JPS6243619A - 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】 （ｊ！明の分野） 本弁明は光ビーム走査装置に用いられる半導体レーザ光
ｍ装置、特に詳細には複数の半導体レーザから射出され
たレーザビームを１木に合成するようにした半導体レー
ザ光ｍ装置に関するものである。

（発明の技術的前日および先行技術） 従来より、光ビームを光偏向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する手段の１
つとして、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
で消費電力し少なく、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。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、３！続発
振させる場合には現状では出力がたかだか２０〜３０ｍ
ｗ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、アモルファス躾等のＤＲＡＷ材料＠）に記録する
走査記録Ｖ＆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￥Ｊ（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（輝尽性螢光体）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取
って画像信号を得、この画像信号に基づき被写体の故Ｉ
ＪＪ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Ｐ２案されている（特開昭５５−
１２４２９号、同５５−１１６３４０号、同５５−１６
３４７２号、同５６−１１３９５号、同５６−１０４６
４５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ｄ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１０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号明細害
に示されるように、各レーザビームの光軸が互いに平行
となるように各半導体レーザを配置−するとともに、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
ビームとした上で集束レンズに通し、該集束レンズによ
って１点に集束させるようにしたものが考えられている
。

しかし上記構成の半導体レーザ光源ｖ装置においては、
集束レンズに入射させるレーザビームの数が、集束レン
ズの口径によって自ずと制限されてしまう。そこでざら
に高エネルギーの合成ビームを（ｑるために、集束レン
ズに入射させる複数のレーデビームの各々を、２本のレ
ーザビームによる合成ビームとしておくことが考えられ
る。すなわち第３図に承りように、半導体レー１０ａか
ら射出されコリメータレンズ１１ａによってコリメート
（平行ビーム化）されたレーザビーム１２ａを、その偏
光面を９０”回転させる１／２波長板１３を通して偏光
ビームスプリッタ１４に入射させ、その偏光膜１４Ａを
透過させる。−万事導体レーザ１０ｂから射出されコリ
メータレンズ１１ｂによってコリメ−１〜されたレーザ
ビーム＋２ｂを上記偏光ビームスプリッタ１４の偏光膜
１４△において反射させ、上記レーザビーム１２ａと合
成して、合成ビーム１２Ｃを（：Ｉる。このような構成
のビーム射出系を一例として（３つ設け、それぞれのビ
ーム射出系から射出された合成ビーム１２ｃを各４反１
）ＩｔＪ１１５を介して集束レンズ１６にｉｔｔば、６
つの半導体レーザからのレーザビームが１点に集束され
てなる極めて高エネルギーのビームスポットＳが１！ノ
られる。しかもこの半導体レーザ光源装置においては、
集束レンズ１６に入射するレーザビーム１２ｃの本数は
３本であるので、６本のレーザビームをそれぞれ１つの
集束レンズに入射させて１点に集束させる場合に比べ、
集束レンズ１６として小型のものが使用可能となる。

ところが上記構成の半導体レーザ光源装置におい一〇は
、高価な１／２波長板１３および偏光ビームスプリッタ
１４が多数必要となって、装置のコストが高くなるとい
う問題がある。

（発明の目的） そこで本発明は、複数の半導体レーザからのレーザビー
ムを１点に集束させて極めて高エネルギーの合成ビーム
を得ることが可能で、しかも安価に形成されつる半導体
レーｔア光源装置を堤供η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プ光源装置は、複数の半導体レーザ
から介せられたレーザビームをコリメートした上で互い
に平行に射出する第１のビーム射出系および同様の第２
のビームＩＩＩ出系と、該第１のビーム射出系から射出
されたレーザビーム束と第２のビーム射出系から射出さ
れたレーザビーム束が互いに異なる方向から入射される
偏光ビームスプリッタと、前記第１のビーム射出系、第
２のビーム射出系のいずれか一方と前記偏光ビームスプ
リッタとの間のレーザビーム束の光路中に配された１／
２波長板とを備え、前記第１のビーム射出系から射出さ
れたレーザビーム束と、前記第２のビーム射出系から射
出されたレーザビーム束とを前記偏光ビームスプリッタ
によりいずれか一方のレーザビーム束を透過し、他方の
レーザビーム束を反則することにより合成するようにし
たことを特徴とするものである。

（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図および第２図は本発明の半導体レーザ光源装置の
一実施態様を示すものである。−例として３つの半導体
レーザ２０ａ　、２０ｂ　、　２０ｃ　Ｌ、ｔ　７Ｕい
にビーム射出軸を平↑１に揃えて配置され、これらの半
導体レーザ２０ａ　、２０ｂ　、　２０ｃのそれぞれに
対して］リメータレンズ２１ａ　、　２１ｂ　、　２１
ｃと、反射鏡２２ａ　、２２ｂ、２２ｃが設けられて、
第１のビーム射出系２５が形成されている。各半導体レ
ーザ２０ａ１２０ｂ、２０ｃから射出されたレーザビー
ム２３ａ、２３ｂ、２３ｃは上記コリメータレンズ２１
ａ　、　２１ｂ　、　２１Ｃによって平行ビームとされ
、これらの平行ビームは上記反射鏡２２ａ、２２ｂ、２
２ｃにおいて反射し、互いに密接するように間隔を狭め
て１／２波長板４０およびＰ偏光ビームを反射し、Ｓ偏
光ビームを透過する偏光膜４１Ａを有する偏光ビームス
プリッタ４１に入射する。

