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特開2024-63432レーザーモジュール、光学エンジンモジュール及びＸＲグラス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024063432
(43)【公開日】2024-05-13
(54)【発明の名称】レーザーモジュール、光学エンジンモジュール及びＸＲグラス
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02257 20210101AFI20240502BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20240502BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02257
G02B27/02 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022171374
(22)【出願日】2022-10-26
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】福澤 英明
(72)【発明者】
【氏名】小巻 壮
(72)【発明者】
【氏名】アルダラン・ヘシュマティ
【テーマコード（参考）】
2H199
5F173
【Ｆターム（参考）】
2H199CA06
2H199CA29
2H199CA34
2H199CA42
2H199CA45
2H199CA66
2H199CA70
2H199CA96
5F173MA10
5F173MC17
5F173MD64
5F173ME22
5F173ME32
5F173MF03
5F173MF40
(57)【要約】
【課題】小型化が可能であり、光軸合わせが実質的に不要なレーザーモジュールを提供することである。
【解決手段】本発明のレーザーモジュール１０００は、レーザー光源６０と、レーザー光源６０を内部に収容すると共に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が壁部１００ａに設けられたパッケージ１００と、パッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、レーザー光Ｌの通過面積を調整可能な出射光絞り２００と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のレーザーモジュール１０００は、レーザー光源６０と、レーザー光源６０を内部に収容すると共に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が壁部１００ａに設けられたパッケージ１００と、パッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、レーザー光Ｌの通過面積を調整可能な出射光絞り２００と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光源と、
前記レーザー光源を内部に収容すると共に、前記レーザー光源から出射されたレーザー光が光学的に透過できる光透過窓が壁部に設けられたパッケージと、
前記パッケージの内側又は外側に設けられ、前記レーザー光の進行方向に配置して、前記レーザー光の通過口面積を調整可能な出射光絞りと、を備える、レーザーモジュール。
前記レーザー光源を内部に収容すると共に、前記レーザー光源から出射されたレーザー光が光学的に透過できる光透過窓が壁部に設けられたパッケージと、
前記パッケージの内側又は外側に設けられ、前記レーザー光の進行方向に配置して、前記レーザー光の通過口面積を調整可能な出射光絞りと、を備える、レーザーモジュール。
【請求項2】
前記レーザー光源は、波長が３８０ｎｍ～８００ｎｍの複数の可視光レーザー光源である、請求項１に記載のレーザーモジュール。
【請求項3】
前記出射光絞りは複数の絞り羽根を有する、請求項１に記載のレーザーモジュール。
【請求項4】
前記出射光絞りは、絞り量を調整するように前記絞り羽根を可動させる調整つまみを有する、請求項３記載のレーザーモジュール。
【請求項5】
前記調整つまみを位置決めする位置決め機構を有する、請求項４記載のレーザーモジュール。
【請求項6】
前記複数の絞り羽根は、紙製又はプラスチック製である、請求項３に記載のレーザーモジュール。
【請求項7】
前記パッケージ内に、前記レーザー光源から出射されたレーザー光を導波する光導波路を含む光導波路層を備える、請求項１に記載のレーザーモジュール。
【請求項8】
前記レーザー光源が載置されたサブキャリアと、光導波路層が形成された基板とが金属接合されて一体化された状態で前記パッケージ内に収容されている、請求項１に記載のレーザーモジュール。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載のレーザーモジュールと、
前記レーザーモジュールから出射された光を走査する光走査ミラーと、を備える、光学エンジンモジュール。
前記レーザーモジュールから出射された光を走査する光走査ミラーと、を備える、光学エンジンモジュール。
【請求項10】
請求項９に記載の光学エンジンモジュールを備える、ＸＲグラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザーモジュール、光学エンジンモジュール及びＸＲグラスに関する。
【背景技術】
【0002】
ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）グラス、ＶＲ（Virtual Reality：仮想現実）グラス等のＸＲグラスは小型のウェアラブルデバイスとして期待されている。ＡＲグラス、ＶＲグラスのようなウェアラブルデバイスにおいては通常の眼鏡型のサイズに各機能が収まるように小型化されることが普及に対するカギとなっている。
【0003】
また、この小型化によって、光導波路に光を導入する光出射器と光導波路の端部との間で光軸を合わせる調芯工程において、光導波路に結合されない光の成分が生じやすくなる。こうした光の成分は、光導波路素子内の光導波路以外の部分で伝搬し、端面で多重反射後、一部は光検出器に入力される、いわゆる、迷光が生じやすいという課題があった。光導波路素子内を伝搬する迷光は、光検出器の調芯を阻害し、接続損失増大や接続不良の原因となりうる。特に光源として可視光を用いる場合、光導波路が小さくなるため、迷光による影響が大きい。
【0004】
こうした光導波路素子内の迷光を光検出器に向かって出射させないために、例えば特許文献３では、光を導波している導波路部以外の位置に、光導波路層を貫く溝部を設け、この溝部の側面が、素子表面に垂直な面に対して傾斜している光集積回路素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０２０／００８１５３０号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第２０２０／０１５０４２８号明細書
【特許文献3】特開平１１－５２１５４号公報
【特許文献4】特許第６３６９１４７号公報
【特許文献5】特許第６７８７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献３に開示される技術では、迷光を阻止する溝部が基板の表面よりも上部に形成されているので、クラッド層を伝搬する迷光の遮断には効果があるものの、基板を伝搬する迷光を阻止することができないという課題があった。
【0007】
特許文献１、２で提案されているＡＲグラス、ＶＲグラス等のＸＲグラスでは、小型化が進んでおらず、また、光軸合わせが非常に複雑である。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化が可能であり、光軸合わせが実質的に不要なレーザーモジュール、光学エンジンモジュール及びＸＲグラス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】
【0009】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【0010】
