JP2007241096A - Optical path conversion device, method for manufacturing optical path conversion device and laser module - Google Patents

Optical path conversion device, method for manufacturing optical path conversion device and laser module Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical path conversion device that ensures improved condensing efficiency. <P>SOLUTION: The optical path conversion device 1A includes a first reflecting face group S10A and a second reflecting face group S20A, which divide laser beams A and B of a flat emission pattern in the lengthwise direction and rotate the corresponding division laser beams A and B by a predetermined angle around the optical axis and re-dispose them as laser beams A' and B'. The first reflecting face group S10A has incident reflecting faces S11A and S12A disposed without a gap between them, across each other at predetermined angle so that the laser beams A and B traveling in a first direction are reflected in a second or third direction different from the first direction. The second reflecting face group S20A has emission reflecting faces S21A and S22A disposed without a gap between them across each other at a predetermined angle so that the laser beam A reflected by the first reflecting face group S10A and traveling in the second direction and the laser beam B traveling in the third direction are reflected in a fourth direction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一の方向に長い発光部が、その長手方向に沿って2つ以上並ぶ発光素子から出射される扁平なパターンの光を、等方的な形状に整形する光路変換装置、光路変換装置の製造方法及びこの光路変換装置を備えたレーザモジュールに関する。詳しくは、発光素子から出射される扁平した光を、複数回の反射によって欠くことなく長手方向に分割すると共に、分割したそれぞれの光を、光軸を中心に所定の角度回転させて再配置することで、集光効率を向上させることができるようにしたものである。   The present invention relates to an optical path conversion device, an optical path conversion, and an optical path conversion device for shaping a flat pattern of light emitted from two or more light emitting elements arranged in a longitudinal direction into a isotropic shape. The present invention relates to a device manufacturing method and a laser module including the optical path conversion device. Specifically, the flat light emitted from the light-emitting element is divided in the longitudinal direction without being lost by a plurality of reflections, and the divided lights are rearranged by being rotated by a predetermined angle around the optical axis. Thus, the light collection efficiency can be improved.

近年、高出力の半導体レーザが多く開発されている。高出力半導体レーザは、主としてレーザ加工や医療目的に使用されるが、その構造としては、レーザ光を出射する発光部(活性層ストライプ)が10本〜100本程度直線的に配列されたものからなり、CW(Continuous Wave)で数十ワットの出力が得られるものまで実現されている。   In recent years, many high-power semiconductor lasers have been developed. High-power semiconductor lasers are mainly used for laser processing and medical purposes, and have a structure in which about 10 to 100 light emitting portions (active layer stripes) emitting laser light are linearly arranged. In other words, it has been realized that an output of several tens of watts can be obtained by CW (Continuous Wave).

発光部が直線的に連続する半導体レーザはバーレーザと呼ばれており、各発光部からレーザ光が出射されることで、バーレーザの端面からは各発光部に対応して破線状に幅広いレーザ光が出射されることになる。   A semiconductor laser in which the light emitting portions are linearly continuous is called a bar laser. By emitting laser light from each light emitting portion, a wide range of laser light in a broken line shape corresponds to each light emitting portion from the end surface of the bar laser. It will be emitted.

このようなバーレーザを用いて高輝度の半導体レーザモジュールを実現するには、バーレーザから出射された光を狭い領域に集光する必要がある。例えば、現在多く用いられているバーレーザは幅が約10mmであり、ここから幅(水平成分)が100μm〜300μm、縦(垂直成分)が1μm以下の極端に扁平した出射パターンでレーザ光が複数本出射される。   In order to realize a high-intensity semiconductor laser module using such a bar laser, it is necessary to focus light emitted from the bar laser in a narrow area. For example, the bar laser currently widely used has a width of about 10 mm, and from there, a plurality of laser beams with an extremely flat emission pattern having a width (horizontal component) of 100 μm to 300 μm and a vertical length (vertical component) of 1 μm or less. Emitted.

このような扁平したレーザ光を幅方向に分割して縦方向に重ね合わせることで、狭い領域へ集光する技術として、プリズム等を利用して反射によりレーザ光を回転させる技術(例えば、特許文献1参照)、レーザ光毎に反射回数を異ならせて光路を重ね合わせる技術(例えば、特許文献2参照)、2回の反射でレーザ光の分割と再配置を行う技術(例えば、特許文献3参照)、レーザ光毎に反射方向を異ならせて光路を重ね合わせる技術(例えば、特許文献4参照)が開示されている。   As a technique for condensing such flattened laser light in the width direction and superimposing it in the vertical direction, the laser light is rotated by reflection using a prism or the like (for example, patent document) 1), a technique of superposing optical paths by changing the number of reflections for each laser beam (for example, see Patent Document 2), and a technique for dividing and rearranging laser light by two reflections (for example, see Patent Document 3). ), And a technique for superposing optical paths with different reflection directions for each laser beam (see, for example, Patent Document 4).

特許第3071360号明細書Japanese Patent No. 3071360 特許第3589299号明細書Japanese Patent No. 3589299 特許第2991968号明細書Japanese Patent No. 2991968 特許第3098200号明細書Japanese Patent No. 3098200

しかし、特許文献1に記載された技術のように、分割したレーザ光を90度回転させる光学要素を発光部に対向して整列させる構成では、この光学要素の有効入射面の面積に制限がある。   However, as in the technique described in Patent Document 1, in the configuration in which the optical element that rotates the divided laser light by 90 degrees is arranged facing the light emitting unit, the area of the effective incident surface of the optical element is limited. .

バーレーザの各発光部から出射したレーザ光の全光束をこの有効入射面に導くには、各発光部から出射した光の特にSlow(水平)方向の幅を有効入射面の幅以下に必要がある。複数の発光部から出射し、互いにSlow方向に重なり合った光束を入射する場合、要素の有効入射面を外れる成分が発生し、この有効入射面を外れる成分が損失となる。このため、集光効率が低下するという問題があった。   In order to guide the total luminous flux of the laser light emitted from each light emitting part of the bar laser to this effective incident surface, the width of the light emitted from each light emitting part, in particular in the Slow (horizontal) direction, must be less than the width of the effective incident surface. . When light beams emitted from a plurality of light emitting units and overlapping with each other in the Slow direction are incident, a component deviating from the effective incident surface of the element is generated, and a component deviating from the effective incident surface is lost. For this reason, there existed a problem that condensing efficiency fell.

また、特許文献2に記載された技術では、光束毎の伝播距離が、ミラー内反射が多い光束ほど長くなり、光束毎に光路長が異なるという問題があった。   Further, the technique described in Patent Document 2 has a problem in that the propagation distance for each light beam becomes longer as the light beam has more reflection in the mirror, and the optical path length is different for each light beam.

更に、複数の発光部から出射し、互いにSlow方向に重なり合った光束の場合、仮想の発光位置は光束の分割位置であり、ミラーが光軸に対して傾いているので発光位置が順次光軸方向にずれることになる。このような発光位置のずれは、効率の良い集光の妨げとなるという問題があった。   Furthermore, in the case of light beams that are emitted from a plurality of light emitting units and overlap each other in the Slow direction, the virtual light emission position is the light beam dividing position, and the mirror is inclined with respect to the optical axis, so the light emission positions are sequentially in the optical axis direction. It will shift to. Such a shift in the light emission position has a problem of preventing efficient light collection.

特許文献3及び特許文献4に記載された技術でも、同様に、仮想発光位置及び伝播距離が異なることにより、集光効率が低下するという問題があった。   Similarly, the techniques described in Patent Document 3 and Patent Document 4 also have a problem that the light collection efficiency is lowered due to the difference in the virtual light emission position and the propagation distance.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、集光効率を向上させた光路変換装置、この光路変換装置を備えたレーザモジュール及び光路変換装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and provides an optical path conversion device with improved light collection efficiency, a laser module including the optical path conversion device, and a method for manufacturing the optical path conversion device. Objective.

上述した課題を解決するため、本発明の光路変換装置は、一の方向に長い扁平した出射パターンを有し、かつ長手方向に沿って2本以上が並列して進行する光を分割し、分割されたそれぞれの光を回転させて再配置する光路変換装置であって、入射した光を反射することで、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割し、分割したそれぞれの光を、光軸を中心に所定の角度回転させて再配置する第1の反射面群及び第2の反射面群を備え、第1の反射面群は、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を備え、第2の反射面群は、第1の反射面群で反射して第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the optical path conversion device of the present invention divides light that has a flat emission pattern that is long in one direction and that travels in parallel along the longitudinal direction, and that is divided into two or more. An optical path conversion device that rotates and rearranges each of the emitted light, reflects the incident light, divides the light of the flat emission pattern in the longitudinal direction, and divides each divided light into an optical axis The first reflecting surface group and the second reflecting surface group that are rearranged by being rotated by a predetermined angle about the first direction, and the first reflecting surface group transmits light traveling in the first direction in the first direction. A plurality of incident reflection surfaces that intersect with a predetermined angle that alternately reflects in the second direction or the third direction, which are two different directions, and are arranged without gaps, and the second reflection surface group includes: The light reflected by the first reflecting surface group and traveling in the second direction and the light traveling in the third direction Intersect at a predetermined angle for reflecting into the fourth direction is the same direction, characterized in that it comprises a plurality of exit reflecting surfaces without any gap sequence.

本発明の光路変換装置では、第1の方向に進行する扁平した出射パターンの光が第1の反射面群に入射する。第1の反射面群では、所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面の交線が境界線となって、第1の方向に進行する光を、各入射反射面において異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと欠くこと無く交互に反射して、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割する。   In the optical path conversion device according to the present invention, light having a flat emission pattern traveling in the first direction is incident on the first reflecting surface group. In the first reflecting surface group, the intersection of a plurality of incident reflecting surfaces arranged at a predetermined angle and arranged without a gap serves as a boundary line, and the light traveling in the first direction is reflected on each incident reflecting surface. The light of the flattened emission pattern is divided in the longitudinal direction by being alternately reflected in the second direction or the third direction which are two different directions.

第1の反射面群で分割されたそれぞれの光は、第2の反射面群に入射する。第2の反射面群では、所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面に、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光が欠くこと無く交互に入射する。   Each light divided | segmented by the 1st reflective surface group injects into a 2nd reflective surface group. In the second reflecting surface group, the light that travels in the second direction and the light that travels in the third direction are alternately alternated on the plurality of outgoing reflecting surfaces that intersect at a predetermined angle and are arranged without gaps. Incident.

そして、第2の反射面群では、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと欠くこと無く反射して、分割されたそれぞれの光を、扁平したパターンの長手方向に対して交する向きへと光軸を中心に回転させて再配置する。   In the second reflecting surface group, the light traveling in the second direction and the light traveling in the third direction are reflected and divided into the fourth direction, which is the same direction, and divided. The respective lights are rearranged by rotating around the optical axis in a direction intersecting the longitudinal direction of the flat pattern.

本発明のレーザモジュールは、一の方向に長い発光部が、その長手方向に沿って2つ以上並ぶ発光素子と、発光素子から出射された光を分割し、分割されたそれぞれの光を回転させて再配置する光路変換装置とを備えたレーザモジュールであって、光路変換装置は、発光素子から出射された光を反射することで、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割し、分割したそれぞれの光を、光軸を中心に所定の角度回転させて再配置する第1の反射面群及び第2の反射面群を備え、第1の反射面群は、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を備え、第2の反射面群は、第1の反射面群で反射して第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を備えたことを特徴とする。   The laser module according to the present invention divides light emitted from a light emitting element having two or more light emitting portions arranged in one direction along its longitudinal direction, and rotates the divided light. The optical path conversion device divides the light of the flat emission pattern in the longitudinal direction by reflecting the light emitted from the light emitting element, and divides the light. Each of the first reflection surface group and the second reflection surface group includes a first reflection surface group and a second reflection surface group that are rearranged by rotating each light by a predetermined angle about the optical axis, and the first reflection surface group travels in the first direction. A plurality of incident reflection surfaces arranged at a predetermined angle so as to alternately reflect light in the second direction or the third direction, which are two directions different from the first direction, and arranged without gaps; The second reflecting surface group is reflected by the first reflecting surface group and advances in the second direction. And a plurality of outgoing reflection surfaces arranged at a predetermined angle so as to reflect light traveling in the third direction and light traveling in the third direction at a predetermined angle. To do.

本発明のレーザモジュールでは、発光素子から出射され、第1の方向に進行する扁平した出射パターンの光が、光路変換装置の第1の反射面群に入射する。光路変換装置では、第1の反射面群において所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面の交線が境界線となって、第1の方向に進行する光を、各入射反射面において異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと欠くこと無く交互に反射して、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割する。   In the laser module of the present invention, light having a flat emission pattern emitted from the light emitting element and traveling in the first direction is incident on the first reflecting surface group of the optical path conversion device. In the optical path conversion device, the light that travels in the first direction by intersecting lines of a plurality of incident reflection surfaces arranged at a predetermined angle and intersecting at a predetermined angle in the first reflection surface group is defined as a boundary line. The light of the flattened outgoing pattern is divided in the longitudinal direction by being alternately reflected in the second direction or the third direction which are two different directions on the incident reflection surface.

光路変換装置では、第1の反射面群で分割されたそれぞれの光が第2の反射面群に入射する。第2の反射面群では、所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面に、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光が欠くこと無く交互に入射する。   In the optical path conversion device, each light divided by the first reflecting surface group enters the second reflecting surface group. In the second reflecting surface group, the light that travels in the second direction and the light that travels in the third direction are alternately alternated on the plurality of outgoing reflecting surfaces that intersect at a predetermined angle and are arranged without gaps. Incident.

そして、第2の反射面群では、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと欠くこと無く反射して、分割されたそれぞれの光を、扁平したパターンの長手方向に対して交する向きへと光軸を中心に回転させて再配置して、光路変換装置から出射する。   In the second reflecting surface group, the light traveling in the second direction and the light traveling in the third direction are reflected and divided into the fourth direction, which is the same direction, and divided. The respective lights are rearranged by rotating around the optical axis in the direction intersecting the longitudinal direction of the flat pattern, and emitted from the optical path conversion device.

本発明の光路変換装置の製造方法は、金属板材の一の面に、V字形状の反射面形成溝を少なくとも1本作成し、反射面形成溝が作成された金属板材を、反射面形成溝の延在方向に対して直交し、かつ、一の面に対して所定の角度で切断して接合面を作成し、一対の金属板材を、反射面形成溝を向かい合わせて接合面で接合して、接合された一方の金属板材の反射面形成溝で、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を形成して第1の反射面群を作成し、接合された他方の金属板材の反射面形成溝で、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を形成して第2の反射面群を作成することを特徴とする。   The manufacturing method of the optical path changing device according to the present invention is such that at least one V-shaped reflection surface forming groove is formed on one surface of a metal plate material, and the metal plate material having the reflection surface formation groove is formed as a reflection surface formation groove. The bonding surface is created by cutting at a predetermined angle with respect to one surface and perpendicular to the extending direction of the metal plate, and a pair of metal plates are bonded to each other with the reflecting surface forming grooves facing each other. The light traveling in the first direction is alternately reflected in the second direction or the third direction, which are two different directions from the first direction, in the reflection surface forming groove of one of the joined metal plates. A plurality of incident reflection surfaces that intersect at a predetermined angle to be reflected and are arranged without gaps are formed to create a first reflection surface group, and the second reflection surface forming groove of the other metal plate member joined together The light traveling in the direction and the light traveling in the third direction are reflected at a predetermined angle to reflect the same direction to the fourth direction. Pointing, characterized in that to create a second reflection surface group to form a plurality of exit is a reflecting surface without clearance arranged.

本発明の光路変換装置の製造方法では、金属板材の一の面に、V字形状の反射面形成溝が少なくとも1本作成される。反射面形成溝が作成された金属板材は、反射面形成溝の延在方向に対して直交し、かつ、一の面に対して所定の角度で切断されて接合面が作成される。   In the method for manufacturing an optical path changing device of the present invention, at least one V-shaped reflecting surface forming groove is formed on one surface of a metal plate material. The metal plate material on which the reflecting surface forming groove is formed is orthogonal to the extending direction of the reflecting surface forming groove and is cut at a predetermined angle with respect to one surface to form a bonding surface.

そして、一対の金属板材が、反射面形成溝を向かい合わせて接合面で接合されることで、接合された一方の金属板材の反射面形成溝で、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面が形成されて第1の反射面群が作成される。   Then, the pair of metal plate members face each other with the reflecting surface forming grooves facing each other and are joined at the joining surface, so that the light traveling in the first direction is reflected by the reflecting surface forming grooves of one of the joined metal plate materials. The first reflection is formed by forming a plurality of incident reflection surfaces that intersect with a predetermined angle that alternately reflects in the second direction or the third direction, which are two directions different from the first direction, and are arranged without gaps. A group of faces is created.

また、接合された他方の金属板材の反射面形成溝で、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面が形成されて第2の反射面群が作成される。   Further, in the reflection surface forming groove of the other metal plate member joined, the light traveling in the second direction and the light traveling in the third direction are reflected in a fourth direction which is the same direction. A plurality of outgoing reflection surfaces that intersect at an angle and are arranged without gaps are formed to form a second reflection surface group.

本発明の光路変換装置によれば、複数の入射反射面及び複数の出射反射面を、それぞれ所定の角度で交差させて隙間無く配列し、交線を挟んだ両側の入射反射面及び出射反射面での反射を利用して光の分割及び再配置を行うことで、扁平した出射パターンの光を欠くこと無く分割して再配置することができ、有効開口をほぼ100%にすることができる。   According to the optical path changing device of the present invention, the plurality of incident reflection surfaces and the plurality of output reflection surfaces are arranged at predetermined angles so as to intersect each other without any gap, and the incident reflection surfaces and the output reflection surfaces on both sides sandwiching the intersection line are arranged. By dividing and rearranging the light by using reflection in the light, it is possible to divide and rearrange the light without a flat emission pattern, and the effective aperture can be almost 100%.

また、分割されたそれぞれの光の分割位置から集光位置までの距離差を少なくできるので、分割して回転したそれぞれの光の発光点のずれを抑制することができる。   Further, since the difference in distance from the divided position of each divided light to the condensing position can be reduced, it is possible to suppress the deviation of the light emission point of each divided and rotated light.

これにより、本発明のレーザモジュールによれば、上述した光路変換装置を備えることで、発光素子から出射される扁平したパターンの光を、効率良く集光することができる。   Thereby, according to the laser module of this invention, the light of the flat pattern radiate | emitted from a light emitting element can be efficiently condensed by providing the optical path changing device mentioned above.

また、本発明の光路変換装置の製造方法によれば、各反射面の交線が形状不良となることを防ぐことができるので、反射面で反射する光の損失を抑制することができる。   In addition, according to the method for manufacturing an optical path changing device of the present invention, it is possible to prevent the intersecting line of each reflecting surface from becoming defective in shape, and thus it is possible to suppress the loss of light reflected by the reflecting surface.

