(57)【要約】【課題】外部環境変化によって、半導体発光装置からの出射光を蛍光体素子へ導く光路にズレが生じることを抑制し、且つ、蛍光体素子から放射される光を効率良く外部へ放射することができ、且つ光源装置の薄型化される光源装置および投光装置を提供する。【解決手段】光源装置１は、レーザ光（出射光５１）を放射する半導体発光素子１１と、半導体発光素子１１から放射されたレーザ光を集光する集光レンズ２６と、集光レンズ２６により集光されたレーザ光を反射する反射光学素子２２と、反射光学素子２２により反射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子３０と、蛍光体光学素子３０が配置される基台４０と、集光レンズ２６を保持するレンズホルダ（集光レンズホルダ）２７と、レンズホルダ２７を基台４０に押圧する押圧部材２８とを備える。【選択図】図１
2020095773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を放射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から放射されたレーザ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レーザ光を反射する反射光学素子と、
前記反射光学素子により反射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子と、
前記蛍光体光学素子が配置される基台と、
前記集光レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを前記基台に押圧する押圧部材とを備える
光源装置。
【請求項２】
前記基台は、第１面と、第２面と、前記第１面から前記第１面に垂直な方向に延設される側面とを有する一体物により構成され、
前記半導体発光素子は、前記第１面の上に配置され、
前記蛍光体光学素子は、前記第２面の上に配置され、
前記レンズホルダは、前記押圧部材により前記側面に押圧される
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第２面は、前記第１面の上方に位置し、
前記側面は、前記第１面と前記第２面との間に位置する
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
さらに、前記押圧部材を前記レンズホルダ側に加圧する加圧部を備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記レンズホルダの外周面には、前記半導体発光素子から放射される前記レーザ光の光軸方向と交差する方向に窪んだ、ピンが挿入可能な凹部が形成されており、
前記レンズホルダは、前記光軸方向に移動可能である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記レンズホルダの外周面には、前記半導体発光素子から放射される前記レーザ光の光軸方向と交差する方向に突出したつば部が形成されており、
前記レンズホルダは、前記光軸方向に移動可能な構成である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記レンズホルダは、前記基台と同一材料で構成される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記レンズホルダは、金属材料で構成される
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
光源装置と、
前記光源装置から出射された光の向きを変化させる光学部材とを備え、
前記光源装置は、
レーザ光を放射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から放射されたレーザ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レーザ光を反射する反射光学素子と、
前記反射光学素子により反射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子と、
前記蛍光体光学素子が配置される基台と、
前記集光レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを前記基台に押圧する押圧部材とを備える
投光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源装置および投光装置に関し、特に、半導体発光装置から出射した光を波長変換素子に照射することで放射される光を利用する、投写表示装置などのディスプレイ分野または車両用照明や医療用照明などの照明分野に用いられる光源装置、およびこの光源装置を用いた投光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザなどの半導体発光素子で構成される半導体発光装置を用いた光源装置では、高光束の光を放射させるために、半導体発光装置から放射される光を波長変換素子に集光させて波長変換素子より外部に放射させる。以下、図１６を用いて特許文献１に開示されている従来の光源装置を用いた投光装置について説明する。
【０００３】
図１６は、従来の投光装置１００１の構成と半導体発光装置１０１１から放射される光の光路を説明するための図である。
【０００４】
