JP2011076911A - Lighting apparatus - Google Patents

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Yusuke Yoshizumi
祐介 善積
Masanori Ueno
昌紀 上野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting apparatus capable of visualizing true colors of an object, and achieving various illumination colors. <P>SOLUTION: The lighting apparatus 1A is provided with an optical fiber 20, a semiconductor laser device 30A optically coupled with one end of the optical fiber 20 and outputting mixed-color laser light L containing at least red-color laser light, blue-color laser light and green-color laser light, and an adjuster (a control circuit 40) for adjusting chromaticity of the mixed-color laser light L output from the semiconductor laser device 30A. The mixed-color laser light L is irradiated outside from the other end and at least one of the side faces of the optical fiber 20. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明装置に関するものである。   The present invention relates to a lighting device.

特許文献1には、励起光を出射する励起光源と、励起光源から出射される励起光を吸収し波長変換して所定の波長域の照明光を放出する波長変換部材と、一端が励起光源に結合され、他端が波長変換部材に結合され、励起光源から出射される励起光を波長変換部材へ導出する光ファイバと、を備える発光装置が記載されている。   Patent Document 1 discloses an excitation light source that emits excitation light, a wavelength conversion member that absorbs excitation light emitted from the excitation light source, converts the wavelength and emits illumination light in a predetermined wavelength range, and one end as an excitation light source. A light-emitting device is described that includes an optical fiber that is coupled, has the other end coupled to a wavelength conversion member, and guides excitation light emitted from the excitation light source to the wavelength conversion member.

特開2005−205195号公報JP 2005-205195 A

近年、白色LEDを用いた照明装置が盛んに開発されている。例えば、医療の現場では手術箇所の微細化に伴い、従来の照明装置では術野が影になってしまう場合があり、このような術野を適切に照明できる装置として、白色LEDを用いた照明装置が有望視されている。   In recent years, lighting devices using white LEDs have been actively developed. For example, in the medical field, with the miniaturization of the surgical site, the surgical field may become a shadow in the conventional illumination device, and illumination using white LEDs as a device that can appropriately illuminate such a surgical field The device looks promising.

しかしながら、現在多く用いられている白色LEDでは、青色LEDから発せられる青色光(波長450[nm]程度)と、該青色光により励起された蛍光体から発せられる黄色光(波長580[nm]程度のブロードな発光)とを混色することによって白色光を得る。したがって、白色光に含まれるべき赤色の波長成分(波長650[nm]程度)が極めて少なく、赤色の物体(例えば血液や血管など)に当該白色光を照射しても、当該物体が本来の赤色に見えないことが問題となる。なお、このような問題点を解決するために、蛍光体の改善が行われているが、未だ充分なものは実現されていない。   However, in a white LED that is currently widely used, blue light (wavelength of about 450 [nm]) emitted from a blue LED and yellow light (wavelength of about 580 [nm]) emitted from a phosphor excited by the blue light. White light is obtained. Therefore, the red wavelength component (wavelength of about 650 [nm]) that should be included in the white light is extremely small, and even if a white object is irradiated with the white light, the object remains the original red color. Invisible is a problem. In order to solve such problems, phosphors have been improved, but sufficient ones have not been realized yet.

また、白色LEDは装飾用にも用いられているが、上述したような従来の白色LEDを用いた照明装置では、青色及び黄色の波長域の光しか含まれておらず、また光源が青色のみであるため、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することが難しい。   Moreover, although white LED is used also for decoration, in the illuminating device using the conventional white LED as described above, only blue and yellow wavelength regions are included, and the light source is only blue. Therefore, it is difficult to realize various illumination colors to entertain passers-by.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、物体本来の色彩を視認でき、且つ様々な照明色を実現できる照明装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an illumination device that can visually recognize the original color of an object and can realize various illumination colors.

上記した課題を解決するために、本発明による照明装置は、光ファイバと、光ファイバの一端と光学的に結合され、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力する半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置から出力される混色レーザ光の色度を調節するための調節手段とを備え、混色レーザ光は、光ファイバの他端及び側面の少なくとも一方から外部へ出射されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an illumination device according to the present invention is optically coupled to an optical fiber and one end of the optical fiber, and outputs at least mixed color laser light including red laser light, blue laser light, and green laser light. And a adjusting means for adjusting the chromaticity of the mixed color laser light output from the semiconductor laser device. The mixed color laser light is emitted to the outside from at least one of the other end and the side surface of the optical fiber. It is characterized by that.

この照明装置においては、半導体レーザ装置が、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力するので、例えば赤色の物体に当該混色光を照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、調節手段によって上記混色レーザ光の色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。   In this illumination device, since the semiconductor laser device outputs mixed color laser light including at least red laser light, blue laser light, and green laser light, for example, by irradiating a red object with the mixed light, It can be visually recognized as the original red color. In addition, by adjusting the chromaticity of the mixed color laser light by the adjusting means, various illumination colors for entertaining passersby can be realized.

また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第1の電極、青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第2の電極、及び緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第3の電極を有しており、調節手段は、第1、第2および第3の電極のそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、混色レーザ光の色度を調節する制御回路であることを特徴としてもよい。半導体レーザ装置及び調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光の色度を好適に調節できる。   In addition, the illumination device supplies the current to the first electrode for supplying current to the optical resonator for generating red laser light and to the optical resonator for generating blue laser light. And a third electrode for supplying current to the optical resonator for generating the green laser light, and the adjusting means includes the first, second and third electrodes. The control circuit may adjust the chromaticity of the mixed-color laser beam by individually controlling the amount of current supplied to each of the two. When the semiconductor laser device and the adjusting means have these configurations, the chromaticity of the mixed color laser light can be suitably adjusted.

また、照明装置は、調節手段が、半導体レーザ装置の温度を制御する温度制御手段と、光ファイバの一端と半導体レーザ装置との間に配置された減光フィルタまたは光アッテネータとを含むことを特徴としてもよい。調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光の色度を好適に調節できる。   In the illumination device, the adjusting means includes temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor laser device, and a neutral density filter or an optical attenuator disposed between one end of the optical fiber and the semiconductor laser device. It is good. When the adjusting means has these configurations, the chromaticity of the mixed color laser light can be adjusted suitably.

また、照明装置は、赤色レーザ光のピーク波長が600[nm]以上700[nm]以下の範囲内に含まれ、青色レーザ光のピーク波長が430[nm]以上480[nm]以下の範囲内に含まれ、緑色レーザ光のピーク波長が500[nm]以上550[nm]以下の範囲内に含まれることが好ましい。   In the illumination device, the peak wavelength of the red laser light is included in the range of 600 [nm] to 700 [nm], and the peak wavelength of the blue laser light is in the range of 430 [nm] to 480 [nm]. It is preferable that the peak wavelength of the green laser light be included in the range of 500 [nm] to 550 [nm].

