(57)【要約】【課題】装置の小型化を図るとともに、高出力かつスペックルノイズが少ないレーザ光を放出可能な半導体レーザ光源を提供することを目的とする。【解決手段】半導体レーザ光源１０は、支持基台であるステム１に搭載され、かつ、複数の面を有するブロックである半導体レーザブロック２と、それぞれ異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザチップ３とを備えている。各半導体レーザチップ３は、半導体レーザブロック２の各面にそれぞれ搭載されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基台に搭載され、かつ、複数の面を有するブロックと、
それぞれ異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザチップと、
を備え、
各前記半導体レーザチップは、前記ブロックの各面にそれぞれ搭載される、半導体レーザ光源。
【請求項２】
前記ブロックは直方体状に形成される、請求項１記載の半導体レーザ光源。
【請求項３】
前記ブロックは、
前記半導体レーザチップを搭載可能な前記複数の面を有する本体部と、
前記本体部の長手方向の両端部から側方に突出する突出部とを備える、請求項１記載の半導体レーザ光源。
【請求項４】
前記ブロックは、前記本体部と前記突出部との境界部に前記半導体レーザチップの角部と当接可能な角部を備える、請求項３記載の半導体レーザ光源。
【請求項５】
前記ブロックは、上方開放状に形成され、かつ、内側に前記半導体レーザチップを搭載可能な面を少なくとも３つ有する、請求項１記載の半導体レーザ光源。
【請求項６】
前記ブロックは、内側に前記半導体レーザチップの角部と当接可能な角部を備える、請求項５記載の半導体レーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いた光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明装置および表示装置の光源として、寿命の短いランプに代わり半導体レーザ（ＬＤ）または、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子が使われるようになってきている。この種の用途としては、いわゆる光の三原色である赤色、緑色および青色の三色に対応する発光素子が用いられる。
【０００３】
従来使用されてきたランプの光では照度を高くすることに限界があり、大型画面になるほどスクリーン上の照度は暗くなってしまう。しかし、レーザ光は、指向性、干渉性およびエネルギー密度が高いといった特性を持つため、複数のレーザ光を足し合わせてより高い照度を得ることができる。ただし、レーザ光のようなコヒーレントな光がスクリーンに当たると、スペックルノイズと呼ばれるギラギラと光る斑点模様が見られ、スクリーンを見ている人に不快感を与えてしまう。このスペックルノイズは、レーザ光の特徴である干渉効果によって現れるものであり、照明および表示映像の品質を下げる要因となる。
【０００４】
そのため、特に半導体レーザが光源に用いられる場合において、高出力化およびスペックルノイズの低減についての要求が強くなっている。
【０００５】
高出力なレーザ光を放出し、かつスペックルノイズを低減するために、従来の半導体レーザ光源は、２つの半導体ダイオードアレイにそれぞれ複数のレーザ発光点である活性領域を有し、各半導体ダイオードアレイは異なる特性の複数のレーザビーム（レーザ光）を放出する多重ビーム型ダイオードレーザアレイとしている。活性領域を増やすことで複数のレーザ光を放出することができ、これらのレーザ光を足し合わせることで高出力化および多波長化が可能であるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、別の半導体レーザ光源は、複数の半導体レーザからの光を光ファイバへ光結合するファイバカップリングという手法で、高輝度かつ高出力なレーザ光を放出する（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、別の半導体レーザ光源は、複数の発光点を有する半導体レーザアレイから異なる波長のレーザを射出することでスペックルノイズを低減させている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２１１９９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４３７１７号公報
