JP6988706B2 - 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。

複数の半導体発光素子からの光が合波される発光部と、発光部からの光を走査する走査部とを含む光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。このような光モジュールは、発光部からの光を所望の経路に沿って走査することにより、文字や図形などを描画することができる。

特開２０１４−１８６０６８号公報 特開２０１４−５６１９９号公報 国際公開第２００７／１２０８３１号

上記のような光モジュールにおいては、光を反射するミラーを揺動させて光を走査する。光モジュールにおいては、光を走査する動作の安定性が求められている。

そこで、光を走査する動作の安定性に優れた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、レーザダイオードと、厚肉部を含むベース部と、ベース部に対して第一の軸を揺動軸として共振により揺動可能であってレーザダイオードから出射される光を反射するミラーを含み、ベース部に支持され、厚肉部よりも薄い薄肉部と、を含むミラー駆動機構と、ミラー駆動機構を支持する金属製のミラー駆動機構ベースと、を備える。ミラー駆動機構は、ミラー駆動機構ベースに対向する領域に配置される金属製のダイパッドを含む。ダイパッドとミラー駆動機構ベースとが接合されることにより、ミラー駆動機構がミラー駆動機構ベースに対して支持されている。

上記光モジュールによれば、光を走査する動作の安定性に優れた光モジュールを提供することができる。

実施の形態１における光モジュールに備えられるミラー駆動機構を示す図である。 図１に示すミラー駆動機構を線分ＩＩ−ＩＩで切断した場合の断面図である。 ミラー駆動機構を備える光モジュールの構造を示す概略斜視図である。 ミラー駆動機構を備える光モジュールの構造を示す概略斜視図である。 図３のキャップを取り外した状態に対応する斜視図である。 図４のキャップを取り外した状態に対応する斜視図である。 キャップを断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ−Ｙ平面における概略図である。 キャップを断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ−Ｚ平面における概略図である。

［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、レーザダイオードと、厚肉部を含むベース部と、ベース部に対して第一の軸を揺動軸として共振により揺動可能であってレーザダイオードから出射される光を反射するミラーを含み、ベース部に支持され、厚肉部よりも薄い薄肉部と、を含むミラー駆動機構と、ミラー駆動機構を支持する金属製のミラー駆動機構ベースと、を備える。ミラー駆動機構は、ミラー駆動機構ベースに対向する領域に配置される金属製のダイパッドを含む。ダイパッドとミラー駆動機構ベースとが接合されることにより、ミラー駆動機構がミラー駆動機構ベースに対して支持されている。

一般に、共振により揺動するミラーの光学的振れ角は温度によって変化する。本願の光モジュールにおいては、ミラー駆動機構は、ミラー駆動機構ベースに対向する領域に配置される金属製のダイパッドを含む。金属製のダイパッドとミラー駆動機構ベースとが接合されることにより、ミラー駆動機構がミラー駆動機構ベースに対して支持されている。よって、金属製のダイパッドを通じてミラー駆動機構の熱をミラー駆動機構ベース側へ伝えやすくすることができる。このような光モジュールは、ミラーの温度を所望の範囲に調整することが容易となる。したがって、本願の光モジュールによれば、光を走査する動作の安定性に優れた光モジュールを提供することができる。

上記光モジュールにおいて、ダイパッドの材質は、銅、アルミニウムおよび金のうちの少なくとも一つを含んでもよい。銅、アルミニウムおよび金は、いずれも熱伝導率が比較的高い。よって、ダイパッドの材質としてこのような金属を用いることにより、ミラー駆動機構の熱をミラー駆動機構ベース側へ効率的に伝えることができ、光を走査する動作をより安定させることができる。

上記光モジュールにおいて、ミラー駆動機構とミラー駆動機構ベースとは、金属を含有する接着剤により接合されていてもよい。このようにすることにより、ミラー駆動機構とミラー駆動機構ベースとを接合する部分においても、熱伝導を良くすることができる。よって、ミラー駆動機構の熱をミラー駆動機構ベース側へ効率的に伝えることができ、光を走査する動作をより安定させることができる。

上記光モジュールにおいて、ミラー駆動機構ベースと接触して配置され、ミラー駆動機構の温度を調整する電子温度調整モジュールをさらに備えてもよい。このようにすることにより、ミラー駆動機構ベースを介して、ミラー駆動機構ベースによって支持されるミラー駆動機構の温度を所望の範囲に調整することが容易となる。したがって、光を走査する動作を安定させることが容易となる。

