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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-30
(45)【発行日】2024-11-08
(54)【発明の名称】光源装置
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20241031BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20241031BHJP
F21V 5/04 20060101ALI20241031BHJP
F21V 9/32 20180101ALI20241031BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20241031BHJP
G02B 1/02 20060101ALI20241031BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20241031BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20241031BHJP
G02B 27/09 20060101ALI20241031BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20241031BHJP
【ＦＩ】
G02B13/00
F21S2/00 100
F21V5/04 200
F21V9/32
G02B13/18
G02B1/02
G02B3/00 A
G02B5/20
G02B27/09
F21Y115:30
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020102260
(22)【出願日】2020-06-12
(65)【公開番号】P2021081701
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2023-05-15
(31)【優先権主張番号】P 2019209373
(32)【優先日】2019-11-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】有賀 貴紀
(72)【発明者】
【氏名】長橋 輝
【審査官】殿岡 雅仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２９４１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０９２８３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－３０００９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２９３３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０８９１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０４５８４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８
Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４
Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４
Ｇ０２Ｂ ５／２０ － ５／２８
Ｇ０２Ｂ ２７／００ － ３０／６０
Ｇ０２Ｂ １／００ － １／０８
Ｇ０２Ｂ ３／００ － ３／１４
Ｆ２１Ｋ ９／００ － ９／９０
Ｆ２１Ｓ ２／００ － ４５／７０
Ｆ２１Ｖ １／００ － １５／０４
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１光を出射する第１光源と、第１面及び第２面を含む第１レンズと、
を備え、
前記第１面に前記第１光が入射し、前記第２面から第２光が出射し、
前記第１光の強度は、前記第１光の第１光軸上において第１値であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第１角度の方向において前記第１値の０．７倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第２角度の方向において前記第１値の０．５倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第３角度の方向において前記第１値の０．３倍であり、
前記第２光の強度は、前記第２光の第２光軸上において第２値であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第４角度の方向において前記第２値の０．７倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第５角度の方向において前記第２値の０．５倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第６角度の方向において前記第２値の０．３倍であり、
前記第１角度の前記方向、前記第２角度の前記方向、前記第４角度の前記方向、前記第５角度の前記方向、及び、前記第６角度の前記方向は、前記第３角度の前記方向と、前記第１光軸と、を含む第１平面に沿い、
前記第１光の前記強度が前記第１値の０．１３５倍となる、前記第１光軸からの前記第１平面に沿う角度は、３度以上であり、
前記第１レンズは、第２比を第１比よりも低くし、
前記第１比は、前記第１角度と前記第３角度との差の絶対値の、前記第２角度に対する比であり、
前記第２比は、前記第４角度と前記第６角度との差の絶対値の、前記第５角度に対する比であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第７角度の方向において前記第１値の０．７倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第８角度の方向において前記第１値の０．５倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第９角度の方向において前記第１値の０．３倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第１０角度の方向において前記第２値の０．７倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第１１角度の方向において前記第２値の０．５倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第１２角度の方向において前記第２値の０．３倍であり、
前記第７角度の前記方向、前記第８角度の前記方向は、前記第１０角度の前記方向、前記第１１角度の前記方向、及び、前記第１２角度の前記方向は、第２平面に沿い、前記第２平面は、前記第９角度の前記方向と、前記第１光軸と、を含み、前記第１平面と交差し、
前記第１光の前記強度が前記第１値の０．１３５倍となる、前記第１光軸からの前記第２平面に沿う前記角度は、３度以上であり、
前記第１レンズは、第６比を第５比よりも低くし、
前記第５比は、前記第７角度と前記第９角度との差の絶対値の、前記第８角度に対する比であり、
前記第６比は、前記第１０角度と前記第１２角度との差の絶対値の、前記第１１角度に対する比であり、
前記第１光は、第１レーザ光であり、
前記第１平面は、前記第１レーザ光の速軸に沿い、
前記第２平面は、前記第１レーザ光の遅軸に沿う、光源装置。
【請求項2】
前記第１光の前記強度は、前記第１平面に沿う第１軸上の第１位置において前記第１値の０．７倍であり、前記第１光の前記強度は、前記第１軸上の第２位置において前記第１値の０．５倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第１軸上の第３位置において前記第１値の０．３倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第１平面に沿う第２軸上の第４位置において前記第２値の０．７倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２軸上の第５位置において前記第２値の０．５倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２軸上の第６位置において前記第２値の０．３倍であり、
前記第１レンズは、前記第１比と前記第２比との差の絶対値を、第３比と第４比との差の絶対値よりも大きくし、
前記第３比は、前記第１光軸と前記第１位置との間の前記第１軸に沿う第１距離と、前記第１光軸と前記第３位置との間の前記第１軸に沿う第３距離と、の差の絶対値の、前記第１光軸と前記第２位置との間の前記第１軸に沿う第２距離に対する比であり、
前記第４比は、前記第２光軸と前記第４位置との間の前記第２軸に沿う第４距離と、前記第２光軸と前記第６位置との間の前記第２軸に沿う第６距離と、の差の絶対値の、前記第２光軸と前記第５位置との間の前記第２軸に沿う第５距離に対する比である、請求項１記載の光源装置。
【請求項3】
前記第１比と前記第２比との差の絶対値は、０．３よりも大きい、請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項4】
前記第２比は、０．２９７以下である、請求項１～３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項5】
前記第１光の前記強度が前記第１値の０．１３５倍となる、前記第１光軸からの前記第１平面に沿う前記角度は、１５度以上である、請求項１～４のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項6】
前記第１光の前記強度は、前記第２平面に沿う第３軸上の第７位置において前記第１値の０．７倍であり、前記第１光の前記強度は、前記第３軸上の第８位置において前記第１値の０．５倍であり、
前記第１光の前記強度は、前記第３軸上の第９位置において前記第１値の０．３倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第２平面に沿う第４軸上の第１０位置において前記第２値の０．７倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第４軸上の第１１位置において前記第２値の０．５倍であり、
前記第２光の前記強度は、前記第４軸上の第１２位置において前記第２値の０．３倍であり、
前記第１レンズは、前記第５比と前記第６比との差の絶対値を第７比と第８比との差の絶対値よりも大きくし、
前記第７比は、前記第１光軸と前記第７位置との間の前記第３軸に沿う第７距離と、前記第１光軸と前記第９位置との間の前記第３軸に沿う第９距離と、の差の絶対値の、前記第１光軸と前記第８位置との間の前記第３軸に沿う第８距離に対する比であり、
前記第８比は、前記第２光軸と前記第１０位置との間の前記第４軸に沿う第１０距離と、前記第２光軸と前記第１２位置との間の前記第４軸に沿う第１２距離と、の差の絶対値の、前記第２光軸と前記第１１位置との間の前記第４軸に沿う第１１距離に対する比である、請求項１～５のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項7】
前記第５比と前記第６比との差の絶対値は、０．３以上である、請求項１～６のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項8】
前記第１光の前記強度が前記第１値の０．１３５倍となる、前記第１光軸からの前記第２平面に沿う前記角度は、３度以上４０度以下である、請求項１～７のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項9】
前記第６比は、０．２９７以下である、請求項１～８のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項10】
