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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】P2024075365
(43)【公開日】2024-06-03
(54)【発明の名称】光源装置
(51)【国際特許分類】
   H01S 5/022 20210101AFI20240527BHJP
   H01S 5/40 20060101ALI20240527BHJP
【FI】
H01S5/022
H01S5/40
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022186764
(22)【出願日】2022-11-22
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】田路 知一
【テーマコード(参考)】
5F173
【Fターム(参考)】
5F173MC01
5F173MC11
5F173MD64
5F173ME22
5F173ME32
5F173MF10
5F173MF28
5F173MF40
(57)【要約】
【課題】半導体レーザの駆動時における半導体レーザ間での熱干渉を低減することができ、ワイヤ長の短縮による駆動電圧の低減を実現する光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基部と、各々が配列方向に沿って基部に配列され且つ各々が前記配列方向に直交する第1光軸方向にレーザ光を出射する複数の第1半導体レーザ素子と、隣り合う第1半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、前記第1半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第1給電端子と、第1半導体レーザ素子から第1光軸方向に離れた位置に配置される複数の第1反射部材と、前記配列方向に直交し且つ第1光軸方向とは反対の方向である第2光軸方向にレーザ光を出射する1以上の第2半導体レーザ素子と、1以上の第2給電端子と、1以上の第2反射部材とを備え、少なくとも1の前記第2反射部材が、前記配列方向に隣り合う2つの第1反射部材に挟まれた領域に配置される光源装置。
【選択図】図1A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基部と、
各々が配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記配列方向に直交する第1光軸方向にレーザ光を出射する複数の第1半導体レーザ素子と、
各々が、前記複数の第1半導体レーザ素子のうち隣り合う2つの第1半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、前記第1半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第1給電端子と、
各々が前記配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、前記複数の第1半導体レーザ素子から前記第1光軸方向に離れた位置に配置される複数の第1反射部材と、
前記配列方向に直交し且つ前記第1光軸方向とは反対の方向である第2光軸方向にレーザ光を出射する1以上の第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第2給電端子と、
前記1以上の第2半導体レーザ素子から前記第2光軸方向に離れた位置に配置される1以上の第2反射部材と、を備え、
少なくとも1の前記第2反射部材が、前記複数の第1反射部材のうち前記配列方向に隣り合う2つの第1反射部材に挟まれた領域に配置される、光源装置。
【請求項2】
前記1以上の第2半導体レーザ素子は、各々が前記配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記第2光軸方向に光を出射する複数の第2半導体レーザ素子で構成され、
前記1以上の第2給電端子の各々が、前記複数の第2半導体レーザ素子のうち隣り合う2つの第2半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、
前記1以上の第2反射部材は、各々が前記配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記複数の第2半導体レーザ素子よりも前記第2光軸方向に離れた位置に配置される複数の第2反射部材で構成され、
前記複数の第2反射部材のうち隣り合う2つの第2反射部材に挟まれた領域に前記複数の第1反射部材のうちの少なくとも1つが配置される、請求項1に記載の光源装置。
【請求項3】
前記第1給電端子と前記第1半導体レーザ素子を接続する第1導電部材と、
前記第2給電端子と前記第2半導体レーザ素子を接続する第2導電部材と、を有する、請求項2に記載の光源装置。
【請求項4】
前記第1導電部材は各々の前記第1給電端子ごとに複数配置され、前記第2導電部材は各々の前記第2給電端子ごとに複数配置される、請求項3に記載の光源装置。
【請求項5】
前記第1反射部材は、前記第1半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受け、前記配列方向及び前記第1光軸方向に直交する光出射方向に前記レーザ光を反射させる第1反射面を有する第1ミラー部材であり、
前記第2反射部材は、前記第2半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受け、前記光出射方向に前記レーザ光を反射させる第2反射面を有する第2ミラー部材である、請求項4に記載の光源装置。
【請求項6】
前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子にそれぞれ対応する複数の波長変換部をさらに備える請求項5に記載の光源装置。
【請求項7】
基部上にさらに蓋部材を備え、前記複数の波長変換部が互いに離隔して前記蓋部材に配置されている請求項6に記載の光源装置。
【請求項8】
前記蓋部材は、ガラス、サファイア、金属又はセラミックスを含む請求項7に記載の光源装置。
【請求項9】
前記複数の第1反射面と前記第1半導体レーザ素子の光軸との交点、及び前記1以上の第2反射面と前記第2半導体レーザ素子の光軸との交点が、上面視において、仮想直線を構成するように配置されている請求項8に記載の光源装置。
【請求項10】
前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記1以上の第2半導体レーザ素子はすべて波長ピークが青色を示す請求項9に記載の光源装置。
【請求項11】
前記第1給電端子は、前記第2反射部材を基準として、前記第2半導体レーザ素子の反対側に存在し、前記第1給電端子と前記第2反射部材との距離は、前記第1給電端子の前記第1光軸方向における長さより短く、
前記第2給電端子は、前記第1反射部材を基準として、前記第1半導体レーザ素子の反対側に存在し、前記第2給電端子と前記第1反射部材との距離は、前記第2給電端子の前記第2光軸方向における長さより短い、請求項10に記載の光源装置。
【請求項12】
前記基部に複数のサブマウントが配置され、前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記複数の第2半導体レーザ素子はそれぞれが対応するサブマウントを介して基部に配置され、前記サブマウントの配列方向における幅は前記第1給電端子の前記配列方向における幅及び前記第2給電端子の前記配列方向における幅よりも大きい、請求項11に記載の光源装置。
