JP2001255492A - 合波用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合波用光源装置において、半導体レーザ素子
を構成するレーザチップの前方出射光および後方出射光
の比率の経時変化に拘わらず、半導体レーザ素子からの
レーザ光の出力制御を安定して行う。 【解決手段】 レーザダイオード４，４′から出射され
たレーザ光Ｌ０，Ｌ０′はコリメータレンズ６，６′に
より平行光とされ、ビームスプリッタ１０，１０′にお
いて一部がモニタ光として反射される。モニタ光はフォ
トダイオードにより検出され、その検出信号に基づいて
レーザダイオード４，４′の出力が制御される。ビーム
スプリッタ１０，１０′を透過したレーザ光Ｌ０，Ｌ
０′はそれぞれ偏光ビームスプリッタ７により互いに平
行な光路に出射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザ光を
後段の収束光学系により、その焦点面で同一点に収束す
るように出射させる合波用光源装置、すなわち比較的出
力の小さいレーザ光を合波させて高出力のレーザ光を得
ることを可能とした合波用光源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ある種の蛍光体に放射線（Ｘ線，α線，
β線，γ線、電子線，紫外線等）を照射すると、この放
射線エネルギの一部が蛍光体中に蓄積され、この蛍光体
に可視光等の励起光を照射すると、蓄積されたエネルギ
に応じて蛍光体が輝尽発光を示すことが知られており、
このような蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写体の
放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体からなる層を有する
蓄積性蛍光体シートに記録し、この蓄積性蛍光体シート
をレーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜし
め、得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号
を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写
真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力
させる放射線画像情報記録再生システム（コンピューテ
ッドラジオグラフィ）が本出願人により既に提案されて
いる（特開昭55-12429号，同55-116340 号，同55-16347
2 号，同56-11395号，同56-104645 号など）。このシス
テムにおいて放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍
光体シートを走査して画像情報の読取りを行うのに、レ
ーザ光源を用いた光走査装置の使用が考えられている
が、蓄積性蛍光体シートを高速に読み取るためには、十
分に高エネルギの励起光をシートに照射する必要があ
る。

【０００３】しかしながら、このような単一の高出力レ
ーザ光を出射する光源装置は大型のものが多く、上記シ
ステムに用いるには大き過ぎるという難点がある。

【０００４】そこでガスレーザ等に比べて小型、安価で
消費電力も少ないなどの数々の長所を有する半導体レー
ザを複数使用し、これら複数の半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を合波させて高出力の１本のレーザ光を得
るようにした合波光源装置が提案されている。

【０００５】このような合波光源装置は、複数のレーザ
光源から発せられたレーザ光を１本のレーザ光に合波す
るために、各レーザ光源から発せられたレーザ光をそれ
ぞれコリメータレンズにより平行光にするとともに互い
に近接させて平行な光路に導き、これらのレーザ光を後
段の収束レンズにより同一の収束位置に収束させるよう
になっている。また、本出願人は、上記レーザ光の合波
を効率よく行うことを可能とする、複数のレーザ光源を
備えた合波用光源装置を既に提案した（例えば特開平６
−１３０３２２号等）。かかる合波用光源装置は、上記
複数のレーザ光源とともに、レーザ光源から出射される
各レーザ光の光路上に配設され、各レーザ光を平行光に
するコリメータ光学系と、上記レーザ光の光路上に配設
され、各レーザ光を互いに近接した平行な光路に出射さ
せる光路調整素子とが保持部材により一体的に保持され
てなるものであり、このような合波用光源装置を用いれ
ば、装置から出射されたレーザ光を収束レンズに入射さ
せるだけで、所望の位置において複数のレーザ光を一点
に収束させることができる。

