JP2016103317A - レーザ合成光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構成で複数のマルチエミッタＬＤからのレーザ光を合成することが可能なレーザ合成光学装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係るレーザ合成光学装置１００は、複数のマルチエミッタレーザダイオード２０ａ，２０ｂと、複数のマルチエミッタレーザダイオード２０ａ，２０ｂのそれぞれの光出射面側に配置された複数のコリメータレンズ３０ａ，３０ｂと、２つの全反射面５０ａ，５０ｂを備える少なくとも１つの反射素子５０と、を備え、１つのマルチエミッタレーザダイオード２０ａから出射するレーザ光２２２ａは、反射素子５０の２つの全反射面５０ａ，５０ｂで順に反射されて、別のマルチエミッタレーザダイオード２０ｂから出射するレーザ光２２２ｂに近づく方向にずれる。【選択図】図１

Description

本発明はレーザ合成光学装置に関し、例えば、プロジェクタ等の光源として利用される高出力レーザを実現するためにレーザ光を結合するレーザ合成光学装置に関する。さらに詳しくは、複数の発光点を有するレーザダイオード（以下マルチエミッタＬＤと称す）を複数合成し、その出力を増大するための光学的結合方法に関するものである。

従来、プロジェクタ等の投射型表示装置にはその光源として高圧水銀ランプ等が利用されていた。ランプの発光スペクトルは、その内部に封入された物質の性質により略連続した可視光である。ランプの光は、表示装置に最適な色を作り出すために、さらに赤、緑、青の３色に分離される。そして、小型表示装置を照明することにより、光を再合成することでフルカラーの映像を形成する。

近年、ランプに代わってレーザダイオード（以下ＬＤとも記載）を光源とした投射型表示装置の開発が盛んである。ＬＤを光源とした投射型表示装置の特徴は、レーザ光の単色性による色再現範囲の拡大と、発光点が小さいことによる光学系全体の小型化を実現できることにある。また、赤、緑、青の各色ＬＤを用いた場合、各色が独立して制御されることから、ランプを光源とした場合のような色分離のための光学系を必要としない。

しかしながら単一のＬＤでは、投射型表示装置の光源に利用するには光出力が低い。特に、大画面を投射する用途では十分な光量を得ることができない。このため、例えば特許文献１に示されるような、レーザモジュールを複数合成して高出力を実現させる手段が提案されている。

さらに特許文献２では、複数の発光点を有するマルチエミッタレーザダイオード（以下マルチエミッタＬＤとも記載）の出力光を集光し、ファイバ結合する方法が提案されている。また、特許文献３、４では、ビーム合成素子を用いたＬＤの合成方法が示されている。

特開２０００−２４１６５９号公報 特開２００２−２０２４４２号公報 特開２００１−１４２０１４号公報 特開平１１−１５３７３３号公報

しかしながら上述の特許文献１では、レーザモジュールを複数合成するため、装置の小型化が困難である。また、特許文献２では、単一のマルチエミッタＬＤを集光する構成が示されているが、この構成にて複数のＬＤを合成することは困難である。

また、特許文献３および特許文献４のビーム合成素子は、偏光プリズム、ダイクロイックプリズム、ミラーあるいはハーフミラーなどが示されている。しかしながら、このビーム合成素子を用いるためには、互いに直交する偏光あるいは波長の異なるレーザが必要になる。このため、偏光方向および同一波長のレーザを複数合成することが困難である。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で複数のマルチエミッタＬＤからのレーザ光を合成することが可能なレーザ合成光学装置の提供を目的とする。

本発明に係るレーザ合成光学装置は、複数のマルチエミッタレーザダイオードと、複数のマルチエミッタレーザダイオードのそれぞれの光出射面側に配置された複数のコリメータレンズと、２つの全反射面を備える少なくとも１つの反射素子と、を備え、１つの前記マルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、別の前記マルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光に近づく方向にずれる。

