JPH10508122A - レーザダイオードシステム用の光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザダイオードシステム(１、１ａ)の列状に設置された複数のエミッタ又はエミッタ群(２)のレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)を視準する光学装置であって、該レーザ光線は第１の視準光学装置(４、１６、１７、１８)を通過した後に、さらに第２の視準光学装置(８、８ａ、８ｂ)を通過した後に種々の光線面で互いに平行になるように偏向される。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザダイオードシステム用の光学装置 本発明は光電要素からの光線を互いに垂直で且つ光学軸に垂直な２つの座標方 向に視準し及び次いで高い光線密度で焦点に集光する装置に関し、特に特許請求 の範囲第１項の前提部分による装置に関する。 半導体ダイオードレーザの光線は強く偏向されることを特徴とし、しかもレー ザ光線は数ｍｒａｄの範囲内で僅かな光線の分散を伴って数ミリの直径を有する 他の従来のレーザ光線源とは異なり、半導体ダイオードレーザの分散は１０００ ｍｒａｄ以上であることは既に知られている。 半導体ダイオードレーザ光線を利用できるようにするため視準及び焦点合わせ を行なうマイクロ光学又は光学装置が必要である。この場合、半導体レーザダイ オードは通常、複数のエミッタ又はエミッタ群を一列に、しかも数１００ミクロ ンの間隔で備えていることを考慮すべきである。光学装置又はマイクロ光学器械 を設計する場合、使用されるレンズはその時の半導体ダイオードレーザもしくは 相応のレーザ装置に又はチップに密集して設置されねばならないので、個々のエ ミッタ又はエミッタ群のレーザ光線は光学装置に入る前に殆ど重ならず、他の場 合には許容し得ない又は適切でない投射角に基づき光の散乱により相当なビーム 損失が生じることを考慮しなければならない。さらに、半導体レーザダイオード では活性層に垂直な面（Fast-Axis）における分散角は活性層の面（Slow-Axis） における分散角より大きいことも光学装置を設計する際に考慮すべきである。 エミッタ又はエミッタ群の分散するレーザ光線を光学軸に相前後して配置され た２つの円筒レンズによって視準することは既に知られており、その場合第１の 円筒レンズによって速動軸（Fast-Axis）、即ち活性層の面に垂直な軸線方向の 視準を行ない及びレーザダイオード装置から一層離れた第２の円筒レンズによっ て緩動軸（Slow-Axis）の方向の視準を行なう。 この場合、特にまた光学装置（ＵＳ ３３９６３４４）が知られており、該装 置では複数のレーザダイオード又はエミッタもしくはエミッタ群が少なくも２列 に重ねられて設置され、その各列は第１の座標方向において活性層の面に複数の エミッタ又はエミッタ群を備え及び２つの列は活性層に垂直な第２の座標方向に おいて相対して配置される。個々の光線を視準するため、その上第２の座標方向 （速動軸）の視準を行なうため視準光学装置としての各列に第１の円筒レンズが 備えられる。第１の座標方向（緩動軸）の視準のため第２の視準光学装置を形成 する円筒レンズ装置は複数の円筒レンズ要素を備え、それらのレンズ要素は該レ ンズ要素の各々が２つの重ね合わされたエミッタのレーザ光線のために作用する ように設置され、２つの隣接する列において並置され且つ直接隣接する。 第１の視準光学装置の、特に第２の視準光学装置の互いに隣接する円筒レンズ 要素は、所期の視準のため、決められたレンズ高さと決められた曲率半径、従っ てまた決められた空間的な大きさを必要とするので、個々のエミッタ又はエミッ タ群の間隔は各列において 比較的大きくなる。このことは、たとえチップ技術から又は強力な冷却機の開発 を考慮して、さらに高い収容密度、従ってさらに高い出力が可能になっても、レ ーザダイオード装置を形成するチップの収容密度が比較的小さいことを意味する 。 さらに既知の光学装置では、及び特に各列の多数のエミッタ又はエミッタ群で は、焦点におけるレーザ光線の焦点合わせもしくは写像が生じ、第１の座標方向 の焦点径は第２の座標方向のものより大きい、という欠点がある。 本発明の目的は、比較的単純な構造で上記欠点を解消し、そして特にエミッタ 又はエミッタ群の列の該エミッタ又はエミッタ群の間の間隔をかなり小さくし、 従ってレーザダイオード装置を形成するチップの収容密度をかなり高め、高い出 力を可能にする光学装置を提供することである。 