(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のＬＤからの光線束の中心軸間距離が圧縮され、小開口数の光学系に対して光線束が高効率で入射されるプリズムを提供する。【解決手段】ｘｙ方向に伸びる光入射面１１と、光入射面１１からの光を反射する一次光反射機構１５と、一次光反射機構１５からの光を反射する二次光反射機構２０とを備え、一次光反射機構１５は、ｘｙ平面に対して４５°に傾斜し、光入射面１１に対向する複数の光反射面１６よりなり、光反射面１６は、ｘ方向に互いに離間し、ｚ方向に互いに異なるレベルとなる階段状に配置され、二次光反射機構２０は、ｘｚ平面に対して４５°に傾斜し、ｚ方向に伸びる平面に形成された光反射面１６を有し、一次光反射機構１５の光反射面１６に光線束の中心軸がｚ方向に伸びる光が入射されたとき、一次光反射機構１５、二次光反射機構２０によって、光線束の中心軸間距離が二次元的に圧縮され、光線束は中心軸に対して９０°ツイストされる。【選択図】図１
2017120301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３つの方向をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたとき、
ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に沿って形成された光入射面と、
この光入射面に入射された光を反射する一次光反射機構と、
この一次光反射機構からの光を反射する二次光反射機構と
を備えてなり、
前記一次光反射機構は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｘ方向またはｙ方向に伸びる平面に沿って、前記光入射面に対向して形成された複数の光反射面よりなり、これらの光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、
前記二次光反射機構は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｚ方向に伸びる平面に沿って、前記一次光反射機構における光反射面に対向して形成された光反射面を有してなり、
前記一次光反射機構における光反射面の各々に光線束の中心軸がｚ方向に伸びる光が入射されたとき、前記一次光反射機構および前記二次光反射機構によって反射することにより、各光線束の中心軸間距離が二次元的に圧縮される共に、各光線束はそれぞれの中心軸に対して９０°ツイストされることを特徴とするプリズム。
【請求項２】
前記一次光反射機構は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｘ方向に伸びる２つの平面の各々に沿って、互いに対向して形成された２つの前記光反射面により構成された反射面対の複数よりなり、
これらの反射面対における一方の光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置され、他方の光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、  前記二次光反射機構は、前記一次光反射機構における光反射面の各々に対応して当該光反射面に対向して形成された複数の光反射面よりなることを特徴とする請求項１に記載のプリズム。
【請求項３】
前記一次光反射機構における光反射面の各々は、ｙ方向に伸びる平面に沿って形成されており、
前記二次光反射機構は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｚ方向に伸びる２つの平面の各々に沿って、互いに対向して形成された２つの前記光反射面により構成された反射面対の複数と、これらの反射面対における光反射面の各々に対向する複数の他の光反射面とよりなり、
前記反射面対における一方の光反射面は、ｚ方向において互いに隣接しかつｙ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置され、他方の光反射面は、ｚ方向において互いに隣接しかつｙ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、
前記他の光反射面の各々は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｘ方向に伸びる平面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリズム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプリズムと、
このプリズムにおける前記一次光反射機構における光反射面の各々に対応して、発光面が前記プリズムにおける光入射面に対向するよう配置された複数のＬＤと
よりなることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
