(57)【要約】【課題】半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有し、かつ、半導体発光素子の出射部へのダメージを抑制できる光源モジュールを提供する。【解決手段】本発明に係る光源モジュール１００は、出射部１１を有する半導体発光素子１０と、出射部１１から出射される光Ｌ１が入射する光学素子２０と、を含み、光学素子２０は、出射部１１を避けて、半導体発光素子１０に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射部を有する半導体発光素子と、
前記出射部から出射される光が入射する光学素子と、
を含み、
前記光学素子は、前記出射部を避けて、前記半導体発光素子に接合されている、ことを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記半導体発光素子は、
前記出射部が設けられた第１面と、前記第１面と異なる第２面と、を有し、
前記第１面の垂線および前記第２面の垂線は、互いに交差し、
前記光学素子は、前記第１面および前記第２面に接合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記半導体発光素子は、前記第１面および前記第２面と異なる第３面を有し、
前記第１面の垂線、前記第２面の垂線、および前記第３面の垂線は、互いに直交し、
前記光学素子は、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接合されている、ことを特徴とする請求項２に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記半導体発光素子は、前記出射部を避けて設けられた凹部を有し、
前記光学素子は、前記凹部と相補する形状の凸部を有し、
前記凸部と前記凹部とは、接合されている、ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、前記出射部を避けて設けられた凸部を有し、
前記光学素子は、前記凸部と相補する形状の凹部を有し、
前記凸部と前記凹部とは、接合されている、ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記半導体発光素子を支持するサブマウントを、さらに含み、
前記サブマウントは、前記光学素子に接している、ことを特徴とする請求項１ないし５に記載の光源モジュール。
【請求項７】
前記半導体発光素子は、スーパールミネッセントダイオードである、ことを特徴とする請求項１ないし６に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記出射部は、複数設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし７に記載の光源モジュール。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールから出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源モジュールおよびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境への影響や寿命などの観点から水銀ランプの代替光源として、近年、半導体発光素子の開発が精力的に行われてきている。具体的な半導体発光素子としては、半導体レーザー（Laser Diode）、スーパールミネッセントダイオード（Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」ともいう）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が知られている。
【０００３】
半導体発光素子では、出射光の放射角が大きくなる場合があり、照明として利用するためには、レンズ等の光学素子を用いて放射角を小さくする必要がある。このような半導体発光素子および光学素子を備えた光学モジュールでは、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度が求められる。半導体発光素子と光学素子との位置合わせ精度を高める方法としては、例えば特許文献１に開示された技術のように、半導体発光素子と光学素子とを接触させることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３８６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、半導体発光素子の出射部に光学素子が接触しているため、出射部が傷つきダメージを受ける可能性があった。特に、端面発光型であるスーパールミネッセントダイオードにおいて、出射部がダメージを受けると、出力が低下してしまう場合がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有し、かつ、半導体発光素子の出射部へのダメージを抑制できる光源モジュールを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記光源モジュールを有する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】
【０００７】
本発明に係る光源モジュールは、
出射部を有する半導体発光素子と、
前記出射部から出射される光が入射する光学素子と、
を含み、
前記光学素子は、前記出射部を避けて、前記半導体発光素子に接合されている。
【０００８】
このような光源モジュールによれば、光学素子は、半導体発光素子に接合されているので、光学素子が半導体発光素子に接合されていない場合に比べて、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有することができる。さらに、このような光源モジュールでは、光学素子は出射部と離間しているので、光学素子によって出射部にダメージが加えられることを抑制できる。これにより、例えば光源モジュールの出力が低下することを防止できる。
