CN107112719B

CN107112719B - 光学模块

Info

Publication number: CN107112719B
Application number: CN201580061601.6A
Authority: CN
Inventors: 中西裕美
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: JP6413675B2; JP2016096219A; CN107112719A; US20170315368A1; WO2016076105A1; US10345603B2

Abstract

提供一种光学模块，其实现对从半导体发光器件发射的光的强度的高精度调整。光学模块包括光形成部件和保护构件。光形成部件包括基底构件；安装在基底构件上的半导体发光器件；安装在基底构件上的透镜，透镜被配置为变换从半导体发光器件发射的光的光斑尺寸；以及安装在基底构件上的光接收器件，光接收器件在半导体发光器件的发射方向上布置在半导体发光器件以及透镜之间，且光接收器件被配置为直接接收来自半导体发光器件的光。

Description

光学模块

技术领域

本发明涉及一种光学模块。

背景技术

已知在封装内包括半导体发光器件的光学模块(例如，参考专利文献1至4)。这种光学模块被用作诸如显示装置、光学拾取装置和光通信装置的各种装置的光源。

在这种光学模块中，需要适当地调整从半导体发光器件发射的光的强度。可以通过利用光接收器件接收从半导体发光器件发射的光的一部分来以确定光的强度，并且通过基于确定的强度调整、提供供应给半导体发光器件的电功率电力，来调节调整光的强度。将从半导体发光器件发射的光的一部分发送到光接收器件的结构例如是其中使用诸如滤光器和反射镜的光学组件来分离从光接收器件发射的从半导体发光器件发射的光的一部分并且将分离的光的分离的部分发送到光接收器件的结构(例如，参考专利文献1和2)。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审查专利申请公开No.2009-93101

PTL 2：日本未审查专利申请公开No.2007-328895

PTL 3：日本未审查专利申请公开No.2007-17925

PTL 4：日本未审查专利申请公开No.2007-65600

发明内容

技术问题

由于包括这种光学模块的装置具有更高的性能并且已经被广泛应用，所以需要对从半导体发光器件发射的光的强度的更精确的调整。具体地，例如，为了实现显示装置的更好的色彩再现，需要以更高的精度调整从半导体发光器件各自发射的红光、绿光和蓝光的强度。

因此，目的是提供一种实现从半导体发光器件发射的光的强度的高精度调整的光学模块。

技术方案

根据本发明的光学模块包括被配置为形成光的光形成部件；以及保护构件，保护构件包括被配置为透射来自光形成部件的光的输出窗并且被布置为围绕光形成部件。光形成部件包括：基底构件、安装在基底构件上的半导体发光器件、安装在基底构件上并被配置为变换从半导体发光器件发射的光的光斑尺寸的透镜、以及安装在基底构件上的光接收器件，所述光接收器件在半导体发光器件的发射方向上布置在半导体发光器件和所述透镜之间，并且被配置为直接接收来自半导体发光器件的光。

有益效果

光学模块实现对从半导体发光器件发射的光的强度的高精度调整。

附图说明

[图1]图1是示出根据实施例1的光学模块的结构的示意性透视图。

[图2]图2是示出根据实施例1的光学模块的结构的示意性透视图。

[图3]图3是示出根据实施例1的光学模块的结构的示意性平面图。

[图4]图4是对应于沿图3中的线IV-IV截取的截面的示意性截面图。

[图5]图5是示出沿图4中的线V-V截取的截面中的光的形状和透镜之间的关系的示意图。

[图6]图6是示出根据实施例2的光学模块的结构的示意性透视图。

[图7]图7是示出根据实施例3的光学模块的结构的示意性平面图。

具体实施方式

[本申请的发明的实施例的说明]

将首先列出和描述根据本申请的本发明的实施例。根据本申请的光学模块包括被配置为形成光的光形成部件；以及保护构件，其包括被配置为透射来自光形成部件的光的输出窗并且被布置为围绕光形成部件。光形成部件包括：基底构件、安装在基底构件上的半导体发光器件、安装在基底构件上并被配置为变换从半导体发光器件发射的光的光斑尺寸的透镜，以及被安装在基底构件上的光接收器件，所述光接收器件在半导体发光器件的发射方向上布置在半导体发光器件和透镜之间，并且被配置为直接接收来自半导体发光器件的光。

