(57)【要約】【課題】複数のエミッタがアレイ状に配列されたレーザチップであっても、レーザチップの反りを防止することができ、十分なレーザの出力を得ることができる光源装置およびその製造方法、その光源装置を用いたプロジェクタおよびモニター装置を提供する。【解決手段】レーザチップ１の発光面３に第一支持部材１０が接合材１１を介して固定され、発光面３とは反対側の面５に第二支持部材２０が接合材２１を介して固定されていることを特徴とする。【選択図】図１
2009043766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエミッタが発光面にアレイ状に配列されたレーザチップを備えた光源装置であって、
前記レーザチップの前記発光面に第一支持部材が接合材を介して固定され、
前記発光面とは反対側の面に第二支持部材が接合材を介して固定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第一支持部材の材料と前記第二支持部材の材料の線膨張係数が同等であることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第一支持部材および前記第二支持部材の材料の熱伝導率が、前記レーザチップの材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第一支持部材が前記エミッタの配列方向に沿って延びる形状とされるとともに、全ての前記エミッタに亘る長さに形成され、少なくとも前記エミッタが配列された領域に亘って配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第一支持部材が前記発光面のうち前記エミッタを除く領域を覆って設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第二支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記レーザチップの側面に沿って延びるガイド壁が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記ガイド壁は、前記レーザチップを取り囲んで形成され、
前記ガイド壁の内側に、前記第二支持部材と前記レーザチップとを接合する前記接合材が配置されていることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記ガイド壁の高さは、前記接合材の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
前記第一支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記第一支持部材と前記レーザチップとを接合する前記接合材の流動を防止する隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記隔壁は、一または複数の前記エミッタを取り囲んで形成されていることを特徴とする請求項９記載の光源装置。
【請求項１１】
前記発光面の外縁に沿う枠状の前記隔壁が形成され、前記エミッタを取り囲む前記隔壁との間に前記接合材が配置されていることを特徴とする請求項１０記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第一支持部材および前記第二支持部材に、前記レーザチップの端子を引き出す配線層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１３】
複数のエミッタが発光面にアレイ状に配列されたレーザチップを備えた光源装置の製造方法であって、
前記レーザチップの前記発光面に対向させて第一支持部材を配置し、前記発光面の反対側の面に対向させて第二支持部材を配置し、
前記第一支持部材と、前記レーザチップと、前記第二支持部材とを、接合材を介して一括して接合することを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第二支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記レーザチップの外形に対応する線状または枠状のガイド壁を形成し、前記ガイド壁の側面に前記レーザチップの側面を沿わせて位置合わせすることを特徴とする請求項１３記載の光源装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、
前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段と、
を備えるモニター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源装置およびその製造方法、プロジェクタ、モニター装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクタ等の小型・高出力化を目的として、光源に半導体レーザチップ等の光素子を用いた光源装置が知られている。このような光源装置のレーザチップは、高出力化のために発光面の複数のエミッタをアレイ状に配列したものが使用されている。また、レーザ発振のためにレーザチップの活性層に大電流を流すことが必要となり、活性層周辺の温度が上昇する。このため、レーザチップは放熱を目的として、熱伝導率の高い放熱性の大きな材料によって形成されたサブマウント上に実装される。
このようなレーザチップを用いた光源装置として、基台上に複数のサブマウントをはんだ層を介して順次積層し、最上層のサブマウント上にはんだ層を介してレーザチップが実装されたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３０７８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の光源装置では、サブマウント材とレーザチップ材料との熱膨張率の差異に起因して、レーザチップに反りが発生するという課題がある。
