KR20050041985A - 광학적 광선변환을 위한 배열 및 장치 - Google Patents

광학적 광선변환을 위한 배열 및 장치 Download PDF

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헨처-리쏘췐코 파텐트페어발퉁스 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

광학적 광선변환을 위한 배열은, 적어도 하나의 광선(3)을 발할 수 있고, 이때 제 1 방향(Y)에서 광선(3)의 적어도 하나가 이에 수직인 제 2의 방향(X)에서 보다 더 큰 발산을 명시하는 적어도 하나의 광원(1, 18), 제 1 방향(Y)에서 적어도 하나의 광선(3)의 발산을 적어도 축소시킬 수 있는 시준수단(4, 19), 적어도 하나의 광선(3)의 연장방향(Z)이 상기 시준수단(4, 19)의 뒤에 정렬되고, 이를 통해 제 1 방향(Y)에서 통과하는 적어도 하나의 광선(3)의 발산이 그것에 수직인 제 2 방향(X)에서의 발산과 교환되도록 구성되는 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)를 포함하여 이루어지고, 상기 장치(5, 21)안에서 적어도 하나의 광선(3)의 횡단면이 축소된다.

Description

광학적 광선변환을 위한 배열 및 장치{An array and an apparatus for optical beamtransformation}
< 발명이 속하는 기술분야 >
본 발명은 광학적 광선변환을 위한 배열에 관한 것으로서, 적어도 하나의 광선을 발할 수 있으며, 이때 제 1 방향에서 적어도 하나의 광선은 그에 수직한 제 2 방향에서 보다 더 큰 발산을 명시하는 적어도 하나의 광원, 상기 제 1 방향에서 적어도 하나의 광선의 발산을 적어도 축소시킬 수 있는 시준수단 및 적어도 하나의 광선의 연장방향에서 상기 시준수단의 뒤에 정렬되어 있는 광학적 광선변환을 위한 장치를 포함하여 이루어지며, 이때 이 장치는 이 장치를 통해서 제 1 방향에서 통과하는 적어도 하나의 광선의 발산은 그것에 수직한 제 2 방향에서의 발산과 교환되도록 구성된다. 그리고 본 발명은 적어도 하나의 입사면 및 축사면을 갖는 광학적 광선변환을 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 제 1 방향에서 이 장치를 통해 관통하는 광선의 발산이 그에 수직한 제 2의 방향에서의 발산과 교환되도록 구성된다.
< 발명이 속하는 기술분야의 종래기술 >
전술한 종류의 배열과 장치는 유럽특허출원번호 EP 1 006 382 A1으로부터 알려져있다. 이 안에 기술되어 있는 장치는 예로서 투명한 재질로된 입사면과 출사면을 나타내는 섭스트레이트(Substrate)를 포함한다. 입사면과 출사면은 실제로 장방형으로 만들어지고 길게 연장되어있다. 입사면과 출사면이 길게 연장되는 것은 실제로 제 2 방향에 해당한다. 광원으로서 레이저다이오드바가 사용될 때, 이 제 2 방향은 레이저다이오드바의 하나의 에미터의 이웃하여 서로 떨어져서 정렬되어 있는 방향에 해당한다. 이 낮은 발산 방향을 슬로우-축(Slow-Axis)이라고 부른다. 이에 수직한 제 1 방향은 보다 큰 발산 방향으로서, 반도체레이저다이오드바 때문에 패스트-축(Fast-Axis)이라 부른다.
전술한 종래기술로부터 알려진 장치에 의해 입사면과 출사면 위에서 다수의 실린더형 렌즈의 실린더축이 모두 서로 병렬로 정렬되어 있다는 것이 예견된다. 입사면과 출사면 위에 있는 실린더형 렌즈의 실린더축은 슬로우-축 및 패스트-축과 언제나 45˚또는 -45˚의 각도를 이룬다. 레이저다이오드바의 방사 부분으로부터 방출되는 광선은 최후에는 슬로우-축-방향에서 선형이고, 상기 종래기술로부터 알려진 광학적 광선변환을 위한 장치의 통과시 약 90˚를 회전하여, 상기 장치를 통과한 후에 상기 광선은 패스트-축-방향에서 선형으로 형성된다. 이러한 종류의 장치는 개별 광선의 회전을 통해 개별 광선의 부분적으로 겹치는 것이 슬로우-축-방향에서 곤란해진다는 장점이 있다.
