(57)【要約】【課題】１つの色光を発する１つの光源に対して、光を分割する光学系を追加することなく、２つの光変調装置を設けることができ、小型かつ低コスト化が可能なプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明に係るプロジェクター１０００は、第１出射光Ｌ１と、第１出射光Ｌ１とは異なる方向に進む第２出射光Ｌ２と、を出射する発光素子１００を有する発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、第１出射光Ｌ１を画像情報に応じて変調する第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、第２出射光Ｌ２を画像情報に応じて変調する第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂと、第１光変調装置および第２光変調装置によって変調された光を投射する投射装置７０と、を含み、発光素子１００は、第１クラッド層１０４と第２クラッド層１０８とに挟まれた活性層１０６を有する積層構造体１０１を備えるスーパールミネッセントダイオードである。【選択図】図１
2011048226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１出射光と、前記第１出射光とは異なる方向に進む第２出射光と、を出射する発光素子を有する発光装置と、
前記第１出射光を画像情報に応じて変調する第１光変調装置と、
前記第２出射光を画像情報に応じて変調する第２光変調装置と、
前記第１光変調装置および前記第２光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、
を含み、
前記発光素子は、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を有する積層構造体を備えるスーパールミネッセントダイオードであり、
前記活性層は、前記第１出射光を出射する第１出射面と、前記第２出射光を出射する第２出射面と、を有する、プロジェクター。
【請求項２】
請求項１において、
前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記利得領域は、複数配列され、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
複数の前記利得領域のうちの第１利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して時計回り方向に傾いており、
複数の前記利得領域のうちの第２利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して反時計回り方向に傾いており、
前記第１出射面は、前記第１利得領域の前記第２の面側の端面であり、
前記第２出射面は、前記第２利得領域の前記第２の面側の端面である、プロジェクター。
【請求項３】
請求項１において、
前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
前記利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して傾いており、
前記第１出射面は、前記利得領域の前記第１の面側の端面であり、
前記第２出射面は、前記利得領域の前記第２の面側の端面であり、
前記発光装置は、
前記第１出射光を前記第１変調装置に入射させる第１ミラーと、
前記第２出射光を前記第２変調装置に入射させる第２ミラーと、
を有する、プロジェクター。
【請求項４】
請求項３において、
前記利得領域は、複数配列されている、プロジェクター。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記発光装置と前記第１光変調装置の間の前記第１出射光の光路上に設けられ、前記第１出射光を回折して光強度分布を均一化する第１回折光学素子と、
前記発光装置と前記第２光変調装置の間の前記第２出射光の光路上に設けられ、前記第２出射光を回折して光強度分布を均一化する第２回折光学素子と、
をさらに含む、プロジェクター。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１回折光学素子と前記第２回折光学素子とは、一体的に設けられている、プロジェクター。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項において、
前記第１光変調装置と前記第２光変調装置とは、一体的に設けられている、プロジェクター。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項において、
前記発光装置は、複数設けられ、
複数の前記発光装置は、互いに異なる色光を発し、
前記第１光変調装置および前記第２光変調装置によって変調された複数の色光を合成する色合成装置をさらに含む、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの光源用の発光装置として、高輝度で色再現性に優れたレーザー素子が期待されている（例えば、特許文献１参照）。このような発光装置を用いたプロジェクターにおいて、３Ｄプロジェクターを実現するために、赤色光源（発光装置）、青色光源（発光装置）、緑色光源（発光装置）のそれぞれに対して、２つの光変調装置（例えば、ライトバルブ）を設ける構造が知られている。このような各色２つの光変調装置は、投影された画像の解像度を倍増させることにも利用される。このように１つの色光を発する光源に対して２つの光変調装置を設ける場合、２つの光変調装置の各々に光を入射させる手段としては、例えば、１つの発光素子チップから出射される光を分割する光学系を追加する手段や、１つの色光を発する光源として２つの発光素子チップを用いる手段等がある。しかしながら、このような手段では、光学系が大きくなることや、素子数が増えること等により、装置が大型化してしまう、製造コストが増大してしまうなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７５１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、１つの色光を発する１つの光源に対して、光を分割する光学系を追加することなく、２つの光変調装置を設けることができ、小型かつ低コスト化を図ることが可能なプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るプロジェクターは、
第１出射光と、前記第１出射光とは異なる方向に進む第２出射光と、を出射する発光素子を有する発光装置と、
前記第１出射光を画像情報に応じて変調する第１光変調装置と、
