JPH06281880A

JPH06281880A - 光源装置

Info

Publication number: JPH06281880A
Application number: JP6803593A
Authority: JP
Inventors: Hayami Hosokawa; 速美細川; Kohei Tomita; 公平冨田; Hironobu Kiyomoto; 浩伸清本; Shigetome Yasuda; 成留安田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の波長を有する光を発生する光源装置
を得る。【構成】発光素子１ａから出力された光と発光素子
１Ｂから出力された光がダイクロイックミラー３ａによ
って合成され、その合成された光と発光素子１Ｃから出
力された光がダイクロイックミラー３ｂによって合成さ
れ、レンズ２ａでコリメートされ出力される。各発光素
子およびダイクロイックミラーは発散光路上に置かれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数種類の波長を有す
る光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば光ファイバケーブルで光信
号を多重伝送する場合、同一の光ファイバケーブルに波
長の異なる光信号を複数多重化することによって、多く
情報を伝送することが提案されている。

【０００３】図１３はそのように複数種類の波長を有す
る光信号を発生するため従来用いられる一例である。

【０００４】図において波長λ１を有する発光素子１
ａ、波長λ２を有する発光素子１ｂ、波長λ３を有する
発光素子１ｃがあり、それぞれの発光素子から出力され
た光はコリメートレンズ２ａ，２ｂ，２ｃによって平行
光として出力される。

【０００５】レンズ２ａおよびレンズ２ｂから出力され
た光の合成箇所に波長λ１の光は透過するが、波長λ２
の光は反射するダイクロイックミラー３ａが設けられて
いるので、発光素子１ａから出力された光は透過し、発
光素子１ｂから出力された光は反射する。この結果、双
方の光が合成され、ダイクロイックミラー３ａから図の
上方向に出力される。

【０００６】ダイクロイックミラー３から出力された光
とレンズ２ｃから出力された光の合成箇所に波長λ１、
λ２の光を透過するが、波長λ３の光は反射するダイク
ロイックミラー３ｂが設けられており、そのダイクロイ
ックミラー３ｂによって波長λ１から波長λ３までの光
が合成されて出力される。

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の装置において、ダイクロイックミラーは入射角
依存性が大きいため、コリメート光路中で使用する必要
があり、装置の大形化および部品点数の増大に伴う経済
性の劣化等の課題を有していた。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、装置を小形に構成でき、経済性も向上させるよ
うにするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明による光源装置は、波長の異なる少なく
とも２つ以上の発光素子と、発光素子のうち一方の発光
素子からの出射光を透過し、他方の発光素子からの出射
光を反射する特性を有する光学手段とを備えた光源装置
において、光学手段は非平行光路上に配置され、その光
学手段を通過した発光素子からの光はほぼ同一方向に出
射されることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の光源装置においては、発光素子からの
光が光学装置において合成されて出力される。このとき
反射率特性及び透過率特性の偏差が光の入射角範囲に依
存しない光学装置を用い、しかもそれを発散光路中に配
置していることから、光学装置の形状が小さくなり、発
光素子側のレンズも不要になる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
あり、従来例と同一部分は同記号を用いその説明を省略
している。発光素子１ａ，１ｂ，１ｃで発生した光は発
散しながら送出される。

【００１１】そして、波長λ１の光とλ２の光はダイク
ロイックミラー３ａで合成され、波長λ１乃至λ３の光
はダイクロイックミラー３ｂで合成され、コリメートレ
ンズ２ａで平行光に変換され、出力される。

【００１２】このように、発散光路中にダイクロイック
ミラーを配置することによって各発光素子毎にコリメー
ト用のレンズを用いることが不要になり、またダイクロ
イックミラー自体の形状も小さくすることができる。こ
のため、全体形状を小さくすることができ、部品点数も
少なくなることから経済性が良くなる。

【００１３】図２の第２の実施例を示すものは波長λ１
を有し一例としてＰ偏光の光を発生する光源１と、波長
λ２を有し、Ｓ偏光の光を発生する光源２からの光を偏
光ビームスプリッタ４によって合成する例である。

【００１４】偏光ビームスプリッタ４はＰ偏光の光を透
過し、Ｓ偏光の光を反射する機能を有しているので、図
２の構成であっても図１の例と同様に複数の波長の光を
合成できる。また、偏光ビームスプリッタを使用するこ
とによって図１で得られた効果の他に、波長の近い光も
損失少なく合成することができる。