종래기술로부터 알려진 이 장치에 의해 단점으로서 판명되는 것은, 광선의 횡단면은 이 장치의 통과시 전체적으로 확대되고, 그 이유는 모두 서로 나란한 실린더형렌즈는 이 광선을 단지 확대방향에 수직한 방향에서만 영향을 주고, 이에 반해서 이 한 방향에 수직인 방향에서는 이 장치를 통해 또는 이 장치의 실린더형렌즈를 통해 작은 종류의 관점에서 영향을 받기 때문이라는 점이다. 이를 통해 이 방향에서 광선은 사방으로 흩어져서, 이 장치를 통과하는 개개의 부분광선은 통과후 단지 비교적 어럽게 공동의 촛점 위에서만 집속할 수 있다. 이것은 특히 그중에서, 이 장치 뒤의 확대방향에 수직한 방향의 관점에서 예로서 레이저다이오드바로서 만들어진 광원의 개별 에미터의 형성이 창조되고, 그에반해 확대방향과 전술한 방향에 수직한 방향과 다른 관점에서 이것은 경우가 다르다. 게다가 이 장치를 통과하는 동안 광선의 확장은, 개별 부분광선은 적어도 부분적으로는 중첩되어서 이러한 이유만으로 모든 부분광선이 공동의 집속영역 위에 깨끗하게 집속되는 것은 불가능하다는 것으로 이끌 수 있다는 데에 그 이유가 있다.
본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서 광학적 광선변환을 위한 배열 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 발명의 근저가되는 문제는 처음으로 언급하는 종류의 배열과 장치의 창조로서, 이들은 광선이 이 장치를 통과한 뒤 더 낫게 집속될 수 있도록 한다.
이것은 발명에 따라 청구항 1 또는 2의 특징을 갖는 처음으로 언급하는 종류의 배열을 통한 배열의 관점에서 그리고 청구항 6 또는 7의 특징을 갖는 처음으로 언급하는 종류의 장치를 통한 장치의 관점에서 가능하다.
청구항 1에 따라 또는 청구항 6에 따라 예견될 수 있는 것은 이러한 종류의 광학적 광선변환을 위한 장치는 적어도 하나의 광선의 횡단면은 광학적 광선변환을 위한 장치에서 줄어들게 구성되어, 이 장치에서 적어도 하나의 광선의 줄어듬을 통해 이 장치를 통과하는 다수의 광선이 이 장치를 통과하는 동안에 또는 그 이후 잠시 서로 중첩되는 것이 효과적으로 저지될 수 있게 된다. 이 축소는 예를 들어서 두개의 서로 수직하고 연장방향에 수직한 방향에서 같은 세기가 될 수 있고, 특히 때때로 둘은 하나의 요소에 일치한다.
청구항 2 또는 청구항 7에 따라 예견될 수 있는 것은, 이런 종류의 광학적 광선변환을 위한 장치는, 변환할 광선 가운데 적어도 하나의 도면이,두개의 서로 마주보고 있고 상기 광선의 연장방향에 수직한 방향들에 대해서 한 평면 안에서 만들어질 수 있도록 구성된다는 것이다. 하나의 도면의 생성을 통해 한 평면에서 두개의 서로 나란하고 수직한 방향에 대해 광선의 집속가능성은 이 두개의 서로 나란하고 수직한 방향들에 대해 뚜렷이 개선된다. 특히 추가적인 투영의 결점없이 집속될 수 있다.
청구항 3 또는 청구항 7에 따라 예견할 수 있는 것은, 변환할 광선의 투영은 연장방향에 수직한 평면안에서 만들어질 수 있다는 점이다.
청구항 4에 따라 예견할 수 있는 것은, 광학적 광변환을 위한 장치의 뒤에서 적어도 하나의 광선의 연장방향에 있는 배열은 적어도 하나의 광선의 시준 및/또는 집속을 위한 시준수단 및/또는 집속수단을 포함하는 것이다.
그리고 청구항 5에 따라 예견할 수 있는 것은, 반도체레이저장치로서 특히 반도체레이저다이오드바로서 적어도 하나의 광원이 만들어진다는 점이다.
청구항 9에 따라 예견할 수 있는 것은, 이 장치의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면 위에 다수의 실린더형 렌즈가 정렬된다는 것이다.
그와 동시에 청구항 10에 따라 예견가능한 것은, 실린더형 렌즈가 제 2 방향과 +45˚ 및/또는 -45˚의 각도를 갖는 것이다.
그리고 이와 동시에 청구항 11에 따라 예견가능한 것은, 이 장의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면은 실제로 길게 뻗어있고, 특히 장방형의 형태를 나타내고, 이때 입사면 및/또는 출사면의 세로방향은 실제로 제 2의 방향에 해당하는 것이다.
