WO2021024808A1 - ラインジェネレータ用光学系及びラインジェネレータ - Google Patents

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Definitions

  • the shape of the toroidal lens surface in the first direction does not affect the light intensity distribution in the second direction. Therefore, by giving a small curvature to the first direction of the toroidal lens surface as compared with the second direction, the residual aberration of the optical element having a curvature only in the first direction is corrected, and the light in the width direction of the line is corrected. It is possible to improve the uniformity of the intensity distribution and the light-collecting property of the lens.
  • the first and second lens array surfaces are provided on different lenses.
  • the shapes of the lens surfaces 1100 and 1200 that determine the spread of the light flux line in the longitudinal direction will be described.
  • the straight line connecting the vertices of the lens surfaces 1100 and 1200 is defined as the z-axis
  • the direction in which the lens surfaces 1100 and 1200 have a relatively large curvature is defined as the y-axis
  • the x-axis orthogonal to the y-axis and the z-axis is defined.
  • the change in the z-coordinate of the lens surfaces 1100 and 1200 with respect to the x-coordinate can be expressed by the following equation with reference to the apex of the lens surface.
  • the curvature c x is expressed as follows using the radius of curvature R x .
  • FIG. 6 is a diagram showing a light path of the xz cross section of the line generator of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the intensity distribution of the luminous flux passing through the line generator of the second embodiment in the x-axis direction.
  • the horizontal axis of FIG. 8 indicates the angle of the light ray with respect to the z-axis in the xz cross section of the light ray. The unit of angle is degrees.
  • the vertical axis of FIG. 8 shows the intensity of light. The unit of light intensity is watts / steradians.

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Abstract

調整が容易であり、ラインの光の強度の均一性が高く、ラインの光の強度を容易に変更することのできるラインジェネレータ用の光学系を提供する。ラインを光束によって生成するラインジェネレータ用光学系であって、第1の方向にのみ曲率を有する光学素子と、第1及び第2のレンズアレイ面と、を備える。該第1及び第2のレンズアレイ面は、それぞれ、該第1の方向と直交する第2の方向に配列された複数のレンズ面を備え、該複数のレンズ面は主に該第2の方向に曲率を有し、該第1及び第2のレンズアレイ面の一方の任意のレンズ面は他方のレンズ面の一つと対応し、互いに対応する2個のレンズ面の頂点を結ぶ第1の直線の方向は該第2の方向と直交し、該第1の直線及び該第1の直線と直交する該第2の方向の第2の直線を含む断面において、該2個のレンズ面の一方が他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されている。

Description

ラインジェネレータ用光学系及びラインジェネレータ
 本発明は、ラインジェネレータ用光学系及びラインジェネレータに関する。
 物体の寸法測定、物体表面の傷や欠陥の検査などの目的で、光束によってラインを生成するラインジェネレータが広く使用されている。
 従来のラインジェネレータには、パウエルレンズなどの光学素子を使用しているものがある(たとえば特許文献1及び2)。しかし、これらのラインジェネレータによって生成されるラインの長手方向の光の強度の均一性は高くない。また、これらのラインジェネレータの光学系の調整には手間がかかる。
 また、従来のラインジェネレータには、シリンドリカルレンズを使用してラインの長手方向の光の強度分布を定めるものがある(たとえば特許文献3)。しかし、これらのラインジェネレータにおいて、生成されるラインの光の強度を変更するには、光源を含めた光学系を設計しなおす必要があり変更が容易ではい。
 このように、光学系の調整が容易であり、生成されるラインの長手方向の光の強度の均一性が高く、ラインの光の強度を容易に変更することのできるラインジェネレータ用の光学系及びラインジェネレータはこれまで開発されてない。
 そこで、光学系の調整が容易であり、生成されるラインの長手方向の光の強度の均一性が高く、ラインの光の強度を容易に変更することのできるラインジェネレータ用の光学系及びラインジェネレータに対するニーズがある。
特開2009-259711 特開2008-58295 特開2007-179823
 本発明の技術的課題は、光学系の調整が容易であり、生成されるラインの長手方向の光の強度の均一性が高く、ラインの光の強度を容易に変更することのできるラインジェネレータ用の光学系及びラインジェネレータを提供することである。
 本発明の第1の態様のラインジェネレータ用光学系は、ラインを光束によって生成するラインジェネレータ用光学系であって、第1の方向にのみ曲率を有する光学素子と、第1及び第2のレンズアレイ面と、を備える。該第1及び第2のレンズアレイ面は、それぞれ、該第1の方向と直交する第2の方向に配列された複数のトロイダルレンズ面を備え、該複数のトロイダルレンズ面は主に該第2の方向に曲率を有し、該第1及び第2のレンズアレイ面の一方の任意のトロイダルレンズ面は他方のトロイダルレンズ面の一つと対応し、互いに対応する2個のトロイダルレンズ面の頂点を結ぶ第1の直線の方向は該第2の方向と直交し、該第1の直線及び該第1の直線と直交する該第2の方向の第2の直線を含む断面において、該2個のトロイダルレンズ面の一方が他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されている。
 本態様のラインジェネレータ用光学系は、一対の対応するトロイダルレンズ面の頂点を結ぶ第1の直線及び該第1の直線と直交する該第2の方向の第2の直線を含む断面において、一対の対応するトロイダルレンズ面の一方は他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されており、ケラー照明を形成する。したがって、本態様の光学系は以下の特徴を有する。
 本態様の光学系において、第1及び第2のレンズアレイ面に入射する光束を第2の方向にコリメートする必要がない。
 本態様の光学系に必要な調整は、光源と第1の方向にのみ曲率を有する光学素子との位置関係の調整のみであり、従来の光学系と比較して容易である。
 本発明の光学系は第2の方向においてケラー照明を形成するように構成されているので、第2の方向における光の強度の均一性が高い。
 本発明の第1の態様の第1の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、それぞれのトロイダルレンズ面の該第1の方向の曲率が0であるかまたは該第2の方向の曲率の0.1倍より小さい。