根据本申请的光学模块具有其中单个保护构件围绕包括布置在单个基底构件上的半导体发光器件、透镜和光接收器件的光形成部件的结构。换句话说，光学模块具有其中将半导体发光器件、透镜和光接收器件安装在单个封装内的结构。在根据本申请的光学模块中，在单个封装内，从半导体发光器件发射的光直接由布置在半导体发光器件和透镜之间的光接收器件接收。因此，与使用诸如滤光器和反射镜的光学组件以分离从半导体发光器件发射的光的一部分并将光的分离部分发送到光接收器件的情况相比，可以精确地确定光的强度。结果，根据本申请的光学模块实现对从半导体发光器件发射的光的强度的高精度调整。

在上述光学模块中，光形成部件可以包括安装在基底构件上的多个半导体发光器件、安装在基底构件上并且布置为各自对应于多个半导体发光器件的多个透镜、安装在基底构件上并且布置为对应于多个半导体发光器件中的至少一个半导体发光器件的光接收器件，以及安装在基底构件上并且被配置为对来自多个半导体发光器件的光进行复用的滤光器。

在这种情况下，多个半导体发光器件布置在单个封装内，并且可以在封装内复用来自这些半导体发光器件的光。与复用来自多个封装的光的情况相比，这种配置实现包括光学模块的装置的尺寸的缩减。

顺便提及，滤光器的示例包括波长选择滤光器和偏振合成滤光器。

在上述光学模块中，多个半导体发光器件可以包括配置为发射红光的半导体发光器件、配置为发射绿光的半导体发光器件以及配置为发射蓝光的半导体发光器件。该配置使得能够复用这种光以形成期望颜色的光。

在上述光学模块中，光接收器件布置在这样的位置处：以便接收在从所述至少一个半导体发光器件发射的光中的在除了其中由对应于所述至少一个半导体发光器件的透镜变换光的光斑尺寸的区域之外的区域中的光。

采用这样的结构，其中由光接收器件接收未由透镜变换光斑尺寸的光(即作为从光学模块发射的光在未被使用的的区域中的光)。这种结构使得能够确定从半导体发光器件发射的光的强度，而不会减少从光学模块发射的光量。在上述结构中采用这种结构，其中多个半导体发光器件布置在单个封装内，并且在封装内复用来自这些半导体发光器件的光，使得可以更精确地调整从半导体发光器件发射的光的强度。其原因如下。

在采用其中在单个封装内布置多个半导体发光器件以及在封装内复用来自这些半导体发光器件的光的结构的情况下，发生被称为光串扰的现象，其中设置为接收从半导体发光器件之一发射的光的光接收器件也接收从另一个半导体发光器件发射的光。由于这种串扰，不能精确地确定来自半导体发光器件的光的强度、应由光接收器件确定的强度，这是有问题的。

根据本发明的发明人进行的研究，串扰的最大原因如下：设置以接收从半导体发光器件之一发射的光的光接收器件还接收由另一个半导体发光器件发射的、由保护构件的内壁反射并且沿着用于从该一个半导体发光器件发射的光的光路行进的光(杂散光)。由于杂散光沿着用于从该一个半导体发光器件发射的光的光路行进，所以杂散光行进通过经受使用与该一个半导体发光器件对应的透镜的光斑尺寸变换的区域。换句话说，在至少一个半导体发光器件与其对应的透镜之间的区域中，来自另一个半导体发光器件的杂散光不会进入除了经受使用与至少一个半导体发光器件对应的透镜的光斑尺寸变换的区域之外的区域。为此，当光接收器件布置在这样的位置处时：以便接收在从所述至少一个半导体发光器件发射的光中的在除了经受使用与所述至少一个半导体发光器件对应的透镜的光斑尺寸变换的区域之外的区域中的光；可以抑制串扰的发生。结果，可以更精确地调整从这种半导体发光器件发射的光的强度。

在上述光学模块中，光接收器件可以布置在其中从至少一个半导体发光器件发射的光被接收以提供1μA以上的光电流的位置处。

在这种情况下，可以精确地确定来自这种半导体发光器件的光的强度。为了更精确地确定来自半导体发光器件的光的强度，光接收器件可以布置在其中光电流为10μA以上的位置处。

在上述光学模块中，半导体发光器件可以是激光二极管。

在这种情况下，可以获得具有较小波长变化的发射光。

在上述光学模块中，光形成部件还可以包括布置为与基底构件接触的电子冷却模块。在这种情况下，即使在其中温度可以达到高值的环境中，光学模块也是可用的。

[本申请的发明的实施例的细节]

