JPH0436730A - レーザ偏向器 - 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］ この発明は、レーザ偏向器に関し、特に、光学機器など
において半導体レーザの光を偏向走査するレーザ偏向器
に関する。

［従来の技術］ 従来、レーザビームプリンタ、ｐｏｓ用バーコードスキ
ャナ、デイスプレィ（アート）などに用いられるもので
、レーザ光などの光を走査するための光偏向器が知られ
ている。従来、この光を走査する光偏向器として種々の
装置が開発されている。第６Ａ図は従来のガルバノメー
タを用いた光偏向器の原理を説明するための概略図であ
り、第６Ｂ図は第６Ａ図に示したガルバノメータを用い
たＸ、　Ｙ軸方向に偏向可能な光偏向器を示した斜視図
である。まず、第６Ａ図を参照し、ガルバノメータを用
いた光偏向器の原理を説明する。ガルバノメータとは、
電流を流すと１回転以内で回転する可動コイルを意味し
、この可動コイルであるガルバノメータにミラーをつけ
てレーザ光１００を走査させるのである。具体的な動作
としては、マグネティックドライバー１２に駆動電流を
流すと、ミラー１１が１回転以内で回転し、ミラー１１
に入射したレーザ光１００が走査される。ミラ−１１の
回転角度は位置センサー１３により検出されて、その検
出結果に基づいてマグネティックドライバー１２に流れ
る駆動電流が制御される。

このようなガルバノメータを用いた光偏向器は、具体的
には第６Ｂ図に示すような要素で構成される。すなわち
、レーザ光１００が入射されるネガティブレンズ１４と
、ネガティブレンズ１４を通過した光が入射されるポジ
ティブレンズ１５と、ポジティブレンズ１５を通過した
レーザ光のＸ軸方向の走査を制御するためのＸ軸ミラー
１１ａと、レーザ光１００のＹ軸方向の走査を制御する
ためのＹ軸ミラー１１ｂとから構成される。動作として
は、ネガティブレンズ１４およびポジティブレンズ１５
を通過したレーザ光１００は、Ｘ軸ミラー１１ａおよび
Ｙ軸ミラー１１ｂを通過して被走査物１６に走査される
。ここで、Ｘ軸ミラー１１ａおよびＹ軸ミラー１１ｂは
第６Ａ図に示したガルバノメータの原理により駆動電流
に基づいて回転するように構成されており、その回転に
より被走査物１６上にレーザ光１００がＸ、　Ｙ軸方向
に走査されるのである。

第７図は従来のポリゴンミラーを用いた光偏向器を示し
た斜視図である。第７図を参照して、光偏向器は、レー
ザ光１００を発生させるための半導体レーザ２１と、レ
ーザ光１００を集光させるための結合レンズ２７と、結
合レンズ２７により集光されたレーザ光１００を回転し
ながら反射することによってレーザ光１００を走査させ
るためのポリゴンミラー２８と、ポリゴンミラー２８を
回転させるためのモータ２３と、ポリゴンミラー２８に
より反射されたレーザ光１００による走査線の上下のふ
らつきを補正するための補正レンズ２９とから構成され
ている。動作としては、半導体レーザ２１から発射され
たレーザ光１００は、結合レンズ２７によって集光され
、その集光されたレーザ光１００は、モータ２３によっ
て回転されたポリゴンミラー２８により反射される。こ
こで、ポリゴンミラー２８が回転している状態でレーザ
光１００が入射されると、その反射光は水平方向に走査
されることとなる。ポリゴンミラー２８により走査され
たレーザ光はその上下のふらつきを補正レンズ２９によ
って補正されたのち、走査される。

第８図は従来の音響光学素子を用いた光偏向器を示した
概略図である。第８図を参照して、この音響光学素子を
用いた光偏向器は、吸音材３１と、ＴｅＯ２音響光学媒
体３２と、トランスジューサ３３と、高周波発振器３４
とから構成されている。

