(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザープロジェクタの携帯電話と車載用途に耐環境性の良い、尚より高い効率且つより低製造コストでよりコンパクトな赤緑青又近赤外に複数波長の光ビームの合波器を提供する。【解決手段】側面反射膜１１３付のパターンの溝１１２が彫ってある基板１１０と、反射膜付カバー板１２０の貼り合わせで作り上げた、中空の反射型ライトガイドから構成される複数波長の合波器である。中空での無吸収と波長の無依存性や、尚側面に入射光ほぼ全立体角に対し全反射膜付による光ビーム波長と横モードの無依存性の特性を持つ事により耐環境性と高効率の合波器である。合波器のファイバ出力事により光源と照射ヘッドの分離型も出来る。中空型ライトガイドの作り上げる方法に関してパターンのエッチングと薄膜の蒸着等半導体プロセスによるもので、低コスト且つ高信頼性の量産製品に対応出来る。【選択図】図１
2016095479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数Ｎ本の光ビームを入射させるＮ本の入射ライトガイドから、１本の出射ライトガイドに前記Ｎ本の入射光を合波して出力する目的であって、前記Ｎ本中第ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）本ライトガイドの光進行方向のターミナルに第ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の結合部があって、前記Ｎ本中第ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）本目光ビームを前記出射ライトガイドに移して出射させる為に備えるＮ個の結合部を設けて、全ての前記Ｎ本のライトガイド中に入射させるＮ本の光ビームを前記１本の出射ライトガイドに合波して出力する目的を実現させる事があって、尚、前記Ｎ本の入射光と１本の出射光を伝搬させる為のＮ＋１本のライトガイドの形成に関して、ライトガイド本体を中空にして、ライトガイドの壁に光に対して全反射のメタル薄膜か誘電体薄膜をコーティングする事により、光ビームをライトガイド中に完全に閉じ込んで伝搬出来る構造にして、前記Ｎ本の入射ライトガイド中に入射される前記Ｎ本の光に対して効率良く前記１本の出射ライトガイドに合波して出力させることを特徴とするＮ対１の光の合波器。
【請求項２】
前記Ｎ対１の合波器に構成部とするＮ＋１本の反射薄膜コート付中空型の入射と出射ライトガイドの形成に関して、先ずシリコン、メタル、セラミック、ガラス、或いは結晶の材質とする基板１枚を予め設けて、前記Ｎ本の入射ライトガイドと前記１本出射ライトガイド及び入射と出射ライトガイド間の前記Ｎ個の結合部の形成パターンを予め設計し、前記基板の上の面から深さ方向に、ウエットエッチングかドライエッチング、或いは、材質によって、紫外波長レーザービームかイオンビーム等ビームの微細加工により前記Ｎ個の結合部付Ｎ＋１本ライトガイドと形成するパターンに沿って、Ｎ＋１本ライトガイド用の溝を彫り、前記手段で彫られたライトガイド用の前記Ｎ＋１本溝の底面と両側面の全ての表面に、光に対し全反射のメタル薄膜、或いは、誘電体薄膜のコートを施し、尚、前記基板上に彫られた前記Ｎ＋１本のライトガイド用の溝の上方に開放されているので、カバーする為もう一枚の（出来れば前記基板と同じ材質）カバー板を設けて、前記カバー板の下の面に光に対して全反射のメタル薄膜か誘電体薄膜をコーティングし、前記手段で作り上げた底面と両側面に全反射コート付のＮ＋１本ライトガイド用の溝が有った前記基板の上の面に前記手段で作り上げた全反射薄膜コートが有った前記カバー板の下の面と合わせてカバー板を貼り付ける事により前記基板のＮ＋１本ライトガイド用溝の両側面と底の面、尚前記貼られたカバー板の下の面、つまりライトガイドとして光伝搬方向に沿って全ての側面に光の全反射薄膜を付けてあるので、前記Ｎ＋１本中空の溝の中に光を閉じ込める事を特徴とする前記Ｎ対１の合波器中にある前記のＮ＋１本のライトガイドの作り上げる方法