【０００６】ところで、上記合波用光源装置に用いられ
る半導体レーザを構成するレーザチップは、レーザ光の
出射端面とは反対側の端面からもレーザ光が出射され、
それぞれ前方出射光および後方出射光と称される。前方
出射光と後方出射光とでは、前方出射光の方が出力が大
きいため、前方出射光が半導体レーザからの出射光とし
て用いられる。ここで、通常前方出射光と後方出射光と
の出力比は略一定のものとなっている。このため、半導
体レーザにおいては、レーザチップの後方出射光の光量
をフォトダイオードなどの光検出素子により検出し、そ
の検出結果に基づいて半導体レーザからのレーザ光の出
力を制御する自動出力制御（以下ＡＰＣ制御とする）が
行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
チップによっては、前方出射光と後方出射光との比率が
経時により変化するものがある。このため、このような
レーザチップを使用した半導体レーザにおいて、後方出
射光に基づいてＡＰＣ制御を行ったのでは、経時により
半導体レーザからのレーザ光の出力が変化してしまい、
合波用光源装置の出力が経時的に不安定になるという問
題がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、安定した出力を得ることができる合波用光源装置を
提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の合波用光源装置
は、複数の半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子か
ら出射されたレーザ光を平行光とする複数のコリメータ
レンズと、前記平行光とされた複数のレーザ光を互いに
平行な光路に出射させる光路調整素子とからなる合波用
光源装置において、前記複数のコリメータレンズと前記
光路調整素子との間に、前記コリメータレンズにより平
行光とされたそれぞれのレーザ光の一部を、前記光路調
整素子とは異なる方向に分岐する光分岐素子が配設され
てなることを特徴とするものである。

【００１０】なお、上記複数のレーザ光を互いに平行な
光路に出射させるとは、複数のレーザ光を同軸上に合わ
せることも含むものである。

【００１１】また、本発明において半導体レーザ素子か
ら出射されるレーザ光は、半導体レーザ素子を構成する
レーザチップの前方出射光とする。

【００１２】なお、本発明による合波用光源装置におい
ては、前記光分岐素子と前記光路調整素子とが一体的に
形成されてなることが好ましい。

【００１３】また、本発明による放射線画像読取装置に
おいては、前記光分岐素子が、前記光路調整素子とは異
なる方向に分岐されたレーザ光を集光する集光素子を備
えてなることが好ましい。

【００１４】さらに、本発明による合波用光源装置にお
いては、前記複数の光分岐素子により前記光路調整素子
とは異なる方向に分岐されたレーザ光をそれぞれ検出す
る複数の光検出手段と、該複数の光検出手段によりそれ
ぞれ検出されたレーザ光の光量に基づいて、それぞれの
半導体レーザ素子の出力を制御する出力制御手段とを備
えてなることが好ましい。

【００１５】

【発明の効果】本発明の合波用光源装置によれば、複数
の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光がコリメー
タレンズにより平行光とされ、さらにこれら複数の平行
光が光路調整素子により互いに平行な光路を進行するよ
うに調整されて出射されるものにおいて、コリメータレ
ンズにより平行光とされたそれぞれのレーザ光の一部が
光分岐素子により分岐される。したがって、分岐された
レーザ光を検出することにより、半導体レーザ素子の出
力を一定とするためのＡＰＣ制御を行うことができる。
ここで、分岐されたレーザ光は半導体レーザを構成する
レーザチップの前方出射光であるため、レーザチップの
前方出射光と後方出射光との比率が経時により変化して
も、後方出射光によりＡＰＣ制御を行うものと比較し
て、半導体レーザ素子からのレーザ光の出力を変化させ
ることなくＡＰＣ制御を行うことができる。したがっ
て、合波用光源装置の出力を経時的に安定なものとする
ことができる。

【００１６】また、複数の光分岐素子と光路調整素子と
を一体的に形成することにより、半導体レーザ素子に対
して、複数の光分岐素子および光路調整素子のそれぞれ
について、位置調整を行うことなく装置を構成すること
ができる。したがって、装置組立時の作業性を大きく向
上させることができる。また、部品点数を減らし、構造
を簡略化できるため製造コストの低減を図ることができ
る。

