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JP2015111517A - Light source device - Google Patents

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JP2015111517A
JP2015111517A JP2013253269A JP2013253269A JP2015111517A JP 2015111517 A JP2015111517 A JP 2015111517A JP 2013253269 A JP2013253269 A JP 2013253269A JP 2013253269 A JP2013253269 A JP 2013253269A JP 2015111517 A JP2015111517 A JP 2015111517A
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light
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light source
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昭典 浅井
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昭典 浅井
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

【課題】レーザ支持光の照度を十分に確保できる光源装置を提供する。【解決手段】この光源装置1では、集光拡張部Kにより、発光封体11内で集光するレーザ光Lの集光領域がレーザ光Lの光軸LA方向又は光軸LAに交差する面内方向に拡張する。これにより、発光封体11内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域Mを拡張することが可能となり、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。【選択図】図1A light source device capable of sufficiently ensuring the illuminance of laser support light is provided. In this light source device 1, a condensing region of laser light L condensed in a light emitting envelope 11 by a condensing extension K is a surface intersecting the optical axis LA direction or the optical axis LA of the laser light L. Expand inward. As a result, it is possible to expand the light emission region M of the laser support light that is lit and maintained in the light emitting envelope 11, and the illuminance of the laser support light can be sufficiently ensured without increasing the output of the laser unit 2. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、光源装置に関する。   The present invention relates to a light source device.

従来、筐体内のイオン化ガスにレーザ光を照射し、プラズマ状態を維持して紫外線を発生させる光源装置がある。例えば特許文献1に記載の光源では、ガラス製の筐体内に配置した対向電極間に給電することで電極間の放電によるプラズマを発生させており、当該プラズマにレーザ光を継続して照射させることでプラズマ発光であるレーザ支持光を点灯・維持している。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a light source device that emits ultraviolet rays while irradiating an ionized gas in a housing with laser light to maintain a plasma state. For example, in the light source described in Patent Document 1, plasma is generated by discharge between electrodes by supplying power between opposed electrodes arranged in a glass casing, and the plasma is continuously irradiated with laser light. The laser supporting light that is plasma emission is turned on and maintained.

特表2009−532829号公報Special table 2009-532829

しかしながら、上述した従来の光源装置では、レーザが集光する微小範囲がレーザ支持光の発光領域となるため、レーザ支持光は、輝度が十分に得られるが、照度が得られにくいという問題があった。レーザ支持光の照度を確保するには発光領域を拡大する必要があるが、単純に発光領域を拡大すると、レーザ支持光の点灯・維持のためにレーザの高出力化が必要となることが考えられる。   However, in the conventional light source device described above, since the minute range in which the laser is focused becomes the light emitting region of the laser support light, the laser support light has a sufficient brightness, but there is a problem that it is difficult to obtain the illuminance. It was. In order to secure the illuminance of the laser support light, it is necessary to enlarge the light emitting area. However, if the light emission area is simply enlarged, it is necessary to increase the output of the laser to turn on and maintain the laser support light. It is done.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、レーザ支持光の照度を十分に確保できる光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a light source device that can sufficiently ensure the illuminance of laser support light.

上記課題の解決のため、本発明に係る光源装置は、レーザ光を出射するレーザ部と、内部空間に発光ガスが封入された発光封体を備えた光源と、レーザ光を発光封体内に集光させる光学系と、光学系によるレーザ光の集光領域をレーザ光の光軸方向又は光軸方向に交差する面内方向に拡張する集光拡張部と、を備えたことを特徴としている。   In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention includes a laser unit that emits laser light, a light source that includes a light emitting envelope in which a light emitting gas is sealed in an internal space, and a laser light that is collected in the light emitting envelope. It is characterized by comprising an optical system that emits light, and a condensing extension portion that expands the condensing region of the laser light by the optical system in the optical axis direction of the laser light or in an in-plane direction intersecting the optical axis direction.

この光源装置では、集光拡張部により、発光封体内で集光するレーザ光の集光領域がレーザの光軸方向又は光軸方向に交差する面内方向に拡張する。これにより、光源となる発光封体内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域を拡張することが可能となり、レーザ部を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。   In this light source device, the condensing region of the laser beam condensed in the light emitting envelope is expanded in the optical axis direction of the laser or in the in-plane direction intersecting the optical axis direction by the condensing extension portion. As a result, it is possible to expand the light emission region of the laser support light that is lit and maintained in the light emitting envelope serving as the light source, and it is possible to sufficiently ensure the illuminance of the laser support light without increasing the output of the laser part.

また、集光拡張部は、レーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成する集光位置形成部を有していることが好ましい。この場合、複数の集光位置の形成によりレーザ光の集光領域を十分に拡張でき、レーザ支持光の照度を一層確保できる。   Moreover, it is preferable that the condensing extension part has the condensing position formation part which forms a some condensing position in the condensing area | region of a laser beam. In this case, by forming a plurality of condensing positions, the condensing region of the laser light can be sufficiently expanded, and the illuminance of the laser supporting light can be further secured.

また、集光位置形成部は、レーザ光の一部分の光路長を他部分の集光位置に対してレーザ光の光軸方向に変化させる光路長調整板によって構成されていることが好ましい。このような光路長調整板を用いることにより、簡単な構成でレーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成できる。   Moreover, it is preferable that the condensing position formation part is comprised by the optical path length adjustment board which changes the optical path length of a part of laser beam to the optical axis direction of a laser beam with respect to the condensing position of another part. By using such an optical path length adjusting plate, a plurality of condensing positions can be formed in the laser light condensing region with a simple configuration.

また、集光位置形成部は、光路長調整板を複数有し、複数の光路長調整板は、レーザ光に対する進出位置が互いに異なるようにレーザ光の光軸方向に配置されていることが好ましい。この場合、簡単な構成でレーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成できる。   In addition, the condensing position forming unit preferably includes a plurality of optical path length adjustment plates, and the plurality of optical path length adjustment plates are preferably arranged in the optical axis direction of the laser light so that the advance positions with respect to the laser light are different from each other. . In this case, a plurality of condensing positions can be formed in the laser light condensing region with a simple configuration.

また、光路長調整板をレーザ光に対して駆動させる駆動部を有していることが好ましい。この場合、レーザ光の集光領域の拡張状態を可変にできる。   Moreover, it is preferable to have a drive part which drives an optical path length adjustment board with respect to a laser beam. In this case, the expanded state of the condensing region of the laser beam can be made variable.

また、集光位置形成部は、レーザ光の光路長を光軸方向の軸回りに変化させる光路長調整板によって構成されていることが好ましい。このような光路長調整板を用いることにより、簡単な構成でレーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成できる。   Moreover, it is preferable that the condensing position formation part is comprised by the optical path length adjustment plate which changes the optical path length of a laser beam to the surroundings of the axis | shaft of an optical axis direction. By using such an optical path length adjusting plate, a plurality of condensing positions can be formed in the laser light condensing region with a simple configuration.

また、集光位置形成部は、レーザ光の光路長を光軸の径方向に変化させる光路長調整板によって構成されていることが好ましい。このような光路長調整板を用いることにより、簡単な構成でレーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成できる。   Moreover, it is preferable that the condensing position formation part is comprised by the optical path length adjustment plate which changes the optical path length of a laser beam to the radial direction of an optical axis. By using such an optical path length adjusting plate, a plurality of condensing positions can be formed in the laser light condensing region with a simple configuration.

