(57)【要約】【課題】  光の拡がりを抑えた発光装置を実現する。【解決手段】  発光装置は、底部を有する基部と、基部の底部の上に配置される第１半導体レーザ素子と、基部の底部の上に配置され、第１半導体レーザ素子から放射された光を反射する光反射面を有する第１光反射部材と、を有し、第１光反射部材の光反射面は、第１半導体レーザ素子から放射された主要部分の光について、光反射面に照射される光の拡がり角よりも光反射面で反射された光の拡がり角を小さくし、かつ、光反射面で反射された光の拡がり角を０度にしない、曲面形状を有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部を有する基部と、
前記基部の底部の上に配置される第１半導体レーザ素子と、
前記基部の底部の上に配置され、前記第１半導体レーザ素子から放射された光を反射する光反射面を有する第１光反射部材と、を有する発光装置であって、
前記第１光反射部材の光反射面は、前記第１半導体レーザ素子から放射された主要部分の光について、前記光反射面に照射される光の拡がり角よりも前記光反射面で反射された光の拡がり角を小さくし、かつ、前記光反射面で反射された光の拡がり角を０度にしない、曲面形状を有する発光装置。
【請求項２】
前記第１半導体レーザ素子は、垂直方向の拡がり角が５５度以上、７５度以下の光を放射する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１光反射部材は、前記第１半導体レーザ素子から放射された光の垂直方向について、反射された光の拡がり角を小さくする前記光反射面を有する請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
第１レンズ部を含むレンズ部材を有し、
前記第１光反射部材の光反射面において反射された光は前記第１レンズ部を通過する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記レンズ部材は、出射する光がコリメートされる形状の第１レンズ部を有する請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１レンズ部のレンズ幅は１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記基部の底部の上に配置される１以上の第２半導体レーザ素子と、
前記基部の底部の上に配置され、前記第２半導体レーザ素子から放射された光を反射する光反射面を有する第２光反射部材と、を有し、
前記第１光反射部材の光反射面の形状と、前記第２光反射部材の光反射面の形状と、が異なる請求項４乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１半導体レーザ素子から放射される光の垂直方向の拡がり角が、前記第２半導体レーザ素子から放射される光の垂直方向の拡がり角よりも、１０度以上大きい請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記レンズ部材は、第２レンズ部を有し、
前記第２光反射部材は、前記第２半導体レーザ素子から放射され前記第２光反射部材の光反射面において反射された光が第２レンズ部を通過するよう配置される請求項７または８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が前記第１光反射部材の光反射面に到達するまでの距離は、前記第２半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が前記第２光反射部材の光反射面に到達するまでの距離よりも大きい請求項７乃至９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１光反射部材の光反射面は、光軸上を通る光が前記光反射面に入射する方向と前記光反射面で反射する方向とが成す角であって前記第１光反射部材を跨がない角に関し、前記第１半導体レーザ素子の方が前記第２半導体レーザ素子よりも小さい角となる形状で形成される請求項７乃至１０のいずれか一項に発光装置。
【請求項１２】
前記基部の枠部と接合する蓋部材を有し、
前記レンズ部材は、前記枠部と接合する面と反対側の面で、前記蓋部材と接合する請求項４乃至１１のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記蓋部材は、少なくとも、前記第１半導体レーザ素子から放射された主要部分の光であり、かつ、前記第１光反射部材の光反射面により反射された光が通過する領域が、サファイアで構成される請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記レンズ部材は、前記蓋部材と接合する側の面に前記第１レンズ部を配する請求項１２または１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記蓋部材と前記レンズ部材とを接合する接着剤によって形成される接着部を有し、
前記接着部は、前記蓋部材と前記レンズ部材とが接触しない厚みを有する請求項１２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】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発光素子から放射された光を集光、拡散、またはコリメートする際に、レンズが利用されることは知られている。また、光がレンズに到達する前にミラーを介在させることもできる。例えば特許文献１には、複数の半導体レーザ素子及び複数のプリズムを有する光源装置によって半導体レーザ素子から放射された光を反射し、光源装置の上方に配されるレンズに入射する光学系を有したプロジェクターが開示されている。限られたパッケージサイズの中で、ミラーやプリズム等の光反射部材を介在させることで、レンズに到達するまでの光路長を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１２３９０
【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、特許文献１により開示される光源装置のように、光反射部材を介在させて光路長を長くすると、光は拡がっていく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態に係る発光装置は、底部を有する基部と、前記基部の底部の上に配置される第１半導体レーザ素子と、前記基部の底部の上に配置され、前記第１半導体レーザ素子から放射された光を反射する光反射面を有する第１光反射部材と、を有し、前記第１光反射部材の光反射面は、前記第１半導体レーザ素子から放射された主要部分の光について、前記光反射面に照射される光の拡がり角よりも前記光反射面で反射された光の拡がり角を小さくし、かつ、前記光反射面で反射された光の拡がり角を０度にしない、曲面形状を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、光の拡がりが低減された発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る発光装置の斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る発光装置を、その構成の一部を取り除いて図１と同様の方向から見た斜視図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る発光装置の上面図である。
