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JP7137065B2 - 合成装置又は発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、合成装置又は合成装置に搭載される発光装置に関する。
従来より、複数の発光素子から放射された光を合成する技術が知られている。例えば、特許文献１には、互いに偏光の異なる２つの半導体レーザからの光を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に入射して合成する光源ユニットが開示されている。
特開２０１６－１８６５６６
しかしながら、特許文献１は、１つの光源ユニットが偏光の異なる２つの半導体レーザを有し、この光源ユニットから出射される光を合成するものであり、複数の光源ユニットから放射された光の合成については開示されていない。
本発明に係る合成装置は、それぞれが、１以上の第１半導体レーザ素子と、１以上の第２半導体レーザ素子と、を有する複数の発光装置と、前記複数の発光装置のうち第１発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子から放射された光の偏光方向を変える第１偏光制御部材と、前記複数の発光装置のうち第２発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子から放射された光の偏光方向を変える第２偏光制御部材と、前記第１偏光制御部材によって偏光方向を変えられた前記第１半導体レーザ素子からの光を含む前記第１発光装置からの出射光と、前記第２偏光制御部材によって偏光方向を変えられた前記第２半導体レーザ素子からの光を含む前記第２発光装置からの出射光と、を合成する合成部材と、を有しており、前記複数の発光装置は、それぞれ、前記第１半導体レーザ素子により放射された光が前記発光装置から出射するときの出射光の偏光方向と、前記第２半導体レーザ素子により放射された光が出射するときの出射光の偏光方向と、が異なる。
また、本発明に係る発光装置は、投影装置としての合成装置に複数搭載される発光装置であって、各発光装置は、少なくとも１つの第１半導体レーザ素子と、少なくとも２つの第２半導体レーザ素子と、を有し、前記第１半導体レーザ素子は、赤色の光を放射し、前記２つの第２半導体レーザ素子のうちの一つは青色の光を放射し、残りの一つは緑色の光を放射し、前記第１半導体レーザ素子により放射された光が前記発光装置から出射するときの出射光の偏光方向と、前記第２半導体レーザ素子により放射された光が出射するときの出射光の偏光方向と、が異なる。
本発明に係る合成装置によれば、複数の発光装置を用いて効果的に光を合成することができる。
また、本発明に係る発光装置は、本発明に係る投影装置としての合成装置に好適に利用され、複数の発光装置を用いて効果的に光を合成することのできる投影装置を提供できる。
図１は、実施形態に係る投影装置の光学構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る第１偏光制御部材の斜視図である。 図３は、実施形態に係る第２偏光制御部材の斜視図である。 図４は、シングルエミッターの半導体レーザ素子からの放射光に係る中心、第１径、及び、第２径について説明するための模式図である。 図５は、マルチエミッターの半導体レーザ素子からの放射光に係る中心、第１径、及び、第２径について説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図７は、図６のVII-VIIを結ぶ直線における発光装置の断面図である。 図８は、発光装置の内部構造を説明するための斜視図である。 図９は、発光装置の内部構造を説明するための上面図である。
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
実施形態では、合成装置の一例である投影装置１を挙げて、発明の詳細を説明する。合成装置は、複数の発光装置１００と、第１偏光制御部材２１と、第２偏光制御部材２２と、合成部材と、を有している。また、複数の発光装置１００は、それぞれが、１以上の第１半導体レーザ素子１２１と、１以上の第２半導体レーザ素子１２２と、を有する。
図１は実施形態に係る投影装置１の光学構成を示す図である。また、矢印は光の進行方向を説明するために補助的に付加したものである。投影装置１は、動画や静止画などの画像をスクリーンに投影する装置である。プロジェクタは、投影装置１の一例に挙げられる。
投影装置１は、２つの発光ユニット１０、２つの偏光制御部材２０、ミラー３０、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと記す）４０、４つのレンズ５０、デジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤと記す）６０、２つのプリズム７０、及び、投影ユニット８０を有する。なお、発光ユニット１０、及び、偏光制御部材２０は、複数であれば２つの構成に限らない。レンズ５０は４つの構成に限らない。プリズム７０は２つの構成に限らない。
また、発光ユニット１０は、発光装置１００、及び、実装基板１０３を有する。２つの偏光制御部材２０とは、第１偏光制御部材２１、及び、第２偏光制御部材２２である。４つのレンズ５０とは、拡散レンズ５１、コリメートレンズ５２、レンズアレイ５３、及び、重畳レンズ５４である。
ここで、本明細書において、２つの発光ユニット１０を区別する場合、それぞれ第１発光ユニット１１、第２発光ユニット１２と呼ぶものとする。また、第１発光ユニット１１が有する発光装置１００と、第２発光ユニット１２が有する発光装置１００を区別する場合、それぞれ第１発光装置１０１、第２発光装置１０２と呼ぶものとする。
また、発光装置１００は、複数の半導体レーザ素子１２０を有する。この半導体レーザ素子１２０は直線偏光の光を出射する。また、複数の半導体レーザ素子１２０には、１以上の第１半導体レーザ素子１２１と、１以上の第２半導体レーザ素子１２２と、が含まれる。
第１半導体レーザ素子１２１と第２半導体レーザ素子１２２とは、発光装置１００から出射される光の偏光方向がそれぞれ異なる。また、第１半導体レーザ素子１２１及び第２半導体レーザ素子１２２のそれぞれから放射された光は、発光装置１００から同じ方向へと出射される。
つまり、発光装置１００から同じ方向を進むようにして出射された第１半導体レーザ素子１２１からの出射光と、第２半導体レーザ素子１２２からの出射光と、は偏光方向が異なる。ここで、半導体レーザ素子１２０から放射された光が発光装置１００の外部に出射されるまでを放射光、発光装置１００の外部に出射された後を出射光といい、区別するものとする。