上記課題を解決するため、特許請求の範囲第１項の特徴部分による光学装置が 形成される。 本発明の特質は一つの列の隣接するエミッタ又はエミッタ群のレーザ光線が次 のように偏向されることである。即ち、隣接したエミッタ又はエミッタ群の視準 されたレーザ光線が第２の視準光学装置を通過した後に種々の相対して設置され た光線面に、即ち例えば活性層の面に垂直な軸線方向に相対して設置された光線 面において互いに平行になるように偏向される。これらの面で、レーザ光線は緩 動軸において、即ち例えば第１の座標方向において視準されるので、このために 使用される視準要素、例えば第２の視準光学装置の円筒レンズ要素がこれらの光 線面に配置され及び種々の光線面に設置さ れる視準要素が重ね合わされ得る。これによって個々のエミッタ又はエミッタ群 の間の間隔を小さくでき且つ高い収容密度を実現できる。使用される光線面の数 をｎとし、互いに隣接するエミッタ又はエミッタ群を備える間隔をａとすれば、 第２の視準光学装置において各光線面内の視準要素の間隔ｎｘａが生じ、即ち間 隔ａを小さくして収容密度を高くすることによって、各光線面における構造上の 理由から必要とされる視準要素の間隔が実現される。 「非中心に写像する視準光学」又は「円筒状に作用する視準光学」は、本発明 の意味では概して円筒光学又は円筒レンズと同じ又は類似の写像を生じる光学と 理解されたい。 ２つの平面に視準されたレーザ光線は焦点光学器械を通して共通の空間区域又 は焦点に写像され得る。 本発明の特別な利益は、比較的単純な構造を保持して高い収容密度及び高い出 力を有するレーザダイオードシステムの使用を可能にすることであり、光の散乱 による損失を伴わないことである。従ってまた、処理用に備えられる高出力冷却 機技術の使用によって半導体ダイオードレーザは最高度の出力が実現される。 さらに本発明は１列のエミッタ又はエミッタ群の数が予め決められた場合、光 線面の数を適当に選択することによって、所望の仕方で焦点の形を形成すること ができ、例えば円形又は円形に近い形の焦点を形成し得る利点がある。 本発明の簡略な実施形態ではエミッタ又はエミッタ群はただ一列に配置される 。本発明ではまた、そのようなエミッタ又はエミッタ群を活性層の面に垂直な座 標方向に複数列に設置することも可能で ある。 本発明の進展した形態は特許請求の範囲の従属項の対象になっている。 次に図面を参照のもとに実施例により本発明を詳細に説明する。 第１図は簡略化された側面図であって、この紙面に垂直な座標方向（Ｘ軸）に 相前後して配置された複数のエミッタ又はエミッタ群を備え及び個々のエミッタ の光線を共通の焦点に集光するための本発明による光学装置の一例を備えたレー ザダイオードシステムを示す。 第２図は第１図のレーザダイオードシステム及びその一部を成す光学装置の平 面図、即ち第１図の実施例を９０度回した状態で示したもので、第１図の紙面に 垂直なＸ軸方向に３つのエミッタ又はエミッタ群が連続して備えられた状態を示 す。 第３図は第２図に類似の図であって、レーザダイオードシテスムの活性層に平 行に、即ちＸ軸に総計６つのエミッタ又はエミッタ群が備えられた実施例を示す 。 第４図及び第５図は第１図に類似の図で、本発明の他の可能な実施例を示す。 第６図は他の実施例を示す第１図に類似の図で、この実施例では活性層に垂直 な面において複数列のエミッタ又はエミッタ群が重なり合って配置され、各列の エミッタ又はエミッタ群はこの図の紙面に相前後して配置され、及び全てのエミ ッタ又はエミッタ群の光線を共通の焦点に集光するための光学装置を示す。 第７図及び第８図は他の可能な実施例を示す第１図及び第２図に 類似の図を示す。 第９図、第１０図及び第１１図は第１の視準光学装置の点で異なる他の実施例 を示す図である。 第１２図、第１３図及び第１４図は本発明の他の可能な実施例を部分的に示す 図である。 図において、Ｘ、Ｙ及びＺで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で示される互いに垂直な３ つの座標方向を示す。 第１図及び第２図は図示及び説明を簡単にするため全体で３つのエミッタ又は エミッタ群２を有するレーザダイオードチップの型のレーザダイオードシステム １を示し、それらのエミッタ又はエミッタ群はＸ軸に、これらのエミッタの活性 層の方向に予め与えられた距離ａの間隔で一列に連続して配置される。 個々のエミッタ又はエミッタ群２は上記のように、活性層に垂直な面（第１図 の紙面）において活性層の面（第２図の面）よりかなり強く分散する光線を発す る。