【００１７】さらに、光分岐素子に、光路調整素子とは
異なる方向に分岐されたレーザ光を集光する集光素子を
設けることにより、分岐されたレーザ光を検出する際の
集光効率を向上させることができ、これにより一層安定
したＡＰＣ制御を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について図
面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態による合
波用光源装置の構成を示す断面図、図２は図１のＡ方向
部分矢視図である。

【００１９】図示の合波用光源装置１は２つのレーザ光
を合波させることを可能とした合波用光源装置であっ
て、基盤であるベース２と、このベース２の上面に沿っ
て位置調節可能となるようにねじ止め支持される２つの
フィン３，３′と、このフィン３，３′のそれぞれに圧
入支持され比較的出力の小さいレーザ光Ｌ０，Ｌ０′を
出射するレーザダイオード４，４′とを備え、さらにベ
ース２に位置調節可能となるようにねじ止め支持される
２つの鏡筒５，５′と、この鏡筒５，５′のそれぞれに
圧入支持され、レーザダイオード４，４′のそれぞれか
ら出射されたレーザ光Ｌ０，Ｌ０′をそれぞれ平行光と
するコリメータレンズ６，６′と、平行光とされた複数
のレーザ光Ｌ０，Ｌ０′の一部を図２に示すように装置
１の側方に反射してモニタ光Ｌ２，Ｌ２′を得るビーム
スプリッタ１０，１０′と、平行光とされた複数のレー
ザ光Ｌ０，Ｌ０′を互いに近接してレーザ光Ｌ１として
平行な光路に出射する偏光ビームスプリッタ７と、この
偏光ビームスプリッタ７に接着固定された１／２波長板
８とを具備している。なお、本実施形態においては、レ
ーザダイオード４，４′を構成するレーザチップの前方
出射光がレーザ光Ｌ０，Ｌ０′とされる。

【００２０】また、図２に示すように、ビームスプリッ
タ１０，１０′の近傍には、ビームスプリッタ１０，１
０′により反射されたモニタ光Ｌ２，Ｌ２′をそれぞれ
検出するフォトダイオード１１，１１′が配設されてい
る。フォトダイオード１１，１１′は検出したモニタ光
Ｌ２，Ｌ２′の光量に応じた信号Ｓ０，Ｓ０′を出力す
る。信号Ｓ０，Ｓ０′は図３に示すようにレーザダイオ
ード４，４′の出力を制御する制御手段１２，１２′に
入力される。

【００２１】次に本実施形態の合波用光源装置１の作用
について説明する。

【００２２】フィン３に圧入支持されたレーザダイオー
ド４から拡散されてレーザ光が出射される。ここでフィ
ン３および鏡筒５はそれぞれベース２に対して、出射さ
れたレーザ光Ｌ０と鏡筒５に圧入されたコリメータレン
ズ６とが同一軸上に調整されていて、レーザ光Ｌ０はこ
のコリメータレンズ６により平行光とされて鏡筒５から
出射される。

【００２３】次にこの鏡筒５から出射された平行光とさ
れたレーザ光Ｌ０は、ビームスプリッタ１０の反射面Ｐ
３によりその一部がモニタ光Ｌ２として反射され、フォ
トダイオード１１により検出される。フォトダイオード
１１からはモニタ光Ｌ２の光量に応じた信号Ｓ０が出力
され、制御手段１２に入力される。制御手段１２におい
ては、信号Ｓ０により表されるモニタ光Ｌ２の光量に基
づいて、レーザダイオード４の出力が制御される。

【００２４】一方、ビームスプリッタ１０を透過したレ
ーザ光Ｌ０は、ベース２に接着固定された偏光ビームス
プリッタ７に入射し、この偏光ビームスプリッタ７の反
射面Ｐ１により反射されてこの偏光ビームスプリッタ７
の内部を矢印Ｚ方向へ進行し、反射面Ｐ２を透過してこ
の合波用光源装置１から出射される。

