特許 6812812 光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6812812

(24)【登録日】2020年12月21日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20210101AFI20201228BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   H01S5/40

【請求項の数】11

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-12560(P2017-12560)

(22)【出願日】2017年1月26日

(65)【公開番号】特開2018-120998(P2018-120998A)

(43)【公開日】2018年8月2日

【審査請求日】2019年7月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇貴

(72)【発明者】

【氏名】中西 裕美

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１６２８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７３１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を形成する光形成部と、
前記光形成部からの光を透過する出射窓を有し、前記光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備え、
前記光形成部は、
ベース部材と、
前記ベース部材上に搭載され、光を出射する第１の半導体発光素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記第１の半導体発光素子から出射される光と同一又は異なる波長の光を出射する第２の半導体発光素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記第１の半導体発光素子および前記第２の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、
前記ベース部材上に搭載され、前記第２の半導体発光素子と前記フィルタとの間であって前記第２の半導体発光素子から出射される光が通過する位置に配置され、前記第２の半導体発光素子から出射される光に対し透明で、かつ前記保護部材により取り囲まれる空間の雰囲気ガスと異なる屈折率を有する材料からなり、平板状の形状を有する光調節部材と、
を含む、光モジュール。

【請求項2】

前記光調節部材はガラスからなる請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記光調節部材の厚みは１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記第２の半導体発光素子から出射される光の光軸と、前記光調節部材の前記光が入射する入射面とのなす角度が８０°以上１００°以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記光調節部材を構成する材料の屈折率は、１．３以上３．０以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。

【請求項6】

前記光調節部材は、互いに平行な２つの主面を有する平板状の形状を有する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光モジュール。

【請求項7】

前記光形成部は、前記ベース部材上に搭載され、前記第１の半導体発光素子および前記第２の半導体発光素子から出射されるそれぞれの光と同一又は異なる波長の光を出射する第３の半導体発光素子をさらに含む、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。

【請求項8】

前記第１の半導体発光素子、前記第２の半導体発光素子および前記第３の半導体発光素子からなる群は、赤色の光を出射する半導体発光素子、緑色の光を出射する半導体発光素子および青色の光を出射する半導体発光素子を含む、請求項７に記載の光モジュール。

【請求項9】

前記第１の半導体発光素子、前記第２の半導体発光素子および前記第３の半導体発光素子はそれぞれレーザダイオードである、請求項７又は請求項８に記載の光モジュール。

【請求項10】

前記出射窓に設置され、前記光形成部から出射された光のスポットサイズを変換するレンズをさらに備える、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。

【請求項11】

前記レンズはコリメートレンズである、請求項１０に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

パッケージ内に半導体発光素子を配置した光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。このような光モジュールは、表示装置、光ピックアップ装置、光通信装置など、種々の装置の光源として用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−９３１０１号公報

【特許文献2】特開２００７−３２８８９５号公報

【特許文献3】特開２００７−１７９２５号公報

【特許文献4】特開２００７−６５６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体発光素子から出射される光は発散光である。複数の半導体発光素子から出射された光を合波して１つのレンズで集光し、各々の光の集光位置が所定の位置に一致するようにするためには、各半導体発光素子の配置される位置を個別に調整する必要がある。しかしながら、半導体発光素子をその位置を微調整しながら配置する、あるいは一旦配置した半導体発光素子の位置を再調整するのは容易ではない。

【0005】

そこで、複数の半導体発光素子から出射された複数の光を１つのレンズで集光する際に、各々の光の集光位置が所定の位置に一致するように実質的な光路の長さを調節することが容易となる光モジュールを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に従った光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載され、光を出射する第１の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、第１の半導体発光素子から出射される光と同一又は異なる波長の光を出射する第２の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、第２の半導体発光素子とフィルタとの間であって第２の半導体発光素子から出射される光が通過する位置に配置される、第２の半導体発光素子から出射される光に対し透明で、かつ空気と異なる屈折率を有する材料からなり、板状の形状を有する光調節部材と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

上記光モジュールによれば、複数の半導体発光素子から出射された複数の光を１つのレンズで集光する際に、各々の光の集光位置が所定の位置に一致するように実質的な光路の長さを調節することが容易となる光モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】光モジュールの構造を示す概略斜視図である。