【図４】図４は、図２に対応する第１実施形態に係る発光装置の上面図である。
【図５】図５は、図３のV-Vを結ぶ直線における第１実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図６】図６は、図３のVI-VIを結ぶ直線における第１実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る発光装置の第１半導体レーザ素子及び第２半導体レーザ素子から放射される主要部分の光を示す模式図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る発光装置の第２半導体レーザ素子から放射された光がレンズ部材から出射されるまでの光の進行経路を説明するための図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る発光装置の第１半導体レーザ素子から放射された光がレンズ部材から出射されるまでの光の進行経路を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１及び第２半導体レーザ素子からの中心光が光反射面に照射されるまでの距離を合わせた場合の第１光反射部材の光反射面について説明する図である。
【図１１】図１１は、第１半導体レーザ素子の配置と、第１光反射部材の光反射面の形状と、が満たす条件の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る発光装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る発光装置の上面図である。
【図１４】図１４は、図１２のXIV-XIVを結ぶ直線における第２実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態に係る発光装置の斜視図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態に係る発光装置の上面図である。
【図１７】図１７は、図１５のXVII-XVIIを結ぶ直線における第３実施形態に係る発光装置の断面図である。
【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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
【０００９】
＜第１実施形態＞
図１乃至図６は、第１実施形態に係る発光装置１の構造を説明するための図である。図１は、発光装置１を光が出射される側から見た斜視図である。図２は、構成の一部を取り除き半導体レーザ素子が配される空間を可視化した状態の発光装置１を、図１と同様の方向から見た斜視図である。図３は、光が出射される側を上面とした場合の、図１で示した発光装置１の上面図である。図４は、光が出射される側を上面とした場合の、図２で示した発光装置１の上面図である。図５は、図３のV-Vを結ぶ直線における発光装置１の断面図である。図６は、図３のVI-VIを結ぶ直線における発光装置１の断面図である。なお、図が煩雑にならないように、図４でワイヤを含めた発光装置１の図を記しておき、その他の図ではこれを省略している。
【００１０】
発光装置１を構成する構成要素として、基部１０、１つの第１半導体レーザ素子２０、２つの第２半導体レーザ素子３０、サブマウント４０、第１光反射部材５０、第２光反射部材６０、蓋部材７０、レンズ部材８０、接着部９０、及びワイヤ９１を有する。なお、レンズ部材８０は、発光装置１に換えて別の装置に備わっていてもよい。
【００１１】
また、第１及び第２半導体レーザ素子のうち第１半導体レーザ素子２０のみで構成されてもよい。第２半導体レーザ素子３０を有さない場合には、第２光反射部材６０も設けなくてよい。また、複数の第１半導体レーザ素子２０が配されてもよい。同様に、第２半導体レーザ素子３０についても１または複数が配されてもよい。基部１０の材料や構造によっては、サブマウント４０を設けないで実装することも可能である。
【００１２】
次に、各構成要素について説明する。
基部１０は、基部１０の底面を形成する底部と、基部１０の側面を形成する枠部とを有する。また、枠部は内側面ＩＳを有し、内側面ＩＳと底部の上面ＵＳによって、基部１０に中央部が凹んだ凹構造が形成される。枠部の内側面の一部には段差部ＳＴが設けられる。なお、内側面の全体に亘って段差部ＳＴを設けてもよい。段差部の上面には金属膜が設けられる。
【００１３】
基部１０は、セラミックを主材料として形成することができる。なお、セラミックに限らず金属で形成してもよい。基部１０の主材料としては、例えば、セラミックでは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を、金属では銅、アルミニウム、鉄、複合物として銅モリブデン、銅-ダイヤモンド複合材料、銅タングステンを主材料に用いることができる。あるいは、底部と枠部を、それぞれ主材料が異なる別個の部材として形成し、底部と枠部を接合して基部１０を形成してもよい。例えば、底部と枠部の主材料に異なる金属を用いる場合や、金属を主材料とした底部とセラミックを主材料とした枠部とを用いる場合なども考えられる。
【００１４】
第１半導体レーザ素子２０及び第２半導体レーザ素子３０はレーザ光を放射する。これら半導体レーザ素子から放射されるレーザ光は拡がりを有し、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。）を形成する。なお、ＦＦＰは、光の出射端面からある程度離れており且つ光出射端面と平行な面における光の光強度分布から特定される。ＦＦＰの形状は、ピーク強度値に対して１／ｅ２以上の強度を有する光が分布する領域として特定することができる。ＦＦＰの形状を形成する光を、主要部分の光と呼ぶものとする。
【００１５】
図７は、発光装置１の第１半導体レーザ素子２０と第２半導体レーザ素子３０から放射される主要部分の光を示した模式図である。なお、説明に必要な発光装置１の一部分のみを記している。図７に示すように、ＦＦＰの形状は、活性層を含む複数の半導体層の積層方向における長さがそれに垂直な方向における長さよりも長い楕円形状である。本明細書では、この楕円形状の長径に対応する方向の光の拡がりを垂直方向の拡がり、短径に対応する方向の光の拡がりを水平方向の拡がりとする。
【００１６】
また、主要部分の光が放射される空間内において、光の出射端面から楕円形状の長径の両端を進む光の成す角の半値をその光の垂直方向の拡がり角といい、光の出射端面から楕円形状の短径の両端を進む光の成す角の半値をその光の水平方向の拡がり角といる。図７に基づけば、第１及び第２半導体レーザ素子の垂直方向の拡がり角はθ１／２で、水平方向の拡がり角はθ２／２となる。第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０から放射される光の拡がり角は、いずれも、水平方向の拡がり角よりも垂直方向の拡がり角の方が大きいと言える。
【００１７】
第１半導体レーザ素子２０から放射される光は、第２半導体レーザ素子３０から放射される光よりも、垂直方向の拡がり角が大きい。なお、採用する半導体レーザ素子の拡がり角にも依るが、第１実施形態の発光装置１を効果的に適用する上で、第１半導体レーザ素子２０と第２半導体レーザ素子３０との間に、第１半導体レーザ素子２０から放射されるレーザ光の方が垂直方向の拡がり角が１０度以上大きい、という条件が成立していることが好ましい。第１半導体レーザ素子２０と第２半導体レーザ素子３０とのレーザ光の垂直方向の拡がり角の差は、例えば３０度以下とすることができる。
