JP2011066138A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】発光部および受光部が同一基板に集積された受発光素子を備え、輝度むらを低減することが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明に係るプロジェクター１０００では、利得領域１４０は、活性層１０６の積層方向から平面視して、活性層１０６の第１面１０６から第２面１０７まで、第１面１０６の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられ、利得領域１４０に生じる光は、利得領域１４０の第１面１０５側の端面１５１および第２面１０７側の端面１５２の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、反射される光は、光吸収層２０６に至り、受光部２００ａ，２００ｂにおいて受光される。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

光通信等で用いられる半導体発光デバイスにおいては、一般的に、装置の外部に半透過ミラーや回折素子を配置して出射した光の一部を取り出し、その光を受光素子によって検出することで、光量の調整等を行っている。

例えば、特許文献１では、レーザーダイオードからの光を分光プリズム等で分岐させ、その分岐させた光を検出するモニター用フォトダイオードを有する光ピックアップ装置が提案されている。

一方、近年、プロジェクターやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光装置としても、高輝度で色再現性に優れたレーザー装置が期待されている。しかしながら、レーザーダイオードを表示装置に用いる場合には、複数のレーザーダイオードを用いなければ十分な輝度を得ることができない場合がある。このような表示装置においても、輝度むらを低減するためには、発光装置の光量を検出し、光量の調整を行うことが必要である。

特開平１０−３６９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、発光素子（発光部）と受光素子（受光部）が個々に設けられているため、別途分光プリズム等の光学素子が必要となり、部品点数が多くなる、小型化が難しいといった問題がある。また、プロジェクターなどの表示装置に用いるためには、複数のレーザーダイオードの光量を個々に検出する必要があるが、個別に受光素子を設けるのは困難であるといった問題がある。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、発光部および受光部が同一基板に集積された受発光素子を備え、輝度むらを低減することが可能なプロジェクターを提供することにある。

本発明に係るプロジェクターは、
受発光素子を有する受発光装置と、
前記受発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含み、
前記受発光素子は、
同一基板に設けられた発光部と受光部とを有し、
前記発光部は、スーパールミネッセントダイオードであって、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を有する積層構造体を有し、
前記受光部は、光吸収層を有し、
前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
前記利得領域は、前記活性層の積層方向から平面視して、前記活性層の前記第１面から前記第２面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第１面側の端面および前記第２面側の端面の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、
前記反射される光は、前記光吸収層に至り、前記受光部において受光される。

このようなプロジェクターによれば、前記発光部および前記受光部が同一基板に集積された前記受発光素子を備え、輝度むらを低減することができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記受光部は、前記第１面側と前記第２面側とにそれぞれ設けられていることができる。

このような受発光装置によれば、前記第１面側の端面から出射される光および第２面側の端面から出射される光をそれぞれ検出することができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記受発光素子は、前記発光部と前記受光部とを電気的に分離する分離溝を有することができる。

このようなプロジェクターによれば、前記発光部と前記受光部との間の電気的な干渉を抑制することができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記分離溝は、前記受発光素子を前記活性層の積層方向から平面視して、前記受光部の周囲を囲んでいることができる。

このようなプロジェクターによれば、前記発光部と前記受光部との間の電気的な干渉を抑制することができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記活性層と前記光吸収層は、連続した１つの層であることができる。

このようなプロジェクターによれば、前記受発光素子の製造工程を簡略化することができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記光吸収層の膜厚は、前記活性層の膜厚よりも厚いことができる。

このようなプロジェクターによれば、前記受光部の光検出効率を向上させることができる。

本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記利得領域は、複数配列され、
複数の前記利得領域に対応して、前記受光部が複数設けられていることができる。

