装置３００が取付けられる。送風装置３００は、各光源ユニット１０−１〜１０−４の上下面に形成された放熱フィン１１６／１１６Ａに強制的に吸気するか、あるいは強制的に排気することで、冷却効率をさらに向上させる。送風装置３００は、例えば、軸流ファンまたはシロッコファンを用いて構成される。なお、図１３の例では、光源ユニット１００Ｅの１つの側部から光線束Ｌ１が出力されるので、その障害とならない位置に送風装置３００が取付けられる。仮に、１つの光源ユニット１０−１が第１の実施例のような放熱フィン１１６（図２、図３）を備えている場合には、放熱フィン１１６が延在する方向（Ｙ方向）に送風装置３００を取付け、放熱フィン１１６の間隙を空気が通過するようにすることが望ましい。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13A is a schematic plan view of a light source unit 100D according to the sixth embodiment, and FIG. 13B is a front view thereof. In the sixth embodiment, the light source unit 100E includes the blower 300. As shown in FIG. 13, when the light source unit 100E is configured by stacking four light source units 10-1 to 10-4, the blower device 300 is attached to one side portion. The air blower 300 further improves the cooling efficiency by forcibly sucking air or exhausting air to the heat radiation fins 116 / 116A formed on the upper and lower surfaces of the light source units 10-1 to 10-4. . The blower 300 is configured using, for example, an axial fan or a sirocco fan. In the example of FIG. 13, since the light beam L1 is output from one side portion of the light source unit 100E, the air blower 300 is attached at a position where it does not become an obstacle. If one light source unit 10-1 includes the radiation fins 116 (FIGS. 2 and 3) as in the first embodiment, the air is blown in the direction (Y direction) in which the radiation fins 116 extend. It is desirable to install the device 300 and allow air to pass through the gaps of the heat dissipating fins 116.

上記実施例では、複数の反射ミラーを取付ける例を示したが、反射ミラーは、一体化された構成であってもよい。例えば、図１４に示すように、反射ミラー１３０は、半導体レーザ素子２００の数に応じて、複数の反射面１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４を有するような一体構成であってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which a plurality of reflection mirrors are attached has been described. However, the reflection mirror may have an integrated configuration. For example, as shown in FIG. 14, the reflection mirror 130 has an integral configuration having a plurality of reflection surfaces 130-1, 130-2, 130-3, and 130-4 according to the number of the semiconductor laser elements 200. There may be.

図１５（Ａ）、（Ｂ）は、反射ミラーの他の取付け例を示す図である。同図に示すように、一方の金属部材１１０の第２の平坦な面１１４には、反射ミラーを位置決めするための僅かな深さを有する位置決め溝１３２が形成される。反射ミラーの端部は、当該溝１３２内に位置決めされ、そこで接着剤により固定される。さらに同図に示すように、溝１３２を２次元アレイ状に形成することで、任意の溝を選択して反射ミラーを取付けることができる。他の好ましい例では、図１５（Ｂ）に示すように、反射ミラー１３０は、金属部材１１０の第２の平坦な面１１４上に一体形成されるものであってもよい。 FIGS. 15A and 15B are diagrams showing another example of attachment of the reflection mirror. As shown in the figure, a positioning groove 132 having a slight depth for positioning the reflecting mirror is formed on the second flat surface 114 of one metal member 110. The end of the reflecting mirror is positioned in the groove 132 and fixed there by an adhesive. Furthermore, as shown in the figure, by forming the grooves 132 in a two-dimensional array, it is possible to select any groove and attach the reflecting mirror. In another preferred example, as shown in FIG. 15B, the reflection mirror 130 may be integrally formed on the second flat surface 114 of the metal member 110.

