JP2003240932A - 回折型ビーム整形装置及び整形素子 - Google Patents
回折型ビーム整形装置及び整形素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 円筒レンズに替わる、回折現象を利用したビ
ーム整形装置及び整形素子を得る。 【構成】 光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を
有する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光
源；及びこの半導体レーザ光源の長軸方向を含む平面内
にその法線が位置する回折面を有する回折素子；を備え
たビーム整形装置であって、半導体レーザ光源の光軸は
回折面の法線に対して角度αをなして入射し、該回折面
における０次光以外の回折光が上記法線に対して角度β
（α＜β）で出射すること；回折素子の回折面は、平面
的に見て、半導体レーザ光源の発光点を中心とする同心
円状の回折格子を有すること；及びこの回折格子のピッ
チは、半導体レーザ光源からの光束の回折面出射後の長
軸方向拡がり角を、回折面への入射前の同長軸方向拡が
り角より縮小するように連続的に変化していること；を
特徴とするビーム整形装置。
ーム整形装置及び整形素子を得る。 【構成】 光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を
有する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光
源；及びこの半導体レーザ光源の長軸方向を含む平面内
にその法線が位置する回折面を有する回折素子；を備え
たビーム整形装置であって、半導体レーザ光源の光軸は
回折面の法線に対して角度αをなして入射し、該回折面
における０次光以外の回折光が上記法線に対して角度β
（α＜β）で出射すること；回折素子の回折面は、平面
的に見て、半導体レーザ光源の発光点を中心とする同心
円状の回折格子を有すること；及びこの回折格子のピッ
チは、半導体レーザ光源からの光束の回折面出射後の長
軸方向拡がり角を、回折面への入射前の同長軸方向拡が
り角より縮小するように連続的に変化していること；を
特徴とするビーム整形装置。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、半導体レーザ光源から出射する
発散光束の光軸直交断面における形状（強度分布）を整
形する回折型ビーム整形装置及び整形素子に関する。
発散光束の光軸直交断面における形状（強度分布）を整
形する回折型ビーム整形装置及び整形素子に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】半導体レーザの活性層から
出射される発散光束は、活性層と直交する方向と平行な
方向の光束の開き角が大小に異なり、光軸と直交する断
面では楕円形状をなすことが知られている。一方、半導
体レーザを光源とするレーザプリンタや各種の検査装置
等の光学機器では、できるだけ円形の強度分布を持つビ
ーム形状が要求される。
出射される発散光束は、活性層と直交する方向と平行な
方向の光束の開き角が大小に異なり、光軸と直交する断
面では楕円形状をなすことが知られている。一方、半導
体レーザを光源とするレーザプリンタや各種の検査装置
等の光学機器では、できるだけ円形の強度分布を持つビ
ーム形状が要求される。
【０００３】このような要求に応えるビーム整形素子と
して、従来、円筒レンズ（シリンダレンズ）が用いられ
ている。円筒レンズは、直交二方向の一方向のみにパワ
ーを持つため、ビームの開き角の大きい方向と円筒レン
ズのパワーを有する方向とを一致させ、そのパワーを適
当に設定することで、ビーム形状を円形にすることがで
きる。
して、従来、円筒レンズ（シリンダレンズ）が用いられ
ている。円筒レンズは、直交二方向の一方向のみにパワ
ーを持つため、ビームの開き角の大きい方向と円筒レン
ズのパワーを有する方向とを一致させ、そのパワーを適
当に設定することで、ビーム形状を円形にすることがで
きる。
【０００４】しかし、小型で精密な円筒レンズは製造が
困難である。また非点収差の発生が避けられないという
問題がある。
困難である。また非点収差の発生が避けられないという
問題がある。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、円筒レンズに替わる、回折現
象を利用したビーム整形装置及び整形素子を得ることを
目的とする。
象を利用したビーム整形装置及び整形素子を得ることを
目的とする。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、回折型ビーム整形装置の態様
では、光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を有す
