JP2022051125A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子から出射される光の出射位置が精度良く実装された発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、レンズ面を有するレンズ部材８０と、第１発光点から、第１波長に発光ピークを有する第１の光を出射する第１発光素子と、レンズ部材から遠い位置に配置される第２発光点から、第１波長とは異なる第２波長に発光ピークを有する第２の光を出射する第２発光素子と、複数の発光素子２０が並べて配置される上面を有するサブマウント３０とを備える。サブマウントの上面の外縁は、上面視において、レンズ面の光軸に垂直な平面であり第２発光点を通る第２平面、レンズ面の光軸に平行で第１発光点を通る第１直線、および、レンズ面の光軸に平行で第２発光点を通る第２直線によって囲まれる領域の内側で、第１平面よりもレンズ部材から遠く、かつ、第２平面よりもレンズ部材から近い点を通り、第１の光及び第２の光はレンズ面を通過する。【選択図】図２

Description

本開示は、発光装置に関する。

従来から、パッケージ内に複数の構成要素が実装される発光装置がある。複数の構成要素としては、例えば、複数の発光素子が挙げられる。また、例えば、発光素子に加えてツェナーダイオード、サーミスタ、または、フォトダイオードなどが挙げられる。

例えば、特許文献１には、サブマウントと、サブマウントの上面に配置された複数のレーザダイオードと、複数のレーザダイオードからそれぞれ出射されるレーザ光をコリメートする単一のコリメータレンズと、を備える発光装置が開示されている。パッケージ内に複数の発光素子が実装されることで、小型の発光装置が実現され得る。

特開２０１７－１４７４２０号公報

複数の発光素子から出射される光の出射位置が精度良く実装された発光装置を提供する。

本開示の発光装置は、例示的で非限定的な実施形態において、少なくとも１のレンズ面を有するレンズ部材と、第１発光点から、第１波長に発光ピークを有する第１の光を出射する第１発光素子と、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に垂直な平面であり前記第１発光点を通る第１平面よりも前記レンズ部材から遠い位置に配置される第２発光点から、前記第１波長とは異なる第２波長に発光ピークを有する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、前記複数の発光素子が並べて配置される上面を有するサブマウントと、を備え、前記サブマウントの前記上面の外縁は、前記サブマウントの前記上面の法線方向から見る上面視において、前記第１平面、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に垂直な平面であり前記第２発光点を通る第２平面、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に平行で前記第１発光点を通る第１直線、および、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に平行で前記第２発光点を通る第２直線によって囲まれる領域の内側で、前記第１平面よりも前記レンズ部材から遠く、かつ、前記第２平面よりも前記レンズ部材から近い点を通り、前記第１の光及び第２の光は、前記少なくとも１のレンズ面を通過する。

本開示による発光装置によれば、複数の発光素子から出射される光の出射位置が精度良く実装された発光装置を提供できる。

図１は、本実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図２は、本実施形態に係る発光装置からパッケージのキャップを除いた状態の上面図である。 図３は、本実施形態に係る発光装置の基板の上面図である。 図４は、図１のIV－IV断面線における発光装置の断面図である。 図５は、本実施形態に係る発光装置のパッケージの内部の上面拡大図である。 図６は、３つの発光素子が配列されたサブマウントの上面の拡大図である。 図７は、３つの発光素子の光出射面が位置する側の平面拡大図である。 図８は、２つの発光素子が配列されたサブマウントの上面の拡大図である。 図９は、２つの発光素子の光出射面が位置する側の平面拡大図である。 図１０は、板状のサブマウント基板を斜め方向にカットする様子を示す模式図である。 図１１Ａは、本実施形態に係るサブマウント３０＿１の上面図である。 図１１Ｂは、本実施形態に係るサブマウント３０＿２の斜視図である。 図１１Ｃは、本実施形態に係るサブマウント３０＿３の上面図である。 図１２は、本実施形態の変形例に係る発光装置からパッケージのキャップを除いた状態の上面図である。

本明細書または特許請求の範囲において、三角形、四角形などの多角形は、数学的に厳密な意味の多角形に限定されず、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含むものとする。また、多角形の隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書および特許請求の範囲で記載される“多角形”に含まれる。

多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”には加工された部分も含まれる。部分的な加工のない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。

本明細書または特許請求の範囲において、ある名称によって特定される要素が複数あり、それぞれの要素を区別して表現する場合に、要素のそれぞれの頭に“第１”、“第２”などの序数詞を付記することがある。例えば、請求項では「発光素子が基板上に配されている」と記載されている場合、明細書中において「第１発光素子と第２発光素子とが基板上に配列されている」と記載されることがある。第１”および“第２”の序数詞は、単に２個の発光素子を区別するために使用されている。これらの序数詞の順序に特別の意味はない。同一の序数詞が付された要素名が、明細書と特許請求の範囲との間で、同一の要素を指さない場合がある。例えば、明細書において“第１発光素子”、“第２発光素子”、“第３発光素子”の用語で特定される要素が記載されている場合、特許請求の範囲における“第１発光素子”および“第２発光素子”が、明細書における“第１発光素子”および“第３発光素子”に相当することがある。また、特許請求の範囲に記載された請求項１において、“第１発光素子”の用語が使用され、“第２発光素子”の用語が使用されていない場合、請求項１に係る発明は、１個の発光素子を備えていればよく、その発光素子は、明細書中の“第１発光素子”に限定されず、“第２発光素子”または“第３発光素子”であり得る。

本明細書または特許請求の範囲において、特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。

図面に示される要素または部材の寸法、寸法比率、形状、配置間隔等は、わかり易さのために誇張されている場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。実施形態は、本発明の技術思想が具体化されたものではあるが、本発明を限定するものではない。実施形態の説明で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下の説明において、同一の名称、符号によって特定される要素は、同一または同種の要素であり、それらの要素について重複した説明を省略することがある。

本実施形態に係る発光装置１００を説明する。図１から図５は、発光装置１００の例示的な一形態を説明するための図面である。図１は、本実施形態に係る発光装置１００の斜視図である。図２は、発光装置１００からパッケージ１０のキャップ１６を除いた状態の上面図である。図３は、基板９０の上面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ断面線における断面図である。図５は、パッケージ１０の内部の上面拡大図である。図４および図５において、発光素子２０から出射されるレーザ光ＬＢが点線の矢印で記載されている。説明の便宜上、二次元平面内における１Ｄおよび２Ｄの矢印が添付図面に記載されている。２Ｄの矢印は、レンズ部材８０の光軸Ｌが延びる方向に平行な方向を示し、１Ｄの矢印は２Ｄの矢印の方向に直交する方向を示す。

本実施形態に係る発光装置１００は、パッケージ１０、複数の発光素子２０、１または複数のサブマウント３０、１または複数の保護素子６０Ａ、温度測定素子６０Ｂ、１または複数の配線７０、レンズ部材８０、および、基板９０を含む複数の構成要素を備える。

