激光照明裝置制造方法
【專利摘要】在激光照明裝置中，在從光源射出的脈沖激光的光路上配置有蠅眼透鏡和聚光透鏡，在光源與蠅眼透鏡之間，或在蠅眼透鏡與聚光透鏡之間，配置有電光晶體元件，該電光晶體元件使脈沖激光相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射。該電光晶體元件例如由1對(duì)電極和配置在該電極之間的光學(xué)晶體材料構(gòu)成，通過在電極之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，從而電晶體元件的折射率變化。由此，能降低蠅眼透鏡的透射光的由干涉條紋造成的照明不均勻。
【專利說明】激光照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在激光退火(laser annealing)等中使用的激光照明裝置,特別是,涉及能降低由透射蠅眼透鏡(fly' s eye lens)而強(qiáng)度被均勻化的脈沖激光的干涉條紋造成的照明不均勻的激光照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在激光退火等中使用的激光照明裝置中，為了使與激光的光軸垂直的面內(nèi)的強(qiáng)度均勻化而使用蠅眼透鏡。即，蠅眼透鏡是多個(gè)凸透鏡呈棋盤狀配置而作為整體呈大致平板狀形成的，通過使激光透射蠅眼透鏡，從而透射各凸透鏡的光在分別匯聚于焦點(diǎn)后進(jìn)行擴(kuò)散，被分割為多個(gè)的激光重疊地向下一光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件入射。由此，即使在蠅眼透鏡的入射光例如在與光軸垂直的面內(nèi)具有不均勻的強(qiáng)度分布的情況下，也能使該強(qiáng)度分布均勻化。例如，從光源射出的激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)具有高斯分布，或者，有時(shí)例如由于被全反射鏡等光學(xué)構(gòu)件反射而產(chǎn)生照度不均勻，但是，通過設(shè)置蠅眼透鏡，從而能消除這些情況。
[0003]但是，在激光照明裝置中使用蠅眼透鏡的情況下，由于激光的相于性(可干涉性)，在激光的照射區(qū)域會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，由此存在產(chǎn)生照明不均勻的問題。
[0004]因此，提出了各種用于降低由于透射蠅眼透鏡而產(chǎn)生的干涉條紋的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)I中，在擴(kuò)大激光的寬度的光束擴(kuò)展器(beam expander)與蠅眼透鏡之間設(shè)置有用于降低激光的干涉的光程差調(diào)整構(gòu)件。
[0005]另外，本申請(qǐng)的發(fā)明人在專利文獻(xiàn)2中提出了如下的技術(shù)，S卩，在從光源射出的激光的光路上，配置由多個(gè)光透射性構(gòu)件構(gòu)成的第I光程差調(diào)整構(gòu)件，使第I光程差調(diào)整構(gòu)件的透射光透射蠅眼透鏡而使激光的強(qiáng)度均勻化，在使其透射聚光透鏡而成為平行光之后，使其透射由多個(gè)板狀的光透射性構(gòu)件構(gòu)成的第2光程差調(diào)整構(gòu)件，進(jìn)而使該透射光透射蠅眼透鏡，由此，降低干涉條紋。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:特開2004-12757號(hào)公報(bào)；
[0009]專利文獻(xiàn)2:特開2010-182731號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]然而，即使利用上述專利文獻(xiàn)I和2的激光照明裝置，仍存在無法充分地降低干涉條紋的情況。例如，因?yàn)楣獬滩钫{(diào)整構(gòu)件具有一定的光程長(zhǎng)，所要需要根據(jù)各激光的波長(zhǎng)進(jìn)行更換，在只使激光的波長(zhǎng)變化的情況下，會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，由此，存在在激光的照射區(qū)域產(chǎn)生照明不均勻的問題。
[0012]本發(fā)明是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于，提供一種能降低由蠅眼透鏡的透射光的干涉條紋造成的照明不均勻的激光照明裝置。
[0013]用于解決課題的方案
[0014]本發(fā)明的激光照明裝置具有:光源，射出脈沖激光；均勻化化構(gòu)件，配置在來自該光源的脈沖激光的光路上，使所述脈沖激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)均勻化；以及聚光透鏡，配置在透射所述均勻化構(gòu)件的脈沖激光的光路上，使入射光變成平行光而透射，所述激光照明裝置的特征在于，具有電光晶體元件，配置在所述光源與所述均勻化構(gòu)件之間或所述均勻化構(gòu)件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，以相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化的方式進(jìn)行透射。
[0015]在本發(fā)明的激光照明裝置中，所述均勻化構(gòu)件例如是蠅眼透鏡或棒形透鏡(rodlens)。此外，所述電光晶體元件具有與所述脈沖激光的光軸平行地配置的I對(duì)電極和配置在該電極之間的光學(xué)晶體材料，通過在所述電極之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使所述電光晶體元件的折射率變化，使其偏轉(zhuǎn)方向相對(duì)于所述入射光進(jìn)行變化。在該情況下，優(yōu)選施加在所述電極之間的電壓的周期與所述脈沖激光的周期同步。
[0016]本發(fā)明的激光照明裝置例如還具有光擴(kuò)散元件，該光擴(kuò)散元件配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散，并進(jìn)行透射，或者，本發(fā)明的激光照明裝置還具有偏轉(zhuǎn)元件，該偏轉(zhuǎn)元件配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射?；蛘?，激光照明裝置還具有:偏轉(zhuǎn)元件，配置在透射所述電光晶體元件的激光脈沖光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射；以及光擴(kuò)散元件，使該偏轉(zhuǎn)元件的透射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射，所述光擴(kuò)散元件的透射光入射到所述聚光透鏡。
