JP5304540B2

JP5304540B2 - 発光装置およびプロジェクター

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Publication number: JP5304540B2
Application number: JP2009197789A
Authority: JP
Inventors: 理光望月
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP2011049416A

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。

近年、プロジェクターの光源用の発光装置として、高輝度で色再現性に優れたレーザー素子を有する発光装置が期待されている。このような光源用の発光装置では、明るい画像を表示するために、高出力化が望まれている。高出力化を図る方法として、例えば特許文献１には、発光素子を多段に積んだ構造の発光装置が提案されている。

しかしながら、各レーザー素子から出射される光は放射角は、基板面に水平な方向の放射角は十分に小さいが、基板面に垂直な方向の放射角は大きいため、発光装置の出射する照明光の放射角が垂直方向に大きくなってしまい、特に多段にするとエテンデュー（発光面積×立体角角）が大きくなってしまう問題がある。このような発光装置では、例えばプロジェクターの光学系が大型化する場合がある。

特開２００４−１４６７２０号公報

本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、放射角の小さい照明光を得ることができ、かつ高出力である発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光装置を有するプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る発光装置は、
第１ガイド層と第２ガイド層とで挟まれた活性層を有するコア層と、前記コア層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、を有する積層構造体を備える発光素子を含み、
前記積層構造体において、前記コア層の露出する面に前記活性層に生じる光を出射する出射面を有し、
前記発光素子は、所定の方向に複数配列され、
複数の前記発光素子のうちの第１発光素子は、配列された複数の前記発光素子の一方の端に位置し、
複数の前記発光素子のうちの第２発光素子は、配列された複数の前記発光素子の他方の端に位置し、
複数の前記発光素子のうちの第３発光素子は、前記第１発光素子と前記第２発光素子の間に位置し、
前記第１発光素子および前記第２発光素子の前記光出射面を含む前記コア層の少なくとも一部は、前記第１ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第１ガイド層の膜厚よりも厚く、前記第２ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第２ガイド層の膜厚よりも厚い。

このような発光装置によれば、放射角の小さい照明光を得ることができ、かつ高出力であることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記所定の方向は、前記活性層の厚み方向であり、
複数の前記発光素子の前記出射面から出射される光は、同じ方向に向かって進行することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードであることができる。

このような発光装置によれば、スペックルノイズを低減することができる。

本発明に係る発光装置において、
前記所定の方向は、前記活性層の厚み方向と直交する方向であり、
前記活性層の露出する面のうちの第１面と第２面とは互いに対向する位置関係であり、
複数の前記発光素子のうちの隣り合う前記発光素子は、隣り合う前記発光素子の一方の前記第１面と、隣り合う前記発光素子の他方の前記第２面とが対向して配列され、
前記活性層のうち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、
前記利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１面側の端面から前記第２面側の端面まで、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、
前記第１面側の端面および前記第２面側の端面の各々は、前記出射面を構成し、
前記第１面側の前記出射面から出射された光を反射する第１ミラーと、
前記第２面側の前記出射面から出射された光を反射する第２ミラーと、
を含み、
前記第１ミラーによって反射された光の進む方向と、前記第２ミラーによって反射された光の進む方向とは、同じであることができる。

本発明に係る発光装置において、
複数の前記発光素子の各々において、前記利得領域は、複数配列されていることができる。

このような発光装置によれば、より高出力化を図ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記第１ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第１ガイド層の膜厚よりも厚く、前記第２ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第２ガイド層の膜厚よりも厚い。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係るの発光装置と、
前記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、
前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。

このようなプロジェクターによれば、本発明に係る発光装置を有するため、光学系の小型化を図ることができ、かつ明るい画像を表示できる。

本実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図。本実施形態に係る発光装置の発光素子を模式的に示す平面図。本実施形態に係る発光装置の発光素子を模式的に示す断面図。ガイド層の膜厚と光閉じこめ係数の関係を示すグラフ。ガイド層の膜厚と放射角の関係を示すグラフ。本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