本発明に係るレーザ合成光学装置によれば、１つのマルチエミッタレーザダイオードから出射したレーザ光は、反射素子によって、別のマルチエミッタダイオードから出射されるレーザ光に近づく方向にずれる。このため、別のマルチエミッタレーザダイオードから出射されるレーザ光と反射素子において反射したレーザ光との間隔は、マルチエミッタレーザダイオードの配置間隔よりも小さくなる。よって、レーザモジュールを構成する各部品の寸法の大きさにかかわらず、複数のレーザ光を小さな範囲に集め、レーザモジュールの出力を増大することが可能となる。また、従来の構成に反射素子を追加するだけの簡易な構成で上記効果を得ることが可能である。

実施の形態１に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係るレーザ合成光学装置に備わるコリメータレンズの斜視図である。 実施の形態１に係るレーザ合成光学装置と集光レンズとを組み合わせた構成の平面図および側面図である。 実施の形態１に係るレーザ合成光学装置と集光レンズとを組み合わせた構成の斜視図である。 反射素子を用いない場合におけるマルチエミッタレーザダイオードと集光レンズの組み合わせた構成を示す図である。 実施の形態１の変形例に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態２の変形例に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態３の変形例に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係るレーザ合成光学装置の構成を示す図である。 シングルエミッタレーザダイオードの構成を示す図である。 マルチエミッタレーザダイオードの斜視図である。

以下本発明の実施の形態の例を説明するが、本発明は以下の実施の形態のみに限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
本発明の実施形態を述べる前に、シングルエミッタレーザダイオード（以下シングルエミッタＬＤとも記載）およびマルチエミッタレーザダイオード（以下マルチエミッタＬＤとも記載）について説明する。図１２（ａ），（ｂ）は、シングルエミッタＬＤの構成を示す図である。図１３は、マルチエミッタレーザＬＤの斜視図である。なお、図中に示した配置は、ＸＹＺ軸で図示した座標系に従うものとする。

シングルエミッタＬＤにおいて、発光点であるエミッタは、電極１１、保持部材、放熱部材等から構成される封止パッケージ１０の中に配置される。エミッタが封止構造内に配置される理由は、環境における温度、湿度の影響での結露を防止することが主な目的である。このため、不活性ガスまたは乾燥空気を封入した気密封止構造とするのが一般的であり、電極１１に外部から給電することによりレーザ発光する。また、シングルエミッタＬＤが出射するレーザ光２２は、ＸＺ面内（図１２（ａ））とＹＺ面内（図１２（ｂ））とでレーザ光３２の広がり角度が異なる。本明細書では、広がり角度の大きな系をＹＺ面で定義する。以下、レーザ光３２の出射角度が大きな方向をファスト軸、ファスト軸に直交する方向をスロー軸と記載する。

シングルエミッタＬＤのレーザ出力はおよそ１Ｗ以下であり、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源とするには出力が不十分である。このため複数のシングルエミッタＬＤを備えるレーザモジュールを複数並べて、各レーザモジュールの出力光を光学的に合成する構成が提案されている。

あるいは、レーザモジュール自身の出力増大を目的として、複数の発光点を有するマルチエミッタＬＤを搭載したレーザモジュールも開発されている。図１３はマルチエミッタＬＤ２０を模式的に示した図である。マルチエミッタＬＤ２０は複数の発光点３１が図中Ｘ軸方向に配置されたものであり、各発光点３１からシングルエミッタＬＤ同様のレーザ光３２が出射される。したがって、マルチエミッタＬＤを搭載したレーザモジュールからは複数のシングルエミッタＬＤのレーザ光３２を合成したレーザ光２２２が出射される。

ここで、複数の発光点３１が並んだ層は活性層と呼ばれ概略１μｍ程度の厚みである。従って、ＹＺ面内のレーザ光２２２は、おおよそ点光源からレーザ光が出射されていると考えることができ、コリメータレンズ等により平行度の高いレーザ光を比較的容易に作り出すことが可能である。以下、複数のマルチエミッタＬＤを備えるレーザ合成光学装置について説明する。