このようなプロジェクターによれば、前記受発光装置の高出力化を図ることができる。

本実施形態のプロジェクターを模式的に示す図。 本実施形態のプロジェクターの受発光素子を模式的に示す平面図。 本実施形態のプロジェクターの受発光素子を模式的に示す断面図。 本実施形態のプロジェクターの受発光素子の製造工程を模式的に示す断面図。 第１変形例の受発光素子を模式的に示す平面図。 第１変形例の受発光素子を模式的に示す断面図。 第２変形例の受発光素子を模式的に示す断面図。 第３変形例の受発光素子を模式的に示す断面図。 第４変形例の受発光素子を模式的に示す平面図。 本実施形態のプロジェクターの受発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態のプロジェクターの受発光装置を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． プロジェクター
まず、本実施形態に係るプロジェクター１０００について、図面を参照しながら説明する。図１は、プロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図１では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体は省略している。プロジェクター１０００は、本発明に係る受発光素子を有する受発光装置を含む。ここでは、本発明に係る受発光装置として、受発光装置７０００を用いた例について説明する。

プロジェクター１０００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（受発光装置）７０００Ｒ，緑色光源（受発光装置）７０００Ｇ、青色光源（受発光装置）７０００Ｂは、上述した受発光装置７０００である。

プロジェクター１０００は、光源７０００Ｒ，７０００Ｇ，７０００Ｂから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂと、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）１０１０に投射する投射レンズ（投射装置）１００８と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ１００８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１００６を備えていることができる。

さらに、プロジェクター１０００は、光源７０００Ｒ，７０００Ｇ，７０００Ｂから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源７０００Ｒ，７０００Ｇ，７０００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ，１００２Ｂ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１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂを照明している。均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ、１００２Ｂは、例えば、ホログラム１００２ａおよびフィールドレンズ１００２ｂによって構成される。

各液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂ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１００６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１００６によりスクリーン１０１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

なお、上述の例では、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よいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。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。また、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。

また、受発光装置７０００を、受発光装置７０００からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の受発光装置（光源装置）にも適用することが可能である。

プロジェクター１０００によれば、光源として、本発明に係る受発光装置（受発光素子）を用いることができるため、発光部（発光素子）および受光部（受光素子）が同一基板に集積された受発光素子を備え、輝度むらを低減することができる。プロジェクター１０００に用いる受発光素子および受発光装置の構成等については、以下に説明する。

２． 受発光素子
次に、本実施形態に係るプロジェクター１０００に用いる受発光素子１００について、図面を参照しながら説明する。図２は、受発光素子２０００を模式的に示す平面図である。図３は、受発光素子２０００を模式的に示す断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

受発光素子２０００は、図２および図３に示すように、同一基板１０に設けられた発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを含むことができる。基板１０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。

以下、発光部１００および受光部２００ａ，２００ｂの構成、並びに受発光素子２０００の動作について説明する。

（１）発光部の構成
発光部１００は、図３に示すように、積層構造体１１１と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を有することができる。積層構造体１１１は、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、第１コンタクト層１０９と、を有することができる。

第１クラッド層１０４は、基板１０上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０４としては、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板１０と第１クラッド層１０４との間に、バッファー層が形成されていてもよい。バッファー層としては、例えば基板１０よりも結晶性の良好な（例えば欠陥密度の低い）第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓ層などを用いることができる。

活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。図示の例では、活性層１０６は、第１クラッド層１０４と第２クラッド層１０８との間に挟まれている。活性層１０６は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。

活性層１０６の一部は、活性層１０６の電流経路となる利得領域を構成している。活性層１０６の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などであることができる。活性層１０６は、図２に示すように、第１面１０５と、第２面１０７とを有する。第１面１０５および第２面１０７は、活性層１０６の面のうち第１クラッド層１０４または第２クラッド層１０８に接していない面であり、積層構造体１１１において、露出している面である。第１面１０５および第２面１０７は、活性層１０６の側面ともいえる。第１面１０５および第２面１０７は、互いに対向しており、図示の例では、平行である。利得領域１４０は、第１面１０５に設けられた第１端面１５１と、第２面１０７に設けられた第２端面１５２と、を有する。第１端面１５１および第２端面１５２には、例えば、反射防止膜１１０が設けられていることにより、低い反射率を得ることができる。反射防止膜１１０は、第１面１０５および第２面１０７の全面に設けられることができる。反射防止膜１１０としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３単層、または、ＳｉＯ_２層、ＳｉＮ層、Ｔａ_２Ｏ_５層や、これらの多層膜などを用いることができる。反射防止膜１１０は、膜厚および層数等を調整することにより、第１端面１５１および第２端面１５２の反射率を制御することができる。利得領域１４０の平面形状は、例えば図２に示すような平行四辺形などである。利得領域１４０は、図２に示すように活性層１０６の積層方向から平面視して（活性層１０６の厚み方向から平面視して）、第１面１０５から第２面１０７まで、直線状に第１面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられている。これにより、利得領域１４０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。すなわち、発光部１００は、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」ともいう）であることができる。ＳＬＤは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。