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．発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置１０００について説明する。図１は、発光装置１０００を模式的に示す斜視図である。図１では、便宜上、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを簡略化して示している。また、図１では、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ間を電気的に接続する配線、および発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃとベース２００との間を電気的に接続する配線は、便宜上、省略して示している。

発光装置１０００は、図１に示すように、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを含む。発光装置１０００は、さらに、ベース２００を含むことができる。

発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃとしては、半導体レーザーや、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いることができる。発光装置１０００は、３つの発光素子（第１発光素子１００ａ、第２発光素子１００ｂ、第３発光素子１００ｃ）を有している。３つの発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、例えば、多段に積み重ねられている。３つの発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、活性層１０８の厚み方向に配列されている。第１発光素子１００ａは、多段に積まれた発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの最上段に位置し、第２発光素子１００ｂは、多段に積まれた発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの最下段に位置している。言い換えると、第１発光素子１００ａは、配列された発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの一方の端に位置し、第２発光素子１００ｂは、他方の端に位置している。第３発光素子１００ｃは、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの間に位置している。図示の例では、第３発光素子１００ｃは、１つ設けられているが、複数設けられていてもよい。すなわち、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの間には、複数の第３発光素子１００ｃが配列されていてもよい。各発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの間には、例えば、ベース２００が設けられている。発光装置１０００は、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃから同じ方向に向かって進行する出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを出射して照明光Ｌを構成し、照明光Ｌを例えば、光変調装置（液晶ライトバルブ３２００、図１２参照）に照射させることができる。以下、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃがＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）のＳＬＤである場合について説明する。

図２は、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを模式的に示す平面図である。図３（Ａ）は、第３発光素子１００ｃにおける図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図であり、図３（Ｂ）は、第１及び第２発光素子１００ａ，１００ｂにおける、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。なお、図２では、便宜上、第２電極１２２の図示を省略している。

発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、図３に示すように、積層構造体１０１を有する。発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、さらに、絶縁部１１６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１０１は、基板１０２と、第１クラッド層１０４と、第１ガイド層１０６と、活性層１０８と、第２ガイド層１１０と、第２クラッド層１１２と、コンタクト層１１４と、を有することができる。

基板１０２としては、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。

第１クラッド層１０４は、基板１０２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ＩｎＡｌＧａＰ層などを用いることができる。なお、図示はしないが、基板１０２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１０２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、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。

第１ガイド層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。第１ガイド層１０６は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１ガイド層１０６としては、例えばＩｎＧａＡｌＰなどを用いることができる。

活性層１０８は、第１ガイド層１０６上に形成されている。活性層１０８は、第１ガイド層１０６と第２ガイド層１１０とに挟まれている。活性層１０８は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰ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１０８の少なくとも一部は、活性層１０８の電流経路となる利得領域１４０を構成している。利得領域１４０には、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１４０内で利得を受けることができる。活性層１０８は、図２に示すように、第１面１０７と、第１面１０７と対向する位置関係にある第２面１０９と、を有する。第１面１０７と第２面１０９とは、例えば、平行である。積層構造体１０１において、第１面１０７および第２面１０９は、第１ガイド層１０６および第２ガイド層１１０で覆われていない活性層１０８の露出する面である。第１面１０７および第２面１０９は、活性層１０８の側面ともいえる。

利得領域１４０は、活性層１０８を平面的に見て（図２参照）、第１面１０７側の第１端面１５２から第２面１０９側の第２端面１５４まで、第１面１０７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、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、例えば、ＳＬＤであることができる。利得領域１４０は、４つ配列されているが、その数は、限定されない。利得領域１４０を複数配列することで、高出力化を図ることができる。利得領域１４０の平面形状は、例えば、平行四辺形である。

なお、図示はしないが、利得領域１４０は、第１面１０７側の第１端面１５２から第２面１０９側の第２端面１５４まで、直線状に、第１面１０７の垂線Ｐと平行となる方向に向かって設けられていてもよい。この場合には、共振器が構成され、レーザー光を発することができる。すなわち、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、例えば、半導体レーザーであることができる。

