JPS61278824A - 光合波装置 - 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、複数の光源からそれぞれ発せられる複数本の
光ビームを光路調整して合波する光合波装置に関する。

さらに詳しくは、特に音響光学素子アレイを用いて複数
本の光ビームを光路調整し、合波する光合波装置に関す
る。

（発明の技術的背景および従来技術） 近年、複数の光源からそれぞれ出射される複数本の光ビ
ームを合波（合成）してパワーの大きい光ビームを作る
技術が、種々の光ビームについて、あるいは種々の技術
分野において要望されている。

例えば、光ビームをガルバノメータミラー等の　　　　
（光偏向器で偏向させて記録媒体上を走査させ、該記録
媒体に記録されている画像情報等の各種情報を読み取っ
たり１、あるいは該記録媒体上に各種情報を記録したり
する光走査の分野においては、読み取りゃ記録のスピー
ドアップを図るためにより大きなパワーの光ビームで走
査したいという要求が存在する。

その様な大パワーの光ビームを得る方法の一つに、複数
の光源を用意し、それらから出射される複数本の光ビー
ムをその光路を調整して寄せ集め、合波して高パワー光
ビームを作成する方法が知られている。

なお、ここで光ビームの合波とは、複数本の光ビームを
重ね合わせて一本の光ビームにしたり、同一スポットに
集光させたりする場合の他、互いに平行にする場合も含
むものである。複数本のビームが互いに平行になってい
れば、後に集光レンズ等でそれらを同一スポットに集め
ることができるし、また互いに隣接した状態で平行にな
っていればそれらをよとめて一本の光ビームとして取扱
うことができるからである。

上記の如き複数本の光ビームを合波するためには、通常
多光ビームの光路を調整してそれらを平行にしたり、所
定のスポットに集光させたりする必要があり、その様な
光路調整を、従来は、光源を機械的に移動あるいは回動
させたり、ミラーやレンズを機械的に移動あるいは回動
させたりして行なっていた。

しかしながら、複数本の光ビームを高精度で合波しよう
とすると、光ビームの光路調整を極めて高い緒度、例え
ば上記光源やミラー等を回動させて合波する場合には数
万分の１ラジアンという高い精度で回動させる必要があ
り、この様な高精度の調整は、光源やミラー等の可動部
品を機械的に動かして光ビームの角度を変える様な機械
的調整方法では極めて困難である。

そこで、本発明者は、高精度でかつ容易に光ビームの光
路調整を行なうことができる方法について種々検討した
結果、音響光学素子（以下、ＡＯ素子と称す）、例えば
音響光学偏向器を用いて光路を調整する方法を発明した
。この調整方法は、音響光学効果によって電気的に光ビ
ームの光路を変化させるものであり、従来の機械的調整
方法の如き可動部品の機械的動きによる調整ではないの
で、極めて高精度の光路調整を極めて容易に行なうこと
ができるものである。

ところが、この方法で光合波を行なおうとすると、例え
ば０本の光ビームを合波する場合ｎ個のＡＯ素子あるい
は後に述べる様に光路を２次元的に調整する場合は２０
個のＡＯ素子が必要であり、合波しようとする光ビーム
の数が多い場合はそれに応じてＡＯ素子も多数用意しな
ければならず、現在存在する市販のＡＯ素子をその様に
多数用意するとコスト的に高価になると共に、特に合波
に際してその様に多数のＡＯ素子を空間的に配列しなけ
ればならず、合波装置が大型化するというスペース的な
問題が発生する。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記事情に鑑み、光合波に際しての光
路調整を極めて高精度にかつ容易に行なうことができる
と共に、装置の小型化やコスト低減を図ることができる
光合波装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明に係る光合波装置は、上記目的を達成するため、
複数のＡＯ素子が互いに近接して配置されかつそれらが
互いに連結されて一体化されて成るＡＯ素子アレイと、
該ＡＯ素子アレイの各Ａ○素子をそれぞれ独立に駆動制
御するＡＯ素子アレイ駆動回路とを備え、上記ＡＯ素子
アレイは上記ＡＯ素子駆動回路によって各ＡＯ素子を通
過した光ビームが合波されるように、即ち例えば互いに
平行になるようにあるいは同一スポットに集光するよう
に駆動されるものであることを特徴とする。

