光源装置、投影仪的制作方法

本实用新型涉及光源装置，特别涉及利用从半导体激光器芯片射出的光的光源装置。此外，本实用新型涉及具备这样的光源装置的投影仪。

背景技术：

作为用于投影仪的光源而利用半导体激光器芯片的技术正在推进。近年来，从市场期待像这样将半导体激光器芯片用作光源并且进一步提高了光输出的光源装置。

为了提高光源侧的光输出，可以考虑将从多个半导体激光器芯片射出光进行聚光的方法。但是，半导体激光器芯片存在一定的宽度，将它们密接地配置是有限的。也就是说，仅仅是配置多个半导体激光器芯片，会导致光源装置大型化。

从该观点出发，存在如下技术：例如下述专利文献1那样，在第一区域配置半导体激光器芯片组，在与第一区域不同的第二区域配置其他半导体激光器芯片组，使用由缝隙镜构成的合成机构将从两半导体激光器芯片组射出的光进行合成。通过该方法，与仅仅在同一部位排列多个半导体激光器芯片的情况相比，能够缩小配置面积并且提高光强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2017-215570号公报

另外，作为提高光源侧的光强度的方法，可以考虑使用设置了多个射出激光的区域(光射出区域：以下有时称为“发射体”)的半导体激光器芯片的方法。这样的半导体激光器芯片有时被称为“多发射体型”。本申请发明人们研究了通过将多发射体型的半导体激光器芯片利用于光源来提高光强度的情况，发现存在如以下这样的课题。

图1A是示意地表示具备一个发射体的半导体激光器芯片的构造的立体图。这样的半导体激光器芯片有时被称为“单发射体型”。另外，图1A中还示意地表示了从发射体射出的光(激光)的光线束。另外，在本说明书中，将从单一的发射体射出的形成为束状的光线群称为“光线束”。

已知在如图1A所示的所谓的“端面发光型”半导体激光器芯片100的情况下，从发射体101射出的光线束101L呈现椭圆锥型。在本说明书中，将与光轴(图1A所示的Z方向)正交的2方向(X方向以及Y方向)之中的、光线束101L的发散角大的方向(图1A所示的Y方向)称为“快轴方向”，将光线束101L的发散角小的方向(图1A所示的X方向)称为“慢轴方向”。

图1B是分为将光线束101L从X方向观察的情况和从Y方向观察的情况而示意地图示的图。如图1B所示，针对快轴方向，光线束101L的发散角θy大，针对慢轴方向，光线束101L的发散角θx小。

另外，在以下的各图中，为了说明的方便，有时将光线束的发散角比实际夸张地图示。

在配置多个半导体激光器芯片100并将从各半导体激光器芯片100射出的光(光线束101L)进行聚光而利用的情况下，从抑制光学部件的尺寸的观点出发，通常在将各光线束101L平行光化之后通过透镜进行聚光。具体而言，在半导体激光器芯片100的后级配置准直透镜(还称作“视准透镜”)，来缩小各光线束101L的发散角。

图2A是示意地表示在半导体激光器芯片100的后级配置了准直透镜102的情况下在YZ平面方向上行进的光线束的图。另外，图2A中仅描绘了几何光学上的上光线以及下光线。

另外，在本说明书中，“上光线”是指光线束之中的、穿过光学部件(例如透镜)的光圈(入射光瞳)的上缘的光线，“下光线”是指光线束之中的、穿过上述光圈(入射光瞳)的下缘的光线。此外，以下将光线束之中的穿过上述光圈(入射光瞳)的中心的光线称为“主光线”。即主光线是穿过光线束的上光线与下光线之间的中心的光线。

根据图2A，光线束101L在穿过准直透镜102之后，关于快轴方向(Y方向)成为实质上的平行光线束(以下，称为“大致平行光线束”。)。另外，在本说明书中，“实质上的平行光线束”或“大致平行光线束”是指上光线与下光线所成的角度小于2°的光线束。

图2B是示意地表示在半导体激光器芯片100的后级配置了准直透镜102情况下在XZ平面方向上行进的光线束的图。根据图2B，光线束101L在穿过准直透镜102之后关于慢轴方向(X方向)也成为大致平行光线束。

图3A是示意地表示与图1A不同具备多个发射体的半导体激光器芯片的构造的立体图。图3A中，示出了半导体激光器芯片110具备两个发射体(111、112)的情况。

图3B是与图1B类似，分为将从各发射体(111、112)射出的光线束(111L、112L)从X方向观察的情况和从Y方向观察的情况而示意地图示的图。各发射体(111、112)关于Y方向形成于同一坐标位置，因此在从X方向观察时光线束(111L、112L)完全重叠。另一方面，各发射体(111、112)关于X方向形成于不同的坐标位置，因此在从Y方向观察时光线束(111L、112L)以各自的位置相偏离的方式被显示。

研究在图3A中图示的半导体激光器芯片110的后级、与图2A及图2B同样地配置准直透镜102的情况下的光线束的形态。如参照图3B来叙述的那样，在从X方向观察时光线束(111L、112L)完全重叠。因此，关于快轴方向(Y方向)，各光线束(111L、112L)在穿过准直透镜102之后，与图2A同样成为大致平行光线束。

