(57)【要約】【課題】安価で大量生産可能な小型・薄型化されたレーザー光源を提供する。【解決手段】赤のＬＤ素子１Ｒと青のＬＤ素子１Ｂ及び赤外のＬＤ素子１ＩＲは、互いに近接して支持基板３の同一面上に実装されている。さらに赤外のＬＤ素子１ＩＲの出射軸上には、波長変換するための波長変換素子２も前記支持基板３の同一面上に配設されている。赤外のＬＤ素子１ＩＲから出射された赤外光は、波長変換素子にて１，０６４ｎｍの赤外波長を５３２ｎｍの波長に変換され、緑に変換されるものである。このような構成によれば、安価で大量生産可能な、小型・薄型化されたレーザー光源を提供することができる。また、赤外光を緑色に変換する波長変換素子と組み合わせる構成なので、高効率で低消電の白色光が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤、赤外、青のレーザーダイオード（ＬＤ）素子と、前記赤外のレーザーダイオード素子の出射軸上に配置される波長変換素子が支持基板の同一面上に実装され、前記支持基板とキャップが気密封止されてなることを特徴とするレーザー光源。
【請求項２】
前記支持基板がシリコン基板からなることを特徴とする請求項1記載のレーザー光源。
【請求項３】
前記波長変換素子は、前記支持基板の所定位置にあらかじめ設けられた溝内に実装されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ等に使用されるレーザー光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等に使用する発光効率の高い（輝度の高い）光源としてレーザー光源が開発されている。図２は従来技術による光源装置の斜視図であり、図３は図２のＹ−Ｙ断面図である。光源装置は、３個のレーザーダイオード（赤２０Ｒ、緑２０Ｇ、青２０Ｂ）と、レーザーダイオード（以下ＬＤ素子という）からの光線を第１の方向に出力する第１の光学部品と、第２光学部品からの出力光を集光する第２の光学部品と、第２の光学部品からの出力光を均一化させる第３の光学部品と、３個のＬＤ素子と第１、第２および第３の光学部品を保持するケース本体２１を備え、好ましくは、３個のＬＤ素子、第１ないし第３の光学部品をケース本体内に並置させることで、薄型、小型化の光源装置を得るというものである。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図３において、３０、３２は一対のミラー、４０はクロスダイクロイックプリズム、５０はコンデンサレンズ、６０はライトトンネルである。
特許文献1記載の発明では、個別に気密封止された赤２０Ｒ、緑２０Ｇ、青２０ＢのＬＤ素子を並べて配置されているため、光源装置内に空間スペースが生じており大型になっている。
【０００４】
同様に、プロジェクタ装置のレーザー光源として、３個のＬＤ素子を同一パッケージ内に収容可能とする技術が開発されている。図４は従来技術による光源装置のキャップを除いた斜視図である。１０は３色小型光源であり、１１はステムで、円板ステム１１ａと円板ステム１１ａの上に垂直方向に立設した角柱ステム１１ｂとで構成されている。１２は角柱ステム１１ｂの上に設けられた支持基板（ヒートシンク）、１３は共通の支持基板１２の上に載置された３個のＬＤ素子で、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のレーザービームを発光する。１４は光検出器、１５は接続端子、１６はリード線、１９は封止用キャップである。
【０００５】
３個の半導体レーザー１３Ｒ〜１３Ｂを同一ヒートシンク１２上に実装することにより、個々の半導体レーザー１３Ｒ〜１３Ｂをそれぞれ専用のヒートシンク上に実装したものを寄せ集めたものと比べて、小型化、取り付け工程の簡素化となる。
【０００６】
光検出器１４は、半導体レーザーの発光するレーザービームの強度を検出して、図示のない光量制御部に送り、所定の光量となるように半導体レーザーに流す電流値を制御する。
【０００７】
接続端子１５は円板ステム１１ａを貫通する７本からなり、うち１本はリード線を介してステムの共通電極用に、３本はリード線１６１を介して光検出器１４用に、３本はリード線１６２を介して半導体レーザーのＰ側電極用にそれぞれ用いられる。
【０００８】
封止用キャップ１９でステム全体を封止してワンパッケージを構成し、塵埃からレーザー光源を保護している。そのキャップ頂面に透明部１９ａを備え、半導体レーザー１３Ｒ〜１３Ｂから発せられたレーザービームをここから透過させる。
【０００９】
前記のように、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の各ＬＤ素子を互いに近接して支持基板上に配設し、キャップで封止してワンパッケージ内に一体収納したものである。（例えば、特許文献２）。しかし、緑のＬＤ素子は大量生産できる段階になく、高価なばかりか、実用できるほどの高出力が得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１０７４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１８６２４３号公報
【発明の概要】
【００１１】
赤、赤外、青のＬＤ素子を互いに近接して支持基板同一面に実装し、且つ、前記赤外のＬＤ素子の出射軸上に配置される波長変換素子も前記支持基板上に実装し、前記支持基板とキャップを気密封止することで安価で大量生産できる小型、薄型化されたレーザー光源を得る。
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
レーザー光源は、エネルギー効率が良く、高輝度、高精細な光源であるが、それに加え、小型・軽量・低消費電力が必要となってきている。従来技術でも、赤、緑、青のＬＤ素子を同一パッケージ内に収納し小型化している技術が公開されているが、緑色の光を直接発光するＬＤ素子は現時点で大量生産できる段階になく、また、出力が小さく、工業的に使用できる環境にない。
【００１３】
