JP2786922B2 - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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    • H01S3/093Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp focusing or directing the excitation energy into the active medium
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    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ装置や液晶ディスプレイなどに用い
られる光源装置に関する。
(従来の技術) 光源と光反射筒とを備えた光源装置が、スラブレーザ
装置、液晶ディスプレイ、広告灯、標示灯などに利用さ
れている。
例えば、スラブレーザ装置の励起に使用される従来の
この種の光源装置の光反射筒は、半円状曲面、楕円状曲
面、平面などで形成されていた。第6図は従来のスラブ
レーザ装置の励起用の光源装置の断面図であり、紙面に
直角に延長する線光源である円筒状の光源2としてXeフ
ラッシュランプが筐体C内に配されている。筐体Cは真
鍮で形成され、内面は円筒状に加工後研磨され鏡面金メ
ッキ処理が施され、筐体Cの内面側には光反射筒3が形
成されている。
筐体Cの開口は被照射面とされ、この被照射面位置に
は、幅WのNd:YAGがスラブレーザ素子1としてテフロン
断熱材4に保持されて配設され、このテフロン断熱材4
は筐体Cの側端部に固定されている。そして、スラブレ
ーザ素子1と光源2間の距離がhに設定され、光源2か
らの光によってスラブレーザ素子1の励起が行われる。
(発明が解決しようとする課題) 第5図は線光源と被照射面での光強度の関係の説明図
であり、第6図に示した従来の光源装置において、被照
射面に配されたスラブレーザ素子1の光源2の直下の紙
面上位置を原点とし、光源2の光強度をI、被照射面1
の表面反射率をRdとして、座標(x,o)の光源2の直接
光による光強度D(X)は、次式で与えられる。
第6図に示す従来の光源装置では、(1)式で与えら
れるように、光源2からの直接光による被照射面の光強
度はxが増加するに従って低下する。実際にはこの直接
光による光強度の他に、光反射筒3からの反射光による
被照射面の光強度が存在するが、光反射筒3表面は円筒
面なので、直接光の場合と同一の光強度特性であること
は明らかである。
第4図は光反射筒を有する光源装置の被照射面上での
光強度の特性図であり、第6図に示す従来の光源装置で
は、光源2からの直接光による光強度は、図中A曲線に
示す特性となり、直接光に光反射筒2からの反射光を加
えた光強度は、図中B曲線に示す特性となる。
このように、従来の光源装置では、光源2の直下にお
いて、被照射面の光強度が最大となり、光源2直下から
の距離が大きくなると、光強度が低下して、被照射面に
対して均一の光強度での光照射を行うことが出来ない。
本発明は、前述したようなこの種の光源装置の現状に
鑑みてなされたものであり、その目的は被照射面上で均
一の光強度を得ることが出来る光源装置を提供すること
にある。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、この発明は、光源が線光
源であり、被照射面が前記線光源の光軸方向に光軸に平
行に延長する幅Wの平面であり、光反射筒が前記幅方向
の端部に連続して形成される光源装置において、光反射
筒が線光源の光軸に平行な微小反射板の集合体であっ
て、かつ前記微小反射板の両端の座標(Xi,Yi)、(X
i+1,Yi+1)が下記(1)〜(3)の関係式を満たすこと
を特徴とするものである。
Xi+1=Xi+{ω(m2+1)1/2}/2 …(1) Yi+1=Yi+{mω(m2+1)1/2}/2 …(2) ここで、ωは微小反射板の幅、mは座標(Xi,Yi)に
おける微小反射板の傾きであって、被照射面の中心から
線光源までの距離をh、被照射面の中心と線光源と被照
射面の端部のなす角をψとしたときに、 ψ=(X/h)−tan-1(X/h)+ψ …(3) を満足する。
(作 用) 本発明では、光反射筒の形成が、被照射面上での光源
からの直接光強度と光反射筒からの反射光強度との合計
光強度が、均一になるように選択されているので、被照
射面上のどの位置においても光強度が一定となる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、実施例における光反射筒の作成の原理を示
す説明図、第2図は実施例の基本構成を示す断面図、第
3図は実施例の要部の構成を示す断面図である。
第2図に示すように、実施例は本発明をスラブレーザ
に適用した場合であり、Nd:YAGをスラブレーザ素子1と
して使用し、このスラブレーザ素子1をスラブ素子の温
度分布調整用断熱材であるテフロン断熱材4で保持して
いる。そして、このスラブレーザ素子1の面を被照射面
に位置させて、実施例に係る光源装置10が配設され、ス
ラブレーザ素子1を保持しているテフロン断熱材4が光
