特許 5923164 レーザモジュール及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5923164

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】レーザモジュール及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20160510BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20160510BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   H01S5/40

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-507897(P2014-507897)

(86)(22)【出願日】2013年3月26日

(86)【国際出願番号】JP2013058714

(87)【国際公開番号】WO2013146749

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2014年10月2日

(31)【優先権主張番号】特願2012-72657(P2012-72657)

(32)【優先日】2012年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】染野 義博

【審査官】 百瀬 正之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０４０２９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０５３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４２７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９４８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０３２１８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０７２２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の半導体レーザから放射される複数のレーザ光を光学部品により合波して外部へ照射するレーザモジュールであって、
前記複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザが配設されるベースプレートと、前記ベースプレート上に配設された前記光学部品とを備え、
前記光学部品は、複数の前記半導体レーザからのそれぞれの前記レーザ光の出射方向にそれぞれに対応して配設された複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部を透過した前記複数のレーザ光を透過させる複数のフィルタ部とを有し、
前記レンズ部は、前記ベースプレートに対して位置調整可能な形状に形成され、
前記フィルタ部は、前記ベースプレートの平面上に配置されたリング状の位置調整部材と、下部が球面に形成され前記位置調整部材のリングの内側の辺に前記球面が接するように配置された角度調整部材と、前記角度調整部材上に配置されたフィルタと、を有し、
前記角度調整部材が前記ベースプレートに溶接で固定されており、前記角度調整部材と前記ベースプレートとの間に、前記位置調整部材が、前記角度調整部材と前記ベースプレートのいずれに対しても非溶接状態で挟まれ、前記角度調整部材と前記ベースプレートとの溶接は、熱収縮によって前記位置調整部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴とするレーザモジュール。

【請求項2】

前記溶接が一箇所のみであることを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。

【請求項3】

前記位置調整部材を固着する前記方向が、前記フィルタを通る光軸と直交することを特徴とする請求項２に記載のレーザモジュール。

【請求項4】

前記レンズ部は、前記レーザ光を集光またはコリメートするレンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材とからなり、
前記ベースプレートは、前記レンズ保持部材の外縁と当接し前記レンズ部を摺動可能に支持する溝部を有し、
前記レンズ保持部材の前記外縁と前記ベースプレートの溝部とが溶接で固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザモジュール。

【請求項5】

前記レンズ保持部材と前記ベースプレートとの溶接が、熱収縮によって前記レンズ保持部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴とする請求項４に記載のレーザモジュール。

【請求項6】

前記レンズ保持部材と前記ベースプレートとの溶接が一箇所のみであることを特徴とする請求項５に記載のレーザモジュール。

【請求項7】

前記レンズ保持部材が前記ベースプレートに固着される前記方向が、前記レンズを通る光軸と直交することを特徴とする請求項６記載のレーザモジュール。

【請求項8】

前記半導体レーザが熱伝導性を有する保持部材に固定保持され、前記保持部材と前記ベースプレートとが接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザモジュール。

【請求項9】

複数の半導体レーザから放射される複数のレーザ光を光学部品により合波して外部へ照射するレーザモジュールの製造方法であって、
前記半導体レーザがベースプレートに配設される第一のマウント工程と、
前記レーザ光が入射され、前記光学部品の一つであるレンズ部のいくつかがベースプレート上に配設される第二のマウント工程と、
前記レンズ部からのレーザ光が入射され、前記光学部品の一つである複数のフィルタ部がベースプレート上に配設される第三のマウント工程と、を有し、 前記半導体レーザを発光させた後、前記レンズ部を移動して前記レーザ光のスポット形を調整するスポット調整工程と、
前記半導体レーザを発光させた後、前記複数のフィルタ部を移動して前記複数のレーザ光の光軸を調整する光軸調整工程と、
前記レンズ部と前記ベースプレートとを固定する第一の固定工程と、
前記フィルタ部と前記ベースプレートとを固定する第二の固定工程と、
を有し、
前記複数のフィルタ部は、前記ベースプレートの平面上に配置されたリング状の位置調整部材と、下部が球面に形成され前記位置調整部材のリングの内側の辺に前記球面が接するように配置された角度調整部材と、前記角度調整部材上に配置されたフィルタと、を有し、
前記第二の固定工程は、熱収縮によって前記位置調整部材を前記ベースプレートに固着する方向に前記角度調整部材と前記ベースプレートとを溶接し固定する溶接工程を有し、前記角度調整部材と前記ベースプレートとで、前記位置調整部材を、前記角度調整部材と前記ベースプレートのいずれに対しても非溶接状態で挟み込むことを特徴とするレーザモジュールの製造方法。

【請求項10】

前記溶接が一箇所のみであることを特徴とする請求項９に記載のレーザモジュールの製造方法。

【請求項11】

前記角度調整部材へと溶接される前記ベースプレートの溶接部の厚みが薄く設けられ、
前記溶接工程は、前記溶接部の前記角度調整部材とは反対側から、加工レーザ光を照射してレーザ溶接を行うことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のレーザモジュールの製造方法。

【請求項12】

前記レンズ部は、前記レーザ光を集光またはコリメートするレンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材とからなり、
前記ベースプレートは、前記レンズ保持部材の外縁と当接し前記レンズ部を摺動可能に支持する溝部を有し、
前記第一の固定工程は、前記レンズ保持部材の前記外縁と前記ベースプレートの溝部とを溶接で固定する他の溶接工程を有していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のレーザモジュールの製造方法。

【請求項13】

前記他の溶接工程における溶接が、熱収縮によって前記レンズ保持部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴とする請求項１２に記載のレーザモジュールの製造方法。

【請求項14】

前記他の溶接工程における溶接が一箇所のみであることを特徴とする請求項１３に記載のレーザモジュールの製造方法。

【請求項15】

前記半導体レーザは、保持部材に固定保持され、
前記第一のマウント工程は、前記保持部材と前記ベースプレートとを接続する接続工程を有していることを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載のレーザモジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光を被投射面に照射して画像を表示する表示装置に用いられるレーザモジュールに関し、特に、光軸調整が容易に行われたレーザモジュール及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光をスクリーンや壁等の投射面に照射して画像を表示する表示装置、所謂レーザプロジェクタは、一般的に知られるようになってきた。このレーザプロジェクタでフルカラーを再現するには、赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）の３原色のレーザ光源を備えたレーザモジュールを準備する必要がある。この３原色のレーザモジュール（ＲＧＢ光源と言う）は、半導体レーザ素子を放熱基体にマウントし、金属製のカバーで覆ったタイプ、所謂キャン（ＣＡＮ）パッケージタイプのレーザ光源が一般的に用いられている。

【0003】

特許文献１では、図１２に示すように、キャン（ＣＡＮ）パッケージタイプを用いた光源ユニット（ＲＧＢ光源）８００が提案されている。図１２に示す光源ユニット（ＲＧＢ光源）８００は、キャン（ＣＡＮ）パッケージタイプの赤色レーザ光源ＬＤＲ、緑色レーザ光源ＬＤＧ及び青色レーザ光源ＬＤＢを用い、各々のレーザ光源から放射されたレーザ光は、コリメータレンズ（ＣＬＲ、ＣＬＧ、ＣＬＢ）でコリメートされ、プリズムユニット１１２により合成された後、シリンドリカルレンズ１１３を通して、水平走査方向偏向ポリゴンモータユニット（図示していない）に向かっている。このようにして、３つのレーザ光を合波し光軸を合わせて、光源ユニット（ＲＧＢ光源）８００を作製している。

