JP4326698B2 - コリメータ光学系を含む光学的エミッタ・アレー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、視準光学系を含む光学的エミッタ・アレーであって、x−方向へ分散度αxを有し、中心間隔Pxがエミッタ寸法Exよりも大きい伸張した複数のエミッタが、x−方向へ並置されており、視準光学系が、エミッタ・アレーに前置された円筒レンズ・アレーを有し、上記円筒レンズ・アレーが、それぞれエミッタに配されy−方向へ円筒軸線が延びる複数の集光円筒レンズ面を有する形式のものにに関する。
【0002】
【従来の技術】
線形マトリックスの形で、中心間隔Px内にx−軸線に沿って延びるx−方向へ長い幅Exの線形光源を有するこの種のエミッタ・アレーは、例えば、高出力ダイオードレーザ・バーに使用される。
【0003】
上記レーザバーの全幅は、おおよそ数mmの範囲で移動される。実際の使用の場合、一般に、別個の線分から形成されたこの不連続な光束プロフィルに対して、光束整形(均一化または幾何学的な横断面変換)を行う必要がある。この光束調整の第1工程は、有効光束横断面全体にわたって、できる限り十分に分散度を減少させることを目的とする視準操作である。
【0004】
視準操作の場合、半導体レーザの極めて異方性の分散度分布を考慮する必要がある。即ち、y−方向(“高速軸(fast−axis)”の分散角αyは、比較的大きく、他方、x−方向(“低速軸(slow−axis)”の分散角αxは、比較的小さい。各座標に平行化円筒レンズを使用することによって、この状況に対処しうる。
【0005】
多数の放射センターを有するレーザバーの場合、分散度が大きいため、エミッタ・アレーの前に、できる限り密着して固定する若干のx−方向円筒レンズによって高速軸視準を行う。低速軸の視準には、エミッタの中心間隔Pxに対応する幅を有する各円筒レンズを、放射方向に見て、当該のエミッタの前に設置した円筒レンズ・アレーを使用する。
【0006】
円筒レンズ・アレーの焦点距離Fが、エミッタExに対して最大限に大きい場合、基本的に、x−方向の良好な視準が可能である。しかしながら、この場合、構造長さが大きくなる。このように大きい構造的長さは、精密光学的構成要素の場合に特に不利であり、望ましくない。
【0007】
またこの方策の場合、エミッタから出る光束が、x−方向へ見てエミッタの前の距離aにおいて重畳し、従って、各エミッタについて、別個の分散度減少が不可能となるという欠点がある。
【0008】
各エミッタの別個の視準のために、重畳距離a内に、円筒レンズ・アレーを位置決めできる。基本的考察として、低速軸の分散度が小さいと仮定し、分散減少が可能なのは、エミッタ寸法/中心間隔比について、Ex/Px<0.5が成立する場合に限られる。しかしながら、高出力ダイオードレーザ・バーの場合、概ね、
Ex/Px≧0.5であるので、唯一つの円筒レンズ・アレーによる別個の視準は不可能である。
【0009】
光束断面が、依然として、不連続なエネルギ分布を有し、大きい不均一性にもとづき、エミッタ・アレーの高輝度の利用が制約を受けるという更なる問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題点にもとづき、本発明の課題は、視準光学系を有し、構造的長さが小さくても、特に、光束の平行性および均一性に関して、より良い光束品質を供給しうる光学的エミッタ・アレー、特に、レーザ・バーを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決のため、本発明によると、焦点距離F1を有する第1円筒レンズ・アレーを、エミッタEの前に、エミッタの前に放射される各光束の重畳が行われる重畳距離a内に設け、焦点距離F1を重畳距離aよりも小さく選択し、焦点距離F2を有する第2円筒レンズ・アレーBを、第1円筒レンズ・アレーの前に、距離b=F1+F2 で設けることを提案する。
【0012】
本発明によると、第1、第2円筒レンズ・アレーは、光学望遠鏡を形成し、この場合、そのエミッタ側を、エミッタに向けてある。この場合、第1円筒レンズ・アレーは、最大限でも、重畳距離a内にあるので、総合して、極めて短い構造的長さが得られる。
【0013】
視準光学系の入口が重畳距離a内にあることによって、各エミッタの別個の視準が可能である。本発明の特殊な利点は、たとえEx/Px≧0.5であっても、有効な分散減少が行われるという点にある。
【0014】
本発明に係るコリメータ・望遠鏡装置のこの利点は、第1円筒レンズ・アレーにより、まず、結像面において幅Exのエミッタが中心間隔Pxの幅に仮想的に拡大されるということにもとづいている。これは、第2円筒レンズ・アレーのための有効な光源寸法に対応する。
【0015】
ラグランジュ・不変量にもとづき、光束パラメータ積が一定であるため、(アパーチャ×sin(分散度)=一定)、望遠鏡装置の倍率Mだけ、分散度が減少される。小さい角度についても、近似的に成立つので、低速軸の分散度が小さい場合も、もちろん、問題はない。