また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生する第1の半導体レーザ素子、青色レーザ光を発生する第2の半導体レーザ素子、および緑色レーザ光を発生する第3の半導体レーザ素子を有しており、第2及び第3の半導体レーザ素子が、GaN基板上に成長されたInAlGaN系半導体層を有することを特徴としてもよい。第2及び第3の半導体レーザ素子がこのような構成を有することにより、青色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ好適に出力できる。なお、InAlGaN系半導体層とは、例えばGaN、InGaN、AlGaN、InAlGaNを包含する概念である。   In the illumination device, the semiconductor laser device includes a first semiconductor laser element that generates red laser light, a second semiconductor laser element that generates blue laser light, and a third semiconductor laser element that generates green laser light. The second and third semiconductor laser elements may include an InAlGaN-based semiconductor layer grown on a GaN substrate. When the second and third semiconductor laser elements have such a configuration, blue laser light and green laser light can be suitably output, respectively. The InAlGaN-based semiconductor layer is a concept that includes, for example, GaN, InGaN, AlGaN, and InAlGaN.

また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生する第1の半導体レーザ素子、青色レーザ光を発生する第2の半導体レーザ素子、および緑色レーザ光を発生する第3の半導体レーザ素子を有しており、第1の半導体レーザ素子が、GaAs基板上に成長されたAlGaInAsP系半導体層を有することを特徴としてもよい。第1の半導体レーザ素子がこのような構成を有することにより、赤色レーザ光を好適に出力できる。なお、AlGaInAsP系半導体層とは、例えばGaAs、GaAsP、InGaAsP、InGaP、AlGaInP、AlInPを包含する概念である。   In the illumination device, the semiconductor laser device includes a first semiconductor laser element that generates red laser light, a second semiconductor laser element that generates blue laser light, and a third semiconductor laser element that generates green laser light. The first semiconductor laser element may include an AlGaInAsP-based semiconductor layer grown on a GaAs substrate. When the first semiconductor laser element has such a configuration, red laser light can be suitably output. The AlGaInAsP-based semiconductor layer is a concept including, for example, GaAs, GaAsP, InGaAsP, InGaP, AlGaInP, and AlInP.

また、照明装置は、光ファイバが石英を母材とすることを特徴としてもよい。或いは、照明装置は、光ファイバがプラスチックからなることを特徴としてもよい。光ファイバが石英を母材とする場合、光ファイバを伝送される混色レーザ光の伝送損失を低減できる。また、光ファイバがプラスチックからなる場合、照明装置を安価に構成でき、且つ光ファイバが折れにくいためセッティングが容易となる。   The lighting device may be characterized in that the optical fiber uses quartz as a base material. Alternatively, the lighting device may be characterized in that the optical fiber is made of plastic. When the optical fiber is made of quartz as a base material, transmission loss of the mixed color laser light transmitted through the optical fiber can be reduced. Further, when the optical fiber is made of plastic, the lighting device can be configured at a low cost, and the setting is easy because the optical fiber is not easily broken.

本発明に係る照明装置によれば、物体本来の色彩を視認でき、且つ様々な照明色を実現できる。   According to the illumination device according to the present invention, the original color of an object can be visually recognized, and various illumination colors can be realized.

図1は、第1実施形態に係る照明装置1Aの全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a lighting device 1A according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る照明装置1Aの光源部10Aの内部構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the light source unit 10A of the illumination device 1A according to the first embodiment. 図3は、光源部10Aが備える半導体レーザ素子33の断面構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of the semiconductor laser element 33 provided in the light source unit 10A. 図4は、図3に示した半導体レーザ素子33のIV−IV線に沿った側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view taken along line IV-IV of the semiconductor laser element 33 shown in FIG. 図5は、第2実施形態に係る照明装置の光源部10Bの内部構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the light source unit 10B of the lighting apparatus according to the second embodiment. 図6は、第3実施形態に係る照明装置1Cの全体構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an overall configuration of a lighting apparatus 1C according to the third embodiment.

以下、添付図面を参照しながら本発明による照明装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a lighting device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る照明装置1Aの全体構成を示す図である。図1を参照すると、照明装置1Aは、光源部10Aおよび光ファイバ20を備える。光源部10Aは、照明装置1Aの外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力する。光源部10Aの光出射端は光ファイバ20の一端と光学的に結合されており、混色レーザ光Lは、光ファイバ20の他端から照明装置1Aの外部へ出射される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a lighting device 1A according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the lighting device 1 </ b> A includes a light source unit 10 </ b> A and an optical fiber 20. The light source unit 10A receives power supply from the outside of the illumination device 1A, and outputs a mixed color laser light L including at least red laser light, blue laser light, and green laser light. The light emitting end of the light source unit 10A is optically coupled to one end of the optical fiber 20, and the mixed color laser light L is emitted from the other end of the optical fiber 20 to the outside of the illumination device 1A.

光ファイバ20は、例えば石英を母材とする光ファイバによって構成される。或いは、光ファイバ20は、プラスチックからなるPOF(Plastic Optical Fiber)によって構成される。光ファイバ20が石英を母材とする場合、光ファイバ20を伝送される混色レーザ光Lの伝送損失を低減できる。また、光ファイバ20がプラスチックからなる場合、照明装置1Aを安価に構成でき、且つ光ファイバ20が折れにくいためセッティングが容易となる。   The optical fiber 20 is configured by an optical fiber having, for example, quartz as a base material. Alternatively, the optical fiber 20 is composed of a plastic optical fiber (POF) made of plastic. When the optical fiber 20 uses quartz as a base material, the transmission loss of the mixed-color laser beam L transmitted through the optical fiber 20 can be reduced. When the optical fiber 20 is made of plastic, the lighting device 1A can be configured at low cost, and the optical fiber 20 is not easily broken, so that setting is easy.

図2は、照明装置1Aの光源部10Aの内部構成を示す図である。図2を参照すると、光源部10Aは、半導体レーザ装置30Aと、半導体レーザ装置30Aに電力を供給する制御回路40とを内蔵している。   FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the light source unit 10A of the lighting apparatus 1A. Referring to FIG. 2, the light source unit 10A includes a semiconductor laser device 30A and a control circuit 40 that supplies power to the semiconductor laser device 30A.

半導体レーザ装置30Aは、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力する。半導体レーザ装置30Aは、例えばCANパッケージといった外観を呈しており、少なくとも3つの半導体レーザ素子31〜33を内蔵している。半導体レーザ素子31は、本実施形態における第1の半導体レーザ素子であり、赤色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子32は、本実施形態における第2の半導体レーザ素子であり、青色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子33は、本実施形態における第3の半導体レーザ素子であり、緑色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子31の発振波長(すなわち赤色レーザ光のピーク波長)は600[nm]以上700[nm]以下の範囲内に含まれ、半導体レーザ素子32の発振波長(すなわち青色レーザ光のピーク波長)は430[nm]以上480[nm]以下の範囲内に含まれ、半導体レーザ素子31の発振波長(すなわち緑色レーザ光のピーク波長)は500[nm]以上550[nm]以下の範囲内に含まれる。   The semiconductor laser device 30A outputs a mixed color laser beam L including at least a red laser beam, a blue laser beam, and a green laser beam. The semiconductor laser device 30 </ b> A has an appearance such as a CAN package, for example, and includes at least three semiconductor laser elements 31 to 33. The semiconductor laser element 31 is the first semiconductor laser element in this embodiment, and has an optical resonator for generating red laser light. The semiconductor laser element 32 is the second semiconductor laser element in the present embodiment, and has an optical resonator for generating blue laser light. The semiconductor laser element 33 is the third semiconductor laser element in this embodiment, and has an optical resonator for generating green laser light. The oscillation wavelength of the semiconductor laser element 31 (that is, the peak wavelength of red laser light) is included in the range of 600 [nm] to 700 [nm], and the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 32 (that is, the peak wavelength of blue laser light). Is included in the range of 430 [nm] to 480 [nm], and the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 31 (that is, the peak wavelength of the green laser light) is included in the range of 500 [nm] to 550 [nm]. It is.

