WO2012117019A1 - Laservorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation ⁇ position of a laser device with a designed for emitting a laser beam laser, in particular a semiconductor laser, and which is positionally adjusted with respect to the laser a lens. Furthermore, the invention also relates to a laser device according to the invention and their use.
  • the present invention addresses the technical problem of a particularly advantageous process for the preparation ⁇ position of a laser device with a respect to a laser would indicate ust striving lens.
  • This problem is according to the invention solves ⁇ with a Linsenhal ⁇ ter of at least two then in a propagation Rich ⁇ processing of the laser beam successive portions ge, of which at least two lens holding members have ei ⁇ ne obliquely oriented to the propagation direction of the front side and in a plurality of relative positions to each other with their respective obliquely to the propagation direction orien ⁇ oriented end side can be brought into abutment against each other, wherein the length of the lens holder is set in the propagation direction by the choice of a relative position.
  • the basic idea of the invention is therefore to provide an adjustable in its length to the lens holder at ⁇ adaptation to a function of the adjustment differing ⁇ che distances between lens and laser.
  • the lens holder (at least) is divided into two and the Lin ⁇ senhaltermaschine can be set at ⁇ each other, which due to the inclined oriented to the off ⁇ propagation direction end sides of the Linsenhal ⁇ tert rush leads to different lengths of the lens holder in different relative positions.
  • the lens holder parts supply component for example, alone with egg ⁇ ner oriented perpendicularly to the propagation direction of movement are moved towards each, is achieved simultaneously with the contact of the inclined face a corresponding relative position.
  • the lens holder parts may be present and also with its oblique end ⁇ sides to each other are then permanently together pushed into plant along wherein a plurality are traversed relative position (this is the consequences ⁇ as displacement along the inclined face be ⁇ records).
  • the lens holder is at least two parts, so it can also, for example, in the direction of propagation to the two Linssenhaltenermaschine with oblique end faces also a further lens holder part may be provided, for example for bridging a distance which is independent of an adjustment variation in each case. Furthermore, more than two lens holder parts can be cascaded with oblique end faces; however sake will ever ⁇ wells spoken of two lens holder parts with a sloping front side below the over ⁇ sichtrete.
  • the successive in the direction of propagation lens ⁇ holder parts made of, for example, plastic or glass are each referred to as a part, although a sol ⁇ Ches could also be designed in several parts; however, preferably the lens holder parts are each integral.
  • the direction of propagation of the laser beam may also be calculated as the average of a plurality of directions, et ⁇ wa when the laser beam convergent or divergent ver ⁇ running. Where reference is made to the propagation direction, this does not necessarily implies also did ⁇ neuter taking place beam propagation ahead, but describes a geometric arrangement, as if a beam propagation ⁇ would take place.
  • the lens may, for example, for at ⁇ adjustment of a beam cross-section along the Ausbrei ⁇ processing direction and / or for adjusting a Strahlauslen- kung perpendicular to the propagation direction to be moved and thereby penetrated by the laser beam.
  • the oblique end faces of the two lens holder parts are preferably complementary to each other, at least in the ⁇ this order increasingly preferred at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% of the area of a surface smaller ren of the oblique end faces;
  • all statements made below for an oblique end face preferably relate to the respective oblique front side of both lens holder parts.
  • the obliquely oriented to the propagation direction Stirnsei- te of a lens holder portion is not necessarily flat, but may for example also be stepped availablebil ⁇ det, whereby in the case of complementary end faces then also takes place, the length adjustment in steps.
  • the indication "transversely to the direction of propagation” refers to the course of the end face viewed in a direction of propagation in the sectional direction (and in sectional planes parallel thereto) in linear averaging.
  • a correspondingly finely adjustable in length lens holder as the smallest of the oblique front side and the propagation direction enclosed angle an angle of at least 60 °, in this order of increasing preference at least 65 °, 70 °, 75 °, 80 °, 85 °, and independently thereof from Hoechsmann ⁇ least 89.5 °, in that order, with increasing preference of at most 89 °, 88.5 °, 88 ° , 87.5 °, proved to be advantageous.
  • the relative positionability of the lens holder parts is blocked with a joining connection connecting the lens holder parts.
  • This Fügever ⁇ bond (not between) is fixed in position, the lens holding members relative to one other by permanently flowable, thus liquid with some viscosity, material between or preferably on the lens holder parts, which solidified to an end of the joint; The material thus passes into a solidified state, for example by contact with air or another gas or by Beiga ⁇ be a chemical reactant or by a ⁇ other interaction, for example with light.
  • the solidified material is then dimensionally stable in terms of its shape at least substantially retaining, so it can still be elastic or viscoplastic responsive to mechanical stress and is not necessarily rigid.
  • the joint connection is durable only in such a sense that it could also be separated again, for example, by mechanical action, heating or chemical treatment.
  • an adhesive is provided as a flowable material, which can contain, for example, additives in addition to plastic material, such as glass to minimize shrinkage during curing.
  • a UV-curable adhesive which is pre- and / or through-hardened by illumination with UV light.
  • a mounting serving ⁇ guide device for the blocking by the feet then ⁇ geharm in their Relativpositionier ashamed th lens holder parts and the lens holding members during the length adjustment are connected together only by this guide ⁇ device; the chiefsvorrich ⁇ device is removed after the joint connection is made.
  • the lens holder parts can be kept, for example, with a clamping or screwing mechanism on guide tools of the guide device; preferred is a vacuum mechanism.
  • the lens holder parts can be positioned relative to each other, further wherein the lens and the laser are positionally adjusted in dersel ⁇ ben guide device preferred.
  • the lens of the laser and the lens holder parts are initially relative to each other movable, then "frozen" a respect Laserauslenkung and / or beam focusing optimized to ⁇ stand by joining compounds, such as joints between the lens and the lens holder portion, the lens holder portion and the lens holder part, and / or lens holder part and laser.
  • the lens holder is thus for example not in addition to a laser kon ⁇ lactating circuit board is fixed, so that about one-related ⁇ be due to different coefficients of thermal expansion deformation of the housing and the printed circuit board does not necessarily lead to a misalignment of the laser.
  • a further disclosed embodiment relates to a tubular lens holder part with a presence to a housing of the laser-fitted through hole, as viewed in the propagation Rich ⁇ tung neither an outer shape or the through hole is not necessarily circular.
  • the tubular laser housing is pushed in front of the position adjustment of the lens in the through hole of the lens holder portion and preferably also a ⁇ already positionally fixed relative to this lens holder part, bond as by a compression fittings and / or a joint connection.
  • a first lens holder part relative to the laser is fixed in position in a preferred embodiment and then the arrival particular lens holder part for the length adjustment relative to the first lens holder part and to the laser positio ⁇ ned. If the lens is not yet fixed to the other lens holder part, it can still be adjusted along the direction of propagation and transversely thereto. So there can be a daily distance between the Lin- se and the first (the laser associated) Linsenhalter- part by a displacement of the second (the lens supplied ⁇ arranged) Linsenhaiterteils be compensated transversely to the propagation direction.
