JPH01125736A - マルチ半導体レーザ光源装置 - Google Patents
マルチ半導体レーザ光源装置Info
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- JPH01125736A JPH01125736A JP62283693A JP28369387A JPH01125736A JP H01125736 A JPH01125736 A JP H01125736A JP 62283693 A JP62283693 A JP 62283693A JP 28369387 A JP28369387 A JP 28369387A JP H01125736 A JPH01125736 A JP H01125736A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 85
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J5/50—Means forming part of the tube or lamps for the purpose of providing electrical connection to it
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Radiography Using Non-Light Waves (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Head (AREA)
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。
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マルチ半導
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マルチ半導体レーザ光源装置に関
するものである。
ームを合波して高出力のレーザビームを得るマルチ半導
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マルチ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。
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20〜80mv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。
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20〜80mv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
55−118340号、同55−183472号、同5
B−11395号、同58−104845号など)。
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
55−118340号、同55−183472号、同5
B−11395号、同58−104845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、蓄積性蛍光体シートを高速に読み
取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。
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、蓄積性蛍光体シートを高速に読み
取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)。
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。
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。
上記のようなレーザビームの位置制御は、各半導体レー
ザに対するコリメータレンズの位置をそれぞれ微調整す
ることにより行なわれるのが一般的である。また、この
コリメータレンズの位置調整は、各コリメータレンズに
移動手段を接続するとともに各半導体レーザから発せら
れたレーザビームの集束位置を検出し、この検出値に基
づいて上記移動手段を駆動せしめることにより自動的に
行なうことも可能である。
ザに対するコリメータレンズの位置をそれぞれ微調整す
ることにより行なわれるのが一般的である。また、この
コリメータレンズの位置調整は、各コリメータレンズに
移動手段を接続するとともに各半導体レーザから発せら
れたレーザビームの集束位置を検出し、この検出値に基
づいて上記移動手段を駆動せしめることにより自動的に
行なうことも可能である。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、各半導体レーザから発せられたレーザビ
ームについて上記のようにコリメータレンズを動かして
、その集束位置を調整する場合には、コリメータレンズ
を非常に微小なレベルで移動させなくてはならないため
、位置調整が難しいという不都合がある。かかる位置調
整の問題点について第4図を参照して説明する。
ームについて上記のようにコリメータレンズを動かして
、その集束位置を調整する場合には、コリメータレンズ
を非常に微小なレベルで移動させなくてはならないため
、位置調整が難しいという不都合がある。かかる位置調
整の問題点について第4図を参照して説明する。
第4図は合波を行なうマルチ半導体レーザ光源装置から
1つの半導体レーザを例として取り出し、この半導体レ
ーザから発せられるレーザビームの光路を示したもので
ある。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により平行ビームとさ
れた後、集束レンズlOBを通過して位置PX’におい
て集束せしめられる。このレーザビーム102は所定の
集束位置において他のレーザビームと合波されるが上記
集束位置Px’が所定の集束位置である位置PxからΔ
Xだけずれている場合には、コリメータレンズ103を
図中破線で示す位置にΔXだけ移動させる必要がある。
1つの半導体レーザを例として取り出し、この半導体レ
ーザから発せられるレーザビームの光路を示したもので
ある。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により平行ビームとさ
れた後、集束レンズlOBを通過して位置PX’におい
て集束せしめられる。このレーザビーム102は所定の
集束位置において他のレーザビームと合波されるが上記
集束位置Px’が所定の集束位置である位置PxからΔ
Xだけずれている場合には、コリメータレンズ103を
図中破線で示す位置にΔXだけ移動させる必要がある。
ΔXとΔXの関係は、コリメータレンズ103の焦点距
離をfl。2、集束レンズ106の焦点距離をf 10
6とするとΔX= (f rob / f 103 )
・ΔXで表わされる。例えば上述した放射線画像情報読
取再生システムにおける放射線画像情報の読取りにおい
ては、レーザビームの走査位置精度は走査面上でビーム
径が約100μmであるとすると、その1/10の±1
0μm程度に要求されるため、上記光源装置を放射線画
像情報を読取る光走査装置において用いるためには、レ
ーザビームの集束位置を上記走査位置精度を満たすレベ
ルで調整する必要がある。このため、−例として上記Δ
Xが10μ77LSf+oiが6ms flobが38
0 mttであるとすると、ΔXは(f+oi/f+o
6)ΔXで表されるのでΔx−176μmとなるが、こ
のような1μm以下の微小なレベルでマルチレーザ光源
装置の各コリメータレンズの位置調整を行なうことは非
常に困難である。また上述したようにこのコリメータレ
ンズの位置調整を自動的に行なう場合にも、このような
微小レベルでコリメータレンズを調整することのできる
移動手段を用いなければならず、移動手段の選択が難し
いという問題がある。
離をfl。2、集束レンズ106の焦点距離をf 10
6とするとΔX= (f rob / f 103 )
・ΔXで表わされる。例えば上述した放射線画像情報読
取再生システムにおける放射線画像情報の読取りにおい
ては、レーザビームの走査位置精度は走査面上でビーム
径が約100μmであるとすると、その1/10の±1
0μm程度に要求されるため、上記光源装置を放射線画
像情報を読取る光走査装置において用いるためには、レ
ーザビームの集束位置を上記走査位置精度を満たすレベ
ルで調整する必要がある。このため、−例として上記Δ
Xが10μ77LSf+oiが6ms flobが38
0 mttであるとすると、ΔXは(f+oi/f+o
