(57)【要約】  波長変換素子の入力面に向けられる出力ビームを半導体レーザが発生する場合の、半導体レーザを制御する方法が提供される。発明の特定の態様は波長変換素子の入力面上の出力ビームのビームスポットのアライメント及び／または意図されたアライメントずれに関する。別の実施形態が開示され、特許請求される。
2010535354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ、波長変換素子、前記半導体レーザの出力を前記波長変換素子の入力面と光結合させるように構成された１つ以上の可調光学コンポーネント、並びに前記波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度をモニタするように構成された強度センサを有する光学パッケージを制御する方法において、前記方法が、
前記波長変換素子の前記入力面に前記半導体レーザの出力ビームを向ける工程、
前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置を変移させるように前記可調光学コンポーネントを動作させ、同時に、前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置を変移させながら前記波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度をモニタすることによって、前記光学パッケージの動作を遮断または半遮断動作モードに遷移させる工程、及び
前記波長変換出力λ変換の前記モニタされた強度が閾レベル以下に下がったときに前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置の前記変移を終結させる工程、
を含むことを特徴とする光学パッケージを制御する方法。
【請求項２】
前記光学パッケージの動作が、緊急停止信号を受け取ると、前記遮断または半遮断動作モードに遷移させられることを特徴とする請求項１に記載の光学パッケージを制御する方法。
【請求項３】
前記光学パッケージの動作が、前記光学パッケージに接続された状態センサによって発生される信号の関数として、前記遮断または半遮断動作モードに遷移させられ、
前記状態センサが、（ｉ）周囲光強度の関数として遮断の度合いを変えることを可能にするように構成された周囲光センサ、（ii）前記光学パッケージが望ましくないかまたは安全ではない位置または方位をとったときに遮断を可能にするように構成された光学パッケージ位置または方位センサ、（iii）周囲温度または前記光学パッケージの温度が与えられた閾をこえるかまたは前記閾以下に下がったときに遮断を可能にするように構成された温度センサ、（iv）物体が前記光学パッケージに近づいたときに遮断を可能にするように構成された動き検出器、または（ｖ）前記半導体レーザの残留ＩＲ出力パワーが一定の閾をこえた場合に遮断を可能にするように構成されたＩＲパワーセンサを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学パッケージを制御する方法。
【請求項４】
前記光学パッケージの動作が、前記光学パッケージに接続されたユーザインターフェースにおいて発生される信号の関数として、前記遮断または半遮断動作モードに遷移させられることを特徴とする請求項１に記載の光学パッケージを制御する方法。
【請求項５】
半導体レーザ、波長変換素子、前記半導体レーザの出力を前記波長変換素子の入力面と光結合させるように構成された１つ以上の可調光学コンポーネント、前記波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度をモニタするように構成された強度センサ、並びに前記強度センサ及び前記可調光学コンポーネントと通じているコントローラを有する光学パッケージにおいて、
前記可調光学コンポーネントが前記半導体レーザの出力ビームを前記波長変換素子の前記入力面に向けるように構成され、
前記コントローラが、前記可調光学コンポーネントに前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置を変移させ、同時に、前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置を変移させながら前記波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度をモニタすることによって、前記光学パッケージの動作を遮断または半遮断動作モードに遷移させるようにプログラムされ、
前記コントローラがさらに、前記波長変換出力λ変換の前記モニタされた強度が閾レベル以下に下がったときに前記波長変換素子の前記入力面上の前記出力ビームの位置の前記変移を終結させるようにプログラムされる、
