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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023112922
(43)【公開日】2023-08-15
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02255 20210101AFI20230807BHJP
H01S 5/024 20060101ALI20230807BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02255
H01S5/024
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022014952
(22)【出願日】2022-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】319006036
【氏名又は名称】シャープ福山レーザー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 幸司
(72)【発明者】
【氏名】小野 高志
(72)【発明者】
【氏名】近藤 佑平
(72)【発明者】
【氏名】増井 克栄
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 弘一
(72)【発明者】
【氏名】香川 利雄
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173MC01
5F173MC12
5F173MD14
5F173MD35
5F173ME03
5F173ME15
5F173ME22
5F173ME31
5F173ME34
5F173ME44
5F173ME57
5F173MF28
5F173MF40
(57)【要約】
【課題】平面視における基板上での複数のサブマウントの占有面積を小さくすることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた複数のサブマウントと、前記複数のサブマウントにそれぞれ搭載され、かつ、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、を備え、前記複数のレーザー発光素子の複数の長さ方向は、それぞれ、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向に平面視において交差する。
【選択図】図１
【解決手段】発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた複数のサブマウントと、前記複数のサブマウントにそれぞれ搭載され、かつ、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、を備え、前記複数のレーザー発光素子の複数の長さ方向は、それぞれ、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向に平面視において交差する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に設けられた複数のサブマウントと、
前記複数のサブマウントにそれぞれ搭載され、かつ、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、を備え、
前記複数のレーザー発光素子の複数の長さ方向は、それぞれ、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向に平面視において交差する、発光装置。
前記基板上に設けられた複数のサブマウントと、
前記複数のサブマウントにそれぞれ搭載され、かつ、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、を備え、
前記複数のレーザー発光素子の複数の長さ方向は、それぞれ、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向に平面視において交差する、発光装置。
【請求項2】
前記複数のレーザー発光素子は、１対１の関係で、前記複数のサブマウントに搭載された、請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
平面視において、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向は、互いに平行である、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項4】
前記複数のレーザー発光素子のそれぞれに関しては、平面視において、幅方向における一方の角部が、前記幅方向における他方の角部よりも多く、前記複数のサブマウントのそれぞれの長さ方向における端面から突出した、請求項１～３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項5】
前記複数のレーザー発光素子は、仮想平面に対して、鏡面対称に配置された、請求項１～４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項6】
前記複数のレーザー光を反射するミラー部をさらに備えた、請求項１～５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項7】
前記基板は、凹部を有し、
前記ミラー部は、前記凹部に設けられた、請求項６に記載の発光装置。
前記ミラー部は、前記凹部に設けられた、請求項６に記載の発光装置。
【請求項8】
前記ミラー部で反射した前記複数のレーザー光の波長を変換して透過させる波長変換部材をさらに備えた、請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項9】
前記波長変換部材における前記複数のレーザー光の照射領域において、前記複数のレーザー光のうちの１つのレーザー光の少なくとも一部が前記複数のレーザー光のうちの他のレーザー光の少なくとも一部に重なるように、前記複数のレーザー光が前記波長変換部材に照射される、請求項８に記載の発光装置。
【請求項10】
前記波長変換部材において前記複数のレーザー光の複数の照射領域の複数の長さ方向が互いに平行になるように、前記複数のレーザー光が前記波長変換部材に照射される、請求項９に記載の発光装置。
【請求項11】
複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、
前記複数のレーザー光を反射するミラー部と、
前記ミラー部で反射された前記複数のレーザー光を透過させる窓部材と、
前記窓部材を透過した前記複数のレーザー光が照射される波長変換部材と、
前記窓部材を取り囲みながら、前記複数のレーザー素子および前記ミラー部を覆うように設けられたキャップ部材と、を備え、
前記キャップ部材は、前記波長変換部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する、発光装置。
前記複数のレーザー光を反射するミラー部と、
前記ミラー部で反射された前記複数のレーザー光を透過させる窓部材と、
前記窓部材を透過した前記複数のレーザー光が照射される波長変換部材と、
前記窓部材を取り囲みながら、前記複数のレーザー素子および前記ミラー部を覆うように設けられたキャップ部材と、を備え、
前記キャップ部材は、前記波長変換部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する、発光装置。
【請求項12】
前記キャップ部材は、前記窓部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項13】
前記キャップ部材の熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、請求項１１または１２に記載の発光装置。
【請求項14】
前記キャップ部材は、金属、金属合金、または、シリコンからなる、請求項１１～１３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項15】
前記金属は、アルミニウムまたは銅であり、前記金属合金は、アルミニウム合金または銅合金である、請求項１４に記載の発光装置。
【請求項16】
前記キャップ部材は、前記波長変換部材に接触している、請求項１１～１５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項17】
前記キャップ部材は、前記複数のレーザー光の外周部の進行を遮るように配置されている、請求項１１～１６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項18】
前記波長変換部材における前記複数のレーザー光の照射領域において、前記複数のレーザー光のうちの１つのレーザー光の少なくとも一部が前記複数のレーザー光のうちの他のレーザー光の少なくとも一部に重なるように、前記複数のレーザー光が前記波長変換部材に照射された、請求項１１～１６のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示されているように、複数のレーザー発光素子から発せられた複数のレーザー光を、１つのミラー部で反射させた後、波長変換部材において重ね合わせることにより、レーザーの出力を向上させる発光装置の開発が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／２５１２３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した特許文献１に開示された技術によれば、複数のレーザー光を波長変換部材で重ね合わせるように複数のレーザー発光素子を設置する。特許文献１では、複数のレーザー発光素子の複数の長手方向がそれぞれ複数のサブマウントの長手方向に平行な状態で設けられている。また、複数のレーザー発光素子の複数の長手方向がミラー部でほぼ同じ位置を指すように、複数のサブマウント自体が基板上にそれらの長手方向が平面視において互いに交差するように配置されている。このため、平面視における基板上での複数のサブマウントの占有面積が大きくなってしまい、結果として、発光装置全体の小型化に支障をきたすという問題が生じる（問題１）。
