JPH01101508A - マルチレーザ光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 、本発明は半導体レーザ等のレーザ光源から発せられる
低出力のレーザビームを合波して高出力のレーザビーム
を得るマルチレーザ光源装置に関し、特に詳細には白波
のための各レーザビームの位置調整を容易に行なうこと
のできるマルチレーザ光源装置に関するものである。

（従来の技術） 周知のように、レーザビームを光偏向器により偏向して
走査する光走査装置は、例えば各種走査記録装置、走査
読取装置等において広く実用に供されており、このよう
な光走査装置においては、例えば読取りや記録のスピー
ドアップを図るために複数のレーザビームを合波して走
査光として用いることが検討されている。このレーザビ
ームの合波は、レーザ光源が半導体レーザである場合等
に特に求められる。すなわち半導体レーザは、ガスレー
ザ等に比べれば小型、安価で消費電力も少なく、また駆
動電流を変えることによって直接変調が可能である等、
数々の長所を有している反面、連続発振させる場合には
現状では出力がたかだか２０〜ａｏＴｒＬｗと小さく、
シたがって高エネルギーの走査光を必要とする光ビーム
走査装置、例えば感度の低い記録材料（金属膜、アモル
ファス膜等のＤＲＡＭ材料等）に記録する走査記録装置
等に用いるのは極めて困難である。

また、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
射線エネルギー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
ギー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き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
５５−１１８３４０号、同５５−１８３４７２号、同５
８−１１３９５号、同５Ｂ−１０４８４５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な
うのに、半導体レーザ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、十分に高エネルギーの励起光を該シートに照射
する必要があり、したがって前記半導体レーザを用いた
光走査装置を、この放射線画像情報記録再生システムに
おいて画像情報読取りのために使用することも極めて難
しい。

そこで上記の通り光出力が低い半導体レーザ等から十分
高エネルギーの走査ビームを得るためには複数のレーザ
光源を使用し、これらのレーザ光源から射出されたレー
ザビームを１本に合波することが望ましい（この場合、
各レーザビームは走査点までの光路途中で１本に合波さ
れていてもよいし、また走査点上で１本に合波されても
よい）。

複数のレーザ光源から発せられたレーザビームを上記の
ように１本のレーザビームに合波するためには、通常各
レーザ光源から発せられたレーザビームをそれぞれコリ
メータレンズにより平行光にした後、集束レンズにより
同一の集束位置に集束させるようになっている。従って
レーザビームの合波を高精度に行なうためには、各レー
ザビームについて所定の集束位置に正しく集束するよう
にその位置制御を精密に行なう必要がある。上記のよう
なレーザビームの位置制御は、各レーザ光源に対するコ
リメータレンズの位置をそれぞれ微調整することにより
行なわれるのが一般的である。

また、このコリメータレンズの位置調整は、各コリメー
タレンズに移動手段を接続するとともに各レーザ光源か
ら発せられたレーザビームの集束位置を検出し、この検
出値に基づいて上記移動手段を駆動せしめることにより
自動的に行なうことも可能である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、各レーザ光源から発せられたレーザビー
ムについて上記のようにコリメータレン、ズを動かして
その集束位置を調整する場合には、コリメータレンズを
非常に微小なレベルで移動させなくてはならないため、
位置調整が難しいという不都合がある。かかる位置調整
の間廂点について第“４図を参照して説明する。

第４図は合波を行なうマルチ光源装置から１つのレーザ
光源を例として取り出し、この光源から発せられるレー
ザビームの光路を示したものである。レーザ光源である
半導体レーザ１０１から発せられるレーザビーム１０２
はコリメータレンズ１０３により平行ビームとされた後
、集束レンズ１０５を通過して位置Ｐにおいて集束せし
められる。このレーザビーム１０２は所定の集束位置に
おいて他のレーザビームと合波されるが上記集束位置Ｐ
が所定の集束位置である位置Ｐ′からΔＸだけずれてい
る場合には、コリメータレンズ１０３を図中破線で示す
位置にΔＸだけ移動させる必要がある。ΔＸとΔＸの関
係は、コリメータレンズ１０１の焦点距離をｆＩ０３、
集束レンズ１０５の焦点距離をｆｌ。