6)ΔXで表されるのでΔx−176μmとなるが、こ
のような1μm以下の微小なレベルでマルチレーザ光源
装置の各コリメータレンズの位置調整を行なうことは非
常に困難である。また上述したようにこのコリメータレ
ンズの位置調整を自動的に行なう場合にも、このような
微小レベルでコリメータレンズを調整することのできる
移動手段を用いなければならず、移動手段の選択が難し
いという問題がある。
一方、マルチ半導体レーザ光源装置は、上記集束位置の
位置ずれの問題に加えて、各半導体レーザから発せられ
るレーザビームのうち、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、各レ
ーザビームとも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レーザビーム全体を完全に一
点に集束させることができないといった問題がある。
位置ずれの問題に加えて、各半導体レーザから発せられ
るレーザビームのうち、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、各レ
ーザビームとも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レーザビーム全体を完全に一
点に集束させることができないといった問題がある。
すなわち、前述したコリメータレンズ101が、第5図
(a)に示すように半導体レーザ101から発せられた
レーザビーム102のうち、レーザ素子101aのpn
接合面(第5図(b)参照)と同一平面上に発散された
光成分を平行ビームにするように配されていると、第5
図(b)に示すように、半導体レーザlotのレーザ射
出軸を含み上記pn接合面101bと垂直な平面内に発
せられた光成分は、その発光位置が第5図(a)に示す
光成分の発光位置と異なっているので、上記コリメータ
レンズ103により平行ビームにされることができず、
第5図(b ゛)においてコリメータレンズ103を
通過したレーザビーム102は、例えばやや内方に集束
したビームとなる。したがって、平行ビームが前記集束
レンズ10B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5図(a)に示す方向における
レーザビームの集束位置Pxは所定の集束位置となるが
、第5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10Bに入射するため、レ
ーザビームの集束位置Py′は所定の集束位置からΔ2
だけずれてしまう。
(a)に示すように半導体レーザ101から発せられた
レーザビーム102のうち、レーザ素子101aのpn
接合面(第5図(b)参照)と同一平面上に発散された
光成分を平行ビームにするように配されていると、第5
図(b)に示すように、半導体レーザlotのレーザ射
出軸を含み上記pn接合面101bと垂直な平面内に発
せられた光成分は、その発光位置が第5図(a)に示す
光成分の発光位置と異なっているので、上記コリメータ
レンズ103により平行ビームにされることができず、
第5図(b ゛)においてコリメータレンズ103を
通過したレーザビーム102は、例えばやや内方に集束
したビームとなる。したがって、平行ビームが前記集束
レンズ10B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5図(a)に示す方向における
レーザビームの集束位置Pxは所定の集束位置となるが
、第5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10Bに入射するため、レ
ーザビームの集束位置Py′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。
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。
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。
本発明は上述した2つの問題点に鑑みてなされたもので
あり、レーザビームの集束位置の微調整を自動的かつ容
易に行なうことができるとともに、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
きるマルチ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。
あり、レーザビームの集束位置の微調整を自動的かつ容
易に行なうことができるとともに、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
きるマルチ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)
本発明のマルチ半導体レーザ光源装置は、複数の半導体
レーザ、各半導体レーザ光源から発せられたレーザビー
ムの光路上にそれぞれ設けられ、該レーザビームを平行
ビームとするコリメータ光学系、および前記平行ビーム
となった各レーザビームを同一位置に集束させうる集束
用光学素子を備えてなるマルチ半導体レーザ光源装置に
おいて、 前記コリメータ光学系が、入射する前記レーザビーム全
体を屈折させる第1のレンズと、この第1のレンズの後
方に設けられ、焦点距離の絶対値が前記第1のレンズの
焦点距離の絶対値よりも大きく、前記レーザビームのう
ち該レーザビームを発する半導体レーザの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
一方のみを屈折させる第1のシリンドリカル光学素子と
、前記第1のレンズの後方に設けられ、焦点距離の絶対
値が前記第1のレンズの焦点距離の絶対値よりも大きく
、前記2つの光成分の他方のみを屈折させる第2のシリ
ンドリカル光学素子とからなり、 前記第1のシリンドリカルレンズと第2のシリンドリカ
ルレンズを、それぞれその光軸と円柱面の母線により形
成される面に垂直な方向に移動させる移動手段、 前記各レーザビームの集束位置を検出する位置検出手段
、および 該位置検出手段からの出力に基づいて前記移動手段を制
御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
レーザ、各半導体レーザ光源から発せられたレーザビー
ムの光路上にそれぞれ設けられ、該レーザビームを平行
ビームとするコリメータ光学系、および前記平行ビーム
となった各レーザビームを同一位置に集束させうる集束
用光学素子を備えてなるマルチ半導体レーザ光源装置に
おいて、 前記コリメータ光学系が、入射する前記レーザビーム全
体を屈折させる第1のレンズと、この第1のレンズの後
方に設けられ、焦点距離の絶対値が前記第1のレンズの
焦点距離の絶対値よりも大きく、前記レーザビームのう
ち該レーザビームを発する半導体レーザの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
一方のみを屈折させる第1のシリンドリカル光学素子と
、前記第1のレンズの後方に設けられ、焦点距離の絶対
値が前記第1のレンズの焦点距離の絶対値よりも大きく
、前記2つの光成分の他方のみを屈折させる第2のシリ
ンドリカル光学素子とからなり、 前記第1のシリンドリカルレンズと第2のシリンドリカ
ルレンズを、それぞれその光軸と円柱面の母線により形
成される面に垂直な方向に移動させる移動手段、 前記各レーザビームの集束位置を検出する位置検出手段
、および 該位置検出手段からの出力に基づいて前記移動手段を制
御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
なお、上記位置検出手段は、上記集束用光学素子による
レーザビームの集束位置を直接検出するものであっても
よいし、レーザビームの一部がモニタ光として分岐させ
られる場合には、このモニタ光を検出することによって
間接的に上記集束位置を検出するものであってもよい。
レーザビームの集束位置を直接検出するものであっても
よいし、レーザビームの一部がモニタ光として分岐させ
られる場合には、このモニタ光を検出することによって
間接的に上記集束位置を検出するものであってもよい。
また、上記第1のシリンドリカル光学素子および第2の
シリンドリカル光学素子は、その焦点距離が上記のよう
に第1のレンズより大きく、所定のレンズ作用をする部
材であればよく、通常の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。
シリンドリカル光学素子は、その焦点距離が上記のよう
に第1のレンズより大きく、所定のレンズ作用をする部
材であればよく、通常の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等であってもよい。さらに集
