JP4784966B2 - 半導体レーザ装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザ装置およびこれを用いた照明装置に関する。

この半導体レーザ装置は例えば光源装置や照明装置などに用いられ、半導体レーザ素子の光出射部に光拡散部材を設けて散乱光を得るようにしたものがある。これを図９に示している。

図９は、従来の半導体レーザ装置の概略構成例を模式的に示す断面図である。

図９に示すように、半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１と光拡散部材２とを有している。

半導体レーザ素子１は、それぞれ反射鏡として機能する光出射面１ｂとその対向面１ａとによって内部共振器が構成されており、この間を、光ａがレーザ発振するようになっている。光出射面１ｂから放出されたレーザ出射光ｂが光拡散部材２に入射される。

光拡散部材２には、樹脂などの基材中に気泡またはグラファイト、カーボン、プラチナ、アルミナなどの微粒子からなる散乱体ｃが含有されており、入射された光ｂはこの散乱体ｃで散乱して、散乱光ｄとして光拡散部材２の側面側から外部に出射される。

例えば特許文献１には、直径が導波光の波長の０．１〜５倍の散乱体ｃが添加されたコアを有する光ファイバと、その光ファイバの一方の端面から光を入射させる光源とを有し、光ファイバ内で散乱された光を光ファイバの側面から取り出すようにした光源装置が開示されている。

特許文献２には、半導体レーザ素子の一方向のレーザ光出射端面から数ｍｍ以内の距離を隔てて一つの側面をレーザ光出射端面と平行に対向させて配置された半導体素子を備え、この半導体素子の側面がへき開面からなりかつ少なくとも一部分に出射されたレーザ光を半導体レーザ素子側に帰還せしめる誘電体反射膜が被覆されている。

特許文献３には、光源に接続された光伝送手段で伝送された光をライン状に連続して、またはライン状に断続して散光させる長尺状の照明手段を、道路に溝を掘って埋め込んで車両の走路案内用照明装置としている。
特開平５−２７１２１号公報 特開昭６１−２８８４７９号公報 特開平７−１９２５１７号公報

しかしながら、図９に示す従来の半導体レーザ装置では、光拡散部材２を通り抜ける光ｅを発光（散乱光ｄ）として利用することができず、発光効率が低くなるという問題がある。

また、特許文献１に開示されている従来の光源装置および、特許文献３の車両の走路案内用照明装置でも、上記と同様に、光ファイバを通り抜ける光を照明光として利用することができず、発光効率が低くなるという問題がある。しかも、この光源装置および車両の走路案内用照明装置では、外部共振器を利用しないためレーザ光を有効利用できない。

特許文献２では光検出器として機能することが主体であって、半導体レーザ素子の裏面から出射された出射光の一部を光検出用に用いており、その出射光の残りを反射膜にて半導体レーザ素子側に帰還しているものの、半導体レーザ素子側に光拡散部材を配置していないため、外部出射用の散乱光が発生せず、外部出射用に光を効率よく再利用しているとは言えない。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、光拡散部材を通り抜けた光を効率よく再利用することにより発光効率を大幅に向上できる半導体レーザ装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザ装置は、反射鏡として機能する光出射面と、該光出射面に対向配置され反射鏡として機能する対向面とを有する内部共振器を備えた半導体レーザ素子の該光出射面と、該光出射面に対して該対向面とは反対側に該光出射出面に対向配置された反射部材の反射面とによって外部共振器が構成され、該光出射面と該反射面間に光拡散部材が該光出射面および該反射面に接して配置されて該光拡散部材から散乱光が出射されるように構成され、該反射面は、該光拡散部材を通過して該反射面に入射した光を透過させることなく反射するものであり、そのことにより上記目的が達成される。また、本発明の半導体レーザ装置は、好ましくは、前記反射部材で反射されて前記光拡散部材の通過光となった光は、前記光出射面を通って前記半導体レーザ素子の内部共振器側に戻され、該内部共振器内でレーザ発振のための励起光となって再利用される。