上記光モジュールにおいて、レーザダイオードから出射された光の進行方向に垂直な断面における形状を整形するビーム整形部を、さらに備えてもよい。このようにすることにより、所望の形状に整形した光をミラーによって反射させることができる。

上記光モジュールにおいて、レーザダイオードから出射される光を受光する受光素子を、さらに備えてもよい。このようにすることにより、受光素子により受光される光の出力に基づいて、レーザダイオードの出力を適切に調整することができる。

上記光モジュールにおいて、レーザダイオードから出射される光のスポットサイズを変換するレンズを、さらに備えてもよい。このようにすることにより、所望のスポットサイズを有する光を光モジュールから出射することができる。

上記光モジュールにおいて、レーザダイオード、ミラー駆動機構およびミラー駆動機構ベースを封止する保護部材を、さらに備えてもよい。このようにすることにより、光モジュールを構成するレーザダイオード、ミラー駆動機構およびミラー駆動機構ベースを外部環境から有効に保護することができ、高い信頼性を確保することができる。したがって、光を走査する動作をさらに安定させることができる。

上記光モジュールにおいて、複数のレーザダイオードを備え、複数のレーザダイオードから出射される光を合波するフィルタを、さらに備えてもよい。このようにすることにより、複数のレーザダイオードから出射された光を合波した光を光モジュールから出射することができる。

上記光モジュールにおいて、上記複数のレーザダイオードは、赤色の光を出射するレーザダイオード、緑色の光を出射するレーザダイオードおよび青色の光を出射するレーザダイオード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実施の形態を、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番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１および図２を参照して、まず実施の形態１における光モジュールに備えられるミラー駆動機構の構成について説明する。図１は、実施の形態１における光モジュールに備えられるミラー駆動機構を示す図である。図２は、図１に示すミラー駆動機構を線分ＩＩ−ＩＩで切断した場合の断面図である。

図１および図２を参照して、本実施の形態におけるミラー駆動機構１２０は、厚肉部１１２を含むベース部１１１と、厚肉部１１２よりも薄い薄肉部１１３と、を備える。ミラー駆動機構１２０は、板状である。図１に示すように板厚方向から平面的に見た場合に、ベース部１１１の外縁１１４は長方形形状となっている。図１中の矢印Ｄで示す方向であるベース部１１１の短手方向の長さとしては、例えば、４．５ｍｍが選択される。図１中の矢印Ｄで示す方向と直交する方向であるベース部１１１の長手方向の長さとしては、例えば、８ｍｍが選択される。厚肉部１１２は、環状に形成されている。なお、ベース部１１１の外縁１１４の角部には、面取りが施されていてもよい。厚肉部１１２は、ベース部１１１の外縁１１４を含むよう配置される。ベース部１１１には、板厚方向に貫通する貫通孔１１５が形成されている。ベース部１１１は、厚肉部１１２の内縁１１６が位置する領域から延びる一対の突出部１１７ａ，１１７ｂを含む。一対の突出部１１７ａ，１１７ｂの厚みは、厚肉部１１２の厚みよりも薄い。突出部１１７ａ，１１７ｂの板厚方向の一方の面１１８ａ，１１８ｂが、厚肉部１１２の板厚方向の一方の面１１９と連なるように形成されている（特に図２参照）。なお、図１において、厚肉部１１２と一対の突出部１１７ａ，１１７ｂのそれぞれとの境界を破線で示している。

薄肉部１１３は、ベース部１１１によって支持されている。具体的には、一対の突出部１１７ａ，１１７ｂから延出する一対の細い棒状の第二のヒンジ１２１ａ，１２１ｂによって支持されている。薄肉部１１３の外縁１２４の一部が、一対の第二のヒンジ１２１ａ，１２１ｂによって、一対の突出部１１７ａ，１１７ｂに連結され、支持されている。薄肉部１１３の厚みとしては、１０μｍ程度である。なお、薄肉部１１３に生じた熱は、一対の第二のヒンジ１２１ａ，１２１ｂおよび一対の突出部１１７ａ，１１７ｂを通って厚肉部１１２に伝わり、放熱される。

