JPS61212820A - 半導体レ−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） 本発明は光ビーム走査装置等に用いられる半導体レーザ
光源装置、特に詳細には複数の半導体レーザから射出さ
れたレーク“ビームを１本のビーム束に配列合成するよ
うにした半導体レーザ光源装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より、光ビームを光偏面器により偏向して走査する
光ビーム走査装置が、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いる。このような
光ビーム走査装置において光ビームを発生ずる手段の１
つどじて、半導体レーザが従来から用いられている。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
て光ビームの直接変調が可能である等、数々の長所を有
している。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、連続発振
させる場合には環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Ｊ
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Ｄ”ＲＡＷ材別等）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、ある種の螢光体に放射線（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
ルギーの一部が螢光体中に蓄積され、この螢光体に可視
光等の励起光を照射すると、蓄積されたエネルギーに応
じて螢光体が輝尽発光を示すことが知られており、この
ような蓄積性螢光体を利用して、人体等の被写体の放射
線画像情報を一旦蓄積性螢光体からなる層を有する蓄積
性螢光体シートに記録し、この蓄積性螢光体シートをレ
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出して画像信号を得、
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５５−１
１６３４０号、同５５−１６３４７２号、同５６−１１
３９５号、同５６−１０４６４５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螢光
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、蓄積性螢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螢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から十分
高エネルギーの走査ビームを得るために、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本に合成することが考えられる。この
ように複数のレーザビームを合成する半導体レーザ光源
装置として、例えば特願昭５９−１２１０８９号明細書
に示されるように、発散ビームである各レーザビームを
それぞれコリメータレンズによって平行ビームとし、こ
れらの平行ビームを１本のど−ム束に配列合成するよう
にしたものが考えられている。

上記構成の半導体レーザ光源装置においては、集束レン
ズやビーム偏向器の大型化を回避し、また上記集束レン
ズの収差の影響を少なくするために、各レーザビームを
、互いにできるだけ近接しかつ細く配列合成することが
望まれる。しかし市導体レーザはケースのサイズが大 ぎく、互いに十分に近接させて配列することができない
のが現状である。

また上記半導体レーザ光ｔｉｉ装置においては、発散ビ
ームを平行ビーム化するコリメータレンズが各半導体レ
ーザ毎に設（プられるので、半導体レーザ周辺の構造が
複雑化覆るという問題もある。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、平行ビームとされた複数のレーザビームを、互いに極
めて近接してしかも細く配列合成することができる、構
造簡単な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。

（発明の構成） 本発明の半導体レーザ光源装置は、複数の半導体レーザ
を互いに間隔をおいて配置し、これらの半導体レーザか
ら出射した発散ビームが互いにほぼ隣接して入射する位
置に、該発散ビームを平行ビームに変換した上で互いに
平行に出射させる第１のホログラフィ−回折格子を配置
し、そしてこの第１のホログラフィ−回折格子から出射
した複数の平行ビームが入射する位置に、該平行ビーム
を、入射角よりも大きな出射角で出射させる第２のホロ
グラフィ−回折格子を配置してなるものである。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の一実施態様による半導体レーザ光源装
置を備えた光ビーム走査装置の平面形状を示すものであ
る。−例として３つの半導体装置１ｆ１１．１２．１３
は、第１のホ「」グラフィー回折格子５０に向ｔＪでそ
れぞれレーザご−ム２１．２２．２３（周知のＪ：うに
発散ビームである）を出射するＪ：うに、互いに間隔を
おいて一列に配設されている。、にたこれらの半導体レ
ーザ１１．１２．１３は、ビーム出射軸を互いに平行と
し、そしてこれらビーム出射軸の間隔、つまりビーム中
心の間隔を一定のｄｌに揃えて等間隔に配されている。

そして半導体レーザ１１．１２．１３は、ビーム出射軸
が第１のボログラフィー回折格子５０に対して垂直とな
るように配され、したがって発散ビーム２１．２２．２
３は該第１のホログラフィ−回折格子５０に入射角Ｏ°
で入射する。

