JP2003329900A - 光導波路、レンズアレイ及びレーザ集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザアレイの複数の発光部から出射
された各レーザ光を、より効率良く集光でき、且つより
容易に実現できる光導波路、レンズアレイ及びレーザ集
光装置を提供する。 【解決手段】 光導波路２０は、入射面の長軸方向の寸
法よりも出射面の長軸方向の寸法を小さくし、長軸方向
に配列された複数のレーザ発光部１２から出射される複
数のレーザ光を長軸方向に集光して出射面から出射す
る。また、入射面には各レーザ発光部１２に対応させて
第１レンズ２２が設けられており、各第１レンズを、各
第１レンズの光軸が各第１レンズ毎にほぼ光導波路の出
射面の方向に傾斜するように形成する。そして、レーザ
光の進行方向に対する距離、及びレーザ光の長軸方向に
対する距離を、各第１レンズの焦点距離、及び出射面と
各第１レンズとのなす角度に基づいて、各第１レンズ毎
に各レーザ発光部に対して第１の所定距離に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を集光す
る光導波路、レンズアレイ及びレーザ集光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４に、従来の半導体レーザ集光装置
の概略構成の例を示す。半導体レーザ（レーザダイオー
ド等）の活性層１４の発光部１２から出射される半導体
レーザ光（以下、「レーザ光」と記載する）は、レーザ
光２の進行方向に対して垂直な面においてほぼ楕円状で
あり、当該楕円状のレーザ光２は、長軸方向（fast軸方
向）と、短軸方向（slow軸方向）とを有する。また、当
該楕円は、発光部１２からの距離が長くなるほど大きく
なる。そして、長軸方向と短軸方向に２次元的に配列し
た複数の発光部を持つ半導体レーザアレイから出射され
るレーザ光を、光ファイバに集光してレーザ光の出力を
増大させる半導体レーザ集光装置が知られている。例え
ば、半導体レーザをレーザ加工装置の光源として用いる
場合、加工に用いるレーザ光の高出力化が必要である
が、単一の発光部から出射されるレーザ光では、出力強
度に限界がある。そこで、レンズ群等を用いて複数の発
光部から出射されるレーザ光を集光して、レーザ光の出
力を増大させている。従来の半導体レーザ集光装置の技
術として、例えば、特開２０００−９８１９１号公報で
は、図１４に示すように、レンズ群と光ファイバ３０を
備え、レーザ光の発光部１２から光ファイバ３０までの
間に、長軸方向コリメートレンズアレイ７０、長軸方向
集光レンズ８０、短軸方向集光レンズアレイ９０、の順
にレンズを配置してレーザ光を光ファイバ３０に集光
し、レーザ光の出力を増大させることを提案している。

【０００３】

【特許文献１】特開２０００−９８１９１号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの発光部
１２から出射されるレーザ光を効率良く光ファイバ３０
に集光してレーザ光の出力を増大させるには、より細い
光ファイバに、より多くの発光部からのレーザ光を入射
して密度を高めることと、より小さな入射角で入射端面
に入射して、入射したレーザ光を外部に反射させること
なく、効率よく光ファイバに入射する（入射端面に対し
て、より直角に近い角度で入射する）ことが必要であ
る。ここで、発光部１２から出射されたレーザ光は、長
軸方向及び短軸方向に拡がりながら進行する。拡がりな
がら進行するレーザ光を集光する場合、レンズ自身に非
常に高い精度が要求され、そのレンズの配置位置も、非
常に高い精度が要求される。従来の半導体レーザ集光装
置（例えば、特開２０００−９８１９１号公報）は、発
光部の間隔が比較的広い長軸方向においては、一旦、平
行光に変換してから集光しているが、発光部の間隔が比
較的狭い短軸方向においては、レンズの径が非常に小さ
く、配置も困難であるため、平行光にしてから集光する
ことをせず、集光のみを行っている。

【０００５】従来の半導体レーザ集光装置（例えば、特
開２０００−９８１９１号公報）では、図１４に示すよ
うに、半導体レーザアレイ１０の各発光部１２（ｍ、
ｎ）（ｍ行ｎ列、図１４の例では、５行１６列）から出
射されるレーザ光を、長軸方向コリメートレンズアレイ
７０を通過させ、長軸方向集光レンズ８０を通過させ、
更に、短軸方向集光レンズアレイ９０を通過させて光フ
ァイバ３０（ｓ、ｔ）（ｓ行ｔ列、図１４の例では、１
行８列）に入射している。なお、全ての図面において、
座標軸は、レーザ光の進行方向をＺ軸、fast軸方向（長
軸方向）をＸ軸、slow軸方向（短軸方向）をＹ軸として
いる。なお、全ての図面は、説明を容易にするため、あ
るいは比較等を容易にするために、実際の寸法とは異な
る寸法で記載している部分を含んでいる。

【０００６】また、図１４（従来の半導体レーザ集光装
置）の構成における、各レンズ及びレーザ光の様子を図
１５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）は、短軸方
向に配列された２個の発光部から出射される２本のレー
ザ光と、長軸方向に配列された５個の発光部から出射さ
れる５本のレーザ光の合計１０本のレーザ光を、１本の
光ファイバに集光している。図１５（Ａ）は、図１４を
Ｘ軸方向から見た図（上から見た図）であり、図１５
（Ｂ）は、図１４をＹ軸方向から見た図（横から見た
図）である。一般的によく用いられる半導体レーザアレ
イでは、短軸方向においては、各発光部１２の幅（図１
５（Ａ）中のＤw）は約０．２ｍｍであり、発光部と発
光部の間隔（図１５（Ａ）中のＤp）は約０．２ｍｍで
ある。よって、短軸方向において隣り合う２個の発光部
をグループとした場合の幅（図１５（Ａ）中のＤin）は
約０．６ｍｍである。また、各発光部から出射されるレ
ーザ光の短軸方向の拡がり角（図１５（Ａ）中のθin
y）は約３．５°である。また、長軸方向において隣り
合う発光部の間隔（図１５（Ｂ）中のＤh）は約１．７
５ｍｍであり、各発光部の厚さ（図１５（Ｂ）中のＤ
t）は約０．００２ｍｍである。また、各発光部から出
射されるレーザ光の長軸方向の拡がり角（図１５（Ｂ）
中のθinx）は約４０°である。

【０００７】例えば、このレーザ光を、光ファイバ３０
に、短軸方向において２本のレーザ光を集光し、長軸方
向において５本のレーザ光を集光する。また、短軸方向
の入射角（図１５（Ａ）中のθouty）が約１０°以下に
なるように（より小さな入射角で）集光する。この場
合、最も効率良く集光するためには、図１５（Ａ）にお
いて、短軸方向に隣り合う発光部１２から出射されるレ
ーザ光が重なる前に短軸方向集光レンズアレイ９０を配
置する必要がある。レーザ光が重なる位置は、上記の数
値の場合は、発光部１２から約１．６ｍｍの位置であ
る。また、長軸方向は、拡がり角が大きいので、発光部
１２により近い位置で平行光にすることが好ましい（距
離を大きくして幅がより大きくなったレーザ光を集光す
ると、光ファイバへの入射角（θoutx）が大きくなるた
め）。よって、発光部１２にほぼ隣接して長軸方向コリ
メートレンズアレイ７０を配置している。

【０００８】以上より、発光部１２から約１．６ｍｍま
での距離の間に、長軸方向コリメートレンズアレイ７０
と短軸方向集光レンズアレイ９０を配置する必要があ
り、事実上、配置は非常に困難である。なお、長軸方向
集光レンズ８０は、図１５（Ａ、（Ｂ）においては、長
軸方向コリメートレンズアレイ７０と短軸方向集光レン
ズアレイ９０の間に配置したが、短軸方向集光レンズア
レイ９０と光ファイバ３０の間に配置してもよい。ただ
し、この場合は、長軸方向集光レンズ８０と光ファイバ
３０までの距離がより短くなるので、光ファイバ３０へ
の長軸方向の入射角（図１５（Ｂ）中のθoutx）が大き
くなり、集光の効率が低下する可能性がある。

【０００９】また、この場合、短軸方向集光レンズアレ
イ９０の焦点距離（ｆ９０）を、発光部１２から短軸方
向集光レンズアレイ９０までの距離（この場合、約１．
６ｍｍ）に設定すると、短軸方向における集光の効率が
ほぼ最適になるので、光ファイバ３０の位置が短軸方向
集光レンズアレイ９０から焦点距離（ｆ９０）の位置に
自動的に決まる。つまり、発光部１２から光ファイバ３
０までの距離（図１５（Ａ）中のＬ）は、約３．２ｍｍ
となる。しかし、例えば長軸方向に１．７５ｍｍ間隔で
配列された５個の発光部から出射されるレーザ光を、長
軸方向の入射角を１０°未満とするためには、約１９．
８５ｍｍ以上の距離が必要であり、必要な数のレーザ光
を集光することが非常に困難である。

【００１０】従って、以下の課題を解決する必要があ
る。短軸方向集光レンズアレイ９０と発光部１２との間
の距離が短い。このため、所定距離の間に、長軸方向コ
リメートレンズアレイ７０と短軸方向集光レンズアレイ
９０を適切に配置することが困難である。また、光ファ
イバ３０の位置も発光部１２から短い距離になり、長軸
方向の入射角（θoutx）を小さく設定すると、長軸方向
に集光できるレーザ光の本数が少なくなる。本発明は、
このような点に鑑みて創案されたものであり、半導体レ
ーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光
を、より効率良く集光でき、且つより容易に実現できる
光導波路、レンズアレイ及びレーザ集光装置を提供する
ことを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載さ
れたとおりの光導波路である。請求項１に記載の光導波
路を用いれば、レーザ光の入射面における長軸方向の寸
法よりも、レーザ光の出射面における長軸方向の寸法の
方が小さいので、長軸方向に配列された複数の発光部か
らのレーザ光を入射すれば、入射されたレーザ光を光導
波路内で反射させながら長軸方向に集めることができ
る。このため、半導体レーザアレイの複数の発光部から
出射された各レーザ光を、効率良く集光できる。また、
当該光導波路は、容易に実現できる。

【００１２】また、本発明の第２〜第３発明は、請求項
２〜３に記載されたとおりの光導波路である。請求項２
〜３に記載の光導波路を用いれば、各レーザ光は、対応
する第１レンズに入射される。そして、各第１レンズの
光軸が、各々光導波路の出射面側に傾斜しているため、
各レーザ光毎に、長軸方向において出射面側に集めるこ
とができる。また、光軸の傾斜だけでなく、各第１レン
ズの位置を、対応するレーザ発光部に対して進行方向の
距離及び長軸方向の距離を適切に設定することで、レー
ザ光を更に適切に長軸方向において出射面側に集めるこ
とができる。このため、半導体レーザアレイの複数の発
光部から出射された各レーザ光を、長軸方向において、
光導波路内で反射させることなく、あるいはより反射角
を小さくすることで、より効率良く集光できる。また、
当該複数の第１レンズを備えた光導波路は、容易に実現
できる。

【００１３】また、本発明の第４発明は、請求項４に記
載されたとおりの光導波路である。請求項４に記載の光
導波路では、第３発明に対して、各第１レンズの光軸
は、各々光導波路の出射面側に傾斜させることなく、レ
ーザ光の進行方向とほぼ平行である。しかし、各第１レ
ンズの位置を、対応するレーザ発光部に対して進行方向
の距離及び長軸方向の距離を適切に設定する（第３発明
とは異なる距離に設定する）ことで、レーザ光を適切に
長軸方向において出射面側に集めることができる。この
ため、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射され
た各レーザ光を、長軸方向において、光導波路内で反射
させることなく、あるいはより反射角を小さくすること
で、より効率良く集光できる。また、当該複数の第１レ
ンズを備えた光導波路は、容易に実現できる。

