JP2009283778A

JP2009283778A - 半導体レーザモジュールおよび投射型表示装置

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Publication number: JP2009283778A
Application number: JP2008135805A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Wakabayashi; 和弥若林; Ko Naganuma; 香長沼; Daisuke Imanishi; 大介今西
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】簡易な構成で発振波長を多重化し、コヒーレンシーを低下させることができる半導体レーザモジュール、およびこの半導体レーザモジュールを備えることによりスペックルノイズの低減した投射型表示装置を提供する。
【解決手段】ヒートシンク１１の表面に、半導体レーザアレイ１０を囲むように補剛材１２Ａ，１２Ｂからなる補剛部１２を設ける。補剛材１２Ａ，１２Ｂは互いに線膨張係数が異なり、その線膨張係数の差に応じて半導体レーザアレイ１０の複数の素子のうち補剛材１２Ａに対向する領域の素子（第１の素子群）と、補剛材１２Ｂに対向する領域の素子（第２の素子群）とでは、ヒートシンク１１との熱膨張係数の差により生ずる応力の大きさが異なる。これにより半導体レーザアレイ１０からは２種類の発振波長により多重化されたレーザ光が出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱体（ヒートシンク）上に半導体レーザアレイを有する半導体レーザモジュールおよびこれを用いた投射型表示装置に関する。

投射型表示装置（プロジェクション・ディスプレイ）は、比較的小さな装置で大きな画面が得られる特徴があり、最近の家庭用テレビの大型化の流れの中で、注目されている画像表示システムである。このシステムの光源には従来、超高圧水銀ランプが用いられてきたが、寿命の短さや演色性の悪さなどから、最近はＬＥＤ（light emitting diode；発光ダイオード）やＬＤ（laser diode；半導体レーザ）を光源に用いるものが増えてきた。ＬＥＤは、コストの面で有利であるものの、発光面積が大きいため、小さなパネル（光空間変調素子）用には不向きである。一方、レーザは、その発光点の小ささや、スペクトルの鋭さ（演色性の良さ）から、最近、光源として注目を集めている。

しかし、レーザを光源として用いた場合に避けられない問題として、スクリーンのギラギラ感（スペックルノイズ）がある。これはレーザがコヒーレントな光であり、干渉を起こしやすいことによる。

スペックルノイズの対策としては、例えば、被照射面や半導体レーザと被照射面との間の光路中に配置された光学素子を振動させる方法など、主に光源や光学系に光路多重の機構を設けて光源のコヒーレンシーを低下させる方法が多く用いられている。しかしながら、このような方法では、部材点数が増加することや可動部の故障が発生しやすいことなど、コストや信頼性の面で好ましくない。このようなことを考慮すると、スペックルノイズの抑制には、光源自体の改良が重要になる。

例えば、複数の導波路を備えた半導体レーザアレイにおいて、互いに等しいストライプ幅の導波路を並列、かつ不均一な間隔で配列させる技術が提案されている（特許文献１）。
特開２００８−４７４３号公報

上述の半導体レーザアレイでは、発光領域は熱源でもあるので、各導波路を等間隔に並列に配列した場合よりも、配列方向の温度分布が不均一となり、そのため配列方向の波長分布も配列方向の温度分布に応じて不均一となる。これにより、簡易な構成で、コヒーレンシーを低減し、スペックルノイズを抑制することができる。

しかしながら、上記半導体レーザアレイは素子を不均一に配列するにしても、最適な間隔調整が困難であるという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より単純な構成で発振波長を多重化し、コヒーレンシーを低下させることができる半導体レーザモジュール、およびこの半導体レーザモジュールを備えることによりスペックルノイズの低減した投射型表示装置を提供することにある。

本発明の半導体レーザモジュールは、放熱体と、一方向に配列された複数の発光素子を有すると共に、放熱体に配設された半導体レーザアレイと、放熱体とは線膨脹係数が異なると共に放熱体の半導体レーザアレイとは異なる領域に配設され、半導体レーザアレイの少なくとも１の素子に他の素子とは異なる大きさの応力を加える補剛部とを備えたものである。

この半導体レーザモジュールでは、補剛部とヒートシンクとの線膨張係数の差に起因して応力（圧縮応力または引張応力）が発生し、半導体レーザアレイの長手方向における一部の素子には他の素子とは異なる大きさの応力が印加される。これにより、半導体レーザアレイでは発振波長が多重化され、コヒーレンシーが低下する。

