TOP > 国内特許検索 > 光ビーム投影装置 > 明細書

明細書 :光ビーム投影装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2018-124394 (P2018-124394A)
公開日 平成30年8月9日(2018.8.9)
発明の名称または考案の名称 光ビーム投影装置
国際特許分類 G02B   6/42        (2006.01)
G02B   6/26        (2006.01)
FI G02B 6/42
G02B 6/26
請求項の数または発明の数 13
出願形態 OL
全頁数 25
出願番号 特願2017-015683 (P2017-015683)
出願日 平成29年1月31日(2017.1.31)
発明者または考案者 【氏名】勝山 俊夫
【氏名】奥野 信男
出願人 【識別番号】504145320
【氏名又は名称】国立大学法人福井大学
個別代理人の代理人 【識別番号】100094525、【弁理士】、【氏名又は名称】土井 健二
【識別番号】100094514、【弁理士】、【氏名又は名称】林 恒徳
【識別番号】100105337、【弁理士】、【氏名又は名称】眞鍋 潔
審査請求 未請求
テーマコード 2H137
Fターム 2H137AA17
2H137AB08
2H137AB11
2H137AC01
2H137BA22
2H137BA31
2H137BA45
2H137BB02
2H137BB05
2H137BB12
2H137BB17
2H137BB25
2H137BC07
2H137CA51
要約 【課題】光ビーム投影装置に関し、光源と合波器等の設置工程をワンタッチ装着可能にする。
【解決手段】互いに異なる複数の波長の光を導波し、前記複数の波長を合波する複数の導波路を備えた合波器と、前記各導波路に対して対応する波長の光を入射する半導体発光素子を載置した支持基板とを設け、前記合波器と前記支持基板に互いに位置合わせする位置合わせ機構を設ける。
【選択図】図1
特許請求の範囲 【請求項1】
互いに異なる複数の波長の光を導波し、前記複数の波長を合波する複数の導波路を備えた合波器と、
前記各導波路に対して対応する波長の光を入射する半導体発光素子を載置した支持基板とを有し、
前記合波器と前記支持基板は互いに位置合わせする位置合わせ機構を有する光ビーム投影装置。
【請求項2】
前記合波器と前記支持基板が、共通の実装基板上に設けられている請求項1に記載の光ビーム投影装置。
【請求項3】
前記位置合わせ機構が、前記合波器に設けた第1の凹部構造或いは第1の凸部構造と、前記第1の凹部と嵌合或いは係合する前記支持基板に設けた第2の凸部構造或いは前記第1の凸部構造と嵌合或いは係合する第2の凹部構造からなる請求項1または請求項2に記載の光ビーム投影装置。
【請求項4】
前記位置合わせ機構が、前記合波器に設けた第1の鋸歯構造と、前記第1の鋸歯構造と歯合する前記支持基板に設けた第2の鋸歯構造からなる請求項1または請求項2に記載の光ビーム投影装置。
【請求項5】
前記位置合わせ機構が、前記合波器に設けた第1のバーニア構造と、前記第1のバーニア構造との間で位置合せする前記支持基板に設けた第2のバーニア構造からなる請求項1または請求項2に記載の光ビーム投影装置。
【請求項6】
前記位置合わせ機構が、前記互いに異なった各波長の半導体発光素子を載置した支持基板毎に設けられた請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の光ビーム投影装置。
【請求項7】
前記位置合わせ機構が、前記互いに異なった各波長の半導体発光素子を載置した共通の支持基板に設けられた請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の光ビーム投影装置。
【請求項8】
前記共通の支持基板が、前記合波器に設けた複数の導波路と光学的に接続する複数の接続導波路を有する請求項7に記載の光ビーム投影装置。
【請求項9】
前記位置合わせ機構が、前記実装基板に設けた対合波器用の位置合わせ機構と対支持基板用の位置合わせ機構と、前記合波器に設けた第1の対実装基板用の位置合わせ機構と、前記支持基板に設けた第2の対実装基板用の位置合わせ機構とからなり、
前記対合波器用の位置合わせ機構と前記対支持基板用の位置合わせ機構が第1の凹部または第1の凸部からなり、
前記合波器に設けた第1の対実装基板用の位置合わせ機構が、前記第1の凹部または前記第1の凸部と嵌合或いは係合する第2の凹部または第2の凸部からなり、
前記支持基板に設けた第2の対実装基板用の位置合わせ機構が、前記第1の凹部または前記第1の凸部と嵌合或いは係合する第3の凹部または第3の凸部からなる請求項2に記載の光ビーム投影装置。
【請求項10】
前記合波器に対して、さらに位置合わせ機構を有する光学部品を設けた請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の光ビーム投影装置。
【請求項11】
前記光学部品が、集光レンズ、光ファイバ或いは光走査ミラーのいずれかである請求項10に記載の光ビーム投影装置。
【請求項12】
前記半導体発光素子が、半導体レーザチップである請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の光ビーム投影装置。
【請求項13】
前記半導体レーザチップが、青色半導体レーザチップ、緑色半導体レーザチップ、赤色半導体レーザチップ、黄色半導体レーザチップ、赤外線半導体レーザチップ及び紫外線半導体レーザチップの内の少なくとも二種類の半導体レーザチップを含む請求項12に記載の光ビーム投影装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、光ビーム投影装置に関するものであり、例えば、光源、合波器、光走査ミラー等を組み合わせて光源からの光ビームを投影或いは走査するための光ビーム投影装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザビーム等の光ビームを走査投影する装置として、様々な形の光ビーム投影装置が知られている。その中で、半導体レーザと光導波路型合波器を組み合わせた3原色光ビーム投影装置は、装置を小型化、低電力化できる特長があり、レーザビーム走査型カラー画像投影装置へ応用されている(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【0003】

【特許文献1】特許第5294283号公報
【特許文献2】特許第5817022号公報
【特許文献3】国際公開第2015/170505号
【特許文献4】特開2013-195603号公報
【特許文献5】米国特許出願公開第2010/0073262号明細書
【0004】