る略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光源；及
びこの半導体レーザ光源の長軸方向を含む平面内にその
法線が位置する回折面を有する回折素子；を備え、半導
体レーザ光源の光軸は上記回折面の法線に対して角度α
をなして入射し、該回折面における０次光以外の回折光
が上記法線に対して角度β（α＜β）で出射すること；
回折素子の回折面は、平面的に見て、半導体レーザ光源
の発光点を中心とする同心円状の回折格子を有するこ
と；及びこの回折格子のピッチは、半導体レーザ光源か
らの光束の回折面出射後の長軸方向拡がり角を、上記回
折面への入射前の同長軸方向拡がり角より縮小するよう
に連続的に変化していること；を特徴としている。
では、光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を有す
る略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光源；及
びこの半導体レーザ光源の長軸方向を含む平面内にその
法線が位置する回折面を有する回折素子；を備え、半導
体レーザ光源の光軸は上記回折面の法線に対して角度α
をなして入射し、該回折面における０次光以外の回折光
が上記法線に対して角度β（α＜β）で出射すること；
回折素子の回折面は、平面的に見て、半導体レーザ光源
の発光点を中心とする同心円状の回折格子を有するこ
と；及びこの回折格子のピッチは、半導体レーザ光源か
らの光束の回折面出射後の長軸方向拡がり角を、上記回
折面への入射前の同長軸方向拡がり角より縮小するよう
に連続的に変化していること；を特徴としている。
【０００７】また本発明は、回折型ビーム整形素子の態
様では、光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を有
する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光源の
長軸方向を含む平面内にその法線が位置する回折面を有
する回折型ビーム整形素子であって、半導体レーザ光源
の光軸は上記回折面の法線に対して角度αをなして入射
し、該回折面における０次光以外の回折光が上記法線に
対して角度β（α＜β）で出射すること；回折面は、平
面的に見て、半導体レーザ光源の発光点を中心とする同
心円状の回折格子を有すること；及びこの回折格子のピ
ッチは、半導体レーザ光源からの光束の回折面出射後の
長軸方向拡がり角を、上記回折面への入射前の同長軸方
向拡がり角より縮小するように連続的に変化しているこ
と；を特徴としている。
様では、光軸直交断面において短軸方向と長軸方向を有
する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ光源の
長軸方向を含む平面内にその法線が位置する回折面を有
する回折型ビーム整形素子であって、半導体レーザ光源
の光軸は上記回折面の法線に対して角度αをなして入射
し、該回折面における０次光以外の回折光が上記法線に
対して角度β（α＜β）で出射すること；回折面は、平
面的に見て、半導体レーザ光源の発光点を中心とする同
心円状の回折格子を有すること；及びこの回折格子のピ
ッチは、半導体レーザ光源からの光束の回折面出射後の
長軸方向拡がり角を、上記回折面への入射前の同長軸方
向拡がり角より縮小するように連続的に変化しているこ
と；を特徴としている。
【０００８】回折格子のピッチは、最も好ましくは、回
折面出射後の長軸方向の拡がり角を短軸方向拡がり角と
同一とするように設定するのがよい。
折面出射後の長軸方向の拡がり角を短軸方向拡がり角と
同一とするように設定するのがよい。
【０００９】また、回折面から出射する反射光束の仮想
出射点を、平面的に見て、上記半導体レーザ光束の発光
点を通る直線上に位置させることで、非点収差を除くこ
とができる。
出射点を、平面的に見て、上記半導体レーザ光束の発光
点を通る直線上に位置させることで、非点収差を除くこ
とができる。
【００１０】より具体的には、回折面の回折格子のピッ
チをｄ、レーザ光束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数を
ｍ、半導体レーザ光源の波長をλ、回折面上の各点での
入射角と出射角をα’とβ’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足することが好ましい。
チをｄ、レーザ光束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数を
ｍ、半導体レーザ光源の波長をλ、回折面上の各点での
入射角と出射角をα’とβ’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足することが好ましい。
【００１１】回折面は、平面から構成し、あるいは長軸
方向を含む平面内でかつ半導体レーザ光源とは反対側に
中心を有する球面の一部から構成することができる。球