  • ⁇ passage openings are preferably provided for the laser beam, which further be ⁇ vorzugt over a certain range of Relativpositio- nierley can be brought into alignment.
  • From a preferred form relates to a second guide, the lens associated with the lens holder portion, opposite to which the schrä ⁇ gen end side end face of a plant, preferably a face contact is provided for the lens;
  • the lens is then fixed to a positional adjustment perpendicular to the propagation direction with a joint connection to the lens holder part.
  • the lens can be advantageously be ⁇ consolidates without tilting the optical axis to the lens holder.
  • the lens may be the one hand be positionally adjusted already perpendicular to the propagation direction, and the second lens holding portion are then slid along the support face or along the inclined face to face contact;
  • the lens can first be adjusted only in the direction of propagation, the lens holder length adjusted and the lens are then ent ⁇ long the planar system aligned perpendicular to the direction of propagation.
  • a perpendicular taking place in the first case, after the adjustment to the propagation direction along the adjustment from ⁇ propagation direction can also take place with an already attached to the second lens holder part lens, at about an occurring during the mounting displacement for For ⁇ same.
  • the lens holder parts lie with their oblique front sides di ⁇ rectly to each other, the end faces so touching.
  • an adhesive film nor an immersion liquid is provided between the lens holder parts, which would generally still be possible; selecting a relative position of the length of the lens holder ⁇ also that, where len between the Linsenhaltertei- an intermediate layer is provided.
  • the preferably directly adjoining lens holder parts are blocked relative to each other with a perpendicular to the propagation direction angeordne ⁇ th joint compound in their relative position, whereby the lens holder length of ei ⁇ ner shrinkage of the adhesive during curing can be largely decoupled.
  • non-intersecting abutting lens holder parts are preferred, a line oriented parallel to the propagation direction thus intersects the oblique end faces in each case at most once.
  • the Linsenhal ⁇ tert parts are thus not held together by an only present between the lens holder parts form-fit, ie for example a thread.
  • the end face of a lens holder part is planar. In this way, on the one hand, the geometry of the lens holder parts can be simplified, which, for example, can also offer cost advantages in the case of a mass product; ⁇ other hand is possible with plane formed inclined face, a stepless and is therefore particularly flexible and precise length adjustment.
  • the oblique end opposite end face of a lens holder part is oriented perpendicular to the propagation direction, so that a corpnanpas ⁇ sung the lens holder without tilting the optical Ach ⁇ se of the lens can be done.
  • the invention also relates to a laser device with a laser, a contrast lent ust convinced lens and a lens holder of at least two successive in propagation direction ⁇ parts, of which at least two each have an oblique to the propagation direction front ⁇ side and with their obliquely oriented end faces together concerns, preferably directly.
  • the invention also relates to a laser RGB module with a corresponding laser device and its use as part of a Pro etechnischstigs, in ⁇ particular of a portable projection device.
  • Fig. 1 shows a two wedge-like lens holder parts to ⁇ sammenforen lens holder.
  • Fig. 2 shows a lens holder according to Figure 1, which is set to a Ge ⁇ housing a laser.
  • Fig. 3 is a laser device with a laser in a Ge ⁇ housing, a lens holder and a lay relative to the laser ust convinced lens.
  • Fig. 4 is a quantitative together of a tubular lens holder portion and a wedge-shaped lens holder part ⁇ translated lens holder.
  • Fig. 5 is a laser device with a laser in a Ge ⁇ housing, which is inserted in a tubular lens holder part according to Figure 4, and a counter ⁇ to the laser would ust convinced lens.
  • lens holder 1 shows a lens holder according to the invention 1, which is composed of two directly juxtaposed with inclined face on ⁇ , wedge-like, and in the present case also identical lens holder portions 2a b.
  • the length of the lens holder 1 in the passage direction 3 can be extended by a relative displacement of the lens holder portion 2a to the lens holder portion 2b in a direction 4a perpendicular to the propagation direction 3 and shortened by displacement in the opposite direction 4b.
  • Figure 1 shows further a single ⁇ nes lens holder portion 2a, b in an oblique view looking (left in the middle) and in the propagation direction 3 in a plan view (bottom right).
  • the lens holder part 2a, b is an oval, in the direction of propagation 3 through the Lin ⁇ senhalterteil 2a, b going through opening 5a, b forward seen that overlaps in the composite lens holder 1 with a likewise oval passage opening of the second lens holder part 2a, b, so that the galleryge ⁇ set lens holder 1 has a passage opening 6 for the laser beam.
  • the respective oval through openings 5a, b in the ⁇ at the lens holder parts 2a, b allow that in a mutual displacement of the two lens holder parts 2a, b in the two perpendicular to the propagation direction 3 directions 4a, b a total of a through hole 6 for the laser beam left remains.
  • FIG. 2 shows adekör ⁇ up a housing 21 having a via 22 and contact pins 23 for electrical contacting of a semiconductor laser (hereinafter, "laser”) of this lens holder 1. Due to the through hole 6 in the lens holder 1 is looking as Outlet opening for the then propagating in the propagation direction 3 laser beam a window 24 in the housing 21 to recognize.
  • laser semiconductor laser
  • the contact pins 23 are tetlichlö- in a printed circuit board, wherein the lens holder 1 and the here not ge ⁇ revealed and would then ustiere lens advantageously are not directly connected to the circuit board. In this way can be terplatte, reduce casing and lens holder-related displacement ⁇ environments between lens and laser, for example, by under ⁇ etzliche thermal expansion coefficient of LEI.
  • Figure 3 shows a side view of Figure 2 to supervise ⁇ th assembly with housing 21 and lens holder 1, wherein the lay relative to the laser ustator lens 31 is shown here.
  • the lens 31 is plano-convex with a cylindrical, plane on the lens holder 2a adjacent portion 31a and then an approximately spherical segment-shaped convex portion 31b.
  • the lens 31, which is thus subdivided into two geometrical shapes, but which is one-piece, is fastened to the lens holder part 2 a via a combination of UV-curing adhesive 32.
  • two glue dots 32 are provided opposite each other to minimize shrinkage caused by the lens 31; Similarly, a circumferential adhesive connection or a plurality of each opposite adhesive ⁇ points could be provided.
  • a laser device according to FIG. 3 is produced as follows:
  • the housing housing the laser housing 21 is clamped in a guide device by means of a clamping seat via the heat sink 22 (which is part of the housing), which is firmly connected in the course of the laser housing.
  • the contact pins 23 are electrically kontak ⁇ advantage.
  • the lens 31 is held by a vacuum tool on its cylindrical portion 31a and can be moved with this tool in the three spatial directions.
  • the lens holder parts 2a, b are each held by a ei ⁇ own guide tool by negative pressure, and although in each case on the largest outer side 35a, b. In this case, the lens holder parts 2a, b are initially not yet in the position shown in Figure 3, but be found ⁇ perpendicular to the direction of propagation outside.