また、集光位置形成部は、レンズアレイによって構成されていることが好ましい。この場合、レンズアレイによって容易にレーザ光の集光領域を拡大できる。   Moreover, it is preferable that the condensing position formation part is comprised by the lens array. In this case, the condensing region of the laser light can be easily enlarged by the lens array.

また、集光位置形成部は、光変調素子によって構成されていることが好ましい。この場合、光変調素子によって容易にレーザ光の集光領域を拡大できる。   Moreover, it is preferable that the condensing position formation part is comprised by the light modulation element. In this case, the condensing region of the laser light can be easily expanded by the light modulation element.

また、集光拡張部は、レーザ光の集光領域における集光形状を光軸方向に交差する面内方向に延在させる集光形状調整部を有していることが好ましい。この場合、集光形状の延在によりレーザ光の集光領域を十分に拡張でき、レーザ支持光の照度を一層確保できる。   Moreover, it is preferable that the condensing extension part has the condensing shape adjustment part which extends the condensing shape in the condensing area | region of a laser beam to the in-plane direction which cross | intersects an optical axis direction. In this case, the condensing region of the laser light can be sufficiently expanded by extending the condensing shape, and the illuminance of the laser supporting light can be further secured.

また、集光形状調整部は、シリンドリカルレンズによって構成されていることが好ましい。この場合、シリンドリカルレンズによって容易にレーザ光の集光形状を延在させることができる。   Moreover, it is preferable that the condensing shape adjustment part is comprised by the cylindrical lens. In this case, the condensing shape of the laser beam can be easily extended by the cylindrical lens.

また、集光形状調整部は、光変調素子によって構成されていることが好ましい。この場合、光変調素子によって容易にレーザ光の集光形状を延在させることができる。   Moreover, it is preferable that the condensing shape adjustment part is comprised by the light modulation element. In this case, the condensing shape of the laser light can be easily extended by the light modulation element.

本発明に係る光源装置によれば、レーザ支持光の照度を十分に確保できる。   According to the light source device of the present invention, the illuminance of the laser support light can be sufficiently secured.

本発明の第1実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示した光源装置におけるレーザ光の集光領域を示す図であり、(a)は単一の集光領域が形成される場合を示し、(b)は複数の集光領域が形成される場合を示す。It is a figure which shows the condensing area | region of the laser beam in the light source device shown in FIG. 1, (a) shows the case where a single condensing area | region is formed, (b) shows several condensing area | regions. Shows the case. 本発明の第2実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 光路長調整板の変形例を示す図であり、(a)は光路長調整板の構成を示し、(b)はレーザ光の集光領域を示す。It is a figure which shows the modification of an optical path length adjusting plate, (a) shows the structure of an optical path length adjusting plate, (b) shows the condensing area | region of a laser beam. 光路長調整板の別の変形例を示す図であり、(a)は光路長調整板の構成を示し、(b)はレーザ光の集光領域を示す。It is a figure which shows another modification of an optical path length adjustment board, (a) shows the structure of an optical path length adjustment board, (b) shows the condensing area | region of a laser beam. 本発明の第3実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る光源装置の概略を示す図であり、(a)は正面側から見た図を示し、(b)は側面側から見た図を示す。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 5th Embodiment of this invention, (a) shows the figure seen from the front side, (b) shows the figure seen from the side surface side. 本発明の第6実施形態に係る光源装置の概略を示す図であり、(a)は回折光学素子が集光形状調整部として用いられる場合を示し、(b)は回折光学素子が集光位置形成部として用いられる場合を示す。It is a figure which shows the outline of the light source device which concerns on 6th Embodiment of this invention, (a) shows the case where a diffractive optical element is used as a condensing shape adjustment part, (b) is a condensing optical element. The case where it is used as a formation part is shown.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, a preferred embodiment of a light source device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]

図1は、本発明の第1実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。同図に示すように、光源装置1は、レーザ光Lを発生させるレーザ部2と、レーザ部2からのレーザ光Lを導光する光学系3と、互いに対向する対向電極13,13を収容する発光封体11(光源7)とを含んで構成されている。この光源装置1では、対向電極13,13の間に放電を発生させ、その放電経路が発生する確率の高い領域である放電領域にレーザ光Lを照射することで、光源7である発光封体11内において、連続レーザ光Lの集光位置Fを含む所定の発光領域を有するプラズマ発光である高輝度のレーザ支持光を発生させることができる。発光封体11から取り出されたレーザ支持光は、例えば半導体検査用の光源や分光計測用の光として使用される。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of a light source device according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the light source device 1 houses a laser unit 2 that generates laser light L, an optical system 3 that guides the laser light L from the laser unit 2, and counter electrodes 13 and 13 that face each other. And a light emitting envelope 11 (light source 7). In the light source device 1, a light emitting envelope that is a light source 7 is generated by generating a discharge between the counter electrodes 13 and irradiating a laser beam L to a discharge region that is a region where the discharge path is highly likely to occur. 11, it is possible to generate high-luminance laser support light that is plasma light emission having a predetermined light emitting region including the condensing position F of the continuous laser light L. The laser support light extracted from the light emitting envelope 11 is used as a light source for semiconductor inspection or light for spectroscopic measurement, for example.

レーザ部2は、例えばレーザダイオードである。レーザ部2は、連続レーザ及びパルスレーザのいずれであってもよいが、本実施形態では連続レーザが用いられている。レーザ部2からは、発光ガスGの吸収スペクトルに合わせ、例えば波長980nmのレーザ光Lが連続波で出射する。レーザ光Lの出力は、各種光学条件を踏まえて十分な強度が選択され、例えば30W程度となっている。レーザ部2から出射したレーザ光Lは、光ファイバ4によって光学系3に導光される。光学系3は、レーザ部2からのレーザ光Lを発光封体11に向けて集光する光学系である。光学系3は、例えば2つのレンズ5,6によって構成されている。光ファイバ4のヘッド4aから出射したレーザ光Lは、レンズ5によって平行光化した後、レンズ6によって光軸LAをもって発光封体11に向けて集光する。   The laser unit 2 is a laser diode, for example. The laser unit 2 may be either a continuous laser or a pulse laser, but a continuous laser is used in this embodiment. From the laser unit 2, for example, laser light L having a wavelength of 980 nm is emitted as a continuous wave in accordance with the absorption spectrum of the luminescent gas G. A sufficient intensity of the output of the laser light L is selected based on various optical conditions, and is about 30 W, for example. Laser light L emitted from the laser unit 2 is guided to the optical system 3 by the optical fiber 4. The optical system 3 is an optical system that condenses the laser light L from the laser unit 2 toward the light emitting envelope 11. The optical system 3 is composed of, for example, two lenses 5 and 6. The laser light L emitted from the head 4 a of the optical fiber 4 is collimated by the lens 5 and then condensed toward the light emitting envelope 11 by the lens 6 with the optical axis LA.

発光封体11は、より具体的には、内部空間Sに発光ガスGが高圧に封入されたバルブ12と、内部空間S内で互いに対向する対向電極13,13とを含んで構成されている。バルブ12は、例えばガラスによって中空の球状に形成されている。バルブ12の内部空間Sには、発光ガスGとして例えばキセノンガスが高圧で封入されている。対向電極13,13は、例えばタングステン等の高融点金属によって棒状に形成されており、その先端側で互いに対向している。   More specifically, the luminescent envelope 11 includes a bulb 12 in which a luminescent gas G is sealed in a high pressure in the internal space S, and counter electrodes 13 and 13 that face each other in the internal space S. . The bulb 12 is formed into a hollow sphere with glass, for example. In the internal space S of the bulb 12, for example, xenon gas as a luminescent gas G is sealed at a high pressure. The counter electrodes 13 and 13 are formed in a rod shape from a high melting point metal such as tungsten, for example, and are opposed to each other on the tip side.