(实施例1)

以下，将参考图1至图5描述与根据本发明的实施例的光学模块有关的实施例1。图2对应于其中图1中的盖40被取下的状态。在下面的附图中，由相似的附图标记表示相似或相应的元件，并且将省略其重复的描述。

参考图1和图2，根据本实施例的光学模块1包括具有平板形状的管座10；布置在管座10的一个主表面10A上并且被配置为形成光的光形成部件20；布置在管座10的一个主表面10A上并且与其接触以覆盖光形成部件20的盖40；以及多个引脚51，其从另一个主表面10B延伸穿过管座10到一个主表面10A边，并且从一个主表面10A和另一个主表面10B两者突出。管座10和盖40例如被焊接在一起以提供气密密封状态。换句话说，光形成部件20被管座10和盖40气密地密封。由管座10和盖40包围的空间包含例如具有降低的水含量(水分被去除)的气体，诸如干燥空气。盖40具有输出窗41，其从光形成部件20透射光。输出窗可以具有其主表面彼此平行的平板形状，或者可以具有聚拢或漫射来自光形成部件20的光的透镜的形状。管座10和盖40构成保护构件。

参考图2和图3，光形成部件20包括基板60，其是具有板状的基部基底构件。基板60具有一个主表面60A，其在平面图中具有矩形形状。基板60包括基底区域61和芯片安装区域62。芯片安装区域62形成在包括所述一个主表面60A的一个短边和与所述一个短边连接的一个长边的区域中。芯片安装区域62具有大于基底区域61的厚度。结果，芯片安装区域62具有比基底区域61大的高度。芯片安装区域62包括第一芯片安装区域63，其形成在与其中一个短边与一个长边连接的另一边相反的一个短边的一边的区域中，并且具有比相邻区域大的厚度(大的高度)。芯片安装区域62包括第二芯片安装区域64，其形成在与其中所述一个长边连接到所述一个短边的另一边相反的所述一个长边的一边的区域中，并且具有比相邻区域大的厚度(大的高度)。

在第一芯片安装区域63上布置具有平板形状的第一基座71。在第一基座71上布置红色激光二极管81作为第一半导体发光器件。另一方面，在第二芯片安装区域64上布置有每个具有平板形状的第二基座72和第三基座73。当从第二基座72观察时，第三基座73布置在与其中所述一个长边和所述一个短边连接在一起的另一边相反的一边。在第二基座72上布置绿色激光二极管82作为第二半导体发光器件。在第三基座73上布置蓝色激光二极管83作为第三半导体发光器件。由第一基座71、第二基座72和第三基座73将红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的光轴的高度(每个光轴与作为基板60的所述一个主表面60A的参考表面之间的距离；在Z轴方向上与参考表面的距离)调整为相同。

在基板60的基底区域61上布置第四基座74、第五基座75和第六基座76。在第四基座74、第五基座75和第六基座76上分别布置第一光电二极管94作为第一光接收器件、第二光电二极管95作为第二光接收器件、和第三光电二极管96作为第三光接收器件。第四基座74、第五基座75和第六基座76分别用于调整第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96的高度(与红色激光二极管81、绿色激光二极管82、蓝色激光二极管83的光轴的距离；在Z轴方向上的距离)。稍后将描述第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96的高度调整的细节。第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96分别布置在其中它们直接接收来自红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的光的位置处。在本实施例中，光接收器件被布置为各自对应于所有的半导体发光器件。第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96是分别被配置为接收红光、绿光和蓝光的光电二极管。第一光电二极管94布置在红色激光二极管81的发射方向上在红色激光二极管81和第一透镜91之间。第二光电二极管95布置在绿色激光二极管82的发射方向上第二光电二极管95布置在绿色激光二极管82和第二透镜92之间。第三光电二极管96布置在蓝色激光二极管83的发射方向上第三光电二极管96布置在蓝色激光二极管83和第三透镜93之间。