突出部１１７ａの面１１８ａには、一対のピエゾ素子１２２ａ，１２２ｂが配置されている。ピエゾ素子１２２ａ，１２２ｂは、矢印Ｄの方向に間隔をあけて配置されている。ピエゾ素子１２２ａ，１２２ｂは、板厚方向から平面的に見てそれぞれ矩形状である。同様に、突出部１１７ｂの面１１８ｂには、板厚方向から平面的に見てそれぞれ矩形状である一対のピエゾ素子１２３ａ，１２３ｂが矢印Ｄの方向に間隔をあけて配置されている。ピエゾ素子１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ逆位相の電圧を交互にかけ、ピエゾ素子１２３ａ，１２３ｂにもそれぞれ逆位相の電圧を交互にかけることにより、一点鎖線で示す一対の第二のヒンジ１２１ａ，１２１ｂを通る第二の軸１２５ｂを揺動軸として、薄肉部１１３を揺動させることができる。すなわち、薄肉部１１３を圧電現象により第二の軸を揺動軸として揺動させることができる。ベース部１１１は、薄肉部１１３を揺動可能に支持する支持部に相当する。ここで、薄肉部１１３の揺動については、例えば、非共振型で揺動させる。垂直方向となる薄肉部１１３の揺動の光学的振れ角は、例えば±１５°である。

薄肉部１１３は、ミラー１２６を含む。ミラー１２６は、ミラー駆動機構１２０の外部から入射された光を反射する。ミラー１２６は、円板状である。ミラー１２６の直径としては、例えば、１．２ｍｍが選択される。ミラー１２６のミラー面には、例えば、アルミニウムといった金属が蒸着されている。ミラー１２６は、一対の細い棒状の第一のヒンジ１２７ａ，１２７ｂによって薄肉部１１３に含まれる支持部１３４に連結されている。ミラー１２６は、一対の第一のヒンジ１２７ａ，１２７ｂにより支持部１３４に支持されている。一対の第一のヒンジ１２７ａ，１２７が配置される領域を除いてミラー１２６の外縁よりも外径側には、貫通孔１２８が形成されている。一対の第一のヒンジ１２７ａ，１２７ｂによって仕切られる貫通孔１２８の一方の半円弧状の外縁１２９ａに沿って、ピエゾ素子１３１ａが形成されている。また、一対の第一のヒンジ１２７ａ，１２７ｂによって仕切られる貫通孔１２８の他方の半円弧状の外縁１２９ｂに沿って、ピエゾ素子１３１ｂが形成されている。ピエゾ素子１３１ａ，１３１ｂはそれぞれ、薄肉部１１３の一方の面１３３上に配置されている。ピエゾ素子１３１ａ，１３１ｂにそれぞれ逆位相の電圧を交互にかけることにより、一対の第一のヒンジ１２７ａ，１２７ｂを通り、第二の軸に直交する第一の軸１２５ａを揺動軸として、ミラー１２６を揺動させることができる。第一の軸１２５ａは、一点鎖線で示されている。すなわち、ベース部１１１に対してミラー１２６を圧電現象により第一の軸を揺動軸として揺動させることができる。ここで、ミラー１２６の揺動については、共振型で揺動させる。すなわち、ミラー１２６の固有振動数に合わせて振動させる。共振モードを採用することにより、高速でミラー１２６を揺動させることが容易となる。また、このようにすることにより、水平方向となるミラー１２６の揺動の光学的振れ角を大きくすることができる。光学的振れ角は、例えば±４０°である。

次に、ミラー駆動機構１２０の製造方法について、簡単に説明する。まず、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を準備し、その上にシリコンを含む層であるシリコン酸化膜層等を形成する。その後、フォトレジスト層の形成、反応性イオンエッチング等により、所定の箇所にピエゾ素子等を形成し、上記したミラー駆動機構１２０を得る。

ミラー駆動機構１２０は、ダイパッド１３６を含む（特に図２参照）。ダイパッド１３６は、金属製である。好ましくは、ダイパッド１３６の材質は、銅、アルミニウムおよび金のうちの少なくとも一つを含む金属で構成されている。ダイパッド１３６は、厚肉部１１２のうち、面１１９に対して板厚方向の反対側に位置する面１３７上に配置される。本実施形態においては、ダイパッド１３６は、厚肉部１１２が形成されている領域において、面１３７を全て覆うようにして配置される。すなわち、ダイパッド１３６は、板厚方向から平面的に見た場合に、長方形状の外縁１４１と長方形状の内縁１４２とを含む。ダイパッド１３６は、例えば、上記した金属を面１３７上に蒸着することにより形成される。ミラー駆動機構１２０において、ダイパッド１３６は、後述するミラー駆動機構ベース６５に対向する領域に配置される。