【請求項13】
前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記複数の第2半導体レーザ素子はそれぞれ個別に外部電源に接続されている、請求項12に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、励起光源として複数の半導体レーザなどを備え、この励起光源から出射された光を蛍光体等で波長変換し、光を取り出す光源装置が種々提案されている(例えば、特許文献1等)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2019-161062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような光源装置では、より少ない電力で稼働させるために、駆動電圧を抑えるための工夫が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願において開示される光源装置は、
基部と、
各々が配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記配列方向に直交する第1光軸方向にレーザ光を出射する複数の第1半導体レーザ素子と、
各々が、前記複数の第1半導体レーザ素子のうち隣り合う2つの第1半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、前記第1半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第1給電端子と、
各々が前記配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、前記複数の第1半導体レーザ素子から第1光軸方向に離れた位置に配置される複数の第1反射部材と、
前記配列方向に直交し且つ前記第1光軸方向とは反対の方向である第2光軸方向にレーザ光を出射する1以上の第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第2給電端子と、
前記1以上の第2半導体レーザ素子から第2光軸方向に離れた位置に配置される1以上の第2反射部材と、
を備え、
少なくとも1つの前記第2反射部材が、前記複数の第1反射部材のうち前記配列方向に隣り合う2つの第1反射部材に挟まれた領域に配置される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、半導体レーザの駆動時における半導体レーザ間での熱干渉を低減することができ、ワイヤ長の短縮による駆動電圧の低減を実現し得る光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1A】本願の一実施形態の光源装置の概略上面図である。
図1B】封止した状態を表す、図1Aにおける光源装置の概略斜視図である。
図1C図1Bにおける光源装置のIC-IC線の概略端面図である。
図1D図1Aの光源装置における各部材の位置関係を説明するための部分的な概略平面拡大図である。
図2】本願の別の実施形態の光源装置の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさ及び位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。また、各図面において、特定の方向又は位置を示すために、XYZによる3次元直交座標系を用いることがある。この場合、XY平面において第1半導体レーザ素子が配列する方向をX方向、XY平面に直交する方向をZ方向又は上下方向と称することがある。X方向、Y方向、Z方向は、特定の一方向のみならず、それと反対の方向も含む双方向を意味する。ただし、第1半導体レーザ素子の第1光軸方向及び第2半導体レーザ素子の第2光軸方向は、それぞれ、Y方向の一方、例えば、Y1及びY2を指す。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。
本明細書または特許請求の範囲において、台形、三角形、四角形などの多角形の形状は、数学的に厳密な意味の多角形に限定されず、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含むものとする。また、多角形の隅(辺の端)に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される多角形に含まれる。多角形に限らず、円形、凹凸形状等についても同様である。また、特定の部材を示す場合、第1部材及び第2部材を併せて「部材」と示すことがある。
【0009】
本願における一実施形態の光源装置10は、例えば、図1Aに示すように、基部9と、複数の第1半導体レーザ素子11と、1以上の第1給電端子12と、複数の第1反射部材13と、1以上の第2半導体レーザ素子21と、1以上の第2給電端子22と、1以上の第2反射部材23とを備える。
複数の第1半導体レーザ素子11は、各々が配列方向(例えば、X方向)に沿って基部9に配列され、各々が配列方向に直交する第1光軸方向(例えば、Y1方向)にレーザ光を出射する。
1以上の第1給電端子12は、各々が、複数の第1半導体レーザ素子11のうち隣り合う2つの第1半導体レーザ素子11に挟まれた領域に配置され、第1半導体レーザ素子11と電気的に接続している。ただし、複数配列された第1半導体レーザ素子11の一方端に配置する第1半導体レーザ素子11に対しては、隣り合う2つの第1半導体レーザ素子11に挟まれた領域でなくても、一方端の第1半導体レーザ素子11の側方に配置されていればよい。
複数の第1反射部材13は、各々が配列方向に沿って基部9に配列され、複数の第1半導体レーザ素子11から第1光軸方向Y1に離れた位置に配置されている。
1以上の第2半導体レーザ素子21は、配列方向に直交し且つ第1光軸方向Y1とは反対の方向である第2光軸方向(例えば、Y2方向)にレーザ光を出射するように配置されている。
1以上の第2給電端子22は、第2半導体レーザ素子21と電気的に接続している。
1以上の第2反射部材23は、1以上の第2半導体レーザ素子21から第2光軸方向Y2に離れた位置に配置されている。
少なくとも1つの第2反射部材23は、複数の第1反射部材13のうち配列方向に隣り合う2つの第1反射部材13に挟まれた領域に配置されている。
【0010】
第1半導体レーザ素子11及び第1反射部材13と、第2半導体レーザ素子21及び第2反射部材23とが、配列方向において互い違いに並ぶように、基部9上に配列することにより、隣接する第1半導体レーザ素子11間に、所定のスペースを設けることができる。この所定のスペースに第1給電端子12を配置することにより、第1半導体レーザ素子11と第1給電端子12との距離を近づけることができるために、第1給電端子12と第1半導体レーザ素子11とを接続する第1導電部材14の長さを低減することができる。その結果、駆動電圧を低減することができる。また、この所定のスペースに第1給電端子12及び第2給電端子22を配置することにより、他に給電端子を配置するためのスペースを設ける必要がなくなり、装置を小型化することができる。
【0011】