在基板60的基底区域61上形成作为突出部件的第一透镜保持部件77、第二透镜保持部件78和第三透镜保持部件79。第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93分别布置在第一透镜保持部件77、第二透镜保持部件78和第三透镜保持部件79上。第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93分别具有其表面是透镜表面的透镜部91A、92A和93A。第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93的每个与透镜部91A、92A和93A以及在透镜部91A、92A和93A之外的区域中成型为一体。第一透镜保持部件77、第二透镜保持部件78和第三透镜保持部件79用于调整第一透镜91、第二透镜92以及第三透镜93的透镜部91A、92A和93A的中心轴线(即透镜部91A、92A和93A的光轴)，以分别与红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的光轴对准。第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93分别变换从红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83发射的光的光斑尺寸。第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93用于变换从红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83发射的光的光斑尺寸，使得所得到的光斑尺寸是相同的。

在基板60的基底区域61上布置第一滤光器97和第二滤光器98。第一滤光器97和第二滤光器98每个具有其主表面彼此平行的平板形状。第一滤光器97和第二滤光器98例如是波长选择滤光器。第一滤光器97和第二滤光器98是电介质多层膜滤光器。更具体地，第一滤光器97透射红光，但是反射绿光。第二滤光器98透射红光和绿光，但是反射蓝光。

如上所述，第一滤光器97和第二滤光器98选择性地透射和反射特定波长的光。结果，第一滤光器97和第二滤光器98对从红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83发射的光进行复用。第一滤光器97和第二滤光器98分别布置在第一突出区域88和第二突出区域89上，其是形成在基底区域61上的突出部件。

参考图3，红色激光二极管81、第一光电二极管94的光接收部94A、第一透镜91的透镜部91A、第一滤光器97和第二滤光器98被布置为在来自红色激光二极管81的光的发射方向上延伸(在X轴方向上排列)的线上排列。绿色激光二极管82、第二光电二极管95的光接收部95A、第二透镜92的透镜部92A和第一滤光器97被布置为在来自绿色激光二极管82的光的发射方向上延伸的线上排列(在Y轴方向上排列)。蓝色激光二极管83、第三光电二极管96的光接收部96A、第三透镜93的透镜部93A和第二滤光器98被布置为在来自蓝色激光二极管83的光的发射方向上延伸的线上排列(在Y轴方向上排列)。因此，红色激光二极管81的发射方向与绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的发射方向相交。更具体地，红色激光二极管81的发射方向与绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的发射方向正交。绿色激光二极管82的发射方向对应于蓝色激光二极管83的发射方向。

更具体地，绿色激光二极管82的发射方向与蓝色激光二极管83的发射方向平行。第一滤光器97和第二滤光器98的主表面相对于来自红色激光二极管81的光的发射方向倾斜。更具体地，第一滤光器97和第二滤光器98的主表面相对于来自红色激光二极管81的光的发射方向(X轴方向)倾斜45°。

以下，将描述根据本实施例的光学模块1的操作。参考图3，从红色激光二极管81发射的红光沿光路L₁行进。此时，红光的一部分直接进入第一光电二极管94的光接收部94A。因此，确定从红色激光二极管81发射的红光的强度；并且基于所确定的光的强度与发射的光的目标强度之间的差来调整红光的强度。已经通过第一光电二极管94上方的红光进入第一透镜91的透镜部91A，使得该光被变换光斑尺寸。具体地，例如，从红色激光二极管81发射的红光被变换为准直光。已经在第一透镜91处被变换光斑尺寸的红光沿着光路L₁行进并进入第一滤光器97。第一滤光器97透射红光，使得从红色激光二极管81发射的光沿着光路L₂进一步行进并进入第二滤光器98。第二滤光器98透射红光，使得从红色激光二极管81发射的光沿着光路L₃进一步行进，并通过盖40的输出窗41输出到光学模块1的外部。

从绿色激光二极管82发射的绿光沿光路L₄行进。此时，绿光的一部分直接进入第二光电二极管95的光接收部95A。因此，确定从绿色激光二极管82发射的绿光的强度；并且基于所确定的光的强度与发射的光的目标强度之间的差来调整绿光的强度。已经通过第二光电二极管95上方的绿光进入第二透镜92的透镜部92A，使得该光被变换光斑尺寸。具体地，例如，将从绿色激光二极管82发射的绿光变换为准直光。已经在第二透镜92处被变换光斑尺寸的绿光沿着光路L₄行进并进入第一滤光器97。第一滤光器97反射绿光，使得从绿色激光二极管82发射的光汇入光路L₂。结果，绿光与红光复用，沿着光路L₂行进，并进入第二滤光器98。第二滤光器98透射绿光，使得从绿色激光二极管82发射的光进一步沿着光路L₃行进，并通过盖40的输出窗41输出到光学模块1的外部。