本発明の態様１に係るレーザーモジュールは、レーザー光源と、前記レーザー光源を内部に収容すると共に、前記レーザー光源から出射されたレーザー光が光学的に透過できる光透過窓が壁部に設けられたパッケージと、前記パッケージの内側又は外側に設けられ、前記レーザー光の進行方向に配置して、前記レーザー光の通過口面積を調整可能な出射光絞りと、を備える。
【0011】
本発明の態様２に係る光学エンジンモジュールは、態様１のレーザーモジュールと、前記レーザーモジュールから出射された光を走査する光走査ミラーと、を備える。
【0012】
本発明の態様３に係るＸＲグラスは、態様２の光学エンジンモジュールを備える。
【発明の効果】
【0013】
本発明のレーザーモジュールによれば、小型化が可能であり、光軸合わせが実質的に不要なレーザーモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】一実施形態に係るレーザーモジュールの概念図であり、（ａ）は出射光絞りをパッケージの外側に取り付けた場合であり、（ｂ）は出射光絞りをパッケージの内側に取り付けた場合である。
【図2】一実施形態に係るレーザーモジュールの一例を示す平面模式図である。
【図4】出射光絞りの概要を示す平面模式図であり、（ａ）は最大に絞った場合であり、（ｂ）は（ａ）の場合と（ｃ）の場合の中間的な絞りの場合であり、（ｃ）は最大に開いた場合である。
【図5】位置決め機構が用いる代表的なプランジャーを示すものであり、（ａ）はボールプランジャーであり、（ｂ）はピンプランジャーであり、（ｃ）はインデックスプランジャーである。
【図6】位置決め機構がボールプランジャーである場合の出射光絞りの構成例を示す斜視模式図である。
【図7】一実施形態に係るレーザーモジュールをｘ軸方向に沿って切った縦断面模式図である。
【図8】ＰＬＣのレーザー光入射面から視た平面模式図である。
【図9】ニオブ酸リチウム膜からなる光導波路を有する光導波路層を備えるレーザーモジュールの概念図である。
【図10】（ａ）は近赤外光レーザー光源及び対応する光導波路の近傍を拡大した平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）においてＸ１－Ｘ１線で切断した断面模式図である。
【図11】レーザーモジュールを可視レーザー光及び近赤外レーザー光の出射面から視た平面模式図である。
【図12】出射光絞りの他の構成例を示す斜視模式図である。
【図13】本実施形態に係るＸＲグラスを説明するための概念図である。
【図14】実施形態に係るレーザーモジュールから出射されたレーザー光によって網膜に直接画像が投影される様子を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0016】
〔レーザーモジュール〕
図１は、一実施形態に係るレーザーモジュールの概念図である。図２は、一実施形態に係るレーザーモジュールの一例を示す平面模式図である。図３は、図２に示すレーザーモジュールの側面図であり、内部が一部見えるように切り欠いている。
図１は、一実施形態に係るレーザーモジュールの概念図である。図２は、一実施形態に係るレーザーモジュールの一例を示す平面模式図である。図３は、図２に示すレーザーモジュールの側面図であり、内部が一部見えるように切り欠いている。
【0017】
本実施形態に係るレーザーモジュールが備えるレーザー光源及びパッケージは公知のものを用いることができる。以下に具体例を示して説明する。
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００は、レーザー光源６０と、レーザー光源６０を内部に収容すると共に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が壁部１００ａに設けられたパッケージ１００と、パッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、レーザー光Ｌの通過面積を調整可能な出射光絞り２００と、を備える。
図１（ａ）において、ＳＬで指した点線矢印は迷光の一部を示すものであり、出射光絞り２００によって迷光がレーザーモジュール１０００の外部に漏れるのが阻止されている。
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００は、レーザー光源６０と、レーザー光源６０を内部に収容すると共に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が壁部１００ａに設けられたパッケージ１００と、パッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、レーザー光Ｌの通過面積を調整可能な出射光絞り２００と、を備える。
図１（ａ）において、ＳＬで指した点線矢印は迷光の一部を示すものであり、出射光絞り２００によって迷光がレーザーモジュール１０００の外部に漏れるのが阻止されている。
【0018】
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００では、出射光絞り２００をパッケージ１００の外側に備えているが、図１（ｂ）に示すレーザーモジュール１０００Ａのようにパッケージ１００の内側に備えてもよい。
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００では、レーザー光源６０はＲＧＢ３色のレーザー光を出射する３個の可視光レーザー光源であるが、レーザー光源の数や種類は一例であってそれ以外でもよい。例えば、アイトラッキング等の目的で近赤外光を出力する近赤外光レーザー光源を備えてもよい。
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００では、レーザー光源６０はＲＧＢ３色のレーザー光を出射する３個の可視光レーザー光源であるが、レーザー光源の数や種類は一例であってそれ以外でもよい。例えば、アイトラッキング等の目的で近赤外光を出力する近赤外光レーザー光源を備えてもよい。
【0019】
＜パッケージ＞
パッケージ１００は、キャビティ構造を有する本体１０２と、本体１０２を覆うカバー１０５と、を備える。
本体１０２は、内部に収容される部材が載置される底部と、それらの部材を側方から囲繞するように配置する壁部（側壁部）１００ａとを有する。
レーザー光が出射される方向に配置する壁部（側壁部）１００ａには、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が形成されている。
パッケージ１００は、キャビティ構造を有する本体１０２と、本体１０２を覆うカバー１０５と、を備える。
本体１０２は、内部に収容される部材が載置される底部と、それらの部材を側方から囲繞するように配置する壁部（側壁部）１００ａとを有する。
レーザー光が出射される方向に配置する壁部（側壁部）１００ａには、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が形成されている。
【0020】
収容部１０７の側壁部１００ａのうち、レーザーモジュール１０００から出射されるレーザー光Ｌの出射部近傍の側壁部１００ａには、光透過窓（開口）１０１が形成されている。開口１０１は、側壁部１００ａにおいて出射されるレーザー光の光軸と交差する位置を略中心として形成されている。開口１０１は、側壁部１００ａの外方からガラス板２２０によって隙間なく覆われている。つまり、収容部１０７は、カバー１０５に加えてガラス板２２０によって気密封止されている。ガラス板２２０を気密封止に用いているが、レーザー光が透過可能な材料であればガラス板に限らない。ガラス板２２０の両板面には、不図示の反射防止膜が設けられていてもよい。
【0021】
図１（ａ）に示すレーザーモジュール１０００においては、レーザー光Ｌは光透過窓（開口）１０１、ガラス板２２０、出射光絞り２００の順で通過してレーザーモジュール１０００から出射される。
図１（ｂ）に示すレーザーモジュール１０００Ａにおいては、出射光絞り２００がパッケージ１００の内側に備えられる場合は、レーザー光Ｌは出射光絞り２００、光透過窓（開口）１０１、ガラス板２２０の順で通過してレーザーモジュール１０００Ａから出射される。