【非特許文献1】https://unit.aist.go.jp/esprit/group/opsd.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の3原色光ビーム投影装置は、基板の上に3原色の半導体レーザと合波器を形成する構造からなり、本発明者は、光源、合波器及び光走査ミラーを組み合わせた光ビーム走査装置を提案している(特願2016-212976号参照)。
【0006】
図21は、本発明者の提案による2次元光走査装置の概略的斜視図である。可動ミラー部を有するMEMSミラー101を形成した基板102に赤色用導波路104、緑色用導波路105及び青色用導波路106を結合させた光合波器103を設ける。この光合波器103に赤色半導体レーザチップ107、緑色半導体レーザチップ108及び青色半導体レーザチップ109に結合させ、MEMSミラー101の下部にソレノイドコイル110を配置する。可動ミラー部が小型化されているので、光ビームを発生する光源と一体化した場合にも、一体化後の全体のサイズも小さくできる。
【0007】
このような構造を形成するには、金属や半導体などからなる基板の上に、ミクロンオーダーの位置精度で、半導体レーザ、合波器、光走査ミラーを設置する必要がある。
【0008】
このため、この設置工程は、高倍率の光学顕微鏡を用いて、特殊なハンドリング装置を用い、高度な画像認識装置、あるいは熟練した作業者によって行われている。このような理由により、上述の光ビーム投影装置は、製造が難しく、かつ製造歩留りが低くなるという課題がある。
【0009】
本発明は、光ビーム投影装置における光源と合波器等の設置工程をワンタッチ装着可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一つの態様では、光ビーム投影装置は、互いに異なる複数の波長の光を導波し、前記複数の波長を合波する複数の導波路を備えた合波器と、前記各導波路に対して対応する波長の光を入射する半導体発光素子を載置した支持基板とを有し、前記合波器と前記支持基板は互いに位置合わせする位置合わせ機構を有する。
【発明の効果】
【0011】
一つの側面として、光ビーム投影装置における光源と合波器等をワンタッチ装着することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施の形態の光ビーム投影装置の平面図である。
【図2】本発明の実施例1の光ビーム投影装置の平面図である。
【図3】本発明の実施例2の光ビーム投影装置の平面図である。
【図4】本発明の実施例3の光ビーム投影装置の平面図である。
【図5】本発明の実施例4の光ビーム投影装置の平面図である。
【図6】本発明の実施例5の光ビーム投影装置の平面図である。
【図7】本発明の実施例6の光ビーム投影装置の平面図である。
【図8】本発明の実施例7の光ビーム投影装置の平面図である。
【図9】本発明の実施例8の光ビーム投影装置の平面図である。
【図10】本発明の実施例9の光ビーム投影装置の平面図である。
【図11】本発明の実施例10の光ビーム投影装置の平面図である。
【図12】本発明の実施例11の光ビーム投影装置の平面図である。
【図13】本発明の実施例12の光ビーム投影装置の平面図である。
【図14】本発明の実施例13の光ビーム投影装置の平面図である。
【図15】本発明の実施例14の光ビーム投影装置の平面図である。
【図16】本発明の実施例15の光ビーム投影装置の平面図である。
【図17】本発明の実施例16の光ビーム投影装置の平面図である。
【図18】本発明の実施例17の光ビーム投影装置の平面図である。
【図19】本発明の実施例18の光ビーム投影装置の平面図である。
【図20】本発明の実施例19の光ビーム投影装置の平面図である。
【図21】本発明者の提案による2次元光走査装置の概略的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
ここで、図1を参照して、本発明の実施の形態の光ビーム投影装置を説明する。図1は本発明の実施の形態の光ビーム投影装置の平面図であり、互いに異なる複数の波長の光を導波し、複数の波長を合波する複数の導波路11~13を備えた合波器10と、各導波路11~13に対して対応する波長の光を入射する半導体発光素子24~26を載置した支持基板21~23とを有する。ここでは、一例として3つの波長を合波する場合を示している。ここで、合波器10と支持基板21~23は互いに位置合わせする位置合わせ機構14~16,27~29を有する。この時、半導体発光素子24~26からの光ビームの光軸は、位置合わせ機構14~16,27~29の中心軸上に形成するのが望ましいが、光軸が中心軸とずれていても、その横ずれ量が正確に測定されていれば、軸の補正が可能である。なお、従来の光ビーム投影装置等においては、半導体レーザからの光ビームを出した状態で導波路に最も強い光が入射する位置を半導体レーザと合波器を別々に動かすことのできる状態にして確定するアクティブ・アライメントを用いるか、或いは、実装基板にアライメントマークを設け、その位置を高倍率光学顕微鏡で同定し、半導体レーザと合波器の位置を確定する方法を用いることが一般的である。

【0014】
半導体発光素子24~26からの光ビームの光軸が合波器10の入射部の中心軸とずれている場合は、その横ずれ量に対応して、合波器10の入射部の位置合わせ構造の中心軸をずらして置く必要がある。また、半導体発光素子24~26を設置した支持基板21~23の厚さと合波器10の厚さを、光ビームの光軸の高さと合波器10の入射部の中心軸の高さが一致するように、あらかじめ調整しておくことで、高さ方向の光軸の位置の最適化が可能である。

【0015】
この場合、合波器10と支持基板21~23は、共通の実装基板30上に設けられていても良いし、或いは、実装基板30から剥離した状態のままでも良い。なお、基板としては、熱伝導性の高い材質が望ましく、Cuや、Al等の導電性基板や、樹脂ベースの実装回路基板、或いは、アルミナやジルコニア等の絶縁性基板を用いれば良い。支持基板21~23としては、Si等を用いれば良い。

【0016】
この場合の位置合わせ機構としては、合波器10に設けた第1の凹部構造14~16或いは第1の凸部構造と、第1の凹部14~16と嵌合或いは係合する支持基板21~23に設けた第2の凸部構造27~29或いは第1の凸部構造と嵌合或いは係合する第2の凹部構造からなる位置合わせ機構を用いても良い。