이와 동시에 청구항 12에 따라 예견가능한 것은, 이 장치는 입사면과 출사면을 나타내는 두 부분을 포함하고 있는 것이다.
이와 동시에 청구항 13에 따라 예견가능한 것은, 이 부분의 입사면과 출사면의 각각 위에는 다수의 실린더형 렌즈가 정렬되어 있는 것이다.
청구항 14로부터 예견가능한 것은, 실린더형 렌즈에 수직한 부분의 두 면위에 있는 실린더형 렌즈들은 이 부분의 다른 두 면들 위에 맞춰져 있는 것이다. 다른 면들 위에 있는 실린더형 렌즈들에 수직한 몇개의 면들 위에 있는 실린더형 렌즈들의 연장을 통해서 도달할 수 있는 것은, 이 장치를 통과하는 적어도 하나의 광선은 두개의 서로 마주보고 있고 수직한 방향에 대해 이 장치를 통해 영향을 받는 다는 것이다.
청구항 15를 통해 예견할 수 있는 것은, 다수의 오목한 실린더형 렌즈를 갖는 장치의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면이 장치되는 것이다. 특히 직렬로 정렬될 수 있는 오목하고 볼록한 실린더형 렌즈의 결합을 통해서 두개의 서로 마주보고 수직한 방향에 대해서 한 평면 및 같은 평면에서 투영이 생성될 수 있다는 점이다.
청구항 16에 따라서 예견할 수 있는 것은, 적어도 그 부분의 하나에 대해서실린더형 렌즈의 촛점거리는 그들의 입사면 및/또는 출사면 위에서 다르다는 점이다. 일렬로 정렬되어 있는 실린더형 렌즈의 서로 다른 촛점거리를 통해 예를 들어서 망원경배열의 틀에서 광선의 횡단면의 축소가 가능해진다. 최후에는 망원경배열은, 각 부분의 입사면과 출사면 위의 실린더형 렌즈의 거리는 이 실린더형 렌즈의 촛점거리의 합에 해당한다는 사실을 통해 성취될 수 있다.
이와 동시에 청구항 17에 따라서 예견할 수 있는 것은, 적어도 한 부분의 실린더형 렌즈의 촛점거리는 상응하는 부분의 각기 다른 실린더형 렌즈의 촛점거리의 전체숫자의 몇배라는 점이다. 이러한 종류의 촛점거리의 선택을 통해 이 장치를 통과하는 적어도 하나의 광선의 전체숫자의 축소가 도달될 수 있다.
< 바람직한 실시예 >
도 1a 내지 도 7에는 보다 나은 지향성을 위해 직각좌표계가 기입되어 있다.
도 1a와 도 1b로부터 명백한 발명에 따른 배열의 실시형태는 레이저다이오드바로서 실시된 광원(1)을 포함하며, 이 광원은 X-방향에서 나란하게 정렬되어 있고 X-방향에서 서로 떨어져 있는 방사 부분을 나타낸다. 개개의 방사 부분(2)으로부터 방출되는 광선은 X-방향에 해당하는 방향의 두번째에서 보다도 Y-방향에 해당하는 방향의 첫번째에서 명백하게 더 큰 발산을 나타낸다. 더 큰 발산방향은 패스트-축으로, 더 작은 발산방향은 슬로우-축으로 불리우는 것은 공동으로 보통이다.
방사 부분(2) 뒤의 연장방향 Z에서 묘사된 배열은 패스트-축-시준렌즈로서 형성된 시준수단(4)을 포함한다. 이 시준수단(4)은 실린더축이 X-방향으로 뻗어있는 평철 실린더형 렌즈일 수 있다. 특히 이 실린더형 렌즈는 아주 작은 촛점거리를 나타낼 수 있고, 방사 부분(2)에 아주 가까이 정렬될 수 있다.
시준수단(4) 뒤의 연장방향 Z에서 광학적으로 광선변환하기 위한 장치(5)가 정렬된다. 이 장치(5)는 표현된 실시예에서 두개의 별개의 부분(6, 7)으로 구성되고, 이들은 연장방향 Z에서 직렬로 정렬되어 있고, 각각 입사면과 출사면을 명시한다. 이 장치(5)는 도 2 내지 도 5와 관련하여 뒤에서 더 상세하게 기술될 것이다.
