JP3448026B2 - レーザ照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回折型ライトバ
ルブにより変調されたレーザビームを被照射媒体上に照
射するレーザ照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回折型ライトバルブは、横方向に列設さ
れた数千本の細い反射板（リボン）を電気力によって移
動させることにより、リボンによって生ずる回折を利用
して光ビームを変調するライトバルブである。この回折
型ライトバルブは、全てのリボンが同一平面内にある状
態においては平面ミラーとして機能し、１本おきのリボ
ンがレーザビームの波長の１／４の距離だけ下降した状
態においては反射型の回折格子として機能する。このよ
うな回折型ライトバルブとしては、米国のシリコンライ
トマシーンズ社製の、ＧＬＶとも呼称されるグレイティ
ングライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａ
ｌｖｅ：シリコンライトマシーンズ社の商標）が知られ
ている。

【０００３】そして、特開２０００−１６８１３６号公
報には、このような回折型ライトバルブを利用して印刷
に用いられる被露光体を露光する露光記録装置が開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような回折型ライ
トバルブにおいては、上述したように、全てのリボンが
同一平面内にある状態においては平面ミラーとして機能
すると考えられているが、その反射光は回折型ライトバ
ルブの構造に起因した特徴を有することが判明した。

【０００５】すなわち、本発明者の研究によると、回折
型ライトバルブによる反射率は、回折型ライトバルブに
入射するレーザビームの偏光方向（すなわち電気ベクト
ルの方向）に依存し、レーザビームの偏光方向が反射板
の列設方向（リボンの長手方向と垂直な方向）と一致す
るときに最大となるとともに、レーザビームの偏光方向
が反射板の列設方向と垂直な方向（リボンの長手方向）
のときに最小となることが判明している。

【０００６】反射率の最大値と最小値との差は、レーザ
ビームの波長や回折型ライトバルブに入射するレーザビ
ームの波長や平行性（Ｎ．Ａ．）等に依存するが、数％
から数十％程度である。そして、この差は、回折型ライ
トバルブに吸収されるエネルギーの差となっている。こ
のため、回折型ライトバルブに入射するレーザビームの
偏光方向を適切に設定しない場合には、光量損失が増加
しレーザビームの利用効率が低下する。

【０００７】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、回折型ライトバルブにおける光量損失
を防止し効率的にレーザビームを利用することができる
レーザ照射装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レーザビームを出射するレーザ光源と、多数の反射
板を一方向に列設した構成を有し、そこに照射されたレ
ーザビームを変調する回折型ライトバルブと、前記レー
ザ光源から出射されたレーザビームを前記回折型ライト
バルブ上に照明するための光学系と、前記回折型ライト
バルブにおいて変調されたレーザビームを被照射媒体上
に導く光学系と、を有するレーザ照射装置において、前
記回折型ライトバルブに入射するレーザビームは実質的
に直線偏光であって、かつ、その電気ベクトルの方向が
前記回折型ライトバルブにおける多数の反射板の列設方
向と略平行であることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記レーザ光源と前記回折型ライトバ
ルブとの間に、前記レーザ光源から出射されたレーザビ
ームの電気ベクトルの方向を変換する偏光方向変換手段
を配置している。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記偏光方向変換手段は位相差板であ
る。

【００１１】請求項４に記載の発明は、多数の発光点が
一方向に列設され、これらの発光点から、その電気ベク
トルの方向がこれらの発光点の列設方向と略垂直方向を
向く実質的に直線偏光のレーザビームを出射するレーザ
光源と、多数の反射板を一方向に列設した構成を有し、
そこに照射されたレーザビームを変調する回折型ライト
バルブと、前記レーザ光源から出射されたレーザビーム
を前記回折型ライトバルブ上に照明するための光学系
と、前記回折型ライトバルブにおいて変調されたレーザ
ビームを被照射媒体上に導く光学系と、前記レーザ光源
と前記回折型ライトバルブとの間に配置され、前記レー
ザ光源から出射されたレーザビームの電気ベクトルの方
向を９０度回転させる位相差板と、を備えたことを特徴
とする。