第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。

例えば、ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。

第１コンタクト層１０９は、第２クラッド層１０８上に形成されている。第１コンタクト層１０９としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。第１コンタクト層１０９は、例えば第２導電型の半導体からなる。第１コンタクト層１０９としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。

第１電極１２０は、基板１０の下に形成されていることができる。図３の例では、第１電極１２０は、基板１０の下の全面に形成されている。第１電極１２０は、該第１電極１２０とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０）と接していることができる。第１電極１２０は、基板１０を介して、第１クラッド層１０４と電気的に接続されている。第１電極１２０は、発光部１００を駆動するための一方の電極である。第１電極１２０としては、例えば、基板１０側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順番で積層したものなどを用いることができる。第１電極１２０は、第３電極２１０と共通の電極であることができる。

第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９上に形成されている。第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９を介して、第２クラッド層１０８と電気的に接続されている。第２電極１２２は、発光部１００を駆動するための他方の電極である。第２電極１２２としては、例えば、第１コンタクト層１０９側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順番で積層したものなどを用いることができる。第２電極１２２の下面は、図２に示すように、利得領域１４０と同様の平面形状を有している。言い換えるならば、図示の例では、第２電極１２２の下面の平面形状によって、電極１２０、１２２間の電流経路が決定され、その結果、活性層１０６の利得領域１４０の平面形状が決定されるのである。あるいは、第１コンタクト層１０９上に絶縁層（図示せず）を形成した後に、利得領域１４０と同様の平面形状となるように該絶縁層を除去して第１コンタクト層１０９を露出させ、第２電極１２２を少なくとも露出した第１コンタクト層１０９と接触している形状となるように形成されていてもよい。

（２）受光部の構成
受光部２００ａ，２００ｂは、図２および図３に示すように、光吸収層２０６を含む。受光部２００ａ，２００ｂは、さらに、例えば、第３クラッド層２０４と、第４クラッド層２０８と、第２コンタクト層２０９と、第３電極２１０と、第４電極２１２と、を有することができる。

受光部２００ａ，２００ｂは、図２に示すように、活性層１０６の第１面１０５側（第１受光部２００ａ）と、活性層１０６の第２面１０７側（第２受光部２００ｂ）とにそれぞれ形成されていることができる。なお、受光部２００ａ，２００ｂは、第１面１０５および第２面１０７のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。第１受光部２００ａは、利得領域１４０の第１端面１５１で反射された第１反射光２ｂの光路上に配置されている。第２受光部２００ｂは、利得領域１４０の第２端面１５２で反射された第２反射光４ｂの光路上に配置されている。第１受光部２００ａは、第１端面１５１の近傍に設けられることが望ましい。第２受光部２００ｂについても同様に、第２端面１５２の近傍に設けられることが望ましい。これにより、反射光２ｂ、４ｂが、受光部２００ａ，２００ｂ以外の領域で吸収されることを抑制することができる。

第３クラッド層２０４は、基板１０上に形成されている。第３クラッド層２０４は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第３クラッド層２０４としては、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。第３クラッド層２０４と第１クラッド層１０４とは、連続する一つの層からなることができる。

