(57)【要約】  光学装置（１６）は、レーザビームを形成するために使われる。光学装置は、少なくとも１つの入射ビームが入射結合され、且つ、出射ビームが再び放射される光学要素（２２）を有している。光学要素は、光学部材（２２）を有しており、光学部材（２２）は、中間面（４８）を備えた、対向する２つの表面（２８，３２）を有しており、中間面（４８）は、入射光の長手軸に対して直交する第１の空間軸と０より大きな第１の角度をなし、入射光の長手軸及び空間軸に対して直交する第２の空間軸と０より大きな第２の角度をなすように配向されており、入射結合プリズム(24)が、入射光（１４）を前記光学部材（２２）内に入射結合するために、一方の表面（２８）に設けられており、出射結合プリズム（３４）が、出射光（１８）を光学部材（２２）から出射結合するために、光学部材（２２）の、一方の表面（１８）に対向する他方の表面（３２）に設けられており、入射結合プリズム（２４）及び出射結合プリズム（３４）は、入射光の長手軸の方向で見て、光学部材（２２）上の異なった領域をカバーしているようにすることが提案されている。
2007531028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームの少なくとも一部分が入射光（１４）として入射結合され、且つ、前記ビームの少なくとも一部分が出射光（１８）として再び放射される、少なくとも１つの光学要素（２２）を有する、平坦な横断面の前記入射光（１４）、例えば、レーザビームを、小さな平坦な横断面の出射光（１８）に形成するための光学装置（１６）において、
光学要素は、少なくとも、入射光（１４）の波長を透過する光学部材（２２）を有しており、
前記光学部材（２２）は、中間面（４８）を備えた、対向する２つの表面（２８，３２）を有しており、前記中間面（４８）は、前記入射光（１４）の長手軸（４０）に対して直交する第１の空間軸（４４）と０より大きな第１の角度（Ｂ）をなし、前記入射光（１４）の前記長手軸（４０）及び前記空間軸（４４）に対して直交する第２の空間軸（４６）と０より大きな第２の角度（Ａ）をなすように配向されており、
入射結合プリズム（２４）が、前記入射光（１４）を前記光学部材（２２）内に入射結合するために、前記一方の表面（２８）に設けられており、出射結合プリズム（３４）が、前記出射光（１８）を前記光学部材（２２）から出射結合するために、前記光学部材（２２）の、前記一方の表面（１８）に対向する他方の表面（３２）に設けられており、
前記入射結合プリズム（２４）及び前記出射結合プリズム（３４）は、前記入射光（１４）の長手軸（４０）の方向で見て、前記光学部材（２２）上の異なった領域（２７，３７）をカバーしていることを特徴とする光学装置（１６）。
【請求項２】
光学部材（２２）の対向し合う両表面（２８，３２）は、少なくともほぼ面平行且つ平坦である請求項１記載の光学装置（１６）。
【請求項３】
中間面（４０）と第１の空間軸（４４）との間の角度（Ｂ）は、４０°〜５０°の範囲内であり、前記中間面（４０）と第２の空間軸（４６）との間の角度（Ａ）は、５°〜６０°の範囲内であり、例えば、３０°〜４０°の範囲内であり、前記第１の空間軸（４４）は、入射光（１４）の面（４２）内に位置している請求項１又は２記載の光学装置（１６）。
【請求項４】
入射結合プリズム（２４）は、入射光（１４）に対して直ぐ近傍に位置している、光学部材（２２）の長手方向縁の領域内に設けられており、出射結合プリズム（３４）は、前記入射光（１４）とは反対側の、前記光学部材（２２）の側縁の領域内に設けられている請求項１から３迄の何れか１記載の光学装置（１６）。
【請求項５】
入射結合プリズム（２４）及び／又は出射結合プリズム（３４）は、光学接合剤を用いて光学部材（２２）と結合されている請求項１から４迄の何れか１記載の光学装置（１６）。
【請求項６】