本発明の投射型表示装置は、光源として本発明の半導体レーザモジュールを備えたものであり、半導体レーザアレイの発振波長が多重化され、コヒーレンシーが低下しているため、表示面でのスペックルノイズの発生が抑制される。

本発明の半導体レーザモジュールによれば、放熱体の表面に半導体レーザアレイとともに、放熱体とは線膨脹係数が異なる補剛部を設けることにより、半導体レーザアレイの長手方向の少なくとも１の素子に他の素子とは異なる応力を加えるようにしたので、簡易な構成で、発振波長が変化し波長が多重化される。従って、この半導体レーザモジュールを用いた本発明の投射型表示装置では、スペックルノイズの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施の形態に係る半導体レーザモジュール１の構成を表すものである。この半導体レーザモジュール１は、複数の素子（エミッタ）を一方向に配列した半導体レーザアレイ（レーザバー）１０をヒートシンク１１の表面（平坦面）に接合し、同じくこのヒートシンク１１の表面に補剛部１２を半導体レーザアレイ１０を囲むように設けたものである。補剛部１２の上には半導体レーザアレイ１０の電極（上部電極）１３が配設されており、この電極１３と半導体レーザアレイ１０の各素子の一方の電極との間がボンディングワイヤ１４により電気的に接続されている。半導体レーザアレイ１０の各素子の他方の電極はヒートシンク１１を通じて引き出し電極（図示せず）に電気的に接続されている。

半導体レーザアレイ１０の各素子は、例えば６３０μｍ〜６９０μｍに発振波長を有する赤色レーザである。素子の寸法は、例えば長さ約１０ｍｍ、共振器長２００μｍ〜１．５ｍｍ、具体的には約７００μｍ程度、厚み約１００μｍとなっている。

各素子は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）よりなる基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体よりなる活性層を含む半導体層を有している。ここでいうＡｌＧａＩｎ系化合物半導体とは、アルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇa）の少なくとも一方と、インジウム（Ｉｎ）およびリン（Ｐ）の少なくとも一方とを含む四元型半導体のことであり、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、ＧａＩｎＰ混晶またはＡｌＩｎＰ混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物、または、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）または炭素（Ｃ）などのｐ型不純物を含有している。

ヒートシンク１１は、例えば、銅（Ｃｕ）（線膨張係数：１６．８×１０^-6／℃）などの熱的および電気的な伝導性を有する材料により構成されており、表面には例えば金（Ａｕ）などより成る薄膜が被着されている。熱伝導性は半導体レーザ素子から発生する大量の強熱を放出させ、半導体レーザ素子を適当な温度に維持するために、また、電気伝導性は電流を半導体レーザに効率よく伝導させるためにそれぞれ必要な特性である。

補剛部１２は、ヒートシンク１１よりも線膨張係数が小さく、その線膨張係数の差によりヒートシンク１１の収縮を阻害し、その結果半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１との線膨張係数の違いにより発生する応力を軽減するものである。本実施の形態では、補剛部１２は、Ｌ字形状の互いに対称形状を有する２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂにより構成されている。補剛材１２Ａ，１２Ｂはともに線膨張係数が素子基板を構成するＧａＡｓよりも小さくなっている。

補剛材１２Ａ，１２Ｂ同士も互いに線膨張係数が異なっており、その線膨張係数の差に応じて半導体レーザアレイ１０の複数の素子のうち補剛材１２Ａに対向する半領域の素子（第１の素子群）と、補剛材１２Ｂに対向する半領域の素子（第２の素子群）とでは、上記ヒートシンク１１との熱膨張係数の差により生ずる応力の大きさが異なっている。これにより、第１の素子群と第２の素子群とでは、印加応力により生じるバンド構造の変化も互いに異なり、発振波長も異なるようになっている。すなわち、本実施の形態では、半導体レーザアレイ１０からは２種類の発振波長により多重化されたレーザ光が出力されるようになっている。

なお、補剛部１２の平面形状および大きさは上記機能を発揮できるものであれば任意であり、図１の形状および大きさに限定されるものではない。また、ここでは、２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂを左右対称構造としたが、非対称構造としてもよく、要は、半導体レーザアレイ１０の長手方向に沿って少なくとも１つの素子に対向する位置に補剛材１２Ａ，１２Ｂのいずれかが存在すればよい。また、補剛材１２Ａ，１２Ｂの対向面は接しているが、離間していてもよい。