【００２５】一方フィン３′に圧入支持されたレーザダ
イオード４′から出射されたレーザ光Ｌ０′も上述と同
様の作用によりコリメータレンズ６′により平行光とさ
れて鏡筒５′から出射される。

【００２６】鏡筒５′から出射された平行光とされたレ
ーザ光Ｌ０′は、ビームスプリッタ１０′の反射面Ｐ
３′によりその一部がモニタ光Ｌ２′として反射され、
フォトダイオード１１′により検出される。フォトダイ
オード１１′からはモニタ光Ｌ２′の光量に応じた信号
Ｓ０′が出力され、制御手段１２′に入力される。制御
手段１２′においては、信号Ｓ０′により表されるモニ
タ光Ｌ２′の光量に基づいて、レーザダイオード４′の
出力が制御される。

【００２７】一方、ビームスプリッタ１０′を透過した
レーザ光Ｌ０′は、１／２波長板８により偏光面が９０
度回転された後、偏光ビームスプリッタ７の反射面Ｐ２
で反射され、矢印Ｚの方向へ進行する。

【００２８】ここで図１では、レーザダイオード４から
出射され、偏光ビームスプリッタ７から出射されたレー
ザ光Ｌ０と、レーザダイオード４′から出射され、偏光
ビームスプリッタ７から出射されたレーザ光Ｌ０′と
は、それらが同軸になるように記載しているが、本発明
の合波用光源装置は、これら２つのレーザ光の光路が互
いに平行でありさえすれば後段の収束レンズで収束され
たときに１つのスポットに収束することができるので、
必ずしもレーザ光が同軸になるようにする必要はない。

【００２９】この互いに平行な光軸を有し、合波用光源
装置１から出射された２つのレーザ光は、図示しない後
段の収束レンズにより所定の焦点面において１つのレー
ザスポットに収束され、そのレーザスポットのエネルギ
は２つのレーザ光Ｌ０，Ｌ０′のエネルギの和とされ
る。

【００３０】このように、本実施形態においては、レー
ザダイオード４，４′から出射されたレーザ光Ｌ０，Ｌ
０′の一部をビームスプリッタ１０，１０′によりモニ
タ光Ｌ２，Ｌ２′として反射し、このモニタ光Ｌ２，Ｌ
２′をフォトダイオード１１，１１′により検出してモ
ニタ光Ｌ２，Ｌ２′の光量に応じた信号Ｓ０，Ｓ０′を
得、制御手段１２，１２′においてこの信号Ｓ０，Ｓ
０′に基づいて、レーザダイオード４，４′の出力を制
御するようにしたものである。ここで、モニタ光Ｌ２，
Ｌ２はレーザダイオード４，４′の前方出射光であるた
め、レーザダイオード４，４′を構成するレーザチップ
の前方出射光と後方出射光との比率が経時により変化し
ても、後方出射光により出力制御を行う従来の方法と比
較して、レーザ光Ｌ０，Ｌ０′の出力を変化させること
なく出力の制御を行うことができる。したがって、合波
用光源装置１の出力を経時的に安定なものとすることが
できる。

【００３１】なお、上記実施形態において、図４に示す
ように、ビームスプリッタ１０，１０′と偏光ビームス
プリッタ７とを一体的に形成してもよい。なお、図４
（ａ）はビームスプリッタ１０，１０′および偏光ビー
ムスプリッタ７を一体的に形成した状態を示す平面図、
図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ方向矢視図である。このよ
うに、ビームスプリッタ１０，１０′と偏光ビームスプ
リッタ７とを一体的に形成することにより、レーザダイ
オード４，４′に対して、ビームスプリッタ１０，１
０′および偏光ビームスプリッタ７のそれぞれについ
て、位置調整を行うことなく合波用光源装置１を構成す
ることができる。したがって、装置組立時の作業性を大
きく向上させることができる。また、部品点数を減ら
し、構造を簡略化できるため製造コストの低減を図るこ
とができる。