【００１５】図３の第３の実施例を示すものは図２の構
成と同様であるが、例えば発光素子１ａの光の方が発光
素子１ｂで発生する光の強度より強い場合、発光素子１
ａから発生する波長λ１の透過率を低下させたダイクロ
イックミラー４を設けることによって異なる波長の光強
度をバランスさせた光を発生することができ、このよう
な構成にすることによって光源の選択範囲が広がる。

【００１６】図４の第４の実施例を示すものはダイクロ
イックミラー３または偏光ビームスプリッタ４の光合成
膜５を示すもので、それが誘電体の多層膜で構成されて
いるとき、その光合成膜５は水分を吸収すると屈折率が
変化し、膜特性が変化してしまう。

【００１７】その光合成膜５を保護するため基板６ａか
ら最も離れた層に金属膜７を積層させたものである。こ
のようにして構成した光合成膜５は接着８を介して他の
基板６ｂに接着されるが、金属膜７を介することによっ
て光合成膜５が接着剤８中の水分もしくは大気中の水蒸
気等に対して光学特性が不安定になることを防いでい
る。なお、この金属膜７は波長に比べて十分薄く光の透
過には支障ないように構成されている。

【００１８】図５は第５の実施例を示す図であり、偏光
膜９（ダイクロイックミラー及び偏光ビームスプリッタ
の光反射面に設けた膜は光合成膜と称し、そのうち偏光
ビームスプリッタに限り、偏光膜と称する）の設計、製
作例である。偏光膜９はＨｆＯ2 層９ａ、Ａｌ2Ｏ3層９
ｂ、ＴｉＯ2 層９ｃ、ＭｇＦ2 層９ｄの４種類の層で構
成されている。通常、紫外線領域以外の波長用としては
使用されないＨｆＯ2またはＨｆを使用しているが，Ｚ
ｒＯ2 またはＺｒを使用しても良い。

【００１９】多層膜の構成としてはＨｆＯ2 を基板から
最も離れた層に積層し、多層膜中には光学的膜厚（膜の
屈折率をｎ、膜中で光が進む距離をｄとしてｎｄで表せ
る）をλ／１０以下にした極めて薄い層９ｅを含んでい
る。更に基板６にはＰｂＯ、ＳｉＯ2 と基板中のＰｂが
混ざり合っている。

【００２０】図６は第６の実施例を示している。１３層
構成であり、それぞれの層のおおよそな幾何学的膜厚は
基板６ａ側から順に、１１０ｎｍ、１７０ｎｍ、８０ｎ
ｍ、８０ｎｍ、３００ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍ、１
８０ｎｍ、１３０ｎｍ、１９０ｎｍ、８０ｎｍ、１３０
ｎｍ、２０ｎｍ、９０ｎｍである。２つの基板６ａおよ
び６ｂを偏光膜９を介して接着する際、接着剤は１００
゜Ｃ以上の環境においても物理的および光学的特性の変
化を生じさせないものを使用することにより耐環境性に
優れたものが得られる。

【００２１】また、板状のダイクロイックミラーおよび
偏光ビームスプリッタにおいては基板６ｂ、接着剤８は
存在しない。

【００２２】図７は第７の実施例を示す図であって、波
長λ１の光を発生する発光素子１ａと、波長λ２の光を
発生する発光素子１ｂが偏光ビームスプリッタ４で合成
された後、レンズ３ａで集光され、光ファイバケーブル
１０に供給される状態を示している。

【００２３】このように構成すると複数の波長の光を光
ファイバケーブル１０で伝送できるようになる。この場
合、各波長の光を所望の情報で変調しておけば、情報の
多重化が容易に行える。

【００２４】図８は第８の実施例を示す図であり、色を
識別する色識別センサに応用した例である。この例では
発光素子１ａを赤色光源、発光素子１ｂを緑色光源、発
光素子１ｃを青色光源とし、発光素子１ａと発光素子１
ｂの出力光をダイクロイックミラー３ａで合成し、その
合成した光と発光素子１ｃから発生した光をダイクロイ
ックミラー３ｂで合成する。

【００２５】そしてレンズ２ａによってその合成した光
を集光して対象物体１１上に合焦させ、そこからの反射
光をレンズ２ｂを介して集光し、回折格子１２で回折さ
せ、受光素子アレー１３で検出する。