以下、図面を参照して本発明の光路変換装置、光路変換装置の製造方法及びこの光路変換装置を備えたレーザモジュールの実施の形態について説明する。   Embodiments of an optical path conversion device, a method for manufacturing the optical path conversion device, and a laser module equipped with the optical path conversion device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1の実施の形態の光路変換装置の構成例>
図1は第1の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。第1の実施の形態の光路変換装置1Aは、一の方向に長い発光部がその長手方向に沿って2つ以上並ぶバーレーザ等の図示しない発光素子から出射された光を、各々の発光部毎に光軸を中心として所定角度回転させるものである。
<Example of Configuration of Optical Path Conversion Device of First Embodiment>
FIG. 1 is an overall perspective view showing an example of the optical path changing device according to the first embodiment. The optical path conversion device 1A according to the first embodiment uses light emitted from a light-emitting element (not shown) such as a bar laser, in which two or more light-emitting portions are aligned in the longitudinal direction, for each light-emitting portion. And a predetermined angle about the optical axis.

バーレーザからは、一の方向に扁平なパターンで光が出射され、光路変換装置1Aは、バーレーザから出射される扁平な光を、一の方向に沿った長手方向(幅方向)に例えば発光部毎に分割し、分割した各光を短手方向(縦方向)に回転させる光路変換機能を有する。   Light is emitted from the bar laser in a flat pattern in one direction, and the optical path changing device 1A applies the flat light emitted from the bar laser in the longitudinal direction (width direction) along the one direction, for example, for each light emitting unit. And has an optical path conversion function for rotating the divided lights in the short direction (longitudinal direction).

すなわち、光路変換装置1Aは、図示しない発光部から出射される光であるレーザビームを複数回反射させることで、扁平したレーザビーム束を長手方向に分割し、分割した各レーザビームを所定角度回転させて再配置する第1の反射面群S10A及び第2の反射面群S20Aを備える。   That is, the optical path changing device 1A reflects a laser beam, which is light emitted from a light emitting unit (not shown), a plurality of times, thereby dividing the flat laser beam bundle in the longitudinal direction and rotating each divided laser beam by a predetermined angle. The first reflecting surface group S10A and the second reflecting surface group S20A are rearranged.

ここで、図1に示す光路変換装置1Aでは、隣接した2つの発光部から出射されるレーザビームAとレーザビームBについての光路変換を1つの組として説明する。   Here, in the optical path conversion device 1A shown in FIG. 1, the optical path conversion for the laser beam A and the laser beam B emitted from two adjacent light emitting units will be described as one set.

光路変換装置1Aにおいて、第1の反射面群S10Aと第2の反射面群S20Aで実現する機能の概要を説明すると、第1の反射面群S10Aは、隣接して入射する2つのレーザビームA,Bを、異なる2つの方向へと反射することで分割する。   In the optical path conversion device 1A, an outline of functions realized by the first reflecting surface group S10A and the second reflecting surface group S20A will be described. The first reflecting surface group S10A includes two laser beams A that are incident adjacent to each other. , B are divided by reflecting in two different directions.

また、第1の反射面群S10Aと第2の反射面群S20Aは、入射するレーザビームA,Bに対して所定の角度で傾斜していることで、反射したレーザビームA,Bを各々の光軸を中心として約90度回転させて再配置する。   Further, the first reflecting surface group S10A and the second reflecting surface group S20A are inclined at a predetermined angle with respect to the incident laser beams A and B, so that the reflected laser beams A and B are respectively reflected. Repositioned by rotating about 90 degrees around the optical axis.

次に、光路変換装置1Aの構成の詳細について説明する。ここで、以下の説明では、方向をベクトル表記する。表記の方法として3つの成分を持つベクトルを(x,y,z)として示す。本例では、x軸をレーザビームA,Bの出射パターンの長手方向、y軸をレーザビームA,Bの短手方向、z軸をレーザビームA,Bの出射方向とする。そして、例えば+x方向は(1,0,0)方向、+y方向は(0,1,0)方向、+z方向は(0,0,1)方向として表す。   Next, details of the configuration of the optical path conversion device 1A will be described. Here, in the following description, the direction is represented by a vector. As a notation method, a vector having three components is shown as (x, y, z). In this example, the x axis is the longitudinal direction of the emission patterns of the laser beams A and B, the y axis is the short direction of the laser beams A and B, and the z axis is the emission direction of the laser beams A and B. For example, the + x direction is represented as the (1, 0, 0) direction, the + y direction is represented as the (0, 1, 0) direction, and the + z direction is represented as the (0, 0, 1) direction.

光路変換装置1Aは、点101,点102,点103,点104を頂点としたほぼ正方形からなる四角形101−102−103−104を底面とし、点105を頂点とした四角錐形状の4内側面の中の隣接した一方の2面で第1の反射面群S10Aが構成され、他方の2面で第2の反射面群S20Aが構成される。   The optical path changing device 1A has four inner surfaces of a quadrangular pyramid shape with a quadrilateral 101-102-103-104 having a substantially square shape with the point 101, the point 102, the point 103, and the point 104 as vertices and with the point 105 as a vertex. The first reflecting surface group S10A is configured by one of the two adjacent surfaces, and the second reflecting surface group S20A is configured by the other two surfaces.

第1の反射面群S10Aは、隙間無く配列した2面の反射面からなる入射反射面S11Aと入射反射面S12Aを備える。入射反射面S11Aと入射反射面S12Aは、直線である辺101−105を交線として両面が所定の角度で交差する。また、入射反射面S11Aと入射反射面S12Aの交線である辺101−105の射影は、第1の反射面群S10Aに入射するレーザビームA,Bの短手方向とほぼ平行である。   The first reflecting surface group S10A includes an incident reflecting surface S11A and an incident reflecting surface S12A, which are two reflecting surfaces arranged without a gap. The incident reflection surface S11A and the incident reflection surface S12A intersect at a predetermined angle with the sides 101-105 being straight lines as intersections. Further, the projection of the side 101-105, which is the intersection line of the incident reflection surface S11A and the incident reflection surface S12A, is substantially parallel to the short direction of the laser beams A and B incident on the first reflection surface group S10A.

これにより、第1の反射面群S10Aは、入射反射面S11Aと入射反射面S12Aが、交線となる辺101−105を挟んで対称形状となり、第1の反射面群S10Aに含まれる複数の反射面である入射反射面S11A,S12Aは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   As a result, in the first reflecting surface group S10A, the incident reflecting surface S11A and the incident reflecting surface S12A are symmetrical with respect to the side 101-105 that is an intersecting line, and a plurality of the reflecting surfaces included in the first reflecting surface group S10A. The incident reflection surfaces S11A and S12A, which are reflection surfaces, are arranged at substantially equal distances from the light source.

そして、入射反射面S11Aは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームAを、第2の方向である(1,0,1)方向に反射する角度で傾斜し、入射反射面S12Aは、レーザビームAに並列して第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームBを、第2の方向と交差する第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する角度で傾斜する。   The incident reflection surface S11A is inclined at an angle that reflects the laser beam A traveling in the (0, 1, 0) direction, which is the first direction, in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction. The incident reflection surface S12A is a third direction that intersects the second direction with the laser beam B traveling in the (0, 1, 0) direction which is the first direction in parallel with the laser beam A. It tilts at an angle that reflects in the (-1, 0, 1) direction.

以上の構成によって、光路変換装置1Aは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームA,Bを、第1の反射面群S10Aにおいて、辺101−105で分割する。   With the above configuration, the optical path conversion device 1A divides the laser beams A and B traveling in the (0, 1, 0) direction, which is the first direction, at the sides 101-105 in the first reflecting surface group S10A. To do.

すなわち、光路変換装置1Aでは、第1の反射面群S10Aに入射したレーザビームAは、入射反射面S11Aで第2の方向である(1,0,1)方向に反射し、第1の反射面群S10Aに入射したレーザビームBは、入射反射面S12Aで第3の方向である(−1,0,1)方向に反射することで、並列して第1の方向に進行するレーザビームA,Bが、異なる2つの方向へ反射して分割される。   That is, in the optical path conversion device 1A, the laser beam A incident on the first reflecting surface group S10A is reflected in the (1,0,1) direction, which is the second direction, by the incident reflecting surface S11A, and the first reflection is performed. The laser beam B incident on the surface group S10A is reflected in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, by the incident reflection surface S12A, so that the laser beam A that travels in the first direction in parallel. , B are reflected and divided in two different directions.

第2の反射面群S20Aは、隙間無く配列した2面の反射面からなる出射反射面S21Aと出射反射面S22Aを備える。出射反射面S21Aと出射反射面S22Aは、入射反射面S11A,S12Aの交線である辺101−105と所定の角度で交差する直線である辺103−105を交線として両面が所定の角度で交差する。   The second reflecting surface group S20A includes an exit reflecting surface S21A and an exit reflecting surface S22A, which are two reflecting surfaces arranged without a gap. The outgoing reflection surface S21A and the outgoing reflection surface S22A have both sides at a predetermined angle with the side 103-105, which is a straight line that intersects the side 101-105 that is the intersection line of the incident reflection surfaces S11A and S12A, at a predetermined angle. Intersect.

また、第2の反射面群S20Aと第1の反射面群S10Aは、出射反射面S21Aと入射反射面S11Aが、辺102−105を交線として所定の角度で交差し、出射反射面S22Aと入射反射面S12Aが、辺104−105を交線として所定の角度で交差する。   Further, in the second reflecting surface group S20A and the first reflecting surface group S10A, the exit reflecting surface S21A and the incident reflecting surface S11A intersect at a predetermined angle with the side 102-105 as an intersection line, and the exit reflecting surface S22A. The incident reflection surface S12A intersects at a predetermined angle with the side 104-105 as an intersection line.

ここで、出射反射面S21Aと出射反射面S22Aの交線である辺103−105の射影は、第1の反射面群S10Aに入射したレーザビームA,Bを再配置して、第2の反射面群S20Aから出射したレーザビームA′,B′の長手方向とほぼ平行である。   Here, the projection of the side 103-105, which is the intersection line of the outgoing reflection surface S21A and the outgoing reflection surface S22A, is performed by rearranging the laser beams A and B incident on the first reflection surface group S10A. It is substantially parallel to the longitudinal direction of the laser beams A ′ and B ′ emitted from the surface group S20A.

また、出射反射面S21Aと入射反射面S11Aの交線である辺102−105の射影及び出射反射面S22Aと入射反射面S12Aの交線である辺104−105の射影は、第1の反射面群S10Aに入射するレーザビームA,Bの長手方向及び第2の反射面群S20Aから出射するレーザビームA′,B′の短手方向とほぼ平行である。   Further, the projection of the side 102-105 that is the intersection line of the outgoing reflection surface S21A and the incident reflection surface S11A and the projection of the side 104-105 that is the intersection line of the outgoing reflection surface S22A and the incident reflection surface S12A are the first reflection surface. It is substantially parallel to the longitudinal direction of the laser beams A and B incident on the group S10A and the short direction of the laser beams A ′ and B ′ emitted from the second reflecting surface group S20A.

これにより、第2の反射面群S20Aは、出射反射面S21Aと出射反射面S22Aが、交線となる辺103−105を挟んで対称形状となる。また、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aは、対角線上に配列される第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aと対向し、入射反射面S11Aで反射して第2の方向に進行するレーザビームAが入射する。更に、第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aは、対角線上に配列される第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aと対向し、入射反射面S12Aで反射して第3の方向に進行するレーザビームBが入射する。よって、第2の反射面群S20Aに含まれる複数の反射面である出射反射面S21A,S22Aは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   As a result, in the second reflecting surface group S20A, the exit reflecting surface S21A and the exit reflecting surface S22A are symmetrical with respect to the side 103-105 that is an intersection line. Further, the outgoing reflection surface S22A of the second reflection surface group S20A is opposed to the incident reflection surface S11A of the first reflection surface group S10A arranged on a diagonal line, and is reflected by the incident reflection surface S11A in the second direction. The laser beam A that travels is incident. Furthermore, the outgoing reflection surface S21A of the second reflection surface group S20A is opposed to the incident reflection surface S12A of the first reflection surface group S10A arranged on a diagonal line, and is reflected by the incident reflection surface S12A to be in the third direction. The laser beam B that travels is incident. Therefore, the output reflection surfaces S21A and S22A, which are a plurality of reflection surfaces included in the second reflection surface group S20A, are arranged at substantially the same distance from the light source.

そして、出射反射面S22Aは、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜し、出射反射面S21Aは、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜する。   The exit reflecting surface S22A reflects the laser beam A traveling in the (1, 0, 1) direction that is the second direction in the (0, -1, 0) direction that is the fourth direction. The outgoing reflection surface S21A is inclined and reflects the laser beam B traveling in the (−1, 0, 1) direction that is the third direction in the (0, −1, 0) direction that is the fourth direction. Tilt at an angle.

以上の構成によって、光路変換装置1Aは、第1の反射面群S10Aで分割されて第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAと、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第2の反射面群S20Aで同一の第4の方向である(0,−1,0)方向に沿って再配置する。   With the above configuration, the optical path conversion device 1A is divided by the first reflecting surface group S10A and travels in the second direction (1, 0, 1), and the third direction. The laser beam B traveling in the (-1, 0, 1) direction is rearranged along the (0, -1, 0) direction which is the same fourth direction in the second reflecting surface group S20A.

すなわち、光路変換装置1Aでは、第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aで反射して、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   That is, in the optical path conversion device 1A, the laser beam A that is reflected by the incident reflection surface S11A of the first reflection surface group S10A and travels in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction, The light is reflected in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, by the outgoing reflection surface S22A of the reflection surface group S20A.

また、第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aで反射して、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   The laser beam B that is reflected by the incident reflection surface S12A of the first reflection surface group S10A and travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, is reflected by the second reflection surface group S20A. The light is reflected in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, on the outgoing reflection surface S21A.

これにより、異なる2つの方向である第2の方向に進行するレーザビームAと第3の方向に進行するレーザビームBが、それぞれ所定の角度回転して、同一の第4の方向に並列したレーザビームA′とレーザビームB′に再配置されて、第2の反射面群S20Aから出射する。   As a result, the laser beam A traveling in the second direction, which is two different directions, and the laser beam B traveling in the third direction are rotated by a predetermined angle, respectively, and are aligned in the same fourth direction. It is rearranged into the beam A ′ and the laser beam B ′, and is emitted from the second reflecting surface group S20A.

光路変換装置1Aは、反射プリズム300を介してレーザビームの入出射が行われる。すなわち、反射プリズム300は、発光部から出射され、(0,0,1)方向に進行するレーザビームA,Bを、(0,1,0)方向に反射して光路変換装置1Aに入射し、また、光路変換装置1Aから出射したレーザビームA′,B′を、再び(0,0,1)方向に反射する機能を有する。   In the optical path changing device 1 </ b> A, the laser beam enters and exits through the reflecting prism 300. That is, the reflection prism 300 reflects the laser beams A and B emitted from the light emitting section and traveling in the (0, 0, 1) direction in the (0, 1, 0) direction and enters the optical path conversion device 1A. In addition, the laser beam A ′, B ′ emitted from the optical path changing device 1A has a function of reflecting again in the (0, 0, 1) direction.

光路変換装置1Aでは、入射するレーザビームの進行方向と出射するレーザビームの進行方向が、反対向きでかつほぼ平行であるので、光路変換装置1Aと反射プリズム300を組み合わせることで、入射するレーザビームの進行方向と出射するレーザビームの進行方向を、同一方向でかつほぼ平行として、光の出射形態が利用に適したものとなるようにしている。   In the optical path conversion device 1A, the traveling direction of the incident laser beam and the traveling direction of the emitted laser beam are opposite and almost parallel. Therefore, by combining the optical path conversion device 1A and the reflecting prism 300, the incident laser beam The traveling direction of the laser beam and the traveling direction of the emitted laser beam are set to be in the same direction and substantially parallel so that the light emission form is suitable for use.

図2は光路変換装置の詳細を示す説明図で、次に、第1の反射面群S10Aを構成する入射反射面S11A,S12Aと、第2の反射面群S20Aを構成する出射反射面S21A,S22Aの幾何学的配置について説明する。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of the optical path conversion device. Next, incident reflection surfaces S11A and S12A constituting the first reflection surface group S10A, and emission reflection surfaces S21A and S21A constituting the second reflection surface group S20A, respectively. The geometric arrangement of S22A will be described.

入射反射面S11A,S12Aと、出射反射面S21A,S22Aは、それぞれ点105を共有しており、入射反射面S11Aの法線ベクトルの向きは(1,−√2,1)、入射反射面S12Aの法線ベクトルの向きは(−1,−√2,1)である。また、出射反射面S21Aの法線ベクトルの向きは(1,−√2,−1)、出射反射面S22Aの法線ベクトルの向きは(−1,−√2,−1)である。   The incident reflective surfaces S11A and S12A and the outgoing reflective surfaces S21A and S22A share the point 105, and the direction of the normal vector of the incident reflective surface S11A is (1, −√2, 1), and the incident reflective surface S12A. The direction of the normal vector is (−1, −√2, 1). The direction of the normal vector of the outgoing reflection surface S21A is (1, -√2, -1), and the direction of the normal vector of the outgoing reflection surface S22A is (-1, -√2, -1).

つまり、入射反射面S11Aと出射反射面S22A、入射反射面S12Aと出射反射面S21Aは、互いに直交する配置にある。   That is, the incident reflective surface S11A and the outgoing reflective surface S22A, and the incoming reflective surface S12A and the outgoing reflective surface S21A are arranged orthogonal to each other.

すなわち、光路変換装置1Aを(1,0,−1)方向から矢視すると、図2(b)に示すように、三角形102−105−103は直角二等辺三角形であり、入射反射面S11Aと出射反射面S22Aは、点105で直交する。   That is, when the optical path changing device 1A is viewed from the (1, 0, -1) direction, the triangle 102-105-103 is a right-angled isosceles triangle as shown in FIG. The outgoing reflection surface S22A is perpendicular to the point 105.

また、光路変換装置1Aを(1,0,1)方向から矢視すると、図2(c)に示すように、三角形101−105−102は直角二等辺三角形であり、入射反射面S12Aと出射反射面S21Aは、点105で直交する。   Further, when the optical path changing device 1A is viewed from the (1, 0, 1) direction, the triangle 101-105-102 is a right-angled isosceles triangle as shown in FIG. The reflection surface S <b> 21 </ b> A is orthogonal at the point 105.

<第1の実施の形態の光路変換装置の動作例>
次に、図1及び図2を参照して、第1の実施の形態の光路変換装置1Aの動作の一例について説明する。
<Operation Example of Optical Path Conversion Device of First Embodiment>
Next, an example of the operation of the optical path conversion device 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

光路変換装置1Aに入射するレーザビームA及びレーザビームBは、図示しない発光素子の各発光部から出射されて、(0,0,1)方向にほぼ平行に進行する構成である。   The laser beam A and the laser beam B incident on the optical path changing device 1A are emitted from each light emitting portion of a light emitting element (not shown) and travel substantially parallel to the (0, 0, 1) direction.

レーザビームA,Bは、それぞれ一の方向に扁平した出射パターンを有し、長手方向が(1,0,0)方向に沿った向き、短手方向が(0,1,0)方向に沿った向きであり、長手方向に並列して進行するレーザビームA及びレーザビームBが通る点401,点403,点406,点404を頂点とした長方形の範囲を入射開口400とする。   The laser beams A and B each have an emission pattern flattened in one direction, the longitudinal direction is along the (1, 0, 0) direction, and the short direction is along the (0, 1, 0) direction. The incident aperture 400 is defined as a rectangular range having points 401, 403, 406, and 404 at which the laser beam A and the laser beam B traveling in parallel in the longitudinal direction pass.

