ホーム > 特許ランキング > 日亜化学工業株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-25
(45)【発行日】2024-10-03
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02253 20210101AFI20240926BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02253
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2024118300
(22)【出願日】2024-07-24
(62)【分割の表示】P 2024049387の分割
【原出願日】2016-03-15
【審査請求日】2024-07-24
(31)【優先権主張番号】P 2015103264
(32)【優先日】2015-05-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】清田 征爾
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼鶴 一真
(72)【発明者】
【氏名】岡久 英一郎
【審査官】村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２２７６７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２０９４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０１５０３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２２２７３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０４９３３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３０５７３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／００８４９０５（ＵＳ，Ａ１）
(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】
基部と、側壁と、を有する基体と、前記基部の上面に配置される半導体レーザ素子と、
前記基部の上方に位置し、前記基体に固定され、前記半導体レーザ素子が配置された空間を密閉空間にする封止部材と、
前記半導体レーザ素子から出射された光が通過するレンズ部を有し、接着剤により前記封止部材に固定されるレンズ部材と、
を備え、
前記封止部材と前記レンズ部材との間の空間は開放空間であることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記接着剤は、前記封止部材と前記レンズ部材の間において、前記レンズ部材の外縁を環状に一周することなく配されている、請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記接着剤は、前記封止部材と前記レンズ部材の間において、前記封止部材の外縁を環状に一周することなく配されている、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項4】
前記レンズ部材の外縁のうち、前記接着剤が配されていない部分の少なくとも一部と、前記封止部材との間は、前記封止部材と前記レンズ部材との間の空間内で生じたガスが外部に逃げることのできるよう開放された構造となっている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記レンズ部材の外縁において、互いに離隔して複数箇所に前記接着剤が配される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項6】
前記レンズ部材の外縁において、互いに離隔する第１箇所、第２箇所、第３箇所、及び、第４箇所に前記接着剤が配され、前記第１箇所と前記第２箇所は互いに対向する位置にあり、
前記第３箇所と前記第４箇所は互いに対向する位置にある、請求項５に記載の発光装置。
【請求項7】
前記第１箇所、第２箇所、第３箇所、及び、第４箇所は、前記レンズ部材の四隅を除いた領域に位置する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項8】
前記封止部材は凹部を有し、前記レンズ部材は、平面視において、外縁の一部を前記凹部の内側に位置するように配置され、
前記凹部と前記レンズ部材による開口部が２箇所以上設けられている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項9】
前記接着剤は、前記レンズ部材の外縁を環状に一周するように設けられ、前記レンズ部材には、前記接着剤により前記封止部材に固定される環状の領域の内側に複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔により前記開放空間が形成される、請求項１に記載の発光装置。
【請求項10】
ｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状に配置される複数の前記半導体レーザ素子を備え、前記レンズ部材は、ｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状に設けられる複数の前記レンズ部を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項11】
前記基体は、それぞれ異なる材料で形成される前記基部と前記側壁とを有する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項12】
