(57)【要約】      （修正有）【課題】  装置通過後により優れた合焦性を有する光線を実現する。【解決手段】  少なくとも１つの光線３を発することができ、該少なくとも１つの光線３が第１の方向Ｙにおいてそれに垂直な第２の方向Ｘにおけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも１つの光源１，１８と、第１方向Ｙにおける少なくとも１つの光線３のダイバージェンスを低減できるコリメーション手段４，１９と、少なくとも１つの光線３の拡散方向Ｚにおいて前記コリメーション手段４，１９の後方に配置されている光学的光線変換装置５，２１とを含む光学的光線変換システムにおいて、該装置５，２１は、第１方向Ｙにおいて該装置５，２１を通過する少なくとも１つの光線３のダイバージェンスがそれに垂直な第２方向Ｘにおけるダイバージェンスと交換されるように、また少なくとも１つの光線３の断面積が該光学的光線変換装置５，２１において縮小されるように構成されていることを特徴とする光学的光線変換システム。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光線（３）を発することができ、該少なくとも１つの光線（３）が第１の方向（Ｙ）においてそれに垂直な第２の方向（Ｘ）におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも１つの光源（１，１８）と、
第１方向（Ｙ）における少なくとも１つの光線（３）のダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段（４，１９）と、
少なくとも１つの光線（３）の拡散方向（Ｚ）において前記コリメーション手段（４，１９）の後方に配置されている光学的光線変換装置（５，２１）であって、入射する少なくとも１つの光線（３）の第１方向（Ｙ）におけるダイバージェンスが第１方向に垂直な第２方向（Ｘ）におけるダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置（５，２１）とを含む光学的光線変換システムにおいて、
光学的光線変換装置（５，２１）は、少なくとも１つの光線（３）の断面積が光学的光線変換装置（５，２１）において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換システム。
【請求項２】
光学的光線変換装置（５，２１）は、それによって変換される少なくとも１つの光線（３）の結像を１つの平面における互いに垂直で該光線（３）の拡散方向（Ｚ）に対して垂直な２つの方向（Ｘ’，Ｙ’）に関して生じ得るように構成されることを特徴とする請求項１記載の光学的光線変換システム。
【請求項３】
変換されるべき光線（３）の結像を生成可能な平面は拡散方向（Ｚ）に垂直な平面であることを特徴とする請求項２記載の光学的光線変換システム。
【請求項４】
該システムは少なくとも１つの光線（３）の拡散方向（Ｚ）において光学的光線変換装置（５，２１）の後方に、少なくとも１つの光線（３）のコリメーションおよび／または合焦のためのコリメーション手段および／または合焦手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学的光線変換システム。
【請求項５】
少なくとも１つの光源（１，１８）は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的光線変換システム。
【請求項６】
少なくとも１つの入射面および少なくとも１つの出射面を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステムにおいて使用するための光学的光線変換装置であって、入射する光線（３）の第１方向（Ｙ）におけるダイバージェンスが第１方向に垂直な第２方向（Ｘ）におけるダイバージェンスと交換されるように構成される光学的光線変換装置において、該光学的光線変換装置（５，２１）は、少なくとも１つの光線（３）の断面積が光学的光線変換装置（５，２１）において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換装置。
【請求項７】
光学的光線変換装置（５，２１）は、それによって変換されるべき少なくとも１つの光線（３）の結像を１つの平面における互いに垂直で該光線（３）の拡散方向（Ｚ）に対して垂直な２つの方向（Ｘ’，Ｙ’）に関して生じ得るように構成されることを特徴とする請求項６記載の光学的光線変換装置。
【請求項８】
変換されるべき光線（３）の結像が生成可能な平面は、拡散方向（Ｚ）に垂直な平面であることを特徴とする請求項７記載の光学的光線変換装置。
【請求項９】
