JP2022177403A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】出射する光の出力の安定を図ることができる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１０ａは、支持板１３と、支持板１３上に配置される電子冷却モジュール３０と、電子冷却モジュール３０上に配置される半導体発光素子と、電子冷却モジュール３０上に配置され、通電により発熱し、発熱時に発光しない抵抗体３４と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、光モジュールに関するものである。

光モジュールについては、低温から高温といった広い温度範囲の環境下で用いられる場合がある。光モジュールを構成する部材の温度を調節するために、電子冷却モジュールが用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１３４４１６号公報

光モジュールにおいては、半導体発光素子から出射する光の出力の安定が求められる。そこで、出射する光の出力の安定を図ることができる光モジュールを提供することを本開示の目的の１つとする。

本開示に従った光モジュールは、支持板と、支持板上に配置される電子冷却モジュールと、電子冷却モジュール上に配置される半導体発光素子と、電子冷却モジュール上に配置され、通電により発熱し、発熱時に発光しない抵抗体と、を備える。

上記光モジュールによれば、出射する光の出力の安定を図ることができる。

図１は、実施の形態１に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。 図２は、図１に示す光モジュールの後述するキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。 図３は、図２に示す光モジュールの概略平面図である。 図４は、実施の形態２に係る光モジュールの概略平面図である。 図５は、実施の形態３に係る光モジュールの概略斜視図である。 図６は、実施の形態３に係る光モジュールにおけるシステム構成を概略的に示すブロック図である。 図７は、実施の形態４に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。 図８は、図７に示す光モジュールのキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。 図９は、図８に示す光モジュールの概略平面図である。 図１０は、実施の形態５に係る光モジュールの概略平面図である。 図１１は、実施の形態６に係る光モジュールの概略斜視図である。 図１２は、実施の形態６に係る光モジュールにおけるシステム構成を概略的に示すブロック図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る光モジュールは、支持板と、支持板上に配置される電子冷却モジュールと、電子冷却モジュール上に配置される半導体発光素子と、電子冷却モジュール上に配置され、通電により発熱し、発熱時に発光しない抵抗体と、を備える。

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出力の安定が求められる。半導体発光素子においては、温度変化により出射する光の出力が変化する。また、半導体発光素子は、発光により自ら発熱する。よって、出射する光の出力の安定を図るために、半導体発光素子が配置される領域において温度を一定に保つことが好ましい。電流の制御により温度の調節が可能な電子冷却モジュール上に半導体発光素子を配置して、半導体発光素子の温度を一定に保つことが考えられる。

ここで、半導体発光素子から出射される光により画像を投影して映像を描画する場合がある。本発明者らは、このような場合において、半導体発光素子の温度を調節する電子冷却モジュールでは、厳密に半導体発光素子の温度を調節することは困難であることに着目した。すなわち、電子冷却モジュールによる温度の調節においては、半導体発光素子の近傍に配置されたサーミスタの温度変化を電気抵抗の変化で読み取る。そして、この温度変化をフィードバックして、半導体発光素子が狙いの温度となるよう電子冷却モジュールに供給する電流量等を調整して吸熱等を行い、温度を調節している。しかし、このような構成では、半導体発光素子とサーミスタとの間の熱抵抗により、温度変化の読み取りが遅れることになる。また、半導体発光素子と電子冷却モジュールとの間の熱抵抗も相まって、温度変化に追随した温度の調節を厳密に行うことは困難となる。特に、上記した画像を投影して映像を描画する場合、半導体発光素子に供給される電流のオンとオフとが短時間で切り替えられる。そうすると、半導体素子の発熱量が短時間で急激に変化することとなり、このような状況においては、電子冷却モジュールによる半導体発光素子の温度の調節が困難であることに、本発明者らは着目した。

そこで、本発明者らは鋭意検討し、半導体発光素子が配置される領域において、発熱量を一定に保つことを考えた。すなわち、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域において、半導体発光素子に電流が供給されず、発光していない時でも抵抗体が発熱していれば、電子冷却モジュールによる長期的な温度の安定を図ることができることを考え、本発明を構成するに至った。

