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JP4526924B2 - 光学的光線変換システムおよび装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光学的光線変換システムであって、少なくとも1つの光線を発することのでき、第1の方向においてそれに垂直な第2の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも1つの光源と、該少なくとも1つの光線の少なくとも第1方向におけるダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段と、少なくとも1つの該光線の伝播方向において該コリメーション手段の後に配置された光学的光線変換装置とを含む光学的光線変換システムにおいて、該変換装置は、それを通過する少なくとも1つの該光線の第1方向のダイバージェンスがそれに垂直な第2方向のダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換システムに関する。さらに本発明は、少なくとも1つの入射面と少なくとも1つの出射面とを有する光学的光線変換装置であって、該装置は、それを通過する1つの光線の第1方向のダイバージェンスがそれに垂直な第2方向のダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置に関する。
上記形式のシステムおよび装置は、特許文献1から公知である。そこに記載された装置は、たとえば入射面および出射面を有する透明材料からなる基体を含む。入射面および出射面のいずれも、基本的に矩形状に形成されており、また細長く延びている。入射面および出射面の長手方向の延伸は、基本的に第2方向に合致している。光源としてレーザダイオードバーを使用する場合には、この第2方向はレーザダイオードバーの各エミッタが並置され、かつ互いに間隔を以て配置されている方向に合致する。このダイバージェンスの小さい方向は、遅軸と呼ばれる。それに垂直な第1方向は、半導体レーザダイオードバーでは速軸と呼ばれるダイバージェンスの大きい方向である。
前記の従来技術から公知の装置では、入射面および出射面のいずれにも多数のシリンドリカルレンズが設けられており、それらのシリンドリカル軸はすべて互いに平行に調整されている。入射面および出射面上の該シリンドリカルレンズのシリンドリカル軸は、遅軸および速軸の双方とそれぞれ45度またはマイナス45度の角度をなしている。レーザダイオードバーの発光セグメントから出射して、最終的に遅軸方向に線形に延びる光線は、従来技術から公知の光学的光線変換装置を通過する際においては90度回転されるため、該光線は該装置を通過した後に速軸方向に直進する。このような形式の装置には、各光線の回転によって各光線の遅軸方向の重なりが抑制されるという長所がある。
従来技術から公知のこの装置の短所として判明したのは、該装置を通過する際に光線の断面積が全体として拡大することである。なぜなら、互いに平行なシリンドリカルレンズは伝播方向に垂直な方向の光線にのみ影響を及ぼし、この方向に垂直な方向は該装置および該装置のシリンドリカルレンズによって全く影響されないからである。それによって、この方向の光線は発散するため、該装置を通過した各部分光線は通過後に共通の焦点に合焦できることが比較的困難である。特にその理由とされるのは、伝播方向に垂直な方向に関して、たとえばレーザダイオードバーとして構成された光源の各エミッタの結像が装置の後方で行われるのに対し、伝播方向および該方向に対して垂直な方向に関しては生じないことである。さらに、該装置を通過している間の光線の拡大によって各部分光線が少なくとも部分的に重なり得るため、この理由だけからでも、共通の焦点区域に対する総部分光線の適正な合焦が不可能となる。
本発明が対象とする課題は、装置通過後により優れた合焦性を有する光線を実現できる冒頭に述べた形式のシステムおよび装置を提供することである。
本発明は、少なくとも1つの光線を発することができ、該少なくとも1つの光線が第1の方向においてそれに垂直な第2の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも1つの光源と、
