WO2025005019A1 - Light-emitting device and light-emitting module - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light emitting device and a light emitting module.
- JP 2019-212752 A discloses a light-emitting device having a semiconductor laser element, a package, and a lens member, in which the semiconductor laser element is disposed within the sealed space of the package, and the lens member is bonded to the package outside the sealed space of the package.
- This article discloses an invention that solves the problem of creating a small light-emitting device.
- the light emitting device disclosed in the embodiment includes a substrate having a base having a first upper surface and a frame having a second upper surface, a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and emitting light in an elliptical far-field pattern, and a lid having an upper surface, a lower surface bonded to the second upper surface, and a cylindrical lens surface formed on the lower surface side so as to be recessed toward the upper surface, the semiconductor laser element being disposed in a sealed space surrounded by the substrate and the lid, and the lid further diffuses the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element and incident on the cylindrical lens surface, causing it to be emitted from the upper surface.
- the light emitting module disclosed in the embodiment includes the above-mentioned light emitting device, a first light emitting device that does not include a wave plate, a second light emitting device that further includes a wave plate in addition to the above-mentioned light emitting device, and a light guide plate into which the light emitted from the first light emitting device and the light emitted from the second light emitting device are incident with their polarization directions aligned.
- a small light emitting device can be realized.
- FIG. 1 is a perspective view of a light emitting device according to a first embodiment, a sixth embodiment, and a seventh embodiment.
- FIG. 1 is a side view of a light emitting device according to a first embodiment, a second embodiment, a sixth embodiment, and a seventh embodiment.
- 3 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the first embodiment taken along line III-III in FIG. 1.
- 4 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the first embodiment, the sixth embodiment, and the seventh embodiment taken along line IV-IV in FIG.
- FIG. 2 is a top view showing a see-through state of a lid in the light-emitting device according to the first and second embodiments.
- FIG. 4 is an enlarged view of the rectangular dashed line portion in FIG. 3 .
- 3 is a diagram for explaining an example of an optical path of light in the light emitting device according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the optical path of light in the light emitting device according to the first embodiment.
- FIG. FIG. 13 is a perspective view of the cover according to each embodiment except for the sixth embodiment, as viewed from the side on which the lens surface is provided.
- FIG. 13 is a top view of the cover according to each embodiment except for the sixth embodiment, as viewed from the side on which the lens surface is provided.
- FIG. 13 is a perspective view showing the structure inside the package of the light emitting device according to each embodiment except for the seventh embodiment.
- FIG. 13 is a top view showing the structure inside the package of the light emitting device according to each embodiment except for the seventh embodiment.
- FIG. 4 is a bottom view of the package according to each embodiment.
- 3 is a top view showing an arrangement of a semiconductor laser element and a submount according to each embodiment.
- FIG. FIG. 2 is a side view showing an arrangement of the semiconductor laser element and the submount according to each embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a perspective view of a light emitting device according to a third embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a third embodiment.
- FIG. 13 is a top view of a light emitting device according to a fourth embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment. 13 is a schematic diagram of a light-emitting module according to a fifth embodiment. FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a sixth embodiment. FIG. 13 is a diagram showing the light intensity distribution of the first light of the light emitting device according to the sixth embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a light intensity distribution of a second light of the light emitting device according to the sixth embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a more uniform light intensity distribution of light emitted from the light emitting device according to the sixth embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a seventh embodiment.
- polygons such as triangles and quadrangles are referred to as polygons, including shapes in which the corners have been processed by rounding, chamfering, removing corners, rounding, etc. Furthermore, shapes in which processing has been applied to the middle part of a side, not just the corners (edges), are also referred to as polygons. In other words, shapes that have been partially processed while retaining the base polygon are included in the interpretation of "polygon" described in this specification and claims.
- directions such as the X direction, Y direction, and Z direction may be indicated by arrows.
- the directions of these arrows are consistent between multiple drawings relating to the same embodiment.
- the direction of the arrow marked with X, Y, and Z is the positive direction
- the opposite direction is the negative direction.
- a direction marked with X at the end of an arrow is the X direction and is also the positive direction.
- a direction that is both the X direction and the positive direction is referred to as the "positive X direction”
- the opposite direction is referred to as the "negative X direction.”
- X direction it is meant to include both the positive and negative directions.
- the description describing "one or each" object is a description that combines a description of one object in an embodiment with one object, a description of one object in an embodiment with multiple objects, and a description of each of the multiple objects in an embodiment with multiple objects. Therefore, the description describing "one or each" object supports all of the following: in an embodiment with one object, this one object has explanatory content; in an embodiment with multiple objects, at least one of these objects has explanatory content; in an embodiment with multiple objects, each of these multiple objects has explanatory content; and in an embodiment with one or multiple objects, all of the objects have explanatory content.
- component refers to an object that is physically handled as a single unit.
- An object that is physically handled as a single unit can also be said to be an object that is handled as a single part in the manufacturing process.
- a “part” refers to an object that does not need to be physically handled as a single unit.
- “part” is used when referring to a portion of a single component, or when referring to multiple components collectively as a single object.
- FIGS. 1 to 13 are drawings for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 1.
- FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 1.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 1.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1. The rectangular dashed lines indicate the area shown in an enlarged manner in FIG. 6A.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. The wiring 60 is omitted from the cross-sectional views of FIGS. 3 and 4.
- FIG. 5 is a top view of the light emitting device 1 with the lid 14 in a transparent state. The lid 14 is shown by a dotted line.
- FIG. 6A is an enlarged view of the dashed rectangular portion in FIG. 3.
- FIG. 6B is a diagram for explaining an example of the optical path LP of light in the light emitting device 1.
- FIG. 6C is a diagram for explaining another example of the optical path LP of light in the light emitting device 1.
- the optical path LP is shown by a wavy line in FIGS. 6B and 6C.
- a virtual plane passing through the first inner side surface 11E1 of the frame portion 11N and parallel to the first inner side surface 11E1 is indicated by a broken line.
- Fig. 7 is a perspective view of the cover 14 as viewed from the side on which the lens surface 14M is provided.
- Fig. 8 is a top view of the cover 14 as viewed from the side on which the lens surface is provided. In Figs. 7 and 8, the optical axis LA of the lens surface 14M is indicated by a dotted line.
- Fig. 9 is a perspective view showing the internal structure of the package of the light emitting device 1.
- Fig. 10 is a top view showing the internal structure of the package of the light emitting device 1.
- Fig. 11 is a bottom view of the package 10.
- Fig. 12 is a top view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- Fig. 13 is a side view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- the light emitting device 1 comprises a number of components. These components include a package 10, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40, one or more protective elements 50, and a number of wirings 60.
- the light emitting device 1 may include other components.
- the light emitting device 1 may include a semiconductor laser element in addition to the one or more semiconductor laser elements 20.
- the light emitting device 1 may not include some of the components listed here.
- the package 10 includes a base body 11 and a lid body 14.
- the lid body 14 is joined to the base body 11 to form the package 10.
- An internal space in which other components are disposed is defined in the package 10.
- This internal space is a closed space surrounded by the base body 11 and the lid body 14.
- this internal space can be a space that is sealed in a vacuum or airtight state.
- the outer edge shape of the package 10 is rectangular.
- This rectangle can be a rectangle having long and short sides.
- the short side direction of this rectangle is the same as the X direction
- the long side direction is the same as the Y direction. Note that when viewed from above, the outer edge shape of the package 10 does not have to be rectangular.
- an internal space is formed in which other components are arranged.
- the first top surface 11A of the package 10 is part of the area that defines the internal space.
- each of the inner sides 11E and the bottom surface 14B of the package 10 are part of the area that defines the internal space.
- the base 11 has a first upper surface 11A and a lower surface 11B.
- the base 11 has a second upper surface 11C.
- the base 11 has one or more outer surfaces 11D.
- the base 11 has one or more inner surfaces 11E.
- the one or more outer surfaces 11D intersect with the second upper surface 11C.
- the one or more outer surfaces 11D intersect with the lower surface 11B.
- the one or more inner surfaces 11E intersect with the second upper surface 11C.
- the outer edge shape of the base 11 is rectangular.
- the outer edge shape of the base 11 is the outer edge shape of the package 10.
- the outer edge shape of the first top surface 11A is rectangular. This rectangle can be a rectangle having long and short sides. The long side direction of the first top surface 11A and the long side direction of the outer edge shape of the base 11 are parallel. Note that when viewed from above, the outer edge shape of the first top surface 11A does not have to be rectangular.
- the first top surface 11A is surrounded by the second top surface 11C.
- the second top surface 11C is an annular surface that surrounds the first top surface 11A when viewed from above.
- the second top surface 11C is a rectangular annular surface.
- the frame defined by the inner edge of the second top surface 11C is referred to as the inner frame of the second top surface 11C
- the frame defined by the outer edge of the second top surface 11C is referred to as the outer frame of the second top surface 11C.
- the base 11 has a recess surrounded by a frame by the second top surface 11C.
- the recess defines a portion of the base 11 that is recessed below the second top surface 11C.
- the first top surface 11A is part of the recess.
- One or more inner surfaces 11E are part of the recess.
- the second top surface 11C is located above the first top surface 11A.
- the base 11 has one or more step portions 11F.
- the step portion 11F has an upper surface 11G and a side surface 11H that intersects with the upper surface 11G and extends downward from the upper surface 11G.
- one step portion 11F has only one upper surface 11G and one side surface 11H.
- the upper surface 11G intersects with the inner surface 11E.
- the side surface 11H intersects with the first upper surface 11A.
- the or each step portion 11F is provided inside the inner frame of the second top surface 11C when viewed from above.
- the or each step portion 11F is formed along a part or all of the inner side surface 11E when viewed from above.
- the side surface 11H is an inner side surface, but the side surface 11H and the inner side surface 11E are different surfaces.
- the or each inner side surface 11E and the or each side surface 11H are perpendicular to the first top surface 11A.
- the perpendicular allows for a difference of ⁇ 3 degrees.
- the one or more step portions 11F may include a first step portion 11F1 and a second step portion 11F2.
- the first step portion 11F1 and the second step portion 11F2 are provided at positions where their respective side surfaces 11H face each other.
- the first step portion 11F1 and the second step portion 11F2 are provided on the short side of the inner frame of the second upper surface 11C.
- the base 11 has a base portion 11M and a frame portion 11N.
- the base portion 11M and the frame portion 11N may be made of different materials.
- the base 11 may be configured to include a base member corresponding to the base portion 11M and a frame member corresponding to the frame portion 11N.
- the base portion 11M includes a first upper surface 11A.
- the frame portion 11N includes a second upper surface 11C.
- the frame portion 11N includes one or more outer surfaces 11D and one or more inner surfaces 11E.
- the frame portion 11N includes one or more step portions 11F.
- the underside of the base 11M constitutes a part or all of the area of the underside 11B of the base 11.
- the underside of the frame 11N constitutes the remaining area of the underside 11B of the base.
- the base 11 has a plurality of wiring portions 12A.
- the plurality of wiring portions 12A includes one or more first wiring portions 12A1 arranged in the internal space of the package 10 and one or more second wiring portions 12A2 provided on the outer surface of the package 10.
- One or each of the first wiring portions 12A1 is provided on the upper surface 11G of the step portion 11F.
- the base 11 has one or more first wiring portions 12A1 provided on the upper surface 11G of the first step portion 11F1.
- the base 11 has one or more first wiring portions 12A1 provided on the upper surface 11G of the second step portion 11F2.
- One or each of the second wiring parts 12A2 is provided on the bottom surface 11B of the package 10.
- One or each of the second wiring parts 12A2 is provided on the bottom surface of the frame part 11N. Note that the second wiring parts 12A2 may be provided on an outer surface other than the bottom surface 11B of the package 10.
- the base 11 When the base 11 is divided into two regions by a virtual line passing through the side surface 11H of the first step portion 11F1 and parallel to this side surface 11H, the base 11 has one or more second wiring portions 12A2 provided on the lower surface 11B of the base 11 in the region that includes the upper surface 11G of the first step portion 11F1.
- the base 11 When the base 11 is divided into two regions by a virtual line passing through the side surface 11H of the second step portion 11F2 and parallel to this side surface 11H in a top view, the base 11 has one or more second wiring portions 12A2 provided on the bottom surface 11B of the base 11 in the region that includes the top surface 11G of the second step portion 11F2.
- one or each of the first wiring parts 12A1 is electrically connected to the second wiring part 12A2.
- One or more of the first wiring parts 12A1 are electrically connected to different second wiring parts 12A2.
- the base 11 has a bonding pattern 13A.
- the bonding pattern 13A is provided on the second upper surface 11C.
- the bonding pattern 13A is provided in a ring shape.
- the bonding pattern 13A is provided in a rectangular ring shape. In a top view, the first upper surface 11A is surrounded by the bonding pattern 13A.
- the base 11 can be formed, for example, using ceramic as the main material.
- ceramics that can be the main material of the base 11 include aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, and silicon carbide.
- the main material refers to the material that occupies the largest proportion of the mass or volume of the target formation. Note that when the target formation is formed from a single material, that material is the main material. In other words, when a material is the main material, it includes the possibility that the proportion of that material could be 100%.
- the base 11 may be formed using a base member and a frame member that are formed using different main materials.
- the base member may be formed using, for example, a material with excellent heat dissipation properties as the main material, such as a metal or a composite containing a metal, graphite, or diamond.
- metals that are the main material of the base member include copper, aluminum, or iron.
- composites containing a metal that are the main material of the base member include copper molybdenum or copper tungsten.
- the frame member may be formed, for example, using, for example, a ceramic listed above as the main material of the base 11 as the main material.
- the wiring section 12A can be formed, for example, using a metal material as the main material.
- the metal material that is the main material of the wiring section 12A include elemental metals such as Cu, Ag, Ni, Au, Ti, Pt, Pd, Cr, and W, or alloys containing these metals.
- the wiring section 12A can be composed of, for example, one or more metal layers.
- the bonding pattern 13A can be formed, for example, using a metal material as the main material.
- the metal material that is the main material of the bonding pattern 13A include elemental metals such as Cu, Ag, Ni, Au, Sn, Ti, and Pd, or alloys containing these metals.
- the bonding pattern 13A can be composed of, for example, one or more metal layers.
- the lid 14 has an upper surface 14A, a lower surface 14B, and a lens surface 14M.
- the lid 14 also has one or more side surfaces 14C.
- the lid 14 is configured in a shape in which a lens surface is provided on one surface of a rectangular flat plate.
- the outer edge shape of the lid 14 is rectangular when viewed from above. This rectangle can be a rectangle with long and short sides. When viewed from above, the long side direction of the outer edge shape of the lid 14 and the long side direction of the outer edge shape of the base 11 are parallel to each other. Note that when viewed from above, the outer edge shape of the lid 14 does not have to be rectangular.
- Lens surface 14M of cover 14 is formed on the lower surface 14B side.
- Lens surface 14M is formed concave toward upper surface 14A.
- Lens surface 14M is formed above an imaginary plane that includes and is parallel to lower surface 14B.
- Lens surface 14M is a concave lens surface that is concave upward from lower surface 14B.
- Lens surface 14M is a cylindrical lens surface. Therefore, lens surface 14M has no curvature in a certain direction. In other words, lens surface 14M has zero curvature in this certain direction. Note that lens surface 14M does not have to be a cylindrical lens surface that has no curvature in a certain direction in the strict sense. Due to manufacturing reasons, it is possible that the lens surface 14M may have a slight curvature in this certain direction. In the illustrated lens surface 14M of the lid body 14, the direction in which it has substantially no curvature is the same as the X direction.
- Lens surface 14M has a curvature in a first direction.
- Lens surface 14M has no curvature in a second direction perpendicular to the first direction.
- Lens surface 14M has a curvature in the long side direction of lid body 14.
- Lens surface 14M has no curvature in the short side direction of lid body 14.
- the first direction is the same as the Y direction
- the second direction is the same as the X direction. Note that lens surface 14M may have a curvature in the second direction.
- the optical axis of the curved lens surface in the first direction is referred to as the optical axis LA of the lens on lens surface 14M.
- the optical axis LA of the lens appears as a straight line extending in the second direction. In other words, any point on this straight line may be referred to as the optical axis LA of the lens.
- the lens surface 14M is located at the uppermost point where the lens optical axis LA passes.
- the lens surface 14M is formed in the lid 14 so that it is concave upward.
- the thickness of the lid 14 is at its thinnest at the optical axis LA of the lens surface 14M.
- the distance from the bottom surface 14B of the lid 14 to the optical axis of the lens surface 14M is 20% or more and 60% or less of the width (thickness) from the top surface 14A to the bottom surface 14B of the lid 14.
- the greater this distance the larger the area over which the lens surface 14M is formed can be secured, making it easier for light to be incident on the lens surface 14M.
- the thickness of the lid 14 is not constant but varies, the thinner parts may be more susceptible to damage than the thicker parts. Taking these factors into consideration, the above-mentioned range of 20% or more and 60% or less may be an example of an appropriate numerical range for the shape of the lid 14 shown in the figure.
- the width of lens surface 14M of lid body 14 is 30% or more and 80% or less of the width of lid body 14.
- the larger this width of lens surface 14M the easier it is for light to be incident on lens surface 14M.
- the larger this width of lens surface 14M the lower the overall strength of lid body 14 may be. Taking these factors into consideration, the above-mentioned range of 30% or more and 80% or less may be an example of an appropriate numerical range for the shape of lid body 14 shown in the figure.
- the width of lens surface 14M of lid body 14 is 20% or more and 70% or less of the width of lid body 14.
- the ratio of the width of lens surface 14M to the width of cover body 14 in the first direction is smaller than the ratio of the width of lens surface 14M to the width of cover body 14 in the second direction.
- the width of lens surface 14M in the first direction is larger than the width of lens surface 14M in the second direction.
- the optical axis LA of lens surface 14M does not overlap with the midpoint of the width of lid body 14 in the first direction.
- the optical axis LA of lens surface 14M is located in one of the regions when lid body 14 is divided into two regions by a line that passes through the midpoint of the width of lid body 14 in the first direction and is parallel to the second direction. Furthermore, when this one region is further divided into two regions by a line that passes through the midpoint of the width of this one region in the first direction and is parallel to the second direction, the optical axis LA of lens surface 14M is located in region R1 closer to the midpoint of the width of lid body 14 in the first direction.
- the cover 14 further has one or more first inner surfaces 14D1.
- the one or each of the first inner surfaces 14D1 is connected to the lens surface 14M.
- the one or each of the first inner surfaces 14D1 is connected to the bottom surface 14B.
- the one or each of the first inner surfaces 14D1 is not a surface having an effective lens function.
- the one or each of the first inner surfaces 14D1 is an inner surface that extends in the second direction when viewed from above.
- the one or each of the first inner surfaces 14D1 is an edge located at the end of the lens surface 14M in the first direction and intersects with an edge extending in the second direction.