図１は、本実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００の構成を示す図である。レーザ合成光学装置１００は、２つのマルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂと、２つのコリメータレンズ３０と、反射素子５０とを備える。

マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂは、図１３に示したマルチエミッタＬＤと同じものである。マルチエミッタＬＤ２０ａとマルチエミッタＬＤ２０ｂとの発光点の間隔は、マルチエミッタＬＤ自身の物理的な大きさおよび放熱のための空間を考慮して、間隔Ｄ１で配置されている。各マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂから出射したレーザ光は、レーザ光を平行光に変換する各コリメータレンズ３０を通過して略平行なレーザ光となる。図１はＹＺ面に座標をとった模式図のため、図中の光線はファスト軸のレーザ光を表している。従って、各マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂにおける複数の発光点は図面に垂直な方向に並んでいる。

ファスト軸のレーザ光は、さきに説明したように概略点光源とみなせるので、比較的簡単なレンズ構成で平行度の高いレーザ光に変換することが可能である。図２にコリメータレンズ３０の構成例を示す。図２（ａ）は、ＹＺ面内（ファスト軸面内）にのみレンズ効果を有するコリメータレンズを示す図である。Ｘ軸方向に複数並んだ発光点全てのファスト軸光を平行なレーザ光に変換する。また、図２（ｂ）は、各発光点に対応するレンズが複数並んだ形状を有するコリメータレンズである。図２（ｂ）においては、ファスト軸のみならず、スロー軸方向レーザ光の平行度も補正される。コリメータレンズは本例に限らずレーザモジュールの構成、要求されるレーザ光の平行度を鑑みて、レンズ形状、レンズ構成面を任意に設定することが可能である。

反射素子５０は、図１に示すように、平行四辺形を図の紙面に垂直な方向に引き伸ばした形状を有する。反射素子５０は、互いに平行な全反射面５０ａ，５０ｂを備える。全反射面５０ａ，５０ｂにおいてレーザ光は全反射する。

図１において、マルチエミッタＬＤ２０ｂから出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ｂは、反射素子５０を反射せずに透過する。

一方、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ａは、まず、反射素子５０の全反射面５０ａで全反射し、全反射面５０ｂに向かって方向を変える。そして次に、全反射面５０ｂで全反射し、レーザ光２２２ｂと平行なレーザ光として出射する。

つまり、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射したレーザ光２２２ａは、反射素子５０によって、マルチエミッタＬＤ２０ｂから出射されるレーザ光２２２ｂに近づく方向に平行にずれる。このため、反射素子５０を透過したレーザ光２２２ｂと、反射素子５０において反射したレーザ光２２２ａとの間隔Ｄ２は、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂの間隔Ｄ１よりも小さくなる。

従って、レーザモジュールを構成する各部品の寸法の大きさにかかわらず、複数のレーザ光を小さな範囲に集め、レーザモジュールの出力を増大することが可能となる。

反射素子５０は、図１に示すように、平行四辺形を図の紙面に垂直な方向に引き伸ばした形状を有し、比較的容易に製造可能である。また、全反射を利用してレーザ光を合成するため、全反射面５０ａ，５０ｂに特殊なコーティング等の処理を施す必要がなく、安価に製造できる。またさらに、反射素子５０は、全反射面５０ａ，５０ｂでの全反射を利用して合成を行うため、レーザ光の波長、斜面の角度を考慮して材料の屈折率が決定される。このため、比較的安価なガラス材にて実現可能である。

図３（ａ）、図３（ｂ）のそれぞれは、本実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００と集光レンズ４０とを組み合わせた構成のＹＺ方向に沿った断面図とＸＺ方向に沿った断面図である。図４は、レーザ合成光学装置１００と集光レンズ４０とを組み合わせた構成の斜視図である。また、図５は、反射素子５０を用いないでマルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂのレーザ光を集光する構成を示す図である。