前記半導体レーザ素子が載置される載置体をさらに備え、前記半導体レーザ素子は、前記載置体を介して前記基部に配置される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項13】
前記基部の上面に配置され、前記半導体レーザ素子から出射された光を反射するミラーをさらに備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項14】
前記封止部材は、溶接により前記基体に固定される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項15】
前記密閉空間は、気密封止された空間である、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の発光装置。
【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】
複数の光源から出射した光をコリメートレンズアレイによりコリメートする光源装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１０２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来の光源装置では、コリメートレンズアレイを構成する各レンズ要素が、各レンズ要素に入射するレーザ光の断面形状に応じて、複数の曲率を有している。このため、コリメートレンズアレイが所定の向きから僅かに回転して実装されるだけで、光源とレンズ要素の位置関係に大きなずれが生じ、コリメートレンズアレイから出射する光の強度分布が変化してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に開示される発光装置は、基部と、側壁とを有する基体と、前記基部の上面に第１方向に並べて配置される複数の半導体レーザ素子と、前記基体と接合し、前記複数の半導体レーザ素子が配置される空間を封止する封止部材と、前記封止部材の上方に配置され、前記第１方向に連なって形成される複数のレンズ部を有するレンズアレイと、を備え、前記レンズアレイは、前記レンズ部の最大外形が、前記第１方向に隣り合うレンズ部の頂点間距離の１．２５倍以上である。
【0006】
また、実施形態に開示される発光装置は、基部と、側壁とを有する基体と、前記基部の上面に第１方向に並べて配置される複数の半導体レーザ素子と、前記第１方向に連なって形成される複数のレンズ部を有し、前記基体と接合して前記複数の半導体レーザ素子が配置される空間を封止するレンズアレイと、を備え、前記レンズアレイは、前記レンズ部の最大外形が、前記第１方向に隣り合うレンズ部の頂点間距離の１．２５倍以上である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。
【図2A】基体の模式的平面図である。
【図3A】レンズアレイの模式的平面図である。
【図4A】基体上に配置された半導体レーザ素子の模式的平面図である。
【図5A】封止部材の模式的平面図である。
【図6A】実施形態２に係る発光装置の模式的平面図である。
【図7】実施形態３に係る発光装置の模式的平面図である。
【図8】実施形態４に係る発光装置の模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［実施形態１に係る発光装置］
図１Ａは実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。また、図１Ｂは図１Ａ中のＡ－Ａ断面図であり、図１Ｃは図１Ａ中のＢ－Ｂ断面図であり、図１Ｄは図１Ａ中のＣ－Ｃ断面図である。図１Ａにおいては、理解を容易にするため、最も左上のレンズ部下方に配置される半導体レーザ素子３０等を透過的に示している。図１Ａから図１Ｄに示すように、実施形態１に係る発光装置１は、基体１０と、行列状に複数のレンズ部２２を有するレンズアレイ２０と、基体１０上に配置された複数の半導体レーザ素子３０と、を備えた発光装置であって、複数の半導体レーザ素子３０はレーザ光をそれぞれ出射し、各レーザ光は行方向より列方向に幅が広くなるビーム形状を複数のレンズ部２２の各光入射面ＬＡにおいて有し、複数のレンズ部２２は、個々のレンズ部２２の最大外径Ｅと列方向の頂点間距離ＰＹとのいずれよりも小さい行方向の頂点間距離ＰＸを有するとともに、行方向と列方向とにおいて同じ曲率を有する発光装置である。以下、順に説明する。
図１Ａは実施形態１に係る発光装置の模式的平面図である。また、図１Ｂは図１Ａ中のＡ－Ａ断面図であり、図１Ｃは図１Ａ中のＢ－Ｂ断面図であり、図１Ｄは図１Ａ中のＣ－Ｃ断面図である。図１Ａにおいては、理解を容易にするため、最も左上のレンズ部下方に配置される半導体レーザ素子３０等を透過的に示している。図１Ａから図１Ｄに示すように、実施形態１に係る発光装置１は、基体１０と、行列状に複数のレンズ部２２を有するレンズアレイ２０と、基体１０上に配置された複数の半導体レーザ素子３０と、を備えた発光装置であって、複数の半導体レーザ素子３０はレーザ光をそれぞれ出射し、各レーザ光は行方向より列方向に幅が広くなるビーム形状を複数のレンズ部２２の各光入射面ＬＡにおいて有し、複数のレンズ部２２は、個々のレンズ部２２の最大外径Ｅと列方向の頂点間距離ＰＹとのいずれよりも小さい行方向の頂点間距離ＰＸを有するとともに、行方向と列方向とにおいて同じ曲率を有する発光装置である。以下、順に説明する。
【0009】
（基体１０）
図２Ａは基体の模式的平面図である。また、図２Ｂは図２Ａ中のＤ－Ｄ断面図であり、図２Ｃは図２Ａ中のＥ－Ｅ断面図である。図２Ａから図２Ｃに示すように、基体１０は、例えば、基部１２と、基部１２から突出する側壁１４と、基部１２と側壁１４とにより形成される凹部１０ａと、を有する。基部１２は凸部１２ａを有し、凸部１２ａは凹部１０ａ内に形成されている。このような凸部１２ａを有する基部１２を用いれば、基体１０が凹部１０ａを有することにより生じ得る基部１２の反り（この反りは特に基部１２と側壁１４とが異なる材料からなる場合に生じやすい。）を抑制することができるため、基部１２に対する半導体レーザ素子３０等の実装が容易となる。また、凸部１２ａ上に半導体レーザ素子３０などの部材を配置することにより、これらの部材をレンズアレイ２０に近づけることができるため、レンズアレイ２０（レンズ部２２）の光入射面ＬＡにおけるレーザ光の拡がりを抑制することも可能となる。なお、基体１０、基部１２、及び側壁１４の形状や厚みは特に限定されるものではなく、例えば、基体１０には、凹部１０ａを有する部材のほか、例えば平板状の部材（例：側壁１４を有しておらず基部１２のみからなる部材）を用いることもできる。