次に、図３から図８を参照して実施の形態１におけるミラー駆動機構１２０を備える光モジュールの構成について説明する。図３は、ミラー駆動機構１２０を備える光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図４は、図３とは異なる視点から見た光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図５は、図３のキャップ４０を取り外した状態に対応する斜視図である。図６は、図４のキャップ４０を取り外した状態に対応する斜視図である。図７は、キャップ４０を断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ−Ｙ平面における概略図である。図８は、キャップ４０を断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ−Ｚ平面における概略図である。なお、図５〜図８においても、ミラー駆動機構１２０の図示を簡略化している。

併せて図３〜図８を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を取り囲み、光形成部２０を封止する保護部材２とを備える。保護部材２は、ベース体としての基部１０と、基部１０に対して溶接された蓋部であるキャップ４０と、を含む。つまり、光形成部２０は、保護部材２によりハーメチックシールされている。基部１０は、平板状の形状を有する。光形成部２０は、基部１０の一方の主面１０Ａ上に配置される。キャップ４０は、光形成部２０を覆うように基部１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置される。基部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ように、複数のリードピン５１が基部１０に設置されている。基部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、窓４２が形成されている。窓４２には、たとえば平行平板状のガラス部材が嵌め込まれている。本実施の形態において、保護部材２は、内部を気密状態とする気密部材である。これにより、光形成部２０に含まれる各部材が外部環境から有効に保護され、高い信頼性を確保することができる。

光形成部２０は、ベース部材４と、レーザダイオード８１，８２，８３と、レンズ９１，９２，９３と、受光素子としてのフォトダイオード９４と、フィルタ９７，９８，９９と、ビーム整形部としてのアパーチャ部材５５と、ミラー駆動機構１２０とを含む。すなわち、光形成部２０に含まれるミラー駆動機構１２０は、保護部材２により、レーザダイオード８１等と共にハーメチックシールされている。

ベース部材４は、電子温度調整モジュール３０と、レーザダイオードベース６０と、ミラー駆動機構ベース６５とを含む。電子温度調整モジュール３０は、上記した図５等に示す通り、吸熱板３１、放熱板３２および半導体柱３３を含む。放熱板３２が基部１０の一方の主面１０Ａに接触するように、電子温度調整モジュール３０は基部１０の一方の主面１０Ａに配置される。ミラー駆動機構ベース６５およびミラー駆動機構１２０は、アパーチャ部材５５から見て後述する第３フィルタ９９とは反対側に配置される。

基部１０とレーザダイオードベース６０およびミラー駆動機構ベース６５との間には、電子温度調整モジュール３０が配置されている。レーザダイオードベース６０の他方の主面６０Ｂが吸熱板３１に接触するように、吸熱板３１上にレーザダイオードベース６０が配置される。放熱板３２は、基部１０の一方の主面１０Ａに接触して配置される。電子温度調整モジュール３０は、電子冷却モジュールであるペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。本実施の形態では、電子温度調整モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するレーザダイオードベース６０の熱が基部１０へと移動し、レーザダイオードベース６０が冷却される。ここで、電子温度調整モジュール３０は、例えば後述するチップ搭載領域６２上に配置されたサーミスタ１００により検出された温度情報に基づいて温度制御を行う。その結果、レーザダイオード８１，８２，８３の温度が適切な温度範囲に調整される。

吸熱板３１に接触するように、吸熱板３１上にミラー駆動機構ベース６５が配置される。ミラー駆動機構ベース６５は、三角柱状（直三角柱）の形状を有する。ミラー駆動機構ベース６５は、金属製である。三角柱の一の側面において吸熱板３１に接触するように、ミラー駆動機構ベース６５は吸熱板３１上に配置される。特に図２を併せて参照して、ミラー駆動機構ベース６５の他の側面１３８上に、ミラー１２６を含むミラー駆動機構１２０が配置される。ミラー駆動機構１２０とミラー駆動機構ベース６５とは、金属を含有する接着剤１４０により接合されている。具体的には、ミラー駆動機構ベース６５に対向する領域に配置されるダイパッド１３６の表面１３９とミラー駆動機構ベース６５の側面１３８とが、金属を含有する接着剤１４０によって接合されている。金属を含有する接着剤１４０としては、例えば、銀ペーストが採用される。このようにして、ミラー駆動機構１２０は、ミラー駆動機構ベース６５により支持されている。ミラー駆動機構１２０は、ミラー駆動機構ベース６５を介して、電子温度調整モジュール３０により温度が調整される。