[0017]本發(fā)明的激光照明裝置，其特征在于，具有:光源，射出脈沖激光；一個(gè)或多個(gè)蠅眼透鏡，配置在來自該光源的脈沖激光的光路上，使所述脈沖激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)均勻化；多個(gè)聚光透鏡，配置在透射所述蠅眼透鏡的脈沖激光的光路上，使入射光變成平行光而進(jìn)行透射；第I電光晶體元件，配置在所述光源與配置在最終級(jí)的聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向在與所述激光的光軸垂直的面內(nèi)在X方向上連續(xù)地變化而進(jìn)行透射；第2電光晶體元件，配置在所述光源與最終級(jí)的聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向在與所述激光的光軸垂直的面內(nèi)在與所述X方向垂直的Y方向上連續(xù)地變化而進(jìn)行透射；以及控制部，相互關(guān)聯(lián)地控制對(duì)所述各電光晶體元件的施加電壓，使由所述蠅眼透鏡造成的照射面上的干涉條紋以二維方式進(jìn)行連續(xù)移動(dòng)。
[0018]在本發(fā)明的激光照明裝置中，例如，各所述電光晶體元件具有與所述脈沖激光的光軸平行地配置的I對(duì)電極和配置在該電極之間的光學(xué)晶體材料，通過在所述電極之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使所述電光晶體兀件的折射率變化，使其偏轉(zhuǎn)方向相對(duì)于所述入射光變化。在該情況下，優(yōu)選施加在所述電極之間的電壓的周期與所述脈沖激光的周期同
止/J/ O
[0019]此外，優(yōu)選所述控制部以由所述第I電光晶體元件造成的激光的偏轉(zhuǎn)方向的變化速度與由所述第2電光晶體元件造成的激光的偏轉(zhuǎn)方向的變化速度相比為高速的方式控制所述施加電壓。[0020]本發(fā)明的激光照明裝置還能具有光擴(kuò)散元件，該光擴(kuò)散元件配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射，或者，本發(fā)明的激光照明裝置還能具有偏轉(zhuǎn)元件，該偏轉(zhuǎn)元件配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射。
[0021]發(fā)明效果
[0022]本發(fā)明的激光照明裝置在光源與均勻化構(gòu)件之間或均勻化構(gòu)件與聚光透鏡之間的脈沖激光的光路上具有相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射的電光晶體元件，因此，透射均勻化構(gòu)件而強(qiáng)度被均勻化的脈沖激光通過透射電光晶體元件，從而其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，或者，通過電光晶體元件以偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化的方式透射的脈沖激光透射均勻化構(gòu)件而強(qiáng)度被均勻化。因此，由透射均勻化構(gòu)件造成的干涉條紋的產(chǎn)生位置連續(xù)地變化，由此，關(guān)于從激光照明裝置射出的脈沖激光，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化，能降低照明不均勻。
[0023]本發(fā)明的激光照明裝置通過使脈沖激光通過蠅眼透鏡，從而以二維方式使脈沖激光的光強(qiáng)度均勻化，通過第1和第2電光晶體元件使在透射該蠅眼透鏡時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋以二維方式移動(dòng)，防止照度不均勻。即，在脈沖激光透射第1電光晶體元件時(shí)，關(guān)于脈沖激光，其偏轉(zhuǎn)方向在與光軸垂直的面內(nèi)在X方向上連續(xù)地變化，在脈沖激光透射第2電光晶體元件時(shí)，關(guān)于脈沖激光，其偏轉(zhuǎn)方向在與光軸垂直的面內(nèi)在Y方向上連續(xù)地變化。因此，通過控制部相互關(guān)聯(lián)地控制施加在第1和第2電光晶體元件的驅(qū)動(dòng)電壓，從而關(guān)于脈沖激光，其偏轉(zhuǎn)方向在X方向和Y方向上變化，透射蠅眼透鏡而產(chǎn)生的干涉條紋在與激光的光軸垂直的面內(nèi)以X方向和Y方向的二維方式進(jìn)行移動(dòng)。即，干涉條紋例如在包括X方向和Y方向的X-Y面內(nèi)呈波狀移動(dòng)。因此，在從激光照明裝置射出的脈沖激光中，能降低由干涉條紋造成的照度不均勻，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化，能降低照明不均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0024]圖1是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]圖2(a)至圖2(c)是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的電光晶體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的電光晶體元件的施加電壓波形與脈沖激光的激光輸出波形的關(guān)系的圖。
[0027]圖4的(a)是示出來自本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照明裝置的射出光的示意圖，4(b)是作為一個(gè)例子示出由該射出光產(chǎn)生的干涉條紋的波形的圖。
[0028]圖5是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的偏轉(zhuǎn)元件的一個(gè)例子的圖。
[0030]圖7是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖8是示出表示本發(fā)明的實(shí)施方式的光擴(kuò)散元件的一個(gè)例子的圖。
[0032]圖9是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0033]圖10是示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0034]圖11是示出本實(shí)施方式的激光輸出和電光晶體元件的X方向以及Y方向的驅(qū)動(dòng)電壓的掃描的圖。[0035]圖12是示出本實(shí)施方式的干涉條紋的移動(dòng)的圖。
[0036]圖13是示出本發(fā)明的第6實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0037]圖14是示出本實(shí)施方式的偏轉(zhuǎn)元件的一個(gè)例子的圖。
[0038]圖15是示出本發(fā)明的第7實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0039]圖16是示出本實(shí)施方式的光擴(kuò)散元件的一個(gè)例子的圖。
[0040]圖17是示出本發(fā)明的第8實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0041]圖18是示出使激光的偏轉(zhuǎn)方向在一個(gè)方向上變化的情況下的驅(qū)動(dòng)電壓的波形等的圖。
[0042]圖19是示出使激光的偏轉(zhuǎn)方向在一個(gè)方向變化的情況下的干涉條紋(用點(diǎn)表示)的減少的圖。
