CN111585163A - 发光装置以及光学装置 - Google Patents

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Abstract

实现偏振光比良好的发光装置。发光装置具有：半导体激光元件；以及透光性部件，其至少从半导体激光元件出射的激光从下表面向上表面透过的区域由蓝宝石构成；透光性部件的供激光入射的入射面为与蓝宝石的c轴平行的平面，并且透光性部件以在俯视时向入射面入射的激光的偏振光方向或者激光的FFP的椭圆形状的长径方向所对应的方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置。或者，入射面为蓝宝石的c面，被由准直透镜准直后的激光入射。

Description

发光装置以及光学装置
技术领域
本发明涉及发光装置以及具有发光装置的光学装置。
背景技术
在专利文献1中公开有如下半导体激光装置：利用基板与盖将半导体激光元件气密密封，在来自半导体激光元件的光所通过的区域设有透光性部件。另外，如专利文献2所公开的液晶投影仪那样，存在一种在利用从光源出射的光时考虑该光的偏振光特性的光学装置。
专利文献1：日本特开2012－94728
专利文献2：日本特开2019－3209
发明内容
发明将要解决的课题
本发明的课题在于实现偏振光比良好的发光装置。
用于解决课题的手段
由本说明书公开的发光装置具有：半导体激光元件；以及透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射的激光从下表面向上表面透过的区域由蓝宝石构成；所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为与蓝宝石的c轴平行的平面，并且所述透光性部件以在俯视时向所述入射面入射的所述激光的偏振光方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置。
另外，由本说明书公开的发光装置具有：半导体激光元件；以及透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射的激光从下表面向上表面透过的区域由蓝宝石构成；从所述半导体激光元件出射的激光的远场图案为椭圆形状所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为与蓝宝石的c轴平行的平面，并且在俯视时，所述透光性部件以所述激光的椭圆形状的长径方向所对应的方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置。
另外，由本说明书公开的发光装置具有：半导体激光元件；准直透镜；以及透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射并被所述准直透镜准直后的激光所透过的区域由蓝宝石构成；所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为蓝宝石的c面。
另外，由本说明书公开的光学装置具有：由本说明书公开的发光装置；偏振光元件，其供从所述发光装置出射的光入射；液晶面板，其供从所述发光装置出射并经由所述偏振光元件的光入射；以及投影透镜，其使基于从所述发光装置出射的光制作出的投影图像投影。
发明效果
根据本公开，能够实现偏振光比良好的发光装置。
附图说明
图1是实施方式的发光装置的立体图。
图2是用于说明实施方式的发光装置的构成要素的立体图。
图3是实施方式的发光装置的俯视图。
图4是用于说明实施方式的发光装置的构成要素的俯视图。
图5是图3的V-V线的实施方式的发光装置的剖面图。
图6是基于图6图5的剖面图表示实施方式的发光装置的光的出射区域的剖面图。
图7是表示实施方式的发光装置的透光性部件中的光的出射区域的俯视图。
图8是表示实施方式的发光装置的透镜部件中的光的出射区域的俯视图。
图9是改变蓝宝石的透光性部件的平面方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图10是改变蓝宝石的透光性部件的平面方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图11是改变蓝宝石的透光性部件的平面方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图12是图9至图11的实验条件的示意图。
图13是改变蓝宝石的透光性部件的高度方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图14是改变蓝宝石的透光性部件的高度方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图15是改变蓝宝石的透光性部件的高度方向的角度测定偏振光比而得的实验数据。