対向電極13の基端側は、バルブ12の壁部を貫通してバルブ12の外部に引き出され、図示しない電源部に接続された給電部材14にそれぞれ接続されることで、電極間放電のための電力が対向電極13,13に供給されている。なお、対向電極13,13が直接バルブ12の壁部を貫通するのではなく、対向電極13,13と電気的に接続された導電部材がバルブ12の壁部を貫通してバルブ12の外部に引き出され、給電部材14にそれぞれ接続されていてもよい。   The base end side of the counter electrode 13 passes through the wall portion of the bulb 12 and is drawn out of the bulb 12 and connected to a power supply member 14 connected to a power supply unit (not shown), thereby discharging between the electrodes. Is supplied to the counter electrodes 13 and 13. The counter electrodes 13 and 13 do not directly penetrate the wall portion of the valve 12, but a conductive member electrically connected to the counter electrodes 13 and 13 penetrates the wall portion of the valve 12 to the outside of the valve 12. It may be pulled out and connected to the power supply member 14.

以上のような光源装置1では、給電部材14を介して対向電極13,13の間に高電圧を付加することにより、対向電極13,13の間に放電領域が形成され、放電によって内部空間S内の発光ガスGがイオン化及びプラズマ化される。この放電領域にレーザ光Lが照射されることで、高輝度のレーザ支持光が点灯し、レーザ支持光へのレーザ光Lの照射を継続させることで、対向電極13,13への電力供給が停止されても、レーザ光Lによるエネルギー供給を受けてレーザ支持光が維持される。なお、予めレーザ光Lを放電領域に集光させておき、その後、対向電極13,13間で放電領域を形成してもよい。さらに、レーザ支持光の点灯後は、対向電極13,13への給電を停止してもよく、給電を継続してもよい。   In the light source device 1 as described above, a high voltage is applied between the counter electrodes 13 and 13 through the power supply member 14, thereby forming a discharge region between the counter electrodes 13 and 13. The inner light emission gas G is ionized and converted into plasma. By irradiating the discharge region with the laser light L, the high-luminance laser support light is turned on, and by continuing the irradiation of the laser light L to the laser support light, power supply to the counter electrodes 13 and 13 is achieved. Even if it is stopped, the laser beam is maintained by receiving the energy supply from the laser beam L. Note that the laser beam L may be condensed in advance in the discharge region, and then the discharge region may be formed between the counter electrodes 13 and 13. Furthermore, after the laser supporting light is turned on, the power supply to the counter electrodes 13 and 13 may be stopped, or the power supply may be continued.

ここで、光源装置1では、光学系3によるレーザ光Lの集光領域を拡張する集光拡張部Kが設けられている。本実施形態では、集光拡張部Kは、レーザ光Lの集光領域に複数の集光位置を形成する集光位置形成部22となっている。より具体的には、集光位置形成部22は、図1に示すように、レーザ光Lに対して透過性を有する光路長調整板23と、光路長調整板23をレーザ光Lのレーザ光路に対して進退させるアクチュエータ(駆動部)24とによって構成されている。   Here, the light source device 1 is provided with a condensing extension portion K that extends a condensing region of the laser light L by the optical system 3. In the present embodiment, the condensing extension portion K is a condensing position forming portion 22 that forms a plurality of condensing positions in the condensing region of the laser light L. More specifically, as shown in FIG. 1, the condensing position forming unit 22 includes an optical path length adjusting plate 23 that is transmissive to the laser light L, and an optical path length adjusting plate 23 that is a laser optical path of the laser light L. And an actuator (driving unit) 24 that moves forward and backward.

光路長調整板23は、例えば合成石英ガラス等からなる厚さ1mm〜2mm程度の一律な厚みを有する平板状部材であって、発光封体11の外部におけるレーザ光路の雰囲気とは異なる光屈折率を有すると共に、レーザ光Lに対して十分な透過性を備えた透明媒体によって形成されている。光路長調整板23の基端側は、アクチュエータ24に固定されており、光路長調整板23は、アクチュエータ24の駆動によってレーザ光Lの光軸LAに略直交する方向に駆動するようになっている。アクチュエータ24は、レーザ光Lによってレーザ支持光の点灯を行う際、図1に示すように、光学系3、より詳細には、レンズ6と発光封体11との間のレーザ光路上において、レーザ光Lの略半分のみが光路長調整板23を通るように、つまり、レーザ光Lの光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lの断面において、当該断面の略半分の領域を覆うように、光路長調整板23の先端側をレーザ光Lに対して進出させる。   The optical path length adjusting plate 23 is a flat plate member having a uniform thickness of about 1 mm to 2 mm made of, for example, synthetic quartz glass, and has a light refractive index different from the atmosphere of the laser optical path outside the light emitting envelope 11. And a transparent medium having sufficient transparency with respect to the laser light L. The base end side of the optical path length adjusting plate 23 is fixed to the actuator 24, and the optical path length adjusting plate 23 is driven in a direction substantially orthogonal to the optical axis LA of the laser light L by driving the actuator 24. Yes. When the laser beam L is turned on by the laser beam L, the actuator 24 performs laser operation on the optical system 3, more specifically, on the laser beam path between the lens 6 and the light emitting envelope 11, as shown in FIG. Only approximately half of the light L passes through the optical path length adjusting plate 23, that is, in the cross section of the laser light L in the direction perpendicular to the optical axis LA of the laser light L, so as to cover a region of approximately half of the cross section. The tip end side of the optical path length adjusting plate 23 is advanced with respect to the laser beam L.

光路長調整板23の進出により、レーザ光Lには、光路長調整板23を通過する成分と通過しない成分とが存在することになり、それぞれの成分において焦点位置が変化する。これにより、レーザ光Lは、光軸LA上において発光封体11内で2つの集光位置Fa,Fbを有する。光路長調整板23を通る成分の集光位置Faは、光路長調整板23を通らない成分の集光位置Fbに比べて、レーザ光Lの光軸LA方向の前方側(図1における下方側)に位置する。したがって、図2(a)に示すように、2つの集光位置Fa,Fbによってレーザ光Lの集光領域が光軸LA方向に拡張され、発光封体11内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域Mを光軸LA方向に拡張することが可能となるので、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。   As the optical path length adjusting plate 23 advances, the laser light L includes a component that passes through the optical path length adjusting plate 23 and a component that does not pass, and the focal position changes in each component. Thereby, the laser beam L has two condensing positions Fa and Fb in the light emitting envelope 11 on the optical axis LA. The condensing position Fa of the component passing through the optical path length adjusting plate 23 is the front side (the lower side in FIG. 1) of the laser light L in the direction of the optical axis LA, compared to the condensing position Fb of the component not passing through the optical path length adjusting plate 23. ). Therefore, as shown in FIG. 2 (a), the laser support where the condensing region of the laser light L is expanded in the direction of the optical axis LA by the two condensing positions Fa and Fb, and is lit and maintained in the light emitting envelope 11. Since the light emission region M can be expanded in the direction of the optical axis LA, the illuminance of the laser support light can be sufficiently ensured without increasing the output of the laser unit 2.