面の場合、その中心を、回折面出射後の光束の強度最大
の位置が光束のほぼ中心に位置するように設定すること
ができる。
方向を含む平面内でかつ半導体レーザ光源とは反対側に
中心を有する球面の一部から構成することができる。球
面の場合、その中心を、回折面出射後の光束の強度最大
の位置が光束のほぼ中心に位置するように設定すること
ができる。
【００１２】
【発明の実施形態】図１ないし図５は、本発明による回
折型ビーム整形装置（素子）の第一の実施形態を示す。
半導体レーザ光源１０は、図５に概念的に示すように、
一対の電極層１１の間に活性層１２を有し、活性層１２
の中心に発光点Ｐが存在する。発光点Ｐからの発散光束
は、活性層１２と平行な方向の拡がり角ｘより、活性層
１２と直交する方向の拡がり角ｙの方が大きく、光軸Ｚ
と直交する任意断面における形状（強度分布）は、短軸
方向（活性層１２と平行な方向）と長軸方向（活性層１
２と直交する方向）を有する略楕円形状をなしている。
折型ビーム整形装置（素子）の第一の実施形態を示す。
半導体レーザ光源１０は、図５に概念的に示すように、
一対の電極層１１の間に活性層１２を有し、活性層１２
の中心に発光点Ｐが存在する。発光点Ｐからの発散光束
は、活性層１２と平行な方向の拡がり角ｘより、活性層
１２と直交する方向の拡がり角ｙの方が大きく、光軸Ｚ
と直交する任意断面における形状（強度分布）は、短軸
方向（活性層１２と平行な方向）と長軸方向（活性層１
２と直交する方向）を有する略楕円形状をなしている。
【００１３】回折型ビーム整形素子２０は、その上面
（半導体レーザ光源１０との対向面）に、回折面２１を
有する。この回折面２１は、半導体レーザ光源１０の長
軸方向を含む平面Ｙ内にその法線が位置する関係にあ
り、半導体レーザ光源１０からの発散光束は、その光軸
Ｚが回折面２１の法線に対して角度αをなす方向から入
射し、該回折面における０次光以外の回折光が上記法線
に対して角度βで出射する。０次光では、α＝βである
が、本実施形態は、β＞αが成立する０次光以外の回折
光を利用することで、半導体レーザ光源１０からの発散
光束の略楕円形状を円形に近づけ、好ましくは円形にす
る。そのために、半導体レーザ光源１０の短軸方向の拡
がり角ｘは回折面２１における反射（回折）の前後で変
化させることなく、長軸方向の拡がり角ｙを回折面２１
の反射（回折）で縮めるものである。
（半導体レーザ光源１０との対向面）に、回折面２１を
有する。この回折面２１は、半導体レーザ光源１０の長
軸方向を含む平面Ｙ内にその法線が位置する関係にあ
り、半導体レーザ光源１０からの発散光束は、その光軸
Ｚが回折面２１の法線に対して角度αをなす方向から入
射し、該回折面における０次光以外の回折光が上記法線
に対して角度βで出射する。０次光では、α＝βである
が、本実施形態は、β＞αが成立する０次光以外の回折
光を利用することで、半導体レーザ光源１０からの発散
光束の略楕円形状を円形に近づけ、好ましくは円形にす
る。そのために、半導体レーザ光源１０の短軸方向の拡
がり角ｘは回折面２１における反射（回折）の前後で変
化させることなく、長軸方向の拡がり角ｙを回折面２１
の反射（回折）で縮めるものである。
【００１４】以下、そのための条件、あるいは好ましい
条件を説明する。まず、回折型ビーム整形素子２０の回
折面２１の回折格子２２は、平面的に見て（回折面２１
の法線方向から見て）、半導体レーザ光源１０の発光点
Ｐを中心とする同心円状形状をなしている。回折格子２
２をこのような同心形状とすることで、半導体レーザ光
源１０からの発散光束の短軸方向の拡がり角ｘは回折面
２１における反射（回折）の前後で変化しない。
条件を説明する。まず、回折型ビーム整形素子２０の回
折面２１の回折格子２２は、平面的に見て（回折面２１
の法線方向から見て）、半導体レーザ光源１０の発光点
Ｐを中心とする同心円状形状をなしている。回折格子２
２をこのような同心形状とすることで、半導体レーザ光
源１０からの発散光束の短軸方向の拡がり角ｘは回折面
２１における反射（回折）の前後で変化しない。
【００１５】次に、この回折格子２２のピッチは、半導
体レーザ光源１０からの光束の回折面２１への入射前の
長軸方向拡がり角ｙを、出射後にｙ’（図３）（ｙ＞
ｙ’）に縮めるように、連続的に変化している。最も好
ましいのは、反射（回折）後の長軸方向拡がり角ｙ’を
短軸方向拡がり角ｘと一致させることである。長軸方向
拡がり角を縮める回折格子２２のピッチｄ（及びそのブ
レーズ角γ）に対する解は必ず存在する。そして、回折
面２１の回折格子２２のピッチをｄ（図４）、レーザ光
束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数をｍ、半導体レーザ
光源１０の波長をλ、各点での入射角と出射角をα’、
β’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足させることで、反射（回折）後の長軸方向拡がり
角ｙ’を短軸方向拡がり角ｘと等しくすることができ
