(57)【要約】【課題】複数の半導体レーザチップを用いて、装置規模の拡大を抑制しながら光出力を高めた半導体レーザ光源装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ光源装置は、ヒートシンクの面の上層に形成され、光出射領域を有する複数の半導体レーザチップと、光出射領域から出射された光線束が入射されて、進行方向を変換して出射する屈折光学系とを備える。少なくとも２つの半導体レーザチップは、各半導体レーザチップが有するそれぞれの光出射領域から出射される光線束の主光線同士が互いに非平行となるように、ヒートシンクの面に直交する第一方向から見て相互に傾斜して配置され、屈折光学系は、第一方向と当該屈折光学系の光軸方向とによって形成される第一平面上における第一焦点と、光軸方向と第一方向とに直交する第二方向とによって形成される第二平面上における第二焦点とが、光軸方向に関して変位した光学系で構成されている。【選択図】        図６
2020129578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの面の上層に形成され、光出射領域を有する複数の半導体レーザチップと、
前記複数の半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射された光線束が入射されて、進行方向を変換して出射する屈折光学系とを備え、
少なくとも２つの前記半導体レーザチップは、各半導体レーザチップが有するそれぞれの前記光出射領域から出射される前記光線束の主光線同士が互いに非平行となるように、前記ヒートシンクの面に直交する第一方向から見て相互に傾斜して配置され、
前記屈折光学系は、前記第一方向と当該屈折光学系の光軸方向とによって形成される第一平面上における焦点である第一焦点と、前記光軸方向と前記第一方向とに直交する第二方向とによって形成される第二平面上における焦点である第二焦点とが、前記光軸方向に関して変位した光学系で構成されていることを特徴とする、半導体レーザ光源装置。
【請求項２】
隣接する前記半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射される前記主光線同士の、前記第二方向に係る間隔をｄ１とすると、
前記複数の半導体レーザチップは、前記光軸方向に関して、前記光出射領域から、前記屈折光学系よりも前記光出射領域側の特定位置までの間において、前記光軸方向に進行するに連れて前記間隔ｄ１が小さくなるように、相互に傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ光源装置。
【請求項３】
前記第二焦点は、前記第一焦点よりも、前記光軸方向に関して前記屈折光学系に近い側に位置していることを特徴とする、請求項２に記載の半導体レーザ光源装置。
【請求項４】
隣接する前記半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射される前記主光線同士を、前記屈折光学系とは反対側の方向に仮想的に延長して得られる仮想主光線同士の、前記第二方向に係る間隔をｄ１とすると、
前記複数の半導体レーザチップは、前記光軸方向に関して、前記光出射領域とは反対側の位置に係る端面に対応する仮想光出射領域から特定位置までの間において、前記光軸方向とは反対方向に進行するに連れて前記間隔ｄ１が小さくなるように、相互に傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ光源装置。
【請求項５】
前記第二焦点は、前記第一焦点よりも、前記光軸方向に関して前記屈折光学系から離れる側に位置していることを特徴とする、請求項４に記載の半導体レーザ光源装置。
【請求項６】
前記屈折光学系は、前記第一方向に係る焦点距離と、前記第二方向に係る焦点距離とが異なる、単一のレンズで構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、半導体レーザ光源装置。
【請求項７】
前記屈折光学系は、
前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第一方向に係る発散角を縮小させる、前記第一焦点を焦点とした第一レンズと、
前記第一レンズの後段に配置され、前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第二焦点を焦点とする第二レンズとを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、半導体レーザ光源装置。
【請求項８】
前記屈折光学系は、
前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第一方向及び前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第一焦点を焦点とする第一レンズと、
前記第一レンズの後段に配置され、前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第二焦点を焦点とする第二レンズとを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、半導体レーザ光源装置。
【請求項９】
前記複数の半導体レーザチップは、直列に接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ光源装置に関し、特に複数の半導体レーザチップを有する半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ用の光源として、半導体レーザチップを利用することが進められている。近年、このように半導体レーザチップを光源として用いながらも、更に光出力を高めた光源装置が市場から期待されている。
【０００３】
光源側の光出力を高めるためには、複数の半導体レーザチップから出射された光を集光する方法が考えられる。しかし、半導体レーザチップには一定の幅が存在し、これらを密接して配置することには限界がある。つまり、単に複数の半導体レーザチップを配置するだけでは、光源装置が大型化してしまう。
【０００４】
かかる観点から、例えば下記特許文献１のように、第一の領域に半導体レーザチップ群を配置し、第一の領域とは別の第二の領域に別の半導体レーザチップ群を配置し、両半導体レーザチップ群から出射される光を、スリットミラーからなる光合成手段を用いて合成する技術が存在する。かかる方法により、単に同一箇所に複数の半導体レーザチップを並べた場合と比較して、配置面積を縮小しながらも光強度を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２１５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光源側の光強度を高める方法として、半導体レーザチップを複数備えた光源モジュールを用いる方法が知られている。かかる構成によれば、半導体レーザチップの設置数に応じて、レーザ光を出射する領域（光出射領域：以下では「エミッタ」と称することがある。）が複数備えられる。本発明者は、このような光源モジュールを利用することで、光強度を高めることを検討したところ、以下のような課題が存在することを突き止めた。
【０００７】
図１Ａは、一つのエミッタを備えた半導体レーザチップの構造を模式的に示す斜視図である。このような半導体レーザチップは、「シングルエミッタ型」と称されることがある。なお、図１Ａには、エミッタから出射される光（レーザ光）の光線束についても、模式的に図示している。なお、本明細書では、単一のエミッタから出射される束状に形成された光線群を「光線束」と称し、エミッタの中心から出射される光線を「主光線」と称する。