【００１４】また、本発明の第５発明は、請求項５に記
載されたとおりの光導波路である。請求項５に記載の光
導波路を用いれば、長軸方向及び短軸方向に複数配列さ
れたレーザ発光部から出射された複数のレーザ光を、長
軸方向毎の第１グループ毎に複数配列した光導波路を用
いて、より効率良く集光することができる。例えば、長
軸方向及び短軸方向に、５行（長軸方向）、４列（短軸
方向）の合計２０個のレーザ発光部が有る場合は、５行
１列毎に、合計４個の光導波路を並列に配列して集光す
る。また、各光導波路を短軸方向に配列されたレーザ発
光部のほぼ中心間の距離より小さく、且つレーザ発光部
の短軸方向の長さよりも大きく構成することは容易であ
る。

【００１５】また、本発明の第６発明は、請求項６に記
載されたとおりの光導波路である。請求項６に記載の光
導波路では、第５発明に対して、各光導波路の短軸方向
の寸法を更に小さくして、各第１グループ毎に複数の光
導波路を配列する。例えば、長軸方向及び短軸方向に、
５行（長軸方向）、４列（短軸方向）の合計２０個のレ
ーザ発光部が有る場合は、５行１列毎に、１列当たりに
２個ずつの光導波路を並列して配置し、合計８個の光導
波路を並列に配列して集光する。このため、各光導波路
の出射面を小さくできる（短軸方向に更に小さくでき
る）ので、より細いレーザ光として集めることができ
る。

【００１６】また、本発明の第７発明は、請求項７に記
載されたとおりの光導波路である。請求項７に記載の光
導波路を用いれば、各光導波路内に入射されたレーザ光
が、当該光導波路内で全反射し易くし、効率良く集光す
ることができる。また、光導波路と当該光導波路の屈折
率よりも小さな屈折率を有する低屈折率部材を交互に配
列した一体構造とすることで、各光導波路を第１グルー
プ毎の発光部に対応させて、１個ずつ配置させる必要が
なく、光導波路の配置の調整が容易となる。

【００１７】また、本発明の第８発明は、請求項８に記
載されたとおりのレーザ集光装置である。請求項８に記
載のレーザ集光装置を用いれば、長軸方向及び短軸方向
に複数配列されたレーザ発光部から出射される複数のレ
ーザ光を、まず光導波路を用いて長軸方向に集光して複
数の光ファイバに入射し、更に、複数の光ファイバから
出射されたレーザ光を集光レンズで集光して加工等に用
いることができる。このように、発光部から出射された
レーザ光を光ファイバに入射するまでの経路中に、複数
のレンズ群の代わりに、光導波路を用いる。複数のレン
ズ群の個々の加工精度及び配置位置の精度を調整等する
よりも、光導波路（単体）の加工精度及び配置位置の精
度を調整等する方が、誤差等をより小さくできるので、
レーザ光をより効率良く集光でき、且つより容易に実現
でき、レーザ光の出力を増大させることができる。

【００１８】また、本発明の第９〜第１０発明は、請求
項９〜１０に記載されたとおりのレンズアレイである。
請求項９〜１０に記載のレンズアレイを用いれば、各レ
ーザ光は、対応する第２レンズに入射される。そして、
各第２レンズの光軸が、複数のレーザ発光部を含む発光
面から所定の距離の面上の所定の直線上、且つ短軸方向
にほぼ平行な所定の直線上をレーザ集光位置として、当
該レーザ集光位置の方向に傾斜しているため、各レーザ
光毎に、長軸方向において当該レーザ集光位置に集光す
ることができる。また、光軸の傾斜だけでなく、各第２
レンズの位置を、対応するレーザ発光部に対して進行方
向の距離及び長軸方向の距離を適切に設定することで、
レーザ光を更に適切に長軸方向においてレーザ集光位置
に集めることができる。このため、半導体レーザアレイ
の複数の発光部から出射された各レーザ光を、長軸方向
において、当該レンズアレイを用いれば、長軸方向コリ
メートレンズアレイと長軸方向集光レンズを用いること
なく、効率良く集光できる。また、当該複数の第２レン
ズを備えたレンズアレイは、容易に実現できる。

【００１９】また、本発明の第１１発明は、請求項１１
に記載されたとおりのレンズアレイである。請求項１１
に記載のレンズアレイでは、第１０発明に対して、各第
２レンズの光軸は、各々レーザ集光位置の方向に傾斜さ
せることなく、レーザ光の進行方向とほぼ平行である。
しかし、各第２レンズの位置を、対応するレーザ発光部
に対して進行方向の距離及び長軸方向の距離を適切に設
定する（第１０発明とは異なる距離に設定する）こと
で、レーザ光を適切に長軸方向においてレーザ集光位置
に集めることができる。このため、半導体レーザアレイ
の複数の発光部から出射された各レーザ光を、長軸方向
において、当該レンズアレイを用いれば、長軸方向コリ
メートレンズアレイと長軸方向集光レンズを用いること
なく、効率良く集光できる。また、当該複数の第２レン
ズを備えたレンズアレイは、容易に実現できる。

【００２０】また、本発明の第１２発明は、請求項１２
に記載されたとおりのレンズアレイである。請求項１２
に記載のレンズアレイでは、レーザ光の入射面側が凸部
であるため、入射面側がほぼ平坦な凸レンズよりも、入
射されたレーザ光の拡散が大きくなる前に、入射面で大
きく屈折させることができるので、レーザ光の拡散をよ
り抑制することができる。

【００２１】また、本発明の第１３発明は、請求項１３
に記載されたとおりのレンズアレイである。請求項１３
に記載のレンズアレイでは、レンズ凸部の曲面の曲率を
部分的に変更することで、収差の影響をより少なくする
ことができ、レーザ光をより効率良く集光できる。ま
た、当該レンズアレイの実現は容易である。

【００２２】また、本発明の第１４発明は、請求項１４
に記載されたとおりのレーザ集光装置である。請求項１
４に記載のレーザ集光装置を用いれば、長軸方向及び短
軸方向に複数配列されたレーザ発光部から出射される複
数のレーザ光を、まずレンズアレイを用いて長軸方向に
集光し、その長軸方向の集光経路において、短軸方向集
光レンズを用いて短軸方向に集光することで、より効率
良く集光できる。

【００２３】また、本発明の第１５発明は、請求項１５
に記載されたとおりのレーザ集光装置である。請求項１
５に記載のレーザ集光装置では、第１４発明に対して、
更に短軸方向幅均一化レンズ（入射された拡散するレー
ザ光を、短軸方向に対して幅をほぼ均一化するレンズ）
を追加する。そして、長軸方向及び短軸方向に複数配列
されたレーザ発光部から出射される複数のレーザ光を、
まずレンズアレイを用いて長軸方向に集光し、その長軸
方向の集光経路において、短軸方向幅均一化レンズで短
軸方向の幅をほぼ均一化し、更に長軸方向の集光経路に
おいて、短軸方向集光レンズを用いて短軸方向に集光す
ることで、より効率良く集光できる。

【００２４】また、本発明の第１６発明は、請求項１６
に記載されたとおりのレーザ集光装置である。請求項１
６に記載のレーザ集光装置では、第１４発明及び第１５
発明に対して、更に光ファイバと集光レンズを用いる。
レンズアレイと短軸方向集光レンズ、あるいはレンズア
レイと短軸方向幅均一化レンズと短軸方向集光レンズと
で、長軸方向及び短軸方向に集光したレーザ光を、複数
の光ファイバ（レーザ発光部の数より少ない数の光ファ
イバ）に入射し、更に、複数の光ファイバから出射され
たレーザ光を集光レンズで集光することで、より効率良
く集光でき、且つより容易に実現でき、レーザ光の出力
を増大させることができる。

【００２５】また、本発明の第１７〜第１８発明は、請
求項１７〜１８に記載されたとおりの光導波路である。
請求項１７〜１８に記載の光導波路を用いれば、全反射
部材で所定の面を覆う（蒸着、貼り付け等）ことによ
り、全反射部材で覆った面からのレーザ光の漏れ量を抑
制することができるので、レーザ光の集光効率をより向
上させることができる。

【００２６】また、本発明の第１９発明は、請求項１９
に記載されたとおりの光導波路である。請求項１９に記
載の光導波路を用いれば、短軸方向に配列した一体構造
の光導波路について、各光導波路において、全反射部材
の層を形成した面からのレーザ光の漏れ量を抑制するこ
とができるので、各光導波路におけるレーザ光の集光効
率をより向上させることができる。

【００２７】また、本発明の第２０発明は、請求項２０
に記載されたとおりの光導波路である。請求項２０に記
載の光導波路を用いれば、光導波路のレーザ光の光伝搬
層と、光ファイバ３０の入射面にて発生する屈折の角度
を適切に調節することができるので、光ファイバに入射
されたレーザ光の漏れ量を抑制することができ、レーザ
光の集光効率をより向上させることができる。

【００２８】また、本発明の第２１発明は、請求項２１
に記載されたとおりのレーザ集光装置である。請求項２
１に記載のレーザ集光装置を用いれば、請求項８に記載
のレーザ集光装置よりも集光効率をより向上させること
ができる光導波路を用いることで、レーザ光を更に効率
良く集光でき、且つより容易に実現でき、レーザ光の出
力を、より増大させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。以下、［第１の実施の形態］〜［第
３の実施の形態］について、順に説明する。 ◆［第１の実施の形態］ 図１は、本発明のレンズアレイを用いたレーザ集光装置
の第１の実施の形態の概略構成図を示している。図１に
示す第１の実施の形態では、図１４に示す従来のレーザ
集光装置に対して、半導体レーザアレイ１０と光ファイ
バ３０との距離を非常に大きくできる（従来では約３．
２ｍｍのところを、第１の実施の形態では短軸方向幅均
一化レンズ５０と短軸方向集光レンズ６０の各焦点距離
に応じて、数ｃｍ以上（本実施の形態の例では、約２０
ｃｍ）に設定することも可能）。このため、各レンズの
配置が容易であるとともに、光ファイバ３０への入射角
を小さくできるので、より効率良くレーザ光を集光する
ことができる。

【００３０】［全体構成］半導体レーザアレイ１０は、
複数の発光部１２を有し、単一の発光部を有する半導体
レーザを２次元的に配列して、あるいは一列に複数の発
光部を有するアレイ型半導体レーザを積層または配列し
て、あるいは２次元配列されたスタック型半導体レーザ
で、構成されている。本実施の形態では、スタック型レ
ーザダイオードを用いている。レンズアレイ４０は、発
光部１２（ｍ，ｎ）の短軸方向毎の各第２グループ毎に
対応するレンズ（第２レンズ）が、長軸方向に複数配列
されて構成されている。レンズアレイ４０は、半導体レ
ーザアレイ１０の各発光部１２から入射された複数のレ
ーザ光を、長軸方向に対して各光ファイバ３０の入射面
に集まるように、長軸方向に集光（束ね、あるいは集
約）する。なお、以下、「束ねる」とは、各レーザ光の
径をほぼ縮めることなく複数のレーザ光を集めることを
いい、「集約する」とは、各レーザ光の径を縮めるある
いは径を縮めるとともに複数のレーザ光を集めることを
いう。また、「集光する」とは、「束ねる」あるいは
「集約する」方法を用いて、レーザ光の出力を高めるこ
とをいう。

【００３１】短軸方向幅均一化レンズ５０は、レンズア
レイ４０から入射された複数のレーザ光を、各レーザ光
毎に、短軸方向に対してほぼ幅が均一なレーザ光に変換
する。図１に示す例では、短軸方向幅均一化レンズ５０
は、複数のレンズで構成されることなく、単体（単一）
のレンズで構成されている。短軸方向集光レンズ６０
は、短軸方向幅均一化レンズ５０から入射されたレーザ
光を、各光ファイバ３０の入射面に集まるように、短軸
方向に集光する（この場合は集約する）。光ファイバ３
０の入射面は、半導体レーザアレイ１０の複数のレーザ
発光部１２を含む発光面から所定の距離の面上の所定の
直線上、且つ短軸方向にほぼ平行な所定の直線上（レー
ザ集光位置）に配置されている。図１に示す例では、短
軸方向集光レンズ６０は、複数のレンズで構成されるこ
となく、単体（単一）のレンズで構成されている。光フ
ァイバ３０には、長軸方向及び短軸方向に集光されたレ
ーザ光が入射される。そして、集光レンズ１００は、任
意の形状に束ねられた光ファイバ３０の出射面から出射
されたレーザ光を、各々所定の位置に集光する。これに
より、半導体レーザアレイ１０の複数の発光部から出射
された複数のレーザ光は、所定の位置に集光され、加工
等に用いることができるように、レーザ光の出力を増大
させることができる。

