JP2018124394A - 光ビーム投影装置 - Google Patents

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Abstract

【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

Description

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。
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）。
特許第５２９４２８３号公報 特許第５８１７０２２号公報 国際公開第２０１５／１７０５０５号 特開２０１３−１９５６０３号公報 米国特許出願公開第２０１０／００７３２６２号明細書
ｈｔｔｐｓ：／／ｕｎｉｔ.ａｉｓｔ.ｇｏ.ｊｐ／ｅｓｐｒｉｔ／ｇｒｏｕｐ／ｏｐｓｄ.ｈｔｍｌ
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 本発明の実施例１の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例２の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例３の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例４の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例５の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例６の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例７の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例８の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例９の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１０の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１１の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１２の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１３の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１４の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１５の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１６の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１７の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１８の光ビーム投影装置の平面図である。 本発明の実施例１９の光ビーム投影装置の平面図である。 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。
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。
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。
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。
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。
この場合、第１の凹部構造１４〜１６のテーパ角θ２、θ２′は、第２の凸部構造２７〜２９のテーパ角θ１、θ１′より大きいことが、即ち、θ２＞θ１、θ２′＞θ１′であることが望ましい。また、第１の凹部構造１４〜１６の底辺ｄ２は、第２の凸部構造２７〜２９の頂辺ｄ１より小さいこと、即ち、ｄ２＜ｄ１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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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。
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５１１〜５１３を備えた合波器５０と、各導波路５１１〜５１３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６２１、緑色半導体レーザチップ６２２及び青色半導体レーザチップ６２３を載置した支持基板となるＳｉサブマウント６１１〜６１３とを有する。
合波器５０は凹状のワンタッチ装着機構５２１〜５２３を有し、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３は凸状のワンタッチ装着機構６３１〜６３２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６１１〜６１３をワンタッチ装着機構６３１〜６３２を利用して合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５２１〜５２３に装着する。
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ＳｉＯ２膜を形成する。次いで、ＳｉＯ２膜上に同じく火炎加水分解法で、コアとなる厚さ２μｍのＳｉＯ２-ＧｅＯ２層（屈折率差Δｎ＝０．５％、Δｎ＝（ｎ１-ｎ２）／ｎ１で定義。ｎ１：コアの屈折率、ｎ２：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５１１〜５１３を形成したのち、上部クラッド層となる厚さが１０μｍのＳｉＯ２膜で覆って合波器５０とする。但し、光入射端面付近は、ＳｉＯ２-ＧｅＯ２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５１１及び青色用の導波路５１３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。
ドライエッチングを用いて、合波器５０の３か所に導波路５１１〜５１３の端部を露出させる凹状のワンタッチ装着機構５２１〜５２３を凹状のワンタッチ装着機構５２１〜５２３の中心と導波路５１１〜５１３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５２１〜５２３のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２は３８０μｍとする。
端面放射型の赤色半導体レーザチップ６２１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６２２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６２３のサイズは、３００μｍ（幅）×８００μｍ（長さ）×１２０μｍ（高さ）とし、発光波長は４５０ｎｍとする。
Ｓｉサブマウント６１１〜６１３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６３１〜６３３のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１は４００μｍとする。このＳｉサブマウント６１１〜６１３上に各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）の出射光側先端が、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３の先端と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構６３１〜６３３の中心軸と各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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６３１〜６３２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５２１〜５２３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５１１〜５１３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６１１〜６１３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。
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。
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６３１〜６３２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５２１〜５２３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５１１〜５１３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６１１〜６１３をＣｕマウント４０には固定せずに合波器５０に固定する。
次いで、光源部となるＳｉサブマウント６１１〜６１３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。
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。
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６１１〜６１３に設けるワンタッチ装着機構６４１〜６４３を凹状とし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５３１〜５３３を凸状にする。Ｓｉサブマウント６１１〜６１３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。