光吸収層２０６は、第３クラッド層２０４上に形成されている。光吸収層２０６としては、例えば、不純物がドーピングされていないＧａＡｓ層などを用いることができる。光吸収層２０６は、後述するように、利得領域１４０に生じる光の一部を、吸収することができる。光吸収層２０６と活性層１０６とは、連続する一つの層からなることができる。

第４クラッド層２０８は、光吸収層２０６上に形成されている。第４クラッド層２０８は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第４クラッド層２０８としては、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。第４クラッド層２０８と第２クラッド層１０８とは、連続する一つの層からなることができる。

ｐ型の第４クラッド層２０８、不純物がドーピングされていない光吸収層２０６、およびｎ型の第３クラッド層２０４により、ｐｉｎダイオードが構成されることができる。第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８の各々は、光吸収層２０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。光吸収層２０６は、光を吸収する機能を有する。第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８は、光吸収層２０６を挟んで、光を閉じ込める機能を有する。

第２コンタクト層２０９は、第４クラッド層２０８上に形成されている。第２コンタクト層２０９としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。第２コンタクト層２０９は、例えば第２導電型の半導体からなる。第２コンタクト層２０９としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。第２コンタクト層２０９と、第１コンタクト層１０９とは、連続する一つの層からなることができる。

図３に示すように、受光部２００ａ，２００ｂの第３電極２１０から第４電極２１２までの層構造は、発光部１００の第１電極１２０から第２電極１２２までの層構造と同じ層構造であることができる。

第３電極２１０は、基板１０の下に形成されている。第３電極２１０は、図示の例では、第１電極１２０と共通の電極である。第３電極２１０は、受光部２００を駆動するための一方の電極である。第３電極２１０は、基板１０を介して、第３クラッド層２０４と電気的に接続されている。第３電極２１０としては、第１電極１２０と同様の材料を用いることができる。

第４電極２１２は、第２コンタクト層２０９上に形成されている。第４電極２１２は、受光部２００を駆動するための他方の電極である。第４電極２１２は、第２コンタクト層２０９を介して、第４クラッド層２０８と電気的に接続されている。第４電極２１２としては、第２電極１２２と同様の材料を用いることができる。

（３）受発光素子の動作
受発光素子２０００の発光部１００では、第１電極１２０と第２電極１２２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０６の利得領域１４０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１４０内で光の強度が増幅される。例えば、図２に示すように、利得領域１４０に生じる光のうち、第１端面１５１に向かう光２は、利得領域１４０内で増幅された後、第１端面１５１から第１出射光２ａとして出射される。同様に、利得領域１４０に生じる光のうち、第２端面１５２に向かう光４は、利得領域１４０内で増幅された後、第２端面１５２から第２出射光４ａとして出射される。ここで、第１端面１５１に向かう光２および第２端面１５２に向かう光４の一部は、第１端面１５１および第２端面１５２で反射され、第１反射光２ｂおよび第２反射光４ｂとして受発光素子２０００内を進行するものもある。すなわち、利得領域１４０に生じる光のうち、第１端面１５１に向かう光２は、第１端面１５１において、第１出射光２ａと、第１反射光２ｂとに分けられる。第２端面１５２に向かう光４についても同様に、第２端面１５２において、第２出射光４ａと、第２反射光４ｂとに分けられる。第１反射光２ｂは、受発光素子２０００内を進行して第１受光部２００ａに至る。第２反射光４ｂも同様に、受発光素子２０００内を進行して第２受光部２００ｂに至る。なお、図２の例では、第１端面１５１および第２端面１５２の両方から光が出射される場合について説明したが、いずれか一方の端面から光が出射されてもよい。

受発光素子２０００の受光部２００ａ，２００ｂでは、第３電極２１０と第４電極２１２との間に、ｐｉｎダイオードの逆バイアス電圧を印加すると、反射光２ｂ，４ｂによって光吸収層２０６に生成された電子−正孔対が加速され電流として取り出すことができる。これにより、受光部２００ａ，２００ｂは、発光部１００に生じた光の光量を検出することができる。さらに、第３クラッド層２０４および第４クラッド層２０８によって、光吸収層２０６から光が漏れることを抑制または防止することができる。