从蓝色激光二极管83发射的蓝光沿光路L₅行进。此时，蓝光的一部分直接进入第三光电二极管96的光接收部96A。因此，确定从蓝色激光二极管83发射的蓝光的强度；并且基于所确定的光的强度和发射的光的目标强度之间的差来调整蓝光的强度。已经通过第三光电二极管96上方的蓝光进入第三透镜93的透镜部93A，使得该光被变换光斑尺寸。具体地，例如，将从蓝色激光二极管83发射的蓝光变换为准直光。已经在第三透镜93处被变换光斑尺寸的蓝光沿着光路L₅行进并进入第二滤光器98。第二滤光器98反射蓝光，使得从蓝色激光二极管83发射的光汇入光路L₃。结果，蓝光与红光和绿光复用，沿着光路L₃行进，并通过盖40的输出窗41输出到光学模块1的外部。

以这种方式，通过复用红光、绿光和蓝光形成的光通过盖40的输出窗41输出。注意，在根据本实施例的光学模块1中，从红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83发射的光的部分直接由第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96接收，第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96分别布置在红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83以及第一透镜91、第二透镜92和第三透镜93之间。因此，能够精确地确定光的强度，这实现对光的强度的高精度调整。结果，以期望的强度比的红光、绿光和蓝光被精确地复用，使得精确地形成所需颜色的光。

在下文中，将参考关于第二光电二极管95的示例来描述第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96的高度的调整细节。第一光电二极管94和第三光电二极管96相对于红色激光二极管81和蓝色激光二极管83的位置关系与下述第二光电二极管95相对于绿色激光二极管82的位置关系相同。

参考图4和图5，从绿色激光二极管82发射的绿光2在垂直于光轴(图5中的截面)的截面中具有椭圆形状，椭圆在垂直于基板60的一个主表面60A的方向(Z轴方向)上具有主轴。第二透镜92的透镜部92A在垂直于光轴的截面中具有圆形。因此，如图5所示，第二透镜92优选地布置为使得在垂直于光轴的截面中，形成透镜部92A的外圆周表面的圆内接在对应于光2的椭圆中。在这种情况下，光2包括经受使用第二透镜92的光斑尺寸变换的区域2A和未经受光斑尺寸变换的区域2B。

参考图4，第二光电二极管95被布置为使得第二光电二极管95的光接收部95A被配置为接收区域2B中的光，区域2B是使用第二透镜经受光斑光斑尺寸变换的区域2A之外的区域。更具体地，调整由绿色激光二极管82的光轴2C和在绿色激光二极管82的发射部82A和第二光电二极管95的光接收部95A之间延伸的线形成的角θ使得光接收部95A被配置为接收区域2B中的光，该区域2B是除了经受使用第二透镜92的光斑光斑尺寸变换的区域2A之外的区域。角可以通过改变第五基座75的厚度和其中在第五基座75上安装第二光电二极管95的位置来调整角θ。因此，采用这样的结构使得由第二光电二极管95接收其中未经受使用第二透镜92的光斑尺寸变换的光(即区域2B中未用作从光学模块1发射的光的光)，其中使用第二透镜92不经受光斑尺寸的光，即不用作从光学模块1发射的光的区域2B中的光，由第二光电二极管95接收。结果，可以确定从绿色激光二极管82发射的光的强度，而不会减少从光学模块1发射的光量。

以上述方式布置第二光电二极管95，使得可以精确地确定从绿色激光二极管82发射的光的强度。其原因将在下面描述。如上所述，在利用其中多个半导体发光器件(红色激光二极管81、绿色激光二极管82、蓝色激光二极管83)布置在单个封装内的结构并且复用来自这些二极管的光的情况下，可能发生光学串扰，使得不能精确地确定光的强度，这是有问题的。将参考确定来自绿色激光二极管82的光的强度的情况来描述该问题。

参考图3，从红色激光二极管81发射的红光沿着如上所述的光路L₁行进，并应当通过第一滤光器97。然而，红光的一部分被第一滤光器97反射并沿着光路L₆行进。该光被盖40的内壁表面40A反射，沿着光路L₆行进，进入并通过第一滤光器97。然后该光沿着光路L₇行进并通过第二透镜92到达第二光电二极管95。以这种方式，作为杂散光的红光可以进入应当接收绿光的第二光电二极管95。这是串扰的最大原因。