上述の特許文献１の光源装置では、基台上に複数のサブマウントを積層することで、サブマウント材とレーザチップ材料との熱膨張率の差異に起因するレーザチップの反りを緩和している。しかし、レーザチップは、通常、複数のエミッタがアレイ化されてレーザチップの長手方向に配列される。従来の光源装置では、レーザチップの長手方向の寸法が大きくなると、レーザチップの反りを防止することは困難であった。レーザチップに反りが生じると、個々のエミッタから射出された光が平行にならず、十分なレーザの出力が得られないという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、複数のエミッタがアレイ状に配列されたレーザチップであっても、レーザチップの反りを防止することができ、十分なレーザの出力を得ることができる光源装置およびその製造方法、その光源装置を用いたプロジェクタおよびモニター装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の光源装置は、複数のエミッタが発光面にアレイ状に配列されたレーザチップを備えた光源装置であって、前記レーザチップの前記発光面に第一支持部材が接合材を介して固定され、前記発光面とは反対側の面に第二支持部材が接合材を介して固定されていることを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップが第一支持部材と第二支持部材との間に挟持された状態となる。したがって、レーザチップの材料と、発光面とは反対側の面に固定された第二支持部材の材料との熱膨張率の差異に起因して、レーザチップの反りが生じようとした場合であっても、発光面に固定された第一支持部材の剛性によって、レーザチップの反りが防止される。
したがって、本発明の光源装置によれば、レーザチップの反りを防止して十分なレーザの出力を得ることができる。
【０００６】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材の材料と前記第二支持部材の材料の線膨張係数が同等であることを特徴とする。
このように構成することで、第一支持部材と第二支持部材は、温度変化に伴って同等に膨張または収縮する。このため、レーザチップの発光面に固定された第一支持部材が、発光面とは反対側の面に固定された第二支持部材に追従して膨張・収縮する。そのため、第一支持部材によって、レーザチップの発光面側が第二支持部材側とは異なる割合で膨張または伸縮することが防止され、レーザチップの反りを防止することができる。
【０００７】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材および前記第二支持部材の材料の熱伝導率が、前記レーザチップの材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップにおいて発生した熱を、第一支持部材および第二支持部材に伝熱させることができる。また、レーザチップに発生した熱を、第二支持部材に伝熱させて放熱させるだけでなく、発光面から第一支持部材に伝熱させて発光面からも放熱させることができる。そのため、発光面に第一支持部材が固定されていない場合よりも、レーザチップの放熱性を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材が前記エミッタの配列方向に沿って延びる形状とされるとともに、全ての前記エミッタに亘る長さに形成され、少なくとも前記エミッタが配列された領域に亘って配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、反りが発生しやすいレーザチップのエミッタの配列方向に第一支持部材が延設される。また、熱が発生しやすいエミッタの周辺部を第一支持部材によって覆うことができる。
【０００９】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材が前記発光面のうち前記エミッタを除く領域を覆って設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、エミッタから射出されるレーザの光路に第一支持部材を介在させることなく、第一支持部材によってエミッタの周辺部を覆うことができる。
【００１０】
また、本発明の光源装置は、前記第二支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記レーザチップの側面に沿って延びるガイド壁が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップと第二支持部材とを接合する際に、レーザチップの側面をガイド壁に沿わせながら、レーザチップの発光面とは反対側の面を第二支持部材に固定することができる。そのため、ガイド壁に沿う方向以外のレーザチップと第二支持部材の相対移動を規制した状態で、レーザチップを第二支持部材に固定することができる。これにより、レーザチップを第二支持部材に対して位置決めした状態で、レーザチップを第二支持部材に固定することができる。
【００１１】
また、本発明の光源装置は、前記ガイド壁は、前記レーザチップを取り囲んで形成され、前記ガイド壁の内側に、前記第二支持部材と前記レーザチップとを接合する前記接合材が配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップの側面をガイド壁に沿わせてガイド壁の内側にレーザチップを配置することで、レーザチップの発光面に略平行な方向のレーザチップの第二支持部材に対する相対移動がガイド壁によって規制される。これにより、レーザチップを第二支持部材のレーザチップとの接合面上に位置決めした状態で、接合材によりレーザチップを第二支持部材に接合することができる。
【００１２】
また、本発明の光源装置は、前記ガイド壁の高さは、前記接合材の厚さよりも大きいことを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップの側面をガイド壁の側面に確実に当接させ、レーザチップを第二支持部材に位置決めした状態で、第二支持部材に接合することができる。また、接合材がガイド壁を越えて流出するのを防止することができる。
【００１３】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記第一支持部材と前記レーザチップとを接合する前記接合材の流動を防止する隔壁が設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、レーザチップと第一支持部材とを接合する際に、レーザチップの発光面と第一支持部材の接合面との間の接合材の流動を隔壁によって規制し、接合材の流動を規制することができる。そのため、接合材を必要としない部分に接合材が流出することを、隔壁によって防止することができる。
【００１４】
また、本発明の光源装置は、前記隔壁は、一または複数の前記エミッタを取り囲んで形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、隔壁によってエミッタの形成部に接合材が流入することを防止し、レーザの光路に接合材が介在することを防止できる。
【００１５】
また、本発明の光源装置は、前記発光面の外縁に沿う枠状の前記隔壁が形成され、前記エミッタを取り囲む前記隔壁との間に前記接合材が配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、第一支持部材の接合面に形成された発光面の外縁に沿う枠状の隔壁と、エミッタを取り囲む隔壁との間に固形状の接合材を配置した状態で、第一支持部材をレーザチップの発光面に配置し、接合材を溶融させて第一支持部材をレーザチップの発光面に接合することができる。また、隔壁によって接合材がレーザチップの発光面以外の領域に流出することが防止される。