【００１２】請求項５に記載の発明は、単一の発光点を
有し、実質的に直線偏光のレーザビームを出射するレー
ザ光源と、多数の反射板を一方向に列設した構成を有
し、そこに照射されたレーザビームを変調する回折型ラ
イトバルブと、前記レーザ光源から出射されたレーザビ
ームを前記回折型ライトバルブ上に照明するための光学
系と、前記回折型ライトバルブにおいて変調されたレー
ザビームを被照射媒体上に導く光学系と、を有するレー
ザ照射装置において、前記レーザ光源から出射され前記
回折型ライトバルブに入射するレーザビームの電気ベク
トルの方向が、前記回折型ライトバルブにおける多数の
反射板の列設方向と略平行となるように、前記レーザ光
源を配置したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明の第１実施形態
に係るレーザ照射装置の概要図である。

【００１４】このレーザ照射装置は、レーザビームを感
光材料や感熱材料等の被照射媒体１上に結像することに
より画像を記録する画像記録装置に使用されるものであ
り、レーザ光源２と、回折型ライトバルブ６と、レーザ
光源２から出射されたレーザビームを回折型ライトバル
ブ６上に照明するための照明光学系３と、回折型ライト
バルブ６において変調されたレーザビームを被照射媒体
１上に結像させる結像光学系７と、レーザ光源２から出
射されたレーザビームの偏光方向を９０度回転させる位
相差板（半波長板）４と、回折型ライトバルブ６により
変調されたレーザビームの方向を９０度偏向するプリズ
ム５とを備える。

【００１５】上記レーザ光源２としては、多数の発光点
（エミッタ）２１が一方向に列設されたバーレーザ（ブ
ロードエリア半導体レーザ）と呼称される半導体レーザ
が使用される。このレーザ光源２は、多数の発光点２１
から、その偏光方向がこれらの発光点２１の列設方向
（図１における上下方向）と略垂直方向を向く直線偏光
のレーザビームを出射する。このようなレーザ光源２を
使用した場合には、略矩形状の領域に向けて高出力のレ
ーザビームを出射させることが可能となる。

【００１６】このようなレーザ光源２としては、例え
ば、米国のＣＯＨＥＲＥＮＴ社製のＢ１−８３−４０Ｃ
−１９−３０−ＡやＢ１−８３０−６０Ｃ−４９−５０
−Ｂを使用することができる。なお、図１においては、
説明の便宜上、発光点２１を５個のみ図示しているが、
この発光点２１は、実際には、数十個程度列設されてい
る。

【００１７】上記回折型ライトバルブ６は、多数の反射
板６１を図１における上下方向に列設した構成を有し、
そこに照射されたレーザビームを変調するものが使用さ
れる。

【００１８】図２および図３は、このような回折型ライ
トバルブ６の要部を示す斜視図である。

【００１９】これらの図に示すように、回折型ライトバ
ルブ６は、数千本の反射板６１（６１ａ、６１ｂ）を支
持台６２上において横方向に列設した構成を有する。こ
れらの反射板６１は、互い違いに配置された固定反射板
６１ａと移動反射板６１ｂ（これらを総称する場合には
反射板６１という）とから構成される。

【００２０】固定反射板６１ａは、その表面の位置が固
定された構成となっている。一方、移動反射板６１ｂ
は、その表面の全長のうちの有効可動領域が印加される
電圧に応じて下降する構成となっている。そして、３本
の固定反射板６１ａと３本の移動反射板６１ｂとから成
る６本の反射板６１が一つの素子を構成し、１本のレー
ザビームの変調に使用される。すなわち、一つの素子を
構成する３本の移動反射板６１ｂは、互いに同期して移
動する。

【００２１】この回折型ライトバルブ６においては、各
移動反射板６１ｂに電圧が印加されていない場合には、
図３（ａ）に示すように、固定反射板６１ａの表面と移
動反射板６１ｂの表面とは、同一平面上に配置されてい
る。この状態で、移動反射板６１ｂに電圧が印加された
場合には、図３（ｂ）に示すように、移動反射板６１ｂ
がレーザビームの波長の１／４の距離だけ下降し、反射
型の回折格子と同様の作用を奏する。

