JP6677073B2 - Laser sheet light source device - Google Patents

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本発明は、レーザシート光源装置に関する。   The present invention relates to a laser sheet light source device.

従来、流体の流れや速度を計測する方法として、PIV(Particle Image Velocimetry)と呼ばれる技術が知られている。PIVとは、流体にトレーサ粒子と呼ばれる微小粒子を混入し、当該トレーサ粒子にシート状のレーザ光(以下、レーザシート)を照射して得られる散乱光を撮影することで、流体の流動を二次元的に計測する技術である。   Conventionally, a technique called PIV (Particle Image Velocimetry) has been known as a method of measuring the flow or velocity of a fluid. PIV is a technique in which the flow of a fluid is reduced by mixing fine particles called tracer particles into a fluid and photographing scattered light obtained by irradiating the tracer particles with a sheet-like laser beam (hereinafter, laser sheet). This is a technology that measures in two dimensions.

上記のPIVにおいて、従来、光源として高出力を得られる固体レーザやガスレーザが用いられていた。例えば特許文献1には、PIVの光源にNd:YAGレーザを使用することが記載されている。また特許文献2には、PIVの光源にアルゴンレーザを使用することが記載されている。   In the above-described PIV, a solid-state laser or a gas laser capable of obtaining a high output has been used as a light source. For example, Patent Literature 1 discloses that an Nd: YAG laser is used as a light source of a PIV. Patent Literature 2 discloses that an argon laser is used as a light source of PIV.

特開2007−085784号公報JP 2007-085784 A 特開2010−117190号公報JP 2010-117190 A

近年、固体光源技術の進歩に伴い、PIVの光源として固体レーザやガスレーザに代わり半導体レーザを利用することが検討されてきている。特に、高出力を実現する観点から、CANパッケージに取り付けられた半導体レーザ素子(即ち、CANタイプの半導体レーザ素子)を複数並べて利用することが検討されてきている。   In recent years, with the progress of solid-state light source technology, the use of semiconductor lasers instead of solid-state lasers and gas lasers as PIV light sources has been studied. In particular, from the viewpoint of realizing a high output, it has been studied to use a plurality of semiconductor laser elements (that is, CAN type semiconductor laser elements) mounted on a CAN package in a row.

ところで、本発明者の鋭意研究によれば、PIVの光源として、CANタイプの半導体レーザ素子を複数並べて利用すると、レーザシートの幅が十分に拡がらず、多数のトレーサ粒子を照射することができないことが分かった。   By the way, according to the earnest study of the present inventors, when a plurality of CAN type semiconductor laser elements are used side by side as a light source of PIV, the width of the laser sheet is not sufficiently widened, so that a large number of tracer particles cannot be irradiated. I understood that.

そのため、本発明者は、各半導体レーザ素子からのレーザ光を拡大可能なレンズを用いて、レーザシートの幅を拡げることを検討した。すると、レーザシートの強度が均一とならず、バラつきが生じることが分かった。   Therefore, the present inventor has studied to increase the width of the laser sheet using a lens capable of expanding the laser light from each semiconductor laser element. Then, it turned out that the intensity | strength of a laser sheet did not become uniform and variation occurred.

レーザシートの強度にバラつきが生じると、各トレーサ粒子が、異なる強度のレーザ光によって照射される虞がある。即ち、比較的高い強度のレーザ光によって照射されるトレーサ粒子や、比較的低い強度のレーザ光によって照射されるトレーサ粒子が混在する。その結果、トレーサ粒子からの散乱光の強度が変動し、計測結果の精度が低下するという問題があった。そのため、レーザシートの強度を不均一にすることなく、当該レーザシートの幅を拡大可能な技術が求められる。   When the intensity of the laser sheet varies, each tracer particle may be irradiated with laser light of different intensity. That is, tracer particles irradiated by laser light of relatively high intensity and tracer particles irradiated by laser light of relatively low intensity are mixed. As a result, there is a problem that the intensity of the scattered light from the tracer particles fluctuates, and the accuracy of the measurement result decreases. Therefore, there is a need for a technique capable of increasing the width of the laser sheet without making the strength of the laser sheet non-uniform.

上記の要望は、PIVに限らず、CANタイプの半導体レーザ素子を複数並べた光源を使用してレーザシートを形成する場合に共通する。例えば、レーザシートを照射する照明装置や、レーザシートを利用して物体の形状等を計測する計測装置においても同様に求められる。   The above demand is not limited to the PIV, but is common when a laser sheet is formed using a light source in which a plurality of CAN type semiconductor laser elements are arranged. For example, an illumination device that irradiates a laser sheet or a measurement device that measures the shape of an object using a laser sheet is similarly obtained.

本発明は、CANタイプの半導体レーザ素子を複数並べた光源を使用してレーザシートを形成する場合において、レーザシートの強度が不均一となることを抑制しつつ、当該レーザシートの幅を拡大可能な技術を提供することを目的とする。   According to the present invention, when a laser sheet is formed using a light source in which a plurality of CAN type semiconductor laser elements are arranged, it is possible to increase the width of the laser sheet while suppressing the intensity of the laser sheet from becoming uneven. The purpose is to provide simple technology.

本発明のレーザシート光源装置は、
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。
The laser sheet light source device of the present invention,
A plurality of CAN laser diodes;
A first optical system that converts each laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements into parallel light having a certain width in at least a first direction,
A second optical system that includes an incident surface on which the parallel light is incident, and expands the width of the parallel light in a second direction orthogonal to the first direction,
The parallel light travels from different positions with respect to the second direction toward the incident surface of the second optical system,
The parallel light beams adjacent in the second direction overlap with each other on the incident surface of the second optical system.

上記構成によれば、各半導体レーザ素子から射出されたレーザ光は、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される。また、平行光の、第一の方向に直交する第二の方向における幅が、第二光学系によって拡大される。これにより、レーザシートの第二の方向における幅を拡大できる。   According to the above configuration, the laser light emitted from each semiconductor laser element is converted into parallel light having a certain width at least in the first direction. Further, the width of the parallel light in the second direction orthogonal to the first direction is enlarged by the second optical system. Thereby, the width of the laser sheet in the second direction can be increased.

また、上記構成によれば、第二の方向に隣り合う平行光は、互いに重なり合って第二光学系の入射面に入射する。これにより、第二光学系に入射する光の強度のバラつきを抑制できるため、第二光学系から射出される光の強度のバラつきも抑制できる。   Further, according to the above configuration, the parallel lights adjacent in the second direction overlap each other and enter the incident surface of the second optical system. Thus, the variation in the intensity of the light incident on the second optical system can be suppressed, so that the variation in the intensity of the light emitted from the second optical system can also be suppressed.

以上のように、上記構成によれば、レーザシートの幅を拡大可能であるとともに、レーザシートの強度が不均一になることを抑制できる。   As described above, according to the above configuration, the width of the laser sheet can be increased, and the strength of the laser sheet can be prevented from becoming uneven.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
In the parallel light adjacent in the second direction, the principal ray of one of the parallel lights is closer to the incident surface of the second optical system so that the principal ray of one of the parallel lights is closer to the other of the parallel lights. The light may be inclined with respect to the principal ray of light.

上記構成によれば、第二の方向に隣り合う平行光の各主光線が近付くように、一方の平行光の主光線を、他方の平行光の主光線に対して傾斜させることにより、隣り合う二つの平行光を第二光学系の入射面で重ねることが可能となる。   According to the above configuration, the principal rays of one of the parallel lights are inclined with respect to the principal ray of the other parallel light so that the principal rays of the parallel lights adjacent to each other in the second direction approach each other. Two parallel lights can be superimposed on the incident surface of the second optical system.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The principal ray of the parallel light of at least a part of the parallel light is inclined with respect to the optical axis so as to be closer to the optical axis of the second optical system toward the incident surface of the second optical system. ,
The angle at which the principal ray of the parallel light inclines with respect to the optical axis may increase as the parallel light moves away from the optical axis in the second direction.

上記構成によれば、第二光学系の光軸から離れた平行光であっても、第二の方向に隣り合う平行光と第二光学系の入射面で重ねることが可能となる。   According to the above configuration, even parallel light separated from the optical axis of the second optical system can be superimposed on parallel light adjacent in the second direction on the incident surface of the second optical system.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The semiconductor laser device is arranged at different positions with respect to the second direction,
In the semiconductor laser devices adjacent in the second direction, the light emission surface of one semiconductor laser device may be inclined with respect to the light emission surface of the other semiconductor laser device.

上記構成によれば、第二の方向に隣り合う半導体レーザ素子において、一方の半導体レーザ素子の光射出面を、他方の半導体レーザ素子の光射出面に対して傾斜させることにより、隣り合う二つの平行光を、第二光学系の入射面で重ねることが可能となる。   According to the above configuration, in the semiconductor laser devices adjacent in the second direction, the light emission surface of one semiconductor laser device is inclined with respect to the light emission surface of the other semiconductor laser device, so that two adjacent semiconductor laser devices can be formed. The parallel light can be superimposed on the incident surface of the second optical system.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The first optical system,
A first convex cylindrical lens that converts the laser light emitted from the semiconductor laser element to have a certain width in the first direction;
A second convex cylindrical lens that converts the laser light emitted from the convex cylindrical lens to have a certain width in the second direction,
The biconvex cylindrical lens receives the laser light from different positions with respect to the second direction, converts the incident laser light, and condenses the laser light toward the incident surface of the second optical system. It doesn't matter.

上記構成によれば、半導体レーザ素子の光射出面を傾斜させることなく、凸型シリンドリカルレンズ及び凸レンズを利用することで、隣り合う二つの平行光を、第二光学系の入射面で重ねることが可能となる。   According to the above configuration, by using the convex cylindrical lens and the convex lens without inclining the light emitting surface of the semiconductor laser element, two adjacent parallel lights can be overlapped on the incident surface of the second optical system. It becomes possible.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The first optical system,
A collimator lens that converts the laser light emitted from the semiconductor laser element into the parallel light,
A plurality of reflecting mirrors arranged corresponding to the plurality of semiconductor laser elements and reflecting the converted parallel light by the collimator lens to be incident on the incident surface of the second optical system,
The reflecting mirrors are arranged at positions different from each other with respect to the second direction,
In the reflection mirrors adjacent in the second direction, the reflection surface of one reflection mirror may be inclined with respect to the reflection surface of the other reflection mirror.