 一対の対応するトロイダルレンズ面は、第2の方向の曲率によって光束の、ラインの長手方向の拡がりを定める。他方、光束の幅は光学素子の第1の方向の曲率によって第2の方向と直交する第1の方向の曲率は0であるかまたは第2の方向の曲率と比較して小さい。
 本発明の第1の態様の第2の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、それぞれのトロイダルレンズ面の該第1の方向の曲率が、該シリンドリカルレンズの収差を補正するように定められている。
 本発明の光学系において、トロイダルレンズ面の第1の方向の形状は、第2の方向の光の強度分布に影響を与えない。したがって、トロイダルレンズ面の第1の方向に第2の方向と比較して小さな曲率を与えることによって、第1の方向にのみ曲率を有する光学素子の残留収差を補正し、ラインの幅方向の光の強度分布の均一性や集光性を高めることができる。
 本発明の第1の態様の第3の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、該第1及び第2のレンズアレイ面が1個のレンズに備わる。
 本発明の第1の態様の第4の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、該第1及び第2のレンズアレイ面がそれぞれ異なるレンズに備わる。
 本発明の第1の態様の第5の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、該光学素子がシリンドリカルレンズである。
 本発明の第1の態様の第6の実施形態のラインジェネレータ用光学系において、該光学素子がシリンドリカルミラーである。
 本発明の第2の態様のラインジェネレータは、上記のいずれかのラインジェネレータ用光学系と光源とを備えている。
 本発明の第2の態様の第1の実施形態のラインジェネレータにおいて、該光源の該第2の方向の長さが該第1の方向の長さよりも大きい。
 本発明の第2の態様の第2の実施形態のラインジェネレータにおいて、該光源が該第2の方向に配列された複数の光源からなる。
 本発明の光学系は第2の方向においてケラー照明を形成するように構成されているので、ラインの長手方向の光の強度の相対値の分布は、光源の第2の方向の強度分布の影響を受けない。したがって、光源のサイズを第2の方向に延長し、または第2の方向に複数個配置することにより光の強度の相対値の分布を一様としたまま光の強度の絶対値を増加させることができる。
本発明の一実施形態によるラインジェネレータの第1及び第2のレンズアレイ面のトロイダルレンズ面を説明するための図である。 実施例1のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例1のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例1のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例1のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例2のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例2のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例2のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例2のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例3のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例3のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例3のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例3のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例4のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例4のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例4のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例4のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例5のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例5のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例5のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例5のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例6のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例6のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例6のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例6のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例7のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例7のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例7のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例7のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例8のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例8のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例8のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例8のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。 実施例9のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。 実施例9のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例9のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。 実施例9のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例9のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例10のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。 実施例10のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例10のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。 実施例10のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例10のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例11のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。 実施例11のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例11のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。 実施例11のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例11のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例12のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。 実施例12のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例12のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。 実施例12のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例12のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例13のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例13のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例13のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(x軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例13のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。 実施例14のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。 実施例14のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。 実施例14のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。 実施例14のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。
