JP6996567B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本開示は、光モジュールに関する。本出願は、２０１７年１０月５日出願の日本出願２０１７‐１９５３０４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

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

本開示の光モジュールは、光を発生するように構成された発光部と、前記発光部が発生した前記光を反射するように構成されたミラー機構と、前記ミラー機構が反射した光を走査するように構成された走査部と、を備える。前記発光部は、複数の半導体発光素子と前記複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタとを含む光形成部と、前記光形成部を取り囲むように配置された保護部材と、を有する。前記ミラー機構は、前記保護部材の外部に前記保護部材と一体に設けられ、前記走査部は、前記保護部材によって取り囲まれた領域に設けられている。

図１は、実施の形態１における光モジュールの構造を示す第１の概略斜視図である。 図２は、実施の形態１における光モジュールの構造を示す第２の概略斜視図である。 図３は、図１のキャップを取り外した状態における概略斜視図である。 図４は、図２のキャップを取り外した状態における概略斜視図である。 図５は、実施の形態１における光モジュールの構造を示す第１の概略図である。 図６は、実施の形態１における光モジュールの構造を示す第２の概略図である。 図７は、実施の形態２における光モジュールの構造を示す第１の概略斜視図である。 図８は、実施の形態２における光モジュールの構造を示す第２の概略斜視図である。 図９は、図７のキャップを取り外した状態における概略斜視図である。 図１０は、図８のキャップを取り外した状態における概略斜視図である。 図１１は、実施の形態２における光モジュールの構造を示す第１の概略図である。 図１２は、実施の形態２における光モジュールの構造を示す第２の概略図である。

従来の光モジュールにおいては、耐久性向上の観点から、半導体発光素子からの光を合波するための光学部品や走査部などを、保護部材の内部に配置することが好ましい。しかし、このような構造を採用した場合、保護部材内に光路を適切に形成するためには（たとえば保護部材内で光を反射させる際の光の入射角および反射角をある程度小さくするためには）、光モジュールが大型化するという問題が生じる。

［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。本開示の光モジュールは、光を発生するように構成された発光部と、発光部が発生した光を反射するように構成されたミラー機構と、ミラー機構が反射した光を走査するように構成された走査部と、を備える。発光部は、複数の半導体発光素子と複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタとを含む光形成部と、前記光形成部を取り囲むように配置された保護部材と、を有する。ミラー機構は、保護部材の外部に前記保護部材と一体に設けられ、走査部は、保護部材によって取り囲まれた領域に設けられている。

本開示の光モジュールの発光部では、複数の半導体発光素子からの光がフィルタにおいて合波される。これにより、複数の半導体発光素子からの光を合波して走査部へと到達させることができる。走査部は、保護部材の内部に配置され、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。このように、半導体発光素子やフィルタだけでなく、走査部をも保護部材により保護することにより、光モジュールの耐久性を向上させることができる。そして、本開示の光モジュールにおいては、発光部からの光を反射して走査部に到達させるミラー機構が、保護部材の外部に、保護部材と一体に配置される。このようなミラー機構の配置により、発光部から走査部への光路を確保するための部品同士を近づけて配置することが容易となり、光モジュールの大型化を抑制することができる。その結果、本開示の光モジュールによれば、大型化を抑制しつつ、耐久性に優れた光モジュールを提供することができる。なお、フィルタとしては、たとえば波長選択性フィルタ、偏波合成フィルタなどを採用することができる。

上記光モジュールにおいて、上記光形成部は、複数の半導体発光素子のそれぞれに対応して設けられた複数の貫通孔を有する部材（以降、遮光部材とも記載する）を含み、複数の貫通孔のそれぞれは複数の半導体発光素子それぞれからの光のみが通過するように構成されていてもよい。このようにすることにより、半導体発光素子が設置される側からの迷光を遮断することができる。特に、走査部が保護部材の内部に配置される場合、半導体発光素子が設置される側からの迷光が走査部に到達することを有効に抑制することができる。

上記光モジュールは、上記光形成部において複数の半導体発光素子が搭載される面である搭載面に垂直な方向において、搭載面とは異なる高さに走査部を保持する走査部保持部材をさらに備えていてもよい。このようにすることにより、半導体発光素子が配置される領域からの迷光が走査部に到達することを有効に抑制することができる。