【0016】
本発明に係る視準光学系の他の本質的利点は、中心間隔Pxに光源を拡大することによって、x−方向へ連続的な線形光束横断面が得られるという点にある。即ち、所与のエミッタ・アレーについて、高輝度が得られる。後段の光束変換装置の入射光束として、均一な強度分布が特に有利である。
【0017】
本発明のこの実施例の場合、重畳距離aについて、下式が成立する。
a≦(Px−Ex)/2tan(αx)
【0018】
上式において、αxは分散度である。第1円筒レンズ・アレーの焦点距離F1について、下記の数値を使用する。
F1=a/{(Ex/Px)+1}
【0019】
これから出発して、第2円筒レンズ・アレーの焦点距離F2を計算する。
F2=F1(Px/Ex)
【0020】
上式に、共働して結像望遠鏡を形成する2つの連続の円筒レンズ・アレーを含む円筒レンズ・コリメータを示してある。
【0021】
結像望遠鏡装置を含む上記の本発明に係る実施例の視準効率は、別の方策にもとづき、エミッタEの前に、エミッタから出る各光束の重畳が行われる重畳距離aよりも小さい距離z1を置いて、第1円筒レンズ・アレーAを設け、円筒レンズ・アレーAの前には、距離Tを置いて、第2円筒レンズ・アレーBを設け、この場合、アレーA.Bの円筒レンズによって、共働して、合成焦点距離Fr=FAおよび主平面距離T=FAを有する双凸レンズ・アレーを形成する、視界レンズを有するフーリエ変換望遠鏡装置によって実現できる。
【0022】
視準について、第1円筒レンズ・アレーAまでの距離に関して、既述の結像望遠鏡装置の場合と同一の条件、即ち、隣接のエミッタEから出る光束が重畳してはならないという条件が当てはまる。
【0023】
しかし、本発明の第1実施例とは異なり、第1円筒レンズ・アレーによって、結像は行われず、フーリエ変換が行われる。この構成の場合、第2円筒レンズ・アレーBは、視界レンズの機能を有する。
【0024】
この実施例は、理論的に、Ex=0の場合に限り、最大焦点距離FAを達成できるということから出発する。しかし、実際には、エミッタEは、伸張した光源として考慮される。
【0025】
即ち、隣接のエミッタから出る光束が視準光学系の前で重畳しないという条件を満足するため、0<Z1<FAが成立しなければならない。
【0026】
本発明の上記実施例によると、このことは、合成焦点距離Frおよび主平面距離T=FA/n(空気の場合、n=1)を有する双凸レンズ・アレーによって、総合的に視準を行うことにより達成される。この構造の場合、第2レンズBが視界レンズとして役立つ。
【0027】
焦点距離FA 、FBを有する2つの薄肉レンズに関する関係から、視準系の合成焦点距離Frについて、下式が成立する。
Fr=(FAFB)/(FA+FB−T/n)
ここで、T/n=FAであれば、Fr=FAとなる。
【0028】
更に、T/n=FAである場合、下式が成立する。
z1=FA[1−FA/FB]または1/FB=1/FA−z1/FA 2
【0029】
この場合、合成焦点距離Frによって、エミッタEと第1円筒レンズ・アレーAとの間の距離について、フレキシブルに選択できる距離z1が得られる。この距離は、上記の関係にもとづき、視界レンズとして役立つ第2アレーBの焦点距離FBによって補償される。
【0030】
上述の双凸レンズ・アレーの場合、第1円筒レンズ・アレーAによって形成される第1レンズ面が、光束のフーリエ変換を受持つ。第2円筒レンズ・アレーBによって形成される第2レンズ面が、視界レンズとして、光束の放射角度の減少に寄与する。
【0031】
エミッタ・アレーにおいて、各エミッタEがx−方向へ極めて小さいという特定の条件の下で、可能な良好な輝度と関連して、まず、高速軸、即ち、y−方向の分散を減少し、次いで、低速軸を視準するのが合目的的である。
【0032】
これは、本発明にもとづき、エミッタEと円筒レンズ・アレーとの間に、円筒軸線がx−方向へ、即ち、エミッタEの縦軸線に平行に延びる円筒レンズ面Cを設けることによって達成される。第1円筒レンズ・アレーAおよび第3円筒レンズ面Cを、1つのモノリシックモジュールに統合したことによって、有利なことには、レンズ表面の数が少なくなる。
【0033】
y−方向、即ち、高速軸の残存分散を除去するため、第1円筒レンズ・アレーAと第2円筒レンズ・アレーBとの間に、円筒軸線がx−方向へ延びる第4円筒レンズ面Dを設けることができる。これにより、円筒レンズ・アレーAおよび円筒レンズCの場合と同様の利点が得られる。更に、第2円筒レンズ・アレーBおよび第4円筒レンズ面Dを、1つのモノリシックモジュールに統合すれば、合目的的である。
【0034】
同一の設定課題から出発して、本発明にもとづき、低速軸視準のため、光学的に交互に作動される2つの連続の円筒レンズ・アレーを有する変更例をが考えられる。この場合、焦点距離FAを有する第1円筒レンズ・アレーAを、エミッタEから出る光束が重畳する重畳距離a内に、かつエミッタEの前にFAに比して小さい距離cを置いて設け、同一の焦点距離FAを有する第2円筒レンズ・アレーを、第1円筒レンズ・アレーまでの上記焦点距離FAの間隔に設ける。