图4是示意地表示在半导体激光器芯片110的后级配置了准直透镜102的情况下在XZ平面方向上行进的光线束的图。半导体激光器芯片110具备在X方向上分离的多个发射体(111、112)，因此准直透镜102的中心位置的X坐标和各发射体(111、112)的中心位置的X坐标不可避免地产生偏离。

其结果，从发射体111射出的光线束111L以及从发射体112射出的光线束112L在分别穿过准直透镜102之后成为大致平行光线束，但光线束111L的主光线111Lm与光线束112L的主光线112Lm不平行。也就是说，光线束111L与光线束112L分别使各自的有关X方向的行进方向不同。

在该结构的情况下，即使之后使用聚光光学系统将各光线束(111L、112L)聚光，聚光后的光线束群也会发生扩散，产生不能引导至作为目的的方向的光线。其结果，光的利用效率降低。特别是在配置多个多发射体型的半导体激光器芯片110而利用从各半导体激光器芯片110射出的光的情况下，不能利用的光的量达到不能忽视的程度。

在穿过准直透镜102之后，光线束111L与光线束112L的有关X方向的行进方向的角度由发射体(111、112)间的距离相对于准直透镜102的焦点距离的相对值决定。更详细地讲，在设从准直透镜102的光轴到与上述光轴最远的各发射体(111，112)的位置的距离为d、准直透镜102的焦点距离为f时，光线束(111L、112L)的发散角θ由θ＝tan^-1(d/f)规定。

图5是示意地表示在使用同一准直透镜102、与图4的结构相比将发射体(111、112)间的距离(X方向的距离)扩大的情况下，与图4类似在XZ平面方向上行进的光线束的图。换言之，图5对应于与图4的结构相比使发射体(111、112)间的距离相对于准直透镜102的焦点距离的相对值变大的情况。

根据图5可知，主光线111Lm与主光线112Lm所成的角度θxm(该角度对应于准直透镜102的光轴与各主光线所成的角度的2倍)与图4的情况相比变大。在该情况下，光线束111L和光线束112L与图4的形态相比，关于Z方向在与准直透镜102更近的位置处完全分离。在图4的形态中，关于光轴方向(Z方向)，在z1的位置处光线束111L与光线束112L完全分离。相对于此，在图5的形态中，关于光轴方向(Z方向)，在比z1靠前级的z2的位置处光线束111L与光线束112L完全分离。

反而言之，在发射体(111、112)间的距离相对于准直透镜102的焦点距离为能够充分忽视的程度的大小的情况下，关于X方向，光线束111L的主光线111Lm与光线束112L的主光线112Lm所成的角度也实质上接近于0°，不会发生如各光线束(111L、112L)分离的情况。但是，为此需要使准直透镜102为具有足够长的焦点距离的透镜，导致光学系统的尺寸扩大。

特别是在配置多个多发射体型的半导体激光器芯片110的情况下，需要与各半导体激光器芯片110对应地配置准直透镜102，因此装置规模变得极其大。

上述课题在单发射体型的半导体激光器芯片100中也可能发生。即，上述课题在如下情况下也同样可能发生：为了使半导体激光器芯片100的输出上升而使发射体101的宽度变宽的情况、配置多个单发射体型的半导体激光器芯片100并使从多个半导体激光器芯片100射出的光线束向一个准直透镜102入射的情况。

技术实现要素：

本实用新型鉴于上述课题，目的在于提供使用多个半导体激光器芯片来抑制装置规模的扩大并且提高光输出的光源装置。此外，本实用新型的目的在于提供具备该光源装置的投影仪。

本实用新型的光源装置的特征在于，具备：多个半导体激光器单元，包括多个光射出区域和第一折射光学系统，上述多个光射出区域设置在相同或不同的半导体激光器芯片上，上述第一折射光学系统被入射从相邻的多个上述光射出区域射出的多个第一光线束，将上述多个第一光线束分别变换为作为大致平行光线束的多个第二光线束并射出；以及第二折射光学系统，包含具有不同的倾斜角的多个平坦面或以上述多个平坦面的各个平坦面为基础突出的多个凸曲面，从相同的上述半导体激光器单元射出的多个上述第二光线束各自的至少一部分入射到不同的上述平坦面或不同的上述凸曲面，以缩小多个上述第二光线束各自的主光线彼此的相隔距离的方式对多个上述第二光线束的行进方向进行变换并射出；与上述半导体激光器单元的数量对应地配置有上述第二折射光学系统。

如参照图3A～图5来叙述的那样，在多发射体型的半导体激光器芯片110的后级配置了准直透镜102的情况下，关于快轴方向(Y方向)，各光线束(111L、112L)成为大致平行光线束，但关于慢轴方向(X方向)，各光线束(111L、112L)的行进方向不同。在该状况下，如果如图6所示为了提高亮度而配置多个半导体激光器芯片110和多个准直透镜102，并将从各准直透镜102射出的光线束利用聚光透镜120进行聚光，则从发射体111射出的光线束111L的主光线111Lm与从发射体112射出的光线束112L的主光线112Lm的行进方向不同，结果导致在多个部位(131、132)成像。