また、光路長調整板23の厚さを更に大きくした場合、集光位置Faと集光位置Fbとの間隔を更に大きくすることができる。この場合、図2(b)に示すように、発光封体11内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域Mを分離することができる。この場合もレーザ支持光の照度を十分に確保できるほか、発光領域M,Mを輝点とするレーザ支持光をそれぞれ別々に用いることにより、検査対象物等の多点同時測定を実施することも可能となる。   Further, when the thickness of the optical path length adjusting plate 23 is further increased, the distance between the condensing position Fa and the condensing position Fb can be further increased. In this case, as shown in FIG. 2B, the light emitting region M of the laser supporting light that is lit and maintained in the light emitting envelope 11 can be separated. In this case as well, the illuminance of the laser support light can be sufficiently secured, and the multipoint simultaneous measurement of the inspection object or the like can be performed by using the laser support light having the light emitting areas M and M as the bright spots separately. It becomes possible.

また、光源装置1では、アクチュエータ24によって光路長調整板23をレーザ光Lに対して進退させることが可能となっており、レーザ光Lの集光領域の拡張状態が可変となっている。したがって、レーザ支持光の照度を必要とする場合に光路長調整板23をレーザ光Lに対して進出させ、レーザ支持光の輝度を必要とする場合に光路長調整板23をレーザ光Lから退避させることで、光源装置1を種々の使用態様に対応させることができる。
[第2実施形態]
In the light source device 1, the actuator 24 can move the optical path length adjusting plate 23 back and forth with respect to the laser light L, and the expansion state of the condensing region of the laser light L is variable. Therefore, when the illuminance of the laser support light is required, the optical path length adjustment plate 23 is advanced with respect to the laser light L, and when the brightness of the laser support light is required, the optical path length adjustment plate 23 is retracted from the laser light L. By doing so, the light source device 1 can be adapted to various usage modes.
[Second Embodiment]

図3は、本発明の第2実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。同図に示すように、第2実施形態に係る光源装置31は、対向電極13,13に代えて、易電子放射物質を含む金属構造体(電子放射構造体)35を発光封体11内に備えて光源7としている点で第1実施形態と異なっている。この光源装置31では、金属構造体35に連続レーザ光Lを照射すると、金属構造体35の近傍における連続レーザ光Lの照射領域に、発光ガスGによるプラズマが発生する。なお、プラズマは、連続レーザ光Lの照射によって金属構造体35から放射された電子が発光ガスGをイオン化し、イオン化された発光ガスGに連続レーザ光Lが照射されることで発生していると推測される。そして、発生したプラズマに連続レーザ光Lを継続的に照射する(プラズマに対して継続的にレーザエネルギーを供給する)ことで、光源7である発光封体11内において、連続レーザ光Lの集光位置Fを含む所定の発光領域を有するプラズマ発光である高輝度のレーザ支持光を点灯・維持させることができる。また、この光源装置31は、光路長調整板23を複数用いている点で第1実施形態と異なっている。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of a light source device according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the light source device 31 according to the second embodiment, instead of the counter electrodes 13 and 13, a metal structure (electron emission structure) 35 containing an electron emission material is placed in the light emitting envelope 11. This is different from the first embodiment in that the light source 7 is provided. In the light source device 31, when the metal structure 35 is irradiated with the continuous laser light L, plasma by the luminescent gas G is generated in the irradiation region of the continuous laser light L in the vicinity of the metal structure 35. Note that plasma is generated when electrons emitted from the metal structure 35 by irradiation of the continuous laser light L ionize the light emission gas G and the ionized light emission gas G is irradiated with the continuous laser light L. It is guessed. Then, by continuously irradiating the generated plasma with continuous laser light L (continuously supplying laser energy to the plasma), the continuous laser light L is collected in the light emitting envelope 11 as the light source 7. It is possible to turn on and maintain high-luminance laser support light that is plasma light emission having a predetermined light-emitting region including the light position F. The light source device 31 is different from the first embodiment in that a plurality of optical path length adjusting plates 23 are used.

本実施形態では、バルブ12は、金属構造体35が位置すると共に球状の外径及び球状の内部空間Sを有する球状部分(本体部)12aと、球状部分12aの一部から円柱状に突出する突出部分(突出部)12bとを有している。また、金属構造体35は、バルブ12の内部空間Sにその全体が収容されると共に、例えばタングステンといった高融点金属によって形成され、易電子放射物質として例えばバリウムを含有する電子放射部35aと、電子放射部35aを支持する支持部35bとを有している。レーザ光Lが照射される電子放射部35aは、例えば細径の円柱状に形成され、レーザ光Lの入射部となる先端35cがバルブ12の頂部を向くようにして球状部分12aの内部に配置されている。なお、レーザ光Lのバルブ12への入射部は、バルブ12の上面部に限られず、バルブ12の側面部であってもよい。また、金属構造体35へのレーザ光Lの入射部も、先端35cに限られず、電子放射部35aの側面部であってもよい。   In the present embodiment, the bulb 12 protrudes in a columnar shape from a spherical portion (main body portion) 12a having a spherical outer diameter and a spherical inner space S, and a part of the spherical portion 12a. And a protruding portion (protruding portion) 12b. The metal structure 35 is entirely accommodated in the internal space S of the bulb 12, and is formed of a high melting point metal such as tungsten, and includes an electron emitting portion 35a containing, for example, barium as an easily radiating substance, and an electron. And a support portion 35b that supports the radiation portion 35a. The electron emitting portion 35 a irradiated with the laser light L is formed in, for example, a thin cylindrical shape, and is arranged inside the spherical portion 12 a so that the tip 35 c serving as the incident portion of the laser light L faces the top of the bulb 12. Has been. The incident portion of the laser light L to the bulb 12 is not limited to the upper surface portion of the bulb 12 and may be a side portion of the bulb 12. Further, the incident part of the laser beam L to the metal structure 35 is not limited to the tip 35c, but may be a side part of the electron emitting part 35a.

一方、支持部35bは、例えばモリブデンといった高融点金属によって円柱状に形成された棒状部材37を有している。支持部35bの先端側には、電子放射部35a(先端35c)が球状部分12a内の内部空間Sの所望の位置(ここでは後述する集光位置Fdに一致する位置)に配置されるように支持されており、支持部35bの基端側は、突出部分12b内の内部空間Sに配置されている。なお、電子放射部35aと支持部35bとは、必ずしも構成材料を変える必要はなく、電子放射部35aに用いる材料で支持部35bを一体に形成してもよい。また、同一の金属で基体を一体に形成し、電子放射部35aに相当する部分にのみ易電子放射物質を含有させてもよい。また、電子放射部35aや金属構造体35の全体が易電子放射物質自体で構成されていてもよい。さらに、電子放射構造体の基体は、タングステンやモリブデンといった金属(導電物)に限られず、セラミック等の絶縁物であってもよい。   On the other hand, the support part 35b has a rod-shaped member 37 formed in a cylindrical shape from a high melting point metal such as molybdenum, for example. The electron emitting portion 35a (tip 35c) is arranged at a desired position (here, a position that coincides with a condensing position Fd described later) in the inner space S in the spherical portion 12a on the tip side of the support portion 35b. The base end side of the support portion 35b is disposed in the internal space S in the protruding portion 12b. Note that the electron emitting portion 35a and the support portion 35b do not necessarily have to be made of different constituent materials, and the support portion 35b may be formed integrally with the material used for the electron emitting portion 35a. Further, the base may be integrally formed of the same metal, and the electron-emitting material may be contained only in the portion corresponding to the electron emitting portion 35a. Moreover, the whole electron emission part 35a and the metal structure 35 may be comprised with the easy electron emission substance itself. Furthermore, the base of the electron emission structure is not limited to a metal (conductive material) such as tungsten or molybdenum, and may be an insulator such as ceramic.