【００３２】［レンズアレイの概略構造］次に、図２を
用いてレンズアレイ４０の概略構造について説明する。
レンズアレイ４０は、短軸方向毎に用意された複数のレ
ンズ（例えば、ほぼ短軸方向に中心軸を有するシリンド
リカル状のレンズ（第２レンズ））を長軸方向に複数配
列して構成されている。図２（Ａ）に示すレンズアレイ
４０ａでは、１枚のレンズ基板に複数のレンズ４２ａ〜
４２ｅ（第２レンズ）を形成した例を示している。図２
（Ｂ）に示すレンズアレイ４０ｂでは、各レンズ４４ａ
〜４４ｅ（第２レンズ）を積層して形成した例を示して
いる。レンズアレイ４０の構成は、種々の構成方法があ
る。

【００３３】［各構成要素の配置と、レーザ光の集光状
態（概略）］次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、発
光部１２、レンズアレイ４０、短軸方向幅均一化レンズ
５０、短軸方向集光レンズ６０、光ファイバ３０の配置
位置と、レーザ光の集光状態について説明する。図３
（Ａ）は、長軸（fast軸）方向から見た図であり、レー
ザ光を短軸（slow軸）方向に屈折及び集光する様子を示
している。また、図３（B）は、短軸（slow軸）方向か
ら見た図であり、レーザ光を長軸（fast軸）方向に屈折
及び集光する様子を示している。ここで、半導体レーザ
アレイ１０の各発光部１２（ｍ、ｎ）は、短軸方向の幅
（図３（Ａ）中のＤw）が約０．２ｍｍであり、短軸方
向の間隔（図３（Ａ）中のＤp）が約０．２ｍｍであ
る。このため、短軸方向において隣り合う２つの発光部
から出射されるレーザ光を１本の光ファイバに集光させ
るためには、出射の時点でＤｉｎ（約０．６ｍｍ）の幅
を有するレーザ光を、Ｄｏｕｔ（例えば、０．２ｍｍ）
の径の光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光する。

【００３４】次に、図３（Ａ）を用いて、各発光部１２
（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、短軸方向にお
いて光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入射面に集光すること
を説明する。図３（Ａ）において、短軸方向幅均一化レ
ンズ５０の焦点距離を（ｆ５０）（例えば、７５ｍ
ｍ）、短軸方向集光レンズ６０の焦点距離を（ｆ６０）
（例えば、２５ｍｍ）とする。そして、短軸方向幅均一
化レンズ５０を「発光部１２（ｍ、ｎ）からほぼ（ｆ５
０）の距離の位置」に配置し、短軸方向集光レンズ６０
を「発光部１２（ｍ、ｎ）からほぼ（ｆ５０＋ｆ５０＋
ｆ６０）の距離の位置」に配置し、光ファイバ３０
（ｓ、ｔ）を「発光部１２（ｍ、ｎ）からほぼ（ｆ５０
＋ｆ５０＋ｆ６０＋ｆ６０）の距離の位置」に配置す
る。このとき、各位置は誤差により微妙に位置が修正さ
れる。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レ
ーザ光において、短軸方向の拡がり角度をθiny（例え
ば、３．５°）とする。また、光ファイバ３０（ｓ、
ｔ）に入射されるレーザ光において、短軸方向の入射角
をθouty（例えば、１０°）とする。

【００３５】短軸方向幅均一化レンズ５０及び短軸方向
集光レンズ６０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）
における、Din、Dp、Dw、θinyから、目標とする光ファ
イバ３０（ｓ、ｔ）の短軸方向の本数（ｔ）及び径（Do
ut）とθoutyを満足するｆ５０、ｆ６０の焦点距離を有
する、短軸方向幅均一化レンズ５０及び短軸方向集光レ
ンズ６０を選定すればよい。各光ファイバ３０（ｓ，
ｔ）の入射面は、複数の発光部１２（ｍ，ｎ）を含む発
光面から所定の距離（この場合、ｆ５０＋ｆ５０＋ｆ６
０＋ｆ６０の距離）の面上の直線上にあり、且つ短軸方
向にほぼ平行な直線上にある。以下、この光ファイバ３
０（ｓ，ｔ）の入射面を並べた位置を「レーザ集光位置
（図３（Ａ）中のＳＰの位置）」という。なお、この場
合、レンズアレイ４０は、短軸方向において、ほとんど
影響を及ぼさないので説明を省略する。

【００３６】各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各
レーザ光は、Ｚ軸方向に対してθinyの角度（例えば、
３．５°の角度）を持ち、徐々に拡がり、やがて重な
る。短軸方向に重なったレーザ光は、短軸方向幅均一化
レンズ５０を通過すると、短軸方向幅均一化レンズ５０
が焦点距離（ｆ５０）の位置に配置されているため、短
軸方向において幅がほぼ均一になる。この時、短軸方向
幅均一化レンズ５０を通過した各レーザ光は、各々Ｚ軸
方向に対して異なる角度を有するが、各レーザ光の幅は
各々ほぼ均一であり、また、幅がほぼ均一化された各レ
ーザ光の幅の中心は、短軸方向幅均一化レンズ５０の焦
点の位置（図３（Ａ）中のＦ５０）を通る。そして、短
軸方向幅均一化レンズ５０を通過した各レーザ光は、短
軸方向集光レンズ６０を通過すると、各レーザ光がほぼ
均一の幅であり、且つ短軸方向集光レンズがＦ５０から
焦点距離（Ｆ６０）の位置に配置されているため、短軸
方向集光レンズ６０からｆ６０の距離（短軸方向集光レ
ンズ６０の焦点距離）に各々集光される。

【００３７】そして、各レーザ光が短軸方向集光レンズ
６０で集光される位置（短軸方向集光レンズ６０からｆ
６０の距離の位置）に、光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入
射面を配置して集光されたレーザ光を入射する。このと
き、短軸方向のグループ毎のレーザ光が、各グループ毎
に集光される。例えば、光ファイバ（１、１）には、発
光部１２（１、１）と発光部１２（１、２）のグループ
のレーザ光が集光される。なお、図３（Ａ）において
は、以下の式が成立する。 Ｄout＝（ｆ６０／ｆ５０）＊Ｄin θouty＝arctan［（ｆ５０／ｆ６０）＊tan（θiny）］ Ｄout／Ｄin＝tan（θiny）／tan（θouty）＝ｆ６０／
ｆ５０ このため、短軸方向幅均一化レンズ５０の焦点距離（ｆ
５０）と、短軸方向集光レンズ６０の焦点距離（ｆ６
０）との比を適切に選択することで、Ｄout及びθouty
を任意に設定できる。この「各レーザ光が短軸方向集光
レンズ６０で集光される位置（レーザ集光位置）」に、
長軸方向においても集光する。

【００３８】次に、図３（Ｂ）を用いて、発光部１２
（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、長軸方向にお
いて光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入射面に集光すること
を説明する。図３（Ｂ）において、レンズアレイ４０の
各第２レンズ（例えば、４２ａ〜４２ｅ）の焦点距離を
（ｆ）とする。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射さ
れた各レーザ光において、長軸方向の拡がり角度をθin
x（例えば、４０°）とする。また、光ファイバ３０
（ｓ、ｔ）に入射されるレーザ光において、長軸方向の
入射角をθoutx（例えば、１０°）とする。また、発光
部１２（ｍ、ｎ）の長軸方向における間隔をDh（例え
ば、１．７５ｍｍ）とする。また、各発光部の厚さ（図
３（Ｂ）中のDt）は約０．００２ｍｍである。レンズア
レイ４０は、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Dh、θin
xから、目標とする光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の長軸方
向の本数（ｓ）及び径（Dout）とθoutxを満足するよう
に形成及び配置する必要がある。なお、この場合、短軸
方向幅均一化レンズ５０と短軸方向集光レンズ６０は、
長軸方向において、ほとんど影響を及ぼさないので説明
を省略する。

【００３９】なお、図３（Ｂ）において、レンズアレイ
４０を発光部１２（ｍ、ｎ）からレンズアレイ４０の焦
点距離（ｆ）の距離に配置すると、レンズアレイ４０を
通過したレーザ光は、幅がほぼ均一化され、図３（Ｂ）
中に２ａで示すように集光される（この場合は束ねられ
る）。また、レンズアレイ４０を発光部１２（ｍ、ｎ）
からレンズアレイ４０の焦点距離（ｆ）よりもやや遠い
（Ｓ₃）の距離に配置し、（１／Ｓ₃）＋（１／Ｔ₃）＝
（１／ｆ）が成立するＳ₃及びＴ₃を設定し、発光部１２
からＳ₃＋Ｔ₃の距離に光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入射
面を配置すると、レンズアレイ４０を通過したレーザ光
は、図３（Ｂ）中に２ｃ〜２ｅで示すように集光される
（この場合は集約される）。

【００４０】レンズアレイ４０は、各発光部１２（ｍ、
ｎ）から出射された各レーザ光が、Ｚ軸方向に対してθ
inxの角度を持ち、徐々に拡がり、レンズアレイ４０を
通過すると、長軸方向において幅がほぼ均一化されて所
定の位置に束ねられる（図３（B）中２ａ）ように、あ
るいは所定の位置に集約される（図３（Ｂ）中２ｃ〜２
ｅ）ように、レンズアレイ４０の各レンズ（第２レン
ズ）が形成されており、配置されている。そして、レン
ズアレイ４０を通過した各レーザ光は、レンズアレイ４
０を通過すると、所定の位置に集光される。各レーザ光
がレンズアレイ４０で集光される位置（複数のレーザ発
光部を含む発光面から所定の距離の面上の直線上、且つ
短軸方向にほぼ平行な直線の中の所定の直線（レーザ集
光位置）であり、この位置は、短軸方向集光レンズ６０
からｆ６０の距離の位置でもある）に、光ファイバ３０
（ｓ、ｔ）を配置して集光されたレーザ光を入射する。
このとき、長軸方向のグループ毎（図１中の「第２グル
ープ」毎）のレーザ光が、各グループ毎に集光される。
例えば、光ファイバ３０（１、１）には、発光部１２
（１、１）、（２、１）、（３、１）、（４、１）、
（５、１）のレーザ光が集光される。

【００４１】なお、長軸方向の拡がり角（θinx：例え
ば４０°）は、短軸方向の拡がり角（θiny：例えば
３．５°）と比較して充分大きいので、レンズアレイ４
０は、発光部１２（ｍ、ｎ）により近い位置に配置する
ことが好ましい。図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、発光
部１２（ｍ、ｎ）に非常に近い位置に配置している。図
３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、１本の光ファイバ３０
に、短軸方向に２本のレーザ光を、長軸方向に５本のレ
ーザ光を集光し、合計１０本のレーザ光を集光してい
る。なお、実現した半導体レーザ集光装置では、目標と
するレーザ光の出力を得るために、短軸方向に２本のレ
ーザ光を、長軸方向に１０本のレーザ光を集光し、合計
２０本のレーザ光を集光して実用可能な出力を有するレ
ーザ光を得た。また、光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の長軸
方向の本数（この場合は「ｓ」本であり、これにより、
長軸方向に集光するレーザ光の数も決まる）、及び光フ
ァイバ３０（ｓ、ｔ）の径（この場合は「Dout」）、及
びθoutxにより、レンズアレイ４０焦点距離（ｆ）、及
びレンズアレイ４０の配置位置及び各第２レンズの形成
位置について、詳細を図４で説明する。