在图6所示的形态中，在考虑将由聚光透镜120聚光的光在后级的光学系统中利用的情况下，需要配置具有包含相离的各成像位置(131、132)的宽大的入射面的光学系统，导致入射面上的亮度的降低及装置规模的扩大。

相对于此，根据本实用新型的光源装置，能够使从相同的半导体激光器单元射出的主光线彼此聚光到大致相同的部位，实现光的利用效率以及/或亮度的提高。更详细地讲如下。

如果多个第一光线束入射到第一折射光学系统，则多个第一光线束分别变换为作为大致平行光线束的多个第二光线束。但是，各第二光线束彼此、更详细地讲各第二光线束的主光线彼此具有与第一光线束的主光线彼此的间隔对应的角度而行进。第一光线束的主光线彼此的间隔依赖于射出各第一光线束的光射出区域的中心位置彼此的间隔。

上述光源装置在第一折射光学系统的后级具备第二折射光学系统，该第二折射光学系统包含具有不同的倾斜角的多个平坦面或者以上述多个平坦面中的各个平坦面为基础而突出的多个凸曲面。这里，“倾斜角”也可以是相对于光轴的角度。更详细地讲，“倾斜角”也可以是将第二折射光学系统从与光轴方向(例如后述的图7中的Z方向)以及多个光射出区域相邻的方向(例如后述的图7中的X方向)双方正交的规定的第一方向(例如后述的图7中的Y方向)观察时的各平坦面相对于光轴的角度。即，如果参照图7中的坐标系，则可以是XZ平面上的相对于Z轴的角度。

在第二折射光学系统具备上述“具有不同的倾斜角的多个平坦面”的情况下，在从上述第一方向(例如后述的图7内的Y方向)观察第二折射光学系统时，可确认到具有不同的倾斜角的折线或多个线段。更详细地讲，当第二折射光学系统在单一部件内具备多个平坦面的情况下可确认到上述折线。此外，当第二折射光学系统被分割为多个部件、并且各个部件具备具有不同的倾斜角的平坦面的情况下，可确认到上述多个线段。

此外，作为其他方式，当第二折射光学系统具备上述“以具有不同的倾斜角的多个平坦面的各个平坦面为基础而突出的多个凸曲面”的情况下，在从上述第一方向(例如后述的图7内的Y方向)观察第二折射光学系统时，辨认不出上述的折线或多个线段，但可确认到以具有不同的倾斜角的假想的折线或多个线段为基准将各线段各自的两个端点连结的曲线(例如圆弧或椭圆弧)。

从同一半导体激光器单元射出的、更详细地讲从同一第一折射光学系统射出的多个第二光线束各自的至少一部分向第二折射光学系统的不同的平坦面或不同的凸曲面入射。并且，对应于形成在平坦面(或作为凸曲面的基础的平坦面)的倾斜角，多个第二光线束折射，其行进方向变化。

这里，第二折射光学系统的各平坦面(或作为凸曲面的基础的各平坦面)的倾斜角被设定为，使得所入射的多个第二光线束各自的主光线彼此的相隔距离缩小。优选的是，各平坦面的倾斜角被设定为，使多个第二光线束各自的主光线聚光到大致一点。其结果，能够使从同一上述半导体激光器单元射出的主光线彼此聚光到大致同一部位，可实现光的利用效率以及/或亮度的提高。

上述光源装置也可以具备多个在同一半导体激光器芯片上具有多个光射出区域(所谓的“发射体”)而成的多发射体型的半导体激光器芯片，并且也可以具备多个在同一半导体激光器芯片上具有单一的光射出区域(发射体)而成的单发射体型的半导体激光器芯片。

上述光源装置中，也可以是，上述第二折射光学系统是包含以具有不同的倾斜角的多个上述平坦面中的各个上述平坦面为基础向与上述第一折射光学系统相反侧突出的多个凸曲面的结构，多个上述凸曲面的焦点距离是从上述第二折射光学系统的光射出面侧的位置到从上述第二折射光学系统射出的多个上述第二光线束各自的主光线彼此的交叉部位为止的距离以上，或者是从上述第二折射光学系统的光射出面侧的位置到多个上述第二光线束各自的主光线的假想延长线彼此的交叉部位为止的距离以上。

在多个上述凸曲面的焦点距离d1与从上述第二折射光学系统的光射出面侧的位置到从上述第二折射光学系统射出的多个上述第二光线束各自的主光线彼此的交叉部位、或多个上述第二光线束各自的主光线的假想延长线彼此的交叉部位为止的距离d2相比实质上极其长的情况下，能够使从各凸曲面射出的第二光线束之中的穿过远离主光线的位置的光线与上述各主光线大致平行地进行。

另一方面，在上述距离d1与上述距离d2实质上相等的情况下，针对从多个凸曲面射出的第二光线束之中的穿过远离主光线的位置的光线，也能够向与从同一上述半导体激光器单元射出的主光线彼此的聚光部位实质上相同的部位引导。也就是说，多个第二光线束中包含的全部光线被聚光到大致相同的部位，因此通过将后级的光学系统的入射面配置在该部位，能够将亮度极高的光引导至后级的光学系统。