【００２２】このため、この回折型ライトバルブ６にお
いては、移動反射板６１ｂに電圧が印加されていない状
態においては、図３（ａ）に示すように、入射レーザビ
ーム２１の０次回折光２２を反射することになり、ま
た、移動反射板６１ｂに電圧が印加された状態において
は、図３（ｂ）に示すように、入射レーザビーム２１の
正負の２本の１次回折光２３および更に高次の回折光を
反射することになる。

【００２３】従って、この回折型ライトバルブ６の反射
板６１の表面における矩形状の領域（この領域は移動反
射板６１ｂにおける有効可動領域内に含まれる）にレー
ザビームを照射した場合には、互いに独立して変調可能
な数百本のレーザビームが得られることになる。

【００２４】このような回折型ライトバルブ６として
は、米国のシリコンライトマシーンズ社製の、ＧＬＶと
も呼称されるグレイティングライトバルブ（Ｇｒａｔｉ
ｎｇＬｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ：シリコンライトマシーン
ズ社の商標）を使用することができる。

【００２５】以上のような構成を有する回折型ライトバ
ルブ６においては、上述したように、回折型ライトバル
ブ６による反射率は、そこに入射するレーザビームの偏
光方向（すなわち電気ベクトルの方向）に依存し、レー
ザビームの偏光方向が反射板６１の列設方向（リボンの
長手方向と垂直な方向／図２に示すＸ方向）と一致する
ときに最大となるとともに、レーザビームの偏光方向が
反射板の列設方向と垂直な方向（リボンの長手方向／図
２に示すＹ方向）のときに最小となることが、本発明者
等の研究により判明した。

【００２６】このため、後述するように、図１に示すレ
ーザ照射装置においては、レーザ光源２から出射された
レーザビームの偏光方向を９０度回転させる位相差板４
を利用して、回折型ライトバルブ６に入射するレーザビ
ームの偏光方向が反射板６１の列設方向となるようにし
ている。

【００２７】すなわち、このレーザ照射装置において
は、レーザ光源２から出射されたレーザビームは、照明
光学系３の作用により回折型ライトバルブ６上に照明さ
れる。このとき、上述したように、このレーザ光源２に
おいては、多数の発光点２１から、その偏光方向がこれ
らの発光点２１の列設方向（図１における上下方向）と
略垂直方向（図１における紙面に垂直は方向）を向く直
線偏光のレーザビームが出射される。一方、上述したよ
うに、回折型ライトバルブ６は、多数の反射板６１を図
１における上下方向に列設した構成を有する。すなわ
ち、発光点２１の列設方向と反射板６１の列設方向が光
学的に一致している。このため、回折型ライトバルブ６
に照射されるレーザビームの偏光方向が反射板６１の列
設方向と垂直な方向となることになる。

【００２８】しかしながら、このレーザ照射装置におい
ては、照明光学系３と回折型ライトバルブ６との間に、
レーザ光源２から出射されたレーザビームの偏光方向を
９０度回転させる位相差板４を配設している。このた
め、回折型ライトバルブ６に照射されるレーザビームの
偏光方向は、反射板６１の列設方向と平行な方向とな
る。

【００２９】従って、回折型ライトバルブ６における光
量損失を防止し、効率的にレーザビームを利用すること
が可能となる。また、回折型ライトバルブ６により吸収
されるエネルギの量を最小とすることができることか
ら、回折型ライトバルブ６の吸収エネルギによる熱的損
傷の危険性を低減することが可能となる。

【００３０】このようにして回折型ライトバルブ６にお
いて効率的に変調されたレーザビームは、プリズム５に
よりその方向を９０度偏向された後、結像光学系７によ
り被照射媒体１上に結像され、画像の記録が効率的に実
行される。