次に、本発明の第７の実施例について図１６を参照して説明する。上記実施例の金属部材１１０が段差１１３を介して第１の平坦な面と第２の平坦な面とを有するのに対し、第７の実施例に係る光源ユニット１００Ｆでは、金属部材が、平坦な面４００と、当該平坦な面４００上に形成された複数の放熱フィン４１０と、平坦な面４００の端部で複数の放熱フィン４１０をＺ方向に接続する接続部４２０とを有している。平坦な面４００の開放端４０２がＸ方向に対して角度θ１となるように斜め方向に延在し、放熱フィン４１０の開放端４１２がＸ方向に対して角度θ２となるように斜め方向に延在する。開放端４０２と開放端４１２は、ちょうど交差する位置関係にあり、好ましくは、θ１＝θ２である。あるいは、θ１＋θ２＝９０の関係になるようにしてもよい。 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Whereas the metal member 110 of the above embodiment has a first flat surface and a second flat surface through the step 113, in the light source unit 100F according to the seventh embodiment, the metal member is flat. A flat surface 400, a plurality of heat radiation fins 410 formed on the flat surface 400, and a connection portion 420 that connects the plurality of heat radiation fins 410 in the Z direction at the ends of the flat surface 400. . The open end 402 of the flat surface 400 extends in an oblique direction so as to have an angle θ1 with respect to the X direction, and the open end 412 of the radiating fin 410 extends in an oblique direction so as to have an angle θ2 with respect to the X direction. Exists. The open end 402 and the open end 412 are just in a crossing relationship, and preferably θ1 = θ2. Or you may make it become the relationship of (theta) 1+ (theta) 2 = 90.

このような一対の金属部材を積層することで、図１６に示す１つの光源ユニット１００Ｆが構成される。２つの光源ユニット１００Ｆが対向するように入れ子状に組み合わされ、すなわち、一方の光源ユニット１００Ｆの平坦な面４００の開放端４０２が、他方の光源ユニット１００Ｆの放熱フィン４１０の開放端４１２に当接される。一対の金属部材を積層したときの平坦な面４００のＺ方向の高さは、放熱フィン４１０のＺ方向の高さにほぼ等しいか、それよりも幾分だけ大きい。 By stacking such a pair of metal members, one light source unit 100F shown in FIG. 16 is configured. The two light source units 100F are combined in a nested manner so as to face each other, that is, the open end 402 of the flat surface 400 of one light source unit 100F abuts on the open end 412 of the radiation fin 410 of the other light source unit 100F. Is done. The height in the Z direction of the flat surface 400 when the pair of metal members are laminated is approximately equal to or slightly larger than the height in the Z direction of the heat radiation fin 410.

こうして構成された光源ユニットアレイ１０Ａを図１７に示す。平坦な面４００の開放端４０２が、放熱フィン４１０の開放端４１２にきっちりと接合され、全体として矩形状の光源ユニットアレイ１０Ａが構成される。この場合、最上段および最下段を構成する一方の光源ユニットは、必ずしも放熱フィン３１０を必要とせず、上面および底面には、平坦な面４３０が提供されるようにしてもよい。図中のＬは、レーザ光が出射される方向を示している。このような光源ユニットアレイ１０Ａは、図１３で示したように冷却装置３００と結合され、冷却装置３００による吸気または排気が放熱フィン間を通過することで、アレイ１０Ａを効率よく冷却することができる。 A light source unit array 10A thus configured is shown in FIG. The open end 402 of the flat surface 400 is tightly joined to the open end 412 of the heat radiating fin 410 to form a rectangular light source unit array 10A as a whole. In this case, one of the light source units constituting the uppermost stage and the lowermost stage does not necessarily require the heat radiating fins 310, and a flat surface 430 may be provided on the upper surface and the bottom surface. L in the figure indicates the direction in which the laser light is emitted. Such a light source unit array 10A is coupled to the cooling device 300 as shown in FIG. 13, and intake air or exhaust air from the cooling device 300 passes between the heat radiation fins, so that the array 10A can be efficiently cooled. .

本発明の光源ユニットは、プロジェクタ等の種々の電子機器の光源に利用することができる。好ましい例では、光源ユニットから出射されたレーザ光線束を、プロジェクタの照明光学系に利用することができる。例えば、光源ユニットから出射されたレーザ光線束は、レンズ、ミラー、プリズム等を介して光学変調デバイスへ照射される。また、必要に応じて、レーザ光線束は、蛍光体などを利用して所望の波長に変換されるようにしてもよい。例えば、蛍光体層が塗布された回転ホイールに青色帯域のレーザ光線束を照射し、波長変換された黄色、緑色、あるいは赤色の帯域の光を生成するようにしてもよい。 The light source unit of the present invention can be used as a light source for various electronic devices such as projectors. In a preferred example, the laser beam bundle emitted from the light source unit can be used for the illumination optical system of the projector. For example, the laser beam bundle emitted from the light source unit is applied to the optical modulation device via a lens, a mirror, a prism, or the like. If necessary, the laser beam bundle may be converted to a desired wavelength using a phosphor or the like. For example, a rotating wheel coated with a phosphor layer may be irradiated with a laser beam of a blue band to generate a wavelength-converted yellow, green, or red band light.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施例に限定されるものではないし、第１ないし第７の実施例の中から適宜複数の実施例を組み合わせるものであっても良い。本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to specific examples, and a plurality of examples are appropriately combined from the first to seventh examples. It may be. The present invention can be variously modified and changed within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

