(57)【要約】【課題】半導体レーザを密閉構造にするとともに、ステムの伝熱を改善して、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つこと。【解決手段】半導体レーザアレイ１は、半導体プロセスで製造され所定のレーザ光を出射する複数の半導体レーザチップ２，３，４と、複数の半導体レーザチップをそれぞれ搭載する内部ヒートシンク構造体である複数のステム８，９，１０と、複数のステムを搭載する共通の外部ヒートシンク構造体（基板１１）と、外部ヒートシンク構造体に搭載され、前記複数の半導体レーザチップを搭載する前記複数のステムを囲む共通の密閉構造体１４と、を備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体プロセスで製造され所定のレーザ光を出射する複数の半導体レーザチップと、
該複数の半導体レーザチップをそれぞれ搭載する内部ヒートシンク構造体である複数のステムと、
該複数のステムを搭載する共通の外部ヒートシンク構造体と、
該外部ヒートシンク構造体に搭載され、前記複数の半導体レーザチップを搭載する前記複数のステムを囲む共通の密閉構造体と、
を備えて構成したことを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項２】
半導体プロセスで製造され所定のレーザ光を出射する複数の半導体レーザチップと、
該複数の半導体レーザチップをそれぞれ搭載する内部ヒートシンク構造体である複数のステムと、
該複数のステムを搭載する共通の外部ヒートシンク構造体と、を備え、
前記複数の半導体レーザチップの複数の半導体レーザ端子を、前記各半導体レーザチップからの出射光軸方向に対して略垂直方向に延びるように、前記各ステム上に構成したことを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザアレイにおいて、
前記複数の半導体レーザチップの複数の半導体レーザ端子を、前記各半導体レーザチップからの出射光軸方向に対して略垂直方向に延びるように、前記各ステム上に構成したことを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体レーザアレイにおいて、
前記複数の半導体レーザ端子の間を直列に空中配線するように構成したことを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項５】
半導体プロセスで製造され所定のレーザ光を出射する半導体レーザチップと、
該半導体レーザチップを搭載する内部ヒートシンク構造体であるステムと、
該ステムを搭載し外部ヒートシンク構造体に接合されるフランジと、
該フランジに搭載され、前記半導体レーザチップを搭載する前記ステムを囲む密閉構造体と、を備え、
前記半導体レーザチップの半導体レーザ端子を、前記半導体レーザチップからの出射光軸方向に対して略垂直方向に延びるように、前記フランジ内に構成したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体レーザにおいて、
前記半導体レーザ端子を、前記半導体レーザチップの搭載方向に対して略４５°傾斜して配置したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザにおいて、
前記フランジの保持用溝を、前記半導体レーザチップの搭載方向に対して、前記半導体レーザ端子とは反対側に略４５°傾斜して配置したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体レーザアレイを含む光源部と、
該光源部から出力される照明光を画像信号に応じて変調する画像表示素子と、
変調された画像光を拡大投写する投写部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ、半導体レーザアレイおよび画像表示装置に関し、特に複数のレーザ光源を用いた画像表示装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超高圧水銀ランプの代わりに、青色半導体レーザと緑色蛍光体を備えた蛍光体ホイールとを用い、青色と緑色を発光する光源装置及び画像表示装置が提案されている。超高圧水銀ランプに比べ青色半導体レーザは、瞬時に発光、瞬時に消灯が可能なので、画像表示装置の準備と撤収の時間を短縮できるという特徴がある。また、超高圧水銀ランプに比べ青色半導体レーザは、寿命が長いので光源装置の交換回数を低減できるという特徴もある。