【０００８】
図１Ａに示されるような、いわゆる「端面発光型」の半導体レーザチップ１００の場合、エミッタ１０１から射出される光線束１０１Ｌは、楕円錐型を示すことが知られている。本明細書では、光軸（図１Ａに示すＺ方向）に直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）のうち、光線束１０１Ｌの発散角が大きい方向（図１Ａに示すＹ方向）を、「速軸方向」と呼び、光線束１０１Ｌの発散角が小さい方向（図１Ａに示すＸ方向）を、「遅軸方向」と呼ぶ。なお、「速軸」は、「Ｆａｓｔ軸」と呼ばれることがあり、同様に、「遅軸」は、「Ｓｌｏｗ軸」と呼ばれることがある。
【０００９】
図１Ｂは、光線束１０１Ｌを、Ｘ方向から見た場合と、Ｙ方向から見た場合とに分けて模式的に図示したものである。図１Ｂに示すように、速軸方向については光線束１０１Ｌの発散角θyが大きく、遅軸方向については光線束１０１Ｌの発散角θxが小さい。
【００１０】
なお、図１Ｂでは、エミッタ１０１の上端及び下端から出射される光線のみを描画しており、このような描画方法は、以下の図面においても適用される。また、以下の各図では、説明の都合上、光線束（光線束１０１Ｌなど）の発散角が実際よりも誇張して図示されている場合がある。
【００１１】
半導体レーザチップ１００を複数配置し、各半導体レーザチップ１００から出射される光（光線束１０１Ｌ）を集光して利用する場合、光学部材のサイズを抑制する観点から、各光線束１０１Ｌを平行光化した後、レンズによって集光するのが一般的である。具体的には、半導体レーザチップ１００の後段にコリメートレンズ（「コリメーションレンズ」とも称される。）を配置して、各光線束１０１Ｌの発散角を縮小することが行われる。
【００１２】
図２Ａは、半導体レーザチップ１００の後段にコリメートレンズ１０２を配置した場合において、ＹＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。
【００１３】
図２Ａによれば、光線束１０１Ｌは、コリメートレンズ１０２を通過した後、速軸方向（Ｙ方向）に関して実質的な平行光線束（以下、「略平行光線束」と称する。）となる。なお、本明細書において、「実質的な平行光線束」又は「略平行光線束」とは、発散角が４°未満である光線束を指す。なお、図２Ａ以下の各図において、略平行光線束は完全な平行光線束として図示されている場合がある。
【００１４】
図２Ｂは、半導体レーザチップ１００の後段にコリメートレンズ１０２を配置した場合において、ＸＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。図２Ｂによれば、光線束１０１Ｌは、コリメートレンズ１０２を通過した後、遅軸方向（Ｘ方向）に関しても略平行光線束となる。
【００１５】
図３Ａは、図１Ａに示す半導体レーザチップ１００を複数備えた光源モジュールの構造を模式的に図示したものである。図３Ａに示すように、光源モジュール１２０は、サブマウント１２１を備え、このサブマウント１２１の面の上層に、複数の半導体レーザチップ（１００，１１０）を備えている。Ｚ方向（光軸方向）から見ると、例えば、図３Ｂに示すように、各エミッタ（１０１，１１１）が隣接して配置されている。なお、図３Ａでは、図示の都合上、各エミッタ（１０１，１１１）のＸ方向に係る離間が誇張して表示されている。
【００１６】
図４は、図３Ａに示す光源モジュール１２０が搭載する各エミッタ（１０１，１１１）から出射される光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）を、図１Ｂにならって、Ｘ方向から見た場合と、Ｙ方向から見た場合とに分けて模式的に図示したものである。なお、図４では、紙面の都合上、Ｘ方向から見た図については、エミッタ（１０１，１１１）のみを表示している。
【００１７】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、各半導体レーザチップ（１００，１１０）は、エミッタ（１０１，１１１）の面がＸ方向に並ぶように配列される。すなわち、各エミッタ（１０１，１１１）は、Ｙ方向については同一の座標位置に形成されるため、Ｘ方向から見た場合には、光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）は完全に重なっている。一方、各エミッタ（１０１，１１１）は、Ｘ方向については異なる座標位置に形成されるため、Ｙ方向から見たときに光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）はそれぞれの位置がずれて表示される。
【００１８】
図３Ａに図示された光源モジュール１２０の後段に、図２Ａ及び図２Ｂと同様にコリメートレンズ１０２を配置した場合における光線束の態様について検討する。図４を参照して上述したように、Ｘ方向から見たときに光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）は完全に重なっている。このため、速軸方向（Ｙ方向）に関しては、各光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）は、コリメートレンズ１０２を通過した後、図２Ａと同様に略平行光線束となる。
【００１９】
図５は、光源モジュール１２０の後段にコリメートレンズ１０２を配置した場合において、ＸＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。なお、紙面の都合上、光源モジュール１２０が備える各半導体レーザチップ（１００，１１０）の大きさを一部縮小化して図示している。
【００２０】
上述したように、光源モジュール１２０は、複数の半導体レーザチップ（１００，１１０）を備え、それぞれのエミッタ（１０１，１１１）は、Ｘ方向に離間して配置される。このため、コリメートレンズ１０２の中心位置におけるＸ座標と、各エミッタ（１０１，１１１）の中心位置におけるＸ座標には不可避的にずれが生じる。
【００２１】
この結果、エミッタ１０１から出射された光線束１０１Ｌ、及びエミッタ１１１から出射された光線束１１１Ｌのそれぞれは、コリメートレンズ１０２を通過後に略平行光線束となるものの、光線束１０１Ｌの主光線１０１Ｌｍと、光線束１１１Ｌの主光線１１１Ｌｍとは、非平行となる。つまり、光線束１０１Ｌと光線束１１１Ｌとは、それぞれＸ方向に係る進行方向（ＸＺ平面上の進行方向）を異ならせてしまう。
【００２２】
かかる構成の場合、例えば、後に集光光学系を用いて各光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）を集光したとしても、集光後の光線束群に拡がりが生じ、目的とする方向に導くことのできない光線が生じてしまう。この結果、光の利用効率が低下する。
【００２３】
コリメートレンズ１０２を通過した後において、光線束１０１Ｌと光線束１１１ＬのＸＺ平面上における進行方向の、光軸（Ｚ軸）に対する角度は、コリメートレンズ１０２の焦点距離に対する、エミッタ（１０１，１１１）間の距離の相対値によって決定される。より詳細には、コリメートレンズ１０２の光軸と、コリメートレンズ１０２の光軸から最も遠い各エミッタ（１０１，１１１）の位置との間の距離をｄ、コリメートレンズ１０２の焦点距離ｆとしたときに、光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）のそれぞれの主光線（１０１Ｌｍ，１１１Ｌｍ）の進行方向とコリメートレンズ１０２の光軸とのなす角θは、θ= tan-1（ｄ／ｆ）で規定される。このとき、主光線１０１Ｌｍと主光線１１１Ｌｍのなす角度θxmは、上記θの２倍となる。
【００２４】
