专利名称：半导体激光器、光源装置、照明装置、投影机及监控装置的制作方法
技术领域：
本发明，涉及半导体激光器、采用了半导体激光器的光源装置、采用 了光源装置的照明装置、投影机、监控装置。
背景技术：
现有，在对图像进行放大投影的投影机中， 一般地，作为其光源，采
用超高压水银灯(UHP)。但是，UHP，存在因为达到最高辉度需要几分 钟左右时间所以瞬间点亮困难、寿命比较短、色再现性范围不足等各种问 题。因此，近年来，作为光源不断开发采用半导体激光器的方法(例如， 参照专利文献l)。
半导体激光器，通过使得具有激光振荡起始电流以上的电流值的驱动 电流流动地，向构成半导体激光器的激光二极管(激光发光元件)施加驱 动电压，激光二极管开始进行激光振荡而发出激光。但是，向激光二极管 施加直流的驱动电压，为了长寿命化并不优选。因此，通常，相对于激光 二极管施加脉冲状的驱动电压而使脉冲状的驱动电流流动，使得发出激光 地进行工作。以下，将该工作称为"脉冲驱动"。
但是，在对激光二极管进行了脉冲驱动的情况下，由于构成光源装置 的电路的安装上存在的杂散电感，变得向激光二极管施加与驱动电压反向 的回扫电压，存在招致对激光二极管进行驱动的电路的工作效率下降的问 题。
专利文献1特开2006—106130号公报
发明内容
于是，本发明，为了解决上述的问题点而作出，目的在于提供在采用
了半导体激光器的光源装置中，可以进行由于构成光源装置的电路的安装 上存在的杂散电感而产生的工作效率下降的抑制的技术。
本发明，为了达到上述的目的的至少一部分而作出，可以通过以下方 式的应用例来实现。
应用例1
作为光源装置，具备 半导体激光器；和
向前述半导体激光器供给脉沖状的驱动电流的驱动电路； 前述半导体激光器，
在同 一半导体基板上形成激光发光元件与续流二极管；
在前述激光发光元件的电流输入端子上连接前述续流二极管的阴极， 在前述激光发光元件的电流输出端子上连接前述续流二极管的阳极。
在应用例1的光源装置中，因为在与半导体激光器的激光发光元件相 同的半导体基板上具有续流二极管，所以可以对由于构成光源装置的电路 的安装上存在的杂散电感而产生的激光发光元件的损耗进行抑制，并对驱 动激光发光元件的电路的工作效率的下降进行抑制。
应用例2
作为应用例l记载的光源装置，还具备
波长变换元件，其将从前述半导体激光器发出的激光的波长变换成规 定的波长。
若依照于应用例2，则可以容易地射出与激光的波长并不相同的波长 的激光。
应用例3
作为应用例2记载的光源装置，
前述半导体激光器的前述激光发光元件，发出红外激光。 若依照于应用例3，则因为能够比较容易地形成发出红外激光的激光
发光元件，所以作为半导体激光器的激光发光元件，通过发出红外激光，
可以射出具有容易可见的波长的激光。
应用例4
作为应用例3记载的光源装置，
前述波长变换元件，是将前述红外激光的波长变换成与红色、绿色、 及蓝色的任一 色相当的波长的元件。 应用例5
作为半导体激光器，
在同 一半导体a上形成激光发光元件与续流二极管；
在前述激光发光元件的电流输入端子上连接前述续流二极管的阴极， 在前述激光发光元件的电流输出端子上连接前述续流二极管的阳极。
如果采用应用例5的半导体激光器而构成光源装置，则能够得到与应 用例1的光源装置同样的作用、效果。
应用例6
作为照明装置，具备 应用例l记载的光源装置；和 使从前述光源装置射出的光进行扩散的扩散元件。 若依照于应用例6的照明装置，则可以进行高输出的照明。 应用例7
作为与输入的图像信号相应对图像进行投影的投影机，具备 应用例l记载的光源装置；和 对与前述图^象信号相应所调制的光进行投影的投影部。 若依照于应用例7的投影机，则能够对高辉度的图像进行投影。 应用例8
作为将进行了摄影的被投影体进行输出的监控装置，具备 应用例l记载的光源装置；
使从前述光源装置射出的光进行扩散的扩散元件；和 对通过前述扩散元件照明的被投影体进行摄像的摄像部装置。 若依照于应用例的监控装置，则因为通过高输出的激光光源，能够明 亮地照射被投影体，所以可以对清晰的图像进行摄像。
图1是作为本发明的第1实施例的照明装置10的概要构成图。 图2是关于半导体激光器20的内部构成而示的说明图。 图3是表示第1实施例的效果的说明图。