入射結合プリズム（２４）及び／又は出射結合プリズム（３４）は、光学部材（２２）と一体的に、有利には、前記光学部材（２２）と同じ材料から形成されている請求項１から４迄の何れか１記載の光学装置（１６）。
【請求項７】
光学部材（２２）、入射結合プリズム（２４）、出射結合プリズム（２４）、又は、前記各要素の少なくとも２つを含む一体的なユニット（１６）は、射出成型光学部材として、有利には、プラスチックから形成されている請求項１から６迄の何れか１記載の光学装置（１６）。
【請求項８】
コリメート装置（６６）は、入射結合プリズム（２４）と統合されており、及び／又は、フォーカシング装置（６２）は、出射結合プリズム（３４）と光結合されているか、又は、当該出射結合プリズム（３４）内に統合されている請求項１から７迄の何れか１記載の光学装置（１６）。
【請求項９】
フォーカシング装置（６２）は、トーラス状に湾曲した出口面（３８）を出射結合プリズムに有している請求項８記載の光学装置（１６）。
【請求項１０】
フォーカシング装置は、出射結合プリズムと結合された光のコンセントレータ（６２）を有しており、該光のコンセントレータ（６２）は、モノリシック構成部品として構成されており、ビーム（１８）を、複数の全反射によって当該光のコンセントレータの外側境界面にフォーカシングする請求項８記載の光学装置（１６）。
【請求項１１】
コリメート装置は、凸状に湾曲されたレンズ（６６）として形成された入口面（３０）を入射結合プリズム（２４）に有している請求項８又は１０記載の光学装置（１６）。
【請求項１２】
レーザダイオードスタック（６８）用のビーム整形装置（７０）において、ビーム整形装置（７０）は、請求項１から１１迄の何れか１記載の光学装置（１６ａ−１６ｅ）の複数を有しており、該複数の光学装置は、相互に積層状に重畳して設けられていることを特徴とするビーム整形装置（７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、ビームの少なくとも一部分が入射光として入射結合され、且つ、ビームの少なくとも一部分が出射光として再び放射される、少なくとも１つの光学要素を有する、平坦な横断面のビーム、例えば、レーザビームを、小さな平坦な横断面の出射光に形成するための光学装置に関する。
レーザダイオードのビームは、一般的に強く非点（ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ）（光線束）である。つまり、ビーム源の拡がり及び光の放射角度は、両空間方向で種々異なっている。こうすることによって、一般的に、高さに比べて非常に大きな幅を有しているビーム横断面が形成される。従って、殊に、レーザダイオードバーのビームは、光ファイバケーブルに直接入射結合されない。従って、ビームを、幅を低減し、且つ、高さを増大することにより、当該ビームの横断面ができる限り対称であるように形成するようにされている。理想的な状態は、高さと正確に同じ幅であって、両方向で同じ発散を有しているビームフィールドである。
この目的を達成するため、又は、少なくとも、この目標に近付くために、「スタックの積み換え方法（"Ｕｍｓｔａｐｅｌｖｅｒｆａｈｒｅｎ"）」が使われている。この方法では、入射光のビームフィールドの領域は、出射光が少なくともほぼ所望の強度分布を有するようにシフトされている。
【０００２】
ヨーロッパ特許公告第０７３１９３２号公報からは、例えば、２つのミラーを相互に平行且つ相互に所定間隔で設けることが知られている。両ミラーは、更に相互に容易にずらされる。ビームフィールドの小さな領域は、両ミラーの近傍を通って伝えられ、この両ミラーによって反射されない。ビームフィールドの大きな部分は、両ミラー間で往復して反射され、ビームフィールドの大きな部分が、所定の領域内で、両ミラー間の中間スペースから放射される迄繰り返し反射される。この装置の欠点は、ミラー及び保持部の高い製造コスト及び調整に高い要求が掛けられるという点にある。
【０００３】