また、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材は、前記半導体レーザ素子から前記光出射面を介した位置に設けられ、光散乱体が基材に含有されて構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材には蛍光物質および波長変換物質の少なくともいずれかが含有されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における蛍光物質は、前記半導体レーザ素子からの光を吸収して、該半導体レーザ素子の光に対して波長の異なる光を放出可能とする。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における蛍光物質には、放出する波長の異なる複数の物質が含有されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における波長変換物質は、前記半導体レーザ素子からの光を吸収して、該半導体レーザ素子の光の波長の自然数分の１の光に変換する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における波長変換物質は第２高調波素子である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の発振波長が青色領域の波長であり、前記蛍光物質の発光色が黄色であり、該半導体レーザ素子からの光を前記光拡散部材で拡散した光と前記蛍光物質が発光した光とを混合することにより白く発光するように構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の発振波長が赤色領域の波長であり、前記波長変換物質から発生するレーザ光が紫外領域の波長であり、該半導体レーザ素子からの光を前記光拡散部材で拡散した光と該蛍光物質から発光した光とを混合するように構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の発振波長が赤外領域の波長であり、前記波長変換物質から発生するレーザ光が青色領域の波長であり、該波長変換物質から発生した光を前記光拡散部材で拡散した光と前記蛍光物質が発光した光とを混合するように構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子には複数の光出射面が設けられ、該複数の光出射面にそれぞれ反射面が対向配置された複数の反射部材が設けられ、該半導体レーザ素子の光出射面と該反射部材の反射面とによって複数の外部共振器がそれぞれ設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子は平面視正六角形で外周面に六つの光出射面が設けられ、該六つの光出射面にそれぞれ反射面が対向配置された六つの反射部材が設けられ、該半導体レーザ素子の光出射面と該反射部材の反射面とによって六つの外部共振器がそれぞれ設けられ、該六つの光出射面と六つの反射部材の各間に六つの光拡散部材がそれぞれ配置されて該光拡散部材から散乱光が出射されるように構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における六つの外部共振器のうち互いに対向配置された外部共振器を一組として三組の外部共振器が設けられ、該三組の外部共振器に対応した各光拡散部材をそれぞれ赤、青および緑の３原色でそれぞれ発光させるように構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材は光散乱体が含有された樹脂で構成され、該樹脂によって前記半導体レーザ素子と反射部材とが封止されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材は、光出射表面部がレンズ形状となっている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置において、光拡散部材から出射される出射光を所定方向に反射させる外部反射部材が設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における外部反射部材は、前記出射光を反射させて集光させる反射集光部材である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における半導体レーザ素子を駆動する駆動回路を備えている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における駆動回路の電源電圧は、直流１２Ｖ、直流２４Ｖおよび交流１００Ｖのいずれかである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における駆動回路の電源端子が口金形状である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材として、光散乱体が含有された樹脂が前記半導体レーザ素子の光出射面に塗布されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置における光拡散部材として、光散乱体が含有された樹脂が前記反射部材の反射面に塗布されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ装置において、前記光拡散部材からの出射光を受光する受光素子が更に設けられ、該受光素子で受光して得た受光情報を前記駆動回路にフィードバックして該出射光の発光強度を制御可能とする。

本発明の照明装置は、請求項１〜２４に記載の半導体レーザ装置からの出射光により照明するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。

本発明にあっては、半導体レーザ素子の光出射面と反射部材の反射面とによって構成される外部共振器内に光拡散部材を配置することによって、散乱されずに光拡散部材を通過する光を反射部材によって光拡散部材側に戻すことができる。これにより、散乱に寄与せずに放出される光を少なくして、光の利用効率を大幅に向上させることができる。

光拡散部材に蛍光物質を含有させたり、光拡散部材としてＳＨＧ素子（波長変換素子としての第２高調波素子など）を用いることによって、レーザ光と異なる波長の散乱光を得ることができる。また、複数の外部共振器を設けて、複数色の散乱光を得ることもできる。

また、更に別の半導体レーザ素子の光出射面を反射部材の反射面として外部共振器を構成することもできる。このように、半導体レーザ素子を二つ設ける場合、半導体レーザ素子の一方が故障しても他方の半導体レーザ素子を発振させることができる。