광선(3)의 각각은 장치(5)에서 그 횡단면이 축소되고 동시에 X-방향 발산이 Y-방향 발산과 교환되도록 변환된다. 특히 이것은 X-방향에서 개개의 광선(3)의 격리가 서로마주보고있고 분명하게 확대되는 결과를 갖게된다. 따라서 그것은 개개의 광선(3) 사이에서 빛으로 가득채워진 영역과 함께 생기지는 않는다. 예를 들어서 한 점 위에서 모든 광선(3)의 더 나은 집속가능성을 가능하도록 하기 위해, 장치(5)의 뒤 연장방향 Z에서 렌즈배열(8)은 입사면과 출사면 위에서 렌즈(9, 10)가 명시될 수 있을 것으로 예견된다. 렌즈(9, 10)은 실린더축이 Y-방향으로 뻗어있는 실린더형 렌즈와 관련되어 있다. 이 렌즈배열(8)을 통해 개개의 광선이 명시되어 X-방향에서의 개개의 광선 사이의 거리는 실제적으로 더 적다.
렌즈배열(8) 뒤의 연장방향 Z에서 시준렌즈(11)가 예견할 수 있는 것은, 상기 시준렌즈는 예로서 실린더축이 X-방향으로 뻗어있는 실린더형 렌즈를 포함하는 것이다. 도 1a, 1b에서 명백한 것은, 개개의 광선(12)은 X-방향과 따라서 원래 슬로우-축에서 이 장치(5)를 통과한 뒤 어떤 발산도 명시되지 않거나 또는 다만 회절경계상의 발산만 명시되지만, 반면에 개별 광선(12)은 Y-방향과 따라서 원래 빠른-축에서 이 장치(5)의 통과전에 슬로우-축-방향에서의 원래의 발산에 상응하는 발산을 명시한다. 따라서 이 장치(5)의 통과시 슬로우-축-방향과 패스트-축-방향에서의 발산은 교환되었다. 그러므로 시준렌즈(11)를 통해 패스트-축-방향에서는 나머지발산이 시준될 수 있다. 따라서 시준렌즈(11)로부터 발산되는 광선(12)은 실질적으로 매우 간단히 집속되는 평행광을 서술한다.
도 1a, 1b로부터 명백한 것은, X-방향과 Y-방향으로 광선이 실질적으로 같이 뻗어있다는 것이다. 따라서 광선(12)은 시준렌즈(11) 뒤에서 양의 Z방향에서 하나의 정렬된 집속렌즈(29)와 함께 아주 효율적으로 유리섬유(30)의 입사면 위에 집속될 수 있다.
광학적으로 광선변환을 위한 장치(5)는 예를 들면 도 2에서 분명한 것과 같이 제 1 부(6)와 제 2 부(7)로 구성된다. 상기 1부(6)는 그의 입사면위에서 많은 수의 실린더형 렌즈(3)를 나타내고, 이것의 실린더축은 α= 45˚의 각도 미만으로 X-축으로 기울어져있다. 이 표현된 실시예에서 단지 여섯개의 실린더형 렌즈(13)가 기재되어 있다. 하지만 물론 입사면 위에서 분명히 더 많은 실린더형 렌즈(13)가 예견될 가능성이 있다. 도 2는 그점에 있어서는 단지 단순화한 표현을 나타내고 있다.
상기 부분(6)의 출사면 위에서 역시 많은 수의 실린더형 렌즈(14)가 정렬되어 있고, 이들의 실린더축은 역시 X-축에 α= 45˚의 각도 미만으로 기울어져 있다. 이것은 도 3a로부터 또 한번 분명하게 추측할 수 있는 것은 실린더형 렌즈(13)와 실린더형 렌즈(14)는 가운데가 볼록하게 형성된다는 것이다. 도 3a는 Y'-방향을 따른 단면의 상세를 보여주며, 이것은 도 2에서 도시되어 있다. 한편 도 3b는 약 90˚회전한 모습을 나타내며, 따라서 도 2로부터도 역시 분명한 X'-방향을 따른 단면의 상세를 나타낸다. 따라서 실린더형 렌즈(13, 14)의 실린더축은 X'-축으로 뻗어있다.
상기 장치(5)의 제 2 부분(7)도 역시 볼록한 실린더형 렌즈(15)를 그의 입사면 위에 나타낸다. 하지만 이 실린더형 렌즈(15)의 실린더축은 X-방향으로 따라서 Y'-방향을 따라 135˚ 미만의 각도로 뻗어있다.
상기 부분(7)은 그의 출사면위에 오목한 실린더형 렌즈(16)를 명시하고, 역시 서로 마주보고 나란하게 정렬된 실린더축은 역시 X-방향과 135˚의 각도를 이루고, 따라서 역시 Y'-방향으로도 뻗어있다.
