JPH04100015A - 投光装置及び光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 第１の発明はポインタなどの投光装置に関し、第２の発
明は光情報処理分野における光走査装置に関する。

（従来の技術） 近年、Ｈｅ　−Ｎｅガスレーザを用いたレーザポインタ
が広く用いられている。このような投光装置をポインタ
として用いるためには、小型で携帯可能であることが要
求され、従来の電源別置きのレーザポインタに代わって
、バッテリー駆動のＨｅ　−Ｎｅガスレーザによるレー
ザポインタが使われるようになっている。さらに小型、
低消費電力化を図るため、可視光半導体レーザを光源に
用いたレーザポインタも既に市販されている。

このようなレーザポインタはすべて赤色光を投光するも
のであり、スクリーンに投光される光もスポット状の単
一パターンである。一方、重要箇所を指示して注意を喚
起するというレーザポインタ本来の機能から考えると、
赤色光のみならず他の色もあった方が望ましく、また投
光されるパターンもスポット以外の様々なパターンがあ
った方が望ましい。しかしながら、赤色より短い領域で
発振可能な半導体レーザはなく、また平行光以外のビー
ムパターンを生じさせる光学系を備えたレーザポインタ
はこれまでになかった。またレーザをポインタに用いた
場合、レーザ光が外部に出るため、その取り扱いには安
全上の注意が必要であった。

またさらに、近年、Ｈｅ−Ｎｅガスレーザや半導体レー
ザを用いたバーコードリーダ等の光走査装置が広く用い
られている。このような光走査装置では、レーザを用い
ることにより光を小さなスポットに絞ることができるた
め、高い分解能が得られる。しかしながら、従来の半導
体レーザを用いた光走査装置では対象物の色情報を得る
ことは困難であった。これは赤色より波長の短い半導体
レーザがなかったためである。一方、分解能はそれ程要
求されないが、色情報が要重である応用がある。

例えば果物の選別では、その大きさ、形の他に、表面の
色が完熟度を判断する重要な指標となる。

小型の装置でこのような色情報まで得ることは従来困難
であった。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来のレーザポインタでは、投光さ
れる光が赤色のみで、またパターンもスポットのみのも
のしかなかった。

第１の発明は、上記事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、赤色以外の光やスポット以外の
パターンを投光する投光装置を提供することにある。

また、従来の半導体レーザを用いた光走査装置では対象
物の色情報を得ることは困難であった。

第２の発明は、上記事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、対象物の色情報を得ることが可
能な光走査装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（１１１題を解決するための手段） 第１の発明の骨子は、可視光発光ダイオードを光源とし
て用いることにより赤色以外の光を投光することを可能
とし、また平行光と異なるビームパターンを生じさせる
機能を備えた光学系を用いることによってスポット以外
のパターンを生じさせることを可能とする投光装置を提
供することにある。

即ち本発明は、光源と該光源からの出射光を外部に投光
するための光学系とを備えた投光装置において、前記光
源を可視領域に発光波長を持つ発光ダイオードとしたも
のである。

本発明の骨子は、発光波長の異なる複数の発光ダイオー
ド光源として用いることにより、対象物の色情報を得る
ことが可能な光走査装置を提供することにある。

即ち本発明は、光源と、該光源からの出射光を対象物に
投光し、かつ対象物上を走査するための光学系と、該対
象物からの反射光を検出するための光検出器とを備えた
光走査装置において、前記光源を発光波長の異なる複数
の発光ダイオードで構成したものである。

また本発明は、前記光源の発光波長を可視領域としたも
のである。

また本発明は、前記発光ダイオードの発光部をＩｎＧａ
ＡＩＰ層としたものである。

（作　用） 第１の発明によれば、赤色以外の光を投光することが可
能となり、またスポット以外のパターンを生じさせるこ
とを可能とする投光装置が実現できる。

第２の発明によれば、対象物の色情報を得ることが可能
な光走査装置が実現できる。

（実施例） 以下、第１の発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は第１の発明の一実施例に係わる投光装置の概略
構造を示す図である。図中、１０は発光ダイオード、１
１は発光ダイオードからの出射光を外部に投光するため
の光学系、１２はこの光学系レンズを前後に移動させる
ためのスライダ、１３は発光ダイオードを駆動するため
の電子回路、１４は発光ダイオードを点灯させるための
スイッチ。