（実施態様） 以下、図面を参照しながら、本発明の実施態様について
詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る光合波装置の一実施態様を示す
概念図である。図示の如く、本発明に係る光合波装置は
、複数のＡＯ素子を互いに近接して配置し、それらを互
いに連結して一体化して成るＡＯ素子アレイ２を利用し
たものであるので、まずこのＡＯ素子アレイについて説
明する。

本発明におけるＡＯ素子アレイは、複数個のＡＯ素子を
互いに近接して配置し、それらを互いに連結して一体化
して成るものであり、その連結態様例えばＡＯ素子同志
を直接接着する、間に吸音材等を介して連結するあるい
はＡＯ素子同志は当接させるだけで連結は適当な連結手
段により行なう等どの様な態様であっても良く、また各
ＡＯ素子の配置態様も直線的配置、曲線的配置、平面的
配置あるいは立体的配置等どの様なものであっても良い
。

以下、第２図〜第１０図に示すＡＯ素子アレイの各具体
例について説明するが、勿論本発明に利用できるＡＯ素
子アレイは図示の具体例に限られるものではない。

第２図〜第１０図はそれぞれＡ○素子アレイの具体例を
示すものである。

第２図（ａ）は斜視図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の
矢印Ｂ方向から見た正面図である。図示のＡＯ素子アレ
イは３個のＡＯ素子４をその超音波進行方向（図中無符
号の矢印は超音波の進行方向を示す。第３図〜第１０図
においても同じ）に配列して連結し、一体化して成るも
のである。

各ＡＯ素子４は音響光学素子結晶（ＡＯ素子を構成する
光学結晶の意であり、以下単に光学結晶と称す）１０と
該結晶１０に取り付【プられたトランスデユーサ１２と
から成り、各光学結晶１０にはトランスデユーサ１２か
ら超音波が印加され、その超音波は各光学結晶１０内を
Ｚ方向に進行し、この超音波の進行方向に対して直角に
入射するＸ方向の光ビーム１６は各ＡＯ素子４によって
適宜Ｘ−Ｚ平面内で２方向に偏向せしめられ、その偏向
角度はトランスデユーサ１２に印加する電圧によって変
化する超音波周波数に応じて変化するものであり、この
様なＡＯ素子は一般に音響光学偏向器と称されている。

本実施態様においては、各ＡＯ素子４を間に吸音材１８
を介して接着して連結して成るが、この吸音材１８は必
要に応じて設ければ良く、さらには以ｒに述べる様に吸
音材１８と共にスペーサ若しくは空間等を間に介在させ
て各ＡＯ素子を互いに接着しても良い。要するに、間に
何かを介在させて接着するか否か、介在させるとすれば
何を介在させるかについては、適宜必要に応じて決定す
れば良いものである。この点については、以下に説明す
る具体例についても同様である。

第３図は斜視図であり、図示のＡＯ素子アレイは、各Ａ
Ｏ素子４を、その超音波進行方向（Ｘ方向）に対して直
角な方向（２方向）に配列し、間に吸音材１８を介在さ
せて接着して連結し、一体化して成るものであり、Ｘ方
向の入射光ビームはＸ−ｙ平面内でＸ方向に適宜偏向せ
しめられるものである。

上記第２図および第３図に示す具体例は、いずれも３個
のＡＯ素子を直線的に配列した直線的ＡＯ素子アレイで
あるが、この場合のアレイを構成するＡＯ素子の数は適
宜に決定すれば良い。また、ＡＯ素子アレイとしては、
単にＡＯ素子を直線的に配列したものに限らず、平面的
に配列したものであっても良い。即ち、例えば第２図あ
るいは第３図に示すＡＯ素子アレイをそれぞれＸ方向に
３個、間に吸音材を介して接続して計９個のＡＯ素子を
平面的に連結した如き平面的ＡＯ素子アレイであっても
良い。

第２図および第３図に示すＡＯ素子アレイは、光ビーム
を１次元的にしかく第２図の場合はＺ方向にのみ、第３
図の場合はＸ方向にのみ）偏向させることができないが
、第４図に示す具体例は、光ビームを２次元的（Ｘ方向
および２方向）に偏向させることができるものであり、
光ビーム１６の方向（Ｘ方向）にＡＯ素子４を２個配列
して直接接着し、それを２方向に３段に積み重ねて間に
吸音材１８を介して接着して成り、Ｘ方向に並ぶ２個の
ＡＯ素子４はその光学結晶１０に印加される超音波の進
行方向が互いに直交（Ｘ方向と２方向）するように組合
されている。従って、このＡＯ素子アレイに入射する３
本のＸ方向の入射光ビーム１Ｇはそれぞれ前方ＡＯ素子
（光ビーム１６の進行方向遅れ側）においてＸ方向に適
宜偏向せしめられ、続いて後方ＡＯ素子（光ビーム１６
の進行方向進み側）において２方向に偏向せしめられ、
光ビームの２次元的偏向が可能なものである。