束用光学素子も前述した集束レンズの他、凹面ミラーで
あってもよい。
束用光学素子も前述した集束レンズの他、凹面ミラーで
あってもよい。
(作 用)
本装置においては、上記のような位置検出手段、第1お
よび第2のシリンドリカル光学素子の移動手段、および
制御手段を備えているので、各レーザビームの光路調整
を自動的に行なうことができる。これとともに、本装置
においては、従来のコリメータレンズに代って上記のよ
うに複数のレンズ部材を備えたコリメータ光学系を設け
、この光、学系のうち焦点距離の大きい第1および第2
のシリンドリカル光学素子をそれぞれ移動可能としたこ
とにより、レーザビームが集束位置において位置ずれし
た場合に、位置ずれした方向に屈折力を有するシリンド
リカル光学素子を比較的大きく動かして高精度なレーザ
ビームの位置調整を行なうことができる。すなわち、集
束用光学素子の焦点距離をf1移動させる第1または第
2のシリンドリカル光学素子の焦点距離をf′とすると
、レーザビームを集束位置においてΔX(Y)(ΔXは
第1のシリンドリカル光学素子による調整量、ΔYは第
2のシリンドリカル光学素子による調整量)だけ移動さ
せたい場合に第1または第2のシリンドリカル光学素子
を移動させる量Δx(y)(ΔXは第1のシリンドリカ
ル光学素子の移動量、Δyは第2のシリンドリカル光学
素子の移動量)はΔx (y)■(f’ /f)Δx
(y)で近似され、f′が大きくなる程Δx (y)も
大きくなる。従って第1のレンズとの組み合わせ、配置
等により2つのシリンドリカル光学素子の焦点距離をそ
れぞれ大きくして、上記f′を大きくすることにより、
レーザビームの集束位置の微調整を、2つのシリンドリ
カル光学素子をそれぞれを従来のコリメータレンズより
大きく動かして行なうことが可能となる。
よび第2のシリンドリカル光学素子の移動手段、および
制御手段を備えているので、各レーザビームの光路調整
を自動的に行なうことができる。これとともに、本装置
においては、従来のコリメータレンズに代って上記のよ
うに複数のレンズ部材を備えたコリメータ光学系を設け
、この光、学系のうち焦点距離の大きい第1および第2
のシリンドリカル光学素子をそれぞれ移動可能としたこ
とにより、レーザビームが集束位置において位置ずれし
た場合に、位置ずれした方向に屈折力を有するシリンド
リカル光学素子を比較的大きく動かして高精度なレーザ
ビームの位置調整を行なうことができる。すなわち、集
束用光学素子の焦点距離をf1移動させる第1または第
2のシリンドリカル光学素子の焦点距離をf′とすると
、レーザビームを集束位置においてΔX(Y)(ΔXは
第1のシリンドリカル光学素子による調整量、ΔYは第
2のシリンドリカル光学素子による調整量)だけ移動さ
せたい場合に第1または第2のシリンドリカル光学素子
を移動させる量Δx(y)(ΔXは第1のシリンドリカ
ル光学素子の移動量、Δyは第2のシリンドリカル光学
素子の移動量)はΔx (y)■(f’ /f)Δx
(y)で近似され、f′が大きくなる程Δx (y)も
大きくなる。従って第1のレンズとの組み合わせ、配置
等により2つのシリンドリカル光学素子の焦点距離をそ
れぞれ大きくして、上記f′を大きくすることにより、
レーザビームの集束位置の微調整を、2つのシリンドリ
カル光学素子をそれぞれを従来のコリメータレンズより
大きく動かして行なうことが可能となる。
これとともに本装置において上記2つのシリンドリカル
光学素子は、非点隔差のある2つの方向の片方の光成分
のみをそれぞれ屈折させるものであるので、一方の光成
分は、第1のレンズ+第1のシリンドリカル光学素子+
集束用光学素子、他方の光成分は、第1のレンズ+第2
のシリンドリカル光学素子士集束用光学素により集束せ
しめられる。従って第1および第2のシリンドリカル光
学素子の特性を非点隔差に応じて−選ぶことにより、上
記2つの光成分の集束位置を一致させることができる。
光学素子は、非点隔差のある2つの方向の片方の光成分
のみをそれぞれ屈折させるものであるので、一方の光成
分は、第1のレンズ+第1のシリンドリカル光学素子+
集束用光学素子、他方の光成分は、第1のレンズ+第2
のシリンドリカル光学素子士集束用光学素により集束せ
しめられる。従って第1および第2のシリンドリカル光
学素子の特性を非点隔差に応じて−選ぶことにより、上
記2つの光成分の集束位置を一致させることができる。
このように本装置においては、2のつシリンドリカル光
学素子を有するコリメータ光学系を設けたことにより、
集束位置の補正を容易に行なうことができるとともに、
非点隔差による1本のビーム内その集束位置のバラつき
を解消し、レーザビームを所定の位置に点像として集束
させることができる。従ってこの集束位置において各レ
ーザビームの合波を高精度に行なうことができる。
学素子を有するコリメータ光学系を設けたことにより、
集束位置の補正を容易に行なうことができるとともに、
非点隔差による1本のビーム内その集束位置のバラつき
を解消し、レーザビームを所定の位置に点像として集束
させることができる。従ってこの集束位置において各レ
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図は本発明の一実施例によるマルチ半導体レーザ光
源装置の概略図である。
源装置の概略図である。
図示のマルチレーザ光源装置は一例として光走査装置と
して用いられるものであり、3つの半導体レーザ1.1
’ 、1’を備えている。これらの半導体レーザ1.1
’ 、1’は、互いにレーザ素子1a、 la’ 、
la’のビーム射出軸を平行に揃えて配置され、各半導
体レーザ1,1’、1’のそれぞれに対して第1のレン
ズである球面レンズ3゜3’ 、3’と、第1のシリン
ドリカルレンズ4゜4’ 、4’と、第2のシリンドリ
カルレンズ5゜5’ 、5’とからなるコリメータ光学
系10.10’ 。
して用いられるものであり、3つの半導体レーザ1.1
’ 、1’を備えている。これらの半導体レーザ1.1
’ 、1’は、互いにレーザ素子1a、 la’ 、
la’のビーム射出軸を平行に揃えて配置され、各半導
体レーザ1,1’、1’のそれぞれに対して第1のレン
ズである球面レンズ3゜3’ 、3’と、第1のシリン
ドリカルレンズ4゜4’ 、4’と、第2のシリンドリ
カルレンズ5゜5’ 、5’とからなるコリメータ光学
系10.10’ 。
10’および反射ミラー15.15’ 、 15’が配
置されている。各半導体レーザ1,1’ 、1″から射
出しなレーザビーム2.2’ 、2’は、後述するよう
に上記コリメータ光学系10.10’ 、 10’によ
って平行ビームとされ、これらの平行ビームとなったレ
ーザビーム2. 2’ 、 2’は上記反射ミラー15
、15’ 、 15’により反射されて、共通のガルバ
ノメータミラー8に入射する。なお、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を透過光と反射
光とに分割するビームスプリッタ7が設けられているが
、このビームスプリッタ7に入射するレーザビームの大
部分は透過光となる。
置されている。各半導体レーザ1,1’ 、1″から射
出しなレーザビーム2.2’ 、2’は、後述するよう
に上記コリメータ光学系10.10’ 、 10’によ
って平行ビームとされ、これらの平行ビームとなったレ
ーザビーム2. 2’ 、 2’は上記反射ミラー15
、15’ 、 15’により反射されて、共通のガルバ
ノメータミラー8に入射する。なお、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を透過光と反射
光とに分割するビームスプリッタ7が設けられているが
、このビームスプリッタ7に入射するレーザビームの大
部分は透過光となる。
ガルバノメータミラー8は図中B方向に往復回動じ、上
記レーザビーム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6
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6としてはfθレンズが用いられる。
記レーザビーム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6
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6としてはfθレンズが用いられる。
本装置において上記コリメータ光学系10.10’ 。
10″内の前記球面レンズ3. 3’ 、 3″と前
記第1および第2のシリンドリカルレンズ4.4’ 。
記第1および第2のシリンドリカルレンズ4.4’ 。
4’、5.5’、5’は、それぞれ各半導体レーザ1,