また、発光封体11は、バルブ12の内部空間S内における金属構造体35の位置決め部36として、支持部35bである棒状部材37を把持する小径部38を有している。小径部38は、突出部分12bの内壁の一部を用いて設けられ、棒状部材37に当接するように突出部分12bの内径が他の部分よりも縮径された状態となっている。なお、小径部38は、棒状部材37の周面に接触しているだけであり、棒状部材37への融着はなされていない。また、小径部38は、図3に例示した位置よりも基端寄り(図面下側)に設けてもよく、先端側(図面上側)寄りに設けてもよい。さらに、小径部38を複数設けてもよい。   Further, the light emitting envelope 11 has a small diameter portion 38 that holds the rod-shaped member 37 that is the support portion 35 b as the positioning portion 36 of the metal structure 35 in the internal space S of the bulb 12. The small-diameter portion 38 is provided by using a part of the inner wall of the protruding portion 12b, and the protruding portion 12b has a smaller inner diameter than the other portions so as to contact the rod-shaped member 37. The small diameter portion 38 is only in contact with the peripheral surface of the rod-shaped member 37 and is not fused to the rod-shaped member 37. Further, the small diameter portion 38 may be provided closer to the base end (lower side of the drawing) than the position illustrated in FIG. 3, or may be provided closer to the distal end side (upper side of the drawing). Further, a plurality of small diameter portions 38 may be provided.

また、光源装置31では、レーザ光Lの光軸LAに沿って、例えば3枚の光路長調整板23A,23B,23Cがレーザ部2側から順に所定の間隔をもって配置されている。これらの光路長調整板23A,23B,23Cは、その先端側において、レーザ光Lの光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lに対する進出位置が互いに異なるように支持部材32に取り付けられている。より具体的には、光路長調整板23A,23B,23Cのレーザ光Lに対する進出度合いは、光路長調整板23A、光路長調整板23B、光路長調整板23Cの順で大きくなっており、換言すれば、光路長調整板23A、光路長調整板23B、光路長調整板23Cの順で、その先端側とレーザ光Lの光軸LAとの間隔が大きくなっている。   In the light source device 31, for example, three optical path length adjusting plates 23 </ b> A, 23 </ b> B, and 23 </ b> C are arranged at predetermined intervals in order from the laser unit 2 side along the optical axis LA of the laser light L. These optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C are attached to the support member 32 so that their advance positions with respect to the laser light L in the direction perpendicular to the optical axis LA of the laser light L are different from each other on the tip side. More specifically, the degree of advance of the optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C with respect to the laser light L increases in the order of the optical path length adjusting plate 23A, the optical path length adjusting plate 23B, and the optical path length adjusting plate 23C. In this case, the distance between the front end side of the optical path length adjusting plate 23A, the optical path length adjusting plate 23B, and the optical path length adjusting plate 23C and the optical axis LA of the laser beam L is increased.

このような光路長調整板23A,23B,23Cを用いることにより、レーザ光Lは、発光封体11内で、光路長調整板23A,23B,23Cのいずれも通らない成分による集光位置Fa、光路長調整板23Aのみを通る成分による集光位置Fb、光路長調整板23A,23Bを通る成分による集光位置Fc、及び光路長調整板23A,23B,23Cの全てを通る成分による集光位置Fdの4つの集光位置を光軸LA方向に有する。   By using such optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C, the laser beam L is condensed in the light emitting envelope 11 by a condensing position Fa by a component that does not pass through any of the optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C. A condensing position Fb by a component passing only through the optical path length adjusting plate 23A, a condensing position Fc by a component passing through the optical path length adjusting plates 23A and 23B, and a condensing position by a component passing through all of the optical path length adjusting plates 23A, 23B and 23C Four condensing positions of Fd are provided in the direction of the optical axis LA.

したがって、光源装置31では、これら4つの集光位置Fa〜Fdによってレーザ光Lの集光領域が光軸LA方向に拡張され、発光封体11内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域Mを光軸LA方向に拡張することが可能となるので、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。   Therefore, in the light source device 31, the light condensing region of the laser light L is expanded in the direction of the optical axis LA by these four condensing positions Fa to Fd, and the light emitting region of the laser supporting light that is lit and maintained in the light emitting envelope 11. Since M can be expanded in the direction of the optical axis LA, the illuminance of the laser support light can be sufficiently ensured without increasing the output of the laser unit 2.

なお、光路長調整板23A,23B,23Cは、その先端側において、レーザ光Lの光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lに対する進出位置が互いに異なるように支持部材32に取り付けられていればよく、その順番は問わないし、求められる条件に応じてその数を変更してもよい。また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に光路長調整板23A,23B,23Cの厚さを大きくし、発光封体11内で点灯・維持されるレーザ支持光の発光領域Mを分離してもよい。また、支持部材32をアクチュエータ24に取り付け、レーザ光Lの集光領域の拡張状態を可変としてもよい。
[光路長調整板の変形例]
The optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C may be attached to the support member 32 so that the advance positions of the laser light L in the direction perpendicular to the optical axis LA of the laser light L are different from each other on the tip side. Of course, the order does not matter, and the number may be changed according to the required conditions. Also in this embodiment, the thickness of the optical path length adjusting plates 23A, 23B, and 23C is increased as in the first embodiment, and the light emitting region M of the laser support light that is lit and maintained in the light emitting envelope 11 is provided. It may be separated. Further, the support member 32 may be attached to the actuator 24, and the expanded state of the condensing region of the laser light L may be variable.
[Modification of optical path length adjustment plate]

上記実施形態では、一律な厚みを有する平板状の透明媒体からなる光路長調整板を例示したが、光路長調整板は種々の変形例をとり得る。図4(a)は、光路長調整板の変形例を示す図である。同図に示すように、変形例に係る光路長調整板33は、合成石英ガラス等の透明媒体によって円板状に形成されており、その中心Oをレーザ光Lの光軸LAが通過するように配置されている。この光路長調整板33は、中心Oを基準として例えば90°の位相角をもって周方向に厚さが異なる部分を有し、厚さが最大の第1の部分33aから時計回りに、厚さが二番目に大きい第2の部分33b、厚さが三番目に大きい第3の部分33c、及び厚さが最小の第4の部分33dとなっている。光路長調整板33は、例えばレンズ6と発光封体11との間でレーザ光Lの光軸LAと同軸に配置される。   In the said embodiment, although the optical path length adjustment plate which consists of a flat transparent medium which has uniform thickness was illustrated, an optical path length adjustment plate can take a various modification. FIG. 4A is a diagram showing a modification of the optical path length adjusting plate. As shown in the figure, the optical path length adjusting plate 33 according to the modification is formed in a disc shape by a transparent medium such as synthetic quartz glass so that the optical axis LA of the laser light L passes through the center O thereof. Is arranged. The optical path length adjusting plate 33 has a portion having a thickness different in the circumferential direction with a phase angle of, for example, 90 ° with respect to the center O, and the thickness is increased clockwise from the first portion 33a having the maximum thickness. A second portion 33b having the second largest thickness, a third portion 33c having the third largest thickness, and a fourth portion 33d having the smallest thickness. The optical path length adjusting plate 33 is disposed, for example, coaxially with the optical axis LA of the laser light L between the lens 6 and the light emitting envelope 11.