【0004】

しかしながら、特許文献１の従来例１のように、金属製のカバーで覆ったキャン（ＣＡＮ）パッケージタイプの光源ユニット（ＲＧＢ光源）８００を用いた場合、３原色のレーザモジュールを小型化できないと言う問題があった。更に、近年では画像の色再現性の向上のために、上述した３原色以外に黄色を加えて４色にした場合や緑色を２色にした場合等のレーザ光源の数を増やすことが求められ、益々レーザ光源、ひいてはレーザモジュール（光源ユニット）の小型化が求められてきた。

【0005】

一方、特許文献２では、図１３に示すように、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクの記憶情報を読み取るための光ピックアップ９００が提案されており、これに用いられる半導体モジュール９０１は、金属製のカバーで覆ったタイプのレーザ光源では無く、半導体レーザ素子９１１を直接実装したタイプの光源が提案されている。特許文献２の従来例２では、光ピックアップ９００用の半導体レーザ素子９１１を１個用いた半導体モジュール９０１と、図１４に示すように、半導体レーザ素子９１１を半導体モジュール９０１の所定の光学位置に実装する方法とが示されている。

【0006】

図１３に示す光ピックアップ９００は、レーザ光を射出する半導体レーザ素子９１１と、グレーティング素子９５１と、プリズム９６１と、受光素子としての光電変換用ＩＣ（ＯＥＩＣ）９７１とを半導体モジュール９０１の筐体９９１内の所定の光学位置に備え、構成されている。そして、半導体モジュール９０１の半導体レーザ素子９１１の実装方法は、図１４（ａ）に示すように、半導体レーザ素子９１１が固定されたスペーサ９３１をアーム９５５で保持し、図１４（ｂ）に示すように、筐体９９１の外側から基板９４１を局所加熱して、基板９４１上のはんだＨＤをすばやく溶融させ、図１４（ｃ）に示すように、所定の光学位置に半導体レーザ素子９１１が固定される。これにより、半導体レーザ素子９１１が、半導体モジュール９０１の筐体９９１に設けられたその他の光学部品によって形成される光学系に対し、レーザ光の光軸調整や光軸方向の位置調整がなされた所定の光学位置に迅速に且つ、確実に取り付けられるとしている。そこで、この従来例を複数のレーザ光源を用いたレーザモジュールに応用することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−２１９４８０号公報

【特許文献2】特開２００１−１４４３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、従来例２のような方法では、所定の光学位置に半導体レーザ素子９１１を固定したとしても、はんだ硬化時の熱収縮により、実際に作製された半導体レーザ素子９１１の光軸方向が微妙にずれてしまうと言った課題があった。更に、複数のレーザ光源を用いて、それぞれのレーザ光を合成し光軸を合わせるレーザモジュールに適用した場合、非常に難しい方法であった。この対策として、半導体レーザを実際に発光させて位置調整を行いながら実装する方法が考えられるが、このためには、半導体レーザの温度が上がらないように、放熱措置を充分取らなければいけなく、しかも加熱や冷却等を行う製造条件を厳しく管理しなければいけなかった。そのため、半導体レーザを発光させながら実装することは実用的には難しく、しかも複数の半導体レーザのレーザ光を合成し光軸を合わせて実装することは、益々難しいと言う課題があった。

【0009】

本発明は、上述した課題を解決するもので、光軸調整が容易に行われたレーザモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この課題を解決するために、本発明の請求項１によるレーザモジュールは、複数の半導体レーザから放射される複数のレーザ光を光学部品により合波して外部へ照射するレーザモジュールであって、前記複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザが配設されるベースプレートと、前記ベースプレート上に配設される前記光学部品とを備え、前記光学部品が、複数の前記半導体レーザからのそれぞれの前記レーザ光の出射方向にそれぞれに対応して配設された複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部を透過した前記複数のレーザ光を透過させる複数のフィルタ部と、を有し、前記レンズ部が、前記ベースプレートに対して位置調整可能な形状に形成され、前記複数のフィルタ部が、前記ベースプレートの平面上に配置されたリング状の位置調整部材と、下部が球面に形成され前記位置調整部材のリングの内側の辺に前記球面が接するように配置された角度調整部材と、前記角度調整部材上に配置されたフィルタと、を有し、前記角度調整部材が前記ベースプレートに溶接で固定されており、前記角度調整部材と前記ベースプレートとの間に、前記位置調整部材が、前記角度調整部材と前記ベースプレートのいずれに対しても非溶接状態で挟まれ、前記角度調整部材と前記ベースプレートとの溶接は、熱収縮によって前記位置調整部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴としている。

【0011】

また、本発明の請求項２によるレーザモジュールは、前記溶接が一箇所のみであることを特徴としている。

【0013】

また、本発明の請求項３によるレーザモジュールは、前記位置調整部材を固着する前記方向が、前記フィルタを通る光軸と直交することを特徴としている。

【0014】

また、本発明の請求項４によるレーザモジュールは、前記レンズ部が、前記レーザ光を集光またはコリメートするレンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材とからなり、前記ベースプレートは、前記レンズ保持部材の外縁と当接し前記レンズ部を摺動可能に支持する溝部を有し、前記レンズ保持部材の前記外縁と前記ベースプレートの溝部とが溶接で固定されていることを特徴としている。

【0015】

また、本発明の請求項５によるレーザモジュールは、前記レンズ保持部材と前記ベースプレートとの溶接が、熱収縮によって前記レンズ保持部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴としている。
また、本発明の請求項６によるレーザモジュールは、前記レンズ保持部材と前記ベースプレートとの溶接が一箇所のみであることを特徴としている。

【0016】

また、本発明の請求項７によるレーザモジュールは、前記レンズ保持部材が前記ベースプレートに固着される前記方向が、前記レンズを通る光軸と直交することを特徴としている。

【0017】

また、本発明の請求項８によるレーザモジュールは、前記半導体レーザが熱伝導性を有する保持部材に固定保持され、前記保持部材と前記ベースプレートとが接続されていることを特徴としている。

【0018】

また、本発明の請求項９によるレーザモジュールの製造方法は、複数の半導体レーザから放射される複数のレーザ光を光学部品により合波して外部へ照射するレーザモジュールの製造方法であって、前記半導体レーザがベースプレートに配設される第一のマウント工程と、前記レーザ光が入射され、前記光学部品の一つであるレンズ部のいくつかがベースプレート上に配設される第二のマウント工程と、前記レンズ部からのレーザ光が入射され、前記光学部品の一つである複数のフィルタ部がベースプレート上に配設される第三のマウント工程とを有し、前記半導体レーザを発光させた後、前記レンズ部を移動して前記レーザ光のスポット形を調整するスポット調整工程と、前記半導体レーザを発光させた後、前記複数のフィルタ部を移動して前記複数のレーザ光の光軸を調整する光軸調整工程と、を有し、前記レンズ部と前記ベースプレートとを固定する第一の固定工程と、前記フィルタ部と前記ベースプレートとを固定する第二の固定工程と、を有し、
前記複数のフィルタ部は、前記ベースプレートの平面上に配置されたリング状の位置調整部材と、下部が球面に形成され前記位置調整部材のリングの内側の辺に前記球面が接するように配置された角度調整部材と、前記角度調整部材上に配置されたフィルタと、を有し、
前記第二の固定工程は、熱収縮によって前記位置調整部材を前記ベースプレートに固着する方向に前記角度調整部材と前記ベースプレートとを溶接し固定する溶接工程を有し、前記角度調整部材と前記ベースプレートとで、前記位置調整部材を、前記角度調整部材と前記ベースプレートのいずれに対しても非溶接状態で挟み込むことを特徴としている。