動作としては、高周波発振器３４から発振された高周波
をトランスジューサ３３によって超音波進行波４０に変
換する。このトランスジューサ３３に与える高周波の周
波数を高周波発振器３４によって変化させると、ＴｅＯ
２音響光学媒体３２に入射されて超音波進行波４０を通
過するレーザ光１００は、０次回折光および高周波発振
器３４によって与えられた高周波ｆ、、ｆ２に対応した
回折光となる。すなわち、高周波発振器３４の周波数を
制御することにより、超音波進行波４０を通過するレー
ザ光１００の回折光を走査することができるのである。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のように、従来、レーザ光などを走査する光偏光器
として、ｍ６Ａ図および第６Ｂ図に示したガルバノメー
タを用いたもの、第７図に示したポリゴンミラーを用い
たもの、第８図に示した音響光学素子を用いたものなど
が知られている。

しかしながら、ｍ６Ａ図および第６Ｂ図に示したガルバ
ノメータを用いた光偏向器および第７図に示したポリゴ
ンミラーを用いた光偏向器では、装置が大型化し高価に
なるという問題点があった。

また、第８図に示した音響光学素子を用いた光偏向器で
は、高周波発振器３４により可変周波の高周波を印加す
る必要があり、そのために必要となる駆動回路が大型で
あるとともに高価になるという問題点があった。

つまり、従来の光偏向器では、装置が大型で高価である
ため、市場の要望である装置の小型化および低価格化を
図ることが困難であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、装置の小型化および低価格化を図ることが可
能な光偏向器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１請求項における発明は、レーザ光を出射するための
半導体レーザと、半導体レーザを変調するための変調回
路と、半導体レーザから出射されたレーザ光を回折する
ための回折格子とを含む。

第２請求項における発明は、回折格子は、半導体レーザ
の出射窓に設けられていることを特徴とする。

第３請求項における発明は、回折格子は、その配列方向
を制御することにより光の偏波面を制御するようにした
ことを特徴とする。

［作用コ この発明に係るレーザ偏向器では、レーザ光が半導体レ
ーザにより出射され、半導体レーザが変調回路により変
調され、半導体レーザから出射されたレーザ光が回折格
子により回折されるので、装置の構造を複雑化すること
なく、レーザ光の走査が行なわれる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例による光偏向器の構成を示
した概略図である。第１図を参照して、光偏向器は、レ
ーザ光１００を発射するためのレーザダイオード１と、
レーザダイオード１から出射されたレーザ光１００を回
折するための回折格子２と、回折格子２を通過するレー
ザ光１００のうち直進する０次光１０１を遮光するため
の遮光板３と、レーザダイオード１に加える電流を制御
することによりレーザダイオード１の発振波長を変化さ
せるための変調回路４とを含む。変調回路４は可変抵抗
４ａおよび電源４ｂとから構成されている。

動作としては、レーザダイオード１から発射されるレー
ザ光１００の発振波長を変調回路４により変化させるこ
とにより、回折格子２によりに回折された１次光１０２
がΔθだけ走査されることとなる。

第２図は第１図に示した回折格子２の偏向原理を説明す
るための概略図である。第２図を参照して、平行なレー
ザ光１００をその間隔がｄであるような回折格子２に垂
直に入射させると、その透過光は、真直ぐに進む０次光
１０１と、ｓｉｎθ−λ／８の関係を満足するθの方向
に進む１次光１０２とに分かれる。従って、ｄまたはλ
を変化させることによりレーザ光１００の曲がる角度θ
を変化させることができる。第３図は第１図に示したレ
ーザダイオードの波長と発振強度の関係を説明するため
のグラフである。第３図を参照して、レーザ光１００の
発振スペクトル（波長）は所定の幅を有していることが
わかる。したがって、レーザダイオード１に加える電流
を制御することによりその発振波長を変化させることが
できるのである。すなわち、第２図で説明したλの値を
変化することにより、回折格子２を通過したレーザ光１
００のうちの１次光１０２を偏向（走査）できるのであ
る。具体的な偏向方法としては、回折格子２を通過した
１次光１０２は、ｓｉｎθ−λ／８の角度で透過する。

