JPH06222295A - 光源装置および光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の半導体レーザーからのレーザー光束をそ
の偏光状態に左右されずに容易に合流させて放射させる
ことができる新規な光源装置およびこの光源装置を用い
た光走査装置を実現する。 【構成】実質的に同一波長のレーザー光束を放射する複
数の半導体レーザーからのレーザー光束を、同一の光路
上に合流させて放射可能な光源装置であって、２以上の
半導体レーザー１０，１２と、１以上の無偏光ビームス
プリッター３０とを有し、１つの半導体レーザー１０か
ら放射されて無偏光ビームスプリッター３０を透過する
レーザー光束と、他の半導体レーザー１２から放射され
て上記無偏光ビームスプリッター３０により反射される
レーザー光束とが略同一の光路上を進行するように、各
半導体レーザー１０，１２および各無偏光ビームスプリ
ッター３０の相対的な位置関係を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光源装置および光走
査装置に関する。この発明は光走査装置や光ピックアッ
プ装置、あるいは表面検査装置やマルチ走査偏光顕微鏡
等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】光走査装置や光ピックアップ装置、ある
いは走査偏光顕微鏡等、半導体レーザーを光源として用
いる光学装置は多い。従来、これら装置では光源として
単一の半導体レーザーが用いられている。しかし例えば
光走査装置の場合、２つの半導体レーザーを光源として
用い、これら光源からのレーザー光束を合流させて光走
査を行えば独立した２つの画像情報を同時に書き込むこ
とができるし、光ピックアップでは２つの半導体レーザ
ーの一方を予備の光源として用いれば、１つの半導体レ
ーザーに異常が生じた場合に直ちに予備の光源を用いる
ことにより、光ピックアップ動作を支障なく継続するこ
とができ、また走査偏光顕微鏡に２以上の半導体レーザ
ーを光源として用いればマルチ走査が可能になる。

【０００３】複数の半導体レーザーからのレーザー光束
を単一の光束として合流させる場合には以下の２点に留
意する必要がある。即ち、第１は、半導体レーザーから
放射されるレーザー光束が「実質的な直線偏光状態」に
あること、第２は、半導体レーザーから放射されるレー
ザー光束のファーフィールドパターンが「半導体レーザ
ーの接合面に直交する方向を長軸方向とする楕円形状」
であることである。

【０００４】例えば、２つの半導体レーザーからのレー
ザー光束を偏光ビームスプリッターで合流させる方法
は、合流されたレーザー光束が半導体レーザーごとにＰ
もしくはＳ偏光となって偏光状態が同じにならず、偏光
顕微鏡のように偏光状態を問題とする光学装置では利用
が困難である。

【０００５】また、光走査装置で複数の半導体レーザー
からのレーザー光束を１光束に合流させて２種以上の画
像情報の書き込みを同時に行う場合、上記のように偏光
ビームスプリッターで合流を行うと、合流されたレーザ
ー光束のファーフィールドパターンの長軸方向が、半導
体レーザーによる成分レーザー光束ごとに平行となら
ず、これらの各成分レーザー光束で同じ形状の光スポッ
トを得ようとすると、光スポットの強度を同じに揃える
のが困難である。

【０００６】また、半透鏡等による合流方法では、Ｐ偏
光とＳ偏光とで透過率・反射率が異なるので、合流され
たレーザー光束における各成分レーザー光束の光強度を
同じに揃えるのが難しい。

【０００７】このような問題を解決する方法として、偏
光ビームスプリッターと１／２波長板を組み合わせて用
いる方法も知られているが（特開昭６０−５３８７５号
公報等）、合流光学系が複雑化し、コストも高くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、複数の半導体レーザ
ーからのレーザー光束をその偏光状態に左右されずに容
易に合流させて放射させることができる新規な光源装置
および、この光源装置を用いた光走査装置の提供を目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の光源装置は
「実質的に同一波長のレーザー光束を放射する複数の半
導体レーザーからのレーザー光束を、同一の光路上に合
流させて放射可能」な光源装置であって、２以上の半導
体レーザーと、１以上の無偏光ビームスプリッターとを
有する。複数の半導体レーザーから放射されるレーザー
光束の波長が「実質的に同一」であるとは、半導体レー
ザー個体間誤差による波長のバラツキや、温度変化によ
る波長の変動の範囲内において波長が同じであることを
意味し、例えば、基準波長に対し±２０ｎｍ程度の範囲
内であれば良い。

