JP6508466B2 - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

プロジェクターは、光源装置から射出される光を、光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投射装置によって拡大投射するものである。近年、このようなプロジェクターに用いられる光源装置として、半導体レーザー（ＬＤ）などの半導体発光素子を用いたものが注目されている。

高光量化が要求されるプロジェクターに対して、半導体発光素子単体の光出力は十分でないため、このような光源装置では、複数の半導体発光素子をアレイ化して用いる。

例えば特許文献１には、基板の主面上に形成され、該基板の主面の面内方向と平行な方向に光を射出する複数の半導体レーザーと、複数の半導体レーザーの各々から射出された光を、基板の主面から離れる方向に反射させる光学素子と、を備えた光源装置が開示されている。また、この光学素子は、光学素子の内部に入射した光を基板の主面から離れる方向に反射させるプリズムと、プリズムにて反射された光の射出角を小さくするレンズと、を有し、プリズムとレンズとが一体に構成されている。

特開２０１０−４５２７４号公報

しかしながら、特許文献１の光源装置では、プリズムの光入射面が半導体レーザーの光射出面の近くに設けられるため、半導体レーザーの射出光の強度によっては、プリズムに耐光性を持たせる必要があり、材料の選択の自由度に制限が生じる。このため、材料によってはレンズとプリズムの両方の形状精度を高めることが困難であった。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、入射光に対する高い耐光性を有し、かつ、材料選択の自由度を高めることができる光学素子を備えた光源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、上記光源装置を含むプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る光源装置は、
基板と、
前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から射出された光が入射する窓部と、
前記窓部を透過した光が入射し、かつ、当該窓部を透過した光を前記第１面から離れる方向に折り曲げるプリズムと、
前記プリズムによって折り曲げられた光を集光する集光部と、
を含み、
前記窓部は、前記プリズムの材料よりも前記半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている。

このような光源装置では、窓部がプリズムの材料よりも半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されているため、窓部により入射光に対する耐光性を高めることができるとともに、プリズムの材料選択の自由度を高めることができる。したがって、入射光に対する高い耐光性を有し、かつ、材料選択の自由度を高めることができる光学素子を備えた光源装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記窓部の光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光するレンズ面が形成されていてもよい。

このような光源装置では、窓部の光入射面にレンズ面が形成されているため、半導体発光素子の光射出面の近傍で半導体発光素子から射出された光を集光することができる。したがって、光学素子の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記窓部の光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光する回折光学素子が形成されていてもよい。

このような光源装置では、窓部の光入射面に回折光学素子が形成されているため、半導体発光素子の光射出面の近傍で半導体発光素子から射出された光を集光することができる。したがって、光学素子の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの反射面は、凹面であってもよい。

このような光源装置では、プリズムの反射面にて光を集光することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記集光部は、回折光学素子であってもよい。

このような光源装置では、入射光に対する耐光性を高めることができ、かつ、材料選択の自由度を高めることができる光学素子を備えた光源装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムと前記集光部とは、一体に構成されていてもよい。

このような光源装置では、プリズムと集光部とが一体に構成されているため、プリズムと集光部とを独立した光学部品として設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易であり、また製造コストを低減させることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記窓部の光入射面の垂線は、前記第１面の垂線方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に対して傾いていてもよい。

本発明に係る光源装置において、
前記半導体発光素子は、
電流が注入されて光を発生させる活性層と、
前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、
を有し、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、前記活性層と前記第１クラッド層との積層方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に対して傾いて設けられ、
前記半導体発光素子から射出された光は、前記窓部の光入射面で屈折して、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に沿って進行してもよい。

このような光源装置では、半導体発光素子の光射出面から当該光射出面の垂線に対して傾いた方向に射出された光を、窓部の光入射面で屈折させて半導体発光素子の光射出面の垂線に沿って進行させることができる。そのため、例えば窓部の光入射面の垂線が半導体発光素子の光射出面の垂線に平行である場合と比べて、後段の光学系での光利用効率を向上させることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記半導体発光素子は、
電流が注入されて光を発生させる活性層と、
前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、
を有し、
前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
前記光導波路は、前記活性層と前記第１クラッド層との積層方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に平行に設けられていてもよい。

このような光源装置では、半導体発光素子から射出されて窓部の光入射面にて反射され半導体発光素子に戻る光に起因するレーザー発振の不安定化を低減させることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記窓部の材質は、無機材料であってもよい。

このような光源装置では、窓部の耐光性を高めることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの材質は、樹脂材料であってもよい。

このような光源装置では、プリズムを容易にかつ安価に製造することができる。

本発明に係る光源装置は、
基板と、
前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から射出された光を、前記第１面から離れる方向に折り曲げるプリズムと、
前記プリズムによって折り曲げられた光を集光する集光部と、
を含み、
前記プリズムは、前記集光部の材料よりも前記半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている。

このような光源装置では、プリズムが集光部の材料よりも半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されているため、プリズムにより入射光に対する耐光性を高めることができるとともに、集光部の材料選択の自由度を高めることができる。したがって、入射光に対する高い耐光性を有し、かつ、材料選択の自由度を高め
ることができる光学素子を備えた光源装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記集光部は、回折光学素子であってもよい。

このような光源装置では、入射光に対する耐光性を高めることができ、かつ、材料選択の自由度を高めることができる光学素子を備えた光源装置を実現することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光するレンズ面が形成されていてもよい。

このような光源装置では、プリズムの光入射面にレンズ面が形成されているため、半導体発光素子の光射出面の近傍で半導体発光素子から射出された光を集光することができる。したがって、光学素子の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光する回折光学素子が形成されていてもよい。

このような光源装置では、プリズムの光入射面に回折光学素子が形成されているため、半導体発光素子の光射出面の近傍で半導体発光素子から射出された光を集光することができる。したがって、光学素子の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの反射面は、凹面であってもよい。

このような光源装置では、プリズムの反射面にて光を集光することができる。

本発明に係る光源装置において、
前記プリズムの材質は、無機材料であってもよい。

このような光源装置では、プリズムの耐光性を高めることができる。

本発明に係る光源装置において、
前記集光部の材質は、樹脂材料であってもよい。

このような光源装置では、集光部を容易にかつ安価に製造することができる。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る光源装置と、
前記光源装置から射出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、
を含む。