前記ＬＤの各々は、スロー軸がｘ方向に伸びるよう配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＤを備えた光源装置の圧縮光学系に好適に用いることができるプリズムおよびこのプリズムを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源装置においては、省エネルギー化および小型化の要請により、光源としてＬＤ（レーザダイオード）等が利用されている。このようなＬＤを有するＬＤ光源装置としては、高出力化を図るために、複数のＬＤが縦横に並ぶよう配置された光源部と、各ＬＤからのレーザ光による光線束の中心軸間距離を圧縮する圧縮光学系とを備えてなるものが知られている（特許文献１参照。）。このＬＤ光源装置における圧縮光学系は、一体のプリズムよりなり、このプリズムは、ＬＤからの光を反射する複数の光反射面を有し、この光反射面が階段状に配置された構成とされている。
このようなＬＤ光源装置によれば、圧縮光学系によって、各ＬＤからのレーザ光による光線束の中心軸間距離が圧縮されるため、当該ＬＤ光源装置からの光を、集光光学系によって容易に集光することができる。
【０００３】
然るに、縦方向と横方向とでＬＤの配列個数が異なる光源部、例えばＬＤが２列４行で配置された光源部を有する場合において、各ＬＤのファスト軸の方向が、ＬＤの配列個数の少ない方向（以下、「短手方向」といい、ＬＤの配列個数の多い方向を「長手方向」という。）と同じ方向となるようＬＤが配置されているときには、以下の理由により、光線束の中心軸間距離が圧縮された後の光を十分に利用することができない虞がある。
【０００４】
各ＬＤのファスト軸の方向が短手方向と同じ方向である場合には、エミッタは、長手方向のサイズよりも短手方向のサイズが小さい。そして、特許文献１に記載のＬＤ光源装置において、各ＬＤをファスト軸の方向が短手方向と同じ方向となるよう配置した場合には、長手方向において光線束の中心軸間距離が圧縮される、すなわち、エミッタのサイズの大きい方向において光線束の中心軸間距離が圧縮されることになる。
【０００５】
例えば光源部のＬＤが、短手方向に２個、長手方向に４個（２列４行）で配置され、各ＬＤのエミッタの大きさが、長手方向において３５μｍ、短手方向において１μｍである場合を例に挙げて説明する。この光源部において、各ＬＤからのレーザ光がコリメートレンズを通過した後における、長手方向の拡がり角と短手方向の拡がり角との比が、１．８：４．２であるとすると、長手方向における光の幾何学的大きさは、３５×１．８×４＝２５２であり、短手方向における光の幾何学的大きさは、１×４．２×２＝８．４である。すなわち、長手方向における光の幾何学的大きさは、短手方向における光の幾何学的大きさが圧倒的に大きい。
このような光線束を、例えば、ファイバ等の開口数（ＮＡ）が小さい光学系に取り込む場合には、幾何学的大きさが大きい光ほど取り込み損失が大きいため、取り込み時において損失する割合が大きくなる。
【０００６】
以上のように、縦方向と横方向とでＬＤの配列個数が異なる光源部を用いる場合において、各ＬＤがスロー軸の方向が長手方向と同じ方向となる状態で配置されているときには、エミッタのサイズの大きい方向により多くのＬＤが並ぶため、長手方向と短手方向との幾何学的大きさの差も大きくなる。その結果、光源部から出射された光線束の中心軸間距離を圧縮しても、開口数の小さい光学系に光を取り込む際に、大きな取り込み損失が生じる、という問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するために、複数のＬＤから放射された光線束の各々を９０°ツイストする、すなわち各光線束を、中心軸を回転軸として９０°回転させる技術が提案されている（特許文献２参照。）。このような技術を用いることにより、各ＬＤが、スロー軸の方向が長手方向と同じ方向となる状態で配置されている場合であっても、ＬＤから放射された光線束の各々が９０°ツイストされるので、開口数の小さい光学系に光を取り込む際に、大きな取り込み損失が生じることを防止または抑制することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０３１８７２号公報
【特許文献２】特許第３０７１３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の技術を採用する場合には、各光線束の中心軸間距離を圧縮する圧縮光学系に加えて、各光線束を９０°ツイストする光学系を光源装置に搭載することが必要となるため、装置の構造が複雑となり、しかも、装置の小型化を図ることが困難である、という問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、縦横に並ぶよう配置された複数のＬＤの各々から出射された光線束の中心軸間距離を二次元的に圧縮することができ、しかも、開口数の小さい光学系に対して、各光線束を高い効率で入射することができるプリズムおよびこのプリズムを備えた光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプリズムは、互いに直交する３つの方向をｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたとき、
ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に沿って形成された光入射面と、
この光入射面に入射された光を反射する一次光反射機構と、
この一次光反射機構からの光を反射する二次光反射機構と
を備えてなり、
前記一次光反射機構は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｘ方向またはｙ方向に伸びる平面に沿って、前記光入射面に対向して形成された複数の光反射面よりなり、これらの光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、
前記二次光反射機構は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｚ方向に伸びる平面に沿って、前記一次光反射機構における光反射面に対向して形成された光反射面を有してなり、
前記一次光反射機構における光反射面の各々に光線束の中心軸がｚ方向に伸びる光が入射されたとき、前記一次光反射機構および前記二次光反射機構によって反射することにより、各光線束の中心軸間距離が二次元的に圧縮される共に、各光線束はそれぞれの中心軸に対して９０°ツイストされることを特徴とする。
【００１２】
本発明のプリズムにおいては、前記一次光反射機構は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｘ方向に伸びる２つの平面の各々に沿って、互いに対向して形成された２つの前記光反射面により構成された反射面対の複数よりなり、
これらの反射面対における一方の光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置され、他方の光反射面は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、  前記二次光反射機構は、前記一次光反射機構における光反射面の各々に対応して当該光反射面に対向して形成された複数の光反射面よりなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のプリズムにおいては、前記一次光反射機構における光反射面の各々は、ｙ方向に伸びる平面に沿って形成されており、
前記二次光反射機構は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｚ方向に伸びる２つの平面の各々に沿って、互いに対向して形成された２つの前記光反射面により構成された反射面対の複数と、これらの反射面対における光反射面の各々に対向する複数の他の光反射面とよりなり、
前記反射面対における一方の光反射面は、ｚ方向において互いに隣接しかつｙ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置され、他方の光反射面は、ｚ方向において互いに隣接しかつｙ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されており、
前記他の光反射面の各々は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面に対して４５°に傾斜しかつｘ方向に伸びる平面に沿って形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の光源装置は、上記のプリズムと、
このプリズムにおける前記一次光反射機構における光反射面の各々に対応して、発光面が前記プリズムにおける光入射面に対向するよう配置された複数のＬＤと
よりなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光源装置においては、前記ＬＤの各々は、スロー軸がｘ方向に伸びるよう配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプリズムによれば、光入射面にｚ方向に入射された、互いに離間する複数の光線束は、一次光反射機構および二次光反射機構によって反射されることにより、各光線束の中心軸間距離が二次元的に圧縮されると共に、当該光線束が９０°ツイストされた状態で、光出射面から出射される。従って、縦横に並ぶよう配置された複数のＬＤの各々から出射された光線束の中心軸間距離を二次元的に圧縮することができ、しかも、開口数の小さい光学系に対して、各光線束を高い効率で入射することができる。
本発明の光源装置によれば、上記のプリズムによって、各光線束の中心軸間距離の圧縮および各光線束のツイストが達成されるので、簡単な構造で、小型の装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリズムの構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すプリズムをｚ方向から見た平面図、（ｂ）は、図１に示すプリズムをｘ方向から見た側面図、（ｃ）は、図１に示すプリズムをｙ方向から見た側面図である。