第1方向における少なくとも1つの光線のダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段と、
少なくとも1つの光線の伝播方向において前記コリメーション手段の後方に配置されている光学的光線変換装置であって、入射する少なくとも1つの光線の第1方向(Y)におけるダイバージェンスが第1方向に垂直な第2方向におけるダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置とを含む光学的光線変換システムにおいて、
光学的光線変換装置は、少なくとも1つの光線の断面積が光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換システムである。
本発明において、光学的光線変換装置は、それによって変換される少なくとも1つの光線の結像を1つの平面における互いに垂直で該光線の伝播方向に対して垂直な2つの方向に関して生じ得るように構成されることを特徴とする。
本発明において、変換されるべき光線の結像を生成可能な平面は伝播方向に垂直な平面であることを特徴とする。
本発明において、該システムは少なくとも1つの光線の伝播方向において光学的光線変換装置の後方に、少なくとも1つの光線のコリメーションおよび/または合焦のためのコリメーション手段および/または合焦手段を有することを特徴とする。
本発明において、少なくとも1つの光源は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることを特徴とする。
本発明は、少なくとも1つの入射面および少なくとも1つの出射面を備える、上述のシステムにおいて使用するための光学的光線変換装置であって、入射する光線の第1方向におけるダイバージェンスが第1方向に垂直な第2方向におけるダイバージェンスと交換されるように構成される光学的光線変換装置において、該光学的光線変換装置は、少なくとも1つの光線の断面積が光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換装置である。
本発明において、光学的光線変換装置は、それによって変換されるべき少なくとも1つの光線の結像を1つの平面における互いに垂直で該光線の伝播方向に対して垂直な2つの方向に関して生じ得るように構成されることを特徴とする。
本発明において、変換されるべき光線の結像が生成可能な平面は、伝播方向に垂直な平面であることを特徴とする。
本発明において、該装置の少なくとも1つの入射面上および/または少なくとも1つの出射面上に、多数のシリンドリカルレンズが設置されていることを特徴とする。
本発明において、前記シリンドリカルレンズが、第2方向と45度および/またはマイナス45度の角度をなすことを特徴とする。
本発明において、該装置の少なくとも1つの入射面および/または少なくとも1つの出射面は基本的に細長い、好ましくは矩形の形状を有しており、その際に前記の入射面および/または出射面の長手方向は基本的に第2方向に合致することを特徴とする。
本発明において、該装置はそれぞれ入射面および出射面を有する2つの部分を含むことを特徴とする。
本発明において、前記部分の入射面および出射面のそれぞれに多数のシリンドリカルレンズが設置されていることを特徴とする。
本発明において、前記部分の2つの面上のシリンドリカルレンズは前記部分の別の2つの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整されていることを特徴とする。
本発明において、該装置の入射面および/または出射面の少なくとも1つは多数の凹シリンドリカルレンズを具備することを特徴とする。
本発明において、前記部分の少なくとも一方に対して、それらの入射面および/または出射面上のシリンドリカルレンズの焦点距離は異なっていることを特徴とする。
本発明において、前記部分の少なくとも一方のシリンドリカルレンズの焦点距離は、該部分のそれぞれ別のシリンドリカルレンズの焦点距離の整数倍であることを特徴とする。
これは本発明に従えば、システムに関しては請求項1または2の特徴を備えた冒頭に述べた形式のシステムによって、また装置に関しては請求項またはの特徴を備えた冒頭に述べた形式の装置によって、実現される。