言い換えると、光源装置10は、図1Aに示すように、基部9上において、複数の第1半導体レーザ素子11の配列方向(つまり、X方向)に対して直交する方向(例えば、Y方向、特に、Y1方向)に、第1半導体レーザ素子11、第1反射部材13及び第2給電端子22がこの順に配置された第1行が複数存在し、また、Y1方向に、第1給電端子12、第2反射部材23及び第2半導体レーザ素子21がこの順に配置された第2行が複数存在する。そして、第1行と第2行とは、配列方向に沿って、交互に配置されている。また、図2に示すように、光源装置10Aは、基部9上において、Y1方向に、第1半導体レーザ素子11、第1反射部材13及び第2給電端子22がこの順に配置された第1行が1行存在し、また、Y1方向に、第1給電端子12、第2反射部材23及び第2半導体レーザ素子21がこの順に配置された第2行が1行存在する。そして、第2行は、第1行に隣接して配置されていてもよい。
【0012】
(基部9)
基部9は、半導体レーザ素子、光学部材及び給電端子を配置するための部材である。
基部9は、セラミックスを主材料として又はセラミックスによって形成することができる。セラミックスとしては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。セラミックスは線膨張係数が小さいため、基部9がセラミックスで形成されていることにより、熱による膨張及び/又は収縮の影響を低減させることができる。その結果、光学部材等のずれを抑制することができる。基部9は、その一部に金属、無機物又はそれらの複合物を有していてもよい。金属、無機物又はそれらの複合物としては、金、銀、タングステン、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、ダイヤモンド、銅モリブデン、銅-ダイヤモンド複合材料、銅タングステン等が挙げられる。
基部9は、電気的に接続するための配線等として、その表面又は内部に、金属部等が設けられていてもよい。金属部の材料としては、例えば、金、アルミニウム、銀、銅、タングステン、チタン、プラチナ、ニッケル、鉄、錫等又はそれらの合金等を用いることができる。
基部9は、その形状が、平面視で、三角形、四角形等の多角形、円形、楕円形等のいずれであってもよい。なかでも、矩形であることが好ましい。基部9の平面形状が矩形である場合、基部9の平面視におけるX方向およびY方向の長さは、例えば、1.0mm以上10.0mm以下が挙げられ、2.0mm以上6.0mm以下が好ましい。基部9の厚み、つまり、基部9のZ方向における長さは、その上に配置する半導体レーザ素子等を支持し得る強度を確保できるように適宜設定することができる。基部9は、平板形状であるものが好ましく、半導体レーザ素子等が配置される面は平坦な面であることが好ましい。
【0013】
(第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21)
半導体レーザ素子は、端面発光型又は面発光型半導体レーザ素子を使用することができるが、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21としては、端面発光型を用いることが好ましい。端面発光型の半導体レーザ素子から出射される光は、光の出射端面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン(以下「FFP」ということがある)を形成するが、FFPの楕円形状の中心を通る光、つまりFFPの光強度分布においてピーク強度の光を、半導体レーザ素子の光軸と称する。なお、面発光型の半導体レーザ素子では、光出射面から出射される光の光強度分布におけるピーク強度の光が半導体レーザ素子の光軸となる。
第1半導体レーザ素子11は、基部9に複数配列される。この配列方向を、上述したようにX方向という。複数の第1半導体レーザ素子11は、配列方向であるX方向に対して、直交する方向であるY方向の一方(Y1方向)が、それぞれ第1半導体レーザ素子11からレーザ光を出射する第1光軸方向と一致する。つまり、X方向に複数の第1半導体レーザ素子11が配列し、各第1半導体レーザ素子11は、Y1方向にレーザ光を出射するように配置される。
第2半導体レーザ素子21は、基部9に配列される。この場合、第2半導体レーザ素子21は、図2に示すように、1つでもよい。図1Aに示すようにX方向に複数の第2半導体レーザ素子21が配置されていてもよい。第2半導体レーザ素子21は、Y方向の一方(Y2方向)が、第2半導体レーザ素子21からレーザ光を出射する第2光軸方向と一致する。つまり、第2半導体レーザ素子21は、Y2方向である第2光軸方向にレーザ光を出射するように配置される。また、2以上の第2半導体レーザ素子21は、X方向に配列し、それぞれ、Y2方向にレーザ光を出射するように配置される。
第1光軸方向(Y1)と第2光軸方向(Y2)とは、互いに平行であり、かつ互いに逆の方向とすることが好ましい。
【0014】
3以上の第1半導体レーザ素子11が配列される場合、X方向に対して、隣接する第1半導体レーザ素子11同士は、一部又は全部において種々の間隔で配置されていてもよいが、図1Aに示すように、全部が同じ間隔で配置されることが好ましい。例えば、図1Dに示すように、互いに隣接する第1半導体レーザ素子11同士のX方向における間隔D1は、1.4mm以上1.7mm以下が挙げられる。間隔D1を1.4mm以上にすることで、互いに隣接する第1半導体レーザ素子11同士の熱干渉を低減できる。また、間隔D1を1.7mm以下とすることで配線長を抑え、駆動電圧の上昇を抑えることができる。
2以上の第2半導体レーザ素子21が配列される場合、X方向に対して、隣接する第2半導体レーザ素子21同士は、一部又は全部において種々の間隔で配置されていてもよいが、図1Aに示すように、全部が同じ間隔で配置されることが好ましい。例えば、図1Dに示すように、互いに隣接する第2半導体レーザ素子21同士のX方向における間隔D2は、1.4mm以上1.7mm以下が挙げられる。間隔D2を1.4mm以上にすることで、互いに隣接する第2半導体レーザ素子21同士の熱干渉を低減できる。また、間隔D2を1.7mm以下とすることで配線長を抑え、駆動電圧の上昇を抑えることができる。
隣接する第1半導体レーザ素子11同士の間隔D1及び隣接する第2半導体レーザ素子21同士の間隔D2は、半導体レーザ素子が基部上に直接配列される場合は、半導体レーザ素子の幅L1、L2よりも大きく、半導体レーザ素子の幅の150%以下が挙げられ、130%以下が好ましく、120%以下がより好ましい。半導体レーザ素子の幅L1、L2は、0.10mm以上0.50mm以下が挙げられる。半導体レーザ素子が後述するように、サブマウント上に配置されて基部上に配列される場合は、隣接する第1半導体レーザ素子同士の間隔及び隣接する第2半導体レーザ素子同士の間隔は、サブマウントの幅よりも大きく、サブマウントの幅の150%以下が挙げられ、130%以下が好ましく、120%以下がより好ましい。サブマウントの幅SS1、SS2は、0.70mm以上0.90mm以下が挙げられる。
【0015】
X方向に配列する複数の第1半導体レーザ素子11は、各々から出射される光の光軸が互いに平行となるように配置されていることが好ましい。また、X方向に配列する複数の第1半導体レーザ素子11は、各出射面がY方向においてランダムな位置に配置されていてもよいが、図1Dに示すように、各出射面がX方向に一直線上(例えば、直線F上)に配列するように配置されていることが好ましい。
第2半導体レーザ素子21が複数配列する場合、X方向に配列する複数の第2半導体レーザ素子21は、各々から出射される光の光軸が互いに平行となるように配置されていることが好ましい。また、X方向に配列する複数の第2半導体レーザ素子21は、各出射面がY方向においてランダムな位置に配置されていてもよいが、図1Dに示すように、各出射面がX方向に一直線上(例えば、直線S上)に配列するように配置されていることが好ましい。