図５に示すように、主光線１０１Ｌと主光線１１１Ｌとは、コリメートレンズ１０２を通過後に、Ｘ方向に関して相互に近づくように進行し、その後は両者が離れる方向に進行する。この結果、図５の態様では、光軸方向（Ｚ方向）に関して、ｚ１の位置で光線束１０１Ｌと光線束１１１Ｌとが完全に分離する。
【００２５】
逆にいえば、コリメートレンズ１０２の焦点距離に対して、エミッタ（１０１，１１１）間の距離が十分無視できる程度の大きさである場合には、Ｘ方向に関しても、光線束１１０Ｌの主光線１０１Ｌｍと、光線束１１１Ｌの主光線１１１Ｌｍとのなす角度は実質的に０°に近づき、各光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）が分離するようなことは生じない。しかし、このためには、コリメートレンズ１０２を、十分長い焦点距離を有するレンズとする必要があり、光学系のサイズが拡大してしまう。
【００２６】
特に、光源モジュール１２０を複数配置して光源装置を構成する場合には、各光源モジュール１２０が備えるエミッタ（１０１，１１１）に対応してコリメートレンズ１０２を配置する必要があるため、装置規模が極めて大きくなってしまう。
【００２７】
本発明は、上記の課題に鑑み、複数の半導体レーザチップを用いて、装置規模の拡大を抑制しながら光出力を高めた半導体レーザ光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係る半導体レーザ光源装置は、
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの面の上層に形成され、光出射領域を有する複数の半導体レーザチップと、
前記複数の半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射された光線束が入射されて、進行方向を変換して出射する屈折光学系とを備え、
少なくとも２つの前記半導体レーザチップは、各半導体レーザチップが有するそれぞれの前記光出射領域から出射される前記光線束の主光線同士が互いに非平行となるように、前記ヒートシンクの面に直交する第一方向から見て相互に傾斜して配置され、
前記屈折光学系は、前記第一方向と当該屈折光学系の光軸方向とによって形成される第一平面上における焦点である第一焦点と、前記光軸方向と前記第一方向とに直交する第二方向とによって形成される第二平面上における焦点である第二焦点とが、前記光軸方向に関して変位した光学系で構成されていることを特徴とする。
【００２９】
図５を参照して上述したように、半導体レーザチップを複数備えた半導体レーザ光源装置においては、遅軸方向に関して光出射領域（エミッタ）が離間して配置される。この結果、遅軸方向に関して光線束に広がりが生じてしまう。
【００３０】
これに対し、上記の構成によれば、少なくとも２つの半導体レーザチップは、ヒートシンクの面上において、互いに傾斜して配置されている。より詳細には、少なくとも２つの半導体レーザチップは、各半導体レーザチップが有する光出射領域から出射される光線束の主光線同士が非平行となるように配置されている。
【００３１】
まず、簡単のために、前記２つの半導体レーザチップが備える光出射領域から出射される光線束の主光線同士が、第二平面上を進行するに連れて相互に近づくように、２つの半導体レーザチップが傾斜して配置されている場合について説明する。この態様を、「第一の態様」と呼ぶ。この第一の態様の場合、各光出射領域から出射された光線束は、第二平面上を進行するに連れて、その離間距離が縮まる。
【００３２】
ここで、本発明に係る半導体レーザ光源装置が備える屈折光学系は、第一平面上における焦点（第一焦点）と、第二平面上における焦点（第二焦点）とが、光軸方向に関して変位した光学系で構成される。例えば、光軸方向に関して光出射領域が存在する位置を第一焦点とし、それよりも光軸方向に関する前方の、各光出射領域から出射された光線束の主光線同士が交差する位置の近傍を第二焦点とすることができる。このとき、前記２つの光出射領域から出射して第二平面上を進行する光線束は、当該光出射領域の離間距離と比較して、屈折光学系の第二焦点の位置における離間距離の方が短くなる。屈折光学系を通過した後の光線束の発散角は、焦点の位置における光線束のビーム幅に依存するため、かかる構成によれば、第二平面上を進行する光線束の発散角を抑制する効果が得られる。これにより、従来よりも光線束の拡がりが抑制されるため、光の利用効率を維持しながら、後段に配置される集光光学系を小型化することができる。
【００３３】
半導体レーザチップは、ヒートシンクの面上において、サブマウントを介して配置されているものとしても構わない。この場合において、１つのサブマウント上には、１つの半導体レーザチップを載置しても構わないし、複数の半導体レーザチップを載置しても構わない。
【００３４】
より詳細には、
隣接する前記半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射される前記主光線同士の、前記第二方向に係る間隔をｄ１とすると、
前記複数の半導体レーザチップは、前記光軸方向に関して、前記光出射領域から、前記屈折光学系よりも前記光出射領域側の特定位置までの間において、前記光軸方向に進行するに連れて前記間隔ｄ１が小さくなるように、相互に傾斜して配置されているものとすることができる。
【００３５】
このとき、前記第二焦点は、前記第一焦点よりも、前記光軸方向に関して前記屈折光学系に近い側に位置しているものとして構わない。
【００３６】
なお、上記で説明した構成とは逆に、前記２つの半導体レーザチップが備える光出射領域から出射される光線束の主光線同士が、第二平面上を進行するに連れて相互に離れるように、２つの半導体レーザチップが傾斜して配置されていても構わない。この態様を、「第二の態様」と呼ぶ。この場合、各光出射領域から出射された光線束は、第二平面上を進行するに連れて、その離間距離は広がることになる。
【００３７】
しかし、かかる構成であっても、仮想的に、各光出射領域から出射された光線束の主光線同士を進行方向とは逆向きに延長させたとき、これらの仮想的な主光線同士が交差する位置の近傍を第二焦点とし、光軸方向に関して光出射領域が存在する位置を第一焦点とすることで、上記と同様の効果が得られる。すなわち、この構成の場合であっても、前記２つの光出射領域から出射して第二平面上を進行する光線束は、光出射領域の離間距離と比較して、屈折光学系の第二焦点の位置における離間距離（ここでは、仮想光線束の離間距離に対応する。）の方が短くなる。上述したように、屈折光学系を通過した後の光線束の発散角は、焦点における光線束のビーム幅に依存するため、この第二の態様の場合であっても、第一の態様と同様に、第二平面上を進行する光線束の発散角を抑制する効果が得られる。
【００３８】
より詳細には、隣接する前記半導体レーザチップが有する前記光出射領域から出射される前記主光線同士を、前記屈折光学系とは反対側の方向に仮想的に延長して得られる仮想主光線同士の、前記第二方向に係る間隔をｄ１とすると、
前記複数の半導体レーザチップは、前記光軸方向に関して、前記光出射領域とは反対側の位置に係る端面に対応する仮想光出射領域から特定位置までの間において、前記光軸方向とは反対方向に進行するに連れて前記間隔ｄ１が小さくなるように、相互に傾斜して配置されているものとすることができる。
【００３９】
このとき、前記第二焦点は、前記第一焦点よりも、前記光軸方向に関して前記屈折光学系から離れる側に位置しているものとして構わない。
【００４０】
前記屈折光学系は、前記第一焦点と前記第二焦点とが、前記光軸方向に関して変位した光学系である限りにおいて、具体的な構成は任意である。
【００４１】
一例として、