該装置（５，２１）の少なくとも１つの入射面上および／または少なくとも１つの出射面上に、多数のシリンドリカルレンズ（１３，１４，１５，１６）が設置されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学的光線変換装置。
【請求項１０】
前記シリンドリカルレンズ（１３，１４，１５，１６）が、第２方向（Ｘ）と４５度および／またはマイナス４５度の角度（α）をなすことを特徴とする請求項９記載の光学的光線変換装置。
【請求項１１】
該装置（５，２１）の少なくとも１つの入射面および／または少なくとも１つの出射面は基本的に細長い、好ましくは矩形の形状を有しており、その際に前記の入射面および／または出射面の長手方向は基本的に第２方向（Ｘ）に合致することを特徴とする請求項９または１０に記載の光学的光線変換装置。
【請求項１２】
該装置はそれぞれ入射面および出射面を有する２つの部分（６，７；２２，２３）を含むことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の光学的光線変換装置。
【請求項１３】
前記部分（６，７；２２，２３）の入射面および出射面のそれぞれに多数のシリンドリカルレンズが設置されていることを特徴とする請求項１２記載の光学的光線変換装置。
【請求項１４】
前記部分（６，７；２２，２３）の２つの面上のシリンドリカルレンズ（１３，１４）は前記部分（６，７；２２，２３）の別の２つの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の光学的光線変換装置。
【請求項１５】
該装置（５，２１）の入射面および／または出射面の少なくとも１つは多数の凹シリンドリカルレンズ（１６）を具備することを特徴とする請求項６〜１４のいずれか１項に記載の光学的光線変換装置。
【請求項１６】
前記部分（６，７；２２，２３）の少なくとも一方に対して、それらの入射面および／または出射面上のシリンドリカルレンズ（１３，１４，１５，１６）の焦点距離は異なっていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の光学的光線変換装置。
【請求項１７】
前記部分（６，７；２２，２３）の少なくとも一方のシリンドリカルレンズ（１３，１４，１５，１６）の焦点距離は、該部分（６，７；２２，２３）のそれぞれ別のシリンドリカルレンズ（１３，１４，１５，１６）の焦点距離の整数倍であることを特徴とする請求項１６記載の光学的光線変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的光線変換システムであって、少なくとも１つの光線を発することのでき、第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも１つの光源と、該少なくとも１つの光線の少なくとも第１方向におけるダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段と、少なくとも１つの該光線の拡散方向において該コリメーション手段の後に配置された光学的光線変換装置とを含む光学的光線変換システムにおいて、該変換装置は、それを通過する少なくとも１つの該光線の第１方向のダイバージェンスがそれに垂直な第２方向のダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換システムに関する。さらに本発明は、少なくとも１つの入射面と少なくとも１つの出射面とを有する光学的光線変換装置であって、該装置は、それを通過する１つの光線の第１方向のダイバージェンスがそれに垂直な第２方向のダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記形式のシステムおよび装置は、特許文献１から公知である。そこに記載された装置は、たとえば入射面および出射面を有する透明材料からなる基体を含む。入射面および出射面のいずれも、基本的に矩形状に形成されており、また細長く延びている。入射面および出射面の長手方向の延伸は、基本的に第２方向に合致している。光源としてレーザダイオードバーを使用する場合には、この第２方向はレーザダイオードバーの各エミッタが並置され、かつ互いに間隔を以て配置されている方向に合致する。このダイバージェンスの小さい方向は、遅軸と呼ばれる。それに垂直な第１方向は、半導体レーザダイオードバーでは速軸と呼ばれるダイバージェンスの大きい方向である。
【０００３】