【００１６】
また、本発明の光源装置は、前記第一支持部材および前記第二支持部材に、前記レーザチップの端子を引き出す配線層が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、第一支持部材および第二支持部材の配線層とレーザチップの端子を接続し、配線層を介してレーザチップの端子に配線を接続することができる。これにより、レーザチップの発光面および反対側の面の端子を含む領域を第一支持部材および第二支持部材によって覆うことができる。
【００１７】
また、本発明の光源装置の製造方法は、複数のエミッタが発光面にアレイ状に配列されたレーザチップを備えた光源装置の製造方法であって、前記レーザチップの前記発光面に対向させて第一支持部材を配置し、前記発光面の反対側の面に対向させて第二支持部材を配置し、前記第一支持部材と、前記レーザチップと、前記第二支持部材とを、接合材を介して一括して接合することを特徴とする。
このように製造することで、レーザチップとの接合時の温度等の条件を、第一支持部材と第二支持部材との間で同等にすることができる。また、第一支持部材と第二支持部材を個別に接合する場合と比較して工程数を減少させ、生産性を向上させることができる。
また、レーザチップを接合する際に、レーザチップを高温にさらす回数を一回のみとすることができるので、昇温によるレーザチップへのダメージを防止できる。
【００１８】
また、本発明の光源装置の製造方法は、前記第二支持部材の前記レーザチップとの接合面に、前記レーザチップの外形に対応する線状または枠状のガイド壁を形成し、前記ガイド壁の側面に前記レーザチップの側面を沿わせて位置合わせすることを特徴とする。
このように製造することで、ガイド壁を用いない場合と比較して、レーザチップを第二支持部材に接合する際のレーザチップと第二支持部材との位置合わせを容易にすることができる。
【００１９】
また、本発明のプロジェクタは、上述の光源装置と、前記光源装置から射出されたレーザ光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のモニター装置は、上述の光源装置と、前記光源装置により照射された被写体を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
このようなプロジェクタ及びモニター装置は、上述したような光源装置を用いているため、レーザの出力が低下することを防止して十分なレーザの出力を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を適宜変更している。
【００２２】
（光源装置）
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態の光源装置１００は、光源として半導体レーザチップ１を備えている。半導体レーザチップ１は、レーザ光を射出する複数のエミッタ２が発光面３にアレイ状に配列された構成となっている。半導体レーザチップ１は、例えば、ＧａＡｓ等の材料を用いて形成されている。  半導体レーザチップ１の発光面３には、エミッタ２の形成領域を除く略全面に第一電極４が形成されている。第一電極４は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の薄膜が、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等により積層されて形成されている。発光面３の第一電極４上には、第一電極４の領域４ａおよびエミッタ２の形成領域を除く部分を覆うように、第一支持部材１０が接合材１１を介して固定されている。第一支持部材１０の材料としては、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＡｌＳｉＣ等のセラミック材料、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、ＢｅＯ等のコンポジット材料、または、カーボン（Ｃ）、グラファイト、ダイヤモンド等の炭素系材料等、半導体レーザチップ１の材料よりも熱伝導率の高い材料を用いて形成されている。
一方、半導体レーザチップ１の発光面３とは反対側の裏面５には、エミッタ２に対応して第二電極（図示省略）が形成されている。
【００２３】
第一支持部材１０は、エミッタ２の配列方向に延設され、エミッタ２の配列方向に沿って延びる形状となっている。第一支持部材１０は、エミッタ２の配列方向の長さＬが、全てのエミッタ２に亘る長さに形成されている。また、第一支持部材１０は、発光面３のうち、エミッタ２の形成領域および第一電極４の領域４ａを除き全てのエミッタ２の周辺部を覆うように、エミッタ２の位置および形状に対応した開口部１２が形成され、エミッタ２が配列された領域に亘って配置されている。第一支持部材１０の半導体レーザチップ１に対する接合面１３には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、リング状に形成された第一隔壁１４および枠状に形成された第二隔壁１５が設けられている。第一隔壁１４および第二隔壁１５は、例えば、第一支持部材１０と同様の材料によって形成されている。
【００２４】
第一隔壁１４は、エミッタ２に対応して開口された開口部１２の周縁部に形成され、第一支持部材１０と半導体レーザチップ１との接合時には、エミッタ２を取り囲むように形成されている。第一隔壁１４の端面１４ａは、半導体レーザチップ１との接合時に発光面３と密に接し、第一支持部材１０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材１１の流動を防止するように形成されている。
第二隔壁１５は、第一支持部材１０の外縁に沿って形成され、第一支持部材１０と半導体レーザチップ１との接合時には、発光面３に形成された第一電極４の外縁および半導体レーザチップ１の外縁に沿うように形成されている。また、第二隔壁１５の高さＨ２は第一隔壁１４の高さＨ１よりもやや低くなるように形成されている。
【００２５】
第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域には、第一支持部材１０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材１１が充填されている。接合材１１としては、例えば、Ｉｎ、Ｐｂ，Ｓｎ等の導電性低融点材料を単独で用いることができる。また、例えば、ＡｕＳｎ、ＡｇＳｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＳｎ、ＰｂＳｎ、ＳｎＢｉ、ＡｎＡｇＣｕ等の合金状の導電性低融点材料を用いてもよい。