第２ガイド層１１０は、活性層１０８上に形成されている。第２ガイド層１１０は、例えば、第２導電型の半導体からなる。第２ガイド層１１０としては、例えばＩｎＧａＡｌＰなどを用いることができる。第２ガイド層１１０の膜厚は、例えば、第１ガイド層１０６の膜厚と同じ厚さである。

第１ガイド層１０６、および活性層１０８、第２ガイド層１１０により、活性層１０８に生じる光を伝播するコア層１１１を構成することができる。第１ガイド層１０６および第２ガイド層１１０は、注入キャリア（電子および正孔）を活性層１０８に閉じ込めると同時に、コア層１１１に光を閉じこめる層であり、活性層１０８内の光密度を調整することができる。第１ガイド層１０６及び第２ガイド層１１０を厚くするほど、より多くの光をコア層１１１に伝播させることができるが、第１ガイド層１０６及び第２ガイド層１１０を厚くするほど、コア層１１１を伝播する光の活性層１０８に存在する割合が小さくなる。積層構造体１０１において、コア層１１１の露出する面の第２面１０９側には、出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを出射する出射面１５０が設けられている。コア層１１１は、第１クラッド層１０４と、第２クラッド層１１２とで挟まれている。

図３に示すように、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの第１ガイド層１０６の膜厚は、第３発光素子１００ｃの第１ガイド層１０６の膜厚よりも厚い。第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの第２ガイド層１１０の膜厚は、第３発光素子１００ｃの第２ガイド層１１０よりも厚い。したがって、図１に示すように、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの出射光Ｌａ，Ｌｂの放射角を、第３発光素子１００ｃの出射光Ｌｃの放射角と比べて小さくすることができる。

図４は、ガイド層の膜厚と、光閉じ込め係数の関係を示すグラフである。図５は、ガイド層の膜厚と、放射角の全角（光強度がピーク光強度に対し１／ｅ^２≒１３．５％となる放射角度。ここで、ｅは自然定数。）の関係を示すグラフである。具体的には、図４、図５に示すグラフは、活性層１０８が、３層のウェル層（屈折率が３．６２０１、膜厚８．７ｎｍ）と、２層のバリア層（屈折率が３．４２９７、膜厚が８．０ｎｍ）で構成されたＭＱＷ構造であり、ガイド層（屈折率が３．４２９７）の片側（第１ガイド層と第２ガイド層は同じ膜厚）の膜厚を０．０１〜０．３μｍとした場合の放射角の全角および光閉じ込め係数を示す。一般的に、ガイド層としては、発光効率をよくするために光閉じ込め係数の高い層が望ましい。図４に示す例では、ガイド層としては、光閉じ込め係数が最大となる０．０６μｍ付近の膜厚で用いることが望ましい。しかしながら、図５に示すように、膜厚が０．０６μｍの場合、放射角の全角は７０度となり、放射角が大きくなってしまう。また、放射角を小さくするためにガイド層の膜厚を厚くすると、図５に示すように、光閉じ込め係数が小さくなり発光効率が悪くなってしまう。ここで、図１に示すように、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを複数配列した場合、照明光Ｌの放射角は発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの列の端に位置する発光素子１００ａ，１００ｂの放射角の大きさによって決まる。したがって、第１発光素子１００ａおよび第２発光素子１００ｂは、照明光Ｌの放射角を小さくすることを優先して、ガイド層１０６，１１０の膜厚を厚くし、第３発光素子１００ｃは、照明光Ｌの放射角に影響しないため発光効率を優先して、ガイド層１０６，１１０の膜厚を厚くすることができる。これにより、発光効率の低下を抑えつつ、放射角の小さい照明光Ｌを得ることができる。具体的には、第１発光素子１００ａおよび第２発光素子１００ｂのガイド層１０６，１１０の膜厚は、１次モードが出現しない最大の膜厚が望ましく、図４および図５に示す例では、例えば、０．２μｍである。また、第３発光素子１００ｃの膜厚は、光閉じ込め係数の大きい膜厚が望ましく、図４および図５の例では、０．０６μｍである。