도 4a, 4b로부터 개별 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)의 촛점거리는 명백하다. 특히 제 1 실린더형 렌즈(13)의 촛점거리는 f1으로 나타낸다. 제 2 실린더형 렌즈(14)의 촛점거리는 f2로 나타내고, 여기서 이다. f3는 세번째 실린더형 렌즈(15)의 촛점거리이고, 여기서 이다. F4는 제번째 실린더형 렌즈(16)의 촛점거리이고, 여기서 이다.
그와 동시에 특히 상기 부분(6, 7)은 부분(6)의 출사면 위에 정렬되어 있는 두번째 실린더형 렌즈(14)와 부분(7)의 입사면 위에 정렬되어 있는 세번째 실린더형 렌즈(15) 사이의 거리는 두번째 실린더형 렌즈(14)의 촛점거리 f2에 상응하도록 정렬되어 있다.
제 1 실린더형 렌즈(13)의 제 2 실린더형 렌즈(14)까지의 Z-방향에서의 광학적 거리는 실린더형 렌즈(13, 14)의 두 촛점거리 f1, f2의 합에 상응한다. 이것은 도 4a로부터 명백하다. Z-방향에서 제 3 실린더형 렌즈의 네번째 실린더형 렌즈까지의 광학적 거리는 네번째 실린더형 렌즈(16)의 촛점거리 f4에 상응한다. 이것은 도 4b로부터 명백하다.
도 4a, 4b로부터 장치(5)의 도면행태는 구체적으로 추측된다. 특히 도 4a, 4b에는 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)가 도식적으로 화살표와 함께 표시되는 선에 의해 분명하다. 참조부호(17)와 함께 표시된 각 렌즈시스템의 광학적 축 위에 개별 렌즈의 촛점거리가 십자로 표시되어 있다. 도 4a, 4b 사이에 개별 촛점거리 f1, f2, f3, f4의 위치가 추가로 명료하게 나타나있다.
이 자리에는 제 1 실린더형 렌즈(13)와 제 2 실린더형 렌즈(14)가 그들의 실린더축의 X'-방향에서의 정렬에 의거해서 X'-방향에서 광선의 거리 위에서 광학적 축까지 어떤 영향도 미칠 수 없음이 표시되어 있어야 한다. 그러므로 도 4b에서 장치(5)의 제 1 부분(6)의 실린더형 렌즈(13, 14)는 표현되어 있지 않다. 유사하게 또한 제 2 부분(7)의 제 3의 실린더형 렌즈(15)와 제 4의 실린더형 렌즈(16)는 Y'-방향에서의 그들의 실린더축의 정렬에 의거해서 도 4a 위에 표시된 Y'-방향에서 광학적 축까지 떨어져있는 광선에게는 어떤 영향도 미치지 못해서 도 4a의 제 2 부분(7)의 실린더형 렌즈(15, 16)가 표현되어 있지 않다. 따라서 제 1 부분(6)의 실린더형 렌즈(13, 14)는 단지 Y'-방향에 대해서만 렌즈로서 영향을 미치고, 반면에 그것은 X'-방향에 대해서는 그것을 통과하는 광선 위에 어떤 영향도 미치지 않는다. 상응하여 제 2 부분(7)의 실린더형 렌즈(15, 16)는 단지 그것을 관통하는 광선 위에 X'-방향에 대해서만 영향을 미치고, 반면에 Y'-방향에 대해서는 그것을 통과하는 광선 위에 어떤 영향도 미치지 않는다.
도 4a로부터 명백한 것은, 제 1 실린더형 렌즈(13)의 촛점거리 f1에 해당하는 거리에 Z-방향에서 제 1 실린더형 렌즈(13)로부터의 거리를 나타내고 Y'-방향에서 광학적 축(17)으로부터 떨어진 점인 거리 Gy는, 실린더형 렌즈(13, 14)를 통해 Y'-방향에서 광학적 축(17)으로부터의 거리 By를 나타내는 점에 도형시스템을 형성한다는 점이다. 이 도형점 By는 Z-방향에서 제 2의 실린더형 렌즈(14)의 촛점거리 f2에 해당하는 거리에 제 2의 실린더형 렌즈(14)의 뒤에 있다.