１５は乾電池、１６は投光装置筐体である。この投光装
置の特徴は、従来のＨｅ　−Ｎｅガスレーザあるいは半
導体レーザの代わりに発光ダイオード１４を用いている
点にある。発光ダイオードはコヒーレントな光源ではな
いが、簡単な光学系でほぼ平行光にコリメートすること
ができる。ただし完全な平行光線とはならないため、本
実施例では、スライダ１２により光学系レンズを前後に
移動できる機構を設け、スクリーン１８上に発光ダイオ
ードの発光部を結像できる構造となっている。この機構
により、スクリーン位置が変わっても、それに対応して
結像位置を変えることができ、スクリーン上には明瞭な
スポットが投光される。また発光ダイオードは半導体レ
ーザと同様に数Ｖの電源で駆動できるため、本実施例に
示したように乾電池を用いることにより、／ＪＸ型で携
帯可能な光ポインタとして使用できる。さらに発光ダイ
オードを用いているため、目にも安全である。発光ダイ
オードは可視領域の様々な波長のものが得られるので、
赤色のみならず、橙色、黄色、緑色、青色等、様々な色
の光ポインタを実現できる。例えばＧａＡｓに格子整合
するＩｎＧａ１Ｐを発光部に用いた発光ダイオードでは
、赤色から緑色までの発光が可能である。

第２図は本発明の第２の実施例を示したもので、発光波
長の異なる３種類の発光ダイオード２０〜２２を一つの
投光装置の中に納めている。３種類の発光ダイオードに
対応させて、３個のスイッチ２３〜２５を設けており、
それぞれを独立に点灯させることが可能である。これに
より例えば赤色、緑色。

青色の光ビームを投光することができ、目的に応じて投
光色を使い分けることもできる。

第３図は本発明の第３の実施例を示したもので、発光波
長の異なる３種類の発光ダイオードが一つの樹脂モール
ド３０にパッケージングされたものを用いている。それ
ぞれの発光ダイオードに対応した３個のスイッチに関し
ては第２の実施例と同様である。

第４図は本発明の第５項の実施例に係わる投光装置の概
略構造を示す図である。図中、４０は半導体レーザ、４
１は光学系、４２はホログラム素子、４３は半導体レー
ザを駆動するための電子回路、４４は半導体レーザを点
灯させるためのスイッチ、４５は乾電池、４６は投光装
置筐体である６本実施例の特徴は半導体レーザからの出
射光をホログラム素子４２を介して外部に投光している
点にある。従来の投光装置は円形パターンのビームのみ
であったのに対して、ホログラム素子を用いると様々な
パターンを生成することが可能となる。第５図は第４図
の実施例の斜視図を示したものである。この図に示した
ようにホログラム素子４２には回転機構が設けられてお
り、複数個のパターンを切り替えることができるように
なっている。ホログラムを用いると任意のパターンを生
成できるので、例えば第６図に示したような複数個のパ
ターンに対応するホログラムを別々の位置に記録してお
き、第５図に示した回転機構によりこれらのパターンを
切り替えることが可能となる。これらのホログラムは第
６図に示したようなパターンを平行光として生成するよ
うなものであってもよいし、あるいは有限の焦点位置に
結像する機能のものでもよい。

後者の場合には第１図〜第３図に示したレンズのスライ
ド機構を設けて、スクリーン位置に応じて焦点位置を変
えられるようにすればよい。

第７図は本発明の第５項に係わる第２の実施例を示した
ものである。この実施例ではホログラム素子５２がコリ
メートレンズの機能も兼ね備えている。投光されるパタ
ーンに関しては例えば第６図に示したものと同様である
。

第４図〜第７図ではホログラム素子を用いた例を示した
が、円形平行ビーム以外のパターンは他の光学素子によ
っても生成できる。第８図はその光学系の部分のみに関
する一例を示したもので。

