(57)【要約】【課題】少なくとも互いに波長の異なる複数の光を波長合成するときの光軸合わせの調整を容易にすること。【解決手段】各ＬＤ２５−１〜２５−４からそれぞれ出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を全反射して波長合成導光ロッド２０内に入射する各光入射端２１ａ〜２４ａを設け、波長合成導光ロッド２０内に各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を空間的に混合して波長合成し、かつ各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を多重反射して重ね合せるカライドスコープ効果により光強度分布を均一化する。【選択図】図１
2007171494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を全反射により入射する少なくとも２つの光入射端と、
前記各光入射端から入射された前記各光を多重反射により波長合成して導光する導光路と、
を具備することを特徴とする多波長導光装置。
【請求項２】
少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を合成した波長合成光を導光する導光路と、
前記導光路の光出射端から出射された前記波長合成光を光屈折により少なくとも２つに分岐する光分岐系と、
を具備することを特徴とする多波長導光装置。
【請求項３】
少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を全反射により入射する少なくとも２つの光入射端と、
前記各光入射端から入射された前記各光を多重反射により波長合成して導光する導光路と、
前記導光路の光出射端から出射された前記波長合成光を光屈折により少なくとも２つに分岐する光分岐系と、
を具備することを特徴とする多波長導光装置。
【請求項４】
前記導光路は、前記各光入射端からそれぞれ入射された前記各光を空間的に混合して波長合成し、かつ前記各光を重ね合わせて光強度分布を均一化することを特徴とする請求項１、２又は３記載の多波長導光装置。
【請求項５】
少なくとも前記導光路の光出射端は、前記導光路の導光方向に対して傾斜して形成され、前記導光路により導光された前記波長合成光を全反射して前記導光路から出射させる全反射面と、
前記導光路により導光された前記波長合成光の一部を前記導光路の導光方向と同一方向に出射させる出射面と、
を有することを特徴とする請求項２又は３記載の多波長導光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を波長合成し、波長合成された光を複数に分岐する多波長導光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばレーザダイオード（以下、ＬＤと称する）から出力された光を対象物に照射し、この対象物に生じた散乱光を検出して対象物の成分分析を行う光計測装置がある。この光計測装置は、それぞれ波長の異なる各ＬＤ光を出力する複数のＬＤと、これらＬＤから出力された各ＬＤ光を光合成する光学系とを備える。
【０００３】
図９は光計測装置の光学系の構成図を示す。例えば４つのＬＤ１−１〜１−４が備えられている。これらＬＤ１−１〜１−４は、それぞれ異なる波長の各ＬＤ光Ｌ１〜Ｌ４を出力する。このうち各ＬＤ１−１、１−３から出力された各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３は、それぞれ短焦点の各コリメートレンズ２−１、２−３、各ＮＤフィルタ３−１、３−３を透過して各ミラー４−１、４−２に入射し、これらミラー４−１、４−２で反射し、各１／２波長板５−１、５−２を透過してそれぞれ各ハーフミラー６−１、６−２に入射する。これと共に各ＬＤ１−２、１−４から出力された各ＬＤＬ２、Ｌ４は、それぞれ短焦点の各コリメートレンズ２−２、２−４、各ＮＤフィルタ３−２、３−４を透過して各ハーフミラー６−１、６−２に入射する。
【０００４】
各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ２は、ハーフミラー６−１により波長合成され、１／２波長板７−１を透過してビームスプリッタ８に入射する。これと共に各ＬＤ光Ｌ３、Ｌ４は、ハーフミラー６−２により波長合成され、１／２波長板７−２を透過し、ミラー９で反射してビームスプリッタ８に入射する。これにより、各ＬＤ光Ｌ１〜Ｌ４は、ビームスプリッタ８により波長合成され、４波長の一方の波長合成光Ｌ５と同４波長の他方の波長合成光Ｌ６との２方向に分岐されてそれぞれ出射される。
【０００５】
