JPH0659163A

JPH0659163A - 光学装置

Info

Publication number: JPH0659163A
Application number: JP4257794A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawai; 英雄川合; Yoshinori Takeuchi; 喜則武内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-03-04
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JP2796224B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光コンピューティング、光画像処理に利用さ
れる光供給光学装置で、レンズを用いない、機械的に安
定した小型一体型の光学装置を供給することを目的とす
る。【構成】少なくとも光が開口角より大きい角度で光が
入射する入射部を持ち、入射した光を内部で均一に拡散
および全反射させるファイバプレート２と、ファイバプ
レート２に入射した光をファイバプレート外に出射させ
る出射機構部３と、ファイバプレート２から出射した光
を変調する空間光変調器４からなる構成により、機械的
に安定した小型一体型の光学装置が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光コンピューティング、
光画像処理等に利用される光学装置、特に光供給光学装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光供給光学装置は空間光変調器、特に光
書き込み型空間光変調器を用いた光コンピューティン
グ、光画像処理に必要なものであり、機械的に安定した
小型かつ軽量なものが求められている。

【０００３】空間光変調器は、変調器に供給する光が透
過あるいは反射する際に、供給光の振幅、偏光、位相ま
たは波長等を、所定の信号により変調をおこなうもので
ある。これには、液晶、またはポッケルス効果を持つ光
学結晶等が知られている。

【０００４】以下、従来の空間光変調器への光供給系と
空間光変調器とを含む光供給光学装置について説明す
る。

【０００５】図７は従来の光供給光学装置を示すもので
ある。図７において、符号７１は第１レンズ、符号７２
は偏光ビームスプッリタ、符号７３は第２レンズ、符号
４は空間光変調器である。

【０００６】以上のように構成された光供給光学装置に
ついて、以下その動作について詳細に説明する。

【０００７】まず、不図示の光源から射出された光は、
第１レンズ６１を通り、偏光ビームスプリッタ６２に入
射する。偏光ビームスプリッタ６２に入射した光の例え
ばＳ偏光波は偏光ビームスプリッタで選択的に反射さ
れ、第２レンズ６３を通って、空間光変調器４に入射す
る。

【０００８】このとき、第１および第２レンズ６１、６
３は、入射光を空間光変調器上で結像させる。

【０００９】次に、空間光変調器に達した光は所定の変
調を受けた後、再び第２レンズ６３を通過し、偏光ビー
ムスプリッタ６２に入射する。偏光ビームスプリッタ６
２に再入射した光の、例えばＰ偏光波は、偏光ビームス
プリッタを透過し、次の所定の処理部へと出力される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、光供給系としてレンズ系を用いるため
に、機械的安定性に欠け、また、レンズの焦点距離を一
定値以上確保する必要があるため、小型一体型光学装置
を形成することが困難である。

【００１１】しかも、広範囲の２次元面で光を変調しよ
うとした場合には、レンズに入射する光線の線径を拡大
する必要があり、光源自体の射出面積を大きくするか、
あるいは、光源からの光の線径を拡大する機構を、さら
に追加して設ける必要があり、小型一体化された構成へ
の障害になる。

【００１２】そして、レンズの焦点距離を短く設定し、
光線径に応じてレンズ径を大きくとろうとすれば、収差
等による像の歪が発生し、光強度分布が不均一となる等
弊害が生じる。

【００１３】従って、以上の課題から、機械的に安定
し、小型一体化した構成で光学装置としてまとめた例
は、従来、実質的には見られなかった。

【００１４】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、光供給系からレンズを排することとし、機械的
に安定した小型一体型の光学装置を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、少なくとも光が開口角より大きい角度で光
が入射する入射部を持ち、入射した光を内部で全反射お
よび拡散させるファイバプレートと、前記ファイバプレ
ートに入射した光をファイバプレート外に出射させる出
射機構部を備えた光学装置からなる構成を、主として有
する。

【００１６】また、前記の構成に加え、前記ファイバプ
レートから出射する光を変調する空間光変調器等を有す
る構成である。

【００１７】

【作用】本発明は上記構成によって、光が開口角より大
きい角度でファイバプレートに入射させ、従来利用され
ていなかったファイバプレート内の均一な拡散作用と全
反射とによりファイバプレートの内部に均一拡散させた
光を閉じこめ、閉じこめた光の一部を出射機構部が全反
射条件を満たさないようにし、ファイバプレートの外部
へ光を出射する。