【0035】
本発明のこの実施例は、通常の望遠鏡とは異なり、結像を行わないフーリエ装置である。この場合、第1円筒レンズ・アレーによって、中間平面内に、第2円筒レンズ・アレーのために、フーリエ変換にもとづき、本来の光源、即ち、レーザバーのエミッタの分散度に依存する大きさの光源が形成される。
【0036】
円筒レンズ・フーリエ・望遠鏡と呼ばれるこの装置は、視準に関して、最初に挙げた従来の望遠鏡装置と同様に有効である。更に、エミッタ寸法Exおよび距離Pxが小さいという利点が得られる。即ち、この場合、重畳距離aが小さいので、低速軸の重畳は、既に、通常前置された高速軸用視準円筒レンズにおいて行われる。
【0037】
基本的に、この問題は、高速軸用視準レンズの縮小によって解決できるが、この場合、アパーチャおよび焦点距離の縮小によって、視準された光束の高速軸方向(y−方向)の分散度が増加する。この場合、フーリエ・望遠鏡装置は、視準作用の劣化を招くことなく、距離cの縮小によって、本発明に係る低速軸用円筒レンズ・アレーを、理論的には、距離ゼロまで、エミッタに密着させるという有利な可能性が得られる。
【0038】
かくして、一方では、極めてコンパクトな構造が得られ、しかも、他方では、y−円筒レンズの対応する位置決めによって、y−方向の良好な視準を達成する可能性は保持される。
【0039】
円筒レンズ・フーリエ・望遠鏡の場合、焦点距離FAについて、下式を使用する。
FA =Px/2tanαx
【0040】
円筒レンズ・アレーを一体に構成するのが好ましい。これは、望遠鏡装置およびフーリエ装置に関する。更に、第1、第2円筒レンズ・アレーを、それぞれ、一体に構成できる。更に、第1、第2円筒レンズ・アレーの光学的円筒レンズ面を、光学的モノリシックモジュールに設置することも考えられる。
【0041】
本発明の好ましい実施例にもとづき、y−方向へ円筒軸線が延びる円筒レンズを、高速軸用コリメータとしてエミッタ・アレーの前に設ける。この高速軸用コリメータは、同じく、アレーとして構成でき、場合によっては、同じく、第1円筒レンズ・アレー、または第2円筒レンズ・アレーと一体に構成することもできる。
【0042】
これに関連して、有利な実施例では、例えば、エミッタに向く第1モノリシック光学素子の側に、x−視準のための第1円筒レンズ・アレーの円筒レンズ面を設け、他の側に、y−方向へ連続のy−方向視準用円筒レンズ面を設ける。この場合、焦点距離の間隔FA内に、本発明に係る第2円筒レンズ・アレーを位置決めできる。かくして、x−y−視準光学系について、極めてコンパクトな構造態様が得られる。この場合、本発明に係るフーリエ・望遠鏡装置によって、x−分散減少が行われる。
【0043】
円筒レンズを非球面に構成するのが好ましい。出力の分散度が有意に減少することによって、中間平面内の結像品質が改善される。この場合、光束幅は、最大アパーチャPxを越えない。
【0044】
本発明に係る装置によって、Ex/Pxが、概ね0.5以上のエミッタ・アレー(この場合、好ましくは、高出力ダイオードレーザ・バー)に使用するため、本発明に係る新規の視準法を変換できる。この方法にもとづき、第1円筒レンズ・アレーによって、各エミッタの幅Exの光束を中心間隔Pxに拡張し、幅Pxの仮想光源を第2円筒レンズ・アレーの中間平面に形成する。
【0045】
本発明に係るこの方法の特殊な利点は、各エミッタについて、別個の視準が行われるという点にある。この場合、エミッタの前には、光束が、その分散にもとづいて、重畳を開始する重畳距離内に、前述の如き視準装置を挿入する。
【0046】
この場合、代替方策として、第1、第2円筒レンズ・アレーを、望遠鏡コンフィギュレーションとして、即ち、上記レンズの焦点距離の和の間隔b=F1+F2を置いて設けるか、フーリエコンフィギュレーションとして設ける。同一の焦点距離FAを有する双方の円筒レンズ・アレーは、焦点距離FAの間隔を置いて設けられる。
【0047】
本発明に係る方法によって、各分散方向について、各円筒レンズ・アレーの従来の使用に起因する制約を克服できる。
【0048】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0049】
図1は、幅Exおよび中心間隔Pxを有するx−方向へ長い多数の線形放射面を備えるエミッタ・アレーを、y−軸方向から見た図である。これは、概ね
Ex/Px≧0.5であるダイオードレーザ・バーの典型的状態である。
【0050】
x−方向、即ち、低速軸の分散度を、αxで示してある。この分散度にもとづき、光束は、遮られずに伝播する際、重畳距離a内で重畳を開始する。
【0051】
距離a内に、y−方向へ平行に延びる円筒レンズ面を有する幅Pxの第1円筒レンズ・アレーAを設けてある。アレーAの焦点距離はF1である。
【0052】