また、半導体レーザ装置30Aは、集光レンズ34を有する。集光レンズ34は半導体レーザ素子31〜33と光学的に結合されており、この集光レンズ34は光ファイバ20の一端と光学的に結合されている。半導体レーザ装置30Aから出力される混色レーザ光Lは、集光レンズ34を介して光ファイバ20の一端に入射する。   Further, the semiconductor laser device 30 </ b> A has a condenser lens 34. The condenser lens 34 is optically coupled to the semiconductor laser elements 31 to 33, and the condenser lens 34 is optically coupled to one end of the optical fiber 20. The mixed color laser light L output from the semiconductor laser device 30 </ b> A is incident on one end of the optical fiber 20 via the condenser lens 34.

また、半導体レーザ装置30Aは、半導体レーザ素子31のアノードに電流を供給するための電極35a(第1の電極)、半導体レーザ素子32のアノードに電流を供給するための電極35b(第2の電極)、半導体レーザ素子33のアノードに電流を供給するための電極35c(第3の電極)、及び半導体レーザ素子31〜33のカソードに接続された電極35dを有する。これらの電極35a〜35dは、金属配線36a〜36dを介して制御回路40と電気的に接続されている。   The semiconductor laser device 30A includes an electrode 35a (first electrode) for supplying current to the anode of the semiconductor laser element 31, and an electrode 35b (second electrode) for supplying current to the anode of the semiconductor laser element 32. ), An electrode 35c (third electrode) for supplying a current to the anode of the semiconductor laser element 33, and an electrode 35d connected to the cathodes of the semiconductor laser elements 31 to 33. These electrodes 35a to 35d are electrically connected to the control circuit 40 via metal wirings 36a to 36d.

制御回路40は、本実施形態における調節手段である。制御回路40は、半導体レーザ装置30Aから出力される混色レーザ光Lの色度を調節する。具体的には、半導体レーザ素子31〜33のアノードに供給する電流量を個別に制御することにより、半導体レーザ素子31〜33から出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各光強度を個別に調節する。制御回路40は、操作者からの操作入力により色度を調節するための入力手段を有すると尚良い。また、制御回路40は、半導体レーザ素子31〜33の背面光等をモニタするフォトダイオード(不図示)から電気信号を受け、該電気信号に基づいて、半導体レーザ素子31〜33への電流量を制御することが好ましい。   The control circuit 40 is an adjusting unit in this embodiment. The control circuit 40 adjusts the chromaticity of the mixed color laser light L output from the semiconductor laser device 30A. Specifically, each amount of red laser light, blue laser light, and green laser light output from the semiconductor laser elements 31 to 33 is controlled by individually controlling the amount of current supplied to the anodes of the semiconductor laser elements 31 to 33. Adjust the intensity individually. The control circuit 40 preferably has input means for adjusting chromaticity by an operation input from the operator. The control circuit 40 receives an electrical signal from a photodiode (not shown) that monitors the back light of the semiconductor laser elements 31 to 33, and based on the electrical signal, controls the current amount to the semiconductor laser elements 31 to 33. It is preferable to control.

ここで、半導体レーザ素子31〜33のうち、緑色レーザ光を出力する半導体レーザ素子33の構成について詳細に説明する。図3は、半導体レーザ素子31〜33の断面構成の一例を示す図であり、図4は、図3に示すIV−IV断面を示す図である。図3及び図4に示すように、半導体レーザ素子33は、半導体基板50を備える。半導体基板50は例えばGaN基板である。   Here, the structure of the semiconductor laser element 33 that outputs green laser light among the semiconductor laser elements 31 to 33 will be described in detail. FIG. 3 is a view showing an example of a cross-sectional configuration of the semiconductor laser elements 31 to 33, and FIG. 4 is a view showing a IV-IV cross section shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the semiconductor laser element 33 includes a semiconductor substrate 50. The semiconductor substrate 50 is a GaN substrate, for example.

また、半導体基板50の主面50aは、GaN結晶のc面に対して傾斜している。この主面50aの傾斜角は、図4に示すように、法線軸Nxを示す法線ベクトルNVと、c軸方向を示すc軸ベクトルVCとの成す角度αによって規定される。この角度αは、GaN結晶のc軸に直交する基準平面Rx(すなわち{0001}面又は{000−1}面)に対して45°以上135°以下の範囲内にあることができる。この角度範囲によれば、GaNの非極性(半極性または無極性)の性質を提供できる。   The main surface 50a of the semiconductor substrate 50 is inclined with respect to the c-plane of the GaN crystal. As shown in FIG. 4, the inclination angle of the principal surface 50a is defined by an angle α formed by a normal vector NV indicating the normal axis Nx and a c-axis vector VC indicating the c-axis direction. This angle α can be in a range of 45 ° or more and 135 ° or less with respect to a reference plane Rx (that is, {0001} plane or {000-1} plane) orthogonal to the c-axis of the GaN crystal. This angular range can provide the nonpolar (semipolar or nonpolar) nature of GaN.

この場合、主面50aは、GaN結晶のc面に対してm軸又はa軸の方向に傾斜していることが好ましい。m軸の方向に傾斜している場合、傾斜角αは63°以上80°以下又は100°以上117°以下の範囲内にあることが好ましい。この場合、主面50aは窒化ガリウム系半導体結晶の{H,0,−H,L}面(但し、H及びLは自然数)または{−H,0,H,−L}面であることができる。より好ましくは、主面11aが窒化ガリウム系半導体結晶の{2,0,−2,1}面または{−2,0,2,−1}面である場合、c面に対する主面11aの傾斜角αは75°または105°である。また、a軸の方向に傾斜している場合、傾斜角αは59°以上80°以下又は100°以上121°以下の範囲内にあることが好ましい。この場合、主面50aは窒化ガリウム系半導体結晶の{H,H,−2H,L}面(但し、H及びLは自然数)または{−H,−H,2H,−L}面であることができる。より好ましくは、主面50aが窒化ガリウム系半導体結晶の{1,1,−2,1}面または{−1,−1,2,−1}面である場合、c面に対する主面50aの傾斜角αは73°または107°である。主面50aが半極性面となるこれらの角度範囲によれば、500[nm]以上550[nm]以下といった長波長の光を発生するための活性層に好適なインジウム組成のInGaN層を提供できる。   In this case, the main surface 50a is preferably inclined in the m-axis or a-axis direction with respect to the c-plane of the GaN crystal. When tilted in the direction of the m-axis, the tilt angle α is preferably in the range of 63 ° to 80 °, or 100 ° to 117 °. In this case, the main surface 50a may be a {H, 0, -H, L} plane (where H and L are natural numbers) or a {-H, 0, H, -L} plane of a gallium nitride based semiconductor crystal. it can. More preferably, when the main surface 11a is a {2,0, -2,1} plane or {-2,0,2, -1} plane of a gallium nitride based semiconductor crystal, the inclination of the main surface 11a with respect to the c-plane The angle α is 75 ° or 105 °. Moreover, when it inclines in the direction of a-axis, it is preferable that inclination-angle (alpha) exists in the range of 59 to 80 degrees or 100 to 121 degrees. In this case, the main surface 50a is a {H, H, -2H, L} plane (where H and L are natural numbers) or a {-H, -H, 2H, -L} plane of a gallium nitride based semiconductor crystal. Can do. More preferably, when the main surface 50a is a {1, 1, -2, 1} plane or {-1, -1, 2, -1} plane of a gallium nitride based semiconductor crystal, The inclination angle α is 73 ° or 107 °. According to these angular ranges in which the main surface 50a is a semipolar surface, an InGaN layer having an indium composition suitable for an active layer for generating light having a long wavelength of 500 [nm] or more and 550 [nm] or less can be provided. .