【0017】
この場合、第1の凹部構造14~16のテーパ角θ、θ′は、第2の凸部構造27~29のテーパ角θ、θ′より大きいことが、即ち、θ>θ、θ′>θ′であることが望ましい。また、第1の凹部構造14~16の底辺dは、第2の凸部構造27~29の頂辺dより小さいこと、即ち、d<dであることが望ましい。なお、テーパ角は左右対称でも良いし、左右非対称でも良い。また、合波器10に第1の凸構造を設け、支持基板25~26に第2の凹部を設けた場合にも、凸部のテーパ角及び頂辺と凹部のテーパ角及び底辺の関係は同様である。それによって、嵌合或いは係合において、ガタが生じることなく、光ビームの出射部からの光ビームの光軸と合波器10の入射部の光軸を一致させることができる。なお、図においてはテーパ部を有する凹凸構造は幅方向(横方向)に形成しているが、厚さ方向(縦方向)に形成しても良い。

【0018】
或いは、位置合わせ機構として、合波器10に設けた第1の鋸歯構造と、第1の鋸歯構造と歯合する支持基板21~23に設けた第2の鋸歯構造によって構成しても良い。

【0019】
或いは、位置合わせ機構として、合波器10に設けた第1のバーニア構造と、第1のバーニア構造との間で位置合せする支持基板21~23に設けた第2のバーニア構造によって構成しても良い。

【0020】
この場合、位置合わせ機構を、互いに異なった各波長の半導体発光素子24~26を載置した支持基板21~23毎に設けても良いし、或いは、互いに異なった各波長の半導体発光素子24~26を載置した共通の支持基板に設けても良い。なお、共通の支持基板を用いる場合には、各波長の半導体発光素子24~26の配置自由度を高めるために、共通の支持基板に導波路11~13と光学的に接続する接続導波路を設けるようにしても良い。

【0021】
或いは、位置合わせ機構として、実装基板30に設けた対合波器用の位置合わせ機構と対支持基板用の位置合わせ機構と、合波器10に設けた対実装基板用の位置合わせ機構と、支持基板21~23に設けた対実装基板用の位置合わせ機構によって構成しても良い。この場合、対合波器用の位置合わせ機構と対支持基板用の位置合わせ機構が第1の凹部または第1の凸部からなり、合波器10に設けた対実装基板用の位置合わせ機構を、第1の凹部または第1の凸部と嵌合或いは係合する第2の凹部または第2の凸部とし、支持基板21~23に設けた対実装基板用の位置合わせ機構を、第1の凹部または第1の凸部と嵌合或いは係合する第3の凹部または第3の凸部としても良い。なお、実装基板側に位置合わせ機構を設ける場合には、対合波器用の位置合わせ機構のみ設けて、合波器10を実装基板30にワンタッチ装着し、光源部となる支持基板21~23は、合波器10に対する位置合わせ機構でワンタッチ装着するようにしても良い。或いは、対支持基板用の位置合わせ機構のみ設けて、支持基板21~23を実装基板30にワンタッチ装着し、合波器10は支持基板に対する位置合わせ機構でワンタッチ装着するようにしても良い。

【0022】
また、合波器10に対して、さらに位置合わせ機構を有する光学部品等を設けても良い。この場合の光学部品等としては、集光レンズ、光ファイバ、光走査ミラー、半導体発光素子駆動回路、或いは、MEMS駆動回路等の電子回路基板が挙げられる。なお、電子回路基板等を位置合わせ機構を利用してワンタッチ装着する場合に、位置合わせ機構に電気的コネクタの機能を持たせても良い。また、位置合わせ機構を有する光学部品等をワンタッチ装着する場合には、半導体発光素子は支持基板を用いることなく実装基板に凹部を設けて実装基板に直接載置しても良い。この様な光学部品等を必要に応じて組み合わせることによって、眼鏡型網膜走査ディスプレイ(例えば、特許文献4参照)を構成することができ、それをメガネ型の装着具などを用いて使用者の頭部に装着することができる(例えば、特許文献5参照)。

【0023】
半導体発光素子24~26としては、発光ダイオード(LED)でも良いが、半導体レーザが望ましく、半導体レーザとしては、青色半導体レーザ、緑色半導体レーザ、赤色半導体レーザ、黄色半導体レーザ(例えば、非特許文献1参照)、赤外線半導体レーザ及び紫外線半導体レーザの内の少なくとも二種類の半導体レーザを用いる。

【0024】
合波器10としては、例えば、図1に示したように、光導波路型3原色合波器が典型的なものであるが、図示されたもの以外でも勿論可能であり、更には光導波路型合波器以外のものでも良い。また、合波器10の光出射部は、単なる劈開面等の平面でも良いが、例えば、スポットサイズ変換器、グレーティングカップラー、更には反射鏡等を形成しても良い。

【0025】
本発明の実施の形態によれば、各パーツの製造と共通の実装基板の製造を独立に別途行うことができ、その結果複雑な各パーツの設置を極めて狭い領域で同時に行うことが回避できる。また、その結果、各パーツ間の位置合わせが容易になる。また、位置合わせ機構がワンタッチ装着可能な機構になっているので、ミクロンオーダーの位置精度が不要になる。

