本发明专利技术提供一种对3个以上波长的光波进行合波并出射的光源装置，通过在半导体衬底上形成光学系统元件和电气系统元件，而不需要光连接器等光学构件，节省了这些光学构件所需要的空间而缩小了配置间隔，另外缩小了电气电路的布线所需要的空间，提高了光学系统元件和电气系统元件的各元件的集成度。通过在同一半导体衬底上层状地形成光学系统元件和电气元件，与分别并列设置光学系统元件和电气元件的结构所需要的面积相比，能够减小面积。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及例如适合于小型投影仪的光源装置。
技术介绍
在将R波长区域、G波长区域以及B波长区域的光投影到银幕上而显示彩色图像的投影仪中，为了形成彩色图像，需要将各波长区域的光投射到一点。作为将各波长区域的光投射到一点的结构，已知以下的技术通过使用了 MEMS(微电子机械系统)的反射镜机构， 扫描各波长区域的光。该结构有以下这样的问题在通过反射镜对被整合到水平方向的各波长区域的光进行扫描时，投射各波长区域的光的定时的时间偏离；各波长区域的扫描角范围不同。作为解决该问题的现有技术，已知专利文献1。在专利文献1中，揭示了使用被称为XCUBE的将4体的直角棱镜组合起来而成的波束(beam)耦合器、解决了该X射线管所具有的问题的由3个光学部分构成的波束耦合器等的分光棱镜(dichroic prism)，对RGB的光波进行合波。另外，已知在通常使用的投影仪中，使用十字棱镜对RGB的光波进行合波。另外，关于使用棱镜对从半导体激光器出射的激光波束进行合波的技术，例如已知有专利文献2、3。另外，作为在光通信中使用方向性耦合器进行光合波分波的装置，例如提出了专利文献4、5。在专利文献4、5中，揭示了以下一点由波导(waveguide)构成方向性耦合器， 对2个波长进行合波或分波。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特表2007-5；34987号公报(段落0002 专利文献2 日本特开平9-109353号公报(段落00 )专利文献3 日本特开平11-64793号(段落0014)专利文献4 日本特开平11-6931号(段落0027,0028)专利文献5 日本特开2000-9952号(段落0053 0057)专利文献6 日本特公昭56-27846号(第2栏)专利文献7 日本特开2008-261942号(段落0045、0046)0005,0017 0022)
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上所述，使用了分光棱镜、十字棱镜的空间光学系统的合波器有以下的问题对于RGB的各发光元件需要3维的校准，进行该校准的调芯工序很复杂。另外还有以下的问题为了低损耗地对各波束进行耦合，需要透镜等光学元件，部件个数增加。在光通信领域中，已知使用方向性耦合器来代替使用了棱镜的空间光学系统的合波器的技术，期待通过将该方向性耦合器应用于投影仪中，解决用于校准的调芯工序、部件个数增加这样的问题。但是，专利文献4、5所示的方向性耦合器对2个波长进行合波或分波，而对于投影仪所需要的至少全彩色显示所需要的宽范围的波长范围中的3个特定波长的合成法，并没有具体记述。另一方面，在专利文献6中，提出了以下这样的方向性耦合器型分波器选择从3 个端口中之一入射的具有多个中心波长的光波中的具有特定的中心波长的光波并将其取出到另一个间距变换器，从另一个端口取出剩余的光波。但是，该方向性耦合器型分波器是利用基于N个方向性耦合器的波长选择性、基于N-I个Y字形光分支回路的光能量耦合的结构，因此有以下的问题，即除了方向性耦合器以外，还需要Y字形光分支回路，结构复杂，部件个数增加。另外，作为解决上述那样的问题的一般结构，考虑了配置发光元件、方向性耦合器等光学元件的结构，但是在这样配置各光学元件而形成实际的光源装置时，为了将发光元件与方向性耦合器之间光学地连接起来，需要光纤等导光体、对它们进行光学连接的光连接器。为此，需要光连接用的构件、空间(space)，依然会产生部件个数的增加、大型化的问题。