另外，在设多个凸曲面的焦点距离(各凸曲面的焦点距离不同的情况下为焦点距离的平均值)为d1，设从第二折射光学系统的光射出面侧的位置到从第二折射光学系统射出的多个第二光线束各自的主光线彼此的交叉部位、或多个第二光线束各自的主光线的假想延长线彼此的交叉部位为止的距离为d2时，d1与d2的值实质上相同，可以是指|d1－d2|/d1≤0.1。

上述光源装置中，也可以是，上述第一折射光学系统在光射出面侧具有突出的曲面，上述第二折射光学系统相对于上述第一折射光学系统配置在比上述第一折射光学系统的焦点距离更远离的位置。

从第一折射光学系统射出的多个第二光线束的主光线彼此在第一折射光学系统的焦点的位置交叉。各第二光线束的上光线和下光线的宽度实质上是共通的，因此在第一折射光学系统的焦点的位置上，各第二光线束彼此完全重合。假如没有配置第二折射光学系统，则各第二光线束彼此随着远离第一折射光学系统的焦点的位置，相互具有扩散地行进。

另外，从第一折射光学系统射出的第二光线束呈现在主光线的位置上光强度最高、越远离主光线则光强度越急剧下降的配光分布，例如高斯分布那样的分布。

根据上述结构，至少从第一折射光学系统射出的多个第二光线束的主光线分别向第二折射光学系统的不同的平坦面(或凸曲面)入射。也就是说，各第二光线束之中的放射照度极高的光线在入射到不同的平坦面(或凸曲面)之后，被变换为与主光线实质上相同的方向，朝向大致相同的部位行进。其结果，多个第二光线束中包含的放射照度高的光线被聚光到大致相同的部位，因此通过将后级的光学系统的入射面配置在该部位，能够将高亮度的光引导到后级的光学系统。

在上述光源装置中，也可以是，上述第二折射光学系统配置在相邻的一对上述第二光线束之中的一方的上述第二光线束的上光线与另一方的上述第二光线束的下光线交叉的特定位置，或者比上述特定位置更远离上述第一折射光学系统的位置。

在上述特定位置上，相邻的一对上述第二光线束彼此完全被分离。假如没有配置第二折射光学系统，则各第二光线束彼此随着远离上述特定位置，相离距离变宽地分散行进。

也就是说，通过在上述特定位置或比该特定位置靠后级配置第二折射光学系统，从第一折射光学系统射出的多个第二光线束分别完全入射到第二折射光学系统所具备的倾斜角不同的平坦面(或凸曲面)。其结果，能够使各第二光线束中包含的放射照度高的光线聚光到几乎相同的部位。

上述第二折射光学系统可以配置在不被从相邻的上述半导体激光器单元射出的上述第二光线束入射的位置。这对应于规定第二折射光学系统相对于第一折射光学系统的相隔位置的优选的上限值。

假如将第二折射光学系统配置在从第一折射光学系统极远的位置，则从相邻的半导体激光器单元射出的第二光线束入射到该第二折射光学系。此时，可能发生以下的问题。

由于第二折射光学系统配置在从第一折射光学系统极远的位置，因此从同一第一折射光学系统射出的多个第二光线束彼此完全分离，进而以其相隔距离大的状态入射到第二折射光学系统的各平坦面(或各凸曲面)。其结果，第二折射光学系统中需要使各平坦面(或各凸曲面)变大或使各平坦面间(或各凸曲面间)的间隔变大，导致第二折射光学系统的规模变大。

进而，对于第二折射光学系统之中的位于多个光射出区域相邻的方向(例如后述的图7中的X方向)的端部的平坦面(或凸曲面)，入射从对应的第一折射光学系统射出的第二光线束。相对于此，对于第二折射光学系统之中的位于上述端部以外的部分的平坦面(或凸曲面)，除了来自对应的第一折射光学系统的第二光线束以外，还入射来自相邻的第一折射光学系统的第二光线束。在该情况下，第二光线束中包含的更多的光线朝向与主光线大为不同的方向行进，因此有可能光的利用效率降低。