【００３２】さらに、図５に示すように、ビームスプリ
ッタ１０，１０′に、モニタ光Ｌ２，Ｌ２を集光するレ
ンズ１３，１３′を設けてもよい。なお、図５（ａ）は
ビームスプリッタ１０，１０′および偏光ビームスプリ
ッタ７の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ方向矢視
図である。このように、ビームスプリッタ１０，１０′
にレンズ１３，１３′を設けることにより、フォトダイ
オード１１，１１′におけるモニタ光Ｌ２，Ｌ２の集光
効率を向上させることができ、これによりレーザダイオ
ード４，４′の出力制御を、一層安定して行うことがで
きる。

【００３３】また、本実施形態による合波用光源装置１
は、レーザダイオード４，４′の数に応じてビームスプ
リッタ１０，１０′を設けているが、各ビームスプリッ
タを一体的に形成して、１つのビームスプリッタとして
もよい。

【００３４】さらに、本実施形態による合波用光源装置
１は、２つのレーザ光を合波させるように設定したもの
であるが、実用上はさらに多くのレーザ光を合波させて
高エネルギのレーザスポットを要する場合があり、この
ような場合、必要とされる数のフィン、レーザダイオー
ド、鏡筒、コリメータレンズ、およびビームスプリッタ
を本実施形態の合波用光源装置１と同様に構成し、これ
らから出射された複数のレーザ光を偏光ビームスプリッ
タ等により、互いに平行な光路に出射させることができ
る。

【００３５】このように本発明の合波用光源装置は、本
実施形態のように２つのレーザ光を合波させるものに限
るものではなく、必要な出力に応じた個数のレーザ光を
安定的に合波させることを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による合波用光源装置の構成
を示す断面図

【図２】図１のＡ方向部分矢視図

【図３】レーザダイオードの制御手段を示す図

【図４】本発明の他の実施形態による合波用光源装置の
部分的な構成を示す図

【図５】本発明のさらに他の実施形態による合波用光源
装置の部分的な構成を示す図

【符号の説明】

１ 合波用光源装置 ２ ベース ３，３′ フィン ４，４′ レーザダイオード ５，５′ 鏡筒 ６，６′ コリメータレンズ ７ 偏光ビームスプリッタ ８ １／２波長板 １０，１０′ ビームスプリッタ １１，１１′ フォトダイオード １２，１２′ 制御手段 １３，１３′ レンズ Ｐ１，Ｐ１，Ｐ３ 反射面 Ｚ 合波光の進行方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体レーザ素子と、該半導体
   レーザ素子から出射されたレーザ光を平行光とする複数
   のコリメータレンズと、前記平行光とされた複数のレー
   ザ光を互いに平行な光路に出射させる光路調整素子とか
   らなる合波用光源装置において、 前記複数のコリメータレンズと前記光路調整素子との間
   に、前記コリメータレンズにより平行光とされたそれぞ
   れのレーザ光の一部を、前記光路調整素子とは異なる方
   向に分岐する光分岐素子が配設されてなることを特徴と
   する合波用光源装置。
2. 【請求項２】 前記光分岐素子と前記光路調整素子と
   が一体的に形成されてなることを特徴とする請求項１記
   載の合波用光源装置。
3. 【請求項３】 前記光分岐素子が、前記光路調整素子
   とは異なる方向に分岐されたレーザ光を集光する集光素
   子を備えてなることを特徴とする請求項１または２記載
   の合波用光源装置。
4. 【請求項４】 前記複数の光分岐素子により前記光路
   調整素子とは異なる方向に分岐されたレーザ光をそれぞ
   れ検出する複数の光検出手段と、 該複数の光検出手段によりそれぞれ検出されたレーザ光
   の光量に基づいて、それぞれの半導体レーザ素子の出力
   を制御する出力制御手段とを備えたことを特徴とする請
   求項１から３のいずれか１項記載の合波用光源装置。