例えば、発光装置１００には、出射端面から放射される光の偏光方向が異なる第１半導体レーザ素子１２１と第２半導体レーザ素子１２２を用いることができる。このような半導体レーザ素子１２０として、例えば、第１半導体レーザ素子１２１を偏光がＴＭモード（ＴＭ偏光）の半導体レーザ素子１２０とし、第２半導体レーザ素子１２２を変更がＴＥモード（ＴＥ偏光）の半導体レーザ素子１２０とすることができる。なお、投影装置１に適用される発光装置１００の一例は後述する。
ここで、半導体レーザ素子１２０からの放射光は、半導体レーザ素子１２０の光の出射端面と平行な面において、活性層を含む複数の半導体層の積層方向の長さがそれに垂直な方向の長さよりも長い、楕円形状のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を有する。ＦＦＰとは、半導体レーザ素子１２０の光の出射端面から十分に離れた位置における、放射光の形状や光強度分布である。
本明細書において、ピーク強度値の１／ｅ２以上の光強度を有する光を、その半導体レーザ素子１２０の主要部分の光というものとする。また、ＦＦＰというときは、ピーク強度値の１／ｅ２の光強度の光によるＦＦＰの形状をいうものとする。また、ＦＦＰを表す楕円の中心を進む光を中心光と呼ぶものとする。また、出射端面における中心光の放射位置とＦＦＰの楕円の中心を通る直線を光軸とする。つまり、本明細書において、中心光は、出射端面から光軸上を通る光である。
発光装置１００において、第１半導体レーザ素子１２１と第２半導体レーザ素子１２２とは、少なくとも、それぞれの中心光が同じ方向に出射される。ここで「同じ方向」とは、５度の差を含むものとする。またあるいは、発光装置１００の設計において、同じ方向に進むように設計され、製造時において生じる誤差の範囲を含むものとする。
なお、１つの発光装置１００において、それぞれ１または複数の第１半導体レーザ素子１２１及び第２半導体レーザ素子１２２を有することができる。また、発光装置１００から出射する中心光の偏光方向が、第１半導体レーザ素子１２１及び第２半導体レーザ素子１２２のいずれとも異なる別の半導体レーザ素子１２０をさらに有していてもよい。
図１で示す例では、１つの発光装置１００において、３つの半導体レーザ素子１２０から放射された光がそれぞれ出射している。また、それぞれの出射光は、コリメートされたコリメート光となって出射される。ここで、３つの半導体レーザ素子１２０のうち、１つは第１半導体レーザ素子１２１であり、２つは第２半導体レーザ素子１２２である。
第１発光装置１０１から出射される出射光と第２発光装置１０２から出射される出射光に関し、それぞれの第１半導体レーザ素子１２１からの出射光は、同じ進行方向（出射方向）、かつ、同じ偏光方向で出射される。同様に、それぞれの第２半導体レーザ素子１２２からの出射光についても、同じ方向、かつ、同じ偏光方向で出射される。ここで、偏光方向が同じとは、それぞれの半導体レーザ素子１２０からの出射光の偏光方向の相対的な角度差が１０度以内にある関係をいうものとする。
図１で示す例では、２つの発光ユニット１０は同じ向きに並べて配置される。２つの発光ユニット１０は、発光ユニット１０間で、中心光の進行方向、第１半導体レーザ素子１２１同士の偏光方向、及び、第２半導体レーザ素子１２２同士の偏光方向、が同じになるように配置される。
偏光制御部材２０は、ダイクロイックミラー２００と波長板２０１とを有する。図２及び図３は、それぞれ第１偏光制御部材２１と第２偏光制御部材２２を模式的に示す斜視図である。第１偏光制御部材２１は、第１発光ユニット１１の第１発光装置１０１からの出射光の偏光方向を制御する部材である。第２偏光制御部材２２は、第２発光ユニット１２の第２発光装置１０２からの出射光の偏光方向を制御する部材である。
第１偏光制御部材２１及び第２偏光制御部材２２は、いずれも３つのダイクロイックミラー２００を並べて配置している。３つのダイクロイックミラー２００のそれぞれが、発光装置１００に配置される３つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれに対応する。つまり、対応する半導体レーザ素子１２０により放射される光の波長に基づき、ダイクロイックミラー２００はその波長の光は反射するが、その他の波長の光は透過する。
なお、ダイクロイックミラー２００の数は複数であれば３つに限らない。また、発光装置１００に配置される半導体レーザ素子１２０の数と一致していなくてもよい。また、１つの半導体レーザ素子１２０からの出射光を反射するだけでよく、別の半導体レーザ素子１２０からの出射光を透過しないでよいダイクロイックミラー２００については、ダイクロイックミラー２００に代えて、反射するだけのミラーを用いてもよい。
３つのダイクロイックミラー２００によって、３つの半導体レーザ素子１２０からの出射光は合成される。つまり、３つのダイクロイックミラー２００を介することで、３つの半導体レーザ素子１２０からの出射光は同じ方向に進む。なお、同じ方向とは、３つの半導体レーザ素子１２０のうち任意の２つの半導体レーザ素子１２０の間で、中心光の進む方向の相対的な角度差が５度以内に収まることをいうものとする。
ここで、図４及び５を用いながら、各半導体レーザ素子１２０から放射される光に関する、中心、第１径、第２径を規定する。図４は、エミッター（発光点）が１つのシングルエミッターの半導体レーザ素子１２０の場合を、図５は、エミッターが２つあるマルチエミッターの半導体レーザ素子１２０の場合を、それぞれ記す。それぞれの図において、楕円形状はＦＦＰを表している。また、点～は中心を、線分～は第１径を、線分～は第２径を示している。なお、半導体レーザ素子１２０は、出射点に近いところを部分的に記している。
図４に示すように、シングルエミッターの半導体レーザ素子１２０においては、１つのエミッターに対応した１つの楕円形状が記される。一方で、マルチエミッターの半導体レーザ素子１２０においては、複数のエミッターに対応した複数の楕円形状が記されることとなる。図５では、各発光点から２つのレーザ光が放射され２つのＦＦＰが記される。
図４に示すように、シングルエミッターの場合では、光軸を通る点が中心となり、ＦＦＰの長径が第１径、短径が第２径となる。つまり、本明細書において、第１径の方はＦＦＰの長径に対応する方向の径であり、第２径はＦＦＰの短径に対応する方向の径である。
