(57)【要約】【課題】複数の光出射部の間隔を大きくすることができ、発光装置がライトバルブの直下に配置された方式のプロジェクターに適用できる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１００は、電極により得られる光の導波路は、帯状かつ直線状の第１利得領域１６０および第２利得領域１７０と、第１利得領域１６０および第２利得領域１７０を接続し、かつ帯状の円弧形状を含む第３利得領域１９０と、を含み、第１利得領域１６０と第２利得領域１７０とは、第３利得領域１９０に接続される端部と反対の端部が第１層の側面に接続され、第１層の側面において第１利得領域１６０から出射される光２０と、第１層の側面において第２利得領域１７０から出射される光２２とは、同じ方向に出射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、を備え、
前記電流の注入によって形成される前記光の導波路は、
帯状かつ直線状の第１利得領域および第２利得領域と、
前記第１利得領域および前記第２利得領域を接続し、かつ帯状の円弧形状を含む第３利得領域と、を含み、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第３利得領域に接続される端部と反対の端部が前記第１層の側面に接続され、
前記第１層の側面において前記第１利得領域から出射される光と、前記第１層の側面において前記第２利得領域から出射される光とは、同じ方向に出射される、ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第３利得領域は、帯状の半円形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第３利得領域は、
第１利得領域に接続される帯状の四半円弧形状の第１円弧部分と、
第２利得領域に接続される帯状の四半円弧形状の第２円弧部分と、
前記第１円弧部分、及び前記第２円弧部分を接続する帯状かつ直線状の直線部分と、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第１層、前記第２層、および前記第３層の積層方向から見て、同じ方向で前記第１層の側面に接続されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記積層方向から見て、前記第１層の側面の垂線に対して傾いて前記第１層の側面に接続する、ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記積層方向から見て、前記第１層の側面の垂線に対して平行に前記第１層の側面に接続する、ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を集光するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズによって集光された光を、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、発光装置、およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパールミネッセントダイオード（Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」という）は、通常の発光ダイオード同様にインコヒーレント性を示し、かつ広帯域なスペクトル形状を示しながら、光出力特性では半導体レーザー同様に単一の素子で数百ｍＷ程度までの出力を得ることが可能な半導体発光素子である。
【０００３】
ＳＬＤは、例えばプロジェクターの光源として用いられるが、高出力かつエテンデュの小さな光源を実現するためには、複数の利得領域から出射される光が、同一の方向に進むことが望ましい。特許文献１では、直線状の形状を有する利得領域と、円弧の形状を有する利得領域と、を組合せることによって、２つの利得領域の光出射部（発光点）から出射される光を、同一の方向に進行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９２６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学系の損失低減と部品点数の削減とのため、ＳＬＤをライトバルブの直下に配置し、レンズアレイを用いて集光と均一照明とを同時に行う方式のプロジェクターが提案されている。このような方式のプロジェクターでは、レンズアレイに合わせて、光出射部を配置する必要がある。
【０００６】
特許文献１に記載されたＳＬＤでは、複数の光出射部の間隔をレンズアレイに合わせて大きくして配置することが困難であり、上記の方式のプロジェクターに適用できない。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、複数の光出射部の間隔を大きくすることができ、発光装置がライトバルブの直下に配置された方式のプロジェクターに適用できる発光装置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、上記発光装置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】
【０００８】
本発明に係る発光装置は、
電流を注入することによって光を発生させ、かつ当該光の導波路を形成する、第１層と、
前記第１層を挟み、かつ前記光の漏れを抑制する第２層および第３層と、を備え、
前記電流の注入によって形成される前記光の導波路は、
帯状かつ直線状の第１利得領域および第２利得領域と、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とを接続し、かつ帯状の円弧形状を含む第３利得領域と、を含み、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第３利得領域に接続される端部と反対の端部が前記第１層の側面に接続され、
前記第１層の側面において前記第１利得領域から出射される光と、前記第１層の側面において前記第２利得領域から出射される光とは、同じ方向に出射されることを特徴とする。