【００１８】
例えば、第１半導体レーザ素子２０には、赤色の光を放射する半導体レーザ素子が採用され、第２半導体レーザ素子３０には、青色の光を放射する半導体レーザ素子と緑色の光を放射する半導体レーザ素子が採用される。なお、３色の半導体レーザ素子を用いる以外に、色の組合せを変えてもよい。
【００１９】
赤色の光は、その発光ピーク波長が６０５ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内にあることが好ましく、６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。赤色の光を発する半導体レーザ素子としては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。これらの半導体を含む半導体レーザ素子は、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子と比べると、熱によって出力が低下しやすい。この点を考慮して、２以上の導波路領域を備えるとよい。導波路領域を増やすことにより熱を分散させ、半導体レーザ素子の出力低下を低減することができる。
【００２０】
青色の光は、その発光ピーク波長が４２０ｎｍ〜４９４ｎｍの範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ〜４７５ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。青色の光を発する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。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。
【００２１】
緑色の光は、その発光ピーク波長が４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内にあることが好ましく、５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。緑色の光を発する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。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。
【００２２】
サブマウント４０は直方体の形状で構成される。なお、形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント４０は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いて形成することができる。また、これに限らず他の材料を用いることも出来る。また、サブマウント４０には一部に金属膜が設けられている。
【００２３】
第１及び第２光反射部材５０及び６０は、底面と、底面から垂直に伸びる側面と、底面と反対側で側面と交わる上面と、を有する。上面の一部の領域は底面と平行ではない。また、上面の一部の領域は底面と平行である。少なくとも底面と平行でない領域において光を反射する光反射面が形成される。第１光反射部材５０の光反射面と第２光反射部材６０の光反射面とは異なる形状を有している。第１光反射部材５０は光反射面が窪んだ曲面形状となっており、第２光反射部材６０は光反射面が平面となっている。第２光反射部材６０の光反射面である平面と、底面と、が成す角度は４５度となるように設計される。
【００２４】
第１及び第２光反射部材５０及び６０は、熱に強い材料を主材料に用いてその外形を形成し、形成した外形のうち光反射面を設けたい面に光反射率の高い材料を用いることで形成できる。主材料としては、石英若しくはＢＫ７（硼珪酸ガラス）等のガラス、アルミニウム等の金属、又はＳｉ等を採用することができる。光反射面としては、Ａｇ、Ａｌ等の金属やＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２等の誘電体多層膜等を採用することができる。第１及び第２光反射部材５０及び６０は、金属等の光反射率の高い材料を用いてその外形を形成し、光反射膜を省略してもよい。第１及び第２光反射部材５０及び６０の光反射面は、それぞれ、反射させるレーザ光のピーク波長に対する光反射率を９９％以上とすることができる。これらの光反射率は１００％以下あるいは１００％未満とすることができる。
【００２５】
蓋部材７０は直方体の形状で構成される。また、蓋部材７０は全体として透光性である。なお、一部に非透光性の領域を有していてもよい。また、形状は直方体に限らなくて良い。蓋部材７０は、サファイアを主材料に用いて形成することができる。また、一部の領域に金属膜が設けられる。サファイアは、比較的屈折率が高く、比較的強度も高い材料である。なお、主材料には、サファイアの他に、例えばガラス等を用いることもできる。
【００２６】
レンズ部材８０は、レンズ形状を有する３つのレンズ部８２と、それ以外の非レンズ部８１と、を有する。非レンズ部８１の１つの面上に３つのレンズ部８２が連結して設けられたような形でレンズ部材８０は形成される。レンズ部材８０は、非レンズ部８１及びレンズ部８２が一体となった形状で形成することができる。例えば、このような形状の型を用いて成形することで、非レンズ部８１及びレンズ部８２が一体合成されたレンズ部材８０を製造することができる。一体合成されたレンズ部材８０を製造することは、生産性の面で優れている。
【００２７】
あるいは、非レンズ部８１の形状を整形した部材と、レンズ部８２の形状を整形した部材と、をそれぞれ別個に用意し、非レンズ部８１の面上にレンズ部８２を接合して形成するようにしてもよい。レンズ部材８０には、例えば、ＢＫ７、Ｂ２７０、ホウケイ酸ガラス等のガラス等を用いることができる。
【００２８】
なお、非レンズ部８１においてレンズ部８２が設けられる面と重なる平面をレンズ部８２あるいは非レンズ部８１の境界面とする。レンズ部８２の境界面というときは、レンズ部８２においてこの境界面と重なる面を示すものとする。レンズ部８２と非レンズ部８１とが一体的に形成されている場合であっても、仮想的に境界面と重なる領域をこれと捉えることができる。また、レンズ部材８０が非レンズ部８１を有さない場合には、レンズ部８２においてレンズ形状（曲面構造）を有する面と反対側の平面をレンズ部８２の境界面と捉えるものとする。
【００２９】
接着部９０は、接着剤が固まって形成される。接着部９０を形成する接着剤としては、紫外線硬化型の樹脂を用いることが好ましい。紫外線硬化型の樹脂は加熱せずに比較的短い時間で硬化することができるため所望の位置にレンズ部材８０を固定しやすい。
【００３０】
次に、これらの構成要素を用いて製造される発光装置１について説明する。
基部１０の底面を形成する底部の上面ＵＳに、サブマウント４０を介して１つの第１半導体レーザ素子２０と２つの第２半導体レーザ素子３０が配置される。なお、サブマウント４０を介さない場合は、底部の上面ＵＳに直接第１及び第２半導体レーザ素子が配置される。また、発光装置１において、赤色の第１半導体レーザ素子２０と、青色の第２半導体レーザ素子３０及び緑色の第２半導体レーザ素子３０と、が配置される。