【００１０】請求項１記載の光源装置は「１つの半導体
レーザーから放射されて無偏光ビームスプリッターを透
過するレーザー光束と、他の半導体レーザーから放射さ
れて上記無偏光ビームスプリッターにより反射されるレ
ーザー光束とが略同一の光路上を進行するように、各半
導体レーザーおよび各無偏光ビームスプリッターの相対
的な位置関係を定めた」ことを特徴とする。

【００１１】上記のように、合流されたレーザー光束は
「略」同一の光路上を進行する。従って、合流されたレ
ーザー光束における各半導体レーザーからのレーザー光
束（成分レーザー光束）は互いに全く同一の光路上を進
行しても良いし、各成分レーザー光束の光路が若干異な
っていても良い。

【００１２】請求項２記載の光源装置は、上記請求項１
記載の光源装置において、「２個の半導体レーザーと１
個の無偏光ビームスプリッターを有し、合流された各レ
ーザー光束（成分レーザー光束）の偏光方向が互いに同
一方向となるように、各半導体レーザーの配設態位が定
められた」ことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の光源装置は、上記請求項１
記載の光源装置において、「２個の半導体レーザーと１
個の無偏光ビームスプリッターを有し、合流された各レ
ーザー光束（成分レーザー光束）の偏光方向が互いに直
交方向となるように、各半導体レーザーの配設態位が定
められた」ことを特徴とする。

【００１４】上記請求項２および３記載の光源装置にお
いて、合流されたレーザー光束における各成分レーザー
光束の偏向方向が互いに「平行」であり、「直交」する
とは上記偏向方向が実質的に平行もしくは直交するとい
うことであり、必ずしも、厳密に平行でありまたは直交
する必要はない。

【００１５】これら請求項１または２または３記載の光
源装置において、各半導体レーザーと対応する無偏光ビ
ームスプリッターとの間に、「各半導体レーザーからの
発散性の光束を平行光束化するコリメートレンズ」を配
備しても良く（請求項４）、各半導体レーザーからのレ
ーザー光束が発散しつつ対応する無偏光ビームスプリッ
ターに入射するようにし、「合流されたレーザー光束が
共通のコリメートレンズにより平行光束化される」よう
にしても良い（請求項５）。

【００１６】請求項６記載の光走査装置は、光源装置か
らの平行光束を主走査対応方向に長い線像として結像さ
せ、上記線像の結像位置の近傍に偏光反射面を持つ光偏
向器により偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより
被走査面上に光スポットとして集光して光走査を行う装
置であって、光源装置として請求項１または２または３
または４または５記載の光源装置を用いることを特徴と
する。

【００１７】「無偏光ビームスプリッター」は、市販さ
れているものを用いることもできるが、透明基板上に多
層膜を形成してなり、半導体レーザーの発振波長に対
し、透過率と反射率がＰ，Ｓ偏光とも略等しくなるよう
に多層膜が設計されたものであり、後述する実施例にお
ける例のようにプリズム状のものとすることも、あるい
は板状のものとすることも可能である。

【００１８】

【作用】上記のように、この発明の光源装置では、２以
上の半導体レーザーからのレーザー光束が無偏光ビーム
スプリッターにより合流されるが、合流されるレーザー
光束の一方は無偏光ビームスプリッターを透過し、他方
は無偏光ビームスプリッターに反射される。

【００１９】しかるに、無偏光ビームスプリッターによ
る反射光と透過光とは、偏光状態に拘らず略同一の光強
度を有する。従って、２以上のレーザー光束を所望の偏
光状態で、且つ互いに略等しい光強度で合流させること
ができる。

【００２０】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。図１
（ａ）は請求項１，２，４記載の光源装置の１実施例を
示している。符号１０，１２で示す半導体レーザーは、
共に波長７８０ｎｍのレーザー光束を放射するが、これ
らレーザー光束は図面に直交する方向に偏光している。

【００２１】各半導体レーザー１０，１２から放射され
た発散性のレーザー光束は、それぞれカップリングレン
ズ２０，２２により平行光束化され、無偏光ビームスプ
リッター３０に互いに直交する方向から入射する。

【００２２】無偏光ビームスプリッター３０は、２つの
直角プリズムの斜面部分を合わせたプリズム状であり、
上記斜面部分に多層膜による無偏光透過・反射膜が形成
されている。この多層膜の透過率は図１（ｃ）に示すよ
うであり、設計波長：７８０ｎｍ近傍の光に対しＳ偏光
もＰ偏光も透過率従って反射率が略５０％である。