図１（ｂ）に示すレーザーモジュール１０００Ａにおいては、出射光絞り２００がパッケージ１００の内側に備えられる場合は、レーザー光Ｌは出射光絞り２００、光透過窓（開口）１０１、ガラス板２２０の順で通過してレーザーモジュール１０００Ａから出射される。
【0022】
図１に示すレーザーモジュール１０００では、本体１０２は、レーザー光源６０等が収容される箱状の収容部１０７と、収容部１０７に隣り合う電極部１０８と、を有する。本体１０２は、例えばセラミック等で形成されている。収容部１０７の上面には開口が形成されている。上面視で開口の周縁の収容部１０７の上面には、コバール等の金属膜１１２が形成されている。カバー１０５は、金属膜１１２を介して、収容部１０７の上面に形成された開口を隙間なく覆っている。カバー１０５で収容部１０７を気密封止する際に、収容部１０７の内部空間に窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが封入されている。つまり、収容部１０７は、カバー１０５によって気密封止されている。収容部１０７の内部空間は、不活性ガスで満たされている。
【0023】
＜レーザー光源＞
レーザー光源６０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光、近赤外光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。赤色光は、ピーク波長が６００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光が使用可能である。また、近赤外光は、ピーク波長が８３０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である光が使用可能である。
図１に示すレーザーモジュール１０００において、レーザー光源６０－１、６０－２、６０－３をそれぞれ、青色光を発するＬＤ、緑色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３はそれぞれ、例えば、ベアチップ（パッケージ化されていないチップ）でサブキャリア６１－１、６１－２、６１－３、７１に実装可能である。サブキャリア６１－１、６１－２、６１－３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）等で構成されている。
レーザー光源６０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光、近赤外光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。赤色光は、ピーク波長が６００ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である光が使用可能である。また、近赤外光は、ピーク波長が８３０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である光が使用可能である。
図１に示すレーザーモジュール１０００において、レーザー光源６０－１、６０－２、６０－３をそれぞれ、青色光を発するＬＤ、緑色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３はそれぞれ、例えば、ベアチップ（パッケージ化されていないチップ）でサブキャリア６１－１、６１－２、６１－３、７１に実装可能である。サブキャリア６１－１、６１－２、６１－３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）等で構成されている。
【0024】
サブキャリア６１とＬＤ６０との間には、金属層７５，７６が設けられている（図７参照）。サブキャリア６１とＬＤ６０とは、金属層７５，７６を介して接続されている。金属層７５，７６を形成する方法としては、公知の方法が利用可能で特に問わないが、スパッタ、蒸着、ペースト化した金属の塗布等の公知手法が利用可能である。金属層７５，７６は、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）の合金、スズ（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系はんだ合金（ＳＡＣ）、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属を含み、この群から選択される１又は複数の金属で構成されていてもよい。
【0025】
＜出射光絞り＞
図１に示すレーザーモジュール１０００においては、出射光絞り２００はパッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、出射光絞り２００の開口（レーザー光Ｌの通過口）２００Ｍ（図４（ｂ）参照）の面積、あるいは開口２００Ｍの径Ｄ（図４（ｃ）参照）を調整可能である。出射光絞り２００は開口面積可変アパーチャーである。
出射光絞り２００は、レーザー光Ｌを通過する通過口２００Ｍ以外の部分で迷光がレーザーモジュール１０００の外部に漏れるのを阻止又は抑制する機能を有する。
また、出射光絞り２００はレーザー光Ｌのうち、使いたい部分（例えば、ガウシアン分布の中心部分）だけを通過可能とするピックアップ機能を発揮できる。これによってユーザーが最適なビームサイズを設定することが可能となる。
出射光絞り２００は、カメラの絞りに用いられている公知の絞り機構を適用してもよい。
図１に示すレーザーモジュール１０００においては、出射光絞り２００はパッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、出射光絞り２００の開口（レーザー光Ｌの通過口）２００Ｍ（図４（ｂ）参照）の面積、あるいは開口２００Ｍの径Ｄ（図４（ｃ）参照）を調整可能である。出射光絞り２００は開口面積可変アパーチャーである。
出射光絞り２００は、レーザー光Ｌを通過する通過口２００Ｍ以外の部分で迷光がレーザーモジュール１０００の外部に漏れるのを阻止又は抑制する機能を有する。
また、出射光絞り２００はレーザー光Ｌのうち、使いたい部分（例えば、ガウシアン分布の中心部分）だけを通過可能とするピックアップ機能を発揮できる。これによってユーザーが最適なビームサイズを設定することが可能となる。
出射光絞り２００は、カメラの絞りに用いられている公知の絞り機構を適用してもよい。
【0026】
出射光絞り２００は公知の方法でパッケージ１００に固定することができる。例えば、出射光絞り２００の可動しない外側の部位をパッケージ１００に接着して取り付けることができる。このとき、取付位置の精度を高めるためにパッケージに溝を設けて取り付けてもよい。
【0027】
開口２００Ｍの径Ｄは迷光を十分に抑制できるサイズとする。例えば最小（図４（ａ）参照）は０．２～２ｍｍ程度であり、最大（図４（ｃ）参照）は１ｍｍ～３ｍｍである。具体的な大きさは、パッケージ内のレーザー出射部とパッケージの距離によっても変わるが、本発明が主眼とする４０ｍｍ３～１００ｍｍ３程度のパッケージサイズではこのような径が望ましい範囲となる。
【0028】
本実施形態に係るレーザーモジュールが、可視光レーザー光源と、不可視の近赤外光レーザー光源とを備える場合、可視光レーザー及び近赤外光レーザーのそれぞれに出射光絞りを備えてもよい。
【0029】
出射光絞り２００は複数の絞り羽根を有し、絞り羽根の可動によって絞り量又は絞り径を調整する構成でよい。絞り羽根の可動は自動でも手動でもよい。
出射光絞り２００は、手動で絞り羽根で可動する調整つまみを有し、調整つまみをスライドや旋回して絞り羽根を可動する機構でもよい。
出射光絞り２００は、手動で絞り羽根で可動する調整つまみを有し、調整つまみをスライドや旋回して絞り羽根を可動する機構でもよい。
【0030】
図４に、出射光絞り２００の一例を示す。
図４に示す出射光絞り２００は、６枚の絞り羽根２０１（２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ、２０１ｆ）を備える。出射光絞り２００は、絞り羽根の枚数が６枚であるが、６枚は一例であって、それ以外の枚数でもよい。
絞り羽根２０１は、紙製又はプラスチック製であってもよい。