光拡散部材として、光散乱体が含有された樹脂を用いて、その樹脂によって半導体レーザ素子と反射部材とを樹脂封止することにより、製造工程を増やすことなく、光拡散部材を設けると共にパッケージ化された半導体レーザ装置を作製することができる。

この光拡散部材の光出射表面をレンズ形状とすることによって、集光効果を得ることができる。また、光拡散部材からの光が照射される位置に光を集光させる外部反射部材を設けて、散乱光を任意の方向（所定方向）に集光させることもできる。

半導体レーザ素子を駆動する駆動回路を半導体レーザ装置に内蔵させることにより、電源電圧を供給するだけで半導体レーザ装置を駆動することができる。

この駆動回路の電源電圧を、例えば直流１２Ｖや直流２４Ｖとすることによって、半導体レーザ装置を車載用ランプとして容易に利用することができる。また、駆動回路の電源電圧を例えば商用電源である交流１００Ｖとすることによって、蛍光管や電球として利用することもできる。また、駆動回路の電源端子を口金形状とすることによって、照明装置や光源装置の管球と同様に取り扱うことができる。

光散乱体が含有された樹脂を半導体レーザ素子の光出射面および／または反射部材の反射面に塗布することによって、容易に光拡散部材を半導体レーザ素子の出射面と反射部材の反射面とに間に配置することができる。

さらに、光拡散部材からの光が照射される位置に受光素子を設ければ、受光素子から得た受光情報を駆動回路にフィードバックすることができて、これによって、光拡散部材からの光の発光強度を制御できて安定した散乱光を得ることができる。

本発明によれば、外部共振器を構成する半導体レーザ素子の光出射面と反射部材の反射面との間に光拡散部材を設けることによって、レーザ光を効率よく散乱光に変換して光利用効率が高い半導体レーザ装置を実現することができる。

以下に、本発明の半導体レーザ装置の実施形態１〜１０について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態１における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、半導体レーザ装置１０は、半導体レーザ素子１と光拡散部材２と反射部材３とを有している。

半導体レーザ素子１では、それぞれ反射鏡として機能する光出射面１ａとその対向面１ｂとによって内部共振器が構成され、この間を光ａがレーザ発振される。光出射面１ｂから放出されたレーザ出射光ｂが光拡散部材２に入射されるようになっている。

光拡散部材２には、樹脂などの基材中に気泡、またはグラファイト、カーボン、プラチナ、アルミナなどの微粒子からなる散乱体ｃが含有されており、光拡散部材２に入射されたレーザ出射光ｂは内部で散乱して、光拡散部材２の側面側から散乱光ｄとして外部に出射される。

ここまでは、従来技術と同じであるが、本実施形態１の半導体レーザ装置１０では、半導体レーザ素子１の光出射面１ｂに対向するように、反射鏡などからなる反射部材３の反射面が配置されており、光出射面１ｂと反射部材３との間に外部共振器（光拡散部材２）が構成されている。即ち、光拡散部材２は、半導体レーザ素子１と反射部材３との間に配置されている。

このため、光拡散部材２を通過した光ｅは、反射部材３によって反射されて光拡散部材２側に戻され、再度光拡散部材２を通って散乱光ｄと通過光ｅとに分かれる。復路で通過光ｅとなった光は、光出射面１ｂを通って内部共振器１側に戻される。よって、無駄無く（効率よく）再利用される。

ここで、半導体レーザ素子１の光出射面１ａおよびその対向面１ｂの反射率は、１００％に近いほど光利用効率が良い。

なお、本実施形態１において、光拡散部材２に蛍光物質を含有させたり、光拡散部材２としてＳＨＧ（第２高調波）素子を用いることによって、半導体レーザ素子１から出射されるレーザ光の波長と異なる波長の散乱光を得ることも可能である。例えば、４００ｎｍ帯のレーザ光と、紫外線を白色光に変換する蛍光物質とを組み合わせることによって、用途が広い白色光を得ることができる。