図示される発光装置１００の例では、パッケージ１０の内部の空間に、３つの発光素子２０、１つのサブマウント３０、３つの保護素子６０Ａ、温度測定素子６０Ｂ、および、複数の配線７０が配されている。また、３つの発光素子２０から出射された発散光は、それぞれ、パッケージ１０から外部に側方に出射された後、レンズ部材８０によってコリメートされる。

まず、各構成要素について説明する。

（パッケージ１０）
パッケージ１０は、実装面１１Ｍが含まれる基部１１と、実装面１１Ｍを囲う側壁部１２と、を有する。基部１１の実装面１１Ｍは、他の構成要素が配される領域である。また、パッケージ１０は、基板１５と、基板１５に固定されるキャップ１６と、を有する。基板１５が基部１１を有し、キャップ１６が側壁部１２を有する。なお、以降では、基板１５と基板９０を区別するため、それぞれ第１基板１５、第２基板９０と称することがある。

図示される例において、キャップ１６は、実装面１１Ｍに配された他の構成要素を間に挟んで実装面１１Ｍと対向する上面部(蓋部分)と、実装面１１Ｍに配された他の構成要素を囲う側面部(枠部分)とを含む。キャップ１６の側面部は、側壁部１２を含む。なお、側壁部１２は、キャップ１６の一部として構成されなくてもよい。例えば、パッケージ１０は、基部１１と側壁部１２が一体となった１つの部材と、上面部を有する他の部材と、で構成されるパッケージに代えることもできる。

基部１１の実装面１１Ｍの法線方向から見る上面視で、基部１１及びキャップ１６の外形は、いずれも矩形である。これらの外形は、いずれも矩形である必要はなく、四角形以外の多角形、または、一部もしくは全部に曲線、屈曲、または凹凸が含まれる形状であってもよい。

基部１１は、１以上の上面を有する。基部１１が有する１以上の上面には、実装面１１Ｍが含まれる。基部１１が有する１以上の上面には、実装面１１Ｍに配置される１または複数の構成要素を囲う周辺領域１１Ｐを有する上面が含まれる。図示される発光装置１００の例においては、実装面１１Ｍと周辺領域１１Ｐを有する上面とは同じである。なお、実装面１１Ｍと周辺領域１１Ｐは同一平面になくてもよく、例えば、実装面１１Ｍと周辺領域１１Ｐとが高低差を有する異なる上面に設けられてもよい。

周辺領域１１Ｐは、キャップ１６が接合される領域である。周辺領域１１Ｐは、上面視で、基部１１の外形と、実装面１１Ｍにおいて複数の構成要素を配置するための配置領域との間に設けられる。図示される発光装置１００の例では、上面視で実装面１１Ｍの配置領域はおよそ矩形であり、周辺領域１１Ｐは配置領域を囲う矩形環状に設けられている。周辺領域１１Ｐの上面には、キャップ１６の側面部の下面が接合される。周辺領域１１Ｐには、キャップ１６との接合のための金属膜が配され得る。

図４に例示されるように、パッケージ１０は、透光性を有する領域である透光性領域１３を有する。また、パッケージ１０は、透光性領域１３が含まれる光取出面１０Ａを有する。この光取出面１０Ａは、パッケージ１０の側壁部１２における１または複数の外側面のうちの１面に含まれる。なお、透光性を有するとは、そこに入射する主要な光の透過率が８０％以上である性質を意味する。

パッケージ１０は、１または複数の外側面において、透光性領域１３以外の領域にも透光性を有していてよい。また、パッケージ１０は、一部に非透光性の領域（透光性を有していない領域）を有していてもよい。パッケージ１０の側壁部１２の全体が透光性を有している必要はない。図示される例において、パッケージ１０は、矩形に応じた４つの外側面を有し、また、４面全てが透光性を有しているが、光取出面１０Ａは１面のみである。

キャップ１６は、その全体が透光性材料で形成されていてもよいし、側面部のみが透光性材料で形成されてもよい。光取出面１０Ａを含む一部分が第１透光性材料から形成され、その他の部分が第２透光性材料または非透光性材料から形成されてもよい。

キャップ１６は、上面部と側面部とが一体となって形成され得る。例えば、ガラス、プラスチック、石英などの透光性材料から、成形またはエッチングなどの加工技術を利用して、例えば箱型形状などの所望の形状を有するキャップ１６を作製することが可能である。キャップ１６は、異なる材料を主材料として別個に形成された上面部（蓋部分）と側面部（枠部分）とを接合して形成してもよい。例えば、上面部は単結晶または多結晶シリコンを主材料とし、側面部はガラスを主材料とすることができる。キャップ１６は、例えば、高さが０．６ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、上面視で、矩形形状の外形における１辺の長さが１．２ｍｍ以上８ｍｍ以下の寸法を有し得る。また、例えば、高さが２ｍｍ以下、上面視で、矩形形状の外形における１辺の長さが４ｍｍ以下の寸法を有し得る。

図示される発光装置１００の例において、光取出面１０Ａは、実装面１１Ｍが拡がる方向に対して垂直である。なお、ここでの垂直は、±５度以内の差を含む。また、光取出面１０Ａは、基部１１の実装面１１Ｍが拡がる方向に対して垂直である必要はなく、傾斜していてもよい。

複数の配線領域１４が実装面１１Ｍに設けられる。図５において、全ての配線領域１４に符号を付す代わりに、全ての配線領域１４に同様のハッチングを施している。複数の配線領域１４は、基部１１の内部を通るビアホールを介して、基部１１の下面に設けられた配線領域と電気的に接続され得る。配線領域１４に電気的に接続される配線領域は、基部１１の下面に限らず、実装面１１Ｍの配置領域の外側であれば、基部１１の他の外表面（上面または外側面）に設けることができる。複数の配線領域１４は、金属などの導電体から形成され、パターニングされた膜または層であり得る。

複数の配線領域１４には、上面視で、実装面１１Ｍの配置領域において中央領域を間に挟んで一方の側に設けられる１または複数の配線領域１４と、この一方とは反対の方向である他方の側に設けられる１または複数の配線領域１４と、が含まれ得る。

また、複数の配線領域１４には、上面視で、一方の方向に間隔を空けて、並べて配置される複数の配線領域１４と、この一方の方向とは垂直な方向に間隔を空けて、並べて配置される複数の配線領域１４と、が含まれ得る。

また、複数の配線領域１４には、対となって構成される２つの配線領域１４を１セットとした場合に、複数セットの配線領域１４が含まれ得る。１つのセットを構成する２つの配線領域１４は、１つの構成要素と電気的に接続し、パッケージ１０の外部から電源供給を受けるために利用される。図５の例において、保護素子６０Ａに電気的に接続される対の配線領域１４は、２Ｄの矢印の方向に配置され、温度測定素子６０Ｂに電気的に接続される対の配線領域１４は、２Ｄの方向に垂直な１Ｄの矢印の方向に配置されている。

また、複数の配線領域１４には、上面視で、一方の方向に並べて配置される１以上のセットの配線領域１４と、一方の方向とは垂直な方向に並べて配置される１以上のセットの配線領域１４と、が含まれ得る。