前記の従来技術から公知の装置では、入射面および出射面のいずれにも多数のシリンドリカルレンズが設けられており、それらのシリンドリカル軸はすべて互いに平行に調整されている。入射面および出射面上の該シリンドリカルレンズのシリンドリカル軸は、遅軸および速軸の双方とそれぞれ４５度またはマイナス４５度の角度をなしている。レーザダイオードバーの発光セグメントから出射して、最終的に遅軸方向に線形に延びる光線は、従来技術から公知の光学的光線変換装置を通過する際においては９０度回転されるため、該光線は該装置を通過した後に速軸方向に直進する。このような形式の装置には、各光線の回転によって各光線の遅軸方向の重なりが抑制されるという長所がある。
【０００４】
従来技術から公知のこの装置の短所として判明したのは、該装置を通過する際に光線の断面積が全体として拡大することである。なぜなら、互いに平行なシリンドリカルレンズは拡散方向に垂直な方向の光線にのみ影響を及ぼし、この方向に垂直な方向は該装置および該装置のシリンドリカルレンズによって全く影響されないからである。それによって、この方向の光線は発散するため、該装置を通過した各部分光線は通過後に共通の焦点に合焦できることが比較的困難である。特にその理由とされるのは、拡散方向に垂直な方向に関して、たとえばレーザダイオードバーとして構成された光源の各エミッタの結像が装置の後方で行われるのに対し、拡散方向および該方向に対して垂直な方向に関しては生じないことである。さらに、該装置を通過している間の光線の拡大によって各部分光線が少なくとも部分的に重なり得るため、この理由だけからでも、共通の焦点区域に対する総部分光線の適正な合焦が不可能となる。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１００６３８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が対象とする課題は、装置通過後により優れた合焦性を有する光線を実現できる冒頭に述べた形式のシステムおよび装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも１つの光線を発することができ、該少なくとも１つの光線が第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する少なくとも１つの光源と、
第１方向における少なくとも１つの光線のダイバージェンスを低減可能なコリメーション手段と、
少なくとも１つの光線の拡散方向において前記コリメーション手段の後方に配置されている光学的光線変換装置であって、入射する少なくとも１つの光線の第１方向（Ｙ）におけるダイバージェンスが第１方向に垂直な第２方向におけるダイバージェンスと交換されるように、構成されている光学的光線変換装置とを含む光学的光線変換システムにおいて、
光学的光線変換装置は、少なくとも１つの光線の断面積が光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換システムである。
【０００７】
本発明において、光学的光線変換装置は、それによって変換される少なくとも１つの光線の結像を１つの平面における互いに垂直で該光線の拡散方向に対して垂直な２つの方向に関して生じ得るように構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、変換されるべき光線の結像を生成可能な平面は拡散方向に垂直な平面であることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、該システムは少なくとも１つの光線の拡散方向において光学的光線変換装置の後方に、少なくとも１つの光線のコリメーションおよび／または合焦のためのコリメーション手段および／または合焦手段を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、少なくとも１つの光源は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、少なくとも１つの入射面および少なくとも１つの出射面を備える、上述のシステムにおいて使用するための光学的光線変換装置であって、入射する光線の第１方向におけるダイバージェンスが第１方向に垂直な第２方向におけるダイバージェンスと交換されるように構成される光学的光線変換装置において、該光学的光線変換装置は、少なくとも１つの光線の断面積が光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることを特徴とする光学的光線変換装置である。
【００１２】