【特許文献３】特開２００９−１１１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、レーザ発光点である活性領域を備えた半導体レーザチップは、熱抵抗を考慮するために半導体レーザブロックに搭載する必要があり、活性領域を増やして複数のレーザ光を放出するには半導体レーザチップの幅を大きくしなければならない。半導体レーザブロックをある一定の大きさに規定した場合、半導体レーザブロックに搭載できる活性領域の数に限界がある。半導体レーザブロックを大きくすれば搭載可能な活性領域の数は増えるが、半導体レーザ光源の全体構造が大きくなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２記載の技術では、ファイバカップリングを用いることで複数の半導体レーザアレイからのレーザ光を集光し高出力なレーザ光を放出している。しかし、１つの半導体レーザブロックに対して、レーザ光を放出する発光エミッタを有する１つの半導体レーザアレイを搭載しているため、より高出力なレーザ光を放出するには半導体レーザブロックを増やす必要がある。半導体レーザブロックの増加に伴って、高出力なレーザ光を放出することが可能となるが、半導体レーザ光源が大きくなってしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献３記載の技術では、１つのヒートシンク（半導体レーザブロック）に対して、複数の発光点を有する１つの半導体レーザアレイを搭載しているため、より高出力なレーザ光を放出するには半導体レーザブロックを増やす必要がある。半導体レーザブロックの増加に伴って、高出力なレーザ光を放出することが可能となるが、半導体レーザ光源が大きくなってしまうという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、装置の小型化を図るとともに、高出力かつスペックルノイズが少ないレーザ光を放出可能な半導体レーザ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】
【００１３】
本発明に係る半導体レーザ光源は、支持基台に搭載され、かつ、複数の面を有するブロックと、それぞれ異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザチップとを備え、各前記半導体レーザチップは、前記ブロックの各面にそれぞれ搭載されるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各半導体レーザチップは、ブロックの各面にそれぞれ搭載されるため、追加部品なしで最小限の部品点数で高出力化とスペックルノイズの低減が可能な半導体レーザ光源を実現できる。このように半導体レーザ光源は、最小限の部品点数で実現できるため、装置の小型化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体レーザ光源の断面図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【図４】実施の形態２に係る半導体レーザ光源において、ＬＤブロックの角部にＬＤチップの角部を位置決めした状態を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【図６】実施の形態３に係る半導体レーザ光源において、ＬＤブロックの角部にＬＤチップの角部を位置決めした状態を示す斜視図である。
【図７】実施の形態３の変形例１に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【図８】実施の形態３の変形例２に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【図９】実施の形態３の変形例３に係る半導体レーザ光源の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ光源１０の斜視図であり、図２は、実施の形態１に係る半導体レーザ光源１０の断面図である。
【００１７】
図１と図２に示すように、半導体レーザ光源１０は、ステム１（支持基台）と、半導体レーザチップを搭載すべきブロックである半導体レーザブロック（以下「ＬＤブロック」という）２と、複数（例えば２つ）の半導体レーザチップ（以下「ＬＤチップ」という）３とを備えている。なお、ＬＤチップ３に電流を供給する電極は、本発明には直接関係ないため省略している。
【００１８】
ＬＤブロック２は、例えば金属を用いて直方体状に形成されている。すなわち、ＬＤブロック２は複数（６つ）の面を有している。ＬＤブロック２の下面がステム１の上面に固定されることで、ＬＤブロック２はステム１に搭載されている。ＬＤブロック２の各面は、ＬＤチップ３が搭載可能な大きさに形成されている。すなわち、ＬＤブロック２の各面は、ＬＤチップ３の底面よりも大きなサイズに形成されている。