また、上面視で、実装面１１Ｍの配置領域において中央領域を間に挟んで一方の側に、一方の方向に並べて配置される１以上のセットの配線領域１４と、一方の方向とは垂直な方向に並べて配置される１以上のセットの配線領域１４と、が設けられ得る。

第１基板１５は、セラミックを主材料として形成することができる。第１基板１５に用いられるセラミックの例は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などを含む。

本実施形態において、第１基板１５は、例えば、複数の金属ビアを内部に有するセラミック基板から形成され得る。第１基板１５は、発熱する構成要素と熱的に接触する部分にセラミックよりも放熱性に優れた材料（熱伝導率の高い材料）を含んでいることが好ましい。そのような材料の例は、銅、アルミニウム、鉄、銅モリブデン、銅タングステン、銅－ダイヤモンド複合材料を含み得る。

（発光素子２０）
発光素子２０の例は、半導体レーザ素子である。発光素子２０は、上面視で長方形の外形を有し得る。発光素子２０が端面出射型の半導体レーザ素子である場合、この長方形の２つの短辺のうちの一辺と交わる側面が、光の出射端面（光出射面２１）である。この例において、発光素子２０の上面および下面は、光出射面２１よりも面積が大きい。

本実施形態における発光素子２０は、１つのエミッタを有するシングルエミッタである。なお、発光素子２０は、２つ以上のエミッタを有するマルチエミッタであってもよい。発光素子２０が複数のエミッタを有する半導体レーザ素子の場合、発光素子２０の上面または下面の一方に１つの共通電極を、他方にそれぞれのエミッタに対応する電極を設けることができる。

発光素子２０の光出射面２１から出射される光は、拡がりを有する発散光である。なお、発散光でなくてもよい。発光素子２０に半導体レーザ素子を用いる場合、半導体レーザ素子から出射される発散光（レーザ光）は、光出射面２１に平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン（以下、「ＦＦＰ」という。）を形成する。ＦＦＰとは、光出射面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布である。

ＦＦＰの楕円形状の中心を通る光、言い換えると、ＦＦＰの光強度分布においてピーク強度の光を、光軸を進む光と呼ぶものとする。また、光軸を進む光の光路を、その光の光軸と呼ぶものとする。また、ＦＦＰの光強度分布において、ピーク強度値に対して１／ｅ^２以上の強度を有する光を、「主要部分」の光と呼ぶものとする。

半導体レーザ素子である発光素子２０から出射される光のＦＦＰの楕円形状において、楕円の短径方向をＦＦＰの平行方向、長径方向をＦＦＰの垂直方向というものとする。半導体レーザ素子を構成する、活性層を含んだ複数の層は、ＦＦＰの垂直方向に積層される。

ＦＦＰの光強度分布に基づき、光強度分布の半値全幅に相当する角度を、その半導体レーザ素子の光の拡がり角とする。ＦＦＰの垂直方向における光の拡がり角を垂直方向の拡がり角、ＦＦＰの平行方向における光の拡がり角を平行方向の拡がり角というものとする。

発光素子２０として、例えば、青色の光を出射する半導体レーザ素子、緑色の光を出射する半導体レーザ素子、または、赤色の光を出射する半導体レーザ素子などを採用することができる。また、これら以外の光を出射する半導体レーザ素子を採用してもよい。

ここで、青色の光は、その発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。緑色の光は、その発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。赤色の光は、その発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光をいうものとする。

青色の光を発する半導体レーザ素子、または、緑色の光を発する半導体レーザ素子として、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発する半導体レーザ素子として、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。

（サブマウント３０）
本実施形態におけるサブマウント３０の形状の例は六面体である。サブマウント３０は、他の構成要素が配置され得る上面３０Ｍ、および上面３０Ｍの反対側に位置する下面を有する。上面３０Ｍおよび下面は、それぞれ、接合面として機能し得る。上面３０Ｍおよび下面の間の距離、つまり、サブマウントの厚さが他の対向する２面の間の距離よりも短い。サブマウント３０の上面３０Ｍの法線方向から見る上面視において、サブマウント３０の上面３０Ｍの外縁の形状は、例えば平行四辺形である。ただし、後述するように、外縁の形状は平行四辺形に限定されない。サブマウント３０は、例えば、窒化アルミニウム、または炭化ケイ素を用いて形成することができる。上面３０Ｍまたは下面である接合面には、接合のための金属膜が設けられている。

サブマウント３０の上面３０Ｍに、他の構成要素に電気的に接続される複数の配線領域３１が設けられる。図５において、全ての配線領域３１に符号を付す代わりに、全ての配線領域３１に同様のハッチングを施している。

（保護素子６０Ａ）
保護素子６０Ａは、特定の素子（例えば発光素子２０）に過剰な電流が流れて破壊されてしまうことを防ぐための回路要素である。保護素子６０Ａの典型例は、ツェナーダイオードなどの定電圧ダイオードである。ツェナーダイオードとしては、Ｓｉダイオードを採用できる。

（温度測定素子６０Ｂ）
温度測定素子６０Ｂは、周辺の温度を測定するための温度センサとして利用される素子である。温度測定素子６０Ｂとしては、例えば、サーミスタを用いることができる。

（配線７０）
配線７０は、両端を接合部とする線状の形状を有する導電体から構成される。言い換えると、配線７０は、線状部分の両端に、他の構成要素に接合する接合部を有する。配線７０は、例えば、金属のワイヤである。金属の例は、金、アルミニウム、銀、銅などを含む。

（レンズ部材８０)
レンズ部材８０は、少なくとも１のレンズ面、つまり、１または複数のレンズ面を有して形成される。レンズ部材８０は、入射光をコリメートする。例えば、１または複数のレンズ面は、焦点位置から発散する光を受け、屈折によって発散光をコリメート光に変換してレンズ部材８０から出射するように設計される。レンズ面は、球面または非球面である。レンズ部材８０の光入射側の表面および／または光出射側の表面にレンズ面が形成される。レンズ部材８０の光入射側の表面および／または光出射側の表面には、反射防止膜または保護膜などの光学膜が設けられていてもよい。図２に示されるレンズ部材８０の例において、光入射側に凹レンズ面８０Ａが形成され、光出射側に凸レンズ面８０Ｂが形成されている。なお、光入射側の表面に、複数のレンズ面が形成されてもよく、レンズ部材８０は、光入射側の表面に１または複数のレンズ面を形成し得る。また、光出射側の表面に複数のレンズ面が形成されてもよく、レンズ部材８０は、光出射側の表面に１または複数のレンズ面を形成し得る。

レンズ部材８０は、透光性を有する材料、例えばガラスまたはプラスチックから形成され得る。レンズ部材８０の光が透過しない部分の形状は任意であるが、他の構成要素に固定され得る形状を有していることが好ましい。図２に示されるレンズ部材８０の例において、レンズ部材８０は、光軸Ｌと下面とが平行である。また、レンズ部材８０の下面は、平坦な領域を有しており、これが接合領域として機能し得る。