る。また、回折効率を高めるための各点でのブレーズ角
γは、 γ＝（β’−α’）／２ で計算できる。
体レーザ光源１０からの光束の回折面２１への入射前の
長軸方向拡がり角ｙを、出射後にｙ’（図３）（ｙ＞
ｙ’）に縮めるように、連続的に変化している。最も好
ましいのは、反射（回折）後の長軸方向拡がり角ｙ’を
短軸方向拡がり角ｘと一致させることである。長軸方向
拡がり角を縮める回折格子２２のピッチｄ（及びそのブ
レーズ角γ）に対する解は必ず存在する。そして、回折
面２１の回折格子２２のピッチをｄ（図４）、レーザ光
束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数をｍ、半導体レーザ
光源１０の波長をλ、各点での入射角と出射角をα’、
β’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足させることで、反射（回折）後の長軸方向拡がり
角ｙ’を短軸方向拡がり角ｘと等しくすることができ
る。また、回折効率を高めるための各点でのブレーズ角
γは、 γ＝（β’−α’）／２ で計算できる。
【００１６】また、回折面２１から出射する反射光束の
仮想出射点、つまり反射光束を逆に辿った仮想集光点
を、平面的に見て、半導体レーザ光源１０の発光点Ｐを
通る直線上に位置させることで非点収差を除くことがで
きる（図３）。
仮想出射点、つまり反射光束を逆に辿った仮想集光点
を、平面的に見て、半導体レーザ光源１０の発光点Ｐを
通る直線上に位置させることで非点収差を除くことがで
きる（図３）。
【００１７】回折型ビーム整形素子２０の回折面２１
は、巨視的に見て平面から構成することができる。回折
面２１が平面であれば、反射（回折）後光束を正しく円
形にすることが可能であり、かつ回折格子の形成が容易
である。一方、回折面２１が平面であると、反射（回
折）後光束の強度最大位置が光束中心からずれることが
分かった。用途によっては、このような強度最大位置の
ずれは問題にならない。しかし、強度最大位置をなるべ
く光束中心に位置させる必要がある場合には、回折面２
１を巨視的に見て長軸方向を含む平面内に中心を有する
球面の一部から構成することでその要求に応えることが
できる。球面の中心は、回折面出射後の光束の強度最大
の位置が光束のほぼ中心に位置するように定めることが
可能である。
は、巨視的に見て平面から構成することができる。回折
面２１が平面であれば、反射（回折）後光束を正しく円
形にすることが可能であり、かつ回折格子の形成が容易
である。一方、回折面２１が平面であると、反射（回
折）後光束の強度最大位置が光束中心からずれることが
分かった。用途によっては、このような強度最大位置の
ずれは問題にならない。しかし、強度最大位置をなるべ
く光束中心に位置させる必要がある場合には、回折面２
１を巨視的に見て長軸方向を含む平面内に中心を有する
球面の一部から構成することでその要求に応えることが
できる。球面の中心は、回折面出射後の光束の強度最大
の位置が光束のほぼ中心に位置するように定めることが
可能である。
【００１８】次に具体的な実施例について説明する。
「実施例１」半導体レーザ光源１０と回折面２１は空中
に置かれるものとし（ｎ＝１．０）、回折型ビーム整形
素子２０の回折面２１は巨視的に見て平面とし、この回
折面２１の法線上ｈ＝３０．６ｍｍに半導体レーザ光源
１０の発光点Ｐが存在するとする。半導体レーザ光源１
０の発振波長λ＝６６０ｎｍ、半導体レーザ光源１０の
長軸方向拡がり角ｙ＝２４゜、短軸方向拡がり角ｘ＝１
０゜としたとき、反射（回折）後長軸方向拡がり角ｙ’
＝１０゜とするための解は、次の通りである。但し、半
導体レーザ光源１０からの出射光束が回折型ビーム整形
素子２０の回折面２１に入射するとき、光軸Ｚの点Ｑ２
（図３）における入射角をα２（α）、長軸方向断面Ｙ
における両端部（点Ｑ１、Ｑ３）での入射角をα１、α
３とし、各点での出射角をβ１、β２、β３とする。ｄ
１、ｄ２、ｄ３は各点における回折格子２２のピッチで
ある。 点Ｑ１ α1=32.5゜ β1=72.4゜ ｄ1=0.0032mm（310本／mm） 点Ｑ２ α2=44.7゜ β2=78.5゜ ｄ2=0.0048mm（210本／mm） 点Ｑ３ α3=56.7゜ β3=82.4゜ ｄ3=0.0085mm（120本／mm） 計算式は、ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’）で与えら
れ、回折次数ｍは、ｍ＝−２とした。また、各点のブレ
ーズ角γ１、γ２、γ３は、 γ＝（β’−α’）／２ から、 点Ｑ１ γ1=20.0゜ 点Ｑ２ γ2=16.9゜ 点Ｑ３ γ3=12.9゜ と計算できる。
に置かれるものとし（ｎ＝１．０）、回折型ビーム整形
素子２０の回折面２１は巨視的に見て平面とし、この回
折面２１の法線上ｈ＝３０．６ｍｍに半導体レーザ光源
１０の発光点Ｐが存在するとする。半導体レーザ光源１
０の発振波長λ＝６６０ｎｍ、半導体レーザ光源１０の