图16是图12至图15的实验条件的示意图。
图17是改变蓝宝石的透光性部件的厚度测定偏振光比而得的实验数据。
图18是另一实施方式的发光装置的剖面图。
图19是搭载有实施方式的发光装置的液晶投影仪的示意图。
附图标记说明
1(1A)(1B) 发光装置
10(10A)(10B) 基部
11(11A)(11B) 框部
12 底部
13 台阶部
14 第一侧面
15 第二侧面
20 半导体激光元件
30 子基板
40 光反射部件
50 保护元件
60 透光性部件
70(70A) 透镜部件
71 平面区域
72 透镜区域
80 粘合部
2 光学装置
201 光源
202 偏振光元件
203 液晶面板
204 投影透镜
E1 准直透镜
E2 偏振光子
E3 ND滤波器
E4 检测器光电二极管
E5 光圈
具体实施方式
在本说明书或者权利要求书中，关于三角形、四边形等多边形，也包含对多边形的角实施了圆角、倒角、直倒角、圆倒角等加工而成的形状，也称作多边形。另外，并不局限于角(边的端)，对边的中间部分实施加工而成的形状也同样称作多边形。即，以多边形为基础实施加工而成的形状包含在本说明书以及权利要求书所记载的“多边形”的解释中。
另外，并不局限于多边形，关于梯形、圆形、凹凸等表示特定形状的词语也相同。另外，处理形成该形状的各边的情况也相同。即，即使对某一边上的角、中间部分实施加工，“边”的解释也包含加工后的部分。另外，在将未被故意加工的“多边形”、“边”与加工后的形状进行区别的情况下，标注“精确的”，例如记载为“精确的四边形”等。
另外，在本说明书或者权利要求书中，关于某构成要素，存在多个与之相符的要素，在分别区别来表现的情况下，有时在其构成要素的开头标注“第一”、“第二”来区别。此时，如果在本说明书与权利要求书中区别的对象、观点不同，则本说明书中的标注方式和权利要求书中的标注方式有时不一致。
以下，一边参照附图，一边对用于实施本明的方式进行说明。但是，所示的方式虽然对本发明的技术思想进行具体化，但并非限定本发明。另外，在以下的说明中，关于相同的名称、附图标记表示同一或同质的部件，有时适当省略重复的说明。另外，各附图所示的部件的大小、位置关系等有时为了明确说明而夸张。
＜实施方式＞
图1是实施方式的发光装置1的立体图。图2是为了表示发光装置1中的半导体激光元件20等构成要素的配置而省略了一部分的构成要素的立体图。在图2中，用虚线标注透光性部件60而作为透视图。图3是发光装置1的俯视图。图4是与图2的立体图对应的俯视图。图5是图3的V-V线的发光装置1的剖面图。图6是基于图5的剖面图表示从半导体激光元件20出射的光的出射区域的剖面图。在图6中，除了标注于图5发光装置1的构成要素的阴影之外，用箭头与阴影表示光的出射区域。图7是表示发光装置1的透镜部件70中的光的出射区域的俯视图。图8是表示发光装置1的透光性部件60中的光的出射区域的俯视图。在图7以及图8中，用以虚线包围的阴影区域表示主要部分的光的出射区域。
发光装置1作为构成要素，具有基部10、四个半导体激光元件20、四个子基板30、四个光反射部件40、四个保护元件50、透光性部件60、以及透镜部件70。另外，在透光性部件60与透镜部件70之间利用粘合剂形成粘合部80。
基部10在俯视时外形为矩形，在外形的内侧形成凹形状。该凹形状具有从上表面朝向下表面的方向凹陷的凹部。另外，基部10具有上表面、底面、下表面、内侧面以及外侧面。在俯视时，上表面形成框，在框的内侧形成凹部。另外，基部10在凹部形成台阶部13，因此，具有构成台阶部13的台阶上表面以及台阶侧面。
上表面与内侧面以及外侧面相交，下表面与外侧面相交。在俯视时，内侧面形成矩形的形状。另外，由该矩形的各边所对应的四个侧面构成。底面在比下表面靠上方并且比上表面靠下方形成成为凹部的底的上表面。
台阶部13遍及构成内侧面的四个侧面中的对置的两个侧面的全长地设置。剩余的两个侧面除了交叉部分之外没有台阶部13。另外，交叉部分是侧面与侧面相交的端的部分。
这里，将前者的两个侧面称作第一侧面14，将后者的两个侧面称作第二侧面15。另外，在俯视它们时，将与第一侧面14平行的方向称作第一方向X，将与第二侧面15平行的方向称作第二方向Y(参照图4)。基部10的外形是第二方向Y长于第一方向X的矩形。另外，在发光装置1中，将第一方向X以及第二方向Y称作平面方向，将与第一方向X以及第二方向Y垂直的方向称作高度方向。
在形成台阶部13的区域中，台阶侧面与底面相交，台阶上表面与内侧面相交。在未形成台阶部13的区域中，底面与内侧面相交。另外，设置台阶部13的区域并不限定于此。可以仅设于一个侧面，另外，也可以设于三个以上的侧面。
基部10具有底部12和框部11，该底部12包含底面，该框部11形成包含内侧面、台阶部13并包围底部12或者底面的框，基部10通过将底部12与框部11接合而形成。另外，底部12与框部11由不同的主要材料形成。例如能够在框部11中使用陶瓷作为主要材料、在底部12中使用热传导率高于陶瓷的金属作为主要材料来形成基部10。