【０００３】
特許文献１には、青色半導体レーザ光を励起光として発光する緑色蛍光反射部と、青色半導体レーザ光を拡散して透過する拡散透過部とからなる蛍光体ホイールを用いた構成が開示されている。青色半導体レーザ光源装置を構成する複数の半導体レーザは、行および列をなすように平面上に配列された半導体レーザアレイの構成となっている。青色半導体レーザ光源装置は、複数の青色半導体レーザと、各青色半導体レーザからの出射光を平行光に変換する各コリメートレンズが組み合わされて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７１１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された光源装置では、青色半導体レーザは、ＣＡＮ（キャン）タイプと呼ばれる金属パッケージに実装されている（特許文献１の図９の２０５）。青色半導体レーザは、１個あたり１Ｗ以上の光出力を得られるものが実用化されており、さらに、１個あたり３Ｗ以上の光出力を得られるものも実用化される見込みである。１個あたり３Ｗ以上といった大きな光出力を得ようとすると、放熱性を確保するために、直径９ｍｍといった大型のＣＡＮパッケージを採用する必要がある。一方、光源装置の小型化のため、直径３．３ｍｍや直径５．６ｍｍといったより小型のＣＡＮパッケージの採用が望ましい。しかしながら、半導体プロセスで製造された半導体レーザチップを取り付ける内部ヒートシンク構造体であるステムの断面積は、ＣＡＮパッケージのサイズにより制限されて小さくなり、外部ヒートシンク構造体への伝熱が悪くなり、十分な放熱性を確保できなくなる。
【０００６】
これを確認するため本発明者らは、定格３Ｗ以上の光出力が得られる青色半導体レーザとして直径９ｍｍのＣＡＮパッケージを採用し、合計２６個のレーザチップを１０ｍｍ以上のピッチ、５行６列の構成で試作した。ステム温度５０℃以下を常時保てる放熱性を確保すべく、ペルチェ素子等で構成した強制冷却手段を採用した。しかし、試作品の性能は十分な放熱性を確保できず、定格３Ｗ以上の光出力は短時間しか得ることができなかった。これより、定格３Ｗ以上の光出力で、かつステム温度５０℃以下を常時保てる十分な放熱性を確保するためには、より放熱性を高める強制冷却手段を採用するか、ステムの断面積がより大きくなるようＣＡＮパッケージの直径を９ｍｍより大きくする必要があると言える。
【０００７】
しかしながら、より放熱性を高める強制冷却手段は、大型で高価になるという課題がある。また、ＣＡＮパッケージの直径を９ｍｍよりも大きくするのは、半導体レーザアレイの行方向、列方向の寸法がより大きくなり、光源装置が大型になるという課題がある。
【０００８】
なお、ＣＡＮパッケージの代わりに、フレームパッケージに変更すれば、ステムの断面積がＣＡＮ構造により制限されて小さくなることはない。よって、ステムをより大きくできるので、ヒートシンクへの伝熱が改善され放熱性を向上できる可能性がある。しかし、フレームパッケージは密閉構造ではない。青色半導体レーザは赤色半導体レーザ等と異なり、空気中で発光させると劣化するため密閉構造にする必要がある。従って、青色半導体レーザにはフレームパッケージを採用できない。
【０００９】
他の課題として、光軸位置調整の問題が挙げられる。ＣＡＮパッケージの半導体レーザ端子は出射光軸方向に平行で、出射光の進行方向とは反対側に延びている。内部ヒートシンク構造体であるステムと伝熱可能に接触させた外部ヒートシンク構造体は、出射光の反対側に配置する必要がある。その際外部ヒートシンク構造体には、半導体レーザ端子が接触して短絡しないよう穴をあけて貫通させる。外部ヒートシンク構造体に穴をあけると、ステムと外部ヒートシンク構造体の接触面積が小さくなって伝熱が悪くなり、放熱性が悪化する。従って、端子を貫通させる穴を大きくすることができない。この結果、外部ヒートシンク構造体に対して半導体レーザを、その出射光が入射するコリメートレンズの光軸と垂直方向に２次元位置を調整することは、半導体レーザ端子が貫通穴に接触してしまうので不可能である。すなわち、ＣＡＮパッケージでは、光軸位置調整と放熱性とが両立できないという問題がある。
【００１０】
なお、半導体レーザホルダを新たに追加して構成すれば、外部ヒートシンク構造体に対して相対的に半導体レーザの位置を調整することは可能になる。しかし、伝熱経路にホルダが追加されるので、ヒートシンクへ構造体の伝熱が悪くなり、放熱性が悪化してしまう。
【００１１】