【００１９】
複数のＬＤチップ３は、それぞれ異なる波長のレーザ光を射出する。半導体レーザ光源１０の基本的な構成は、ステム１の上面に１つのＬＤブロック２を搭載し、ＬＤブロック２の外側の面（側面）に複数のＬＤチップ３を搭載する構造となっている。図１と図２では、ＬＤブロック２の側面に２つのＬＤチップ３がそれぞれ搭載されている。なお、複数のＬＤチップ３は、ＬＤブロック２の下面と上面以外の４つの面に搭載することが可能である。
【００２０】
従来の半導体レーザ光源では、レーザ発光点である１つのＬＤチップを１つのＬＤブロックに搭載していたため、レーザ光の特性を利用して各レーザ光を足し合わせて高出力なレーザ光を放出する手段として、ＬＤブロックの表面積または数を増加させる方法を採用していた。この方法では半導体レーザ光源が大きくなり、装置全体の重量も増えてしまうという問題があった。
【００２１】
このような従来の半導体レーザ光源に対し、実施の形態１に係る半導体レーザ光源１０は、１つのＬＤブロック２にそれぞれ異なる波長のレーザ光を射出するＬＤチップ３を複数搭載し各レーザ光を集光することで、小型な装置でより高出力なレーザ光を放出することが可能な構造としている。
【００２２】
さらに、半導体レーザ光源１０は、複数の異なる波長のレーザ光を足し合わせるため、高出力なレーザ光だけでなく、スペックルノイズ低減の効果も得られるレーザ光を放出することが可能な構造としている。
【００２３】
したがって、半導体レーザ光源１０において、１つのＬＤブロック２の側面に複数の異なる波長を放出するＬＤチップ３を搭載することで、半導体レーザ光源１０は、結果としてＬＤブロック２を追加することなく、高出力なレーザ光を放出し、かつスペックルノイズを低減できる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１に係る半導体レーザ光源１０では、各ＬＤチップ３は、ＬＤブロック２の各面にそれぞれ搭載されるため、追加部品なしで最小限の部品点数で高出力化とスペックルノイズの低減が可能な半導体レーザ光源１０を実現できる。このように半導体レーザ光源１０は、最小限の部品点数で実現できるため、装置の小型化を図ることが可能であり、また、製造コストの削減を図ることも可能である。さらに、最小限の部品点数で実現でき、装置の構造が複雑化しないため、半導体レーザ光源の歩留りの向上を図ることも可能となる。
【００２５】
ＬＤブロック２は直方体状に形成されるため、ＬＤブロック２の６つの面のうちステム１に搭載される下面と上面以外の４つの面にＬＤチップ３を搭載することができる。これにより、ＬＤブロック２において最大４つの面にＬＤチップ３を搭載することができるため、一層の高出力化とスペックルノイズの低減を図ることが可能である。
【００２６】
なお、図１に示したＬＤブロック２の形状（直方体状）は１つの例であって、複数のＬＤチップ３を搭載できるＬＤブロックの構造であれば直方体以外の形状でも、同様の効果が得られる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体レーザ光源２０について説明する。図３は、実施の形態２に係る半導体レーザ光源２０の斜視図であり、図４は、実施の形態２に係る半導体レーザ光源２０において、ＬＤブロック４の角部４ｄにＬＤチップ３の角部を位置決めした状態を示す斜視図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２８】
図３に示すように、半導体レーザ光源２０は、ステム１と、ステム１に搭載されたＬＤブロック４と、複数（例えば２つ）のＬＤチップ３とを備えている。ＬＤブロック４は、平面視でＩ字状に形成され、本体部４ａと、突出部４ｂ，４ｃとを備えている。本体部４ａは、直方体状に形成され、本体部４ａの幅は、例えば、実施の形態１のＬＤブロック２の幅よりも小さく形成されている。また、本体部４ａは、ＬＤチップ３を搭載可能な複数の面を備えている。
【００２９】
突出部４ｂ，４ｃは、本体部４ａの長手方向の両端部から側方にそれぞれ突出している。ＬＤブロック４において、本体部４ａと突出部４ｂとの境界部に２つの角部４ｄが形成され、本体部４ａと突出部４ｃとの境界部に２つの角部４ｄが形成されている。ＬＤチップ３は直方体状に形成されており、ＬＤブロック４の角部４ｄは、ＬＤチップ３の角部と当接可能な形状に形成されている。
【００３０】
半導体レーザ光源２０の基本的な構成は、ステム１の上面に１つのＬＤブロック２を搭載し、ＬＤブロック４の本体部４ａの外側の面（側面）に複数のＬＤチップ３を搭載する構造となっている。