（実施形態２）
本実施形態２では、光拡散部材が散乱体と共に蛍光物質を含有する場合について説明する。

本実施形態２の半導体レーザ装置１０ａは、図１の上記実施形態１の構成と略同様であるが、散乱体ｃと共に蛍光物質を含有する光拡散部材２ａを有する点が異なっている。

蛍光物質は、半導体レーザ素子１からの光を吸収して、半導体レーザ素子１からの光とは波長の異なる光を放出する。

この場合、半導体レーザ素子１の発振波長が青色領域の波長であり、蛍光物質の発光色が黄色であり、半導体レーザ素子１からの光を光拡散部材２ａで拡散した光と蛍光物質が発光した光とを混合することにより白く発光する散乱光を出射する。

例えば半導体レーザ素子１の発振波長は４６０ｎｍ（青色）で、散乱体ｃとしてはＳｉＯ_２微粒子（平均粒径；０．５μｍ）であって、蛍光体としてはＣｅ付活ＹＡＧ（発光色；黄色）とする。この場合に、レーザ共振器外に放出される光は白色である。

なお、上記実施形態２では、特に説明しなかったが、蛍光物質には、放出する波長の異なる複数の物質が含有されていてもよい。

また、上記実施形態２では、光拡散部材２ａは散乱体ｃと共に蛍光物質を含有するように構成したが、これに限らず、光拡散部材２ａは、散乱体ｃの代わりに蛍光物質を含有していてもよい。

（実施形態３）
本実施形態３では、光拡散部材に散乱体と共に蛍光物質と波長変換物質を含有する場合について説明する。

本実施形態３の半導体レーザ装置１０ｂは、図１の上記実施形態１の構成と略同様であるが、散乱体ｃと共に蛍光物質と、波長変換物質としてＳＨＧ（第２高調波）素子とを含有する光拡散部材２ｂを有する点が異なっている。

この波長変換物質は、半導体レーザ素子１からの光を吸収して、半導体レーザ素子１の光の波長の自然数分の１、主として１/２の光に変換する。

この場合、半導体レーザ素子１の発振波長が赤色領域の波長であり、波長変換物質から発生するレーザ光が紫外領域の波長であり、この半導体レーザ素子１からの光を光拡散部材で拡散した光と、波長変換物質から発光した光とを混合する。ここで、波長変換物質から発生するレーザ光は可視光ではないため除外している。紫外光は人体に有害であるため蛍光物質で吸収する他、樹脂等の吸収体でレーザ装置を覆って外部に放出しないようにすることが必要である。

例えば、半導体レーザ装置１０ｂの発振波長は６５０ｎｍ（赤色）で、第２高調波素子の波長変換物質としてはβ−ＢＢＯ（ホウ酸バリウム）粉末で、散乱体ｃとしてはＳｉＯ_２微粒子（平均粒径；０．７μｍ）であって、蛍光体としてはＥｕ付活ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（発光色；青色）、およびＥｕ付活ＳｒＡｌ_２Ｏ_４（発光色；緑色）である。レーザ共振器内部で発生した第２高調波の波長は３２５ｎｍの紫外光である。レーザ共振器外に放出される光は白色である。

なお、上記実施形態３では特に説明しなかったが、他の事例として、半導体レーザ素子１の発振波長が赤外領域の波長であり、波長変換物質から発生するレーザ光が青色領域の波長であり、波長変換物質から発生した光を光拡散部材で拡散した光と、蛍光物質が発光した光とを混合する場合もある。ここで、半導体レーザ素子１からの光は可視光ではないため除外している。更に波長変換物質に吸収されるので強度も弱い。

また、上記実施形態２では、光拡散部材に蛍光物質を含有する場合について説明し、本実施形態３では、光拡散部材に散乱体ｃと蛍光物質と波長変換物質とを含有する場合について説明したが、これに限らず、光拡散部材に波長変換物質だけを含有してもよいし、光拡散部材に蛍光物質および波長変換物質を含有してもよく、光拡散部材に散乱体ｃおよび波長変換物質を含有してもよい。

（実施形態４）
本実施形態４では、半導体レーザ素子に複数（ここでは六つ）の光出射面が設けられ、その複数の光出射面にそれぞれ反射面が対向配置された複数（ここでは六つ）の反射部材が設けられ、半導体レーザ素子の光出射面と反射部材の反射面とによって複数（ここでは六つ）の外部共振器がそれぞれ設けた場合について説明する。