受発光素子２０００の一例として、ＧａＡｓ系の場合について説明したが、受発光素子２０００は、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。

受発光素子２０００は、例えば、以下の特徴を有する。

受発光素子２０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを同一基板１０上に形成することができる。これにより、後述するように受発光素子のアレイ化を、容易に行うことができる。また、例えば、別途、受光素子を設置する場合と比較して、部品点数の削減および製造コストの削減が可能となる。

受発光素子２０００では、発光部１００に生じた光の光出力を、受光部２００ａ，２００ｂにおいてモニターすることができる。したがって、モニターされた光出力に基づいて、発光部１００に印加する電圧値を調整することができる。これにより、輝度むらを低減し、また、明るさを自動調整することができる受発光素子を提供することができる。発光部１００に生じた光の光出力を、発光部１００に印加する電圧値にフィードバックする制御は、例えば、外部電子回路（図示しない）を用いて行うことができる。

受発光素子２０００では、利得領域１４０の端面１５１，１５２で反射された反射光２ｂ，４ｂを受光部２００ａ，２００ｂで受光することができる。したがって、発光部１００から出射された光の光量を直接検出する場合と比較して、受光部２００ａ，２００ｂに至る光の光量が少ないため、発光部１００の光出力を大きくすることができる。また、反射防止膜１１０によって、利得領域１４０の端面１５１，１５２の反射率を制御することができるため、受光部２００ａ，２００ｂに至る反射光２ｂ、４ｂの光量を制御することができる。

受発光素子２０００では、利得領域１４０は、第１面１０５の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられていることができる。これにより、上述したとおり、利得領域１４０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。したがって、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、受発光素子２０００では、利得領域１４０に生じる光は、利得領域１４０内において利得を受けながら進行して、外部に出射されることができる。したがって、従来の一般的なＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりも高い出力を得ることができる。以上のように、受発光素子２０００では、スペックルノイズを低減でき、かつ高出力化を図ることができる。

２． 受発光素子の製造方法
次に、受発光素子２０００の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。

図４は、受発光素子２０００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図３に示す断面図に対応している。

図４に示すように、例えば、基板１０上に、第１クラッド層１０４および第３クラッド層２０４を構成する層、活性層１０６および光吸収層２０６を構成する層、第２クラッド層１０８および第４クラッド層２０８を構成する層、および第１コンタクト層１０９および第２コンタクト層２０９を構成する層を、この順でエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Chemical Vapor
Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。

図３に示すように、例えば、第１コンタクト層１０９上に第２電極１２２および第４電極２１２を形成する。第２電極１２２および第４電極２１２は、例えば、真空蒸着法により全面に導電層を形成した後、該導電層をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成される。また、第２電極１２２および第４電極２１２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせなどにより、所望の形状に形成されることもできる。

次に、基板１０の下面下に第１電極１２０および第３電極２１０を形成する。第１電極１２０および第３電極２１０は、例えば、上述した第２電極１２２および第４電極２１２の製法と同じ製法で形成される。

以上の工程により、受発光素子２０００が得られる。

受発光素子２０００の製造方法によれば、発光部１００を構成する層と受光部２００ａ，２００ｂを構成する層を同一工程で成膜することができる。したがって、発光部１００を構成する層と受光部２００ａ，２００ｂを構成する層を別々に成膜する場合と比較して、製造工程を簡略化することができる。

受発光素子２０００の製造方法によれば、発光部および受光部を同一基板１０上に集積することができる受発光素子を形成することができる。

３． 受発光素子の変形例
次に、本実施形態に係るプロジェクターに用いる受発光素子の変形例について説明する。なお、上述した図２〜図３に示す受発光素子２０００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

（１）第１の変形例
まず、第１の変形例について説明する。

図５は、本変形例に係る受発光素子３０００を模式的に示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図３に対応している。

本変形例に係る受発光素子３０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを電気的に分離する分離溝２２０を有することができる。

