JP2006032352A - 面照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 面照明のために有効に使用できる面照明装置を提供する。
【解決手段】 各エミッタの相互の間隔が第1方向(X)におけるエミッタの膨張よりも小さい複数のエミッタを備えた、少なくとも1つの半導体レーザバー(1)と、各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段(3)であって、第1方向(X)に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向(Y)に関するダイバージェンスと交換可能に構成され、半導体レーザ・バー(1)に対して、少なくとも、2つの直接隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段(3)にぶつかる際に第1方向(X)において互いに重なるような間隔を有するように構成されるビーム変換手段(3)とを有する面照明装置。
【選択図】 図1a
【解決手段】 各エミッタの相互の間隔が第1方向(X)におけるエミッタの膨張よりも小さい複数のエミッタを備えた、少なくとも1つの半導体レーザバー(1)と、各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段(3)であって、第1方向(X)に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向(Y)に関するダイバージェンスと交換可能に構成され、半導体レーザ・バー(1)に対して、少なくとも、2つの直接隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段(3)にぶつかる際に第1方向(X)において互いに重なるような間隔を有するように構成されるビーム変換手段(3)とを有する面照明装置。
【選択図】 図1a
Description
本発明は、第1の方向に並置され、かつ互いに間隔を以って配置されている複数のエミッタを備えた少なくとも1つの半導体レーザ・バーであって、各エミッタの相互の間隔が第1方向におけるエミッタの膨張よりも小さく、各エミッタから出射されるレーザ光の第1方向に関するダイバージェンスが第1方向に垂直な第2の方向に関するレーザ光のダイバージェンスよりも小さい半導体レーザ・バーと、各エミッタから出射されるレーザ光の少なくとも部分的なコリメーション用のコリメーション手段とを有する面照明装置に関する。
上記形式の装置は広く知られている。各エミッタ間の間隔が極めて小さい半導体レーザ・バーは、通常、準連続的に駆動できるQCW(Quasi Continuous Wave)バーとして構成されている。半導体レーザ・バーおよびQCWバーにおいても、いわゆる速軸つまり第2方向における、あるいはエミッタが並置されている方向に垂直な方向におけるダイバージェンスは、いわゆる遅軸つまり第1方向におけるダイバージェンスよりもはるかに大きい。それにも拘わらず、半導体レーザ・バーから出射されるレーザ光は遅軸方向に関してコリメートしにくい。なぜなら、一方ではエミッタが遅軸方向に膨張しているからであり、他方では一連のエミッタが並置されているからである。したがって、QCWバーとして構成されていない、つまり各エミッタ相互の間隔が通常は遅軸方向へのエミッタの膨張よりも大きい半導体レーザ・バーでは、遅軸のコリメーションの前に、ビーム変換手段が光路に組み込まれる。たとえば特許文献1から公知のこれらのビーム変換手段はレーザ光を回転させることができる、また第1方向つまり遅軸方向に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向つまり速軸方向に関するダイバージェンスと交換することができる。さらに、これらのビーム変換手段は、各エミッタからの光がビーム変換手段へ入る前にまだ互いに重なっていないように、半導体レーザ・バーの近くに配置されている。それにより、遅軸コリメーション手段を半導体レーザ・バーから比較的離して配置することが可能となるため、遅軸方向において大きなビーム膨張が達成され、この膨張によりさらに遅軸方向への小さなダイバージェンスおよび好適なコリメート性が実現できる。QCWバーでは、このような配置はこれまで実現されていないため、QCWバーから出射されるレーザ光のコリメート性は極めて劣っている。
さらに面照明あるいは野外照光器稼働のために半導体レーザ・バーを使用する際に不利であることが判明しているのは、速軸および遅軸の異なるダイバージェンスならびに遅軸の劣悪なコリメート性である。
本発明が対象とする課題は、面照明のために有効に使用できる冒頭に述べた形式の装置を提供することである。
本発明は、第1の方向に並置され、かつ互いに間隔を以って配置されている複数のエミッタを備えた少なくとも1つの半導体レーザ・バーであって、各エミッタの相互の間隔が第1方向におけるエミッタの膨張よりも小さく、各エミッタから出射されるレーザ光の第1方向に関するダイバージェンスが第1方向に垂直な第2の方向に関するレーザ光のダイバージェンスよりも小さい半導体レーザ・バーと、各エミッタから出射されるレーザ光の少なくとも部分的なコリメーション用のコリメーション手段とを有する面照明装置において、
面照明装置は、各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段を有し、ビーム変換手段は、第1方向に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向に関するダイバージェンスと交換できるように構成され、かつ各エミッタから出射されるレーザ光の光路に配置され、