直線F上に配列する複数の第1半導体レーザ素子11の各出射面と、直線S上に配列する複数の第2半導体レーザ素子21の各出射面とは、X方向に平行であることが好ましい。この場合、それらの直線F、Sの間隔Dは、例えば、0.80mm以上1.20mm以下が挙げられ、0.95mm以上1.0mm以下が好ましい。これらの直線F、Sは重なっていてもよい。
X方向に配列する複数の第1半導体レーザ素子11と、X方向に配列する1以上の第2半導体レーザ素子21とは、X方向において、互いに重ならないように配置されることが好ましい。互いに重ならないとは、YZ平面で切断した全断面において、第1半導体レーザ素子11と第2半導体レーザ素子21とが併存しないことを意味する。また、XZ平面で切断した全断面においても、第1半導体レーザ素子11と第2半導体レーザ素子21とが併存しないことが好ましい。このような配列によって、第1半導体レーザ素子11同士、第1半導体レーザ素子11と第2半導体レーザ素子21、第2半導体レーザ素子21同士が近接して配列されているとしても、互いに所定の距離を空け、半導体レーザ素子間のスペースに第1給電端子12及び第2給電端子22を配置することができる。従って、配線長を抑え、駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【0016】
第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21は、例えば、波長ピークが青色を示す半導体レーザ素子、緑色を示す半導体レーザ素子、赤色を示す半導体レーザ素子、また、これら以外の色を示す半導体レーザ素子を採用することができる。波長ピークが青色とは、420nm~494nmの範囲内にある光、波長ピークが緑色とは、495nm~570nmの範囲内にある光、波長ピークが赤色とは、605nm~750nmの範囲内にある光を指す。
波長ピークが青色の半導体レーザ素子及び波長ピークが緑色の半導体レーザ素子としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体は、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaN等の半導体層を用いることができる。波長ピークが赤色の半導体レーザ素子は、InAlGaP系、GaInP系、GaAs系、AlGaAs系の半導体層を含むものが挙げられる。
複数の第1半導体レーザ素子及び1以上の第2半導体レーザ素子は一部又は全てが同じ又は異なる波長ピークを有するものであってもよく、なかでも、複数の第1半導体レーザ素子及び1以上の第2半導体レーザ素子の全てが、青色の波長ピークを示すものが好ましい。このように全ての半導体レーザ素子を青色の波長ピークを示すものとすることにより、上述したような熱干渉の低減効果を、より有利に利用することができるとともに、駆動電圧の低減効果をより有利に利用することが可能となる。
半導体レーザ素子は、1つのエミッターを有するシングルエミッター、2つ以上のエミッターを有するマルチエミッター等のいずれであってもよい。半導体レーザ素子が複数のエミッターを有する場合、それぞれのエミッターに係る出射端面から、楕円形状のFFPを形成するレーザ光が出射される。
【0017】
第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21は、接合部材等を介して基部9に配置してもよいし、サブマウント等を介して基部9に配置されていてもよい。
なかでも、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21は、サブマウントの上に配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、半導体レーザ素子から出射された光が基部9に当たり、迷光が発生することを抑制することができる。
【0018】
(接合部材)
接合部材は、上述したように、基部9に半導体レーザ素子を配置する際又は後述するサブマウントに半導体レーザ素子を配置する際に用いることができる。接合部材は、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系等の半田、AuとSnとを主成分とする合金、AuとSiとを主成分とする合金、AuとGeとを主成分とする合金等の共晶合金、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、ACP、ACF等の異方性導電材、低融点金属のろう材、これらを組み合わせた導電性接着剤、導電性複合接着剤等が挙げられる。
【0019】
(サブマウント)
半導体レーザ素子を基部9に配置するために、半導体レーザ素子をサブマウントに配置し、半導体レーザ素子が配置されたサブマウントを基部に配置することが好ましい。つまり、基部9には、複数の第1サブマウント15が配列方向に配置され、その上に対応する第1半導体レーザ素子11がそれぞれ配置される。また、基部9には、1つの第2サブマウント25が配置され又は複数の第2サブマウント25が配列方向に配置され、その上に対応する第2半導体レーザ素子21がそれぞれ配置される。サブマウントは、2つの接合面を有し、2つの接合面が互いに平行な円柱、四角柱等の多角形柱の形状であることが好ましい。なかでも、直方体であるものが好ましい。
サブマウントは、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素等のセラミックス、金、銀、銅、タングステン、ニッケル等の金属、ダイヤモンド等を用いて形成することができる。なかでも、サブマウントは放熱性の良い材料を用いて形成されていることが好ましい。接合面には、接合のための金属膜が設けられていることが好ましい。半導体レーザ素子は、サブマウントの一方の接合面に固定されることが好ましい。
サブマウントの幅SS1、SS2(X方向の長さ)は、半導体レーザ素子の幅L1、L2よりも大きく、例えば、半導体レーザ素子の幅の200%以上500%以下が挙げられ、200%以上400%以下が挙げられる。また、例えば、サブマウントの幅SS1、SS2は、0.70mm以上0.90mm以下が挙げられる。
第1サブマウント15間の幅S1は、0.90mm以上、1.20mm以下が好ましい。第2サブマウント25が複数配置されている場合、それらの幅S2は、0.90mm以上、1.20mm以下が好ましい。
また、サブマウントの幅SS1、SS2は、後述する給電端子の幅TT1、TT2よりも大きく、例えば、給電端子の幅TT1、TT2の200%以上500%以下が挙げられ、200%以上400%以下が挙げられる。厚みは、半導体レーザ素子の性能によって、適宜設定することができる。
また、第1半導体レーザ素子11が配置されるサブマウントの幅SS1は、後述する第1反射部材13の幅(X方向の長さ)以上である。このように第1サブマウント15の接合面の面積を確保することで放熱性を向上させることができる。
【0020】
(第1給電端子12及び第2給電端子22)
第1給電端子12及び第2給電端子22は、それぞれ、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21と電気的に接続して、半導体レーザ素子に駆動電圧を印加するための部材である。第1給電端子12は、第1半導体レーザ素子11ごとに複数配置されている。第2給電端子22は、第2半導体レーザ素子21ごとに1又は複数配置されている。