【0019】

また、本発明の請求項１０によるレーザモジュールの製造方法は、前記溶接が一箇所のみであることを特徴としている。

【0021】

また、本発明の請求項１１によるレーザモジュールの製造方法は、前記角度調整部材へと溶接される前記ベースプレートの溶接部の厚みが薄く設けられ、前記溶接工程は、前記溶接部の前記角度調整部材とは反対側から、加工レーザ光を照射してレーザ溶接を行うことを特徴としている。

【0022】

また、本発明の請求項１２によるレーザモジュールの製造方法は、前記レンズ部が、前記レーザ光を集光またはコリメートするレンズと、前記レンズを保持するレンズ保持部材とからなり、前記ベースプレートは、前記レンズ保持部材の外縁と当接し前記レンズ部を摺動可能に支持する溝部を有し、前記第一の固定工程が、前記レンズ保持部材の前記外縁と前記ベースプレートの溝部とを溶接で固定する他の溶接工程を有していることを特徴としている。

【0023】

また、本発明の請求項１３によるレーザモジュールの製造方法は、前記他の溶接工程における溶接が、熱収縮によって前記レンズ保持部材を前記ベースプレートに固着する方向の溶接であることを特徴としている。
また、本発明の請求項１４によるレーザモジュールの製造方法は、前記他の溶接工程における溶接が一箇所のみであることを特徴している。

【0024】

また、本発明の請求項１５によるレーザモジュールの製造方法は、前記半導体レーザが、保持部材に固定保持され、前記第一のマウント工程が、前記保持部材と前記ベースプレートとを接続する接続工程を有していることを特徴としている。

【発明の効果】

【0025】

請求項１の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、位置調整可能な形状に形成されたレンズ部と、位置調整部材及び角度調整部材を有したフィルタ部とを備えているので、レンズ部により半導体レーザから放射されるレーザ光の焦点位置を調整してフィルタ部に入射させ、フィルタ部によりフィルタを透過するレーザ光の角度調整を行うことができる。このことにより、複数のレーザ光のスポット形のそれぞれを一つに合わせることができ、簡単な構成で複数のレーザ光のスポット形及び光軸を一致させることができる。したがって、高精度な光軸調整が容易に行われたレーザモジュールを提供することができる。

【0026】

また、本発明のレーザモジュールは、角度調整部材が位置調整部材を介さずに直接ベースプレートに溶接で固定されているので、角度調整部材と位置調整部材、位置調整部材とベースプレートを順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材及び位置調整部材の位置ズレが累積して大きくなることがない。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレが小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0027】

また、本発明のレーザモジュールは、角度調整部材とベースプレートとの溶接が、熱収縮によって位置調整部材をベースプレートに固着する方向の溶接であるので、位置調整部材の位置決めがされるとともに、位置調整部材自体がベースプレートに溶接されなくとも固定されることとなる。このため、固定時における角度調整部材及び位置調整部材の位置ズレがより小さくなる。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレがより小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0028】

請求項３の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、位置調整部材をベースプレートに固着する方向、つまり熱収縮によって位置調整部材が僅かにずれる方向が、フィルタを通る光軸と直交するので、位置調整部材が光軸方向にずれた場合と比較して、光軸のズレに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。特に平面のフィルタであれば、その効果は顕著である。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレがより一層小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0029】

請求項４の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、レンズ保持部材の外縁とベースプレートの溝部とが溶接で固定されているので、はんだや接着剤等で固定されている場合と比較して、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ保持部材の位置ズレが小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光のスポット形やフィルタへの入光位置のズレが小さく、複数のレーザ光のスポット形が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0030】

請求項５の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、熱収縮によってレンズ保持部材がベースプレートに固着される方向に溶接されるので、固定時におけるレンズ保持部材の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光のスポット形やフィルタへの入光位置のズレがより小さく、複数のレーザ光のスポット形が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0031】

請求項７の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、レンズ保持部材がベースプレートに固着される方向、つまり熱収縮によってレンズ保持部材が僅かにずれる方向がレンズを通る光軸と直交するので、レンズ保持部材が光軸方向にずれた場合と比較して、レンズを通るレーザ光のフォーカスに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレがより一層小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0032】

請求項８の発明によれば、本発明のレーザモジュールは、半導体レーザが熱伝導性を有する保持部材を介してベースプレートに配設されているので、半導体レーザを発光させてレーザ光のスポット形を調整する際に、半導体レーザのレーザ光の放射による発熱を熱伝導性の良い保持部材から放熱させることができる。このことにより、発熱による半導体レーザの出力低下、スポット形や波長等の変化を抑えることができ、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0033】

請求項９の発明によれば、本発明のレーザモジュールの製造方法は、半導体レーザを発光させて、レーザ光のスポット形を調整するとともに、レーザ光の光軸を調整して、レンズ部及びフィルタ部とベースプレートとを固定する工程を有しているので、複数のレーザ光のそれぞれのスポット形及び光軸を所望に調整することができる。このことにより、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを作製することができる。

【0034】

また、本発明のレーザモジュールの製造方法は、第二の固定工程が角度調整部材とベースプレートとを溶接で固定する溶接工程を有しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。しかも、位置調整部材自体がベースプレートに溶接されなくとも固定されることとなる。このことにより、レーザモジュールを安価に作製することができる。更に、角度調整部材が位置調整部材を介さずに直接ベースプレートに溶接で固定されているので、角度調整部材と位置調整部材、位置調整部材とベースプレートを順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材と及び位置調整部材の位置ズレが累積して大きくなることがない。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレが小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0035】

また、本発明のレーザモジュールの製造方法は、溶接工程における溶接が熱収縮によって位置調整部材をベースプレートに固着する方向の溶接であるので、位置調整部材の位置決めがされるとともに、位置調整部材自体がベースプレートに溶接されなくとも固定されることとなる。このため、固定時における角度調整部材及び位置調整部材の位置ズレがより小さくなる。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光の位置ズレがより小さく、複数のレーザ光のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0036】

請求項１１の発明によれば、本発明のレーザモジュールの製造方法は、ベースプレートの溶接部の厚みが薄く設けられ、この溶接部に向けて加工レーザ光を照射してレーザ溶接を行ったので、角度調整部材とベースプレートとを容易に溶接することができる。このことにより、角度調整部材への負荷が少なく、固定時における角度調整部材の位置ズレをより小さくすることができる。

【0037】

請求項１２の発明によれば、本発明のレーザモジュールの製造方法は、第一の固定工程がレンズ部とベースプレートとを溶接で固定する他の溶接工程を有しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。このことにより、レーザモジュールを安価に作製することができる。更に、レンズ部とベースプレートとの固定に溶接を用いているので、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ部の位置ズレが小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光のスポット形の変化が小さく、複数のレーザ光のスポット形が一致して調整されたレーザモジュールを作製することができる。