- the one or more first inner surfaces 14D1 include a first inner surface 14D1 located at an end of the lens surface 14M in the positive Y direction and intersecting with a side extending in the second direction. Furthermore, the one or more first inner surfaces 14D1 include a first inner surface 14D1 located at an end of the lens surface 14M in the negative Y direction and intersecting with a side extending in the second direction. For example, if the positive Y direction is the first direction, the negative Y direction can be said to be the direction opposite to the first direction.
- the width of the first inner surface 14D1 is more than 0% and not more than 30% of the distance from the bottom surface 14B of the lid body 14 to the optical axis LA of the lens surface 14M. As this width of the first inner surface 14D1 increases, the lid body 14 becomes thinner, so it may be preferable not to make this width too large. Alternatively, if one tries to maintain the thickness of the lid body 14, the width of the lens surface 14M in the first direction will become smaller. For the shape of the lid body 14 shown in the figure, it may be preferable to make the width of the first inner surface 14D1 not more than 30%.
- the or each first inner surface 14D1 extends vertically upward relative to the bottom surface 14B. Note that "vertical” here includes a difference of ⁇ 5 degrees.
- the cover 14 further has two second inner surfaces 14D2.
- One or each of the second inner surfaces 14D2 is connected to the lens surface 14M.
- the one or each of the second inner surfaces 14D2 is connected to the optical axis of the lens surface 14M at the outer edge of the lens surface 14M.
- the one or each of the second inner surfaces 14D2 is connected to the bottom surface 14B.
- the one or each of the second inner surfaces 14D2 does not have an effective lens function.
- the one or each of the second inner surfaces 14D2 is an inner surface that extends in the first direction when viewed from above.
- One or each of the second inner surfaces 14D2 extends obliquely upward relative to the bottom surface 14B.
- the angle between the bottom surface 14B and the second inner surface 14D2 is an obtuse angle. Therefore, in a top view, the side connecting the second inner surface 14D2 and the lens surface 14M does not overlap with the bottom surface 14B.
- the width of the lens surface 14M in the second direction is shortest at a position passing through the optical axis of the lens surface 14M.
- the lid 14 is bonded to the base 11.
- the bottom surface 14B of the lid 14 is bonded to the second top surface 11C of the base 11.
- the lid 14 is bonded to the bonding pattern 13A of the base 11.
- the lid 14 is bonded to the base 11 via an adhesive.
- a portion of the lens surface 14M overlaps with the second upper surface 11C of the base 11 in a top view.
- a portion of the lens surface 14M overlaps with the bonding pattern 13A of the base 11 in a top view.
- a portion of the outer edge of the lens surface 14M is located inside the outer surface 11D and outside the inner surface 11E of the base 11 in a top view.
- the width in the first direction of the area where the lens surface 14M and the second upper surface 11C overlap in a top view is more than 0% and not more than 15% of the width in the first direction of the lens surface 14M. By limiting this width, it becomes easier to ensure an area where the second upper surface 11C and the lower surface 14B are bonded via adhesive.
- the one or more first inner surfaces 14D1 of the lid 14 include a first inner surface 14D1 that overlaps with the second upper surface 11C in a top view.
- the lens surface 14M does not extend to the lower surface 14B, so that the area where the second upper surface 11C of the base 11 and the lower surface 14B of the lid 14 overlap in a top view can be increased, and poor bonding between the base 11 and the lid 14 can be suppressed.
- the first inner surface 14D1 can prevent the adhesive used for bonding from reaching the lens surface 14M.
- the one or more inner surfaces 11E of the base 11 include an inner surface 11E that overlaps with the lens surface 14M in a top view. There is only one inner surface 11E that overlaps with the lens surface 14M in a top view. This inner surface 11E is referred to as the first inner surface 11E1 of the base 11. It can be said that the inner surfaces 11E other than the first inner surface 11E1 do not overlap with the lens surface 14M in a top view. Note that the base 11 may have an inner surface 11E that overlaps with the lens surface 14M in a top view in addition to the first inner surface 11E1.
- the lens surface 14M does not overlap with the bonding pattern 13A provided on the second upper surface 11C.
- the first inner surface 14D1 of the lid 14 does not overlap with the bonding pattern 13A.
- the lid body 14 has translucency, which allows light to pass through.
- translucency means that the transmittance of light incident on the lid body 14 is 80% or more.
- the lid body 14 may have a non-translucent region (a region that does not have translucency) in part.
- the lid 14 can be formed, for example, using glass as the main material.
- the lid 14 can also be formed, for example, using sapphire as the main material.
- the outer edge shape of the base 11 is wider in the first direction than in the second direction when viewed from above.
- the inner edge shape of the second upper surface 11C is wider in the first direction than in the second direction when viewed from above.
- the semiconductor laser element 20 has an upper surface 21A, a lower surface 21B, and a plurality of side surfaces 21C.
- the shape of the upper surface 21A is a rectangle having long sides and short sides.
- the outer shape of the semiconductor laser element 20 in the top view is a rectangle having long sides and short sides. Note that the shape of the upper surface 21A and the outer shape of the semiconductor laser element 20 in the top view are not limited to this.
- the semiconductor laser element 20 has a light emitting surface 22 that emits light.
- the side surface 21C can be the light emitting surface 22.
- the side surface 21C that becomes the light emitting surface 22 intersects with a short side of the top surface 21A.
- the top surface 21A can be the light emitting surface 22.
- the semiconductor laser element 20 can be a single-emitter semiconductor laser element with one emitter. Also, the semiconductor laser element 20 can be a multi-emitter semiconductor laser element with multiple emitters.
- a semiconductor laser element that emits blue light can be used as the semiconductor laser element 20.
- a semiconductor laser element that emits green light can be used as the semiconductor laser element 20.
- a semiconductor laser element that emits red light can be used as the semiconductor laser element 20.
- a semiconductor laser element that emits light of other colors or wavelengths may also be used as the semiconductor laser element 20.
- blue light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 420nm to 494nm.
- Green light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 495nm to 570nm.
- Red light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 605nm to 750nm.
- the semiconductor laser element 20 that emits blue light or the semiconductor laser element 20 that emits green light there is a semiconductor laser element that includes a nitride semiconductor.
- a nitride semiconductor for example, GaN-based semiconductors such as GaN, InGaN, and AlGaN can be used.
- the semiconductor laser element 20 that emits red light there are semiconductor laser elements that include InAlGaP-based, GaInP-based, and GaAs-based semiconductors such as GaAs and AlGaAs.
- the semiconductor laser element 20 emits directional laser light. Diverging light with a spreading property is emitted from the light emission surface 22 (emitting end surface) of the semiconductor laser element 20.
- the light emitted from the semiconductor laser element 20 forms an elliptical far-field pattern (hereinafter referred to as "FFP") in a plane parallel to the light emission surface 22.
- the FFP refers to the shape and light intensity distribution of the emitted light at a position away from the light emission surface of the semiconductor laser element.
- the light passing through the center of the elliptical shape of the FFP in other words, the light with the peak intensity in the light intensity distribution of the FFP, is referred to as the light traveling along the optical axis or the light passing through the optical axis.
- the light having an intensity of 1/e2 or more with respect to the peak intensity value is referred to as the main part of the light.
- the shape of the FFP of the light emitted from the semiconductor laser element 20 is an ellipse in which the stacking direction is longer than the direction perpendicular to the stacking direction on a plane parallel to the light emission surface 22.
- the stacking direction is the direction in which multiple semiconductor layers including the active layer are stacked in the semiconductor laser element 20.
- the direction perpendicular to the stacking direction can also be called the surface direction of the semiconductor layers.
- the long axis direction of the elliptical shape of the FFP can also be called the fast axis direction of the semiconductor laser element 20, and the short axis direction can also be called the slow axis direction of the semiconductor laser element 20.
- the spread angle of light of 1/ e2 of the peak light intensity based on the light intensity distribution of the FFP is defined as the spread angle of light of the semiconductor laser element 20.
- the spread angle of light is indicated by the angle formed by light of the peak light intensity (light passing through the optical axis) and light of the light intensity of 1/ e2 of the peak light intensity.
- the spread angle of light may also be obtained from the light intensity of half the peak light intensity, for example.
- the term "spread angle of light” refers to the spread angle of light at the light intensity of 1/ e2 of the peak light intensity.
- the divergence angle of the light emitted from the semiconductor laser element 20 in the fast axis direction can be 15 degrees or more and less than 40 degrees.
- the divergence angle of this light in the slow axis direction can be more than 0 degrees and less than 10 degrees.
- the divergence angle of this light in the fast axis direction is greater than the divergence angle of the light in the slow axis direction.
- the spread angle in the fast axis direction of blue light emitted from the semiconductor laser element 20 can be 15 degrees or more and less than 30 degrees, and the spread angle in the slow axis direction can be 2 degrees or more and less than 10 degrees.
- the spread angle in the fast axis direction of green light emitted from the semiconductor laser element 20 can be 15 degrees or more and less than 30 degrees, and the spread angle in the slow axis direction can be 2 degrees or more and less than 10 degrees.
- the spread angle in the fast axis direction of red light emitted from the semiconductor laser element 20 can be 20 degrees or more and less than 40 degrees, and the spread angle in the slow axis direction can be 3 degrees or more and less than 10 degrees.
- the submount 30 has an upper surface 31A, a lower surface 31B, and one or more side surfaces 31C.
- the upper surface 31A can be said to be a mounting surface on which other components are mounted.
- the shape of the upper surface 31A is rectangular. This rectangle of the upper surface 31A can have short sides and long sides. Note that the shape of the upper surface 31A does not have to be rectangular.
- the outer shape of the submount 30 when viewed from above is rectangular. This rectangle of the submount 30 may have short sides and long sides. Note that the outer shape of the submount 30 when viewed from above does not have to be rectangular.
- the submount 30 may have an outer shape in which the length in one direction when viewed from above (hereinafter, this direction will be referred to as the short side direction of the submount 30) is smaller than the length in the direction perpendicular to that (hereinafter, this direction will be referred to as the long side direction of the submount 30).
- the short side direction is the same as the X direction
- the long side direction is the same as the Y direction.
- the submount 30 may be configured to include a substrate 32A and an upper metal member 32B.
- the submount 30 may further be configured to include a lower metal member 32C.
- the upper metal member 32B is provided on the upper surface side of the substrate 32A.
- the lower metal member 32C is provided on the lower surface side of the substrate 32A.
- the submount 30 further includes a wiring layer 33.
- the wiring layer 33 is provided on the upper metal member 32B.
- Substrate 32A is insulating.
- Substrate 32A is made of, for example, silicon nitride, aluminum nitride, or silicon carbide. It is advisable to select ceramic, which has relatively good heat dissipation properties (high thermal conductivity), as the main material for substrate 32A.
- the upper metal member 32B is primarily made of a metal such as copper or aluminum.
- the upper metal member 32B has one or more metal layers.
- the upper metal member 32B may have multiple metal layers made primarily of different metals.
- the lower metal member 32C is primarily made of a metal such as copper or aluminum.
- the lower metal member 32C has one or more metal layers.
- the lower metal member 32C may have multiple metal layers made primarily of different metals.
- the wiring layer 33 can be formed using a metal.
- the wiring layer 33 can be formed using AuSn solder (a metal layer of AuSn).
- the length of the submount 30 in the short side or lateral direction is 700 ⁇ m or more and 1400 ⁇ m or less.
- the length of the submount 30 in the long side or longitudinal direction is 1200 ⁇ m or more and 2700 ⁇ m or less.
- the difference between the length of the submount 30 in the longitudinal direction and the length of the submount 30 in the lateral direction is 100 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
- the thickness of the submount 30 (width in the direction perpendicular to the upper surface 31A) is 200 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
- the thickness of the substrate 32A is 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
- the thickness of the upper metal member 32B is 25 ⁇ m or more and 75 ⁇ m or less.
- the thickness of the lower metal member 32C is 25 ⁇ m or more and 75 ⁇ m or less.
- the thickness of the wiring layer 33 is 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the reflecting member 40 has a lower surface 41A and a light reflecting surface 41B that reflects light.
- the light reflecting surface 41B is inclined with respect to the lower surface 41A.
- a straight line connecting the lower end and the upper end of the light reflecting surface 41B is inclined with respect to the lower surface 41A.
- the angle at which the light reflecting surface 41B is inclined with respect to the lower surface 41A is referred to as the inclination angle of the light reflecting surface 41B.
- Light reflecting surface 41B is a flat surface. Note that light reflecting surface 41B may be a curved surface. The inclination angle of light reflecting surface 41B is 45 degrees. Note that the inclination angle of light reflecting surface 41B does not have to be 45 degrees.
- the main material of the reflective member 40 can be glass or metal. It is advisable to use a heat-resistant material as the main material of the reflective member 40.
- the main material can be, for example, glass such as quartz or BK7 (borosilicate glass), or metal such as Al.
- the reflective member 40 can also be formed using Si as the main material.
- the light reflecting surface 41B can be formed from the main material.
- the general shape of the reflecting member 40 may be formed from the main material, and the light reflecting surface 41B may be formed on the surface of the general shape.
- the light reflecting surface 41B can be formed using, for example, a metal layer such as Ag or Al, or a dielectric multilayer film such as Ta2O5 / SiO2 , TiO2 / SiO2 , or Nb2O5 / SiO2 .
- the light reflecting surface 41B has a reflectance of 90% or more for the peak wavelength of light irradiated onto the light reflecting surface 41B. This reflectance may also be 95% or more. This reflectance can also be 99% or more. The light reflectance is 100% or less or is less than 100%.
- the protective element 50 has an upper surface 51A, a lower surface 51B, and one or more side surfaces 51C.
- the protective element 50 has a rectangular parallelepiped shape. However, the protective element 50 does not have to have a rectangular parallelepiped shape.
- the protective element 50 is intended to prevent an excessive current from flowing through a particular element (e.g., a semiconductor laser element) and causing the element to be destroyed.
- An example of the protective element 50 is a Zener diode.
- a Zener diode made of Si can be used.
- the wiring 60 is a linear conductive material having joints at both ends. The joints at both ends become joints with other components.
- the wiring 60 is used for electrical connection between two components.
- the wiring 60 is, for example, a metal wire. Examples of the metal that can be used include gold, aluminum, silver, and copper.
- the or each semiconductor laser element 20 is disposed on the base 11.
- the or each semiconductor laser element 20 is disposed on the first upper surface 11A.
- the or each semiconductor laser element 20 is disposed in the internal space of the package 10.
- the or each semiconductor laser element 20 is disposed in a sealed space surrounded by the base 11 and the lid 14.
- Light emitted from one or each semiconductor laser element 20 is incident on the lens surface 14M of the cover 14.
- the light emitted from the semiconductor laser element 20 is incident on the lens surface 14M so that the fast axis direction of the light is parallel to the first direction of the lens surface 14M.
- the light emitted from the semiconductor laser element 20 is incident on the lens surface 14M so that the slow axis direction of the light is parallel to the second direction of the lens surface 14M.
- Lens surface 14M has a curvature in the first direction that diffuses the light emitted from semiconductor laser element 20 and incident on lens surface 14M.
- Cover 14 further diffuses the fast axis direction of the light emitted from semiconductor laser element 20 and incident on lens surface 14M, causing it to exit from top surface 14A.
- ⁇ 1 the spread angle in the fast axis direction of the light about to enter lens surface 14M
- ⁇ 2 the spread angle in the fast axis direction of the light emitted from top surface 14A
- ⁇ 2 is larger than ⁇ 1. This allows light to be emitted from light emitting device 1 at a spread angle in the fast axis direction that is larger than the spread angle of light emitted from light exit surface 22 of semiconductor laser element 20.
- ⁇ 2 is greater than 1.0 and less than or equal to 2.5 times ⁇ 1.
- the curvature of the lens increases and the thickness of the lid 14 at the optical axis of the lens becomes thinner.
- the value may be preferable to set the value to 2.5 times or less.
- the spread angle in the fast axis direction of the light emitted from the lid 14 is 1.1 to 2.5 times the spread angle in the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element 20.
- the spread angle ( ⁇ 2) in the fast axis direction of the light emitted from the lid 14 is 38 degrees to 95 degrees.
- the spread angle ( ⁇ 2) in the fast axis direction of blue light emitted from the semiconductor laser element 20 and the lid body 14 can be 38 degrees or more and 95 degrees or less.
- the spread angle ( ⁇ 2) in the fast axis direction of green light emitted from the semiconductor laser element 20 and the lid body 14 can be 38 degrees or more and 95 degrees or less.
- the spread angle ( ⁇ 2) in the fast axis direction of red light emitted from the semiconductor laser element 20 and the lid body 14 can be 49 degrees or more and 95 degrees or less.
- Lens surface 14M diffuses the light emitted from semiconductor laser element 20 and incident on lens surface 14M less in the second direction than in the first direction.
- the spread angle in the slow axis direction of the light incident on lens surface 14M is ⁇ 3 and the spread angle in the slow axis direction of the light emitted from top surface 14A is ⁇ 4, then the value obtained by dividing ⁇ 4 by ⁇ 3 ( ⁇ 4/ ⁇ 3) is smaller than the value obtained by dividing ⁇ 2 by ⁇ 1 ( ⁇ 2/ ⁇ 1).
- lens surface 14M does not have a curvature in the second direction, ⁇ 4 and ⁇ 3 are equal, and the value of ⁇ 4/ ⁇ 3 is 1. It is preferable that the value of ⁇ 4/ ⁇ 3 is 1 or less.
- light emitted from semiconductor laser element 20 as diverging light may be made to narrow by being incident on lens surface 14M, and then emitted from cover body 14.
- lens surface 14M When using lens surface 14M to collimate light or focus it at a desired point, precision in the mounting position of lens surface 14M is required. On the other hand, when realizing a sealed space by joining lid body 14 and base 11, sufficient adhesion between base 11 and lid body 14 is required to prevent gas from entering. When precision in the mounting position is required, it is preferable to adjust the position, but there are cases where sufficient positional precision cannot be achieved to achieve sufficient adhesion. Providing lens surface 14M for the purpose of diffusion rather than collimation or focusing at a specific position is compatible with achieving both a sealed space and lens function in lid body 14.
- lens surface 14M a cylindrical lens surface, it is possible to concentrate the lens action in a specific direction.
- the objective is only to diffuse the light in the fast axis direction, and there is no need to pay special attention to optical control in the slow axis direction.
- This type of optical control is also compatible with not only realizing a sealed space in lid body 14, but also providing a lens function by lens surface 14M.
- lens surface 14M does not have to be a cylindrical lens surface, and may have a curvature in the second direction for the purpose of suppressing the spread of light, rather than for the purpose of concentrating light on a specific point.
- the first direction of the lens surface 14M and the fast axis direction of the light incident on the lens surface 14M are parallel, but the parallelism here allows an angle of 5 degrees or more between the first direction and the fast axis direction of the light. Furthermore, it is preferable that the parallelism here be 7 degrees or less even if an angle is created between the first direction and the fast axis direction of the light.
- the semiconductor laser element 20 emits light from each of a plurality of emitters.
- the plurality of emitters has a first emitter and a second emitter, and a first light is emitted from the first emitter and a second light is emitted from the second emitter.