ビーム変換手段は、半導体レーザ・バーに対して、少なくとも2つの直接隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段にぶつかる際に第1方向において互いに重なるような間隔を有することを特徴とする面照明装置である。
面照明装置は、各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段を有し、ビーム変換手段は、第1方向に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向に関するダイバージェンスと交換できるように構成され、かつ各エミッタから出射されるレーザ光の光路に配置され、
ビーム変換手段は、半導体レーザ・バーに対して、少なくとも2つの直接隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段にぶつかる際に第1方向において互いに重なるような間隔を有することを特徴とする面照明装置である。
本発明において、面照明装置は各エミッタから出射されるレーザ光を均一化するための均一化手段を有することを特徴とする。
本発明において、均一化手段が多段式の構成とされることを特徴とする。
本発明において、第1方向に関する均一化用均一化手段の段数が第2方向に関する均一化用均一化手段よりも多いことを特徴とする。
本発明において、第1方向に関する均一化用均一化手段の段数が第2方向に関する均一化用均一化手段よりも多いことを特徴とする。
本発明において、ビーム変換手段が第1方向に並置された複数のビーム変換要素を有することを特徴とする。
本発明において、エミッタの1つから出射されるレーザ光がビーム変換要素の1つ以上にぶつかることを特徴とする。
本発明において、ビーム変換要素はそれらのシリンドリカル軸が第1方向に対しておよそ45度および/または−45度傾斜するシリンドリカル・レンズとして構成されることを特徴とする。
本発明において、均一化手段が第1方向に並置された複数の均一化要素を有しており、それらが特にシリンドリカル・レンズとして構成されていることを特徴とする。
本発明において、ビーム変換要素の相互の中心間距離は均一化要素相互の中心間距離とは等しくないことを特徴とする。
本発明において、コリメーション手段はエミッタから出射されるレーザ光の第2方向に関するコリメーションを行う速軸コリメーション手段からなることを特徴とする。
本発明において、コリメーション手段はエミッタから出射されるレーザ光の第1方向に関するコリメーションを行う遅軸コリメーション手段を有することを特徴とする。
本発明において、第1方向における各エミッタ相互の間隔は第1方向におけるエミッタのそれぞれの膨張の半分以下、特に1/10以下となることを特徴とする。
本発明において、半導体レーザ・バーはQCW(Quasi Continuous Wave)バーとして構成されることを特徴とする。
これは、本発明に従えば、請求項1および/または請求項2の特徴を備えた冒頭に述べた形式の装置により達成される。
請求項1に係る本発明に従えば、面照明装置は各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段を有し、ビーム変換手段は第1方向に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向に関するダイバージェンスと交換できるように構成されており、また各エミッタから出射されるレーザ光の光路に配置されており、その際にビーム変換手段は半導体レーザ・バー、たとえばレーザダイオード・バーに対して、少なくとも2つの直に隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段へ当たる際に第1方向において互いに重なるような間隔を有する。
驚くべきことに、各エミッタ間の間隔が狭い半導体レーザ・バー、たとえばQCWバーでのビーム変換手段の使用の際に、ビーム変換手段への衝突前の隣接するエミッタのレーザ光の重なりにも拘わらず、比較的僅かな損失しか生じないことが判明した。たとえば、事前の重なりのよりビーム変換手段において生じる損失は5%以下である。このようにQCWバーに対しても驚異的に可能なビーム変換手段の使用により、コリメート性ならびに野外照光器としての、また面照明に対する適用性が顕著に向上する。
請求項2に係る本発明に従えば、面照明装置は各エミッタから出射されるレーザ光を均一化するための均一化手段を有してもよい。これらの均一化手段の使用により、均一性およびそれに基づくビーム品質を顕著に向上させることができるため、該装置から遠く離れた面を極めて均等に照らすことが可能となる。
装置から遠く離れた面を均等に照らすことにより、多岐にわたる用途が展開できる。その例として、道路および鉄道交通における減殺のない夜間監視システムおよび測定技術分野におけるたとえば食品包装などの包装物の生産管理用ディジタル式映像記録などが挙げられる。面の均一な照明および本発明に基づく装置によるコリメート性から、一連のメリットが得られる。被照面の区域における強度分布は極めて急峻な側部を有するため、被照区域において高い強度が達成できる、すなわち、隣接区域では極めて僅少な出力損失しか生じない。このようにして、照明システムの電力消費が低減できると共に、エミッタまたは半導体レーザ・バーの数量を減らすことができる。さらに、均一な強度分布により鮮明な画像コントラストが得られるため、たとえばディジタル式映像管理の際に廉価なカメラを適用することができる。