【0038】

請求項１３の発明によれば、本発明のレーザモジュールの製造方法は、他の溶接工程における溶接が熱収縮によってレンズ保持部材をベースプレートに固着する方向の溶接であるので、固定時におけるレンズ保持部材の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光のスポット形やフィルタへの入光位置のズレがより小さく、複数のレーザ光のスポット形が一致して調整されたレーザモジュールを得ることができる。

【0039】

請求項１５の発明によれば、本発明のレーザモジュールの製造方法は、第一のマウント工程は、半導体レーザが保持部材を介してベースプレートに接続する接続工程を有しているので、ベースプレートに半導体レーザを直接実装した場合と異なり、半導体レーザを保持部材に搭載した時点で半導体レーザの動作確認を行うことが可能となり半導体レーザの動作不良があった場合のロスが小さくなる。また、チップを直接ベースプレートに実装した場合より実装し易く、レーザモジュールを安価に作製することができる。

【0040】

したがって、本発明のレーザモジュール及びその製造方法は、光軸調整が容易に行われたレーザモジュール及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明の第１実施形態のレーザモジュールを説明する全体斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態のレーザモジュールを説明する図であって、レーザモジュールの一部を省略した斜視図である。

【図3】本発明の第１実施形態のレーザモジュールを説明する図であって、図３（ａ）は、図２をＹ２側から見た正面図であり、図３（ｂ）は、図２をＺ１側から見た上面図である。

【図4】本発明の第１実施形態のレーザモジュールを説明する図であって、図４（ａ）は、図２をＸ２側から見た側面図であり、図４（ｂ）は、図２をＹ１側から見た背面図である。

【図5】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、半導体レーザとベースプレートを示した斜視図である。

【図6】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、図５にレンズ部を示した斜視図である。

【図7】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、図７（ａ）は、図６にフィルタ部の位置調整部材が載置された斜視図であり、図７（ｂ）は、図６に角度調整部材が載置された斜視図である。

【図8】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法を説明する図であって、図８（ａ）は、第一のマウント工程を説明する斜視図であり、図８（ｂ）は、第二のマウント工程を説明する斜視図である。

【図9】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法の第三のマウント工程を説明する図であって、図９（ａ）は、位置調整部材を実装する状態を示した斜視図であり、図９（ｂ）は、角度調整部材及びフィルタを実装する状態を示した斜視図である。

【図10】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法を説明する図であって、光軸調整工程を説明する斜視図である。

【図11】本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法の第一の固定工程及び第二の固定工程を説明する図であって、図１１（ａ）は、図３（ｂ）に示すＸ−Ｘ線における断面図であり、図１１（ｂ）は、図３（ｂ）に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。

【図12】従来例１における光源ユニットの拡大図である。

【図13】従来例２における半導体モジュールを用いた光ピックアップの概略光路を表した図である。

【図14】従来例２における半導体レーザ素子の取り付け方法を工程順に示した図であって、図１４（ａ）は、半導体レーザ素子が所定の光学位置に配された状態を示し、図１４（ｂ）は、基板を局所加熱している状態を示し、図１４（ｃ）は、はんだが固化しスペーサが基板に固定保持された状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

【0043】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１を説明する斜視図である。図１では、説明を容易にするため、カバー１０２を省略している。図２は、本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１を説明する図であって、レーザモジュール５０１の一部を省略した斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１を説明する図であって、図３（ａ）は、図２をＹ２側から見た正面図であり、図３（ｂ）は、図２をＺ１側から見た上面図である。図４は、本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１を説明する図であって、図４（ａ）は、図２をＸ２側から見た側面図であり、図４（ｂ）は、図２をＹ１側から見た背面図である。図５は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、半導体レーザＳＤとベースプレート１を示した斜視図である。

【0044】

本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１は、図１及び図２に示すように、保持部材７のそれぞれに固定保持された３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）が配設されたベースプレート１と、ベースプレート１上に配設された光学部品ＯＰとを備えて構成され、３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）のそれぞれから放射される３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）を光学部品ＯＰにより合波して、ケース１０１の放射窓１０１ｋから外部へ照射できるようになっている。

【0045】

先ず、半導体レーザＳＤは、赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）の３原色の半導体レーザ素子を用い、赤色の半導体レーザＲＳＤは、例えば赤色のレーザ光ＲＬＳとして６７０ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられる。同様にして、緑色の半導体レーザＧＳＤは、緑色のレーザ光ＧＬＳとして例えば５１５ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられ、青色の半導体レーザＢＳＤは、例えば青色のレーザ光ＢＬＳとして４４５ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられる。

【0046】

また、図１ないし図５に示すように、３つの半導体レーザＳＤのそれぞれ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）は、例えばステンレス等の熱伝導性を有する保持部材７のそれぞれ（Ｒ７、Ｇ７、Ｂ７）に固定保持されている。また、保持部材７のそれぞれ（Ｒ７、Ｇ７、Ｂ７）には、半導体レーザ素子に電力を供給するためのランドＲＤが２ヶ所（ＲＤ１、ＲＤ２）設けられ、図示はしていないが、半導体レーザＳＤとランドＲＤ２とがワイヤーボンディングされているとともに、ランドＲＤ２と供給端子ＳＴとがワイヤーボンディングされて電気的に接続している。なお、ランドＲＤは、熱伝導性の良い絶縁部材で保持部材７と電気的に絶縁されている。

【0047】

また、保持部材７は、熱伝導性の良い導電性部材でベースプレート１に固定され、保持部材７とベースプレート１とが電気的にも接続されている。ベースプレート１は、導電性及び熱伝導性の良い材質、例えばステンレス等を用いている。そして、図示はしていないが、ランドＲＤ１とベースプレート１とがワイヤーボンディングされているとともに、ベースプレート１とグランド端子ＧＴとがワイヤーボンディングされて電気的に接続している。このことにより、導電性の良いベースプレート１に半導体レーザＳＤが接続されているので、アースを確実に行うことができ、半導体レーザＳＤの発光を安定させることができる。

【0048】

更に、熱伝導性の良いベースプレート１に熱伝導性の良い保持部材７を介して半導体レーザＳＤが接続されているので、半導体レーザＳＤからの発熱を熱伝導性の良い保持部材７を介してベースプレート１から放熱させることができ、温度上昇による半導体レーザＳＤの出力低下、スポット形や波長等の変化を抑制することができる。

【0049】

なお、保持部材７を用いずに、半導体レーザＳＤを直接ベースプレート１に固定しても良い。この場合は、ベースプレート１上に絶縁層を形成し、更にその上に２箇所のランド（ＲＤ１、ＲＤ２）を形成してランドＲＤ１とベースプレート１とが電気的に接続していれば良い。また、全ての半導体レーザＳＤの極性が一致している場合には、半導体レーザＳＤのグランド端子ＧＴと直接ベースプレート１と接続することも可能である。

【0050】

次に、光学部品ＯＰは、図１及び図２に示すように、３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）のそれぞれに対応した３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）と、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）を透過した３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）を透過させる３つのフィルタ部５（Ｒ５、Ｇ５、Ｂ５）とを有して構成され、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）は、３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）からのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の出射方向に配設され、３つのフィルタ部５（Ｒ５、Ｇ５、Ｂ５）は、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）を挟んで３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）と対向する位置に配設されている。