ここで上記第１のビーム射出系２５の各半導体レーザ２
０ａ〜Ｃは、接合面が第１図においてｘ−ｙ平面と平行
となるように配置されており、したがって各半導体レー
ザ２０ａ〜Ｃから射出されたレーザビーム２３ａ　−ｃ
は矢印Ａ１で示すようにｘ−ｙ平面と平行な平面内で直
線偏光するものとなっているが、上記１／２波長扱４０
に通されることにより、偏光面が９０°回転し、矢印Ａ
２で示すようにＸ−Ｚ平面と平行な平面内で直線偏光す
るようになる。偏光ビームスプリッタ４１の偏光膜４１
Ａは、上記の向きに偏光（Ｐ偏光）したレーザビーム２
３ａ−Ｃを透過させる。

一方上記第１のビーム射出系２５とは別に、−例として
３つの半導体レーザ３０ａ　、　３０ｂ　、　３０ｃが
〃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３０ａ　、　３０ｂ　、　３０ｃのそれぞ
れに対してコリメータレンズ３１ａ、　３１ｂ、　３１
ｃと、反射鏡３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられて、第
２のビーム射出系３５が形成されている。上記半導体レ
ーザ３０ａ、３０ｂ、３０ｃから射出されたレーザビー
ム３３ａ　、　３３ｂ　、　３３ｃはコリメータレンズ
３１ａ、３１ｂ。

３１ｃによって平行ビームとされ、これらの平行ビーム
は上記反射鏡３２ａ　１３２ｂ　、　３２ｃにおいて反
射し、互いに密接するように１２ＸＩ隔を狭めて前記偏
光ビームスプリッタ４１に入射する。ここで第２のビー
ム射出系３５は、レーザビーム３３ａ　、　３３ｂ　、
　３３ｃの光軸がそれぞれ偏光１１４１Ａ上において、
前記第１のビーム射出系２５からのレーザビーム２３ａ
、２３ｂ、２３ｃの光軸と一致するように配置されてい
る。

そして各半導体レーザ３０ａ〜Ｃは、前記第１のビーム
射出系２５の半導体レーザ２０ａ−ｃと同様に、接合面
が第１図においてｘ−ｙ平面と平行となるように配され
ており、レーザビーム３３ａ〜Ｃは矢印Ａ３で示すよう
にｘ−ｙ平面と平行な平面内で直線偏光するものとなっ
ている。偏光ご−ハスブリ。ツタ４１の偏光Ｇ　４１Ａ
は、このように前記レーザご一ム２３ａ　−ｃの偏光面
に対して９０°回転した面内で偏光（Ｓ偏光）したレー
ザビーム３３８〜Ｃを反射させるので、偏光ビームスプ
リッタ４１からは、これらレーザビーム３３ａ〜Ｃと前
記レーザビーム２３ａ−ｃがそれぞれ合成されてなる合
成ビーム４３ａ　、　４３ｂ　、　４３ｃが射出される
。

これらの合成ビーム４３ａ　−ｃは例えば第１区におい
て矢印Ｂ方向に往復回動する光偏向器４５により偏向さ
れ、偏向された合成ビーム４３ａ−ｃは共通の集束レン
ズ４６に入射し、該集束レンズ４６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Ｓｔ、：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４７を配置すれば
、該被走査面４７は、６つの半導体レーザ２０ａ−ｃ、
３０ａ−ｃから射出されたレーザビーム２３ａ〜ｃ、３
３ａ〜Ｃが合成されて極めて高エネルギーとなった走査
ビームによって矢印Ｃ方向に走査される。なお通常上記
被走査面４７は平面とされ、そのために集束レンズ４６
としてｆθレンズが用いられる。

上記半導体レーザ光源装置においては、半導体レーザ２
０ａ−ｃおよび半導体レーザ３０ａ−ｃの接合面を前述
のように配置しているから、合成ビーム４３ａ−ｃにお
いては、レーザビーム２３ａ　−Ｃとレープビーム３３
ａ〜Ｃのビーム長軸、短軸が一致し、したがってビーム
スポットＳは１点に高エネルギーが集中された強力なも
のとなる。またこのビームスポットＳは上述の通り６本
のレーザビーム２３ａ〜Ｃ，３３ａ−Ｓ−Ｃが合成され
たものであるが、光偏向器４５および集束レンズ４６に
は３本の合成ビーム４３８〜Ｃが入射されるようになっ
ているので、これら光偏向器４５、集束レンズ４６とし
ては、６本の平行ビームが入射される場合よりも小型の
ものを用いることができる。

