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JPH10104449A - 導波路型リニア光源 - Google Patents

導波路型リニア光源

Info

Publication number
JPH10104449A
JPH10104449A JP25439096A JP25439096A JPH10104449A JP H10104449 A JPH10104449 A JP H10104449A JP 25439096 A JP25439096 A JP 25439096A JP 25439096 A JP25439096 A JP 25439096A JP H10104449 A JPH10104449 A JP H10104449A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
light
light source
optical
entrance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25439096A
Other languages
English (en)
Inventor
Hurd David
デビッド・ハード
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP25439096A priority Critical patent/JPH10104449A/ja
Publication of JPH10104449A publication Critical patent/JPH10104449A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の導波路型リニア光源は、簡易な構造
で製造が容易な画像センサ用のリニア光源を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 光源1は、導波路クラッド2に形成され
た導波路コア3の入口3aに取り付けられ、導波路コア
3は、一つのY型光分割器4にて二つの光分岐路に分岐
され、複数段分岐されることで各光分岐路の出口から照
射面5に光源1からの光が照射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ用の
光学式スキャナ、バーコードリーダ、ファクシミリなど
に用いられるリニア光学センサに適用して好適な導波路
型リニア光源に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光導波路を応用した種々の装置が
提案されている。この光導波路とは、屈折率n2の光学
材料の間に屈折率n1の光学材料による溝を形成したも
のであり、ここでn1>n2である。導波路に入射された
光は、屈折率n1,n2の違いによって、この導波路の経
路の中を繰り返し反射され進む。このようにして光は一
方の端から他方の端に伝達される。プレーナ導波路が製
作されると、光を1方向にのみ導き、チャネル導波路が
形成されると導波路のパターンが型取られ、光を2次元
に導く。
【0003】光導波路は、通信の分野で一方の端から他
方の端に光信号を伝達するのに広範囲に用いられてい
る。特に光ファイバからの光を電子光学素子に接続する
場合に用いられる。また一つの導波路から二つ以上の導
波路へ光を分割する光分割器を製作する技術もある。例
えば一例として図5に示すY型光分割器4すなわち一つ
の導波路から二つに分割する光分割器がある(Design a
nd fabrication of silica-based integrated-optic 1
×128 power splitter,H.Takahashi,Y.Ohmori,M.Kawach
i,Electronic Letters,Vol.27(1991)pp.2131-3132)。
また他の例は、複数のじょうご形導波路を用いる(Inte
grated-Optic 1×128 Power Splitter withMultifunnel
Waveguide,H.Takahashi,K.Okamoto,Y.Ohmori,IEEEPhot
onics Technology Letters5(1993)58-60)。
【0004】導波路型リニア光源の例に関しては、図6
に示す一例がある(特開平6−224507号公報)。
レーザ発振器61からパルスレーザ62が出力され、レ
ンズ63を経由して回転ミラー64にて反射され、レン
ズ65にてファイバ束66の入口66aに導かれる。そ
してファイバ束66の出口66bからパルスレーザ62
が照射面68に照射される。システム制御部71は、可
動ステージ69と駆動部(回転ミラーモータ)70との
動きを制御する。このように構成された装置にて、ファ