長軸方向拡がり角ｙ＝２４゜、短軸方向拡がり角ｘ＝１
０゜としたとき、反射（回折）後長軸方向拡がり角ｙ’
＝１０゜とするための解は、次の通りである。但し、半
導体レーザ光源１０からの出射光束が回折型ビーム整形
素子２０の回折面２１に入射するとき、光軸Ｚの点Ｑ２
（図３）における入射角をα２（α）、長軸方向断面Ｙ
における両端部（点Ｑ１、Ｑ３）での入射角をα１、α
３とし、各点での出射角をβ１、β２、β３とする。ｄ
１、ｄ２、ｄ３は各点における回折格子２２のピッチで
ある。 点Ｑ１ α1=32.5゜ β1=72.4゜ ｄ1=0.0032mm（310本／mm） 点Ｑ２ α2=44.7゜ β2=78.5゜ ｄ2=0.0048mm（210本／mm） 点Ｑ３ α3=56.7゜ β3=82.4゜ ｄ3=0.0085mm（120本／mm） 計算式は、ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’）で与えら
れ、回折次数ｍは、ｍ＝−２とした。また、各点のブレ
ーズ角γ１、γ２、γ３は、 γ＝（β’−α’）／２ から、 点Ｑ１ γ1=20.0゜ 点Ｑ２ γ2=16.9゜ 点Ｑ３ γ3=12.9゜ と計算できる。
【００１９】「実施例２」この実施例は、回折型ビーム
整形素子２０の回折面２１を巨視的に見て球面の一部か
ら構成することで、反射（回折）後の光束の強度最大位
置を光束中心にほぼ一致させる実施例である（図６）。
実施例１との相違点は、半導体レーザ光源１０の発振波
長λ＝７８０ｎｍである点、回折面２１が長軸方向を含
む平面Ｙ内であって点Ｑ１の下方（法線上）に中心を有
するＲ＝２１３．６ｍｍの球面の一部からなっている
点、及び反射（回折）後の長軸方向拡がり角ｙ’＝１３
゜である点である。 点Ｑ１ α1=32.5゜ β1=72.4゜ ｄ1=0.0038mm（270本／mm） γ1=20.0゜ 点Ｑ２ α2=47.6゜ β2=76.1゜ ｄ2=0.0067mm（150本／mm） γ2=14.3゜ 点Ｑ３ α3=64.8゜ β3=77.2゜ ｄ3=0.0222mm（45本／mm） γ3=6.2゜
整形素子２０の回折面２１を巨視的に見て球面の一部か
ら構成することで、反射（回折）後の光束の強度最大位
置を光束中心にほぼ一致させる実施例である（図６）。
実施例１との相違点は、半導体レーザ光源１０の発振波
長λ＝７８０ｎｍである点、回折面２１が長軸方向を含
む平面Ｙ内であって点Ｑ１の下方（法線上）に中心を有
するＲ＝２１３．６ｍｍの球面の一部からなっている
点、及び反射（回折）後の長軸方向拡がり角ｙ’＝１３
゜である点である。 点Ｑ１ α1=32.5゜ β1=72.4゜ ｄ1=0.0038mm（270本／mm） γ1=20.0゜ 点Ｑ２ α2=47.6゜ β2=76.1゜ ｄ2=0.0067mm（150本／mm） γ2=14.3゜ 点Ｑ３ α3=64.8゜ β3=77.2゜ ｄ3=0.0222mm（45本／mm） γ3=6.2゜
【００２０】この実施例２によれば、反射（回折）後光
束が完全な円形にはならないが、最大強度位置を光束の
ほぼ中心に位置させることができる。
束が完全な円形にはならないが、最大強度位置を光束の
ほぼ中心に位置させることができる。
【００２１】以上の２つの実施例に示した数値例は一例
であり、ビーム整形素子（装置）として必要な仕様、精
度、寸法条件に応じて、具体的数値は決定できる。
であり、ビーム整形素子（装置）として必要な仕様、精
度、寸法条件に応じて、具体的数値は決定できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、円筒レンズに替わる、
回折現象を利用したビーム整形装置及び整形素子を得る
ことができる。
回折現象を利用したビーム整形装置及び整形素子を得る
ことができる。
【図１】本発明による回折型ビーム整形素子の概念斜視
図である。
図である。
【図２】同平面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同回折格子のピッチとブレーズ角を示す図であ
る。
る。
【図５】半導体レーザの概念図である。
【図６】本発明による回折型ビーム整形素子の別の実施
形態を示す、図３に対応する側面図である。
形態を示す、図３に対応する側面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体レーザ光源
２０ 回折型ビーム整形素子
２１ 回折面
２２ 回折格子
ｘ 短軸方向拡がり角
ｙ 長軸方向拡がり角
α 入射角
β 出射角
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H049 AA06 AA51 AA55 AA57 AA63
AA68
5D119 AA01 AA38 EB03 FA05 HA66
JA06
5D789 AA01 AA38 EB03 FA05 HA66
JA06
Claims (14)
- 【請求項１】 光軸直交断面において短軸方向と長軸方
