JP6177144B2 - 広がり角均一化装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る広がり角均一化装置11を模式的に示す斜視図である。
広がり角均一化装置11は、2つ以上の異なる広がり角を有する光の照度分布と広がり角を均一化するものである。この広がり角均一化装置11は、図1に示すように、ロッドインテグレータ111およびクラッド層112から構成されている。また、符号5は光である。
クラッド層112は、ロッドインテグレータ111の側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータ111と自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するものである。
また、ロッドインテグレータ111の外側面111a〜111dと、クラッド層112の内側面112a〜112dは、ロッドインテグレータ111の中心軸に対して平行である。また、ロッドインテグレータ111の外側面111aと外側面111c、外側面111bと外側面111dは、それぞれ互いに向き合っている。また、クラッド層112の内側面112aと内側面112c、内側面112bと内側面112dは、それぞれ互いに向き合っている。
この図2において、光5は、ロッドインテグレータ111の外側面111eからロッドインテグレータ111内に入射する。その後、クラッド層112に向かって進み、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)に達する。そして、当該光5のうち、ロッドインテグレータ111とクラッド層112との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)とクラッド層112の内側面112b(または内側面112d)との界面において屈折し、クラッド層112に漏れ出す。ここで、クラッド層112が十分に厚いとすると、クラッド層112に漏れ出した光5は、ロッドインテグレータ111内に戻らずにロッドインテグレータ111の外側面111f以外の場所から広がり角均一化装置11の外に出射される。
図3はこの発明の実施の形態2に係る広がり角均一化装置11bを模式的に示す斜視図である。図3に示す実施の形態2に係る広がり角均一化装置11bは、図1に示す実施の形態1に係る広がり角均一化装置11に損失手段113を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
この図2において、光5は、ロッドインテグレータ111の外側面111eからロッドインテグレータ111内に入射する。その後、クラッド層112に向かって進み、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)に達する。そして、当該光5のうち、ロッドインテグレータ111とクラッド層112の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が大きい成分は、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)とクラッド層112の内側面112b(または内側面112d)との界面において屈折し、クラッド層112に漏れ出す。その後、クラッド層112の外側面112f(または外側面112h)に到達する。そして、クラッド層112の外側面112f(または外側面112h)は損失手段113に接しているため、光5は減衰する。
図5はこの発明の実施の形態3に係る広がり角均一化装置11cを模式的に示す斜視図である。図5に示す実施の形態3に係る広がり角均一化装置11cは、図1に示す実施の形態1に係る広がり角均一化装置11のクラッド層112をクラッド層114に変更したものである。その他の構成は同等であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
また、ロッドインテグレータ111の外側面111a〜111dと、クラッド層114の内側面114a〜114dは、ロッドインテグレータ111の中心軸に対して平行である。また、クラッド層114の内側面114aと内側面114c、内側面114bと内側面114dは、それぞれ互いが向き合っている。
この図6において、光5は、ロッドインテグレータ111の外側面111eからロッドインテグレータ111内に入射する。その後、クラッド層114に向かって進み、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)に達する。そして、当該光5のうち、ロッドインテグレータ111とクラッド層114との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)とクラッド層114の内側面114b(または内側面114d)との界面において屈折し、クラッド層114に漏れ出し、クラッド層114の外側面114f(または外側面114h)に到達する。ここで、クラッド層114の外側面114f(または外側面114h)は粗面であり、光5は散乱する。
図7はこの発明の実施の形態4に係る広がり角均一化装置11dを模式的に示す斜視図である。図7に示す実施の形態4に係る広がり角均一化装置11dは、図1に示す実施の形態1に係る広がり角均一化装置11に吸収層(損失手段)14を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一野符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
吸収層115は、クラッド層112に漏れた、光5の1回反射するときの減衰率を高くするために、反射率の低い材質を用いるのがよい。ロッドインテグレータ111に入射する光5の広がり角は、それぞれ異なる。そのため、吸収層115は、広範囲の入射角度に対して、反射率が低い材料が良く、例えばクロムやまたはタンタルで吸収層115を形成するのがよい。
この図8において、光5は、ロッドインテグレータ111の外側面111eからロッドインテグレータ111内に入射する。その後、クラッド層112に向かって進み、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)に達する。そして、当該光5のうち、ロッドインテグレータ111とクラッド層112の屈折率差によって決定する臨界角より広がり角が大きい成分は、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)とクラッド層112の内側面112b(または内側面112d)との界面において屈折し、クラッド層112に漏れ出す。その後、クラッド層112の外側面112f(または外側面112h)に到達する。そして、クラッド層112の外側面112f(または外側面112h)は吸収層115に接しているため、光5は減衰する。
図9はこの発明の実施の形態2に係る広がり角均一化光源1を模式的に示す斜視図である。
広がり角均一化光源1は、図9に示すように、実施の形態1に係る広がり角均一化装置11と、第1の光源12および第2の光源13から構成されている。ここで、広がり角均一化装置11は図1に示す構成と同様であり、同一の符号を付し異なる部分についてのみ説明を行う。
なお、ロッドインテグレータ111の外側面111e,111fは、第1の光5aと第2の光5bの入出射面である。
この図10において、第1の光源12から出射した第1の光5aと第2の光源13から出射した第2の光5bは、異なる広がり角を持ち、ロッドインテグレータ111の外側面111eからロッドインテグレータ111内に入射する。その後、クラッド層112に向かって進み、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)に達する。そして、当該第1の光5aと第2の光5bのうち、ロッドインテグレータ111とクラッド層112との界面の臨界角よりも大きい成分は、ロッドインテグレータ111の外側面111b(または外側面111d)とクラッド層112の内側面112b(または内側面112d)との界面において屈折し、クラッド層112に漏れ出す。ここで、クラッド層112が十分に厚いとすると、クラッド層112に漏れ出した第1の光5aと第2の光5bは、ロッドインテグレータ111内に戻らずにロッドインテグレータ111の外側面111f以外の場所から広がり角均一化装置11の外に出射される。
Claims (6)
- 円柱または多角柱からなるロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの側面に光学的に接し、当該ロッドインテグレータと自身との界面の臨界角より小さい広がり角の光を反射するクラッド層と、
互いに異なる広がり角を有し、前記ロッドインテグレータに光を出射する複数の光源とを備えた
ことを特徴とする広がり角均一化装置。 - 前記クラッド層の外側面に光学的に接し、入射された光を減衰する損失手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の広がり角均一化装置。 - 前記損失手段は、前記クラッド層の粗面である
ことを特徴とする請求項2記載の広がり角均一化装置。 - 前記損失手段は、吸収層である
ことを特徴とする請求項2記載の広がり角均一化装置。 - 前記ロッドインテグレータは、BK−7、石英またはS−BSLからなり、
前記クラッド層は、SiO2からなる
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の広がり角均一化装置。 - 前記複数の光源は、赤色、緑色、青色のレーザ光を出射する3つの光源である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載の広がり角均一化装置。
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