  • the optical axis of the lens 31 is then aligned pa rallel ⁇ to the propagation direction 3 of the emitted laser beam already now purposes to Justage-; With a CCD camera arranged in the propagation direction 3, the diameter and deflection of the laser beam are measured.
  • the lens holder parts 2a, b are subsequently introduced from opposite directions.
  • the lens holder part 2a is inserted from the left along a plane contact on the lens 31;
  • the lens holder part 2 b is inserted flush from the right on an end face of the housing 21.
  • the Linsenhal ⁇ termaschine 2a, b are inserted until their obliquely oriented to the propagation direction 3 end faces directly abut each other.
  • a contact between the lens holder parts 2a, b can, for example, a minimum Displacement of the lens 31 in the direction of propagation 3 op ⁇ table be found, with such an offset in the previous adjustment even as an offset can be taken into account ber ⁇ .
  • lens holder parts 2a, b After the inserted from the opposite direction lens holder parts 2a, b have come into contact with their inclined end faces, are used to prepare the joining ⁇ compounds 33, dis- compensated 21 dots of adhesive to the lens holder parts 2a, b and the lens holder part 1 and the housing 34 and by illumination with UV light cured.
  • the lens 31 can be moved perpendicular to Ausbrei ⁇ processing device 3 now still, therefore, where relevant, a readjustment of Laserstrahlausschung.
  • glue points 32 are dispensed to the lens 31 and attached to the lens holder 2a and hardened by illumination with UV light.
  • Figure 4 shows a lens holder 1 from a reference depictteten of Figure 1, wedge-shaped lens holder portion 2a and 2c formed as a tubular body lenses ⁇ holder part.
  • the lens holder parts 2a, c lie again ⁇ with respect to the propagation direction 3 oriented end faces directly to each other, so that a Relativver- shift along the oblique end faces aChinanän ⁇ tion of the lens holder 1 in the passage direction 3 be ⁇ acts.
  • the lens holder portion 2c is shown on the top left in an oblique view and right in the middle in ⁇ In view. It is a circular, in Propagation direction by the lens holder part 2c he ⁇ extending through hole 5c to recognize.
  • FIG. 5 shows a laser housed in a housing 21 with a heat sink 22 and contact pins 23, similar to FIGS. 2 and 3.
  • the lens holder portion 2b is pushed up to a contact with the heat sink 22 to the housing 21 and supported thereon ⁇ th by a clamping seat.
  • the assembly of the laser device shown on the bottom right in FIG. 5 is carried out as follows:
  • the housing 21 is clamped with base 22 and contact pins 23 in the manner explained for Figure 3 in a politicianssvor ⁇ direction.
  • the held on a vacuum tool of the guide device lens holder part 2c is then pushed to a contact with the heat sink 22 to the housing 21 and is then already held by a press fit.
  • the position adjustment of the lens 31 takes place in the manner explained with reference to FIG. Thereafter, the held on the outer side 35a of a lower ⁇ pressure tool lens holder part 2a is inserted from the left into the gap between the lens 31 and the lens holder part 2c, on a facing the laser plan outer surface of the lens 31a fitting.
  • the lens holder portions 2a, c are made of a UV- ⁇ translucent plastic, so that the adhesive points can also be cured with an illumination from only one direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laservorrichtung mit einem in einem Gehäuse (21) angeordneten Laser, einer demgegenüber lagejustierten Linse (31) und einem Linsenhalter (1), der zur Längenanpassung aus mindestens zwei in Ausbreitungsrichtung (3) des Laserstrahls aufeinander folgenden Linsenhalterteilen (2a, 2b, 2c) zusammengesetzt wird. Dabei erfolgt durch die Wahl einer den Abstand zwischen den Linsenhalterteilen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung bestimmenden Relativposition in Verbindung mit schräg zur Ausbreitungsrichtung orientierten Stirnseiten der Linsenhalterteile eine Längenanpassung des Linsenhalters. Eines der Linsenhalterteile (2c) kann als rohrförmiger Körper ausgebildet sein, der auf das Gehäuse (21) aufschiebbar ist.

Description

Beschreibung
LASERVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her¬ stellung einer Laservorrichtung mit einem zum Emittieren eines Laserstrahls ausgelegten Laser, insbesondere einem Halbleiter-Laser, und einer Linse, die in Bezug auf den Laser lagejustiert wird. Ferner betrifft die Erfindung auch eine erfindungsgemäß hergestellte Laservorrichtung sowie deren Verwendung.
Stand der Technik
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Laservorrich- tungen bzw. deren Herstellung betreffenden Verfahren wird ein Halbleiter-Laser in einem Metallgehäuse montiert und der Laserstrahl mit einer Linse fokussiert, welche innen¬ seitig an einer Durchtrittsöffnung eines Gehäusedeckels anliegt und dort durch einen Klemmsitz gehalten wird. Bei den jüngsten, hochpräzise Laservorrichtungen betref¬ fenden Entwicklungen wird eine Linse in Abhängigkeit von der Auslenkung bzw. Fokussierung des Laserstrahls gegen¬ über einem Linsenhalter mit darin vorgesehenem Halblei¬ ter-Laser justiert und anschließend mit einer Klebstoff- Verbindung an dem Linsenhalter fixiert. Dabei wird ein jeweils in Abhängigkeit von der Justage unterschiedlicher Abstand zwischen Linsenhalter und Linse durch einen Kleb¬ stofffilm jeweils unterschiedlicher Dicke überbrückt. Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Her¬ stellung einer Laservorrichtung mit einer gegenüber einem Laser läge ustierten Linse anzugeben. Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einem Linsenhal¬ ter aus mindestens zwei dann in einer Ausbreitungsrich¬ tung des Laserstrahls aufeinander folgenden Teilen ge¬ löst, wovon mindestens zwei Linsenhalterteile jeweils ei¬ ne schräg zur Ausbreitungsrichtung orientierte Stirnseite haben und in einer Vielzahl Relativpositionen zueinander jeweils mit ihren schräg zur Ausbreitungsrichtung orien¬ tierten Stirnseite in Anlage aneinander gebracht werden können, wobei durch die Wahl einer Relativposition die Länge des Linsenhalters in Ausbreitungsrichtung einge- stellt wird.