また第２図に示されるように上記発散ビーム２１．２２
．２３の発散角は、各半導体レーザ１１．１２．１３の
ｐｎ接合面１１ａ　、１２ａ　、　１３ａに平行な方向
、直角な方向でそれぞれθ１１、θ工（θ１１〈θ工）
と異なり、ビーム断面は惰円状どなっているが、本実施
態様においては、ビーム断面短軸が一線に揃うように、
づ−なわら各ｐｎ接合面１１ａ、１２ａ、１３ａが共通
の面に含まれるように半導体レーザ１１．１２．１３が
配設されている。そして第１図に示されるように、各半
導体レーザ１１．１２．１３と第１のホログラフィ−回
折格子５０との距離Ｓは、発散ビーム２１．２２．２３
の有効に利用したい部分（この点については後に詳述づ
る）が、第１のホログラフィ−回折格子５０上で互いに
隣接する長さに設定されている。

換言すれば、上記有効に利用したい部分の、ｐｎ接合而
面平行な方面の発散角をγとしたとぎに、ｄ＋　＝２８
　　ｊａｎ（７／２＞となるように距離Ｓが設定されて
いる。

上述のようにして第１のホログラフィ−回折路　　　・
子５０に入射した発散ビーム２１．２２．２３は、この
第１のホログラフィ−回折格子５０によりそれぞれ平行
ビーム３１．３２．３３に変換され、出射角θ１　　（
０〈θ１）で該第１のホログラフィ−回折格子５０から
出射Ｊる。こうして３本の平行ビーム３１．３２．３３
が互いに隣接して配列されてなるビーム束３０が得られ
る。そして、前述したように発散ビーム２１．２２．２
３は第１のホログラフィ−回折格子５０に入射角Ｏ°で
入射し、平行ビーム３１．３２．３３は該第１のホログ
ラフィ−回折格子５０から出射角θ１で出射するから、
平行ビーム３１．３２．３３の間隔ｄ２はｄ、、−ｄ、
ｃｏｓθ１となり、発散ビーム２１．２２．２３の間隔
ｄ１よりも狭められている。

上記平行ビーム３１．３２．３３が入射する位置には、
第２のホログラフィ−回折格子５１が配設されている。

平行ビーム３１．３２．３３はこの第２のホログラフィ
−回折格子５１に入射角Ｏ°で入射し、そして該第２の
ホログラフィ−回折格子５１から平行ビームのまま出射
角θ２　（Ｏくθ２）で出射するようになっている。し
たがってこの第２のボログラフィー回折格子５１から出
射した平行ビーム４１．４２．４３の間隔をｄ３とする
とｄ３＝ｄ２　ｃｏｓθ２であり、これら平行ビーム４
１．４２．４３からなるビーム束４０は、前記ビーム束
３０よりもざらに細いものとなっている。

−り記ピーへ束４０は、例えばガルバノメータミラー、
回転多面鏡、ホログラムスキャナ、ＡＯＤ（音響光学光
偏向器）等の光偏向器５２により矢印六方向に偏向され
る。偏向されたビーム束４０は集束レンズ５３に入射し
、該集束レンズ５３により１つの合成ビームスポットＳ
に集中されるとともに、それぞれがこのスポットＳにお
いて集束される。

したがって上記スポットＳが照射される位置に被走査面
５４を配置すれば、該被走査面５４は、各半導体レーザ
１１．１２．１３から出射したレーザビームが合成され
て高エネルギーとなった走査ビームにＪ：つて矢印Ｂ方
向に走査される。なお通常上記被走査面５４は平面とさ
れ、そのために集束レンズ５３としてｆθレンズが用い
られる。

前述したように、上記ビーム束４０は３本の平行ビーム
４１．４２．４３が互いに隣接した状態で配列合成され
てなるものであり、また十分に細いものとなっているの
で、該ビーム束４０が集束レンズ５３の収差の影響を受
は難くなっており、さらには上記光偏向器５２や集束レ
ンズ５３として小型のものが使用可能となっている。以
上説明のように発散ビーム２１．２２．２３が十分に細
い平行ビーム４１．４２．４３に整形される過程を分か
りやすく示すために、第３Ａ、３Ｂおよび３Ｃ図にそれ
ぞれ、第１のホログラフィ−回折格子５０上にお【ノる
発散ビーム２１．２２．２３の形状、第２のボログラフ
ィー回折格子５１上における平行ビーム３１．３２．３
３の形状、集束レンズ５３上におりる平行ビーム４１．
４２．４３の形状を示す。

