WO2016148165A1 - レーザアレイデバイス - Google Patents

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WO2016148165A1
WO2016148165A1 PCT/JP2016/058250 JP2016058250W WO2016148165A1 WO 2016148165 A1 WO2016148165 A1 WO 2016148165A1 JP 2016058250 W JP2016058250 W JP 2016058250W WO 2016148165 A1 WO2016148165 A1 WO 2016148165A1
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lens barrel
temperature rise
lens
disposed
barrel
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浩一 濱本
伸吾 西方
朋也 森岡
敦司 落合
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三菱重工業株式会社
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    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a laser array device, and more particularly to a laser array device provided with a temperature rise suppression mechanism.
  • Patent Document 1 describes an image forming apparatus.
  • the image forming apparatus described in Patent Document 1 includes a housing that covers an optical system ranging from a laser light source to a slanted mirror, and a cooling fan that cools the housing.
  • Non-Patent Document 1 includes a seed laser, a fiber splitter, a phase shifter, fiber amplifiers, and a fiber array transmitter.
  • a fiber array system comprising:
  • a fiber splitter divides laser light received from a seed laser.
  • the phase converter shifts the phase of the split laser light.
  • the fiber amplifier amplifies the laser light received from the phase converter.
  • the fiber array transmitter focuses the plurality of laser beams received from the fiber amplifier toward a target.
  • An object of the present invention is to provide a laser array device that prevents the deterioration of optical performance by suppressing the temperature rise of a lens barrel.
  • the laser array device comprises: a plurality of barrels including a first barrel through which a first laser beam passes; and a second barrel through which a second laser beam passes; and the plurality of barrels
  • a second lens and a first temperature rise suppression mechanism disposed in the first lens barrel and suppressing temperature rise in the first lens barrel are provided.
  • the present invention it is possible to provide a laser array device that prevents the deterioration of optical performance by suppressing the temperature rise of the lens barrel.
  • FIG. 1 is a schematic side view schematically showing an irradiation state of laser light.
  • FIG. 2 is a schematic side view schematically showing an irradiation state of laser light.
  • FIG. 3 is a schematic side view schematically showing an irradiation state of laser light.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section in plane B of FIG.
  • FIG. 6A is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel as seen from the direction indicated by arrow C in FIG. FIG.
  • FIG. 6B is a schematic perspective view of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6C is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow C in FIG.
  • FIG. 6D is a schematic perspective view of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6E is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel as viewed from the direction shown by arrow C in FIG.
  • FIG. 6F is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG. 5.
  • FIG. 6C is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow C in FIG.
  • FIG. 6D is a schematic perspective view of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel, as
  • FIG. 6G is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel as viewed from the direction indicated by arrow C in FIG. 5.
  • FIG. 6H is a schematic perspective view of the remaining half tube portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6I is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow C in FIG. 5
  • FIG. 6J is a schematic perspective view of the remaining half tube portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6K is a schematic perspective view of a half barrel portion of the first lens barrel as viewed in a direction indicated by arrow C in FIG. 5.
  • FIG. 6L is a schematic perspective view of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6M is a schematic perspective view of a half barrel portion of the second lens barrel as viewed from the direction indicated by arrow E in FIG.
  • FIG. 6N is a schematic perspective view of the remaining half cylinder portion of the second lens barrel, as viewed from the direction indicated by arrow F in FIG.
  • FIG. 7 is a functional block diagram schematically showing a laser irradiation system including a laser array device.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the first lens barrel.
  • FIG. 10 is a developed view of the first lens barrel shown in FIG.
  • FIG. 11 is a developed view of the first lens barrel shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the second lens barrel.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view schematically showing the second lens barrel.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the first to fourth lens barrels, and a cross-sectional view of a plane perpendicular to the longitudinal direction of the first lens barrel.
  • FIG. 15 is a schematic front view of the housing viewed from the positive direction of the X-axis toward the negative direction.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view schematically showing a lens barrel.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device.
  • FIG. 18A is a schematic vertical cross-sectional view showing how the focal position is moved by the extension of the first lens barrel.
  • FIG. 18B is a schematic vertical cross-sectional view showing how light collection performance of the lens is reduced due to distortion of the lens disposed in the first lens barrel.
  • FIG. 18C is a schematic vertical cross-sectional view showing how the focal position moves by the first lens barrel extending asymmetrically with respect to the longitudinal central axis of the first lens barrel.
  • spot diameter means the diameter of laser light in a cross section perpendicular to the traveling direction of the laser light.
  • the spot diameter is, for example, a diameter of a portion where the intensity of the laser beam in the cross section becomes 1 / e 2 (e is the base of natural logarithm) of the maximum intensity of the laser beam in the cross section.
  • an axis parallel to the longitudinal direction of the first barrel is defined as an X axis.
  • the direction in which the first laser beam travels is defined as the X-axis positive direction.
  • FIGS. 1 to 3 are schematic side views schematically showing the irradiation state of laser light.
  • the first laser beam 1 and the second laser beam 2 are irradiated toward the target 5.
  • the traveling direction of the first laser beam 1 is changed by the condenser lens 8 (for example, a convex lens) to a direction toward the target 5.
  • the spot diameter of the first laser beam 1 incident on the condenser lens 8 is D1.
  • the traveling direction of the second laser light 2 is changed by the condenser lens 8 in the direction toward the target 5.
  • the spot diameter of the second laser beam 2 incident on the condenser lens 8 is D2.
  • the first laser beam 1 and the second laser beam are superimposed, and the superimposed combined laser beam 6 reaches the target 5.
  • FIG. 2 shows a method of increasing the intensity of the combined laser light.
  • the spot diameter of the first laser beam 1 is enlarged by an optical element disposed in the first lens barrel 10.
  • the spot diameter of the first laser beam 1 incident on the condenser lens 8 is D1 '(D1'> D1).
  • the spot diameter of the second laser light 2 is enlarged by the optical element disposed in the second lens barrel 20.
  • the spot diameter of the second laser beam 2 incident on the condenser lens 8 is D2 '(D2'> D2).
  • the focal point (the position of the target 5) It is possible to increase the energy density of each laser beam in As a result, the intensity of the combined laser beam 6 is increased.
  • the intensity distribution of the first laser beam 1 in the AA arrow cross section of FIG. 2 is a curve (for example, a Gaussian distribution curve) indicated by f in FIG. 2 assuming that the first lens barrel 10 does not exist. . However, since the first lens barrel 10 actually exists, portions of the region a and the region b of the laser light indicated by the intensity distribution f are incident on the first lens barrel 10. Most of the portion of the laser light incident on the first lens barrel 10 is converted to thermal energy. As a result, the temperature of the first lens barrel 10 rises.
  • the temperature rise of the first lens barrel 10 due to the first laser light does not pose a major problem.
  • the second lens barrel 20 can dissipate heat to the surroundings, the temperature rise of the second lens barrel 20 due to the second laser light does not pose a major problem.
  • the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 are arranged close to each other.
  • the inventor has made the depth L1 of the combined laser beam 6 (in other words, the first laser beam and the second laser beam overlap) as an effect of arranging the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 close to each other. Recognized that the length of the part being By making the depth of the synthetic laser light 6 longer, even when the sight of the laser light is shifted in the depth direction with respect to the target 5, the superimposed synthetic laser light 6 effectively reaches the target 5. Further, the energy density of the entire laser light incident on the condenser lens 8 can be increased by reducing the distance between the lens barrels. As a result, the focusing characteristic of the entire laser beam is improved. Further, by reducing the distance between the lens barrel 10 and the lens barrel 20, it becomes possible to additionally arrange another lens barrel that emits laser light toward the condenser lens 8. As a result, the energy density of the entire laser beam can be further increased.
  • the temperature around the first lens barrel 10 is increased due to the presence of the second lens barrel 20. Do. Further, part of the heat dissipated from the second lens barrel 20 enters the first lens barrel 10. For this reason, in the example shown in FIG. 3, the temperature rise of the first lens barrel 10 is large as compared with the example shown in FIG. Similarly, in the example shown in FIG. 3, the temperature rise of the second lens barrel 20 is large compared to the example shown in FIG. 2.
  • the first lens barrel 10 As a result of the temperature rise of the first lens barrel 10, distortion occurs in the first lens barrel 10. The distortion of the first lens barrel 10 degrades the optical performance of the optical system disposed in the first lens barrel. Similarly, as a result of the temperature rise of the second lens barrel 20, distortion occurs in the second lens barrel 20. The distortion of the second lens barrel 20 degrades the optical performance of the optical system disposed in the second lens barrel.
  • FIGS. 1 to 3 are views conveniently used to explain matters recognized by the inventor. Thus, FIGS. 1 to 3 do not show known techniques.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device 9.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section in plane B of FIG. 6A, 6C, 6E, 6G, 6I, and 6K are schematic perspective views of a half cylinder portion of the first lens barrel 10 as viewed from the direction indicated by the arrow C in FIG. 6B, 6D, 6F, 6H, 6J, and 6L are schematic perspective views of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel 10 as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG. .
  • FIG. 6A, 6C, 6E, 6G, 6I, and 6K are schematic perspective views of a half cylinder portion of the first lens barrel 10 as viewed from the direction indicated by the arrow C in FIG. 6B
  • 6D, 6F, 6H, 6J, and 6L are schematic perspective views of the remaining half-cylinder portion of the first lens barrel 10 as viewed from the direction indicated by arrow D in FIG.
  • FIG. 6M is a schematic perspective view of a half barrel portion of the second lens barrel 20 as viewed from the direction indicated by arrow E in FIG.
  • FIG. 6N is a schematic perspective view of the remaining half cylinder portion of the second lens barrel 20 as viewed from the direction indicated by arrow F in FIG.
  • the laser array device 9 includes a first lens barrel 10, a second lens barrel 20, and a support mechanism (72, 74) for supporting the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20.
  • the 1st temperature rise suppression mechanism 110 of FIG. 4 is a mere illustration.
  • the type and arrangement of the first temperature rise suppression mechanism 110 are arbitrary.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 described in FIG. 4 is merely an example.
  • the type and arrangement of the second temperature rise suppression mechanism 210 are arbitrary.
  • the first laser beam 1 is incident on the first lens barrel 10, and the first laser beam 1 is emitted from the first lens barrel 10. In other words, the first laser beam 1 passes through the first lens barrel 10.
  • the second laser beam 2 is incident on the second lens barrel 20, and the second laser beam 2 is emitted from the second lens barrel 20. In other words, the second laser beam 2 passes through the second lens barrel 20.
  • the support mechanisms (72, 74) support the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 such that the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 are parallel.
  • the support mechanism (72, 74) may be a first end wall 72 of the housing 70 surrounding the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 and a second end wall 74 of the housing 70.
  • the support mechanism may be any mechanism that supports the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 so that the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 are parallel to each other. It may be.
  • the first lens 12 includes, for example, a lens 12A that converts the diffused laser light incident toward the first lens 12 into a collimated laser light or a focused laser light.
  • the first lens 12 includes, for example, a lens 12B that converts parallel laser light incident toward the first lens 12 into diffused laser light.
  • the second lens 22 includes, for example, a lens 22A that converts diffused laser light entering toward the second lens 22 into parallel laser light or focused laser light.
  • the second lens 22 includes, for example, a lens 22B that converts parallel laser light incident toward the second lens 22 into diffused laser light.
  • FIG. 6A shows a half-cylinder portion of the first lens barrel 10 (for example, the upper half-cylinder portion from which the lower half-cylinder portion is virtually removed) viewed from the direction indicated by the arrow C in FIG. It is a schematic perspective view. 6B shows the remaining half of the first barrel 10 (for example, the lower half from which the upper half is virtually removed) in the direction indicated by arrow D in FIG. It is the schematic perspective view seen.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 is a mechanism that is disposed in the first lens barrel 10 and suppresses the temperature rise of the first lens barrel 10.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first internal refrigerant flow passage 110A.
  • the first internal refrigerant flow passage 110A is disposed inside the wall 14 of the first lens barrel 10.
  • the liquid refrigerant or the gas refrigerant flows through the first internal refrigerant passage 110A, whereby the wall 14 of the first lens barrel 10 is cooled.
  • the thermal deformation of the first lens barrel 10 is suppressed, and the deterioration of the optical performance of the optical system disposed in the first lens barrel is suppressed.