【０００９】
このような発光装置によれば、第１利得領域から出射される光と、第２利得領域から出射される光と、の間隔をレンズアレイに合わせて大きくすることができる。
さらに、このような発光装置によれば、導波路の全長を大きくすることなく、第１利得領域から出射される光と第２利得領域から出射される光との間隔を大きくすることができる。そのため、多大な電流を流す必要はなく、消費電力を抑えることができる。さらに、利得領域の全長を大きくしなくてよいので、装置全体の小型化を図ることができる。そのため、資源が無駄となることもなく、製造コストを抑えることができる。
以上のように、このような発光装置では、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる。
【００１０】
上記に記載の発光装置において、
前記第３利得領域は、帯状の半円形状とする、ことができる。
【００１１】
このような発光装置によれば、半円形状の曲率半径を選択することにより、複数の光出射部の間隔を任意の値に設定することができる。
【００１２】
上記に記載の発光装置において、
前記第３利得領域は、
第１利得領域に接続される帯状の四半円弧形状の第１円弧部分と、
第２利得領域に接続される帯状の四半円弧形状の第２円弧部分と、
前記第１円弧部分、及び前記第２円弧部分を接続する帯状かつ直線状の直線部分と、を含む、ことができる。
【００１３】
このような発光装置によれば、直線部分の長さを選択することにより、第１層の側面の垂線方向における発光装置の長さを大きくすることなく、複数の光出射部の間隔を任意に設定することができる。
【００１４】
上記に記載の発光装置において、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記第１層、前記第２層、および前記第３層の積層方向から見て、同じ方向で前記第１層の側面に接続されている、ことができる。
【００１５】
このような発光装置によれば、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる。
【００１６】
上記に記載の発光装置において、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記積層方向から見て、前記第１層の側面の垂線に対して傾いて前記第１層の側面に接続する、ことができる。
【００１７】
このような発光装置によれば、第１利得領域、第２利得領域、および第３利得領域に発生する光を、第１利得領域の第１層側の端部と、第２利得領域の第１層側の端部と、の間で多重反射させないようにすることができる。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、第１利得領域、第２利得領域および第３利得領域に発生する光のレーザー発振を抑制することができる。
【００１８】
上記に記載の発光装置において、
前記第１利得領域と前記第２利得領域とは、前記積層方向から見て、前記第１層の側面の垂線に対して平行に前記第１層の側面に接続すること、ができる。
【００１９】
このような発光装置によれば、発光装置の後段に設けられる光学系の設計を容易にすることができる。
【００２０】
本発明に係るプロジェクターは、
上記に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を集光するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズによって集光された光を、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。
【００２１】
このようなプロジェクターによれば、レンズアレイのアライメントが容易で、均一性よく光変調装置を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図６】本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図７】本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図１０】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図１１】本実施形態に係るプロジェクターの一部を模式的に示す図。
【図１２】本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す図。
【図１３】本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。
【図１４】本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。
【図１５】本実施形態に係るプロジェクターの光源を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
１．発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のII−II線断面図である。なお、図１では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
【００２５】
以下では、発光装置１００がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色系）のＳＬＤである場合について説明する。ＳＬＤは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
【００２６】
発光装置１００は、図１および図２に示すように、積層体１２０と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、を含むことができる。
【００２７】
積層体１２０は、基板１０２と、第２層としての第１クラッド層１０４と、第１層としての活性層１０６と、第３層としての第２クラッド層１０８と、第４層としてのコンタクト層１１０と、絶縁層１１６と、を有することができる。積層体１２０の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などである。