（第２基板９０）
図３に示される例において、第２基板９０は、複数の配線領域９６を有している。図３では、第２基板９０に設けられた配線領域９６に同様のハッチングが示されている。第２基板９０の配線領域９６は、第２基板９０の下面に設けられた配線領域と電気的に接続される。配線領域９６に電気的に接続される配線領域は、第２基板９０の下面に限らず、第２基板９０のその他の外表面（上面および外側面）に設けることができる。

第２基板９０は、セラミックを主材料として形成することができる。第２基板９０に用いられるセラミックの例は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などを含む。

第２基板９０は、セラミックよりも放熱性に優れた材料（熱伝導率の高い材料）から形成された部分を含んでいることが好ましい。図３に示される第２基板９０の例において、第２基板９０は、内部に埋め込まれた熱伝導部材９７を有している。この熱伝導部材９７は、第２基板９０の上面から下面まで貫通する開口部を埋めている。熱伝導部材９７は、第１基板１５の下面に対向する領域に設けられている。熱伝導部材９７は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銅モリブデン、銅タングステン、銅－ダイヤモンド複合材料から形成され得る。熱伝導部材９７の形状は任意である。図３に示される第２基板９０の例において、熱伝導部材９７は、図３の上下の２グループに分かれて配列される複数の配線領域９６のグループに挟まれた中央領域に配されている。

第２基板９０は、発光装置１００の構成要素を支持し、これらの構成要素に含まれる電子部品と電気的に接続し得る構造を有している。第２基板９０は、発光装置１００の構成要素以外の要素、電子部品または光学部品を支持していてもよい。

（発光装置１００）
次に、発光装置１００について説明する。

以下に説明する発光装置の１００の例において、複数の発光素子２０のそれぞれは端面出射型の半導体レーザ素子（レーザダイオード）である。

発光装置１００において、複数の発光素子２０は、パッケージ１０の内部に配される。複数の発光素子２０は、第１基板１５の実装面１１Ｍに配され、パッケージ１０の側壁部１２に囲まれる。各発光素子２０は、サブマウント３０を介して実装面１１Ｍに配される。

複数の発光素子２０は、出射端面が、パッケージ１０の光取出面１０Ａを向くように配置される。また、複数の発光素子２０は実装面１１Ｍの中央領域に配置される。また、上面視で、この中央領域を挟んで一方の側とその反対側にそれぞれ設けられる１または複数の配線領域１４は、発光素子２０から光取出面１０Ａに向かって出射される光の光路と重ならない。

発光装置１００において、１または複数の保護素子６０Ａは、パッケージ１０の内部に配される。１又は複数の保護素子６０Ａは、実装面１１Ｍに配される。保護素子６０Ａは、１つまたは２つの配線領域１４の上に配置される。また、保護素子６０Ａは２つの配線領域１４と電気的に接続する。図示される発光装置１００の例では、保護素子６０Ａは、２つの配線領域１４を跨ぐようにして、それぞれの配線領域１４の上に配置される。

また、保護素子６０Ａは、サブマウント３０よりも、パッケージ１０の周辺領域１１Ｐに近い位置に配置される。そのため、保護素子６０Ａからサブマウント３０までの距離よりも、保護素子６０Ａから側壁部１２までの距離の方が短い。

保護素子６０Ａは、発光素子２０を保護するために配される。発光装置１００において、１の発光素子２０に対し、１の保護素子が設けられる。つまり、発光素子２０の数と同数の保護素子６０Ａが配される。

図５に示される例において、３つの発光素子２０にそれぞれ対応した３つの保護素子６０Ａが基部１１の実装面１１Ｍに配される。より具体的には、基部１１の実装面１１Ｍに設けられた１対の配線領域１４に保護素子６０Ａが実装される。保護素子６０Ａのアノードが１対の配線領域１４の一方に電気的に接続され、保護素子６０Ａのカソードが１対の配線領域１４の他方に電気的に接続される。

発光素子２０のｐ側電極およびｎ側電極の一方が、サブマウント３０の上面３０Ｍに設けられる配線領域３１に電気的に接続される。配線７０の一端は配線領域３１に接合され、配線７０の他端は、基部１１の実装面１１Ｍに設けられた１対の配線領域１４の一方に接合される。また、別の配線７０の一端は、発光素子２０のｐ側電極およびｎ側電極の他方に接合され、別の配線７０の他端は、基部１１の実装面１１Ｍに設けられた１対の配線領域１４の他方に接合される。このような電気的な接続関係の例によれば、保護素子６０Ａを発光素子２０に並列に接続できる。

発光素子２０を電気的に接続するための配線７０が配線領域１４に接合される位置からこの発光素子２０までの距離は、この配線領域１４と電気的に接続する保護素子６０Ａから発光素子２０までの距離よりも短い。また、上面視で、配線領域１４の外縁から、この配線領域１４に接合される配線７０までの距離よりも、配線領域１４の外縁から、この配線領域１４に配置される保護素子６０Ａまでの距離の方が短い。このようにすることで、保護素子６０Ａを側壁部１２に近い位置に配置させることができ、パッケージ１０の小型化を図ることが出来る。

図６から図１１Ｃを参照して、本実施形態におけるサブマウント３０の構造および複数の発光素子２０の配列についてより詳しく説明する。

図６は、３つの発光素子２０が配列されたサブマウント３０の上面３０Ｍの拡大図である。図７は、３つの発光素子２０のそれぞれの光出射面２１が位置する側のサブマウント３０の外縁の平面拡大図である。

図示される例において、複数の発光素子２０は、各光出射面２１が同じ方向を向くようにして、並べて配される。複数の発光素子２０は、各光出射面２１が平行になるように、ならべて配され得る。複数の発光素子２０の各光出射面２１から出射される光は、光取出面１０Ａを有するパッケージ１０の側面に向かって進む。ただし、複数の発光素子２０の各光出射面２１は平行である必要はない。

図示される例において、複数の発光素子２０は、発光ピーク波長が互いに異なる３つの半導体レーザ素子２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを含む。半導体レーザ素子２０Ａの発光ピーク波長は、半導体レーザ素子２０Ｂの発光ピーク波長よりも短く、かつ、半導体レーザ素子２０Ｂの発光ピーク波長は、半導体レーザ素子２０Ｃの発光ピーク波長よりも短い。半導体レーザ素子２０Ａは、光出射面に位置する発光点２２Ａから、第１波長に発光ピークを有する第１の光を出射する。半導体レーザ素子２０Ｂは、光出射面に位置する発光点２２Ｂから、第１波長とは異なる第２波長に発光ピークを有する第２の光を出射する。半導体レーザ素子２０Ｃは、光出射面に位置する発光点２２Ｃから、第１波長および第２波長とは異なる第３波長に発光ピークを有する第３の光を出射する。

本実施形態において、第１の光は青色の光であり、第２の光は緑色の光であり、第３の光は赤色の光である。換言すると、半導体レーザ素子２０Ａは青色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂは緑色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｃは赤色の光を出射する。本実施形態では、上面視において、赤色の光を出射する半導体レーザ素子２０Ｃは、緑色の光を出射する半導体レーザ素子２０Ｂまたは青色の光を出射する半導体レーザ素子２０Ａと比較して、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸方向における長さが長い。なお、レンズ部材８０における１のレンズ面の光軸は、レンズ部材８０の光軸Ｌと一致し得る。長さを調整することにより、レーザ光の出力を調整することができるが、長さの関係はこの例示に限らない。３つの発光素子２０をＲＧＢの３色の光で構成する形態は、例えば、カラー画像表示の用途に採用され得る。なお、各発光素子２０が発する光の色は、これに限らず、また、用途によっては可視光に限られない。