このような光路長調整板33を用いる場合、図4(b)に示すように、レーザ光Lは、発光封体11内で、第1の部分33aを通る成分による集光位置Fa、第2の部分33bを通る成分による集光位置Fb、第3の部分33cを通る成分による集光位置Fc、及び第4の部分33dを通る成分による集光位置Fdの4つの集光位置を光軸LA方向に有する。したがって、これら4つの集光位置Fa〜Fdによってレーザ光Lの集光領域を光軸LA方向に拡張できる。なお、光路長調整板33において、厚さが最小の第4の部分33dを形成する代わりに、当該部分を厚さのない(透明媒体が存在しない)切欠部分としてもよい。   When such an optical path length adjusting plate 33 is used, as shown in FIG. 4B, the laser light L is condensed in the light condensing position Fa by the component passing through the first portion 33 a in the light emitting envelope 11, and the second. The four condensing positions Fb of the condensing position Fb due to the component passing through the portion 33b, the condensing position Fc due to the component passing through the third portion 33c, and the condensing position Fd due to the component passing through the fourth portion 33d are represented by the optical axis LA. Have in the direction. Therefore, the condensing region of the laser light L can be expanded in the direction of the optical axis LA by these four condensing positions Fa to Fd. In the optical path length adjusting plate 33, instead of forming the fourth portion 33d having the minimum thickness, the portion may be a notched portion having no thickness (no transparent medium is present).

なお、光路長調整板33において、厚さの異なる部分が並ぶ順番は問わないし、求められる条件に応じて、その数(位相角)を変更してもよい。また、光路長調整板33において、厚さを変えるのではなく、光屈折率の異なる材料を同様に並べてもよく、厚さと材料の組み合わせによって同様の光透過条件を構成してもよい。また、所定の点を基準として位相角を設定するものであれば、その外形は円板状でなくてもよく、レーザ光Lの入射方向も図とは逆の方向であってもよい。   In the optical path length adjusting plate 33, the order in which the portions having different thicknesses are arranged is not limited, and the number (phase angle) may be changed according to the required condition. Further, in the optical path length adjusting plate 33, instead of changing the thickness, materials having different optical refractive indexes may be arranged in the same manner, or similar light transmission conditions may be configured by a combination of the thickness and the material. In addition, as long as the phase angle is set with reference to a predetermined point, the outer shape does not have to be a disk shape, and the incident direction of the laser light L may be the opposite direction to the figure.

また、図5(a)は、光路長調整板の別の変形例を示す図である。同図に示すように、別の変形例に係る光路長調整板34は、合成石英ガラス等の透明媒体によって円板状に形成されており、その中心Oをレーザ光Lの光軸LAが通過するように配置されている。この光路長調整板34は、中心Oを基準として径方向に同心円状となるように厚さの異なる部分を有し、中心側から外側に向かって順に厚さが最小の第1の部分34a、二番目に厚さが大きい第2の部分34b、及び厚さが最大の第3の部分34cとなっている。光路長調整板34は、例えばレンズ6と発光封体11との間でレーザ光Lの光軸LAと同軸に配置される。   FIG. 5A is a diagram showing another modification of the optical path length adjusting plate. As shown in the figure, the optical path length adjusting plate 34 according to another modification is formed in a disc shape by a transparent medium such as synthetic quartz glass, and the optical axis LA of the laser light L passes through the center O thereof. Are arranged to be. The optical path length adjusting plate 34 has portions having different thicknesses so as to be concentric in the radial direction with respect to the center O, and the first portion 34a having the smallest thickness in order from the center to the outside. The second portion 34b has the second largest thickness, and the third portion 34c has the largest thickness. The optical path length adjusting plate 34 is disposed, for example, coaxially with the optical axis LA of the laser light L between the lens 6 and the light emitting envelope 11.

このような光路長調整板34を用いる場合、図5(b)に示すように、レーザ光Lは、発光封体11内で、第1の部分34aを通る部分による集光位置Fa、第2の部分34bを通る部分による集光位置Fb、及び第3の部分34cを通る部分による集光位置Fcの3つの集光位置を光軸LA方向に有する。したがって、これら4つの集光位置Fa〜Fcによってレーザ光Lの集光領域を光軸LA方向に拡張できる。なお、光路長調整板34において、厚さが最小の第1の部分34aを形成する代わりに、当該部分を厚さのない(透明媒体が存在しない)切抜部分としてもよい。   When such an optical path length adjusting plate 34 is used, as shown in FIG. 5 (b), the laser light L is condensed in the condensing position Fa by the portion passing through the first portion 34a, the second in the light emitting envelope 11. The three condensing positions in the optical axis LA direction include a condensing position Fb by a portion passing through the portion 34b and a condensing position Fc by a portion passing through the third portion 34c. Therefore, the condensing region of the laser light L can be expanded in the direction of the optical axis LA by these four condensing positions Fa to Fc. In the optical path length adjusting plate 34, instead of forming the first portion 34a having the smallest thickness, the portion may be a cutout portion having no thickness (no transparent medium is present).

なお、光路長調整板34において、厚さの異なる部分が並ぶ順番は問わないし、求められる条件に応じて、その数を変更してもよい。また、光路長調整板34において、厚さを変えるのではなく、光屈折率の異なる材料を同様に並べてもよく、厚さと材料の組み合わせによって同様の光透過条件を構成してもよい。また、所定の点を基準として同心円を設定するものであれば、その外形は円板状でなくてもよく、レーザ光Lの入射方向も図とは逆の方向であってもよい。
[第3実施形態]
In the optical path length adjusting plate 34, the order in which the portions having different thicknesses are arranged does not matter, and the number may be changed according to the required condition. Further, in the optical path length adjusting plate 34, instead of changing the thickness, materials having different optical refractive indexes may be arranged in the same manner, or similar light transmission conditions may be configured by a combination of the thickness and the material. Further, as long as a concentric circle is set on the basis of a predetermined point, the outer shape does not have to be a disk shape, and the incident direction of the laser light L may be opposite to the drawing.
[Third Embodiment]

図6は、本発明の第3実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。同図に示すように、第3実施形態に係る光源装置41は、集光拡張部Kである集光位置形成部42としてレンズアレイ43を用いている点で第1実施形態と異なっている。より具体的には、光源装置41では、例えば片凸レンズが配列されてなるレンズアレイ43がレンズ5,6間に配置されている。   FIG. 6 is a diagram showing an outline of a light source device according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, a light source device 41 according to the third embodiment is different from the first embodiment in that a lens array 43 is used as a condensing position forming unit 42 that is a condensing expansion unit K. More specifically, in the light source device 41, for example, a lens array 43 in which single convex lenses are arranged is disposed between the lenses 5 and 6.

この光源装置41では、レーザ光Lがレンズアレイ43を通ることにより、レーザ光Lの集光位置Fa,Fb,Fcが光軸LAに直交する方向(光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lの断面の面内方向)に形成される。したがって、これらの集光位置Fa〜Fcによってレーザ光Lの集光領域を光軸LAに直交する方向に拡張でき、レーザ支持光の発光領域を拡張できるので、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。
[第4実施形態]
In the light source device 41, the laser light L passes through the lens array 43, whereby the condensing positions Fa, Fb, and Fc of the laser light L are perpendicular to the optical axis LA (the laser light L in the direction perpendicular to the optical axis LA). In the in-plane direction). Therefore, the condensing region of the laser light L can be expanded in the direction orthogonal to the optical axis LA by these condensing positions Fa to Fc, and the light emitting region of the laser support light can be expanded, so that the laser unit 2 can be increased in output. The illuminance of the laser support light can be sufficiently secured.
[Fourth Embodiment]

図7は、本発明の第4実施形態に係る光源装置を示す概略図である。同図に示すように、第4実施形態に係る光源装置51は、集光拡張部Kである集光位置形成部52として光変調素子である空間光変調器53を用いている点で第1実施形態と異なっている。   FIG. 7 is a schematic view showing a light source device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the light source device 51 according to the fourth embodiment is the first in that a spatial light modulator 53 that is a light modulation element is used as a light collection position forming unit 52 that is a light collection expansion unit K. It is different from the embodiment.