このようなプロジェクターでは、本発明に係る光源装置を含むため、光利用効率を向上させることができる。

第１実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図。 半導体発光素子と、折り曲げ部および集光部と、を模式的に示す断面図。 第１変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第２変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第３変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第４変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第５変形例に係る光源装置の一部を模式的に示す平面図。 第５変形例に係る光源装置の一部を模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第１変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第２変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第３変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第４変形例に係る光源装置の光学素子を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る光源装置を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図。 第３実施形態の変形例に係る光源装置の一部を模式的に示す平面図。 第３実施形態の変形例に係る光源装置の一部を模式的に示す平面図。 第４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用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 光源装置
まず、第１実施形態に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る光源装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る光源装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図１および図２、以下に示す図３〜図２０では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

光源装置１００は、図１および図２に示すように、光源基板（基板の一例）１０と、複数の半導体発光素子２０と、複数の折り曲げ部３０と、複数の集光部４０と、を含む。

光源基板１０は、シリコン等の半導体基板である。光源基板１０の主面（第１面）１１ａ（＋Ｚ軸方向を向く面）には、複数の半導体発光素子２０が実装されている。光源基板１０の主面１１ｂ（主面１１ａの反対側の主面、−Ｚ軸方向を向く面）には、放熱板１２が設けられている。放熱板１２の材質は、銅等の熱伝導性に優れた材料であり、放熱板１２によって半導体発光素子２０の動作時の熱を逃がすことができる。これにより、半導体発光素子２０の発光効率の低下を抑制することができる。

複数の半導体発光素子２０は、光源基板１０の主面１１ａに実装されている。複数の半導体発光素子２０は、複数行かつ複数列（マトリックス状）に配置されている。すなわち、複数の半導体発光素子２０は、２次元アレイ状に配置されている。図示の例では、Ｙ軸方向に並べられた４つの半導体発光素子２０からなる列が、Ｘ軸方向に２列配置されている。このように、光源装置１００では、４行２列に配置された８個の半導体発光素子２０をアレイ化して、１つのアレイ光源ユニットを構成している。なお、半導体発光素子２０
の数は、特に限定されない。

半導体発光素子２０は、光源基板１０の主面１１ａの面内方向に光を射出する。図示の例では、半導体発光素子２０は、＋Ｘ軸方向に光を射出する。

図３は、半導体発光素子２０と、当該半導体発光素子２０に対応する折り曲げ部３０および集光部４０と、を模式的に示す断面図である。以下、半導体発光素子２０がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）の端面発光型半導体レーザーである場合について説明する。

半導体発光素子２０は、図３に示すように、活性層１０６を含む積層体１０１と、第１電極１１０と、第２電極１１２と、を含んで構成されている。

積層体１０１は、ベース層１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、を含んで構成されている。積層体１０１は、ベース層（基板）１０２上に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、および第２クラッド層１０８をこの順でエピタキシャル成長させることで形成される。

ベース層１０２は、例えば、基板と、バッファー層と、を含む。基板としては、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。バッファー層は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層等である。バッファー層は、エピタキシャル成長させる際に、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。

第１クラッド層１０４は、ベース層１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層である。

活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８で挟まれている。活性層１０６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）構造を有している。

活性層１０６は、電流が注入されて光を発生させることが可能な層である。活性層１０６の一部は、活性層１０６にて発生した光を導波させる光導波路２２を構成している。

光導波路２２は、活性層１０６の−Ｘ軸方向側の側面と、活性層１０６の＋Ｘ軸方向側の側面と、を接続している。光導波路２２は、Ｚ軸方向（活性層１０６と第１クラッド層１０４との積層方向）からみて、活性層１０６の２つの側面間に直線状に設けられており、光射出面の垂線に対して平行に設けられている。活性層１０６で生じた光は、活性層１０６の２つの側面間で多重反射し、レーザー発振する。活性層１０６で生じた光は、活性層１０６の一方の側面（＋Ｘ軸方向側の側面）に設けられている光射出面から＋Ｘ軸方向に射出される。

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ＩｎＧａＡｌＰ層である。

第１電極１１０は、ベース層１０２の下に形成されている。第２電極１１２は、第２クラッド層１０８上に形成されている。第２電極１１２と第２クラッド層１０８との間にはコンタクト層（図示せず）が設けられていてもよい。例えば、第２電極１１２と、第２電極１１２とオーミックコンタクトする層と、の接触面の平面形状（Ｚ軸方向から見た形状）によって電極１１０，１１２間の電流経路が決定され、その結果、光導波路２２の平面
形状が決定される。

半導体発光素子２０は、活性層に屈折率差を設けて光を閉じ込める、いわゆる屈折率導波型であってもよいし、電流を注入することによって生じた光導波路がそのまま導波領域となる、いわゆる利得導波型であってもよい。

半導体発光素子２０は、活性層１０６の面内方向に沿って進行する光が共振する端面発光型の発光素子であるため、例えば活性層の面内方向と直交する方向に進行する光が共振する面発光型の発光素子と比べて、１つの素子から得られる光の出力を高めることができる。

また、半導体発光素子２０は、端面発光型の発光素子であるため、半導体発光素子２０から射出される光は、当該光の光軸と直交する２つの方向で大きく異なる拡がり角を持つ。図示の例では、半導体発光素子２０から射出される光（Ｘ軸方向に進行する光）は、Ｙ軸方向の拡がり角よりもＺ軸方向の拡がり角が大きい。すなわち、半導体発光素子２０から射出される光の断面形状は、Ｚ軸に沿った長軸を有する楕円状（または略楕円状）である。

折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０から射出された光を光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げる。図示の例では、折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０から射出された＋Ｘ軸方向に進行する光を＋Ｚ軸方向に折り曲げる。折り曲げ部３０は、窓部３２と、プリズム３４と、を有している。

窓部３２には、半導体発光素子２０から射出された光Ｌが入射する。窓部３２は、半導体発光素子２０の光射出面の近傍に配置される。窓部３２は、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光路上において、プリズム３４よりも半導体発光素子２０の光射出面に近い位置に配置されている。

窓部３２の形状は、例えば、図１〜図３に示すように、直方体である。図示の例では、窓部３２は、ＸＺ面での断面形状が矩形状であり、Ｙ方向に細長い（長手方向を持つ）平板状の形状を有している。窓部３２は、光学的には、１つの半導体発光素子２０（１つの光射出面）に対応して１つ設けられているが、構造的には、Ｙ軸に沿って配列されている複数（４個）の半導体発光素子２０に対応して１つの窓部３２が設けられている。図示の例では、半導体発光素子２０の２つの列に対応して２つの窓部３２が設けられている。これにより、窓部３２とプリズム３４との接合が容易になるとともに、位置合わせの精度を向上できる。さらに、光学基板５０の製造コストを低減できる。