上記光モジュールにおいて、上記ミラー機構は、発光部が発生した光を反射するミラーと、保護部材に設置され、ミラーを保持するミラー保持部と、を含んでいてもよい。保護部材に設置されたミラー保持部によりミラーを保持することにより、ミラー機構の設置によって光モジュールが大型化することを抑制することができる。

上記光モジュールにおいて、保護部材には、発光部からミラー機構に向かう光が出射する第１の窓と、ミラー機構によって反射され走査部に向かう光が入射する第２の窓と、が設けられていてもよい。このようにすることにより、光モジュールの大型化を抑制しつつ、発光部からの光を走査部に到達させることが容易となる。

上記光モジュールにおいて、走査部からの光は、上記第２の窓を通って保護部材の外部へと出射してもよい。このように、ミラー機構から走査部に向かう光が入射する第２の窓を走査部からの光が出射する経路として利用することにより、部品点数を低減することができる。

上記光モジュールにおいて、保護部材は、内部を気密状態とする気密部材であってもよい。すなわち、保護部材の内部は保護部材によってハーメチックシールされていてもよい。このようにすることにより、保護部材の内部に配置される部品の劣化を有効に抑制することができる。

上記光モジュールにおいて、上記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する第１半導体発光素子、緑色の光を出射する第２半導体発光素子および青色の光を出射する第３半導体発光素子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。

上記光モジュールにおいて、上記複数の半導体発光素子はそれおぞれがレーザダイオードであってもよい。このようにすることにより、波長のばらつきの少ない出射光を得ることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示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）
まず、図１～図６を参照して実施の形態１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の構造を示す第１の概略斜視図である。図２は、図１とは異なる視点から見た光モジュールの構造を示す第２の概略斜視図である。図３は、図１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４は、図２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５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平面における第１の概略図である。図６は、キャップ４０およびミラー保持部１１５を断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ－Ｚ平面における第２の概略図である。

図１～図４を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、平板状の形状を有する基部１０と、基部１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、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キャップ４０と、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複数のリードピン５１とを備えている。基部１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、基部１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。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（あるいは除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、第１の窓４１と、第２の窓４２とが形成されている。第１の窓４１および第２の窓４２には、それぞれたとえば平板状のガラス部材（不図示）が嵌め込まれている。基部１０およびキャップ４０は、保護部材２を構成する。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。この保護部材２および光形成部２０は、発光部３を構成する。

図３～図６を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材であるベース板６０を含む。ベース板６０は、平面的に見て長方形形状を有する一方の主面６０Ａを有している。ベース板６０の一方の主面６０Ａは、ベース領域６１と、チップ搭載領域６２と、レンズ搭載領域６３と、フィルタ搭載領域６４とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一方の短辺を含む領域に、当該一方の短辺に沿って形成されている。レンズ搭載領域６３は、チップ搭載領域６２に隣接し、かつチップ搭載領域６２に沿って形成されている。フィルタ搭載領域６４は、一方の主面６０Ａの他方の短辺を含む領域に、当該他方の短辺に沿って形成されている。レンズ搭載領域６３とフィルタ搭載領域６４とに挟まれる領域が、ベース領域６１となっている。ベース領域６１、チップ搭載領域６２、レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４は、互いに平行である。

レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４におけるベース板６０の厚みは、ベース領域６１に比べて大きくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４の高さ（ベース領域６１を基準とした高さ、すなわちベース領域６１に垂直な方向における高さ）が高くなっている。また、チップ搭載領域６２におけるベース板６０の厚みは、レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４に比べてさらに大きくなっている。その結果、レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４に比べて、チップ搭載領域６２の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の上記一方の短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半導体発光素子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半導体発光素子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半導体発光素子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のベース領域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。

レンズ搭載領域６３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、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。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６４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、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。