Die Grundidee der Erfindung besteht also darin, zur An¬ passung an in Abhängigkeit von der Justage unterschiedli¬ che Abstände zwischen Linse und Laser einen in seiner Länge einstellbaren Linsenhalter vorzusehen. Dazu ist der Linsenhalter (mindestens) zweigeteilt und können die Lin¬ senhalterteile in unterschiedlichen Relativpositionen an¬ einander gesetzt werden, was aufgrund der schräg zur Aus¬ breitungsrichtung orientierten Stirnseiten der Linsenhal¬ terteile zu unterschiedlichen Linsenhalterlängen führt. In einer Relativposition ist einerseits der Abstand zwi¬ schen den Linsenhalterteilen (zwischen deren Volumen¬ schwerpunkten) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung festge¬ legt und ist andererseits auch jeweils die Orientierung eines Linsenhalterteils in Bezug auf seinen Volumen- Schwerpunkt festgelegt (von Symmetrieoperationen abgese¬ hen) . Ferner liegen die Linsenhalterteile in einer Rela¬ tivposition mit ihren schrägen Stirnseiten aneinander an; dies soll jedoch das Vorhandsein einer Zwischenschicht, beispielsweise eines Immersionsmaterials, nicht aus¬ schließen, die Anlage soll also nicht notwendigerweise eine direkte sein, wenngleich dies bevorzugt ist.
Wenn die Linsenhalterteile beispielsweise allein mit ei¬ ner senkrecht zur Ausbreitungsrichtung orientierten Bewe- gungskomponente aufeinander zu bewegt werden, wird gleichzeitig mit dem Kontakt der schrägen Stirnseiten auch eine entsprechende Relativposition erreicht. Die Linsenhalterteile können auch mit ihren schrägen Stirn¬ seiten aneinander anliegen und dann in Anlage bleibend aneinander entlang geschoben werden, wobei eine Vielzahl Relativposition durchlaufen werden (dies wird im Folgen¬ den als Verschiebung entlang den schrägen Stirnseiten be¬ zeichnet) .
Durch die erfindungsgemäße Längenanpassung des Linsenhal- ters müssen vorteilhafterweise einerseits keine Linsen¬ halter unterschiedlicher Länge vorgehalten werden, was auch den logistischen Aufwand in einer Fertigung reduzie¬ ren hilft; andererseits ist ein ustageabhängiger Abstand auch nicht allein durch Klebstoff überbrückt, was die Ge- fahr einer Dejustage der Linse durch eine Schrumpfung des Klebstoffs beim Aushärten verringert und so die Präzision erhöht .
Der Linsenhalter ist mindestens zweiteilig, es kann also beispielsweise in Ausbreitungsrichtung an die beiden Lin- senhalterteile mit schrägen Stirnseiten anschließend auch ein weiteres Linsenhalterteil vorgesehen sein, etwa zur Überbrückung eines unabhängig von einer Justageschwankung in jedem Fall vorliegenden Abstands. Ferner können auch mehr als zwei Linsenhalterteile mit schrägen Stirnseiten kaskadiert sein; gleichwohl wird im Folgenden der Über¬ sichtlichkeit halber von zwei Linsenhalterteilen mit je¬ weils einer schrägen Stirnseite gesprochen.
Die in Ausbreitungsrichtung aufeinander folgenden Linsen¬ halterteile aus beispielsweise Kunststoff oder Glas wer- den jeweils als ein Teil bezeichnet, wenngleich ein sol¬ ches für sich auch mehrteilig ausgebildet sein könnte; vorzugsweise sind die Linsenhalterteile jedoch jeweils einstückig .
Die Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls kann sich auch als Mittelwert einer Vielzahl von Richtungen ergeben, et¬ wa wenn der Laserstrahl konvergent bzw. divergent ver¬ läuft. Sofern auf die Ausbreitungsrichtung Bezug genommen wird, setzt dies nicht notwendigerweise auch eine tat¬ sächlich erfolgende Strahlausbreitung voraus, sondern be- schreibt eine geometrische Anordnung, als ob eine Strahl¬ ausbreitung erfolgen würde.
Bei der Lagejustage kann die Linse beispielsweise zur An¬ passung eines Strahlquerschnitts entlang der Ausbrei¬ tungsrichtung und/oder zur Anpassung einer Strahlauslen- kung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung verschoben und dabei von dem Laserstrahl durchdrungen werden. Generell kann die Lagejustage der Linse vor, nach oder auch mit der Längenanpassung des Linsenhalters erfolgen, wobei auch Kombinationen möglich sind, etwa wenn die Linse nachjustiert wird. Die schrägen Stirnseiten der zwei Linsenhalterteile sind vorzugsweise zueinander komplementär, jedenfalls in die¬ ser Reihenfolge zunehmend bevorzugt zu mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% der Fläche einer flächenmäßig kleine- ren der schrägen Stirnseiten; somit beziehen sich alle im Folgenden für eine schräge Stirnseite getroffenen Angaben vorzugsweise auf die jeweils schräge Stirnseite beider Linsenhalterteile .
Die schräg zur Ausbreitungsrichtung orientierte Stirnsei- te eines Linsenhalterteils ist nicht notwendigerweise eben, sondern kann beispielsweise auch gestuft ausgebil¬ det sein, wobei im Falle komplementärer Stirnseiten dann auch die Längenanpassung in Stufen erfolgt. Sofern also eine nicht ebene Stirnfläche vorgesehen ist, bezieht sich die Angabe "quer zur Ausbreitungsrichtung" auf den in ei¬ ner die Ausbreitungsrichtung beinhaltenden Schnittebene (sowie in dazu parallelen Schnittebenen) betrachteten Verlauf der Stirnseite in linearer Mittelung.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ab- hängigen Ansprüchen angegeben. Im Folgenden wird wie in der gesamten Offenbarung nicht im Einzelnen zwischen der Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der Laservor¬ richtung, dem Vorrichtungsaspekt sowie der Verwendung der Vorrichtung unterschieden; die Offenbarung ist implizit im Hinblick auf sämtliche Kategorien zu verstehen.
Vor allem in Kombination mit einer besonders exakt posi¬ tionierten Linse hat sich für einen entsprechend fein in seiner Länge einstellbaren Linsenhalter als kleinster von der schrägen Stirnseite und der Ausbreitungsrichtung ein- geschlossener Winkel ein Winkel von mindestens 60°, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt von mindestens 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, und davon unabhängig von höchs¬ tens 89,5°, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt von höchstens 89°, 88,5°, 88°, 87,5°, als vorteilhaft erwie- sen. Auf diese Weise kann eine "Übersetzung" zwischen ei¬ nem senkrecht zur Ausbreitungsrichtung zwischen zwei Re¬ lativpositionen liegenden Abstand und einer Differenz zwischen den entsprechenden Linsenhalterlängen erreicht werden, sodass beispielsweise eine besonders genaue Län- genanpassung möglich wird.
In weiterer Ausgestaltung wird die Relativpositionierbar- keit der Linsenhalterteile mit einer die Linsenhaltertei- le verbindenden Fügeverbindung blockiert. Diese Fügever¬ bindung lagefixiert die Linsenhalterteile relativ zuein- ander dauerhaft durch fließfähiges, also mit gewisser Viskosität flüssiges, Material zwischen oder vorzugsweise an (aber nicht zwischen) den Linsenhalterteilen, welches zum Zweck der Fügeverbindung erstarrt; das Material geht also in einen erstarrten Zustand über, etwa durch einen Kontakt mit Luft oder einem anderen Gas bzw. durch Beiga¬ be eines chemischen Reaktionspartners oder durch eine an¬ dere Wechselwirkung, beispielsweise mit Licht.