【0005】
本開示は、前述の問題１に鑑みなされたものである。本開示の第１の目的は、平面視における基板上での複数のサブマウントの占有面積を小さくすることができる発光装置を提供することである。
【0006】
また、上記した特許文献１に開示された技術によれば、複数のレーザー光を重ね合わせたことに起因して波長変換部材での発熱量が大きくなってしまう。その結果、波長変換部材での発熱に起因して発光装置の不具合が発生するという問題が生じる（問題２）。
【0007】
本開示は、前述の問題２に鑑みなされたものである。本開示の第２の目的は、波長変換材での発熱に起因した不具合の発生を抑制することができる発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の問題１を解決するために、本開示の発光装置の第１の態様は、基板と、前記基板上に設けられた複数のサブマウントと、前記複数のサブマウントにそれぞれ搭載され、かつ、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、を備え、前記複数のレーザー発光素子の複数の長さ方向は、それぞれ、前記複数のサブマウントの複数の長さ方向に平面視において交差する。
【0009】
上述の問題２を解決するために、本開示の発光装置の第２の態様は、複数のレーザー光をそれぞれ発する複数のレーザー発光素子と、前記複数のレーザー光を反射するミラー部と、前記ミラー部で反射された前記複数のレーザー光を透過させる窓部材と、前記窓部材を透過した前記複数のレーザー光が照射される波長変換部材と、前記窓部材を取り囲みながら、前記複数のレーザー素子および前記ミラー部を覆うように設けられたキャップ部材と、を備え、前記キャップ部材は、前記波長変換部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図4】実施の形態１の発光装置の平面視におけるレーザー発光素子の長さ方向の基準方向に対する回転角と、レーザー発光素子同士の間の距離との関係を示すグラフである。
【図5】実施の形態１の発光装置の波長変換材料における複数のレーザー光の複数の照射領域を示す図である。
【図7】実施の形態１の発光装置のレーザー発光素子およびサブマウントの製造工程を説明するための図である。
【図8】比較例の発光装置の製造工程を説明するための第１図である。
【図9】比較例の発光装置の製造工程を説明するための第２図である。
【図10】実施の形態１の変形例１の発光装置の横断面図である。
【図11】実施の形態１の変形例２の発光装置の横断面図である。
【図13】実施の形態２の発光装置の波長変換材料における複数のレーザー光の複数の照射領域を示す図である。
【図17】実施の形態５の発光装置の縦断面図である。
【図19】実施の形態６の発光装置のミラー部の斜視図である。
【図21】実施の形態６の変形例の発光装置のミラー部の斜視図である。
【図22】実施の形態７の発光装置の横断面図である。
【図23】実施の形態７の変形例１の発光装置の横断面図である。
【図24】実施の形態７の変形例２発光装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の発光装置を、図面を参照しながら説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、同一又は同等の要素の重複する説明は繰り返さない。
【0012】
本明細書においては、平面視における「長さ方向」という用語は、長方形の長辺方向に沿った方向を含むとともに、長さと幅とを特定できるような平面形状の長さ方向に沿った方向（または平行な方向）を含む。本明細書においては、平面視における「幅方向」という用語は、長方形の短辺方向に沿った方向（または平行な方向）を含むとともに、長さと幅とを特定できるような平面形状の幅方向に沿った方向を含む。
【0013】
本明細書においては、「平行に」という用語は、数学的に平行であることを意味するものではなく、設計上で平行に製造することを意図されているものであって、製造上の誤差を含む平行であってもよいことを意味している。本明細書においては、「直交する」という用語は、数学的に直交することを意味するものではなく、設計上で直交するように製造することを意図されているものであって、製造上の誤差を含むように直交するものであってもよいことを意味している。
【0014】
本明細書においては、「直方体」および「長方形」という用語は、幾何学的な意味での直方体および長方形を意味しない。本明細書においては、直方体および長方形の角部が面取りされていたり丸みをおびていたりする形状は、直方体および長方形に含まれるものとする。
【0015】
本明細書において、「鏡面対称」という用語は、幾何学的な鏡面対称だけでなく、設計上で鏡面対称に製造することを意図されているものであって、製造上生じ得る誤差を含む状態で、ほぼ鏡面対称に設けられているものも含むことを意味している。
【0016】
実施の形態の各図面においては、レーザー光Ｌの軌跡が点線で示されているものもある。これは、本来、レーザー光Ｌは拡がりながら直進するものであるからである。しかしながら、図面の中には、簡略化のために、レーザー光Ｌの広がりの中心の光線の軌跡のみが矢印で示されているものもある。
【0017】
【0018】
図１は、本実施の形態の発光装置Ｐの横断面図であって、図２および図３のＩ－Ｉ線断面図である。図２は、本実施の形態の発光装置Ｐの縦断面図であって、図１および図３のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図３は、本実施の形態の発光装置Ｐの縦断面図であって、図１および図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
【0019】
【0020】
基板Ｓは、平板状の部材であり、本実施の形態においては、主表面ＰＳから所定の深さにかけて凹部ＣＯを有する。複数のサブマウントＳＭは、基板Ｓ上に設けられている。複数のサブマウンドＳＭは、サブマウントＳＭ１とサブマウントＳＭ２と有している。サブマウントＳＭ１およびサブマウントＳＭ２のいずれも、直方体をなし、平面視において、長方形をなしている。なお、基板Ｓは、平板上の外周部から立ち上がる側壁部を有するものであってもよい。
【0021】
複数のレーザー発光素子ＬＤは、それぞれ、複数のサブマウントＳＭにそれぞれ搭載されている。具体的に言うと、複数のレーザー発光素子ＬＤは、１対１の関係で、複数のサブマウントＳＭに搭載されている。複数のレーザー発光素子ＬＤは、レーザー発光素子ＬＤ１およびレーザー発光素子ＬＤ２を有する。
【0022】
レーザー発光素子ＬＤ１は、その長さ方向に平行にレーザー光Ｌ１を発する。レーザー発光素子ＬＤ２も、その長さ方向に平行にレーザー光Ｌ２を発する。レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２は、いずれも、半導体発光素子である。
【0023】
複数のレーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２は、仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている。前述の仮想平面は、たとえば、ミラー部Ｍの長手方向に垂直な面であって、レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２との間に存在すると想像される面である。仮想平面は、鏡面対称の基準となる面である。凹部ＣＯに設けられているミラー部Ｍは、長方形の反射面ＭＳを有している。ミラー部Ｍは、複数のレーザー光ＬＤ１およびＬＤ２のそれぞれを反射面ＭＳで反射する。
【0024】
窓部材Ｗは、ミラー部Ｍで反射された複数のレーザー光Ｌ１およびＬ２を透過させる透明部材で形成されている。波長変換部材ＷＣは、ミラー部Ｍで反射した複数のレーザー光Ｌ１およびＬ２のそれぞれの波長を変換して透過させる。波長変換部材ＷＣは、蛍光体を含む。波長変換部材ＷＣは、レーザー光Ｌの波長を変換する。
【0025】
キャップ部材ＣＡは、窓部材Ｗを取り囲みながら、複数のレーザー素子ＬＤおよびミラー部Ｍを覆うように設けられている。キャップ部材ＣＡは、基板Ｓの主表面ＰＳに対向する天井部Ｔと、基板Ｓの主表面ＰＳから天井部Ｔまで立ち上がる側壁部ＳＷと、を備えている。
【0026】
キャップ部材ＣＡは、波長変換部材ＷＣの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。キャップ部材ＣＡは、窓部材Ｗの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。キャップ部材ＣＡの熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。キャップ部材ＣＡは、金属、金属合金、または、シリコンからなる。金属は、例えばアルミニウムまたは銅であり、金属合金は、例えばアルミニウム合金または銅合金である。
【0027】
キャップ部材ＣＡは、波長変換部材ＷＣに接触している。キャップ部材ＣＡは、複数のレーザー光Ｌ１およびＬ２の外周部の進行を遮るように配置されている。なお、キャップ部材ＣＡは、天井部Ｔと側壁部ＳＷとを有しているが、基板Ｓが基板Ｓの外周部から立ち上がる側壁部を有している場合には、天井部Ｔのみを有する板形状または蓋形状をなしていてもよい。
【0028】
