JPH01118813A - 合波用半導体レーザ光源装置 - 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
にする合波用半導体レーザ光源装置に関し、特に詳細に
は上記合波を正確に行なうことのできる合波用半導体レ
ーザ光源装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より半導体レーザは、各種走査記録装置および走査
読取装置における走査光発生手段等として用いられてい
る。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べて小型、
安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコントロール
することによって出力を変化させる、いわゆるアナログ
直接変調が可能である等、種々の長所を有している。特
にこの半導体レーザを前記走査記録装置において用いた
場合には画像情報に応じて発せられる信号により上記直
接変調を行なえばよいので、極めて便利である。

しかしながら、半導体レーザは上記のような長所を有す
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２０〜３０＋ｎνと小さく、従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ＤＲＡＷ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
５５−１１６３４０号、同５５−１８３４７２号、同５
Ｂ−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ビーム走査装置の使用
が考えられているが、蓄積性蛍光体を輝尽発光させるた
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、従って前記半導体レーザを用いた光ビー
ム走査装置を、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は極めて難
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半導体レ
ーザを使用し、これらの半導体レーザから射出されたレ
ーザビームを１本に合波することが考えられる（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）。

複数の半導体レーザ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
各半導体レーザ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、集束レンズ等
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。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、半導体レーザはレーザ素子のｐｎ接合面
と同一平面内に発散される光成分の発光位置と、レーザ
射出軸を含みｐｎ接合面と垂直な面内に発散される光成
分の発光位置が異なる、いわゆる非点隔差が生じるため
、上記コリメータレンズ、集束レンズといった球面レン
ズによっては完全に一点に集束させることができないと
いう問題がある。この非点隔差に起因する問題点につい
て第３図を参照して説明する。

図示の合波用半導体レーザ光源装置において、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により略平行なビームとされた後、
集束レンズ１０５を通過して集束せしめられる。第３図
（ａ）は上記レーザビーム１０２の光路を半導体レーザ
１０１内のレーザ素子１０１ａのｐｎ接合面１０１ｂと
垂直な方向から見た平面図であり、第３図（ｂ）は上記
光路を上記ｐｎ接合面１０１ｂと平行な方向から見た側
面図である。

半導体レーザｌｏｔは第３図（ａ）に示す方向と第３図
（ｂ）に示す位置とでレーザビーム１０２を射出する発
光点が異なっている。このため、上記コリメータレンズ
１０３が、−例として第３図（ａ）に示す面内において
レーザビーム１０２を平行ビームにするように配される
と、このコリメータレンズ１０３は第３図（ｂ）に示す
面内においてはレーザビーム１０２を完全に平行ビーム
とすることができず、コリメータレンズ１０３を通過し
たレーザビームは例えば図示のようにやや内方に集束し
たビームとなる。したがって、平行ビームが上記集束レ
ンズ１０５により集束せしめられる位置が所定の集束位
置であるとすると、第３図（ａ＞に示す方向におけるレ
ーザビームの集束位置Ｐは所定の集束位置となるが、第
３図（ｂ）に示す方向においてはやや内方に集束したレ
ーザビームが集束レンズ１０５に入射するため、レーザ
ビームの集束位置Ｐ′は所定の集束位置からΔ２だけず
れてしまう。このように互いに垂直な２つの方向におい
てレーザビームの集束位置が異なり、レーザビームが所
定の一点において正確に集束しない場合には、所定の集
束位置においてレーザビームを正しく合波することがで
きなくなる。また上記非点隔差の程度は各半導体レーザ
毎に異なっているため、各レーザビームの合波は一層不
正確なものとなる。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、上記非点隔差の影響を回避してレーザビームの正確
な合波を行なうことのできる合波用半導体レーザ光源装
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） 本発明の合波用半導体レーザ光源装置は、半導体レーザ
のｐｎ接合面と同一面内に発散される光成分とレーザ射
出軸を含み前記ｐｎ接合面と垂直な面内に発散される光
成分のいずれか一方を所定の集束位置に集束させる集束
用光学系、および前記レーザビームの光路上に設けられ
、前記２つの光成分の他方を前記集束用光学系とともに
前記所定の集束位置に集束させるシリンドリカル光学素
子を備えたことを特徴とするものである。

なお、前記シリンドリカル光学素子とは光透過型のシリ
ンドリカルレンズの他、シリンドリカルレンズと同様の
屈折力を有する凹面シリンドリカルミラー、凸面シリン
ドリカルミラーであってもよい。