【０００９】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子は、
前記出射部が設けられた第１面と、前記第１面と異なる第２面と、を有し、
前記第１面の垂線および前記第２面の垂線は、互いに交差し、
前記光学素子は、前記第１面および前記第２面に接合されていてもよい。
【００１０】
このような光源モジュールによれば、出射部から出射される光の光軸の角度ずれや、半導体発光素子と光学素子との位置ずれを、より確実に抑制できる。
【００１１】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子は、前記第１面および前記第２面と異なる第３面を有し、
前記第１面の垂線、前記第２面の垂線、および前記第３面の垂線は、互いに直交し、
前記光学素子は、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接合されていてもよい。
【００１２】
このような光源モジュールによれば、より確実に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸方向の位置ずれ（半導体発光素子と光学素子との位置ずれ）を抑制できる。
【００１３】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子は、前記出射部を避けて設けられた凹部を有し、
前記光学素子は、前記凹部と相補する形状の凸部を有し、
前記凸部と前記凹部とは、接合されていてもよい。
【００１４】
このような光源モジュールによれば、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有し、かつ、半導体発光素子の出射部へのダメージを抑制できる。
【００１５】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子は、前記出射部を避けて設けられた凸部を有し、
前記光学素子は、前記凸部と相補する形状の凹部を有し、
前記凸部と前記凹部とは、接合されていてもよい。
【００１６】
このような光源モジュールによれば、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有し、かつ、半導体発光素子の出射部へのダメージを抑制できる。
【００１７】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子を支持するサブマウントを、さらに含み、
前記サブマウントは、前記光学素子に接していてもよい。
【００１８】
このような光源モジュールによれば、例えば外部から衝撃が加えられた場合に、半導体発光素子が光学素子に対してずれることを抑制できる。
【００１９】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記半導体発光素子は、スーパールミネッセントダイオードであってもよい。
【００２０】
このような光源モジュールによれば、スペックルノイズを低減することができる。
【００２１】
本発明に係る光源モジュールにおいて、
前記出射部は、複数設けられていてもよい。
【００２２】
このような光源モジュールによれば、高出力化を図ることができる。
【００２３】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る光源モジュールと、
前記光源モジュールから出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２４】
このようなプロジェクターによれば、均一性よく、かつ高い照度で液晶ライトバルブ（光変調装置）を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図２】本実施形態に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図３】本実施形態に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図４】本実施形態に係る光源モジュールの光学素子の製造工程を模式的に示す図。
【図５】本実施形態に係る光源モジュールの光学素子の製造工程を模式的に示す図。
【図６】本実施形態に係る光源モジュールの半導体発光素子を模式的に示す平面図。
【図７】本実施形態に係る光源モジュールの半導体発光素子を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第１変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図９】本実施形態の第２変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１０】本実施形態の第３変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１１】本実施形態の第４変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１２】本実施形態の第４変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１３】本実施形態の第５変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１４】本実施形態の第５変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１５】本実施形態の第５変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１６】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１７】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１８】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図１９】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図２０】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図２１】本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールを模式的に示す図。