従来の投光装置１００１では、半導体発光装置１０１１が発光状態とされると、図１６に示すように、半導体発光装置１０１１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬＢは、集光レンズ１０１２で集光されつつミラー１０１３の反射面１１３１で反射されて、黄色光を発光する蛍光体１０１４の表面に前方斜め上方から入射する。蛍光体１０１４に入射した青色光ＬＢは、蛍光体１０１４が発光する黄色光と混ざってその殆どが白色光となって上方へ放射状に出射し、これが光源装置からの出射光となりリフレクタ１０１５に入射する。この白色光は、リフレクタ１０１５の反射面１１５１で前方へ反射されて投影レンズ１０１７から前方へ照射される。投光装置１００１において、蛍光体１０１４は、放熱フィン１１８１が形成された金属平板１０１８に取り付けられている。また、半導体発光装置１０１１と集光レンズ１０１２とを搭載したブロックは、金属平板１０１６に取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の投光装置（例えば特許文献１）においては、集光レンズ１０１２が、蛍光体１０１４が取り付けられた金属平板１０１８と別部材のブロックに固定されており、そのブロックが金属平板１０１６を介して取り付けられているため、光源装置を薄型化することができないという課題がある。
【０００７】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、薄型化に適した光源装置およびそれを備えた投光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示に係る光源装置は、レーザ光を放射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放射されたレーザ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レーザ光を反射する反射光学素子と、前記反射光学素子により反射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子と、前記蛍光体光学素子が配置される基台と、前記集光レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記基台に押圧する押圧部材とを備える。
【０００９】
この構成により、集光レンズを保持するレンズホルダが、蛍光体光学素子を配置した基台に押圧されることにより固定されるため、集光レンズの位置を蛍光体光学素子に近づけることができ、光源装置の薄型化が可能となる。
【００１０】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記基台は、第１面と、第２面と、前記第１面から前記第１面に垂直な方向に延設される側面とを有する一体物により構成され、前記半導体発光素子は、前記第１面の上に配置され、前記蛍光体光学素子は、前記第２面の上に配置され、前記レンズホルダは、前記押圧部材により前記側面に押圧されるとよい。
【００１１】
この構成により、半導体発光素子と蛍光体光学素子とは一体物からなる基台に配置され、当該基台が有する側面にレンズホルダが押圧されるため、半導体発光素子、蛍光体光学素子および集光レンズをより近づけることができ、さらに光源装置の薄型化が可能となる。また、側面に沿ってレンズホルダを半導体発光素子の光軸方向に移動させることができるため、レンズホルダは半導体発光素子の光軸からの位置ずれが発生しにくい。
【００１２】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記第２面は、前記第１面の上方に位置し、前記側面は、前記第１面と前記第２面との間に位置するとよい。
【００１３】
この構成により、光源装置は、レンズホルダを半導体発光素子から放射される光のスポットを調整するための長さを有し、且つ、反射光学素子と蛍光体光学素子とを近づけることができる。そのため、半導体発光素子、反射光学素子、蛍光体光学素子および集光レンズを近づけることができ、さらに光源装置の薄型化が可能となる。
【００１４】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、さらに、前記押圧部材を前記レンズホルダ側に加圧する加圧部を備えるとよい。
【００１５】
この構成により、蛍光体光学素子を搭載した基台に位置精度よく、強固に集光レンズを搭載した集光レンズホルダが固定されるので、温度変化、湿度変化、振動、衝撃等の外部環境による悪影響が抑えられる。
【００１６】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記レンズホルダの外周面には、前記半導体発光素子から放射される前記レーザ光の光軸方向と交差する方向に窪んだ、ピンが挿入可能な凹部が形成され、前記レンズホルダは、前記光軸方向に移動可能であるとよい。
【００１７】
この構成により、集光レンズを光軸方向に位置調整を実施することで、蛍光体光学素子に照射されるスポット形状を調整することが可能であり、調整時の集光レンズの面内位置ずれが少ないので、安定した光源装置が提供できる。
【００１８】
また、本開示に係る光源装置の一態様において、前記レンズホルダの外周面には、前記半導体発光素子から放射される前記レーザ光の光軸方向と交差する方向に突出したつば部が形成され、前記レンズホルダは、前記光軸方向に移動可能な構成でもよい。
【００１９】
この構成により、集光レンズを光軸方向に位置調整を実施することで、蛍光体光学素子に照射されるスポット形状を調整することが可能であり、調整時の集光レンズの面内位置ずれが少ないので、安定した光源装置が提供できる。
【００２０】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記レンズホルダは、前記基台と同一材料で構成されるとよい。
【００２１】
この構成により、レンズホルダと基台の熱膨張による変化が同一であるので、外部環境の変化に強い、光源装置が実現可能である。
【００２２】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記レンズホルダは、金属材料で構成されるとよい。
【００２３】
この構成により、レンズホルダの熱膨張により位置変化を少なくできるので、外部環境の変化に強い、光源装置が実現可能である。
【００２４】