1’ 、1’に応じた焦点距離のものが選ばれている。
1’ 、1’に応じた焦点距離のものが選ばれている。
また各コリメータ光学系内において各シリンドリカルレ
ンズ4.4’ 、4’ 、5.5’ 。
ンズ4.4’ 、4’ 、5.5’ 。
5′の焦点距離はそれぞれ球面レンズ3. 3’ 。
3′の焦点距離よりも大きくなっている。以下、例とし
て半導体レーザ1から発せられたレーザビーム2および
このレーザビーム2上の光学素子のみを取り出して第2
図に示し、この第2図を参照して前記コリメータ光学系
IOの作用について説明する。なお、第2図においては
レンズ作用を行なわない反射ミラー15.ビームスプリ
ッタ7、ガルバノメータミラ−8は省略している。
て半導体レーザ1から発せられたレーザビーム2および
このレーザビーム2上の光学素子のみを取り出して第2
図に示し、この第2図を参照して前記コリメータ光学系
IOの作用について説明する。なお、第2図においては
レンズ作用を行なわない反射ミラー15.ビームスプリ
ッタ7、ガルバノメータミラ−8は省略している。
第2図(a)は上記レーザビーム2と光学素子の平面図
であり、第2図(b)はその側面図である。
であり、第2図(b)はその側面図である。
前述のように半導体レーザ1から発せられたレーザビー
ム2は、まず球面レンズ3に入射する。
ム2は、まず球面レンズ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2図(a)に示す、レーザ素子1aのpn接合面1b
と同一平面上に発散される光成分の発光位置AIと、第
2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いる。。また前記第1のシリンド
リカルレンズ4は前記pn接合面1bと平行な方向にの
み屈折力を有しており、また前記第2のシリンドリカル
レンズ5はpn接合面1bと垂直方向にのみ屈折力を有
している。第1のシリンドリカルレンズと第2のシリン
ドリカルレンズの屈折力の方向性は他のレーザビーム2
’ 、2’の光路上に置かれたレンズについても同様で
ある。
第2図(a)に示す、レーザ素子1aのpn接合面1b
と同一平面上に発散される光成分の発光位置AIと、第
2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いる。。また前記第1のシリンド
リカルレンズ4は前記pn接合面1bと平行な方向にの
み屈折力を有しており、また前記第2のシリンドリカル
レンズ5はpn接合面1bと垂直方向にのみ屈折力を有
している。第1のシリンドリカルレンズと第2のシリン
ドリカルレンズの屈折力の方向性は他のレーザビーム2
’ 、2’の光路上に置かれたレンズについても同様で
ある。
第2図(a)において、レーザビーム2は上記球面レン
ズ3と第1のシリンドリカルレンズ4とにより平行ビー
ムとなる。すなわち、第2図(a)において発光位置A
1と球面レンズ3の距離は球面レンズ3の焦点距離より
やや短くなっており、球面レンズ3を通過したレーザビ
ーム2は平行ビームよりやや外方に拡がつたビームとし
て第1のシリンドリカルレンズ4に入射する。シリンド
リカルレンズ4は上記レーザビーム2をやや内方に屈折
させて平行ビームとするのに適した比較的焦点距離の長
いレンズであり、レーザビーム2はこのシリンドリカル
レンズ4を通過して平行ビームとなる。続いてレーザビ
ーム2は第2のシリンドリカルレンズ5に入射するが、
第2のシリンドリカルレンズ5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2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5を通過する。シリンドリカルレンズ5を
通過したレーザビームは光路上に設けられた前記集束レ
ンズ6により集束位置Px’に集束せしめられる。
ズ3と第1のシリンドリカルレンズ4とにより平行ビー
ムとなる。すなわち、第2図(a)において発光位置A
1と球面レンズ3の距離は球面レンズ3の焦点距離より
やや短くなっており、球面レンズ3を通過したレーザビ
ーム2は平行ビームよりやや外方に拡がつたビームとし
て第1のシリンドリカルレンズ4に入射する。シリンド
リカルレンズ4は上記レーザビーム2をやや内方に屈折
させて平行ビームとするのに適した比較的焦点距離の長
いレンズであり、レーザビーム2はこのシリンドリカル
レンズ4を通過して平行ビームとなる。続いてレーザビ
ーム2は第2のシリンドリカルレンズ5に入射するが、
第2のシリンドリカルレンズ5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2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5を通過する。シリンドリカルレンズ5を
通過したレーザビームは光路上に設けられた前記集束レ
ンズ6により集束位置Px’に集束せしめられる。
一方、第2図(b)において前記発光位置A2から発せ
られたレーザビーム2は球面レンズ3に入射するが、こ
の球面レンズ3と発光位置A2との距離も球面レンズ3
の焦点位置より短くなっており、第2図(b)において
も球面レンズ3を通過したレーザビーム2は平行ビーム
よりやや外方に拡がったビームとなる。このレーザビー
ムは前記第1のシリンドリカルレンズ4をレンズ作用を
受けることなく通過した後、第2のシリンドリカルレン
ズ5に入射する。このシリンドリカルレンズ5は入射す
るレーザビームを平行ビームとするのに適した焦点距離
の長いレンズが予め選択されており、第2図(b)にお
いてレーザビーム2は球面レンズ3と第2のシリンドリ
カルレンズ5とにより平行ビームとなり、前記集束レン
ズ6に入射して集束位置Py′に集束せしめられる。こ
のように、本実施例装置においては、第2図(a)に示
す面内と第2図(b)に示す面内の両方で平行ビームが
集束レンズ6に入射するので、第2図(b)におけるレ
ーザビーム2の集束位置Py′と第2図(a)における
集束位置Px’ は等しくなり、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せしめられる。
られたレーザビーム2は球面レンズ3に入射するが、こ
の球面レンズ3と発光位置A2との距離も球面レンズ3
の焦点位置より短くなっており、第2図(b)において
も球面レンズ3を通過したレーザビーム2は平行ビーム
よりやや外方に拡がったビームとなる。このレーザビー
ムは前記第1のシリンドリカルレンズ4をレンズ作用を
受けることなく通過した後、第2のシリンドリカルレン
ズ5に入射する。このシリンドリカルレンズ5は入射す
るレーザビームを平行ビームとするのに適した焦点距離
の長いレンズが予め選択されており、第2図(b)にお
いてレーザビーム2は球面レンズ3と第2のシリンドリ
カルレンズ5とにより平行ビームとなり、前記集束レン
ズ6に入射して集束位置Py′に集束せしめられる。こ
のように、本実施例装置においては、第2図(a)に示
す面内と第2図(b)に示す面内の両方で平行ビームが
集束レンズ6に入射するので、第2図(b)におけるレ
ーザビーム2の集束位置Py′と第2図(a)における
集束位置Px’ は等しくなり、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せしめられる。
このように本装置では、非点隔差の生じる2つの面内の
片方についてのみレーザビームの光路をそれぞれ調整し
うる2つのシリンドリカルレンズを設けたことにより、
上記2つの面内における発光位置が互いに異なってもレ
ーザビーム全体を同一位置で集束させることができる。
片方についてのみレーザビームの光路をそれぞれ調整し
うる2つのシリンドリカルレンズを設けたことにより、
上記2つの面内における発光位置が互いに異なってもレ
ーザビーム全体を同一位置で集束させることができる。
また上記非点隔差の状態は半導体レーザ毎に異なるので
、半導体レーザに応じて適切な焦点距離のシリンドリカ
ルレンズを選択して適切な位置に配置することにより、
上記3つの半導体レーザ1.1’ 、 1’から発せ
られたレーザビーム2. 2’ 、 2’をすべて所
定の位置に集束させることができる。
、半導体レーザに応じて適切な焦点距離のシリンドリカ
ルレンズを選択して適切な位置に配置することにより、
上記3つの半導体レーザ1.1’ 、 1’から発せ
られたレーザビーム2. 2’ 、 2’をすべて所
定の位置に集束させることができる。
ところで上記のようにコリメータ光学系によりそれぞれ
所定の位置に集束せしめられるレーザビームは、装置を
使用していくうちに何らかの原因により各レーザビーム
の点像の位置がそれぞれ所定の位置からずれてしまうこ
とがある。そこで前記第1のシリンドリカルレンズ4.