窓部３２は、ＹＺ平面に平行な光入射面３１ａと光射出面３１ｂとを有している。光入射面３１ａは、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して直交する。すなわち、光入射面３１ａの垂線は、光Ｌの光軸に平行である。光入射面３１ａには、図示はしないが、反射防止膜が形成されている。

窓部３２は、プリズム３４の材料よりも半導体発光素子２０が射出する光Ｌの波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている。窓部３２の材質は、例えば、ガラス、無機結晶等の無機材料を用いることができ、特にガラス（例えばＢＫ７、屈折率＝約１．５２）が好適である。ガラスは成型や研磨を行いやすく、また、ガラスはアモルファス（非晶質）であり、結晶が光に与える影響を考慮しなくてもよいためである。また、窓部３２の材質は、無機材料に限定されず、例えばコンポジット有機材料であってもよい。コンポジット有機材料とは、ナノメートルサイズの無機材料からなる超微粒子を均一に分散して、様々な物性の向上を図った樹脂材料である。例えば、有機成分と無機成分を分子レベルでハイブリッド化させて、耐光性を高めたコンポジット有機材料を用いることができる。

窓部３２は、例えば、ガラス母材を所定のサイズに切断し、互いに平行な位置関係にある光入射面３１ａおよび光射出面３１ｂとなる２面を光学研磨して作製される。窓部３２は、その形状が比較的単純な平板状であることから、一般的な加工法によって容易にかつ安価に作製できる。

プリズム３４には、窓部３２を透過した光Ｌが入射する。プリズム３４は、窓部３２の光射出面３１ｂに対向している（図示の例では接している）光入射面３３ａと、光入射面３３ａから入射した光Ｌを反射させる反射面３３ｂと、を有している。プリズム３４の光入射面３３ａと窓部３２の光射出面３１ｂとは接着剤等で接合されている。なお、耐光性が高い接着剤を用いることが望ましい。反射面３３ｂは、光源基板１０の主面１１ａに対して４５度傾いている。すなわち、反射面３３ｂは、半導体発光素子２０から射出される光Ｌの光軸に対して４５度傾いている。反射面３３ｂには、反射膜（図示せず）が設けられている。半導体発光素子２０から射出された光は反射面３３ｂにて反射されて、光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げられる。なお、反射面３３ｂの光の光軸に対する傾きは４５度に限定されず、主面１１ａの面内方向に進行する光Ｌを主面１１ａから離れる方向（＋Ｚ軸方向側）に折り曲げることができる傾きであればよい。

集光部４０は、折り曲げ部３０によって折り曲げられた光Ｌを集光する。ここで、光を集光するとは、集光部４０から射出された光の拡がり角（射出角）が、集光部４０に入射する光の拡がり角よりも小さくなることをいう。集光部４０は、例えば、光Ｌを集光して平行化する。これにより、光Ｌは平行光（または略平行光）として射出される。集光部４０は、レンズ（レンズ面４１）で構成されている。

光源装置１００では、プリズム３４および集光部４０は、一体に設けられている。光源装置１００は、プリズム３４と集光部４０とが一体に設けられた光学基板５０を有している。また、光源装置１００では、窓部３２と光学基板５０とが接合されて１つの光学素子２を構成している。

光学基板５０は、プラスチックなどの樹脂材料やガラスからなる透明基板を母材にして形成されている。光学基板５０は、支持部５４を有しており、支持部５４は光源基板１０の主面１１ａと接着剤等により接合されている。光学基板５０の、光源基板１０の主面１１ａと対向する面側（−Ｚ軸方向側）には、凹部５２が設けられている。光源基板１０と光学基板５０とが接続された状態で、凹部５２内に半導体発光素子２０が収容される。すなわち、半導体発光素子２０は、光源基板１０と光学基板５０とに囲まれた空間内に収容されている。

光学基板５０では、凹部５２の底面を規定する面（−Ｚ軸方向側の面）から半導体発光素子２０側（−Ｚ軸方向側）に張り出したプリズム形状の部分が、プリズム３４を構成している。プリズム３４のＺＸ面での断面形状は、例えば三角形（二等辺三角形）であり、Ｙ軸方向に細長い（長手方向を持つ）プリズム状である。図１に示すように、Ｙ軸に沿って配列されている複数（４個）の半導体発光素子２０に対応するプリズム３４は連続している。

光学基板５０の、凹部５２の底面を規定する面とは反対側の面（＋Ｚ軸方向側の面）には、集光部４０を構成しているレンズ面４１が設けられている。レンズ面４１は、１つの半導体発光素子２０に対して、１つ設けられている。レンズ面４１は、複数行複数列（アレイ状）に配置された半導体発光素子２０に対応して、複数行複数列（アレイ状）に配置されている。レンズ面４１には、反射防止膜（図示せず）が設けられている。

光源基板１０、複数の半導体発光素子２０、および光学基板５０の各々には、位置合わせ用のマーク（図示せず）が形成されており、これらの位置合わせ用のマークを用いて、複数の半導体発光素子２０と光学基板５０との相対的な位置を合わせることができる。これにより、半導体発光素子２０から射出された光を、折り曲げ部３０および集光部４０の所定の位置に正確に入射させることができる。

光学基板５０には、複数の半導体発光素子２０に対応して複数のプリズム３４および複数の集光部４０が一体に設けられている。そのため、光学基板５０は、例えば窓部３２に比べて、複雑な形状を有している。

光学基板５０の材質は、例えば、プラスチック（合成樹脂、例えばＰＭＭＡ、屈折率＝約１．４９）等の樹脂材料である。樹脂材料は成型性、量産性に優れているため、複雑な形状を有する光学基板５０を射出成型やモールド成型法等により、容易にかつ安価に形成することができる。また、光学基板５０の材質が樹脂材料であることにより、複雑な形状の光学基板５０を精度よく形成することができる。

なお、窓部３２と光学基板５０とは、上述したように接着剤を用いて接合されるため、窓部３２、光学基板５０、および接着剤には、互いに屈折率が近い材料を用いることが好ましい。これにより、窓部３２と光学基板５０（プリズム３４）との接着界面での光反射を低減でき、光利用効率の高い光学素子２を実現できる。