なお、図示はしないが、例えば、第１発光素子１００ａおよび第２発光素子１００ｂのコア層１１１において、出射面１５０を含む一部においてのみ、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの第１ガイド層１０６の膜厚が、第３発光素子１００ｃの第１ガイド層１０６よりも厚く、第１発光素子１００ａと第２発光素子１００ｂの第２ガイド層１１０の膜厚が、第３発光素子１００ｃの第２ガイド層１１０よりも厚くてもよい。このように、放射角に影響する出射面１５０側のガイド層１０６，１１０の膜厚のみを厚くしてもよい。これにより、ガイド層１０６，１１０の全部の膜厚を厚くした場合と同様に、出射面１５０から出射される出射光Ｌａ，Ｌｂの放射角を小さくすることができる。

利得領域１４０に生じる光の波長帯において、第１面１０７の反射率は、第２面１０９の反射率よりも高い。例えば、図２に示すように、第１面１０７を反射部１３０によって覆うことにより、高い反射率を得ることができる。反射部１３０は、例えば、誘電体ミラー、金属ミラーなどの高反射構造を有する。具体的には、反射部１３０としては、例えば、第１面１０７側からＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層の順序で４ペア積層したミラーなどを用いることができる。第１面１０７の反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。これに対し、第２面１０９の反射率は、０％、あるいはそれに近いことが望ましい。例えば、第２面１０９を反射防止部（図示しない）によって覆うことにより、低い反射率を得ることができる。反射防止部としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３単層などを用いることができる。すなわち、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃでは、第２端面１５４が出射面１５０を構成し、第１端面１５２が反射面を構成している。なお、反射部１３０および反射防止部としては、上述した例に限定されるわけではなく、例えば、ＳｉＯ_２層、ＳｉＮ層、ＳｉＯＮ層、Ｔａ_２Ｏ_５層、ＴｉＯ_２層、ＴｉＮ層や、これらの多層膜などを用いることができる。

第２クラッド層１１２は、第２ガイド層１１０上に形成されている。第２クラッド層１１２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１１２としては、例えばｐ型ＩｎＡｌＧａＰ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１１２、不純物がドーピングされていない活性層１０８、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１１２の各々は、活性層１０８および第１ガイド層１０６、第２ガイド層１１０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１０８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１１２は、コア層１１１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。

コンタクト層１１４は、図３に示すように、第２クラッド層１１２上に形成されている。コンタクト層１１４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。コンタクト層１１４としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層などを用いることができる。

コンタクト層１１４と、第２クラッド層１１２の一部とは、柱状部１１５を形成することができる。柱状部１１５の平面形状は、例えば図２に示すように、利得領域１４０の平面形状と同じである。すなわち、例えば、柱状部１１５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１１５は、例えば、コンタクト層１１４、第２クラッド層１１２の一部、第２ガイド層１１０の一部、活性層１０８の一部、第１ガイド層１０６の一部、および第１クラッド層１０４の一部からなることもできる。なお、図示はしないが、柱状部１１５の側面は、傾斜していてもよい。