本発明において、光学的光線変換装置は、それによって変換されるべき少なくとも１つの光線の結像を１つの平面における互いに垂直で該光線の拡散方向に対して垂直な２つの方向に関して生じ得るように構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、変換されるべき光線の結像が生成可能な平面は、拡散方向に垂直な平面であることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、該装置の少なくとも１つの入射面上および／または少なくとも１つの出射面上に、多数のシリンドリカルレンズが設置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記シリンドリカルレンズが、第２方向と４５度および／またはマイナス４５度の角度をなすことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、該装置の少なくとも１つの入射面および／または少なくとも１つの出射面は基本的に細長い、好ましくは矩形の形状を有しており、その際に前記の入射面および／または出射面の長手方向は基本的に第２方向に合致することを特徴とする。
【００１７】
本発明において、該装置はそれぞれ入射面および出射面を有する２つの部分を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明において、前記部分の入射面および出射面のそれぞれに多数のシリンドリカルレンズが設置されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記部分の２つの面上のシリンドリカルレンズは前記部分の別の２つの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明において、該装置の入射面および／または出射面の少なくとも１つは多数の凹シリンドリカルレンズを具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明において、前記部分の少なくとも一方に対して、それらの入射面および／または出射面上のシリンドリカルレンズの焦点距離は異なっていることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、前記部分の少なくとも一方のシリンドリカルレンズの焦点距離は、該部分のそれぞれ別のシリンドリカルレンズの焦点距離の整数倍であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
これは本発明に従えば、システムに関しては請求項１または２の特徴を備えた冒頭に述べた形式のシステムによって、また装置に関しては請求項６または７の特徴を備えた冒頭に述べた形式の装置によって、実現される。
【００２４】
請求項１または請求項６に係る本発明に従えば、光学的光線変換装置は、少なくとも１つの光線の断面積が該光学的光線変換装置において縮小されるように、構成されることが提供される。該装置における少なくとも１つの光線の縮小によって、装置を通過するいくつかの光線が通過中に、あるいはその直後に互いに重なり合うことが、効率的に阻止できる。この縮小は、たとえば互いに垂直で拡散方向に対して垂直な２つの方向に等しい大きさ、特におよそ係数２とすることができる。
【００２５】
請求項２または請求項７に係る本発明に従えば、光学的光線変換装置は、それによって変換される少なくとも１つの光線の結像を１つの平面における互いに垂直で光線の拡散方向に対して垂直な２つの方向に関して生じ得るように、構成されることが提供される。１つの平面における互いに垂直で光線の拡散方向に対して垂直な２つの方向に関する結像の生成によって、これらの互いに垂直な両方向に関する光線の合焦性が顕著に高められる。特に、このような光線は付加的な結像ミスなしに合焦できる。
【００２６】
請求項３または請求項７に係る本発明に従えば、変換されるべき光線の結像が生成可能な平面は拡散方向に垂直な平面であることが提供できる。
【００２７】
請求項４に係る本発明に従えば、該システムは少なくとも１つの光線の拡散方向において光学的光線変換装置の後方に、少なくとも１つの該光線のコリメーションおよび／または合焦のためのコリメーション手段および／または合焦手段を有することが提供される。
【００２８】
請求項５に係る本発明に従えば、少なくとも１つの光源は半導体レーザ装置、特に半導体レーザダイオードバーとして構成されていることが提供できる。
【００２９】
請求項９に係る本発明に従えば、該装置の少なくとも１つの入射面上および／または少なくとも１つの出射面上に、多数のシリンドリカルレンズが設置されていることが提供できる。
【００３０】
請求項１０に係る本発明に従えば、これらのシリンドリカルレンズが第２方向と４５度および／またはマイナス４５度の角度をなすことが提供できる。
【００３１】
請求項１１に係る本発明に従えば、該装置の少なくとも１つの入射面および／または少なくとも１つの出射面は基本的に細長い、好ましくは矩形の形状を有しており、その際に前記の入射面および／または出射面の長手方向は基本的に第２方向に合致することが提供できる。