前記第２光の前記第２平面に沿う角度分布幅は、ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍よりも大きく、前記ｆＬは前記第１レンズの焦点距離であり、
前記ｙは、前記第１光源の前記第２平面に沿う長さの１／２である、請求項１～９のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項11】
前記第１面の曲率は、前記第２面の曲率よりも低い、請求項１～１０のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項12】
複数の前記第１光源と、複数の前記第１レンズと、
を備え、
前記複数の第１光源の１つから出射した前記第１光は、前記複数の第１レンズの１つに入射し、
前記複数の第１光源の別の１つから出射した前記第１光は、前記複数の第１レンズの別の１つに入射し、
前記複数の第１光源の前記１つから前記複数の第１光源の前記別の１つへの方向は、前記第１平面に沿い、
前記複数の第１光源の前記１つから出射した前記第１光は、前記第１平面に沿う第１発散角を有し、
前記複数の第１光源の前記１つの中心と、前記複数の第１光源の前記別の１つの中心と、との間の前記第１平面に沿う距離は、前記複数の第１レンズの前記１つの焦点距離と、前記第１発散角の正接と、の積の２倍よりも大きい、請求項１～１１のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項13】
複数の前記第１光源と、複数の前記第１レンズと、
を備え、
前記複数の第１光源の１つから出射した前記第１光は、前記複数の第１レンズの１つに入射し、
前記複数の第１光源の別の１つから出射した前記第１光は、前記複数の第１レンズの別の１つに入射し、
前記複数の第１光源の前記１つから前記複数の第１光源の前記別の１つへの方向は、前記第１平面と交差する平面に沿い、
前記複数の第１光源の前記１つから出射した前記第１光は、前記第１平面と交差する前記平面に沿う第１発散角を有し、
前記複数の第１光源の前記１つの中心と、前記複数の第１光源の前記別の１つの中心と、との間の前記第１平面と交差する前記平面に沿う距離は、前記複数の第１レンズの前記１つの焦点距離と、前記第１発散角の正接と、の積の２倍よりも大きい、請求項１～１１のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項14】
光学素子をさらに備え、前記第２光が前記光学素子に入射し、
前記光学素子は、前記第２光を集光する、請求項１～１３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項15】
波長変換部材をさらに備え、前記光学素子で集光された前記第２光が前記波長変換部材に入射し、
前記波長変換部材から出射する光のドミナント波長は、前記第２光のドミナント波長とは異なる、請求項１４記載の光源装置。
【請求項16】
前記第１光のピーク波長は、３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である、請求項１～１５のいずれか１つに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、レーザダイオードなどを用いた光源装置がある。光源装置において、光の強度分布の均一性の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００４－２５２２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施形態によれば、光源装置は、第１光を出射する第１光源と、第１面及び第２面を含む第１レンズと、を含む。前記第１面に前記第１光が入射し、前記第２面から第２光が出射する。前記第１光の強度は、前記第１光の第１光軸上において第１値である。前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第１角度の方向において前記第１値の０．７倍である。前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第２角度の方向において前記第１値の０．５倍である。前記第１光の前記強度は、前記第１光軸からの第３角度の方向において前記第１値の０．３倍である。前記第２光の強度は、前記第２光の第２光軸上において第２値である。前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第４角度の方向において前記第２値の０．７倍である。前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第５角度の方向において前記第２値の０．５倍である。前記第２光の前記強度は、前記第２光軸からの第６角度の方向において前記第２値の０．３倍である。前記第１角度の前記方向、前記第２角度の前記方向、前記第４角度の前記方向、前記第５角度の前記方向、及び、前記第６角度の前記方向は、前記第３角度の前記方向と、前記第１光軸と、を含む第１平面に沿う。前記第１光の前記強度が前記第１値の０．１３５倍となる、前記第１光軸からの前記第１平面に沿う前記角度は、３度以上である。前記第１レンズは、第２比を第１比よりも低くする。前記第１比は、前記第１角度と前記第３角度との差の絶対値の、前記第２角度に対する比である。前記第２比は、前記第４角度と前記第６角度との差の絶対値の、前記第５角度に対する比である。
【発明の効果】
【0006】
本発明の一実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0009】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光源装置を例示する模式的斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る光源装置を例示する模式図である。
図１に示すように、実施形態に係る光源装置１１０は、第１光源１１及び第１レンズ２１を含む。第１光源１１は、第１光Ｌ１を出射する。第１光Ｌ１は、第１レンズ２１に入射する。第１光源１１は、例えば、レーザを含む。レーザは例えば、半導体レーザである。第１光Ｌ１は、例えば、レーザ光である。１つの例において、第１光Ｌ１のピーク波長は、３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
図１は、第１実施形態に係る光源装置を例示する模式的斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る光源装置を例示する模式図である。
図１に示すように、実施形態に係る光源装置１１０は、第１光源１１及び第１レンズ２１を含む。第１光源１１は、第１光Ｌ１を出射する。第１光Ｌ１は、第１レンズ２１に入射する。第１光源１１は、例えば、レーザを含む。レーザは例えば、半導体レーザである。第１光Ｌ１は、例えば、レーザ光である。１つの例において、第１光Ｌ１のピーク波長は、３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【0010】
第１レンズ２１は、第１面２１ａ及び第２面２１ｂを含む。第１面２１ａに第１光Ｌ１が入射する。第２面２１ｂから、第２光Ｌ２が出射する。第１面２１ａは、第１レンズ２１の入射面である。第２面２１ｂは、第１レンズ２１の出射面である。第１面２１ａに入射した第１光Ｌ１が、第２光Ｌ２となって第２面２１ｂから出射する。
【0011】
第１レンズ２１は、例えば、樹脂、ガラス、または、石英などを含んでも良い。
【0012】
第１レンズ２１の第１面２１ａから第１レンズ２１の第２面２１ｂに向かう方向をＺ軸方向とする。例えば、Ｚ軸方向は、第１面２１ａに入射するときの第１光Ｌ１の進行に対応する。
【0013】
Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【0014】
例えば、第１光Ｌ１がレーザ光である場合において、速軸Ａｆ及び遅軸Ａｓは、Ｚ軸方向に対して垂直である。例えば、速軸ＡｆはＹ軸方向に沿っても良い。例えば、遅軸ＡｓはＸ軸方向に沿っても良い。
【0015】
実施形態において、第１光源１１から出射した第１光Ｌ１は、第１面２１ａに直接入射しても良い。第１光源１１から出射した第１光Ｌ１は、光学素子（例えば反射面）などを介して第１面２１ａに入射しても良い。以下では、第１光源１１から出射した第１光Ｌ１が第１面２１ａに直接入射する例について説明する。
【0016】
第１面２１ａに入射する第１光Ｌ１は、第１光軸Ｌａ１に沿っている。第２面２１ｂから出射する第２光Ｌ２は、第２光軸Ｌａ２に沿って進行する。
【0017】
図１に示すように、１つの例において、第２光Ｌ２は、光学素子３１に入射する。光学素子３１は、第２光Ｌ２を集光する。この例では、光学素子３１は、レンズである。光学素子３１から出射した第３光Ｌ３は、集光位置３１Ｐで集光される。集光位置３１Ｐにおいて、例えば、第３光Ｌ３の入射領域３１Ｓが形成される。入射領域３１Ｓは、例えば、矩形である。例えば、入射領域３１Ｓに波長変換部材などが設けられ、第３光Ｌ３の波長が変換されても良い。１つの例において、入射領域３１Ｓに照射された光（第３光Ｌ３）が、光源装置１１０から得られる光として用いられても良い。光源装置１１０は、光学素子３１を含んでも良い。光源装置１１０は、上記の波長変換部材を含んでも良い。
【0018】
光源装置１１０が第１光源１１及び第１レンズ２１を含む場合、第２光Ｌ２が、光源装置１１０から得られる光として用いられても良い。
【0019】
図２に示すように、例えば、第１面２１ａが実質的に平面で、第２面２１ｂが凸面である。第１面２１ａが凸面で、第２面２１ｂが実質的に平面でも良い。第１面２１ａは、凹面または凸面でも良い。第２面２１ｂは、凹面または凸面でも良い。
【0020】
図１に示すように、第１平面ＰＬ１及び第２平面ＰＬ２を定義することが可能である。第１平面ＰＬ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１と、第１光軸Ｌａ１と交差する１つの方向と、を含む。図１の例では、第１平面ＰＬ１は、第１光軸Ｌａ１（例えば、Ｚ軸方向）と、Ｙ軸方向と、を含む。例えば、第１平面ＰＬ１は、速軸Ａｆに沿っている。
【0021】
第２平面ＰＬ２は、第１平面ＰＬ１に対して垂直である。第２平面ＰＬ２は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１を含む。図１の例では、第２平面ＰＬ２は、第１光軸Ｌａ１（例えば、Ｚ軸方向）と、Ｘ軸方向と、を含む。例えば、第２平面ＰＬ２は、遅軸Ａｓに沿っている。
【0022】
以下、第１レンズ２１の特性の例について説明する。例えば、第１レンズ２１は、第１面２１ａに入射する第１光Ｌ１の分布を、第２面２１ｂから出射する第２光Ｌ２の分布に変換する。
【0023】
【0024】
図３及び図４には、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の分布が模式的に例示されている。図３及び図４に例示されている左右方向の１つの軸Ｌｖ１は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１に対応する。図３及び図４に示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上において第１値ｖ１である。第１値ｖ１は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１のピーク値に実質的に対応しても良い。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の分布において、振幅が小さい増減を示す場合がある。このような場合において、例えば、第１値ｖ１は、振幅が小さい増減を平均した値に対応しても良い。
【0025】