【図３】図１に示すプリズムの光入射面上における、ｚ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。明図である。
【図４】図１に示すプリズムの一次光反射機構の光反射面上における、ｙ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。
【図５】図１に示すプリズムの二次光反射機構の光反射面上における、ｘ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプリズムの構成を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、図６に示すプリズムをｚ方向から見た平面図、（ｂ）は、図６に示すプリズムをｘ方向から見た側面図、（ｃ）は図６に示すプリズムをｙ方向から見た側面図、（ｄ）は、図６に示すプリズムをｚ方向から見た底面図である。
【図８】図６に示すプリズムの一次光反射機構の光反射面上における、ｘ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。
【図９】図６に示すプリズムの二次光反射機構の第１光反射面上における、ｙ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。
【図１０】図６に示すプリズムの二次光反射機構の第２光反射面上における、ｚ方向から見た各光線束の配列状態を模式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の光源装置の一例における構成を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す光源装置における光源部の構成を示す平面図である。
【図１３】図１１に示す光源装置における光源部の構成を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
〈第１の実施の形態に係るプリズム〉
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプリズムの構成を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示すプリズムをｚ方向から見た平面図、図２（ｂ）は、図１に示すプリズムをｘ方向から見た側面図、図２（ｃ）は、図１に示すプリズムをｙ方向から見た側面図である。図１および図２において、それぞれ矢印で示すｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、互いに直交する３つの方向である。
図１に示すプリズム１０は、複数のＬＤ（レーザダイオード）が互いに離間して縦横に並んだ状態で配置されてなる光源部を有する光源装置に搭載されるものである。
【００１９】
第１の実施の形態に係るプリズム１０は、例えば光線束の中心軸がｚ方向に伸びる光が入射される光入射面１１、および光入射面１１に入射された光が出射される光出射面１２を有する。
光入射面１１は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面（以下、「ｘ−ｙ平面」ともいう。）に沿って形成されている。一方、光出射面１２は、ｙ方向およびｚ方向に伸びる平面（以下、「ｙ−ｚ平面」ともいう。）に沿って形成されている。
光入射面１１の表面粗さＲａは、例えば５０ｎｍ以下であることが好ましい。光入射面１１および光出射面１２には、無反射コートが施されていることが好ましい。
【００２０】
また、プリズム１０は、光入射面１１に入射された光を反射する一次光反射機構１５を有する。この一次光反射機構１５は、それぞれ矩形の複数（図示の例では８つ）の光反射面１６によって構成されている。一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｘ−ｙ平面に対して４５°に傾斜しかつｘ方向に伸びる平面に沿って、光入射面１１に対して傾斜した姿勢で対向して形成されている。これらの光反射面１６は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。
光反射面１６の表面粗さＲａは、例えば５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
この例の一次光反射機構１５においては、８つの光反射面１６のうち２つずつの光反射面１６が、反射面対１７として構成されている。具体的に説明すると、反射面対１７を構成する２つの光反射面１６の各々は、ｘ−ｙ平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｘ方向に伸びる、互いに直交する２つの平面の各々に沿って、互いに９０°傾斜した姿勢で対向して形成されている。