また、本開示の投光装置は、光源装置と、前記光源装置から出射された光の向きを変化させる光学部材とを備え、前記光源装置は、レーザ光を放射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放射されたレーザ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レーザ光を反射する反射光学素子と、前記反射光学素子により反射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子と、前記蛍光体光学素子が配置される基台と、前記集光レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを前記基台に押圧する押圧部材とを備える。
【００２５】
この構成により、集光レンズを保持するレンズホルダが、蛍光体光学素子を配置した基台に押圧されることにより固定されるため、集光レンズの位置を蛍光体光学素子に近づけることができ、光源装置の薄型化が可能となり、投光装置も薄型化される。
【発明の効果】
【００２６】
本開示に係る光源装置等によれば、外部環境変化によって、半導体発光装置からの出射光を蛍光体素子へ導く光路にズレが生じることを抑制できるため、蛍光体素子から放射される光を効率良く外部へ放射することができ、且つ、光源装置の薄型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の構成を説明するための断面図である。
【図２】図２は、本開示の実施の形態１に係る光源装置を上面から見たときの外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、本開示の実施の形態１に係る光源装置を下面から見たときの外観を示す斜視図である。
【図４】図４は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の構成を説明するための分解図である。
【図５】図５は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の構成を説明するための正面図である。
【図６】図６は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の調整機能を説明するための斜視図である。
【図７】図７は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の調整機能を説明するための断面図である。
【図８】図８は、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダの形状を説明するための正面図である。
【図９】図９は、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダの形状を説明するための斜視図である。
【図１０】図１０は、本開示の実施の形態１に係る投光装置の構成を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の構成を説明するための正面図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の機能を説明するための斜視図である。
【図１３】図１３は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の機能を説明するための断面図である。
【図１４】図１４は、本開示の実施の形態２に係る集光レンズホルダの形状を説明するための正面図である。
【図１５】図１５は、本開示の実施の形態２に係る集光レンズホルダの形状を説明するための斜視図である。
【図１６】図１６は、従来の光源装置の構成を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本開示の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、工程（ステップ）および工程の順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２９】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００３０】
また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。また、以下の実施の形態において、Ｚ軸正方向側を上方、Ｚ軸負方向側を下方として記載する場合がある。また、以下の実施の形態において、Ｙ軸正方向側を後方、Ｙ軸負方向側を前方として記載する場合がある。
【００３１】
また、以下の実施の形態において、略一致などの「略」を用いた表現を用いている。例えば、略一致は、完全に一致とすることを意味するだけでなく、実質的に一致する、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１における光源装置および投光装置について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
［光源装置］
＜構成＞
図１は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の構成を説明するための断面図である。図２は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１を上面から見たときの外観を示す斜視図である。図３は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１を下面から見たときの外観を示す斜視図である。図４は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の構成を説明するための分解図である。図５は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の構成を説明するための正面図である。