図５から明らかなように、反射素子５０を用いない場合には、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂの発光点の間隔Ｄ１に依存してその合成直径ＤＬが決められる。ここで合成直径ＤＬとは、集光レンズ４０に入射する前のレーザ光の直径である。一方、本実施の形態１（図３）では、反射素子５０を用いない構成（図５）と比較して、合成直径ＤＬを小さくすることが可能である。合成直径ＤＬを小さくすることにより、集光レンズ４０の直径を小さくすることが可能である。

＜効果＞
本実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００は、複数のマルチエミッタレーザダイオード２０ａ，２０ｂと、複数のマルチエミッタレーザダイオード２０ａ，２０ｂのそれぞれの光出射面側に配置された複数のコリメータレンズ３０と、２つの全反射面５０ａ，５０ｂを備える少なくとも１つの反射素子５０と、を備え、１つのマルチエミッタレーザダイオード２０ａから出射するレーザ光２２２ａは、反射素子５０の２つの全反射面５０ａ，５０ｂで順に反射されて、別のマルチエミッタレーザダイオード２０ｂから出射するレーザ光２２２ｂに近づく方向にずれる。

従って、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射したレーザ光２２２ａは、反射素子５０によって、マルチエミッタＬＤ２０ｂから出射されるレーザ光２２２ｂに近づく方向に平行にずれる。このため、反射素子５０を透過したレーザ光２２２ｂと、反射素子５０において反射したレーザ光２２２ａとの間隔Ｄ２は、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂの間隔Ｄ１よりも小さくなる。よって、レーザモジュールを構成する各部品の寸法の大きさにかかわらず、複数のレーザ光を小さな範囲に集め、レーザモジュールの出力を増大することが可能となる。また、従来の構成に反射素子５０を追加するだけの簡易な構成で上記効果を得ることが可能である。

また、本実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００において、１つのマルチエミッタレーザダイオード２０ａから出射するレーザ光２２２ａは、反射素子５０の２つの全反射面５０ａ，５０ｂで順に反射されて、別のマルチエミッタレーザダイオード２０ｂから出射され反射素子５０で反射されないレーザ光２２２ｂに近づく方向にずれる。

従って、本実施の形態１では、一方のレーザ光２２２ａの軌道を他方のレーザ光２２２ｂに近づけるように平行移動させるため、レーザ光２２２ｂの軌道を変化させることなく、複数のレーザ光を小さな範囲に集めることが可能である。

また、本実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００において、反射素子５０に備わる２つの全反射面５０ａ，５０ｂは互いに平行である。

従って、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射するレーザ光２２２ａを、反射素子５０の２つの全反射面５０ａ，５０ｂで順に反射して、元の軌道から平行にずらすことが可能となる。

＜実施の形態１の変形例＞
図６は、実施の形態１におけるレーザ合成光学装置１００の変形例を示す図である。図６に示すレーザ合成光学装置１００Ａに備わる反射素子５０は、レーザ合成光学装置１００に備わる反射素子５０よりもＹ軸方向に短い。そのため、図６において、マルチエミッタＬＤ２０ｂから出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ｂは、反射素子５０の存在しない経路を通る。

一方、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ａは、実施の形態１と同様、まず、反射素子５０の第１の全反射面５０ａで全反射し、全反射面５０ｂに向かって方向を変える。そして次に、全反射面５０ｂで全反射し、レーザ光２２２ｂと平行なレーザ光として出射する。

つまり、レーザ光２２２ｂと、反射素子５１において反射したレーザ光２２２ａとの間隔Ｄ２は、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂの間隔Ｄ１よりも小さくなる。