  • the wall 14 is cooled most effectively. Further, when arranging the first internal refrigerant flow passage 110A inside the wall 14 of the first lens barrel 10, as compared with the case where the first external refrigerant flow passage 110B is arranged on the outer peripheral surface of the first lens barrel 10. It is possible to make the laser array device 9 including the first lens barrel compact.
  • FIG. 6C shows a half-tube portion of the first lens barrel 10 (for example, an upper half-tube portion from which the lower half-tube portion is virtually removed) viewed from the direction indicated by the arrow C in FIG. It is a schematic perspective view.
  • FIG. 6D shows the remaining half cylinder part of the first lens barrel 10 (for example, the lower half cylinder part where the upper half cylinder part is virtually removed) from the direction shown by the arrow D in FIG. It is the schematic perspective view seen.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first laser beam reflector 110C disposed on the inner circumferential surface 14a of the first lens barrel 10.
  • the first laser light reflecting material 110C By arranging the first laser light reflecting material 110C on the inner peripheral surface 14a of the first lens barrel 10, conversion of the first laser light to thermal energy is suppressed at the wall 14 of the first lens barrel 10 Ru.
  • the temperature rise of the wall 14 is suppressed.
  • the thermal deformation of the first lens barrel 10 is suppressed, and the deterioration of the optical performance of the optical system disposed in the first lens barrel is suppressed.
  • the first laser beam reflective material 110C is, for example, a laser beam reflective film.
  • the laser light reflection film includes a laser light reflection coating.
  • the laser beam reflection film is, for example, a metal film such as gold plating or a dielectric film such as a dielectric coating.
  • the inner peripheral surface of the lens barrel in which the optical system is disposed absorbs light (stray light, etc.) not directed to the lens disposed at the end of the lens barrel on the laser light emission side, and has high light absorption. It is technical common knowledge to be composed of materials (for example, black materials).
  • the first laser is applied to the inner circumferential surface 14a of the first lens barrel 10 in order to suppress the temperature rise of the wall 14 of the first lens barrel 10 contrary to the common knowledge.
  • the light reflecting material 110C is disposed.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first laser beam reflector 110C
  • the heat input to the wall 14 is effectively suppressed.
  • an active drive mechanism such as a pump that circulates the refrigerant is unnecessary. Therefore, the entire system does not become complicated due to the provision of the first laser light reflecting material 110C.
  • FIG. 6E is a half-cylinder portion of the first lens barrel 10 (for example, the upper half-cylinder portion from which the lower half-cylinder portion is virtually removed) viewed from the direction indicated by the arrow C in FIG. It is a schematic perspective view.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first heat radiation protrusion 110D disposed on the outer peripheral surface 14b of the first lens barrel 10.
  • the first heat radiation protrusion 110 ⁇ / b> D radiates the heat received by the first barrel 10 toward the gas surrounding the first barrel 10.
  • the heat release cools the wall 14 of the first lens barrel 10.
  • the first heat radiation protrusion 110D is the other lens barrel of the outer peripheral surface of the first lens barrel 10 (in the example shown in FIG. 4, the second lens barrel It is not provided in the part facing 20).
  • the first heat radiation protrusion 110D protrudes toward the area where no other lens barrel exists. For this reason, the heat dissipation efficiency by the first heat dissipation projection 110D is improved.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first heat radiation protrusion 110D
  • the heat of the wall 14 is effectively dissipated.
  • an active drive mechanism such as a pump for circulating the refrigerant is not necessary. Therefore, the entire system does not become complicated due to the provision of the first heat radiation protrusion 110D.
  • FIG. 6F shows a half-cylinder portion of the first lens barrel 10 (for example, a lower half-cylinder portion from which the upper half-cylinder portion is virtually removed) viewed from the direction indicated by the arrow D in FIG. It is a schematic perspective view.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes a first external refrigerant flow passage 110B.
  • the first external coolant channel 110 ⁇ / b> B is disposed on the outer peripheral surface 14 b of the first lens barrel 10.
  • the liquid refrigerant or the gas refrigerant flows through the first external refrigerant channel 110B, whereby the wall 14 of the first lens barrel 10 is cooled.
  • the thermal deformation of the first lens barrel 10 is suppressed, and the deterioration of the optical performance of the optical system disposed in the first lens barrel is suppressed.
  • the first external coolant channel 110B may be disposed in a portion (only a portion) where the temperature rise is large among the outer peripheral surface of the first lens barrel 10.
  • the portion where the temperature rise is large is, for example, the portion facing the other barrel of the first barrel 10.
  • the manufacturing cost is reduced as compared to the case where the first internal refrigerant flow path 110A is provided.
  • the first external coolant channel 110B is disposed in the gap between the lens barrels (for example, the gap between the first lens barrel and the second lens barrel), the size of the laser array device 9 substantially increases. There is nothing to do.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 is any one of the first internal refrigerant flow passage 110A, the first external refrigerant flow passage 110B, the first laser light reflecting material 110C, and the first heat radiation protrusion 110D.
  • One (for example, only two) may be provided.
  • the cooling of the wall 14 is enhanced. Be done.
  • the first laser beam reflector 110C may be used in combination with another temperature rise suppression mechanism (for example, a refrigerant flow passage, a heat radiation protrusion, etc.).
  • the upper limit of the reflectance of the laser light by the first laser light reflective material 110C is, for example, 99.0%, or alternatively. It is 99.9%. For this reason, a part of the laser light incident on the first laser light reflective material 110C raises the temperature of the wall 14 without being reflected.
  • the first laser beam reflector and the other temperature rise suppressing mechanism are used in combination, the temperature rise of the wall 14 by the laser beam absorbed by the first laser beam reflector 110C or the wall 14 is effectively suppressed. Ru.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first laser beam reflector 110C and the first heat radiation projection 110D (or the first laser beam reflector 110C). , And the first heat radiation protrusion 110D) may be provided.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first laser light reflector 110C and the first heat radiation protrusion 110D, the temperature rise does not occur without providing an active drive mechanism such as a pump for circulating the refrigerant. It is possible to enhance the suppressive function.
  • any one of the first inner refrigerant flow passage 110A, the first outer refrigerant flow passage 110B, and the first laser beam reflector 110C is adopted as a basic temperature rise suppression mechanism, and
  • the first heat radiation protrusion 110D can be disposed at a locally large portion (for example, the laser light emission side end of the first lens barrel) of the one lens barrel 10.
  • the first heat radiation protrusion 110D may be disposed only at a locally large portion of the temperature rise in the first lens barrel 10 (for example, only at the laser light emission side end of the first lens barrel).
  • the arrangement of the first external coolant channel 110B can be designed relatively freely. Therefore, any one of the first internal refrigerant flow passage 110A and the first laser light reflecting material 110C is adopted as a basic temperature rise suppression mechanism, and locally of the first lens barrel 10
  • the first external refrigerant flow path 110B is provided to a large portion of the temperature rise (for example, the laser light emitting side end of the first lens barrel or the portion of the first lens barrel 10 facing the second lens barrel 20). It is possible to arrange.
  • the first external refrigerant flow path 110B is disposed only in a portion of the first lens barrel 10 where the temperature rise is locally large (for example, only the portion of the first lens barrel 10 facing the second lens barrel 20) May be
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 may be one of the first internal refrigerant passage 110A, the first external refrigerant passage 110B, the first laser beam reflector 110C, and the first heat radiation protrusion 110D. (E.g., only three) may be provided.
  • the first temperature rise suppression mechanism 110 includes the first internal refrigerant flow path 110A, the first external refrigerant flow path 110B, the first laser light reflecting material 110C, A first heat dissipating protrusion 110D is provided.
  • suppression of the temperature rise by the first temperature rise suppression mechanism is most effectively performed.
  • each of the first inner refrigerant flow passage 110A, the first outer refrigerant flow passage 110B, the first laser beam reflector 110C, and the first heat radiation protrusion 110D is an inner refrigerant type temperature rise suppression mechanism ( Temperature increase suppression mechanism of the first type or first type), temperature increase suppression mechanism of the external refrigerant type (second type or temperature increase suppression mechanism of the second type), temperature increase suppression mechanism of heat input suppression type (third type) Alternatively, it is defined as a third type of temperature rise suppression mechanism), a heat radiation type temperature rise suppression mechanism (a fourth type or a fourth type of temperature rise suppression mechanism).
  • the first type temperature rise suppression mechanism, the second type temperature rise suppression mechanism, the third type temperature rise suppression mechanism, and the fourth type temperature rise suppression mechanism are of different types (different types). It is a temperature rise suppression mechanism.
  • the first lens barrel 10 is disposed so as to be surrounded by a plurality of lens barrels. In such a case, the temperature rise of the first lens barrel 10 may be large. Therefore, in such a case, a plurality of types (at least two types, at least three types, or at least four types) of temperature rise suppression mechanisms may be disposed in the first lens barrel 10.
  • FIG. 6M and FIG. 6N show an example of the second temperature rise suppression mechanism 210.
  • FIG. 6M shows a half cylinder portion of the second lens barrel 20 (for example, a lower half cylinder portion from which the upper half cylinder portion is virtually removed) viewed from the direction indicated by arrow E in FIG. It is a schematic perspective view.
  • FIG. 6N shows the remaining half cylinder part of the second lens barrel 20 (for example, the upper half cylinder part where the lower half cylinder part is virtually removed) from the direction shown by the arrow F in FIG. It is the schematic perspective view seen.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 is a mechanism that is disposed in the second lens barrel 20 and suppresses the temperature rise of the second lens barrel 20.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 has the same configuration as the first temperature rise suppression mechanism 110.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 described in FIGS. 6M and 6N is similar to the first temperature rise suppression mechanism 110 described in FIGS. 6K and 6L, respectively.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 may be similar to the first temperature rise suppression mechanism 110 described in any of FIGS. 6A to 6J. A repeated description of the second temperature rise suppression mechanism 210 is omitted.
  • first temperature rise suppression mechanism 110 In the description of the first temperature rise suppression mechanism 110 and FIGS. 6A to 6L, “first lens barrel 10”, “first temperature rise suppression mechanism 110”, and “first internal refrigerant flow path 110A” , “First external refrigerant flow path 110B”, “first laser light reflecting material 110C”, “first heat radiation protrusion 110D”, “wall 14”, “inner circumferential surface 14 a”, “outer circumferential surface 14 b”, “first 1 laser light and the second lens barrel 20, respectively, the second lens barrel 20, the second temperature rise suppressing mechanism 210, the second internal refrigerant flow path 210A, and the second external refrigerant Flow path 210B, "second laser beam reflector 210C”, “second heat radiation projection 210D”, “wall 24", “inner peripheral surface 24a”, “outer peripheral surface 24b”, “second laser beam”, " If it is replaced with the first lens barrel 10 ′ ′, the second temperature rise suppression mechanism 210 will be described.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 includes at least one of the second inner refrigerant flow passage 210A, the second outer refrigerant flow passage 210B, the second laser light reflecting material 210C, and the second heat radiation projection 210D. I have one.
  • the second temperature rise suppression mechanism 210 may not be provided in the second lens barrel 20 (in other words, the temperature rise becomes large)
  • the temperature rise suppression mechanism may be provided only in the assumed lens barrel (for example, the first lens barrel).
  • the temperature rise of each barrel is suppressed. As a result, it is possible to prevent the optical performance of the optical system disposed in each lens barrel from being degraded due to the temperature rise of each lens barrel. Further, in the examples shown in FIGS. 4 to 6N, the temperature rise of each lens barrel is suppressed. For this reason, it is possible to make the lens barrels dense, that is, to make a plurality of laser beams dense. As a result, for example, the optical characteristics of a combined laser beam formed by overlapping a plurality of laser beams are improved (see FIG. 3 if necessary).
  • the distance between the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 can be, for example, 0 mm or more and 75 mm or less, 0 mm or more and 50 mm or less, 0 mm or more and 30 mm or less, and 0 mm or more and 20 mm or less.
  • FIG. 7 is a functional block diagram schematically showing a laser irradiation system 1000 including the laser array device 9.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device 9.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the first lens barrel 10.
  • FIG. 10 is a developed view of the first lens barrel 10 shown in FIG.
  • FIG. 11 is a developed view of the first lens barrel 10 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the second lens barrel 20.
  • members having the same functions as the members described in FIGS. 4 to 6D are denoted by the same reference numerals. The description of the same parts will not be repeated.
  • the laser array device 9 is, for example, a device that constitutes a part of the laser irradiation system 1000.
  • the laser irradiation system 1000 includes a laser light source 400, a laser beam splitter 500, a laser beam amplifier 600, and a condenser lens 700 in addition to the laser array device 9.