【0026】
上述の手段によって、実装基板の上に、ミクロンオーダーの位置精度で、半導体発光素子24~26と合波器10を設置する必要が無くなり、したがって、この設置工程は、高倍率の光学顕微鏡を用いて、特殊なハンドリング装置を用い、高度な画像認識装置、或いは熟練した作業者が行う必要がなくなる。この結果、作製する光ビーム投影装置は、製造が容易になり、且つ製造歩留りが向上するという産業上の有益な効果が得られる。
【実施例1】
【0027】
次に、図2を参照して、本発明の実施例1の光ビーム投影装置を説明する。図2は、本発明の実施例1の光ビーム投影装置の平面図である。赤色、緑色及び青色の3原色の波長の光を合波する導波路51~51を備えた合波器50と、各導波路51~51に対して対応する波長の光を入射する赤色半導体レーザチップ62、緑色半導体レーザチップ62及び青色半導体レーザチップ62を載置した支持基板となるSiサブマウント61~61とを有する。
【実施例1】
【0028】
合波器50は凹状のワンタッチ装着機構52~52を有し、Siサブマウント61~61は凸状のワンタッチ装着機構63~63を有している。合波器50を実装基板となるCuマウント40上に固定した状態で、Siサブマウント61~61をワンタッチ装着機構63~63を利用して合波器50に設けたワンタッチ装着機構52~52に装着する。
【実施例1】
【0029】
ここでは、Cuマウント40のサイズは、6.5mm(幅)×9mm(長さ)×2mm(高さ)とする。次に、合波器50のサイズは、2.1mm(幅)×6.4mm(長さ)×1.035mm(高さ)とする。この合波器50は、まず、厚さが1mmのSi基板上に火炎加水分解法を用いて、下部クラッド層となる厚さが15μmのSiO膜を形成する。次いで、SiO膜上に同じく火炎加水分解法で、コアとなる厚さ2μmのSiO-GeO層(屈折率差Δn=0.5%、Δn=(n-n)/nで定義。n:コアの屈折率、n:クラッドの屈折率)を成膜する。この上に、コンタクトマスクを用いた光露光法で導波路幅が2μmの導波路51~51を形成したのち、上部クラッド層となる厚さが10μmのSiO膜で覆って合波器50とする。但し、光入射端面付近は、SiO-GeO層の厚さを中心から入射端に向かって徐々に厚くし、入射端では厚さ10μmにする。また、導波路幅も中心から入射端に向かって徐々に広くし、入射端では幅10μmにする。その結果、光入射端付近の導波路はテーパ形状になり、光入射端のコアの断面は、幅10μm、高さ10μmと光が入射しやすい構造となる。また、テーパの長さは、500μmとする。なお、赤色用の導波路51及び青色用の導波路51は光入射部を直角に曲げる必要があるので、曲げる部分にGaを用いた収束イオンビーム法を用いたエッチングにより、深さ30μmの深掘りトレンチを形成し、導波した光が、トレンチ側壁で全反射するようにする。
【実施例1】
【0030】
ドライエッチングを用いて、合波器50の3か所に導波路51~51の端部を露出させる凹状のワンタッチ装着機構52~52を凹状のワンタッチ装着機構52~52の中心と導波路51~51の光軸とが一致するように設ける。この凹状のワンタッチ装着機構52~52のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。
【実施例1】
【0031】
端面放射型の赤色半導体レーザチップ62のサイズは、350μm(幅)×400μm(長さ)×100μm(高さ)とし、発光波長は650nmとする。
端面放射型の緑色半導体レーザチップ62のサイズは、300μm(幅)×800μm(長さ)×120μm(高さ)とし、発光波長は520nmとする。
端面放射型の青色半導体レーザチップ62のサイズは、300μm(幅)×800μm(長さ)×120μm(高さ)とし、発光波長は450nmとする。
【実施例1】
【0032】
Siサブマウント61~61のサイズは、1mm(幅)×1.5mm(長さ)×約900μm(高さ)とし、高さに関しては、各半導体レーザチップからの出射光光軸の高さと合波器の入射部のコアの高さを一致させるために微調整する必要がある。また、凸状のワンタッチ装着機構63~63のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。このSiサブマウント61~61上に各半導体レーザチップ(62~62)の出射光側先端が、Siサブマウント61~61の先端と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構63~63の中心軸と各半導体レーザチップ(62~62)の光軸とが一致するように設置固定する。なお、光軸が中心軸とずれていても、その横ずれ量が正確に測定されていれば、軸の補正が可能である。
【実施例1】
【0033】
合波器50をCuマウント40上に固定した状態で、ワンタッチ装着機構63~63を合波器50に設けたワンタッチ装着機構52~52に挿入し、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント61~61をCuマウント40に固定することにより、本発明の実施例1の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。
【実施例1】
【0034】
本発明の実施例1においては、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られ、各半導体レーザチップから出射したレーザ光を合波器の出射部から観測することができた。
【実施例2】
【0035】
次に、図3を参照して実施例2を説明するが、Cuマウントを有していない以外は、上記の実施例1と同じである。図3は本発明の実施例2の光ビーム投影装置の平面図である。合波器50をCuマウント40上に後で合波器50をCuマウント40から剥がすことができる程度に弱く接着固定する。固定した状態で、ワンタッチ装着機構63~63を合波器50に設けたワンタッチ装着機構52~52に挿入し、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント61~61をCuマウント40には固定せずに合波器50に固定する。
【実施例2】
【0036】
次いで、光源部となるSiサブマウント61~61及び合波器50をCuマウント40から剥がして、Cuマウント40のない本発明の実施例2の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。
【実施例2】
【0037】
本発明の実施例2においては、Cuマウント40を不要にしているので、樹脂ベース実装回路基板等に本発明の実施例2の光ビーム投影装置を実装して所定の回路接続を行うことが容易になる。
【実施例3】
【0038】
次に、図4を参照して、本発明の実施例3の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構の凹凸関係を逆にした以外は上記の実施例1と同じである。即ち、Siサブマウント61~61に設けるワンタッチ装着機構64~64を凹状とし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構53~53を凸状にする。Siサブマウント61~61のサイズは、1mm(幅)×1.5mm(長さ)×約900μm(高さ)とし、高さに関しては、各レーザチップからの出射光光軸の高さと合波器入射部のコアの高さを一致させるために微調整する必要がある。
【実施例3】
【0039】