然而，由于引起杂散光的红光沿着从绿色激光二极管82发射到第一滤光器97的光的路径行进，所以红光通过区域2A，该区域2A经受使用第二透镜92的透镜部92A的光斑尺寸变换(参考图4)。换句话说，在其中第二光电二极管95被布置为接收区域2B(其是除了经受使用第二透镜92的光斑尺寸变换的区域2A之外的区域)中的光的根据本实施例的光学模块1中，作为沿着路径行进的杂散光的红光不被第二光电二极管95接收。因此，抑制了串扰的发生，使得可以精确地确定和调整从绿色激光二极管82发射的光的强度。通过适当调整角θ可以有效地减少串扰的发生。具体地，将角θ调整为等于或大于第二透镜92的有效角θ₀，从而有效地减少串扰的发生。

然而，当角θ过大时，尽管由第二光电二极管95接收的杂散光(红光)量充分降低，但是在接收到光(绿光)时从第二光电二极管95获得的光电流减小，因此难以利用第二光电二极管95精确地确定光的强度。角θ优选地设定为使得在接收到光时从第二光电二极管95获得的光电流的值为1μA以上。在这种情况下，可以利用第二光电二极管95精确地确定光的强度。

为了更精确地利用第二光电二极管95确定光的强度，第二光电二极管95优选地以调整的角θ布置，使得在接收到光时从第二光电二极管95获得的光电流的值为10μA以上。

在根据本实施例的光学模块1中，对应于红色激光二极管81的第一光电二极管94和对应于蓝色激光二极管83的第三光电二极管96也与对应于绿色激光二极管82的第二光电二极管95一样布置。因此，抑制了串扰的发生，使得适当地调整红光、绿光和蓝光的强度。结果，可以精确地形成具有所需颜色的光。

(实施例2)

以下，将描述与根据本发明的另一个实施例的光学模块有关的实施例2。

参考图6和图2，根据本实施例的光学模块1基本上具有与实施例1相同的结构并且提供与实施例1相同的优点。然而，根据实施例2的光学模块1与实施例1的不同在于还包括电子冷却模块30。

具体地，参考图6，根据实施例2的光学模块1还包括布置在管座10和光形成部件20之间的电子冷却模块30。电子冷却模块30包括吸热板31、散热板32和排列在布置在吸热板31上的电极和散热板32之间的半导体柱33。吸热板31和散热板32例如由氧化铝形成。吸热板31布置为与基板60的另一个主表面60B接触。散热板32布置为与管座10的一个主表面10A接触。在该实施例中，电子冷却模块30是珀耳帖模块(Peltier器件)。电流通过电子冷却模块30，使得与吸热板31接触的基板60中的热被转移到管座10，这导致基板60的冷却。结果，抑制了红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的温度升高。因此，即使在其中温度可以达到高值的环境中，例如在将光学模块1安装在汽车上的情况下，光学模块1也是可用的。此外，红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的温度可以保持在适当的范围内，从而精确地形成所需颜色的光。

(实施例3)

以下，将描述与根据本发明的另一个实施例的光学模块有关的实施例3。参考图7和图3，根据本实施例的光学模块1基本上具有与实施例1相同的结构并且提供与实施例1相同的优点。然而，根据实施例3的光学模块1与实施例1的不同在于光形成部件还包括黄色激光二极管101作为第四半导体发光器件。以下，将描述实施例3与实施例1的不同。

参考图7，在实施例3中，在形成在基板60上的第二芯片安装区域64上布置具有平板形状的第四基座102。当从第二基座72观察时，第四基座102布置在与其中布置第三基座73的另一边相对的一边。在第四基座102上布置黄色激光二极管101作为第四半导体发光器件。使用第四基座102将黄色激光二极管101的光轴的高度调整为与红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管的光轴的高度相同83。

在基板60的基底区域61上布置第七基座104。在第七基座104上布置第四光电二极管103作为第四光接收器件。第七基座104用于调整第四光电二极管103的高度(距黄色激光二极管101的光轴的距离)。与上述实施例中的第一光电二极管94、第二光电二极管95和第三光电二极管96一样，调整第四光电二极管103的高度。第四光电二极管103布置在直接接收来自黄色激光二极管101的光。第四光电二极管103是被配置为接收黄光的光电二极管。第四光电二极管103布置在黄色激光二极管101的发射方向上第四光电二极管103布置在黄色激光二极管101和第四透镜105之间。

