JPH01101511A - 合波用レーザ光源装置 - 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
得ることを可能にする合波用レーザ光源装置に関し、特
に詳細には合波のためのレーザビームの位置調整を容易
に行なうことのできる合波用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２０〜３０ｍｗと小さく、した
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５５−１
２４２９号、同５５−１１８３４０号、同５５−１６３
４７２号、同５８−１１３９５号、同５６−１０４８４
５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蛍光体に照射
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。合波に用い
られる１本のレーザビームに着°目した場合には、その
光学系は１つのレーザ光源とコリメータレンズ、および
集束レンズにより構成されており、レーザビームの位置
制御は通常上記レーザ光源とコリメータレンズとの相対
的な位装置を微調整することにより行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、合波されるそれぞれのレーザビームにつ
いて上記のようにレーザ光源とコリメータレンズとを相
対的に動かしてその集束位置を調整する場合には、レー
ザ光源とコリメータレンズとを非常に微小なレベルで相
対的に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。かかる位置調整の問題点につい
て第４図を参照して説明する。

図示の合波用のレーザ光源装置において、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１
０２はコリメータレンズｌＯ３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。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１０３の焦点距離をｆ　１０３
、集束レンズ１０５の焦点距離をｆ、。、とするとΔＸ
”（ｆｔｏう／ｆｌｏｓ）　　・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±ｌＯμｍ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ｌＯμｍＳｆ、ｏ３が６１ｍ５ｆ
　＋ｏｑが３６０麿であるとすると、ΔＸは（ｆ　１０
３　／　ｆ　＋ｏｓ　）ΔＸで表されるのでΔｘ−１７
８μｍとなるが、このような１μｍ以下の微小なレベル
で光源装置の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。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レ
ーザビームの高精度な位置：Ａ整を比較的容易に行なう
ことのできる合波用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） 本発明の合波用レーザ光源装置は、レーザ光源、該レー
ザ光源から発せられたレーザビームの光路上に設けられ
、該レーザビームを平行ビームとするコリメータ光学系
、および前記平行ビームを所定の位置で集束させる集束
レンズ等の集束用光学素子からなり、前記コリメータ光
学系が、前記レーザ光源側に配された第１のレンズ部材
と前記集束用光学素子側に配された第２のレンズ部材と
からなり、該第２のレンズ部材の焦点距離の絶対値が前
記第１のレンズ部材の焦点距離の絶対値よりも大きくミ
該第２のレンズ部材が、前記第１のレンズ部材と独立し
て位置調整可能であることを特徴とするものである。

なお、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く、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。また集束
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） 上記装置においては、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ｆ、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合波用レーザ光源装置
の側面図である。

図示の光源装置において、レーザ光源である半導体レー
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ｌＯ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６１１１１
１％第２のレンズ４の焦点距離ｆ感は１８０＃１１１％
集束レンズ５の焦点距離ｆ５は８６０　ｍとなっている
。上記コリメータ光学系１０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免を第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は図示しない位置調整手段により、
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、レンズの光軸と平行な２方向の３次
元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ΔＸ１だけずれて
いた場合には、前記第２のレンズ４を図中破線で示す位
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Ｐｌ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ΔＸｉは、Δｘｌ−（ｆａ　／
ｆ５　）・ΔＸｌで表わされるので、−例としてΔＸ！
が１０μｍであるとすると（１８０／３６０　）　　・
ｌＯｕｍ−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）　・１０μｍ−１７８μｍ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、第２図に示すようにレーザビーム２の集束位置Ｐ
３が所定の集束位置Ｐ１から前記Ｚ方向にΔｚｌだけず
れていた場合には、上記第２のレンズ４を図中破線で示
す位置にΔＺ１だけ移動させてレーザビーム２の集束位
置を所定の位置に移動させる。この第２のレンズの移動
量Δｚ１と上と近似されるので、ΔＺ１が１１１１１Ｉ
であるとするとΔＺｌ　は（１８０／３６０　）　２・
１ｍＩＲ−０，２５ｍとなる。

Ｚ方向においては第１のレンズ３を移動させて上なり、
このため調整が困難となる。これに対して上記補正を行
なう場合には、第２のレンズ４の移動量は９００倍にな
るので、本装置を用いれば従来は実用上困難であった集
束位置の２方向における調整も可能となる。

このように上記実施例装置によれば、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、高精度なレーザビー
ム合波が実現される。

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レンズ（凸
面ミラー）を用いることもできる。“ 上述した合波用半導体レーザ光源装置は、例えば第３図
に示すように他の半導体レーザ光源装置と組み合わせら
れて光走査装置等として用いられる。

図示の光走査装置は、−例として３つの半導体レーザ光
源装置を組み合わせてなり、各光源装置の３つの半導体
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、これらの半導体レーザ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１
０．１０’　、　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、上記コ
リメータ光学系１０．１０’　、　１０’によって平行
ビームとされ、これらの平行ビーム２．２’　、２’は
上記反射ミラー６．６’　、６’により反射されて、後
述するビームスプリッタ７を通過した後、共通のガルバ
ノメータミラー８に入射する。

ガルバノメータミラー８は図中Ａ方向に往復回動じ、上
記平行ビーム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。

上記各レーザビーム２．２’　、２’の位置ずれの捕正
は、各レーザビームがそれぞれ正しく上記集束位置Ｐに
集束しているか否かを検出して行なってもよいイ（、図
示の装置においては上記ガルバノメータミラー８の手前
に入射するレーザビームの一部を反射し、残りを透過さ
せるビームスプリッタ７を配し、ビームスプリッタフに
より反射されたレーザビームをモニタ用集束レンズ１５
により集束させ、各レーザビームについてその集束位置
Ｐ′が所定の位置であるか否かを検出して上記位置調整
を行なうようになっている。すなわち、光走査を開始す
る前に半導体レーザ１．１’　、１″は１つずつ駆動さ
れ、それぞれの半導体レーザから発せられるレーザビー
ム２．２’　、２’のビームスプリッタ７による反射光
が正しい集束位置に集束するように、前記第２のレンズ
４．４’　、４′がそれぞれ位置調整される。このよう
にレーザビームを分岐させて被走査面上での集束位置を
モニタし、モニタされた集束位置に基づいて第２のレン
ズを調整すれば、位置センサを常に検出位置に配設して
おくことができ、必要な時にいつでも調整を行なうこと
ができるので便利である。

なお、本発明のレーザ光源装置におけるレーザ光源とし
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合波用レーザ光源装置によ
れば、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他
の光源装置と組み合わせて使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例による合波用レ
ーザ光源装置の側面図、 第３図は本発明の光源装置を用いた光走査装置の概略図
、 第４図は従来の光源装置の側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レーザ光源、該レーザ光源から発せられたレーザビー
   ムの光路上に設けられ、該レーザビームを平行ビームと
   するコリメータ光学系、および前記平行ビームを所定の
   位置で集束させる集束用光学索子からなり、前記所定の
   位置において前記レーザビームを他のレーザビームと合
   波させる合波用レーザ光源装置において、 前記コリメータ光学系が、前記レーザ光源側に配された
   第１のレンズ部材と前記集束用光学素子側に配された第
   ２のレンズ部材とからなり、該第２のレンズ部材の焦点
   距離の絶対値が前記第１のレンズ部材の焦点距離の絶対
   値よりも大きく、該第２のレンズ部材が、前記第１のレ
   ンズ部材と独立して位置調整可能であることを特徴とす
   る合波用レーザ光源装置。