JP6135087B2

JP6135087B2 - 光源装置

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Publication number: JP6135087B2
Application number: JP2012224306A
Authority: JP
Inventors: 英典松尾
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: JP2014007369A

Description

本発明は、光源装置に関し、特に半導体レーザ装置を備える光源装置に関するものである。

近年、例えばプロジェクタ用の光源として、複数個の青色発光の半導体レーザ装置をマトリクス状に配置した光源装置が利用されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−８５４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、複数の半導体レーザ装置を同一平面上に密に並べた場合、各半導体レーザ装置から発生する熱が溜まりやすく、光出力の低下や光学特性の悪化を起こしやすい。一方、これを改善するために、半導体レーザ装置同士の間隔を大きくして並べると、光源装置やその前方に設置される光学系が大型化してしまう。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の半導体レーザ装置を保持しながら、比較的小型で且つ各半導体レーザ装置の放熱性に優れる光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光源装置は、ステムを有する第１の半導体レーザ装置を保持する第１の保持部材と、ステムを有する第２の半導体レーザ装置を保持し、前記第１の保持部材上に設けられた第２の保持部材と、を備え、前記第２の保持部材は、前記第１の半導体レーザ装置からの光を出射する窓部を有し、且つ、該光出射側から見て、前記第２の半導体レーザ装置のステムが前記第１の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、前記第２の半導体レーザ装置を保持していることを特徴とする。

また、本発明に係る光源装置は、以下のように構成することができる。

前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材は、凹部を備え、前記第１の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部、及び前記第２の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部は、前記凹部内に収容されていることが好ましい。

前記第１の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記第２の保持部材の窓部に挿入されていることが好ましい。

前記第２の保持部材の窓部は、その幅が前記第１の半導体レーザ装置の幅より小さい幅狭部を含むことが好ましい。

窓部を有し、前記第２の保持部材に接続された放熱部材を備え、前記第２の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記放熱部材の窓部に挿入されていることが好ましい。

前記第２の保持部材は、ステムを有する第３の半導体レーザ装置を、前記第２の半導体レーザ装置から離間して、且つ、前記光出射側から見て、該第３の半導体レーザ装置のステムが前記第１の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、保持していることが好ましい。

前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、前記半導体レーザ装置のステムのベース部の下面は、接着部材により前記保持部材に接着されていることが好ましい。

前記半導体レーザ装置は、コリメータレンズを含むことが好ましい。

本発明によれば、各半導体レーザ装置の高い放熱性を確保しながら、光源装置の小型化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る光源装置の外観を示す概略斜視図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成を示す概略斜視図である。本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面を示す概略断面図（ｂ）である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図（ａ）と、そのＢ−Ｂ断面を示す概略断面図（ｂ）である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の外観を示す概略斜視図（ａ）と、その構成を示す概略斜視図（ｂ）である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

＜実施の形態１＞
図１及び図２はそれぞれ、実施の形態１に係る光源装置の外観及び構成を示す概略斜視図である。図３（ａ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。図４（ａ）は、実施の形態１に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す概略断面図である。

なお以下、光源装置の光軸に沿う方向（以下、「光軸方向」とする）における、主として光が出射される側を前方、その反対側を後方とし、光軸に対して垂直な方向を横方向とする。また、主として、各部材における、光源装置の前方となる側を上方、光源装置の後方となる側を下方とする。

図１，２に示すように、実施の形態１に係る光源装置１００は、主として、複数の半導体レーザ装置を各々保持する、第１の保持部材３０上に、第２の保持部材３１が設けられ、その前方及び後方に第１の放熱部材５０と第２の放熱部材５１が接続されて構成されている。このように、第１の放熱部材５０と第２の放熱部材５１が、第１の保持部材３０側と第２の保持部材３１側に各々設けられることにより、各保持部材３０，３１から熱を分散させて引くことができ、半導体レーザ装置の放熱性を高めやすい。また、結果的に、光源装置を小型化しやすくなる。