【００１８】そして、外部に出射された光は、空間光変
調器で変調され開口角より小さい角度で前記ファイバプ
レートに入射し、他面へ伝搬する。

【００１９】ここで、ファイバプレートの拡散作用は、
ファイバプレートの開口角より大きい角度で光を入射さ
せることにより、ファイバプレートを構成するファイバ
のコアとクラッドの境界面で、屈折率の違いから起こる
反射を繰り返すことより生じる。

【００２０】また、全反射は、ファイバプレート内部の
屈折率が外部の屈折率より大きいために生じ、ある臨界
角より大きい角度でファイバプレート面に入射した光を
全反射する。全反射された光はファイバプレートの外部
に出ることができないのでファイバプレート内部に閉じ
込められる。

【００２１】さらに、光をファイバプレート内部でファ
イバ面に対し４５度となるようにすると、光がファイバ
プレートを構成する全ての面に対し４５度の角度を保っ
たまま全反射を繰り返すので、高効率で光が閉じこめら
れる。

【００２２】しかし、ファイバプレートの側面より入射
させ、光がファイバプレート内部でファイバプレート面
に対し４５度とすることは、ファイバプレートの屈折率
が大きくファイバプレート内部の屈折光の屈折角が入射
角より著しく小さくなるため不可能である。

【００２３】そこで、ファイバプレートの入射部面をフ
ァイバプレート面に対し４５度の角度に加工し、光を屈
折させずにファイバプレートに入射する。

【００２４】この場合、光の入射方向と入射部面が垂直
になるため、入射部面での反射を最小に抑えることがで
き、効率よく光を入射できる。

【００２５】また、ファイバプレートの側面に反射膜を
施すと、側面に入射するファイバプレート内部の光を側
面に対する入射角に関係なく反射させるので、ファイバ
プレート面で全反射条件を満たす光すべてを高効率で閉
じこめることができる。

【００２６】また、光を機械的に安定してファイバプレ
ートに入射するために、光ファイバを用い、ファイバプ
レート入射部に固定する。これによると、光源を任意の
場所に設置することができるので小型一体型の光学装置
の形成が容易になる。

【００２７】また、光をファイバプレートのファイバ軸
に対称な４つの入射部より入射し、ファイバプレート内
部の閉じ込め光の入射位置による片寄りを相殺して光強
度分布を一定にし、さらに入射部における熱を分散し温
度上昇による装置の機械的歪を軽減する。

【００２８】出射機構部は、微細構造、透過膜、あるい
は反射膜を用いて構成され、出射機構部部分の面の角
度、または屈折率を変化させ、光を全反射条件から外れ
させ射出する。

【００２９】微細構造では、ファイバプレート面に溝を
形成し、ファイバプレートの面を微小に変化させ、溝の
部分での光の入射角が全反射を起こす臨界角より小さく
するか、あるいは溝で反射した光が、出射機構部と対向
した面で臨界角より小さくなるようにする。

【００３０】また、この微細構造は、機械的な溝でなく
ても、屈折率の異なるもので微細構造を形成し上記の動
作をさせることができる。

【００３１】透過膜は、ファイバプレートの内部と外部
の屈折率の差を小さくし、全反射の臨界角を大きくし、
光の入射角が臨界角より小さくなるようにする。

【００３２】反射膜は、光の反射角を屈折率の空間変化
により変え、出射機構部と対向した面で光の入射角が臨
界角より小さくなるようにし、全反射の条件をはずされ
た光は、ファイバプレートの外部へ出射される。

【００３３】ファイバプレートの外部へ出射した光は、
空間光変調器で振幅、偏光あるいは波長変調をおこな
い、変調した光を変調器から取り出す。

【００３４】変調器からの光は開口角より小さい角度で
ファイバプレートに入射し、ファイバプレートを構成す
る光ファイバの伝搬特性により、ファイバプレート内部
で広がることなく他面へ伝搬する。

【００３５】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら詳細に説明する。

【００３６】図１は本発明の第１実施例における光学装
置の断面図である。図１において、符号１はＨｅ−Ｎｅ
レーザから成る光源、符号２は光源１より入射した光
を、内部で拡散しかつ内部に閉じこめ、さらに空間光変
調器４で変調した光を、一方の端面から他の端面に伝搬
するファイバプレートである。