【図２２】本実施形態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】
【００２６】
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。
【００２７】
１．  光源モジュール
まず、本実施形態に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る光源モジュール１００を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係る光源モジュール１００を模式的に示す図であって、Ｙ軸方向（図１に示すＹ軸の矢印方向と反対方向）から見た図である。図３は、本実施形態に係る光源モジュール１００を模式的に示す図であって、Ｘ軸方向（図１に示すＸ軸の矢印方向）から見た図である。
【００２８】
光源モジュール１００は、図１〜図３に示すように、半導体発光素子１０と、光学素子２０と、を含む。さらに、光源モジュール１００は、サブマウント３０を含むことができる。なお、便宜上、図１〜図３では、半導体発光素子１０を簡略化して図示している。また、図２では、保持部２５以外の光学素子２０を透視して図示している。
【００２９】
半導体発光素子１０としては、例えば、半導体レーザー、ＳＬＤ、ＬＥＤを用いることができる。特に、ＳＬＤは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるので、半導体発光素子１０として好適に用いられる。
【００３０】
半導体発光素子１０は、出射部１１を有する。出射部１１は、例えば、複数設けられている。図２および図３に示す例では、出射部１１は、４つ設けられているが、その数は特に限定されず、適宜変更可能である。複数の出射部１１は、例えば、Ｚ軸沿って配列されている。複数の出射部１１は、Ｚ軸に沿ってアレイ状に設けられているともいえる。半導体発光素子１０は、出射部１１から光Ｌ１を出射することができる。光Ｌ１の光軸は、例えば、Ｙ軸に沿っている。
【００３１】
半導体発光素子１０は、出射部１１が設けられる第１面１２と、第１面１２と異なる第２面１３と、を有することができる。第２面１３は、例えば、第１面１２に接続されている。第１面１２の垂線Ｐおよび第２面１３の垂線Ｑは、互いに交差（図１に示す例では直交）している。図１に示す例では、垂線ＰはＹ軸に沿っており、垂線ＱはＸ軸に沿っている。
【００３２】
光学素子２０には、出射部１１から出射される光Ｌ１が入射する。光学素子２０は、出射部１１から出射される光Ｌ１が入射する入射面２１と、入射面２１から入射される光Ｌ１を光Ｌ２として出射する出射面２２と、を有することができる。光Ｌ２の光軸は、例えば、Ｙ軸に沿っている。
【００３３】
入射面２１は、平坦な面である。図示の例では、入射面２１は、半導体発光素子１０の第１面１２と対向しており、出射部１１から出射された光Ｌ１の光軸と直交している。すなわち、図示の例では、光Ｌ１の光軸が第１面１２と直交している。なお、図示はしないが、入射面２１は、第１面１２と対向していなくてもよく、光Ｌ１の光軸の向きによって、入射面２１の向き（入射面２１の垂線方向）を適宜変更することができる。
【００３４】
出射面２２は、凸曲面２２ａを有する。凸曲面２２ａは、出射部１１の数に対応して複数設けられている。図３に示す例では、凸曲面２２ａは、４つ設けられている。凸曲面２２ａによって、光Ｌ１の放射角を小さくする（集光する）ことができ、例えば、出射面２２から出射される光Ｌ２を、コリメート光とすることができる。すなわち、光学素子２０は、光Ｌ１を集光するためのレンズであるといえる。
【００３５】
光学素子２０の材質としては、出射部１１から出射された光Ｌ１を透過することができれば、特に限定されないが、例えば、ガラスである。
【００３６】
光学素子２０は、出射部１１を避けて、半導体発光素子１０に接合されている。すなわち、光学素子２０は、出射部１１と離間している。光学素子２０は、例えば、接着剤を介して、半導体発光素子１０に接合されている。図示の例では、光学素子２０は、入射面２１から半導体発光素子１０側に延出した保持部２５を有し、保持部２５が半導体発光素子１０に接合されている。より具体的には、保持部２５は、入射面２１から半導体発光素子１０側（−Ｙ方向）に延出した第１部分２３と、第１部分２３から半導体発光素子１０側（−Ｙ方向）に延出した第２部分２４と、を有している。そして、第１部分２３は、半導体発光素子１０の第１面１２に接合され、第２部分２４は、半導体発光素子１０の第２面１３に接合されている。第１面１２に接合される第１部分２３の面は、第１面１２と平行であってもよく、第２面１３に接合される第２部分２４の面は、第２面１３と平行であってもよい。
【００３７】
なお、図示の例では、光学素子２０は、半導体発光素子１０の第１面１２および第２面１３の両面に接合されているが、光学素子２０は、半導体発光素子１０のいずれか１つの面にのみ接合されていてもよい。
【００３８】
光学素子２０は、例えば、モールド成型などの射出成型により製造される。図４および図５は、光学素子２０の製造工程を模式的に示す図である。
【００３９】