ことを特徴とする光学パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２００７年８月１日に出願された米国特許出願第１１/８８８４６１号の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記出願の明細書に依存し、上記出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は全般的には半導体レーザ、レーザコントローラ、レーザ投影システム及び、半導体レーザを組み込んでいる、その他の光システムに関する。さらに詳しくは、限定ではなく例として、本発明の実施形態は全般的に、とりわけ、半導体レーザ及び二次高調波発生（ＳＨＧ）結晶または他のタイプの波長変換素子を有するパッケージにおける光アライメントに関する。
【背景技術】
【０００３】
赤外または近赤外の、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザまたはファブリ−ペロレーザのような、比較的長波長の単一波長半導体レーザを、２次高調波発生（ＳＨＧ）結晶のような、光波長変換素子と組み合わせることによって、短波長光源を形成することができる。一般に、ＳＨＧ結晶は基本レーザ信号の高次高調波を発生するために用いられる。そうするためには、レーザ発振波長が波長変換ＳＨＧ結晶のスペクトル中心に同調されることが好ましく、レーザの出力が波長変換結晶の入力面において導波路領域とアライメントがとられることが好ましい。
【０００４】
ＭｇＯドープ周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶のような、代表的なＳＨＧ結晶のモード径は数μｍの範囲にあり得る。この結果、本明細書はレーザダイオードからのビームとＳＨＧ結晶の導波路とのアライメントをとるためのルーチンを説明するが、本発明の発明者等は、レーザダイオードからのビームとＳＨＧ結晶の導波路とのアライメントを意図的にずらすと特に有利であることも認識した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一課題は、ビーム源と結晶との意図的なアライメントずれによって波長変換レーザ源からの放射を制御するための簡便なルーチンを提供することである。本発明の別の課題は、ＳＨＧ結晶またはその他のタイプの波長変換素子を利用して長波長源（例：近赤外レーザダイオード）から短波長光（例：緑色レーザ光）を発生する光学パッケージのためのアライメント方法及び対応する光学構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態にしたがえば、光学パッケージを制御する方法が提供される。本方法にしたがえば、半導体レーザが波長変換素子の入力面に向けられる光ビームを発生する。波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度が、レーザの出力ビームが変調されている間及び波長変換素子の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置が変移させられている間、モニタされる。ゼロまたはほぼゼロの強度値が波長変換素子の入力面上の変調出力ビームの位置を表す座標と相関される。波長変換データ投影モードにおける光学パッケージの動作は、ゼロまたはほぼゼロの位置座標を用いて中断させることができる。
【０００７】
本発明の様々な実施形態は、レーザ走査型像投影システム及びその他のタイプのデータ投影システム、大パワー波長変換レーザ源、または、波長変換レーザ光の透過を一時的に中断させることが望ましいことがある、いずれかのタイプの波長変換レーザ源を含むが、これらには限定されない、様々な波長変換光学パッケージにおけるレーザ透過の中断に関する。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、波長変換素子を用いる、光学パッケージにおけるアライメントの確立及び時間の経過にわたるアライメントの維持に関する。さらに詳しくは、本発明の実施形態は、時間の経過にともなう波長変換素子温度の変化またはパッケージコンポーネントの構造特性の変化がパッケージのアライメントずれをおこさせ得る場合の、アライメントの維持に良く適している。本発明のそのような態様は全般に、実際の投影中またはパッケージの起動時の、ピークアライメントのモニタを含む。図２を参照して以下で論じられるように、投影中にアライメントをモニタすべきであれば、プロジェクタの帰線走査時間中または強度変調レーザビームが投影データを搬送していない他の期間に、すなわち強度変調レーザビームの比較的低強度期間中に、波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度をモニタすることができる。本発明では、強度変調レーザビームが投影データを搬送している時に、すなわち上述した強度変調レーザビームの低強度帰線走査期間に依存せずに、アライメントをモニタするためのルーチンも考えられる。