【００３７】また、符号３は、ファイバプレート２の内
部に閉じこめた光を外部に出射する出射機構部である。
またその他の符号を付した部材は、基本的に従来例と同
様である。

【００３８】ここで、ファイバプレート２は、複数の光
ファイバーが、図１における上下方向に互いに並列に配
列された板状の部材である。

【００３９】また、ファイバプレート２のコア、クラッ
ドの屈折率は、それぞれ１．６０、１．５７である。ま
たファイバープレート２を構成する各光ファイバーの開
口角は、各々３３度であり、図１のファイバープレート
２の上端面および下端面については、全反射の臨界角は
４０度である。

【００４０】また、出射機構部３は、ファイバプレート
２の内部に閉じこめられた光を外部に出射するためのも
のであり、この出射機構部として厚さ２００μｍの平面
ガラスに溝を幅１−５μｍ、間隔１０−１００μｍで形
成した微細構造物をファイバプレート２に、適当な接着
剤を用いて接着している。

【００４１】また、空間光変調器４は、ファイバプレー
ト２の外部へと出射した光を振幅変調等するものであ
り、この変調器としては液晶型の光書き込み型空間変調
器を用いている。

【００４２】以上のように構成された光学装置につい
て、図１に基づき、その動作を詳細に説明する。

【００４３】まず、光源１より射出された光は、光ビー
ムとして光ファイバーの開口角３３度よりも大きい角度
で、ファイバプレート２に入射される。

【００４４】ファイバプレート２に入射された光は、フ
ァイバプレート２の有する拡散作用と少なくとも上下面
における全反射により、ファイバプレート２の内部に拡
散されつつかつ閉じ込められる。

【００４５】このように拡散され閉じ込められた光の一
部は、出射機構部３の部分で全反射条件から外れて、空
間光変調器４側に向けて偏向され、ファイバープレート
２の出射機構部３側の面より、ファイバプレート２の外
部へと導かれ射出される。

【００４６】このように出射された光は、空間光変調器
４により振幅変調される。そして、このように変調され
た光は、開口角よりも小さい角度でファイバプレート２
に、再び入射されるため、ファイバプレート２の他面へ
と伝搬され、出力光となる。

【００４７】本実施例では、ファイバプレート２内部に
おいて、光の拡散と全反射を生じさせることにより、光
を拡散し閉じ込めることができ、例えば、ビーム径１０
０μｍ−２ｍｍの光を、ファイバプレート２に入射した
場合においては、空間光変調器４において大きさ１０×
１０ｍｍ以上の像を、ファイバプレート２の他面から得
ることができる。

【００４８】ここで特に、ファイバプレート２内部で、
光が、ファイバープレート２の上下端面であるファイバ
プレート面に対し、４５度となるよう入射すると、光が
ファイバプレートを構成する全ての端面に対し、４５度
の角度を保ったまま全反射を繰り返すため、ファイバー
プレート２内に高効率で光が閉じこめられ、強度の大き
い出射光を得ることができる。

【００４９】しかし単に、ファイバプレート２の側面よ
り光を所定角度で入射させた場合には、ファイバプレー
ト２の屈折率が相対的に大きく、ファイバプレート内部
の屈折光の屈折角が入射角より著しく小さくなるため、
光がファイバプレート内部でファイバプレート面に対し
４５度の入射角度を有するようにすることは、不可能で
ある。

【００５０】そこで、ファイバプレート２における光の
入射部面を、ファイバプレート面に対し４５度の角度を
有する面として加工し、この面に対して垂直に、光を屈
折させることなくファイバプレート２中に入射する。

【００５１】さらに、光の入射方向と入射部面とが垂直
になるため、入射部面での反射を最小に抑えることがで
き、効率よく光を入射できる。

【００５２】また、ファイバプレート２と空間光変調器
４を固定したことにより、機械的安定性を確保しながら
小型一体化した構成を実現している。

【００５３】この場合、ファイバープレート２内部の伝
播条件等に対応して、入射部面がファイバプレート面に
対して４５度以外の角度を有するように形成することも
でき、少なくとも、ファイバープレート面との角度が９
０度でない範囲内で適宜設定をすることができる。

【００５４】なお、上記実施例においては、出射機構と
して微細構造を施した素子をファイバプレートに接着し
たが、ファイバプレート２自体に微細構造を施してもよ
く、また、屈折率を変化させるように施した透過膜素子
をファイバプレートに接着するか、あるいはファイバプ
レート自体に施すこともできる。

