光学元件、激光光源和二维图像形成装置制造方法及图纸

提供一种光学元件、激光光源和二维图像形成装置。该光学元件（１０）具有：多个波导管（１１）～（１３）、和为使该多个波导管以串联方式进行光学耦合而使相邻的波导管耦合的多个光路耦合部（２１）、（２２），在上述多个波导管内传输的激光的路径在上述光路耦合部中是弯曲的。由此，可以使将入射光变换为具有均匀的断面光强度分布的出射光的光学元件更紧凑，且可以使使用该光学元件的激光光源或使用该激光光源的二维图像形成装置更紧凑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学元件、激光光源和二维图像形成装置，特别涉及将入射光变换为具有均匀的出射光强度分布的出射光的光学元件、使用该光学元件的激光光源、和使用了该激光光源的二维图像形成装置。
技术介绍
迄今为止，激光光源的用途的主流是计测、光通信、光盘等利用激光的聚光特性和高相干性的用途。然而，激光光源的研究和开发异常显著，以半导体激光器为代表的小型高输出激光器也正在进入实用化，虽然输出波长受到限制，但在半导体激光器中，例如，在多模式半导体激光器中也有达到数W级的输出的。随着这样的激光光源的小型化和高输出化，使用小型且高输出的激光光源的应用的开拓和装置的开发正在日益活跃。高输出光源，被期待应用于图像显示装置、照明装置、半导体曝光装置等广泛的用途，特别是高输出激光光源，正在摸索有效利用其单色性，例如，实现利用RGB三原色的高输出激光的激光显示器的高色纯度鲜明图像。另外，也期待将小型且高输出的激光光源应用于低功耗长寿命的照明光源中。而且，上述高输出激光光源也应用于激光加工，利用该高输出的激光器的微细形状加工正在实用化。使用了这样的高输出激光光源的应用，除了利用激光的单色特性和高输出特性，对均匀的断面强度分布的要求很高，过去就存在满足此要求的方法。例如，在专利文献1和专利文献2中，公开了使用称为均化器的光量均匀化器件和光学系统，使来自具有高斯光强度分布的激光光源的输出光成形为其光强度分布均匀的方法。另外，在专利文献3和专利文献4中，公开了使用称为光学积分器的光学器件与上述同样地使来自激光光源的输出光成形的方法。专利文献1日本专利申请特开平07-306304号公报专利文献2日本专利第3410813号公报专利文献3日本专利申请特开2002-40327号公报专利文献4日本专利申请特开2003-57514号公报
技术实现思路
然而，在现有的专利文献1～3所示的方法中，由于必须在来自激光光源的输出光入射到光学器件和光学系统之前将其断面积适当扩大，存在使包含激光光源的光学系统复杂化，装置面积规模大的问题。此外，在将激光光源发出的输出光的断面积扩大之后入射到光学器件的场合，由于切掉该输出光的光束的外周部，存在产生光量损失的问题。此外，在专利文献4所示的方法中，不需要扩大上述输出光的断面积，但为了使来自该激光光源的输出光的光强度均匀化后输出，必须使杆状光学积分器的光传输方向的长度加长，在使用这样的在光的传输方向上长的杆状光学积分器时，存在装置面积大的问题。另外，在使用干涉性高的激光光源作为光源的场合，从上述那样的使光量均匀化的光学器件出射的光，会产生称为斑纹噪声(specklenoise)的激光特有的微细的干涉图样引起的微细的斑状的噪声。作为消除此斑纹噪声的方法，迄今为止采用使屏幕振动的方法和透过扩散板对激光在时间空间上赋予随机相位的方法。然而，在使屏幕振动的方法中存在屏幕不能固定的问题，而在使用扩散板等的方法中存在在图像投影中使用的光量降低的同时，装置面积变大的问题。本专利技术正是为解决上述问题而完成的，其目的在于得到将入射光变换为具有均匀的出射光强度分布的出射光的紧凑的光学元件、使用该光学元件的激光光源、和使用该激光光源的二维图像形成装置。为解决上述问题，在本专利技术的方案1(对应于权利要求1，下同)中记述的光学元件具有传输光的多个波导管、和以使上述多个波导管串联地进行光学耦合的方式使相邻的波导管耦合的多个光路耦合部，在上述多个波导管内传输的光的路径在上述光路耦合部的至少一个之中是弯曲的。由此，利用非常紧凑的光学元件，可以将入射的激光变换为具有均匀的断面光强度分布的出射光。