焦点距離F2の第2円筒レンズ・アレーBは、第1円筒レンズ・アレーAから距離b=F1+F2で設けてあり、エミッタEに関してAの結像面をなしている。従って、従来の望遠鏡装置が生ずる。
【0053】
視準ずみの出力光束は、減少した分散度αx´を有する。
【0054】
図2は、本発明に係るフーリエ・望遠鏡装置を示す。この場合、焦点距離FAの第1円筒レンズ・アレーAは、エミッタEの直前に設けてあり、距離cは、重畳距離aおよび焦点距離FAに比して小さい。
【0055】
同一の焦点距離FB=FAを有する第2円筒レンズ・アレーBは、第1円筒レンズ・アレーAから上記距離に位置決めされており、かくして、フーリエ装置が実現される。即ち、円筒レンズ・アレーBは、望遠鏡の中間平面内にある。
【0056】
この装置の場合、分散度は、同じく、αxからαx´に減少される。
【0057】
図3は、図1、図2の2つの円筒レンズ・アレーA、Bの本発明に係る配置の斜視図を示す。これにより、高速軸(y−方向)視準を実施できる。
【0058】
図3aに示す実施例は、双方の円筒レンズ・アレーA、Bが、1つのモノリシックブロックA/Bに統合されている点で、図3の視準装置とは異なる。有利なことには、別個の構成の場合に必要な2つの光学的境界面は不要である。
【0059】
図4は、完全な高速軸/低速軸用視準装置を示す。この場合、第1円筒レンズ・アレーAの前には、高速軸視準のため、y−方向へ軸線が延びる円筒レンズCを設けてある。双方の円筒レンズ・アレーA、Bおよび円筒レンズCは、それぞれ、モノリシックに構成され、好ましくは、非球面形状を有する。
【0060】
図5は、第2実施例のコリメータの斜視図を示す。同図から明らかな如く、円筒レンズ・アレーA、Bは、それぞれ、モノリシックに構成されている。円筒レンズ・アレーAの背面には、高速軸(y−方向)視準のための円筒レンズ面Cが一体に形成されている。
【0061】
他の実施例として、円筒レンズ・アレーA、Bを、モノリシックモジュールに形成でき、高速軸視準のため、別個の円筒レンズまたは円筒レンズ・アレーを設けることができる。
【0062】
機能態様に関しては、既に、説明した。
【0063】
図6は、アレーA、Bが双凸レンズ系を形成する本発明の変更例の光路を示す。この場合、アレーAは、フーリエ変換器を形成し、他方、アレーBは、視界レンズを形成する。双方のアレーA、Bの間隔は、双凸レンズ装置の主平面距離Tに対応する。即ち、T=nFAであり、空気の場合は、n=1である。
【0064】
双凸レンズ装置の合成焦点距離Frについて、下式が成立する。
Fr=FA
エミッタEとアレーAとの間のフレキシブルに定めることができる距離z1によって、焦点距離FBについて、下記関係が成立する。
1/FB=1/FA−z1/FA 2
【0065】
図7は、x−方向(低速軸)、およびy−方向(高速軸)のための本発明に係る完全な視準装置の略図である。図7aは、高速軸(y−方向)視準を示し、図7bは、低速軸(x−方向)視準を示す。エミッタEおよび距離Pxが小さい場合には、特に、低速軸の方向のエミッタ光束の重畳は、高速軸視準のための光学系によって既に行われることになる。
【0066】
図示の実施例の場合、この問題は、まず、円筒レンズCによって、高速軸方向の分散を減少し、第2工程において、図6に示したレンズ組合せABによって、低速軸分散を視準することによって、解決される。次ぎの工程において、他の円筒レンズDによって高速軸の残存分散を減少する。
【0067】
この構成には、視準ずみの低速軸によって、高速軸分散を最大限に減少できるという利点がある。これは、事前の低速軸視準を行うことなく可能である。
【0068】
アレーAおよび円筒レンズC、またはアレーBおよび円筒レンズDを、モノリシックモジュールに統合することによって、線形エミッタ・マトリックスEの最善の視準のために、最大4つのレンズ表面が必要であるだけである。これは、もちろん、損失に関して特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る視準光学系の第1実施例を備えるエミッタ・アレーの光路の図面である。
【図2】 本発明に係る視準光学系の第2実施例を備えるエミッタ・アレーの光路の図面である。
【図3】 低速軸視準のための本発明に係る視準光学系の斜視図であり、aは、他の実施例の視準光学系の図3と同様の図面である。
【図4】 高速軸視準および低速軸視準のための本発明に係る視準光学系の斜視図である。
【図5】 高速軸視準および低速軸視準のための本発明に係る視準光学系の第2実施例の斜視図である。
【図6】 本発明に係る視準光学系の第3実施例を備えるエミッタ・アレーの光路の図面である。
【図7】 a及びbは、本発明に係る視準光学系の第4実施例を備えるエミッタ・アレーの光路の略図である。
【符号の説明】
A 第1円筒レンズ・アレー
B 第2円筒レンズ・アレー
C 第3円筒レンズ面
D 第4円筒レンズ面
E エミッタ
Ex エミッタ寸法
F1 、 FA Aの焦点距離