前記屈折光学系は、前記第一方向に係る焦点距離と、前記第二方向に係る焦点距離とが異なる、単一のレンズで構成されているものとしても構わない。このようなレンズとしては、アナモルフィックレンズなどを利用することができる。
【００４２】
別の一例として、
前記屈折光学系は、
前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第一方向に係る発散角を縮小させる、前記第一焦点を焦点とした第一レンズと、
前記第一レンズの後段に配置され、前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第二焦点を焦点とする第二レンズとを有するものとしても構わない。
【００４３】
前記第一レンズは、ＦＡＣ（Fast Axis Collimation）レンズとし、前記第二レンズは、ＳＡＣ（Slow Axis Collimation）レンズとすることができる。
【００４４】
更に別の一例として、
前記屈折光学系は、
前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第一方向及び前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第一焦点を焦点とする第一レンズと、
前記第一レンズの後段に配置され、前記光出射領域から出射された前記光線束に対して、前記第二方向に係る発散角を縮小させる、前記第二焦点を焦点とする第二レンズとを有するものとしても構わない。
【００４５】
この場合において、前記第一レンズは、速軸及び遅軸の双方向をコリメートするコリメートレンズとし、前記第二レンズは遅軸方向のみを屈折させるシリンドリカルレンズとすることができる。
【００４６】
前記複数の半導体レーザチップは、直列に接続されているものとしても構わない。特に、半導体レーザ装置が、本発明に係る半導体レーザチップ（以下、ここでは「第一半導体レーザチップ」という。）と、これよりも駆動電圧が高く、別の波長帯の光を出射する半導体レーザチップ（以下、ここでは「第二半導体レーザチップ」という。）とを備える場合において、第一半導体レーザチップと第二半導体レーザチップの駆動電源を共通化できる点で有用である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、複数の半導体レーザチップを用いて、装置規模の拡大を抑制しながら光出力を高めた半導体レーザ光源装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】半導体レーザチップの構造を模式的に示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの半導体レーザチップから出射される光線束を、Ｘ方向から見た場合と、Ｙ方向から見た場合とに分けて模式的に図示したものである。
【図２Ａ】半導体レーザチップの後段にコリメートレンズを配置した場合において、ＹＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。
【図２Ｂ】半導体レーザチップの後段にコリメートレンズを配置した場合において、ＸＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。
【図３Ａ】複数の半導体レーザチップを備えた光源モジュールの構造を模式的に示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの光源モジュールが備えるエミッタを光軸方向から見たときの模式的な図面である。
【図４】図３Ａの光源モジュールから出射される光線束を、Ｘ方向から見た場合と、Ｙ方向から見た場合とに分けて模式的に図示したものである。
【図５】図３Ａの光源モジュールの後段にコリメートレンズを配置した場合において、ＸＺ平面方向に進行する光線束を、模式的に示した図面である。
【図６】半導体レーザ光源装置の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。
【図７】半導体レーザ光源装置が備える半導体レーザチップの構成を模式的に示す図面である。
【図８】図６の下段に図示されたＸＺ平面図の一部拡大図である。
【図９Ａ】比較例１の半導体レーザ光源装置において、コリメートレンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｂ】比較例２の半導体レーザ光源装置において、コリメートレンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｃ】実施例１の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｄ】実施例２の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｅ】実施例３の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｆ】実施例４の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｇ】実施例５の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｈ】実施例６の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｉ】実施例７の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図９Ｊ】実施例１〜７及び比較例２の半導体レーザ光源装置において、レンズを出射後の光線束群が示す遅軸方向と速軸方向の角度別の光強度分布を示すグラフである。
【図１０】半導体レーザ光源装置の第二実施形態の構成を模式的に示す図面である。
【図１１】半導体レーザ光源装置の第三実施形態の構成を模式的に示す図面である。
【図１２】半導体レーザ光源装置の別実施形態の構成を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明に係る半導体レーザ光源装置の各実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、実際の寸法比と図面上の寸法比は必ずしも一致しない。また、各図面間においても、寸法比は必ずしも一致しない。
【００５０】
［第一実施形態］
本発明に係る半導体レーザ光源装置の第一実施形態について説明する。
【００５１】
図６は、半導体レーザ光源装置の第一実施形態の構成を模式的に示す図面である。また、図７は、半導体レーザ光源装置が備える半導体レーザチップの構成を模式的に示す図面である。
【００５２】
半導体レーザ光源装置１は、半導体レーザチップ（１０，２０）と、屈折光学系３０とを備える。各半導体レーザチップ（１０，２０）は、図７に図示されるように、同一のヒートシンク５上に形成されており、ケーシング部材６内に収容されている。そして、外部リード４から給電されることで、各半導体レーザチップ（１０，２０）が有する光出射領域（１１，２１）から光線束（１２，２２）が出射される。この光線束（１２，２２）は、例えば、ケーシング部材６に設けられた窓部材７を介して外部に取り出される。なお、本実施形態では、半導体レーザチップ１０と、半導体レーザチップ２０とが、相互に直列接続されている。
【００５３】
なお、以下では、図６や図７などに図示されるＸＹＺ座標系を適宜参照して説明される。すなわち、屈折光学系３０の光軸３０Ａの方向を「Ｚ方向」と規定する。また、各光出射領域（１１，２１）から出射される光線束（１２，２２）の速軸方向を「Ｙ方向」と規定し、遅軸方向を「Ｘ方向」と規定する。このとき、Ｙ方向が「第一方向」に対応し、Ｘ方向が「第二方向」に対応する。また、Ｙ方向とＺ方向とで規定されるＹＺ平面が「第一平面」に対応し、Ｘ方向とＺ方向とで規定されるＸＺ平面が「第二平面」に対応する。図６及び図７では、いずれも、ＹＺ平面上における構成及びＸＺ平面上における構成が上下段に分けて図示されている。なお、図７の上段は、Ｘ方向からケーシング部材６を見たときの状態が図示されているため、図７の下段に図示されている２本の外部リード４が、Ｘ方向に重なり合って表示されている。