上記構成によれば、半導体レーザ素子の光射出面を傾斜させることなく、第二の方向に隣り合う反射ミラーにおいて、一方の反射ミラーの反射面を、他方の反射ミラーの反射面に対して傾斜させることで、隣り合う二つの平行光を、第二光学系の入射面で重ねることが可能となる。   According to the above configuration, in the reflection mirror adjacent in the second direction, the reflection surface of one reflection mirror is inclined with respect to the reflection surface of the other reflection mirror without tilting the light emission surface of the semiconductor laser element. By doing so, it becomes possible to overlap two adjacent parallel lights on the incident surface of the second optical system.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The second optical system may be a plano-concave cylindrical lens or a biconcave cylindrical lens.

上記構成において、
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。
In the above configuration,
The first direction is a direction optically equivalent to the fast axis direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element,
The second direction may be a direction optically equivalent to a slow axis direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element.

本発明のレーザシート光源装置によれば、CANタイプの半導体レーザ素子を複数並べた光源を使用してレーザシートを形成する場合において、レーザシートの強度が不均一となることを抑制しつつ、当該レーザシートの幅を拡大することができる。   According to the laser sheet light source device of the present invention, in the case where a laser sheet is formed using a light source in which a plurality of CAN type semiconductor laser elements are arranged, while suppressing the intensity of the laser sheet from becoming uneven, The width of the laser sheet can be increased.

PIVの概要を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the outline of PIV. 第一実施形態のレーザシート光源装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser sheet light source device according to the first embodiment. 半導体レーザ素子から射出されるレーザ光を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing laser light emitted from a semiconductor laser element. 第一実施形態の半導体レーザ素子、平凸シリンドリカルレンズ、及び平凹シリンドリカルレンズを−y方向にみたときの模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram when the semiconductor laser device, the plano-convex cylindrical lens, and the plano-concave cylindrical lens of the first embodiment are viewed in the −y direction. 第一実施形態の各半導体レーザ素子の光射出面の傾斜について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the inclination of the light emitting surface of each semiconductor laser device of the first embodiment. 参考例のレーザシート光源装置を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the laser sheet light source device of the reference example. 第一実施形態のレーザシート光源装置の作用効果を説明するための図である。It is a figure for explaining an operation effect of a laser sheet light source device of a first embodiment. 第二実施形態のレーザシート光源装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the laser sheet light source device of 2nd embodiment. 第二実施形態の各半導体レーザ素子の光射出面の傾斜について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the inclination of the light emission surface of each semiconductor laser device of the second embodiment. 第三実施形態のレーザシート光源装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a configuration of a laser sheet light source device of a third embodiment. 第三実施形態の半導体レーザ素子、2つの平凸シリンドリカルレンズ、及び平凹シリンドリカルレンズを−y方向にみたときの模式図である。It is a schematic diagram when the semiconductor laser device of the third embodiment, two plano-convex cylindrical lenses, and a plano-concave cylindrical lens are viewed in the −y direction. 第三実施形態の各平行光の傾斜について説明するための模式図である。It is a mimetic diagram for explaining inclination of each parallel light of a third embodiment. 第四実施形態のレーザシート光源装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a configuration of a laser sheet light source device of a fourth embodiment. 第四実施形態の各平行光の傾斜について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the inclination of each parallel light of 4th Embodiment.

実施形態のレーザシート光源装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。また、各実施形態で図示している半導体レーザ素子や光学系の数はあくまで一例である。   A laser sheet light source device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the dimensional ratio in the drawings does not always match the actual dimensional ratio. Further, the numbers of semiconductor laser elements and optical systems shown in each embodiment are merely examples.

(第一実施形態)
[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。
(First embodiment)
[Overview of PIV]
The laser sheet light source device 1 according to the first embodiment is used as a light source of PIV (Particle Image Velocimetry). First, an outline of PIV will be described with reference to FIG.

図1に示すように、レーザシート光源装置1は、シート状のレーザ光LSを射出する。以下、シート状のレーザ光LSを「レーザシートLS」と呼ぶ。   As shown in FIG. 1, the laser sheet light source device 1 emits a sheet-like laser beam LS. Hereinafter, the sheet-shaped laser light LS is referred to as a “laser sheet LS”.

図1では、レーザシート光源装置1に含まれる複数の半導体レーザ素子(詳細は後述)が並ぶ方向をy方向とし、レーザシート光源装置1に含まれる平凹シリンドリカルレンズ(詳細は後述)の光軸と平行な方向をz方向とし、y方向及びz方向に直交する方向をx方向としている。なお、x方向が「第一の方向」に対応し、y方向が「第二の方向」に対応する。   In FIG. 1, the direction in which a plurality of semiconductor laser elements (details will be described later) included in the laser sheet light source device 1 are arranged is the y direction, and the optical axis of a plano-concave cylindrical lens (details will be described later) included in the laser sheet light source device 1 is shown. Is defined as a z direction, and a direction orthogonal to the y direction and the z direction is defined as an x direction. Note that the x direction corresponds to the “first direction” and the y direction corresponds to the “second direction”.

レーザシートLSは、x方向に一定の幅を有し、y方向に拡がりつつ進行する光である。なお図1では、レーザシートLSのx方向の幅の図示を省略している。一例として、レーザシートLSのx方向の幅は、1mmである。またレーザシートLSは、レーザシート光源装置1からz方向に少なくとも1〜2m離れた領域において、y方向に0.5m〜2m程度の幅を有している。すなわち、この領域においては、レーザシートLSのy方向の幅はx方向の幅と比較して極めて大きい。   The laser sheet LS is light that has a certain width in the x direction and travels while spreading in the y direction. In FIG. 1, illustration of the width of the laser sheet LS in the x direction is omitted. As an example, the width of the laser sheet LS in the x direction is 1 mm. The laser sheet LS has a width of about 0.5 m to 2 m in the y direction in a region at least 1 to 2 m away from the laser sheet light source device 1 in the z direction. That is, in this region, the width of the laser sheet LS in the y direction is much larger than the width in the x direction.

計測対象の流体には、トレーサ粒子12が混入されている。なお、図1では、流体自体は図示していないが、所定の流体内に多数のトレーサ粒子12が混入されており、この流体に対してレーザシートLSが照射された状況において、当該レーザシートLSが照射された領域内に位置しているトレーサ粒子12の一部のみが図示されている。トレーサ粒子12は、一例として、ポリスチレン等の樹脂からなる微小粒子、水及びオイルを噴霧化した微小な液滴、プラスチック製の微小粒子、煙等である。レーザシート光源装置1から射出されたレーザシートLSが、流体内のトレーサ粒子12を照射すると、散乱光が生成される。   Tracer particles 12 are mixed in the fluid to be measured. In FIG. 1, although the fluid itself is not shown, a large number of tracer particles 12 are mixed in a predetermined fluid, and when the fluid is irradiated with the laser sheet LS, the laser sheet LS Only a part of the tracer particles 12 located in the region irradiated with is shown. The tracer particles 12 are, for example, microparticles made of a resin such as polystyrene, microdroplets sprayed with water and oil, plastic microparticles, smoke, and the like. When the laser sheet LS emitted from the laser sheet light source device 1 irradiates the tracer particles 12 in the fluid, scattered light is generated.

撮影装置14は、トレーサ粒子12からの散乱光を撮影し、撮影した画像を画像処理装置16に出力する。なお、一例として撮影装置14は1秒間に1000フレームの画像を撮影する。画像処理装置16は、入力された画像を基に、流体の速度を算出する。なお、流体の速度の算出方法は既知の技術であるため(例えば上記の特許文献1及び特許文献2を参照)、本明細書では説明を省略する。   The imaging device 14 captures the scattered light from the tracer particles 12 and outputs the captured image to the image processing device 16. Note that, as an example, the image capturing device 14 captures an image of 1000 frames per second. The image processing device 16 calculates the velocity of the fluid based on the input image. Since the method of calculating the velocity of the fluid is a known technique (for example, see Patent Documents 1 and 2 described above), description thereof will be omitted in this specification.

[構成]
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。
[Constitution]
Subsequently, the configuration of the laser sheet light source device 1 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram when the laser sheet light source device 1 of the first embodiment is viewed in the −x direction. FIG. 2 shows an internal configuration of the laser sheet light source device 1.

レーザシート光源装置1は、複数の半導体レーザ素子3、複数の平凸シリンドリカルレンズ5、及び平凹シリンドリカルレンズ7を有する。   The laser sheet light source device 1 includes a plurality of semiconductor laser elements 3, a plurality of plano-convex cylindrical lenses 5, and a plano-concave cylindrical lens 7.

半導体レーザ素子3は、CANパッケージ(一例として、金属製のパッケージ)に取り付けられた半導体レーザ素子である。即ち、半導体レーザ素子3は、CANタイプの半導体レーザ素子である。図3は、一つの半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lを示す模式図である。   The semiconductor laser device 3 is a semiconductor laser device mounted on a CAN package (for example, a metal package). That is, the semiconductor laser element 3 is a CAN type semiconductor laser element. FIG. 3 is a schematic diagram showing a laser beam L emitted from one semiconductor laser element 3.

図3に示すように、半導体レーザ素子3は、x方向及びy方向の双方に拡がりつつ進行するレーザ光Lを射出する。即ち、レーザ光Lは、x方向及びy方向の双方に発散する。またレーザ光Lは、y方向に比べてx方向に大きく発散する。即ち、レーザ光Lのx方向における発散角は、y方向における発散角に比べて大きい。つまり、x方向が「速軸方向」に対応し、y方向が「遅軸方向」に対応する。なお図3では、レーザ光Lのy方向における発散角を角度θとしている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor laser element 3 emits a laser beam L traveling while spreading in both the x direction and the y direction. That is, the laser light L diverges in both the x direction and the y direction. The laser light L diverges more in the x direction than in the y direction. That is, the divergence angle of the laser beam L in the x direction is larger than the divergence angle in the y direction. That is, the x direction corresponds to the “fast axis direction”, and the y direction corresponds to the “slow axis direction”. In FIG. 3, the divergence angle of the laser light L in the y direction is defined as an angle θ.