【００３２】
請求項１２に係る本発明に従えば、該装置はそれぞれ入射面および出射面を持つ２つの部分を含むことが提供できる。
【００３３】
請求項１３に係る本発明に従えば、前記部分の入射面および出射面のそれぞれに多数のシリンドリカルレンズが設置されていることが提供できる。
【００３４】
請求項１４に係る本発明に従えば、前記部分の２つの面上のシリンドリカルレンズは前記部分の別の２つの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整されていることが提供できる。これらのいくつかの面上のシリンドリカルレンズを別のいくつかの面上のシリンドリカルレンズに対して垂直に調整することによって、該装置を通過する少なくとも１つの光線が互いに垂直な２つの方向に関して該装置により影響されることが達成できる。
【００３５】
請求項１５に係る本発明に従えば、該装置の入射面および／または出射面の少なくとも１つは多数の凹シリンドリカルレンズを具備することが提供できる。特に、順次に配置できる凹シリンドリカルレンズおよび凸シリンドリカルレンズの組合わせによって、互いに垂直な両方向に関して１つの同一平面における結像を生じることが達成できる。
【００３６】
請求項１６に係る本発明に従えば、前記部分の少なくとも一方に対して、それらの入射面および／または出射面上のシリンドリカルレンズの焦点距離は異なっていることが達成できる。順次に配置されたシリンドリカルレンズの異なる焦点距離によって、たとえばテレスコープシステムにおいて、光線の断面積の縮小が実現できる。最終的に、各部分の入射面および出射面上のシリンドリカルレンズの間隔がこれらのシリンドリカルレンズの焦点距離の総和に合致することによって、テレスコープシステムが実現できる。
【００３７】
請求項１７に係る本発明に従えば、該部分の少なくとも一方のシリンドリカルレンズの焦点距離は該部分のそれぞれ別のシリンドリカルレンズの焦点距離の整数倍であることが提供できる。このような焦点距離の選択によって、該装置を通過する少なくとも１つの光線の整数的減少が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の詳細な特徴および長所は、添付図面を参照した下記の好適な複数の実施例に関する以下の説明によって明らかとなる。
【００３９】
図１（ａ）および図１（ｂ）では、方向を明示するために、デカルト座標系が記入されている。
【００４０】
図１（ａ）および図１（ｂ）から見てとれる本発明に従うシステムの実施形態は、Ｘ方向に並置され、かつＸ方向に互いに離れた発光セグメントを有する光源１を含んでいる。これらの各発光セグメント２から出て来る光線はＹ方向に合致する第１の方向において、Ｘ方向に合致する第２の方向におけるよりも大きなダイバージェンスを有する。一般的に、ダイバージェンスが大きい方向を「速軸」、またダイバージェンスが小さい方向を「遅軸」と呼ぶのが通例である。
【００４１】
拡散方向において前記発光セグメント２の後方に、図示されたシステムは速軸コリメーションレンズとして構成されたコリメーション手段４を有する。このコリメーション手段４は、そのシリンドリカル軸がＸ方向に延びる平凸シリンドリカルレンズとすることができる。特に、このシリンドリカルレンズは極めて小さな焦点距離を有しており、また発光セグメント２の至近に配置することができる。
【００４２】
拡散方向においてコリメーション手段４の後方に、本発明に従う光学的光線変換装置５が設置されている。該装置５は図示された実施例では２つの個別部分６，７からなり、それらは拡散方向Ｚにおいて前後に配置されており、それぞれ入射面および出射面を有する。該装置５は、図２〜図５を参照して以下に詳しく説明される。
【００４３】
光線３のそれぞれは装置５において、その断面積が低減されるように、かつ同時にＸ方向のダイバージェンスがＹ方向のダイバージェンスと交換されるように、変換される。それによって特に、各光線３のＸ方向の間隔が互いに顕著に増大する結果となる。そのため、各光線３間に光で満たされない区域が生じる。たとえば一点に対する全光線３の良好な合焦性を実現するために、拡散方向Ｚにおいて装置５の後方にレンズアレイ８が設けられており、それは入射面および出射面のいずれにもレンズ９，１０を有することができる。これらのレンズ９，１０は、そのシリンドリカル軸がＹ方向に延びるシリンドリカルレンズである。該アレイ８によって各光線が拡散するため、各光線のＸ方向の間隔が本質的に減少する。
【００４４】
