JPH0422912A - レーザ光走査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数のレーザ光を合成して走査するし−ザ光走
査装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体レーザの発生するレーザ光を走査して物体に照射
するレーザ光走査装置は、レーザビームプリンタや熱書
込み液晶投射型デイスプレィ等に応用されている。

半導体レーザは、他のレーザと比較して小型で扱い易く
長寿命であるが、発生するレーザパワーが低いという欠
点がある。このため、前記の従来装置においては、２本
のレーザ光を偏光プリズムを用いて合成し、２台１組の
光スキャナによって走査し、集光レンズによって集光ビ
ームとした後でビームスプリッタにより光学的に３分割
して３枚の液晶素子に分割したレーザ光を照射していた
。

物体に照射するレーザパワーは、走査速度等に大きく影
響しており、レーザパワーの増加には大きな要求がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術においては、レーザ光の直線偏光を応用し
て合成することから、合成するレーザ光の波長はほぼ等
しくなければならず、したがって合成し得るレーザ光は
２本のみであり、レーザ光のパワーの増加に限界があっ
た。さらに、集光レンズの後で合成レンズ光をビームス
プリッタを用いて偏光、波長に関係なく３分割し、物体
面である液晶素子に分割したレーザ光を照射しているこ
とから、３分割したレーザ光のレーザパワーが不均等に
なり易かった。

さらに、２個のレーザで３つ以上の物体面を走査するこ
とからレーザを直接制御することによる物体面に照射さ
れるレーザパワーの変調が不可能であった。本発明の目
的は３本以上のレーザ光を合成し２台１組の光スキャナ
で２次元走査することが可能なレーザ光走査装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は、３つ以上の物体面に均等なパワー
のレーザ光を照射することが可能なレーザ光走査装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、偏光プリズムとダイクロイ
ック・プリズムを用いて３本以上のレーザ光を合成し、
合成レーザ光を走査して物体面に照射するものである。

上記他の目的を達成するために、３本以上のレーザ光を
合成した合成レーザ光を光スキャナで走査した後、ダイ
クロイックプリズム及び偏光プリズムによって再分割し
、３つ以上の物体面にレーザ光を照射するものである。

〔作用〕

高信頼性のある半導体レーザには、その構造より発振す
る波長帯により分類されている。例えば、６５０ｎｍ帯
、７８０ｎｍ帯、８２０ｎｍ帯。

１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等が知られている。

これらの中で、比較的高出力のレーザパワーが得られる
のは、７８０ｎｍ帯、８２０ｎｍ帯の２つの波長帯の半
導体レーザである。７８０ｎｍの半導体レーザは一般に
７７０〜７９０ｎｍ、８２０ｎｍ帯の半導体レーザは同
様に８００〜８４０ｎｍの間にその発振波長が分布して
いる。この２つの波長帯のレーザ光は、合成２分割する
ためには充分に波長が離れており、また、同−設計の各
種光学的コーティング、レンズ等を用いることがほぼで
きるほど波長帯が近い。したがって、まず同一波長帯の
２本のレーザ光を偏光プリズムで合成し、さらに異なる
波長帯のレーザ光をダイクロイックミラーを用いてさら
に合成することによって、３本以上のレーザ光を合成し
、走査することができる。また、合成したレーザ光は、
ダイクロイック・ミラーにより波長帯毎に分割し、さら
に各波長帯毎に偏光プリズムを用いてさらに分割するこ
と↓こよって、３つ以上の物体面上に均等なレーザパワ
ーが照射することができる。

〔実施例〕

以上、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明による一実施例の構成図である。

第２図は、ダイクロイック・ミラーの分光特性を示す。

本実施例は、３本のレーザ光を合成して照射するレーザ
光走査装置であり、８２０ｎｍ帯の半導体レーザとコリ
メートレンズ及び必要な場合はプリズム等のビーム整形
部を組込んだ第１のし−ザ源１及び第２のレーザ源２．
７８０ｎｍ帯の半導体レーザとコリメートレンズ及び必
要な場合はプリズム等のビーム整形部を組込んだ第３の
レーザ源３と、偏光プリズム４．ダイクロイック・ミラ
ー５及び２台の光スキャナ６．７．集光レンズ８より構
成される。第１のレーザ源１が発生したレーザ光１０の
偏光面と、第２のレーザ源２が発生したレーザ光１１の
偏光面は直交している。