[0043]圖20的(a)是示出使激光的偏轉(zhuǎn)方向在X方向和Y方向這兩個(gè)方向上變化的情況下的驅(qū)動(dòng)電壓的波形的圖，(b)是示出由其造成的干涉條紋點(diǎn)的移動(dòng)的圖。
[0044]圖21是示出使激光的偏轉(zhuǎn)方向在X方向和Y方向這兩個(gè)方向上變化的情況下的干涉條紋(用點(diǎn)表示)的減少的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2(a)至圖2(c)是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的電光晶體元件的結(jié)構(gòu)的圖。本發(fā)明的激光照明裝置與以往的激光照明裝置同樣地具有:射出脈沖激光11的光源I ;作為使脈沖激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)均勻化的均勻化構(gòu)件的(第I)蠅眼透鏡2 ;以及設(shè)置于激光的最下游側(cè)，使入射光成為平行光而進(jìn)行透射的(第2)聚光透鏡32。在本實(shí)施方式中，像圖1所示的那樣，在激光照明裝置中，在透射蠅眼透鏡2的脈沖激光12的光路上設(shè)置有第I聚光透鏡31，通過透射該第I聚光透鏡31，從而蠅眼透鏡2的透射光12成為平行光13。此外，在第I聚光透鏡31的透射光13的光路上還設(shè)置有第2蠅眼透鏡4，由此，以脈沖激光的在與光軸垂直的面內(nèi)的強(qiáng)度進(jìn)一步被均勻化的方式構(gòu)成。
[0046]在本實(shí)施方式中，按照下述方式構(gòu)成，即，如圖1所示，在透射第2蠅眼透鏡4的脈沖激光的光路上設(shè)置有電光晶體元件5，關(guān)于入射到電光晶體元件5的光，使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射。而且，電光晶體元件5的透射光透射第2聚光透鏡32，作為平行光的脈沖激光而射出。另外，在本發(fā)明中，例如還可以如圖1所示，在各光學(xué)元件之間配置全反射鏡等光學(xué)構(gòu)件。
[0047]光源I是射出脈沖激光的激光光源，例如，通過有Q開關(guān)造成的激光振蕩以規(guī)定的周期呈脈沖狀射出激光。例如，脈沖激光的頻率為50Hz (周期:20毫秒)，脈沖寬度為220納秒。
[0048]在作為使激光強(qiáng)度均勻化的均勻化構(gòu)件的第I和第2蠅眼透鏡2、4中，與以往同樣地，多個(gè)凸透鏡呈棋盤狀配置，作為整體呈大致平板狀形成，通過使激光透射蠅眼透鏡，從而透射各凸透鏡的光分別在匯聚于焦點(diǎn)后進(jìn)行擴(kuò)散，被分成多個(gè)的激光重疊地向下一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件入射，由此，即使在蠅眼透鏡2、4的入射光例如在與光軸垂直的面內(nèi)具有不均勻的強(qiáng)度分布的情況下，也能使該強(qiáng)度分布均勻化。另外，雖然在本實(shí)施方式中對(duì)作為均勻化構(gòu)件設(shè)置有蠅眼透鏡的情況進(jìn)行說明，但是，作為均勻化構(gòu)件，例如還能使用棒形透鏡。即，棒形透鏡由柱狀的光透射性材料構(gòu)成，對(duì)其兩端面進(jìn)行了研磨，從一方的端面入射的擴(kuò)散光通過在從另一方的端面射出為止的期間在光透射部?jī)?nèi)進(jìn)行多次反射，從而能使激光的強(qiáng)度均勻化?；蛘?，棒形透鏡由圓柱狀的光透射性的材料構(gòu)成，當(dāng)在其側(cè)面入射平行光時(shí)，在通過光透射部的期間，在與光軸垂直的面內(nèi)匯聚后，進(jìn)行擴(kuò)散而射出，由此，能使激光的強(qiáng)度均勻化。
[0049]第I和第2聚光透鏡31、32是所謂的聚束透鏡，入射到聚光透鏡的曝光光作為平行光進(jìn)行透射。
[0050]電光晶體元件5例如如圖2 (a)所示，由與脈沖激光10的光軸平行地配置的I對(duì)電極52、53和配置在電極52、53之間的光學(xué)晶體材料51構(gòu)成，以能在電極52、53之間施加電壓的方式構(gòu)成。光學(xué)晶體材料51例如是由Li和Nb構(gòu)成的光透射性的晶體材料(LN晶體材料)，通過在電極52、53之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)E，從而光學(xué)晶體材料51的折射率變化。即，如圖2 (b)所示，在施加在電極52、53之間的電壓為O的情況下，不產(chǎn)生電場(chǎng)E (E=O)，入射到光學(xué)晶體材料51的脈沖激光10在不改變偏轉(zhuǎn)方向的情況下按其原樣地透射(圖2(b)中的透射光10a)，當(dāng)如圖2(c)所示在電極52、53之間施加電壓時(shí)，通過產(chǎn)生電極E，從而入射到光學(xué)晶體材料51的脈沖激光10相對(duì)于入射方向使其偏轉(zhuǎn)方向變化而進(jìn)行透射(圖2(c)中的透射光IOb)。例如，在光學(xué)晶體材料51為L(zhǎng)N晶體材料的情況下，透射的光的波長(zhǎng)為370至5000nm，包括所使用的脈沖激光的波長(zhǎng)。LN晶體材料的折射率η相對(duì)于通過施加電壓而產(chǎn)生的電場(chǎng)E[V / m]由下述數(shù)學(xué)式I和2給出，與電場(chǎng)的強(qiáng)度E成比例。另夕卜，下述數(shù)學(xué)式I和2中的ne和r33分別是系數(shù)，例如，在脈沖激光的波長(zhǎng)為1064nm時(shí)，ne=2.156，r33=3.2 X l(Tn [m/V]。
[0051][數(shù)學(xué)式I]
[0052]n = ne+ Δ η
[0053][數(shù)學(xué)式2]
[0054]Δη = 0.5Xne3Xr33XE
[0055]關(guān)于施加在電光晶體元件5的電極52、53之間的電壓，例如，如圖3所示，以連續(xù)地變化的方式施加。因此，電光晶體元件5的透射光的偏轉(zhuǎn)方向也連續(xù)地變化。另外，在圖3中，與對(duì)電光晶體兀件的施加電壓波形并列地表不脈沖激光的激光輸出波形。
[0056]優(yōu)選如圖3所示，關(guān)于施加在電光晶體元件5的電極52、53之間的電壓，其周期與脈沖激光的周期同步。即，當(dāng)從光源I通過由Q開關(guān)造成的激光振蕩而射出脈沖激光時(shí)，脈沖激光的輸出會(huì)慢慢地增大，在最大值附近反復(fù)進(jìn)行增減后減少，最終為O。此時(shí)，在射出脈沖激光的定時(shí)，輸出觸發(fā)脈沖，相對(duì)該觸發(fā)脈沖在規(guī)定的延遲時(shí)間t后，開始在電極52、53之間施加電壓，產(chǎn)生電場(chǎng)E。如圖3所示，使施加在電極52、53之間的電壓例如為斜坡(ramp)波形的電壓，隨著時(shí)間的經(jīng)過，慢慢地使兩電極之間的電壓增加，在規(guī)定時(shí)間后返回到O。像這樣，通過使施加電壓的周期與脈沖激光的周期同步，從而施加在電極52、53之間的電壓的控制變得容易。