補剛材１２Ａ，１２Ｂは絶縁性材料あるいは電気伝導性材料により形成される。例えば、ヒートシンク１１の主成分がＣｕである場合には、ダイヤモンド、あるいはインバー（鉄―ニッケル合金）などの金属、あるいは合金などにより形成することができる。その他にもＳｉ（ケイ素）、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）などの複合材などであっても良い。なお、電気伝導性のある部材を補剛部１２として用いる場合には、補剛部１２と電極１３との間にガラスエポキシ板などの絶縁板を設ける必要がある。

本実施の形態では、補剛材１２Ａは例えばＡｌＮ（線膨張係数：４．５×１０^-6／℃）、補剛材１２Ｂは例えばＡｌ−ＳｉＣ（Ａｌ組成６０％）（線膨張係数：１４．０×１０^-6／℃）によりそれぞれ構成されている。

ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂとの接合には、例えば、Ａｕ―Ｓｎ半田などのハードソルダーなどを用いることが好ましい。このヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂとの接合に用いる半田の融点は、ヒートシンク１１と半導体レーザアレイ１０とを接合するための半田の融点よりも高いか、あるいは等しくなっていることが好ましい。例えば、ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂとの接合にＡｕ−Ｓｎ半田を用いた場合には、半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１との接合には、Ｓｎ−Ａｇ半田を用いる。このように構成することにより、加熱後に降温したとき、ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂが先に接合され、ヒートシンク１１の熱収縮が阻害され、半導体レーザアレイ１０にかかる圧縮応力が軽減されるため、過度の応力による素子の破壊を防ぐことができる。なお、これらの接合には、半田の代わりにろう材を用いてもよい。

本実施の形態の半導体レーザモジュール１を製造するには、基板の表面に、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；電子ビーム蒸着）法を用いて、上記材料よりなる半導体層を形成する。次いで、ｐ側電極およびｎ側電極を形成し、基板を所定の大きさに整える。これにより半導体レーザアレイ１０が形成される。

続いて、上記材料よりなるヒートシンク１１を用意し、このヒートシンク１１上の表面に、例えば、真空蒸着法またはめっき法により、スズ（Ｓｎ）層および銀（Ａｇ）層を順に積層し、アレイ溶着層を形成する。このときアレイ溶着層を形成する領域以外にはＳｎＡｇ層が堆積しないようマスク層を形成しておく。

次に、補剛材１２Ａ，１２Ｂ上に上記の方法などを用いて金（Ａｕ）層およびスズ（Ｓｎ）層を順に積層することにより補剛材溶着層を形成する。このとき補剛部１２に対応する領域の全面に半田を堆積させることが好ましい。

続いて、ヒートシンク１１と、半導体レーザアレイ１０および補剛材１２Ａ，１２Ｂそれぞれとの位置合わせを精度よく行い、半導体レーザアレイ１０および補剛材１２Ａ，１２Ｂをそれぞれヒートシンク１１上に載せる。その後、ヒートシンク１１に加熱処理を施し、半導体レーザアレイ１０と補剛材１２Ａ，１２Ｂとをヒートシンク１１に接合させる。このとき、Ａｎ−Ｓｎ半田の融点がＳｎ−Ａｇ半田の融点よりも高いため、ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂが半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１よりも先に接合されることになる。従って、降温時にヒートシンク１１は熱収縮を起こすが、ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂとが接合されているためにその収縮が阻害され、半導体レーザアレイ１０の各素子にかかる圧縮応力が軽減される。これにより素子の破壊を防ぐことができる。

本実施の形態では、また、補剛部１２は線膨張係数が互いに異なる材料により形成された２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂに分割されているため、半導体レーザアレイ１０にかかる応力の大きさは長手方向で異なる。すなわち、補剛材１２Ａに対向する第１の素子群と補剛材１２Ｂに対向する第２の素子群とではその発振波長が互いに異なり、よって半導体レーザアレイ１０からは多重化されたレーザ光が出力される。