ヨーロッパ特許公告第０８６３５８８号公報からは、プレートコンパートメント（Ｐｌａｔｔｅｎｆａｅｃｈｅｒ）が用いられる装置が知られている。この際、多数の面平行プレートを通過する際のビームシフトが利用される。ビーム方向と面平行プレートの内側表面及び外側表面との間の角度は、プレートの屈折率に依存している。材料の屈折率が大きくなればなるほど、両角度の偏差は大きくなる。プレートは、平行な側面を有しているので、ビームは、プレートを通過後、ビームの方向を変えず、単に平行に側方にシフトするにすぎない。たいてい、９０°相互に回転された２つのプレートコンパートメントが使用される。ここでも、製造コストは比較的高く、各プレートコンパートメントを正確に調整するのはコスト高である。
【０００４】
更に、ドイツ連邦共和国特許公開第１９９０１５００号公報からは、入口側が相互に傾斜した面を有していて、当該面が夫々出口側の平行面に対応付けられている光学要素を有するビーム整形光学系が知られている。光学的な原理は、上述のプレートコンパートメントの原理と同様である。
本発明の課題は、冒頭に記載した形式の装置を、低価格で製造して使用することができるように改善することにある。
【０００５】
この課題は、冒頭に記載した形式の装置において、
ａ．光学要素は、少なくとも、ビームの波長を透過する光学部材を有しており、
ｂ．光学部材は、中間面を備えた、対向する２つの表面を有しており、中間面は、入射光の長手軸に対して直交する第１の空間軸と０より大きな第１の角度をなし、入射光の長手軸及び空間軸に対して直交する第２の空間軸と０より大きな第２の角度をなすように配向されており、
ｃ．入射結合プリズムが、入射光を光学部材内に入射結合するために、一方の表面に設けられており、出力プリズムが、出射光を光学部材から出射結合するために、光学部材の、一方の表面に対向する他方の表面に設けられており、
ｄ．入射結合プリズム及び出射結合プリズムは、入射光の長手軸の方向で見て、光学部材上の異なった領域をカバーしていることにより解決される。
【０００６】
発明の利点
本発明の装置は、非常に低価格で製造することができる。というのは、ミラー又は薄くてコンパートメント状のプレートの代わりに、単に、ビーム透過性の（例えば、ガラスのようにクリアな）単一の光学部材が使用され、しかも、この光学部材は、入射光の長手軸に関して幾何的に傾斜し、且つ、回動されていて、この光学部材内に入射結合された光ビームが、対向し合った表面で全反射され、ビームの領域が「スタックの積み換え」を行なうようにされるからである。光ビームの入射結合及び出射結合のために、同様に簡単に製造することができる相応のプリズムが使用される。ビーム形成のために、高々３つの要素しか必要とせず、しかも、要素は、幾何的に単純であり、相互に比較的容易に調整することができる。ビーム形成のために、殊に、レーザダイオードの場合に使うべきコストを、本発明の装置によって著しく低減することができる。
【０００７】
本発明により使用される物理効果は、「光学的に密な」媒体内での全反射であり、つまり、このような媒体では、当該光学部材を囲む媒体（例えば、空気）よりも高い屈折率を有している光学部材内の光は、所定の境界角度内で全反射されるという物理効果である。光学部材の中間面を、入射光に対して垂直方向の面に対して回動及び傾斜し、並びに、対向し合った両面間の間隔により、スタックの積み換えの形式及び範囲を決めることができる。
【０００８】
その際、ビームフィールドの領域を入射光の面の方向にシフトするために、中間面を、入射光の面に対して垂直方向の軸を中心にして回動することができ（「低速軸」"langsame Achse"）、それに対して、出射光の所定の厚み（"Dicke"）を形成するために、入射光の長手軸に対して垂直且つ入射光の面内に位置している軸を中心にして中間面を傾斜することができる。入射結合プリズム及び出射結合プリズムを、入射光の長手軸の方向で見て、光学部材の種々異なった領域内に位置付けることによって、光学部材の対向し合った２つの空き表面上に領域を形成することができ、その結果、この領域内に、本発明によると、光学部材内に入射結合されたビームを所望のように全反射させることができる。その際、種々の領域は重畳していてもよいことが分かる。