絶縁部１１６は、図３に示すように、第２クラッド層１１２上であって、柱状部１１５の側方に設けられていることができる。絶縁部１１６は、柱状部１１５の側面に接している。絶縁部１１６の上面は、例えば、コンタクト層１１４の上面と連続していることができる。絶縁部１１６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１１６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１１６を避けて、該絶縁部１１６に挟まれた柱状部１１５を流れることができる。絶縁部１１６は、活性層１０８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１１６を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１１６を形成しない部分、すなわち柱状部１１５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、平面方向について、利得領域１４０内に効率良く光を閉じ込めることができる。また、絶縁部１１６を設けないこともできる。絶縁部１１６が空気であると解釈してもよい。その場合は、柱状部１１５にコア層１１１および第１クラッド層１０４を含まないようにするか、第２電極１２２が直接的にコア層１１１および第１クラッド層１０４に接することがないようにする必要がある。なお、ここでは、絶縁部１１６が形成されている領域と、絶縁部１１６が形成されていない領域、すなわち柱状部１１５を形成している領域に屈折率差を設けて光を閉じ込める屈折率導波型について説明したが、柱状部１１５を形成することによって屈折率差を設けず、利得領域１４０がそのまま導波領域となる、利得導波型を用いることもできる。

第１電極１２０は、基板１０２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１０２）と接していることができる。これにより、第１電極１２０の接触抵抗を低減することができる。第１電極１２０は、基板１０２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、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ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１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０４と基板１０２との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより該第２コンタクト層を露出させ、第１電極１２０を第２コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。

第２電極１２２は、コンタクト層１１４（柱状部１１５）及び絶縁部１１６の上の全面に形成されていることができる。第２電極１２２は、コンタクト層１１４を介して、第２クラッド層１１２と電気的に接続されている。第２電極１２２は、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ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、コンタクト層１１４側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。第２電極１２２とコンタクト層１１４との接触面は、図３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。

発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃ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１０８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。利得領域１４０に生じた光は、出射面１５０から出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃとして出射される。

本実施形態に係る発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの一例として、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、発光利得領域が形成可能なあらゆる閃亜鉛鉱型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、ＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系、ＺｎＳｅ系、ＢｅＺｎＳｅ系、ＺｎＴｅ系、ＢｅＺｎＴｅ系などの半導体材料を用いることができる。

ベース２００は、例えば、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを支持することができる。図示はしないが、例えば、サブマウントを介して、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを支持していてもよい。ベース２００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２００としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等を用いることができる。ベース２００の熱伝導率は、例えば、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの熱伝導率よりも高い。これにより、ベース２００は、ヒートシンクとして機能することができる。ベース２００と発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃとは、それぞれ電気的に接続されていてもよい。

本実施形態に係る発光装置１０００は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る発光装置１０００では、第１発光素子１００ａおよび第２発光素子１００ｂは、第１ガイド層１０６の膜厚が、第３発光素子１００ｃの第１ガイド層１０６の膜厚よりも厚く、第２ガイド層１１０の膜厚が、第３発光素子１００ｃの第２ガイド層１１０の膜厚よりも厚いことができる。したがって、複数の発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを有し、かつ発光効率の低下を抑えつつ照明光Ｌの放射角を小さくすることができる。したがって、放射角の小さい照明光Ｌを得ることができ、かつ高出力である発光装置を提供することができる。

本実施形態に係る発光装置１０００では、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃとして、ＳＬＤを用いることができる。したがって、レーザー光ではない光を出射することができるため、スペックルノイズを低減することができる。

２．発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置１０００の製造方法の例について、図面を参照しながら説明するが、以下の例に限定されるわけではない。

図６〜図８は、発光装置１０００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図６〜図８は、図３に示す断面図に対応している。

図６に示すように、基板１０２上に、第１クラッド層１０４、第１ガイド層１０６、活性層１０８、第２ガイド層１１０、第２クラッド層１１２、コンタクト層１１４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。ここで、第１発光素子１００ａおよび第２発光素子１００ｂは、第３発光素子１００ｃよりもガイド層１０６，１１０の膜厚を厚く成膜する。

図７に示すように、コンタクト層１１４および第２クラッド層１１２をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて行われる。本工程により、柱状部１１５を形成することができる。

図８に示すように、柱状部１１５の側面を覆うように絶縁部１１６を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、塗布法などにより、第２クラッド層１１２の上方（コンタクト層１１４上を含む）に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１４の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部１１６を形成することができる。