【０００９】
本発明のまた別の実施形態はレーザ投影システム及び、本発明の概念にしたがって半導体レーザを動作させるようにプログラムされた、レーザコントローラに関する。本発明の様々な概念は、カラー像形成レーザ投影システム、自動車のヘッドアップディスプレイのようなレーザベースディスプレイ、または光アライメント及び／または波長同調が課題であるいずれかのレーザ応用に適用できるであろうと考えられる。さらに、本明細書で論じられる制御方式は、ＤＢＲレーザ、ＤＦＢレーザ、ファブリ−ペロレーザ及び多くのタイプの外部キャビティレーザを含むがこれらには限定されない、様々なタイプの半導体レーザにおいて効用を有するであろうと考えられる。最後に、本発明の様々な実施形態により、可調光学コンポーネントが上述のアライメント精度を可能にするように構成されれば、デバイス組立に一般に用いられる、比較的に工数のかかるアライメント手順のいくつかの排除が可能になり得るから、一層容易になり、実質的にコストが下がる、光学パッケージの構成及び組立が可能になるであろうと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の一態様にしたがうアライメントの開始または補正の手順を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の別の態様にしたがうアライメントをモニタ及び補正するための手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の一実施形態にしたがうＭＥＭＳミラー利用光アライメントパッケージの略図である。
【図４】図４は波長変換素子の導波路領域に関するレーザ出力ビームの一次元走査経路を示す。
【図５】図５は波長変換素子の入力面上のビームスポットの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照数字で示される、添付図面とともに読んだ場合に最善に理解され得る。
【００１２】
本発明の特定の実施形態の概念を組み込むことができる様々なタイプの光学パッケージの一般的な構造は、周波数／波長変換半導体レーザ源の設計及び作成に関する、容易に入手できる技術文献で教示されるが、本発明の特定の実施形態の概念は、例えばＤＢＲ型近赤外半導体レーザ及び周波数２逓倍ＰＰＬＮ ＳＨＧ結晶を有する光学パッケージを全般的に参照することによって、簡便に説明することができる。そのような構成においては、半導体レーザから放射される近赤外光がＳＨＧ波長変換素子の導波路に直接結合されるか、あるいはコリメート／集束光学系または何か別のタイプの適する光学素子または光学系を介して導波路に結合される。入力ビームが適切にアライメントがとられ、同調されていれば、波長変換素子が入射近赤外光を周波数２逓倍された緑色レーザ光に変換する。より一般には、このタイプの構成は、様々な長波長半導体レーザからの様々な短波長レーザビームの発生に特に有用であり、例えば、レーザ投影システムのための可視レーザ源として用いることができる。
【００１３】
本発明の特定の態様は波長変換素子の入力面上の変調出力ビームλ変調のビームスポットのアライメント及び／または意図的なアライメントずれに関する。図１〜４を参照すれば、本明細書は初めに本発明にしたがう様々なアライメント手順の詳細な説明を与える。続いて、本明細書は、アライメントルーチンの基本的概念のいくつかは本発明にしたがう意図的なアライメントずれの様々な方法に適用可能であるから、ビームスポットと波長変換素子の導波路との意図的なアライメントずれのためのルーチンの説明に向かう。
【００１４】
図１のフローチャート及び図３の略図に示される本発明の実施形態にしたがえば、半導体レーザ１０，波長変換素子２０，１つ以上の可調光学コンポーネント３０，レンズ素子３５，ビームスプリッタまたは適する光フィルタ４０，強度センサ５０及びプログラマブルコントローラ６０を有する光学パッケージが提供される。可調光学コンポーネント３０は半導体レーザ１０の光出力を波長変換素子２０の光入力面と結合するように構成される。スプリッタ／フィルタ４０，強度センサ５０及びプログラマブルコントローラ６０は協働して、波長変換素子２０の波長変換出力λ変換の強度をモニタする。
【００１５】