さらに他の課題として、配線の問題がある。少ない配線で複数の半導体レーザを同時に発光させるためには、半導体レーザ端子を直列に配線する必要がある。前記したように、ＣＡＮパッケージの半導体レーザ端子は出射光軸方向に平行で、出射光の進行方向とは反対側に延びている。従って、外部ヒートシンク構造体に直列に配線するための空間を設ける必要がり、そのため、外部ヒートシンク構造体の伝熱が悪くなり、放熱性が悪化する。つまり、直列配線と放熱性とが両立できないという問題がある。
【００１２】
本発明は上記の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、半導体レーザを密閉構造にするとともに、ステムの伝熱を改善して、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つことを可能とする半導体レーザアレイおよび画像表示装置を提供するものである。
【００１３】
さらに本発明は、半導体レーザホルダを追加することなく、半導体レーザを出射光軸方向と垂直方向に２次元位置調整することを可能とする半導体レーザ、半導体レーザアレイおよび画像表示装置を提供するものである。
【００１４】
さらに本発明は、外部ヒートシンク構造体内の配線を減らして、外部ヒートシンク構造体の伝熱を改善して、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つことを可能とする半導体レーザアレイおよび画像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明の半導体レーザアレイは、半導体プロセスで製造され所定のレーザ光を出射する複数の半導体レーザチップと、複数の半導体レーザチップをそれぞれ搭載する内部ヒートシンク構造体である複数のステムと、複数のステムを搭載する共通の外部ヒートシンク構造体と、外部ヒートシンク構造体に搭載され、前記複数の半導体レーザチップを搭載する前記複数のステムを囲む共通の密閉構造体と、を備えて構成した。
【００１６】
さらに本発明では、前記複数の半導体レーザチップの複数の半導体レーザ端子を、前記各半導体レーザチップからの出射光軸方向に対して略垂直方向に延びるように、前記各ステム上に構成した。
【００１７】
さらに本発明では、前記複数の半導体レーザ端子の間を直列に空中配線するように構成した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＣＡＮの代わりに複数の半導体レーザを囲む密閉構造体で構成したので、半導体レーザチップを搭載するステムの断面積をＣＡＮに制限されずに大きくできる。よって、内部ヒートシンク構造体であるステムの伝熱を改善して、外部ヒートシンク構造体への伝熱が改善され、十分な放熱性を確保できる。これにより、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つことを可能とする半導体レーザアレイおよび画像表示装置を提供できる。
【００１９】
さらに本発明によれば、半導体レーザ端子を出射光軸方向に対して略垂直方向に延びるように構成したので、半導体レーザ端子が外部ヒートシンク構造体と短絡することがない。これにより、半導体レーザを出射光のコリメータレンズの光軸と垂直方向に２次元位置調整することを可能にした。
【００２０】
さらに本発明によれば、半導体レーザ端子の間を直列に空中配線するように構成したので、外部ヒートシンク構造体内の配線を減らして、外部ヒートシンク構造体の伝熱を改善して、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つことを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る半導体レーザアレイの構成を示す断面図である。
【図２】従来の半導体レーザアレイの構成例を示す断面図である。
【図３】実施例２に係る画像表示装置を示す構成図である。
【図４】実施例３に係る半導体レーザの構成を示す上面図である。
【図５】実施例３に係る半導体レーザの構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体レーザアレイの構成を示す断面図である。半導体レーザアレイ１は、青色レーザ光を出射する複数の青色半導体レーザチップ２，３，４を備える。以下、青色半導体レーザをＢ−ＬＤ（又は単にＬＤ）と略記し、青色をＢと略記する。また、半導体レーザアレイをＬＤアレイとも略記する。なお、図１の例では、簡単のために３個のＬＤチップ２，３，４を搭載した構成を示す。実用的には、前記したように、例えば合計２６個のＬＤチップを、１０ｍｍ以上のピッチで５行６列に配置した構成などとする。