１０：光源ユニットアレイ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ：光源ユニット
１０−１〜１０−４：光源ユニット（光源ユニット）
１１０：金属部材
１１２：第１の平坦な面
１１３：段差
１１４：第２の平坦な面
１１６、１１６Ａ：放熱フィン
１２０：固定部材
１２２：上側表面
１２４：開口
１２６：前方の側面
１２８：出射窓
１２８Ａ：固定穴
１２９：凹部
１３０：反射ミラー
１３２：溝
２００：半導体レーザ素子
２１０：ステム
２２０：ハウジング
２３０リード端子
２４０：コリメートレンズ
２５０：位置決め部材
２６０：外付け放熱フィン
２７０：端部
３００：送風装置
４００：平坦な面
４０２、４１２：開放端
４１０：放熱フィン
４２０：接続部
10: Light source unit arrays 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F: Light source units 10-1 to 10-4: Light source units (light source units)
110: metal member 112: first flat surface 113: step 114: second flat surface 116, 116A: radiating fin 120: fixing member 122: upper surface 124: opening 126: front side 128: exit window 128A : Fixing hole 129: Recess 130: Reflection mirror 132: Groove 200: Semiconductor laser element 210: Stem 220: Housing 230 Lead terminal 240: Collimating lens 250: Positioning member 260: External radiation fin 270: End 300: Blower 400 : Flat surface 402, 412: Open end 410: Radiating fin 420: Connection part

Claims

Alignment means for aligning a plurality of semiconductor laser elements in a first linear direction;
A plurality of reflecting members that enter each of the laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser elements and reflect in the second direction;
A heat dissipation member thermally coupled to the alignment means;
The heat dissipating member includes a pair of two-dimensionally extending metal members, the alignment means and the reflecting member are disposed between the pair of metal members, and the heat dissipating member is on an area where at least a plurality of reflecting members are disposed. Exists in
The metal member includes a flat surface, and a plurality of radiating fins are formed on a back surface of the flat surface, and an end of the flat surface is inclined at a first angle, and ends of the radiating fins The light source unit is inclined at a second angle, and an end of the flat surface and an end of the plurality of fins intersect.

Alignment means for aligning a plurality of semiconductor laser elements in a first linear direction;
A plurality of reflecting members that enter each of the laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser elements and reflect in the second direction;
A heat dissipation member thermally coupled to the alignment means;
The heat dissipating member includes a pair of two-dimensionally extending metal members, the alignment means and the reflecting member are disposed between the pair of metal members, and the heat dissipating member is on an area where at least a plurality of reflecting members are disposed. Exists in
The alignment means includes a metal fixing member having recesses for accommodating a plurality of semiconductor laser elements, and the fixing member includes a plurality of lenses for collimating light from the plurality of semiconductor laser elements. And the fixing member includes a positioning unit that positions at least one of the semiconductor laser element and the lens.

The metal member includes a flat surface, and a plurality of radiating fins are formed on a back surface of the flat surface, and an end of the flat surface is inclined at a first angle, and ends of the radiating fins The light source unit according to claim 2 , wherein the portion is inclined at a second angle, and an end of the flat surface and an end of the plurality of fins intersect .

A plurality of light source units according to claim 1 are included, the end of the flat surface of one light source unit is brought into contact with the end of the radiation fin of the other light source unit, and the end of the radiation fin of one light source unit is A light source unit array in contact with an end of a flat surface of the other light source unit and two light source units coupled in the horizontal direction.

Alignment means for aligning a plurality of semiconductor laser elements in a first linear direction;
A plurality of reflecting members that enter each of the laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser elements and reflect in the second direction;
Including at least a pair of identically shaped metal members that expand two-dimensionally,
The metal member includes a first flat surface and a second flat surface formed from the first flat surface through a step, and a heat radiating fin is provided on a back surface of the second flat surface. Is substantially equal to the height of the back surface of the first flat surface and the end of the heat radiation fin protruding from the back surface of the second flat surface,
When the pair of metal members are disposed to face each other, the alignment member is disposed between the first flat surfaces, and the plurality of reflecting members are disposed between the second flat surfaces,
A light source unit array in which a plurality of the pair of metal members can be stacked.