レーザダイオードベース６０は、板状の形状を有する。レーザダイオードベース６０は、平面的に見て長方形形状（正方形形状）を有する一方の主面６０Ａを有している。レーザダイオードベース６０の一方の主面６０Ａは、レンズ搭載領域６１と、チップ搭載領域６２と、フィルタ搭載領域６３とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一の辺を含む領域に、当該一の辺に沿って形成されている。レンズ搭載領域６１は、チップ搭載領域６２に隣接し、かつチップ搭載領域６２に沿って配置されている。フィルタ搭載領域６３は、一方の主面６０Ａの上記一の辺と向かい合う他の辺を含む領域に、当該他の辺に沿って配置されている。チップ搭載領域６２、レンズ搭載領域６１およびフィルタ搭載領域６３は、互いに平行である。

レンズ搭載領域６１におけるレーザダイオードベース６０の厚みと、フィルタ搭載領域６３におけるレーザダイオードベース６０の厚みとは、等しい。レンズ搭載領域６１とフィルタ搭載領域６３とは同一平面に含まれる。チップ搭載領域６２におけるレーザダイオードベース６０の厚みは、レンズ搭載領域６１およびフィルタ搭載領域６３に比べて大きい。その結果、レンズ搭載領域６１およびフィルタ搭載領域６３に比べて、チップ搭載領域６２の高さ（レンズ搭載領域６１を基準とした高さ、すなわちレンズ搭載領域６１に垂直な方向における高さ）が高くなっている。

チップ搭載領域６２上には、平板状の第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が、一方の主面６０Ａの上記一の辺に沿って並べて配置されている。第１サブマウント７１と第３サブマウント７３とに挟まれるように、第２サブマウント７２が配置されている。第１サブマウント７１上に、第１レーザダイオードとしての赤色レーザダイオード８１が配置されている。第２サブマウント７２上に、第２レーザダイオードとしての緑色レーザダイオード８２が配置されている。第３サブマウント７３上に、第３レーザダイオード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（一方の主面６０Ａのレンズ搭載領域６１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。なお、チップ搭載領域６２上において、第１サブマウント７１からＸ方向に間隔をあけて、レーザダイオードベース６０の温度を検出するサーミスタ１００が配置されている。

レンズ搭載領域６１上には、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、それぞれ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。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（ある投影面におけるビーム形状を所望の形状に整形する）。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。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から出射される光がコリメート光に変換される。

フィルタ搭載領域６３上には、第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９が配置される。赤色レーザダイオード８１と第１レンズ９１とを結ぶ直線上に、第１フィルタ９７が配置される。緑色レーザダイオード８２と第２レンズ９２とを結ぶ直線上に、第２フィルタ９８が配置される。青色レーザダイオード８３と第３レンズ９３とを結ぶ直線上に、第３フィルタ９９が配置される。第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９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、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９は、たとえば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、赤色の光を反射する。第２フィルタ９８は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第３フィルタ９９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、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９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、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９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。

アパーチャ部材５５は、吸熱板３１上に配置される。アパーチャ部材５５は、第３フィルタ９９から見て第２フィルタ９８とは反対側に配置される。アパーチャ部材５５は、平板状の形状を有する。アパーチャ部材５５は、アパーチャ部材５５を厚み方向に貫通する貫通孔５５Ａを有する。本実施の形態において、貫通孔５５Ａの延在方向に垂直な断面における形状は円形である。貫通孔５５Ａが、第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９において合波された光の光路に対応する領域に位置するように、アパーチャ部材５５は配置される。貫通孔５５Ａは、第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９において合波された光の光路に沿って延在する。レーザダイオード８１，８２，８３から出射された光の、光の進行方向に垂直な断面における形状は楕円形である。光の進行方向に垂直な断面において、フィルタ９７，９８，９９にて合波された光の長径よりも貫通孔５５Ａの直径が小さく、かつ貫通孔５５Ａの中心軸と合波された光の光軸が一致するように、アパーチャ部材５５は配置される。その結果、フィルタ９７，９８，９９にて合波された光の進行方向に垂直な断面における形状は、アパーチャ部材５５の貫通孔５５Ａの内径より小さな形状に整形される。