、とするとΔＸ　＝　（ｆ　＋ｏｓ　／　ｆ　ｒｏ３）
拳ΔＸで表わされる。例えば上述した放射線画像情報読
取再生システムにおける放射線画像情報の読取りにおい
ては、レーザビームの走査位置精度は±１０μｍ程度に
要求されるため、上記光源装置を放射線画像情報を読取
る光走査装置において用いるためには、レーザビームの
集束位置を上記走査位置精度を満たすレベルで調整する
必要がある。このため、−例として上記ΔＸが１０μｍ
％ｆ１゜、が６ｒｍ、ｆ１０５が３８０　ｍであるとす
ると、ΔＸは（ｆ＋ｏｉ／ｆ＋ｏｓ）ΔＸで表されるの
でΔｘ−１７６μｍとなるが、このような１μｍ以下の
微小なレベルでマルチレーザ光源装置の各コリメータレ
ンズの位置調整を行なうことは非常に困難である。また
上述したようにこのコリメータレンズの位置調整を自動
的に行なう場合にも、このような微小レベルでコリメー
タレンズを調整することのできる移動手段を用いなけれ
ばならず、移動手段の選択が難しいという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、各
レーザ光源から射出されるレーザビームの高精度な位置
調整を自動的かつ容易に行なうことのできるマルチレー
ザ光源装置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のマルチレーザ光源装置は、 複数のレーザ光源 各レーザ光源から発せられたレーザビームの光路上にそ
れぞれ設けられた、第１のレンズ部材とこの第１のレン
ズ部材の前方に配設され第１のレンズ部材より焦点距離
の絶対値の長い第２のレンズ部材とからなり両レンズ部
材により前記レーザビームを平行ビームにするコリメー
タ光学系、前記第２のレンズ部材をそれぞれその光軸と
垂直な面内において移動させる移動手段、前記平行ビー
ムとなった各レーザビームを同一位置に集束させうる集
束用光学素子、 前記各レーザビームの集束位置を検出する位置検出手段
、および 該位置検出手段からの出力に基づいて前記移動手段を制
御する制御手段を備えてなることを特徴とするものであ
る。

なお、上記位置検出手段は、上記集束用光学素子による
レーザビームの集束位置を直接検出するものであっても
よいし、レーザビームの一部がモニタ光として分岐させ
られる場合には、このモニタ光を検出することにって間
接的に上記集束位置を検出するものであってもよい。ま
た、上記第１のレンズ部材および第２のレンズ部材とは
、その焦点距離が上記の関係にあり所定のレンズ作用を
する部材であればよ＜゛、通常の光透過型のレンズの他
、凹面ミラー、凸面ミラー等であってもよい。

さらに集束用光学素子も前述した集束レンズの他、凹面
ミラーであってもよい。

（作　　用） 本装置においては、上記のような位置検出手段、第２の
レンズ部材の移動手段、および制御手段を備えているの
で、各レーザビームの光路調整を自動的に行なうことが
できる。これとともに、本装置においては、従来のコリ
メータレンズに代って２つのレンズ部材からなるコリメ
ータ光学系を設け、この光学系のうち焦点距離の大きい
第２のレンズ部材を移動可能としたことにより、レーザ
ビームが集束位置において位置ずれした場合に、上記第
２のレンズ部材を比較的大きく動かして高精度なレーザ
ビームの位置調整を行なうことができる。すなわち、集
束用光学素子の焦点距離をｆ１第２のレンズ部材の焦点
距離をｆ′とすると、レーザビームを集束位置において
ΔＸだけ移動させたい場合に第２のレンズ部材を移動さ
せる量ΔＸはΔｘ＝（ｆ’／ｆ）ΔＸで近似され、ｆ′
が大きくなる程ΔＸも大きくなる。従って第１のレンズ
部材との組み合わせ、配置等によりｆ′を大きくするこ
とにより、レーザビームの集束位置の微調整を、第２の
レンズ部材を従来のコリメータレンズより大きく動かし
て行なうことが可能となる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例によるマルチレーザ光源装置
の概略図である。

図示のマルチレーザ光源装置は一例として光走査装置と
して用いられるものであり、レーザ光源として３つの半
導体レーザ１，１’　、１’を備えている。これらの半
導体レーザ１．１’　、１’は、互いにビーム射出軸を
平行に揃えて配置され、各半導体レーザ１．１’　、１
’のそれぞれに対して第１のレンズ３．３’　、　３’
と第２のレンズ４゜４’　、４’からなるコリメータ光
学系１０．１０’　。