半導体レーザ素子33は、一対の共振端面60a,60bを有する光共振器60を有する。また、半導体レーザ素子33は、半導体基板50の主面50a上に設けられたn型半導体層53と、n型半導体層53上に設けられたn型クラッド層55と、n型クラッド層55上に設けられた活性層57と、活性層57上に設けられたp型クラッド層59とを有する。   The semiconductor laser element 33 has an optical resonator 60 having a pair of resonance end faces 60a and 60b. The semiconductor laser element 33 includes an n-type semiconductor layer 53 provided on the main surface 50 a of the semiconductor substrate 50, an n-type cladding layer 55 provided on the n-type semiconductor layer 53, and an n-type cladding layer 55. An active layer 57 provided on the active layer 57, and a p-type cladding layer 59 provided on the active layer 57.

n型半導体層53はn型(第1導電型)のGaN系半導体からなり、例えばGaNからなることができる。n型半導体層53の厚さは例えば1000[nm]である。n型クラッド層55は、光共振器60の一部を構成する。n型クラッド層55はn型のGaN系半導体からなり、例えばGaN、AlGaN、InAlGaN等からなることができる。n型クラッド層55の厚さは例えば1200[nm]である。p型クラッド層59は、光共振器60の一部を構成する。p型クラッド層59はp型(第2導電型)のGaN系半導体からなり、例えばGaN、AlGaN、InAlGaN等からなることができる。p型クラッド層59の厚さは例えば400[nm]である。   The n-type semiconductor layer 53 is made of an n-type (first conductivity type) GaN-based semiconductor, and can be made of, for example, GaN. The thickness of the n-type semiconductor layer 53 is, for example, 1000 [nm]. The n-type cladding layer 55 constitutes a part of the optical resonator 60. The n-type cladding layer 55 is made of an n-type GaN-based semiconductor, and can be made of, for example, GaN, AlGaN, InAlGaN, or the like. The thickness of the n-type cladding layer 55 is, for example, 1200 [nm]. The p-type cladding layer 59 constitutes a part of the optical resonator 60. The p-type cladding layer 59 is made of a p-type (second conductivity type) GaN-based semiconductor, and can be made of, for example, GaN, AlGaN, InAlGaN, or the like. The thickness of the p-type cladding layer 59 is, for example, 400 [nm].

活性層57は、光共振器60の一部を構成する。活性層57は、単一層からなることができ、或いは量子井戸構造を有することができる。必要な場合には、量子井戸構造は、交互に配列された井戸層及び障壁層を含むことができる。井戸層はインジウムを含むIII−V族化合物半導体、例えばInGaN等からなることができ、障壁層は井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きいInGaN又はGaN等からなることができる。一実施例では、井戸層(InGaN)の厚さは例えば3[nm]であり、障壁層(GaN)の厚さは例えば15[nm]であり、井戸層の数は例えば2つであることができる。活性層57の発光波長は、井戸層のバンドギャップやインジウム組成、その厚さ等によって制御される。活性層57は、波長500[nm]以上550[nm]以下の範囲のピーク波長を有する緑色光を発生するようなインジウム組成とされることができる。   The active layer 57 constitutes a part of the optical resonator 60. The active layer 57 may be formed of a single layer or may have a quantum well structure. If required, the quantum well structure can include alternating well layers and barrier layers. The well layer can be made of a III-V group compound semiconductor containing indium, such as InGaN, and the barrier layer can be made of InGaN, GaN, or the like having a larger band gap energy than the well layer. In one embodiment, the thickness of the well layer (InGaN) is, for example, 3 [nm], the thickness of the barrier layer (GaN) is, for example, 15 [nm], and the number of well layers is, for example, two. Can do. The emission wavelength of the active layer 57 is controlled by the band gap of the well layer, the indium composition, the thickness thereof, and the like. The active layer 57 may have an indium composition that generates green light having a peak wavelength in the range of 500 [nm] to 550 [nm].

また、半導体レーザ素子33は、n型クラッド層55と活性層57との間に、第1光ガイド層61を更に備える。半導体レーザ素子33は、活性層57とp型クラッド層59との間に、第2光ガイド層63を更に備える。第1光ガイド層61及び第2光ガイド層63は、半導体基板50に光を逃がすことなく活性層57付近に光を閉じ込め、しきい値電流を低減する為に設けられる。   The semiconductor laser device 33 further includes a first light guide layer 61 between the n-type cladding layer 55 and the active layer 57. The semiconductor laser device 33 further includes a second light guide layer 63 between the active layer 57 and the p-type cladding layer 59. The first light guide layer 61 and the second light guide layer 63 are provided to confine light in the vicinity of the active layer 57 without letting the light escape to the semiconductor substrate 50 and reduce the threshold current.

第1光ガイド層61は、GaN又はInGaNからなる第1の層71と、InGaNからなる第2の層73とを含むことができる。第1の層71はn型クラッド層55上に設けられ、第2の層73は第1の層71と活性層57との間に設けられる。なお、第2の層73のインジウム組成は、第1の層71のインジウム組成より大きく、活性層57内のInGaN井戸層のインジウム組成より小さい。一実施例では、第1の層71はn型GaNからなり、第2の層73はアンドープInGaNからなることができる。第1の層71の厚さは例えば200[nm]であり、第2の層73の厚さは例えば65[nm]である。   The first light guide layer 61 can include a first layer 71 made of GaN or InGaN and a second layer 73 made of InGaN. The first layer 71 is provided on the n-type cladding layer 55, and the second layer 73 is provided between the first layer 71 and the active layer 57. Note that the indium composition of the second layer 73 is larger than that of the first layer 71 and smaller than that of the InGaN well layer in the active layer 57. In one embodiment, the first layer 71 can be made of n-type GaN and the second layer 73 can be made of undoped InGaN. The thickness of the first layer 71 is, for example, 200 [nm], and the thickness of the second layer 73 is, for example, 65 [nm].