- the fast axis directions of the first light and the second light are parallel to each other and aligned in the slow axis direction.
- Lens surface 14M which is a cylindrical surface, has no curvature in the second direction, and the cross-sectional shape of the lens surface in the first direction is uniform in the second direction. Therefore, the lens effect due to the curvature in the first direction can be imparted to the first and second lights in the same way, without having to consider the positional accuracy of the first and second lights in the second direction.
- one or each semiconductor laser element 20 is disposed on a submount 30.
- One or each semiconductor laser element 20 is disposed on the first upper surface 11A via the submount 30.
- One or each submount 30 is bonded to the first upper surface 11A at the lower surface 31B, and is bonded to the semiconductor laser element 20 at the upper surface 31A.
- the number of semiconductor laser elements 20 disposed on one submount 30 is one or more.
- One or each semiconductor laser element 20 has a light emitting surface 22 on the side surface 21C, and emits light laterally from the light emitting surface 22.
- One or each semiconductor laser element 20 emits light in a first direction.
- the positive Y direction can be considered to be the first direction.
- one or each of the reflecting members 40 is disposed on the base 11.
- the one or each of the reflecting members 40 is disposed in the internal space of the package 10.
- the one or each of the reflecting members 40 is disposed on the first upper surface 11A.
- the one or each of the reflecting members 40 is disposed at a position spaced apart from the semiconductor laser element 20 in the first direction.
- One or each of the reflecting members 40 reflects light emitted from the semiconductor laser element 20.
- One or each of the semiconductor laser elements 20 emits light toward the light reflecting surface 41B of the reflecting member 40.
- the light reflected by the light reflecting surface 41B is incident on the lens surface 14M. Note that the light emitted from the semiconductor laser element 20 may be incident on the lens surface 14M without using reflection by the reflecting member 40.
- the or each reflecting member 40 is spaced apart from the inner surface 11E of the package 10.
- the or each reflecting member 40 is arranged with the light reflecting surface 41B facing the light emitting surface 22 of the semiconductor laser element 20 and the side opposite the light reflecting surface 41B facing the first inner surface 11E1.
- Light passing through the optical axis emitted from one or each semiconductor laser element 20 is reflected by the reflecting member 40 in a direction perpendicular to the first upper surface 11A.
- the position where the light passing through the optical axis is irradiated onto the light reflecting surface 41B overlaps with the optical axis LA of the lens surface 14M.
- the position where the light, which is the main part of the light emitted from one or each semiconductor laser element 20 and is incident on the lens surface 14M at the position farthest from the optical axis LA in the first direction, passes through the lens surface 14M of the cover body 14 is inside one or more inner surfaces 11E of the base 11 in a top view (see FIG. 6B). Also, the position where this light passes through the upper surface 14A of the cover body 14 is outside the multiple inner surfaces 11E of the base 11 in a top view. In this way, the lens surface 14M can be effectively used to emit diffused light from the upper surface of the light emitting device 1. Also, this light is light reflected by the light reflecting surface 41B of the reflecting member 40. Also, this light passes through the first inner surface 11E1 of the base 11 and passes through a virtual plane parallel to the first inner surface 11E1. Note that the first direction here is the positive Y direction in the light emitting device 1 shown in the figure.
- the position where the light reflected by the light reflecting surface 41B at the upper end of the light reflecting surface 41B, which is the main part of the light emitted from one or each semiconductor laser element 20, passes through the lens surface 14M of the cover 14 is inside one or more inner surfaces 11E of the base 11 in a top view (see FIG. 6C). Also, the position where this light passes through the upper surface 14A of the cover 14 is outside the multiple inner surfaces 11E of the base 11 in a top view. In this way, the lens surface 14M can be effectively used to emit diffused light from the upper surface of the light emitting device 1. Also, this light is light reflected by the light reflecting surface 41B of the reflecting member 40. Also, this light passes through the first inner surface 11E1 of the base 11 and passes through a virtual plane parallel to the first inner surface 11E1. Note that the first direction here is the positive Y direction in the light emitting device 1 shown in the figure.
- one or each protective element 50 is disposed on the base 11.
- One or each protective element 50 is disposed in the internal space of the package 10.
- the one or more protective elements 50 include a protective element 50 disposed on the upper surface 11G of the step portion 11F of the base 11.
- the protective element 50 protects the semiconductor laser element 20 disposed on the base 11.
- the light emitting device 1 has a plurality of wirings 60 electrically connected to the semiconductor laser element 20.
- the plurality of wirings 60 includes one or more wirings 60 that are bonded to the semiconductor laser element 20.
- the plurality of wirings 60 includes one or more wirings 60 that are bonded to the first step portion 11F1 of the base 11.
- the plurality of wirings 60 includes one or more wirings 60 that are bonded to the second step portion 11F2 of the base 11.
- the multiple wirings 60 are joined to the first wiring portion 12A1 and electrically connect the semiconductor laser element 20 to the second wiring portion 12A2.
- FIGS. 2, 5, 7 to 14 are diagrams for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 2.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 2.
- FIG. 5 is a top view of the light emitting device 2 with the lid 14 being transparent.
- the lid 14 is indicated by a dotted line.
- the hatched portion indicates a region R1, which will be described later.
- FIG. 7 is a perspective view of the lid 14 as viewed from the side where the lens surface 14M is provided.
- FIG. 8 is a top view of the lid 14 as viewed from the side where the lens surface is provided.
- the optical axis LA of the lens surface 14M is indicated by a dotted line.
- FIG. 9 is a perspective view showing the internal structure of the package of the light emitting device 2.
- FIG. 10 is a top view showing the internal structure of the package of the light emitting device 2.
- FIG. 11 is a bottom view of the package 10.
- FIG. 12 is a top view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- Fig. 13 is a side view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- Fig. 14 is a cross-sectional view of the light-emitting device 2. Note that the wiring 60 is omitted in the cross-sectional view of Fig. 14.
- the cross-sectional position of the cross-sectional view of the light-emitting device 2 in Fig. 14 corresponds to the cross-sectional view of the light-emitting device 1 in Fig. 3.
- the light emitting device 1 comprises a number of components. These components include a package 10A, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40, one or more protective elements 50, and a number of wirings 60.
- lens surface 14M of lid 14 is formed on top surface 14A.
- Lens surface 14M is formed recessed toward bottom surface 14B.
- Lens surface 14M is formed below an imaginary plane that includes top surface 14A and is parallel to top surface 14A.
- Lens surface 14M is a concave lens surface recessed downward from top surface 14A.
- the point on lens surface 14M that passes through the optical axis LA of the lens is located at the lowest position.
- Lens surface 14M is formed in the cover 14 so that it is recessed downward.
- the distance from the top surface 14A of the lid 14 to the optical axis of the lens surface 14M is 20% to 60% of the width (thickness) from the top surface 14A to the bottom surface 14B of the lid 14.
- One or each of the first inner surfaces 14D1 is connected to the top surface 14A.
- the width of the first inner surface 14D1 is greater than 0% and less than 30% of the distance from the top surface 14A of the lid 14 to the optical axis LA of the lens surface 14M.
- the or each first inner surface 14D1 extends perpendicularly downward relative to the top surface 14A. Note that "perpendicular” here includes a difference of ⁇ 5 degrees.
- One or each of the second inner surfaces 14D2 is connected to the top surface 14A.
- One or each of the second inner surfaces 14D2 extends obliquely downward relative to the top surface 14A. Furthermore, the angle between the top surface 14A and the second inner surface 14D2 is an obtuse angle. Therefore, when viewed from above, the edge connecting the second inner surface 14D2 and the lens surface 14M does not overlap with the top surface 14A.
- the orientation of the lid body 14 in the package 10A is different from the orientation of the lid body 14 in the package 10 of the light emitting device 1.
- the lens surface 14M is provided on the lower surface 14B side, but in the light emitting device 2, the lens surface 14M is provided on the upper surface 14A side.
- the light emitted from the semiconductor laser element 20 is incident on the lens surface 14M of the lid 14 and is emitted from the upper surface 14A, but in light-emitting device 2, the light emitted from the semiconductor laser element 20 is incident on the lower surface 14B of the lid 14 and is emitted from the lens surface 14M. Therefore, the light emitted from the semiconductor laser element 20 is emitted from the lens surface 14M instead of being incident on the lens surface 14M.
- the lens surface 14M By providing the lens surface 14M on the upper surface 14A side, the area where the lower surface 14B of the lid 14 and the second upper surface 11C of the base overlap in a top view becomes larger than that of the light emitting device 1. Furthermore, when bonding the base 11 and the lid 14, it is not necessary to consider the possibility that the adhesive will come into contact with the lens surface 14M. On the other hand, if the lens surface 14M is provided on the upper surface 14A side, the size of the lens surface 14M that must be secured to allow light to pass becomes larger than that of the light emitting device 1. Furthermore, due to differences in the optical path length until the light is incident on the lens surface 14M, even if the spread angle of the light that has passed through the lens surface 14M is the same, the mode of diffusion will differ. Taking these points into consideration, it can be determined whether the configuration of the light emitting device 1 or the configuration of the light emitting device 2 is preferable.
- FIGS. 1 to 13, 15, and 16 are drawings for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 3.
- FIGS. 1 to 13 are drawings of a light emitting device in a state where the wave plate 70 is removed from the light emitting device 3, and the light emitting device in a state where the wave plate 70 is removed from the light emitting device 3 is equivalent to the light emitting device 1. Therefore, the description of each figure may be made with reference to the description of the light emitting device 1.
- FIG. 15 is a perspective view of the light emitting device 3.
- FIG. 16 is a cross-sectional view of the light emitting device 3. Note that the wiring 60 is omitted in the cross-sectional view of FIG. 16. Also, the cross-sectional position in the cross-sectional view of FIG. 16 of the light emitting device 3 corresponds to the cross-sectional view of FIG. 3 of the light emitting device 1.
- the light emitting device 3 includes a plurality of components.
- the plurality of components include a package 10, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40, one or more protective elements 50, a plurality of wirings 60, and a wave plate 70.
- the wave plate 70 changes the polarization state of the outgoing light relative to the incoming light.
- the wave plate 70 may be, for example, a half-wave plate that rotates the polarization direction of linearly polarized light, or a quarter-wave plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light.
- a half-wave plate may be used as the wave plate 70.
- the wave plate 70 has an upper surface 71A, a lower surface 71B, and one or more side surfaces 71C.
- the wave plate 70 is formed in the shape of a flat plate.
- the outer edge shape of the wave plate 70 when viewed from above is a rectangle with long and short sides. Note that the shape does not have to be rectangular, but may be, for example, an ellipse, with one side longer than the other.
- a wave plate 70 is disposed on the upper surface 14A of the package 10.
- the wave plate 70 is bonded to the upper surface 14A.
- the wave plate 70 is bonded to the lid 14 via an adhesive.
- the wave plate 70 is disposed on the side opposite to the side on which the lens surface 14M is provided. This eliminates the concern that the adhesive for bonding the wave plate 70 will adhere to the lens surface 14M.
- the light emitted from the upper surface 14A passes through the wave plate 70.
- the polarization direction of the light that has passed through the wave plate 70 differs from the polarization direction of the light before it entered the wave plate 70.
- FIG. 2, FIG. 5, FIG. 7 to FIG. 14, FIG. 17, and FIG. 18 are drawings for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 4.
- FIG. 2, FIG. 5, FIG. 7 to FIG. 14 are drawings relating to a light emitting device in a state in which the wave plate 70 is removed from the light emitting device 4, and the light emitting device in a state in which the wave plate 70 is removed from the light emitting device 4 is equivalent to the light emitting device 2. Therefore, the explanation of each figure may refer to the explanation of the light emitting device 2.
- FIG. 17 is a top view of the light emitting device 4.
- FIG. 18 is a cross-sectional view of the light emitting device 4.
- the wiring 60 is omitted in the cross-sectional view of FIG. 18. Also, the cross-sectional position in the cross-sectional view of FIG. 18 of the light emitting device 4 corresponds to the cross-sectional view of FIG. 3 of the light emitting device 1.
- Light-emitting device 4 In the light emitting device 4, a lens surface 14M is provided on the upper surface 14A side of the package 10, and the wave plate 70 is bonded to the upper surface 14A via an adhesive.
- Fig. 19 is a diagram for explaining an exemplary embodiment of the light emitting module 901.
- Fig. 19 is a schematic diagram of the light emitting module 901.
- the light-emitting module 901 includes a plurality of light-emitting devices 1 or 2, a plurality of light-emitting devices 3 or 4, and a light guide plate 101.
- the plurality of light-emitting devices 1 or 2 includes a case where the plurality of light-emitting devices 1 or 2 is composed of a plurality of light-emitting devices 1, a case where the plurality of light-emitting devices 2 is composed of one or more light-emitting devices 1 and one or more light-emitting devices 2.
- the plurality of light-emitting devices 3 or 4 includes a case where the plurality of light-emitting devices 3 or 4 is composed of a plurality of light-emitting devices 3, a case where the plurality of light-emitting devices 4 is composed of one or more light-emitting devices 3 and one or more light-emitting devices 4.
- the plurality of light-emitting devices 1 or 2 will be referred to as a plurality of first light-emitting devices
- the plurality of light-emitting devices 3 or 4 will be referred to as a plurality of second light-emitting devices.
- Figs. 1 to 18 are also diagrams for explaining the light emitting module 901.
- the color of light emitted from the first light emitting device is different from the color of light emitted from the second light emitting device.
- the emission peak wavelength of the light emitted from the first light emitting device is different from the emission peak wavelength of the light emitted from the second light emitting device.
- the difference between the emission peak wavelength of the light emitted from the first light emitting device and the emission peak wavelength of the light emitted from the second light emitting device is at least 20 nm or more.
- the first light emitting device does not have a wave plate.
- the second light emitting device has a wave plate 70.
- the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser element 20 (hereinafter referred to as the first semiconductor laser element) of the first light emitting device is different from the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser element 20 (hereinafter referred to as the second semiconductor laser element) of the second light emitting device.
- the multiple first light-emitting devices and multiple second light-emitting devices include one or more first light-emitting devices and one or more second light-emitting devices that emit light in the same direction.
- Emitting light in the same direction here means that the fast axis directions of the light are also the same, and the slow axis directions are also the same.
- Each of the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices emits light from the top surface 14A whose fast axis direction is parallel to the first direction and whose slow axis direction is parallel to the second direction.
- the polarization direction of the light emitted from each of the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices is the same.
- the wave plate 70 provided in the second light-emitting device changes the polarization direction of the light emitted from the second semiconductor laser element, and emits light with the same polarization direction as the light emitted from the first light-emitting device. This makes it possible to align the polarization direction of the light emitted from the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices.
- the plurality of first light-emitting devices includes two first light-emitting devices that emit light of different colors.
- the plurality of first light-emitting devices includes two first light-emitting devices that emit light of different emission peak wavelengths. The difference between the emission peak wavelengths of these two first light-emitting devices is at least 20 nm or more.
- the plurality of first light-emitting devices and the plurality of second light-emitting devices include a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits red light, a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits green light, and a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits blue light.
- the plurality of first light-emitting devices include a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits green light, and a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits blue light
- the plurality of second light-emitting devices include a light-emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits red light.
- the light emitting module 901 may be configured with a second light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits red light, a first light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits green light, and a second light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits blue light. In other words, the light emitting module 901 may be configured with one or more second light emitting devices, rather than multiple second light emitting devices.
- the light emitting module 901 may be configured with a first light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits red light, a second light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits green light, and a third light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits blue light.
- the light emitting module 901 may include one or more first light emitting devices, rather than multiple first light emitting devices.
- the light emitting module 901 may include one or more first light emitting devices and one or more second light emitting devices, and the one or more first light emitting devices and the one or more second light emitting devices may include a light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits red light, a light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits green light, and a light emitting device having a semiconductor laser element 20 that emits blue light.
- One or more first light-emitting devices and one or more second light-emitting devices that emit light in the same direction are arranged side by side in the first direction. Since the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices emit light that is diffused in the first direction by the lens surface 14M, the distance between the light-emitting devices can be determined based on the diffused light.
- the light emitted from the multiple first light-emitting devices and the multiple second light-emitting devices enters the light guide plate 101.
- the light emitted from the first light-emitting devices and the light emitted from the second light-emitting devices enter the light guide plate 101 with their polarization directions aligned.
- the distance between the first light-emitting devices and the second light-emitting devices arranged side by side in the first direction can be increased, and the number of light-emitting devices included in the light-emitting module 901 can be reduced.
- FIGS. 1, 2, 9 to 13, and 20 to 21C are drawings for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 6.
- FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 6.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 6.
- FIG. 9 is a perspective view showing the structure inside the package of the light emitting device 6.
- FIG. 10 is a top view showing the structure inside the package of the light emitting device 6.
- FIG. 11 is a bottom view of the package 10.
- FIG. 12 is a top view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- FIG. 13 is a side view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 6.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 6.
- FIG. 9 is a perspective view showing the structure inside the package of the light emitting device 6.
- FIG. 10 is a top view showing the structure inside the package of the light emitting device 6.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of the light emitting device 6. Note that the wiring 60 is omitted in the cross-sectional view of FIG. 20.
- the cross-sectional position of the cross-sectional view of the light emitting device 6 in FIG. 20 corresponds to the cross-sectional view of the light emitting device 1 in FIG. 3.
- FIG. 21A is a diagram showing the light intensity distribution of the first light in a virtual plane that is a predetermined distance away from the light emitting device 6 in the fast axis direction.
- Fig. 21B is a diagram showing a light intensity distribution of the second light in a virtual plane a predetermined distance away from the light-emitting device 6 in the fast-axis direction.
- Fig. 21C is a diagram showing a light intensity distribution of the combined light of the first light and the second light in a virtual plane a predetermined distance away from the light-emitting device 6 in the fast-axis direction.
- the light emitting device 6 has a number of components. These components include a package 10B, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40, one or more protective elements 50, and a number of wirings 60.
- the package 10B has two or more lens surfaces 14M.
- the two or more lens surfaces 14M include a first lens surface 14M1 and a second lens surface 14M2.
- the two or more lens surfaces 14M are formed in a continuous manner.
- the two or more lens surfaces 14M each have the same shape.
- Light-emitting device 6 In light emitting device 6, light emitted from one semiconductor laser element 20 is incident on two or more lens surfaces 14M. Light emitted from one semiconductor laser element 20 is incident on first lens surface 14M1 and second lens surface 14M2.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 and incident on the first lens surface 14M1 is referred to as the first light.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 and incident on the second lens surface 14M2 is referred to as the second light.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 can be said to be a combination of the first light and the second light.
- the cover 14 emits light from the top surface 14A, the light intensity distribution of the light emitted from the semiconductor laser element 20 in the fast axis direction being more uniform than the light emitted from the semiconductor laser element 20.
- Light is emitted from the light emitting device 6 so that the light intensity distribution in a virtual plane a predetermined distance away from the light emitting device 6 in the fast axis direction is more uniform than the light intensity distribution in the FFP of the light emitted from the semiconductor laser element 20.