【００２４】
各Ｂ−ＬＤチップ２，３，４の出射側には、それぞれに対応して各コリメートレンズ５，６，７を配置する。ＬＤチップ２，３，４から出射した各Ｂ光はコリメートレンズ５，６，７により平行光にされる。
【００２５】
各ＬＤチップ２，３，４は半導体プロセスで製造されており、内部ヒートシンク構造体である各ステム８，９，１０に搭載する。各ステム８，９，１０は共通の外部ヒートシンク構造体である基板１１に搭載する。基板１１はペルチェ素子１２の低温面１２ａに接合する。ペルチェ素子１２の高温面１２ｂには放熱手段１３を接合する。
【００２６】
各ＬＤチップ２，３，４で発生した熱は、各ステム８，９，１０を介して基板１１に伝熱し、ペルチェ素子１２で熱移動され放熱手段１３に伝熱する。放熱手段１３は、例えば複数の放熱フィン１３ａで構成する。そして、例えば図示しない冷却ファンにより強制空冷することで放熱する。
【００２７】
各ステム８，９，１０には、各ＬＤチップ２，３，４のＬＤ端子８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂを配設するが、各ＬＤチップから出射されるＢ光の出射光軸方向（図１の上方向、矢印で示す）に対して略垂直方向（図１の左右方向）に延びるように構成した。このうちＬＤ端子８ａ，９ａ，１０ａには正の電圧を印加し、ＬＤ端子８ｂ，９ｂ，１０ｂには負の電圧を印加する。図１では、ＬＤ端子８ａ，９ａ，１０ａを上側、ＬＤ端子８ｂ，９ｂ，１０ｂを下側に配置したが、逆の配置でも構わない。
【００２８】
次に、各ＬＤチップ２，３，４と、各ステム８，９，１０と、各ＬＤ端子８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂを囲むような密閉構造体１４を設けて、基板１１に搭載する。密閉構造体１４の上側には、各ＬＤチップ２，３，４から出射した各Ｂ光が通過する開口部１５，１６，１７を形成する。各開口部１５，１６，１７には、密閉用の透光性カバーガラス１８，１９，２０を取り付ける。すなわち本実施例では、各ＬＤチップ（各ステム）を個別に密閉する従来のＣＡＮの代わりに、これらを共通の密閉構造体１４（密閉空間１４ａ）で囲む構成とした。
【００２９】
ＬＤチップ２のＬＤ端子８ｂとＬＤチップ３のＬＤ端子９ａは、密閉空間１４ａ内で空中配線する。同様に、ＬＤチップ３のＬＤ端子９ｂとＬＤチップ４のＬＤ端子１０ａも、密閉空間１４ａ内で空中配線する。そして、最も左側に位置するＬＤチップ２のＬＤ端子８ａは、基板１１の基板端子１１ａに密閉空間１４ａ内で空中配線する。同様に、最も右側に位置するＬＤチップ４のＬＤ端子１０ｂは、基板１１の基板端子１１ｂに密閉空間内１４ａで空中配線する。基板端子１１ａに正の電圧を、また基板端子１１ｂに負の電圧を印加し、基板端子１１ａ，１１ｂ間に直流通電することにより、直列配線されている各ＬＤチップ２，３，４を同時に発光させることができる。
【００３０】
上記した実施例１の構成を、従来のＣＡＮパッケージを用いた構成と比較してみる。
図２は、比較のために従来のＣＡＮパッケージを用いた場合の半導体レーザアレイの構成例を示す断面図である。図１と同様の構成については、簡単に説明する。半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）５１は、複数（３個）のＢ−ＬＤチップ５２，５３，５４を備える。各ＬＤチップ５２，５３，５４に対応して各コリメートレンズ５５，５６，５７を配置することで、ＬＤチップ５２，５３，５４から出射した各Ｂ光は平行光にされる。
【００３１】
各ＬＤチップ５２，５３，５４は半導体プロセスで製造されており、内部ヒートシンク構造である各ステム５８，５９，６０に搭載する。各ステム５８，５９，６０は、それぞれ対応するフランジ５８ｆ，５９ｆ，６０ｆを介して、共通の外部ヒートシンク構造である基板６１に搭載する。基板６１はペルチェ素子６２の低温面６２ａに接合し、ペルチェ素子１２の高温面６２ｂには放熱手段６３を接合する。
【００３２】
各ＬＤチップ５２，５３，５４で発生した熱は、各ステム５８，５９，６０と各フランジ５８ｆ，５９ｆ，６０ｆを介して基板６１に伝熱し、ペルチェ素子６２で熱移動され放熱手段６３に伝熱する。放熱手段６３は、複数の放熱フィン６３ａで構成し、図示しない冷却ファンにより強制空冷することで放熱する。