图4是作为本发明的第2实施例的监控装置400的概要构成图。
图5是作为本发明的第3实施例的投影机500的概要构成图。
符号说明
IO...照明装置
12…激光光源装置
14…扩散元件
20…半导体激光器
20C…固定座
21…基底
22LD…p型区域
22FWD…p型区域
23LD…n型区域
23FWD.,.n型区域
24LD…p侧电极
24LDw…射出窗
25LD…n侧电极
26...副固定座
LD…激光二极管
FWD…续流二极管
L T1...驱动电流流入端子
L T 2...驱动电流流出端子
30...波长变换元件
40…反射镜
40a…面
50…驱动电路
50P…驱动电路基板
52...DC/DC变换器
54…栅驱动电路
60…封装
Dtl、 Dt2…驱动电路连接端子
GTr…栅晶体管
400…监控装置
410…装置主体
411…照相机
420…光传送部
421...光导
422...光导
423…扩散板
424…成像透镜
500…投影机
501R…红色激光光源装置
501G…绿色激光光源装置
501B…蓝色激光光源装置
502R、 502G、 502B…积分光学系统
504R、 504G、 504B…液晶光阀
506…十字分色棱镜
507…投影透镜
510…屏幕
Lsl、 Ls2…杂散电感
具体实施例方式
以下，基于实施例以如下的顺序对本发明的实施方式进行说明。
A. 第1实施例(照明装置)
B. 第2实施例(监控装置)
C. 第3实施例(投影机)
D. 变形例
A.第1实施例(照明装置) Al.照明装置的构成
图1，是作为本发明的第1实施例的照明装置10的概要构成图。照明 装置IO，具备激光光源装置12，和使从激光光源装置12所发出的激光 进行扩散的扩散元件14。
激光光源装置12，在封装60内，通过配置安装于固定座20C上的半 导体激光器20、波长变换元件30、反射镜40所构成。
作为扩散元件14，例如，能够采用扩散透镜、使得入射进来的光进行 扩散地预先形成有干涉条紋的全息元件等。
半导体激光器20，通过由驱动电路50供给脉沖状的驱动电流所驱动， 射出红外激光。还有，关于半导体激光器20,进一步进行后述。
波长变换元件30，是引起2次谐波产生(Second Harmonic Generation: SHG )的现象、即2个光子变换成具有2倍振动次数的1个光子的2次非 线性光学现象的元件，在强电介质材料中形成了极化反转结构。波长变换 元件30，将从半导体激光器20所发出的激光LB1导入于内部，并将其， 波长变换成蓝色、绿色、红色等的可见激光LB2。
波长变换元件30内的极化反转结构，在采用了铌酸锂或钽酸锂的元件 中通过电场施加法所形成。还有，极化反转结构的形成方法，也不必限于 该方法，也可以为由离子交换产生的极化反转法、由电子束产生的微畴反 转法等其他方法产生。关于材料，也不必限于铌酸锂、钽酸锂，可以为采 用各自的方法中的适当的材料的构成。
反射镜40，在波长变换元件30侧的面40a实施了特殊涂敷。该特殊 涂敷，相对于从半导体激光器20所发出的激发光变成高反射、而相对于从
波长变换元件30所发出的2次谐波则变成高透射。由此，从波长变换元件 30所射出的2次谐波，对反射镜40进行透射，并作为波长变换成可见光 的激光LB2照射于扩散元件14。 A2.半导体激光器的构成
图2，是关于半导体激光器20的内部构成而示的说明图，图2(A) 表示等效电路图，图2 (B)表示概要剖面结构图。
半导体激光器20，如示于图2(A)的等效电路图地，以作为激光发 光元件的激光二极管LD与续流二极管FWD所构成，这些激光二极管LD 与续流二才及管FWD,如示于图2(B)的概要剖面结构图地，形成于以GaAs 所构成的同一基底(半导体基板)21上。
