(57)【要約】      （修正有）【課題】リフロー炉による表面実装が可能であり、光ファイバを実装基板の外部に引き伸ばさずにレーザ光を出射する光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１は、赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する複数の光素子２１〜２３と、複数の光素子からの各色レーザ光をそれぞれ導波する複数の光ファイバ５１〜５３と、複数の光素子が上面に実装され、複数の光素子に電気信号を供給するための電極が上面から底面に貫通する貫通電極として形成された実装基板１０と、実装基板１０の角部に配置され、複数の光ファイバ５１〜５３の出射端部を束ねて固定することで、各色レーザ光が合波された合波光を出射する合波部７０とを有する。【選択図】図１
2014240958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する複数の光素子と、
前記複数の光素子からの各色レーザ光をそれぞれ導波する複数の光ファイバと、
前記複数の光素子が上面に実装され、前記複数の光素子に電気信号を供給するための電極が前記上面から底面に貫通する貫通電極として形成された実装基板と、
前記実装基板の角部に配置され、前記複数の光ファイバの出射端部を束ねて固定することで、前記各色レーザ光が合波された合波光を出射する合波部と、
を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記実装基板は、前記貫通電極を介して前記複数の光素子に電気信号を供給する回路基板上に搭載されるシリコン基板である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記合波光を集光して投射するための投射レンズと、
前記投射レンズにより集光された前記合波光を揺動する反射面で反射させて投影面上を走査する走査部と、をさらに有し、
前記投射レンズと前記走査部は、前記合波部、前記投射レンズおよび前記走査部が前記合波光の出射方向に一列に並ぶように前記回路基板上に配置される、請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記実装基板の角部は、前記出射端部における前記複数の光ファイバのコア間距離および開口数、前記投射レンズの大きさ、ならびに前記走査部の反射面の大きさおよび振れ角に基づいて決まる位置に前記投射レンズと前記走査部が配置されたときに、前記反射面での前記合波光の反射光が前記実装基板により遮られないように前記合波部が前記合波光を出射可能な範囲内の、前記実装基板の頂点の周辺領域である、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記実装基板の角部は、前記複数の光ファイバの出射端部が面する前記実装基板の辺上で、前記頂点から前記辺の長さの４分の１以内に前記出射端部が位置するような前記頂点の周辺領域である、請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記複数の光ファイバの出射端部にはＧＩレンズが設けられている、請求項４または５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記走査部は前記回路基板の角部に配置される、請求項３〜６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記合波部は、前記複数の光ファイバを固定し、前記合波光を外部へ導波する外部光ファイバを含むレセプタクルが着脱可能に取り付けられるフェルールを有する、請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記実装基板上に実装され、赤外レーザ光を出射する光素子と、
前記赤外レーザ光を導波する光ファイバと、をさらに有し、
前記合波部は、前記各色レーザ光を導波する複数の光ファイバと前記赤外レーザ光を導波する光ファイバの出射端部を束ねて固定することで、前記合波光とともに前記赤外レーザ光を出射する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記複数の光素子は、前記実装基板の前記上面に千鳥配置され、表面活性化接合により前記実装基板に実装される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に光素子が実装され、光素子と光ファイバが光結合された光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、実装基板と、実装基板に搭載された光学素子と、光ファイバと、光ファイバを支持する支持部材とを備え、支持部材の光ファイバが支持された面が実装基板に対向して実装され、光学素子と光ファイバとが光学的に結合する光モジュールが記載されている。この光モジュールでは、支持部材は、光ファイバの端部を固定する所定長さの固定溝を有し、実装基板に対する支持部材の実装によって光学素子の出射端と光ファイバの入射端とが光学的に結合する結合箇所は、実装基板の端部から所定距離内部の位置に設けられている。
【０００３】
特許文献２には、光素子を搭載したシリコン基板がセラミック基板に貼り合わされ、シリコン基板表面に絶縁層を介して形成された金属電極と光素子が電気的に接続され、その金属電極がシリコン基板底面まで延在してセラミック基板上に形成された電極と直接接続された並列伝送型光モジュールが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、ベース基板と、ベース基板上に搭載され、レーザ光を照射する発光素子が実装された複数のパッケージと、各パッケージに実装された発光素子と光結合される複数本の光ファイバと、ベース基板上に搭載され、各光ファイバを保持するファイバ保持手段とを備え、ファイバ保持手段は、各パッケージ側に設けられ、各光ファイバの一端部を個別に位置決めする複数の第１位置決め部と、各第１位置決め部に対して各パッケージの反対側に設けられ、各光ファイバの他端部を接触状態に束ねて位置決めする第２位置決め部とを有する光半導体装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０２５１１３号公報
【特許文献２】特開２００１−００７４０３号公報
【特許文献３】特開２０１２−０２７１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような光モジュールは、光ファイバが実装基板の端面から突出するように実装基板と一体に設けられているため、ビルドアップ基板上にリフロー炉で実装することが困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、リフロー炉による表面実装が可能であり、光ファイバを実装基板の外部に引き伸ばさずにレーザ光を出射する光モジュールを提供することを目的とする。また、本発明は、小型かつ低背であり、組立が容易な光モジュール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】