図２Ａは基体の模式的平面図である。また、図２Ｂは図２Ａ中のＤ－Ｄ断面図であり、図２Ｃは図２Ａ中のＥ－Ｅ断面図である。図２Ａから図２Ｃに示すように、基体１０は、例えば、基部１２と、基部１２から突出する側壁１４と、基部１２と側壁１４とにより形成される凹部１０ａと、を有する。基部１２は凸部１２ａを有し、凸部１２ａは凹部１０ａ内に形成されている。このような凸部１２ａを有する基部１２を用いれば、基体１０が凹部１０ａを有することにより生じ得る基部１２の反り（この反りは特に基部１２と側壁１４とが異なる材料からなる場合に生じやすい。）を抑制することができるため、基部１２に対する半導体レーザ素子３０等の実装が容易となる。また、凸部１２ａ上に半導体レーザ素子３０などの部材を配置することにより、これらの部材をレンズアレイ２０に近づけることができるため、レンズアレイ２０（レンズ部２２）の光入射面ＬＡにおけるレーザ光の拡がりを抑制することも可能となる。なお、基体１０、基部１２、及び側壁１４の形状や厚みは特に限定されるものではなく、例えば、基体１０には、凹部１０ａを有する部材のほか、例えば平板状の部材（例：側壁１４を有しておらず基部１２のみからなる部材）を用いることもできる。
【0010】
基体１０（基部１２、側壁１４）には例えば鉄、鉄合金、若しくは銅などの金属材料、ＡｌＮ、ＳｉＣ，若しくはＳｉＮなどのセラミック材料、又はこれらの材料を組み合わせた材料を用いることができる。
【0011】
基体１０には発光装置１を外部と電気的に接続するための配線９０（例：リード）が設けられている。配線９０は発光装置１の外周のいずれに設けられていてもよいが、基体１０の上面又は側面に設けられることが好ましい。つまり、配線９０は基体１０の下面には設けられていないことが好ましい。このようにすれば、基体１０の下面全面を実装面として利用することができるため、本開示のように熱源となる半導体レーザ素子３０が１つの基体１０に複数配置される場合においても熱引きの良好な発光装置を提供することができる。なお、基体１０の側壁１４に配線９０を設ける場合は、側壁１４の高さが一定以上必要となるため、側壁１４に配線９０を設けない場合よりも基部１２上に配置される半導体レーザ素子３０等がレンズアレイ２０から離れて配置されることになる。しかるに、前述した凸部１２ａを有する基部１２を用いれば、このような場合においても半導体レーザ素子３０やミラー５０などをレンズアレイ２０（レンズ部２２）に近づけて配置することが可能となる。
【0012】
（レンズアレイ２０）
図３Ａはレンズアレイの模式的平面図である。また、図３Ｂは図３Ａ中のＦ－Ｆ断面図であり、図３Ｃは図３Ａ中のＧ－Ｇ断面図であり、図３Ｄは図３Ａ中のＨ－Ｈ断面図である。図３Ａから図３Ｄに示すように、レンズアレイ２０は複数のレンズ部２２と接続部２４を有している。各レンズ部２２は光入射面ＬＡと光出射面ＬＢをそれぞれ有しており、各レンズ部２２の光入射面ＬＡに入射した各レーザ光は屈折され各レンズ部２２の光出射面ＬＢからそれぞれ出射される。接続部２４は列方向（図１中のＹ方向）において隣り合うレンズ部２２同士を接続する。なお、レンズアレイ２０はレンズ部２２だけで構成することもできる。この場合は、例えば、レンズ部２２が接続部２４を介さず互いに直接接続される。レンズアレイ２０（レンズ部２２や接続部２４）はガラスや合成石英などの透光性を有する材料を用いて形成することができる。
図３Ａはレンズアレイの模式的平面図である。また、図３Ｂは図３Ａ中のＦ－Ｆ断面図であり、図３Ｃは図３Ａ中のＧ－Ｇ断面図であり、図３Ｄは図３Ａ中のＨ－Ｈ断面図である。図３Ａから図３Ｄに示すように、レンズアレイ２０は複数のレンズ部２２と接続部２４を有している。各レンズ部２２は光入射面ＬＡと光出射面ＬＢをそれぞれ有しており、各レンズ部２２の光入射面ＬＡに入射した各レーザ光は屈折され各レンズ部２２の光出射面ＬＢからそれぞれ出射される。接続部２４は列方向（図１中のＹ方向）において隣り合うレンズ部２２同士を接続する。なお、レンズアレイ２０はレンズ部２２だけで構成することもできる。この場合は、例えば、レンズ部２２が接続部２４を介さず互いに直接接続される。レンズアレイ２０（レンズ部２２や接続部２４）はガラスや合成石英などの透光性を有する材料を用いて形成することができる。
【0013】
（複数のレンズ部２２）
複数のレンズ部２２はｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状に設けられる。複数のレンズ部２２は、個々のレンズ部２２の最大外径Ｅと列方向（図１中のＹ方向）の頂点間距離ＰＹのいずれよりも小さい行方向（図１中のＸ方向）の頂点間距離ＰＸを有する。このようにすれば、各レンズ部２２が行方向（図１中のＸ方向）において連なって（連続して）形成されるため、行方向（図１中のＸ方向）においてレーザ光が出射されない空間の無駄を削減して、レンズアレイ２０（ひいては発光装置１）の小型化を図ることができる。なお、「列方向の頂点間距離」とは列方向において隣り合うレンズ部の頂点間距離をいう。また、「行方向の頂点間距離」とは行方向において隣り合うレンズ部の頂点間距離をいう。また、「頂点」とは平面視におけるレンズ部の中心をいい、「最大外径」とは平面視におけるレンズ部の直径のうち最長のものをいう。
