(57)【要約】【課題】            光路の調整や偏光光面の合わせなどの調整機構を用いずに、光透過・反射ミラーを用いることで、３波長以上の複数のレーザ光を合成することなく同一の光軸上にそれぞれ出射可能にする。【解決手段】        複数の半導体レーザ１１、１２、１３が出射するレーザ光の中から光透過・反射ミラー１４、１５によって特定波長のレーザ光を選択的に取り出し、これらの光透過・反射ミラー１４、１５を通して取り出された特定波長のレーザ光の焦点を焦点合わせレンズ１６、１７によって合わせ、そのレーザ光を同一光軸上に導出するようにして、同一光軸上に波長が異なる複数のレーザ光をシリアル出力するという構成である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが特定波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、
これらの半導体レーザが出射する特定波長のレーザ光を他の波長のレーザ光とは分離して一つの光軸上に取り出す複数の光透過・反射ミラーと、
これらの光透過・反射ミラーのそれぞれを通して取り出された特定波長のレーザ光の焦点位置を合わせ、前記光軸上に導出する焦点合わせレンズと、
を備え、
前記光軸上に波長が異なる複数のレーザ光をシリアル出力することを特徴とする光出力装置。
【請求項２】
前記光透過・反射ミラーが、矩形板状の２枚の光透過・反射ミラー部材を中央部で交差一体的に組み付けた構成または一体成形した構成を持つことを特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象に複数の特定波長のレーザ光を照射することによって検査対象の性状等を測定するのに利用する光出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、異なる波長のレーザ光を同一光軸上に集めて出力する光出力装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光出力装置は、レーザ光の合成光を記録媒体上に走査させながら情報を記録したり読み取ったりするというものであり、図５に示すような構成を持つ。
【０００３】
この光出力装置は、レーザビームを発振する第１の半導体レーザ２１および第２の半導体レーザ２２と、これらの半導体レーザ２１、２２の発振側に配置され、レーザービームの偏光面を変化させる波長板２３、２４と、波長板２３、２４を通過したレーザービームを合成する偏光光スプリッタ２５と、偏光光スプリッタ２５によって合成されたレーザービームを走査する走査光学系２６と、を備えたレーザービーム記録装置を構成している。
【０００４】
このレーザービーム記録装置は、各レーザービームの断面形状におけるそれぞれの長軸が略中心部で交差してレーザービームが合成されるように、半導体レーザ２１、２２および波長板２３、２４を配置した構成である。なお、符号２７、２８は半導体レーザ２１、２２が発振するレーザービームを平行光線束にするコリメータレンズ、符号２９は光収束レンズ、符号３０はレーザービームを受けて記録が行われる記録媒体である。
【０００５】
この光出力装置によれば、前記各半導体レーザ２１、２２から発振されたレーザービームはＰ偏光またはＳ偏光とされて偏光光スプリッタ２５に入射する。また、この偏光光スプリッタ２５によって各レーザービームの断面形状におけるそれぞれの長軸が中心部で交差して合成される。合成されたレーザービームの重ね合わせ部分の光エネルギは高強度となる。この重ね合わせの合成光は、走査光学系である光偏向器２６で偏向された後、集束レンズ２９で光スポットに収束されて記録媒体３０に入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１４６７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光出力装置にあっては、レーザービームを合成することによって高強度の光エネルギを得ることを主眼とするものであり、また、合成可能なレーザービームは二つの半導体レーザが発振する２波長のみであり、３波長以上のレーザービームを合成することができない。更に、集光レンズを含む光路の調整や偏光光面を合わせるために波長板２３、２４を光軸上に配置しなければならず、構成が複雑になり光出力システムの全体が大掛かりで、消費電力およびコストが嵩むこととなる。
【０００８】
本発明はかかる従来の不都合に着目してなされたものであり、光路の調整や偏光光面の合わせなどの調整機構を用いずに、光透過・反射ミラーを用いることで、異なる３波長以上の複数のレーザ光を、合成するのではなく同一の光軸上に時分割出射可能にする光出力装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的達成のために、本発明に係る光出力装置は、それぞれが特定波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、これらの半導体レーザが出射する特定波長のレーザ光を他の波長のレーザ光とは分離して一つの光軸上に取り出す複数の光透過・反射ミラーと、これらの光透過・反射ミラーのそれぞれを通して取り出された特定波長のレーザ光の焦点位置を合わせ、前記光軸上に導出する焦点合わせレンズと、を備え、前記光軸上に波長が異なる複数のレーザ光をシリアル出力することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、各光透過・反射ミラーはそれぞれ波長が異なる複数のレーザ光のみを同一光軸上にシリアル出力し、このシリアル出力された波長が異なるそれぞれのレーザ光を検査対象に照射することにより、この検査対象から各波長対応の測定データを得ることができる。