【００２８】
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。
【００２９】
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、ｎ型のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。バッファー層は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
活性層１０６の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などである。活性層１０６の平面形状は、例えば、積層体１２０の平面形状と同じである。活性層１０６は、図１に示すように、第１面１３０、第２面１３２、第３面１３４、および第４面１３６を有することができる。第１面１３０，第２面１３２，第３面１３４，第４面１３６は、活性層１０６の面のうち第１クラッド層１０４または第２クラッド層１０８に面状に接していない面であり、積層体１２０の外形を形成している面である。第１面１３０，第２面１３２，第３面１３４，第４面１３６は、積層体１２０の積層方向から見て、活性層１０６の側面（側壁）、言い換えれば積層体１２０の側面部、に設けられているともいえ、平坦な面である。第１面１３０および第２面１３２は、互いに対向しており、図示の例では平行である。第３面１３４および第４面１３６は、第１面１３０および第２面１３２に接続する面であって、互いに対向しており、図示の例では平行である。
【００３２】
第１面１３０は、形成方法は特に限定されないが、一般的に劈開によって形成された劈開面とすることができる。第２面１３２についても、形成方法は特に限定されないが、例えば第２面１３２も劈開面とすることで、容易に第１面１３０に対して平行にすることができる。
【００３３】
活性層１０６の一部は、第１利得領域１６０、第２利得領域１７０、および第３利得領域１９０（以下「利得領域」とも称する）を構成している。利得領域１６０，１７０，１９０は、発光利得領域であるため電流を注入することにより光を発生させることができ、この光は、利得領域１６０，１７０，１９０内を、利得を受けつつ導波することができる。すなわち、利得領域１６０，１７０，１９０は、活性層１０６にて発生する光に対する導波路であるともいえる。
【００３４】
利得領域１６０，１７０は、図１に示すように、一端が第２面１３２に接続されており、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、所定の幅を有する帯状かつ直線状の形状を備えている。そして、利得領域１６０，１７０の各帯状領域の他端が、それぞれ、第３利得領域１９０と滑らかに接続されている。換言すれば、第３利得領域１９０は第１利得領域１６０と第２利得領域１７０とを接続している。
第１利得領域１６０は、第２面１３２との接続部分に設けられた第１端部１８２を有する、また、第２利得領域１７０は、第２面１３２との接続部分に設けられた第２端部１８６を有する。第１端部１８２と、第２端部１８６とは、第２面１３２に沿って、間隔Ｄで離間している。
【００３５】
第３利得領域１９０は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、所定の幅を有する帯状の円弧形状を有している。より具体的には、第３利得領域１９０の平面視形状は帯状の半円形状となっている。さらに換言すれば、第３利得領域１９０の半円形状の中心をＯとしたとき、第３利得領域１９０の中心Ｏに近い境界線１９１が、中心をＯとした半径Ｒ１の半円弧で構成され、中心Ｏから遠い境界線１９２が、中心をＯとした半径Ｒ２の半円弧で構成されている。半径Ｒ２と半径Ｒ１との差は、第３利得領域１９０の幅に対応しており、第３利得領域１９０の幅は、第３利得領域１９０との接続部における第１利得領域１６０および第２利得領域１７０の幅と一致している。
【００３６】
第１利得領域１６０と第２利得領域１７０とは、図１に示すように積層体１２０の積層方向から見て（平面視において）、それぞれの帯状形状の長手方向が第２面１３２の垂線Ｐに対して同じ傾き（同じ方向）で傾いて第２面１３２と接続している。より具体的には、利得領域１６０，１７０は、垂線Ｐに対して角度βで傾いて第２面１３２と接続している。利得領域１６０，１７０の長手方向は、第２面１３２近傍における利得領域１６０，１７０の延在方向である。例えば、これらは、利得領域１６０，１７０（と利得領域１６０，１７０を除いた部分と）の境界線と第２面１３２との交点における当該境界線に対する接線方向とすることができる。
角度βは、臨界角より小さい角度であれば、０°であってもよい。これにより、第１利得領域１６０の第１端部１８２から出射される光２０と、第２利得領域１７０の第２端部１８６から出射される光２２とは、同一の方向に進むことができる。端部１８２，１８６は、光出射部であるといえる。
【００３７】
なお、角度βは、利得領域１６０，１７０，１９０に発生する光の第２面１３２に対する入射角であるともいえる。
【００３８】
なお、図示はしないが、第２面１３２を反射防止膜で覆ってもよい。これにより、利得領域１６０，１７０，１９０に発生する光が、第１端部１８２と第２端部１８６との間で多重反射することを抑制できる。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１６０，１７０，１９０に発生する光のレーザー発振を抑制することができる。なお、反射防止膜としては、ＳｉＯ2層、Ｔａ2Ｏ5層、Ａｌ2Ｏ3層、ＴｉＮ層、ＴｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。
【００３９】
さらに、角度βは、０°より大きい角度とすることができる。これにより、第１端部１８２と第２端部１８６との間で、利得領域１６０，１７０，１９０に発生する光が多重反射することを抑制できる。
【００４０】