図４に示す出射光絞り２００は、６枚の絞り羽根２０１（２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ、２０１ｆ）を備える。出射光絞り２００は、絞り羽根の枚数が６枚であるが、６枚は一例であって、それ以外の枚数でもよい。
絞り羽根２０１は、紙製又はプラスチック製であってもよい。
【0031】
図４に示す出射光絞り２００は、開口面積あるいは絞り量あるいは絞り径Ｄを調整するように絞り羽根２０１を可動させる調整つまみ２０２を有する。
図４（ａ）は出射光絞り２００を最も絞った状態を示すものであり、（ｃ）は出射光絞り２００を最も開いた状態を示すものであり、（ｂ）はその中間の状態を示すものである。
図４（ａ）は出射光絞り２００を最も絞った状態を示すものであり、（ｃ）は出射光絞り２００を最も開いた状態を示すものであり、（ｂ）はその中間の状態を示すものである。
【0032】
出射光絞り２００は、調整つまみを位置決めする位置決め機構を有してもよい。
調整つまみを位置決めする位置決め機構は、プランジャーであってもよい。
プランジャーは通常、円筒形状であり、先端にボール又はピンを備え、そのボール（ピン）は、荷重を掛けると本体内部に沈み込むが、スプリングを内蔵しているため、荷重が解けるとバネの力で元に戻る。ねじ込み取付けタイプでは、円筒の側面にはネジ山が形成されている。
プランジャーは耐久性の観点で本体、ボール又はピン、バネなどステンレス製であることが好ましい。
調整つまみを位置決めする位置決め機構は、プランジャーであってもよい。
プランジャーは通常、円筒形状であり、先端にボール又はピンを備え、そのボール（ピン）は、荷重を掛けると本体内部に沈み込むが、スプリングを内蔵しているため、荷重が解けるとバネの力で元に戻る。ねじ込み取付けタイプでは、円筒の側面にはネジ山が形成されている。
プランジャーは耐久性の観点で本体、ボール又はピン、バネなどステンレス製であることが好ましい。
【0033】
図５に、代表的な機構のプランジャーの例を示す。
図５（ａ）は先端にボールを備えたボールプランジャーであり、（ｂ）は先端にピンを備えたピンプランジャーであり、（ｃ）はノブ等で操作をするインデックスプランジャーである。
図５（ａ）は先端にボールを備えたボールプランジャーであり、（ｂ）は先端にピンを備えたピンプランジャーであり、（ｃ）はノブ等で操作をするインデックスプランジャーである。
【0034】
図５（ａ）に示すボールプランジャーは、ボールに接触している対象の摺動（滑らせて動かすこと）が行いやすく、摺動部の位置決めに適している。また、ボールの部分は水平方向からの荷重を受けても沈み込むため、スライドする機構の位置決めにも適している。
【0035】
図５（ｂ）に示すピンプランジャーは、ピンは先が半球や先細りの円筒形のものが多い。ボールプランジャ―とは異なり、ストローク（ボール又はピンの本体内部への沈み込むことが可能な最大長さ）を長くできる。
【0036】
図５（ｃ）に示すインデックスプランジャーは、ピンがある先端の逆側にピンの沈み込み長さを操作できるノブを備えており、ノブを引くとピンが沈み、ノブを押すとピンが出てくる。インデックスプランジャーでは、例えば、ピンを位置決め用の穴に当てることで、バネの作用で簡単にピンを穴に嵌めることができ、ノブを引くことで、容易に位置決めを解除することができる。
【0037】
図６に、ボールプランジャーを例に挙げて詳細に説明する。
図６に示す出射光絞り２００は、ケース部材２１３（上ケース部２１１と下ケース部２１２）と、調整つまみ２０２と、ボールプランジャー（位置決め部材）２１５と、絞り羽２０１とを備えている。
絞り羽２０１は、して、光軸を中心に回動可能にケース部材内に配置されている回動部材（不図示）の内部に設けられている。調整つまみ２０２はケース部材の外周面に形成された切欠き２１１ａから突出している。調整つまみ２０２は、回動部材と一体に形成されており、調整つまみ２０２を切欠き２１１ａに沿って移動させることによって、回動部材が光軸を中心に回動し、その回動に伴って、絞り羽２０１が絞り動作を行って絞り径Ｄを変化させることができる。
ボールプランジャー２１５は、ケース部材内に挿入された凸部と、凸部内に設けられたコイルバネと、凸部の先端に設けられ、コイルバネによって回動部材の方向に付勢されるボールとを備えている。ボールプランジャー２１５は、回動部材の外周面をボールによって押圧することにより、回動部材の回転に伴って回動部材の外周面に形成された溝部に係合する。
溝部は、回動部材の回転に伴ってボールプランジャー２１５が溝部に係合した際の絞り径Ｄが、所望される絞り径Ｄの種類に応じた位置に形成されている。
図６に示す出射光絞り２００は、ケース部材２１３（上ケース部２１１と下ケース部２１２）と、調整つまみ２０２と、ボールプランジャー（位置決め部材）２１５と、絞り羽２０１とを備えている。
絞り羽２０１は、して、光軸を中心に回動可能にケース部材内に配置されている回動部材（不図示）の内部に設けられている。調整つまみ２０２はケース部材の外周面に形成された切欠き２１１ａから突出している。調整つまみ２０２は、回動部材と一体に形成されており、調整つまみ２０２を切欠き２１１ａに沿って移動させることによって、回動部材が光軸を中心に回動し、その回動に伴って、絞り羽２０１が絞り動作を行って絞り径Ｄを変化させることができる。
ボールプランジャー２１５は、ケース部材内に挿入された凸部と、凸部内に設けられたコイルバネと、凸部の先端に設けられ、コイルバネによって回動部材の方向に付勢されるボールとを備えている。ボールプランジャー２１５は、回動部材の外周面をボールによって押圧することにより、回動部材の回転に伴って回動部材の外周面に形成された溝部に係合する。
溝部は、回動部材の回転に伴ってボールプランジャー２１５が溝部に係合した際の絞り径Ｄが、所望される絞り径Ｄの種類に応じた位置に形成されている。
【0038】
＜光導波路層＞
本実施形態に係るレーザーモジュールは、パッケージ内にレーザー光源から出射されたレーザー光を導波する光導波路を含む光導波路層を備えることができる。この光導波路層としては特に制限なく、例えば公知の構成を採用できる。以下、光導波路層の例を示す。
本実施形態に係るレーザーモジュールは、パッケージ内にレーザー光源から出射されたレーザー光を導波する光導波路を含む光導波路層を備えることができる。この光導波路層としては特に制限なく、例えば公知の構成を採用できる。以下、光導波路層の例を示す。
【0039】
レーザーモジュール１０００は、パッケージ１００内に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光を導波する光導波路５１（５１－１、５１－２、５１－３）を含む光導波路層５０を備えてもよい。光導波路層５０は、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ）と称されるものである。以下では、光導波路層５０をＰＬＣ５０と称することがある。また、光導波路５１－１、５１－２、５１－３について、コア５１－１、５１－２、５１－３と称することがある。
レーザーモジュール１０００においては、光導波路層５０は基板４０上に形成されており、また、上述の通り、レーザー光源６０は載置されたサブキャリア６１上に載置されている。基板４０とサブキャリア６１とは金属接合されて一体化されている。
この金属接合によって、正確な光軸配置が可能とされており、また、小型化が実現されている。
レーザーモジュール１０００においては、光導波路層５０は基板４０上に形成されており、また、上述の通り、レーザー光源６０は載置されたサブキャリア６１上に載置されている。基板４０とサブキャリア６１とは金属接合されて一体化されている。
この金属接合によって、正確な光軸配置が可能とされており、また、小型化が実現されている。
【0040】
以下で、主に図７に示すｘ軸方向に沿って切った縦断面模式図、及び、図８に示すＰＬＣ５０の入射面の平面模式図を用いて、パッケージ１００内に収容された光学モジュールについて詳細に説明する。