【００４２】［レンズアレイにおける、各第２レンズの
構造（光軸）及び配置］次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）、
図５（Ａ）及び（Ｂ）に、レンズアレイ４０（この場
合、図２（Ｂ）に示すレンズアレイ４０ｂ）における、
各第２レンズ（ここでは、第２レンズ４２ｂ、４２ｃ）
の構造（光軸）及び配置について、詳細を説明する。図
４（Ａ）及び（Ｂ）に示す図では、各第２レンズの光軸
をほぼレーザ集光位置の方向に向けるとともに、各第２
レンズの位置をレーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）と長軸
方向（Ｘ軸方向）に移動させて配置している（対応する
発光部からの距離を第３の所定距離に設定している）。
また、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す図では、各第２レン
ズの光軸はレーザ光の進行方向とほぼ平行であり、各第
２レンズの位置をレーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）と長
軸方向（Ｘ軸方向）に移動させて配置している（対応す
る発光部からの距離を第４の所定距離に設定してい
る）。

【００４３】次に、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第２
レンズの光軸を傾斜させた場合の、発光部１２（２、
１）に対応する第２レンズ４２ｂの配置等について詳細
を説明する。図４（Ａ）は、レーザ光を「束ねる」方法
を実現する配置の例であり、図４（Ｂ）は、レーザ光を
「集約する」方法を実現する配置の例である。

【００４４】［光軸を傾斜させるとともにレーザ光を束
ねる配置（図４（Ａ））］以下、図４（Ａ）を用いて説
明する。第２レンズ４２ｃは、発光部１２（３、１）
と、レーザ集光位置（この場合、光ファイバ３０（１、
１）の入射面のほぼ中心）を結んだ直線と、第２レンズ
４２ｃの光軸（Kc）が一致するように配置する。また、
対応する発光部１２（３、１）から第２レンズ４２ｃの
中心（Cc）までの距離が、第２レンズ４２ｃの焦点距離
（ｆ）となる位置に配置する。これにより、発光部１２
（３、１）から出射されたレーザ光は、第２レンズ４２
ｃを通過すると、幅がほぼ均一なレーザ光となる。ま
た、焦点距離（ｆ）の選定は、光ファイバ３０（１、
１）の径を考慮して選定する（焦点距離（ｆ）を大きく
すると、通過後のレーザ光の幅が大きくなるため）。

【００４５】次に、第２レンズ４２ｂの配置を説明す
る。まず、光ファイバ３０において、入射可能な最大受
光角の正弦で表される開口数（以下、ＮＡという）よ
り、光ファイバ３０への入射角（θ）を、以下のように
設定する。 θ＜arcsin（ＮＡ） 発光部１２（２，１）と発光部１２（３，１）の長軸方
向の距離を（ｄ）として、第２レンズ４２ｂの中心（C
b）が、対応する発光部１２（２、１）から、長軸方向
の距離（Lx1）、レーザ光の進行方向の距離（Lz1）を、
以下のように設定する。 Lx1＝ｆ＊sinθ Lz1＝ｆ＊cosθ

【００４６】そして、第２レンズ４２ｂを通過して幅が
ほぼ均一化されたレーザ光の幅の半分を（ｂ）として、
光ファイバ３０（１，１）の入射面までの距離（Mz1＋N
z1）を以下のように設定する。 Mz1＝ｄ／tanθ Nz1＝ｂ／sinθなお、発光部１２（３、１）から光ファ
イバ３０（１、１）までの距離（Ｌ）は、図３（Ａ）に
示すように、短軸方向幅均一化レンズ５０の焦点距離
（ｆ５０）と短軸方向集光レンズ６０の焦点距離（ｆ６
０）により設定されているため、以下の式が成立するよ
うに、ｆ６０、ｆ５０、θ等を選定する。 ｄ／tanθ＋ｂ／sinθ＝ｆ６０＋ｆ６０＋ｆ５０＋ｆ５
０ その他の発光部１２（ｍ，ｎ）に対しても同様に設定す
ることができる。

【００４７】［光軸を傾斜させるとともにレーザ光を集
約する配置（図４（Ｂ））］以下、図４（Ｂ）を用いて
説明する。第２レンズ４２ｃは、発光部１２（３，１）
と、レーザ集光位置（この場合、光ファイバ３０（１、
１）の入射面のほぼ中心）を結んだ直線と、第２レンズ
４２ｃの光軸（Kc）が一致するように配置する。また、
対応する発光部１２（３、１）から第２レンズ４２ｃの
中心（Cc）までの距離が、第２レンズ４２ｃの焦点距離
（ｆ）よりも長い距離（Ｓ）となる位置に配置する。ま
た、第２レンズ４２ｃの中心（Cc）から光ファイバ３０
（１，１）の入射面までの距離を（Ｔ）として、以下の
式が成立するようにｆ、Ｓ、Ｔを設定する。 １／ｆ＝１／Ｓ＋１／Ｔ また、Ｓ＋Ｔ＝Ｌであるため、Ｓ、Ｔは以下となる。 Ｓ＝［Ｌ−√（Ｌ²−４＊Ｌ＊ｆ）］／２ Ｔ＝［Ｌ＋√（Ｌ²−４＊Ｌ＊ｆ）］／２（なお、Ｓ＜
Ｔとする） これにより、発光部１２（３、１）から出射されたレー
ザ光は、第２レンズ４２ｃを通過すると、幅が集約され
ていく。

【００４８】次に、第２レンズ４２ｂの配置を説明す
る。まず、光ファイバ３０への入射角（θ）を、以下の
ように設定する。 θ＜arcsin（ＮＡ） 発光部１２（２，１）から光ファイバ３０（１，１）の
入射面までの距離を（Ｌ₁）、発光部１２（２，１）か
ら第２レンズ４２ｂの中心（Cb）までの距離を
（Ｓ₁）、第２レンズ４２ｂの中心（Cb）から光ファイ
バ３０（１，１）の入射面までの距離を（Ｔ₁）とする
と、以下の式が成立する。 Ｌ₁＝ｄ／sinθ Ｓ₁＝［Ｌ₁−√（Ｌ₁ ²−４＊Ｌ₁＊ｆ）］／２ Ｔ₁＝［Ｌ₁＋√（Ｌ₁ ²−４＊Ｌ₁＊ｆ）］／２

【００４９】また、第２レンズ４２ｂの中心（Cb）が、
対応する発光部１２（２、１）から、長軸方向の距離
（Lx2）、レーザ光進行方向の距離（Lz2）を、以下のよ
うに設定する。 Lx2＝Ｓ₁＊sinθ Lz2＝Ｓ₁＊cosθ そして、発光部１２（３，１）から光ファイバ３０
（１，１）の入射面までの距離（Ｌ）を以下のように設
定する。 Ｌ＝ｄ／tanθ なお、発光部１２（３、１）から光ファイバ３０（１、
１）までの距離（Ｌ）は、図３（Ａ）に示すように、短
軸方向幅均一化レンズ５０の焦点距離（ｆ５０）と短軸
方向集光レンズ６０の焦点距離（ｆ６０）により設定さ
れているため、以下の式が成立するように、ｆ６０、ｆ
５０、θ等を選定する。 ｄ／tanθ＝ｆ６０＋ｆ６０＋ｆ５０＋ｆ５０ その他の発光部１２（ｍ，ｎ）に対しても同様に設定す
ることができる。

【００５０】以上では、各第２レンズの焦点距離（ｆ）
を一定として、距離（Ｓ₁）を各第２レンズ毎に設定し
たが、距離（Ｓ₁）を一定として、各第２レンズ毎に焦
点距離（ｆ）を設定することも可能である。この場合、
距離（Ｓ₁）を一定として、焦点距離（ｆ）及び距離
（Ｔ₁）を以下のように設定する。 ｆ＝Ｓ₁−（Ｓ₁）²／Ｌ₁ Ｔ₁＝Ｌ₁−Ｓ₁ この場合、各第２レンズ毎に焦点距離（ｆ）が異なるた
め、各第２レンズ毎に曲率が異なる。発光部が中心から
離れる程（光ファイバへの入射角が大きくなる程）、距
離（Ｌ₁）が大きくなり、対応する第２レンズの焦点距
離（ｆ）が大きくなるため、曲率が大きくなる。従っ
て、距離（Ｓ₁）を一定にすることによって第２レンズ
の有効径をほぼ一定にできるため、各第２レンズの間隔
に制約がある場合等において、第２レンズの設計の自由
度が増す。

【００５１】以上に説明したように、図４（Ａ）及び
（Ｂ）では、各第２レンズの光軸を、各第２レンズ毎に
異なる角度で、ほぼ光ファイバ３０の入射面（つまり、
レーザ集光位置）の方向に傾斜するように構成する。ま
た、各第２レンズの位置を、レーザ光の進行方向におけ
る距離（Lz1、Lz2）、及びレーザ光の長軸方向における
距離（Lx1、Lx2）を、各第２レンズの焦点距離（ｆ）、
及び各第２レンズと光ファイバの入射面（レーザ集光位
置）とを結んだ線と発光面との垂線とのなす角度（θ）
に基づいて、各第２レンズ毎に、各レーザ発光部に対し
て所定の距離（第３の所定距離）に設定する。

【００５２】次に、図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第２
レンズの光軸を傾斜させずにレーザ光の進行方向とほぼ
平行とした場合の、発光部１２（２、１）に対応する第
２レンズ４２ｂの配置等について詳細を説明する。図５
（Ａ）は、レーザ光を「束ねる」方法を実現する配置の
例であり、図５（Ｂ）は、レーザ光を「集約する」方法
を実現する配置の例である。

【００５３】［光軸を傾斜させることなくレーザ光を束
ねる配置（図５（Ａ））］以下、図５（Ａ）を用いて、
図４（Ａ）との相違点について説明する。第２レンズ４
２ｃの配置位置は、図４（Ａ）の配置位置と同じである
ので、説明を省略する。次に、第２レンズ４２ｂの配置
を説明する。図４（Ａ）との相違点は、光軸（Kb）を傾
斜させることなく、入射されるレーザ光とほぼ平行にし
ている点である。第２レンズの断面が真円である場合、
第２レンズのレンズ面が、当該真円の中心まわりに回転
しても、その特性は変わらない。そこで、図４（Ａ）に
示した光軸を傾斜させた第２レンズにおいて、入射され
るレーザ光の進行方向に対して、当該光軸がほぼ平行に
なるように回転させれば、光軸を傾斜させることなく、
図４（Ａ）と同じ効果を実現できる。ただし、この場
合、第２レンズに入射されたレーザ光が出射面に到達し
たとき、出射面に対する入射角が０（ゼロ）でないの
で、出射面においてレーザ光が屈折する。この出射面に
おける屈折を考慮すればよい。

【００５４】次に、第２レンズ４２ｂの配置を説明す
る。まず、光ファイバ３０への入射角（θ）を、以下の
ように設定する。 θ＜arcsin（ＮＡ） 第２レンズ４２ｂの出射面における屈折より、以下の式
が成立する。 ψ＝arcsin［（ｎ１／ｎ２）＊sinθ］（ｎ１：大気の
屈折率、ｎ２：第２レンズ４２ｂの屈折率） 第２レンズ４２ｂの中心（Cb）から、当該第２レンズ４
２ｂを含む真円の中心までの距離を（ｋ）として、第２
レンズ４２ｂの中心（Cb）が、対応する発光部１２
（２，１）から、長軸方向の距離（Lx3）、レーザ光の
進行方向の距離（Lz3）を、以下のように設定する。 Lx3＝（ｆ＋ｋ）＊sinψ Lz3＝（ｆ＋ｋ）＊cosψ−ｋ

【００５５】発光部１２（２，１）から第２レンズ４２
ｂの出射面までの距離を（ａ）として、第２レンズ４２
ｂを通過して幅がほぼ均一化されたレーザ光の幅の半分
を（ｂ）とする。そして、光ファイバ３０（１，１）の
入射面までの距離（Mz3＋Nz3）を以下のように設定す
る。 Mz3＝ａ＋（ｄ−ａ／tanψ）／tanθ Nz3＝ｂ／sinθ なお、発光部１２（３、１）から光ファイバ３０（１、
１）までの距離（Ｌ）は、図３（Ａ）に示すように、短
軸方向幅均一化レンズ５０の焦点距離（ｆ５０）と短軸
方向集光レンズ６０の焦点距離（ｆ６０）により設定さ
れているため、以下の式が成立するように、ｆ６０、ｆ
５０、θ等を選定する。 ａ＋（ｄ−ａ／tanψ）／tanθ＋ｂ／sinθ＝ｆ６０＋
ｆ６０＋ｆ５０＋ｆ５０ その他の発光部１２（ｍ，ｎ）に対しても同様に設定す
ることができる。