在基板60的基底区域61上，形成作为突出部件的第四透镜保持部件106。在第四透镜保持部件106上布置第四透镜105。

第四透镜105具有透镜部105A，其表面是透镜表面。第四透镜105与透镜部105A和透镜部105A之外的区域成型为一体。第四透镜保持部件106用于调整第四透镜105的透镜部105A的中心轴(即透镜部105A的光轴)，以与黄色激光二极管101的光轴对准。第四透镜105变换从黄色激光二极管101发射的光的光斑尺寸。第四透镜105用于将从黄色激光二极管101发射的光变换为具有与从红色激光二极管81、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83发射的并由相应的透镜各自变换的光相同的光斑尺寸。

在基板60的基底区域61上布置第三滤光器107。第三滤光器107具有其主表面彼此平行的平板形状。第三滤光器107例如是波长选择滤光器。第三滤光器107是电介质多层膜滤光器。在本实施例中，第一滤光器97透射红光和黄光，但是反射绿光。第二滤光器98透射红光、绿光和黄光，但是反射蓝光。第三滤光器107透射红光、但反射黄光。结果，第一滤光器97、第二滤光器98和第三滤光器107对从红色激光二极管81、绿色激光二极管82、蓝色激光二极管83和黄色激光二极管101发射的光进行复用。第三滤光器107布置在第三突出区域108上，其是形成在基底区域61上的突出部件。

参考图7，黄色激光二极管101、第四光电二极管103的光接收部103A、第四透镜105的透镜部105A和第三滤光器107被布置为在来自黄色激光二极管101的光的发射方向中延伸的线上排列(在Y轴方向上排列)。因此，红色激光二极管81的发射方向与黄色激光二极管101、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的发射方向相交。更具体地，红色激光二极管81的发射方向与黄色激光二极管101、绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的发射方向正交。黄色激光二极管101的发射方向对应于绿色激光二极管82和蓝色激光二极管83的发射方向。更具体地，黄色激光二极管101的发射方向、绿色激光二极管82的发射方向和蓝色激光二极管83的发射方向彼此平行。第三滤光器107的主表面相对于来自红色激光二极管81的光的发射方向倾斜。更具体地，第三滤光器107的主表面相对于来自红色激光二极管81的光的发射方向(X轴方向)倾斜45°。

以下，将描述根据本实施例的光学模块1的操作。根据本实施例的光学模块1基本上与实施例1一样操作。以下，将描述与实施例1的不同。参考图7，从黄色激光二极管101发射的黄光沿光路L₈行进。此时，黄光的一部分直接进入第四光电二极管103的光接收部103A。因此，确定了从黄色激光二极管101发射的黄光的强度；并且基于确定的光的强度和发射的光的目标强度之间的差来调整黄光的强度。已经通过第四光电二极管103上方的黄光进入第四透镜105的透镜部105A，使得该光被变换光斑尺寸。具体地，例如，从黄色激光二极管101发射的黄光变换为准直光。已经在第四透镜105处被变换光斑尺寸的黄光沿光路L₈行进并进入第三滤光器107。第三滤光器107透射红光，但反射黄光。因此，黄光与从红色激光二极管81发射的红光复用，并且还沿着光路L₉行进。之后，与实施例1一样地，将光在第一滤光器97处与绿光复用，并在第二滤光器98处与蓝光复用。

以这种方式，通过复用红光、黄光、绿光和蓝光形成的光通过盖40的输出窗41输出。注意，在根据本实施例的光学模块1中，从黄色激光二极管101发射的光直接由布置在黄色激光二极管101和第四透镜105之间的第四光电二极管103接收。因此，精确地确定黄光的强度以及红光、绿光和蓝光的强度，并且以高精度调整光的强度。

结果，以所需强度比精确地复用红光、绿光、蓝光以及黄光，从而使得能够更好地表现颜色。

顺便提及，基座由具有与安装在基座上的器件等的热膨胀系数相似的热膨胀系数的材料形成。基座由例如AlN、SiC、Si或金刚石形成。用于形成管座和盖的材料可以是例如具有高导热性的材料，诸如铁或铜，或者可以是例如AlN、CuW或CuMo。