【００３３】
各フランジ５８ｆ，５９ｆ，６０ｆには、各ＬＤチップ５２，５３，５４のＬＤ端子５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂを配設するが、各Ｂ光の出射光軸方向（図２の上方向、矢印で示す）に平行で、出射光の進行方向とは反対側に延びるように構成されている。
【００３４】
次に、ＬＤチップ５２とステム５８を囲む密閉構造のＣＡＮ５８ｃが、フランジ５８ｆに搭載される。同様に、ＬＤチップ５３とステム５９を囲む密閉構造のＣＡＮ５９ｃがフランジ５９ｆに搭載され、ＬＤチップ５４とステム６０を囲む密閉構造のＣＡＮ６０ｃがフランジ６０ｆに搭載される。ＣＡＮ５８ｃの上側には、ＬＤチップ５２から出射したＢ光が通過する開口部６５を形成し、開口部６５には密閉用の透光性カバーガラス６８を取り付ける。同様に、ＣＡＮ５９ｃの上側には開口部６６と透光性カバーガラス６９を備え、ＣＡＮ６０ｃの上側には、開口部６７と透光性カバーガラス７０を備える。
【００３５】
ＬＤチップ５２のＬＤ端子５８ｂとＬＤチップ５３のＬＤ端子５９ａは、基板６１内に空間をあけて配線する。同様に、ＬＤチップ５３のＬＤ端子５９ｂとＬＤチップ５４のＬＤ端子６０ａは、基板６１内に空間をあけて配線する。また、ＬＤチップ５２のＬＤ端子５８ａは、基板６１内に空間をあけて基板端子６１ａに配線する。同様に、ＬＤチップ５４のＬＤ端子６０ｂは、基板６１内に空間をあけて基板端子６１ｂに配線する。
基板端子６１ａに正の電圧を、また基板端子６１ｂに負の電圧を印加し、基板端子６１ａ，６１ｂ間に直流通電することにより、直列配線された各ＬＤチップ５２，５３，５４は同時に発光する。
【００３６】
実施例１の構成（図１）と従来の構成（図２）とを比較すると、以下の違いがある。
【００３７】
実施例１におけるステム８の横幅ｗ１と、従来のステム５８の横幅ｗ２を比較すると、明らかに、実施例１の横幅ｗ１が従来の横幅ｗ２よりも大きくなる（ｗ１＞ｗ２）ことが分かる。図１、図２では横方向のみの形状を示しているが、奥行き方向についても同様であり、実施例１のステム８の奥行きが従来のステム５８の奥行きよりも大きくなる。従って、ステム８の断面積はステム５８の断面積よりも大きいという関係が成り立つ。
【００３８】
すなわち実施例１では、半導体プロセスで製造されたＬＤチップ２，３，４を搭載した内部ヒートシンク構造体であるステム８，９，１０を、外部ヒートシンク構造体である基板１１に搭載し、かつ従来のＣＡＮ５８ｃ，５９ｃ，６０ｃの代わりに複数のＬＤチップ２，３，４を囲む共通の密閉構造体１４を用いて構成した。これより、ＬＤチップ２，３，４を搭載するステム８，９，１０の断面積をＣＡＮに制限されずに大きくできるので、内部ヒートシンク構造体であるステム８，９，１０から外部ヒートシンク構造体である基板１１への伝熱が改善され、放熱性を大幅に向上できる。その結果、半導体レーザを定格以内の動作温度に保つことが可能な半導体レーザアレイを実現できる。
【００３９】
また、図１から明らかなように、実用的に十分な放熱性を確保できるステムの横幅ｗ１を決定すると、隣接するステム間の間隔に余裕が生ずる。このため、Ｂ−ＬＤ２，３，４のピッチｐ１を１０ｍｍ以下に間隔を狭めることが可能になる。従って、ＬＤアレイの行方向、列方向の寸法をより小さくして、ＬＤ光源装置を小型にできるといった効果もある。
【００４０】
さらに、従来の構成では各ＬＤ端子５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂは出射光軸方向と平行に延びて構成されたのに対し、実施例１におけるＬＤ端子８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂは出射光軸方向に対し略垂直方向に延びるように構成した。よって、各ＬＤ端子が外部ヒートシンク構造体である基板１１と短絡することがない。これにより、ステムから基板への放熱性を損なわずに、ＬＤチップ２，３，４をコリメートレンズ５，６，７の光軸と垂直方向に２次元位置を調整することが可能になる。ＬＤチップ２，３，４を光軸と垂直方向に２次元位置調整可能なので、コリメートレンズ５，６，７を光軸方向の１次元位置調整するだけで済む。従って、ＬＤチップ２，３，４とコリメートレンズ５，６，７を相対的に３次元位置調整可能になり、放熱性と位置調整機能との両立が可能となる。
【００４１】