Das erstarrte Material ist dann formfest im Sinne von seine Form zumindest im Wesentlichen behaltend, kann also gegebenenenfalls immer noch elastisch bzw. viskoplastisch auf eine mechanische Beanspruchung reagieren und ist nicht notwendigerweise formstarr. Die Fügeverbindung ist lediglich in einem solchen Sinn dauerhaft, dass sie etwa durch mechanische Einwirkung, Erhitzen oder chemische Be- handlung auch wieder aufgetrennt werden könnte. Vorzugsweise wird als fließfähiges Material ein Klebstoff vorgesehen, der neben Kunststoffmaterial beispielsweise auch Zusätze enthalten kann, etwa Glas zur Minimierung einer Schrumpfung beim Aushärten. Weiter bevorzugt ist die Verwendung eines UV-härtenden Klebstoffs, der durch Beleuchtung mit UV-Licht vor- und/oder durchgehärtet wird .
In weiterer Ausgestaltung ist für die dann durch die Fü¬ geverbindung in ihrer Relativpositionierbarkeit blockier- ten Linsenhalterteile eine der Montage dienende Führungs¬ vorrichtung vorgesehen und sind die Linsenhalterteile während der Längenanpassung nur durch diese Führungs¬ vorrichtung miteinander verbunden; die Führungsvorrich¬ tung wird entfernt, nachdem die Fügeverbindung herge- stellt ist. Die Linsenhalterteile können beispielsweise mit einem Klemm- oder Schraubmechanismus an Führungswerk¬ zeugen der Führungsvorrichtung gehalten werden; bevorzugt ist ein Unterdruckmechanismus.
Mit einer solchen Führungsvorrichtung können die Linsen- halterteile relativ zueinander positioniert werden, wobei weiter bevorzugt auch die Linse und der Laser in dersel¬ ben Führungsvorrichtung lagejustiert werden. Die Linse, der Laser und die Linsenhalterteile sind dabei zunächst relativ zueinander beweglich, wobei dann ein hinsichtlich Laserauslenkung und/oder -fokussierung optimierter Zu¬ stand durch Fügeverbindungen "eingefroren" wird, etwa durch Fügeverbindungen zwischen Linse und Linsenhalter- teil, Linsenhalterteil und Linsenhalterteil , und/oder Linsenhalterteil und Laser. Das in bevorzugter Ausgestaltung mit einer Fügeverbindung an einem Gehäuse des Lasers befestigte Linsenhalterteil und vorzugsweise der gesamte Linsenhalter sind besonders bevorzugt ausschließlich durch diese Fügeverbindung ge- genüber dem Laser lagefixiert, der Linsenhalter ist also beispielsweise nicht zusätzlich an einer den Laser kon¬ taktierenden Leiterplatte fixiert, sodass etwa eine durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten be¬ dingte Verformung des Gehäuses und damit der Leiterplatte nicht zwingend zu einer Dejustage des Lasers führt.
Eine weitere Aus führungs form betrifft ein rohrförmiges Linsenhalterteil mit einer an ein Gehäuse des Lasers an- gepassten Durchgangsöffnung, wobei in Ausbreitungsrich¬ tung gesehen weder eine Außenform noch die Durchgangsöff- nung notwendigerweise kreisförmig ausgebildet ist.
Das rohrförmige Lasergehäuse wird vor der Lagejustage der Linse in die Durchgangsöffnung des Linsenhalterteils ein¬ geschoben und vorzugsweise auch schon gegenüber diesem Linsenhalterteil lagefixiert, etwa durch eine Klemmver- bindung und/oder eine Fügeverbindung.
Generell, also auch unabhängig von der rohrförmigen Aus¬ gestaltung eines Linsenhalterteils, wird in bevorzugter Ausgestaltung ein erstes Linsenhalterteil gegenüber dem Laser in seiner Position festgelegt und wird dann das an- dere Linsenhalterteil für die Längenanpassung relativ zu dem ersten Linsenhalterteil und zu dem Laser positio¬ niert. Sofern die Linse dabei noch nicht an dem anderen Linsenhalterteil fixiert ist, kann sie noch entlang der Ausbreitungsrichtung und quer dazu justiert werden. Es kann also ein ustageabhängiger Abstand zwischen der Lin- se und dem ersten (dem Laser zugeordneten) Linsenhalter- teil durch eine Verschiebung des zweiten (der Linse zuge¬ ordneten) Linsenhaiterteils quer zur Ausbreitungsrichtung ausgeglichen werden. In den Linsenhalterteilen sind vorzugsweise Durchtritts¬ öffnungen für den Laserstrahl vorgesehen, die weiter be¬ vorzugt über einen gewissen Bereich der Relativpositio- nierbarkeit in Deckung gebracht werden können.
Eine bevorzugte Aus führungsform betrifft ein zweites, der Linse zugeordnetes Linsenhalterteil , an dessen der schrä¬ gen Stirnseite entgegengesetzter Stirnseite eine Anlage, vorzugsweise eine Plananlage, für die Linse vorgesehen ist; die Linse wird dann nach einer Lagejustage senkrecht zur Ausbreitungsrichtung mit einer Fügeverbindung an dem Linsenhalterteil fixiert.
Im Bereich einer solchen Plananlage zwischen Linsenhalter und Linse kann die Linse vorteilhafterweise ohne eine Verkippung ihrer optischen Achse an dem Linsenhalter be¬ festigt werden. Dies ermöglicht eine exakte Positionie- rung der Linse auf prinzipiell zwei unterschiedliche, je¬ doch auch kombinierbare Weisen: Die Linse kann einerseits schon senkrecht zur Ausbreitungsrichtung lagejustiert sein und das zweite Linsenhalteteil dann entlang der Plananlage oder entlang den schrägen Stirnseiten bis zur Plananlage eingeschoben werden; andererseits kann die Linse zunächst auch nur in Ausbreitungsrichtung justiert, der Linsenhalter längenangepasst und die Linse dann ent¬ lang der Plananlage senkrecht zur Ausbreitungsrichtung justiert werden. Eine im erstgenannten Fall nach der Justage senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erfolgende Justage entlang der Aus¬ breitungsrichtung kann auch mit einer bereits an dem zweiten Linsenhalterteil befestigten Linse erfolgen, etwa um einen bei der Befestigung auftretenden Versatz auszu¬ gleichen .
Vorzugsweise liegen im zusammengesetzten Linesenhalter die Linsenhalterteile mit ihren schrägen Stirnseiten di¬ rekt aneinander an, die Stirnseiten berühren sich also. Es ist dann beispielsweise weder ein Klebstofffilm noch eine Immersionsflüssigkeit zwischen den Linsenhaltertei- len vorgesehen, was im Allgemeinen noch möglich wäre; die Wahl einer Relativposition bestimmt die Länge des Linsen¬ halters nämlich auch, wenn zwischen den Linsenhaltertei- len eine Zwischenschicht vorgesehen wird.
