JPS6015621A - 照明光学系 - Google Patents

照明光学系

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JPS6015621A
JPS6015621A JP58122343A JP12234383A JPS6015621A JP S6015621 A JPS6015621 A JP S6015621A JP 58122343 A JP58122343 A JP 58122343A JP 12234383 A JP12234383 A JP 12234383A JP S6015621 A JPS6015621 A JP S6015621A
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JP
Japan
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light
beams
reflected
optical system
emitted
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Pending
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JP58122343A
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English (en)
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Masayuki Usui
臼井 正幸
Kazuo Minoura
一雄 箕浦
Takeshi Baba
健 馬場
Kazuhiko Matsuoka
和彦 松岡
Atsushi Someya
染谷 厚
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • GPHYSICS
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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】 不均一な光源を用いて均一な分布の照明を得る照明光学
系に関するものである。
気体レーザ、半導体レーザ等の光源から射出する光束は
一般に不均一な強度分布を有する。特に通常使用される
基本モードにおいてはガウス型の光強度分布を示すこと
は周知である。このような光源を使って均一な照明を得
るには、光束径拡大光学系を使って拡大した光束のうち
ほぼ均一と見看せる部分だけを取出して使用するか、特
殊なプリズム等の光学素子を使用して光束の強度分布を
変換するかが従来の方式であった。しかし、これら従来
方式のうち前者はエネルギーの利用効率が極めて悪く、
まだ後者は光学素子の製造が難しく、構成が複雑になる
等の欠点を有していた。
本発明の目的は上記従来例の問題点を角イ決する新規な
照明光学系を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第1図は、本発明に係る照明光学系の一実施例の基本的
な構成を示す構成図である。/はレーザー光源で、この
共振器の両端から光束a及びa′が互いに逆向きに射出
する。特に光源/が半導体レーザーの場合には光束a 
、!: a’の強度はほぼ等しい。
!,2′は夫々光束a及びa′を重ね合わせる方向に向
かわせる光束重ね合わせ手段としての全反射ミラーで、
レーザー光源/に対し対称的に配置されている。3は必
要に応じて用いられるλ/,!等の波長板である。qは
紙面と垂直方向にパワーをもつシリンドリカルレンズで
後述の実施例の如く受光媒体汐が線状物体である場合に
特に有用なもので、一般の照明の場合には必らずしも必
要でない。
レーザー光源/の共振器の両端から光束a及びa′が射
出する。この光束a及びa′はミラー2及び!′で全反
射されて夫々方向を変えられた後、一方の光束a′は偏
向方向を回転させる波長板3を透過し、両光束a 、 
a/共にシリンドリ力ルレンズグによって所定の受光媒
体S上に線像を形成して重ね合わされる。前記波長板は
1つの光束を重ね合わせたときに生じる干渉縞を除去す
る為のもので、該干渉縞が特に有害な影響をおよぼさな
い場合には必要ない。またシリンドリカルレンズグは上
記の如く必ずしも必要ではない。
受光媒体左上における光束の重ね合わされた領域Sにお
ける強度分布は第2図に実線で示す如く光束a、a’の
夫々の光の強度分布であるλつのガウス型の強度分布を
横ずらしして重ね合わせた強度分布になっており、ガウ
ス型の光強度分布に比べると均一と見看せる領域が広く
なっている。なおかつレーザー光源/の両端から出る光
束a、a’を使用しているので、いずれか一方の光束だ
けを使って照明する場合よりも光の強度の絶対値が高く
なるという利点も有する。
第3図は、第1図に示しだ照明光学系の変形例を示した
構成図である。第1図と同番号を附した構成要素は第1
図と同−機能及び同一11・Y成を有するので本実施例
では説明を簡単にするために省略する。乙、乙′はコリ
メータレンズでレーザー光源/から射出しだ両光束を夫
々乎行光にするだめのものである。本実施例の場合、波
長板3に入射する光束がコリメータレンズ乙′による平
行光束なので、レーザー光源/から全反射ミラー2..
2’の夫々にむかう光の直線偏光の方向が同方向の場合
、この波長板3を透過する光はその直線偏光と直交する
方向に偏光方向をそろえられる。勿論、重ね合せられた