【0051】

図６は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、図５にレンズ部３を示した斜視図である。レンズ部３は、図２ないし図４、及び図６に示すように、半導体レーザＳＤから出射されたレーザ光ＬＳを集光またはコリメートするレンズ３３（Ｒ３３、Ｇ３３、Ｂ３３）と、レンズ３３を保持する筒状のレンズ保持部材３４（Ｒ３４、Ｇ３４、Ｂ３４）とから構成される。そして、ベースプレート１に形成された溝部１ｒにレンズ部３が載置され、レンズ保持部材３４の外縁と図５に示す溝部１ｒの両側の辺１ｈとが当接してレンズ部３が支持されるとともに、レンズ部３が溝部１ｒの方向、つまり光軸方向に沿って摺動しながら移動可能になっている。そして、図示はしていないが、レンズ保持部材３４の外縁とベースプレート１の溝部１ｒの底面１ｂとが溶接で固定されている。このようにして、レンズ部３が、ベースプレート１に対して位置調整可能な形状に形成されているので、レンズ部３を可動することにより半導体レーザＳＤから放射されるレーザ光ＬＳの焦点位置を調整してフィルタ部５に入射させることができる。なお、ベースプレート１には、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）に対応して、溝部１ｒがそれぞれ設けられているので、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）のそれぞれが個別に位置調整可能であることは言う迄ででもない。

【0052】

また、レンズ保持部材３４の外縁とベースプレート１の溝部１ｒとが溶接で固定されているので、はんだや接着剤等で固定されている場合と比較して、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレ（Ｙ方向の位置のずれやＹ方向に傾き等）が小さい。更に、レンズ保持部材３４とベースプレート１との溶接が、熱収縮によってレンズ保持部材３４がベースプレート１に固着される方向（図６に示すＺ２方向）の溶接なので、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレが更に小さくなる。このため、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳのスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレが小さく、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。また、溶接で固定されているので、接着剤で固定する際に発生する揮発性溶剤による半導体レーザＳＤへのダメージが生じることがない。

【0053】

更に、図示はしていないが、本発明の第１実施形態においては、レンズ保持部材３４とベースプレート１との溶接箇所が、１箇所である。このため、数カ所を順次溶接している場合と比較して、固定時における数カ所の溶接によるそれぞれの接続状態の違いが生じなく、しかも、高精度に位置調整された後の位置精度を保持した状態で、速やかにレンズ部３を固定することができる。このため、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳのスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレがより小さく、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。また、数カ所溶接している場合と比較して、固定時における数カ所の溶接による接続状態の違いがなく、このことにより、固定時における角度調整部材６６の位置ズレをより小さくすることができる。

【0054】

また、上述したレンズ保持部材３４がベースプレート１に固着される方向（図６に示すＺ２方向）、つまり熱収縮によってレンズ保持部材３４が僅かにずれる方向がレンズ３３を通る光軸と直交するので、レンズ保持部材３４が光軸方向にずれた場合と比較して、レンズ３３を通るレーザ光ＬＳのフォーカスに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。

【0055】

図７は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの一部を省略した図であって、図７（ａ）は、図６にフィルタ部５の位置調整部材５６が載置された斜視図であり、図７（ｂ）は、図６に角度調整部材６６が載置された斜視図である。フィルタ部５は、図２ないし図４、及び図７に示すように、ベースプレート１上に配置された位置調整部材５６と、位置調整部材５６上に配置された角度調整部材６６と、角度調整部材６６上に配置されたフィルタ５５とを有して構成され、３つのレンズ部３（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）により集光またはコリメートされた３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が入光する位置に配設されている。

【0056】

位置調整部材５６は、ステンレス製の金属材料からなり、図７（ａ）に示すように、リング状の形状をしている。この位置調整部材５６は、ベースプレート１に載置された状態では固定されず、ベースプレート１の載置面１ｐ上の全ての方向に移動が可能である。このため、後述する角度調整部材６６及びフィルタ５５が載置された後、位置調整、ひいては光軸調整を行う際に、この位置調整部材５６を動かすことで、フィルタ５５のＸＹ平面における位置を調整することができる。所謂、２軸の調整が可能である。

【0057】

また、角度調整部材６６は、レーザ溶接が可能なステンレス製の金属材料からなり、図２、図３及び図４（ａ）に示すように、下部が球面に形成されており、上面側が段差部を有した平面上に形成されている｛図７（ｂ）を参照｝。そして、角度調整部材６６が位置調整部材５６に載置された際に、角度調整部材６６の球面が位置調整部材５６のリング形状の内縁の一端側であって円形の図６に示す辺５６ｈに接するようにして配設されている。このため、位置調整部材５６のリング内形の円形の辺５６ｈと角度調整部材６６の球面とが摺動可能になり、角度調整部材６６をいずれの角度方向に傾けることができるとともに、いずれの方向に回転させることができる。所謂、３軸の調整が可能である。これにより、後述するフィルタ５５が角度調整部材６６の段差部であるＬ字状の２面（底面及び側面）に押しあてられて固定された後、位置調整、光軸調整を行う際に、この角度調整部材６６を動かすことで、角度調整部材６６に固定されたフィルタ５５の角度及び向きを調整することができる。

【0058】

そして、位置調整部材５６の位置と角度調整部材６６の角度とを動かして、後述するフィルタ５５の位置及び角度を調整（所謂、５軸の調整）した後、図示はしていないが、角度調整部材６６の底部とベースプレート１とを溶接（貫通溶接）で固定している。このため、貫通溶接後の冷却時における熱収縮を利用して、角度調整部材６６とベースプレート１に挟まれた位置調整部材５６も位置決めがされるとともに、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このため、角度調整部材６６と位置調整部材５６、位置調整部材５６とベースプレート１を順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材６６及び位置調整部材５６の位置ズレ（ＸＹ平面における位置のずれ及び傾きの角度のずれ）が累積して大きくなることがない。したがって、固定時における角度調整部材６６の位置ズレが小さくなる。

【0059】

更に、図示はしていないが、本発明の第１実施形態においては、角度調整部材６６とベースプレート１との溶接箇所が最少の１箇所であるので、数カ所を順次溶接している場合と比較して、固定時における数カ所の溶接によるそれぞれの接続状態の違いが生じなく、しかも、高精度に位置調整された後の位置精度を保持した状態で、速やかにフィルタ部５を固定することができる。このことにより、固定時における角度調整部材６６の位置ズレをより小さくすることができる。

【0060】

フィルタ５５は、図１ないし図４、及び図７に示すように、矩形で板状の形状をしており、レンズ部３からの集光またはコリメートされたレーザ光ＬＳに対して、フィルタ５５の主面を約４５°傾斜して配置されている。そして、フィルタ５５の主面の反対側主面には、Ａｌ_２Ｏ_３/Ｓｉ、ＳｉＯ_２/Ｔａ_２Ｏ_５等の多層膜を用いたレーザ光ＬＳの高反射コーティングが施されている。このため、レンズ部３からの集光またはコリメートされたレーザ光ＬＳがフィルタ５５内を透過した後、この高反射コーティングにより、レーザ光ＬＳの光路が変えられる。

【0061】

また、位置調整部材５６や角度調整部材６６を動かすことで、フィルタ５５の位置や角度を調整することができるので、フィルタ５５を透過及び反射するレーザ光ＬＳの位置調整や角度調整を行うことができる。このことにより、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の光軸を自由に調整することができ、簡単な構成で３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸を一致させることができる。

