JP2009009990A - 光源装置、プロジェクタ、モニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させた光源装置、プロジェクタ、及びモニタ装置を提供すること。
【解決手段】支持体１１と、支持体１１に載置された発光素子１２と、発光素子１２と電気的に接続された配線基板２０とを備えた光源装置１であって、発光素子１２は、光を射出する発光部１２ａと、支持体１１と反対側の面に形成された第１の電極１３と、支持体１１に対向する面に形成された第２の電極１４とを有し、配線基板２０は、第１の配線層２２と第２の配線層２４とを有し、第１の配線層２２から延在する第１の端子２２ａは第１の電極１３と接続され、第２の配線層２４から延在する第２の端子２４ａは、発光素子１２と支持体１１との間で、第２の電極１４と接続されていることを特徴とする光源装置１とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、プロジェクタ、モニタ装置に関する。

半導体レーザー装置の半導体レーザーチップへの給電は、回路基板の配線層と半導体レーザーチップの電極とをボンディングワイヤで結線することで行われていた。（例えば特許文献１を参照）
特開２００４−６５９２号公報

ところが、ボンディングワイヤによる結線では、ボンディングワイヤと半導体レーザーチップの電極との接触面積が小さく、半導体レーザーチップからの放熱を十分に行うことができない。その結果、半導体レーザーチップの温度が上昇し、レーザ特性に影響を与えている。

本発明は、放熱性を向上させた光源装置、プロジェクタ、及びモニタ装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下の構成を特徴とする光源装置、プロジェクタ、及びモニタ装置である。

支持体と、前記支持体に載置された発光素子と、前記発光素子と電気的に接続された配線基板とを備えた光源装置であって、前記発光素子は、光を射出する発光部と、前記支持体と反対側の面に形成された第１の電極と、前記支持体に対向する面に形成された第２の電極とを有し、前記配線基板は、第１の配線層と第２の配線層とを有し、前記第１の配線層から延在する第１の端子は前記第１の電極と接続され、前記第２の配線層から延在する第２の端子は、前記発光素子と前記支持体との間で、前記第２の電極と接続されていることを特徴とする光源装置とした。
このような構造を備えることで、前記第２の配線層から延在する前記第２の端子は、前記発光素子と前記支持体との間で、前記第２の電極と接続されるので、前記発光素子で発生した熱が、前記第２の端子から前記支持体へ、また、前記第２の端子から前記第２の配線層へと放熱されるので放熱性が向上する。

前記第１の端子が前記第１の電極の上に平面視で重なって接続されていることが好ましい。
このような構造を備えることで、前記第１の端子が前記第１の電極の上に重なって接続されるので、前記第１の端子と前記第１の電極との接触面積を大きくすることができ、発光素子で発生した熱が、前記第１の端子から前記第１の配線層へと放熱されるので放熱性が向上する。

前記第１の端子に端子開口部が形成され、前記第１の電極には電極開口部が形成されており、前記端子開口部内に前記電極開口部が配置されるとともに、前記電極開口部によって前記発光部が設けられており、前記第１の端子は平面視で前記第１の電極の全面で接続されていることを特徴とする光源装置。
このような構造を備えることで、前記第１の電極の全領域に前記第１の端子が重なって接続されているので、前記第１の端子と前記第１の電極との接触面積を大きくすることができ、前記発光素子で発生した熱が、前記第１の端子から前記第１の配線層へと放熱されるので放熱性が向上する。

前記第１の端子の厚さと前記第１の配線層の厚さ、及び/または、前記第２の端子の厚さと前記第２の配線層の厚さとが異なることが好ましい。
このような構造を備えることで、前記第１の端子の厚さと前記第１の配線層の厚さ、及び/又は、前記第２の端子の厚さと前記第２の配線層の厚さとが異なっており、前記配線層より端子を厚くすることにより、前記発光素子で発生した熱を前記第１の端子及び前記第２の端子を介して放熱する際、前記第１の端子及び前記第２の端子の熱容量を増大できるので放熱性が向上する。

前記発光素子は複数の前記発光部を有し、前記第１の端子と前記第２の端子の少なくとも一方が前記複数の発光部に対応して分割されていることが好ましい。
このような構造を備えることで、前記発光素子は前記複数の発光部を有し、前記第１の端子と前記第２の端子のうちの少なくとも一方が前記複数の発光部に対応して分割されているので、前記端子の断面からの放熱経路を形成することができるとともに、それぞれの前記発光部に発生した熱を、前記発光部に対応した端子、前記配線層へと効率良く放熱することができる。そのため、前記発光部間の熱干渉を防止でき、前記発光部の配列方向に沿って、前記発光素子の中央部が高く端部が低くなる温度分布を緩和することができる。その結果、温度分布により前記複数の発光部から射出される光の特性がばらつくことを抑えることができる。