（作　　用） 本装置においては、シリンドリカルレンズを光路上に設
け、非点隔差のある２つの方向のいずれか一方の光成分
を屈折させることにより、上記２つの光成分のうちの一
方については集束用光学系のみにより所定の集束位置に
集束させ、他方については上記シリンドリカルレンズの
屈折用と集束用光学系の作用をあわせて上記所定の集束
位置に集束させることができる。従って半導体レーザビ
ームから発せられたレーザビームは非点隔差による影響
を受けることなくすべて所定の位置に点像として集束せ
しめられることが可能となる。よってこの集束位置にお
いて合波を行なえば、レーザビームの合波を高精度に行
なうことができる。

（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（ａ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例による合
波用半導体レーザ光源装置の平面図および側面図である
。

図示の光源装置において、半導体レーザ１から発せられ
たレーザビーム２はまずコリメータレンズ３に入射する
。半導体レーザ１から発せられるレーザビーム２のうち
、第１図（ａ）に示す、レーザ素子１ａのｐｎ接合面１
ｂと同一平面上に発散される光成分の発光位置Ａｌと、
第１図（ｂ）に示す、レーザ射出軸を含みｐｎ接合面と
垂直な平面上に発散される光成分の発光位置Ａ２はレー
ザ射出軸方向に異なっており、上記コリメータレンズ３
は上記発光位置Ａ１から発せられた光成分を平行ビーム
とするように上記発光位置Ａ１から自身の焦点距離だけ
離れて配設されている。第１図（ａ）において、コリメ
ータレンズ３を通過して平行ビームとなったレーザビー
ム２は光路上に設けられたシリンドリカルレンズ４に入
射するが、このシリンドリカルレンズ４は上記ｐｎ接合
面と平行な方向には屈折力を有していないので、レーザ
ビーム２は第１図（ａ）において平行ビームのままこの
シリンドリカルレンズ４を通過する。シリンドリカルレ
ンズ４を通過したレーザビームは光路上に設けられた集
束レンズ５により所定の集束位置Ｐ（；集束せしめられ
る。本実施例においてはコリメータレンズ３および集束
レンズ５により集束用光学系が構成されている。

一方、第１図（ｂ）に示すように、半導体レーザのレー
ザ射出軸を含みｐｎ接合面１ｂに垂直な面内における発
光位置Ａ２は上記発光位置Ａ１に比べてコリメータレン
ズ３より遠くなっており、第１図（ｂ）においてレーザ
ビーム２はコリメータレンズ３を通過して平行ビームよ
りやや内方に集束するビームとなる。このレーザビーム
は続いて前記シリンドリカルレンズ４に入射するが、こ
のシリンドリカルレンズ４はｐｎ接合面１ｂと垂直な方
向においては屈折力を有する凹レンズとなっているため
、レーザビーム２は第１図（ｂ）においてシリンドリカ
ルレンズ４により外方に屈折せしめられる。このシリン
ドリカルレンズ４は、上述したようにコリメータレンズ
３によりやや内方に集束せしめられたレーザビームを平
行ビームとするのに適した比較的長い焦点距離のレンズ
であり、レーザビーム２はこのシリンドリカルレンズ４
を通過することにより平行ビームとなる。従って第１図
（ｂ）においてレーザビーム２が集束レンズ５により集
束せしめられる位置は第１図（ａ）における集束位置Ｐ
と等しくなり、レーザビームは所定の集束位置に正確に
点像として集束される。

このように本実施例装置によれば、レーザビームの光路
上に、従来設けられていた集束用光学系に加えてシリン
ドリカルレンズを設けたことにより、レーザビームの光
路を非点隔差の生じる２つの面内の一方について所望の
補正を行なうことができるので、上記２つの市内につい
てレーザビームの集束位置を一致させることができる。

従ってこのように集束位置が正しく調整された光源装置
を用いれば、その集束位置においてレーザビームの合波
を精度良く行なうことができる。

なお、シリンドリカルレンズは、ｐｎ接合面と垂直な方
向と平行な方向のいずれについてレーザビームの光路を
補正するものであってもよい。すなわち第１図（ｂ）に
おいてシリンドリカルレンズを光路から外すとレーザビ
ーム２の光路は一点鎖線で示すようになり、その集束位
置はＰ′となる。