請求項1または請求項に係る本発明に従えば、光学的光線変換装置は、少なくとも1つの光線の断面積が該光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることが提供される。該装置における少なくとも1つの光線の縮小によって、装置を通過するいくつかの光線が通過中に、あるいはその直後に互いに重なり合うことが、効率的に阻止できる。この縮小は、たとえば互いに垂直で伝播方向に対して垂直な2つの方向に等しい大きさ、特におよそ係数2とすることができる。
請求項2または請求項に係る本発明に従えば、光学的光線変換装置は、それによって変換される少なくとも1つの光線の結像を1つの平面における互いに垂直で光線の伝播方向に対して垂直な2つの方向に関して生じ得るように、構成されることが提供される。1つの平面における互いに垂直で光線の伝播方向に対して垂直な2つの方向に関する結像の生成によって、これらの互いに垂直な両方向に関する光線の合焦性が顕著に高められる。特に、このような光線は付加的な結像ミスなしに合焦できる。
請求項3または請求項に係る本発明に従えば、変換されるべき光線の結像が生成可能な平面は伝播方向に垂直な平面であることが提供できる。
請求項4および/または請求項5に係る本発明に従えば、該システムは少なくとも1つの光線の伝播方向において光学的光線変換装置の後方に、少なくとも1つの該光線のコリメーションおよび/または合焦のためのコリメーション手段および/または合焦手段を有することが提供される。
請求項に係る本発明に従えば、少なくとも1つの光源は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることが提供できる。
請求項に係る本発明に従えば、該装置の少なくとも1つの入射面上および/または少なくとも1つの出射面上に、多数のシリンドリカルレンズが設置されていることが提供できる。
請求項に係る本発明に従えば、これらのシリンドリカルレンズが第2方向と45度および/またはマイナス45度の角度をなすことが提供できる。
請求項10または請求項11に係る本発明に従えば、該装置の少なくとも1つの入射面および/または少なくとも1つの出射面は基本的に細長い、好ましくは矩形の形状を有しており、その際に前記の入射面および/または出射面の長手方向は基本的に第2方向に合致することが提供できる。
請求項に係る本発明に従えば、該装置はそれぞれ入射面および出射面を持つ2つの部分を含むことが提供できる。
請求項に係る本発明に従えば、前記部分の入射面および出射面のそれぞれに多数のシリンドリカルレンズが設置されていることが提供できる。
請求項に係る本発明に従えば、前記部分の2つの面上のシリンドリカルレンズは前記部分の別の2つの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整されていることが提供できる。これらのいくつかの面上のシリンドリカルレンズを別のいくつかの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整することによって、該装置を通過する少なくとも1つの光線が互いに垂直な2つの方向に関して該装置により影響されることが達成できる。
請求項に係る本発明に従えば、該装置の入射面および/または出射面の少なくとも1つは多数の凹シリンドリカルレンズを具備することが提供できる。特に、順次に配置できる凹シリンドリカルレンズおよび凸シリンドリカルレンズの組合わせによって、互いに垂直な両方向に関して1つの同一平面における結像を生じることが達成できる。
請求項1に係る本発明に従えば、前記部分の少なくとも一方に対して、それらの入射面および/または出射面上のシリンドリカルレンズの焦点距離は異なっていることが達成できる。順次に配置されたシリンドリカルレンズの異なる焦点距離によって、たとえばテレスコープシステムにおいて、光線の断面積の縮小が実現できる。最終的に、各部分の入射面および出射面上のシリンドリカルレンズの間隔がこれらのシリンドリカルレンズの焦点距離の総和に合致することによって、テレスコープシステムが実現できる。
請求項1に係る本発明に従えば、該部分の少なくとも一方のシリンドリカルレンズの焦点距離は該部分のそれぞれ別のシリンドリカルレンズの焦点距離の整数倍であることが提供できる。このような焦点距離の選択によって、該装置を通過する少なくとも1つの光線の整数的減少が達成できる。