【請求項３】
前記請求項１の中空型ライトガイド方式の合波器をベースにして、前記合波器の出射ライトガイドに合波された光を予め設ける１本のファイバに通じて出力；
或いは、複数Ｎ本の光ビームを予め設けるＮ本のファイバに介し、前記合波器のＮ本入射ライトガイドに入力して前記合波器出射ライトガイドから合波された光を出力；
或いは、複数Ｎ本の光ビームを予め設けるＮ本のファイバに介し、前記合波器のＮ本入射ライトガイドに入力し、前記合波器出射ライトガイドから合波された光を予め設ける１本のファイバに通じて出力
の三タイプのうちにいずれの構成のファイバに介されるＮ対１のファイバ合波器
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は画像処理装置、内視鏡と眼科装置等光による医療診断と治療、尚光通信及び、ＭＥＭＳによるスキャン型或いはＬＣＯＳによる投影型プロジェクタ三原色ＲＧＢ（Ｒ＝Ｒｅｄ、Ｇ＝Ｇｒｅｅｎ、Ｂ＝Ｂｌｕｅ波長）光源など応用装置における多波長レーザーでの合波による同光軸照射及び多波長での分波技術に関する。
【背景技術】
【０００２】従来光通信にファイバ波長多重での合波器及び分波器は、高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ＝Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）の場合にアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ＝Ａｒｒａｙ  Ｗａｖｅ−Ｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を多く使っている（１例として特許文献１）。最近、プロジェクタ方式小型レーザーディスプレーは、携帯電話と車載に実用化される為、小型化された導波路方式のＲＧＢ三波長合波器もある（例えば特許文献２参照）。尚車載ヘッドアップ型及びメガネ型レーザープロジェクタ用途で低コスト且つ高結合効率のファイバ出力、フィルタ方式のＲＧＢ合波器もある（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２００５−２３４２４５号公報
【特許文献２】  特開２０１３−１９５６０３号公報
【特許文献３】  特開２０１３−２２８６５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】上述の様な従来の技術で様々なマルチ波長ファイバ合波と分波器を作れるが、光通信以外の応用、例えばレーザーを用いる医療機、画像処理と表示装置、及び投射型テレビ等デバイスと装置に、これら従来の合波器は適用される条件と制限が以下の様に幾つかがある。【０００５】先ず合波器特性の一般的な評価基準として、入射光に対して出射光の出力損失又は横モードの整合性、尚合波される各光ビームの波長帯域の適用性及び高出力の耐性等である。例えば、投射型テレビに使われる合波器について、波長帯域は、表示用三原色青緑赤波長から始めセンサ用為の近赤外１６００ｎｍ波長帯域まで、８００ｎｍに延べ、この様な波長の広帯域に使われる光源として、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ＝レーザーダイオード）の場合２００ｍＷまで低出力タイプシングル横モードのものもあり、それ以上数ワットの高出力タイプのマルチ横モードのものもあり、尚ＬＥＤのタイプのＲＧＢ光源もあり面光源の為一般的な導波路型合波器とかファイバ型合波器に殆ど入出力不可能なものもある。この様な合波しようとする光源に、波長帯域の制限であり、或いは光源の横モードの制限であり、既存の合波器は、適用されない。それらの問題を解決し、つまり、波長の帯域と合波される光源の横モードの依存性は無い合波器は、本発明が解決しようとする主な課題である。