激光二极管LD，在基底21上，通过按顺序形成p型区域22LD及n 型区域23LD所构成，称为在相对于基底21垂直的方向射出激光的VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,垂直腔面发射激光)。激光二 极管LD的p型区域22LD,通过基底21连接于p侧电极24LD, p侧电极 24LD，连接于第l半导体激光器连接端子Ltl。并且，激光二极管LD的 n型区域23LD，连接于n侧电极25LD, n侧电极25LD,连接于笫2半导 体激光器连接端子Lt2。 p侧电极24LD相当于激光发光元件的电流输入端 子，而n侧电极25LD则相当于激光发光元件的电流输出端子。还有，在 p侧电极24LD，设置用于射出激光的射出窗24LDw。并且，在n侧电极 25LD之上，为了在金属的固定座20C安装半导体激光器20，形成作为用 于吸收固定座20C的热膨胀的吸收构件的副固定座26。作为该副固定座 26,例如，可利用氧化铍。
续流二极管FWD，是在基底21上，通过形成n型区域(阴极)23FWD 及p型区域(阳极)22FWD所构成的二极管。
续流二极管FWD的n型区域23FWD,通过基底21及激光二极管LD 的p侧电极24LD，连接于激光二极管LD的p型区域22LD，续流二极管 FWD的p型区域22FWD，连接于激光二极管LD的n侧电极25LD。即， 续流二极管FWD,变成与激光二极管LD的pn结的方向反向的pn结地，
并联连接于激光二极管LD。
进行了以上说明的半导体激光器20，在第1半导体激光器连接端子 Ltl与第2半导体激光器连接端子Lt2之间施加脉沖状的驱动电压，通过 使脉沖状的驱动电流从笫1半导体激光器连接端子Ltl向第2半导体激光 器连接端子Lt2流动而对激光二极管LD进行驱动，并从激光二极管LD 射出激光。
A3.实施例的效果
半导体激光器20，如上所述，在使变成与激光二极管LD的pn结的 方向反向的pn结地并联连接于激光二极管LD的续流二极管FWD，存在 于同一基底上之点具有特征，由此，可以得到在以下进行说明的效果。
图3，是表示本实施例的效果的说明图，具体地，是表示安装有半导 体激光器20的驱动电路50的驱动电路基板50P，连接于半导体激光器20 的状态的说明图。
如图3所示，半导体激光器20的第1半导体激光器连接端子Ltl及第 2半导体激光器连接端子Lt2，通过连接于驱动电路基板50P上的2个驱 动电路连接端子Dtl、 Dt2，连接于在驱动电路基板50P上安装的驱动电路 50。
构成半导体激光器20的激光二极管LD，通过从驱动电路50，使得具 有激光振荡起始电流以上的电流值的驱动电流流动地，在半导体激光器加 的第1半导体激光器连接端子Ltl与第2半导体激光器连接端子Lt2之间， 施加通过DC/DC变换器52所生成的驱动电压Vd，开始进行激光振荡而 发出激光。但是，在激光二极管LD施加直流的驱动电压Vd,为了激光二 极管LD的长寿命化并不优选。因此，驱动电路50,通过栅驱动电路54 相对于栅晶体管GTr施加脉冲状的栅电压，使栅晶体管GTr的导通与截 止反复进行，并在半导体激光器20的第1半导体激光器连接端子Ltl与第 2半导体激光器连接端子Lt2之间，施加脉冲状的驱动电压Vdp，相对于 半导体激光器20的激光二极管LD而使脉冲状的驱动电流Idp流动，对半 导体激光器20进行驱动。
在此，在安装驱动电路50的驱动电路基板50P上，在从DC/DC变 换器52到驱动电路连接端子Dtl之间的安装布线上，如图所示，形成所谓 的杂散电感Lsl。并且，在对驱动电路连接端子Dtl与半导体激光器20的 笫i半导体激光器连接端子Ltl之间进行连接的连接布线，也如图所示， 形成杂散电感Ls2。
这些杂散电感Lsl、 Ls2,当栅晶体管GTr从导通变化为截止时，因 为使正负的方向与在导通时所施加的驱动电压Vdp的电压相反的回扫电压 产生，所以该回扫电压施加于半导体激光器20的第1半导体激光器连接端 子Ltl与第2半导体激光器连接端子Lt2之间。
假如，在并不存在设置于半导体激光器20中的续流二极管FWD的情 况下，因为通过杂散电感Lsl、 Ls2产生的回扫电压施加于激光二极管LD， 所以由回扫电压产生的激光二极管LD的损耗变大，存在招致激光二极管 LD的工作效率下降的问题。
另一方面，因为半导体激光器20,使变成与激光二极管LD的pn结 的方向反向的pn结地并联连接于激光二极管LD的续流二极管FWD，存 在于同一基底上，所以即使产生如上述的由连接布线的杂散电感产生的回 扫电压，也能够4吏得续流二极管FWD的正向电压以上的电压并不施加于 激光二极管LD地进行限制。
