JP2017208384A - レーザシート光源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
CANタイプの複数の半導体レーザ素子と、
複数の前記半導体レーザ素子から射出された各レーザ光を、少なくとも第一の方向に一定の幅を有する平行光に変換する第一光学系と、
前記平行光が入射される入射面を含み、前記平行光の、前記第一の方向に直交する第二の方向における幅を拡大する第二光学系と、を有し、
前記平行光は、前記第二の方向に関して互いに異なる位置から前記第二光学系の前記入射面に向かって進行し、
前記第二の方向に隣り合う前記平行光は、前記第二光学系の前記入射面で重なり合うことを特徴とする。
前記第二の方向に隣り合う前記平行光において、前記第二光学系の前記入射面に向かうほど前記平行光の各主光線が近付くように、一方の前記平行光の主光線が他方の前記平行光の主光線に対して傾斜しているものとしても構わない。
前記平行光のうち少なくとも一部の前記平行光の主光線は、前記第二光学系の前記入射面に向かうほど前記第二光学系の光軸に近付くように、前記光軸に対して傾斜し、
前記平行光が前記第二の方向に関して前記光軸から離れるほど、前記平行光の主光線が前記光軸に対して傾斜する角度が大きいものとしても構わない。
前記半導体レーザ素子は、前記第二の方向に関して互いに異なる位置に配置され、
前記第二の方向に隣り合う前記半導体レーザ素子において、一方の前記半導体レーザ素子の光射出面が他方の前記半導体レーザ素子の光射出面に対して傾斜しているものとしても構わない。
前記第一光学系は、
前記半導体レーザ素子から射出された前記レーザ光を、前記第一の方向に一定の幅を有するように変換する第一凸型シリンドリカルレンズと、
前記凸型シリンドリカルレンズから射出された前記レーザ光を、前記第二の方向に一定の幅を有するように変換する第二凸型シリンドリカルレンズと、を含み、
前記二凸型シリンドリカルレンズは、前記第二の方向に関して互いに異なる位置から前記レーザ光を入射され、入射された前記レーザ光を変換後、前記第二光学系の前記入射面に向かって集光するものとしても構わない。
前記第一光学系は、
前記半導体レーザ素子から射出された前記レーザ光を、前記平行光に変換するコリメータレンズと、
複数の前記半導体レーザ素子に対応して配置され、前記コリメータレンズにより変換後の前記平行光を反射して前記第二光学系の前記入射面に入射させる複数の反射ミラーと、を含み、
前記反射ミラーは前記第二の方向に関して互いに異なる位置に配置され、
前記第二の方向に隣り合う前記反射ミラーにおいて、一方の前記反射ミラーの反射面が他方の前記反射ミラーの反射面に対して傾斜しているものとしても構わない。
前記第二光学系は、平凹シリンドリカルレンズ又は両凹シリンドリカルレンズであるものとしても構わない。
前記第一の方向は、前記半導体レーザ素子から射出される前記レーザ光の速軸方向と光学的に等価な方向であり、
前記第二の方向は、前記半導体レーザ素子から射出される前記レーザ光の遅軸方向と光学的に等価な方向であるものとしても構わない。
[PIVの概要]
第一実施形態におけるレーザシート光源装置1は、PIV(Particle Image Velocimetry)の光源に使用される。まず初めに図1を参照してPIVの概要について説明する。
続いて、レーザシート光源装置1の構成について説明する。図2は、第一実施形態のレーザシート光源装置1を−x方向にみたときの模式図である。なお図2では、レーザシート光源装置1の内部の構成を示している。
続いて、図5を参照して、半導体レーザ素子(31、32、33、34)の光射出面(31A、32A、33A、34A)の傾斜について説明する。なお、説明の都合上、図5では、y方向に隣り合う平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで初めて重なり合う場合を図示している。また、図5において、各レーザ光Lの主光線を一点鎖線で示している。
D1・tan{(θ/2)+α1}+D1・tan{(θ/2)−α2}>P1 ・・・式(1)
D1・tan{(θ/2)+α2}+D1・tan{(θ/2)+α3}>P1 ・・・式(2)
D1・tan{(θ/2)−α3}+D1・tan{(θ/2)+α4}>P1 ・・・式(3)
続いて、図6及び図7を参照して、本実施形態のレーザシート光源装置1による作用効果について説明する。説明の都合上、初めに参考例のレーザシート光源装置について図6を参照して説明する。
[構成]
続いて、第二実施形態のレーザシート光源装置20について説明する。第二実施形態のレーザシート光源装置20は、第一実施形態のレーザシート光源装置1と比較して、平凸シリンドリカルレンズ5に代わり凸レンズを有する点で異なる。以下、第二実施形態について第一実施形態と異なる点について、図8を参照して説明する。