【００３１】
発光装置１において、赤色の光を放射する第１半導体レーザ素子２０青色の光を放射する第２半導体レーザ素子３０が中央に配置され、それを挟む位置に赤色の光を放射する第１半導体レーザ素子２０及び緑色の光を放射する第２半導体レーザ素子３０が配置されている。これは、赤色の光を放射する第１半導体レーザ素子２０は熱に対する光出力特性が他と比べて悪いことを考慮している。またさらに、青色の光を放射する第２半導体レーザ素子３０の方が緑色の光を放射する第２半導体レーザ素子３０よりも発熱量が少ないことを考慮している。つまり、このような熱に対する特性を考慮して、３つの半導体レーザ素子のうち特性が最も良好なものを真ん中に配置すると良い。
【００３２】
また、底部の上面ＵＳに、１つの第１光反射部材５０と１つの第２光反射部材６０が配される。底部の上面ＵＳは、第１及び第２光反射部材の底面と接合する。第１半導体レーザ素子２０から放射された光の主要部分が第１光反射部材５０の光反射面に照射され、第２半導体レーザ素子３０から放射された光の主要部分が第２光反射部材６０の光反射面に照射されるように、第１及び第２光反射部材は配置される。
【００３３】
光反射部材による反射を介することで、光反射部材を介在させない場合と比べて光路長を長くすることができる。光路長が長い方が光反射部材と半導体レーザ素子との実装ずれによる影響を小さくすることができる。なお、１の第２光反射部材６０で２つの第２半導体レーザ素子３０に対応する代わりに、２つの第２半導体レーザ素子３０のそれぞれに応じて２つの第２光反射部材６０が用意されてもよい。
【００３４】
基部１０の枠部は、底部の上面ＵＳに配された第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０、サブマウント４０、及び、第１及び第２光反射部材５０及び６０を囲う。従って、枠部による枠の内側で、底部の上面ＵＳの上にこれらの構成要素は配置される。枠部の段差部ＳＴの上面に設けられた金属膜には、複数のワイヤ９１の一端が接合される。複数のワイヤ９１の他端は第１及び第２半導体レーザ素子に接合される。これにより第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０は発光装置１の外部に設けられる電源と電気的に接続される。
【００３５】
基部１０の枠部の内側面ＩＳのうち一部の領域に段差部ＳＴは設けられていない。また、第１半導体レーザ素子２０の第１光反射部材５０に近い側の側面とは反対側の側面と、第１光反射部材５０の第１半導体レーザ素子２０に近い側の側面とは反対側の側面と、にこの領域が来るように配置される。なお、第１半導体レーザ素子２０に近い側の側面と反対側の側面に段差部ＳＴを設けた場合、第１半導体レーザ素子２０に繋げるワイヤ９１を張ると第１光反射部材５０を跨ぐようになる。そのため、ここに電気的な接続を図るための段差部ＳＴは設けていない。このように一部に段差部ＳＴを設けないことで、より小型の発光装置１とすることができる。
【００３６】
サブマウント４０は、その上面に３つの半導体レーザ素子を配する。なお、第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０の各半導体レーザ素子に対応して、１対１でサブマウント４０を設けてもよい。サブマウント４０は、その底面で基部１０の底部と接合し、上面で半導体レーザ素子と接合する。半導体レーザ素子はＡｕ−Ｓｎ等の導電性の接合剤を介してサブマウント４０の上面に設けられた金属膜に接合される。
【００３７】
放熱性の観点からすると、サブマウント４０は、その熱伝導率が基部１０の底部の熱伝導率よりも高いものを用いると、ヒートスプレッダーとしてより高い効果を得ることができる。例えば、半導体レーザ素子として窒化物半導体を含む材料を用い、基部１０の主材料として窒化アルミニウムを用いる場合、サブマウント４０として、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いることができる。なお、基部１０及びサブマウント４０に窒化アルミニウムを用いる場合、サブマウント４０に用いる窒化アルミニウムの方が、基部１０に用いる窒化アルミニウムよりも熱伝導率の高いものを用いることができる。
【００３８】
また、各半導体レーザ素子２０及び３０の底部からの高さが同じになるように、サブマウント４０の形状は設計される。さらに、第１半導体レーザ素子２０に設けられたサブマウント４０と第１光反射部材５０との間の距離は、第２半導体レーザ素子３０に設けられたサブマウント４０と第２光反射部材６０との間の距離と同じになるように設計される。なお、設計上は同じでも実装段階における部材公差や実装公差などによって誤差は生じる。発光装置１において高さや長さ、あるいは、配置する位置などに関して同じというときは、このような誤差は許容範囲を含まれるものとする。また、これらの高さや距離は、必ずしも同じになっていなくてよい。
【００３９】
第１半導体レーザ素子２０の出射端面と第１光反射部材５０との間の距離は、第２半導体レーザ素子３０の出射端面と第２光反射部材６０との間の距離と同じになるように設計される。また、第１及び第２半導体レーザ素子の出射端面は、同じ平面上に設けられるように設計される。つまり、仮想的な２つの平行な平面のうち１の平面に第１及び第２半導体レーザ素子の出射端面が配され、さらに、他方の平面に第１半導体レーザ素子２０に最も近い第１光反射部材５０の側面と第２半導体レーザ素子３０に最も近い第２光反射部材６０の側面とが配されるように設計される。
【００４０】
蓋部材７０は、基部１０の底面とは反対側の上面において枠部と接合し、枠部の内側面ＩＳより形成される枠を覆う。蓋部材７０の下面において、基部１０と接合される領域に金属膜が設けられ、Ａｕ−Ｓｎ等を介して蓋部材７０は基部１０に固定される。直方体の蓋部材７０により枠を覆う場合、基部１０の底面から枠の上面までの高さは、底面から第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０までの高さよりも高く、かつ、第１及び第２光反射部材５０及び６０までの高さよりも高い。
【００４１】
また、基部１０と蓋部材７０とが接合することで形成された閉空間は気密封止された空間となる。このように気密封止することで、第１及び第２半導体レーザ素子の光の出射端面に有機物等が集塵することを抑制することができる。
【００４２】
第１及び第２光反射部材５０及び６０の光反射面により反射された反射光は蓋部材７０に入射する。蓋部材７０は、少なくとも主要部分の光が反射された反射光が、蓋部材７０を通過して上面に出射されるように、反射光が入射してから出射するまでの領域が透光性となるように設計される。ここで、透光性とは、光に対する透過率が８０％以上であることとする。言い換えれば、光反射面により反射された主要部分の光は、第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０が放射する光の波長域に対して透光性を有する蓋部材７０を通過して、気密封止された空間の外へと出射する。
【００４３】
なお、光の通過する領域において、蓋部材７０を形成する材料は、その屈折率が高いほど光の拡がりを抑えることができる。例えば蓋部材７０は、少なくとも第１及び第２半導体レーザ素子から放射された主要部分の光のうち第１あるいは第２光反射部材の光反射面により反射された光が通過する領域において、サファイアで構成されるとよい。
【００４４】