複数のレーザー発光素子ＬＤの複数の長さ方向は、それぞれ、複数のサブマウントＳＭの複数の長さ方向（Ｘ軸方向）に平面視において交差する。つまり、レーザー発光素子ＬＤ１の長さ方向は、サブマウントＳＭ１の長さ方向（Ｘ軸方向）に平面視において交差する。レーザー発光素子ＬＤ２の長さ方向は、サブマウントＳＭ２の長さ方向（Ｘ軸方向）に平面視において交差する。また、複数のサブマウントＳＭの複数の長さ方向（Ｘ軸方向）は、平面視において互いに平行である。さらに、複数のサブマウントＳＭの複数の長さ方向（Ｘ軸方向）のそれぞれがミラー部Ｍの長さ方向（Ｙ軸方向）に平面視において直交する。
【0029】
より具体的に言うと、発光装置Ｐは、次のような構成を有している。
【0030】
平面視において長方形をなすレーザー発光素子ＬＤ１は、平面視において長方形をなすサブマウントＳＭ１の上に半田を介して載置されている。レーザー発光素子ＬＤ１は、レーザー発光素子ＬＤ１の長さ方向、すなわち長方形の長辺方向に平行にレーザー光Ｌ１を発する。平面視において長方形をなすレーザー発光素子ＬＤ２は、平面視において長方形をなすサブマウントＳＭ２の上に半田を介して載置されている。レーザー発光素子ＬＤ２は、レーザー発光素子ＬＤ２の長さ方向、すなわち長方形の長辺方向に平行にレーザー光Ｌ２を発する。
【0031】
発光装置Ｐの平面視において、レーザー発光素子ＬＤ１の長さ方向、すなわち、レーザー光Ｌ１の進行方向が、サブマウントＳＭ１の長さ方向（Ｘ軸方向）に対して角度θ１だけ傾いている。また、発光装置Ｐの平面視において、レーザー発光素子ＬＤ２の長さ方向、すなわちレーザー光Ｌ２の進行方向が、サブマウントＳＭ２の長さ方向（Ｘ軸方向）に対して角度θ２だけ傾いている。角度θ１は、角度θ２と絶対値が同一であるが、正負の符号が逆である。つまり、θ２＝－θ１である。なお、θ１とθ２との絶対値は、厳密な意味で同一でなくてもよく、同一になるように意図されているのであれば、製造上の誤差に起因した相違を有していてもよい。
【0032】
レーザー発光素子ＬＤ１に関しては、平面視において、幅方向、すなわち長方形の短辺方向における一方の角部Ａ１Ｌが、その幅方向における他方の角部Ａ１Ｒよりも多く、サブマウントＳＭ１の長さ方向における端面Ｅ１から突出している。また、レーザー発光素子ＬＤ２に関しては、平面視において、幅方向、すなわち長方形の短辺方向における一方の角部Ａ２Ｒが、その幅方向における他方の角部Ａ２Ｌよりも多く、サブマウントＳＭ２の長さ方向における端面Ｅ２から突出している。これによれば、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２は、それぞれ、レーザー光Ｌ１およびＬ２の出射点が、それぞれ、サブマウントＳＭ１およびＳＭ２の端面Ｅ１およびＥ２よりも突出した位置にある。そのため、サブマウントＳＭ１およびＳＭ２は、それぞれ、出射点から広がりながら進行するレーザー光Ｌ１およびＬ２の進路から外れた位置に設けられているため、レーザー光Ｌ１およびＬ２の進行を阻害しない。
【0033】
サブマウントＳＭ１の長さ方向（Ｘ軸方向）が、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に対して平面視において直交する。そのため、発光装置Ｐの平面視において、レーザー発光素子ＬＤ１の長さ方向は、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に直交するミラー部Ｍの短辺方向（つまりサブマウントＳＭ１の長さ方向でありＸ軸方向）に対して回転角θ１だけ傾いている。発光装置Ｐの平面視において、レーザー発光素子ＬＤ２の長さ方向は、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に直交するミラー部Ｍの短辺方向（つまりサブマウントＳＭ２の長さ方向でありＸ軸方向）に対して回転角θ２だけ傾いている。レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２とは、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に直交する平面（ＺＸ平面）に対して鏡面対称に配置されている。
【0034】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２は、それぞれ、波長４５０ｎｍのレーザー光Ｌ１およびＬ２を発するレーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）のチップである。図示されていないが、このチップは上下方向にｐｎ接合を有するダイオードで形成されており、チップの上面および下面のそれぞれに極性を有する電極が設けられている。
【0035】
発光装置Ｐは、図示されていないが、チップを構成するダイオードの正負の両電極から引き出された金属ワイヤ線、基板Ｓ上の配線、および前述の金属ワイヤ線と外部の機器とを電気的に接続するための配線等を備えている。
【0036】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から出射したレーザー光Ｌ１およびＬ２のそれぞれは、ミラー部Ｍによってキャップ部材ＣＡの窓部材Ｗに向かって反射される。窓部材Ｗには、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２が存在する空間と反対側の空間に波長変換部材ＷＣとして機能する蛍光体発光部材が設けられている。レーザー光Ｌ１およびＬ２のそれぞれは波長変換部材ＷＣを構成する蛍光体発光部材に照射される。その結果、レーザー光Ｌ１およびＬ２のそれぞれの波長変換が生じる。
【0037】
蛍光体発光部材としては、プレート状の単結晶蛍光体、公知の種々の蛍光体板、蛍光体層、または、蛍光体粒子が含有された印刷膜などが用いられ得る。本実施の形態においては、蛍光体発光部材として、単結晶ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体板が用いられる。
【0038】
本実施の形態の波長変換部材ＷＣは、蛍光体を含有する部材である。しかしながら、波長変換部材ＷＣは、たとえば、透明な基材(一例としてサファイア(Al2O3板)の上に蛍光体粉末(一例として粉末のＹＡＧ蛍光体)がバインダによって接着されたものであってもよい。また、波長変換部材ＷＣは、透明な基材の上に蛍光体粒子を含む膜が印刷されたものなど、透明な基材とその下面または上面上に設けられた蛍光体を含有する部材とが一体化されたものであってもよい。本実施の形態においては、蛍光体等を含む部分だけでなく、蛍光体等を含む部分と透明な基材とが一体化されたものも、波長変換部材ＷＣであると定義している。
【0039】
たとえば、単結晶、多結晶、またはセラミックの蛍光体板もしくは蛍光体シートが透明な基材(サファイア板)に張り付けて支持されているものについても、本明細書においては、透明な基材も含めて波長変換部材ＷＣと呼ぶ。さらに、たとえば、サファイア板の上に蛍光体を含有する印刷膜が形成された波長変換部材ＷＣを、サファイア板と窓部材Ｗが接するように、窓部材Ｗに、設置したり、貼り付けたりしてもよい。
【0040】
なお、平面視において、波長変換部材ＷＣのサイズは、窓部材Ｗのサイズと同一か、または、それよりも大きいことが好ましい。言い換えると、平面視において、波長変換部材ＷＣは、窓部材Ｗと同一形状か、または、窓部材Ｗの全体を覆う形状を有していることが好ましい。
【0041】
ミラー部Ｍは、例えばその横断面が直角二等辺三角形をなす三角柱である。この三角柱のミラー部Ｍは、基板Ｓの主表面ＰＳに対して４５度をなす反射面ＭＳを有している。反射面ＭＳは平面である。ミラー部Ｍは、レーザー光Ｌ１およびＬ２の進行方向を変換させる。ミラー部Ｍはアルミニウムまたは銀などの高反射率を有する金属で形成されていてもよい。また、ミラー部Ｍは、表面に誘電体多層膜ミラー部が設けられた任意の素材で構成されていてもよい。ミラー部Ｍは基板Ｓの主表面ＰＳから所定の深さにかけて形成された凹部ＣＯの中に設けられている。なお、ミラー部Ｍの形状は三角柱に限らない。他の多角柱の一側面をミラー部として利用してもよく、また平坦な板材の平面部をミラー部として利用してもよい。
【0042】
なお、本実施の形態においては、ミラー部Ｍは、基板Ｓおよびキャップ部材ＣＡから独立した部材であるが、基板Ｓの一部であってもよく、また、キャップ部材ＣＡの一部であってもよい。
【0043】
波長変換部材ＷＣの表面における複数のレーザー光Ｌの複数の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２（図５参照）は、半導体レーザーの特性上、それぞれ楕円形をなしている。波長変換部材ＷＣにおける複数のレーザー光Ｌの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２において、次のことが言える。複数のレーザー光Ｌのうちの１つのレーザー光ＬＤＳ１の少なくとも一部が複数のレーザー光のうちの他のレーザー光ＬＤＳ２の少なくとも一部に重なるように、複数のレーザー光Ｌが波長変換部材ＷＣに照射される。
【0044】
波長変換部材ＷＣにおいて複数のレーザー光Ｌの複数の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２の複数の長さ方向（楕円の長軸方向）が互いに平行になるように、複数のレーザー光Ｌが波長変換部材ＷＣに照射される。
【0045】
複数のレーザー光Ｌのミラー部Ｍの反射面ＭＳに対する複数の入射角が互いに異なるように、具体的には、入射角の正負が逆でかつ絶対値が同一になるように、複数のレーザー発光素子ＬＤがミラー部Ｍに対して配置されている。
【0046】
本実施の形態のキャップ部材ＣＡは、板状のシリコンに凹部を設けることによって形成されたものである。キャップ部材ＣＡは、凹部の底部を天井部Ｔとし、かつ、凹部の側壁部を側壁部ＳＷとして、基板Ｓの主表面ＰＳを覆うように設けられている。キャップ部材ＣＡの天井部Ｔは、窓部材Ｗを有している。その窓部材Ｗは、キャップ部材ＣＡの開口に透明なガラスが嵌合されることにより形成されている。
【0047】