なお、この第４図に示す具体例をＸ方向に複数、例えば
３個、間に吸音材を介して接着して計１８個のＡＯ素子
を立体的に連結した如き立体的ＡＯ素子アレイを構成す
ることもできる。この場合は、９本の光ビームを２次元
的に偏向させることができる。

第５図に示す具体例は１つの光学結晶１０に２つのトラ
ンスデユーサ１２．２２を直角に取り付け、Ｘ方向の超
音波と２方向の超音波の双方が同一の光学結晶１０内を
進行するように構成し、この様に構成したＡＯ素子４を
Ｚ方向に３個、間に吸音材１８を介して接着して成るも
のであり、１つのＡＯ素子４で第４図に示す前方ＡＯ素
子と後方ＡＯ素子の双方の機能を兼ね備えたものである
。本具体例においてもＸ方向の光ビーム１６を２次元的
に偏向させることが可能である。

以上は、それぞれ単独で存在するＡＯ素子を複数個連結
して構成されたＡＯ１子アレアレイ体例であるが、次に
１つの光学結晶に複数のトランスデユーサを取り付けて
構成したＡＯ素子アレイの具体例について説明する。

第６図（ａ）は斜視図、第６図（ｂ）、（ｃ）はそれぞ
れ第６図（ａ）の矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向から見た
正面図および右側面図であり、この具体例においてはＺ
方向に延びる細長い１つの光学結晶１０に３個のトラン
スデユーサ１２を埋設して取り付けて成るものであり、
各トランスデユーサ１２は光学結晶１０の一部分と共に
１つのＡＯ素子４部分を構成し、この各ＡＯ素子部分が
光学結晶１０を介して連結され、一体化されているもの
である。この具体例は、各ＡＯ素子４部分が２方向に配
列され、超音波も２方向に進行し、Ｘ方向の入射光ビー
ム１６はＸ−Ｚ平面内で２方向に偏向せしめられるもの
であり、第２図に示す具体例に対応するものである。な
お、１８は吸音材、２０はスペーサ若しくは空間である
。

第７図に示す具体例は、光学結晶１０にトランスデユー
サ７２を外付けし、各トランスデユーサ１２と光学結晶
１０の一部分とで構成されるＡＯ素子４部分は２方向に
並んでいるが超音波の進行方向はＸ方向であり、Ｘ方向
の入射光ビーム１６はｘ−ｙ平面内でＸ方向に偏向せし
められる。これは、第３図に示す具体例に対応するもの
である。

第８図に示す具体例は、第６図に示すＡＯ素子アレイを
Ｘ方向に３個組み合わせた如ぎ平面的ＡＯ素子アレイで
あり、１つの光学結晶１０内に９個のトランスデユーサ
１２を埋設して成るものである。

入射光ビーム１６の偏向および符番１８．２０について
は第６図と同様である。なお、第８図（ｂ）は第８図＜
ａ）の矢印Ｂ方向から見た右側面図である。

第９図（ａ）は正面図、第９図（ｂ）は第９図（ａ）の
矢印Ｂ方向から見た右側面図である。本具体例は、Ｘ方
向の入射光ビーム１６を２次元的（Ｘ方向と２方向）に
偏向させることができるものであり、第８図に示す具体
例と同様に１つの平板状の光学結晶１０内に９個のトラ
ンスデユーサ１２を埋設してｙ−ｚ平面上に配列された
９個の前方Ａ○素子４部分（第９図にはこの符番４を図
示せず）を構成し、さらにこの各前方ＡＯ素子４部分の
後方（光ビーム１６の進行方向進み側）にもう１つのＡ
Ｏ素子部分であって上記前方ＡＯ素子部分とはその超音
波進行方向が互いに直交する後方ＡＯ素子部分をそれぞ
れ位置させるべく、その様な接方ＡＯ素子部分を構成す
る９個のトランスデユーサ２２を上記光学結晶１０に埋
設して成るものである。本具体例によれば、まず前方Ａ
○素子部分において超音波がトランスデユーサ１２によ
って２方向に進行せしめられ、従ってそのＡＯ素子部分
で光ビーム１６は２方向に適宜偏向せしめられると共に
、続いてトランスデユーサ２２によってＸ方向に超音波
が進行せしめられている後方ＡＯ素子部分において光ビ
ーム１６はＸ方向に適宜偏向せしめられ、光ビームの２
次元的光路調整が行なわれる。