前記第１の配線層と前記第２の配線層とが絶縁層を介して重なって積層されていることが好ましい。
このような構造を備えることで、前記第１の配線層と前記第２の配線層とが前記絶縁層を介して重なって積層されているので、前記第１の配線層と前記第２の配線層との間隔を狭くすることができ、インダクタンスが低減する。その結果、前記発光素子の駆動パルスの立ち上がりを急峻にすることが可能となり、駆動効率が向上する。

前記第１の端子の材料の熱膨張係数と、前記第２の端子の材料の熱膨張係数とが等しいことが好ましい。
このような構造を備えることで、温度変化がある際に、前記発光素子の片側に前記発光素子材料と熱膨張係数が異なる前記端子材料を接続した場合には、熱膨張係数の差により前記発光素子にそりが発生する。これに対して、熱膨張係数が等しく、ほぼ面積も等しい前記第１の端子と前記第２の端子によって前記発光素子を挟み込むことにより、前記発光素子の両面の歪バランスがとれ、前記発光素子のそりの発生を防止することができる。その結果、前記複数の発光部から射出されるレーザ光を互いに平行にすることができ、光源の出力を安定化できる。

本発明の光源装置を備えたプロジェクタである。
このような構造を備えることで、光源装置の放熱性を向上させることができるので、自己発熱によるレーザ特性の変化、レーザの劣化を抑えることができるプロジェクタとすることができる。

本発明の光源装置を備えたモニタ装置である。
このような構造を備えることで、光源装置の放熱性を向上させることができるので、自己発熱によるレーザ特性の変化、レーザの劣化を抑えることができるモニタ装置とすることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の光源装置１の概略斜視図である。光源装置１において、半導体レーザチップ（発光素子）１２を載置した支持体１１が、保持部材１０上に配置されている。半導体レーザチップ１２の上方（＋Ｚ方向）には、半導体レーザチップ１２と対向して波長変換素子３０が配置されている。波長変換素子３０は、保持部材１０上に配置された固定部材４０により固定されている。また、半導体レーザチップ１２には、電流供給基板（配線基板）２０が接続されている。

図２（ａ）は、光源装置１の半導体レーザチップ１２及び周辺の構成を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。

電流供給基板２０は、保護層２１及び保護層２６で挟持されたカソード配線層（第１の配線層）２２の保護層２６と、保護層２５及び保護層２７で挟持されたアノード配線層（第２の配線層）２４の保護層２７とが、接着剤層（絶縁層）２３を介して接着された構成を備えている。
また、電流供給基板２０の支持体１１上に位置する部分には、保護層２１、２５、２６、２７及び接着剤層２３は形成されておらず、カソード配線層２２の端子部２２ａ（第１の端子）、及びアノード配線層２４の端子部２４ａ（第２の端子）が保護層から引き出され、これらの端子部２２ａ、２４ａが半導体レーザチップ１２と接続されている。

保護層２１、２５、２６、２７及び接着剤層２３の材質としては、ポリイミド、アクリル、エポキシなどの絶縁性を有する樹脂材料が用いられる。

カソード配線層２２、及びアノード配線層２４の材質としてはＣｕ（銅）などが用いられる。カソード配線層２２、及びアノード配線層２４の膜厚は３０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。膜厚が３０μｍ未満では、配線層２２、２４の強度が不足し、５００μｍを超える範囲では、電流供給基板２０の厚さが大きくなるので、電流供給基板２０の製造コストが増大する。アノード配線層２４の厚みを極力薄くするために、アノード配線層２４の端子部２４ａのみを厚くすることができる。端子部２４ａを厚くすることにより、端子部２４ａの熱容量が増大し放熱性が向上する。更に、端子部２４ａの断面積が増大して放熱性が格段に向上する。本図では、端子部２４ａのみが厚く形成されているが、端子部２２ａが厚く形成されたものを採用することもできる。これにより、端子部２２ａからの放熱性も向上させることができる。

電流供給基板２０から支持体１１上に引き出されたカソード配線層２２の端子部２２ａ、及びアノード配線層２４の端子部２４ａは、前述した銅の薄膜をそのまま用いてもよいが、ＣｕＷ（銅タングステン合金）、ＢｅＯ（酸化ベリリウム）などの熱伝導率が大きい材料を用いてもよい。また、銅の薄膜に金メッキを施したものを端子部２２ａ、２４ａとして用いることもできる。これにより、端子部２２ａ、２４ａの電気伝導度を向上させるとともに、熱伝導性を向上させることができ、放熱性が向上する。