第1給電端子12及び第2給電端子22は、壁部8又は/及び基部9の内部に埋設されている導電回路を経由して、外部接続電極4と電気的に接続されている。また、第1給電端子12及び第2給電端子22は、上面視で、壁部8から第1反射部材13又は第2反射部材23の方向に向かって延伸している。図1Aにおいては、第1給電端子12及び第2給電端子22は、壁部8の内側面と接する矩形である。
第1給電端子12及び第2給電端子22の幅TT1、TT2(X方向の長さ)は、例えば、0.25mm以上0.35mm以下が挙げられる。また、第1給電端子12及び第2給電端子22のY方向の長さは、例えば、1.40mm以上1.60mm以下が挙げられる。
第1給電端子12及び第2給電端子22の寸法は、設置される位置に応じて適宜設定してもよい。図1Aにおいては、複数の第1半導体レーザ素子11に挟まれていない第1給電端子12、及び複数の第2半導体レーザ素子21に挟まれていない第2給電端子22は、それ以外の給電端子と異なる寸法であり、X方向の長さは0.65mm、Y方向の長さは0.90mmである。
第1給電端子12は、第1半導体レーザ素子11と電気的に接続するために、複数の第1半導体レーザ素子11のうち隣り合う2つの第1半導体レーザ素子11に挟まれた領域に配置される。ただし、複数配列された第1半導体レーザ素子11の一方端に配置する第1半導体レーザ素子11に対しては、図1Aに示すように、隣り合う2つの第1半導体レーザ素子11に挟まれた領域でなくても、一方端の第1半導体レーザ素子11の側方に配置されていればよい。また、第1給電端子12は、後述する第2反射部材23を基準として、第2半導体レーザ素子21の反対側に存在する。図1Dに示すように、第1給電端子12と第2反射部材23との距離M1(つまり、Y方向における間隔)は、第1給電端子12の第1光軸方向Y1における長さより短い。例えば、第1給電端子12と第2反射部材23との距離M1は、第1給電端子12の第1光軸方向Y1における長さの100%未満が挙げられ、90%以下、80%以下が好ましく、20%以上、30%以上が好ましい。このような構成とすることで、後述する第1導電部材14の長さを短くすることができ、駆動電圧を低減することができる。
第2給電端子22は、第2半導体レーザ素子21と電気的に接続するために配置される領域であって、第2半導体レーザ素子21が1つのみ配置される場合は、図2に示すように、上述した一方端の第1半導体レーザ素子11の側方に配置されるのと同様に、第2半導体レーザ素子21の側方に1つ配置されていればよい。この場合は、第2半導体レーザ素子21のいずれの側方に配置されていてもよい。複数の第2半導体レーザ素子21が配置される場合には、図1Aに示すように、隣り合う2つの第2半導体レーザ素子21に挟まれた領域に配置される。ただし、複数配列された第2半導体レーザ素子21の一方端に配置する第2半導体レーザ素子21に対しては、隣り合う2つの第2半導体レーザ素子に挟まれた領域でなくても、一方端の第2半導体レーザ素子21の側方に配置されていればよい。また、第2給電端子22は、後述する第1反射部材13を基準として、第1半導体レーザ素子11の反対側に存在する。図1Dに示すように、第2給電端子22と第1反射部材13との距離M2(つまり、Y方向における間隔)は、第2給電端子22の第2光軸方向Y2における長さより短い。例えば、第2給電端子22と第1反射部材13との距離M2は、第2給電端子22の第2光軸方向Y2における長さの100%未満が挙げられ、90%以下、80%以下が好ましく、20%以上、30%以上が好ましい。このような構成とすることで、後述する第2導電部材24の長さを短くすることができ、駆動電圧を低減することができる。
【0021】
第1給電端子12及び第2給電端子22が半導体レーザ素子間に配置される場合、図1Dに示すように、第1半導体レーザ素子11から第1給電端子12までのX方向における間隔T1、第2半導体レーザ素子21から及び第2給電端子22までのX方向における間隔T2は、一部又は全部において異なっていてもよいが、全部が同じであることが好ましい。これによって、各半導体レーザ素子に接続する後述の導電部材の長さを均一にすることができるために、各半導体レーザ素子の駆動電力を均一にすることができる。また、半導体レーザ素子がサブマウントに載置されている場合、第1サブマウント15から第1給電端子12までのX方向における間隔U1、第2サブマウント25から及び第2給電端子22までのX方向における間隔U2は、一部又は全部において異なっていてもよいが、全部が同じであることが好ましい。
第1給電端子12及び第2給電端子22の端部は、それぞれ、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21の端部のうち壁部8の内側面に近い端部と同等の距離に位置するように配置されていてもよい。また、第1給電端子12及び第2給電端子22のうち壁部8の内側面に近い端部は、それぞれ、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21の端部のうち壁部8の内側面に近い端部よりも、内側面側に位置するように配置されていてもよい。なかでも、第1給電端子12及び第2給電端子22の端部のうち壁部8の内側面に近い端部は、それぞれ、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21よりも、壁部8の内側面に近い位置に配置されることが好ましい。このような構成とすることで、第1導電部材14及び第2導電部材24と、第1反射部材13及び第2反射部材23との接触を防ぐことができる。
第1給電端子12及び第2給電端子22の平面形状、大きさ、厚み等は、電圧を供給する半導体レーザ素子の性能等によって、適宜設定することができ、第1半導体レーザ素子11及び/又は第2半導体レーザ素子21に挟まれた領域又はそれらの側方の領域に収まる平面形状及び大きさであることが好ましい。例えば、半導体レーザ素子の平面形状及び大きさと同等かそれよりも大きい又は小さいものが挙げられる。
第1給電端子12及び第2給電端子22の幅TT1、TT2は、使用する電圧等によって、適宜設定することができる。例えば、半導体レーザ素子の幅L1、L2よりも大きくてもよく、例えば、0.10mm以上0.50mm以下が挙げられ、0.20mm以上0.40mm以下がより好ましい。また、第1給電端子12及び第2給電端子22のY方向における長さは、半導体レーザ素子の長さの±50%が挙げられ、±30%が好ましく、±20%がより好ましい。
【0022】
第1給電端子12及び第2給電端子22は、例えば、導電性材料の層によって形成することができる。導電性材料の層は、基部9に配置されていてもよいし、上述したサブマウント等の放熱性の部材の上に配置されていてもよい。導電性材料の層は、例えば、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Ni、W、Mo、Cr、Ti、Al、Cu、Ta、Si等の金属又はこれらの合金を含む単層構造又は積層構造とすることができる。具体的には、Ti/Rh/Au、Ti/Pt/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、Ni/Pt/Au、Ti/Ru/Ti、Ti/Al-Si/Ta/Ru、Rh/Ni/Au、Ru/Ni/Au等の積層構造とすることができる。
【0023】