本発明の詳細な特徴および長所は、添付図面を参照した下記の好適な複数の実施例に関する以下の説明によって明らかとなる。
図1(a)および図1(b)では、方向を明示するために、デカルト座標系が記入されている。
図1(a)および図1(b)から見てとれる本発明に従うシステムの実施形態は、X方向に並置され、かつX方向に互いに離れた発光セグメントを有する光源1を含んでいる。これらの各発光セグメント2から出て来る光線はY方向に合致する第1の方向において、X方向に合致する第2の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する。一般的に、ダイバージェンスが大きい方向を「速軸」、またダイバージェンスが小さい方向を「遅軸」と呼ぶのが通例である。
伝播方向において前記発光セグメント2の後方に、図示されたシステムは速軸コリメーションレンズとして構成されたコリメーション手段4を有する。このコリメーション手段4は、そのシリンドリカル軸がX方向に延びる平凸シリンドリカルレンズとすることができる。特に、このシリンドリカルレンズは極めて小さな焦点距離を有しており、また発光セグメント2の至近に配置することができる。
伝播方向においてコリメーション手段4の後方に、本発明に従う光学的光線変換装置5が設置されている。該装置5は図示された実施例では2つの個別部分6,7からなり、それらは伝播方向Zにおいて前後に配置されており、それぞれ入射面および出射面を有する。該装置5は、図2〜図5を参照して以下に詳しく説明される。
光線3のそれぞれは装置5において、その断面積が低減されるように、かつ同時にX方向のダイバージェンスがY方向のダイバージェンスと交換されるように、変換される。それによって特に、各光線3のX方向の間隔が互いに顕著に増大する結果となる。そのため、各光線3間に光で満たされない区域が生じる。たとえば一点に対する全光線3の良好な合焦性を実現するために、伝播方向Zにおいて装置5の後方にレンズアレイ8が設けられており、それは入射面および出射面のいずれにもレンズ9,10を有することができる。これらのレンズ9,10は、そのシリンドリカル軸がY方向に延びるシリンドリカルレンズである。該アレイ8によって各光線が拡散するため、各光線のX方向の間隔が本質的に減少する。
伝播方向Zにおいてレンズアレイ8の後方にコリメートレンズ11を設けることができるが、該レンズはたとえばそのシリンドリカル軸がX方向に延びるシリンドリカルレンズを含む。図1(a)および図1(b)から明確に分かるように、各光線12はX方向において、つまり元の遅軸方向において装置5の通過後にダイバージェンスを全く有しない、あるいは回折限界ダイバージェンスしか有しないが、各光線12はY方向において、つまり元の速軸方向において装置5の通過前の遅軸方向における元のダイバージェンスに合致するダイバージェンスを有する。つまり、装置5を通過する際に、遅軸および速軸におけるダイバージェンスが交換されたことになる。したがって、該コリメートレンズ11によって、速軸方向の残留ダイバージェンスをコリメートすることができる。すなわち、コリメートレンズ11から出て来る光線12は基本的に平行光線であって、極めて容易に合焦可能である。
図1(a)および図1(b)から分かるように、光線12はX方向にも、またY方向にも基本的に等しく拡散されている。したがって、光線12は正のZ方向においてコリメートレンズ11の後方に配置された焦点レンズ29によって、極めて効率的にグラスファイバ30の入射面に合焦させることができるであろう。
光学的光線変換装置5は、たとえば図2から分かるように、第1の部分6と第2の部分7とからなる。部分6はその入射面上に多数のシリンドリカルレンズ13を備えており、それらのシリンドリカル軸はX軸に対してα=45度の角度をなして傾斜している。図示された実施例においては、6個のシリンドリカルレンズ13が描かれている。ただし、該入射面上にそれ以上のシリンドリカルレンズ13を設けることは全く可能である。そのかぎりでは、図2は簡略図としてのみ示されている。