請求項3に係る本発明に従えば、均一化手段が多段階に構成されてもよい。その際に特に請求項4に係る発明に従えば、第1方向に関する均一化用均一化手段の段数が第2方向に関する均一化用均一化手段よりも多くてもよい。第2方向つまり速軸に関するレーザ光の方が明らかに優れたコリメート性を有するため、通常は速軸に対する単段の均一化手段で充分であることが実証されている。速軸に対する単段および遅軸に対する2段の均一化手段の使用により、完全な2段式均一化手段の場合と比べて、製造コストが格段に少なくて済む。その理由は、両均一化手段の間隔は、1つの軸つまり遅軸に関してのみ調整すればよいからである。このようにして、これらの均一化手段の間隔を遅軸に関する要件に対して最適に適合させることができる。さらにそれによって、均一化手段に対して使用されるレンズなどの焦点距離公差に対する要求を下げることができる。
請求項5に係る本発明に従えば、ビーム変換手段が第1方向に並置された複数のビーム変換要素を有してもよい。その際に請求項6に係る本発明に従えば、エミッタの1つから出射されるレーザ光がビーム変換要素の1つ以上にぶつかってもよい。たとえば、その際に請求項7に係る発明に従えば、ビーム変換要素はそれらのシリンドリカル軸が第1方向に対しておよそ45度および/または−45度をなすシリンドリカル・レンズとして構成することができる。
さらに、均一化手段も第1方向に並置された複数の均一化要素を有することが可能である。この際に均一化要素は、同様にシリンドリカル・レンズとして構成することができる。ビーム変換要素の相互の中心間距離は、均一化要素相互の中心間距離とは等しくないことが可能である。このようにして、被照面区域における強度分布をより均一に構成することができる。
請求項10に係る本発明に従えば、コリメーション手段はエミッタから出射されるレーザ光の第2方向に関するコリメーションを行う速軸コリメーション手段を有してもよい。さらに請求項11に係る発明に従えば、コリメーション手段はエミッタから出射されるレーザ光の第1方向に関するコリメーションを行う遅軸コリメーション手段を有してもよい。
さらに請求項12および13に係る発明に従えば、第1方向における各エミッタ相互の間隔は第1方向におけるエミッタのそれぞれの膨張の半分以下、特に1/10以下となっていてもよい。さらに請求項14に係る発明に従えば、半導体レーザ・バーはQCWバーとして構成されてもよい。
以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図面においては、理解を容易にするためにデカルト座標系が付記されている。
図面においては、理解を容易にするためにデカルト座標系が付記されている。
図1aおよび図1bから見てとれるように、本発明に基づく装置は特にいわゆるQCW(Quasi Continuous Wave)バーとして構成されている半導体レーザ・バー1からなる。他の半導体レーザ・バーと同様に、QCWバーもX方向に並置されかつ相互に離れて配置された複数のエミッタを有する。もちろんQCWバーでは、個別エミッタ間の間隔はX方向のエミッタの膨張よりも明らかに小さい。
典型的なQCWバーでは、X方向いわゆる遅軸方向にたとえば60個のエミッタが並置されかつ相互に離れて配置されている。その際に、エミッタの放射面の大きさは、Y方向いわゆる速軸方向ではおよそ1μmであり、X方向にはおよそ150μmとすることができる。その際に、各エミッタ間の間隔はX方向におよそ10μmとすることができるが、これはおよそ160μmの中心間距離(ピッチ)に相当する。
さらにQCWバーは大きな反復周波数における大きなパルス継続時間を示すため、最大20%の時比率が得られる。この時比率は、エミッタがレーザ光を発する時間部分の百分率を表すものである。QCWバーの典型的なパルス継続時間は、1kHzの反復周波数において150マイクロ秒である。QCWバーの最大パルス継続時間は、およそ500マイクロ秒である。これらの特性のゆえに、半導体レーザ・バーの準連続稼働を意味するQCWバーという名称が冠せられたのである。
半導体レーザ・バー1は、図1bおよび図4aにおいて直方体として概略的に表示されている。
図4aおよび図4bから見てとれるのは、半導体レーザ・バー1の各エミッタから出射されるレーザ光の拡散方向Zでは、速軸コリメーション手段2が半導体レーザ・バー1に接続していることである。図4aおよび図4bから明確に見てとれる速軸コリメーション手段2はたとえば平凸シリンドリカルレンズとして構成されており、そのシリンドリカル軸はX方向に延びている。この形式のシリンドリカルレンズにより、各エミッタから出射されるレーザ光はY方向つまり速軸に関して回折限定的にコリメートされることができる。これを達成するために、速軸コリメーション手段2として機能するシリンドリカルレンズは、非球状表面を有することができる。その出射側にのみ凸状湾曲を有する図示されたシリンドリカルレンズの代わりに、凸状湾曲した入射側を備えたシリンドリカルレンズも使用できる。その代案として、入射側および出射側の双方を凸状および/または凹状に湾曲させることもできる。
レーザ光の拡散方向Zでは、ビーム変換手段3が速軸コリメーション手段2に接続しているが、それらは特に図2a、図2bおよび図3から明確に見てとることができる。ビーム変換手段3において、入射光は角度90度だけ回転する、つまり速軸(Y方向)のダイバージェンスが遅軸(X方向)のダイバージェンスと交換されるため、該装置3から出た後にY方向のダイバージェンスはおよそ160ミリラジアン(mrad)、またX方向のダイバージェンスはおよそ3ミリラジアン(mrad)となる。