【００５６】［光軸を傾斜させることなくレーザ光を集
約する配置（図５（Ｂ））］以下、図５（Ｂ）を用い
て、図４（Ｂ）との相違点について説明する。第２レン
ズ４２ｃの配置位置は、図４（Ｂ）の配置位置と同じで
あるので、説明を省略する。次に、第２レンズ４２ｂの
配置を説明する。図４（Ｂ）との相違点は、光軸（Kb）
を傾斜させることなく、入射されるレーザ光とほぼ平行
にしている点である。図４（Ｂ）に対して回転させれ
ば、光軸を傾斜させることなく、図４（Ｂ）と同じ効果
を実現できることは上記と同様である。また、この出射
面における屈折を考慮すればよいことも同様である。

【００５７】次に、第２レンズ４２ｂの配置を説明す
る。光ファイバ３０への入射角（θ）より、以下のよう
に設定する。 θ＜arcsin（ＮＡ） また、第２レンズ４２ｂの出射面における屈折より、以
下の式がが成立する。 ψ＝arcsin［（ｎ１／ｎ２）＊sinθ］ 以下、図５（Ａ）及び図４（Ｂ）と同様であるので説明
を省略する。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）では、各第２
レンズの光軸及び配置位置を各第２レンズ毎に適切に設
定し、図５（Ａ）及び（Ｂ）では、各第２レンズの配置
位置のみを各第２レンズ毎に適切に設定しているが、光
軸のみを各第２レンズ毎に適切に設定するようにしても
よい。

【００５８】また、第２レンズのレーザ光の入射面側の
凸部の曲率を、出射面側より大きくしている（この例で
は、入射面側が凸で、出射面側はほぼ平面）ので、入射
面で（入射の時点で）大きく屈折させることができ、入
射されたレーザ光の拡散を抑制できる。このため、図４
（Ａ）、図５（Ａ）に示すように、幅をほぼ均一にして
集光する場合に、幅をより細くでき、より細い光ファイ
バに入射することができる。また、収差の影響をより少
なくするために、第２レンズの凸部の曲面の曲率を部分
的に変更してもよい。この場合、収差を少なくして、更
に効率良くレーザ光を集光できる。

【００５９】以上に説明したように、図５（Ａ）及び
（Ｂ）では、各第２レンズの光軸を、発光部から出射さ
れるレーザ光の進行方向とほぼ平行に設定する。また、
各第２レンズの位置を、レーザ光の進行方向における距
離（Lz3、Lz4）、及びレーザ光の長軸方向における距離
（Lx3、Lx4）を、各第２レンズの焦点距離（ｆ）、及び
各第２レンズと光ファイバの入射面（レーザ集光位置）
とを結んだ線と発光面との垂線とのなす角度（θ）に基
づいて、各第２レンズ毎に、各レーザ発光部に対して所
定の距離（第４の所定距離）に設定する。なお、以上に
説明した第２レンズを形成するためには、超精密加工装
置が必要である。当該超精密加工装置には、特開平７−
１００７５２あるいは特開平７−２９９７４６に記載の
加工装置を用いることができる。

【００６０】◆［第２の実施の形態］ 第２の実施の形態は、第１の実施の形態から短軸方向幅
均一化レンズ５０を省略したものである。図６に示す第
２の実施の形態では、図１４に示す従来のレーザ集光装
置に対して、半導体レーザアレイ１０と光ファイバ３０
との距離を非常に大きくできる（第１の実施の形態と同
様）。このため、各レンズの配置が容易であるととも
に、光ファイバ３０への入射角を小さくできるので、よ
り効率良くレーザ光を集光することができる。また、図
１に示す第１の実施の形態に対して、短軸方向幅均一化
レンズ５０を省略しているので、構成が簡素化され、組
み付け時の調整等（各レンズ等の配置位置の微調整等）
が第１の実施の形態に比して容易である。

【００６１】［全体構成］図６は、本発明のレンズアレ
イを用いたレーザ集光装置の第２の実施の形態の概略構
成図を示している。図６では、図１に示す第１の実施の
形態と比して、短軸方向幅均一化レンズ５０が省略され
ていることと、光ファイバ３０の本数が異なる。ここ
で、光ファイバ３０の本数は、短軸方向集光レンズ６０
の焦点距離（ｆ６０）等によって、種々変更することが
できる。他は第１の実施の形態と同様であるので説明を
省略する。また、［レンズアレイの概略構造］も第１の
実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【００６２】［各構成要素の配置と、レーザ光の集光状
態（概略）］次に、図７を用いて、発光部１２、レンズ
アレイ４０、短軸方向集光レンズ６０、光ファイバ３０
の配置位置と、レーザ光の集光状態について説明する。
図７（Ａ）は、長軸（fast軸）方向から見た図であり、
レーザ光を短軸（slow軸）方向に屈折及び集光する様子
を示している。また、図７（B）は、短軸（slow軸）方
向から見た図であり、レーザ光を長軸（fast軸）方向に
屈折及び集光する様子を示している。次に、図７（Ａ）
を用いて、各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レ
ーザ光を、短軸方向において光ファイバ３０（ｓ、ｔ）
の入射面に集光することを説明する。図７（Ａ）におい
て、短軸方向集光レンズ６０の焦点距離をｆ６０（この
場合、例えば、３０ｍｍ）とする。そして、短軸方向集
光レンズ６０を「発光部１２（ｍ、ｎ）から距離
（Ｓ₄）の位置」に配置し、光ファイバ３０（ｍ，ｎ）
を「短軸方向集光レンズ６０から距離（Ｔ₄）の位置」
に配置する。なお、このとき以下のように、Ｓ₄及びＴ₄
を設定する。（図７の例では、（Ｓ₄、Ｔ₄）＝（６０ｍ
ｍ、６０ｍｍ）） １／Ｓ₄＋１／Ｔ₄＝１／ｆ６０ このとき、各位置は誤差により微妙に位置が修正され
る。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レー
ザ光において、短軸方向の拡がり角度をθiny（例え
ば、３．５°）とする。また、光ファイバ３０（ｓ、
ｔ）に入射されるレーザ光において、短軸方向の入射角
をθouty（例えば、１０°）とする。

【００６３】短軸方向集光レンズ６０を選定するには、
発光部１２（ｍ、ｎ）における、Din、Dp、Dw、θinyか
ら、目標とする光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の短軸方向の
本数（ｔ）及び径（Dout）とθoutyを満足する焦点距離
（ｆ６０）を有する、短軸方向集光レンズ６０を選定す
ればよい。各光ファイバ３０（ｓ，ｔ）の入射面は、複
数の発光部１２（ｍ，ｎ）を含む発光面から所定の距離
（この場合、Ｓ₄＋Ｔ₄の距離）の面上の直線上にあり、
且つ短軸方向にほぼ平行な直線上にある。以下、この光
ファイバ３０（ｓ，ｔ）の入射面を並べた位置を「レー
ザ集光位置」という。なお、この場合、レンズアレイ４
０は、短軸方向において、ほとんど影響を及ぼさないの
で説明を省略する。

【００６４】各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各
レーザ光は、Ｚ軸方向に対してθinyの角度（例えば、
３．５°の角度）を持ち、徐々に拡がり、やがて重な
る。各レーザ光の進行方向が当該短軸方向集光レンズ６
０の光軸とほぼ平行であるため、短軸方向に重なったレ
ーザ光は、短軸方向集光レンズ６０を通過すると、１／
Ｓ₄＋１／Ｔ₄＝１／ｆ６０が成立していれば、発光部１
２（ｍ，ｎ）からＳ₄＋Ｔ₄の距離に各々集光される。そ
して、各レーザ光が短軸方向集光レンズ６０で集光され
る位置（発光部１２（ｍ，ｎ）から距離Ｓ₄＋Ｔ₄の位
置）に、光ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入射面を配置して
集光されたレーザ光を入射する。この「各レーザ光が短
軸方向集光レンズ６０で集光される位置（レーザ集光位
置）」に、長軸方向においても集光する。なお、図７
（Ｂ）は、図３（Ｂ）と同様であるので、説明を省略す
る。

【００６５】また、［レンズアレイにおける、各第２レ
ンズの構造（光軸）及び配置］ ［光軸を傾斜させるとともにレーザ光を束ねる配置］ ［光軸を傾斜させるとともにレーザ光を集約する配置］ ［光軸を傾斜させることなくレーザ光を束ねる配置］ ［光軸を傾斜させることなくレーザ光を集約する配置］ は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略す
る。

【００６６】◆［第３の実施の形態］ 第３の実施の形態では、第２の実施の形態から、更にレ
ンズアレイ４０と短軸方向集光レンズ６０とを省略して
光導波路２０に置き換えたものである。図８に示す第３
の実施の形態では、図１４に示す従来のレーザ集光装置
に対して、半導体レーザアレイ１０と光ファイバ３０と
の距離を非常に大きくできる（第１の実施の形態と同
様）。このため、各レンズの配置が容易であるととも
に、光ファイバ３０への入射角を小さくできるので、よ
り効率良くレーザ光を集光することができる。また、図
６に示す第２の実施の形態に対して、レンズアレイ４０
と短軸方向集光レンズ６０とを省略し、その代わりに光
導波路２０を設けているので、第２の実施の形態よりも
更に構成が簡素化され、組み付け時の調整等（各レンズ
等の配置位置の微調整等）が第１の実施の形態及び第２
の実施の形態に比して、更に容易である。

【００６７】［全体構成］図８は、本発明の光導波路２
０（ｓ，ｔ）を用いたレーザ集光装置の第３の実施の形
態の概略構成図を示している。図８に示す第３の実施の
形態では、発光部１２（ｍ，ｎ）を、長軸方向毎の複数
の第１グループに分割し、各第１グループ毎のレーザ光
を各光導波路２０（ｓ，ｔ）で集光して、各光ファイバ
３０（ｓ，ｔ）に入射する。他は第１の実施の形態と同
様であるので説明を省略する。

【００６８】［光導波路の概略構造］次に、図９を用い
て光導波路２０の概略構造について説明する。光導波路
２０は、複数のレンズ（例えば、ほぼ短軸方向に中心軸
を有するシリンドリカル状のレンズ２２ａ〜２２ｅ（第
１レンズ））を長軸方向に複数配列して構成されてい
る。また、図９に示す光導波路２０の例では、第１レン
ズ２２ａ〜２２ｅが配置された面をレーザ光の入射面と
して、当該入射面と対向する面をレーザ光の出射面とし
ている。そして、入射されたレーザ光を集光して出射面
から出射するために、図９に示す例では、長軸方向（Ｘ
軸方向）において、入射面の寸法よりも出射面の寸法の
方が小さくなるように構成されている（テーパ形状に構
成されている）。なお、本実施の形態では、入射面と出
射面の短軸方向（Ｙ軸方向）における寸法はほぼ同じで
あるが、出射面の方が小さな寸法となるように構成して
もよい。なお、光導波路２０は、ガラス等様々な材質を
用いることができる。

【００６９】［各構成要素の配置と、レーザ光の集光状
態（概略）］次に、図１０（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、
発光部１２、光導波路２０、光ファイバ３０の配置位置
と、レーザ光の集光状態について説明する。図１０
（Ａ）は、長軸（fast軸）方向から見た図である。各発
光部１２から出射されたレーザ光は、各光導波路２０の
入射面に入射されると、各光導波路２０内に入射され、
短軸方向においては各光導波路２０内を反射しながら当
該光導波路２０からほとんど外部に漏れることなく進行
し、（当該光導波路２０の出射面に到達し、）光ファイ
バ３０の入射面に入射される。