【０００６】尚、投射型テレビの場合、特に車載用と携帯電話用で、大量生産と要求されて、半導体プロセスの様な技術による可生産性と製品の信頼性、又は低コスト高パフォーマンスのもの、尚チップ型の様な極めて小型化も必須なので、それらの要求に応じる合波器の作り上げる方法も、本発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明に解決しようとする主要課題の一つは、合波される光の波長依存性と合波されるビームの横モード依存性である。従来の合波器に、合波しようとする各光の波長の差による合波なので、波長による透過率か反射率の違いがあるフィルタ型か回折素子型の光学部品を用いているので、それらの光学部品の波長依存特性により、合波器の特性は、合波される複数光の波長尚波長の帯域幅に依存される。尚導波路型とファイバ型合波器の場合、導波路或いはファイバ中に光を閉じ込めるのは、コアとクラッドの材質の屈折率差によるものであり、閉じ込められる光の横モードにも関係してある。【０００８】前記本発明請求項１の合波器にこれらの問題を解決する手段として、光を伝搬される媒体は、前記請求項１の様に波長依存性が無い中空のライトガイドを使う事である。更にこれらの問題のもう一つの解決手段として、前記請求項１に述べたライトガイドの側面にメタルなど反射薄膜をコーティングする事で、それにより光の波長と関係なく光ビームをライトガイド中に閉じ込められる。側面に反射薄膜を付けてあるので、ライトガイド中に伝搬される光のビームは、どの様な横モードがあっても、つまりどの様なビーム発散角があっても、ライトガイド側面に付けてある反射出来る薄膜の反射により、閉じ込められる。【０００９】従いまして、この様な手段で作り上げられるライトガイドは、シングル横モードのＬＤから、極めて高次モードを含むＬＥＤの様な面光源までにも適用し、ビームの横モードの依存性は少ない。メタル等反射薄膜コート付の中空型ライトガイドから作り上げた合波器は、合波しようとする複数光ビームの波長と横モードに依存性は殆ど無く、合波しようとする各々特性の光源に対し適性は高くなる。【００１０】又は、本発明請求項１の様な反射膜付中空型ライトガイドで構成される合波器について、高信頼性に小型化尚且つ低コストで大量生産の課題に対し、前記本発明請求項２に述べた様な中空型ライトガイド用、反射薄膜付の溝がある基板と反射薄膜付のカバー板の貼り合わせから合波器を作り上げる方法は、この課題に解決する手段である。【００１１】先ず請求項２の基板についてシリコンとガラス等一般的な材質とすれば、半導体プロセス用エッチング装置とかレーザービーム直描装置を用いて、請求項２に述べたライトガイド用の溝を容易に仕上げる。又電化メッキ、或いはＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等蒸着の方法で前記基板上に彫り上げられたライトガイド用の溝の両側面と底面にメタルか誘電体の薄膜をコーティング出来る。更に、基板とカバー板の貼り合わせに関して、対向面に光沢尚平面精度が良く仕上げられれば、ガラスと光結晶材等の場合に直接オプティカルコンタクトで、又金属板の場合、レーザーによる熔接か、接着剤によるボンディング等方法で二者を貼られてライトガイドは形成出来る。【００１２】又、合波器の合波効率の向上且つ光のライトガイド中に伝搬される際のロスを克服等光効率に対する課題について、先ず光伝搬される媒体とするライトガイドを請求項１に述べた様に中空にすることで光の伝搬中に吸収ロスを無くす事は���来るが、請求項２に述べたエッチング等手段で基板上に仕上げられるライトガイド用溝の側面と底面の光沢性と平滑性は持たせる事により、光のライトガイド中の伝搬ロスを最小限に抑えられる。又は、高い反射率を持つメタル薄膜をライトガイドの側面と底面に均等に蒸着する事よりライトガイド中に光を良く閉じ込めて、合波器の総合光学効率の向上の手段でもある。更に入射と出射のライトガイド及び各々の結合部について、それらの形成パターンを、後に述べる実施例１の様にライトガイドに入射される光源の仕様に応じて設計されれば、合波器の合波効率は向上出来る。
【発明の効果】