図３及び図４には、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の分布が模式的に例示されている。図３及び図４に例示されている左右方向の１つの軸Ｌｖ２は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２に対応する。図３及び図４に示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上において第２値ｖ２である。第２値ｖ２は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２のピーク値に実質的に対応しても良い。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の分布において、振幅が小さい増減を示す場合がある。このような場合において、例えば、第２値ｖ２は、振幅が小さい増減を平均した値に対応しても良い。
【0026】
第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布に関して、図３に示す角度θ０１が定義できる。角度θ０１は、第１平面ＰＬ１に沿い、第１光軸Ｌａ１を基準にした角度である。角度θ０１は、例えば、後述する第１～第３角度θ１～θ３などを含む。
【0027】
第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布に関して、図３に示す角度θ０２が定義できる。角度θ０２は、第１平面ＰＬ１に沿い、第２光軸Ｌａ２を基準にした角度である。角度θ０２は、例えば、後述する第４～第６角度θ４～θ６などを含む。
【0028】
第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の距離分布に関して、図４に示す距離ｄ０１が定義できる。距離ｄ０１は、第１光軸Ｌａ１を基準にした、第１軸Ａｘ１に沿う距離である。第１軸Ａｘ１は、第１平面ＰＬ１に沿う。第１軸Ａｘ１は、第１光軸Ｌａ１と交差する。例えば、第１軸Ａｘ１は、第１光軸Ｌａ１に対して垂直である。第１軸Ａｘ１の第１光軸Ｌａ１上の位置は、例えば、第１面２１ａの第１光軸Ｌａ１上の位置でも良い。第１軸Ａｘ１上に第１～第３位置ｐｙ１～ｐｙ３がある。第１距離ｄ１は、第１光軸Ｌａ１と第１位置ｐｙ１との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離に対応する。第２距離ｄ２は、第１光軸Ｌａ１と第２位置ｐｙ２との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離に対応する。第３距離ｄ３は、第１光軸Ｌａ１と第３位置ｐｙ３との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離に対応する。
【0029】
第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の距離分布に関して、図４に示す距離ｄ０２が定義できる。距離ｄ０２は、第２光軸Ｌａ２を基準にした、第２軸Ａｘ２に沿う距離である。第２軸Ａｘ２は、第１平面ＰＬ１に沿う。第２軸Ａｘ２は、第２光軸Ｌａ２と交差する。例えば、第２軸Ａｘ２は、第２光軸Ｌａ２に対して垂直である。第２軸Ａｘ２の第２光軸Ｌａ２上の位置は、例えば、第２面２１ｂの頂部の第２光軸Ｌａ２上の位置でも良い。第２軸Ａｘ２上に第４～第６位置ｐｙ４～ｐｙ６がある。第４距離ｄ４は、第２光軸Ｌａ２と第４位置ｐｙ４との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離に対応する。第５距離ｄ５は、第２光軸Ｌａ２と第５位置ｐｙ５との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離に対応する。第６距離ｄ６は、第２光軸Ｌａ２と第６位置ｐｙ６との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離に対応する。
【0030】
図５Ａ及び図５Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。 図５Ａの横軸は、角度θ０１（度）である。図５Ｂの横軸は、角度θ０２（度）である。図５Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図５Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
【0031】
図５Ａに示すように、角度θ０１が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、実質的に「１」である。角度θ０１が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上における値（第１値ｖ１）に対応する。図５Ｂに示すように、角度θ０２が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、実質的に「１」である。角度θ０２が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上における値（第２値ｖ２）に対応する。
【0032】
図５Ａに示すように、第１面２１ａに入射する第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布は、「ガウス分布状」である。図５Ｂに示すように、第２面２１ｂから出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布において、「ガウス分布状」と比べて、強度が均一である角度が広い。強度Ｌｓ２の角度分布は、例えば、「トップハット状」である。
【0033】
第１レンズ２１は、図５Ａに例示する第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布を、図５Ｂに例示する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布に変換する。以下、強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２の角度分布に関するパラメータの例について説明する。
【0034】
図５Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第１角度θ１の方向において、第１値ｖ１の０．７倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第２角度θ２の方向において、第１値ｖ１の０．５倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第３角度θ３の方向において、第１値ｖ１の０．３倍である。
【0035】
図５Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第４角度θ４の方向において、第２値ｖ２の０．７倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第５角度θ５の方向において、第２値ｖ２の０．５倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第６角度θ６の方向において、第２値ｖ２の０．３倍である。
【0036】
第１角度θ１の方向、第２角度θ２の方向、第４角度θ４の方向、第５角度θ５の方向、及び、第６角度θ６の方向は、第３角度θ３の方向と、第１光軸Ｌａ１と、を含む第１平面ＰＬ１に沿う。例えば、第１～第６角度θ１～θ６及び第１光軸Ｌａ１は、第１平面ＰＬ１に沿う。
【0037】
パラメータとして、第１比α１及び第２比α２が導入される。第１比α１は、第１角度θ１と第３角度θ３との差の絶対値の、第２角度θ２に対する比である。第２比α２は、第４角度θ４と第６角度θ６との差の絶対値の、第５角度θ５に対する比である。
【0038】
第１比α１及び第２比α２は、
α１＝｜θ１－θ３｜／θ２
α２＝｜θ４－θ６｜／θ５
で表される。
α１＝｜θ１－θ３｜／θ２
α２＝｜θ４－θ６｜／θ５
で表される。
【0039】
例えば、これらの比が高いと、光の強度の角度分布は、「ガウス分布状」に近い。これらの比が低いと、光の強度の角度分布は、「トップハット状」に近い。
【0040】
実施形態においては、第１レンズ２１は、第２比α２を第１比α１よりも低くする。例えば、第１レンズ２１から出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布は、第１レンズ２１に入射する第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布よりも、「トップハット状」に近い。例えば、第１レンズ２１は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の、ガウス分布状の角度分布を、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の、トップハット状の角度分布に変換する。
【0041】
【0042】
このような第２光Ｌ２においては、第１光Ｌ１と比べて、強度の角度分布が狭い。例えば、このような第２光Ｌ２を光学素子３１などで集光すると、入射領域３１Ｓにおいて、より均一な光の強度分布（輝度分布）が得られる。例えば、矩形状の入射領域３１Ｓにおいて、光の強度分布の均一性が高い。実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供できる。
【0043】
実施形態において、第１光Ｌ１は、完全な平行光ではない。例えば、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布は、ガウス分布状である。例えば、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの角度θ０１が大きくなると、低くなる。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が第１値ｖ１の０．１３５倍となる、第１光軸Ｌａ１からの第１平面ＰＬ１に沿う角度θ０１は、３度以上である。「０．１３５倍」は、「ｅ」をネイピア数としたときに、「１／ｅ２倍」に対応する。「ｅ」は、約２．７１８２８１２８１４である。
【0044】
以下、第１レンズ２１に関して、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１及び第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の距離分布の例について説明する。
【0045】
図６Ａ及び図６Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。 図６Ａの横軸は、距離ｄ０１（任意単位）である。既に説明したように、距離ｄ０１は、第１光軸Ｌａ１を基準にした、第１平面ＰＬ１に沿う距離である。図６Ｂの横軸は、距離ｄ０２（任意単位）である。既に説明したように、距離ｄ０２は、第２光軸Ｌａ２を基準にした、第１平面ＰＬ１に沿う距離である。図６Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図６Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
【0046】
図６Ａに示すように、距離ｄ０１が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、実質的に「１」である。距離ｄ０１が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上における値（第１値ｖ１）に対応する。図６Ｂに示すように、距離ｄ０２が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、実質的に「１」である。距離ｄ０２が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上における値（第２値ｖ２）に対応する。
【0047】