F2 、 FB Bの焦点距離
Px 中心間隔
a 重畳距離
αx 分散度
Claims (16)
- コリメータ光学系を含む光学的エミッタ・アレーであって、x−方向へある発散度αxを有し、x−方向において中心間隔Pxが各エミッタ寸法Exよりも大きいx−方向に伸張した複数のエミッタが、x−方向へ並置してあり、コリメータ光学系が、エミッタ・アレーに前置された第1円筒レンズ・アレー(A)を有し、上記第1円筒レンズ・アレー(A)が、それぞれエミッタに対応して配され、x−方向に垂直かつエミッタから出る光束の中心伝播方向に垂直なy−方向へ円筒軸線が延びる複数の集光円筒レンズ面を有する形式のものにおいて、第1円筒レンズ・アレー(A)が焦点距離FAを有し、エミッタ(E)の前に、エミッタから出る各光束の重畳が行われる重畳距離a内に配置されており、同一焦点距離FAを有する第2円筒レンズ・アレー(B)が、第1円筒レンズ・アレー(A)まで、上記焦点距離FAの間隔を置いて設けてあることを特徴とするエミッタ・アレー。
- 焦点距離FAについて、下式、即ち、
FA=Px/{2tan(αx)}
が成立することを特徴とする請求項1のエミッタ・アレー。 - 第1および第2円筒レンズ・アレー(A、B)が、一体に構成されていることを特徴とする請求項1または2のエミッタ・アレー。
- 各エミッタから出る光束がx−方向よりもy−方向において速く発散し、x−方向へ円筒軸線が延びる円筒レンズ(C)が、エミッタ・アレーの前に、高速軸用コリメータとして設けてあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
- 高速軸用コリメータ(C)が、第1または第2円筒レンズ・アレー(A、B)と一体に構成されていることを特徴とする請求項4のエミッタ・アレー。
- 円筒レンズ面(A、B、C)が、非球面に構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
- 前記エミッタとして、ダイオードレーザ・バーを有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
- エミッタ・アレーの光束のコリメート法であって、x−方向へある発散度αxを有し、x−方向において中心間隔Pxが各エミッタ寸法Exよりも大きいx−方向に伸張した複数のエミッタをx−方向に並置した形式のものにおいて、第1円筒レンズ・アレー(A)によって、各エミッタの幅Exの光束を中心間隔Pxに拡張し、かくして、幅Pxの仮想光源を、第1円筒レンズ・アレー(A)と同じ焦点距離を有する第2円筒レンズ・アレー(B)の面に形成し、この場合、第1、第2円筒レンズ・アレー(A、B)を、第2円筒レンズ・アレー(B)が視野レンズとして機能するフーリエコンフィギュレーションとして、上記レンズの焦点距離の間隔を置いて設けることを特徴とする方法。
- コリメータ光学系を含む光学的エミッタ・アレーであって、x−方向へある発散度αxを有し、x−方向において中心間隔Pxが各エミッタ寸法Exよりも大きいx−方向に伸張した複数のエミッタが、x−方向へ並置してあり、コリメータ光学系が、エミッタ・アレーに前置された第1円筒レンズ・アレー(A)を有し、上記第1円筒レンズ・アレー(A)が、それぞれエミッタに対応して配され、x−方向に垂直かつエミッタから出る光束の中心伝播方向に垂直なy−方向へ円筒軸線が延びる複数の集光円筒レンズ面を有する形式のものにおいて、第1円筒レンズ・アレー(A)は、エミッタ(E)の前に、エミッタから出る各光束の重畳が行われる重畳距離aよりも小さい距離z1を置いて設けてあり、円筒レンズ・アレー(A)の前には、距離Tを置いて、第2円筒レンズ・アレー(B)が設けてあり、この場合、アレー(A、B)の円筒レンズが、共働して、合成焦点距離F1=FAおよび主平面距離T=FAを有する双凸レンズ・アレーを形成するようになっていることを特徴とするエミッタ・アレー。
- FA、FBおよびz1について、下式、即ち、
1/FB=1/FA −z1/FA 2
が成立することを特徴とする請求項9のエミッタ・アレー。 - エミッタ(E)と第1円筒レンズ・アレー(A)との間に、x−方向へ円筒軸線が延びる円筒レンズ面(C)を設けてあることを特徴とする請求項9または10記載のエミッタ・アレー。
- 円筒レンズ・アレー(A)および円筒レンズ面(C)が、モノリシックモジュールに統合されていることを特徴とする請求項11記載のエミッタ・アレー。
- 第1円筒レンズ・アレー(A)と第2円筒レンズ・アレー(B)との間に、x−方向へ円筒軸線が延びる円筒レンズ面(D)を設けてあることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
- 各エミッタの発する光束がx−方向よりもy−方向において速く発散し、第1および第2円筒レンズ・アレー(A、B)のエミッタ(E)とは反対の側に、x−方向へ円筒軸線が延びる円筒レンズ面(D)を設けてあり、かくして、低速軸の発散減少後、少なくとも、高速軸の残存発散の減少が行われるようになっていることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