また、合波器50に設ける凸状のワンタッチ装着機構53~53のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。一方、Siサブマウント61~61に設ける凹状のワンタッチ装着機構64~64のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。このSiサブマウント61~61上に各半導体レーザチップ(62~62)の出射光側先端が、Siサブマウント61~61の凹部の底面と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構64~64の中心軸と各半導体レーザチップ(62~62)の光軸とが一致するように設置固定する。なお、光軸が中心軸とずれていても、その横ずれ量が正確に測定されていれば、軸の補正が可能である。合波器50とSiサブマウント61~61の設置方法は、凹部と凸部が逆になっただけで、その他の工程は、上述した実施例1の場合と同じである。
【実施例3】
【0040】
本発明の実施例3においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例4】
【0041】
次に、図5を参照して実施例4を説明するが、Cuマウントを有していない以外は、上記の実施例3と同じである。合波器50をCuマウント40上に後で合波器50をCuマウント40から剥がすことができる程度に弱く接着固定する。固定した状態で、ワンタッチ装着機構64~64を合波器50に設けたワンタッチ装着機構53~53に押し付け、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント61~61をCuマウント40には固定せずに合波器50に固定する。
【実施例4】
【0042】
次いで、光源部となるSiサブマウント61~61及び合波器50をCuマウント40から剥がして、Cuマウント40のない本発明の実施例4の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。
【実施例4】
【0043】
本発明の実施例4においても、上記の実施例2と同様に、Cuマウント40を不要にしているので、樹脂ベース実装回路基板等に本発明の実施例4の光ビーム投影装置を実装して所定の回路接続を行うことが容易になる。
【実施例5】
【0044】
次に、図6を参照して、本発明の実施例5の光ビーム投影装置を説明する説明するが、ワンタッチ装着機構として歯合構造を用いた以外は上記の実施例1と同じである。即ち、Siサブマウント61~61に設けるワンタッチ装着機構65~65を鋸歯形状とし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構54~54もそれと歯合する鋸歯形状にする。Siサブマウント61~61のサイズは、1mm(幅)×1.5mm(長さ)×約900μm(高さ)とし、高さに関しては、各レーザチップからの出射光光軸の高さと合波器入射部のコアの高さを一致させるために微調整する必要がある。
【実施例5】
【0045】
また、Siサブマウント61~61に設ける鋸歯状のワンタッチ装着機構65~65は、歯の形状を三角形状とし、歯の山の高さを10μmとし、左右の歯の山の数を5個とする。一方、合波器50に設ける鋸歯状のワンタッチ装着機構54~54は、歯の形状を三角形状とし、歯の谷の深さを10μmとし、左右の歯の谷の数を5個とする。なお、図3においては、図示を簡単にするために、山及び谷の数を3個にしている。このSiサブマウント61~61上に各半導体レーザチップ(62~62)の出射光側先端が、Siサブマウント61~61の平坦面の端部と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構65~65の中心軸と各半導体レーザチップ(62~62)の光軸とが一致するように設置固定する。なお、光軸が中心軸とずれていても、その横ずれ量が正確に測定されていれば、軸の補正が可能である。合波器50とSiサブマウント61~61の設置方法は、ワンタッチ装着機構54~54,65~65が鋸歯状になっただけで、その他の工程は、上述した実施例1の場合と同じである。
【実施例5】
【0046】
本発明の実施例5においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例6】
【0047】
次に、図7を参照して実施例6を説明するが、Cuマウントを有していない以外は、上記の実施例5と同じである。合波器50をCuマウント40上に後で合波器50をCuマウント40から剥がすことができる程度に弱く接着固定する。固定した状態で、ワンタッチ装着機構65~65を合波器50に設けたワンタッチ装着機構54~54に押し付け、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント61~61をCuマウント40には固定せずに合波器50に固定する。
【実施例6】
【0048】
次いで、光源部となるSiサブマウント61~61及び合波器50をCuマウント40から剥がして、Cuマウント40のない本発明の実施例6の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。
【実施例6】
【0049】
本発明の実施例6においても、上記の実施例2と同様に、Cuマウント40を不要にしているので、樹脂ベース実装回路基板等に本発明の実施例6の光ビーム投影装置を実装して所定の回路接続を行うことが容易になる。
【実施例7】
【0050】
次に、図8を参照して、本発明の実施例7の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構としてバーニア構造を用いた以外は上記の実施例1と同じである。即ち、Siサブマウント61~61に設けるワンタッチ装着機構66~66をバーニアとし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構55~55もそれに対応するバーニアにする。Siサブマウント61~61のサイズは、1mm(幅)×1.5mm(長さ)×約900μm(高さ)とし、高さに関しては、各レーザチップからの出射光光軸の高さと合波器入射部のコアの高さを一致させるために微調整する必要がある。
【実施例7】
【0051】
また、Siサブマウント61~61に設けるワンタッチ装着機構66~66は、フォトレジストを用いたメモリ線が等間隔に10個並ぶ長さが100μmのバーニアとする。一方、合波器50に設けるワンタッチ装着機構55~55は、フォトレジストを用いたメモリ線が等間隔に9個並ぶ長さが100μmのバーニアとする。このSiサブマウント61~61上に各半導体レーザチップ(62~62)の出射光側先端が、Siサブマウント61~61の平坦面の端部と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構66~66の中心軸と各半導体レーザチップ(62~62)の光軸とが一致するように設置固定する。なお、光軸が中心軸とずれていても、その横ずれ量が正確に測定されていれば、軸の補正が可能である。合波器50とSiサブマウント61~61の設置方法は、ワンタッチ装着機構55~55,66~66がバーニアになっただけで、その他の工程は、上述した実施例1の場合と同じである。
【実施例7】
【0052】
本発明の実施例7においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例8】
【0053】
次に、図9を参照して実施例8を説明するが、Cuマウントを有していない以外は、上記の実施例7と同じである。合波器50をCuマウント40上に後で合波器50をCuマウント40から剥がすことができる程度に弱く接着固定する。固定した状態で、ワンタッチ装着機構66~66を合波器50に設けたワンタッチ装着機構55~55に押し付け、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント61~61をCuマウント40には固定せずに合波器50に固定する。