本開示に係る光モジュールによると、電子冷却モジュール上に配置される抵抗体を利用して、半導体発光素子が駆動しないタイミング、すなわち、半導体発光素子に電流が供給されないタイミングで抵抗体に通電することにより、抵抗体を発熱させることができる。すなわち、半導体発光素子の駆動の有無に応じて増減する発熱量について、発熱量が一定となるよう補正する電流量を抵抗体に供給して発熱させることにより、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域の温度を一定に保つようにすることができる。そうすると、半導体発光素子が配置される電子冷却モジュール上の領域において、半導体発光素子の駆動の有無にかかわらず、電子冷却モジュールの制御による急激な温度変化が生じるおそれを低減することができる。また、抵抗体は、発熱時に発光しないため、半導体発光素子から出射される光に影響を与えることはなく、かつ迷光が生ずるおそれもない。したがって、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域において、急激な温度変化を抑制することができる。その結果、出射する光の出力の安定を図ることができる。

上記光モジュールにおいて、半導体発光素子は、複数備えられていてもよい。このようにすることにより、複数の半導体発光素子から出射されるそれぞれの光の出力を安定させることができる。また、複数の半導体発光素子から出射される光を合波して所望の色の光を出射する場合に、それぞれの光の出力を安定させているため、色ずれの抑制を図ることができる。

上記光モジュールにおいて、半導体発光素子は、赤色の光を出射する赤色レーザダイオードと、緑色の光を出射する緑色レーザダイオードと、青色の光を出射する青色レーザダイオードと、を含んでもよい。このようにすることにより、赤色の光と緑色の光と青色の光を合波して、所望の色を出射することができる。

上記光モジュールにおいて、抵抗体は、複数備えられていてもよい。このようにすることにより、複数の抵抗体を異なる位置に配置させることができ、それぞれの位置で発熱させることができる。そうすると、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域の温度をより一定に保ちやすくすることができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

上記光モジュールにおいて、半導体発光素子の数と抵抗体の数とは、同じであってもよい。各抵抗体からの距離が最も近い半導体発光素子は、それぞれ異なっていてもよい。このようにすることにより、各半導体発光素子が配置される位置に応じて最も距離の近い位置に各抵抗体を配置させることができる。そうすると、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域の温度をより一定に保つことができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

上記光モジュールにおいて、半導体発光素子の電気抵抗の和と、抵抗体の電気抵抗の和とは、等しくてもよい。ここで、半導体発光素子の電気抵抗とは、駆動時の電気抵抗、すなわち、直列抵抗成分を意味する。このようにすることにより、半導体発光素子が発光している状況における消費電力と半導体発光素子が発光していない状況における消費電力とを同等とすることができる。そうすると、半導体発光素子または抵抗体に供給する電流が変動することを抑制して、種々の制御を容易にすることができる。

上記光モジュールにおいて、半導体発光素子に供給する電流および抵抗体に供給する電流を制御する制御部をさらに備えてもよい。制御部は、半導体発光素子に供給する電流の変化に応じて、抵抗体に供給する電流を制御してもよい。このようにすることにより、制御部による制御を利用し、適切なタイミングで抵抗体に電流を供給して発熱させ、電子冷却モジュール上の半導体発光素子が配置される領域の温度を一定に保つことができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

上記光モジュールにおいて、電子冷却モジュール上に配置され、半導体発光素子から出射された光を走査するミラー駆動機構をさらに備えてもよい。ミラー駆動機構は、半導体発光素子から出射された光を反射するミラーを周期的に揺動させることにより、半導体発光素子から出射された光を走査する。光モジュールがミラー駆動機構を含むことにより、半導体発光素子から出射された光を走査して、光モジュール外へ出射することができる。そうすると、光モジュールにより、半導体発光素子から出射された光を用いて描画することができる。ここで、ミラーの揺動運動については、温度依存性が有り、ミラー駆動機構の温度が一定でなければ、ミラーの振れ角が大きく変化してしまう。そうすると、半導体発光素子から出射された光を適切に走査することができない。上記光モジュールによると、電子冷却モジュール上にミラー駆動機構が配置されているため、ミラー駆動機構の温度を一定に保つことが容易となる。そうすると、温度に依存してミラーの振れ角が変化することを抑制することができる。したがって、より精度よく走査された光を出射することができる。その結果、光モジュールによる描画を適切に行うことができる。

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の光モジュールの一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。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符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１に係る光モジュールについて説明する。図１は、実施の形態１に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。図２は、図１に示す光モジュールの後述するキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。図３は、図２に示す光モジュールの概略平面図である。