また、接合材１１は、溶融前の形状が上述の第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域に対応する形状に成型されたシート状のものが好適に用いられる。ここで、溶融前のシート状に成型された接合材１１の厚さは、第一隔壁１４の高さＨ１と等しいかやや小さく、第二隔壁１５の高さＨ２よりも大きくなるように形成される。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、発光面３とは反対側の半導体レーザチップ１の裏面５には、第二支持部材２０が接合材２１を介して固定されている。ここで、第二支持部材２０は、上述の第一支持部材１０の材料と線膨張係数が同等である材料を用いて形成されている。本実施形態においては、第二支持部材２０は第一支持部材１０の材料と同一の材料によって形成されている。また、第二支持部材２０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材２１も、上述の第一支持部材１０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材１１と同様の材料が用いられている。
【００２７】
第二支持部材２０の半導体レーザチップ１との接合面２２には、半導体レーザチップ１の裏面５に形成された第二電極と接合材２１を介して導電接続される端子部２２ａが形成されている。端子部２２ａは、例えば、Ｎｉ、Ａｕ等の薄膜が、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等により積層されて形成されている。また、接合面２２には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、枠状のガイド壁２３が形成されている。ガイド壁２３は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ１の側面６に沿って延設され、半導体レーザチップ１の外形に対応して半導体レーザチップ１を取り囲むように形成されている。
ガイド壁２３の内側の領域には、図１（ｂ）に示すように、上述の接合材２１が充填され、第二支持部材２０と半導体レーザチップ１とを接合している。接合材２１も、上述の第一支持部材１０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材１１と同様に、溶融前はシート状に形成され、ガイド壁２３によって囲まれた領域に対応した形状に成型されたものを用いることが望ましい。ここで、ガイド壁２３の高さＨ３（図３（ｂ）参照）は、溶融前のシート状に成型された接合材２１の厚さよりも高くなるように形成される。
【００２８】
第二支持部材２０のガイド壁２３の外側の領域には、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の導電性を有する薄膜を積層して形成された配線層２４が形成されている。配線層２４は半導体レーザチップ１を駆動する駆動回路や、半導体レーザチップに電力を供給する電源供給回路等を備えた回路基板（図示省略）に接続されている。配線層２４は、ワイヤ２５を介して半導体レーザチップ１の第一電極４の領域４ａに接続されている。
【００２９】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、配線層２４、ワイヤ２５、接合材２１および端子部２２ａを介して半導体レーザチップ１の第一電極４（カソード）および裏面５の第二電極（アノード）に電力を供給すると、半導体レーザチップ１のエミッタ２からレーザ光が射出される。このとき、半導体レーザチップ１の活性層には、光源装置１００の高出力化のために大電流が供給される。これにより、半導体レーザチップ１の活性層の温度が上昇し、エミッタ２の周辺部の温度も活性層の温度上昇に伴って上昇する。
【００３０】
エミッタ２の周辺部の温度の上昇は、やがて半導体レーザチップ１全体の温度上昇を招く。しかし、本実施形態においては、半導体レーザチップ１の発光面３に、半導体レーザチップ１の材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率の材料によって形成された第一支持部材１０が固定されている。また、半導体レーザチップ１の裏面５には、第一支持部材１０と同一の材料によって形成された第二支持部材２０が固定されている。このため、半導体レーザチップ１は、半導体レーザチップ１よりも放熱性に優れた第一支持部材１０と第二支持部材２０との間に挟持された状態となっている。
【００３１】
これにより、半導体レーザチップ１に発生した熱は、発光面３および裏面５から第一支持部材１０および第二支持部材２０へと伝熱し、外部へ放熱される。
したがって、本実施形態によれば、半導体レーザチップ１が放熱性に優れた第一支持部材１０および第二支持部材２０に挟持されているので、半導体レーザチップ１の放熱性を向上させ、半導体レーザチップ１の過熱を防止することができる。その結果、半導体レーザチップ１の自己発熱によるレーザ出力特性の変化や劣化を抑えることができ、高品質で長寿命の光源装置１００を得ることができる。
【００３２】
また、第二支持部材２０は、半導体レーザチップ１の材料の線膨張係数とは異なる線膨張係数の材料によって形成されているため、例えば、接合時の温度上昇に伴って半導体レーザチップ１の材料とは異なる割合で膨張しようとする。しかし、本実施形態においては、第二支持部材２０と線膨張係数が等しい材料によって形成された第一支持部材１０が半導体レーザチップ１の発光面３に固定されている。第一支持部材１０は、半導体レーザチップ１の温度上昇に伴って、第二支持部材２０に追従し、第二支持部材２０と略等しい割合で膨張する。このため、半導体レーザチップ１の発光面３側の熱膨張時の条件は、半導体レーザチップ１の裏面５側の熱膨張時の条件と略等しくなる。
【００３３】
したがって、本実施形態の光源装置１００によれば、半導体レーザチップ１の材料と、半導体レーザチップ１の裏面５に固定された第二支持部材２０の材料との熱膨張率の差異に起因する半導体レーザチップ１の反りを、発光面３に固定された第一支持部材１０によって防止することができる。
【００３４】
また、第一支持部材１０は、エミッタ２の配列方向に沿って延びる形状に形成され、エミッタ２の形成領域の全域に亘って配置され、半導体レーザチップ１の長手方向であるエミッタ２の配列方向に延設されている。
したがって、本実施形態の光源装置１００によれば、エミッタ２が半導体レーザチップ１の長手方向にアレイ状に配列されている場合であっても、第一支持部材１０によって、比較的反りが発生しやすい半導体レーザチップ１の長手方向の反りを防止することができる。
【００３５】