- the light of peak light intensity in the first light and the light of peak light intensity in the second light are located at both ends of the irradiation area in this virtual plane.
- the first light has a light intensity distribution on first lens surface 14M1 such that the light intensity decreases in the direction from second lens surface 14M2 to first lens surface 14M1.
- the first light has a light intensity distribution such that the light intensity increases in the direction from second lens surface 14M2 to first lens surface 14M1 (see FIG. 21A).
- the second light has a light intensity distribution on second lens surface 14M2 such that the light intensity decreases in the direction from first lens surface 14M1 to second lens surface 14M2.
- the second light has a light intensity distribution such that the light intensity increases in the direction from first lens surface 14M1 to second lens surface 14M2 (see FIG. 21B).
- the first light and the second light overlap on a virtual plane that is a specified distance away, achieving a more uniform light intensity distribution (see Figure 21C).
- FIGS. 1, 2, 7, 8, 11 to 13, and 22 are drawings for explaining an exemplary embodiment of the light emitting device 7.
- FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 7.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 7.
- FIG. 7 is a perspective view of the lid 14 from the side where the lens surface 14M is provided.
- FIG. 8 is a top view of the lid 14 from the side where the lens surface is provided.
- FIGS. 1 is a perspective view of the light emitting device 7.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 7.
- FIG. 7 is a perspective view of the lid 14 from the side where the lens surface 14M is provided.
- FIG. 8 is a top view of the lid 14 from the side where the lens surface is provided.
- FIGS. 1 is a perspective view of the light emitting device 7.
- FIG. 2 is a side view of the light emitting device 7.
- FIG. 7 is a perspective view of the lid 14 from the side where the lens surface 14M
- FIG. 11 is a bottom view of the package 10.
- FIG. 12 is a top view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- FIG. 13 is a side view showing the arrangement of the semiconductor laser element 20 and the submount 30.
- FIG. 22 is a cross-sectional view of the light emitting device 7. In addition, in the cross-sectional view of FIG. 22, the wiring 60 is omitted. 22 of the light emitting device 7 corresponds to the cross-sectional view of the light emitting device 1 in FIG.
- the light emitting device 7 has a number of components. These components include a package 10, one or more semiconductor laser elements 20, one or more submounts 30, one or more reflecting members 40A, one or more protective elements 50, and a number of wirings 60.
- the reflecting member 40A has two or more light reflecting surfaces 41B.
- the two or more light reflecting surfaces 41B include a first light reflecting surface 41B1 and a second light reflecting surface 41B2.
- the two or more light reflecting surfaces 41B are provided in a continuous manner.
- Light emitting device 7 In the light emitting device 7, light emitted from one semiconductor laser element 20 is incident on two or more light reflecting surfaces 41B. Light emitted from one semiconductor laser element 20 is incident on the first light reflecting surface 41B1 and the second light reflecting surface 41B2.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 and incident on the first light reflecting surface 41B1 is referred to as the first reflected light.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 and incident on the second light reflecting surface 41B2 is referred to as the second reflected light.
- the light emitted from one semiconductor laser element 20 can be said to be a combination of the first reflected light and the second reflected light.
- the reflecting member 40A makes the light intensity distribution in the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element 20 more uniform than the light emitted from the semiconductor laser element 20, and causes the light to be incident on the lens surface 14M.
- Light is emitted from the light emitting device 7 so that the light intensity distribution in a virtual plane a predetermined distance away from the light emitting device 7 in the fast axis direction is more uniform than the light intensity distribution in the FFP of the light emitted from the semiconductor laser element 20.
- the reflecting member 40A optically controls the light emitted from the semiconductor laser element 20 so that the light intensity distribution is more uniform
- the lens surface 14M optically controls the light emitted from the semiconductor laser element 20 so that the spread of the light is increased.
- Optical control that makes the light intensity distribution at a specified distance more uniform by using two or more light reflecting surfaces 41B can be achieved by citing the optical control described in Japanese Patent Application No. 2017-157063 and Japanese Patent Application No. 2018-13695.
- these applications aim to make the light intensity distribution uniform on the lower or upper surface of the fluorescent part, but the light emitting device 6 differs in that the light intensity distribution is made more uniform on a virtual plane a specified distance away from the light emitting device 6.
- the only difference is the position (optical path length) where the light intensity distribution is made more uniform, and the principle of optical control is the same.
- the two or more lens surfaces 14M of the lid 14 achieve both the effect of increasing the spread of light in the fast axis direction and the effect of making the light intensity distribution in the fast axis direction more uniform, but in the light-emitting device 7, these effects are shared between the reflecting member 40A and the lid 14, increasing the spread of light in the fast axis direction and emitting light with a more uniform light intensity distribution in the fast axis direction from the light-emitting device 7.
- This allows the positions of the two components to be adjusted for implementation, so that the implementation position of one component can be adjusted to take into account the misalignment of the other component.
- the light emitting device and light emitting module of the present invention are not strictly limited to the light emitting device and light emitting module of each embodiment.
- the present invention can be realized without being limited to the external shape and structure of the light emitting device and light emitting module disclosed in each embodiment.
- the present invention can be applied without necessarily including all components. For example, if some of the components of the light emitting device disclosed in the embodiment are not described in the claims, the freedom of design by those skilled in the art, such as substitution, omission, modification of shape, and change of material, is recognized for some of the components, and the invention described in the claims is specified to be applied.
- a base having a base portion having a first upper surface and a frame portion having a second upper surface; a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and emitting light having an elliptical far-field pattern; a lid having an upper surface, a lower surface bonded to the second upper surface, and a cylindrical lens surface formed on the lower surface side so as to be recessed toward the upper surface; Equipped with the semiconductor laser element is disposed in a sealed space surrounded by the base body and the lid body, The lid further diffuses the fast axis direction of light emitted from the semiconductor laser element and incident on the cylindrical lens surface, causing the light to exit from the top surface.
- Item 2 2.
- the light emitting device wherein the lid body emits light from the top surface, the light intensity distribution of the light emitted from the semiconductor laser element in a fast axis direction being more uniform than that of the light emitted from the semiconductor laser element.
- a reflecting member arranged at a position away from the semiconductor laser element in a first direction and configured to reflect light emitted from the semiconductor laser element;
- the lid body has one or more inner surfaces connected to the lower surface and the cylindrical lens surface, 3.
- the light emitting device according to item 1 or 2, wherein the one or more inner surfaces include an inner surface that overlaps with the second upper surface in a top view. (Item 4) 4.
- the light emitting device makes the light intensity distribution in the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element more uniform than the light emitted from the semiconductor laser element and causes the light to be incident on the cylindrical lens surface.
- the light emitting device according to item 3 or 4, wherein light along an optical axis emitted from the semiconductor laser element is reflected by the reflecting member in a direction perpendicular to the first upper surface.
- an outer edge shape of the base is a rectangle whose width in the first direction is greater than its width in a second direction perpendicular to the first direction when viewed from above.
- Item 7 7.
- the light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein a divergence angle in the fast axis direction of the light emitted from the lid is 1.1 to 2.5 times a divergence angle in the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element.
- the frame portion of the base further has a plurality of inner surfaces intersecting with the second upper surface, 8.
- the light emitting device according to any one of items 1 to 9, wherein the cylindrical lens surface is a lens surface on which a point passing through an optical axis of the lens is located at the top. (Item 11) Item 11. The light emitting device according to any one of items 1 to 10, wherein light is emitted such that the light intensity distribution in a virtual plane a predetermined distance away from the light emitting device in the fast axis direction is more uniform than the light intensity distribution in the FFP of the light emitted from the semiconductor laser element.
- Item 1 is a light emitting device according to the present invention, comprising: a first light emitting device not including a wave plate; A second light emitting device which is the light emitting device according to item 9; a light guide plate into which the light emitted from the first light emitting device and the light emitted from the second light emitting device are incident with their polarization directions aligned; A light emitting module comprising:
- the light-emitting device and light-emitting module described in the embodiments can be used as backlights for head-mounted displays and other displays.
- the display field can be said to be one application form to which the present invention can be applied.
- the present invention is not limited to this, and can be used in various applications such as projectors, lighting, exposure, and vehicle headlights.
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、及び、発光モジュールに関する。 The present invention relates to a light emitting device and a light emitting module.
特開2019-212752号には、半導体レーザ素子とパッケージとレンズ部材を有し、パッケージの封止空間内に半導体レーザ素子が配置され、パッケージの封止空間の外で、パッケージにレンズ部材が接着された発光装置が開示されている。 JP 2019-212752 A discloses a light-emitting device having a semiconductor laser element, a package, and a lens member, in which the semiconductor laser element is disposed within the sealed space of the package, and the lens member is bonded to the package outside the sealed space of the package.
小型の発光装置を実現するという課題を解決する発明を開示する。 This article discloses an invention that solves the problem of creating a small light-emitting device.
実施形態に開示される発光装置は、第1上面を有する基部と、第2上面を有する枠部と、を有する基体と、前記第1上面に配置され、楕円形状のファーフィールドパターンの光を出射する半導体レーザ素子と、上面と、前記第2上面と接合する下面と、前記下面側において前記上面側に凹んで形成されるシリンドリカルレンズ面と、を有する蓋体と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記基体と前記蓋体に囲まれた封止空間に配置され、前記蓋体は、前記半導体レーザ素子から出射され前記シリンドリカルレンズ面に入射する光の速軸方向をさらに拡散させて前記上面から出射させる。 The light emitting device disclosed in the embodiment includes a substrate having a base having a first upper surface and a frame having a second upper surface, a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and emitting light in an elliptical far-field pattern, and a lid having an upper surface, a lower surface bonded to the second upper surface, and a cylindrical lens surface formed on the lower surface side so as to be recessed toward the upper surface, the semiconductor laser element being disposed in a sealed space surrounded by the substrate and the lid, and the lid further diffuses the fast axis direction of the light emitted from the semiconductor laser element and incident on the cylindrical lens surface, causing it to be emitted from the upper surface.
また、実施形態に開示される発光モジュールは、上記発光装置であって、波長板を備えていない第1発光装置と、上記発光装置にさらに波長板を備えた第2発光装置と、前記第1発光装置から出射される光と前記第2発光装置から出射された光とが、互いの偏光方向が揃った状態で入射する導光板と、を備える。 The light emitting module disclosed in the embodiment includes the above-mentioned light emitting device, a first light emitting device that does not include a wave plate, a second light emitting device that further includes a wave plate in addition to the above-mentioned light emitting device, and a light guide plate into which the light emitted from the first light emitting device and the light emitted from the second light emitting device are incident with their polarization directions aligned.
実施形態によって開示される1または複数の発明の少なくとも一つにおいて、小型の発光装置が実現できる。 In at least one of the one or more inventions disclosed in the embodiments, a small light emitting device can be realized.
本明細書または特許請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、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めて、多角形と呼ぶものとする。また、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、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。 In this specification and claims, polygons such as triangles and quadrangles are referred to as polygons, including shapes in which the corners have been processed by rounding, chamfering, removing corners, rounding, etc. Furthermore, shapes in which processing has been applied to the middle part of a side, not just the corners (edges), are also referred to as polygons. In other words, shapes that have been partially processed while retaining the base polygon are included in the interpretation of "polygon" described in this specification and claims.
また、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。また、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”の解釈には加工された部分も含まれる。なお、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。 The same is true not only for polygons, but also for words expressing specific shapes such as trapezoids, circles, and irregular shapes. The same is also true when dealing with each side that forms that shape. In other words, even if the corners or middle part of a side have been processed, the interpretation of "side" includes the processed part. Note that when distinguishing a "polygon" or "side" that has not been partially processed from a processed shape, the word "strict" should be added, for example, "strict quadrilateral."
また、本明細書または特許請求の範囲において、上下(上方/下方)、左右、表裏、前後(前方/後方)、手前と奥などの記載は、相対的な位置、向き、方向などの関係を述べるに過ぎず、使用時における関係と一致していなくてもよい。 In addition, in this specification or claims, descriptions such as up and down (upper/lower), left and right, front and back, front and back (front/rear), front and back, etc., merely describe relationships such as relative positions, orientations, and directions, and do not necessarily correspond to the relationships during use.
また、図面においてX方向、Y方向、及び、Z方向などの方向を、矢印を用いて示すことがある。この矢印の方向は、同じ実施形態に係る複数の図面間で整合が取られている。また、図面においてX、Y、及び、Zが記されている矢印の方向を正方向、これと反対の方向を負方向とする。例えば、矢印の先にXが記されている方向は、X方向であり、かつ、正方向である。なお、本明細書において、X方向であり、かつ、正方向である方向を、「Xの正方向」と呼ぶものとし、これと反対の方向を「Xの負方向」と呼ぶものとする。「X方向」と呼ぶときは、正方向及び負方向のいずれの方向も含むものとする。Y方向、及び、Z方向についても同様である。 In the drawings, directions such as the X direction, Y direction, and Z direction may be indicated by arrows. The directions of these arrows are consistent between multiple drawings relating to the same embodiment. In the drawings, the direction of the arrow marked with X, Y, and Z is the positive direction, and the opposite direction is the negative direction. For example, a direction marked with X at the end of an arrow is the X direction and is also the positive direction. In this specification, a direction that is both the X direction and the positive direction is referred to as the "positive X direction," and the opposite direction is referred to as the "negative X direction." When referring to the "X direction," it is meant to include both the positive and negative directions. The same applies to the Y and Z directions.
また、本明細書では、ある対象が「1または複数」であると特定してこの対象を説明する場合、この対象が1つである形態と、この対象が複数である形態のそれぞれをまとめて説明している。従って、「1または複数」であると特定した説明により、1または複数の対象を備える実施形態、少なくとも1つの対象を備える実施形態、及び、複数の対象を備える実施形態のいずれの実施形態もサポートされる。 Furthermore, in this specification, when an object is described by specifying that the object is "one or more," both the form in which the object is one and the form in which the object is multiple are described together. Therefore, a description specifying "one or more" supports any of the following embodiments: an embodiment with one or more objects, an embodiment with at least one object, and an embodiment with multiple objects.
また、本明細書において、「1またはそれぞれ」の対象について説明する記載は、1つの対象を備える実施形態において1つの対象についてする説明と、複数の対象を備える実施形態において1つの対象についてする説明と、複数の対象を備える実施形態において複数のそれぞれについてする説明と、をまとめた記載である。従って、「1またはそれぞれ」の対象について説明する記載により、1つの対象を備える実施形態においてこの1つの対象が説明内容を備えること、複数の対象を備える実施形態においてこれらの対象のうちの少なくとも1つの対象が説明内容を備えること、及び、複数の対象を備える実施形態においてこれら複数の対象のそれぞれが説明内容を備えること、1または複数の対象を備える実施形態において全ての対象が説明内容を備えること、のいずれもサポートされる。 In addition, in this specification, the description describing "one or each" object is a description that combines a description of one object in an embodiment with one object, a description of one object in an embodiment with multiple objects, and a description of each of the multiple objects in an embodiment with multiple objects. Therefore, the description describing "one or each" object supports all of the following: in an embodiment with one object, this one object has explanatory content; in an embodiment with multiple objects, at least one of these objects has explanatory content; in an embodiment with multiple objects, each of these multiple objects has explanatory content; and in an embodiment with one or multiple objects, all of the objects have explanatory content.
また、本明細書において、例えば構成要素などを説明するときに「部材」や「部」と記載することがある。「部材」は、物理的に単体で扱う対象を指すものとする。物理的に単体で扱う対象とは、製造の工程で一つの部品として扱われる対象ということもできる。一方で、「部」は、物理的に単体で扱われなくてもよい対象を指すものとする。例えば、1つの部材の一部を部分的に捉えるときや、複数の部材をまとめて一つの対象として捉えるときなどに「部」が用いられる。 In addition, in this specification, the terms "component" and "part" may be used when explaining components, for example. A "component" refers to an object that is physically handled as a single unit. An object that is physically handled as a single unit can also be said to be an object that is handled as a single part in the manufacturing process. On the other hand, a "part" refers to an object that does not need to be physically handled as a single unit. For example, "part" is used when referring to a portion of a single component, or when referring to multiple components collectively as a single object.
なお、上述の「部材」と「部」の書き分けは、均等論の解釈において権利範囲を意識的に限定するという意思を示すものではない。つまり、特許請求の範囲において「部材」と記載された構成要素があったとしても、そのことのみを以って、この構成要素を物理的に単体で扱うことが本発明の適用に必要不可欠であると出願人が認識しているわけではない。 The distinction between "component" and "part" above does not indicate any intention to consciously limit the scope of the right in interpreting the doctrine of equivalents. In other words, even if there is a component described as a "component" in the claims, this does not mean that the applicant recognizes that treating this component physically as a single unit is essential for the application of the present invention.
また、本明細書または特許請求の範囲において、ある構成要素が複数あり、それぞれを区別して表現する場合に、その構成要素の頭に“第1”、“第2”と付記して区別することがある。また、本明細書と特許請求の範囲とで区別する対象が異なる場合があり得る。そのため、特許請求の範囲において本明細書と同一の付記がされた構成要素が記載されていても、この構成要素によって特定される対象が、本明細書と特許請求の範囲との間で一致しないことがあり得る。 In addition, in this specification or claims, when there are multiple elements of a certain type and each element needs to be expressed separately, the elements may be distinguished by adding "first" or "second" to the beginning of the element. In addition, the objects being distinguished may differ between this specification and the claims. Therefore, even if an element is described in the claims with the same notation as in this specification, the object identified by this element may not be the same between this specification and the claims.
例えば、本明細書において“第1”、“第2”、“第3”と付記されて区別される構成要素があり、本明細書において“第1”及び“第3”が付記された構成要素を特許請求の範囲に記載する場合に、見易さの観点から特許請求の範囲においては“第1”、“第2”と付記して構成要素を区別することがある。この場合、特許請求の範囲において“第1”、“第2”と付記された構成要素はそれぞれ、本明細書において“第1”“第3”と付記された構成要素を指すことになる。なお、このルールの適用対象は構成要素に限らず、その他の対象に対しても、合理的かつ柔軟に適用される。 For example, if there are components in this specification that are distinguished by the notation "first," "second," and "third," and the components to which "first" and "third" are attached in this specification are described in the scope of a patent claim, the components may be distinguished in the scope of the patent claim by notation "first" and "second" from the viewpoint of readability. In this case, the components to which "first" and "second" are attached in the scope of the patent claim refer to the components to which "first" and "third" are attached in this specification, respectively. Note that this rule is not limited to application to components, and can be applied rationally and flexibly to other objects as well.
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。またさらに、図面を参照しながら、本発明を実施するための具体的な形態を説明する。なお、本発明を実施するための形態は、この具体的な形態に限定されない。つまり、図示される実施形態は、本発明が実現される唯一の形態ではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解の便宜を図るために誇張していることがある。 Below, a form for carrying out the present invention will be described. Furthermore, a specific form for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the form for carrying out the present invention is not limited to this specific form. In other words, the illustrated embodiment is not the only form in which the present invention can be realized. Note that the size and positional relationship of the components shown in each drawing may be exaggerated for ease of understanding.