次に、エミッターが２つのマルチエミッターの場合、中心は、２つのＦＦＰの光軸を通る光について、光路長が同じ長さにおける２点の重心、この場合は２点間の中点となる。また、２つの楕円形状をいずれも包含する最小の矩形において、楕円の長径方向に対応する辺の長さが第１径、楕円の短径方向に対応する辺の長さが第２径となる。なお、ここでの「対応する」とは、望ましくは矩形の辺と楕円の径の方向が同じであることだが、矩形の辺と楕円の径の方向が同じでない場合は、複数の辺と径の組合せのうち相対的な角度差が小さい辺と径の組合せをいうものとする。
なお、エミッターが３以上のマルチエミッターについても、同様の考え方で、中心、第１径、及び、第２径を規定できる。つまり、中心は、光路長が同じ長さにおいて、全てのエミッターにおける光軸を通る点に基づいて求められる重心であり、第１径及び第２径は、全てのＦＦＰを包含する最小の矩形に基づいて求められる長径方向あるいは短径方向に対応する辺の長さである。
このように規定した中心をＰ、第１径をＸ、第２径をＹとする。また、１つ目の半導体レーザ素子１２０である第１半導体レーザ素子１２１についてはＰ（１）、Ｘ（１）、Ｙ（１）と、２つ目の半導体レーザ素子１２０である一方の第２半導体レーザ素子１２２についてはＰ（２）、Ｘ（２）、Ｙ（２）と、３つ目の半導体レーザ素子１２０である他方の第２半導体レーザ素子１２２についてはＰ（３）、Ｘ（３）、Ｙ（３）と表すものとする。なお、発光装置１００が４つ以上の半導体レーザ素子１２０を有している場合にも、同様の考え方で、括弧内に番号を付して区別するものとする。
３つの半導体レーザ素子１２０から放射された光は、偏光制御部材２０から出射する出射点において、いずれの中心も、３つの半導体レーザ素子１２０の光のそれぞれの第１径の和を一方の辺の長さとし、３つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれの第２径の和を他方の辺の長さとする矩形に収まるように合成されるのが好ましい。つまり、Ｐ（１）、Ｐ（２）、及び、Ｐ（３）が、Ｘ（１）＋Ｘ（２）＋Ｘ（３）を一辺とし、Ｙ（１）＋Ｙ（２）＋Ｙ（３）を他辺とする矩形の領域内に集まっているのが好ましい。
またさらには、３つの半導体レーザ素子１２０から放射された主要部分の光のいずれも、偏光制御部材２０から出射する地点において、３つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれの第１径の和を一方の辺の長さとし、３つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれの第２径の和を他方の辺の長さとする矩形に収まるように合成されるのが好ましい。
また、３つの半導体レーザ素子１２０から放射された光のいずれの中心も、偏光制御部材２０により重なって合成されるような設計に基づいて各部材が実装されるのが望ましい。このように光を合成することで、３つの半導体レーザ素子１２０から放射された主要部分の光がより小さな領域に収まるように合成することができる。なお、発光装置１００が４つ以上の半導体レーザ素子１２０を有している場合であっても、同様に、各半導体レーザ素子１２０の径の和、あるいは、中心に基づく考え方で捉えればよい。
第１偏光制御部材２１が有する波長板２０１は、第１発光装置１０１に配置される第１半導体レーザ素子１２１からの出射光の偏光方向を変える。また、第２偏光制御部材２２が有する波長板２０１は、第２発光装置１０２に配置される第２半導体レーザ素子１２２からの出射光の偏光方向を変える。波長板２０１としては、例えば、λ／２の位相差を与えるλ／２波長板を用いることができる。λ／２波長板によって偏光方向が９０度回転する。
図１で示す例では、発光装置１００は、１つの第１半導体レーザ素子１２１と、２つの第２半導体レーザ素子１２２と、が配置されている。そのため、第１偏光制御部材２１は、１つの第１半導体レーザ素子１２１に対応した１つの波長板２０１を有し、第２偏光制御部材２２は、２つの第２半導体レーザ素子１２２のそれぞれに対応した２つの波長板２０１を有している。
波長板２０１は、発光装置１００からの出射光がダイクロイックミラー２００に入射する前に波長板２０１に入射するように配置される。図１に示す例では、ダイクロイックミラー２００において発光装置１００からの出射光が入射する面（入射面）に、波長板２０１が接合された偏光制御部材２０が形成されている。このように、ダイクロイックミラー２００と、波長板２０１と、を一体に接合した偏光制御部材２０とすることで合成装置をより小型に設計することができる。
なお、ダイクロイックミラー２００と、波長板２０１と、を一体に接合した偏光制御部材２０でなくてもよい。例えば、ダイクロイックミラー２００と波長板２０１とが別個に設けられていてもよい。この場合、光の偏光方向を変える波長板２０１が偏光制御部材２０に相当する。
第１偏光制御部材２１の波長板２０１によって、第１半導体レーザ素子１２１からの出射光の偏光方向が９０度回転し、第２半導体レーザ素子１２２からの出射光の偏光方向と同じになる。また、第２偏光制御部材２２の波長板２０１によって、第２半導体レーザ素子１２２からの出射光の偏光方向が９０度回転し、第１半導体レーザ素子１２１からの出射光の偏光方向と同じになる。従って、偏光制御部材２０に入射する前の出射光において、発光装置１００から出射される第１半導体レーザ素子１２１からの出射光と第２半導体レーザ素子１２２からの出射光とでは、偏光方向が９０度異なっている。
ミラー３０は、反射面に入射した光を反射する光反射部材である。投影装置１において、ミラー３０は、第２発光装置１０２からの出射光に対して設けられる。また、第１発光装置１０１からの出射光に対しては設けられていない。なお、第１発光装置１０１からの出射光に対して設け、第２発光装置１０２からの出射光に対しては設けないようにしてもよい。また、第１発光装置１０１及び第２発光装置１０２のそれぞれに対応して複数のミラー３０を設けてもよい。
ＰＢＳ４０は、ｐ偏光の光を透過し、ｓ偏光の光を反射する光学フィルタである。投影装置１において、第１発光装置１０１の第１及び第２半導体レーザ素子１２２による出射光は、第１偏光制御部材２１によってｐ偏光に揃えられてＰＢＳ４０に入射する。また、第２発光装置１０２の第１及び第２半導体レーザ素子１２２による出射光は、第２偏光制御部材２２によってｓ偏光に揃えられてＰＢＳ４０に入射する。
これにより、ＰＢＳ４０において、第１発光装置１０１からの出射光は透過し、第２発光装置１０２からの出射光は反射する。その結果、第１発光装置１０１からの出射光と、第２発光装置１０２からの出射光とが合成される。つまり、ＰＢＳ４０によって、第１発光装置１０１からの出射光と、第２発光装置１０２からの出射光とは同じ方向に進む。