도 4b는 X'-방향에서 광학적 축(17)까지 거리 Gx 떨어진 점을 제 3 및 제 4 실린더형 렌즈(15, 16)를 통해 형성된 도형시스템을 통해 나타낸다. 제 4 실린더형 렌즈(16)의 실시에 근거해서 산란렌즈로서 도 4b에서 표현된 전술한 도형시스템을 통해 도형이 생기며, 이 도형은 가상의 그림으로서 Z-방향에서 나타낸 실시예에 의해 제 3의 실린더형 렌즈(15)가 있는 곳과 완전하게 같은 장소에 생긴다. 이 가상의 그림은 X'-방향에서 광학적 축까지의 거리 Bx를 나타내며, 이는 거리 Gx의 절반정도의 크기다. 제 3 및 제 4 실린더형 렌즈(15, 16)를 통해 형성되는 도형시스템은 이 도형시스템을 관통하는 광선의 횡단면을 인수 2정도로 축소시킨다. 게다가 도 4b로부터 예측할 수 있는 것은, 광학적 축(17)의 같은 면 위에 X'-방향에서 가상의 도형이 정렬되어서 M=+1/2로 도형에 대해 말할 수 있다는 점이다.
한편 제 1 및 제 2 실린더형 렌즈(13, 14)를 통해 형성되는 도형시스템에 의해 광학적 축(17)의 반대편에 놓여있는 면 위에 축소되는 도형이 얻어진다. 특히 여기서 거리 Gy는 거리 By의 두배정도로 커서 M=-1/2로 도형에 대해 말할 수 있다.
발명에 따른 장치(5)에 의해 아주 큰 장점으로 판단되는 것은, 도 4a와 도 4b에 나타낸 제 1 및 제 2 실린더형 렌즈(13, 14)로부터 도시된 도형시스템, 제 3 및 제 4 실린더형 렌즈(15, 16)로부터 도시된 같은 X'-Y'-평면 또는 X-Y-평면에 놓여있는 도형시스템 그리고 이와 동시에 Z-방향에 대해 같은 평면에 상기 도형시스템의 도형들이 놓여있는 것이다. 이와 동시에 연장방향 Z에 대해서 제출할 수 있는장소에 도형이 생기고, 이것은 X'-방향에 대해서와 Y'-방향에 대해서도 제출할 수 있는 특성을 나타낸다. 이 도형은 다음의 렌즈수단들에 의해 아주 간단하게 시준되거나 집속될 수 있다.
발명에 따른 장치에 의해 최후에는 렌즈(13, 14, 15, 16)가 어떤 장소에 정렬될 것인지가 결정되는 것이 아니고, X'-방향과 Y'-방향 두가지에 대해서 만들어지는 도형들이 같은 X'-Y'-평면 또는 X-Y-평면에 놓이는 것을 결정한다. 예로서 도형 Bx는 무조건 Z-위치에 완전하게 생겨야하는 것이 아니고 실린더형 렌즈(15)가 있는 곳에도 생긴다. 이 도형 Bx는 실린더형 렌즈(15)의 뒤 또는 앞에 생길 수 있다.
게다가 물론, 장치(5)의 두 부분(6, 7)이 그들의 입사면과 출사면 위에서 실린더형 렌즈를 나타내고, 이것의 실린더축은 서로 수직하게 형성될 가능성도 있다. 따라서 예로서 제 1 부분(6)의 출사면 위에 정렬되어 있는 실린더형 렌즈(15)처럼 실린더형 렌즈는 다만 X'-방향 위에만 영향을 미칠 수 있고, 반면에 제 2 부분(7)의 입사면 위에 정렬될 수 있는 실린더형 렌즈(14)처럼 실린더형 렌즈는 단지 Y'-방향 위에만 영향을 미칠 수 있다. 다만 보장되어야 하는 것은 선택된 촛점거리 f1, f2, f3, f4와 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)의 해당하는 위치에 의거해서 X'-방향 또는 Y'-방향에 대해 Z-방향에 수직한 같은 평면에 해당하는 도형 Bx, By가 생긴다는 점이다.
도 5에 다시 한번 장치(5)를 통과하기전 광선(3)의 횡단면과 장치(5)를 관통한 광선(12)의 횡단면이 도식적으로 나타나있다. 특히 명백한 것은 광선(3)의 횡단면은 두 방향에서 약 절반이 된다는 것이다. 도 5가 보여주는 것은 장치(5)의 관통전에 광선(3)이 실제로 장방형의 횡단면을 나타낸다는 것이다. 이 장방형 횡단면의 모퉁이는 알파벳 a, b, c, d로 나타내었다.