上述したように、半導体発光素子２０が射出する光Ｌは、射出角（拡がり角）が大きいため、窓部３２の材質および光学基板５０の材質は屈折率の高い材料であることが好ましい。窓部３２および光学基板５０に入射した光Ｌは、屈折作用により射出角が狭められるため、窓部３２および光学基板５０を小型化できる。

光源装置１００では、図３に示すように、半導体発光素子２０から射出された＋Ｘ軸方向に進行する光Ｌは、窓部３２の光入射面３１ａに入射し、光射出面３１ｂから射出される。窓部３２の光射出面３１ｂから射出された光Ｌは、プリズム３４の光入射面３３ａに入射し、反射面３３ｂで＋Ｚ軸方向に反射される。反射された光Ｌは、集光部４０（レンズ面４１）で集光されて＋Ｚ軸方向に射出される。光源装置１００では、図１に示すように光源基板１０の主面１１ａに複数の半導体発光素子２０が２次元アレイ状に配置され、複数の半導体発光素子２０の各々に対応して折り曲げ部３０および集光部４０が設けられているため、光源装置１００は、２次元アレイ状に配置された光で構成されているアレイ光束を射出することができる。

なお、上記では、ＩｎＧａＡｌＰ系の発光素子について説明したが、半導体発光素子２０としては、光導波路が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。

光源装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

光源装置１００では、光源基板１０の面内方向に光を射出する半導体発光素子２０から射出された光を、折り曲げ部３０によって光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げることができる。すなわち、光源装置１００では、端面発光型の半導体発光素子２０を用いることができる。したがって、光源装置１００では、例えば面発光型の半導体発光素子を用いる場合と比べて、１つの半導体発光素子から得られる光出力を大きくすることができる。さらに、光源装置１００では、端面発光型の半導体発光素子の高集積化が可
能になる。このように、光源装置１００では、１つの半導体発光素子から得られる光出力を大きくしつつ、高集積化が可能であるため、光源装置１００の高出力化を図ることができる。

ここで、端面発光型の半導体発光素子から射出される光は、非常に狭い活性層から光が射出されるため、半導体発光素子の光射出面の近傍では光強度（光密度）が非常に大きい。しかし、半導体発光素子が射出する光の射出角（拡がり角）は非常に広い（特に活性層の厚み方向において非常に広い）ため、光強度は光射出面から離れるに従い、距離の２乗に反比例して急激に低下する。一例として、図３に示す半導体発光素子２０の光射出面と窓部３２の光入射面３１ａとの間の距離を０．０５ｍｍ、窓部３２の厚さ（光入射面３１ａと光射出面３１ｂとの間の距離）を０．２ｍｍとした場合、プリズム３４の光入射面３３ａでの光強度は、窓部３２の光入射面３１ａの光強度に対して約１／１４に低下する。

したがって、光源装置１００では、窓部３２がプリズム３４の材料よりも半導体発光素子２０が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されていることにより、窓部３２によって入射光に対する耐光性を高めることができ、かつ、プリズム３４には窓部３２ほどの耐光性を必要としないことから、プリズム３４（光学基板５０）の材料選択の自由度を高めることができる。そのため、光源装置１００では、半導体発光素子２０の光射出面の極近傍に光学素子２（窓部３２）を配置することができる。これにより、光の射出角（拡がり角）が小さい状態で光学素子２に光を入射させられるため、光学素子２を小型化することができ、また半導体発光素子２０を高出力化した場合でも、光学素子２では高い光利用効率を安定して得ることができる。また、例えば、光源装置１００では、窓部３２は複雑な形状の加工には不向きであるが耐光性の高い材料（例えば無機材料）で、一方、プリズム３４（光学基板５０）は耐光性は高くないが複雑な形状の加工が容易な材料（例えば樹脂材料）で形成することができる。したがって、光源装置１００では、容易かつ安価に窓部３２およびプリズム３４（光学基板５０）を含む光学素子２を製造することができる。したがって、光源装置１００では、高出力化、長期信頼性の確保、製造コストの低減等を実現できる。

また、光学素子２では、反射防止膜が形成される光入射面３１ａと反射膜が形成される反射面３３ｂとが近接した位置関係にある。したがって、仮に光学素子２を単一素子で構成して（窓部とプリズムとを一体に形成して）、近接する２面に異なる特性の光学膜を形成すると、目的の面以外への成膜物質の回り込みが発生しやすく、各々の光学膜の光学特性が低下しやすいという問題がある。目的の面以外をマスキングすることで回り込みを防止することができるが、光学素子の形状が複雑な場合、マスキングに手間がかかる。

これに対して、光源装置１００では、個別に製造した窓部３２とプリズム３４とを用いて光学素子２を形成することにより、光入射面３１ａおよび反射面３３ｂに所定の光学膜を、回り込みの発生を抑制して光学特性の低下を招くことなく形成することができる。

光源装置１００では、プリズム３４と集光部４０とは一体に構成されているため、プリズム３４と集光部４０とを独立した光学部品として設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易であり、また製造コストを低減させることができる。

また、光源装置１００では、プリズム３４と集光部４０とは一体に構成されているため、半導体発光素子２０から射出された光Ｌは、プリズム３４に入射しプリズム３４の反射面３３ｂで反射された後、集光部４０で集光（平行化）されて射出される。すなわち、半導体発光素子２０から射出された光Ｌは、プリズム３４の内部に入射して反射面３３ｂにて反射されるため、空気中にて反射される場合よりも光の射出角（拡がり角）が小さい状
態で反射される。そのため、プリズム３４を小さくすることが可能となる。したがって、光学素子２の光型化を図ることができる。これにより、例えば、隣り合う半導体発光素子２０の間隔を小さくすることが可能となり、光源基板１０の主面１１ａの法線方向から見た、単位面積あたりの発光強度を高めることができる。

なお、本実施形態において、耐光性の評価（特定の材料（例えば材料Ａ）の耐光性が他の特定の材料（例えば材料Ｂ）よりも耐光性が高いか否かの判断）は、例えば、以下の実験により行うことができる。

まず、材料Ａと材料Ｂとを同じ形状（例えば、同じ厚さの板状）にして、同じ環境下（例えば大気中、温度２５度）で半導体発光素子２０が射出する光Ｌと同じ波長の光（レーザー光）を照射する。このとき、材料Ａおよび材料Ｂに対する光の照射条件（ビーム径（光照射領域の面積）、エネルギー密度（ｍＷ／ｃｍ^２））は同じとする。そして、材料Ａおよび材料Ｂのそれぞれについて分光光度計で光照射領域の光線透過率を測定し、光線透過率の経時変化を調べる。この結果から、材料Ａおよび材料Ｂの光線透過率が所定値（例えば０．５％減）を下回るまでの照射時間を比較する。光線透過率が所定値を下回るまでの照射時間が長い材料の方を耐光性が高いとする。