これらの複数（図示の例では４つ）の反射面対１７の各々における一方の光反射面１６は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。また、反射面対１７の各々における他方の光反射面１６は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。
【００２２】
一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｚ方向における光反射面１６のピッチ（一次光反射機構１５のｙ方向の投影図において、ｚ方向に隣接する光反射面１６の中心間距離。以下、「ｚ１方向ピッチ」という。）ｐ２が、ｘ方向における光反射面１６のピッチ（一次光反射機構１５のｙ方向の投影図において、ｘ方向に隣接する光反射面１６の中心間距離。以下、「ｘ１方向ピッチ」という。）ｐ１よりも小さくなるよう形成されている。一次光反射機構１５における光反射面１６のｚ１方向ピッチｐ２と光反射面１６のｘ１方向ピッチｐ１との比（ｐ２／ｐ１）は、例えば０．３〜０．５である。
【００２３】
また、プリズム１０は、一次光反射機構１５からの光を光出射面１２に向かって反射する二次光反射機構２０を有する。この二次光反射機構２０は、それぞれ矩形の複数（図示の例では８つ）の光反射面２１によって構成されている。二次光反射機構２０を構成する光反射面２１の各々は、ｘ方向およびｚ方向に伸びる平面（以下、「ｘ−ｚ平面」ともいう。）に対して４５°に傾斜しかつｚ方向に伸びる平面に沿って、一次光反射機構１５における光反射面１６および光出射面１２の各々に対して傾斜した姿勢で対向して形成されている。
【００２４】
この例の二次光反射機構２０において、複数の光反射面２１は、一次光反射機構１５における光反射面１６の各々に対応して形成され、８つの光反射面２１のうち２つずつの光反射面２１が、反射面対２２として構成されている。具体的に説明すると、反射面対２２を構成する２つの光反射面２１の各々は、ｘ−ｚ平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｚ方向に伸びる、互いに直交する２つの平面の各々に沿って形成されている。そして、これらの複数（図示の例では４つ）の反射面対２２の各々における一方の光反射面２１は、一次光反射機構１５における、対応する反射面対１７を構成する一方の光反射面１６の各々に対して傾斜した姿勢で対向して形成され、他方の光反射面２１は、一次光反射機構１５における、対応する反射面対１７を構成する他方の光反射面１６の各々に対して傾斜した姿勢で対向して形成されている。
【００２５】
このようなプリズム１０においては、光源装置に搭載された光源部のＬＤからＺ方向に出射されたレーザ光による光線束Ｌが、光入射面１１に入射される。ここで、光入射面１１上においては、図３に示すように、当該光入射面１１に入射される光線束Ｌは、縦方向に４つ横方向に２つ並んだ状態である。以下、光線束Ｌの配列個数が多い縦方向をＶ方向、光線束Ｌの配列個数が少ない横方向をＷ方向とする。光入射面１１上においては、Ｖ方向はｘ方向と一致し、Ｗ方向はｙ方向と一致している。また、ＬＤは、出射されるレーザ光の発散角度が大きいファスト軸と、出射されるレーザ光の発散角度がファスト軸の方向よりも小さいスロー軸とを有する。ＬＤから出射されるレーザ光は、ファスト軸方向、スロー軸方向のいずれにも発散するため、出射されるレーザ光はコリメートレンズによって平行化される。平行化されたレーザ光による光線束Ｌの断面は、ファスト軸方向に対応する一方向（以下、「Ｆ方向」という。）に長く、スロー軸方向に対応する他方向（以下、「Ｓ方向」という。）に短い形状である。図３においては、光線束Ｌの断面が長方形で表されており、長辺方向がＦ方向、短辺方向がＳ方向である。図３において、ＥはＬＤのエミッタの光像である。図３に示す例では、ＬＤは、スロー軸がｘ方向に伸び、ファスト軸がｙ方向に伸びるよう配置されている。
【００２６】
そして、光入射面１１に入射されてｚ方向に進む光線束Ｌの各々は、一次光反射機構１５における光反射面１６の各々によってｙ方向に反射される。このとき、反射面対１７の各々において、一方の光反射面１６によって反射された光線束Ｌと、他方の光反射面１６によって反射された光線束Ｌとは、互いに接近する逆向きに進む。そして、光反射面１６の各々によって反射された光線束Ｌは、二次光反射機構２０における光反射面２１によってｘ方向に反射される。そして、ｘ方向に進む光線束Ｌの各々は、光出射面１２から出射される。
【００２７】
以上において、一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｚ１方向ピッチｐ２がｘ１方向ピッチｐ１よりも小さくなるよう形成されている。そのため、Ｖ方向に並ぶ光線束Ｌが、一次光反射機構１５の光反射面１６および二次光反射機構２０の光反射面２１によって反射されることにより、Ｖ方向に隣接する光線束Ｌの中心軸間距離が、ｚ１方向ピッチｐ２とｘ１方向ピッチｐ１との比（ｐ２／ｐ１）に応じて圧縮される。