図示される例において、サブマウント３０の上面３０Ｍの法線方向から見る上面視で、１Ｄの矢印方向における発光点２２Ａと発光点２２Ｂとの間隔ｗ１は、例えば１００μｍ以上１５０μｍ以下であり、発光点２２Ｂと発光点２２Ｃとの間隔ｗ２は、例えば１００μｍ以上１５０μｍ以下である。発光点の間隔が小さいほどサブマウント３０の形状も１Ｄ方向に小さくすることができ、発光装置１００を小型にすることができる。説明を分かり易くするために、発光点は１Ｄの矢印方向において光出射面の中心付近に楕円の形状で記載されているが、本開示はこれに限定されない。発光点は、上面視において光出射面の中心を基準として１Ｄの矢印方向にシフトし得る。

ここで、幾つかの仮想的な平面および直線を定義する。レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌに垂直な平面であり、半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａを通る平面を第１平面と呼ぶ。また、このレンズ面の光軸Ｌに垂直な平面であり、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂを通る平面を第２平面と呼ぶ。また、このレンズ面の光軸Ｌに垂直な平面であり、半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃを通る平面を第３平面と呼ぶ。また、このレンズ面の光軸Ｌに平行で、かつ、半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａを通る直線を第１直線と呼ぶ。また、このレンズ面の光軸Ｌに平行で、かつ、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂを通る直線を第２直線と呼ぶ。また、このレンズ面の光軸Ｌに平行で、かつ、半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃを通る直線を第３直線と呼ぶ。

図６および図７において、上面視で、第１から第３平面が、それぞれ、一点鎖線ｍ１、ｍ２およびｍ３によって示されている。同様に、第１から第３直線が、それぞれ、二点鎖線ｎ１、ｎ２およびｎ３によって示されている。以降、第１から第３平面を、それぞれ、平面ｍ１、ｍ２およびｍ３と表記し、第１から第３直線を、それぞれ、直線ｎ１、ｎ２およびｎ３と表記する。

半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂは平面ｍ１よりもレンズ部材８０から遠い位置に配置される。半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃは平面ｍ２よりもレンズ部材８０から遠い位置に配置される。このように、レンズ面の光軸Ｌ方向において、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂは、半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａに対して後退し、半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃは、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂに対して後退している。発光点のシフト量は、発光素子の発光ピーク波長、隣接する２つの発光点の間隔、レンズ部材８０の、屈折率を含む光学特性などによって適宜調整され得る。本実施形態において、レンズ面の光軸Ｌ方向における半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａに対する半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃのシフト量、つまり、平面ｍ１と平面ｍ３との間隔ｄ１は、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下であり得る。色収差の低減や各光の光路長を調整するなどの光学制御の観点から光を調整する場合に、発光点のシフトによる調整であれば新たな光学部品を必要とせず実行できるため、部品点数の低減に寄与し得る。

発光装置１００において、複数の発光素子２０が接合されたサブマウント３０は、パッケージ１０の内部に配される。サブマウント３０は、一方の接合面、つまり上面３０Ｍで発光素子２０と接合する。また、反対側の他方の接合面で実装面１１Ｍに接合する。

サブマウント３０は、複数の発光素子２０が並べて配置される上面３０Ｍを有する。図示される例において、サブマウント３０の上面３０Ｍの形状は平行四辺形である。この平行四辺形を構成する二組の互いに平行な二辺のうち、一方の互いに平行な二辺は、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌに平行である。本実施形態における上面３０Ｍの平行四辺形の高さｗ３は５００μｍ程度である。光軸Ｌ方向（２Ｄの矢印方向）における平行四辺形の頂点Ｐ１からＰ２までの距離ｄ２は５０μｍ以上１００μｍ以下であり得る。

図７に例示されるように、サブマウント３０の上面３０Ｍの外縁３０Ｂは、サブマウント３０の上面３０Ｍの法線方向から見る上面視において、平面ｍ１、平面ｍ２、直線ｎ１、および直線ｎ２によって囲まれる領域ｓ１の内側で、平面ｍ１よりもレンズ部材８０から遠く、かつ、平面ｍ２よりもレンズ部材８０から近い点を通る。サブマウント３０の上面３０Ｍの外縁３０Ｂは、さらに、上面視において、平面ｍ２、平面ｍ３、直線ｎ２、および直線ｎ３によって囲まれる領域ｓ２の内側で、平面ｍ２よりもレンズ部材８０から遠く、かつ、平面ｍ３よりもレンズ部材８０から近い点を通る。

サブマウント３０は、上面３０Ｍおよび上面３０Ｍと交わる側面３０Ａを有する。側面３０Ａは、発光素子２０の発光点が位置する側にあるサブマウント３０の端面である。半導体レーザ素子２０Ａは、発光点２２Ａが、サブマウント３０の上面３０Ｍと側面３０Ａとの境界に位置する外縁３０Ｂから突き出るように配置される。半導体レーザ素子２０Ｂは、発光点２２Ｂが外縁３０Ｂから突き出るように配置される。半導体レーザ素子２０Ｃは、発光点２２Ｃが外縁３０Ｂから突き出るように配置される。

上面３０Ｍの平行四辺形の４辺のうちの１辺に沿って３つの発光点２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃが並ぶように、３つの半導体レーザ素子２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃがサブマウント３０に配置される。上面視において、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸方向（２Ｄの矢印方向）と、サブマウント３０の外縁３０Ｂが延びる方向とは９０°以外の角度で交差する。換言すると、サブマウント３０の側面３０Ａは、パッケージ１０の側壁部１２の内側面との関係で、９０°以外の角度を成す。本実施形態において、１Ｄの矢印方向に対するこの傾斜角度は、上述した発光点のシフト量、および隣り合う２つの発光素子の間隔に基づいて決定され得る。この傾斜角度は例えば５°超２０°以下の範囲に調整され得る。発光点のシフト量が同じであっても、傾斜角度を大きくすることによって、隣り合う２つの発光素子の間隔、つまり、２つの発光点の間隔をより小さくすることが可能となる。

半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａから出射される第１の光（青色の光）、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂから出射される第２の光（緑色の光）および半導体レーザ素子２０Ｃの発光点２２Ｃから出射される第３の光（赤色の光）は、それぞれ、レンズ部材８０の少なくとも１つのレンズ面を通過する。また、レンズ部材８０の１つのレンズ面を、第１の光、第２の光、及び、第３の光が通過する。レンズ部材８０の少なくとも１つのレンズ面は第１、第２および第３の光をコリメートする。