イバ束66すなわちリニア光導波路アレイの入口表面の
上をレーザ発振器61からの光が走査する。走査は回転
ミラー64とレンズ63,65との組み合わせによって
行われる。その結果、光は導波路に入る前に直線状に拡
散される。そして導波路はこの光をその出口表面に伝達
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
導波路型リニア光源は、光が導波路に入る前に直線状に
拡散され、導波路はその光を出口表面に伝達するだけで
ある。光を直線状に拡散するために、ミラーとレンズを
用いており、構造が複雑で大きくなり、また可動部を有
するため振動などにも弱くなる。この点光源からリニア
光源を作るための光拡散に、光分割器を有する導波路を
利用した小型軽量の導波路型装置の例は無かった。
【0006】そこで本発明は、上記従来の問題点を解消
すべくなされたものであり、点光源から光導波路を用い
て光拡散してリニア光源とし、小型軽量かつ簡易な構造
で、製造が容易な導波路型リニア光源を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の請求項1に記載の導波路型リニア光源は、
光を照射するための光源と、この光源から照射された光
を導く光導波路とを備え、この光導波路が、光源に隣接
した入口からY型光分割器にて複数の光分岐路に分岐さ
れ、各光分岐路の出口が直線状に整列されていることを
特徴とする構成を有する。
【0008】本発明の請求項2に記載の導波路型リニア
光源は、光を照射するための光源と、この光源から照射
された光を導く光導波路とを備え、この光導波路が、光
源に隣接した入口からY型光分割器にて複数の光分岐路
に分岐され、前記入口から各出口までの距離が等しいこ
とを特徴とする。
【0009】本発明の請求項3に記載の導波路型リニア
光源は、請求項1または請求項2に記載の導波路型リニ
ア光源を構成する手段において、前記光源がそれぞれ異
なる色の複数の光源にて構成され、この複数の光源にそ
れぞれ対応して光導波路の入口を有し、各入口からの光
導波路がY型光結合器にて一つの光導波路に結合された
後、Y型光分割器にて複数の光分岐路に分岐されること
を特徴とする。
【0010】上記の構成によって、本発明の請求項1に
記載の導波路型リニア光源は、点光源からY型光分割器
によって複数の光分岐路に分岐し、直線状に光が放射さ
れる。
【0011】本発明の請求項2に記載の導波路型リニア
光源は、点光源からY型光分割器によって複数の光分岐
路に分岐し、等距離の光導波路を経由して等量の減衰を
受け、均一な光が放射される。
【0012】本発明の請求項3に記載の導波路型リニア
光源は、それぞれ異なる色の複数の光源からの光を、Y
型光結合器によって一つの光とするので、各光源に白色
を構成する原色光源を用いれば、単色の光源から白色の
光源を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による一つの
光源を用いた単色の導波路型リニア光源の概念図であ
る。この図は、図5の光分割器を多段に使用して、一つ
の導波路の入口から複数の導波路の出口へ光を分割する
導波路パターンを示す。光源1は、導波路クラッド2に
形成された導波路コア3の入口3aに取り付けられてい
る。導波路コア3は、一つのY型光分割器4にて二つの
光分岐路に分岐され、これをn段に縦列接続することに
よって、2のn乗の光分岐路に分岐される。そして各光
分岐路の出口から照射面5に光源1からの光が照射され
る。
【0014】この導波路パターンにて、光が光導波路ま
たは他の光媒体を通過するとき、通過した距離に比例し
た光量が減衰される。図1に示す導波路では、たとえ光
がどの導波路を通過しても、光が入口から出口へ通過す
る距離は等しい。これは各導波路から放射される光の強
度に変化が無いことを示す。その結果、リニア光源の全
幅にわたって均一な照明が得られる。
【0015】光源1には、発光ダイオード(LED)ま
たは半導体レーザのいずれでも使用することができる。
【0016】導波路の大きさは、適用される装置によっ
て選ばれるが、横断面積が0.01mm2から1mm2
間が一般的である。これは通信用に用いられる微細な導
波路に比べ大きい。この大きな横断面積は、LED光源
からの光でさえ、高い光学結合効率を確保する。
【0017】導波路の開口数(N.A.)は、適用される
装置によって選択される。第1の基準は、導波路の出口
面において求められる光の拡散量による。光が光導波路
から放射されたとき、開口数によって以下の式にて定義
されるαmaxの角度で拡散される。 αmax=n0Sin-1(N.A.) ここでn0は、光が入射する媒体の屈折率である。導波
路の出口から照射される面までの距離が遠ければ、開口
