作為世界上最小的輸出二維光束圖像的半導(dǎo)體激光器，濱松公司確立突破了iPMSEL?（integrable Phase Modulating Surface Emitting Lasers）元件的高密度集成技術(shù)，成功開發(fā)出在2mm見方芯片上的四行四列iPMSEL陣列元件。由于它可以對芯片上每個單元進(jìn)行單獨控制，切換其所輸出的光束圖像，期待它作為光源應(yīng)用于需要高精度的工業(yè)領(lǐng)域三維測量儀器上。

iPMSEL陣列元件

此外，也將在運動捕捉和臉部識別等應(yīng)用中的提高精度。再者，由于元件的輕小，也有希望應(yīng)用到醫(yī)療和工業(yè)上的小型纖維鏡等設(shè)備里。 本項目的研發(fā)一部分得到日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）創(chuàng)新中心（COI）“有精神成長價值的感性創(chuàng)新中心” （JPMJCE1311）項目的支持。

iPMSEL陣列元件的放大圖

研發(fā)產(chǎn)品概要

本研發(fā)產(chǎn)品是可切換輸出10,000多個點、條紋、網(wǎng)格、字符、CG和圖像等不同光束圖像的iPMSEL陣列元件。 濱松公司以光子結(jié)晶垂直腔面發(fā)射激光器（※1）技術(shù)為基礎(chǔ)，利用自主的全息設(shè)計技術(shù)和精微加工技術(shù)，成功開發(fā)了世界上最小的輸出二維光束圖像的半導(dǎo)體激光器iPMSEL元件。此前，我們一直在嘗試將iPMSEL的尺寸縮小到100μm見方，在小型化的同時對每個單元進(jìn)行電控，來實現(xiàn)不同光束圖像的切換輸出。

此次，我們利用iPMSEL元件的工藝技術(shù)，將每邊200μm的單元以300μm間隔縱橫四列排在2mm見方的芯片上，完成高密度和高精度一體成形的同時，成功開發(fā)出小型iPMSEL陣列元件。即在與以往相同的面積上將iPMSEL單元的密度提高了10倍以上，同時提高個單元的位置精度，實現(xiàn)了各種高精度光束圖像之間的切換輸出。由于采用本產(chǎn)品可以進(jìn)行相移法（※2）等高精度測量，可作為光源應(yīng)用于需要精度的工業(yè)三維測量儀器上。此外也能夠提高運動捕捉和臉部識別等應(yīng)用里的精度。還有，由于高密度技術(shù)帶來的小型輕量化，還將應(yīng)用于醫(yī)療內(nèi)窺鏡和工業(yè)小型纖維鏡等領(lǐng)域。

今后，我們將繼續(xù)提高元件的輸出功率來實現(xiàn)其產(chǎn)品化。我們還會持續(xù)開拓iPMSEL元件的其他新的應(yīng)用領(lǐng)域。

※1  光子晶體垂直腔面發(fā)射激光器：以京都大學(xué)野田研究室所開發(fā)二維光子晶體（按光波長尺寸排列的微型結(jié)構(gòu)）為共振腔的垂直腔面發(fā)射激光器。 ※2  相移法：對于周期性輸出的二維光束圖像，通過解析由物體形狀產(chǎn)生的光束失真，達(dá)到對表面三維形狀進(jìn)行高精度測量的一種方法。

研發(fā)背景

用相機(jī)拍攝光束照射到物體時出現(xiàn)的失真，可計算出物體表面的三維形狀。目前，三維測量的光源主要是由垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，以下簡稱VCSEL）和對VCSEL發(fā)光進(jìn)行處理的衍射光學(xué)元件（Diffractive Optical Element，以下簡稱DOE）所組成的二維光束圖像光源。由于高密度iPMSEL元件僅約為VCSEL和DOE光束圖像光源的十分之一，它有望作為高精度光源應(yīng)用在三維測量上，因此濱松公司一直致力于iPMSEL元件和其集成技術(shù)的研發(fā)。

由VCSEL和DOE組成的圖案光源（左）和iPMSEL陣列元件（右）

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