一方の波長合成光Ｌ５は、レンズ１０を透過して部分反射ミラー１１に入射し、この部分反射ミラー１１で反射して光ファイバ１２に入射する。一方の波長合成光Ｌ５は、光ファイバ１２により伝播され、対象物１３に照射される。対象物１３に生じた散乱光は、光センサ等により検出され、対象物１３の成分分析が行われる。なお、一方の波長合成光Ｌ５の一部は、部分反射ミラー１１で分岐され、モニタ用の光センサ１４に入射する。この光センサ１４は、一方の波長合成光Ｌ５の一部を受光して光強度に応じた信号を出力する。これにより、対象物１３に照射される一方の波長合成光Ｌ５の光強度の変動がモニタされる。
【０００６】
他方の波長合成光Ｌ６は、一方の波長合成光Ｌ５と同様に、レンズ１５を透過して部分反射ミラー１６に入射し、この部分反射ミラー１６で反射して光ファイバ１７に入射する。他方の波長合成光Ｌ６は、光ファイバ１７により伝播され、対象物１８に照射される。対象物１８に生じた散乱光は、光センサ等により検出され、対象物１８の成分分析が行われる。なお、他方の波長合成光Ｌ６の一部も部分反射ミラー１６で分岐され、モニタ用の光センサ１９に入射する。この光センサ１９は、他方の波長合成光Ｌ６の一部を受光して光量に応じた信号を出力する。これにより、対象物１８に照射される一方の波長合成光Ｌ６の光強度の変動がモニタされる。
【０００７】
２本のレーザビームを合成する技術は、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１は、各レーザビームＡ、Ｂをビーム合成光学系に入射すると、ここで、各レーザビームＡ、Ｂは合成されて合成ビーム光として伝送系４に送られることを開示する。
【特許文献１】特開平１１−２７４６０５号公報（段落番号００２９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記光計測装置の光学系は、各ＬＤ１−１〜１−４と各光ファイバ１２、１７との間に複数枚のミラー、すなわち各ミラー４−１、４−２、各ハーフミラー６−１、６−２、ビームスプリッタ８、ミラー９、各部分反射ミラー１１、１６を配置するので、装置全体が大型化する。
【０００９】
各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４は、それぞれ各コリメートレンズ２−１、２−３、２−２、２−４によりコリメートされて上記複数枚のミラー間を伝播し、各光ファイバ１２、１７に入射する。このため、各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４が複数枚のミラー間を伝播する間に僅かな光軸ずれを生じたとしても、各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４は、各光ファイバ１２、１７に入射しなくなる。又、コリメートされた各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４は、各コリメートレンズ２−１、２−３、２−２、２−４と各ＮＤフィルタ３−１、３−３、３−２、３−４との間の例えば数十ｍｍ程度の自由空間中を伝播する。
【００１０】
このような事から例えば各ＬＤ１−１〜１−４と各コリメートレンズ２−１〜２−４との位置関係を調整して各ＬＤ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ２、Ｌ４を各光ファイバ１２、１７に入射するようにするが、この調整は、シビアで難しい作業である。
【００１１】
対象物１３に対して一方の波長合成光Ｌ５を照射するときに部分反射ミラー１１により分岐しているが、この部分反射ミラー１１は、４波長の一方の波長合成光Ｌ５を分岐することになる。このため、部分反射ミラー１１は、４波長の光をそれぞれ一定の割合で反射する必要がある。部分反射ミラー１１は、コーティング部材により一方の波長合成光Ｌ５を反射しているが、４波長の光をそれぞれ一定の割合で反射するコーティングの作製は困難である。対象物１８に対して他方の波長合成光Ｌ６を照射するときも同様に、部分反射ミラー１６に対して４波長の光をそれぞれ一定の割合で反射するコーティングを作製することは困難である。
【００１２】
一方の波長合成光Ｌ５の一部を部分反射ミラー１１により分岐し、対象物１３に照射される一方の波長合成光Ｌ５の光量の変動をモニタしているが、この部分反射ミラー１１のコーティング部材は、温度によって光透過率を変化する温度依存性を有する。対象物１３が例えば高温の場合、光計測装置の光学系の温度も上昇する。このため、部分反射ミラー１１のコーティング部材の光透過率も変化してしまい、一方の波長合成光Ｌ５の光量の変動を正確にモニタすることができない。
【００１３】
特許文献１は、本来の技術がビーム合成光学系により合成された合成ビームの各レーザビームＡ、Ｂの光軸ずれ等を測定することにある。このため、ビーム合成光学系により合成された合成ビームの各レーザビームＡ、Ｂには、光軸ずれが生じているものであり、各レーザビームＡ、Ｂの光軸合わせの調整が必要になる。