【実施例8】
【0054】
次いで、光源部となるSiサブマウント61~61及び合波器50をCuマウント40から剥がして、Cuマウント40のない本発明の実施例8の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。
【実施例8】
【0055】
本発明の実施例8においても、上記の実施例2と同様に、Cuマウント40を不要にしているので、樹脂ベース実装回路基板等に本発明の実施例8の光ビーム投影装置を実装して所定の回路接続を行うことが容易になる。
【実施例9】
【0056】
次に、図10を参照して、本発明の実施例9の光ビーム投影装置を説明する。図10は、本発明の実施例9の光ビーム投影装置の平面図である。赤色、緑色及び青色の3原色の波長の光を合波する導波路51~51を備えた合波器50と、各導波路51~51に対して対応する波長の光を入射する赤色半導体レーザチップ62、緑色半導体レーザチップ62及び青色半導体レーザチップ62を載置した共通のSiサブマウント70とを有する。
【実施例9】
【0057】
ここでは、Cuマウント40のサイズは、6.5mm(幅)×15mm(長さ)×2mm(高さ)とする。次に、合波器50のサイズは、2.1mm(幅)×12mm(長さ)×1.035mm(高さ)とする。この合波器50に設ける導波路51~51の入射端は全て同じ端面に配置され、端面における導波路51と導波路51との距離は1mmとする。また、光入射端面におけるコアのサイズは10μm×10μmとする。
【実施例9】
【0058】
ドライエッチングを用いて、合波器50の入射端面の両側に凹状のワンタッチ装着機構56,56を設けるが、この凹状のワンタッチ装着機構56,56のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。
【実施例9】
【0059】
Siサブマウント70のサイズは、2.1mm(幅)×1.5mm(長さ)×1mmとし、各レーザチップの高さに応じて出射光光軸の高さと合波器入射部のコアの高さを一致させるために凹部を設けて微調整する必要がある。また、凸状のワンタッチ装着機構71,71のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。
【実施例9】
【0060】
このSiサブマウント70上に各半導体レーザチップ(62~62)の出射光側先端が、Siサブマウント70の先端と一致するように載置する。この時、それぞれの半導体レーザチップ(62~62)からのレーザビームの光軸が、Siサブマウント70からなる光源部と合波器50が最終的に設置されたときに、それぞれに対応する合波器50に設けた導波路51~51の入射部光軸と一致すように、予め各半導体レーザチップ(62~62)をSiサブマウント70上の位置に設置固定しておく。
【実施例9】
【0061】
合波器50をCuマウント40上に固定した状態で、ワンタッチ装着機構71,71を合波器50に設けたワンタッチ装着機構56,56に挿入し、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、光源部となるSiサブマウント70をCuマウント40に固定することにより、本発明の実施例9の光ビーム投影装置の基本構成が完成する。或いは、Siサブマウント70をCuマウント40上に固定した状態で、ワンタッチ装着機構56,56をSiサブマウント70に設けたワンタッチ装着機構71,71に挿入し、Cuマウント40上で各レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器50に設けた導波路51~51の入射部の光軸が同じになるように、停止するまで滑らせ、合波器50をCuマウント40に固定するようにしても良い。
【実施例9】
【0062】
本発明の実施例9においては、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られ、各半導体レーザチップから出射したレーザ光を合波器出射部から観測することができた。
【実施例10】
【0063】
次に、図11を参照して、本発明の実施例10の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構の凹凸関係を逆にした以外は上記の実施例9と同じである。即ち、Siサブマウント70に設けるワンタッチ装着機構72,72を凹状とし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構57,57を凸状にする。
【実施例10】
【0064】
また、合波器50に設ける凸状のワンタッチ装着機構57,57のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。一方、Siサブマウント70に設ける凹状のワンタッチ装着機構72,72のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。合波器50とSiサブマウント70の設置方法は、凹部と凸部が逆になっただけで、その他の工程は、上述した実施例9の場合と同じである。
【実施例10】
【0065】
本発明の実施例10においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例10】
【0066】
なお、上記の実施例9及び実施例10においては、凹凸を利用したワンタッチ装着機構を用いているが、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。また、上記の実施例2等と同様に合波器50とSiサブマウント70を結合させてCuマウント40から剥離させても良い。
【実施例11】
【0067】
次に、図12を参照して、本発明の実施例11の光ビーム投影装置を説明するが、半導体レーザチップ(62~62)の配置を変えるとともに、接続導波路73~73を設けた点及び合波器及びCuマウントのサイズ以外は、上記の実施例9と同じである。即ち、Siサブマウント70に設けるワンタッチ装着機構71,71を凸状とし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構56,56を凸状にする。
【実施例11】
【0068】
また、合波器50のサイズは2.1mm(幅)×5.4mm(長さ)×1.035mm(高さ)とし、この合波器50に設ける凹状のワンタッチ装着機構56,56のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。一方、Siサブマウント70に設ける凸状のワンタッチ装着機構71,71のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。なお、Cuマウント40のサイズは6.5mm(幅)×9mm(長さ)×2mm(高さ)とする。
【実施例11】
【0069】
この場合、Siサブマウント70には、合波器50に設ける導波路51~51と同様な工程で接続導波路73~73を形成する。この接続導波路73~73のコアの高さと半導体レーザチップ(62~62)の活性層の位置が一致するようにSiサブマウント70に凹部を形成し、この凹部に各半導体レーザチップ(62~62)を載置する。合波器50とSiサブマウント70の設置方法は上述した実施例9の場合と同じである。
【実施例11】
【0070】
本発明の実施例11においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例12】
【0071】
次に、図13を参照して、本発明の実施例12の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構の凹凸関係を逆にした以外は上記の実施例11と同じである。即ち、Siサブマウント70に設けるワンタッチ装着機構72,72を凹状とし、合波器50に設けるワンタッチ装着機構57,57を凸状にする。