図６Ａに示すように、第１面２１ａに入射する第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の距離分布は、「ガウス分布状」である。図６Ｂに示すように、第２面２１ｂから出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の距離分布も、「ガウス分布状」である。以下、強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２の距離分布（位置分布）に関するパラメータの例について説明する。
【0048】
図６Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１距離ｄ１の位置において、第１値ｖ１の０．７倍である。既に説明したように、第１距離ｄ１は、第１光軸Ｌａ１と第１位置ｐｙ１との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１軸Ａｘ１上の第１位置ｐｙ１において第１値ｖ１の０．７倍である。
【0049】
図６Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第２距離ｄ２の位置において、第１値ｖ１の０．５倍である。既に説明したように、第２距離ｄ２は、第１光軸Ｌａ１と第２位置ｐｙ２との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１軸Ａｘ１上の第２位置ｐｙ２において第１値ｖ１の０．５倍である。
【0050】
図６Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第３距離ｄ３の位置において、第１値ｖ１の０．３倍である。既に説明したように、第３距離ｄ３は、第１光軸Ｌａ１と第３位置ｐｙ３との間の第１軸Ａｘ１に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１軸Ａｘ１上の第３位置ｐｙ３において第１値ｖ１の０．３倍である。
【0051】
図６Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第４距離ｄ４の位置において、第２値ｖ２の０．７倍である。既に説明したように、第４距離ｄ４は、第２光軸Ｌａ２と第４位置ｐｙ４との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２軸Ａｘ２上の第４位置ｐｙ４において第２値ｖ２の０．７倍である。
【0052】
図６Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第５距離ｄ５の位置において、第２値ｖ２の０．５倍である。既に説明したように、第５距離ｄ５は、第２光軸Ｌａ２と第５位置ｐｙ５との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２軸Ａｘ２上の第５位置ｐｙ５において、第２値ｖ２の０．５倍である。
【0053】
図６Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第６距離ｄ６の位置において、第２値ｖ２の０．３倍である。既に説明したように、第６距離ｄ６は、第２光軸Ｌａ２と第６位置ｐｙ６との間の第２軸Ａｘ２に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２軸Ａｘ２上の第６位置ｐｙ６において、第２値ｖ２の０．３倍である。
【0054】
例えば、パラメータとして、第３比α３及び第４比α４が導入される。第３比α３は、第１距離ｄ１と第３距離ｄ３との差の絶対値の、第２距離ｄ２に対する比である。第４比α４は、第４距離ｄ４と第６距離ｄ６との差の絶対値の、第５距離ｄ５に対する比である。
【0055】
第３比α３及び第４比α４は、
α３＝｜ｄ１－ｄ３｜／ｄ２
α４＝｜ｄ４－ｄ６｜／ｄ５
で表される。
α３＝｜ｄ１－ｄ３｜／ｄ２
α４＝｜ｄ４－ｄ６｜／ｄ５
で表される。
【0056】
例えば、これらの比が高いと、光の強度の距離分布（または位置分布）は、「ガウス分布状」に近い。これらの比が低いと、光の強度の距離分布（または位置分布）は、「トップハット状」に近い。
【0057】
実施形態においては、距離分布に関する第３比α３と第４比α４との差の程度は、角度分布に関する第１比α１と第２比α２との差の程度よりも小さい。例えば、図６Ａの例では、第３比α３は、０．５７６である。図６Ｂの例では、第４比α４は、０．５７３である。
【0058】
例えば、第１レンズ２１は、第１比α１と第２比α２との差の絶対値を、第３比α３と第４比α４との差の絶対値よりも大きくする。例えば、図５Ａ及び図５Ｂの例では、第１比α１と第２比α２との差は、０．３２である。例えば、図６Ａ及び図６Ｂの例では、第３比α３と第４比α４との差は、０．００３である。
【0059】
このように、実施形態においては、角度分布に関する第１比α１と第２比α２との差は、距離分布に関する第３比α３と第４比α４との差よりも大きい。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２において、角度分布の均一性が高い。実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供できる。
【0060】
例えば、コリメートレンズなどを用いた参考例の光学系が考えられる。このような参考例においては、一般に、光の強度の距離分布を「トップハット状」にする思想が用いられる。この場合には、光の強度の角度分布については考慮されないのが普通である。
【0061】
これに対して、実施形態においては、光の強度の角度分布の均一性を向上させる。例えば、出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布に関する第２比α２を、入射する第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布に関する第１比α１よりも低くする。
【0062】
実施形態においては、第２比α２を低くすることで、例えば、第２光Ｌ２を光学素子３１などで集光したときに、入射領域３１Ｓにおいて、より均一な光の強度分布が得られる。例えば、矩形状の入射領域３１Ｓにおいて、光の強度分布の均一性が高い。実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供できる。
【0063】
例えば、第１比α１と第２比α２との差の絶対値は、０．３よりも大きい。例えば、第２比α２は、０．２９７以下である。
【0064】
上記の第１～第６角度θ１～θ６は、第１平面ＰＬ１に沿う角度である。上記の第１～第６距離ｄ１～ｄ６は、第１平面ＰＬ１に沿う距離である。第１光Ｌ１が第１レーザ光である場合、第１平面ＰＬ１は、例えば、第１レーザ光の速軸Ａｆに沿っても良い。第１平面ＰＬ１は、例えば、第１レーザ光の遅軸Ａｓに沿っても良い。
【0065】
例えば、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が第１値ｖ１の０．１３５倍となる、第１光軸Ｌａ１からの第１平面ＰＬ１に沿う角度θ０１は、例えば、１５度以上である。速軸Ａｆにおいては、例えば、角度θ０１が１５度以上となる。実施形態において、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が第１値ｖ１の０．１３５倍となる、第１光軸Ｌａ１からの第１平面ＰＬ１に沿う角度θ０１は、例えば、３度以上４０度以下でも良い。
【0066】
図７Ａ及び図７Ｂは、光源装置の特性を例示する模式図である。
図７Ａは、実施形態に係る光源装置１１０に対応する。図７Ｂは、参考例の光源装置１１９に対応する。光源装置１１９においては、コリメート光学系が用いられる。図７Ａ及び図７Ｂは、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布と、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布と、を例示している。
図７Ａは、実施形態に係る光源装置１１０に対応する。図７Ｂは、参考例の光源装置１１９に対応する。光源装置１１９においては、コリメート光学系が用いられる。図７Ａ及び図７Ｂは、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布と、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布と、を例示している。
【0067】
図７Ｂに示すように、参考例の光源装置１１９においては、第１光源１１から出射した第１光Ｌ１は、第１光学部品９１に入射し、さらに第２光学部品９２に入射する。第１光学部品９１及び第２光学部品９２は、コリメートレンズとして機能する。光源装置１１９において、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布が「ガウス分布状」である場合に、第２光学部品９２から出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布も「ガウス分布状」である。このような第２光Ｌ２が光学素子３１により、集光位置３１Ｐに集光される。集光位置３１Ｐの入射領域３１Ｓにおける強度Ｌｓ３はガウス分布状になる。光源装置１１９においては、光の強度分布の均一性が低い。
【0068】
図７Ａに示すように、実施形態に係る光源装置１１０においては、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布が「ガウス分布状」である場合において、第１レンズ２１から出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布は、「トップハット状」である。このような第２光Ｌ２が光学素子３１により、集光位置３１Ｐに集光されると、集光位置３１Ｐの入射領域３１Ｓにおける強度Ｌｓ３が、「トップハット状」になる。実施形態においては、光の強度分布の均一性が高い。
【0069】
上記の１つの例において、第１平面ＰＬ１は、第１光Ｌ１の速軸Ａｆに沿う。この場合における遅軸Ａｓに沿う光学特性の例について、以下に説明する。
【0070】
【0071】
図８及び図９には、Ｘ軸方向における、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の分布が模式的に例示されている。図８及び図９に例示されている左右方向の１つの軸Ｌｖ１は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１に対応する。図８及び図９に示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上において第１値ｖ１である。
【0072】
図８及び図９には、Ｘ軸方向における、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の分布が模式的に例示されている。図８及び図９に例示されている左右方向の１つの軸Ｌｖ２は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２に対応する。図８及び図９に示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上において第２値ｖ２である。
【0073】
第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布に関して、図８に示す角度θ０３が定義できる。角度θ０３は、第２平面ＰＬ２に沿い、第１光軸Ｌａ１を基準にした角度である。角度θ０３は、例えば、後述する第７～第９角度θ７～θ９などを含む。
【0074】
第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布に関して、図８に示す角度θ０４が定義できる。角度θ０４は、第２平面ＰＬ２に沿い、第２光軸Ｌａ２を基準にした角度である。角度θ０４は、例えば、後述する第１０～第１２角度θ１０～θ１２などを含む。
【0075】