図１に示される本発明の方法にしたがえば、光学パッケージは、波長変換素子２０のＦＷＨＭ（半値全幅）変換効率帯域幅の実質的な領域を包含する波長範囲にわたって変調された波長変調出力ビームλ変調を発生するように、半導体レーザ１０を動作させることにより制御される（工程１００「レーザダイオードを動作させる」，工程１０２「高周波λ変調を実行する」を見よ）。変調出力ビームλ変調は波長変換素子２０の入力面に向けられ、波長変換素子２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置を変移させるように可調光学コンポーネント３０が調節される（工程１０４Ｘ「Ｘ-走査」，工程１０４Ｙ「Ｙ-走査」，工程１０４Ｚ「Ｚ-走査」を見よ）。図示される例において、波長変換素子２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置はＸ，Ｙ及びＺ次元において変移させられる。ここで、Ｘ成分及びＹ成分は入力面の平面における変調出力ビームλ変調の位置を表し、Ｚ成分は入力面の平面における変調出力ビームλ変調の焦点を表す。
【００１６】
レーザ１０の出力ビームが変調されている間及び波長変換素子２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置が変移させられている間に、波長変換素子の波長変換出力λ変換の強度がモニタされる（工程１０６Ｘ「最大強度？」，１０６Ｙ「最大強度？」，１０６Ｚ「最大強度？」を見よ）。出力ビームはある波長範囲にわたって比較的高い周波数、例えば約１０ｋＨｚで変調されるから、レーザの波長は少なくとも変調サイクルの一部について波長変換素子２０の変換効率帯域幅に整合するかまたはほぼ整合し、よってかなりの量の統計的に有意な波長変換光が発生されるであろう。例えば、ＰＰＬＮ ＳＨＧ結晶に結合された赤外レーザの場合、ＰＰＬＮ周波数２逓倍結晶のスペクトル帯域幅が０.２ｎｍであって、レーザ対ＰＰＬＮ整合波長の不確定性が２ｎｍであれば、レーザ波長の２ｎｍ振幅の変調により、少なくとも１０％の時間に対する波長整合及び緑色レーザ光の発生が保証されるであろう。
【００１７】
図４を参照すれば、波長変換素子２０の入力面の導波路領域２２に関してレーザ出力ビームの一次元走査経路Ｐｘが示されている。本発明の実施においては、レーザ１０の出力ビームを変調する周波数が波長変換素子２０の入力面の導波路領域２２を横切って出力ビームを走査する周波数よりかなり高いことを保証するために注意が払われるべきである。そうでなければ、走査されるレーザ１０の出力ビームが、多くの場合、レーザ出力の波長が波長変換素子２０の波長変換帯域幅内に入るまでに、波長変換素子２０の導波路領域２２を何回も横切ることが必要であろうから、本明細書に示される様々なアライメントルーチンは効力が極めて落ち、実行が一層困難になるであろう。好ましくは、レーザ１０の出力ビームが波長変換素子２０の導波路領域２２を通過する毎に全変調周波数範囲Δｆにわたって少なくとも１サイクルすることを保証するに十分に、出力ビームを変調する周波数を高くするべきである。
【００１８】
緑色光モニタリングに対して考慮されるべき別の態様は、システムのアライメントがずれているときには、ＰＰＬＮの出力において集められるパワーのほとんどが導波路に結合されずにＰＰＬＮ結晶内に伝搬したＩＲ迷光であることである。この非結合ＩＲ迷光はセンサ５０によって集められ、したがって、いくつかの副次最大によって信号を極めて混迷させ、アライメントのためのモニタとしてのＩＲの使用を困難にし得る。しかし、レーザの波長を変調すれば、緑色の波長変換光だけが波長変換素子２０の出力において変調されている。この結果、波長変換信号だけが変調されているから、原ＩＲ信号の除去に適する電気的フィルタまたはその他のタイプのフィルタをコントローラ６０に、またはどこか他に、組み込むことができる。
【００１９】
図示される実施形態において、波長変換出力λ変換のモニタされる強度の最大値は初めに、最適位置座標のＸ成分と相関されて、Ｘ整定値としてセーブされる（工程１０６Ｘ「最大強度？」，工程１０８Ｘ「Ｘ整定値をセーブする」を見よ）。続いて、波長変換出力λ変換のモニタされる強度の最大値は最適位置座標のＹ成分と相関されて、Ｙ整定値としてセーブされる（工程１０６Ｙ「最大強度？」，工程１０８Ｙ「Ｙ整定値をセーブする」を見よ）。波長変換素子２０の入力面上でビームのアライメントが適切にとられてしまうと、波長変換出力λ変換のモニタされる強度の最大値は最適位置座標の適切なＺ成分と相関されて、Ｚ次元における焦点整定値としてセーブされる（工程１０６Ｚ「最大強度？」，工程１０８Ｚ「Ｚ整定値をセーブする」を見よ）。
【００２０】
このようにして、波長変換素子２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置及び焦点を表す最適座標に最大強度値を相関させるために、検出された強度データを用いることができる。この相関が完了してしまえば、波長変換素子２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置変移は、光学コンポーネント３０を調節し、レーザ１０をデータ投影モードで動作させる（工程１１０「光学コンポーネントを調節する」，工程１１２「レーザダイオードをデータ投影モードで動作させる」を見よ）ために最適座標を用いることによって終結される。光学コンポーネント３０は、必要が生じた場合に、以降のＸ-Ｙ-Ｚ調節が可能になるように構成することもできる。動作において、光学コンポーネントはＸ，Ｙ及びＺ次元のそれぞれにおいて同時に、あるいはそれぞれの整定値がセーブされる間に、調節することができる。さらに、３次元の全てでアライメントがとられる必要はないと考えられる。多くの場合、１つまたは２つの次元での走査及び強度モニタリングで十分であり得る。