図2に戻って、半導体レーザ素子3について説明を続ける。半導体レーザ素子(31、32、33、34)は、y方向に関して互いに異なる位置に配置されている。半導体レーザ素子(31、32、33、34)は、光射出面(31A、32A、33A、34A)が後述の平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜するように配置されている。より具体的には、各半導体レーザ素子3は、レーザ光Lの主光線(例えばL1、L4)が後述の平凹シリンドリカルレンズ7に向かって進行するほど平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに近付くように配置されている。なお、以下では、半導体レーザ素子(31、32、33、34)を総称して「半導体レーザ素子3」と記載することがある。   Returning to FIG. 2, the description of the semiconductor laser device 3 will be continued. The semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) are arranged at different positions in the y direction. The semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) are arranged such that light emission surfaces (31A, 32A, 33A, 34A) are inclined with respect to an emission surface 7B of a later-described plano-concave cylindrical lens 7. More specifically, each semiconductor laser element 3 approaches the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 as the principal rays (for example, L1 and L4) of the laser light L progress toward the plano-concave cylindrical lens 7 described later. Are arranged as follows. Hereinafter, the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) may be collectively referred to as "semiconductor laser element 3".

なお、本明細書において、「主光線」とは、レーザ光Lのうち最も光強度の高い光線を指す。また、「半導体レーザ素子3の光射出面」とは、半導体レーザ素子3がレーザ光Lを射出する面であり、主光線に垂直な面を指す。   In this specification, the “principal ray” refers to a ray having the highest light intensity among the laser beams L. The “light emitting surface of the semiconductor laser device 3” is a surface from which the semiconductor laser device 3 emits the laser light L, and refers to a surface perpendicular to the principal ray.

また、図2では便宜的に半導体レーザ素子31から射出されたレーザ光Lの主光線L1、及び、半導体レーザ素子34から射出されたレーザ光Lの主光線L4のみを一点鎖線で示し、半導体レーザ素子(32、33)から射出されたレーザ光Lの主光線の図示を省略している。   In FIG. 2, only the principal ray L1 of the laser light L emitted from the semiconductor laser element 31 and the principal ray L4 of the laser light L emitted from the semiconductor laser element 34 are indicated by dashed lines for convenience. The illustration of the principal ray of the laser beam L emitted from the element (32, 33) is omitted.

続いて、図2及び図4を参照して、平凸シリンドリカルレンズ5及び平凹シリンドリカルレンズ7について説明する。図4は、半導体レーザ素子31、半導体レーザ素子31に対応する平凸シリンドリカルレンズ5、及び平凹シリンドリカルレンズ7を−y方向にみたときの模式図である。   Subsequently, the plano-convex cylindrical lens 5 and the plano-concave cylindrical lens 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram when the semiconductor laser element 31, the plano-convex cylindrical lens 5 and the plano-concave cylindrical lens 7 corresponding to the semiconductor laser element 31 are viewed in the -y direction.

平凸シリンドリカルレンズ5は、円柱の側面の一部を切り出した形状を有するレンズである。上述したように、レーザシート光源装置1は、複数の平凸シリンドリカルレンズ5を有し、各平凸シリンドリカルレンズ5は各半導体レーザ素子3に対応して配置されている。各平凸シリンドリカルレンズ5は、対応する半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lを、平行光LPに変換する。なお、本明細書において、「平行光」とは、特定の方向(本実施形態では、x方向)に一定の幅を有して進行する光である。即ち、「平行光」とは、特定の平面(本実施形態では、yz平面)に平行に進行する光である。   The plano-convex cylindrical lens 5 is a lens having a shape obtained by cutting out a part of a side surface of a cylinder. As described above, the laser sheet light source device 1 has the plurality of plano-convex cylindrical lenses 5, and each plano-convex cylindrical lens 5 is arranged corresponding to each semiconductor laser element 3. Each plano-convex cylindrical lens 5 converts the laser light L emitted from the corresponding semiconductor laser element 3 into a parallel light LP. In this specification, “parallel light” is light that travels with a certain width in a specific direction (in the present embodiment, x direction). That is, “parallel light” is light that travels parallel to a specific plane (the yz plane in the present embodiment).

図4に示すように、平凸シリンドリカルレンズ5は、レーザ光Lを、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有するように変換する。なお、図示を省略するが、他の半導体レーザ素子(32、33、34)から射出されたレーザ光Lも、対応する平凸シリンドリカルレンズ5により、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有するように変換される。   As shown in FIG. 4, the plano-convex cylindrical lens 5 converts the laser light L so as to have a certain width (for example, 1 mm) in the x direction. Although not shown, the laser light L emitted from the other semiconductor laser elements (32, 33, 34) is also given a constant width (for example, 1 mm) in the x direction by the corresponding plano-convex cylindrical lens 5. Is converted to have

一方、図2に示すように、平凸シリンドリカルレンズ5は、レーザ光Lのy方向における発散を保持する。即ち、平凸シリンドリカルレンズ5は、レーザ光Lのy方向における発散角θ(図2、図3参照)を保持する。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the plano-convex cylindrical lens 5 maintains the divergence of the laser light L in the y direction. That is, the plano-convex cylindrical lens 5 holds the divergence angle θ of the laser beam L in the y direction (see FIGS. 2 and 3).

このように、平凸シリンドリカルレンズ5は、各半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lを、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有し、y方向に拡がりつつ進行する光に変換する。なお、平凸シリンドリカルレンズ5が「第一光学系」に対応する。   As described above, the plano-convex cylindrical lens 5 converts the laser light L emitted from each semiconductor laser element 3 into light having a fixed width (for example, 1 mm) in the x direction and traveling while spreading in the y direction. Convert. Note that the plano-convex cylindrical lens 5 corresponds to the “first optical system”.

平凹シリンドリカルレンズ7は、図2に示すように、平凸シリンドリカルレンズ5から射出された平行光LPのy方向における幅を拡大する。即ち、平凹シリンドリカルレンズ7は、入射された平行光LPのy方向における発散角を拡大する。一方、平凹シリンドリカルレンズ7は、図4に示すように、平行光LPのx方向における幅(一例として、1mm)を保持する。即ち、平凹シリンドリカルレンズ7は、平行光LPのx方向における発散角(本実施形態では、0度)を拡大しない。   As shown in FIG. 2, the plano-concave cylindrical lens 7 increases the width of the parallel light LP emitted from the plano-convex cylindrical lens 5 in the y direction. That is, the plano-concave cylindrical lens 7 enlarges the divergence angle of the incident parallel light LP in the y direction. On the other hand, as shown in FIG. 4, the plano-concave cylindrical lens 7 holds the width (for example, 1 mm) of the parallel light LP in the x direction. That is, the plano-concave cylindrical lens 7 does not enlarge the divergence angle (0 degrees in the present embodiment) of the parallel light LP in the x direction.

このように、平凹シリンドリカルレンズ7は、入射された各平行光LPに対し、x方向における幅を維持しつつ、y方向における幅を拡大する。なお、平凹シリンドリカルレンズ7が「第二光学系」に対応する。   As described above, the plano-concave cylindrical lens 7 enlarges the width in the y direction of each of the incident parallel lights LP while maintaining the width in the x direction. Note that the plano-concave cylindrical lens 7 corresponds to the “second optical system”.

平凹シリンドリカルレンズ7は、平凸シリンドリカルレンズ5から射出された平行光LPが入射する入射面7A、変換後の平行光LPを射出する射出面7Bを含む。図2に示すように、y方向に隣り合う平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っている。   The plano-concave cylindrical lens 7 includes an incident surface 7A on which the parallel light LP emitted from the plano-convex cylindrical lens 5 is incident, and an exit surface 7B for emitting the converted parallel light LP. As shown in FIG. 2, the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap on the incident surface 7 </ b> A of the plano-concave cylindrical lens 7.

平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bから射出された後、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合って、レーザシートLSを形成する。レーザシートLSは、レーザシート光源装置1の外側へと射出される。   The parallel light LP is emitted from the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7, and then overlaps with the parallel light LP adjacent in the y direction to form the laser sheet LS. The laser sheet LS is emitted outside the laser sheet light source device 1.

[半導体レーザ素子の傾斜]
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。
[Inclination of semiconductor laser element]
Next, with reference to FIG. 5, the inclination of the light emitting surface (31A, 32A, 33A, 34A) of the semiconductor laser device (31, 32, 33, 34) will be described. For convenience of description, FIG. 5 shows a case where the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap for the first time on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. In FIG. 5, the principal ray of each laser beam L is indicated by a dashed line.

図5に示すように、半導体レーザ素子3から平凹シリンドリカルレンズ7までの距離をD1、半導体レーザ素子3の間隔をP1とする。なお、距離D1は、半導体レーザ素子3がレーザ光Lを射出する射出点Qと、平凹シリンドリカルレンズ7の中心Oとがz方向に離間する距離を表している。このとき、半導体レーザ素子(31、32)の光射出面(31A、32A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7B(即ち、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して直交する平面)に対して傾斜する角度(α1、α2)は、以下の式(1)を満たす。

1・tan{(θ/2)+α1}+D1・tan{(θ/2)−α2}>P1 ・・・式(1)
As shown in FIG. 5, the distance from the semiconductor laser element 3 to the plano-concave cylindrical lens 7 is D 1 , and the interval between the semiconductor laser elements 3 is P 1 . Note that the distance D 1 represents a distance between the emission point Q at which the semiconductor laser element 3 emits the laser light L and the center O of the plano-concave cylindrical lens 7 in the z direction. At this time, the light emitting surfaces (31A, 32A) of the semiconductor laser elements (31, 32) are on the emitting surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 (that is, a plane orthogonal to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7). The angles (α 1 , α 2 ) inclined relative to each other satisfy the following expression (1).