  • the laser light source 400 generates laser light to be seed light.
  • the laser light splitter 500 receives laser light from the laser light source 400, and divides the received laser light into a plurality of laser lights. Transmission of laser light between the laser light source 400 and the laser light splitter 500 may be performed via an optical fiber (in other words, an optical fiber between the laser light source 400 and the laser light splitter 500) May be placed.).
  • the laser beam amplifier 600 amplifies the split laser beam split by the laser beam splitter 500.
  • the laser light amplifier 600 may be a device that amplifies laser light by passing the laser light through a laser gain medium (solid or liquid laser gain medium). Transmission of laser light between the laser beam splitter 500 and each laser beam amplifier 600 may be performed via an optical fiber (in other words, between the laser beam splitter 500 and each laser beam amplifier 600). In between, optical fibers may be arranged).
  • a phase converter (not shown) may be disposed between the laser beam splitter 500 and each of the laser beam amplifiers 600 for shifting the phase of the laser beam.
  • the laser light amplified by the laser light amplifier is introduced into the laser array device 9.
  • the laser light (first laser light) amplified by the first laser light amplifier is introduced into the first lens barrel 10 of the laser array device 9 and the laser light amplified by the second laser light amplifier (the first 2) laser light is introduced into the second lens barrel 20 of the laser array device 9, and the laser light (third laser light 3) amplified by the third laser light amplifier is the third lens barrel of the laser array device 9.
  • the laser light (the fourth laser light 4) amplified by the fourth laser light amplifier may be introduced into the fourth lens barrel 40 of the laser array device 9 (note that FIG. 7 also shows FIG. 7).
  • the condenser lens 700 condenses the laser light (the first laser light 1, the second laser light 2, etc.) received from the laser array device 9 toward the target 800.
  • no optical fiber is disposed between the laser array device 9 and the condensing lens 700 or between the laser array device 9 and the target 800.
  • the laser irradiation system 1000 comprises a condenser lens 700.
  • the condensing lens 700 disposed on the positive side in the X-axis direction with respect to the laser array device 9 may be omitted. .
  • the first lens 12 for example, a lens disposed on the first laser beam emission side of the laser array device 9
  • a second lens 22 a lens disposed on the second laser beam emission side of the laser array device 9
  • a function of focusing the first laser light 1 and the second laser light 2 toward the target 800 may be provided.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device 9.
  • the laser array device 9 is a support mechanism that supports the first lens barrel 10, the second lens barrel 20, the third lens barrel 30, the fourth lens barrel 40, and the first lens barrel 10 to the fourth lens barrel 40.
  • the first lens 12 disposed in the first lens barrel 10 the second lens 22 disposed in the second lens barrel 20, and the second lens 22 disposed in the third lens barrel 30
  • the laser array device 9 includes a first lens barrel 10, a second lens barrel 20, a third lens barrel 30, and a fourth lens barrel 40.
  • the laser array device 9 includes four barrels.
  • the laser array device may comprise one barrel, two barrels, three barrels, or five or more barrels.
  • the material of the lens barrel is, for example, metal.
  • the thickness of the wall 14 of the lens barrel is, for example, 5 mm or more and 10 mm or less.
  • the first laser beam 1 of the plurality of laser beams passes through the first lens barrel 10
  • the second laser beam 2 passes through the second lens barrel 20
  • the third laser beam passes through the third lens barrel 30, and the fourth laser beam 4 passes through the fourth lens barrel 40.
  • the first lens barrel 10 is surrounded by a plurality of other lens barrels (20, 30, 40).
  • a certain barrel is "enclosed" by a plurality of other barrels means that the center of the certain barrel is the other in the cross section perpendicular to the longitudinal direction (X axis) of the certain barrel. It means being located inside a figure formed by connecting the centers of a plurality of lens barrels (for example, in the case where the other lens barrels are three lens barrels, a triangular figure).
  • the support mechanisms (72, 74) support the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 such that the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 are parallel.
  • the support mechanism (72, 74) supports the plurality of barrels so that the plurality of barrels are parallel to one another.
  • the support mechanism (72, 74) includes a first end wall 72 (an end wall on the side on which the first laser beam is incident) of the housing 70 surrounding the plurality of lens barrels, and a second end wall 74 (the 1) It may be an end wall on the side from which laser light is emitted.
  • the housing 70 may be supported by the base members (76, 78).
  • the housing 70 can be translated relative to the base members (76, 78) or can be rotationally moved (for example, rotationally moved so as to change the direction indicated by the longitudinal direction of the first lens barrel 10) It may be supported by the base member. Alternatively, the housing 70 may be immovably fixed relative to the base member.
  • the base member includes a base plate 78 and a support post 77 disposed between the base plate 78 and the housing 70.
  • the housing 70 may include a cylindrical side wall 76 disposed between the first end wall 72 and the second end wall 74.
  • the space in the housing 70 may be a closed space surrounded by the first end wall 72, the second end wall 74, and the side wall 76.
  • the second refrigerant inlet port 210 b 1 provided in the first end wall 72 is a port for supplying a refrigerant to a second refrigerant flow path described later.
  • the third refrigerant inlet port 310b1 and the fourth refrigerant inlet port 410b1 provided in the first end wall 72 respectively supply a refrigerant to a third refrigerant flow path described later and a fourth refrigerant flow path described later.
  • the second refrigerant outlet port 210b2 provided in the first end wall 72 is a port for discharging the refrigerant from the second refrigerant flow path.
  • the third refrigerant outlet port 310b2 and the fourth refrigerant outlet port 410b2 provided in the first end wall 72 are ports for discharging the refrigerant from the third refrigerant channel and the fourth refrigerant channel, respectively.
  • the refrigerant is, for example, water.
  • the refrigerant circulates in the circulation flow path including the first to fourth refrigerant flow paths, for example, by a pump (not shown).
  • the first refrigerant inlet port 110a1 provided at the end of the first lens barrel 10 (more specifically, the end face or end of the first laser beam incident side) is described later. And a port for supplying the refrigerant to the first refrigerant flow path.
  • the first refrigerant outlet port 110a2 provided at the end of the first lens barrel 10 (more specifically, the end face or end of the first laser light incident side) is a refrigerant from a first refrigerant flow path described later Port for discharging the Alternatively, the first refrigerant inlet port 110a1 and the first refrigerant outlet port 110a2 may be provided in the first end wall 72.
  • the refrigerant inlet port (110a1, 210b1, 310b1, 410b1 etc.) and the refrigerant outlet port (110a2, 210b2, 310b2, 410b2) are the end walls on the side where the laser light is incident.
  • the first end wall 72 or the end on the laser beam incident side of the first lens barrel 10 is disposed. Therefore, the connection work between the refrigerant flow path and the external pipe (not shown) can be efficiently performed.
  • the refrigerant inlet port and the refrigerant outlet port are not disposed in the second end wall 74 which is the end wall on the side from which the laser light is emitted.
  • At least one optical element (for example, the first lens 12) is disposed inside the first lens barrel 10, and at least one optical element (for example, the second lens 22) inside the second lens barrel 20.
  • at least one optical element (for example, the third lens 32) is disposed inside the third lens barrel 30, and at least one optical element (for example, the third lens barrel 32) is 4 lenses 42) are arranged.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view schematically showing the first lens barrel 10.
  • FIG. 10 is a developed view of the first lens barrel 10. More specifically, FIG. 10 is a developed view obtained by virtually cutting the first lens barrel 10 at the plane G in FIG. 9 and virtually expanding the cut first lens barrel 10 on a plane. It is.
  • the first lens barrel 10 includes a first internal refrigerant flow passage 110 ⁇ / b> A disposed inside the wall 14 of the first lens barrel as the first temperature rise suppression mechanism 110.
  • the first internal refrigerant flow passage 110A is connected to the first refrigerant inlet port 110a1 and the first refrigerant outlet port 110a2.
  • the first refrigerant inlet port 110a1 and the first refrigerant outlet port a2 are disposed, for example, on the end face 16a of the first lens barrel 10 on the first laser light incident side.
  • the first lens barrel 10 includes a first laser light reflecting material 110 ⁇ / b> C as the first temperature rise suppression mechanism 110.
  • the first laser light reflecting material 110 ⁇ / b> C is disposed on the inner peripheral surface of the first lens barrel 10.
  • the first laser beam reflecting material 110 ⁇ / b> C may be disposed on the entire inner peripheral surface of the first lens barrel 10.
  • the first laser beam reflector 110 C is a first mirror. It may be disposed on the inner circumferential surface (only the inner circumferential surface) of the rear portion 10R of the cylinder 10.
  • the rear portion 10R of the first lens barrel 10 is a half of the first lens barrel 10 on the first laser light emission side (for example, an intermediate surface S1 between the end surface 16a and the end surface 16b).
  • the front portion 10F of the first lens barrel 10 is a half of the first lens barrel 10 on the first laser beam incident side (for example, the middle between the end surface 16a and the end surface 16b). It is defined as the first half portion on the end face 16a side of the face S1).
  • the first refrigerant flow passage (the first inner refrigerant flow passage 110A) is disposed closer to the front portion 10F of the first lens barrel at the rear portion 10R of the first lens barrel.
  • the total heat exchange area between the first refrigerant flow passage and the wall 14 of the first lens barrel in the rear portion 10R of the first lens barrel is the front portion of the first lens barrel. It is larger than the total heat exchange area between the first refrigerant flow path and the wall 14 of the first barrel at 10F.
  • the cooling effect at the rear portion 10R of the first lens barrel is larger than the cooling effect at the front portion 10F of the first lens barrel. Therefore, in the example shown in FIG. 10, the spot diameter of the first laser beam is expanded toward the end face 16b of the first lens barrel 10 on the first laser beam emission side (ie, the wall 14 by the first laser beam). In the case where the amount of heat input to the heat source increases toward the output end face 16b).
  • the first inner refrigerant flow passage 110A includes a plurality of fluid connections between at least one inlet side flow passage 114A, at least one outlet side flow passage 116A, and the inlet side flow passage 114A and the outlet side flow passage. It may be provided with the branch flow path 115A.
  • the first lens barrel 10 is a lens barrel surrounded by a plurality of other lens barrels (see FIG. 8 if necessary). Therefore, the amount of heat released from the first lens barrel 10 to the periphery of the first lens barrel 10 is relatively small, and the amount of heat input from the periphery of the first lens barrel 10 to the first lens barrel 10 is relatively large.
  • the first lens barrel 10 is a lens barrel surrounded by a plurality of other lens barrels
  • the first lens barrel 10 is compared with the case where the first lens barrel is not a lens barrel surrounded by a plurality of other lens barrels. It is preferable to make the temperature rise suppression mechanism stronger.
  • the internal refrigerant flow passage is disposed in the first lens barrel 10, it is possible to make the first temperature rise suppressing mechanism stronger than in the case where the external refrigerant flow passage is disposed.
  • the first internal refrigerant flow passage 110A and the first laser light reflecting material 110C are used in combination as the first temperature rise suppression mechanism. For this reason, it is possible to further strengthen the first temperature rise suppression mechanism.
  • any one of the first internal refrigerant flow path 110A and the first laser beam reflector 110C may be omitted.
  • the first internal refrigerant flow passage 110A may be replaced by a first external refrigerant flow passage disposed on the outer peripheral surface of the first lens barrel 10.
  • FIG. 11 is a modification of the first internal refrigerant flow passage 110A.
  • FIG. 11 is a developed view of the first lens barrel 10. More specifically, FIG. 11 is a developed view obtained by virtually cutting the first lens barrel 10 at the plane G in FIG. 9 and virtually expanding the cut first lens barrel 10 on a plane. It is.
  • the example shown in FIG. 11 is different from the example shown in FIG. 10 in that the first inner refrigerant flow path 110A is disposed in a spiral shape.
  • a first temperature rise suppression mechanism disposed in the first lens barrel 10 is a second temperature rise suppression mechanism disposed in the second lens barrel (note that the second lens barrel is, for example, the first A different type of temperature rise suppression mechanism may be provided as one of a plurality of lens barrels arranged so as to surround the lens barrel 10).
  • FIG. 12 is a schematic perspective view schematically showing the second lens barrel 20. As shown in FIG.
  • the second lens barrel 20 includes a second external refrigerant flow passage 210B disposed on the outer peripheral surface 24b of the second lens barrel as the second temperature rise suppression mechanism 210.