まず、図４に示すように、光学素子２０となる原料体２０ａを、金型４０，４２の間に配置する。原料体２０ａは、軟化する温度に加熱されていてもよい。金型４０，４２には、光学素子２０を成型するための凹部が形成されている。
【００４０】
次に、図５に示すように、金型４０，４２によって原料体２０ａに射出圧を加えて、原料体２０ａを成型した後、冷却する。このようにして、保持部２５を有する光学素子２０を、一体的に形成することができる。
【００４１】
サブマウント３０は、半導体発光素子１０を支持している。サブマウント３０は、図１に示すように、半導体発光素子１０の第２面１３と反対を向く面（第２面１３と対向する面）に接合されていてもよい。サブマウント３０の形状は、特に限定されないが、例えば直方体である。
【００４２】
サブマウント３０の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、モリブテン、タングステン、シリコン、ベリリウム、炭素や、これらの化合物（例えば、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム）、合金などを列挙することができる。サブマウント３０は、例えば、金型成型などにより形成される。
【００４３】
次に、半導体発光素子１０の詳細な構成について説明する。図６は、半導体発光素子１０を模式的に示す平面図である。図７は、半導体発光素子１０を模式的に示す図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。以下では、半導体発光素子１０がＳＬＤである場合について説明する。
【００４４】
半導体発光素子１０は、図６および図７に示すように、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、第１電極１１２と、第２電極１１４と、絶縁層１１６と、を有することができる。
【００４５】
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。
【００４６】
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としては、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層を用いる。
【００４７】
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、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。図１に示す例では、活性層１０６は、第１側面１３１と、第１側面１３１に対して傾斜した第２側面１３２および第３側面１３３を有している。
【００４８】
活性層１０６の一部は、第１利得領域１５０、第２利得領域１６０、および第３利得領域１７０を構成している。利得領域１５０，１６０，１７０は、光を発生させることができ、この光は、利得領域１５０，１６０，１７０内を、利得を受けつつ導波することができる。
【００４９】
第１利得領域１５０は、図６に示すように、第２側面１３２から第３側面１３３まで設けられている。図示の例では、第１利得領域１５０は、第１側面１３１に対して平行に設けられている。
【００５０】
第２利得領域１６０は、第２側面１３２から第１側面１３１まで設けられている。第２利得領域１６０は、第２側面１３２において、第１利得領域１５０と重なっている。
【００５１】
第３利得領域１７０は、第３側面１３３から第１側面１３１まで設けられている。第３利得領域１７０は、第３側面１３３において、第１利得領域１５０と重なっている。
【００５２】
利得領域１５０，１６０，１７０に発生する光において、第１側面１３１の反射率は、第２側面１３２の反射率および第３側面１３３の反射率より低い。これにより、第２利得領域１６０と第１側面１３１との接続部、および第３利得領域１６０と第１側面１３１との接続部は、出射部１１となることができる。また、側面１３２，１３３は、反射面となることができる。
【００５３】
利得領域１６０，１７０は、第１側面１３１の垂線Ｐに対して傾いて、第１側面１３１に接続されている。これにより、第２利得領域１６０の第１側面１３１における端面と、第３利得領域１７０の第１側面１３１における端面との間で、利得領域１５０，１６０，１７０に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１５０，１６０，１７０に発生す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。
【００５４】
利得領域１５０，１６０，１７０は、利得領域群１８０を構成することができ、半導体発光素子１０では、複数の利得領域群１８０が設けられている。図示の例では、２つの利得領域群１８０が設けられているが、その数は特に限定されない。
【００５５】
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としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層を用いる。
【００５６】
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、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。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（光の漏れを抑制する機能）を有する。
【００５７】
半導体発光素子１０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（電流を注入する）と、活性層１０６に利得領域１５０，１６０，１７０を生じ、利得領域１５０，１６０，１７０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１５０，１６０，１７０内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、出射部１１から光Ｌ１として出射される。