第1給電端子12は、第1導電部材14を介して、第1半導体レーザ素子11と接続されている。第2給電端子22は、第2導電部材24を介して、第2半導体レーザ素子21と接続されている。第1導電部材14は、各々の第1給電端子12ごとに対して複数配置され、また、各々の第1半導体レーザ素子11ごとに対して複数配置される。第2導電部材24は、各々の第2給電端子22ごとに対して複数配置され、また、各々の第2半導体レーザ素子21ごとに複数配置される。例えば、第1導電部材14及び第2導電部材24は、給電端子ごと又は半導体レーザ素子ごとに、それぞれ2以上10以下配置することができ、3以上6以下配置することが好ましい。1つの給電端子又は1つの半導体レーザ素子に配置される複数の導電部材は、上面視でみたときの長手方向(図のY方向)に並んで配列されることが好ましい。このような構成とすることで、発光装置の出力が上がっても電流が各導電部材に分配され、各導電部材の長さを短くしても断線が発生しにくくなる。
第1導電部材14及び第2導電部材24は、例えば、線状の形状とするものが挙げられ、金属のワイヤであることが好ましい。金属には、例えば、金、アルミニウム、銀、銅、これらの合金等を用いることができる。
【0024】
第1給電端子12及び第1導電部材14は、図1Aに示すように、複数の第1半導体レーザ素子11を、外部接続電極4を介して、個別に外部電源に接続することができる。また、第2給電端子22及び第2導電部材24は、第2半導体レーザ素子21が複数ある場合に、複数の第2半導体レーザ素子21を、外部接続電極4を介して、個別に外部電源に接続することができる。
複数の第1半導体レーザ素子11と、1以上の第2半導体レーザ素子21とは、個別に、外部接続電極4を介して、外部電源に接続されていることが好ましい。
なお、図1A及び図2に示すように、光源装置が、半導体レーザ素子ごとにツェナーダイオード等の保護素子3を備える場合には、各保護素子3も給電端子に接続される。この場合、半導体レーザ素子と保護素子3とを給電端子によって、個別に外部電源に接続することが好ましい。このような接続によって、半導体レーザ素子及び保護素子の組が複数配列されている場合には、それらは並列接続又は直列接続することができる。
【0025】
(第3給電端子32及び第4給電端子42)
第3給電端子32は、第1半導体レーザ素子11と電気的に接続して、駆動電圧を印加するための部材であって、第1給電端子12と対応する部材である。第4給電端子42は、第2半導体レーザ素子21と電気的に接続して、駆動電圧を印加するための部材であって、第2給電端子22と対応する部材である。第3給電端子32は、第1半導体レーザ素子11ごとに配置されている。第4給電端子42は、第2半導体レーザ素子21ごとに配置されている。第3給電端子32及び第4給電端子42は、壁部8又は/及び基部9の内部に埋設されている導電回路を経由して、外部接続電極4と電気的に接続されている。
第3給電端子32及び第4給電端子42は、上面視で、壁部8の内側面と、半導体レーザ素子の端部のうち壁部8の内側面に近い端部と、の間に設けられていてもよい。また、図のように、壁部8に段差を設け、該段差に第3給電端子32及び第4給電端子42を設けることができる。第3給電端子32及び第4給電端子42は、対応する半導体レーザ素子を基準として、第1反射部材又は第2反射部材とは反対側に配置されている。隣り合う2つのレーザ間に第1給電端子12及び第3給電端子32、または、第2給電端子22及び第4給電端子42を設けるよりも、一方のみを2つのレーザ間に設け、他方を別の箇所に設ける方が、パッケージのサイズを小型化できる場合がある。
第3給電端子32と第1半導体レーザ素子11は、金属ワイヤ等の第3導電部材34を介し電気的に接続されている。第4給電端子42と第2半導体レーザ素子21は、金属ワイヤ等の第4導電部材44を介し電気的に接続されている。この場合、第3導電部材34の一端は第3給電端子32に、また、第4導電部材44の一端は第4給電端子42に接合されている。また、第3導電部材34の他の一端は第1半導体レーザ素子11に直接接合されているか、あるいは第1半導体レーザ素子11が配されるサブマウントに接合されている。また、第4導電部材44の他の一端は第2半導体レーザ素子21に直接接合されているか、あるいは第2半導体レーザ素子21が配されるサブマウントに接合されている。サブマウントに接合されている場合、第3給電端子32及び第4給電端子42は、導電部材及びサブマウント表面に設けられた金属膜を介して半導体レーザ素子と電気的に接続されている。
1つの第3給電端子32又は第4給電端子42に設けられる導電部材は複数である。なお、1つの第3給電端子32又は第4給電端子42に設けられる導電部材は1つであってもよい。第1半導体レーザ素子11に係る第1給電端子12及び第3給電端子32に関し、第1給電端子12に設けられる第1導電部材14の数は、第3給電端子32に設けられる第3導電部材34の数よりも多い。第2半導体レーザ素子21に係る第2給電端子22及び第4給電端子42に関し、第2給電端子22に設けられる第2導電部材24の数は、第4給電端子42に設けられる第4導電部材44の数よりも多い。1つの第3給電端子32又は第4給電端子42に複数の導電部材を設ける場合、X方向に配列することが好ましい。このように、有効にスペースを活用して給電端子を設け、給電端子の形状に合わせてそこに設ける導電部材の数を調整することで、パッケージのサイズを小型化できる。
さらに、第3給電端子32及び第4給電端子42のX方向における大きさは、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21のY方向における長さよりも短いことが好ましい。また、第3給電端子32及び第4給電端子42のX方向における大きさは、第1給電端子12及び第2給電端子22のY方向における長さよりも短いことが好ましい。また、第3給電端子32及び第4給電端子42のX方向における大きさは、サブマウントのX方向における長さよりも短いことが好ましい。このような大きさとすることで、第3給電端子32及び第4給電端子42と第1半導体レーザ素子11及ぶ第2半導体レーザ素子21との距離を近づけることができ、駆動電圧を抑えることができる。なお、第3給電端子32及び第4給電端子42のX方向における長さを、第1半導体レーザ素子11、第2半導体レーザ素子21、第1給電端子12及び第2給電端子22のY方向における長さより長くしてもよい。
第1給電端子12に設けられる複数の第1導電部材14のうち、Y方向において両端に配される2つの第1導電部材14のY方向に係る距離は、第1半導体レーザ素子11のX方向における長さよりも長い。第1給電端子12に設けられる複数の第1導電部材14のうち、Y方向において両端に配される2つの第1導電部材14のY方向に係る距離は、第1半導体レーザ素子11が配されるサブマウントのX方向における長さよりも長い。第1給電端子12に設けられる複数の第1導電部材14のうち、Y方向において両端に配される2つの第1導電部材14のY方向に係る距離は、第1半導体レーザ素子11からの光を反射する第1反射部材13のX方向における長さよりも長い。このような第1給電端子12を、X方向ではなく、隣り合う第1半導体レーザ素子11の間にY方向に設けることで、パッケージのサイズを小型化できる。
第3給電端子32及び第4給電端子42は、例えば、第1給電端子12及び第2給電端子22と同じ材料によって形成されてよい。
【0026】
(第1反射部材13及び第2反射部材23)
第1反射部材13及び第2反射部材23は、基部9に配列されている。
第1反射部材13は、配列方向(X方向)に沿って複数配列され、複数の第1半導体レーザ素子11から第1光軸方向Y1に離れた位置に配置されている。第2反射部材23は、1以上の第2半導体レーザ素子21から第2光軸方向Y2に離れた位置に1以上配置されている。第2反射部材23が複数配置される場合には、配列方向に沿って複数配列されている。第1反射部材13と第1半導体レーザ素子11との距離及び第2反射部材23と第2半導体レーザ素子21との距離は、任意に設定することができる。