なお、ここでは、補剛材１２Ａ，１２Ｂと半導体レーザアレイ１０を一度の加熱処理により接合する例を挙げたが、先ずヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂだけを位置合わせをし、加熱処理を施して接合させた後、半導体レーザアレイ１０の位置合わせを行い、半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１とを接合させることも可能である。また、ヒートシンク１１と補剛材１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに半田を堆積させるのではなく、ヒートシンク１１上に半導体レーザアレイ用および補剛材１２Ａ，１２Ｂ用の２種類の半田を堆積させるようにしてもよい。

次に、上記半導体レーザモジュール１の、半導体レーザアレイ１０、ヒートシンク１１および補剛材１２Ａ，１２Ｂからなる系における、具体的な応力の変化とその効果について説明する。

半導体レーザアレイ１０の長手方向の領域に対して、異なる大きさの外部応力が恒常的に印加される構成を簡便に実現するには、半導体レーザアレイ１０をヒートシンク１１に半田付けする工程で生じる次のような現象を利用することができる。

半田付けの際には、まず半導体レーザアレイ１０を半田材（凝固点温度Ｔｓ）を介してヒートシンクに重ねた状態で加熱し、半田材の融点および凝固点温度より高い温度Ｔにまで昇温させる。このとき、半導体レーザアレイ１０およびヒートシンク１１は、それぞれの熱膨張係数αLおよびαHに応じて異なる膨張量となるαL(Ｔ−ＴR)およびαH(Ｔ−ＴR)（ＴRは室温）により独立して膨張する。続いて、半田材が溶融し、半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１の双方に十分馴染み、熱平衡状態に達した後、室温ＴRまで降温させる。この降温過程において半田材の凝固前(ＴS＜Ｔ)までは半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１は独立して収縮するが、凝固後(Ｔ＜ＴS)には半導体レーザアレイ１０がヒートシンク１１に接合され、以後両者は一体となって収縮する。

この結果、半導体レーザアレイ１０は自身よりも数十倍の厚みを持つヒートシンク１１の収縮量であるαH(ＴS−ＴR)にならう形で収縮し、最終的には室温において以式（１）で表される量の外部応力が恒常的に印加された状態となる。ここで、式（１）における半導体レーザアレイ１０とヒートシンク１１の熱膨張係数差αL−αHの符号が負の場合には圧縮応力、正の場合には引っ張り応力、０の場合には無応力となる。
｛αL(ＴS−ＴR)｝−｛αH(ＴS−ＴR)｝＝（αL−αH）(ＴS−ＴR) …（１）

従って、ヒートシンク１１の熱膨張係数または半田材の凝固点を調整することで、半導体レーザアレイ１０に与える歪の量を制御することは可能である。

しかしながら、この手法では、半田材の凝固点を調整して波長を多重化するために、複数の材料を組み合わせた複数の半田材をヒートシンク１１と半導体レーザアレイ１０との接合に用いた場合には、排熱効果の差が生じ、信頼性が低下する虞がある。

これに対して、本実施の形態では、半導体レーザアレイ１０、ヒートシンク１１および補剛部１２とからなる系において、それぞれを接合した後の線膨張係数、すなわち系全体の線膨張係数α０は、接合前のそれぞれの材料の線膨張係数と体積の比によって換算することができる。但し、一般に、半導体レーザアレイ１０の体積は、ヒートシンク１１に対して１／１００以下であることから、半導体レーザアレイ１０については、線膨張係数α０の算出に際して系から除外して考えることもできる。従って、ヒートシンク１１の線膨張係数をα１（×１０^-6／℃）、補剛部１２の線膨張係数をα２（×１０^-6／℃）、ヒートシンク１１の体積をＶ１、補剛部１２の体積をＶ２としたとき、系全体の線膨張係数α０（×１０^-6／℃）は次式（２）から求めることができる。
α０＝（Ｖ１・α１＋Ｖ２・α２）／（Ｖ１＋Ｖ２） …（２）

同様に、ヒートシンク１１に対して、ｘ個の補剛部１２を張り合わせた場合の系全体の線膨張係数α０（×１０^-6／℃）は次式（３）によって求めることができる。
α０＝（Ｖ１・α１＋Ｖ２・α２＋・・・＋Ｖｘ・αｘ）／（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋αｘ） …（３）