拡散方向Ｚにおいてレンズアレイ８の後方にコリメートレンズ１１を設けることができるが、該レンズはたとえばそのシリンドリカル軸がＸ方向に延びるシリンドリカルレンズを含む。図１（ａ）および図１（ｂ）から明確に分かるように、各光線１２はＸ方向において、つまり元の遅軸方向において装置５の通過後にダイバージェンスを全く有しない、あるいは回折限界ダイバージェンスしか有しないが、各光線１２はＹ方向において、つまり元の速軸方向において装置５の通過前の遅軸方向における元のダイバージェンスに合致するダイバージェンスを有する。つまり、装置５を通過する際に、遅軸および速軸におけるダイバージェンスが交換されたことになる。したがって、該コリメートレンズ１１によって、速軸方向の残留ダイバージェンスをコリメートすることができる。すなわち、コリメートレンズ１１から出て来る光線１２は基本的に平行光線であって、極めて容易に合焦可能である。
【００４５】
図１（ａ）および図１（ｂ）から分かるように、光線１２はＸ方向にも、またＹ方向にも基本的に等しく拡散されている。したがって、光線１２は正のＺ方向においてコリメートレンズ１１の後方に配置された焦点レンズ２９によって、極めて効率的にグラスファイバ３０の入射面に合焦させることができるであろう。
【００４６】
光学的光線変換装置５は、たとえば図２から分かるように、第１の部分６と第２の部分７とからなる。部分６はその入射面上に多数のシリンドリカルレンズ１３を備えており、それらのシリンドリカル軸はＸ軸に対してα＝４５度の角度をなして傾斜している。図示された実施例においては、６個のシリンドリカルレンズ１３が描かれている。ただし、該入射面上にそれ以上のシリンドリカルレンズ１３を設けることは全く可能である。そのかぎりでは、図２は簡略図としてのみ示されている。
【００４７】
部分６の出射面には、同様に多数のシリンドリカルレンズ１４が配置されており、それらのシリンドリカル軸もＸ軸に対してα＝４５度の角度をなして傾斜している。これは図３（ａ）から明確に分かるが、それによってシリンドリカルレンズ１３およびシリンドリカルレンズ１４のいずれも凸状に形成されていることが見てとれる。図３（ａ）は図２に示されているＹ’方向に沿った断面の詳細を示しており、それに対して図３（ｂ）は９０度回転した図、つまり同様に図２に示されたＸ’方向に沿った断面の詳細を示している。それに応じて、シリンドリカルレンズ１３，１４のシリンドリカル軸はＸ’方向に延びている。
【００４８】
装置５の第２部分７は、その入射面に同様に凸シリンドリカルレンズ１５を有する。しかし、これらのシリンドリカルレンズ１５のシリンドリカル軸はＸ方向に１３５度の角度をなして、したがってＹ’方向に沿って延びている。
【００４９】
該部分７はその出射面上に凹シリンドリカルレンズ１６を有しており、それらの同様に互いに平行に配置されたシリンドリカル軸は同様にＸ方向と１３５度の角度をなしており、したがって同様にＹ’方向に延びている。
【００５０】
図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるのは、各シリンドリカルレンズ１３，１４，１５，１６の焦点距離である。ｆ2は第２シリンドリカルレンズ１４の焦点距離を表しており、ｆ1＝２×ｆ2が成り立つ。ｆ3は第３シリンドリカルレンズ１５の焦点距離を表しており、ｆ3＝２×ｆ1＋２×ｆ2が成り立つ。ｆ4は第４シリンドリカルレンズ１６の焦点距離を表しており、ｆ3＝２×ｆ4が成り立つ。
【００５１】
ここで特に部分６，７は、部分６の出射面上に設けられた第２シリンドリカルレンズ１４と部分７の入射面上に設けられた第３シリンドリカルレンズ１５との間隔が第２シリンドリカルレンズ１４の焦点距離ｆ2に合致するように、配置されている。
【００５２】
第１シリンドリカルレンズ１３と第２シリンドリカルレンズ１４とのＺ方向の光学的間隔は、両シリンドリカルレンズ１３，１４の双方の焦点距離ｆ1，ｆ2の合計に合致する。これは、図４（ａ）から明確に見てとれる。第３シリンドリカルレンズ１５と第４シリンドリカルレンズ１６とのＺ方向の光学的間隔は、シリンドリカルレンズ１６の焦点距離ｆ4に合致する。これは、図４（ａ）から明確に見てとれる。
【００５３】
図４（ａ）および図４（ｂ）から、装置５の結像挙動が詳細に分かる。特に図４（ａ）および図４（ｂ）において、シリンドリカルレンズ１３，１４，１５，１６は矢印を備えた線によって模式的に示されている。各レンズ系の参照符号１７を持つ光学軸上には、各レンズの焦点距離が×印によって示されている。図４（ａ）と図４（ｂ）との間には、各焦点距離ｆ1,ｆ2,ｆ3,ｆ4の位置が付加的に示されている。
【００５４】