 本発明のラインジェネレータは、光源200とラインジェネレータによって生成されるラインの幅を定める光学素子300と該ラインの長手方向の光束の拡がり角度を定める第1のレンズアレイ面110及び第2のレンズアレイ面120から構成される。光源200はレーザ光源または発光ダイオード光源であってもよい。第1のレンズアレイ面110及び第2のレンズアレイ面120は、それぞれ平面上に1次元に配列された複数のトロイダルレンズ面から構成される。
 図2及び図3は後で説明する本発明の実施例1のラインジェネレータの光線経路を示す図である。実施例1の光学素子300はシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズが曲率を有する方向をx軸方向とし、曲率を有さない方向をy軸方向とし、x軸方向及びy軸方向に直交する方向をz軸方向とする。図2及び図3は、それぞれxz断面及びyz断面を示す。本実施例において、x軸方向はラインジェネレータによって生成されるラインの幅方向であり、y軸方向はラインジェネレータによって生成されるラインの長手方向である。
 図1は、本発明の一実施形態によるラインジェネレータの第1及び第2のレンズアレイ面のトロイダルレンズ面を説明するための図である。入射側の第1のレンズアレイ面110のトロイダルレンズ面を1100で表し、トロイダルレンズ面1100に対応する出射側の第2のレンズアレイ面120のトロイダルレンズ面を1200で表す。
 レンズ面1100及びレンズ面1200の頂点を結ぶ直線を光軸OPとする。光軸方向は、図2及び図3におけるz軸方向と一致する。図1は、光軸OP及びラインジェネレータによって生成されるラインの長手方向を含む断面、すなわち図3に示すyz断面を示す。
 図1において光軸OPに平行に進行してレンズ面1100に入射する平行光束を点線で表し、光軸OPに対する入射角度が最大値θの平行光束を実線で表す。
 他方、レンズ面1100の屈折力をΦ1、レンズ面1200の屈折力をΦ2、レンズ面1100及びレンズ面1200の屈折力をΦとすると以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
ここで、τはレンズ面間の換算距離であり、レンズ面間の距離をt、レンズの屈折率をnとして以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
レンズ面1100の曲率半径をR1とすると、レンズ面1100の屈折力Φ1は以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
レンズ面1200の曲率半径をR2とすると、レンズ面1200の屈折力Φ2は以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 本発明において、レンズ面1100及びレンズ面1200はケラー照明を形成するように構成される。ケラー照明の条件は以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
したがって、以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
上記の関係から以下の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
レンズ面1100及びレンズ面1200の合成焦点距離をfとすると以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 このように、ケラー照明を実現するレンズ面1100及びレンズ面1200は、一方が他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されているので、レンズ面1100に入射する平行光束はレンズ面1200上で結像する。
 図1において、レンズ面1100及びレンズ面1200の開口幅をPとし、レンズ面1100に入射する光線の光軸に対する角度の最大値及びレンズ面1200から射出する光線の角度の最大値をθとすると以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 このように、レンズ面1100及びレンズ面1200によって、光源からの光は光軸に対して±θの範囲に配光される。角度θによってラインジェネレータによって生成される光束のラインの長手方向の拡がりが定まり、照射面におけるラインの長さが定まる。また、レンズ面1100及びレンズ面1200はケラー照明を形成するように構成されているのでラインの長手方向の強度分布の均一性が極めて高い。
 また、屈折率と曲率半径について以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
さらに以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 本発明の光学系はラインを光束によって生成する。本発明の光学系は、第1の方向(x軸方向)にのみ曲率を有する光学素子300と、第1及び第2のレンズアレイ面110及び120と、を備え、該第1及び第2のレンズアレイ面110及び120は、それぞれ、該第1の方向と直交する第2の方向(y軸方向)に配列された複数のトロイダルレンズ面を備え、該複数のトロイダルレンズ面は主に該第2の方向に曲率を有し、該第1及び第2のレンズアレイ面の一方の任意のトロイダルレンズ面は他方のトロイダルレンズ面の一つと対応し、互いに対応する2個のトロイダルレンズ面1100及び1200の頂点を結ぶ第1の直線(図1の光軸OP)の方向は該第2の方向と直交し、該第1の直線及び該第1の直線と直交する該第2の方向の第2の直線を含む断面において、該2個のトロイダルレンズ面の一方1100または1200が他方1200または1100の無限遠物点に対する結像面となるように構成されている。
 第1の方向(x軸方向)にのみ曲率を有する光学素子300は、シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーである。第1の方向にのみ曲率を有する光学素子300は、ラインジェネレータによって生成される光束のラインの幅を定める。
 第1のレンズアレイ面110及び第2のレンズアレイ面120は、ラインジェネレータによって生成される光束のラインの長手方向の拡がりを定める。
 対応する2個のトロイダルレンズ面1100及び1200の頂点を結ぶ光軸及び該光軸に直交する第2の方向(y軸方向)の直線を含む平面において、一対の対応するトロイダルレンズ面の一方は他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されており、ケラー照明を形成する。したがって、本発明の光学系は以下の特徴を有する。
 本発明の光学系において、第1及び第2のレンズアレイ面に入射する光束を第2の方向にコリメートする必要がない。
 本発明の光学系に必要な調整は、光源200と第1の方向にのみ曲率を有する光学素子300との位置関係の調整のみであり、従来の光学系と比較して容易である。
 本発明の光学系は第2の方向においてケラー照明を形成するように構成されているので、第2の方向における光の強度の均一性が高い。
 本発明の光学系において、トロイダルレンズ面の第1の方向の形状は、第2の方向の光の強度分布に影響を与えない。したがって、トロイダルレンズ面の第1の方向に第2の方向と比較して小さな曲率を与えることによって、第1の方向にのみ曲率を有する光学素子の残留収差を補正し、ラインの幅方向の光の強度分布の均一性や集光性を高めることができる。
 本発明の光学系は第2の方向においてケラー照明を形成するように構成されているので、ラインの長手方向の光の強度の相対値の分布は、光源の第2の方向の強度分布の影響を受けない。したがって、光源のサイズを第2の方向に延長し、または第2の方向に複数個配置することにより光の強度の相対値の分布を一様としたまま光の強度の絶対値を増加させることができる。
 以下において本発明の実施例を説明する。ラインジェネレータは光源200と、ラインの幅を定める光学素子300と、光束のラインの長手方向の拡がりを定め、ラインの長さを定める第1及び第2のレンズアレイ面(110及び120)と、から構成される。
 光源200は、上述のようにレーザ光源または発光ダイオード光源であってもよい。光源の輝度は、1kw/cmである。