１．２． 光源装置の変形例
次に、第１実施形態に係る光源装置の変形例について説明する。以下、各変形例に係る光源装置において、上述した第１実施形態に係る光源装置１００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、その説明を省略する。

（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図４は、第１変形例に係る光源装置２００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図４は、図３に対応している。

上述した光源装置１００では、窓部３２の光入射面３１ａは、図３に示すように、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して直交する平面であった。

これに対して、本変形例に係る光源装置２００では、窓部３２の光入射面３１ａには、半導体発光素子２０から射出された光Ｌを集光するレンズ面（レンズ形状）２１０が形成されている。

窓部３２にレンズ面２１０を形成する場合、窓部３２の材質は、低融点ガラスであることが好ましい。これにより、高精度なレンズ形状を容易に作製することができる。

半導体発光素子２０が射出する光Ｌは、上述したように、射出角が大きい発散光である。このような発散光を集光する場合、半導体発光素子２０の光射出面に可能な限り近い位置で光の進行方向を変える作用面（例えば屈折面）を配置することが望ましい。光源装置２００では、窓部３２の光入射面３１ａにレンズ面２１０を形成して集光機能を持たせているため、半導体発光素子２０の光射出面の極近傍で発散光（光Ｌ）を集光することができ、光学素子２の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

また、光源装置２００では、窓部３２の光入射面３１ａに設けられたレンズ面２１０と集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、レンズ面の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。なお、半導体発光素子２０が射出する光Ｌをレンズ面２１０で集光することによって、所望の拡がり角（射出角）を有する光（略平行光を含む）となる場合には、集光部４０（レンズ面４１）を備える必要はなく、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図る
ことができる。

（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図５は、第２変形例に係る光源装置３００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図５は、図３に対応している。

上述した光源装置１００では、窓部３２の光入射面３１ａは、図３に示すように、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して直交する平面であった。

これに対して、本変形例に係る光源装置２００では、窓部３２の光入射面３１ａには、半導体発光素子２０から射出された光Ｌを集光する回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ、ＤＯＥ素子）３１０が形成されている。

回折光学素子３１０は、光の回折を利用して光の進行方向を変えるための素子である。回折光学素子３１０は、例えば、微細な構造体によって光を回折させる。回折光学素子３１０は、ホログラム素子等を含む。

回折光学素子３１０は、例えば、窓部３２となるガラス母材に金型等を押しつけて転写成形することで形成することができる。窓部３２に回折光学素子３１０を設ける場合、窓部３２の材質は、低融点ガラスであることが好ましい。これにより、高精度な回折光学素子を容易に作製することができる。

光源装置３００では、窓部３２の光入射面３１ａに回折光学素子３１０を形成して集光機能を持たせているため、上述した光源装置２００と同様に、半導体発光素子２０の光射出面の極近傍で発散光（光Ｌ）を集光することができ、光学素子２の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。また、光源装置３００では、窓部３２の光入射面３１ａに設けられた回折光学素子３１０と集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、集光部４０を構成しているレンズ面の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。なお、半導体発光素子２０が射出する光Ｌを回折光学素子３１０で集光することによって、所望の拡がり角（射出角）を有する光（略平行光を含む）となる場合には、集光部４０（レンズ面４１）を備える必要はなく、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図６は、第３変形例に係る光源装置４００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図６は、図３に対応している。

上述した光源装置１００では、プリズム３４の反射面３３ｂは、図３に示すように、光Ｌの光軸に対して４５度傾斜した平面であった。

これに対して光源装置４００では、プリズム３４の反射面３３ｂは、反射面３３ｂに入射する光Ｌにとっての凹面である。反射面３３ｂは、凹面鏡を構成している。これにより、反射面３３ｂにて光Ｌを折り曲げるとともに、集光することができる。反射面３３ｂは、図示の例では、湾曲した凹面である。なお、プリズム３４の外形としては、反射面３３ｂの部分はプリズム３４の外側へ突出する凸面となっている。

光源装置４００では、プリズム３４の反射面３３ｂと集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、集光部４０を構成しているレンズ面４１の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。

なお、反射面３３ｂを、半導体発光素子２０の光射出面を焦点とする放物面とすることにより、反射面３３ｂによって光Ｌを平行光（または略平行光）に変換することができる。そのため、例えば、光学基板５０に形成されたレンズ面４１を省略でき、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。図７は、第４変形例に係る光源装置５００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図７は、図３に対応している。

上述した光源装置１００では、集光部４０は、図３に示すように、光学基板５０に設けられたレンズ面４１（レンズ形状）で構成されていた。

これに対して、光源装置５００では、集光部４０は、図７に示すように、回折光学素子５１０で構成されている。

回折光学素子５１０は、光学基板５０の＋Ｚ軸方向を向く面に形成されている。光学基板５０の＋Ｚ軸方向を向く面に微小な凹凸などの構造体を形成することで、回折光学素子５１０を形成することができる。例えば、光学基板５０を製造する際に、樹脂材料の成型時に使用する金型の該当部分に、微小な凹凸形状を形成することで、光学基板５０の成型時の転写によって回折光学素子５１０を容易に作製することができる。これにより、例えば光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（５）第５変形例
次に、第５変形例について説明する。図８は、第５変形例に係る光源装置６００の一部を模式的に示す平面図である。

上述した光源装置１００では、窓部３２の光入射面３１ａは、図１に示すように、光Ｌの光軸に対して垂直な面であった。すなわち、窓部３２の光入射面３１ａの垂線は、半導体発光素子２０の光射出面の垂線に対して平行であった。

これに対して、光源装置６００では、図８に示すように、窓部３２の光入射面３１ａの垂線Ｐ１は、光源基板１０の主面１１ａの垂線方向（図示の例ではＺ軸方向）から見て、半導体発光素子２０の光射出面の垂線Ｐ２に対して傾いている。すなわち、窓部３２の光入射面３１ａの垂線Ｐ１は、Ｚ軸方向から見て、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して傾いている。そのため、例えば、垂線Ｐ１と垂線Ｐ２とが平行である場合と比べて（すなわち光入射面３１ａと半導体発光素子２０の光射出面とが平行である場合と比べて）、半導体発光素子２０から射出されて窓部３２の光入射面３１ａにて反射され半導体発光素子２０に戻る光に起因するレーザー発振の不安定化を低減させることができる。例えば、光入射面３１ａと半導体発光素子２０の光射出面が平行である場合、光入射面３１ａにて反射された光が半導体発光素子２０に入射してレーザー発振が不安定になる場合がある。