第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の距離分布に関して、図９に示す距離ｄ０３が定義できる。距離ｄ０３は、第１光軸Ｌａ１を基準にした、第３軸Ａｘ３に沿う距離である。第３軸Ａｘ３は、第２平面ＰＬ２に沿う。第３軸Ａｘ３は、第１光軸Ｌａ１と交差する。例えば、第３軸Ａｘ３は、第１光軸Ｌａ１に対して垂直であり、第１軸Ａｘ１と交差する。例えば、第３軸Ａｘ３は、第１軸Ａｘ１に対して垂直である。第３軸Ａｘ３の第１光軸Ｌａ１上の位置は、例えば、第１面２１ａの第１光軸Ｌａ１上の位置でも良い。第３軸Ａｘ３上に第７～第９位置ｐｙ７～ｐｙ９がある。第７距離ｄ７は、第１光軸Ｌａ１と第７位置ｐｙ７との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離に対応する。第８距離ｄ８は、第１光軸Ｌａ１と第８位置ｐｙ８との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離に対応する。第９距離ｄ９は、第１光軸Ｌａ１と第９位置ｐｙ９との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離に対応する。
【0076】
第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の距離分布に関して、図９に示す距離ｄ０４が定義できる。距離ｄ０４は、第２光軸Ｌａ２を基準にした、第４軸Ａｘ４に沿う距離である。第４軸Ａｘ４は、第２平面ＰＬ２に沿う。第４軸Ａｘ４は、第２光軸Ｌａ２と交差する。例えば、第４軸Ａｘ４は、第１光軸Ｌａ１に対して垂直であり、第２軸Ａｘ２と交差する。例えば、第４軸Ａｘ４は、第２軸Ａｘ２に対して垂直である。第４軸Ａｘ４の第２光軸Ｌａ２上の位置は、例えば、第２面２１ｂの頂部の第２光軸Ｌａ２上の位置でも良い。第４軸Ａｘ４上に第１０～第１２位置ｐｙ１０～ｐｙ１２がある。第１０距離ｄ１０は、第２光軸Ｌａ２と第１０位置ｐｙ１０との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離に対応する。第１１距離ｄ１１は、第２光軸Ｌａ２と第１１位置ｐｙ１１との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離に対応する。第１２距離ｄ１２は、第２光軸Ｌａ２と第１２位置ｐｙ１２との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離に対応する。
【0077】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。
図１０Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１０Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図１０Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図１０Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
図１０Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１０Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図１０Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図１０Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
【0078】
図１０Ａに示すように、角度θ０１が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、実質的に「１」であり、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上における値（第１値ｖ１）に対応する。図１０Ｂに示すように、角度θ０２が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、実質的に「１」であり、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上における値（第２値ｖ２）に対応する。
【0079】
以下、第２平面ＰＬ２に沿う方向における、強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２の角度分布に関するパラメータの例について説明する。
【0080】
図１０Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第７角度θ７の方向において、第１値ｖ１の０．７倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第８角度θ８の方向において、第１値ｖ１の０．５倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第９角度θ９の方向において、第１値ｖ１の０．３倍である。
【0081】
図１０Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第１０角度θ１０の方向において、第２値ｖ２の０．７倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第１１角度θ１１の方向において、第２値ｖ２の０．５倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第１２角度θ１２の方向において、第２値ｖ２の０．３倍である。
【0082】
第７角度θ７の方向、第８角度θ８の方向は、第１０角度θ１０の方向、第１１角度θ１１の方向、及び、第１２角度θ１２の方向は、第２平面ＰＬ２に沿う。第２平面ＰＬ２は、第９角度θ９の方向と、第１光軸Ｌａ１と、を含み、第１平面ＰＬ１と交差する。例えば、第２平面ＰＬ２は、第１平面ＰＬ１に対して垂直である。
【0083】
パラメータとして、第５比α５及び第６比α６が導入される。第５比α５は、第７角度θ７と第９角度θ９との差の絶対値の、第８角度θ８に対する比である。第６比α６は、第１０角度θ１０と第１２角度θ１２との差の絶対値の、第１１角度θ１１に対する比である。
【0084】
第５比α５及び第６比α６は、
α５＝｜θ７－θ９｜／θ８
α６＝｜θ１０－θ１２｜／θ１１
で表される。
α５＝｜θ７－θ９｜／θ８
α６＝｜θ１０－θ１２｜／θ１１
で表される。
【0085】
例えば、これらの比が高いと、光の強度の角度分布は、「ガウス分布状」に近い。これらの比が低いと、光の強度の角度分布は、「トップハット状」に近い。
【0086】
【0087】
実施形態においては、第２平面ＰＬ２に沿う方向において、第６比α６は第５比α５よりも低い。第２平面ＰＬ２に沿う方向において、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布が「ガウス分布状」である場合において、第２光学部品９２から出射する第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布は、「トップハット状」である。例えば、このような第２光Ｌ２が光学素子３１により、集光位置３１Ｐに集光されると、集光位置３１Ｐの入射領域３１Ｓにおける強度Ｌｓ３が、「トップハット状」になる。実施形態においては、光の強度分布の均一性が高い。
【0088】
例えば、上記の第７～第９角度θ７～θ９に関して、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が第１値ｖ１の０．１３５倍となる、第１光軸Ｌａ１からの第２平面ＰＬ２に沿う角度θ０３は、例えば、３度以上である。この角度θ０３は、例えば、４０度以下である。
【0089】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。
図１１Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。距離ｄ０３は、第１光軸Ｌａ１を基準にした、第２平面ＰＬ２に沿う距離である。図１１Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。距離ｄ０４は、第２光軸Ｌａ２を基準にした、第２平面ＰＬ２に沿う距離である。図１１Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図１１Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
図１１Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。距離ｄ０３は、第１光軸Ｌａ１を基準にした、第２平面ＰＬ２に沿う距離である。図１１Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。距離ｄ０４は、第２光軸Ｌａ２を基準にした、第２平面ＰＬ２に沿う距離である。図１１Ａの縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１である。図１１Ｂの縦軸は、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２は、規格化された値である。
【0090】
図１１Ａに示すように、距離ｄ０３が０のときの第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、実質的に「１」であり、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上における値（第１値ｖ１）に対応する。図１１Ｂに示すように、距離ｄ０４が０のときの第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、実質的に「１」であり、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上における値（第２値ｖ２）に対応する。
【0091】
以下、第２平面ＰＬ２に沿う方向における、強度Ｌｓ１及び強度Ｌｓ２の距離分布（位置分布）に関するパラメータの例について説明する。
【0092】
図１１Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第７距離ｄ７の位置において、第１値ｖ１の０．７倍である。既に説明したように、第７距離ｄ７は、第１光軸Ｌａ１と第７位置ｐｙ７との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第３軸Ａｘ３上の第７位置ｐｙ７において第１値ｖ１の０．７倍である。
【0093】
図１１Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第８距離ｄ８の位置において、第１値ｖ１の０．５倍である。既に説明したように、第８距離ｄ８は、第１光軸Ｌａ１と第８位置ｐｙ８との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第３軸Ａｘ３上の第８位置ｐｙ８において第１値ｖ１の０．５倍である。
【0094】
図１１Ａに示すように、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第９距離ｄ９の位置において、第１値ｖ１の０．３倍である。既に説明したように、第９距離ｄ９は、第１光軸Ｌａ１と第９位置ｐｙ９との間の第３軸Ａｘ３に沿う距離である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第３軸Ａｘ３上の第９位置ｐｙ９において第１値ｖ１の０．３倍である。
【0095】
図１１Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第１０距離ｄ１０の位置において、第２値ｖ２の０．７倍である。既に説明したように、第１０距離ｄ１０は、第２光軸Ｌａ２と第１０位置ｐｙ１０との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第４軸Ａｘ４上の第１０位置ｐｙ１０において第２値ｖ２の０．７倍である。
【0096】