入射開口400は、短手方向の2つの辺である辺401−404と辺403−406が、レーザビームA,Bの短手方向、すなわち(0,1,0)方向と平行であり、長手方向の2つの辺である辺401−403と辺404−406が、レーザビームA,Bの長手方向、すなわち(1,0,0)方向と平行である。   In the incident aperture 400, two sides 401-404 and 403-406, which are two sides in the short direction, are parallel to the short direction of the laser beams A and B, that is, the (0, 1, 0) direction. Two sides 401-403 and 404-406 of the direction are parallel to the longitudinal direction of the laser beams A and B, that is, the (1,0,0) direction.

レーザビームAは、入射開口400の中で、点401,点402,点405,点404を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第1の入射開口400A内を通る。また、レーザビームBは、入射開口400の中で第1の入射開口400Aと隣接し、点402,点403,点406,点405を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第2の入射開口400B内を通る。   The laser beam A passes through the first incident aperture 400 </ b> A having a substantially square range with the points 401, 402, 405, and 404 as vertices in the incident aperture 400. The laser beam B is adjacent to the first incident aperture 400A in the incident aperture 400, and is a second incident aperture 400B having a substantially square range with the points 402, 403, 406, and 405 as vertices. Pass through.

図示しない発光素子の各発光部から出射されて、(0,0,1)方向に進行するレーザビームA及びレーザビームBは、反射プリズム300の反射面S31で、それぞれ(0,1,0)方向に反射する。   A laser beam A and a laser beam B emitted from each light emitting portion of a light emitting element (not shown) and traveling in the (0, 0, 1) direction are (0, 1, 0) on the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300, respectively. Reflect in the direction.

反射プリズム300の反射面S31における入射開口400の射影を入射開口射影451として示す。反射プリズム300においては、入射開口400の長手方向の辺である辺401−403の反射面S31への射影が辺301−302となる。これにより、点401,点403,点406,点404からなる入射開口400の内部を通るレーザビームA,Bは、欠けること無く反射面S31で反射する。   A projection of the incident aperture 400 on the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300 is shown as an incident aperture projection 451. In the reflecting prism 300, the projection of the sides 401-403, which are the sides in the longitudinal direction of the incident aperture 400, onto the reflecting surface S31 is the sides 301-302. As a result, the laser beams A and B passing through the inside of the incident aperture 400 including the points 401, 403, 406, and 404 are reflected by the reflecting surface S31 without being lost.

反射プリズム300の反射面S31で反射して、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームA,Bは、光路変換装置1Aの第1の反射面群S10Aに入射する。   The laser beams A and B which are reflected by the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300 and travel in the first direction (0, 1, 0) are incident on the first reflecting surface group S10A of the optical path changing device 1A. To do.

光路変換装置1Aにおいて光が入出射する面である点101,点102,点103,点104を頂点とした光路変換装置1Aの底面における入射開口400の射影を、入射開口射影452として示す。   A projection of the incident aperture 400 on the bottom surface of the optical path changing device 1A having points 101, 102, 103, and 104, which are surfaces on which light enters and exits in the optical path changing device 1A, is shown as an incident aperture projection 452.

光路変換装置1Aの第1の反射面群S10Aにおいては、第1の入射開口400Aと第2の入射開口400Bの境界となる辺402−405が、入射反射面S11Aと入射反射面S12Aの交線である辺101−105に射影される。これは、レーザビームAとレーザビームBの分割が、出射パターンの短手方向とほぼ平行に行われることを示す。   In the first reflecting surface group S10A of the optical path changing device 1A, sides 402-405 serving as a boundary between the first incident opening 400A and the second incident opening 400B are intersecting lines of the incident reflecting surface S11A and the incident reflecting surface S12A. Is projected onto the side 101-105. This indicates that the division of the laser beam A and the laser beam B is performed substantially parallel to the short direction of the emission pattern.

また、第1の入射開口400Aの辺401−402と、第2の入射開口400Bの辺402−403は、それぞれ光路変換装置1Aの辺102−105と辺105−104に射影される。   Further, the sides 401-402 of the first incident aperture 400A and the sides 402-403 of the second incident aperture 400B are projected onto the sides 102-105 and 105-104 of the optical path conversion device 1A, respectively.

これにより、点401,点402,点405,点404からなる第1の入射開口400Aの内部を通るレーザビームAは、第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aで、欠けること無く第2の方向である(1,0,1)方向に反射する。また、点402,点403,点406,点405からなる第2の入射開口400Bの内部を通るレーザビームBは、第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aで、欠けること無く第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する。   As a result, the laser beam A passing through the inside of the first incident aperture 400A composed of the points 401, 402, 405, and 404 is incident on the incident reflection surface S11A of the first reflection surface group S10A without being lost. Is reflected in the (1, 0, 1) direction. Further, the laser beam B passing through the inside of the second incident aperture 400B composed of the points 402, 403, 406, and 405 is the third reflecting surface S12A of the first reflecting surface group S10A without being lost. Reflects in the (-1, 0, 1) direction.

従って、第1の方向である(0,1,0)方向に並列して進行するレーザビームAとレーザビームBは、光路変換装置1Aの第1の反射面群S10Aで、第2の方向である(1,0,1)方向と、第3の方向である(−1,0,1)方向にそれぞれ欠けること無く反射されて、レーザビームAとレーザビームBに分割される。   Accordingly, the laser beam A and the laser beam B traveling in parallel in the (0, 1, 0) direction which is the first direction are the first reflecting surface group S10A of the optical path conversion device 1A in the second direction. The light is reflected in the (1, 0, 1) direction and the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, without being lost, and is divided into a laser beam A and a laser beam B.

第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aで反射して分割されたレーザビームAは、第2の方向である(1,0,1)方向に進行することで、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aに入射する。   The laser beam A that is reflected and split by the incident reflecting surface S11A of the first reflecting surface group S10A travels in the (1,0,1) direction, which is the second direction, so that the second reflecting surface group. The light enters the outgoing reflection surface S22A of S20A.

光路変換装置1Aの第2の反射面群S20Aにおいては、入射反射面S11Aの辺102−105が出射反射面S22Aの辺103−105に射影し、入射反射面S11Aの辺101−105が出射反射面S22Aの辺104−105に射影する。   In the second reflecting surface group S20A of the optical path changing device 1A, the side 102-105 of the incident reflecting surface S11A projects onto the side 103-105 of the outgoing reflecting surface S22A, and the side 101-105 of the incident reflecting surface S11A is outgoing reflected. Project to the side 104-105 of the surface S22A.

これにより、第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aで反射して第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aで、欠けることなく第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   As a result, the laser beam A that is reflected by the incident reflection surface S11A of the first reflection surface group S10A and travels in the second direction (1, 0, 1) is emitted from the second reflection surface group S20A. The reflection surface S22A reflects in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, without being lost.

同様に、第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aで反射して分割されたレーザビームBは、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行することで、第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aに入射する。   Similarly, the laser beam B split by being reflected by the incident reflecting surface S12A of the first reflecting surface group S10A travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, so that the second Is incident on the exit reflecting surface S21A of the reflecting surface group S20A.

光路変換装置1Aの第2の反射面群S20Aにおいては、入射反射面S12Aの辺104−105が出射反射面S21Aの辺103−105に射影し、入射反射面S12Aの辺101−105が出射反射面S21Aの辺102−105に射影する。   In the second reflecting surface group S20A of the optical path conversion device 1A, the side 104-105 of the incident reflecting surface S12A is projected onto the side 103-105 of the outgoing reflecting surface S21A, and the side 101-105 of the incident reflecting surface S12A is outgoing reflected. Projecting onto the side 102-105 of the surface S21A.

これにより、第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aで反射して第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aで、欠けることなく第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   As a result, the laser beam B, which is reflected by the incident reflection surface S12A of the first reflection surface group S10A and travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, The outgoing reflection surface S21A reflects in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, without being lost.

光路変換装置1Aにおいて光が入出射する光路変換装置1Aの底面における再配置後の入射開口400の射影を、入射開口射影453として示す。第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAと、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、光路変換装置1Aの第2の反射面群S20Aで、それぞれ同一の第4の方向である(0,−1,0)方向に欠けること無く反射され、所定の角度回転したレーザビームA′とレーザビームB′として再配置される。   A projection of the incident aperture 400 after rearrangement on the bottom surface of the optical path changing device 1A where light enters and exits in the optical path changing device 1A is shown as an incident aperture projection 453. The laser beam A traveling in the (1, 0, 1) direction that is the second direction and the laser beam B traveling in the (-1, 0, 1) direction that is the third direction are The second reflecting surface group S20A is reflected without being missing in the same fourth direction (0, -1, 0), and is regenerated as laser beams A 'and B' rotated by a predetermined angle. Be placed.

第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aで反射されて、(0,−1,0)方向に進行するレーザビームA′、及び第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aで反射されて、レーザビームA′の進行方向と同一方向である(0,−1,0)方向に進行するレーザビームB′は、反射プリズム300の反射面S32で、それぞれ(0,0,1)方向に反射する。   The laser beam A ′ that is reflected by the outgoing reflection surface S22A of the second reflective surface group S20A and travels in the (0, −1, 0) direction, and is reflected by the outgoing reflective surface S21A of the second reflective surface group S20A. The laser beam B ′ traveling in the (0, −1, 0) direction, which is the same direction as the traveling direction of the laser beam A ′, is (0, 0, 1) direction on the reflecting surface S32 of the reflecting prism 300, respectively. Reflect on.

反射プリズム300の反射面S32における再配置後の入射開口400の射影を入射開口射影454として示す。反射プリズム300においては、出射反射面S21Aの辺102−105及び出射反射面S22Aの辺105−104が、反射面S32の辺301−302に射影される。   The projection of the incident aperture 400 after rearrangement on the reflecting surface S32 of the reflecting prism 300 is shown as an incident aperture projection 454. In the reflecting prism 300, the sides 102-105 of the outgoing reflecting surface S21A and the sides 105-104 of the outgoing reflecting surface S22A are projected onto the sides 301-302 of the reflecting surface S32.

これにより、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aで反射して再配置されたレーザビームA′及び出射反射面S21Aで反射して再配置されたレーザビームB′は、欠けること無く反射プリズム300の反射面S32に入射し、反射面S32で欠けること無く反射する。   As a result, the laser beam A ′ reflected and rearranged by the output reflection surface S22A of the second reflection surface group S20A and the laser beam B ′ rearranged after reflection by the output reflection surface S21A are reflected without being lost. The light enters the reflecting surface S32 of the prism 300 and is reflected by the reflecting surface S32 without being chipped.

反射プリズム300の反射面S32で反射したレーザビームA′及びレーザビームB′が通る点501,点503,点506,点504を頂点とした長方形の範囲を出射開口500とする。   A rectangular range having points 501, 503, 506, and 504 through which the laser beam A ′ and the laser beam B ′ reflected by the reflecting surface S 32 of the reflecting prism 300 pass is defined as an emission aperture 500.

レーザビームA′は、出射開口500の中で、点502,点503,点506,点505を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第1の出射開口500A内を通る。また、レーザビームB′は、出射開口500の中で第1の出射開口500Aと隣接し、点501,点502,点505,点504を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第2の出射開口500B内を通る。   The laser beam A ′ passes through the first emission aperture 500 </ b> A having a substantially square range with the points 502, 503, 506, and 505 as vertices. The laser beam B ′ is adjacent to the first exit aperture 500A in the exit aperture 500, and is a second exit aperture having a substantially square range with points 501, 502, 505, and 504 as vertices. It passes through 500B.

そして、点501,点503,点506,点504で構成される長方形の出射開口500は、点401,点403,点406,点404で構成される長方形の入射開口400が欠けること無く、分割及び再配置されたものとなり、入射開口400と出射開口500の形状は等しい。   The rectangular exit aperture 500 constituted by the points 501, 503, 506, and 504 is divided without missing the rectangular entrance aperture 400 constituted by the points 401, 403, 406, and 404. The incident aperture 400 and the exit aperture 500 have the same shape.

従って、光路変換装置1Aから出射されるレーザビームA′,B′が通る出射開口500は、光路変換装置1Aに入射するレーザビームA,Bが通る入射開口400に対応し、欠けることが無いので、有効開口100%がほぼ実現できる。   Accordingly, the exit aperture 500 through which the laser beams A ′ and B ′ emitted from the optical path conversion device 1A pass corresponds to the entrance aperture 400 through which the laser beams A and B incident on the optical path conversion device 1A pass and is not missing. 100% effective opening can be almost realized.

すなわち、光路変換装置1A更には反射プリズム300の各反射面では、上述したように、各反射面の幾何学的配置等に起因して伝播が妨げられることが無く、入射開口400を通るレーザビームA,Bは、各反射面でほとんど損失が発生せずに実質的に全て反射されることになって、出射開口500内に伝播される。   In other words, as described above, the propagation path is not hindered on each reflection surface of the optical path changing device 1A and further on the reflection prism 300 due to the geometrical arrangement of each reflection surface, and the laser beam passing through the incident aperture 400. A and B are propagated in the exit aperture 500 by substantially reflecting all of them with almost no loss on each reflecting surface.

なお、若干の損失の原因になるのは、光路変換装置1Aの入射反射面S11A,S12Aと、出射反射面S21A、S22Aの交線となる辺101−105、辺102−105、辺103−105、辺104−105の形状不良、あるいは反射プリズム300の反射面S31,S32の交線となる辺301−302の形状不良と、図示しない前段の光学系でコリメートされたレーザビームA,Bがもつ広がりである発散角(divergence)である。   Note that the slight loss is caused by the sides 101-105, 102-105, and 103-105 that are intersections of the incident reflection surfaces S11A and S12A of the optical path conversion device 1A and the exit reflection surfaces S21A and S22A. The shape of the sides 104-105, or the shape of the sides 301-302 that are the intersection of the reflecting surfaces S31 and S32 of the reflecting prism 300, and the laser beams A and B collimated by the preceding optical system (not shown) are included. It is the divergence that is the spread.

ここで、光路変換装置1Aを、上述したようにほぼ正方形からなる四角形101−102−103−104を底面とし、点105を頂点とした四角錐形状で構成する場合、四角錐形状の底面を構成する辺101−102と辺102−103の長さはほぼ等しく構成し、更に、レーザビームを欠け無く反射するために、辺101−102と辺102−103は、入射開口400の辺401−404の2√2倍以上の長さとする。   Here, in the case where the optical path changing device 1A is configured in a quadrangular pyramid shape with the quadrangle 101-102-103-104 formed of a substantially square as the bottom and the point 105 as the apex as described above, the bottom of the quadrangular pyramid is configured. The sides 101-102 and 102-103 are configured to have substantially the same length, and the sides 101-102 and 102-103 are side 401-404 of the incident aperture 400 in order to reflect the laser beam without missing. The length is 2√2 times or more.

さて、光路変換装置1Aの第1の反射面群S10Aを構成する入射反射面S11A,S12Aと、第2の反射面群S20Aを構成する出射反射面S21A,S22Aは、入射したレーザビームA,Bを所定の角度回転させて出射する傾斜を有している。   Now, the incident reflection surfaces S11A and S12A constituting the first reflection surface group S10A of the optical path conversion device 1A and the exit reflection surfaces S21A and S22A constituting the second reflection surface group S20A are incident laser beams A and B, respectively. Is inclined by rotating at a predetermined angle.

これにより、レーザビームAは、光路変換装置1Aに入射して、第1の反射面群S10Aの入射反射面S11Aと、第2の反射面群S20Aの出射反射面S22Aで反射することで、光軸を回転軸として時計廻りに−90度回転して、長手方向と短手方向が入れ替わったレーザビームA′となる。   Thereby, the laser beam A enters the optical path conversion device 1A and is reflected by the incident reflection surface S11A of the first reflection surface group S10A and the emission reflection surface S22A of the second reflection surface group S20A. The laser beam A ′ is rotated by −90 degrees clockwise with the axis as a rotation axis, and the longitudinal direction and the lateral direction are switched.

同様に、レーザビームBは、光路変換装置1Aに入射して、第1の反射面群S10Aの入射反射面S12Aと、第2の反射面群S20Aの出射反射面S21Aで反射することで、光軸を回転軸として時計廻りに90度回転して、長手方向と短手方向が入れ替わったレーザビームB′となる。   Similarly, the laser beam B is incident on the optical path conversion device 1A, and is reflected by the incident reflection surface S12A of the first reflection surface group S10A and the emission reflection surface S21A of the second reflection surface group S20A. The laser beam B ′ is rotated 90 degrees clockwise with the axis as a rotation axis, and the longitudinal direction and the transverse direction are switched.

そして、変換前では、出射パターンの長手方向に沿って(1,0,0)方向に順に配置されていたレーザビームAとレーザビームBは、光路変換装置1Aによる光路の変換後では、レーザビームB′、レーザビームA′の順に配置が入れ替わり、かつ短手方向に並んで再配置される。   Before the conversion, the laser beam A and the laser beam B which are sequentially arranged in the (1, 0, 0) direction along the longitudinal direction of the emission pattern are the laser beams after the optical path conversion by the optical path conversion device 1A. The arrangement is changed in the order of B ′ and laser beam A ′, and rearranged in the short direction.

このように、光路変換装置1Aでは、第1の反射面群S10Aを構成する入射反射面S11A,S12Aと、第2の反射面群S20Aを構成する出射反射面S21A,S22Aで、レーザビームA,Bを1回ずつ反射させることで、分割された各レーザビームA,Bは、光軸を中心としてほぼ90度回転する。   As described above, in the optical path conversion device 1A, the laser beams A are made up of the incident reflection surfaces S11A and S12A constituting the first reflection surface group S10A and the exit reflection surfaces S21A and S22A constituting the second reflection surface group S20A. By reflecting B once, each of the divided laser beams A and B rotates approximately 90 degrees about the optical axis.

従って、複数の発光部が長手方向に並ぶ発光素子から出射される扁平したレーザビームを分割して、分割した光ごと、扁平の方向を変換できるようになる。また、光路変換装置1Aにおいて、並列して進行するレーザビームを異なる2つの方向に反射して分割する第1の反射面群S10Aでは、反射させる方向を交互に変えているため、互いの光路が干渉することなく、かつ、光路長がほぼ等しくなって、発光点のずれを抑制することができる。   Therefore, a flat laser beam emitted from a light emitting element in which a plurality of light emitting portions are arranged in the longitudinal direction is divided, and the flat direction can be converted for each divided light. Further, in the optical path conversion device 1A, in the first reflecting surface group S10A that reflects and divides the laser beams traveling in parallel in two different directions, the directions of reflection are alternately changed. Without interference, the optical path lengths are almost equal, and the deviation of the light emitting point can be suppressed.

<第2の実施の形態の光路変換装置の構成例>
図3は第2の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。第2の実施の形態の光路変換装置1Bは、一の方向に長い発光部をその長手方向に沿って多数並べてアレイ化した発光素子に対応するため、発光部の並びに沿ったx軸方向の幅を、入射及び出射開口を遮ることなく最小化するものである。
<Example of Configuration of Optical Path Conversion Device of Second Embodiment>
FIG. 3 is an overall perspective view showing an example of the optical path changing device of the second embodiment. Since the optical path conversion device 1B according to the second embodiment corresponds to a light emitting element in which a large number of light emitting sections that are long in one direction are arrayed along the longitudinal direction, the width in the x-axis direction along the arrangement of the light emitting sections. Is minimized without obstructing the entrance and exit apertures.