基板４０は例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成されている。ＰＬＣ５０は、集積回路等の微細な構造を形成する際に用いられる公知のフォトリソグラフィやドライエッチングを含む半導体プロセスによって、上面４１に、基板４０と一体になるように作製されている。図１に示すように、ＰＬＣ５０には、ＬＤ６０－１，６０－２，６０－３と同数のコア５１－１，５１－２，５１－３と、コア５１－１，５１－２，５１－３を囲むクラッド５２が設けられている。クラッド５２の厚みと、コア５１－１，５１－２，５１－３の幅方向寸法は、特に制限されない。例えば、５０μｍ程度の厚みを有するクラッド５２中に、数ミクロン程度の幅方向寸法を有するコア５１－１，５１－２，５１－３が配設されている。
基板４０は例えば、シリコン（Ｓｉ）で構成されている。ＰＬＣ５０は、集積回路等の微細な構造を形成する際に用いられる公知のフォトリソグラフィやドライエッチングを含む半導体プロセスによって、上面４１に、基板４０と一体になるように作製されている。図１に示すように、ＰＬＣ５０には、ＬＤ６０－１，６０－２，６０－３と同数のコア５１－１，５１－２，５１－３と、コア５１－１，５１－２，５１－３を囲むクラッド５２が設けられている。クラッド５２の厚みと、コア５１－１，５１－２，５１－３の幅方向寸法は、特に制限されない。例えば、５０μｍ程度の厚みを有するクラッド５２中に、数ミクロン程度の幅方向寸法を有するコア５１－１，５１－２，５１－３が配設されている。
【0041】
コア５１－１，５１－２，５１－３及びクラッド５２は、例えば石英で構成されている。以下では石英系ＰＬＣ５０ということがある。コア５１－１，５１－２，５１－３の屈折率は、クラッド５２の屈折率より所定値だけ高くなっている。このことによって、コア５１－１，５１－２，５１－３の各々に入射した光が、各コアとクラッド５２との界面で全反射しながら、各コアを伝搬する。コア５１－１，５１－２，５１－３には、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物が前述の所定値に応じた量でドープされている。
【0042】
図１及び図７に示すように、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ＰＬＣ５０の出射面６４に到達する手前側で互いに１つに集められている。即ち、コア５１－１，５１－２，５１－３は、ｘ方向の前方に向かうにしたがって順次合流して、１つのコア５１－４に合流する。コア５１－１，５１－２，５１－３からの漏れ光が生じないように、コア５１－１，５１－２，５１－３はそれぞれ、所定の曲率半径以上の曲率半径でコア５１－４に接続されるのが好ましい。
【0043】
基板４０とサブキャリア６１との金属接合によって、ＰＬＣ５０の各コア５１－１，５１－２，５１－３の入射口の中心と、対応する各ＬＤ６０－１，６０－２，６０－３からの出射光の光軸とがほぼ一致するように正確に光軸合わせがなされた状態で、各コアと対応する各ＬＤとが対向配置されている。
【0044】
図１に示すように、ＬＤ６０－１，６０－２，６０－３から発せられる赤色光、緑色光、青色光は、コア５１－１，５１－２，５１－３にそれぞれ入射した後、各コアを伝搬する。コア５１－３及び５１－２を伝搬する赤色光及び緑色光は、合流位置５７－２よりｘ方向の後方の所定の合流位置５７－１で合波される。合波された赤色光及び緑色光と５１－２を伝搬する青色光は、合流位置５７－２で合わさる。合流位置５７－２で合波されたＲＧＢ光は、コア５１－４を伝搬し、出射面６４に到達し、出射面６４から出射される。
【0045】
図７に示すように、サブキャリア６１は例えば、金属層（第１金属層７４，第２金属層７２，第３金属層７３）を介して基板４０と接続される。本実施形態では、サブキャリア６１において基板４０に対向する側面（第１側面）２２と基板４０においてサブキャリア６１に対向する側面（第２側面）４２とは、第１金属層７４、第２金属層７２、第３金属層７３、反射防止膜８１を介して接続されている。金属層７５の融点は、第３金属層７３の融点よりも高い。
【0046】
第１金属層７４は、スパッタ又は蒸着等によって側面２２に当接した状態で設けられ、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）からなる群から選択される１又は複数の金属を含み、この群から選択される１又は複数の金属で構成されていてもよい。好ましくは、第１金属層７４が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む。第２金属層７２は、スパッタ又は蒸着等によって側面４２に当接した状態で設けられ、例えばチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択される１又は複数の金属を含み、この群から選択される１又は複数の金属で構成されていてもよい。好ましくは、第２金属層７２に、タンタル（Ｔａ）が用いられる。第３金属層７３は、第１金属層７４と第２金属層７２との間に介在し、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＩｎＢｉ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｄＡｇ、ＳｎＢｉＩｎ及びＰｂＢｉＩｎからなる群から選択される１又は複数の金属を含み、この群から選択される１又は複数の金属で構成されていてもよい。好ましくは、第３金属層７３に、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＢｉＩｎが用いられる。
【0047】
第１金属層７４の厚み、即ち第１金属層７４のｙ方向の大きさは、例えば０．０１μｍ以上５．００μｍ以下である。第２金属層７２の厚み、即ち第２金属層７２のｙ方向の大きさは、例えば０．０１μｍ以上１．００μｍ以下である。第３金属層７３の厚み、即ちｙ方向の大きさは、例えば０．０１μｍ以上５．００μｍ以下である。また、第３金属層７３の厚みは、第１金属層７４及び第２金属層７２の各厚みより大きいことが好ましい。このような構成では、第１金属層７４、第２金属層７２、第３金属層７３の前述の各役割が良好に発現され、基板４０に対する第１金属層７４の材料の進入及び各金属層同士の接着強度の低下が抑えられる。第１金属層７４、第２金属層７２および第３金属層７３の厚みは、例えば分光エリプソメトリにより測定される。
【0048】
図示するレーザーモジュール１０００では、ＬＤ６０とＰＬＣ５０との間に反射防止膜８１が設けられている。例えば、反射防止膜８１は、基板４０の側面４２とＰＬＣ５０の入射面６２とに、一体的に形成されている。但し、反射防止膜８１は、ＰＬＣ５０の入射面６２のみに形成されていてもよい。
【0049】
図示するレーザーモジュール１０００では、入射面６２に加えて出射面６４にも、反射防止膜８２が設けられている。なお、図１では、図示するレーザーモジュール１０００の概略構成を示しており、第１金属層７４、第２金属層７２、第３金属層７３及び反射防止膜８１，８２は省略されている。
【0050】
反射防止膜８１，８２は、ＰＬＣ５０への入射光又は出射光が入射面６２又は出射面６４から各面に進入する方向とは逆向きに反射することを防止し、入射光又は出射光の透過率を高めるための膜である。反射防止膜８１，８２は、例えば複数の種類の誘電体が、入射光である赤色光、緑色光、青色光の波長に応じた所定の厚みで交互に積層されることによって形成される多層膜である。前述の誘電体としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。
【0051】
ＬＤ６０の出射面３１とＰＬＣ５０の入射面６２とは、所定の間隔で配置されている。入射面６２は出射面３１と対向しており、ｘ方向において出射面３１と入射面６２との間には隙間Ｓがある。レーザーモジュール１０００がＸＲグラスに用いられる点及びＸＲグラスで求められる光量等をふまえると、隙間（間隔）７０のｘ方向の大きさは、例えば０μｍより大きく、５μｍ以下である。
【0052】
図示するレーザーモジュール１０００は、サブキャリア（基台）６１の上面（表面）６１ａに対向する底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の上面（表面）４１に対向する底面（基板底面）４３とが、互いに略同一平面Ｓ上に位置するように設けられている。レーザーモジュール１０００では、サブキャリア（基台）６１と基板４０とが金属層を介して接続されているため、接着剤によって接続される場合と比べて、加熱工程による位置ズレの発生が著しく抑制されている。