【０００８】
本発明に係る光モジュールは、赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する複数の光素子と、複数の光素子からの各色レーザ光をそれぞれ導波する複数の光ファイバと、複数の光素子が上面に実装され、複数の光素子に電気信号を供給するための電極が上面から底面に貫通する貫通電極として形成された実装基板と、実装基板の角部に配置され、複数の光ファイバの出射端部を束ねて固定することで、各色レーザ光が合波された合波光を出射する合波部とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記の光モジュールでは、実装基板は、貫通電極を介して複数の光素子に電気信号を供給する回路基板上に搭載されるシリコン基板であることが好ましい。
【００１０】
上記の光モジュールでは、合波光を集光して投射するための投射レンズと、投射レンズにより集光された合波光を揺動する反射面で反射させて投影面上を走査する走査部とをさらに有し、投射レンズと走査部は、合波部、投射レンズおよび走査部が合波光の出射方向に一列に並ぶように回路基板上に配置されることが好ましい。
【００１１】
上記の光モジュールでは、実装基板の角部は、出射端部における複数の光ファイバのコア間距離および開口数、投射レンズの大きさ、ならびに走査部の反射面の大きさおよび振れ角に基づいて決まる位置に投射レンズと走査部が配置されたときに、反射面での合波光の反射光が実装基板により遮られないように合波部が合波光を出射可能な範囲内の、実装基板の頂点の周辺領域であることが好ましい。特に、実装基板の角部は、複数の光ファイバの出射端部が面する実装基板の辺上で、その頂点から辺の長さの４分の１以内に出射端部が位置するようなその頂点の周辺領域であることが好ましい。
【００１２】
上記の光モジュールでは、複数の光ファイバの出射端部にはＧＩレンズが設けられていることが好ましい。
【００１３】
上記の光モジュールでは、走査部は回路基板の角部に配置されることが好ましい。
【００１４】
上記の光モジュールでは、合波部は、複数の光ファイバを固定し、合波光を外部へ導波する外部光ファイバを含むレセプタクルが着脱可能に取り付けられるフェルールを有することが好ましい。
【００１５】
上記の光モジュールでは、実装基板上に実装され、赤外レーザ光を出射する光素子と、赤外レーザ光を導波する光ファイバとをさらに有し、合波部は、各色レーザ光を導波する複数の光ファイバと赤外レーザ光を導波する光ファイバの出射端部を束ねて固定することで、合波光とともに赤外レーザ光を出射することが好ましい。
【００１６】
上記の光モジュールでは、複数の光素子は、実装基板の上面に千鳥配置され、表面活性化接合により実装基板に実装されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、リフロー炉による表面実装が可能であり、光ファイバを実装基板の外部に引き伸ばさずにレーザ光を出射する光モジュールを提供することが可能になる。また、本発明によれば、小型かつ低背であり、組立が容易な光モジュールを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光モジュール１の斜視図である。
【図２】光モジュール１の平面図である。
【図３】光モジュール１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】光モジュール１のシリコン基板１０が回路基板１００に取り付けられることを示す斜視図である。
【図５】シリコン基板上におけるＬＤ素子、ＰＰＬＮ素子およびサブ基板の配置例を説明するための図である。
【図６】バンドルコンバイナ７０の構成例を示す図である。
【図７】バンドルコンバイナ７０と投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０の位置関係を説明するための図である。
【図８】光モジュール１’をモデル化した光学系の模式図である。
【図９】投射レンズ１１０の第１の例について、図８（Ｂ）の光学系における光ファイバからの出射光の光路をシミュレーションで求めた結果を示す図である。
【図１０】投射レンズ１１０の第２の例について、図８（Ｂ）の光学系における光ファイバからの出射光の光路をシミュレーションで求めた結果を示す図である。
【図１１】ＭＥＭＳスキャナ１２０の例を示す図である。
【図１２】光モジュール２の平面図である。
【図１３】フェルール１７０の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光モジュールについて詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２０】
図１〜図３は、それぞれ、光モジュール１の斜視図、平面図および図２のＡ−Ａ線断面図である。また、図４は、光モジュール１のシリコン基板１０が回路基板１００に取り付けられることを示す斜視図である。
【００２１】
光モジュール１は、シリコン基板上に光学部品およびＩＣを実装して、全体をガラスまたは樹脂で気密したハイブリッドＩＣである。特に、光モジュール１は、ＴＳＶ（through-silicon via：シリコン貫通電極）型のシリコン基板上にレーザ光源とファイババンドルコンバイナが一体形成された集積化レーザモジュールである。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色レーザ光の光源である複数の光素子と、その各色レーザ光を導波し出射する複数の光ファイバの出射端部を束ねて固定することで各色レーザ光を合波するバンドルコンバイナとが１つの基板上に一体形成されることにより、光モジュール１は、それ自体が小型のプロジェクタとして機能する。
【００２２】
光モジュール１は、実装基板の一例として、平板状のシリコン基板１０を有する。また、光モジュール１は、ＬＤ（レーザダイオード）素子２１〜２４、ＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）素子３２，３３、ＰＤ（フォトダイオード）素子４５、光ファイバ５１〜５５、サブ基板６１〜６５、バンドルコンバイナ７０、およびドライバＩＣ８０を、主要な構成要素として有する。これらの各構成要素はシリコン基板１０上に搭載される。
【００２３】
また、シリコン基板１０は回路基板１００上に搭載される。回路基板１００は、シリコン基板１０上の各素子に電気信号を供給するための基板である。以下では、光モジュール１と回路基板１００の全体のことを、光モジュール１’と表す。
【００２４】