図２は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態４における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、半導体レーザ装置２０は、六つの光出射面１Ａ〜１Ｆから光を取り出すことができる半導体レーザ素子１２と、反射鏡などからなる六つの反射部材３Ａ〜３Ｆとによって、それぞれ六つの外部共振器が構成されている。六つの外部共振器内に配置された光拡散部材として、光出射面１Ａと反射部材３Ａとの間に光拡散部材２Ａが配置され、光出射面１Ｂと反射部材３Ｂとの間に光拡散部材２Ｂが配置され、光出射面１Ｃと反射部材３Ｃとの間に光拡散部材２Ｃが配置され、光出射面１Ｄと反射部材３Ｄとの間に光拡散部材２Ｄが配置され、光出射面１Ｅと反射部材３Ｅとの間に光拡散部材２Ｅが配置され、光出射面１Ｆと反射部材３Ｆとの間に光拡散部材２Ｆが配置されている。

本実施形態４の半導体レーザ装置２０では、例えば半導体レーザ素子１２において対向する二つの光出射面（１Ａと１Ｄ、１Ｂと１Ｅ、１Ｃと１Ｆ）を一組として、三組の光出射面からの発光をそれぞれ別々にＯｎ／Ｏｆｆさせることが可能である。これらの３組の外部共振器内（３Ａと３Ｄ、３Ｂと３Ｅ、３Ｃと３Ｆ）に配置された光拡散部材をそれぞれ赤、青および緑といった光の３原色で発光させることにより、フルカラーのレーザ照明装置を実現することができる。

なお、本実施形態４では、半導体レーザ素子は平面視正六角形で外周面に六つの光出射面が設けられ、この六つの光出射面にそれぞれ反射面が対向配置された六つの反射部材が設けられ、半導体レーザ素子の光出射面と反射部材の反射面とによって六つの外部共振器がそれぞれ設けられ、六つの光出射面と六つの反射部材の各間に六つの光拡散部材がそれぞれ配置されて光拡散部材から散乱光が出射されるように構成したが、これに限らず、六つは複数でもよい。半導体レーザ素子に複数の光出射面が設けられ、その複数の光出射面にそれぞれ反射面が対向配置された複数の反射部材が設けられ、半導体レーザ素子の光出射面と反射部材の反射面とによって複数の外部共振器がそれぞれ設けられていてもよい。

（実施形態５）
本実施形態５では、反射部材３の光拡散部材２側とは反対側に半導体レーザ素子１とは別の半導体レーザ素子が設けられ、反射部材３が別の半導体レーザ素子の光出射面としても機能するように構成され、反射部材３に対向配置された半導体レーザ素子１の光出射面１ｂを反射面としても機能する場合について説明する。

図３は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態５における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図３に示すように、半導体レーザ装置３０は、対向配置された二つの半導体レーザ素子１，１３の光出射面１ｂおよび１３ｂの間に、光拡散部材２が配置されている。

本実施形態５の半導体レーザ装置３０では、一方の半導体レーザ素子１を電源Ｅに接続してレーザ光源として用い、他方の半導体レーザ素子１３の光出射面１３ｂを反射部材として用いて、半導体レーザ素子１の光出射面１ｂと半導体レーザ素子１３の光出射面１３ｂとの間に外部共振器を構成することができる。

レーザ光源として利用していた一方の半導体レーザ素子１が故障してレーザ発振しなくなっても、その光出射面１ｂを反射面とする反射部材として利用することができる。反射部材として利用していた他方の半導体レーザ素子１３をレーザ光源として利用することにより、半導体レーザ装置３０の寿命を２倍に伸ばすことができる。

（実施形態６）
本実施形態６では、光拡散部材は光散乱体が含有された樹脂によって半導体レーザ素子１と反射部材３とが封止されている場合について説明する。

図４は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態６における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図４に示すように、半導体レーザ装置４０は、光散乱体が含有された樹脂２１によって半導体レーザ素子１と反射部材３とが樹脂封止されている。

これにより、一つの工程で半導体レーザ装置４０をパッケージ化すると共に、半導体レーザ素子１と反射部材３との間に配置された光拡散部材２１ａを作製することが可能である。