レーザ光の拡散方向Zでは遅軸コリメーション手段4がビーム変換手段3に接続しているため、Y方向におよそ11ミリラジアン(mrad)のダイバージェンスおよびX方向におよそ3ミリラジアン(mrad)のダイバージェンスを持つ10mm×10mmのビームが達成できる。ダイバージェンスおよびビーム径に対する数値は、最大強度の半分(FWHM)におけるビームの完全幅Bに相当する。遅軸コリメーション手段4は、X方向に延びるシリンドリカル軸を有する平凸シリンドリカルレンズとして構成されている。そのため、ビーム変換手段3におけるレーザ光の回転により、遅軸コリメーション手段4は速軸コリメーション手段2と同じ方向性を有する。速軸コリメーション手段2と同様に、遅軸コリメーション手段4も別の構成することができる。特に、入射側および出射側のいずれも凸状および/または凹状湾曲を具備することができる。
レーザ光の拡散方向Zでは、第1均一化手段5と続いて第2均一化手段6が遅軸コリメーション手段4に接続している。第1均一化手段5はその入射面に、それら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・アレーを有する。さらに、この第1均一化手段はその出射面に、それら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・アレーを有する。第1均一化手段の入射面および出射面上に互いに交差して配置されたシリンドリカルレンズ・アレーにより、第1均一化手段5を通過するレーザ光は遅軸方向および速軸方向のいずれにおいても、すなわち、X方向にもまたY方向にも、極めて効率的に互いに重なり合う。図1aおよび図1bから第1均一化手段5の背後に見てとれる焦点区域により明示されているこの効果的な重なりにより、レーザ光の均一化が達成できる。
第1均一化手段の背後のビーム拡散方向Zでは、該装置は第2均一化手段6を有する。これらの第2均一化手段6は、それらの入射面および/または出射面に、Y方向に延びるシリンドリカルレンズを持つシリンドリカルレンズ・アレーを有する。したがって、全体としてレーザ光は2段階で均一化されるのであり、その際に第2段階は遅軸のみに作用するが、第1段階は遅軸および速軸の双方に作用する。
参照符号7により表されているのは、本発明に基づく装置から放射される充分にコリメートされかつ均一化されたレーザ光7であり、それは該装置から離れた面を照らすために使用することができる。
図2aおよび図2bから見てとれるのは、ビーム変換手段3の実施形態である。それは、透明材料からなる基本的に直方体状ブロックであり、その入射側および出射側の双方にビーム変換要素8として機能する複数のシリンドリカルレンズ・セグメントが互いに平行に配置されている。これらのビーム変換セグメント8の軸は、X方向に延びる直方体状ビーム変換手段3の基礎側と45度の角度αをなす。図示された実施例では、ビーム変換手段3の両X−Y平面のそれぞれにおよそ10個のシリンドリカルレンズ・セグメントが配置されている。図2bから見てとれるのは、シリンドリカルレンズ・アレーにより形成された双凸シリンドリカルレンズのZ方向に測定された深さTは、これらの双凸シリンドリカルレンズのそれぞれの焦点距離の2倍に等しいことである。これは、等式T=2Fnを意味する。
ここで、Tはシリンドリカルレンズ・アレーとして構成されたビーム変換手段3の深さであり、またFnはビーム変換手段3の選択された材料の屈折率 n における双凸シリンドリカルレンズのそれぞれの焦点距離である。図2bから見てとれるのは、レーザ光9の概略光路であるが、それにより、双凸シリンドリカルレンズのそれぞれが平行光線を再び平行光線へ移行させることが明らかである。
図3から見てとれるのは、たとえば部分ビーム10a,10b,10c,11a,11b,11c,12a,12b,12cとしてビーム変換手段3を直線状に通過するレーザ光の経路である。部分ビーム10,11,12は、簡略を図るために、光線がX方向の膨張のみを示すかのように表示されている。さらに、各エミッタから出射されるレーザ光9は既にビーム変換手段に入る前に重なるにも拘わらず、部分ビーム10,11,12は互いに離れて図示されている。ビーム変換手段3は図1aおよび図1bにおける配置では、光学的に機能してシリンドリカルレンズ・セグメントを具備する面が基本的にX−Y平面であるように、調整されている。
図3から見てとれるのは、部分ビーム10,11,12はビーム変換手段3を通過する際に90度の回転を経るため、各部分ビーム10,11,12はビーム変換手段3を通過した後にそれぞれY方向にのみ膨張することである。この際に、たとえば光線10bは妨害されずにビーム変換手段3を通過するが、その左から入射面に当たる光線10aは中央および下方へ転向され、またその右から入射面に当たる光線10cは中央および上方へ転向される。同様のことが、部分ビーム11および12についてもあてはまる。
本発明に基づく装置では、各エミッタから出射される部分ビームがビーム変換手段3へ入る前に重なる。ビーム変換手段3を通過した後には、回折制限されたX方向の残留ダイバージェンスのみが存在するが、Y方向のダイバージェンスはたとえばおよそ160ミリラジアン(mrad)のX方向の原ダイバージェンスに合致する。
図4aおよび図4bには、速軸コリメーション手段2およびビーム変換手段3を通るレーザ光の光路が示されている。特に各エミッタから出射される部分ビームがビーム変換手段3へ入る前に重なるという事実のゆえに、各部分ビーム13はそれらが基本的にZ方向へ移動するレーザ光から放射されるように、ビーム変換セグメント8のそれぞれの間の移行区域に到達する。これらの部分ビームは、図4aおよび図4bに明確に示されている。しかし、重なりのためにZ方向に移動するレーザ光から放射される部分ビームの割合は比較的僅かであり、ビーム変換手段3における損失は入射した出力のおよそ5%にすぎないことが判明している。
