(57)【要約】【課題】小型化、および実装が容易で、スペックルノイズを効果的に低減できる光配線板およびレーザ光合波モジュール、並びにこれらを用いたプロジェクターを提供する。【解決手段】１枚のフレキシブル基板と、該フレキシブル基板に形成され光信号の伝送路となる複数のコアと、該コアが配設された上記フレキシブル基板の面と上記複数のコアを覆うクラッドとが一体に構成された光配線板であって、上記フレキシブル基板の一方の端面側に上記複数のコアの端面が配設され、上記フレキシブル基板の他方の端面側近傍において上記複数のコアが光学的に結合されて１本の結合コアが形成され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に上記結合コアの端面が配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚のフレキシブル基板と、該フレキシブル基板に形成され光信号の伝送路となる複数のコアと、該コアが配設された上記フレキシブル基板の面と上記複数のコアを覆うクラッドとが一体に構成された光配線板において、上記フレキシブル基板の一方の端面側に上記複数のコアの端面が配設され、上記フレキシブル基板の他方の端面側近傍において上記複数のコアが光学的に結合されて１本の結合コアが形成され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に上記結合コアの端面が配設され、上記複数のコアは、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設されたコア端面から上記結合コアまでの光路長がそれぞれ異なることを特徴とする光配線板。
【請求項２】
上記複数のコアの少なくとも２つのコアは、周期的に配設された曲線構造を有していることを特徴とする請求項１記載の光配線板。
【請求項３】
複数の上記曲線構造のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線上、または上記直交する直線の近傍にあることを特徴とする請求項１または２記載の光配線板。
【請求項４】
上記周期的に配設された曲線構造は、Ｓｉｎ曲線、円弧曲線、放物曲線、円錐曲線であることを特徴とする請求項１乃至３記載の光配線板。
【請求項５】
波長の異なる複数のレーザと、請求項１乃至４記載の光配線板とを備えたレーザ光合波モジュールであって、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設された複数のコア端面に上記波長の異なる複数のレーザからレーザ光が入力され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に形成された上記結合コアの端面から、上記波長の異なるレーザ光が合波されて出力されることを特徴とするレーザ光合波モジュール。
【請求項６】
上記波長の異なるレーザ光は、赤色、緑色、青色の波長であり、上記波長の異なるレーザ光が上記結合コアにて合波されて白色光となり上記結合コアの端面から出力されることを特徴とする請求項５記載のレーザ光合波モジュール。
【請求項７】
請求項５または６記載のレーザ光合波モジュールを光源として用いたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を合波する光配線板、およびこれを用いたレーザ光合波モジュール、並びにこれらを用いたプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源は小型で高出力、更に低消費電力で長寿命であることから、各種光学機器の光源として使用されている。
【０００３】
光学機器の１つであるプロジェクターは、スクリーンに映像を投影することにより映像鑑賞、または会議用プレゼンテーションを行うもので、小型化、および高輝度化が求められており、レーザ光源はこれらの課題を解決する有力な手段として急速に普及している。
【０００４】
レーザ光源を用いたプロジェクターは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３波長のレーザ光を合波して白色光をつくり、この白色光を光源として利用する。ここで、３波長のレーザ光を合波するデバイスとして、３本の光ファイバ（フォトニック結晶ファイバ）を結合して１本の光ファイバ（フォトニック結晶ファイバ）とする合波デバイスが特許文献１に記載されている。
【０００５】
ここでレーザ光源を用いたプロジェクターでは、スクリーン上などで隣接光が干渉することで生じるちらつき（スペックルノイズ）が問題となる。しかし、レーザ光源から出力されるレーザ光は、光ファイバを伝達する間に空間的に様々なスペックルパターンを発生させるため、スペックルノイズを低減することができる。そして光ファイバの長さが長いほど、スペックルノイズを低減する効果を高めることができることが特許文献２に記載されている。
【０００６】
また、光路長差によってレーザ光のコヒーレンスを低下させることで、スペックルノイズを低減する技術として特許文献３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７１４７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−  ７８６２２号公報
