JP6629688B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関するものである。

パッケージ内に半導体発光素子を配置した光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。このような光モジュールは、表示装置、光ピックアップ装置、光通信装置など、種々の装置の光源として用いられる。

上記光モジュールにおいては、半導体発光素子から出射される光の強度を適切に調整する必要がある。半導体発光素子から出射された光の一部を受光素子により受光して光の強度を確認し、これを半導体発光素子に供給される電力にフィードバックすることにより、光の強度を調整することができる。半導体発光素子から出射された光の一部を受光素子へと送る構造としては、たとえばフィルタやミラーなどの光学部品により半導体発光素子から出射された光の一部を取り出して受光素子へと送る構造が考えられる（たとえば、特許文献１および２参照）。

特開２００９−９３１０１号公報 特開２００７−３２８８９５号公報 特開２００７−１７９２５号公報 特開２００７−６５６００号公報

上述のような光モジュールにおいては、半導体発光素子から出射された光が光モジュール内部で反射し、光モジュールの外部の意図しない領域に到達する光（迷光）が発生する場合がある。光モジュールにおいてはこの迷光を抑制することが求められる。そこで、迷光を抑制することが可能な光モジュールを提供することを目的の１つとする。

本発明に従った光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載される半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、半導体発光素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、ベース部材上に搭載され、半導体発光素子の出射方向において半導体発光素子とレンズとの間に配置され、半導体発光素子からの光を直接受光する受光素子と、を含む。この光モジュールにおいては、半導体発光素子の光軸と、受光素子の受光面を含む平面とのなす角の角度である傾斜角度が０°を超え、９０°以下となるように受光素子の受光面が半導体発光素子の出射部に向けて傾斜する。

上記光モジュールによれば、迷光を抑制することが可能となる。

実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。 実施の形態における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。 実施の形態における光モジュールの構造を示す概略平面図である。 図３の線分ＩＶ−ＩＶに沿う断面に対応する概略断面図である。 図４の線分Ｖ−Ｖに沿う断面における光の形状とレンズとの関係を示す概略図である。 半導体発光素子に対する受光素子の配置状態を示す概略拡大断面図である。 迷光が発生している状態における、光モジュールから出射される光を投影した写真である。 実施の形態の光モジュールから出射される光を投影した写真である。 比較例における半導体発光素子と受光素子の関係を示す模式図である。 実施例１における半導体発光素子と受光素子の配置を示す模式図である。 実施例２における半導体発光素子と受光素子の配置を示す模式図である。 実施例３における半導体発光素子と受光素子の配置を示す模式図である。 実施例４における半導体発光素子と受光素子の配置を示す模式図である。 実施例５における半導体発光素子と受光素子の配置を示す模式図である。 実施例６における半導体発光素子と受光素子の関係を示す模式図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部からの光を透過する出射窓を有し、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載される半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、半導体発光素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、ベース部材上に搭載され、半導体発光素子の出射方向において半導体発光素子とレンズとの間に配置され、半導体発光素子からの光を直接受光する受光素子と、を含む。この光モジュールにおいては、半導体発光素子の光軸と、受光素子の受光面を含む平面とのなす角の角度である傾斜角度が０°を超え、９０°以下となるように受光面が半導体発光素子の出射部に向けて傾斜する。

受光素子は半導体発光素子とレンズとの間に配置され、半導体発光素子から出射された光を直接受光する。このとき受光素子に入射した光の一部は、受光素子の受光面において反射される。受光素子の受光面において反射された反射光は、光モジュールの外部の意図しない領域に到達する迷光となる場合がある。

本願の光モジュールにおいては、受光素子の受光面が半導体発光素子の出射部に向けて傾斜するように受光素子が配置される。これにより、受光面で反射した光がレンズに入射することが抑制される。その結果、受光面で反射して光モジュールから出射される光が低減される。このようにして迷光が低減される。具体的には、半導体発光素子の光軸と、受光素子の受光面を含む平面とのなす角の角度である傾斜角度が０°を超え、９０°以下となるように受光素子の受光面が半導体発光素子の出射部に向けて傾斜する。これにより、迷光が抑制できる。