【００１４】
本発明の目的は、少なくとも互いに波長の異なる複数の光を波長合成するときの光軸合わせの調整を容易にできる多波長導光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の主要な第１の局面に係る多波長導光装置は、少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を全反射により入射する少なくとも２つの光入射端と、各光入射端から入射された各光を多重反射により波長合成して導光する導光路とを具備する。  
本発明の主要な第２の局面に係る多波長導光装置は、少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を合成した波長合成光を導光する導光路と、導光路の光出射端から出射された波長合成光を光屈折により少なくとも２つの分岐する光分岐系とを具備する。  
本発明の主要な第３の局面に係る多波長導光装置は、少なくとも２つの互いに波長の異なる各光を光屈折により入射する少なくとも２つの光入射端と、各光入射端から入射された各光を多重反射により波長合成して導光する導光路と、導光路の光出射端から出射された波長合成光を光屈折により少なくとも２つの分岐する光分岐系とを具備する。
【００１６】
本発明の主要な第１、２又は３の局面に係る多波長導光装置において、光入射端は、入射する光を光屈折により全反射して導光路に導く。  
本発明の主要な第１、２又は３の局面に係る多波長導光装置において、光入射端は、入射する光を全反射する全反射面を形成したプリズムを有する。  
本発明の主要な第１又３の局面に係る多波長導光装置において、光入射端及び導光路を一体的に成形した導光ロッドを有し、導光ロッドを少なくとも２つ接着してなる。
【００１７】
本発明の多波長導光装置において、導光ロッドは、石英により形成される。  
本発明の多波長導光装置において、導光ロッドは、多角柱に形成される。  
本発明の主要な第２又３の局面に係る多波長導光装置において、光分岐系は、導光路により導光された波長合成光をそれぞれ光屈折により全反射して少なくとも２方向に分岐する。  
本発明の多波長導光装置において、光分岐系は、波長合成光を全反射する反射面を形成したプリズムを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、少なくとも互いに波長の異なる複数の光を波長合成するときの光軸合わせの調整を容易にできる多波長導光装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は多波長導光装置の構成図を示す。この多波長導光装置は、例えば互いに波長の異なる複数のＬＤ光を波長合成して対象物に照射し、この対象物に生じた散乱光を検出して対象物の成分分析を行う光計測装置の光学系に用いられる。  
波長合成導光ロッド２０は、複数のＬＤ光を波長合成して伝播する。この波長合成導光ロッド２０は、光入射側Ｉと光出射側Ｏとを有する。この波長合成導光ロッド２０は、例えば４本の導光ロッド２１〜２４を一体的に接着して導光路を形成している。これら導光ロッド２１〜２４は、それぞれ多角柱、例えば石英により四角柱に形成されている。
【００２０】
２本の導光ロッド２１、２２は、それぞれ例えば側面同士を接着している。これら導光ロッド２１、２２は、同一長さに形成されている。又、２本の導光ロッド２３、２４は、それぞれ例えば側面同士を接着している。これら導光ロッド２３、２４は、各導光ロッド２１、２２よりも短い寸法で、かつ同一長さに形成されている。これら導光ロッド２１、２２と各導光ロッド２３、２４とは、光出射側Ｏの各端部の位置を一致させ、かつ例えば各導光ロッド２１、２２の上面と各導光ロッド２３、２４の下面とを接着している。なお、各導光ロッド２１〜２４間は、それぞれ接着剤として例えば紫外線硬化剤の硬化により接着されている。この紫外線硬化剤は、波長合成した各波長に対して透明である。
【００２１】
各導光ロッド２１〜２４の光入射側Ｉの各端部には、それぞれ各光入射端２１ａ〜２４ａが形成されている。これら光入射端２１ａ〜２４ａの位置に対応して各ＬＤ２５−１〜２５−４が設けられている。これらＬＤ２５−１〜２５−４は、互いに波長の異なる各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を出力する。ＬＤ２５−１は波長λ１のＬＤ光Ｌ１１を出力し、ＬＤ２５−２は波長λ２のＬＤ光Ｌ１２を出力し、ＬＤ２５−３は波長λ３のＬＤ光Ｌ１３を出力し、ＬＤ２５−４は波長λ４のＬＤ光Ｌ１４を出力する。この場合、各光入射端２１ａ、２２ａにそれぞれ入射するＬＤ光Ｌ１１とＬＤ光Ｌ１２とは、互いに波長値が近く、かつ各光入射端２３ａ、２４ａにそれぞれ入射するＬＤ光Ｌ１３とＬＤ光Ｌ１４とも互いに波長値が近い。