なお、各保持部材３０，３１は、少なくとも１つの半導体レーザ装置を保持していればよい。また、半導体レーザ装置の放熱性及び光源装置の小型化の観点において、保持部材は、２つであることが好ましいが、３つ以上あってもよい。さらに、保持部材３０，３１同士、及び保持部材３０，３１と放熱部材５０，５１は、互いに接して設けられている形態に限らず、その間に放熱グリス、放熱シート、接着剤など別の部材が介在していてもよい。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、各半導体レーザ装置は、ステム２０を有している。ステム２０は、半導体レーザ素子１５が実装される素子実装部２１と、半導体レーザ素子１５と電気的に接続される端子２２と、素子実装部２１を上面２４側に保持し且つ端子２２を下面２５側に露出させて保持するベース部２３と、を有する。なお、ベース部２３は、素子実装部２１を、自身と一体化して保持していてもよい。

ここで、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１の保持部材３０が保持する１つの半導体レーザ装置を、第１の半導体レーザ装置１０とする。また、第２の保持部材３１が保持する１つの半導体レーザ装置を、第２の半導体レーザ装置１１とする。さらに、第２の保持部材３１が第２の半導体レーザ装置１１から離間して保持する１つの半導体レーザ装置を、第３の半導体レーザ装置１２とする。さらに、第１の保持部材３０が第１の半導体レーザ装置１０から離間して保持する１つの半導体レーザ装置を、第４の半導体レーザ装置１３とする。なお、各半導体レーザ装置は、保持部材３０，３１に、後述の凹部３５への圧入、後述するような接着部材による接着、若しくは溶接などにより固定される。

そして、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２の保持部材３１は、第１の半導体レーザ装置１０からの光を出射する窓部３３を有しており、第１の半導体レーザ装置１０から出射される光を効率良く光源装置外部に取り出すことができる。窓部３３は、第１の保持部材３０に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられる。なお、「窓部」は、主として貫通穴であるが、各半導体レーザ装置から出射される光を透過して光源装置外部に取り出すことができる部位であればよい。例えば、窓部には、樹脂やガラスなどの透光性部材が設けられていてもよく、またその透光性部材は、窓部に挿入された半導体レーザ装置に接して設けられていてもよい。

また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２の保持部材３１は、その光出射側（つまり前方又は上方）から見て、第２の半導体レーザ装置１１が第１の半導体レーザ装置１０の一部に重なるように、第２の半導体レーザ装置１１を保持している。すなわち、これは、前方から見て、第１の半導体レーザ装置１０の一部が、第２の半導体レーザ装置１１の一部の真後ろに位置している状態のことを指す。なお、このとき光出射側から見て重なるのは、主として、半導体レーザ装置の横方向の最外郭を構成する部位であり、本例ではステム２０であって、より詳細にはそのベース部２３である。

このように、本実施の形態の光源装置１００は、半導体レーザ装置を保持する保持部材を、半導体レーザ装置１０，１１を各々保持する複数の部材３０，３１に分け、それらを重ねた構成を有している。これにより、半導体レーザ装置１０，１１同士の横方向の間隔を、容易に半導体レーザ装置１０，１１の横方向の幅より小さくすることができる。したがって、複数の半導体レーザ装置１０，１１を横方向に密に配置し、光源装置の小型化を図ることができる。また、第１の半導体レーザ装置１０と、第２の半導体レーザ装置１１は、互いに光軸方向に離間して保持されるので、各半導体レーザ装置１０，１１の高い放熱性を確保することができる。このとき、多くの場合、第１の半導体レーザ装置１０と第２の半導体レーザ装置１１の光軸方向の間隔は、その横方向の間隔より大きくなる。つまり、複数の半導体レーザ装置１０，１１を、横方向に密、光軸方向に疎となる位置関係に配置することができる。したがって、光源装置１００から出射される光の拡がりを抑えられるので、光源装置前方に配置される光学系の小型化を図ることができる。