なお、ここでの同じ方向とは、第１発光装置１０１及び第２発光装置１０２に搭載される６つの半導体レーザ素子１２０のうち任意の２つの半導体レーザ素子１２０からの光の間で、それぞれの中心光の進む方向の相対的な角度差が１０度以内に収まることをいうものとする。ＰＢＳ４０は、第１発光装置１０１からの出射光と、第２発光装置１０２からの出射光と、を合成する合成部材の一例である。
合成される第１発光装置１０１からの出射光は、第１偏光制御部材２１によって偏光方向を変えられた第１半導体レーザ素子１２１からの光と、第２半導体レーザ素子１２２からの光とを有している。また、合成される第２発光装置１０２からの出射光は、第１半導体レーザ素子１２１からの光と、第２偏光制御部材２２によって偏光方向を変えられた第２半導体レーザ素子１２２からの光とを有している。
６つの半導体レーザ素子１２０から放射された光は、ＰＢＳ４０から出射する地点において、いずれの中心も、６つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれの第１径の和を一方の辺の長さとし、６つの半導体レーザ素子１２０のそれぞれの第２径の和を他方の辺の長さとする矩形に収まるように合成されるのが好ましい。
つまり、Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）、Ｐ（４）、Ｐ（５）、及び、Ｐ（６）が、Ｘ（１）＋Ｘ（２）＋Ｘ（３）＋Ｘ（４）＋Ｘ（５）＋Ｘ（６）を一辺とし、Ｙ（１）＋Ｙ（２）＋Ｙ（３）＋Ｙ（４）＋Ｙ（５）＋Ｙ（６）を他辺とする矩形の領域内に集まっているのが好ましい。
またさらには、６つの半導体レーザ素子１２０から放射された主要部分の光のいずれも、ＰＢＳ４０から出射する地点において、６つの半導体レーザ素子１２０の光のそれぞれの第１径の和を一方の辺の長さとし、６つの半導体レーザ素子１２０の光のそれぞれの第２径の和を他方の辺の長さとする矩形に収まるように合成されるのが好ましい。
また、第１発光装置１０１及び第２発光装置１０２の間で、同じ配置関係にある半導体レーザ素子１２０からの光の中心が、ＰＢＳ４０により重なって合成されるような設計に基づいて実装されるのが望ましい。同じ配置関係にある半導体レーザ素子１２０とは、第１半導体レーザ素子１２１同士、第１半導体レーザ素子１２１の隣にある第２半導体レーザ素子１２２同士、その第２半導体レーザ素子１２２の隣にある残りの第２半導体レーザ素子１２２同士が相当する。このように光を合成することで、６つの半導体レーザ素子１２０から放射された主要部分の光がより小さな領域に収まるように合成することができる。
第１発光装置１０１及び第２発光装置１０２から出射された光は、ＰＢＳ４０によって合成されることによって、第１発光装置１０１あるいは第２発光装置１０２から出射された地点における出射光の光エネルギーの１４０％以上の光がＰＢＳ４０から出射される。あるいは、第１発光装置１０１から出射された地点における出射光の光エネルギーと第２発光装置１０２から出射された地点における出射光の光エネルギーとの和の７０％以上の光がＰＢＳ４０から出射される。なお、光エネルギーは、例えば、パワーメーターによって測定することができ、単位には、例えば、ワットが用いられる。
ここで、実施形態における、ＰＢＳ４０による光の合成までの各構成要素の配置について説明する。２つの発光ユニット１０のうち、第１発光ユニット１１の方が、第２発光ユニット１２よりも、ＰＢＳ４０から遠い位置に配置される。また、第１発光ユニット１１と第１偏光制御部材２１の間の距離は、第２発光ユニット１２と第２偏光制御部材２２の間の距離よりも長い。また、第１偏光制御部材２１のダイクロイックミラー２００によって反射された出射光と、第２偏光制御部材２２のダイクロイックミラー２００によって反射された出射光と、は同じ方向に進む。
第２偏光制御部材２２のダイクロイックミラー２００によって反射された出射光は、ミラー３０によって反射され、第１偏光制御部材２１のダイクロイックミラー２００によって反射された出射光が進む方向と、９０度異なる方向を進む。そして、ＰＢＳ４０に入射するときには、第１発光装置１０１からの出射光の進行方向と、第２発光装置１０２からの出射光の進行方向と、は９０度異なる。
このように、ＰＢＳ４０に入射する方向を９０度異ならせてＰＢＳ４０の透過と反射の性質を利用するために、第１発光装置１０１においては第１半導体レーザ素子１２１の偏光方向を変えて第２半導体レーザ素子１２２の偏光方向に揃え、第２発光装置１０２においては第２半導体レーザ素子１２２の偏光方向を変えて第１半導体レーザ素子１２１の偏光方向に揃えるようにしている。
拡散レンズ５１は、このようにして合成された光（以下、合成光と呼ぶ。）を拡散する。拡散レンズ５１は、シリンドリカル面の凹レンズの形状を有している。シリンドリカル面にすることで、曲率を有さない方向については、拡散レンズ５１によって光が拡散されないようにすることができる。
投影装置１において、楕円形状のＦＦＰを有する半導体レーザ素子１２０からの光のうち、楕円の長径方向がシリンドリカル面の曲率を有さない方向となるように、拡散レンズ５１は配置される。拡散レンズ５１に入射するときの合成光の照射領域は、楕円の長径を通る光に対応する方向の幅が、楕円の短径を通る光に対応する方向の幅よりも大きい。よって、拡散レンズ５１を通過することで、この幅の差が小さくなる。
拡散レンズ５１を通過した光はコリメートレンズ５２を通過することによって、拡散方向の光、つまり楕円の短径に対応する方向の光がコリメートされる。なお、楕円の長径に対応する方向は既にコリメートされている。コリメートレンズ５２によりコリメートされた光は、レンズアレイ５３を通過することによって複数の小さな光の束に分割される。レンズアレイ５３によって複数の小さな光の束に分割された光は、重畳レンズ５４を通過することによって、より均一な光がＤＭＤ６０に入射するように重畳される。ＤＭＤ６０は、入射した光を時分割で変調し、画面に投影する映像光を生成する。ＤＭＤ６０により生成された映像光は、２つのプリズム７０を透過して投影ユニット８０に入射する。投影ユニット８０に入射された映像光はスクリーンに投影される。
このように、投影装置１によれば、偏光方向の異なる光を出射する発光装置１００を複数用いて、複数の発光装置１００から出射される光を効果的に合成することができる。