保持部材１０は、支持体１１及び固定部材４０両者を位置決めした状態で支持する部材である。保持部材１０の材質は任意のものを用いることができるが、高熱伝導性を有することが好ましい。保持部材１０の材質としては、例えば、セラミックスやＣｕ（銅）を挙げることができる。セラミックスや、Ｃｕ（銅）は、高熱伝導性を有するので、半導体レーザチップ１２で発生した熱を支持体１１を介して効率的に放熱する。

支持体１１は、保持部材１０上に載置されて半導体レーザチップ１２を支持している。支持体１１の材質は、高熱伝導性を有するものが好ましい。支持体１１の材質としては、例えば、セラミックスを挙げることができる。セラミックスは、高熱伝導性を有するとともに、低熱膨張性を有する材質である。

半導体レーザチップ１２は平面視略矩形状で、レーザ光を射出する複数のエミッタ（発光部）１２ａが半導体レーザチップ１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って直線状に配列されている（図２（ａ））。

半導体レーザチップ１２は、エミッタ基板１５を基材として備える。略矩形状のエミッタ基板１５上面には、カソード電極（第１の電極）１３がエミッタ１２ａのための電極開口部１３ｂを有して配置されている。エミッタ基板１５の下面には、第１の反射層１６、活性層１７、第２の反射層１８、アノード電極（第２の電極）１４が順次積層されている。第１の反射層１６、活性層１７、第２の反射層１８は各エミッタ１２ａに対して共通であるが、アノード電極１４はそれぞれのエミッタ１２ａに対応して配置されている。活性層１７において、アノード電極１４上に平面視で重なる領域には、電流狭窄された活性領域１７ａが形成され、この部分から光が生成される。

電流供給基板２０のカソード配線層２２の端子部２２ａは、エミッタ１２ａにおける図２（ａ）中右側の領域１３ａでカソード電極１３と接続されている。カソード電極１３の端子部２２ａとカソード配線層２２の端子部２２ａとは、接合材１９ａを介して電気的に接続されている。

電流供給基板２０のアノード配線層２４の端子部２４ａは、半導体レーザチップ１２の下面（支持体１１側の面）と対向する位置まで延出されて、半導体レーザチップ１２と支持体１１とで挟持されている。支持体上１１上において、アノード配線層２４の端子部２４ａと半導体レーザチップ１２のアノード電極１４とが接合材１９ｂを介して電気的に接続されている。また、アノード配線層２４の端子部２４ａは接合材１９ｃを介して支持体１１に固着されている。

接合材１９ａ、１９ｂ、１９ｃとしては、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ａｕ−Ｓｕ（金とスズの合金）などの熱伝導性の高い材質を用いることが好ましい。

支持体１１と半導体レーザチップ１２とをアノード配線層２４を介して接続する方法は、支持体１１の上にアノード配線層２４と半導体レーザチップ１２とを接合剤１９ｂを介在させて積層し、図示は省略の治具により上方から加熱しながら加圧して接続する。その後、同様に半導体レーザチップ１２の上にカソード配線層２２の端子部２２ａを接着剤１９ａを介在させて積層し、図示は省略の治具により上方から加熱しながら加圧して接続する。その後、カソード配線層２２を覆う保護層２６と、アノード配線層２４を覆う保護層２７とを接着剤層２３により接着し電流供給基板２０を形成する。

図１に戻り、波長変換素子３０は、図示Ｚ軸方向に延在する略直方体状の部材であり、半導体レーザチップ１２から射出される赤外光を可視光に波長変換するものである。波長変換素子３０は、その入射端面３０ａが半導体レーザチップ１２のエミッタ１２ａに対向するように配置されている。

固定部材４０は、端面４０ａ，４０ｂ側に２つの直方体状の脚部４０ｃ，４０ｄが設けられている。そして、この２つの脚部４０ｃ，４０ｄ上に、波長変換素子３０が載置されている。このようにして、半導体レーザチップ１２と波長変換素子３０との位置関係は一定に保たれている。

（作用、効果）
以上の構成を備えた光源装置１の作用、効果を説明する。

光源装置１では、アノード電極１４と支持体１１との間にアノード配線層２４が設けられている。これにより、半導体レーザチップ１２で発生した熱が、アノード配線層２４から支持体１１へ、また、アノード配線層の平面方向へと２系列の放熱経路から放熱されるので放熱性を向上させることができる。