利得領域１６０，１７０，１９０に発生する光は、第３利得領域１９０を含む積層体１２０の垂直断面の有効屈折率（以下、単に「第３利得領域１９０の有効屈折率」という）と、第３利得領域１９０を避けた積層体１２０の垂直断面の有効屈折率（以下、単に「利第３得領域１９０を避けた部分の有効屈折率」という）と、の差により、円弧状の第３利得領域１９０内を進行することができる。
【００４１】
第３利得領域１９０の境界線１９１の半径Ｒ１は、第３利得領域１９０の有効屈折率と、第３利得領域１９０を避けた部分との有効屈折率と、の差によるが、例えば、８００μｍ以上である。半径Ｒ１が、８００μｍ未満であると、効率よく第３利得領域１９０内の光を導波させることができない場合がある。好ましくは、半径Ｒ１は、１６００μｍ程度である。
【００４２】
第２クラッド層１０８は、図２に示すように、活性層１０６上に、一部を積層体１２０の積層方向に厚みをかえて形成されている。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層などを用いることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
発光装置１００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１６０，１７０，１９０を生じ、利得領域１６０，１７０，１９０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１６０，１７０，１９０内で光の強度が増幅される。
【００４５】
例えば、図１に示すように、第１利得領域１６０に生じ、第２面１３２と反対側に向かう光１０は、第１利得領域１６０内で増幅された後、第３利得領域１９０を進行しながら増幅される。さらに、その後、第２利得領域１７０を進行しながら光強度が増幅され、第２端部１８６から光２２の一部として出射される。同様に、第２利得領域１７０に生じ、第２面１３２と反対側に向かう光は、第２利得領域１７０内で増幅された後、第３利得領域１９０を進行しながら増幅され、さらに第１利得領域１６０を進行しながら光強度が増幅され、第１端部１８２から光２０の一部として出射される。第３利得領域１９０に生じた光についても、第３利得領域１９０内で増幅された後、第１利得領域１６０および第２利得領域１７０を進行しながら光強度が増幅され、第１端部１８２および第２端部１８６からそれぞれ光２０、および光２２の一部として出射される。
【００４６】
なお、第１利得領域１６０に発生する光には、直接、第１端部１８２から光２０の一部として出射されるものもある。同様に、第２利得領域１７０に発生する光には、直接、第２端部１８６から光２２として出射されるものもある。これらの光も同様に各利得領域１６０，１７０，１９０内において増幅される。
【００４７】
コンタクト層１１０は、図２に示すように、第２クラッド層１０８の一部の上面に形成されている。すなわち、コンタクト層１１０は、第２クラッド層１０８の活性層１０６側とは反対側に形成されているといえる。コンタクト層１１０は、第２電極１１４とオーミックコンタクトすることができる。コンタクト層１１０の上面１１３は、コンタクト層１１０と第２電極１１４との接触面であるといえる。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。
【００４８】
コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部は、柱状部１１１を構成することができる。柱状部１１１の積層体１２０の積層方向から見た平面形状は、利得領域１６０，１７０，１９０の積層体１２０の積層方向から見た平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層１１０の上面１１３の平面形状は、利得領域１６０，１７０，１９０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、第１電極１１２，第２電極１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１６０，１７０，１９０の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１１１の側面を傾斜させることもできる。
【００４９】
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は、柱状部１１１の側面に接していることができる。絶縁層１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１０の上面１１３と連続している。絶縁層１１６としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ2Ｏ3層、ポリイミド層などを用いることができる。
【００５０】
絶縁層１１６として上記の材料を用いた場合、第１電極１１２，第２電極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１６０，１７０，１９０内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁層１１６として上記の材料を用いず、空気層としてもよい。この場合、空気層が絶縁層１１６として機能することができる。
【００５１】
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。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、発光装置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。
【００５２】
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、基板１０２と反対側からの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。
【００５３】