【実施例12】
【0072】
また、合波器50に設ける凸状のワンタッチ装着機構57,57のテーパ角θは5°とし、頂辺の長さdは400μmとする。一方、Siサブマウント70に設ける凹状のワンタッチ装着機構72,72のテーパ角θは10°とし、底辺の長さdは380μmとする。合波器50とSiサブマウント70の設置方法は、凹部と凸部が逆になっただけで、その他の工程は、上述した実施例11の場合と同じである。
【実施例12】
【0073】
本発明の実施例12においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例12】
【0074】
なお、上記の実施例11及び実施例12においては、凹凸を利用したワンタッチ装着機構を用いているが、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。また、上記の実施例2等と同様に合波器50とSiサブマウント70を結合させてCuマウント40から剥離させても良い。
【実施例13】
【0075】
次に、図14を参照して、本発明の実施例13の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構をCuマウントと合波器との間、及び、CuマウントとSiサブマウントとの間に設けた以外は、上記の実施例9と同じである。即ち、合波器50の4隅にCuピラーを接着してワンタッチ装着機構58~58とし、Cuマウント40にワンタッチ装着機構58~58に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構41~41を設ける。また、Siサブマウント70の4隅にCuピラーを接着してワンタッチ装着機構74~74とし、Cuマウント40にワンタッチ装着機構74~74に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構41~41を設ける。
【実施例13】
【0076】
ワンタッチ装着機構58~58,74~74となるCuピラーの形状はテーパ角θが5°で底面の直径dが400μmの円錐台形状とする。Cuマウント40に設けるワンタッチ装着機構41~41の形状はテーパ角θが10°で、底面の直径dが380μmの逆円錐台状凹部とし、ドライエッチングにより形成する。合波器50とSiサブマウント70の設置方法は、Cuマウント40のワンタッチ装着機構41~41に対応するようにワンタッチ装着機構58~58を位置決めして停止するまで押し込む。また、Cuマウント40のワンタッチ装着機構41~41に対応するようにワンタッチ装着機構74~74を位置決めして停止するまで押し込む。
【実施例13】
【0077】
本発明の実施例13においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例13】
【0078】
なお、上記の実施例13においては、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。
【実施例14】
【0079】
次に、図15を参照して、本発明の実施例14の光ビーム投影装置を説明するが、ワンタッチ装着機構をCuマウントと合波器との間、及び、CuマウントとSiサブマウントとの間に設けた以外は、上記の実施例11と同じである。即ち、上記の実施例13と同様に、合波器50の4隅にCuピラーを接着してワンタッチ装着機構58~58とし、Cuマウント40にワンタッチ装着機構58~58に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構41~41を設ける。また、Siサブマウント70の4隅にCuピラーを接着してワンタッチ装着機構74~74とし、Cuマウント40にワンタッチ装着機構74~74に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構41~41を設ける。
【実施例14】
【0080】
ワンタッチ装着機構58~58,ワンタッチ装着機構74~74となるCuピラーの形状はテーパ角θが5°で底面の直径dが400μmの円錐台形状とする。Cuマウント40に設けるワンタッチ装着機構41~41の形状はテーパ角θが10°で、底面の直径dが380μmの逆円錐台状凹部とし、ドライエッチングにより形成する。合波器50とSiサブマウント70の設置方法は、Cuマウント40のワンタッチ装着機構41~41に対応するようにワンタッチ装着機構58~58を位置決めして停止するまで押し込む。また、Cuマウント40のワンタッチ装着機構41~41に対応するようにワンタッチ装着機構74~74を位置決めして停止するまで押し込む。
【実施例14】
【0081】
本発明の実施例14においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例14】
【0082】
なお、上記の実施例14においても、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。
【実施例15】
【0083】
次に、図16を参照して、本発明の実施例15の光ビーム投影装置を説明するが、Cuマウントに放熱フィンを設けた以外は、上記の実施例14と同じである。即ち、Cuマウントの両側面に複数の放熱フィン42を設ける。放熱フィン42のサイズ、形状及び数は任意であるが、ここでは、長さ1mm、幅0.5mm、厚さが0.2mmの放熱フィン42を片側に8個設ける。
【実施例15】
【0084】
本発明の実施例15においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例15】
【0085】
また、本発明の実施例15においては、Cuマウント40に放熱フィン42を設けているので、半導体レーザチップ(62~62)の連続動作時間を向上することができる。なお、この実施例15においても、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。
【実施例15】
【0086】
また、本発明の実施例15においては、Cuマウントの長辺側に放熱フィンを設けているが、短辺側に設けても良く、いずれにしても、熱膨張等による変形の効果をキャンセルするために、Cuマウントに対して対称的に放熱フィンを形成することが望ましい。
【実施例16】
【0087】
次に、図17を参照して、本発明の実施例16の光ビーム投影装置を説明するが、合波器とSiサブマウントの間にスリットを設けて、このスリット内に集光レンズを挿入した構成とした以外は上記の実施例13と同じである。そのために、Cuマウント40のサイズを6.5mm(幅)×18mm(長さ)×2mm(高さ)とする。即ち、Cuマウント40にスリット43を設け、このスリット43に集光レンズ81~81を配置する。
【実施例16】
【0088】
本発明の実施例16においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器と光源部とを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例16】
【0089】
また、本発明の実施例16においては、集光レンズを設けているので、Siサブマウント70に接続導波路を形成し、半導体レーザチップ載置用の凹部を形成する必要がなくなる。
【実施例16】
【0090】
なお、上記の実施例16においても、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。
【実施例17】
【0091】