部分6の出射面には、同様に多数のシリンドリカルレンズ14が配置されており、それらのシリンドリカル軸もX軸に対してα=45度の角度をなして傾斜している。これは図3(a)から明確に分かるが、それによってシリンドリカルレンズ13およびシリンドリカルレンズ14のいずれも凸状に形成されていることが見てとれる。図3(a)は図2に示されているY’方向に沿った断面の詳細を示しており、それに対して図3(b)は90度回転した図、つまり同様に図2に示されたX’方向に沿った断面の詳細を示している。それに応じて、シリンドリカルレンズ13,14のシリンドリカル軸はX’方向に延びている。
装置5の第2部分7は、その入射面に同様に凸シリンドリカルレンズ15を有する。しかし、これらのシリンドリカルレンズ15のシリンドリカル軸はX方向に135度の角度をなして、したがってY’方向に沿って延びている。
該部分7はその出射面上に凹シリンドリカルレンズ16を有しており、それらの同様に互いに平行に配置されたシリンドリカル軸は同様にX方向と135度の角度をなしており、したがって同様にY’方向に延びている。
図4(a)および図4(b)から分かるのは、各シリンドリカルレンズ13,14,15,16の焦点距離である。f2は第2シリンドリカルレンズ14の焦点距離を表しており、f1=2×f2が成り立つ。f3は第3シリンドリカルレンズ15の焦点距離を表しており、f3=2×f1+2×f2が成り立つ。f4は第4シリンドリカルレンズ16の焦点距離を表しており、f3=2×f4が成り立つ。
ここで特に部分6,7は、部分6の出射面上に設けられた第2シリンドリカルレンズ14と部分7の入射面上に設けられた第3シリンドリカルレンズ15との間隔が第2シリンドリカルレンズ14の焦点距離f2に合致するように、配置されている。
第1シリンドリカルレンズ13と第2シリンドリカルレンズ14とのZ方向の光学的間隔は、両シリンドリカルレンズ13,14の双方の焦点距離f1,f2の合計に合致する。これは、図4(a)から明確に見てとれる。第3シリンドリカルレンズ15と第4シリンドリカルレンズ16とのZ方向の光学的間隔は、シリンドリカルレンズ16の焦点距離f4に合致する。これは、図4(a)から明確に見てとれる。
図4(a)および図4(b)から、装置5の結像挙動が詳細に分かる。特に図4(a)および図4(b)において、シリンドリカルレンズ13,14,15,16は矢印を備えた線によって模式的に示されている。各レンズ系の参照符号17を持つ光学軸上には、各レンズの焦点距離が×印によって示されている。図4(a)と図4(b)との間には、各焦点距離f1,2,3,4の位置が付加的に示されている。
ここで注目すべきであるのは、第1シリンドリカルレンズ13および第2シリンドリカルレンズ14はそれらのシリンドリカル軸のX’方向への調整によって、X’方向の光線の光学軸までの距離に対して影響を及ぼさないことである。したがって、装置5の第1部分6のシリンドリカルレンズ13,14は図4(b)に示されていない。同様に第2部分7の第3シリンドリカルレンズ15および第4シリンドリカルレンズ16も、それらのシリンドリカル軸のY’方向への調整によって、図4(a)に示されたY’方向において光学軸までの間隔を持つ光線に対して影響を及ぼさないため、第2部分7のシリンドリカルレンズ15および16は図4(a)に示されていない。すなわち、第1部分6のシリンドリカルレンズ13,14はY’方向に関してのみレンズとして機能するが、X’方向に関してはそれを通過する光線に対する影響を及ぼさない。他方で、第2部分7のシリンドリカルレンズ15,16はX’方向に関してのみそれを通過する光線に対して作用するが、Y’方向に関してはそれを通過する光線に対する影響を及ぼさない。
図4(a)から分かるのは、Y’方向に区間Gyだけ光学軸17から離れた点、すなわち第1シリンドリカルレンズ13からZ方向へシリンドリカルレンズ13の焦点距離f1に合致する距離を有する点は、シリンドリカルレンズ13,14によって構成された結像系によってY’方向に光学軸17からの距離Byを有する点に結像されることである。この結像点Byは、第2シリンドリカルレンズ14の後方で第2シリンドリカルレンズ14の焦点距離f2に合致するZ方向の距離にある。