そこでこの集束位置Ｐ′を所定の集束位置とし、コリメ
ータレンズ３と集束レンズの間に、第１図（ａ）に示す
方向においてのみ屈折力を有しレーザビームをやや内方
に集束させる凸面シリンドリカルレンズを設けて第１図
（ａ）における集束位置Ｐを集束位置Ｐ′に移動させて
もよい。また上述した光透過型のシリンドリカルレンズ
の代りに同様の焦点距離を有する凹面シリンドリカルミ
ラー。

凸面シリンドリカルミラーを設けてもよい（言うまでも
なく、凹面シリンドリカルミラーは凸面シリンドリカル
レンズに、凸面シリンドリカルミラーは凹面シリンドリ
カルレンズにそれぞれ対応する）。またこれらのシリン
ドリカル光学素子の光路上の位置は、必ずしも集束レン
ズの手前である必要はなく、集束レンズと集束位置の間
に設けられていてもよい。さらに、光路上に複数のシリ
ンドリカル光学素子を設け、複数のシリンドリカル光学
素子により上述した補正を行なってもよい。

上述した合波用半導体レーザ光源装置は、例えば第２図
に示すように他の合波用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つの合波用半導体レ
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、これらめ半導体レーザ１．１’
　、１’のそれぞれに対してコリメータレンズ３．３’
　、３’とシリンドリカルレンズ４．４’　、４’およ
び反射ミラー６゜６’　、６’が配置されている。なお
、この第２図は、第１図（ｂ）と同様に各半導体レーザ
のｐｎ接合面と垂直な方向から装置を見た図である。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、上記コリメータレンズと
シリンドリカルレンズとにより前述したように平行ビー
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Ｂ方向に往復回動し、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。

上記各半導体レーザ１．１’　、１’の非点隔差はレー
ザ毎に異なっているので、前記シリンドリカルレンズ４
．４’　、４’はそれぞれの半導体レーザに応じた焦点
距離のものが選択された後、適切な位置に配置されるこ
とが必要である。このシリンドリカルレンズの位置調整
は装置使用前に以下のように行なわれる。すなわち、前
記ガルバノメータミラー８の手前には、入射するレーザ
ビームの一部を反射し残りを透過させるビームスプリッ
タ７が配され、ビームスブリッタフにより反射されたレ
ーザビームはモニタ用集束レンズ１５により集束せしめ
られる。この集束位置Ｐ′は位置検出手段により検出さ
れ、各レーザビームについてその集束位置Ｐ″が所定の
位置であるか否かが検知されることによりシリンドリカ
ルレンズの位置が適当であるか否かが判別される。従っ
て、光走査を開始する前に半導体レーザ１，１’、１’
を１つずつ駆動し、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’のビームスブリッタ
フによる反射光が正しい集束位置に集束するように、前
記シリンドリカルレンズ４．４’　。

４′をそれぞれ位置調整すればよい。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シリンドリカルレン
ズを調整すれば、位置センサを常に検出位置に配設して
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。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の合波用半導体レーザ光源装
置によれば、レーザビームの光路上に集束用光学系とと
もにシリンドリカルレンズ光学素子を配設したことによ
り、半導体レーザの非点隔差の影響を回避してレーザビ
ームを所定の一点に正しく集束させることができる。従
って本装置によれば、その集束位置においてレーザビー
ムの合波を良好に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、（ｂ）は本発明の一実施例による合波
用半導体レーザ光源装置の平面図および側面図、第２図
は本発明の光源装置を用いた光走査装置の概略図、 第３図（ａ）　、　（ｂ）は従来の光源装置の平面図お
よび側面図である。 １・・・半導体レーザ　　　ｌｂ・・・ｐｎ接合面２・
・・レーザビーム　　　３・・・コリメータレンズ４・
・・シリンドリカルレンズ ５・・・集束レンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザから発せられたレーザビームを所定の集束
   位置に集束させ、この集束位置において他のレーザビー
   ムと合波させる合波用半導体レーザ光源装置において、 前記半導体レーザから発せられるレーザビームの光路上
   に設けられ、該レーザビームのうち前記半導体レーザの
   ｐｎ接合面と同一面内に発散される光成分とレーザ射出
   軸を含み前記ｐｎ接合面と垂直な面内に発散される光成
   分のいずれか一方を前記所定の集束位置に集束させる集
   束用光学系、および 前記レーザビームの光路上に設けられ、前記２つの光成
   分の他方を前記集束用光学系とともに前記所定の集束位
   置に集束させるシリンドリカル光学素子を備えたことを
   特徴とする合波用半導体レーザ光源装置。