JPS62284327A - 等強度平行光線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ランプ等のインコヒーレント光ｔ−光源とし
ており、光強度が均一なスポットを有する平行光線を発
生させる装置に関する。

〔従来の技術〕

従来よシ、光強度が一定な平行光を得るための技術開発
が進められている。例えば、レーザ光の様なコヒーレン
ト光では、そのファブリペロ等の発振構造上、平行光線
が得られており、一方、ランプ等のインコヒーレント光
Ｓではピンホールを用いて平行光線を得ている。しかし
ながら両方共光強度が一定である領域は極めて狭く使い
にくいものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

インコヒーレント光源を用いた前記の方法では、ピンホ
ールの開口を大きくするに従って、光源と開口間の距離
を大きくしなければ平行光線が得られないので、光学系
が巨大化してしまう。例えば１１１１ｍの開口では０．
５　　μｍの光源に対して２ｍ以上を必要とする更に、
フィラメント等の発光源に対して開口が大きい場合には
、発光源の形状が出射光強度分布く影響を及ぼす。

また、従来の方法の装置では、光源と平行光の開口部が
一体化しているので取扱い性に問題がある。

本発明は上記問題点を解決した等強度平行光線発生装置
に関するものであって、光源の種類を問わない。

以下、本発明の装置について光ファイバを複数本束ねた
光ファイババンドルを用いた一例を２枚の凸レンズを用
いた系について第１図に従って記述する。

・　ハロゲンやキセノンランフ等のインコヒーレント光
源（１）から発せられる光線の１部を光ファイババンド
ル（２）の端面に取り込むように配置する。この場合、
該光源（１）の後方に反射鏡（１６）を具備することに
より、該光ファイババンドルに入射する光量を増加させ
ることができる。

以上の様にして光線はノーンドル中の各光フアイバ中に
等光量ずつ励振されバンドルの出射端に導かれ、該光フ
ァイバのコアおよびクラッドの屈折率差で決定される角
度で光が出射する。

該光ファイババンドル（２）の出射側付近はほぼ直線状
に固定され、との長尺方向を光軸として、焦点距離　ｆ
ａの凸レンズ（３）および焦点距＠ｆｂの凸レンズ（４
）をそれぞれ対向して配置する。但し両凸レンズの配置
間隔はｆａ＋ｆｂであり許容誤差はこの距離の１０％以
内である。

以上の様にして配置されたレンズ系に前記光ファイババ
ンドル（２）の出射端から放射された広がシを持った光
線束のうち、バンドル径に等しいスポット径Ｗａを有す
る光軸に平行で且つ等強度な光線束成分（５）は第１の
凸レンズ（３）から　ｆａ離れた点で焦光され、この点
におかれた遮光板（１３）の微小開口（１５）を通り、
第２の凸レンズ（４）でスポット径乃の等強度平行光線
束（６）に変換される。このスポット径ｗｂの値は（１
）式で与えられる。

ｗｂ　＝　Ｗａｌｌｆｂ／ｆａ　　　　　　　（１）し
かし、光ファイババンドル（２）から出射される光線束
のほとんどは非平行光線成分（７）であり、これは遮光
板（１３）により除去可能であるが、これらは第２図に
示す様に２枚の凸レンズ通過後は光軸に対して平行とは
成り得すに、拡散してしまう光線（７′）となる。従っ
て、第２の凸レンズ（４）から十分に離れた点では平行
成分のみが抽出されるために、この様な領域では遮光板
（１５）を必要としない場合もある。

但し、本発明者等の行なった実験によると、僅かに平行
から外れた成分は微小開口を通過できこの成分が僅かな
広がりを持っているために、ファイバ間の光量むらを押
さえる働きをすることが分った。更に出射光の僅かな強
度むらを軽減するために、第５図に示す様に光ファイバ
バンドル（２）の出射端に同一な断面形状を有する透明
なロッドを密着させることにより光混合を促進させ光強
度の平滑化に有効である。

以上の様な構成であると、光源部とレンズ系は光ファイ
ババンドル（２）を介して個別に移動が可能であるので
作業性の向上できる。また、第３図は本発明の他の態様
であり、光ファイババンドルを用いずにランプ（１０）
と第１の凸レンズ（３）の間に直径Ｗａの開口（１２）
を有する遮光板（１１）を置くことにより、はぼ等強度
の広がり角の小さな光線束が得ることができ、第１図と
同様の原理によりスポット後動の等強度平行光線束（５
）が得られる。