【００１３】本発明請求項１により、波長依存性が無い中空を光が伝播される媒体にするライトガイドから作り上げられている合波器で、紫外から可視尚近赤外まで１０００ｎｍ以上非常に広帯域の複数の光の合波は出来る。【００１４】又は本発明請求項１により、ライトガイドの光伝搬方向に対する側面に反射薄膜を付けることにより、ライトガイド中に入射される光ビームの発散角と殆ど関係なく光を閉じ込められるので、横モードシングルのＬＤから面光源で高次マルチ横モードのＬＥＤまで、ビーム横モードと殆ど依存性が無くそれぞれ応用に応じてそれぞれ波長の入射光源から入射されるそれぞれ横モードのビームの合波は出来る。【００１５】尚本発明請求項２により、合波しようとする光源の種類尚合波器として使われる応用の特性に応じて、合波器のライトガイドと結合部の形成パターンは予め設計出来る。前述により、基板上にこの形成パターンに沿って、ライトガイド用の溝の彫りと、ライトガイド用の溝の底面と両側面にメタル等反射薄膜のコーティング、尚基板とカバー板の貼り合わせ等作業について、エッチング装置かレーザー微細加工機、及び薄膜蒸着装置等半導体プロセス為の製造装置を用いて行なうので、大量生産は容易に出来、尚小型化且つ高信頼性のものを作り上げる。【００１６】更に、請求項３により、ファイバでの合波器も出来る。メガネ式と車載ヘッドアッププロジェクタの場合、この様なファイバ合波器を用いてファイバで光を伝送できるので、光源とディスプレイ表示装置の間に分離して設置出来る。例えば、掛けメガネ方式の場合、光源とドライバ電源はポケットに、光がファイバで繋いでメガネにプロジェクタ光学系だけ置かれるので、軽量且つ小型で出来る。車載の場合に、ヘッドアッププロジェクタの置く場所は車内の気温変化大きいところなので、マイナス３０℃からプラス９０℃までの範囲に装置の作動条件になり、光源とするＬＤに対してこの様な広範囲温度の作動は厳しいが、ファイバ合波器を用いる場合、ファイバ繋いでヘッドアッププロジェクタに光学系だけ置かれるので、この様な温度の広範囲に耐えられ、ＬＤとドライバを別の温度管理し易い場所に設置出来る。以上に述べたそれぞれの応用に本発明による合波器を用いるとそれぞれの装置作りに大きな利便性はある。
【発明を実施するための形態】
【００１７】本発明請求項２に述べた方法で作り上げる請求項１の中空型ライトガイドを用いる合波器の構造を図１に原理的に示している。各構成部、特にそのうち入射と出射ライトガイド及び各結合部は、入射光源の横モード、又それと関連して出射側ビームの横モードによって、形状とサイズを設計上に変わったりするので、図１中のライトガイドの形状は基板のサイズと任意の比例で、構造を見易い為拡大して描かれている。
【実施例１】
【００１８】先ず、実施例１とするＲＧＢ（＝赤緑青）三波長の合波器に通じて本発明請求項２に述べた中空型ライトガイドの形成方法を示す。本実施例１は、入射側に波長ＲＧＢ三本ライトガイドと出射側に１本のライトガイドと構成され、請求項２に述べた基板上に溝を彫る方法でそれらの中空型ライトガイドを形成し、基板上に彫ってある溝のパターンを、図２の図面上に示している。請求項１に述べた基板と貼り合せるカバー板の下の面は、中空型ライトガイドを形成する一側面で、この側面は平面の為、図２に示す基板上各々溝の形状は、実際ライトガイドそのものの形状、つまり合波器ライトガイドの形成パターンでもある。【００１９】光源がレーザーダイオードの場合、合波器の各ライトガイドの断面、つまり基板上溝の断面形状は、一般実用化のレベルで数ミクロン（μｍ）程度のサイズ、つまりライトガイドは極めて細いものなので、それらの詳細形状を分り易く示す為、図２の図面中に基板のサイズと任意な比例で拡大して描かれている。【００２０】前述の様に入射と出射のライトガイド及び各々の結合部の形状パターンも合波効率及び伝搬効率と関連してあるので、ここに主に本実施例１の各構成部の基本形状パターン、及びその様な形状パターンになった理由となってからの結果等を詳細に述べる。【００２１】本発明請求項１によると、本実施例１はＮ＝３になり、ライトガイドの本数は入射光Ｎ＝３本、出射光１本、計４本だが、出射光の１本は入射光３本の内に波長が赤の１本と統合して図２上にＲＧＢ三波長の３本のライトガイドのみと見られる。