[0057]在本實(shí)施方式中，設(shè)置電光晶體元件5，由此，使入射光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，因此，關(guān)于由透射蠅眼透鏡2、4而造成的干涉條紋，其位置連續(xù)地變化。因此，關(guān)于從激光照明裝置射出的脈沖激光，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均化化。圖4(a)是示出來自本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照明裝置的射出光的示意圖，圖4(b)是作為一個(gè)例子示出由該射出光產(chǎn)生的干涉條紋的波形的圖。在未設(shè)置電光晶體元件5的情況下，如圖4(a)所示，例如以150 μ m間距產(chǎn)生干涉條紋。該干涉條紋例如如圖4(b)中虛線所示，相對(duì)于規(guī)定的亮度具有±12%的寬度，由此，激光的照射區(qū)域中的照明不均勻變大。與此相對(duì)地，在設(shè)置有電光晶體元件5的情況下，雖然產(chǎn)生干涉條紋的間距例如為與150 μ m相同程度，但是，關(guān)于各激光，因?yàn)槠D(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，所以亮度的誤差范圍例如為±3%，能做得極小。因此，能有效地降低激光的照射區(qū)域中的照明不均勻。
[0058]接著，對(duì)第1實(shí)施方式的激光照明裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，從光源1例如通過由Q開關(guān)造成的激光振蕩，在規(guī)定的定時(shí)射出激光11。激光11的輸出慢慢地增大，在最大值附近反復(fù)進(jìn)行增減后減少，最終為0。然后，在規(guī)定時(shí)間后，再次通過激光振蕩反復(fù)進(jìn)行激光11的射出。由此，從光源1射出的激光為呈脈沖狀間歇性地射出的脈沖激光。此時(shí)，在射出激光11的定時(shí)，輸出觸發(fā)脈沖，將該觸發(fā)脈沖作為在電光晶體兀件5的電極之間施加電壓的觸發(fā)使用。
[0059]從光源1射出的脈沖激光11入射到第1蠅眼透鏡2。在第1蠅眼透鏡2中，多個(gè)凸透鏡呈棋盤狀排列，入射光作為對(duì)各凸透鏡的入射光而被分割，在透射各凸透鏡后，按每個(gè)凸透鏡分別匯聚于焦點(diǎn)，進(jìn)行擴(kuò)散。然后，被分割為多個(gè)的脈沖激光12重疊地照射在第1聚光透鏡31。由此，透射第1蠅眼透鏡2、入射到聚光透鏡31的脈沖激光12在與光軸垂直的面內(nèi)強(qiáng)度分布被均勻化。
[0060]透射聚光透鏡31而成為平行光的脈沖激光13通過透射第2蠅眼透鏡4，從而強(qiáng)度分布進(jìn)一步被均勻化。然后，入射到電光晶體元件5的光學(xué)晶體材料51(例如，LN晶體材料)。在該電光晶體元件5中，以夾著光學(xué)晶體材料51的方式配置有1對(duì)電極，從所述觸發(fā)脈沖起在規(guī)定的延遲時(shí)間t后，開始對(duì)對(duì)電極52、53之間施加電壓，產(chǎn)生電場(chǎng)E。施加在電極52、53之間的電壓例如為斜坡波形的電壓，隨著時(shí)間的經(jīng)過，兩電極之間的電壓慢慢地增加，在規(guī)定時(shí)間后，例如，與脈沖激光的周期同步地返回到0。
[0061]伴隨該電極52、53之間的電壓的變化，光學(xué)晶體材料51的折射率連續(xù)地變化。因此，關(guān)于入射到電光晶體元件5的脈沖激光，其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射。透射電光晶體元件5的脈沖激光15透射第2聚光透鏡32，對(duì)激光的照射對(duì)象以平行光射出。
[0062]在以往的激光照射裝置中，因?yàn)槊}沖激光的偏轉(zhuǎn)方向是恒定的，所以在激光的照射區(qū)域會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，由此，存在產(chǎn)生照度不均勻的問題，但是，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橥ㄟ^電光晶體元件5使激光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，所以，產(chǎn)生干涉條紋的位置連續(xù)地變化，亮度在激光的照射區(qū)域的整體被均勻化。因此，能有效地降低激光的照射區(qū)域中的照明不均勻。
[0063]此外，雖然在本實(shí)施方式中，以激光的強(qiáng)度的均勻化為目的，設(shè)置有2個(gè)蠅眼透鏡，但是，在能使激光的強(qiáng)度充分地均勻化的情況下，也可以設(shè)置1個(gè)蠅眼透鏡。此外，關(guān)于激光的光路上的上游側(cè)的(第1)聚光透鏡31，也可以不設(shè)置。
[0064]接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖5是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖5所示，在本實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體元件5與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上設(shè)置有偏轉(zhuǎn)元件
6。如圖6所示，偏轉(zhuǎn)元件6是所謂的楔角棱鏡，該楔角棱鏡以如下方式構(gòu)成，S卩，例如，以由光透射性的材料構(gòu)成的板狀的構(gòu)件的一個(gè)面傾斜的方式成形，例如在從未傾斜的一側(cè)的面入射脈沖激光10的情況下，在傾斜面中使其偏轉(zhuǎn)方向變化。在本實(shí)施方式中，如圖6所示，偏轉(zhuǎn)元件6例如以未傾斜的一側(cè)的面相對(duì)于脈沖激光的光軸垂直的方式配置，相對(duì)于所述光軸以可旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成，由此，脈沖激光15的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化。例如，在進(jìn)行對(duì)一處激光照射部位平均照射N次的脈沖激光的照射的情況下，設(shè)激光的頻率為F[Hz]，則該偏轉(zhuǎn)元件6的旋轉(zhuǎn)速度為F / NX60[rpm]。
[0065]像這樣，在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射的偏轉(zhuǎn)元件6，從而除了由電光晶體元件5造成的連續(xù)的偏轉(zhuǎn)方向的變化以外，通過偏轉(zhuǎn)元件6也能使脈沖激光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，因此，與第I實(shí)施方式相比，可進(jìn)一步抑制由干涉條紋造成的照度不均勻的產(chǎn)生。
[0066]另外，在本實(shí)施方式中，也能進(jìn)行與第I實(shí)施方式同樣的各種變形。
[0067]接著，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖7是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖7所示，在本實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體元件5與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上設(shè)置有光擴(kuò)散元件7。如圖8所示，光擴(kuò)散元件7例如為在光透射性的板狀的構(gòu)件的一個(gè)面形成有磨砂玻璃狀的粗糙面的所謂的擴(kuò)散板，以如下方式構(gòu)成，即，使入射的脈沖激光10以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射(圖8中的透射光IOd)。由此，對(duì)光擴(kuò)散元件7的入射光15的偏轉(zhuǎn)方向擴(kuò)散而進(jìn)行透射。