【００５８】
コンタクト層１１０は、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、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層を用いる。
【００５９】
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を構成することができる。柱状部１１１の平面形状は、利得領域１５０，１６０，１７０の平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層１１０の上面の平面形状は、利得領域１５０，１６０，１７０の平面形状と同じであるといえる。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１５０，１６０，１７０の平面形状が決定される。
【００６０】
絶縁層１１６は、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１１１の側方に形成されている。絶縁層１１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ポリイミド層を用いる。
【００６１】
絶縁層１１６として上記の材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁層１１６を避けて、該絶縁層１１６に挟まれた柱状部１１１を流れることができる。絶縁層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、絶縁層１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層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、平面方向において、利得領域１５０，１６０，１７０内に効率良く光を閉じ込めることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
第２電極１１４は、コンタクト層１１０上および絶縁層１１６上に形成されている。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。
【００６４】
なお、活性層１０６の側面１３１は、半導体発光素子１０の第１面１２の一部を形成する面である。第１面１２は、劈開によって形成されてもよい。また、図７に示す例では、第１電極１１２の下面によって、半導体発光素子１０の第２面１３が形成されている。
【００６５】
半導体発光素子１０は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。
【００６６】
本実施形態に係る光源モジュール１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６７】
光源モジュール１００によれば、光学素子２０は、半導体発光素子１０に接合されている。そのため、光源モジュール１００は、光学素子が半導体発光素子に接合されていない場合に比べて、半導体発光素子１０と光学素子２０との高い位置合わせ精度を有することができる。さらに、光源モジュール１００では、光学素子２０は、出射部１１と離間している。そのため、光学素子２０によって出射部１１にダメージが加えられることを抑制できる。これにより、例えば光源モジュール１００の出力が低下することを防止できる。
【００６８】
光源モジュール１００によれば、光学素子２０は、出射部１１が設けられた第１面１２、および第１面１２の垂線Ｐと交差する（図１の例では直交する）垂線Ｑを有する第２面１３と接している。図１に示す例では、垂線ＰはＹ軸に沿っており、垂線ＱはＸ軸に沿っている。これにより、光Ｌ１の光軸の角度ずれや、半導体発光素子１０と光学素子２０との位置ずれ（Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれ）を、より確実に抑制できる。
【００６９】
光源モジュール１００によれば、半導体発光素子１０として、ＳＬＤを用いることができる。そのため、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができる。半導体発光素子１０として、特に端面発光型であるＳＬＤを用いる場合、出射部がダメージを受けると、出力が低下してしまう場合があるが、光源モジュール１００では、光学素子２０は出射部１１と離間しているため、出力の低下を抑制できる。
【００７０】
光源モジュール１００によれば、出射部１１を、複数設けることができる。このように複数の出射部を備えた光源モジュールでは、特に、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度が求められる。このような光源モジュールをプロジェクターの光源として用いた場合であって、例えば非重畳でライトバルブの照射面を照射する場合、各出射部から出射される光の光軸がずれていると、照明面に照度の差として表れてしまうからである。本実施形態に係る光源モジュール１００では、光学素子２０が半導体発光素子１０に接合されていることにより、半導体発光素子と光学素子との高い位置合わせ精度を有することができる。その結果、照明面に表れる照度の差を小さくすることができ、均一性よく照射面を照射することができる。さらに、光源モジュール１００によれば、出射部１１が複数設けられているので、高出力化を図ることができる。
【００７１】