次に、図６乃至図９を用いて、実施形態に係る投影装置１に適用される発光装置１００の一形態を説明する。なお、投影装置１において適用される発光装置１００の形態はこれに限らない。図６は、実装基板１０３に接合された発光装置１００の斜視図である。図７は、図６のVII-VIIを結ぶ直線における断面図である。図８は、発光装置１００の内部構造を説明するための斜視図である。図９は、発光装置１００の内部構造を説明するための上面図である。
発光装置１００は、構成要素として、基部１１０、３つの半導体レーザ素子１２０、サブマウント１３０、光反射部材１４０、保護素子１６０、ワイヤ１５０、蓋部材１７０、接着部１８０、及びレンズ部材１９０を有する。また、３つの半導体レーザ素子１２０のうち、１つの第１半導体レーザ素子１２１であり、２つは第２半導体レーザ素子１２２である。
基部１１０は、下面ＢＳと、下面ＢＳと交わる外側面ＯＳと、を有する。また、第１上面ＵＡと、第１上面ＵＡと交わる内側面ＩＳと、第１上面ＵＡと反対側で内側面ＩＳと交わる第２上面ＵＢと、を有し、外側面ＯＳは内側面ＩＳと反対側で第２上面ＵＢと交わる。また、内側面ＩＳの一部には段差が形成される。従って、段差が形成される部分において、内側面ＩＳは、第１上面ＵＡと交わる第１内側面ＩＡと、第２上面ＵＢと交わる第２内側面ＩＢと、を有する。そして、第１内側面ＩＡと第２内側面ＩＢとに交わる第３上面ＵＣが形成される。また基部１１０は、凹構造を形成し、凹構造における窪みは第２上面ＵＢから第１上面ＵＡにまで達する。従って、上面視で、第１上面ＵＡは、第２上面ＵＢにより囲まれる。
基部１１０は、セラミックを主材料として形成することができる。なお、セラミックに限らず金属で形成してもよい。例えば、セラミックでは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を、金属では銅、アルミニウム、鉄、複合物として銅モリブデン、銅-ダイヤモンド複合材料、銅タングステンを基部１１０の主材料に用いることができる。
基部１１０の第３上面ＵＣには、複数の金属膜１１１が設けられる。また、下面にも金属膜１１１が設けられる。基部１１０の内部を通る金属により、第３上面ＵＣにおける金属膜１１１と下面における金属膜１１１とは電気的に接続することができる。
なお、基部１１０は、枠を形成する枠部と、第１上面を形成する底部と、がそれぞれ異なる主材料により形成され、枠部と底部とを接合することで形成されてもよい。例えば、金属を主材料として第１上面ＵＡから下面ＢＳまでの厚みを有する板状の底部と、セラミックを主材料として第２上面ＵＢから下面ＢＳまでの高さの枠を有する枠部と、を接合して形成してもよい。
第１半導体レーザ素子１２１は、下面と、上面と、側面とを有し、１つの側面から偏光がＴＭモードのレーザ光を放射する。２つの第２半導体レーザ素子１２２は、下面と、上面と、側面とを有し、１つの側面から偏光がＴＥモードのレーザ光を放射する。
また、第１半導体レーザ素子１２１は赤色の光を放射する。２つの第２半導体レーザ素子１２２のうち、１つは青色の光を放射し、もう１つは緑色の光を放射する。なお、これ以外の色の光を放射する半導体レーザ素子１２０を用いてもよく、また、同じ色の半導体レーザ素子１２０を複数配置してもよい。また、配置される半導体レーザ素子１２０の数は、１以上であれば３つに限らなくてもよい。
ここで、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。発光装置１００に採用する赤色の光としては、６１０ｎｍ～７００ｎｍの範囲内にあるものがなお好ましい。赤色の光を発する半導体レーザ素子１２０としては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。これらの半導体レーザ素子１２０は、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子１２０よりも、熱によって出力が低下しやすい。この点を考慮して、２以上の導波路領域を備えるとよい。導波路領域を増やすことにより熱を分散させ、半導体レーザ素子１２０の出力低下を低減することができる。
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。発光装置１００に採用する青色の光としては、４４０ｎｍ～４７５ｎｍの範囲内にあるものがなお好ましい。青色の光を発する半導体レーザ素子１２０としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子１２０が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。
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。発光装置１００に採用する緑色の光としては、５１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内にあるものがなお好ましい。緑色の光を発する半導体レーザ素子１２０としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子１２０が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮを用いることができる。
また、第１半導体レーザ素子１２１は、図５で示したような、エミッターが２つあるマルチエミッターの半導体レーザ素子１２０である。第２半導体レーザ素子１２２は、図４で示したような、シングルエミッターの半導体レーザ素子１２０である。
サブマウント１３０は下面と、上面と、側面とを有し、直方体の形状で構成される。なお、形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント１３０は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いて形成することができる。また、これに限らず他の材料を用いることも出来る。また、サブマウント１３０の上面には金属膜が設けられている。
光反射部材１４０は、下面と、下面と交わる側面と、下面と反対側で一部の側面と交わる上面と、を有する。また、下面と反対側で別の一部の側面と交わり、かつ、上面の側面と交わらない領域で交わる光反射面を有する。光反射面は平面であり、上面から下面にかけて傾斜している。光反射面は、下面に対して４５度の角度を成すように設計される。なお、この角度は４５度に限らなくてもよく、また、光反射面は平面でなく曲面であってもよい。
光反射部材１４０は、主材料に用いてその外形を形成し、形成した外形のうち光反射面を設けたい面に光反射膜を成膜して形成することができる。主材料は熱に強い材料がよく、例えば、石英若しくはＢＫ７（硼珪酸ガラス）等のガラス、アルミニウム等の金属、又はＳｉ等を採用することができる。光反射膜は光反射率の高い材料がよく、Ａｇ、Ａｌ等の金属やＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２等の誘電体多層膜等を採用することができる。