フィルタ搭載領域６４上には、平板状の第１支持板６６、第２支持板６７および第３支持板６８が、一方の主面６０Ａの上記他方の短辺に沿って並べて配置されている。そして、第１支持板６６、第２支持板６７および第３支持板６８の表面６６Ａ，６７Ａ，６８Ａ上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６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からの光の出射方向の延長線上に設置される。本実施の形態においては、全ての半導体発光素子のそれぞれに対応して受光素子が配置される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色、緑色および青色の光を受光可能なフォトダイオードである。

フィルタ搭載領域６４上において第１フィルタ９７、第２フィルタ９８および第３フィルタ９９が配置される領域と第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６が配置される領域との間には、第４フィルタ７４、第５フィルタ７５および第６フィルタ７６が配置される。第１フィルタ９７と第１フォトダイオード９４との間に、第４フィルタ７４が配置される。第２フィルタ９８と第２フォトダイオード９５との間に、第５フィルタ７５が配置される。第３フィルタ９９と第３フォトダイオード９６との間に、第６フィルタ７６が配置される。第４フィルタ７４は、赤色レーザダイオード８１から出射される波長の赤色の光を透過し、他の波長の光を反射する。第５フィルタ７５は、緑色レーザダイオード８２から出射される波長の緑色の光を透過し、他の波長の光を反射する。第６フィルタ７６は、青色レーザダイオード８３から出射される波長の青色の光を透過し、他の波長の光を反射する。

一方の主面６０Ａの上記他方の短辺に沿う方向において、フィルタ搭載領域６４の第１フィルタ９７が搭載される側とは反対側の端部には、一方の主面６０Ａの長辺方向に平行であって、フィルタ搭載領域６４に対して傾斜する第１ミラー搭載領域６５が形成されている。第１ミラー搭載領域６５は、たとえばフィルタ搭載領域６４に対して４５°だけ傾斜している。そして、第１ミラー搭載領域６５上に、第１ミラー６９が搭載されている。
ベース領域６１に垂直な方向から平面的に見て、第１ミラー６９は、第１の窓４１に重なるように配置されている。

ベース領域６１のレンズ搭載領域６３との境界に沿うように、平板状の壁部材である第１遮光部材５９が配置されている。第１遮光部材５９には、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のそれぞれに対応して配置され、第１遮光部材５９を厚み方向に貫通する第１貫通孔５９Ａ、第２貫通孔５９Ｂおよび第３貫通孔５９Ｃが形成されている。赤色レーザダイオード８１からの光は、第１貫通孔５９Ａを通過する。緑色レーザダイオード８２からの光は、第２貫通孔５９Ｂを通過する。青色レーザダイオード８３からの光は、第３貫通孔５９Ｃを通過する。

ベース領域６１のフィルタ搭載領域６４との境界に沿うように、平板状の壁部材である第２遮光部材５８が配置されている。第２遮光部材５８には、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のそれぞれに対応して配置され、第２遮光部材５８を厚み方向に貫通する第４貫通孔５８Ａ、第５貫通孔５８Ｂおよび第６貫通孔５８Ｃが形成されている。赤色レーザダイオード８１からの光は、第４貫通孔５８Ａを通過する。緑色レーザダイオード８２からの光は、第５貫通孔５８Ｂを通過する。青色レーザダイオード８３からの光は、第６貫通孔５８Ｃを通過する。

ベース領域６１上には、さらに発光部３からの光を走査する走査部１２０（光スキャナ）が配置されている。走査部１２０は、内部に配置された駆動機構（図示しない）により駆動される走査ミラー１２１を含む。駆動機構としては、たとえばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を採用することができる。
走査部１２０は、発光部３と一体に配置される。走査部１２０は、保護部材２である基部１０およびキャップ４０に取り囲まれる領域の内部に配置される。

図５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、第１遮光部材５９の第１貫通孔５９Ａ、第２遮光部材５８の第４貫通孔５８Ａ、第１フィルタ９７、第４フィルタ７４および第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａ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（Ｘ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、第１遮光部材５９の第２貫通孔５９Ｂ、第２遮光部材５８の第５貫通孔５８Ｂ、第２フィルタ９８、第５フィルタ７５および第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａ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（Ｘ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、第１遮光部材５９の第３貫通孔５９Ｃ、第２遮光部材５８の第６貫通孔５８Ｃ、第３フィルタ９９、第６フィルタ７６および第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａ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（Ｘ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（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。