相对于此，通过采用上述的结构，不用使第二折射光学系统的大小扩大到必要以上，能够提高光的利用效率。

本实用新型的投影仪的特征在于，利用从上述光源装置射出的光，对图像进行投影。

实用新型效果

根据本实用新型，实现使用多个半导体激光器芯片来抑制装置规模的扩大并且提高光输出的光源装置。

附图说明

图1A是示意地表示单发射体型的半导体激光器芯片的构造的立体图。

图1B是分为将从图1A的半导体激光器芯片射出的光线束从X方向观察的情况和从Y方向观察情况而示意地图示的图。

图2A是示意地表示在半导体激光器芯片的后级配置了准直透镜的情况下在YZ平面方向上行进的光线束的图。

图2B是示意地表示在半导体激光器芯片的后级配置了准直透镜的情况下在XZ平面方向上行进的光线束的图。

图3A是示意地表示多发射体型的半导体激光器芯片的构造的立体图。

图3B是分为将从图3A的半导体激光器芯片射出的光线束从X方向观察的情况和从Y方向观察的情况而示意地图示的图。

图4是示意地表示在图3A的半导体激光器芯片的后级配置了准直透镜的情况下在XZ平面方向上行进的光线束的图。

图5是示意地表示在与图4的结构相比扩大了发射体间的距离的情况下在XZ平面方向上行进的光线束的图。

图6是示意地表示在配置多组图3A的半导体激光器芯片和准直透镜，并将从各准直透镜射出的光线束通过聚光透镜聚光的情况下，在XZ平面方向行进的光线束的图。

图7是示意地表示光源装置的一个实施方式的结构的图。

图8是从图7中提取相邻的两个半导体激光器单元和在其后级配置的第二折射光学系统而图示的图。

图9是在图8中将从一个半导体激光器芯片所具备的光射出区域到第一折射光学系统的部分进行放大的图。

图10是在图8中将第二折射光学系统的附近的部分进行放大的图。

图11是在图8中将主光线以外的光线的显示省略而图示的示意性的图。

图12是在图11中将第二折射光学系统的构造设为其他形态的情况下的示意性的图。

图13是在图7中将第二折射光学系统的构造设为其他形态的情况下的示意性的图。

图14是在图11中将第二折射光学系统的构造设为其他形态的情况下的示意性的图。

图15是在图7中将第二折射光学系统的构造设为其他形态的情况下的示意性的图。

图16是示意地表示包括光源装置的投影仪的结构例的图。

图17是示意地表示光源装置的其他实施方式的结构的图。

图18是示意地表示光源装置的其他实施方式的结构的图。

附图标记说明

1：光源装置；

2：半导体激光器单元；

3：第二折射光学系统；

5：半导体激光器芯片；

6：第一折射光学系统；

10、20：光射出区域(发射体)；

11、21：第一光线束；

31、32：第二折射光学系统的平坦面；

33：第二折射光学系统的凸曲面；

40：后级光学系统；

51：构成第二折射光学系统的一部分的折射光学系统；

52：构成第二折射光学系统的一部分的聚光透镜；

61：第一折射光学系统的光轴；

63：第二折射光学系统的光轴；

70：聚光区域；

80：照明光学系统；

81：扩散板；

82：透镜；

83：二向色镜；

84：荧光体轮；

85：镜；

86：滤光器轮；

87：柱型积分仪；

90：影像光学系统；

91：透镜；

92：全反射棱镜；

93：DMD；

94：投射透镜；

100、110：半导体激光器芯片；

101、111、112：发射体；

101L、111L、112L：从发射体射出的光线束；

102：准直透镜；

120：聚光透镜；

131、132：成像位置；

f6：第一折射光学系统的焦点距离。

具体实施方式

以下，适当参照附图对本实用新型的光源装置以及投影仪的各实施方式进行说明。另外，以下的各附图都是示意地图示的，实际的尺寸与附图上的尺寸并不一定一致。

图7是示意地表示光源装置的一个实施方式的结构的图。光源装置1具备多个半导体激光器单元(2、2、……)、以及对应于各半导体激光器单元(2、2、……)的数量而配置的第二折射光学系统3。另外，图7中图示了从第二折射光学系统3射出的光被引导的后级光学系统40。关于第二折射光学系统3对应于各半导体激光器单元(2、2、……)的数量而配置这一点，参照图10在后面进行叙述。

半导体激光器单元2具备半导体激光器芯片5和第一折射光学系统6。图8是提取相邻的2个半导体激光器单元2和与该半导体激光器单元2对应地配置的第二折射光学系统3而图示的图。在本实施方式中，半导体激光器芯片5是具备多个光射出区域(10、20)的多发射体型的构造，示出与参照图3A来叙述的半导体激光器芯片110同样的形状。以下，与图3A同样，将光射出区域(10、20)相邻的方向设为X方向、将光轴方向设为Z方向、将与X以及Z方向正交的方向设为Y方向来进行说明。

图9是将图8中从一个半导体激光器芯片5所具备的光射出区域(10、20)到第一折射光学系统6的部分放大的图。

半导体激光器芯片5所具备的各光射出区域(10、20)的快轴方向(y方向)的宽度为2μm以下，作为一例是1μm。各光射出区域(10、20)的慢轴方向(X方向)的宽度为5μm以上且500μm以下，作为一例是80μm。各光射出区域(10、20)的间隔(X方向)为50μm以上且1000μm以下，作为一例是150μm。

半导体激光器芯片5从各光射出区域(10、20)射出大致圆锥形状的第一光线束(11、21)。此时，与参照图3B而叙述的同样，各光射出区域(10、20)关于Y方向形成于同一坐标位置，因此在从X方向观察时各第一光线束(11、21)完全重叠。另一方面，各光射出区域(10、20)关于X方向形成于不同的坐标位置，因此在从Y方向观察时各第一光线束(11、21)以各自的位置相偏离的方式被显示。图8及图9是示意地表示将各第一光线束(11、21)从Y方向观察时的光线图的图。