【００２２】ここに先ず本実施例１は、入射光源を赤（Ｒ）６５０ｎｍ、緑（Ｇ）５２０ｎｍ、及び青（Ｂ）４５０ｎｍの三波長共に高輝度のシングル横モードのレーザーダイオード（ＬＤ）とベースに設計する。各々ＬＤの発光点、つまりエミッタのサイズは、ファスト軸ＦＡ（＝Ｆａｓｔ  Ａｘｉｓ＝ＬＤ出射ビームの発散角が大きい方向）に大よそ１μｍ、スロー軸ＳＡ（＝Ｓｌｏｗ  Ａｘｉｓ＝ＬＤ出射ビームの発散角が小さい方向）に大よそ５μｍ程度のもので、尚ＦＡ方向におけるビーム発散角（ＦＷＨＭ）は大よそ１０度、ＳＡ方向における発散角は大よそ２５度程度。それらのＬＤの横モード特性に対し、図２の図面中に描かれた各ライトガイド入射端に入射口の断面形状は、横方向（＝溝の幅方向）に６から８μｍ、縦方向（＝溝の深さ方向）にそれの半分で大よそ３から４μｍに設計されている。【００２３】この様な入射光ビーム形状とライトガイドの入射端の受光面形状のお互いの比例関係で、ＬＤのＦＡをライトガイドの縦方向、ＳＡをライトガイドの横方向にそれぞれ光軸合わせて調芯し、尚ＬＤの発光面をライトガイド受光面から大よそ５μ程度の距離に離れた所に置けば、各々ＲＧＢ三波長の入射光は、効率良くお互いの各々ライトガイドに入力できる。この様なレンズを不要でＬＤの光をライトガイドに入れる方法は二者の間に直接結合の方法と呼ぶ。【００２４】尚、前述の様に本実施例１にまとめてしまった入射ライトガイド３本のうち赤波長の１本と出射ライトガイドの１本について、出射端における断面形状は、縦と横両方向に６から８μｍの正方形になっている。つまり図２中に示す中央部赤波長の一本入射から出射まで一直線になるライトガイド用の溝を、入射端から光伝搬方向に沿って、基板深さ方向にスムーズに徐々に深く彫って行って、出射口は大よそ入射口の倍の深さにし、縦と横方向共に６から８μｍの正方形になる。【００２５】一方、合波器と形成する基板上に入射端両脇に置く青と緑の２本入射ライトガイド用溝について、入射端面の３から４μｍの深さままで合波部になるべく小さい角度を持って出射ライトガイド用の溝と合流する。又、この二本入射ライトガイド用溝は、深さ方向に３から４μｍのままなので、合流される合波部の所に出射ライトガイド用溝の６から８μｍの深さと比べ浅い。シミュレーションによると、この様な形状の結合部を持っているＲＧＢ合波器の合波効率はロスが少ない。【００２６】ライトガイド実際の寸法について以上に述べたが、本実施例１の図２は実寸の比例で描かされてないので、図２のＲＧＢ三波長の三本ライトガイドのお互いの間隔は実際１から２ｍｍ程度で、つまり基板の横幅は大よそ５から６ｍｍ。入射から出射まで導波路の長さも５から６ｍｍ。高さ方向は、基板とカバーガラスを含み大よそ１ｍｍ。つまりこの様な合波器は、チップの様に幅６ｍｍ×長さ６ｍｍ×厚み１ｍｍ程度のものである。【００２７】本実施例１の合波器を小型化された為、数ｍｍ程度長さしかないので、各々ライトガイド中に光の伝搬距離はそれ程長くない、尚ライトガイドの光伝搬方向における湾曲率はそれ程激しく無いと設計されている為、合波後に出射される各々ビームの横モードは、入射光のシングルモードからそれ程外れてない。【００２８】つまり、入射ＲＧＢ光源ＬＤのシングル横モード（一般ビームスクエアＭ＾２≦１．３）に対し、合波器を経て出射される各々のＲＧＢ三波長のビームは、結果的に出射側ライトガイドの口径を縦横共に６μｍの正方形にする際、赤波長６３８ｎｍの方で発散角が２００ｍｒａｄ、それによってＭ＾２が１．５になって、大よそシングル横モードのビームになる。緑波長５２０ｎｍの方で発散角が同じ２００ｍｒａｄでＭ＾２が１．８、青波長４５０ｎｍの方も２００ｍｒａｄの発散角でＭ＾２が２．１、つまり、緑と青波長の出射ビームも低次横モードになっている。