【特許文献３】特開２０１１−    ２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の光部品（合波デバイス）では、３本の光ファイバを結合して１本の光ファイバとする構造であるため、個別（ばらばら）の光ファイバの取扱いは煩雑であり、光学機器内での配線に時間がかかっていた。また、スペックルノイズを低減するために光ファイバの長さが長くなるほど取扱いも難しく、また収納スペースも必要となり小型化が困難となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、小型化、および実装が容易で、スペックルノイズを効果的に低減できる光配線板およびレーザ光合波モジュール、並びにこれらを用いたプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、１枚のフレキシブル基板と、該フレキシブル基板に形成され光信号の伝送路となる複数のコアと、該コアが配設された上記フレキシブル基板の面と上記複数のコアを覆うクラッドとが一体に構成された光配線板において、上記フレキシブル基板の一方の端面側に上記複数のコアの端面が配設され、上記フレキシブル基板の他方の端面側近傍において上記複数のコアが光学的に結合されて１本の結合コアが形成され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に上記結合コアの端面が配設され、上記複数のコアは、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設されたコア端面から上記結合コアまでの光路長がそれぞれ異なるものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の光配線板であって、上記複数のコアの少なくとも２つのコアは、周期的に配設された曲線構造を有しているものである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の光配線板であって、複数の上記曲線構造のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線上、または上記直交する直線の近傍にあるものである。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３記載の光配線板であって、上記周期的に配設された曲線構造は、Ｓｉｎ曲線、円弧曲線、放物曲線、円錐曲線である。
【００１４】
請求項５に係る発明は、波長の異なる複数のレーザと、請求項１乃至４記載の光配線板とを備えたレーザ光合波モジュールであって、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設された複数のコア端面に上記波長の異なる複数のレーザからレーザ光が入力され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に形成された上記結合コアの端面から、上記波長の異なるレーザ光が合波されて出力されるものである。
【００１５】
請求項６に係る発明は、上記波長の異なるレーザ光は、赤色、緑色、青色の波長であり、上記波長の異なるレーザ光が上記結合コアにて合波されて白色光となり上記結合コアの端面から出力される請求項５記載のレーザ光合波モジュールである。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項５または６記載のレーザ光合波モジュールを光源として用いたプロジェクターである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小型化が容易で、スペックルノイズを効果的に低減できる光配線板およびレーザ光合波モジュール並びにこれらを用いたプロジェクターを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す光配線板の上面図である。
【図２】図２（１）は、本発明の光配線板１の一方の端面の正面図である。図２（２）は、本発明の光配線板１の他方の端面の正面図である。
【図３】図３は、本発明の光配線板の複数のコアの位相関係によるコア同士の重なりを説明する図である。
【図４】図４は、本発明のレーザ光合波モジュールの構成を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す光配線板１の上面図である。
光配線板１の一方の端面には３本のレーザ光の伝送路となるコア２，３，４の端面２ａ，３ａ，４ａが形成され、光配線板１の面内で３本のコア２，３，４は結合部５で結合されて１本のコア６となり、光配線板１の他方の端面まで配設されてコア端面６ａが形成されている。ここで結合部５は、一般的なＹ分岐構造、ＭＭＩ（マルチモード干渉計）、またはマッハツェンダ型干渉計構造を用いることができる。
【００２１】
図２は光配線板１の端面である。（１）は光配線板１の一方の端面（図１の左側端面）、（２）は光配線板１の他方の端面（図１の右側端面）であり、アンダークラッド２００と、アンダークラッド２００の上に形成されたコア２，３，４の端面２ａ，３ａ，４ａと、コア２，３，４とアンダークラッド２００の表面を覆うオーバークラッド２１０とからなる。アンダークラッド２００の一面にはコア２，３，４が形成され、アンダークラッド２００およびオーバークラッド２１０の屈折率はコア２，３，４の屈折率より低い値となっている。一例として、コア２，３，４の屈折率は１．４６２５、アンダークラッド２００およびオーバークラッド２１０の屈折率は１．４５８である。またコア２，３，４の寸法としては、１００μｍ×１００μｍである。アンダークラッド２００は厚さ２００μｍ、オーバークラッド２１０は厚さ１００μｍである。
【００２２】
一方、アンダークラッド２００のコア２，３，４が配設される面とは反対の面に、全面または一部に、補強板（図示せず）を貼り付けて補強しても良い。また、オーバークラッド２１０のコア２，３，４を覆う面とは反対の面に、全面または一部に、補強板（図示せず）を貼り付けて補強しても良い。
【００２３】
アンダークラッド２００と、コア２，３，４、およびオーバークラッド２１０は、ＵＶエポキシ樹脂、ポリイミド、アクリレート、ポリシランなどのポリマー材料からなるポリマー光導波路であると良い。
【００２４】
また、アンダークラッド２００をガラス、石英またはシリコンとし、コア２，３，４およびオーバークラッド２１０はガラスまたは石英として光配線板１を製造しても良い。ガラス、石英またはシリコンは硬い材料であるため、フレキシブルな形態はとることはできないが、機器内の配置場所を確保すれば最小容積で実装することができる。
【００２５】
次にコア２，３，４の形状について図１、図３に基き説明する。図３は図１のコア３、コア４の一部を示すものである。