ここで、図3に示す光路変換装置1Bでは、隣接した2つの発光部から出射されるレーザビームAとレーザビームBについての光路変換を1つの組として説明する。また、図3の説明においても、図1等の説明と同様に方向をベクトル表記する。   Here, in the optical path conversion device 1B shown in FIG. 3, the optical path conversion for the laser beam A and the laser beam B emitted from two adjacent light emitting units will be described as one set. In the description of FIG. 3 as well, the direction is expressed as a vector in the same manner as the description of FIG.

光路変換装置1Bは、図示しない発光部から出射されて並列して進行するレーザビームA,Bを複数回反射させることで、扁平したレーザビーム束を長手方向に分割し、分割した各レーザビームA,Bを所定角度回転させて再配置する第1の反射面群S10B及び第2の反射面群S20Bを備える。   The optical path conversion device 1B divides a flat laser beam bundle in the longitudinal direction by reflecting the laser beams A and B emitted from a light emitting unit (not shown) and traveling in parallel plural times, and each divided laser beam A , B are rotated by a predetermined angle to be rearranged, and a first reflecting surface group S10B and a second reflecting surface group S20B are provided.

第1の反射面群S10Bは、隙間無く配列した2面の反射面からなる入射反射面S11Bと入射反射面S12Bを備える。入射反射面S11Bと入射反射面S12Bは、直線である辺101−105を交線として両面が所定の角度で交差する。また、入射反射面S11Bと入射反射面S12Bの交線である辺101−105の射影は、第1の反射面群S10Bに入射するレーザビームA,Bの短手方向とほぼ平行である。   The first reflecting surface group S10B includes an incident reflecting surface S11B and an incident reflecting surface S12B, which are two reflecting surfaces arranged without a gap. The incident reflection surface S11B and the incident reflection surface S12B intersect at a predetermined angle with the sides 101-105 being straight lines as intersections. Further, the projection of the side 101-105, which is the intersection line of the incident reflection surface S11B and the incident reflection surface S12B, is substantially parallel to the short direction of the laser beams A and B incident on the first reflection surface group S10B.

更に、入射反射面S11Bは、入射反射面S12Bとの交線である辺101−105と対向する側が、辺101−105と平行な辺106−107で区切られる形状とし、入射反射面S12Bは、入射反射面S11Bとの交線である辺101−105と対向する側が、辺101−105と平行な辺109−110で区切られる形状とすることで、第1の反射面群S10Bの幅が、第1の実施の形態の光路変換装置1Aにおける第1の反射面群S10Aの幅より狭まる形状としている。   Further, the incident reflection surface S11B has a shape in which the side facing the side 101-105, which is an intersection line with the incident reflection surface S12B, is divided by sides 106-107 parallel to the side 101-105, and the incident reflection surface S12B is The side facing the side 101-105 that is the line of intersection with the incident reflective surface S11B is shaped to be separated by a side 109-110 parallel to the side 101-105, so that the width of the first reflective surface group S10B is The shape is narrower than the width of the first reflecting surface group S10A in the optical path conversion device 1A of the first embodiment.

これにより、第1の反射面群S10Bは、入射反射面S11Bと入射反射面S12Bが、交線となる辺101−105を挟んで対称形状となり、第1の反射面群S10Bに含まれる複数の反射面である入射反射面S11B,S12Bは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   As a result, in the first reflecting surface group S10B, the incident reflecting surface S11B and the incident reflecting surface S12B are symmetrical with respect to the side 101-105 that is an intersecting line, and a plurality of the reflecting surfaces included in the first reflecting surface group S10B. The incident reflection surfaces S11B and S12B, which are reflection surfaces, are arranged at substantially equal distances from the light source.

そして、入射反射面S11Bは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームAを、第2の方向である(1,0,1)方向に反射する角度で傾斜し、入射反射面S12Bは、レーザビームAに並列して第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームBを、第2の方向と交差する第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する角度で傾斜する。   The incident reflection surface S11B is inclined at an angle that reflects the laser beam A traveling in the (0, 1, 0) direction, which is the first direction, in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction. The incident reflection surface S12B is a third direction that intersects the second direction with the laser beam B traveling in the (0, 1, 0) direction which is the first direction in parallel with the laser beam A. It tilts at an angle that reflects in the (-1, 0, 1) direction.

以上の構成によって、光路変換装置1Bは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームA,Bを、第1の反射面群S10Bにおいて、辺101−105で分割する。   With the above configuration, the optical path conversion device 1B divides the laser beams A and B traveling in the (0, 1, 0) direction, which is the first direction, at the sides 101-105 in the first reflecting surface group S10B. To do.

すなわち、光路変換装置1Bでは、第1の反射面群S10Bに入射したレーザビームAは、入射反射面S11Bで第2の方向である(1,0,1)方向に反射し、第1の反射面群S10Bに入射したレーザビームBは、入射反射面S12Bで第3の方向である(−1,0,1)方向に反射することで、並列して第1の方向に進行するレーザビームA,Bが、異なる2つの方向へ反射して分割される。   That is, in the optical path conversion device 1B, the laser beam A incident on the first reflecting surface group S10B is reflected by the incident reflecting surface S11B in the (1,0,1) direction, which is the second direction, and the first reflection. The laser beam B incident on the surface group S10B is reflected in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, by the incident reflection surface S12B, so that the laser beam A traveling in the first direction in parallel is transmitted. , B are reflected and divided in two different directions.

第2の反射面群S20Bは、隙間無く配列した2面の反射面からなる出射反射面S21Bと出射反射面S22Bを備える。出射反射面S21Bと出射反射面S22Bは、入射反射面S11B,S12Bの交線である辺101−105と所定の角度で交差する直線である辺103−105を交線として両面が所定の角度で交差する。   The second reflecting surface group S20B includes an exit reflecting surface S21B and an exit reflecting surface S22B, which are two reflecting surfaces arranged without a gap. The outgoing reflection surface S21B and the outgoing reflection surface S22B have both sides at a predetermined angle with the side 103-105, which is a straight line that intersects the side 101-105 that is an intersection line of the incident reflection surfaces S11B and S12B, at a predetermined angle. Intersect.

また、第2の反射面群S20Bと第1の反射面群S10Bは、出射反射面S21Bと入射反射面S11Bが、辺107−105を交線として所定の角度で交差し、出射反射面S22Bと入射反射面S12Bが、辺110−105を交線として所定の角度で交差する。   In addition, the second reflection surface group S20B and the first reflection surface group S10B are configured such that the emission reflection surface S21B and the incident reflection surface S11B intersect at a predetermined angle with the side 107-105 as an intersection line, and the emission reflection surface S22B. The incident reflection surface S12B intersects at a predetermined angle with the side 110-105 as an intersection line.

そして、出射反射面S21Bは、出射反射面S22Bとの交線である辺103−105と対向する側が、辺103−105と平行な辺108−107で区切られる形状となり、出射反射面S22Bは、出射反射面S21Bとの交線である辺103−105と対向する側が、辺103−105と平行な辺111−110で区切られる形状となって、第2の反射面群S20Bの幅が、第1の実施の形態の光路変換装置1Aにおける第2の反射面群S20Aの幅より狭まる形状としている。   The exit reflection surface S21B has a shape in which the side facing the side 103-105, which is a line of intersection with the exit reflection surface S22B, is divided by sides 108-107 parallel to the side 103-105, and the exit reflection surface S22B is The side facing the side 103-105, which is the line of intersection with the outgoing reflection surface S21B, has a shape delimited by sides 111-110 parallel to the side 103-105, and the width of the second reflection surface group S20B is The shape is narrower than the width of the second reflecting surface group S20A in the optical path conversion device 1A of the first embodiment.

ここで、出射反射面S21Bと出射反射面S22Bの交線である辺103−105の射影は、第1の反射面群S10Bに入射したレーザビームA,Bを再配置して、第2の反射面群S20Bから出射したレーザビームA′,B′の長手方向とほぼ平行である。   Here, the projection of the side 103-105, which is the intersection line of the outgoing reflection surface S21B and the outgoing reflection surface S22B, is performed by rearranging the laser beams A and B incident on the first reflection surface group S10B and performing the second reflection. It is substantially parallel to the longitudinal direction of the laser beams A ′ and B ′ emitted from the surface group S20B.

また、出射反射面S21Bと入射反射面S11Bの交線である辺107−105の射影及び出射反射面S22Bと入射反射面S12Bの交線である辺110−105の射影は、第1の反射面群S10Bに入射するレーザビームA,Bの長手方向及び第2の反射面群S20Bから出射するレーザビームA′,B′の短手方向とほぼ平行である。   Further, the projection of the side 107-105 that is the intersection line of the outgoing reflection surface S21B and the incident reflection surface S11B and the projection of the side 110-105 that is the intersection line of the outgoing reflection surface S22B and the incident reflection surface S12B are the first reflection surface. It is substantially parallel to the longitudinal direction of the laser beams A and B incident on the group S10B and the short direction of the laser beams A ′ and B ′ emitted from the second reflecting surface group S20B.

これにより、第2の反射面群S20Bは、出射反射面S21Bと出射反射面S22Bが、交線となる辺103−105を挟んで対称形状となる。また、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bは、対角線上に配列される第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bと対向し、入射反射面S11Bで反射して第2の方向に進行するレーザビームAが入射する。更に、第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bは、対角線上に配列される第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bと対向し、入射反射面S12Bで反射して第3の方向に進行するレーザビームBが入射する。よって、第2の反射面群S20Bに含まれる複数の反射面である出射反射面S21B,S22Bは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   As a result, in the second reflecting surface group S20B, the exit reflecting surface S21B and the exit reflecting surface S22B are symmetrical with respect to the side 103-105 that is an intersection line. In addition, the outgoing reflection surface S22B of the second reflection surface group S20B is opposed to the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B arranged on a diagonal line, and is reflected by the incident reflection surface S11B in the second direction. The laser beam A that travels is incident. Furthermore, the outgoing reflection surface S21B of the second reflection surface group S20B is opposed to the incident reflection surface S12B of the first reflection surface group S10B arranged on the diagonal line, and is reflected by the incident reflection surface S12B to be in the third direction. The laser beam B that travels is incident. Therefore, the output reflection surfaces S21B and S22B, which are a plurality of reflection surfaces included in the second reflection surface group S20B, are arranged at substantially the same distance from the light source.

そして、出射反射面S22Bは、入射反射面S11Bに対して直交し、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜し、出射反射面S21Bは、入射反射面S12Bに対して直交し、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜する。   The outgoing reflection surface S22B is orthogonal to the incident reflection surface S11B, and the laser beam A traveling in the (1,0,1) direction, which is the second direction, is in the fourth direction (0,- The laser beam B is inclined at an angle reflecting in the (1, 0) direction, and the outgoing reflection surface S21B is orthogonal to the incident reflection surface S12B and travels in the (-1, 0, 1) direction which is the third direction. Is inclined at an angle reflecting in the (0, -1, 0) direction which is the fourth direction.

以上の構成によって、光路変換装置1Bは、第1の反射面群S10Bで分割されて第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAと、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第2の反射面群S20Bで同一の第4の方向である(0,−1,0)方向に沿って再配置する。   With the above configuration, the optical path changing device 1B is divided by the first reflecting surface group S10B and travels in the second direction (1, 0, 1) and the third direction. The laser beam B traveling in the (-1, 0, 1) direction is rearranged along the (0, -1, 0) direction which is the same fourth direction in the second reflecting surface group S20B.

すなわち、光路変換装置1Bでは、第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bで反射して、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   That is, in the optical path conversion device 1B, the laser beam A that is reflected by the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B and travels in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction, The light is reflected in the (0, -1, 0) direction which is the fourth direction by the outgoing reflection surface S22B of the reflection surface group S20B.

また、第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bで反射して、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   Further, the laser beam B that is reflected by the incident reflection surface S12B of the first reflection surface group S10B and travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, is reflected by the second reflection surface group S20B. Reflected in the (0, −1, 0) direction, which is the fourth direction, on the exit reflecting surface S21B.

これにより、異なる2つの方向である第2の方向に進行するレーザビームAと第3の方向に進行するレーザビームBが、それぞれ所定の角度回転して、同一の第4の方向に並列したレーザビームA′とレーザビームB′に再配置されて、第2の反射面群S20Bから出射する。   As a result, the laser beam A traveling in the second direction, which is two different directions, and the laser beam B traveling in the third direction are rotated by a predetermined angle, respectively, and are aligned in the same fourth direction. It is rearranged into the beam A ′ and the laser beam B ′, and is emitted from the second reflecting surface group S20B.

光路変換装置1Bでも、反射プリズム300を介してレーザビームの入出射が行われる。すなわち、反射プリズム300は、発光部から出射され、(0,0,1)方向に進行するレーザビームA,Bを、(0,1,0)方向に反射して光路変換装置1Bに入射し、また、光路変換装置1Bから出射したレーザビームA′,B′を、再び(0,0,1)方向に反射する機能を有する。   Also in the optical path conversion device 1B, the laser beam enters and exits through the reflecting prism 300. That is, the reflecting prism 300 reflects the laser beams A and B emitted from the light emitting unit and traveling in the (0, 0, 1) direction in the (0, 1, 0) direction and enters the optical path conversion device 1B. In addition, the laser beam A ′, B ′ emitted from the optical path changing device 1B has a function of reflecting again in the (0, 0, 1) direction.

光路変換装置1Bでも、入射するレーザビームの進行方向と出射するレーザビームの進行方向が、反対向きでかつほぼ平行であるので、光路変換装置1Bと反射プリズム300を組み合わせることで、入射するレーザビームの進行方向と出射するレーザビームの進行方向を、同一方向でかつほぼ平行として、光の出射形態が利用に適したものとなるようにしている。   Also in the optical path conversion device 1B, the traveling direction of the incident laser beam and the traveling direction of the emitted laser beam are opposite and almost parallel. Therefore, by combining the optical path conversion device 1B and the reflecting prism 300, the incident laser beam The traveling direction of the laser beam and the traveling direction of the emitted laser beam are set to be in the same direction and substantially parallel so that the light emission form is suitable for use.

<第2の実施の形態の光路変換装置の動作例>
次に、図3を参照して、第2の実施の形態の光路変換装置1Bの動作の一例について説明する。
<Operation Example of Optical Path Conversion Device of Second Embodiment>
Next, an example of the operation of the optical path conversion device 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

光路変換装置1Bに入射するレーザビームA及びレーザビームBは、図示しない発光素子の各発光部から出射されて、(0,0,1)方向にほぼ平行に進行する。   The laser beam A and the laser beam B incident on the optical path changing device 1B are emitted from the light emitting portions of the light emitting element (not shown) and travel substantially parallel to the (0, 0, 1) direction.

レーザビームA,Bは、それぞれ一の方向に扁平した出射パターンを有し、長手方向が(1,0,0)方向に沿った向き、短手方向が(0,1,0)方向に沿った向きであり、長手方向に並列して進行するレーザビームA及びレーザビームBが、点401,点403,点406,点404を頂点とした長方形からなる入射開口400を通る。   The laser beams A and B each have an emission pattern flattened in one direction, the longitudinal direction is along the (1, 0, 0) direction, and the short direction is along the (0, 1, 0) direction. The laser beam A and the laser beam B, which travel in parallel in the longitudinal direction, pass through the entrance aperture 400 formed of a rectangle with the points 401, 403, 406, and 404 as vertices.

入射開口400は、短手方向の2つの辺である辺401−404と辺403−406が、レーザビームA,Bの短手方向、すなわち(0,1,0)方向と平行であり、長手方向の2つの辺である辺401−403と辺404−406が、レーザビームA,Bの長手方向、すなわち(1,0,0)方向と平行である。   In the incident aperture 400, two sides 401-404 and 403-406, which are two sides in the short direction, are parallel to the short direction of the laser beams A and B, that is, the (0, 1, 0) direction. Two sides 401-403 and 404-406 of the direction are parallel to the longitudinal direction of the laser beams A and B, that is, the (1,0,0) direction.

レーザビームAは、入射開口400の中で、点401,点402,点405,点404を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第1の入射開口400A内を通る。また、レーザビームBは、入射開口400の中で第1の入射開口400Aと隣接し、点402,点403,点406,点405を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第2の入射開口400B内を通る。   The laser beam A passes through the first incident aperture 400 </ b> A having a substantially square range with the points 401, 402, 405, and 404 as vertices in the incident aperture 400. The laser beam B is adjacent to the first incident aperture 400A in the incident aperture 400, and is a second incident aperture 400B having a substantially square range with the points 402, 403, 406, and 405 as vertices. Pass through.

図示しない発光素子の各発光部から出射されて、(0,0,1)方向に進行するレーザビームA及びレーザビームBは、反射プリズム300の反射面S31で、それぞれ(0,1,0)方向に反射する。   A laser beam A and a laser beam B emitted from each light emitting portion of a light emitting element (not shown) and traveling in the (0, 0, 1) direction are (0, 1, 0) on the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300, respectively. Reflect in the direction.

反射プリズム300の反射面S31における入射開口400の射影を入射開口射影451として示す。反射プリズム300においては、入射開口400の長手方向の辺である辺401−403の反射面S31への射影が辺301−302となる。これにより、点401,点403,点406,点404からなる入射開口400の内部を通るレーザビームA,Bは、欠けること無く反射面S31で反射する。   A projection of the incident aperture 400 on the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300 is shown as an incident aperture projection 451. In the reflecting prism 300, the projection of the sides 401-403, which are the sides in the longitudinal direction of the incident aperture 400, onto the reflecting surface S31 is the sides 301-302. As a result, the laser beams A and B passing through the inside of the incident aperture 400 including the points 401, 403, 406, and 404 are reflected by the reflecting surface S31 without being lost.

反射プリズム300の反射面S31で反射して、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームA,Bは、光路変換装置1Bの第1の反射面群S10Bに入射する。   The laser beams A and B reflected by the reflecting surface S31 of the reflecting prism 300 and traveling in the first direction (0, 1, 0) are incident on the first reflecting surface group S10B of the optical path conversion device 1B. To do.

光路変換装置1Bにおいて光が入出射する面である点101,点106,点108,点103,点111,点109を頂点とした光路変換装置1Bの底面における入射開口400の射影を、入射開口射影452として示す。   The projection of the incident aperture 400 on the bottom surface of the optical path changing device 1B with the points 101, 106, 108, 103, 111, and 109, which are surfaces on which light enters and exits in the optical path changing device 1B, as the apex. Shown as projection 452.

光路変換装置1Bの第1の反射面群S10Bにおいては、第1の入射開口400Aと第2の入射開口400Bの境界となる辺402−405が、入射反射面S11Bと入射反射面S12Bの交線である辺101−105に射影される。これは、レーザビームAとレーザビームBの分割が、出射パターンの短手方向とほぼ平行に行われることを示す。   In the first reflecting surface group S10B of the optical path changing device 1B, sides 402-405 serving as a boundary between the first incident opening 400A and the second incident opening 400B are intersecting lines of the incident reflecting surface S11B and the incident reflecting surface S12B. Is projected onto the side 101-105. This indicates that the division of the laser beam A and the laser beam B is performed substantially parallel to the short direction of the emission pattern.