第１の光、第２の光および第３の光の少なくとも１つは、レンズ部材８０の１のレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有し、残りは、このレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有しない。図示される例において、レンズ部材８０の１のレンズ面を通過する第１の光、第２の光、及び、第３の光のうち、第２の光がこのレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有し、第１の光および第３の光は、このレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有さない。また、第１の光の発光点２２Ａからこのレンズ面の光軸Ｌまでの距離と、第３の光の発光点２２Ｃからこのレンズ面の光軸Ｌまでの距離は同じになり得る。

本実施形態において、発光素子２０の数は３個に限定されず、２個または４個以上であり得る。図８は、２つの発光素子２０が配列されたサブマウント３０の上面３０Ｍの拡大図である。図９は、２つの発光素子２０のそれぞれの光出射面２１が位置する側のサブマウント３０の外縁の平面拡大図である。

図示される例において、複数の発光素子２０は、発光ピーク波長が互いに異なる２つの半導体レーザ素子２０Ａ、２０Ｂを含む。半導体レーザ素子２０Ａの発光ピーク波長は、半導体レーザ素子２０Ｂの発光ピーク波長よりも短い。図示される例において、半導体レーザ素子２０Ａは青色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂは緑色の光を出射する。これ以外の組み合わせとして、例えば、半導体レーザ素子２０Ａは青色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂは赤色の光を出射してもよいし、半導体レーザ素子２０Ａは緑色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂは赤色の光を出射してもよい。

図示される例において、上面視において、少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌ方向（２Ｄの矢印方向）に垂直な方向（１Ｄの矢印方向）における２つの発光点２２Ａと２２Ｂとの間隔ｗ１は、例えば１００μｍ以上１５０μｍ以下である。

半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂは平面ｍ１よりもレンズ部材８０から遠い位置に配置される。レンズ面の光軸Ｌ方向において、半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂは、半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａに対して後退している。図示される例において、レンズ面の光軸Ｌ方向における半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａに対する半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂのシフト量、つまり、平面ｍ１と平面ｍ２との間隔ｄ１は、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下である。

図９に例示されるように、サブマウント３０の上面３０Ｍの外縁３０Ｂは、サブマウント３０の上面３０Ｍの法線方向から見る上面視において、平面ｍ１、平面ｍ２、直線ｎ１、および直線ｎ２によって囲まれる領域ｓ１の内側で、平面ｍ１よりもレンズ部材８０から遠く、かつ、平面ｍ２よりもレンズ部材８０から近い点を通る。

半導体レーザ素子２０Ａは、発光点２２Ａが、サブマウント３０の上面３０Ｍと側面３０Ａとの境界に位置する外縁３０Ｂから突き出るように配置される。半導体レーザ素子２０Ｂは、発光点２２Ｂが外縁３０Ｂから突き出るように配置される。

上面３０Ｍの平行四辺形の４辺のうちの１辺に沿って２つの発光点２２Ａ、２２Ｂが並ぶように、２つの半導体レーザ素子２０Ａ、２０Ｂがサブマウント３０に配置されている。上面視において、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌ方向と、外縁３０Ｂが延びる方向とは９０°以外の角度で交差する。本実施形態において、１Ｄの矢印方向に対するこの傾斜角度は、上述した発光点のシフト量、および隣り合う２つの発光素子の間隔に基づいて決定され得る。この傾斜角度は例えば５°超２０°以下の範囲に調整され得る。

半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａから出射される第１の光（青色の光）および半導体レーザ素子２０Ｂの発光点２２Ｂから出射される第２の光（緑色の光）は、それぞれ、レンズ部材８０の１つのレンズ面を通過する。レンズ部材８０の１つのレンズ面は第１の光および第２の光をコリメートする。

第１の光および第２の光はいずれも、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有さない。なお、第１の光および第２の光の少なくとも一方は、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有していてもよい。図示される例において、レンズ部材８０の１のレンズ面を通過する第１の光および第２の光はいずれも、このレンズ面の光軸Ｌ上を進む光を有さない。

１のレンズ面に波長の異なる複数の光を入射させてコリメートなどの光学制御を行う場合に、色収差の問題が生じる場合がある。なお、色収差とは、光の波長によって光軸方向における光の結像位置が異なる軸上色収差を意味する。発光装置１００のように、複数の発光素子２０の発光点をシフトさせて調整することで、色収差を低減させることができる。

本実施形態によるサブマウントの構造および複数の発光素子の配置の仕方によれば、２つの発光素子の間隔を考慮しつつ、発光素子の発光点を突き出す量に応じて、平行四辺形の高さｗ３に対する平行四辺形の頂点Ｐ１からＰ２までの距離ｄ２の比率、つまり、傾斜角度を調整することができる。このようにして、発光点のシフトに応じたサブマウント３０の形状とすることで、発散光の一部がサブマウントの上面に当たってしまうことを、つまり、サブマウントによる発散光のケラレを抑制できる。本実施形態の発光装置１００によれば、複数の発光素子から出射される光の出射位置が精度良く実装された発光装置が実現される。

サブマウントは、板状のサブマウント基板を複数の部分に個片化することによって作製され得る。１枚のサブマウント基板から同一の形状を有する複数のサブマウントを得ることができる。図１０は、板状のサブマウント基板９９を切断するときの切断線を模式的に示す上面図である。図１０に示されるように、サブマウント基板のエッジに平行な方向およびその方向に斜めに交差する方向に板状のサブマウント基板９９を切断して個片化することで、個々の上面の形状が平行四辺形である複数のサブマウントを得ることが可能となる。切断は、例えばレーザ加工で行うことができる。この方法によれば、サブマウントとして利用される部分がサブマウント基板内に緻密に並び、かつ、直線状の切断線によって区分されている。上面の形状が平行四辺形であるサブマウントを採用することは、製造の簡便性においても有利である。

図１１Ａから図１１Ｃを参照して、本実施形態におけるサブマウントの他の構造例を幾つか説明する。図１１Ａは、サブマウント３０＿１の上面図である。図１１Ｂは、サブマウント３０＿２の斜視図である。図１１Ｃは、サブマウント３０＿３の上面図である。

本開示におけるサブマウントの形状は必ずしも平行四辺形である必要はなく、上面視において、レンズ部材８０の少なくとも１のレンズ面の光軸Ｌ方向と、サブマウント３０の外縁３０Ｂが延びる方向とが９０°以外の角度で交差する限りにおいて、パッケージへの実装条件に応じて様々な形状が採用され得る。

図１１Ａの例において、サブマウント３０＿１の上面３０Ｍと側面３０Ａとの境界に位置する辺（または外縁３０Ｂ）のみが傾斜し、その辺の対辺３０Ｅは傾斜していない。サブマウント３０の上面３０Ｍの形状は台形であり得る。

図１１Ｂの例において、サブマウント３０＿２の上面３０Ｍと側面３０Ａとの境界に位置する辺（または外縁３０Ｂ）のみが傾斜し、その辺の対辺は傾斜していない。図１１Ａの例と図１１Ｂの例との相違は、サブマウント３０＿２が、発光素子の発光点が位置する側に段差構造３０Ｄを有している点にある。段差構造３０Ｄは側面３０Ａを内面に有する。このように、発光素子の発光点が位置する側のサブマウントの端面は必ずしもフラットである必要はない。発散光の一部がサブマウントの上面に当たってしまうことを、つまり、サブマウントによる発散光のケラレを抑制できる程度に段差構造３０Ｄを形成し、これによって、三角柱状の空間を発光素子の発光点の下方に確保できればよい。