レーザ光１０の偏光面が偏光プリズム４のＰ偏光とし、
レーザ光１１の偏光面が偏光プリズム４のＳ偏光とする
ことにより、２本のレーザ光１０及び１１は偏光プリズ
ム４によって合成レーザ光１２になる。合成レーザ光１
２は、ダイクロイック・ミラー５に対して透過光側にあ
る。第３のレーザ源３より発生したレーザ光１３は、ダ
イクロイックミラー５の反射光側にある。ダイクロイッ
ク・ミラー５の分光特性を第２図に示す。第２図より、
合成レーザ光１２とレーザ光１３は、さらに合成された
合成レーザ光１４になる。合成レーザ光１４は２台の光
スキャナ６及び７に入射する。

２台の光スキャナ６及び７の回転振動の軸は直交してい
るから、合成レーザ光１４は２次元走査され、さらに集
光レンズ８により集光され、物体面９上に照射される。

本実施例において、偏光プリズムにおいて約９８％の効
率で２本のレーザ光が合成され、ダイクロイック・ミラ
ーにおいて、透過側は約９８％１反射側は約９２％の効
率で合成することができる。この結果、例えばレーザ源
１及び２によって発生したレーザ光１ｏ及び１１のレー
ザ・パワーが３２ｍＷ、レーザ源３によって発生したレ
ーザ光１３のレーザ・パワーが２４ｍＷの場合、合成レ
ーザ光１４のレーザ・パワーは約８３．５ｍＷが得られ
、照射レーザ・パワーの増加が達成される。物体面に照
射されるレーザ・パワーの増加は、例えばレーザビーム
プリンタや熱書込み液晶投射型デイスプレィ等では書込
み速度の高速化が実現する。

第一の実施例による光学系を基本にしたレーザ光合成・
分割走査光学系の実施例の構成を第３図に示す。第３図
において、光学系は、波長８３０ｎｍ帯の２つのレーザ
源１５及び１６と波長７８０ｎｍ帯のレーザ源１７と、
合成用の偏光プリズム１８と合成用のダイクロイック・
ミラー１９と、２台１組の光スキャナ２０及び２１と集
光レンズ２２と分割用のダイクロイック・ミラー２３と
分割用の偏光プリズム２４から構成される。各レーザ源
１５，１６．１７より発生した３本のレーザ光は偏光プ
リズム１８とダイクロイック・ミラー１９により１本の
合成レーザ光２８になる。合成レーザ光２８は光スキャ
ナ２０及び２１により２次元走査され、集光レンズ２２
により集光ビームとなる。集光ビームとなった合成レー
ザ光２８は、ダイクロイック・ミラー２３によって２つ
の波長帯のレーザ光に分割され、波長の７８０ｎｍ帯の
成分は反射されレーザ光３０になり、波長８２０ｎｍ帯
の成分は透過しレーザ光２９になる。分割された波長８
２０ｎｍ帯のレーザ光２９はさらに、偏光プリズム２４
によって２つの直光する直線偏光成分に分割される。偏
光プリズム２４のＳ偏光成分に相当するレーザ光は反射
されレーザ光３１となり、Ｐ偏光成分に相当するレーザ
光は透過されレーザ光３２となる。３本の分割されたレ
ーザ光３０，３１．３２はそれぞれ物体面２５，２６゜
２７に独立に照射される。本実施例によれば、レーザ光
を分割する光学系において、損失を最小限にすることが
可能である。また、レーザ光の波長及び偏光特性によっ
て分割する。さらに、本実施例によれば、各レーザ源に
対しそれぞれ対応する物体面があるために、各物体面に
照射されるレーザ・パワーの制御を各レーザ源内の半導
体レーザを直接変調することによって行なうことができ
、レーザ・パワーのバランス等の調整がやり易くなる。