 光束のラインの幅方向の拡がりを定める光学素子300は、一方向にのみ曲率を有するシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーである。光学素子300が曲率を有する方向にx軸を定め、光学素子300が曲率を有さない方向にy軸を定め、x軸及びy軸に直交するz軸を定める。光学素子300の面のz軸方向の座標Sxはシリンドリカルレンズの頂点または反射鏡の中心を基準として以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012

このとき曲率cは曲率半径Rを用いて以下のようにあらわせる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
kはコーニック定数、Aiは非球面係数、iは0または自然数を表す。
 光束のラインの長手方向の拡がりを定めるレンズ面1100及び1200の形状について説明する。レンズ面1100及び1200の頂点を結ぶ直線をz軸とし、レンズ面1100及び1200が相対的に大きな曲率を有する方向をy軸とし、y軸及びz軸に直交するx軸を定める。レンズ面1100及び1200のx座標によるz座標の変化はレンズ面の頂点を基準として以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014

このとき曲率cは曲率半径Rを用いて以下のようにあらわせる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
レンズ面1100及び1200のy座標によるz座標の変化はレンズ面の頂点を基準として以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016

このとき曲率cは曲率半径Rを用いて以下のようにあらわせる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
したがって、レンズ面1100及び1200のz座標はレンズ面の頂点を基準として以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
実施例1
 実施例1のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図2は実施例1のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図3は実施例1のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例1の数値データを以下に示す。
光源距離   :    77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面 Rx=infinite
            出射面 Rx=-41.35mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.15mm k=-0.49
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.15mm k=-0.49
            芯厚     3.48mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.489
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   34mm
レンズアレイ面110のレンズ面1100及びレンズアレイ面120のレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向にのみ曲率を有し、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図4は、実施例1のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図4の横軸はxz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図4の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図5は、実施例1のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図5の横軸は光線のyz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図5の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
実施例2
 実施例2のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図6は実施例2のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図7は実施例2のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例2の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面 Rx=infinite
            出射面 Rx=-41.35mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.15mm k=-0.49
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.15mm k=-0.49
            芯厚     3.48mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.489
光源:         サイズ    0.1mm x  20mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   34mm
レンズアレイ面110のレンズ面1100及びレンズアレイ面120のレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向にのみ曲率を有し、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図8は、実施例2のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図8の横軸は光線のxz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図8の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図9は、実施例2のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図9の横軸は光線のyz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図9の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例2のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例1のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例2の光源は、図7に示すように実施例1の光源と比較してy軸方向の長さが長い。実施例2のx軸及びy軸方向の強度分布の形状は実施例1のx軸及びy軸方向の強度分布の形状と同じであるが、実施例2の光の強度は実施例1の光の強度よりも高い。このように、光源のy軸方向の長さを長くすることによって、光の強度分布の形状を変えずに光の強度を増加させることができる。
実施例3
 実施例3のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図10は実施例3のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図11は実施例3のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例3の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面 Rx=infinite
            出射面 Rx=-41.35mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.15mm k=-0.49
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.15mm k=-0.49
            芯厚     3.48mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.489
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
            光源ピッチ  5mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   100mm