上述实施例涉及复用来自三个或四个半导体发光器件的具有不同发射波长的光的情况。替选地，半导体发光器件的数量可以是一个或两个，或五个以上。上述实施例涉及利用激光二极管作为半导体发光器件的情况。替选地，例如，半导体发光器件可以是发光二极管。上述实施例涉及利用波长选择滤光器作为第一滤光器97、第二滤光器98和第三滤光器107的示例。或者，这些滤光器可以是例如偏振合成滤光器。

本文公开的实施例在各方面仅是示例，并且应被理解为在任何方面都是非限制性的。本发明的范围不是通过上述描述而是由权利要求来定义的。本发明的范围旨在包括权利要求的等同物的含义和范围内的所有修改。

工业适用性

根据本申请的光学模块有利地适用于特别是其中需要以高精度调整从半导体发光器件发射的光的强度的光学模块。

附图标记列表

1 光学模块

2 光

2A和2B 区域

2C 光轴

10 管座

10A 一个主表面

10B 另一主表面

20 光形成部件

30 电子冷却模块

31 吸热板

32 散热板

33 半导体柱

40 盖

40A 内壁表面

41 输出窗

51 引脚

60 基板

60A 一个主表面

60B 另一主表面

61 基底区域

62 芯片安装区域

63 第一芯片安装区域

64 第二芯片安装区域

71 第一基座

72 第二基座

73 第三基座

74 第四基座

75 第五基座

76 第六基座

77 第一透镜保持部件

78 第二透镜保持部件

79 第三透镜保持部件

81 红色激光二极管

82 绿色激光二极管

82A 发射部

83 蓝色激光二极管

88 第一突出区域

89 第二突出区域

91 第一透镜

92 第二透镜

93 第三透镜

91A、92A和93A 透镜部

94 第一光电二极管

95 第二光电二极管

96 第三光电二极管

94A、95A和96A 光接收部

97 第一滤光器

98 第二滤光器

101 黄色激光二极管

102 第四基座

103 第四光电二极管

103A 光接收部

104 第七基座

105 第四透镜

105A 透镜部

106 第四透镜保持部件

107 第三滤光器

108 第三突出区域

Claims

1.一种光学模块，包括：

光形成部件，被配置为形成光；和

保护构件，包括被配置为透射来自所述光形成部件的光的输出窗，并且被布置为围绕所述光形成部件，

其中，所述光形成部件包括

基底构件，

半导体发光器件，被安装在所述基底构件上，

透镜，被安装在所述基底构件上，并且被配置为变换从所述半导体发光器件发射的光的光斑尺寸；以及

光接收器件，被安装在所述基底构件上，在所述半导体发光器件的发射方向上被布置在所述半导体发光器件与所述透镜之间，并且被配置为直接接收来自所述半导体发光器件的光，

其中，所述光形成部件进一步包括

多个所述半导体发光器件，被安装在所述基底构件上，

多个所述透镜，被安装在所述基底构件上，并且被布置为各自与所述多个半导体发光器件一一对应，

所述光接收器件，被安装在所述基底构件上，并且被布置为与所述多个半导体发光器件中的至少一个半导体发光器件对应，以及

滤光器，被安装在所述基底构件上，并且被配置为复用来自所述多个半导体发光器件的光，

其中，所述光接收器件被布置在使得接收在从所述至少一个半导体发光器件发射的光中的、在除了由与所述至少一个半导体发光器件对应的所述透镜变换光斑尺寸的光的区域之外的区域中的光的位置处，以避免下述情况：被设置以接收从多个所述半导体发光器件中的一个半导体发光器件发射的光的光接收器件还接收从另一个半导体发光器件发射的、由所述保护构件的内壁反射并且沿着用于从该一个半导体发光器件发射的光的光路行进的光。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述多个半导体发光器件包括：被配置为发射红光的半导体发光器件、被配置为发射绿光的半导体发光器件、以及被配置为发射蓝光的半导体发光器件。

3.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述光接收器件被布置在从所述至少一个半导体发光器件发射的光被接收以提供1μA以上的光电流的位置处。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学模块，其中，所述半导体发光器件是激光二极管。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学模块，其中，所述光形成部件还包括被布置为与所述基底构件接触的电子冷却模块。

6.根据权利要求4所述的光学模块，其中，所述光形成部件还包括被布置为与所述基底构件接触的电子冷却模块。