上記傾斜角度は５°以上であってもよい。上記傾斜角度が５°以上であることにより、迷光をより確実に抑制することができる。

上記傾斜角度は４５°以下であってもよい。上記傾斜角度が４５°以下であることにより、受光素子の感度を満足できる状態に維持したまま迷光を抑制することができる。

上記傾斜角度は３０°以下であってもよい。上記傾斜角度が３０°以下となるように受光素子の受光面が半導体発光素子の出射部に向けて傾斜することにより、受光素子の感度を高い状態に維持したまま迷光を抑制することができる。

上記光モジュールにおいて、上記半導体発光素子はレーザダイオードであってもよい。このようにすることにより、波長のばらつきの少ない出射光を得ることができる。

上記光モジュールにおいて、上記光形成部は、上記ベース部材上に搭載される複数の上記半導体発光素子と、上記ベース部材上に搭載され、上記複数の半導体発光素子のそれぞれに対応して配置される複数の上記レンズと、上記ベース部材上に搭載され、上記複数の半導体発光素子のうち、少なくとも１つの半導体発光素子に対応して配置される上記受光素子と、上記ベース部材上に搭載され、上記複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、を含んでいてもよい。

このように、単一のパッケージ内に複数の半導体発光素子を配置し、これらからの光を当該パッケージ内において合波可能とすることで、複数のパッケージからの光を合波する場合に比べて、光モジュールが用いられる装置のコンパクト化を達成することができる。なお、フィルタとしては、たとえば波長選択性フィルタ、偏波合成フィルタなどを採用することができる。

上記光モジュールにおいて、上記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する半導体発光素子、緑色の光を出射する半導体発光素子および青色の光を出射する半導体発光素子を含んでいてもよい。このようにすることにより、これらの光を合波し、所望の色の光を形成することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかる光モジュールの一実施の形態を、図１〜図６を参照しつつ説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、平板状の形状を有するステム１０と、ステム１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を覆うようにステム１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置されるキャップ４０と、ステム１０の他方の主面１０Ｂ側から一方の主面１０Ａ側まで貫通し、一方の主面１０Ａ側および他方の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン５１とを備えている。ステム１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、ステム１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。ステム１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１が形成されている。出射窓は主面が互いに平行な平板状の形状を有していてもよいし、光形成部２０からの光を集光または拡散させるレンズ形状を有していてもよい。ステム１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。

図２および図３を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材であるベース板６０を含む。ベース板６０は、平面的に見て長方形形状を有する一方の主面６０Ａを有している。ベース板６０は、ベース領域６１と、チップ搭載領域６２とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一の短辺と、当該短辺に接続された一の長辺を含む領域に形成されている。チップ搭載領域６２の厚みは、ベース領域６１に比べて大きくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、チップ搭載領域６２の高さが高くなっている。チップ搭載領域６２において上記一の短辺の上記一の長辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第１チップ搭載領域６３が形成されている。チップ搭載領域６２において上記一の長辺の上記一の短辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第２チップ搭載領域６４が形成されている。

第１チップ搭載領域６３上には、平板状の第１サブマウント７１が配置されている。そして、第１サブマウント７１上に、第１半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１が配置されている。一方、第２チップ搭載領域６４上には、平板状の第２サブマウント７２および第３サブマウント７３が配置されている。第２サブマウント７２から見て、上記一の長辺と上記一の短辺との接続部とは反対側に、第３サブマウント７３が配置される。そして、第２サブマウント７２上には、第２半導体発光素子としての緑色レーザダイオード８２が配置されている。また、第３サブマウント７３上には、第３半導体発光素子としての青色レーザダイオード８３が配置されている。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸の高さ（ベース板６０の一方の主面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｚ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調整されて一致している。