在此，例如，也可考虑将续流二极管FWD,安装于驱动电路M50P 上(在图3的驱动电路基板50P中以虛线表示)。可是，在该情况下，虽 然可以对由于通过驱动电路基板50P上的连接布线所形成的杂散电感Lsl 而产生的回扫电压进行限制，但是无法对由于通过驱动电路基板50P与半 导体激光器20的连接布线所形成的杂散电感Ls2而产生的回扫电压进行限 制，另一方面，因为半导体激光器20，在与激光二极管LD相同的基底上 具有续流二极管，虽然对激光二极管LD与续流二极管FWD进行连接的 细小的布线会产生杂散电感，但是由此产生的杂散电感，如果相比于外部 的连接布线则变得非常小，所以可以进行有效的回扫电压的限制。
如上所述，因为半导体激光器20，能够有效地对由于杂散电感而产生
的回扫电压进行限制，所以可以对由回扫电压产生的激光二极管LD的损 耗进行抑制，并对激光二极管LD的工作效率的下降进行抑制。从而，采 用了该半导体激光器20的激光光源装置12及采用了激光光源装置12的照 明装置IO，可以射出高输出的激光。
B. 笫2实施例(监控装置)
图4,是作为本发明的笫2实施例的监控装置400的概要构成图。监 控装置400，具备装置主体410,和光传送部420。装置主体410,具备 前述的笫1实施例的激光光源装置12。
光传送部420，具备发送光侧与接受光侧的2条光导421、 422。各光 导421、 422，束有多条光纤，能够将激光送至远方。在发送光侧的光导421 的入射侧配设激光光源装置12，在其出射侧配设扩散板423。从激光光源 装置12射出的激光，传播经过光导422而送至设置于光传送部420的前端 的扩散板423。通过扩散板423所扩散而对被投影体进行照射。
在光传送部420的前端，还设置成像透镜424,能够以成像透镜"4 接受来自被投影体的反射光。该接受的反射光，传播经过接受光侧的光导 422，送至作为设置于装置主体410内的摄像单元的照相机411。该结果， 能够以照相机411对基于通过由通过激光光源装置12所出射的激光对被投 影体进行了照射所得到的反射光的图像进行摄像。
若依照于如以上地所构成的监控装置400，则因为能够通过高输出的 激光光源装置12对被投影体进行照射，所以能够通过照相机411清晰地对 图像进行摄影。
C. 第3实施例(投影机)
图5，是作为本发明的笫3实施例的投影机500的概要构成图。在附 图中，为了简化而将构成投影机500的壳体进行省略。投影机500，具备: 射出红色光的红色激光光源装置501R,射出绿色光的绿色激光光源装置 501G，和射出蓝色光的蓝色激光光源装置501B。
各色的激光光源装置501R、 501G、 501B,分别，除了射出相对应的 颜色的激光LBr、 LBg、 LBb之点，具有与前述的笫1实施例的激光光源
装置12相同的构成。
并且，投影机500,具备作为对从各色的激光光源装置501R、 501G、 501B所射出的各色的激光LBr、 LBg、 LBb相应于从个人计算机等所送来 的图像信号分别进行调制的光调制元件的液晶面板(液晶光阀)504R、 504G、 504B,对从液晶光阀504R、 504G、 504B所射出的光进行合成而 导至投影透镜507的十字分色棱镜506，和将通过液晶光阀504R、 504G、 504B所形成的像进行放大而投影于屏幕510的投影透镜507。
进而，投影机500，为了使从各激光光源装置501R、 501G、 501B所 射出的激光的照度分布均匀化，在与各激光光源装置501R、 501G、 501B 相比的光路下游侧，i殳置积分光学系统502R、 502G、 502B,通过照度分 布由此而均匀化的光，对液晶光阀504R、 504G、 504B进^f亍照明。例如， 积分光学系统502R、 502G、 502B，采用棒状透镜、透镜阵列、全息元件 等的光学元件等所构成。
通过各液晶光阀504R、 504G、 504B所调制的3种色光，入射于十字 分色棱镜506。该棱镜使4个直角棱镜相贴合所形成，在其内面十字状地 配置对红色光进行反射的电介质多层膜与对蓝色光进行反射的电介质多层 膜。通过这些电介质多层膜而合成3种色光，形成表现彩色图像的光。然 后，所合成的光通过作为投影光学系统的投影透镜507投影于屏幕510上， 显示被放大的图像。