第２電極１１４は、コンタクト層１１０の上面１１３に接して形成されている。さらに、第２電極１１４は、図２に示すように、絶縁層１１６上に形成されていてもよい。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、発光装置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。
【００５４】
以上、本実施形態に係る発光装置１００の一例として、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、発光装置１００は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＡｌＧａＮ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。
【００５５】
また、以上の例では、いわゆる屈折率導波型の発光装置１００について説明した。発光装置１００は、いわゆる利得導波型でもよいが、第３利得領域１９０の有効屈折率と、第３利得領域１９０を避けた部分の有効屈折率と、に所定の差を設けることを考慮すると、少なくとも曲率を有する第３利得領域１９０については、屈折率導波型の構造を有することが望ましい。
【００５６】
本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明装置、計測装置などの光源に適用されることができる。
【００５７】
本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００によれば、直線状の第１利得領域１６０と、直線状の第２利得領域１７０と、第１利得領域１６０と第２利得領域１７０とを接続する円弧形状を含む第３利得領域１９０とを含む。そのため、利得領域１６０，１７０に発生する光の、第２面１３２に対する入射角βを大きくすることなく、第１利得領域１６０の第１端部１８２と、第２利得領域１７０の第２端部１８６と、の間隔Ｄ（光出射部の間隔Ｄ）を大きくすることができる。これにより、出射光の放射パターンが歪むことを抑制することができ、例えば発光装置をプロジェクターの光源に用いた場合に、ライドバルブを均一に照明することができる。
【００５８】
例えば、直線状の形状を有する利得領域のみを用いた形態では、光出射部の間隔を大きくしようとすると、出射面の垂線に対する利得領域の傾き（利得領域に発生する光の出射面に対する入射角）が大きくなってしまい、放射パターンが悪化することがある。本実施形態に係る発光装置１００は、このような問題を回避することができる。
【００５９】
さらに、発光装置１００によれば、直線状である利得領域のみを用いた例に比べて、利得領域の全長を大きくせずに、間隔Ｄを大きくすることができる。そのため、多大な電流を流す必要はなく、消費電力を抑えることができる。さらに、利得領域の全長を大きくしなくてよいので、装置全体の小型化を図ることができる。そのため、資源が無駄となることもなく、製造コストを抑えることができる。
【００６０】
例えば、利得領域の全長が大きくなると、一般的に、高出力化を図ることはできるが、反転分布を得るために多大な電流を流さなくてはならず、その結果、所定の光出力以上で用いなければ、高効率化を図ることができない。すなわち、所定の光出力未満では、効率が悪化してしまう。さらに、利得領域の全長が大きくなると、素子全体の面積が大きくなり、資源の無駄や製造コストの向上などの問題が生じる。実施形態に係る発光装置１００は、このような問題を回避することができる。
【００６１】
以上のように、発光装置１００では、放射パターンが良好で、小型化を図りつつ、複数の間隔Ｄを大きくすることができる。
【００６２】
発光装置１００によれば、第３利得領域１９０は、反射面を有していない。すなわち、利得領域１６０，１７０に発生し、かつ第２面１３２と反対側に向かう光を、反射面を用いずに第２面１３２側に導くことができる。したがって、反射膜を形成する必要がなく、製造コストおよび製造に必要な材料・資源を削減することができる。
【００６３】
２．発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３および図４は、本実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。
【００６４】
図３に示すように、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、およびコンタクト層１１０を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。
【００６５】
図４に示すように、コンタクト層１１０および第２クラッド層１０８をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて行われる。本工程により、柱状部１１１を形成することができる。
【００６６】
図２に示すように、柱状部１１１の側面を覆うように絶縁層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上を含む）に絶縁部材（図示せず）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１１３を露出させる。以上の工程により、絶縁層１１６を形成することができる。
【００６７】
次に、コンタクト層１１０上および絶縁層１１６上に第２電極１１４を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１１２を形成する。第１電極１１２および第２電極１１４は、例えば、真空蒸着法により形成される。なお、第１電極１１２および第２電極１１４の形成順序は、特に限定されない。
【００６８】
以上の工程により、本実施形態に係る発光装置１００を製造することができる。
【００６９】
発光装置１００の製造方法によれば、放射パターンが良好で、小型化を図りつつ、複数の光出射部の間隔を大きくすることができる発光装置１００を得ることができる。
【００７０】
３．発光装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。以下、変形例に係る発光装置において、本実施形態に係る発光装置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。