複数の第1反射部材13及び1以上の第2反射部材23は、配列方向に沿って交互に配置することができる。第1反射部材13及び第2反射部材23は、X方向において、その一部又は全部が互いに対向するように配置されることが好ましい。
【0027】
第1反射部材13は、例えば、図1Cに示すように、第1半導体レーザ素子11から出射されたレーザ光を受け、配列方向(X方向)及び第1光軸方向(Y1方向)に直交する光出射方向(Z方向)にレーザ光を反射させる第1反射面13aを有する第1ミラー部材である。
第2反射部材23は、第2半導体レーザ素子21から出射されたレーザ光を受け、光出射方向、つまり、第2光軸方向(Y2方向)に直交する光出射方向(Z方向)にレーザ光を反射させる第2反射面23aを有する第2ミラー部材である。
反射面は、基部9の面のうち、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21が配置される面に対して傾斜している。反射面は、基部9の表面に対して5度以85度以下、例えば、45度の傾斜角をなす傾斜面となるように基部9に配置される。反射面は、平面形状、曲面形状のいずれであってもよい。曲面形状の場合、局所的に下面から見て垂直又は平行な部分を有することがある。反射面は、なかでも、平面形状であるものが好ましい。
反射部材は、ガラス、金属等を用いて形成することができる。具体的には、石英、BK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、アルミニウム等の金属、Siを主材料として含むものを用いて形成することができる。反射面は、例えば、Ag、Al等の金属、Ta/SiO、TiO/SiO、Nb/SiO等の誘電体多層膜を用いて形成することができる。反射面は、反射させるレーザ光のピーク波長に対する光反射率が、99%以上の光反射率を実現するものが挙げられ、95%以上、90%以上であってもよい。
複数の第1反射面13aと第1半導体レーザ素子11の光軸との交点及び1以上の第2反射面と第2半導体レーザ素子21の光軸との交点は、上面視において、それぞれ仮想直線を構成するように配置されていることが好ましい。言い換えると、第1反射部材及び第2反射部材は、後述するように、それらの反射面における光反射点、つまり、第1半導体レーザ素子及び第2半導体レーザ素子からの光が反射する点が、上面視において、それぞれ直線上に配置するように、配置されることが好ましい。なかでも、第1半導体レーザ素子からの光が反射する点及び第2半導体レーザ素子からの光が反射する点が、同一直線上に配置されることがより好ましい。このような構造とすることで、各発光部を点灯・消灯した際の照射ムラが低減され、均一なパターンを得ることができる。
また、第1半導体レーザ素子11の出射端面を通る仮想平面は第2反射部材を通過する。第2半導体レーザ素子21の出射端面を通る仮想平面は第1反射部材を通過する。更に、上面視で、第1反射面13aのY方向の長さは、第1反射部材13のY方向の長さの85%以上95%以下とすることができ、上面視で、第2反射面23aのY方向の長さは、第2反射部材23のY方向の長さの85%以上95%以下とすることができる。
【0028】
(パッケージ)
上述したように、基部9は、パッケージの一部を構成する。パッケージとしては、例えば、図1Cに示すように、凹部内に半導体レーザ素子を収容する筐体状のパッケージが挙げられる。この場合、パッケージは、基部9と、基部9を囲う壁部8を有し、基部9と壁部8の内側面によって凹部7が構成される。壁部8は、内側面、内側面と反対側の外側面、内側面と外側面とに接する上面を有する。壁部8の内側面には、さらに段が設けられていてもよい。壁部8は、基部9と同じ材料によって一体的に形成したものであってもよいし、異なる材料であってもよい。壁部8は、電気的に接続する配線等として、図1A及び1Cに示したように、その表面又は内部に、外部接続電極4として金属部等が設けられていてもよい。金属部の材料としては、基部9の金属部と同様のものが挙げられる。
基部9と壁部8とがパッケージを構成する場合、パッケージは蓋部材6を有していてもよい。図1Cにおいては、蓋部材6は、放熱部材6aと波長変換部材5によって構成されている。また、図1Cにおいては、波長変換部材5は、包囲部5aと波長変換部5bから構成されている。蓋部材6は、所定の雰囲気下で壁部8に接合され、基部9、壁部8及び蓋部材6によって気密封止された空間を形成することができる。気密封止された空間内に半導体レーザ素子等を配置することにより、集塵による品質劣化を低減することができる。気密封止するために、蓋部材6は、壁部8に、例えば、接着剤、金属接合材等によって、接合されている。金属接合材としては、AuSnなどの金属ろう、はんだ等が挙げられる。図1Cにおいては、放熱部材6aが、壁部8に接合されている。放熱部材6aは、下面と、上面とを有する。放熱部材6aは、例えば、平板形状であることが好ましく、上面視において、基部9の外形又はそれよりも小さい形状に相当する外形を有するものが好ましい。
放熱部材6aは、光を透過する透光性を有するものが好ましい。ここで、透光性とは、パッケージ内に収容される半導体レーザ素子が出射する光の透過率が50%以上であるものが挙げられ、60%以上、70%以上、80%以上のものが好ましい。放熱部材6aは、全部が透光性を有していてもよいし、その一部にのみ透光性を有する領域を有するものであってもよい。放熱部材6aは、セラミックス、サファイア、ガラス等によって形成することができる。なかでも、サファイア、ガラス等の透光性部材によって形成されているものが好ましい。金属としては、基部9と同様のものが挙げられる。サファイアは透光性を有しており、比較的屈折率が高く、比較的強度も高い材料である。放熱部材6aには、図1Cに示すように、包囲部5a及び波長変換部5bが接触して配置されていてもよい。波長変換部5bは、当該分野で公知の蛍光体を含有させることができる。波長変換部材5は、上面において互いに離隔する複数の光出射面を有し、それぞれの光出射面は波長変換部5bによって形成される。光出射面は、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21にそれぞれ対応するように、第1半導体レーザ素子11の数と第2半導体レーザ素子21の数との和と同数設けられることが好ましい。言い換えると、波長変換部5bは、第1半導体レーザ素子11及び第2半導体レーザ素子21にそれぞれ対応するように、例えば、第1反射部材13及び第2反射部材23の上方において、複数互いに離間して配置されていることが好ましい。波長変換部5bは、一体的に形成されていてもよい。隣り合う光出射面の中心間の距離は、隣り合う第1反射部材13の中心と、第2反射部材23の中心との距離と略同等であってよい。波長変換部5bの大きさ及び形状は任意に設定することができる。例えば、波長変換部5bは、その周囲を包囲部5aが取り囲んで平板形状とし、放熱部材6a上であって、放熱部材6aに接触して配置することができる。包囲部5aは、放熱部材6aと同様の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。例えば、包囲部5aは、セラミックスによって形成することができる。
【0029】
(光学部材)