アノード配線層２４を半導体レーザチップ１２の複数のエミッタ１２ａが配列された長手方向に幅広の帯状にしたことで、アノード電極１４とアノード配線層２４との接触面積が増大するので、アノード電極１４からの放熱性を向上させることができる。

カソード電極１３上にカソード配線層２２を重ねて設けることで、カソード配線層２２がカソード電極１３に直接接触するので、半導体レーザチップ１２で発生した熱を、直接カソード配線層２２へ直接伝導させることができる。これにより、カソード電極１３からの放熱性を向上させることができる。

カソード配線層２２を半導体レーザチップ１２の複数のエミッタ１２ａが配列された長手方向に幅広の帯状にしたことで、カソード電極１３とカソード配線層２２との接触面積が増大するので、カソード電極１４からの放熱性を向上させることができる。

接合材１９ａ、１９ｂ、１９ｃに熱伝導性の高い材質を用いており、カソード配線層２２、及びアノード配線層２４への熱伝導性を向上できるので、放熱性をより向上させることができる。

カソード配線層２２及びアノード配線層２４自体に熱伝導性の高い材質を用いているので、放熱性を向上させることができる。また、カソード配線層２２の端子部２２ａ、及びアノード配線層２４の端子部２４ａにはさらに熱伝導性の高い材質を用いているので、放熱性をさらに向上させることができる。

支持体１１に高熱伝導性を有する材質を用いることで、アノード配線層２４だけでなく、支持体１１にも熱を伝導させることができるので、放熱性をより向上させることができる。

本実施形態では、アノード配線層２４とカソード配線層２２とが接着剤層２３を介して重なって積層されているので、両配線層２２、２４の間隔を狭くすることができ、インダクタンスが低減する。その結果、半導体レーザチップ１２の駆動パルスの立ち上がりを急峻にすることが可能となり、駆動効率が向上する。

また、アノード配線層２４、及び、カソード配線層２２を半導体レーザチップ１２の一辺側、即ち、電流供給基板２０側に配置したので、小型の光源装置１とすることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る光源装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。

図３（ａ）は、第２の実施形態に係る光源装置１００の半導体レーザチップ１２及び周辺の構成を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図である。
本実施形態の光源装置１００は、保持部材１０と、支持体１１と、半導体レーザチップ１２と、電流供給基板１２０とを備えており、電流供給基板の構成と、電流供給基板と半導体レーザチップ１２との接続構造とにおいて先の実施形態の光源装置１とは異なる構成を備えている。

本実施形態に係る光源装置１００の電流供給基板１２０では、保護層２１，２６から引き出されたカソード配線層（第１の配線層）１２２の端子部（第１の端子）１２２ａが半導体レーザチップ１２を覆う位置まで延出されている。端子部１２２ａには、カソード電極１３の電極開口部１３ｂと対応する位置に端子開口部１２２ｂが形成されており、その他のカソード電極１３と重なる部分で接合材１９ａを介してカソード電極１３と電気的に接続されている。

このような構成を有する光源装置１００において、カソード配線層１２２の端子部１２２ａは、電極開口部１３ｂ以外のカソード電極１３全面と接合材１９を介して接続されているので、カソード電極１３からカソード配線層１２２へ至る熱伝導性が向上する。これにより、半導体レーザチップ１２で発生した熱のカソード電極１３からの放熱量をより増大させることができる。

また、半導体レーザチップ１２とアノード配線層２４を構成する材料の熱膨張係数は互いに異なっている。このような組み合わせで温度変化があると、熱膨張係数の差により半導体レーザチップ１２にそりが発生する。
これに対して、本実施形態では、熱膨張係数が等しい材料で構成され、面積もほぼ等しいアノード配線層２４とカソード配線層１２２によって半導体レーザチップ１２を挟み込んでいる。これにより、温度変化によって発生する半導体レーザチップ１２の両面に発生する歪のバランスがとれ、半導体レーザチップ１２のそりの発生を防止することができる。その結果、複数のエミッタ１２ａから射出されるレーザ光を互いに平行にすることができ、光源の出力を安定化できる。

また、アノード配線層２４を半導体レーザチップ１２と支持体１１とで挟持することで、カソード配線層２２、及びアノード配線層２４を同時にカソード電極１３、及びアノード電極１４に圧着できるので、製造工程を短縮することができる。また、これによりスループットを向上させることができる。 また、カソード配線層１２２が電極開口部１３ｂ以外のカソード電極１３の略全面を覆うことで、カソード電極１３上のカソード配線層１２２を略平坦化できるので、カソード配線層１２２及びアノード配線層２４を圧着させるための圧着用治具を簡略化することができる。