さらに、光拡散部材２１を構成する光散乱体含有樹脂において、光が出射される表面Ｌをレンズ形状（例えば凸レンズの曲面）とすることによって、散乱光ｄの集光効果を得ることができる。

なお、本実施形態６のように半導体レーザ素子１と反射部材３とを樹脂封止する構成は、上記実施形態４のように複数の外部共振器が構成された半導体レーザ装置２０や、上記実施形態５のように二つの半導体レーザ素子１，１３の一方の光出射面を反射部材として用いた半導体レーザ装置３０についても適用することができる。

また、本実施形態６のように光拡散部材２１ａを構成する樹脂をレンズ形状とする構成は、上記実施形態１〜３のように光拡散部材２，２ａまたは２ｂが半導体レーザ素子１と反射部材３との間に配置された半導体レーザ装置１０，１０ａまたは１０ｂ、後述する実施形態６のように半導体レーザ素子１や反射部材３に光拡散部材が塗布により形成された半導体レーザ装置６０についても適用することができる。

（実施形態７）
本実施形態７では、光拡散部材２から出射される出射光を所定方向に反射させる外部反射部材としての反射集光部材を設けた場合について説明する。

図５は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態７における概略構成例を模式的に示す断面図である。

の図５に示すように、半導体レーザ装置５０は、光拡散部材２からの光が照射される位置に、反射板などからなる反射集光部材としての第２の反射部材４が配置されている。

この第２の反射部材４によって、散乱光を任意の方向に集光させることができ、懐中電灯や液晶バックライトなどに本発明の半導体レーザ装置５０を応用することができる。

なお、本実施形態７の半導体レーザ装置５０に用いる第２の反射部材４は、上記実施形態１〜６および８〜１０のいずれかに適用することができる。

（実施形態８）
本実施形態８では、半導体レーザ素子１を駆動する駆動回路を備え、この駆動回路の電源端子が口金形状である場合について説明する。

図６（ａ）は本発明の半導体レーザ装置の実施形態８における概略構成例を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）はその斜視図である。

図６（ａ）に示すように、半導体レーザ装置６０は、半導体レーザ素子１と、光拡散部材２と、反射部材３と、半導体レーザ素子１を駆動する駆動回路５とが内蔵されており、半導体レーザ素子１に電源電圧を供給するだけで光拡散部材２の側面側から散乱光ｄが外部に出射される。

図６（ｂ）に示すように、駆動回路５の電源端子６ａ，６ｂを管球類と同様の口金形状とすることによって、本発明の半導体レーザ装置６０を従来の管球類と置き換えて照明装置として利用することが可能となる。例えば、駆動回路５の電源電圧を直流１２Ｖまたは直流２４Ｖに対応させることにより、本発明の半導体レーザ装置６０を車載用ランプなどとして用いることもできる。この駆動回路５の電源電圧を、商用電源である交流１００Ｖや１１０Vなどに対応させることにより、本発明の半導体レーザ装置６０を蛍光燈や電球の代りに利用することもできる。

なお、本実施形態８の半導体レーザ装置６０に用いる口金は、上記実施形態１〜７および９，１０のいずれかに適用することができる。

（実施形態９）
本実施形態９では、光拡散部材２、２ａまたは２ｂの代わりに、光散乱体が含有された樹脂が半導体レーザ素子１の光出射面側に塗布された光拡散部材と、光散乱体が含有された樹脂が反射部材３の反射面に塗布された光拡散部材とのうち少なくともいずれかを有する場合について説明する。

図７（ａ）〜図７（ｃ）はそれぞれ、本発明の半導体レーザ装置の実施形態９における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図７（ａ）に示すように、半導体レーザ装置７１は、光散乱体が含有された樹脂が半導体レーザ素子１の光出射面１ｂ側に塗布されて光拡散部材２２ａが形成されており、光拡散部材２２ａから散乱光ｄが外部に出射される。

図７（ｂ）に示すように、半導体レーザ装置７２は、光散乱体が含有された樹脂が反射部材３の反射面側に塗布されて光拡散部材２２ｂが形成されており、光拡散部材２２ｂから散乱光ｄが外部に出射される。