第2光ガイド層63は、GaN又はInGaNからなる第1の層75と、InGaNからなる第2の層77とを含むことができる。第1の層75は活性層57上に設けられ、第2の層77は活性層57と第1の層75との間に設けられる。なお、第2の層77のインジウム組成は、第1の層75のインジウム組成より大きく、活性層57内のInGaN井戸層のインジウム組成より小さい。一実施例では、第1の層75はp型GaNからなり、第2の層77はアンドープInGaNからなる。第1の層75の厚さは例えば200[nm]であり、第2の層77の厚さは例えば65[nm]である。   The second light guide layer 63 can include a first layer 75 made of GaN or InGaN and a second layer 77 made of InGaN. The first layer 75 is provided on the active layer 57, and the second layer 77 is provided between the active layer 57 and the first layer 75. The indium composition of the second layer 77 is larger than the indium composition of the first layer 75 and smaller than the indium composition of the InGaN well layer in the active layer 57. In one embodiment, the first layer 75 is made of p-type GaN and the second layer 77 is made of undoped InGaN. The thickness of the first layer 75 is, for example, 200 [nm], and the thickness of the second layer 77 is, for example, 65 [nm].

半導体レーザ素子33は、電子ブロック層67を更に備える。電子ブロック層67は、第2光ガイド層63を層厚方向に二分割するように設けられており、本実施形態では、第1の層75と第2の層77との間に設けられている。電子ブロック層67は例えばp型AlGaNからなることができる。電子ブロック層67の厚さは例えば20[nm]である。   The semiconductor laser element 33 further includes an electronic block layer 67. The electron blocking layer 67 is provided so as to divide the second light guide layer 63 into two in the layer thickness direction. In the present embodiment, the electron blocking layer 67 is provided between the first layer 75 and the second layer 77. Yes. The electron block layer 67 can be made of, for example, p-type AlGaN. The thickness of the electron block layer 67 is, for example, 20 [nm].

半導体レーザ素子33は、p型クラッド層59上に設けられたp型コンタクト層81を更に備える。p型コンタクト層81は、例えばGaN、AlGaN等からなることができる。p型クラッド層59の一部、及びp型コンタクト層81は所定の光導波方向に延びるリッジ形状をしており、該リッジ形状の側面およびp型クラッド層59の表面は絶縁膜87によって覆われている。このリッジの延伸方向、すなわち光共振器60の光導波方向は、GaN結晶のc軸を主面50aに投影した方向に沿って延びている。   The semiconductor laser element 33 further includes a p-type contact layer 81 provided on the p-type cladding layer 59. The p-type contact layer 81 can be made of, for example, GaN, AlGaN, or the like. A part of the p-type cladding layer 59 and the p-type contact layer 81 have a ridge shape extending in a predetermined optical waveguide direction, and the side surfaces of the ridge shape and the surface of the p-type cladding layer 59 are covered with an insulating film 87. ing. The extending direction of the ridge, that is, the optical waveguide direction of the optical resonator 60 extends along the direction in which the c-axis of the GaN crystal is projected onto the main surface 50a.

半導体レーザ素子33は、アノード電極85を更に備える。アノード電極85は光共振器60のリッジ上に設けられており、絶縁膜87の開口を介してp型コンタクト層81に接触している。また、半導体レーザ素子33は、カソード電極99を更に備える。カソード電極99は、半導体基板50の裏面50b上に設けられる。   The semiconductor laser element 33 further includes an anode electrode 85. The anode electrode 85 is provided on the ridge of the optical resonator 60 and is in contact with the p-type contact layer 81 through the opening of the insulating film 87. The semiconductor laser element 33 further includes a cathode electrode 99. The cathode electrode 99 is provided on the back surface 50 b of the semiconductor substrate 50.

図3,図4を参照して、緑色レーザ光を出力する半導体レーザ素子33の構成について説明したが、赤色レーザ光を出力する半導体レーザ素子31、及び青色レーザ光を出力する半導体レーザ素子32の断面構造も、半導体レーザ素子33とほぼ同様である。但し、半導体レーザ素子31の半導体基板はGaAs基板であることが好適であり、その上に成長される各半導体層は、AlGaInAsP系半導体層であることが好ましい。例えば、活性層はInGaPからなるとよい。また、半導体レーザ素子32の半導体基板はGaN基板であることが好適であり、その上に成長される各半導体層は、InAlGaN系半導体層であることが好ましい。但し、このInAlGaN系半導体層は、GaN基板のc面上に成長されてもよい。   The configuration of the semiconductor laser element 33 that outputs green laser light has been described with reference to FIGS. 3 and 4. However, the semiconductor laser element 31 that outputs red laser light and the semiconductor laser element 32 that outputs blue laser light are described. The cross-sectional structure is also substantially the same as that of the semiconductor laser element 33. However, the semiconductor substrate of the semiconductor laser element 31 is preferably a GaAs substrate, and each semiconductor layer grown thereon is preferably an AlGaInAsP-based semiconductor layer. For example, the active layer may be made of InGaP. The semiconductor substrate of the semiconductor laser element 32 is preferably a GaN substrate, and each semiconductor layer grown thereon is preferably an InAlGaN-based semiconductor layer. However, this InAlGaN-based semiconductor layer may be grown on the c-plane of the GaN substrate.

以上に説明した本実施形態の照明装置1Aにおいては、半導体レーザ装置30Aが、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力するので、例えば赤色の物体に混色レーザ光Lを照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、制御回路40によって混色レーザ光Lの色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。   In the illuminating device 1A of the present embodiment described above, the semiconductor laser device 30A outputs the mixed color laser beam L including at least the red laser beam, the blue laser beam, and the green laser beam. By irradiating the light L, the object can be visually recognized as the original red color. Further, by adjusting the chromaticity of the mixed-color laser beam L by the control circuit 40, various illumination colors for entertaining passersby can be realized.

また、本実施形態の照明装置1Aによれば、いわゆるヘルムホルツ−コールラウシュ効果(Helmholtz-Kohlrausch phenomenon)によって、従来の白色LEDより更に明るい色彩を提供ことができる。ヘルムホルツ−コールラウシュ効果とは、物理的に網膜に当たる光の強さ(網膜照度・明るさ)が同じ色光であっても、その光が持つ色の純度(彩度の高さ。スペクトル半値幅が短いほど純度が高い)によって、視認される明るさは変化する現象をいう。すなわち、色光の純度が高いと(彩度が高いと)明るく、色光の純度が低いと(彩度が低いと)暗く感じる。また、同じ輝度率の高彩度色の光と無彩色の光とを比べると、高彩度色の光の方が明るい色に見える。なお、赤色や青紫色と比較して、黄色はこの効果が小さい。   In addition, according to the lighting device 1A of the present embodiment, a brighter color than the conventional white LED can be provided by the so-called Helmholtz-Kohlrausch phenomenon. The Helmholtz-Colllaus effect is the color light (high chroma and high half-width of the spectrum) even if the intensity of the light that physically hits the retina (retinal illuminance / brightness) is the same. The brightness that is visually recognized changes depending on the degree of purity. That is, when the purity of the colored light is high (when the saturation is high), it feels bright, and when the purity of the colored light is low (when the saturation is low), it feels dark. In addition, when comparing high-saturation light and achromatic light with the same luminance rate, the high-saturation light appears to be a brighter color. Note that yellow is less effective than red or blue-violet.