複数のレンズ部２２はｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状に設けられる。複数のレンズ部２２は、個々のレンズ部２２の最大外径Ｅと列方向（図１中のＹ方向）の頂点間距離ＰＹのいずれよりも小さい行方向（図１中のＸ方向）の頂点間距離ＰＸを有する。このようにすれば、各レンズ部２２が行方向（図１中のＸ方向）において連なって（連続して）形成されるため、行方向（図１中のＸ方向）においてレーザ光が出射されない空間の無駄を削減して、レンズアレイ２０（ひいては発光装置１）の小型化を図ることができる。なお、「列方向の頂点間距離」とは列方向において隣り合うレンズ部の頂点間距離をいう。また、「行方向の頂点間距離」とは行方向において隣り合うレンズ部の頂点間距離をいう。また、「頂点」とは平面視におけるレンズ部の中心をいい、「最大外径」とは平面視におけるレンズ部の直径のうち最長のものをいう。
【0014】
列方向（図１中のＹ方向）の頂点間距離ＰＹは、好ましくは１ｍｍ以上１２ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上９ｍｍ以下とすることができる。また、行方向（図１中のＸ方向）の頂点間距離ＰＸは、好ましくは０．５ｍｍ以上９ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。頂点間距離ＰＸや頂点間距離ＰＹをこれらの下限値以上にすることで、隣り合う半導体レーザ素子３０からのレーザ光が干渉し合うのを抑制することができる。また、頂点間距離ＰＸや頂点間距離ＰＹをこれらの上限値以下にすることで、より小型の発光装置を提供することができる。
【0015】
個々のレンズ部２２の最大外径Ｅは、頂点間距離ＰＸの好ましくは１倍以上２倍以下、より好ましくは１．２５倍以上１．７５倍以下とすることができる。最大外径Ｅをこれらの下限値以上にすることで、隣り合う半導体レーザ素子３０からのレーザ光が干渉し合うのを抑制することができる。また、最大外径Ｅをこれらの上限値以下にすることでより小型の発光装置を提供することができる。
【0016】
個々のレンズ部２２は行方向（図１中のＸ方向）と列方向（図１中のＹ方向）とにおいて同じ曲率を有する。すなわち、個々のレンズ部２２は、レンズ部２２の頂点を通る行方向（図１中のＸ方向）の断面において曲率ＲＸの曲線を有するとともに、レンズ部２２の頂点を通る列方向（図１中のＹ方向）の断面において曲率ＲＸに等しい曲率ＲＹ（曲率ＲＸ＝曲率ＲＹ）の曲線を有する。このようにすれば、レンズアレイ２０が所定の向きから僅かに回転して実装された場合であっても、光源（半導体レーザ素子３０。ミラー５０を備える場合はミラー５０。以下同じ。）とレンズ部２２の位置関係に大きなずれが生じにくい。なお、個々のレンズ部２２は、行方向（図１中のＸ方向）と列方向（図１中のＹ方向）だけではなく、各レンズ部２２の頂点を通るすべての方向において同じ曲率を有すること、すなわち、各レンズ部２２の頂点を通るすべての断面において同じ曲率の曲線を有することが好ましい。このようにすれば、より一層、光源とレンズ部２２の位置関係に大きなずれが生じにくくなる。
【0017】
複数のレンズ部２２は、特に限定されないが、好ましくは半導体レーザ素子３０から入射するレーザ光を平行化（コリメート）できる形状を有することが好ましい。例えば、複数のレンズ部２２は、それぞれ、少なくとも一部が非球面状曲面（例：光入射面ＬＡが平面で光出射面ＬＢが非球面状曲面）からなるものであることが好ましい。このようにすれば、半導体レーザ素子３０からのレーザ光を光の強度分布を変化させずに平行化させることができる。
【0018】
複数のレンズ部２２は、それぞれ、少なくとも一部周縁が平面視円弧状からなることが好ましい。このようにすれば、他の平面視形状からなる場合と比較して、レンズ部２２に非球面状曲面をより多く設けることができるため、半導体レーザ素子３０からのレーザ光を効率良くレンズ部２２から出射させることができる。
【0019】
レンズアレイ２０は、公知の方法により、基体１０（基体１０とレンズアレイ２０との間に封止部材８０を設ける場合は封止部材８０）に固定することができる。例えば、基体１０にレンズアレイ２０を直接固定する場合は、接着固定やレーザ溶接、あるいは抵抗溶接等の方法により、レンズアレイ２０と基体１０とを固定することができる。レーザ溶接や抵抗溶接などにより固定する場合、レンズアレイ２０中の少なくとも溶接加工される部位は金属材料により構成される。また、基体１０とレンズアレイ２０との間に封止部材８０を設ける場合は、ＵＶ硬化性接着剤等の接着剤により、レンズアレイ２０と封止部材８０とを接着固定することができる。
【0020】
半導体レーザ素子３０が配置された空間を密閉空間にするためには、基体１０に蓋をする部材を溶接により固定するのが好ましい。しかしながら、溶接は位置ずれを生じさせやすい。このため、レンズアレイを基体に溶接で直接固定し、レンズアレイで基体に直接蓋をすると、レンズアレイが位置ずれし、半導体レーザ素子からの光をレンズ部に対し所定の態様（例：所定の広がり角、所定の位置関係）で入射させることができなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、レンズアレイ２０とは別の部材である封止部材８０を設けて、封止部材８０により基体１０に蓋をするものとする。このようにすれば、封止部材８０を基体１０に対し溶接により固定する一方で、レンズアレイ２０を封止部材８０に対しＵＶ硬化性接着剤により固定することができるため、半導体レーザ素子３０が配置された空間を封止部材８０で密閉空間にしながら、レンズアレイ２０の位置ずれを抑制する
ことができる。
ことができる。
【0021】
（複数の半導体レーザ素子３０）
図４Ａは基体上に配置された半導体レーザ素子の模式的平面図である。また、図４Ｂは図４Ａ中のＩ－Ｉ断面図であり、図４Ｃは図４Ａ中のＪ－Ｊ断面図であり、図４Ｄは図４Ｃ中の破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図４Ａから図４Ｄに示すように、複数の半導体レーザ素子３０は基体１０上に配置される。具体的に説明すると、複数の半導体レーザ素子３０が、行方向（図４中のＸ方向）及び列方向（図４中のＹ方向）に配置されている。半導体レーザ素子３０は、例えば、基体１０の凹部１０ａ底面（凸部１２ａを有する基部１２を用いる場合は凸部１２ａ上）に、直接配置することもできるし、載置体４０などを介して配置することもできる。載置体４０を介して配置するようにすれば、複数の半導体レーザ素子３０にて生じた熱を載置体４０を介して効率的に排熱することができる。