続いて、図9を参照して、第二実施形態における半導体レーザ素子(31、32、33、34)の光射出面(31A、32A、33A、34A)の傾斜について説明する。なお、説明の都合上、図9では、y方向に隣り合う平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで初めて重なり合う場合を図示している。
D2・tanα1−D2・tanα2>P2−S ・・・式(4)
D2・tanα2+D2・tanα3>P2−S ・・・式(5)
D2・tanα4−D2・tanα3>P2−S ・・・式(6)
[構成]
続いて、第三実施形態のレーザシート光源装置30について説明する。第三実施形態のレーザシート光源装置30は、第一実施形態のレーザシート光源装置1と比較して、平凸シリンドリカルレンズ5に代わり、二つの平凸シリンドリカルレンズを有する点で異なる。以下、第三実施形態について第一実施形態と異なる点について、図10を参照して説明する。
図10に示すように、平凸シリンドリカルレンズ37から射出された平行光LPは、主光線が平凹シリンドリカルレンズ7に向かって進行するほど当該平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに近付くように傾斜している。以下、図12を参照して、平行光LPの傾斜について説明する。なお、説明の都合上、図12は、y方向に隣り合う平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで初めて重なり合う場合を図示している。
D3・tanα1−D3・tanα2>P1−S ・・・式(7)
D3・tanα1+D3・tanα2>P1−S ・・・式(8)
D3・tanα4−D3・tanα3>P1−S ・・・式(9)
[構成]
続いて、第四実施形態のレーザシート光源装置40について説明する。第四実施形態のレーザシート光源装置40は、第一実施形態のレーザシート光源装置1と比較して、平凸シリンドリカルレンズ5に代わり、凸レンズ及び反射ミラーを有する点で異なる。以下、第四実施形態について第一実施形態と異なる点について、図13を参照して説明する。なお、図13及び次の図14では、図示の都合上、反射ミラーに入射する光線と、反射ミラーから射出した光線の角度が必ずしも一致していないが、これらはあくまで模式的に図示されたものである。
図13に示すように、反射ミラー9により反射後の各平行光LPは、主光線(図示略)が平凹シリンドリカルレンズ7に向かって進行するほど当該平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに近付くように傾斜している。以下、図14を参照して、平行光LPの傾斜について説明する。なお、説明の都合上、図14では、y方向に隣り合う平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで初めて重なり合う場合を図示している。
D4・tanα1−D5・tanα2>P3−S ・・・式(10)
D5・tanα2+D6・tanα3>P3−S ・・・式(11)
D7・tanα4−D6・tanα3>P3−S ・・・式(12)
以下、別実施形態につき説明する。
3(31、32、33、34):半導体レーザ素子
31A、32A、33A、34A:光射出面
5 : 平凸シリンドリカルレンズ
7 : 平凹シリンドリカルレンズ
21 : 凸レンズ
35、37 : 平凸シリンドリカルレンズ
9(91、92、93、94):反射ミラー
91A、92A、93A、94A:反射面
L : レーザ光
L1、L4 : 主光線
LP : 平行光
LS : レーザシート
Claims (8)
- CANタイプの複数の半導体レーザ素子と、
複数の前記半導体レーザ素子から射出された各レーザ光を、少なくとも第一の方向に一定の幅を有する平行光に変換する第一光学系と、
前記平行光が入射される入射面を含み、前記平行光の、前記第一の方向に直交する第二の方向における幅を拡大する第二光学系と、を有し、
前記平行光は、前記第二の方向に関して互いに異なる位置から前記第二光学系の前記入射面に向かって進行し、
前記第二の方向に隣り合う前記平行光は、前記第二光学系の前記入射面で重なり合うことを特徴とするレーザシート光源装置。 - 前記第二の方向に隣り合う前記平行光において、前記第二光学系の前記入射面に向かうほど前記平行光の各主光線が近付くように、一方の前記平行光の主光線が他方の前記平行光の主光線に対して傾斜していることを特徴とする請求項1に記載のレーザシート光源装置。
- 前記平行光のうち少なくとも一部の前記平行光の主光線は、前記第二光学系の前記入射面に向かうほど前記第二光学系の光軸に近付くように、前記光軸に対して傾斜し、