また、第一支持部材１０は、発光面３のうち、エミッタ２の形成領域および第一電極４の領域４ａを除き全てのエミッタ２の周辺部を覆うように形成されているので、エミッタ２の周辺部に発生した熱を、より確実に第一支持部材１０に伝熱させ、エミッタ２の周辺部の熱を外部に放熱させることができる。また、第一支持部材１０には、エミッタ２の位置および形状に対応した開口部１２が形成されているので、エミッタ２から射出されるレーザの光路に第一支持部材１０を介在させることなく、第一支持部材１０によってエミッタ２の周辺部を覆うことができる。
したがって、本実施形態の光源装置１００によれば、レーザの出力が低下することを防止しつつ、半導体レーザチップ１の放熱性を向上させることができる。
【００３６】
また、第一支持部材１０の半導体レーザチップ１との接合面１３には、半導体レーザチップ１との接合時にエミッタ２を取り囲み、接合材１１の流動を防止する第一隔壁１４が形成されている。また、第二隔壁１５は、発光面３に形成された第一電極４の外縁（領域４ａ側を除く）および半導体レーザチップ１の外縁に沿うように形成されている。これにより、半導体レーザチップ１と第一支持部材１０とを接合する際に、接合材１１が第一隔壁１４および第二隔壁１５によって囲まれた領域に隔離され、エミッタ２の形成領域や第一電極４の領域４ａに流出することが防止される。
【００３７】
また、第一隔壁１４の端面１４ａは、半導体レーザチップ１との接合時に発光面３と密に接し、第二隔壁１５の高さＨ２は第一隔壁１４の高さＨ１よりもやや低くなるように形成されている。このため、万一、接合材１１が第一隔壁１４および第二隔壁１５によって囲まれた領域外に流出した場合であっても、第一隔壁１４側への接合材１１の流出を防止することができる。これにより、エミッタ２の形成領域に接合材１１が流入することをより確実に防止することができる。
また、溶融前の接合材１１として第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域に対応する形状に成型されたシート状のものを用いることで、第一隔壁１４と第二隔壁１５との間に固形状の接合材１１を配置した状態で、第一支持部材１０を半導体レーザチップ１の発光面３に配置し、接合材１１を溶融させて第一支持部材１０を半導体レーザチップ１の発光面３に接合することができる。
【００３８】
また、第二支持部材２０の半導体レーザチップ１との接合面２２に枠状のガイド壁２３が形成されているので、半導体レーザチップ１と第二支持部材２０とを接合する際に、半導体レーザチップ１の側面６をガイド壁２３に沿わせながら、半導体レーザチップ１の裏面５を第二支持部材２０に固定することができる。そのため、ガイド壁２３によって半導体レーザチップ１と第二支持部材２０との相対移動を規制した状態で、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に固定することができる。
【００３９】
また、ガイド壁２３は、半導体レーザチップ１の外形に対応して半導体レーザチップ１を取り囲むように形成されているので、半導体レーザチップ１の側面６をガイド壁２３に沿わせてガイド壁２３の内側に半導体レーザチップ１を配置することができる。これにより、半導体レーザチップ１の側面６に略垂直な方向、すなわち発光面３に略平行な方向の半導体レーザチップ１の第二支持部材２０に対する相対移動が、ガイド壁２３によって規制される。したがって、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に対して位置決めした状態で、接合材２１により半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に接合することができる。
【００４０】
また、第二支持部材２０と半導体レーザチップ１とを接合する接合材２１も、溶融前はガイド壁２３によって囲まれた領域に対応した形状のシート状に成型されている。また、ガイド壁２３の高さＨ３は、溶融前のシート状に成型された接合材２１の厚さよりも高くなるように形成されている。これにより、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に接合する際に、半導体レーザチップ１の側面６をガイド壁２３に確実に当接させ、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に確実に位置決めした状態で、第二支持部材２０に接合することができる。加えて、接合材２１の溶融時に、接合材２１がガイド壁２３を超えて、ガイド壁２３によって囲まれた領域外に流出することを防止できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の光源装置１００によれば、エミッタ２が半導体レーザチップ１の長手方向にアレイ状に配列されている場合であっても、第二支持部材２０と半導体レーザチップ１との間の線膨張係数の差異に起因する半導体レーザチップ１の反りを防止するとともに、半導体レーザチップ１の放熱性を向上させることができる。また、エミッタ２から射出されるレーザ光の光路上に障害物が介在することを防止し、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に正確に位置決めされた状態で固定することができる。したがって、エミッタ２から射出されるレーザ光の損失を防止し、複数のエミッタから射出されるレーザ光同士の平行度を維持して、十分なレーザ出力を得ることができる。
【００４２】
（光源装置の製造方法）
次に、本実施形態の光源装置１００の製造方法について説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は光源装置１００の製造方法について説明するための図である。
まず、図４（ａ）に示すように、第一支持部材１０の半導体レーザチップ１との接合面１３の所定位置に、リング状の第一隔壁１４および枠状の第二隔壁１５を対向させて配置し、図４（ｂ）に示すように第一隔壁１４および第二隔壁１５を固定する。また、図４（ａ）に示すように第二支持部材２０の半導体レーザチップ１との接合面２２に、例えば、蒸着法や印刷法等により端子部２２ａおよび配線層２４を形成するとともに、枠状のガイド壁２３を第二支持部材２０の所定位置に対向させて配置し、図４（ｂ）に示すように第二支持部材２０に固定する。ガイド壁２３は、半導体レーザチップ１の固定位置に対応して第二支持部材２０上に正確に位置決めした状態で固定する。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示すように、第一支持部材１０の半導体レーザチップ１との接合面１３の第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域に、この領域の形状に対応して成型されたシート状の接合材１１を配置する。接合材１１の第一支持部材１０に対向する面には、例えば、接着剤等が塗布されており、接合材１１を第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域に嵌め込んだ状態で保持しておくことが可能となっている。このとき、接合材１１は、厚さＴ１が第一隔壁１４の高さＨ１以下で、かつ第二隔壁１５の高さＨ２以上となるように成型されているものを用いる。ここでは、接合材１１の厚さＴ１と第一隔壁１４の高さＨ１が略等しくなっている。