図4(b)には、第3シリンドリカルレンズ15および第4シリンドリカルレンズ16によって形成された結像系のX’方向に離れた点の光学軸までの区間Gxの結像が示されている。拡散レンズとしての第4シリンドリカルレンズ16の仕様のために、図4(b)に示された前記結像系によってバーチャル像を生じる結像が行われるが、該像は図示された実施例ではZ方向において第3シリンドリカルレンズ15が位置する同じ個所に生じる。このバーチャル像は、X’方向において光学軸まで間隔Gxの半分の大きさに等しい距離を有する。したがって、第3シリンドリカルレンズ15および第4シリンドリカルレンズ16によって形成された結像系は、該結像系を通過する光線の断面積を係数2だけ縮小させる。さらに図4(b)から読み取ることができるのは、該バーチャル像はX’方向において光学軸17と同じ側に位置するため、M=+1/2を持つ結像が得られることである。
それに対し、第1シリンドリカルレンズ13および第2シリンドリカルレンズ14によって形成された結像系では、縮小的な結像が光学軸17の対向側に実現される。特にこの場合でも、区間Gyは区間Byの2倍の大きさであるため、M=−1/2を持つ結像が得られることになる。
本発明に従う装置5の極めて大きな長所とみなすことができるのは、図4(a)に示された第1シリンドリカルレンズ13および第2シリンドリカルレンズ14からなる結像系の結像のみならず、図4(b)に示された第3シリンドリカルレンズ15および第4シリンドリカルレンズ16からなる結像系の結像も、同一のX’−Y’平面ないしはX−Y平面に位置することであり、したがってZ方向に関して同一平面にあることである。すなわち、伝播方向Zに関して設定可能な個所に、X’方向に関しても、またY’方向に関しても、設定可能な特性を有する結像が得られる。この像は、以後のレンズ手段によって極めて容易にコリメートでき、あるいは合焦できる。
本発明に基づく装置において重要なのは、どの個所にレンズ13,14,15,16が配置されるかではなく、X’方向およびY’方向に関して得られた両像が同一のX’−Y’平面ないしはX−Y平面に位置することである。たとえば、像Bxはシリンドリカルレンズ15も位置するZ位置に必ずしも厳密に存在しなくてもよい。この像Bxは、シリンドリカルレンズ15の後または前に生じてもよい。
さらに装置5の両部分6,7は、その入射面および出射面上にそれらのシリンドリカル軸が互いに直交するシリンドリカルレンズを有することも可能である。たとえば、シリンドリカルレンズ15のようにX’方向にのみ作用するシリンドリカルレンズを第1部分6の出射面に配置し、次にシリンドリカルレンズ14のようにY’方向にのみ作用するシリンドリカルレンズを第2部分7の入射面に配置することができる。確保しなければならないのは、選択された焦点距離f1,2,3,4ならびにシリンドリカルレンズ13,14,15,16の対応位置のゆえに、X’方向またはY’方向に関して生じる像BxおよびByはZ方向に垂直な同一平面に生じることである。
図5から再度模式的に分かるのは、装置5を通過する前の光線3の断面積および装置5を通過した光線12の断面積である。特に、光線13の両方向における断面積がほぼ半減していることが明確である。図5は、装置5を通過する前の光線3の断面が基本的に矩形断面を有することを示している。この矩形断面の隅は、文字a,b,c,dによって表示されている。
装置5を通過した光線12の断面積も矩形であり、該矩形の隅は文字a*,b*,c*,d*によって表示されている。本来はX方向に細長い光線3の断面は通過後に光線12の断面のY方向に延びる矩形に変化したことが、示されている。さらに、断面の縮小が明確に分かる。装置5によって実行された光線変換は、光線3および光線12をして伝播方向Zのまわりに90度の回転を行わせしめるとともに、伝播方向Zに平行でY方向を通る平面における結像を実行する。光線3および光線12に関して行われた光線変換は、断面縮小とともに、遅軸方向(X方向)および速軸方向(Y方向)におけるダイバージェンスの交換を惹起する。これは、従来技術から公知の光線変換装置では、簡略な90度回転によって達成されるのが通例である。
図6に示されているのは本発明に従うシステムの別の実施形態であり、それは原理的には図1(a)および図1(b)に示されたシステムに極めて類似した構造を有する。特にここで詳述するのは、比較的大きな冷却体を備えた半導体レーザ装置としての光源18である。本来の半導体要素は、図6に示されていない。さらに、焦点レンズ29およびグラスファイバ30も図示されていない。光源18に続くのはコリメーション手段19であり、それは速軸用コリメートレンズとして機能するシリンドリカルレンズ20を内蔵した比較的大きなガラス基体として構成されている。