図１、図２および図３を参照して、光モジュール１０ａは、光を形成する光形成部１１と、光形成部１１を取り囲み、光形成部１１を封止する保護部材１２と、を備える。保護部材１２は、ベース体としての平板状の支持板１３と、支持板１３に対して溶接された蓋部であるキャップ１４と、を含む。支持板１３は、厚さ方向に見て矩形状であり、四隅が丸められた形状である。具体的には、支持板１３は、Ｘ方向の長さの方がＹ方向の長さよりも長く構成されている。支持板１３および後述するベース板２０の厚さ方向は、矢印Ｚで示す方向である。支持板１３は、厚さ方向の一方に位置する第１の主面１３ａと、厚さ方向の他方に位置する第２の主面１３ｂと、を含む。光形成部１１は、第１の主面１３ａ上に配置される。キャップ１４は、光形成部１１を覆うように第１の主面１３ａ上に接触して配置される。キャップ１４には、光形成部１１により形成された光を透過するガラス製の出射窓１５が設けられている。光形成部１１は、保護部材１２により、ハーメチックシールされている。支持板１３の第２の主面１３ｂ側から第１の主面１３ａ側まで貫通し、第１の主面１３ａ側および第２の主面１３ｂ側の両側に突出するように、複数のリードピン１６が支持板１３に設置されている。

光形成部１１は、ベース部として平板状の形状を有するベース板２０と、それぞれ直方体形状の第１ブロック部２１、第２ブロック部２２および第３ブロック部２３と、矢印Ｌ_１で示す方向に赤色の光を出射する第１の半導体発光素子としての赤色レーザダイオード４１と、矢印Ｌ_２で示す方向に緑色の光を出射する第２の半導体発光素子としての緑色レーザダイオード４２と、矢印Ｌ_３で示す方向に青色の光を出射する第３の半導体発光素子としての青色レーザダイオード４３と、第１レンズ５１と、第２レンズ５２と、第３レンズ５３と、第１フィルタ６１と、第２フィルタ６２と、第３フィルタ６３と、サーミスタ２４と、を含む。すなわち、本実施形態においては、光モジュール１０ａは、複数の半導体発光素子を含む。具体的には、光モジュール１０ａは、３つの半導体発光素子としてのレーザダイオードを含む。

ベース板２０は、厚さ方向の一方に位置する第１の主面２０ａと、厚さ方向の他方に位置する第２の主面２０ｂと、を含む。ベース板２０の第１の主面２０ａ上には、第１ブロック部２１、第２ブロック部２２および第３ブロック部２３が、それぞれＸ方向に間隔をあけて並べて配置されている。第１ブロック部２１上には、平板状の第１サブマウント２６が配置されている。第２ブロック部２２上には、平板状の第２サブマウント２７が配置されている。第３ブロック部２３上には、平板状の第３サブマウント２８が配置されている。第１サブマウント２６上には、赤色レーザダイオード４１が配置されている。第２サブマウント２７上には、緑色レーザダイオード４２が配置されている。第３サブマウント２８上には、青色レーザダイオード４３が配置されている。赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３は、それぞれＹ方向に光を出射するように配置されている。なお、第３ブロック部２３上には、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の温度を検出するサーミスタ２４が配置されている。サーミスタ２４は、Ｙ方向において、第３サブマウント２８と間隔をあけて配置されている。

ベース板２０の第１の主面２０ａ上には、光のスポットサイズを変換する第１レンズ５１、第２レンズ５２および第３レンズ５３が、それぞれＸ方向に間隔をあけて並べて配置されている。第１レンズ５１、第２レンズ５２および第３レンズ５３は、それぞれ赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３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５１、第２レンズ５２および第３レンズ５３により、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射される光がコリメート光に変換される。