以下、光源装置１００の好ましい構成について記述する。

図４（ｂ）に示すように、第１の保持部材３０及び第２の保持部材３１は、凹部３５を各々備えている。そして、第１の半導体レーザ装置１０のステム２０の少なくとも一部は、凹部３５内に収容されている。また、第２の半導体レーザ装置１１のステム２０の少なくとも一部は、凹部３５内に収容されている。これにより、半導体レーザ装置１０，１１と、保持部材３０，３１と、の接合面積を増大させやすく、半導体レーザ装置１０，１１の放熱性を高めやすい。なお、凹部３５は、半導体レーザ装置のステム２０のベース部２３の少なくとも一部を収容できればよいが、半導体レーザ装置１０，１１から発生する熱を保持部材３０，３１により効率良く伝導させるために、ステムのベース部２３の全部を収容することが好ましい。さらに、凹部３５は、半導体レーザ装置のステムのベース部２３とキャップ２８と、の全部を収容してもよい。また、凹部３５の形状は、半導体レーザ装置１０を精度良く設置するために、ステムのベース部２３の形状にほぼ沿っていることが好ましい。凹部３５の底面は、平面が良い。凹部３５の側面は、底面に対して略垂直でよいが、上方側の開口径が大きい傾斜面（例えば傾斜角５°以上４５°以下）であってもよい。１つの保持部材における各凹部３５の深さは、略同一であってもよいし、異ならせてもよい。なお、凹部３５は、保持部材３０，３１に必須の構成ではなく、保持部材３０，３１は、半導体レーザ装置をその平坦な上面に載置する形態で保持してもよい。

図４（ｂ）に示すように、第１の半導体レーザ装置１０の一部は、第２の保持部材３１の窓部３３に挿入されている。これにより、第１の半導体レーザ装置１０を第２の保持部材３１に近付けて保持しやすく、光源装置を小型化しやすい。また、第１の半導体レーザ装置１０から発生する熱を、第２の保持部材３１に、ひいては第２の放熱部材５１に伝導させやすく、第１の半導体レーザ装置１０の放熱性を高めやすい。なお、第２の保持部材の窓部３３に挿入される第１の半導体レーザ装置１０の部位は、主にキャップ２８の一部であるが、ステムのベース部２３まででもよく、ひいては第１の半導体レーザ装置１０の全部であってもよい。

図４（ｂ）に示すように、第２の保持部材３１の窓部３３は、その幅が第１の半導体レーザ装置１０の幅より小さい幅狭部３７を含んでいる。第１の保持部材３０上に第２の保持部材３１を設ける構成では、第１の半導体レーザ装置１０を、第２の保持部材３１の窓部３３を通すことなく、第１の保持部材３０に設置することができる。このため、窓部３３に幅狭部３７を設けることができる。したがって、第２の保持部材３１の熱容量を大きく維持しやすいので、半導体レーザ装置１０，１１から発生する熱を、第２の保持部材３１に、ひいては第２の放熱部材５１に伝導させやすく、半導体レーザ装置１０，１１の放熱性を高めやすい。幅狭部３７は、窓部３３の一部であってもよく、窓部３３の全部であってもよい。なお、ここでいう「幅」とは、「径」とも言え、横方向の大きさであり、主としてその最大値を指す。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、光源装置１００は、第２の保持部材３１に接続された第２の放熱部材５１を備えている。第２の放熱部材５１は、窓部５３を有しており、第２の半導体レーザ装置１１から出射される光を効率良く光源装置外部に取り出すことができる。そして、第２の半導体レーザ装置１１の一部は、第２の放熱部材の窓部５３に挿入されている。これにより、第２の半導体レーザ装置１１を第２の放熱部材５１に近付けて保持しやすく、光源装置を小型化しやすい。また、第２の半導体レーザ装置１１から発生する熱を第２の放熱部材５１に伝導させやすく、第２の半導体レーザ装置１１の放熱性を高めやすい。なお、第２の放熱部材の窓部５３に挿入される第２の半導体レーザ装置１１の部位は、主にキャップ２８の一部であるが、ステムのベース部２３まででもよく、ひいては第２の半導体レーザ装置１１の全部であってもよい。また、窓部５３は、第２の保持部材３１に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられる。さらに、第２の放熱部材５１は、第１の保持部材３０に保持される全ての半導体レーザ装置に対応して設けられた、別の窓部も有している。