<第1実施形態>
第1実施形態に係る発光装置1を説明する。図1乃至図13は、発光装置1の例示的な一形態を説明するための図面である。図1は、発光装置1の斜視図である。図2は、発光装置1の側面図である。図3は、図1のIII-III線における断面図である。なお、矩形の破線は、図6Aにおいて拡大して図示される領域を示している。図4は、図1のIV-IV線における断面図である。なお、図3及び図4の断面図では、配線60の図示を省略している。図5は、発光装置1において、蓋体14を透過させた状態の上面図である。なお、蓋体14は点線で示されている。また、ハッチングで示された部分は後述する領域R1を示している。図6Aは、図3の矩形の破線部分を拡大した図である。図6Bは、発光装置1における光の光路LPの一例を説明するための図である。図6Cは、発光装置1における光の光路LPの他の一例を説明するための図である。なお、図6B及び図6Cにおいて、光路LPは波線で示してある。また、枠部11Nの第1内側面11E1を通り、第1内側面11E1に平行な仮想平面を破線で示してある。図7は、蓋体14を、レンズ面14Mが設けられる側からみた斜視図である。図8は、蓋体14を、レンズ面が設けられる側からみた上面図である。なお、図7及び図8では、レンズ面14Mの光軸LAを点線で示している。図9は、発光装置1のパッケージ内部の構造を示す斜視図である。図10は、発光装置1のパッケージ内部の構造を示す上面図である。図11は、パッケージ10の下面図である。図12は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す上面図である。図13は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す側面図である。
First Embodiment
A
発光装置1は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40、1または複数の保護素子50、及び、複数の配線60を含む。
The
なお、発光装置1は、この他にも構成要素を備えていてよい。例えば、発光装置1は、1または複数の半導体レーザ素子20とは別に、さらに半導体レーザ素子を備えていてもよい。また、発光装置1は、ここで挙げた複数の構成要素の一部を備えていなくてもよい。
The
まず、各構成要素について説明する。 First, let me explain each component.
(パッケージ10)
パッケージ10は、基体11及び蓋体14を備える。基体11に蓋体14が接合されてパッケージ10が形成される。パッケージ10において、他の構成要素が配置される内部空間が画定されている。この内部空間は、基体11及び蓋体14によって囲まれる閉空間である。また、この内部空間は、真空或いは気密状態で封止された空間となり得る。
(Package 10)
The
上面視で、パッケージ10の外縁形状は矩形である。この矩形は、長辺と短辺を有する矩形とすることができる。図示されるパッケージ10において、この矩形の短辺方向はX方向と同じ方向であり、長辺方向はY方向と同じ方向である。なお、上面視で、パッケージ10の外縁形状は矩形でなくてもよい。
When viewed from above, the outer edge shape of the
パッケージ10において、他の構成要素が配置される内部空間が形成される。パッケージ10の第1上面11Aは、内部空間を画定する領域の一部である。また、パッケージ10の各内側面11E及び下面14Bは、内部空間を画定する領域の一部である。
In the
基体11は、第1上面11A及び下面11Bを有する。基体11は、第2上面11Cを有する。基体11は、1または複数の外側面11Dを有する。基体11は、1または複数の内側面11Eを有する。1または複数の外側面11Dは、第2上面11Cと交わる。1または複数の外側面11Dは、下面11Bと交わる。1または複数の内側面11Eは、第2上面11Cと交わる。
The
上面視で、基体11の外縁形状は矩形である。上面視で、基体11の外縁形状は、パッケージ10の外縁形状である。上面視で、第1上面11Aの外縁形状は矩形である。この矩形は、長辺と短辺を有する矩形とすることができる。第1上面11Aの長辺方向と、基体11の外縁形状の長辺方向は平行である。なお、上面視で、第1上面11Aの外縁形状は矩形でなくてもよい。
When viewed from above, the outer edge shape of the
上面視で、第1上面11Aは、第2上面11Cに囲まれる。第2上面11Cは、上面視で第1上面11Aを囲う環状の面である。第2上面11Cは、矩形環状の面である。ここで、第2上面11Cの内縁によって画定される枠を第2上面11Cの内枠といい、第2上面11Cの外縁によって画定される枠を第2上面11Cの外枠というものとする。
When viewed from above, the first
基体11は、第2上面11Cによる枠に囲まれた凹部を有する。凹部は、基体11において、第2上面11Cよりも下方に窪んだ部分を画定する。第1上面11Aは、凹部の一部である。1または複数の内側面11Eは、凹部の一部である。第2上面11Cは、第1上面11Aよりも上方に位置する。
The
基体11は、1または複数の段差部11Fを有する。段差部11Fは、上面11Gと、上面11Gと交わり上面11Gから下方に延びる側面11Hとを有する。ここで、1つの段差部11Fが有する面は、1つの上面11G及び1つの側面11Hのみとする。上面11Gは、内側面11Eと交わる。側面11Hは、第1上面11Aと交わる。
The
1またはそれぞれの段差部11Fは、上面視で、第2上面11Cの内枠の内側に設けられる。1またはそれぞれの段差部11Fは、上面視で、内側面11Eの一部または全部に沿って形成される。基体11において、側面11Hは内側面であるが、側面11Hと内側面11Eは異なる面である。1またはそれぞれの内側面11E、及び、1またはそれぞれの側面11Hは、第1上面11Aに対して垂直である。ここでの垂直は、±3度の差を許容する。
The or each
1または複数の段差部11Fは、第1段差部11F1及び第2段差部11F2を含み得る。第1段差部11F1と第2段差部11F2は、それぞれの側面11Hが対向する位置に設けられる。第1段差部11F1及び第2段差部11F2は、第2上面11Cの内枠の短辺側に設けられる。
The one or
基体11は、基部11Mと、枠部11Nとを有する。基部11Mと枠部11Nは互いに材料の異なる部材であってよい。基体11は、基部11Mに相当する基部材と、枠部11Nに相当する枠部材とを含んで構成され得る。
The
基部11Mには、第1上面11Aが含まれる。枠部11Nには、第2上面11Cが含まれる。枠部11Nには、1または複数の外側面11D、及び、1または複数の内側面11Eが含まれる。枠部11Nには、1または複数の段差部11Fが含まれる。
The
基部11Mの下面は、基体11の下面11Bの一部または全部の領域を構成する。基部11Mの下面が基体11の下面11Bの一部の領域を構成する場合、枠部11Nの下面が、基体の下面11Bの残りの領域を構成する。
The underside of the
基体11は、複数の配線部12Aを有する。複数の配線部12Aには、パッケージ10の内部空間に配される1または複数の第1配線部12A1と、パッケージ10の外表面上に設けられる1または複数の第2配線部12A2が含まれる。
The
1またはそれぞれの第1配線部12A1は、段差部11Fの上面11Gに設けられる。基体11は、第1段差部11F1の上面11Gに設けられる1または複数の第1配線部12A1を有する。基体11は、第2段差部11F2の上面11Gに設けられる1または複数の第1配線部12A1を有する。
One or each of the first wiring portions 12A1 is provided on the
1またはそれぞれの第2配線部12A2は、パッケージ10の下面11Bに設けられる。1またはそれぞれの第2配線部12A2は、枠部11Nの下面に設けられる。なお、第2配線部12A2は、パッケージ10の下面11Bとは異なる外表面に設けられてもよい。
One or each of the second wiring parts 12A2 is provided on the
基体11は、上面視で、第1段差部11F1の側面11Hを通り、この側面11Hに平行な仮想線によって基体11を2つの領域に分けたときに、この第1段差部11F1の上面11Gが含まれる領域で、基体11の下面11Bに設けられる1または複数の第2配線部12A2を有する。
When the
基体11は、上面視で、第2段差部11F2の側面11Hを通り、この側面11Hに平行な仮想線によって基体11を2つの領域に分けたときに、この第2段差部11F2の上面11Gが含まれる領域で、基体11の下面11Bに設けられる1または複数の第2配線部12A2を有する。
When the
基体11において、1またはそれぞれの第1配線部12A1は、第2配線部12A2と電気的に接続する。1または複数の第1配線部12A1は、互いに異なる第2配線部12A2と電気的に接続する。
In the
基体11は、接合パターン13Aを有する。接合パターン13Aは、第2上面11Cに設けられる。接合パターン13Aは環状に設けられる。接合パターン13Aは、矩形環状に設けられる。上面視で、第1上面11Aは、接合パターン13Aに囲まれる。
The
基体11は、例えば、セラミックを主材料に用いて形成することができる。基体11の主材料となるセラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、または、炭化ケイ素が挙げられる。 The base 11 can be formed, for example, using ceramic as the main material. Examples of ceramics that can be the main material of the base 11 include aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, and silicon carbide.
ここで、主材料とは、対象となる形成物において、質量または体積が最も多くの割合を占める材料をいうものとする。なお、一つの材料から対象となる形成物が形成される場合には、その材料が主材料である。つまり、ある材料が主材料であるとは、その材料の占める割合が100%となり得ることを含む。 Here, the main material refers to the material that occupies the largest proportion of the mass or volume of the target formation. Note that when the target formation is formed from a single material, that material is the main material. In other words, when a material is the main material, it includes the possibility that the proportion of that material could be 100%.
基体11は、互いに異なる主材料を用いて形成される基部材及び枠部材を用いて形成してもよい。基部材は、例えば、金属あるいは金属を含む複合物、グラファイト、ダイヤモンドなどの放熱性に優れた材料を主材料に用いて形成することができる。基部材の主材料となる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、または、鉄が挙げられる。基部材の主材料となる金属を含む複合物としては、例えば、銅モリブデンまたは銅タングステンが挙げられる。枠部材は、例えば、上述の基体11の主材料として挙げたセラミックを主材料に用いて形成することができる。 The base 11 may be formed using a base member and a frame member that are formed using different main materials. The base member may be formed using, for example, a material with excellent heat dissipation properties as the main material, such as a metal or a composite containing a metal, graphite, or diamond. Examples of metals that are the main material of the base member include copper, aluminum, or iron. Examples of composites containing a metal that are the main material of the base member include copper molybdenum or copper tungsten. The frame member may be formed, for example, using, for example, a ceramic listed above as the main material of the base 11 as the main material.
配線部12Aは、例えば、金属材料を主材料に用いて形成することができる。配線部12Aの主材料となる金属材料としては、例えば、Cu、Ag、Ni、Au、Ti、Pt、Pd、Cr、W等の単体金属又はこれらの金属を含む合金などが挙げられる。配線部12Aは、例えば、1または複数の金属層で構成することができる。
The
接合パターン13Aは、例えば、金属材料を主材料に用いて形成することができる。接合パターン13Aの主材料となる金属材料としては、例えば、Cu、Ag、Ni、Au、Sn、Ti、Pd等の単体金属又はこれらの金属を含む合金などが挙げられる。接合パターン13Aは、例えば、1または複数の金属層で構成することができる。
The
蓋体14は、上面14A、下面14B、及び、レンズ面14Mを有する。また、蓋体14は、1または複数の側面14Cを有する。蓋体14は、直方体の平板の一面にレンズ面を設けた形状で構成される。上面視における蓋体14の外縁形状は矩形である。この矩形は、長辺と短辺を有する矩形とすることができる。上面視で、蓋体14の外縁形状の長辺方向と、基体11の外縁形状の長辺方向は平行である。なお、上面視で、蓋体14の外縁形状は矩形でなくてもよい。
The
蓋体14のレンズ面14Mは、下面14B側において形成される。レンズ面14Mは、上面14A側に凹んで形成される。レンズ面14Mは、下面14Bを含み下面14Bに平行な仮想平面よりも上方に形成される。レンズ面14Mは、下面14Bから上方に凹む凹レンズ面となる。
レンズ面14Mは、シリンドリカルレンズ面である。そのため、レンズ面14Mは、ある特定の方向において曲率を持たない。言い換えれば、レンズ面14Mは、この特定の方向における曲率がゼロである。なお、レンズ面14Mは、厳密な意味で、特定の方向に曲率を持たないシリンドリカルレンズ面でなくてもよい。製造上、この特定の方向においても僅かに曲率を有することはあり得る。図示される蓋体14のレンズ面14Mにおいて、実質的に曲率を持たない方向は、X方向と同じ方向である。
レンズ面14Mは、第1方向において曲率を有する。レンズ面14Mは、第1方向に垂直な第2方向において曲率を有さない。レンズ面14Mは、蓋体14の長辺方向に曲率を有する。レンズ面14Mは、蓋体14の短辺方向に曲率を有さない。図示される蓋体14において、第1方向はY方向と同じ方向であり、第2方向はX方向と同じ方向である。なお、レンズ面14Mは、第2方向において曲率を有していてもよい。
ここで、レンズ面14Mにおいて、第1方向におけるレンズ曲面の光軸を、レンズ面14Mにおけるレンズの光軸LAと呼ぶものとする。シリンドリカルレンズ面においては、レンズの光軸LAは、第2方向に延びる直線として現れる。言い換えれば、この直線上のいずれの点も、レンズの光軸LAと呼んでよいものとする。
Here, on
レンズ面14Mは、レンズの光軸LAを通る点が最も上方に位置する。蓋体14において、上方に向かって窪むような形状のレンズ面14Mが形成される。レンズ面14Mの光軸LAにおいて、蓋体14の厚みは最も薄くなる。
The
上下方向において、蓋体14の下面14Bからレンズ面14Mの光軸までの距離は、蓋体14の上面14Aから下面14Bまでの幅(厚み)の20%以上60%以下である。この距離が大きいほどレンズ面14Mが形成される面積を広く確保でき、レンズ面14Mに光を入射させやすくなる。蓋体14の厚みが一定ではなく差を有する場合、厚い部分よりも薄い部分の方が破損しやすくなり得る。これらを考慮すると、図示される蓋体14の形状に対して、上述の20%以上60%以下という範囲が適当な数値範囲の一例となり得る。
In the vertical direction, the distance from the
第1方向において、蓋体14のレンズ面14Mの幅は、蓋体14の幅の30%以上80%以下である。レンズ面14Mのこの幅が大きいほどレンズ面14Mに光を入射させやすくなる。一方で、レンズ面14Mのこの幅が大きいほど蓋体14の全体的な強度は下がり得る。これらを考慮すると、図示される蓋体14の形状に対して、上述の30%以上80%以下という範囲が適当な数値範囲の一例となり得る。
In the first direction, the width of
第2方向において、蓋体14のレンズ面14Mの幅は、蓋体14の幅の20%以上70%以下である。レンズ面14Mのこの幅が大きいほどレンズ面14Mに光を入射させやすくなる。一方で、レンズ面14Mのこの幅が大きいほど蓋体14の全体的な強度は下がり得る。これらを考慮すると、図示される蓋体14の形状に対して、上述の20%以上70%以下という範囲が適当な数値範囲の一例となり得る。
In the second direction, the width of
第1方向における蓋体14の幅に対するレンズ面14Mの幅の割合は、第2方向における蓋体14の幅に対するレンズ面14Mの幅の割合よりも小さい。第1方向におけるレンズ面14Mの幅は、第2方向におけるレンズ面14Mの幅よりも大きい。
The ratio of the width of
上面視で、レンズ面14Mの光軸LAは、第1方向における蓋体14の幅の中点と重ならない。上面視で、レンズ面14Mの光軸LAは、第1方向における蓋体14の幅の中点を通り第2方向に平行な直線で蓋体14を2つの領域に分けたときの一方の領域に位置する。また、この一方の領域の第1方向における幅の中点を通り第2方向に平行な直線で、この一方の領域をさらに2つの領域に分けたとき、レンズ面14Mの光軸LAは、第1方向における蓋体14の幅の中点に近い方の領域R1に位置する。
When viewed from above, the optical axis LA of
蓋体14はさらに、1または複数の第1内側面14D1を有する。1またはそれぞれの第1内側面14D1は、レンズ面14Mと接続する。1またはそれぞれの第1内側面14D1は、下面14Bと接続する。1またはそれぞれの第1内側面14D1は、実効的なレンズ機能を有する面ではない。1またはそれぞれの第1内側面14D1は、上面視で第2方向に延びる内側面である。1またはそれぞれの第1内側面14D1は、レンズ面14Mの第1方向における端に位置する辺であって第2方向に延びる辺と交わる。
The
1または複数の第1内側面14D1には、レンズ面14MのYの正方向における端に位置し、第2方向に延びる辺と交わる第1内側面14D1が含まれる。またさらに、1以上の第1内側面14D1には、レンズ面14MのYの負方向における端に位置し、第2方向に延びる辺と交わる第1内側面14D1が含まれる。例えば、Yの正方向を第1方向とした場合、Yの負方向は第1方向と反対の方向ということができる。
The one or more first inner surfaces 14D1 include a first inner surface 14D1 located at an end of the
上下方向において、第1内側面14D1の幅は、蓋体14の下面14Bからレンズ面14Mの光軸LAまでの距離の0%を超え30%以下である。第1内側面14D1のこの幅が大きくなるほど、蓋体14は薄くなるため、この幅を大きくし過ぎない方が好ましい場合がある。あるいは、蓋体14の厚さを維持しようとすると、レンズ面14Mの第1方向の幅が小さくなる。図示される蓋体14の形状に対して、第1内側面14D1の幅を30%以下にすることが好ましい場合がある。
In the vertical direction, the width of the first inner surface 14D1 is more than 0% and not more than 30% of the distance from the
1またはそれぞれの第1内側面14D1は、下面14Bに対して垂直上方に延びる。なお、ここでの垂直は、±5度の差を含む。
The or each first inner surface 14D1 extends vertically upward relative to the
蓋体14はさらに、2つの第2内側面14D2を有する。1またはそれぞれの第2内側面14D2は、レンズ面14Mと接続する。1またはそれぞれの第2内側面14D2は、レンズ面14Mの外縁におけるレンズ面14Mの光軸と接続する。1またはそれぞれの第2内側面14D2は、下面14Bと接続する。1またはそれぞれの第2内側面14D2は、実効的なレンズ機能を有する面ではない。1またはそれぞれの第2内側面14D2は、上面視で第1方向に延びる内側面である。
The
1またはそれぞれの第2内側面14D2は、下面14Bに対して斜め上方に延びる。また、下面14Bと第2内側面14D2とが成す角度は鈍角である。そのため、上面視で、第2内側面14D2とレンズ面14Mとが接続する辺は下面14Bと重ならない。レンズ面14Mの第2方向の幅は、レンズ面14Mの光軸を通る位置で最も短い。
One or each of the second inner surfaces 14D2 extends obliquely upward relative to the
蓋体14は、基体11と接合する。蓋体14の下面14Bが、基体11の第2上面11Cと接合する。蓋体14は、基体11の接合パターン13Aと接合する。蓋体14は、接着剤を介して、基体11と接合する。
The
レンズ面14Mの一部は、上面視で、基体11の第2上面11Cと重なる。レンズ面14Mの一部は、上面視で、基体11の接合パターン13Aと重なる。レンズ面14Mの外縁の一部は、上面視で、基体11の外側面11Dの内側かつ内側面11Eの外側に位置する。上面視で、レンズ面14Mと第2上面11Cとが重なる領域の第1方向の幅は、レンズ面14Mの第1方向の幅の0%を超え15%以下である。この幅を抑えることで、第2上面11Cと下面14Bが接着剤を介して接合する領域を確保しやすくなる。
A portion of the
蓋体14の1または複数の第1内側面14D1には、上面視で、第2上面11Cと重なる第1内側面14D1が含まれる。第1内側面14D1を設けることでレンズ面14Mが下面14Bにまで延びないため、上面視で基体11の第2上面11Cと蓋体14の下面14Bが重なる面積を大きくすることができ、基体11と蓋体14の接合不良を抑制することができる。たとえば、第1内側面14D1によって接合のための接着剤がレンズ面14Mにまで到達するのを抑制できる。
The one or more first inner surfaces 14D1 of the
基体11の1または複数の内側面11Eには、上面視で、レンズ面14Mと重なる内側面11Eが含まれる。上面視で、レンズ面14Mと重なる内側面11Eの数は1つである。この内側面11Eを、基体11の第1内側面11E1と呼ぶものとする。第1内側面11E1以外の内側面11Eは、上面視でレンズ面14Mと重ならないと言える。なお、基体11は、第1内側面11E1の他に、上面視でレンズ面14Mと重なる内側面11Eを有していてもよい。
The one or more
上面視で、レンズ面14Mは、第2上面11Cに設けられた接合パターン13Aと重ならない。上面視で、蓋体14の第1内側面14D1は、接合パターン13Aと重ならない。
When viewed from above, the
蓋体14は、光を透過する透光性を有する。ここで、透光性とは、蓋体14に入射する光に対して透過率が80%以上であることとする。なお、蓋体14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。
The
蓋体14は、例えば、ガラスを主材料に用いて形成することができる。蓋体14は、また例えば、サファイアを主材料に用いて形成することができる。
The
基体11の外縁形状は、上面視において、第1方向の幅の方が、第2方向の幅よりも大きい。第2上面11Cの内縁形状は、上面視において、第1方向の幅の方が、第2方向の幅よりも大きい。
The outer edge shape of the
(半導体レーザ素子20)
半導体レーザ素子20は、上面21A、下面21B、及び、複数の側面21Cを有する。上面21Aの形状は、長辺と短辺を有する矩形である。上面視における半導体レーザ素子20の外形は、長辺と短辺を有する矩形である。なお、上面21Aの形状及び上面視における半導体レーザ素子20の外形はこれに限られない。
(Semiconductor laser element 20)
The
半導体レーザ素子20は、光を出射する光出射面22を有する。例えば、側面21Cが、光出射面22となり得る。光出射面22となる側面21Cは、上面21Aの短辺と交わる。また例えば、上面21Aが、光出射面22となり得る。
The
半導体レーザ素子20にはエミッタが1つで構成されるシングルエミッタの半導体レーザ素子を採用することができる。また、半導体レーザ素子20にはエミッタが複数で構成されるマルチエミッタの半導体レーザ素子を採用することができる。
The
半導体レーザ素子20には、例えば、青色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。また例えば、半導体レーザ素子20には、緑色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。また例えば、半導体レーザ素子20には、赤色の光を出射する半導体レーザ素子を採用することができる。なお、半導体レーザ素子20には、その他の色または波長の光を出射する半導体レーザ素子を採用してもよい。
For example, a semiconductor laser element that emits blue light can be used as the
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。 Here, blue light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 420nm to 494nm. Green light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 495nm to 570nm. Red light refers to light whose peak emission wavelength is in the range of 605nm to 750nm.