【００３１】
半導体レーザ光源は、隣接するＬＤチップの配置間隔を短くすることで、より光利用効率が高くなり高出力なレーザ光を放出できるとされている。実施の形態１のＬＤブロック２において、隣接するＬＤチップ３の配置間隔を短くするためにＬＤブロック２の幅を小さくした場合、ＬＤブロック２の下面がステム１と接合するまでに、ＬＤブロック２が傾いたり倒れたりするという問題が生じる可能性がある。
【００３２】
図３に示すように、半導体レーザ光源２０は、実施の形態２のＬＤブロック４が傾いたり倒れたりしないように、ＬＤブロック４の本体部４ａの長手方向の両端部から側方に突出する突出部４ｂ，４ｃを備える構造となっている。実施の形態２においても、複数のＬＤチップ３は異なる波長のレーザ光を射出することで、半導体レーザ光源２０は多波長のレーザ光を得ることになり、高出力でスペックルノイズの少ないレーザ光を放出することができる。
【００３３】
また、半導体レーザ光源は、ＬＤチップ３からのレーザ光を集光するためのレンズおよび光ファイバとの精密な調芯が必要であり、調芯の基準となる発光点位置、すなわちＬＤチップ３の位置を精密に決めることで、調芯の範囲が限定されて調芯が容易になり、場合によっては調芯が不要になるという効果が得られる。実施の形態２では、図４に示すように、突出部４ｂ，４ｃを備えることで、ＬＤチップ３の角部をＬＤブロック４の角部４ｄに位置決めすることが容易であり、調芯の基準となる発光点位置を精密に決めることが可能となる。
【００３４】
さらに、ＬＤチップ３は精密な部品であるため、半導体レーザ光源２０を製造する工程においては、ＬＤブロック４の本体部４ａの側面にＬＤチップ３を搭載している場合、本体部４ａの幅が小さくなっても、作業者は突出部４ｂ，４ｃを掴むことができる。これにより、作業者は、ＬＤチップ３に触れずにＬＤブロック４を扱うことが可能となる。
【００３５】
以上のように、実施の形態２に係る半導体レーザ光源２０では、ＬＤブロック４は、ＬＤチップ３を搭載可能な複数の面を有する本体部４ａと、本体部４ａの長手方向の両端部から側方に突出する突出部４ｂ，４ｃとを備える。したがって、より高出力なレーザ光を放出させることを目的として、隣接するＬＤチップ３の配置間隔を短くするために、本体部４ａの幅を小さくした場合でも、ＬＤブロック４が傾いたり倒れたりすることを防止できる。
【００３６】
ＬＤブロック４は、本体部４ａと突出部４ｂ，４ｃとの境界部にＬＤチップ３の角部と当接可能な角部４ｄを備えるため、容易な調芯が可能であり、製造工程において作業者はＬＤチップ３に触れずにＬＤブロック４を扱うことができる。
【００３７】
なお、突出部４ｂ，４ｃの形状は、本体部４ａを支持することが可能な形状であり、かつ、本体部４ａと突出部４ｂ，４ｃの境界部に角部４ｄを形成することができれば、図３と図４に示す形状に限定されない。
【００３８】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体レーザ光源３０について説明する。図５は、実施の形態３に係る半導体レーザ光源３０の斜視図であり、図６は、実施の形態３に係る半導体レーザ光源３０において、ＬＤブロック５の角部５ｂにＬＤチップ３の角部を位置決めした状態を示す斜視図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３９】
半導体レーザ光源３０は、ステム１と、ステム１に搭載されたＬＤブロック５と、複数（例えば２つ）のＬＤチップ３とを備えている。ＬＤブロック５は、上方開放状の開口部５ａを備え、開口部５ａは、直方体状のＬＤブロックに対して中ぐり加工を施すことで形成されている。開口部５ａは、平面視で矩形状に形成されている。
【００４０】
半導体レーザ光源３０の基本的な構成は、ステム１の上面に中ぐり加工された１つのＬＤブロック５を搭載し、開口部５ａによって形成されたＬＤブロック５の内側の面に複数のＬＤチップ３を搭載する構造となっている。ＬＤブロック５の内側には４つの面が形成され、４つの面は、複数のＬＤチップ３がそれぞれ搭載可能に形成されている。
【００４１】
より光利用効率が高く、高出力なレーザ光を放出するために、中ぐり加工したＬＤブロック５の内側の面にＬＤチップ３を搭載することで、隣接するＬＤチップ３の間にＬＤブロック５が配置されないため、隣接するＬＤチップ３の配置間隔を一層短くすることが可能である。また、ＬＤブロック５の幅は自身を支持することが可能な大きさであるため、ＬＤブロック５の下面がステム１に接合するまでに、ＬＤブロック５が傾いたり倒れたりするという問題は生じない。
【００４２】