【００２８】
また、互いにＷ方向に隣接する光線束Ｌは、一次光反射機構１５の反射面対１７における各光反射面１６によって、互いに接近する逆向きのｙ方向に反射され、その後、二次光反射機構２０の反射面対２２における各光反射面２１によって、それぞれ同じ向きのｘ方向に反射される。そのため、Ｗ方向に並ぶ光線束Ｌが、一次光反射機構１５の光反射面１６および二次光反射機構２０の光反射面２１によって反射されることにより、Ｗ方向に隣接する光線束Ｌの中心軸間距離が圧縮される。
【００２９】
また、プリズム１０内を進む各光線束Ｌについて、Ｖ方向とＳ方向との関係について着目すると、ｚ方向に進む各光線束Ｌが光入射面１１に入射されたときには、図３に示すように、Ｖ方向およびＳ方向はｘ方向と一致する。次に、ｚ方向に進む各光線束Ｌが一次光反射機構１５の光反射面１６によってｙ方向に反射されたときには、当該光反射面１６がｚ方向において互いに異なるレベルとなるよう配置されているため、図４に示すように、Ｓ方向はｘ方向と一致するが、Ｖ方向は、ｘ方向およびｚ方向の両方に傾斜した方向となる。そして、ｙ方向に進む各光線束Ｌが二次光反射機構２０の光反射面２１によってｘ方向に反射されたときには、図５に示すように、Ｓ方向はｙ方向と一致し、Ｖ方向はｚ方向と一致する。すなわち、各光線束Ｌは、一次光反射機構１５および二次光反射機構２０によて反射されることにより、当該光線束Ｌの中心軸に対して９０°ツイストされた状態となる。
【００３０】
以上のように、第１の実施の形態に係るプリズム１０によれば、光入射面１１にｚ方向に入射された、互いに離間する複数の光線束Ｌは、一次光反射機構１５および二次光反射機構２０によって反射されることにより、各光線束Ｌの中心軸間距離が二次元的に圧縮されると共に、当該光線束Ｌが中心軸に対して９０°ツイストされた状態で、光出射面１２から出射される。従って、縦横に並ぶよう配置された複数のＬＤの各々から出射された光線束Ｌの中心軸間距離を二次元的に圧縮することができ、しかも、開口数の小さい光学系に対して、各光線束Ｌを高い効率で入射することができる。
【００３１】
〈第２の実施の形態に係るプリズム〉
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るプリズムの構成を示す斜視図である。図７（ａ）は、図６に示すプリズムをｚ方向から見た平面図、図７（ｂ）は、図６に示すプリズムをｘ方向から見た側面図、図７（ｃ）は図６に示すプリズムをｙ方向から見た側面図、図７（ｄ）は、図６に示すプリズムをｚ方向から見た平面図である。図６および図７において、それぞれ矢印で示すｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、互いに直交する３つの方向である。
図６に示すプリズム１０は、複数のＬＤ（レーザダイオード）が互いに離間して縦横に並んだ状態で配置されてなる光源部を有する光源装置に搭載されるものである。
【００３２】
第２の実施の形態に係るプリズム１０は、例えば光線束の中心軸がｚ方向に伸びる光が入射される光入射面１１、および光入射面１１に入射された光が出射される光出射面１２を有する。
光入射面１１および光出射面１２の各々は、互いにｚ方向に離間したｘ−ｙ平面に沿って形成されている。光入射面１１および光出射面１２の各々におけるその他の具体的な態様は、第１の実施の形態に係るプリズム１０と同様である。
【００３３】
また、プリズム１０は、光入射面１１に入射された光を反射する一次光反射機構１５を有する。この一次光反射機構１５は、それぞれ長尺な矩形の複数（図示の例では４つ）の光反射面１６によって構成されている。一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｘ−ｙ平面に対してそれぞれ同一の方向に４５°に傾斜しかつｙ方向に伸びる平面に沿って、光入射面１１に対して傾斜した姿勢で対向して形成されている。これらの光反射面１６は、ｘ方向において互いに離間しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｚ方向ピッチｐ２が、ｘ方向ピッチｐ１よりも小さくなるよう形成されている。
光反射面１６の各々における表面粗さＲａおよびｚ方向ピッチｐ２とｘ方向ピッチｐ１との比（ｐ２／ｐ１）は、第１の実施の形態に係るプリズム１０と同様である。
【００３４】
また、一次光反射機構１５における互いに隣接する光反射面１６は、光入射面１１と平行な平面１８を介して連続して形成されている。具体的に説明すると、光反射面１６におけるｙ方向に伸びる２つの側縁１６ａ，１６ｂのうち、光入射面１１から離間した一方の側縁１６ａと、隣接する光反射面１６における２つの側縁１６ａ，１６ｂのうち、光入射面１１に接近した他方の側縁１６ｂとは、光入射面１１からの離間距離が同一とされている。そして、光反射面１６における一方の側縁１６ａと、隣接する光反射面１６における他方の側縁１６ｂとの間に、光入射面１１と平行な平面１８が形成されている。