ベース板６０のベース領域６１上には、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６が配置されている。そして、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６により、それぞれ第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さ（赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸までの距離；Ｚ軸方向における距離）が調整される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さの調整の詳細については後述する。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３からの光を直接受光する位置に設置される。本実施の形態においては、全ての半導体発光素子のそれぞれに対応して受光素子が配置される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色、緑色および青色の光を受光可能なフォトダイオードである。第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１の出射方向において、赤色レーザダイオード８１と第１レンズ９１との間に配置される。第２フォトダイオード９５は、緑色レーザダイオード８２の出射方向において、緑色レーザダイオード８２と第２レンズ９２との間に配置される。第３フォトダイオード９６は、青色レーザダイオード８３の出射方向において、青色レーザダイオード８３と第３レンズ９３との間に配置される。

ベース板６０のベース領域６１上には、凸部である第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９が形成されている。そして、第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９上には、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が配置されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、表面がレンズ面となっているレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａを有している。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、レンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａとレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９により、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３のレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの中心軸、すなわちレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸に一致するように調整されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズを変換する。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズが一致するようにスポットサイズが変換される。

ベース板６０のベース領域６１上には、第１フィルタ９７と第２フィルタ９８とが配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、誘電体多層膜フィルタである。より具体的には、第１フィルタ９７は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９８は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光を合波する。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれベース領域６１上に形成された凸部である第１突出領域８８および第２突出領域８９上に配置される。

図３を参照して、赤色レーザダイオード８１、第１フォトダイオード９４の受光部８４、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａ、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｘ軸方向に並んで）配置されている。緑色レーザダイオード８２、第２フォトダイオード９５の受光部８５、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第１フィルタ９７は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。青色レーザダイオード８３、第３フォトダイオード９６の受光部８６、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第２フィルタ９８は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。すなわち、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは直交する。緑色レーザダイオード８２の出射方向は、青色レーザダイオード８３の出射方向に沿った方向である。より具体的には、緑色レーザダイオード８２の出射方向と青色レーザダイオード８３の出射方向とは平行である。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。

次に、本実施の形態における光モジュール１の動作について説明する。図３を参照して、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行する。このとき、第１フォトダイオード９４の受光部８４に赤色の光の一部が直接入射する。これにより赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて赤色の光の強度が調整される。第１フォトダイオード９４上を通過した赤色の光は、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光がコリメート光に変換される。第１レンズ９１においてスポットサイズが変換された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行する。このとき、第２フォトダイオード９５の受光部８５に緑色の光の一部が直接入射する。これにより緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて緑色の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した緑色の光は、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光がコリメート光に変換される。第２レンズ９２においてスポットサイズが変換された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_２に合流する。その結果、緑色の光は赤色の光と合波され、光路Ｌ_２に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

青色レーザダイオード８３から出射された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行する。このとき、第３フォトダイオード９６の受光部８６に青色の光の一部が直接入射する。これにより青色レーザダイオード８３から出射された青色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した青色の光は、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば青色レーザダイオード８３から出射された青色の光がコリメート光に変換される。第３レンズ９３においてスポットサイズが変換された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。第２フィルタ９８は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード８３から出射された光は光路Ｌ_３に合流する。その結果、青色の光は赤色の光および緑色の光と合波され、光路Ｌ_３に沿って進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

このようにして、キャップ４０の出射窓４１から、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光が出射する。ここで、本実施の形態における光モジュール１では、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光の一部が、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３との間に配置される第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６により直接受光される。

次に、第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の配置の詳細について、第２フォトダイオード９５を例に説明する。第１フォトダイオード９４および第３フォトダイオード９６の赤色レーザダイオード８１および青色レーザダイオード８３に対する位置関係は、以下に説明する第２フォトダイオード９５の緑色レーザダイオード８２に対する位置関係と同様である。

図４および図５を参照して、半導体発光素子としての緑色レーザダイオード８２の出射部８２Ａから出射された緑色の光２は、緑色レーザダイオード８２の光軸３に垂直な断面（図５の断面）において、ベース板６０の一方の主面６０Ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）を長径とする楕円形状を有している。第２レンズ９２のレンズ部９２Ａは、緑色レーザダイオード８２の光軸３に垂直な断面において円形状を有している。図５に示すように、緑色レーザダイオード８２の光軸３に垂直な断面においてレンズ部９２Ａの外周面を構成する円が光２に対応する楕円の一部と重なるように、第２レンズ９２が配置される。この場合、光２は、第２レンズ９２によりスポット変換される領域２Ａと、スポット変換されない領域２Ｂとを含む。そして、図４を参照して、受光素子としての第２フォトダイオード９５の受光部８５が、第２レンズ９２によりスポットサイズを変換される領域２Ａ以外の領域２Ｂの光を受光可能となる位置に、第２フォトダイオード９５は配置される。