図７（ｃ）に示すように、半導体レーザ装置７３は、光散乱体が含有された樹脂が半導体レーザ素子１の光出射面１ｂおよび反射部材３の反射面共にそれぞれ塗布されて光拡散部材２２ａ，２２ｂがそれぞれ形成されており、光拡散部材２２ａ，２２ｂから散乱光ｄがそれぞれ外部に出射される。

以上により、本実施形態９によれば、光拡散部材２２ａ，２２ｂを塗布により形成することができるため、半導体レーザ素子１の製造工程をより簡便にすることができる。

なお、本実施形態９の半導体レーザ装置７０に用いる光拡散部材は、上記実施形態１〜５，７，８および１０のいずれかに適用することができる。

（実施形態１０）
本実施形態１０では、光拡散部材２、２ａまたは２ｂからの出射光を受光する受光素子が更に設けられ、この受光素子で受光して得た受光情報を駆動回路にフィードバックして出射光の発光強度を制御可能とする場合について説明する。

図８は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態１０における概略構成例を模式的に示す断面図である。

図８に示すように、半導体レーザ装置８０は、半導体レーザ素子１と、光拡散部材２と、反射部材３と、半導体レーザ素子１を駆動する駆動回路５Ａと、光拡散部材２からの光を受光できる位置に配置された受光素子７とを有している。

この受光素子７によって散乱光ｄの光強度の強弱が検知され、その光強度の強弱情報が駆動回路５Ａにフィードバックされて、散乱光ｄの光強度が一定値または所定範囲内になるように制御が為される。

上記構成により、光拡散部材２からの散乱光ｄを受光可能とする受光素子７を設けたため、散乱光ｄの強度が一定値または所定範囲内になるように安定して制御することが可能となる。

なお、本実施形態１０の半導体レーザ装置８０に用いる駆動回路５Ａおよび受光素子７は、上記実施形態１〜９のいずれかに適用することができる。

以上により、本発明の実施形態１〜１０によれば、半導体レーザ素子１の光出射面１ｂと、半導体レーザ素子１の光出射面１ｂに対向配置された反射部材３の反射面とによって外部共振器が構成され、半導体レーザ素子１と反射部材３との間に光拡散部材２（または２ａ，２ｂ，２Ａ〜２Ｆ、２１ａ，２２ａ，２２ｂ）が配置されている。半導体レーザ素子１から出射された光は光拡散部材２（または２ａ，２ｂ，２Ａ〜２Ｆ、２１ａ，２２ａ，２２ｂ）に入射され、散乱体ｃで散乱されて散乱光ｄとして出射される。光拡散部材２（または２ａ，２ｂ，２Ａ〜２Ｆ、２１ａ，２２ａ，２２ｂ）を通り抜けた光ｅは、反射部材３で反射されて光拡散部材２（または２ａ，２ｂ，２Ａ〜２Ｆ、２１ａ，２２ａ，２２ｂ）に戻される。光拡散部材２（または２ａ，２ｂ，２Ａ〜２Ｆ、２１ａ，２２ａ，２２ｂ）を通り抜けた光を半導体レーザ素子１で再利用して発光効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態１，２において、発光波長が紫外線領域の半導体レーザ素子と白色発光の蛍光物質とを組み合せて白色光を得る場合について説明したが、これに限らず、光拡散部材に各色の蛍光物質を含有することができる。また、上記実施形態１，３において、光拡散部材が波長変換素子としての第２高調波素子を用いる場合について説明したが、これに限らず、光拡散部材が波長変換素子として、レーザ光の波長と異なる所望の波長の光に変換できるものであればよい。外部共振器を六つ設ける場合（実施形態４；図２）について説明したが、これに限らず、外部共振器は三つ（奇数）でも四つ（偶数）でもよく、複数でもよい。上記実施形態６の図４で樹脂封止する光拡散部材の光出射面部をレンズ形状とした場合について説明したが、これに限らず、これ以外の実施形態の光拡散部材の光出射面部をレンズ形状としてもよい。また、光拡散部材からの光照射位置に外部反射部材（平面鏡であってもよい）として反射集光部材である凹面鏡を設ける場合（実施形態７；図５）について説明したが、これに限らず、凸面鏡であってもよいし、凸レンズや凹レンズなどの集光手段であってもよい。さらに、駆動回路の電源端子を口金形状とする場合（実施形態８；図６）について説明したが、これに限らず、電源端子は電源電圧を供給できる端子であればどんなものでもよい。