【００７０】また、図１０（B）は、短軸（slow軸）方
向から見た図であり、レーザ光を長軸（fast軸）方向に
屈折及び集光する様子を示している。図１０（Ｂ）にお
いて、光導波路２０（ｓ，ｔ）の各第１レンズ２２ａ〜
２２ｅの焦点距離を（ｆ）とする。なお、図１０（Ｂ）
において、光導波路２０（ｓ，ｔ）を、発光部１２
（ｍ、ｎ）から当該光導波路２０（ｓ，ｔ）の第１レン
ズの焦点距離（ｆ）の位置に配置すると、光導波路２０
（ｓ，ｔ）を通過したレーザ光は、幅がほぼ均一化さ
れ、図１０（Ｂ）中に２ａで示すように集光される（こ
の場合は束ねられる）。また、光導波路２０（ｓ，ｔ）
を発光部１２（ｍ、ｎ）から当該光導波路２０（ｓ，
ｔ）の焦点距離（ｆ）よりもやや遠い（Ｓ₆）の位置に
配置し、（１／Ｓ₆＋１／Ｔ₆＝１／ｆ）が成立するＳ₆
及びＴ₆を設定し、発光部１２からＳ₆＋Ｔ₆の距離に光
ファイバ３０（ｓ、ｔ）の入射面を配置すると、光導波
路２０（ｓ，ｔ）を通過したレーザ光は、図１０（Ｂ）
中に２ｃ〜２ｅで示すように集光される（この場合は集
約される）。

【００７１】［光導波路における、各第１レンズの構造
（光軸）及び配置］次に、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に、
光導波路２０における、各第１レンズ（ここでは、第１
レンズ２２ｂ、２２ｃ）の構造（光軸）及び配置につい
て、詳細を説明する。各第１レンズの光軸を傾斜させる
場合は、各第１レンズの光軸をほぼ光導波路２０の出射
面の方向に向けるとともに、各第１レンズの位置をレー
ザ光の進行方向（Ｚ軸方向）と長軸方向（Ｘ軸方向）に
移動させる（対応する発光部からの距離を第１の所定距
離に設定する）。また、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す
図では、各第１レンズの光軸はレーザ光の進行方向とほ
ぼ平行であり、各第１レンズの位置をレーザ光の進行方
向（Ｚ軸方向）と長軸方向（Ｘ軸方向）に移動させて配
置している。図１１（Ａ）と図５（Ａ）とは、光軸（K
b）を傾斜させることなく、入射されるレーザ光とほぼ
平行にしている点は同じである。また、図５（Ａ）で
は、入射されたレーザ光が出射される際に、出射面で屈
折するが、図１１（Ａ）でも同様に、出射面で屈折す
る。このとき、屈折後の角度が、arcsin（ＮＡ）を越え
ないように設定する。また、第１レンズの断面が真円で
ある場合、当該真円の中心まわりに回転しても、その特
性は変わらないことは、既に説明したとおりである。し
たがって、図１１（Ａ）は、図４（Ａ）とほぼ同様であ
り、図１１（Ｂ）は、図４（Ｂ）とほぼ同様である。

【００７２】［光軸を傾斜させるとともにレーザ光を束
ねる配置］は、図４（Ａ）とほぼ同様であり、［光軸を
傾斜させるとともにレーザ光を束ねる配置］は、図４
（Ｂ）とほぼ同様であるので、説明を省略する。この場
合、各第１レンズの光軸を、各第１レンズ毎に異なる角
度で、ほぼ光ファイバ３０の入射面（つまり、光導波路
の出射面）の方向に傾斜するように構成する。また、各
第１レンズの位置を、レーザ光の進行方向における距離
（Lz1、Lz2）、及びレーザ光の長軸方向における距離
（Lx1、Lx2）を、各第１レンズの焦点距離（ｆ）、及び
各第１レンズと光ファイバの入射面（光導波路の出射
面）とを結んだ線と発光面との垂線とのなす角度（出射
面と各第１レンズとのなす角度を示すθ）に基づいて、
各第１レンズ毎に、各レーザ発光部に対して所定の距離
（第１の所定距離）に設定する。

【００７３】また、［光軸を傾斜させることなくレーザ
光を束ねる配置（図１１（Ａ））］は、図４（Ａ）とほ
ぼ同様であり、［光軸を傾斜させることなくレーザ光を
集約する配置（図１１（Ｂ））］は、図４（Ｂ）とほぼ
同様であるので、説明を省略する。この場合、図１１
（Ａ）及び（Ｂ）では、各第１レンズの光軸を、発光部
から出射されるレーザ光の進行方向とほぼ平行に設定す
る。また、各第１レンズの位置を、レーザ光の進行方向
における距離（Lz5、Lz6）、及びレーザ光の長軸方向に
おける距離（Lx5、Lx6）を、各第１レンズの焦点距離
（ｆ）、及び各第１レンズと光ファイバの入射面（光導
波路の出射面）とを結んだ線と発光面との垂線とのなす
角度（出射面と各第１レンズとのなす角度を示すθ）に
基づいて、各第１レンズ毎に、各レーザ発光部に対して
所定の距離（第２の所定距離）に設定する。

【００７４】なお、本実施の形態では、光導波路の入射
面に第１レンズを設けたが、第１レンズを設けない構成
としてもよい。この場合、光導波路に入射されたレーザ
光は、屈折して出射面の方向に向かうのでなく、光導波
路内を反射しながら出射面の方向に進行する。この構成
の場合は、反射角をより小さくして集光効率を向上させ
るために（各発光部からの入射角をより小さくするため
に）、レーザ光の進行方向において光導波路の長さを長
くする。

【００７５】［光導波路を用いた、その他の構成］次
に、図１２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、図１０（Ａ）に
示した各光導波路を一体化した光導波路の例について説
明する。なお、図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、どちらも長
軸方向から見た図であり、理解を容易にするために、図
１０（Ａ）とは異なる寸法で記載している。図１２
（Ａ）では、各光導波路２０（ｓ，ｔ）の短軸方向の寸
法を、発光部１２（ｍ，ｎ）の短軸方向における中心間
の距離より小さく、且つ発光部１２（ｍ，ｎ）の短軸方
向の長さよりも大きく設定している。これにより、短軸
方向においては、１個の発光部１２（ｍ，ｎ）から出射
されたレーザ光を、当該発光部１２（ｍ，ｎ）に対応す
る１個の光導波路２０（ｓ，ｔ）に適切に入射すること
ができる。また、各光導波路２０（ｓ，ｔ）が、短軸方
向において、互いに干渉することがない。

【００７６】更に、各光導波路２０（ｓ，ｔ）の間の間
隙を、当該光導波路２０（ｓ，ｔ）よりも小さな屈折率
を有する低屈折率部材２５で埋めて、短軸方向に複数配
列した光導波路２０（ｓ，ｔ）を一体構造とする。これ
により、光導波路のサイズを（短軸方向に）大きくする
ことができるので、第１レンズの加工等を行う場合の保
持がより容易になり、加工等をより容易に行うことがで
きる。また、レーザ集光装置として所定の位置に配置し
て、その配置位置を微調整する際、個々の光導波路毎に
微調整する必要がなく、一括して微調整することができ
るので便利である。

【００７７】また、図１２（Ｂ）では、各光導波路２０
（ｓ，ｔ）の短軸方向の寸法を、発光部１２（ｍ，ｎ）
の短軸方向の長さよりも小さく設定している。これによ
り、短軸方向においては、１個の発光部１２（ｍ，ｎ）
から出射されたレーザ光を、当該発光部１２（ｍ，ｎ）
に対応する２個以上（図１２（Ｂ）の例では、２個）の
光導波路２０（ｓ，ｔ）に適切に入射することができ
る。また、各光導波路２０（ｓ，ｔ）が、短軸方向にお
いて、互いに干渉することがないように設定する。これ
により、光ファイバ３０の径（ｄｎ）を、より小さくで
きる。更に、各光導波路２０（ｓ，ｔ）の間の間隙を、
当該光導波路２０（ｓ，ｔ）よりも小さな屈折率を有す
る低屈折率部材２５、２５ａで埋めて、短軸方向に複数
配列した光導波路２０を一体構造とすることは、図１２
（Ａ）と同様である。なお、各光導波路２０（ｓ，ｔ）
と向かい合う部分の低屈折率部材２５ａは、レーザ光を
効率的に集光するために、できるだけ薄い方が好まし
い。

【００７８】次に、図１３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、
光ファイバ３０の径を小さくした場合の、他の効果（複
数の光ファイバを束ねたケーブルの小径化）について説
明する。図１３（Ａ）は、１９本の光ファイバ３０を束
ねたケーブルの断面である。一般的に、光ファイバ３０
の断面は円であるので、図１３（Ａ）に示すように、各
光ファイバが隙間なく配列された状態で束ねられる。こ
の例では、束ねた光ファイバの直径方向の本数は５本で
ある。また、図１３（Ｂ）は、複数の光ファイバを束ね
た場合の、「光ファイバ総本数」と「直径方向の本数」
を示すグラフである。当該グラフより、光ファイバの総
本数が２倍になっても、直径方向の本数は２倍よりも小
さい。従って、複数の発光部１２から出射されるレーザ
光を、複数の光ファイバ３０に集光する場合、例えば図
１２（Ａ）に示す方法で２００本の光ファイバを用いる
よりも、図１２（Ｂ）に示す方法で４００本の光ファイ
バ（この場合、各光ファイバの径は約半分）を用いる方
が、全光ファイバを束ねたケーブルの直径が小さくな
り、ビーム半径と広がり角（半角）との積により表され
るBeam Parameter Product（ビーム品質）が向上し、
且つ取りまわし等が容易である。

【００７９】◆［第４の実施の形態］ 第４の実施の形態では、第３の実施の形態に対して、各
光導波路２０の側面（短軸方向と交わる面）を、レーザ
光を全反射する全反射部材１００ｙで覆う（図１６）。
これにより、光導波路２０内に入射されたレーザ光は、
短軸方向においては光導波路２０の外部に漏れることな
く、入射された全レーザ光が出射面に到達する。このた
め、短軸方向における集光効率をより向上させることが
できる。全反射部材１００ｙで覆う方法としては、例え
ば、銀等を蒸着させたり、表面を鏡面仕上げした銀等の
金属板を貼り付けたりする。なお、全反射部材１００ｙ
はレーザ光を全反射可能であれば、どのような材質であ
ってもよい。また、どのような厚さであってもよい（膜
状、板状に限定されない）。

【００８０】［全体構成］全体構成は、図８に示す第３
の実施の形態と同様であるので説明を省略する。以下、
第３の実施の形態との相違点について説明する。 ［光導波路の構成と、レーザ光の集光状態］図１７
（Ａ）に、第４の実施の形態の光導波路２０を複数配列
して構成した例を示す。図１２で説明した第３の実施の
形態と同様に、短軸方向におけるレーザ発光部１２毎に
光導波路２０を配置し、短軸方向における各光導波路２
０と光導波路２０との間隙の層は、レーザ光を全反射す
る全反射部材１００ｙの層を含んでいる。

【００８１】図１７（Ａ）の例では、間隙の層は、全反
射部材１００ｙで間隙部材１１０を挟み込んで形成され
ている。この場合、間隙部材１１０にはレーザ光が入射
されることがないので、間隙部材１１０はどのような材
質で構成されていてもよい。また、この場合、全反射部
材１００ｙは、間隙部材１１０の表面に形成あるいは貼
り付け等されてもよいし、光導波路２０の表面に形成あ
るいは貼り付け等されてもよい。また、間隙の層は、全
反射部材１００ｙのみで形成してもよいし、間隙部材１
１０で全反射部材１００ｙを挟み込む構造にしてもよ
い。間隙部材１１０で全反射部材１００ｙを挟み込む構
造にする場合、間隙部材１１０はレーザ光を通過させる
ことができれば屈折率は問わない。以上のように、短軸
方向における光導波路２０と光導波路２０との間隙の層
には、レーザ光を全反射する全反射部材１００ｙの層が
少なくとも形成されていればよい。