円錐プリズムから成るアキシコンレンズ６２を用いた例
を示している。これにより第８図（ｂ）に示したような
円環状パターンを生成することが可能である。

以下、第２の発明の実施例を図面を参照して説明する。

第９図は本発明の一実施例に係わる光走査装置の概略構
造を示す図である。図中、１１０゜１１１．１１２はそ
れぞれ発光波長の異なる発光ダイオード、１１３〜１１
５は発光ダイオードからの出射光を外部に投光するため
のレンズ、１１６は発光ダイオードからの８射光の光路
部分のみ穴を開けた反射鏡、１１７は発光ダイオードか
らの出射光を走査するためのポリゴンミラー、１１８は
対象物、１１９はこの対象物からの反射光を検出するた
めの光検出器、１２０は発光ダイオードの点灯制御およ
び反射光の信号処理を行う制御処理部である。この光走
査装置の特徴は１発光波長の異なる複数の発光ダイオー
ドを用いている点にある。発光ダイオードはコヒーレン
トな光源ではないため、対象物の細かい形状等に関する
分解能は得られないが、可視域で発光波長の異なるもの
が得られるため、簡単な装置で対象物の色情報を得るこ
とが可能となる。例えば発光ダイオードとして赤、黄、
緑、青等の発光波長のものを用いて、それぞれの色に対
する反射光強度を検出することにより、対象物の色が識
別できる。ＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａ１Ｐを発光
部に用いた発光ダイオードでは、赤色から緑色までの発
光が可能である。したがって、この材料系による発光ダ
イオードを用いただけでも、赤色から緑色までの色が判
別できる。例えば果物の選別ではこの範囲の色情報で十
分であるので、赤、黄、緑の発光波長のＩｎＧａＡｌＰ
発光ダイオードで光走査装置を構成することができる。

それぞれの色に対する反射光強度の検出には、例えば第
１０図に示したようなタイミングで発光ダイオードをパ
ルス駆動し、それぞれの発光ダイオードが点灯している
時の光検出器出力をサンプリングして信号処理を施せば
よい。

発光ダイオードは数Ｖの電源で駆動できるため、ｔＪｓ
型、低消費電力の装置が実現でき、また、例えばレーザ
を用いる場合に比べて目に安全である。

第１１図は本発明の第２の実施例を示したもので、発光
波長の異なる３種類の発光ダイオードが一つの樹脂モー
ルド２１にパッケージングされたものを用いている。３
個の発光ダイオードは近接しているので、光学系は一種
類でよい。発光ダイオードの駆動方法や信号処理方法に
関しては、第９図。

第１０図の例と同様である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、第１の発明によれば、赤色以外の
光を投光することが可能となり、またスポット以外のパ
ターンを生じさせることを可能とする投光装置が実現で
きる。

また第２の発明によれば、対象物の色情報を得ることか
可能な光走査装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例に係わる投光装置の概略
構造を示す図、第２図乃至第８図は第１の発明の他の実
施例を示す図、第９図は第２の発明の一実施例に係わる
光走査装置の概略構造を示す図、第１０図は発光ダイオ
ードの駆動方法の例を示す図、第１１図は第２の発明の
他の実施例を示す図である。 １０．２０．２１．３０・・・発光ダイオード１１．４
１・・・光学系 １２・・・スライド機構 １３．４３・・・駆動回路 １４．２３．２４．２５．４４・・・スイッチ１５．４
５・・・乾電池 １６．４６・・・投光装置筐体 １１０．１１１．１１２．１２１・・・発光ダイオード
１１３．１１４．１１５．１２３・・・レンズ１１６．
１２６・・・反射鏡 １１７．１２７・・・ポリゴンミラー １１８． １２８・・・対象物 １１９． １２９・・・光検出器 １２０． １３０・・・制御処理部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と該光源からの出射光を外部に投光するため
   の光学系とを備えた投光装置において、前記光源が可視
   領域に発光波長を持つ発光ダイオードであることを特徴
   とする投光装置。
2. （２）前記光学系の焦点位置を変えられる機構が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の投光装置。
3. （３）前記光源が異なる発光波長を持つ複数の発光ダイ
   オードから成ることを特徴とする請求項１記載の投光装
   置。
4. （４）前記発光ダイオードの発光部がＩｎＧａＡｌＰ層
   から成ることを特徴とする請求項１記載の投光装置。
5. （５）光源と該光源からの出射光を外部に投光するため
   の光学系とを備えた投光装置において、前記光学系が円
   形平行ビームと異なるビームパターンを生じさせる機能
   を備えていることを特徴とする投光装置。
6. （６）光源と、該光源からの光射光を対象物に投光し、
   かつ対象物上を走査するための光学系と、該対象物から
   の反射光を検出するための光検出器とを備えた光走査装
   置において、前記光源が発光波長の異なる複数の発光ダ
   イオードから成ることを特徴とする光走査装置。
7. （７）前記光源の発光波長が可視領域であることを特徴
   とする請求項６記載の光走査装置。
8. （８）前記発光ダイオードの発光部がＩｎＧａＡｌＰ層
   から成ることを特徴とする請求項７記載の光走査装置。