【００２１】
図１のフローチャートには示されていないが、本発明では、光学パッケージの可調光学コンポーネント３０が半導体レーザ１０の原レーザ発振波長において波長変換素子２０の出力強度をモニタすることによる粗アライメント操作を受ける、粗アライメントサブルーチンも考えられる。本発明のこの態様は、レーザ１０によって発生される光の内の少なくともいくらかが波長変換素子１０に結合されることを、波長変調出力ビームλ変調を用いるアライメントが開始される前に、保証することが必要な場合に特に有利であり得る。
【００２２】
光学コンポーネント３０が最適座標に合わせられ、波長が最適化されると、半導体レーザ１０から波長変換素子２０に強度変調レーザビームが向けられる、データ投影モードでの動作に光学パッケージを遷移させることができる。データ投影モードにおいては、波長変調出力ビームλ変調が終了され、代わりに光学パッケージによって投影されるべきデータを搬送する強度変調レーザビームが選ばれる。例えば、走査型レーザ画像投影システムの一部として用いるために光学パッケージが構成される場合、強度変調レーザビームは投影されるべき画像の強度変化カラー成分を形成することができる。走査型レーザ画像投影システムの構成及び画像にかけて変化するピクセル強度が発生される態様は、当然本発明の範囲をこえ、そのような主題に関する様々な容易に入手できる教示から習得できる。
【００２３】
図１に示されるアライメント手順は、データ投影モードでの動作のために光学パッケージを設定するときに実行される手順としてここで説明されているが、図１に提示されるアライメント工程は光学パッケージのライフサイクル内のいかなる時点においても実行できると考えられる。例えば、図２に示されるアライメントモニタリング手順を参照すれば、図１に提示されるアライメント工程は、データ投影モードでの動作中にアライメントずれが検出されたときに、実行できる。
【００２４】
詳しくは、図２にデータ投影モード中（工程２００「データ投影モードでレーザダイオードを動作させる」を見よ）に波長変換素子２０による強度変調レーザビームのアライメントのモニタリング及び補正を行うための手順を示される。図示される手順にしたがえば、アライメントは、強度変調レーザビームが投影データを搬送していないときにしか、すなわち強度変調レーザビームが比較的低強度である期間中にしか、モニタされない（工程２０２「無データ投影？」を見よ）。例えば、ピクセルベースレーザ投影システムの状況において、強度変調レーザビームは一般に複数のディスプレイピクセルにわたって走査され、強度変調レーザビームの変調はディスプレイピクセル強度を表す。走査中、強度変調レーザビームは一般に１つのピクセル列の終端にある遷移ディスプレイピクセルから別のピクセル列の始端にある遷移ディスプレイピクセルに比較的低強度で走査される。このタイプの走査挙動は普通、像投影器帰線走査と称される。このタイプの帰線走査遷移には一般に、それぞれの像走査線の終端において数マイクロ秒、またそれぞれのフレームの終端において数ミリ秒かかる。そのような帰線走査期間中にレーザ１０は低出力強度に遷移されて、光学パッケージ内のアライメントをモニタするために用いられる（工程２０４「低ＩＲパワーでレーザを動作させる」を見よ）。レーザ１０が低パワーで動作しているときの波長変換素子２０の変換効率は極めて低い。したがって、本発明のこの態様は、他の状況であれば波長変換素子２０で発生されるであろう強度変調／周波数変換光による干渉なしに強度がモニタされ得るから、特に有利である。この結果、帰線走査中に周波数変換光はほとんどまたは全く発生されず、周波数変換光による有意な干渉なしに波長変換素子２０の出力におけるレーザ１０の原レーザ発振波長の強度をモニタするために、強度センサ５０を用いることができる（工程２０６「ＩＲ強度をモニタする」を見よ）。
【００２５】
原レーザ発振波長で動作しているレーザ１０の強度が波長変換素子２０の波長変換閾より低い場合には、波長変換素子２０の出力はほとんど半導体レーザ１０の原レーザ発振波長で占められるであろう。この動作モードにおいては、波長変換素子２０の出力における原レーザ発振波長の強度のモニタリングによってアライメントをモニタすることができる（工程２０８「ＩＲ強度はアライメントずれを示しているか？」を見よ）。波長変換素子２０の出力に閾レベルのアライメントずれが示されていれば、データ投影モードでのレーザ１０の動作を終了させて、代わりに、図１を参照して上述した波長変調動作モードを選ぶことができる（工程２１０「アライメントを補正する」を見よ）。アライメントモードにおいては、図１を参照して本明細書で示される一般方法にしたがって更新されたＸ，Ｙ及びＺ整定値を生成するために出力ビームの波長が変調される（工程２１２「新しいＸ，Ｙ，Ｚ整定値をセーブする」を見よ）。