図４（ｂ）に示すように、光源装置１００は、各半導体レーザ装置に対応して設けられた接着部材４０を備えている。そして、各半導体レーザ装置のステム２０のベース部２３の下面２５は、接着部材４０により保持部材３０，３１に接着されている。このように、接着部材４０を介することで、半導体レーザ装置１０，１１と保持部材３０，３１との密着性を高め、半導体レーザ装置１０，１１から発生する熱を保持部材３０，３１に効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置１０，１１の放熱性を高めることができる。また、各半導体レーザ装置のステムのベース部の下面２５に加え、側面２６もまた接着部材４０により保持部材３０，３１に接着されている。これにより、半導体レーザ装置１０，１１から発生する熱を、接着部材４０を介して保持部材３０，３１により効率良く伝導しやすく、半導体レーザ装置１０，１１の放熱性をより高めることができる。さらに、半導体レーザ装置１１のステムのベース部の上面２４が、接着部材４０により第２の放熱部材５１に接着されていてもよい。これにより、半導体レーザ装置１１のステムのベース部２３が、第２の保持部材３１と第２の放熱部材５１に挟まれて両部材に接着される。したがって、半導体レーザ装置１１から発生する熱を、接着部材４０を介して第２の放熱部材５１によりいっそう効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置１１の放熱性をさらに高めることができる。

また更に、上記のように、半導体レーザ装置１０，１１を接着部材４０により保持部材３０，３１に強固に接着して、半導体レーザ装置１０，１１の取り外しを困難にすることができ、半導体レーザ装置１０，１１を取り外して別の光源装置に流用することを防止することができる。なお、ステムは、ベース部の下面及び／又は側面に窪みが設けられており、接着部材がその窪みに入り込んで設けられていても良い。このステムの窪みに入り込んだ接着部材のアンカー効果により、半導体レーザ装置を保持部材により強固に接着することができる。したがって、半導体レーザ装置の取り外しをより困難にすることができる。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２の保持部材３１は、第３の半導体レーザ装置１２を、光出射側から見て、第３の半導体レーザ装置１２のステム２０が第１の半導体レーザ装置１０のステム２０の一部に重なるように、保持している。これにより、複数の半導体レーザ装置１０，１１，１２を横方向により密に配置し、光源装置を更に小型化しやすい。また、第１の保持部材３０は、第４の半導体レーザ装置１３を、光出射側から見て、第４の半導体レーザ装置１３のステム２０が第２の半導体レーザ装置１１のステム２０の一部に重なるように、保持している。これにより、複数の半導体レーザ装置１０，１１，１２，１３を横方向によりいっそう密に配置し、光源装置をよりいっそう小型化しやすい。さらに、半導体レーザ装置は、放熱性を均等化するために、規則的に配置されることが好ましい。例えば、半導体レーザ装置は、光出射側から見て、略等間隔の格子点や放射状に配置することができる。具体的には、図示するように、第１の保持部材３０に保持される半導体レーザ装置と、第２の保持部材３１に保持される半導体レーザ装置と、が光出射側から見て縦・横に交互に配置されたものがある。

また、図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、半導体レーザ装置１０，１１は、半導体レーザ素子１５から光が入射される光学部品２７と、この光学部品２７を保持し半導体レーザ素子１５を封止するキャップ２８と、を備えている。このような半導体レーザ装置１０，１１は、その放熱性を高めることにより、半導体レーザ素子１５と光学部品２７の相対的な位置関係を保ち、優れた光学特性を維持しやすい。特に、半導体レーザ装置１０，１１がコリメータレンズを含む、すなわち光学部品２７がコリメータレンズである又はそれを含むことで、平行光を出射可能となり、光源装置１００の光学特性に殆ど影響を及ぼさずに半導体レーザ装置１０，１１の光軸方向の設置位置を変えることができ、半導体レーザ装置１０，１１の放熱性に優れる配置を取りやすい。

＜実施の形態２＞
図５（ａ）は、実施の形態２に係る光源装置の外観を示す概略斜視図であり、図５（ｂ）は、その構成を示す概略斜視図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施の形態２に係る光源装置１５０は、放熱部材５０，５１を備えていない点以外は、実施の形態１に係る光源装置１００と実質的に同じ構成を有するものである。この光源装置１５０のように、放熱部材５０，５１は省略してもよく、より小型の光源装置としてもよい。この場合、第１の保持部材３０の後面（下面）と、第２の保持部材３１の前面（上面）と、はそれぞれ、この光源装置１５０の外面を構成することになる。したがって、第１の保持部材３０の後面側や第２の保持部材３１の前面側に、螺子穴を設ける等して、他の放熱部材を直接接続することができる。