Gleichwohl werden besonders bevorzugt die vorzugsweise direkt aneinander anliegenden Linsenhalterteile mit einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung außenseitig angeordne¬ ten Fügeverbindung in ihrer Relativpositionierbarkeit zu- einander blockiert, wodurch die Linsenhalterlänge von ei¬ ner Schrumpfung des Klebstoffs beim Aushärten weitgehend entkoppelt werden kann.
Generell sind hinterschneidungsfrei aneinander anliegende Linsenhalterteile bevorzugt, schneidet eine parallel zur Ausbreitungsrichtung orientierte Linie die schrägen Stirnseiten also jeweils maximal einmal. Die Linsenhal¬ terteile werden somit nicht durch einen allein zwischen den Linsenhalterteilen vorliegenden Formschluss, also beispielsweise ein Gewinde, zusammengehalten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ist die Stirnseite eines Linsenhalterteils plan ausgebildet. Auf diese Weise kann einerseits die Geometrie der Linsenhal- terteile vereinfacht werden, was beispielsweise bei einem Massenprodukt auch Kostenvorteile bieten kann; anderer¬ seits ist mit plan ausgebildeten schrägen Stirnseiten auch eine stufenlose und damit besonders flexible bzw. genaue Längenanpassung möglich.
Vorzugsweise ist die der schrägen Stirnseite entgegenge- setzte Stirnseite eines Linsenhalterteils senkrecht zur Ausbreitungsrichtung orientiert, sodass eine Längenanpas¬ sung des Linsenhalters ohne Verkippung der optischen Ach¬ se der Linse erfolgen kann.
Die Erfindung betrifft auch eine Laservorrichtung mit ei- nem Laser, einer demgegenüber läge ustierten Linse und einem Linsenhalter aus mindestens zwei in Ausbreitungs¬ richtung aufeinander folgenden Teilen, wovon mindestens zwei jeweils eine schräg zur Ausbreitungsrichtung Stirn¬ seite haben und mit ihren schräg orientierten Stirnseiten aneinander anliegen, vorzugsweise direkt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Laser-RGB- Modul mit einer entsprechenden Laservorrichtung sowie dessen Verwendung als Teil eines Pro ektionsgeräts, ins¬ besondere eines tragbaren Projektionsgeräts.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: Fig. 1 einen aus zwei keilartigen Linsenhalterteilen zu¬ sammengesetzten Linsenhalter.
Fig. 2 einen Linsenhalter gemäß Figur 1, der auf ein Ge¬ häuse eines Lasers gesetzt ist.
Fig. 3 eine Laservorrichtung mit einem Laser in einem Ge¬ häuse, einem Linsenhalter und einer gegenüber dem Laser läge ustierten Linse.
Fig. 4 einen aus einem rohrförmigen Linsenhalterteil und einem keilförmigen Linsenhalterteil zusammenge¬ setzten Linsenhalter.
Fig. 5 eine Laservorrichtung mit einem Laser in einem Ge¬ häuse, das in ein rohrförmiges Linsenhalterteil gemäß Figur 4 eingeschoben ist, und einer gegen¬ über dem Laser läge ustierten Linse.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Linsenhalter 1, der aus zwei mit schrägen Stirnseiten direkt aneinander an¬ liegenden, keilartigen und vorliegend auch baugleichen Linsenhalterteilen 2a, b zusammengesetzt ist. Die Länge des Linsenhalters 1 in Durchgangsrichtung 3 kann durch eine Relativverschiebung des Linsenhalterteiles 2a zu dem Linsenhalterteil 2b in einer zur Ausbreitungsrichtung 3 senkrechten Richtung 4a verlängert und durch Verschiebung in entgegengesetzter Richtung 4b verkürzt werden.
Neben dem Linsenhalter 1 zeigt Figur 1 ferner ein einzel¬ nes Linsenhalterteil 2a, b in einer Schrägansicht (links in der Mitte) und in Ausbreitungsrichtung 3 blickend in Aufsicht (rechts unten) . In dem Linsenhalterteil 2a, b ist eine ovale, in Ausbreitungsrichtung 3 durch das Lin¬ senhalterteil 2a, b gehende Durchgangsöff ung 5a, b vor- gesehen, die in dem zusammengesetzten Linsenhalter 1 mit einer ebenfalls ovalen Durchgangsöffnung des zweiten Lin- senhalterteils 2a, b überlappt, sodass der zusammenge¬ setzte Linsenhalter 1 eine Durchgangsöffnung 6 für den Laserstrahl aufweist.
Die jeweils ovalen Durchgangsöffnungen 5a, b in den bei¬ den Linsenhalterteilen 2a, b ermöglichen, dass bei einem gegenseitigen Verschieben der beiden Linsenhalterteile 2a, b in den beiden zur Ausbreitungsrichtung 3 senkrech- ten Richtungen 4a, b insgesamt eine Durchgangsöffnung 6 für den Laserstrahl übrig bleibt.
Figur 2 zeigt einen auf ein Gehäuse 21 mit einem Kühlkör¬ per 22 und Kontaktstiften 23 zur elektrischen Kontaktie- rung eines Halbleiter-Lasers (im Folgenden "Laser") auf- gesetzten Linsenhalter 1. Durch die Durchgangsöffnung 6 in dem Linsenhalter 1 blickend ist als Austrittsöffnung für den sich dann in Ausbreitungsrichtung 3 ausbreitenden Laserstrahl ein Fenster 24 in dem Gehäuse 21 zu erkennen.
Die Kontaktstifte 23 werden in eine Leiterplatte eingelö- tet, wobei der Linsenhalter 1 und die hier noch nicht ge¬ zeigte und dann läge ustierte Linse vorteilhafterweise nicht unmittelbar mit der Leiterplatte verbunden sind. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise durch unter¬ schiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Lei- terplatte, Gehäuse und Linsenhalter bedingte Verschie¬ bungen zwischen Linse und Laser reduzieren.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der zu Figur 2 erläuter¬ ten Anordnung mit Gehäuse 21 und Linsenhalter 1, wobei hier auch die gegenüber dem Laser läge ustierte Linse 31 dargestellt ist. Die Linse 31 ist plan-konvex mit einem zylindrischen, plan an dem Linsenhalter 2a anliegenden Abschnitt 31a und daran anschließend einem näherungsweise kugelsegmentförmigen konvexen Abschnitt 31b. Die so in zwei geometrische Formen untergliederte, jedoch einstü- ckige Linse 31 ist über eine Verbindung aus UV-härtenden Klebstoff 32 an dem Linsenhalterteil 2a befestigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Klebstoffpunkte 32 einander gegenüberliegend vorgesehen, um einen schrumpfungsbedingten Versatz der Linse 31 zu minimieren; gleichermaßen könnten eine umlaufende Klebstoffverbindung bzw. mehrere sich jeweils gegenüberliegende Klebstoff¬ punkte vorgesehen werden.