次いで、ガイド壁２３の内側の領域にも同様の接合材２１を配置する。このとき、接合材２１は、厚さＴ２がガイド壁２３の高さＨ３よりも小さくなるように成型されているものを用いる。
【００４４】
次に、図４（ｂ）および図５に示すように、半導体レーザチップ１の発光面３に対向させて第一支持部材１０を配置し、半導体レーザチップ１の裏面５に対向させて第二支持部材２０を配置する。このとき、半導体レーザチップ１と第一支持部材１０との位置合わせは、半導体レーザチップ１のエミッタ２と、第一支持部材１０の開口部１２とを位置合わせすることにより行う。
【００４５】
また、半導体レーザチップ１と第二支持部材２０との位置合わせは、ガイド壁２３の内側面２３ａに半導体レーザチップ１の側面６を沿わせてガイド壁２３の内側に半導体レーザチップ１を配置することでおこなう。
このように、ガイド壁２３を用いて半導体レーザチップ１の位置合わせすることで、ガイド壁２３を用いない場合と比較して、半導体レーザチップ１を第二支持部材２０に接合する際の半導体レーザチップ１と第二支持部材２０との位置合わせを容易にすることができる。
【００４６】
次に、図６（ａ）に示すように、位置決めされて積層された第一支持部材１０、半導体レーザチップ１および第二支持部材２０を、治具等を用いて挟み込み、第一支持部材１０および第二支持部材２０の半導体レーザチップ１との接合面１３，２２を、接合材１１，２１を介してそれぞれ半導体レーザチップ１の発光面３および裏面５に押圧する。この状態で、接合材１１，２１を加熱して溶融させ、その後冷却する。そして、第一支持部材１０と、半導体レーザチップ１と、第二支持部材２０とを、接合材１１，２１を介して一括して接合する。
【００４７】
このように、第一支持部材１０、半導体レーザチップ１および第二支持部材２０を、一括して接合することで、半導体レーザチップ１との接合時の温度等の条件を、第一支持部材１０と第二支持部材２０との間で同等にすることができる。これにより、半導体レーザチップ１の発光面３側と裏面５側における、温度変化による膨張および収縮の条件を同等にすることができる。したがって、半導体レーザチップ１の材料と第二支持部材２０の材料との線膨張係数の差異による半導体レーザチップ１の反りを防止することができる。
また、半導体レーザチップ１を高温にさらす回数を減少させ、温度上昇による半導体レーザチップ１の損傷を防止することができる。
また、第一支持部材１０と第二支持部材２０をそれぞれ個別に半導体レーザチップ１に接合する場合と比較して工程数を減少させ、生産性を向上させることができる。
【００４８】
また、第一支持部材１０の接合材１１として、厚さＴ１が第一隔壁１４の高さＨ１以下となるように成型されているシート状ものを、予め第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域に配置しておくことで、第一支持部材１０と半導体レーザチップ１との接合時に、接合材１１が半導体レーザチップ１のエミッタ２側に流出することが防止される。また、万一、接合材１１が第一隔壁１４と第二隔壁１５とによって囲まれた領域外に流出した場合であっても、エミッタ２とは反対側の第一隔壁１４よりも低い第二隔壁１５側に流出する。したがって、接合材１１がエミッタ２側に流出することが確実に防止される。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ１の第一電極４の領域４ａと第二支持部材２０の配線層２４とをワイヤボンディング等によりワイヤ２５を介して接続する。
以上により、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すような光源装置１００を製造することができる。
【００５０】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では上述の第一実施形態で説明した光源装置１００と、第一支持部材３０および第二支持部材４０に配線層が形成されている点で異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。なお、以下の図面では、半導体レーザチップ１の第一電極及び第二電極を省略して表している。
【００５１】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、本実施形態の光源装置２００は、半導体レーザチップ１の発光面３の略全面が、第一支持部材３０によって覆われている。
第一支持部材３０の半導体レーザチップ１との接合面３１には、図７（ａ）、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、配線層３２が形成されている。配線層３２は接合材１１を介して半導体レーザチップ１の発光面３に形成された第一電極に接続されている。また、第一支持部材３０の配線層３２は、第一支持部材３０を貫通するコンタクトホール３３を介して半導体レーザチップ１との接合面３１とは反対側の面３４に形成された電極部３５に接続されている。
【００５２】
第二支持部材４０の半導体レーザチップ１の接合面４１には、配線層４２および電極部４３が形成されている。配線層４２は、接合材２１を介して半導体レーザチップ１の裏面５に形成された第二電極に接続されている。第二支持部材４０の電極部４３は、ワイヤ２５を介して第一支持部材３０の電極部３５に接続されている。また、第二支持部材４０の電極部４３および配線層４２は、それぞれコンタクトホール４４，４５を介して第二支持部材４０の内部に形成された配線層４６に接続されている。この配線層４６は、一部が、第二支持部材４０の半導体レーザチップ１との接合面４１よりも一段低く形成された段差部４７上に露出されている。この配線層４６の露出された部分は、半導体レーザチップ１を駆動する駆動回路や、半導体レーザチップに電力を供給する電源供給回路等を備えた回路基板（不図示）に接続されている。
また、第一支持部材３０、第二支持部材４０および接合材１１，２１等は、第一実施形態と同様の材料によって形成されている。
【００５３】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
図１に示すように、配線層４６、電極部４３およびワイヤ２５等を介して半導体レーザチップ１の第一電極および第二電極に電力を供給すると、半導体レーザチップ１のエミッタ２からレーザ光が出力される。そして、第一実施形態と同様に、半導体レーザチップ１の温度が上昇する。