【００２２】
しかるに、各光入射端２１ａ〜２４ａは、それぞれＬＤ２５−１〜２５−４からそれぞれ出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を光の全反射により各導光ロッド２１〜２４内に入射する。
【００２３】
図２及び図３は各導光ロッド２１〜２４と各ＬＤ２５−１〜ＬＤ２５−４との具体的な構成図を示し、図２は正面図、図３は側面図を示す。各導光ロッド２１〜２４の各光入射端２１ａ〜２４ａは、それぞれＬＤ２５−１〜ＬＤ２５−４からそれぞれ出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を全反射する各全反射面に形成されている。具体的に各光入射端２１ａ〜２４ａは、各導光ロッド２１〜２４の長手方向に対して角度α１〜α４に傾斜している。これら光入射端２１ａ〜２４ａの各角度α１〜α４は、各ＬＤ２５−１〜ＬＤ２５−４からの各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４の各光入射端２１ａ〜２４ａへの入射角に応じて各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を全反射して各導光ロッド２１〜２４内に入射させる角度に設定される。このように各光入射端２１ａ〜２４ａは、それぞれ各角度α１〜α４に傾斜した全反射面に形成しているので、各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を光屈折するプリズムを各導光ロッド２１〜２４に一体的に形成したのと同等である。
【００２４】
各ＬＤ２５−１〜２５−４から出力される各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４の光路上には、それぞれ集光レンズ２６−１〜２６−４が設けられている。これら集光レンズ２６−１〜２６−４は、各ＬＤ２５−１〜２５−４から出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４をそれぞれ集光して各光入射端２１ａ〜２４ａに入射する。これら集光レンズ２６−１〜２６−４による各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４の各集光点は、それぞれ各光入射端２１ａ〜２４ａの全反射面上に一致している。各光入射端２１ａ、２２ａと各光入射端２３ａ、２４ａとの間隔Ａは、各ＬＤ２５−１〜２５−４を配置可能する範囲内で狭くすることが可能である。
【００２５】
波長合成導光ロッド２０は、各光入射端２１ａ〜２４ａからそれぞれ入射した各波長のＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成して導光する。この場合、波長合成導光ロッド２０は、各光入射端２１ａ〜２４ａからそれぞれ入射した各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を空間的に混合して波長合成し、かつ各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を重ね合わせて光強度分布を均一化する。
【００２６】
しかるに、互いに波長の異なる４つのＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成する波長合成導光ロッド２０における長さＢは、各光入射端２３ａ、２４ａと光出射端面２７との長さであり、波長合成光Ｆの光強度分布を均一にするに必要な長さである。この波長合成導光ロッド２０における長さＢは、波長合成導光ロッド２０の寸法及び各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４の波長等によって決定される。
【００２７】
図４は波長合成導光ロッド２０内における導光作用を示す。同図は導光作用を簡略化して示すためにＬＤ２５−１からのＬＤ光Ｌ１１のみを示す。ＬＤ２５−１から出力されたＬＤ光Ｌ１１は、集光レンズ２６−１により光入射端（全反射面）２１ａ上に集光される。ＬＤ光Ｌ１１は、光入射端２１ａ上で全反射し、各導光ロッド２１、２２内を全反射しながら伝播し、さらに各導光ロッド２１〜２４内を全反射しながら伝播する。他の各ＬＤ光Ｌ１２〜Ｌ１４もＬＤ光Ｌ１１と同様に、それぞれ各光入射端２１ａ〜２４ａ上で全反射し、各導光ロッド２１〜２４内を全反射しながら伝播する。これにより、各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４は、波長合成導光ロッド２０内を伝播することにより空間的に混合して波長合成され、かつ各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を多重反射して重ね合わせるカライドスコープ効果により光強度分布を均一化する。この結果、波長合成導光ロッド２０は、各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成した波長合成光Ｆとして伝播する。