【００５４】
また、以下では、単に「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、又は「Ｚ方向」と記載されている場合には、方向の正負を区別しないこととする。一方で、方向の正負を区別して記載する場合には、「＋Ｘ方向」、「−Ｘ方向」などと表記される。
【００５５】
図７に示されるように、半導体レーザチップ（１０，２０）は、ヒートシンク５の面上に形成されている。ここでは、ヒートシンク５の面が、ＸＺ平面に平行である場合が図示されている。そして、半導体レーザチップ１０と、半導体レーザチップ２０とは、Ｘ方向に離間して配置されている。
【００５６】
なお、図７には図示されていないが、半導体レーザチップ（１０，２０）は、ヒートシンク５の面上にサブマウントを介して載置されているものとしても構わない。ヒートシンク５は、半導体レーザチップ（１０，２０）の発光時に生じる熱を排熱する目的で設けられており、銅や銅合金などの熱伝導率の高い材料で構成されている。サブマウントは、例えば面上に不図示の電極配線が設けられることで、半導体レーザチップ（１０，２０）に対する給電のための電気的な接続を形成すると共に、半導体レーザチップ（１０，２０）の発光時に生じる熱を、ヒートシンク５側に導く機能も有している。サブマウントは、放熱性、絶縁性、半導体レーザチップ（１０，２０）との線膨張係数差などに鑑み、適宜材料が選択される。一例として、サブマウントは、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＣｕＷなどの材料で構成される。
【００５７】
更に、図７の下段に示されるように、半導体レーザチップ（１０，２０）は、Ｙ方向から見たときに、相互に傾斜して配置されている。この点につき、図６に戻って説明を続ける。
【００５８】
図６において、上段の図は、半導体レーザチップ（１０，２０）が備える光出射領域（１１，２１）から出射された光線束（１２，２２）が、ＹＺ平面に沿って進行する様子を模式的に示す図面である。また、図６の下段の図は、光線束（１２，２２）が、ＸＺ平面に沿って進行する様子を模式的に示す図面である。すなわち、図６において、上段の図は、紙面上方向が光出射領域（１１，２１）の速軸方向に対応し、下段の図は、紙面上方向が光出射領域（１１，２１）の遅軸方向に対応する。
【００５９】
なお、図６では、光線束（１２，２２）の主光線（１２ｍ，２２ｍ）を、便宜上一点鎖線で図示している。以下の図面においても共通である。
【００６０】
上述したように、半導体レーザチップ（１０，２０）は、光出射領域（１１，２１）から、楕円錐型の光線束（１２，２２）を出射する。図４を参照して上述したのと同様に、各光出射領域（１１，２１）は、Ｙ方向については同一の座標位置に形成されるため、Ｘ方向から見たときに各光線束（１２，２２）は完全に重なっている（図６の上段参照）。また、上述したように、半導体レーザチップ（１０，２０）は、Ｘ方向に離間して配置されているため、各光出射領域（１１，２１）は、Ｘ方向については異なる座標位置に形成される。このため、Ｙ方向から見たときに各光線束（１２，２２）はそれぞれの位置がずれて表示される（図６の下段参照）。
【００６１】
ここで、本実施形態の半導体レーザ光源装置１が備える屈折光学系３０は、ＹＺ平面上における焦点距離と、ＸＺ平面上における焦点距離が異なるレンズ３１で構成される。このようなレンズ３１としては、例えば、アナモルフィックレンズなどを利用することができる。
【００６２】
より詳細には、レンズ３１は、ＹＺ平面上における焦点３０ｙｆとレンズ３１の中心位置とのＺ方向に係る焦点距離と、ＸＺ平面上における焦点３０ｘｆとレンズ３１の中心位置とのＺ方向に係る焦点距離とが異なる。焦点３０ｙｆが「第一焦点」に対応し、焦点３０ｘｆが「第二焦点」に対応する。このとき、焦点３０ｙｆと焦点３０ｘｆとは、Ｚ方向に関して変位している。本実施形態の構成では、焦点３０ｘｆは、Ｚ方向に関して焦点３０ｙｆよりも距離ｄｚだけレンズ３１側に位置している。
【００６３】
レンズ３１は、ＹＺ平面上に進行する光線束（１２，２２）に対しては、図２Ａを参照して上述した、コリメートレンズ１０２と同様の機能を有する。図４を参照して上述したのと同様の理由により、半導体レーザチップ（１０，２０）から出射される光線束（１２，２２）は、速軸方向に関して大きい発散角θyを有して進行する。すなわち、仮にレンズ３１が存在しない場合、光線束（１２，２２）は、Ｙ方向に拡がりながら、ＹＺ平面上を進行する。レンズ３１は、光線束（１２，２２）のＹ方向への拡がりを抑制する目的で設けられている。より好ましくは、レンズ３１は、ＹＺ平面上をＺ方向に進行する光線束（１２，２２）を、略平行光線束（１３，２３）に変換する。このため、レンズ３１は、ＹＺ平面上における焦点３０ｙｆが、半導体レーザチップ（１０，２０）の光出射領域（１１，２１）の位置の近傍となるように配置される。
【００６４】
なお、ここでいう「光出射領域（１１，２１）の位置の近傍」とは、Ｚ座標が、光出射領域（１１，２１）のＺ座標（以下、便宜上「座標Ｚ０」という。）と完全に一致する場合の他、座標Ｚ０と、レンズ３１のＺ座標とのＺ方向に係る離間距離をｚｃとしたときに、座標Ｚ０に対して前記離間距離ｚｃの１０％以内の長さだけＺ方向に前後に変位した領域を含む。
【００６５】
一方で、上述したように、半導体レーザチップ（１０，２０）は、ＸＺ平面上においては、互いに傾斜した状態で配置されている。本実施形態の場合には、半導体レーザチップ１０が備える光出射領域１１から出射される光線束１２の主光線１２ｍと、半導体レーザチップ２０が備える光出射領域２１から出射される光線束２２の主光線２２ｍとが、Ｚ方向に進行するに伴ってＸ方向に関して徐々に近づくように、半導体レーザチップ（１０，２０）が傾斜して配置されている。
【００６６】
より詳細には、図８に拡大して図示されるように、半導体レーザチップ１０は、光出射領域１１の端面をＸ方向に平行に配置した状態から、ＸＺ平面上で時計回りに角度θ11だけ回転させた状態で配置される。一方、半導体レーザチップ２０は、光出射領域２１の端面をＸ方向に平行に配置した状態から、ＸＺ平面上で反時計回りに角度θ12だけ回転させた状態で配置される。なお図示の都合上、図８では、図６とは異なり、光線束（１２，２２）については主光線（１２ｍ，２２ｍ）のみが代表して図示されている。
【００６７】
光出射領域１１と光出射領域２１とは、端面においてＸ方向に関して距離ｄ０だけ離間しているため、各主光線（１２ｍ，２２ｍ）についても、端面近傍においては距離ｄ０だけ離間した状態でＸＺ平面上を進行する。しかし、上述したように、各半導体レーザチップ（１０，２０）が相互に傾斜して配置されているため、主光線１２ｍと主光線２２ｍとは、互いにＸ方向に係る間隔ｄ１を近づけながら、ＸＺ平面上を進行する。このことは、光出射領域１１から出射される光線束１２と、光出射領域２１から出射される光線束２２とが、Ｘ方向に関して互いに近づきながら、ＸＺ平面上を進行することを意味する（図６の下段参照）。
【００６８】