【００５５】また、微細構造に透過膜を施してもよい。（実施例２）以下、本発明の第２の実施例について図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００５６】図２は本発明の第２の実施例における光学
装置の断面図である。この実施例２は、基本的に実施例
１と同様であるが、実施例１と異なる点は、まず、光源
（不図示）からの光を、空間を介してファイバプレート
２に入射するのではなく、光ファイバ２１を用いて不図
示の光源からの光を伝送し、伝送した光をファイバプレ
ート２に入射する点である。

【００５７】本実施例では、光ファイバ２１にはコア径
１−１００μｍのものを用いている。

【００５８】さらに、実施例２においては、実施例１で
ファイバープレート２に入射した光を出射機構部３が出
射機構部側の面より出射するのに対し、出射機構部３に
よりファイバープレート２内で出射機構部３と対向する
面側に偏向し、光ファイバープレート２内を伝播させ、
出射機構部３と対向する面から光を出射するものであ
る。

【００５９】したがって、空間光変調器４は出射機構部
の対面に配置される。また、出射機構部３は、実施例１
と同様の微細構造を施したものである。

【００６０】実施例２の動作を以下に詳細に説明する。
不図示の光源からの光を、光ファイバ２１により伝送
し、伝送した光を、入射部面からファイバプレート２に
入射する。

【００６１】ファイバプレート２の内部において、入射
光を拡散させつつ閉じ込める段階は、実施例１と同様で
ある。

【００６２】ここで、出射機構部３においては、拡散し
つつ閉じ込められてファイバープレート２中を伝播する
光は反射角が小さくなるように反射され、射出機構部３
と反対側に向かって偏向され、その後出射機構部３との
対面に達するすると、全反射条件が満たされないため
に、この対面よりファイバプレート２の外部へと射出さ
れる。

【００６３】次に、このように射出された光は、空間光
変調器４に入射し、この空間光変調器４で所定の変調を
受け、光ファイバーの開口角より小さな角度でファイバ
ープレート２に入射するように反射され、光ファイバー
中を伝播して、空間光変調器４とは反対側に面より、フ
ァイバープレート２から射出される。

【００６４】本実施例においても、実施例１と同様に、
ファイバプレート２内部において光の拡散と全反射を生
じさせることにより、光を有効に拡散し閉じ込めること
ができ、例えば、コア径１−１００μｍの光ファイバか
ら光をファイバプレート２に入射した場合には、変調器
４において大きさ１０×１０ｍｍ以上の像をファイバプ
レート２から得ることができる。

【００６５】特に、本実施例では光ファイバを用いて光
をファイバプレート２に入射しているので、光ファイバ
２１とファイバプレート２を固定することにより入射部
の機械的安定性が得られており、装置全体の機械的安定
性がさらに向上する。

【００６６】なお、上記実施例においては、微細構造を
施した素子をファイバプレート２に接着して出射機構部
３を形成したが、ファイバプレート自体に微細構造を施
してもよく、また反射角を変化させるように施した反射
膜素子をファイバプレートに接着するか、あるいはファ
イバプレート自体に直接施してもよい。また、微細構造
に反射膜または透過膜を施したものでもよい。

【００６７】一方で、出射機構部３と空間光変調器４と
の関係はこのままに、光源からファイバープレート２ま
での光ファイバー２１を排し、実施例１と同様に、光
を、単に空間中で伝播させてもよい。

【００６８】また、もちろん、光源とファイバープレー
ト２間は光ファイバー２１で結合したままで、出射機構
部３と空間光変調器４を、実施例１と同様に、ファイバ
ープレート２に対して同一の側に配することも可能であ
る。

【００６９】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
の光学装置について詳細に説明する。

【００７０】図３は、光源として半導体レーザ３１を用
いた断面図を示す。半導体レーザ３１からの光を、直
接、ファイバプレート２に入射すること以外は、実施例
２と同じ構成である。

【００７１】すなわち、一旦、ファイバープレート２中
に入射された光は、実施例２と同様に、拡散されながら
閉じこめられ、出射機構部３において、ファイバープレ
ート２中を伝播する光の反射角が小さくなるように反射
され、射出機構部３と反対側に向かって偏向され、ファ
イバプレート２のコア中を伝播、その後出射機構部３と
の対面に達するすると、全反射条件が満たされないため
に、この対面よりファイバプレート２の外部へと射出さ
れる。