分離溝２２０は、図５に示すように、受発光素子２０００を活性層１０８の積層方向から平面視して（活性層１０８の厚み方向から平面視して）第１受光部２００ａおよび第２受光部２００ｂの各々の周囲を囲むように設けられている。図示はしないが、例えば、分離溝２２０は、平面的に見て、活性層１０６の第１面１０５側から第２面１０７側まで、発光部１００と第１受光部２００ａとの間および発光部１００と第２受光部２００ｂとの間に直線状に設けられていてもよい。図６に示すように、分離溝２２０の底面の位置は、活性層１０６および光吸収層２０６の底面の位置より下であることができる。分離溝２２０の内部は、空隙（空気）であることができる。

本変形例に係る受発光素子２０００では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとを電気的に分離する分離溝２２０を有することができる。これにより、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとの間で電流拡散が起こりにくくなるため、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとの間の電気的な干渉を抑制することができる。また、分離溝２２０で発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを電気的に分離できるため、図示はしないが、例えば、基板１０として半絶縁性のＧａＡｓ基板等を用いた場合、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを独立駆動させることができる４端子構造を得ることができる。

（２）第２の変形例
次に、第２の変形例について説明する。

図７は、本変形例に係る受発光素子４０００を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。

受発光素子２０００の例では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとが、同じ層構造を有している場合について説明した。これに対し、本変形例では、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂとが異なる層構造を有していることができる。

図７に示すように、光吸収層２０６の膜厚は、例えば、光吸収層２０６の膜厚よりも厚い。例えば、活性層１０６の下面の位置は、光吸収層２０６の下面の位置より上方であり、活性層１０６の上面の位置は、光吸収層２０６の上面の位置より下方であることができる。これにより、受発光素子４０００では、受光部２００ａ，２００ｂの光検出効率を向上させることができる。光吸収層２０６の膜厚は、例えば、活性層１０６の膜厚の２倍以上であることが望ましい。なお、受光部２００ａ，２００ｂの層構造は、特に限定されない。

受発光素子４０００の製造方法は、まず、基板１０上の全面に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、第２クラッド層１０８、および第１コンタクト層１０９層を、この順でエピタキシャル成長させる。次に、基板１０上の各層１０４，１０６，１０８，１０９をパターニングして、受光部２００ａ，２００ｂが設けられる領域の基板１０を露出させる。その後、露出された基板１０上および第２コンタクト層２０９上に、第３クラッド層２０４、光吸収層２０６、第４クラッド層２０８、および第２コンタクト層２０９層を、この順で成膜する。第１コンタクト層１０９上の各層は、エッチバックする。以後の工程は、受発光素子２０００の例と同様のため省略する。以上の工程により、受発光素子４０００が得られる。

（３）第３の変形例
次に、第３の変形例について説明する。

図８は、本変形例に係る受発光素子５０００を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。

受発光素子２０００の例では、利得領域がそのまま導波領域となる利得導波型について説明した。それに対して、本変形例では、屈折率差を設けて光を閉じ込める屈折率導波型を用いることができる。

第１コンタクト層１０９と、第２クラッド層１０８の一部とは、図８に示すように、柱状部１６０を構成することができる。柱状部１６０の平面形状は、例えば利得領域１４０と同じである。すなわち、例えば、柱状部１６０の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１４０の平面形状が決定される。なお、図示はしないが、柱状部１６０は、例えば、第１コンタクト層１０９、第２クラッド層１０８、および活性層１０６から構成されていてもよいし、さらに、第１クラッド層１０４をも含んで構成されていてもよい。また、柱状部１６０の側面を傾斜させることもできる。

絶縁部１６２は、図８に示すように、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１６０の側方に形成されている。絶縁部１６２は、柱状部１６０の側面に接していることができる。絶縁部１６２の上面は、例えば、第１コンタクト層１０９の上面と連続している。絶縁部１６２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ_２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部１６２としてこれらの材料を用いた場合、電極１２０，１２２間の電流は、絶縁部１６２を避けて、該絶縁部１６２に挟まれた柱状部１６０を流れることができる。絶縁部１６２は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１６２を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１６２を形成しない部分、すなわち、柱状部１６０が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、面内方向において、利得領域１４０内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁部１６２を設けず、絶縁部１６２が空気であると解釈してもよい。