図７を参照して、赤色レーザダイオード８１、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａおよび第１フィルタ９７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（Ｙ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レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第２フィルタ９８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レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第３フィルタ９９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。

赤色レーザダイオード８１の出射方向、緑色レーザダイオード８２の出射方向および青色レーザダイオード８３の出射方向は、互いに平行である。第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９の主面は、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の出射方向（Ｙ軸方向）に対して４５°傾斜している。

フォトダイオード９４は、レーザダイオードベース６０の一方の主面６０Ａ上に配置されている。フォトダイオード９４は、受光部９４Ａを含む。青色レーザダイオード８３、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａ、第３フィルタ９９およびフォトダイオード９４の受光部９４Ａ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。本実施の形態において、第３フィルタ９９は、赤色および緑色の光の大部分を透過するものの、一部を反射する。第３フィルタ９９は、青色の光の大部分を反射するものの、一部を透過する。

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７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は赤色の光を反射するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_４に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。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_４に沿ってさらに進行し、第３フィルタ９９に入射する。第３フィルタ９９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_４に沿ってさらに進行し、アパーチャ部材５５に到達する。アパーチャ部材５５に到達した光は、アパーチャ部材５５により整形され、光路Ｌ_４に沿ってさらに進行し、ミラー１２６に到達する。

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_２に沿って進行する。この緑色の光は、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_２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_４に沿ってさらに進行し、第３フィルタ９９に入射する。第３フィルタ９９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_４に沿ってさらに進行し、アパーチャ部材５５に到達する。アパーチャ部材５５に到達した緑色の光は、アパーチャ部材５５により整形され、光路Ｌ_４に沿ってさらに進行し、ミラー１２６に到達する。

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_３に沿って進行する。この青色の光は、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_３に沿って進行し、第３フィルタ９９に入射する。

第３フィルタ９９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_４に沿ってさらに進行し、アパーチャ部材５５に到達する。アパーチャ部材５５に到達した青色の光は、アパーチャ部材５５により整形され、光路Ｌ_４に沿ってさらに進行し、ミラー１２６に到達する。

このようにして、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光（合波光）が光路Ｌ_４に沿ってミラー１２６へと到達する。そして、図８を参照して、ミラー１２６が駆動されることにより合波光が走査され、光路Ｌ_１０に沿って窓４２を通ってキャップ４０の外部へと出射する合波光により文字、図形などが描画される。

上述のように、光モジュール１は、合波光を走査するミラー駆動機構１２０を備えている。ミラー駆動機構１２０は、ミラー駆動機構ベース６５に対向する領域に配置される金属製のダイパッド１３６を含む。ダイパッド１３６とミラー駆動機構ベース６５とが接合されることにより、ミラー駆動機構１２０がミラー駆動機構ベース６５に対して支持されている。よって、金属製のダイパッド１３６を通じてミラー駆動機構１２０の熱をミラー駆動機構ベース６５側へ伝えやすくすることができる。このような光モジュール１は、ミラー１２６の温度を所望の範囲に調整することが容易となる。したがって、本願の光モジュール１によれば、光を走査する動作の安定性に優れた光モジュール１を提供することができる。

特に、例えば、光モジュール１が自動車に搭載される場合等、−４５℃〜９５℃といった広い温度範囲で使用される場合がある。このような場合においても、本実施形態においては、ミラー駆動機構ベース６５を介して、ミラー駆動機構１２０の温度を電子温度調整モジュール３０により適切に調整することが容易となり、光を走査する動作を安定させることができる。

本実施の形態においては、ダイパッド１３６の材質は、銅、アルミニウムおよび金のうちの少なくとも一つを含む。銅、アルミニウムおよび金は、いずれも熱伝導率が比較的高い。よって、ダイパッド１３６の材質としてこのような金属を用いることにより、ミラー駆動機構１２０の熱を効率的にミラー駆動機構ベース６５側へ伝えることができ、光を走査する動作をより安定させることができる。

本実施の形態において、ミラー駆動機構１２０とミラー駆動機構ベース６５とは、金属を含有する接着剤１４０により接合されているため、ミラー駆動機構１２０とミラー駆動機構ベース６５とを接合する部分においても、熱伝導を良くすることができる。よって、ミラー駆動機構１２０の熱をミラー駆動機構ベース６５側へ効率的に伝えることができ、光を走査する動作をより安定させることができる。