更详细地讲，如图9所示，第一光线束11由被上光线11a与下光线l1b夹着的光线群规定。将在上光线11a与下光线11b的之间行进的光线定义为主光线11m。同样，第一光线束21由被上光线21a与下光线21b夹着光线群规定，在其中间的位置存在主光线21m。为了方便，将主光线(11m、21m)用单点划线表示。另外，图8以及图9中，将第一折射光学系统6的光轴图示为光轴61。

半导体激光器芯片5以其中心位置5a位于对应的第一折射光学系统6的光轴61上的方式配置。其结果，各光射出区域(10、20)分别配置于关于X方向从光轴61离开的位置。进而，各个光射出区域(10、20)中，也在X方向上具有大小，因此在与光轴61近的一侧的端部与从光轴61远的一侧的端部之间，在各自距光轴61的距离上产生差。

半导体激光器芯片5和第一折射光学系统6在Z方向上相离开第一折射光学系统6的焦点距离f6而配置。由此，从半导体激光器芯片5的各光射出区域(10、20)射出的各第一光线束(11、21)由第一折射光学系统6折射，分别变换为作为大致平行光线束的第二光线束(12、22)。第一折射光学系统6只要是将各第一光线束(11、21)变换为作为大致平行光线束的第二光线束(12、22)的光学系统，由任何光学部件构成都可以。

如上所述，各光射出区域(10、20)分别配置于关于X方向从光轴61离开的位置。因此，作为大致平行光线束的第二光线束(12、22)各自的主光线(12m、22m)朝向第一折射光学系统6的后级的(光射出面侧的)焦点位置行进。其结果，第二光线束(12、22)分别作为大致平行光线束行进，但各自的行进方向不同。图8中图示了各第二光线束(12、22)交叉的情况。

第二光线束(12、22)被引导至配置在第一折射光学系统6的后级的第二折射光学系统3。图10是将图8中第二折射光学系统3附近的部分放大的图。此外，图11是为了说明的方便而从图8中省略主光线(12m、22m)以外的光线的显示而图示的图。

如图11所示，第二折射光学系统3具有设置在光入射面侧的平坦面31、以及设置在光射出面侧的示出多个不同的倾斜角(θa、θb、θc、θd、……)的多个平坦面(32a、32b、32c、32d、……)。另外，在第二折射光学系统3中，有时将倾斜角不同的多个平坦面统称为“平坦面32”。

在本实施方式中，平坦面31由与第二折射光学系统3的光轴63正交的面构成。第二折射光学系统3的光轴63是指穿过第二折射光学系统3整体的中央位置的光轴。另外，图11中由于仅图示了第二折射光学系统3的一部分，因此第二折射光学系统3也可以在X方向上包含平坦面(32a、32b、32c、32d)以外的平坦面32。

这里，各平坦面(32a、32b、32c、32d、……)的倾斜角(θa、θb、θc、θd、……)是指在XZ平面上、即在多个光射出区域(10、20)相邻接的方向(X方向)与第二折射光学系统3的光轴63的方向(Z方向)所成的平面上，以上述光轴63的方向为基准时的角度，关于该角度，根据旋转方向附加正负的值来区分。这里，将旋转方向为逆时针方向的情况设为正，将顺时针方向的情况设为负。此时，图11中图示的倾斜角(θa、θb、θc、θd、……)都是正的值。此外，图11中省略的图示的第二折射光学系统3的下半部分的平坦面32的倾斜角θ都是负的值。

对于第二折射光学系统3而言，以使入射到各平坦面(32a、32b、32c、32d、……)的第二光线束(12、22)各自的主光线(12m、22m)彼此的相隔距离dm(参照图10)缩小的方式设定各倾斜角(θa、θb、θc、θd、……)。更优选的是，以使各个主光线(12m、22m)彼此朝向实质上相同的部位的方式设定各倾斜角(θa、θb、θc、θd、……)。

更具体地讲，有关被入射从同一第一折射光学系统6射出的多个第二光线束(12、22)的平坦面群(例如32a和32b)，以距第二折射光学系统3的光轴63的距离越远，则倾斜角的绝对值越小的方式被设定。即，在图11的例中，各平坦面(32a、32b、32c、32d)的倾斜角被设定为，使得θa＜θb、θc＜θd成立。在图11中省略了图示的平坦面32中也同样。

若着眼于一个平坦面32a，则入射到该平坦面32a的第二光线束22的主光线22m对应于平坦面32a的倾斜角θa而折射，行进方向变换为朝向聚光区域70(参照图7)。第二光线束22由第一折射光学系统6变换为大致平行光线束，因此关于第二光线束22中包含的主光线22m以外的光线，也将行进方向变换为朝向与主光线22m实质上相同的方向。其结果，在聚光区域70内成像。

若着眼于其他平坦面32b，则入射到该平坦面32b的第二光线束12的主光线12m对应于平坦面32b的倾斜角θb而折射，行进方向变换为朝向上述聚光区域70(参照图7)。此时，关于第二光线束12中包含的主光线12m以外的光线，也将行进方向变换为朝向与主光线12m实质上相同的方向。其结果，在聚光区域70内成像。