以上の数式に具体的数値を当てはめてシミュレーションした結果を以下に示す。

まず、従来のように補剛部１２を設けることなく、ヒートシンク１１上に半導体レーザアレイ１０を接合させた系について説明する。このときヒートシンク１１としてＣｕを用い、その長手方向の長さを２０ｍｍ、幅を１５ｍｍ、厚みを５ｍｍとした。半導体レーザアレイ１０については、長手方向の長さを１０ｍｍ、幅を１ｍｍ、厚みを０．５ｍｍとした。第１接合層としては、ＡｕおよびＳｎを含む半田を用いた。なお、Ｃｕの線膨張係数は１６．８×１０^-6／℃とし、半導体レーザアレイの線膨張係数としては、ＧａＡｓの線膨張係数である５．９×１０^-6／℃を用いた。

始めに、半田を溶融させるために２５℃から２８０℃まで加熱した。このときヒートシンク１１のＣｕの膨張率は、１６．８×(２８０-２５)＝４２８４×１０^-6ｍとなる。つまり、半導体レーザアレイ１０が設けられる領域のヒートシンク１１の長手方向の長さ１０ｍｍの部分は、膨張により１０．０４２８４ｍｍとなる。同様にして、半導体レーザアレイ１０が膨張する長さを求めると、５．９×（２８０-２５）＝１５０４．５×１０^-6ｍとなる。つまり、１０．０１５０５ｍｍとなる。

この後、半田を凝固させるために２８０℃から降温させると、ヒートシンク１１と半導体レーザアレイ１０は接合される。２５℃になったとき、ヒートシンク１１と半導体レーザアレイ１０の結合体が縮む長さは１０．０４２８４−１０．０１５０５＝０．０２７７９ｍｍと予想される。すなわち、接合後の半導体レーザアレイ１０の長さは約１０．０００−０．０２７７９＝９．９７２２１ｍｍとなる。

次に、本実施の形態の例について説明する。ヒートシンク１１にＣｕ（線膨張係数：１６．８×１０^-6／℃）、半導体レーザアレイ１０の素子としてＧａＡｓ（線膨張係数：５．９×１０^-6／℃）、補剛材１２ＡにＡｌＮ（線膨張係数：４．５×１０^-6／℃）、補剛材１２ＢにＡｌ−ＳｉＣ（Ａｌ組成６０％）（線膨張係数：１４．０×１０^-6／℃）を用いたとして、上記数式を用いて各領域の系全体の線膨張量を算出した。ここでは、半導体レーザアレイ１０、補剛部１２のどちらも同じＡｕ−Ｓｎ半田で接合するものとした。

ＡｌＮを用いた補剛材１２Ａを接合した領域の全体の線膨張係数αAlNは、
αAlN＝（４．５×１０^-6×３２５＋１６．８×１０^-6×３７５＋５．９×１０^-6×２．５）／（３２５＋３７５＋２．５）＝１１．０７×１０^-6［／℃］である。

これをＡｕ−Ｓｎ半田の融点である２８０℃まで加熱した後、それぞれの部材を接合するために２５℃まで冷却した場合、半導体レーザアレイ１０の縮み量ΔＬAlNは、
ΔＬAlN＝１１．０７×１０^-6×１０×（２８０−２５）＝２８２２８×１０^-6［ｍｍ
］となる。つまり、半導体レーザアレイ１０は補剛材１２Ａに対向する領域では２８２２．８[ｐｐｍ]の圧縮応力を受けることになる。

一方、Ａｌ−ＳｉＣを用いた補剛材１２Ｂを接合した領域の全体の線膨張係数αAl-SiCは、
αAl-SiC＝（１４．０×１０^-6×３２５＋１６．８×１０^-6×３７５＋５．９×１０^-6×２．５）／（３２５＋３７５＋２．５）＝１５．４７×１０^-6［／℃］となる。

ＡｌＮの場合と同様に、２８０℃まで加熱して、２５℃まで冷却すると、半導体レーザアレイ１０の縮み量ΔＬAl-SiCは、
ΔＬAl-SiC＝１５．４７×１０^-6×１０×（２８０−２５）＝３９４４８×１０^-6［ｍｍ］となる。つまり、半導体レーザアレイ１０は補剛材１２Ｂに対向する領域では３９４４．８[ｐｐｍ]の圧縮応力を受けることになる。このことから、補剛材１２Ｂ（Ａｌ−ＳｉＣ）を用いた側の素子（エミッタ）は、補剛材１２Ａ（ＡｌＮ）を用いた側の素子（エミッタ）に対して、１１２２ｐｐｍ分だけ余分に圧縮応力を受けることになる。