光源モジュール１００によれば、射出成型などにより、半導体発光素子１０が接合される保持部２５を有する光学素子２０を、一体的に形成することができる。そのため、安価かつ短時間で光学素子２０を形成することができる。さらに、光学素子２０を高い精度で形成することができる。また、半導体加工技術を用いて半導体発光素子１０を形成することにより、半導体発光素子１０を高い精度で形成することができる。すなわち、高い精度で形成された半導体発光素子１０と光学素子２０とを接合させることにより、両者の位置合わせ精度を高めることができる。
【００７２】
光源モジュール１００によれば、出射部１１が設けられる半導体発光素子１０の第１面１２を、劈開によって形成することができる。劈開によって形成された第１面１２は、原子的に平坦な面となる。この平坦性の高い第１面１２に、光学素子２０が接合されることにより、半導体発光素子１０と光学素子２０との位置合わせ精度を高めることができる。また、第１面１２および第２面１３に接合される保持部２５の面を、研磨することにより、平坦性を高めてもよい。これにより、さらに、半導体発光素子１０と光学素子２０との位置合わせ精度を高めることができる。
【００７３】
２．  光源モジュールの変形例
２．１．  第１変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第１変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第１変形例に係る光源モジュール２００を模式的に示す図であって、図１に対応している。
【００７４】
以下、本実施形態の第１変形例に係る光源モジュール２００において、本実施形態に係る光源モジュール１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する第２〜第６変形例に係る光源モジュール３００，４００，５００，６００，７００についても同様である。
【００７５】
光源モジュール２００では、図８に示すように、半導体発光素子１０は、出射部１１を避けて設けられた凹部１４を有している。図示の例では、凹部１４は、半導体発光素子１０の第２面１３に設けられている。
【００７６】
光源モジュール２００では、光学素子２０は、凸部２６を有する。図示の例では、凸部２６は、光学素子２０の保持部２５に設けられている。凸部２６は、凹部１４内に配置され、凹部１４と相補する形状を有している。凸部２６の形状は、特に限定されないが、例えば、直方体である。凸部２６と凹部１４とは、例えば接着剤を介して、接合されている。
【００７７】
光源モジュール２００によれば、凸部２６と凹部１４とが接合することにより、半導体発光素子１０と光学素子２０との高い位置合わせ精度を有することができる。例えば、凸部２６の形状を直方体とすることにより、より確実に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸方向の位置ずれ（半導体発光素子１０と光学素子２０との位置ずれ）を抑制できる。
【００７８】
なお、図示の例では、凹部１４は第２面１３に形成されていたが、凹部１４内に凸部２６が配置され凸部２６と凹部１４とが接合されていれば、凹部１４は、半導体発光素子１０のいかなる箇所（例えば、出射部１１を除く第１面１２）に形成されていてもよい。また、凹部１４は複数設けられ、凹部１４に対応して凸部２６も複数設けられていてもよい。
【００７９】
２．２．  第２変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第２変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第２変形例に係る光源モジュール３００を模式的に示す図であって、図１に対応している。
【００８０】
光源モジュール３００では、図９に示すように、光学素子２０は、凹部２７を有する。図示の例では、凹部２７は、光学素子２０の保持部２５に設けられている。
【００８１】
光源モジュール３００では、半導体発光素子１０は、凸部１５を有する。凸部１５は、出射部１１を避けて設けられている。凸部１５は、凹部２７内に配置され、凹部２７と相補する形状を有している。凸部１５の形状は、特に限定されないが、例えば、直方体である。凹部２７と凸部１５とは、例えば接着剤を介して、接合されている。
【００８２】
光源モジュール３００によれば、凸部１５と凹部２７とが接合することにより、半導体発光素子１０と光学素子２０との高い位置合わせ精度を有することができる。例えば、凸部１５の形状を直方体とすることにより、より確実に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸方向の位置ずれ（半導体発光素子１０と光学素子２０との位置ずれ）を抑制できる。
【００８３】
なお、図示の例では、凸部１５は第２面１３に形成されていたが、凹部２７内に凸部１５が配置され凸部１５と凹部２７とが接合されていれば、凸部１５は、半導体発光素子１０のいかなる箇所（例えば、出射部１１を除く第１面１２）に形成されていてもよい。また、凸部１５は複数設けられ、凸部１５に対応して凹部２７も複数設けられていてもよい。
【００８４】
２．３．  第３変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第３変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の第３変形例に係る光源モジュール４００を模式的に示す図であって、図１に対応している。
【００８５】
光源モジュール１００の例では、図１に示すように、１つの半導体発光素子１０を有していた。これに対し、光源モジュール４００では、図１０に示すように、複数の半導体発光素子１０を有している。図示の例では、半導体発光素子１０は、３つ設けられているが、その数は特に限定されず、適宜変更可能である。複数の半導体発光素子１０は、例えば、Ｘ軸に沿って配列されている。
【００８６】
光学素子２０の出射面２２は、複数の半導体発光素子１０に対応して、複数の凸曲面２２ａを有している。サブマウント３０は、複数の半導体発光素子１０に対応して、複数設けられている。
【００８７】