  • the second external refrigerant flow passage 210B is connected to the second refrigerant inlet port 210b1 and the second refrigerant outlet port 210b2.
  • the second refrigerant flow passage (second external refrigerant flow passage 210B) is located on the end face 26b side of the rear portion 20R of the second lens barrel (for example, the intermediate surface between the end face 26a and the end face 26b).
  • the second lens barrel is arranged more densely than the front portion 20F of the second lens barrel (for example, the first half portion on the end face 26a side than the intermediate face between the end face 26a and the end face 26b).
  • the total heat exchange area between the second refrigerant flow passage and the wall 24 of the second barrel at the rear portion 20R of the second barrel is the front portion of the second barrel.
  • the total heat exchange area between the second refrigerant flow passage and the wall 24 of the second barrel at 20F is larger.
  • the cooling effect at the rear portion 20R of the second lens barrel is larger than the cooling effect at the front portion 20F of the second lens barrel. Therefore, in the example shown in FIG. 12, the spot diameter of the second laser beam is expanded toward the end face 26b of the second lens barrel 20 on the second laser beam emission side (ie, the wall 24 by the second laser beam). In the case where the amount of heat input to the heat source is increased toward the output end face 26b).
  • the second external refrigerant flow channel is a spiral flow channel. For this reason, the cooling efficiency of the wall 24 of the second lens barrel 20 by the second external refrigerant flow passage 210B is high.
  • the second barrel 20 is a barrel not surrounded by a plurality of other barrels (see FIG. 8 if necessary). For this reason, the amount of heat released from the second lens barrel 20 to the periphery of the second lens barrel 20 is relatively large, and the amount of heat input from the periphery of the second lens barrel 20 to the second lens barrel 20 is relatively small. For this reason, in the example shown in FIG. 12, an external refrigerant flow path having a cooling efficiency lower than that of the internal refrigerant flow path is used as the second temperature rise suppression mechanism.
  • the second lens barrel 20 is a lens barrel not surrounded by a plurality of other lens barrels.
  • the second heat radiation protrusion is used. It may be adopted.
  • the second heat dissipating protrusion is disposed so as to project toward the area where no other lens barrel is present.
  • a second internal refrigerant flow passage disposed inside wall 24 of second lens barrel 20 as second temperature rise suppression mechanism 210, and an inner periphery of second lens barrel 20. Either one of the second laser beam reflectors disposed on the surface, or both the second internal refrigerant flow path and the second laser beam reflector may be used.
  • FIG. 13 shows a modification of the second lens barrel 20 and the second temperature rise suppression mechanism 210.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view schematically showing the second lens barrel 20. As shown in FIG.
  • the second lens barrel 20 includes, as the second temperature rise suppression mechanism 210, a second heat radiation protrusion 210D disposed on the outer peripheral surface 24b of the second lens barrel.
  • the shape of each second heat radiation protrusion 210D is arbitrary.
  • the shape of each second heat radiation projection 210D may be a cylindrical shape or a plate shape.
  • the plate surface may be parallel to the X axis, perpendicular to the X axis, or oblique to the X axis It is also good.
  • the plurality of second heat radiation protrusions 210 ⁇ / b> D are arranged to be uniformly distributed on the outer peripheral surface of the second lens barrel 20.
  • the plurality of second heat radiation protrusions 210D may be arranged to be denser at the rear portion 20R of the second barrel than the front portion 20F of the second barrel.
  • the second heat radiation projection 210D may be arranged to project toward the area where no other lens barrel is present.
  • the second heat radiation projection 210D may be disposed so as not to project toward the area where the other barrels exist.
  • the heat dissipation projection is not disposed in the first lens barrel 10.
  • the third heat radiation projection 310D is arranged to protrude toward the area where no other lens barrel exists.
  • the fourth heat radiation projection 410D is arranged to project toward a region where no other lens barrel (plural lens barrels) is present.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the first to fourth lens barrels 10 to 40, and is a cross-sectional view on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the first lens barrel 10. As shown in FIG.
  • the third lens barrel 30 and the third temperature rise suppression mechanism 310 may have the same configuration as the second lens barrel 20 and the second temperature rise suppression mechanism 210, respectively, or may have different configurations.
  • the fourth lens barrel 40 and the fourth temperature rise suppression mechanism 410 may have the same configuration as the second lens barrel 20 and the second temperature rise suppression mechanism 210, respectively, but have different configurations. It is also good.
  • the Nth lens barrel and the Nth temperature rise suppression mechanism Each of these may have the same configuration as the first lens barrel and the first temperature rise suppression mechanism described above.
  • the Nth lens barrel and the Nth temperature rise suppression mechanism may have the same configuration as the above-described second barrel and the second temperature rise suppression mechanism, respectively.
  • the Nth lens barrel and the Nth temperature rise suppression mechanism are different from the first and second barrels, the first temperature rise suppression mechanism, and the second temperature rise suppression mechanism, respectively. It may be a configuration.
  • the plurality of lens barrels are disposed apart from one another.
  • at least two barrels of the plurality of barrels may be arranged in contact with each other.
  • FIG. 15 shows an example of a second modification.
  • FIG. 15 is a schematic front view of the housing 70 as viewed from the positive direction of the X-axis toward the negative direction.
  • the first lens barrel 10 and the second lens barrel 20 are disposed in contact with each other, and the first lens barrel 10 and the third lens barrel 30 are disposed in contact with each other.
  • the lens barrel 40 is disposed in contact with it.
  • the lens disposed on the laser light incident side is a diffusion lens (for example, a concave lens) and is disposed on the laser light emission side
  • Lens is a condensing lens (for example, a convex lens).
  • the lens disposed on the laser light incident side may be a condenser lens (for example, a convex lens)
  • the lens disposed on the laser light emission side may be a condenser lens (for example, a convex lens).
  • FIG. 16 shows an example of a third modification.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view schematically showing the lens barrel (10, 20, 30, 40).
  • the lenses (12B, 22B, 32B, 42B) disposed on the laser light incident side are condensing lenses (eg, convex lenses), and the lenses (12A, 22A, 32A, 42A) are condensing lenses (for example, convex lenses).
  • FIG. 17 shows an example of the fourth modification.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view schematically showing an example of the configuration of the laser array device 9.
  • a cooling air supply mechanism for feeding cooling air is additionally provided in the housing 70 as a temperature rise suppression mechanism of the plurality of lens barrels (10, 20, 30, 40).
  • the cooling air supply mechanism includes an air inlet port 90 a for sending air into the housing 70 and an air outlet port 90 b for discharging air from the housing 70.
  • the cooling air supply mechanism includes an air supply pipe 92a connected to the air inlet port 90a, an air discharge pipe 92b connected to the air outlet port 90b, and an air supply pump (not shown) connected to the air supply pipe 92a. Equipped with
  • the cooling air supply mechanism is not a temperature rise suppression mechanism disposed in each lens barrel. Therefore, the cooling air supply mechanism can not adjust the degree of temperature rise suppression for each lens barrel. Therefore, in the fourth modification, the cooling air supply mechanism and the temperature rise suppression mechanism disposed in each lens barrel are used in combination.
  • FIG. 18A is a schematic vertical cross-sectional view showing movement of the focal position (movement from position F to position F ′) by the extension of the first lens barrel 10.
  • the first barrel 10 comprises a first temperature rise suppression mechanism. Since the first lens barrel 10 includes the first temperature rise suppression mechanism, the extension of the first lens barrel 10 due to the temperature rise is suppressed. As a result, the shift (the movement of the focal position) of the focal position of the laser beam emitted from the first lens barrel 10 is suppressed.
  • FIG. 18B is a schematic vertical cross-sectional view showing how the light collection performance of the lens is reduced due to the distortion of the lens 12A disposed in the first lens barrel 10.
  • the first barrel 10 comprises a first temperature rise suppression mechanism. Since the first lens barrel 10 includes the first temperature rise suppression mechanism, distortion of the lens 12A due to temperature rise is suppressed. As a result, the deterioration of the focusing characteristic of the laser beam emitted from the first lens barrel 10 is suppressed.
  • FIG. 18C is a schematic longitudinal sectional view showing how the focus position moves (moves from position F to position F ′) by the first lens barrel 10 extending asymmetrically with respect to the central longitudinal axis of the first lens barrel 10. It is a front view.
  • the asymmetrical extension of the first barrel 10 occurs, for example, due to the fact that the first barrel 10 is disposed adjacent to the other barrels.
  • the first barrel 10 comprises a first temperature rise suppression mechanism. Since the first lens barrel 10 is provided with the first temperature rise suppression mechanism, asymmetric expansion of the first lens barrel 10 due to temperature rise is suppressed.
  • the first temperature rise suppressing mechanism 10 may be disposed asymmetrically with respect to the central longitudinal axis of the first lens barrel 10 in order to suppress the asymmetric expansion of the first lens barrel 10.
  • the first barrel 10 comprises a first temperature rise suppression mechanism. Since the first lens barrel 10 is provided with the first temperature rise suppression mechanism, asymmetric expansion of the first lens barrel 10 due to temperature rise is suppressed.