【００８２】図１７（Ｂ）に示す第３の実施の形態（光
導波路２０と光導波路２０との間隙の層を低屈折率部材
２５で構成）では、レーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）に
対して短軸方向（Ｙ軸方向）における角度が比較的大き
なレーザ光が発生すると（図１７（Ｂ）中のレーザ光２
βに示すような角度のレーザ光が発生すると）、入射さ
れた光導波路２０内から外部に漏れる可能性がある。し
かし、光導波路２０と光導波路２０との間隙の層に全反
射部材１００ｙの層を形成した第４の実施の形態（図１
７（Ａ））では、レーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）に対
して短軸方向（Ｙ軸方向）における角度が比較的大きな
レーザ光（図１７（Ａ）中のレーザ光２β）が発生して
も、入射された光導波路２０の外部に漏れることがな
く、当該光導波路２０の出射面まで確実に伝搬させるこ
とができる。このため、短軸方向における集光効率をよ
り向上させることができる。

【００８３】◆［第５の実施の形態］ 第５の実施の形態では、第３の実施の形態あるいは第４
の実施の形態に対して、光導波路２０ａが少なくとも第
１レンズ部分で構成されており、当該第１レンズ部分を
通過したレーザ光が進行する光伝搬層が空洞に形成され
ている。なお、レーザ光が第１レンズを通過して空洞部
分に達した時点で屈折するため、この屈折の角度を考慮
して第１レンズの位置を調節する。図１８（Ａ）〜
（Ｃ）は、第４の実施の形態に対して光導波路２０ａの
光伝搬層を空洞に形成した例を示している。空洞の形成
方法は、これらに限定されず、種々の形成方法が考えら
れる。また、第３の実施の形態に対する空洞の形成方法
は、第４の実施の形態に対する形成方法と同様であるの
で説明を省略する。

【００８４】［全体構成］全体構成は、図８に示す第３
の実施の形態と同様であるので説明を省略する。以下、
第３の実施の形態との相違点について説明する。 ［光導波路の構成と、短軸方向におけるレーザ光の集光
状態］図１８（Ｃ）に、第５の実施の形態の光導波路２
０ａを複数配列して構成した例を示す。レーザ光の進行
方向（Ｚ軸方向）に対して短軸方向（Ｙ軸方向）におけ
る角度が比較的大きなレーザ光（図１８（Ｃ）中のレー
ザ光２β）が発生しても、入射された光導波路２０ａ
（この例では、第１レンズ部分の光導波路２０ａと全反
射部材１００ｙで覆われている、光ファイバ３０までの
空間１２０）の外部に漏れることがなく、当該光導波路
２０ａから空間１２０の終端部分まで（光ファイバ３０
の入射面まで）確実に伝搬させることができる。このた
め、短軸方向における集光効率を、第４の実施の形態と
同様に、より向上させることができる。

【００８５】［長軸方向におけるレーザ光の集光状態］
次に図１９を用いて第５の実施の形態について、長軸方
向におけるレーザ光の集光状態について説明する。図１
９（Ａ）は第５の実施の形態の、長軸方向におけるレー
ザ光の集光状態を説明する図であり、図１９（Ｂ）は第
３の実施の形態及び第４の実施の形態の、長軸方向にお
けるレーザ光の集光状態を説明する図である。まず、図
１９（Ａ）について説明する。空間（空洞）１２０部分
は、この例では大気であり、屈折率をｎ１とする。ま
た、光ファイバ３０の屈折率をｎ２とすると、通常は、
屈折率ｎ１＜屈折率ｎ２である。そして、空間（空洞）
１２０内を進行するレーザ光の１つをレーザ光２αとし
て、当該レーザ光２αと光ファイバ３０の長手方向との
なす角度をθ１とする。そして、光ファイバ３０に入射
したレーザ光２αの進行方向と光ファイバ３０の長手方
向とのなす角度をθ２とする。

【００８６】この場合、屈折率ｎ１＜屈折率ｎ２である
ため、θ１＞θ２になる。このため、光ファイバ３０に
入射されたレーザ光が当該光ファイバ３０から外部に漏
れる漏れ量が抑制される。つまり、長軸方向（Ｘ軸方
向）における集光効率をより向上させることができる。

【００８７】第３の実施の形態、及び第４の実施の形態
では、例えば、図１９（Ｂ）に示すように、光導波路２
０と光ファイバ３０との間に間隙が設けられてしまう場
合がある。（光導波路２０の出射面と、光ファイバ３０
の入射面が、完全に隙間なく接している場合は、図１９
（Ｂ）に示す屈折は発生しない。なお、完全に隙間なく
接している場合は、屈折率ｎ３＜屈折率ｎ２に設定する
ことが好ましい。）間隙が設けられてしまう場合、その
間隙は大気であり、その屈折率をｎ１とする。また、光
導波路２０の屈折率をｎ３として、光ファイバ３０の屈
折率をｎ２とすると、通常は、屈折率ｎ１＜屈折率ｎ
２、且つ屈折率ｎ１＜屈折率ｎ３である。

【００８８】そして、光導波路２０内を進行するレーザ
光の１つをレーザ光２αとして、当該レーザ光２αと光
ファイバ３０の長手方向とのなす角度を、図１９（Ａ）
と同様にθ１とする。そして、光ファイバ３０に入射し
たレーザ光２αの進行方向と光ファイバ３０の長手方向
とのなす角度をθ２０とする。また、光導波路２０の出
射面から出射されたレーザ光と光ファイバ３０の長手方
向とのなす角度、及び光ファイバ３０の入射面に入射さ
れたレーザ光と光ファイバ３０の長手方向とのなす角度
を、θ３とする。

【００８９】この場合、屈折率ｎ１＜屈折率ｎ３である
ため、θ１＜θ３になる。また、屈折率ｎ１＜屈折率ｎ
２であるため、θ３＞θ２０である。図１９（Ａ）と
（Ｂ）を比較すれば、θ１＜θ３であるため、θ２＜θ
２０であることが容易に理解できる。つまり、第５の実
施の形態（図１９（Ａ））の方が、長軸方向（Ｘ軸方
向）における集光効率をより向上させることができる。

【００９０】以上、第４の実施の形態と第５の実施の形
態にて、光導波路２０、２０ａにおける全反射部材１０
０ｙの層を短軸方向（Ｙ軸方向）と交わる面に形成した
が、第３〜第５の実施の形態において、全反射部材１０
０ｙを光導波路２０、２０ａにおける長軸方向（Ｘ軸方
向）と交わる面に形成してもよい。光導波路２０、２０
ａにおける長軸方向（Ｘ軸方向）と交わる面に全反射部
材１００ｙを形成した場合は、当該光導波路２０、２０
ａに入射されたレーザ光の長軸方向の漏れ量を抑制する
ことができるので、長軸方向（Ｘ軸方向）における集光
効率をより向上させることができる。

【００９１】本発明の光導波路、レンズアレイ及びレー
ザ集光装置は、本実施の形態で説明した構成、形状、配
置等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の変更、追加、削除が可能である。本発明の光導波
路、レンズアレイ及びレーザ集光装置は、レーザ加工装
置等、レーザ光を用いた種々の装置に適用することが可
能である。本実施の形態の説明に用いた数値は一例であ
り、この数値に限定されるものではない。また、各レン
ズの形状、サイズ等は、実施の形態の説明及び図に限定
されるものではない。本発明で使用される各レンズは、
一方面が曲面であれば、他方面は平面でも曲面でもよ
い。本実施の形態で説明した光導波路は、長軸方向にお
いて複数の発光部から出射されるレーザ光を集光する構
成としたが、短軸方向において複数の発光部から出射さ
れるレーザ光を集光する構成とすることも可能である。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未
満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜７また
は１７〜２０のいずれかに記載の光導波路、請求項８ま
たは２１に記載のレーザ集光装置、請求項９〜１３のい
ずれかに記載のレンズアレイ、あるいは請求項１４〜１
６のいずれかに記載のレーザ集光装置を用いれば、半導
体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ
光を、より効率良く集光でき、且つより容易に実現でき
る光導波路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ集光装置の第１の実施の形態の
概略構成図である。

【図２】レンズアレイ４０の概略構造を説明する図であ
る。

【図３】第１の実施の形態において、各レンズの配置位
置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を
説明する図である。

【図４】レンズアレイ４０における各第２レンズの光軸
を傾斜させた場合の、各第２レンズの配置位置を説明す
る図である。

【図５】レンズアレイ４０における各第２レンズの光軸
を傾斜させない場合の、各第２レンズの配置位置を説明
する図である。

【図６】本発明のレーザ集光装置の第２の実施の形態の
概略構成図である。

【図７】第２の実施の形態において、各レンズの配置位
置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を
説明する図である。

【図８】本発明のレーザ集光装置の第３の実施の形態の
概略構成図である。

【図９】光導波路２０の概略構造を説明する図である。

【図１０】第３の実施の形態において、光導波路２０の
配置位置と、光導波路内でレーザ光が集光される様子を
説明する図である。

【図１１】光導波路２０における各第１レンズの光軸を
傾斜させない場合の、各第１レンズの配置位置を説明す
る図である。

【図１２】光導波路の配列、及び光導波路の屈折率より
も小さな屈折率を有する低屈折率部材を各光導波路に挟
み込み、一体構造とすることを説明する図である。

【図１３】光ファイバの径を小さくした場合の、他の効
果を説明する図である。

【図１４】従来の半導体レーザ集光装置の概略構成を説
明する図である。

【図１５】従来の半導体レーザ集光装置において、各レ
ンズの配置位置と、各レンズを通過したレーザ光が集光
される様子を説明する図である。

【図１６】第４の実施の形態において、光導波路２０の
構成を説明する図である。

【図１７】第４の実施の形態において、光導波路２０内
及び全反射部材１００ｙにてレーザ光が集光される様子
を説明する図である。

【図１８】第５の実施の形態において、光導波路２０ａ
の構成と、当該光導波路２０ａ及び全反射部材１００ｙ
にてレーザ光が集光される様子を説明する図である。

【図１９】第５の実施の形態において、光ファイバ３０
に入射されたレーザ光と、当該光ファイバ３０の長手方
向とのなす角度（θ２）について説明する図である。

【符号の説明】

１０ 半導体レーザアレイ １２ 発光部 ２０ 光導波路 ２２ａ〜２２ｅ 第１レンズ ２５、２５ａ 低屈折率部材 ３０ 光ファイバ ４０、４０ａ、４０ｂ レンズアレイ ４２ａ〜４２ｅ、４４ａ〜４４ｅ 第２レンズ ５０ 短軸方向幅均一化レンズ ６０ 短軸方向集光レンズ ７０ 長軸方向コリメートレンズアレイ ８０ 長軸方向集光レンズ ９０ 短軸方向集光レンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 康生 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 中野 ともみ 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 BA03 BA32 CA13 DA03 DA04 DA05 5F073 AB05 AB27 AB28 EA29