【0062】

更に、角度調整部材６６がベースプレート１に溶接で強固に固定され、しかも１箇所で固定されているので、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレがより小さく、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。なお、フィルタ５５として、誘電体に多層膜をコーティングしたタイプを用いているが、光学ガラスの組成を調整した色ガラスフィルタやガラスに金属薄膜をコーティングしたタイプ等、様々なタイプを用いることができる。

【0063】

また、位置調整部材５６をベースプレート１に固着する方向、つまり熱収縮によって位置調整部材５６が僅かにずれる方向が、フィルタ５５を通る光軸と直交するので、位置調整部材５６が光軸方向にずれた場合と比較して、光軸のズレに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。特に平面のフィルタ５５であれば、その効果は顕著である。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレがより一層小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。これにより、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が混合された１本のビーム光を形成することが可能となり、任意の色度を設定することが可能となる。

【0064】

放射窓１０１ｋは、図１に示すように、矩形で板状の形状をしており、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が合波されたレーザ光ＬＳが透過する位置に配置され、後述するケース１０１と接着している。また、放射窓１０１ｋのレーザ光ＬＳが入光する側の主面には、レーザ光ＬＳの反射を抑えるために、Ａｌ_２Ｏ_３/Ｓｉ、ＳｉＯ_２/Ｔａ_２Ｏ_５等の多層膜の低反射コーティングが施されている。また、放射窓１０１ｋとケース１０１との接着には、Ｋ_２Ｏ-ＰｂＯ-ＳｉＯ_２系やＢｉ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３系等の低融点ガラスを用いている。なお、放射窓１０１ｋは、硼珪酸系のガラスを用いているが、特に硼珪酸系のガラスに限るものではない。

【0065】

ケース１０１及び図示していないカバー１０２は、熱伝導性の良いステンレス製の金属材料からなり、ケース１０１は、図１に示すように、矩形で箱状の形状をしており、３つの半導体レーザＳＤ、ベースプレート１及び光学部品ＯＰを収納している。また、ケース１０１の一面側には、３つの供給端子ＳＴ及び１つのグランド端子ＧＴが挿入される孔が設けられており、３つの供給端子ＳＴ及び１つのグランド端子ＧＴが孔にそれぞれ挿入された後に、孔を塞ぐようにして絶縁性の低融点ガラス等で、３つの供給端子ＳＴ及び１つのグランド端子ＧＴがケース１０１に固定されている。また、カバー１０２は、図示はしていないが、矩形で板状の形状をしており、ケース１０１の開口部を覆うように配置され、低融点ガラス等でケース１０１に固定されている。また、図示していないカバー１０２は、対象物に反射して戻ってくる反射戻光を防ぐために、光軸に対して数度、傾けている場合がある。

【0066】

以上により、本発明のレーザモジュール５０１は、位置調整可能な形状に形成されたレンズ部３と、位置調整部材５６及び角度調整部材６６を有したフィルタ部５とを備えているので、レンズ部３により半導体レーザＳＤから放射されるレーザ光ＬＳの焦点位置を調整してフィルタ部５に入射させ、フィルタ部５によりフィルタ５５を透過するレーザ光ＬＳの角度調整を行うことができる。このことにより、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形のそれぞれを一つに合わせることができ、簡単な構成で複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸を一致させることができる。したがって、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸を同一光軸上に高精度に調整する光軸調整が容易に行われたレーザモジュール５０１を提供することができる。

【0067】

また、角度調整部材６６が位置調整部材５６を介さずに直接ベースプレート１に溶接で固定されているので、角度調整部材６６と位置調整部材５６、位置調整部材５６とベースプレート１を順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材６６及び位置調整部材５６の位置ズレ（ＸＹ平面における位置のずれ及び傾きの角度のずれ）が累積して大きくなることがない。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレが小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0068】

また、角度調整部材６６とベースプレート１との溶接が、熱収縮によって位置調整部材５６をベースプレート１に固着する方向の溶接であるので、位置調整部材５６の位置決めがされるとともに、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このため、固定時における角度調整部材６６及び位置調整部材５６の位置ズレがより小さくなる。固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0069】

また、位置調整部材５６をベースプレート１に固着する方向、つまり熱収縮によって位置調整部材５６が僅かにずれる方向が、フィルタ５５を通る光軸と直交するので、位置調整部材５６が光軸方向にずれた場合と比較して、光軸のズレに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。特に平面のフィルタ５５であれば、その効果は顕著である。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレがより一層小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0070】

また、レンズ保持部材３４の外縁とベースプレート１の溝部１ｒとが溶接で固定されているので、はんだや接着剤等で固定されている場合と比較して、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレが小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレが小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0071】

また、熱収縮によってレンズ保持部材３４がベースプレート１に固着される方向に溶接されるので、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）が所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0072】

また、レンズ保持部材３４がベースプレート１に固着される方向、つまり熱収縮によってレンズ保持部材３４が僅かにずれる方向がレンズ３３を通る光軸と直交するので、レンズ保持部材３４が光軸方向にずれた場合と比較して、レンズ３３を通るレーザ光ＬＳのフォーカスに及ぼす誤差を非常に小さくすることができる。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）の位置ズレがより一層小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸がより一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0073】

また、半導体レーザＳＤが熱伝導性を有する保持部材７を介してベースプレート１に配設されているので、半導体レーザＳＤを発光させてレーザ光ＬＳのスポット形を調整する際に、半導体レーザＳＤのレーザ光ＬＳの放射による発熱を熱伝導性の良い保持部材７から放熱させることができる。このことにより、発熱による半導体レーザＳＤの出力低下、スポット形や波長等の変化を抑えることができ、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる。

【0074】

次に、製造方法について説明する。図８は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法を説明する図であって、図８（ａ）は、第一のマウント工程ＭＰ１を説明する斜視図であり、図８（ｂ）は、第二のマウント工程ＭＰ２を説明する斜視図である。図９は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法の第三のマウント工程ＭＰ３を説明する図であって、図９（ａ）は、位置調整部材５６を実装する状態を示した斜視図であり、図９（ｂ）は、角度調整部材６６及びフィルタ５５を実装する状態を示した斜視図である。図１０は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法を説明する図であって、光軸調整工程ＪＰ５を説明する斜視図である。図１１は、本発明の第１実施形態のレーザモジュールの製造方法の第一の固定工程ＦＰ６及び第二の固定工程ＦＰ７を説明する図であって、図１１（ａ）は、図３（ｂ）に示すＸ−Ｘ線における断面図であり、図１１（ｂ）は、図３（ｂ）に示すＸＩ−ＸＩ線における断面図である。なお、図１１に示す加工レーザ光ＫＬＳは、説明を容易にするため、加工時の様子を示したものである。

【0075】

本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１の製造方法は、図８及び図９に示すように、半導体レーザＳＤがベースプレート１に配設される第一のマウント工程ＭＰ１と、レンズ部３がベースプレート１上に配設される第二のマウント工程ＭＰ２と、フィルタ部５がベースプレート１上に配設される第三のマウント工程ＭＰ３と、半導体レーザＳＤを発光させた後にレンズ部３を移動してレーザ光ＬＳのスポット形を調整するスポット調整工程ＳＰ４と、続いてフィルタ部５を移動してレーザ光ＬＳの光軸を調整する光軸調整工程ＪＰ５と、レンズ部３とベースプレート１とを固定する第一の固定工程ＦＰ６と、フィルタ部５とベースプレート１とを固定する第二の固定工程ＦＰ７と、を有している。