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Abstract

レーザアレイデバイスは、第１レーザ光１が通過する第１鏡筒（１０）と、第２レーザ光（２）が通過する第２鏡筒（２０）と、第１鏡筒（１０）および第２鏡筒（２０）が互いに平行となるように支持する支持機構（７２、７４）と、第１鏡筒（１０）内に配置される第１レンズ（１２）と、第２鏡筒（２０）内に配置される第２レンズ（２２）と、第１鏡筒（１０）に配置され、第１鏡筒（１０）の温度上昇を抑制する第１の温度上昇抑制機構（１１０）とを具備する。

Description

レーザアレイデバイス
　本発明は、レーザアレイデバイス、特に、温度上昇抑制機構を備えるレーザアレイデバイスに関する。
　レーザの出力を高くするために、複数のレーザ光を重ね合せる技術が知られている。
　関連する技術として、特許文献１には、画像形成装置が記載されている。特許文献１に記載の画像形成装置は、レーザ光源から斜設ミラーに至る光学系を覆う筐体と、筐体を冷却する冷却ファンとを備える。
　また、非特許文献１には、シードレーザ（Ｓｅｅｄ　ｌａｓｅｒ）と、ファイバースプリッタ（Ｆｉｂｅｒ　ｓｐｌｉｔｔｅｒ）と、位相変換器（Ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔｅｒｓ）と、ファイバー増幅器（Ｆｉｂｅｒ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）と、ファイバーアレイトランスミッター（Ｆｉｂｅｒ　ａｒｒａｙ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）とを備えるファイバーアレイシステムが記載されている。非特許文献１において、ファイバースプリッタは、シードレーザから受け取るレーザ光を分割する。位相変換器は、分割されたレーザ光の位相をシフトさせる。ファイバー増幅器は、位相変換器から受け取るレーザ光を増幅する。ファイバーアレイトランスミッターは、ファイバー増幅器から受け取る複数のレーザ光を、標的（Ｔａｒｇｅｔ）に向かって集束させる。
特許第５２５５７９５号公報
Mikhail　Vorontsov　et　al.,　"Coherent　Beam　Combining　and　Atmospheric　Compensation　with　Adaptive　Fiber　Array　Systems",　Coherent Laser　Beam　Combining,　First　Edition.　Edited　by　Arnaud　Brignon,　2013,　p.167-191
　本発明の目的は、鏡筒の温度上昇を抑制することにより、光学性能の劣化を防止するレーザアレイデバイスを提供することにある。
　いくつかの実施形態において、レーザアレイデバイスは、第１レーザ光が通過する第１鏡筒と、第２レーザ光が通過する第２鏡筒とを含む複数の鏡筒と、前記複数の鏡筒が互いに平行となるように前記複数の鏡筒を支持する支持機構と、前記第１鏡筒内に配置される少なくとも１つの第１レンズと、前記第２鏡筒内に配置される少なくとも１つの第２レンズと、前記第１鏡筒に配置され、前記第１鏡筒の温度上昇を抑制する第１の温度上昇抑制機構と、を具備する。
　本発明により、鏡筒の温度上昇を抑制することにより、光学性能の劣化を防止するレーザアレイデバイスが提供できる。
　添付の図面は、実施形態の説明を助けるために本明細書に組み込まれる。なお、図面は、本発明を、図示された例および説明された例に限定するものとして解釈されるべきではない。
図１は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図２は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図３は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。 図４は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図５は、図４の平面Ｂにおける断面を示す概略断面図である。 図６Ａは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｂは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｃは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｄは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｅは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｆは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｇは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｈは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｉは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｊは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｋは、第１鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｌは、第１鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｍは、第２鏡筒のうちの半筒部分を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。 図６Ｎは、第２鏡筒のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。 図７は、レーザアレイデバイスを含むレーザ照射システムを模式的に示す機能ブロック図である。 図８は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図９は、第１鏡筒の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１０は、図９に示された第１鏡筒の展開図である。 図１１は、図９に示された第１鏡筒の展開図である。 図１２は、第２鏡筒の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１３は、第２鏡筒を模式的に示す概略断面図である。 図１４は、第１鏡筒乃至第４鏡筒の断面図であって、第１鏡筒の長手方向に垂直な面における断面図である。 図１５は、筐体をＸ軸正の方向から負の方向に向かって見た概略正面図である。 図１６は、鏡筒を模式的に示す概略断面図である。 図１７は、レーザアレイデバイスの構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。 図１８Ａは、第１鏡筒の伸びにより、焦点位置が移動する様子を示す概略縦断面図である。 図１８Ｂは、第１鏡筒内に配置されたレンズの歪みにより、レンズの集光性能が低下する様子を示す概略縦断面図である。 図１８Ｃは、第１鏡筒が、第１鏡筒の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、焦点位置が移動する様子を示す概略縦断面図である。
　以下、実施形態に係るレーザアレイデバイスに関して、添付図面を参照して説明する。以下の詳細な説明においては、実施形態の包括的な理解を提供するために、説明の目的で多くの詳細な特定事項が開示される。しかし、一又は複数の実施形態は、これらの詳細な特定事項なしで実行可能であることが明らかである。
（用語の定義）
　本明細書において、「スポット径」とは、レーザ光の進行方向に垂直な断面におけるレーザ光の直径を意味する。スポット径は、例えば、当該断面におけるレーザ光の強度が、当該断面におけるレーザ光の最大強度の１／ｅ２（ｅは自然対数の底）となる部分の直径である。
　本明細書において、第１鏡筒の長手方向に平行な軸をＸ軸と定義する。第１鏡筒において、第１レーザ光が進む方向を、Ｘ軸正の方向と定義する。
（発明者によって認識された事項）
　図１乃至図３を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図１乃至図３は、レーザ光の照射状態を模式的に示す概略側面図である。
　図１に記載の例では、第１レーザ光１と第２レーザ光２とが、標的５に向けて照射されている。第１レーザ光１の進行方向は、集光レンズ８（例えば、凸レンズ）によって、標的５に向かう方向に変更される。なお、図１に記載の例において、集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径は、Ｄ１である。第２レーザ光２の進行方向は、集光レンズ８によって、標的５に向かう方向に変更される。なお、図１に記載の例において、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径は、Ｄ２である。第１レーザ光１と第２レーザ光とは、重ね合せられ、重ね合せられた合成レーザ光６が標的５に到達する。
　図２は、合成レーザ光の強度を増加させる方法を示す。図２に記載の例では、第１レーザ光１のスポット径が、第１鏡筒１０内に配置された光学要素によって、拡大される。その結果、集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径は、Ｄ１’（Ｄ１’＞Ｄ１）となる。また、第２レーザ光２のスポット径が、第２鏡筒２０内に配置された光学要素によって、拡大される。その結果、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径は、Ｄ２’（Ｄ２’＞Ｄ２）となる。集光レンズ８に入射する第１レーザ光１のスポット径Ｄ１’を拡大し、集光レンズ８に入射する第２レーザ光２のスポット径Ｄ２’を拡大した場合、焦点（標的５の存在位置）における各レーザ光のエネルギ密度を高くすることが可能である。その結果、合成レーザ光６の強度が増加する。
　図２のＡ－Ａ矢視断面における第１レーザ光１の強度分布は、第１鏡筒１０が存在しないと仮定した場合、図２においてｆで示される曲線（例えば、ガウス分布曲線）となる。しかし、実際には、第１鏡筒１０が存在するため、強度分布ｆで示されるレーザ光のうち、領域ａおよび領域ｂの部分は、第１鏡筒１０に入射することとなる。第１鏡筒１０に入射するレーザ光の部分のうちの大部分は、熱エネルギに変換される。その結果、第１鏡筒１０の温度は上昇する。
　図２に記載の例では、第１鏡筒１０は、周囲に熱を発散することが可能であるため、第１レーザ光による第１鏡筒１０の温度上昇は、大きな問題とはならない。同様に、第２鏡筒２０は、周囲に熱を発散することが可能であるため、第２レーザ光による第２鏡筒２０の温度上昇は、大きな問題とはならない。
　次に、図３に示されるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを、互いに近接配置することを想定する。発明者は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを互いに近接配置することによる効果として、合成レーザ光６の奥行Ｌ１（換言すれば、第１レーザ光と第２レーザ光とが重なっている部分の長さ）が長くなることを認識した。合成レーザ光６の奥行が長くなることにより、レーザ光の照準が、標的５に対して奥行方向にずれた場合でも、重ね合せられた合成レーザ光６が効果的に標的５に到達する。また、鏡筒同士の距離を近づけることにより、集光レンズ８に入射するレーザ光全体のエネルギ密度を増加させることができる。その結果、レーザ光全体の集光特性が向上する。また、鏡筒１０と鏡筒２０との間の距離を小さくすることにより、集光レンズ８に向けてレーザ光を射出する他の鏡筒を追加的に配置することが可能となる。その結果、レーザ光全体のエネルギ密度を更に増加させることができる。
　他方、図３に示されるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを、互いに近接配置する場合、第１鏡筒１０の周囲の温度は、第２鏡筒２０の存在により上昇する。また、第２鏡筒２０から発散される熱の一部が、第１鏡筒１０に入射する。このため、図３に記載の例では、図２に記載の例と比較して、第１鏡筒１０の温度上昇が大きい。同様に、図３に記載の例では、図２に記載の例と比較して、第２鏡筒２０の温度上昇が大きい。
　第１鏡筒１０の温度上昇の結果、第１鏡筒１０には歪が生じる。第１鏡筒１０が歪むことにより、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化する。同様に、第２鏡筒２０の温度上昇の結果、第２鏡筒２０には歪が生じる。第２鏡筒２０が歪むことにより、第２鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化する。
　なお、図１乃至図３は、発明者によって認識された事項について説明するために便宜的に使用される図である。よって、図１乃至図３は、公知技術を示すものではない。
（レーザアレイデバイスの構成概要）
　図４乃至図６Ｎを参照して、実施形態に係るレーザアレイデバイス９について説明する。図４は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図５は、図４の平面Ｂにおける断面を示す概略断面図である。図６Ａ、図６Ｃ、図６Ｅ、図６Ｇ、図６Ｉ、図６Ｋは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｂ、図６Ｄ、図６Ｆ、図６Ｈ、図６Ｊ、図６Ｌは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｍは、第２鏡筒２０のうちの半筒部分を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｎは、第２鏡筒２０のうちの残りの半筒部分を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。
　図４および図５を参照すると、レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０と、第２鏡筒２０と、第１鏡筒１０および第２鏡筒２０を支持する支持機構（７２、７４）と、第１鏡筒１０内に配置される第１レンズ１２と、第２鏡筒２０内に配置される第２レンズ２２と、第１の温度上昇抑制機構１１０と、第２の温度上昇抑制機構２１０とを具備する。なお、図４に記載の第１の温度上昇抑制機構１１０は、単なる例示である。第１の温度上昇抑制機構１１０の種類および配置は任意である。また、図４に記載の第２の温度上昇抑制機構２１０は、単なる例示である。第２の温度上昇抑制機構２１０の種類および配置は任意である。
　第１鏡筒１０には、第１レーザ光１が入射され、第１鏡筒１０からは、第１レーザ光１が出射される。換言すれば、第１レーザ光１は、第１鏡筒１０を通過する。
　第２鏡筒２０には、第２レーザ光２が入射され、第２鏡筒２０からは、第２レーザ光２が出射される。換言すれば、第２レーザ光２は、第２鏡筒２０を通過する。
　支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する。支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを囲む筐体７０の第１端壁７２と、筐体７０の第２端壁７４であってもよい。なお、支持機構は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する機構であれば、どのような機構であってもよい。
　第１レンズ１２は、例えば、第１レンズ１２に向かって入射する拡散レーザ光を平行レーザ光あるいは集束レーザ光に変換するレンズ１２Ａを含む。代替的に、あるいは、付加的に、第１レンズ１２は、例えば、第１レンズ１２に向かって入射する平行レーザ光を拡散レーザ光に変換するレンズ１２Ｂを含む。
　第２レンズ２２は、例えば、第２レンズ２２に向かって入射する拡散レーザ光を平行レーザ光あるいは集束レーザ光に変換するレンズ２２Ａを含む。代替的に、あるいは、付加的に、第２レンズ２２は、例えば、第２レンズ２２に向かって入射する平行レーザ光を拡散レーザ光に変換するレンズ２２Ｂを含む。