在图11所示的例中，第二折射光学系统3对应于某一个半导体激光器单元2，具备：一部分3a，具有表示规定的倾斜角θa的平坦面32a；以及一部分3b，具有表示规定的倾斜角θb的平坦面32b。同样，第二折射光学系统3对应于其他半导体激光器单元2，具备：一部分3c，具有表示规定的倾斜角θc的平坦面32c；以及一部分3d，具有表示规定的倾斜角θd的平坦面32d。

也就是说，光源装置1所具备的第二折射光学系统3对应于半导体激光器单元2的数量，以及与各半导体激光器单元2所具备的光射出区域(10、20)的数量相应地包含表示不同的倾斜角的平坦面32。通过该结构，入射到各平坦面32的多个第二光线束(12、22)的主光线(12m、22m)的行进方向都被变换为，使得主光线彼此的相隔距离缩小，更优选的是朝向聚光区域70。此外，关于第二光线束(12、22)中包含的主光线(12m、22m)以外的光线，也将行进方向变换为朝向与各主光线(12m、22m)实质上相同的方向。其结果，从各第二折射光学系统3射出的第二光线束(12、22)都朝向相同的聚光区域70行进。其结果，各第二光线束(12、22)被引导至示出较窄的面积的聚光区域70内，因此通过在包含聚光区域70的区域中配置后级光学系统40的入射面，能够向后级光学系统40引导亮度高的光。

另外，如图8中图示，第二折射光学系统3优选的是配置在比相邻的一对第二光线束(12、22)之中的一方的第二光线束22的上光线22a与另一方的第二光线束12的下光线12b交叉的位置(特定位置)靠后级。此时，在向第二折射光学系统3的各平坦面(32a、32b、32c、32d、……)入射之前的阶段，相邻的第二光线束(12、22)彼此完全被分离，因此能够使各第二光线束(12、22)中包含的大致全部的光线向与各主光线(12m、22m)相同的方向行进。

第二折射光学系统3只要具有使入射的各第二光线束(12、22)的各主光线(12m、22m)的行进方向变换为朝向大致相同的位置的功能，由任何光学部件构成都可以。作为一例，第二折射光学系统3由具有多个平坦面32而成的棱镜构成。

另外，如图12以及图13所示，第二折射光学系统3也可以是包括按倾斜角不同的每个平坦面32(32a、32b、32c、32d、……)分割的多个光学元件(3a、3b、3c、3d、……)的结构。在该情况下，第二折射光学系统3具备与半导体激光器单元2的数量对应的数量的光学元件(3a、3b、3c、3d、……)。

此外，第二折射光学系统3也可以是代替倾斜角不同的平坦面32而具备以该平坦面32为基础的凸曲面33的结构。图14是仿照图11，示意地图示具备凸曲面33的第二折射光学系统3的一部分的图。

这里，以平坦面32为基础的凸曲面33是指表示在XZ平面上将由平坦面32构成的线段的起点和终点连结的圆弧状或椭圆弧状的曲线的曲面。更优选的是，主光线(12m、22m)所入射的部位中的凸曲面33的切平面的倾斜角被设定为，使得当各主光线(12m、22m)向凸曲面33入射时，各自的主光线(12m、22m)彼此朝向实质上相同的部位。

此时，凸曲面33的各焦点距离优选的是第二折射光学系统3与聚光区域70之间的距离以上，更优选的是两者实质上相同。在该情况下，关于各第二光线束(12、22)中包含的主光线(12m、22m)以外的光线，也能够使其聚光到与主光线(12m、22m)大致相同的部位，因此可实现亮度极高的光(参照图15)。

另外，在后级光学系统40的入射面比聚光区域70靠前级配置的情况下，在主光线(12m、22m)交叉的近前的位置处，各第二光线束(12、22)入射到后级光学系统40。在该情况下，各凸曲面33的焦点距离优选的是与假设后级光学系统40不存在而使主光线(12m、22m)假想地延长时两者交叉的部位和第二折射光学系统3之间的距离实质上相同。在该情况下，关于各第二光线束(12、22)中包含的主光线(12m、22m)以外的光线，也使其以聚光到主光线(12m、22m)的附近的状态向后级光学系统40入射。

作为后级光学系统40，根据从光源装置1射出的光的利用目的，可以采用柱型积分仪、透镜等各种光学系统。

图16是示意地表示包括上述的光源装置1的投影仪的结构例的图。投影仪9具备包括光源装置1的照明光学系统80、以及影像光学系统90，该影像光学系统90根据从照明光学系统80引导的光生成影像光并投影到屏幕上。另外，在该例中，图7中图示的后级光学系统40对应于配置在光源装置1的后级的照明光学系统80的要素。

在图16所示的例子中，设想使光源装置1为蓝色用光源的情况。从光源装置1射出的亮度高的蓝色光在根据需要由扩散板81减少干涉性之后，由透镜82变换为光束宽度窄的平行光，然后被引导至二向色镜83。蓝色光在被二向色镜83反射之后引导至荧光体轮84。此时，能够根据需要由透镜聚光。荧光体轮84中，按每规定的角度设有黄色荧光体的涂敷区域、绿色荧光体的涂敷区域、使蓝色光透射的缺口区域，对应于荧光体轮84的旋转，被荧光体轮84反射的光/或穿过荧光体轮84的光的波长变化。