レンズアレイ面110のレンズ面1100及びレンズアレイ面120のレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向にのみ曲率を有し、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図12は、実施例3のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図12の横軸は光線のxz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図12の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図13は、実施例3のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図13の横軸は光線のyz断面における光線のz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図13の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例3のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例1のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例3においては、それぞれが実施例1の光源と同じ複数の光源が、図11に示すようにy軸方向に5ミリメータピッチで配列されている。実施例3のx軸及びy軸方向の強度分布の形状は実施例1のx軸及びy軸方向の強度分布の形状と同じであるが、実施例2の光の強度は実施例1の光の強度よりも高い。このように、y軸方向に複数の光源を配列することによって、光の強度分布の形状を変えずに光の強度を増加させることができる。
実施例4
 実施例4のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図14は実施例4のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図15は実施例4のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例4の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面    infinite
            出射面    Rx=-40.83mm k=-1.2
            芯厚     5mm
            屈折率    1.508
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.567
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   34mm
レンズアレイ面110のレンズ面1100及びレンズアレイ面120のレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向にのみ曲率を有し、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図16は、実施例4のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図16の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図16の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図17は、実施例4のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図17の横軸は光線のyz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図17の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 本実施例のシリンドリカルレンズの出射面は非球面である。シリンドリカルレンズの出射面を非球面とすることによって、x軸方向(ラインの幅方向)の光の強度をより均一にすることができる。
実施例5
 実施例5のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図18は実施例5のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図19は実施例5のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例5の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面 infinite
            出射面    Rx=-40.83mm k=-1.2
            芯厚     5mm
            屈折率    1.508
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.567
光源:         サイズ    0.4mm x  0.4mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   34mm
レンズアレイ面110のレンズ面1100及びレンズアレイ面120のレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向にのみ曲率を有し、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図20は、実施例5のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図20の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図20の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図21は、実施例5のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図21の横軸は光線のyz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図21の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例5のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例4のシリンドリカルレンズ、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例5の光源は、実施例4の光源と比較してx軸方向及びy軸方向の長さが長い。光源のx軸方向の長さを長くすることによって、ラインの幅を大きくすることができる。
実施例6
 実施例6のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図22は実施例6のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図23は実施例6のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例6の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面    infinite
            出射面    Rx=-60.159mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.707
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.00mm k=-0.4
                         A2=5.9749E-004
                         A4=-4.2385E-007
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.00mm k=-0.4
            芯厚     2.58mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.636
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
開口サイズ:      x軸方向    16mm
            y軸方向    34mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図24は、実施例6のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図24の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図24の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図25は、実施例6のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図25の横軸は光線のyz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図25の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例6においては、シリンドリカルレンズの残量収差を補正するように、レンズ面1100のx軸方向にも曲率を与えている。この結果、x軸方向(ラインの幅方向)の光の強度をより均一にすることができる。