接着部９０は、蓋部材７０の上面において、蓋部材７０とレンズ部材８０とを接着する領域に形成される。接着部９０は、蓋部材７０の上面の接着領域に接着剤を付し、そこにレンズ部材８０の下面を付けて接着剤を硬化することで、蓋部材７０とレンズ部材８０の間に形成される。また、接着部９０は、蓋部材７０とレンズ部材８０が接触しないように、ある程度の厚みを有して形成される。この厚みは、実装誤差及び部材公差を考慮して設計される。これにより、基部１０に配置された半導体レーザ素子及び光反射部材の実装誤差に応じて蓋部材７０を通過する光の位置にずれが生じた場合に、レンズ部材８０を配置する位置や高さなどを調整した上で、レンズ部材８０を蓋部材７０に接合することができる。
【００４５】
また、接着部９０は、蓋部材７０の上面の全域あるいはレンズ部材８０の下面の全域に形成されずに、第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０から発せられた光の経路の邪魔にならないよう設けられる。そのため、好ましくは、接着部９０は、レンズ部材８０のレンズ部８２が形成されている領域に対応するレンズ部材８０の下面には形成されず、レンズ部材８０の外縁の領域に形成される。
【００４６】
レンズ部材８０は、蓋部材７０の上で、接着部９０を介して蓋部材７０と接合する。またレンズ部材８０は、レンズ部材８０の有するレンズ部８２が、蓋部材７０と接合する面とは反対側の面に設けられるように、配置される。レンズ部材８０の３つのレンズ部８２のそれぞれは、底部に配置された３つの半導体レーザ素子のそれぞれに対応して配置される。
【００４７】
つまり、３つのレンズ部８２の上面は、３つの半導体レーザ素子から放射されてレンズ部材８０に入射した光の出射面となる。第１半導体レーザ素子２０から放射された光の主要部分が、第１光反射部材５０の光反射面により反射され、蓋部材７０を通過してレンズ部材８０に入射し、３つのレンズ部８２のうちの１つである第１レンズ部８３を通過して、レンズ部材８０の外へと出射する。
【００４８】
２つのうち一方の第２半導体レーザ素子３０から放射された光の主要部分が、第２光反射部材６０の光反射面により反射され、蓋部材７０を通過してレンズ部材８０に入射し、３つのレンズ部８２のうちの１つでありかつ第１レンズ部８３とは異なる第２レンズ部８４を通過して、レンズ部材８０の外へと出射する。
【００４９】
２つのうち他方の第２半導体レーザ素子３０から放射された光の主要部分が、第２光反射部材６０の光反射面により反射され、蓋部材７０を通過してレンズ部材８０に入射し、３つのレンズ部８２のうちの残り１つである第３レンズ部８５を通過して、レンズ部材８０の外へと出射する。
【００５０】
このように、１のレンズ部８２が１の半導体レーザ素子に対応して、レンズ部８２は形成される。従って、発光装置１に搭載される半導体レーザ素子の数によって、形成されるレンズ部８２の数も変動し得る。例えば、１つの半導体レーザ素子のみが配置される発光装置１であれば、レンズ部材８０において形成されるレンズ部８２も１つでよい。つまり、レンズ部８２は、１又は複数で構成され得る。
【００５１】
それぞれのレンズ部８２のレンズ形状は、対応する半導体レーザ素子からの光がコリメートして出射されるように設計される。発光装置１において、第１乃至第３レンズ部８３乃至８５は、それぞれ異なるレンズ形状を有しているが、このことは、同じレンズ形状の複数のレンズ部８２が形成され得ることを示している。なお、コリメートに限らず、集光などその他の目的で、光の進行方向を制御するレンズ形状を有していてもよい。
【００５２】
また、レンズ部材８０において、非レンズ部８１と、第１乃至第３レンズ部のそれぞれと、が別個に用意される場合、接着剤を用いて蓋部材７０の上に非レンズ部８１を接合した後に、それぞれのレンズ部８２を非レンズ部８１の上面に配置して接合するようにしてもよい。この場合、第１及び第２半導体レーザ素子による光を放射して非レンズ部８１から出射する光の位置と進行方向を計測し、この計測結果に基づいてレンズ部８２の配置位置を決定することができる。
【００５３】
次に、このように構成された発光装置１において、半導体レーザ素子から放射された光の進行がどのように制御されるかを説明する。図８は、図５の断面図に基づき、第２半導体レーザ素子３０から放射された光がレンズ部材８０から出射されるまでの光の進行経路を説明するための図である。図９は、図６の断面図に基づき、第１半導体レーザ素子２０から放射された光がレンズ部材８０から出射されるまでの光の進行経路を説明するための図である。
【００５４】
ここで、第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０に関し、各半導体レーザ素子から放射された主要部分の光のうち、各半導体レーザ素子の出射端面からの距離が最も短い位置で光反射面に照射される光を下端光とする。また、各半導体レーザ素子から放射された主要部分の光のうち、各半導体レーザ素子の出射端面からの距離が最も遠い位置で光反射面に照射される光を上端光とする。また、各半導体レーザ素子から放射された光のうち、各半導体レーザ素子の光出射端面と垂直な方向に進む光、つまり光軸上を通る光を、中心光と呼ぶものとする。また、上端光が進行する方向の直線と、下端光が進行する方向の直線と、が成す角度を、上端光と下端光とが成す角度とする。
【００５５】
図７の例でいえば、半導体レーザ素子から放射された楕円形状のＦＦＰの光のうち、楕円の長径において基部１０に近い側の一端を通る光が下端光であり、蓋部材７０に近い側の他端を通る光が上端光である。また、楕円の中心を進む光が中心光である。なお、ＦＦＰの光の全てが光反射面に照射されない場合、楕円の長径における両端の光と、上端光及び下端光とは揃わない。
【００５６】
図７に、光反射面において上端光が照射される位置をＵＰ、下端光が照射される位置をＬＰで示す。また、第１光反射部材５０の光反射面において第１半導体レーザ素子２０から放射された中心光が照射される位置をＣＰ１、第２光反射部材６０の光反射面において第２半導体レーザ素子３０から放射された中心光が照射される位置をＣＰ２で示す。
【００５７】
さらに、楕円の長径を通る光が発光装置１の構成要素において照射される領域を、その構成要素における光の長径に対応した領域、とする。例えば、第１半導体レーザ素子２０から放射された楕円形状のＦＦＰの光のうち楕円の長径を通る光が第１光反射部材５０の光反射面に照射される領域を、第１光反射部材５０の光反射面における第１半導体レーザ素子２０から放射された光の長径に対応した領域、などというものとする。従って、ここでいう領域には線状の領域も含まれ、対象となる構成要素の形状によっては、直線や曲線の線状の領域となり得る。
【００５８】
第１及び第２光反射部材５０及び６０の他にも、光が入射する構成要素である蓋部材７０やレンズ部材８０、またあるいはレンズ部材８０のレンズ部８２などにおいて、同様に長径に対応した領域を特定することができる。なお、その構成要素において光の長径に対応した領域が直線となる場合には、その直線と平行な方向を、その構成要素における光の長径に対応した方向、というものとする。また、短径についても、長径を短径と置き換えて、同様の捉え方で表現することができる。
【００５９】