D 1 · tan {(θ / 2) + α 1 } + D 1 · tan {(θ / 2) −α 2 }> P 1 Equation (1)

式(1)の左辺において、第一項は、半導体レーザ素子31に対応するレーザ光L及び平行光LPがz方向に距離D1だけ進行したとき、平行光LPのうち最もy方向側(即ち、紙面下側)を進行する光と、半導体レーザ素子31とがy方向に離間する距離を表している。また、第二項は、半導体レーザ素子32に対応するレーザ光L及び平行光LPがz方向に距離D1だけ進行したとき、平行光LPのうち最も−y方向側(即ち、紙面上側)を進行する光と、半導体レーザ素子32とがy方向に離間する距離を表している。 In the left-hand side of equation (1), paragraph, when the laser beam L and the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element 31 has progressed in the z-direction by a distance D 1, most y direction of the parallel light LP (i.e. , The lower part of the paper) and the distance that the semiconductor laser element 31 is separated in the y direction. The second term, when the laser beam L and the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element 32 has progressed in the z-direction by a distance D 1, most -y direction side of the parallel light LP (i.e., upper side) of the The distance represents the distance between the traveling light and the semiconductor laser element 32 in the y direction.

仮に角度(α1、α2)が式(1)を満たさない場合、半導体レーザ素子(31、32)から射出されたレーザ光Lが平凹シリンドリカルレンズ5によって変換された後の平行光(LP、LP)は、半導体レーザ素子3からz方向に距離D1だけ離れた地点で初めて重なり合い、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aでは重ならない。 If the angles (α 1 , α 2 ) do not satisfy Expression (1), the parallel light (LP) after the laser light L emitted from the semiconductor laser elements (31, 32) is converted by the plano-concave cylindrical lens 5 , LP) for the first time overlap at a distance from the semiconductor laser element 3 in the z direction by a distance D 1, do not overlap the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

同様に、半導体レーザ素子(32、33)の光射出面(32A、33A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α2、α3)は、以下の式(2)を満たす。

1・tan{(θ/2)+α2}+D1・tan{(θ/2)+α3}>P1 ・・・式(2)
Similarly, the angles (α 2 , α 3 ) at which the light exit surfaces (32A, 33A) of the semiconductor laser elements (32, 33) are inclined with respect to the exit surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are expressed by the following equation (2). Meet).

D 1 · tan {(θ / 2) + α 2 } + D 1 · tan {(θ / 2) + α 3 }> P 1 Equation (2)

同様に、半導体レーザ素子(33、34)の光射出面(33A、34A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α3、α4)は、以下の式(3)を満たす。

1・tan{(θ/2)−α3}+D1・tan{(θ/2)+α4}>P1 ・・・式(3)
Similarly, angles (α 3 , α 4 ) at which the light emission surfaces (33A, 34A) of the semiconductor laser elements (33, 34) are inclined with respect to the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are expressed by the following formula (3). Meet).

D 1 · tan {(θ / 2) −α 3 } + D 1 · tan {(θ / 2) + α 4 }> P 1 Equation (3)

なお、図5を参照して式(1)から(3)について説明したが、図2の場合(即ち、平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7に入射する前に、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合う場合)においても、当該式(1)から(3)を満たす。   Although the expressions (1) to (3) have been described with reference to FIG. 5, in the case of FIG. 2 (that is, before the parallel light LP enters the plano-concave cylindrical lens 7, the parallel light adjacent to each other in the y direction). Equations (1) to (3) are satisfied also in the case of overlapping with LP).

なお、図5に示すように、半導体レーザ素子(31、32)の光射出面(31A、32A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α1、α2)を比較すると、角度α1は角度α2よりも大きい。また、半導体レーザ素子(33、34)の光射出面(33A、34A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α3、α4)を比較すると、角度α4は角度α3よりも大きい。即ち、半導体レーザ素子3が凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAからy方向または−y方向に離れるほど、光射出面は、平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して大きく傾斜する。 As shown in FIG. 5, the angles (α 1 , α 2 ) at which the light emitting surfaces (31A, 32A) of the semiconductor laser elements (31, 32) are inclined with respect to the emitting surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are shown. By comparison, angle α 1 is greater than angle α 2 . Also, comparing the angles (α 3 , α 4 ) at which the light emitting surfaces (33A, 34A) of the semiconductor laser elements (33, 34) are inclined with respect to the emitting surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7, the angle α 4 is greater than the angle α 3. That is, as the semiconductor laser element 3 is further away from the optical axis OA of the concave cylindrical lens 7 in the y direction or the −y direction, the light emission surface is more inclined with respect to the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7.

[作用効果]
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。
[Effects]
Subsequently, with reference to FIGS. 6 and 7, the operation and effect of the laser sheet light source device 1 of the present embodiment will be described. For convenience of description, a laser sheet light source device of a reference example will be described first with reference to FIG.

図6(a)は、参考例のレーザシート光源装置の構成を示す模式図である。参考例のレーザシート光源装置は、半導体レーザ素子3、及び平凹シリンドリカルレンズ7を有する。なお、図6(a)では図示を省略しているが、参考例のレーザシート光源装置は、半導体レーザ素子3と平凹シリンドリカルレンズ7との間に、半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lを平行光LPに変換する平凸シリンドリカルレンズ(例えば、図2の平凸シリンドリカルレンズ5)を有する。   FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser sheet light source device of a reference example. The laser sheet light source device of the reference example includes a semiconductor laser element 3 and a plano-concave cylindrical lens 7. Although not shown in FIG. 6A, the laser sheet light source device of the reference example has a laser beam emitted from the semiconductor laser element 3 between the semiconductor laser element 3 and the plano-concave cylindrical lens 7. It has a plano-convex cylindrical lens (for example, plano-convex cylindrical lens 5 in FIG. 2) that converts L into parallel light LP.

図6(a)に示すように、参考例のレーザシート光源装置では、本実施形態のレーザシート光源装置1と異なり、各平行光LPは互いに重なり合うことなく平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する。即ち、各平行光LPは、他の平行光LPの影響を受けることなく平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する。そのため、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する光の強度は、y座標に応じて大きく変動する。   As shown in FIG. 6A, in the laser sheet light source device of the reference example, unlike the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, each parallel light LP does not overlap each other and is incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. Incident. That is, each parallel light LP enters the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 without being affected by other parallel lights LP. Therefore, the intensity of light incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 fluctuates greatly according to the y coordinate.

図6(b)に、図6(a)のA−A線で各平行光LPを切断したときの各平行光LPの強度を示す。なお、A−A線は、y方向に平行であり、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aを二分する線である。図6(b)に示すように、半導体レーザ素子3の個数分(図6(a)では、5個)、強度に鋭いピークが現れる。その結果、平凹シリンドリカルレンズ7から射出される平行光LPの強度も、y座標に応じて大きく変動する。   FIG. 6B shows the intensity of each parallel light LP when each parallel light LP is cut along the line AA in FIG. 6A. The AA line is a line that is parallel to the y direction and bisects the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. As shown in FIG. 6B, sharp peaks appear in intensity corresponding to the number of the semiconductor laser elements 3 (five in FIG. 6A). As a result, the intensity of the parallel light LP emitted from the plano-concave cylindrical lens 7 also fluctuates greatly according to the y coordinate.

図6(c)に、図6(a)のB−B線で各平行光LPを切断したときの各平行光LPの強度を示す。図6(c)に示すように、平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7から射出された後においても、強度の変動は大きい。   FIG. 6C shows the intensity of each parallel light LP when each parallel light LP is cut along the line BB in FIG. 6A. As shown in FIG. 6C, even after the parallel light LP is emitted from the plano-concave cylindrical lens 7, the fluctuation of the intensity is large.

以上のように、参考例のレーザシート光源装置では、y座標に応じて強度が大きく変動する平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する。その結果、平凹シリンドリカルレンズ7から射出される平行光LPの強度も、y座標に応じて大きく変動する。そのため、y座標に応じて強度にバラつきが生じたレーザシートLSが形成される。発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、レーザシートLSの強度にバラつきが生じると、PIVの測定結果の精度が低下するという問題がある。   As described above, in the laser sheet light source device of the reference example, the parallel light LP whose intensity varies greatly according to the y coordinate is incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. As a result, the intensity of the parallel light LP emitted from the plano-concave cylindrical lens 7 also fluctuates greatly according to the y coordinate. Therefore, a laser sheet LS in which the intensity varies according to the y coordinate is formed. As described in the section of the problem to be solved by the invention, when the strength of the laser sheet LS varies, there is a problem that the accuracy of the PIV measurement result is reduced.

これに対し、本実施形態のレーザシート光源装置1によれば、各平行光LPは、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合った状態で平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する(図2参照)。そのため、本実施形態のレーザシート光源装置1では、参考例のレーザシート光源装置に比べ、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する光の強度の変動が小さい。   On the other hand, according to the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, each parallel light LP is incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 in a state of overlapping with the parallel light LP adjacent in the y direction (FIG. 2). Therefore, in the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, the fluctuation of the intensity of light incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 is smaller than that of the laser sheet light source device of the reference example.

図7(a)に、図2のC−C線で各平行光LPを切断したときの各平行光LPの強度を示す。なお、C−C線は、y方向に平行であり、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aを二分する線である。また、図7(a)では、各平行光LPが重なり合った状態の強度を実線で示し、1つの半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lが平凸シリンドリカルレンズ5により変換された後の平行光LPの強度を破線で示している。   FIG. 7A shows the intensity of each parallel light LP when each parallel light LP is cut along the line CC in FIG. The CC line is a line that is parallel to the y direction and bisects the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. In FIG. 7A, the intensity of the state in which the parallel lights LP overlap each other is shown by a solid line, and the laser light L emitted from one semiconductor laser element 3 is converted by the plano-convex cylindrical lens 5 into a parallel light. The intensity of the light LP is indicated by a broken line.

図7(a)に示すように、強度の変動は、参考例の図6(b)に比べて小さい。即ち、本実施形態のレーザシート光源装置1によれば、強度の変動が比較的小さい状態で平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射する。そのため、平凹シリンドリカルレンズ7から射出される平行光LPにおいても、強度の変動が小さくなる結果、レーザシートLSの強度のバラつきを抑制できる。   As shown in FIG. 7A, the fluctuation of the intensity is smaller than that of FIG. 6B of the reference example. That is, according to the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, the parallel light LP is incident on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 with a relatively small change in intensity. Therefore, even in the case of the parallel light LP emitted from the plano-concave cylindrical lens 7, the variation in the intensity is reduced, so that the variation in the intensity of the laser sheet LS can be suppressed.