第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９（柱状部１６０）上および絶縁部１６２上に形成されている。第２電極１２２と第１コンタクト層１０９との接触面は、利得領域１４０と同じ平面形状を有している。図示はしないが、第２電極１２２は、第１コンタクト層１０９上にのみ形成されていてもよい。

本変形例によれば、上述した受発光素子２０００の例と同様に、発光部１００と受光部２００ａ，２００ｂを同一基板上に形成した受発光素子を得ることができる。

（４）第４の変形例
次に、第４の変形例について説明する。

図９は、本変形例に係る受発光素子６０００を模式的に示す平面図である。

受発光素子６０００では、図９に示すように、複数の利得領域１４０が配列されている。複数の利得領域１４０に対応して、受光部２００ａ，２００ｂが複数設けられている。図示の例では、複数の利得領域１４０の各々に対応して、受光部２００ａ，２００ｂが設けられている。図示はしないが、受発光素子６０００は、複数の利得領域１４０の各々を電気的に分離する分離溝を有していてもよい。

受発光素子６０００によれば、受発光素子２０００の場合と比較して、高出力化を図ることができる。

また、受発光素子６０００では、複数の利得領域１４０に対応して、受光部２００ａ，２００ｂが複数設けられていることができる。したがって、複数の利得領域１４０の光出力をそれぞれモニターすることができる。すなわち、複数の利得領域１４０に対して個別に光量検出を行うことができる。

５． 受発光装置
次に、本実施形態に係るプロジェクター１０００に用いる受発光装置７０００について、図面を参照しながら説明する。図１０は、受発光装置７０００を模式的に示す平面図である。図１１は、受発光装置７０００を模式的に示す図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

受発光装置７０００は、図１０および図１１に示すように、本発明に係る受発光素子（例えば、受発光素子２０００）と、ベース７０１０と、サブマウント７０２０と、第１光軸変換素子７０３０と、第２光軸変換素子７０４０と、を有することができる。

ベース７０１０は、例えば、サブマウント７０２０を介して、間接的に受発光素子２０００を支持することができる。ベース７０１０としては、例えば、板状（直方体形状）の部材を用いることができる。ベース７０１０の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌなどを列挙することができる。受発光素子２０００は、図示はしないが、例えば、ワイヤーボンディングにより、サブマウント７０２０上の電極と電気的に接続されていてもよい。

サブマウント７０２０は、例えば、直接的に受発光素子２０００を支持することができる。サブマウント７０２０は、ベース７０１０上に形成されている。サブマウント７０２０上には、受発光素子２０００が形成されている。サブマウント７０２０としては、例えば、板状の部材を用いることができる。なお、例えば、サブマウント７０２０を設けずに、ベース７０１０が直接的に受発光素子２０００を支持することもできる。サブマウント７０２０としては、例えば、ＢｅＯ，ＡｌＮ等を用いることができる。

ベース７０１０およびサブマウント７０２０の熱伝導率は、例えば、受発光素子２０００の熱伝導率よりも高い。これにより、ベース７０１０およびサブマウント７０２０は、ヒートシンクとして機能することができる。

第１光軸変換素子７０３０および第２光軸変換素子７０４０は、例えば、ベース７０１０上に形成される。第１光軸変換素子７０３０は、第１ミラー７０３２を有している。第２光軸変換素子７０４０は、第２ミラー７０４２を有している。ミラー７０３２，７０４２は、図１１に示すように、活性層１０６の上面に対して、例えば４５度傾斜している。第１ミラー７０３２は、図１０に示すように平面的にみて、第１端面１５１から出射される光２ａの進行方向と直交するように配置されている。また、第２ミラー７０４２は、第２端面１５２から出射される光４ａの進行方向と直交するように配置されている。光軸変換素子７０３０，７０４０の材質としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどを列挙することができる。例えば、光軸変換素子７０３０，７０４０のミラー７０３２，７０４２の部分のみを、上記列挙した材料としてもよい。