本実施の形態においては、光モジュール１は、ミラー駆動機構ベース６５と接触して配置され、ミラー駆動機構１２０の温度を調整する電子温度調整モジュール３０を備える。したがって、ミラー駆動機構ベース６５を介して、ミラー駆動機構ベース６５によって支持されるミラー駆動機構１２０の温度を所望の範囲に調整することが容易となる。したがって、光を走査する動作を安定させることが容易となる。

なお、第３フィルタ９９に到達した赤色および緑色の光の一部は、第３フィルタ９９において反射され、光路Ｌ_５およびＬ_６に沿って進行してフォトダイオード９４の受光部９４Ａへと入射する。また、第３フィルタ９９に到達した青色の光の一部は、第３フィルタ９９を透過し、光路Ｌ_６に沿って進行してフォトダイオード９４の受光部９４Ａへと入射する。そして、フォトダイオード９４において受光された赤色、緑色および青色の光の強度の情報に基づいて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に流れる電流値が調整される。すなわち、本実施の形態においては、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は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動により制御することができる。このようにすることにより、レーザダイオード８１，８２，８３の厳密な制御を行うことができる。すなわち、フォトダイオード９４により受光される光の出力に基づいて、レーザダイオード８１，８２，８３の出力を適切に調整することができる。

上記光モジュール１では、レーザダイオード８１，８２，８３から出射された光の進行方向に垂直な断面における形状を整形するビーム整形部としてのアパーチャ部材５５を備えるため、所望の形状に整形した光をミラー１２６によって反射させることができる。

上記光モジュール１では、レーザダイオード８１，８２，８３から出射される光のスポットサイズを変換するレンズ９１，９２，９３を備えるため、所望のスポットサイズを有する光を光モジュール１から出射することができる。

上記光モジュール１では、レーザダイオード８１，８２，８３、ミラー駆動機構１２０およびミラー駆動機構ベース６５を封止する保護部材２を備える。したがって、光モジュール１を構成するレーザダイオード８１，８２，８３、ミラー駆動機構１２０およびミラー駆動機構ベース６５を外部環境から有効に保護することができ、高い信頼性を確保することができる。したがって、光を走査する動作をさらに安定させることができる。

上記光モジュール１では、複数のレーザダイオード８１，８２，８３を備え、複数のレーザダイオード８１，８２，８３から出射される光を合波するフィルタ９８，９９を備えるため、複数のレーザダイオード８１，８２，８３から出射された光を合波した光を光モジュール１から出射することができる。

上記光モジュール１では、複数のレーザダイオード８１，８２，８３は、赤色の光を出射する赤色レーザダイオード８１と、緑色の光を出射する緑色レーザダイオード８２と、青色の光を出射する青色レーザダイオード８３とを含むため、これらの光を合波して、所望の色の光を形成することができる。

光モジュール１においては、ビーム整形部としてアパーチャ部材５５が採用されている。ビーム整形部としては、レンズ、プリズムなどを採用することもできるが、ビーム整形部としてアパーチャ部材５５を採用することにより、光モジュール１の製造コストを抑制することができる。

光モジュール１において、ミラー１２６の外径は、アパーチャ部材５５により整形された光のビーム径（光の進行方向に垂直な断面における光の直径）以上としてもよい。これにより、ミラー駆動機構１２０に到達したにもかかわらずミラー１２６において走査されない光が、ミラー１２６以外の場所で反射し、迷光の原因となることを抑制することができる。

（他の実施の形態）
上記の実施の形態において、光モジュール１の光形成部２０は、受光素子であるフォトダイオード９４を含むことしたが、これに限らず、フォトダイオード９４を含まない構成とし、ＡＰＣ駆動に代えて所望の光の強度に基づいてレーザダイオードを流れる電流値を決定するＡＣＣ（Ａｕｔｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動を採用してもよい。このようにすることにより、フォトダイオード９４を省略することができ、光モジュール１の製造コストを低減することができる。なお、温度の変化によってレーザダイオードに流れる電流とレーザダイオードから出射される光の強度との関係が変化すると、光の強度を適切に制御することが難しくなるという欠点を有する。この欠点は、本願の光モジュール１においては、第二の電子温度調整モジュール３４によりレーザダイオードの温度調整を行うことにより補うことができる。