穿过了荧光体轮84的蓝色光在根据需要经由透镜被平行光化之后，经由镜(85、85、85)再次回到二向色镜83。另外，根据需要在镜之间设置透镜。

被荧光体轮84反射的黄色光或绿色光透射二向色镜83。即，二向色镜83中，各色光被合成，并根据需要用透镜聚光之后，经由滤光器轮86入射到柱型积分仪87。滤光器轮86按每规定的角度设有：涂敷了将短波长成分截断的滤光器的区域、以及使光原样透射的区域。如果光透射滤光器区域，则短波长成分被截断，生成红色光。

对于穿过了柱型积分仪87的合成光，根据需要经由透镜调整光束宽度之后，入射到影像光学系统90。影像光学系统90是接受从照明光学系统80照射的光而生成影像的装置，例如具有透镜91、全反射棱镜92、以及DMD(数字微镜设备，注册商标)93。穿过了柱型积分仪87的合成光如果经由透镜91向全反射棱镜92入射，则被棱镜面反射之后引导至DMD93。DMD93具有多个可动式微镜，由未图示的控制部匹配于入射到各自的各色光的定时，并且根据所输入的影像信号进行控制。由DMD93进行调制后的光透射全反射棱镜92并引导至投射透镜94，经由投射透镜94投射到未图示的屏幕上。

如图16所示，投影仪9将由光源装置1生成的光作为光源来利用，由此能够利用亮度极高的光，因此能够大幅提高投影仪9的输出。

另外，说明了图16所示的投影仪9中调制装置由反射型的元件(DMD)构成的情况，但也可以由透射型的液晶元件构成。照明光学系统80、影像光学系统90可以根据调制装置的结构而适当变更。

[其他实施方式]

以下，对其他实施方式进行说明。

<1>参照图7等来叙述的半导体激光器芯片5是具有两个光射出区域(10、20)的多发射体型结构。该半导体激光器芯片5所具备的光射出区域的数量不限定于2个，也可以是3个以上。第二折射光学系统3所具备的倾斜角不同的平坦面(3a、3b、……)的数量根据同一半导体激光器单元2所包含的光射出区域的数量而设定。

相反，也可以是，各半导体激光器芯片5是例如参照图1A来叙述的具有单独的光射出区域的单发射体型结构，是来自多个半导体激光器芯片5的射出光向第一折射光学系统6入射的结构(参照图17)。进而，如图17所示，在来自多个半导体激光器芯片5的射出光向第一折射光学系统6入射的方式中，各半导体激光器芯片5也可以是多发射体型构造。此外，第一折射光学系统6只要与各半导体激光器芯片5对应地设置即可，即使该第一折射光学系统6自身被单独设置，也可以一体形成为阵列状。

〈2〉在上述实施方式中，设为第二折射光学系统3在与第一折射光学系统6相反侧的面、即光射出面侧具有倾斜角不同的多个平坦面32，但也可以在第一折射光学系统6侧的面、即光入射面侧具有倾斜角不同的多个平坦面32。在该情况下，也可以代替“平坦面32”而设为“凸曲面33”。

但是，根据角度的不同，入射到平坦面32的第二光线束(12、22)的一部分光线有可能全反射，因此从进一步提高光的利用效率的观点来看，第二折射光学系统3优选的是在光射出面侧设置平坦面32。

〈3〉在上述实施方式中，设想各半导体激光器芯片5为光射出区域(10、20)形成在半导体激光器芯片5的端面上的所谓的“端面发光型”构造的情况而进行了说明。但是，即使各半导体激光器芯片5为沿半导体层的层叠方向取出光的所谓的“面发光型”构造，也同样能够应用本实用新型。

<4>只要是将多个光线束进行聚光并向规定的照射对象物照射的应用，除了投影仪以外也能够应用本实用新型的光源装置1。作为一例，能够将光源装置1作为曝光装置用的光源来利用。

〈5〉如图18所示，第二折射光学系统3也可以是包括折射光学系统51和聚光透镜52的结构。折射光学系统51在光入射面侧具备倾斜角相互不同的平坦面(51a、51b)。此外，折射光学系统51在光射出面侧具备相对于光轴63正交的平坦面51c，以与该平坦面51c连结的方式配置有聚光透镜52。

平坦面(51a、51b)分别被入射从不同的光射出区域(10、20)射出的主光线，倾斜角被设定为使双方主光线大致平行。其结果，入射到折射光学系统51的第二光线束(12、22)作为大致平行光线束在折射光学系统51内行进。然后，如果向所连结的聚光透镜52入射，则第二光线束(12、22)的主光线(12m、22m)及在其周围行进的光线聚光到聚光透镜52的焦点。由此，与图15的结构同样，关于主光线(12m、22m)以外的光线，也能够使其聚光到与主光线(12m、22m)大致相同的部位，因此可实现亮度极高的光。

〈6〉上述的光源装置1所具备的光学配置方式只不过是一例，本实用新型并不限定于图示的各结构。例如，在某光学系统与其他光学系统之间，也可以适当存在用于使光的行进方向变化的反射光学系统。