作为陶瓷，例如能够使用氮化铝、氮化硅、氧化铝、碳化硅。作为金属，例如能够使用铜钼、铜钨、铜-金刚石作为铜、铝、铁、复合物。
另外，基部10也可以不使用分为底部12与框部11的部件而形成。例如可以利用以陶瓷为主要材料的一个部件形成基部10。另外，并不局限于陶瓷，也可以由金属形成。
在基部10的下表面与台阶上表面分别设置金属膜。另外，下表面侧的金属膜和台阶上表面侧的金属膜能够用通过基部10的内部的金属相连并电连接。另外，金属膜也可以设于基部10的另一区域。例如，也可以代替台阶上表面而设于底面，代替下表面设于而基部10的上表面、外侧面。
半导体激光元件20在俯视时具有长方形的外形。另外，与长方形的两个短边中的一边相交的侧面成为从半导体激光元件20放射的光的出射端面。另外，半导体激光元件20的上表面以及下表面的面积大于出射端面。
从半导体激光元件放射的光(激光)具有扩散，在与光的出射端面平行的面上形成椭圆形状的远场图案(以下称作“FFP”。)。另外，FFP指的是离开出射端面的位置处的出射光的形状、光强度分布。在该光强度分布中，将相对于峰值强度值具有1/e2以上的强度的光称作主要部分的光。
椭圆形状的FFP是相比于半导体激光元件中的包含活性层的多个半导体层的层方向、与其垂直的层叠方向更长的椭圆。另外，将层方向(椭圆形状的短径方向)设为FFP的水平方向，将层叠方向(椭圆形状的长径方向)设为FFP的垂直方向这一。
另外，基于FFP的光强度分布，将相当于光强度分布的半峰全宽的角度设为该半导体激光元件的光的扩散角。将FFP的垂直方向上的光的扩散角设为垂直方向的扩散角，将FFP的水平方向上的光的扩散角设为水平方向的扩散角。
半导体激光元件20能够采用例如放射蓝色的光的半导体激光元件。另外，除此以外，也可以采用放射绿色的光、红色的光、或者其他颜色的光的半导体激光元件。
这里，蓝色的光是指其发光峰值波长在420nm～494nm的范围内的光。绿色的光是指其发光峰值波长在495nm～570nm的范围内的光。红色的光是指其发光峰值波长在605nm～750nm的范围内的光。
作为发出蓝色的光的半导体激光元件，例如可列举包含氮化物半导体的半导体激光元件。另外，作为氮化物半导体，能够使用例如GaN、InGaN以及AlGaN。
子基板30由立方体的平板形状形成，具有上表面、下表面、以及侧面。另外，子基板30的上下方向的宽度最小。另外，形状不限于立方体。子基板30例如使用氮化硅、氮化铝、或者碳化硅而形成。另外，并不局限于此，也能够使用其他材料。
光反射部件40具有反射光的光反射面。另外，光反射面相对于下表面倾斜。即，光反射面从下表面观察时不是垂直也不是平行。例如作为光反射面，设置相对于下表面成45度的倾斜角的平面(倾斜面)。另外，光反射面也可以是曲面。
光反射部件40在形成其外形的主要材料中能够使用玻璃、金属等。主要材料为耐热的材料较好，例如能够使用石英或者BK7(硼硅酸玻璃)等玻璃、铝等金属、或者Si。
另外，光反射面相对于反射的激光的峰值波长的光反射率能够设为99％以上。这种光反射面例如能够使用Ag、Al等金属、Ta2O5/SiO2、TiO2/SiO2、Nb2O5/SiO2等电介质多层膜而形成。另外，光反射率是不超过100％的值。
保护元件50防止特定的元件(例如半导体激光元件20)中流过过度的电流而破坏。作为保护元件50，例如能够使用由Si形成的齐纳二极管。
透光性部件60由立方体的平板形状形成，具有上表面、下表面、以及侧面。另外，透光性部件60的上下方向的宽度最小。这里，透光性指的是相对于光的透过率为80％以上。另外，形状不限于立方体。另外，一部分也可以具有非透光性的区域。
透光性部件60将蓝宝石用作主要材料而形成。另外，具有透光性的部分由蓝宝石构成。蓝宝石是折射率相对较高、强度也相对较高的材料。另外，在透光性部件60中使用未掺杂的材料。
另外，透光性部件60的下表面或者上表面成为与蓝宝石的面方位中的c轴平行的面。具体而言，成为a面。另外，也可以是m面。或者，透光性部件60的下表面或者上表面成为蓝宝石的面方位中的c面。
透光性部件60能够在0.2mm以上至1.0mm以下的范围内形成从上表面到下表面的宽度(厚度)，优选的是在0.3mm以上到0.6mm以下的范围内形成从上表面到下表面的宽度(厚度)较好。另外，上表面或者下表面的面积能够以2.0mm2至100mm2形成，优选的是以9.0mm2至50mm2形成较好。由此，能够在保持作为发光装置1的足够的强度的同时，也有助于小型化。另外，透光性部件60的大小也可以不限于该范围。
粘合部80使粘合剂固化而形成。作为形成粘合部80的粘合剂，能够使用紫外线固化型的树脂。紫外线固化型的树脂能够不加热而在相对较短的时间内固化。