[0068]在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射的光擴(kuò)散元件7，從而透射電光晶體元件5、偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化的脈沖激光15通過透射光擴(kuò)散元件，從而使偏轉(zhuǎn)方向進(jìn)一步擴(kuò)散，因此，與第I實(shí)施方式相比，可抑制干涉條紋的產(chǎn)生，能有效地防止照度不均勻的產(chǎn)生。
[0069]另外，在本實(shí)施方式中，也能進(jìn)行與第I實(shí)施方式同樣的各種變形。
[0070]接著，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，如圖9所示，在第I實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體元件5與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上,設(shè)置有第2實(shí)施方式的偏轉(zhuǎn)兀件6和第3實(shí)施方式的光擴(kuò)散兀件7。省略各結(jié)構(gòu)的詳細(xì)的說明。
[0071]在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射的偏轉(zhuǎn)元件6和使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射的光擴(kuò)散元件7，從而除了由電光晶體元件5造成的連續(xù)的偏轉(zhuǎn)方向的變化以外，通過偏轉(zhuǎn)元件6也能使脈沖激光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，進(jìn)而，通過脈沖激光15透射光擴(kuò)散元件，從而偏轉(zhuǎn)方向擴(kuò)散，因此，與第I至第3實(shí)施方式相比，能最有效地防止由干涉條紋造成的照度不均勻的產(chǎn)生。
[0072]如上所述，在本發(fā)明中，通過將電光晶體元件設(shè)置在脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射，從而由透射蠅眼透鏡造成的干涉條紋的產(chǎn)生位置連續(xù)地變化，由此，關(guān)于從激光照明裝置射出的脈沖激光，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化，能降低照明不均勻。
[0073]接著，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖10是示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖10中，對(duì)于與圖1相同的結(jié)構(gòu)物標(biāo)注相同附圖標(biāo)記，省略其詳細(xì)的說明。在本實(shí)施方式中，以如下方式構(gòu)成，即，如圖10所示，在透射第2蠅眼透鏡4的脈沖激光的光路上，以串聯(lián)方式設(shè)置有第I電光晶體元件5A和第2電光晶體元件5B，關(guān)于入射到電光晶體元件5A、5B的激光，其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地以二維方式變化而進(jìn)行透射。在這些第I電光晶體元件5A與第2電光晶體元件5B之間，配置有半波片8 ( λ / 2片)，半波片8對(duì)于透射第I電光晶體元件5Α的激光脈沖光14，使其產(chǎn)生180°的相位差，在改變直線偏振光的偏轉(zhuǎn)方向之后，使其入射到第2電光晶體兀件5Β。然后，電光晶體元件5Α、5Β的透射光透射第2聚光透鏡32，作為平行光的脈沖激光而射出。另外，在本發(fā)明中，例如可以如圖10所示，在各光學(xué)元件之間配置全反射鏡等光學(xué)構(gòu)件。
[0074]電光晶體元件5(5Α、5Β)以如下方式構(gòu)成，即，例如如前述的圖2(a)所示，由與脈沖激光10的光軸平行地配置的I對(duì)三角形的電極52、53以及配置在這些電極52、53之間的長(zhǎng)方體狀的光學(xué)晶體材料51構(gòu)成，能在電極52、53之間施加電壓。電極52、53呈三角形，光學(xué)晶體材料51夾在該電極52、53之間，但是，在不存在電極52、53的部分，光學(xué)晶體材料51的上表面和下表面露出。光學(xué)晶體材料51例如是由Li和Nb構(gòu)成的光透射性的晶體材料(LN晶體材料)，通過在電極52、53之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)Ε，從而在電極52、53之間的光學(xué)晶體材料51的部分與不存在電極52、53的光學(xué)晶體材料51的部分的邊界,光學(xué)晶體材料51的折射率變化。即，如圖2(b)所示，在施加于電極52、53之間的電壓為O的情況下，不產(chǎn)生電場(chǎng)E(E=O)，入射到光學(xué)晶體材料51的脈沖激光10在不改變偏轉(zhuǎn)方向的情況下按其原樣地進(jìn)行透射(圖2(b)中的透射光10a)，如圖2(c)所示，當(dāng)在電極52、53之間施加電壓時(shí)，通過產(chǎn)生電場(chǎng)E,從而入射到光學(xué)晶體材料51的脈沖激光10相對(duì)于入射方向使其偏轉(zhuǎn)方向變化而進(jìn)行透射(圖2(c)中的透射光10b)。例如，在光學(xué)晶體材料51為L(zhǎng)N晶體材料的情況下，透射的光的波長(zhǎng)為370至5000nm，包括所使用的脈沖激光的波長(zhǎng)。LN晶體材料的折射率η相對(duì)于通過施加電壓而產(chǎn)生的電場(chǎng)E [V / m]可由所述數(shù)學(xué)式I和2給出，與電場(chǎng)的強(qiáng)度E成比例。另外，如前所述，數(shù)學(xué)式I和2中的和r33分別是系數(shù)，例如，在脈沖激光的波長(zhǎng)為 1064nm 時(shí)，ne = 2.156，r33=3.2X 10_n[m / V]。
[0075]在本實(shí)施方式中，施加在電光晶體元件5的電極52、53之間的電壓例如如圖3所示，也以連續(xù)地變化的方式施加。另一方面，在本實(shí)施方式中，與第I實(shí)施方式不同，通過在第I電光晶體兀件5A的電極之間施加電壓,從而對(duì)于透射第I電光晶體兀件5A的激光,在與圖12所示的激光的光軸垂直的面S內(nèi)，使激光在某個(gè)指定的X方向，例如，在水平方向上偏轉(zhuǎn)。另一方面，第2電光晶體兀件5B通過施加電壓,從而對(duì)于激光,在圖12所不的面S內(nèi)，使激光在與X方向垂直的Y方向，例如，在垂直方向上偏轉(zhuǎn)。由此，如圖12所示，干涉條紋點(diǎn)8在X-Y面內(nèi)以二維方式移動(dòng)。因?yàn)樵揦方向用的第I電光晶體元件5A與Y方向用的第2電光晶體元件5B的晶軸方向相差90°，所以需要使激光的偏振面也相差90°。因此，在第I電光晶體元件5A與第2電光晶體元件5B之間設(shè)置半波片8，通過該半波片8使透射第I電光晶體兀件5A的激光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°之后,入射到第2電光晶體兀件5B。