另外，还提出了具备对从多个光源输出的光进行合波而输出的光合波单元的光源装置。该光合波单元揭示了以下的结构通过在预定区间使2条光波导接近而使光进行合波(例如参考专利文献7)。具备该光合波路径的光源装置可以通过将光源与光合波单元集成到元件安装面上而使光学系统小型化，但对于半导体激光元件、受光元件等电气系统的元件，是配置在子衬底(sub mount)、承载构件上并且通过电线进行电气连接的结构。这样的结构有以下的问题，即成为阻碍光源装置和具备光源装置的投影仪装置小型化的因素，无法充分发挥使光学系统小型化、集成化的效果。因此，本专利技术的目的在于解决上述的问题，在使3个以上的波长的光波进行合波而出射的光源装置中，提高光学系统元件和电气系统元件的集成度，另外，其目的在于小型化。解决上述课题的手段为了达到上述目的，本专利技术通过在半导体衬底上形成光学系统元件和电气系统元件，而不需要光连接器等光学构件，节省了这些光学构件所需要的空间而缩小了配置间隔， 另外缩小了电气电路的配线所需要的空间，提高了光学系统元件和电气系统元件的各元件的集成度。进而，在将分别配置的光学系统元件与电气系统元件连接起来的结构中，除了分别配置光学系统元件和电气系统元件的空间以外，还需要将光学系统元件和电气系统元件连接起来的连接空间，另外，还需要跨过该连接空间将光学系统元件与电气系统元件电连接起来的布线。与此相对，本专利技术通过将光学系统元件与电气系统元件形成在同一半导体衬底上，可以不要用于连接光学系统元件和电气系统元件的连接空间，还可以将布线也形成在半导体衬底上，因此，也不需要跨过连接空间而将光学系统元件和电气系统元件电连接起来的布线。本专利技术将光学系统元件和电气系统元件形成在半导体衬底上，对于光学系统元件，在半导体衬底上形成对发光元件的发光进行合波的多波长合波器、将发光元件和多波长合成器之间光学地连接起来的波导，由此，不需要光连接器等光学构件，并且能够节省这些光学构件所需要的空间，缩小配置间隔。另外，对于电气元件，在半导体衬底上形成将检测发光元件、发光量的检测器、控制部件等电连接起来的布线，由此，不设置外部布线就能够进行电连接。另外，通过在同一半导体衬底上层状地形成光学系统元件和电气元件，还能够缩小需要分别同时设置光学系统元件和电气元件的结构的面积。本专利技术的光源装置具备形成有布线的半导体衬底；电极端子，其被形成在半导体衬底上，将布线与外部电连接；多个激光元件，其被安装在半导体衬底上，并且与布线连接，波长不同；多条波导，其被形成在半导体衬底上，对各激光元件所发出的光波进行导向； 多波长合波器，其被形成在半导体衬底上，具有波导型方向性耦合器，对通过各波导导向的光波进行合波。以半导体衬底作为光学元件衬底而形成波导和多波长合波器，另外以半导体衬底作为电气元件衬底而形成布线，进而在该半导体衬底上安装发光元件、检测器、控制部件等，由此将发光元件、检测器、控制部件、以及波导、多波长合波器配置在半导体衬底上。另外，也可以是在半导体衬底内形成检测器、控制部件的电气电路的结构。半导体衬底例如可以使用硅。进而，通过在半导体衬底上，与波导的一方端部相对地配置发光元件，不需要光连接器就将由发光元件发出的光波导入到波导。在作为光学元件衬底的半导体衬底上，可以在进行了光轴匹配的状态下形成波导和多波长合波器，因此，能够不使用光连接器而将从发光元件导入到波导的光波导入到多波长合波器。多波长合波器对经由波导导入的波长不同的多个光波进行合波后出射。本专利技术通过在共用的半导体衬底上配置发光元件、波导、多波长合波器的结构，能够不需要光连接器等光学构件而减少部件个数，通过省去这些光学构件所需要的间隙，能够缩小配置间隔，使光源装置小型化。在本专利技术的光源装置所具备的多波长合波器中，波导型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：井出昌史，泷泽亨，
申请(专利权)人：西铁城控股株式会社，
类型：发明
国别省市：
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