半導体材料のバンドギャップエネルギーは格子歪によって変化し、圧縮歪を受けた際には拡大する方向に変化することが知られている（Journal of Applied Physics Vol.57 p.5428 "Effect of mismatch strain on band gap in III-V semiconductors"）。また、活性層（ＧａＩｎＰ）に圧縮歪を与えたときのバンドギャップエネルギーの変化は、
ΔＥlh＝６ε
で表される（Journal of Applied Physics誌のVol.57 p.5428 "Effect of mismatch strain on band gap in III-V semiconductors"）。

仮に、上記の補剛材１２Ａ（ＡｌＮ）を実装した側のレーザの発振波長を６４０．０ｎｍ（１．９３７５ｅＶ）となるように設計したとすると、補剛材１２Ｂ（Ａｌ−ＳｉＣ）を実装した側のレーザの発振波長は、６３７．８ｎｍ（１．９４４２ｅＶ）となる。

以上のように本実施の形態の半導体レーザモジュール１では、複数の素子が配列された半導体レーザアレイ１０と共に、線膨脹係数の異なる２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂを、ヒートシンク１１にそれぞれ直接接合させるようにしたので、素子にかかる応力が素子の配列方向で異なるようになる。これにより、半導体レーザアレイ１０の内部構造を変化させることなく、簡易に発振波長を変えることができ、波長の多重化を図ることができる。

以下、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成要素については、その説明は省略する。

（変形例１）
図２は、補剛部として，互いに線膨脹係数の異なる３つの補剛材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを用いたもので，この場合には、３種類の異なる波長での発振が可能となり、より多重化が可能となる。勿論、更に、補剛部の数を増やすことも可能である。

（変形例２）
図３は、上記２つ補剛材１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ分割し、交互に配置してパターンを変更するようにしたものである。

（変形例３）
図４は、上記２つの種類の補剛材１２Ａ，１２Ｂをヒートシンク１１の上面だけではなく、ヒートシンク１１の下面にも設けるようにしたものである。下面の補剛材２２Ａ，２２Ｂは上面の補剛材１２Ａ，１２Ｂと同一形状としてもよいが、ともに矩形状としてヒートシンク１１の下面全体に形成することが好ましく、このような構成とすることにより、上記の効果がより向上するものとなる。

（変形例４）
図５は、上記２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂの代わりに、架橋構造の補剛材３２Ａ，３２Ｂとし、その上に電極１３を配置したものである。

以上の変形例１〜５のいずれにおいても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図６は上記半導体レーザモジュール１を光源として用いた投射型表示装置の一例としての液晶プロジェクタ２の構成を表すものである。この液晶プロジェクタ２は、異なる色のレーザ光を別個独立に射出する３色光源１００を備えている。３色光源１００は赤色レーザ１００Ｒ，緑色レーザ１００Ｇおよび青色レーザ１００Ｂからなり、このうち例えば赤色レーザ１００Ｒが上記半導体レーザアレイ１０により構成されている。

液晶プロジェクタ２は、更に、３色光源１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）から射出された各色光の偏向方向を調整するための偏向板１０１（１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）と、偏向板１０１により偏向方向の調整された各色光の光路を所定の時間ごとに電気的に切り替える導波路型光スイッチ１１２と、各色光を拡散成形する回折型光学素子１１３（１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ）と、回折型光学素子１１３により拡散成形された各色光を平行光化するフィールドレンズ１１４と、液晶パネル１１５と、色映像光をスクリーン（図示せず）に対して拡大投射する投射レンズ１１６とを備えている。液晶パネル１１５は、図示しないが、フィールドレンズ１１４により平行光化された各色光の入射領域に複数のマイクロレンズがマトリクス状に配置されたマイクロレンズアレイ、および各マイクロレンズアレイに対して３つの画素開口部が対向配置された画素部を有し、各ドットを透過した各色光により色映像光を生成するものである。

この液晶プロジェクタ２では、３色光源１００（１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ）から射出された各色光は、偏向板１０１（１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ）により偏向方向が調整されたのち、導波路型光スイッチ１１２により所定の時間毎にその光路が電気的に切り替えられ、更に回折型光学素子１１３（１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ）により拡散成形される。拡散成形された各色光はフィールドレンズ１１４により平行光化されたのち、液晶パネル１１５に入射され、この液晶パネル１１５において色映像光となる。この色映像光が投射レンズ１１６を介してスクリーンに対して拡大投射され、映像の表示が行われる。