基部１０と光形成部２０との間には、電子冷却モジュール３０が配置されている。電子冷却モジュール３０は、吸熱板３１と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板３１と放熱板３２との間に並べて配置される半導体柱３３とを含む。吸熱板３１および放熱板３２は、たとえばアルミナからなっている。吸熱板３１がベース板６０の他方の主面６０Ｂに接触して配置される。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。本実施の形態において、電子冷却モジュール３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、電子冷却モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱が基部１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。その結果、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の温度上昇が抑制される。これにより、たとえば自動車に搭載される場合など、温度が高くなる環境下においても光モジュール１を使用することが可能となる。また、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の温度を適正な範囲に維持することで、所望の色の光を精度よく形成することが可能となる。

図１、図２および図６を参照して、キャップ４０上には、径方向中央部に貫通孔が形成された環状（円環状）の形状を有する第１支持部材１１１が配置されている。第１支持部材１１１は、平面的に見て、貫通孔が第１の窓４１に重なるように配置される。第１支持部材１１１上には、中空筒状（中空円筒状）の形状を有する第２支持部材１１２が配置されている。第２支持部材１１２の側壁には、当該側壁を厚み方向に貫通する貫通孔１１２Ａが形成されている。第２支持部材１１２の軸方向一方の端面側において、第２支持部材１１２は第１支持部材１１１に接続されている。第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とは、互いの中心軸が一致するように配置されている。第２支持部材１１２の軸方向他方の端面側は、第３支持部材１１３により閉塞されている。第３支持部材１１３の一部が第２支持部材１１２により取り囲まれる空間内に進入するように、第３支持部材１１３は配置されている。そして、第３支持部材１１３の第２支持部材１１２により取り囲まれる空間内に進入する部分に、支持面が形成されている。この支持面上に、第２ミラー１１４が設置されている。第１支持部材１１１、第２支持部材１１２および第３支持部材１１３は、保護部材２を構成するキャップ４０に設置され、第２ミラー１１４を保持するミラー保持部１１５である。

第２ミラー１１４は、発光部３からの（第１ミラー６９からの）光を走査部１２０の走査ミラー１２１に到達するように反射する。第２ミラー１１４の調心は、主面６０Ａに沿う方向（Ｘ－Ｙ方向）における調心を第１支持部材１１１により、主面６０Ａに垂直な方向（Ｚ方向）における調心を第２支持部材１１２により、主面６０Ａに沿う面内での回転方向（Ｘ－Ｙ面内での回転方向）における調心を第３支持部材１１３により、それぞれ行うことができる。具体的には、たとえば第１支持部材１１１、第２支持部材１１２および第３支持部材１１３を、紫外線硬化性樹脂（ＵＶ樹脂）を用いて仮固定し、調心完了後にＵＶ樹脂に紫外線を照射して硬化させることによりこれらを最終的に固定することができる。この最終的な固定は、ＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザを用いた溶接により実施してもよい。このように、予め調心を実施しておくことにより、光モジュール１の設置が容易となる。第１支持部材１１１、第２支持部材１１２、第３支持部材１１３および第２ミラー１１４は、ミラー機構１１０を構成する。ミラー機構１１０は、保護部材２を構成するキャップ４０と一体に配置され、発光部３が発生した光を反射して走査部１２０に到達させる。ミラー機構１１０は、保護部材２の外部に配置されている。ミラー機構１１０は、保護部材２を構成するキャップ４０の外壁面に設置されている。

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５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遮光部材５９の第１貫通孔５９Ａおよび第２遮光部材５８の第４貫通孔５８Ａを通過した後、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、第１ミラー６９に到達する。図５および図６を参照して、第１ミラー６９に到達した赤色の光は第１ミラー６９において反射され、光路Ｌ_８に沿って第１の窓４１を通ってキャップ４０の外部へと出射する。

図５を参照して、第１フィルタ９７に入射した赤色の光の一部は、第１フィルタ９７を透過し、光路Ｌ_５に沿って進行し、第４フィルタ７４に入射する。第４フィルタ７４は赤色の光を透過するため、赤色の光は光路Ｌ_５に沿ってさらに進行し、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａに入射する。これにより赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて赤色の光の強度が調整される。