【図2】光モジュールの構造を示す概略斜視図である。

【図3】光モジュールの構造を示す概略断面図である。

【図4】光調節部材により実質的な光路の長さが調節される状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載され、光を出射する第１の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、第１の半導体発光素子から出射される光と同一又は異なる波長の光を出射する第２の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、第２の半導体発光素子とフィルタとの間であって第２の半導体発光素子から出射される光が通過する位置に配置される、第２の半導体発光素子から出射される光に対し透明で、かつ空気と異なる屈折率を有する材料からなり、板状の形状を有する光調節部材と、を含む。

【0010】

本願の光モジュールでは、第２の半導体発光素子から出射される光に対し透明で、かつ保護部材により取り囲まれる空間の雰囲気ガスと異なる屈折率を有する材料からなり、板状の形状を有する光調節部材によって実質的な光路の長さを調節することができる。雰囲気ガス中を進行する光が光調節部材に入射すると、雰囲気ガスと光調節部材を構成する材料との屈折率の違いにより、光調節部材への入射時と光調節部材からの出射時それぞれで光は屈折する。この効果により、光調節部材から出射された光は、光路上にある第２の半導体発光素子の出射点とは別の点（仮想出射点）から出射され光調節部材を経ずに雰囲気ガス中を進行する光と同一の光の拡がり幅を有する。すなわち、光調節部材を用いて光を調節する効果は、第２の半導体発光素子の位置を調節する場合と実質的に等価となる。この効果を利用し、半導体発光素子の位置をあらかじめ厳密に調節が難しい場合でも、実質的な光路の長さを適切に調節することが容易となる。

【0011】

また実質的な光路の長さは、光調節部材の厚みと屈折率の選択により調節することができる。これにより、半導体発光素子の位置の調節を行うよりも簡易な方法で複数の半導体発光素子から出射された複数の光を１つのレンズで集光する際に、各々の光の集光位置が所定の位置に一致するように実質的な光路の長さを調節することができる。さらに光調節部材を設置する位置は第２の半導体発光素子とフィルタの間のどの位置でもよいことから、設計の自由度が高い。それに加え、光調節部材はレンズに比べて薄く安価に製造できるため、コストダウンに貢献する光モジュールを提供することができる。なお、フィルタとしては、たとえば波長選択性フィルタ、偏波合成フィルタなどを採用することができる。このように、上記光モジュールによれば、複数の半導体発光素子から出射された複数の光を１つのレンズで集光する際に、各々の光の集光位置が所定の位置に一致するように実質的な光路の長さを調節することが可能な光モジュールを提供することができる。

【0012】

上記光調節部材はガラスからなるものであってもよい。ガラスは加工や厚みの変更がしやすく、実質的な光路の長さを調節するのに適している。またガラスは透明性が高く入射する光の損失が少ない点で好ましい。

【0013】

光調節部材の厚みは１０μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。１０μｍ未満であれば、光調節部材の通過による光の拡がり幅の変化が少なく、実質的な光路の長さの調節効果が少ない。また３００μｍを超えると、実質的な光路の長さの調節効果は大きいが、光調節部材を配置するための広いスペースが必要となるため、光モジュールが大型化する。光調節部材の厚みは１０μｍ以上３００μｍ以下であれば、小型化が可能で、効率的に光を調節することができる光モジュールを提供することができる。

【0014】

上記光モジュールにおいて、第２の半導体発光素子から出射される光の光軸と、光調節部材の光が入射する入射面とのなす角度が８０°以上１００°以下であってもよい。光軸と入射面とのなす角度が９０°から大きくずれると、角度のずれ量に応じて光を適切に制御することが難しくなる。上記角度がこのような範囲であれば、適切に実質的な光路の長さを調節することが容易となる。

【0015】

光調節部材を構成する材料の屈折率は、１．３以上３．０以下であってもよい。屈折率が１．３未満であれば、実質的な光路の長さの調節効果が少ない。また屈折率が３．０を超えると、実質的な光路の長さが大きく変化しすぎるため、微調整が難しくなる。屈折率が１．３以上３．０以下の材料からなる光調節部材を用いることで、実質的な光路の長さをより適切に調節することができる。

【0016】

光調節部材は、互いに平行な２つの主面を有する平板状の形状を有していてもよい。このような光調節部材を用いることで光の調節がより容易となる。

【0017】

上記光モジュールにおいて、光形成部は、ベース部材上に搭載され、第１の半導体発光素子および第２の半導体発光素子から出射されるそれぞれの光と同一又は異なる波長の光を出射する第３の半導体発光素子をさらに含んでもよい。第３の半導体発光素子をさらに含むことにより、よりバリエーションに富んだ光を光モジュールから出射することができる。