図１１Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第１１距離ｄ１１の位置において、第２値ｖ２の０．５倍である。既に説明したように、第１１距離ｄ１１は、第２光軸Ｌａ２と第１１位置ｐｙ１１との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第４軸Ａｘ４上の第１１位置ｐｙ１１において、第２値ｖ２の０．５倍である。
【0097】
図１１Ｂに示すように、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第１２距離ｄ１２の位置において、第２値ｖ２の０．３倍である。既に説明したように、第１２距離ｄ１２は、第２光軸Ｌａ２と第１２位置ｐｙ１２との間の第４軸Ａｘ４に沿う距離である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第４軸Ａｘ４上の第１２位置ｐｙ１２において、第２値ｖ２の０．３倍である。
【0098】
例えば、パラメータとして、第７比α７及び第８比α８が導入される。第７比α７は、第７距離ｄ７と第９距離ｄ９との差の絶対値の、第８距離ｄ８に対する比である。第８比α８は、第１０距離ｄ１０と第１２距離ｄ１２との差の、第１１距離ｄ１１に対する比である。
【0099】
第７比α７及び第８比α８は、
α７＝｜ｄ７－ｄ９｜／ｄ８
α８＝｜ｄ１０－ｄ１２｜／ｄ１１
で表される。
α７＝｜ｄ７－ｄ９｜／ｄ８
α８＝｜ｄ１０－ｄ１２｜／ｄ１１
で表される。
【0100】
例えば、これらの比が高いと、光の強度の距離分布（または位置分布）は、「ガウス分布状」に近い。これらの比が低いと、光の強度の距離分布（または位置分布）は、「トップハット状」に近い。
【0101】
実施形態においては、第１レンズ２１は、第５比α５と第６比α６との差の絶対値を第７比α７と第８比α８との差の絶対値よりも大きくする。図１１Ａ及び図１１Ｂの例では、第７比α７は、０．６１であり、第８比α８は、０．５５２である。従って、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ及び図１１Ｂの例では、第５比と第６比との差（絶対値）は、０．２９８であり、第７比と第８比との差（絶対値）は、０．０５８である。
【0102】
第２平面ＰＬ２に沿う方向においても、角度分布に関する第５比α５と第６比α６との差の程度は、距離分布に関する第７比α７と第８比α８との差の程度よりも大きい。第２平面ＰＬ２に沿う方向においても、光の強度の角度分布は、トップハット状であるこのような第２光Ｌ２が光学素子３１により、集光位置３１Ｐに集光されると、集光位置３１Ｐの入射領域３１Ｓにおける強度Ｌｓ３が、第２平面ＰＬ２に対応する方向において、「トップハット状」になる。実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置が提供できる。
【0103】
１つの例において、例えば、第５比α５と第６比α６との差の絶対値は、０．３以上である。例えば、第６比α６は、０．２９７以下である。
【0104】
例えば、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が第１値ｖ１の０．１３５倍となる、第１光軸Ｌａ１からの第２平面ＰＬ２に沿う角度θ０３は、例えば、３度以上４０度以下である。
【0105】
例えば、第１光Ｌ１が第１レーザ光である場合、第１平面ＰＬ１は、第１レーザ光の速軸Ａｆに沿い、第２平面ＰＬ２は、第１レーザ光の遅軸Ａｓに沿う。
【0106】
図１２は、第１実施形態に係る光源装置を例示する模式図である。
実施形態に係る光源装置１１０において、第１レンズ２１の焦点距離を焦点距離ｆＬとする。第１光源１１の第２平面ＰＬ２に沿う長さの１／２を長さｙとする。このとき、第１レンズ２１から出射する第２光Ｌ２の第２平面ＰＬ２に沿う角度分布幅Ｗｓは、例えば、ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍よりも大きい。角度分布幅Ｗｓは、例えば、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２が、第２光軸Ｌａ２における第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の第２値ｖ２の０．１３５倍となる角度θ０４に対応する。
実施形態に係る光源装置１１０において、第１レンズ２１の焦点距離を焦点距離ｆＬとする。第１光源１１の第２平面ＰＬ２に沿う長さの１／２を長さｙとする。このとき、第１レンズ２１から出射する第２光Ｌ２の第２平面ＰＬ２に沿う角度分布幅Ｗｓは、例えば、ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍よりも大きい。角度分布幅Ｗｓは、例えば、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２が、第２光軸Ｌａ２における第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の第２値ｖ２の０．１３５倍となる角度θ０４に対応する。
【0107】
例えば、コリメート光学系を用いる参考例が考えられる。この参考例において、例えば、デフォーカスすることで、第１光Ｌ１の遅軸Ａｓに沿った「ガウス分布状」の成分を、「トップハット状」に変形する場合がある。デフォーカスにより「トップハット状」を得る場合には、角度分布幅Ｗｓはａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．３倍以下になる。このような参考例においては、角度分布幅Ｗｓはａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍以上にすることは実用困難である。
【0108】
実施形態においては、コリメート光学系を用いる技術思想ではなく、角度分布を制御する技術思想が用いられる。実施形態によれば、角度分布幅Ｗｓをａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍以上に大きくすることができる。
【0109】
実施形態においては、例えば、光の角度を広げながら、「トップハット状」の分布を得ることができる。
【0110】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、実施形態に係る光源装置１１１（図１参照）の特性を例示している。光源装置１１１は、実施形態に係る光源装置の１つの例である。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ及び図１４Ｂは、第１平面ＰＬ１に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の速軸Ａｆに沿う特性に対応する。図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂは、第２平面ＰＬ２に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の遅軸Ａｓに沿う特性に対応する。図１３Ａの横軸は、角度θ０１（度）である。図１３Ｂの横軸は、角度θ０２（度）である。図１４Ａの横軸は、距離ｄ０１（任意単位）である。図１４Ｂの横軸は、距離ｄ０２（任意単位）である。図１５Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１５Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図１６Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。図１６Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。これらの図の縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１または第１光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。
これらの図は、実施形態に係る光源装置１１１（図１参照）の特性を例示している。光源装置１１１は、実施形態に係る光源装置の１つの例である。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ及び図１４Ｂは、第１平面ＰＬ１に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の速軸Ａｆに沿う特性に対応する。図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ及び図１６Ｂは、第２平面ＰＬ２に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の遅軸Ａｓに沿う特性に対応する。図１３Ａの横軸は、角度θ０１（度）である。図１３Ｂの横軸は、角度θ０２（度）である。図１４Ａの横軸は、距離ｄ０１（任意単位）である。図１４Ｂの横軸は、距離ｄ０２（任意単位）である。図１５Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１５Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図１６Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。図１６Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。これらの図の縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１または第１光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。
【0111】
光源装置１１１において、第１比α１は、０．６１７であり、第２比α２は、０．０４２である。第３比α３は、０．５７６であり、第４比α４は、０．５７３である。第５比α５は、０．５９５であり、第６比α６は、０．０５７である。第７比α７は、０．６１０であり、第８比α８は、０．５５２である。
【0112】
図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、実施形態に係る光源装置１１２（図１参照）の特性を例示している。光源装置１１２は、実施形態に係る光源装置の１つの例である。図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ及び図１８Ｂは、第１平面ＰＬ１に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の速軸Ａｆに沿う特性に対応する。図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂは、第２平面ＰＬ２に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の遅軸Ａｓに沿う特性に対応する。図１７Ａの横軸は、角度θ０１（度）である。図１７Ｂの横軸は、角度θ０２（度）である。図１８Ａの横軸は、距離ｄ０１（任意単位）である。図１８Ｂの横軸は、距離ｄ０２（任意単位）である。図１９Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１９Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図２０Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。図２０Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。これらの図の縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１または第１光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。