図８及び図９において、半導体レーザ素子から放射されレンズ部材８０から出射される光の経路を点線で示す。図８における３本の点線は、第２半導体レーザ素子３０から放射された上端光、中心光、下端光、が進む経路を、図９における３本の点線は、第１半導体レーザ素子２０から放射された上端光、中心光、下端光、が進む経路を示す。また、図９においては、第２半導体レーザ素子３０から放射された中心光が第２光反射部材６０の光反射面により反射されて進む方向と平行な直線であって、第１半導体レーザ素子２０から放射された中心光の照射点ＣＰ１を通る直線を、補助線Ｌとして記す。
【００６０】
発光装置１において、第１及び第２半導体レーザ素子から放射された光は、第１あるいは第２光反射部材の光反射面を介して反射され、気密封止された空間から蓋部材７０に入射する。蓋部材７０を通過して外に出射した光は、接着部９０によって生じた蓋部材７０とレンズ部材８０の間の隙間を通過して、レンズ部材８０に入射する。そして、レンズ部材８０に入射した光はレンズ部８２を通過して発光装置１の外部に出射する。
【００６１】
第１光反射部材５０の光反射面は、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の垂直方向の拡がりを狭める。言い換えると、光の垂直方向に関して、第１半導体レーザ素子２０から放射され光反射面に照射される光の拡がり角よりも反射された光の拡がり角が小さくなるように光を反射する。
【００６２】
ここで、第１半導体レーザ素子２０の出射端面から放射され光反射面に到達するまでの上端光と下端光とが成す角度を、垂直方向における光反射面に照射される光の拡がり角とする。また、光反射面において反射されて光反射面から進む上端光と下端光が成す角度を、光の垂直方向における光反射面で反射された光の拡がり角というものとする。なお、ここでの上端光と下端光が成す角度とは、中心光を含む方の角度である。一方、第２光反射部材６０の光反射面は平面であるため、上端光と下端光が成す角度は、光反射面から進む光と、光反射面に到達する光とで変わらない。
【００６３】
また、第１光反射部材５０の光反射面は、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の垂直方向の拡がりを狭めるが、コリメートはしない。つまり、光の垂直方向における光反射面で反射された光の拡がり角を０度にはしないようにする。また、図９に示すように、発光装置１において第１光反射部材５０の光反射面は、反射光が多少の拡がりを有するように設計されている。
【００６４】
なお、光が拡がりを有するとは、１の半導体レーザ素子から放射された光のうち光路長が同じで位置が異なる２点を通過する光に関し、光路長が大きくなるほど、同じ光路長における２点間の距離が大きくなる関係を満たすことをいうものとする。よって、発光装置１では、少なくとも光反射面において反射され蓋部材７０に入射するまでの間でこの関係が満たされる。例えば、焦点から放射された光が双曲面の反射面で反射される場合、反射された光は拡がりを有している。
【００６５】
仮に反射光がコリメートされるように設計した場合、レンズ部材８０に入射する光が既にコリメートされていることから、第１レンズ部８３を設ける必要がなくなる。すると、第１半導体レーザ素子２０や第１光反射部材５０の実装位置などが設計値からずれた場合に、そのずれによる影響をレンズ部材８０の実装位置や高さを調整しても補正できなくなる。一方で、第１光反射部材５０の光反射面の形状を、反射により光の拡がりを抑えつつも、光が拡がりを有するように設計することで、レンズ部材８０に設けられた第１レンズ部８３による出射光の調整が可能となる。
【００６６】
なお、第１光反射部材５０の光反射面の形状は、反射光に拡がりを持たせる形状に代えて、狭まりを持たせる形状としてもよい。光が狭まりを有するとは、光路長が同じで位置が異なる２点を通過する光に関し、光路長が大きくなるほど、同じ光路長における２点間の距離が小さくなる関係を満たすことをいうものとする。例えば、焦点から放射された光が楕円面の反射面で反射される場合、反射された光は狭まりを有している。なお、焦点から放射された光が放物面の反射面で反射される場合、反射された光はコリメートされる。
【００６７】
発光装置１では、第２半導体レーザ素子３０から放射された光がレンズ部材８０を出射するまで拡がりを有しているため、第１半導体レーザ素子２０から放射された光もこれに合わせている。この方が、実装位置のずれによる影響も小さい。また、第１光反射部材５０において、光に拡がりを持たせる方が狭まりを持たせるよりも光反射面の曲率を小さくできる。曲率が小さい方が、実装の位置ずれによる影響も小さい。
【００６８】
例えば、発光装置１では、垂直方向の拡がり角が５５度以上の半導体レーザ光に対して、上端光と下端光が成す角度が０度より大きく２０度以下となる範囲にまで拡がりを狭めるように光反射面の曲面形状を設計するとよい。
【００６９】
また、第１光反射部材５０の光反射面は、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の長径方向に対応する領域が曲面となり、光の短径方向に対応する領域が直線となるようなシリンドリカル面で設計される。このため、部材公差や実装公差などによる第１半導体レーザ素子２０や第１光反射部材５０の短径方向の誤差は、長径方向における光が光反射面で反射したときの進行する方向には影響しない。
【００７０】
シリンドリカル面で形成された第１光反射部材５０の光反射面では、第１光反射部材５０の光反射面により反射された光の水平方向の拡がり角は変わらない。発光装置１における第１及び第２半導体レーザ素子は、垂直方向の拡がりに比べると、水平方向の拡がりが小さいＦＦＰのレーザ光を放射するため、このような形状は、水平方向の拡がりを制御するよりも、垂直方向の光の拡がりの制御精度を重視した形状といえる。
【００７１】
なお、垂直方向の光の拡がりに限らず、水平方向の光の拡がりを狭めるように第１光反射部材５０の光反射面を形成してもよい。例えば、シリンドリカル面ではなく、球面やトロイダル面などのように、水平方向にも曲率を持つ面で形成されてもよい。
【００７２】
また、第１半導体レーザ素子２０の出射端面から、第１光反射部材５０の光反射面上で第１半導体レーザ素子２０の中心光が照射される位置ＣＰ１までの距離は、第２半導体レーザ素子３０の出射端面から、第２光反射部材６０の光反射面上でその第２半導体レーザ素子３０の中心光が照射される位置ＣＰ２までの距離よりも長い。つまり、第１半導体レーザ素子２０の中心光の方がより遠い位置で反射される。
【００７３】
図１０は、第２半導体レーザ素子３０の中心光が照射される位置ＣＰ２までの距離に、第１半導体レーザ素子２０の中心光が照射されるまでの距離を合わせた場合の第１光反射部材９９９の光反射面を示す図である。なお、破線は、第１光反射部材５０の光反射面の形状を表す仮想線である。図１０に示すように、ＣＰ２に合わせた第１光反射部材９９９の方が第１光反射部材５０よりも光反射面が小さくなる。そのため、光の垂直方向の拡がり角が大きいと、ＣＰ２に合わせるよりも、ＣＰ２より離れた距離にＣＰ１を設ける方が、光反射面により多くの光を照射させることができる。
【００７４】
第１光反射部材５０の光反射面は、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の中心光が、光軸に対して垂直方向ではなく、鋭角方向に反射するように設計されている。一方で、第２光反射部材６０の光反射面は、第２半導体レーザ素子３０から放射された光の中心光が、垂直方向に反射するように設計されている。また、中心光が光反射面に入射する方向と光反射面で反射され蓋部材７０に入射する方向とが成す角であって光反射部材を跨がない方の角で比較すると、第１半導体レーザ素子２０の方が第２半導体レーザ素子３０よりも小さい角度になる。