前記第２出射光を画像情報に応じて変調する第２光変調装置と、
前記第１光変調装置および前記第２光変調装置によって変調された光を投射する投射装置と、
を含み、
前記発光素子は、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を有する積層構造体を含むスーパールミネッセントダイオードであり、
前記活性層は、前記第１出射光を出射する第１出射面と、前記第２出射光を出射する第２出射面と、を有する。
【０００６】
このようなプロジェクターによれば、前記発光素子は、１つの発光素子チップから互いに異なる方向に進む前記第１出射光と前記第２出射光とを出射して、前記第１出射光を前記第１光変調装置に入射させ、前記第２出射光を前記第２光変調装置に入射させることができる。したがって、１つの色光を発する１つの光源に対して、光を分割する光学系を追加することなく、２つの光変調装置を設けることができ、小型かつ低コスト化を図ることが可能なプロジェクターを提供することができる。
【０００７】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記利得領域は、複数配列され、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
複数の前記利得領域のうちの第１利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して時計回り方向に傾いており、
複数の前記利得領域のうちの第２利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して反時計回り方向に傾いており、
前記第１出射面は、前記第１利得領域の前記第２の面側の端面であり、
前記第２出射面は、前記第２利得領域の前記第２の面側の端面であることができる。
【０００８】
このようなプロジェクターによれば、前記発光素子は、１つの発光素子チップから互いに異なる方向に進む前記第１出射光と前記第２出射光とを出射して、前記第１出射光を前記第１光変調装置に入射させ、前記第２出射光を前記第２光変調装置に入射させることができる。したがって、１つの色光を発する１つの光源に対して、光を分割する光学系を追加することなく、２つの光変調装置を設けることができ、小型かつ低コスト化が可能なプロジェクターを提供することができる。
【０００９】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１の面と第２の面とは互いに対向する位置関係であり、
前記利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１の面から前記第２の面まで、前記第１の面の垂線に対して傾いており、
前記第１出射面は、前記利得領域の前記第１の面側の端面であり、
前記第２出射面は、前記利得領域の前記第２の面側の端面であり、
前記発光装置は、
前記第１出射光を前記第１変調装置に導く第１ミラーと、
前記第２出射光を前記第２変調装置に導く第２ミラーと、
を有することができる。
【００１０】
このようなプロジェクターによれば、前記発光素子は、１つの発光素子チップから互いに異なる方向に進む前記第１出射光と前記第２出射光とを出射して、前記第１出射光を前記第１光変調装置に入射させ、前記第２出射光を前記第２光変調装置に入射させることができる。したがって、１つの色光を発する１つの光源に対して、光を分割する光学系を追加することなく、２つの光変調装置を設けることができ、小型かつ低コスト化が可能なプロジェクターを提供することができる。
【００１１】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記利得領域は、複数配列されていることができる。
【００１２】
このようなプロジェクターによれば、前記発光素子の発光の高出力化を図ることができる。
【００１３】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記発光装置と前記第１光変調装置の間の前記第１出射光の光路上に設けられ、前記第１出射光を回折して光強度分布を均一化する第１回折光学素子と、
前記発光装置と前記第２光変調装置の間の前記第２出射光の光路上に設けられ、前記第２出射光を回折して光強度分布を均一化する第２回折光学素子と、
をさらに含むことができる。
【００１４】
このようなプロジェクターによれば、光強度分布が均一化された光を前記第１光変調装置および前記第２光変調装置に入射させることができる。
【００１５】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記第１回折光学素子と前記第２回折光学素子とは、一体的に設けられていることができる。
【００１６】
このようなプロジェクターによれば、備品点数を削減することができるため、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００１７】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記第１光変調装置と前記第２光変調装置とは、一体的に設けられていることができる。
【００１８】
このようなプロジェクターによれば、備品点数を削減することができるため、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記光源は、複数設けられ、
複数の前記光源は、互いに異なる色光を発し、
前記第１光変調装置および前記第２光変調装置によって変調された複数の色光を合成する色合成装置をさらに含むことができる。
【００２０】
このようなプロジェクターによれば、複数の色が合成された画像を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２】本実施形態に係るプロジェクターの発光装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係るプロジェクターの発光装置を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係るプロジェクターの発光装置の一部を模式的に示す断面図。
【図５】第１の変形例に係るプロジェクターの発光装置を模式的に示す断面図。
【図６】第１の変形例に係るプロジェクターの発光装置を模式的に示す平面図。
【図７】第２の変形例に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
１．  プロジェクター
まず、本実施形態に係るプロジェクター１０００について説明する。図１は、プロジェクター１０００を模式的に示す図である。図１では、便宜上、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを簡略化して示している。