光線方向つまりZ方向には、続いて本発明に基づく光学的光線変換装置21が設置されている。該装置は、装置5の部分6,7と同様に入射面および出射面にシリンドリカルレンズを有する2つの部分22,23からなり、該レンズは原理的には図3(a)および図3(b)から明確に見てとれるシリンドリカルレンズ13,14,15,16に合致している。
正のZ方向に続くのは、その出射面にのみシリンドリカルレンズを有するレンズアレイ24である。
さらに正のZ方向に続いて配置されているのは、基本的にコリメートレンズ11に合致するコリメートレンズ25である。
図7には、負のZ方向の正面におけるコリメーション手段19を含む前記装置21の両部分22,23が再度示されている。特にここでは、部分22の出射面上のシリンドリカルレンズ26および部分23の出射面上のシリンドリカルレンズ27が参照符号によって表示されている各シリンドリカルレンズが基本的に正方形のアパーチャ28を形成しており、該アパーチャはZ方向においてコリメーション手段19のシリンドリカルレンズ20と面一であることが分かる。半導体レーザの光はこの比較的小さな正方形アパーチャ28を通過しなければならないため、装置21および装置5を通過する際の光線3の断面の縮小が重要である。
図1(a)は本発明に従う光学的光線変換システムの側面図であり、図1(b)は図1(a)に従うシステムの平面図である。 本発明に従う光学的光線変換装置の透視図である。 図3(a)図は2における矢印IIIa−IIIbに沿った詳細断面図であり、図3(b)は図2における矢印IIIb−IIIbに沿った詳細断面図である。 図4(a)は図3(a)に描かれた平面における本発明に従う装置を通る例示的な光線経路であり、図4(b)は図3(b)に描かれた平面における本発明に従う装置を通る例示的な光線経路である。 図2に従う装置の通過前および通過後の光線の断面図である。 本発明に従うシステムの別の実施形態の透視図である。 後置されたコリメーション手段を備えた図6に従う光学的光線変換装置の背面図である。
符号の説明
1,18 光源
2 発光セグメント
3,12 光線
4,19 コリメーション手段
5,21 光学的光線変換装置
6,7,22,23 部分
8,24 レンズアレイ
9,10 レンズ
11,25 コリメートレンズ
13,14,15,16,20,26,27 シリンドリカルレンズ
17 光学軸
28 アパーチャ
29 焦点レンズ
30 グラスファイバ

Claims (13)

  1. 少なくとも1つの光線(3)を発することができ、該少なくとも1つの光線(3)が第1の方向(Y)においてそれに垂直な第2の方向(X)におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも1つの光源(1,18)と、
    第1方向(Y)における少なくとも1つの光線(3)のダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段(4,19)と、
    少なくとも1つの光線(3)の伝播方向(Z)において前記コリメーション手段(4,19)の後方に配置されている光学的光線変換装置(5,21)であって、該光学的光線変換装置(5,21)は第1の部分(6)および第2の部分(7)を含み、第1の部分(6)は入射面上および出射面上に第2方向(X)とプラス45度の角度をなす多数の凸シリンドリカルレンズ(13,14)を有し、第2の部分は、入射面上に第2方向(X)とマイナス45度の角度をなす多数の凸シリンドリカルレンズ(15)を有し、出射面上に第2方向(X)とマイナス45度の角度をなす多数の凹シリンドリカルレンズ(16)を有し、入射する少なくとも1つの光線(3)の第1方向(Y)におけるダイバージェンスが第1方向に垂直な第2方向(X)におけるダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置(5,21)とを含む光学的光線変換システムにおいて、
    光学的光線変換装置(5,21)は、少なくとも1つの光線(3)の該装置(5,21)の出射面上における断面積が該装置(5,21)の入射面上における断面積と比較して縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換システム。