【００７１】
３．１．第１変形例に係る発光装置
まず、本実施形態の第１変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。なお、図５では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
【００７２】
発光装置１００の例では、図１に示すように、円弧形状を含む曲線領域である第３利得領域１９０は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、帯状の半円形状を有していた。これに対し、発光装置２００では、図５に示すように、第３利得領域１９０は、帯状の四半円形状の利得部分１９３，１９６と、帯状かつ直線状の利得部分１９９とで構成される。
【００７３】
すなわち、第３利得領域１９０は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、第１利得領域１６０の端部に接続される帯状の四半円弧形状を有する利得部分（第１円弧部分）１９３と、第２利得領域１７０の端部に接続される帯状の四半円弧形状を有する利得部分（第２円弧部分）１９６と、利得部分１９３および利得部分１９６を接続する帯状かつ直線状の利得領域（直線部分）１９９と、を有する。第３利得領域１９０において、利得部分１９３と利得部分１９９、ならびに、利得部分１９６と利得部分１９９、は滑らかに接続されている。
【００７４】
利得部分１９３は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、利得部分１９３の四半円の中心をＯ１としたとき、中心Ｏ１に近い境界線１９４が半径Ｒ１の四半円弧で構成され、中心Ｏ１から遠い境界線１９５が半径Ｒ２の四半円弧で構成されている。半径Ｒ２と半径Ｒ１との差は、利得部分１９３の幅に対応しており、利得部分１９３の幅は、利得部分１９３との接続部における第１利得領域１６０の幅と一致している。
【００７５】
利得部分１９６は、積層体１２０の積層方向からの平面視にて、利得部分１９６の四半円の中心をＯ２としたとき、中心Ｏ２に近い境界線１９７が半径Ｒ１の四半円弧で構成され、中心Ｏ２から遠い境界線１９８が半径Ｒ２の四半円弧で構成されている。半径Ｒ２と半径Ｒ１との差は、利得部分１９６の幅に対応しており、利得部分１９６の幅は、利得部分１９６との接続部における第２利得領域１７０の幅と一致している。
【００７６】
利得部分１９９は、利得部分１９３と利得部分１９６とを直線状に接続する帯状の利得部分である。利得部分１９９と利得部分１９３との接続部におけるそれぞれの利得部分の幅は一致している。同様に、利得部分１９９と利得部分１９６との接続部におけるそれぞれの利得部分の幅は一致している。
【００７７】
発光装置２００によれば、上述のように、四半円弧形状の利得部分１９３，１９６の間に直線状の利得部分１９９が設けられる。そのため、発光装置２００では、直線状の利得部分１９９の長さを選択することにより、第２面１３２の垂線Ｐ方向の発光装置２００の長さを大きくすることなく、第１利得領域１６０の第１端部１８２と、第２利得領域１７０の第２端部１８６と、の間隔Ｄ（光出射部の間隔Ｄ）を任意に設定することができる。
【００７８】
３．２．第２変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第２変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す平面図である。図７は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図であって、図６のＶII−ＶII線断面図である。図８は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図であって、図６のＶIII−ＶIII線断面図である。なお、図６では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
【００７９】
発光装置１００の例では、図２に示すように、柱状部１１１は、コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部と、によって構成されていた。これに対し、発光装置３００では、図７に示すように、第３利得領域１９０の平面形状を形成する柱状部１１１は、コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８と、活性層１０６と、第１クラッド層１０４と、基板１０２の一部と、によって構成されている。
【００８０】
なお、図示はしないが、第３利得領域１９０の平面形状を形成する柱状部１１１は、例えば、コンタクト層１１０、第２クラッド層１０８、活性層１０６、第１クラッド層１０４から構成されていてもよい。
【００８１】
絶縁層１１６としては、上述のように、ＳｉＮ層、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ2Ｏ3層などの誘電体絶縁層や、ポリイミド層などの紫外線効果樹脂層または熱硬化樹脂層を用いることができる。また、これらを積層させて絶縁層１１６としてもよい。なお、第３利得領域１９０の有効屈折率と、第３利得領域１９０を避けた部分の有効屈折率と、に所定の差を設けることを考慮すると、絶縁層１１６は、柱状部１１１との屈折率差の大きい誘電体絶縁層を用いることが望ましい。
例えば、まず、誘電体絶縁層をＣＶＤ法やスパッタ法で成膜した後、ポリイミド層を塗布法により形成して、絶縁層１１６としてもよい。これにより、誘電体絶縁層を厚く成膜して絶縁層１１６とする場合に比べて、簡易に（短時間で）絶縁層１１６を形成することができる。
【００８２】
発光装置３００によれば、発光装置１００に比べて、第３利得領域１９０の有効屈折率と、第３利得領域１９０を避けた有効屈折率と、の差を大きくすることができ（所望の値にすることができ）、より効率よく第３利得領域１９０内の光を導波させることができる。
【００８３】