光束の受光媒体汐」二の領域の光束は第2図に示す如く
、はぼ均一な光の強度分布を有する。
第q図は、光源として気体レーザーを用いた時の本発明
に係る照明光学系の他の一実施例の構成図である。/′
は気体レーザー光源で、互いに逆方向から平行光束す、
b’が射出される。、2.2’は光路変更用のミラーで
気体レーザー光源/′に対して対称的に配置されている
。7はビームエクスパンダで全反射ミラー2..2’と
で光束重ね合せ手段を構成している。5は受光媒体であ
りこの上に光束す、b’の拡大された光束同士が重ねあ
わせられる。
気体レーザー光源7′からの夫々の光束す、b’は夫々
全反射ミラー!、2′によって全反射されて、ビームエ
クスパンダ7に入射する。光束す、b’は夫々ビームエ
クスパンダ7で拡大されて少なくとも部分的に重ねあわ
されて受光媒体上に投影される。この場合も受光媒体S
上で重ねあわされた領域の光束の強度はほぼ均一となり
しかも他に比べ明るくなる。
第3図は光源として気体レーザを用いた場合の更に他の
実施例を示す図で、射出された一つの光束の強度に差が
ある場合に均一な強度を得るのに適した構成を示すもの
である。/′は気体レーザ光源、b、b’は該レーザか
ら互いに逆方向に射出される光束、2.2’は光路変更
用ミラー、7/・77′はビームエクスパンダ、30は
透過率と反射率が等しいハーフミラ−9,2/・2/′
は光路変更用ミラー、5は受光媒体であり、ビームエク
スパンダ7/・7/′とハーフミラ−30と光路変更用
ミラー2/・27′とで光束重ね合わせ手段を形成して
いる。
気体レーザの場合、レーザから射出される2つの光束の
強度に差があることが多いが、そのような場合に第7図
の実施例のような光学系によって光束を重ね合わせると
左右対称な強度分布が得られず分布の均一性も低下する
。そのような場合、第3図の如く異々る強度の光束す、
b’をいったん透過率と反射率の等しいノ・−フミラー
30によって光束すの透過光と光束b′の反射光の合成
光、および光束すの反射光と光束b′の透過光の合成光
に分けた後、光路変更ミラー、2/・、2/′で受光媒
体左上に重ね合わせるようにすれば、重ね合わされる1
つの光束の強度が等しくなるので、左右対称で均一性の
良い強度分布を得ることができる。
第3図は本発明に係る照明光学系を利用した光学装置に
用いる受光媒体としての光変調素子の一例の部分断面図
である。/グは透光性の絶縁性の基板、15a、 15
1)、 /3C,/&ti、 /3e−・−は列状に配
列されたインジウムティンオキサイド等の薄11分から
なる発熱抵抗体、/左はこれらからなるヒーターアレイ
、/9は透光性の絶縁層、/2はだが(14成されてい
る。捷だ、/乙a、/乙す、/乙C・・・・・・は電子
スイッチで、夫々発熱抵抗体15a、 #b。
/3c・・・・・・に接続されている。電子スイッチ/
乙a。
/乙す、/乙C・・・・・・が閉成されていない時は発
熱抵抗体15a、 15b、 /3c・・・・・・は通
電加熱されないので液層/−2の温度(屈折率)は一様
であシ、従って、ある角度で入射してきた光はそのま\
光変調素子/gを所定の角度で透過して射出する。
しかし、電子スイッチ/乙Cが閉成されて発熱抵抗体/
SCが通電加熱すると、この熱をうけだ液層7.2は局
部的に温度上昇し、この温度上昇に伴なって屈折率が他
の液層7.2の部分と異なったグレーデッドインデック
ス領域/7が生じる。従って、この領域/7に入射する
光は屈折等されてその光路を変更され図示の如く拡がり
のある拡散光となって光変調素子/ざから射出する。
今、ここでは、透過型の光変調素子として説明したがミ
ラー3を液層7.2と絶縁層/7の間に設けることによ
り反射型の光変調素子も可能である。
また、液層/2を局部的に加熱して沸騰させ、この中に
蒸気泡を形成し、この蒸気泡により光の屈折、散乱2回
折等を利用して光路を変化させることにより光変調して
もよい。丑だ、発熱抵抗体の代りに細長の赤外線吸収層
を用いて光変調された赤外線をあてることにより発熱さ
せてもよい。また、上記実施例では光路変化用の部材と
して液体を用いたが固体であってもよい。なお、これら
光変調素子の詳細な原理及び構成については特願昭3’
7−/’192A古及び特願昭左’7−/7g/左グ及
び特願昭、!;g−,33077等に記載されているの
でこれ以上詳述しない。
第7図は本発明に係る第1図に示した照明光学系と第6
図に示しだ受光媒体の一例としての光変調素子とを利用
した光学装置の一実施例の構成図である。第7図々示例
に於て、第1図及び第3図と同番号の構成要素は同−機
能及び同一構成を有する構成要素なので説明を省略する
。なお、第1図の受光媒体Sの位置と、第3図に示した
〜光変調素子/gが配置されており、この光変調素子/
gは簡略した形でヒーターアレイ15のみを示しである
。gはヒーターアレイ/りをスクリーン10に投影する
だめの投影レンズで、レーザー光d+ii iからのレ
ーザー光紗の射出口を縁状に結像している夫々の位置に
遮光部材9,9′が配置されている(第g図ではシリン
ドリカルレンズは紙面方向にパワーをもたないので図面
上では点状に結像されている。) レーザー光源/からの光束a、 a/は夫々全反射ミラ
ー2,2′と7リンドリカルレンズグを経て光変調素子
/どのヒーターアレイ/左上に線像として結(1する(
但し、光束a′は波長板3を通過する。)この時光束a
、a’は部分的に重ね合せられる。今、ヒータープレイ
/Sの発熱抵抗体のいずれもが通電加熱されていない時
には、第3図で述べた如くグレートインデックス領域も
しくは蒸気泡は液層に形成されていないのでこの線像を