図7(b)に、図2のD−D線でレーザシートLSを切断したときのレーザシートLSの強度を示す。なお図7(b)では、レーザシートLSの強度を実線で示し、1つの半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lが平凸シリンドリカルレンズ5及び平凹シリンドリカルレンズ7により変換された後の平行光LPの強度を破線で示している。図7(b)に示すように、レーザシートLSの強度の変動は、参考例の図6(c)に比べて小さい。   FIG. 7B shows the strength of the laser sheet LS when the laser sheet LS is cut along the line DD in FIG. In FIG. 7B, the intensity of the laser sheet LS is indicated by a solid line, and the laser light L emitted from one semiconductor laser element 3 is converted by the plano-convex cylindrical lens 5 and the plano-concave cylindrical lens 7 to be parallel. The intensity of the light LP is indicated by a broken line. As shown in FIG. 7B, the fluctuation of the intensity of the laser sheet LS is smaller than that of FIG. 6C of the reference example.

以上のように、本実施形態のレーザシート光源装置1によれば、参考例に比べて強度が均一なレーザシートLSを形成できる。   As described above, according to the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, it is possible to form the laser sheet LS having a uniform strength as compared with the reference example.

なお、半導体レーザ素子3の配置間隔(即ち、図5のP1)を小さくすることにより、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで、y方向に隣り合うレーザ光LPを重ねることができる、とも思われる。しかし、本実施形態のレーザシート光源装置1は、CANタイプの半導体レーザ素子3を複数有する。上記のようにCANタイプの半導体レーザ素子3はCANパッケージに取り付けられていることから、当該半導体レーザ素子3を小さな間隔で配置することは物理的に困難である。 In addition, by reducing the arrangement interval of the semiconductor laser elements 3 (that is, P 1 in FIG. 5), it is possible to overlap the laser beams LP adjacent in the y direction on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. Seem. However, the laser sheet light source device 1 of the present embodiment has a plurality of CAN type semiconductor laser elements 3. Since the CAN type semiconductor laser device 3 is mounted on the CAN package as described above, it is physically difficult to arrange the semiconductor laser devices 3 at small intervals.

一例として、半導体レーザ素子3のy方向における幅は9mmであり、図2の場合において、半導体レーザ素子3を隙間なく並べたとしても、半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lには、少なくとも9mmの間隔が生じてしまう。そのため、半導体レーザ素子3の配置間隔を可能な限り小さくしたとしても、レーザ光Lの間隔は未だ大きく、平行光LPの間隔も大きくなる結果、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで、y方向に隣り合うレーザ光LPを重なり合わせることはできない。   As an example, the width of the semiconductor laser element 3 in the y direction is 9 mm, and in the case of FIG. 2, even if the semiconductor laser elements 3 are arranged without a gap, at least the laser light L emitted from the semiconductor laser element 3 An interval of 9 mm occurs. Therefore, even if the arrangement interval of the semiconductor laser elements 3 is made as small as possible, the interval of the laser light L is still large and the interval of the parallel light LP is also large. As a result, the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7 has Cannot overlap laser beams LP adjacent to each other.

これに対し、本実施形態のレーザシート光源装置1によれば、各平行光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する。これにより、y方向に隣り合う平行光LPの間隔を狭くすることができるため、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで隣り合う平行光LPを重ねることが可能となる。即ち、本実施形態のレーザシート光源装置1によれば、平凹シリンドリカルレンズ7を用いてレーザシートLSの幅を拡大するにあたり、レーザシートLSの強度が不均一となることを抑制できる。   On the other hand, according to the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, each parallel light LP approaches the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 as the principal ray advances toward the plano-concave cylindrical lens 7. Incline. Thereby, the interval between the parallel light LPs adjacent in the y direction can be narrowed, so that the adjacent parallel light LPs can be overlapped on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. That is, according to the laser sheet light source device 1 of the present embodiment, when the width of the laser sheet LS is increased by using the plano-concave cylindrical lens 7, the intensity of the laser sheet LS can be prevented from becoming uneven.

(第二実施形態)
[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。
(Second embodiment)
[Constitution]
Subsequently, a laser sheet light source device 20 according to the second embodiment will be described. The laser sheet light source device 20 of the second embodiment is different from the laser sheet light source device 1 of the first embodiment in that a convex lens is provided instead of the plano-convex cylindrical lens 5. Hereinafter, differences between the second embodiment and the first embodiment will be described with reference to FIG.

図8は、第二実施形態のレーザシート光源装置20の構成を示す模式図である。レーザシート光源装置20は、半導体レーザ素子3、凸レンズ21、及び平凹シリンドリカルレンズ7を有する。図8に示すように、レーザシート光源装置20は、半導体レーザ素子3と同数の凸レンズ21を有しており、各凸レンズ21は、各半導体レーザ素子3に対応して配置されている。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of the laser sheet light source device 20 according to the second embodiment. The laser sheet light source device 20 includes a semiconductor laser element 3, a convex lens 21, and a plano-concave cylindrical lens 7. As shown in FIG. 8, the laser sheet light source device 20 has the same number of convex lenses 21 as the semiconductor laser elements 3, and each convex lens 21 is arranged corresponding to each semiconductor laser element 3.

図8に示すように、各凸レンズ21は、各半導体レーザ素子3から射出される各レーザ光Lを、y方向に一定の幅(一例として、3mm)を有して進行する光に変換する。また、図示を省略するが、半導体レーザ素子(31、32、33、34)、凸レンズ21、及び平凹シリンドリカルレンズ7を−y方向にみたとき、第一実施形態の図4と同様の状態となっている。即ち、凸レンズ21は、−y方向にみたとき、第一実施形態の平凸シリンドリカルレンズ5と同様に、z方向に突き出す曲面を有する。また、凸レンズ21は、半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lを、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有して進行する光に変換する(第一実施形態の図4参照)。   As shown in FIG. 8, each convex lens 21 converts each laser beam L emitted from each semiconductor laser element 3 into light that travels with a certain width (for example, 3 mm) in the y direction. Although not shown, when the semiconductor laser elements (31, 32, 33, and 34), the convex lens 21, and the plano-concave cylindrical lens 7 are viewed in the −y direction, the state is the same as that in FIG. 4 of the first embodiment. Has become. That is, the convex lens 21 has a curved surface projecting in the z direction when viewed in the −y direction, similarly to the plano-convex cylindrical lens 5 of the first embodiment. The convex lens 21 converts the laser light L emitted from the semiconductor laser element 3 into light that travels with a certain width (for example, 1 mm) in the x direction (see FIG. 4 of the first embodiment). ).

このように、凸レンズ21は、各レーザ光Lを、x方向及びy方向に一定の幅を有して進行する平行光LPに変換する。なお、第二実施形態において、凸レンズ21が「第一光学系」に対応し、平凹シリンドリカルレンズ7が「第二光学系」に対応する。   As described above, the convex lens 21 converts each laser beam L into parallel light LP that travels with a certain width in the x direction and the y direction. In the second embodiment, the convex lens 21 corresponds to the “first optical system”, and the plano-concave cylindrical lens 7 corresponds to the “second optical system”.

図8に示すように、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、半導体レーザ素子(31、32、33、34)は、光射出面(31A、32A、33A、34A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜するように配置されている。また、y方向に隣り合う平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っている。   As shown in FIG. 8, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) have light emitting surfaces (31A, 32A, 33A, 34A) which are flat. It is disposed so as to be inclined with respect to the exit surface 7B of the concave cylindrical lens 7. Further, the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

[半導体レーザ素子の傾斜]
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。
[Inclination of semiconductor laser element]
Next, with reference to FIG. 9, the inclination of the light emitting surface (31A, 32A, 33A, 34A) of the semiconductor laser device (31, 32, 33, 34) in the second embodiment will be described. For convenience of explanation, FIG. 9 shows a case where the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap for the first time on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

図9に示すように、凸レンズ21から平凹シリンドリカルレンズ7までの距離をD2、凸レンズ21の間隔をP2、凸レンズ21から射出される平行光LPのy方向における幅をSとする。このとき、半導体レーザ素子(31、32)の光射出面(31A、32A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α1、α2)は、以下の式(4)を満たす。

2・tanα1−D2・tanα2>P2−S ・・・式(4)
As shown in FIG. 9, the distance from the convex lens 21 to the plano-concave cylindrical lens 7 is D 2 , the interval between the convex lenses 21 is P 2 , and the width of the parallel light LP emitted from the convex lens 21 in the y direction is S. At this time, the angles (α 1 , α 2 ) at which the light emission surfaces (31A, 32A) of the semiconductor laser elements (31, 32) are inclined with respect to the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are expressed by the following formula (4). Meet).

D 2 · tan α 1 -D 2 · tan α 2 > P 2 -S Equation (4)

式(4)の左辺において、第一項は、半導体レーザ素子31に対応するレーザ光LPがz方向に距離D2だけ進行したとき、当該平行光LPがy方向に進行した距離を表している。第二項は、半導体レーザ素子32に対応するレーザ光LPがz方向に距離D2だけ進行したとき、当該平行光LPがy方向に進行した距離を表している。 In the left-hand side of equation (4), paragraph, when the laser beam LP corresponding to the semiconductor laser element 31 has progressed in the z-direction by a distance D 2, represents the distance of the parallel light LP has progressed in the y-direction . The second term, when the laser beam LP corresponding to the semiconductor laser element 32 has progressed in the z-direction by a distance D 2, represents the distance of the parallel light LP has progressed in the y-direction.

仮に角度(α1、α2)が式(4)を満たさない場合、半導体レーザ素子(31、32)から射出されたレーザ光Lが凸レンズ21によって変換された後の平行光(LP、LP)は、凸レンズ21からz方向に距離D2だけ離れた地点で初めて重なり合い、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aでは重ならない。 If the angles (α 1 , α 2 ) do not satisfy Expression (4), the parallel light (LP, LP) after the laser light L emitted from the semiconductor laser elements (31, 32) is converted by the convex lens 21 is the first overlap at a distance from the convex lens 21 in the z-direction by a distance D 2, do not overlap the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

同様に、半導体レーザ素子(32、33)の光射出面(32A、33A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α2、α3)は、以下の式(5)を満たす。

2・tanα2+D2・tanα3>P2−S ・・・式(5)
Similarly, the angles (α 2 , α 3 ) at which the light emission surfaces (32A, 33A) of the semiconductor laser elements (32, 33) are inclined with respect to the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are expressed by the following equation (5). Meet).