【００３５】
また、プリズム１０は、一次光反射機構１５からの光を光出射面１２に向かって反射する二次光反射機構２０を有する。この二次光反射機構２０は、それぞれ矩形の複数（図示の例では８つ）の第１光反射面２３と複数（図示の例では８つ）の第２光反射面２５によって構成されている。二次反射機構２０における第１光反射面２３の各々は、ｘ−ｚ平面に対して４５°に傾斜しかつｚ方向に伸びる平面に沿って、一次光反射機構１５における光反射面１６および第２光反射面２５の各々に対して傾斜した姿勢で対向して形成されている。
【００３６】
第１光反射面２３のうち２つずつの第１光反射面２３が、第１反射面対２４として構成されている。第１反射面対２４を構成する２つの第１光反射面２３の各々は、ｙ−ｚ平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｚ方向に伸びる、互いに直交する２つの平面の各々に沿って、互いに９０°傾斜した姿勢で対向して形成されている。
これらの複数（図示の例では４つ）の第１反射面対２４の各々における一方の第１光反射面２３は、ｚ方向において互いに隣接しかつｘ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。また、第１反射面対２４の各々における他方の第１光反射面２３は、ｚ方向において互いに隣接しかつｘ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。
【００３７】
また、第２光反射面２５のうち２つずつの第２光反射面２５が、第２反射面対２６として構成されている。第２反射面対２６を構成する２つの第２光反射面２５の各々は、ｘ−ｙ平面に対して互いに異なる方向に４５°に傾斜しかつそれぞれｘ方向に伸びる、互いに直交する２つの平面の各々に沿って、互いに９０°傾斜した姿勢で対向して形成されている。
これらの複数（図示の例では４つ）の第２反射面対２６の各々における一方の第２光反射面２５は、ｘ方向において互いに隣接しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。また、第２反射面対２６の各々における他方の第２光反射面２４は、ｘ方向において互いに隣接しかつｚ方向において互いに異なるレベルとなる階段状に配置されている。
【００３８】
また、二次光反射機構２０における互いに隣接する第１光反射面２３は、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面２７を介して連続して形成されている。具体的に説明すると、第１光反射面２３におけるｘ方向およびｙ方向の各々に４５°傾斜した方向に伸びる２つの側縁のうち、光出射面１２に接近した一方の側縁と、隣接する第１光反射面２３における２つの側縁のうち、光出射面１２から離間した他方の側縁とは、ｚ方向において同じレベルとなる位置に形成されている。そして、第１光反射面２３における一方の側縁と、隣接する第１光反射面２３における他方の側縁との間に、ｘ方向およびｙ方向に伸びる平面２７が形成されている。
【００３９】
このようなプリズム１０においては、光源装置に搭載された光源部のＬＤからＺ方向に出射されたレーザ光による光線束Ｌが、光入射面１１に入射される。ここで、光入射面１１上においては、当該光入射面１１に入射される光線束Ｌは、縦方向に４つ横方向に２つ並んだ状態であり、Ｖ方向はｘ方向と一致し、Ｗ方向はｙ方向と一致している（図３参照。）。
そして、光入射面１１に入射されてｚ方向に進む光線束Ｌの各々は、一次光反射機構１５における光反射面１６の各々によってｘ方向に反射され、その後、二次光反射機構２０における第１光反射面２３によってｙ方向に反射され、二次光反射機構２０における第２光反射面２５によってｚ方向に反射され、光出射面１２から出射される。
【００４０】
以上において、一次光反射機構１５を構成する光反射面１６の各々は、ｚ１方向ピッチｐ２がｘ１方向ピッチｐ１よりも小さくなるよう形成されている。そのため、Ｖ方向に並ぶ光線束Ｌが、一次光反射機構１５の光反射面１６によって反射されることにより、Ｖ方向に隣接する光線束Ｌの中心軸間距離が、ｚ１方向ピッチｐ２とｘ１方向ピッチｐ１との比（ｐ２／ｐ１）に応じて圧縮される。
また、互いにＷ方向に隣接する光線束Ｌは、二次光反射機構２０における第１光反射面２３の各々によって、互いに接近する逆向きのｙ方向に反射され、その後、二次光反射機構２０における第２光反射面２５の各々によって、それぞれ同じ向きのｚ方向に反射される。そのため、Ｗ方向に並ぶ光線束Ｌが、二次光反射機構２０の第１光反射面２３および第２光反射面２５によって反射されることにより、Ｗ方向に隣接する光線束Ｌの中心軸間距離が圧縮される。
【００４１】