なお、直線状の利得領域１６０，１７０の平面形状を形成する柱状部１１１は、図８に示すように、コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部と、によって構成されていることが望ましい。仮に、利得領域１６０，１７０の平面形状を形成する柱状部１１１を、図７に示すように、コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８と、活性層１０６と、第１クラッド層１０４と、基板１０２の一部と、によって構成すると、利得領域１６０，１７０を、高次のモード（利得領域を横断する方向（水平面内で、伝播方向に垂直な方向）の波数がより大きなモード）が伝播し、放射パターンが悪化することがある。
【００８４】
また、絶縁層１１６として上記材料を用いず、空気層としてもよい。この場合、空気は、利得領域１６０，１７０，１９０の有効屈折率と、利得領域１６０，１７０，１９０を避けた有効屈折率と、の差を大きくすることができる（空気の屈折率は約１．０、ＳｉＮの屈折率は約２．１）。
【００８５】
なお、図５に示したように、直線状の利得部分１９９を、さらに有する形態では、利得部分１９９の平面形状を形成する柱状部１１１は、利得領域１６０，１７０と同様に、コンタクト層１１０と、第２クラッド層１０８の一部と、によって構成されていることが望ましい。
【００８６】
３．３．第３変形例に係る発光装置
次に、本実施形態の第３変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置５００を模式的に示す平面図である。なお、図９では、便宜上、第２電極１１４の図示を省略している。
【００８７】
発光装置１００の例では、図１に示すように、第１利得領域１６０、第２利得領域１７０、および第３利得領域１９０は、１つずつ設けられていた。これに対し、発光装置５００では、図９に示すように、第１利得領域１６０、第２利得領域１７０および第３利得領域１９０の各々は、複数設けられている。
【００８８】
すなわち、第１利得領域１６０、第２利得領域１７０および第３利得領域１９０は、利得領域群５５０を構成することができ、発光装置５００では、複数の利得領域群５５０が設けられている。図示の例では、３つの利得領域群５５０が設けられているが、その数は特に限定されない。
【００８９】
複数の利得領域群５５０は、垂線Ｐの延びる方向と直交する方向に沿って、配列されている。より具体的には、隣り合う利得領域群５５０において、一方の利得領域群５５０の第２端部１８６と、他方の利得領域群５５０の第１端部１８２とが間隔Ｄとなるように（光出射部の間隔Ｄと等しくなるように）配列されている。これにより、後述するレンズアレイに、簡易に光２０，２２を入射させることができる。
【００９０】
このような発光装置５００によれば、発光装置１００の例に比べて、さらなる高出力化を図ることが可能である。
【００９１】
４．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１０は、本実施形態に係るプロジェクター７００を模式的に示す図である。図１１は、本実施形態に係るプロジェクター７００の一部を模式的に示す図である。
なお、図１０では、便宜上、プロジェクター７００を構成する筐体を省略し、さらに光源６００を簡略化して図示している。また、図１１では、便宜上、光源６００、レンズアレイ７０２、および液晶ライトバルブ７０４について図示し、さらに光源６００を簡略化して図示している。
【００９２】
プロジェクター７００は、図１０に示すように、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光の光源６００Ｒ、緑色光の光源６００Ｇ、青色光の光源６００Ｂを含む。光源６００Ｒ，６００Ｇ，６００Ｂは、本実施形態に係る発光装置を有する。以下の例では、本実施形態に係る発光装置として発光装置５００を有する光源６００Ｒ，６００Ｇ，６００Ｂについて説明する。
【００９３】
図１２は、本実施形態に係るプロジェクター７００の光源６００を模式的に示す図である。図１３は、本実施形態に係るプロジェクター７００の光源６００を模式的に示す図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【００９４】
光源６００は、図１２および図１３に示すように、発光装置５００と、ベース６１０と、サブマウント６２０と、を有することができる。
【００９５】
２つの発光装置５００と、サブマウント６２０とにより、構造体６３０を構成することができる。構造体６３０は、光源６００に複数設けられ、図１２に示すように、発光装置５００の光出射部となる端部１８２，１８６の配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に配列されている。構造体６３０は、Ｘ軸方向に隣り合う光出射部の間隔と、Ｙ軸方向に隣り合う光出射部の間隔と、が同じになるように、配列することができる。
これにより、発光装置５００から出射される光を、簡易に、レンズアレイ７０２に入射させることができる。
【００９６】
構造体６３０を構成する２つの発光装置５００は、サブマウント６２０を挟んで配置されている。図１２および図１３に示す例では、２つの発光装置５００は、サブマウント６２０を介して第２電極１１４同士が対向するように配置されている。サブマウント６２０の第２電極１１４と接する面には、例えば、配線が形成されている。これにより、複数の第２電極１１４の各々に、個別に電圧を供給することができる。サブマウント６２０の材質としては、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムが挙げられる。
【００９７】
ベース６１０は、構造体６３０を支持している。図１３に示す例では、ベース６１０は、複数の発光装置５００の第１電極１１２と接続されている。これにより、ベース６１０は、複数の第１電極１１２の共通電極として機能することができる。ベース６１０の材質としては、例えば、銅、アルミニウムが挙げられる。図示はしないが、ベース６１０は、ペルチェ素子を介して、ヒートシンクと接続されていてもよい。
【００９８】
