「世界最小」フルカラーレーザーモジュール、量産へ：11×4.3×3mmを実現、さらに小型化も（1/2 ページ）

[永山準，EE Times Japan]

　福井大学とケイ・エス・ティ・ワールドは「第6回ウェアラブルEXPO」（2020年2月12〜14日／東京ビッグサイト）で「世界最小」（同社）のフルカラーレーザーモジュールを展示した。同大などが実現を目指す「ふつうの眼鏡の外観と変わらない網膜投影ウェアラブルディスプレイ」の光学基幹部品として開発中のもの。このモジュールは2020年秋に量産を開始する予定という。

レンズ、ミラーを使わずRGBレーザーを合波

　網膜投影型とは、文字通り、映像を網膜上に直接投影する技術だ。フルカラーの網膜投影型ディスプレイを実現するにあたり、赤、青、緑の三原色（RGB）のレーザー光3本を1本のビームに合波し制御する光学エンジンが必要となる。既存の光学エンジンでは、MEMSレンズやミラーなど複数の部品を組み合わせて合波しており、いかに小型化するかが課題となっている。また、機械的な機構のため、振動などの外部的要因によって光軸がずれる可能性もあった。

　福井大は、RGBそれぞれのレーザー光を導く「導波路」を基板上に並べ、導波路が隣接することで起こる「光結合」を利用する独自の合波器を開発。機械的な機構を用いることなく1本のビームに合波することに成功している。

　合波器の具体的な構造は、緑は直線路にし、青と赤の導波路は途中で緑の導波路に接近させる形になっている。光の波長によって乗り移り方が異なることから、光結合が起こる光スイッチ部分を青は2カ所、赤はその間に1カ所とするなど、1本のビームにするための最適な調整を行っている。合波効率も96％以上を実現、通常の半導体プロセスを利用できるため、量産によるコストメリットも見込めるという。

導波路のイメージ（クリックで拡大）

　同大などは、この合波器をベースに、「ふつうの眼鏡の外観と変わらない」網膜投影型ウェアラブルディスプレイの実現を目指した研究開発を続けている。まず、合波器を用いたレーザーモジュールを製品展開し、その後、光走査ミラーと合波器をワンチップ化した光学エンジン、そしてウェアラブルディスプレイと開発を進め事業展開していく方針だ。