パッケージの上、つまり、蓋部材6の上には、光学部材が配置されていてもよい。光学部材は、集光等、任意の配光を行うための部材である。光学部材は、上面と、下面と、側面とを有し、レンズ面を有していてもよい。レンズ面は、上面又は下面のいずれかに形成されていることが好ましい。例えば、光学部材は、全体として、平板形状の一面にドーム型等のレンズ面が配されたような形状が挙げられる。レンズ面は、1つのドーム型のレンズによって形成されていてもよいし、複数のレンズ面が連なった形状、複数のレンズが並列された形状等のいずれであってもよい。この場合、複数のレンズ面は、上述した複数の波長変換部の上方にそれぞれ配置されることが好ましい。光学部材は、平板形状の部分とレンズとが一体となって形成されていてもよいし、別体のものを接合したものであってもよい。光学部材は、例えば、上面視において、その外形は、基部9と同様、種々の形状であってもよいが、矩形であるものが好ましい。
光学部材は、透光性を有し、レンズ面及びそれ以外の部分においても透光性を有するものが好ましい。光学部材は、例えば、BK7等のガラスを用いて形成することができる。
【0030】
(保護素子3)
保護素子3は、半導体レーザ素子に過剰な電流が流れて破壊されることを防止する素子である。保護素子3としては、例えば、ツェナーダイオードが挙げられる。ツェナーダイオードは、Siで形成されたものであってもよい。
図1A及び図2に示すように、保護素子3を、半導体レーザ素子のそれぞれに配置することができる。この場合、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光軸を含む仮想直線を避けた領域に保護素子3を配置することが好ましい。
【0031】
本願は、以下の発明を開示する。
(1)基部と、
各々が配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記配列方向に直交する第1光軸方向にレーザ光を出射する複数の第1半導体レーザ素子と、
各々が、前記複数の第1半導体レーザ素子のうち隣り合う2つの第1半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、前記第1半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第1給電端子と、
各々が前記配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、前記複数の第1半導体レーザ素子から第1光軸方向に離れた位置に配置される複数の第1反射部材と、
前記配列方向に直交し且つ前記第1光軸方向とは反対の方向である第2光軸方向にレーザ光を出射する1以上の第2半導体レーザ素子と、
前記第2半導体レーザ素子と電気的に接続する1以上の第2給電端子と、
前記1以上の第2半導体レーザ素子から第2光軸方向に離れた位置に配置される1以上の第2反射部材と、を備え、
少なくとも1の前記第2反射部材が、前記複数の第1反射部材のうち前記配列方向に隣り合う2つの第1反射部材に挟まれた領域に配置される、光源装置。
(2)前記1以上の第2半導体レーザ素子は、各々が配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記第2光軸方向に光を出射する複数の第2半導体レーザ素子で構成され、
前記1以上の第2給電端子の各々が、前記複数の第2半導体レーザ素子のうち隣り合う2つの第2半導体レーザ素子に挟まれた領域に配置され、
前記1以上の第2反射部材は、各々が配列方向に沿って、前記基部に配列され、且つ、各々が前記複数の第2半導体レーザ素子よりも前記第2光軸方向に離れた位置に配置される複数の第2反射部材で構成され、
前記複数の第2反射部材のうち隣り合う2つの第2反射部材に挟まれた領域に前記複数の第1反射部材のうちの少なくとも1つが配置される(1)に記載の光源装置。
(3)前記第1給電端子と前記第1半導体レーザ素子を接続する第1導電部材と、
前記第2給電端子と前記第2半導体レーザ素子を接続する第2導電部材と、を有する(1)又は(2)に記載の光源装置。
(4)前記第1導電部材は各々の前記第1給電端子ごとに複数配置され、前記第2導電部材は各々の前記第2給電端子ごとに複数配置される(1)~(3)のいずれかに記載の光源装置。
(5)前記第1反射部材は、前記第1半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受け、前記配列方向及び前記第1光軸方向に直交する光出射方向に前記レーザ光を反射させる第1反射面を有する第1ミラー部材であり、
前記第2反射部材は、前記第2半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受け、前記光出射方向に前記レーザ光を反射させる第2反射面を有する第2ミラー部材である(1)~(4)のいずれかにに記載の光源装置。
(6)前記第1半導体レーザ素子及び前記第2半導体レーザ素子にそれぞれ対応する複数の波長変換部をさらに備える(1)~(5)のいずれかにに記載の光源装置。
(7)基部上にさらに蓋部材を備え、前記複数の波長変換部が互いに離隔して前記蓋部材に接して配置されている(1)~(6)のいずれかに記載の光源装置。
(8)前記蓋部材は、ガラス、サファイア、金属又はセラミックスを含む(1)~(7)のいずれかに記載の光源装置。
(9)前記複数の第1反射面と前記第1半導体レーザ素子の光軸との交点、及び前記1以上の第2反射面と前記第2半導体レーザ素子の光軸との交点が、上面視において、仮想直線を構成するように配置されている(1)~(8)のいずれかに記載の光源装置。
(10)前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記1以上の第2半導体レーザ素子はすべて波長ピークが青色を示す(1)~(9)のいずれかに記載の光源装置。
(11)前記第1給電端子は、前記第2反射部材を基準として、前記第2半導体レーザ素子の反対側に存在し、前記第1給電端子と前記第2反射部材との距離は、前記第1給電端子の第1光軸方向における長さより短く、
前記第2給電端子は、前記第1反射部材を基準として、前記第1半導体レーザ素子の反対側に存在し、前記第2給電端子と前記第1反射部材との距離は、前記第2給電端子の第2光軸方向における長さより短い(1)~(10)のいずれかに記載の光源装置。
(12)前記基部に複数のサブマウントが配置され、前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記複数の第2半導体レーザ素子はそれぞれが対応するサブマウントを介して基部に配置され、前記サブマウントの配列方向における幅は前記第1給電端子の配列方向における幅及び前記第2給電端子の配列方向における幅よりも大きい(1)~(11)のいずれかに記載の光源装置。
(13)前記複数の第1半導体レーザ素子及び前記複数の第2半導体レーザ素子はそれぞれ個別に外部電源に接続されている(1)~(12)のいずれかに記載の光源装置。
【産業上の利用可能性】
【0032】
各実施形態に記載の発光装置は、プロジェクタ、車載ヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ、照明、ディスプレイ等に使用することができる。
【符号の説明】
【0033】
3 保護素子
4 外部接続電極
5 波長変換部材
5a 包囲部
5b 波長変換部
6 蓋部材
6a 放熱部材
7 凹部
8 壁部
9 基部
10、10A 光源装置
11 第1半導体レーザ素子
12 第1給電端子
13 第1反射部材
13a 第1反射面
14 第1導電部材
15 第1サブマウント
21 第2半導体レーザ素子
22 第2給電端子
23 第2反射部材
23a 第2反射面
24 第2導電部材
25 第2サブマウント
32 第3給電端子
34 第3導電部材
42 第4給電端子
44 第4導電部材
図1A
図1B
図1C
図1D
図2