このキャップ部材ＣＡは、シリコン（熱伝導率１４８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）以外の高熱伝導性材料で形成されていてもよい。たとえば、キャップ部材ＣＡは、アルミニウム＜２３７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］＞、または銅＜３９８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］などで構成されていてもよい。この窓部材Ｗを取り囲むキャップ部材ＣＡの天井部Ｔを構成する材料としては、波長変換部材ＷＣ（蛍光体発光部材）で発せられた熱を排出する効率を高める観点から、上記のような高熱伝導材料にて構成されていることが好ましい。より具体的には、キャップ部材ＣＡの熱伝導率は、波長変換部材ＷＣの熱伝導率より高くなければならない。キャップ部材ＣＡは、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であることが好ましい。
【0048】
一般に、蛍光体として用いられたＹＡＧの熱伝導率は約１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、その支持部材として用いられ得るサファイア（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率が約４０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。そのため、キャップ部材ＣＡの天上部Ｔの材料としては、熱伝導率５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の材料を用いることは、波長変換部材ＷＣで発せられた熱を効果的に排出する機能を有していると言える。
【0049】
このキャップ部材ＣＡは半田により基板Ｓと接合されている。波長変換部材ＷＣで発せられた熱は、キャップ部材ＣＡの天井部Ｔを経由して、キャップ部材ＣＡの側壁部ＳＷの下面から基板Ｓへ伝達されることが好ましい。つまり、キャップ部材ＣＡの天井部Ｔから基板Ｓまでの間に熱の伝導および伝達を妨げる部材は設けられていないことが好ましい。
【0050】
窓部材Ｗは、ガラス、プラスチック、またはサファイアなど、レーザー光Ｌに対して透明な材料であれば、いかなる材料で形成されていてもよいが、耐熱性が高い材料で形成されていることが好ましい。波長変換部材ＷＣ（蛍光体発光部材）は、レーザー光Ｌの波長を変換するものであれば、いかなるものであってもよい。本実施の形態の発光装置Ｐは、４５０ｎｍの青色のレーザー光Ｌを、蛍光体発光部材により白色に変換し、このデバイスを白色光源として機能する波長変換部材ＷＣを有している。
【0051】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から出射された２つのレーザー光Ｌ1，Ｌ２は、それぞれ、ミラー部Ｍで反射されることにより、進行方向が変更される。その後、ミラー部Ｍは、２つのレーザー光Ｌ1，Ｌ２の互いの一部同士が波長変換部材ＷＣの窓部材Ｗ側の面で重なるように、配置されている。
【0052】
図４は、実施の形態１の発光装置Ｐの平面視におけるレーザー発光素子ＬＤの長さ方向の基準方向（Ｘ軸方向）に対する回転角θ１，θ２のそれぞれの絶対値と、レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２との間の距離Ｄとの関係を示すグラフである。なお、距離Ｄは、図１および図３に示されるように、レーザー発光素子ＬＤ１のレーザー光Ｌ１の発光点とレーザー発光素子ＬＤ２のレーザー光Ｌ２の発光点との間の距離である。
【0053】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２のそれぞれにおける発光点からミラー部Ｍまでの距離を０．２５ｍｍとする。ミラー部Ｍにおいてレーザー光Ｌが照射される部分の中央部から波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材の下面までの距離を０．８０ｍｍとする。なお、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの基板Ｓの主表面ＰＳに対する傾斜角度は４５度であるものとする。また、ミラー部Ｍは、その反射面ＭＳに銀コーティングが施されたガラス製のプリズムにより形成されているものとする。
【0054】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２のそれぞれは、横幅０．１５ｍｍ（発光点は、幅方向の中央の位置）、長さ（共振器長）１．２ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍを有するものとする。レーザー発光素子ＬＤ１またはＬＤ２は、ジャンクションダウンの態様で、サブマウントＳＭ１またはＳＭ２上に設置されている。そのため、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２のそれぞれにおける発光点は、おおよそレーザー発光素子ＬＤ１またはＬＤ２とサブマウントＳＭ１またはＳＭ２との界面の近傍に存在する。そのため、レーザー発光素子ＬＤの厚さｔ（図２および図３参照）は、光学レイアウトには影響を及ぼさない。
【0055】
本実施の形態の場合、２つのレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２が用いられているが、レーザー光Ｌ１およびＬ２の出射端面におけるレーザー発光素子ＬＤ１の発光点とレーザー発光素子ＬＤ２の発光点との間の距離をＤ（図１および図３参照）とする。また、レーザー発光素子ＬＤ１の長さ方向のサブマウントＳＭ１の長さ方向（Ｘ軸方向）に対する回転角をθ１とする。また、レーザー発光素子ＬＤ２の長さ方向のサブマウントＳＭ２の長さ方向（Ｘ軸方向）に対する回転角をθ２とする。ここでは、θ１＝－θ２であるものとする。より具体的には、Ｄ＝０．３４ｍｍ、θ１＝－θ２＝１４．５°である。２つのレーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から発せられるレーザー光Ｌ１およびＬ２の出力のピーク同士が波長変換部材ＷＣの下面で重なるように、２つのレーザー光Ｌ１およびＬ２が波長変換部材ＷＣに照射されるものとする。
【0056】
なお、本実施の形態のレーザー素子ＬＤ１，ＬＤ２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の放射角（全角）は、楕円形のビームの長軸方向が４２°（１／ｅ＾２）であり、かつ、楕円形のビームの短軸方向が１０°（１／ｅ＾２）である。波長変換部材ＷＣを構成する蛍光体発光部材の下面には、長軸方向１．０３ｍｍ、短軸方向０．２５ｍｍの楕円状のレーザー光Ｌ１およびＬ２のスポットが照射される。つまり、この場合、波長変換部材ＷＣを構成する蛍光体発光部材は、長軸１．０３ｍｍ、かつ、短軸０．２５ｍｍの楕円形状の白色光源として機能する。
【0057】
ここで、レーザー発光素子ＬＤ１の回転角θ１およびレーザー発光素子ＬＤ２の回転角θ２は、いかなる値であってもよい。しかしながら、２つのレーザー光Ｌ1，Ｌ２が波長変換部材ＷＣを構成する蛍光体発光部材の下面で重なり合うためには、回転角θ１，θ２が大きくなるにつれて、レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２との間の距離Ｄを大きくする必要がある。
【0058】
レーザー発光素子ＬＤ１の回転角θ１の絶対値およびレーザー発光素子ＬＤ２の回転角θ２の絶対値を小さくし過ぎると、レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２との間の距離Ｄが小さくなり過ぎる。一般に、２つのサブマウントＳＭ１およびＳＭ２を基板Ｓに精密に装着するためには、サブマウントＳＭ１とサブマウントＳＭ２との間の距離Ｄが０．１ｍｍ以上であることが好ましい。サブマウントＳＭ１とサブマウントＳＭ２との間の距離Ｄが０．１ｍｍである場合、回転角θ１，θ２は約４°とする必要がある。そのため、回転角θ１の絶対値および回転角θ２の絶対値が少なくとも４°以上であることが好ましい。
【0059】
一方、回転角θ１およびθ２の絶対値を大きくし過ぎると、レーザー発光素子ＬＤ１とレーザー発光素子ＬＤ２との間の距離Ｄを大きくする必要がある。この場合、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２を搭載するサブマウントＳＭ１およびＳＭ２の設置領域を大きくせざるを得ず、結果として発光装置全体の小型化に支障をきたすという問題が生じる。そのため、回転角θ１およびθ２の絶対値は、いずれも、４５°以内であることが好ましい。
【0060】
また、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の前端面（ミラー部Ｍ側の端面）から、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２における２つの前端部が突き出るように、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２へそれぞれレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２を搭載することが好ましい。この場合、複数のレーザー発光素子ＬＤ１（ＬＤ２）のそれぞれに関しては、次のことが言える。平面視において、幅方向における一方の角部Ａ１Ｌ（Ａ２Ｒ）が、幅方向における他方の角部Ａ１Ｒ（Ａ２Ｌ）よりも多く、複数のサブマウントＳＭ１（ＳＭ２）のそれぞれの長さ方向における端面Ｅ１（Ｅ２）から突出していることが好ましい。これによれば、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２からそれぞれ出射されるレーザー光Ｌ１，Ｌ２の放射分布が、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の厚さ方向ｔに対称な分布にて出射されるようになる。