【0076】

本発明の第１実施形態のレーザモジュール５０１の製造方法は、先ず、第一のマウント工程ＭＰ１で、図８（ａ）に示すように、半導体レーザＳＤが固定保持された保持部材７をベースプレート１に実装する。そして、熱伝導性の良い導電性部材、例えばはんだや導電性接着剤等で、保持部材７とベースプレート１とを固定する。このようにして、保持部材７を介してベースプレート１に接続する接続工程を有しているので、半導体レーザＳＤのチップを直接ベースプレート１に実装するより実装し易く、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。なお、３つの半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）は、それぞれの保持部材７の実装を順次行うが、それぞれの保持部材７のベースプレート１への固定は、１つの工程で行っている。

【0077】

次に、第二のマウント工程ＭＰ２で、図８（ｂ）に示すように、レンズ３３を有したレンズ部３をベースプレート１に形成された溝部１ｒに実装する。その際には、レンズ部３のレンズ保持部材３４の外縁が溝部１ｒの開口側の両長辺に当接するようになる。このため、レンズ部３が溝部１ｒの長手方向（図８（ｂ）に示すＹ方向）に沿って摺動しながら移動することが可能である。

【0078】

次に、第三のマウント工程ＭＰ３で、図９に示すように、フィルタ５５を有したフィルタ部５をベースプレート１上に配設する。つまり、図９（ａ）に示すように、リング状の位置調整部材５６をベースプレート１の載置面１ｐ上に実装した後、図９（ｂ）に示すように、下部が球面に形成された角度調整部材６６を角度調整部材６６の球面が位置調整部材５６のリング形状の内側の辺５６ｈに接するようにして実装する。このため、位置調整部材５６のリング形状の内側の辺５６ｈと角度調整部材６６の球面とが摺動可能になり、角度調整部材６６をいずれの角度方向に傾けることが可能である。

【0079】

また、フィルタ５５は、角度調整部材６６の段差部であるＬ字状の２面（底面及び側面）に押しあてられて、低融点ガラス等により角度調整部材６６に予め固定されている。これにより、角度調整部材６６をベースプレート１に実装することで、フィルタ５５がベースプレート１上に配設されることとなる。このことにより、角度調整部材６６とフィルタ５５とを別々に実装する場合と比較して、フィルタ５５の実装がし易く、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。

【0080】

次に、半導体レーザＳＤを発光させた後、スポット調整工程ＳＰ４で、図１０に示すＹ軸方向ＹＤ（Ｙ１方向及びＹ２方向）にレンズ部３を移動してレーザ光ＬＳのスポット形を調整する。スポット形の調整は、フィルタ５５及び放射窓１０１ｋを透過して、レーザモジュール５０１外に放射されたレーザ光ＬＳ（図１に示す）を、ビームプロファイラの受光部で受けて、ビームプロファイラで受光したレーザ光ＬＳのビーム径の測定を行いながら、レンズ部３をＹ軸方向ＹＤ（Ｙ１方向及びＹ２方向）に移動して、所望のビーム径になるように調整を行う。このスポット形の調整は、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）に対してそれぞれ行う。

【0081】

次に、半導体レーザＳＤを発光させた後、光軸調整工程ＪＰ５で、位置調整部材５６をベースプレート１の載置面１ｐ上の全ての方向に移動するとともに、角度調整部材６６の角度をあらゆる向きにすることにより、レーザ光ＬＳのスポット形の位置を移動させて光軸の調整を行う。この光軸の調整は、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）に対して行い、３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形の位置が所望の範囲内に収まるように繰り返して行う。場合によっては、スポット形の調整、言い換えるとビーム径の調整も行なうことも生じる。なお、光軸の調整もスポット形の調整と同様にして、ビームプロファイラによりスポット径の位置測定を行うことにより達成される。なお、図示はしていないが、角度調整部材６６には、この光軸調整工程ＪＰ５において、角度調整部材６６の安定した保持を可能にするため、クランプ穴が設けられている。更に、調整時の位置確認用として、マーク（目印）が付けられている。

【0082】

このようにして、各３つのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）に対してスポット調整工程ＳＰ４及び光軸調整工程ＪＰ５を行って、スポット形及び光軸を所望の範囲に調整する。なお、３つ以上のレーザ光ＬＳを用いた場合でも、同様なことを行い、同一軸上に調整することができる。

【0083】

最後に、スポット調整工程ＳＰ４及び光軸調整工程ＪＰ５でスポット形及び光軸を所望の範囲に調整した後、第一の固定工程ＦＰ６及び第二の固定工程ＦＰ７を行う。第一の固定工程ＦＰ６は、レンズ部３をベースプレート１に固定する工程であって、第一の溶接工程ＭＴ１で、レンズ保持部材３４の外縁とベースプレート１の溝部１ｒの底面１ｂとを溶接して、レンズ部３をベースプレート１に固定している。また、第一の溶接工程ＭＴ１における溶接は、一箇所のみ行っている。

【0084】

これによれば、本発明のレーザモジュール５０１の製造方法は、レンズ部３とベースプレート１とを溶接で固定しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。このため、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、レンズ部３とベースプレート１との固定に溶接を用いているので、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ部３の位置ズレが小さくなる。また、溶接で固定されているので、接着剤で固定する際に発生する揮発性溶剤による半導体レーザＳＤへのダメージが生じることがない。

【0085】

また、第一の溶接工程ＭＴ１における溶接が一箇所であるので、数カ所を順次溶接している場合と比較して、製造工程が少なくなり、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、レンズ部３とベースプレート１との溶接箇所が１箇所であるので、数カ所で溶接している場合と比較して、固定時における数カ所の溶接によるそれぞれの接続状態の違いが生じなく、しかも、高精度に位置調整された後の位置精度を保持した状態で、速やかにレンズ部３を固定することができる。このため、固定時におけるレンズ部３の位置ズレがより小さくなる。したがって、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳの位置ズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳが所望のスポット形に調整されるとともに、それぞれの光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を作製することができる。

【0086】

更に、第一の溶接工程ＭＴ１における溶接が熱収縮によってレンズ保持部材３４がベースプレート１に固着する方向の溶接であるので、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳ（ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ）のスポット形が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる
また、第一の溶接工程ＭＴ１における溶接は、図１１（ａ）に示すように、レンズ部３のレンズ保持部材３４が配設されるベースプレート１の溝部１ｒ側とは反対側から、厚みが薄く設けられた第一の溶接部１１ｗに向けて加工レーザ光ＫＬＳを照射して、レンズ部３とベースプレート１とを貫通溶接（レーザ溶接）することにより達成される。これにより、レンズ部３とベースプレート１とを容易に溶接することができる。このことにより、レンズ部３への負荷が少なく、固定時におけるレンズ部３の位置ズレをより小さくすることができる。なお、図１１（ａ）には、第一の溶接部１１ｗの一部及びレンズ保持部材３４の一部が加工レーザ光ＫＬＳにより溶融され、その後固化した溶接部分Ｗ_１を示している。

【0087】

第二の固定工程ＦＰ７は、フィルタ部５をベースプレート１に固定する工程であって、第二の溶接工程ＭＴ２で、角度調整部材６６の球面に形成された下部とベースプレート１の載置面１ｐとを溶接して、フィルタ部５をベースプレート１に固定している。また、第二の溶接工程ＭＴ２における溶接は、一箇所のみ行っている。