【００２８】
波長合成導光ロッド２０の光出射側Ｏの光出射端面２７は、平面に形成されている。この光出射端面２７には、光分岐系２８が設けられている。この光分岐系２８は、波長合成導光ロッド２０の光出射端面２７から出射された波長合成光Ｆを光屈折により第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２との２つに分岐する。この光分岐系２８は、光出射端面２７に対して第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とを例えば紫外線硬化剤の硬化により接着されている。この紫外線硬化剤は、波長合成した各波長に対して透明である。
【００２９】
第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とは、それぞれ多角柱、例えば石英により四角柱に形成されている。これら第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とは、それぞれ波長合成導光ロッド２０の導光作用と同様に、第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２を全反射しながら伝播する。  
図５及び図６は第１の分岐導光ロッド２９の具体的な構成図を示し、図５は正面図、図６は側面図を示す。なお、第２の分岐導光ロッド３０は、第１の分岐導光ロッド２９の構成と同一構成を有するので、図示を省略する。第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との各一端には、それぞれ各光入射端３１、３２が設けられている。これら光入射端３１、３２は、波長合成導光ロッド２０の光出射端面２７の光出射面積を２等分する面積比で当該光出射端面２７に接着されている。これら光入射端３１、３２は、それぞれ波長合成導光ロッド２０の光出射端面２７から出射される波長合成光Ｆの全光量の２分の１の光量を全反射する各全反射面に形成されている。
【００３０】
具体的に各光入射端３１、３２は、それぞれ第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との長手方向に対してそれぞれ角度βに傾斜している。これら光入射端３１、３２の角度βは、波長合成導光ロッド２０の光出射端面２７からの波長合成光Ｆの光入射端３１、３２への入射角に応じて波長合成光Ｆを全反射して第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０と内に入射させる角度に設定される。これら光入射端３１、３２は、それぞれ角度βに傾斜した全反射面に形成しているので、波長合成光Ｆを光屈折するプリズムを第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とにそれぞれ一体的に形成したのと同等である。
【００３１】
第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との各他端には、それぞれ各全反射面３３、３４と各モニタ用出射面３５、３６とが設けられている。なお、図１と図５とにおいて各全反射面３３、３４と各モニタ用出射面３５、３６との配置向きが例えば角度９０度異なっているが、これは図１においては構成を分かり易くするために図示しており、実際は図５に示す配置向きである。各全反射面３３、３４は、第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とによりそれぞれ導光された第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とをそれぞれ全反射し、第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とから外部に出射させる。
【００３２】