なお、ここでいう略同一平面Ｓは、底面（基台底面）６１ｂと、底面（基板底面）４３との僅かなズレを許容する。具体的には、基板４０のｚ方向に沿った厚みに対して２０μｍ以下の範囲のズレを許容するが、ズレは小さいほどよく、１０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。
なお、ここでいう略同一平面Ｓは、底面（基台底面）６１ｂと、底面（基板底面）４３との僅かなズレを許容する。具体的には、基板４０のｚ方向に沿った厚みに対して２０μｍ以下の範囲のズレを許容するが、ズレは小さいほどよく、１０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。
【0053】
図示するレーザーモジュール１０００のように、サブキャリア６１の底面６１ｂと、基板４０の底面４３とが、略同一平面Ｓ上になるように形成すれば、サブキャリア６１と基板４０の両方を、例えばパッケージやヒートシンクの一平面上に接合することができる。これによって、サブキャリアの底面と、基板の底面とが略同一平面上に無く、どちらか一方の底面でしか接合できない場合と比較して、レーザーモジュール１０００は、ＬＤ（光半導体素子）６０の動作で生じた熱を、サブキャリア６１の底面６１ｂと、基板４０の底面４３の両方で効率的に放熱することができる。
【0054】
また、図示するレーザーモジュール１０００のように、サブキャリア６１の底面６１ｂと、基板４０の底面４３とを、略同一平面Ｓ上に設けることによって、光学モジュールを１他の基板等の一平面上に接合する際に、サブキャリア６１の底面６１ｂと、基板４０の底面４３の両方で基板等の一平面上に接合できるので、接合強度を高く保ち、耐衝撃性に優れたレーザーモジュール１０００を実現することができる。
例えば、サブキャリアの底面が基板の底面よりも＋ｚ方向に位置する場合すなわち、サブキャリアの底面が基板の底面よりもパッケージ１００のベース１８０（図７参照）から上方に離間して配置する場合、サブキャリアの第１側面の大きさが小さく、放熱を効率的にできず、また基板との接合強度が十分ではなく後述するワイヤーボンディングをした場合に、サブキャリアが滑落する場合があった。しかしながら、図示するレーザーモジュール１０００では、側面２２の大きさを十分に確保し、底面６１ｂおよび側面２２からの放熱や基板４０との接合を十分に行うことができるため、放熱性や耐衝撃性を向上できる。耐衝撃性を向上することで、例えば、ＬＤ６０がＰＬＣ５０に対して最適な位置に維持される。従って、レーザーモジュール１０００に所望の光利用効率及び光学特性を発揮させ、レーザーモジュール１０００の信頼性を高めることができる。
例えば、サブキャリアの底面が基板の底面よりも＋ｚ方向に位置する場合すなわち、サブキャリアの底面が基板の底面よりもパッケージ１００のベース１８０（図７参照）から上方に離間して配置する場合、サブキャリアの第１側面の大きさが小さく、放熱を効率的にできず、また基板との接合強度が十分ではなく後述するワイヤーボンディングをした場合に、サブキャリアが滑落する場合があった。しかしながら、図示するレーザーモジュール１０００では、側面２２の大きさを十分に確保し、底面６１ｂおよび側面２２からの放熱や基板４０との接合を十分に行うことができるため、放熱性や耐衝撃性を向上できる。耐衝撃性を向上することで、例えば、ＬＤ６０がＰＬＣ５０に対して最適な位置に維持される。従って、レーザーモジュール１０００に所望の光利用効率及び光学特性を発揮させ、レーザーモジュール１０００の信頼性を高めることができる。
【0055】
電極部１０８は、収容部１０７のｘ方向で手前側、即ちｘ方向の後方に配置されている。電極部１０８の上面は、収容部１０７の上面よりも下に位置している。電極部１０８の底面は、収容部１０７の底面と略同じ高さに位置している。電極部１０８の上面には、ｙ方向に間隔をあけて複数の外部電極パッド２１０が設けられている。
【0056】
図７に示すように、収容部１０７の底部の所定の位置に、ＬＤ６０及びそれを載置したサブキャリア６１、並びに、ＰＬＣ５０及びそれを形成した基板４０を含む光学モジュールを設置するためのベース１８０が設けられている。この光学モジュールは、ベース１８０の上に設けられている。つまり、この光学モジュールは、収容部１０７の内部空間に配置されている。この光学モジュールは、サブキャリア（基台）６１の底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の底面（基板底面）４３とが、互いに略同一平面Ｓ上に位置するように形成されているので、この光学モジュールはサブキャリア６１及び基板４０は、共にベース１８０の上面１８０ａ（一内面）に接合されている。
【0057】
サブキャリア（基台）６１の底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の底面（基板底面）４３は、ベース１８０の上面１８０ａ（一内面）との間で接着層１８２を介して接合されていればよい。この接着層１８２は、熱伝導性を高めるために、樹脂にフィラーを混合した材料が用いられている。接着層１８２を構成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。また、樹脂の熱伝導性を向上させるフィラーとしては、銅粉末やアルミニウム粉末、アルミナ粉末などを用いることができる。
なお、こうした接着層１８２は、一定以上の熱伝導性を保つために、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが好ましく、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが好ましく、熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることがさらに好ましい。
なお、こうした接着層１８２は、一定以上の熱伝導性を保つために、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが好ましく、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが好ましく、熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることがさらに好ましい。
【0058】
このように、光学モジュールのサブキャリア（基台）６１と、基板４０の両方をパッケージ１００のベース１８０の上面１８０ａに接合することによって、ＬＤ６０の動作により生じた熱を、サブキャリア（基台）６１の底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の底面（基板底面）４３の両方から、ベース１８０に向けて効率よく放熱することができる。また、更に、サブキャリア（基台）６１の底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の底面（基板底面）４３の両方を、フィラーを混合した樹脂からなる接着層を用いて接合することにより、サブキャリア（基台）６１の底面（基台底面）６１ｂと、基板４０の底面（基板底面）４３の両方から、ベース１８０に向けて効率よく熱を伝搬させることができる。
【0059】
次に、本実施形態に係るレーザーモジュールが備える光導波路層の光導波路がニオブ酸リチウム膜（ＬｉＮｂＯ３）からなる場合について説明する（例えば、特許文献４参照）。この場合の光導波路層を以下では、ＬＮ系ＰＬＣということがある。
【0060】
図９に、ニオブ酸リチウム膜からなる光導波路を有する光導波路層を備えるレーザーモジュールの概念図を示す。図１０（ａ）は近赤外光レーザー光源及び対応する光導波路の近傍を拡大した平面模式図であり、（ｂ）は（ａ）においてＸ１－Ｘ１線で切断した断面模式図である。図１１は、レーザーモジュールを可視レーザー光及び近赤外レーザー光の出射面から視た平面模式図である。
上述したレーザーモジュール１０００と共通する部材については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。図９においては、レーザーモジュールがレーザー光源としてＲＧＢレーザー光源以外に近赤外レーザー光源を有する例を示す。近赤外レーザーは不可視であるため、アイトラッキングに用いることができる。