【０００９】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
特に有利な第１の実施例では、光学部材の対向し合う両表面は、少なくともほぼ面平行且つ平坦であるようにされている。本質的に、こうすることによって、平面プレート又は平面四角体が形成され、これらは、特に簡単に製造される。更に、ビームの全反射により形成される、面平行面でのビームの経過特性は、特に容易に予め測定することができる。
【００１１】
特に有利には、中間面と第１の空間軸との間の角度は、４０°〜５０°の範囲内であり、中間面と第２の空間軸との間の角度は、５°〜６０°の範囲内であり、例えば、３０°〜４０°の範囲内であり、第１の空間軸は、入力ビームの面内に位置している。この角度を用いて、特に、レーザダイオードバーによって形成される入射光を非常に良好に形成することができ、それと同時に、装置の寸法を小さくし、且つ、容易に、従って、低価格で製造することができる。
【００１２】
本発明の光学装置の更に有利な実施例では、入射結合プリズムは、入射光に対して直ぐ近傍に位置している、光学部材の長手方向縁の領域内に設けられており、出射結合プリズムは、入射光とは反対側の、光学部材の側縁の領域内に設けられている。この装置構成では、光ビームの最少可能回数の全反射により形成され、それにより、ビームの品質が良好になる。
【００１３】
光学装置は、単数乃至複数の入射結合プリズム及び／又は出射結合プリズムは、光学接合剤を用いて光学部材と結合されているようにして形成することができる。この場合、入射結合プリズム、出射結合プリズム、及び、光学部材は、積み木の形式で、個別の使用条件に応じて一緒にまとめて構成することができる別個の要素として製造することができる。例えば、種々異なるセットの入射結合プリズム、出射結合プリズム及び光学部材を、任意に相互に結合して製造してもよい。こうすることによって、少ないコストで、極めて種々異なった使用条件下で、最適な結果が達成される。接合剤として、屈折率が光学部材及びプリズムの屈折率とできる限り正確に相応する接合剤、例えば、ＵＶ硬化接合剤を用いるとよい。
【００１４】
択一的に、このために、入射結合プリズム及び／又は出射結合プリズムは、光学部材と一体的に、有利には、光学部材と同じ材料から形成されているようにするとよい。そのようにして達成された、光学装置の一体性により、組込み時の操作性が容易となり、ビームが光学部材内に入射結合する際、並びに、光学部材から出射結合する際の光学的な損失のリスクを低減することができる。更に、別個に組み込み部材を設けずに済む。
【００１５】
光学部材、入射結合プリズム、出射結合プリズム、又は、各要素の少なくとも２つを含む一体的なユニットを、射出成型光学部材として、有利には、プラスチックから形成すると、特に低価格で、本発明の光学装置を製造することができる。
【００１６】
更に、コリメート装置は、入射結合プリズムと統合されており、及び／又は、フォーカシング装置は、出射結合プリズムと光結合されているか、又は、当該出射結合プリズム内に統合されていると、特に有利である。この場合、光学装置は、単に「スタックを積み換える」のみならず、特に高速軸をコリメートし、及び／又は、ビームを例えば光ファイバケーブル内に入射結合もする。従って、この課題を達成する別個の装置を設けずに済み、それにより、製造コストを更に低減することができる。
【００１７】
このための具体的な実施例では、フォーカシング装置は、トーラス状に湾曲した出口面を出射結合プリズムに有しているようにすることが提案されている。こうすることによって、出射結合プリズムと一体化したトーラス状の、両空間方向に対して種々異なる焦点距離のレンズを形成することができる。殊に、レーザビームでは、両空間方向に対して発散は明らかに異なっているので、このように焦点距離を等しくないようにする必要がある。トーラス状に湾曲した出口面は、出射結合プリズムに簡単且つ低価格なやり方で形成することができる。