ここで注目すべきであるのは、第１シリンドリカルレンズ１３および第２シリンドリカルレンズ１４はそれらのシリンドリカル軸のＸ’方向への調整によって、Ｘ’方向の光線の光学軸までの距離に対して影響を及ぼさないことである。したがって、装置５の第１部分６のシリンドリカルレンズ１３，１４は図４（ｂ）に示されていない。同様に第２部分７の第３シリンドリカルレンズ１５および第４シリンドリカルレンズ１６も、それらのシリンドリカル軸のＹ’方向への調整によって、図４（ａ）に示されたＹ’方向において光学軸までの間隔を持つ光線に対して影響を及ぼさないため、第２部分７のシリンドリカルレンズ１５および１６は図４（ａ）に示されていない。すなわち、第１部分６のシリンドリカルレンズ１３，１４はＹ’方向に関してのみレンズとして機能するが、Ｘ’方向に関してはそれを通過する光線に対する影響を及ぼさない。他方で、第２部分７のシリンドリカルレンズ１５，１６はＸ’方向に関してのみそれを通過する光線に対して作用するが、Ｙ’方向に関してはそれを通過する光線に対する影響を及ぼさない。
【００５５】
図４（ａ）から分かるのは、Ｙ’方向に区間Ｇｙだけ光学軸１７から離れた点、すなわち第１シリンドリカルレンズ１３からＺ方向へシリンドリカルレンズ１３の焦点距離ｆ1に合致する距離を有する点は、シリンドリカルレンズ１３，１４によって構成された結像系によってＹ’方向に光学軸１７からの距離Ｂｙを有する点に結像されることである。この結像点Ｂｙは、第２シリンドリカルレンズ１４の後方で第２シリンドリカルレンズ１４の焦点距離ｆ2に合致するＺ方向の距離にある。
【００５６】
図４（ｂ）には、第３シリンドリカルレンズ１５および第４シリンドリカルレンズ１６によって形成された結像系のＸ’方向に離れた点の光学軸までの区間Ｇｘの結像が示されている。拡散レンズとしての第４シリンドリカルレンズ１６の仕様のために、図４（ｂ）に示された前記結像系によってバーチャル像を生じる結像が行われるが、該像は図示された実施例ではＺ方向において第３シリンドリカルレンズ１５が位置する同じ個所に生じる。このバーチャル像は、Ｘ’方向において光学軸まで間隔Ｇｘの半分の大きさに等しい距離を有する。したがって、第３シリンドリカルレンズ１５および第４シリンドリカルレンズ１６によって形成された結像系は、該結像系を通過する光線の断面積を係数２だけ縮小させる。さらに図４（ｂ）から読み取ることができるのは、該バーチャル像はＸ’方向において光学軸１７と同じ側に位置するため、Ｍ＝＋１／２を持つ結像が得られることである。
【００５７】
それに対し、第１シリンドリカルレンズ１３および第２シリンドリカルレンズ１４によって形成された結像系では、縮小的な結像が光学軸１７の対向側に実現される。特にこの場合でも、区間Ｇｙは区間Ｂｙの２倍の大きさであるため、Ｍ＝−１／２を持つ結像が得られることになる。
【００５８】
本発明に従う装置５の極めて大きな長所とみなすことができるのは、図４（ａ）に示された第１シリンドリカルレンズ１３および第２シリンドリカルレンズ１４からなる結像系の結像のみならず、図４（ｂ）に示された第３シリンドリカルレンズ１５および第４シリンドリカルレンズ１６からなる結像系の結像も、同一のＸ’−Ｙ’平面ないしはＸ−Ｙ平面に位置することであり、したがってＺ方向に関して同一平面にあることである。すなわち、拡散方向Ｚに関して設定可能な個所に、Ｘ’方向に関しても、またＹ’方向に関しても、設定可能な特性を有する結像が得られる。この像は、以後のレンズ手段によって極めて容易にコリメートでき、あるいは合焦できる。
【００５９】
本発明に基づく装置において重要なのは、どの個所にレンズ１３，１４，１５，１６が配置されるかではなく、Ｘ’方向およびＹ’方向に関して得られた両像が同一のＸ’−Ｙ’平面ないしはＸ−Ｙ平面に位置することである。たとえば、像Ｂｘはシリンドリカルレンズ１５も位置するＺ位置に必ずしも厳密に存在しなくてもよい。この像Ｂｘは、シリンドリカルレンズ１５の後または前に生じてもよい。
【００６０】
さらに装置５の両部分６，７は、その入射面および出射面上にそれらのシリンドリカル軸が互いに直交するシリンドリカルレンズを有することも可能である。たとえば、シリンドリカルレンズ１５のようにＸ’方向にのみ作用するシリンドリカルレンズを第１部分６の出射面に配置し、次にシリンドリカルレンズ１４のようにＹ’方向にのみ作用するシリンドリカルレンズを第２部分７の入射面に配置することができる。確保しなければならないのは、選択された焦点距離ｆ1,ｆ2,ｆ3,ｆ4ならびにシリンドリカルレンズ１３，１４，１５，１６の対応位置のゆえに、Ｘ’方向またはＹ’方向に関して生じる像ＢｘおよびＢｙはＺ方向に垂直な同一平面に生じることである。
【００６１】
図５から再度模式的に分かるのは、装置５を通過する前の光線３の断面積および装置５を通過した光線１２の断面積である。特に、光線１３の両方向における断面積がほぼ半減していることが明確である。図５は、装置５を通過する前の光線３の断面が基本的に矩形断面を有することを示している。この矩形断面の隅は、文字ａ，ｂ，ｃ，ｄによって表示されている。
【００６２】