ベース板２０の第１の主面２０ａ上には、第１フィルタ６１、第２フィルタ６２および第３フィルタ６３が、それぞれＸ方向に間隔をあけて並べて配置される。第１フィルタ６１、第２フィルタ６２および第３フィルタ６３については、支持板１３の厚さ方向に見て、それぞれの反射面がＸ方向およびＹ方向に対して４５度傾斜するよう配置されている。第１フィルタ６１は、赤色レーザダイオード４１から出射される赤色の光を反射する。第２フィルタ６２は、第１フィルタ６１によって反射された赤色の光を透過し、緑色レーザダイオード４２から出射された緑色の光を反射する。第３フィルタ６３は、第１フィルタ６１によって反射され第２フィルタ６２を透過した赤色の光を透過し、第２フィルタ６２によって反射された緑色の光を透過し、青色レーザダイオード４３から出射された青色の光を反射する。このように、第１フィルタ６１、第２フィルタ６２および第３フィルタ６３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６１、第２フィルタ６２および第３フィルタ６３は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射された光を合波する。合波された光は、矢印Ｌ_４で示す方向に沿って進行し、出射窓１５から光モジュール１０ａの外部へ出射される。

光モジュール１０ａは、電子冷却モジュール３０を含む。電子冷却モジュール３０は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の温度を調節する。電子冷却モジュール３０は、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｏｌｅｒ）とも呼ばれ、放熱板３１と、吸熱板３２と、複数の半導体柱３３と、を含む。電子冷却モジュール３０は、支持板１３と、ベース板２０との間に配置される。放熱板３１は、支持板１３の第１の主面１３ａ上に配置される。吸熱板３２は、ベース板２０の第２の主面２０ｂと接触するように配置される。すなわち、ベース板２０は、吸熱板３２上に配置される。支持板１３と放熱板３１、ベース板２０と吸熱板３２はそれぞれ、図示しない接合材で接合されている。複数の半導体柱３３は、ペルチェ素子から構成されており、放熱板３１と吸熱板３２との間において、それぞれＸ方向およびＹ方向に間隔をあけて並べて配置される。複数の半導体柱３３は、放熱板３１および吸熱板３２に接続されている。電子冷却モジュール３０に通電することにより、電子冷却モジュール３０上の領域に配置される部材、本実施形態においては、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の温度を調節することができる。電子冷却モジュール３０に供給する電流を調整することにより、電子冷却モジュール３０上の領域の温度を長期的に一定、具体的には、例えば３５℃に保つことが容易となる。

ここで、光モジュール１０ａは、通電により発熱する抵抗体３４を含む。光モジュール１０ａにおいて、抵抗体３４は、一つ設けられている。抵抗体３４は、電子冷却モジュール３０上に配置される。具体的には、抵抗体３４は、電子冷却モジュール３０上に配置されるベース板２０上に配置される。さらに具体的には、抵抗体３４は、Ｙ方向において、緑色レーザダイオード４２を搭載する第２ブロック部２２と隣り合うように配置されている。抵抗体３４は、通電時において発光しない。すなわち、抵抗体３４は、通電時においては、熱を発するのみであり、光を発しない。

上記光モジュール１０ａによると、電子冷却モジュール３０上に配置される抵抗体３４を利用して、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が駆動しないタイミング、すなわち、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３に電流が供給されないタイミングで抵抗体３４に通電することにより、抵抗体３４を発熱させることができる。すなわち、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の駆動の有無に応じて増減する発熱量について、発熱量が一定となるよう補正する電流量を抵抗体３４に供給して発熱させることにより、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域の温度を一定に保つようにすることができる。そうすると、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される電子冷却モジュール３０上の領域において、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の駆動の有無にかかわらず、電子冷却モジュール３０の制御による急激な温度変化が生じるおそれを低減することができる。また、抵抗体３４は、発熱時に発光しないため、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射される光に影響を与えることはなく、かつ迷光が生ずるおそれもない。したがって、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域において、急激な温度変化を抑制することができる。その結果、出射する光の出力の安定を図ることができる。

本実施形態において、光モジュール１０ａは、赤色の光を出射する赤色レーザダイオード４１、緑色の光を出射する緑色レーザダイオード４２および青色の光を出射する青色レーザダイオード４３を含む。すなわち、光モジュール１０ａは、複数の半導体発光素子を含む。よって、複数の半導体発光素子、すなわち、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射されるそれぞれの光の出力を安定させることができる。また、複数の半導体発光素子から出射される光を合波して所望の色の光を出射する場合に、それぞれの光の出力を安定させているため、色ずれの抑制を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図４は、実施の形態２に係る光モジュールの概略平面図である。実施の形態２の光モジュールは、抵抗体の数が異なる点において、実施の形態１の場合と異なっている。