また、第1の入射開口400Aの辺401−402と、第2の入射開口400Bの辺402−403は、それぞれ光路変換装置1Bの辺107−105と辺105−110に射影される。   Also, the sides 401-402 of the first incident aperture 400A and the sides 402-403 of the second incident aperture 400B are projected onto the sides 107-105 and 105-110 of the optical path conversion device 1B, respectively.

更に、第1の入射開口400Aの辺401−404は、光路変換装置1Bの辺107−106に射影され、第2の入射開口400Bの辺403−406は、光路変換装置1Bの辺110−109に射影される。   Further, the sides 401 to 404 of the first incident aperture 400A are projected onto the sides 107 to 106 of the optical path changing device 1B, and the sides 403 to 406 of the second incident aperture 400B are projected to the sides 110 to 109 of the optical path changing device 1B. Is projected on.

これにより、点401,点402,点405,点404からなる第1の入射開口400Aの内部を通るレーザビームAは、第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bで、欠けること無く第2の方向である(1,0,1)方向に反射する。また、点402,点403,点406,点405からなる第2の入射開口400Bの内部を通るレーザビームBは、第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bで、欠けること無く第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する。   As a result, the laser beam A passing through the inside of the first incident aperture 400A composed of the points 401, 402, 405, 404 is incident on the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B without being lost. Is reflected in the (1, 0, 1) direction. Further, the laser beam B passing through the second incident aperture 400B composed of the points 402, 403, 406, and 405 is incident on the incident reflection surface S12B of the first reflection surface group S10B without being lost. Reflects in the (-1, 0, 1) direction.

従って、第1の方向である(0,1,0)方向に並列して進行するレーザビームAとレーザビームBは、光路変換装置1Bの第1の反射面群S10Bで、第2の方向である(1,0,1)方向と、第3の方向である(−1,0,1)方向にそれぞれ欠けること無く反射されて、レーザビームAとレーザビームBに分割される。   Accordingly, the laser beam A and the laser beam B traveling in parallel in the first direction (0, 1, 0) are the first reflecting surface group S10B of the optical path conversion device 1B in the second direction. The light is reflected in the (1, 0, 1) direction and the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, without being lost, and is divided into a laser beam A and a laser beam B.

第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bで反射して分割されたレーザビームAは、第2の方向である(1,0,1)方向に進行することで、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bに入射する。   The laser beam A which is reflected and divided by the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B travels in the (1, 0, 1) direction which is the second direction, so that the second reflection surface group. The light enters the outgoing reflection surface S22B of S20B.

光路変換装置1Bの第2の反射面群S20Bにおいては、第1の入射開口400Aの辺404−405が、出射反射面S22Bの辺111−110に射影される。   In the second reflecting surface group S20B of the optical path changing device 1B, the side 404-405 of the first incident opening 400A is projected onto the side 111-110 of the outgoing reflecting surface S22B.

これにより、第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bで反射して第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bで、欠けることなく第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   As a result, the laser beam A that is reflected by the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B and travels in the (1,0,1) direction, which is the second direction, is emitted from the second reflection surface group S20B. The reflection surface S22B reflects in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, without being lost.

同様に、第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bで反射して分割されたレーザビームBは、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行することで、第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bに入射する。   Similarly, the laser beam B divided by being reflected by the incident reflecting surface S12B of the first reflecting surface group S10B travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, so that the second Is incident on the exit reflecting surface S21B of the reflecting surface group S20B.

光路変換装置1Bの第2の反射面群S20Bにおいては、第2の入射開口400Bの辺405−406が、出射反射面S21Bの辺107−108に射影される。   In the second reflecting surface group S20B of the optical path changing device 1B, the sides 405 to 406 of the second incident opening 400B are projected onto the sides 107 to 108 of the outgoing reflecting surface S21B.

これにより、第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bで反射して第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bで、欠けることなく第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   As a result, the laser beam B that is reflected by the incident reflection surface S12B of the first reflection surface group S10B and travels in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, is reflected by the second reflection surface group S20B. The outgoing reflection surface S21B reflects in the (0, -1, 0) direction, which is the fourth direction, without being lost.

光路変換装置1Bにおいて光が入出射する光路変換装置1Bの底面における再配置後の入射開口400の射影を入射開口射影453として示す。第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAと、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、光路変換装置1Bの第2の反射面群S20Bで、それぞれ同一の第4の方向である(0,−1,0)方向に欠けること無く反射され、所定の角度回転したレーザビームA′とレーザビームB′として再配置される。   A projection of the incident aperture 400 after rearrangement on the bottom surface of the optical path changing device 1B where light enters and exits in the optical path changing device 1B is shown as an incident aperture projection 453. The laser beam A traveling in the (1, 0, 1) direction that is the second direction and the laser beam B traveling in the (-1, 0, 1) direction that is the third direction are The second reflecting surface group S20B is reflected without being missing in the same fourth direction (0, -1, 0), and is regenerated as laser beams A 'and B' rotated by a predetermined angle. Be placed.

第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bで反射されて、(0,−1,0)方向に進行するレーザビームA′、及び第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bで反射されて、レーザビームA′の進行方向と同一方向である(0,−1,0)方向に進行するレーザビームB′は、反射プリズム300の反射面S32で、それぞれ(0,0,1)方向に反射する。   The laser beam A ′ that is reflected by the output reflection surface S22B of the second reflection surface group S20B and travels in the (0, −1, 0) direction and is reflected by the output reflection surface S21B of the second reflection surface group S20B. The laser beam B ′ traveling in the (0, −1, 0) direction, which is the same direction as the traveling direction of the laser beam A ′, is (0, 0, 1) direction on the reflecting surface S32 of the reflecting prism 300, respectively. Reflect on.

反射プリズム300の反射面S32における再配置後の入射開口400の射影を入射開口射影454として示す。反射プリズム300においては、出射反射面S21Bの辺107−105及び出射反射面S22Bの辺105−110が、反射面S32の辺301−302に射影される。   The projection of the incident aperture 400 after rearrangement on the reflecting surface S32 of the reflecting prism 300 is shown as an incident aperture projection 454. In the reflecting prism 300, the sides 107-105 of the outgoing reflecting surface S21B and the sides 105-110 of the outgoing reflecting surface S22B are projected onto the sides 301-302 of the reflecting surface S32.

これにより、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bで反射して再配置されたレーザビームA′及び出射反射面S21Bで反射して再配置されたレーザビームB′は、欠けること無く反射プリズム300の反射面S32に入射し、反射面S32で欠けること無く反射する。   As a result, the laser beam A ′ reflected and rearranged by the output reflection surface S22B of the second reflection surface group S20B and the laser beam B ′ rearranged after reflection by the output reflection surface S21B are reflected without being lost. The light enters the reflecting surface S32 of the prism 300 and is reflected by the reflecting surface S32 without being chipped.

反射プリズム300の反射面S32で反射したレーザビームA′及びレーザビームB′は、点501,点503,点506,点504を頂点とした長方形からなる出射開口500を通る。   The laser beam A ′ and the laser beam B ′ reflected by the reflecting surface S32 of the reflecting prism 300 pass through an emission opening 500 formed of a rectangle with points 501, 503, 506 and 504 as vertices.

レーザビームA′は、出射開口500の中で、点502,点503,点506,点505を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第1の出射開口500A内を通る。また、レーザビームB′は、出射開口500の中で第1の出射開口500Aと隣接し、点501,点502,点505,点504を頂点としたほぼ正方形の範囲からなる第2の出射開口500B内を通る。   The laser beam A ′ passes through the first emission aperture 500 </ b> A having a substantially square range with the points 502, 503, 506, and 505 as vertices. The laser beam B ′ is adjacent to the first exit aperture 500A in the exit aperture 500, and is a second exit aperture having a substantially square range with points 501, 502, 505, and 504 as vertices. It passes through 500B.

そして、点501,点503,点506,点504で構成される長方形の出射開口500は、点401,点403,点406,点404で構成される長方形の入射開口400が欠けること無く、分割及び再配置されたものとなり、入射開口400と出射開口500の形状は等しい。   The rectangular exit aperture 500 constituted by the points 501, 503, 506, and 504 is divided without missing the rectangular entrance aperture 400 constituted by the points 401, 403, 406, and 404. The incident aperture 400 and the exit aperture 500 have the same shape.

従って、光路変換装置1Bから出射されるレーザビームA′,B′が通る出射開口500は、光路変換装置1Bに入射するレーザビームA,Bが通る入射開口400に対応し、欠けることが無いので、有効開口100%がほぼ実現できる。   Accordingly, the exit aperture 500 through which the laser beams A ′ and B ′ emitted from the optical path conversion device 1B pass corresponds to the entrance aperture 400 through which the laser beams A and B incident on the optical path conversion device 1B pass and is not missing. 100% effective opening can be almost realized.

ここで、入射及び出射開口を遮ることなく、光路変換装置1Bの幅を最小化するには、第1の反射面群S10Bの各反射面の交線及び第2の反射面群S20Bの各反射面の交線に含まれる点101,点103,点105で形成される平面と、各反射面の端部となる点106,点107,点108で形成される平面及び点109,点110,点111で形成される平面を互いに平行とする。かつ、点101,点103,点105で形成される平面と、点106,点107,点108で形成される平面の間隔を、入射開口400の辺401−402の長さと等しくし、点101,点103,点105で形成される平面と、点109,点110,点111で形成される平面の間隔を、入射開口400の辺402−403の長さと等しくする。   Here, in order to minimize the width of the optical path conversion device 1B without blocking the entrance and exit apertures, the intersection line of each reflection surface of the first reflection surface group S10B and each reflection of the second reflection surface group S20B. The plane formed by the points 101, 103, and 105 included in the intersecting lines of the planes, the plane formed by the points 106, 107, and 108 that are the end portions of the respective reflective surfaces, and the points 109, 110, and 110, The planes formed by the points 111 are parallel to each other. In addition, the distance between the plane formed by the points 101, 103, and 105 and the plane formed by the points 106, 107, and 108 is made equal to the length of the side 401-402 of the incident aperture 400, and the point 101 , 103, 105, and the plane formed by the points 109, 110, 111 are made equal to the length of the side 402-403 of the entrance aperture 400.

これにより、光路変換装置1Bでも、上述したように、各反射面の幾何学的配置等に起因して伝播が妨げられることが無く、入射開口400を通るレーザビームA,Bは、各反射面でほとんど損失が発生せずに実質的に全て反射されることになって、出射開口500内に伝播される。   Thereby, also in the optical path changing device 1B, as described above, the propagation of the laser beams A and B passing through the incident aperture 400 is not hindered due to the geometrical arrangement of the reflecting surfaces. In this case, substantially all of the light is reflected without any loss and propagates into the exit aperture 500.

また、光路変換装置1Bは、x軸方向の幅を、レーザビームA,Bの入射開口400の幅と等しくすることができる。   Further, the optical path conversion device 1B can make the width in the x-axis direction equal to the width of the incident aperture 400 of the laser beams A and B.

さて、光路変換装置1Bでも、第1の実施の形態の光路変換装置1Aと同様に、第1の反射面群S10Bを構成する入射反射面S11B,S12Bと、第2の反射面群S20Bを構成する出射反射面S21B,S22Bは、入射したレーザビームA,Bを所定の角度回転させて出射する傾斜を有している。   Now, in the optical path conversion device 1B, similarly to the optical path conversion device 1A of the first embodiment, the incident reflection surfaces S11B, S12B and the second reflection surface group S20B constituting the first reflection surface group S10B are configured. The outgoing reflection surfaces S21B and S22B have an inclination to emit the incident laser beams A and B by rotating them by a predetermined angle.

これにより、レーザビームAは、光路変換装置1Bに入射して、第1の反射面群S10Bの入射反射面S11Bと、第2の反射面群S20Bの出射反射面S22Bで反射することで、光軸を回転軸として時計廻りに−90度回転して、長手方向と短手方向が入れ替わったレーザビームA′となる。   Thereby, the laser beam A enters the optical path conversion device 1B and is reflected by the incident reflection surface S11B of the first reflection surface group S10B and the emission reflection surface S22B of the second reflection surface group S20B. The laser beam A ′ is rotated by −90 degrees clockwise with the axis as a rotation axis, and the longitudinal direction and the lateral direction are switched.

同様に、レーザビームBは、光路変換装置1Bに入射して、第1の反射面群S10Bの入射反射面S12Bと、第2の反射面群S20Bの出射反射面S21Bで反射することで、光軸を回転軸として時計廻りに90度回転して、長手方向と短手方向が入れ替わったレーザビームB′となる。   Similarly, the laser beam B is incident on the optical path changing device 1B, and is reflected by the incident reflection surface S12B of the first reflection surface group S10B and the emission reflection surface S21B of the second reflection surface group S20B. The laser beam B ′ is rotated 90 degrees clockwise with the axis as a rotation axis, and the longitudinal direction and the transverse direction are switched.

そして、変換前では、出射パターンの長手方向に沿って(1,0,0)方向に順に配置されていたレーザビームAとレーザビームBは、光路変換装置1Bによる光路の変換後では、レーザビームB′、レーザビームA′の順に配置が入れ替わり、かつ短手方向に並んで再配置される。   Before the conversion, the laser beam A and the laser beam B which are sequentially arranged in the (1, 0, 0) direction along the longitudinal direction of the emission pattern are the laser beams after the optical path conversion by the optical path conversion device 1B. The arrangement is changed in the order of B ′ and laser beam A ′, and rearranged in the short direction.

このように、光路変換装置1Bでも、第1の反射面群S10Bを構成する入射反射面S11B,S12Bと、第2の反射面群S20Bを構成する出射反射面S21B,S22Bで、レーザビームA,Bを1回ずつ反射させることで、分割された各レーザビームA,Bは、光軸を中心としてほぼ90度回転する。   As described above, also in the optical path conversion device 1B, the laser beams A, the incident reflection surfaces S11B and S12B constituting the first reflection surface group S10B, and the exit reflection surfaces S21B and S22B constituting the second reflection surface group S20B. By reflecting B once, each of the divided laser beams A and B rotates approximately 90 degrees about the optical axis.

従って、複数の発光部が長手方向に並ぶ発光素子から出射される扁平したレーザビームを分割して、分割した光ごと、扁平の方向を変換できるようになる。また、光路変換装置1Bにおいて、並列して進行するレーザビームを異なる2つの方向に反射して分割する第1の反射面群S10Bでは、反射させる方向を交互に変えているため、互いの光路が干渉することなく、かつ、光路長がほぼ等しくなって、発光点のずれを抑制することができる。   Therefore, a flat laser beam emitted from a light emitting element in which a plurality of light emitting portions are arranged in the longitudinal direction is divided, and the flat direction can be converted for each divided light. Further, in the optical path conversion device 1B, in the first reflection surface group S10B that reflects and divides the laser beams traveling in parallel in two different directions, the directions of reflection are alternately changed. Without interference, the optical path lengths are almost equal, and the deviation of the light emitting point can be suppressed.

<第3の実施の形態の光路変換装置の構成例及び動作例>
図4は第3の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。第3の実施の形態の光路変換装置1Cは、図3で説明した第2の実施の形態の光路変換装置1Bを複数(n)個並べることで、入射したレーザビームを2n分割して光路変換を行えるようにしたものである。
<Configuration Example and Operation Example of Optical Path Conversion Device of Third Embodiment>
FIG. 4 is an overall perspective view showing an example of the optical path changing device of the third embodiment. The optical path conversion apparatus 1C of the third embodiment arranges a plurality (n) of optical path conversion apparatuses 1B of the second embodiment described with reference to FIG. Can be performed.

すなわち、光路変換装置1Cは、本例では4個の光路変換部1C(1)〜(4)を並列して構成される。例えば、隣接する光路変換部1C(1)と光路変換部1C(2)では、光路変換部1C(1)において第1の反射面群S10Cを構成する入射反射面S12Cと、光路変換部1C(2)において第1の反射面群S10Cを構成する入射反射面S13Cとの交線となる辺112−113は、図3で説明した辺106−107及び辺109−110である。   In other words, the optical path conversion device 1C is configured with four optical path conversion units 1C (1) to (4) in parallel in this example. For example, in the adjacent optical path conversion unit 1C (1) and optical path conversion unit 1C (2), the optical path conversion unit 1C (1) includes an incident reflection surface S12C constituting the first reflection surface group S10C, and the optical path conversion unit 1C ( In 2), the sides 112 to 113 that intersect with the incident reflecting surface S13C constituting the first reflecting surface group S10C are the sides 106 to 107 and the sides 109 to 110 described in FIG.

また、光路変換部1C(1)において第2の反射面群S20Cを構成する出射反射面S22Cと、光路変換部1C(2)において第2の反射面群S20Cを構成する出射反射面S23Cとの交線となる辺113−114は、図3で説明した辺107−108及び辺110−111である。   Further, the output reflection surface S22C constituting the second reflection surface group S20C in the optical path conversion unit 1C (1) and the output reflection surface S23C forming the second reflection surface group S20C in the optical path conversion unit 1C (2). The sides 113 to 114 serving as the intersection lines are the sides 107 to 108 and the sides 110 to 111 described with reference to FIG.

光路変換装置1Cは、同様の構成で4個の光路変換部1C(1)〜(4)が並列する。そして、本例では、8個の発光部がアレイ化された図示しない発光素子から出射されたレーザビーム束が、反射プリズム300を介して入射する。   The optical path conversion device 1C has the same configuration, and four optical path conversion units 1C (1) to (4) are arranged in parallel. In this example, a laser beam bundle emitted from a light emitting element (not shown) in which eight light emitting units are arrayed enters through a reflecting prism 300.

光路変換装置1Cでは、隣接した2つの発光部から出射されて並列して進行するレーザビームAとレーザビームBについての光路変換を1つの組として、各光路変換部1C(1)〜(4)毎にレーザビームA,Bの分割及び再配置が行われ、再配置されたレーザビームA′,B′が、反射プリズム300を介して出射する。   In the optical path conversion device 1C, the optical path conversions for the laser beam A and the laser beam B emitted from two adjacent light emitting units and proceeding in parallel are taken as one set, and each optical path conversion unit 1C (1) to (4). The laser beams A and B are divided and rearranged every time, and the rearranged laser beams A ′ and B ′ are emitted through the reflecting prism 300.

次に、光路変換部1C(1)と光路変換部1C(2)を例に、隣接する光路変換部でのレーザビームの分割及び再配置の動作について説明する。   Next, the operation of splitting and rearranging the laser beams in the adjacent optical path conversion units will be described by taking the optical path conversion unit 1C (1) and the optical path conversion unit 1C (2) as an example.

光路変換装置1Cにおいて光が入出射する面における入射開口400の射影を入射開口射影452として示す。   The projection of the incident aperture 400 on the surface where light enters and exits in the optical path changing device 1C is shown as an incident aperture projection 452.