図４Ａは基体上に配置された半導体レーザ素子の模式的平面図である。また、図４Ｂは図４Ａ中のＩ－Ｉ断面図であり、図４Ｃは図４Ａ中のＪ－Ｊ断面図であり、図４Ｄは図４Ｃ中の破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。図４Ａから図４Ｄに示すように、複数の半導体レーザ素子３０は基体１０上に配置される。具体的に説明すると、複数の半導体レーザ素子３０が、行方向（図４中のＸ方向）及び列方向（図４中のＹ方向）に配置されている。半導体レーザ素子３０は、例えば、基体１０の凹部１０ａ底面（凸部１２ａを有する基部１２を用いる場合は凸部１２ａ上）に、直接配置することもできるし、載置体４０などを介して配置することもできる。載置体４０を介して配置するようにすれば、複数の半導体レーザ素子３０にて生じた熱を載置体４０を介して効率的に排熱することができる。
【0022】
複数の半導体レーザ素子３０はレーザ光をそれぞれ出射し、各レーザ光は、直接またはミラー５０などを介して、個々のレンズ部２２の光入射面ＬＡにそれぞれ入射する。各レーザ光は行方向（図１中のＸ方向）より列方向（図１中のＹ方向）に幅が広くなるビーム形状を複数のレンズ部２２の各光入射面ＬＡにおいて有する（列方向のビーム幅ＷＹ＞行方向のビーム幅ＷＸ）。複数の半導体レーザ素子３０には窒化物半導体を用いた半導体レーザ素子などを用いることができる。
【0023】
複数の半導体レーザ素子３０はワイヤ６０等により互いに電気的に接続することができる。ワイヤ６０としては、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができる。接続の態様は特に限定されないが、例えば、ワイヤ６０を用いて行方向（図１中のＸ方向）に設けられた複数の半導体レーザ素子３０を直列接続することができる。
【0024】
図４Ａでは、各行において複数の半導体レーザ素子３０は直線上に配置されており、隣り合う半導体レーザ素子３０間には中継部材７０が設けられている。そして、中継部材７０を介して隣り合う半導体レーザ素子３０がワイヤ６０により電気的に接続されている。こうすることで、各ワイヤ６０の長さを比較的短くすることができるため、電気抵抗が大きくなるのを抑制することができる。また、各行において、隣り合う半導体レーザ素子３０間の距離を大きくすることができるため、半導体レーザ素子３０同士の熱干渉を低減することができる。中継部材７０としては、鉄、鉄合金、銅などの金属材料、又は上面に電気配線が形成されたＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮなどの絶縁材料を用いることができる。中継部材７０上に半導体レーザ素子３０は配置されない。
【0025】
中継部材７０の上面は、載置体４０の上面又は半導体レーザ素子３０の上面と実質的に同じ高さに位置するのが好ましい。このようにすれば、ワイヤ６０を実装しやすくなる。半導体レーザ素子３０が載置体４０に設けられる場合は、中継部材７０の上面は、載置体４０の上面と実質的に同じ高さに位置するのがよい。これにより、半導体レーザ素子３０の上面と実質的に同じ高さとする場合に比較して、中継部材７０の高さ方向における厚みを小さくすることができ、部材費を低減することができる。
【0026】
半導体レーザ素子３０は、各レンズ部に対応してｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）に設けられる。このとき、行方向における半導体レーザ素子３０の数は、列方向における半導体レーザ素子３０の数よりも多いことが好ましい。そして、半導体レーザ素子３０は、複数の半導体レーザ素子３０からの光（発光装置１としての光）の分布が正方形となるように、設けられるのがよい。これにより、発光装置１をプロジェクタの一部として用いる場合に、発光強度の分布を均一化しやすくすることができる。
【0027】
（ミラー５０）
図４Ａから図４Ｄに示すように、発光装置１は、基体１０上に、半導体レーザ素子３０の出射光をレンズ部２２に向けて反射するミラー５０を備えていてもよい。ミラー５０は半導体レーザ素子３０の出射面（レーザ光を出射する面。以下、同じ。）とミラー５０とが向かい合うように配置される。これにより、半導体レーザ素子３０の光出射面から出射されたレーザ光がレンズ部２２の出射面に達するまでの距離（以下「光路長」という。）を長くすることができる。したがって、レンズアレイ２０の光出射面における光密度を低減することができ、レンズ部２２での集塵を抑制しやすくなる。また、光路長を長くすることで、光路長が短い場合（例えば、ミラー５０を配置せずに半導体レーザ素子３０からレンズ部２２に光を直接照射する場合）と比較して、レンズ部２２から出射される光の強度分布の変化を低減することができる。これは、光路長を長くすることで、半導体レーザ素子３０の位置ずれにより半導体レーザ素子３０からの光がレンズ部２２の光入射面に対して垂直以外の方向から入射したとしても、レンズ部２２を通過した後の光の傾きを小さくできるためである。
図４Ａから図４Ｄに示すように、発光装置１は、基体１０上に、半導体レーザ素子３０の出射光をレンズ部２２に向けて反射するミラー５０を備えていてもよい。ミラー５０は半導体レーザ素子３０の出射面（レーザ光を出射する面。以下、同じ。）とミラー５０とが向かい合うように配置される。これにより、半導体レーザ素子３０の光出射面から出射されたレーザ光がレンズ部２２の出射面に達するまでの距離（以下「光路長」という。）を長くすることができる。したがって、レンズアレイ２０の光出射面における光密度を低減することができ、レンズ部２２での集塵を抑制しやすくなる。また、光路長を長くすることで、光路長が短い場合（例えば、ミラー５０を配置せずに半導体レーザ素子３０からレンズ部２２に光を直接照射する場合）と比較して、レンズ部２２から出射される光の強度分布の変化を低減することができる。これは、光路長を長くすることで、半導体レーザ素子３０の位置ずれにより半導体レーザ素子３０からの光がレンズ部２２の光入射面に対して垂直以外の方向から入射したとしても、レンズ部２２を通過した後の光の傾きを小さくできるためである。