【００３１】なお、上述したように、レーザ光源２から
は直線偏光のレーザビームが出射されるが、このレーザ
ビームには、わずかに直線偏光以外の成分が含まれる場
合がある。また、位相差板４の精度により、位相差板４
を通過後の直線偏光のレーザビームにわずかに直線偏光
以外の成分が含まれる場合もある。しかしながら、この
ようにわずかに直線偏光以外の成分を含むレーザビーム
は、実質的に直線偏光のレーザビームとして取り扱うこ
とができる。この明細書で述べる「実質的に直線偏光」
とは、上記のような直線偏光以外の成分をわずかに含む
レーザビームをも含む趣旨である。

【００３２】また、上述したように、このレーザ照射装
置においては、回折型ライトバルブ６に照射されるレー
ザビームの偏光方向が反射板６１の列設方向と平行な方
向となるよう構成している。しかしながら、回折型ライ
トバルブ６の位置精度等により、回折型ライトバルブ６
に照射されるレーザビームの偏光方向と反射板６１の列
設方向とが正確に平行とならない場合もあり得る。しか
しながら、このようなわずかな誤差を含むものも、この
発明の技術的範囲に含まれる。この明細書で言う「略平
行」とは、正確に平行である場合のみならず、上記のわ
ずかな誤差をも含む趣旨である。

【００３３】さらに、上述した実施形態においては、レ
ーザ光源２から出射されたレーザビームの偏光方向を９
０度回転させるための偏光方向変換手段として、位相差
板４を使用しているが、例えば液晶盤を利用した偏光方
向変換器等の、その他の偏光方向変換手段を使用するよ
うにしてもよい。

【００３４】次に、この発明の他の実施形態について説
明する。図４はこの発明の第２実施形態に係るレーザ照
射装置の概要図である。なお、上述した第１実施形態と
同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００３５】上述した第１実施形態に係るレーザ照射装
置は、多数の発光点２１から、その偏光方向がこれらの
発光点２１の列設方向と略垂直方向を向く直線偏光のレ
ーザビームを出射するレーザ光源を使用しているのに対
し、この第２実施形態に係るレーザ照射装置は、単一の
発光点を有し、この発光点から実質的に直線偏光のレー
ザビームを出射するレーザ光源８を使用している。

【００３６】また、この第２実施形態に係るレーザ照射
装置においては、第１実施形態に係るレーザ照射装置で
使用した位相差板４を省略している。

【００３７】図５は、上記レーザ光源８の斜視図であ
り、図６はその半導体結晶８１を拡大して示す斜視図で
ある。

【００３８】このレーザ光源８はカン（ＣＡＮ）型のパ
ッケージ８５中に半導体結晶８１を封入した構成を有す
る。そして、半導体結晶８１の接合面８２に形成された
活性層８３が共振器となって直線偏光のレーザビーム８
４を出射する。そして、その偏光方向（電気ベクトルの
方向）は、半導体結晶８１の接合面８２と平行な方向の
場合（ＴＥモード）と、半導体結晶８１の接合面８２と
垂直な方向の場合（ＴＭモード）とがある。

【００３９】このため、図４に示すように、図５および
図６に示すレーザ光源８を使用するとともに、このレー
ザ光源８から出射されるレーザビームの偏光方向が、回
折型ライトバルブ６における多数の反射板６１の列設方
向と平行な方向（すなわち、図４に示す上下方向）とな
るようにレーザ光源８を配置することにより、回折型ラ
イトバルブ８に入射するレーザビームの偏光方向が、回
折型ライトバルブ６における多数の反射板６１の列設方
向と平行となる。

【００４０】このような構成を採用した場合において
も、第１実施形態の場合と同様、回折型ライトバルブ６
における光量損失を防止し、効率的にレーザビームを利
用することが可能となる。また、回折型ライトバルブ６
により吸収されるエネルギの量を最小とすることができ
ることから、回折型ライトバルブ６の吸収エネルギによ
る熱的損傷の危険性を低減することが可能となる。

【００４１】なお、上述した第１、第２実施形態におい
ては、いずれも、直線偏光のレーザビームを出射するレ
ーザ光源２、８を使用しているが、円偏光のレーザビー
ムを出射するレーザ光源を使用するようにしてもよい。
この場合においては、偏光方向変換手段として、位相差
板の一種である１／４波長板を使用するようにすればよ
い。