青色の光を発する半導体レーザ素子20、または、緑色の光を発する半導体レーザ素子20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、及びAlGaNなどのGaN系の半導体を採用することができる。赤色の光を発する半導体レーザ素子20として、InAlGaP系、GaInP系、及びGaAsやAlGaAsなどのGaAs系の半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。
As the
半導体レーザ素子20は、指向性のあるレーザ光を出射する。拡がりを有する発散光が半導体レーザ素子20の光出射面22(出射端面)から出射される。半導体レーザ素子20から出射される光は、光出射面22と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、半導体レーザ素子の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。
The
ここで、FFPの楕円形状の中心を通る光、言い換えると、FFPの光強度分布におけるピーク強度の光を、光軸を進む光、あるいは、光軸を通る光と呼ぶものとする。また、FFPの光強度分布において、ピーク強度値に対して1/e2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。 Here, the light passing through the center of the elliptical shape of the FFP, in other words, the light with the peak intensity in the light intensity distribution of the FFP, is referred to as the light traveling along the optical axis or the light passing through the optical axis. Also, in the light intensity distribution of the FFP, the light having an intensity of 1/e2 or more with respect to the peak intensity value is referred to as the main part of the light.
半導体レーザ素子20から出射される光のFFPの形状は、光出射面22と平行な面において、積層方向の方が、積層方向に垂直な方向よりも長い楕円形状である。積層方向とは、半導体レーザ素子20において活性層を含む複数の半導体層が積層される方向のことである。積層方向に垂直な方向は、半導体層の面方向ということもできる。また、FFPの楕円形状の長径方向を半導体レーザ素子20の速軸方向、短径方向を半導体レーザ素子20の遅軸方向ということもできる。
The shape of the FFP of the light emitted from the
FFPの光強度分布に基づきピーク光強度の1/e2の光強度の光が拡がる角度を、半導体レーザ素子20の光の拡がり角とする。ここで、光の拡がり角は、ピーク光強度の光(光軸を通る光)と、ピーク光強度の1/e2の光強度の光とが成す角度で示すものとする。なお、光の拡がり角は、ピーク光強度の1/e2の光強度の他に、例えば、ピーク光強度の半値の光強度から求められることもある。本明細書の説明において、単に「光の拡がり角」というときは、ピーク光強度の1/e2の光強度における光の拡がり角を指すものとする。
The spread angle of light of 1/ e2 of the peak light intensity based on the light intensity distribution of the FFP is defined as the spread angle of light of the
半導体レーザ素子20から出射される光の速軸方向の拡がり角は、15度以上40度未満となり得る。また、この光の遅軸方向の拡がり角は0度を超え10度以下となり得る。また、この光は、速軸方向の拡がり角の方が、遅軸方向の拡がり角よりも大きい。
The divergence angle of the light emitted from the
例えば、半導体レーザ素子20から出射される青色の光の速軸方向の拡がり角は15度以上30度未満、遅軸方向の拡がり角は2度以上10度未満となり得る。また例えば、半導体レーザ素子20から出射される緑色の光の速軸方向の拡がり角は15度以上30度未満、遅軸方向の拡がり角は2度以上10度未満となり得る。また例えば、半導体レーザ素子20から出射される赤色の光の速軸方向の拡がり角は20度以上40度未満、遅軸方向の拡がり角は3度以上10度未満となり得る。
For example, the spread angle in the fast axis direction of blue light emitted from the
(サブマウント30)
サブマウント30は、上面31Aと、下面31Bと、1または複数の側面31Cと、を有する。上面31Aは、他の構成要素が実装される実装面といえる。上面31Aの形状は、矩形である。上面31Aのこの矩形は、短辺及び長辺を有し得る。なお、上面31Aの形状は矩形でなくてもよい。
(Submount 30)
The
上面視におけるサブマウント30の外形は矩形である。サブマウント30のこの矩形は、短辺及び長辺を有し得る。なお、上面視におけるサブマウント30の外形は矩形でなくてもよい。サブマウント30は、上面視において、一方の方向(以下、この方向をサブマウント30の短手方向と呼ぶ。)の長さが、これに垂直な方向(以下、この方向をサブマウント30の長手方向と呼ぶ。)の長さよりも小さい外形を有し得る。図示されるサブマウント30では、短手方向はX方向と同じ方向であり、長手方向はY方向と同じ方向である。
The outer shape of the
サブマウント30は、基板32Aと、上側金属部材32Bを有して構成され得る。また、サブマウント30はさらに、下側金属部材32Cを有して構成され得る。上側金属部材32Bは、基板32Aの上面側に設けられる。下側金属部材32Cは、基板32Aの下面側に設けられる。サブマウント30はさらに、配線層33を有する。配線層33は、上側金属部材32Bの上に設けられる。
The
基板32Aは、絶縁性を備える。基板32Aは、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素から形成される。基板32Aの主材料には、比較的放熱性のよい(熱伝導率の高い)セラミックを選択すると良い。
上側金属部材32Bの主材料には、銅やアルミニウムなどの金属が用いられる。上側金属部材32Bは、1または複数の金属層を有する。上側金属部材32Bは、異なる金属を主材料とする複数の金属層を有し得る。
The
下側金属部材32Cの主材料には、銅やアルミニウムなどの金属が用いられる。下側金属部材32Cは、1または複数の金属層を有する。下側金属部材32Cは、異なる金属を主材料とする複数の金属層を有し得る。
The
配線層33は、金属を用いて形成することができる。例えば、AuSnはんだ(AuSnの金属層)を用いて、配線層33を形成することができる。
The
例えば、サブマウント30の短辺方向あるいは短手方向の長さは700μm以上1400μm以下である。また、サブマウント30の長辺方向あるいは長手方向の長さは1200μm以上2700μm以下である。また、サブマウント30の長手方向の長さと短手方向の長さの差は100μm以上2000μm以下である。
For example, the length of the
例えば、サブマウント30の厚み(上面31Aに垂直な方向の幅)は200μm以上400μm以下である。また例えば、基板32Aの厚みは100μm以上300μm以下である。また例えば、上側金属部材32Bの厚みは25μm以上75μm以下である。また例えば、下側金属部材32Cの厚みは25μm以上75μm以下である。また例えば、配線層33の厚みは1μm以上5μm以下である。
For example, the thickness of the submount 30 (width in the direction perpendicular to the
(反射部材40)
反射部材40は、下面41Aと、光を反射する光反射面41Bとを有する。また、光反射面41Bは、下面41Aに対して傾斜している。光反射面41Bの下端と上端を結ぶ直線は、下面41Aに対して傾斜している。光反射面41Bが下面41Aに対して傾斜する角度を、光反射面41Bの傾斜角と呼ぶものとする。
(Reflective member 40)
The reflecting
光反射面41Bは平面である。なお、光反射面41Bは曲面であってもよい。光反射面41Bの傾斜角は45度である。なお、光反射面41Bの傾斜角は45度でなくてもよい。
反射部材40の主材料には、ガラスや金属などを用いることができる。熱に強い材料を反射部材40の主材料に用いるとよい。主材料には、例えば、石英若しくはBK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、Al等の金属を用いることができる。反射部材40は、Siを主材料に用いて形成することもできる。
The main material of the
主材料がAl等の反射性材料であれば、主材料から光反射面41Bを形成することができる。主材料によって光反射面41Bを形成する代わりに、主材料によって反射部材40の概形を形成し、概形の表面に光反射面41Bを形成してもよい。この場合、光反射面41Bは、例えば、Ag、Al等の金属層やTa2O5/SiO2、TiO2/SiO2、Nb2O5/SiO2等の誘電体多層膜を用いて形成することができる。
If the main material is a reflective material such as Al, the
光反射面41Bは、光反射面41Bに照射される光のピーク波長に対する反射率が90%以上である。また、この反射率は95%以上であってもよい。また、この反射率を99%以上とすることもできる。光反射率は、100%以下あるいは100%未満である。
The
(保護素子50)
保護素子50は、上面51Aと、下面51Bと、1または複数の側面51Cとを有する。保護素子50の形状は、直方体である。なお、保護素子50の形状は直方体でなくてもよい。
(Protection element 50)
The
保護素子50は、特定の素子(例えば半導体レーザ素子)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ものである。保護素子50としては、例えば、ツェナーダイオードがあげられる。また、ツェナーダイオードとしては、Siで形成されたものを採用できる。
The
(配線60)
配線60は、両端を接合部とする線状の導電性材料である。両端の接合部は、他の構成要素との接合部分になる。配線60は、2つの構成要素間の電気的な接続に用いられる。配線60は、例えば、金属のワイヤである。金属には、例えば、金、アルミニウム、銀、銅などを用いることができる。
(Wiring 60)
The
次に、発光装置1について説明する。
Next, we will explain the light-emitting
(発光装置1)
発光装置1において、1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、基体11に配置される。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、第1上面11Aに配置される。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、パッケージ10の内部空間に配置される。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、基体11と蓋体14に囲まれた封止空間に配置される。
(Light-emitting device 1)
In the
1またはそれぞれの半導体レーザ素子20から出射された光は、蓋体14のレンズ面14Mに入射する。半導体レーザ素子20から出射された光は、光の速軸方向と、レンズ面14Mの第1方向とが平行になるように、レンズ面14Mに入射する。半導体レーザ素子20から出射された光は、光の遅軸方向と、レンズ面14Mの第2方向とが平行になるように、レンズ面14Mに入射する。
Light emitted from one or each
レンズ面14Mは、第1方向において、半導体レーザ素子20から出射されレンズ面14Mに入射する光を拡散する曲率を有する。蓋体14は、半導体レーザ素子20から出射されレンズ面14Mに入射する光の速軸方向をさらに拡散させて上面14Aから出射させる。つまり、レンズ面14Mに入射しようとする光の速軸方向の拡がり角をθ1とし、上面14Aから出射される光の速軸方向の拡がり角をθ2とすると、θ2の方がθ1よりも大きくなる。これにより、速軸方向に関し、半導体レーザ素子20の光出射面22から出射される光の拡がり角よりも大きな拡がり角で、発光装置1から光を出射させることができる。
θ2は、θ1の1.0倍を超え2.5倍以下である。光をより拡散させようとすると、レンズの曲率が大きくなり、レンズの光軸における蓋体14の厚みがより薄くなる。レンズによってどの程度拡散させたいかは一義的ではないが、蓋体14の強度などのバランスを考慮すると、2.5倍以下とすることが好ましい場合がある。
θ2 is greater than 1.0 and less than or equal to 2.5 times θ1. To diffuse the light more, the curvature of the lens increases and the thickness of the
発光装置1において、蓋体14から出射される光の速軸方向の拡がり角は、半導体レーザ素子20から出射された光の速軸方向の拡がり角の1.1倍以上2.5倍以下である。蓋体14から出射される光の速軸方向の拡がり角(θ2)は38度以上95度以下である。
In the
例えば、半導体レーザ素子20から出射され、蓋体14から出射される青色の光の速軸方向の拡がり角(θ2)は38度以上95度以下となり得る。例えば、半導体レーザ素子20から出射され、蓋体14から出射される緑色の光の速軸方向の拡がり角(θ2)は38度以上95度以下となり得る。例えば、半導体レーザ素子20から出射され、蓋体14から出射される赤色の光の速軸方向の拡がり角(θ2)は49度以上95度以下となり得る。
For example, the spread angle (θ2) in the fast axis direction of blue light emitted from the
レンズ面14Mは、第1方向よりも第2方向の方が、半導体レーザ素子20から出射されレンズ面14Mに入射する光を拡散させない。つまり、レンズ面14Mに入射する光の遅軸方向の拡がり角をθ3とし、上面14Aから出射される光の遅軸方向の拡がり角をθ4とすると、θ2をθ1で除した値(θ2/θ1)よりもθ4をθ3で除した値(θ4/θ3)の方が小さい。
例えば、レンズ面14Mが第2方向に曲率を有さない場合、θ4とθ3は等しいため、θ4/θ3の値は1である。θ4/θ3の値は1以下であることが好ましい。あるいは、半導体レーザ素子20から拡がる光として出射された光を、レンズ面14Mに入射することで狭まる光にし、蓋体14から出射させてもよい。
For example, if
レンズ面14Mによって光をコリメートしたり所望の点に集光したりする場合、レンズ面14Mの実装位置の精度が要求される。一方で、蓋体14と基体11を接合することにより封止空間を実現する場合、気体の侵入を防ぐために基体11と蓋体14の十分な接着が要求される。実装位置の精度が要求される場合には、位置調整をすることが好ましいが、十分な接着を実現するには、十分な位置精度が実現できない場合がある。コリメートや特定の位置での集光を目的とするのではなく、拡散を目的としてレンズ面14Mを設けることは、蓋体14に封止空間の実現およびレンズ機能を両立させることと相性が良い。
When using
また、レンズ面14Mをシリンドリカルレンズ面とすることで、レンズ作用を特定の方向に集中させることができる。例えば、速軸方向を拡散することのみを目的とし、遅軸方向の光学制御は特段気にしなくてよくなる。このような光学制御の態様も、蓋体14に封止空間の実現だけでなく、レンズ面14Mによるレンズ機能の提供を両立させることと相性が良い。なお、レンズ面14Mは、シリンドリカルレンズ面でなくとも、特定の一点に集光させたいという目的ではなく、光の拡がりを抑えることができればよいという目的で、第2方向に曲率を有してもよい。
Furthermore, by making
発光装置1において、レンズ面14Mの第1方向と、レンズ面14Mに入射する光の速軸方向は平行となるが、ここでの平行は、第1方向と光の速軸方向とに5度以上の角度が生じることを許容する。また、ここでの平行は、第1方向と光の速軸方向に角度が生じたとしても7度以下とすることが好ましい。
In the
半導体レーザ素子20は、複数のエミッタのそれぞれから光を出射する。複数のエミッタは第1エミッタと第2エミッタを有し、第1エミッタから第1の光が出射され、第2エミッタから第2の光が出射される。第1の光及び第2の光は、互いの速軸方向が平行であり、遅軸方向に並んでいる。
The
このような第1の光及び第2の光と、シリンドリカルレンズ面とは相性が良い。シリンドリカル面であるレンズ面14Mは、第2方向に曲率を有さず、第1方向におけるレンズ面の断面形状は、第2方向に一様である。そのため、第1の光及び第2の光の、第2方向における位置精度を考慮せずとも、第1方向の曲率によるレンズ作用を第1の光及び第2の光に同じように与えることができる。
These first and second lights are well suited to the cylindrical lens surface.