なお、金属等の光反射率の高い材料を主材料に用いてその外形を形成した場合、光反射膜の形成は省略してもよい。光反射面は、反射させるレーザ光のピーク波長に対する光反射率を９９％以上とすることができる。これらの光反射率は１００％以下あるいは１００％未満とすることができる。保護素子１６０は、例えば、ツェナーダイオードである。ワイヤ１５０は、金属の配線である。
蓋部材１７０は下面と、上面と、側面とを有し、直方体の形状で構成され、全体として透光性である。なお、一部に非透光性の領域を有していてもよい。また、形状は直方体に限らなくて良い。蓋部材１７０は、サファイアを主材料に用いて形成することができる。また、一部の領域に金属膜が設けられる。サファイアは、比較的屈折率が高く、比較的強度も高い材料である。なお、主材料には、サファイアの他に、例えばガラス等を用いることもできる。
接着部１８０は、接着剤が固まって形成される。接着部１８０を形成する接着剤としては、紫外線硬化型の樹脂を用いることができる。紫外線硬化型の樹脂は加熱せずに比較的短い時間で硬化することができるため所望の位置にレンズ部材１９０を固定しやすい。
レンズ部材１９０は、下面と、側面と、側面と交わる上面と、を有する。また、レンズ部材１９０の上面は、レンズ形状を有するレンズ部１９１と、それ以外の非レンズ部１９２と、を有する。あるいは、レンズ部材１９０は、直方体の非レンズ部１９２の上面にレンズ形状のレンズ部１９１が配された形をしている。また、レンズ部材１９０の上面には、複数のレンズ部１９１が設けられる。この複数のレンズ部１９１は一体的に連結した形状で成形されている。レンズ部材１９０には、例えば、ＢＫ７、Ｂ２７０等のガラス等を用いることができる。
実装基板１０３は、下面と、側面と、上面とを有する。また、主材料が金属で構成され、その上に絶縁膜１２３と金属膜１１３が設けられる。実装基板１０３の上面には、この絶縁膜１２３及び金属膜１１３がそれぞれ露出した領域がある。金属としては、例えば、アルミニウムや銅を用いることができる。このような金属を用いることで、第１半導体レーザ素子１２１や第２半導体レーザ素子１２２から発生した熱に対し良好な放熱効果を得ることができる。つまり、実装基板１０３は放熱部材にもなり得る。
次に、これらの構成要素を用いて製造される発光装置１００について説明する。
３つの半導体レーザ素子１２０が、サブマウント１３０を介して基部１１０の第１上面ＵＡに配置される。また、サブマウント１３０は、それぞれの半導体レーザ素子１２０に対して別個に設けられている。なお、１つのサブマウント１３０の上面に複数の半導体レーザ素子１２０を配してもよい。また、サブマウント１３０を介さないで第１上面ＵＡに直接半導体レーザ素子１２０を配置することもあり得る。
サブマウント１３０は、その下面で基部１１０の第１上面ＵＡと接合し、その上面で半導体レーザ素子１２０と接合する。半導体レーザ素子１２０の出射端面が、サブマウント１３０の側面と揃うか、あるいは、突出するように、半導体レーザ素子１２０は配される。これにより、半導体レーザ素子１２０から放射された光がサブマウント１３０の上面に照射されないようにできる。また、サブマウント１３０の上面に、保護素子１６０が配される。
サブマウント１３０は、その熱伝導率が基部１１０の第１上面ＵＡよりも高いものを用いると、ヒートスプレッダーとしてより高い効果を得ることができる。例えば、基部１１０の第１上面ＵＡに窒化アルミニウムが用いられる場合、サブマウント１３０には、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いることができる。なお、この場合のサブマウント１３０に用いる窒化アルミニウムは、基部１１０に用いる窒化アルミニウムよりも熱伝導率の高いものである。
また、サブマウント１３０は、３つの半導体レーザ素子１２０の間で、第１上面ＵＡからの高さが同じになるように設計される。また、各半導体レーザ素子１２０の出射端面は、仮想的な１つの同じ平面上に配されるように設計される。なお、設計上は同じでも実装段階における部材公差や実装公差などによって誤差は生じる。発光装置１００に関して、高さ、長さ、位置、相対的な位置関係などが同じというときは、このような誤差は許容範囲を含まれるものとする。
光反射部材１４０は、基部１１０の第1上面ＵＡに配される。それぞれの半導体レーザ素子１２０に対応して、別個に光反射部材１４０が配されている。また、３つの半導体レーザ素子１２０の間で、各半導体レーザ素子１２０の出射端面と対応する光反射部材１４０との間の距離は同じになるように設計される。また、３つの半導体レーザ素子１２０のいずれも、光反射部材１４０によって反射された中心光は、第１上面ＵＡに対して垂直な方向に進行する。なお、複数の半導体レーザ素子１２０に対応して１つの光反射部材１４０を配してもよい。
半導体レーザ素子１２０から放射された光の主要部分は、対応する光反射部材１４０の光反射面に照射される。光反射部材１４０を介することで、光反射部材１４０を介在させない場合と比べて半導体レーザ素子１２０から放射された光の光路長を長くできる。光路長が長い方が光反射部材１４０と半導体レーザ素子１２０との実装ずれによる影響を小さくすることができる。
段差部の上面（第３上面ＵＣ）に設けられた金属膜１１１には、複数のワイヤ１５０の一端が接合される。複数のワイヤ１５０の他端はそれぞれ半導体レーザ素子１２０か保護素子１６０かサブマウント１３０の上面に設けられた金属膜に接合される。これにより半導体レーザ素子１２０及び保護素子１６０は、基部１１０の下面に設けられた金属膜１１１を介して電気的に接続される。
半導体レーザ素子１２０から放射され光軸を通る光の進行方向の先にある基部１１０の内側面ＩＳには、段差部は設けられない。この内側面ＩＳに段差部を設けてワイヤ１５０を張ると、ワイヤ１５０が光反射部材１４０を跨ぐようになり、反射光の光路上でワイヤ１５０が邪魔になるため、電気的な接続を図るための段差部は設けられていない。段差部を内側面の全周に亘って設けないことで、基部１１０のサイズを小型化することができる。
蓋部材１７０は、その下面において、基部１１０の第２上面ＵＢと接合する。蓋部材１７０と基部１１０は、接合される領域に金属膜が設けられ、Ａｕ－Ｓｎ等を介して固定される。基部１１０と蓋部材１７０とが接合することで閉空間が形成される。この閉空間は気密封止された空間となる。このように気密封止することで、半導体レーザ素子１２０の光の出射端面に有機物等が集塵することを抑制することができる。