本変形例においては、反射素子５０をより小さく構成することができるため、反射素子５０をさらに安価に製造することが可能である。

＜実施の形態２＞
図７は、本実施の形態２におけるレーザ合成光学装置２００の構成を示す図である。図７において、２つのコリメータレンズ３０は反射素子５０と一体に構成されている。各コリメータレンズ３０は、ファスト軸方向にのみレンズ機能を有する形状（図２（ａ））、あるいは各発光点に対応した複数レンズから構成される形状（図２（ｂ））のいずれの形状においても、反射素子５０と一体に構成することが可能である。その他の構成は実施の形態１（図１）と同じため、説明を省略する。

＜効果＞
本実施の形態２におけるレーザ合成光学装置２００において、複数のコリメータレンズ３０が反射素子５０と一体化されている。

従って、本実施の形態２では、複数のコリメータレンズ３０と反射素子５０とが一体に形成されるか、もしくは、複数のコリメータレンズ３０と反射素子５０とが保持部品を介さずに直接接合されている。よって、２つのコリメータレンズ３０の間隔、コリメータレンズ３０の傾き、さらには、コリメータレンズ３０の光軸と、第１、第２の反射面５０ａ，５０ｂとの相互角度誤差の精度を向上させることが可能である。

＜実施の形態２の変形例＞
図８は、実施の形態２におけるレーザ合成光学装置２００の変形例を示す図である。図８に示すレーザ合成光学装置２００Ａは、光学素子６０を備える。光学素子６０には、複数のコリメータレンズ３０が一体に形成されている。光学素子６０と反射素子５０とは、直接接合されるか、一体に形成されている。

図８において、マルチエミッタＬＤ２０ｂから出射し、光学素子６０に形成されたコリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ｂは、反射素子５０の存在しない経路を通る。

一方、マルチエミッタＬＤ２０ａから出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２ａは、実施の形態２と同様、まず、反射素子５０の全反射面５０ａで全反射し、全反射面５０ｂに向かって方向を変える。そして次に、全反射面５０ｂで全反射し、レーザ光２２２ｂと平行なレーザ光として出射する。

つまり、レーザ光２２２ｂと、反射素子５０において反射したレーザ光２２２ａとの間隔Ｄ２は、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂの間隔Ｄ１よりも小さくなる。

＜効果＞
本実施の形態２の変形例におけるレーザ合成光学装置２００Ａにおいて、複数のコリメータレンズ３０は共通の部材（即ち光学素子６０）に一体に形成されている。

従って、複数のコリメータレンズ３０を共通の部材に一体に形成することによって、複数のコリメータレンズ３０間の位置精度を向上させることが可能である。

＜実施の形態３＞
図９は、本実施の形態２におけるレーザ合成光学装置３００の構成を示す図である。レーザ合成光学装置２００は、第１、第２の反射素子５１，５２と、第１から第５のマルチエミッタＬＤ２１，２２，２３，２４，２５と、５つのコリメータレンズ３０とを備える。

第１、第４のマルチエミッタＬＤ２１，２４、２つのコリメータレンズ３０および第１の反射素子５１からなる構成は、実施の形態１（図１）における合成光学装置１００（即ち、マルチエミッタＬＤ２０ａ，２０ｂ、２つのコリメータレンズ３０および反射素子５０を含む構成）と同じ構成である。

第２、第５のマルチエミッタＬＤ２２，２５、２つのコリメータレンズ３０および第２の反射素子５２からなる構成は、実施の形態１（図１）における合成光学装置１００の左右を反転させた構成に対応する。

また、図９に示すように、第４、第５のマルチエミッタＬＤ２４，２５の間には、第３のマルチエミッタＬＤ２３が配置される。つまり、図９の構成は第３のマルチエミッタＬＤ２３を挟んで対称に第１、第２の反射素子５１，５２が配置されている。