【００２４】
プロジェクター１０００は、図１に示すように、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂと、投射装置７０と、を含む。プロジェクター１０００は、さらに、第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、色合成装置４０と、筐体８０と、を有することができる。
【００２５】
発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、プロジェクター１０００の光源である。プロジェクター１０００は、図１に示すように、赤色光を出射する赤色光源（発光装置）１０Ｒ、緑色光を出射する緑色光源（発光装置）１０Ｇ、青色光を出射する青色光源（発光装置）１０Ｂを備えている。以下、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの例として、赤色光を出射する発光装置１０Ｒについて説明する。
【００２６】
図２は、発光装置１０Ｒを模式的に示す断面図である。図３は、発光装置１０Ｒを模式的に示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面の一部拡大図である。なお、図２では、便宜上、発光素子１００を簡略化して示している。また、図３では、便宜上第２電極１１４の図示を省略している。発光装置１０Ｒは、図２〜図３に示すように、発光素子１００と、ベース部２１０と、サブマウント２２０と、を有する。
【００２７】
発光素子１００としては、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」ともいう）を用いることができる。これにより、発光素子１００は、レーザー光ではない光を出射することができるため、スペックルノイズを抑制または防止することができる。発光素子１００は、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）のＳＬＤである。
【００２８】
発光素子１００は、図４に示すように、積層構造体１０１を有する。発光素子１００は、さらに、絶縁部１１６と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、を有することができる。積層構造体１０１は、基板１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、コンタクト層１１０と、を有することができる。
【００２９】
基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。
【００３０】
第１クラッド層１０４は、基板１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０４としては、例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板１０２と第１クラッド層１０４との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば基板１０２よりも結晶性の良好な（例えば欠陥密度の低い）第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。
【００３１】
活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、第１クラッド層１０４と第２クラッド層１０８とに挟まれている。活性層１０６は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
【００３２】
活性層１０６の少なくとも一部は、活性層１０６の電流経路となる利得領域１２０ａ，１２０ｂを構成している。利得領域１２０ａ，１２０ｂには、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１２０ａ，１２０ｂ内で利得を受けることができる。活性層１０６は、第１の面１０５と、第１の面１０５と対向する位置関係にある第２の面１０７と、を有する。第１の面１０５と第２の面１０７とは、例えば、平行である。積層構造体１０１において、第１の面１０５および第２の面１０７は、第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８で覆われていない活性層１０６の露出する面である。
【００３３】
図３の例では、活性層１０６の一部は、第１利得領域１２０ａと第２利得領域１２０ｂとを構成している。第１利得領域１２０ａおよび第２利得領域１２０ｂは、２つずつ配列されているが、その数は限定されない。例えば、第１利得領域１２０ａおよび第２利得領域１２０ｂをそれぞれ複数配列させることで、発光の高出力化を図ることができる。第１利得領域１２０ａおよび第２利得領域１２０ｂの各々の平面形状は、例えば、図３に示すように平行四辺形などである。第１利得領域１２０ａと第２利得領域１２０ｂとは、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、垂線Ｐに対して互いに異なる方向に傾いて設けられている。したがって、第１利得領域１２０ａの第２の面１０７側の端面１５２から出射される第１出射光Ｌ１と、第２利得領域１２０ｂの第２の面１０７側の端面１５４から出射される第２出射光Ｌ２を互いに異なる方向に出射させることができる。さらに、利得領域１２０ａ，１２０ｂに生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。より具体的には、第１利得領域１２０ａは、図３に示すように、活性層１０６を平面的に見て、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、第１の面１０５の垂線Ｐに対して時計回り方向に傾いて設けられている。第１利得領域１２０ａは、例えば、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、垂線Ｐに対する時計回り方向の角度が鋭角になるように設けられているといってもよい。第２利得領域１２０ｂは、活性層１０６を平面的に見て、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、第１の面１０５の垂線Ｐに対して反時計回り方向に傾いて設けられている。第２利得流域１２０ｂは、例えば、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、垂線Ｐに対する反時計回り方向の角度が鋭角になるように設けられているといってもよい。第１利得領域１２０ａの垂線Ｐに対する傾き角と第２利得領域１２０ｂの垂線Ｐに対する傾き角は、図示の例では、角度の大きさが等しいが、異なっていてもよい。