第１ミラー７０３２は、第１端面１５１から出射される光２ａを反射させることができる。具体的には、図１１に示すように、例えば水平方向（活性層１０６の厚み方向と直交する方向）に進んできた光２ａを、例えば垂直方向（活性層１０６の厚み方向）に反射させることができる。同様に、第２ミラー７０４２は、第２端面１５２から出射される光４ａを反射させることができる。具体的には、図１１に示すように、例えば水平方向（活性層１０６の厚み方向と直交する方向）に進んできた光４ａを、例えば垂直方向（活性層１０６の厚み方向）に反射させることができる。これにより、光２ａ，４ａを同一の方向に反射させることができる。

受発光装置７０００によれば、出射光２ａ，４ａを同一の方向に進行させることができるので、発光の高密度化を図ることができる。

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

２ 光、２ａ 第１出射光、２ｂ 第１反射光、４ 光、４ａ 第２出射光、
４ｂ 第２反射光、１０ 基板、１００ 発光部、１０４ 第１クラッド層、
１０５ 第１面、１０６ 活性層、１０７ 第２面、１０８ 第２クラッド層、
１０９ 第１コンタクト層、１１０ 反射防止膜、１２０ 第１電極、
１２２ 第２電極、１４０ 利得領域、１５１ 第１端面、１５２ 第２端面、
１６０ 柱状部、１６２ 絶縁部、２００ａ，２００ｂ 受光部、
２０４ 第３クラッド層、２０６ 光吸収層、２０８ 第４クラッド層、
２０９ 第２コンタクト層、２１０ 第３電極、２１２ 第４電極、２２０ 分離溝、
１０００，２０００，３０００，４０００，５０００，６０００ 受発光素子、
７０００ 受発光装置、７０１０ ベース、７０２０ サブマウント、
７０３０ 第１光軸変換素子、７０３２ 第１ミラー、
７０４０ 第２光軸変換素子、７０４２ 第２ミラー、１０００ プロジェクター、
１００２ 均一化光学系、１００２ａ ホログラム、１００２ｂ フィールドレンズ、
１００４ 液晶ライトバルブ、１００６ クロスダイクロイックプリズム、
１００８ 投写レンズ、１０１０ スクリーン

Claims (7)

1. 受発光素子を有する受発光装置と、
   前記受発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
   を含み、
   前記受発光素子は、
   同一基板に設けられた発光部と受光部とを有し、
   前記発光部は、スーパールミネッセントダイオードであって、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を有する積層構造体を有し、
   前記受光部は、光吸収層を有し、
   前記活性層の少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
   前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
   前記利得領域は、前記活性層の積層方向から平面視して、前記活性層の前記第１面から前記第２面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた方向に向かって設けられ、
   前記利得領域に生じる光は、前記利得領域の前記第１面側の端面および前記第２面側の端面の少なくとも一方において、外部に出射される光と、反射される光と、に分けられ、
   前記反射される光は、前記光吸収層に至り、前記受光部において受光される、プロジェクター。
2. 請求項１において、
   前記受光部は、前記第１面側と前記第２面側とにそれぞれ設けられている、プロジェクター。
3. 請求項１または２において、
   前記受発光素子は、前記発光部と前記受光部とを電気的に分離する分離溝を有する、プロジェクター。
4. 請求項３において、
   前記分離溝は、前記受発光素子を前記活性層の積層方向から平面視して、前記受光部の周囲を囲んでいる、プロジェクター。
5. 請求項１または２において、
   前記活性層と前記光吸収層は、連続した１つの層である、プロジェクター。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記光吸収層の膜厚は、前記活性層の膜厚よりも厚い、プロジェクター。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記利得領域は、複数配列され、
   複数の前記利得領域に対応して、前記受光部が複数設けられている、プロジェクター。