（第１の温度上昇抑制機構１１０）
　次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の一例について説明する。図６Ａは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｂは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。
　第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０に配置され、第１鏡筒１０の温度上昇を抑制する機構である。図６Ａ、および、図６Ｂに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える。第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１鏡筒１０の壁１４の内部に配置される。液体冷媒または気体冷媒が、第１内部冷媒流路１１０Ａを流れることにより、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。
　第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える場合、壁１４は、最も効果的に冷却される。また、第１鏡筒１０の壁１４の内部に第１内部冷媒流路１１０Ａを配置する場合、第１鏡筒１０の外周面上に第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置する場合と比較して、第１鏡筒を含むレーザアレイデバイス９をコンパクトに構成することが可能である。
（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例１）
　図６Ｃおよび図６Ｄを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例１について説明する。図６Ｃは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｄは、第１鏡筒１０のうちの残りの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。
　図６Ｃおよび図６Ｄに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０の内周面１４ａに配置される第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える。第１鏡筒１０の内周面１４ａに第１のレーザ光反射材１１０Ｃを配置することにより、第１鏡筒１０の壁１４において、第１レーザ光が熱エネルギに変換されることが抑制される。壁１４において、第１レーザ光が熱エネルギに変換されることが抑制されることにより、壁１４の温度上昇が抑制される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。
　第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、例えば、レーザ光反射膜である。なお、レーザ光反射膜には、レーザ光反射コーティングが含まれる。レーザ光反射膜は、例えば、金めっき等の金属膜、誘電体コーティング等の誘電体膜である。
　なお、光学系が配置される鏡筒の内周面は、鏡筒のレーザ光出射側の端部に配置されるレンズに向かわない光（迷光等）を吸収する目的で、光吸収性の高い材料（例えば、黒色の材料）で構成するのが技術常識である。図６Ｃおよび図６Ｄに記載の例では、当該技術常識に反して、第１鏡筒１０の壁１４の温度上昇を抑制するために、第１鏡筒１０の内周面１４ａに第１のレーザ光反射材１１０Ｃが配置される。
　第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える場合、壁１４への入熱が効果的に抑制される。また、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを第１の温度上昇抑制機構１１０として機能させるに際して、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構は不要である。よって、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備えることに起因して、システム全体が複雑化することはない。
（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例２）
　図６Ｅおよび図６Ｆを参照して、第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例２について説明する。図６Ｅは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｃで示される方向から見た概略斜視図である。
　図６Ｅに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１鏡筒１０の外周面１４ｂに配置される第１放熱突起１１０Ｄを備える。第１放熱突起１１０Ｄは、第１鏡筒１０が受け取る熱を、第１鏡筒１０を囲む気体に向けて放熱する。放熱により、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。
　なお、図４、および、図６Ｅに記載の例では、第１放熱突起１１０Ｄは、第１鏡筒１０の外周面のうちの他の鏡筒（図４に記載の例では、第２鏡筒２０）に対面する部分には設けられていない。換言すれば、図４、および、図６Ｅに記載の例では、第１放熱突起１１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出する。このため、第１放熱突起１１０Ｄによる放熱効率が向上する。
　第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１放熱突起１１０Ｄを備える場合、壁１４の熱が効果的に放熱される。また、第１放熱突起１１０Ｄを第１の温度上昇抑制機構１１０として機能させるに際して、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構は不要である。よって、第１放熱突起１１０Ｄを備えることに起因して、システム全体が複雑化することはない。
（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例３）
　図６Ｆは、第１鏡筒１０のうちの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｄで示される方向から見た概略斜視図である。
　図６Ｆに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０は、第１外部冷媒流路１１０Ｂを備える。第１外部冷媒流路１１０Ｂは、第１鏡筒１０の外周面１４ｂ上に配置される。液体冷媒または気体冷媒が、第１外部冷媒流路１１０Ｂを流れることにより、第１鏡筒１０の壁１４が冷却される。その結果、第１鏡筒１０の熱変形が抑制されるとともに、第１鏡筒内に配置される光学系の光学性能の劣化が抑制される。
　なお、第１外部冷媒流路１１０Ｂは、第１鏡筒１０の外周面のうち、温度上昇の大きな部分（部分のみ）に配置されてもよい。第１鏡筒１０の外周面のうち、温度上昇の大きな部分は、例えば、第１鏡筒１０のうちの他の鏡筒に対面する部分である。
　第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１外部冷媒流路１１０Ｂを備える場合、第１内部冷媒流路１１０Ａを備える場合と比較して、製造コストが低減される。また、鏡筒間の隙間（例えば、第１鏡筒と第２鏡筒との間の隙間）に第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置する場合、レーザアレイデバイス９のサイズが実質的に増加することはない。
（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例４）
　第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとのうちのいずれか２つ（例えば、２つのみ）を備えるようにしてもよい。例えば、図６Ｇおよび図６Ｈに示されるように、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂとを備える場合、壁１４の冷却が増強される。
　代替的に、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、他の温度上昇抑制機構（例えば、冷媒流路、放熱突起等）とを併用してもよい。第１のレーザ光反射材１１０Ｃによるレーザ光の反射率の上限は、例えば、９９．０％、あるいは。９９．９％である。このため、第１のレーザ光反射材１１０Ｃに入射するレーザ光の一部分は、反射されずに、壁１４の温度を上昇させる。第１のレーザ光反射材と、他の温度上昇抑制機構とを併用する場合、第１のレーザ光反射材１１０Ｃまたは壁１４に吸収されるレーザ光による壁１４の温度上昇が効果的に抑制される。
　例えば、図６Ｉ、図６Ｊに示されるように、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄ（あるいは、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄのみ）を備えるようにしてもよい。第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとを備える場合、冷媒を循環させるポンプのような能動的な駆動機構を設けることなく、温度上昇抑制機能を増強することが可能である。
　なお、第１放熱突起１１０Ｄの配置は、比較的自由に設計することが可能である。このため、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれかを、基本的な温度上昇抑制機構として採用するとともに、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部）に、第１放熱突起１１０Ｄを配置することが可能である。第１放熱突起１１０Ｄを、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分のみ（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部のみ）に配置してもよい。
　第１外部冷媒流路１１０Ｂの配置は、比較的自由に設計することが可能である。このため、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれかを、基本的な温度上昇抑制機構として採用するとともに、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分（例えば、第１鏡筒のレーザ光出射側端部、あるいは、第１鏡筒１０のうち第２鏡筒２０に対面する部分）に、第１外部冷媒流路１１０Ｂを配置することが可能である。第１外部冷媒流路１１０Ｂを、第１鏡筒１０のうちの局所的に温度上昇の大きな部分のみ（例えば、第１鏡筒１０のうち第２鏡筒２０に対面する部分のみ）に配置してもよい。
（第１の温度上昇抑制機構１１０の変形例５）
　代替的に、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａと、第１外部冷媒流路１１０Ｂと、第１のレーザ光反射材１１０Ｃと、第１放熱突起１１０Ｄとのうちの少なくとも３つ（例えば、３つのみ）を備えるようにしてもよい。
　例えば、図６Ｋおよび図６Ｌに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構１１０が、第１内部冷媒流路１１０Ａ、第１外部冷媒流路１１０Ｂ、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、および、第１放熱突起１１０Ｄを備える。図６Ｋおよび図６Ｌに記載の例では、第１の温度上昇抑制機構による温度上昇の抑制が、最も効果的に行われる。
　なお、本明細書において、第１内部冷媒流路１１０Ａ、第１外部冷媒流路１１０Ｂ、第１のレーザ光反射材１１０Ｃ、第１放熱突起１１０Ｄは、それぞれ、内部冷媒型の温度上昇抑制機構（第１種類又は第１タイプの温度上昇抑制機構）、外部冷媒型の温度上昇抑制機構（第２種類又は第２タイプの温度上昇抑制機構）、入熱抑制型の温度上昇抑制機構（第３種類又は第３タイプの温度上昇抑制機構）、放熱型の温度上昇抑制機構（第４種類又は第４タイプの温度上昇抑制機構）と定義される。
　第１種類の温度上昇抑制機構と、第２種類の温度上昇抑制機構と、第３種類の温度上昇抑制機構と、第４種類の温度上昇抑制機構とは、互いに異なる種類（互いに異なるタイプ）の温度上昇抑制機構である。例えば、第１鏡筒１０が、複数の鏡筒によって囲まれるように配置される場合を想定する。このような場合、第１鏡筒１０の温度上昇が大きくなる可能性がある。したがって、このような場合には、第１鏡筒１０に、複数のタイプ（少なくとも２つのタイプ、少なくとも３つのタイプ、あるいは、少なくとも４つのタイプ）の温度上昇抑制機構を配置してもよい。
（第２の温度上昇抑制機構２１０）
　次に、図６Ｍおよび図６Ｎに、第２の温度上昇抑制機構２１０の一例を示す。図６Ｍは、第２鏡筒２０のうちの半筒部分（例えば、上側の半筒部分が仮想的に除去された下側の半筒部分）を図５における矢印Ｅで示される方向から見た概略斜視図である。図６Ｎは、第２鏡筒２０のうちの残りの半筒部分（例えば、下側の半筒部分が仮想的に除去された上側の半筒部分）を図５における矢印Ｆで示される方向から見た概略斜視図である。
　第２の温度上昇抑制機構２１０は、第２鏡筒２０に配置され、第２鏡筒２０の温度上昇を抑制する機構である。第２の温度上昇抑制機構２１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０と同様の構成を備える。図６Ｍ、および、図６Ｎに記載の第２の温度上昇抑制機構２１０は、それぞれ、図６Ｋ、および、図６Ｌに記載の第１の温度上昇抑制機構１１０と同様である。代替的に、第２の温度上昇抑制機構２１０は、図６Ａ乃至図６Ｊのいずれかの図に記載の第１の温度上昇抑制機構１１０と同様であってもよい。第２の温度上昇抑制機構２１０についての繰り返しの説明は省略される。
　なお、第１の温度上昇抑制機構１１０の説明、および、図６Ａ乃至図６Ｌについて、「第１鏡筒１０」、「第１の温度上昇抑制機構１１０」、「第１内部冷媒流路１１０Ａ」、「第１外部冷媒流路１１０Ｂ」、「第１のレーザ光反射材１１０Ｃ」、「第１放熱突起１１０Ｄ」、「壁１４」、「内周面１４ａ」、「外周面１４ｂ」、「第１レーザ光」、「第２鏡筒２０」を、それぞれ、「第２鏡筒２０」、「第２の温度上昇抑制機構２１０」、「第２内部冷媒流路２１０Ａ」、「第２外部冷媒流路２１０Ｂ」、「第２のレーザ光反射材２１０Ｃ」、「第２放熱突起２１０Ｄ」、「壁２４」、「内周面２４ａ」、「外周面２４ｂ」、「第２レーザ光」、「第１鏡筒１０」に読み替えれば、第２の温度上昇抑制機構２１０の説明となる。例えば、第２の温度上昇抑制機構２１０は、第２内部冷媒流路２１０Ａと、第２外部冷媒流路２１０Ｂと、第２のレーザ光反射材２１０Ｃと、第２放熱突起２１０Ｄとのうちの少なくとも１つを備える。なお、第２鏡筒２０の温度上昇が小さい場合には、第２鏡筒２０には、第２の温度上昇抑制機構２１０を設けなくてもよい（換言すれば、温度上昇が大きくなることが想定される鏡筒（例えば、第１鏡筒）のみに、温度上昇抑制機構を設けてもよい。
　図４乃至図６Ｎに記載の例では、各鏡筒の温度上昇が抑制される。その結果、各鏡筒の温度上昇に起因して、当該各鏡筒内に配置される光学系の光学性能が劣化することが防止される。また、図４乃至図６Ｎに記載の例では、各鏡筒の温度上昇が抑制される。このため、鏡筒を密集させること、すなわち、複数のレーザ光を密集させることが可能となる。その結果、例えば、複数のレーザ光が重ね合せられることにより形成される合成レーザ光の光学特性が向上する（必要であれば、図３を参照。）。第１鏡筒１０と第２鏡筒２０との間の間隔は、例えば、０ｍｍ以上７５ｍｍ以下、０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、０ｍｍ以上３０ｍｍ以下、０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが可能である。