図１１Ｃの例において、サブマウント３０＿３の上面３０Ｍの形状は概ね矩形である。ただし、上面視において、発光素子の発光点が位置する側の、サブマウント３０の外縁の一部である矩形の一辺は窪みを有している。この窪みによって、サブマウント３０の側面３０Ａに２つの凹部３０Ｆが形成される。凹部３０Ｆは、サブマウント３０の厚さ方向に延びる溝である。光出射面２１から出射される光の光軸方向における凹部３０Ｆの深さは、上述した発光素子のシフト量に応じて調整される。このように、上面視において、平行四辺形の形状を採用する代わりに、サブマウント３０の側面３０Ａに凹部３０Ｆを設けてもよい。このような構造によっても、発光点を突き出すことによるレーザ光のケラレを抑制し得る。

再び、図１から図５を参照する。

複数の発光素子２０は、側方に向かって光を出射する。複数の発光素子２０は、光出射面２１から、パッケージ１０が有する１または複数の外側面のうち光取出面１０Ａを有する外側面の方向に向かって、発散光を出射する。光出射面２１から出射される光軸を進む光は、実装面１１Ｍと平行に進む。発光素子２０から出射された光は、パッケージ１０の側壁部１２を透過して、透光性領域１３から側方へと出射される。実装面１１Ｍに配される構成要素が多くなるとパッケージ１０の外形は大きくなるが、側面の方が上面よりも外形の拡大を抑えることが出来る。上面よりも側面の方が外形を小さくできる場合、光を側方から出射させることで、光取出面１０Ａが設けられる面の大きさを抑えることができる。

発光装置１００において、温度測定素子６０Ｂは、パッケージ１０の内部に配される。温度測定素子６０Ｂは、実装面１１Ｍに配される。温度測定素子６０Ｂは、配線領域１４の上に配置される。また、温度測定素子６０Ｂは２つの配線領域１４と電気的に接続する。温度測定素子６０Ｂは、発光素子２０の温度を測定する目的で配される。

温度測定素子６０Ｂから発光素子２０までの距離は、保護素子６０Ａからこの発光素子２０までの距離よりも短い。発光素子２０に近い位置に温度測定素子６０Ｂを配置することで、発光素子２０の温度の測定精度を向上させることができる。

一方の方向に並べて配置される１セットの配線領域１４に保護素子６０Ａが電気的に接続する場合、温度測定素子６０Ｂは、この一方の方向とは垂直な方向に並べて配置される１セットの配線領域１４に電気的に接続する。

複数の保護素子６０Ａが電気的に接続する複数セットの配線領域１４は、同じ方向に並べて配置される。また、保護素子６０Ａが電気的に接続する１セットの配線領域１４において、２つの配線領域１４は、上面視で、サブマウント３０からの距離がおおよそ等しくなるように並べられる。

一方で、温度測定素子６０Ｂが電気的に接続する１セットの配線領域１４において、２つの配線領域１４は、上面視で、サブマウント３０からの距離が異なっており、その差は、温度測定素子６０Ｂの幅以上である。

保護素子６０Ａが電気的に接続する配線領域１４には、発光素子２０との電気的な接続のための配線７０が接合される一方で、温度測定素子６０Ｂが電気的に接続する配線領域１４には、発光素子２０との電気的な接続のための配線７０は接合されない。このことに配慮し、配線領域１４が並ぶ方向をそれぞれに応じて変えている。

発光装置１００において、配線７０は、上面視で、発光素子２０の光出射面２１に平行な直線を境界にして、発光素子２０の側（発光素子２０の光出射面２１とは反対側の面を含む側）で、パッケージ１０の配線領域１４と発光素子２０とを接合する。これにより、配線７０が光の光路上に侵入することを回避しやすくなる。

発光装置１００において、パッケージ１０の内部には封止された閉空間が作り出される。また、第１基板１５とキャップ１６とを所定の雰囲気下で接合することにより、パッケージ１０の内部に気密封止された閉空間が作り出される。発光素子２０が配される空間を気密封止することにより、集塵による品質劣化を抑制することができる。なお、発光装置１００の全体が、集塵や空気中の水分などの影響による品質劣化を危惧する必要のない環境または雰囲気中で使用される場合、キャップ１６は不要である。例えば、発光装置１００の全体がエンクロージャによって封止される場合、キャップ１６によって発光素子２０を覆う必要はない。

発光装置１００において、第２基板９０に、パッケージ１０が実装される。また、パッケージ１０の第１基板１５が、第２基板９０に実装される。第１基板１５の複数の配線領域１４、および、第２基板９０の複数の配線領域９６を介して、実装面１１Ｍに配された各種の電子部品は、発光装置１００の外部の回路に電気的に接続され得る。

発光装置１００において、レンズ部材８０が、第２基板９０に実装される。なお、第２基板９０に限らず、例えば、図示される発光装置１００の第１基板１５を第２基板９０と同じ大きさにし、第１基板１５の上にレンズ部材８０を実装してもよい。レンズ部材８０は、パッケージ１０の外側に位置し、側壁部１２に囲まれていない。これにより、パッケージ１０のサイズを小さくできる。

レンズ部材８０の下面は、実装面１１Ｍよりも低い。レンズ部材８０の下面を第２基板９０の上面に接合することで、レンズ部材８０の下面を、実装面１１Ｍよりも低い位置に配することができる。このように配置することで、パッケージ１０から出射される光を、実装面１１Ｍを含む平面よりも低い位置でレンズ部材８０に入射させることができる。

レンズ部材８０には、複数の発光素子２０から出射され、透光性領域１３からパッケージ１０の外部へと出射された光が入射する。また、レンズ部材は、入射した光をコリメートして出射する。

光取出面１０Ａから取り出される光の中心軸は、基部１１の実装面１１Ｍが拡がる方向を向いている。レンズ部材８０において光が出射されるレンズ面の光軸Ｌと、光取出面１０Ａから取り出される光の中心軸と、は基部１１の実装面１１Ｍから同じ高さにある。

光取出面１０Ａから取り出される光の中心軸は、光取出面１０Ａに対して垂直である。レンズ部材８０において光が出射されるレンズ面の光軸Ｌも、光取出面１０Ａに対して垂直である。なお、ここでの垂直は、±５度以内の差を含む。また、光の中心軸は、光取出面１０Ａに対して必ずしも垂直でなくてもよい。