Dies gilt ebenso für die Klebstoffverbindung 33 zwischen dem Gehäuse 21 und dem Linsenhalter 2b. Die Relativposi- tionierbarkeit der Linsenhalterteile 2a, b ist durch die Klebstoffverbindungen 34 blockiert.
Eine Laservorrichtung gemäß Figur 3 wird folgendermaßen hergestellt :
Das den Laser beherbergende Gehäuse 21 wird über den da- mit bereits im Zuge der Laserhäusung fest verbundenen Kühlkörper 22 (dieser ist ein Teil des Gehäuses) in einer Führungsvorrichtung durch einen Klemmsitz eingespannt; dabei werden auch die Kontaktstifte 23 elektrisch kontak¬ tiert . Die Linse 31 wird mit einem Unterdruckwerkzeug an ihrem zylindrischen Abschnitt 31a gehalten und kann mit diesem Werkzeug in den drei Raumrichtungen bewegt werden. Auch die Linsenhalterteile 2a, b werden jeweils von einem ei¬ genen Führungswerkzeug durch Unterdruck gehalten, und zwar jeweils an der jeweils größten Außenseite 35a, b. Dabei sind die Linsenhalterteile 2a, b zunächst noch nicht in der in Figur 3 gezeigten Position, sondern be¬ finden sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung außerhalb. Zunächst wird dann die optische Achse der Linse 31 pa¬ rallel zu der Ausbreitungsrichtung 3 des nun zu Justage- zwecken bereits emittierten Laserstrahls ausgerichtet; mit einer in Ausbreitungsrichtung 3 angeordneten CCD- Kamera werden Durchmesser und Auslenkung des Laserstrahls gemessen.
In einem nächsten Schritt wird dann der Strahldurchmes¬ ser, also die Fokussierung des Laserstrahls, durch eine Verschiebung der Linse 31 entlang der Ausbreitungsrich¬ tung 3 auf den gewünschten Wert optimiert; anschließend wird durch eine Verschiebung der Linse 31 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 3 eine Optimierung der Laserstrahl¬ auslenkung vorgenommen. Sind die gewünschten Werte er¬ reicht, liegt zwischen der dem Laser zugewandten planen Seitenfläche der Linse 31 und dem Gehäuse 21 ein Spalt justageabhängiger Weite vor.
In diesen Spalt werden im Anschluss die Linsenhalterteile 2a, b aus entgegengesetzten Richtungen eingebracht. Dabei wird das Linsenhalterteil 2a von links kommend entlang einer Plananlage an der Linse 31 eingeschoben; das Lin- senhalterteil 2b wird von rechts an einer Stirnseite des Gehäuses 21 plan anliegend eingeschoben. Die Linsenhal¬ terteile 2a, b werden eingeschoben, bis ihre schräg zur Ausbreitungsrichtung 3 orientierten Stirnseiten direkt aneinander anliegen. Ein Kontakt zwischen den Linsenhal- terteilen 2a, b kann beispielsweise über eine minimale Verschiebung der Linse 31 in Ausbreitungsrichtung 3 op¬ tisch festgestellt werden, wobei ein solcher Versatz bei der vorangehenden Justage auch schon als Offset berück¬ sichtigt werden kann. Nachdem die aus entgegengesetzter Richtung eingeschobenen Linsenhalterteile 2a, b mit ihren schrägen Stirnseiten in Kontakt gekommen sind, werden zur Herstellung der Füge¬ verbindungen 33, 34 an den Linsenhalterteilen 2a, b und an Linsenhalterteil 1 und Gehäuse 21 Klebstoffpunkte dis- pensiert und durch Beleuchtung mit UV-Licht gehärtet.
In Abhängigkeit von der gewünschten Justagegenauigkeit kann die Linse 31 nun immer noch senkrecht zur Ausbrei¬ tungsrichtung 3 verschoben werden, also gegebenenfalls eine Nachjustage der Laserstrahlauslenkung erfolgen. Nach einer solchen oder ansonsten gleichzeitig mit den Kleb- stoffVerbindungen 33, 34 werden zur Befestigung der Linse 31 an dem Linsenhalter 2a Klebstoffpunkte 32 dispensiert und durch Beleuchtung mit UV-Licht gehärtet.
Figur 4 zeigt einen Linsenhalter 1 aus einem anhand von Figur 1 erläuterteten keilförmigen Linsenhalterteil 2a und einem als rohrförmiger Körper ausgebildeten Linsen¬ halterteil 2c. Die Linsenhalterteile 2a, c liegen wieder¬ um mit schräg zur Ausbreitungsrichtung 3 orientierten Stirnseiten direkt aneinander an, sodass eine Relativver- Schiebung entlang den schrägen Stirnseiten eine Längenän¬ derung des Linsenhalters 1 in Durchgangsrichtung 3 be¬ wirkt. In Figur 4 ist das Linsenhalterteil 2c links oben in einer Schrägansicht und rechts in der Mitte in Auf¬ sicht dargestellt. Dabei ist eine kreisförmige, sich in Ausbreitungsrichtung durch das Linsenhalterteil 2c er¬ streckende Durchgangsöffnung 5c zu erkennen.
In Figur 5 ist ein analog zu den Figuren 2 und 3 in einem Gehäuse 21 mit einem Kühlkörper 22 und Kontaktstiften 23 gehäuster Laser dargestellt. Das Linsenhalterteil 2b ist bis zu einer Anlage an dem Kühlkörper 22 auf das Gehäuse 21 aufgeschoben und durch einen Klemmsitz darauf gehal¬ ten .
Die Montage der in Figur 5 rechts unten gezeigten Laser- Vorrichtung erfolgt folgendermaßen:
Das Gehäuse 21 wird mit Sockel 22 und Kontaktstiften 23 in der zu Figur 3 erläuterten Weise in eine Führungsvor¬ richtung eingespannt. Das an einem Unterdruckwerkzeug der Führungsvorrichtung gehaltene Linsenhalterteil 2c wird anschließend bis zu einer Anlage an dem Kühlkörper 22 auf das Gehäuse 21 geschoben und ist dann bereits durch einen Presssitz gehalten.