ここで、変調回路４によりレーザダイオード１に与える
電流を変化させると、１次光１０２の回折角度ｓｉｎθ
−λ／ｄの角度はｓｉｎΔθ−Δλ／ｄだけ偏向される
。なお、ｄを波長オーダ（１ミクロン）程度に形成して
おけば、Δλを１０ｎｍ程度変調することにより、θ：
ｓｉｎθ−１０／１０００−１０−２　（ｒａｄ）程度
の偏向が可能となる。

第４図は本発明の第２の実施例による光偏向器のレーザ
ダイオードを示した斜視図である。第４図を参照して、
この実施例では、レーザダイオード１の保護用ガラス１
ａに、回折格子２ａを形成している。このように構成す
ることによって、さらに装置の小型化を図ることができ
る。なお、本実施例では、レーザダイオード１の保護用
ガラスｌａ自体に回折格子２ａを形成する構成としたが
、本発明はこれに限らず、保護用ガラス１ａに回折格子
を接着して一体化する構成としてもよい。

第５図は、本発明の第３の実施例による光偏向器のレー
ザダイオードを示した斜視図である。第５図を参照して
、この第３の実施例では、レーザダイオード１の保護用
ガラス１ａに形成された回折格子２ｂは、レーザ光１０
０の偏波面を制御できるように構成されている。すなわ
ち、保護用ガラス１ａに回折格子２ｂを形成する際に、
回折格子２ｂの配列方向を制御することにより、レーザ
光１００の偏波面を制御することが可能となる。

上記のように、本発明の実施例によれば、装置の構造が
コンパクトとなり従来問題であった装置の大型化および
高価格化を解消することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、半導体レーザにより
レーザ光を出射し、半導体レーザを変調回路により変調
し、半導体レーザから出射されたレーザ光を回折格子に
より回折することにより、装置の構造を複雑化すること
なくレーザ光の走査が行なわれるので、装置の小型化お
よび低価格化を図ることが可能な光偏向器を提供し得る
に至った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光偏向器の構成を示し
た概略図、第２図は第１図に示した回折格子の偏向原理
を説明するための概略図、第３図は第１図に示したレー
ザダイオードの波長と発振強度の関係を説明するための
グラフ、第４図は本発明の第２の実施例による光偏向器
のレーザダイオードを示した斜視図、第５図は本発明の
第３の実施例による光偏向器のレーザダイオードを示し
た斜視図、第６Ａ図は従来のガルバノメータを用いた光
偏向器の原理を説明するだめの概略図、第６Ｂ図は第６
Ａ図に示したガルバノメータを用いたＸ−Ｙ軸方向に偏
向可能な光偏向器を示した斜視図、第７図は従来のポリ
ゴンミラーを用いた光偏向器を示した斜視図、第８図は
従来の音響光学素子を用いた光偏向器を示した概略図で
ある。 図において、１はレーザダイオード、１ａは保護用ガラ
ス、２．２ａ、２ｂは回折格子、３は遮光板、４は変調
回路、４ａは可変抵抗、４ｂは電源、１００はレーザ光
、１０１は０次光、１０２は１次光である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示す
。 窮徹スヤクにしに皮長） 第４ 図 第仏図 第田図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を出射するための半導体レーザと、 前記半導体レーザを変調するための変調回路と、前記半
   導体レーザから出射されたレーザ光を回折するための回
   折格子とを含む、レーザ偏向器。
2. （２）前記回折格子は、前記半導体レーザの出射窓に設
   けられていることを特徴とする、請求項第１に記載のレ
   ーザ偏向器。
3. （３）前記回折格子は、その配列方向を制御することに
   より光の偏波面を制御するようにしたことを特徴とする
   、請求項第２に記載のレーザ偏向器。