【００２３】従って、無偏光ビームスプリッター３０か
ら射出する２つの光束Ｌ１，Ｌ２はともに半導体レーザ
ー１０，１２からのコリメートされた平行レーザー光束
を合流したものとなる。無偏光ビームスプリッター３０
に入射するレーザー光束は、何れも図面に直交する方向
へ偏光しているから無偏光ビームスプリッター３０の上
記多層膜に対してはＳ偏光であるが、無偏光ビームスプ
リッター３０はＳ偏光の光を略５０％透過させ、略５０
％反射するので、合流レーザー光束Ｌ１，Ｌ２におけ
る、半導体レーザー１０，１２からの成分レーザー光束
の光強度は互いに実質的に等しくなる。

【００２４】図１（ａ）の状態で、半導体レーザー１
０，１２をカップリングレンズ２０，２２の光軸の回り
に９０度回転させれば、合流されたレーザー光束の偏光
方向は図面に平行な方向となる。

【００２５】図１（ｂ）は請求項１記載の光源装置の別
実施例を示している。半導体レーザー１０，１２、カッ
プリングレンズ２０，２２および無偏光ビームスプリッ
ター３０の組み合わせは図１（ａ）における実施例と同
一であり、無偏光ビームスプリッター３０からは「半導
体レーザー１０，１２からのコリメートされたレーザー
光束を合流させたレーザー光束」が得られる。

【００２６】一方、半導体レーザー１４（発振波長：７
８０ｎｍ）からのレーザー光束をカップリングレンズ２
４により平行光束化し、無偏光ビームスプリッター３４
を介して無偏光ビームスプリッター３２に図の如く入射
させ、この無偏光ビームスプリッター３２に無偏光ビー
ムスプリッター３０からの射出レーザー光束を図の如く
に入射させれば、無偏光ビームスプリッター３２からの
射出レーザー光束Ｌ３は、半導体レーザー１０，１２，
１４からのレーザー光束を合流させたものである。

【００２７】図１（ｂ）の、破線で示す位置に第４の半
導体レーザー１６（発振波長：７８０ｎｍ）とカップリ
ングレンズ２６を配備すれば、４つの半導体レーザー１
０，１２，１４，１６からのレーザー光束を合流させる
ことができる。同様にして、５個以上の半導体レーザー
からのレーザー光束を合流することも可能であることは
容易に理解されるであろう。

【００２８】合流されたレーザー光束における成分レー
ザー光束即ち、各半導体レーザーからのレーザー光成分
は、各光源における偏光特性をそのまま保有しており、
従って、合流レーザー光束における偏光状態は直線偏光
状態とすることも、各成分レーザー光束の偏光方向が直
交したり互いに所定の角をなすようにすることも、ある
いは各成分レーザー光束の偏光状態が互いにランダムで
あるようにすることもできる。何れの場合も各成分レー
ザー光束の光強度は実質的に等しい。

【００２９】また、例えば図１（ａ）の実施例におい
て、カップリングレンズ２０，２２を取り除き、半導体
レーザー１０，１２からのレーザー光束を発散性の光束
のまま合流させ、しかる後に、合流されたレーザー光束
を共通のコリメートレンズで平行光束化するようにする
こともできる（請求項５）。

【００３０】図２は請求項６記載の光走査装置の１実施
例を略示している。図中、符号１，２は半導体レーザー
とカップリングレンズとを組み合わせた２つの光源部で
あって、無偏光ビームスプリッター３とともに光源装置
を構成する。光源部１，２からの平行レーザー光束は無
偏光ビームスプリッター３により合流されるとシリンダ
ーレンズ４により主走査対応方向に長い線像に結像さ
れ、線像結像位置近傍に偏向反射面６を有する回転多面
鏡５により等角速度的に偏向され、走査結像レンズであ
るｆθレンズ７により被走査面８上に光スポットとして
集光されて被走査面８を光走査する。

【００３１】このとき、光源装置から放射された各成分
レーザー光束の光路を互いに完全に同一とし、各成分レ
ーザー光束による光スポットの結像位置が被走査面上で
互いに同一位置となるようにしてもよいし、各成分レー
ザー光束の光路を若干ずらして、各成分レーザー光束に
よる光スポットの結像位置が主走査方向および／または
副走査方向において数ドット分、互いにずれるようにし
ても良い。