光路変換装置1Cに入射するレーザビームが通る入射開口400の中で、並列して進行する一対のレーザビームA,Bが通る隣接した入射開口411と入射開口412において、一方の入射開口411の第2の入射開口411Bと、他方の入射開口412の第1の入射開口412Aとの境界となる辺403−406が、光路変換部1C(1)において第1の反射面群S10Cを構成する入射反射面S12Cと、光路変換部1C(2)において第1の反射面群S10Cを構成する入射反射面S13Cとの交線となる辺112−113に射影される。   In the incident aperture 400 through which the laser beam incident on the optical path changing device 1C passes, the adjacent incident aperture 411 and incident aperture 412 through which the pair of laser beams A and B traveling in parallel pass are the first of the incident apertures 411. The side 403-406 serving as a boundary between the second incident aperture 411B and the first incident aperture 412A of the other incident aperture 412 forms the first reflective surface group S10C in the optical path conversion unit 1C (1). The surface S12C and the side 112-113 that is an intersection line of the incident reflection surface S13C constituting the first reflection surface group S10C in the optical path conversion unit 1C (2) are projected.

これは、隣接する光路変換部1C(1)と光路変換部1C(2)との間でも、レーザビームA,Bの分割が、出射パターンの短手方向とほぼ平行に行われることを示す。これにより、光路変換部1C(1)の第1の反射面群S10Cの入射反射面S12Cに入射したレーザビームBと、光路変換部1C(2)の第1の反射面群S10Cの入射反射面S13Cに入射したレーザビームAは、それぞれ欠けることなく反射して分割される。   This indicates that the splitting of the laser beams A and B is performed substantially in parallel with the short direction of the emission pattern even between the adjacent optical path changing units 1C (1) and 1C (2). Thus, the laser beam B incident on the incident reflection surface S12C of the first reflection surface group S10C of the optical path conversion unit 1C (1) and the incident reflection surface of the first reflection surface group S10C of the optical path conversion unit 1C (2). The laser beam A incident on S13C is reflected and divided without being lost.

光路変換装置1Cにおいて光が入出射する面における再配置後の入射開口400の射影を入射開口射影453として示す。   A projection of the incident aperture 400 after rearrangement on a surface where light enters and exits in the optical path changing device 1C is shown as an incident aperture projection 453.

隣接する入射開口411と入射開口412において、一方の入射開口411の第1の入射開口411Aの辺404−405と、他方の入射開口412の第2の入射開口412Bの辺409−410が、光路変換部1C(1)において第2の反射面群S20Cを構成する出射反射面S22Cと、光路変換部1C(2)において第2の反射面群S20Cを構成する出射反射面S23Cとの交線となる辺113−114に射影される。   In the adjacent incident aperture 411 and incident aperture 412, the sides 404-405 of the first incident aperture 411A of one incident aperture 411 and the sides 409-410 of the second incident aperture 412B of the other incident aperture 412 are in the optical path. A line of intersection between the exit reflection surface S22C constituting the second reflection surface group S20C in the conversion unit 1C (1) and the exit reflection surface S23C constituting the second reflection surface group S20C in the optical path conversion unit 1C (2) Is projected onto the side 113-114.

これにより、隣接する光路変換部1C(1)と光路変換部1C(2)との間でも、光路変換部1C(1)の第2の反射面群S20Cの出射反射面S22Cに入射したレーザビームAと、光路変換部1C(2)の第2の反射面群S20Cの出射反射面S23Cに入射したレーザビームBは、それぞれ欠けることなく反射して、レーザビームA′とレーザビームB′に再配置される。   As a result, the laser beam incident on the outgoing reflection surface S22C of the second reflection surface group S20C of the optical path conversion unit 1C (1) also between the adjacent optical path conversion unit 1C (1) and the optical path conversion unit 1C (2). A and the laser beam B incident on the exit reflecting surface S23C of the second reflecting surface group S20C of the optical path changing unit 1C (2) are reflected without being lost, and re-entered into the laser beam A 'and the laser beam B'. Be placed.

従って、光路変換装置1Cでも、扁平したレーザビーム束が欠けることなく長手方向に分割され、分割された各レーザビームが、欠けることなく約90度回転して再配置される。   Accordingly, even in the optical path changing device 1C, the flat laser beam bundle is divided in the longitudinal direction without being chipped, and the divided laser beams are rotated and rearranged by about 90 degrees without being chipped.

光路変換装置1Cから出射されたレーザビームは、出射開口511,512,513,514が並列した所定の形状の出射開口500を通る。ここで、出射開口511は入射開口411が欠けること無く、分割及び再配置されたものであり、入射開口411と出射開口511の形状は等しい。   The laser beam emitted from the optical path changing device 1C passes through an emission opening 500 having a predetermined shape in which emission openings 511, 512, 513, and 514 are arranged in parallel. Here, the exit aperture 511 is divided and rearranged without the entrance aperture 411 missing, and the entrance aperture 411 and the exit aperture 511 have the same shape.

同様に、出射開口512は入射開口412が欠けること無く、分割及び再配置されたものであり、入射開口412と出射開口512の形状は等しい。また、出射開口513は入射開口413が欠けること無く、分割及び再配置されたものであり、入射開口413と出射開口513の形状は等しい。更に、出射開口514は入射開口414が欠けること無く、分割及び再配置されたものであり、入射開口414と出射開口514の形状は等しい。   Similarly, the exit aperture 512 is divided and rearranged without the entrance aperture 412 missing, and the shapes of the entrance aperture 412 and the exit aperture 512 are equal. Further, the exit aperture 513 is divided and rearranged without the entrance aperture 413 missing, and the shapes of the entrance aperture 413 and the exit aperture 513 are the same. Furthermore, the exit aperture 514 is divided and rearranged without the entrance aperture 414 missing, and the entrance aperture 414 and the exit aperture 514 have the same shape.

従って、光路変換装置1Cでは、x軸方向の幅を拡げること無く、有効開口をほぼ100%とすることができる。   Therefore, in the optical path conversion device 1C, the effective aperture can be almost 100% without increasing the width in the x-axis direction.

更に、光路変換部1C(1)に含まれる入射反射面S11C,S12Cは、光源からの距離が実質的に等しく配置され、同様に、光路変換部1C(2)〜1C(4)の入射反射面S13C〜S18Cは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   Further, the incident reflection surfaces S11C and S12C included in the optical path conversion unit 1C (1) are arranged at substantially equal distances from the light source, and similarly, the incident reflection of the optical path conversion units 1C (2) to 1C (4). The surfaces S13C to S18C are arranged at substantially equal distances from the light source.

また、光路変換部1C(1)に含まれる出射反射面S21C,S22Cは、光源からの距離が実質的に等しく配置され、同様に、光路変換部1C(2)〜1C(4)の出射反射面S23C〜S28Cは、光源からの距離が実質的に等しく配置される。   In addition, the exit reflection surfaces S21C and S22C included in the optical path conversion unit 1C (1) are arranged at substantially equal distances from the light source, and similarly, the output reflections of the optical path conversion units 1C (2) to 1C (4). The surfaces S23C to S28C are arranged at substantially equal distances from the light source.

従って、光路変換装置1Cでは、アレイ化した光源を使用しても、各レーザビームの光路長がほぼ等しくなって、各発光点のずれを抑制することができる。   Therefore, in the optical path conversion device 1C, even when arrayed light sources are used, the optical path lengths of the respective laser beams become substantially equal, and deviation of the respective light emission points can be suppressed.

<第4の実施の形態の光路変換装置の構成例及び動作例>
図5は第4の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。第4の実施の形態の光路変換装置1Dは、図3で説明した第2の実施の形態の光路変換装置1Bと同様の構成を有した複数の光路変換部を、一体に形成してアレイ化したものである。
<Configuration Example and Operation Example of Optical Path Conversion Device of Fourth Embodiment>
FIG. 5 is an overall perspective view showing an example of the optical path changing device of the fourth embodiment. The optical path conversion device 1D of the fourth embodiment is formed into an array by integrally forming a plurality of optical path conversion units having the same configuration as the optical path conversion device 1B of the second embodiment described in FIG. It is a thing.

すなわち、光路変換装置1Dは、複数の入射反射面S11D〜S18Dを有した第1の反射面群S10Dと、複数の出射反射面S21D〜S28Dを有した第2の反射面群S20Dが、入射した光の波長に対して所望の透過率を有したガラスプリズム等の透明な光学部材で一体に形成される。   That is, in the optical path changing device 1D, the first reflecting surface group S10D having a plurality of incident reflecting surfaces S11D to S18D and the second reflecting surface group S20D having a plurality of outgoing reflecting surfaces S21D to S28D are incident. It is integrally formed of a transparent optical member such as a glass prism having a desired transmittance with respect to the wavelength of light.

ここで、光路変換装置1Dでは、入射反射面S11D〜S18Dと、出射反射面S21D〜S28Dにおける全反射を利用して、レーザビームを反射する。   Here, in the optical path conversion device 1D, the laser beam is reflected by utilizing total reflection on the incident reflection surfaces S11D to S18D and the output reflection surfaces S21D to S28D.

光路変換装置1Dに入射する光が通る入射開口400の射影を入射開口射影452として示し、再配置後の射影を入射開口射影453として示す。   A projection of the entrance aperture 400 through which light incident on the optical path changing device 1D passes is shown as an entrance aperture projection 452, and a projection after the rearrangement is shown as an entrance aperture projection 453.

光路変換装置1Dでは、隣接した2つの発光部から出射されて並列して進行するレーザビームAとレーザビームBについての光路変換を1つの組として、例えば入射反射面S11D,S12Dと、出射反射面S21D,S22Dで分割及び再配置が行われる。   In the optical path conversion device 1D, the optical path conversion for the laser beam A and the laser beam B emitted from two adjacent light emitting units and proceeding in parallel is made into one set, for example, incident reflection surfaces S11D and S12D, and an output reflection surface Division and rearrangement are performed in S21D and S22D.

このため、入射反射面S11Dは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームAを、第2の方向である(1,0,1)方向に反射する角度で傾斜し、入射反射面S12Dは、レーザビームAに並列して第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームBを、第2の方向と交差する第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する角度で傾斜する。   For this reason, the incident reflection surface S11D reflects the laser beam A traveling in the (0, 1, 0) direction that is the first direction at an angle that reflects the (1,0, 1) direction that is the second direction. The incident reflection surface S12D is inclined and the laser beam B traveling in the (0, 1, 0) direction, which is the first direction, in parallel with the laser beam A, in the third direction intersecting the second direction. It is inclined at an angle of reflection in a certain (-1, 0, 1) direction.

また、出射反射面S22Dは、入射反射面S11Dに対して直交し、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜し、出射反射面S21Dは、入射反射面S12Dに対して直交し、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜する。   The outgoing reflection surface S22D is orthogonal to the incident reflection surface S11D, and the laser beam A traveling in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction, is in the fourth direction (0, − The laser beam B is inclined at an angle reflecting in the (1, 0) direction, and the outgoing reflection surface S21D is orthogonal to the incident reflection surface S12D and travels in the (-1, 0, 1) direction which is the third direction. Is inclined at an angle reflecting in the (0, -1, 0) direction which is the fourth direction.

以上の構成によって、光路変換装置1Dでは、第1の反射面群S10Dの入射反射面S11Dに入射したレーザビームAは、第2の方向である(1,0,1)方向に反射し、入射反射面S12Dに入射したレーザビームBは、第3の方向である(−1,0,1)方向に反射することで、並列して第1の方向に進行するレーザビームA,Bが、異なる2つの方向へ反射して分割される。   With the above configuration, in the optical path conversion device 1D, the laser beam A incident on the incident reflection surface S11D of the first reflection surface group S10D is reflected in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction, and is incident. The laser beam B incident on the reflecting surface S12D is reflected in the (−1, 0, 1) direction, which is the third direction, so that the laser beams A and B traveling in the first direction in parallel are different. Reflected in two directions and split.

更に、第1の反射面群S10Dで分割されて第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Dの出射反射面S22Dで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射し、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、出射反射面S21Dで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   Further, the laser beam A which is divided by the first reflecting surface group S10D and travels in the (1,0,1) direction which is the second direction is the fourth reflecting surface S22D of the second reflecting surface group S20D. The laser beam B that is reflected in the (0, -1, 0) direction that is the first direction and travels in the (-1, 1, 0) direction that is the third direction is the fourth direction on the outgoing reflection surface S21D. Reflects in a certain (0, -1, 0) direction.

これにより、異なる2つの方向である第2の方向に進行するレーザビームAと第3の方向に進行するレーザビームBが、それぞれ所定の角度回転して、同一の第4の方向に並列したレーザビームA′とレーザビームB′に再配置されて、第2の反射面群S20Dから出射する。   As a result, the laser beam A traveling in the second direction, which is two different directions, and the laser beam B traveling in the third direction are rotated by a predetermined angle, respectively, and are aligned in the same fourth direction. It is rearranged into the beam A ′ and the laser beam B ′, and is emitted from the second reflecting surface group S20D.

同様に、入射反射面S13D,S14Dと、出射反射面S23D,S24Dを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。また、入射反射面S15D,S16Dと、出射反射面S25D,S26Dを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。更に、入射反射面S17D,S18Dと、出射反射面S27D,S28Dを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。   Similarly, the laser beams A and B are divided and rearranged using the incident reflection surfaces S13D and S14D and the output reflection surfaces S23D and S24D as one set of optical path conversion units. Further, the laser beams A and B are divided and rearranged using the incident reflection surfaces S15D and S16D and the output reflection surfaces S25D and S26D as a pair of optical path conversion units. Further, the laser beams A and B are divided and rearranged using the incident reflection surfaces S17D and S18D and the output reflection surfaces S27D and S28D as a pair of optical path conversion units.

従って、光路変換装置1Dでも、扁平したレーザビーム束が欠けることなく長手方向に分割され、分割された各レーザビームが、欠けることなく約90度回転して再配置される。これにより、光路変換装置1Dに入射する光が通る入射開口400と、光路変換装置1Dから出射した再配置後の光が通る出射開口500の形状は等しくなり、有効開口がほぼ100%となる。   Therefore, also in the optical path changing device 1D, the flat laser beam bundle is divided in the longitudinal direction without being chipped, and each of the divided laser beams is rotated and rearranged by about 90 degrees without being chipped. Thereby, the shape of the incident aperture 400 through which the light incident on the optical path changing device 1D passes and the shape of the outgoing aperture 500 through which the rearranged light emitted from the optical path changing device 1D passes are equal, and the effective aperture is almost 100%.

また、第1の反射面群S10Dを構成する各入射反射面S11D〜S18Dは、光源からの距離が実質的に等しく配置され、更に、第2の反射面群S20Dを構成する各出射反射面S21D〜S28Dは、光源からの距離が実質的に等しく配置されることで、光路変換装置1Dでも、各レーザビームの光路長がほぼ等しくなって、各発光点のずれを抑制することができる。   Further, the incident reflection surfaces S11D to S18D constituting the first reflection surface group S10D are arranged at substantially equal distances from the light source, and further, the respective emission reflection surfaces S21D constituting the second reflection surface group S20D. In S28D, since the distances from the light sources are arranged substantially equal, the optical path lengths of the laser beams are substantially equal in the optical path conversion device 1D, and the shift of the light emitting points can be suppressed.

<第5の実施の形態の光路変換装置の構成例及び動作例>
図6は第5の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。第5の実施の形態の光路変換装置1Eは、図3で説明した第2の実施の形態の光路変換装置1Bと同様の構成を有した複数の光路変換部を、複数の光学部品を組み合わせた構成としてアレイ化したものである。
<Configuration Example and Operation Example of Optical Path Conversion Device of Fifth Embodiment>
FIG. 6 is an overall perspective view showing an example of the optical path changing device of the fifth embodiment. The optical path conversion device 1E of the fifth embodiment combines a plurality of optical path conversion units having the same configuration as the optical path conversion device 1B of the second embodiment described in FIG. 3 with a plurality of optical components. The configuration is an array.

すなわち、光路変換装置1Eは、複数の入射反射面S11E〜S18Eを有した第1の反射面群S10Eが形成された第1の光学ブロック610と、複数の出射反射面S21E〜S28Eを有した第2の反射面群S20Eが形成された第2の光学ブロック620とを備える。   That is, the optical path changing device 1E includes a first optical block 610 in which a first reflecting surface group S10E having a plurality of incident reflecting surfaces S11E to S18E is formed, and a first optical block 610 having a plurality of outgoing reflecting surfaces S21E to S28E. And a second optical block 620 formed with two reflecting surface groups S20E.

第1の光学ブロック610と第2の光学ブロック620は、例えば金属板材を加工して各反射面を形成した同一形状の部材で、光路変換装置1Eは、第1の光学ブロック610と第2の光学ブロック620を、反射面を向かい合わせて接合して構成される。   The first optical block 610 and the second optical block 620 are, for example, members having the same shape formed by processing a metal plate material to form each reflecting surface. The optical path changing device 1E includes the first optical block 610 and the second optical block 620. The optical block 620 is configured by joining the reflecting surfaces facing each other.

ここで、光路変換装置1Eでは、反射を利用することで分割して再配置される光の波長に応じて金属膜や誘電体多層膜を形成して、入射反射面S11E〜S18E及び出射反射面S21E〜S28Eが構成される。   Here, in the optical path conversion device 1E, a metal film or a dielectric multilayer film is formed according to the wavelength of light that is divided and rearranged by using reflection, and the incident reflection surfaces S11E to S18E and the emission reflection surface. S21E to S28E are configured.

光路変換装置1Eに入射する光が通る入射開口400の射影を入射開口射影452として示し、再配置後の射影を入射開口射影453として示す。   A projection of the incident aperture 400 through which light incident on the optical path changing device 1E passes is shown as an incident aperture projection 452, and a projection after the rearrangement is shown as an incident aperture projection 453.

光路変換装置1Eでも、隣接した2つの発光部から出射されて並列して進行するレーザビームAとレーザビームBについての光路変換を1つの組として、例えば入射反射面S11E,S12Eと、出射反射面S21E,S22Eで分割及び再配置が行われる。   Also in the optical path conversion device 1E, the optical path conversion for the laser beam A and the laser beam B emitted from two adjacent light emitting units and proceeding in parallel is made into one set, for example, incident reflection surfaces S11E, S12E, and an output reflection surface Division and rearrangement are performed in S21E and S22E.

このため、入射反射面S11Eは、第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームAを、第2の方向である(1,0,1)方向に反射する角度で傾斜し、入射反射面S12Eは、レーザビームAに並列して第1の方向である(0,1,0)方向に進行するレーザビームBを、第2の方向と交差する第3の方向である(−1,0,1)方向に反射する角度で傾斜する。   For this reason, the incident reflection surface S11E reflects the laser beam A traveling in the (0, 1, 0) direction that is the first direction at an angle that reflects the (1,0, 1) direction that is the second direction. The incident reflection surface S12E is inclined, and the laser beam B traveling in the (0, 1, 0) direction which is the first direction in parallel with the laser beam A is in the third direction intersecting the second direction. It is inclined at an angle of reflection in a certain (-1, 0, 1) direction.

また、出射反射面S22Eは、入射反射面S11Eに対して直交し、第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜し、出射反射面S21Eは、入射反射面S12Eに対して直交し、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBを、第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する角度で傾斜する。   The outgoing reflection surface S22E is orthogonal to the incident reflection surface S11E, and the laser beam A traveling in the (1, 0, 1) direction, which is the second direction, is in the fourth direction (0, − The laser beam B is inclined at an angle reflecting in the (1, 0) direction, and the outgoing reflection surface S21E is orthogonal to the incident reflection surface S12E and travels in the (−1, 0, 1) direction which is the third direction. Is inclined at an angle reflecting in the (0, -1, 0) direction which is the fourth direction.