第２フォトダイオード９５の受光部８５は、受光面８５Ａにおいて緑色レーザダイオード８２の出射部８２Ａから出射された緑色の光２のうち領域２Ｂの光を直接受光する。このとき第２フォトダイオード９５に入射した入射光６Ａの一部は、受光面８５Ａにおいて反射される。受光面８５Ａにおいて反射された反射光６Ｂが第２レンズ９２の光のスポットサイズが変換されるレンズ部９２Ａの領域を通過すると、第１フィルタ９７で反射され光モジュール１の外部の意図しない領域に到達する。

図６は、半導体発光素子である緑色レーザダイオード８２に対する、受光素子である第２フォトダイオード９５の配置状態を示す概略拡大断面図である。図６を参照して、第２フォトダイオード９５は、第２フォトダイオード９５の受光面８５Ａが出射部８２Ａに向けて傾斜した状態で配置される。言い換えると、ベース板６０の主面６０Ａに対し垂直な方向から、受光素子である第２フォトダイオード９５の受光面８５Ａの法線５が半導体発光素子である緑色レーザダイオード８２側に傾斜するように第２フォトダイオード９５が配置されている。本実施の形態においては、緑色レーザダイオード８２の光軸３と、上記受光面８５Ａを含む平面４とのなす角の角度である傾斜角度θが０°を超え、９０°以下となるように第２フォトダイオード９５の受光部８５の受光面８５Ａの出射部８２Ａに向けて傾斜している。

緑色レーザダイオード８２から出射され、第２フォトダイオード９５に入射する入射光６Ａは、第２フォトダイオード９５の受光部８５の受光面８５Ａで反射する。受光面８５Ａで反射された反射光６Ｂは、受光面８５Ａの法線５を軸として入射光６Ａと対称となる方向に出射される。緑色レーザダイオード８２の光軸３と上記受光面８５Ａを含む平面とが平行の場合、反射光６Ｂが第２レンズ９２によりスポット変換される領域２Ａを通過してレンズ９２に入射する場合がある。

これに対し、上記傾斜角度θが０°を超え、９０°以下である場合、第２レンズ９２の光のスポットサイズが変換されるレンズ部９２Ａの領域を通過する反射光６Ｂが抑制される。その結果、光モジュールの外部の意図しない領域に到達する迷光が抑制される。

本実施の形態において、迷光を抑制する観点から、上記傾斜角度θは５°以上であることが好ましく、１０°以上であることがより好ましい。また第２フォトダイオード９５の感度の大きさの観点から、上記傾斜角度θは４５°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましい。

図７および図８を参照して、迷光が発生した場合と、本実施の形態において迷光が抑制された場合の光の状態を比較する。図７は上記傾斜角度θが０°（すなわち受光素子の受光面と、レーザダイオード８２の光軸３が平行な状態）であって迷光が発生している状態における、光モジュール１から出射される光２を投影した写真の一例である。図７を参照して、写真１００にはレーザダイオードの光軸に沿って出射された光が平面に投影されたスポット１０１と迷光１０２の像が映っている。

図８は、本実施の形態の光モジュール１から出射される光２を投影した写真の一例である。図８に示す写真１０３においては、図７において観察された迷光１０２が著しく減少している。このように、本実施の形態にかかる光モジュール１においては、半導体発光素子であるレーザダイオードの光軸と、受光素子であるフォトダイオードの受光面を含む平面とのなす角の角度である傾斜角度θが０°を超え、９０°以下となるようにフォトダイオードの受光面がレーザダイオードの出射部に向けて傾斜するようフォトダイオードを配置することで、迷光を低減することができる。