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１遮光部材５９の第２貫通孔５９Ｂおよび第２遮光部材５８の第５貫通孔５８Ｂを通過した後、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に合流する。その結果、緑色の光は赤色の光と合波され、光路Ｌ_４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、第１ミラー６９に到達する。図５および図６を参照して、第１ミラー６９に到達した緑色の光は第１ミラー６９において反射され、光路Ｌ_８に沿って第１の窓４１を通ってキャップ４０の外部へと出射する。

図５を参照して、第２フィルタ９８に入射した緑色の光の一部は、第２フィルタ９８を透過し、光路Ｌ_６に沿って進行し、第５フィルタ７５に入射する。第５フィルタ７５は緑色の光を透過するため、緑色の光は光路Ｌ_６に沿ってさらに進行し、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａに入射する。これにより緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて緑色の光の強度が調整される。

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１遮光部材５９の第３貫通孔５９Ｃおよび第２遮光部材５８の第６貫通孔５８Ｃを通過した後、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に合流する。その結果、青色の光は赤色の光および緑色の光と合波され、光路Ｌ_４に沿って進行し、第１ミラー６９に到達する。図５および図６を参照して、第１ミラー６９に到達した青色の光は第１ミラー６９において反射され、光路Ｌ_８に沿って第１の窓４１を通ってキャップ４０の外部へと出射する。

図５を参照して、第３フィルタ９９に入射した青色の光の一部は、第３フィルタ９９を透過し、光路Ｌ_７に沿って進行し、第６フィルタ７６に入射する。第６フィルタ７６は青色の光を透過するため、青色の光は光路Ｌ_７に沿ってさらに進行し、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａに入射する。これにより青色レーザダイオード８３から出射された青色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色の光の強度が調整される。

このようにして、キャップ４０の第１の窓４１から、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_８に沿って出射する。第１の窓４１から出射した合波光は、第２ミラー１１４において反射され、光路Ｌ_９に沿って進行し、第２支持部材１１２の貫通孔１１２Ａおよび第２の窓４２を通って走査部１２０の走査ミラー１２１へと到達する。そして、走査ミラー１２１が駆動機構（図示しない）により駆動されることにより合波光が走査され、光路Ｌ_１０に沿って第２の窓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。

ここで、本実施の形態における光モジュール１では、走査部１２０が発光部３と一体に、予め調心（光軸調整）された状態で設けられている。そのため、発光装置と走査装置とをそれぞれ設置し、その後に光軸調整等を行う場合に比べて、設置が容易となっている。
その結果、本実施の形態の光モジュールは、描画を可能としつつ、設置の容易な光モジュールとなっている。

光モジュール１において、第１ミラー６９の外径は、走査部１２０の走査ミラー１２１が走査可能な合波光のビーム径に一致するように設定されていることが好ましい。これにより、走査部１２０に到達したにもかかわらず走査ミラー１２１において走査されない光が、走査ミラー１２１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。

また、光モジュール１において、走査部１２０は、保護部材２の内部（キャップ４０および基部１０に取り囲まれる領域内）に配置されている。これにより、走査部１２０が有効に保護されている。特に、本実施の形態の光モジュール１では、走査部１２０は、基部１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。そのため、走査部１２０への水分や異物等の浸入が抑制され、光モジュール１の耐久性が向上している。

また、本実施の形態の光モジュール１の光形成部は、第１遮光部材５９および第２遮光部材５８を含んでいる。これにより、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が設置される側からの迷光が走査部１２０に到達することが有効に抑制されている。

また、本実施の形態の光モジュール１は、保護部材２（キャップ４０および基部１０）の外部に保護部材２と一体に配置されたミラー機構１１０（第１支持部材１１１、第２支持部材１１２、第３支持部材１１３および第２ミラー１１４）を含んでいる。これにより、発光部３から走査部１２０への光路を確保するための部品同士を近づけて配置することが容易となる。その結果、光モジュール１の大型化を抑制しつつ、発光部３からの光を走査部１２０に到達させることが容易となっている。このように、実施の形態１の光モジュール１は、大型化を抑制しつつ、耐久性に優れた光モジュールとなっている。