4’ 、4’および第2のシリンドリカルレンズ5.5
’ 、5’は上記集束位置のずれを補正するために後述
する移動手段により移動可能となっている。すなわち、
第1のシリンドリカルレンズ4および第2のシリンドリ
カルレンズ5を例に挙げると、第1のシリンドリカルレ
ンズ4は第2図(a)に示す矢印X方向に、第2のシリ
ンドリカルレンズ5は第2図(b)に示す矢印y方向に
それぞれ移動する。なお上記移動方向は、それぞれのシ
リンドリカルレンズ4.5について、その光軸と円柱面
4a、5aの母線とにより形成される面と垂直な方向で
ある。また前記球面レンズ3の焦点距離f3は6am、
第1のシリンドリカルレンズ4の焦点距離f1は180
am。
所定の位置に集束せしめられるレーザビームは、装置を
使用していくうちに何らかの原因により各レーザビーム
の点像の位置がそれぞれ所定の位置からずれてしまうこ
とがある。そこで前記第1のシリンドリカルレンズ4.
4’ 、4’および第2のシリンドリカルレンズ5.5
’ 、5’は上記集束位置のずれを補正するために後述
する移動手段により移動可能となっている。すなわち、
第1のシリンドリカルレンズ4および第2のシリンドリ
カルレンズ5を例に挙げると、第1のシリンドリカルレ
ンズ4は第2図(a)に示す矢印X方向に、第2のシリ
ンドリカルレンズ5は第2図(b)に示す矢印y方向に
それぞれ移動する。なお上記移動方向は、それぞれのシ
リンドリカルレンズ4.5について、その光軸と円柱面
4a、5aの母線とにより形成される面と垂直な方向で
ある。また前記球面レンズ3の焦点距離f3は6am、
第1のシリンドリカルレンズ4の焦点距離f1は180
am。
第2のシリンドリカルレンズ5の焦点距離f5は200
1711、集束レンズ6の焦点距離°fsは380 a
mとなっており、第1および第2のシリンドリカルレン
ズ4,5の焦点距離は球面レンズ3の焦点距離に比べて
大きくなっている。本装置ではこのように焦点距離の大
きいシリンドリカルレンズを移動させることにより、レ
ーザビーム2の集束位置の補正を容易に行なうことがで
きるようになっている。すなわち、例えばレーザビーム
2の集束位置が矢印X方向に位置ずれしており、第2図
(a)に示した集束位置Px’が所定の集束位置PXか
らΔXだけずれていた場合には、前記第1のシリンドリ
カルレンズ4を図中破線で示す位置に移動させて上記集
束位置Px’を正しい集束位置Pxに移動させる調整を
行なう。レーザビーム2の集束位置をPx’からPxに
上記ΔXだけ移動させるのに必要な第1のシリンドリカ
ルレンズ4の移動量ΔXは、Δx−(f4/fs)
φΔXで表わされるので、−例としてΔXが10μmで
あるとすると(180/380 ) 910μm−5
μmとなる。これに対して従来の装置のように、第1の
シリンドリカルレンズ4を設けずに焦点距離の短い球面
レンズ3のみによりレーザビーム2を平行ビームとし、
集束位置の補正も球面レンズ3を移動させて行なう場合
には、集束位置を10μm移動させるのに必要な球面レ
ンズ3の移動11 (6/380 ) a10μm−1
76μmとなる。従って本装置において、集束位置を上
記X方向に移動させるためのレンズの移動量が従来の約
30倍となり、レンズの位置調整が容易になる。
1711、集束レンズ6の焦点距離°fsは380 a
mとなっており、第1および第2のシリンドリカルレン
ズ4,5の焦点距離は球面レンズ3の焦点距離に比べて
大きくなっている。本装置ではこのように焦点距離の大
きいシリンドリカルレンズを移動させることにより、レ
ーザビーム2の集束位置の補正を容易に行なうことがで
きるようになっている。すなわち、例えばレーザビーム
2の集束位置が矢印X方向に位置ずれしており、第2図
(a)に示した集束位置Px’が所定の集束位置PXか
らΔXだけずれていた場合には、前記第1のシリンドリ
カルレンズ4を図中破線で示す位置に移動させて上記集
束位置Px’を正しい集束位置Pxに移動させる調整を
行なう。レーザビーム2の集束位置をPx’からPxに
上記ΔXだけ移動させるのに必要な第1のシリンドリカ
ルレンズ4の移動量ΔXは、Δx−(f4/fs)
φΔXで表わされるので、−例としてΔXが10μmで
あるとすると(180/380 ) 910μm−5
μmとなる。これに対して従来の装置のように、第1の
シリンドリカルレンズ4を設けずに焦点距離の短い球面
レンズ3のみによりレーザビーム2を平行ビームとし、
集束位置の補正も球面レンズ3を移動させて行なう場合
には、集束位置を10μm移動させるのに必要な球面レ
ンズ3の移動11 (6/380 ) a10μm−1
76μmとなる。従って本装置において、集束位置を上
記X方向に移動させるためのレンズの移動量が従来の約
30倍となり、レンズの位置調整が容易になる。
また、レーザビーム2の集束位置が矢印y方向にずれて
おり、第2図(b)に示した集束位置py′が所定の集
束位置pyからΔYだけずれていた場合には、第2のシ
リンドリカルレンズ5を図中破線で示す位置にΔyだけ
移動させて、上記集束位置py/を正しい集束位置Py
に移動させる調整を行なう。この第2のシリンドリカル
レンズ5の移動量Δyは、ΔY=(fs/fa) ・
ΔYで表わされるので、ΔYが10μ瓦であるとすると
、Δyは(200/360 ) Φ10μ7FL÷5
.6μmとなり、上述したX方向の場合と同様にレンズ
の移動量が比較的大きくなる。
おり、第2図(b)に示した集束位置py′が所定の集
束位置pyからΔYだけずれていた場合には、第2のシ
リンドリカルレンズ5を図中破線で示す位置にΔyだけ
移動させて、上記集束位置py/を正しい集束位置Py
に移動させる調整を行なう。この第2のシリンドリカル
レンズ5の移動量Δyは、ΔY=(fs/fa) ・
ΔYで表わされるので、ΔYが10μ瓦であるとすると
、Δyは(200/360 ) Φ10μ7FL÷5
.6μmとなり、上述したX方向の場合と同様にレンズ
の移動量が比較的大きくなる。