これらの図は、実施形態に係る光源装置１１２（図１参照）の特性を例示している。光源装置１１２は、実施形態に係る光源装置の１つの例である。図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ及び図１８Ｂは、第１平面ＰＬ１に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の速軸Ａｆに沿う特性に対応する。図１９Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂは、第２平面ＰＬ２に沿う特性に対応し、例えば、第１光Ｌ１の遅軸Ａｓに沿う特性に対応する。図１７Ａの横軸は、角度θ０１（度）である。図１７Ｂの横軸は、角度θ０２（度）である。図１８Ａの横軸は、距離ｄ０１（任意単位）である。図１８Ｂの横軸は、距離ｄ０２（任意単位）である。図１９Ａの横軸は、角度θ０３（度）である。図１９Ｂの横軸は、角度θ０４（度）である。図２０Ａの横軸は、距離ｄ０３（任意単位）である。図２０Ｂの横軸は、距離ｄ０４（任意単位）である。これらの図の縦軸は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１または第１光Ｌ２の強度Ｌｓ２である。
【0113】
光源装置１１２において、第１比α１は、０．６１７であり、第２比α２は、０．１６である。第３比α３は、０．５７６であり、第４比α４は、０．５７３である。第５比α５は、０．５９５であり、第６比α６は、０．１９２である。第７比α７は、０．６１０であり、第８比α８は、０．５５２である。
【0114】
光源装置１１１及び１１２においても、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布は「トップハット状」である。例えば、角度分布の均一性を向上した第２光Ｌ２が、光学素子３１などで集光したときに、入射領域３１Ｓにおいて、より均一な、光の強度分布が得られる。例えば、矩形状の入射領域３１Ｓにおいて、光の強度分布の均一性が高い。実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供できる。
【0115】
実施形態に係る光源装置は、例えば、第１光Ｌ１を出射する第１光源１１と、第１面２１ａ及び第２面２１ｂを含む第１レンズ２１と、を含む。既に説明したように、第１面２１ａに第１光Ｌ１が入射し、第２面２１ｂから第２光Ｌ２が出射する。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光Ｌ１の第１光軸Ｌａ１上において第１値ｖ１を有する。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第１角度θ１の方向において第１値ｖ１の０．７倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第２角度θ２の方向において第１値ｖ１の０．５倍である。第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１は、第１光軸Ｌａ１からの第３角度θ３の方向において第１値ｖ１の０．３倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光Ｌ２の第２光軸Ｌａ２上において第２値ｖ２である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第４角度θ４の方向において第２値ｖ２の０．７倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第５角度θ５の方向において第２値ｖ２の０．５倍である。第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２は、第２光軸Ｌａ２からの第６角度θ６の方向において第２値ｖ２の０．３倍である。第１角度θ１の方向、及び、第２角度θ２の方向、第４角度θ４の方向、第５角度θ５の方向、及び、第６角度θ６の方向は、第３角度θ３の方向と、第１光軸Ｌａ１と、を含む第１平面ＰＬ１に沿う。第１レンズ２１は、第２比α２を第１比α１よりも低くする。第１比α１は、第１角度θ１と第３角度θ３との差の絶対値の、第２角度θ２に対する比である。第２比α２は、第４角度θ４と第６角度θ６との差の絶対値の、第５角度θ５に対する比である。第２光Ｌ２の第１平面ＰＬ１に沿う角度分布幅Ｗｓ（図１２参照）は、ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｆＬ）の１．５倍よりも大きい。「ｆＬ」は、第１レンズ２１の焦点距離である。「ｙ」は、第１光源１１の第１平面ＰＬ１に沿う長さの１／２である。角度分布幅Ｗｓは、例えば、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２が、第２光軸Ｌａ２における第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の第２値ｖ２の０．１３５倍となる角度θ０２に対応する。
【0116】
例えば、実施形態に係る光源装置において、第１レンズ２１の第２面２１ｂの形状は、以下の第１式で近似的に表されることが可能である。
【0117】
【数1】
【0118】
第１式において、「ｚ」は、ザグ量である。「ｋ」は、コーニック係数である。「ｒ」は、曲率半径である。「ｈ」は中心距離である。第１式において、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」は、係数である。
【0119】
例えば、上記の光源装置１１１において、第１面２１ａは、実質的に平面とする。このとき、第２面２１ｂの第１平面ＰＬ１に沿う形状（例えば、速軸Ａｆに沿う形状）において、係数は、以下である。「ｒ」は、－２．２３７であり、「ｋ」は、－０．０３５であり、「Ａ」は、８．４７０２×１０－３であり、「Ｂ」は、３．０３９３×１０－３であり、「Ｃ」は、－８．９６８８×１０－４であり、「Ｄ」は、３．４９９９１０－４である。
【0120】
上記の光源装置１１１において、第１面２１ａが実質的に平面である場合、第２面２１ｂの第２平面ＰＬ２に沿う形状（例えば、遅軸Ａｓに沿う形状）において、係数は、以下である。「ｒ」は、－７．２８４であり、「ｋ」は、２６．３０５であり、「Ａ」は、－６．５９４３×１０－１であり、「Ｂ」は、１．６０１４であり、「Ｃ」は、－１．２９０７であり、「Ｄ」は、０である。
【0121】
このような形状を有する第１レンズ２１において、焦点距離ｆＬは、例えば、４．７６ｍｍである。一方、第１光源１１から出射し第１レンズ２１の第１面２１ａに入射する第１光Ｌ１において、速軸Ａｆ方向の発散角は５１度であり、遅軸Ａｓ方向の発散角は９．５度である。発散角は、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１が、第１光軸Ｌａ１における強度Ｌｓ１の第１値ｖ１の０．１３５倍になる角度の方向と、第１光軸Ｌａ１と、の間の角度に対応する。発散角は、例えば、角度分布幅Ｗｓに対応する。
【0122】
実施形態において、第１光Ｌ１の強度Ｌｓ１の角度分布は、例えば、「ガウス分布状」である。ガウス分布は、例えば、以下の第２式で表される。
【0123】
【数2】
【0124】
第２式において、スーパーガウシアン係数Ｎが１のときに、分布は、一般的なガウス分布となる。スーパーガウシアン係数Ｎが大きくなると、分布は、「トップハット形状」に移行する。実施形態において、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布のスーパーガウシアン係数Ｎは、例えば、２以上である。実施形態において、第２光Ｌ２の強度Ｌｓ２の角度分布のスーパーガウシアン係数Ｎは、例えば、４以上でも良い。
【0125】
例えば、第１レンズ２１において、第１面２１ａの少なくとも一部の曲率は、第２面２１ｂの少なくとも一部の曲率よりも低い。例えば、第１面２１ａは、実質的に平面であり、第２面２１ｂが凸面でも良い。
【0126】
【0127】
複数の第１光源１１の１つから出射した第１光Ｌ１は、複数の第１レンズ２１の１つに入射する。複数の第１光源１１の別の１つから出射した第１光Ｌ１は、複数の第１レンズ２１の別の１つに入射する。複数の第１光源１１の上記の１つから複数の第１光源１１の上記の別の１つへの方向は、例えば、第１平面ＰＬ１に沿う。
【0128】
このように、複数の第１光源１１と、複数の第１レンズ２１と、が組み合わされても良い。複数の第１レンズ２１のそれぞれから、第２光Ｌ２が出射する。複数の第２光Ｌ２の１つは、複数の第１レンズ２１の１つの第２面２１ｂから出射する。複数の第２光Ｌ２が、光学素子３１に入射する。複数の第２光Ｌ２に基づく複数の第３光Ｌ３が、光学素子３１から出射する。複数の第３光Ｌ３は、集光位置３１Ｐで集光される。集光位置３１Ｐにおいて、例えば、第３光Ｌ３の入射領域３１Ｓが形成される。入射領域３１Ｓは、例えば、矩形である。
【0129】
例えば、複数の第１光源１１、及び、複数の第１レンズ２１は、入射領域３１Ｓに対応して並べられても良い。
【0130】
実施形態において、複数の第１光源１１の上記の１つから出射した第１光Ｌ１は、第１平面ＰＬ１に沿う第１発散角を有する。複数の第１光源１１の１つの中心と、複数の第１光源１１の別の１つの中心と、との間の第１平面ＰＬ１に沿う距離は、複数の第１レンズ２１の１つの焦点距離ｆＬと、第１発散角の正接と、の積の２倍よりも大きい。これにより、第１平面ＰＬ１において、複数の第１光源１１から出射する光が、複数の第１光源１１の別の１つに対応する第１レンズ２１に入射することが抑制できる。複数の第１光Ｌ１が、対応する第１レンズ２１に入射する。
【0131】
複数の第１光源１１の１つから複数の第１光源１１の別の１つへの方向は、第１平面ＰＬ１と交差する平面に沿っても良い。第１平面ＰＬ１と交差する平面は、例えば、第２平面ＰＬ２でも良い。複数の第１光源１１の上記の１つから出射した第１光Ｌ１は、第１平面ＰＬ１と交差する上記の平面（例えば第２平面）に沿う第１発散角を有する。複数の第１光源１１の上記の１つの中心と、複数の第１光源１１の上記の別の１つの中心と、との間の第１平面ＰＬ１と交差する前記平面に沿う距離は、複数の第１レンズ２１の上記の１つの焦点距離ｆＬと、第１発散角の正接と、の積の２倍よりも大きい。これにより、第１平面ＰＬ１と交差する平面において、複数の第１光源１１から出射する光が、複数の第１光源１１の別の１つに対応する第１レンズ２１に入射することが抑制できる。複数の第１光Ｌ１が、対応する第１レンズ２１に入射する。
【0132】
図２２は、第２実施形態に係る光源装置を例示する模式図である。
図２２に示すように、実施形態に係る光源装置１３０は、複数の第１レンズ２１を含む。複数の第１レンズ２１は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。これらの複数の第１レンズ２１に対応するように、複数の第１光源１１（図２１参照）が設けられる。この例では、複数の第１光源１１も、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。
図２２に示すように、実施形態に係る光源装置１３０は、複数の第１レンズ２１を含む。複数の第１レンズ２１は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。これらの複数の第１レンズ２１に対応するように、複数の第１光源１１（図２１参照）が設けられる。この例では、複数の第１光源１１も、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。
【0133】
光源装置１３０は、光学素子３１及び波長変換部材３２をさらに含んでも良い。第２光Ｌ２が光学素子３１に入射する。光学素子３１から出射した第３光Ｌ３が、波長変換部材３２に入射する。このように、光学素子３１で集光された第２光Ｌ２が、第３光Ｌ３として、波長変換部材３２に入射する。波長変換部材３２から出射する光のドミナント波長は、第２光Ｌ２（または第３光Ｌ３）のドミナント波長とは異なる。第２光Ｌ２は、例えば、青色であり、波長変換部材３２から出射する光のドミナント波長は、青色と黄色とを含む白色である。
【0134】