［第３の実施形態］
図４（ａ）は、第３の実施形態に係る光源装置２００の半導体レーザチップ１２及び周辺の構成を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ’における断面図である。
本実施形態の光源装置２００は、保持部材１０と、支持体１１と、半導体レーザチップ１２と、電流供給基板２２０とを備えており、電流供給基板の構成と、電流供給基板と半導体レーザチップ１２との接続構造とにおいて先の実施形態の光源装置１とは異なる構成を採用している。

本実施形態に係る電流供給基板２２０は、カソード配線層（第１の配線層）２２２の端子部（第１の端子）２２２ａが、支持体１１上及びカソード電極１３上で櫛歯状に形成された構造を有している。

櫛歯状のカソード配線層２２２の端子部２２２ａは、各エミッタ１２ａに１対１に対応して配置されており、各エミッタ１２ａの近傍で接合材１９ａを介してカソード電極１３と電気的に接続されている。
端子部２２２ａはカソード電極１３上で互いに間を空けて配置されているので、端子部２２２ａをカソード電極１３に圧着するときに余剰となった接合材１９ａの一部が端子部２２２ａから櫛歯状に切り欠かれた部分に流れ出る。このように接着面積を拡大することにより、端子部２２２ａとカソード電極１３との接着性をより向上させることができる。

また、端子部２２２ａが各エミッタ１２ａに対応して配置されているので、エミッタ１２ａ毎に発生した熱を端子部２２２ａを介してカソード配線層２２２に放散させることができるので、エミッタ１２ａ間の熱干渉を防止でき、カソード電極１３の長手方向に沿って各位置からの放熱量を略均一にすることができる。これにより、半導体レーザチップ１２の長手方向に沿った中央部が高く、端部が低くなる温度分布を緩和させることができる。その結果、温度分布により複数のエミッタ１２ａから射出される光の特性がばらつくことを抑えることができる。

［第４の実施形態］
図５（ａ）は、第４の実施形態に係る光源装置３００の半導体レーザチップ１２及び周辺の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ’における断面図である。
本実施形態の光源装置３００は、保持部材１０と、支持体１１と、半導体レーザチップ１２と、電流供給基板３２０とを備えており、電流供給基板の構成と、電流供給基板と半導体レーザチップ１２との接続構造とにおいて先の実施形態の光源装置１とは異なる構成を採用している。

本実施形態の電流供給基板３２０は、帯状のアノード配線層（第２の配線層）２４と、アノード配線層２４の幅方向の両側に配置されたカソード配線層（第１の配線層）３２２とを備えており、配線層３２２、２４は、部分的に保護層２１、２５で覆われている。また、カソード配線層３２２の保護層２１、２５から引き出された位置に形成されている端子部３２２ａは、半導体レーザチップ１２のうち、長手方向の一方の端部１２ｂ、及び他方の端部１２ｃにおいて、接合材１９ａを介してカソード電極１３と電気的に接続されている。

一方、保護層２１、２５から引き出されたアノード配線層２４の端子部２４ａは、カソード配線層３２２の２本の端子部３２２ａと平面視で重ならないように配置されている。そして、半導体レーザチップ１２と支持体１１とに挟持された端子部２４は、半導体レーザチップ１２のカソード電極１４と接合材１９ｂを介して電気的に接続されるとともに、接合材１９ｃを介して支持体１１と固着されている。

このような構成を備えた本実施形態の光源装置３００では、保護層２１、２５から引き出された部分でアノード配線層２４とカソード配線層３２２とが平面視で重ならないように配置されているため、アノード配線層２４とカソード配線層３２２とが相互に熱的に干渉しない。これにより、アノード配線層２４からの放熱量が増大するので、放熱量を向上させることができる。また、同様にカソード配線層３２２からの放熱も行われるので、カソード電極１３からの放熱量も確保することができる。さらに、カソード配線層３２２について、第２実施形態と同様の構成を採用してカソード配線層３２２とカソード電極１３との接触面積を増大させれば、カソード電極１３からの放熱量を増やすことができる。

また本実施形態では、カソード配線層３２２の端子部３２２ａとアノード配線層２４の端子部２４ａとは平面視で重ならないように配置されているので、端子部３２２ａ、２４ａを、それぞれ電極１３、１４に対して同時に熱圧着できる。

［第５の実施形態］
図６（ａ）は、本発明の第５の実施形態である光源装置４００の平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ’における断面図である。
光源装置４００は、支持体１１と、半導体レーザチップ１２と、電流供給基板２０と、第１のプリズム４７３と、第２のプリズム４７４と、波長変換素子４７１と、波長選択素子４７２と、保持部材４１０とを備えている。本実施形態に係る光源装置４００は、図６に示すように、波長変換素子４７１及び波長選択素子４７２を保持部材４１０上で横置きに配置しており、半導体レーザチップ１２から射出された光を保持部材４１０の面方向に導光するようになっている。