さらに、従来の構成では、基板６１内には左側の端子６１ａと右側の端子６１ｂの２つの配線に加え、端子５８ｂと端子５９ａをつなぐ配線と、端子５９ｂと端子６０ａをつなぐ配線の、合計４つの配線が存在していた。これに対し実施例１では、複数のＬＤ端子間を直列に空中配線するように構成したので、基板１１内には左側の端子１１ａと右側の端子１１ｂの２つの配線のみとなり、基板内の配線を２本減らすことができる。すなわち実施例１によれば、外部ヒートシンク構造体である基板１１内の配線を減らすことで基板１１の伝熱を改善し、ＬＤを定格以内の動作温度に保つことを可能とするＬＤアレイを提供できる。
【実施例２】
【００４２】
次に実施例２では、実施例１で述べた半導体レーザアレイ１を画像表示装置に適用した例を述べる。
【００４３】
図３は、実施例２に係る画像表示装置を示す構成図である。画像表示装置は、Ｂ−ＬＤ光源部３５、インテグレータ３４、画像表示素子（ＤＭＤ）４０、投写レンズユニット４１などで構成される。Ｂ−ＬＤ光源部３５に含まれるＢ−ＬＤアレイ１は、図１における半導体レーザアレイ１に相当する。まず、Ｂ−ＬＤ光源部３５の構成から説明する。
【００４４】
Ｂ−ＬＤアレイ１から出射され略平行光とされたＢ光線束２１は、凸レンズ２２、凹レンズ２３、マルチレンズアレイ（ＭＬＡ）２４，２５を介して、ダイクロイックミラー２６に入射する。ダイクロイックミラー２６は、Ｂ光を反射、緑色（Ｇ）光を透過、黄色（Ｙ）光を透過、赤色（Ｒ）光を透過する分光透過反射率特性を有する。以下、緑色をＧ、黄色をＹ、赤色をＲと略記する。
【００４５】
ダイクロイックミラー２６で反射されたＢ光は、レンズ２７，２８を屈折して略矩形に集光されて蛍光体ホイール２９に入射する。ここで、略矩形に集光されるのは、ＭＬＡ２４の各レンズ開口が矩形となっており、ＭＬＡ２５、レンズ２７，２８により蛍光体ホイール２９上に結像するように構成したためである。レンズ２７，２８は共通のレンズ光軸を有しており、Ｂ光はレンズ光軸の図面下側略半分を偏って通過するように構成した。すなわち、ダイクロイックミラー２６はレンズ光軸の下側（図面紙面奥行き方向）略半分に偏って配置した。
【００４６】
蛍光体ホイール２９は、Ｂ光鏡面反射部２９Ｂ，Ｇ蛍光体反射部２９Ｇ，Ｒ蛍光体反射部２９Ｒ，Ｙ蛍光体反射部２９Ｙを周方向に備えており、モータ３０で回転させることにより、時分割によりＢ光が入射する反射部を切り換える。図３では、Ｂ光がＢ光鏡面反射部２９Ｂに入射する瞬間を描いている。
【００４７】
Ｂ光は、Ｂ光鏡面反射部２９Ｂで鏡面反射される。Ｂ反射光はレンズ光軸の図面上側（図面紙面手前方向）略半分を偏って進行し、レンズ２８，２７を屈折して略平行光に戻り、ダイクロイックミラー２６のない上空部分を通過して、レンズ３１を介して、略矩形に集光されてカラーホイール３２に入射する。ここで、略矩形に集光されるのは、蛍光体ホイール２９上に結像した光が略矩形となっており、レンズ２８，２７，３１によりカラーホイール３２上に結像するように構成したためである。
【００４８】
カラーホイール３２は、Ｂ光拡散透過面３２Ｂと、ＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを周方向に備えており、モータ３３で回転させることにより、時分割によりＢ光が入射する面を蛍光体ホイール２９と同期して切り換える。カラーホイール３２のＢ光拡散透過面３２Ｂを通過したＢ光はインテグレータ３４に入射する。
【００４９】
次に、Ｂ光が蛍光体ホイール２９のＧ蛍光体反射部２９Ｇに入射する場合について説明する。Ｂ光によりＧ蛍光体反射部２９Ｇで励起されたＧ光が拡散反射される。Ｇ反射光の内のレンズ光軸の図面下側（図面紙面奥行き方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光になり、ダイクロイックミラー２６を透過して、レンズ３１、カラーホイール３２を介してインテグレータ３４に入射する。Ｇ反射光の内の図面上側（図面紙面手前方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光となり、ダイクロイックミラー２６のない上空部分を通過して、レンズ３１、カラーホイール３２のＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを介してインテグレータ３４に入射する。
【００５０】