源装置10の筐体Cの端部に固定されている。筐体Cは真
鍮で形成され、内面には後述するような反射面を有する
光反射筒3が形成され、筐体C内には、Xeフラッシュラ
ンプが光源2として配設されている。
第1図において被照射面1A上の座標(x,o)位置にお
ける光源2からの直接光による光強度は、すでに第5図
を用いて説明したように、(1)式で与えられる。
(1)式で被照射面1Aの表面反射率Rdは入射角にのみ依
存するので、定数であるI、2πと共に簡略化のために
省略することにし、直接光による光強度D(x)を次式
で表わすことにする。
座標(x,o)位置における光反射筒3の表面からの反
射光による光強度をDR(X)とすると、座標(x,o)に
おける全光強度はD(X)+DR(X)となる。この全光
強度が、被照射面1A上で一定となるためには、光源2が
線光源であることを考慮すると、次式が成立する。
(3)式から(4)式が得られる。
第1図の座標系において、(5)式が成立する。
(5)式から、ψを定数として(6)式が得られ
る。
(6)式を満足する光反射筒形状y=f(x)を形成
すれば、被照射面1A上での光強度を一定とすることがで
きる。
第3図に示すように実施例では、被照射面幅をWと
し、被照射面1Aの端部に連続して光反射筒3の反射面が
形成されている。
第1図に示すように、被照射面1Aの端部(W/2,0)の
座標を(x0 y0)とすると、(0,h)を中心とする回転座
標系では次式が成立する。
先ず、(x0 y0)を中心として(6)式の条件を満足
する微小幅ωの微小反射板12aを配置する。
次いで、微小反射板12aの端部の座標(x1 y1)とし
て、(6)式の条件を満足する微小幅ωの微小反射板12
bを配置する。
以下同様にして、次々と角微小反射板の端部にそれぞ
れ(6)式を満足する微小反射板を配置することによっ
て、座標(x0 y0)(x1 y1)……(x1 y1)(xi+1
yi+1)が互いに微小反射板で連続された光反射筒3の反
射面が形成される。
この場合、座標(xi,yi)と(xi+1 yi+1)の間には、
微小反射板の幅をω、座標(xi,yi)における(6)式
を満足する微小反射板の傾きをmとして次式の関係があ
る。
(8)(9)を満足する曲面y=f(x)の反射面を
有する光反射筒3を形成すると、被照射面1Aの光強度が
一定となる。実施例では光反射筒3の外形加工をNCスラ
イス盤にて行った後に、研磨加工、鏡面金メッキの手段
により反射面を仕上げた。
全体は、y軸に対して軸対称で、直径8mmの光源2の
光軸方向に同一形状に形成され、光源2の中心から幅W
=30mmのスラブレーザ素子1表面までの距離h=6mmに
設定された。
第4図において実施例の特性は直線Cのようになり、
スラブ中心からの距離に対して、光強度が一定となる。
このようにして、実施例によると、スラブレーザ素子
1に対して均一な励起光分布状態を設定することが出来
る。また、本発明を液晶ディスプレイ、広告灯、標示灯
に使用すれば、中央だけでなく全体に明瞭な表示を行わ
せることが出来る。
なお、実施例は線光源の場合について説明したが、本
発明は実施例に限定されるものでなく、点光源の光源装
置とすることができ、その場合には なる条件を基にして光反射筒を形成し、y軸を中心に回
転させた三次元形状とする。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によると、被照射
面上での光強度が一定となるように、被照射面を照射す
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における光反射筒の作成の原理
を示す説明図、第2図は本発明の実施例の基本構成を示
す断面図、第3図は本発明の実施例の要部の構成を示す
断面図、第4図は光反射筒を有する光源装置の被照射面
上での光強度の特性図、第5図は線光源と被照射面での
光強度の関係の説明図、第6図は従来の光源装置の構成
を示す断面図である。 1……スラブレーザ素子、1A……被照射面、2……光
源、3……光反射筒、4……テフロン断熱材、10……光
源装置、12a,12b……12(i+1)……微小反射板。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源が線光源であり、被照射面が前記線光
    源の光軸方向に光軸に平行に延長する幅Wの平面であ
    り、光反射筒が前記幅方向の端部に連続して形成される
    光源装置において、光反射筒が線光源の光軸に平行な微
    小反射板の集合体であって、かつ前記微小反射板の両端
    の座標(Xi,Yi)、(Xi+1,Yi+1)が下記(1)〜(3)
    の関係式を満たすことを特徴とする光源装置。 記 Xi+1=Xi+{ω(m2+1)1/2}/2 …(1) Yi+1=Yi+{mω(m2+1)1/2}/2 …(2) ここで、ωは微小反射板の幅、mは座標(Xi,Yi)にお
    ける微小反射板の傾きであって、被照射面の中心から線
    光源までの距離をh、被照射面の中心と線光源と被照射
    面の端部のなす角をψとしたときに、 ψ=(X/h)−tan-1(X/h)+ψ …(3) を満足する。
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