透镜部件70以在平板的上表面配置有透镜的形状形成，具有上表面、下表面、以及侧面。因此，下表面为平面，但上表面具有与侧面相交且与下表面平行的平面区域71、以及形成透镜面的透镜区域72。透镜区域72被平面区域71包围，相对于该平面在上方形成透镜形状。
在透镜区域72中，多个透镜形成在一个方向上相连的形状。具体而言，四个透镜在俯视时在一个侧面方向上连结。在透镜部件70中，在俯视时，该侧面方向(连结方向P)的宽度比与其垂直的方向的宽度大(参照图3)。另外，在俯视时，与所有四个透镜相交的直线方向的宽度比与其垂直的直线方向的宽度大。
另外，在平面区域71中，从与侧面相交的位置至到达透镜区域72的最短距离(宽度)为，连结方向P上的宽度W1比与其垂直的方向上的宽度W2大(参照图3)。出于发光装置1的小型化的观点，优选的是至少在与连结方向P平行的两个侧面中的一方的侧面上满足该关系。透镜部件70中例如能够使用BK7等玻璃。
接下来，对使用这些构成要素制造的发光装置1进行说明。首先，半导体激光元件20以及保护元件50配置于子基板30。对一个子基板30配置一个半导体激光元件20与一个保护元件50。因而，对四个半导体激光元件20准备四个子基板30。
另外，也可以在一个子基板30配置多个半导体激光元件20或者多个保护元件50。另外，保护元件50也可以设于子基板30以外的位置。另外，也可以不在发光装置1中不设置保护元件50。
在子基板30的上表面设置金属膜，在该金属膜之上配置并接合半导体激光元件20以及保护元件50。半导体激光元件20以使出射端面与子基板30的侧面一致或者从侧面突出的方式在规定的位置使其下表面接合。通过如此配置，能够避免从半导体激光元件20出射的光照射到子基板30的上表面。
另外，在突出的情况下，从侧面仅离开稍微的距离较好。这是因为，若距离过大，则接合变得不稳定。例如设为0.05mm以下较好。或者，也可以在光不会照射到子基板30的上表面的位置将出射端面配置到子基板30的侧面的内侧。
子基板30能够起到释放从半导体激光元件20产生的热量的作用。具体而言，以热传导率优于半导体激光元件20的材料形成子基板30即可。因而，在起到该作用的情况下，能够将子基板30视作散热部件。
另外，从散热性的观点来看，使用热传导率高于基部10的底面的子基板30较好。例如在基部10的底面为氮化铝的情况下，子基板30使用碳化硅较好。
另外，子基板30能够起到调整半导体激光元件20的光的出射位置的作用。在基于其他构成要素的配置位置决定光的出射位置的情况下，将子基板30的厚度设为规定的值，在其之上配置半导体激光元件20。例如在发光装置1中，根据与光反射部件40的位置关系决定出射位置。在起到该作用的情况下，能够将子基板30视为调整部件。
接下来，将子基板30配置于基部10的底面。即，将半导体激光元件20或者保护元件50配置于基部10的底面侧。四个子基板30以各自的半导体激光元件20的出射端面位于相同的平面上的方式排列地配置。另外，也可以不将出射端面对齐于相同的平面上，而是分别调整配置位置。
四个子基板30被对置的第一侧面14或者对置的台阶部13夹在之间地排列。另外，四个子基板30沿第二方向Y排列地配置。另外，从配置好的半导体激光元件20出射的光向对置的第二侧面15中的一方的第二侧面15所在的方向或者向第一方向X行进。
在四个半导体激光元件20之间，出射的光的FFP的垂直方向彼此以及水平方向彼此相同。这里的相同包含3度以内的差。另外，从半导体激光元件20出射的通过光轴的光沿第一方向X行进。另外，构成椭圆形状的FFP的长径的光映射到与底面垂直的方向的直线上，构成FFP的短径的光映射到第二方向Y的直线上。
这里，将构成FFP的长径的光所映射的直线的方向设为与FFP的垂直方向对应的方向M，将构成FFP的短径的光所映射的直线的方向设为与FFP的水平方向对应的方向N。因而，可以说从半导体激光元件20出射的光的FFP的垂直方向对应于与底面垂直的方向，水平方向对应于第二方向Y。
接下来，将光反射部件40配置于基部10的底面。对一个子基板30或者一个半导体激光元件20配置一个光反射部件40。另外，也可以对多个子基板30或者多个半导体激光元件20配置一个光反射部件40。
光反射部件40被配置为使从半导体激光元件20放射的光的主要部分照射到光反射面。因而，在从半导体激光元件20出射的光的行进方向上存在光反射部件40，并设置光反射面。另外，四个光反射部件40被配置为各个光反射面位于相同的平面上。另外，也可以不在相同的平面上对齐。
四个光反射部件40被对置的第一侧面14或者对置的台阶部13夹在之间地排列。另外，四个光反射部件40沿第二方向Y排列地配置。另外，四个光反射部件40配置于半导体激光元件20和从半导体激光元件20出射的光行进前方处的第二侧面15之间。
另外，光反射部件40与子基板30或者半导体激光元件20隔开规定的距离地配置。因而，若将一个半导体激光元件20和从该半导体激光元件20出射的光的主要部分所照射的一个光反射部件40设为一组光出射单元，则在四个光出射单元间，子基板30与光反射部件40的距离、或者半导体激光元件20与光反射部件40的距离是恒定的。