先に述べたような作用を果たす第１のホログラフィ−回
折格子５０は、該第１のホログラフィ−回折格子５０に
入射する発散ビーム２１．２２．２３と、配列合成され
た平行ビーム３１．３２．３３とにそれぞれ対応する光
ビームを用いてホログラフィ−記録材料に干渉縞を形成
し、これによって該ホログラフィ−記録材料を露光し、
現像処理をして製造することができる。上記ホログラフ
ィ−記録材料としては、ハ自ゲン化銀感光材料等公知の
ものを使用することができるが、重クロム酸ゼラチンは
高い回折効率を得ることができ、特に好ましい。なおホ
ログラフィ−回折格子の製造法については、本出願人に
よる特願昭５８−２１６３３４号明細書にさらに詳しく
記載されている。

次に、上記構成の半導体レーザ光源装置によりどの程度
細いビーム束４０が得られるか、数値例を挙げて具体的
に説明する。半導体レーザ１１．１２．１３としては、
前記発散角θＩｆ　、θ上が半値全角（ビーム強度が中
心のビーム強度の１／２になる点の間の角度）で各々１
５°、２５°の一般的なものを用いるとする。そして発
散ビーム２１．２２．２３は、ビーム強度が中心のビー
ム強度の１／ｅ２となる部分までを有効に利用するもの
とする。したがって前述の発散角γは１／ｅ２値全角と
なるから、上記半値全角のθ■を１．７倍して、γ＝２
６°とする。また半導体レーザ１１．１２．１３から第
１のホログラフィ−回折格子５０までの距１１１ｔｓ＝
２５ｍｍとし、前記出射角θ１、θ２−４５°とすると
、前述した関係式 ％式％（７２ また発散ビーム２１．２２．２３の、第１のホログラフ
ィ−回折格子５０上にお（プる長軸りの長さは、この方
向の発散角をδとすると、 Ｄ＝２Ｓｔａｎ（δ／２）　　であルカら、この場合も
δ−２５°Ｘ１．７＝４３°とすれば、Ｄ＝１９．５ｍ
ｍとなる。このビーム長軸りの長さは平行ビーム３１．
３２．３３および平行ビーム４１．４２．４３において
も変わらない。

以上より明らかなように、ビーム束４０の断面の縦横の
長さはそれぞれ１９．５ｍ、１７．４１１１Ｉ＋（−５
，８＃ｌ＃１Ｘ３）となっている。なお上述のように６
１＝ｉ１．５ｍであれば、半導体レーザ１１．１２．１
３として市販の一般的なものを用いても、それらを第１
図図示のように１）ｌｘべて配設することができる。

光偏向器５２や集束レンズ５３を小型化するためには、
ビーム束４０は上記のように、断面の縦横の長さがほぼ
等しく、一方向に偏って拡がっていないのが望ましい。

このビーム束４０の断面の横の長さ、つまりビーム配列
方向の長さは、前記出射角θ１、θ２を変えることによ
り変更可能ひあるから、発散ビーム２１．２２．２３の
断面形状や、配列合成するビーム本数が変わっても、上
記出射角θ１、θ２の設定次第で、上記のような望まし
い断面形状のビーム束を得ることができる。

以上説明した実施態様においては、発散ビーム２１．２
２．２３と平行ビーム３１．３２．３３はそれぞれ、第
１のホログラフィ−回折格子５０、第２のホログラフィ
−回折格子５１に入射角０°で入射せしめられているが
、これらの入射角は特にこの値に限られるものではなく
、各々出射角θ１、θ２よりも小さく設定されていれば
、平行ビーム３１．３２．３３を発散ど一ム２１．２２
．２３よりも細くし、また平行ビーム４１．４２．４３
を平行ビーム３１．３２．３３よりも細くすることがで
きる。また上記実施態様において第１のホログラフィ−
回折格子５０は、発散ビーム２１．２２．２３をより細
くする作用も果たしているが、出射角θ１−０°と設定
し、この第１のボログラフィー回折格子５０は発散ビー
ム２１．２２．２３を互いに隣接させるため、および平
行ビーム化するだめのみに使用するＪ：うにしてもよい
。