【００３４】
利得領域１２０ａ，１２０ｂに生じる光の波長帯において、第１の面１０５の反射率は、第２の面１０７の反射率よりも高い。例えば、図３に示すように、第１の面１０５を反射部１３０によって覆うことにより、高い反射率を得ることができる。反射部１３０は、例えば、誘電体ミラー、金属ミラーなどの高反射構造を有する。具体的には、反射部１３０としては、例えば、第１の面１０５側からＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層の順序で４ペア積層したミラーなどを用いることができる。第１の面１０５の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。これに対し、第２の面１０７の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。例えば、第２の面１０７を反射防止部１３２によって覆うことにより、低い反射率を得ることができる。反射防止部１３２としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３単層などを用いることができる。すなわち、発光素子１００では、第１利得領域１２０ａの第２端面１５２および第２利得領域１２０ｂの第４端面１５４は、出射面となり、第１利得領域１２０ａの第１の面１０５側の第１端面１５１および第２利得領域１２０ｂの第１の面１０５側の第３端面１５３は、反射面となる。なお、反射部１３０および反射防止部１３２としては、上述した例に限定されるわけではなく、例えば、ＳｉＯ２層、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＴｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。
【００３５】
第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層などを用いることができる。
【００３６】
例えば、ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。
【００３７】
コンタクト層１１０は、図４に示すように、第２クラッド層１０８上に形成されている。コンタクト層１１０としては、第２電極１１４とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層１１０としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。
【００３８】
コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部とは、柱状部１１１を形成することができる。柱状部１１１の平面形状は、例えば図３に示すように、利得領域１２０ａ，１２０ｂの平面形状と同じである。すなわち、例えば、柱状部１１１の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１２０ａ，１２０ｂの平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１１１は、例えば、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８の一部、活性層１０６の一部、および第１クラッド層１０４の一部からなることもできる。なお、図示はしないが、柱状部１１１の側面は、傾斜していてもよい。
【００３９】
絶縁部１１６は、図４に示すように、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方に設けられていることができる。絶縁部１１６は、柱状部１１１の側面に接している。絶縁部１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１０の上面と連続していることができる。絶縁部１１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部１１６としてこれらの材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁部１１６を避けて、該絶縁部１１６に挟まれた柱状部１１１を流れることができる。絶縁部１１６は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１１６を形成しない部分、すなわち柱状部１１１が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向について、利得領域１２０ａ，１２０ｂ内に効率良く光を閉じ込めることができる。また、絶縁部１１６を設けないこともできる。絶縁部１１６が空気であると解釈してもよい。その場合は、柱状部１１１に活性層１０６および第１クラッド層１０４を含まないようにするか、第２電極１１４が直接的に活性層１０６および第１クラッド層１０４に接することがないようにする必要がある。なお、ここでは、絶縁部１１６が形成されている領域と、絶縁部１１６とが形成されていない領域、すなわち柱状部１１１を形成している領域に屈折率差を設けて光を閉じ込める屈折率導波型について説明したが、柱状部１１１を形成することによって屈折率差を設けず、利得領域１２０ａ，１２０ｂがそのまま導波領域となる、利得導波型を用いることもできる。
【００４０】
第１電極１１２は、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１１２は、該第１電極１１２とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）と接していることができる。これにより、第１電極１１２の接触抵抗を低減することができる。第１電極１１２は、基板１０２を介して、第１クラッド層１０４と電気的に接続されている。第１電極１１２は、発光素子１００を駆動するための一方の電極である。第１電極１１２としては、例えば、基板１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０４と基板１０２との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより該第２コンタクト層を露出させ、第１電極１１２を第２コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。
【００４１】