なお、図９に示すように、光源装置６００において、窓部３２の光入射面３１ａにレンズ面６１０（レンズ形状）を形成してもよい。このような形態においても、戻り光の入射によるレーザー発振の不安定化を低減させることができる。

２． 第２実施形態
２．１． 光源装置
次に、第２実施形態に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。図１０は、
第２実施形態に係る光源装置７００を模式的に示す平面図である。図１１は、第２実施形態に係る光源装置１００を模式的に示す図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図１２は、第２実施形態に係る光源装置７００の光学素子２を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る光源装置において、上述した第１実施形態に係る光源装置１００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、その説明を省略する。

上述した光源装置１００では、図１〜図３に示すように、折り曲げ部３０は、窓部３２と、プリズム３４と、を有し、窓部３２はプリズム３４の材料よりも半導体発光素子２０が射出する光Ｌの波長に対する耐光性が高い材料によって形成されていた。

これに対して、光源装置７００では、図１０〜図１２に示すように、折り曲げ部３０は、プリズム３４を有し、プリズム３４は、集光部４０の材質よりも半導体発光素子２０が射出する光Ｌの波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている。具体的には、プリズム３４の材質としては、上述した窓部３２の材質として例示した材料を用いることができる。光源装置７００では、窓部３２は設けられていない。

プリズム３４の形状は、ＺＸ断面形状が三角形状である三角柱状である。そのため、プリズム３４を耐光性が高い無機材料を用いても容易に形成することができる。プリズム３４の光入射面３３ａには反射防止膜（図示せず）が形成され、反射面３３ｂには反射膜が形成されるが、プリズム３４は三角柱状の単純な形状であるため、光学膜の成膜時に成膜物質の目的の面以外への回り込みを防止するためのマスク処理を施しやすい。したがって、成膜物質の目的の面以外への回り込みによって生じる光学膜の特性低下を低減させることができる。プリズム３４は、プリズム３４の光射出面３３ｃが光学基板５０の−Ｚ軸方向を向く面に接着剤等で接合されている。光学素子２は、プリズム３４と光学基板５０（集光部４０）とを含んで構成されている。

集光部４０は、光学基板５０に設けられている。光源装置７００では、光学基板５０には集光部４０のみが設けられており、集光部４０とプリズム３４とは一体に形成されていない。

光源装置７００では、図１２に示すように、光源基板１０の主面１１ａに実装された半導体発光素子２０から射出された＋Ｘ軸方向に進行する光Ｌは、プリズム３４の光入射面３３ａに入射し、反射面３３ｂで＋Ｚ軸方向に反射される。反射された光Ｌは、集光部４０（レンズ面４１）で集光されて所望の拡がり角（射出角）を有する光（略平行光を含む）となって＋Ｚ軸方向に射出される。

光源装置７００では、折り曲げ部３０が集光部４０の材料よりも半導体発光素子２０が射出する光Ｌの波長に対する耐光性が高い材料で形成されているため、上述した光源装置１００と同様に、入射光に対する耐光性を高めることができ、かつ、集光部４０の材料選択の自由度を高めることができる光学素子２を有することができる。

２．２． 光源装置の変形例
次に、第２実施形態に係る光源装置の変形例について説明する。以下、各変形例に係る光源装置において、上述した第１及び第２実施形態に係る光源装置１００，７００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、その説明を省略する。

（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図１３は、第１変形例に係る光源装置８００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図１３は、図１２に対応している。

上述した光源装置７００では、プリズム３４の光入射面３３ａは、図１２に示すように、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して直交する平面であった。

これに対して、本変形例に係る光源装置８００では、プリズム３４の光入射面３３ａには、半導体発光素子２０から射出された光Ｌを集光するレンズ面（レンズ形状）８１０が設けられている。

プリズム３４にレンズ面８１０を形成する場合、プリズム３４の材質は、低融点ガラスであることが好ましい。これにより、高精度なレンズ形状を容易に作製することができる。

光源装置８００では、プリズム３４の光入射面３３ａにレンズ面８１０を形成して集光機能を持たせているため、半導体発光素子２０の光射出面の極近傍で発散光（光Ｌ）を集光することができ、光学素子２の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。

また、光源装置８００では、プリズム３４の光入射面３３ａに設けられたレンズ面８１０と集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、各レンズ面の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。なお、半導体発光素子２０が射出する光Ｌをレンズ面８１０で集光することによって、所望の拡がり角（射出角）を有する光（略平行光を含む）となる場合には、集光部４０（レンズ面４１）を備える必要はなく、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図１４は、第２変形例に係る光源装置９００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図１４は、図１２に対応している。

上述した光源装置７００では、プリズム３４の光入射面３３ａは、図１２に示すように、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して直交する平面であった。

これに対して、本変形例に係る光源装置９００では、プリズム３４の光入射面３３ａには、半導体発光素子２０から射出された光Ｌを集光する回折光学素子９１０が形成されている。

光源装置９００では、プリズム３４の光入射面３３ａに回折光学素子９１０を形成して集光機能を持たせているため、上述した光源装置８００と同様に、半導体発光素子２０の光射出面の極近傍で発散光（光Ｌ）を集光することができ、光学素子２の小型化および光利用効率の向上を図ることができる。また、光源装置９００では、プリズム３４の光入射面３３ａに設けられた回折光学素子９１０と集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、集光部４０を構成しているレンズ面の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。なお、半導体発光素子２０が射出する光Ｌを回折光学素子９１０で集光することによって、所望の拡がり角（射出角）を有する光（略平行光を含む）となる場合には、集光部４０（レンズ面４１）を備える必要はなく、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図１５は、第３変形例に係る光源装置１０００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図１５は、図３に対応している。

上述した光源装置７００では、プリズム３４の反射面３３ｂは、図１２に示すように、
光Ｌの光軸に対して４５度に傾斜した平面であった。

これに対して光源装置１０００では、プリズム３４の反射面３３ｂは、反射面３３ｂに入射する光にとっての凹面である。これにより、反射面３３ｂにて光Ｌを折り曲げるとともに、集光することができる。なお、プリズム３４の外形としては、反射面３３ｂの部分はプリズム３４の外側へ突出する凸面となっている。