保持部材４１０上に載置された支持体１１上に、半導体レーザチップ１２が載置されている。電流供給基板２０は、半導体レーザチップ１２の側面１２ｆ側に配置されており、半導体レーザチップ１２と電気的に接続されている。半導体レーザチップ１２の上方には、第１のプリズム４７３と、第２のプリズム４７４と、プリズム４７３、４７４に挟持されたダイクロイック層４７５とを備えたプリズム素子４８０が配置されている。
プリズム素子４８０はその長手方向の両端部を、保持部材４１０上に設けられた２個のスペーサ４７７により支持されている。プリズム素子４８０は半導体レーザチップ１２との間に隙間を有して半導体レーザチップ１２の上空に固定されている。

プリズム素子４８０は、エミッタ１２ａから射出された光を内面で反射させて波長変換素子４７１に導光するとともに、波長変換素子４７１側から入射する光のうち特定波長域の成分をダイクロイック層４７５により反射させて波長変換素子４７１の外側に導く機能を奏する。

半導体レーザチップ１２に隣接して、電流供給基板２０と反対側には、保持部材４１０上の支持台４７１ａに載置された波長変換素子４７１が配置されている。波長変換素子４７１から見て半導体レーザチップ１２と反対側には、保持部材４１０上の支持台４７２ａに載置された波長選択素子４７２が配置されている。図６（ｂ）に示すように、波長変換素子４７１の支持台４７１ａ、波長選択素子４７２の支持台４７２ａ及びスペーサ４７７は、複数の固定ピン４７８により保持部材４１０上に位置決めされて固定されている。

波長変換素子（第２高調波発生素子、ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）４７１は、入射光のうち所定の波長を有する成分を変換せずにそのまま透過する一方、それ以外の波長を有する成分をほぼ半分の波長の光に変換する非線形光学素子である。すなわち、半導体レーザチップ１２から射出された第１の波長の光を、それよりも短い第２の波長の光に変換して射出する。

波長選択素子４７２は、特定波長の光（波長変換素子４７１で波長変換された第２の波長の光）を透過させる一方、波長変換素子４７１で波長が変換されなかった第１の波長の光を含むほとんどの光を側壁４７２ｂで反射させる。そのため、波長選択素子４７２は、半導体レーザチップ１２の外部共振器ミラーとして機能する。波長選択素子４７２としては、例えば、周期格子を有するホログラムのような光学素子を用いることができる。

上記の構成において、エミッタ１２ａから射出された第１の波長の光は、プリズム素子４８０の第１のプリズム４７３の斜面部（鉛直方向に対して略４５°の角度を成して配置された面）で反射されてダイクロイック層４７５に入射し、これを透過して第２のプリズム４７４から射出されて波長変換素子４７１に入射する。

ここで、図６（ｂ）に実線で示す光Ｗ１は、エミッタ１２ａから射出されて波長選択素子４７２側へ進行する光を示しており、破線で示す光Ｗ２は、光Ｗ１のうち、波長選択素子４７２で反射された成分を示している。また波長選択素子４７２から延びる鎖線で示す光Ｗ３は、光Ｗ１のうち波長選択素子４７２を透過した成分を示す。さらに光Ｗ４は、光Ｗ２のうち、ダイクロイック層４７５により反射された成分を示している。
なお、図６（ｂ）では、説明の都合上、光Ｗ１，Ｗ２を異なる位置に示しているが、実際には両者は同一の経路を辿る光である。

まず、エミッタ１２ａから射出されて波長変換素子４７１に入射した光Ｗ１は、波長変換素子４７１を透過する間にその一部がほぼ半分の波長の光（第２の波長の光）に変換されて、波長選択素子４７２に入射する。波長選択素子４７２に入射した光Ｗ１のうち、波長選択素子４７２を透過する特定波長（第２の波長）の成分は、光源光である光Ｗ３として波長選択素子４７２から外部に射出される。
一方、波長選択素子４７２で反射された成分（第１の波長の光）は、逆向きの光Ｗ２となって半導体レーザチップ１２側へ戻される。