発光装置1において、1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、サブマウント30に配置される。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、サブマウント30を介して、第1上面11Aに配置される。1またはそれぞれのサブマウント30は、下面31Bにおいて第1上面11Aと接合し、上面31Aにおいて半導体レーザ素子20と接合する。1つのサブマウント30に配置される半導体レーザ素子20の数は1以上である。
In the
1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、側面21Cに光出射面22を有し、光出射面22から側方に光を出射する。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、第1方向に光を出射する。図示される発光装置1では、Yの正方向を第1方向と捉えることができる。
One or each
発光装置において、1またはそれぞれの反射部材40が基体11に配置される。1またはそれぞれの反射部材40は、パッケージ10の内部空間に配置される。1またはそれぞれの反射部材40は、第1上面11Aに配置される。1またはそれぞれの反射部材40は、半導体レーザ素子20から第1方向に離れた位置に配置される。
In the light emitting device, one or each of the reflecting
1またはそれぞれの反射部材40は、半導体レーザ素子20から出射された光を反射する。1またはそれぞれの半導体レーザ素子20は、反射部材40の光反射面41Bに向けて光を出射する。光反射面41Bにより反射された光は、レンズ面14Mに入射する。なお、反射部材40による反射を利用せずに、半導体レーザ素子20から出射された光をレンズ面14Mに入射させてもよい。
One or each of the reflecting
1またはそれぞれの反射部材40は、パッケージ10の内側面11Eから離隔する。光反射面41Bを半導体レーザ素子20の光出射面22と対向させ、光反射面41Bの反対側の側面を第1内側面11E1と対向させて、1またはそれぞれの反射部材40は配置される。
The or each reflecting
パッケージ10の内側面11Eを光反射面として利用せず、内側面11Eから離れた位置に光反射面41Bを設けることで、レンズ面14Mの第1方向の幅を大きく確保することができる。
By not using the
1またはそれぞれの半導体レーザ素子20から出射された光軸を通る光は、反射部材40によって反射され、第1上面11Aに垂直な方向に反射される。上面視で、光軸を通る光が光反射面41Bに照射される位置と、レンズ面14Mの光軸LAは重なる。
Light passing through the optical axis emitted from one or each
1またはそれぞれの半導体レーザ素子20から出射された主要部分の光であって、レンズ面14Mにおいて光軸LAから最も第1方向に離れた位置に入射する光が蓋体14のレンズ面14Mを通過する位置は、上面視で、基体11の1または複数の内側面11Eの内側である(図6B参照)。また、この光が蓋体14の上面14Aを通過する位置は、上面視で、基体11の複数の内側面11Eの外側である。このように、レンズ面14Mを有効に利用して、発光装置1の上面から拡散された光を出射することができる。また、この光は、反射部材40の光反射面41Bにより反射された光である。また、この光は、基体11の第1内側面11E1を通り第1内側面11E1に平行な仮想平面を通過する。なお、ここでの第1方向は、図示される発光装置1におけるYの正方向である。
The position where the light, which is the main part of the light emitted from one or each
1またはそれぞれの半導体レーザ素子20から出射された主要部分の光であって、光反射面41Bの上端において光反射面41Bにより反射された光が蓋体14のレンズ面14Mを通過する位置は、上面視で、基体11の1または複数の内側面11Eの内側である(図6C参照)。また、この光が蓋体14の上面14Aを通過する位置は、上面視で、基体11の複数の内側面11Eの外側である。このように、レンズ面14Mを有効に利用して、発光装置1の上面から拡散された光を出射することができる。また、この光は、反射部材40の光反射面41Bにより反射された光である。また、この光は、基体11の第1内側面11E1を通り第1内側面11E1に平行な仮想平面を通過する。なお、ここでの第1方向は、図示される発光装置1におけるYの正方向である。
The position where the light reflected by the
発光装置1において、1またはそれぞれの保護素子50が基体11に配置される。1またはそれぞれの保護素子50は、パッケージ10の内部空間に配置される。1または複数の保護素子50には、基体11の段差部11Fの上面11Gに配置される保護素子50が含まれる。保護素子50は、基体11に配置された半導体レーザ素子20を保護する。
In the
発光装置1は、半導体レーザ素子20と電気的に接続する複数の配線60を有する。複数の配線60には、半導体レーザ素子20と接合する1または複数の配線60が含まれる。複数の配線60には、基体11の第1段差部11F1と接合する1または複数の配線60が含まれる。複数の配線60には、基体11の第2段差部11F2と接合する1または複数の配線60が含まれる。
The
複数の配線60は、第1配線部12A1と接合し、半導体レーザ素子20を第2配線部12A2と電気的に接続させる。
The
<第2実施形態>
第2実施形態に係る発光装置2を説明する。図2、図5、図7乃至図14は、発光装置2の例示的な一形態を説明するための図面である。図2は、発光装置2の側面図である。図5は、発光装置2において、蓋体14を透過させた状態の上面図である。なお、蓋体14は点線で示されている。また、ハッチングで示された部分は後述する領域R1を示している。図7は、蓋体14を、レンズ面14Mが設けられる側からみた斜視図である。図8は、蓋体14を、レンズ面が設けられる側からみた上面図である。なお、図7及び図8では、レンズ面14Mの光軸LAを点線で示している。図9は、発光装置2のパッケージ内部の構造を示す斜視図である。図10は、発光装置2のパッケージ内部の構造を示す上面図である。図11は、パッケージ10の下面図である。図12は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す上面図である。図13は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す側面図である。図14は、発光装置2の断面図である。なお、図14の断面図では、配線60の図示を省略している。また、発光装置2の図14の断面図の断面位置は、発光装置1の図3の断面図に対応する。
Second Embodiment
A
上述の第1実施形態の発光装置1及び各構成要素に係る説明のうち、発光装置2に係る図2、図5、図7乃至図14の図面から矛盾すると言える内容を除いた全ての内容が、発光装置2の説明としても当てはまる。矛盾しない全ての内容は、重複を避けるため、ここで説明を繰り返すことはしない。
All of the above-mentioned descriptions of the light-emitting
発光装置1は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10A、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40、1または複数の保護素子50、及び、複数の配線60を含む。
The
(パッケージ10A)
パッケージ10Aにおいて、蓋体14のレンズ面14Mは、上面14A側において形成される。レンズ面14Mは、下面14B側に凹んで形成される。レンズ面14Mは、上面14Aを含み上面14Aに平行な仮想平面よりも下方に形成される。レンズ面14Mは、上面14Aから下方に凹む凹レンズ面となる。
(
In
レンズ面14Mは、レンズの光軸LAを通る点が最も下方に位置する。蓋体14において、下方に向かって窪むような形状のレンズ面14Mが形成される。
The point on
上下方向において、蓋体14の上面14Aからレンズ面14Mの光軸までの距離は、蓋体14の上面14Aから下面14Bまでの幅(厚み)の20%以上60%以下である。
In the vertical direction, the distance from the
1またはそれぞれの第1内側面14D1は、上面14Aと接続する。
One or each of the first inner surfaces 14D1 is connected to the
上下方向において、第1内側面14D1の幅は、蓋体14の上面14Aからレンズ面14Mの光軸LAまでの距離の0%を超え30%以下である。
In the vertical direction, the width of the first inner surface 14D1 is greater than 0% and less than 30% of the distance from the
1またはそれぞれの第1内側面14D1は、上面14Aに対して垂直下方に延びる。なお、ここでの垂直は、±5度の差を含む。
The or each first inner surface 14D1 extends perpendicularly downward relative to the
1またはそれぞれの第2内側面14D2は、上面14Aと接続する。
One or each of the second inner surfaces 14D2 is connected to the
1またはそれぞれの第2内側面14D2は、上面14Aに対して斜め下方に延びる。また、上面14Aと第2内側面14D2とが成す角度は鈍角である。そのため、上面視で、第2内側面14D2とレンズ面14Mとが接続する辺は上面14Aと重ならない。
One or each of the second inner surfaces 14D2 extends obliquely downward relative to the
(発光装置2)
発光装置2は、パッケージ10Aにおける蓋体14の向きが、発光装置1のパッケージ10における蓋体14の向きと異なる。発光装置1では、レンズ面14Mを下面14B側に設けたが、発光装置2では、レンズ面14Mを上面14A側に設けている。
(Light-emitting device 2)
In the
発光装置1では、半導体レーザ素子20から出射された光は、蓋体14のレンズ面14Mに入射し、上面14Aから出射されるが、発光装置2では、半導体レーザ素子20から出射された光は、蓋体14の下面14Bに入射し、レンズ面14Mから出射される。従って、半導体レーザ素子20から出射された光は、レンズ面14Mに入射する代わりに、レンズ面14Mから出射される。
In light-emitting
レンズ面14Mを上面14A側に設けることで、上面視で、蓋体14の下面14Bと基体の第2上面11Cが重なる領域が、発光装置1よりも大きくなる。また、基体11と蓋体14との接合において、接着剤がレンズ面14Mに接触する可能性を考慮しなくてよくなる。一方で、レンズ面14Mを上面14A側に設けると、光を通過させるために確保しなければならないレンズ面14Mの大きさが、発光装置1よりも大きくなる。また、レンズ面14Mに入射するまでの光路長の違いにより、レンズ面14Mを通過した光の拡がり角は同じでも、拡散の態様に違いが生じる。このような点を考慮して、発光装置1の形態が好ましいか、発光装置2の形態が好ましいかを判断することができる。
By providing the
<第3実施形態>
第3実施形態に係る発光装置3を説明する。図1乃至図13、図15、及び、図16は、発光装置3の例示的な一形態を説明するための図面である。図1乃至図13は、発光装置3から波長板70を除いた状態の発光装置に係る図であり、発光装置3から波長板70を除いた状態の発光装置は、発光装置1と同等である。従って、各図の説明は、発光装置1に関する説明を参考にすればよい。図15は、発光装置3の斜視図である。図16は、発光装置3の断面図である。なお、図16の断面図では、配線60の図示を省略している。また、発光装置3の図16の断面図における断面位置は、発光装置1の図3の断面図に対応する。
Third Embodiment
A
上述の第1実施形態の発光装置1及び各構成要素に係る説明のうち、発光装置3に係る図1乃至図13、図15、及び、図16の図面から矛盾すると言える内容を除いた全ての内容が、発光装置3の説明としても当てはまる。矛盾しない全ての内容は、重複を避けるため、ここで説明を繰り返すことはしない。
All of the above-mentioned descriptions of the light-emitting
発光装置3は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40、1または複数の保護素子50、複数の配線60、及び、波長板70を含む。
The
(波長板70)
波長板70は、入射する光に対する、出射する光の偏光状態を変化させる。波長板70には、例えば、直線偏光の偏光方向を回転させる1/2波長板や、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板などがある。波長板70には、例えば、1/2波長板を採用することができる。
(Wave plate 70)
The
波長板70は、上面71A、下面71B、及び、1または複数の側面71Cを有する。波長板70は、平板の形状で形成される。また、上面視における波長板70の外縁形状は、長辺と短辺を有する矩形である。なお、矩形でなくてもよいが、例えば、楕円形などのように、一方が他方より長い形状をしている。
The
(発光装置3)
発光装置3において、パッケージ10の上面14Aに、波長板70が配置される。波長板70は、上面14Aに接合される。波長板70は、接着剤を介して、蓋体14に接合される。波長板70は、レンズ面14Mが設けられる側とは反対側に配置される。これにより、波長板70を接合する接着剤がレンズ面14Mに付着する心配がなくなる。
(Light-emitting device 3)
In the
上面14Aから出射された光は、波長板70を通過する。波長板70を通過することにより、波長板70を通過した光の偏光方向は、波長板70に入射する前の光の偏光方向と異なる。
The light emitted from the
<第4実施形態>
第4実施形態に係る発光装置4を説明する。図2、図5、図7乃至図14、図17、及び、図18は、発光装置4の例示的な一形態を説明するための図面である。図2、図5、図7乃至図14は、発光装置4から波長板70を除いた状態の発光装置に係る図であり、発光装置4から波長板70を除いた状態の発光装置は、発光装置2と同等である。従って、各図の説明は、発光装置2に関する説明を参考にすればよい。図17は、発光装置4の上面図である。図18は、発光装置4の断面図である。なお、図18の断面図では、配線60の図示を省略している。また、発光装置4の図18の断面図における断面位置は、発光装置1の図3の断面図に対応する。
Fourth Embodiment
A
上述の第1実施形態の発光装置1及び各構成要素、第2実施形態の発光装置2及び構成要素に係る説明、及び、第3実施形態の発光装置1及び構成要素のうち、発光装置4に係る図2、図5、図7乃至図14、図17、及び、図18の図面から矛盾すると言える内容を除いた全ての内容が、発光装置4の説明としても当てはまる。矛盾しない全ての内容は、重複を避けるため、ここで説明を繰り返すことはしない。
The above-mentioned explanations of the
(発光装置4)
発光装置4では、パッケージ10の上面14A側にレンズ面14Mが設けられており、波長板70は、接着剤を介して、上面14Aに接合される。
(Light-emitting device 4)
In the
<第5実施形態>
第5実施形態に係る発光モジュール901を説明する。図19は、発光モジュール901の例示的な一形態を説明するための図面である。図19は、発光モジュール901の概略図である。
Fifth Embodiment
A
発光モジュール901は、複数の発光装置1または発光装置2と、複数の発光装置3または発光装置4と、導光板101と、を備える。なお、複数の発光装置1または発光装置2は、複数の発光装置1で構成される場合、複数の発光装置2で構成される場合、1以上の発光装置1及び1以上の発光装置2で構成される場合を含む。複数の発光装置3または発光装置4は、複数の発光装置3で構成される場合、複数の発光装置4で構成される場合、1以上の発光装置3及び1以上の発光装置4で構成される場合を含む。便宜上、複数の発光装置1または発光装置2を、複数の第1発光装置と呼び、複数の発光装置3または発光装置4を、複数の第2発光装置と呼ぶものとする。
The light-emitting
上述の発光装置1、発光装置2、発光装置3、及び、発光装置4については、第1実施形態乃至第4実施形態で説明した通りである。よって、図1乃至図18は、発光モジュール901を説明する図でもある。
The above-mentioned
(発光モジュール901)
第1発光装置から出射される光の色は、第2発光装置から出射される光の色と異なる。第1発光装置から出射される光の発光ピーク波長は、第2発光装置から出射される光の発光ピーク波長と異なる。第1発光装置から出射される光の発光ピーク波長と、第2発光装置から出射される光の発光ピーク波長との差は、少なくとも20nm以上である。
(Light Emitting Module 901)
The color of light emitted from the first light emitting device is different from the color of light emitted from the second light emitting device. The emission peak wavelength of the light emitted from the first light emitting device is different from the emission peak wavelength of the light emitted from the second light emitting device. The difference between the emission peak wavelength of the light emitted from the first light emitting device and the emission peak wavelength of the light emitted from the second light emitting device is at least 20 nm or more.
第1発光装置は、波長板を備えていない。また、第2発光装置は、波長板70を備えている。第1発光装置が備える半導体レーザ素子20(以下、第1半導体レーザ素子という。)から出射される光の偏光方向と、第2発光装置が備える半導体レーザ素子20(以下、第2半導体レーザ素子という。)から出射される光の偏光方向は異なる。
The first light emitting device does not have a wave plate. The second light emitting device has a
複数の第1発光装置及び複数の第2発光装置には、同じ方向に光を出射する1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置が含まれる。ここでの同じ方向に光を出射するとは、光の速軸方向同士も同じであり、遅軸方向同士も同じであることを意味する。1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置はいずれも、速軸方向が第1方向と平行であり、遅軸方向が第2方向と平行である光を、上面14Aから出射する。
The multiple first light-emitting devices and multiple second light-emitting devices include one or more first light-emitting devices and one or more second light-emitting devices that emit light in the same direction. Emitting light in the same direction here means that the fast axis directions of the light are also the same, and the slow axis directions are also the same. Each of the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices emits light from the
1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置のそれぞれから出射される光の偏光方向は同じである。第2発光装置が備える波長板70は、第2半導体レーザ素子から出射された光の偏光方向を変え、第1発光装置から出射される光と同じ偏光方向の光を出射させる。これにより、1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置から出射される光の偏光方向を揃えることができる。
The polarization direction of the light emitted from each of the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices is the same. The
複数の第1発光装置には、互いに異なる色の光を出射する2つの第1発光装置が含まれる。複数の第1発光装置には、互いに異なる発光ピーク波長の光を出射する2つの第1発光装置が含まれる。これら2つの第1発光装置における発光ピーク波長の差は、少なくとも20nm以上である。 The plurality of first light-emitting devices includes two first light-emitting devices that emit light of different colors. The plurality of first light-emitting devices includes two first light-emitting devices that emit light of different emission peak wavelengths. The difference between the emission peak wavelengths of these two first light-emitting devices is at least 20 nm or more.
複数の第1発光装置及び複数の第2発光装置の中には、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置、緑色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置、及び、青色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置が含まれる。例えば、複数の第1発光装置の中に、緑色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置、及び、青色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置が含まれ、複数の第2発光装置の中に、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置が含まれる。
The plurality of first light-emitting devices and the plurality of second light-emitting devices include a light-emitting device having a
なお、発光モジュール901は、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第2発光装置、緑色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第1発光装置、及び、青色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第1発光装置で構成されてもよい。つまり、複数の第2発光装置ではなく、1以上の第2発光装置を備える発光モジュール901であってもよい。
The
あるいは、発光モジュール901は、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第1発光装置、緑色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第2発光装置、及び、青色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える第2発光装置で構成されてもよい。つまり、複数の第1発光装置ではなく、1以上の第1発光装置を備える発光モジュール901であってもよい。
Alternatively, the
つまり、1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置を備え、かつ、1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置の中には、赤色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置、緑色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置、及び、青色の光を出射する半導体レーザ素子20を備える発光装置が含まれる、発光モジュール901であってもよい。
In other words, the
同じ方向に光を出射する1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置は、第1方向に並べて配置される。1以上の第1発光装置及び1以上の第2発光装置は、レンズ面14Mによって第1方向に拡散された光を出射するため、拡散された光に基づいて、発光装置同士の間隔を決定することができる。
One or more first light-emitting devices and one or more second light-emitting devices that emit light in the same direction are arranged side by side in the first direction. Since the one or more first light-emitting devices and the one or more second light-emitting devices emit light that is diffused in the first direction by the
複数の第1発光装置及び複数の第2発光装置から出射された光は導光板101に入射する。導光板101には、第1発光装置から出射される光と第2発光装置から出射された光とが、互いの偏光方向が揃った状態で入射する。レンズ面14Mによって第1方向に拡散された光を出射することで、第1方向に並べて配置する第1発光装置と第2発光装置の間隔を広げることができ、発光モジュール901が備える発光装置の数を抑えることができる。
The light emitted from the multiple first light-emitting devices and the multiple second light-emitting devices enters the
<第6実施形態>
第6実施形態に係る発光装置6を説明する。図1、図2、図9乃至図13、及び、図20乃至21Cは、発光装置6の例示的な一形態を説明するための図面である。図1は、発光装置6の斜視図である。図2は、発光装置6の側面図である。図9は、発光装置6のパッケージ内部の構造を示す斜視図である。図10は、発光装置6のパッケージ内部の構造を示す上面図である。図11は、パッケージ10の下面図である。図12は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す上面図である。図13は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す側面図である。図20は、発光装置6の断面図である。なお、図20の断面図では、配線60の図示を省略している。また、発光装置6の図20の断面図の断面位置は、発光装置1の図3の断面図に対応する。図21Aは、速軸方向に関し、発光装置6から所定の距離だけ離れた仮想平面における第1の光の光強度分布を示す図である。図21Bは、速軸方向に関し、発光装置6から所定の距離だけ離れた仮想平面における第2の光の光強度分布を示す図である。図21Cは、速軸方向に関し、発光装置6から所定の距離だけ離れた仮想平面において、第1の光と第2の光を合わせた光の光強度分布を示す図である。
Sixth Embodiment
A
上述の第1実施形態の発光装置1及び各構成要素に係る説明のうち、発光装置6に係る図1、図2、図9乃至図13、及び、図20乃至21Cの図面から矛盾すると言える内容を除いた全ての内容が、発光装置6の説明としても当てはまる。矛盾しない全ての内容は、重複を避けるため、ここで説明を繰り返すことはしない。
All of the above-mentioned descriptions of the light-emitting
発光装置6は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10B、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40、1または複数の保護素子50、及び、複数の配線60を含む。
The
(パッケージ10B)
パッケージ10Bは、2以上のレンズ面14Mを有する。2以上のレンズ面14Mには、第1レンズ面14M1と、第2レンズ面14M2とが含まれる。2以上のレンズ面14Mは、連なって形成される。2以上のレンズ面14Mは、それぞれ同じ形状である。
(Package 10B)
The package 10B has two or
(発光装置6)
発光装置6において、1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、2以上のレンズ面14Mに入射する。1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、第1レンズ面14M1及び第2レンズ面14M2に入射する。
(Light-emitting device 6)
In light emitting
ここで、1つの半導体レーザ素子20から出射された光であって、かつ、第1レンズ面14M1に入射する光を第1の光と呼ぶものとする。また、1つの半導体レーザ素子20から出射された光であって、かつ、第2レンズ面14M2に入射する光を第2の光と呼ぶものとする。1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、第1の光と第2の光を合わせた光ということができる。
Here, the light emitted from one
蓋体14は、半導体レーザ素子20から出射された光の速軸方向における光強度分布が、半導体レーザ素子20から出射された光よりも均一化された光を、上面14Aから出射させる。
The
速軸方向に関し、発光装置6から所定の距離だけ離れた仮想平面における光強度分布が、半導体レーザ素子20から出射された光のFFPにおける光強度分布よりも均一化されるように、発光装置6から光が出射される。速軸方向に関し、第1の光におけるピーク光強度の光と、第2の光におけるピーク光強度の光がそれぞれ、この仮想平面における照射領域の両端に位置する。
Light is emitted from the
第1の光は、第1レンズ面14M1上においては、第2レンズ面14M2から第1レンズ面14M1へと向かう方向に光強度が低くなっていくような光強度分布となっている。一方で、第1の光は、所定の距離だけ離れた仮想平面上では、第2レンズ面14M2から第1レンズ面14M1へと向かう方向に光強度が強くなっていくような光強度分布となる(図21A参照)。 The first light has a light intensity distribution on first lens surface 14M1 such that the light intensity decreases in the direction from second lens surface 14M2 to first lens surface 14M1. On the other hand, on a virtual plane a predetermined distance away, the first light has a light intensity distribution such that the light intensity increases in the direction from second lens surface 14M2 to first lens surface 14M1 (see FIG. 21A).