光反射部材１４０の光反射面により反射された反射光は蓋部材１７０に入射する。蓋部材１７０は、少なくとも主要部分の光の反射光が入射してから出射するまでの領域が透光性となるように設計される。ここで、透光性とは、光に対する透過率が８０％以上であることとする。
接着部１８０は、蓋部材１７０の上面において、蓋部材１７０とレンズ部材１９０とを接着する領域に形成される。接着部１８０は、蓋部材１７０の上面とレンズ部材１９０の下面とに接着剤が付いた状態で接着剤を硬化することで形成される。このとき、接着部１８０は、蓋部材１７０とレンズ部材１９０が接触しないように形成される。このように接着部１８０に厚みを持たせることで、位置や高さを調整した上で、レンズ部材１９０を蓋部材１７０に接合することができる。また、接着部１８０は、半導体レーザ素子１２０から発せられた光の光路上に設けられないように形成する。そのため、好ましくはレンズ部材１９０の外縁に形成される。
レンズ部材１９０は、接着部１８０を介して蓋部材１７０と接合し、蓋部材１７０の上に配置される。レンズ部材１９０におけるレンズ部１９１の数は、基部１１０に配された半導体レーザ素子１２０の数と同じである。従って、３つの半導体レーザ素子１２０が配されれば、レンズ部材１９０には３つのレンズ部１９１が一体的に連結した形状で設けられる。
また、１つの半導体レーザ素子１２０と１つのレンズ部１９１が対応する。各レンズ部１９１は、対応する半導体レーザ素子１２０から放射された主要部分の光のうち光反射部材１４０により反射された反射光が、レンズ部１９１を通過してコリメートされるように、その配置及び形状が設計される。
発光装置１００は、下面に設けられた対の金属膜１１１が、実装基板１０３の金属膜１１３と接合する。発光装置１００と実装基板１０３との接合は、はんだ付けによって行うことが出来る。発光装置１００の下面における金属膜１１１と、実装基板１０３の金属膜１１３と、の接合により、発光装置１００を実装基板１０３に固定するときのセルフアライメントを働かせている。
このような発光装置１００によって、赤色、青色、及び、緑色のコリメート光が発光装置１００の外に出射される。また、これらのコリメート光は、実装基板１０３の上面、あるいは、基部１１０の第1上面ＵＡに対して垂直な方向に進行する。また、３つの半導体レーザ素子１２０は、その中心光が出射端面から同じ方向に進むことから、出射端面から放射された時点、及び、レンズ部材１９０を通過した時点で、第１半導体レーザ素子１２１から放射された光と、第２半導体レーザ素子１２２から放射された光とでは、偏光方向が９０度異なっている。例えば、片方がｐ偏光であれば、もう片方はｓ偏光であるといった関係が生じることになる。
また、発光装置１００は実装基板１０３に接合され、発光ユニット１０として、投影装置１に組み込まれるが、このとき、３つの半導体レーザ素子１２０のうち第１半導体レーザ素子１２１が、ＰＢＳ４０までの光路長が最も短くなるように配置される。別の観点では、マルチエミッターの第１半導体レーザ素子１２１の方が、シングルエミッターの第２半導体レーザ素子１２２よりも、ＰＢＳ４０までの光路長が短くなるように配置される。
マルチエミッターの場合、各エミッターからレーザ光が放射される。それぞれのエミッターからの中心光が１つのレンズ部１９１の異なる点を通過する。レンズ部１９１を通過した中心光はその後、互いに近付きある点で交わる。そのようにして交差した後は、互いに離れていく。つまり、マルチエミッターの第１半導体レーザ素子１２１から放射された光は、公差後は光路長が長くなるほど互いの中心光の間の距離が離れる。従って、第１半導体レーザ素子１２１のＰＢＳ４０までの光路長が第２半導体レーザ素子１２２のそれよりも短くなるように配置することで、拡がりを抑えることができる。
以上、本発明が適用される一つの実施形態を開示したが、本発明はこの実施形態に限らず適用され得るものである。例えば、実施形態に係る投影装置１において示された光学構成の一部あるいは全部を利用することで、複数の発光ユニットのそれぞれから出射された光を合成する合成装置を構築することができる。合成装置は、複数の発光ユニットと、複数の発光装置からの出射光を合成する合成ユニットと、で構成される。
また、発光ユニットは、少なくとも発光装置を有し、合成ユニットは、少なくとも偏光制御部材及び合成部材を有する。また、合成ユニットは、実施形態に係る投影装置１において示された、ダイクロイックミラー２００、波長板２０１、ミラー３０、ＰＢＳ４０、レンズ５０、ＤＭＤ６０、プリズム７０、投影ユニット８０の一部あるいは全部で構成されることができる。従って、合成装置は、投影装置１としての合成装置に限らず、光を制御する種々の装置に適用することが可能である。
また、技術的特徴を有する投影装置は、実施形態において開示された投影装置１の構造に限られるわけではない。例えば、実施形態に開示のない構成要素を有する投影装置であっても本発明は適用され得るものであり、実施形態の投影装置１と違いがあることは本発明を適用できないことの根拠とはならない。
このことはつまり、本発明が、実施形態により開示された投影装置１の全ての構成要素を必要十分に備えることを必須とせずに、適用され得ることを示す。例えば、特許請求の範囲に、実施形態により開示された投影装置１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請求するものである。
各実施形態に記載の合成装置は、プロジェクタ、車載ヘッドライト、照明、ディスプレイのバックライト等に使用することができる。
１ 投影装置
１０ 発光ユニット
１１ 第１発光ユニット
１２ 第２発光ユニット
１００ 発光装置
１０１ 第１発光装置
１０２ 第２発光装置
１１０ 基部
１１１ 金属膜
１２０ 半導体レーザ素子
１２１ 第１半導体レーザ素子
１２２ 第２半導体レーザ素子
１３０ サブマウント
１４０ 光反射部材
１５０ ワイヤ
１６０ 保護素子
１７０ 蓋部材

１８０ 接着部
１９０ レンズ部材
１９１ レンズ部
１９２ 非レンズ部
１０３ 実装基板
１１３ 金属膜
１２３ 絶縁膜
２０ 偏光制御部材
２１ 第１偏光制御部材
２２ 第２偏光制御部材
２００ ダイクロイックミラー
２０１ 波長板
３０ ミラー
４０ ＰＢＳ
５０ レンズ
５１ 拡散レンズ５１
５２ コリメートレンズ
５３ レンズアレイ
５４ 重畳レンズ
６０ ＤＭＤ
７０ プリズム
８０ 投影ユニット

Claims (12)