【００２６】
本発明では、強度変調レーザビームが投影データを搬送しているときに、すなわち強度変調レーザビームの上述した低強度帰線走査期間に依存せずに、アライメントをモニタするためのルーチンも考えられる。そうするためには、光学パッケージが、例えば図１を参照して本明細書に述べられるルーチンを用いて、構成時にアライメントがとられていること保証することが一般に最善であろう。既にほぼピークにアライメントがとられている光学パッケージにより、波長変換出力強度の予期される変動より大きな変動を識別することによってデータ投影中にアライメントをモニタすることができる。例えば、データ投影モードで動作している波長変換緑色レーザの場合、予期され得る出力強度変化は約２％より小さい程度であろう。この閾をこえる強度変化は光学パッケージをアライメントモードに遷移させるために用いられ得るであろう。アライメントモードにおいては、モニタされる強度をパッケージ内の光学コンポーネントの直接調整に用いることができる。あるいは、再アライメントを開始するためのトリガとして、モニタされる強度を用いることができる。
【００２７】
半導体レーザ１０と波長変換素子２０とのアライメントをとるための様々なルーチンに関する上述した機能が与えられれば、波長変換レーザ投影またはいずれの波長変換レーザ光応用においても安全性を強化するために、この機能を適合させることができる。さらに詳しくは、本発明にしたがう光学パッケージは、本発明の可調光学コンポーネントを用いてレーザ及び付帯する波長変換素子に、波長変換素子の出力強度が、安全であるか、許容できるか、またはほぼゼロの閾強度以下に下がるまで、意図的にアライメントずれを生じさせることによって、遮断または半遮断動作モードに遷移させることができる。この意図的なアライメントずれは出力強度を遮断するための第一手段とすることができ、あるいは出力強度を遮断するための従来のまたはこれから開発され得る手段に対する単なるバックアップとしてはたらくことができる。例えば、多くの場合において、光学パッケージの出力強度は半導体レーザ１０を停止させることによって遮断することができる。
【００２８】
例えば、図３と図５を合わせて参照すれば、集成光学素子３５は可調光学コンポーネント３０と協働して、波長変換素子２０の入力面２２上にビームスポット１５を形成する。本発明にしたがう能動アライメントずれモードにおいては、波長変換素子２０の入力面２２上のビームスポット１５の位置を波長変換素子２０の導波路領域２４との位置整合が外れるまで変えることによって、波長変換デバイス２０の導波路領域２４に対するビームスポット１５のアライメントを能動的にずれさせるために、可調光学コンポーネント３０を用いることができる。ビームスポット１５が導波路領域２４との位置整合から外れる度合いは波長変換レーザ信号の所望の減衰量の直接の関数であろうし、波長変換出力信号の完全な遮断から出力信号の制御された減衰まで変化させることができる。
【００２９】
この遮断機能を組み込んでいる光学パッケージは、様々な条件の下で遮断または半遮断動作モードに遷移するようにプログラムすることができる。例えば、限定としてではなく、光学パッケージは、光学パッケージと通じているユーザインターフェースにおいて発生された緊急遮断信号または何か別の信号を受け取ると遮断または半遮断動作モードに遷移するようにプログラムすることができる。光学パッケージは、光学パッケージに接続された状態センサによって発生される信号の関数として遮断または半遮断動作モードに遷移するようにプログラムすることもできる。例えば、限定としてではなく、状態センサには、周囲光強度の関数として遮断の度合いを変えることを可能にするように構成された周囲光センサ、光学パッケージが望ましくないかまたは安全ではない位置または方位をとったときに遮断を可能にするように構成された光学パッケージ位置または方位センサ、周囲温度または光学パッケージの温度が与えられた閾をこえるかまたは閾以下に下がったときに遮断を可能にするように構成された温度センサ、物体が光学パッケージに近づいたときに遮断を可能にするように構成された動き検出器、またはレーザの残留ＩＲ出力パワーが一定の閾をこえた場合に遮断を可能にするように構成されたＩＲパワーセンサを含めることができる。
【００３０】