【００７２】そして、このように射出された光は、空間
光変調器４に入射し、この空間光変調器４で所定の変調
を受け、光ファイバーの開口角より小さな角度でファイ
バープレート２に入射するように反射され、光ファイバ
ー中を伝播して、空間光変調器４とは反対側の面より、
ファイバープレート２から射出される。

【００７３】本実施例においても、半導体レーザ３１が
ファイバプレート２に直接固定されているために、光学
装置の機械的安定性の向上と小型一体化を実現してい
る。

【００７４】また、実施例１と同様に、ファイバプレー
ト２内部において光の拡散と全反射を生じさせることに
より、光を有効に拡散し閉じ込めることができ、例え
ば、半導体レーザ３１の発光径が１００μｍ−２ｍｍで
ある場合には、変調器４において大きさ１０×１０ｍｍ
以上の像をファイバプレート２から得ることができる。

【００７５】なお、本実施例において、光源である半導
体レーザ３１をファイバープレート２に直接結合したま
まで、出射機構部３と空間光変調器４を、実施例１と同
様に、ファイバープレート２に対して同一の側に配する
ことも可能である。（実施例４）次に、本発明の第４の実施例の光学装置に
ついて詳細に説明する。

【００７６】図４は、本発明の第４の実施例における光
学装置の模式図である。本実施例は、不図示の光源から
の光を、４本の光ファイバ４１を用いてファイバプレー
ト２の側面におけるファイバプレート２のファイバ軸
（図４における上下方向のファイバプレート２の中心軸
に相当する）に対称な４つの入射部から入射すること、
およびファイバプレート２においてファイバプレートの
側面に側面反射膜４２を施し、出射機構部３と結合して
いる部分および空間光変調素子４と結合している部分を
除くファイバプレート面にファイバプレート面反射膜４
３を施していること以外は、実施例２と同じ構成であ
る。

【００７７】実施例４の動作を以下に詳細に説明する。
まず、不図示の光源から、４本の光ファイバ４１中をを
伝送され、ファイバープレート２中に４つの入射部から
入射された光は、ファイバプレート２中に拡散されなが
ら閉じ込められる。

【００７８】この光の閉じ込めは、側面反射膜４２また
はファイバプレート面反射膜４３を施したファイバプレ
ート２の部分では反射膜での反射により、また反射膜を
施していない部分では、実施例２と同様に全反射により
行う。

【００７９】次に、出射機構部３において、ファイバー
プレート２中を伝播する光の反射角が小さくなるように
反射され、出射機構部３と反対側に向かって偏向され、
ファイバプレート２のコア中を伝播、その後出射機構部
３との対面に達すると、全反射条件が満たされないため
に、この対面よりファイバプレート２の外部へと射出さ
れる。

【００８０】そして、この射出された光は、空間光変調
器４に入射し、この空間光変調器４で所定の変調を受
け、光ファイバーの開口角より小さな角度でファイバー
プレート２に入射するように反射され、光ファイバー中
を伝播して、空間光変調器４とは反対側の面より、ファ
イバープレート２から射出される。

【００８１】本実施例でも、ファイバプレート２内部に
おいて光の拡散と、全反射または反射膜で反射を生じさ
せることにより、光を有効に拡散し閉じ込めることがで
きる。

【００８２】特に光源からの光を光ファイバ４１を用い
てファイバプレート２の４つの入射部から入射している
ので、均一に光を閉じ込め、一様な出射光を得ることが
できる。

【００８３】また、同じ出射光強度を得るのに、各入射
部に入射させる光の強度は入射部が１箇所の場合の１／
４となり入射光による熱が分散されるので、温度上昇に
よる光学装置の機械的歪を小さくする。

【００８４】さらに、側面に入射するすべての内部光は
側面反射膜４２により反射されるので、入射部面がファ
イバプレート面に対し４５度の角度でなくとも効率よく
光を閉じ込めることができ、また出射機構部３および空
間光変調素子４と結合している部分を除くファイバプレ
ート面に施したファイバプレート面反射膜４３により、
ファイバプレート内部で生じた不規則な散乱光のファイ
バプレート面からの出射を極力抑えることができる。