【0018】

第１の半導体発光素子、第２の半導体発光素子および第３の半導体発光素子からなる群は、赤色の光を出射する半導体発光素子、緑色の光を出射する半導体発光素子および青色の光を出射する半導体発光素子を含んでもよい。赤、緑、青の光の三原色を出射する３つの半導体発光素子を含むことにより、これらの光を合波し、所望の色の光を形成することができる。

【0019】

上記光モジュールにおいて、上記第１の半導体発光素子、第２の半導体発光素子および第３の半導体発光素子はそれぞれレーザダイオードであってもよい。このようにすることにより、波長のばらつきの少ない出射光を得ることができる。

【0020】

上記光モジュールは、上記出射窓に設置され、光形成部から出射された光のスポットサイズを変換するレンズをさらに備えていてもよい。このようにすることにより、コンパクトな形状を維持しつつ、所望のスポットサイズの光を得ることができる。

【0021】

上記レンズはコリメートレンズであってもよい。このようにすることで、複数の光が適切に合波された平行光を得ることができる。

【0022】

［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかる光モジュールの実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0023】

まず、図１〜図３を参照して本実施の形態について説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。また、図３は、図２の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。

【0024】

図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、円盤上の形状を有するステム１０と、ステム１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を覆うようにステム１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置され、一方の主面１０Ａ側および他方の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン５１とを備えている。キャップ４０は、中空円筒状の形状を有する。キャップ４０は、ステム１０の主面１０Ａに接合される領域を含む側面４０Ａと、側面４０Ａのステム１０に接合される領域とは反対側に接続される、円形の頂面４０Ｂとを有する。ステム１０とキャップ４０とは、たとえばＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザ溶接、抵抗溶接などの手法により溶接され、気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、ステム１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。

【0025】

ステム１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気、乾燥窒素などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０の頂面４０Ｂには、光形成部２０からの光を透過する貫通孔である出射窓４１が形成されている。出射窓４１に、コリメートレンズとして球レンズ４３が設置される。球レンズ４３は、たとえばガラスからなっている。ステム１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。

【0026】

図２を参照して、光形成部２０は、半円柱状の形状を有するベース部材であるベースブロック６０を含む。ベースブロック６０は、長方形形状を有する搭載面６０Ａを有している。ベースブロック６０は、半円形状を有する底面において、ステム１０の一方の主面１０Ａに固定されている。搭載面６０Ａは、ステム１０の一方の主面１０Ａに対して交差するように、より具体的には垂直に配置される。ステム１０の一方の主面１０Ａおよび他方の主面１０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面に沿う。搭載面６０Ａは、Ｘ−Ｚ平面に沿う。

【0027】

図２および図３を参照して、搭載面６０Ａ上には、平板状の第１サブマウント７１が配置されている。そして、第１サブマウント７１上に、第１の半導体発光素子としての第１レーザダイオード８１が配置されている。第１レーザダイオード８１は、赤色の光を出射する。第１サブマウント７１および第１レーザダイオード８１は、第１レーザダイオード８１からの光が搭載面６０Ａの一の辺に沿って出射されるように配置される。

【0028】

搭載面６０Ａ上には、平板状の第２サブマウント７２が配置されている。そして、第２サブマウント７２上に、第２の半導体発光素子としての第２レーザダイオード８２が配置されている。第２レーザダイオード８２は、緑色の光を出射する。第２サブマウント７２および第２レーザダイオード８２は、第２レーザダイオード８２からの光が搭載面６０Ａの上記一の辺に交差する他の辺に沿って出射されるように配置される。第２サブマウント７２および第２レーザダイオード８２は、第２レーザダイオード８２からの光が、第１レーザダイオード８１からの光と交差する方向（直交する方向）に出射されるように配置される。

【0029】

搭載面６０Ａ上には、平板状の第３サブマウント７３が配置されている。そして、第３サブマウント７３上に、第３の半導体発光素子としての第３レーザダイオード８３が配置されている。第３レーザダイオード８３は、青色の光を出射する。第３サブマウント７３および第３レーザダイオード８３は、第３レーザダイオード８３からの光が搭載面６０Ａの上記他の辺に沿って出射されるように配置される。第３サブマウント７３および第３レーザダイオード８３は、第３レーザダイオード８３からの光が、第１レーザダイオード８１からの光と交差する方向（直交する方向）に出射されるように配置される。第３サブマウント７３および第３レーザダイオード８３は、第３レーザダイオード８３からの光が、第２レーザダイオード８２からの光に沿った方向（第２レーザダイオード８２からの光に平行な方向）に出射されるように配置される。