[0076]圖11是示出激光的脈沖與由第I和第2電光晶體元件5A、5B造成的偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系的圖。在激光的I個(gè)脈沖中，在第I電光晶體元件5A施加以3個(gè)周期變化的電壓，對(duì)透射第I電光晶體元件5A的激光在X方向上賦予以3個(gè)周期變化的偏轉(zhuǎn)。此外，在該激光的I個(gè)脈沖中，在第2電光晶體元件5B以在電壓臨時(shí)上升后，電壓慢慢地降低的模式(pattern)施加電壓，在Y方向上賦予以微速的I個(gè)周期變化的偏轉(zhuǎn)。在圖5中，雖然在沒有對(duì)激光賦予偏轉(zhuǎn)的情況下，由蠅眼透鏡產(chǎn)生的干涉條紋點(diǎn)8呈現(xiàn)格子狀，但是，關(guān)于各干涉條紋8，通過在X方向和Y方向上相互關(guān)聯(lián)地控制所述激光的偏轉(zhuǎn)方向，從而在Y方向上呈波狀移動(dòng)。干涉條紋8通過像這樣以二維方式移動(dòng)，從而在照明光的照射面中，不會(huì)出現(xiàn)照明光的強(qiáng)度不均勻。因此，關(guān)于從激光照明裝置射出的脈沖激光，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化。另外，當(dāng)使干涉條紋點(diǎn)8的出現(xiàn)間距在X方向和Y方向上為d(例如，150 μ m)時(shí)，優(yōu)選使I個(gè)脈沖的X方向上的干涉條紋點(diǎn)8的移動(dòng)距離(振幅)與該d—致，此外，優(yōu)選使Y方向上的干涉條紋點(diǎn)8的移動(dòng)距離也與d —致。由此，干涉條紋點(diǎn)8在被存在于格子位置的4個(gè)干涉條紋點(diǎn)8所包圍的區(qū)域中，以二維方式移動(dòng)，因此，存在于格子位置的全部的干涉條紋點(diǎn)8在不受到在X方向和Y方向上鄰接的干涉條紋點(diǎn)8的影響的情況下，高效地移動(dòng)，能使亮度均勻化，能有效地降低激光的照射區(qū)域中的照明不均勻。
[0077]接著，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的激光照明裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，從光源I例如通過由Q開關(guān)造成的激光振蕩，在規(guī)定的定時(shí)射出激光11。激光11的輸出慢慢地增大，在最大值附近反復(fù)進(jìn)行增減后減少，最終為O。接著，在規(guī)定時(shí)間后，通過再次的激光振蕩，反復(fù)進(jìn)行激光11的射出。由此，從光源I射出的激光為呈脈沖狀間歇性地射出的脈沖激光。此時(shí)，在射出激光11的定時(shí)，輸出觸發(fā)脈沖，將該觸發(fā)脈沖作為在電光晶體元件5的電極之間施加電壓的觸發(fā)使用。
[0078]從光源I射出的脈沖激光11入射到第I蠅眼透鏡2。在第I蠅眼透鏡2中，多個(gè)凸透鏡呈棋盤狀排列，入射光作為對(duì)各凸透鏡的入射光而被分割，在透射各凸透鏡之后，按每個(gè)凸透鏡分別匯聚于焦點(diǎn)并擴(kuò)散。然后，被分割為多個(gè)的脈沖激光12重疊地照射在第I聚光透鏡31。由此，透射第I蠅眼透鏡2并入射到聚光透鏡31的脈沖激光12在與光軸垂直的面內(nèi)遷都分布被均勻化。
[0079]透射聚光透鏡31而成為平行光的脈沖激光13通過透射第2蠅眼透鏡4，從而強(qiáng)度分布進(jìn)一步被均勻化。然后，透射第2蠅眼透鏡4之后的激光14入射到電光晶體元件5A、5B的光學(xué)晶體材料51 (例如，LN晶體材料)。在該電光晶體元件5A、5B中，以夾著光學(xué)晶體材料51的方式配置有I對(duì)電極，在從所述觸發(fā)脈沖起規(guī)定的延遲時(shí)間t后，開始對(duì)電極52、53之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)E。施加在電極52、53之間的電壓例如為斜坡波形的電壓，隨著時(shí)間的經(jīng)過，兩電極之間的電壓慢慢地增加，在規(guī)定時(shí)間后，例如與脈沖激光的周期同步地返回到O。
[0080]伴隨該電極52、53之間的電壓的變化，光學(xué)晶體材料51的折射率連續(xù)地變化。因此，關(guān)于入射到電光晶體元件5A、5B的脈沖激光，其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射。透射電光晶體元件5的脈沖激光15透射第2聚光透鏡32，以平行光射出到激光的照射對(duì)象。
[0081]在以往的激光照射裝置中，因?yàn)槊}沖激光的偏轉(zhuǎn)方向是恒定的，所以在激光的照射區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋，由此，存在產(chǎn)生照度不均勻的問題，但是，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橥ㄟ^電光晶體元件5A、5B使激光的偏轉(zhuǎn)方向在X方向和Y方向上連續(xù)地變化，所以產(chǎn)生干涉條紋的位置連續(xù)地變化，以二維方式移動(dòng)，因此，亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化。因此，能有效地降低激光的照射區(qū)域中的照度不均勻。
[0082]另外，如圖18所示，當(dāng)例如在220ns的激光脈沖透射電光晶體元件(LN晶體)的定時(shí)，在I個(gè)LN晶體施加脈沖電壓時(shí)，能使激光的偏轉(zhuǎn)方向只在一個(gè)方向上連續(xù)地變化。在該情況下，如圖19所示，與沒有對(duì)LN晶體施加脈沖電壓、未進(jìn)行激光的偏轉(zhuǎn)方向的控制的情況相比，由干涉條紋造成的照度不均勻也會(huì)減少。[0083]另一方面，在本發(fā)明的情況下，如圖20(a)、(b)所不，對(duì)于第1電光晶體兀件5A掃描(X方向掃描)驅(qū)動(dòng)電壓，使激光的偏轉(zhuǎn)方向在X方向上變化，對(duì)于第2電光晶體兀件5B掃描(Y方向掃描)驅(qū)動(dòng)電壓，使激光的偏轉(zhuǎn)方向在Y方向上變化，因此，干涉條紋點(diǎn)以二維方式移動(dòng)。因此，像在圖21中示出干涉條紋點(diǎn)那樣，通過掃描開啟(scan ON)，由干涉條紋造成的照度不均勻更進(jìn)一步顯著地減少。另外，相對(duì)于圖19的條件2是重合了 4次照射的平均的分布，圖21 (掃描開啟)只是1次照射的分布，因此，圖21 (掃描開啟)與圖19 (條件2)相比，看上去干涉條紋更多。