在发光装置1中，在光轴上行进的光沿与子基板30的上表面平行的方向行进，被光反射面反射，从底面垂直地向上方行进。另外，如图7所示，通过被光反射面反射，FFP的垂直方向所对应的方向M从与底面垂直的方向改变为第一方向X。FFP的水平方向所对应的方向N在被光反射面反射的前后没有改变，为第二方向Y。
接下来，为了将半导体激光元件20以及保护元件50电连接而接合布线。利用布线，半导体激光元件20以及保护元件50能够与设于台阶上表面的金属膜电连接。因而，能够经由设于基部10的下表面的金属膜接收来自外部的电源供给。
接下来，透光性部件60配置于基部10的上表面。另外，透光性部件60的下表面与基部10的上表面被接合。在透光性部件60的下表面，在外缘的附近设有用于与基部10接合的金属膜，经由Au－Sn等固定于基部10。
另外，透光性部件60具有在俯视时到达基部10的外侧面的附近的大小。具体而言，例如具有与基部10的上表面的从外侧面到内侧面的宽度的70％以上重叠的大小。由此，能够增大基部10的上表面的接合面积。另外，如后述那样，能够增大透镜部件70的接合面积。
从半导体激光元件20出射并被光反射部件40的光反射面反射的光一边扩散一边入射到透光性部件60的下表面。即，透光性部件60的下表面可以说是光的入射面。另外，通过光轴的光垂直地入射到透光性部件60的下表面。
另外，在透光性部件60的下表面或者上表面，FFP的垂直方向所对应的方向M为第一方向X，FFP的水平方向所对应的方向N为第二方向Y。另外，入射的光的80％以上透过并从透光性部件60的上表面出射。即，透光性部件60中光所通过的区域具有透光性。
由于透光性部件60接合于基部10，形成配置有半导体激光元件20的封闭空间。如此对凹部那种敞开的空间加盖，在形成封闭空间的情况下，透光性部件60能够视作盖部件。
另外，配置有半导体激光元件20的封闭空间以气密密封的状态形成。通过设为气密密封，能够抑制有机物等在半导体激光元件20的光的出射端面上集尘。
接下来，将透镜部件70配置于透光性部件60的上方，并固定于透光性部件60。透镜部件70被调整并固定于从透光性部件60出射的光可被透镜适当地控制的位置。对配置于应固定的位置的透镜部件70与透光性部件60之间补充粘合剂。利用该粘合剂固定透镜部件70，形成粘合剂固化后的粘合部80。
透镜部件70被配置为由所连结的透镜之一控制来自一个半导体激光元件20的光。因而，可利用连结的四个透镜控制来自四个半导体激光元件20的光。
具体而言，在发光装置1中，通过透镜部件70的透镜的光成为准直光而从透镜部件70出射。即，透镜部件70具有准直透镜，在入射到透光性部件60的时刻，未被准直的光一边扩散一边通过透光性部件60，通过透镜部件70而成为准直光并出射。另外，控制的方式并不局限于准直，也可以是聚光、扩散等。
透镜部件70被配置为，在俯视时，透镜的连结方向P和半导体激光元件20排列的方向(第二方向Y)相同。另外，配置为透镜的连结方向P和入射到透镜部件70的FFP的水平方向所对应的方向N成为相同的方向，在俯视时与连结方向P垂直的方向(第一方向X)和入射到透镜部件70的FFP的垂直方向所对应的方向M成为相同的方向。
另外，配置为从半导体激光元件20出射并通过光轴的光穿过透镜的顶点(透镜的上下方向上最高的位置)。另外，透镜区域72的第一方向X上的宽度的两端在俯视时，一端设于基部10的上表面，另一端设于内侧面的内侧(凹部内)。为了控制更多的光并且实现发光装置1的小型化，使一端到达基部10的上表面。
另一方面，透镜部件70被设为，在第二方向Y上，透镜区域72的宽度的两端在俯视时不位于基部10的上表面，而是位于内侧面的内侧。即，透镜区域72被配置为在俯视时位于对置的第一侧面14之间。由于在成为在第一侧面14设置台阶部13的配置，因此能够设于第一侧面14的内侧。
设置粘合剂的区域(形成粘合部80的区域)在俯视时与透镜部件70的平面区域71重叠，并且不与透镜区域72重叠。因此，粘合剂设于透镜部件70的下表面的外缘附近。另外，设于透镜部件70的下表面的四个边中的沿第一方向X延伸的边的附近。
透镜部件70的平面区域71被设为连结方向P的宽度W1比与其垂直的方向的宽度W2大，由此，能够增大与透光性部件60接合的接合面积。如以上那样制造出发光装置1。
这里，说明测定蓝宝石的面方位以及光的入射方向和光的偏振光比的关系而得的实验数据。
图9至图11是在入射面为a面的情况下与入射面为c面的情况下，对蓝宝石的透光性部件60改变平面方向的角度而测定偏振光比所得的实验数据。另外，图9是作为半导体激光元件20使用了出射蓝色的光的TE模式的半导体激光元件的情况下的实验数据，图10是使用了出射绿色的光的TE模式的半导体激光元件的情况下的实验数据，图11是使用了出射红色的光的TM模式的半导体激光元件的情况下的实验数据。图12是获得图9至图11的实验数据时的实验条件的示意图。