このヘルムホルツ−コールラウシュ効果は、L/Y効果またはB/L効果(色光の場合)とも呼ばれ、この値が大きいほど当該効果が大きい。
・L/Y効果:三刺激値のY値(輝度率)に対するライトネス(明度)の比
・B/L効果:ルミナンス(輝度)に対するブライトネス(明るさ)の比
なお、ライトネスとは、白色面や無色透明の明るさに比較して、相対的に判断される試料面の明るさをいう。また、ブライトネスとは、面が観測者の方向に発散する光の面密度の大小に関係する色知覚をいう。
The Helmholtz-Cole Rauch effect is also called the L / Y effect or the B / L effect (in the case of colored light), and the effect increases as this value increases.
-L / Y effect: ratio of lightness (brightness) to Y value (luminance rate) of tristimulus values-B / L effect: ratio of brightness (brightness) to luminance (luminance) Lightness is a white surface or The brightness of the sample surface, which is relatively judged compared to the brightness of colorless and transparent. Brightness refers to color perception related to the surface density of light that diverges in the direction of the observer.

また、本実施形態のように、半導体レーザ装置30Aは、赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極35a、青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極35b、及び緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極35cを有しており、制御回路40が、電極35a〜35cのそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、混色レーザ光Lの色度を調節することが好ましい。半導体レーザ装置30A及び制御回路40がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光Lの色度を好適に調節できる。   Further, as in this embodiment, the semiconductor laser device 30A is configured to supply current to the electrode 35a for supplying current to the optical resonator for generating red laser light and to the optical resonator for generating blue laser light. The electrode 35b for supplying and the electrode 35c for supplying an electric current to the optical resonator for generating the green laser light are provided, and the control circuit 40 supplies the current supplied to each of the electrodes 35a to 35c. It is preferable to adjust the chromaticity of the mixed-color laser beam L by individually controlling the amount. When the semiconductor laser device 30A and the control circuit 40 have these configurations, the chromaticity of the mixed-color laser beam L can be suitably adjusted.

(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2実施形態に係る照明装置が備える光源部10Bの内部構成を示す図である。この光源部10Bは、照明装置の外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力する。光源部10Bの光出射端は光ファイバ20の一端と光学的に結合されており、混色レーザ光Lは、光ファイバ20の他端から照明装置の外部へ出射される。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the light source unit 10B included in the illumination device according to the second embodiment of the present invention. The light source unit 10B receives power supply from the outside of the illumination device, and outputs a mixed color laser light L including at least red laser light, blue laser light, and green laser light. The light emitting end of the light source unit 10B is optically coupled to one end of the optical fiber 20, and the mixed color laser light L is emitted from the other end of the optical fiber 20 to the outside of the illumination device.

図5を参照すると、光源部10Bは、半導体レーザ装置30Bと、半導体レーザ装置30Bに電力を供給する制御回路41と、減光フィルタ群42とを内蔵している。   Referring to FIG. 5, the light source unit 10B includes a semiconductor laser device 30B, a control circuit 41 that supplies power to the semiconductor laser device 30B, and a neutral density filter group 42.

半導体レーザ装置30Bは、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力する。半導体レーザ装置30Bは、例えばCANパッケージといった外観を呈しており、少なくとも3つの半導体レーザ素子31〜33と、各半導体レーザ素子31〜33がそれぞれ載置されたペルチェ素子37〜39とを内蔵している。また、半導体レーザ装置30Bは、集光レンズ34を有する。なお、半導体レーザ素子31〜33の形態や発振波長、並びに集光レンズ34周辺の構成は、既述した第1実施形態と同様である。ペルチェ素子37〜39は、半導体レーザ装置30Bから出力される混色レーザ光Lの色度を調節するための調節手段の一部を構成しており、本実施形態における温度制御手段である。ペルチェ素子37〜39は、半導体レーザ素子31〜33を冷却しつつ、これらの温度をそれぞれ制御する。   The semiconductor laser device 30B outputs a mixed color laser beam L including at least a red laser beam, a blue laser beam, and a green laser beam. The semiconductor laser device 30B has an external appearance such as a CAN package, for example, and includes at least three semiconductor laser elements 31 to 33 and Peltier elements 37 to 39 on which the semiconductor laser elements 31 to 33 are respectively mounted. Yes. Also, the semiconductor laser device 30B has a condenser lens 34. The form of the semiconductor laser elements 31 to 33, the oscillation wavelength, and the configuration around the condenser lens 34 are the same as those in the first embodiment described above. The Peltier elements 37 to 39 constitute a part of adjusting means for adjusting the chromaticity of the mixed color laser light L output from the semiconductor laser device 30B, and are temperature control means in this embodiment. The Peltier elements 37 to 39 control these temperatures while cooling the semiconductor laser elements 31 to 33, respectively.

また、半導体レーザ装置30Bは、半導体レーザ素子31〜33のアノードに電流を供給するための電極35a〜35c、半導体レーザ素子31〜33のカソードに接続された電極35d、及びペルチェ素子37〜39に駆動電流を供給するための電極35e〜35gを有する。これらの電極35a〜35gは、金属配線36a〜36gを介して制御回路41と電気的に接続されている。   The semiconductor laser device 30B includes electrodes 35a to 35c for supplying current to the anodes of the semiconductor laser elements 31 to 33, an electrode 35d connected to the cathodes of the semiconductor laser elements 31 to 33, and Peltier elements 37 to 39. It has electrodes 35e-35g for supplying a drive current. These electrodes 35a to 35g are electrically connected to the control circuit 41 through metal wirings 36a to 36g.

制御回路41は、本実施形態における調節手段の一部を構成しており、半導体レーザ装置30Bから出力される混色レーザ光Lの色度を調節する。具体的には、半導体レーザ素子31〜33のそれぞれに対応するペルチェ素子37〜39に供給する電流量を個別に制御することにより、半導体レーザ素子31〜33の各温度を個別に変化させ、これらから出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各ピーク波長を個別に調節する。制御回路41は、操作者からの操作入力により色度を調節するための入力手段を有すると尚良い。なお、本実施形態では、制御回路41から半導体レーザ素子31〜33に供給される電流量は一定である。   The control circuit 41 constitutes a part of the adjusting means in this embodiment, and adjusts the chromaticity of the mixed color laser light L output from the semiconductor laser device 30B. Specifically, by individually controlling the amount of current supplied to the Peltier elements 37 to 39 corresponding to each of the semiconductor laser elements 31 to 33, the respective temperatures of the semiconductor laser elements 31 to 33 are individually changed. The peak wavelengths of the red laser light, blue laser light, and green laser light output from are individually adjusted. The control circuit 41 preferably has an input means for adjusting the chromaticity by an operation input from the operator. In the present embodiment, the amount of current supplied from the control circuit 41 to the semiconductor laser elements 31 to 33 is constant.