以下、本発明の光源装置の各構成要素について説明する。

（半導体レーザ素子１５）
半導体レーザ素子は、各種の半導体で構成される素子構造を含むものでよい。なかでも、紫外光や短波長の可視光を発光可能な窒化物半導体（主として、一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{1−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で表される）を用いたレーザ素子は、指向性に優れるが、熱が比較的溜まりやすいため、本発明にとって特に好適である。なお、半導体レーザ素子（又は半導体レーザ装置）を複数備える光源装置の場合、各半導体レーザ素子（又は各半導体レーザ装置）の発光波長（発光色）は、互いに略同じであってもよいし、例えば赤、緑、青など互いに異なっていてもよい。

（ステム２０）
ステムは、半導体レーザ素子が接着される部材である。ステムの素子実装部及びベース部は、熱伝導性の観点から、端子を電気的に絶縁する部位を除いて、銅、鉄鋼（炭素鋼など）、アルミニウム、金、又はこれらの合金などの金属を主成分として構成されることが好ましい。また、ステムは、最表面が金となる鍍金が施されていることが好ましい。ステムは、ベース部の上面視形状がほぼ円形に沿ったものや、その一部がカットされたもの（「I-cutステム」又は「D-cutステム」と呼ばれるもの）などを使用できる。また、端子は、主として棒状のリード端子であるが、ベース部のスルーホール、ビアなどを介して形成された膜状又は柱状の電極であってもよい。

（光学部品２７）
光学部品は、レンズ、ミラー、プリズム、光学フィルタ、拡散板、カバーガラスなどの光学素子のほか、これらの光学素子又は透光性部材に蛍光物質を配合した波長変換部材、若しくはレーザロッドや波長変換用の非線形光学結晶などの光学結晶、若しくは光ファイバなどを、単体で又は組み合わせて用いることができる。なお、光学部品は、キャップの内面に設けられた位置決め用の突起に当接され、接着部材（第２の接着部材）の塗布、熱圧着、圧入などによりキャップに固定される。

なお、蛍光物質は、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ、Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）などを用いることができる。例えば、青色光を発光する半導体レーザ素子と、その青色光の一部を吸収して黄色光を発光する蛍光物質と、の組み合わせにより、白色光を発光する光源装置とすることができる。

（キャップ２８）
キャップは、ステムのベース部に接続され、光学部品を保持し、半導体レーザ素子を封止して保護する部材であるが、光源装置の構成や用途により省略することができる。キャップは、光学部品からの出射光を光軸方向に透過可能な構造を有していればよい。キャップは、後述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。キャップの形状は、筒状又は箱状が良く、上面視では、ステムのベース部の上面の周縁部を露出させ、該ステムのベース部の形状にほぼ沿っていることが好ましい。

（保持部材３０，３１）
保持部材は、半導体レーザ装置を保持する部材である。保持部材は、種々の形状を有するものでよく、板状、ブロック状、箱状、筒状、Ｌ字状、Ｔ字状などが挙げられる。保持部材の母材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼（オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系）、鉄鋼（機械構造用炭素鋼、一般構造用圧延鋼）、スーパーインバー、コバールなどを用いることができる。特に、保持部材は、熱伝導性に優れる、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。次いで、銅又は銅合金もまた好ましい。保持部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金、若しくは鉄鋼を母材とする場合、接着部材との接合性を改善するために、接着部材と接する面に鍍金が施されていることが好ましい。鍍金は、金、錫、ニッケル、銀、パラジウム、銅などの単層膜又はこれらの多層膜で構成することができる。特に、少なくとも最表面に錫又は銀を有することが、接合性の観点で好ましい。また、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などのセラミックを用いることもできる。さらに、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＢＴなどの樹脂材料を用いることができ、これらの樹脂材料に酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイト、酸化チタンなどの充填材が添加されたものを用いてもよい。なお、保持部材は、その外面にフィンが形成されたものでもよい。