【００８５】本実施例では、例えば光ファイバのコア径
が１−１００μｍである場合には、変調器４において大
きさ１０×１０ｍｍ以上の像をファイバプレート２から
得ることができた。

【００８６】像の一様性は入射部が１箇所の装置に比べ
２倍に向上し、各入射部における温度上昇は１／４であ
った。

【００８７】また、ファイバプレート２に側面反射膜４
２およびファイバプレート面４３を施すことにより、フ
ァイバプレート入射光に対する出射光の変換効率は３０
％向上した。

【００８８】なお、本実施例において、光ファイバ４１
をファイバープレート２の４つの側面に各々１本結合し
たが、１つの側面に２本以上の光ファイバを用いること
も可能であり、あるいはアレイ状に束ねた光ファイバを
各側面に結合してもよい。

【００８９】また、出射機構部３と空間光変調器４との
関係はこのままに、光源からファイバープレート２まで
の光ファイバー４１を排し、単に空間中で光を伝播させ
て、ファイバプレート２の２つ以上の点から入射しても
かまわない。

【００９０】また、半導体レーザなどの２つ以上の発光
素子をファイバプレート２に直接結合してもかまわな
い。

【００９１】さらにまた、出射機構部３と空間光変調器
４を、実施例１と同様に、ファイバープレート２に対し
て同一の側に配することも可能である。

【００９２】（実施例５）次に、本発明の第５の実施例
の光学装置について説明する。

【００９３】図５は、本発明の第５の実施例における光
学装置の概略図である。また図６は図５における出射機
構部３の正面図である。図６において、符号６１は出射
機構部３に施した微細構造の溝である。

【００９４】不図示の光源からの光を、４本の光ファイ
バ４１を用いてファイバプレート２の頂角に施した４つ
の入射部から入射すること、および出射機構部３の微細
構造を部分的に変えることにより光の出射効率に分布を
持たせることを除き、実施例２と同じ構成である。

【００９５】すなわち、実施例２と同様に、ファイバー
プレート２中に４つの入射部から入射された光は拡散さ
れながら閉じこめられ、出射機構部３において、ファイ
バープレート２中を伝播する光の反射角が小さくなるよ
うに反射され、出射機構部３と反対側に向かって偏向さ
れ、ファイバプレート２中のコアを伝播その後出射機構
部３との対面に達すると、全反射条件が満たされないた
めに、この対面よりファイバプレート２の外部へと射出
される。

【００９６】そして、このように射出された光は、空間
光変調器４に入射し、この空間光変調器４で所定の変調
を受け、光ファイバーの開口角より小さな角度でファイ
バープレート２に入射するように反射され、光ファイバ
ー中を伝播して、空間光変調器４とは反対側の面より、
ファイバープレート２から射出される。

【００９７】本実施例でも実施例２と同様に、ファイバ
プレート２内部において光の拡散と全反射を生じさせる
ことにより、光を有効に拡散し閉じ込めることができ
る。

【００９８】特に、加工の容易なファイバプレートの頂
角に入射部を形成するので、入射角精度が高く、ばらつ
きのない入射部を得ることができ、均一性の高い光をフ
ァイバプレート内部に閉じ込めることができる。

【００９９】一方、より厳密に議論すると、ファイバプ
レート２に入射した光は入射部から出射機構部までの距
離が長くなるに従い減衰するので、出射機構部の周辺部
に到達する光強度は、中央部に到達する光強度よりも大
きい。出射光の強度は、出射機構部に到達した光強度と
出射機構部の出射効率の積に比例するため、出射機構部
の出射効率が一様であれば、射出光の強度は一様でない
ことが考えられる。

【０１００】そこで、本実施例においては、出射機構部
３の微細構造である溝６１の分布密度を、ファイバプレ
ート２の光入射部に近い出射機構部３の周辺部では低
く、また出射機構部の中央部では高くすることにより、
周辺部の出射効率を中央部より低く設定する。

【０１０１】このような射出機構部３の構成にすると、
出射効率の分布とファイバプレート内部に閉じこめた光
の出射機構部における強度分布とを相殺することがで
き、一様な出射光を得ることができる。

【０１０２】また、本実施例では、光ファイバのコア径
が１−１００μｍである場合に、変調器４において大き
さ１０×１０ｍｍ以上の像をファイバプレート２から
得ることができた。