【0030】

第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３の光軸の高さ（搭載面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｙ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調節されて一致している。第１レーザダイオード８１は、Ｚ方向に光を出射する。第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３は、Ｘ方向に光を出射する。第１レーザダイオード８１の光の出射方向と第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３の光の出射方向とは交差する。より具体的には、第１レーザダイオード８１の光の出射方向と第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３の光の出射方向とは直交する。第３レーザダイオード８３の設置面である第３サブマウント７３の主面、第２レーザダイオード８２の設置面である第２サブマウント７２の主面および第１レーザダイオード８１の設置面である第１サブマウント７１の主面は、互いに平行である。

【0031】

第２レーザダイオード８２を出射した光路Ｌ４と交差する位置に対応する搭載面６０Ａ上の領域には、板状の形状を有する第１光調節部材３１が配置される。また第３レーザダイオード８３を出射した光路Ｌ６と交差する位置に対応する搭載面６０Ａ上の領域に、板状の形状を有する第２光調節部材３２が配置される。第１光調節部材３１は、互いに平行な主面３１Ａおよび主面３１Ｂを有する平板状の形状を有している。また第２光調節部材３２は、互いに平行な主面３２Ａおよび主面３２Ｂを有する平板状の形状を有している。

【0032】

第１光調節部材３１は、第２レーザダイオード８２と後述する第１フィルタ９１との間の、光路Ｌ_４と交差する位置に配置される。第２レーザダイオード８２からＸ軸方向に出射される光の光軸と、その光が入射する面である第１光調節部材３１の主面３１Ａとのなす角度は好ましくは８０°以上１００°以下、より好ましくは８５°以上９５°以下、さらに好ましくは９０°である。

【0033】

第２光調節部材３２は、第３レーザダイオード８３と後述する第２フィルタ９２との間の、光路Ｌ６と交差する位置に配置される。第３レーザダイオード８３からＸ軸方向に出射される光の光軸と、その光が入射する面である第２光調節部材３２の主面３２Ａとのなす角度は好ましくは８０°以上１００°以下、より好ましくは８５°以上９５°以下、さらに好ましくは９０°である。

【0034】

第１光調節部材３１は、第２レーザダイオード８２から出射される光に対し透明で、かつ空気と異なる屈折率を有する材料からなる。また第２光調節部材３２は、第３レーザダイオード８３から出射される光に対し透明で、かつ空気と異なる屈折率を有する材料からなる。第１光調節部材３１および第２光調節部材３２は、それぞれ屈折率が１．３以上３．０以下、好ましくは１．４以上２．０以下の材料により構成される。本実施の形態において、第１光調節部材３１および第２光調節部材３２は、それぞれ屈折率約１．５のガラス製の平板である。

【0035】

第１レーザダイオード８１を出射した光と、第２レーザダイオード８２を出射し、第１光調節部材３１を通過した光とが交差する位置に対応する搭載面６０Ａ上の領域には、第１フィルタ９１が配置される。第１レーザダイオード８１を出射した光と、第３レーザダイオード８３を出射し、第２光調節部材３１を通過した光とが交差する位置に対応する搭載面６０Ａ上の領域に、第２フィルタ９２が配置される。第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は、誘電体多層膜フィルタである。

【0036】

第１フィルタ９１は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９２は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は、第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３から出射された光を合波する。

【0037】

第１フィルタ９１および第２フィルタ９２の主面は、Ｚ方向およびＸ方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２の主面は、Ｚ方向（第１レーザダイオード８１の出射方向）およびＸ方向（第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３の出射方向）に対して４５°傾斜している。

【0038】

第１レーザダイオード８１から出射される光は、レンズを通過することなく第１フィルタ９１および第２フィルタ９２に到達する。第２レーザダイオード８２から出射される光は、レンズを通過することなく第１フィルタ９１および第２フィルタ９２に到達する。第３レーザダイオード８３から出射される光は、レンズを通過することなく第２フィルタ９２に到達する。すなわち、第１レーザダイオード８１と第１フィルタ９１との間には、レンズは配置されない。また、第２レーザダイオード８２と第１フィルタ９１との間には、レンズは配置されない。さらに、第３レーザダイオード８３と第２フィルタ９２との間には、レンズは配置されない。第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３からの光は、出射窓４１に配置された球面レンズ４３に到達する。