図３に簡略に示される可調光学コンポーネントは様々な従来のまたはこれから開発され得る形態をとることができる。例えば、可調光学コンポーネント３０は変調出力ビームλ変調を操作することによって波長変換デバイス２０の入力面上の変調出力ビームλ変調の位置を変移させるように構成及び配置された１つ以上の可動超小型光−電気機械ミラーあるいはその他のＭＥＭＳ素子またはＭＯＥＭＳ素子を有することができると考えられる。あるいは、可調光学コンポーネント３０はビームの操作及び焦点調節のために構成された１つ以上の液体レンズコンポーネントを有することができる。さらにまた、可調光学コンポーネント３０はビームの操作及び焦点調節のための超小型アクチュエータに取り付けられた１つ以上のレンズを有することができると考えられる。
【００３１】
さらに詳しくは、可調光学素子３０は比較的単純な可動ミラーとして図３に示されるが、可調光学素子３０は、１つ以上の、軸方向にまたは回転可能態様でまたは傾角可変態様で調節可能な、レンズまたはミラーあるいはこれらの組合せを含むがこれらには限定されない、様々な形態をとることができると考えられる。さらに、可調光学コンポーネント３０は、可調液体レンズに対する場合であろうように、コンポーネントを物理的に動かす必要なしに光学コンポーネントの光学特性を調節できるように構成することができると考えられる。
【００３２】
可調光学コンポーネントが可動超小型光−電気機械ミラーを有する場合、ミラーによって定められる偏向角の範囲を約１〜２°程度の値に制限し、曲げ剛性が比較的高いミラーの構成を可能にすることで、光学パッケージの振動への感度を弱めるようにミラーを構成することができる。実際、本発明の発明者等は５０〜１００μｍ程度の横方向ビームスポットアライメントずれをカバーするには１〜２°の範囲で十分であることを認識した。
【００３３】
可調光学コンポーネントが１つ以上の液体レンズコンポーネントを有する場合、液体レンズコンポーネントの光学特性の熱変動を考慮するため、プログラマブル制御方式に１つ以上の熱レンズ効果アルゴリズムを組み込むことが一般に望ましいであろう。
【００３４】
ピクセルベース投影システムに関して本発明を説明したが、レーザベース光源を組み込んでいる、（デジタル光処理（ＤＬＰ），透過型ＬＣＤ及びシリコン上液晶（ＬＣＯＳ）を含む）空間光変調器ベースシステムのような、その他の投影システムも本明細書に説明されるアライメント手法によって恩恵を受け得ると考えられる。
【００３５】
本発明の上記詳細な説明は特許請求されるような本発明の本質及び特質の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項またはそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含すると目される。
【００３６】
本発明を定め、説明する目的のため、特定の大きさ「の程度」である値への本明細書における言及は、その特定の大きさから１桁ないしそれより大きくは変わらないいかなる値も包含するととられるべきであることに注意されたい。さらに、特定の仕方で、または特定の特性または機能を具現化するために、「構成される」本発明のコンポーネントの本明細書における叙述は、目的用法の叙述に対するものとしての、構造の叙述である。例えば、２つの素子を特定の態様で光結合するために「構成された」可調光学コンポーネントへの本明細書における言及は、可調光学コンポーネントの既存の物理的状態を表し、したがって、構造特性の明確に限定された叙述としてとられるべきである。
【００３７】
本発明を説明し、定める目的のため、語句「実質的に」及び「ほぼ」は本明細書において、いずれかの、量的比較、値、測定値またはその他の表現に帰因させ得る不確定性の固有の度合いを表すために用いられる。語句「実質的に」及び「ほぼ」は、定量的表現が、取り上げられている主題の基本機能に変化を生じさせずに、言明された基準から変化し得る程度を表すためにも用いられる。
【００３８】
「好ましい」、「普通に」及び「一般に」のような語句は、本明細書に用いられる場合、特許請求される本発明の範囲を限定すること、あるいはある特徴が特許請求される本発明の構造または機能に必須であるか、肝要であるかまたは重要であることさえ、意味することは意図されていない。むしろ、これらの語句は、本発明の特定の実施形態に利用され得るかまたは利用され得ない、別のまたは追加の特徴を強調することが意図されているに過ぎない。
【符号の説明】
【００３９】
１０    半導体レーザ
１５    ビームスポット
２０    波長変換素子
２２    波長変換素子の入力面
２４    導波路領域
３０    可調光学コンポーネント
３５    レンズ素子
４０    ビームスプリッタ／フィルタ
５０    強度センサ
６０    プログラマブルコントローラ
【図１】
2010535354.tif 000003
【図２】
2010535354.tif 000004
【図３】
2010535354.tif 000005
【図４】
2010535354.tif 000006
【図５】
2010535354.tif 000007
【国際調査報告】
2010535354.tif 000008
2010535354.tif 000009
2010535354.tif 000010