[0084]另外，像本實(shí)施方式那樣，在使激光的偏轉(zhuǎn)方向關(guān)于X方向以高速變化的情況下，在用與低速變化即可的Y方向用的第2電光晶體元件5B相同的光學(xué)晶體材料來制作X方向用的第1電光晶體元件5A時(shí)，當(dāng)例如將第2電光晶體元件5B視為用電極52、53夾著光學(xué)晶體材料51的1個(gè)電容器時(shí)，在第1電光晶體元件5A中，就變成以串聯(lián)方式連接3個(gè)該電容器。當(dāng)在第1電光晶體元件5A為1個(gè)的情況下設(shè)靜電電容為C。時(shí)，將3個(gè)第1電光晶體元件5A進(jìn)行串聯(lián)連接的靜電電容就降低到(1 / 3)C。。由此，整體的電容與第1電光晶體元件5A為1個(gè)的情況相比，將3個(gè)第1電光晶體元件5A進(jìn)行串聯(lián)連接的負(fù)載電容降低到1 / 3，能對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓的高速的變化，使折射率以高速變化。
[0085]另外，雖然在本實(shí)施方式中作為使激光的強(qiáng)度均勻化的目的設(shè)置有2個(gè)蠅眼透鏡，但是，在能充分地使激光的強(qiáng)度均勻化的情況下，也可以只設(shè)置1個(gè)蠅眼透鏡。此外，關(guān)于激光的光路上的上游側(cè)的(第1)聚光透鏡31，未必需要設(shè)置。
[0086]接著，對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖13是示出本發(fā)明的第6實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖13所示，在本實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體兀件5A、5B與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上設(shè)置有偏轉(zhuǎn)元件6。如圖14所示，偏轉(zhuǎn)元件6是所謂的楔角棱鏡，該楔角棱鏡以如下方式構(gòu)成，即，例如以由光透射性的材料構(gòu)成的板狀的構(gòu)件的一個(gè)面傾斜的方式成形，例如從未傾斜的一側(cè)的面入射脈沖激光15的情況下，在傾斜面中使其偏轉(zhuǎn)方向變化。在本實(shí)施方式中，如圖14所示，偏轉(zhuǎn)元件6例如以未傾斜的一側(cè)的面相對(duì)于脈沖激光15的光軸垂直的方式配置，以相對(duì)所述光軸可旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成，由此，從偏轉(zhuǎn)元件6射出的脈沖激光16的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化。例如在進(jìn)行對(duì)1處的激光照射部位平均照射N次的脈沖激光的照射的情況下，設(shè)激光的頻率為F[Hz]，則該偏轉(zhuǎn)元件6的旋轉(zhuǎn)速度為F / NX60[rpm]o
[0087]像這樣，在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射的偏轉(zhuǎn)元件6，除了由電光晶體元件5A、5B造成的連續(xù)的偏轉(zhuǎn)方向的二維方式的變化以外，還能通過偏轉(zhuǎn)元件6使脈沖激光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，因此，與第5實(shí)施方式相比，能進(jìn)一步抑制由干涉條紋造成的照度不均勻的產(chǎn)生。另外，在本實(shí)施方式中，也能進(jìn)行與第5實(shí)施方式同樣的各種的變形。
[0088]接著，對(duì)本發(fā)明的第7實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。圖15是示出本發(fā)明的第7實(shí)施方式的激光照明裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖15所示，在本實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體兀件5A、5B與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上設(shè)置有光擴(kuò)散元件7。如圖16所示，光擴(kuò)散元件7例如是在光透射性的板狀的構(gòu)件的一個(gè)面形成有磨砂玻璃狀的粗糙面的所謂的擴(kuò)散板，以如下方式構(gòu)成，即，使入射的脈沖激光15以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射(圖16中的脈沖激光17)。由此，關(guān)于光擴(kuò)散元件7的入射光(脈沖激光15)，偏轉(zhuǎn)方向從光擴(kuò)散元件7擴(kuò)散而成為脈沖激光17，入射到聚光透鏡32。
[0089]在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射的光擴(kuò)散元件7，從而透射電光晶體元件5A、5B，偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地以二維方式變化的脈沖激光15通過透射光擴(kuò)散元件7，從而偏轉(zhuǎn)方向擴(kuò)散，因此，與第5實(shí)施方式相比，可抑制干涉條紋的產(chǎn)生，能有效地防止照度不均勻的產(chǎn)生。另外，在本實(shí)施方式中，也能進(jìn)行與第5實(shí)施方式同樣的各種的變形。
[0090]接著，對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施方式的激光照明裝置進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，如圖17所示，在第5實(shí)施方式的激光照明裝置中，在電光晶體元件5A、5B與第2聚光透鏡32之間的脈沖激光15的光路上設(shè)置有第2實(shí)施方式的偏轉(zhuǎn)元件6和第3實(shí)施方式的光擴(kuò)散元件7。省略各結(jié)構(gòu)的詳細(xì)的說明。
[0091]在本實(shí)施方式中，通過設(shè)置使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射的偏轉(zhuǎn)元件6和使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射的光擴(kuò)散元件7，從而除了由電光晶體元件5A、5B造成的連續(xù)的偏轉(zhuǎn)方向的二維方式的變化以外，還能通過偏轉(zhuǎn)元件6使脈沖激光的偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化，進(jìn)而，通過脈沖激光透射光擴(kuò)散元件，從而偏轉(zhuǎn)方向擴(kuò)散，因此，與第5至7實(shí)施方式相比，能最有效地防止由干涉條紋造成的照度不均勻的產(chǎn)生。
[0092]如上所述，在本發(fā)明中，通過在脈沖激光的光路上設(shè)置有第I和第2電光晶體元件，相對(duì)入射光使其偏轉(zhuǎn)方向以二維方式連續(xù)地變化而進(jìn)行透射，從而由透射蠅眼透鏡造成的干涉條紋的產(chǎn)生位置連續(xù)地變化，由此，關(guān)于從激光照明裝置射出的脈沖激光，其亮度在激光的照射區(qū)域的整體中被均勻化，能降低照明不均勻。另外，雖然在上述各實(shí)施方式中，提供精細(xì)的變化(掃描)的第I電光晶體元件的偏轉(zhuǎn)方向的變化方向?yàn)樗椒较?，提供緩慢的變?掃描)的第2電光晶體元件的偏轉(zhuǎn)方向的變化方向?yàn)榇怪狈较颍?，也可以與此相反，此外，變化方向不限定于水平和垂直，只要能使干涉條紋以二維方式移動(dòng)，其變化方向是任意的。