【００１８】
択一的に、このために、フォーカシング装置は、出射結合プリズムと結合された光のコンセントレータを有しており、該光のコンセントレータは、モノリシック構成部品として構成されており、ビームを、複数の全反射によって当該光のコンセントレータの外側境界面にフォーカシングすることができる。そのような、「レンズダクト（"Lens Duct"）」とも呼ばれるフォーカシング装置は、同様に非常に簡単に製造することができる。光のコンセントレータのディメンションは、光ビームのフォーカシングに設定される要求水準に適合させる必要がある。その際、両空間方向のたいていの事例でのビーム場の幅を低減する必要がある。このために、全反射される、光のコンセントレータの外側面を、平面に形成してもよいし、湾曲して形成してもよい。提案されているような光のコンセントレータを用いると、光を光ファイバケーブルに入射結合する際に、ファイバを調整しないでよいという利点が得られる。ファイバは、極めて簡単に、光のコンセントレータの端に接着することができる。これによっても、光学装置を製造且つ組みこむ際にコストを節約することができる。
【００１９】
更に、コリメート装置が、凸状に湾曲されたレンズとして形成された入口面を入射結合プリズムに有しているようにすることが提案されている。これによっても、高速に変化する軸の方向にビームをコリメートするレンズを形成することができる。そのようなレンズは、非常に大きな開角を有しており、その結果、非球面だけが問題となる。
【００２０】
本発明は、レーザダイオードスタック用のビーム整形装置にも関している。この装置は、スタック状に上下に重畳して設けられた、上述の形式の複数の光学装置を有しているようにすることが提案されている。そのようなビーム整形装置によって、レーザダイオードバーのスタックのビームフィールドを簡単に形成することができる。
【００２１】
図面
以下、本発明について、図示の特に有利な実施例を用いて詳細に説明する。その際：
図１は、実際のビーム形状と目標のビーム形状を示したレーザダイオードバーを示す図；
図２は、図１のレーザビームを形成するための光学装置の第１の実施例を斜め後方から見た斜視図；
図３は、図２の光学装置を斜め前方から見た斜視図；
図４は、図２の光学装置の光学部材の斜視詳細図；
図５は、光学装置の第２の実施例の斜め前方から見た斜視図；
図６は、図５の光学装置を斜め後方から見た斜視図；
図７は、光のコンセントレータを備えた図５の光学装置の斜視図；
図８は、図７の光のコンセントレータの機能の原理を説明するための略図；
図９は、光学装置の第３の実施例を、図６同様に示した斜視図；
図１０は、光学装置の第４の実施例の領域の部分斜視図；
図１１は、第６の実施例の複数の光学装置からなる積層を斜め前方から見た斜視図；
図１２は、図１１の光学装置を斜め後方から見た斜視図である。
【００２２】
実施例の説明
図１では、レーザダイオードバーは、全て参照番号１０で示されている。このレーザダイオードバーによって放射されるレーザビームは、シリンダレンズ１２を用いて狭幅軸の方向にコリメートされる。比較的広幅で平坦な横断面形状乃至強く非点収差のある強度分布を有するレーザビーム１４が形成される。適切な装置を用いて、レーザビーム１４を、対称化する必要があり、図１では、矢印１６によって単にシンボルで示しているにすぎない、この適切な装置について、以下詳細に説明する。つまり、光学装置１６から放射された出射光１８は、入射光１４よりも広幅でなく、平坦でもない。その際、ここでも後述でも、「ビーム」とは、個別ビームの光束でもあり得るという点をここで指摘しておく。
【００２３】