シリコン基板１０の外形サイズは、例えば約１５×２０ｍｍである。ＬＤ素子２１〜２４、ＰＰＬＮ素子３２，３３、バンドルコンバイナ７０は、シリコン基板１０の上面に設けられたマイクロバンプを介して、シリコン基板１０に表面活性化接合で実装される。
【００２５】
また、ドライバＩＣ８０などの他の素子は、シリコン基板１０の上面に半田で実装される。ドライバＩＣ８０は、ＬＤ素子２１〜２４などを駆動する機構であり、少なくとも、ＬＤ素子２１〜２４の駆動に必要な電流供給を制御する機構を含む。ドライバＩＣ８０は、デジタルインタフェースを実装していることが好ましく、また制御部としてＣＰＵやメモリなどのコア部分を含んでいればなおよい。
【００２６】
なお、半田は加熱を要する接合法であるが、接合順序を工夫して、先に半田接合し、その後で表面活性化接合することにより、光学部品に熱影響を与えることなく実装できる。
【００２７】
シリコン基板１０は、回路基板１００との電気接続用の半田バンプ１１が底面に集中配置された、表面実装可能なフリップチップ型の基板である。シリコン基板１０には、上面から底面に貫通する貫通電極（ＴＳＶ）１２が設けられている。貫通電極１２は、シリコン基板１０の上面の各素子に回路基板１００から電気信号を供給するための電極であり、シリコン基板１０の底面の半田バンプ１１に接続される。シリコン基板１０は、外部との接続端子を底面に配置したＴＳＶ基板であるため、リフロー実装が可能になる。
【００２８】
なお、シリコン基板１０と回路基板１００はワイヤボンドでも接続可能であるが、ワイヤボンドを用いる場合には、シリコン基板１０の周囲にボンディングパッドなどの配線領域を確保する必要がある。このため、ワイヤボンドでの接続は、モジュールサイズを小型化するためには適さない。
【００２９】
ＬＤ素子２１〜２３は、それぞれ、ＲＧＢの各色レーザ光を出射するための光素子である。ＬＤ素子２１は、赤色のレーザ光を直接出射するダイレクトレーザである。一方、ＬＤ素子２２，２３は、赤外領域のレーザであり、それぞれＰＰＬＮ素子（波長変換素子）３２，３３に光結合される。ＰＰＬＮ素子３２は、ＬＤ素子２２から出射された光を、緑色のレーザ光に波長変換して出射する。また、ＰＰＬＮ素子３３は、ＬＤ素子２３から出射された光を、青色のレーザ光に波長変換して出射する。
【００３０】
なお、ＬＤ素子２１についても、ＰＰＬＮ素子で波長変換して赤色のレーザ光を出射するタイプとしてもよい。また、ＬＤ素子２１〜２３のすべてについて、各色レーザ光を直接出射するダイレクトレーザを用いてもよい。後者の場合、ＰＰＬＮ素子３２，３３を配置する必要はない。また、シリコン基板１０は、ＲＧＢに加えて、例えばＹ（黄色）といった他の波長のレーザ光を出射するためのＬＤ素子またはＰＰＬＮなどで波長変換する波長変換型レーザを含んでもよい。
【００３１】
ＬＤ素子は、経年変化により電流・光出力特性が変動するため、出力を一定に保つためには、光量をモニタしフィードバック制御を行うことが好ましい。そこで、シリコン基板１０上には、ＬＤ素子２１〜２３のそれぞれに対応させて、各ＬＤ素子の光量をモニタするためのＰＤ素子（図示せず）を、レーザ光の出射方向に対する各ＬＤ素子の背面側に設けるとよい。この場合、各ＰＤ素子は、対応するＬＤ素子２１〜２３の後方光を受光する。そして、ＬＤ素子２１〜２３の制御部（ドライバＩＣ８０）は、各ＰＤ素子による出力をモニタすることで、ＬＤ素子２１〜２３の光量が所定の値になるように制御する。
【００３２】
また、ＬＤ素子２４とＰＤ素子４５は、赤外線による距離検知の機能を光モジュール１で実現するために、赤外線を出射し、その赤外線の反射光を受光する素子である。ＬＤ素子２４は、光モジュール１を用いた光源装置からＲＧＢのレーザ光が照射される投影面までの距離を検知するための赤外線（赤外レーザ光）を出射する。ＰＤ素子４５は、ＬＤ素子２４により出射された赤外線の、投影面による反射光を受光する。この距離検知の詳細については後述する。
【００３３】
光ファイバ５１〜５３は、それぞれ、ＬＤ素子２１、ＰＰＬＮ素子３２，３３からバンドルコンバイナ７０に向けてＲＧＢのレーザ光を導波する、シングルモードまたは使用波長に対するフィウモード（few-mode）の光ファイバである。光ファイバ５４，５５は、それぞれＬＤ素子２４およびＰＤ素子４５に対応して、赤外線の出射用および受光用に設けられる。光モジュール１では、シリコン基板１０上に光ファイバ５１〜５５で光配線を行うため、各素子の配置の自由度が高い。
【００３４】
サブ基板６１〜６５は、それぞれ、対応する光ファイバ５１〜５５を保持するための溝が下面に形成された「コ」の字型の基板である。サブ基板６１〜６５は、シリコン基板１０に接合され、それぞれ光ファイバ５１〜５５の端部を固定する。サブ基板６１〜６５には、例えばシリコン基板またはガラス基板が用いられる。サブ基板６１〜６５がシリコン基板１０に接合された状態で、光ファイバ５１〜５５の端部は、それぞれＬＤ素子２１、ＰＰＬＮ素子３２，３３、ＬＤ素子２４およびＰＤ素子４５に光結合される。サブ基板６１〜６５で固定される側の光ファイバ５１〜５５の端部には、結合部材としてＧＩ（Graded Index）レンズを一体的に設けてもよい。なお、サブ基板６１〜６５としては、「コ」の字型の基板に代えて、例えばＶ溝基板を用いてもよい。
【００３５】
ＬＤ素子２１〜２４から出射された光を効率よく光ファイバ５１〜５４に入射できるように、ＬＤ素子２１〜２４、ＰＰＬＮ素子３２，３３、サブ基板６１〜６５などの各素子は、表面活性化接合によりシリコン基板１０上で高精度な位置合わせが行われている。表面活性化接合とは、物質表面を覆っている酸化膜、塵（コンタミ）などの不活性層をＡｒプラズマ処理などで取り除いて活性化させ、表面エネルギーの高い原子同士を接触させて高加重をかけることで、原子間の凝着力を利用して常温で接合することを言う。
【００３６】
例えば、ＬＤ素子２１〜２４の裏面にＡｕ膜を形成し、シリコン基板１０上にＡｕから構成されるマイクロバンプ構造を形成しておく。マイクロバンプ構造とは、例えば、高さ２μｍで直径５μｍの円柱状のＡｕから形成される複数の突起が、１０〜２５μｍのピッチで左右均等に配置されたものである。各ＬＤ素子は、実装器によってマイクロバンプ構造上に押圧されることにより、シリコン基板１０に対して高精度に配置かつ固定される。
【００３７】
また、ＰＰＬＮ素子３２，３３やサブ基板６１〜６５についても同様に、各素子の裏面にＡｕ膜を形成し、シリコン基板１０上にＡｕから構成されるマイクロバンプ構造を形成しておく。そして、実装器によって各素子を順にマイクロバンプ構造上に押圧することにより、各素子はシリコン基板１０上に表面活性化接合される。これにより、例えばＰＰＬＮ素子３２，３３はＬＤ素子２２，２３に対して、サブ基板６１〜６３はＬＤ素子２１およびＰＰＬＮ素子３２，３３に対して、それぞれ高精度に配置かつ固定される。
【００３８】