【0039】

図３を参照して、出射窓４１には、コリメートレンズとして球レンズ４３が配置されている。これにより、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２において合波された第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３からの発散光は、球レンズ４３によってコリメート光に変換されて光モジュール１から出射する。このような構造を採用することにより、第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２および第３レーザダイオード８３のそれぞれに対応するように搭載面６０Ａ上にレンズを配置する場合に比べて、光モジュール１を小型化しつつ、光モジュール１からコリメート光を出射させることができる。

【0040】

［光の調節］
次に、本実施の形態において、第１光調節部材３１により実質的な光路の長さが調節される機構を説明する。図４は光調節部材により実質的な光路の長さが調節される状態を示す模式図である。なお下記においては第２レーザダイオード８２から出射された光の実質的な光路の長さが第１光調節部材３１により調節される機構を説明するが、第３レーザダイオード８３から出射された光の実質的な光路の長さが第２光調節部材３２によって調節される機構も同じである。したがって、第３レーザダイオード８３から出射された光の実質的な光路の長さが調節される機構については説明を省略する。

【0041】

図３および図４を参照して、第２レーザダイオード８２の出射部８５から出射された緑色の発散光は、光路Ｌ_４に沿って進行し、外縁Ｌ_１１で示される光として第１光調節部材３１の主面３１Ａに入射する。第１光調節部材３１は屈折率が約１．５のガラスからなる。ガラスはステム１０とキャップ４０により取り囲まれる空間の雰囲気ガスと異なる屈折率を有する材料である。したがって、外縁Ｌ_１１で示される光として主面３１Ａに入射した光は、第１光調節部材３１内で屈折し、外縁Ｌ_１２で示される光となる。第１光調節部材３１を通過した光は第１光調節部材３１のもう一方の主面３１Ｂから出射される。主面３１Ｂから出射された光は外縁Ｌ_１３で示される光として第１フィルタ９１に到達する。

【0042】

第２レーザダイオード８２の出射部８５から出射された光は、第１光調節部材３１を通過することにより外縁Ｌ１３で示される光に変換される。外縁Ｌ１５で示される、第１光調節部材３１を通過しない光と比較すると、第１光調節部材３１を通過することにより光の拡がりが抑制される。外縁Ｌ１３で示される光は、仮想出射点８６から出射され第１光調節部材３１を通過することなく雰囲気ガス中を進行した、外縁Ｌ１４および外縁Ｌ１３で示される光の拡がり幅と最終的に同じになる。これは第２レーザダイオード８２の出射部８５を仮想出射点８６の位置にまでＸ軸側に距離Ｄだけ移動させた場合と同様の効果を奏する。したがって第２レーザダイオード８２を実装時に調節する複雑な作業を行わなくても適切に実質的な光路の長さが調節される。

【0043】

また、距離Ｄは、第１光調節部材３１の厚みｄを変更することにより調節できる。距離Ｄと第１光調節部材３１の厚みｄとの間には相関関係がある。第１光調節部材３１の厚みｄを大きくすれば、距離Ｄは大きくなる。逆に第１光調節部材３１の厚みｄを小さくすれば、距離Ｄは小さくなる。また第１光調節部材３１を構成する材料として、屈折率の異なる材料に変更することで距離Ｄを調節することもできる。

【0044】

本実施形態においては、第１レーザダイオード８１から出射される赤色の光を基準とし、第２レーザダイオード８２から出射される緑色の光が基準である赤色の光に適切に合波されるように第１の光調節部材３１により緑色の光の実質的な光路の長さが調節される。また第３レーザダイオード８３から出射される青色の光の実質的な光路の長さは、基準である赤色の光に適切に合波されるように第２の光調節部材３２により調節される。基準となる赤色の光に対しては調節する必要がないことから、赤色の光の光路Ｌ１上には光調節部材は配置されていない。

【0045】

第１光調節部材３１の適切な厚みや屈折率が決定されると、第１光調節部材３１は第１光調節部材３１が設置されるべき搭載面６０Ａ内の領域上に、たとえば紫外線硬化樹脂からなる接着剤を用いて固定される。第１光調節部材３１が設置されるべき搭載面６０Ａ内の領域は、第２レーザダイオード８２と第１フィルタ９１との間であって、第２レーザダイオード８２から出射される光が通過する光の経路Ｌ_４、光の経路Ｌ_４５および光の経路Ｌ_５を結ぶ直線上に位置する領域であれば特に限定されない。