【００３４】
図１から図５に示す本開示の実施の形態１における光源装置１は、半導体発光素子１１と、集光レンズ２６と、反射光学素子ユニット２０と、蛍光体光学素子３０と、基台４０と、集光レンズ２６を保持する集光レンズホルダ（レンズホルダ）２７と、押圧ばね（押圧部材）２８とを備える。基台４０には、半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とが固定されている。さらに、反射面２１を有する反射光学素子２２が反射光学素子保持部材２３に固着されてなる反射光学素子ユニット２０が、基台４０に固定されている。また、集光レンズ２６が集光レンズホルダ２７に固着されてなる集光レンズユニット２５が、押圧ばね２８により基台４０に押圧されて保持された構成となっている。
【００３５】
半導体発光装置１０は、光導波路が形成された半導体発光素子１１と、半導体発光素子１１を実装するためのパッケージ１２とを備える。半導体発光装置１０の内部空間は、密閉空間であり、半導体発光素子１１が外部の雰囲気から遮断されるように高い気密性が保たれている。
【００３６】
半導体発光素子１１は、例えば窒化物半導体からなる半導体レーザ素子（例えばレーザチップ）であり、波長３８０ｎｍから４９０ｎｍの間にピーク波長を有するレーザ光を出射光５１として放射する。
【００３７】
パッケージ１２は、例えば、いわゆるＣＡＮパッケージであり、円盤状のベース１３と、ベース１３上に半導体発光素子１１が直接または図示しないサブマウントを介して実装するための図示していないポストと、外部から半導体発光素子１１に電力を供給するためのリードピン１４と、ベース１３上に配置された金属製のキャップ１５とを有する。
【００３８】
キャップ１５には、半導体発光素子１１を密閉するために窓ガラス１６が取り付けられている。窓ガラス１６は、半導体発光素子１１から出射する出射光５１を透過する透光部材の一例であり、本実施の形態では、板ガラスである。半導体発光素子１１は、ベース１３とキャップ１５とで囲まれる密閉空間内に配置されている。また、半導体発光素子１１は、ベース１３に実装されることで、ベース１３と熱的且つ物理的に接続される。
【００３９】
このように構成される半導体発光装置１０は、基台４０の第１面４２に配置される。具体的には、半導体発光装置１０は、ベース１３における半導体発光素子１１が配置された面とは反対の面が基台４０の第１面４２に接触するように基台４０に実装される。
【００４０】
半導体発光装置１０を基台４０に実装する手段としては、樹脂材料などの接着剤によって接着もしくは半田によって固定する手段が考えられる。本実施の形態では、半導体発光装置１０は、円筒形状で外周部にねじが切られたリングネジ１８により、基台４０の第１面４２に加圧された状態で固定されている。これにより、半導体発光装置１０（具体的には、ベース１３）は、基台４０の第１面４２と熱的且つ物理的に接続される。
【００４１】
集光レンズユニット２５は、反射光学素子ユニット２０と半導体発光装置１０との間に配置されている。集光レンズユニット２５は、集光レンズ２６と、集光レンズホルダ２７とを備える。
【００４２】
集光レンズ２６は、有限系のレンズであり、集光レンズホルダ２７に接着などにより固定されている。集光レンズホルダ２７は、押圧ばね２８により、基台４０に保持されている。集光レンズ２６は、半導体発光装置１０からの出射光５１を所定の焦点位置に集光する機能を有する。
【００４３】
集光レンズホルダ２７は、集光レンズ２６を保持する保持部材である。集光レンズホルダ２７の材料は、特に限定されないが、例えば金属材料で形成されるとよい。集光レンズホルダ２７の材料として金属材料が採用されることにより、集光レンズホルダ２７の熱膨張による位置変化を少なくできる。そのため、外部環境の変化に強い、光源装置１を作製することが可能である。
【００４４】
また、集光レンズホルダ２７は、基台４０と同一材料で構成されるとよい。こうすることで、集光レンズホルダ２７と基台４０との熱膨張による変化が同一となる。そのため、外部環境の変化に強い光源装置１が作製可能となる。
【００４５】
反射光学素子ユニット２０を構成する反射光学素子２２は、平面状の反射ミラーとなっており、平面状の反射面２１を有する。具体的には、反射光学素子２２は、平板状の基板の表面に反射膜が形成された構成となっている。この反射膜の表面が反射面２１となっている。反射光学素子２２は、集光レンズ２６により集光されたレーザ光（出射光５１）を反射する。なお、反射面２１が反射光学素子２２の背面になっていてもよい。反射膜としては、異なる屈折率を有する複数の誘電体膜からなる多層反射膜、あるいは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属からなる金属膜またはその合金からなる合金膜などが用いられる。
【００４６】
反射光学素子ユニット２０は、半導体発光装置１０の上方に配置されるように基台４０に取り付けられる。具体的には、反射光学素子ユニット２０は、反射光学素子保持部材２３が基台４０に形成された第３面４４に当接された状態で第３ねじ２４（図４参照）により基台４０にねじ止めされることで基台４０に固定される。
【００４７】
基台４０の放熱面４１には、半導体発光装置１０のリードピン１４に、半田等により接合された基板３７と、外部から電力を供給するための基板３７上に実装されたコネクタ３８とが配置されている。この基板３７は、第１ねじ３９により、基台４０に固定されている。
【００４８】
蛍光体光学素子３０は、蛍光体３１と、蛍光体３１を保持する蛍光体保持部材３２とを有する。蛍光体３１は、例えば蛍光体保持部材３２上に設けられる。蛍光体光学素子３０は、入射する光の波長を変換する波長変換素子の一例であり、本実施の形態では、入射する光の波長を変換する波長変換材として、蛍光体３１を含む。
【００４９】