【0061】
図５は、本実施の形態の発光装置Ｐの波長変換材料ＷＣにおける複数のレーザー光Ｌの複数の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２を示す図である。
【0062】
図５は、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材が設置された位置を、キャップ部材ＣＡをＺ軸方向に沿って見たときの発光装置Ｐを示す図である。言い換えると、図５は、発光装置Ｐからキャップ部材ＣＡを取り外し、キャップ部材ＣＡの内側からキャップ部材ＣＡの天井部Ｔを見たときの横断面図である。窓部材Ｗの位置には、窓部材Ｗのガラスを通して、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材の下面が見える。
【0063】
レーザー発光素子ＬＤ１およびＬ２から出射された２つのレーザー光Ｌ1およびＬ２のそれぞれのほぼ全体が波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材の窓部材Ｗ側の面で重なる。このように、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬ２がそれぞれサブマウントＳＭ１およびサブマウントＳＭ２上に配置されている。
【0064】
破線の楕円および一点鎖線の楕円は、レーザー光Ｌ１およびＬ２の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２を示している。２つのレーザー光Ｌ１およびＬ２の照射領域ＬＤＳ１およびＬＤＳ２が完全に重ね合わされてしまうと、２つの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２の存在が分からなくなってしまうため、敢えて図５では、２つの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳを少しずらした位置に描いている。
【0065】
このように、２つの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２を重ね合わせることにより、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材を励起するレーザー光Ｌ１，Ｌ２の光密度を最大２倍まで増加させることができる。そのため、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材から放出される白色光の光源輝度を最大２倍まで増加させことができる。また、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材から放出される白色光の全光束を、たとえば、最大２倍に増加させることができる。その結果、簡単な構成により、光源の特性をより向上させることができる。
【0066】
レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２から出射されるビームの形状は楕円形状である。そのため、図５に示されるように波長変換部材ＷＣへ照射されたレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２の形状も、Ｘ軸方向に長軸を有する楕円形状になる。レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２から発せられた２つのレーザー光の２つの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２を重ね合わせた領域もビーム形状が反映された略楕円の形状になる。
【0067】
キャップ部材ＣＡの天井部Ｔに設けられた窓部材Ｗは、２つのレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２の重ね合わせによって生じる略楕円の形状に合わせて設けられている。
【0068】
【0069】
図６に示されるように、波長変換部材ＷＣのサイズおよび形状は、それぞれ、窓部材Ｗのサイズおよび形状に一致しているものとする。また、２つのレーザー光Ｌ１およびＬ２の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２の重ね合わせによって生じる略楕円形状のスポットにおけるレーザー光Ｌ１，Ｌ２の光分布はガウシアン分布になっている。
【0070】
窓部材Ｗは、そのビームのガウシアン分布において、ピーク強度の１／ｅ＾２以上の強度を有するビームが通過するサイズを有している。すなわち、１／ｅ＾２以下の強度となるビームの周端部では、レーザー光Ｌ１，Ｌ２がキャップ部材ＣＡの天井部Ｔにより遮断され、レーザー光Ｌ１，Ｌ２のビーム強度の約８６％の光が窓部材Ｗを通過する。図６において、グラフの下部に示した斜線で描かれた部材（キャップ部材ＣＡ）同士の間の位置が模式的に示した窓部材Ｗの位置である。このように、レーザー光Ｌ１，Ｌ２の外周部の進行が遮断される。それにより、波長変換部材ＷＣである蛍光体発光部材の発光サイズおよび形状が明確に規定される。その結果、光源の端部が明確になるため、光源サイズのばらつきが低下する。
【0071】
上記のように、本実施の形態の発光装置Ｐによれば、複数のレーザー照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２を波長変換部材ＷＣ（蛍光体発光部材）で重ね合わせることがきるため、波長変換部材ＷＣの輝度および全光束を増加させることができる。しかながら、波長変換部材ＷＣでのレーザー光Ｌ１，Ｌ２の光密度は数倍に上昇するため、波長変換部材ＷＣでの発熱が著しくなる。そのため、波長変換部材ＷＣでの放熱対策を同時に実施することが望ましい。そのため、本実施の形態においては、キャップ部材ＣＡの天井部Ｔに設けた窓部材Ｗで生じた熱をキャップ部材ＣＡの天井部Ｔを構成する高熱伝導材料を通して排出する。これにより、レーザー光Ｌ１，Ｌ２の重ね合わせによる波長変換部材ＷＣでの高輝度化および高光束化を実用化することが可能になる。
【0072】
また、複数のサブマウントＳＭ１，ＳＭ２を互いに平行に配置することができる。そのため、複数のサブマウンドＳＭ１，ＳＭ２の複数の長手方向を交差するように配置する場合に比較して、基板Ｓ上での複数のサブマウントＳＭ１，ＳＭ２の設置面積を小さくすることができる。その結果、発光装置Ｐを小型化することができる。
【0073】
さらに、上記の発光装置Ｐの製造工程においては、まず、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の長さ方向をサブマウントＳＭ１，ＳＭ２の長さ方向に対して斜めに傾けた状態で、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２をサブマウントＳＭ１，ＳＭ２に搭載する。その後、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の長さ方向をミラー部Ｍの長さ方向に対して垂直になるように、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２を基板Ｓ上に搭載する。
【0074】
上記の製造方法によれば、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２同士を基板Ｓ上に搭載するときには、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２を互いに平行に配置すればよい。そのため、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２のミラー部Ｍに対するアライメントが容易になる。その結果、発光装置Ｐの製造工程におけるスループットを向上させることができる。以下、スループットの向上方法を具体的に説明する。
【0075】
図７は、実施の形態の発光装置Ｐのレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２およびサブマウントＳＭ１，ＳＭ２の製造工程を説明するための図である。
【0076】
まず、ステップ１において、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２のそれぞれについて、最初に一度だけ、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の長さ方向のサブマウントＳＭ１，ＳＭ２の長さ方向に対する回転角θ１，θ２を調整する。それによって、レーザー発光素子ＬＤ１とサブマウントＳＭ１との第１セットＳＴ１、および、レーザー発光素子ＬＤ２とサブマウントＳＭ２との第２セットＳＴ２のそれぞれを事前に準備する。大量生産においては、第１セットＳＴ１および第２セットＳＴ２のそれぞれを多数準備しておく。
【0077】
次に、ステップ２において、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の長さ方向がミラー部Ｍの幅方向に対して平行になるように、第１セットＳＴ１および第２セットＳＴ２を基板Ｓの上に搭載する。大量生産においては、ステップ１およびステップ２を多数回繰り返す。これによれば、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２のそれぞれをミラー部Ｍに対して個別にアライメントする必要がないため、発光装置Ｐのスループットを向上させることができる。また、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の長さ方向のミラー部Ｍの長さ方向に対する回転角θ１，θ２のばらつきを小さくすることができる。
【0078】
【0079】