【００２９】又は合波器の入射される各々波長ＲＧＢの光に対する合波効率、つまり、合波器の挿入ロスの諸要因を考査すると、前述幾つかの要因での光のロスについて、ライトガイドの中空型での無吸収性、尚光沢性と平滑性を取れた各側面に反射率高いメタル薄膜の均等なコートを付ければ、シングル横モードＬＤ元の出力に対して合波器の入射ライトガイドへの光の結合、更に伝搬ロスを持って合波器を経て出射ライトガイドの出力光量までの総合的な効率は、大よそ６０％以上に高くなっている。【００３０】以上にＲＧＢ三波長にシングル横モードＬＤを元の光源とする場合に合わせて設計した本実施例１の合波器の諸特性を述べたが、光源をＲＧＢのＬＥＤに変える事により、本実施例１の合波器は以下の様になる。【００３１】入射ＲＧＢ三波長のＬＥＤを２ｍｍ角正方形の面発光のものとする事によって、図２に示す合波器基板上三本の入射ライトガイド用の溝を、三者共に入射側に大よそ深さと幅方向共に２ｍｍの正方形にし、図２中２０１と示す���波長の入射ライトガイドと直結する出射ライトガイド（図２中２００と示す）の出射端までに溝の断面を幅方向８ｍｍ深さ方向６ｍｍの矩形にして、その他二本青と緑波長の入射ライトガイド用溝は、断面縦と横２ｍｍの正方形のままにキープして結合部までに伸ばし出射ライトガイドと合流。尚、図２に描かれた基板のサイズは、三本入射ライトガイド並びの幅方向に１０ｍｍ、光進行の長さ方向に２０ｍｍ、高さ方向に８ｍｍにする。この様な基板から請求項２に述べた方法で作られる合波器だが、直接結合の方式で、２ｍｍ角正方形の発光面からのＬＥＤの出射光は、合波器の入射ライトガイドに全部受光出来る。【００３２】尚、各々の入出射ライトガイドの側面に全反射薄膜を付けてあるので、入射ライトガイドの入力端に全面受けられたＬＥＤからの光は、全方位１８０度の立体放射角を持っているが、反射膜の放射角による反射率の若干違いものであっても、受光されたＬＥＤからの光の殆どを、出射ライトガイドの出力端面まで閉じ込めて出力出来る。この様なＲＧＢ三色のＬＥＤ用合波器は、出射端面に幅方向８ｍｍ、縦方向６ｍｍの矩形の出射光になり、最大、三波長で大よそ３ワットの光量で出射出来る。この様なハイパワーでのＬＥＤのＲＧＢ三原色の面発光の光源を用いて同サイズのＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）デバイスに照らすと、高輝度の投影型のプロジェクタを作られる。尚、ＬＥＤから１０ｎｓ線幅を持つ広帯域光源なので、プロジェクタからの映像は、スペックルが殆ど現れなく、きれいになる。
【実施例２】
【００３３】本発明請求項３に述べたライトガイドに介してファイバ出力型合波器によるＲＧＢ光源は、図３の写真に示す。これは本発明の実施例２である。この実施例２に使われるＲＧＢ光源は、Φ３．８のカン型シングル横モードＬＤで、結合レンズを用いてライトガイド型合波器に入射し、合波器の出力端にもレンズ結合で１本のシングル横モードファイバにＲＧＢ三波長の光を入れている。ＬＤからの光は約６０％の効率でファイバ端に出力されている。この方式の合波器デバイスのキーポイントは、ファイバを用いて、光源と離れた所に光を出力出来る事。前述の様に車載ヘッドアッププロジェクタの場合、光出射口とビームスキャン為のＭＥＭＳミラーを設置される場所に外気温度は、車の停車か運転される環境によって、マイナス３５℃からプラス９０℃以上の広範囲になる。【００３４】つまり、車載ヘッドアッププロジェクタのＲＧＢ光源とするＬＤは発熱源であり、尚この様な広範囲温度での作動はほぼ不可能なので、スキャン光学ヘッドと別置きにし、放熱対策を別に取る事は必要になる。従って実施例２の様なビームスキャン光学ヘッドと分離出来るファイバ出力型合波器から作り上げるＲＧＢ三色ＬＤ光源は、車載ヘッドアッププロジェクタにとって不可欠なもの。【００３５】実際図３写真の試作品として、波長の赤６４０ｎｍに緑５２０ｎｍと青４５０ｎｍ三波長シングル横モードＬＤから１００ｍＷに５０ｍＷと６０ｍＷの出力を、ライトガイドへの結合効率及びライトガイド内部の伝搬効率を含んで６０％以上の総合効率で、出射ライトガイドの端面に６０ｍＷに３０ｍＷと３５ｍＷの出力を得られている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】請求項１に述べた中空型ライトガイドと構成される合波器（図１）は、三原色の波長ＲＧＢのＬＤ、又ＲＧＢ三色にセンシング用近赤外波長を加え四波長のＬＤをメイン光源とするレーザープロジェクタ等へ応用できる。