光源モジュール４００によれば、光源モジュール１００に比べて、高出力化を図ることができる。
【００８８】
２．４．  第４変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第４変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の第５変形例に係る光源モジュール５００を模式的に示す図であって、図２に対応している。図１２は、本実施形態に係る光源モジュール５００を模式的に示す図であって、図３に対応している。
【００８９】
光源モジュール１００の例では、図２および図３に示すように、出射部１１のＸ軸方向には、光学素子２０の保持部２５が配置されていた。これに対し、光源モジュール５００では、図１１および図１２示すように、出射部１１のＸ軸方向には、保持部２５が配置されていない。光源モジュール５００では、保持部２５は、出射部１１のＸ軸方向を避けて配置されている。
【００９０】
光源モジュール５００によれば、光源モジュール１００に比べて、出射部１１をより冷却することができ、放熱性を向上させることができる。
【００９１】
２．５．  第５変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第５変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態の第５変形例に係る光源モジュール６００を模式的に示す図であって、図１に対応している。図１４は、本実施形態に係る光源モジュール６００を模式的に示す図であって、図２に対応している。
【００９２】
光源モジュール１００の例では、図１および図２に示すように、光学素子２０は、半導体発光素子１０の第１面１２および第２面１３に接合されていた。これに対し、光源モジュール６００では、図１３および図１４に示すように、光学素子２０は、半導体発光素子１０の第１面１２および第２面１３の他、さらに半導体発光素子１０の第３面１６に接合されている。第１面１２の垂線ＰはＹ軸に沿っており、第２面１３の垂線ＱはＸ軸に沿っており、第３面１６の垂線ＲはＺ軸に沿っている。すなわち、垂線Ｐ，Ｑ，Ｒは、互いに直交している。
【００９３】
光学素子２０の保持部２５は、例えば、第１部分２３および第２部分２４と連続する第３部分２８を有し、第３部分２８は、半導体発光素子１０の第３面１６に接合されている。
【００９４】
光源モジュール６００によれば、より確実に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸方向の位置ずれ（半導体発光素子１０と光学素子２０との位置ずれ）を抑制できる。
【００９５】
なお、光学素子２０の保持部２５は、図１５に示すように、第１部分２３および第２部分２４と連続する第４部分２９を有し、第４部分２９は、半導体発光素子１０の第４面１７に接合されていてもよい。第４面１７は、第３面１６の反対側の面（第３面１６と対向する面）であって、垂線Ｒと平行な垂線Ｓを有している。図１５に示す形態により、よりいっそうＺ軸方向の位置ずれを抑制できる。
【００９６】
２．６．  第６変形例に係る光源モジュール
次に、本実施形態の第６変形例に係る光源モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態の第６変形例に係る光源モジュール７００を模式的に示す図であって、図１に対応している。図１７は、本実施形態に係る光源モジュール７００を模式的に示す図であって、図２に対応している。なお、便宜上、図１７では、保持部２５およびサブマウント接触部７２５以外の光学素子２０を透視して図示している。
【００９７】
光源モジュール１００の例では、図１および図２に示すように、サブマウント３０は、光学素子２０に接していなかった。これに対し、光源モジュール７００では、図１６および図１７に示すように、サブマウント３０は、光学素子２０に接している。図示の例では、光学素子２０は、入射面２１からサブマウント３０側（−Ｙ方向）に延出されたサブマウント接触部７２５を有し、サブマウント３０は、サブマウント接触部７２５の接触面７２６に接している。接触面７２６は、図１６に示すように、曲面であってもよい。
【００９８】
サブマウント接触部７２５は、保持部２５と離間しており、保持部２５とサブマウント接触部７２５との間に、半導体発光素子１０およびサブマウント３０が配置されている。
【００９９】
光源モジュール７００によれば、サブマウント３０は、光学素子２０に接しているため、例えば外部から衝撃が加えられた場合に、半導体発光素子１０が光学素子２０に対してずれることを抑制できる。
【０１００】
光源モジュール７００によれば、サブマウント３０と接触する接触面７２６を、曲面とすることができる。そのため、サブマウント３０を、光学素子２０の硬度よりも低い硬度を有する材料（例えば光学素子２０がガラスからなる場合は、銅）で形成することにより、サブマウント３０を変形させて、半導体発光素子１０およびサブマウント３０を、光学素子２０に対して固定することができる。すなわち、サブマウント３０を接触面７２６に接触させた状態で、半導体発光素子１０およびサブマウント３０を光学素子２０側（＋Ｙ方向）に押し込むことにより、サブマウント３０を変形させながら、半導体発光素子１０およびサブマウント３０を所望の位置まで移動させることができる。これにより、サブマウント３０の形状の精度の影響を小さくすることができ、半導体発光素子１０を所望の位置に配置することができる。
【０１０１】
なお、光源モジュール７００では、図１８に示すように、保持部２５およびサブマウント接触部７２５は、出射部１１のＸ軸方向を避けて配置されていてもよい。これにより、光源モジュール５００と同様に、放熱性を向上させることができる。
【０１０２】