１０’および反射ミラー６．６’　、６’が配置されて
いる。各半導体レーザ１．　１’　、　　１’から射出
したレーザビーム２．２’　、２’は、後述するように
上記コリメータ光学系１０．１０’　、　１Ｇ’によっ
て平行ビームとされ、これらの平行ビームとなったレー
ザビーム２．２’　、２’は上記反射ミラー６．６’　
、６″により反射されて、共通のガルバノメータミラー
８に入射する。なお、ガルバノメータミラー８の手前に
は入射するレーザビームを透過光と反射光とに分割する
ビームスプリッタ７が設けられているが、このビームス
プリッタフに入射するレーザビームの大部分は透過光と
なる。

、ガルバノメータミラー８は図中Ａ方向に往復回動し、
上記レーザビーム２．２’　、２″を偏向する。偏向さ
れた平行ビーム２．２’　、２’は、共通の集束レンズ
５によって１つの集束位置Ｐに集中されるとともにこの
集束位置において集束される。従ってこの集束位置の軌
跡に沿って被走査面を配すれば、被走査面は、各半導体
レーザ１，１′、１′が射出したレーザビームが合波さ
れて高エネルギーとなった走査ビームによって走査され
る。なお、通常上記被走査面は平面とされ、そのために
上記集束レンズ５としてはｆθレンズが用いられる。

本装置において第１のレンズ３．３’　、３’の焦点距
離は各々等しく、第２のレンズ４．４’　。

４′の焦点距離も各々等しくなっており、各半導体レー
ザ１，１’　、１’に対するそれぞれのレンズの位置関
係も全て等しくなっている。そこで次に半導体レーザ１
から発せられたレーザビーム２およびこのレーザビーム
２上の光学素子のみを取り出して第２図に示し、この第
２図を参照して前記コリメータ光学系１０の作用につい
て説明する。

なお、第２図においてはレンズ作用を行なわない反射ミ
ラー６、ビームスプリッタ７１ガルバノメータミラー８
は省略している。

前述のように半導体レーザ１から発せられたレーザビー
ム２は第１のレンズ３および第２のレンズ４からなるコ
リメータ光学系１０を通過して平行ビームとなり、この
平行ビームは集束レンズ５により所定の位置に集束せし
められる。本実施例において、上記第１のレンズ３の焦
点距離ｆ３は６麺、第２のレンズ４の焦点距離ｆ１は１
８０ａｍ、集束レンズ５の焦点距離ｆ、は３６０　ａｍ
となっている。

上記コリメータ光学系ｌＯは、第１のレンズ３と半導体
レーザ１のレーザ射出面との距離２を第１のレンズ３の
焦点距離ｆ３よりやや小さく設定して第１のレンズ３か
ら発せられるレーザビームを平行ビームよりやや外方に
発散するビームとし、第２のレンズ４としてこの発散ビ
ームを平行ビームとするのに適した長い焦点距離のレン
ズを配することにより、入射するレーザビームを平行ビ
ームとするものである。

上記第２のレンズ４は後述する移動手段により、レンズ
４の光軸と垂直な市内において互いに直交するＸ方向お
よびｙ方向に移動可能となっている。

また半導体レーザ１、第１のレンズ３、集束レンズ５は
所定の位置に固定されている。半導体レーザ１から発せ
られたレーザビーム２が上記第１のレンズ３、第２のレ
ンズ４、および集束レンズ５を通過して位置Ｐ１に集束
した際に、この集束位置が所定の集束位置Ｐ２からＸ方
向にΔＸｉだけずれていた場合には、前記第２のレンズ
４を移動手段により図中破線で示す位置に移動させてレ
ーザビーム２の集束位置が正しく位置Ｐ２となるように
調整する。レーザビーム２の集束位置をＰｌからＰ２に
上記Δｘｌだけ移動させるのに必要な第２のレンズ４の
移動量Δｘ１は、ΔＸ１−（ｆａ　／　ｆ　ｓ　）・Δ
Ｘ１で表わされるので、−例としてΔχ１がｌＯｕｍで
あるとすると（１８０／３６０　）・１０μ７７１１．
−５μｍとなる。これに対して従来の装置のように、第
２のレンズ４を設けずに焦点距離の短い第１のレンズ３
のみによりレーザビーム２を平行光とし、集束位置の補
正も第１のレンズ３を移動させて行なう場合には、集束
位置を１０μｍ移動させるのに必要なレンズ３の移動量
は（６／３６０）・１０μ７ｍ−１／６μ瓦となる。従
って本装置においては、集束位置を上記Ｘ方向に移動さ
せるためのレンズの移動量が従来の約３０倍となり、レ
ンズの位置調整が容易になる。この集束位置の移動量と
第２のレンズの移動量の関係はｙ方向についても同様で
ある。また他の第２のレンズ４′。