【００３７】尚以上同原理の請求項１に述べるライトガイド方式の合波器より、ＲＧＢ三原色から始め複数波長のＬＥＤからの光を効率良く合波出来、ＬＣＯＳ型のＬＥＤ光源プロジェクタにも応用できる。【００３８】従来技術の製品と比べ、光を伝搬されるライトガイドの媒質は中空にする事により全ての導入波長に対して吸収と分散を与え無く、尚ライトガイドの側面に波長の依存性が無いメタル若しくは誘電体の全反射薄膜コートを付けてある事によりライトガイドにビームの入射角度に左右されず入射光を全て閉じ込められ、入射光の波長とビーム横モードの依存性が無い且つ光の結合効率がよい合波器デバイスを作れる。【００３９】又、請求項２に述べた合波器の中空型ライトガイドの作り方により、ドライエッチングとメタル薄膜蒸着等半導体プロセス技術を用いて、小型化のマイクロチップ型合波器を低コストで大量に生産出来る。携帯電話に組み込まれる薄型プロジェクタ等コンシューマ市場にＲＧＢ光源のキー部品として期待出来る。【００４０】更に請求項３に述べたライトガイドに介するファイバ型合波器を用いて、ファイバの光伝送に通じてＭＥＭＳ光学ヘッドと離れる場所にＬＤ光源の設置は出来、光学ヘッドとＬＤ光源を別々の耐熱処理が出来ることにより、車載ヘッドアッププロジェクト等の応用に広範囲温度に適用性を持たせ必要なＲＧＢ波長の光源を作れる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】  請求項２に述べた方法から作られる請求項１のＮ本入射と１本出射中空型ライトガイドを用いる合波器の構成を示す概念図。上の段は下の面に光反射薄膜を付けてあるカバー板、下の段は各側面と底面に光反射膜付Ｎ＋１本のライトガイドを彫ってある溝の基板。二者の貼り合わせで、Ｎ本の入射及び１本の出射、つまりＮ＋１本のライトガイドは形成される。カバー板下の面及び、Ｎ＋１本ライトガイド用溝の各側面と底面にコートしてある光全反射薄膜を付けてある事により、入射ライトガイド中に入力される各々波長の光ビームは、出射ライトガイドの出力端までに閉じ込められる。
【図２】  実施例１として、請求項２に示す基板上に溝を彫る方法によって作り上げる合波器のライトガイドの断面構造、つまり、基板上に入射及び出射ライトガイドの形成パターンを示す図面。図２は各ライトガイド用溝及び結合部の構造を見易い為、拡大して、比例しないで描かれている。但し、実施例１の文中にＲＧＢ三波長ＬＤ共にシングル横モードの場合、各入射と出射ライトガイド及びこの合波器本体と基板の実寸を詳細に述べてある。
【図３】  実施例２として、請求項３に述べたライトガイドに介してファイバ出力型合波器によるＲＧＢ三波長光源の写真。６４０ｎｍ、５２０ｎｍと４５０ｎｍのＲＧＢ三波長ＬＤは、シングル横モードのもので、出力ファイバも、シングル横モードのもの。
【符号の説明】
【００４２】図１に関する符号：
１１０                        ライトガイド用溝を彫られている基板
１１１                        ライトガイド用溝を彫った基板１１０の上の面
１１２                        基板１１０の上の面１１１から彫ったＮ＋１本ライトガ                              イド用の溝、図中にｎ＝１，…，ＮでＮ本入射ライトガ                              イド、ｎ＝Ｎ＋１で１本の出射ライトガイドを示す
１１３                        入射と出射ライトガイド用溝の側面と底面、光を閉じ込                              む為これらの側面と底面に光を全反射するメタル薄膜、                              或いは誘電体薄膜をコートしてある