図９に示すように、第１のマルチエミッタＬＤから出射するレーザ光２２２１は、コリメータレンズ３０を通過して略平行光になった後、第１の反射素子５１の２つの全反射面５１ａ，５１ｂで順に反射されて、第２のマルチエミッタＬＤから出射するレーザ光２２２２に近づく方向にずれる。第４のマルチエミッタＬＤ２４から出射するレーザ光２２２４は、コリメータレンズ３０を通過して略平行光になった後、第１の反射素子５１を反射せずに透過する。

また、第２のマルチエミッタＬＤ２２から出射するレーザ光２２２２は、コリメータレンズ３０を通過して略平行光になった後、第２の反射素子５２の２つの全反射面５２ａ，５２ｂで順に反射されて、第１のマルチエミッタＬＤ２１から出射するレーザ光２２２１に近づく方向にずれる。第５のマルチエミッタＬＤ２５から出射するレーザ光２２２５は、コリメータレンズ３０を通過して略平行光になった後、第２の反射素子５２を反射せずに透過する。

第３のマルチエミッタＬＤ２３から出射するレーザ光２２２３は、コリメータレンズ３０を通過して略平行光になった後、第１、第２の反射素子５１，５２で反射せずに、第１の反射素子５１から出射した第１のマルチエミッタＬＤのレーザ光２２２１と、第２の反射素子５２から出射した第２のマルチエミッタＬＤのレーザ光２２２２との間に来る。

＜効果＞
本実施の形態３におけるレーザ合成光学装置３００において、少なくとも１つの反射素子は、第１、第２の反射素子５１、５２であり、複数のマルチエミッタレーザダイオードの１つは第１の反射素子５１に入射する第１のマルチエミッタレーザダイオード２１であり、複数のマルチエミッタレーザダイオードの別の１つは第２の反射素子５２に入射する第２のマルチエミッタレーザダイオード２２であり、第１のマルチエミッタレーザダイオード２１から出射するレーザ光２２２１は、第１の反射素子５１の２つの全反射面５１ａ，５１ｂで順に反射されて、第２のマルチエミッタレーザダイオード２２から出射するレーザ光２２２２に近づく方向にずれ、第２のマルチエミッタレーザダイオード２２から出射するレーザ光２２２２は、第２の反射素子５２の２つの全反射面５２ａ，５２ｂで順に反射されて、第１のマルチエミッタレーザダイオード２１から出射するレーザ光２２２１に近づく方向にずれる。

従って、２つの反射素子（第１、第２の反射素子５１，５２）を用いて、それぞれの反射素子によって複数のレーザ光を互いに近づけることによって、合成光を高密度化することが可能である。

また、本実施の形態３におけるレーザ合成光学装置３００において、複数のマルチエミッタレーザダイオードは、第３のマルチエミッタレーザダイオード２３を含み、第３のマルチエミッタレーザダイオード２３から出射されるレーザ光２２２３は第１、第２の反射素子５１，５２で反射されず、第１の反射素子５１から出射した第１のマルチエミッタレーザダイオード２１のレーザ光２２２１と、第２の反射素子５２から出射した第２のマルチエミッタレーザダイオード２２のレーザ光２２２２との間に来る。

従って、２つの反射素子（第１、第２の反射素子５１，５２）を用いて、それぞれの反射素子によって複数のレーザ光を互いに近づけ、さらに、別のレーザ光（即ち第３のマルチエミッタＬＤからのレーザ光２２２３）を加えることによって、合成光をさらに高密度化することが可能である。

＜実施の形態３の変形例＞
図１０は、実施の形態３におけるレーザ合成光学装置３００の変形例を示す図である。図１０に示すレーザ合成光学装置３００Ａは、レーザ合成光学装置３００（図９）に対して共通部材７０をさらに備える。共通部材７０は透過性の部材であり、例えば平板ガラスである。第１、第２の反射素子５１，５２と共通部材７０とは一体化されている。ここで、一体化されているとは、直接接合されているか、一体に形成されていることを意味する。