蛍光体３１は、入射する光を励起光として蛍光発光する。蛍光体３１は、例えばセリウム賦活のイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）系の蛍光体材料によって構成される。蛍光体３１としては、例えばＹＡＧ：Ｃｅ３＋等の蛍光体粒子がガラスまたはシリコーン等の透明樹脂（バインダ）に混合分散されて層状に構成されたものを用いてもよいし、例えばＹＡＧ：Ｃｅ３＋等の蛍光体粒子とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等とを混合して焼結することによって構成されたセラミック蛍光体板を用いてもよい。なお、蛍光体３１は、ＹＡＧ系に限るものではない。また、蛍光体保持部材３２は、例えば窒化アルミニウムからなるセラミック体である。図示しないが、蛍光体保持部材３２と蛍光体３１との間には、例えば銀合金等からなる反射膜が形成されているとよい。
【００５０】
このように構成される蛍光体光学素子３０は、基台４０の第２面４３に配置される。具体的には、蛍光体光学素子３０は、蛍光体保持部材３２側が第２面４３に接触するように基台４０に固定される。これにより、蛍光体光学素子３０（具体的には、蛍光体保持部材３２）は、基台４０の第２面４３と熱的且つ物理的に接続される。
【００５１】
また、蛍光体光学素子３０には、反射光学素子ユニット２０からの反射光５２が照射される。具体的には、反射光学素子ユニット２０からの反射光５２は、蛍光体３１に照射する。これにより、蛍光体３１は、反射光５２で励起されて蛍光９３を発する。このように、光源装置１からは、反射光５２が蛍光体光学素子３０で散乱された散乱光９２と、反射光５２により励起されて発せられる蛍光９３とが合わさった放射光９１が放射される。
【００５２】
押圧部材２８は、集光レンズホルダ２７を基台４０に押圧する押圧部材である。押圧部材２８は、集光レンズホルダ２７を基台４０側へ付勢できればよい。本実施の形態においては、押圧部材２８は、ばね材である。
【００５３】
なお、光源装置１は、蛍光体光学素子３０の上方に配置された透光カバー３３を備えてもよい。透光カバー３３は、透光カバー保持部材３４に接着などの手段により、固定されている。また、半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とは、基台４０と透光カバー保持部材３４と透光カバー３３とで囲まれる閉塞空間内に配置されているとよい。この構成により、光密度の高い出射光による光ピンセット効果により外部から塵やホコリを集塵して光学部品の効率を低下するのを抑制することができる。
【００５４】
＜機能＞
続いて、図１、図４〜図９を用いて、実施の形態１に係る光源装置１の、特に、集光レンズユニット２５の動作および機能について説明する。
【００５５】
図４および図５に示すように、基台４０の第１面４２の上の配置された半導体発光装置１０の上面には、集光レンズ２６が配置されている。また、集光レンズ２６は、集光レンズホルダ２７に接着などの手段により固定されている。この集光レンズユニット２５は、基台４０にねじなどにて固定された押圧ばね２８により、押圧方向７０に押され、基台４０のある面、実施の形態１では第１側面４５と第２側面４６との２つの面に接している。なお、実施の形態１において、押圧方向７０は、Ｙ軸正方向である。
【００５６】
図８は、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダ２７の形状を説明するための正面図であり、図９は、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダ２７の形状を説明するための斜視図である。
【００５７】
集光レンズホルダ２７の外形は、集光レンズ２６の外形と同軸の略円形をしている。また、集光レンズ２６を搭載した集光レンズユニット２５は、基台４０上にて、半導体発光装置１０からの出射光の光軸方向７１に、移動可能な構成となっている。
【００５８】
また、集光レンズホルダ２７の外周面には、半導体発光素子１１から放射されるレーザ光（出射光５１）の光軸方向７１と交差する方向に窪んだ、ピンが挿入可能な凹部が形成されている。実施の形態１においては、集光レンズホルダ２７の外周面には、Ｘ軸方向に窪んだ第１調整ピン（ピン）７４を挿入可能な第１凹部７２と、第１凹部７２とは反対側であって、Ｘ軸方向に窪んだ第２調整ピン（ピン）７５が挿入可能な第２凹部（凹部）７３が形成されている。言い換えると、集光レンズホルダ２７には、左右対称形状で、第１凹部７２と第２凹部７３とが形成されている。集光レンズユニット２５を光軸方向７１に動かす機構として、第１調整ピン７４と、第１調整ピン７４と対向した位置に第２調整ピン７５が、配置されている。
【００５９】
図６は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の調整機能を説明するための斜視図であり、図７は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の調整機能を説明するための断面図である。なお、図７は、図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線における断面図である。
【００６０】
集光レンズユニット２５を光軸方向７１に移動させる際には、第１調整ピン７４が、集光レンズホルダ２７の第１凹部７２に挿入され、第１調整ピン７４と対向する位置の第２調整ピン７５が、集光レンズホルダ２７の第２凹部７３に挿入される。第１調整ピン７４および第２調整ピン７５が、光軸方向７１に動かされることで、集光レンズユニット２５が光軸方向７１に動き、結果として、蛍光体光学素子３０上に照射されるスポット形状が調整され得る。
【００６１】
ここで、集光レンズユニット２５を動かす際に重要なポイントを、図６を用いて説明する。
【００６２】