第２電極１１４は、コンタクト層１１０（柱状部１１１）及び絶縁部１１６の上の全面に形成されていることができる。第２電極１１４は、コンタクト層１１０を介して、第２クラッド層１０８と電気的に接続されている。第２電極１１４は、発光素子１００を駆動するための他方の電極である。第２電極１１４としては、例えば、コンタクト層１１０側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。第２電極１１４とコンタクト層１１０との接触面は、図３に示すように、利得領域１２０ａ，１２０ｂと同様の平面形状を有している。
【００４２】
発光素子１００では、第１電極１１２と第２電極１１４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０６の利得領域１２０ａ，１２０ｂにおいて電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１２０ａ，１２０ｂ内で光の強度が増幅される。第１利得領域１２０ａに生じた光は、第２端面（第１出射面）１５２から第１出射光Ｌ１として出射される。第２利得領域１２０ｂに生じた光は、第４端面（第２出射面）１５４から第２出射光Ｌ２として出射される。すなわち、活性層１０６が、第１出射光Ｌ１を出射する第１出射面１５２と、第２出射光Ｌ２を出射する第２出射面１５４とを有することができる。第１利得領域１２０ａと第２利得領域１２０ｂとは、垂線Ｐに対して互いに異なる方向に傾いているため、第１出射光Ｌ１と第２出射光Ｌ２を、互いに異なる方向に向けて出射させることができる。したがって、発光素子１００は、互いに異なる方向に進む第１出射光Ｌ１および第２出射光Ｌ２を１つの発光素子チップから出射させて、それぞれ第１回折光学素子２０Ｒおよび第２回折光学素子２２Ｒを介して、第１出射光Ｌ１を第１光変調装置３０Ｒに入射させ、第２出射光Ｌ２を第２光変調装置３２Ｒに入射させることができる。
【００４３】
ベース部２１０は、例えば、サブマウント２２０を介して、間接的に発光素子１００を支持することができる。ベース部２１０としては、例えば、板状（直方体形状）の部材を用いることができる。ベース部２１０としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等を用いることができる。発光素子１００は、図示はしないが、例えば、ワイヤーボンディングにより、サブマウント２２０上の電極と電気的に接続されていてもよい。
【００４４】
サブマウント２２０は、例えば、直接的に発光素子１００を支持することができる。サブマウント２２０は、図２に示すように、ベース部２１０上に形成されている。サブマウント２２０上には、発光素子１００が形成されている。サブマウント２２０としては、例えば、板状の部材を用いることができる。なお、例えば、サブマウント２２０を設けずに、ベース部２１０が直接的に発光素子１００を支持することもできる。サブマウント２２０としては、例えば、ＢｅＯ，ＡｌＮ等を用いることができる。
【００４５】
ベース部２１０およびサブマウント２２０の熱伝導率は、例えば、発光素子１００の熱伝導率よりも高い。これにより、ベース部２１０およびサブマウント２２０は、ヒートシンクとして機能することができる。
【００４６】
プロジェクター１０００の発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとして、赤色光を出射する発光装置１０Ｒについて説明したが、他の発光装置１０Ｇ，１０Ｂについても同様であり、発光素子１００の材料系を変えることで、緑色発光装置１０Ｇ、青色発光装置１０Ｂを得ることができる。
【００４７】
なお、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、以下の工程で製造することができる。
【００４８】
まず、基板１０２上に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、コンタクト層１１０を、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、この順でエピタキシャル成長させる。次に、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８を、例えばフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いてパターニングして柱状部１１１を形成する。次に、柱状部１１１を覆うように絶縁部１１６を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、塗布法などにより、第２クラッド層１０８の上方（コンタクト層１１０を含む）に絶縁層を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１０の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部１１６を形成することができる。次に、例えば真空蒸着法で導電層を形成することにより、第１電極１１２および第２電極１１４を形成する。以上の工程により、発光素子１００を形成することができる。
【００４９】
次に、発光素子１００をサブマウント２２０およびベース部２１０に実装する。例えば、ワイヤーボンディングなどにより発光素子１００と、サブマウント２２０およびベース部２１０とを電気的に接続してもよい。
【００５０】
以上の工程により、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが得られる。
【００５１】
第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、図１に示すように、第１出射光Ｌ１を回折して光強度分布を均一化する光学素子である。第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、各発光装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇと、各第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの間の光路上にそれぞれ設けられている。各第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって、第１出射光Ｌ１の光強度分布を均一化して、各第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射させることができる。
【００５２】