上述したレーザーモジュール１０００と共通する部材については同じ符号を付して説明を省略する場合がある。図９においては、レーザーモジュールがレーザー光源としてＲＧＢレーザー光源以外に近赤外レーザー光源を有する例を示す。近赤外レーザーは不可視であるため、アイトラッキングに用いることができる。
【0061】
図９に示すレーザーモジュール２０００は、レーザー光源６０と近赤外レーザー光源７０と、レーザー光源６０及び近赤外レーザー光源７０を内部に収容すると共に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光Ｌが光学的に透過でき光透過窓１０１が壁部１００ａに設けられたパッケージ１００と、パッケージ１００の外側に設けられ、レーザー光Ｌの進行方向に配置して、レーザー光Ｌの通過面積を調整可能な出射光絞り２００Ａと、を備える。
【0062】
近赤外レーザー光源７０は、レーザー光源６０と同様にサブキャリア７０に実装され、また、ＬＮ系ＰＬＣ１５０は基板１４０上に形成されている。
【0063】
レーザーモジュール２０００は、パッケージ１００内に、レーザー光源６０から出射されたレーザー光を導波する光導波路１５１（１５１－１、１５１－２、１５１－３）、及び、近赤外レーザー光源７０から出射された近赤外レーザー光を導波する光導波路１５２を含むＬＮ系ＰＬＣ１５０を備える。
レーザーモジュール２０００においても、ＬＮ系ＰＬＣ１５０が形成された基板１４０と、レーザー光源６０が載置されたサブキャリア６１及び近赤外レーザー光源７０が載置されたサブキャリア７１とは金属接合されて一体化されている。
この金属接合によって、正確な光軸配置が可能とされており、また、小型化が実現されている。
レーザーモジュール２０００においても、ＬＮ系ＰＬＣ１５０が形成された基板１４０と、レーザー光源６０が載置されたサブキャリア６１及び近赤外レーザー光源７０が載置されたサブキャリア７１とは金属接合されて一体化されている。
この金属接合によって、正確な光軸配置が可能とされており、また、小型化が実現されている。
【0064】
基板１４０としては例えば、サファイア基板、Ｓｉ基板、熱酸化シリコン基板などを挙げることができる。
光導波路１５１及び光導波路１５２をニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜で形成する場合、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
光導波路１５１及び光導波路１５２をニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜で形成する場合、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
【0065】
レーザーモジュール２０００において、光導波路層（ＬＮ系ＰＬＣ）１５０は、光導波路１５１及び光導波路１５２を有する導波路コア膜１５０Ａと、光導波路１５１及び光導波路１５２を被覆するように導波路コア膜１５０Ａ上に形成される導波路クラッド膜１５０Ｂとを有する。導波路クラッド膜１５０Ｂは導波路コア膜１５０Ａより屈折率が低い。導波路クラッド膜１５０Ｂは、例えば、ＳｉＩｎＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＦ２、Ｉｎ２Ｏ３等又はこれらの混合物である。
【0066】
以下では、導波路コア膜１５０Ａをニオブ酸リチウム膜１５０Ａと称する場合がある。
ニオブ酸リチウム膜は例えば、ｃ軸配向したニオブ酸リチウム膜である。ニオブ酸リチウム膜は例えば、基板１４０上にエピタキシャル成長したエピタキシャル膜である。エピタキシャル膜は、下地の基板によって結晶方位が揃えられた単結晶の膜のことである。エピタキシャル膜は、ｚ方向およびｘｙ面内方向に単一の結晶方位をもった膜であり、結晶がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向にともに揃って配向しているものである。基板１４０上に形成されている膜がエピタキシャル膜かどうかは、例えば、２θ－θＸ線回折における配向位置でのピーク強度と極点の確認を行うことで証明することができる。
ニオブ酸リチウム膜は例えば、ｃ軸配向したニオブ酸リチウム膜である。ニオブ酸リチウム膜は例えば、基板１４０上にエピタキシャル成長したエピタキシャル膜である。エピタキシャル膜は、下地の基板によって結晶方位が揃えられた単結晶の膜のことである。エピタキシャル膜は、ｚ方向およびｘｙ面内方向に単一の結晶方位をもった膜であり、結晶がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向にともに揃って配向しているものである。基板１４０上に形成されている膜がエピタキシャル膜かどうかは、例えば、２θ－θＸ線回折における配向位置でのピーク強度と極点の確認を行うことで証明することができる。
【0067】
ニオブ酸リチウムの組成は、ＬｉｘＮｂＡｙＯｚである。Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏ以外の元素である。ｘは、０．５以上１．２以下であり、好ましくは０．９以上１．０５以下である。ｙは、０以上０．５以下である。ｚは１．５以上４．０以下であり、好ましくは２．５以上３．５以下である。Ａの元素は、例えば、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅであり、これらの元素を２種類以上の組み合わせても良い。
【0068】
ニオブ酸リチウム膜の膜厚は例えば、２μｍ以下である。ニオブ酸リチウム膜の膜厚とは、リッジ部以外の部分の膜厚のことである。ニオブ酸リチウム膜の膜厚が厚いと、結晶性が低下する恐れがある。
またニオブ酸リチウム膜の膜厚は、例えば、使用する光の波長の１／１０程度以上である。ニオブ酸リチウム膜の膜厚が薄いと、光の閉じ込めが弱くなり、基板１４０や導波路クラッド膜１５０Ｂに光が漏れる。
またニオブ酸リチウム膜の膜厚は、例えば、使用する光の波長の１／１０程度以上である。ニオブ酸リチウム膜の膜厚が薄いと、光の閉じ込めが弱くなり、基板１４０や導波路クラッド膜１５０Ｂに光が漏れる。
【0069】
光導波路１５１及び光導波路１５２は、内部を光が伝搬する光の通路である。光導波路１５１及び光導波路１５２は、ニオブ酸リチウム膜１５０Ａのスラブ層１５０Ａａの第１面１５０ＡＡから突出するリッジである。以下では、光導波路１５１－１、光導波路１５１－２、光導波路１５１－３及び光導波路１５２をそれぞれ、リッジ１５１－１、リッジ１５１－２、リッジ１５１－３、リッジ１５２ということがある。第１面１５０ＡＡは、ニオブ酸リチウム膜１５０Ａのリッジ部以外の部分（スラブ層１５０Ａａ）における上面である。ニオブ酸リチウム膜１５０Ａはリッジ１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２とスラブ層１５０Ａａとからなる。
【0070】
図１１に示すリッジ１５１－４及びリッジ１５２の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。ｙ方向の幅Ｗａは、０．３μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、リッジの高さ（第１面１５０ＡＡからの突出高さＨａ）は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
【0071】
図９に示すように、光導波路１５１－１、光導波路１５１－２及び光導波路１５１－３は、ＰＬＣ１５０の出射面に到達する手前側で互いに１つに集められている。即ち、光導波路１５１－１、光導波路１５１－２及び光導波路１５１－３は、ｘ方向の前方に向かうにしたがって順次合流して、１つの光導波路１５１－４に合流する。光導波路１５１－１、光導波路１５１－２及び光導波路１５１－３からの漏れ光が生じないように、光導波路１５１－１、光導波路１５１－２及び光導波路１５１－３はそれぞれ、所定の曲率半径以上の曲率半径で光導波路１５１－４に接続されるのが好ましい。
【0072】