図４を参照して、実施の形態２の光モジュール１０ｂは、通電により発熱する第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７を含む。すなわち、本実施形態においては、光モジュール１０ｂは、複数の抵抗体、すなわち、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７を含む。第１の抵抗体３５は、第１ブロック部２１上に配置されている。第２の抵抗体３６は、第２ブロック部２２上に配置されている。第３の抵抗体３７は、第３ブロック部２３上に配置されている。

本実施形態においては、光モジュール１０ｂは、３つの半導体発光素子である赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３と、３つの第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７と、を含む構成である。すなわち、本実施形態においては、光モジュール１０ｂに含まれる半導体発光素子の数と、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７の数とは、それぞれ３つずつで同じである。各抵抗体からの距離が最も近いレーザダイオードは、それぞれ異なっている。具体的には、第１の抵抗体３５からの距離が最も近いレーザダイオードは、赤色レーザダイオード４１である。第２の抵抗体３６からの距離が最も近いレーザダイオードは、緑色レーザダイオード４２である。第３の抵抗体３７からの距離が最も近いレーザダイオードは、青色レーザダイオード４３である。また、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の電気抵抗の和と、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７の電気抵抗の和とは、等しい。

このような光モジュール１０ｂによると、複数の抵抗体、すなわち、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７が備えられる。よって、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７を異なる位置に配置させることができ、それぞれの位置で発熱させることができる。そうすると、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される電子冷却モジュール３０上の領域の温度をより一定に保ちやすくすることができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

本実施形態においては、半導体発光素子である赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の数と、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７の数とは、同じである。また、各抵抗体、具体的には、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７からの距離が最も近い半導体発光素子はそれぞれ、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３と異なっている。よって、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される位置に応じて最も距離の近い位置に各抵抗体を配置させることができる。そうすると、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域の温度をより一定に保つことができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

本実施形態において、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の電気抵抗の和と、第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７の電気抵抗の和とは、等しい。よって、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が発光している状況における消費電力と赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が発光していない状況における消費電力とを同等とすることができる。そうすると、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３または第１の抵抗体３５、第２の抵抗体３６および第３の抵抗体３７に供給する電流が変動することを抑制して、種々の制御が容易になる。

（実施の形態３）
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。図５は、実施の形態３に係る光モジュールの概略斜視図である。図６は、実施の形態３に係る光モジュールにおけるシステム構成を概略的に示すブロック図である。図６中に図示する矢印において、制御信号や制御およびデータの流れを示している。実施の形態３の光モジュールは、制御部を備える点において、実施の形態１の場合と異なっている。

図５および図６を参照して、実施の形態３の光モジュール１０ｃは、制御部としてのコントローラー１７を含む。図５において、コントローラー１７は、一点鎖線で模式的に図示している。コントローラー１７は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０、抵抗体３４およびサーミスタ２４と電気的に接続されている。コントローラー１７は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０および抵抗体３４へ供給する電流を制御する。具体的には、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０および抵抗体３４へ供給する電流量や電流を供給するタイミング等を制御する。コントローラー１７は、ネットワーク２９を介して外部の電子機器等との通信も可能に構成されている。

コントローラー１７は、色味や描画する画面の範囲等、出射する合波光に関する情報を外部から入手し、入手した情報に基づき、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３へ供給する電流および抵抗体３４へ供給する電流を制御する。ここで、コントローラー１７は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３に供給する電流の変化に応じて、抵抗体３４に供給する電流を調整する。具体的には、描画する画像に先立って入手した赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３へ供給する電流の情報により、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３において発生するジュール熱が算出される。そして、算出されたジュール熱に対応させて、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３に電流が供給されないタイミングで、発熱時と同等の発熱量となるように抵抗体３４に電流を供給する。

このようにすることにより、制御部であるコントローラー１７による制御を利用し、適切なタイミングで抵抗体３４に電流を供給して発熱させ、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域の温度を一定に保つことができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

（実施の形態４）
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。図７は、実施の形態４に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。図８は、図７に示す光モジュールのキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。図９は、図８に示す光モジュールの概略平面図である。実施の形態４の光モジュールは、ミラー駆動機構を備える点において、実施の形態１の場合と異なっている。