光源装置１０００では、プリズム３４の反射面３３ｂと集光部４０の２箇所で集光することができるため、例えば１箇所で集光する場合と比べて、集光部４０を構成しているレンズ面の曲率半径を大きくすることができ、レンズ面（レンズ形状）の作製が容易である。

なお、反射面３３ｂを、半導体発光素子２０の光射出面を焦点とする放物面とすることにより、反射面３３ｂによって光Ｌを平行光（または略平行光）に変換することができる。そのため、例えば、光学基板５０に形成されたレンズ面４１を省略でき、光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。図１６は、第４変形例に係る光源装置１１００の光学素子２を模式的に示す断面図である。なお、図１６は、図１２に対応している。

上述した光源装置７００では、集光部４０は、図１２に示すように、光学基板５０に設けられたレンズ面４１（レンズ形状）で構成されていた。

これに対して光源装置１１００では、集光部４０は、図１６に示すように、回折光学素子１１１０で構成されている。

回折光学素子１１１０は、光学基板５０の＋Ｚ軸方向を向く面に形成されている。光学基板５０の＋Ｚ軸方向を向く面に微小な凹凸などの構造体を形成することで、回折光学素子１１１０を形成することができる。例えば、光学基板５０を製造する際に、樹脂材料の成型時に使用する金型の該当部分に、微小な凹凸形状を形成することで、光学基板５０の成型時の転写によって回折光学素子１１１０を容易に作製することができる。そのため、例えば光学素子２の小型化、製造コストの低減を図ることができる。

３． 第３実施形態
３．１． 光源装置
次に、第３実施形態に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。図１７は、第３実施形態に係る光源装置１２００を模式的に示す平面図である。図１８は、第３実施形態に係る光源装置１１００を模式的に示す図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。以下、第３実施形態に係る光源装置において、上述した第１実施形態に係る光源装置１００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、その説明を省略する。

上述した光源装置１００では、図１および図２に示すように、半導体発光素子２０は、半導体レーザーであった。

これに対して、光源装置１２００では、図１７および図１８に示すように、半導体発光素子２０は、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）である。ＳＬＤは半導体レーザーと類似の素子構造を備えているが、共振器構造を備えないことによりレーザー発振を抑制した発光素子である。

半導体発光素子２０は、Ｚ軸方向から見て、光導波路２２の両側から光Ｌが射出される。図示の例では、半導体発光素子２０は、＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向にそれぞれ光Ｌを射出する。ＳＬＤは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズが発生しにくい光を射出することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるので、例えば、光源装置１００をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。

半導体発光素子２０では、レーザー発振を抑制するために、光導波路２２はＺ軸方向（活性層１０６と第１クラッド層１０４との積層方向）からみて、光射出面の垂線に対して傾いて設けられている。例えば、光導波路２２は、光射出面の垂線に対して、０．５度〜１０度程度の角度をなすように傾いて設けられている。このため、半導体発光素子２０が射出する光Ｌは、射出端面の垂線に対して傾いた方向に射出される。

折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０の２つの光射出面に対応して、半導体発光素子２０の＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側にそれぞれ設けられている。同様に、集光部４０は、半導体発光素子２０の２つの光射出面に対応して、半導体発光素子２０の＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側にそれぞれ設けられている。そのため、光源装置１２００では、半導体発光素子２０の２つの光射出面から射出されて光源基板１０の主面１１ａの面内方向に進行する光Ｌの各々を、折り曲げ部３０で主面１１ａから離れる方向に折り曲げ、折り曲げられた光Ｌを集光部４０で集光して射出することができる。

光源装置１２００では、半導体発光素子２０がＳＬＤであるため、上述したように半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができる。

また、光源装置１２００では、半導体発光素子２０が光導波路２２の両側から光Ｌを射出し、射出された光Ｌの各々を折り曲げ部３０で光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げることにより、光源装置における単位面積あたりの射出光を増大させることができる。そのため、例えば、光源装置１２００を照明装置（例えばプロジェクターの光源等）に用いた場合に強度分布が均一な照明光を得ることができる。

３．２． 光源装置の変形例
次に、第３実施形態に係る光源装置の変形例について説明する。図１９は、第３実施形態の変形例に係る光源装置１３００の一部を模式的に示す平面図である。以下、本変形例に係る光源装置１３００において、上述した第３実施形態に係る光源装置１２００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、その説明を省略する。

上述した光源装置１２００では、窓部３２の光入射面３１ａは、図１７に示すように、光Ｌの光軸に対して垂直な面であった。すなわち、窓部３２の光入射面３１ａの垂線は、半導体発光素子２０の光射出面の垂線に対して平行であった。

これに対して、光源装置１３００では、図１９に示すように、窓部３２の光入射面３１ａの垂線Ｐ１は、光源基板１０の主面１１ａの垂線方向（図示の例ではＺ軸方向）から見て、半導体発光素子２０の光射出面の垂線Ｐ２に対して傾いている。すなわち、窓部３２の光入射面３１ａの垂線Ｐ１は、Ｚ軸方向から見て、半導体発光素子２０が射出する光Ｌの光軸に対して傾いている。垂線Ｐ１に対する垂線Ｐ２の傾きは、例えば、半導体発光素子２０から射出された光Ｌが窓部３２の光入射面３１ａで屈折して、垂線Ｐ２に沿って進行するような角度である。

ここで、ＳＬＤから射出される光は、平面視において光射出面の垂線に対して傾いた方
向に射出されるため、例えば窓部の光入射面がＳＬＤから射出される光の光軸に対して垂直な面である場合（例えば図１７参照）、プリズムの反射面で反射されて集光部に向かう光の光軸は、Ｚ軸に平行とならずにＺ軸に対して傾く（図１７の例ではＹ軸方向に傾く）。これにより、光源装置から射出される光の平行性が低下し、後段の光学系での光利用効率が低下する。

これに対して、光源装置１３００では、窓部３２の光入射面３１ａの垂線Ｐ１は、光源基板１０の主面１１ａの垂線方向から見て、半導体発光素子２０の光射出面の垂線Ｐ２に対して傾いているため、半導体発光素子２０から射出される光Ｌを窓部３２の光入射面３１ａにて垂線Ｐ２に沿って進行させることができる。これにより、プリズム３４の反射面３３ｂで反射された光Ｌの光軸を、Ｚ軸に平行とすることができる。したがって、光源装置から射出される光Ｌの各々が平行（または略平行）となり、例えば、窓部３２の光入射面が半導体発光素子２０の光射出面の垂線に対して平行である場合と比べて、後段の光学系での光利用効率を向上させることができる。なお、集光部４０のレンズ面４１は、光Ｌの光軸と中心が一致するように配置されている。