ビーム変換手段3における遅軸および速軸のダイバージェンス交換のゆえに、各エミッタから出射される部分ビームのそれ以上の重なりは阻止される。それにより、ビーム変換手段3と遅軸コリメーション手段4との間隔は極めて大きく選択できるため、遅軸コリメーション手段4によるコリメーションはそのために用いられるシリンドリカルレンズの極めて長い焦点距離を以て実施することができる。それにより、Y方向における大きなビーム径(図1b参照)と一定のビーム・パラメータ積による照応した小さなダイバージェンスが得られる。このようにして、均一化手段5,6による均一化の終了後に、遠隔面を照らすために最適なレーザ光を使用することができる。
1 半導体レーザ・バー
2 速軸コリメーション手段
3 ビーム変換手段
4 遅軸コリメーション手段
5 第1均一化手段
6 第2均一化手段
7,9 レーザ光
8 ビーム変換要素
10a,10b,10c,11a,11b,11c,12a,12b,12c,13 部分ビーム
2 速軸コリメーション手段
3 ビーム変換手段
4 遅軸コリメーション手段
5 第1均一化手段
6 第2均一化手段
7,9 レーザ光
8 ビーム変換要素
10a,10b,10c,11a,11b,11c,12a,12b,12c,13 部分ビーム
Claims (14)
- 第1の方向(X)に並置され、かつ互いに間隔を以って配置されている複数のエミッタを備えた少なくとも1つの半導体レーザ・バー(1)であって、各エミッタの相互の間隔が第1方向(X)におけるエミッタの膨張よりも小さく、各エミッタから出射されるレーザ光の第1方向(X)に関するダイバージェンスが第1方向(X)に垂直な第2の方向(Y)に関するレーザ光(9)のダイバージェンスよりも小さい半導体レーザ・バー(1)と、各エミッタから出射されるレーザ光の少なくとも部分的なコリメーション用のコリメーション手段(2,4)とを有する面照明装置において、
面照明装置は、各エミッタから出射されるレーザ光を変換するためのビーム変換手段(3)を有し、ビーム変換手段は、第1方向(X)に関するレーザ光のダイバージェンスを第2方向(Y)に関するダイバージェンスと交換できるように構成され、かつ各エミッタから出射されるレーザ光の光路に配置され、
ビーム変換手段(3)は、半導体レーザ・バー(1)に対して、少なくとも2つの直接隣接するエミッタのレーザ光がビーム変換手段(3)にぶつかる際に第1方向(X)において互いに重なるような間隔を有することを特徴とする面照明装置。 - 面照明装置は各エミッタから出射されるレーザ光(9)を均一化するための均一化手段(5,6)を有することを特徴とする、請求項1に記載の面照明装置。
- 均一化手段(5,6)が多段式の構成とされることを特徴とする、請求項2に記載の面照明装置。
- 第1方向(X)に関する均一化用均一化手段(5,6)の段数が第2方向(Y)に関する均一化用均一化手段よりも多いことを特徴とする、請求項3に記載の面照明装置。
- ビーム変換手段(3)が第1方向(X)に並置された複数のビーム変換要素(8)を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の面照明装置。
- エミッタの1つから出射されるレーザ光がビーム変換要素(8)の1つ以上にぶつかることを特徴とする、請求項5に記載の面照明装置。
- ビーム変換要素(8)はそれらのシリンドリカル軸が第1方向(X)に対しておよそ45度および/または−45度傾斜するシリンドリカル・レンズとして構成されることを特徴とする、請求項5または6のいずれかに記載の面照明装置。
- 均一化手段(5,6)が第1方向(X)に並置された複数の均一化要素を有しており、それらが特にシリンドリカル・レンズとして構成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の面照明装置。
- ビーム変換要素(8)の相互の中心間距離は均一化要素相互の中心間距離とは等しくないことを特徴とする、請求項8に記載の面照明装置。
- コリメーション手段(2,4)はエミッタから出射されるレーザ光の第2方向(Y)に関するコリメーションを行う速軸コリメーション手段(2)からなることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の面照明装置。
- コリメーション手段(2,4)はエミッタから出射されるレーザ光の第1方向(X)に関するコリメーションを行う遅軸コリメーション手段(4)を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の面照明装置。
- 第1方向(X)における各エミッタ相互の間隔は第1方向(X)におけるエミッタのそれぞれの膨張の半分以下となることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の面照明装置。
- 第1方向(X)における各エミッタ相互の間隔は第1方向(X)におけるエミッタのそれぞれの膨張の1/10以下となることを特徴とする、請求項12に記載の面照明装置。
- 半導体レーザ・バー(1)はQCW(Quasi Continuous Wave)バーとして構成されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の面照明装置。
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
JP2009503596A (ja) * | 2006-06-02 | 2009-01-29 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー | 光ビーム整形装置 |
JP2011520292A (ja) * | 2008-05-08 | 2011-07-14 | オクラロ フォトニクス インコーポレイテッド | 高輝度ダイオード出力の方法及びデバイス |