なお、構造体６３０の形態は、図１２および図１３に示す例に限定されない。例えば、図１４に示すように、構造体６３０を構成する２つの発光装置５００は、サブマウント６２０を介して、一方の発光装置５００の第１電極１１２と、他方の発光装置５００の第２電極１１４とが対向するように配置されていてもよい。また、図１５に示すように、２つの発光装置５００の第１電極１１２が、共通電極となるように配置されていてもよい。
【００９９】
図１０に示すように、プロジェクター７００は、さらに、レンズアレイ７０２Ｒ，７０２Ｇ，７０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）７０８と、を含む。
【０１００】
光源６００Ｒ，６００Ｇ，６００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ７０２Ｒ，７０２Ｇ，７０２Ｂ（総称してレンズアレイ７００ともいう）に入射する。図１１に示すように、レンズアレイ７０２は、光源６００側に、光出射部となる端部１８２，１８６から出射される光２０，２２が入射する平坦面７０１を有することができる。平坦面７０１は、複数の端部１８２，１８６に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。また、平坦面７０１の法線は、光２０，２２の光軸に対して傾斜している。したがって、平坦面７０１によって、光２０，２２の光軸を、液晶ライトバルブ７０４の照射面７０５に対して、直交させることができる。特に、第２面１３２と第１利得領域１６０ならびに第２利得領域１７０とのなす角度βが０°でない場合、光２０，２２は各端部１８２，１８６から第２面１３２の垂線Ｐに対して傾いて出射されるため、平坦面７０１が設けられることが望ましい。
【０１０１】
レンズアレイ７０２は、液晶ライトバルブ７０４側に、凸曲面７０３を有することができる。凸曲面７０３は、複数の平坦面７０１に対応して複数設けられ、等間隔で配置されている。平坦面７０１において光軸が変換された光２０，２２は、凸曲面７０３によって、集光される、または拡散角を小さくされることにより、重畳（一部重畳）されることができる。これにより、均一性よく液晶ライトバルブ７０４を照射することができる。
【０１０２】
以上のように、レンズアレイ７０２は、光源６００から出射される光２０，２２の光軸を制御して、光２０，２２を集光させることができる。
【０１０３】
図１０に示すように、各レンズアレイ７０２Ｒ，７０２Ｇ，７０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂ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７０８は、液晶ライトバルブ７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）７１０に投射する。
【０１０４】
また、プロジェクター７００は、液晶ライトバルブ７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ７０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）７０６を、含むことができる。
【０１０５】
各液晶ライトバルブ７０４Ｒ，７０４Ｇ，７０４Ｂ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７０６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７０８によりスクリーン７１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１０６】
プロジェクター７００によれば、放射パターンが良好で、小型化を図りつつ、複数の光出射部の間隔を所望の値に設計することができる発光装置４００を有する。そのため、プロジェクター７００では、レンズアレイ７０２のアライメントが容易で、均一性よく液晶ライトバルブ７０４を照射することができる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
また、光源６００と、レンズアレイ７０２と、はアライメントされた状態でモジュール化されることが可能である。さらに、光源６００と、レンズアレイ７０２と、液晶ライトバルブ７０４と、がアライメントされた状態でモジュール化されていてもよい。
【０１０９】
また、光源６００を、光源６００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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。したがって、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】
【０１１２】
１０…光、２０…光、２２…光、１００…発光装置、１０２…基板、１０４…第１クラッド層（第２層）、１０６…活性層（第１層）、１０８…第２クラッド層（第３層）、１１０…コンタクト層（第４層）、１１１…柱状部、１１２…第１電極、１１３…第４層の上面、１１４…第２電極、１１６…絶縁層、１２０…積層体、１３０…第１面、１３２…第２面、１３４…第３面、１３６…第４面、１６０…第１利得領域、１７０…第２利得領域、１８２…第１端部、１８６…第２端部、１９０…第３利得領域、１９１…境界線、１９２…境界線、１９３…利得部分、１９４…境界線、１９５…境界線、１９６…利得部分、１９７…境界線、１９８…境界線、１９９…利得部分、２００〜５００…発光装置、５５０…利得領域対、６００…光源、６１０…ベース、６２０…サブマウント、６３０…構造体、７００…プロジェクター、７０１…平坦面、７０２…レンズアレイ、７０３…凸曲面、７０４…液晶ライトバルブ、７０５…照射面、７０６…クロスダイクロイックプリズム、７０８…投射レンズ、７１０…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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