（レーザアレイデバイスのより詳細な説明）
　図７乃至図１２を参照して、レーザアレイデバイス９についてより詳細に説明する。図７は、レーザアレイデバイス９を含むレーザ照射システム１０００を模式的に示す機能ブロック図である。図８は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図９は、第１鏡筒１０の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図１０は、図９に示された第１鏡筒１０の展開図である。図１１は、図９に示された第１鏡筒１０の展開図である。図１２は、第２鏡筒２０の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図７乃至図１２において、図４乃至図６Ｄに記載した部材と同じ機能を有する部材については、同一の図番が付されている。同一の図番が付された部材について、繰り返しの説明は、省略する。
（レーザ照射システム）
　レーザアレイデバイス９は、例えば、レーザ照射システム１０００の一部を構成するデバイスである。レーザ照射システム１０００は、レーザアレイデバイス９の他に、レーザ光源４００、レーザ光分割器５００、レーザ光増幅器６００、集光レンズ７００を備える。
　レーザ光源４００は、種光となるレーザ光を生成する。レーザ光分割器５００は、レーザ光源４００からレーザ光を受け取り、受け取ったレーザ光を、複数のレーザ光に分割する。なお、レーザ光源４００とレーザ光分割器５００との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、レーザ光源４００とレーザ光分割器５００との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。
　レーザ光増幅器６００は、レーザ光分割器５００によって分割された分割レーザ光を増幅する。レーザ光増幅器６００は、レーザ利得媒質（固体または液体のレーザ利得媒質）にレーザ光を通過させることにより、レーザ光を増幅させる機器であってもよい。なお、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。また、レーザ光分割器５００と各レーザ光増幅器６００との間に、レーザ光の位相をシフトさせる位相変換器（図示されず）が配置されてもよい。
　レーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光は、レーザアレイデバイス９に導入される。例えば、第１のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第１レーザ光）が、レーザアレイデバイス９の第１鏡筒１０に導入され、第２のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第２レーザ光）が、レーザアレイデバイス９の第２鏡筒２０に導入され、第３のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第３レーザ光３）が、レーザアレイデバイス９の第３鏡筒３０に導入され、第４のレーザ光増幅器によって増幅されたレーザ光（第４レーザ光４）が、レーザアレイデバイス９の第４鏡筒４０に導入されるようにしてもよい（なお、図７には、第４のレーザ光増幅器、第４鏡筒４０については、図示されていない。）。なお、各レーザ光増幅器６００とレーザアレイデバイス９との間のレーザ光の伝送は、光ファイバーを介して行われてもよい（換言すれば、各レーザ光増幅器６００と対応する鏡筒との間に、光ファイバーが配置されてもよい。）。
　集光レンズ７００は、レーザアレイデバイス９から受け取るレーザ光（第１レーザ光１、第２レーザ光２等）を、標的８００に向けて集光する。なお、図７に記載の例では、レーザアレイデバイス９と集光レンズ７００との間、あるいは、レーザアレイデバイス９と標的８００との間には、光ファイバーは配置されていない。図７に記載の例では、レーザ照射システム１０００は、集光レンズ７００を備える。代替的に、レーザアレイデバイス９が、集光レンズ７００の機能を備えるようにすることで、レーザアレイデバイス９よりもＸ軸正の方向側に配置される集光レンズ７００が省略されてもよい。第１レンズ１２（例えば、レーザアレイデバイス９の第１レーザ光出射側に配置されるレンズ）、および、第２レンズ２２（レーザアレイデバイス９の第２レーザ光出射側に配置されるレンズ）が、標的８００に向けて、第１レーザ光１および第２レーザ光２を集光させる機能を備えていてもよい。
　図８は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０と、第２鏡筒２０と、第３鏡筒３０と、第４鏡筒４０と、第１鏡筒１０乃至第４鏡筒４０を支持する支持機構（７２、７４）と、第１鏡筒１０内に配置される第１レンズ１２と、第２鏡筒２０内に配置される第２レンズ２２と、第３鏡筒３０内に配置される第３レンズ３２と、第４鏡筒４０内に配置される第４レンズ４２と、鏡筒毎に配置される温度上昇抑制機構（第１鏡筒に配置される第１の温度上昇抑制機構、第２鏡筒に配置される第２の温度上昇抑制機構、第３鏡筒に配置される第３の温度上昇抑制機構、第４鏡筒に配置される第４の温度上昇抑制機構）を具備する。
（鏡筒）
　図８に記載の例では、レーザアレイデバイス９は、第１鏡筒１０、第２鏡筒２０、第３鏡筒３０、および、第４鏡筒４０を備える。換言すれば、図８に記載の例では、レーザアレイデバイス９は、４つの鏡筒を備える。代替的に、レーザアレイデバイスは、１つの鏡筒、２つの鏡筒、３つの鏡筒、または、５つ以上の鏡筒を備えていてもよい。鏡筒の材質は、例えば、金属である。鏡筒の壁１４の厚さは、例えば、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
　図８に記載の例では、複数のレーザ光のうちの第１レーザ光１が、第１鏡筒１０を通過し、第２レーザ光２が第２鏡筒２０を通過し、第３レーザ光３が第３鏡筒３０を通過し、第４レーザ光４が第４鏡筒４０を通過する。
　図８に記載の例では、第１鏡筒１０が、他の複数の鏡筒（２０、３０、４０）によって囲まれている。なお、ある鏡筒が、他の複数の鏡筒によって「囲まれている」とは、当該ある鏡筒の長手方向（Ｘ軸）に垂直な断面において、当該ある鏡筒の中心が、他の複数の鏡筒の各中心を結ぶことにより形成される図形（例えば、他の複数の鏡筒が３つの鏡筒である場合には、三角形図形）の内部に位置することを意味する。
（支持機構）
　支持機構（７２、７４）は、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが平行となるように、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とを支持する。支持機構（７２、７４）は、複数の鏡筒が互いに平行となるように、複数の鏡筒を支持する。支持機構（７２、７４）は、複数の鏡筒を囲む筐体７０の第１端壁７２（第１レーザ光が入射する側の端壁）と、筐体７０の第２端壁７４（第１レーザ光が出射する側の端壁）であってもよい。筐体７０は、ベース部材（７６、７８）によって、支持されてもよい。
　筐体７０は、ベース部材（７６、７８）に対して平行移動可能、あるいは、回転移動可能（例えば、第１鏡筒１０の長手方向によって示される方向を変化させるように回転移動可能）に、ベース部材に支持されてもよい。代替的に、筐体７０は、ベース部材に対して移動不能に固定されてもよい。図８に記載の例では、ベース部材は、ベース板７８と、ベース板７８と筐体７０との間に配置される支持支柱７７とを含む。
　筐体７０は、第１端壁７２と第２端壁７４との間に配置される筒状の側壁７６を備えていてもよい。また、筐体７０内の空間は、第１端壁７２と、第２端壁７４と、側壁７６とによって囲まれる閉空間であってもよい。
　なお、図８において、第１端壁７２に設けられた第２冷媒入口ポート２１０ｂ１は、後述の第２冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。同様に、第１端壁７２に設けられた第３冷媒入口ポート３１０ｂ１、第４冷媒入口ポート４１０ｂ１は、それぞれ、後述の第３冷媒流路、後述の第４冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。また、図８において、第１端壁７２に設けられた第２冷媒出口ポート２１０ｂ２は、第２冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。同様に、第１端壁７２に設けられた第３冷媒出口ポート３１０ｂ２、第４冷媒出口ポート４１０ｂ２は、それぞれ、第３冷媒流路、第４冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。なお、冷媒は、例えば、水である。冷媒は、例えば、ポンプ（図示せず）によって、第１冷媒流路乃至第４冷媒流路を含む循環流路を循環する。
　なお、図８に記載の例では、第１鏡筒１０の端部（より具体的には、第１レーザ光入射側の端面または端部）に設けられた第１冷媒入口ポート１１０ａ１は、後述の第１冷媒流路に冷媒を供給するためのポートである。また、第１鏡筒１０の端部（より具体的には、第１レーザ光入射側の端面または端部）に設けられた第１冷媒出口ポート１１０ａ２は、後述の第１冷媒流路から冷媒を排出するためのポートである。代替的に、第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポート１１０ａ２は、第１端壁７２に設けられてもよい。
　図８に記載の例では、冷媒入口ポート（１１０ａ１、２１０ｂ１、３１０ｂ１、４１０ｂ１等）、および、冷媒出口ポート（１１０ａ２、２１０ｂ２、３１０ｂ２、４１０ｂ２）が、レーザ光が入射する側の端壁である第１端壁７２、または、第１鏡筒１０のレーザ光入射側端部に配置されている。このため、冷媒流路と外部配管（図示されず）との接続作業を効率的に実施することができる。また、図８に記載の例では、レーザ光が出射する側の端壁である第２端壁７４には、冷媒入口ポートおよび冷媒出口ポートが配置されない。このため、第１レンズ１２乃至第４レンズ４２等から出射されるレーザ光によって、各ポート、および、各ポートに接続される外部配管が損傷することが抑制される。また、冷媒流路と外部配管との接続作業によって、第２端壁７４によって間接的に支持される第１レンズ１２乃至第４レンズ４２の位置がずれることが抑制される。
（鏡筒内に配置される光学要素）
　第１鏡筒１０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第１レンズ１２）が配置され、第２鏡筒２０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第２レンズ２２）が配置され、第３鏡筒３０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第３レンズ３２）が配置され、第４鏡筒４０の内側には、少なくとも１つの光学要素（例えば、第４レンズ４２）が配置される。
（第１鏡筒、および、第１の温度上昇抑制機構）
　図９乃至図１０を参照して、第１鏡筒１０、および、第１の温度上昇抑制機構１１０について説明する。図９は、第１鏡筒１０を模式的に示す概略斜視図である。図１０は、第１鏡筒１０の展開図である。より具体的には、図１０は、第１鏡筒１０を図９における面Ｇで仮想的に切断し、切断された第１鏡筒１０を平面上に仮想的に拡げることによって得られる展開図である。
　図９に記載の例では、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０として、第１鏡筒の壁１４の内部に配置される第１内部冷媒流路１１０Ａを備える。第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポート１１０ａ２に接続されている。第１冷媒入口ポート１１０ａ１、および、第１冷媒出口ポートａ２は、例えば、第１鏡筒１０の第１レーザ光入射側の端面１６ａに配置される。
　図９に記載の例では、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構１１０として、第１のレーザ光反射材１１０Ｃを備える。第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の内周面に配置される。第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の内周面の全体に配置されてもよい。代替的に、第１レーザ光のスポット径が、第１鏡筒１０の第１レーザ光出射側の端面１６ｂに向かって拡大する場合には、第１のレーザ光反射材１１０Ｃは、第１鏡筒１０の後部１０Ｒの内周面（内周面のみ）に配置されてもよい。ここで、図１０から把握されるように、第１鏡筒１０の後部１０Ｒは、第１鏡筒１０のうち第１レーザ光出射側の半分（例えば、端面１６ａと端面１６ｂとの中間面Ｓ１よりも端面１６ｂ側の後半部分）と定義され、第１鏡筒１０の前部１０Ｆは、第１鏡筒１０のうち第１レーザ光入射側の半分（例えば、端面１６ａと端面１６ｂとの中間面Ｓ１よりも端面１６ａ側の前半部分）と定義される。
　図１０に記載の例では、第１冷媒流路（第１内部冷媒流路１１０Ａ）は、第１鏡筒の後部１０Ｒにおいて、第１鏡筒の前部１０Ｆよりも密に配置される。換言すれば、図１０に記載の例では、第１鏡筒の後部１０Ｒにおける第１冷媒流路と第１鏡筒の壁１４との間の総熱交換面積は、第１鏡筒の前部１０Ｆにおける第１冷媒流路と第１鏡筒の壁１４との間の総熱交換面積よりも大きい。
　このため、第１鏡筒の後部１０Ｒにおける冷却効果が、第１鏡筒の前部１０Ｆにおける冷却効果よりも大きい。したがって、図１０に記載の例は、第１レーザ光のスポット径が、第１鏡筒１０の第１レーザ光出射側の端面１６ｂに向かって拡大する場合（すなわち、第１レーザ光による壁１４への入熱量が、出射側端面１６ｂに向かって増加する場合）に好適である。なお、第１内部冷媒流路１１０Ａは、少なくとも１つの入口側流路１１４Ａと、少なくとも１つの出口側流路１１６Ａと、入口側流路１１４Ａと出口側流路との間を流体接続する複数の分岐流路１１５Ａとを備えていてもよい。
　第１鏡筒１０は、他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒である（必要であれば、図８を参照。）。このため、第１鏡筒１０から第１鏡筒１０の周囲への放熱量は相対的に小さく、また、第１鏡筒１０への第１鏡筒１０の周囲からの入熱量は相対的に大きい。第１鏡筒１０が、他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒である場合、第１鏡筒が他の複数の鏡筒によって囲まれた鏡筒でない場合と比較して、第１の温度上昇抑制機構をより強力にすることが好ましい。第１鏡筒１０に内部冷媒流路を配置する場合、外部冷媒流路を配置する場合と比較して、第１の温度上昇抑制機構をより強力にすることが可能である。
　また、図９および図１０に記載の例では、第１の温度上昇抑制機構として、第１内部冷媒流路１１０Ａと第１のレーザ光反射材１１０Ｃとを併用している。このため、第１の温度上昇抑制機構を更に強力にすることが可能である。
　なお、図９および図１０に記載の例において、第１内部冷媒流路１１０Ａと第１のレーザ光反射材１１０Ｃとのうちのいずれか一方が省略されてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、第１内部冷媒流路１１０Ａは、第１鏡筒１０の外周面上に配置される第１外部冷媒流路によって置換されてもよい。
　図１１は、第１内部冷媒流路１１０Ａの変形例である。図１１は、第１鏡筒１０の展開図である。より具体的には、図１１は、第１鏡筒１０を図９における面Ｇで仮想的に切断し、切断された第１鏡筒１０を平面上に仮想的に拡げることによって得られる展開図である。
　図１１に記載の例では、第１内部冷媒流路１１０Ａが、螺旋状に配置されている点で、図１０に記載の例とは異なる。
