JP2021531509A - 光線場をコリメートするための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1のコリメーションレンズ系はまた、プラスチックで作られた非球面レンズ素子を含む。プラスチック材料は特に、ポリカーボネート、ゼオネックス(Zeonex)T62R、またはゼオネックスE48Rである。
この発明の好ましい一実施形態では、非球面レンズ素子の光学的有効表面は、円柱レンズに面する。光学的に有効とはここでは、高速軸方向における光線場のコリメーションに対して意図される。
非球面の円柱レンズ素子の自由形状の表面、特に、ガラス円柱レンズに面する他の光学素子の表面は、以下の式によって表わされ得る輪郭を有する:
熱膨張係数αfが筐体の熱膨張係数αtと等しい場合、薄い多線系は非熱的になる:
たとえば、2つのレンズを有するコリメーションレンズ系が作成されることになっており、それは総焦点距離が30mmでなければならない。第1のレンズは、ガラス、たとえばCDGM H−ZF2で作られるべきであり、それは温度膨張係数αf1=8.1 10−6K−1を有する。第2のレンズはプラスチック、たとえばポリカーボネートで作られるべきであり、それは熱膨張係数αf2=250.5 10−6K−1を有する。フレーム材料として、たとえば、熱膨張係数αt=27 10−6K−1を有する亜鉛が使用されるべきである。
好ましくは、ガラスで作られた円柱レンズは、30mmよりも大きい焦点距離を有する。非球面レンズ素子は好ましくは、200mmよりも大きい焦点距離を有する。
課題はさらに、少なくとも1つのレーザーダイオードの光線場の高速軸コリメーションのための、ガラスで作られた円柱レンズとプラスチックで作られた非球面レンズ素子とを含むコリメーティングレンズ系を使用することによって解決される。
非球面レンズ素子のプロファイルは、開口エラーが十分に小さくなるように定められる。
装置100は、光線場Lをコリメートするよう機能する。光線場Lは、放出方向sに垂直な第1の方向F(図1参照)において、放出方向sおよび第1の方向Fに垂直な第2の方向S(図2参照)よりも、放出方向sに対してより迅速に発散する。
図3は、第1の斜視図における、この発明に従った装置100の概略図を示す。
装置100は、発光体に結合され得る。これは、たとえば、約900nmの波長を有するいくつかのレーザーダイオードチップのスタックから構成される。
この目的のために、表面は、凸状区域15および凹状区域16が交互するプロファイル9を有する。
Claims (17)
- 放出方向(s)に垂直な第1の方向(F)において、前記放出方向(s)および前記第1の方向(F)に垂直な第2の方向(S)よりも、前記放出方向(s)に対してより迅速に発散する光線場(L)をコリメートするための装置(100)であって、前記第1の方向(F)において前記光線場(L)をコリメートするための少なくとも1つの第1のコリメーションレンズ系(1)、および好ましくは、前記第2の方向(S)において前記光線場をコリメートするための少なくとも1つの第2のコリメーションレンズ系(2)を含み、前記第1のコリメーションレンズ系(1)は、ガラスから作られた、特に少なくとも部分的に円形のプロファイル(4)を有する円柱レンズ(3)を含み、
前記第1のコリメーションレンズ系(1)は、プラスチック、特にポリカーボネート、ゼオネックスE48R、またはゼオネックスT62Rから作られた非球面レンズ素子(5)を含むことを特徴とする、装置。 - 前記装置は、前記第2の方向(S)において前記光線場をコリメートするための第2のコリメーションレンズ系(2)を含み、前記第2のコリメーションレンズ系(2)は円柱レンズアレイ(6)を含み、好ましくは、前記放出方向(s)において前記第1のコリメーションレンズ系(1)の前に配置される、請求項1に記載の装置。
- 前記非球面レンズ素子(5)は、前記放出方向(s)においてガラスから作られた前記円柱レンズ(3)の後ろに配置される、請求項1または2に記載の装置。
- 前記装置は、前記放出方向(s)においてガラスの前記円柱レンズ(3)の後ろに配置された光学素子(7)を含み、前記光学素子(7)は好ましくは、前記光線場を均質化するよう機能する表面(8)を、前記円柱レンズ(3)から遠い方に面する側に有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非球面レンズ素子(5)の光学的有効表面(14)は、前記円柱レンズ(3)に面する、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非球面レンズ素子(5)は、前記光学素子(8)の一体部品として形成される、請求項4または5に記載の装置。
- 前記追加の光学素子(7)は、レンズアレイを含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記光学素子(8)は、射出金型で生成される、請求項4〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記第1のコリメーションレンズ系(1)が搭載されるマウント(13)を含み、前記マウント(13)は好ましくは、亜鉛ダイカストまたはプラスチックで作られた部品を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
- 前記マウント(13)の熱膨張係数αhは、前記第1のコリメーションレンズ系(1)の熱膨張係数αfと等しい、請求項10に記載の装置。
- ガラスから作られた前記円柱レンズ(3)は、30mmよりも大きい、好ましくは30〜35mmである焦点距離を有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非球面レンズ素子(5)は、200mmよりも大きい焦点距離を有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置。
- レーザーダイオード(120)、好ましくはいくつかのレーザーダイオード(120)と、先行する請求項のいずれか1項に記載の装置(100)とを含む、特にLIDARシステムのためのダイオードレーザー(110)。
- 少なくとも1つのレーザーダイオード(120)の光線場(L)の高速軸コリメーションのための、ガラスから作られた、特に少なくとも部分的に円形のプロファイル(4)を有する円柱レンズ(3)と、プラスチックから作られた非球面レンズ素子(5)とを含むコリメーティングレンズ系(1)の使用。
- 放出方向(s)に垂直な第1の方向(F)において、前記放出方向(s)および前記第1の方向(F)に垂直な第2の方向(S)よりも、前記放出方向(s)に対してより迅速に発散する光線場(L)をコリメートするための方法であって、前記光線場(L)は、少なくとも1つの第1のコリメーションレンズ系(1)によって前記第1の方向(F)においてコリメートされ、および好ましくは、少なくとも1つの第2のコリメーションレンズ系(2)によって前記第2の方向(S)においてコリメートされ、前記第1のコリメーションレンズ系(1)は、ガラスで作られた、特に少なくとも部分的に円形のプロファイル(4)を有する円柱レンズ(3)を含み、
前記第1のコリメーションレンズ系(1)は、プラスチックで作られた非球面レンズ素子(5)を含むことを特徴とする、方法。 - 放出方向(s)に垂直な第1の方向(F)において、前記放出方向(s)および前記第1の方向(F)に垂直な第2の方向(S)よりも、前記放出方向(s)に対してより迅速に発散する、特に請求項1〜13のいずれか1項に記載の光線場(L)をコリメートするための装置(100)を製造する方法であって、前記方法は、
前記第1の方向(F)において前記光線場(L)をコリメートするための少なくとも1つの第1のコリメーションレンズ系(1)を提供するステップを含み、前記第1のコリメーションレンズ系(1)は、ガラスで作られた、特に少なくとも部分的に円形のプロファイル(4)を有する円柱レンズ(3)と、プラスチックで作られた非球面レンズ素子(5)とを含み、前記方法はさらに、
前記コリメーションレンズ系(1)をマウントに搭載するステップを含む、方法。
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