実施の形態３においても、複数のＬＤチップ３は異なる波長のレーザ光を射出することで、半導体レーザ光源３０は多波長のレーザ光を得ることになり、より高出力でスペックルノイズの少ないレーザ光を放出することができる。
【００４３】
また、ＬＤチップ３からのレーザ光を集光するためのレンズおよび光ファイバとの調芯位置決めをする際に、図６に示すように、ＬＤチップ３の角部をＬＤブロック５の角部５ｂに位置決めすることが容易であり、実施の形態２の場合と同様に、調芯の基準となる発光点位置を精密に決めることが可能となる。
【００４４】
さらに、半導体レーザ光源を製造する工程においてはＬＤブロック５を用いることで、作業者は、ＬＤブロック５の側部を掴むことができるため、実施の形態２の場合と同様に、ＬＤチップ３に触れずにＬＤブロック５を扱うことが可能となる。
【００４５】
以上のように、実施の形態３に係る半導体レーザ光源３０では、ＬＤブロック５は、上方開放状に形成され、かつ、内側にＬＤチップ３を搭載可能な面を少なくとも３つ有する。したがって、１つのＬＤブロック５に複数のＬＤチップ３を搭載することができるとともに、隣接するＬＤチップ３の配置間隔を一層短くすることが可能である。これにより、一層高出力なレーザ光を放出し、かつスペックルノイズを一層低減することが可能な半導体レーザ光源３０を実現できる。
【００４６】
ＬＤブロック５は、内側にＬＤチップ３の角部と当接可能な角部５ｂを備えるため、実施の形態２の場合と同様に、容易な調芯が可能であり、製造工程において作業者はＬＤチップ３に触れずにＬＤブロック５を扱うことができる。また、ＬＤブロック５の幅は自身を支持することが可能な大きさであるため、ＬＤブロック５が傾いたり倒れたりすることを防止できる。
【００４７】
なお、図５と図６に示したＬＤブロック５の形状は１つの例であり、図７から図９に示すように複数のＬＤチップ３をＬＤブロックの内側に搭載することが可能な構造であればどのような形状でも、同様の効果が得られる。図７は、実施の形態３の変形例１に係る半導体レーザ光源４０の斜視図であり、図８は、実施の形態３の変形例２に係る半導体レーザ光源５０の斜視図であり、図９は、実施の形態３の変形例３に係る半導体レーザ光源６０の斜視図である。
【００４８】
図７に示すように、半導体レーザ光源４０のＬＤブロック６は平面視で三角形状に形成され、上方開放状の開口部６ａを備えている。開口部６ａは、平面視で三角形状に形成されている。ＬＤブロック６において開口部６ａの内側には、ＬＤチップ３の角部と当接可能な角部６ｂを備えている。開口部６ａの内側には３つの面が形成され、３つの面は、複数のＬＤチップ３がそれぞれ搭載可能に形成されている。
【００４９】
図８に示すように、半導体レーザ光源５０のＬＤブロック７は平面視で正方形状に形成され、上方開放状の開口部７ａを備えている。開口部７ａは、平面視で正方形状に形成されている。ＬＤブロック７において開口部７ａの内側には、ＬＤチップ３の角部と当接可能な角部７ｂを備えている。開口部７ａの内側には４つの面が形成され、４つの面は、複数のＬＤチップ３がそれぞれ搭載可能に形成されている。
【００５０】
図９に示すように、半導体レーザ光源６０のＬＤブロック８は平面視で八角形状に形成され、上方開放状の開口部８ａを備えている。開口部８ａは、平面視で八角形状に形成されている。ＬＤブロック８において開口部８ａの内側には、ＬＤチップ３の角部と当接可能な角部８ｂを備えている。開口部８ａの内側には８つの面が形成され、８つの面は、複数のＬＤチップ３がそれぞれ搭載可能に形成されている。
【００５１】
以上のように、図７から図９の場合でも、半導体レーザ光源３０の場合と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ステム、２  ＬＤブロック、３  ＬＤチップ、４  ＬＤブロック、４ａ  本体部、４ｂ  突出部、４ｃ  突出部、４ｄ  角部、５  ＬＤブロック、５ｂ  角部、６  ＬＤブロック、６ｂ  角部、７  ＬＤブロック、７ｂ  角部、８  ＬＤブロック、８ｂ  角部、１０  半導体レーザ光源、２０  半導体レーザ光源、３０  半導体レーザ光源、４０  半導体レーザ光源、５０  半導体レーザ光源、６０  半導体レーザ光源。
【図１】
2015153842.tif 000003
【図２】
2015153842.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015153842.tif 000008
【図７】
2015153842.tif 000009
【図８】
2015153842.tif 000010
【図９】
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