（接着部材４０）
接着部材は、半導体レーザ装置を保持部材に接着させる部材である。接着部材は、加熱装置などにより加熱して軟化させた後、冷却して固化させる（以降、「軟化-固化」と記す場合がある）ことで、半導体レーザ装置を保持部材に接着させることができる。接着部材は、軟化させる前においては、固形状とペースト状のどちらでもよい。接着部材は、金属を含むことが好ましい。例えば、金、錫、銀、ビスマス、銅、インジウム、アンチモンなどが挙げられる。さらに、接着部材は、少なくとも軟化させる前においては樹脂や有機溶剤を含んでいてもよいが、軟化-固化後においては上記金属を主成分とすることが好ましい。具体的には、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの各種の半田や金属ペーストが挙げられる。また、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイトなどの充填材が添加された樹脂であってもよい。接着部材は、一度加熱されて軟化-固化すると、軟化点（軟化温度）が軟化させる前のそれより高くなるものが好ましい。特に、その軟化点の差は、３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることがよりいっそう好ましい。このような接着部材（軟化させる前）としては、銅粉末を添加した錫系半田（例えば千住金属工業社製ＲＡＭシリーズ）や、銀粒子とアルコール等の有機溶剤を含む焼結型のペースト（固化後は主として多孔質の銀粒子の焼結体となる；例えばWO2009/090915公報参照）などが挙げられる。なお、ここでいう「軟化」は、軟化させる前の接着部材が固形状であってもペースト状であっても、構成材料の溶融、ガラス転移などにより液状化又は粘度の低下を起こすこと、として定義することができる。接着部材の構成材料によっては、融点とすることもできる。

（放熱部材５０，５１）
放熱部材は、保持部材に接続され、保持部材ひいては半導体レーザ装置からの放熱を促進可能な部材である。放熱部材は、放熱器又は放熱板であって、効果的に放熱するために、フィンを有することが好ましい。フィンの形状は、板状、剣山状、円筒状、螺旋状などが挙げられる。放熱部材は、前述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。なお、放熱部材は、その近隣にファンが設けられることで、より効果的に放熱可能である。なお、放熱部材は、必須の構成要素ではなく、省略することもできる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１の光源装置は、図１，２に示す例の構成を有する、プロジェクタ用の光源であって、以下のように構成されている。

実施例１の光源装置は、互いに重ねられてネジで固定された、２つの保持部材（ＬＤホルダ）を備えている。２つの保持部材はそれぞれ、アルミニウム合金製の母材の外面に錫の鍍金が施されたものである。

後方の保持部材は、厚さ１２．５ｍｍの略板状の部材であって、直径９．１ｍｍの円形開口、深さ７ｍｍの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を８つ有する。この穴は、４行４列に配置され、各行における２つの穴の中心間距離は１５ｍｍ、各行の間隔は７．５ｍｍであり、奇数行目と偶数行目において穴の配置は同じで、奇数行目と偶数行目の穴は横方向に７．５ｍｍずれている。また、後方の保持部材は、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のリード端子に接続される導線を通すための楕円形状の貫通穴を８つ有する。なお、後方の保持部材は、各半導体レーザ装置のリード端子と電気的に接続される回路基板を横方向に延出させて保持している。

前方の保持部材は、厚さ８．５ｍｍの略板状の部材であって、直径９．１ｍｍの円形開口、深さ２ｍｍの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を８つ有する。この穴は、後方の保持部材の穴と交互になるように４行４列に配置されている。また、前方の保持部材は、後方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入され且つその半導体レーザ装置からの光を通過させるための円形開口の貫通穴（窓部）を８つ有する。この貫通穴は、前方（上方）側の直径５．３ｍｍ、長さ（深さ）３．５ｍｍの幅狭部と、後方（下方）側の直径７．５ｍｍの幅広部と、からなっている。