光学装置１６は、図２及び３に非常に詳細に図示されている。光学装置は、基板２０を有しており、基板の面は、入射光１４の面に対してほぼ平行である。基板２０上に、板状の光学部材２２が取り付けられている。光学部材２２は、基板２０上に垂直に設けられているのではなく、入射光１４の方向で見て後ろ側に傾斜して設けられている。付加的に、光学部材２２は、更に入射光１４の面に対して垂直方向の軸を中心にして回動されてもおり、つまり、光学部材２２は、基板２０上に斜めに設けられている。光学部材２２の幾何的に正確な配向について、以下説明する。
【００２４】
基板２０上に、更に入射結合プリズム２４が取り付けられており、この入射結合プリズムは、ほぼ直角三角形の底面形状を有しており、基板２０上に平坦に載置されている。入射結合プリズム２４（図３）の斜辺面２６は、光学接合剤（図示していない）を介して、光学部材２２の、入射光１４側の表面２８と結合されて、そこで領域２７をカバーしている。その際、入射結合プリズム２４は、光学部材２２の前方（手前）の表面２８に平坦に当接されており、つまり、光学部材２２の、図２及び３の下側の、入射光１４側のビーム進行方向の縁の領域内に当接されている。直角三角形の直角を挟む辺の一方の辺を含む面によって形成された入射結合プリズム２４の入口面３０は、全て、入射光１４に対して垂直に位置している。
【００２５】
光学部材２２の後ろ側の表面３２には、出射結合プリズム３４が基板２０上に設けられている。この出射結合プリズムは、８つのコーナーを持った不規則なブロックとして形成されている。出射結合プリズムの側面、上側面、及び下側面（参照番号をつけていない）は、全て、入射光１４の軸に対して平行に配向されている。光学部材２２側のコンタクト面３６は、両空間方向で斜め乃至傾斜して形成されていて、少なくとも、乃至、光学接合剤を用いて、光学部材２２の後ろ側の表面３２に平坦に当接して、そこで領域３７をカバーしているように形成されている。コンタクト面３６に対向している、出射結合プリズム３４の出口面３８は、出射光１８の軸に対して垂直方向に配向されている。
【００２６】
入射結合プリズム２４、出射結合プリズム３４並びにプレート状の光学部材２２は、夫々別個の部品としてガラスから形成されている。入射結合プリズム２４は、入射光１４が光学部材２２に入射結合されるように使われる。出射結合プリズム３４は、これと同様に、出射光１８を光学部材２２から出射結合する機能を有している。レーザビームのスタックを積み換えて、本来所望のレーザビームを形成することは、光学部材２２内で、全反射を多数回繰り返すことによって行われる。この点について、以下、図４を用いて説明する：
入射光１４のうち、図４には、２つの外側領域だけが、参照番号１４ａ及び１４ｂで示されている。入射光１４の長手軸は、参照番号４０で示した一点鎖線として示されている。入射光１４の面は、一点鎖線で示されていて、参照番号４２で示されている。入射光１４の長手軸４０に対して直交する第１の空間軸Ｘは、参照番号４４で示されており、入射光の面４２内に位置している。入射光１４の長手軸４０に対して直交するＹ軸は、入射光１４の面４２上に垂直に位置しており、参照番号４６で示されている。光学部材２２の両表面２８及び３２間に、図４に一点鎖線で示された中間面４８が定められている。つまり、中間面４８は、冒頭で説明したように、Ｙ軸４６に対して角度Ａだけ後ろ側に傾斜している。中間面４８は、更に、Ｘ軸４４に対して角度Ｂだけ回動されている。有利な実施例では、角度Ａは、約３５°、角度Ｂは、４５°である。プレート状の光学部材２２の厚みＤは、全面に亘って同じであり、本実施例では、約０．７ｍｍである。
【００２７】
光学部材２２内で、全反射の原理を用いてビームが形成されている。つまり、材料が周囲の媒体（一般的には空気）よりも高い屈折率を持った光学部材２２内で、光は、所定の境界角度内で、表面２８及び３２の空き領域で完全に反射される。光学部材２２の表面２８及び３２の空いていない領域では、つまり、入射結合プリズム２４の斜辺面３６によってカバーされた領域３７（図２及び３参照)では、それに対して、入射結合プラズマ２４、出射結合プラズマ３４並びに光学部材２２は、同じ屈折率の同じ材料から形成されているので、光は全反射される。