ところで本実施例装置は、上述したレーザビームの集束
位置の検出および第1.第2のコリメータのレンズの調
整を以下に説明するように自動的に行なうものである。
位置の検出および第1.第2のコリメータのレンズの調
整を以下に説明するように自動的に行なうものである。
さらに各レーザビームの集束位置の検出は、上記集束レ
ンズ6に入射したレーザビーム(走査光)の集束位置を
直接検出する代りに上記ビームスブリッタフにより反射
されたモニタ用のレーザビーム2a、、2a’ 、 2
a’をモニタ用集束レンズ1Bに入射させることにより
集束させ、その集束位置P′を検出することにより行な
われるようになっている。
ンズ6に入射したレーザビーム(走査光)の集束位置を
直接検出する代りに上記ビームスブリッタフにより反射
されたモニタ用のレーザビーム2a、、2a’ 、 2
a’をモニタ用集束レンズ1Bに入射させることにより
集束させ、その集束位置P′を検出することにより行な
われるようになっている。
上記モニタ用のレーザビーム2a、 2a’ 、 2a
’のモニタ用集束レンズ16による集束位置P′は、P
SD等の位置検出器9により2次元的に検出される。位
置検出器9は上記モニタ用集束レンズteから該レンズ
の焦点距離だけ離れて配設されており、この位置検出器
9の検出する集束位置P′が所定の集束位置にない場合
には、被走査面上における前記集束位置Pも所定の位置
からずれていることになる。前記第1のシリンドリカル
レンズ4.4′、4′および第2のシリンドリカルレン
ズ5゜5’、5’は上記位置検出器9の出力に基づいて
、前述したようにそれぞれ前記X方向とy方向に移動せ
しめられるが、これらのシリンドリカルレンズの移動手
段としては例えば第3図(a) 、 (b)に示すもの
がある。
’のモニタ用集束レンズ16による集束位置P′は、P
SD等の位置検出器9により2次元的に検出される。位
置検出器9は上記モニタ用集束レンズteから該レンズ
の焦点距離だけ離れて配設されており、この位置検出器
9の検出する集束位置P′が所定の集束位置にない場合
には、被走査面上における前記集束位置Pも所定の位置
からずれていることになる。前記第1のシリンドリカル
レンズ4.4′、4′および第2のシリンドリカルレン
ズ5゜5’、5’は上記位置検出器9の出力に基づいて
、前述したようにそれぞれ前記X方向とy方向に移動せ
しめられるが、これらのシリンドリカルレンズの移動手
段としては例えば第3図(a) 、 (b)に示すもの
がある。
第1のシリンドリカルレンズ4 (4’ 、4”)、お
よび第2のシリンドリカルレンズ5 (5’ 、 5
′)はそれぞれの周囲を鏡筒4A、5Aにより支持され
ており、これらの鏡筒はその周面をそれぞれ移動手段1
.1.111により取り囲まれている。移動手段11は
上記鏡筒4Aの上面に当接する板バネ等の弾性部材11
aと、鏡筒4Aの下面に当接し、モータllbにより移
動されて鏡筒4Aを上方へ押圧する移動ヘッドlieか
らなっており、移動手段111は上記鏡筒5Aの左面に
当接する板バネ等の弾性部材Lllaと、鏡筒5Aの右
面に当接し、モータ111bにより駆動されて鏡筒5A
を左方に押圧する移動ヘッド1llcからなっている。
よび第2のシリンドリカルレンズ5 (5’ 、 5
′)はそれぞれの周囲を鏡筒4A、5Aにより支持され
ており、これらの鏡筒はその周面をそれぞれ移動手段1
.1.111により取り囲まれている。移動手段11は
上記鏡筒4Aの上面に当接する板バネ等の弾性部材11
aと、鏡筒4Aの下面に当接し、モータllbにより移
動されて鏡筒4Aを上方へ押圧する移動ヘッドlieか
らなっており、移動手段111は上記鏡筒5Aの左面に
当接する板バネ等の弾性部材Lllaと、鏡筒5Aの右
面に当接し、モータ111bにより駆動されて鏡筒5A
を左方に押圧する移動ヘッド1llcからなっている。
すなわち、第1および第2のシリンドリカルレンズ4
(4’ 、 4’)、5(5’、5’)は、それぞれ上
記弾性部材11a、1llaによって常時下方および右
方に付勢されているがレンズ移動回路12により必要に
応じて2つのモータllb、 1llbが適宜駆動され
て移動ヘッドllc、111c回転せしめられることに
より、これらの移動ヘッドllc、111cが上方およ
び左方に移動して第1および第2のシリンドリカルレン
ズをそれぞれ押す。これにより第1のシリンドリカルレ
ンズ4 (4’ 、4’ )が矢印X方向に、第2のシ
リンドリカルレンズ5 (5’ 、5’)が矢印y方向
にそれぞれ移動せしめられてその位置調整が行なわれる
。またこれらの移動手段11.111の駆動は前記位置
検出器9からの検出信号に基づいて作動する制御手段1
3(第1図参照)によって自動的に制御される。
(4’ 、 4’)、5(5’、5’)は、それぞれ上
記弾性部材11a、1llaによって常時下方および右
方に付勢されているがレンズ移動回路12により必要に
応じて2つのモータllb、 1llbが適宜駆動され
て移動ヘッドllc、111c回転せしめられることに
より、これらの移動ヘッドllc、111cが上方およ
び左方に移動して第1および第2のシリンドリカルレン
ズをそれぞれ押す。これにより第1のシリンドリカルレ
ンズ4 (4’ 、4’ )が矢印X方向に、第2のシ
リンドリカルレンズ5 (5’ 、5’)が矢印y方向
にそれぞれ移動せしめられてその位置調整が行なわれる
。またこれらの移動手段11.111の駆動は前記位置
検出器9からの検出信号に基づいて作動する制御手段1
3(第1図参照)によって自動的に制御される。
上記制御手段13は、前記位置検出器9からの信号に基
づいてレーザビームの集束位置を知るとともにこの集束
位置が所定の位置からずれている時に第1のシリンドリ
カルレンズレンズ4.4’ 。
づいてレーザビームの集束位置を知るとともにこの集束
位置が所定の位置からずれている時に第1のシリンドリ
カルレンズレンズ4.4’ 。
4′、および/または第2のシリンドリカルレンズ5.