次に、図18を参照して、本発明の実施例17の光ビーム投影装置を説明するが、導波路の出力端側に先球光ファイバを実装した以外は、上記の実施例13と同じである。そのために、Cuマウント40のサイズを6.5mm(幅)×25mm(長さ)×5mm(高さ)とする。
【実施例17】
【0092】
即ち、Cuマウント40の光出力端側にV字溝を形成し、このV溝に先球光ファイバ82を埋込み、Cu製のアタッチメント83で固定する。先球光ファイバ82は、コア径が10μmで、ファイバ系が125μmで、ナイロンジャケット径が1mmで、先球部半径が20μmのものを用いる。また、アタッチメント83の両端には円錐台状の突起からなるワンタッチ装着機構84,84を設け、Cuマウント40にこのワンタッチ装着機構84,84に対応する位置に逆円錐台状のワンタッチ装着機構41,4110を設ける。
【実施例17】
【0093】
本発明の実施例17においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器、光源部及び光ファイバとを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例17】
【0094】
なお、上記の実施例17においても、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。
【実施例18】
【0095】
次に、図19を参照して、本発明の実施例18の光ビーム投影装置を説明するが、上記の実施例14の光出力端側にMEMSミラー90を設けたものである。そのために、Cuマウント40のサイズを6.5mm(幅)×20mm(長さ)×5mm(高さ)とする。
【実施例18】
【0096】
即ち、Cuマウント40の光出力端側にソレノイドコイル(図示は省略)を配置する凹部を設けるとともに、MEMSミラー90を合波器50と同様にCuピラーを接着したワンタッチ装着機構91~91を用いてCuマウント40に形成した凹部4111~4114に挿入したものである。
【実施例18】
【0097】
MEMSミラー90の構造は図21に示した2次元光走査装置に用いたMEMSミラーと同様な構造であり、ここでは、MEMSミラー90のサイズは3mm×3mmとし、内部のミラーのサイズは1mm×1mmとする。また、内部のミラーは静止状態で光ビームに対して45°に形成している。また、ソレノイドコイルのサイズは、外径を3mm、高さを3mmとする。
【実施例18】
【0098】
本発明の実施例18においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器、光源部及びMEMSミラーとを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した2次元走査可能な3原色光ビーム投影装置が得られる。
【実施例18】
【0099】
本発明の実施例18の光ビーム投影装置の具体的用途としては、眼鏡型網膜走査ディスプレイが典型的なものである。それをメガネ型の装着具などを用いることにより使用者の頭部に装着することができ、ウエアラブルな光ビーム投影装置を実現することができる。
【実施例18】
【0100】
なお、上記の実施例18においても、ワンタッチ装着機構を円錐台状のCuピラーと逆円錐台形状の凹としているが、四角錐台状ピラーと逆四角錐台状凹部としても良く、また、ピラーの材質はCuに限られるものではなく、Al等の他の金属を用いても良い。また、ピラーをCuマウント側に設け、凹部を合波器及びSiサブマウント側に設けても良い。さらにはワンタッチ装着機構として、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。また、上記の実施例1に対してもMEMSミラーを設けても良く、その場合には、合波器とSiサブマウントのワンタッチ装着機構と同様の凹凸機構を設ければ良い。
【実施例19】
【0101】
次に、図20を参照して、本発明の実施例19の光ビーム投影装置を説明するが、上記の実施例1の構成に赤外線半導体レーザチップを追加したものであり、それに伴って、合波器に赤外線用の導波路を設けた。そのために、Cuマウント40のサイズを6.5mm(幅)×13mm(長さ)×5mm(高さ)とするとともに、合波器50のサイズを2.1mm(幅)×9.4mm(長さ)×1.035mm(高さ)とする。
【実施例19】
【0102】
即ち、合波器50の出力端側に導波路51~51の製造工程で赤外線用の導波路51を同時に形成するとともに、合波器50に凹状のワンタッチ装着機構52を設ける。また、赤外線半導体レーザチップ62を搭載するSiサブマウント61には、凸状のワンタッチ装着機構63を設ける。赤外線半導体レーザチップ62のサイズは400μm(幅)×1000μm(長さ)×120μm(高さ)とし、発光波長は1.5μmとする。
【実施例19】
【0103】
本発明の実施例19においても、ワンタッチ装着機構を用いているので、別部品として製造した合波器、光源部及び光ファイバとを任意のタイミングで容易に一括して嵌合することができ、また、嵌め合いにガタが生じることなく、レーザ出射部からのレーザビームの光軸と合波器入射部の光軸を一致させることができる。以上の結果、光軸が一致し、光入射効率の高い半導体レーザチップと合波器を結合した3原色+他の光の光ビーム投影装置が得られる。また、赤外線レーザ光は、位置合わせ用等に用いることができる。
【実施例19】
【0104】
なお、ワンタッチ装着機構としてSiサブマウント側に凸部を設けているが、凹部でも良く、さらには、鋸歯構造を用いた歯合、或いは、バーニアを用いても良い。また、実施例18においては、第4の半導体レーザチップとして赤外線半導体レーザチップを用いているが、黄色半導体レーザチップや紫外線半導体レーザチップ等の他の発光波長で発振する半導体レーザチップを用いても良いし、5個以上の半導体レーザチップを用いても良い。
【実施例19】
【0105】
また、上記の実施例19においては、光ビーム投影装置の全体構成をコンパクトにするために、赤外線半導体レーザチップを光出力端側に設けているが、設置場所は任意であり、例えば、実施例9のように共通のSiサブマウント上に設置しても良い。この実施例19の場合も実施例2と同様に合波器とSiサブマウントを結合させたのちCuマウントを剥離しても良い。
【符号の説明】
【0106】
10 合波器
11~13 導波路
14~16 位置合わせ機構
21~23 支持基板
24~26 半導体発光素子
27~29 位置合わせ機構
30 実装基板
40 Cuマウント
11~4114 ワンタッチ装着機構
42 放熱フィン
43 スリット
50 合波器
51~51 導波路
52~52,53~53,54~54、55~55,56,56,57,57,58~58 ワンタッチ装着機構
61~61 Siサブマウント
62 赤色半導体レーザチップ
62 緑色半導体レーザチップ
62 青色半導体レーザチップ
62 赤外線半導体レーザチップ
63~63,64~64,65~65,66~66 ワンタッチ装着機構
70 Siサブマウント
71,71,72,72,74~74 ワンタッチ装着機構
73~73 接続導波路
81~81 集光レンズ
82 先球光ファイバ
83 アタッチメント
84,84 ワンタッチ装着機構
90 MEMSミラー
91~91 ワンタッチ装着機構
101 MEMSミラー
102 基板
103 合波器
104 赤色用導波路
105 緑色用導波路
106 青色用導波路
107 赤色半導体レーザチップ
108 緑色半導体レーザチップ
109 青色半導体レーザチップ
110 ソレノイドコイル
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
11
【図13】
12
【図14】
13
【図15】
14
【図16】
15
【図17】
16
【図18】
17
【図19】
18
【図20】
19
【図21】
20