また、合波器５０に設ける凸状のワンタッチ装着機構５３１〜５３３のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１は４００μｍとする。一方、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３に設ける凹状のワンタッチ装着機構６４１〜６４３のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２は３８０μｍとする。このＳｉサブマウント６１１〜６１３上に各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）の出射光側先端が、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３の凹部の底面と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構６４１〜６４３の中心軸と各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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６１１〜６１３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。
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。
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６４１〜６４２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５３１〜５３３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５１１〜５１３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６１１〜６１３をＣｕマウント４０には固定せずに合波器５０に固定する。
次いで、光源部となるＳｉサブマウント６１１〜６１３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。
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。
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６１１〜６１３に設けるワンタッチ装着機構６５１〜６５３を鋸歯形状とし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５４１〜５４３もそれと歯合する鋸歯形状にする。Ｓｉサブマウント６１１〜６１３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。
また、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３に設ける鋸歯状のワンタッチ装着機構６５１〜６５３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５４１〜５４３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６１１〜６１３上に各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）の出射光側先端が、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３の平坦面の端部と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構６５１〜６５３の中心軸と各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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６１１〜６１３の設置方法は、ワンタッチ装着機構５４１〜５４３，６５１〜６５３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。
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。
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６５１〜６５２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５４１〜５４３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５１１〜５１３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６１１〜６１３をＣｕマウント４０には固定せずに合波器５０に固定する。
次いで、光源部となるＳｉサブマウント６１１〜６１３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。
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。
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６１１〜６１３に設けるワンタッチ装着機構６６１〜６６３をバーニアとし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５５１〜５５３もそれに対応するバーニアにする。Ｓｉサブマウント６１１〜６１３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。
また、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３に設けるワンタッチ装着機構６６１〜６６３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５５１〜５５３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６１１〜６１３上に各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）の出射光側先端が、Ｓｉサブマウント６１１〜６１３の平坦面の端部と一致し、且つ、ワンタッチ装着機構６６１〜６６３の中心軸と各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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６１１〜６１３の設置方法は、ワンタッチ装着機構５５１〜５５３，６６１〜６６３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。
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。
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６６１〜６６２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５５１〜５５３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５１１〜５１３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６１１〜６１３をＣｕマウント４０には固定せずに合波器５０に固定する。
次いで、光源部となるＳｉサブマウント６１１〜６１３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。
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。
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５１１〜５１３を備えた合波器５０と、各導波路５１１〜５１３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６２１、緑色半導体レーザチップ６２２及び青色半導体レーザチップ６２３を載置した共通のＳｉサブマウント７０とを有する。
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５１１〜５１３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５１１と導波路５１３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。
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５６１，５６２を設けるが、この凹状のワンタッチ装着機構５６１，５６２のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２は３８０μｍとする。
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７１１，７１２のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１は４００μｍとする。
このＳｉサブマウント７０上に各半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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（６２１〜６２３）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５１１〜５１３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（６２１〜６２３）をＳｉサブマウント７０上の位置に設置固定しておく。
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７１１，７１２を合波器５０に設けたワンタッチ装着機構５６１，５６２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５１１〜５１３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５６１，５６２をＳｉサブマウント７０に設けたワンタッチ装着機構７１１，７１２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５１１〜５１３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。
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。
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７２１，７２２を凹状とし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５７１，５７２を凸状にする。
また、合波器５０に設ける凸状のワンタッチ装着機構５７１，５７２のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１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７２１，７２２のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２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。