半導体レーザ装置は、ステムに、半導体レーザ素子が実装され、並びに光学部品を保持したキャップが固定されて、構成されている。ステムは、それぞれ銅合金の母材の表面に金の鍍金が施された、ブロック状の素子実装部と、２本のリード端子と、直径９ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円盤状のベース部と、を有する。ステムの素子実装部には、サブマウントを介して、発光中心波長４５５ｎｍ、定格出力３Ｗの窒化物半導体レーザ素子が接着されている。キャップは、ステンレス製で直径６．８５ｍｍの円筒状の部材であって、その下端の鍔状部がステムのベース部の上面に溶接されている。キャップの上部には、ＮＡが０．５のＢＫ７製のコリメータレンズである光学部品が圧入により固定されている。なお、ステムのベース部の側面には、上面から下面に貫通する、上面視で略三角形状の窪み（切り欠き）が設けられている。

そして、２つの保持部材の各凹部には、上述の半導体レーザ装置のステムのベース部が収容されており、半導体レーザ装置のベース部の下面及び側面と、それに各々対向する凹部の底面及び側面と、が、その間に介在する接着部材により接着されている。また、接着部材は、ステムのベース部の側面の窪みにも入り込んでいる。なお、接着部材は、錫-ビスマス系の半田である。

放熱部材は、重ねられた２つの保持部材を、前方と後方から挟むように、２つ設けられている。２つの放熱部材はそれぞれ、アルミニウム合金製で、外側に突出する板状のフィンが配列して設けられた放熱板であって、保持部材にネジで固定されている。なお、前方の放熱部材の中央部は、フィンがなく、各半導体レーザ装置からの光を装置外部に出射するための１６の円形開口の貫通穴が設けられている。また、そのうちの半分の貫通穴には、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入されている。

以上のような光源装置は、長時間駆動させても、半導体レーザ装置の温度上昇を抑え、安定した光出力及び光軸などの光学特性を維持することができる。

本発明に係る光源装置は、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、ディスプレイ、プリンタ、光通信デバイスなどの光源、並びに自動車のヘッドライトなどの種々の照明の光源などに好適に利用することができる。

１０，１１，１２，１３…半導体レーザ装置（１０…第１の半導体レーザ装置，１１…第２の半導体レーザ装置，１２…第３の半導体レーザ装置、１３…第４の半導体レーザ装置、１５…半導体レーザ素子、２０…ステム（２１…素子実装部、２２…端子、２３…ベース部（２４…上面、２５…下面、２６…側面）、２７…光学部品、２８…キャップ）
３０，３１…保持部材（３０…第１の保持部材，３１…第２の保持部材、３３…窓部（３７…幅狭部）、３５…凹部）
４０…接着部材
５０，５１…放熱部材（５０…第１の放熱部材，５１…第２の放熱部材（５３…窓部））
１００，１５０…光源装置

Claims

ステムを有する第１の半導体レーザ装置を保持する第１の保持部材と、
ステムを有する第２の半導体レーザ装置を保持し、前記第１の保持部材上に設けられた第２の保持部材と、を備え、
前記第１の保持部材は、前記第１の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部が収容される凹部を有し、
前記第２の保持部材は、前記第２の半導体レーザ装置のステムの少なくとも一部が収容される凹部を有するとともに、前記第１の半導体レーザ装置からの光を出射する窓部を有し、且つ、該光出射側から見て、前記第２の半導体レーザ装置のステムが前記第１の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、前記第２の半導体レーザ装置を保持し、
前記第２の保持部材の窓部は、その幅が前記第１の半導体レーザ装置の幅より小さい幅狭部を含む光源装置。
前記第１の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記第２の保持部材の窓部に挿入されている請求項１に記載の光源装置。
窓部を有し、前記第２の保持部材に接続された放熱部材を備え、
前記第２の半導体レーザ装置の少なくとも一部は、前記放熱部材の窓部に挿入されている請求項１または２に記載の光源装置。
前記第２の保持部材は、ステムを有する第３の半導体レーザ装置を、前記第２の半導体レーザ装置から離間して、且つ、前記光出射側から見て、該第３の半導体レーザ装置のステムが前記第１の半導体レーザ装置のステムの一部に重なるように、保持している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、
前記半導体レーザ装置のステムのベース部の下面は、接着部材により前記保持部材に接着されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
前記半導体レーザ装置は、コリメータレンズを含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。