空間光変調器53は、光の波面を制御することによってレーザ光Lのパターン調整や収差補正を行う装置である。この空間光変調器53では、例えば平行配向されたネマティック液晶層液晶によって入射したレーザ光Lを位相変調して反射し、光強度や偏光方向を維持した状態で光の位相のみを変調する。液晶の状態(位相変調量)は、不図示のコントローラからの信号により画素ごとに制御される。   The spatial light modulator 53 is a device that performs pattern adjustment and aberration correction of the laser light L by controlling the wavefront of the light. In this spatial light modulator 53, for example, the laser beam L incident by a parallel aligned nematic liquid crystal layer liquid crystal is phase-modulated and reflected, and only the phase of the light is modulated while maintaining the light intensity and the polarization direction. The liquid crystal state (phase modulation amount) is controlled for each pixel by a signal from a controller (not shown).

本実施形態では、空間光変調器53は、例えばレンズ5,6間に反射される。レンズ5,6の後段側には、更に2つのレンズ54,55が配置されている。光ファイバ4のヘッド4aから出射したレーザ光Lは、レンズ5,6間の空間光変調器53で反射した後、レンズ54によって平行光化された後、レンズ55によって発光封体11に向けて集光する。空間光変調器53で位相変調を受けたレーザ光Lは、光軸LAに直交する方向(光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lの断面の面内方向)に例えば3つの集光位置Fa,Fb,Fcを形成する。したがって、これらの集光位置Fa〜Fcによってレーザ光Lの集光領域を光軸LAに直交する方向に拡張でき、レーザ支持光の発光領域を拡張できるので、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。
[第5実施形態]
In the present embodiment, the spatial light modulator 53 is reflected between the lenses 5 and 6, for example. Two lenses 54 and 55 are further arranged on the rear side of the lenses 5 and 6. The laser light L emitted from the head 4 a of the optical fiber 4 is reflected by the spatial light modulator 53 between the lenses 5 and 6, converted into parallel light by the lens 54, and then directed toward the light emitting envelope 11 by the lens 55. Condensate. The laser light L that has undergone phase modulation by the spatial light modulator 53 has, for example, three condensing positions Fa in a direction orthogonal to the optical axis LA (in-plane direction of the cross section of the laser light L in a direction perpendicular to the optical axis LA). , Fb, Fc. Therefore, the condensing region of the laser light L can be expanded in the direction orthogonal to the optical axis LA by these condensing positions Fa to Fc, and the light emitting region of the laser support light can be expanded, so that the laser unit 2 can be increased in output. The illuminance of the laser support light can be sufficiently secured.
[Fifth Embodiment]

図8は、本発明の第5実施形態に係る光源装置を示す概略図である。同図に示すように、第5実施形態に係る光源装置61は、集光位置形成部22に代えて、レーザ光Lの集光領域における集光形状を光軸LAに交差する面内方向に延在させる集光形状調整部62を集光拡張部Kとして有している点で第1実施形態と異なっている。   FIG. 8 is a schematic view showing a light source device according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the light source device 61 according to the fifth embodiment replaces the condensing position forming unit 22 with the condensing shape of the condensing region of the laser light L in the in-plane direction intersecting the optical axis LA. It differs from 1st Embodiment by having the condensing shape adjustment part 62 extended as the condensing expansion part K. FIG.

より具体的には、集光形状調整部62は、シリンドリカルレンズ63によって構成されている。シリンドリカルレンズ63は、例えばレンズ5,6間に配置されている。シリンドリカルレンズ63は、入射するレーザ光Lを1軸方向のみについて変化させ、レーザ光Lの集光形状を光軸LAに直交する方向(光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lの断面の面内方向)について線状に変化させる。これにより、レーザ光Lは、光軸LA方向に第1の集光位置Faと第2の集光位置Fbとを有し、図8(a)に示すように、正面側から見た場合には、第1の集光位置Faで焦点を結ぶと共に第2の集光位置Fbで光軸LAに直交する方向に延在し、図8(b)に示すように、側面側から見た場合には、第1の集光位置Faで光軸LAに直交する方向に延在すると共に第2の集光位置Fbで焦点を結ぶ。   More specifically, the condensing shape adjusting unit 62 is configured by a cylindrical lens 63. The cylindrical lens 63 is disposed between the lenses 5 and 6, for example. The cylindrical lens 63 changes the incident laser beam L only in one axial direction, and the condensing shape of the laser beam L is perpendicular to the optical axis LA (the surface of the cross section of the laser beam L in the direction perpendicular to the optical axis LA). (Inward direction) is changed linearly. Thereby, the laser beam L has the first condensing position Fa and the second condensing position Fb in the direction of the optical axis LA, and when viewed from the front side as shown in FIG. Is focused at the first condensing position Fa and extends in the direction perpendicular to the optical axis LA at the second condensing position Fb, as viewed from the side as shown in FIG. 8B. The first light condensing position Fa extends in a direction orthogonal to the optical axis LA and is focused at the second light condensing position Fb.

このような光源装置61においても、集光形状の延在によりレーザ光Lの集光領域を十分に拡張でき、レーザ支持光の発光領域を拡張できるので、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。なお、本実施形態では、レーザ光Lの第1の集光位置Fa及び第2の集光位置Fbのいずれか一方が発光封体11内に配置されるようにしてもよく、第1の集光位置Fa及び第2の集光位置Fbの双方が発光封体11内に配置されるようにしてもよい。
[第6実施形態]
Even in such a light source device 61, the condensing region of the laser light L can be sufficiently expanded by extending the condensing shape, and the light emitting region of the laser support light can be expanded. The illuminance of the laser support light can be sufficiently secured. In the present embodiment, one of the first condensing position Fa and the second condensing position Fb of the laser light L may be disposed in the light emitting envelope 11, and the first condensing position Fa Both the light position Fa and the second light collection position Fb may be disposed in the light emitting envelope 11.
[Sixth Embodiment]

図9は、本発明の第6実施形態に係る光源装置の概略を示す図である。同図に示すように、第6実施形態に係る光源装置71は、集光形状調整部73及び集光位置形成部74として光変調素子である回折光学素子75を有している点で第1実施形態と異なっている。   FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a light source device according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the light source device 71 according to the sixth embodiment is the first in that it has a diffractive optical element 75 that is a light modulation element as a condensing shape adjusting unit 73 and a condensing position forming unit 74. It is different from the embodiment.

より具体的には、回折光学素子75は、例えばレンズ5,6間に配置されている。回折光学素子75は、その回折パターンに応じて、入射するレーザ光Lを1軸方向のみについて変化させる集光形状調整部73として機能し、図9(a)に示すように、レーザ光Lの集光形状を光軸LAに直交する方向(光軸LAと垂直な方向におけるレーザ光Lの断面の面内方向)について線状に変化させる。これにより、レーザ光Lが集光位置Faにおいて光軸LAに直交する方向に延在し、レーザ光Lの集光領域を十分に拡張できるので、レーザ支持光の照度を十分に確保できる。   More specifically, the diffractive optical element 75 is disposed between the lenses 5 and 6, for example. The diffractive optical element 75 functions as a condensing shape adjusting unit 73 that changes the incident laser light L only in one axial direction according to the diffraction pattern, and as shown in FIG. The condensing shape is changed linearly in a direction orthogonal to the optical axis LA (in-plane direction of the cross section of the laser light L in a direction perpendicular to the optical axis LA). As a result, the laser light L extends in the direction orthogonal to the optical axis LA at the condensing position Fa, and the condensing region of the laser light L can be sufficiently expanded, so that the illuminance of the laser supporting light can be sufficiently secured.