図７、図８および図９を参照して、実施の形態４の光モジュール１０ｄは、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射された光を走査するミラー駆動機構７０を含む。ミラー駆動機構７０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）により構成されており、揺動運動が可能なミラー７２を含む。ミラー駆動機構７０は、電子冷却モジュール３０、具体的には、電子冷却モジュール３０に含まれる吸熱板３２上に配置された三角柱状のステージ７１によって支持されている。ミラー駆動機構７０は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射され、合波された光を反射するミラー７２を高速で周期的に揺動させることにより、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射され、合波された光を走査する。走査された光を出射窓１８から光モジュール１０ｄ外に出射することにより、映像を投影して描画することができる。なお、出射窓１８は、キャップ１４の上側、すなわち、キャップ１４が支持板１３に取り付けられた際に、第１の主面１３ａと対向する位置に設けられている。

ここで、ミラー７２の揺動運動については、温度依存性が有り、ミラー駆動機構７０の温度が一定でなければ、ミラー７２の振れ角が大きく変化してしまう。そうすると、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３から出射され、合波された光を適切に走査することができない。本実施形態においては、電子冷却モジュール３０上にミラー駆動機構７０が配置されているため、ミラー駆動機構７０の温度を一定に保つことが容易となる。そうすると、温度に依存してミラー７２の振れ角が変化することを抑制することができる。すなわち、本実施形態によると、光モジュール１０ｄは、上記構成の抵抗体３４を含むため、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の駆動の有無にかかわらず、電子冷却モジュール３０の制御による急激な温度変化が生じるおそれを低減することができる。したがって、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域、さらには、電子冷却モジュール３０上のミラー駆動機構７０が配置される領域において、急激な温度変化を抑制することができる。したがって、出射する光の出力の安定を図ることができ、より精度よく走査された光を出射することができる。その結果、光モジュール１０ｄによる描画を適切に行うことができる。

（実施の形態５）
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。図１０は、実施の形態５に係る光モジュールの概略平面図である。実施の形態５の光モジュールは、抵抗体が配置される位置が異なる点において、実施の形態４の場合と異なっている。

図１０を参照して、実施の形態５の光モジュール１０ｅは、通電により発熱する抵抗体３８を含む。抵抗体３８は、ベース板２０上ではなく、電子冷却モジュール３０上に直接配置されている。具体的には、抵抗体３８は、Ｘ方向において、ベース板２０とミラー駆動機構７０のステージ７１との間に配置されている。抵抗体３８は、吸熱板３２上に配置されている。

このような光モジュール１０ｅによると、抵抗体３８とミラー駆動機構７０との距離を比較的短くすることができる。そうすると、ミラー駆動機構７０の温度を一定に保つことが容易となる。したがって、ミラー７２の振れ角の精度をより高めることができ、光モジュール１０ｅによる描画をより適切に行うことができる。

（実施の形態６）
次に、さらに他の実施の形態である実施の形態６について説明する。図１１は、実施の形態６に係る光モジュールの概略斜視図である。図１２は、実施の形態６に係る光モジュールにおけるシステム構成を概略的に示すブロック図である。図１２中に図示する矢印において、制御信号や制御およびデータの流れを示している。実施の形態６の光モジュールは、制御部を備える点において、実施の形態４の場合と異なっている。

図１１および図１２を参照して、実施の形態６の光モジュール１０ｆは、制御部としてのコントローラー１９を含む。図１１において、コントローラー１９は、一点鎖線で模式的に図示している。コントローラー１９は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０、抵抗体３４、ミラー駆動機構７０およびサーミスタ２４と電気的に接続されている。コントローラー１９は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０、抵抗体３４およびミラー駆動機構７０へ供給する電流を制御する。具体的には、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２、青色レーザダイオード４３、電子冷却モジュール３０、抵抗体３４およびミラー駆動機構７０へ供給する電流量や電流を供給するタイミング等を制御する。コントローラー１９は、ネットワーク２９を介して外部の電子機器等との通信も可能に構成されている。

コントローラー１９は、色味や描画する画面の範囲等、出射する合波光に関する情報を外部から入手し、入手した情報に基づき、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３へ供給する電流、抵抗体３４へ供給する電流およびミラー駆動機構７０へ供給する電流を制御する。ここで、コントローラー１９は、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３に供給する電流の変化に応じて、抵抗体３４に供給する電流を調整する。具体的には、描画する画像に先立って入手した赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３へ供給する電流の情報により、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３において発生するジュール熱が算出される。そして、算出されたジュール熱に対応させて、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３に電流が供給されないタイミングで、発熱時と同等の発熱量となるように抵抗体３４に電流を供給する。