  2. 各シリンドリカルレンズ(13,14,15,16)の焦点距離および配置は、光学的光線変換装置(5,21)によって変換される少なくとも1つの光線(3)の結像を、該光線(3)の伝播方向(Z)に対して垂直な1つの平面内の、互いに垂直な2つの方向生じ得るように構成されることを特徴とする請求項1記載の光学的光線変換システム。
  3. 変換されるべき光線(3)の結像を生成可能な平面は伝播方向(Z)に垂直な平面であることを特徴とする請求項2記載の光学的光線変換システム。
  4. 該システムは少なくとも1つの光線(3)の伝播方向(Z)において光学的光線変換装置(5,21)の後方に、少なくとも1つの光線(3)のコリメーションのためのコリメーション手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学的光線変換システム。
  5. 該システムは少なくとも1つの光線(3)の伝播方向(Z)において光学的光線変換装置(5,21)の後方に、少なくとも1つの光線(3)を1点に合焦するための合焦手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学的光線変換システム。
  6. 少なくとも1つの光源(1,18)は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の光学的光線変換システム。
  7. 学的光線変換装置(5,21)であって、該光学的光線変換装置(5,21)は第1の部分(6)および第2の部分(7)を含み、第1の部分(6)は入射面上および出射面上に第2方向(X)とプラス45度の角度をなす多数の凸シリンドリカルレンズ(13,14)を有し、第2の部分は、入射面上に第2方向(X)とマイナス45度の角度をなす多数の凸シリンドリカルレンズ(15)を有し、出射面上に第2方向(X)とマイナス45度の角度をなす多数の凹シリンドリカルレンズ(16)を有し、入射する光線(3)の第1方向(Y)におけるダイバージェンスが第1方向に垂直な第2方向(X)におけるダイバージェンスと交換されるように構成される光学的光線変換装置において、該光学的光線変換装置(5,21)は、少なくとも1つの光線(3)の該装置(5,21)の出射面上における断面積が該装置(5,21)の入射面上における断面積と比較して縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換装置。
  8. 各シリンドリカルレンズ(13,14,15,16)の焦点距離および配置は、光学的光線変換装置(5,21)によって変換されるべき少なくとも1つの光線(3)の結像を該光線(3)の伝播方向(Z)に対して垂直な1つの平面内の、互いに垂直な2つの方向生じ得るように構成されることを特徴とする請求項記載の光学的光線変換装置。
  9. 変換されるべき光線(3)の結像が生成可能な平面は、伝播方向(Z)に垂直な平面であることを特徴とする請求項記載の光学的光線変換装置。
  10. 該装置(5,21)の少なくとも1つの入射面および/または少なくとも1つの出射面は細い形状を有しており、その際に前記の入射面および/または出射面の長手方向は基本的に第2方向(X)に合致することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の光学的光線変換装置。
  11. 前記細長い形状が矩形形状であることを特徴とする、請求項10記載の光学的光線変換装置。
  12. 前記部分(6,7;22,23)の少なくとも一方に対して、それらの入射面および/または出射面上のシリンドリカルレンズ(13,14,15,16)の焦点距離は異なっていることを特徴とする請求項〜1のいずれか1項に記載の光学的光線変換装置。
  13. 第1の部分の入射面上のシリンドリカルレンズ(13)の焦点距離は第1の部分の出射面上のシリンドリカルレンズ(14)の焦点距離の2倍であり、第2の部分の入射面上のシリンドリカルレンズ(15)の焦点距離は第2の部分の出射面上のシリンドリカルレンズ(16)の焦点距離の2倍であることを特徴とする請求項12記載の光学的光線変換装置。
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