また、本実施の形態の光モジュール１において、走査部１２０からの光は、第２の窓４２を通って保護部材２の外部へと出射する。このように、ミラー機構１１０から走査部１２０に向かう光が入射する第２の窓４２を走査部１２０からの光が出射する経路として利用することにより、部品点数が低減されている。

（実施の形態２）
次に、図７～図１２を参照して、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７は、実施の形態２における光モジュールの構造を示す第１の概略斜視図である。図８は、図７とは異なる視点から見た光モジュールの構造を示す第２の概略斜視図である。図９は、図７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１０は、図８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１１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平面における第１の概略図である。図１２は、キャップ４０およびミラー保持部１１５を断面にて、他の部品を平面視にて示したＸ－Ｚ平面における第２の概略図である。

本実施の形態における光モジュール１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における光モジュール１は、走査部１２０の配置態様、およびベース板６０の形状において、実施の形態１の場合とは異なっている。

図７～図１２および図１～図６を参照して、実施の形態２におけるベース板６０においては、レンズ搭載領域６３およびフィルタ搭載領域６４の形成が省略され、チップ搭載領域６２以外の領域がベース領域６１となっている。また、実施の形態２においては、第１遮光部材５９および第２遮光部材５８も省略されている。実施の形態１においてベース板６０の一方の主面６０Ａ上に配置される他の部材については、一方の主面６０Ａに垂直な方向から平面的に見て、同様に配置されている。また、第１ミラー搭載領域６５についても、一方の主面６０Ａに垂直な方向から平面的に見て、実施の形態１の場合と同様の位置に形成されている。そして、第１ミラー搭載領域６５上に、第１ミラー６９が配置されている。

さらに、実施の形態２の光モジュール１は、ベース板６０の搭載面であるチップ搭載領域６２に垂直な方向において、チップ搭載領域６２とは異なる高さ、より具体的にはチップ搭載領域６２よりも高さの高い領域に走査部１２０を保持する走査部保持部材５７を備えている。走査部保持部材５７は、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が存在する領域を跨ぐように、ベース領域６１上に配置されている。走査部保持部材５７は、平板状の保持部５７Ｂと、保持部５７Ｂをベース領域６１に対して支持する一対の脚部５７Ａとを含んでいる。保持部５７Ｂの一対の主面がベース領域６１に沿って配置されるように、より具体的には保持部５７Ｂの一対の主面がベース領域６１と平行になるように、走査部保持部材５７は設置されている。そして、保持部５７Ｂの一方の主面上（ベース領域６１に面する側とは反対側の主面上）に、走査部１２０が設置されている。このように、ベース板６０上において、半導体発光素子、レンズ、フィルタ等が配置される階層と、走査部１２０が配置される階層とを分離することにより、半導体発光素子が配置される領域からの迷光が走査部１２０に到達することを有効に抑制することができる。

なお、実施の形態２では、第１遮光部材５９および第２遮光部材５８が省略される場合について説明したが、実施の形態２の構造において第１遮光部材５９および第２遮光部材５８を実施の形態１の場合と同様に配置してもよい。

また、上記実施の形態においては、３個の半導体発光素子からの光が合波される場合について説明したが、半導体発光素子は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、半導体発光素子としてレーザダイオードが採用される場合について説明したが、半導体発光素子として、たとえば発光ダイオードが採用されてもよい。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、上記実施の形態においては、半導体発光素子としてチップ状のレーザダイオードが採用される場合について説明したが、半導体発光素子としては、レーザダイオードのチップが、たとえば金属製の容器内に封入された構造を有するものが採用されてもよい。

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、請求の範囲によって規定され、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。