【００４２】

【発明の効果】請求項１乃至請求項５に記載の発明によ
れば、回折型ライトバルブに入射するレーザビームが、
実質的に直線偏光であって、かつ、その電気ベクトルの
方向が前記回折型ライトバルブにおける多数の反射板の
列設方向と略平行であることから、回折型ライトバルブ
における光量損失を防止し効率的にレーザビームを利用
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置
の概要図である。

【図２】回折型ライトバルブ６の要部を示す斜視図であ
る。

【図３】回折型ライトバルブ６の要部を示す斜視図であ
る。

【図４】この発明の第２実施形態に係るレーザ照射装置
の概要図である。

【図５】レーザ光源８の斜視図である。

【図６】レーザ光源８の半導体結晶８１を拡大して示す
斜視図である。

【符号の説明】

１ 被照射媒体 ２ レーザ光源 ３ 照明光学系 ４ 位相差板 ５ プリズム ６ 回折型ライトバルブ ７ 結像光学系 ８ レーザ光源 ２１ エミッタ ６１ 反射板 ６２ 支持台 ８１ 半導体結晶 ８２ 接合面 ８３ 活性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−168136（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−188169（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−174933（ＪＰ，Ａ) 特開2002−72117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−122943（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 27/28 G02B 26/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを出射するレーザ光源と、 多数の反射板を一方向に列設した構成を有し、そこに照
   射されたレーザビームを変調する回折型ライトバルブ
   と、 前記レーザ光源から出射されたレーザビームを前記回折
   型ライトバルブ上に照明するための光学系と、 前記回折型ライトバルブにおいて変調されたレーザビー
   ムを被照射媒体上に導く光学系と、を有するレーザ照射
   装置において、 前記回折型ライトバルブに入射するレーザビームは実質
   的に直線偏光であって、かつ、その電気ベクトルの方向
   が前記回折型ライトバルブにおける多数の反射板の列設
   方向と略平行であることを特徴とするレーザ照射装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ照射装置におい
   て、 前記レーザ光源と前記回折型ライトバルブとの間に、前
   記レーザ光源から出射されたレーザビームの電気ベクト
   ルの方向を変換する偏光方向変換手段を配置したレーザ
   照射装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のレーザ照射装置におい
   て、 前記偏光方向変換手段は位相差板であるレーザ照射装
   置。
4. 【請求項４】 多数の発光点が一方向に列設され、これ
   らの発光点から、その電気ベクトルの方向がこれらの発
   光点の列設方向と略垂直方向を向く実質的に直線偏光の
   レーザビームを出射するレーザ光源と、 多数の反射板を一方向に列設した構成を有し、そこに照
   射されたレーザビームを変調する回折型ライトバルブ
   と、 前記レーザ光源から出射されたレーザビームを前記回折
   型ライトバルブ上に照明するための光学系と、 前記回折型ライトバルブにおいて変調されたレーザビー
   ムを被照射媒体上に導く光学系と、 前記レーザ光源と前記回折型ライトバルブとの間に配置
   され、前記レーザ光源から出射されたレーザビームの電
   気ベクトルの方向を９０度回転させる位相差板と、 を備えたことを特徴とするレーザ照射装置。
5. 【請求項５】 単一の発光点を有し、実質的に直線偏光
   のレーザビームを出射するレーザ光源と、 多数の反射板を一方向に列設した構成を有し、そこに照
   射されたレーザビームを変調する回折型ライトバルブ
   と、 前記レーザ光源から出射されたレーザビームを前記回折
   型ライトバルブ上に照明するための光学系と、 前記回折型ライトバルブにおいて変調されたレーザビー
   ムを被照射媒体上に導く光学系と、を有するレーザ照射
   装置において、 前記レーザ光源から出射され前記回折型ライトバルブに
   入射するレーザビームの電気ベクトルの方向が、前記回
   折型ライトバルブにおける多数の反射板の列設方向と略
   平行となるように、前記レーザ光源を配置したことを特
   徴とするレーザ照射装置。