以上の構成によって、光路変換装置1Eでは、第1の反射面群S10Eの入射反射面S11Eに入射したレーザビームAは、第2の方向である(1,0,1)方向に反射し、入射反射面S12Eに入射したレーザビームBは、第3の方向である(−1,0,1)方向に反射することで、並列して第1の方向に進行するレーザビームA,Bが、異なる2つの方向へ反射して分割される。   With the above configuration, in the optical path conversion device 1E, the laser beam A incident on the incident reflection surface S11E of the first reflection surface group S10E is reflected in the (1,0,1) direction, which is the second direction, and is incident. The laser beam B incident on the reflecting surface S12E is reflected in the third direction (-1, 0, 1), so that the laser beams A and B traveling in the first direction in parallel are different. Reflected in two directions and split.

更に、第1の反射面群S10Eで分割されて第2の方向である(1,0,1)方向に進行するレーザビームAは、第2の反射面群S20Eの出射反射面S22Eで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射し、第3の方向である(−1,0,1)方向に進行するレーザビームBは、出射反射面S21Eで第4の方向である(0,−1,0)方向に反射する。   Further, the laser beam A that is divided by the first reflecting surface group S10E and travels in the (1,0,1) direction, which is the second direction, is transmitted through the fourth reflecting surface S22E of the second reflecting surface group S20E. The laser beam B that is reflected in the (0, -1, 0) direction that is the first direction and travels in the (-1, 1, 0, 1) direction that is the third direction is the fourth direction on the outgoing reflection surface S21E. Reflects in a certain (0, -1, 0) direction.

これにより、異なる2つの方向である第2の方向に進行するレーザビームAと第3の方向に進行するレーザビームBが、それぞれ所定の角度回転して、同一の第4の方向に並列したレーザビームA′とレーザビームB′に再配置されて、第2の反射面群S20Eから出射する。   As a result, the laser beam A traveling in the second direction, which is two different directions, and the laser beam B traveling in the third direction are rotated by a predetermined angle, respectively, and are aligned in the same fourth direction. It is rearranged into the beam A ′ and the laser beam B ′, and is emitted from the second reflecting surface group S20E.

同様に、入射反射面S13E,S14Eと、出射反射面S23E,S24Eを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。また、入射反射面S15E,S16Eと、出射反射面S25E,S26Eを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。更に、入射反射面S17E,S18Eと、出射反射面S27E,S28Eを1組の光路変換部として、レーザビームA,Bの分割及び再配置が行われる。   Similarly, the laser beams A and B are divided and rearranged using the incident reflection surfaces S13E and S14E and the exit reflection surfaces S23E and S24E as a pair of optical path conversion units. Further, the laser beams A and B are divided and rearranged by using the incident reflection surfaces S15E and S16E and the emission reflection surfaces S25E and S26E as one set of optical path conversion units. Further, the laser beams A and B are divided and rearranged using the incident reflection surfaces S17E and S18E and the output reflection surfaces S27E and S28E as a pair of optical path conversion units.

従って、光路変換装置1Eでも、扁平したレーザビーム束が欠けることなく長手方向に分割され、分割された各レーザビームが、欠けることなく約90度回転して再配置される。これにより、光路変換装置1Eに入射する光が通る入射開口400と、光路変換装置1Eから出射した再配置後の光が通る出射開口500の形状は等しくなり、有効開口がほぼ100%となる。   Therefore, also in the optical path changing device 1E, the flat laser beam bundle is divided in the longitudinal direction without being lost, and the divided laser beams are rotated and rearranged by about 90 degrees without being lost. Thereby, the shape of the incident opening 400 through which the light incident on the optical path changing device 1E passes and the shape of the outgoing opening 500 through which the rearranged light emitted from the optical path changing device 1E passes are equal, and the effective opening is almost 100%.

また、第1の反射面群S10Eを構成する各入射反射面S11E〜S18Eは、光源からの距離が実質的に等しく配置され、更に、第2の反射面群S20Eを構成する各出射反射面S21E〜S28Eは、光源からの距離が実質的に等しく配置されることで、光路変換装置1Eでも、各レーザビームの光路長がほぼ等しくなって、各発光点のずれを抑制することができる。   Further, the incident reflection surfaces S11E to S18E constituting the first reflection surface group S10E are arranged at substantially equal distances from the light source, and further, the respective emission reflection surfaces S21E constituting the second reflection surface group S20E. In S28E, since the distances from the light sources are substantially equal, the optical path lengths of the laser beams can be substantially equal in the optical path conversion device 1E, and the deviation of the light emitting points can be suppressed.

<光路変換装置の製造方法例>
図7及び図8は第5の実施の形態の光路変換装置1Eの製造方法の一例を示す工程説明図で、次に、光路変換装置の製造方法の実施の形態について説明する。
<Example of manufacturing method of optical path conversion device>
7 and 8 are process explanatory views showing an example of a manufacturing method of the optical path changing device 1E of the fifth embodiment. Next, an embodiment of the manufacturing method of the optical path changing device will be described.

まず、図7(a)に示すように、所定の厚さを有した平板状の金属板材700の一方の面701に、入射反射面S11E〜S18Eあるいは出射反射面S21E〜S28Eとなる反射面形成溝702を作成する。反射面形成溝702は、断面形状がV字形状で、入射反射面及び出射反射面の数に応じて、本例では4本の反射面形成溝702が作成される。   First, as shown in FIG. 7A, a reflective surface forming an incident reflective surface S11E to S18E or an outgoing reflective surface S21E to S28E is formed on one surface 701 of a flat metal plate 700 having a predetermined thickness. A groove 702 is created. The reflecting surface forming grooves 702 have a V-shaped cross section, and four reflecting surface forming grooves 702 are created in this example according to the number of incident reflecting surfaces and outgoing reflecting surfaces.

並列した反射面形成溝702のピッチP1は、図示しない発光部のピッチに応じて設定され、本例では約1mmに設定される。また、各反射面形成溝702の開き角α1は、本例では約120度に設定される。なお、反射面形成溝702の開き角α1の算出方法については後述する。   The pitch P1 of the parallel reflecting surface forming grooves 702 is set according to the pitch of the light emitting units (not shown), and is set to about 1 mm in this example. Further, the opening angle α1 of each reflection surface forming groove 702 is set to about 120 degrees in this example. A method for calculating the opening angle α1 of the reflecting surface forming groove 702 will be described later.

次に、図7(b)に示すように、反射面形成溝702が作成された金属板材700を、反射面形成溝702の延在方向に対して直交し、かつ面701に対して所定の角度で傾斜した接合面703で切断する。接合面703の切断角度α2は、本例では約54.74度に設定される。なお、接合面703の切断角度α2の算出方法については後述する。   Next, as shown in FIG. 7B, the metal plate material 700 on which the reflecting surface forming groove 702 is formed is orthogonal to the extending direction of the reflecting surface forming groove 702 and is predetermined with respect to the surface 701. Cutting is performed at the joint surface 703 inclined at an angle. The cutting angle α2 of the joint surface 703 is set to about 54.74 degrees in this example. A method for calculating the cutting angle α2 of the joint surface 703 will be described later.

接合面703で切断された金属板材700は、反射面形成溝702で入射反射面S11E〜S18Eを形成した第1の光学ブロック610か、反射面形成溝702で出射反射面S21E〜S28Eを形成した第2の光学ブロック620となる。   The metal plate 700 cut by the joint surface 703 has the first optical block 610 in which the incident reflection surfaces S11E to S18E are formed by the reflection surface formation groove 702, or the output reflection surfaces S21E to S28E by the reflection surface formation groove 702. A second optical block 620 is formed.

次に、図8に示すように、接合面703で切断された2つの金属板材700を、反射面形成溝702を向かい合わせることで、一方を第1の光学ブロック610とすると共に、他方を第2の光学ブロック620として、接合面703で接合する。   Next, as shown in FIG. 8, two metal plate members 700 cut by the joint surface 703 are made to face the reflecting surface forming groove 702 so that one becomes the first optical block 610 and the other becomes the first. The second optical block 620 is bonded at the bonding surface 703.

これにより、入射反射面S11E〜S18Eを有した第1の反射面群S10Eと、出射反射面S21E〜S28Eを有した第2の反射面群S20Eが形成された光路変換装置1Eが作成される。   Thereby, the optical path changing device 1E in which the first reflection surface group S10E having the incident reflection surfaces S11E to S18E and the second reflection surface group S20E having the emission reflection surfaces S21E to S28E are formed.

次に、反射面形成溝702の開き角α1の算出方法について説明する。   Next, a method for calculating the opening angle α1 of the reflecting surface forming groove 702 will be described.

複数の入射反射面S11E〜S18Eの中で、1つの組である入射反射面S11E,S12Eを例に説明すると、入射反射面S11Eと入射反射面S12Eの法線ベクトル同士の内角は、以下の式(1)に示される。   The incident reflection surfaces S11E and S12E that are one set among the plurality of incident reflection surfaces S11E to S18E will be described as an example. The interior angle between the normal vectors of the incident reflection surface S11E and the incident reflection surface S12E is expressed by the following equation: It is shown in (1).

S11E・S12E=│S11E││S12E│cosθ・・・(1)
式(1)から、cosθ=2/4で、θ=60度となる。従って、入射反射面S11Eと入射反射面S12Eの開き角は約120度になる。これにより、入射反射面S11Eと入射反射面S12Eを構成する反射面形成溝702の開き角α1は約120度となり、1つの組となる入射反射面同士及び出射反射面同士の開き角は、それぞれ約120度となる。
S11E ・ S12E = │S11E││S12E│cosθ ・ ・ ・ (1)
From equation (1), cos θ = 2/4 and θ = 60 degrees. Accordingly, the opening angle between the incident reflection surface S11E and the incident reflection surface S12E is about 120 degrees. As a result, the opening angle α1 of the reflecting surface forming groove 702 constituting the incident reflecting surface S11E and the incident reflecting surface S12E is about 120 degrees, and the opening angles of the incident reflecting surfaces and the outgoing reflecting surfaces that form one set are respectively It will be about 120 degrees.

次に、接合面703の切断角度α2の算出方法について、入射反射面S11Eと入射反射面S12Eを例に説明する。   Next, a method of calculating the cutting angle α2 of the joint surface 703 will be described by taking the incident reflection surface S11E and the incident reflection surface S12E as an example.

入射反射面S11Eと入射反射面S12Eで形成される交線の方向ベクトルaは、入射反射面S11E,S12Eの法線ベクトルと直交するので、S11E・a=0、S12E・a=0となり、a=(0,1,√2)と求まる。   Since the direction vector a of the intersecting line formed by the incident reflection surfaces S11E and S12E is orthogonal to the normal vectors of the incident reflection surfaces S11E and S12E, S11E · a = 0 and S12E · a = 0. = (0,1, √2)

方向ベクトルaとy軸の方向ベクトルey=(0,1,0)との内角は、以下の式(2)に示される。 The internal angle between the direction vector a and the y-axis direction vector e y = (0, 1, 0) is expressed by the following equation (2).

a・ey=│a││ey│cosθ・・・(2)
式(2)から、cosθ=1/√3で、θ=54.74度となる。従って、接合面703の切断角度α2は、約54.74度となる。
a · e y = │a││e y │cosθ ・ ・ ・ (2)
From equation (2), cos θ = 1 / √3 and θ = 54.74 degrees. Therefore, the cutting angle α2 of the joint surface 703 is about 54.74 degrees.

以上説明した光路変換装置1Eの製造方法では、反射面となるV字形状の反射面形成溝702を形成した金属板材700を、接合面703において所定の角度で切断し、2つの金属板材700を向かい合わせて接合して第1の反射面群S10Eと第2の反射面群S20Eを作成したので、各反射面の交線が形状不良となることを防ぐことができる。従って、反射面で反射する光の損失を抑制することができる。   In the manufacturing method of the optical path conversion device 1E described above, the metal plate material 700 in which the V-shaped reflection surface forming groove 702 serving as a reflection surface is formed is cut at a predetermined angle on the joint surface 703, so that the two metal plate materials 700 are obtained. Since the first reflecting surface group S10E and the second reflecting surface group S20E are created by facing each other, it is possible to prevent the intersecting line of each reflecting surface from becoming a defective shape. Therefore, loss of light reflected by the reflecting surface can be suppressed.

<第1の実施の形態のレーザモジュールの構成例>
図9は第1の実施の形態のレーザモジュールの一例を示す構成図で、図9(a)は第1の実施の形態のレーザモジュール800Aの平面図、図9(b)はレーザモジュール800Aの側面図である。
<Configuration Example of Laser Module of First Embodiment>
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an example of the laser module according to the first embodiment. FIG. 9A is a plan view of the laser module 800A according to the first embodiment, and FIG. 9B is a diagram illustrating the laser module 800A according to the first embodiment. It is a side view.

第1の実施の形態のレーザモジュール800Aは、アレイ化した光源に対応した例えば図6で説明した光路変換装置1Eと、レーザビームを出射するバーレーザ801と、バーレーザ801から出射されたレーザビームを光路変換装置1Eに結合させる第1の光学系802と、光路変換装置1Eで再配置されたレーザビームを光ファイバ803に結合させる第2の光学系804を備える。   The laser module 800A according to the first embodiment includes, for example, the optical path conversion device 1E described in FIG. 6 corresponding to the arrayed light sources, a bar laser 801 that emits a laser beam, and a laser beam emitted from the bar laser 801. A first optical system 802 coupled to the conversion device 1E and a second optical system 804 configured to couple the laser beam rearranged by the optical path conversion device 1E to the optical fiber 803 are provided.

バーレーザ801は、半導体レーザの活性層ストライプの発光端面で一の方向に長い図示しない発光部が形成され、例えば10個程度の複数の発光部が、その長手方向に沿って一列に配置される。   In the bar laser 801, a light emitting portion (not shown) that is long in one direction is formed on the light emitting end face of the active layer stripe of the semiconductor laser. For example, about 10 light emitting portions are arranged in a line along the longitudinal direction.

第1の光学系802は入射光集光部材の一例で、バーレーザ801から出射されたレーザビームCの垂直方向の放射角を狭めてほぼ平行にするFAC(fast axis collimating)レンズ802aと、バーレーザ801から出射されたレーザビームCの水平方向の放射角を狭めてほぼ平行にするSAC(slow axis collimating)レンズ802bとを備える。   The first optical system 802 is an example of an incident light condensing member, and an FAC (fast axis collimating) lens 802a that narrows the radiation angle in the vertical direction of the laser beam C emitted from the bar laser 801 to be substantially parallel, and a bar laser 801. And a SAC (slow axis collimating) lens 802b that narrows the horizontal radiation angle of the laser beam C emitted from the laser beam C and makes it substantially parallel.

第2の光学系804は出射光集光部材の一例で、光路変換装置1Eで再配置されたレーザビームC′をほぼ平行にするシリンドリカルレンズ804aと、シリンドリカルレンズ804aでほぼ平行にされたレーザビームC′を、光ファイバ803の入射端面に集光するフォーカスレンズ804bとを備える。   The second optical system 804 is an example of an emitted light condensing member, and a cylindrical lens 804a that makes the laser beam C ′ rearranged by the optical path changing device 1E substantially parallel, and a laser beam that is made substantially parallel by the cylindrical lens 804a. A focus lens 804 b that collects C ′ on the incident end face of the optical fiber 803.

レーザモジュール800Aは、例えば、光ファイバ803が接続された図示しないパッケージに、バーレーザ801、第1の光学系802、光路変換装置1E、反射プリズム300及び第2の光学系804が実装されてモジュール化される。   The laser module 800A is modularized, for example, by mounting a bar laser 801, a first optical system 802, an optical path changing device 1E, a reflecting prism 300, and a second optical system 804 in a package (not shown) to which an optical fiber 803 is connected. Is done.

<第1の実施の形態のレーザモジュールの動作例>
次に、図9等を参照して、第1の実施の形態のレーザモジュール800Aの動作の一例について説明する。
<Operation Example of Laser Module of First Embodiment>
Next, an example of the operation of the laser module 800A according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

レーザモジュール800Aは、バーレーザ801から一の方向に扁平したパターンでレーザビームCが出射される。ここで、扁平したレーザビームCの長手方向がx軸に沿った方向、レーザビームCの出射方向がz軸に沿った方向とする。   The laser module 800A emits a laser beam C from the bar laser 801 in a flat pattern in one direction. Here, it is assumed that the longitudinal direction of the flattened laser beam C is the direction along the x-axis, and the emission direction of the laser beam C is the direction along the z-axis.

バーレーザ801から出射されたレーザビームCは、FACレンズ802aを透過することで垂直方向(y軸方向)の放射角が狭められ、更に、SACレンズ802bを透過することで水平方向(x軸方向)の放射角が狭められて、ほぼ平行にされる。   The laser beam C emitted from the bar laser 801 is transmitted through the FAC lens 802a, thereby narrowing the emission angle in the vertical direction (y-axis direction), and further transmitted through the SAC lens 802b in the horizontal direction (x-axis direction). The radiation angle is narrowed and made almost parallel.

バーレーザ801から出射され、FACレンズ802a及びSACレンズ802bを透過してほぼ平行にされたレーザビームCは、反射プリズム300で反射して光路変換装置1Eの第1の反射面群S10Eに入射する。   The laser beam C emitted from the bar laser 801 and transmitted through the FAC lens 802a and the SAC lens 802b and made substantially parallel is reflected by the reflecting prism 300 and enters the first reflecting surface group S10E of the optical path changing device 1E.

光路変換装置1Eの第1の反射面群S10Eに入射したレーザビームCは、図6で説明したように、入射反射面S11E〜S18Eで反射することで長手方向に分割され、更に、出射反射面S21E〜S28Eで反射することで所定の角度回転して再配置されて、第2の反射面群S20Eから出射する。   The laser beam C incident on the first reflecting surface group S10E of the optical path changing device 1E is divided in the longitudinal direction by being reflected by the incident reflecting surfaces S11E to S18E as described with reference to FIG. The light is reflected by S21E to S28E, rotated by a predetermined angle, rearranged, and emitted from the second reflecting surface group S20E.

再配置されて光路変換装置1Eから出射したレーザビームC′は、反射プリズム300で反射し、シリンドリカルレンズ804aを透過することでほぼ平行にされ、フォーカスレンズ804bを透過することで光ファイバ803の入射端面に集光されて、光ファイバ803に入射する。   The laser beam C ′ that has been rearranged and emitted from the optical path changing device 1E is reflected by the reflecting prism 300, is made substantially parallel by passing through the cylindrical lens 804a, and is made incident on the optical fiber 803 by passing through the focus lens 804b. The light is condensed on the end face and enters the optical fiber 803.

図6等で説明した光路変換装置1Eで再配置されたレーザビームC′は、扁平した出射パターンのレーザビームを長手方向に分割し、分割した各レーザビームをそれぞれ光軸を中心に所定の角度回転させたものであり、かつ、分割して回転した各レーザビームの発光点のずれが抑制されている。   The laser beam C ′ rearranged by the optical path changing device 1E described with reference to FIG. 6 and the like divides the laser beam having a flat emission pattern in the longitudinal direction, and each of the divided laser beams has a predetermined angle around the optical axis. The deviation of the emission point of each laser beam that has been rotated and split and rotated is suppressed.