図３に示すように、コンタクト層１１４（柱状部１１５）上に第２電極１２２を形成する。次に、基板１０２の下面下に第１電極１２０を形成する。第１電極１２０および第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法により形成される。

図２に示すように、第１面１０７および第２面１０９を覆うように、反射部１３０および反射防止部を形成する。反射部１３０および反射防止部は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着(Ion Assisted Deposition)法などにより形成される。なお、第１電極１２０、第２電極１２２、反射部１３０および反射防止部の形成順序は、特に限定されない。

以上の工程により、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを製造することができる。

次に、例えば、金型成型などにより、所望の形状のベース２００を作製する。次に、ベース２００にそれぞれ発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを実装する。次に、ベース２００および発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを多段に積み重ねる。

以上の工程により、発光装置１０００を製造することができる。

３．発光装置の変形例
次に、本実施形態に係る発光装置の変形例について説明する。なお、上述した発光装置１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については同一の符号を付し説明を省略する。

図９は、本変形例に係る発光装置２０００を模式的に示す平面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

発光装置１０００の例では、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃが、活性層１０８の厚み方向に配列されている場合について説明した。これに対し、本変形例では、図９に示すように、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃが、活性層１０８の厚み方向に対して直交する方向に配列されていることができる。

発光装置２０００は、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃと、ベース２００と、第１ミラー３１０と第２ミラー３２０とを有する光軸変換素子３００と、を含むことができる。

発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、図９に示すように、活性層１０８の厚み方向に対して直交する方向に配列されている。具体的には、第１発光素子１００ａの第２面１０９と、第３発光素子１００ｃの第１面１０７が対向するように配置されている。さらに、第３発光素子１００ｃの第２面１０９と、第２発光素子１００ｂの第１面１０７が対向するように配置されている。すなわち、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃのうちの隣り合う発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの一方の第１面１０７と、隣り合う発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの他方の第２面１０９が対向するように配置されている。

発光素子１００ａは、配列された発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの一方の端に位置し、発光素子１００ｂは、配列された発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃの他方の端に位置している。発光素子１００ｃは、発光素子１００ａと発光素子１００ｂの間に位置している。図９の例では、発光素子１００ｃは、１つ設けられているが、複数設けられていてもよい。すなわち、発光素子１００ａと発光素子１００ｂの間には、複数の発光素子１００ｃが配列されていてもよい。

発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、図９に示すように、利得領域１４０の第１面１０７側の第１端面１５２および利得領域１４０の第２面１０９側の第２端面１５４は、出射面１５０を構成している。第１面１０７および第２面１０９を反射防止部（図示しない）で覆うことにより第１端面１５２および第２端面１５４が出射面１５０を構成してもよい。第１面１０７の第１端面１５２が形成される領域および第２面１０９の第２端面１５４が形成される領域は、第１面１０７および第２面１０９を接続する活性層１０８の第３面１０９ａに対して、傾斜していてもよい。発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃでは、スネルの法則に従って、第１端面１５２が形成される領域および第２端面１５４が形成される領域を、第３面１０９ａに対して傾けることにより、出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、第３面１０８と平行な方向に進行させることができる。これにより、出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの進行方向を変換する光軸変換素子３００を簡易化することができる。