理解を容易にするため、３つのエミッタ群２の光線のエッジラインを第１図 及び第２図においてそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３で示す。 エミッタ群２の光線を充分に利用できるようにするため、２つの面において、 即ちエミッタ群２の活性層に垂直な平面及び該活性層に平行な平面において可能 な限り同じ大きさの焦点径が生じ、即ち可能な限り丸い焦点が得られ、これが例 えば点３において図示しないファイバ光学装置に光を供給するために必要又は少 なくも合理的であるように、これらの光線を共通点３に集光することが必要であ る。 この焦点に集光することは第１図及び第２図中に同様に示された光学装置によ って達成される。これは次に述べる要素からなり、それらの要素はこの光学装置 の光学軸の方向にもしくはＺ軸の方向にレーザダイオードシステム１から始まる 次のリストの順番に互いに接続し、その場合、図示の実施例では焦点３を貫通す る光学軸はＸ軸に垂直な及びエミッタ群の活性層の平面に生じる。即ち、 非球面の円筒面を有する円筒レンズ要素又は円筒レンズ４、 光学軸に垂直な方向に及びエミッタ群２の活性面に、即ちＸ軸の方向に相前後 して配置された複数のプリズム要素６’を有し、その数及び間隔はエミッタ群２ の数及びその間隔ａに等しい第１のプリズムブロック６、 光学軸に垂直で且つエミッタ群２の活性面に垂直な座標方向、即ちＹ軸方向に 連続して備えられた全体で３つの種々のプリズム要素７’を有する第２のプリズ ムブロック７、 複数の円筒レンズ要素８’を有し、それらの円筒レンズ要素はそれらの円筒軸 がＹ軸の座標方向に配置され且つＹ軸に関し３つの面で該面のＸ軸に重ね合わせ に、該面にエミッタ群２の間隔に等しい値で配置される円筒レンズ装置８、 光学軸もしくはＺ軸に関し軸対称に配置され及び図示の実施例では両面凸レン ズである凸レンズ９、によって構成される。 この凸レンズ９の代りに、他の光学の焦点合わせ装置、例えば多レンズの焦点 合わせ装置を備えることもできる。 この光学装置の作用は以下に示すように行なわれる。即ち、活性層に平行な各 面及び活性層に垂直な各面でも大きな分散角を有する 各エミッタ群２のレーザ光線Ｓ１−Ｓ３は、その円筒軸線がＸ軸に配置される円 筒レンズ装置４を通して、活性層に垂直な面（Ｙ−Ｚ面）に直ちに数ｍｒａｄの 分散まで視準される。このため円筒レンズ装置４は前述のように、非球面の円筒 面を有する。視準後の各レーザ光線の測定値は例えば０．５〜１．５ｍｍである 。活性層に垂直な各Ｙ−Ｚ面において視準された各エミッタ群のレーザ光線は第 １のプリズムブロック６のそれらのエミッタ群のために備えられたプリズム要素 ６’に入る。 個々のプリズム要素６’は活性層に垂直な面において種々の形態でレーザ光線 の偏向を起こすように形成され、即ち外側のエミッタ群２のレーザ光線Ｓ１はそ こに所属のプリズム要素６’を通して成る中心角、例えば第１図に選択された形 態では１０度の角度を上方に偏向され、中間のエミッタ群２のレーザ光線Ｓ２は そこに所属のプリズム要素６’を通して偏向されることなく案内され及び他の外 側のエミッタ群２のレーザ光線Ｓ３は第１図に選択された形態では或る角度、即 ちこの実施例では光線Ｓ１と同じ角度、例えば１０度の角度を下方に偏向される ように形成される。Ｘ軸方向のプリズム要素６’の幅はこの場合、正確にエミッ タ群２の間隔ａに一致する。 Ｙ−Ｚ面で視準され及びＸ−Ｚ面で分散する偏向された光線Ｓ１−Ｓ３はさら に大きな第２のプリズムブロック７、もしくは各光線Ｓ１−Ｓ３のためそこに備 えられ及び各エミッタ群２のため区分されて備えられたプリズム要素７’に入る 。プリズムブロック６に向き且つＹ−Ｚ面に垂直なプリズム要素７’の面は光学 軸もしくはＺ軸に対し傾斜し、もしくはこの軸線に対し、プリズムブロック７内 で３つの光線面において互いに平行なレーザ光線Ｓ１−Ｓ３が生じるような角度 で接合する。 プリズムブロック６から遠方のプリズムブロック７の側には円筒レンズ装置８ が備えられ、例えば光学軸（Ｚ軸）に垂直な面内に在るプリズムブロック７の平 らな側面上に上記したシステムにおける個々の半円筒レンズ要素８’が３列に互 いにパテで結合されることによって備えられる。各円筒レンズ要素８’はさらに 光線Ｓ１−Ｓ３に割り当てられ且つＸ−Ｚ面においてこれらの光線Ｓ１、Ｓ２及 びＳ３の視準を行なうので、各光線は円筒レンズ装置８を過ぎるとＸ軸及びＹ軸 においても視準され及びそのように視準された光線Ｓ１−Ｓ３は従来の凸レンズ ９によって共通の焦点３に写像され得る。平凸の円筒レンズ要素８’は球面状又 は非球面状であってよい。 