向を有する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ
光源；及びこの半導体レーザ光源の長軸方向を含む平面
内にその法線が位置する回折面を有する回折素子；を備
え、 上記半導体レーザ光源の光軸は上記回折面の法線に対し
て角度αをなして入射し、該回折面における０次光以外
の回折光が上記法線に対して角度β（α＜β）で出射す
ること；上記回折素子の回折面は、平面的に見て、上記
半導体レーザ光源の発光点を中心とする同心円状の回折
格子を有すること；及びこの回折格子のピッチは、上記
半導体レーザ光源からの光束の回折面出射後の長軸方向
拡がり角を、上記回折面への入射前の同長軸方向拡がり
角より縮小するように連続的に変化していること；を特
徴とする回折型ビーム整形装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の回折型ビーム整形装置に
おいて、上記回折格子のピッチは、回折面出射後の長軸
方向の拡がり角を短軸方向拡がり角と同一とするように
設定されている回折型ビーム整形装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の回折型ビーム整
形装置において、上記回折面から出射する反射光束の仮
想出射点が、平面的に見て、上記半導体レーザ光束の発
光点と同一線上に位置している回折型ビーム整形装置。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の回折型ビーム整
形装置において、上記回折面の回折格子のピッチをｄ、
レーザ光束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数をｍ、半導
体レーザ光源の波長をλ、回折面上の各点での入射角と
出射角をα’とβ’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足する回折型ビーム整形装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
回折型ビーム整形装置において、上記回折面は、平面か
らなっている回折型ビーム整形装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
回折型ビーム整形装置において、上記回折面は、長軸方
向を含む平面内でかつ半導体レーザ光源とは反対側に中
心を有する球面の一部からなっている回折型ビーム整形
装置。 - 【請求項７】 請求項６項記載の回折型ビーム整形装置
において、上記球面の中心は、回折面出射後の光束の強
度最大の位置が光束のほぼ中心に位置するように設定さ
れている回折型ビーム整形装置。 - 【請求項８】 光軸直交断面において短軸方向と長軸方
向を有する略楕円形状の発散光束を発する半導体レーザ
光源の長軸方向を含む平面内にその法線が位置する回折
面を有する回折型ビーム整形素子であって、 上記半導体レーザ光源の光軸は上記回折面の法線に対し
て角度αをなして入射し、該回折面における０次光以外
の回折光が上記法線に対して角度β（α＜β）で出射す
ること；上記回折面は、平面的に見て、上記半導体レー
ザ光源の発光点を中心とする同心円状の回折格子を有す
ること；及びこの回折格子のピッチは、上記半導体レー
ザ光源からの光束の回折面出射後の長軸方向拡がり角
を、上記回折面への入射前の同長軸方向拡がり角より縮
小するように連続的に変化していること；を特徴とする
回折型ビーム整形素子。 - 【請求項９】 請求項８記載の回折型ビーム整形素子に
おいて、上記回折格子のピッチは、回折面出射後の長軸
方向拡がり角を短軸方向拡がり角と同一とするように設
定されている回折型ビーム整形素子。 - 【請求項１０】 請求項８または９記載の回折型ビーム
整形素子において、上記回折面から出射する反射光束の
仮想出射点が、平面的に見て、上記半導体レーザ光束の
発光点と同一線上に位置している回折型ビーム整形素
子。 - 【請求項１１】 請求項９または１０記載の回折型ビー
ム整形素子において、上記回折面の回折格子のピッチを
ｄ、レーザ光束通過媒質の屈折率をｎ、回折次数をｍ、
半導体レーザ光源の波長をλ、回折面上の各点での入射
角と出射角をα’とβ’としたとき、 ｄ＝ｍλ／ｎ（sinα’−sinβ’） を満足する回折型ビーム整形素子。 - 【請求項１２】 請求項８ないし１１のいずれか１項記
載の回折型ビーム整形素子において、上記回折面は、平
面からなっている回折型ビーム整形素子。 - 【請求項１３】 請求項８ないし１１のいずれか１項記
載の回折型ビーム整形素子において、上記回折面は、長
軸方向を含む平面内でかつ半導体レーザ光源とは反対側
に中心を有する球面の一部からなっている回折型ビーム
整形素子。 - 【請求項１４】 請求項１３項記載の回折型ビーム整形
素子において、上記球面の中心は、回折面出射後の光束
の強度最大の位置が光束のほぼ中心に位置するように設