また」−記実施態様において半導体レーザ１１．１２．
１３は、ビーム出射軸が第１のホログラフィ−回折格子
５０に対して垂直どなるようにして、−線に並べて配回
されているが、これら半導体レーザ１１．１２．１３は
配置上の都合等によっては、第１の小ログラフイー回折
格子５０に対してまちまちの角麻で、つまり発数ヒ′−
ム２１．２２．２３の第１のボログラフィー回折格子５
０への入射角がそれぞれ異なるように配属されても構わ
ない。また配列合成覆るビームの本数も上記実施態様に
お【プる３本に限らず、２本以上何本のレーザビームを
配列合成ＪるＪｚうにしてもよい。

さらに上記実施態様においては、第１のホ［１グラフイ
一回折格子５０および第２のホログラフィ−回折格子５
１により、発散ビーム２１．２２．２３および平行ビー
ム３１．３２．３３をそのビーム断面短軸方向のみに細
く整形しているが、ビーム断面短軸および長軸方向に２
次元的にレーザビームを整形するように、第１および第
２のホ「１グラフイ一回折格子５０．５１を形成ザるこ
とも可能である。このようにすれば、最終的に走査等に
利用するビーム束４０の断面形状、を、任意に設定で−
ることができる。また上記のようにレーザビームを２次
元的に細くするため、あるいは１次元的に細くする場合
でもにり細いビーム束を得るために、第２のボログラフ
ィー回折格子を２枚以上使用するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の半導体レーザ光源装置
は、光出力の低い半導体レーザを光ビーム発生手段とし
て用いながら、高エネルギーのビーム束が得られるもの
であるから、例えば前述したＪ：うに高エネルギーの走
査ビームが必要な０ＲＡＷ材料への記録、あるいは蓄積
性螢光体シートからの放射線画像情報の読取り等にも使
用可能であり、既述した半導体レーザの数々の特長を活
かして広範な分野に使用されうるちのとなる。

また本発明の半導体レーザ光諒装置によれば、配列合成
される複数のレーザビームは互いに隣接し、そして−１
−分に細く整形されるので、これらのビームを扱う集束
レンズや光偏向器等として小型のものが使用可能となる
。ざらに本発明装置は、多数の半導体レーザから田川し
た発散ビームを１枚の小ログラフイー回折格子を用いて
平行ビーム化するようにしているので、各半導体レーザ
毎にコリメータレンズを設ける従来装置にＬＬへれば、
極めて構造簡単に形成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ光源装置の〜実施態様を
示す平面図、 第２図は上記実施態様装置の一部を拡大して示ず斜視図
、 第３Ａ、３Ｂおよび３０図は、上記実施態様装置にお（
プるビーム整形の過程を説明する概略図である。 １１．１２．１３・・・半導体レーザ ２１．２２．２３・・・発散ビーム ３０．４０・・・ビーム束 ３１．３２．３３．４１．４２．４３・・・平行ビーム
５０・・・第１のホログラフィ−回折格子５１・・・第
２のボログラフィー回折格子第１図 Ｓ （自発）手続ンｒｔｉ正幽 第２図 第３Ａ図　　　第３Ｂ図 第３Ｃ図 １、事件の表示 特願昭６０−５３　Ｂ　４３号 ２、発明の名称 半導体レーザ光源装置 ３、補正をり゛る者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　
　　　冨十写真フィルム株式会社４、代理人 東京都港１ヌ六本木５丁目２番１月 ６、補正により増加する発明の故　　　な　　し７、補
正の対象　　　明細書の１−発明の詳細な説明」の欄８
、補正の内容 １）明細用第７頁第１２行および第８頁第２０行「回折
格子５０に」の後に１平均的に」を挿入する。 ２）同第１０頁第１１行

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　互いに間隔をおいて配置された複数の半導体レーザと
   、 これらの半導体レーザから出射した発散ビームが互いに
   ほぼ隣接して入射する位置に配され、これらの発散ビー
   ムを平行ビームに変換した上で互いに平行に出射させる
   第１のホログラフィー回折格子と、 この第１のホログラフィー回折格子から出射した複数の
   前記平行ビームが入射する位置に配され、これらの平行
   ビームを、入射角よりも大きな出射角で出射させる第２
   のホログラフィー回折格子とからなる半導体レーザ光源
   装置。