＜効果＞
本実施の形態３の変形例におけるレーザ合成光学装置３００Ａにおいて、第１、第２の反射素子５１，５２は共通の部材（共通部材７０）を介して一体化されている。

従って、共通部材７０として例えば平板ガラスを介して第１、第２の反射素子５１，５２を一体化することによって、第１、第２の反射素子５１，５２の相互の位置精度を向上させることができる。第１の反射素子５１の全反射面５１ａ，５１ｂの角度と、第２の反射素子５２の全反射面５２ａ，５２ｂの角度との精度が向上することにより、複数のレーザ光２２２１，２２２２，２２２３，２２２４，２２２５の相互の平行度が向上する。よって、合成光の直径がより小さくなるため、合成光の密度をより高めることが可能である。

＜実施の形態４＞
図１１は、本実施の形態４におけるレーザ合成光学装置４００の構成を示す図である。レーザ合成光学装置４００は、反射素子５０と、第１から第３のマルチエミッタＬＤ２１，２２，２３と、３つのコリメータレンズ３０とを備える。第１から第３のマルチエミッタＬＤ２１，２２，２３はこの順序で並んで配置される。

図１１に示すように、第１のマルチエミッタＬＤ２１から出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２１は、反射素子５０を通過せず、そのまま合成される。第２のマルチエミッタＬＤ２２から出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２２は、反射素子５０を反射せずに透過する。第３のマルチエミッタＬＤ２３から出射し、コリメータレンズ３０を通過して略平行光となったレーザ光２２２３は、まず、反射素子５０の全反射面５０ａで全反射し、全反射面５０ｂに向かって方向を変える。そして次に、全反射面５０ｂで全反射し、レーザ光２２２１，２２２と平行なレーザ光として出射する。

つまり、第３のマルチエミッタＬＤ２３から出射したレーザ光２２２３は、反射素子５０によって、第１のマルチエミッタＬＤ２１から出射されるレーザ光２２２１と、第２のマルチエミッタＬＤ２２から出射されるレーザ光２２２２との間に来るようにずれる。

＜効果＞
本実施の形態４におけるレーザ合成光学装置４００において、複数のマルチエミッタレーザダイオードは第１、第２、第３のマルチエミッタレーザダイオード２１，２２，２３であり、第１、第２、第３のマルチエミッタレーザダイオード２１，２２，２３はこの順序で並んで配置され、第３のマルチエミッタレーザダイオード２３から出射するレーザ光２２２３は、反射素子５０の２つの全反射面５０ａ，５０ｂで順に反射されて、第１のマルチエミッタレーザダイオード２１から出射され反射素子５０で反射されないレーザ光２２２１と、第２のマルチエミッタレーザダイオード２２から出射され反射素子５０で反射されないレーザ光２２２２との間に来るようにずれる。

従って、２つのレーザ光２２２１，２２２２の間に、反射素子５０によってレーザ光２２２３を導くことによって、３つのレーザ光を高密度で合成することが可能となる。

また、本実施の形態４におけるレーザ合成光学装置４００において、第１、第２のマルチエミッタレーザダイオード２１，２２の間隔と、第２、第３のマルチエミッタレーザダイオード２２，２３の間隔とが異なる。