第４図は、３本のレーザ光を合成・分割して走査するレ
ーザ光走査装置の別な実施例である。装置は波長７８０
ｎｍ帯の半導体レーザとコリメート・レンズ及び必要な
場合ビーム整形部を組込んだ第１のレーザ源３３及び第
２のレーザ源３４と、波長８３０ｎｍ帯の半導体レーザ
とコリメート・レンズ及び必要な場合ビーム整形部を組
込んだ第３レーザ＠３５と合成用の偏光プリズム３６と
合成用のダイクロイック・ミラー３７と２台１組の光ス
キャナ３８及び３９と集光レンズ４０と分割用のダイク
ロイック・ミラー４１と分割用の偏光プリズム４２から
なる。第１のレーザ源３３が発生したレーザ光４６と第
２のレーザ源３４が発生したレーザ光４７は偏光プリズ
ム３６により合成レーザ光４８になる。さらに第３のレ
ーザ源３５が発生したレーザ光４９と合成レーザ光４８
は、ダイクロインク・ミラー３７により合成され、合成
レーザ光５０になる。合成レーザ光５０は、光スキャナ
３８及び３９により２次元走査された後。

集光レンズ４０で集光ビームにする。集光ビーム化した
合成レーザ光５０は、分割用のダイクロイック・ミラー
４１により、波長７８０ｎｍ帯の成分は反射し、レーザ
光５１となり、波長８２０ｎｍ帯の成分はレーザ光５２
となる。分割された波長７８０ｎｍ帯のレーザ光５１は
さらに分割用偏光プリズム４２により、直交する２つの
直線偏光成分に分割され、レーザ光５３及び５４になる
。

３本に分割されたレーザ光５２，５３．５４はそれぞれ
物体面４３，４４．４５に照射される。

物体面に照射されるレーザパワーをさらに増加させるた
めに、４本のレーザ光を合成して走査するレーザ光走査
装置の実施例について第５図を用いて説明する。レーザ
光走査装置は、波長８２０ｎｍ帯の半導体レーザとコリ
メートレンズ及び必要な場合はプリズム等のビーム整形
部を組込んだ第１のレーザ源５５及び第２のレーザ源５
６と、波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザとコリメートレ
ンズ及び必要な場合はプリズム等のビーム整形部を組込
んだ第３のレーザ源５７及び第４のレーザ源５８と、波
長８２０ｎｍ帯の合成用偏光プリズム５９と波長７８０
ｎｍ帯の合成用偏光プリズム６０と、合成用ダイクロイ
ック・ミラー６１と、２台１組の光スキャナ６２及び６
３と、集光レンズ６４より構成される。第１のレーザ源
５５が発生したレーザ光６６と第２のレーザ源５６が発
生したレーザ光６７は、合成用の偏光プリズム５９によ
り合成レーザ光６８になる６第３のレーザ源５７が発生
したレーザ光６９と第４のレーザ源５８が発生したレー
ザ光７０は、合成用の偏光プリズム６０により合成され
て、合成レーザ光７１になる。２本の波長の異なる合成
レーザ光６８及び７１は、合成用ダイクロイック・ミラ
ー６１によりさらに合成され、合成レーザ光７２になる
。

４つのレーザ源が発生した４本のレーザ光を合成した合
成レーザ光７２は、光スキャナ６２及び６３により２次
元走査され、さらに集光レンズ６４により集光ビーム化
して、物体面６５に照射する。本実施例によれば、４本
のレーザ光を合成できることから、物体面に照射するレ
ーザパワーを増加させることができ、レーザビームプリ
ンタや熱書込み液晶投射型デイスプレィ等における走査
速度を高速化することができる。

４本のレーザ光を合成した走査後分割して物体面に照射
するレーザ光走査装置の実施例を第６図を用いて説明す
る。４つのレーザ源７３，７４゜７５及び７６が発生し
たレーザ光を合成する２個の偏光プリズム７７及び７８
とダイクロイック・ミラー７９と２台の光スキャナ８０
及び８１と集光レンズ８２と、分割用ダイクロイック・
ミラー８３と２個の分割用偏光プリズム８４及び８５よ
り構成される。４本のレーザ光を合成した合成レーザ光
９０は、２台の光スキャナ８０及び８１で２次元走査さ
れた後に集光レンズ８２によって集光ビームになる。集
光ビーム化した合成レーザ光９０は、分割用のダイクロ
イック・ミラー８３により、波長８２０ｎｍ帯のレーザ
光９１と波長７８０ｎｍ帯のレーザ光９２に分割される
。波長８２０ｎｍ帯のレーザ光９１は偏光プリズム８４
によりさらに、直交する２つの直線偏光成分に分割され
、レーザ光９３及び９４になる。波長７８０ｎｍ帯のレ
ーザ光９２は、偏光プリズム８５により直交する２つの
直線偏光成分に分割されレーザ光９５及び９６になる。