形成した両A′、束はそのまま光変調素子/gを透過し
夫々投影レンズgによって遮光部材ワ、9′−ヒに結像
されて、’(js光される。
次に、ヒーターアレイ/左が走査されて発熱抵抗体15
cが通電加熱されると、第6図で述べた如く液層等にグ
レーデツトインデックス領域もしくは蒸気泡が形成され
る。この部分に入射した光束は破線で示したように拡散
光となり遮光部材9゜9′上に結像されることはなく投
影レンズKによってスクリーン10上の対応した位置に
点像として結像される。このようにヒーターアレイ/ 
、S−ヲ次々と走査してスクリーン101−に点像を形
成すれば一次元画像がスクリーン10上に形成される。
寸だこの走査に同期して投影レンズgとスクIJ−ン1
0の間に配置されたガルバノミラ−によってヒーターア
レイと直角な方向に走査させることにより!次元画像を
形成することができる。なお、光変調素子/gのヒータ
ーアレイ15は光束a。
a′が重ね合わせられた部分のみを使って照明されるの
でスクリーンには一様な光の点像が形成される。なおス
クリーン10の代りに他の受光媒体、たとえば回転する
感光ドラム等を配置してレーザープリンター用に用いて
もよいことは勿論である。
以、、l:説明したように本発明に係る照明光学系を用
いれば均一で効率の高い照明をうろことができるし、こ
の照明光学系をディスプレイや画像形成装置に応用すれ
ば解像度の良好でしかも濃度ムラのないディスプレイや
画像をうろことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る照明光学系の一実施例の構成図、
第1図は第1図に示した照明光学系による光束の強度分
布を説明するだめの説明図、第3゜q、3図は本発明に
係る照明光学系の夫々の他の実施例の構成図、第4図は
照明光学系の受光媒体の一例としての光変調素子の一実
施例の部分断面図、第7図は第1図に示した照明光学系
と第4図に示した受光媒体を利用した光学装置の一実施
例の構成図である。 /;レーザー光源、/′;気体レーザー光源。 2、.2’;全反射ミラー、3;波長板、q;シリンド
リカルレンズ、5;受光媒体、乙、A′:コリメータレ
ンズ、7;ビームエクス、パンダ。 g;投影レンズ+ 919’;遮光部材、10;スクリ
ーン、/、2;液層、 15a、 /3 b、 /3c
=−’−;発熱抵抗体、15;ヒーターアレイ、/7;
グレーデッドインデックス領域 特許出願人 キャノン株式会社 笛 1 図 竿2図 第 3 図 2′ 第 4 図 第 5 図 14 第 6WJ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザー共振器の両端より射出するλつの光束と、該光
    束を所定の受光媒体上に重ね合わせる光束重ね合わせ手
    段より成り、前記光束重ね合わせ手段により前記λつの
    光束を重ね合わせることにより前記受光媒体上における
    光束強度分布を変換することを特徴とする照明光学系。
JP58122343A 1983-07-07 1983-07-07 照明光学系 Pending JPS6015621A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58122343A JPS6015621A (ja) 1983-07-07 1983-07-07 照明光学系

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JP58122343A JPS6015621A (ja) 1983-07-07 1983-07-07 照明光学系

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JPS6015621A true JPS6015621A (ja) 1985-01-26

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ID=14833602

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58122343A Pending JPS6015621A (ja) 1983-07-07 1983-07-07 照明光学系

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JP (1) JPS6015621A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9244275B1 (en) * 2009-07-10 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Visual display system using multiple image sources and heads-up-display system using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9244275B1 (en) * 2009-07-10 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Visual display system using multiple image sources and heads-up-display system using the same

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