１ 光モジュール、２ 保護部材、３ 発光部、１０ 基部、１０Ａ，１０Ｂ 主面、２０ 光形成部、３０ 電子冷却モジュール、３１ 吸熱板、３２ 放熱板、３３ 半導体柱、４０ キャップ、４１ 第１の窓、４２ 第２の窓、５１ リードピン、５７ 走査部保持部材、５７Ａ 脚部、５７Ｂ 保持部、５８ 第２遮光部材、５８Ａ 第４貫通孔、５８Ｂ 第５貫通孔、５８Ｃ 第６貫通孔、５９ 第１遮光部材、５９Ａ 第１貫通孔、５９Ｂ 第２貫通孔、５９Ｃ 第３貫通孔、６０ ベース板、６０Ａ，６０Ｂ，６１ ベース領域、６２ チップ搭載領域、６３ レンズ搭載領域、６４ フィルタ搭載領域、６５ 第１ミラー搭載領域、６６ 第１支持板、６６Ａ，６７Ａ，６８Ａ 表面、６７ 第２支持板、６８ 第３支持板、６９ 第１ミラー、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、７４ 第４フィルタ、７５ 第５フィルタ、７６ 第６フィルタ、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 第１フォトダイオード、９４Ａ 受光部、９５ 第２フォトダイオード、９５Ａ 受光部、９６ 第３フォトダイオード、９６Ａ 受光部、９７ 第１フィルタ、９８ 第２フィルタ、９９ 第３フィルタ、１１０ ミラー機構、１１１ 第１支持部材、１１２ 第２支持部材、１１２Ａ 貫通孔、１１３ 第３支持部材、１１４ 第２ミラー、１１５ ミラー保持部、１２０ 走査部、１２１ 走査ミラー

Claims (10)

1. 光を発生するように構成された発光部と、
   前記発光部が発生した前記光を反射するように構成されたミラー機構と、
   前記ミラー機構が反射した光を走査するように構成された走査部と、を備え、
   前記発光部は、複数の半導体発光素子と前記複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタとを含む光形成部と、前記光形成部を取り囲むように配置された保護部材と、を有し、
   前記ミラー機構は、前記保護部材の外部に前記保護部材と一体に設けられ、
   前記走査部は、前記保護部材によって取り囲まれた領域に設けられている、
   光モジュール。
2. 前記光形成部は、前記複数の半導体発光素子のそれぞれに対応して設けられた複数の貫通孔を有する部材を含み、前記複数の貫通孔のそれぞれは前記複数の半導体発光素子それぞれからの光のみが通過するように構成されている、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光形成部において前記複数の半導体発光素子が搭載される面である搭載面に垂直な方向において、前記搭載面とは異なる高さに前記走査部を保持する走査部保持部材をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記ミラー機構は、
   前記発光部が発生した前記光を反射するミラーと、
   前記保護部材に設置され、前記ミラーを保持するミラー保持部と、を含む、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。
5. 前記保護部材には、前記発光部から前記ミラー機構に向かう光が出射する第１の窓と、前記ミラー機構によって反射され前記走査部に向かう光が入射する第２の窓と、が設けられている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
6. 前記走査部によって走査された光は、前記第２の窓を通って前記保護部材の外部へと出射する、請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記保護部材は、内部を気密状態とする気密部材である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
8. 前記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する第１半導体発光素子、緑色の光を出射する第２半導体発光素子および青色の光を出射する第３半導体発光素子を含む、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の光モジュール。
9. 前記複数の半導体発光素子はそれぞれがレーザダイオードである、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の光モジュール。
10. 光を発生するように構成された発光部と、
    前記発光部が発生した前記光を反射するように構成されたミラー機構と、
    前記ミラー機構が反射した光を走査するように構成された走査部と、を備え、
    前記発光部は、複数のレーザダイオードと前記複数のレーザダイオードからの光を合波するフィルタとを含む光形成部と、前記光形成部を取り囲むように配置された保護部材と、を有し、
    前記ミラー機構は、前記保護部材の外部に前記保護部材と一体に設けられ、前記発光部が発生した前記光を反射するミラーと、前記保護部材に設置され、前記ミラーを保持するミラー保持部と、を含み、
    前記走査部は、前記保護部材によって取り囲まれた領域に設けられており、
    前記保護部材には、前記発光部から前記ミラー機構に向かう光が出射する第１の窓と、前記ミラー機構によって反射され前記走査部に向かう光が入射する第２の窓と、が設けられており、
    前記走査部によって走査された光は、前記第２の窓を通って前記保護部材の外部へと出射する、
    光モジュール。

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