このとき、図８に模式的に示すように、ある特定位置４０において、主光線１２ｍと主光線２２ｍとが、ＸＺ平面上で交差する。この特定位置４０は、光線束１２と光線束２２とがＸ方向に関して最も近接した位置に対応する。よって、レンズ３１のＸＺ平面上における焦点３０ｘｆをこの特定位置４０の近傍にすることで、レンズ３１に入射される光線束（１２，２２）は、あたかも特定位置４０近傍に存在する、ビーム径の小さい仮想光源から出射された光線束とみなすことができる。この結果、レンズ３１によって、ＸＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）についても略平行光線束（１３，２３）に変換することができる。
【００６９】
なお、ここでいう「特定位置４０の近傍」とは、Ｚ座標が、特定位置４０のＺ座標（以下、便宜上「座標Ｚ４０」いう。）と完全に一致する場合の他、光出射領域（１１，２１）のＺ座標（上記「座標Ｚ１」に対応）と座標Ｚ４０とのＺ方向の変位量をｚａとしたときに、座標Ｚ４０に対して変位量ｚａの２５％以内の長さだけＺ方向に前後に変位した領域を含む。
【００７０】
なお、レンズ３１のＸＺ平面上における焦点３０ｘｆは、特定位置４０の位置の近傍であるのが好ましいが、Ｘ方向に係る光線束（１２，２２）の間隔ｄ１が光出射領域（１１，２１）の間隔ｄ０よりも短くなる位置であれば、特定位置４０の位置の近傍からＺ方向に離れた位置であっても構わない。
【００７１】
［検証］
本実施形態の半導体レーザ光源装置１によれば、レンズ３１を出射した後の光線束（１３，２３）の遅軸方向（Ｘ方向）に係る拡がりが抑制される点につき、シミュレーション結果に基づいて説明する。シミュレーションの条件は以下の通りである。
【００７２】
（比較例１）
図５に示したように、ＸＺ平面上において各光出射領域（１０１，１１１）が平行に配置された半導体レーザチップ（１００，１１０）と、速軸方向に係る焦点距離Ｆｆと遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓとが共に同一（４ｍｍ）のコリメートレンズ１０２とを備える半導体レーザ光源装置を、比較例１の構成とした。
【００７３】
なお、光出射領域１０１の中心位置と光出射領域１１１の中心位置の、Ｘ方向に係る間隔ｄ０の長さを１１２．５μｍとした。また、光出射領域１０１及び光出射領域１１１の、ＸＹ平面上における形状を、Ｘ方向に係る長さが７５μｍ、Ｙ方向に係る長さが１μｍの矩形状とした。
【００７４】
また、光出射領域（１０１，１１１）から出射される光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）の、速軸方向（Ｙ方向）に係る発散角を３３°とし、遅軸方向（Ｘ方向）に係る発散角を１２°とした。
【００７５】
（比較例２）
図８に示す角度θ11及び角度θ12を共に１５°とし、ＸＺ平面上において各光出射領域（１１，２１）が相互に３０°傾斜するように配置された半導体レーザチップ（１０，２０）と、速軸方向に係る焦点距離Ｆｆと遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓとが共に同一（４ｍｍ）のコリメートレンズ１０２とを備える半導体レーザ光源装置を、比較例２の構成とした。光出射領域１１の中心位置と光出射領域２１の中心位置のＸ方向に係る間隔ｄ０の長さ、光出射領域１１及び光出射領域２１のＸＹ平面上における形状については、比較例１と共通とした。また、各光出射領域（１１，２１）から出射される光線束（１２，２２）の速軸方向及び遅軸方向の発散角についても、比較例１における光線束（１０１Ｌ，１１１Ｌ）と共通とした。
【００７６】
（実施例１）
図８に示す角度θ11及び角度θ12を共に１５°とし、ＸＺ平面上において各光出射領域（１１，２１）が相互に３０°傾斜するように配置された半導体レーザチップ（１０，２０）と、速軸方向に係る焦点距離Ｆｆが４ｍｍで遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓが３．９ｍｍのレンズ３１とを備える半導体レーザ光源装置１を、実施例１の構成とした。光出射領域１１の中心位置と光出射領域２１の中心位置の、Ｘ方向に係る間隔ｄ０の長さ、及び光出射領域１１及び光出射領域２１の、ＸＹ平面上における形状については、比較例１及び２と共通とした。また、各光出射領域（１１，２１）から出射される光線束（１２，２２）の速軸方向及び遅軸方向の発散角についても、比較例１と共通とした。
【００７７】
（実施例２〜７）
遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを異ならせた点を除き、実施例１と共通とした。具体的には、以下の通りである。
・実施例２：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．８ｍｍとした。
・実施例３：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．７ｍｍとした。
・実施例４：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．６ｍｍとした。
・実施例５：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．５ｍｍとした。
・実施例６：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．４ｍｍとした。
・実施例７：  レンズ３１の速軸方向に係る焦点距離Ｆｆを４ｍｍとし、遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓを３．３ｍｍとした。
【００７８】
比較例１〜２、及び実施例１〜７の各半導体レーザ光源装置において、コリメートレンズ１０２又はレンズ３１から出射される光線束群の角度別の光強度を、速軸方向（Ｙ方向）及び遅軸方向（Ｘ方向）のそれぞれについてシミュレーションにより算出した。この結果を図９Ａ〜図９Ｉに示す。各図において、横軸は角度であり、縦軸は光強度の相対値である。また、各図において、「ｆａｓｔ」は速軸方向（Ｙ方向）への発散角に対応し、「ｓｌｏｗ」は遅軸方向（Ｘ方向）への発散角に対応する。
【００７９】
また、図９Ｊは、比較例２及び実施例１〜７の結果をプロットしてまとめたグラフである。図９Ｊにおいて、横軸はレンズ３１の遅軸方向に係る焦点距離Ｆｓであり、縦軸は遅軸方向に係る光線束群の角度強度分布の半値半幅（ＨＷＨＭ：half width at half maximum）の値である。なお、図９Ｊには、比較のために、比較例１における前記半値半幅の値についても、横軸に平行な破線にて表示している。その他のプロットは、横軸Ｆｓが右側から順に実施例１〜７、すなわちＦｓが３．９ｍｍ〜３．３ｍｍの場合に相当する。
【００８０】
図９Ａに示すように、従来構成の半導体レーザ光源装置（比較例１）の場合、コリメートレンズ１０２を出射した後の光線束群は、遅軸方向に関して２つの光線束として分離していることが分かる。そして、光強度が半値を示す領域（半値全幅）によれば、２つの光線束群は遅軸方向に関して約４．４°の発散角を有していることが分かる。このときの半値半幅（ＨＷＨＭ）値は、約２．２°である。
【００８１】
図９Ｂに示すように、比較例１の半導体レーザチップ（１００，１１０）に代えて、ＸＺ平面上において相互に傾斜させた半導体レーザチップ（１０，２０）を備えた比較例２の場合も、比較例１と同様に、コリメートレンズ１０２を出射した後の光線束群は、遅軸方向に関して２つの光線束として分離していることが分かる。なお、この光線束群の、遅軸方向に関する発散角は、比較例１よりも大きい約４．７°を示している。このときの半値半幅（ＨＷＨＭ）値は、約２．４°である。
【００８２】