数を小さくする必要がある。逆に言えば、導波路の各出
口間の距離がかなり離れていて、導波路と照射される面
との距離が小さい場合、導波路間の照明する領域に光を
拡散するのに十分大きな開口数を必要とする。例えば、
8mm間隔の32の出口を有する導波路を用いて256
mm幅を均一に照明するためには、導波路の中心から4
mm離れた位置にて最高光度の50%減の光度となるよ
うに、光が拡散されねばならない。
【0018】次に図2は、白色リニア光源をつくるため
に、三つの点光源を用いた例を示す。光源21a,21
b,21cは、導波路クラッド22に形成された導波路
コア23の入口23a,23b,23cに取り付けられ
ている。そして各入口からの導波路はY型光結合器26
が二つ組み合わされて、一つの導波路に結合される。こ
の光源21a〜21cには、発光ダイオード(LED)
あるいは半導体レーザを用いることができる。各光源
は、光が結合されたとき白色を生ずるように、異なる波
長すなわち色、例えば赤、青、緑の光を照射する。図2
に示すように各光源からの導波路は一つに結合されるこ
とによって、各光源からの光が交じり合う。この一つに
結合された後の部分の導波路の配置は、上述の単色光源
の場合と同様である。
【0019】次に図3を用いて、本発明の導波路型リニ
ア光源を適用した装置の一例を説明する。これは、小型
リニア光学画像センサの光源として適用した例を示す。
リニア光源31とCCDセンサ33を備えた導波路型リ
ニア光学センサ32とは、サンドイッチ状に組み合わさ
れている。この光源31と導波路型リニア光学センサ3
2とは、ポリマー基板の射出成型を用いた同様の方法に
よって作成される。
【0020】図4は、リニア光源に用いる光導波路の製
作過程を示す。図4(a)に示されるクラッド基板41
に使用される材料は、アクリペットVH(三菱レイヨン
株式会社製)と呼ばれるポリメチルメタアクリレート
(PMMA)材が使用される。その屈折率は、波長57
0nm,20℃において、1.492である。厚さ1m
mの溝の配されたクラッド基板は、標準的な射出成型技
術にて作成される。導波路パターンは、図1に示すよう
になっている。ただし入口の導波路を32の出力の導波
路に漸次縦列に分割する5段の光分割器は示されていな
い。その溝は、1mm×1mmの大きさであり、各曲線
の湾曲の半径は、2mmである。その装置全体の大きさ
は、256mm×21mmである(最初の光分割器の前
までの距離は1mmである)。
【0021】次に図4(b)に示される導波路のコアに
用いられる材料42は、J−91(米国サマーズオプテ
ィカル社製)と呼ばれる紫外線硬化型ポリマーである。
その重合された時の屈折率は、波長570nm,20℃
にて1.550である。クリーンルーム環境にて、この
ポリマー前駆体は、溝が形成されたクラッド基板41の
表面に、その溝を埋めるように拡散される。
【0022】余ったポリマー前駆体は、図4(c)に示
されるようにウレタンスキージ43を用いて2cm/s
のスピードにてふき取られる。このプロセスにて各溝
は、液状ポリマーにて均一に満たされる。
【0023】そして試料は、図4(d)に示されるよう
に波長355nmから365nmの紫外線を照射され、
硬化型ポリマー材料に重合される。
【0024】次に図4(e)に示される2番目の紫外線
硬化型ポリマー44は、SK−9(米国サマーズオプテ
ィカル社製)を用い、試料の表面に約200μmの厚さ
のフィルムを形成するように、拡散される。その上に2
番目のクラッド基板45を重ねる。
【0025】そして2番目の紫外線硬化型ポリマー44
を重合するため、図4(f)に示されるように再び紫外
線を照射される。重合されたポリマー44の屈折率は、
波長570nm,20℃にて1.500である。
【0026】作成された導波路の各出口表面は、アルミ
ナ研磨材を用いた通常の研磨技術によって0.1μmの
大きさで研磨され、光学面に磨かれる。
【0027】導波路に照明を供給するために、波長57
0nmのLEDが使用される。これは開口数0.40の
単純な両凸レンズを用いて、導波路に接続される。
【0028】上記材料を使用した組み合わせによって、
導波路は開口数0.42となる。その結果、光は導波路
から24.8゜の角度にて放射される。各導波路の間隔
が8mm離れているので、導波路の出口がスクリーンか
ら10mm離れた位置にあるとき、装置の全幅にわたっ
て、非常に均一な照明が得られる。
【0029】上記のリニア光学センサの製作例を、本出
願人が先に特願平7−177734号(導波路型縮小イ
メージセンサ)として提案した方法に基づき、以下に説
明する。クラッド基板に使用される材料は、同様にアク
リペットVH(三菱レイヨン株式会社製)と呼ばれるP
MMA材料である。導波路コア材料は、温度重合するた
めの触媒として5%のベンゾイルパーオキサイドを加え