波長変換素子４７１からプリズム素子４８０に入射した光Ｗ２は、ダイクロイック層４７５に入射する。ダイクロイック層４７５は、本実施形態では、波長変換素子４７１により変換された光（第２の波長の光）を選択的に反射し、その他の光を透過するようになっているので、光Ｗ２のうち第１の波長の成分は、ダイクロイック層４７５を透過して半導体レーザチップ１２に入射する。そして、半導体レーザチップ１２のミラーで反射され、光Ｗ１として再度射出される。このように、波長選択素子４７２で反射される第１の波長の光は、波長選択素子４７２と半導体レーザチップ１２との間で反射を繰り返して増幅される。

ところで、光Ｗ２の一部は、波長変換素子４７１内を進行する間に第２の波長の光に変換される。この第２の波長の光は、ダイクロイック層４７５により反射されて第２のプリズム４７４の斜面部（鉛直方向に対して略４５°の角度を成して配置された斜面部）に入射し、そこで反射された光Ｗ４としてプリズム素子４８０の外側に取り出される。すなわち本実施形態では、波長選択素子４７２を透過して射出された光Ｗ３と、ダイクロイック層４７５で反射されてプリズム素子４８０から射出された光Ｗ４とが、光源光として外部に射出されるようになっている。

以上の構成を備えた本実施形態の光源装置４００では、半導体レーザチップ１２と電流供給基板２０との接続構造として、第１の実施形態の光源装置１と共通の接続構造が採用されている。したがって、半導体レーザチップ１２と支持体１１との間に配置されたカソード配線層２４を介して半導体レーザチップ１２の熱を放散することができ、放熱性を向上させた光源装置４００とすることができる。

なお、本実施形態の光源装置４００では、第１実施形態と同様の接続構造を有する半導体レーザチップ１２、及び電流供給基板２０を用いたが、これに代えて、第２から第４の実施形態の構成を採用してもよい。これらの光源装置と同様の構成を採用した場合にも、放熱性を向上させた光源装置４００とすることができる。

［プロジェクタ］
図７は、本発明に係る光源装置を備えたプロジェクタ５００の概略模式図である。本図を用いて、プロジェクタ５００について説明する。なお、本図においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。

プロジェクタ５００において、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色レーザ光源（光源装置）４００Ｒ，緑色レーザ光源（光源装置）４００Ｇ、青色レーザ光源（光源装置）４００Ｂとしては、上記第５実施形態の光源装置４００を用いる。

また、プロジェクタ５００は、レーザ光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出されたレーザ光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（光変調装置）５８４Ｒ，５８４Ｇ，５８４Ｂと、液晶ライトバルブ５８４Ｒ，５８４Ｇ，５８４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５８７に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）５８６と、液晶ライトバルブ５８４Ｒ，５８４Ｇ，５８４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５９０に投射する投射レンズ（投射装置）５８７とを備えている。

さらに、プロジェクタ５００は、レーザ光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出されたレーザ光の照度分布を均一化させるため、各レーザ光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５８２Ｒ，５８２Ｇ，５８２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５８４Ｒ，５８４Ｇ，５８４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系５８２Ｒ，５８２Ｇ、５８２Ｂは、例えば、ホログラム５８２ａ及びフィールドレンズ５８２ｂによって構成される。

各液晶ライトバルブ５８４Ｒ，５８４Ｇ，５８４Ｂ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５８６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、合成された光は投写光学系である投射レンズ５８７によりスクリーン５９０上に投写され、拡大された画像が表示される。

本実施形態のプロジェクタの光源の部材として、本発明の光源装置の支持体１１、半導体レーザチップ１２、及び電流供給基板２０を用いることにより、放熱性を向上させることができるので、発熱によるレーザ特性の変化を抑えることができる。

なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、赤色，緑色及び青色のレーザ光源４００Ｒ，４００Ｇ、４００Ｂについては、第５実施形態の光源装置４００を用いたものを説明したが、第１から第４の実施形態の光源装置を用いることも可能である。このとき、各光源装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂのそれぞれに異なる実施形態の光源装置を採用することも可能であるし、同じ実施形態の光源装置を採用することも可能である。

また、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良いし、反射型のライトバルブを用いても良い。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。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。

図８は、プロジェクタの変形例である、画像表示装置６００の概略模式図である。第１から第５の実施形態の光源装置は、走査型の画像表示装置にも適用される。図８に示した画像表示装置６００は、第５実施形態の光源装置４００と、光源装置４００から射出された光をスクリーン６１０に向かって走査するＭＥＭＳミラー（走査手段）６０２と、光源装置４００から射出された光をＭＥＭＳミラー６０２に集光させる集光レンズ６０３とを備えている。光源装置４００から射出された光は、ＭＥＭＳミラー６０２を動かすことによって、スクリーン６１０上を横方向、縦方向に走査するように導かれる。カラーの画像を表示する場合は、半導体レーザチップ１２を構成する複数のエミッタ（図示は省略）を、赤、緑、青のピーク波長を持つエミッタの組み合わせによって構成すれば良い。