４′のｘｙ力方向位置調整もこの第２のレンズ４と同様
に行なうことができる。

ところで本実施例装置は、上述したレーザビームの集束
位置の検出および第２のレンズの調整を以下に説明する
ように自動的に行なうものである。

さらに各レーザビームの集束位置の検出は、上記集束レ
ンズ５に入射したレーザビーム（走査光）。

の集束位置を直接検出する代りに上記ビームスプリッタ
フにより反射されたモニタ用のレーザビー　　　　　　
−ム２ａ、　２ａ’　、　２ａ’のモニタ用集束レンズ
１５に入射、させることにより集束させ、その集束位置
Ｐ１′を検出することにより行なわれるようになってい
る。

上記モニタ用のレーザビーム２ａ、　２ａ’　、　２ａ
’のモニタ用集束レンズ１５による集束位置Ｐｌ′は、
ＰＳＤ等の位置検出器９により２次元的に検出される。

位置検出器９は上記モニタ用集束レンズ１５から該レン
ズの焦点距離だけ離れて配設されており、この位置検出
器９の検出する集束位置Ｐ１′が所定の集束位置にない
場合には、被走査面上における前記集束位置Ｐｌも所定
の位置からずれていることになる。前記第２のレンズ４
．４’　、４１は上記位置検出器９の出力に基づいて前
述したように前記Ｘ方向とｙ方向に移動せしめられるが
、第２のレンズの移動手段としては例えば第３図に示す
ものがある。なお、この移動手段は第２のレンズ４．４
’　、４’のいずれについても同じであり、第３図には
第２のレンズ４の移動手段を示す。

第２のレンズ４はその周囲を鏡ｗＪ４Ａにより支持され
ており、この鏡筒４Ａはその周面を移動手段１１により
取り囲まれている。この移動手段１１は鏡筒４Ａの上面
および左面に当接する板バネ等の２つの弾性部材１１ａ
と、鏡筒４Ａの下面および右面に当接し、それぞれモー
タｕｂにより駆動されて鏡筒を上方および左方に押圧す
る２つの移動ヘッドｌｌｃとからなっている。すなわち
レンズ４は２つの弾性部材１１ａによって常時下方およ
び右方に付勢されているが、レンズ移動回路１２により
必要に応じて２つのモータｌｌｂが適宜駆動せしめられ
ることにより移動ヘッドｌｉｅをモータｆｌｂによって
回転させて図中矢印方向に必要な量だけ移動させ、第２
のレンズ４のｘｙ力方向位置を調整するようになってい
る。またこの移動手段１１の駆動は前記位置検出器９か
らの検出信号に基づいて作動する制御手段１３（第１図
参照）によって自動的に制御される。

上記制御手段１３は、前記位置検出器９からの信号に基
づいてレーザビームの集束位置を知るとともにこの集束
位置が所定の位置からずれている時に各節２のレンズ４
．４’　、４’を移動せしめる　゛べく上記レンズ移動
回路１２．１２’　、　１２’に駆動信号を出力するも
のであり、本実施例においては、位置信号検出回路１３
ａ　、基準信号出力回路１３ｂ　。

比較器１３ｃ　ｓレンズ移動制御回路１８ｄ　、光源駆
動切換回路１３ｅからなっている。本装置はその使用に
先立って、上記光源駆動切換回路１３ｅによって、前記
半導体レーザ１．ｌ’、１’をそれぞれ作動させる光源
駆動回路１４．１４’　、　１４’が順番に駆動せしめ
られる。まず光源駆動回路１４によって半導体レーザ１
が駆動せしめられると、半導体レーザ１から発振された
レーザビーム２のうちのビームスブリッタフにより反射
されたレーザビーム２ａの集束位置が前記位置検出器９
により検出される。

この位置検出器９は、検出した集束位置に応じて検出信
号を発し、この検出信号は位置信号検出回路１３ａによ
り適当な形の位置信号に変換された後比較器１８ｃに入
力される。この比較器１３ｃは、上記位置信号と前記基
準信号出力回路１３ｂから出力される基準位置信号とを
比較し、両信号が一致しないときは不一致の情報信号を
前記レンズ移動制御回路１３ｄへ送り、レンズ移動制御
回路ｌａｄからは、位置信号が基準位置信号に一致する
方向に半導体レーザ２を移動させるべく駆動信号が第２
のレンズ４のレンズ移動回路１２に送られる。また上記
位置信号と基準位置信号が比較器１３ｃにおいて一致す
ると、一致の情報信号が光源駆動切換回路１３ｅに送ら
れ、この光源駆動切換回路１３ｅは光源駆動回路１４の
駆動を停止させ代って光源駆動回路１４′を駆動させる
。半導体レーザ１′から出力されるレーザビーム２′の
集束位置の調整も上述したレーザビーム２と同様に行な
われ、レーザビーム２の集束位置の調整が終了すると続
いてレーザビーム２′−の集束位置の調整が同様に行な
われる。