Die Lagejustage der Linse 31 erfolgt in der zu Figur 3 erläuterten Weise. Danach wird das an der Außenseite 35a von einem Unter¬ druckwerkzeug gehaltene Linsenhalterteil 2a von links in den Spalt zwischen der Linse 31 und dem Linsenhalterteil 2c eingeschoben, und zwar an einer dem Laser zugewandten planen Außenfläche der Linse 31a anliegend. Gegebenenfalls im Anschluss an eine Nachjustage der Linse 31 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 3 werden zwischen der Linse 31 und dem Linsenhalterteil 2a sowie zwischen diesem und dem Linsenhalterteil 2c (hier nicht gezeigte) Klebstoffpunkte dispensiert und mit UV-Licht ausgehärtet. Die Linsenhalterteile 2a, c sind aus einem UV-durch¬ lässigen Kunststoff, sodass die Klebstoffpunkte auch mit einer Beleuchtung aus nur einer Richtung ausgehärtet werden können.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung mit einem zum Emittieren eines Laserstrahls ausgelegten Laser,
einer Linse (31), die gegenüber dem Laser lagejus¬ tiert wird,
und einem Linsenhalter (1) aus mindestens zwei dann in einer Ausbreitungsrichtung (3) des Laserstrahls aufeinander folgenden Teilen (2a, b, c) , wovon min¬ destens zwei Linsenhalterteile (2a, b, c) jeweils eine schräg zur Ausbreitungsrichtung (3) orientierte Stirnseite haben und in einer Vielzahl Relativposi¬ tionen zueinander jeweils mit ihren schräg zur Aus¬ breitungsrichtung (33) orientierten Stirnseiten in Anlage aneinander gebracht werden können,
wobei die Länge des Linsenhalters (1) in Ausbrei¬ tungsrichtung (3) durch die Wahl einer der Relativ¬ positionen eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wo¬ bei der kleinste von der schrägen Stirnseite eines Linsenhalterteils (2a, b, c) und der Ausbreitungs¬ richtung (3) eingeschlossene Winkel mindestens 60° und höchstens 89,5° beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Relativ- positionierbarkeit der Linsenhalterteile (2a, b, c) mit einer die Linsenhalterteile (2a, b, c) verbin¬ denden Fügeverbindung (34) blockiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3 mit einer der Montage die¬ nenden Führungsvorrichtung, wobei die Linsenhalter¬ teile (2a, b, c) während der Längenanpassung nur durch die Führungsvorrichtung miteinander verbunden sind und diese entfernt wird, nachdem die Fügever¬ bindung (34) hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wo¬ bei eines der Linsenhalterteile (2a, b, c) mit einer Fügeverbindung (34) an einem Gehäuse (21) des Lasers fixiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wo¬ bei eines der Linsenhalterteile (2a, b. c) ein rohr- förmiger Körper (2c) mit einer solchen Durchgangs¬ öffnung (5c) ist, dass dieses Linsenhalterteil (2c) auf ein Gehäuse (21) des Lasers aufschiebbar ist, und das Linsenhalterteil (2c) vor der Lagejustage der Linse (31) auf das Gehäuse (21) geschoben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wo¬ bei ein erstes der Linsenhalterteile (2b, c) gegen¬ über dem Laser in seiner Position festgelegt ist und das andere für die Längenanpassung relativ zu dem ersten Linsenhalterteil (2b, c) und zu dem Laser po¬ sitioniert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wo¬ bei für die Linse (31) an einer der schrägen Stirn¬ seite entgegengesetzten Stirnseite eines Linsenhal- terteils (2a) eine Anlage vorgesehen ist und die Linse (31) nach einer Lagejustage senkrecht zur Aus¬ breitungsrichtung (3) mit einer Fügeverbindung (32) an der Anlage fixiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Linse (31) an¬ schließend samt Linsenhalterteil (2a) entlang der Ausbreitungsrichtung (3) lagejustiert wird und die Relativpositionierbarkeit der Linsenhalterteile (2a, b, c) dann durch eine die Linsenhalterteile (2a, b, c) verbindende Fügeverbindung (34) blockiert wird .
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Linsenhalterteile (2a, b, c) mit ihren schräg zur Ausbreitungsrichtung (3) orientierten Stirnseiten direkt aneinander anliegen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die schräg zur Ausbreitungsrichtung (3) verlaufenden Stirnseite eines Linsenhalterteils (2a, b, c) plan ausgebildet ist.
Laservorrichtung mit einem zum Emittieren eines Laserstrahls ausgelegten Laser,
einer gegenüber dem Laser lägej ustierten Linse (31) und einem Linsenhalter (2) aus mindestens zwei in Ausbreitungsrichtung (3) aufeinander folgenden Teilen (2a, b, c) , wovon mindestens zwei Linsenhalter¬ teile (2a, b, c) jeweils eine schräg zur Ausbrei¬ tungsrichtung (3) orientierte Stirnseite haben und diese Linsenhalterteile (2a, b, c) mit ihren schräg zur Ausbreitungsrichtung (33) orientierten Stirnseiten aneinander anliegen.
13. Laservorrichtung nach Anspruch 12, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
14. Laser-RGB-Modul mit einer Laservorrichtung nach Anspruch 12 oder 13. Verwendung einer Laservorrichtung nach Anspruch 12 oder 13 oder eines Laser-RGB-Moduls nach Anspruch 14 als Teil eines Pro ektionsgeräts, insbesondere eines tragbaren Pro ektionsgeräts.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2966490A1 (de) * 2014-07-08 2016-01-13 Fisba Optik Ag Vorrichtung zur Erzeugung von Licht mit mehreren Wellenlängen, Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, Verwendung eines Positionierungsmoduls, Verfahren zur Kombination von Lichtstrahlen und Vorrichtung zur Erzeugung von Licht mit mehreren Wellenlängen
EP3627637B1 (de) * 2018-09-18 2021-04-21 ZKW Group GmbH Verfahren zum positionsoptimierten verbinden einer kollimationsoptik mit einer multimode-laserlichtquelle
US20220221683A1 (en) * 2021-01-12 2022-07-14 Zebra Technologies Corporation Optical assemblies and methods of forming the same with light-curable adhesive
JP2023178741A (ja) * 2022-06-06 2023-12-18 シャープ福山レーザー株式会社 レーザ装置、およびレーザ装置の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197800A (ja) * 1997-09-25 1999-04-09 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザモジュール
JP2002232064A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法
US20040075917A1 (en) * 2002-06-28 2004-04-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical module apparatus, projection television and method of fabricating optical module apparatus
GB2426076A (en) * 2005-05-09 2006-11-15 Zeiss Carl Smt Ag Optical mount with movable wedges
JP2009230031A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュール
JP2010103323A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Hitachi Ltd 半導体レーザモジュール及びその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467229A (en) 1994-12-19 1995-11-14 Xerox Corporation Adjustable laser diode lens assembly
DE19934162B4 (de) * 1999-07-21 2006-06-29 Eads Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen, sowie Bildschirmhologramm

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197800A (ja) * 1997-09-25 1999-04-09 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザモジュール
JP2002232064A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ装置、及び、半導体レーザ装置のレンズ位置固定方法
US20040075917A1 (en) * 2002-06-28 2004-04-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical module apparatus, projection television and method of fabricating optical module apparatus
GB2426076A (en) * 2005-05-09 2006-11-15 Zeiss Carl Smt Ag Optical mount with movable wedges
JP2009230031A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュール
JP2010103323A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Hitachi Ltd 半導体レーザモジュール及びその製造方法

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