また、光を効率よく再利用して発光効率を向上できる上記実施形態１〜１０のいずれかの半導体レーザ装置からの出射光により照明する照明装置を得ることができる。

以上のように、本発明の好ましい基本構成および実施形態１〜１０を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜１０に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜１０の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

例えば光源装置や照明装置などに用いられる半導体レーザ装置の分野において、レーザ光を効率よく散乱光に変換して出射させる半導体レーザ装置を実現することができる。この半導体レーザ装置は、車載用ランプ、蛍光灯や電球、懐中電灯や液晶表示装置のバックライトなど、光源装置や照明装置として幅広く用いることができ、さらに、フルカラーの照明装置をも実現することができる。

本発明の半導体レーザ装置の実施形態１における概略構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体レーザ装置の実施形態４における概略構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体レーザ装置の実施形態５における概略構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体レーザ装置の実施形態６における概略構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体レーザ装置の実施形態７における概略構成例を模式的に示す断面図である。 （ａ）は本発明の半導体レーザ装置の実施形態８における概略構成例を模式的に示す断面図であり、（ｂ）はその斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の半導体レーザ装置の実施形態９における概略構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体レーザ装置の実施形態１０における概略構成例を模式的に示す断面図である。 従来の半導体レーザ装置の概略構成例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１，１３ 半導体レーザ素子
１ａ，１３ａ 光出射面と対向する面
１ｂ，１３ｂ 光出射面
２，２ａ，２ｂ，２１ａ，２２ａ，２２ｂ 光拡散部材
３ 反射部材
４ 第２の反射部材
５ 駆動回路
６ａ，６ｂ 電源端子
７ 受光素子
１０，１０ａ，１０ｂ，２０，３０，４０，５０，６０，７１〜７３，８０ 半導体レーザ装置
ａ レーザ発振光
ｂ レーザ出射光
ｃ 散乱体
ｄ 散乱光（光拡散部材からの外部への出射光）
ｅ 光拡散部材の通過光

Claims (8)

1. 反射鏡として機能する光出射面と、該光出射面に対向配置され反射鏡として機能する対向面とを有する内部共振器を備えた半導体レーザ素子の該光出射面と、該光出射面に対して該対向面とは反対側に該光出射出面に対向配置された反射部材の反射面とによって外部共振器が構成され、該光出射面と該反射面間に光拡散部材が該光出射面および該反射面に接して配置されて該光拡散部材から散乱光が出射されるように構成され、
   該反射面は、該光拡散部材を通過して該反射面に入射した光を透過させることなく反射する、半導体レーザ装置。
2. 前記光拡散部材には蛍光物質および波長変換物質の少なくともいずれかが含有されている請求項１に記載の半導体レーザ装置。
3. 前記波長変換物質は、前記半導体レーザ素子からの光を吸収して、該半導体レーザ素子の光の波長の自然数分の１の光に変換する請求項２に記載の半導体レーザ装置。
4. 前記波長変換物質は第２高調波素子である請求項２に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記半導体レーザ素子の発振波長が青色領域の波長であり、前記蛍光物質の発光色が黄色であり、該半導体レーザ素子からの光を前記光拡散部材で拡散した光と前記蛍光物質が発光した光とを混合することにより白く発光するように構成した請求項２に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記半導体レーザ素子の発振波長が赤色領域の波長であり、前記波長変換物質から発生するレーザ光が紫外領域の波長であり、該半導体レーザ素子からの光を前記光拡散部材で拡散した光と該蛍光物質から発光した光とを混合するように構成した請求項２に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記半導体レーザ素子の発振波長が赤外領域の波長であり、前記波長変換物質から発生するレーザ光が青色領域の波長であり、該波長変換物質から発生した光を前記光拡散部材で拡散した光と前記蛍光物質が発光した光とを混合するように構成した請求項２に記載の半導体レーザ装置。
8. 請求項１に記載の半導体レーザ装置からの出射光により照明する照明装置。
   

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