集光レンズ２６は、半導体発光装置１０からの出射光５１を最大限に取り込むために、半導体発光装置１０の近傍に配置される。集光レンズユニット２５の位置を調整（移動）する際に、集光レンズ２６の位置がＸ軸方向、または、Ｙ軸方向に、数μｍ〜数十μｍ移動されることで、半導体発光装置１０から出射された出射光５１は、反射光学素子２２で反射され、蛍光体光学素子３０上のスポット位置７８が、Ｘ軸方向、または、Ｙ軸方向に大きくずれた位置に照射される。蛍光体光学素子３０上の所望の位置からずれた位置に照射された光は、図１０の投光装置１０１に記載のリフレクタ１６０により、前方に投射される。しかしながら、投射される光の強度分布のセンターが所望の位置からずれた位置に投影されるといった問題がある。特に、光を遠方に照射する場合には、遠方にて、投射される光の強度分布のセンターの、所望の位置からのずれが顕著にでてくる。
【００６３】
本開示の実施の形態１に係る光源装置１が備える集光レンズホルダ２７は、基台４０の側面である第１側面４５および第２側面４６に当接されている。具体的には、集光レンズホルダ２７は、半導体発光素子１１と蛍光体３１とが搭載されている基台４０に集光レンズホルダ２７が押し付けられるように当たっている。そのため、光源装置１の集光レンズホルダ２７は、外部環境の変化に伴って位置ずれが発生しにくい。
【００６４】
また、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダ２７と基台４０とが当接される当接面は、半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０上に照射されたスポット位置７８との間に配置される。言い換えると、集光レンズホルダ２７と基台４０との当接面は、半導体発光装置１０が搭載されている第１面４２と蛍光体光学素子３０が搭載されている第２面４３との間に配置される。実施の形態１において、当該当接面は、第１側面４５および第２側面４６である。つまり、集光レンズホルダ２７は、押圧部材２８により側面（第１側面４５および第２側面４６）に押圧される。
【００６５】
このような構成にすることで、集光レンズホルダ２７の基台４０との当接面の光軸方向７１の長さが確保でき、集光レンズホルダ２７を光軸方向７１に移動させた場合においても集光レンズホルダ２７と基台４０とが当接するために、安定したスポット調整が可能である。
【００６６】
また、第２面４３は、第１面４２の上方に位置し、集光レンズホルダ２７と基台４０とが当接する側面は、第１面４２と第２面４３との間に位置するとよい。
【００６７】
この構成により、光源装置１は、集光レンズホルダ２７を半導体発光素子１１から放射される光のスポットを調整するための、集光レンズホルダ２７の基台４０との当接面の光軸方向７１の長さが確保できる。さらに、反射光学素子２２と蛍光体光学素子３０とを近づけることができる。そのため、半導体発光素子１１、反射光学素子２２、蛍光体光学素子３０および集光レンズ２６を近づけることができ、さらに光源装置１の薄型化が可能となる。
【００６８】
また、本開示の実施の形態１に係る集光レンズホルダ２７の外周面には、半導体発光素子１１から放射されるレーザ光の光軸方向７１と交差する方向に窪んだ、ピンが挿入可能な凹部が形成されている。また、集光レンズホルダ２７は、光軸方向７１に移動可能となるように、光源装置１に配置されている。この構成により、集光レンズ２６を光軸方向７１に位置調整を実施することで、蛍光体光学素子３０に照射されるスポット形状を調整することが可能であり、調整時の集光レンズ２６の面内（本実施の形態においては、ＸＹ平面）位置ずれが少ない安定した光源装置１が提供できる。
【００６９】
また、本開示の実施の形態１に記載の集光レンズユニット２５を光軸方向７１に調整した後に、押圧ばね２８の後方（実施の形態１においては、Ｙ軸正方向）より、加圧部として機能する第２ねじ（加圧部）７９にて押圧ばね２８を押すことにより、集光レンズユニット２５は基台４０に固定される。そのため、光源装置１は、外部環境変化による蛍光体３１上のスポット位置７８の所望の位置からのずれを低減できる。
【００７０】
また、集光レンズユニット２５の位置を光軸方向７１に調整した後に、集光レンズユニット２５は、接着剤などにより基台４０に固定される。その後に、ねじなどにより集光レンズユニット２５を固定する。ここで、ねじなどにより集光レンズホルダ２７に接触させて、基台４０に対して固定すると、ねじなどの負荷が集光レンズホルダ２７に直接、またはねじの回転力が間接的に作用する。そのため、調整した集光レンズユニット２５の位置ずれの原因となってしまう。
【００７１】
そこで、本開示の実施の形態１では、光源装置１は、押圧部材である押圧ばね２８を集光レンズホルダ２７側に加圧する加圧部である第２ねじ７９を備える。具体的には、第２ねじ７９は、押圧ばね２８を介して集光レンズホルダ２７を基台４０に押している。そのため、第２ねじ７９の負荷が直接集光レンズホルダ２７にかかることがないので、精度よく固定することが可能である。つまり、この構成により、蛍光体光学素子３０を搭載した基台４０に位置精度よく、強固に集光レンズ２６を搭載した集光レンズホルダ２７が固定されるので、温度変化、湿度変化、振動、衝撃等の外部環境による悪影響が抑えられる。
【００７２】
また、加圧部７９として機能するものとしては、ねじ以外でもよく、例えば、平行ピンを使って、平行ピンを基台４０に挿入して、押圧ばね２８の後方より、押圧ばね２８を押した状態で、平行ピンを基台に固定することでも同じ効果が得られる。
【００７３】
［投光装置］
次に、本開示の実施の形態１に係る光源装置１を用いた投光装置１０１について、図１０を用いて説明する。
【００７４】
図１０は、本開示の実施の形態１に係る投光装置１０１の構成を示す概略断面図である。
【００７５】
図１０に示すように、投光装置１０１は、放熱部材６０と、放熱部材６０に取り付けられた光源装置１と、光源装置１から出射する放射光９１を反射するリフレクタ１６０（光源装置１から出射された放射光９１の向きを変化させる光学部材）とを備える。投光装置１０１は、例えば、車両前照灯用の灯具である。つまり、光源装置１は、投光装置１０１の光源として用いられている。