図９Ｃに示すように、比較例２のコリメートレンズ１０２に代えて、遅軸方向の焦点距離Ｆｓを速軸方向の焦点距離Ｆｆ（４．０ｍｍ）よりも短い３．９ｍｍとしたレンズ３１を備えた実施例１の場合も、比較例１及び比較例２と同様に、レンズ３１を出射した後の光線束群は、遅軸方向に関して２つの光線束（１３，２３）として分離していることが分かる。ただし、光強度が半値を示す領域（半値全幅）によれば、実施例１では、２つの光線束群は遅軸方向に関して約４．２°の発散角を有していることが分かる。この結果により、比較例１及び比較例２と比べて、実施例１では、遅軸方向に関する発散角が抑制できていることが示される。なお、このときの半値半幅（ＨＷＨＭ）値は、約２．１°である。
【００８３】
図９Ｄ〜図９Ｇに示すように、遅軸方向の焦点距離Ｆｓを実施例１よりも順次短くしていくと（実施例２〜５）、これに伴って遅軸方向に関する強度分布の半値幅が更に減少していることが分かる。このことは、レンズ３１を出射した後の光線束群の、遅軸方向に関する発散角が、更に抑制できていることを示すものである。なお、実施例３〜５の結果によれば、レンズ３１を出射した後の光線束群は、遅軸方向に関して重なり合っていることが分かる。
【００８４】
なお、実施例５から更に遅軸方向の焦点距離Ｆｓを小さくすると（実施例６，実施例７）、遅軸方向に関する強度分布の半値幅が上昇傾向を示すことが確認される（図９Ｈ〜図９Ｊ参照）。ただし、実施例６において遅軸方向に関する光強度の半値全幅は約２．０°（半値半幅は約１．０°）であり、実施例７において遅軸方向に関する半値全幅は約３．２°（半値半幅は約１．６°）である。すなわち、実施例６及び７においても、比較例１及び比較例２よりは、遅軸方向に関する光強度の半値幅が小さい値を示しており、遅軸方向に関する光線束群の発散角が抑制されていることが分かる。
【００８５】
実施例６及び７の状態は、図８に示したように、主光線１２ｍと主光線２２ｍとが、ＸＺ平面上で交差する点である特定位置４０よりも、Ｚ方向（光軸３０Ａの方向）に関してレンズ３１に近い位置に、レンズ３１のＸＺ平面上における焦点３０ｘｆを位置させたことを意味する。つまり、この位置では、主光線（１２ｍ，２２ｍ）同士の間隔ｄ１は、特定位置４０よりは広がっているものの、光出射領域（１１，２１）の端面における間隔ｄ０よりは近づいている。このため、比較例１よりも遅軸方向（Ｘ方向）に係る光線束（１３，２３）の拡がりが抑制されたものと結論付けられる。
【００８６】
［第二実施形態］
本発明に係る半導体レーザ光源装置の第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【００８７】
第一実施形態で上述したように、屈折光学系３０は、ＹＺ平面上における焦点距離と、ＸＺ平面上における焦点距離が異なる光学系である。第一実施形態では、屈折光学系３０を１枚のレンズ３１で構成していたが、本実施形態では、屈折光学系３０が複数枚のレンズで構成される点が異なる。なお、他の構成については、第一実施形態と共通である。
【００８８】
より詳細には、図１０に示すように、本実施形態の半導体レーザ光源装置１において、屈折光学系３０は、第一レンズ３２と第二レンズ３３とを備える。
【００８９】
第一レンズ３２は、Ｚ方向に進行する光線束（１２，２２）に対して、Ｙ方向（速軸方向）への発散を抑制する機能のみを有し、Ｘ方向（遅軸方向）への拡散を抑制する機能を有しないレンズであり、ＦＡＣ（Fast Axis Collimation）レンズという名称で呼ばれる場合がある。一方、第二レンズ３３は、Ｚ方向に進行する光線束（１２，２２）に対して、Ｘ方向（遅軸方向）への拡散を抑制する機能のみを有し、Ｙ方向（速軸方向）への拡散を抑制する機能を有しないレンズであり、ＳＡＣ（Slow Axis Collimation）レンズという名称で呼ばれる場合がある。
【００９０】
第一レンズ３２は、第一実施形態のレンズ３１と同様に、ＹＺ平面上における焦点３０ｙｆが、半導体レーザチップ（１０，２０）の光出射領域（１１，２１）の位置の近傍となるように配置される。また、第二レンズ３３は、第一実施形態のレンズ３１と同様に、ＸＺ平面上における焦点３０ｘｆが、主光線１２ｍと主光線２２ｍとが交差する特定位置４０の近傍となるように配置される。
【００９１】
第一レンズ３２は、ＹＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）に対しては、第一実施形態で上述したレンズ３１と同様の機能を奏する。一方、第二レンズ３３は、ＹＺ平面上に進行する光線束（１２，２２）に対しては、光線束を屈折させる機能を有さず、入射された光線束をそのまま透過させる。この結果、図１０の上段に示すように、各光出射領域（１１，２１）から出射されて、ＹＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）は、第一レンズ３２及び第二レンズ３３を通過した後、第一実施形態と同様に、略平行光線束（１３，２３）に変換される。
【００９２】
第一レンズ３２は、ＸＺ平面上に進行する光線束（１２，２２）に対しては、光線束を屈折させる機能を有さず、入射された光線束をそのまま透過させる。一方、第二レンズ３３は、ＸＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）に対しては、第一実施形態で上述したレンズ３１と同様の機能を奏する。この結果、図１０の下段に示すように、各光出射領域（１１，２１）から出射されて、ＸＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）は、第一レンズ３２をそのまま通過した後、第二レンズ３３に入射されると、屈折する。ここで、第一実施形態と同様に、第二レンズ３３は、ＸＺ平面上の焦点３０ｘｆが主光線１２ｍと主光線２２ｍとが交差する特定位置４０の近傍となるように配置されているため、第二レンズ３３を通過した後の光線束（１３，２３）は、それぞれの主光線（１３ｍ，２３ｍ）がＸＺ平面上において略平行となる。この結果、第一実施形態と同様に、第二レンズ３３を通過した後の光線束（１３，２３）は、ＸＺ平面上においても略平行光線束となる。
【００９３】
よって、本実施形態の半導体レーザ光源装置１においても、第一実施形態と同様の理由により、遅軸方向（Ｘ方向）への発散角が抑制された光線束（１３，２３）を得ることができる。
【００９４】
［第三実施形態］
本発明に係る半導体レーザ光源装置の第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【００９５】
第一実施形態で上述したように、屈折光学系３０は、ＹＺ平面上における焦点距離と、ＸＺ平面上における焦点距離が異なる光学系である。第一実施形態では、屈折光学系３０を１枚のレンズ３１で構成していたが、本実施形態では、第二実施形態と同様に、屈折光学系３０が複数枚のレンズで構成される点が異なる。なお、他の構成については、第一実施形態と共通である。
【００９６】
より詳細には、図１１に示すように、本実施形態の半導体レーザ光源装置１において、屈折光学系３０は、第一レンズ３４と第二レンズ３５とを備える。
【００９７】
第一レンズ３４は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して上述したコリメートレンズ１０２と同様、Ｚ方向に進行する光線束（１２，２２）に対して、Ｙ方向（速軸方向）及びＸ方向（遅軸方向）への拡散を抑制する機能を示すレンズである。また、第二レンズ３５は、Ｚ方向に進行する光線束（１２，２２）に対して、Ｘ方向（遅軸方向）への拡散を抑制する機能のみを有し、Ｙ方向（速軸方向）への拡散を抑制する機能を有しないレンズであり、シリンドリカルレンズで構成される。なお、第二実施形態で上述した、ＳＡＣレンズを用いることができる。
【００９８】
第一レンズ３４は、第一実施形態のレンズ３１と同様に、ＹＺ平面上における焦点３０ｙｆが、半導体レーザチップ（１０，２０）の光出射領域（１１，２１）の位置の近傍となるように配置される。なお、第一レンズ３４は、通常のコリメートレンズであるため、Ｙ方向の焦点距離とＸ方向の焦点距離とが同じである。このため、図示しないが、第一レンズ３４は、ＸＺ平面上における焦点についても、半導体レーザチップ（１０，２０）の光出射領域（１１，２１）の位置の近傍となる。