実施例7
 実施例7のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。本実施例において、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は、それぞれ別の光学素子レンズアレイ素子1及びレンズアレイ素子2に備わる。レンズアレイ面110はレンズアレイ素子1の入射面を形成し、レンズアレイ面120はレンズアレイ素子2の出射面を形成する。
 図26は実施例7のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図27は実施例7のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例7の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面    infinite
            出射面    Rx=-45.84mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      2mm
レンズアレイ素子1:  入射面(レンズ面1100)Ry=1.27mm k=-0.5
            出射面          Rx=-914.09mm 
                         A2=2.7664E-07
                         A4=7.7915E-11
            芯厚     1.25mm
            屈折率    1.614
            アレイピッチ 0.8mm
素子間距離:      0.5mm
レンズアレイ素子2:  入射面          Rx=914.09mm 
                         A2=-2.7664E-07
                         A4=-7.7915E-11
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.27mm k=-0.5
            芯厚     1.25mm
            屈折率    1.614
            アレイピッチ 0.8mm
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm 
開口サイズ:      x軸方向    16mm
            y軸方向    34mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図28は、実施例7のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図28の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図28の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図29は、実施例7のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図29の横軸は光線のyz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図29の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
実施例8
 実施例8のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。本実施例において、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は、それぞれ別の光学素子レンズアレイ素子1及びレンズアレイ素子2に備わる。レンズアレイ面110はレンズアレイ素子1の入射面を形成し、レンズアレイ面120は別のレンズアレイ素子2の出射面を形成する。また、シリンドリカルレンズはレンズアレイ素子1及びレンズアレイ素子2の間に配置されている。
 図30は実施例8のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図31は実施例8のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例8の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
レンズアレイ素子1:  入射面(レンズ面1100) Ry=3.32mm k=-0.5
            出射面           Rx=-964.03mm 
                          A2=-5.9643E-07
                          A4=2.3729E-08
            芯厚     1.30mm
            屈折率    1.567
            アレイピッチ 2mm
素子間距離:      0.75mm
シリンドリカルレンズ: 入射面    Rx=infinite
            出射面    Rx=-45.96mm
            芯厚     4mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      0.75mm
レンズアレイ素子2:  入射面          Rx=964.03mm 
                         A2=5.9643E-07
                         A4=-2.3729E-08
            出射面(レンズ面1200)Ry=3.32mm k=-0.5
            芯厚     1.30mm
            アレイピッチ 2mm
            屈折率    1.567
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   34mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に2ミリメータのピッチで配置されている。
 図32は、実施例8のラインジェネレータを通過した光束のx軸方向の強度分布を示す図である。図32の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。図32の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図33は、実施例8のラインジェネレータを通過した光束のy軸方向の強度分布を示す図である。図33の横軸は光線のyz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図33の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
実施例9
 実施例9のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はx軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカルミラーである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図34は実施例9のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。
 図35は実施例9のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 図36は実施例9のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。
 実施例9の数値データを以下に示す。
光源距離:       68mm。
シリンドリカルミラー: 入射面 A2= -7.3529E-03
素子間距離:      17mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4 
            出射面(レンズ面1200)Ry=1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            屈折率    1.567
            アレイピッチ 0.8mm
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm 
開口サイズ:      ラインの幅方向  16mm
            ラインの長手方向 34mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図37は、実施例9のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向の強度分布を示す図である。図37の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図37の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図38は、実施例9のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。図38の横軸は光線のxy断面における光線のx軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図38の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