第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、第２出射光Ｌ２を回折して光強度分布を均一化する光学素子である。第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、各発光装置１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇと、各第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの間の光路上にそれぞれ設けられている。各第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂによって、第２出射光Ｌ２の光強度分布を均一化して、各第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに入射させることができる。
【００５３】
回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂとしては、例えば、ガラス基板に計算機で計算して人工的に作成した凹凸構造が形成された計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram、以下「ＣＧＨ」という）を用いることができる。ＣＧＨは、回折現象を利用して入射光の波面を変換する波面変換素子である。ＣＧＨは、均一な光強度分布や単純な形状の光強度分布を発生させることができるため、光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを照射するために好適に用いることができる。さらに、ＣＧＨは、例えば、回折格子の分割領域の自由な設定が可能であり、収差を抑制または防止することができる。なお、回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入射する出射光Ｌ１，Ｌ２は、コリメートレンズ（図示しない）によって平行光に変換されていてもよい。これにより、回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに平行光を入射させることができる。
【００５４】
第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、各発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された第１出射光Ｌ１をそれぞれ画像情報に応じて変調することができる。すなわち、第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって、第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを介して入射した第１出射光Ｌ１を、画像情報に応じて変調して、色合成装置４０に入射させることができる。
【００５５】
第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂは、各発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから出射された第２出射光Ｌ２をそれぞれ画像情報に応じて変調することができる。すなわち、第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂによって、第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを介して入射した第２出射光Ｌ２を、画像情報に応じて変調して、色合成装置４０に入射させることができる。
【００５６】
第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂおよび第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとしては、例えば、透過型の液晶ライトバルブ、反射型の液晶ライトバルブを用いることができる。また、例えば、液晶以外のライトバルブを用いてもよい。
【００５７】
色合成装置４０は、第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂおよび第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂによって変調された複数の色光を合成して投射装置７０に入射させる光学素子である。したがって、プロジェクター１０００は、複数の色が合成された画像を投射することができる。色合成装置４０としては、例えば、クロスダイクロイックプリズムを用いることができる。クロスダイクロイックプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、直角プリズムを互いに貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。この誘電体多層膜によって、例えば、赤色光を透過し、緑色光および青色光を反射することで、３色の色光を合成することができる。色合成装置４０は、第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂおよび第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対応して２つ設けられている。２つの色合成装置４０から射出された合成光は、反射ミラー５０およびハーフミラー６０を介して、投射装置７０に入射する。なお、ここでは、色合成装置４０としてクロスダイクロイックプリズムを用いた場合について説明したが、色合成装置４０としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置して色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置して色光を合成するものなどを用いることができる。
【００５８】
投射装置７０は、色合成装置４０によって合成された光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（図示しない）上に投射することができる。投射装置７０としては、例えば、投射レンズによって構成されていることができる。
【００５９】
筐体８０は、例えば、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂと、第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂと、投射装置７０と、第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと、第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、クロスダイクロイックプリズム４０と、を収納していることができる。筐体８０には、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが固定されている。筐体８０は、ヒートシンク、ペルチェ素子等を有し、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの熱を逃がすことができる。筐体８０には、例えば、空冷ファン８２が設けられていてもよい。