また、光源モジュール７００では、図１９に示すように、光学素子２０の保持部２５は、第３部分２８を有し、第３部分２８は、半導体発光素子１０の第３面１６に接合されていてもよい。これにより、光源モジュール６００と同様に、より確実に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の３軸方向の位置ずれ（半導体発光素子１０と光学素子２０との位置ずれ）を抑制できる。第３部分２８および第３面１６の説明については、光源モジュール６００において説明した内容を適用することができる。
【０１０３】
また、光源モジュール７００では、図２０に示すように、さらに、光学素子２０の保持部２５は、第４部分２９を有し、第４部分２９は、半導体発光素子１０の第４面１７に接合されていてもよい。これにより、光源モジュール６００と同様に、よりいっそうＺ軸方向の位置ずれを抑制できる。第４部分２９および第４面１７の説明については、光源モジュール６００において説明した内容を適用することができる。
【０１０４】
また、光源モジュール７００では、図２１に示すように、複数の半導体発光素子１０を有していてもよい。これにより、光源モジュール４００と同様に、高出力化を図ることができる。
【０１０５】
３．  プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２２は、本実施形態に係るプロジェクター８００を模式的に示す図である。なお、便宜上、図２２では、プロジェクター８００を構成する筐体を省略して図示している。
【０１０６】
プロジェクター８００は、本発明に係る光源モジュールを含む。以下では、図２２に示すように、光源モジュール１００（赤色光源モジュール１００Ｒ、緑色光源モジュール１００Ｇ、青色光源モジュール１００Ｂ）を含むプロジェクター８００について説明する。赤色光源モジュール１００Ｒ、緑色光源モジュール１００Ｇ、青色光源モジュール１００Ｂは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を出射することができる。なお、便宜上、図２２では、赤色光源モジュール１００Ｒ、緑色光源モジュール１００Ｇ、青色光源モジュール１００Ｂを、簡略化して図示している。
【０１０７】
図２２に示すように、プロジェクター８００は、さらに、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）８０８と、を含む。
【０１０８】
各光源モジュール１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ８０８は、液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）８１０に投射する。
【０１０９】
また、プロジェクター８００は、液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ８０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）８０６を、含むことができる。
【０１１０】
各液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８０６に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ８０８によりスクリーン８１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１１１】
プロジェクター８００によれば、半導体発光素子１０と光学素子２０との高い位置合わせ精度を有し、かつ、半導体発光素子１０の出射部１１へのダメージを抑制できる光源モジュール１００を含む。そのため、均一性よく、かつ高い照度で液晶ライトバルブ８０４を照射することができる。
【０１１２】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【０１１３】
また、光源モジュール１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを、光源モジュール１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂからの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。
【０１１４】
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、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１１５】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  半導体発光素子、１１  出射部、１２  第１面、１３  第２面、１４  凹部、
１５  凸部、１６  第３面、１７  第４面、２０  光学素子、２０ａ  原料体、
２１  入射面、２２  出射面、２２ａ  凸曲面、２３  第１部分、２４  第２部分、
２５  保持部、２６  凸部、２７  凹部、２８  第３部分、２９  第４部分、
３０  サブマウント、４０  金型、４２  金型、１００  光源モジュール、
１０２  基板、１０４  第１クラッド層、１０６  活性層、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  絶縁層、１３１  第１側面、１３２  第２側面、１３３  第３側面、
１５０  第１利得領域、１６０  第２利得領域、１７０  第３利得領域、
１８０  利得領域群、２００〜７００  光源モジュール、７２５  サブマウント接触部、
７２６  接触面、８００  プロジェクター、８０４  液晶ライトバルブ、
８０６  クロスダイクロイックプリズム、８０８  投射レンズ、８１０  スクリーン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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