第１図および第２図の構成例において、いずれも２枚の
凸レンズを用いたが、いずれかを凹レンズにし、レンズ
間距離を短くすることによって同一効果を達成すること
ができる。第４図（イ）では焦点距離　ｆａの凹レンズ
（８）の光軸ｔ−光フアイバパンドル（２）の長尺方向
と合致させ、焦点距離　ｆｔ）の凸レンズ（９）をｆａ
−ｆａ　（但し、ｆｂ　）　ｆａ　）だけ離して配置す
ることにより、（１）式で与えられるスポット径に拡大
できる。

同様に第４図（→に示す如く、第ルンズとして焦点距離
　ｆａの凸レンズ（９）を用い、第２レンズに焦点距離
　ｆｂの凹レンズ（８）　ヲｆａ−ｆｂ（但し、ｆａ　
）　ｆｂ　）だけ離して配置することによ！５　、（１
）式で与えられるスポット径に縮小できる。

以上、本発明の等強度の平行光線発生装置の原理を示し
たが、本装置の応用例として、光源の直後またはレンズ
系の前段もしくは直後に、グレーディングやフィルタ等
の波長選別素子を配置することによシ、単色の等強度平
行光線束が得られる。

〔実施例〕

第１図に示す光学系において、開口数がｃＬ５の光ファ
イバを直径が５ｍの円筒になる様に束ねｆａ　：　ｆｂ
＝１　：　５の凸レンズにより、第２レンズより十分離
れた所で、スポット径約２６１ｍで光線の広がシ角（１
４５°の平行光線を得ることができた。

尚、光強度のむらは３％以内であった。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明はインコヒーレント光源を用
いた等強度でかつ平行な光線束を提供するもので、且つ
、その光線束の直径を自由に設定できるため広範囲にわ
たって等光量を要する電子デバイスプロセスや、評価用
光源に適用できる。また波長選択素子を用いることによ
り、単色光の等強度平行光線が得られることにより、分
光器等の波長可変光源に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明の１実施例を示す構成図で
あり、第２図は、第１図において光ファイババンドルか
ら出射された非平行成分の光線がたどる道のシを示した
図。第４図は、凹レンズと凸レンズを用いた１実施例を
示し、第５図は、光ファイババンドルの出射端に光量む
らを低減するための透明ロッドを用いたことを示すもの
である。 １・・・光源 ２・・・光ファイババンドル ５．４．９・・・凸レンズ ８・・・凹レンズ １０・・・フィラメント １１．１３・・・遮光板 １２・・・開口 １４・・・透明ロッド １５・・・微小開口 １６・・・反射鏡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ランプ光源から発せられる光束のうち、広がり角が
   小さく、且つ光強度分布がほぼ一定の光線群を取り出し
   、同一の焦点位置を有する様に対向して配置された２枚
   のレンズに該光線群を通し、該光線群の中からレンズの
   光軸に平行な成分のみを抽出し、２枚のレンズの焦点距
   離の比に等しいスポット径を有する平行光線群に変換し
   、該光線群のうち非平行成分は一様に拡散せしめること
   によりスポット中の光量分布を一定化することを特徴と
   した等強度平行光線発生装置。 ２、前記、広がり角が小さく且つ光強度分布がほぼ一定
   の光線群を取出す方法として、光ファイババンドルを用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第一項の等強度平
   行光線作製装置。 ３、前記、広がり角が小さく且つ光強度分布がほぼ一定
   の光線群を取出す方法として、開口を有する遮光体を用
   いることを特徴とする特許請求範囲第一項の等強度平行
   光線作製装置。 ４、ランプとレンズの間に波長選択素子を配置すること
   を特徴とする等強度平行光線作製装置。 ５、前記、２枚の凸レンズの同一焦点位置付近に微小開
   口を有する遮光板を具備することを特徴とする特許請求
   第一項の等強度平行光線作製装置。 ６、前記、２枚の凸レンズのうちいずれか一方を凹レン
   ズとし、該凹レンズを他方の凸レンズの焦点位置から該
   凹レンズの焦点距離だけ該凸レンズ寄りに配置したレン
   ズ系を光ファイババンドルの長尺方向と該レンズ系の光
   軸を合致させて配置することを特徴とする特許請求範囲
   第一項の等強度平行光線作製装置。 ７、前記光ファイババンドルの出射端に密着した該光フ
   ァイババンドルと同じ断面形状を有する透明ロッドを具
   備することを特徴とする特許請求範囲第二項の等強度平
   行光線作製装置。