実施例10
 実施例10のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はx軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカルミラーである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図39は実施例10のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。
 図40は実施例10のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 図41は実施例10のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。
 実施例10の数値データを以下に示す。
光源距離:       68mm
シリンドリカルミラー: 入射面 A2= -7.3529E-03
素子間距離:      17mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4 
            出射面(レンズ面1200)Ry=1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            屈折率    1.567
            アレイピッチ 0.8mm
光源:         サイズ    0.1mm x  100mm
開口サイズ:      ラインの幅方向   16mm
            ラインの長手方向  100mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図42は、実施例10のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。図42の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図42の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図43は、実施例10のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。図43の横軸は光線のxy断面におけるx軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図43の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例10のシリンドリカルミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例9のシリンドリカルミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例10の光源は、図40に示すように実施例9の光源と比較してy軸方向の長さが長い。実施例10のx軸及びy軸方向の強度分布の形状は実施例9のx軸及びY軸方向の強度分布の形状と同じであるが、実施例10の光の強度は実施例9の光の強度よりも高い。このように、光源のy軸方向の長さを長くすることによって、光の強度分布の形状を変えずに光の強度を増加させることができる。
実施例11
 実施例11のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はx軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカルミラーである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図44は実施例11のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。
 図45は実施例11のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 図46は実施例11のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。
 実施例11の数値データを以下に示す。
光源距離:       68mm
シリンドリカルミラー: 入射面 A2= -7.3529E-03
素子間距離:      17mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4 
            出射面(レンズ面1200)Ry=1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            屈折率    1.567
            アレイピッチ 0.8mm
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
            光源ピッチ  5mm
開口サイズ:      ラインの幅方向   16mm
            ラインの長手方向  100mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図47は、実施例11のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。図47の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図47の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図48は、実施例11のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。図48の横軸は光線のxy断面におけるx軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図48の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例11のシリンドリカルミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例9のシリンドリカルミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例11においては、それぞれが実施例9と同じ複数の光源が、図45に示すようにy軸方向に5ミリメータピッチで配列されている。実施例11のx軸及びy軸方向の強度分布の形状は実施例9のx軸及びy軸方向の強度分布の形状と同じであるが、実施例11の光の強度は実施例9の光の強度よりも高い。このように、複数の光源をy軸方向に配列することによって、光の強度分布の形状を変えずに光の強度を増加させることができる。
実施例12
 実施例12のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はx軸方向にのみ曲率を有するシリンドリカルミラーである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図49は実施例12のラインジェネレータのxy断面の光線経路を示す図である。
 図50は実施例12のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 図51は実施例12のラインジェネレータのzx断面の光線経路を示す図である。
 実施例12の数値データを以下に示す。
光源距離:       68mm
シリンドリカルミラー: 入射面 A2= -7.3529E-03
素子間距離:      17mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.18mm k=-0.4 
            出射面(レンズ面1200)Ry=1.18mm k=-0.4
            芯厚     3.26mm
            屈折率    1.567
            アレイピッチ 0.8mm
光源:         サイズ    0.4mm x  0.4mm 
開口サイズ:      ラインの幅方向       16mm
            ラインの長手方向      34mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図52は、実施例12のラインジェネレータを通過した光束のラインの幅方向(z軸方向)の強度分布を示す図である。図52の横軸は光線のxz断面におけるz軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図52の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 図53は、実施例12のラインジェネレータを通過した光束のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。図53の横軸は光線のxy断面におけるx軸に対する角度を示す。角度の単位は度である。図53の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/ステラジアンである。