図８に示されるように、比較例の発光装置の製造方法によれば、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の長さ方向がサブマウントＳＭ１，ＳＭ２の長さ方向に平行になるように、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２をサブマウントＳＭ１，ＳＭ２に搭載する。次に、図９に示されるように、基板Ｓの上に複数のサブマウントＳＭ１，ＳＭ２を搭載するときに、サブマウントＳＭ１，ＳＭ２の回転角θ１，θ２のそれぞれを個別に調整しながら、第１セットＳＴ１および第２セットＳＴ２を基板Ｓ上に搭載する。これによれば、製造工程のスループットが著しく悪くなる。また、回転角θ１およびθ２のバラツキが大きくなる。
【0080】
また、本実施の形態では、２つのレーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２がミラー部Ｍに垂直なＺＸ平面に対して鏡面対称に配置（θ２＝－θ１）されている。それにより、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材における２つのレーザー照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２が、Ｙ軸方向において、すなわち、ＺＸ平面に対して、鏡面対称になる。そのため、２つのレーザー照射領域ＬＤＳ１およびＬＤＳ２が重ね合わせられた合成照射領域は、Ｙ方向において、すなわち、ＺＸ平面に対して、鏡面対称になる。したがって、発光装置Ｐは、光源として好ましい状態になる。
【0081】
図１０は、本実施の形態の変形例１の発光装置Ｐの横断面図である。
【0082】
変形例１においては、複数のレーザー発光素子ＬＤが３つのレーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３からなる。３つのレーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３この順番でミラー部Ｍの長さ方向に沿って並べられている。３つのレーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３のそれぞれは、自身の長さ方向に平行にレーザー光を発する。
【0083】
３つのレーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３の中央に位置付けられたレーザー発光素子ＬＤ１２は、レーザー発光素子ＬＤ１２の長さ方向がサブマウントＳＭ１２の長さ方向に対して平行になるように、サブマウントＳＭ１２に搭載されている。レーザー発光素子ＬＤ１２の長さ方向がミラー部Ｍの幅方向に平行に設けられている。
【0084】
一方、レーザー発光素子ＬＤ１１は、平面視において、サブマウントＳＭ１１の長さ方向に対して回転角θ１だけ傾いた方向にレーザー光を発するように、サブマウントＳＭ１１上に搭載されている。レーザー発光素子ＬＤ１３は、平面視において、サブマウントＳＭ１３の長さ方向に対して回転角θ３だけ傾いた方向にレーザー光を発するように、サブマウントＳＭ１３上に搭載されている。ここで、θ３＝－θ１である。
【0085】
変形例１においても、３つのレーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３から出射された３つのレーザー光は、ミラー部Ｍで反射され、進行方向が変えられ、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材における窓部材Ｗ側の面で、その少なくとも一部が重なる。
【0086】
変形例１の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0087】
図１１は、本実施の形態の変形例２の発光装置Ｐの横断面図である。
【0088】
変形例２においては、複数のレーザー発光素子ＬＤが４つのレーザー発光素子ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ１０４からなる。３つのレーザー発光素子ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ１０４この順番でミラー部Ｍの長さ方向に沿って並べられている。４つのレーザー発光素子ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ４０１のそれぞれは、自身の長さ方向に平行にレーザー光を発する。
【0089】
レーザー発光素子ＬＤ１０１とレーザー発光素子ＬＤ１０４とは、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に直交する平面（ＺＸ平面）に対して鏡面対称に配置されている。レーザー発光素子ＬＤ１０２とレーザー発光素子ＬＤ１０３とは、ミラー部Ｍの反射面ＭＳの長さ方向（Ｙ軸方向）に直交する平面（ＺＸ平面）に対して鏡面対称に配置されている。
【0090】
変形例２においても、４つのレーザー発光素子ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ１０４から出射された４つのレーザー光は、ミラー部Ｍで反射される。また、４つのレーザー光は、進行方向が変えられ、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材における窓部材Ｗ側の面で、その少なくとも一部が重なる。
【0091】
変形例２の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0092】
【0093】
図１２は、本実施の形態の発光装置Ｐの縦断面図であって、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。図１３は、本実施の形態の発光装置Ｐの波長変換材料ＷＣにおける複数のレーザー光の複数の照射領域ＬＤＳ１１，ＬＤＳ１２，ＬＤＳ１３を示す図である。本実施の形態の発光装置Ｐは、実施の形態１の変形例１の発光装置Ｐに類似している。しかしながら、実施の形態２の発光装置Ｐは、次の点で、実施の形態１の変形例１の発光装置Ｐと異なる。
【0094】
レーザー発光素子ＬＤ１２は、波長６４０ｎｍの赤色レーザー光を発する。レーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１３のそれぞれは、波長４５０ｎｍの青色レーザー光を発する。
【0095】
実施の形態１の変形例１の発光装置Ｐにおいては、レーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３の全てが同じ波長のレーザー光を発するが、本実施の形態の発光装置Ｐにおいては、複数の異なる波長のレーザー光を発する。
【0096】
また、キャップ部材ＣＡは、アルミニウムの側壁ＳＷおよび天井部Ｔからなり、天井部Ｔに耐熱プラスチック製の窓部材Ｗが設けられたものである。
【0097】
本実施の形態においては、レーザー発光素子ＬＤ１１，ＬＤ１３が発した青色レーザー光によって波長変換部材ＷＣとして機能する蛍光体発光部材を励起させる。それにより、蛍光体発光部材が白色に発光する。つまり、白色点光源が得られる。また、レーザー発光素子ＬＤ１２から発せられた赤色レーザー光が波長変換部材ＷＣとして機能する蛍光体発光部材に照射されて散乱される。それにより、白色光に赤味を加えることができる。その結果、演色性の優れた白色光源が得られる。
【0098】
図１２から分かるように、断面視において、また、図示されていないが平面視においても、波長変換部材ＷＣが窓部材Ｗよりも大きい。そのため、キャップ部材ＣＡの高熱伝導材料からなる部分の上部に波長変換部材ＷＣが重なることにより、波長変換部材ＷＣがキャップ部材ＣＡに接触する。その結果、波長変換部材ＷＣによる発熱を効率的にキャップ部材ＣＡに伝達することができる。
【0099】
図１３に示されるように、波長変換部材ＷＣのキャップ部材ＣＡ側の面へ照射される３つのレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２，ＬＤＳ３に関しては、次のことが言える。つまり、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ３から発せられた２つのレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ３の一部同士が重なる。図１３に示されるように、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ３から発せられたレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ３の一部同士は、Ｙ軸方向にずれた位置に形成される。レーザー発光素子ＬＤ２から発せられたレーザー光の照射領域ＬＤＳ２は、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ３から発せられた２つのレーザー光の２つの照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ３の中央に位置付けられる。そのため、平面視において、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から発せられた３つのレーザー光の照射領域ＬＤＳ１，ＬＤＳ２，ＬＤＳ３は、Ｙ軸方向に対して対称な分布になる。
【0100】
上記した本実施の形態の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0101】
次の本実施の形態の変形例の発光装置Ｐを説明する。変形例の発光装置は、異なる波長のレーザー発光素子を実装する。それにより、レーザー発光素子に機能が付加されている。
【0102】
図１１に示されるように、実施の形態１の変形例２の発光装置Ｐと同様に、本実施の形態の変形例の発光装置Ｐは、４つのレーザー発光素子ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ１０４を有し、それぞれは、次の関係が成立する。つまり、平面視において、レーザー発光素子ＬＤ１０２とレーザー発光素子ＬＤ１０３とはＸ軸方向に対して対称に配置されている。また、レーザー発光素子ＬＤ１０１とレーザー発光素子ＬＤ１０４とはＸ軸方向に対して対称に配置されている。