なお、図２０に示すように、光源装置１３００において、窓部３２の光入射面３１ａにレンズ面１３１０（レンズ形状）を形成してもよい。このような形態においても、同様に、光利用効率を向上させることができる。

４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、第４実施形態に係るプロジェクター１４００を模式的に示す図である。

プロジェクター１４００は、図２１に示すように、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂは、本発明に係る光源装置である。以下では、本発明に係る光源装置として光源装置１００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２１では、プロジェクター１４００を構成する筐体を省略し、光源装置１００を簡略化して図示している。

プロジェクター１４００は、さらに、均一化光学系１４０２Ｒ，１４０２Ｇ，１４０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）１４０８と、を含む。

光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光は、均一化光学系１４０２Ｒ，１４０２Ｇ，１４０２Ｂに入射する。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光は、均一化光学系１４０２Ｒ，１４０２Ｇ，１４０２Ｂによって光強度分布が均一化された光となる。均一化光学系１４０２Ｒ，１４０２Ｇ，１４０２Ｂは、例えば、レンズアレイと、集光レンズと、平行化レンズと、を含んで構成されている。レンズアレイ、集光レンズ、平行化レンズとは、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光を均一化するインテグレーター光学系を構成している。

各均一化光学系１４０２Ｒ，１４０２Ｇ，１４０２Ｂから射出された光は、各液晶ライトバルブ１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。

また、プロジェクター１４００は、液晶ライトバルブ１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂから射出された光を合成して投射レンズ１４０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１４０６を、含むことができる。

各液晶ライトバルブ１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂ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１４０６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、投射光学系である投射レンズ１４０８によりスクリーン１４１０上に投射され、液晶ライトバルブ１４０４Ｒ，１４０４Ｇ，１４０４Ｂによって形成された像（画像）が拡大されて表示される。

プロジェクター１４００では、入射光に対する高い耐光性を有し、かつ、材料選択の自由度を高めることができる光学素子を備えた光源装置１００を含むため、高い光利用効率を実現することができる。

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、液晶以外の透過型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、光源装置１００を、光源からの光を走査することにより、スクリーン上に所望の大きさの画像を表示させる、走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源にも適用することが可能である。

また、光源装置１００を、液晶ディスプレイのバックライトに適用することもできる。

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。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…光学素子、１０…光源基板、１１ａ…主面、１１ｂ…主面、１２…放熱板、２０…半導体発光素子、２２…光導波路、３０…折り曲げ部、３１ａ…光入射面、３１ｂ…光射出面、３２…窓部、３３ａ…光入射面、３３ｂ…反射面、３４…プリズム、４０…集光部、４１…レンズ面、５０…光学基板、５２…凹部、５４…支持部、１００…光源装置、１００Ｂ…青色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｒ…赤色光源、１０１…積層体、１０２…ベース層、１０４…第１クラッド層、１０６…活性層、１０８…第２クラッド層、１１０…第１電極、１１２…第２電極、２００…光源装置、２１０…レンズ面、３００…光源装置、３１０…回折光学素子、４００…光源装置、５００…光源装置、５１０…回折光学素子、６００…光源装置、６１０…レンズ面、７００…光源装置、８００…光源装置、８１０…レンズ面、９００…光源装置、９１０…回折光学素子、１０００…光源装置、１１００…光源装置、１１１０…回折光学素子、１２００…光源装置、１３００…光源装置、１３１０…レンズ面、１４００…プロジェクター、１４０２Ｂ…均一化光学系、１４０２Ｇ
…均一化光学系、１４０２Ｒ…均一化光学系、１４０４Ｂ…液晶ライトバルブ、１４０４Ｇ…液晶ライトバルブ、１４０４Ｒ…液晶ライトバルブ、１４０６…クロスダイクロイックプリズム、１４０８…投射レンズ、１４１０…スクリーン

Claims (19)

1. 基板と、
   前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子から射出された光が入射する窓部と、
   前記窓部を透過した光が入射し、かつ、当該窓部を透過した光を前記第１面から離れる方向に折り曲げるプリズムと、
   前記プリズムによって折り曲げられた光を集光する集光部と、
   を含み、
   前記窓部は、前記プリズムの材料よりも前記半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている、ことを特徴とする光源装置。
2. 前記窓部の光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光するレンズ面が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記窓部の光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光する回折光学素子が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記プリズムの反射面は、凹面である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記集光部は、回折光学素子である、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記プリズムと前記集光部とは、一体に構成されている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記窓部の光入射面の垂線は、前記第１面の垂線方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に対して傾いている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記半導体発光素子は、
   電流が注入されて光を発生させる活性層と、
   前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、
   を有し、
   前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
   前記光導波路は、前記活性層と前記第１クラッド層との積層方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に対して傾いて設けられ、
   前記半導体発光素子から射出された光は、前記窓部の光入射面で屈折して、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に沿って進行する、ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 前記半導体発光素子は、
   電流が注入されて光を発生させる活性層と、
   前記活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層と、
   を有し、
   前記活性層は、光を導波させる光導波路を構成し、
   前記光導波路は、前記活性層と前記第１クラッド層との積層方向から見て、前記半導体発光素子の光射出面の垂線に沿って設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
10. 前記窓部の材質は、無機材料である、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光源装置。
11. 前記プリズムの材質は、樹脂材料である、ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光源装置。
12. 基板と、
    前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子から射出された光を、前記第１面から離れる方向に折り曲げるプリズムと、
    前記プリズムによって折り曲げられた光を集光する集光部と、
    を含み、
    前記プリズムは、前記集光部の材料よりも前記半導体発光素子が射出する光の波長に対する耐光性が高い材料によって形成されている、ことを特徴とする光源装置。
13. 前記集光部は、回折光学素子である、ことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
14. 前記プリズムの光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光するレンズ面が形成されている、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の光源装置。
15. 前記プリズムの光入射面には、前記半導体発光素子から射出された光を集光する回折光学素子が形成されている、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の光源装置。
16. 前記プリズムの反射面は、凹面である、ことを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の光源装置。
17. 前記プリズムの材質は、無機材料である、ことを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の光源装置。
18. 前記集光部の材質は、樹脂材料である、ことを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の光源装置。
19. 請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出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、
    を含む、ことを特徴とするプロジェクター。

Images