定されている回折型ビーム整形素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037996A JP2003240932A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 回折型ビーム整形装置及び整形素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037996A JP2003240932A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 回折型ビーム整形装置及び整形素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240932A true JP2003240932A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27779425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002037996A Pending JP2003240932A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | 回折型ビーム整形装置及び整形素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003240932A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7943885B2 (en) * | 2001-09-25 | 2011-05-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method of manufacturing semiconductor device |
| CN102869964A (zh) * | 2010-05-07 | 2013-01-09 | 台湾超微光学股份有限公司 | 光学系统及其反射型绕射光栅 |
| CN104089701A (zh) * | 2010-05-07 | 2014-10-08 | 台湾超微光学股份有限公司 | 光学系统及其反射型绕射光栅 |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002037996A patent/JP2003240932A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7943885B2 (en) * | 2001-09-25 | 2011-05-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method of manufacturing semiconductor device |
| US8686315B2 (en) | 2001-09-25 | 2014-04-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and laser irradiation device and method of manufacturing semiconductor device |
| US9748099B2 (en) | 2001-09-25 | 2017-08-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and laser irradiation device and method of manufacturing semiconductor device |
| US10366885B2 (en) | 2001-09-25 | 2019-07-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and laser irradiation device and method of manufacturing semiconductor device |
| US10910219B2 (en) | 2001-09-25 | 2021-02-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and laser irradiation device and method of manufacturing semiconductor device |
| CN102869964A (zh) * | 2010-05-07 | 2013-01-09 | 台湾超微光学股份有限公司 | 光学系统及其反射型绕射光栅 |
| CN104089701A (zh) * | 2010-05-07 | 2014-10-08 | 台湾超微光学股份有限公司 | 光学系统及其反射型绕射光栅 |
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