次に、Ｂ光が、蛍光体ホイール２９のＲ蛍光体反射部２９Ｒに入射する場合について説明する。Ｂ光によりＲ蛍光体反射部２９Ｒで励起されたＲ光が拡散反射される。Ｒ反射光の内のレンズ光軸の図面下側（図面紙面奥行き方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光になり、ダイクロイックミラー２６を透過して、レンズ３１、カラーホイール３２のＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを介してインテグレータ３４に入射する。Ｒ反射光の内のレンズ光軸の図面上側（図面紙面手前方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光となり、ダイクロイックミラー２６のない上空部分を通過して、レンズ３１、カラーホイール３２のＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを介してインテグレータ３４に入射する。
【００５１】
次に、Ｂ光が、蛍光体ホイール２９のＹ蛍光体反射部２９Ｙに入射する場合について説明する。Ｂ光によりＹ蛍光体反射部２９Ｙで励起されたＹ光が拡散反射される。Ｙ反射光の内のレンズ光軸の図面下側（図面紙面奥行き方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光になり、ダイクロイックミラー８を透過して、レンズ３１、カラーホイール３２のＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを介してインテグレータ３４に入射する。Ｙ反射光の内のレンズ光軸の図面上側（図面紙面手前方向）略半分は、レンズ２８，２７を屈折して略平行光となり、ダイクロイックミラー２６のない上空部分を通過して、レンズ３１、カラーホイール３２のＧＲＹ光透過かつＢ光反射面３２Ａを介してインテグレータ３４に入射する。
以上のように、Ｂ反射光、Ｇ反射光、Ｒ反射光、Ｙ反射光は合流し、Ｂ−ＬＤ光源部３５から照明光となってインテグレータ３４に導光される。
【００５２】
次に、インテグレータ３４以降の構成について説明する。インテグレータ３４により照度分布が均一化された照明光は、レンズ３６，３７、ミラー３８、レンズ３９を介してＤＭＤ４０に入射する。ＤＭＤ４０は画像表示素子の一種で、テキサス・インスツルメンツ社によって開発された、Digital Micromirror Device（デジタル・マイクロミラー・デバイス）である。ＤＭＤ４０により画像信号に応じて変調され反射された画像光は、レンズ３９を介して投写レンズユニット４１に入射する。投写レンズユニット４１は図示しないスクリーンに対し、変調された画像光を拡大投写する。
【００５３】
実施例２によれば、ＬＤを定格以内の動作温度に保つことを可能にしたＬＤアレイを使用したので、常時明るい画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【００５４】
また、Ｂ−ＬＤアレイ１内で各ＬＤチップ２，３，４とコリメートレンズ５，６，７を相対的に３次元位置調整可能になり、光軸位置調整と放熱の両立が可能なので、Ｂ−ＬＤアレイ１から出射された光束群を略平行光に揃えることができる。このため、凸レンズ２２、凹レンズ２３、マルチレンズアレイ（ＭＬＡ）２４，２５、ダイクロイックミラー２６、レンズ２７，２８を介して蛍光体ホイール２９に集光される矩形スポットが、光学設計通りの理想的な大きさにできる。
【００５５】
従来のＣＡＮパッケージのＬＤでは光軸調整ができないので、各光束群の光軸がずれて矩形スポットがぼけて大きくなり、エタンデューが大きくなる。エタンデューが大きくなると、蛍光体ホイール２９、レンズ２８，２７、ダイクロイックミラー２６、レンズ３１、カラーホイール３２、インテグレータ３４、レンズ３６，３７、ミラー３８、レンズ３９，ＤＭＤ４０、レンズ３９、投写レンズユニット４１までの光学経路の各開口でけられ、光利用効率が低下していた。これに対し実施例２のＬＤでは、光軸調整可能なので光利用効率が低下することがないので、明るい画像表示装置を提供できるという効果がある。
【００５６】
また、実施例２によれば、複数のＬＤ端子間を直列に空中配線するように構成したので、外部ヒートシンク構造体である基板１１内の配線を減らして、基板１１の伝熱を改善して、ＬＤを定格以内の動作温度に保つことを可能とした構成のＬＤアレイを使用できるので、十分な放熱性を確保でき、明るい画像表示装置を提供できる。
【００５７】
なお、実施例２では、実施例１のＬＤアレイを画像表示装置に適用した例を説明したが、これに限定せず、他の光学装置へも適用できることは言うまでもない。
【実施例３】
【００５８】