如图12所示，在该实验中，使从半导体激光元件20出射并通过光轴的光垂直地入射到透光性部件60的入射面并进行了测定。另外，保持垂直地入射的状态地以光轴为轴旋转透光性部件60，以几个不同的角度进行了测定。以下，将该角度称作平面旋转角α。
在入射面为a面的情况下，将FFP的垂直方向所对应的方向与蓝宝石的c轴平行的状态的平面旋转角α设为0度，将FFP的垂直方向所对应的方向与蓝宝石的c轴垂直的状态的平面旋转角α设为90度。图8中记载了发光装置1的透光性部件60的入射面是蓝宝石的a面、c轴是图中箭头的朝向的情况下的平面旋转角α的值。
在入射面为c面的情况下，将FFP的垂直方向所对应的方向与蓝宝石的a轴平行的状态的平面旋转角α设为0度，将FFP的垂直方向所对应的方向与蓝宝石的a轴垂直(与m轴平行)的状态的平面旋转角α设为90度。
入射面为a面的透光性部件60和入射面为c面的透光性部件60都是厚度为500μm。另外，以未配置透光性部件60的状态测定时的偏振光比在蓝色时为3134TE/TM，在绿色时为2487TE/TM，在红色时为36TM/TE。在图9至图11中，为了进行比较，以直线记录未配置透光性部件时的光的偏振光比。
另外，在测定中，作为偏振光子E2，使用了Thorlabs公司制的格兰激光方解石偏振光子，作为ND滤波器E3，使用了Melles Griot株式会社制的金属膜ND滤波器，作为检测器光电二极管E4，使用了浜松光子学制的检测器光电二极管。
根据图9至图11的测定结果可知，在将入射面设为c面的情况下，即使角度变化，偏振光比也不会出现较大的变化。即，认为c面的偏振光比没有或非常少地依赖于平面方向的旋转。
另一方面，可知在将入射面设为a面的情况下，若平面旋转角α变化，则偏振光比也变化。另外，可知偏振光比在平面旋转角α从0度到45度时减少，在从45度到90度时增加，在0度或者90度时偏振光比最大，在45度时偏振光比最小。
另外，在平面旋转角α为45度时，偏振光比成为明显较低的值。在图9至图11中，都不能在平面旋转角α为30度以上到60度以下的范围内后的良好的偏振光比，偏振光比的值为1以上到5以下的范围。
另一方面，在平面旋转角α为0度与90度时，获得了较高的偏振光比。即，认为无论是对于TE模式的光还是TM模式的光，在平面旋转角α为0度或者90度时，都可获得良好的偏振光比。因此，认为即使是混合存在TE模式与TM模式的半导体激光元件的发光装置，也可获得良好的偏振光比。
另外，在俯视时，认为即使是入射面上的FFP的垂直方向所对应的方向或者水平方向所对应的方向彼此相差90度的发光装置，可获得良好的偏振光比。例如认为即使在俯视时以通过光轴的光的行进方向彼此相差90度的方式配置了两个半导体激光元件20、以通过光轴的光分别向垂直上方行进的方式配置了光反射部件40的发光装置1，也可获得良好的偏振光比。
另外，如图11所示，相对于透过透光性部件60之前的偏振光比的值低的光(偏振光比的值为2位的光)，在平面旋转角α为0度或者90度时，透过后的偏振光比的值变高。另外，可知如图9至图10那样相对于透过前的偏振光比的值高的光(偏振光比为4位的光)，在平面旋转角α为0度或者90度时，约为相同的程度或者变低。
在图9以及图10中，在平面旋转角α为0度时达到2000以上的偏振光比在平面旋转角α为5度时下降到200左右，在平面旋转角α为10度时下降到50左右。另外，在图11中，若平面旋转角α为10度，则偏振光比成为比透过透光性部件60之前低的值。
由此可以看出以a面为入射面的偏振光比对于平面旋转角α的角度依赖性的高度。另外，为了获得良好的偏振光比，认为优选的处于平面旋转角α为0度以上到10度以下、或者80度以上到90度以下的范围。另外，在平面旋转角α为90度到180度、180度到270度、270度到360度的范围内也可以说具有相同的原理。
另外，在a面与c面上，a面的偏振光比的最大值较大。即，在平面旋转角α为0度或者90度时，相比于c面，a面的情况下能够获得更高的偏振光比。
接下来，图13至图15是在入射面为a面的情况下与c面的情况下改变光向蓝宝石的透光性部件60的入射面入射的角度而测定偏振光比所得的实验数据。以下，将该角度称作平面倾斜角β。图13是平面旋转角α为0度的状态下的实验数据，图14是平面旋转角α为45度的状态下的实验数据，图15是平面旋转角α为90度的状态下的实验数据。图16是获得图13至图15的实验数据时的实验条件的示意图。
如图16所示，在该实验中，并非如图12那样使保持着具有FFP的扩散的光入射到透光性部件60的，而是利用准直透镜E1使从半导体激光元件20出射并通过光轴的光准直、进而利用光圈E5缩小后入射到透光性部件60。
另外，图13至图15的图表中的平面倾斜角β为0度示出了通过光轴的光垂直地入射到入射面的状态。即，发光装置1中的透光性部件60的配置相当于0度的状态。因此，在平面倾斜角β为90度时，光不从透光性部件60的下表面入射，而是从侧面入射。另外，图18中记载了透光性部件60倾斜地斜向配置的例子(平面倾斜角β为0°＜β＜90°的例子)。