この第４図に示す具体例では１本の光ビーム１６を２方
向に偏向させるためのトランスデユーサ１２とＸ方向に
偏向させるためのトランスデユーサ２２とを光ビームの
進行方向くＸ方向）において前後に埋設し、トランスデ
ユーサ１２によって印加された超音波が進行する光学結
晶部分とトランスデユーサ２２によって印加された超音
波が進行する光学結晶部分とは異なるように構成されて
いるが、例えば第９図（ｂ）と同様の右側面図である第
１０図に示す様に、両トランスデユーサ１２．２２をＸ
方向において前後に分けないで同一位置に埋設し、両ト
ランスデユーサ１２．２２によって印加される超音波が
同一の光学結晶部分内を進行する様に構成することも可
能である。

上記した各具体例における各トランスデユーサは、それ
ぞれＡＯ素子アレイ駆動回路に接続され、それぞれ別個
独立に電圧印加および印加電圧制御を行ない得るように
構成されている。

また、上記したいずれの具体例の場合でも、その具体例
を光ビーム１６の進行方向に複数、例えば２個重ね合わ
せた態様の他の具体例を構成することもできる。そうす
れば、光ビーム１６を同一方向（例えば第２図の具体例
の場合だと２方向）に２回重ねて偏向させることができ
、偏向角度を大きくすることができるので便利である。

次に、上記の如く構成されるＡＯ素子アレイを用いた本
発明に係る光合波装置の一実施態様を、第１図を参照し
ながら説明する。

図示の合波装置は、３個の光源から出射された光ビーム
をその光路が平行になるように光路調整して合波するも
のであり、３個の光源と、光路調整装置としてのＡＯ素
子アレイおよびＡＯ素子アレイ駆動回路と、制御部とで
構成されている。

３個の光源３０ａ　、　３０ｂ　、　３０ｃは半導体レ
ーザから成り、それぞれ略平行に光ビーム（レーザビー
ム）　１６ａ　、　１６ｂ　、　１６ｃをＡＯ素子アレ
イに入射させるように配設され、かつそれぞれ光源駆動
回路３２によって駆動される。　　　　　　　　　　　
　　　　１各光ビームｔ６ａ　、　ｔ６ｂ　、　１６ｃ
はコリメータレンズ（図示せず）を介し、さらにはミラ
ー（光ビーム１６ｂ　、　１６ｃのみ）を介してＡＯ素
子アレイ２に入射し、このＡＯ素子アレイ２によって光
路調整され、互いに平行にせしめられて合波される。図
示のＡＯ素子アレイ２は、第４図に示すものを使用して
いる。

各光ビームの光路調整は、次の様にして行なう。

まず第１の光源３０ａが光源駆動回路３２によって駆動
されると共にこの第１の光源３０ａから出射された光ビ
ーム１６ａの光路調整を行なう第１のＡＯ素子４ａ、　
４ａ一部分がＡＯ素子アレイ駆動回路３４によって駆動
され、上記第１の光ビーム１６ａは第１のΔＯ素子４ａ
部分によってｙ方向に適宜光路調整されると共に第１の
ＡＯ素子４ａ一部分によって２方向に適宜光路調整され
、その光路調整された光ビーム１６ａの位置を、ハーフ
ミラ−３６によって分岐されると共に集光レンズ３８を
通って光ビーム位置検出器４０上に導かれる光ビーム１
６ａ　、の位置を介して、該光ビーム位置検出器４０に
よって検出し、位置信号検出回路４２から構成される装
置信号と基準信号出力回路４４から出力される基準位置
信号とを比較回路４６で比較し、両信号が一致していな
い場合は一致する方向に光路調整を行なうべくＡＯ素子
駆動制御回路４８からＡＯ素子アレイ駆動回路３４に制
御信号が出力され、該駆動回路３４によって第１のＡＯ
素子４ａ、　４ａ一部分がそれぞれ独立に制御される。