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Families Citing this family (14)
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---|---|---|---|---|
DE102007004349A1 (de) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Robert Bosch Gmbh | Nachtsichtsystem, insbesondere für ein Fahrzeug, und Verfahren zum Erstellen eines Nachtsichtbildes |
DE102007020789A1 (de) * | 2007-05-03 | 2008-11-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Optische Anordnung zur Symmetrierung der Strahlung von Laserdiodenbarren |
DE102008033358B4 (de) | 2007-07-19 | 2014-04-03 | Coherent Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Umverteilung des Strahlparameter-Produktes eines Laserstrahls |
JP2010541001A (ja) * | 2007-09-25 | 2010-12-24 | エクスプレイ エルティーディー. | マイクロプロジェクタ |
DE102007057868B4 (de) | 2007-11-29 | 2020-02-20 | LIMO GmbH | Vorrichtung zur Erzeugung einer linienförmigen Intensitätsverteilung |
US7885012B2 (en) * | 2008-07-23 | 2011-02-08 | Eastman Kodak Company | Shearing radiation beam for imaging printing media |
DE102013102599A1 (de) | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Beleuchtungsvorrichtung |
DE102013102863A1 (de) | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Homogenisierung eines Laserstrahls |
US9462253B2 (en) * | 2013-09-23 | 2016-10-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Optical modules that reduce speckle contrast and diffraction artifacts |
CN104570361A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 深圳市奥普达光电技术有限公司 | 一种激光夜视照明装置及监控系统 |
DE102021126377B4 (de) | 2021-10-12 | 2023-05-04 | Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH | Diodenlaseroptik und zugehöriges Diodenlasersystem |
CN115967015A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-14 | 东莞方孺光电科技有限公司 | 基于波长合束技术的双波长多单巴半导体激光合束装置 |
CN116093744A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-05-09 | 东莞方孺光电科技有限公司 | 一种基于波长合束与偏振合束的双波长激光合束装置 |
CN116191204A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-05-30 | 东莞方孺光电科技有限公司 | 一种基于棱镜压缩光束的半导体激光合束装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4733944A (en) * | 1986-01-24 | 1988-03-29 | Xmr, Inc. | Optical beam integration system |
JP3917231B2 (ja) * | 1996-02-06 | 2007-05-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザー照射装置およびレーザー照射方法 |
US6324190B1 (en) * | 1996-08-16 | 2001-11-27 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung, E.V. | Device with at least one beam source and an arrangement for geometric reshaping of the radiation field emitted by the beam source |