【0103】
レーザー発光素子ＬＤ１０２およびレーザー発光素子ＬＤ１０３が発するレーザー光は、波長４０５ｎｍの紫外線レーザー光である。一方、レーザー発光素子ＬＤ１０１およびレーザー発光素子ＬＤ１０４は、いずれも、波長９０５ｎｍの赤外光を発するチップで形成されている。波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材は、波長４０５ｎｍのレーザー光によって励起され、白色の発光が生じるように、複数の蛍光体材料の混合によって形成されている。
【0104】
本実施の形態の発光装置Ｐによれば、レーザー発光素子ＬＤ１０２，ＬＤ１０３から発せられた紫外レーザー光によって蛍光体発光部材を励起する。それにより、蛍光体発光部材が白色に発光する。つまり、白色点光源が得られる。また、レーザー発光素子ＬＤ１０１およびレーザー発光素子ＬＤ１０４からの赤外レーザー光が波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材に照射されて散乱される。それにより、白色光に赤外光を加えることができる。この赤外光は、光通信または測距を可能にするものである。したがって、本実施の形態の発光装置Ｐによれば、白色光源に他の機能を付加することができる。
【0105】
レーザー発光素ＬＤ１０１，ＬＤ１０２，ＬＤ１０３，ＬＤ１０４から発せられた４つのレーザー光の略全体は、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材のキャップ部材ＣＡ側の面で重なる。
【0106】
上記した本実施の形態の変形例の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0107】
（実施の形態３）
図１４および図１５を用いて、実施の形態３の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１または２と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１または２の発光装置と異なる。
図１４および図１５を用いて、実施の形態３の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１または２と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１または２の発光装置と異なる。
【0108】
【0109】
本実施の形態のレーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から出射された２つのレーザー光は、ミラー部Ｍの反射面ＭＳに斜め方向に照射される。それにより、２つのレーザー光は、進行方向を変えられた後、光がキャップ部材ＣＡの窓部材Ｗを通して波長変換部材ＷＣに照射される。これらの点においては、本実施の形態は、前述の実施の形態と同様である。
【0110】
本実施の形態は、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２の位置とＸ軸方向に対して対称な位置に他のレーザー発光素子が設けられておらず、その代わりに、フォトダイオードＰＤが配置されている点において、前述の実施の形態と異なる。
【0111】
フォトダイオードＰＤは、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材または窓部材Ｗで反射されたレーザー光を受けて、その光量および光量の時間変化をモニターするためのものである。ミラー部Ｍの反射面ＭＳに対して斜めに入射したレーザー光は、ミラー部Ｍで反射した後、窓部材Ｗおよび波長変換部材ＷＣへも斜めに入射する。窓部材Ｗおよび波長変換部材ＷＣでレーザー光がフォトダイオードＰＤの位置に向かって反射される。このような配置により、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から発せられたレーザー光の状況(光量および時間変換)をモニターあるいは監視することができる。その結果、この発光装置Ｐの安定した特性で駆動することが可能になる。
【0112】
なお、フォトダイオードＰＤには、レーザー発光素子ＬＤ１およびＬＤ２から発せられた特定の波長のレーザー光だけを通過させるフィルターが設けられていてもよい。これによれば、フォトダイオードＰＤは、モニターしたい波長のレーザー光だけを受光することができる。
【0113】
上記した本実施の形態の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0114】
（実施の形態４）
図１６を用いて、実施の形態４の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～３と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～３の発光装置と異なる。
図１６を用いて、実施の形態４の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～３と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～３の発光装置と異なる。
【0115】
【0116】
本実施の形態においては、波長変換部材ＷＣとしての蛍光体発光部材の代わりに、光散乱部材ＳＣが設けられている。レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２，およびＬＤ３は、それぞれ、光の三原色をなす赤色（波長６３８ｎｍ）、緑色（波長５２０ｎｍ）、および青色（波長４５５ｎｍ）のレーザー光を発する。レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２，およびＬＤ３のほぼ全体が重なるように光散乱部材ＳＣに照射される。この三色のレーザー光が混合されると、白色のレーザー光が生成される。３つのレーザー光は光散乱部材ＳＣで重ね合わされることによって、白色光として散乱される。それにより、光散乱部材ＳＣは、白色の点光源として機能する。本実施の形態においては、蛍光体は用いられていないため、レーザー光の波長変換は行われない。
【0117】
光散乱部材ＳＣは、蛍光体発光部材と異なり、レーザー光の吸収が生じない。そのため、発熱が起こらない。そのため、光散乱部材ＳＣからの放熱対策は不要である。したがって、キャップ部材ＣＡは、ガラス製(熱伝導率：１．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）である。
【0118】
このように、本実施の形態の発光装置Ｐは、蛍光体発光部材を励起するための半導体レーザー装置にのみ適用されるのではない。つまり、本実施の形態の発光装置Ｐは、蛍光体を用いずに光を出射する半導体レーザー装置、言い換えると、レーザー光の波長変換を行わずに光を出射する半導体レーザー装置とにも適用され得る。
【0119】
上記した本実施の形態の発光装置Ｐによっても、上記した本実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【0120】
（実施の形態５）
図１７を用いて、実施の形態５の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～４と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～４の発光装置と異なる。
図１７を用いて、実施の形態５の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～４と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～４の発光装置と異なる。
【0121】
図１７は、本実施の形態５の発光装置Ｐの縦断面図である。
【0122】
ミラー部Ｍの反射面ＭＳの基板Ｓの主表面ＰＳに対する角度は、必ずしも４５度でなくてもよい。ミラー部Ｍの反射面ＭＳの基板Ｓの主表面ＰＳに対する角度を適切に選択する。それにより、図１７に示されるように、波長変換部材ＷＣをキャップ部材ＣＡ天井部の中央に配置することができる。この場合、波長変換部材ＷＣから発せられる熱がキャップ部材ＣＡの天井部から周囲に均等に伝導される。そのため、波長変換部材ＷＣからの排熱効果を向上させることができる。
【0123】
（実施の形態６）
図１８および図１９を用いて、実施の形態６の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～５と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～５の発光装置と異なる。
図１８および図１９を用いて、実施の形態６の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～５と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～５の発光装置と異なる。
【0124】
【0125】
本実施の形態の発光装置Ｐにおいては、ミラー部Ｍの反射面ＭＳは、平面ではなく、曲面になっている。それにより、図１８に示されるように、複数のレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２のそれぞれから発せられたレーザー光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの広がり角（ビーム発散角）は、曲面のミラー部Ｍでレーザー光Ｌ１，Ｌ２が反射されたときに変更される。この場合、波長変換部ＷＣに照射される複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれのスポットサイズおよび形状を、このミラー部Ｍの曲面の設計によって調整することができる。