【０１０３】像の一様性については、実施例２の装置の
像に比べ４倍向上した。なお、本実施例では光ファイバ
４１を用いてファイバプレート２の頂角に形成した入射
部から光を入射したが、出射機構部３と空間光変調器４
との関係はこのままに、光源からファイバープレート２
までの光ファイバー４１を排し、単に空間中で光を伝播
させて、ファイバプレート２の入射部から入射してもか
まわない。

【０１０４】また、半導体レーザなどの発光素子を、フ
ァイバプレート２の入射部に直接結合してもかまわな
い。

【０１０５】さらにまた、実施例１と同様、出射機構部
３と空間光変調器４をファイバープレート２と同一の側
に配することも可能である。

【０１０６】そして、出射機構部３の出射効率に分布を
持たせるのに、微細構造の溝の傾斜を部分的に変化させ
てもよく、また透過膜あるいは反射膜を施した出射機構
部では、膜厚または透過率あるいは反射率の異なる材料
を部分的に施し、出射効率に分布を持たせることが可能
である。

【０１０７】最後に、以上の実施例においては、空間光
変調器に液晶型の光書き込み型空間光変調器を使用した
が、光学結晶等を用いた空間光変調器を用いてもよく、
振幅変調以外の偏光変調、位相変調、波長変調等により
光を変調してかまわない。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように本発明は、開口角より大き
い角度で光をファイバプレートに入射し、従来利用され
ていなかったファイバプレートの拡散作用と全反射を活
用することにより、機械的に安定し小型一体化された優
れた光学装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光学装置の断面
図

【図２】本発明の第２の実施例における光学装置の断面
図

【図３】本発明の第３の実施例における光学装置の断面
図

【図４】本発明の第４の実施例における光学装置の模式
図

【図５】本発明の第５の実施例における光学装置の模式
図

【図６】本発明の第５の実施例における出射機構部の正
面図

【図７】従来の光学装置の模式図

【符号の説明】

１光源２ファイバプレート３出射機構部４空間光変調器２１光ファイバ３１半導体レーザ４１光ファイバ４２側面反射膜４３ファイバプレート面反射膜６１溝７１第１レンズ７２偏光ビームスプリッタ７３第２レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光が開口角より大きい角度で
入射するファイバプレートと、前記ファイバプレートに
入射した光をファイバプレート外に出射させる出射機構
部を備えた光学装置。
【請求項２】少なくとも光が開口角より大きい角度で
入射するファイバプレートと、前記ファイバプレートに
入射した光をファイバプレート外に出射させる出射機構
部と、前記ファイバプレートを出射した光を変調する空
間光変調器を備えた光学装置。
【請求項３】入射した光がファイバプレートの内部で
全反射する請求項１または２記載の光学装置。
【請求項４】入射した光がファイバプレート内部で、
ファイバプレート面に対し４５度の角度となる請求項１
から３記載の光学装置。
【請求項５】光がファイバプレートへの入射する入射
部面が、ファイバプレート面に対して９０度でないよう
に前記ファイバプレートの形状を加工した請求項１から
３記載の光学装置。
【請求項６】光が光ファイバを用いてファイバプレー
トに供給される請求項１から５記載の光学装置。
【請求項７】光が半導体発光素子を用いてファイバプ
レートに供給される請求項１から５記載の光学装置。
【請求項８】出射機構部として微細構造をファイバプ
レートに施すか、または微細構造を施した素子を前記フ
ァイバプレートに接着して形成する請求項１から６記載
の光学装置。
【請求項９】出射機構部として透過膜をファイバプレ
ートに施すか、または透過膜を施した素子を前記ファイ
バプレートに接着して形成する請求項１から６記載の光
学装置。
【請求項１０】出射機構部として反射膜をファイバプ
レートに施すか、または反射膜を施した素子を前記ファ
イバプレートに接着して形成する請求項１から６記載の
光学装置。
【請求項１１】光が少なくともファイバプレートの２
箇所に供給される請求項１から１０記載の光学装置。
【請求項１２】ファイバプレートの側面に反射膜を施
した請求項１から１１記載の光学装置。
【請求項１３】光がファイバプレートへの入射する入
射部を、ファイバプレートの頂角部に形成した請求項１
から１２記載の光学装置。
【請求項１４】出射機構部の出射効率に分布を持たせ
た請求項１から１３記載の光学装置。
【請求項１５】ファイバプレートのファイバプレート
面の一部分に反射膜を施した請求項１から１４記載の光
学装置。