前記実施例１では、複数の半導体レーザ（ＬＤ）からなるＬＤアレイの場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、単一のＬＤの場合にも適用できる。すなわち、ＬＤ端子をＬＤ出射光軸方向に略垂直方向に延びるように配置する構成は、単一のＬＤの場合にも有効であり、実施例３ではこの場合について説明する。
【００５９】
図４と図５は、実施例３に係る半導体レーザの構成を示し、図４はその上面図、図５はその正面図である。半導体レーザ（ＬＤ）８１は、レーザ発光源となる１個の半導体レーザチップ（ＬＤチップ）８２を備えている。
【００６０】
ＬＤチップ８２は半導体プロセスで製造されており、内部ヒートシンク構造であるステム８３に搭載する。さらにステム８３は、フランジ８３ｆに搭載する。なお、ステム８３とフランジ８３ｆは一体で構成しても構わない。フランジ８３ｆ内には、ＬＤチップ８２のＬＤ端子８３ａ，８３ｂが、レーザ光の出射光軸方向に対し略垂直方向（図４では紙面内方向、図５では横方向）に延びて構成されている。
【００６１】
ＬＤチップ８２とステム８３を囲む密閉構造体であるＣＡＮ８３ｃは、フランジ８３ｆに搭載されている。ＣＡＮ８３ｃの上側には、ＬＤチップ８２から出射したレーザ光が通過する開口部８４を形成し、開口部８４には、密閉用の透光性カバーガラス８５を取り付ける。
【００６２】
このように実施例３の半導体レーザは、１個のＬＤチップを搭載したステムのフランジに密閉構造体であるＣＡＮを搭載し、かつフランジ内にレーザ出射光軸方向に略垂直方向に延びるようにＬＤ端子を構成したものである。この構造は、従来のＣＡＮパッケージのフランジ部分に配置されるＬＤ端子の方向を変更したもので、ＣＡＮタイプにも適用することができる。
【００６３】
実施例３によれば、フランジの裏面８３ｄにはＬＤ端子がないので、図示しない外部ヒートシンク構造体となる基板に容易に取り付けることができる。また、外部ヒートシンク構造体への伝熱が改善され、十分な放熱性を確保できる。さらに、ＬＤ端子が外部ヒートシンク構造体と短絡することがなく、ＬＤ８１を出射光軸方向に対し垂直な方向に２次元位置調整が可能となる。
【００６４】
なお、ＬＤ端子８３ａ，８３ｂはＬＤチップ８２の搭載方向（図４の横方向、図５の紙面内横方向）に対して＋４５°だけ傾斜して配置した。また、フランジ８３ｆの保持用溝８６，８７は、ＬＤチップ８２の搭載方向に対して−４５°だけ傾斜して配置した。このように±４５°傾斜して配置することにより、ＬＤ８１を行方向、列方向にアレイ状に並べたときにＬＤ間隔を狭くすることができるので、行方向、列方向の寸法がより小さくなり、光源装置が小型化できる効果がある。
【００６５】
実施例３の半導体レーザは、高出力ＬＤで放熱が必要とされ、コリメートレンズとの間で相対的な位置調整が必要とされる記録可能な光ディスク用光ピックアップといった光学装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）、２，３，４…青色半導体レーザチップ（Ｂ−ＬＤチップ）、５，６，７…コリメートレンズ、８，９，１０…ステム、８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ…ＬＤ端子、１１…基板、１１ａ，１１ｂ…基板端子、１２…ペルチェ素子、１２ａ…低温面、１２ｂ…高温面、１３…放熱手段、１３ａ…放熱フィン、１４…密閉構造体、１４ａ…密閉空間、１５，１６，１７…開口部、１８，１９，２０…透光性カバーガラス、２１…Ｂ光線束、２２…凸レンズ、２３…凹レンズ、２４，２５…ＭＬＡ、２６…ダイクロイックミラー、２７，２８…レンズ、２９…蛍光体ホイール、２９Ｂ…Ｂ光鏡面反射部、２９Ｇ…Ｇ蛍光体反射部、２９Ｒ…Ｒ蛍光体反射部、２９Ｙ…Ｙ蛍光体反射部、３０…モータ、３１…レンズ、３２…カラーホイール、３２ａ…ＧＲＹ光透過かつＢ反射面、３２ｂ…Ｂ光拡散透過面、３３…モータ、３４…インテグレータ、３５…Ｂ−ＬＤ光源部、３６，３７…レンズ、３８…ミラー、３９…レンズ、４０…ＤＭＤ、４１…投写レンズユニット、８１…半導体レーザ（ＬＤ）、８２…ＬＤチップ、８３…ステム、８３ａ，８３ｂ…ＬＤ端子、８３ｃ…ＣＡＮ（密閉構造体）、８３ｆ…フランジ、８３ｄ…フランジの裏面、８４…開口部、８５…透光性カバーガラス、８６，８７…保持用溝、ｐ１…ピッチ、ｗｌ…ステム横幅。
【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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