第2の光は、第2レンズ面14M2上においては、第1レンズ面14M1から第2レンズ面14M2へと向かう方向に光強度が低くなっていくような光強度分布となっている。一方で、第2の光は、所定の距離だけ離れた仮想平面上では、第1レンズ面14M1から第2レンズ面14M2へと向かう方向に光強度が強くなっていくような光強度分布となる(図21B参照)。 The second light has a light intensity distribution on second lens surface 14M2 such that the light intensity decreases in the direction from first lens surface 14M1 to second lens surface 14M2. On the other hand, on a virtual plane a predetermined distance away, the second light has a light intensity distribution such that the light intensity increases in the direction from first lens surface 14M1 to second lens surface 14M2 (see FIG. 21B).
そして、所定の距離だけ離れた仮想平面上において、第1の光と第2の光が重なり、より均一化された光強度分布が実現される(図21C参照)。 Then, the first light and the second light overlap on a virtual plane that is a specified distance away, achieving a more uniform light intensity distribution (see Figure 21C).
発光装置6では、速軸方向の光の拡がりを大きくし、また、速軸方向に関する光強度分布をより均一にした光を提供することができる。
<第7実施形態>
第7実施形態に係る発光装置7を説明する。図1、図2、図7、図8、図11乃至図13、及び、図22は、発光装置7の例示的な一形態を説明するための図面である。図1は、発光装置7の斜視図である。図2は、発光装置7の側面図である。図7は、蓋体14を、レンズ面14Mが設けられる側からみた斜視図である。図8は、蓋体14を、レンズ面が設けられる側からみた上面図である。なお、図7及び図8では、レンズ面14Mの光軸LAを点線で示している。図11は、パッケージ10の下面図である。図12は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す上面図である。図13は、半導体レーザ素子20及びサブマウント30の配置状態を示す側面図である。図22は、発光装置7の断面図である。なお、図22の断面図では、配線60の図示を省略している。また、発光装置7の図22の断面図の断面位置は、発光装置1の図3の断面図に対応する。
The
Seventh Embodiment
A
上述の第1実施形態の発光装置1及び各構成要素に係る説明のうち、発光装置7に係る図1、図2、図7、図8、図11乃至図13、及び、図22の図面から矛盾すると言える内容を除いた全ての内容が、発光装置7の説明としても当てはまる。矛盾しない全ての内容は、重複を避けるため、ここで説明を繰り返すことはしない。
Of the above-mentioned explanations of the light-emitting
発光装置7は、複数の構成要素を備えている。この複数の構成要素は、パッケージ10、1または複数の半導体レーザ素子20、1または複数のサブマウント30、1または複数の反射部材40A、1または複数の保護素子50、及び、複数の配線60を含む。
The
(反射部材40A)
反射部材40Aは、2以上の光反射面41Bを有する。2以上の光反射面41Bには、第1光反射面41B1と、第2光反射面41B2とが含まれる。2以上の光反射面41Bは、連なって設けられる。
(
The reflecting
(発光装置7)
発光装置7において、1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、2以上の光反射面41Bに入射する。1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、第1光反射面41B1及び第2光反射面41B2に入射する。
(Light emitting device 7)
In the
ここで、1つの半導体レーザ素子20から出射された光であって、かつ、第1光反射面41B1に入射する光を第1反射光と呼ぶものとする。また、1つの半導体レーザ素子20から出射された光であって、かつ、第2光反射面41B2に入射する光を第2反射光と呼ぶものとする。1つの半導体レーザ素子20から出射された光は、第1反射光と第2反射光を合わせた光ということができる。
Here, the light emitted from one
反射部材40Aは、半導体レーザ素子20から出射された光の速軸方向における光強度分布を、半導体レーザ素子20から出射された光よりも均一化させてレンズ面14Mに入射させる。
The reflecting
速軸方向に関し、発光装置7から所定の距離だけ離れた仮想平面における光強度分布が、半導体レーザ素子20から出射された光のFFPにおける光強度分布よりも均一化されるように、発光装置7から光が出射される。反射部材40Aは、光強度分布がより均一化されるように半導体レーザ素子20から出射された光を光学制御し、レンズ面14Mは、光の拡がりが大きくなるように半導体レーザ素子20から出射された光を光学制御する。
Light is emitted from the
2以上の光反射面41Bによって、所定の距離における光強度分布をより均一化させる光学制御については、特願2017-157063や、特願2018-13695に記載されている光学制御を引用して、実現することができる。但し、これらの出願では、蛍光部の下面あるいは上面における光強度分布の均一化を図っているが、発光装置6では、発光装置6から所定の距離だけ離れた仮想平面において光強度分布がより均一化されるようにする点が異なる。つまり、光強度分布がより均一化される位置(光路長)が異なるだけであり、光学制御の原理は同様である。
Optical control that makes the light intensity distribution at a specified distance more uniform by using two or more
発光装置6では、蓋体14の2以上のレンズ面14Mが、速軸方向の光の拡がりを大きくするという作用と、速軸方向に関する光強度分布をより均一にするという作用を両方実現したが、発光装置7では、これらの作用を、反射部材40Aと蓋体14とで分担して、速軸方向の光の拡がりを大きくし、また、速軸方向に関する光強度分布をより均一にした光を発光装置7から出射する。これにより、2つの構成要素の位置を調整して実装ができるため、一方の構成要素の実装ずれに配慮して、他方の構成要素の実装位置を調整することができる。
In the light-emitting
以上、本発明に係る各実施形態を説明してきたが、本発明に係る発光装置及び発光モジュールは、各実施形態の発光装置及び発光モジュールに厳密に限定されるものではない。つまり、本発明は、各実施形態により開示された発光装置及び発光モジュール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。本発明は、全ての構成要素を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。 Although each embodiment of the present invention has been described above, the light emitting device and light emitting module of the present invention are not strictly limited to the light emitting device and light emitting module of each embodiment. In other words, the present invention can be realized without being limited to the external shape and structure of the light emitting device and light emitting module disclosed in each embodiment. The present invention can be applied without necessarily including all components. For example, if some of the components of the light emitting device disclosed in the embodiment are not described in the claims, the freedom of design by those skilled in the art, such as substitution, omission, modification of shape, and change of material, is recognized for some of the components, and the invention described in the claims is specified to be applied.
本明細書でこれまで説明してきた内容を通し、以下の技術事項が開示される。
(項1)
第1上面を有する基部と、第2上面を有する枠部と、を有する基体と、
前記第1上面に配置され、楕円形状のファーフィールドパターンの光を出射する半導体レーザ素子と、
上面と、前記第2上面と接合する下面と、前記下面側において前記上面側に凹んで形成されるシリンドリカルレンズ面と、を有する蓋体と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基体と前記蓋体に囲まれた封止空間に配置され、
前記蓋体は、前記半導体レーザ素子から出射され前記シリンドリカルレンズ面に入射する光の速軸方向をさらに拡散させて前記上面から出射させる、発光装置。
(項2)
前記蓋体は、前記半導体レーザ素子から出射された光の速軸方向における光強度分布が、前記半導体レーザ素子から出射された光よりも均一化された光を、前記上面から出射させる、項1に記載の発光装置。
(項3)
前記半導体レーザ素子から第1方向に離れた位置に配置され、前記半導体レーザ素子から出射された光を反射する反射部材をさらに備え、
前記蓋体は、前記下面及び前記シリンドリカルレンズ面に接続する1または複数の内側面を有し、
前記1または複数の内側面には、上面視で、前記第2上面と重なる内側面が含まれる、項1または2に記載の発光装置。
(項4)
前記反射部材は、前記半導体レーザ素子から出射された光の速軸方向における光強度分布を、前記半導体レーザ素子から出射された光よりも均一化させて前記シリンドリカルレンズ面に入射させる、項3に記載の発光装置。
(項5)
前記半導体レーザ素子から出射された光軸を通る光は、前記反射部材によって前記第1上面に垂直な方向に反射される、項3または4に記載の発光装置。
(項6)
前記基体の外縁形状は、上面視において、前記第1方向の幅の方が、前記第1方向に垂直な第2方向の幅よりも大きい矩形である、項3乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。
(項7)
前記蓋体から出射される光の速軸方向の拡がり角は、前記半導体レーザ素子から出射された光の速軸方向の拡がり角の1.1倍以上2.5倍以下である、項1乃至項6のいずれか一項に記載の発光装置。
(項8)
前記基体の枠部は、前記第2上面と交わる複数の内側面をさらに有し、
前記半導体レーザ素子から出射された主要部分の光であって、前記シリンドリカルレンズ面において光軸から最も第1方向に離れた位置に入射する光が前記蓋体のシリンドリカルレンズ面を通過する位置は、上面視で、前記枠部の前記複数の内側面の内側であり、かつ、当該光が前記蓋体の上面を通過する位置は、上面視で、前記枠部の前記複数の内側面の外側である、項1乃至項7のいずれか一項に記載の発光装置。
(項9)
前記蓋体の上面に接合される波長板をさらに備える、項1乃至項8のいずれか一項に記載の発光装置。
(項10)
前記シリンドリカルレンズ面は、レンズの光軸を通る点が最も上方に位置するレンズ面である、項1乃至項9のいずれか一項に記載の発光装置。
(項11)
速軸方向に関し、前記発光装置から所定の距離だけ離れた仮想平面における光強度分布が、前記半導体レーザ素子から出射された光のFFPにおける光強度分布よりも均一化されるように光が出射される、項1乃至10のいずれか一項に記載の発光装置。
(項12)
項1に記載の発光装置であって、波長板を備えていない第1発光装置と、
項9に記載の発光装置である第2発光装置と、
前記第1発光装置から出射される光と前記第2発光装置から出射された光とが、互いの偏光方向が揃った状態で入射する導光板と、
を備える発光モジュール。
Through the contents described so far in this specification, the following technical matters are disclosed.
(Item 1)
a base having a base portion having a first upper surface and a frame portion having a second upper surface;
a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and emitting light having an elliptical far-field pattern;
a lid having an upper surface, a lower surface bonded to the second upper surface, and a cylindrical lens surface formed on the lower surface side so as to be recessed toward the upper surface;
Equipped with
the semiconductor laser element is disposed in a sealed space surrounded by the base body and the lid body,
The lid further diffuses the fast axis direction of light emitted from the semiconductor laser element and incident on the cylindrical lens surface, causing the light to exit from the top surface.
(Item 2)
2. The light emitting device according to
(Item 3)
a reflecting member arranged at a position away from the semiconductor laser element in a first direction and configured to reflect light emitted from the semiconductor laser element;
the lid body has one or more inner surfaces connected to the lower surface and the cylindrical lens surface,
3. The light emitting device according to
(Item 4)
4. The light emitting device according to
(Item 5)
5. The light emitting device according to
(Item 6)
6. The light emitting device according to any one of
(Item 7)
7. The light emitting device according to any one of
(Item 8)
The frame portion of the base further has a plurality of inner surfaces intersecting with the second upper surface,
8. The light emitting device according to any one of
(Item 9)
Item 9. The light emitting device according to any one of
(Item 10)
(Item 11)
(Item 12)
A second light emitting device which is the light emitting device according to item 9;
a light guide plate into which the light emitted from the first light emitting device and the light emitted from the second light emitting device are incident with their polarization directions aligned;
A light emitting module comprising:
実施形態に記載の発光装置及び発光モジュールは、ヘッドマウントディスプレイや、その他ディスプレイのバックライトに利用することができる。つまり、ディスプレイ分野は、本発明が適用される一つの利用形態といえる。なお、本発明は、これに限らず、プロジェクター、照明、露光、車載ヘッドライト等、種々の利用形態において利用することができる。 The light-emitting device and light-emitting module described in the embodiments can be used as backlights for head-mounted displays and other displays. In other words, the display field can be said to be one application form to which the present invention can be applied. However, the present invention is not limited to this, and can be used in various applications such as projectors, lighting, exposure, and vehicle headlights.
1、2、3、4、6、7 発光装置
10、10A、10B パッケージ
11 基体
11A 第1上面
11B 下面
11C 第2上面
11D 外側面
11E 内側面
11E1 第1内側面
11F 段差部
11F1 第1段差部
11F2 第2段差部
11G 上面
11H 側面
11M 基部
11N 枠部
12A 配線部
12A1 第1配線部
12A2 第2配線部
13A 接合パターン
14 蓋体
14A 上面
14B 下面
14C 側面
14D1 第1内側面
14D2 第2内側面
14M レンズ面
14M1 第1レンズ面
14M2 第2レンズ面
20 半導体レーザ素子
21A 上面
21B 下面
21C 側面
22 光出射面
30 サブマウント
31A 上面
31B 下面
31C 側面
32A 基板
32B 上側金属部材
32C 下側金属部材
33 配線層
40、40A 反射部材
41A 下面
41B 光反射面
41B1 第1光反射面
41B2 第2光反射面
50 保護素子
51A 上面
51B 下面
51C 側面
60 配線
70 波長板
71A 上面
71B 下面
71C 側面
101 導光板
901 発光モジュール
1, 2, 3, 4, 6, 7
12A Wiring section 12A1 First wiring section 12A2 Second wiring section
Claims (12)
前記第1上面に配置され、楕円形状のファーフィールドパターンの光を出射する半導体レーザ素子と、
上面と、前記第2上面と接合する下面と、前記下面側において前記上面側に凹んで形成されるシリンドリカルレンズ面と、を有する蓋体と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基体と前記蓋体に囲まれた封止空間に配置され、
前記蓋体は、前記半導体レーザ素子から出射され前記シリンドリカルレンズ面に入射する光の速軸方向をさらに拡散させて前記上面から出射させる、発光装置。 a base having a base portion having a first upper surface and a frame portion having a second upper surface;
a semiconductor laser element disposed on the first upper surface and emitting light having an elliptical far-field pattern;
a lid having an upper surface, a lower surface bonded to the second upper surface, and a cylindrical lens surface formed on the lower surface side so as to be recessed toward the upper surface;
Equipped with
the semiconductor laser element is disposed in a sealed space surrounded by the base body and the lid body,
The lid further diffuses the fast axis direction of light emitted from the semiconductor laser element and incident on the cylindrical lens surface, causing the light to exit from the top surface.
前記蓋体は、前記下面及び前記シリンドリカルレンズ面に接続する1または複数の内側面を有し、
前記1または複数の内側面には、上面視で、前記第2上面と重なる内側面が含まれる、請求項1または2に記載の発光装置。 a reflecting member arranged at a position away from the semiconductor laser element in a first direction and configured to reflect light emitted from the semiconductor laser element;
the lid body has one or more inner surfaces connected to the lower surface and the cylindrical lens surface,
The light emitting device according to claim 1 , wherein the one or more inner surfaces include an inner surface that overlaps with the second upper surface in a top view.
前記半導体レーザ素子から出射された主要部分の光であって、前記シリンドリカルレンズ面において光軸から最も第1方向に離れた位置に入射する光が前記蓋体の前記シリンドリカルレンズ面を通過する位置は、上面視で、前記枠部の前記複数の内側面の内側であり、かつ、当該光が前記蓋体の前記上面を通過する位置は、上面視で、前記枠部の前記複数の内側面の外側である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。 The frame portion of the base further has a plurality of inner surfaces intersecting with the second upper surface,
8. The light emitting device according to claim 1, wherein a position where a main portion of light emitted from the semiconductor laser element, which is incident on the cylindrical lens surface at a position furthest from the optical axis in a first direction, passes through the cylindrical lens surface of the lid body is inside the multiple inner surfaces of the frame portion when viewed from above, and a position where the light passes through the upper surface of the lid body is outside the multiple inner surfaces of the frame portion when viewed from above.
請求項9に記載の発光装置である第2発光装置と、
前記第1発光装置から出射される光と前記第2発光装置から出射された光とが、互いの偏光方向が揃った状態で入射する導光板と、
を備える発光モジュール。 2. The light emitting device according to claim 1, comprising: a first light emitting device not including a wave plate;
A second light emitting device which is the light emitting device according to claim 9;
a light guide plate into which the light emitted from the first light emitting device and the light emitted from the second light emitting device are incident with their polarization directions aligned;
A light emitting module comprising:
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