D 2 · tan α 2 + D 2 · tan α 3 > P 2 -S Equation (5)

同様に、半導体レーザ素子(33、34)の光射出面(33A、34A)が平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して傾斜する角度(α3、α4)は、以下の式(6)を満たす。

2・tanα4−D2・tanα3>P2−S ・・・式(6)
Similarly, angles (α 3 , α 4 ) at which the light emission surfaces (33A, 34A) of the semiconductor laser elements (33, 34) are inclined with respect to the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7 are expressed by the following formula (6). Meet).

D 2 · tan α 4 -D 2 · tan α 3 > P 2 -S Equation (6)

なお、図9を参照して式(4)から(6)について説明したが、図8の場合(即ち、平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7に入射する前に、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合う場合)においても、当該式(4)から(6)を満たす。よって、第二実施形態のレーザシート光源装置20によっても、第一実施形態のレーザシート光源装置1と同様にレーザシートLSの強度のバラつきを抑制できる。   Although equations (4) to (6) have been described with reference to FIG. 9, in the case of FIG. 8 (that is, before the parallel light LP enters the plano-concave cylindrical lens 7, the parallel light adjacent to each other in the y direction). Equations (4) to (6) are satisfied also in the case of overlapping with LP). Therefore, the laser sheet light source device 20 of the second embodiment can also suppress the variation in the strength of the laser sheet LS, similarly to the laser sheet light source device 1 of the first embodiment.

また、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、角度α1は角度α2よりも大きく、また、角度α4は角度α3よりも大きい。即ち、半導体レーザ素子3が平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAからy方向または−y方向に離れるほど、半導体レーザ素子3の光射出面は、平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bに対して大きく傾斜する。 Also in the second embodiment, like the first embodiment, the angle alpha 1 is larger than the angle alpha 2, also the angle alpha 4 is greater than the angle alpha 3. That is, as the semiconductor laser element 3 is further away from the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 in the y direction or the −y direction, the light emission surface of the semiconductor laser element 3 is larger than the emission surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7. Incline.

(第三実施形態)
[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。
(Third embodiment)
[Constitution]
Next, a laser sheet light source device 30 according to a third embodiment will be described. The laser sheet light source device 30 of the third embodiment is different from the laser sheet light source device 1 of the first embodiment in that it has two plano-convex cylindrical lenses instead of the plano-convex cylindrical lenses 5. Hereinafter, differences between the third embodiment and the first embodiment will be described with reference to FIG.

図10は、第三実施形態のレーザシート光源装置30の構成を示す模式図である。レーザシート光源装置30は、半導体レーザ素子3、平凸シリンドリカルレンズ35、平凸シリンドリカルレンズ37、平凹シリンドリカルレンズ7を有する。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of the laser sheet light source device 30 according to the third embodiment. The laser sheet light source device 30 includes a semiconductor laser element 3, a plano-convex cylindrical lens 35, a plano-convex cylindrical lens 37, and a plano-concave cylindrical lens 7.

図10に示すように、半導体レーザ素子(31、32、33、34)の光射出面(31A、32A、33A、34A)は、平凹シリンドリカルレンズ7の射出面7Bと平行である。即ち、当該光射出面(31A、32A、33A、34A)は、当該射出面7Bに対して傾斜していない。   As shown in FIG. 10, the light emitting surfaces (31A, 32A, 33A, 34A) of the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) are parallel to the emitting surface 7B of the plano-concave cylindrical lens 7. That is, the light emission surfaces (31A, 32A, 33A, 34A) are not inclined with respect to the emission surface 7B.

平凸シリンドリカルレンズ35及び平凸シリンドリカルレンズ37は、第一実施形態の平凸シリンドリカルレンズ5と同様に、円柱の側面の一部を切り出した形状を有するレンズである。図10及び図11を参照して、平凸シリンドリカルレンズ35及び平凸シリンドリカルレンズ37について説明する。図11は、半導体レーザ素子3、平凸シリンドリカルレンズ35、平凸シリンドリカルレンズ37、及び平凹シリンドリカルレンズ7を、−y方向にみたときの模式図である。   Like the plano-convex cylindrical lens 5 of the first embodiment, the plano-convex cylindrical lens 35 and the plano-convex cylindrical lens 37 have a shape obtained by cutting out a part of a side surface of a cylinder. The plano-convex cylindrical lens 35 and the plano-convex cylindrical lens 37 will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic diagram when the semiconductor laser element 3, the plano-convex cylindrical lens 35, the plano-convex cylindrical lens 37, and the plano-concave cylindrical lens 7 are viewed in the -y direction.

平凸シリンドリカルレンズ35は、図10に示すように、各半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lのy方向における発散を保持する。また、平凸シリンドリカルレンズ35は、図11に示すように、各半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lを、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有するように変換する。このように、平凸シリンドリカルレンズ35は、各レーザ光Lを、x方向に発散せず、かつ、y方向に発散する平行光LPに変換する。   As shown in FIG. 10, the plano-convex cylindrical lens 35 holds the divergence of the laser light L emitted from each semiconductor laser element 3 in the y direction. Further, as shown in FIG. 11, the plano-convex cylindrical lens 35 converts the laser light L emitted from each semiconductor laser element 3 so as to have a constant width (for example, 1 mm) in the x direction. As described above, the plano-convex cylindrical lens 35 converts each laser light L into a parallel light LP that does not diverge in the x direction and diverges in the y direction.

平凸シリンドリカルレンズ37は、図10に示すように、平凸シリンドリカルレンズ35から射出された各平行光LPを、y方向に一定の幅(一例として、3mm)を有するように変換する。また、平凸シリンドリカルレンズ37は、変換後の各平行光LPを、平凸シリンドリカルレンズ37の焦点fに向かうように集光する。   As shown in FIG. 10, the plano-convex cylindrical lens 37 converts each parallel light LP emitted from the plano-convex cylindrical lens 35 so as to have a certain width (for example, 3 mm) in the y direction. Further, the plano-convex cylindrical lens 37 condenses each of the converted parallel lights LP toward the focal point f of the plano-convex cylindrical lens 37.

なお、図10では、平凸シリンドリカルレンズ37の焦点fを説明するために、二本の破線を図示している。仮に平凹シリンドリカルレンズ7が存在しなかった場合、半導体レーザ素子(31、32)から射出されたレーザ光Lの主光線は、当該破線で示された光路上を進行する。   In FIG. 10, two broken lines are shown in order to explain the focal point f of the plano-convex cylindrical lens 37. If the plano-concave cylindrical lens 7 does not exist, the principal ray of the laser light L emitted from the semiconductor laser element (31, 32) travels on the optical path shown by the broken line.

また、平凸シリンドリカルレンズ37は、図11に示すように、平行光LPのx方向における幅(一例として、1mm)を保持する。即ち、平凸シリンドリカルレンズ37は、平行光LPのx方向における発散角(本実施形態では、0度)を拡大しない。   Further, as shown in FIG. 11, the plano-convex cylindrical lens 37 holds the width (for example, 1 mm) of the parallel light LP in the x direction. That is, the plano-convex cylindrical lens 37 does not enlarge the divergence angle (0 degrees in the present embodiment) of the parallel light LP in the x direction.

なお、図10に示すように、第三実施形態においても、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、y方向に隣り合う平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っている。   As shown in FIG. 10, in the third embodiment, as in the first embodiment and the second embodiment, the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. ing.

また、第三実施形態において、平凸シリンドリカルレンズ35が「第一凸型シリンドリカルレンズ」に対応し、平凸シリンドリカルレンズ37が「第二凸型シリンドリカルレンズ」に対応する。また、平凸シリンドリカルレンズ35及び平凸シリンドリカルレンズ37の双方が、「第一光学系」に対応し、平凹シリンドリカルレンズ7が「第二光学系」に対応する。   In the third embodiment, the plano-convex cylindrical lens 35 corresponds to “first convex cylindrical lens”, and the plano-convex cylindrical lens 37 corresponds to “second convex cylindrical lens”. Further, both the plano-convex cylindrical lens 35 and the plano-convex cylindrical lens 37 correspond to the “first optical system”, and the plano-concave cylindrical lens 7 corresponds to the “second optical system”.

[平行光LPの傾斜]
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。
[Inclination of parallel light LP]
As shown in FIG. 10, the parallel light LP emitted from the plano-convex cylindrical lens 37 is inclined so as to approach the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 as the principal ray proceeds toward the plano-concave cylindrical lens 7. doing. Hereinafter, the inclination of the parallel light LP will be described with reference to FIG. For convenience of description, FIG. 12 illustrates a case where the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap for the first time on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

図12に示すように、平凸シリンドリカルレンズ37から平凹シリンドリカルレンズ7までの距離をD3、半導体レーザ素子3の間隔をP1、平凸シリンドリカルレンズ37から射出される平行光LPのy方向における幅をSとする。また、半導体レーザ素子(31、32、33、34)から射出されたレーザ光Lが平凸シリンドリカルレンズ(35、37)によって変換された後の平行光LPを、「半導体レーザ素子(31、32、33、34)に対応する平行光LP」と呼ぶ。 As shown in FIG. 12, the distance from the plano-convex cylindrical lens 37 to the plano-concave cylindrical lens 7 is D 3 , the interval between the semiconductor laser elements 3 is P 1 , and the parallel light LP emitted from the plano-convex cylindrical lens 37 is the y direction. Is S. The parallel light LP after the laser light L emitted from the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) is converted by the plano-convex cylindrical lenses (35, 37) is referred to as a “semiconductor laser element (31, 32). , 33, 34). "

このとき、半導体レーザ素子(31、32)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α1、α2)は、以下の式(7)を満たす。

3・tanα1−D3・tanα2>P1−S ・・・式(7)
At this time, the angle (α 1 , α 2 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element (31, 32) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 is given by the following equation (7). Fulfill.

D 3 · tan α 1 -D 3 · tan α 2 > P 1 -S Equation (7)

同様に、半導体レーザ素子(32、33)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α2、α3)は、以下の式(8)を満たす。

3・tanα1+D3・tanα2>P1−S ・・・式(8)
Similarly, the angle (α 2 , α 3 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element (32, 33) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 is obtained by the following equation (8). Fulfill.