また、回折光学素子75は、その回折パターンを変更することで集光位置形成部74として機能し、例えばレーザ光Lの集光位置Fa,Fb,Fcを光軸LAに直交する方向に形成する。したがって、これらの集光位置Fa〜Fcによってレーザ光Lの集光領域を光軸LAに直交する方向に拡張でき、レーザ部2を高出力化させることなくレーザ支持光の照度を十分に確保できる。なお、図9(a)及び図9(b)に示す形態において、レーザ光Lの集光位置をよりレーザ部2側から遠くにするために、図7に示したレンズ54,55のようなレンズ群をレンズ6の後段側に配置してもよい。   Further, the diffractive optical element 75 functions as a condensing position forming unit 74 by changing the diffraction pattern, and for example, condensing positions Fa, Fb, Fc of the laser light L are formed in a direction orthogonal to the optical axis LA. . Therefore, the condensing region of the laser light L can be expanded in the direction orthogonal to the optical axis LA by these condensing positions Fa to Fc, and the illuminance of the laser supporting light can be sufficiently secured without increasing the output of the laser unit 2. . 9A and 9B, in order to make the condensing position of the laser light L farther from the laser unit 2 side, the lenses 54 and 55 shown in FIG. The lens group may be arranged on the rear stage side of the lens 6.

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、集光位置形成部(光路長調整板)の厚みの変化は、平板部間の段差部によって形成されているが、なだらかな面で平板部をつないでもよく、さらに、一面がなだらかに厚みを連続的に変化させるような傾斜面を有していてもよい。また、レーザ支持光の発光領域Mは、それぞれ独立した複数のレーザ光Lの集光位置によって形成されるのみではなく、多数の集光位置が実質的に連続して配置されることで形成されてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the change in the thickness of the condensing position forming portion (optical path length adjusting plate) is formed by the stepped portion between the flat plate portions, but the flat plate portions may be connected by a gentle surface. However, it may have an inclined surface that gradually changes the thickness. In addition, the light emission region M of the laser support light is not only formed by a plurality of independent condensing positions of the laser light L, but is formed by arranging a large number of condensing positions substantially continuously. May be.

1,31,41,51,61,71…光源装置、2…レーザ部、3…光学系、7…光源、11…発光封体、22,42,52,74…集光位置形成部、23,23A〜23C,33,34…光路長調整板、24…アクチュエータ(駆動部)、43…レンズアレイ、53…空間光変調器(光変調素子)、62,73…集光形状調整部、75…回折光学素子(光変調素子)、Fa〜Fd…集光位置、G…発光ガス、K…集光拡張部、L…レーザ光、LA…光軸、S…内部空間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31,41,51,61,71 ... Light source device, 2 ... Laser part, 3 ... Optical system, 7 ... Light source, 11 ... Luminous envelope, 22, 42, 52, 74 ... Condensing position formation part, 23 , 23A to 23C, 33, 34 ... optical path length adjusting plate, 24 ... actuator (driving unit), 43 ... lens array, 53 ... spatial light modulator (light modulating element), 62, 73 ... condensing shape adjusting unit, 75 ... Diffraction optical element (light modulation element), Fa to Fd ... Condensing position, G ... Luminescent gas, K ... Condensing extension, L ... Laser light, LA ... Optical axis, S ... Internal space.

Claims (12)

レーザ光を出射するレーザ部と、
内部空間に発光ガスが封入された発光封体を備えた光源と、
前記レーザ光を前記発光封体内に集光させる光学系と、
前記光学系による前記レーザ光の集光領域を前記レーザ光の光軸方向又は前記光軸方向に交差する面内方向に拡張する集光拡張部と、を備えたことを特徴とする光源装置。
A laser unit that emits laser light;
A light source including a light emitting envelope in which a luminescent gas is sealed in an internal space;
An optical system for condensing the laser light in the light emitting envelope;
A light source device, comprising: a condensing extension unit that extends a condensing region of the laser light by the optical system in an optical axis direction of the laser light or an in-plane direction intersecting the optical axis direction.
前記集光拡張部は、前記レーザ光の集光領域に複数の集光位置を形成する集光位置形成部を有していることを特徴とする請求項1記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the condensing extension unit includes a condensing position forming unit that forms a plurality of condensing positions in the condensing region of the laser light. 前記集光位置形成部は、前記レーザ光の一部分の光路長を他部分の集光位置に対して前記レーザ光の光軸方向に変化させる光路長調整板によって構成されていることを特徴とする請求項2記載の光源装置。   The condensing position forming unit is configured by an optical path length adjusting plate that changes an optical path length of a part of the laser light in an optical axis direction of the laser light with respect to a condensing position of another part. The light source device according to claim 2. 前記集光位置形成部は、前記光路長調整板を複数有し、
前記複数の光路長調整板は、前記レーザ光に対する進出位置が互いに異なるように前記レーザ光の光軸方向に配置されていることを特徴とする請求項3記載の光源装置。
The condensing position forming unit includes a plurality of the optical path length adjusting plates,
4. The light source device according to claim 3, wherein the plurality of optical path length adjusting plates are arranged in an optical axis direction of the laser light so that advance positions with respect to the laser light are different from each other.
前記光路長調整板を前記レーザ光に対して駆動させる駆動部を有していることを特徴とする請求項3又は4記載の光源装置。   5. The light source device according to claim 3, further comprising a drive unit that drives the optical path length adjusting plate with respect to the laser light. 前記集光位置形成部は、前記レーザ光の光路長を前記光軸方向の軸回りに変化させる光路長調整板によって構成されていることを特徴とする請求項2記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein the condensing position forming unit is configured by an optical path length adjusting plate that changes an optical path length of the laser light around an axis in the optical axis direction. 前記集光位置形成部は、前記レーザ光の光路長を前記光軸の径方向に変化させる光路長調整板によって構成されていることを特徴とする請求項2記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein the condensing position forming unit includes an optical path length adjusting plate that changes an optical path length of the laser light in a radial direction of the optical axis. 前記集光位置形成部は、レンズアレイによって構成されていることを特徴とする請求項2記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein the condensing position forming unit is configured by a lens array. 前記集光位置形成部は、光変調素子によって構成されていることを特徴とする請求項2記載の光源装置。   The light source device according to claim 2, wherein the condensing position forming unit is configured by a light modulation element. 前記集光拡張部は、前記レーザ光の集光領域における集光形状を前記光軸方向に交差する面内方向に延在させる集光形状調整部を有していることを特徴とする請求項1記載の光源装置。   The condensing extension unit includes a condensing shape adjusting unit that extends a condensing shape in the condensing region of the laser light in an in-plane direction intersecting the optical axis direction. 1. The light source device according to 1. 前記集光形状調整部は、シリンドリカルレンズによって構成されていることを特徴とする請求項10記載の光源装置。   The light source device according to claim 10, wherein the condensing shape adjusting unit is configured by a cylindrical lens. 前記集光形状調整部は、光変調素子によって構成されていることを特徴とする請求項10記載の光源装置。   The light source device according to claim 10, wherein the condensing shape adjusting unit is configured by a light modulation element.
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