  1. それぞれが、１以上の第１半導体レーザ素子と、１以上の第２半導体レーザ素子と、を有する複数の発光装置と、
    前記複数の発光装置のうち第１発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子から放射された光の偏光方向を変える第１偏光制御部材と、
    前記複数の発光装置のうち第２発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子から放射された光の偏光方向を変える第２偏光制御部材と、
    前記第１偏光制御部材によって偏光方向が変えられた前記第１半導体レーザ素子からの光を含む前記第１発光装置からの出射光と、前記第２偏光制御部材によって偏光方向が変えられた前記第２半導体レーザ素子からの光を含む前記第２発光装置からの出射光と、を合成する合成部材と
    を有し、
    前記複数の発光装置は、それぞれ、前記第１半導体レーザ素子により放射された光が前記発光装置から出射するときの出射光の偏光方向と、前記第２半導体レーザ素子により放射された光が出射するときの出射光の偏光方向と、が異なる合成装置。
  2. 前記第１発光装置と前記第２発光装置との間で、それぞれが有する前記第１半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が出射するときの出射方向及び偏光方向は同じであり、かつ、それぞれが有する前記第２半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が出射するときの出射方向及び偏光方向は同じである請求項１に記載の合成装置。
  3. 前記第１偏光制御部材は、前記第１半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を９０度回転させる波長板を有し、
    前記第２偏光制御部材は、前記第２半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を９０度回転させる波長板を有する請求項１に記載の合成装置。
  4. 前記第１偏光制御部材は、前記第１発光装置が有する前記１以上の第１半導体レーザ素子及び１以上の第２半導体レーザ素子からの出射光を合成する複数のダイクロイックミラーを有し、
    前記第２偏光制御部材は、前記第２発光装置が有する前記１以上の第１半導体レーザ素子及び１以上の第２半導体レーザ素子からの出射光を合成する複数のダイクロイックミラーを有する請求項３に記載の合成装置。
  5. 前記第１偏光制御部材は、前記複数のダイクロイックミラーのうち、前記１以上の第１半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が入射する１以上のダイクロイックミラーの入射面に接合する前記波長板を有し、
    前記第２偏光制御部材は、前記複数のダイクロイックミラーのうち、前記１以上の第２半導体レーザ素子から放射された光軸上を通る光が入射する１以上のダイクロイックミラーの入射面に接合する前記波長板を有する請求項４に記載の合成装置。
  6. 前記第１偏光制御部材は、前記第１発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を、前記第１発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向と同じになるように変え、
    前記第２偏光制御部材は、前記第２発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を、前記第２発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向と同じになるように変える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の合成装置。
  7. 前記第１偏光制御部材は、前記第１発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を、前記第１発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向であるｐ偏光に変え、
    前記第２偏光制御部材は、前記第２発光装置が有する前記第２半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向を、前記第２発光装置が有する前記第１半導体レーザ素子からの出射光の偏光方向であるｓ偏光に変える請求項６に記載の合成装置。
  8. 前記合成部材は、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタであり、
    前記偏光ビームスプリッタは、前記第１発光装置からの出射光を透過させ、前記第２発光装置からの出射光を反射させて、前記第１発光装置からの出射光と前記第２発光装置からの出射光とを合成する請求項７に記載の合成装置。
  9. 前記合成部材により合成された出射光の光エネルギーは、前記第１発光装置及び第２発光装置から出射された出射光の光エネルギーの和の７０％以上である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の合成装置。
  10. 前記合成部材により合成された出射光を用いてスクリーンに画像を投影する投影ユニットをさらに有し、
    前記合成装置は投影装置であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の合成装置。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の合成装置に搭載される複数の発光装置であって、
    各発光装置は、
    少なくとも１つの第１半導体レーザ素子と、
    少なくとも２つの第２半導体レーザ素子と、を有し、
    前記第１半導体レーザ素子は、赤色の光を放射し、
    前記２つの第２半導体レーザ素子のうちの一つは青色の光を放射し、残りの一つは緑色の光を放射し、
    前記第１半導体レーザ素子により放射された光が前記発光装置から出射するときの出射光の偏光方向と、前記第２半導体レーザ素子により放射された光が出射するときの出射光の偏光方向と、が異なる発光装置。
  12. 前記第１半導体レーザ素子は、偏光がＴＭモードの光を放射し、
    前記第２半導体レーザ素子は、偏光がＴＥモードの光を放射する請求項１１に記載の発光装置。
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