【００７６】
放熱部材６０には、光源装置１が取り付けられる。放熱部材６０は、光源装置１で発生した熱を放熱フィン６２に伝熱するためのベースプレート６１と、光源装置１で発生した熱を外気に放熱するための放熱フィン６２とによって構成される。
【００７７】
光源装置１は、ベースプレート６１の取り付け部６１ａに取り付けられる。取り付け部６１ａの取り付け面は、例えば平坦面である。光源装置１は、例えばねじ（不図示）によって取り付け部６１ａに固定される。このとき、光源装置１は、基台４０の放熱面４１と取り付け部６１ａとが互いに面で接触するようにベースプレート６１に配置される。また、光源装置１のコネクタ３８には、投光装置１０１を点灯させるために光源装置１に電力を供給する電源ケーブル６３が接続される。
【００７８】
リフレクタ１６０は、光源装置１からの放射光９１の放射角度を変えて前方に投射するための反射部材であり、放射光９１を反射する反射面が光源装置１と対向するように配置されている。具体的には、リフレクタ１６０は、反射面に放射光９１が照射されるように、蛍光体光学素子３０の上方に配置されている。より具体的には、リフレクタ１６０は、リフレクタ１６０の焦点が蛍光体光学素子３０（具体的には、蛍光体３１）の発光点と略一致するように配置されている。
【００７９】
本実施の形態における投光装置１０１では、光源装置１からは広い放射角の放射光９１を放射させることができる。このため、光源装置１の直上に放射光９１の放射方向を変更するリフレクタ１６０を配置することができる。このため、投光装置１０１において光源装置１からの放射光９１を高い効率で利用できるとともに、小型化および薄型化などのためにリフレクタ１６０を自由に設計することができる。
【００８０】
（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２における光源装置について図面を参照しながら説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる部分のみを説明する。実施の形態１と実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
【００８１】
［光源装置］
＜構成＞
図１１〜図１５を用いて、本開示の実施の形態２に係る光源装置について説明する。
【００８２】
実施の形態２に係る光源装置が実施の形態１と異なる点は、集光レンズホルダの形状であり、集光レンズユニットを光軸方向に調整させる機構である。
【００８３】
図１１は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の構成を説明するための正面図である。図１２は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の調整機能を説明するための斜視図であり、図１３は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の調整機能を説明するための断面図である。なお、図１３は、図１２のＸＩＩＩ―ＸＩＩＩ線における断面図である。
【００８４】
基台４０の第１面４２の上の配置された半導体発光装置１０の上面側に、集光レンズ２６が配置されている。集光レンズ２６は、集光レンズホルダ２７ａに接着などにより固定されている。
【００８５】
集光レンズユニット２５ａは、基台４０にねじにて固定された押圧ばね２８により押圧方向７０ａに押され、基台４０のある面、実施の形態２では、第３側面４７と第４側面４８との２つの面に接している。なお、実施の形態２において、押圧方向７０ａは、Ｘ軸負方向である。
【００８６】
図１４は、本開示の実施の形態２に係る集光レンズホルダ２７ａの形状を説明するための正面図であり、図１５は、本開示の実施の形態２に係る集光レンズホルダ２７ａの形状を説明するための斜視図である。
【００８７】
集光レンズホルダ２７ａの外形は、集光レンズ２６の外形と同軸の略円形をしており、集光レンズ２６を搭載した集光レンズユニット２５ａは、基台４０上にて、半導体発光装置１０からの出射光５１の光軸方向７１に、移動可能な構成となっている。
【００８８】
また、集光レンズホルダ２７ａの外周面には、半導体発光装置１０から放射されるレーザ光（出射光５１）の光軸方向７１と交差する方向に突出したつば部が形成されている。実施の形態２においては、集光レンズホルダ２７ａの外周面には、Ｘ軸方向に突出した第１つば部８０と、第１つば部８０とは反対側であって、Ｘ軸方向に突出した第２つば部８１が形成されている。言い換えると、集光レンズホルダ２７ａには、左右対称形状で、第１つば部８０と第２つば部８１とが形成されている。
【００８９】
集光レンズユニット２５ａを光軸方向７１に動かすための機構としては、上部調整プレート８２と、下部調整プレート８３とが、集光レンズホルダ２７ａの第１つば部８０と第２つば部８１との上下の位置に配置されている。集光レンズユニット２５ａを光軸方向７１に調整する際には、図１３に示すように、集光レンズユニット２５ａを上方向に調整する場合は、集光レンズホルダ２７の第１つば部８０と第２つば部８１は、下部調整プレート８３と接触した状態で、上方向に移動する。また、集光レンズユニット２５ａを下方向に調整する場合は、集光レンズホルダ２７ａの第１つば部８０と第２つば部８１は、上部調整プレート８２と接触した状態で、下方向に移動する。
【００９０】
また、集光レンズユニット２５ａの位置を調整するための形態としては、第１つば部８０および第２つば部８１を上部調整プレート８２と下部調整プレート８３とで上下から挟み込んで調整を実施してもよい。その際の挟み込む力は、挟み込んだ際に、集光レンズユニット２５ａが、基台４０と接している面である第３側面４７と第４側面４８とから離れてはいけないので、離れない程度の力にすることがポイントである。
【００９１】
ここで、集光レンズユニット２５ａを動かす際に重要なポイントを、図１２を使って説明する。
【００９２】