また、プリズム１０内を進む各光線束Ｌについて、Ｖ方向とＳ方向との関係について着目すると、光入射面１１に入射されてｚ方向に進む各光線束Ｌが一次光反射機構１５の光反射面１６によってｘ方向に反射されたときには、図８に示すように、Ｖ方向およびＳ方向はｚ方向と一致する。次に、ｘ方向に進む各光線束Ｌが二次光反射機構２０の第１光反射面２３によってｙ方向に反射されたときには、当該第１光反射面２３がｘ方向において互いに異なるレベルとなるよう配置されているため、図９に示すように、Ｓ方向はｚ方向と一致するが、Ｖ方向は、ｘ方向およびｚ方向の両方に傾斜した方向となる。そして、ｙ方向に進む各光線束Ｌが二次光反射機構２０の第２光反射面２５によってｚ方向に反射されたときには、図１０に示すように、Ｓ方向はｙ方向と一致し、Ｖ方向はｘ方向と一致する。すなわち、各光線束Ｌは、二次光反射機構２０における第１光反射面２３および第２光反射面２５によって反射されることにより、当該光線束Ｌの中心軸に対して９０°ツイストされた状態となる。
【００４２】
以上のように、第２の実施の形態に係るプリズム１０によれば、光入射面１１にｚ方向に入射された、互いに離間する複数の光線束Ｌは、一次光反射機構１５および二次光反射機構２０によって反射されることにより、各光線束Ｌの中心軸間距離が二次元的に圧縮されると共に、当該光線束Ｌが中心軸に対して９０°ツイストされた状態で、光出射面１２から出射される。従って、縦横に並ぶよう配置された複数のＬＤの各々から出射された光線束Ｌの中心軸間距離を二次元的に圧縮することができ、しかも、開口数の小さい光学系に対して、各光線束Ｌを高い効率で入射することができる。
【００４３】
〈光源装置〉
図１１は、本発明の光源装置を搭載したファイバ照射型の光源装置の一例における構成を示す説明図である。この光源装置は、図１に示す構成のプリズム１０と、このプリズム１０の光入射面１１に対向して配置された、複数のＬＤ（レーザダイオード）３１を有する光源部３０とを備えてなる。
光源部３０においては、図１２および図１３に示すように、それぞれｚ方向にレーザ光を出射する複数（図示の例では４つ）のＣＡＮパッケージ型のＬＤ３１がｘ方向に互いに離間して並んだ状態で配置されることによって、ｘ方向に伸びるＬＤ列３２が形成されている。このＬＤ列３２の複数（図示の例では２列）が、ｙ方向に離間して配置されている。また、ＬＤ３２の各々は、スロー軸がｘ方向に伸びるよう配置されている。
【００４４】
光源部３０には、ＬＤ３１の各々を固定する矩形の板状のフレーム３５が設けられている。具体的に説明すると、フレーム３５には、ＬＤ３１の配置パターンに対応するパターンに従って複数の貫通孔３６が形成されており、各貫通孔３６内にＬＤ３１が固定されている。フレーム３５を構成する材料としては、ＡＤＣ等のアルミニウム合金、ＦＣ等の鋳鉄などを用いることができる。
また、フレーム３５の各貫通孔３６内には、コリメートレンズ３７がＬＤ３１の発光面に対向するよう配置されている。このコリメートレンズ３７は、保持部材３８によって保持されている。
【００４５】
また、プリズム１０における光出射面１２の前方には、当該光出射面１２からの光をｚ方向に収斂する第１のシリンドリカルレンズ４０が設けられている。この第１のシリンドリカルレンズ４０の前方には、当該第１のシリンドリカルレンズ４０からの光をｙ方向に収斂する第２のシリンドリカルレンズ４１が設けられている。第２のシンドリカルレンズ４１の前方には、当該第２のシリンドリカルレンズ４１からの光を受光して導光する光ファイバ４５が設けられている。
【００４６】
この光源装置においては、光源部３０からｚ方向に出射された光は、プリズム１０の光入射面１１に入射されて当該プリズム１０の光出射面１２から出射される。プリズム１０の光出射面１２から出射された光は、第１のシリンドリカルレンズ４０およひ第２のシリンドリカルレンズ４１によって集光されて光ファイバ４５の入射端面に入射される。
【００４７】
このような光源装置によれば、上記のプリズム１０によって、各光線束の中心軸間距離の圧縮および各光線束のツイストが達成されるので、簡単な構造で、小型の装置を構成することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  プリズム
１１  光入射面
１２  光出射面
１５  一次光反射機構
１６  光反射面
１６ａ，１６ｂ  側縁
１７  反射面対
１８  平面
２０  二次光反射機構
２１  光反射面
２２  反射面対
２３  第１光反射面
２４  第１反射面対
２５  第２光反射面
２６  第２反射面対
２７  平面
３０  光源部
３１  ＬＤ
３２  ＬＤ列
３５  フレーム
３６  貫通孔
３７  コリメートレンズ
３８  保持部材
４０  第１のシリンドリカルレンズ
４１  第２のシリンドリカルレンズ
４５  光ファイバ
Ｅ  エミッタの光像
Ｌ  光線束
【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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【図１３】
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