　なお、第１鏡筒１０に配置される第１の温度上昇抑制機構が、第２の鏡筒に配置される第２の温度上昇抑制機構（なお、第２の鏡筒は、例えば、第１鏡筒１０を囲むように配置される複数の鏡筒のうちの１つの鏡筒である）とは、異なるタイプの温度上昇抑制機構を備えるようにしてもよい。第１鏡筒１０が、第２の温度上昇機構とは異なるタイプの温度上昇抑制機構を備えるようにすることで、それぞれの鏡筒に適した温度抑制を実現することが可能となる。
（第２鏡筒、および、第２の温度上昇抑制機構）
　図１２を参照して、第２鏡筒２０、および、第２の温度上昇抑制機構２１０について説明する。図１２は、第２鏡筒２０を模式的に示す概略斜視図である。
　図１２に記載の例では、第２鏡筒２０は、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒の外周面２４ｂ上に配置される第２外部冷媒流路２１０Ｂを備える。第２外部冷媒流路２１０Ｂは、第２冷媒入口ポート２１０ｂ１、および、第２冷媒出口ポート２１０ｂ２に接続されている。
　図１２に記載の例では、第２冷媒流路（第２外部冷媒流路２１０Ｂ）は、第２鏡筒の後部２０Ｒ（例えば、端面２６ａと端面２６ｂとの間の中間面よりも端面２６ｂ側の後半部分）において、第２鏡筒の前部２０Ｆ（例えば、端面２６ａと端面２６ｂとの間の中間面よりも端面２６ａ側の前半部分）よりも密に配置される。換言すれば、図１２に記載の例では、第２鏡筒の後部２０Ｒにおける第２冷媒流路と第２鏡筒の壁２４との間の総熱交換面積は、第２鏡筒の前部２０Ｆにおける第２冷媒流路と第２鏡筒の壁２４との間の総熱交換面積よりも大きい。
　このため、第２鏡筒の後部２０Ｒにおける冷却効果が、第２鏡筒の前部２０Ｆにおける冷却効果よりも大きい。したがって、図１２に記載の例は、第２レーザ光のスポット径が、第２鏡筒２０の第２レーザ光出射側の端面２６ｂに向かって拡大する場合（すなわち、第２レーザ光による壁２４への入熱量が、出射側端面２６ｂに向かって増加する場合）に好適である。
　図１２に記載の例では、第２外部冷媒流路は、螺旋状の流路である。このため、第２外部冷媒流路２１０Ｂによる第２鏡筒２０の壁２４の冷却効率が高い。
　第２鏡筒２０は、他の複数の鏡筒によって囲まれていない鏡筒である（必要であれば、図８を参照。）。このため、第２鏡筒２０から第２鏡筒２０の周囲への放熱量は相対的に大きく、また、第２鏡筒２０への第２鏡筒２０の周囲からの入熱量は相対的に小さい。このため、図１２に記載の例では、第２の温度上昇抑制機構として、内部冷媒流路よりも冷却効率の低い外部冷媒流路を用いている。
　第２鏡筒２０は、他の複数の鏡筒によって囲まれていない鏡筒である。このため、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２外部冷媒流路２１０Ｂを採用するのに加えて、あるいは、第２外部冷媒流路２１０Ｂを採用するのに替えて、第２放熱突起を採用してもよい。なお、第２放熱突起は、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置することが好ましい。
　代替的に、あるいは、付加的に、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒２０の壁２４の内部に配置される第２内部冷媒流路と、第２鏡筒２０の内周面に配置される第２のレーザ光反射材とのうちのいずれか一方、あるいは、第２内部冷媒流路および第２のレーザ光反射材の両方を用いてもよい。
（変形例）
　図１３は、第２鏡筒２０、および、第２の温度上昇抑制機構２１０の変形例を示す。図１３は、第２鏡筒２０を模式的に示す概略断面図である。
　図１３に記載の例では、第２鏡筒２０は、第２の温度上昇抑制機構２１０として、第２鏡筒の外周面２４ｂに配置される第２放熱突起２１０Ｄを備える。各第２放熱突起２１０Ｄの形状は、任意である。各第２放熱突起２１０Ｄの形状は、円柱形状であってもよいし、板形状であってもよい。第２放熱突起２１０Ｄの形状が板形状である場合、当該板面は、Ｘ軸に平行であってもよいし、Ｘ軸に垂直であってもよいし、Ｘ軸に対して斜めであってもよい。
　図１３に記載の例では、複数の第２放熱突起２１０Ｄは、第２鏡筒２０の外周面に一様に分布するように配置されている。代替的に、複数の第２放熱突起２１０Ｄは、第２鏡筒の後部２０Ｒにおいて、第２鏡筒の前部２０Ｆよりも密となるように配置されてもよい。
　代替的に、あるいは、付加的に、図１４に記載の例のように、第２放熱突起２１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置されてもよい。換言すれば、第２放熱突起２１０Ｄは、他の鏡筒が存在する領域に向けて突出しないように配置されてもよい。図１４に記載の例では、第１鏡筒１０には、放熱突起が配置されていない。また、図１４に記載の例では、第３放熱突起３１０Ｄは、他の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置される。同様に、第４放熱突起４１０Ｄは、他の鏡筒（複数の鏡筒）が存在しない領域に向けて突出するように配置される。なお、図１４は、第１鏡筒１０乃至第４鏡筒４０の断面図であって、第１鏡筒１０の長手方向に垂直な面における断面図である。
（第３鏡筒、および、第３の温度上昇抑制機構等）
　第３鏡筒３０、第３の温度上昇抑制機構３１０は、それぞれ、第２鏡筒２０、第２の温度上昇抑制機構２１０と同様の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。また、第４鏡筒４０、第４の温度上昇抑制機構４１０は、それぞれ、第２鏡筒２０、第２の温度上昇抑制機構２１０と同様の構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。
　レーザアレイデバイス９が、第Ｎ鏡筒（なお、Ｎは、１以上の自然数である。）、および、第Ｎの温度上昇抑制機構を備える場合、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第１鏡筒、第１の温度上昇抑制機構と同様の構成であってもよい。代替的に、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第２鏡筒、第２の温度上昇抑制機構と同様の構成であってもよい。代替的に、第Ｎ鏡筒、第Ｎの温度上昇抑制機構は、それぞれ、上述の第１鏡筒および第２鏡筒、第１の温度上昇抑制機構および第２の温度上昇抑制機構とは異なる構成であってもよい。
（第２変形例）
　図７乃至図１４に記載の例では、複数の鏡筒が互いに離間して配置されている。代替的に、複数の鏡筒のうちの少なくとも２つの鏡筒は、互いに接触して配置されてもよい。２つの鏡筒を互いに接触して配置することにより、２つの鏡筒から照射される２つのレーザ光によって形成される合成レーザ光の奥行Ｌ１（必要であれば、図３を参照。）をより長くすることが可能となる。
　図１５は、第２変形例の一例を示す。図１５は、筐体７０をＸ軸正の方向から負の方向に向かって見た概略正面図である。図１５に記載の例では、第１鏡筒１０と第２鏡筒２０とが接触配置され、第１鏡筒１０と第３鏡筒３０とが接触配置され、第１鏡筒１０と第４鏡筒４０とが接触配置されている。その結果、複数の鏡筒（図１５に記載の例では、４つの鏡筒）から照射される複数のレーザ光によって形成される合成レーザ光の奥行をより長くすることが可能となる。
（第３変形例）
　図５または図１３に記載の例では、鏡筒内に配置される光学要素のうち、レーザ光入射側に配置されるレンズが拡散レンズ（例えば、凹レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）である。代替的に、レーザ光入射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズが集光レンズ（例えば、凸レンズ）であってもよい。
　図１６は、第３変形例の一例を示す。図１６は、鏡筒（１０、２０、３０、４０）を模式的に示す概略断面図である。図１６に記載の例では、レーザ光入射側に配置されるレンズ（１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ）が集光レンズ（例えば、凸レンズ）であり、レーザ光出射側に配置されるレンズ（１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａ）が集光レンズ（例えば、凸レンズ）である。
（第４変形例）
　図１７は、第４変形例の一例を示す。図１７は、レーザアレイデバイス９の構成の一例を模式的に示す概略斜視図である。図１７に記載の例では、複数の鏡筒（１０、２０、３０、４０）の温度上昇抑制機構として、付加的に、筐体７０内に、冷却空気を送る冷却空気供給機構を備える。冷却空気供給機構は、筐体７０内に空気を送るための空気入口ポート９０ａと、筐体７０から空気を排出するための空気出口ポート９０ｂとを備える。冷却空気供給機構は、空気入口ポート９０ａに接続される空気供給配管９２ａと、空気出口ポート９０ｂに接続される空気排出配管９２ｂと、空気供給配管９２ａに接続される空気供給ポンプ（図示されず）を備える。
　なお、冷却空気供給機構は、各鏡筒に配置される温度上昇抑制機構ではない。このため、冷却空気供給機構は、鏡筒毎に温度上昇抑制の程度を調整することができない。このため、第４変形例では、冷却空気供給機構と、各鏡筒に配置される温度上昇抑制機構とが併用される。
　図１８Ａは、第１鏡筒１０の伸びにより、焦点位置が移動（位置Ｆから位置Ｆ’に移動）する様子を示す概略縦断面図である。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の伸びが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の焦点位置のずれ（焦点位置の移動）が抑制される。
　図１８Ｂは、第１鏡筒１０内に配置されたレンズ１２Ａの歪みにより、レンズの集光性能が低下する様子を示す概略縦断面図である。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇によるレンズ１２Ａの歪みが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の集光特性の低下が抑制される。
　図１８Ｃは、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、焦点位置が移動（位置Ｆから位置Ｆ’に移動）する様子を示す概略縦断面図である。第１鏡筒１０の非対称な伸びは、例えば、第１鏡筒１０が、他の鏡筒に隣接して配置されることに起因して、発生する。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制される。その結果、第１鏡筒１０から出射されるレーザ光の焦点位置のずれ（焦点位置の移動）が抑制される。なお、第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制するため、第１の温度上昇抑制機構１０を、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に配置してもよい。
　なお、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、レンズ１２Ａに歪みが生じることも想定される。あるいは、第１鏡筒１０が、第１鏡筒１０の長手方向中心軸に対して非対称に伸びることにより、第１鏡筒１０が湾曲することも想定される。いくつかの実施形態に係るレーザアレイデバイスでは、第１鏡筒１０は、第１の温度上昇抑制機構を備える。第１鏡筒１０が、第１の温度上昇抑制機構を備えるため、温度上昇による第１鏡筒１０の非対称な伸びが抑制される。
　特に、レンズ１２Ａの歪みによる光学特性の劣化は、補正することが困難である。よって、第１鏡筒１０に、第１の温度上昇抑制機構を配置することにより、レンズ１２Ａの歪みを抑制することが好ましい。
　本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。
　本出願は、２０１５年３月１８日に出願された日本国特許出願第２０１５－５５３６７号を基礎とする優先権を主張し、当該基礎出願の開示の全てを引用により本出願に取り込む。
 

Claims (15)

  1. 　第１レーザ光が通過する第１鏡筒と、第２レーザ光が通過する第２鏡筒とを含む複数の鏡筒と、
    　前記複数の鏡筒が互いに平行となるように前記複数の鏡筒を支持する支持機構と、
    　前記第１鏡筒内に配置される少なくとも１つの第１レンズと、
    　前記第２鏡筒内に配置される少なくとも１つの第２レンズと、
    　　前記第１鏡筒に配置され、前記第１鏡筒の温度上昇を抑制する第１の温度上昇抑制機構と
    　を具備する
    　レーザアレイデバイス。
  2. 　前記第２鏡筒に配置され、前記第２鏡筒の温度上昇を抑制する第２の温度上昇抑制機構を、更に具備する
    　請求項１に記載のレーザアレイデバイス。
  3. 　前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第２の温度上昇抑制機構とは異なるタイプの温度上昇抑制機構を含む
    　請求項１又は２に記載のレーザアレイデバイス。
  4. 　前記第１鏡筒は、前記複数の鏡筒によって囲まれており、
    　前記第１の温度上昇抑制機構は、少なくとも２つのタイプの温度上昇抑制機構を含む
    　請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  5. 　前記第１の温度上昇抑制機構は、少なくとも３つのタイプの温度上昇抑制機構を含む
    　請求項４に記載のレーザアレイデバイス。
  6. 　前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒に配置される第１冷媒流路を含む
    　請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  7. 　前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒の壁の内部に配置される第１内部冷媒流路を含む
    　請求項６に記載のレーザアレイデバイス。
  8. 　前記第１冷媒流路は、前記第１鏡筒の外周面上に配置される第１外部冷媒流路を含む
    　請求項６または７に記載のレーザアレイデバイス。
  9. 　前記第１冷媒流路は、第１鏡筒後部において、第１鏡筒前部よりも密に配置される
    　請求項６乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  10. 　前記複数の鏡筒が内部に配置される筐体を更に備え、
    　前記筐体は、
    　　前記第１レーザ光が入射する側の入射側端壁と、
    　　前記第１レーザ光が出射する側の出射側端壁と
    　を備え、
    　　前記第１冷媒流路に冷媒を供給する第１冷媒入口ポート、および、前記第１冷媒流路から冷媒を排出する第１冷媒出口ポートは、前記第１鏡筒における前記第１レーザ光が入射する側の端面、または、前記入射側端壁に配置される
    　請求項６乃至９のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  11. 　前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒の内周面に配置される第１のレーザ光反射材を含む
    　請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  12. 　前記第１の温度上昇抑制機構は、前記第１鏡筒の外周面に配置される第１放熱突起を含む
    　請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーザアレイデバイス。
  13. 　前記第２の温度上昇抑制機構は、第２放熱突起を含む
    　請求項２に記載のレーザアレイデバイス。
  14. 　前記第２放熱突起は、前記複数の鏡筒が存在しない領域に向けて突出するように配置される
    　請求項１３に記載のレーザアレイデバイス。
  15. 　前記第１鏡筒は、前記複数の鏡筒によって囲まれており、
    　前記第１鏡筒には、放熱突起が配置されない
    　請求項１３または１４に記載のレーザアレイデバイス。
     
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