【００３２】光源部１，２の各半導体レーザーを別々の
画像信号で変調すれば、互いに異なる画像を同時に重ね
あわせて書き込むことが可能である。

【００３３】なお、光源部１，２における各半導体レー
ザーは、その接合面の方向を副走査方向に平行に対応さ
せており、偏向方向は合流されたレーザー光束において
同一方向であり、従って合流されたレーザー光束の各成
分レーザー光束の光スポットは同じものになり、被走査
面上における光強度も実質的に等しい。

【００３４】変形例として、光源部１，２における半導
体レーザーの態位を調整し、合流されたレーザー光束に
おける、各成分レーザー光束の偏向の方向が互いに直交
するようにすることもできる（請求項３）。この場合、
各成分レーザー光束の光束断面形状は、いずれも楕円形
であるが、その長軸方向が互いに直交しており、被走査
面上における光スポットの形状は各成分レーザー光束ご
とに異なったものになる。このようにして、光源部１，
２を選択的に切り換えて用いるようにすれば、形状の異
なる２種の光スポットによる光走査を選択的に行うこと
が可能である。

【００３５】また、図１（ｂ）で説明したような３以上
の半導体レーザーからのレーザー光束を合流させる光源
装置を用い、３以上の画像情報を同時に書き込むように
することも勿論可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
光源装置および光走査装置を提供できる。この発明の光
源装置は上記の如き構成となっているから、複数の半導
体レーザーからのレーザー光束をその偏光状態に左右さ
れずに容易に合流させて放射させることができる。ま
た、この光源装置を用いた光走査装置では同一の光スポ
ット形状の２以上の成分レーザー光束で互いに異なる画
像情報を同時に書き込んだり、あるいは互いに光スポッ
ト形状の異なる２以上の成分レーザー光束で異なる画像
情報を同時に書き込んだり、あるいは上記２つの成分レ
ーザー光束を選択的に用いることにより書き込み用の光
スポットの形状を換えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光源装置を実施例により説明するた
めの図である。

【図２】この発明の光走査装置の１実施例を略示する斜
視図である。

【符号の説明】

１０，１２ 半導体レーザー ２０，２２ カップリングレンズ ３０ 無偏光ビームスプリッター Ｌ１，Ｌ２ 合流されたレーザー光束

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に同一波長のレーザー光束を放射す
   る複数の半導体レーザーからのレーザー光束を、同一の
   光路上に合流させて放射可能な光源装置であって、 ２以上の半導体レーザーと、１以上の無偏光ビームスプ
   リッターとを有し、 １つの半導体レーザーから放射されて無偏光ビームスプ
   リッターを透過するレーザー光束と、他の半導体レーザ
   ーから放射されて上記無偏光ビームスプリッターにより
   反射されるレーザー光束とが略同一の光路上を進行する
   ように、各半導体レーザーおよび各無偏光ビームスプリ
   ッターの相対的な位置関係を定めたことを特徴とする光
   源装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光源装置において、 ２個の半導体レーザーと１個の無偏光ビームスプリッタ
   ーを有し、合流された各レーザー光束の偏光方向が互い
   に同一方向となるように、各半導体レーザーの配設態位
   が定められたことを特徴とする光源装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光源装置において、 ２個の半導体レーザーと１個の無偏光ビームスプリッタ
   ーを有し、合流された各レーザー光束の偏光方向が互い
   に直交方向となるように、各半導体レーザーの配設態位
   が定められたことを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】請求項１または２または３記載の光源装置
   において、 各半導体レーザーと対応する無偏光ビームスプリッター
   との間に、各半導体レーザーからの発散性の光束を平行
   光束化するコリメートレンズを有することを特徴とする
   光源装置。
5. 【請求項５】請求項１または２または３記載の光源装置
   において、 各半導体レーザーからのレーザー光束は発散しつつ対応
   する無偏光ビームスプリッターに入射し、合流されたレ
   ーザー光束が共通のコリメートレンズにより平行光束化
   されることを特徴とする光源装置。
6. 【請求項６】光源装置からの平行光束を主走査対応方向
   に長い線像として結像させ、上記線像の結像位置の近傍
   に偏光反射面を持つ光偏向器により偏向させ、偏向光束
   を走査結像レンズにより被走査面上に光スポットとして
   集光して光走査を行う装置であって、 光源装置として請求項１または２または３または４また
   は５記載の光源装置を用いることを特徴とする光走査装
   置。