【００２６】
コア２は、光配線板１の一方の端面から結合部５の近傍までほぼ直線形状であり、結合部５の近傍から引き回し曲線７で結合部５に結合されている。
【００２７】
コア３は、光配線板１の一方の端から所定の距離は直線構造で、その後は結合部５の近傍までＳｉｎ曲線で形成されている。結合部５の近傍から結合部５までは直線構造８、または引き回し曲線で結合されている。
【００２８】
コア４はコア３と同様に、光配線板１の一方の端面から所定の距離は直線構造で、その後は結合部５の近傍までＳｉｎ曲線で形成されている。結合部５の近傍から結合部５までは直線構造９、または引き回し曲線１０で結合されている。コア４はコア３のＳｉｎ曲線の振幅よりも大きく形成されている点が主に異なる。
【００２９】
更に、コア３とコア４の周期的配置構造が同位相（図３（１）参照）、またはほぼ同位相（図３（２）参照）で形成されている。コア３とコア４の周期的配置構造を同位相、またはほぼ同位相で形成すると、言い換えると、２つのコア３，コア４のコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線３０１、または直交する直線３０１、直線３０２が近傍（δ１）にあるように形成することにより、コア３とコア４を光が干渉しない程度に近接して配置することが可能となり、光配線板１の幅方向Ｗを小さくすることができ、光配線板１を小型化できる。
【００３０】
これに対しコア３とコア４の周期的配置構造が同位相で形成されていない場合、言い換えると、２つのコア３，コア４のコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線３０１、３０２の離間（δ２）が大きくなると、コア３とコア４を近接して配置するとコア３，４が交差３１０する（図３（３）参照）。コアが交差すると光損失が増加するため、コア３とコア４の光配線板１の幅方向Ｗの間隔を広くとり、コア３とコア４が交差しないようにする必要がある。このため光配線板１の幅はＷよりも広いＷ３となってしまう（図３（４）参照）。
【００３１】
ここで、コア３とコア４の周期は同じか、ほぼ同じにする必要がある。周期が大きく異なると、コア３，４が交差してしまうため、光配線板１の長さＬの範囲で、コア３，４が交差しない程度の周期の差としなければならない。
【００３２】
また、コア２がほぼ直線で形成されているのに対し、コア３はＳｉｎ曲線で形成されているためコア３はコア２よりも光路長が長くなる。またコア３とコア４では、コア４の方がコア３よりもＳｉｎ曲線の振幅が大きく形成されているため、コア４はコア３よりも光路長が長くなる。従って、光路長はコア２＜コア３＜コア４となり、各コア２、コア３，コア４の光路長を異ならせることが容易にできる。
【００３３】
図４は、本発明のレーザ光合波モジュール４００の構成を示したものである。
光配線板１の一方の端面の近傍には波長の異なるレーザ４０１，４０２，４０３が３個実装され、レーザの波長はそれぞれ、赤色（６２０〜７５０ｎｍ帯）、緑色（４９５〜５７０ｎｍ帯）、青色（４５０〜４９５ｎｍ帯）となっている。更に各レーザ４０１，４０２，４０３と光配線板１の一方の端面との間には、レンズ４０４が実装されていても良い。光配線板１と複数のレーザ光源とにより、レーザ光合波モジュール４００が構成される。
【００３４】
レーザ４０１，４０２，４０３から出射されたレーザ光は、レンズ４０４によって集光されて光配線板１の各コア端面２ａ，３ａ，４ａに入射され、コア２，コア３，コア４を伝搬し、結合部５で合波されて白色光となる。この白色光は１本のコア６を伝搬して光配線板１の他方の端面に形成されたコア端面６ａから白色光源として出力される。
【００３５】
レーザ光合波モジュール４００から出力される白色光源を、プロジェクター用光源として用いることができる。
【００３６】
本発明によれば、光配線板１は薄い板（フィルム状）にコアを複数集積して形成されているため、取扱いが簡単でプロジェクターなどの光学機器内での実装が容易となる。更に、光配線板１を高分子からなるポリマー光導波路とすることで、柔らかくフレキシブルな形態をとることができるため、光配線板１を光学機器内に配線する際、取扱い、実装が容易となる。
【００３７】
また、光配線板１に形成された複数のコアは、それぞれ光路長が異なる（特に光配線板１の一方の端面から結合部５までの光路長が異なる）為、スペックルノイズを低減することができる。
【００３８】
また、複数のコアの少なくとも２つのコアは、Ｓｉｎ曲線を有して形成されるため、光配線板１の長さＬに対して光路長を効果的に長くすることができる。更に、２つのコアはコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線上、または該直交する直線の近傍にあるため、２つのコア３、４を光が干渉しない程度に近接して配置することが可能となり、光配線板１の一方の端面における幅方向Ｗ１方向を小さくすることができ、光配線板１の幅Ｗを小型化できる。
【００３９】
本実施例では、コアはＳｉｎ曲線の例を示したが、円弧曲線、放物曲線、円錐曲線などでもよく、これらの曲線が周期的に繰り返す構造であれば良い。
【００４０】
本発明は、完全で明確な開示のための特定の実施例について述べられているが、添付の特許請求の範囲はこれらの実施例には限定されず、当業者にとって想到し得る、本明細書に説明された基本的教示の範囲に適正に含まれる全ての変更および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１  光配線板
２、３，４、６  コア
２ａ，３ａ，４ａ，６ａ  コア端面
５  結合部
２００  アンダークラッド
２１０  オーバークラッド
３０１，３０２  光軸に直交する直線
４００  レーザ光合波モジュール
４０１，４０２，４０３  レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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