5’ 、5’を移動せしめるべく上記レンズ移動回路1
2.12’ 、 12’に駆動信号を出力するものであ
り、本実施例においては、位置信号検出回路13a s
基準信号出力回路13b 、比較器18c sレンズ移
動制御回路13d 、光源駆動切換回路13eからなっ
ている。本装置はその使用に先立って、上記光源駆動切
換回路13eによって、前記半導体レーザ1,1’ 、
1’をそれぞれ作動させる光源駆動回路14.14’
、 14’が順番に駆動せしめられる。
5’ 、5’を移動せしめるべく上記レンズ移動回路1
2.12’ 、 12’に駆動信号を出力するものであ
り、本実施例においては、位置信号検出回路13a s
基準信号出力回路13b 、比較器18c sレンズ移
動制御回路13d 、光源駆動切換回路13eからなっ
ている。本装置はその使用に先立って、上記光源駆動切
換回路13eによって、前記半導体レーザ1,1’ 、
1’をそれぞれ作動させる光源駆動回路14.14’
、 14’が順番に駆動せしめられる。
まず光源駆動回路14によって半導体、レーザ1が駆動
せしめられると、半導体レーザ1から発振されたレーザ
ビーム2のうちのビームスブリッタフにより反射された
レーザビーム2aの集束位置が前記位置検出器9により
検出される。この位置検出器9は、検出した集束位置に
応じて検出信号を発し、この検出信号は位置信号検出回
路13aにより適当な形の位置信号に変換された後比較
器13eに入力される。この比較器13cは、上記位置
信号と前記基準信号出力回路tabから出力される基準
位置信号とを比較し、両信号が一致しないときは不一致
の情報信号を前記レンズ移動制御回路13dへ送り、レ
ンズ移動制御回路13dからは、位置信号が基準位置信
号に一致する方向にレーザビーム2を移動させるべく駆
動信号が2つのシリンドリカルレンズのレンズ移動回路
12に送られ、レンズ移動回路12は駆動信号に応じて
2つのシリンドリカルレンズ4,5.を適宜移動させる
。また上記位置信号と基準位置信号が比較器13cにお
いて一致すると、一致の情報信号が光源駆動切換回路1
3eに送られ、この光源駆動切換回路13eは光源駆動
回路14の駆動を停止させ代って光源駆動回路14’を
駆動させる。半導体レーザ1′から出力されるレーザビ
ーム2′の集束位置の調整も上述したレーザビーム2と
同様に行なわれ、レーザビーム2の集束位置の調整が終
了すると続いてレーザビーム2′の集束位置の調整が同
様に行なわれる。このようにして半導体レーザ1. 1
’ 、 1’から発せられるレーザビーム2.2’
、2’は、それぞれ予め基準信号出力回路に入力されて
いる基準位置信号に基づいて第1および第2のシリンド
リカルレンズ4゜4’ 、4’ 、5.5’ 、5’が
位置調整されることにより、自動的にその集束位置を調
整される。
せしめられると、半導体レーザ1から発振されたレーザ
ビーム2のうちのビームスブリッタフにより反射された
レーザビーム2aの集束位置が前記位置検出器9により
検出される。この位置検出器9は、検出した集束位置に
応じて検出信号を発し、この検出信号は位置信号検出回
路13aにより適当な形の位置信号に変換された後比較
器13eに入力される。この比較器13cは、上記位置
信号と前記基準信号出力回路tabから出力される基準
位置信号とを比較し、両信号が一致しないときは不一致
の情報信号を前記レンズ移動制御回路13dへ送り、レ
ンズ移動制御回路13dからは、位置信号が基準位置信
号に一致する方向にレーザビーム2を移動させるべく駆
動信号が2つのシリンドリカルレンズのレンズ移動回路
12に送られ、レンズ移動回路12は駆動信号に応じて
2つのシリンドリカルレンズ4,5.を適宜移動させる
。また上記位置信号と基準位置信号が比較器13cにお
いて一致すると、一致の情報信号が光源駆動切換回路1
3eに送られ、この光源駆動切換回路13eは光源駆動
回路14の駆動を停止させ代って光源駆動回路14’を
駆動させる。半導体レーザ1′から出力されるレーザビ
ーム2′の集束位置の調整も上述したレーザビーム2と
同様に行なわれ、レーザビーム2の集束位置の調整が終
了すると続いてレーザビーム2′の集束位置の調整が同
様に行なわれる。このようにして半導体レーザ1. 1
’ 、 1’から発せられるレーザビーム2.2’
、2’は、それぞれ予め基準信号出力回路に入力されて
いる基準位置信号に基づいて第1および第2のシリンド
リカルレンズ4゜4’ 、4’ 、5.5’ 、5’が
位置調整されることにより、自動的にその集束位置を調
整される。
このように本実施例のマルチレーザ光源装置によれば、
合波用のレーザビームの集束位置の調整を自動的に行な
うことができるとともに、従来のコリメータレンズに代
り、2つのシリンドリカルレンズを有するコリメータ光
学系によりレーザビームを平行ビームとし、これらのシ
リンドリカルレンズの焦点距離の絶対値を大きくし、か
つ該レンズをそれぞれ移動可能としたことにより、これ
らの焦点距離の長いシリンドリカルレンズの一方または
両方を比較的大きく動かしてレーザビームの集束位置を
調整することができる。従って集束位置の調整が従来よ
り行ない易くなり、シリンドリカルレンズを上述したよ
うな簡単な構造の移動手段により位置調整することも可
能となる。さらに本実施例装置においては上記2のつシ
リンドリカルレンズの特性によって非点隔差の補正を行
なうこともでき、各レーザビームを所定の位置に正しく
点像に結像させることができるので、高精度なレーザビ
ームの合波が実現される。
合波用のレーザビームの集束位置の調整を自動的に行な
うことができるとともに、従来のコリメータレンズに代
り、2つのシリンドリカルレンズを有するコリメータ光
学系によりレーザビームを平行ビームとし、これらのシ
リンドリカルレンズの焦点距離の絶対値を大きくし、か
つ該レンズをそれぞれ移動可能としたことにより、これ
らの焦点距離の長いシリンドリカルレンズの一方または
両方を比較的大きく動かしてレーザビームの集束位置を
調整することができる。従って集束位置の調整が従来よ
り行ない易くなり、シリンドリカルレンズを上述したよ
うな簡単な構造の移動手段により位置調整することも可
能となる。さらに本実施例装置においては上記2のつシ
リンドリカルレンズの特性によって非点隔差の補正を行
なうこともでき、各レーザビームを所定の位置に正しく
点像に結像させることができるので、高精度なレーザビ
ームの合波が実現される。
なお、本発明における第1および第2のシリンドリカル
光学素子は必ずしも前述したような光透過型のシリンド
リカルレンズに限らず、同様の焦点距離を有する凹面シ
リンドリカルミラーであってもよい。また、第1のレン
ズを半導体レーザから自身の焦点距離よりもやや離して
配置し、第1のレンズを通過するレーザビームを平行ビ
ームよりやや内方に集束するビームとすれば、両シリン
ドリカルレンズとして凹面レンズ(凸面ミラー)を用い
てもよい。さらに集束用光学素子は上記球面レンズに限
られるものではなくrθレンズやトーリックレンズなど
であってもよい。また、各レーザビームは、上記実施例
のように集束レンズ入射前にその光路を互いに近接させ
て平行にされていれば共通の集束レンズにより同一位置
に集束させることができるが、各レーザビームの光路を