另外，透光性部件60的厚度、所使用的偏振光子E2、ND滤波器E3以及检测器光电二极管E4与图12相同。另外，图13至15都是使用与图9的测定时相同的出射蓝色的光的半导体激光元件作为半导体激光元件20进行了测定。
根据图13至图15的测定结果可知，在a面与c面上，c面的情况下，偏振光比相对于角度变化的变化较大。另外，可知a面即使使角度变化，偏振光比的变化也较小。即，a面的情况下，光相对于平面倾斜角β的偏振光比依赖不存在或者即使存在也较小。
另外，可知无论是a面还是c面，都没有由于平面倾斜角β的角度而使得例如1000以上的偏振光比变为2位、1位的值等那种显著的变化。
另外，在图13与图15的结果中，角度越大，c面的偏振光比的值越接近a面的偏振光比的值。根据其结果认为，关于与c轴平行的面，偏振光比的特性没有较大的变化。
即，从c面起使平面倾斜角β旋转了90度后的面为与c轴平行的面，FFP的垂直方向所对应的方向与蓝宝石的c轴平行。另外，a面也为与c轴平行的面，在平面旋转角α为90度的状态(图15)下，无使平面倾斜角β为何种角度都是与c轴平行的面(例如倾斜了90度的面是m面。)。因而，可认为只要是与c轴平行的面，就可活动与a面的测定结果相似的测定结果。
另外，与图9相比，可知关于c面，通过准直，偏振光比显著变大。即，认为在透过c面的情况下，透过的光的准直性(是被准直多少的光)对偏振光比产生很大影响。另一方面，关于a面，不会因为入射扩散的光还是入射不扩散的光(准直光)而大幅改变偏振光比。
如果以准直光比较，则在平面旋转角α为0度的状态下，c面相比于a面，偏振光比的值更大。因而，认为如果使准直光入射，则入射面为c面的透光性部件相比于a面的透光性部件可获得更高的偏振光比。
根据以上的实验结果，认为关于蓝宝石的透光性部件，在入射面使用与c轴平行的面的情况下和使用c面的情况下，可以如下这样论述。
＜将与c轴平行的面使用于入射面的情况＞
若在入射面上将激光的FFP的垂直方向(椭圆形状的长径方向)所对应的方向以与c轴平行或者垂直的朝向设置，则可获得良好的偏振光比。激光向入射面入射的偏振光方向以与c轴平行或者垂直的朝向设置的话，则可获得良好的偏振光比。换言之，若s偏振光或者p偏振光以与c轴平行的朝向设置，则可获得良好的偏振光比。若使偏振光比的值小的光透过，则能够比透过前提高偏振光比。这里，偏振光比的值小的光例如是偏振光比为1以上至50以下的光。即使通过光轴的光不垂直地入射到入射面而是倾斜地入射，偏振光比的值也不会大幅变化，可获得稳定的偏振光比。换言之，在通过光轴的光相对于入射面的入射角(平面倾斜角β)为0度以上至90度以下的期间，可获得稳定的偏振光比。因而，可以说在发光装置1中，只要来自半导体激光元件20的激光的FFP的垂直方向所对应的方向或者偏振光方向与蓝宝石的透光性部件60中的c轴的方向在俯视时(或者仰视时)为平行或者垂直的朝向，就可获得良好的偏振光比。在准直光和扩散光之间，偏振光比没有很大差异。
＜将c面使用于入射面的情况＞
即使以与入射面垂直的轴为中心旋转，偏振光比的值也不会大幅变化，可获得稳定的偏振光比。通过使光准直然后入射，与未被准直的光相比，可获得更优异的偏振光比。
如此，通过以适当的条件配置蓝宝石的a面、m面这种与c轴平行的面或者c面，能够获得良好的偏振光比。另外，良好的偏振光比指的是本质上满足光学装置2所要求的偏振光比。
图17是表示发光装置的其他实施方式的剖面图。在图17所示的发光装置1A中，成为在基部10A的框部11A中在比透光性部件60靠下方配置透镜部件70A的形状。因此，由透镜部件70A准直后的光入射到透光性部件60。在这种发光装置1A中，对入射面使用蓝宝石的c面来形成透光性部件60较好。另外，也可以使用a面。
图18是表示发光装置的其他实施方式的剖面图。在图18所示的发光装置1B中，由于基部10B的框部11B的上表面倾斜，因此透光性部件60也倾斜地配置。因此，通过光轴的光不会垂直地入射到透光性部件60的入射面。另外，向透光性部件60入射的激光不被准直，而是一边扩散一边通过透光性部件60。在这种发光装置1B中，对入射面使用作为与蓝宝石的c轴平行的面的a面形成透光性部件60较好。
接下来，作为具有实施方式的发光装置的光学装置2的一个例子，对液晶投影仪进行说明。关于液晶投影仪的基本构造，例如记载于日本特开2018－92112、日本特开2018－141994、日本特开2019－3209等专利公开公报中的。根据这些记载、其他现有技术可知，液晶投影仪在构成要素中具有光源201、偏振光元件202、液晶面板203、投影透镜204等。