集光レンズ２６は、半導体発光装置１０からの出射光５１を最大限に取り込むために、半導体発光装置１０の近傍に配置される。集光レンズユニット２５ａの位置を調整する際に、集光レンズ２６の位置がＸ軸方向、またはＹ軸方向に数μｍ〜数十μｍ移動されることで、半導体発光装置１０から出射された出射光５１は、反射光学素子２２で反射され、蛍光体光学素子３０上のスポット位置７８が、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に、所望の位置から大きくずれた位置に照射される。蛍光体光学素子３０の所望の位置からずれた位置に照射された光は、投光装置１０１に記載のリフレクタ１６０により、前方に投射されるが、投射される光の強度分布のセンターが、所望の位置からずれた位置に投影されるといった問題がある。特に、光を遠方に照射する場合には、遠方にて、投射される光の強度分布のセンターの、所望の位置からのずれが顕著にでてくる。
【００９３】
本開示の実施の形態２に係る光源装置の集光レンズホルダ２７ａは、第１つば部８０および第２つば部８１を有する。
【００９４】
第１つば部８０および第２つば部８１は、集光レンズホルダ２７ａの外周面から光軸方向７１に対して垂直な方向に立設された突出部である。第１つば部８０および第２つば部８１は、集光レンズホルダ２７ａの光軸方向７１の移動調整を行うために用いられる。
【００９５】
このような構成にすることで、集光レンズホルダ２７の厚み方向が薄くなったとしても、集光レンズ２６の位置変化がない、安定したスポット調整が可能である。
【００９６】
また、本開示の実施の形態２に記載の集光レンズユニット２５を光軸方向７１に調整した後に、押圧ばね２８の後方より、第２ねじ７９にて押圧ばね２８を押すことにより、集光レンズユニット２５は基台４０に固定される。そのために、実施の形態２に係る光源装置は、外部環境変化による蛍光体のスポット位置ズレを低減できる。
【００９７】
また、集光レンズユニット２５を光軸方向７１に調整した後に、集光レンズユニット２５は、接着剤などにより基台４０に固定される。その後に、ねじなどにより集光レンズユニット２５を固定する。ここで、ねじなどにより集光レンズホルダ２７に接触させて、基台４０に対して固定すると、ねじなどの負荷が集光レンズホルダ２７に直接、または、ねじの回転力が作用する。そのため、ねじなどの負荷が調整した集光レンズユニットの位置ずれの原因となってしまう。そこで、本開示の実施の形態２では、加圧部７９は、押圧ばね２８を介して集光レンズホルダ２７を基台４０に押している。そのため、ねじなどの負荷が直接集光レンズホルダ２７にかかることがないので、精度よく固定することが可能である。
【００９８】
（その他の変形例）
以上、本開示に係る光源装置および投光装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。例えば、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本開示の光源装置は、半導体発光素子から照射される光を効率よく、蛍光体に導くことが可能であり、半導体発光素子とレンズの間隔を短くすることが可能であり、発光装置の高さを薄くできる、また、外部環境変化による蛍光体のスポットズレを低減でき、光源装置の耐久性を改善させることができる。そのため本開示は、半導体発光素子と蛍光体とを有する光源装置およびこれを用いた投光装置等、種々の光デバイスとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  光源装置
１０  半導体発光装置
１１  半導体発光素子
１２  パッケージ
１３  ベース
１４  リードピン
１５  キャップ
１６  窓ガラス
１８  リングネジ
２０  反射光学素子ユニット
２１  反射面
２２  反射光学素子
２３  反射光学素子保持部材
２４  第３ねじ
２５、２５ａ  集光レンズユニット
２６  集光レンズ
２７、２７ａ  集光レンズホルダ（レンズホルダ）
２８  押圧ばね（押圧部材）
３０  蛍光体光学素子
３１  蛍光体
３２  蛍光体保持部材
３３  透光カバー
３４  透光カバー保持部材
３７  基板
３８  コネクタ
３９  第１ねじ
４０  基台
４１  放熱面
４２  第１面
４３  第２面
４４  第３面
４５  第１側面
４６  第２側面
４７  第３側面
４８  第４側面
５１  出射光
５２  反射光
６０  放熱部材
６１  ベースプレート
６１ａ  取り付け部
６２  放熱フィン
６３  電源ケーブル
７０、７０ａ  押圧方向
７１  光軸方向
７２  第１凹部（凹部）
７３  第２凹部（凹部）
７４  第１調整ピン（ピン）
７５  第２調整ピン（ピン）
７８  スポット位置
７９  第２ねじ（加圧部）
８０  第１つば部
８１  第２つば部
８２  上部調整プレート
８３  下部調整プレート
９１  放射光
９２  散乱光
９３  蛍光
１０１  投光装置
１６０  リフレクタ
【図１】
2020095773.tif 000003
【図２】
2020095773.tif 000004
【図３】
2020095773.tif 000005
【図４】
2020095773.tif 000006
【図５】
2020095773.tif 000007
【図６】
2020095773.tif 000008
【図７】
2020095773.tif 000009
【図８】
2020095773.tif 000010
【図９】
2020095773.tif 000011
【図１０】
2020095773.tif 000012
【図１１】
2020095773.tif 000013
【図１２】
2020095773.tif 000014
【図１３】
2020095773.tif 000015
【図１４】
2020095773.tif 000016
【図１５】
2020095773.tif 000017
【図１６】
2020095773.tif 000018