第１の光ビーム１６ａの光路が適宜調整されて前記２つ
の位置信号が一致したら、ＡＯ素子・光源駆動切り換え
回路５０によって第２の光源３０ｂと第２のＡＯ素子４
ｂ、　４ｂ一部分とが駆動され、上記第１の光ビーム１
６ａと同様に第２の光ビーム１６ｂの光路調整が行なわ
れ、続いて同様の方法で第３の光ビーム１６ｃの光路調
整が行なわれ、これらの３つの光ビーム１６ａ　、　１
６ｂ　、　１６ｃは以上の各光路調整により極めて高精
度で合波される。

なお、各光ビームの光路をどの様に調整するかは、基準
信号出力回路４４から各光ビームに対してどの様な基準
位置信号を出力するかによって定まり、従って基準位置
信号を適宜に設定することによって任意の合波態様を実
行することができる。

本発明に係る光合波装置は、半導体レーザに限らず各種
のレーザ光源あるいはその他の各種光源から発せられる
光ビームの合波用として使用することができるものであ
り、また合波する際のＡＯ素子アレイの駆動制御はいか
なる方法によって行なっても良く、上述した制御部によ
って駆動する方法に限られるものではない。

なお、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
５５−１１６３４０号、同５５−１６３４７２号、同５
６−１１３９５号９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
た蓄積性蛍光体シートを走査して蓄積性蛍光体を輝尽発
光させ、画像情報の読取りを行なうためには十分に高エ
ネルギーの励起光を前記蛍光体に照射する必要がある。

本発明に係る光合波装置は、例えば複数の半導体レーザ
から出射される光ビームを合波してそのような画像情報
の読み取りを行なうための高エネルギー励起光を創出す
る場合に好適に使用することができるものである。

（発明の効果） 本発明に係る光合波装置は、以上説明した様に、ＡＯ素
子アレイを利用して複数本の光ビームの光路調整を行な
い、合波するように構成されている。

即ち、本発明に係る光合波装置は、まずＡＯ素子により
光路調整を行なうように構成されており、ＡＯ素子によ
る光路調整は音響光学効果に基づく電気的な調整であり
、従来の光源やミラー等の可動部品を機械的に回動等さ
せて行なう調整ではないので、極めて高精度で、かつ容
易に光路調整を行なうことができるという効果を奏する
。

また、本発明に係る光合波装置は、複数の光ビームを光
路調整するにあたって、複数のＡＯ素子を互いに近接し
て配置し、かつ互いに連結して一体化して成る、従来存
在しなかった新規なＡＯ素子アレイなるものを使用して
行なうので、単に従来市販されているＡＯ素子を複数個
入手し、それらを空間的に配設して光合波装置を構成す
る場合に比べ、光合波装置自体の小型化およびコスト低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光合波装置の一実施態様を示す概
念図、第２図〜第１０図はそれぞれ本発明に係る光合波
装置において使用する音響光学素子アレイの各具体例を
示す図であり、第２図（ａ）は斜視図、第２図（ｂ）は
正面図、第３図は斜視図、第４図は斜視図、第５図は斜
視図、第６図（ａ）は斜視図、第６図（ｂ）は正面図、
第６図（（ｌは右側面図、第７図は斜視図、第８図（ａ
）は正面図、第８図（ｂ）は右側面図、第９図（ａ）は
正面図、第９図（ｂ）は右側面図、第１０図は右側面図
である。 ２・・・音響光学素子アレイ ４・・・音響光学素子 １６ａ　、　１６ｂ　、　１６ｃ　−・・光ビーム３０
ａ　、　３０ｂ　、　３０ｃ　・・・光源３４・・・音
響光学素子アレイ駆動回路第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の光源から出射される複数本の光ビームを光路調整
   して合波する光合波装置において、複数の音響光学素子
   が互いに近接して配置され、かつそれらが互いに連結さ
   れて一体化されて成る音響光学素子アレイと、 該音響光学素子アレイの各音響光学素子をそれぞれ独立
   に駆動制御する音響光学素子アレイ駆動回路とを備え、 上記音響光学素子アレイによって上記複数本の光ビーム
   の光路調整を行なうように構成したことを特徴とする光
   合波装置。