另外，从光源201出射的光在到达液晶面板203之前通过偏振光元件202。作为该偏振光元件202，例如使用分束器，由此，从光源201出射的光的一方的偏振光成分被反射，另一方的偏振光成分透过。即，液晶投影仪的机构构成为仅特定的偏振光成分入射到液晶面板203。根据这种构成，可在液晶投影仪中谋求偏振光比良好的光，例如可谋求出射偏振光比的值为100以上的光的光源201。
因而，如图19所示，通过将实施方式的发光装置使用于光源201的液晶投影仪，能够高效地使特定的偏振光成分的光入射到液晶面板203。具体而言，液晶投影仪具有发光装置1。另外，具有从发光装置1出射的光所入射的偏振光元件202。另外，具有从发光装置1出射并经由偏振光元件202的光所入射的液晶面板203。另外，具有使基于从发光装置1出射的光而制作的投影图像投影的投影透镜204。另外，也可以具有除此以外的构成要素。
以上，说明了实施方式的发光装置以及光学装置，但本发明的发光装置以及光学装置并不严格地限定于实施方式。即，本发明并非不限定于由实施方式公开的发光装置以及光学装置的外形、构造就不能实现。另外，不需要必要充分地具备所有构成要素就可适用。例如在权利要求书中未记载有由实施方式公开的发光装置的构成要素的一部分的情况下，认可本领域技术人员关于该一部分的构成要素所进行的代替、省略、形状的变形、材料的变更等设计上的自由度，并可确定在此基础上应用权利要求书所记载的发明。
工业上的可利用性
实施方式所记载的发光装置能够使用于投影仪、车载前灯、照明、显示器等光源。

Claims (12)

1.一种发光装置，其特征在于，具有：
半导体激光元件；以及
透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射的激光从下表面向上表面透过的区域由蓝宝石构成；
所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为与蓝宝石的c轴平行的平面，并且所述透光性部件以在俯视时向所述入射面入射的所述激光的偏振光方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置。
2.一种发光装置，其特征在于，具有：
半导体激光元件；以及
透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射的激光从下表面向上表面透过的区域由蓝宝石构成；
从所述半导体激光元件出射的激光的远场图案为椭圆形状，
所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为与蓝宝石的c轴平行的平面，并且在俯视时，所述透光性部件以所述激光的椭圆形状的长径方向所对应的方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
与所述蓝宝石的c轴平行的平面是蓝宝石的a面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置，其特征在于，
具有多个所述半导体激光元件，
对于从多个所述半导体激光元件出射的激光，以俯视时所述激光的偏振光方向与蓝宝石的c轴平行或者垂直的朝向设置所述透光性部件的入射面。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，
多个所述半导体激光元件包含TE模式的半导体激光元件和TM模式的半导体激光元件。
6.根据权利要求4或5所述的发光装置，其特征在于，
多个所述半导体激光元件包含在俯视时通过光轴的光的行进方向彼此相差90度的第一半导体激光元件与第二半导体激光元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
具有从所述透光性部件出射的所述激光所通过的透镜部件。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，
通过所述透镜部件后的所述激光是准直光。
9.根据权利要求7或8所述的发光装置，其特征在于，
向所述透光性部件入射的所述激光不是准直光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述透光性部件从所述激光所入射的入射面到所述激光所出射的出射面的厚度为0.3mm以上到1.0mm以下。
11.一种发光装置，其特征在于，具有：
半导体激光元件；
准直透镜；以及
透光性部件，其至少从所述半导体激光元件出射并被所述准直透镜准直后的激光所透过的区域由蓝宝石构成；
所述透光性部件的供所述激光入射的入射面为蓝宝石的c面。
12.一种光学装置，其特征在于，具有：
权利要求1至9中任一项所述的发光装置；
偏振光元件，其供从所述发光装置出射的光入射；
液晶面板，其供从所述发光装置出射并经由所述偏振光元件的光入射；以及
投影透镜，其使基于从所述发光装置出射的光制作出的投影图像投影。
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