【００２６】このように構成すると反射光の波長間の強
度差から対象物体の色を識別することができる。回折格
子は波長により回折角が異なるので波長毎に光を分割し
て受光することができる。

【００２７】図９は第９の実施例を示す図であり、レー
ザディスプレイに応用した例を示している。赤、緑、青
の３本のレーザビームをそれぞれ図示しない光変調器に
よってカラーテレビジョンの３色の信号により強度変調
することで光源装置１を構成し、そこから送出された光
を反射鏡１５によって反射させ、ガルバノメータ１６に
導いている。なお、光の合成は図９に示すように例えば
ダイクロイックミラーを使用して行う。

【００２８】このようにして１本のビームになった光を
機械式偏向器によって２次走査しスクリーン１９に投影
すると、解像度と彩度の高いカラーテレビジョンのディ
スプレイとなる。ガルバノメータ１６は垂直方向の走査
を行い、回転多面鏡１８は水平方向の走査を行い、光偏
向器を小さくして周波数応答をよくするため２つのリレ
ーレンズ１７ａ，１７ｂを用い、それぞれの焦点に偏向
器が来るようにし、２つのレンズ間隔は両方の焦点距離
の和になるように配置してある。

【００２９】図１０は第１０の実施例を示す図であり、
カラーイメージスキャナに適用した例である。これは入
力走査部２０と出力走査部２１を同期調整部２３によっ
て同期させて回転させる。そして入力走査部２０に取り
付けられたカラー原稿２６を例えば図８に示す色識別セ
ンサ２３によって識別し、その情報をコンピュータ２４
に送る。

【００３０】コンピュータ２４では供給された識別結果
に基づいて光源２５を制御し、出力走査部２１の記録材
料２７にカラー画像を記録する。

【００３１】図１１は第１１の例を示す図であり、光電
センサに応用した例である。これは波長λ１の光を発生
する発光素子１ａと、波長λ２の光を発生する発光素子
１ｂからの光をダイクロイックミラー３ａによって合成
し、レンズ２ａで集光して送出する。

【００３２】この光は反射板２８で波長λ１の光のみ反
射し、反射項はレンズ２ｂで集光された後、ダイクロイ
ックミラー３ｂによって分離され、受光素子２９ａで波
長λ１の光のみ検出し、受光素子２９ｂによって波長λ
２の光のみ検出する。このように、２つの波長の光を検
出するようにしておけば、検出対象物体３０が光吸収体
であっても２種類の光の双方を吸収する確率は少ないの
で、検出物体３０が吸収体であっても、ミラー面を有し
ていても光路内を横切ることによってその存在を検知で
きる。

【００３３】図１２は第１２の実施例を示す図であっ
て、２波長光ヘッドに適用した例である。これは波長の
異なる光を発生する発光素子１ａ，１ｂからの出力光を
ダイクロイックミラー３ａによって合成し、偏光ビーム
スプリッタ４およびレンズ２ａを介して光ディスク３１
に照射し、ダイレクトオーバーライト、並列読取を行う
ものである。

【００３４】光源が１つの場合、光ディスク３０への書
き込みは１度ピットを消してからディスクが１回転する
のを待って書き込みを行う必要があるから処理が遅れる
が、この例では直接書換えを行うダイレクトオーバーラ
イトが行えるので、高速処理を行うことができるように
なる。

【００３５】また読み取りは２つのトラック溝の情報を
同時に読み取れるので高速読み取りが可能になる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光源装置は
複数の波長の光を入射角範囲により特性偏差の生じない
光合成手段によって合成して出力するようにし、しかも
その合成手段を発散光路内に設けたので、発光素子毎に
レンズを設ける必要がなくなりこれによって経済性が良
くなると共に、形状を小さくすることができるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。

【図５】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。

【図６】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。

【図７】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。

【図８】本発明の第８の実施例の構成を示す図である。

【図９】本発明の第９の実施例の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第１０の実施例の構成を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第１１の実施例の構成を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第１２の実施例の構成を示す図であ
る。