表面活性化接合によりシリコン基板１０上に光学部品の実装を行う際は、実装平坦度が接合性に与える影響が大きいため、実装器の実装ヘッドを光学部品よりも大きめにする必要がある。光モジュール１のように小型で光学部品が密集しているモジュールでは、１つの部品を実装するときに、隣の部品に実装ヘッドが接触または干渉しないように、部品間のピッチを広くする必要がある。しかしながら、部品間のピッチを広げると、モジュールの面積が大きくなるため、光モジュールを小型化することが難しい。そこで、光モジュール１では、部品間のピッチに寄与するサイズの実装部品であるＬＤ素子２１〜２３、ＰＰＬＮ素子３２，３３およびサブ基板６１〜６３を、シリコン基板１０上で千鳥状に配列して実装する。
【００３９】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、シリコン基板上におけるＬＤ素子、ＰＰＬＮ素子およびサブ基板の配置例を説明するための図である。
【００４０】
図５（Ａ）は、光モジュール１のＬＤ素子２１〜２３、ＰＰＬＮ素子３２，３３およびサブ基板６１〜６３の配置を示した図である。ＰＰＬＮ素子３２，３３が細長い長方形状であるのに対し、サブ基板６１〜６３は、ＰＰＬＮ素子３２，３３の幅よりも１辺が長い正方形状である。このため、ＰＰＬＮ素子がない赤色のレーザ光に対応するサブ基板６１がＰＰＬＮ素子３２，３３の間に収まるように、各素子が配置される。これにより、サブ基板６１〜６３を横一列に並べた場合よりも短い幅で各素子を配置しても、各素子の実装時に実装器の実装ヘッド３００が隣の部品に接触または干渉しないようにすることができる。このように、光モジュール１では、部品間のピッチを狭くした効率的な部品配置を採用することで、モジュールサイズを小型化している。
【００４１】
図５（Ｂ）は、各素子の別の配置例を示した図である。例えば赤色と青色についてダイレクトレーザを使用し、緑色についてＰＰＬＮ素子を使用する場合は、緑色のレーザ光に対応するＬＤ素子２２、ＰＰＬＮ素子３２およびサブ基板６２を中央に配置し、その両側に赤色と青色のレーザ光に対応するＬＤ素子２１，２３’およびサブ基板６１，６３を配置するとよい。これにより、サブ基板６１〜６３が千鳥状に配置され、実装ヘッド３００が隣接部品に干渉することなく部品間のピッチを狭くすることができる。
【００４２】
図５（Ｃ）は、各素子のさらに別の配置例を示した図である。ＲＧＢすべてについてダイレクトレーザを使用する場合は、例えば、中央のＬＤ素子２１およびサブ基板６１と、両端のＬＤ素子２２’，２３’およびサブ基板６２，６３とを、レーザ光の出射方向に前後にずらして配置するとよい。これにより、ＬＤ素子２１，２２’，２３’およびサブ基板６１〜６３が千鳥状に配置され、実装ヘッド３００が隣接部品に干渉することなく部品間のピッチを狭くすることができる。
【００４３】
バンドルコンバイナ７０は、光ファイバ５１〜５５を束ねてファイババンドルとし、ＲＧＢの各色レーザ光が合波された合波光を外部に出射する。バンドルコンバイナ７０は合波部の一例である。図１および図２に示すように、バンドルコンバイナ７０は、シリコン基板１０の角部に配置される。この配置により、後で説明するように、特に光モジュール１を投影装置の光源として使用する場合には、光モジュールをより単純な構成で小型化することが可能になる。
【００４４】
図６は、バンドルコンバイナ７０の構成例を示す図である。バンドルコンバイナ７０は、光ファイバ５１〜５５を保持するための溝７２が下面に形成された「コ」の字型のサブ基板７１で構成される。サブ基板７１には、例えばシリコン基板またはガラス基板が用いられる。サブ基板７１は、各色レーザ光と赤外レーザ光が出射される側の光ファイバ５１〜５５の端部で、各光ファイバを横一列に並べて固定する。なお、詳細は後述するが、図６に示すように、光ファイバ５１〜５５（特に光ファイバ５１〜５４）のこの端部には、出射されるレーザ光のビームの広がり角度（開口数）を調整するためのＧＩレンズ５１’〜５５’を設けることが好ましい。また、サブ基板７１としては、「コ」の字型の断面に代えて、Ｖ溝を複数配列したＶ溝アレイを用いてもよい。
【００４５】
各光ファイバがシリコン基板１０の外側に突出する部分を切り落とすなどして、各光ファイバの出射端面は、シリコン基板１０の端面と面一に揃えられている。すなわち、バンドルコンバイナ７０は、各色レーザ光と赤外レーザ光が出射される側の光ファイバ５１〜５５の端面がシリコン基板１０の端面と面一となるように、各光ファイバを横一列に並べて固定する。
【００４６】
バンドルコンバイナ７０で固定される各光ファイバの先端は、エッチング処理により、直径を８０μｍ以下に加工することが好ましい。また、各光ファイバは、コア間隔も８０μｍ以下となるように、サブ基板７１の溝７２内に固定される。例えば出射端部が細くなるように各光ファイバを加工すると、バンドルコンバイナ７０でバンドルできる光ファイバの本数を増やすことができる。例えば、ファイバ線径が８０μｍならば、ＲＧＢの３本を中心部が１６０μｍ幅内に収まるようにバンドルでき、ＲＧＢのレーザ光により画像を投影したときに、ＲＧＢ各色に対応する画像の位置ずれ量を小さくすることができる。また、位置ずれ量が小さい場合には、後述するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナの偏向角に対して所定量だけＲＧＢの画像信号に時間差を設ければ、ＲＧＢ画像を投影面上で重ねることができる。また、ファイバ線径を４０μｍまで細くすれば、光ファイバ５１〜５５の５本を１６０μｍ幅内に束ねることが可能になる。
【００４７】
なお、光ファイバ５１〜５５とバンドルコンバイナ７０の代わりに、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）などの光導波路で各色レーザ光を合波することも考えられる。しかしながら、そうした光導波路を用いる場合は、予めシリコン基板１０内に光導波路を作っておき、後から各ＬＤ素子を実装する形態となる。この場合、各ＬＤ素子を発光させながら光導波路の一端に結合させ、光導波路の他端からの出射光をモニタしながら調芯を行う（すなわち、アクティブ調芯を行う）ことは困難である。また、配線を交差することができないため、配線の引回しが複雑になるという不具合もある。このため、ＬＮなどの光導波路よりも、上記のように光ファイバを使用して光配線をすることが好ましい。
【００４８】
また、ＲＧＢの各色レーザ光を合波するために、ダイクロイックプリズムを使用することも考えられる。しかしながら、その場合には、ＬＤ素子２１〜２３がマイクロレンズなどのマイクロオプティクスを併用し３方向に離れて配置されるため、シリコン基板１０の幅が広くなるとともに厚みが厚くなり、光モジュールを小型化することが難しくなる。
【００４９】
また、融着型の光ファイバコンバイナで合波する方法もあるが、この方法では、光ファイバコンバイナが長くなるため光モジュールを小型化することが難しくなり、また、４波長以上の多波長を合波する場合は特に挿入損失が大きくなるという欠点がある。このため、光モジュール１では、上記のようなバンドルコンバイナ７０を使用して、モジュールの小型化を実現している。
【００５０】