【0046】

光モジュール１の製造工程において、第２レーザダイオード８２の実装位置を厳密に調節することにより光路の長さを調節するには高度な実装技術が必要となる。それに対し、本実施の形態における光モジュール１においては、第２レーザダイオード８２の実装位置を変更せずに、第１光調節部材３１の厚みや、第１光調節部材３１を構成する材料の屈折率を変更することにより実質的な光路の長さを調節することができる。したがって、第２レーザダイオード８２の実装位置を厳密に調節する必要がない。また光調節部材はレンズに比べて薄く、加工が容易で安価である。したがって小型化が可能でかつコストダウンに貢献する光モジュールを提供することができる。

【0047】

なお、上記サブマウントは、サブマウント上に搭載される素子等に熱膨張係数が近い材料からなるものとされ、たとえばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＣ（炭化珪素）、Ｓｉ（珪素）、ダイヤモンドなどからなるものとすることができる。また、ステムおよびキャップを構成する材料としては、たとえば熱伝導率の高い材料である鉄、銅などを採用してもよいし、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＣｕＷ（銅タングステン）、ＣｕＭｏ（銅モリブデン）などを採用してもよい。

【0048】

また上記実施形態においては、赤色の光を基準として緑色の光および青色の光を調節したが、赤色以外の光を基準としても構わない。しかしながら屈折率の大きい（波長の短い）光は、屈折率の異なる部材に入射したときの屈折率の変化も大きい。屈折率の大きい（波長の短い）光を調節するほうが屈折率の小さい（波長の長い）光を調節するよりも容易である。そのため赤色の光を基準とし、緑色および青色の出射点を調節するのが好ましい。また赤色の光の光路Ｌ_１上に光調節部材を配置することも可能である。

【0049】

また上記実施形態においては、第１レーザダイオード８１、第２レーザダイオード８２、および第３レーザダイオード８３から出射される光は、それぞれ波長の異なる複数の色であったが、これらのレーザダイオードのうち任意の２つまたは３つが同一の波長を有する同色の色を出射するものであってもよい。

【0050】

また上記実施形態においては、出射窓４１にコリメートレンズとして球レンズ４３が配置されている例を説明したが、光モジュール１はコリメートレンズなどのレンズを有していなくてもよい。例えば出射窓４１には球レンズ４３の代わりに平板ガラスが配置されていてもよい。また光モジュール１から出射される光の進行経路上にある、光モジュール１とは別の部材にコリメートレンズを配置することもできる。また上記光モジュールにおいては、集光位置を無限遠として設計してもよい。この場合、集光位置を無限遠として設計するために、コリメートレンズ以外の構造を採用してもよい。

【0051】

上記実施の形態の構造は、本願の光モジュールの構造の一例である。上記実施の形態においては、３個のレーザダイオードからの光が合波される場合について説明したが、２個のレーザダイオードからの光が合波されてもよいし、４個以上のレーザダイオードからの光が合波されてもよい。また、上記実施の形態では、半導体発光素子の一例としてレーザダイオードが採用される場合について説明したが、半導体発光素子として発光ダイオードが採用されてもよい。またこの場合においても、これらの半導体発光素子のうち任意の２つ以上が同一の波長を有する同色の色を出射するものであってもよい。

【0052】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本願の光モジュールは、複数の半導体発光素子を含む光モジュールが必要とされる分野において特に有利に適用され得る。

【符号の説明】

【0054】

１ 光モジュール
１０ ステム
１０Ａ，１０Ｂ 主面
２０ 光形成部
３１ 第１光調節部材
３１Ａ 入射面
３２ 第２光調節部材
３２Ａ 入射面
４０ キャップ
４０Ａ 側面
４０Ｂ 頂面
４１ 出射窓
４３ 球面レンズ
５１ リードピン
６０ ベースブロック
６０Ａ 搭載面
７１ 第１サブマウント
７２ 第２サブマウント
７３ 第３サブマウント
８１ 第１レーザダイオード
８２ 第２レーザダイオード
８３ 第３レーザダイオード
８５ 出射部
８６ 仮想出射点
９１ 第１フィルタ
９２ 第２フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】