【0028】
ミラー５０の数や形状等は特に限定されない。例えば、行方向（図１のＸ方向）に長いミラーを列状に複数配置してもよいし、複数のレンズ部２２に対応してｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状に複数のミラー５０を配置してもよい。行列状に配置する場合は、複数のレンズ部２２の各々に対して１つのミラー５０が設けられるため、ある半導体レーザ素子３０とあるミラー５０の位置関係にずれが生じても他の半導体レーザ素子３０と他のミラー５０との位置関係には影響が生じなくなる。したがって、１つのミラー５０の実装ずれによる影響を最小限に抑えることができる。
【0029】
ミラー５０にはガラス、合成石英、サファイア、アルミニウムなどを用いることができる。ミラー５０は半導体レーザ素子３０の出射光（半導体レーザ素子３０から出射されたレーザ光。以下同じ。）を反射させる反射面を有する。反射面には例えば誘電体多層膜等の反射膜が設けられる。なお、ミラー５０を利用せず、複数の半導体レーザ素子３０の各出射光をそのままレンズアレイ２０に入射させる場合には、例えば、ミラー５０ではなく、複数の半導体レーザ素子３０をｍ行ｎ列（ｍ≧２、ｎ≧１）の行列状で基体１０上に配置する。
【0030】
ミラー５０は、特に限定されるわけではないが、レンズ部２２の頂点直下に位置していることが好ましい。なかでも、ミラー５０の反射部がレンズ部２２の頂点直下に位置していることが好ましい。このようにすれば、ミラー５０において、半導体レーザ素子３０の出射光をレンズ部２２の頂点に向けて反射することができるため、レンズアレイ２０（レンズ部２２）から出射する光の強度分布が変化しにくい。なお、ここでいう反射部とはミラー５０に設けられた反射面のうち半導体レーザ素子３０の出射光を反射する部分をさす。
【0031】
図１Ａから図１Ｄに示すように（例えば、図１Ａ中の最も左上に位置するレンズ部２２において透過的に示された半導体レーザ素子３０及びミラー５０を参照。）、半導体レーザ素子３０及びミラー５０は、平面視においてレンズ部２２の周縁より内側に配置されていることが好ましい。このようにすれば、半導体レーザ素子３０がミラー５０に近接して配置されるため、レンズ部２２から出射される光の面積が大きくなるのを抑制することができる。
【0032】
（封止部材８０）
図１Ａから図１Ｄに示すように、発光装置１は、基体１０とレンズアレイ２０との間に封止部材８０を備えていてもよい。封止部材８０を設けることでレンズアレイ２０のみを設ける場合と比較して気密封止の効果を高めることができる。特に、半導体レーザ素子３０として窒化物半導体を用いる場合は、有機物等が半導体レーザ素子３０の出射面に集塵されやすくなるため、封止部材８０による気密封止の効果がより顕著となる。
図１Ａから図１Ｄに示すように、発光装置１は、基体１０とレンズアレイ２０との間に封止部材８０を備えていてもよい。封止部材８０を設けることでレンズアレイ２０のみを設ける場合と比較して気密封止の効果を高めることができる。特に、半導体レーザ素子３０として窒化物半導体を用いる場合は、有機物等が半導体レーザ素子３０の出射面に集塵されやすくなるため、封止部材８０による気密封止の効果がより顕著となる。
【0033】
図５Ａは封止部材の模式的平面図である。また、図５Ｂは図５Ａ中のＫ－Ｋ断面図であり、図５Ｃは図５Ａ中のＬ－Ｌ断面図である。図５Ａにおいては、理解を容易にするため、窓部８２ａを破線により透過的に示している。図５Ａから図５Ｃに示すように、封止部材８０は複数の窓部８２ａを有する本体部８２と透光性部材８４とを有している。本体部８２にはガラス、金属、セラミック、又はこれらの材料を組み合わせた材料などを用いることができ、好ましくは金属を用いる。これにより、溶接等により基体１０と封止部材８０とを固定することができるため、気密封止しやすくなる。また、透光性部材８４には少なくとも半導体レーザ素子３０の出射光を透過させる部材を用いることができる。本体部８２や透光性部材８４の形状は特に限定されない。例えば、本実施形態では本体部８２がレンズアレイ２０側に凹部８２ｂを有しているが、基体１０として平板状の部材を用いる場合は基体１０側に凹部８２ｂを有するものとしてもよい。
【0034】
本体部８２は、２つ以上の半導体レーザ素子３０に対して１つの窓部８２ａを有していてもよいが、複数の半導体レーザ素子３０の各々に対して１つの窓部８２ａをそれぞれ有していることが好ましい。このようにすれば、窓部８２ａを除く本体部８２と透光性部材８４との接合面積を増やすことができるため、基体１０と本体部８２とを気密封止のために抵抗溶接等により接合する場合において、応力による透光性部材８４の割れを抑制することができる。
【0035】
以上のとおり、実施形態１に係る発光装置１によれば、複数のレンズ部２２が行方向（図１のＸ方向）と列方向（図１のＹ方向）とにおいて同じ曲率を有する。したがって、レンズアレイ２０が所定の向きから僅かに回転して実装された場合であっても、光源とレンズ部２２の位置関係に大きなずれが生じにくく、レンズアレイ２０から出射する光の強度分布が変化しにくい発光装置を提供することができる。
【0036】
［実施形態２に係る発光装置２］