上記の光学装置は３つ以上のエミッタ群を有するエミッタ装置にも用い得るこ とは理解されよう。この場合、例えばプリズム要素６’の個数、従って３つの光 線面で偏向される光線Ｓ１−Ｓｎの個数が増加され、その場合、各光線面の比較 的大きなプリズムブロック７において２又はそれ以上の光線が並んで備えられ及 び円筒レンズ装置８は各面に少なくも２つの円筒レンズ要素８’を有し、該要素 ８’は各面において、レーザダイオードシステム１におけるエミッタ群の間隔ａ にプリズムブロック７における光線面の数を乗じたものに等しい間隔をその間に 有する。さらに、プリズムブロック６及び７の相応の形態はＹ軸において３つ以 上の光線面を、例えば５つの光線面を積み重ねて備えることもできる。 第３図は第２図に類似の形態の実施例を示すものであって、この 例ではレーザダイオードシステム１ａは合計６つのエミッタ群２を有し、それら のレーザ光線はプリズムブロック６ａを通して次のように偏向される。即ち、プ リズムブロック７ａの内側で、Ｙ軸方向に重なり合う３つの光線面が生じ、且つ それらの各光線面でＸ軸の方向に並んで２つの独立の光線が即ち上側の面には光 線Ｓ１とＳ１’が、中間面には光線Ｓ２とＳ２’が、及び下側の面には光線Ｓ３ とＳ３’が配置されるように偏向される。プリズム要素６’の数はエミッタ群の 数と同じである。プリズム要素７’の数は光線面の数と同じである。その上、プ リズム要素６’は、或るエミッタ群２の光線が、ｎをＹ軸に重ねて配置された光 線面の数とすれば、エミッタ群の列においてそのエミッタ群の次のエミッタ群ｎ に相応する光線面に入るその光線と共に偏向されるように形成される。円筒レン ズ装置８の代りに第３図では円筒レンズ装置８ａが用いられ、該装置８ａは各光 線面に２つの円筒レンズ要素８’を備え、それらの要素は光線面から光線面に、 さらにＸ軸において間隔ａで置かれ且つこの軸線において各光線面にｎｘａの距 離を有する。 本発明による形態ではエミッタ群のレーザ光線を２つの光線面に分配する場合 に、特に焦点合わせに関し、異なる光線面にレーザ光線を分配することが予見さ れない既知の光学装置に対し、著しい改良を達成した。それに関しては次の表に 示す。その表にはＸ軸に１０ｍｍの長さ、８００ミクロンのエミッタ間隔及び４ ００ミクロンのエミッタの幅を有するレーザダイオードシステムの写像特性の比 較を、３つの異なる光学装置につき、さらに単に一つの光線面を有する、即ち偏 向のない（１−面）装置、第１−３図に関し記載した ３つの光線面をもつ（３−面）装置及びＹ軸に重ね合わせて配置された５つの光 線面で偏向が行なわれる（５−面）光学装置につき、示した。 レーザダイオードのチップ又はバーには１３のエミッタ群が配置される。第１ の視準光学装置、即ち円筒レンズ装置４の影響を査定するため、このレンズ装置 を通してレーザ光線を伝導した後にＹ軸に２０ｍｒａｄの全分散角を採用した。 理想的な間隔はレーザダイオードチップの２つのエミッタ群の光線の重なりの位 置を遠ざけることによって予め与えられるので、個々のエミッタ群２の分散角は レーザダイオードシステムもしくはレーザダイオードチップの円筒レンズ装置８ もしくは円筒レンズ要素８’の間隔を決定する。Ｘ−Ｚ面における分散角は計算 のため１０度を採用した。凸レンズ９による焦点合わせのため０．２の数値上の 開きが基礎とされ、これは石英ファイバのファイバ結合のための通常の数値上の 開きに相当する。その開き角度は２３度である。 この表は、単一の平面を有する光学装置の場合、「緩動軸光学」の、即ちＸ軸 で視準を生じさせる光学の非常に小さな焦点距離に基づいて、該軸において焦点 の最大の広がりが在ることを証明している。他方ではエミッタ群の光線は本発明 が予見するように複数の光線面に分配されるので、かなり小さな焦点径が特にま たＸ軸において達成され、相応の数の光線面が在る場合、Ｘ軸及びＹ軸において ほぼ丸い焦点３、即ち同じ焦点径を得ることができる。 本発明ではまた、円筒レンズ装置８もしくは８ａに入るまでに、各場合に種々 の光線面への光線の分離が完了するので、この装置にとって形態（２又はそれ以 上の面）に依り焦点距離として１０〜２０ｍｍが得られることは重要である。レ ンズの高さ１ｍｍ、各プリズム要素６’の出口側と各プリズム要素７’の入口側 との間の間隔５ｍｍ、これらの要素の屈折率１．５の場合、３つの光線面を使用 することにより約２０度のプリズム要素６’の正及び負の傾斜面の傾斜角が得ら れる。この角度は例えばプリズム要素６’と７’の屈折率を高めることにより、 レンズ要素８’のレンズ高さを小さくすることにより及びプリズムブロック６と ７の間の間隔を大きくすることによって小さくすることができる。 