【0126】
本実施の形態においても、複数のレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２から発せられた複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２が一つの波長変換部Ｗ上で重ね合わせられることによって、波長変換部ＷＣにおける輝度および全光束を増加させることができる。ただし、本実施の形態のミラー部Ｍのように、反射面ＭＳが曲面であれば、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせるだけでなく、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集光しながら重ね合わせたり、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を広げながら重ね合わせたりすることができる。たとえば、２つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集光しながら重ね合わせれば、２つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせながら、２倍以上の輝度の光を得る、すなわち、光の出力を高めることができる。２つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２を広げながら重ね合わせれば、２つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせながらも、２倍未満の輝度の光を得る、すなわち、光の出力の大幅な増加を抑制することができる。
【0127】
ミラー部Ｍの反射面ＭＳの断面における曲面のプロファイルとしては、たとえば、楕円の一部、放物線の一部、または自由曲線など、目的に応じた任意のプロファイルが選択され得る。
【0128】
図１８および図１９に示されるように、反射面ＭＳの曲面のプロファイルとして、レーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して凹面をなす曲面が選択されると、レーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザー光Ｌ１，Ｌ２の広がり角（ビーム発散角）をより小さくするように、レーザー光Ｌ１，Ｌ２を波長変換部ＷＣへ照射することができる。また、曲面のプロファイルを楕円として、楕円の第一焦点の位置にレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の出射点を、楕円の第二焦点の位置に波長変換部ＷＣを配置すると、最も効果的にレーザー光Ｌ１，Ｌ２を波長変換部ＷＣに集光することができる。さらに、ミラーＭのプロファイルを放物線とし、その放物線の焦点の位置にレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の出射点を配置すると、ミラーＭで反射されたレーザー光Ｌ１，Ｌ２はおおよそ平行光の状態で、波長変換部ＷＣに照射される。この場合、波長変換部ＷＣとミラー部Ｍまたはレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２との間の距離Ｄ（図１および図３参照）を変更しても、波長変換部ＷＣにおけるレーザスポットのサイズは変わることがないため、設計変更を容易に行うことが可能になる。
【0129】
【0130】
図２０および図２１に示されるように、反射面ＭＳの曲面のプロファイルとして、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２に対して凸面をなす曲面が選択されると、複数のレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２から発せられたレーザー光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの拡がり角をより大きくするように、レーザー光Ｌ１，Ｌ２を波長変換部ＷＣへ照射することができる。本実施の形態においては、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２は、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２の少なくとも一部が重ね合わせられた状態で、波長変換部ＷＣに照射されるため、波長変換部ＷＣにおける輝度および全光束を増加させることができる。一方、レーザー光Ｌ１，Ｌ２が波長変換部ＷＣに集中しすぎると、局所的な過熱により波長変換部ＷＣに損傷を与えることもある。
【0131】
図２０および図２１に示される発光装置Ｐにおいて、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの広がり角（ビーム発散角）を大きくしながら、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせる。それにより、全光束を増加させながら、輝度を極端には増加させない、または、むしろ輝度を低下させることもできるなど、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集中させ過ぎずに、全光束と輝度とを独立に調整することができる。
【0132】
図１８に示されるように、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２をより集中させるのか、または、図２０に示されるように、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を集中させ過ぎないようにするのかは、波長変換部ＷＣの光耐性および波長変換部ＷＣからの放熱特性等の要因によって適宜選択され得る。
【0133】
（実施の形態７）
図２２を用いて、実施の形態７の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～６と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～６の発光装置と異なる。
図２２を用いて、実施の形態７の発光装置を説明する。なお、下記において実施の形態１～６と同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態の発光装置は、次の点で、実施の形態１～６の発光装置と異なる。
【0134】
図２２は、本実施の形態の発光装置Ｐの横断面図である。図２２に示されるように、本実施の形態の発光装置Ｐのミラー部Ｍは、平面視において、正方形をなしている。実施の形態１～６の発光装置Ｐのミラー部Ｍは、平面視において、Ｙ軸方向に沿って細長い長方形をなしているが、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２を重ね合わせる場合には、必ずしも長方形である必要はない。２つのレーザー発光素子ＬＤ１，ＬＤ２が発した２つのレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照射領域は、２つのレーザー光が平行に発せられる場合に比較して、近づけられている。そのため、ミラー部ＭのＹ軸方向の長さは小さくてもよい。そのため、本実施の形態のように、ミラー部Ｍが平面視において正方形をなしていても、前述の実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。また、ミラー部ＭのＹ軸方向の大きさの低減を図ることにより、発光装置Ｐの全体の小型化を図ることができる。
【0135】
図２３は、本実施の形態の変形例１の発光装置Ｐの横断面図である。図２３に示されるように、本実施の形態の変形例１の発光装置Ｐのミラー部Ｍは、平面視において、Ｘ軸方向に延びる長辺を有し、かつ、Ｙ軸方向に延びる短辺を有する長方形をなしている。このようなミラー部Ｍが用いられる場合においても、前述の実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができるとともに、発光装置Ｐの全体の小型化を図ることができる。
【0136】
図２４は、本実施の形態の変形例２の発光装置Ｐの横断面図である。図２４に示されるように、本実施の形態の変形例２の発光装置Ｐのミラー部Ｍは、平面視において、Ｘ軸方向に延びる長軸を有し、かつ、Ｙ軸方向に延びる短軸を有する楕円形をなしている。このようなミラー部Ｍが用いられる場合においても、前述の実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができる。さらに、ミラー部Ｍは、楕円形の代わりに、平面視において、円形をなしていても、前述の実施の形態の発光装置Ｐによって得られる効果と同様の効果を得ることができるとともに、発光装置Ｐの全体の小型化を図ることができる。なお、ミラー部Ｍは、平面視において、Ｙ軸方向に延びる長軸を有し、かつ、Ｘ軸方向に延びる短軸を有する楕円形をなしていてもよい。
【符号の説明】
【0137】
Ａ１Ｌ，Ａ１Ｒ，Ａ２Ｌ，Ａ２Ｒ 角部
ＣＡ キャップ部材
ＣＯ 凹部
Ｅ１，Ｅ２ 端面
Ｌ１，Ｌ２レーザー光
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザー発光素子
Ｍ ミラー部
Ｐ 発光装置
Ｓ 基板
ＳＭ サブマウント
Ｗ 窓部材
ＷＣ 波長変換部材
ＣＡ キャップ部材
ＣＯ 凹部
Ｅ１，Ｅ２ 端面
Ｌ１，Ｌ２レーザー光
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザー発光素子
Ｍ ミラー部
Ｐ 発光装置
Ｓ 基板
ＳＭ サブマウント
Ｗ 窓部材
ＷＣ 波長変換部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