以上が本実施の形態の説明である。なお、上記サブマウント７１，７２，７３は、サブマウント７１，７２，７３上に搭載される素子等に熱膨張係数が近い材料からなるものとされ、たとえばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイヤモンドなどからなるものとすることができる。また、ステム１０およびキャップ４０を構成する材料としては、たとえば熱伝導率の高い材料である鉄、銅などを採用してもよいし、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏなどを採用してもよい。

なお、上記実施の形態においては、３個の出射波長の異なる半導体発光素子からの光が合波される場合について説明したが、半導体発光素子は１個または２個であってもよく、４個以上であってもよい。また、上記実施の形態においては、半導体発光素子としてレーザダイオード８１，８２，８３が採用される場合について説明したが、半導体発光素子として、たとえば発光ダイオードが採用されてもよい。また、上記実施の形態においては、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８として波長選択性フィルタが採用される場合を例示したが、これらのフィルタは、たとえば偏波合成フィルタであってもよい。また半導体発光素子が１個の場合は第１フィルタ９７および第２フィルタ９８を省略することもできる。

（比較例および実施例１〜実施例６）
上記実施の形態における上記傾斜角度θと、迷光の有無およびフォトダイオードの受光感度の関係を調べるために以下の比較例および実施例１〜実施例６のようにシミュレーションを行った。比較例および各実施例における傾斜角度θの値および評価結果を表１に示す。迷光および受光感度の評価方法および評価基準は次のとおりである。

（迷光）
光モジュールから出射される光を壁面に投影し、迷光の有無を目視で確認した。評価基準は次のとおりである。
Ａ：迷光は確認できない。
Ｂ：迷光はわずかに見られるが、充分に抑制されている。
Ｃ：迷光が明確に目視で確認できる。

（受光感度）
受光素子であるフォトダイオードが受光した受光感度を測定した。表１においては、受光感度の値を実施例６における値を１として相対値にて表した。受光感度の評価基準は次のとおりである。
Ａ：優れた受光感度を有する。
Ｂ：実用上使用するのに充分な受光感度を有する。
Ｃ：許容可能な程度の受光感度を有する。

また、比較例および実施例１〜実施例６における、半導体発光素子としてのレーザダイオード１１０と、受光素子としてのフォトダイオード１２０の配置を示す模式図を図９〜１５に示す。図９は比較例におけるレーザダイオード１１０と、フォトダイオード１２０の配置を示す模式図である。レーザダイオード１１０から出射される光２は、レンズ１３０のレンズ部１３０Ａによりスポット変換される領域２Ａと、スポット変換されない領域２Ｂとを含む。受光素子としてのフォトダイオード１２０は領域２Ｂの光を受光面１２２Ａにおいて受光する。図９においては、レーザダイオード１１０の光軸３と、フォトダイオード１２０の受光面１２２Ａを含む平面４（図９〜１５においては図示しない）とは平行である。また図１０〜図１５は、それぞれ実施例１〜６におけるレーザダイオード１１０とフォトダイオード１２０の配置を示す模式図である。図１０〜図１５においては、レーザダイオード１１０の光軸３と、フォトダイオード１２０の受光面１２２Ａを含む平面４とのなす角の角度である傾斜角度θは５°〜６０°である。各実施例における傾斜角度θの値は表１に示すとおりである。

※１ 受光素子であるフォトダイオード１２０の受光部１２２Ａと、発光素子であるレーザダイオード１１０の光軸３とが平行な状態を意味する。
※２ 傾斜角度θが６０°のときのフォトダイオード１２０の受光感度を１としたときの相対値