図７は第１の分岐導光ロッド２９における全反射面３３とモニタ用出射面３５との拡大図を示す。なお、第２の分岐導光ロッド３０は、第１の分岐導光ロッド２９の構成と同一構成を有するので、ここでも図示を省略する。各全反射面３３、３４は、それぞれ第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との長手方向に対してそれぞれ角度γに傾斜している。これら全反射面３３、３４の角度γは、それぞれ第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とを導光した第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とを全反射する角度に設定され、これら第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とを光屈折するプリズムを第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とにそれぞれ一体的に形成したのと同等である。
【００３３】
第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とにおける第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２との各出射面には、それぞれ第１の光ファイバ３７と第２の光ファイバ３８との各一端が例えば紫外線硬化剤の硬化により接着されている。この紫外線硬化剤は、波長合成した各波長に対して透明である。第１の光ファイバ３７と第２の光ファイバ３８との各他端は、それぞれ第１の対象物３９、第２の対象物４０に対峙して設けられている。
【００３４】
各モニタ用出射面３５、３６は、それぞれ第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とをそれぞれ導光された第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２との各光量の各一部、例えば約４０％をそれぞれ各参照光Ｒ１、Ｒ２として出射する。具体的に各モニタ用出射面３５、３６は、それぞれ第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との長手方向に対して垂直方向の平面に形成され、各参照光Ｒ１、Ｒ２を第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２との各導光方向と同一方向に出射する。
【００３５】
各モニタ用出射面３５、３６からそれぞれ出射される各参照光Ｒ１、Ｒ２の光路上には、それぞれ各フォトダイオード４１、４２が設けられている。これらフォトダイオード４１、４２は、それぞれ各モニタ用出射面３５、３６からそれぞれ出射される各参照光Ｒ１、Ｒ２を受光し、受光量に応じた信号を出力する。
【００３６】
次に、上記の如く構成された装置による多波長光の導光作用について説明する。  
ＬＤ２５−１は波長λ１のＬＤ光Ｌ１１を出力し、ＬＤ２５−２は波長λ２のＬＤ光Ｌ１２を出力し、ＬＤ２５−３は波長λ３のＬＤ光Ｌ１３を出力し、ＬＤ２５−４は波長λ４のＬＤ光Ｌ１４を出力する。これらＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４は、それぞれ各光入射端２１ａ〜２４ａに入射する。例えば、ＬＤ２５−１から出力されたＬＤ光Ｌ１１は、図４に示すように集光レンズ２６−１により光入射端２１ａ上に集光され、この光入射端２１ａの面上で全反射し、各導光ロッド２１、２２内を全反射しながら伝播し、さらに各導光ロッド２１〜２４内を全反射しながら伝播する。他の各ＬＤ光Ｌ１２〜Ｌ１４もＬＤ光Ｌ１１と同様に、それぞれ各光入射端２１ａ〜２４ａ上で全反射し、各導光ロッド２１〜２４内を全反射しながら伝播する。
【００３７】
これにより、各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４は、波長合成導光ロッド２０内を伝播することにより空間的に混合して波長合成され、かつ各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を多重反射して重ね合わせるカライドスコープ効果により光強度分布を均一化する。この結果、波長合成導光ロッド２０は、互いに異なる各波長λ１〜λ４の各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成した波長合成光Ｆとして伝播する。
【００３８】
波長合成光Ｆは、波長合成導光ロッド２０内を伝播し、光出射端面２７に到達する。この光出射端面２７には、第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とが接着されているので、波長合成光Ｆは、第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とに分岐する。このとき第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とには、それぞれ波長合成光Ｆの全光量の２分の１ずつの各光量の第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２として入射する。これら第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とは、共に互いに異なる各波長λ１〜λ４を波長合成したものである。