たRAV7 HI(ミテックス株式会社製)と呼ばれる
炭酸ジメチル系材料である。導波路パターンを含むクラ
ッド基板は、射出成型によって作製される。コア材料は
クラッド基板表面に拡散され、2番目のクラッド基板す
なわちPMMAポリマーシートはその上に置かれる。こ
のサンドイッチ構造は、コアを重合するために、80℃
のオーブンに6時間挟まれた状態で置かれる。
【0030】そしてマイクロレンズアレイがこの導波路
アレイの入口表面に取り付けられて導波路に光を導入す
る。さらにリニアCCDセンサが検出器として導波路ア
レイの出口に取り付けられる。上記のリニア光源が、こ
のリニア光学センサと結合して使用されるとき、非常に
小型の装置が完成される。
【0031】上述のようにして、単色の光源と光導波路
を用いた簡易な構造のリニア光源を、容易に製造できる
ので、特に同様の製造方法によるリニア光学センサと組
み合わせて、小型、軽量なリニア光源および画像センサ
を実現できる。
【0032】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の請求項1に
記載の導波路型リニア光源は、点光源からY型光分割器
によって複数の光分岐路に分岐し、直線状に光が放射さ
れるので、直線状の光源が得られる。
【0033】本発明の請求項2に記載の導波路型リニア
光源は、点光源からY型光分割器によって複数の光分岐
路に分岐し、等距離の光導波路を経由して等量の減衰を
受けて光が放射されるので、均一な明るさの光源が得ら
れる。
【0034】本発明の請求項3に記載の導波路型リニア
光源は、それぞれ異なる色の複数の光源からの光を、Y
型光結合器によって一つの光とするので、各光源に白色
を構成する原色光源を用いれば、単色の光源から白色の
光源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一つの光源を用いた導波路型リニ
ア光源の概念図である。
【図2】本発明による三つの光源を用いた導波路型リニ
ア光源の概念図である。
【図3】導波路型リニア光源とリニア光学画像センサと
を組み合わせた例を示す図である。
【図4】(a)〜(f)は、光導波路の製作過程を示す
図である。
【図5】Y型光分割器を示す図である。
【図6】従来の導波路型リニア光源の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1,21a,21b,21c 光源 2,22 導波路クラッド 3,23 導波路コア 3a,23a,23b,23c コア入口 4 Y型光分割器 5 照射面 26 Y型光結合器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を照射するための光源と、 この光源から照射された光を導く光導波路とを備え、 この光導波路が、光源に隣接した入口からY型光分割器
    にて複数の光分岐路に分岐され、各光分岐路の出口が直
    線状に整列されていることを特徴とする導波路型リニア
    光源。
  2. 【請求項2】 光を照射するための光源と、 この光源から照射された光を導く光導波路とを備え、 この光導波路が、光源に隣接した入口からY型光分割器
    にて複数の光分岐路に分岐され、前記入口から各出口ま
    での距離が等しいことを特徴とする導波路型リニア光
    源。
  3. 【請求項3】 前記光源がそれぞれ異なる色の複数の光
    源にて構成され、 この複数の光源にそれぞれ対応して光導波路の入口を有
    し、各入口からの光導波路がY型光結合器にて一つの光
    導波路に結合された後、Y型光分割器にて複数の光分岐
    路に分岐されることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載の導波路型リニア光源。
JP25439096A 1996-09-26 1996-09-26 導波路型リニア光源 Pending JPH10104449A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028838A (ja) * 1998-07-10 2000-01-28 Showa Optronics Kk 送受信用光学モジュール
JP2001272565A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Sony Corp 光導波路の形成方法および光送受信装置の製造方法
WO2012002975A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical splitter array

Cited By (3)

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