光軸変換素子３００は、例えば、ベース２００上に形成される。光軸変換素子３００は、第１ミラー３１０と、第２ミラー３２０と、を有している。ミラー３１０，３２０は、活性層１０８の上面に対して、例えば、４５度傾斜している。図９に示すように、光軸変換素子３００の一方の側の側面が第１ミラー３１０であり、他方側の側面が第２ミラー３２０であってもよい。また、図９において、発光素子１００ａからみて、発光素子１００ｃとは反対側に設置する光軸変換素子３００は、第１ミラー３１０のみで構成されていてもよい。同様に、発光素子１００ｂからみて、発光素子１００ｃとは反対側に設置する光軸変換素子３００は、第２ミラー３２０のみで構成されていてもよい。光軸変換素子３００の材質としては、例えば、アルミニウム、銀、金などを列挙することができる。例えば、光軸変換素子３００のミラー３１０，３２０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３１０は、図１０および図１１に示すように、例えば第１面１０７に対向するように配置されている。第１ミラー３１０は、第１面１０７側から出射される出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを反射させることができる。具体的には、図１０および図１１に示すように、第２面１０９側から第１面１０７側に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、活性層１０８の厚み方向（例えば垂直方向）に反射させることができる。第２ミラー３２０は、例えば、第２面１０９に対向するように配置されている。第２ミラー３２０は、第２面１０９側から出射される出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを反射させることができる。具体的には、図１０および図１１に示すように、第１面１０７側から第２面１０９側に向かう方向（例えば水平方向）に進んできた出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、活性層１０８の厚み方向（例えば垂直方向）に反射させることができる。すなわち、ミラー３１０，３２０によって、出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを同じ方向（活性層１０８の厚み方向）に向けて進行させて、照明光Ｌを構成することができる。

ここで、図１０に示す第１発光素子１００ａから出射される第１出射光Ｌａは、図１１に示す第３発光素子１００ｃから出射される第３出射光Ｌｃよりも放射角が小さい。また、第２発光素子１００ｂから出射される第２出射光Ｌｂは、同様に、第３発光素子１００ｃから出射される第３出射光Ｌｃよりも放射角が小さい。これにより、発光効率の低下を抑えつつ、放射角の小さい照明光Ｌを得ることができる。

なお、ここでは、発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃから出射される出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが、第３面１０９ａに対して平行に出射する場合について説明した。これに対し、第３面１０９ａに対して傾いた方向に出射した場合であっても、図示はしないが、水平方向に進んできた出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの各々に対して、平面的にみて、直交するようにミラー３１０，３２０を設置することにより、出射光Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの進行方向を同一の方向に反射させることができる。

発光装置２０００では、発光装置１０００と同様に、複数の発光素子１００ａ，１００ｂ，１００ｃを有し、かつ発光効率の低下を抑えつつ、照明光Ｌの放射角を小さくすることができる。したがって、放射角の小さい照明光Ｌを得ることができ、かつ高出力であることができる。

４．プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクター３０００について、図面を参照しながら説明する。図１２は、プロジェクター３０００を模式的に示す図である。なお、図１２では、便宜上、プロジェクター３０００を構成する筐体は省略している。プロジェクター３０００は、本発明に係る発光装置を有する。以下では、本発明に係る発光装置として、発光装置１０００を用いた例について説明する。

プロジェクター３０００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（発光装置）１０００Ｒ，緑色光源（発光装置）１０００Ｇ、青色光源（発光装置）１０００Ｂは、上述した発光装置１０００である。

プロジェクター３０００は、光源１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂから出射された照明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）３２００Ｒ，３２００Ｇ，３２００Ｂと、液晶ライトバルブ３２００Ｒ，３２００Ｇ，３２００Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）３５００に投射する投射レンズ（投射装置）３４００と、を備えている。また、プロジェクター３０００は、液晶ライトバルブ３２００Ｒ，３２００Ｇ，３２００Ｂから出射された光を合成して投写レンズ３４００に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）３３００を備えていることができる。

さらに、プロジェクター３０００は、光源１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂから出射された照明光の照度分布を均一化させるため、各光源１０００Ｒ，１０００Ｇ，１０００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系３１００Ｒ，３１００Ｇ，３１００Ｂ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３２００Ｒ，３２００Ｇ，３２００Ｂを照明している。均一化光学系３１００Ｒ，３１００Ｇ、３１００Ｂは、例えば、ホログラム３１００ａおよびフィールドレンズ３１００ｂによって構成される。

各液晶ライトバルブ３２００Ｒ，３２００Ｇ，３２００Ｂ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３３００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３４００によりスクリーン３５００上に投写され、拡大された画像が表示される。