장치(5)를 관통한 광선(12)의 횡단면도 역시 장방형이고, 이때 철자 a*, b*, c*, d*를 갖는 장방형의 모퉁이가 표시되어 있다. 광선(3)의 횡단면의 X-방향으로 사전에 길게뻗은 장방형은 광선(12)의 횡단면의 Y-방향에서의 통과후 연장된 장방형에서 사용되는 것이 나타난다. 게다가 횡단면의 축소가 분명해진다. 장치(5)를 통해 완성된 광선형태는 이웃한 영상과 함께 광선(3) 또는 광선(12)에게 연장방향 Z 주위로 90˚회전하도록 연장방향 Z에 나란한 평면에 야기시켰고, 이것은 Y-방향을 통해 통과한다. 끝으로 광선(3) 또는 광선(12)에 기도한 광선형태는 슬로우-축-방향(X-방향)과 패스트-축-방향(Y-방향)에서의 발산의 교환 이외에 횡단면의 축소를 야기시킨다. 이것은 종래기술로부터 알려진 광선변환 장치에 의해 보통 간단히 90˚회전시켜서 달성된다.
도 6으로부터 본 발명에 따른 배열의 다른 실시예가 도 1a, 1b로부터 명백한 배열과 원리상 아주 닮게 건설되었다는 것이 명백하다. 특히 여기서 광원(18)은 비교적 큰 냉각체를 갖는 반도체레이저장치로서 구현된다. 원래의 반도체레이저소자는 도 6에서 분명하지 않다. 게다가 촛점렌즈(29)와 유리섬유(30)는 표현되어 있지 않다. 광원(18)에 이어서 시준수단(19)이 분명하며, 이것은 패스트-축-시준렌즈로서 기능하도록 그 안에 형성된 실린더형 렌즈(20)와 함께 비교적 같이 뻗어있는 유리섭스트레이트로서 형성되어 있다.
광선방향 또는 Z-방향에서 본 발명에 따른 광학적 광선변환을 위한 장치(21)가 이웃에서 예견된다. 이 장치도 역시 장치(5)의 부분들(6, 7)처럼 두 부분(22, 23)으로 이루어지고, 원리상 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)에 대응하는 입사면과 출사면 위에서 실린더형 렌즈를 명시하며, 이것은 도 3a, 3b로부터 분명하다.
다만 그의 출사면 위에서 실린더형 렌즈를 명시하는 렌즈배열(24)이 양의 Z-방향에서 이웃해 있다. 양의 Z-방향에서 실제로 시준렌즈(11)에 해당하는 시준렌즈(25)가 이웃하여 배열되어 있다.
도 7은 다시 한번 장치(21)의 부분(22, 23)을 음의 Z-방향에서의 도면에서(Ansicht) 시준수단(19)과 함께 나타내고 있다. 특히 이와 동시에 분명한 것은, 개개의 실린더형 렌즈는 실린더형 렌즈(26)가 부분(22)의 출사면 위에 그리고 실린더형 렌즈(27)가 부분(23)의 출사면 위에 참조부호와 함께 장치되고, 실제로 정사각형의 렌즈구경(28)이 창조되고, 이것은 시준수단(19)의 실린더형 렌즈(20)와 함께 Z-방향으로 일직선으로 늘어서있다. 반도체레이저광은 이 비교적 작은 정사각형 렌즈구경(28)을 통해 통과해야한다. 그래서 광선(3)의 횡단면의 축소는 장치(21) 또는 장치(5)의 통과시 의미가 있다.
광선의 횡단면은 본 발명에 따른 장치의 통과시 전체적으로 축소된다. 그리고 본 발명의 장치를 통과하는 동안 광선이 중첩되지 않고 모든 부분광선이 공동의 집속영역 위에 깨끗하게 집속되는 것이 가능하다.
이 발명의 더 이상의 특징과 이점은 첨부 도면과 관련하여 다음의 바람직한 실시예에 대한 기술에 따라 분명해진다. 그 안에는 다음의 것들이 나타나있다.