互いに離したり、非平行とした場合には各レーザビーム
について別々の集束レンズを配してもよい。
光学素子は必ずしも前述したような光透過型のシリンド
リカルレンズに限らず、同様の焦点距離を有する凹面シ
リンドリカルミラーであってもよい。また、第1のレン
ズを半導体レーザから自身の焦点距離よりもやや離して
配置し、第1のレンズを通過するレーザビームを平行ビ
ームよりやや内方に集束するビームとすれば、両シリン
ドリカルレンズとして凹面レンズ(凸面ミラー)を用い
てもよい。さらに集束用光学素子は上記球面レンズに限
られるものではなくrθレンズやトーリックレンズなど
であってもよい。また、各レーザビームは、上記実施例
のように集束レンズ入射前にその光路を互いに近接させ
て平行にされていれば共通の集束レンズにより同一位置
に集束させることができるが、各レーザビームの光路を
互いに離したり、非平行とした場合には各レーザビーム
について別々の集束レンズを配してもよい。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明のマルチ半導体レーザ光源
装置によれば、各レーザビームの光路上に2つのシリン
ドリカル光学素子を有するコリメータ光学系を配設した
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。これとともに本装置によれば、各レーザビームの
集束位置の調整を自動的に行なうことができ、かつ上記
シリンドリカル光学素子の焦点距離の絶対値を比較的大
きくしたことにより、レーザビームの集束位置調整を従
来のコリメータレンズに比ベシリンドリカル光学素子を
大きく移動させて行なうことができるようになる。従っ
て本装置によれば容易に複数のレーザビームを所定の一
点に集束させることができるようになり、レーザビーム
を高精度に位置調整する必要がある光走査装置等におい
ても好適に使用することが可能となる。
装置によれば、各レーザビームの光路上に2つのシリン
ドリカル光学素子を有するコリメータ光学系を配設した
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。これとともに本装置によれば、各レーザビームの
集束位置の調整を自動的に行なうことができ、かつ上記
シリンドリカル光学素子の焦点距離の絶対値を比較的大
きくしたことにより、レーザビームの集束位置調整を従
来のコリメータレンズに比ベシリンドリカル光学素子を
大きく移動させて行なうことができるようになる。従っ
て本装置によれば容易に複数のレーザビームを所定の一
点に集束させることができるようになり、レーザビーム
を高精度に位置調整する必要がある光走査装置等におい
ても好適に使用することが可能となる。
第1図は本発明の一実施例によるマルチ半導体レーザ光
源装置の概略図、 第2図(a) 、 (b)はレーザビームの光路を示す
平面図および側面図、 第3図(a) 、 (b)は第1のシリンドリカルレン
ズと第2のシリンドリカルレンズをその移動手段ととも
に示す正面図、 第4図は従来の光源装置における光学素子の配置を示す
平面図、 第5図(a) 、 (b)は従来の光源装置における光
学素子の配置を示す平面図および側面図である。 1.1’ 、1’・・・半導体レーザ 1b・・・pn接合面 2.2’ 、2’・・・レーザビーム 3.3’ 、3’・・・球面レンズ
源装置の概略図、 第2図(a) 、 (b)はレーザビームの光路を示す
平面図および側面図、 第3図(a) 、 (b)は第1のシリンドリカルレン
ズと第2のシリンドリカルレンズをその移動手段ととも
に示す正面図、 第4図は従来の光源装置における光学素子の配置を示す
平面図、 第5図(a) 、 (b)は従来の光源装置における光
学素子の配置を示す平面図および側面図である。 1.1’ 、1’・・・半導体レーザ 1b・・・pn接合面 2.2’ 、2’・・・レーザビーム 3.3’ 、3’・・・球面レンズ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の半導体レーザ、各半導体レーザ光源から発せら
れたレーザビームの光路上にそれぞれ設けられ、該レー
ザビームを平行ビームとするコリメータ光学系、および
前記平行ビームとなった各レーザビームを同一位置に集
束させうる集束用光学素子を備えてなるマルチ半導体レ
ーザ光源装置において、 前記コリメータ光学系が、入射する前記レーザビーム全
体を屈折させる第1のレンズと、この第1のレンズの後
方に設けられ、焦点距離の絶対値が前記第1のレンズの
焦点距離の絶対値よりも大きく、前記レーザビームのう
ち該レーザビームを発する半導体レーザの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
一方のみを屈折させる第1のシリンドリカル光学素子と
、前記第1のレンズの後方に設けられ、焦点距離の絶対
値が前記第1のレンズの焦点距離の絶対値よりも大きく
、前記2つの光成分の他方のみを屈折させる第2のシリ
ンドリカル光学素子とからなり、 前記第1のシリンドリカル光学素子と第2のシリンドリ
カル光学素子を、それぞれその光軸と円柱面の母線によ
り形成される面に垂直な方向に移動させる移動手段、 前記各レーザビームの集束位置を検出する位置検出手段
、および 該位置検出手段からの出力に基づいて前記移動手段を制
御する制御手段を備えたことを特徴とするマルチ半導体
レーザ光源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283693A JPH01125736A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | マルチ半導体レーザ光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283693A JPH01125736A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | マルチ半導体レーザ光源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01125736A true JPH01125736A (ja) | 1989-05-18 |
Family
ID=17668855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62283693A Pending JPH01125736A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | マルチ半導体レーザ光源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01125736A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP62283693A patent/JPH01125736A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
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