４本に分割されたレーザ光９３，９４，９５，９６はそ
れぞれ物体面８６゜８７．８８，８９に照射される。本
実施例によれば、４本のレーザ光を１組の走査系により
４つの物体面に照射することができ、さらに４つの物体
面に照射されるレーザパワーは独立に制御するとか可能
になる５ 実施例においては、ダイクロインク・ミラー用いている
が、ダイクロイック・プリズムを用でもよい。また、波
長７８０ｎｍ帯と波長８２ｎｍ帯の半導体レーザを用い
ているが他の波長の半導体レーザでもよく、また、直線
偏光してる他の方式のレーザ（例えば気体レーザ、固定
−ザ、液体レーザ）でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数のレーザ光を合成しＩＡの走査系
で走査するので、物体面に照射するレーザパワーを増加
させることができるので、各種ζレーザ光を用いた装置
の特性を向上することが１きる。

また１本発明によれば、複数のレーザ光を１烏の走査系
で走査し、さらに、分割して合成前の俵のレーザ光とし
て物体面を照射するので、レー±源の直接制御により、
各物体面に照射するレーザパワーを独立に制御すること
ができるので、レーザパワーの均一化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図、第Ｓ図、第６図は本発明の実
施例の構成図、第２図はダイクロインク・ミラーの特性
図である。 １・・・レーザ源、２・・・レーザ源、３・・・レーザ
源、４・・偏光プリズム、５・・ダイクロイックミラー
、６・・・光スキャナ、７・・・光スキャナ、８・・・
集光レンズ、９・・・物体面、１０・・・レーザ光５１
１・・・レーザ光。 １２・・・合成レーザ光、１３・・・レーザ光、１４・
・合第 図 第 図 及 長（ｎｍ少 第 図 第４図 第 図 ６」 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を走査するレーザ光走査装置において、少
   なくとも３つ以上のレーザ光発生手段と、前記レーザ光
   発生手段が発生した複数のレーザ光を合成する光学的合
   成手段と合成されたレーザ光を走査する走査手段と、集
   光手段よりなることを特徴とするレーザ光走査装置。 ２、レーザ光を走査するレーザ光走査装置において、少
   なくとも３つ以上のレーザ光発生手段と、前記レーザ光
   発生手段が発生した複数のレーザ光を合成する光学的合
   成手段と、前記合成されたレーザ光を走査する走査手段
   と、集光手段と、前記合成されたレーザ光を複数の独立
   したレーザ光に再分割する光学的分割手段よりなること
   を特徴とするレーザ光走査装置。 ３、請求項１記載の少なくとも３つ以上のレーザ光発生
   手段において、少なくとも２つ以上の異なる波長帯のレ
   ーザ光を発生するレーザ光発生手段よりなることを特徴
   とするレーザ光走査装置。 ４、請求項３記載の少なくとも２つ以上の異なる波長帯
   のレーザ光を発生するレーザ光発生手段が、波長７８０
   ｎｍ帯と波長８２０ｎｍ帯の２つの波長帯の半導体レー
   ザよりなることを特徴とするレーザ光走査装置。 ５、請求項２記載の光学的分割手段により分割された複
   数のレーザ光がそれぞれ独立の物体面を走査することを
   特徴とするレーザ光走査装置。 ６、請求項５記載の複数の分割されたレーザ光が走査す
   る物体面が、液晶素子であることを特徴とするレーザ光
   走査装置。 ７、請求項５記載の複数のレーザ光を合成、分割するレ
   ーザ光走査装置を用いることを特徴とする熱書込み液晶
   投射型ディスプレイ。