しかし、本実施形態では、第一支持部材３０および第二支持部材４０に半導体レーザチップ１の第一電極および第二電極を引き出す配線層３２，４２，４６を形成したことで、半導体レーザチップ１の発光面３の第一電極を含む略全面を第一支持部材３０によって覆うことができる。
【００５４】
したがって、本実施形態の光源装置２００によれば、第一実施形態の光源装置１００と同様の効果が得られるだけでなく、第一支持部材３０によって半導体レーザチップ１の発光面３の略全面を覆うことができるので、半導体レーザチップ１の放熱性をより向上させることができる。その結果、半導体レーザチップ１の自己発熱によるレーザ出力特性の変化や劣化を抑えることができ、高品質で長寿命の光源装置２００を得ることができる。また、半導体レーザチップ１の発光面３の略全面を覆うことで、半導体レーザチップ１の反りをより効果的に防止することができる。
【００５５】
（光源装置の製造方法）
次に、本実施形態の光源装置２００の製造方法について説明する。本実施形態では、上述の第一実施形態で説明した光源装置１００の製造方法と、第一支持部材３０および第二支持部材４０に配線層３２，４２，４６を形成する点で異なっている。その他の工程は第一実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００５６】
まず、図９（ａ）に示すように、第一支持部材３０の半導体レーザチップ１との接合面３１に配線層３２を形成する。次いで、第一支持部材３０の半導体レーザチップ１との接合面３１とは反対側の面３４から、第一支持部材３０を貫通し、配線層３２に達するコンタクトホール３３を形成する。次いで、コンタクトホール３３に導電性材料を充填するとともに、第一支持部材３０の半導体レーザチップ１との接合面３１とは反対側の面３４に導電性材料層を形成する。次いで、例えば、フォトリソグラフィ法、エッチング法等により、導電性材料層をパターニングし、電極部３５を形成する。次いで、第一支持部材３０の半導体レーザチップ１との接合面３１に、第一実施形態と同様の第一隔壁１４および第二隔壁１５を固定する。
【００５７】
次に、未焼成セラミックであるグリーンシート４０Ａ，４０Ｂを用いて第二支持部材４０を形成する。まず、図９（ａ）に示すように、第一のグリーンシート４０Ａにコンタクトホール４４，４５を形成し、コンタクトホール４４，４５に、たとえば、蒸着法や印刷法等により導電性材料を充填するとともに、グリーンシート４０Ａの表面に導電性材料層を形成する。そして、例えば、フォトリソグラフィ法、エッチング法等により導電性材料層をパターニングし、グリーンシート４０Ａの表面に配線層４２および電極部４３を形成する。次いで、グリーンシート４０Ａの表面にガイド壁２３を固定する。また、第二のグリーンシート４０Ｂの表面にも、同様に配線層４６を形成する。
【００５８】
次に、配線層４２，４６が形成されたグリーンシート４０Ａ，４０Ｂを積層させ、焼成して一体化する。これにより、図９（ｂ）に示すように、内部に配線層４６を備えた第二支持部材４０が形成される。
次に、第一実施形態と同様に、接合材１１，２１を第一支持部材３０および第二支持部材４０の半導体レーザチップ１との接合面３１，４１に配置する。次いで、第一実施形態と同様に、第一支持部材３０、半導体レーザチップ１および第二支持部材４０を位置合わせした状態で、図１０（ａ）に示すように、第一支持部材３０、半導体レーザチップ１および第二支持部材４０を一括して接合する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、第一支持部材３０の電極部３５と第二支持部材４０の電極部４３とをワイヤボンディング等によりワイヤ２５を介して接続する。
以上により、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すような光源装置２００を製造することができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の光源装置２００の製造方法によれば、第一実施形態の光源装置１００の製造方法と同様の効果が得られるだけでなく、第一支持部材３０および第二支持部材４０に半導体レーザチップ１の第一電極および第二電極を引き出す配線層３２，４２，４６を形成することで、第一支持部材３０によって半導体レーザチップ１の発光面３の略全面を覆うことができる。したがって、半導体レーザチップ１の放熱性をより向上させ、より効果的に半導体レーザチップ１の反りを防止することができる。
【００６０】
＜光源装置の応用例＞
以上に述べたような光源装置１００，２００を画像表示装置やモニター装置に応用することにより、これらの装置におけるレーザの出力を向上させることが可能である。以下、画像表示装置とモニター装置への応用例について説明する。
【００６１】
（応用例１：プロジェクタ）
次に、第一実施形態に係る光源装置１００を応用した画像表示装置の一例として、プロジェクタ３００の構成について説明する。図１１は、プロジェクタ３００の光学系の概略を示す模式図である。
図１１において、プロジェクタ３００は、光源装置１００、光変調装置としての液晶パネル３２０、偏光板３３１及び３３２、クロスダイクロイックプリズム３４０、投射レンズ３５０などを備えている。なお、液晶パネル３２０と、その光入射側に設けられた偏光板３３１及び光射出側に設けられた偏光板３３２によって液晶ライトバルブ３３０が構成される。
【００６２】
光源装置１００は、赤色レーザ光を射出する赤色光用光源装置１００Ｒと、青色レーザ光を射出する青色光用光源装置１００Ｂと、緑色レーザ光を射出する緑色光用光源装置１００Ｇを備えている。これらの光源装置１００（１００Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、それぞれクロスダイクロイックプリズム３４０の側面三方にそれぞれ対向するように配置されている。図１１では、クロスダイクロイックプリズム３４０を挟んで、赤色光用光源装置１００Ｒと青色光用光源装置１００Ｂとが互いに対向し、投射レンズ３５０と緑色光用光源装置１００Ｇが互いに対向しているが、これらの位置は、適宜入れ替えることが可能である。
【００６３】
液晶パネル３２０は、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたものである。各レーザ光源装置１００から射出された色光は、入射側偏光板３３１を介して液晶パネル３２０に入射する。液晶パネル３２０に入射した光は、画像情報に応じて変調されて、液晶パネル３２０から射出される。液晶パネル３２０によって変調された光のうち、特定の直線偏光だけが、射出側偏光板３３２を透過して、クロスダイクロイックプリズム３４０に向かう。
【００６４】