図６Ａは実施形態２に係る発光装置の模式的平面図であり、図６Ｂは図６Ａ中のＭ－Ｍ断面図であり、図６Ｃは図６Ａ中のＮ－Ｎ断面図であり、図６Ｄは図６Ａ中のＯ－Ｏ断面図である。図６Ａにおいては、理解を容易にするため、最も左上のレンズ部下方に配置される半導体レーザ素子３０などを透過的に示している。図６Ａから図６Ｄに示すように、実施形態２に係る発光装置２は、複数のレンズアレイ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが列方向（図１のＹ方向）に配列されるとともに、複数のレンズアレイ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの各々が行方向（図１のＸ方向）に複数のレンズ部２２を有する点で、実施形態１に係る発光装置１と相違する。実施形態２によっても、実施形態１と同様に、レンズアレイ２０が所定の向きから僅かに回転して実装された場合であっても、光源とレンズ部２２の位置関係に大きなずれが生じにくく、レンズアレイ２０から出射する光の強度分布が変化しにくい発光装置を提供することができる。
図６Ａは実施形態２に係る発光装置の模式的平面図であり、図６Ｂは図６Ａ中のＭ－Ｍ断面図であり、図６Ｃは図６Ａ中のＮ－Ｎ断面図であり、図６Ｄは図６Ａ中のＯ－Ｏ断面図である。図６Ａにおいては、理解を容易にするため、最も左上のレンズ部下方に配置される半導体レーザ素子３０などを透過的に示している。図６Ａから図６Ｄに示すように、実施形態２に係る発光装置２は、複数のレンズアレイ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが列方向（図１のＹ方向）に配列されるとともに、複数のレンズアレイ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの各々が行方向（図１のＸ方向）に複数のレンズ部２２を有する点で、実施形態１に係る発光装置１と相違する。実施形態２によっても、実施形態１と同様に、レンズアレイ２０が所定の向きから僅かに回転して実装された場合であっても、光源とレンズ部２２の位置関係に大きなずれが生じにくく、レンズアレイ２０から出射する光の強度分布が変化しにくい発光装置を提供することができる。
【0037】
［実施形態３に係る発光装置３］
図７に実施形態３に係る発光装置３の模式的平面図を示す。図７では、凹部８２ｂの外縁を破線で示している。また、図７では、レンズアレイ２０が接着剤により封止部材８０に固定される領域にハッチングを施している。図７に示すように、発光装置３では、レンズアレイ２０が、レンズ部２２とレンズ部２２同士を接続する接続部２４とを備えるとともに、接続部２４において接着剤により封止部材８０に固定されている。封止部材８０は、基体１０における複数の半導体レーザ素子３０が載置された領域に向かって凹んだ凹部８２ｂを有している。レンズアレイ２０は、平面視において、凹部８２ｂの内側に貫通孔Ｆを有するとともに、凹部８２ｂの外側において接着剤により封止部材８０に固定されている。
図７に実施形態３に係る発光装置３の模式的平面図を示す。図７では、凹部８２ｂの外縁を破線で示している。また、図７では、レンズアレイ２０が接着剤により封止部材８０に固定される領域にハッチングを施している。図７に示すように、発光装置３では、レンズアレイ２０が、レンズ部２２とレンズ部２２同士を接続する接続部２４とを備えるとともに、接続部２４において接着剤により封止部材８０に固定されている。封止部材８０は、基体１０における複数の半導体レーザ素子３０が載置された領域に向かって凹んだ凹部８２ｂを有している。レンズアレイ２０は、平面視において、凹部８２ｂの内側に貫通孔Ｆを有するとともに、凹部８２ｂの外側において接着剤により封止部材８０に固定されている。
【0038】
レンズアレイと封止部材との間の空間が密閉空間であると、レンズアレイが有機物を含む接着剤（例えば、ＵＶ硬化性接着剤）により固定される場合において、接着剤から気化したガスがレンズアレイと封止部材との間の空間に留まってしまう。このとき、気化したガスに含まれる有機物が、レーザ光に反応し、透光性部材やレンズアレイに堆積するおそれがある。これに対して、接続部２４に貫通孔Ｆを設ければ、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間が開放空間となるため、接着剤から気化したガスを当該空間外へと逃がし、有機物の堆積（集塵）を抑制しやすくなる。開放空間とは開放された空間をいう。
【0039】
貫通孔Ｆは複数設けられるのが好ましい。そして、複数の貫通孔Ｆは、レンズアレイ２０の中心線に対して線対称に設けられることが好ましい。このようにすれば、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間内に空気の流れを形成しやすくなるため（例えば、２つの貫通孔を線対称に設けた場合には、一方の貫通孔から空間内に空気が流入し、他方の貫通孔から空間外へ空気が流出する空気の流れが形成されやすくなる。）、より一層、接着剤から気化したガスを当該空間外へと逃がして、当該空間内における有機物の堆積（集塵）を抑制することができる。また、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間内における結露の発生を抑制することもできる。ＵＶ硬化性接着剤などの有機物を含む接着剤は水分を吸収しやすい材料であるため、レンズアレイ２０がＵＶ硬化性接着剤により固定される場合においては、大気中から接着剤に吸収された水分が封止部材８０とレンズアレイ２０との間の空間に留まりやすく、使用状況によっては空間内に結露が発生するおそれがある。したがって、空間内に空気の流れを形成する上記の構成は、ＵＶ硬化性接着剤などの有機物を含む接着剤でレンズアレイ２０を封止部材８０に固定する場合に特に好ましく適用することができる。
【0040】
［実施形態４に係る発光装置４］