 実施例12のミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120は実施例9のミラー、レンズアレイ面110及びレンズアレイ面120と同じである。実施例12の光源は、実施例9の光源と比較してx軸方向及びy軸方向の長さが長い。光源のx軸方向の長さを長くすることによって、ラインの幅を大きくすることができる。
実施例13
 実施例13のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300はシリンドリカルレンズである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。
 図54は実施例13のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図55は実施例13のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例13の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ: 入射面    Rx=82.79mm
            出射面    Rx=-82.79mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.15mm k=-0.49
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.15mm k=-0.49
            芯厚     3.48mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.489
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
            光源ピッチ  5mm 
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   100mm
投影距離:       3000mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図56は、実施例13のラインジェネレータを通過した光束の、光源から3000ミリメータの距離の照射面上のラインの幅方向(x軸方向)の強度分布を示す図である。図56の横軸は光束の中心軸からの距離を示す。距離の単位はミリメータである。図56の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/平方センチメータである。
 図57は、実施例13のラインジェネレータを通過した光束の、光源から3000ミリメータの距離の照射面上のラインの長手方向(y軸方向)の強度分布を示す図である。図57の横軸は光束の中心軸からの距離を示す。距離の単位はミリメータである。図57の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/平方センチメータである。
 実施例1から実施例12のラインジェネレータは無限共役系で遠方の照射面にラインを投影するが、実施例13のラインジェネレータにおいては、シリンドリカルレンズが光源から3000mmの位置の照射面にラインを投影するように構成されている。本発明は光源と投影面の共役関係が有限共役系及び無限共役系のいずれの場合にも適用できる。
 実施例13においては、複数の光源が、図55に示すようにy軸方向に5ミリメータピッチで配列されている。このように、y軸方向に複数の光源を配列することによって、光の強度分布の形状を変えずに光の強度を増加させることができる。
実施例14
 実施例14のラインジェネレータのラインの幅を定める光学素子300は2個のシリンドリカルレンズ300A及び300Bである。レンズアレイ面110及び120は、それぞれ1個のレンズアレイ素子の入射面及び出射面に備わる。2個のシリンドリカルレンズ300A及び300Bは、それぞれ、上記のレンズアレイ素子の光源側と反光源側に配置されている。シリンドリカルレンズ300Bは投影レンズとも呼称される。
 図58は実施例14のラインジェネレータのxz断面の光線経路を示す図である。
 図59は実施例14のラインジェネレータのyz断面の光線経路を示す図である。
 実施例14の数値データを以下に示す。
光源距離:       77mm
シリンドリカルレンズ(300A):入射面  Rx=infinite
                 出射面    Rx=-41.35mm
                 芯厚     5mm
                 屈折率    1.509
素子間距離:      2.5mm
レンズアレイ素子:   入射面(レンズ面1100)Ry=1.15mm k=-0.49
            出射面(レンズ面1200)Ry=-1.15mm k=-0.49
            芯厚     3.48mm
            アレイピッチ 0.8mm
            屈折率    1.489
素子間距離:      2mm
投影レンズ(300B):入射面    Rx=-30.14mm
            出射面    Rx=-32.37mm
            芯厚     5mm
            屈折率    1.509
光源:         サイズ    0.1mm x  0.1mm
            光源ピッチ  5mm 
開口サイズ:      x軸方向   16mm
            y軸方向   100mm
投影距離:       3000mm
レンズ面1100及びレンズ面1200は、それぞれ、y軸方向に0.8ミリメータのピッチで配置されている。
 図60は、実施例14のラインジェネレータを通過した光束の、光源から3000ミリメータの距離の照射面上のx軸方向の強度分布を示す図である。図60の横軸は光束の中心軸からの距離を示す。距離の単位はミリメータである。図60の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/平方センチメータである。
 図61は、実施例14のラインジェネレータを通過した光束の、光源から3000ミリメータの距離の照射面上のy軸方向の強度分布を示す図である。図61の横軸は光束の中心軸からの距離を示す。距離の単位はミリメータである。図61の縦軸は光の強度を示す。光の強度の単位はワット/平方センチメータである。
 実施例14のラインジェネレータの光学系は実施例2の第1及び第2のレンズアレイ面の反光源側(投影側)に投影レンズとしてシリンダレンズを追加した光学系である。このように実施例1から12の無限共役系で設計された光学系に投影用のレンズを追加して使用することもできる。

Claims (10)

  1.  ラインを光束によって生成するラインジェネレータ用光学系であって、
     第1の方向にのみ曲率を有する光学素子と、
     第1及び第2のレンズアレイ面と、を備え、
     該第1及び第2のレンズアレイ面は、それぞれ、該第1の方向と直交する第2の方向に配列された複数のトロイダルレンズ面を備え、該複数のトロイダルレンズ面は主に該第2の方向に曲率を有し、該第1及び第2のレンズアレイ面の一方の任意のトロイダルレンズ面は他方のトロイダルレンズ面の一つと対応し、互いに対応する2個のトロイダルレンズ面の頂点を結ぶ第1の直線の方向は該第2の方向と直交し、該第1の直線及び該第1の直線と直交する該第2の方向の第2の直線を含む断面において、該2個のトロイダルレンズ面の一方が他方の無限遠物点に対する結像面となるように構成されたラインジェネレータ用光学系。
  2.  それぞれのトロイダルレンズ面の該第1の方向の曲率が0であるかまたは該第2の方向の曲率の0.1倍より小さい請求項1に記載のラインジェネレータ用光学系。
  3.  それぞれのトロイダルレンズ面の該第1の方向の曲率が、該シリンドリカルレンズの収差を補正するように定められた請求項1または2に記載のラインジェネレータ用光学系。
  4.  該第1及び第2のレンズアレイ面が1個のレンズに備わる請求項1から3のいずれかに記載のラインジェネレータ用光学系。
  5.  該第1及び第2のレンズアレイ面がそれぞれ異なるレンズに備わる請求項1から3のいずれかに記載のラインジェネレータ用光学系。
  6.  該光学素子がシリンドリカルレンズである請求項1から5のいずれかに記載のラインジェネレータ用光学系。
  7.  該光学素子がシリンドリカルミラーである請求項1から5のいずれかに記載のラインジェネレータ用光学系。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載のラインジェネレータ用光学系と光源とを備えたラインジェネレータ。
  9.  該光源の該第2の方向の長さが該第1の方向の長さよりも大きい請求項8に記載のラインジェネレータ。
  10.  該光源が該第2の方向に配列された複数の光源からなる請求項8に記載のラインジェネレータ。
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