【００２８】
先ず、入射光１４の部分ビーム１４ａのビーム入力について説明する：この部分ビーム１４ａは、図４に図示していない入射結合プリズム２４によって、光学部材２２内で入射結合される。位置５０の領域内では、しかし、領域２７及び３７が重畳している。光学部材２２の後ろ側の表面３２では、入射光１４ａは反射されず、即座に再び出射結合プリズム３４を介して光学部材２２から出射結合される。部分ビーム１８ｂとして、光学部材２２から出て、最終的には、出射結合プリズム３４から放射される。その際、部分出射光１８ａは、部分入射光１４ａと同じ方向及び長さを有している。
【００２９】
部分入射光１４ｂは、同様に、入射結合プリズム２４を介して光学部材２２内で入射結合される。しかし、この入射結合は、後ろ側の表面３２が空いている位置５２で行われる。光学部材２２の斜め位置により、従って、後ろ側の表面３２により、部分入射光１４ｂは、位置５４ａで、後ろ側の空き表面３２で完全に反射される。中間面４８の回動により、これにより、両表面２８及び３２の、Ｙ軸４６を中心にした角度Ｂだけの回動により、入射光１４ｂは、後ろ側の表面３２上に垂直方向ではなく、斜めに入射し、従って、側方に反射される。中間面４８の傾斜により、これにより、後ろ側の表面３２の、Ｘ軸４４を中心にした角度Ａだけの傾斜により、部分入射光１４ｂは、中間面４８に対して、反射位置５４ａで斜め上方に反射される。
【００３０】
反射位置５４ｂで、部分入射光１４ｂは、再び、光学部材２２の前方表面２８に入射する。この位置は、入射結合プリズム２４の斜辺面２６によって光学部材２２の前方表面２８上でカバーされた領域２７の外側に位置している。従って、部分入射光１４ｂは、位置５４ｂで、再び元の軸４０の方向に反射され、それから、位置５４ｃで、再び、光学部材２２の後ろ側の表面３２に入射する。入射光１４ｂの、このような往復反射は、光学部材２２の内部で、この入射光が、出射結合プリズム３４のコンタクト面３６によってカバーされた、光学部材２２の後ろ側の表面３２の領域に達する迄ずっと続く。この領域内で、入射光１４ｂは、位置５８で、光学部材２２から出射結合され、出射結合プリズム３４に達する。この出射結合プリズム３４で、このビームは、出口面３８から部分出射光１８ｂとして放射される。
【００３１】
図２〜４から分かるように、光学部材２２内での全反射によって、ビーム方向で見て、入射光１４の最も外側の右側の領域１４ｂが「スタックを積み換えられ」、その結果、このビームは、部分領域１８ａの上側に位置している部分出射光１８ｂとして、光学装置１６から放射される。広幅且つ平坦な入射光１４は、入射結合プリズム２４、光学部材２２及び出射結合プリズム３４を有する光学装置１６によって、広幅でなく、そのために明らかに厚みのある出射光１８ｂに変形される。入射結合ビーム１４は、実際には、離散的な部分ビームを有していないことが分かる。出射光１８について、それ以外のこと：
出射光は、実際には、部分出射光１８ａ，１８ｂ，．．．のスタックから形成されている。各部分出射光の個数及び各部分出射光間の間隔は、一方では、プレートの厚みＤ並びに角度Ａ及びＢによって調整される。
【００３２】
以下、光学装置１６の別の実施例について説明する。その際、前述の実施例の各要素及び各領域と等価な機能を有するような各要素及び各領域には、同じ参照番号が付けられている。一般的に、そのような各要素及び各領域については、再度詳細に説明しない。
【００３３】
図５及び６に示された光学装置１６では、光学部材２２、入射結合プリズム２４、並びに、出射結合プリズム３４は、一体的にモノリシックユニットとして構成されている。基板は、これらの実施例では設けられていない。図５及び６に示された光学装置１６は、プラスチック射出成型部品として製造されている。
【００３４】