減光フィルタ群42は、光ファイバ20の一端と半導体レーザ装置30Bとの間に配置されている。減光フィルタ群42は、半導体レーザ装置30Bから出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光のそれぞれに対応する、少なくとも3つの減光フィルタ42a〜42cを有する。この減光フィルタ群42によって赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光が個別に減衰されることにより、混色レーザ光Lの色度を変化させることができる。   The neutral density filter group 42 is disposed between one end of the optical fiber 20 and the semiconductor laser device 30B. The neutral density filter group 42 includes at least three neutral density filters 42a to 42c corresponding to the red laser light, the blue laser light, and the green laser light output from the semiconductor laser device 30B. The red laser light, blue laser light, and green laser light are individually attenuated by the neutral density filter group 42, whereby the chromaticity of the mixed color laser light L can be changed.

なお、光源部10Bは、減光フィルタ群42に代えて、光アッテネータを有しても良い。光アッテネータを光ファイバ20の一端と半導体レーザ装置30Bとの間に配置することによって、上記と同様に混色レーザ光Lの色度を変化させることができる。   The light source unit 10B may include an optical attenuator instead of the neutral density filter group 42. By arranging the optical attenuator between one end of the optical fiber 20 and the semiconductor laser device 30B, the chromaticity of the mixed-color laser beam L can be changed in the same manner as described above.

また、温度制御手段としては、ペルチェ素子37〜39を設ける方式以外にも、例えば半導体レーザ素子31〜33と各々接する3つのヒートシンクを設け、このヒートシンクに対し空冷ファンを対向配置して、該空冷ファンの風量によって半導体レーザ素子31〜33の各温度を個別に変化させてもよい。このような方式であっても、半導体レーザ素子31〜33から出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各ピーク波長を個別に調節することができる。   In addition to the method of providing the Peltier elements 37 to 39, as the temperature control means, for example, three heat sinks that are in contact with the semiconductor laser elements 31 to 33 are provided, and an air cooling fan is disposed opposite to the heat sink, and the air cooling is performed. You may change each temperature of the semiconductor laser elements 31-33 separately with the air volume of a fan. Even in such a system, the peak wavelengths of the red laser light, blue laser light, and green laser light output from the semiconductor laser elements 31 to 33 can be individually adjusted.

以上に説明した本実施形態の照明装置1Bにおいては、半導体レーザ装置30Bが、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力するので、例えば赤色の物体に混色レーザ光Lを照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、ペルチェ素子37〜39、制御回路41、及び減光フィルタ群42によって混色レーザ光Lの色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。また、本実施形態の照明装置1Bによれば、上述したヘルムホルツ−コールラウシュ効果によって、従来の白色LEDより更に明るい色彩を提供ことができる。   In the illumination device 1B of the present embodiment described above, the semiconductor laser device 30B outputs the mixed laser beam L including at least the red laser beam, the blue laser beam, and the green laser beam. By irradiating the light L, the object can be visually recognized as the original red color. In addition, by adjusting the chromaticity of the mixed color laser light L by the Peltier elements 37 to 39, the control circuit 41, and the neutral density filter group 42, various illumination colors for entertaining passersby can be realized. . Moreover, according to the illuminating device 1B of this embodiment, a brighter color than the conventional white LED can be provided by the Helmholtz-Cole Rauch effect mentioned above.

また、本実施形態のように、調節手段として、半導体レーザ装置30Bの各半導体レーザ素子31〜33の温度を制御する温度制御手段(ペルチェ素子37〜39及び制御回路41)と、減光フィルタ群42(または光アッテネータ)とが設けられることがより好ましい。調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光Lの色度を好適に調節できる。特に、厳密な色再現性が求められる用途においては、第1実施形態の方式(半導体レーザ素子31〜33への電流量を制御することにより色度を調節)では、半導体レーザ素子31〜33自身の発熱によって発振波長が数ナノメートル程度長くなることが考えられるので、本実施形態のように減光フィルタ群42(または光アッテネータ)によって色度を調節する方式が適している。   Further, as in the present embodiment, as the adjusting means, temperature control means (Peltier elements 37 to 39 and control circuit 41) for controlling the temperature of each of the semiconductor laser elements 31 to 33 of the semiconductor laser device 30B, and a neutral density filter group 42 (or optical attenuator) is more preferably provided. Since the adjusting means has these configurations, the chromaticity of the mixed-color laser beam L can be suitably adjusted. In particular, in applications where strict color reproducibility is required, in the method of the first embodiment (the chromaticity is adjusted by controlling the amount of current to the semiconductor laser elements 31 to 33), the semiconductor laser elements 31 to 33 themselves It is conceivable that the oscillation wavelength becomes longer by several nanometers due to the heat generation of, so that a method of adjusting the chromaticity by the neutral density filter group 42 (or the optical attenuator) as in the present embodiment is suitable.

(第3の実施の形態)
図6は、本発明の第3実施形態に係る照明装置1Cの全体構成を示す図である。図6を参照すると、照明装置1Cは、光源部10A(又は10B)、および光ファイバ21を備える。光源部10A(又は10B)は、照明装置1Cの外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Lを出力する。なお、光源部10A(又は10B)の内部構成は、既述した第1実施形態(又は第2実施形態)と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a lighting apparatus 1C according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, lighting device 1 </ b> C includes light source unit 10 </ b> A (or 10 </ b> B) and optical fiber 21. The light source unit 10A (or 10B) receives power supply from the outside of the illumination device 1C, and outputs a mixed color laser light L including at least red laser light, blue laser light, and green laser light. The internal configuration of the light source unit 10A (or 10B) is the same as that of the first embodiment (or second embodiment) described above.

光源部10A(又は10B)の光出射端は、光ファイバ20の一端と光学的に結合されている。そして、本実施形態では、混色レーザ光Lが、光ファイバ20の側面から照明装置1Cの外部へ出射される。このように、混色レーザ光Lが光ファイバ20の側面から出射されることにより、電飾などに用いられる線光源を好適に実現できる。なお、混色レーザ光Lは、本実施形態のように光ファイバ20の側面から出射されても良く、或いは、光ファイバ20の他端及び側面の双方から出射されても良い。   The light emitting end of the light source unit 10 </ b> A (or 10 </ b> B) is optically coupled to one end of the optical fiber 20. In the present embodiment, the mixed color laser light L is emitted from the side surface of the optical fiber 20 to the outside of the illumination device 1C. As described above, the mixed color laser light L is emitted from the side surface of the optical fiber 20 so that a linear light source used for electrical decoration or the like can be suitably realized. The mixed color laser light L may be emitted from the side surface of the optical fiber 20 as in the present embodiment, or may be emitted from both the other end and the side surface of the optical fiber 20.