図７は、バンドルコンバイナ７０と投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０の位置関係を説明するための図である。光モジュール１’は、シリコン基板１０に加えて、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０を有する。これらは、回路基板１００上に搭載される。
【００５１】
投射レンズ１１０は、回路基板１００上に固定され、バンドルコンバイナ７０の出射端面から出射されたＲＧＢの合波光を集光して、ＭＥＭＳスキャナ１２０に照射されるように整形する。光モジュール１ではファイババンドルがレーザ光源と一体化しているため、投射レンズ１１０の位置決めは容易である。
【００５２】
ＭＥＭＳスキャナ１２０は、走査部の一例であり、投射レンズ１１０により集光された合波光を揺動する反射面で反射させて投影面（図示せず）上を走査する。ＭＥＭＳスキャナ１２０は、回路基板１００上に固定され、駆動部（図示せず）により例えば水平方向および垂直方向に高速に揺動されることで、合波光により投影面上を２次元状に走査する。図７では、光の投影方向の例を複数の矢印で示す。なお、ＭＥＭＳスキャナ１２０により、合波光は、シリコン基板１０とほぼ同じ面内で、投影面に向けて反射される。ただし、例えばＭＥＭＳスキャナ１２０をシリコン基板１０の面に対して上向きに傾けて配置することで、合波光をその面に対して斜めの方向に反射させてもよい。
【００５３】
また、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０は、それぞれホルダにより回路基板１００上に固定される。あるいは、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０を補助的な基板上に搭載して予め相互間の位置決めをしておき、その補助的な基板をシリコン基板１０に対して位置合わせしてもよい。
【００５４】
上記の通り、光モジュール１では、バンドルコンバイナ７０の出射部は、シリコン基板１０の角部に配置される。これは、ＭＥＭＳスキャナ１２０による反射光がシリコン基板１０で遮られてシリコン基板１０による影が作られることを回避するためである。
【００５５】
また、光モジュール１’では、図７に示したように、ＭＥＭＳスキャナ１２０は、回路基板１００の角部に配置される。これは、ＭＥＭＳスキャナ１２０を回路基板１００の内側に配置すると、回路基板１００の基板面に対して垂直な方向に合波光が走査される際に、ＭＥＭＳスキャナ１２０から回路基板１００の下方向に向かう反射光が回路基板１００により遮られ、影ができてしまうためである。
【００５６】
その上で、光モジュール１’では、図７に示したように、バンドルコンバイナ７０、投射レンズ１１０およびＭＥＭＳスキャナ１２０は、回路基板１００の縁部に沿って、バンドルコンバイナ７０から出射される合波光の光軸上に配置される。すなわち、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０は、これらとバンドルコンバイナ７０が合波光の出射方向に一列に並ぶように配置される。
【００５７】
一方、上記のような配置を採用せずに、ＭＥＭＳスキャナによる反射光を、シリコン基板からの出射光軸に対し垂直方向に偏向させて、反射光が回路基板で遮られないようにすることも考えられる。しかしながら、この場合は、垂直方向への偏向ミラーとＭＥＭＳスキャナとが回路基板の厚み方向に配置されるため、モジュール全体が厚くなってしまう。
【００５８】
また、ＭＥＭＳスキャナの手前にミラーを設けて光路を変更することで、反射光が回路基板で遮られないようにすることも考えられる。しかしながら、この場合には、光モジュールに搭載する部材が増えることに加えて、バンドルコンバイナの出射端面からＭＥＭＳスキャナまでの距離が長くなるため、投射レンズの選択の制約が大きくなり、また調整箇所が増えることでＲＧＢ各色の投影点間の位置ずれが大きくなるなどの不具合がある。
【００５９】
また、ＭＥＭＳスキャナによる反射光の投影方向において回路基板を切り欠くことで、反射光が回路基板で遮られないようにすることも考えられる。しかしながら、この場合には、最終的な製品に回路基板を組み込む際に、切欠きの分だけスペースが無駄になる可能性がある。このため、回路基板は、切欠きのない長方形状とすることが好ましい。
【００６０】
したがって、図７に示したように、バンドルコンバイナ７０の出射部をシリコン基板１０の角部に配置し、ＭＥＭＳスキャナ１２０を回路基板１００の角部に配置して、かつ回路基板１００の縁部に沿って、バンドルコンバイナ７０から出射される合波光の光軸上に投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０を配置することが好ましい。ここで、シリコン基板１０と回路基板１００の「角部」とは、光路を変更するミラーなどを介さずにバンドルコンバイナ７０から入射した合波光を、シリコン基板１０や回路基板１００により遮られずにＭＥＭＳスキャナ１２０が投影面上に走査できるような、シリコン基板１０と回路基板１００の頂点の周辺領域を意味する。特に、シリコン基板１０の角部は、複数の光ファイバの出射端部が面するシリコン基板１０の辺上で、その頂点からその辺の長さの４分の１以内に出射端部が位置するような頂点の周辺領域であることが好ましい。
【００６１】
このような配置により、光モジュール１’では、ＭＥＭＳスキャナ１２０からの反射光の光路を広くとることができる。その結果として、光モジュール１’の全体を小型化することが可能になる。
【００６２】
ここで、バンドルコンバイナ７０における光ファイバ５１〜５４の出射端部、投射レンズ１１０、およびＭＥＭＳスキャナ１２０の位置関係について詳細に説明する。一例として、光モジュール１のシリコン基板１０は、短辺の長さが１５ｍｍ、長辺の長さが２１ｍｍであるとする。簡単のため、シリコン基板１０の面内における走査のみを考慮し、１つの投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０を用いた光モジュール１’を、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すようにモデル化する。
【００６３】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、光モジュール１’をモデル化した光学系の模式図である。
【００６４】
初期位置からのＭＥＭＳスキャナ１２０の振れ角をαとおき、ＭＥＭＳスキャナ１２０は角度±αの範囲内で揺動するとする。また、図８（Ａ）に示すように、ＭＥＭＳスキャナ１２０に対するバンドルコンバイナ７０からの合波光の入射角をβとおく。ＭＥＭＳスキャナ１２０が初期位置にあるときの反射面の法線を破線ｎで表す。さらに、ＭＥＭＳスキャナ１２０が初期位置にあるときのＭＥＭＳスキャナ１２０からの初期反射光（太い矢印）の角度を０°と定義する。図８（Ａ）に示すように、ＭＥＭＳスキャナ１２０の走査角をθとおき、ＭＥＭＳスキャナ１２０は角度±θの範囲内で走査されるとする。振れ角αと走査角θの間には、次式の関係がある。
