滨松成功开发出可切换光束图像的iPMSEL阵列元件

作为世界上最小的输出二维光束图像的半导体激光器，滨松公司确立突破了iPMSEL®（integrable Phase Modulating Surface Emitting Lasers）元件的高密度集成技术，成功开发出在2mm见方芯片上的四行四列iPMSEL阵列元件。由于它可以对芯片上每个单元进行单独控制，切换其所输出的光束图像，期待它作为光源应用于需要高精度的工业领域三维测量仪器上。

iPMSEL阵列元件

此外，也将在运动捕捉和脸部识别等应用中的提高精度。再者，由于元件的轻小，也有希望应用到医疗和工业上的小型纤维镜等设备里。 本项目的研发一部分得到日本科学技术振兴机构（JST）创新中心（COI）“有精神成长价值的感性创新中心” （JPMJCE1311）项目的支持。

iPMSEL阵列元件的放大图

研发产品概要

本研发产品是可切换输出10,000多个点、条纹、网格、字符、CG和图像等不同光束图像的iPMSEL阵列元件。 滨松公司以光子结晶垂直腔面发射激光器（※1）技术为基础，利用自主的全息设计技术和精微加工技术，成功开发了世界上最小的输出二维光束图像的半导体激光器iPMSEL元件。此前，我们一直在尝试将iPMSEL的尺寸缩小到100μm见方，在小型化的同时对每个单元进行电控，来实现不同光束图像的切换输出。

此次，我们利用iPMSEL元件的工艺技术，将每边200μm的单元以300μm间隔纵横四列排在2mm见方的芯片上，完成高密度和高精度一体成形的同时，成功开发出小型iPMSEL阵列元件。即在与以往相同的面积上将iPMSEL单元的密度提高了10倍以上，同时提高个单元的位置精度，实现了各种高精度光束图像之间的切换输出。由于采用本产品可以进行相移法（※2）等高精度测量，可作为光源应用于需要精度的工业三维测量仪器上。此外也能够提高运动捕捉和脸部识别等应用里的精度。还有，由于高密度技术带来的小型轻量化，还将应用于医疗内窥镜和工业小型纤维镜等领域。

今后，我们将继续提高元件的输出功率来实现其产品化。我们还会持续开拓iPMSEL元件的其他新的应用领域。

※1  光子晶体垂直腔面发射激光器：以京都大学野田研究室所开发二维光子晶体（按光波长尺寸排列的微型结构）为共振腔的垂直腔面发射激光器。 ※2  相移法：对于周期性输出的二维光束图像，通过解析由物体形状产生的光束失真，达到对表面三维形状进行高精度测量的一种方法。

研发背景

用相机拍摄光束照射到物体时出现的失真，可计算出物体表面的三维形状。目前，三维测量的光源主要是由垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，以下简称VCSEL）和对VCSEL发光进行处理的衍射光学元件（Diffractive Optical Element，以下简称DOE）所组成的二维光束图像光源。由于高密度iPMSEL元件仅约为VCSEL和DOE光束图像光源的十分之一，它有望作为高精度光源应用在三维测量上，因此滨松公司一直致力于iPMSEL元件和其集成技术的研发。

由VCSEL和DOE组成的图案光源（左）和iPMSEL阵列元件（右）

主要规格