另外，在本专利技术的方案2中记述的光学元件是，在方案1中记述的光学元件中，使用奇数个波导管作为上述多个波导管，上述奇数个波导管相对于各波导管的光的传输方向平行重叠配置。由此，可以使进入光学元件的入射光行进方向和来自光学元件的出射光行进方向成为同一方向，可以使装载该光学元件的装置结构变得简单。另外，在本专利技术的方案3中记述的光学元件是，在方案1中记述的光学元件中，由上述波导管和光路耦合部构成的波导路的、光入射面和光出射面以外的外表面由反射传输的光的反射膜覆盖。由此，可以使入射到波导管内的光被高效率的反射而传输。另外，在本专利技术的方案4中记述的光学元件是，在方案1中记述的光学元件中，上述光路耦合部在上述相邻的波导管的一个或两个端面上与上述波导管一体形成相对于与光传输方向垂直的平面为倾斜的倾斜面的光学器件。由此，可以削减作为光路耦合部的部件。另外，在本专利技术的方案5中记述的光学元件是，在方案1中记述的光学元件中，上述波导管具有中空结构，在该波导管的中空部分中封入气体或液体中的某一种和布朗粒子的光学器件。由此，可以减小在干涉性高的激光光源中产生的斑纹噪声。另外，在本专利技术的方案6中记述的光学元件是，在方案5中记述的光学元件中，上述布朗粒子是胶体粒子的光学元件。由此，可以使入射到波导管的光的相位适当错乱。在本专利技术的方案7中记述的光学元件是，在方案1中记述的光学元件中，从上述波导管的光入射面到光出射面的、沿着光传输路径的距离L满足以下的关系式(1)。L≥W/tan(sin-1(sin(θ/2)/n)) ...(1)W上述波导管的宽度n上述波导管内部的折射率θ上述半导体激光器具有的最小光束展角。由此，将入射的激光变换为具有均匀断面光强度分布的出射光的光学元件，可以变成必要的最小限度的大小。另外，在本专利技术的方案8中记述的激光光源，具有半导体激光器、和传输从该半导体激光器出射的激光而出射的光学元件，上述光学元件具有传输光的多个波导管和以使上述多个波导管串联地进行光学耦合的方式使相邻的波导管耦合的多个光路耦合部，在上述多个波导管内传输的光的路径在上述光路耦合部中是弯曲的。由此，可以提供输出具有均匀的断面光强度分布的出射光的非常紧凑的激光光源。另外，在本专利技术的方案9中记述的激光光源是，在方案8中记述的激光光源中，具有配置在上述半导体激光器和上述光学元件之间的光路上的、使入射到上述光学元件的激光的展角小于从上述半导体激光器出射的激光的展角的凸透镜或平凸透镜。由此，可以实现使来自光学元件的出射光展角可以变换为任意角度的断面光强度均匀化光源。其结果，由于可以使来自光学元件的出射光展角变小，所以可以使自该激光光源出射的出射光容易处理。另外，在本专利技术的方案10中记述的激光光源是，在方案8中记述的激光光源中，在上述半导体激光器和上述光学元件之间的光路上配置柱面透镜。由此，可以使从半导体激光器出射的具有椭圆形状的光束变为圆形形状的光束而变形为容易处理的光束形状。另外，即使是例如在将各波导管的断面形状设计成为具有任意长宽比的矩形的场合，由于可以实现通过选择上述柱面透镜的曲率，可以高效率地以短光路长度使出射光断面强度分布均匀化的具有任意的出射光长宽比的激光光源，也具有使上述光学元件的形状设计变得自由的效果。另外，在本专利技术的方案11中记述的激光光源是，在方案10中记述的激光光源中，上述柱面透镜是平凹透镜。由此，可以扩大入射到光学元件中的入射光的只在一个轴方向的展角，其结果可以使出射光断面强度分布均匀化所必需的光学元件的整个光路长度缩短。另外，在本专利技术的方案12中记述的激光光源是，在方案8中记述的激光光源中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，其特征在于具有：传输光的多个波导管，和以使上述多个波导管串联地进行光学耦合的方式使相邻的波导管耦合的多个光路耦合部；在上述多个波导管内传输的光的路径在上述光路耦合部的至少一个之中是弯曲的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉田知也，水内公典，笠澄研一，森川显洋，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]