[0093]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0094]在本發(fā)明中，在激光退火等中使用的激光照明裝置中，因?yàn)槟芙档拖壯弁哥R的透射光的由干涉條紋造成的照明不均勻，所以能在不產(chǎn)生干涉條紋的情況下得到均勻的強(qiáng)度分布的激光，大大有助于提高在退火等中使用的激光的質(zhì)量。
[0095]附圖標(biāo)記說明
[0096]1:光源；
[0097]2、4:蠅眼透鏡；
[0098]8:半波片；
[0099]10?17:脈沖激光；
[0100]31、32:聚光透鏡；
[0101]5:電光晶體元件(LN晶體元件);
[0102]6:偏轉(zhuǎn)元件(楔角棱鏡)；
[0103]7:光擴(kuò)散兀件(擴(kuò)散板)；
[0104]51:光學(xué)晶體材料(LN晶體材料)；
[0105]52、53:電極;
[0106]54:電源。
【權(quán)利要求】
1.一種激光照明裝置，具有: 光源，射出脈沖激光； 均勻化構(gòu)件，配置在來自該光源的脈沖激光的光路上，使所述脈沖激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)均勻化；以及 聚光透鏡，配置在透射所述均勻化構(gòu)件的脈沖激光的光路上，使入射光成為平行光而進(jìn)行透射，所述激光照明裝置的特征在于，具有: 電光晶體元件，配置在所述光源與所述均勻化構(gòu)件之間或所述均勻化構(gòu)件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向連續(xù)地變化而進(jìn)行透射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明裝置，其特征在于， 所述均勻化構(gòu)件是蠅眼透鏡或棒形透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光照明裝置，其特征在于， 所述電光晶體元件具有: I對(duì)電極，與所述脈沖激光的光軸平行地配置；以及 光學(xué)晶體材料，配置在該電極之間， 通過在所述電極之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使所述電光晶體元件的折射率變化，相對(duì)于所述入射光使其偏轉(zhuǎn)方向變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光照明裝置，其特征在于， 施加在所述電極之間的電壓的周期與所述脈沖激光的周期同步。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任`一項(xiàng)所述的激光照明裝置，其特征在于， 還具有光擴(kuò)散元件，配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的激光照明裝置，其特征在于， 還具有偏轉(zhuǎn)元件，配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的激光照明裝置，其特征在于，還具有: 偏轉(zhuǎn)元件，配置在透射所述電光晶體元件的激光脈沖光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射；以及 光擴(kuò)散元件，使該偏轉(zhuǎn)元件的透射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射， 所述光擴(kuò)散元件的透射光入射到所述聚光透鏡。
8.一種激光照明裝置，其特征在于，具有: 光源，射出脈沖激光； I個(gè)或多個(gè)蠅眼透鏡，配置在來自該光源的脈沖激光的光路上，使所述脈沖激光的強(qiáng)度在與光軸垂直的面內(nèi)均勻化； 多個(gè)聚光透鏡，配置在透射所述蠅眼透鏡的脈沖激光的光路上，使入射光成為平行光而進(jìn)行透射； 第I電光晶體元件，配置在所述光源與配置在最終級(jí)的聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向在與所述激光的光軸垂直的面內(nèi)在X方向上連續(xù)地變化而進(jìn)行透射； 第2電光晶體元件，配置在所述光源與最終級(jí)的聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，相對(duì)于入射光使其偏轉(zhuǎn)方向在與所述激光的光軸垂直的面內(nèi)在與所述X方向垂直的Y方向上連續(xù)地變化而進(jìn)行透射；以及控制部，相互關(guān)聯(lián)地控制對(duì)所述各電光晶體元件的施加電壓，使由所述蠅眼透鏡造成的照射面上的干涉條紋以二維方式連續(xù)地移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光照明裝置，其特征在于，各所述電光晶體元件具有:1對(duì)電極，與所述脈沖激光的光軸平行地配置；以及光學(xué)晶體材料，配置在該電極之間，通過在所述電極之間施加電壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使所述電光晶體元件的折射率變化，相對(duì)于所述入射光使其偏轉(zhuǎn)方向變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的激光照明裝置，其特征在于，所述控制部以使由所述第1電光晶體元件造成的激光的偏轉(zhuǎn)方向的變化速度與由所述第2電光晶體元件造成的激光的偏轉(zhuǎn)方向的變化速度相比為高速的方式，控制所述施加電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光照明裝置，其特征在于，對(duì)于各所述電光晶體元件，與所述脈沖激光的周期同步地在所述電極之間施加電壓。
12.根據(jù)權(quán)利 要求8至11的任一項(xiàng)所述的激光照明裝置，其特征在于，還包括光擴(kuò)散元件，配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光以從其光軸變寬的方式擴(kuò)散而進(jìn)行透射。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12的任一項(xiàng)所述的激光照明裝置，其特征在于，還包括偏轉(zhuǎn)元件，配置在所述電光晶體元件與所述聚光透鏡之間的所述脈沖激光的光路上，使入射光相對(duì)于其光軸偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行透射。
【文檔編號(hào)】F21S2/00GK103703408SQ201280017146
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月5日
【發(fā)明者】梶山康一, 水村通伸, 畑中誠(chéng), 柳川良勝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社V技術(shù)