【００７５】
これは、上述したように、ＣＰ１とＣＰ２の位置関係で、第１半導体レーザ素子２０の中心光の方が出射端面からより遠い位置で反射されることを考慮したものである。第１光反射部材５０の光反射面における光の長径に対応した領域を双曲線とする場合の具体的な配置の例を図１１に示す。光反射面を形成する双曲線の頂点をＶＸ、この双曲線に近い側の焦点をＦ１，もう一方の焦点をＦ２としたときに、焦点Ｆ１に第１半導体レーザ素子２０の出射端面における光の放射位置を設ける。さらに、焦点Ｆ１と位置ＣＰ１とを結ぶ線分と、焦点Ｆ２と位置ＣＰ１とを結ぶ線分と、が成す角度が９０度を超えるようにすることで、上述したように中心光を光軸に対して鋭角方向に反射させることができる。なお、位置ＣＰ１と焦点Ｆ１とを結ぶ線分と、頂点ＶＸと焦点Ｆ１とを結ぶ線分と、が成す角度は９０度未満となる。
【００７６】
第１乃至第３レンズ部は、レンズ部８２の境界面における光の長径に対応した方向に関し、レンズ幅ＬＷが同じであり、かつ、レンズ幅ＬＷの中心も同じとなるように、連結されている。このようにすることで、レンズ部８２の境界面における光の長径に対応した方向に関し、同じ幅のコリメート光をそれぞれのレンズ部８２から出射することができる。また、レンズ部８２の境界面における光の長径に対応した方向におけるコリメート光の出射位置を揃えることができる。
【００７７】
そして、このように第１乃至第３レンズ部が連結されていることから、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の中心光と第２半導体レーザ素子３０から放射された光の中心光を、光反射面において同じ角度で反射させると、レンズ部材８０においても光反射面における距離の差と同等の差が生じる。
【００７８】
そのため、上述したように第１半導体レーザ素子２０の方が第２半導体レーザ素子３０よりも小さな角度で中心光を反射させることで、第１半導体レーザ素子２０から放射された光と第２半導体レーザ素子３０から放射された光との間で、レンズ部材８０から出射する光の長径に対応した領域のずれを抑制することができる。
【００７９】
具体的に、レンズ部８２の境界面における光の長径に対応した方向に関して、光反射面における第１半導体レーザ素子２０の中心光の照射点と第２半導体レーザ素子３０の中心光の照射点との間の距離よりも、レンズ部８２を出射する第１半導体レーザ素子２０の中心光の出射点と第２半導体レーザ素子３０の中心光の出射点との間の距離の方が小さくなるように、光反射面の形状は設計される。
【００８０】
また、第１レンズ部８３を通過して出射する光の光量が最大となるように、言い換えると、第１レンズ部８３を通過しない光の光量が最小となるように反射光の進行方向を制御する形状で第１光反射部材５０の光反射面は設計されることが好ましい。
【００８１】
また、第１半導体レーザ素子２０からの下端光と上端光は、第１レンズ部８３の境界面において、光の長径に対応した方向の第１レンズ部８３のレンズ幅ＬＷに収まることがより好ましい。言い換えると、第１半導体レーザ素子２０からの下端光及び上端光は、第１レンズ部８３の境界面を通過することが好ましい。さらには、第１半導体レーザ素子２０からの下端光及び上端光は、第１レンズ部８３を通過して出射するのが好ましい。なお、２つの第２半導体レーザ素子３０からの下端光と上端光と、それぞれの第２半導体レーザ素子３０に対応する第２及び第３レンズ部８４及び８５との間においても、同様のことがいえる。
【００８２】
このように、第１実施形態に係る発光装置１によれば、第１半導体レーザ素子２０からの光を、第１光反射部材５０により反射して、レンズ部材８０の第１レンズ部８３に通過させて出射することで、出射する光の拡がりが抑えられた発光装置１を実現できる。これにより、レンズ部８２を通過する光を小さく絞ることが出来るため、より小さなレンズ部８２によって光の進行を制御することが出来る。
【００８３】
小さな領域に収めてコリメート光を出射したいような場合、第１実施形態の発光装置１は有用である。例えば、直径が数ｍｍ程度の円形領域により多くの光が収まるようにコリメート光を出射させたい場合などに、第１実施形態の発光装置１を利用することができる。特に、第１実施形態の発光装置１によって、垂直方向の拡がり角が５５度以上、７５度以下である第１半導体レーザ素子２０から放射された主要部分の光の９０％以上を、長径に対応した方向のレンズ幅ＬＷが１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の第１レンズ部８３に通過させることができる。
【００８４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る発光装置２を説明する。構成要素として、基部、１つの第１半導体レーザ素子、２つの第２半導体レーザ素子、サブマウント、第１光反射部材、第２光反射部材、蓋部材、レンズ部材、接着部、ワイヤを有する点は、第１実施形態の発光装置１と同様である。第１実施形態と異なる点は、レンズ部材２８０の形状とレンズ部２８２が配置される面の位置である。図１２は、発光装置２を光が出射される側から見た斜視図である。図１３は、光が出射される側を上面とした場合の、図１２で示した発光装置２の上面図である。図１４は、図１２のXIV-XIVを結ぶ直線における発光装置２の断面図である。
【００８５】
次に、レンズ部材２８０について説明する。
レンズ部材２８０は、レンズ形状を有する３つのレンズ部２８２と、それ以外の非レンズ部２８１と、を有する。３つのレンズ部２８２の形状は、第１の実施形態におけるものと変わらないものを採用することができる。一方で、第１の実施形態の発光装置１では非レンズ部２８１は直方体の形状で構成されていたが、発光装置２においては凹形状で構成される。そして、非レンズ部２８１の凹形状の窪みに３つのレンズ部２８２が設けられる。
【００８６】
また、凹形状の窪みに設けられた３つのレンズ部２８２の境界面からの高さは、境界面から凹形状の最上面までの高さと等しい。ここでの等しいは、０．１ｍｍ以内の差を含むものとする。なお、レンズ部２８２の高さの方が凹形状の最上面までの高さよりも小さい分には、０．１ｍｍ以上の差を有してもよい。つまり、３つのレンズ部２８２の境界面からの高さは、凹形状の境界面から最上面までの高さに等しいか小さくなるように設計される。なお、接着部９０による厚みを増して高さを調整することで、レンズ部２８２の高さを凹形状の最上面までの高さよりも大きくすることは可能である。
【００８７】
次に、発光装置２におけるレンズ部材２８０の実装について説明する。
発光装置２においては、レンズ部材２８０は、蓋部材７０の上面に近い側に３つのレンズ部２８２が来るように配される。また、レンズ部材２８０の凹形状の最上面と蓋部材７０の上面とが接着剤を介して接合され、接着部９０が形成される。非レンズ部２８１の凹形状をレンズ部材２８０の上面側とし、反対側の平面を下面側として見た場合に、レンズ部材２８０はこれをひっくり返して下面側の平面が発光装置の上面側に来るように配される。
【００８８】
上述したように３つのレンズ部２８２が非レンズ部２８１の凹面の上面を超えないように設計されるのは、蓋部材７０との接触を避けるためである。蓋部材７０と接触するように設計されると、レンズ部材２８０を蓋部材７０に接合するときに、位置や高さの調整がしづらくなる。
【００８９】