【００６０】
本実施形態に係るプロジェクター１０００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６１】
本実施形態に係るプロジェクター１０００では、発光素子１００の活性層１０６が、第１出射光Ｌ１を出射する第１出射面１５２と、第２出射光Ｌ２を出射する第２出射面１５４とを有することができる。すなわち、発光素子１００は、互いに異なる方向に進む第１出射光Ｌ１および第２出射光Ｌ２を１つの発光素子チップから出射させて、第１出射光Ｌ１を第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに、第２出射光Ｌ２を第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂにそれぞれ入射させることができる。したがって、１つの色光を発する１つの発光装置（光源）に対して２つの光変調装置を有するプロジェクターにおいて、１つの発光素子チップから出射される光を分割する光学系を追加する手段や、光源として２つの発光素子チップを用いる手段と比べて、小型化を図ることができる。さらに、これらの手段と比べて、コストを削減することができる。これにより、例えば、３Ｄプロジェクターや、投影された画像の解像度を向上させることができるプロジェクターの小型化および低コスト化を図ることができる。
【００６２】
本実施形態に係るプロジェクター１０００では、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの発光素子１００が、ＳＬＤであることができる。したがって、スペックルノイズを抑制または防止することができる。これにより、鮮明な画像を表示することが可能なプロジェクターを提供することができる。
【００６３】
２．  変形例
次に本実施形態に係るプロジェクターの変形例について説明する。なお、上述したプロジェクター１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６４】
（１）  第１の変形例
まず、第１の変形例について説明する。プロジェクター１０００の例では、光源として、互いに垂線Ｐに対する角度の異なる第１利得領域１２０ａと第２利得領域１２０ｂとが配列された発光素子１００を有する発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いた場合について説明した。本変形例に係るプロジェクターでは、光源として、垂線Ｐに対する角度が同じ利得領域１２０が配列された発光素子３００を有する発光装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用いることができる。以下、発光装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの例として、赤色光を出射する発光装置１２Ｒについて説明する。図５は、発光装置１２Ｒを模式的に示す断面図である。図６は、発光装置１２Ｒを平面的に見た図である。なお、図５では、便宜上、発光素子３００を簡略化して示している。
【００６５】
発光装置１２Ｒでは、図５に示すように、発光素子３００と、ベース部２１０と、サブマウント２２０と、第１ミラー２３２を有する第１光軸変換素子２３０と、第２ミラー２４２を有する第２光軸変換素子２４０と、を含むことができる。
【００６６】
発光素子３００は、例えば、第２電極１１４側をサブマウント２２０側に向けて（ジャンクションダウン）、サブマウント２２０上にフリップチップ実装されていることができる。これにより、活性層１０６をサブマウント２２０およびベース部２１０側に設けることができるため、放熱性に優れた発光装置１２Ｒを得ることができる。
【００６７】
発光素子３００は、図６に示すように、利得領域１２０が、活性層１０６を平面的に見て、直線状に、第１の面１０５から第２の面１０７まで、第１の面１０５の垂線Ｐに対して傾いて設けられている。これにより、利得領域１２０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。また、活性層１０６の第１の面１０５および第２の面１０７は、例えば、反射防止部１３２で覆われていることができる。すなわち、発光素子３００では、利得領域１２０の第１の面１０５側の第５端面１５５および利得領域１２０の第２の面１０７側の第６端面１５６は、出射面となる。これにより、利得領域１２０に生じる光を、第５端面（第１出射面）１５５から第１出射光Ｌ１として出射させ、第６端面（第２出射面）１５６から第２出射光Ｌ２として出射させることができる。第１出射光Ｌ１および第２出射光Ｌ２は、垂線Ｐに対する利得領域１２０の傾きよりも、さらに傾いた方向に出射されることができる。図示の例では、利得領域１２０は、４つ配列されているが、その数は限定されない。複数の利得領域１２０を配列することで、発光の高出力化を図ることができる。
【００６８】
第１光軸変換素子２３０および第２光軸変換素子２４０は、例えば、ベース部２１０上に形成される。第１光軸変換素子２３０は、第１ミラー２３２を有している。第２光軸変換素子２４０は、第２ミラー２４２を有している。ミラー２３２，２４２は、活性層１０６の上面に対して、例えば４５度傾斜している。光軸変換素子２３０，２４０の材質としては、例えば、アルミニウム、銀、金などを列挙することができる。例えば、光軸変換素子２３０，２４０のミラー２３２，２４２の部分のみを、上記列挙した材料としてもよい。
【００６９】
第１ミラー２３２は、例えば、第１の面１０５に対向するように配置されている。第１ミラー２３２は、第５端面１５５から出射される第１出射光Ｌ１を反射させることができる。具体的には、図５に示すように、第２の面１０７側から第１の面１０５側に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた第１出射光Ｌ１を、活性層１０６の厚み方向（例えば垂直方向）側に反射させることができる。ここで、第１出射光Ｌ１は、図６に示すように、発光装置１２Ｒを平面的に見て、第１ミラー２３２に対して傾き角度θで入射している。したがって、第１ミラー２３２は、第１出射光Ｌ１を、垂直方向に対して角度θだけ傾いた方向に反射させることができる。第２ミラー２４２は、例えば、第２の面１０７に対向するように配置されている。第２ミラー２４２は、第６端面１５６から出射される第２出射光Ｌ２を反射させることができる。具体的には、第２の面１０７側から第１の面１０５側に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた第２出射光Ｌ２を、活性層１０６の厚み方向（例えば垂直方向）に反射させることができる。ここで、第２出射光Ｌ２は、図６に示すように、発光装置１２Ｒを平面的に見て、第２ミラー２４２に対して傾き角度θで入射している。したがって、第２ミラー２４２は、出射光Ｌ２を、垂直方向に対して角度θだけ傾いた方向に反射させることができる。すなわち、発光装置１２Ｒでは、第１出射光Ｌ１と第２出射光Ｌ２とを、互いに反対方向に進行させ、各ミラー２３２，２４２に角度θで入射させることができる。したがって、第１ミラー２３２に反射された第１出射光Ｌ１と第２ミラー２４２に反射された第２出射光Ｌ２とを、互いに異なる方向に進行させて、第１出射光Ｌ１を第１光変調装置３０Ｒに入射させ、第２出射光Ｌ２を第２光変調装置３２Ｒに入射させることができる。