θ＝２α                                     （１）
【００６５】
ＭＥＭＳスキャナ１２０による合波光の反射光（走査ビーム）が最も投射レンズ１１０に近付くのは、初期反射光から測った角度がθのときである。図８（Ｂ）で、走査ビームが投射レンズ１１０にもシリコン基板１０にも当たらない限界ラインを一点鎖線ｍで表す。ＭＥＭＳスキャナ１２０への入射光を基準とした限界ラインｍの角度をγとおく。
【００６６】
また、図８（Ｂ）に示すように、シリコン基板１０の端面（光ファイバ５１〜５４の出射端面）から投射レンズ１１０までの距離をａ、投射レンズ１１０からＭＥＭＳスキャナ１２０の反射面までの距離をｂ、シリコン基板１０の角部から光ファイバ５１〜５４の出射端部までの距離をｃとおく。さらに、投射レンズ１１０は中心対称であると仮定し、投射レンズ１１０の機構厚みをｄ、固定部材などを含めた実効的な機構半径をｌ／２とおく。
【００６７】
走査角θをできるだけ大きく取るためには、限界ラインｍの角度γは小さい方がよい。図８（Ｂ）から明らかなように、限界ラインｍの角度γを決めるのは、投射レンズ１１０の実効的な機構半径ｌ／２、またはシリコン基板１０の角部と出射端部の間の距離ｃである。投射レンズ１１０の実効的な機構半径ｌ／２が十分小さく、距離ｃが限界ラインｍを決めると仮定すると、角度γは次式のように決められる。
ｔａｎγ＝ｃ／（ａ＋ｄ＋ｂ）                 （２）
【００６８】
したがって、投射レンズ１１０により走査ビームが遮られない限り、距離ｃが小さいほど、角度γを小さくすることができる。また、投射レンズ１１０により走査ビームが遮られると角度γは０にはならないため、距離ｃは、投射レンズ１１０の実効的な機構半径ｌ／２と同じかまたはそれ以下であれば、光学系に影響しないことが明らかである。
【００６９】
次に、図８（Ｂ）に示す光学系において、投射レンズ１１０の２つの例について具体的な数値を代入して、距離ｃの値を見積もる。まず、第１の例では、投射レンズ１１０として平凸レンズを使用し、その凸側を合波光の入射側に配置した場合を検討する。光モジュール１’は薄型にする必要があるから、投射レンズ１１０の機構的な直径ｌは５ｍｍ以下であることが好ましい。したがって、ここでは、焦点距離ｆ＝６ｍｍ、直径ｌ＝４ｍｍの投射レンズ１１０を使用することを仮定する。
【００７０】
バンドルコンバイナ７０で並べて固定される５本の光ファイバのうち、レーザ光を出射するのは４本である。例えば、１２５μｍの光ファイバを隙間なく４本並べた場合には、両端の光ファイバのコア間距離は、６２．５×２＋２×１２５μｍ＝３７５μｍとなる。そこで、投射レンズ１１０の光軸上の点を基準として、±１８７．５μｍの位置に開口数（ＮＡ）が約０．１３となるＮｕｆｅｒｎ＿Ｉｎｃ．製の可視光シングルモードファイバ４６０ＨＰの出射端部が配置されたと仮定し、波長６３８ｎｍの赤色光をそれらのファイバに結合したときの各ファイバからの出射光の光路をシミュレーションにより求めた。
【００７１】
なお、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０の間の距離ｂをできるだけ長くとり、かつＭＥＭＳスキャナ１２０でのケラレを防止するために、光ファイバの先端にＧＩ（Graded Index）レンズを接続して出射端部のＮＡを小さくし、ビームウェスト径を５．６μｍに整形した後、投射レンズ１１０に入射させる構造を仮定した。
【００７２】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、投射レンズ１１０の第１の例について、図８（Ｂ）の光学系における光ファイバからの出射光の光路をシミュレーションで求めた結果を示す図である。なお、図９（Ａ）では、出射光のビーム、投射レンズ１１０およびＭＥＭＳスキャナ１２０を示している。図９（Ａ）においてビームが２本に分かれているのは、レーザ光を出射する４本の光ファイバのうちで、外側の２本を代表させて表示したためである。
【００７３】
まず、距離ｂが大きい方が角度γを小さくすることができるが、常圧（大気圧）で使用されるＭＥＭＳスキャナ１２０の反射面の直径はφ１．１ｍｍ程度と決められていることから、可能な距離ｂの範囲には上限がある。そこで、ガウシアンビームを仮定して、ＭＥＭＳスキャナ１２０の反射面で外側の２本のビームをケラレなく反射できる距離ｂを求めた。また、入射側から見たＭＥＭＳスキャナ１２０の実効的な開口はＭＥＭＳスキャナ１２０の振れ角によって変わるが、メーカより推奨される初期入射角は１５〜２０°であることが多いため、ここでは、初期入射角βを１５．５°と決めた。さらに、光モジュール１’から約５００〜８００ｍｍの距離にある投影面上で充分な解像度（ビーム直径で１．１ｍｍ以下）が得られるように、光ファイバ５１〜５４の出射端面から投射レンズ１１０までの距離ａを求めた。
【００７４】
図９（Ｂ）は、上記の制約条件の下でレイトレーシングによるシミュレーションを行って求めたガウシアンビームのビーム半径と、ＭＥＭＳスキャナ１２０からの距離との関係を示すグラフである。縦軸はビーム半径ｒ（ｍｍ）であり、横軸はＭＥＭＳスキャナ１２０からの距離Ｌ（ｍｍ）である。シミュレーションでは、θ＝１５°（すなわちα＝７．５°）と仮定した。初期位置を基準としてＭＥＭＳスキャナ１２０を対称に揺動させる場合には、走査可能な範囲は２θ＝３０°となる。
【００７５】
また、シミュレーションにより、第１の例での各距離は、ａ＋ｄ＝９ｍｍ、ｂ＝１１ｍｍと求められた。したがって、
ｔａｎγ＝（ｌ／２）／ｂ＝２／１１           （３）
であり、上記の計算結果と式（２）を用いると、ｃ≒３．６ｍｍとなる。したがって、第１の例では、距離ｃの値がシリコン基板１０の短辺１５ｍｍの１／４である３．７５ｍｍより短い３．６ｍｍ程度になるように光ファイバ５１〜５４の出射端部を位置決めできれば、走査範囲を２θ＝３０°と大きくとれることがわかった。
【００７６】
次に、第２の例として、第１の例と同じ投射レンズ１１０を逆向きに使用した場合を検討する。すなわち、第２の例では、平凸レンズの凸側をＭＥＭＳスキャナ１２０の側とする。
【００７７】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、投射レンズ１１０の第２の例について、図８（Ｂ）の光学系における光ファイバからの出射光の光路をシミュレーションで求めた結果を示す図である。図１０（Ａ）でも、図９（Ａ）と同様に、出射される４本のレーザ光のうちの外側の２本、投射レンズ１１０およびＭＥＭＳスキャナ１２０を示している。
【００７８】