第１レンズ部２８３が第１半導体レーザ素子２０を、第２レンズ部２８４が２つの第２半導体レーザ素子３０のうちの１つを、第３レンズ部２８５が２つの第２半導体レーザ素子３０のうちの他の１つを、それぞれコリメートするように配される点についても、第１実施形態の発光装置１と共通している。上面から見たときの位置を変えずに、第１実施形態で発光装置１の上面側の面で非レンズ部２８１に配されていた第１乃至第３レンズ部を、その反対側の面で非レンズ部２８１に配されるようにした形となる。
【００９０】
このように実装された第２実施形態の発光装置２では、第１実施形態の発光装置１と比べて、レンズ部材２８０のレンズ部２８２に入射するまでの光路長が短くなる。また、レンズ部２８２に入射した光はコリメートされてレンズ部材２８０を通過し、非レンズ部２８１から出射する。光反射部材の光反射面により反射された光は拡がりを有しているため、光路長が短いほど光の拡がりも小さい。つまり、第２実施形態の発光装置２では、第１実施形態の発光装置１と比べて、レンズ部を通過する光の拡がりを抑えることができる。
【００９１】
なお、第２半導体レーザ素子３０に比べて光の拡がりが大きい第１半導体レーザ素子２０に対応する第１レンズ部２８３を、レンズ部材２８０の蓋部材７０に近い側の面に設け、第２及び第３レンズ部を、レンズ部材２８０の蓋部材７０に近い側の面と反対側の面に設けるようにしてもよい。
【００９２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る発光装置３を説明する。図１５は、発光装置３を光が出射される側から見た斜視図である。図１６は、光が出射される側を上面とした場合の、図１５で示した発光装置３の上面図である。図１７は、図１６のXVII-XVIIを結ぶ直線における発光装置３の断面図である。第３実施形態の発光装置３は、第２実施形態の発光装置２に、さらに波長板３００を有する点で異なる。波長板３００としては、光の偏光方向を９０度変える１／２波長板を採用することができる。
【００９３】
発光装置３において、波長板３００は、第１半導体レーザ素子２０から放射された光の偏光方向を変えるために配される。そのため、レンズ部材２８０の第１レンズ部２８３が配される凹面とは反対側の面において、第１半導体レーザ素子２０から放射され第１レンズ部２８３に入射した光が通過する領域に、波長板３００は配される。
【００９４】
発光装置３では、第１半導体レーザ素子２０と、第２半導体レーザ素子３０と、で偏光方向が９０度異なっている。例えば、第１半導体レーザ素子２０はｐ偏光のレーザ光を、第２半導体レーザ素子３０はｓ偏光のレーザ光を、それぞれ出射端面から放射する。従って、第１半導体レーザ素子２０から放射された光を波長板３００に通すことで、第１及び第２半導体レーザ素子２０及び３０から放射されて発光装置３から出射する光の偏光方向を揃えることができる。そのため、波長板３００は、偏光方向のずれを無くすものであればよい。
【００９５】
発光装置３のように、レンズ部材２８０のレンズ部２８２が設けられる面とは反対側の面に波長板３００を設けることで、コンパクトな設計で、偏光方向の揃った光を出射する発光装置３を実現することができる。また、発光装置３の構成によれば、コリメートされた光を波長板３００に入射させるので、拡散あるいは集光する光を入射させる場合と比較して、波長板３００の表面での反射のロスを低減することができる。
【００９６】
＜設計例１＞
次に、第１実施形態に係る発光装置の具体的な設計例を記す。垂直方向の拡がり角がおよそ６５度の赤色の光を発する第１半導体レーザ素子と、垂直方向の拡がり角がおよそ４６度の緑色の光を発する第２半導体レーザ素子と、垂直方向の拡がり角がおよそ４５度の青色の光を発する第２半導体レーザ素子と、が底部の上に配される。
【００９７】
また、第１及び第２半導体レーザ素子が配されるサブマウントと第１及び第２光反射部材との距離が０．１５ｍｍ、基部のサブマウントが配される面から蓋部材までの高さが１．００ｍｍ、基部のサブマウントが配される面からサブマウントの第１及び第２半導体レーザ素子が配される面までの高さが０．４ｍｍ、基部の第１光反射部材が配される面から光反射面までの高さの最小が０．１６ｍｍ、最大が０．８５ｍｍ、基部の第２光反射部材が配される面から光反射面までの高さの最小が０．２５ｍｍ、最大が０．８ｍｍ、蓋部材の厚み（蓋部材の底面から上面までの高さ）が０．５０ｍｍ、接着部による厚みが０．２ｍｍ、レンズ部材の非レンズ部の厚み（レンズ部材の底面からレンズ部との境界面までの高さ）が１．４０ｍｍ、レンズ部材のレンズ部の厚み（非レンズ部との境界面からレンズ形状における頂点までの高さ）が０．３ｍｍ、レンズ部材の第１乃至第３レンズ部のレンズ幅は１．２０ｍｍとなっている。
【００９８】
第１半導体レーザ素子の出射端面から第１半導体レーザ素子の中心光が照射される光反射面の位置までの距離は０．４７ｍｍ、第２半導体レーザ素子の出射端面から第２半導体レーザ素子の中心光が照射される光反射面の位置までの距離は０．３０ｍｍである。また、第１光反射部材の光反射面で反射された反射光の垂直方向の拡がり角は８．３度となる。
【００９９】
このような発光装置において、レンズ部材から出射されるコリメート光は、長径に対応した幅を１．０ｍｍとしたときに、その幅において半導体レーザ素子から放射された光の９０％以上が得られると算出された。
【０１００】
以上、説明してきたが、明細書により開示された技術的特徴を有する本発明に係る発光装置は、明細書の各実施形態で説明した発光装置１、発光装置２、及び、発光装置３の構造に限られるわけではない。例えば、各実施形態のいずれにも開示のない構成要素を有する発光装置においても本発明は適用され得るものであり、開示された発光装置と違いがあることは本発明を適用できないことの根拠とはならない。
【０１０１】
このことはつまり、いずれかの実施形態により開示された発光装置の全ての構成要素を必要十分に備えることを必須としないものであっても、本発明が適用され得ることを示す。例えば、特許請求の範囲に、各実施形態により開示された発光装置の一部の構成要素が記載されていなかった場合、その構成要素については、本実施形態に開示されたものに限らず、代替、省略、形状の変形、材料の変更などといった当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを請求するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
各実施形態に記載の発光装置は、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクター、車載ヘッドライト、照明、ディスプレイのバックライト等の光源に使用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１、２、３  発光装置
１０  基部
２０  第１半導体レーザ素子
３０  第２半導体レーザ素子
４０  サブマウント
５０、９９９  第１光反射部材
６０  第２光反射部材
７０  蓋部材
８０、２８０  レンズ部材
８１、２８１  非レンズ部
８２、２８２  レンズ部
８３、２８３  第１レンズ部
８４、２８４  第２レンズ部
８５、２８５  第３レンズ部
９０  接着部
９１  ワイヤ
３００  波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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