【００３９】
第１の分岐導光ロッド２９に入射した第１の波長合成光Ｆ１は、第１の分岐導光ロッド２９内を全反射しながら伝播し、全反射面３３及びモニタ用出射面３５に到達する。第１の波長合成光Ｆ１は、全反射面３３で全反射し、第１の分岐導光ロッド２９から第１の光ファイバ３７に向けて出射する。波長合成光Ｆ１は、第１の光ファイバ３７内を伝播し、第１の光ファイバ３７の他端から出射されて第１の対象物３９に照射される。第１の対象物３９に波長合成光Ｆ１を照射したときに生じた散乱光は、例えば光センサにより検出される。この検出結果から第１の対象物３９の成分分析が行われる。
【００４０】
これと共に第２の分岐導光ロッド３０に入射した第２の波長合成光Ｆ２は、第２の分岐導光ロッド３０内を全反射しながら伝播し、全反射面３４及びモニタ用出射面３６に到達する。第２の波長合成光Ｆ２は、全反射面３４で全反射し、第２の分岐導光ロッド３０から第２の光ファイバ３８に向けて出射する。波長合成光Ｆ２は、第２の光ファイバ３８内を伝播し、第２の光ファイバ３８の他端から出射されて第２の対象物４０に照射される。第２の対象物４０に波長合成光Ｆ２を照射したときに生じた散乱光は、例えば光センサにより検出される。この検出結果から第２の対象物４０の成分分析が行われる。
【００４１】
一方、モニタ用出射面３５からは、第１の分岐導光ロッド２９を導光した第１の波長合成光Ｆ１の光量の各一部、例えば約４０％の参照光Ｒ１が出射される。フォトダイオード４１は、モニタ用出射面３５から出射された参照光Ｒ１を受光し、受光量に応じた信号を出力する。これにより、第１の対象物３９に照射される第１の波長合成光Ｆ１の光強度がモニタされる。  
これと共にモニタ用出射面３６からも第２の分岐導光ロッド３０を導光した第２の波長合成光Ｆ２の光量の各一部、例えば約４０％の参照光Ｒ２が出射される。フォトダイオード４２は、モニタ用出射面３６から出射された参照光Ｒ２を受光し、受光量に応じた信号を出力する。これにより、第２の対象物４０に照射される第２の波長合成光Ｆ２の光強度がモニタされる。
【００４２】
このように上記一実施の形態によれば、各ＬＤ２５−１〜２５−４からそれぞれ出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を全反射して波長合成導光ロッド２０内に入射する各光入射端２１ａ〜２４ａを設け、波長合成導光ロッド２０内に各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を空間的に混合して波長合成し、かつ各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を多重反射して重ね合せるカライドスコープ効果により光強度分布を均一化するので、光軸合わせ等の調整を行うことなく、容易に互いに異なる各波長λ１〜λ４の各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成できる。又、波長合成と共に波長合成光Ｆの光強度分布を均一化できる。
【００４３】
波長合成導光ロッド２０の光出射端面２７には、第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とを接着しているので、波長合成光Ｆを２分の１ずつの各光量の第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とに分岐できる。これら第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２との分岐でも光軸合わせ等の調整を行うことなく、容易に分岐ができる。
【００４４】
第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０とに伝播した第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とは、それぞれ各全反射面３３、３４で全反射して第１の光ファイバ３７、第２の光ファイバ３８に向けて出射するので、この場合も光軸合わせ等の調整を行うことなく、第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２とを容易に第１の光ファイバ３７、第２の光ファイバ３８に入射できる。
【００４５】
第１の分岐導光ロッド２９と第２の分岐導光ロッド３０との各他端に各モニタ用出射面３５、３６を設けたので、これらモニタ用出射面３５、３６から出射された各参照光Ｒ１、Ｒ２から第１の対象物３９と第２の対象物４０とにそれぞれ照射される第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２の各光強度をモニタできる。