１２０                        基板１１０の上の面と貼り合わせるライトガイド溝をカ                              バーするカバー板
１２１                        カバー板１２０の下の面、つまり、この面と貼りあわせ                              る対向の基板１１０上の面１１１に彫ってあるライトガ                              イド用の溝をカバーしてライトガイドを形成する面。形                              成されるライトガイドに光を閉じ込む為この面に光を全                              反射するメタル或いは誘電体薄膜をコートしてある
図２に関する符号：
２００                        出射ライトガイド用溝の出力端
２０１                        複数Ｎ（本実施例１の場合Ｎ＝３）本の内に１本目赤波                              長の入射ライトガイドの光ビームの入力端
２０２                        ２本目青波長の入射ライトガイドの光ビームの入力端
２０３                        ３本目緑波長の入射ライトガイドの光ビームの入力端
２１０                        出射ライトガイド用の溝
２１１                        １本目赤波長の入射ライトガイド用の溝
２１２                        ２本目青波長の入射ライトガイド用の溝
２１３                        ３本目緑波長の入射ライトガイド用の溝
２２２                        ２本目青波長の入射と出射ライトガイドの結合部
２２３                        ３本目緑波長の入射と出射ライトガイドの結合部    ※    ※                        図２中に示した様に１本目赤波長にとって、入力端２０                              １から出力端２００まで一直線になって、ライトガイド                              として入射の２１１は、結合部を持ってなく出射の２１                              ０と直接つながって１本になる
図３の写真に関する符号：
３０１                        ＲＧＢ三波長ＬＤとＲＧＢ合波器尚、出射ファイバを実                              装されたモジュール
３１１                        緑５２０ｎｍ波長、Ｃａｎ−３．８パッケージ、シング                              ル横モードＬＤ
３１２                        赤６３８ｎｍ波長、Ｃａｎ−３．８パッケージ、シング                              ル横モードＬＤ
３１３                        青４５０ｎｍ波長、Ｃａｎ−３．８パッケージ、シング                              ル横モードＬＤ
３２１                        ＲＧＢ三波長の光ビームを合波されて、モジュールから                              出力側のシングル横モードファイバ
３２２                        ファイバ出力端のフェルール、ＲＧＢ三波長の光を、こ                              のフェルールの出射端面から出力する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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