第４図は他の可能な実施例を示すもので、この形態が第１図の実施例と異なる 点は分離されたプリズムブロック６及び７の代りに結合形のプリズムブロック１ ０を用いた点であり、該ブロック１０は円筒レンズ要素４に向いた側にプリズム 要素６’を備え及び円筒レンズ装置８ｂに向いた出口側にプリズム要素７’もし くはそれに相応のプリズム面を有する。円筒レンズ装置８ｂは円筒レンズ装置８ 又は８ａに相当し、このため光学的に中立の円板１１からなるプリズムブロック １０から離れており、該円板に円筒レンズ要素８’が接着される。 第５図は他の実施例を示すものであって、この例はプリズムブロック６もしく は透明な要素の代りに反射要素１２を用いた点で第１図の実施例とは異なり、該 反射要素は各エミッタ群２のため種々の反射面１２’を有し、種々の光線面にお いて光線Ｓ１−Ｓ３もしくはＳ１−Ｓ３’の上記の偏向を達成する。 第６図は複数のレーザダイオードシステム１又は１ａがＹ軸において重ね合わ せに配置された実施例を示し、この場合各レーザダイオードシステム１又は１ａ はＸ軸において多数のエミッタ又はエミッタ群２を有する。 エミッタ群の個々の光線を種々の光線面に、即ち各レーザダイオードシステム のため第６図に選択された形態では３つの光線面に分配し及びＸ軸とＹ軸におい て視準するため、各レーザダイオードシステム１又は１ａには円筒レンズ装置８ 備えたプリズムブロック６及び７が設置される。この実施例では凸レンズ９の代 りに全てのレーザダイオードシステム１もしくは１ａに共通な凸レンズ１３が設 置され、該凸レンズによってレーザ光線は共通の焦点１４に集められ、もしくは 写像される。 第７図及び第８図は次の点で第１図及び第２図の実施例とは本質的に異なる実 施例を示し、即ち円筒レンズ装置４に向いたプリズムブロック６の側にプリズム 要素６’の傾斜面が在り、及びプリズムブロック７の代りにプリズムブロック１ ５が備えられ、該ブロック はＹ軸の方向に置かれる３つの光線面を得るため３つのプリズム要素１５’を備 え、それらのプリズム要素の両方の外側のプリズム面はＸ−Ｙ平面に対し或る角 度で交わり及び中間のプリズム要素１５’は該平面に平行である。 プリズムブロック６に面する中間のプリズム要素１５’はプリズムブロック１ ５のくぼみ１５”の底部からなり、該底部によりプリズムブロック１５を通る光 路の長さが中央において短くなっている。従って、この形態においてレーザ光線 Ｓ１−Ｓ３の相差又は走時差の補償が行なわれるので、全ての光線を面に正確に 焦点合わせすることが可能になる。 第９図は第１の視準光学装置として円筒レンズ装置４の代りに鏡１６を用いる 点で第７図及び第８図の実施例と本質的に異なる実施例を示すもので、該鏡は一 つの軸線、即ちＸ軸に平行な軸線のまわりに凹状にわん曲し及びＸ軸方向に延び る。この鏡によって同時にレーザ光線Ｓ１−Ｓ３の９０度の偏向が行なわれるの で、この実施例ではレーザダイオードシステム１のエミッタ又はエミッタ群２は Ｘ−Ｙ面に配置される。この場合の特別な利益は共通のＸ−Ｙ面に複数列のエミ ッタ群がある場合に特に、全てのエミッタ群に共通の冷却装置を設けることがで きるので冷却用の手段を著しく単純化することができる。複数列のエミッタ群を 備えるそのようなレーザダイオードシステムのエミッタ群の列はＹ軸に重ね合わ せに設置され、しかもその間に置かれ且つエミッタ群を支持する基礎の一部でも あり得る鏡１６が備えられる。 第１０図及び第１１図に示す実施例は第７図及び第８図の実施例 に対し、第１の視準光学装置として円筒レンズ装置４を用いる代りに、自筆的に （ホログラフィックに）作用し、レーザ光線Ｓ１−Ｓ３を透光する光学要素１７ （第１０図）もしくは反射要素１８（第１１図）を備えることで本質的に異なる 。 第１２図は他の可能な実施例を部分的に示すものであって、この実施例が第１ 図の実施例と本質的に異なる点はプリズムブロック７の代りに反射装置又は鏡装 置１９を備えることであり、該装置はプリズムブロック６を通して種々の角度で 偏向された各レーザ光線Ｓ１−Ｓ３のための反射面又は鏡面２０−２２を有する 。これらの面はそれぞれ第１２図の紙面に垂直に延びるＸ軸に平行もしくはＹ− Ｚ面に垂直な面内に在り且つＸ−Ｙ面に種々の角度で交わり、しかも光線Ｓ２の ための鏡面２１の角度は鏡面２０の角度より大きく、及び鏡面２２の角度は鏡面 ２１の角度より大きい。さらに鏡面２０−２１の傾斜は、この実施例ではそれら の反射された光線がＹ軸の方向ではなくＺ軸の方向に相対して設けられる種々の 光線面に在って互いに平行になるように、選定される。