本発明の目的は、緑のＬＤ素子の代替として、大量生産可能な赤外光のＬＤ素子を使用し、赤のＬＤ素子と青のＬＤ素子と同一パッケージにし、安価で大量生産できる小型、薄型化されたレーザー光源を得ることにある。レーザー光源からの波長１，０６４ｎｍの赤外光は波長変換素子で波長５３２ｎｍの緑色に変換して光源として使用される。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、ＬＤ素子及び波長変換素子の支持基板への実装が容易、且つ、正確に行え、安価で大量生産できるレーザー光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のレーザー光源は、赤、赤外、青のレーザーダイオード（ＬＤ）素子と、前記赤外のレーザーダイオード素子の出射軸上に配置される波長変換素子が支持基板の同一面上に実装され、前記支持基板とキャップが気密封止されてなることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、赤、赤外、青のレーザーダイオード（ＬＤ）素子と、前記赤外のレーザーダイオード素子の出射軸上に配置される波長変換素子が支持基板の同一面上に実装される構成となるので、安価で大量生産できる小型、薄型化されたレーザー光源を提供することができる。また、赤外光を緑色に変換する波長変換素子と組み合わせる構成なので、高効率で低消電の白色光が得られる。
【００１７】
また、本発明のレーザー光源は、赤、赤外、青のレーザーダイオード（ＬＤ）素子と、前記赤外のレーザーダイオード素子の出射軸上に配置される波長変換素子を実装する支持基板をシリコン基板で構成することができる。
【００１８】
このような構成によれば、支持基板をシリコン基板で構成することにより、キャップ等の気密封止する際に、表面活性化接合等での低温接合技術の応用が可能となる。低温接合することで、支持基板への熱歪の発生をさせることなく、ＬＤ素子と波長変換素子等の光学部品との熱応力による位置ずれを防止することが可能となる。さらに、支持基板とＬＤ素子、光学部品等を耐熱温度が比較的低い接着材で接着、固定をすることが可能となり、使用可能な材料の範囲を広くすることができる。
【００１９】
また、前記波長変換素子は、前記支持基板の所定位置にあらかじめ設けられた溝内に実装される構成とすることができる。
【００２０】
このような構成によれば、支持基板の波長変換素子の配設位置に溝加工をあらかじめ施す事により、波長変換素子の平坦度、位置精度のよい実装をすることができ、調芯を容易に行う事が可能となり、調芯精度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、赤、赤外、青のレーザーダイオード（ＬＤ）素子と、前記赤外のレーザーダイオード素子の出射軸上に配置される波長変換素子が支持基板の同一面上に実装される構成となるので、安価で大量生産できる小型、薄型化されたレーザー光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のレーザー光源の一実施形態を示す模式図で、上面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）
【図２】従来技術による光源装置の斜視図
【図３】図２のＹ−Ｙ断面図
【図４】従来技術による光源装置のキャップを除いた斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明のレーザー光源の一実施形態を示す模式図で上面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）である。図１に示す赤のＬＤ素子１Ｒと青のＬＤ素子１Ｂ及び赤外のＬＤ素子１ＩＲは、互いに近接して支持基板３の同一面上に実装されている。
【００２４】
赤外のＬＤ素子１ＩＲの出射軸上には、波長変換するための波長変換素子２も前記支持基板３の同一面上に配設されている。赤外のＬＤ素子１ＩＲから出射された赤外光は、波長変換素子にて１，０６４ｎｍの赤外波長を５３２ｎｍの波長に変換され、緑に変換されるものである。該構成によれば、安価で大量生産可能な、小型、薄型化されたレーザー光源を提供することができる。また、赤外光を緑色に変換する波長変換素子と組み合わせる構成なので、高効率で低消電の白色光が得られる。
【００２５】
前記波長変換素子２の配設位置には、あらかじめ溝加工を施しておくようにすれば、平坦度、位置精度が高い実装が可能である。
【００２６】
また、前記支持基板３上には、ボンディングワイヤ４によって、前記ＬＤ素子と接続される電極端子５が配設されている。この電極端子５は各ＬＤ素子の出射方向と対向する方向側に前記支持基板３と気密封止されて設けられている。
【００２７】
さらに、前記支持基板３の材料としては、シリコン基板を採用することが可能である。シリコン基板を用いることで、前記波長変換素子２を配設するための溝を、エッチング技術を用いて容易、且つ、正確に形成することができる。
【００２８】
６は、光を出射させるための窓材を有したキャップであり、該キャップ６を支持基板３上に気密封止することでレーザー光源が完成する。
【００２９】
尚、キャップ６と支持基板３を接合する際には、支持基板３をシリコン基板で構成すれば、表面活性化接合等での低温接合技術の応用が可能となる。低温接合することで、支持基板への熱歪の発生をさせることなく、ＬＤ素子と波長変換素子等の光学部品との熱応力による位置ずれを防止することが可能となり、高品質なレーザー光源が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１Ｒ    赤のＬＤ素子
１ＩＲ  赤外のＬＤ素子
１Ｂ    青のＬＤ素子
２      波長変換素子
３      支持基板
４      ボンディングワイヤ
５      電極端子
６      キャップ
１０      ３色小型光源
１１      ステム
１１ａ    円板ステム
１１ｂ    角柱ステム
１２      支持基板（ヒートシンク）
１３      ３個のＬＤ素子（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）
１４      光検出器
１５      接続端子
１６      リード線
１６１    リード線
１６２    リード線
１９      封止用キャップ
１９ａ    透明部
２０Ｒ    赤のＬＤ素子
２０Ｇ    緑のＬＤ素子
２０Ｂ    青のＬＤ素子
２１      ケース本体
３０      ミラー
３２      ミラー
４０      クロスダイクロイックプリズム
５０      コンデンサレンズ
６０      ライトトンネル
【図１】
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【図２】
2011191484.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011191484.tif 000006