クロスダイクロイックプリズム３４０は、各液晶パネル３２０によって変調された各色光を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム３４０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしている。そして、これら４つの直角プリズムの界面には、２種類の誘電体多層膜がＸ字状に設けられている。これら誘電体多層膜は、互いに対向する各液晶パネル３２０から射出された各色光を反射し、投射レンズ３５０に対向する液晶パネル３２０から射出された色光を透過する。このようにして、各液晶パネル３２０にて変調された各色光が合成されて、カラー画像が形成される。
投射レンズ３５０は、複数のレンズが組み合わされた組レンズとして構成される。この投射レンズ３５０は、カラー画像ＣＩを拡大投射する。
【００６５】
以上説明したように、プロジェクタ３００は、第一実施形態において説明した光源装置１００を用いているため、レーザの出力が低下することを防止して十分なレーザの出力を得ることが可能である。
なお、この応用例では、第一実施形態に係る光源装置１００（１００Ｒ，Ｇ，Ｂ）を用いているが、これらのうち一部もしくは全部を、第二実施形態に係る光源装置２００に置き換えても良い。
【００６６】
（応用例２：モニター装置）
次に、第一実施形態に係る光源装置１００を応用したモニター装置４００の構成例について説明する。図１２は、モニター装置の概略を示す模式図である。モニター装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第一実施形態の光源装置１００を備える。
【００６７】
光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側には光源装置１００が配設され、その出射側には拡散板４２３が配設されている。光源装置１００から出射したレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。
【００６８】
光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果、光源装置１００により出射したレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。
【００６９】
以上のように構成されたモニター装置４００によれば、高出力の光源装置１００により被写体を照射することができることから、カメラ４１１により得られる撮像画像の明るさを高めることができる。
なお、この応用例では、第一実施形態に係る光源装置１００を用いているが、これを、第二実施形態に係る光源装置２００に置き換えても良い。
【００７０】
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、第一支持部材の隔壁は、フォトリソグラフィ法やエッチング法等により第一支持部材の表面を削り出すことにより形成してもよい。
また、隔壁の材料は、例えば、金属材料等、第一支持部材および第二支持部材と異なる材料を用いて形成してもよい。
【００７１】
また、上述の応用例では、光変調素子を３つ用いたプロジェクタの例について説明したが、第一および第二実施形態の光源装置は、光変調装置を１つ、２つ、あるいは４つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。また、上述の応用例では、透過型のプロジェクタについて説明したが、第一および第二実施形態の光源装置は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、光変調素子が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調素子が光を反射するタイプであることを意味している。
また、光源装置から射出されたレーザ光をスクリーンに向かってＭＥＭＳミラー等により走査する走査型のプロジェクタにも、この発明の光源装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る光源装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の第一実施の形態に係る第一支持部材を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明の第一実施の形態に係る第二支持部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る光源装置の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る光源装置の製造工程を説明する部分斜視図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る光源装置の製造工程を説明する断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る光源装置を示す図であり、（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第二実施の形態に係る第一支持部材を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図、（ｂ）は平面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係る光源装置の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係る光源装置の製造工程を説明する断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るモニター装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  半導体レーザチップ（レーザチップ）、２  エミッタ、３  発光面、４  第一電極（端子）、５  裏面（反対側の面）、６  側面、１０，３０  第一支持部材、１１，２１  接合材、１３，２２，３１，４１  接合面、１４  第一隔壁（隔壁）、１５  第二隔壁（隔壁）、２０，４０  第二支持部材、２３  ガイド壁、３２，４２，４６  配線層、１００，２００  光源装置、３００  プロジェクタ、３３０  液晶ライトバルブ（光変調素子）、３５０  投射レンズ（投射装置）、４００  モニター装置、４１１  カメラ（撮像手段）、Ｈ３  高さ、Ｌ  長さ、Ｔ２  厚さ
【図１】
2009043766.tif 000003
【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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