- 第1円筒レンズ・アレー(A)および円筒レンズ面(D)が、モノリシックモジュールに統合されていることを特徴とする請求項13または14に記載のエミッタ・アレー。
- 第1および第2円筒レンズ・アレー(A、B)が、モノリシックモジュールに設けてあることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載のエミッタ・アレー。
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US6947226B2 (en) * | 2001-05-09 | 2005-09-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical lens-use base material, optical lens, and method of producing optical lens |
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US7016393B2 (en) * | 2003-09-22 | 2006-03-21 | Coherent, Inc. | Apparatus for projecting a line of light from a diode-laser array |
ATE480792T1 (de) * | 2003-10-30 | 2010-09-15 | Limo Patentverwaltung Gmbh | Anordnung und vorrichtung zur optischen strahlbündeltransformation |
GB0403865D0 (en) * | 2004-02-20 | 2004-03-24 | Powerlase Ltd | Laser multiplexing |
DE102004034253A1 (de) * | 2004-07-14 | 2006-02-09 | Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung für die Beleuchtung einer Fläche |
WO2005085935A1 (de) * | 2004-03-06 | 2005-09-15 | Hentze-Lissotschenko Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur homogenisierung von licht sowie anordnung zur beleuchtung oder fokussierung mit einer derartigen vorrichtung |
CN100427995C (zh) * | 2004-03-06 | 2008-10-22 | Limo专利管理有限及两合公司 | 用于使光均匀化的装置和用这种装置进行照明的结构 |
US20060005565A1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Scotsman Ice Systems. | Ice making apparatus and baffle assembly |
US7355800B2 (en) * | 2005-02-07 | 2008-04-08 | Coherent, Inc. | Apparatus for projecting a line of light from a diode-laser array |
JP2007114454A (ja) | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Yamaha Corp | マイクロレンズアレイとその製法 |
US7265908B2 (en) * | 2005-12-19 | 2007-09-04 | Coherent, Inc. | Apparatus for projecting a line of light from a diode-laser array |
US7537395B2 (en) | 2006-03-03 | 2009-05-26 | Lockheed Martin Corporation | Diode-laser-pump module with integrated signal ports for pumping amplifying fibers and method |
DE102008033358B4 (de) | 2007-07-19 | 2014-04-03 | Coherent Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Umverteilung des Strahlparameter-Produktes eines Laserstrahls |