基板１４０とサブキャリア６１、７１との金属接合によって、ＬＮ系ＰＬＣ５０の各リッジ１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２の入射口の中心と、対応する各ＬＤ６０－１，６０－２，６０－３、７０からの出射光の光軸とがほぼ一致して光学的に接続されるように正確に光軸合わせがなされた状態で、各リッジと対応する各ＬＤとが対向配置されている。
【0073】
各光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２の入射口１５１－１ｉ、１５１－２ｉ、１５１－３ｉ、１５２ｉが各ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３、７０の出射口と対向し、各ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３、７０の出射口から出射される光が各入射口１５１－１ｉ、１５１－２ｉ、１５１－３ｉ、１５２ｉに入射可能に位置決めされて、各ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３、７０と各光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２とが光学的に接続されている。
例えば、入射路１５２の軸線ＪＸ－１は、ＬＤ７０の出射口７０ａから出射されるレーザー光ＬＲの光軸ＡＸＲと略重なっている。このような構成及び配置によって、各ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３、７０から発せられる赤色光、緑色光、青色光、近赤外光は、各光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２の入射路に入射可能である。
例えば、入射路１５２の軸線ＪＸ－１は、ＬＤ７０の出射口７０ａから出射されるレーザー光ＬＲの光軸ＡＸＲと略重なっている。このような構成及び配置によって、各ＬＤ６０－１、６０－２、６０－３、７０から発せられる赤色光、緑色光、青色光、近赤外光は、各光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２の入射路に入射可能である。
【0074】
図９に示すように、ＬＤ６０－１，６０－２及び６０－３から発せられた赤色光、緑色光及び青色光は、各リッジ１５１－１、１５１－２、１５１－３にそれぞれ入射した後、各リッジを伝搬する。リッジ１５１－３及び１５１－２を伝搬する赤色光及び緑色光は、合流位置１５７－２よりｘ方向の後方の所定の合流位置１５７－１で合波される。合波された赤色光及び緑色光と１５１－２を伝搬する青色光は、合流位置５７－２で合波される。合流位置５７－２で合波されたＲＧＢ光は、リッジ１５１－４を伝搬し、出射面に到達し、出射面から出射される。
また、ＬＤ７０から発せられた近赤外光はリッジ１５２を伝搬し、出射面に到達し、出射面から出射される。
また、ＬＤ７０から発せられた近赤外光はリッジ１５２を伝搬し、出射面に到達し、出射面から出射される。
【0075】
サブキャリア７１において基板１４０に対向する側面（第１側面）７１Ａと基板１４０においてサブキャリア７１に対向する側面（第２側面）１０ＡＡとは、金属層（第１金属層７４，第２金属層７２，第３金属層７３）を介して接続されている。
【0076】
レーザーモジュール２０００が備える出射光絞り２００Ａはパッケージ１００の外側に設けられ、可視光レーザー光Ｌの進行方向に配置して、出射光絞り２００Ａの開口（レーザー光Ｌの通過口）の面積、あるいは開口の径を調整可能である点は、レーザーモジュール１０００が備える出射光絞り２００と共通する。
一方、出射光絞り２００Ａは、近赤外レーザー光ＬＩＲがケース部材２１３（上ケース部２１１と下ケース部２１２）の絞り羽根２０１よりも外周側部分を通過できることである。かかる構成は例えば、ケース部材２１３が、可視光レーザー光Ｌは通さない（カットする）が、近赤外レーザー光ＬＩＲは通す材料例えば、シリコン（Ｓｉ）からなることが挙げられる。
一方、出射光絞り２００Ａは、近赤外レーザー光ＬＩＲがケース部材２１３（上ケース部２１１と下ケース部２１２）の絞り羽根２０１よりも外周側部分を通過できることである。かかる構成は例えば、ケース部材２１３が、可視光レーザー光Ｌは通さない（カットする）が、近赤外レーザー光ＬＩＲは通す材料例えば、シリコン（Ｓｉ）からなることが挙げられる。
【0077】
ＬＮ系ＰＬＣ１５０が備える各光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５２はそれぞれ、マッハツェンダー型光導波路であってもよい（例えば、特許文献５参照）。
【0078】
〔ＸＲグラス〕〔光学エンジンモジュール〕
本実施形態に係るＸＲグラスは、上記実施形態に係るレーザーモジュールのいずれかがグラスに搭載されている。
ＸＲグラス（眼鏡）はメガネ型の端末であり、ＸＲは、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）の総称である。
本実施形態に係るＸＲグラスは、上記実施形態に係るレーザーモジュールのいずれかがグラスに搭載されている。
ＸＲグラス（眼鏡）はメガネ型の端末であり、ＸＲは、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）の総称である。
【0079】
【0080】
図１３において、レーザーモジュール１００１と、光走査ミラー３００１と、レーザーモジュール１００１と光走査ミラー３００１とを結ぶ光学系２００１とを合わせて、本明細書では光学エンジンモジュール５００１という。レーザーモジュール１００１としては、上記実施形態に係るレーザーモジュールのいずれかを用いる。
【0081】
レーザーモジュール１００１における光源として例えば、赤色レーザー光源６０－１、緑色レーザー光源６０－２及び青色レーザー光源６０－３のＲＧＢのレーザー光源と、近赤外光レーザー光源７０とを有するものを用いることができる。
図１４に示すように、メガネフレームに取り付けられたレーザーモジュール１００１から照射されたレーザー光は光走査ミラー３００１で反射され、その反射光は人の眼球Ｅ方向へ反射するミラー４００１で反射され、人の眼球Ｅ内に入り、網膜Ｍに直接画像（映像）を投影できる。
アイトラッキング機構を備えることにより、アイトラッキングを行いながら、網膜に直接画像が投影される。アイトラッキング機構としては公知のものを用いることができる。
図１４に示すように、メガネフレームに取り付けられたレーザーモジュール１００１から照射されたレーザー光は光走査ミラー３００１で反射され、その反射光は人の眼球Ｅ方向へ反射するミラー４００１で反射され、人の眼球Ｅ内に入り、網膜Ｍに直接画像（映像）を投影できる。
アイトラッキング機構を備えることにより、アイトラッキングを行いながら、網膜に直接画像が投影される。アイトラッキング機構としては公知のものを用いることができる。
【0082】
光走査ミラー３００１は例えば、ＭＥＭＳミラーである。２Ｄ画像を投影するためには、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザー光を反射するように振動する２軸ＭＥＭＳミラーであることが好ましい。
【0083】
レーザーモジュール１００１から出射したレーザー光を光学的に処理する光学系２００１として、コリメータレンズ２００１ａと、スリット２００１ｂと、ＮＤフィルタ２００１ｃとを有する。この光学系は一例であって、他の構成であってもよい。
【0084】
光学エンジン５００１は、レーザードライバ１１００、光走査ミラードライバ１２００、及び、これらのドライバを制御するビデオコントローラ１３００を有する。
【符号の説明】
【0085】
６０ レーザー光源
１００ パッケージ
１０１ 光透過窓
２００、２００Ａ 出射光絞り
１０００、１０００Ａ、１００１、２０００ レーザーモジュール
５００１ 光学エンジンモジュール
１００００ ＸＲグラス
１００ パッケージ
１０１ 光透過窓
２００、２００Ａ 出射光絞り
１０００、１０００Ａ、１００１、２０００ レーザーモジュール
５００１ 光学エンジンモジュール
１００００ ＸＲグラス
【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】