例えば、第１、第２、第３のマルチエミッタＬＤ２１，２２，２３の特性（出力、波長、変換効率など）が互いに異なる場合、異なる放熱構造を必要とする場合がある。このとき、各マルチエミッタＬＤの周辺保持構造、放熱構成部材等に異なる形状を採用する必要がある。本実施の形態４では、反射素子５０のＹ軸方向の長さを自由に変えられるため、第１、第２のマルチエミッタＬＤ２１，２２の間隔と、第２、第３のマルチエミッタＬＤ２２，２３の間隔とを異ならせることが可能である。よって、各マルチエミッタＬＤの特性に応じて、所望の間隔で第１、第２、第３のマルチエミッタＬＤ２１，２２，２３を配置することが可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，１００Ａ，２００，２００Ａ，３００，４００ レーザ合成光学装置、１１ 電極、２０，２０ａ，２０ｂ マルチエミッタレーザダイオード、２１ 第１のマルチエミッタレーザダイオード、２２ 第２のマルチエミッタレーザダイオード、２３ 第３のマルチエミッタレーザダイオード、２４ 第４のマルチエミッタレーザダイオード、２５ 第５のマルチエミッタレーザダイオード、３０ コリメータレンズ、３１ 発光点、４０ 集光レンズ、５０ 反射素子、５１ 第１の反射素子、５２ 第２の反射素子、５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ 全反射面、３２，２２２ａ，２２２ｂ，２２２１，２２２２，２２２３，２２２４，２２２５ レーザ光。

Claims (10)

1. 複数のマルチエミッタレーザダイオードと、
   前記複数のマルチエミッタレーザダイオードのそれぞれの光出射面側に配置された複数のコリメータレンズと、
   ２つの全反射面を備える少なくとも１つの反射素子と、
   を備え、
   １つの前記マルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、別の前記マルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光に近づく方向にずれる、
   レーザ合成光学装置。
2. １つの前記マルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、別の前記マルチエミッタレーザダイオードから出射され前記反射素子で反射されないレーザ光に近づく方向にずれる、
   請求項１に記載のレーザ合成光学装置。
3. 前記複数のコリメータレンズが前記反射素子に直接固定されている、
   請求項１または請求項２に記載のレーザ合成光学装置。
4. 前記複数のコリメータレンズは共通の部材に一体に形成されている、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ合成光学装置。
5. 前記少なくとも１つの反射素子は、第１、第２の反射素子であり、
   前記複数のマルチエミッタレーザダイオードの１つは前記第１の反射素子に入射する第１のマルチエミッタレーザダイオードであり、
   前記複数のマルチエミッタレーザダイオードの別の１つは前記第２の反射素子に入射する第２のマルチエミッタレーザダイオードであり、
   前記第１のマルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記第１の反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、前記第２のマルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光に近づく方向にずれ、
   前記第２のマルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記第２の反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、前記第１のマルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光に近づく方向にずれる、
   請求項１に記載のレーザ合成光学装置。
6. 前記複数のマルチエミッタレーザダイオードは、第３のマルチエミッタレーザダイオードを含み、
   前記第３のマルチエミッタレーザダイオードから出射されるレーザ光は前記第１、第２の反射素子で反射されず、前記第１の反射素子から出射した前記第１のマルチエミッタレーザダイオードのレーザ光と、前記第２の反射素子から出射した前記第２のマルチエミッタレーザダイオードのレーザ光との間に来る、
   請求項５に記載のレーザ合成光学装置。
7. 前記第１、第２の反射素子は共通の部材を介して一体化されている、
   請求項５または請求項６に記載のレーザ合成光学装置。
8. 前記複数のマルチエミッタレーザダイオードは第１、第２、第３のマルチエミッタレーザダイオードであり、
   前記第１、第２、第３のマルチエミッタレーザダイオードはこの順序で並んで配置され、
   前記第３のマルチエミッタレーザダイオードから出射するレーザ光は、前記反射素子の前記２つの全反射面で順に反射されて、前記第１のマルチエミッタレーザダイオードから出射され前記反射素子で反射されないレーザ光と、前記第２のマルチエミッタレーザダイオードから出射され前記反射素子で反射されないレーザ光との間に来るようにずれる、
   請求項１に記載のレーザ合成光学装置。
9. 前記第１、第２のマルチエミッタレーザダイオードの間隔と、前記第２、第３のマルチエミッタレーザダイオードの間隔とが異なる、
   請求項８に記載のレーザ合成光学装置。
10. 前記反射素子に備わる前記２つの全反射面は互いに平行である、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のレーザ合成光学装置。