ここで、この液晶プロジェクタ２では、上記波長が多重化されコヒーレンシーが低下した半導体レーザモジュール１を光源１００Ｒとして用いているため、スペックルノイズを低減させることができる。しかも、光学素子やスクリーンを動かす必要はないため、信頼性が高くなると共に、可動部材を設ける必要がないので、コンパクト化なセットを実現することができる。なお、他の光源１００Ｇ，１００Ｂについても半導体レーザモジュール１を適用できることは言うまでもない。

また、この液晶プロジェクタ２では、半導体レーザアレイ１０は内部構造を変更することなく多重化が可能であり、従来の構造のままで良いため、現在使用している光源を置き換えるだけでよい。すなわち、新たに部材を追加する必要がないので、コストの面でも好ましい。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では線膨張係数の異なる２つの補剛材１２Ａ，１２Ｂを用いるようにしたが、図７に示したように、一方の例えば補剛材１２Ｂを省略し補剛材１２Ａのみとしてもよい。このような例でも、半導体レーザアレイ１０に、補剛材１２Ａとヒートシンク１１との線膨張係数の差の影響を受ける領域と、受けない領域が生じ、半導体レーザアレイ１０に印加される応力が各領域で異なるため波長が多重化される。

また、上記実施の形態では、補剛部として、その線膨張係数が半導体レーザアレイの基板のそれよりも小さな部材を用いるようにしたが、逆に大きな部材を用いてもよい。更に、補剛部として、敢えてヒートシンクよりも大きな線膨張係数を有する部材を用いるようにしてもよく、このような構成でも発振波長を変えることは可能である。

更には、上記実施の形態では、線膨張係数の異なる複数の補剛部を用いて半導体レーザアレイ１０にかかる応力をその長手方向で変化させるようにしたが、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、線膨張係数の代わりに厚みの異なる補剛材４２Ａ，４２Ｂを組み合わせることでも同様の効果を得ることができる。この場合、補剛材４２Ａ，４２Ｂは同じ材料を用いる。なお、補剛材４２Ａ，４２Ｂの厚みの違いで段差が生じてしまうので、電極４３は段差にあわせた形状にすることが望ましい。

加えて、本発明の半導体レーザモジュールは、上記投射型表示装置に限らず、加工装置などのその他の装置にも適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザモジュールの構成を表す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。上記実施の形態の変形例１を表す平面図である。変形例２を表す平面図である。変形例３を表す平面図である。変形例４を表す平面図である。本発明の半導体レーザモジュールを用いた液晶プロジェクタの構成を表す図である。変形例５を表す平面図である。本発明の他の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの構成を表す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。

符号の説明

１…半導レーザモジュール、２…液晶プロジェクタ、１０…半導レーザアレイ、１１…ヒートシンク、１２…補剛部、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、２２Ａ，２２Ｂ、３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ…補剛材、１３…電極

Claims

放熱体と、
一方向に配列された複数の発光素子を有すると共に、前記放熱体に配設された半導体レーザアレイと、
前記放熱体とは線膨脹係数が異なると共に前記放熱体の前記半導体レーザアレイとは異なる領域に配設され、前記半導体レーザアレイの少なくとも１の素子に他の素子とは異なる大きさの応力を加える補剛部と
を備えた半導体レーザモジュール。
前記補剛部は、前記半導体レーザアレイの長手方向に沿って複数個に分割され、そのうちの少なくとも１組は互いに線膨脹係数の異なる材料により形成されている
請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
前記補剛部は、前記放熱体よりも小さな線膨脹係数を持つ材料により構成されている
請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
前記補剛部は、前記放熱体よりも大きな線膨脹係数を持つ材料により構成されている
請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
前記半導体レーザアレイおよび前記補剛部は、前記放熱体の同じ面に配設されている
請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
光源として半導体レーザモジュールを備え、
前記半導体レーザモジュールは、放熱体と、一方向に配列された複数の発光素子を有すると共に、前記放熱体に配設された半導体レーザアレイと、前記放熱体とは線膨脹係数が異なると共に前記放熱体の前記半導体レーザアレイとは異なる領域に配設され、前記半導体レーザアレイの少なくとも１の素子に他の素子とは異なる大きさの応力を加える補剛部と
を備えた投射型表示装置。