従来、線光源を実現するために、LEDが直列に接続される場合があった。しかし、このような方式では、1個のLEDが故障すると装置全体が使用できなくなるおそれがある。本実施形態のように、光源として半導体レーザ装置を使用し、光ファイバ21の一端から光を入射して側面から光を少しずつ取り出す方式では、光源が故障しても光源のみを交換すればよく、手間が減る。また、上述したように、本実施形態の照明装置1Cによれば色度を自由に制御できる。更に、LEDでは点光源の列しか実現できないが、照明装置1Cによれば線光源を好適に実現できる。   Conventionally, there have been cases where LEDs are connected in series in order to realize a linear light source. However, in such a system, if one LED fails, the entire apparatus may not be usable. As in the present embodiment, when a semiconductor laser device is used as a light source and light is incident from one end of the optical fiber 21 and light is extracted little by little from the side, only the light source needs to be replaced even if the light source fails. , Less effort. Further, as described above, according to the illumination device 1C of the present embodiment, the chromaticity can be freely controlled. Furthermore, although only an array of point light sources can be realized with LEDs, a linear light source can be suitably realized with the lighting apparatus 1C.

本発明による照明装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ出力する3つの半導体レーザ素子を半導体レーザ装置が有するが、本発明においては、赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を出力することができる一つの半導体レーザ素子を半導体レーザ装置が有してもよく、或いは、これらのうち2色のレーザ光を出力できる素子と、他の1色のレーザ光を出力できる素子とを組み合わせてもよい。また、本発明における調節手段は、上記各実施形態の構成に限定されず、半導体レーザ装置から出力される混色レーザ光の色度を調節するための様々な構成を適用できる。   The lighting device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in each of the above embodiments, the semiconductor laser device has three semiconductor laser elements that respectively output red laser light, blue laser light, and green laser light. However, in the present invention, red laser light, blue laser light, and green laser light are provided. The semiconductor laser device may have one semiconductor laser element capable of outputting laser light, or an element capable of outputting two colors of laser light and another one of laser light can be output. You may combine with an element. The adjusting means in the present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and various configurations for adjusting the chromaticity of the mixed color laser light output from the semiconductor laser device can be applied.

1A〜1C…照明装置、10A,10B…光源部、20,21…光ファイバ、30A,30B…半導体レーザ装置、31〜33…半導体レーザ素子、34…集光レンズ、35a〜35g…電極、36a〜36g…金属配線、37〜39…ペルチェ素子、40,41…制御回路、42…減光フィルタ群、42a〜42c…減光フィルタ、50…半導体基板、50a…主面、50b…裏面、53…n型半導体層、55…n型クラッド層、57…活性層、59…p型クラッド層、60…光共振器、60a,60b…共振端面、61…第1光ガイド層、63…第2光ガイド層、67…電子ブロック層、81…p型コンタクト層、85…アノード電極、87…絶縁膜、99…カソード電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1C ... Illuminating device, 10A, 10B ... Light source part, 20, 21 ... Optical fiber, 30A, 30B ... Semiconductor laser device, 31-33 ... Semiconductor laser element, 34 ... Condensing lens, 35a-35g ... Electrode, 36a ˜36 g, metal wiring, 37 ˜ 39, Peltier element, 40, 41, control circuit, 42, neutral density filter group, 42 a ˜ 42 c, neutral density filter, 50, semiconductor substrate, 50 a, main surface, 50 b, back surface, 53 ... n-type semiconductor layer, 55 ... n-type cladding layer, 57 ... active layer, 59 ... p-type cladding layer, 60 ... optical resonator, 60a, 60b ... resonance end face, 61 ... first light guide layer, 63 ... second Light guide layer, 67 ... electron blocking layer, 81 ... p-type contact layer, 85 ... anode electrode, 87 ... insulating film, 99 ... cathode electrode.

Claims (8)

光ファイバと、
前記光ファイバの一端と光学的に結合され、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力する半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置から出力される前記混色レーザ光の色度を調節するための調節手段と
を備え、
前記混色レーザ光は、前記光ファイバの他端及び側面の少なくとも一方から外部へ出射されることを特徴とする、照明装置。
Optical fiber,
A semiconductor laser device that is optically coupled to one end of the optical fiber and outputs mixed laser light including at least red laser light, blue laser light, and green laser light;
Adjusting means for adjusting the chromaticity of the mixed-color laser beam output from the semiconductor laser device,
The illumination device characterized in that the mixed color laser light is emitted to the outside from at least one of the other end and the side surface of the optical fiber.
前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第1の電極、前記青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第2の電極、及び前記緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第3の電極を有しており、
前記調節手段は、前記第1、第2および第3の電極のそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、前記混色レーザ光の色度を調節する制御回路であることを特徴とする、請求項1に記載の照明装置。
A first electrode for supplying current to the optical resonator for generating the red laser light, and a semiconductor laser device for supplying current to the optical resonator for generating the blue laser light. 2 and a third electrode for supplying a current to the optical resonator for generating the green laser light,
The adjusting means is a control circuit that adjusts the chromaticity of the mixed-color laser beam by individually controlling the amount of current supplied to each of the first, second, and third electrodes. The lighting device according to claim 1.
前記調節手段は、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温度制御手段と、
前記光ファイバの一端と前記半導体レーザ装置との間に配置された減光フィルタまたは光アッテネータと
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の照明装置。
The adjusting means is
Temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor laser device;
The illumination device according to claim 1, further comprising a neutral density filter or an optical attenuator disposed between one end of the optical fiber and the semiconductor laser device.
前記赤色レーザ光のピーク波長が600[nm]以上700[nm]以下の範囲内に含まれ、前記青色レーザ光のピーク波長が430[nm]以上480[nm]以下の範囲内に含まれ、前記緑色レーザ光のピーク波長が500[nm]以上550[nm]以下の範囲内に含まれることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。   The peak wavelength of the red laser light is included in a range of 600 [nm] to 700 [nm], and the peak wavelength of the blue laser light is included in a range of 430 [nm] to 480 [nm], 4. The illumination device according to claim 1, wherein a peak wavelength of the green laser light is included in a range of 500 [nm] or more and 550 [nm] or less. 前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生する第1の半導体レーザ素子、前記青色レーザ光を発生する第2の半導体レーザ素子、および前記緑色レーザ光を発生する第3の半導体レーザ素子を有しており、
前記第2及び第3の半導体レーザ素子が、GaN基板上に成長されたInAlGaN系半導体層を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明装置。
The semiconductor laser device includes a first semiconductor laser element that generates the red laser light, a second semiconductor laser element that generates the blue laser light, and a third semiconductor laser element that generates the green laser light. And
5. The illumination device according to claim 1, wherein each of the second and third semiconductor laser elements has an InAlGaN-based semiconductor layer grown on a GaN substrate.
前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生する第1の半導体レーザ素子、前記青色レーザ光を発生する第2の半導体レーザ素子、および前記緑色レーザ光を発生する第3の半導体レーザ素子を有しており、
前記第1の半導体レーザ素子が、GaAs基板上に成長されたAlGaInAsP系半導体層を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。
The semiconductor laser device includes a first semiconductor laser element that generates the red laser light, a second semiconductor laser element that generates the blue laser light, and a third semiconductor laser element that generates the green laser light. And
6. The illumination device according to claim 1, wherein the first semiconductor laser element has an AlGaInAsP-based semiconductor layer grown on a GaAs substrate.
前記光ファイバが石英を母材とすることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical fiber uses quartz as a base material. 前記光ファイバがプラスチックからなることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the optical fiber is made of plastic.
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