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長軸方向及び短軸方向に拡散しながら進
   行する複数のレーザ光を入射面から入射して、入射され
   た複数のレーザ光を所定の方向に集光して出射面から出
   射する光導波路であって、 入射面の長軸方向の寸法よりも出射面の長軸方向の寸法
   を小さくし、長軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   から出射される複数のレーザ光を入射面から入射し、入
   射された複数のレーザ光を長軸方向に集光して出射面か
   ら出射する、ことを特徴とする光導波路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光導波路であって、 長軸方向に配列された複数のレーザ発光部の数、及び各
   レーザ発光部のほぼ中心間の距離は予め確認されてお
   り、 レーザ光が入射される光導波路の入射面には、各レーザ
   発光部に対応させて、入射された各レーザ光を各々長軸
   方向に屈折させて長軸方向に集光する、複数の第１レン
   ズが設けられており、 各第１レンズを、各第１レンズの光軸が、各第１レンズ
   毎に、ほぼ光導波路の出射面の方向に傾斜するように形
   成する、ことを特徴とする光導波路。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光導波路であって、 光導波路の入射面に設けられている各第１レンズの位置
   を、各第１レンズに入射されたレーザ光が出射面に集光
   されるように、各レーザ発光部と当該レーザ発光部に対
   応する第１レンズとにおいて、レーザ光の進行方向に対
   する距離、及びレーザ光の長軸方向に対する距離を、各
   第１レンズの焦点距離、及び出射面と各第１レンズとの
   なす角度に基づいて、各第１レンズ毎に、各レーザ発光
   部に対して第１の所定距離に設定する、ことを特徴とす
   る光導波路。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光導波路であって、 長軸方向に配列された複数のレーザ発光部の数、及び各
   レーザ発光部のほぼ中心間の距離は予め確認されてお
   り、 レーザ光が入射される光導波路の入射面には、各レーザ
   発光部に対応させて、入射された各レーザ光を各々長軸
   方向に屈折させて長軸方向に集光する、複数の第１レン
   ズが設けられており、 各第１レンズを、各第１レンズの光軸が、入射される各
   レーザ光の進行方向とほぼ平行になるように形成し、 入射面に設けられている各第１レンズの位置を、各第１
   レンズに入射されたレーザ光が出射面に集光されるよう
   に、各レーザ発光部と当該レーザ発光部に対応する第１
   レンズとにおいて、レーザ光の進行方向に対する距離、
   及びレーザ光の長軸方向に対する距離を、各第１レンズ
   の焦点距離、及び出射面と各第１レンズとのなす角度に
   基づいて、各第１レンズ毎に、各レーザ発光部に対して
   第２の所定距離に設定する、ことを特徴とする光導波
   路。
5. 【請求項５】 長軸方向及び短軸方向に配列された複数
   のレーザ発光部から出射される複数のレーザ光を所定の
   方向に集光する、請求項１〜４のいずれかに記載の光導
   波路を複数用いた光導波路であって、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間における長軸方
   向の距離と短軸方向の距離は予め確認されており、複数
   のレーザ発光部を、長軸方向毎の複数の第１グループに
   分割し、 各光導波路の短軸方向の寸法を、短軸方向に配列された
   レーザ発光部のほぼ中心間の距離より小さく、且つレー
   ザ発光部の短軸方向の長さより大きく設定し、 光導波路を、短軸方向に配列された各第１グループ毎の
   レーザ発光部に対応させて、短軸方向に複数配列する、
   ことを特徴とする光導波路。
6. 【請求項６】 長軸方向及び短軸方向に配列された複数
   のレーザ発光部から出射される複数のレーザ光を所定の
   方向に集光する、請求項１〜４のいずれかに記載の光導
   波路を複数用いた光導波路であって、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間における長軸方
   向の距離と短軸方向の距離は予め確認されており、複数
   のレーザ発光部を、長軸方向毎の複数の第１グループに
   分割し、 各光導波路の短軸方向の寸法を、レーザ発光部の短軸方
   向の長さより小さく設定し、 短軸方向に配列された各第１グループ毎のレーザ発光部
   に対して、少なくとも２つ以上の光導波路を短軸方向に
   配列する、ことを特徴とする光導波路。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の光導波路であ
   って、 各光導波路と光導波路との間に、当該光導波路の屈折率
   よりも小さな屈折率を有する低屈折率部材を挟み込み、
   当該低屈折率部材と光導波路とを交互に配列して一体構
   造とする、ことを特徴とする光導波路。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の光導波
   路と、光ファイバと、集光レンズとを備え、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   において、長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレ
   ーザ発光部の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間にお
   ける長軸方向の距離と短軸方向の距離は予め確認されて
   おり、複数のレーザ発光部から出射されるレーザ光を集
   光するレーザ集光装置であって、複数のレーザ発光部を
   長軸方向毎の複数の第１グループに分割し、 短軸方向に配列された各第１グループ毎のレーザ発光部
   に対応させて光導波路が配置されており、 各光導波路の出射面には、各々、光ファイバの入射面が
   配置されており、 光ファイバの出射面は任意の形状に束ねられ、任意の形
   状に束ねられた出射面側に集光レンズが配置されてお
   り、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   から出射される複数のレーザ光を、短軸方向に配列され
   た各第１グループ毎に、光導波路を用いて長軸方向に集
   めて光ファイバに入射し、各光ファイバの出射面から出
   射されるレーザ光を集光レンズで集光する、ことを特徴
   とするレーザ集光装置。
9. 【請求項９】 長軸方向及び短軸方向に配列された複数
   のレーザ発光部から出射され、長軸方向及び短軸方向に
   拡散しながら進行するレーザ光を、所定の方向に集光す
   るレンズアレイであって、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
   の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間における長軸方
   向の距離と短軸方向の距離は予め確認されており、複数
   のレーザ発光部を、短軸方向毎の複数の第２グループに
   分割し、 レンズアレイには、各第２グループのレーザ発光部に対
   応させた各第２レンズが、長軸方向に複数配列されてお
   り、 各第２レンズは、対応する第２グループのレーザ発光部
   から入射された複数のレーザ光を、各レーザ光毎に長軸
   方向に集光し、 各第２レンズを、各第２レンズの光軸が、長軸方向及び
   短軸方向に配列された複数のレーザ発光部を含む発光面
   から所定の距離の面上の所定の直線上、且つ短軸方向に
   ほぼ平行な所定の直線上をレーザ集光位置として、入射
   されたレーザ光が長軸方向にほぼ集光されるように、各
   第２レンズ毎に異なる角度でほぼ前記レーザ集光装置の
   方向に傾斜するように構成する、ことを特徴とするレン
   ズアレイ。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のレンズアレイであっ
    て、 長軸方向に複数配列されている各第２レンズの位置を、
    各第２レンズに入射されたレーザ光が前記レーザ集光位
    置にほぼ集光されるように、各第２グループのレーザ発
    光部と当該レーザ発光部に対応する第２レンズとにおい
    て、レーザ光の進行方向における距離、及びレーザ光の
    長軸方向における距離を、各第２レンズの焦点距離、及
    び各第２レンズと前記レーザ集光位置とを結んだ線と前
    記発光面の垂線とのなす角度に基づいて、各第２レンズ
    毎に、各第２グループに対して第３の所定距離に設定す
    る、ことを特徴とするレンズアレイ。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載のレンズアレイであっ
    て、 各第２レンズを、各第２レンズの光軸が、入射される各
    レーザ光の進行方向とほぼ平行になるように構成し、 長軸方向に複数配列されている各第２レンズの位置を、
    各第２レンズに入射されたレーザ光が前記レーザ集光位
    置にほぼ集光されるように、各第２グループのレーザ発
    光部と当該レーザ発光部に対応する第２レンズとにおい
    て、レーザ光の進行方向における距離、及びレーザ光の
    長軸方向における距離を、各第２レンズの焦点距離、及
    び各第２レンズと前記レーザ集光位置とを結んだ線と前
    記発光面の垂線とのなす角度に基づいて、各第２レンズ
    毎に、各第２グループに対して第４の所定距離に設定す
    る、ことを特徴とするレンズアレイ。
12. 【請求項１２】 請求項９〜１１のいずれかに記載のレ
    ンズアレイであって、第２レンズにおいて、レーザ光の
    入射面側が凸状であり、出射面側がほぼ平面状である、
    ことを特徴とするレンズアレイ。
13. 【請求項１３】 請求項９〜１２に記載のレンズアレイ
    であって、第２レンズにおいて、レンズ凸部の曲面の曲
    率を、部分的に変更する、ことを特徴とするレンズアレ
    イ。
14. 【請求項１４】 請求項９〜１３のいずれかに記載のレ
    ンズアレイと、入射されたレーザ光を短軸方向に集光す
    る短軸方向集光レンズとを備え、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    において、長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレ
    ーザ発光部の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間にお
    ける長軸方向の距離と短軸方向の距離は予め確認されて
    おり、複数のレーザ発光部から出射されるレーザ光を集
    光するレーザ集光装置であって、複数のレーザ発光部
    を、短軸方向毎の複数の第２グループに分割し、 レンズアレイを、各第２グループ毎に対応する各第２レ
    ンズが位置するように配置し、 短軸方向集光レンズを、レンズアレイと前記レーザ集光
    位置との間に配置し、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    から出射される複数のレーザ光を、各第２グループ毎
    に、レンズアレイを用いて前記レーザ集光位置の方向に
    向けて長軸方向に集光し、更に短軸方向集光レンズを用
    いて短軸方向に集光し、前記レーザ集光位置に長軸方向
    及び短軸方向に集光する、ことを特徴とするレーザ集光
    装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のレーザ集光装置で
    あって、更に、入射されたレーザ光を短軸方向に屈折さ
    せて短軸方向に対して幅をほぼ均一にする短軸方向幅均
    一化レンズを備え、 短軸方向幅均一化レンズを、前記発光面から当該短軸方
    向幅均一化レンズのほぼ焦点距離の位置、且つレンズア
    レイと短軸方向集光レンズとの間に、レンズアレイを通
    過した複数のレーザ光が入射されるように配置し、 短軸方向集光レンズを、短軸方向幅均一化レンズと前記
    レーザ集光位置との間に配置し、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    から出射される複数のレーザ光を、各第２グループ毎
    に、レンズアレイを用いて前記レーザ集光位置の方向に
    向けて長軸方向に集光し、短軸方向幅均一化レンズを用
    いて各レーザ光毎に短軸方向に屈折させるとともに、各
    レーザ光毎に短軸方向に対してほぼ均一の幅に変換し、
    短軸方向集光レンズを用いて短軸方向にも集光し、前記
    レーザ集光位置に長軸方向及び短軸方向に集光する、こ
    とを特徴とするレーザ集光装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４または１５に記載のレーザ
    集光装置であって、更に、光ファイバと、集光レンズと
    を備え、 光ファイバの入射面を、レーザ光が長軸方向及び短軸方
    向に集光された前記レーザ集光位置に配置し、 光ファイバの出射面は任意の形状に束ねられ、任意の形
    状に束ねられた出射面側に集光レンズが配置されてお
    り、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    から出射される複数のレーザ光を、各第２グループ毎
    に、レンズアレイを用いて前記レーザ集光位置に集光
    し、短軸方向集光レンズ、あるいは短軸方向幅均一化レ
    ンズと短軸方向集光レンズを用いて更に短軸方向に集光
    して光ファイバに入射し、各光ファイバの出射面から出
    射されるレーザ光を集光レンズで集光する、ことを特徴
    とするレーザ集光装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜６のいずれかに記載の光導
    波路であって、 光導波路における、短軸方向と交わる面を、レーザ光を
    全反射する全反射部材で覆う、 ことを特徴とする光導波路。
18. 【請求項１８】 請求項１〜７または１７に記載の光導
    波路であって、 光導波路における、長軸方向と交わる面を、レーザ光を
    全反射する全反射部材で覆う、ことを特徴とする光導波
    路。
19. 【請求項１９】 請求項５または６に記載の光導波路で
    あって、 短軸方向における、各光導波路と光導波路との間隙の層
    に、少なくともレーザ光を全反射する全反射部材の層を
    形成し、光導波路と当該間隙の層とを交互に配列して一
    体構造とする、ことを特徴とする光導波路。
20. 【請求項２０】 請求項１〜７または１７〜１９のいず
    れかに記載の光導波路であって、 各光導波路において、第１レンズを通過したレーザ光が
    進行する光伝搬層が空洞に形成されている、ことを特徴
    とする光導波路。
21. 【請求項２１】 請求項１７〜２０のいずれかに記載の
    光導波路と、光ファイバと、集光レンズとを備え、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    において、長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレ
    ーザ発光部の数、及び各レーザ発光部のほぼ中心間にお
    ける長軸方向の距離と短軸方向の距離は予め確認されて
    おり、複数のレーザ発光部から出射されるレーザ光を集
    光するレーザ集光装置であって、複数のレーザ発光部を
    長軸方向毎の複数の第１グループに分割し、 短軸方向に配列された各第１グループ毎のレーザ発光部
    に対応させて光導波路が配置されており、 各光導波路の出射面の先には、各々、光ファイバの入射
    面が配置されており、光ファイバの出射面は任意の形状
    に束ねられ、任意の形状に束ねられた出射面側に集光レ
    ンズが配置されており、 長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部
    から出射される複数のレーザ光を、短軸方向に配列され
    た各第１グループ毎に、光導波路を用いて長軸方向に集
    めて光ファイバに入射し、各光ファイバの出射面から出
    射されるレーザ光を集光レンズで集光する、ことを特徴
    とするレーザ集光装置。