装置５を通過した光線１２の断面積も矩形であり、該矩形の隅は文字ａ*，ｂ*，ｃ*，ｄ*によって表示されている。本来はＸ方向に細長い光線３の断面は通過後に光線１２の断面のＹ方向に延びる矩形に変化したことが、示されている。さらに、断面の縮小が明確に分かる。装置５によって実行された光線変換は、光線３および光線１２をして拡散方向Ｚのまわりに９０度の回転を行わせしめるとともに、拡散方向Ｚに平行でＹ方向を通る平面における結像を実行する。光線３および光線１２に関して行われた光線変換は、断面縮小とともに、遅軸方向（Ｘ方向）および速軸方向（Ｙ方向）におけるダイバージェンスの交換を惹起する。これは、従来技術から公知の光線変換装置では、簡略な９０度回転によって達成されるのが通例である。
【００６３】
図６に示されているのは本発明に従うシステムの別の実施形態であり、それは原理的には図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたシステムに極めて類似した構造を有する。特にここで詳述するのは、比較的大きな冷却体を備えた半導体レーザ装置としての光源１８である。本来の半導体要素は、図６に示されていない。さらに、焦点レンズ２９およびグラスファイバ３０も図示されていない。光源１８に続くのはコリメーション手段１９であり、それは速軸用コリメートレンズとして機能するシリンドリカルレンズ２０を内蔵した比較的大きなガラス基体として構成されている。
【００６４】
光線方向つまりＺ方向には、続いて本発明に基づく光学的光線変換装置２１が設置されている。該装置は、装置５の部分６，７と同様に入射面および出射面にシリンドリカルレンズを有する２つの部分２２，２３からなり、該レンズは原理的には図３（ａ）および図３（ｂ）から明確に見てとれるシリンドリカルレンズ１３，１４，１５，１６に合致している。
【００６５】
正のＺ方向に続くのは、その出射面にのみシリンドリカルレンズを有するレンズアレイ２４である。
【００６６】
さらに正のＺ方向に続いて配置されているのは、基本的にコリメートレンズ１１に合致するコリメートレンズ２５である。
【００６７】
図７には、負のＺ方向の正面におけるコリメーション手段１９を含む前記装置２１の両部分２２，２３が再度示されている。特にここでは、部分２２の出射面上のシリンドリカルレンズ２６および部分２３の出射面上のシリンドリカルレンズ２７が参照符号によって表示されている各シリンドリカルレンズが基本的に正方形のアパーチャ２８を形成しており、該アパーチャはＺ方向においてコリメーション手段１９のシリンドリカルレンズ２０と面一であることが分かる。半導体レーザの光はこの比較的小さな正方形アパーチャ２８を通過しなければならないため、装置２１および装置５を通過する際の光線３の断面の縮小が重要である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１（ａ）は本発明に従う光学的光線変換システムの側面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に従うシステムの平面図である。
【図２】本発明に従う光学的光線変換装置の透視図である。
【図３】図３（ａ）図は２における矢印ＩＩＩａ−ＩＩＩｂに沿った詳細断面図であり、図３（ｂ）は図２における矢印ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂに沿った詳細断面図である。
【図４】図４（ａ）は図３（ａ）に描かれた平面における本発明に従う装置を通る例示的な光線経路であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）に描かれた平面における本発明に従う装置を通る例示的な光線経路である。
【図５】図２に従う装置の通過前および通過後の光線の断面図である。
【図６】本発明に従うシステムの別の実施形態の透視図である。
【図７】後置されたコリメーション手段を備えた図６に従う光学的光線変換装置の背面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１８  光源
２  発光セグメント
３，１２  光線
４，１９  コリメーション手段
５，２１  光学的光線変換装置
６，７，２２，２３  部分
８，２４  レンズアレイ
９，１０  レンズ
１１，２５  コリメートレンズ
１３，１４，１５，１６，２０，２６，２７  シリンドリカルレンズ
１７  光学軸
２８  アパーチャ
２９  焦点レンズ
３０  グラスファイバ
【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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