D 3 · tan α 1 + D 3 · tan α 2 > P 1 -S Equation (8)

同様に、半導体レーザ素子(33、34)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α3、α4)は、以下の式(9)を満たす。

3・tanα4−D3・tanα3>P1−S ・・・式(9)
Similarly, the angle (α 3 , α 4 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element (33, 34) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 is obtained by the following equation (9). Fulfill.

D 3 · tan α 4 -D 3 · tan α 3 > P 1 -S Equation (9)

上記式(7)、(8)、(9)は、それぞれ第二実施形態の式(4)、(5)、(6)と同等である。よって、第三実施形態のレーザシート光源装置30によっても、第一実施形態のレーザシート光源装置1と同様にレーザシートLSの強度のバラつきを抑制できる。さらに、第三実施形態のレーザシート光源装置30によれば、半導体レーザ素子(31、32、33、34)を傾斜する必要がない。そのため、半導体レーザ素子(31、32、33、34)を容易に固定できるとともに、レーザシート光源装置30のパッケージを小さくすることが可能となる。なお、図12を参照して式(7)から(9)について説明したが、図10の場合(即ち、平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7に入射する前に、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合う場合)においても、当該式(7)から(9)を満たす。   Equations (7), (8), and (9) are equivalent to equations (4), (5), and (6) of the second embodiment, respectively. Therefore, the laser sheet light source device 30 of the third embodiment can also suppress the variation in the strength of the laser sheet LS, similarly to the laser sheet light source device 1 of the first embodiment. Furthermore, according to the laser sheet light source device 30 of the third embodiment, it is not necessary to tilt the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34). Therefore, the semiconductor laser elements (31, 32, 33, 34) can be easily fixed, and the package of the laser sheet light source device 30 can be reduced. The expressions (7) to (9) have been described with reference to FIG. 12. However, in the case of FIG. 10 (that is, before the parallel light LP enters the plano-concave cylindrical lens 7, the parallel light adjacent to each other in the y direction). Expressions (7) to (9) are satisfied also in the case of overlapping with LP).

また、第三実施形態においても、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、角度α1は角度α2よりも大きく、また、角度α4は角度α3よりも大きい。即ち、半導体レーザ素子3が平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OA(図示略)からy方向または−y方向に離れるほど、当該半導体レーザ素子3に対応する平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して大きく傾斜する。 Also in the third embodiment, similarly to the first embodiment and the second embodiment, the angle alpha 1 is larger than the angle alpha 2, also the angle alpha 4 is greater than the angle alpha 3. That is, as the semiconductor laser element 3 moves away from the optical axis OA (not shown) of the plano-concave cylindrical lens 7 in the y direction or the −y direction, the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element 3 It is greatly inclined with respect to the optical axis OA.

(第四実施形態)
[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。
(Fourth embodiment)
[Constitution]
Next, a laser sheet light source device 40 according to a fourth embodiment will be described. The laser sheet light source device 40 according to the fourth embodiment is different from the laser sheet light source device 1 according to the first embodiment in that a convex lens and a reflection mirror are provided instead of the plano-convex cylindrical lens 5. Hereinafter, differences between the fourth embodiment and the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 13 and the following FIG. 14, for the sake of illustration, the angle of the light beam incident on the reflecting mirror does not always coincide with the angle of the light beam emitted from the reflecting mirror, but these are only schematically illustrated. It is.

図13は、第四実施形態のレーザシート光源装置40の構成を示す模式図である。レーザシート光源装置40は、半導体レーザ素子3、凸レンズ41、反射ミラー9、及び平凹シリンドリカルレンズ7を有する。レーザシート光源装置40は、半導体レーザ素子3と同数の凸レンズ41及び反射ミラー9を有しており、各凸レンズ41及び各反射ミラー9は、各半導体レーザ素子3に対応して配置されている。   FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser sheet light source device 40 according to the fourth embodiment. The laser sheet light source device 40 has a semiconductor laser element 3, a convex lens 41, a reflection mirror 9, and a plano-concave cylindrical lens 7. The laser sheet light source device 40 has the same number of convex lenses 41 and reflecting mirrors 9 as the semiconductor laser elements 3, and each convex lens 41 and each reflecting mirror 9 are arranged corresponding to each semiconductor laser element 3.

図13に示すように、凸レンズ41は、半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lを、z方向に一定の幅(一例として、3mm)を有するように変換する。また、図示を省略するが、凸レンズ41は、各レーザ光Lを、x方向に一定の幅(一例として、1mm)を有するように変換する。このように、凸レンズ41は、各レーザ光Lを、x方向及びz方向に発散しない平行光LPに変換する。   As shown in FIG. 13, the convex lens 41 converts the laser beam L emitted from the semiconductor laser element 3 so as to have a constant width (for example, 3 mm) in the z direction. Although not shown, the convex lens 41 converts each laser beam L so as to have a certain width (for example, 1 mm) in the x direction. As described above, the convex lens 41 converts each laser light L into a parallel light LP that does not diverge in the x direction and the z direction.

反射ミラー9は、凸レンズ41から射出された平行光LPを反射して平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aに入射させる。図13に示すように、反射ミラー(91、92、93、94)は、反射面(91A、92A、93A、94A)が平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して互いに異なる角度をなすように配置されている。即ち、各反射ミラー9は、反射面が互いに非平行となるように配置されている。   The reflecting mirror 9 reflects the parallel light LP emitted from the convex lens 41 and makes the parallel light LP enter the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. As shown in FIG. 13, the reflection mirrors (91, 92, 93, 94) are such that the reflection surfaces (91A, 92A, 93A, 94A) make different angles with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7. Are located in That is, the respective reflecting mirrors 9 are arranged such that the reflecting surfaces are not parallel to each other.

なお、図13に示すように、第四実施形態においても、第一実施形態から第三実施形態と同様に、y方向に隣り合う平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っている。   Note that, as shown in FIG. 13, in the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. ing.

また、第四実施形態において、凸レンズ41が「コリメータレンズ」に対応し、凸レンズ41及び反射ミラー9の双方が、「第一光学系」に対応し、平凹シリンドリカルレンズ7が「第二光学系」に対応する。また、第四実施形態において、x方向が「第一の方向」に対応し、y方向が「第二の方向」に対応する。x方向は、半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lの速軸方向と光学的に等価な方向である。y方向は、半導体レーザ素子3から射出されるレーザ光Lの遅軸方向と光学的に等価な方向である。   In the fourth embodiment, the convex lens 41 corresponds to a “collimator lens”, both the convex lens 41 and the reflection mirror 9 correspond to a “first optical system”, and the plano-concave cylindrical lens 7 corresponds to a “second optical system”. ". In the fourth embodiment, the x direction corresponds to the “first direction”, and the y direction corresponds to the “second direction”. The x direction is a direction optically equivalent to the fast axis direction of the laser light L emitted from the semiconductor laser element 3. The y direction is a direction optically equivalent to the slow axis direction of the laser light L emitted from the semiconductor laser element 3.

[平行光LPの傾斜]
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。
[Inclination of parallel light LP]
As shown in FIG. 13, each parallel light LP reflected by the reflection mirror 9 approaches the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 as the principal ray (not shown) advances toward the plano-concave cylindrical lens 7. So inclined. Hereinafter, the inclination of the parallel light LP will be described with reference to FIG. For convenience of description, FIG. 14 illustrates a case where the parallel light LPs adjacent in the y direction overlap for the first time on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

図14に示すように、反射ミラー(91、92、93、94)から平凹シリンドリカルレンズ7までの距離を(D4、D5、D6、D7)、反射ミラー9のy方向における間隔をP3、平行光LPのz方向における幅をSとする。また、半導体レーザ素子(31、32、33、34)から射出されたレーザ光Lがレンズ41により変換後、反射ミラー9により反射された後の平行光LPを、「半導体レーザ素子(31、32、33、34)に対応する平行光LP」と呼ぶ。 As shown in FIG. 14, the distance from the reflecting mirror (91, 92, 93, 94) to the plano-concave cylindrical lens 7 is (D 4 , D 5 , D 6 , D 7 ), and the distance of the reflecting mirror 9 in the y direction. Is P 3 , and the width of the parallel light LP in the z direction is S. The laser light L emitted from the semiconductor laser elements (31, 32, 33, and 34) is converted by the lens 41, and the parallel light LP reflected by the reflection mirror 9 is referred to as a “semiconductor laser element (31, 32). , 33, 34). "

このとき、半導体レーザ素子(31、32)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α1、α2)は、以下の式(10)を満たす。

4・tanα1−D5・tanα2>P3−S ・・・式(10)
At this time, the angle (α 1 , α 2 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element (31, 32) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 is given by the following equation (10). Fulfill.

D 4 · tan α 1 -D 5 · tan α 2 > P 3 -S Equation (10)

同様に、半導体レーザ素子(32、33)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α2、α3)は、以下の式(11)を満たす。

5・tanα2+D6・tanα3>P3−S ・・・式(11)
Similarly, the angle (α 2 , α 3 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser element (32, 33) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 is calculated by the following equation (11). Fulfill.

D 5 · tan α 2 + D 6 · tan α 3 > P 3 -S Equation (11)

同様に、半導体レーザ素子(33、34)に対応する平行光LPが、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して傾斜する角度(α3、α4)は、以下の式(12)を満たす。

7・tanα4−D6・tanα3>P3−S ・・・式(12)
Similarly, the angles (α 3 , α 4 ) at which the parallel light LP corresponding to the semiconductor laser elements (33, 34) is inclined with respect to the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 are given by the following equation (12). Fulfill.