【0088】

これによれば、本発明のレーザモジュール５０１の製造方法は、角度調整部材６６とベースプレート１とを溶接で固定しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。しかも、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このため、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、角度調整部材６６が位置調整部材５６を介さずに直接ベースプレート１に溶接で固定されているので、角度調整部材６６と位置調整部材５６、位置調整部材５６とベースプレート１を順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材６６と及び位置調整部材５６の位置ズレが累積して大きくなることがない。

【0089】

更に、第二の溶接工程ＭＴ２における溶接が熱収縮によって位置調整部材５６をベースプレート１に固着する方向の溶接であるので、位置調整部材５６の位置決めがされるとともに、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このため、固定時における角度調整部材６６及び位置調整部材５６の位置ズレがより小さくなる。また、溶接で固定されているので、接着剤で固定する際に発生する揮発性溶剤による半導体レーザＳＤへのダメージが生じることがない。

【0090】

また、第二の溶接工程ＭＴ２における溶接が一箇所であるので、数カ所を順次溶接している場合と比較して、製造工程が少なくなり、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、角度調整部材６６とベースプレート１との溶接箇所が１箇所であるので、数カ所を順次溶接している場合と比較して、固定時における数カ所の溶接によるそれぞれの接続状態の違いが生じなく、しかも、高精度に位置調整された後の位置精度を保持した状態で、速やかにフィルタ部５を固定することができる。このため、固定時における角度調整部材６６の位置ズレがより小さくなる。したがって、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳの位置ズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳのスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を作製することができる。

【0091】

また、第二の溶接工程ＭＴ２における溶接は、図１１（ｂ）に示すように、位置調整部材５６に囲まれたベースプレート１の載置面１ｐ側とは反対側から、厚みが薄く設けられた第二の溶接部１２ｗに向けて加工レーザ光ＫＬＳを照射して、角度調整部材６６とベースプレート１とを貫通溶接（レーザ溶接）することにより達成される。これにより、角度調整部材６６とベースプレート１とを容易に溶接することができる。このことにより、角度調整部材６６への負荷が少なく、固定時における角度調整部材６６の位置ズレをより小さくすることができる。なお、図１１（ｂ）には、第二の溶接部１２ｗの一部及び角度調整部材６６の一部が加工レーザ光ＫＬＳにより溶融され、その後固化した溶接部分Ｗ_２を示している。

【0092】

以上により、本発明のレーザモジュール５０１の製造方法は、半導体レーザＳＤを発光させて、レーザ光ＬＳのスポット形を調整するとともに、レーザ光ＬＳの光軸を調整して、レンズ部３及びフィルタ部５とベースプレート１とを固定する工程を有しているので、複数のレーザ光ＬＳのそれぞれのスポット形及び光軸を所望に調整することができる。このことにより、複数のレーザ光ＬＳのスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を作製することができる。

【0093】

また、第一のマウント工程ＭＰ１は、半導体レーザＳＤが保持部材７を介してベースプレート１に接続する接続工程を有しているので、半導体レーザＳＤのチップを直接ベースプレート１に実装するより実装し易く、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。

【0094】

また、第一の固定工程ＦＰ６がレンズ部３とベースプレート１とを溶接で固定する第一の溶接工程ＭＴ１を有しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。このことにより、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、レンズ部３とベースプレート１との固定に溶接を用いているので、固定時における溶接部の熱収縮が小さく、固定時におけるレンズ部３の位置ズレが小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳのスポット形の変化が小さく、複数のレーザ光ＬＳのスポット形が一致して調整されたレーザモジュール５０１を作製することができる。

【0095】

更に、第一の溶接工程ＭＴ１における溶接が熱収縮によってレンズ保持部材３４がベースプレート１に固着する方向の溶接であるので、固定時におけるレンズ保持部材３４の位置ズレがより小さい。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳのスポット形やフィルタ５５への入光位置のズレがより小さく、複数のレーザ光ＬＳのスポット形が一致して調整されたレーザモジュール５０１を得ることができる
また、第二の固定工程ＦＰ７が角度調整部材６６とベースプレート１とを溶接で固定する第二の溶接工程ＭＴ２を有しているので、はんだや接着剤等で固定する場合と比較して、容易にしかも強固に固定することができる。しかも、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このことにより、レーザモジュール５０１を安価に作製することができる。更に、角度調整部材６６が位置調整部材５６を介さずに直接ベースプレート１に溶接で固定されているので、角度調整部材６６と位置調整部材５６、位置調整部材５６とベースプレート１を順次溶接した場合と異なり、溶接後の収縮などによる角度調整部材６６と及び位置調整部材５６の位置ズレが累積して大きくなることがない。このことにより、固定後におけるそれぞれのレーザ光ＬＳの位置ズレが小さく、複数のレーザ光ＬＳのスポット形及び光軸が一致して調整されたレーザモジュール５０１を作製することができる。

【0096】

更に、第二の溶接工程ＭＴ２における溶接が熱収縮によって位置調整部材５６をベースプレート１に固着する方向の溶接であるので、位置調整部材５６の位置決めがされるとともに、位置調整部材５６自体がベースプレート１に溶接されなくとも固定されることとなる。このため、固定時における角度調整部材６６及び位置調整部材５６の位置ズレがより小さくなる。

【0097】

また、第二の溶接部１２ｗの厚みが薄く設けられ、第二の溶接部１２ｗに向けて加工レーザ光ＫＬＳを照射して貫通溶接（レーザ溶接）を行ったので、角度調整部材６６とベースプレート１とを容易に溶接することができる。このことにより、角度調整部材６６への負荷が少なく、固定時における角度調整部材６６の位置ズレをより小さくすることができる。

【0098】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

【0099】

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、半導体レーザＳＤとして、赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）の３原色の半導体レーザＳＤ（ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ）を用いた構成でであったが、３原色以外に黄色を加えて４色にした場合や緑色を２色にして４色にした場合等、半導体レーザＳＤの数を増やした構成であっても良い。

【0100】

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、レンズ部３とベースプレート１と固定や角度調整部材６６とベースプレート１との固定に、好適にレーザ溶接を用いたが、レーザ溶接に限るものではなく、例えば抵抗溶接等の他の方法を用いても良い。

【0101】

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ ベースプレート
１ｒ 溝部
１１ｗ 第一の溶接部
１２ｗ 第二の溶接部
３、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３ レンズ部
３３、Ｒ３３、Ｇ３３、Ｂ３３ レンズ
３４、Ｒ３４、Ｇ３４、Ｂ３４ レンズ保持部材
５、Ｒ５、Ｇ５、Ｂ５ フィルタ部
５５ フィルタ
５６ 位置調整部材
６６ 角度調整部材
７、Ｒ７、Ｇ７、Ｂ７ 保持部材
５０１ レーザモジュール
ＭＰ１ 第一のマウント工程
ＭＰ２ 第二のマウント工程
ＭＰ３ 第三のマウント工程
ＳＰ４ スポット調整工程
ＪＰ５ 光軸調整工程
ＦＰ６ 第一の固定工程
ＦＰ７ 第一の固定工程
ＭＴ１ 第一の溶接工程
ＭＴ２ 第二の溶接工程
ＳＤ、ＲＳＤ、ＧＳＤ、ＢＳＤ 半導体レーザ
ＬＳ、ＲＬＳ、ＧＬＳ、ＢＬＳ レーザ光 ＫＬＳ 加工レーザ光
ＯＰ 光学部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】