スタックの積み換えの他に、光学装置１６は、更に別の機能を担っており、例えば、出射光を、図７に相応する、光ファイバケーブル６０内に入射結合する。このために、出射結合プリズム３４の出口面３８には、フォーカシング装置６２が取り付けられており、このフォーカシング装置６２は、図７に示された実施例では、光のコンセントレータとして構成されていて、「レンズダクト（Ｌｅｎｓ  Ｄｕｃｔ）」とも呼ばれる。この光のコンセントレータでは、ビームのフォーカシングは、複数の全反射を介して、光のコンセントレータの空き側面で行われる。光ファイバケーブル６０は、単に、光のコンセントレータ６２の端に接着されている。そのような光のコンセントレータの原理は、図８に示されている。矢印６３は、ビーム方向を示す。光のコンセントレータ６２のディメンションは、夫々の作動事例の個別要求に適合させる必要がある。その際、両空間方向のたいていの事例でのビームフィールドの幅を低減する必要がある。図８に示された光のコンセントレータの外側面は、真っ直ぐに構成されている。しかし、光のコンセントレータの外側面を湾曲させて構成してもよい。
【００３５】
図９に示された実施例では、フォーカシング装置６２は、トーラス状のレンズとして構成されており、このトーラス状のレンズは、出射結合プリズム３４のところで、出口面３８を相応に湾曲して形成することによって作られている。このようにして、両空間方向で種々異なる焦点距離を実施することができる。出射光１８の発散は、両空間方向で明らかに種々異なることがあるので、そのような不均一な焦点距離は必要である。
【００３６】
光学装置によって付加的に担うことができる別の役割は、入射光１４の高速軸をコリメートすることである。このために、入射結合プリズム２４のところでの入口面３０は、非球面レンズ６６として構成されており、その際、入口面３０は、図１０から分かるように、凸状に湾曲されている。
【００３７】
高電力密度を達成するために、レーザダイオードバーをレーザダイオードスタックとして積層してもよい。図１１及び１２に示された実施例では、５個のレーザダイオードバー１０ａ〜ｅがレーザダイオードスタック６８として積層されている。従って、ビーム整形のために、図１１及び１２に示された実施例では、５個の光学装置１６ａ−１６ｅが上下に重畳して積層されている。光学部材２２の高さは、図１１及び１２に示された光学装置１６では、例えば、図２及び３に示された実施例の場合よりも明らかに低いことが分かる。入射結合プリズム２４上には、夫々１つの四角形の離隔用ブロック７０が載置されており、この離隔用ブロックによって、個別光学装置１６ａ〜１６ｅを正確な軸及び平行に積層することができるようになる。図１１及び１２の装置構成によって、各レーザダイオードバー１０ａ〜１０ｅのビームフィールドが分割され、個別ビームフィールドが上下に重畳して積層される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実際のビーム形状と目標のビーム形状を示したレーザダイオードバーを示す図
【図２】図１のレーザビームを形成するための光学装置の第１の実施例を斜め後方から見た斜視図
【図３】図２の光学装置を斜め前方から見た斜視図
【図４】図２の光学装置の光学部材の斜視詳細図
【図５】光学装置の第２の実施例の斜め前方から見た斜視図
【図６】図５の光学装置を斜め後方から見た斜視図
【図７】光のコンセントレータを備えた図５の光学装置の斜視図
【図８】図７の光のコンセントレータの機能の原理を説明するための略図
【図９】光学装置の第３の実施例を、図６同様に示した斜視図
【図１０】光学装置の第４の実施例の領域の部分斜視図
【図１１】第６の実施例の複数の光学装置からなる積層を斜め前方から見た斜視図
【図１２】図１１の光学装置を斜め後方から見た斜視図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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