図１０（Ｂ）は、上記の制約条件の下でレイトレーシングによるシミュレーションを行って求めたガウシアンビームのビーム半径と、ＭＥＭＳスキャナ１２０からの距離との関係を示すグラフである。縦軸はビーム半径ｒ（ｍｍ）であり、横軸はＭＥＭＳスキャナ１２０からの距離Ｌ（ｍｍ）である。シミュレーションの結果から、第２の例では、走査角θを、第１の例の値より大きいθ＝１７°（すなわちα＝８．５°）とおけることがわかった。初期位置を基準としてＭＥＭＳスキャナ１２０を対称に揺動させる場合には、走査可能な範囲は２θ＝３４°となる。
【００７９】
また、シミュレーションにより、第２の例での各距離は、ａ＋ｄ＝６．２６ｍｍ、ｂ＝１３ｍｍと求められた。したがって、
ｔａｎγ＝（ｌ／２）／ｂ＝２／１３           （４）
であり、上記の計算結果と式（２）を用いると、ｃ≒３．０ｍｍとなる。したがって、第２の例でも、距離ｃの値がシリコン基板１０の短辺１５ｍｍの１／４である３．７５ｍｍより短い３．０ｍｍ程度になるように光ファイバ５１〜５４の出射端部を位置決めできれば、走査範囲を２θ＝３４°と大きくとれることがわかった。
【００８０】
平凸レンズを用いる場合には、一般に、第２の例にようにコリメート（平行光束）側に凸側を配置する方が、収差は小さくなる。また、第２の例では、レンズの凸部に光が当たらないため、第１の例と比べて、投射レンズ１１０とＭＥＭＳスキャナ１２０の間隔を広げることができ、上記の通りＭＥＭＳスキャナ１２０の走査角θを若干大きくとることが可能になる。
【００８１】
以上説明したように、バンドルコンバイナ７０は、走査ビームがシリコン基板１０により遮られない範囲内の距離ｃだけシリコン基板１０の角部から離れた位置に出射端部が配置されるように、光ファイバ５１〜５５を固定することが好ましい。この距離ｃは、光モジュール１’の光学系において、出射端部における光ファイバ５１〜５５のコア間距離および開口数、投射レンズ１１０の大きさ、ならびにＭＥＭＳスキャナ１２０の反射面の大きさおよび振れ角に基づいて決まる値である。
【００８２】
なお、上記の結果は、光ファイバ５１〜５４の出射端部にＧＩレンズを配置して距離ｂを大きくとった場合のものである。ＧＩレンズを用いない場合には、上記の結果と比べて、角度γが大きくなるため走査角θは小さくなる。したがって、光ファイバ５１〜５４（あるいは光ファイバ５１〜５５）の出射端部には、出射されるレーザ光のビームの広がり角度（開口数）を調整するためのＧＩレンズを設けることが好ましい。
【００８３】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、ＭＥＭＳスキャナ１２０の例を示す図である。図１１（Ａ）は、２軸駆動のＭＥＭＳスキャナを使用した場合を示す。また、図１１（Ｂ）は、１軸駆動のＭＥＭＳスキャナを２個使用し、それぞれのＭＥＭＳスキャナによる走査方向が互いに直交するようにそれらを配置して、２次元状の走査を可能にした場合を示す。ＭＥＭＳスキャナ１２０としては、これらのどちらを使用してもよい。いずれの場合でも、配置位置は回路基板１００の角部として、投影スポット開口径を小さくする。
【００８４】
次に、ＬＤ素子２４とＰＤ素子４５による、投影面までの距離検出について説明する。バンドルコンバイナ７０でＲＧＢの各ファイバを単に束ねるだけでは、各ファイバのコア間の距離が離れているため、投影面上でのＲＧＢの各投影点間で位置ずれが発生し、画像がにじんで見える。このため、光モジュール１では、ＬＤ素子２４とＰＤ素子４５を用いて投影面までの距離を検知し、その距離を用いて、投影面上で生じ得るＲＧＢの各投影点間の位置ずれを補正する。
【００８５】
具体的には、ＬＤ素子２４は、ＲＧＢのレーザ光と一緒に、またはＲＧＢのレーザ光が出射される前に、光モジュール１が組み込まれた装置が設置されている空間内に赤外線を出射する。赤外線は、光ファイバ５４を介してバンドルコンバイナ７０の出射端面から光モジュール１の外部に出射され、投影面で反射される。そして、その反射光のうち、ＭＥＭＳスキャナ１２０の大きさに相当する立体角の分だけが光ファイバ５５に入り、ＰＤ素子４５で受光される。光モジュール１の制御部（ドライバＩＣ８０）は、例えばタイムオブフライト（ＴＯＦ）方式を利用し、ＬＤ素子２４が赤外線を出射してからＰＤ素子４５が反射光を受光するまでの光の飛行時間を計測することにより、光モジュール１を用いた光源装置から投影面までの距離を検知する。
【００８６】
そして、ドライバＩＣ８０の制御部は、検知された距離の情報をもとに、投影点の位置ずれを打ち消すように、ＬＤ素子２１〜２３の発光タイミングを色ごとに補正する。これにより、光モジュール１では、投影点の位置ずれを見かけ上回避することが可能である。また、その距離情報をもとにオートフォーカス機能を追加すれば、所定の投影面の位置にビームスポット位置を調整することも可能となる。
【００８７】
なお、各投影点間の位置ずれがない画像を投影するためには、光ファイバと投射レンズの組合せで決まる出射されるガウシアンビームの拡散角でＭＥＭＳスキャナの投影角を割った値を画像の画素数とすることで、距離に依存しない投影画像を得る構成（いわゆるフォーカスフリー構成）もあり、初期設定で画像シフト量を校正する方法もある。しかしながら、例えば、網膜走査型のディスプレイや、検眼鏡、あるいは手のひらなどの異形スクリーンへの投影に光モジュール１を応用する場合は、投影面上にビームスポットを結像させる光学系を用いる場合がある。これらの場合には、投影面の位置や形状、大きさに対応した投影を行うため、光モジュール１を用いた光源装置から投影面までの距離をリアルタイムに検知する必要がある。
【００８８】
また、上記の例では、距離検知の受光器としてＰＤ素子を用いる例を示したが、ＬＤ素子２４による（好ましくは８００〜９３０ｎｍの）赤外線を用いて、ランダムドットパターンをＲＧＢ可視光と同時に投影してもよい。この場合、光モジュール１の外部に設けられた赤外線用バンドパスフィルタを有するＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラで赤外線画像を取得し、取得された画像と投影ランダムドットパターンとを比較することで、三角測量に基づいて距離を検知することができる。
【００８９】
図１２は、光モジュール２の平面図である。光モジュール２は、バンドルコンバイナ７０に代えて外付けの光ファイバ（以下、外部光ファイバという）を着脱可能（プラガブル）なバンドルコンバイナ７０’を有する点が、光モジュール１と異なる。また、光モジュール２が回路基板１００上に搭載された光モジュール２’は、回路基板１００上に投射レンズとＭＥＭＳスキャナが設けられていないという点が、光モジュール１’と異なる。これ以外の点では、光モジュール２，２’は光モジュール１，１’と同様である。光モジュール２は、外部光ファイバを着脱可能であり、かつ表面実装が可能なフリップチップ型の集積化ＲＧＢレーザモジュールである。
【００９０】