このようなプロジェクターによれば、放射角が小さく、かつ高出力である発光装置を有することができる。したがって、光源のエテンデューを小さくすることができるため後段の光学系（例えば、ホログラム３１００ａおよびフィールドレンズ３１００ｂ）の小型化を図ることができ、かつ明るい画像を表示できる。すなわち、小型かつ高輝度なプロジェクターを実現することができる。また、光学系を小型化の小型化を図ることができるため、プロジェクターの製造に必要な資源を削減することができる。

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、発光装置１０００を、発光装置１０００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）の光源装置にも適用することが可能である。

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、上述した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。

１００ａ，１００ｂ，１００ｃ発光素子、１０１積層構造体、１０２基板、
１０４第１クラッド層、１０６第１ガイド層、１０７第１面、１０８活性層、
１０９第２面、１０９ａ第３面、１１０第２ガイド層、１１１コア層、
１１２第２クラッド層、１１４コンタクト層、１１５柱状部、１１６絶縁部、
１２０第１電極、１２２第２電極、１３０反射部、１４０利得領域、
１５０出射面、１５２第１端面、１５４第２端面、２００ベース、
３００光軸変換素子、３１０第１ミラー、３２０第２ミラー、
２０００発光装置、３０００プロジェクター、３１００均一化光学系、
３１００ａホログラム、３１００ｂフィールドレンズ、
３２００液晶ライトバルブ、３３００クロスダイクロイックプリズム、
３４００投射レンズ、３５００スクリーン

Claims

第１ガイド層と第２ガイド層とで挟まれた活性層を有するコア層と、前記コア層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、を有する積層構造体を備える発光素子を含み、
前記積層構造体において、前記コア層の露出する面に前記活性層に生じる光を出射する出射面を有し、
前記発光素子は、所定の方向に複数配列され、
複数の前記発光素子のうちの第１発光素子は、配列された複数の前記発光素子の一方の端に位置し、
複数の前記発光素子のうちの第２発光素子は、配列された複数の前記発光素子の他方の端に位置し、
複数の前記発光素子のうちの第３発光素子は、前記第１発光素子と前記第２発光素子の間に位置し、
前記第１発光素子および前記第２発光素子の前記光出射面を含む前記コア層の面において、前記第１ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第１ガイド層の膜厚よりも厚く、前記第２ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第２ガイド層の膜厚よりも厚い、発光装置。
請求項１において、
前記所定の方向は、前記活性層の厚み方向であり、
複数の前記発光素子の前記出射面から出射される光は、同じ方向に向かって進行する、発光装置。
請求項２において、
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードである、発光装置。
請求項１において、
前記所定の方向は、前記活性層の厚み方向と直交する方向であり、
前記活性層の露出する面のうちの第１面と第２面とは互いに対向する位置関係であり、
複数の前記発光素子のうちの隣り合う前記発光素子は、隣り合う前記発光素子の一方の前記第１面と、隣り合う前記発光素子の他方の前記第２面とが対向して配列され、
前記活性層のうち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、
前記利得領域は、前記活性層を平面的に見て、直線状に、前記第１面側の端面から前記第２面側の端面まで、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、
前記第１面側の端面および前記第２面側の端面の各々は、前記出射面を構成し、
前記第１面側の前記出射面から出射された光を反射する第１ミラーと、
前記第２面側の前記出射面から出射された光を反射する第２ミラーと、
を含み、
前記第１ミラーによって反射された光の進む方向と、前記第２ミラーによって反射された光の進む方向とは、同じである、発光装置。
請求項１乃至４のいずれか１項において、
複数の前記発光素子の各々において、前記利得領域は、複数配列されている、発光装置。
請求項１乃至５のいずれか１項において、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記第１ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第１ガイド層の膜厚よりも厚く、前記第２ガイド層の膜厚が、前記第３発光素子の前記第２ガイド層の膜
厚よりも厚い、発光装置。
請求項１乃至６に記載の発光装置と、
前記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、
前記光変調素子によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含むプロジェクター。