［モニタ装置］
図９は、モニタ装置７００の概略模式図である。本図を用いて、第５の実施形態に係る光源装置４００を応用したモニタ装置７００の構成例について説明する。図９は、モニタ装置の概略を示す模式図である。モニタ装置７００は、装置本体７１０と、光伝送部７２０とを備える。装置本体７１０は、前述した第５実施形態の光源装置４００を備える。

光伝送部７２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド７２１，７２２を備える。各ライトガイド７２１，７２２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７２１の入射側には光源装置４００が配設され、その出射側には拡散板７２３が配設されている。光源装置４００から出射したレーザ光は、ライトガイド７２１を伝って光伝送部７２０の先端に設けられた拡散板７２３に送られ、拡散板７２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部７２０の先端には、結像レンズ７２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ７２４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７２２を伝って、装置本体７１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ７１１に送られる。この結果、光源装置４００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７１１で撮像することができる。

第５の実施形態に係る光源装置４００を備えたことで、放熱性を向上させたモニタ装置７００とすることができるので、発熱によるレーザ特性の変化を抑えて使用することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本図では、第５の実施形態と同様の構造の光源装置４００を用いたが、これに代えて、第１から第４実施形態の光源装置を備えていてもよい。

第１の実施形態に係る光源装置１の概略斜視図である。 第１の実施形態に係る光源装置１を示す上面図及び要部断面図である。 第２の実施形態に係る光源装置１００を示す上面図及び要部断面図である。 第３の実施形態に係る光源装置２００を示す上面図及び要部断面図である。 第４の実施形態に係る光源装置３００を示す上面図及び要部断面図である。 第５の実施形態に係る光源装置４００を示す上面図及び要部断面図である。 プロジェクタ５００の概略模式図 画像表示装置６００の概略模式図 モニタ装置７００の概略模式図

符号の説明

１，１００，２００，３００，４００…光源装置、１０，４１０…保持部材、１１…支持体、１２…半導体レーザチップ（発光素子）、１２ａ…エミッタ（発光部）、１３…カソード電極（第１の電極）、１３ｂ…電極開口部、１４…アノード電極（第２の電極）、１５…エミッタ基板、１９…接合材、２０，１２０，２２０，３２０…電流供給基板（配線基板）、２２，１２２，２２２，３２２…カソード配線層（第１の配線層）、２３…接着剤層（絶縁層）、２４…アノード配線層（第２の配線層）、２２ａ，１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ…端子部（第１の端子）、２２ｂ…端子開口部、２４ａ 端子部（第２の端子）、３０，４７１…波長変換素子、４０…固定部材

Claims (9)

1. 支持体と、
   前記支持体に載置された発光素子と、
   前記発光素子と電気的に接続された配線基板と、
   を備えた光源装置であって、
   前記発光素子は、光を射出する発光部と、前記支持体と反対側の面に形成された第１の電極と、前記支持体に対向する面に形成された第２の電極とを有し、
   前記配線基板は、第１の配線層と第２の配線層とを有し、
   前記第１の配線層から延在する第１の端子は前記第１の電極と接続され、
   前記第２の配線層から延在する第２の端子は、前記発光素子と前記支持体との間で、前記第２の電極と接続されていることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記第１の端子が前記第１の電極の上に平面視で重なって接続されていることを特徴とする光源装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光源装置において、
   前記第１の端子に端子開口部が形成され、前記第１の電極には電極開口部が形成されており、
   前記端子開口部内に前記電極開口部が配置されるとともに、前記電極開口部によって前記発光部が設けられており、
   前記第１の端子は、平面視で前記第１の電極の全面で接続されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の光源装置において、
   前記第１の端子の厚さと前記第１の配線層の厚さ、及び/または、前記第２の端子の厚さと前記第２の配線層の厚さとが異なることを特徴とする光源装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光源装置において、
   前記発光素子は複数の前記発光部を有し、前記第１の端子と前記第２の端子の少なくとも一方が前記複数の発光部に対応して分割されていることを特徴とする光源装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の光源装置において、
   前記第１の配線層と前記第２の配線層とが絶縁層を介して重なって積層されていることを特徴とする光源装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の光源装置において、
   前記第１の端子の材料の熱膨張係数と前記第２の端子の材料の熱膨張係数とが等しいことを特徴とする光源装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の光源装置を備えたプロジェクタ。
9. 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の光源装置を備えたモニタ装置。

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