【図１３】従来装置の一例の構成を示す図である。

【符号の説明】１ａ，１ｂ，１ｃ発光素子２ａ，２ｂ，２ｃレンズ３ａ，３ｂダイクロイックミラー４偏光ビームスプリッタ５光合成膜６ａ，６ｂ基板７金属膜８接着剤９偏光膜１０光ファイバケーブル１１対象物体１２回折格子１３受光素子アレー１４光源装置１５ａ，１５ｂ反射鏡１６ガルバノメータ１７ａ，１７ｂリレーレンズ１８回転多面鏡１９スクリーン２０入力走査部２１出力走査部２２同期調整部２３色識別センサ２４コンピュータ２５光源２６カラー原稿２７記録材料２８反射板２９ａ，２９ｂ受光素子３０検出対象物体３１光ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田成留京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長の異なる少なくとも２つ以上の発光
素子と、前記一方の発光素子からの光を透過し、他方の発光素子
からの光を反射する光学手段とを備えた光源装置におい
て、前記光学手段は非平行光路上に配置され、その光学手段
から出力された前記各発光素子からの光は同一方向に送
出されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】順に波長が長くなる光を発生する第１乃
至第３の発光素子からの光のうち、第１および第２の発
光素子からの光を合成する第１の合成手段および第１の
合成手段で合成された光と第３の発光素子からの光を合
成する第２の合成手段を有する光源装置において、前記各合成手段は非平行光路上に配置されていることを
特徴とする光源装置。
【請求項３】波長の異なる少なくとも３つ以上の発光
素子は、前記発光素子のうち最も波長の短い光を出射す
る第１の発光素子と、前記発光素子のうち中間の光を出
射する第２の発光素子と、前記発光素子のうち最も波長
の長い光を出射する第３の発光素子とからなり、前記第１乃至第３の発光素子と、前記第２の発光素子か
ら出射される光と前記第３の発光素子から出射される光
とを反射もしくは透過させることにより合成する第２の
光学手段と、前記合成された光と前記第１の発光素子か
ら出射される光とを反射もしくは透過させることにより
合成する第３の光学手段とを備えてなる光源装置におい
て、前記第２および第３の光学手段は、非平行光路上に配置
されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３において、光学手
段はダイクロイックミラーであることを特徴とする光源
装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項３において、光学手
段のうち少なくとも１つは偏光ビームスプリッタである
ことを特徴とする光源装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５において、最終的
に合成された光をコリメートもしくは集光するレンズ手
段を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項５において、光学手
段はそこに入射する光の入射角の範囲において入射角の
違いによる反射率特性および透過率特性の偏差による影
響が実用上支障ない範囲であることを特徴とする光源装
置。
【請求項８】前記第１乃至第３の光学手段の反射率ま
たは透過率特性は、前記第１乃至第３の光学手段に入射
し、かつ前記レンズ手段に至る光の入射角の範囲におい
て、入射角の違いによる影響をほとんど受けないことを
特徴とする請求項６または請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項８において、光の入
射角の範囲は１５度以上であることを特徴とする光源装
置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９において、光学
手段の反射率もしくは透過率特性は発光素子間の出射光
量のばらつきを補正するように設定されていることを特
徴とする光源装置。
【請求項１１】請求項２乃至請求項１０において、そ
れぞれの発光素子から出射される光の波長は、それぞれ
青色、緑色、赤色に相当する波長であることを特徴とす
る光源装置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１１において、光
学手段は誘電体多層膜を備えたことを特徴とする光源装
置。
【請求項１３】請求項１乃至請求項１１において、光
学手段は金属膜を含む誘電体多層膜を備えたことを特徴
とする光源装置。
【請求項１４】請求項１乃至請求項１２において、光
学手段は光学的膜厚が波長の１／１０以下である層を少
なくとも１層以上含んだ多層膜を備えたことを特徴とす
る光源装置。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１４において、材
質の異なる４種類以上の膜を有する誘電体多層膜を備え
たことを特徴とする光源装置。
【請求項１６】請求項１２乃至請求項１５において、
少なくともＨｆもしくはＨｆの酸化物である誘電体多層
膜を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項１７】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とする波長多重光通
信システム。
【請求項１８】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とする色識別セン
サ。
【請求項１９】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２０】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とするカラーコピー
装置。
【請求項２１】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とするカラーファク
シミリ装置。
【請求項２２】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とする光電センサ。
【請求項２３】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光源装置を用いたことを特徴とする波長多重光ピ
ックアップ装置。
【請求項２４】請求項１乃至請求項１６のいずれかに
記載の光学手段と同等の特徴を有することを特徴とする
ダイクロイックミラー。