【００４６】
従って、互いに異なる各波長λ１〜λ４の各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４の各光軸を合わせるための煩雑な微調整が不要となり、これにより部品点数を減少できる。  
又、第１の対象物３９又は第２の対象物４０のいずれか一方又は両方が高温であっても、例えばアルミニウム等の温度変化により伸縮する温度依存性を有する材料を使用しないので、安定して各波長λ１〜λ４の各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４を波長合成できる。又、各モニタ用出射面３５、３６から出射される各参照光Ｒ１、Ｒ２の各光量は、それぞれ各全反射面３３、３４と各モニタ用出射面３５、３６との面積比で決定されるので、温度依存性は全くない。これにより、第１の波長合成光Ｆ１と第２の波長合成光Ｆ２の各光強度のモニタも正確にできる。
【００４７】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形してもよい。  
波長合成導光ロッド２０は、各導光ロッド２１〜２４を接着して一体的に形成しているが、これに限らず、例えばプラスチック樹脂により金型を用いて一体成型してもよい。又、波長合成導光ロッド２０に対して第１の分岐導光ロッド２９及び第２の分岐導光ロッド３０を接続したものを例えばプラスチック樹脂により金型を用いて一体成型してもよい。この金型を用いた一体成型では、各集光レンズ２６−１〜２６−４も合わせて成型してもよい。
【００４８】
各ＬＤ２５−１〜２５−４から出力される各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４は、波長合成導光ロッド２０の側面に対して略垂直方向に入射しているが、これに限らず、例えば図８に示すようにＬＤ２５−１から出力されたＬＤ光Ｌ１１を波長合成導光ロッド２０の側面に対して傾斜させてもよい。なお、ＬＤ２５−２〜２５−４から出力される各ＬＤ光Ｌ１２〜Ｌ１４も同様に波長合成導光ロッド２０の側面に対して傾斜させる。これにより、各ＬＤ２５−１〜２５−４から出力された各ＬＤ光Ｌ１１〜Ｌ１４が波長合成導光ロッド２０の側面で反射して各ＬＤ２５−１〜２５−４に戻ることが無くなり、各ＬＤ２５−１〜２５−４に影響を与えることがない。この場合、各光入射端２１ａ〜２４ａの各角度α１〜α４は、当該光入射端２１ａ〜２４ａで全反射するように変更する。
【００４９】
本多波長導光装置は、例えば互いに波長の異なる複数のＬＤ光を波長合成して対象物に照射し、この対象物に生じた散乱光を検出して対象物の成分分析を行う光計測装置の光学系に適用するに限らず、互いに波長の異なる複数のＬＤ光を波長合成する光学系に適用できる。
【００５０】
各モニタ用出射面３５、３６は、第１の分岐導光ロッド２９、第２の分岐導光ロッド３０における第１の光ファイバ３７、第２の光ファイバ３８をそれぞれ接着する面側に設けるのに限らず、反対の面側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る多波長導光装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置における各導光ロッドと各ＬＤとの具体的な構成の正面図。
【図３】同装置における各導光ロッドと各ＬＤとの具体的な構成の側面図。
【図４】同装置における波長合成導光ロッド内における導光作用を示す図。
【図５】同装置における第１の分岐導光ロッドの具体的な構成の正面図。
【図６】同装置における第１の分岐導光ロッドの具体的な構成の側面図。
【図７】同装置における第１の分岐導光ロッドの全反射面とモニタ用出射面との拡大図。
【図８】同装置における波長合成導光ロッドに対するＬＤの配置の変形例を示す図。
【図９】従来における光計測装置の光学系の構成図。
【符号の説明】
【００５２】
２０：波長合成導光ロッド、２１〜２４：導光ロッド、２１ａ〜２４ａ：光入射端、２５−１〜２５−４：ＬＤ、２６−１〜２６−４：集光レンズ、２７：光出射端面、２８：光分岐系、２９：第１の分岐導光ロッド、３０：第２の分岐導光ロッド、３１，３２：光入射端、３３，３４：全反射面、３５，３６：モニタ用出射面、３７：第１の光ファイバ、３８：第２の光ファイバ、３９：第１の対象物、４０：第２の対象物、４１，４２：フォトダイオード。
【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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