この例では、波長変換部材３２は、第１部材３３に設けられる。第１部材３３は、軸３４を軸として、駆動部３５により回転される。波長変換部材３２は、軸３４の周りの第１部材３３に設けられている。第１部材３３が回転することで、波長変換部材３２において、第第３光Ｌ３が入射する位置が変化する。これにより、過度に高い強度の光が連続して１つの位置に入射し続けることが抑制できる。例えば、波長変換部材３２などの劣化が抑制できる。
【0135】
以下、実施形態に係る光源装置の例について説明する。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、実施形態に係る光源装置を例示する模式的側面図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、複数の第１光源１１の１つ、及び、複数の第１レンズ２１の１つを例示している。図２３Ａは、Ｘ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２３Ｂは、Ｙ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように実施形態に係る光源装置１４０は、光学部品１５を含んでも良い。光学部品１５は、少なくとも、複数の第１光源１１の１つと、複数の第１レンズ２１の１つと、の間に設けられる。光学部品１５は、複数の第１光源１１と複数の第１レンズ２１との間に設けられて良い。光学部品１５は、例えば、サファイアガラスである。光学部品１５のＺ軸方向に沿う長さＬｚ１５（厚さ）は、例えば、約０．５ｍｍである。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、実施形態に係る光源装置を例示する模式的側面図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、複数の第１光源１１の１つ、及び、複数の第１レンズ２１の１つを例示している。図２３Ａは、Ｘ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２３Ｂは、Ｙ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように実施形態に係る光源装置１４０は、光学部品１５を含んでも良い。光学部品１５は、少なくとも、複数の第１光源１１の１つと、複数の第１レンズ２１の１つと、の間に設けられる。光学部品１５は、複数の第１光源１１と複数の第１レンズ２１との間に設けられて良い。光学部品１５は、例えば、サファイアガラスである。光学部品１５のＺ軸方向に沿う長さＬｚ１５（厚さ）は、例えば、約０．５ｍｍである。
【0136】
複数の第１レンズ２１の１つのＺ軸方向に沿う長さＬｚ２１（厚さ）は、例えば、約２．０ｍｍである。複数の第１光源１１の１つと、光学部品１５と、の間のＺ軸方向に沿う距離Ｄｚ１は、例えば、約１．３ｍｍである。光学部品１５と、複数の第１レンズ２１の１つと、の間のＺ軸方向に沿う距離Ｄｚ２は、約０．３ｍｍである。
【0137】
１つの例において、複数の第１光源１１（レーザ）のそれぞれにおいて、ピーク波長は、約４５５ｎｍである。Ｙ軸方向（速軸Ａｆ）において、出射光の幅は約６０ｎｍであり、発散角は２２．７５度であり、スーパーガウシアン係数は２である。Ｘ軸方向（遅軸Ａｓ）において、出射光の幅は約４５μｍであり、発散角は４．７５度であり、スーパーガウシアン係数は２である。発散角は、出射光の強度がピーク値の１／ｅ２倍（ｅはネイピア数）になる角度（全幅）である。
【0138】
図２４Ａ及び図２４Ｂは、実施形態に係る光源装置を例示する模式的側面図である。
図２４Ａは、Ｘ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２４Ｂ、Ｙ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２４Ａに示すように、光源装置１４０において、Ｙ軸方向において、２つの第１光源１１が並ぶ。図２４Ｂに示すように、Ｘ軸方向において、７つの第１光源１１が並ぶ。Ｙ軸方向（速軸Ａｆ）における複数の光源１１のピッチｐＹは、約６．０ｍｍである。Ｘ軸方向（遅軸Ａｓ）における複数の光源１１のピッチｐＸは、約２．４ｍｍである。
複数の光源１１のそれぞれに対応して、第１レンズ２１が設けられる。光源装置１４０において、第１レンズ２１と光学素子３１との間のＺ軸方向に沿う距離Ｄｚ３は、約２．５ｍｍである。距離Ｄｚ３は、例えば、光学素子３１の有効径に応じて定められて良い。１つの例において、光学素子３１のＮＡ（開口数）は、約０．６５である。光学素子３１として、例えば、エドモンドオプティクス社の商品コード＃４９－１０１が用いられて良い。
図２４Ａは、Ｘ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２４Ｂ、Ｙ軸方向に沿ってみたときの側面図である。図２４Ａに示すように、光源装置１４０において、Ｙ軸方向において、２つの第１光源１１が並ぶ。図２４Ｂに示すように、Ｘ軸方向において、７つの第１光源１１が並ぶ。Ｙ軸方向（速軸Ａｆ）における複数の光源１１のピッチｐＹは、約６．０ｍｍである。Ｘ軸方向（遅軸Ａｓ）における複数の光源１１のピッチｐＸは、約２．４ｍｍである。
複数の光源１１のそれぞれに対応して、第１レンズ２１が設けられる。光源装置１４０において、第１レンズ２１と光学素子３１との間のＺ軸方向に沿う距離Ｄｚ３は、約２．５ｍｍである。距離Ｄｚ３は、例えば、光学素子３１の有効径に応じて定められて良い。１つの例において、光学素子３１のＮＡ（開口数）は、約０．６５である。光学素子３１として、例えば、エドモンドオプティクス社の商品コード＃４９－１０１が用いられて良い。
【0139】
図２５は、実施形態に係る光源装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図２５は、複数の第１レンズ２１の１つの形状を例示している。図２５に示すように、複数の第１レンズ２１の１つのＹ軸方向に沿う長さは、複数の第１レンズ２１の１つのＸ軸方向に沿う長さよりも長い。
図２５は、複数の第１レンズ２１の１つの形状を例示している。図２５に示すように、複数の第１レンズ２１の１つのＹ軸方向に沿う長さは、複数の第１レンズ２１の１つのＸ軸方向に沿う長さよりも長い。
【0140】
複数の第１レンズ２１の１つの第２面２１ｂの形状は、以下の第３式で実質的に表される。
【0141】
【数3】
【0142】
第３式において、「αｉ」、及び、「βｉ」は、ｘ方向（Ｘ軸方向）、及び、ｙ方向（Ｙ軸方向）における高次非球面係数である。
【0143】
１つの例において、Ｙ軸方向（速軸Ａｆ）において、「ｒ」は、－２．２３７であり、「ｋ」は、－０．０３５であり、４次の非球面係数は、－８．４７０２×１０－３であり、６次の非球面係数は、３．０３９３×１０－３であり、８次の非球面係数は、－８．９６８８×１０－４であり、１０次の非球面係数は、３．４９９９１０×１０－４である。Ｘ軸方向Ｘ軸方向（遅軸Ａｓ）において、「ｒ」は、－７．２８４であり、「ｋ」は、２６．３０５であり、４次の非球面係数は、－６．５９４×１０－１であり、６次の非球面係数は、１．６０１であり、８次の非球面係数は、－１．２９０７であり、１０次の非球面係数は、０である。
【0144】
複数の第１レンズ２１の１つは、例えば、非球面のトロイダルレンズである。複数の第１レンズ２１の１つは、例えば、バイコーニックゼルニケレンズである。複数の第１レンズ２１の材料として、例えば、Ｋ－ＰＢＫ４０（例えばオハラ社）が用いられても良い。
【0145】
図２６は、実施形態に係る光源装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図２６に示すように、複数の第１レンズ２１は、ベース部２５に設けられて良い。複数の第１レンズ２１、及び、ベース部２５は、レンズ素子２６に含まれる。ベース部２５が設けられる場合、第１面２１ａ（入射面）は、ベース部２５の裏面に対応する。第２面２１ｂ（出射面）は、第１レンズ２１の表面に対応する。複数の第１レンズ２１、及び、ベース部２５は、一体に形成されてよい。ベース部２５の材料は、複数の第１レンズ２１の材料と同じでよい。複数の第１レンズ２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って、マトリクス状に設けられている。
図２６に示すように、複数の第１レンズ２１は、ベース部２５に設けられて良い。複数の第１レンズ２１、及び、ベース部２５は、レンズ素子２６に含まれる。ベース部２５が設けられる場合、第１面２１ａ（入射面）は、ベース部２５の裏面に対応する。第２面２１ｂ（出射面）は、第１レンズ２１の表面に対応する。複数の第１レンズ２１、及び、ベース部２５は、一体に形成されてよい。ベース部２５の材料は、複数の第１レンズ２１の材料と同じでよい。複数の第１レンズ２１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って、マトリクス状に設けられている。
【0146】
ベース部２５のＸ軸方向に沿う長さＬｘは、例えば、約２１．４ｍｍである。ベース部２５のＹ軸方向に沿う長さＬｙは、例えば、約２１．４ｍｍである。
【0147】
図２７は、実施形態に係る光源装置の一部を例示する模式的側面図である。
ベース部２５の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さＬｚ２５）は、例えば、１．５ｍｍである。第１レンズ２１のＺ軸方向に沿う長さと、ベース部２５のＺ軸方向に沿う長さＬｚ２５と、の和の長さＬｚは、例えば、２．８５ｍｍである。
ベース部２５の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さＬｚ２５）は、例えば、１．５ｍｍである。第１レンズ２１のＺ軸方向に沿う長さと、ベース部２５のＺ軸方向に沿う長さＬｚ２５と、の和の長さＬｚは、例えば、２．８５ｍｍである。
【0148】
上記の長さ（厚さ）及び距離などに関する値は、例であり、実施形態において変形可能である。
【0149】
実施形態によれば、光の強度分布の均一性を向上できる光源装置を提供できる。
【0150】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【0151】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、光源装置に含まれる光源、レンズ、光学素子、及び、波長変換部材などのそれぞれの具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0152】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0153】
その他、本発明の実施の形態として上述した光源装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての光源装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0154】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。
【符号の説明】
【0155】
１１…第１光源、 １５…光学部品、 ２１…第１レンズ、 ２１ａ、２１ｂ…第１、第２面、 ２５…ベース部、 ２６…レンズ素子、 ３１…光学素子、 ３１Ｐ…集光位置、 ３１Ｓ…入射領域、 ３２…波長変換部材、 ３３…第１部材、 ３４…軸、 ３５…駆動部、 ９１…第１光学部品、 ９２…第２光学部品、 θ０１～θ０４…角度、 θ１～θ１２…第１～第１２角度、 １１０、１１１、１１２、１１９、１２０、１３０、１４０…光源装置、 Ａｆ…速軸、 Ａｓ…遅軸、 Ａｘ１～Ａｘ４…第１～第４軸、 Ｄｚ１～Ｄｚ３…距離、 Ｌ１～Ｌ３…第１～第３光、 Ｌａ１、Ｌａ２…第１、第２光軸、 Ｌｓ１～Ｌｓ３…強度、 Ｌｖ１、Ｌｖ２…軸、 Ｌｘ～Ｌｚ…長さ、 Ｌｚ１５、Ｌｚ２１、Ｌｚ２５…長さ、 ＰＬ１、ＰＬ２…第１、第２平面、 ｄ０１～ｄ０４…距離、 ｄ１～ｄ１２…第１～第１２距離、 ｆＬ…焦点距離、 ｐＸ、ｐＹ…ピッチ、 ｐｙ１～ｐｙ１２…第１～第１２位置、 ｖ１、ｖ２…第１、第２値、 ｙ…長さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図25】
【図26】
【図27】