【００７０】
発光装置１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの例として、赤色発光装置１２Ｒについて説明したが、緑色発光装置１２Ｇおよび青色発光装置１２Ｂについても同様である。
【００７１】
本変形例に係るプロジェクターでは、発光素子３００の活性層１０６が、第１出射光Ｌ１を出射する第１出射面１５５と、第２出射光Ｌ２を出射する第２出射面１５６とを有することができる。さらに、第１出射光Ｌ１を反射させる第１ミラー２３２と、第２出射光Ｌ２を反射させる第２ミラーＬ２を有することができる。これにより、第１出射光Ｌ１と第２出射光Ｌ２とを互いに異なる方向に進行させて、第１出射光Ｌ１を第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射させ、第２出射光Ｌ２を第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに入射させることができる。したがって、１つの色光を発する発光装置（光源）に対して２つの光変調装置を有するプロジェクターにおいて、１つの発光素子チップから出射される光を分割する光学系を追加する手段や、光源として２つの発光素子チップを用いる手段と比べて、小型化を図ることができる。さらに、これらの手段と比べて、コストを削減することができる。これにより、例えば、３Ｄプロジェクター、または、投影された画像の解像度を向上させることができるプロジェクターの小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７２】
（２）  第２の変形例
次に、第２の変形例について説明する。図７は、本変形例にプロジェクター２０００を模式的に示す図である。
【００７３】
プロジェクター２０００では、各発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対して設けられた第１回折光学素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと第２回折光学素子２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂとが、それぞれ一体的に設けられていることができる。すなわち、例えば、赤色発光装置１０Ｒに対して設けられた第１回折光学素子２０Ｒと第２回折光学素子２２Ｒが一体的に設けられていることができる。緑色発光装置１０Ｇ、および青色発光装置１０Ｂについても同様である。これにより、備品点数を削減することができるため、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００７４】
プロジェクター２０００では、発光装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対して設けられた第１光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと第２光変調装置３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとが、それぞれ一体的に設けられていることができる。すなわち、例えば、赤色発光装置１０Ｒに対して設けられた第１光変調装置３０Ｒと第２光変調装置３２Ｒが一体的に設けられていることができる。緑色発光装置１０Ｇ、および青色発光装置１０Ｂについても同様である。これにより、備品点数を削減することができるため、低コスト化および小型化を図ることができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、上述した各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７６】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７７】
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ  発光装置、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ  第１回折光学素子
２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ  第２回折光学素子、
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ  第１光変調装置、
３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ  第２光変調装置、４０  色合成装置、５０  反射ミラー、
６０  ハーフミラー、７０  投射装置、８０  筐体、８２  空冷ファン、
１００  発光素子、１０１  積層構造体、１０２  基板、１０４  第１クラッド層、
１０５  第１の面、１０６  活性層、１０７  第２の面、１０８  第２クラッド層、
１１０  コンタクト層、１１１  柱状部、１１２  第１電極、１１４  第２電極、
１１６  絶縁部、１２０  利得領域、１２０ａ  第１利得領域、
１２０ｂ  第２利得領域、１３０  反射部、１３２  反射防止部、１５１  第１端面、
１５２  第２端面、１５３  第３端面、１５４  第４端面、１５５  第５端面、
１５６  第６端面、２１０  ベース部、２２０  サブマウント、３００  発光素子、
１０００  プロジェクター、２０００  プロジェクター
【図１】
2011048226.tif 000003
【図２】
2011048226.tif 000004
【図３】
2011048226.tif 000005
【図４】
2011048226.tif 000006
【図５】
2011048226.tif 000007
【図６】
2011048226.tif 000008
【図７】
2011048226.tif 000009