【００９９】
一方、第二レンズ３５は、ＸＺ平面上における焦点を、第一レンズ３４と異ならせることで、第一レンズ３４のＸＺ平面上の焦点を事実上、Ｚ方向に変位させる機能を示す。すなわち、第二レンズ３５は、第一レンズ３４との合成光学系（屈折光学系３０）のＸＺ平面上の焦点３０ｘｆが、主光線１２ｍと主光線２２ｍとが交差する特定位置４０の近傍となるように、焦点が調整される。
【０１００】
第一レンズ３４は、ＹＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）に対しては、第一実施形態で上述したレンズ３１と同様の機能を奏する。一方、第二レンズ３３は、ＹＺ平面上に進行する光線束（１２，２２）に対しては、光線束を屈折させる機能を有さず、入射された光線束をそのまま透過させる。この結果、図１１の上段に示すように、各光出射領域（１１，２１）から出射されて、ＹＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）は、第一レンズ３２及び第二レンズ３３を通過した後、第一実施形態と同様に、略平行光線束（１３，２３）に変換される。
【０１０１】
第一レンズ３４は、ＸＺ平面上に進行する光線束（１２，２２）に対しても、屈折させる機能を示す。このため、光線束（１２，２２）は、ＸＺ平面上を進行して第一レンズ３４を通過すると、屈折した後に第二レンズ３５に入射される。ここで、上述したように、第二レンズ３５は、第一レンズ３４との合成光学系において、ＸＺ平面上の焦点３０ｘｆが特定位置４０の近傍となるように設置されている。このため、光線束（１２，２２）は、ＸＺ平面上を進行して第二レンズ３５を通過すると、第一実施形態と同様の理由により、略平行光線束（１３，２３）に変換される。
【０１０２】
よって、本実施形態の半導体レーザ光源装置１においても、第一実施形態と同様の理由により、遅軸方向（Ｘ方向）への発散角が抑制された光線束（１３，２３）を得ることができる。
【０１０３】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【０１０４】
〈１〉上記実施形態では、半導体レーザチップ１０が備える光出射領域１１から出射される光線束１２の主光線１２ｍと、半導体レーザチップ２０が備える光出射領域２１から出射される光線束２２の主光線２２ｍとが、Ｚ方向に進行するに伴ってＸ方向に関して徐々に近づくように、半導体レーザチップ（１０，２０）が傾斜して配置されている場合について説明した。しかし、図１２に示すように、主光線１２ｍと主光線２２ｍとが、Ｚ方向に進行するに伴ってＸ方向（遅軸方向）に離れるように、半導体レーザチップ（１０，２０）が傾斜して配置されているものとしても構わない。
【０１０５】
この構成の場合、各主光線（１２ｍ，２２ｍ）を、光出射領域（１１，２１）とは反対側（−Ｚ方向）に仮想的に延長させると、光出射領域（１１，２１）とは反対側の端面（１１ａ，１２ａ）から仮想的に出射される光線束の主光線（１２ｍａ，２２ｍａ）同士が交差する位置が存在する。この交差位置を上記特定位置４０とし、この特定位置４０の近傍に、レンズ３１のＸＺ平面上における焦点３０ｘｆを位置させるものとしても構わない。
【０１０６】
かかる構成であっても、第一実施形態と同様に、ＸＺ平面上を進行してレンズ３１に入射される光線束（１２，２２）は、あたかも特定位置４０近傍に存在するビーム径の小さい仮想光源から出射された光線束とみなすことができる。この結果、レンズ３１によって、ＸＺ平面上を進行する光線束（１２，２２）についても略平行光線束（１３，２３）に変換することができる。
【０１０７】
なお、図１２では、屈折光学系３０が第一実施形態で上述したレンズ３１で構成される場合を図示しているが、第二実施形態、第三実施形態の構成を採用することも可能である。
【０１０８】
〈２〉第二実施形態及び第三実施形態では、屈折光学系３０が、２枚のレンズを有する場合について説明した。しかし、本発明は、屈折光学系３０が３枚以上のレンズを有する場合を排除しない。
【０１０９】
〈３〉上記各実施形態では、同一のヒートシンク５上に搭載されている２つの半導体レーザチップ（１０，２０）は、それぞれが直列に接続されており、外部リード４を通じて給電されるものとして説明した。しかし、本発明は、同一のヒートシンク５上に搭載されている２つの半導体レーザチップ（１０，２０）が互いに並列接続されている場合を排除しない。
【０１１０】
〈４〉上記各実施形態では、半導体レーザ光源装置１が、同一のヒートシンク５上に２つの半導体レーザチップ（１０，２０）が搭載されている場合を例示して説明した。しかし、本発明に係る半導体レーザ光源装置１は、同一のヒートシンク５上に３つ以上の半導体レーザチップを備えていても構わない。この場合において、少なくとも２つの半導体レーザチップが有する光出射領域から出射される主光線同士が非平行となるように配置されていればよく、隣接する２つの光出射領域から出射される主光線同士が非平行となるように配置されているのが好ましい。更に、隣接する全ての光出射領域から出射される主光線同士が互いに非平行となるように配置されているのが特に好ましい。
【０１１１】
〈５〉上記各実施形態では、各半導体レーザチップ（１０，２０）が、それぞれ１つの光出射領域（１１，２１）を備える場合について説明した。しかし、各半導体レーザチップ（１０，２０）がそれぞれ複数の光出射領域を備える構成（マルチエミッタ型）であっても構わない。
【０１１２】
〈６〉各実施形態で説明した屈折光学系３０は、ケーシング部材６の内側に収容されていても構わないし、窓部材７を兼用していていも構わないし、ケーシング部材６の外側に配置されていても構わない。
【符号の説明】
【０１１３】
１      ：    半導体レーザ光源装置
４      ：    外部リード
５      ：    ヒートシンク
６      ：    ケーシング部材
７      ：    窓部材
１０      ：    半導体レーザチップ
１１      ：    光出射領域
１２      ：    光線束
２０      ：    半導体レーザチップ
２１      ：    光出射領域
２２      ：    光線束
３０      ：    屈折光学系
３０Ａ    ：    屈折光学系の光軸
３０ｘｆ  ：    屈折光学系の第二焦点
３０ｙｆ  ：    屈折光学系の第一焦点
３１      ：    レンズ
３２      ：    第一レンズ
３３      ：    第二レンズ
３４      ：    第一レンズ
３５      ：    第二レンズ
４０      ：    特定位置
１００      ：    半導体レーザチップ
１０１      ：    光出射領域（エミッタ）
１０１Ｌ    ：    エミッタから出射される光線束
１０２      ：    コリメートレンズ
１２０      ：    光源モジュール
１２１      ：    サブマウント
θy    ：    速軸方向の発散角
θx    ：    遅軸方向の発散角
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
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【図９Ｊ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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