上記実施の形態においては、３個のレーザダイオードからの光が合波される場合について説明したが、レーザダイオードは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、第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９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、上記の実施の形態においては、レーザダイオードは複数備えられる場合について説明したが、これに限らず、レーザダイオードを１つだけ備える構成としてもよい。この場合、フィルタは不要であり、必要に応じて光モジュール１の外部で他の色の光を出射するレーザダイオードの光と合波される。

なお、上記の実施の形態においては、ダイパッド１３６は、厚肉部１１２の面１３７を覆うように配置されることとしたが、これに限らず、面１３７の一部においてダイパッド１３６に覆われていない領域があってもよい。また、板厚方向から平面的に見た場合に、ベース部１１１の内縁１１６よりも内側にダイパッド１３６が配置されていてもよい。また、ダイパッド１３６とミラー駆動機構ベース６５とを接合する接着剤として銀ペーストを用いることとしたが、他の金属を含有する接着剤を用いることとしてもよい。

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。

本願の光モジュールは、光を走査する動作の安定性に優れた光モジュールに、特に有利に適用され得る。

１ 光モジュール
２ 保護部材
４ ベース部材
１０ 基部
１０Ａ，１０Ｂ 主面
２０ 光形成部
３０ 電子温度調整モジュール
３１ 吸熱板
３２ 放熱板
３３ 半導体柱
４０ キャップ
４２ 窓
５１ リードピン
５５ アパーチャ部材
５５Ａ 貫通孔
６０ レーザダイオードベース
６０Ａ，６０Ｂ 主面
６１ レンズ搭載領域
６２ チップ搭載領域
６３ フィルタ搭載領域
６５ ミラー駆動機構ベース
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
８１ 赤色レーザダイオード
８２ 緑色レーザダイオード
８３ 青色レーザダイオード
９１ 第１レンズ
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ レンズ部
９２ 第２レンズ
９３ 第３レンズ
９４ フォトダイオード
９４Ａ 受光部
９７ 第１フィルタ
９８ 第２フィルタ
９９ 第３フィルタ
１００ サーミスタ
１１１ ベース部
１１２ 厚肉部
１１３ 薄肉部
１１４，１２４，１２９ａ，１２９ｂ，１４１ 外縁
１１５，１２８ 貫通孔
１１６，１４２ 内縁
１１７ａ，１１７ｂ 突出部
１１８ａ，１１８ｂ，１１９，１３３，１３７，１３８，１３９ 面
１２０ ミラー駆動機構
１２１ａ，１２１ｂ 第二のヒンジ
１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂ，１３１ａ，１３１ｂ ピエゾ素子
１２５ａ，１２５ｂ 軸
１２６ ミラー
１２７ａ，１２７ｂ 第一のヒンジ
１３４ 支持部
１３６ ダイパッド
１４０ 接着剤

Claims (10)

1. レーザダイオードと、
   厚肉部を含むベース部と、前記ベース部に対して第一の軸を揺動軸として共振により揺動可能であって前記レーザダイオードから出射される光を反射するミラーを含み、前記ベース部に支持され、前記厚肉部よりも薄い薄肉部と、を含むミラー駆動機構と、
   前記ミラー駆動機構を支持する金属製のミラー駆動機構ベースと、を備え、
   前記ミラー駆動機構は、前記ミラー駆動機構ベースに対向する領域に配置される金属製のダイパッドを含み、
   前記ダイパッドと前記ミラー駆動機構ベースとが接合されることにより、前記ミラー駆動機構が前記ミラー駆動機構ベースに対して支持されている、光モジュール。
2. 前記ダイパッドの材質は、銅、アルミニウムおよび金のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記ミラー駆動機構と前記ミラー駆動機構ベースとは、金属を含有する接着剤により接合されている、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記ミラー駆動機構ベースと接触して配置され、前記ミラー駆動機構の温度を調整する電子温度調整モジュールをさらに備える、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. 前記レーザダイオードから出射された光の進行方向に垂直な断面における形状を整形するビーム整形部を、さらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
6. 前記レーザダイオードから出射される光を受光する受光素子を、さらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 前記レーザダイオードから出射される光のスポットサイズを変換するレンズを、さらに備える、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. 前記レーザダイオード、前記ミラー駆動機構および前記ミラー駆動機構ベースを封止する保護部材を、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。
9. 複数の前記レーザダイオードを備え、
   前記複数のレーザダイオードから出射される光を合波するフィルタを、さらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光モジュール。
10. 前記複数のレーザダイオードは、
    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９に記載の光モジュール。

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