DE19819333A1 (de) * | 1998-04-30 | 1999-11-04 | Lissotschenko Vitaly | Optisches Emitter-Array mit Kollimationsoptik |
US6246524B1 (en) * | 1998-07-13 | 2001-06-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method of manufacturing semiconductor device |
EP1006382B1 (de) * | 1998-10-30 | 2002-09-18 | Lissotschenko, Vitalij | Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahltransformation |
DE19920293A1 (de) * | 1998-10-30 | 2000-05-04 | Lissotschenko Vitalij | Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahltransformation |
DE19915000C2 (de) * | 1999-04-01 | 2002-05-08 | Microlas Lasersystem Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Intensitätsverteilung eines Laserstrahls |
DE10036787A1 (de) * | 2000-07-28 | 2002-02-07 | Lissotschenko Vitalij | Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahltransformation |
EP1215523A3 (de) * | 2000-12-16 | 2004-05-26 | Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs GmbH & Co.KG | Bestrahlungssystem mit Strahltransformation für die Erzeugung modulierter Strahlung |
EP1376197B1 (en) * | 2001-03-30 | 2012-02-29 | Nippon Steel Corporation | Beam arrangement converter, semiconductor laser device and solid laser device using the same |
DE10225674B4 (de) * | 2002-06-10 | 2013-03-28 | Coherent Gmbh | Linsensystem zum Homogenisieren von Laserstrahlung |
EP1403695A1 (de) * | 2002-09-24 | 2004-03-31 | Agfa-Gevaert AG | Vorrichtung zum Aufbelichten einer Vorlage mittels einer Vielzahl homogenisierter und überlagerter Punktlichtquellen |
-
2004
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- 2005-07-13 US US11/179,821 patent/US20060291509A1/en not_active Abandoned
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- 2005-07-14 JP JP2005206237A patent/JP2006032352A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009503596A (ja) * | 2006-06-02 | 2009-01-29 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー | 光ビーム整形装置 |
JP2011520292A (ja) * | 2008-05-08 | 2011-07-14 | オクラロ フォトニクス インコーポレイテッド | 高輝度ダイオード出力の方法及びデバイス |
US8804246B2 (en) | 2008-05-08 | 2014-08-12 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
US9341856B2 (en) | 2008-05-08 | 2016-05-17 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
US9166365B2 (en) | 2010-01-22 | 2015-10-20 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | Homogenization of far field fiber coupled radiation |
US8644357B2 (en) | 2011-01-11 | 2014-02-04 | Ii-Vi Incorporated | High reliability laser emitter modules |
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