図８に実施形態４に係る発光装置４の模式的平面図を示す。図８では、凹部８２ｂの外縁を実線及び破線で示している。また、図８では、レンズアレイ２０が接着剤により封止部材８０に固定される領域にハッチングを施している。図８に示すように、発光装置４では、封止部材８０は、基体１０における複数の半導体レーザ素子３０が載置された領域に向かって凹んだ凹部８２ｂを有している。レンズアレイ２０は、平面視において、レンズアレイ２０の外縁の一部が凹部８２ｂの内側に位置するように配置されているとともに（図８中の開口部Ｇを参照）、凹部８２ｂの外側において接着剤により封止部材８０に固定されている。発光装置４においても、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間が開放空間となるため、有機物の堆積（集塵）や結露の発生を抑制しやすくなる。
図８に実施形態４に係る発光装置４の模式的平面図を示す。図８では、凹部８２ｂの外縁を実線及び破線で示している。また、図８では、レンズアレイ２０が接着剤により封止部材８０に固定される領域にハッチングを施している。図８に示すように、発光装置４では、封止部材８０は、基体１０における複数の半導体レーザ素子３０が載置された領域に向かって凹んだ凹部８２ｂを有している。レンズアレイ２０は、平面視において、レンズアレイ２０の外縁の一部が凹部８２ｂの内側に位置するように配置されているとともに（図８中の開口部Ｇを参照）、凹部８２ｂの外側において接着剤により封止部材８０に固定されている。発光装置４においても、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間が開放空間となるため、有機物の堆積（集塵）や結露の発生を抑制しやすくなる。
【0041】
開口部Ｇの数及び配置は、レンズアレイ２０の外縁の一部を凹部８２ｂの内側に位置させるものであればよく、図８に図示した数及び配置に限定されるものではない。ただし、開口部Ｇは、平面視において、レンズアレイ２０の外縁の２箇所以上（四隅に限らない。）に設けられていることが好ましい。そして、この場合、それらの開口部Ｇは、レンズアレイ２０の中心に対して点対称の位置に設けられることが好ましい。このようにすれば、複数の貫通孔Ｆをレンズアレイ２０の中心線に対して線対称に設ける場合と同様に、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間内に空気の流れを形成しやすくなる。したがって、より一層、有機物の堆積（集塵）や結露の発生を抑制することができる。
【0042】
以上、実施形態３、４について説明したが、貫通孔Ｆや開口部Ｇは、レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間を開放空間とする具体的な構成の一例である。レンズアレイ２０と封止部材８０との間の空間は、空間内で生じたガスを外部に逃がすことができるよう開放されていればよく、このような開放された空間（すなわち開放空間）を具体的にどのように構成するのかは特に限定されない。
【0043】
以上、実施形態について説明したが、これらの説明によって特許請求の範囲に記載された構成は何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【0044】
１、２、３、４ 発光装置
１０ 基体
１０ａ 凹部
１２ 基部
１２ａ 凸部
１４ 側壁
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ レンズアレイ
２２ レンズ部
２４ 接続部
３０ 半導体レーザ素子
４０ 載置体
５０ ミラー
６０ ワイヤ
７０ 中継部材
８０ 封止部材
８２ 本体部
８２ａ 窓部
８２ｂ 凹部
８４ 透光性部材
９０ 配線
ＰＸ 行方向の頂点間距離
ＰＹ 列方向の頂点間距離
ＷＸ 行方向のビーム幅
ＷＹ 列方向のビーム幅
ＬＡ 光入射面
ＬＢ 光出射面
Ｅ 最大外径
Ｆ 貫通孔
Ｇ 開口部
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
１０ 基体
１０ａ 凹部
１２ 基部
１２ａ 凸部
１４ 側壁
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ レンズアレイ
２２ レンズ部
２４ 接続部
３０ 半導体レーザ素子
４０ 載置体
５０ ミラー
６０ ワイヤ
７０ 中継部材
８０ 封止部材
８２ 本体部
８２ａ 窓部
８２ｂ 凹部
８４ 透光性部材
９０ 配線
ＰＸ 行方向の頂点間距離
ＰＹ 列方向の頂点間距離
ＷＸ 行方向のビーム幅
ＷＹ 列方向のビーム幅
ＬＡ 光入射面
ＬＢ 光出射面
Ｅ 最大外径
Ｆ 貫通孔
Ｇ 開口部
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
【要約】
【課題】レンズアレイが所定の向きから僅かに回転して実装された場合であっても、光源とレンズ部の位置関係に大きなずれが生じにくく、レンズアレイから出射する光の強度分布が変化しにくい発光装置を提供する。
【解決手段】基体と、行列状に複数のレンズ部を有するレンズアレイと、前記基体上に配置された複数の半導体レーザ素子と、を備えた発光装置であって、前記複数の半導体レーザ素子はレーザ光をそれぞれ出射し、各レーザ光は行方向より列方向に幅が広くなるビーム形状を前記複数のレンズ部の各光入射面において有し、前記複数のレンズ部は、個々のレンズ部の最大外径と列方向の頂点間距離とのいずれよりも小さい行方向の頂点間距離を有するとともに、行方向と列方向とにおいて同じ曲率を有する発光装置。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】基体と、行列状に複数のレンズ部を有するレンズアレイと、前記基体上に配置された複数の半導体レーザ素子と、を備えた発光装置であって、前記複数の半導体レーザ素子はレーザ光をそれぞれ出射し、各レーザ光は行方向より列方向に幅が広くなるビーム形状を前記複数のレンズ部の各光入射面において有し、前記複数のレンズ部は、個々のレンズ部の最大外径と列方向の頂点間距離とのいずれよりも小さい行方向の頂点間距離を有するとともに、行方向と列方向とにおいて同じ曲率を有する発光装置。
【選択図】図１Ａ
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】