このようにして半導体レーザ１．１’　、１’から発せ
られるレーザビーム２．２’　、２’は、それぞれ予め
基準信号出力回路に入力されている基準位置信号に基づ
いて第２のレンズ４．４’　、４’が位置調整されるこ
とにより、自動的にその集束位置を調整される。

このよ・うに本実施例のマルチレーザ光源装置によれば
、合波用のレーザビームの位置調整を自動的に行なうこ
とができるとともに、従来のコリメータレンズに代り、
２つのレンズ部材からなるコリメータレンズ光学系によ
りレーザビームを平行ビームとし、２つのレンズ部材の
うちの集束レンズ側に位置する焦点距離の長いレンズ部
材を移動可能としたことにより、レーザビームの集束位
置を調整する際にこの焦点距離の長いレンズ部材を比較
的大きく動かすことができる。従って集束位置の調整が
従来より行ない易くなり、第２のレンズ部材を上述した
ような簡単な構造の移動手段により位置調整することも
可能となる。

なお、上記実施例においては第１のレンズ部材と第２の
レンズ部材がそれぞれ単一のレンズからなる例について
説明したが、両レンズ部材はそれぞれ複数のレンズを組
み合わせられてなるものであってもよい。また第２のレ
ンズ部材は上述したような光透過型のレンズに限らず、
同様の焦点距離を有する凹面ミラーであってもよい。さ
らに第１のレンズ部材を半導体レーザから自身の焦点距
離よりもやや離して配置して、第１のレンズ部材を通過
するレーザビームを平行ビームよりやや内方に集束する
ビームとすれば第２のレンズ部材として凹面ミラーを用
いることもできる。また、各レーザビームは、上記実施
例のように集束レンズ入射前にその光路を互いに近接さ
せて平行にされていれば共通の集束レンズにより同一位
置に集束させるこ、とができるが、各レーザビームの光
路を互いに離したり、非平行とした場合には各レーザビ
ームについて別々の集束レンズを配してもよい。

なお、本発明のレーザ光源としては上記半導体レーザに
限らず、発光ダイオードその他どのような光源であって
もよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のマルチレーザ光源装置によ
れば、各レーザビームの光路調整を自動的に行なうこと
ができるとともに、従来のコリメータレンズに代り、２
つのレンズ部材からなるコリメータ光学系を設け、レー
ザビームの位置調整を上記光学系のうちの焦点距離の長
い第２のレンズ部材を移動させて行なうことにより、レ
ーザビームの調整に必要なレンズ部材の移動量が大きく
なり、調整が容易となる。従って本光源装置は、レーザ
ビームを高精度に位置調整する必要がある光走査装置等
においても好適に使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマルチレーザ光源装置
の概略図、 第２図はレーザビームの光路を示す概略図、第３図は第
２のレンズおよびその移動手段を示す正面図、 第４図は従来の光源装置におけるレンズの配置を示す概
略図である。 １、　１’　、　　１’・・・半導体レーザ２．２’　
、２’・・・レーザビーム ３、３’　、　３’・・・第１のレンズ４．４’　、４
’・・・第２のレンズ ５・・・集束レンズ　　　　９・・・位置検出器ｔｏ、
　ｔｏ’　、　ｔｏ’・・・コリメータ光学系１１・・
・移動手段　　　　　１３・・・制御手段第２図 Ｏ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のレーザ光源各レーザ光源から発せられたレーザビ
   ームの光路上にそれぞれ設けられた、第１のレンズ部材
   とこの第１のレンズ部材の前方に配設され第１のレンズ
   部材より焦点距離の絶対値の長い第２のレンズ部材とか
   らなり両レンズ部材により前記レーザビームを平行ビー
   ムにするコリメータ光学系、前記第２のレンズ部材をそ
   れぞれその光軸と垂直な面内において移動させる移動手
   段、 前記平行ビームとなった各レーザビームを同一位置に集
   束させうる集束用光学素子、 前記各レーザビームの集束位置を検出する位置検出手段
   、および 該位置検出手段からの出力に基づいて前記移動手段を制
   御する制御手段を備えてなるマルチレーザ光源装置。