これにより、レーザモジュール800Aでは、バーレーザ801から出射された扁平したパターンのレーザビームを、光路変換装置1Eの後段にフォーカスレンズ804bを備えることで狭い範囲に焦点を合わせることができる。そして、光路変換装置1Eは、ほぼ100%の有効開口を持つため、バーレーザ801から出射された扁平したレーザビームを、高効率で光ファイバ803に集光することができる。   Thereby, in the laser module 800A, the flat pattern laser beam emitted from the bar laser 801 can be focused in a narrow range by including the focus lens 804b in the subsequent stage of the optical path conversion device 1E. Since the optical path changing device 1E has an effective aperture of almost 100%, the flat laser beam emitted from the bar laser 801 can be condensed on the optical fiber 803 with high efficiency.

<第2の実施の形態のレーザモジュールの構成例>
図10は第2の実施の形態のレーザモジュールの一例を示す構成図で、図10(a)は第2の実施の形態のレーザモジュール800Bの平面図、図10(b)はレーザモジュール800Bの側面図である。
<Configuration Example of Laser Module of Second Embodiment>
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of the laser module according to the second embodiment. FIG. 10A is a plan view of the laser module 800B according to the second embodiment, and FIG. 10B is a diagram illustrating the laser module 800B. It is a side view.

第2の実施の形態のレーザモジュール800Bは、光源として複数のバーレーザ801をスタック化したものである。すなわち、レーザモジュール800Bは、図示しない発光部の長手方向に対して直交する方向に、本例では5個のバーレーザ801が積層される。   The laser module 800B of the second embodiment is obtained by stacking a plurality of bar lasers 801 as light sources. That is, in the laser module 800B, in this example, five bar lasers 801 are stacked in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting unit (not shown).

各バーレーザ801から出射されたレーザビームを、光路変換装置1Eに結合させる入射光集光部材としての第1の光学系805は、各バーレーザ801毎にFACレンズ802aとSACレンズ802bを備える。また、各バーレーザ801から出射され、FACレンズ802aとSACレンズ802bでほぼ平行にされたレーザビームDを集光するシリンドリカルレンズ805aと、シリンドリカルレンズ805aで集光されたレーザビームDをほぼ平行にするシリンドリカルレンズ805bを備える。   The first optical system 805 as an incident light condensing member for coupling the laser beam emitted from each bar laser 801 to the optical path changing device 1E includes a FAC lens 802a and a SAC lens 802b for each bar laser 801. Also, a cylindrical lens 805a for condensing the laser beam D emitted from each bar laser 801 and made substantially parallel by the FAC lens 802a and the SAC lens 802b, and the laser beam D condensed by the cylindrical lens 805a are made almost parallel. A cylindrical lens 805b is provided.

光路変換装置1Eで再配置されたレーザビームD′を光ファイバ803に結合させる第2の光学系804は、第1の実施の形態のレーザモジュール800Aと同様に、レーザビームD′をほぼ平行にするシリンドリカルレンズ804aと、シリンドリカルレンズ804aでほぼ平行にされたレーザビームD′を、光ファイバ803の入射端面に集光するフォーカスレンズ804bとを備える。   The second optical system 804 that couples the laser beam D ′ rearranged by the optical path changing device 1E to the optical fiber 803 is substantially parallel to the laser beam D ′ in the same manner as the laser module 800A of the first embodiment. A cylindrical lens 804a for focusing, and a focus lens 804b for condensing the laser beam D ′ made substantially parallel by the cylindrical lens 804a on the incident end face of the optical fiber 803.

<第2の実施の形態のレーザモジュールの動作例>
次に、図10等を参照して、第2の実施の形態のレーザモジュール800Bの動作の一例について説明する。
<Operation Example of Laser Module of Second Embodiment>
Next, an example of the operation of the laser module 800B according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

レーザモジュール800Bは、各バーレーザ801から一の方向に扁平したパターンでレーザビームが出射される。各バーレーザ801から出射されたレーザビームは、FACレンズ802aを透過することで垂直方向(y軸方向)の放射角が狭められ、更に、SACレンズ802bを透過することで水平方向(x軸方向)の放射角が狭められて、ほぼ平行にされる。   The laser module 800B emits a laser beam from each bar laser 801 in a flat pattern in one direction. The laser beam emitted from each bar laser 801 is transmitted through the FAC lens 802a, thereby narrowing the radiation angle in the vertical direction (y-axis direction), and further transmitted through the SAC lens 802b in the horizontal direction (x-axis direction). The radiation angle is narrowed and made almost parallel.

各バーレーザ801から出射され、FACレンズ802a及びSACレンズ802bを透過してほぼ平行にされることで、一の方向に扁平し、かつ一の方向に直交した他の方向に積層したパターンのレーザビームDは、シリンドリカルレンズ805aを透過することで集光され、シリンドリカルレンズ805bを透過することで光路変換装置1Eに入射する大きさとなるようにほぼ平行にされる。そして、反射プリズム300で反射して光路変換装置1Eの第1の反射面群S10Eに入射する。   A laser beam that is emitted from each bar laser 801, is transmitted through the FAC lens 802a and the SAC lens 802b, and is made substantially parallel so that it is flattened in one direction and stacked in another direction orthogonal to the one direction. D is condensed by passing through the cylindrical lens 805a, and is made substantially parallel so as to be incident on the optical path changing device 1E by passing through the cylindrical lens 805b. Then, the light is reflected by the reflecting prism 300 and enters the first reflecting surface group S10E of the optical path changing device 1E.

光路変換装置1Eの第1の反射面群S10Eに入射したレーザビームDは、図6で説明したように、入射反射面S11E〜S18Eで反射することで長手方向に分割され、更に、出射反射面S21E〜S28Eで反射することで所定の角度回転して再配置されて、第2の反射面群S20Eから出射する。   The laser beam D incident on the first reflecting surface group S10E of the optical path changing device 1E is divided in the longitudinal direction by being reflected by the incident reflecting surfaces S11E to S18E as described with reference to FIG. The light is reflected by S21E to S28E, rotated by a predetermined angle, rearranged, and emitted from the second reflecting surface group S20E.

再配置されて光路変換装置1Eから出射したレーザビームD′は、反射プリズム300で反射し、シリンドリカルレンズ804aを透過することでほぼ平行にされ、フォーカスレンズ804bを透過することで光ファイバ803の入射端面に集光されて、光ファイバ803に入射する。   The laser beam D ′ rearranged and emitted from the optical path changing device 1E is reflected by the reflecting prism 300, is made substantially parallel by passing through the cylindrical lens 804a, and is made incident by the optical fiber 803 by passing through the focus lens 804b. The light is condensed on the end face and enters the optical fiber 803.

第2の実施の形態のレーザモジュール800Bでは、光路変換装置1Eの前段に、2組のシリンドリカルレンズ805a,805bを備えることで、スタックされた複数のバーレーザ801から出射されたレーザビームを、光路変換装置1Eに入射することができる。   In the laser module 800B of the second embodiment, two sets of cylindrical lenses 805a and 805b are provided in the front stage of the optical path conversion device 1E, so that the laser beams emitted from the plurality of stacked bar lasers 801 are converted into optical paths. The light can enter the apparatus 1E.

これにより、レーザモジュール800Bでは、スタック化された複数のバーレーザ801から出射されたレーザビームを、光路変換装置1Eの後段に備えたフォーカスレンズ804bで狭い範囲に焦点を合わせることができ、高出力化が可能となる。   Thereby, in the laser module 800B, the laser beam emitted from the plurality of stacked bar lasers 801 can be focused on a narrow range by the focus lens 804b provided at the rear stage of the optical path conversion device 1E, and the output can be increased. Is possible.

なお、上述した第1の実施の形態のレーザモジュール800A及び第2の実施の形態のレーザモジュール800Bでは、レーザビームを分割して再配置する光路変換装置として、図6で説明した光路変換装置1Eを例に説明したが、バーレーザ801の図示しない発光部の数に応じて、図1で説明した光路変換装置1Aや図3で説明した光路変換装置1Bでも良いし、図4で説明した光路変換装置1Cや図5で説明した光路変換装置1Dでも良い。   In the laser module 800A of the first embodiment and the laser module 800B of the second embodiment described above, the optical path conversion device 1E described in FIG. 6 is used as the optical path conversion device that splits and rearranges the laser beam. However, depending on the number of light emitting units (not shown) of the bar laser 801, the optical path conversion device 1A described in FIG. 1 or the optical path conversion device 1B described in FIG. 3 may be used, or the optical path conversion described in FIG. The device 1C or the optical path conversion device 1D described with reference to FIG. 5 may be used.

本発明は、固体レーザやファイバレーザ励起の光源、切削加工等の光源等に適用される。   The present invention is applied to a light source excited by a solid laser or a fiber laser, a light source such as a cutting process, and the like.

第1の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows an example of the optical path changing apparatus of 1st Embodiment. 光路変換装置の詳細を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detail of an optical path changing apparatus. 第2の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows an example of the optical path changing apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows an example of the optical path changing apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows an example of the optical path changing apparatus of 4th Embodiment. 第5の実施の形態の光路変換装置の一例を示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows an example of the optical path changing apparatus of 5th Embodiment. 第5の実施の形態の光路変換装置の製造方法の一例を示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the optical path changing apparatus of 5th Embodiment. 第5の実施の形態の光路変換装置の製造方法の一例を示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the optical path changing apparatus of 5th Embodiment. 第1の実施の形態のレーザモジュールの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the laser module of 1st Embodiment. 第2の実施の形態のレーザモジュールの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the laser module of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1A〜1E・・・光路変換装置、S10A〜S10E・・・第1の反射面群、S20A〜S20E・・・第2の反射面群、S11A〜S12A・・・入射反射面、S11B〜S12B・・・入射反射面、S11C〜S18C・・・入射反射面、S11D〜S18D・・・入射反射面、S11E〜S18E・・・入射反射面、S21A〜S22A・・・出射反射面、S21B〜S22B・・・出射反射面、S21C〜S28C・・・出射反射面、S21D〜S28D・・・出射反射面、S21E〜S28E・・・出射反射面、S400・・・入射開口、500・・・出射開口、610・・・第1の光学ブロック、620・・・第2の光学ブロック、700・・・金属板材、702・・・反射面形成溝、703・・・接合面、800A,800B・・・レーザモジュール、801・・・バーレーザ、802a・・・FACレンズ、802b・・・SACレンズ、803・・・光ファイバ、804a・・・シリンドリカルレンズ、804b・・・フォーカスレンズ、805a・・・シリンドリカルレンズ、805b・・・シリンドリカルレンズ

1A to 1E: optical path changing device, S10A to S10E: first reflecting surface group, S20A to S20E: second reflecting surface group, S11A to S12A: incident reflecting surface, S11B to S12B .. Incident reflection surface, S11C to S18C ... Incident reflection surface, S11D to S18D ... Incident reflection surface, S11E to S18E ... Incident reflection surface, S21A to S22A ... Outgoing reflection surface, S21B to S22B .. Outgoing reflection surface, S21C to S28C ... Outgoing reflection surface, S21D to S28D ... Outgoing reflection surface, S21E to S28E ... Outgoing reflection surface, S400 ... Incident aperture, 500 ... Outgoing aperture, 610 ... 1st optical block, 620 ... 2nd optical block, 700 ... Metal plate material, 702 ... Reflecting surface forming groove, 703 ... Joining surface, 800A, 800B ..Laser module, 801 ... Bar laser, 802a ... FAC lens, 802b ... SAC lens, 803 ... Optical fiber, 804a ... Cylindrical lens, 804b ... Focus lens, 805a ... Cylindrical lens, 805b ... Cylindrical lens

Claims (9)

一の方向に長い扁平した出射パターンを有し、かつ長手方向に沿って2本以上が並列して進行する光を分割し、分割されたそれぞれの光を回転させて再配置する光路変換装置であって、
入射した光を反射することで、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割し、分割したそれぞれの光を、光軸を中心に所定の角度回転させて再配置する第1の反射面群及び第2の反射面群を備え、
前記第1の反射面群は、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を備え、
前記第2の反射面群は、前記第1の反射面群で反射して第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を備えた
ことを特徴とする光路変換装置。
An optical path changer that has a flat emission pattern that is long in one direction and that splits light that travels in parallel along the longitudinal direction and rotates and re-arranges each divided light. There,
A first reflecting surface group configured to divide the light of the flat emission pattern in the longitudinal direction by reflecting the incident light, and to rearrange each of the divided lights by rotating a predetermined angle around the optical axis; A second reflecting surface group;
The first reflecting surface group intersects at a predetermined angle to reflect light traveling in the first direction alternately in the second direction or the third direction, which are two directions different from the first direction. And a plurality of incident reflection surfaces arranged without gaps,
The second reflecting surface group reflects light traveling in the second direction reflected by the first reflecting surface group and light traveling in the third direction into the fourth direction, which is the same direction. An optical path conversion device comprising a plurality of outgoing reflection surfaces that intersect at a predetermined angle of reflection and are arranged without gaps.
前記入射反射面同士が交差する交線及び前記出射反射面同士が交差する交線の射影が、扁平した出射パターンの光の長手方向あるいは短手方向に対して平行な向きとして、前記第1の反射面群及び前記第2の反射面群が配置される
ことを特徴とする請求項1記載の光路変換装置。
The projection of the intersecting line where the incident reflecting surfaces intersect and the intersecting line where the exit reflecting surfaces intersect is a direction parallel to the longitudinal direction or the lateral direction of the light of the flattened exit pattern. The optical path changing device according to claim 1, wherein a reflective surface group and the second reflective surface group are arranged.
前記第1の反射面群のそれぞれの入射反射面は、光源からの距離が等しく配置され、前記第1の反射面群で反射した光が入射する前記第2の反射面群のそれぞれの出射反射面は、光源からの距離が等しく配置される
ことを特徴とする請求項1記載の光路変換装置。
The incident reflection surfaces of the first reflection surface group are arranged at equal distances from the light source, and the outgoing reflections of the second reflection surface group on which the light reflected by the first reflection surface group is incident. The optical path conversion device according to claim 1, wherein the surfaces are arranged at equal distances from the light source.
前記第1の反射面群及び前記第2の反射面群は、入射する光の波長に対して所望の透過率を有した透明な光学部材で一体に構成される
ことを特徴とする請求項1記載の光路変換装置。
2. The first reflecting surface group and the second reflecting surface group are integrally formed of a transparent optical member having a desired transmittance with respect to the wavelength of incident light. The optical path changing device as described.
前記第1の反射面群及び前記第2の反射面群は、入射する光の波長に対して所望の反射率を有したミラー面で構成される
ことを特徴とする請求項1記載の光路変換装置。
2. The optical path conversion according to claim 1, wherein each of the first reflection surface group and the second reflection surface group includes a mirror surface having a desired reflectance with respect to a wavelength of incident light. apparatus.
金属板材の一の面に、V字形状の反射面形成溝を少なくとも1本作成し、
前記反射面形成溝が作成された前記金属板材を、前記反射面形成溝の延在方向に対して直交し、かつ、前記一の面に対して所定の角度で切断して接合面を作成し、
一対の前記金属板材を、前記反射面形成溝を向かい合わせて前記接合面で接合して、
接合された一方の前記金属板材の前記反射面形成溝で、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を形成して第1の反射面群を作成し、
接合された他方の前記金属板材の前記反射面形成溝で、第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を形成して第2の反射面群を作成する
ことを特徴とする光路変換装置の製造方法。
Create at least one V-shaped reflecting surface forming groove on one surface of the metal plate,
The metal plate material on which the reflecting surface forming groove is formed is orthogonal to the extending direction of the reflecting surface forming groove and is cut at a predetermined angle with respect to the one surface to form a bonding surface. ,
A pair of the metal plate members are joined at the joining surface with the reflecting surface forming grooves facing each other,
In the reflection surface forming groove of one of the joined metal plate members, the light traveling in the first direction is alternately switched to the second direction or the third direction which are two directions different from the first direction. Forming a plurality of incident reflection surfaces intersecting at a predetermined angle of reflection and arranged without gaps to create a first reflection surface group;
The reflection surface forming groove of the other joined metal plate member reflects the light traveling in the second direction and the light traveling in the third direction in a fourth direction which is the same direction. A method of manufacturing an optical path changing device, wherein a second reflecting surface group is formed by forming a plurality of outgoing reflecting surfaces that intersect at an angle and are arranged without gaps.
一の方向に長い発光部が、その長手方向に沿って2つ以上並ぶ発光素子と、
前記発光素子から出射された光を分割し、分割されたそれぞれの光を回転させて再配置する光路変換装置とを備えたレーザモジュールであって、
前記光路変換装置は、前記発光素子から出射された光を反射することで、扁平した出射パターンの光を長手方向に分割し、分割したそれぞれの光を、光軸を中心に所定の角度回転させて再配置する第1の反射面群及び第2の反射面群を備え、
前記第1の反射面群は、第1の方向に進行する光を、第1の方向と異なる2つの方向である第2の方向か第3の方向へと交互に反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の入射反射面を備え、
前記第2の反射面群は、前記第1の反射面群で反射して第2の方向に進行する光と第3の方向に進行する光を、同一の方向である第4の方向へと反射する所定の角度で交差して隙間無く配列された複数の出射反射面を備えた
ことを特徴とするレーザモジュール。
A light emitting element having two or more light emitting sections arranged in one direction along the longitudinal direction;
A laser module comprising: an optical path conversion device that divides the light emitted from the light emitting element and rotates and re-arranges each divided light;
The optical path changer reflects light emitted from the light emitting element to divide the light of the flat emission pattern in the longitudinal direction, and rotates each of the divided lights by a predetermined angle around the optical axis. A first reflecting surface group and a second reflecting surface group to be rearranged,
The first reflecting surface group intersects at a predetermined angle to reflect light traveling in the first direction alternately in the second direction or the third direction, which are two directions different from the first direction. And a plurality of incident reflection surfaces arranged without gaps,
The second reflecting surface group reflects light traveling in the second direction reflected by the first reflecting surface group and light traveling in the third direction into the fourth direction, which is the same direction. A laser module comprising: a plurality of outgoing reflection surfaces that intersect at a predetermined angle to be reflected and are arranged without gaps.
前記光路変換装置から出射した光を集光する出射光集光部材と、
前記出射光集光部材で集光した光が入射する光ファイバと
を備えたことを特徴とする請求項7記載のレーザモジュール。
An outgoing light condensing member that condenses the light emitted from the optical path changing device;
The laser module according to claim 7, further comprising: an optical fiber on which light collected by the outgoing light collecting member is incident.
前記発光素子を、前記発光部の長手方向と直交する方向に積層すると共に、
それぞれの前記発光素子から出射された光を前記光路変換装置に集光する入射光集光部材を備えた
ことを特徴とする請求項7記載のレーザモジュール。

While laminating the light emitting element in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the light emitting portion,
The laser module according to claim 7, further comprising an incident light condensing member that condenses the light emitted from each of the light emitting elements onto the optical path conversion device.

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