若依照于如上所构成的投影机500，则因为能够采用高输出的激光光 源装置501R、 501G、 501B,所以能够显示高辉度的图像。
D.变形例
还有，上述实施例中的构成要件之中的以独立权利要求所要求的要件 以外的要件是附加性要件，可以适当省略。并且，该发明并不限于上述实 施例、实施方式，可以在不脱离其要旨的范围在各种方式下进行实施，例 如也可以为如下的变形。
(1)虽然在上述实施例中，作为激光发光元件以具有VESEL型的激 光二极管的情况为例进行了说明，但是也可以代替于此，作为采用光进行
谐振的方向相对于J41面变得平行的端面发光型的激光二极管的构成。
并且，虽然在上述实施例中，作为激光发光元件以具有1个激光二极 管的情况为例进4亍了说明，但是也可以阵列状地具有多个激光二极管。在 该情况下，续流二极管，可以相对于各激光二极管而分别具有l个。并且， 既可以相对于多个激光二极管整体具有1个续流二极管，也可以将多个激 光二极管分成多个组，相对于各组分别具有l个续流二极管。
(2) 虽然在上述实施例的光源装置中，作为半导体激光器的谐振结构 以外部谐振型的情况为例进行了说明，但是也可以应用于内部谐振型的情 况。
(3) 虽然上述第3实施例的投影机500,是作为光调制元件采用了液 晶面板的所谓3板式的液晶投影机，但是也可以代替于此，作为通过按每 色以时分割使激光光源装置进行点亮而可以仅以1块液晶面板进行彩色显 示的构成等的单板式的液晶投影机。并且，也可以作为通过使相应于图像 信号所调制的激光进行扫描而对图像进行显示的扫描型的投影机。还有， 也可以是作为光调制元件，不是液晶光阀，而采用了数字微镜器件(DMD 德克萨斯仪器公司的商标)的投影机。
权利要求
1.一种光源装置，其特征在于，具备半导体激光器；和向前述半导体激光器供给脉冲状的驱动电流的驱动电路；前述半导体激光器，在同一半导体基板上形成激光发光元件与续流二极管；在前述激光发光元件的电流输入端子上连接前述续流二极管的阴极，在前述激光发光元件的电流输出端子上连接前述续流二极管的阳极。
2. 按照权利要求l所述的光源装置，其特征在于，还具备 波长变换元件，其将从前述半导体激光器发出的激光的波长变换成规定的波长。
3. 按照权利要求2所述的光源装置，其特征在于 前述半导体激光器的前述激光发光元件，发出红外激光。
4. 按照权利要求3所述的激光光源装置，其特征在于 前述波长变换元件，是将前述红外激光的波长变换成与红色、绿色、及蓝色的任一 色相当的波长的元件。
5. —种半导体激光器，其特征在于在同 一半导体基板上形成激光发光元件与续流二极管； 在前述激光发光元件的电流输入端子上连接前述续流二极管的阴极， 在前述激光发光元件的电流输出端子上连接前述续流二极管的阳极。
6. —种照明装置，其特征在于，具备 权利要求l所述的光源装置；和 使从前述光源装置射出的光进行扩散的扩散元件。
7. —种投影机，其与输入的图像信号相应对图像进行投影；其特征在 于，具备权利要求l所述的光源装置；和对与前述图像信号相应所调制的光进行投影的投影部。
8. —种监控装置，其将进行了摄影的被投影体进行输出；其特征在于， 具备权利要求1所述的光源装置； 使从前述光源装置射出的光进行扩散的扩散元件；和 对通过前述扩散元件照明的被投影体进行摄像的摄像部。
全文摘要
本发明涉及半导体激光器、光源装置、照明装置、投影机及监控装置。对由于构成光源装置的电路的安装上存在的杂散电感而产生的工作效率的下降进行抑制。半导体激光器，在同一半导体基板上形成激光发光元件与续流二极管，在激光发光元件的电流输入端子上连接续流二极管的阴极，在激光发光元件的电流输出端子上连接续流二极管的阳极。
文档编号G03B15/05GK101364706SQ20081014559
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月5日 优先权日2007年8月10日
发明者须藤清人 申请人:精工爱普生株式会社