表１においてＮｏ．１は比較例であり、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７はそれぞれ実施例１〜実施例６に相当する。表１に示すように、Ｎｏ．１の例（比較例）では受光感度が良好であるが迷光が確認された。それに対し、実施例であるＮｏ．２〜Ｎｏ．７の例にかかる光モジュール１においては迷光が抑制された。例えばＮｏ．７の例のように、傾斜角度θが６０°になるように上記受光面８５Ａを傾斜させると迷光が良好に抑制されるとともに、許容可能な受光感度が得られた。Ｎｏ．６の例のように傾斜角度θが４５°になるように上記受光面８５Ａを傾斜させると迷光が抑制されると共に受光感度も良好であった。傾斜角度θが１０°のＮｏ．３の例、傾斜角度θが２０°のＮｏ．４の例、傾斜角度が３０°のＮｏ．５の例においては、迷光と受光感度のいずれもが良好である。傾斜角度θが５°のＮｏ．２の例においては、わずかな迷光が確認されたが、比較例であるＮｏ．１の例に比べて大幅に迷光が抑制された。

以上の実施例の結果からわかるように、本実施の形態にかかる光モジュールにおいては迷光を抑制することができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本願の光モジュールは、迷光の発生を抑制することが求められる光モジュールに、特に有利に適用され得る。

１ 光モジュール
２ 光
２Ａ，２Ｂ 領域
３ 光軸
４ 平面
５ 法線
６Ａ 入射光
６Ｂ 反射光
１０ ステム
１０Ａ 一方の主面
１０Ｂ 他方の主面
２０ 光形成部
４０ キャップ
４１ 出射窓
５１ リードピン
６０ ベース板
６０Ａ 一方の主面
６１ ベース領域
６２ チップ搭載領域
６３ 第１チップ搭載領域
６４ 第２チップ搭載領域
７１ 第１サブマウント
７２ 第２サブマウント
７３ 第３サブマウント
７７ 第１レンズ保持部
７８ 第２レンズ保持部
７９ 第３レンズ保持部
８１ 赤色レーザダイオード
８２ 緑色レーザダイオード
８２Ａ 出射部
８３ 青色レーザダイオード
８４，８５，８６ 受光部
８５Ａ 受光面
８８ 第１突出領域
８９ 第２突出領域
９１ 第１レンズ
９２ 第２レンズ
９３ 第３レンズ
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ レンズ部
９４ 第１フォトダイオード
９５ 第２フォトダイオード
９６ 第３フォトダイオード
９７ 第１フィルタ
９８ 第２フィルタ
１００写真
１０１ スポット
１０２ 迷光
１０３ 写真
１０４ スポット
１１０ レーザダイオード
１２０ フォトダイオード
１２２Ａ 受光面
１３０ レンズ
１３０Ａ レンズ部

Claims (4)

1. 光を形成する光形成部と、
   前記光形成部からの光を透過する出射窓を有し、前記光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、を備え、
   前記光形成部は、
   ベース部材と、
   前記ベース部材上に搭載される半導体発光素子と、
   前記ベース部材上に搭載され、前記半導体発光素子から出射される光のスポットサイズを変換するレンズと、
   前記ベース部材上に搭載され、前記半導体発光素子の出射方向において前記半導体発光素子と前記レンズとの間に配置され、受光面を有し、前記受光面において前記半導体発光素子からの光を直接受光する受光素子と、を含み、
   前記半導体発光素子の光軸と、前記受光素子の前記受光面を含む平面とのなす角の角度である傾斜角度が５°以上３０°以下となるように前記受光面が前記半導体発光素子の出射部に向けて傾斜し、
   前記半導体発光素子から出射された光のうち、前記レンズによりスポット変換されない領域の光を受光し、前記レンズによりスポット変換される領域の光を遮蔽しないように、かつ前記半導体発光素子から出射された光のうち前記受光面において正反射された光が前記レンズに入射しないように前記受光素子が配置される、光モジュール。
2. 前記半導体発光素子はレーザダイオードである、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光形成部は、
   前記ベース部材上に搭載される複数の前記半導体発光素子と、
   前記ベース部材上に搭載され、前記複数の半導体発光素子のそれぞれに対応して配置される複数の前記レンズと、
   前記ベース部材上に搭載され、前記複数の半導体発光素子のうち、少なくとも１つの前記半導体発光素子に対応して配置される前記受光素子と、
   前記ベース部材上に搭載され、前記複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、を含む、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する前記半導体発光素子、緑色の光を出射する前記半導体発光素子および青色の光を出射する前記半導体発光素子を含む、請求項３に記載の光モジュール。