なお以上説明した実施態様においては、第１、第２のビ
ーム射出系２５．３５からそれぞれ３本のレーザビーム
２３ａ　−Ｃ、３３ａ〜Ｃが射出されるようになってい
るが、各ビーム射出系から射出されるビームの本数はこ
の実Ｍ態様におけるものに限らず、２本以上であれば何
本であってもよい。

また上記実施態様では第１．第２のビーム射出系２５．
３５から射出された各レーザビーム２３ａ〜Ｃと３３ａ
−ｃは完全に重なるように合成されているが必ずしも完
全に重ねられなくともよい。

更に上記実ｆｋ態様においては、偏光ビームスプリッタ
４１を透過する方のレーザビーム２３８〜Ｃが１／２波
長板４０によって偏光面を回転されるようになっている
が、これとは反対に偏光ビームスプリッタ４１において
反射する方のレーザビーム３３ａ〜Ｃを１／２波長板に
通すようにしてもよい。この場合偏光ビームスプリッタ
４１の偏光膜４１△をＰ偏光ビームを透過し、Ｓ偏光ビ
ームを反射するように変更するかあるいは半導体レーザ
２０ａ〜Ｃ１３０ａ−Ｃの接合面の配置を９０”回転さ
せれば、上記実施態様におけるのと１６１じ方向に合成
ビーム４３ａ−Ｃが射出される。またそのようなことを
しなければ、合成ビーム４３ａ　−ｃは第１図のｙ方向
に射出されるようになる。なお強力な合成ビームスポッ
トＳを得るためには、集束レンズ４６に大川する複数の
合成ビーム４３ａ〜Ｃはその短軸が一線に並ぶように揃
っているのが好ましいから、上記のように半導体レーザ
２０ａ〜ｃ、３０ａ〜Ｃの接合面装置を９０°回転させ
る場合には、半導体レーザ２０ａ〜ｃ、３０ａ〜ｃの配
列方向も９０’変え、レーザビ−ム２３ａ〜ｃ、３３ａ
〜Ｃをそれぞれ、第１図にＪ３いてＺ方向に並べて偏光
ビームスプリッタ４１に入射させるのが好ましい。

さらに第１、第２のビーム射出系２５．３５と偏光ビー
ムスプリッタ４１の配置関係も以上説明したものに限ら
ず、すべてのレーザビームが共通の垂直面内を進んで偏
光ビームスプリッタに入射するように１６、あるいは反
射鏡を用いてレーザビームの進行方向を適宜変える等、
種々に変更されうるちのである。

（発明の効果） 以上５１細に説明した通り本発明の半導体レーザ光源装
置によれば、多数の半導体レーザから射出されたレーザ
ビームを１点に集束させて極めて高エネルギーのビーム
を得ることができる。しかも本発明装置は、高価な偏光
ビームスプリッタや偏光面を回転させる１／２波長板を
それぞれ１つだけ用いれば演むものとなっているから、
低コストで形成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ、本発明の半導体レーザ
光源Ｖ装置の一実施態様を示す斜視図と平面図、 第３図は従来の半導体レーザ光源装置の一例を示す平面
図である。 ２０ａ　、　２０ｂ、２０ｃ　、　３０ａ　、３０ｂ、
３０ｃ・・・半導体レーザ ２１ａ　、　２１ｂ　、　２１ｃ　、３１ａ　、　３１
ｂ　、　３１ｃ・・・コリメータレンズ ２３ａ　、　２３ｂ　、　２３ｃ　、　３３ａ　、　３
３ｂ、３３ｃ・・・レーザビーム ２５・・・第１のビーム射出系 ３５・・・第２のビーム射出系 ４０・・・１／２波長板　　４１・・・偏光ビームスプ
リッタ４３ａ　、　４３ｂ　、　４３ｃｍ・・合成ビー
ム４６・・・集束レンズ　　　Ｓ・・・合成ビームスポ
ット第゛１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の半導体レーザから発せられたレーザビームをコリ
   メートした上で互いに平行に射出する第１のビーム射出
   系および同様の第２のビーム射出系と、 該第１のビーム射出系から射出されたレーザビーム束と
   第２のビーム射出系から射出されたレーザビーム束が互
   いに異なる方向から入射される偏光ビームスプリッタと
   、 前記第１のビーム射出系、第２のビーム射出系のいずれ
   か一方と前記偏光ビームスプリッタとの間のレーザビー
   ム束の光路中に配された１／２波長板とを備え、 前記第１のビーム射出系から射出されたレーザビーム束
   と、前記第２のビーム射出系から射出されたレーザビー
   ム束とを前記偏光ビームスプリッタによりいずれか一方
   のレーザビーム束を透過し、他方のレーザビーム束を反
   射することにより合成するようにした半導体レーザ光源
   装置。