図示される発光装置１００の例では、パッケージ１０の内部に複数の発光素子２０が配置される。複数の発光素子２０から出射され、透光性領域１３からパッケージ１０の外部へと出射された光は、レンズ部材８０の光入射側の１のレンズ面に入射し、光出射側の１のレンズ面から出射される。１のレンズ面から出射する光は、レンズ部材８０によりコリメートされている。図示される発光装置１００の例では、３つの発光素子２０から出射され、透光性領域１３からパッケージ１０の外部へと出射された光がレンズ部材８０の光入射側のレンズ面に入射し、それぞれがコリメートされて光出射側のレンズ面から出射される。１つのレンズ面によって複数の発光素子２０からの光をコリメートして制御することで、各発光素子２０に別々にレンズ面を設けるよりもレンズ部材８０を小さくすることができる。これにより発光装置１００の小型化に寄与し得る。

図２に示される例において、上面視で、発光素子２０の発光点が位置する側のサブマウント３０の外縁が、図面の上側から下側に向けてパッケージ１０の側壁部１２に近づくようにパッケージ１０内にサブマウント３０が配される。３つの発光素子２０は、上側から例えばＲＧＢの順番でサブマウント３０上に配される。ただし、これとは逆に、図１２に示されるように、上面視で、発光素子２０の発光点が位置する側のサブマウント３０の外縁が、図面の上側から下側に向けてパッケージ１０の側壁部１２から離れるようにパッケージ１０内にサブマウント３０が配される。この場合、３つの発光素子２０は、上側から例えばＢＧＲの順番でサブマウント３０上に配される。当然に、このような構成例もまた本開示の範疇であることは言うまでもない。

本実施形態では、半導体レーザ素子２０Ａが青色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂが緑色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｃが赤色の光を出射する例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、半導体レーザ素子２０Ａが赤色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｂが緑色の光を出射し、半導体レーザ素子２０Ｃが青色の光を出射し得る。この場合、ＲＧＢの半導体レーザ素子の配置の順番が上述した例とは逆になり、３つの発光点２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃのうち、赤色の光を出射する半導体レーザ素子２０Ａの発光点２２Ａが最も突き出るように、つまり、側壁部１２に最も近づくように配置される。このような配置と、アクロマティックレンズとを組み合わせることにより、色収差を低減することが可能となる。アクロマティックレンズは、光学特性が異なる複数のレンズを貼り合わせた構造を有し、一般に色収差を補正するために用いられる。例えば、赤色のレーザ光が、青色または緑色のレーザ光と比べ、サブマウントの厚さ方向に大きく発散する場合、赤色のレーザ光は、青色または緑色のレーザ光よりも基板９０やレンズ部材８０のレンズ面以外の部分に当たり易くなる。

赤色の半導体レーザ素子の発光点を最も突き出すことによって、レーザ光のケラレを効果的に抑制することができる一方で、この突き出しによって色収差が発生する。この色収差を補正するように設計したアクロマティックレンズを活用することによって、赤色のレーザ光のケラレを抑制しつつ、色収差を低減することが可能となる。

以上、本発明に係る実施形態を説明してきたが、本発明に係る発光装置は、実施形態の発光装置に厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、実施形態により開示された発光装置の外形や構造に限定されなければ実現できないものではない。例えば、保護素子を有しない発光装置であってもよい。また、全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに適用され得るものである。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示された発光装置の構成要素の一部が記載されていなかった場合、その一部の構成要素については、代替、省略、形状の変形、材料の変更などの当業者による設計の自由度を認め、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを特定するものである。

各実施形態に係る発光装置は、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、照明、ディスプレイ等に使用することができる。

１０：パッケージ
１０Ａ：光取出面
１１：基部
１１Ｍ：実装面
１１Ｐ：周辺領域
１２：側壁部
１３：透光性領域
１４：配線領域
１５：基板（第１基板）
１６：キャップ
２０：発光素子
３０、３０＿１、３０＿２、３０＿３：サブマウント
３０Ａ：側面
３０Ｂ：外縁
３０Ｍ：上面
３１：配線領域
６０Ａ：保護素子
６０Ｂ：温度測定素子
７０：配線
８０：レンズ部材
９０：基板（第２基板）
９６：配線領域
９７：熱伝導部材
１００：発光装置

Claims (11)

1. 少なくとも１のレンズ面を有するレンズ部材と、
   第１発光点から、第１波長に発光ピークを有する第１の光を出射する第１発光素子と、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に垂直な平面であり前記第１発光点を通る第１平面よりも前記レンズ部材から遠い位置に配置される第２発光点から、前記第１波長とは異なる第２波長に発光ピークを有する第２の光を出射する第２発光素子と、を含む複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子が並べて配置される上面を有するサブマウントと、
   を備え、
   前記サブマウントの前記上面の外縁は、前記サブマウントの前記上面の法線方向から見る上面視において、前記第１平面、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に垂直な平面であり前記第２発光点を通る第２平面、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に平行で前記第１発光点を通る第１直線、および、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に平行で前記第２発光点を通る第２直線によって囲まれる領域の内側で、前記第１平面よりも前記レンズ部材から遠く、かつ、前記第２平面よりも前記レンズ部材から近い点を通り、
   前記第１の光及び第２の光は、前記少なくとも１のレンズ面を通過する発光装置。
2. 前記少なくとも１のレンズ面は、前記第１の光および前記第２の光をコリメートする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記サブマウントは、前記上面と交わる側面を有し、
   前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記第１発光点および前記第２発光点が、前記サブマウントの前記上面と前記側面との境界に位置する前記外縁から突き出るように配置され、
   前記上面視において、前記少なくとも１のレンズ面の光軸方向と、前記外縁が延びる方向とは９０°以外の角度で交差する、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記第１の光及び前記第２の光の少なくとも一方は、前記少なくとも１のレンズ面の光軸上を進む光を有し、他方は、前記少なくとも１のレンズ面の光軸上を進む光を有しない、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記サブマウントの前記上面の形状は平行四辺形である、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記少なくとも１のレンズ面の光軸方向における、前記第１平面と前記第２平面との間隔は５０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記上面視で前記少なくとも１のレンズ面の光軸方向に垂直な方向における、前記第１発光点と、前記第２発光点との間隔は、１００μｍ以上１５０μｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記複数の発光素子は、前記第２平面よりも前記レンズ部材から遠い位置に配置される第３発光点から、前記第１波長および前記第２波長とは異なる第３波長に発光ピークを有する第３の光を出射する第３発光素子をさらに含み、
   前記サブマウントの前記上面の外縁は、前記上面視で、前記第２平面、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に垂直な平面であり前記第３発光点を通る第３平面、前記第２直線、および、前記少なくとも１のレンズ面の光軸に平行で前記第３発光点を通る第３直線によって囲まれる領域の内側で、前記第２平面よりも前記レンズ部材から遠く、かつ、前記第３平面よりも前記レンズ部材から近い点をさらに通り、
   前記第３の光は、前記少なくとも１のレンズ面を通過する、請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記第１発光素子は青色の光を出射し、前記第２発光素子は緑色の光を出射し、前記第３発光素子は赤色の光を出射する、請求項８に記載の発光装置。
10. 前記第２の光は、前記少なくとも１のレンズ面の光軸上を進む光を有する、請求項８または９に記載の発光装置。
11. 前記光軸方向における、前記第１平面と前記第３平面との間隔は５０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の発光装置。

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