前記平行光が前記第二の方向に関して前記光軸から離れるほど、前記平行光の主光線が前記光軸に対して傾斜する角度が大きいことを特徴とする請求項2に記載のレーザシート光源装置。 - 前記半導体レーザ素子は、前記第二の方向に関して互いに異なる位置に配置され、
前記第二の方向に隣り合う前記半導体レーザ素子において、一方の前記半導体レーザ素子の光射出面が他方の前記半導体レーザ素子の光射出面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザシート光源装置。 - 前記第一光学系は、
前記半導体レーザ素子から射出された前記レーザ光を、前記第一の方向に一定の幅を有するように変換する第一凸型シリンドリカルレンズと、
前記凸型シリンドリカルレンズから射出された前記レーザ光を、前記第二の方向に一定の幅を有するように変換する第二凸型シリンドリカルレンズと、を含み、
前記第二凸型シリンドリカルレンズは、前記第二の方向に関して互いに異なる位置から前記レーザ光を入射され、入射された前記レーザ光を変換後、前記第二光学系の前記入射面に向かって集光することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザシート光源装置。 - 前記第一光学系は、
前記半導体レーザ素子から射出された前記レーザ光を、前記平行光に変換するコリメータレンズと、
複数の前記半導体レーザ素子に対応して配置され、前記コリメータレンズにより変換後の前記平行光を反射して前記第二光学系の前記入射面に入射させる複数の反射ミラーと、を含み、
前記反射ミラーは前記第二の方向に関して互いに異なる位置に配置され、
前記第二の方向に隣り合う前記反射ミラーにおいて、一方の前記反射ミラーの反射面が他方の前記反射ミラーの反射面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザシート光源装置。 - 前記第二光学系は、平凹シリンドリカルレンズ又は両凹シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のレーザシート光源装置。
- 前記第一の方向は、前記半導体レーザ素子から射出される前記レーザ光の速軸方向と光学的に等価な方向であり、
前記第二の方向は、前記半導体レーザ素子から射出される前記レーザ光の遅軸方向と光学的に等価な方向であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のレーザシート光源装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110988390A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 适用于piv测量的片光装置 |
US10739244B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-08-11 | DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD | System and method for monitoring contaminants in fluid passing through pipe in gas turbine |
US11013153B2 (en) | 2018-01-30 | 2021-05-18 | Lsis Co., Ltd. | Inverter and method of controlling the same |
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JP2004064066A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-02-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | レーザアニール装置 |
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JP2015153889A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 三菱電機株式会社 | レーザ合成光学装置 |
-
2016
- 2016-05-16 JP JP2016098042A patent/JP6677073B2/ja active Active
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CN110988390B (zh) * | 2019-12-26 | 2023-12-22 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 适用于piv测量的片光装置 |
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