反射された平行な光線Ｓ １−Ｓ３はこの図には示されていないが第１図に対し約９０度回して設置される 円筒レンズ装置８に導入される。 第１３図と第１４図は第１図と第２図に類似する図であるが、本発明のさらに 他の可能な実施例を示し、次の点で第１図及び第２図の実施例と本質的に異なる 。即ち、２つの偏向装置を構成するプリズムブロック６及び７の代りに、もしく はプリズム要素６’及び７’の代りに、回折光学要素、即ち光屈折要素が、しか もこの実施例では伝導装置２３と２４が備えられることであり、これらの装置は Ｘ 軸の方向に、この座標方向に備えられた３つのエミッタ群２もしくはその光線Ｓ １−Ｓ３のため、さらに備えられた３つの光回折区域２３’もしくは２４’を有 し、該装置２３において光線はさらにＺ軸に対し種々の角度で偏向され、次いで 装置２４においてＹ軸方向に相対して平行な光線になるように偏向される。 これらの装置２３と２４もしくは区域２３’と２４’はそれぞれ光の回折に適 した格子状の構造物である。 レーザ光線Ｓ１−Ｓ３の向きを変えるため、非伝導の、即ち光を回折する反射 する要素、さらには反射要素１２又は１９に類似の要素も考えられ、その場合、 そこに置かれる反射面又は鏡面を、光の回折により反射作用する相応の構造物で 置き換えられる。 第７図−第１４図には凸レンズ９もしくは１４は示されていない。これらの実 施例でも視準された光線が共通の焦点３もしくは１４に写像される際はそれぞれ 凸レンズが使用される。明らかなように、第７図ないし第１４図の実施例でも原 則として複数列のエミッタ又はエミッタ群を備えることは可能である。 本発明はこれまで実施例に関し記載したが、本発明に基づく発明思想から離れ ることなく他の変形及び変態が可能なことが理解されよう。従って、それぞれ群 を形成する複数のエミッタの代りに、同じ方法で単一のエミッタ又はそれぞれ下 部の群に形成される複数の群を扱い、その場合、各下部の群が多数のエミッタを 備えるようにすることも可能である。 参照数字のリスト １、１ａ レーザダイオードシステム ２ エミッタ群 ３ 焦点 ４ 円筒レンズ装置 ６、７、６ａ、７ａ プリズムブロック ６’、７’ プリズム要素 ８、８ａ、８ｂ 円筒レンズ装置 ８’ 円筒レンズ要素 ９ 凸レンズ １０ プリズムブロック １１ 円板 １２ 反射要素 １２’ 反射面 １３ 凸レンズ １４ 焦点 １５ プリズムブロック １５’ プリズム要素 １５” くぼみ １６ 鏡 １７、１８ 偏向光学装置 １９ 鏡 ２０−２２ 鏡面 ２３、２４ 光回折装置 ２３’、２４’ 光回折区域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ケステルス、アルンド ドイツ連邦共和国、Ｄ−55246 マインツ −コストハイム、ウンター デン ゲェル テン ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザダイオードシステム(１、１ａ)の一列又は複数列に配置された複数の エミッタ又はエミッタ群(２)のレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)を視準 する光学装置であって、１列のエミッタ又はエミッタ群(２)はその活性層によっ て共通面に及び一つの軸線に予め決められた間隔(ａ)で設置され、及び該光学装 置は第１の円筒状に作用する第１の視準光学装置(４、１６、１７、１８)を含み 、該光学視準装置は第１の座標方向(Ｘ軸)に垂直な第１の面(Ｙ−Ｚ面)において エミッタ又はエミッタ群(２)のレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)の視準 を行ない、さらに第２の円筒状に作用する視準光学装置(８、８ａ、８ｂ)を含み 、その光学視準装置は、前記第１の面(Ｙ−Ｚ面)に垂直で第２の座標方向(Ｙ軸) に垂直な第２の面(Ｘ−Ｚ面)においてエミッタ又はエミッタ群(２)のレーザ光線 (Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)の視準を行なう光学装置において、さらに隣接す るエミッタ又はエミッタ群(２)の視準されたレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’− Ｓ３’)が第２の光学視準装置(８、８ａ、８ｂ)を通過した後に種々の相対して 置かれた光線面で互いに平行になるように、隣接するエミッタ又はエミッタ群( ２)のレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)を前記第１の面(Ｙ−Ｚ面)で偏 向する手段(６、６ａ、７、７ａ、７ｂ、１２、１５、１９)を含むことを特徴と するレーザダイオードシステム用の光学装置。 ２、前記第１の座標方向(Ｘ軸)の各列のエミッタ又はエミッタ群(２)は予め決め られた間隔(ａ)で設置されていることを特徴とす る特許請求の範囲第１項に記載の光学装置。 ３、光線面は第１の座標方向(Ｘ軸)に垂直な軸線方向(設定方向)に、なかんづく 第２の又は第３の座標方向(Ｙ軸又はＺ軸)に相対して設置されることを特徴とす る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の光学装置。 ４、レーザダイオードシステム(１、１ａ)のエミッタ又はエミッタ群(２)を共通 の空間区域又は焦点(３、１４)に写像するため第２の視準光学装置(８、８ａ、 ８ｂ)の後に焦点光学装置(９、１３)が備えられ、該焦点光学装置を通してレー ザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)は該共通の空間区域又は焦点(３、１４)に 写像されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかの 請求項に記載の光学装置。 ５、第１の視準光学装置(４、１６、１７、１８)と第２の視準光学装置(８、８ ａ、８ｂ)との間の光路に偏向手段(６、６ａ、７、７ａ、７ｂ)が設置され、レ ーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)は該第２の視準光学装置又はそこに備え られた視準要素(８’)に入る前に種々の光線面において既に互いに平行になって いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかの請求項 に記載の光学装置。 ６、レーザ光線(Ｓ１−Ｓ３、Ｓ１’−Ｓ３’)の偏向用の手段(６、６ａ、７、 ７ａ、７ｂ；１２、１６、１７、１８)によって少なくも２つ、なかんづく少な くも３つの光線面が形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５ 項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。 ７、第１及び／又は第２の視準光学装置(４、８、８ａ、８ｂ)は少なくも１つの 非球面の曲面を有する両凸又は平凸の円筒レンズ又は少なくも１つの凹面の鏡( １６)もしくは他の円筒レンズの仕方で写像し得る光学装置からなることを特徴 とする特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれかの請求項に記載の光学装 置。 ８、第２の視準光学装置(８、８ａ、８ｂ)は光線面に少なくも１つの視準要素( ８’)を備え、それらの視準要素(８’)はそれぞれ第１の視準方向(Ｘ軸)に、１ つの列のエミッタ又はエミッタ群(２)の間隔(ａ)に相当する又は該間隔に比例す る値で光線面から光線面に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第１項か ら第７項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。 ９、該第２の視準光学装置は円筒レンズ装置(８、８ａ、８ｂ)であり、該円筒レ ンズ装置は光線面に視準要素として少なくも１つの円筒レンズ要素(８’)を備え 、該円筒レンズ要素の円筒軸は設置方向(Ｙ軸)又は第２の面(Ｘ−Ｚ面)に垂直な 方向になっていることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の光学装置。 １０、前記第２の円筒レンズ装置(８、８ａ、８ｂ)もしくはその円筒レンズ要素 (８’)は平凸に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の 光学装置。 １１、該第２の円筒レンズ装置(８、８ａ、８ｂ)もしくはその円筒レンズ要素( ８’)は球面状に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項又は第 １０項に記載の光学装置。 １２、該第２の円筒レンズ装置(８、８ａ、８ｂ)もしくはその円筒レンズ要素( ８’)は非球面状に形成されていることを特徴とする特 許請求の範囲第９項又は第１０項に記載の光学装置。 １３、レーザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)を偏向する手段は第１のプリズ ム装置又は第１のプリズムブロック(６、６ａ)を備え、該プリズムブロックは第 １の座標方向(Ｘ軸)において互いに連続する複数のプリズム要素(６’)を有し、 その各々はエミッタ又はエミッタ群(２)に配置され及び第１の座標方向(Ｘ軸)の それらの平均の間隔は１列のエミッタ又はエミッタ群(２)の間隔(ａ)に等しく、 プリズム要素(６’)はプリズム面の種々の傾斜により、即ち第２の面(Ｘ−Ｚ面) 又は活性層の面に対する光の導入面及び導出面の種々の傾斜により第１の面(Ｙ −Ｚ面)において種々の偏向を生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第１ 項から第１２項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。 １４、レーザ光線を偏向する手段は第１の光反射又は光回折装置又は光反射又は 光回折要素(１２)を備え、該要素は第１の座標方向(Ｘ軸)に複数の光反射又は光 回折区域(１２’)を連続して有し、その平均の間隔はエミッタ又はエミッタ群( ２)の間隔(ａ)に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１３項ま でのいずれかの請求項に記載の光学装置。 １５、第１の面(Ｙ−Ｚ面)でのレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)の種々 の偏向のため該光反射区域又は面は第２の面(Ｘ−Ｚ面)又は活性層の面に対する 種々の傾斜を有することを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の光学装置 。 １６、レーザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)を偏向する手段は第２のプリズ ムブロック又は第２のプリズム装置(７、７ａ、７ｂ １５)を備え、該第２のプリズム装置はこの装置の光学軸を形成する座標方向(Ｙ 軸又はＺ軸)の光路又は方向において第１のプリズム装置(６、６ａ)及び／又は 偏向要素(１２)の後に備えられ、及び各光線面のため少なくも１つのプリズム要 素(７’、１５’)を備え、偏向されたレーザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’) が平行な光線面における光線に偏向されることを特徴とする特許請求の範囲第１ 項から第１５項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。 １７、レーザ光線(Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)を偏向する手段は第２の反射又 は光回折装置(１９)を備え、該装置(１９)はこの装置の光学軸を形成する座標方 向(Ｚ軸)の方向又は光路において第１のプリズム装置(６、６ａ)及び／又は第１ の反射又は光回折要素(１２)の後に配置され及び各光線面のため少なくも一つの 反射面(２０、２１、２２)又は一つの光回折区域を有し、偏向されたレーザ光線 (Ｓ１−Ｓ３；Ｓ１’−Ｓ３’)が平行な光線面における光線に偏向されることを 特徴とする特許請求の範囲第１項から第１６項までのいずれかの請求項に記載の 光学装置。 １８、複数列のエミッタ又はエミッタ群(２)が備えられ、各列のため少なくも第 １の視準光学装置(４、１６、１７、１８)、第２の視準光学装置(８、８ａ、８ ｂ)及び種々の光線面への隣接のエミッタ又はエミッタ群(２)のレーザ光線を偏 向する手段からなる光学装置が備えられ、エミッタ又はエミッタ群(２)の列はな かんづく第２の座標方向(Ｙ軸)に重ね合わせに設置されることを特徴とする特許 請求の範囲第１項から第１７項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。 １９、第２の視準光学装置(８、８ａ、８ｂ)及び／又は第２のプリズム装置又は プリズムブロック(７、７ａ、１５)及び／又は第２の光反射又は光回折装置及び ／又は全ての列又は列の群のための焦点光学装置(１３)が光学組立体に含まれる ことを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載の光学装置。 ２０、焦点光学装置は少なくも１つ軸対称に形成された凸レンズ、例えば少なく も１つの両凸又は平凸のレンズ(９、１３)を備える装置であることを特徴とする 特許請求の範囲第４項から第１９項までのいずれかの請求項に記載の光学装置。