US20120027417A1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Santori Charles M | Optical power divider |
JP6122036B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2017-04-26 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | ライティング装置 |
JP2013214651A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Ushio Inc | 半導体レーザ光学装置 |
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US10012834B2 (en) * | 2016-03-08 | 2018-07-03 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Exit pupil-forming display with reconvergent sheet |
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US20240036338A1 (en) * | 2020-08-22 | 2024-02-01 | Pavilion Integration Corporation | Systems, devices, and methods for laser beam generation |
US20240310612A1 (en) * | 2021-05-18 | 2024-09-19 | Cz Biohub Sf, Llc | Low Cost Beam-Expanding Relay Lens |
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Family Cites Families (11)
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US4428647A (en) * | 1982-11-04 | 1984-01-31 | Xerox Corporation | Multi-beam optical system using lens array |
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JP3341795B2 (ja) * | 1994-01-13 | 2002-11-05 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザ走査発振装置 |
US5619245A (en) * | 1994-07-29 | 1997-04-08 | Eastman Kodak Company | Multi-beam optical system using lenslet arrays in laser multi-beam printers and recorders |
JPH10503856A (ja) * | 1994-07-29 | 1998-04-07 | ポラロイド コーポレイション | 複数のビームを光学的に変換する装置 |
US5541951A (en) * | 1994-11-14 | 1996-07-30 | Intelligent Surgical Lasers, Inc. | Device and method for high-power end pumping |
JPH0996760A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 光学装置 |
US5790576A (en) * | 1996-06-26 | 1998-08-04 | Sdl, Inc. | High brightness laser diode source |
JP3770999B2 (ja) * | 1997-04-21 | 2006-04-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザー照射装置及びレーザー照射方法 |
JP3462053B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2003-11-05 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ビームホモジェナイザーおよびレーザー照射装置およびレーザー照射方法および半導体デバイス |
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