このようにすることにより、制御部であるコントローラー１９による制御を利用し、適切なタイミングで抵抗体３４に電流を供給して発熱させ、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域の温度を一定に保つことができる。したがって、出射される光の出力の安定をより図ることができる。

本実施形態においては、電子冷却モジュール３０上にミラー駆動機構７０が配置されているため、ミラー駆動機構７０の温度を一定に保つことが容易となる。そうすると、温度に依存してミラー７２の振れ角が変化することを抑制することができる。すなわち、本実施形態によると、光モジュール１０ｆは、上記構成の抵抗体３４を含むため、赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３の駆動の有無にかかわらず、電子冷却モジュール３０の制御による急激な温度変化が生じるおそれを低減することができる。したがって、電子冷却モジュール３０上の赤色レーザダイオード４１、緑色レーザダイオード４２および青色レーザダイオード４３が配置される領域、さらには、電子冷却モジュール３０上のミラー駆動機構７０が配置される領域において、急激な温度変化を抑制することができる。したがって、出射する光の出力の安定を図ることができ、より精度よく走査された光を出射することができる。その結果、光モジュール１０ｆによる描画を適切に行うことができる。

（他の実施の形態）
なお、上記の実施の形態においては、光モジュールは、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードを含む構成としたが、これに限らず、少なくともいずれか１色、すなわち、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードのうちの少なくともいずれか１つを含む構成であってもよい。

また、上記の実施の形態において、電子冷却モジュールについては、光モジュールが配置された周囲環境がたとえば極めて低温であった場合、吸熱板側で熱を放出し、放熱板側で熱を吸収する場合もある。

今回開示された実施の形態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説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、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。

本開示の光モジュールは、出射する光の出力の安定が求められる場合に特に有利に適用され得る。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 光モジュール
１１ 光形成部
１２ 保護部材
１３ 支持板
１３ａ，１３ｂ，２０ａ，２０ｂ 主面
１４ キャップ
１５，１８ 出射窓
１６ リードピン
１７，１９ コントローラー
２０ ベース板
２１ 第１ブロック部
２２ 第２ブロック部
２３ 第３ブロック部
２４ サーミスタ
２６ 第１サブマウント
２７ 第２サブマウント
２８ 第３サブマウント
２９ ネットワーク
３０ 電子冷却モジュール
３１ 放熱板
３２ 吸熱板
３３ 半導体柱
３４，３５，３６，３７，３８ 抵抗体
４１ 赤色レーザダイオード
４２ 緑色レーザダイオード
４３ 青色レーザダイオード
５１ 第１レンズ
５２ 第２レンズ
５３ 第３レンズ
６１ 第１フィルタ
６２ 第２フィルタ
６３ 第３フィルタ
７０ ミラー駆動機構
７１ ステージ
７２ ミラー
Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４，Ｘ，Ｙ，Ｚ 矢印

Claims (8)

1. 支持板と、
   前記支持板上に配置される電子冷却モジュールと、
   前記電子冷却モジュール上に配置される半導体発光素子と、
   前記電子冷却モジュール上に配置され、通電により発熱し、発熱時に発光しない抵抗体と、を備える、光モジュール。
2. 前記半導体発光素子は、複数備えられている、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記半導体発光素子は、
   赤色の光を出射する赤色レーザダイオードと、
   緑色の光を出射する緑色レーザダイオードと、
   青色の光を出射する青色レーザダイオードと、を含む、請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記抵抗体は、複数備えられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。
5. 前記半導体発光素子の数と前記抵抗体の数とは、同じであり、
   各前記抵抗体からの距離が最も近い前記半導体発光素子は、それぞれ異なっている、請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記半導体発光素子の電気抵抗の和と、前記抵抗体の電気抵抗の和とは、等しい、請求項４または請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記半導体発光素子に供給する電流および前記抵抗体に供給する電流を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記半導体発光素子に供給する電流の変化に応じて、前記抵抗体に供給する電流を制御する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
8. 前記電子冷却モジュール上に配置され、前記半導体発光素子から出射された光を走査するミラー駆動機構をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光モジュール。
   

Images