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。
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。
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（６２１〜６２３）の配置を変えるとともに、接続導波路７３１〜７３３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７１１，７１２を凸状とし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５６１，５６２を凸状にする。
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５６１，５６２のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２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７１１，７１２のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１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。
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５１１〜５１３と同様な工程で接続導波路７３１〜７３３を形成する。この接続導波路７３１〜７３３のコアの高さと半導体レーザチップ（６２１〜６２３）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（６２１〜６２３）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。
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。
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７２１，７２２を凹状とし、合波器５０に設けるワンタッチ装着機構５７１，５７２を凸状にする。
また、合波器５０に設ける凸状のワンタッチ装着機構５７１，５７２のテーパ角θ１は５°とし、頂辺の長さｄ１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７２１，７２２のテーパ角θ２は１０°とし、底辺の長さｄ２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。
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。
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。
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５８１〜５８４とし、Ｃｕマウント４０にワンタッチ装着機構５８１〜５８４に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構４１１〜４１４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７４１〜７４４とし、Ｃｕマウント４０にワンタッチ装着機構７４１〜７４４に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構４１５〜４１８を設ける。
ワンタッチ装着機構５８１〜５８４，７４１〜７４４となるＣｕピラーの形状はテーパ角θ１が５°で底面の直径ｄ１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４１１〜４１８の形状はテーパ角θ２が１０°で、底面の直径ｄ２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４１１〜４１４に対応するようにワンタッチ装着機構５８１〜５８４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４１５〜４１８に対応するようにワンタッチ装着機構７４１〜７４４を位置決めして停止するまで押し込む。
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。
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。
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５８１〜５８４とし、Ｃｕマウント４０にワンタッチ装着機構５８１〜５８４に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構４１１〜４１４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７４１〜７４４とし、Ｃｕマウント４０にワンタッチ装着機構７４１〜７４４に対応する位置に凹状のワンタッチ装着機構４１５〜４１８を設ける。
ワンタッチ装着機構５８１〜５８４，ワンタッチ装着機構７４１〜７４４となるＣｕピラーの形状はテーパ角θ１が５°で底面の直径ｄ１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４１１〜４１８の形状はテーパ角θ２が１０°で、底面の直径ｄ２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４１１〜４１４に対応するようにワンタッチ装着機構５８１〜５８４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４１５〜４１８に対応するようにワンタッチ装着機構７４１〜７４４を位置決めして停止するまで押し込む。
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。
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。
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。
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。
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（６２１〜６２３）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。
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。
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８１１〜８１３を配置する。
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。
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。
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。
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。
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８４１，８４２を設け、Ｃｕマウント４０にこのワンタッチ装着機構８４１，８４２に対応する位置に逆円錐台状のワンタッチ装着機構４１９，４１１０を設ける。
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。
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。
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。
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９１１〜９１４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。
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。
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。
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。
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。
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。
即ち、合波器５０の出力端側に導波路５１１〜５１３の製造工程で赤外線用の導波路５１４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５２４を設ける。また、赤外線半導体レーザチップ６２４を搭載するＳｉサブマウント６１４には、凸状のワンタッチ装着機構６３４を設ける。赤外線半導体レーザチップ６２４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。
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。
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。
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。
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
４１１〜４１１４ ワンタッチ装着機構
４２ 放熱フィン
４３ スリット
５０ 合波器
５１１〜５１４ 導波路
５２１〜５２４，５３１〜５３３，５４１〜５４３、５５１〜５５３，５６１，５６２，５７１，５７２，５８１〜５８４ ワンタッチ装着機構
６１１〜６１４ Ｓｉサブマウント
６２１ 赤色半導体レーザチップ
６２２ 緑色半導体レーザチップ
６２３ 青色半導体レーザチップ
６２４ 赤外線半導体レーザチップ
６３１〜６３４，６４１〜６４３,６５１〜６５３，６６１〜６６３ ワンタッチ装着機構
７０ Ｓｉサブマウント
７１１，７１２，７２２，７２３，７４１〜７４４ ワンタッチ装着機構
７３１〜７３３ 接続導波路
８１１〜８１３ 集光レンズ
８２ 先球光ファイバ
８３ アタッチメント
８４１，８４２ ワンタッチ装着機構
９０ ＭＥＭＳミラー
９１１〜９１４ 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

Claims (13)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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