(57)【要約】【課題】安価で大量生産可能な小型で安価なレーザー光源を提供する。【解決手段】赤のＬＤ素子と青のＬＤ素子、及び赤外のＬＤ素子を互いに近接して支持基板同一面上に実装し、前記支持基板とキャップを気密封止する。前記支持基板上には、実装されたＬＤ素子それぞれと接続された電極配線と、出射方向と対向する方向へ前記支持基板と気密封止した電極端子を配設する。さらに、前記支持基板をシリコン基板とする場合、前記ＬＤ素子それぞれを駆動、制御する半導体回路を配設して、さらに小型化した光源を作製する。【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）素子を互いに近接して支持基板同一面に実装し、前記支持基板とキャップを気密封止したことを特徴とするレーザー光源。
【請求項２】
前記支持基板上に実装されたＬＤ素子それぞれと接続された電極配線と、出射方向と対向する方向へ前記支持基板と気密封止されて配設された電極端子を有した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】
前記支持基板がシリコン基板からなっていることを特徴とする請求項1または請求項２記載のレーザー光源。
【請求項４】
前記シリコン基板が前記ＬＤ素子それぞれを駆動、制御する半導体回路を有したことを特徴とする請求項３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２０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。（特許文献１参照）図において、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。（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】
【０００９】
【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】
【００１０】
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、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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
本発明の他の目的は、ＬＤ素子を実装する支持基板をシリコン基板とし、赤、赤外、青のＬＤ素子を駆動、制御する半導体回路をシリコン基板に内蔵することで、外部回路との接続を簡素化し、さらに小型化されたレーザー光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、前記支持基板とキャップを気密封止したレーザー光源とする。
【００１５】
前記支持基板上に実装されたＬＤ素子それぞれと接続された電極配線と、出射方向と対向する方向へ前記支持基板と気密封止されて配設された電極端子を有するレーザー光源とする。
【００１６】
前記支持基板がシリコン基板からなっているレーザー光源とする。
【００１７】
前記シリコン基板に前記ＬＤ素子を駆動、制御する半導体回路を形成したレーザー光源とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によると、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。赤外光を緑色に変換する波長変換素子と組み合わせることで、高効率で低消電の白色光が得られる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、外部回路との接続が容易な構造となるため、生産性の向上にもつながり、産業上利用価値が高い。
【００２０】
請求項３の発明によれば、支持基板をシリコン基板とすることで、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。
【００２１】
請求項４の発明によれば、支持基板のシリコン基板にＬＳＩを作り込むことにより、別のＬＳＩを指示基板に実装することなく、ＬＤ素子の駆動回路を形成できるため、信頼性の向上ができる。さらに、請求項３の発明との併用により、低温プロセスでの接合が可能となるため、ＬＤ素子をそれぞれ駆動、制御する半導体デバイスにダメージを与えずにシリコン基板上に形成でき、外部回路の省資源化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式図で上面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図
【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は本発明の一実施形態を示す模式図で上面図（Ａ）とＸ−Ｘ断面図（Ｂ）を示す。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を互いに近接して支持基板３同一面上に実装する。前記支持基板３上には、ワイヤ５ボンディングで接続された電極配線６と、出射方向と対向する方向へ前記支持基板３と気密封止された電極端子７とが配設されている。さらに、支持基板３にはシリコン基板を採用しており、赤のＬＤ素子１Ｒと青のＬＤ素子１Ｂ、及び赤外のＬＤ素子１ＩＲを駆動、制御する半導体回路４を前記シリコン基板上に内蔵している。光を出射させるための窓材を有したキャップ８と前記シリコン基板が気密封止され、レーザー光源となっている。赤外のＬＤ素子１ＩＲの出射軸上に、波長変換するための波長変換素子２が配設され、１，０６４ｎｍの赤外波長を５３２ｎｍの波長に変換することで緑を得ることができる。尚、前記シリコン基板と前記電極端子７、及び前記シリコン基板と前記キャップの接合は、表面活性化接合等により低温接合を行っている。その為、前記半導体回路４は、低温プロセスでの接合により、シリコン基板上に内蔵することが可能となっている。
【符号の説明】
【００２４】
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      ＬＤ素子駆動制御回路
５      ワイヤ
６      電極配線
７      電極端子
８      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
２０    ケース本体
２０Ｒ  赤のＬＤ素子
２０Ｇ  緑のＬＤ素子
２０Ｂ  青のＬＤ素子
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】
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【図３】
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【図４】
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