도 1a는 이 발명에 따른 광학적 광변환기를 위한 배열의 측면도이고;
도 1b는 도 1a에 따른 배열의 평면도이고;
도 2는 이 발명에 따른 광학적 광변환기를 위한 장치의 사시도이고;
도 3a는 도 2의 화살표 IIIa - IIIa를 따른 단면의 상세도이고;
도 3b는 도 2의 화살표 IIIb - IIIb를 따른 단면의 상세도이고;
도 4a는 도 3a에 도시된 영역에서 이 발명에 따른 장치를 통한 예시적인 광경로이고;
도 4b는 도 3b에 도시된 영역에서 이 장치를 통한 예시적인 광경로이고;
도 5는 도 2에 따른 장치를 통한 통과 전후의 광빔의 단면이고;
도 6은 이 발명에 따른 배열의 다른 실시형태의 사시도이고;
도 7은 뒤에 발명의 시준수단을 갖는 도 6에 따른 광학적 광변환을 위한 장치의 배면도이다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 광선(3)을 발할 수 있고, 이때 제 1 방향(Y)에서 광선(3)의 적어도 하나가 이에 수직인 제 2의 방향(X)에서 보다 더 큰 발산을 명시하는 적어도 하나의 광원(1, 18);
    제 1 방향(Y)에서 적어도 하나의 광선(3)의 발산을 적어도 축소시킬 수 있는 시준수단(4, 19);
    적어도 하나의 광선(3)의 연장방향(Z)이 상기 시준수단(4, 19)의 뒤에 정렬되고, 이를 통해 제 1 방향(Y)에서 통과하는 적어도 하나의 광선(3)의 발산이 그것에 수직인 제 2 방향(X)에서의 발산과 교환되도록 구성되는 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)를 포함하여 이루어지고,
    상기 장치(5, 21)는 이 장치(5, 21)안에서 적어도 하나의 광선(3)의 횡단면이 축소되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 배열.
  2. 제 1 항 또는 제 1 항의 상위개념에 있어서, 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)가 변환할 광선(3) 가운데 적어도 하나의 도면을 한 평면 안에서 만들 수 있도록 구성되며, 이때 상기 평면은 상기 광선(3)의 연장방향(Z)에 대해서 수직한 방향(X', Y')인 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 배열.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 변환할 광선의 도면이 만들어질 수 있는 평면은 수직면인 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 배열.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광선(3)의 연장방향(Z)에서 상기 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21) 뒤에 있는 상기 배열은 적어도 하나의 광선(3)의 시준 및/또는 집속을 위해 시준수단 및/또는 집속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 배열.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광원(1, 18)이 반도체레이저장치로서 특히 반드체레이저다이오드병렬바로서 제작되는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 배열.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 가운데 어느 한 항에 따른 배열에서 사용하기 위한 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)는 적어도 하나의 입사면 및 출사면을 구비하고, 상기 장치를 통해 통과하는 광선(3)의 발산이 제 1 방향(Y)에서 그것에 수직인 제 2 방향(X)에서의 발산과 교환되고, 상기 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)에서 적어도 하나의 광선(3)의 횡단면이 축소되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광학적 광선변환을 위한 장치(5, 21)는, 변환할 광선(3) 가운데 적어도 하나의 도면을 한 평면 안에서 만들 수 있도록 구성되며, 이때 상기 평면은 상기 광선(3)의 연장방향(Z)에 대해서 수직한 방향(X', Y')인 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 변환할 광선의 도면이 만들어질 수 있는 평면은 연장방향(Z)에 수직한 면인 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  9. 제 6 내지 제 8 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(5, 21)의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면 위에 다수의 실린더형 렌즈(13, 14, 15 16)를 배열한 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)가 제 2의 방향(X)과 +45˚ 및/또는 -45˚의 각도(a)를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 장치(5, 21)의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면은 실제로 길게 뻗은, 특히 장방형의 형태를 명시하고, 이때 입사면 및/또는 출사면의 세로방향은 실제로 제 2의 방향(X)에 해당하는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 두 부분(6, 7; 22, 23)을 둘러싸고, 이들은 언제나 입사면과 출사면을 명시하는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 부분(6, 7; 22, 23)의 입사면과 출사면의 각각 위에 다수의 실린더형 렌즈가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 실린더형 렌즈(13, 14)에 수직한 상기 부분(6, 7; 22, 23)의 두면 위의 실린더형 렌즈가 상기 부분(6, 7; 22, 23)의 다른 두 면 위에 맞춰져있는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  15. 제 6 항 내지 제 14 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(5, 21)의 적어도 하나의 입사면 및/또는 출사면에 다수의 오목한 실린더형 렌즈(16)를 장치하는 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 가운데 어느 한 항에 있어서, 상기 부분(6, 7; 22, 23)의 적어도 하나에 대해 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)의 촛점거리는 그들의 입사면 및/또는 출사면 위에서 서로 다른 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 부분(6, 7; 22, 23)의 적어도 하나의 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)의 촛점거리는 상기 해당하는 부분(6, 7; 22, 23)의 언제나 다른 실린더형 렌즈(13, 14, 15, 16)의 촛점거리의 전체숫자의 몇배인 것을 특징으로 하는, 광학적 광선변환을 위한 장치.
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