D 7 · tan α 4 -D 6 · tan α 3 > P 3 -S Equation (12)

上記式(10)、(11)、(12)は、それぞれ第二実施形態の式(4)、(5)、(6)と同等である。よって、第四実施形態のレーザシート光源装置40によっても、第一実施形態のレーザシート光源装置1と同様にレーザシートLSの強度のバラつきを抑制できる。さらに、第四実施形態のレーザシート光源装置40によれば、第三実施形態と同様に、半導体レーザ素子3を傾斜する必要がないため、半導体レーザ素子3を容易に固定できるとともに、レーザシート光源装置40のパッケージを小さくすることが可能となる。なお、図14を参照して式(10)から(12)について説明したが、図13の場合(即ち、平行光LPが平凹シリンドリカルレンズ7に入射する前に、y方向に隣り合う平行光LPと重なり合う場合)においても、当該式(10)から(12)を満たす。   The above equations (10), (11) and (12) are respectively equivalent to the equations (4), (5) and (6) of the second embodiment. Therefore, the laser sheet light source device 40 of the fourth embodiment can also suppress the variation in the intensity of the laser sheet LS, similarly to the laser sheet light source device 1 of the first embodiment. Further, according to the laser sheet light source device 40 of the fourth embodiment, as in the third embodiment, it is not necessary to tilt the semiconductor laser element 3, so that the semiconductor laser element 3 can be easily fixed and the laser sheet light source can be easily fixed. The package of the device 40 can be made smaller. Although equations (10) to (12) have been described with reference to FIG. 14, in the case of FIG. 13 (that is, before the parallel light LP enters the plano-concave cylindrical lens 7, the parallel light adjacent to each other in the y direction). Expressions (10) to (12) are satisfied also in the case of overlapping with LP).

また、第四実施形態においても、第一実施形態及から第三実施形態と同様に、角度α1は角度α2よりも大きく、また、角度α4は角度α3よりも大きい。即ち、反射ミラー9が平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAからy方向または−y方向に離れて位置するほど、当該反射ミラー9により反射された平行光LPは、平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAに対して大きく傾斜する。 Also in the fourth embodiment, similarly to the third embodiment from the first embodiment及, the angle alpha 1 is larger than the angle alpha 2, also the angle alpha 4 is greater than the angle alpha 3. In other words, as the reflection mirror 9 is located farther away from the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 in the y direction or the −y direction, the parallel light LP reflected by the reflection mirror 9 becomes more susceptible to the optical axis of the plano-concave cylindrical lens 7. It is greatly inclined with respect to OA.

第四実施形態のレーザシート光源装置40によれば、反射ミラー9の間隔P3を小さくすることにより、反射後の平行光LPの間隔(即ち、反射ミラー9の間隔P3)を、反射前の平行光LPの間隔(即ち、半導体レーザ素子3の間隔)に比べて小さくすることができる。これにより、反射ミラー(91、92、93、94)の反射面(91A、92A、93A、94A)が平凹シリンドリカルレンズ7の光軸OAとなす角(α1、α2、α3、α4)を第一実施形態から第三実施形態における(α1、α2、α3、α4)に比べて小さくすることができる。 According to the laser sheet light source device 40 of the fourth embodiment, by reducing the distance P 3 of the reflecting mirror 9, the interval of the parallel light LP after reflection (i.e., the interval P 3 of the reflecting mirror 9), before reflection (That is, the interval between the semiconductor laser elements 3). Thus, the angles (α 1 , α 2 , α 3 , α) formed by the reflecting surfaces (91A, 92A, 93A, 94A) of the reflecting mirrors (91, 92, 93, 94) with the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7 are formed. 4 ) can be made smaller than (α 1 , α 2 , α 3 , α 4 ) in the first to third embodiments.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。
[Another embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈1〉上述した各実施形態のレーザシート光源装置(1、20、30、40)では、各平行光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(図2、図6、図8、図11参照)。しかし、これは一例であり、一部の平行光LPにおいて、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から離れるように傾斜しても構わない。より一般的には、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で重なり合うように、一方の平行光LPの主光線が他方の平行光LPの主光線に対して傾斜していれば構わない。   <1> In the laser sheet light source device (1, 20, 30, 40) of each of the above-described embodiments, the parallel light LP is such that as the principal ray travels toward the plano-concave cylindrical lens 7, the plano-concave cylindrical lens 7 (See FIGS. 2, 6, 8, and 11). However, this is an example, and in some parallel light LPs, the more the principal ray travels toward the plano-concave cylindrical lens 7, the more it may be inclined away from the optical axis OA of the plano-concave cylindrical lens 7. . More generally, the principal ray of one parallel light LP is inclined with respect to the principal ray of the other parallel light LP such that adjacent parallel lights LP overlap on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. It does not matter.

〈2〉各実施形態のレーザシート光源装置(1、20、30、40)では、y方向に隣り合う平行光(LP、LP)が平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合うが、これに限らない。即ち、y方向に隣り合う平行光(LP、LP)のうちの一部の平行光(LP、LP)において、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っていなくても構わない。換言すると、y方向に隣り合う平行光(LP、LP)のうち、少なくとも一部の平行光(LP、LP)において、平凹シリンドリカルレンズ7の入射面7Aで重なり合っていれば構わない。   <2> In the laser sheet light source device (1, 20, 30, 40) of each embodiment, the parallel light (LP, LP) adjacent in the y direction overlaps on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7, but this is not the case. Not exclusively. In other words, some of the parallel lights (LP, LP) of the parallel lights (LP, LP) adjacent in the y direction do not have to overlap on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7. In other words, it is sufficient that at least a part of the parallel light (LP, LP) of the parallel light (LP, LP) adjacent in the y direction overlaps on the incident surface 7A of the plano-concave cylindrical lens 7.

〈3〉各実施形態のレーザシート光源装置(1、20、30、40)では、平行光LPのy方向における発散角を拡大するレンズとして、平凹シリンドリカルレンズ7を使用したが、両凹シリンドリカルレンズを使用しても構わない。また、複数の平凹シリンドリカルレンズからなる平凹シリンドリカルレンズアレイを使用しても構わない。また、z方向に平凹シリンドリカルレンズ7を複数配置しても構わない。即ち、平行光LPのy方向における発散角を拡大可能なレンズであれば、何れのレンズを使用しても構わない。   <3> In the laser sheet light source device (1, 20, 30, 40) of each embodiment, the plano-concave cylindrical lens 7 is used as a lens for expanding the divergence angle of the parallel light LP in the y direction. A lens may be used. Further, a plano-concave cylindrical lens array composed of a plurality of plano-concave cylindrical lenses may be used. Further, a plurality of plano-concave cylindrical lenses 7 may be arranged in the z direction. That is, any lens may be used as long as the lens can increase the divergence angle of the parallel light LP in the y direction.

〈4〉第一実施形態及び第三実施形態において、半導体レーザ素子3から射出されたレーザ光Lを平行光LPに変換するレンズとして平凸シリンドリカルレンズ(5、35)を使用したが、これに限らない。即ち、平行光LPに変換可能なレンズであれば、何れのレンズを使用しても構わない。   <4> In the first and third embodiments, a plano-convex cylindrical lens (5, 35) is used as a lens for converting the laser light L emitted from the semiconductor laser element 3 into a parallel light LP. Not exclusively. That is, any lens may be used as long as it can be converted into the parallel light LP.

〈5〉各実施形態のレーザシート光源装置(1、20、30、40)は、PIVの光源に使用されると説明したが、これに限らず、例えばレーザシートLSを照射する照明装置や、レーザシートLSを利用して物体の形状等を計測する計測装置にも使用可能である。   <5> The laser sheet light source device (1, 20, 30, 40) of each embodiment has been described as being used for the light source of the PIV. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be used for a measuring device that measures the shape and the like of an object using the laser sheet LS.

1 : レーザシート光源装置
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
1: laser sheet light source device 3 (31, 32, 33, 34): semiconductor laser elements 31A, 32A, 33A, 34A: light emitting surface 5: plano-convex cylindrical lens 7: plano-concave cylindrical lens 21: convex lenses 35, 37: Plano-convex cylindrical lens 9 (91, 92, 93, 94): reflection mirrors 91A, 92A, 93A, 94A: reflection surface L: laser light L1, L4: principal ray LP: parallel light LS: laser sheet

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。
A plurality of CAN laser diodes;
A first optical system that converts each laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements into parallel light having a certain width in at least a first direction,
A second optical system that includes an incident surface on which the parallel light is incident, and expands the width of the parallel light in a second direction orthogonal to the first direction,
The parallel light travels from different positions with respect to the second direction toward the incident surface of the second optical system,
The parallel sheet light adjacent to the second direction is overlapped on the incident surface of the second optical system.
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。   In the parallel light adjacent in the second direction, the principal ray of one of the parallel lights is closer to the incident surface of the second optical system so that the principal ray of one of the parallel lights is closer to the other of the parallel lights. The laser sheet light source device according to claim 1, wherein the laser sheet light source device is inclined with respect to a principal ray of light. 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。
The principal ray of the parallel light of at least a part of the parallel light is inclined with respect to the optical axis so as to be closer to the optical axis of the second optical system toward the incident surface of the second optical system. ,
3. The laser sheet light source device according to claim 2, wherein, as the parallel light is further away from the optical axis with respect to the second direction, an angle at which the principal ray of the parallel light is inclined with respect to the optical axis is larger. 4. .
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。
The semiconductor laser device is arranged at different positions with respect to the second direction,
2. The semiconductor laser device adjacent to the second direction, wherein a light emitting surface of one of the semiconductor laser devices is inclined with respect to a light emitting surface of the other semiconductor laser device. 4. The laser sheet light source device according to any one of items 1 to 3.
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。
The first optical system,
A first convex cylindrical lens that converts the laser light emitted from the semiconductor laser element to have a certain width in the first direction;
A second convex cylindrical lens that converts the laser light emitted from the convex cylindrical lens to have a certain width in the second direction,
The second convex cylindrical lens receives the laser light from different positions with respect to the second direction, converts the incident laser light, and condenses the laser light toward the incident surface of the second optical system. The laser sheet light source device according to claim 1, wherein:
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。
The first optical system,
A collimator lens that converts the laser light emitted from the semiconductor laser element into the parallel light,
A plurality of reflecting mirrors arranged corresponding to the plurality of semiconductor laser elements and reflecting the converted parallel light by the collimator lens to be incident on the incident surface of the second optical system,
The reflecting mirrors are arranged at positions different from each other with respect to the second direction,
The reflection mirror adjacent to the second direction, wherein the reflection surface of one reflection mirror is inclined with respect to the reflection surface of the other reflection mirror. 3. The laser sheet light source device according to claim 1.
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。   The laser sheet light source device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second optical system is a plano-concave cylindrical lens or a biconcave cylindrical lens. 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。
The first direction is a direction optically equivalent to the fast axis direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element,
The laser sheet light source according to any one of claims 1 to 7, wherein the second direction is a direction optically equivalent to a slow axis direction of the laser light emitted from the semiconductor laser element. apparatus.
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