バンドルコンバイナ７０’は、図６に示したものと同様のサブ基板７１と、フェルール１７０とを有する。バンドルコンバイナ７０’は、バンドルコンバイナ７０と同様に５本の光ファイバを束ねてファイババンドルとし、ＲＧＢの各色レーザ光が合波された合波光を外部に出射する。バンドルコンバイナ７０’も合波部の一例である。バンドルコンバイナ７０’をシリコン基板１０上に実装する際は、例えば、フェルール１７０をサブ基板７１に固定し、サブ基板７１を表面活性化接合にてシリコン基板１０に固定する。あるいは、サブ基板７１を設けずに、フェルール１７０だけでバンドルコンバイナを構成してもよい。この場合、例えば、シリコン基板１０の角部に予め断面がＶ字形のＶ溝を形成しておき、各光ファイバをバンドルしたフェルール１７０をそのＶ溝に位置決めし、フェルール１７０とＶ溝の隙間に樹脂を充填するなどしてフェルール１７０を固定する。
【００９１】
図１３は、フェルール１７０の構成例を示す図である。フェルール１７０は、例えばジルコニアにより円筒形に構成され、シリコン基板１０の端面から突出する。フェルール１７０は、例えば光ファイバ５１〜５５と２本のダミーファイバ５６，５７を含む７本のファイバを、円筒形の貫通孔の中で固定する。外部光ファイバと光ファイバ５１〜５５との接続は、回路基板１００へのシリコン基板１０の実装終了後に、外部光ファイバの端部を固定するレセプタクル（図示せず）をフェルール１７０に装着することにより行われる。
【００９２】
このレセプタクルには、光モジュール１’で回路基板１００上に配置されていた投射レンズを含めてもよい。また、レセプタクルが固定する外部光ファイバは、光ファイバ５１〜５５に対応する５本のシングルモードの光ファイバである。すなわち、外部光ファイバのうちの３本は、それぞれＲＧＢのレーザ光を導波し、他の２本は、それぞれ赤外線出射用、赤外線受光用の光ファイバである。なお、用途によっては、シングルモードファイバの代わりに、フィウモード（few-mode）のファイバまたはマルチモードファイバを用いてもよい。
【００９３】
フェルール１７０とレセプタクルを介して外部光ファイバを着脱可能とすることにより、光モジュール２では、光ファイバを外部に引き伸ばす必要がなくなる。このため、リフロー工程で表面実装が可能な光モジュールとすることができる。
【００９４】
光モジュール１’のように、投射レンズ１１０やＭＥＭＳスキャナ１２０も含めて回路基板１００上に一体化した方が、光モジュール全体を小型化することができる。ただし、この場合には、光モジュールを製品に組み込む際の取付け構造の制約が大きくなる。一方、光モジュール２’では、組み込まれる製品の内部構造に応じて、ＭＥＭＳスキャナを回路基板１００上以外の適当な場所に設置することが可能になる。すなわち、シリコン基板１０上に形成されたバンドルコンバイナ７０’の出射部と、ＭＥＭＳスキャナによる走査部とを分離することで、光モジュール２’は、様々な内部構造の製品に組み込むことが可能になる。
【００９５】
なお、光モジュール２では、バンドルコンバイナ７０’から出射されるＲＧＢの合波光は外部光ファイバにより導波されるため、バンドルコンバイナ７０’をシリコン基板１０の角部に配置しなくても、外部光ファイバを適宜引き回すことにより、ＭＥＭＳスキャナによる反射光が回路基板１００で遮られないようにすることができる。このため、光モジュール２のように外部光ファイバが接続される場合は、バンドルコンバイナ７０’の位置は、シリコン基板１０の角部でなくてもよい。
【００９６】
また、光モジュール２’では、ＭＥＭＳスキャナを使用しない形態も考えられる。例えば、光モジュール２’は、画像の投影装置ではなく、ＲＧＢレーザ光による照明装置として使用することも可能である。この場合、光モジュール２’は、ＭＥＭＳスキャナを含まなくてもよい。
【００９７】
また、光モジュール１，２のいずれでも、光ファイバ５１〜５５とともに、その他の光ファイバをバンドルコンバイナ７０，７０’により束ねてもよい。その他の光ファイバの例としては、白色光源用や可視光受光用の光ファイバが挙げられる。
【００９８】
白色光源用の光ファイバは、例えば、照明として用いる画像を光モジュール１，２により投影する際に、投影面上の選択箇所だけを照射する部分照明に用いられる。この場合、例えば光モジュール内に別途白色光源を設けておき、白色光源用の光ファイバは、この白色光源から出射される白色光を導波する。白色光源用の光ファイバとしては、マルチモードファイバが用いられる。
【００９９】
一般的に、マルチモードファイバはシングルモードファイバに比べてコア径が大きいため、クラッド径が大きいマルチモードファイバとクラッド径が小さいシングルモードファイバとを混載する必要が生じる場合がある。この場合、図６に示したバンドルコンバイナ７０のような構造でバンドルする際は、シリコン基板１０に溝を掘るなどして各光ファイバの高さを揃えるなどの工夫をすることが好ましい。図１３のフェルール１７０によるバンドル構造の場合は、中心部をマルチモードファイバとしその周囲にシングルモードファイバを配置するか、逆に中央部をシングルモードファイバとして周囲をマルチモードファイバとするなど、配置を工夫することができる。なお、いずれの構成においても、投射パターンの位置ずれをソフトウェアで補正することで、容易に所定の照明パターンを実現することが可能となる。
【０１００】
また、可視光受光用の光ファイバは、例えば、光モジュール１，２のバンドルコンバイナ７０，７０’から出射され、投影面で反射された反射光を受光して導波するものである。このような可視光受光用の光ファイバを設けることにより、光モジュール１，２を組み込んだ機器を画像センサとして使用することも可能になる。また、受光量を大きくするために、可視光受光用の光ファイバには、コア径の大きいマルチモードファイバを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１’，２，２’    光モジュール
１０    シリコン基板
２１〜２４    ＬＤ素子
３２，３３    ＰＰＬＮ素子
５１〜５５    光ファイバ
５１’〜５５’    ＧＩレンズ
６１〜６５    サブ基板
７０，７０’    バンドルコンバイナ
８０    ドライバＩＣ
１００    回路基板
１１０    投射レンズ
１２０    ＭＥＭＳスキャナ
１７０    フェルール
【図１】
2014240958.tif 000003
【図２】
2014240958.tif 000004
【図３】
2014240958.tif 000005
【図４】
2014240958.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014240958.tif 000008
【図７】
2014240958.tif 000009
【図８】
2014240958.tif 000010
【図９】
2014240958.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2014240958.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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