従って、この測定データを解析することで、その検査対象の性状等を判定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る光出力装置は、矩形板状の２枚の光透過・反射ミラー部材を中央部で交差一体的に組み付けた構成または一体成形した構成を持つことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、１個の光透過・反射ミラー１８を用意して光学系に設置するだけでよいため、光出力装置の組み付け作業の効率化および装置全体の小型化が図れるほか、占有空間の狭小化並びにコストダウンを実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光路の調整や偏光光面の合わせなどの調整機構を用いずに、光透過・反射ミラーおよび焦点合わせレンズを用いる簡単な構成で、３波長以上の複数のレーザ光を、同一の光軸上にそれぞれシリアル出力させることができ、この波長が異なるレーザ光を検査対象に照射することで、検査対象の性状等のデータ収集が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による光出力装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態による光出力装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態による光出力装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明における更に別の実施形態による光出力装置の要部を示す概略構成図である。
【図５】従来のビーム出力装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる光出力装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図１は、本実施形態による光出力装置を示す概略構成図、図２は、他の実施形態による光出力装置を示す概略構成図、図３は、更に他の実施形態による光出力装置を示す概略構成図である。
【００１６】
本実施形態による光出力装置は、複数の半導体レーザと、光透過・反射ミラーと、焦点合わせレンズまたはコリメートレンズと、を備えて構成される。なお、焦点合わせレンズまたはコリメートレンズは、光路長が短いとレーザー光の放射角度により光の広がりが少ないので不要となる場合も存在する。具体的には、複数の半導体レーザが第１の半導体レーザ１１、第２の半導体レーザ１２、第３の半導体レーザ１３を含む。また、複数の光透過・反射ミラーが第１の光透過・反射ミラー１４および第２の光透過・反射ミラー１５を含む。更に、複数の焦点合わせレンズが第１の焦点合わせレンズ１６（焦点位置ｆ１）および第２の焦点合わせレンズ１７（焦点位置ｆ２）を含む。
【００１７】
第１〜第３の半導体レーザ１１〜１３は半導体のＰＮ接合に電流を流して励起させることによりそれぞれ所定波長領域（周波数領域）のレーザ光を発生する。これらの半導体レーザ１１〜１３は小形、軽量であり、発振波長が青色から赤外まで広範囲であるが、他のレーザに比べて指向性が低く拡散しやすい。
【００１８】
第１および第２の光透過・反射ミラー１４、１５は透明ガラスの片面に金属蒸着膜によるレーザ光の反射面が設けられ、他の片面がレーザ光の透過面とされている。これらの第１および第２の光透過・反射ミラー１４、１５は検査対象への照射に適する特定波長のレーザ光を透過または反射させて、所定の光軸へ導出する波長フィルタ機能を有する。従って、前記反射面は入射光のうち特定波長のレーザ光を選別して透過または反射するように機能する。
第１および第２の焦点合わせレンズ１６、１７は光透過・反射ミラー１４、１５で透過または反射された波長が異なるレーザ光の焦点を合わせて、同一光軸上へ導出する。
【００１９】
次に、本実施形態の作用を説明する。各半導体レーザ１１〜１３は発振波長が異なり、かつ位相が同一または異なるレーザ光を出射する。これらの発振波長は、それぞれ検査対象の検査目的に応じて決められた値である。まず、第１の半導体レーザ１１から出射された発振波長がλ１付近のレーザ光を、第１の光透過・反射ミラー１４に入射する。この光透過・反射ミラー１４は自身が有するフィルタ特性によって、透過させたい特定波長λ１以外の波長のレーザ光を反射させ、一方この特定波長λ１のレーザ光を透過させる。第１の光透過・反射ミラー１４は不要な波長領域のレーザ光を反射によって除去する。
【００２０】
一方、この第１の光透過・反射ミラー１４に対しては、第２の半導体レーザ１２が第１の半導体レーザ１１の発振波長とは異なる発振波長がλ２付近のレーザ光を出射する。第１の光透過・反射ミラー１４は、特定波長λ２以外のレーザ光を透過によって除去するとともに、その特定波長λ２のみを反射する。このため第１の半導体レーザ１１と光透過・反射ミラー１４とを結ぶ光透過の光軸Ａ１上に、波長λ１および波長λ２のレーザ光が出射される。
【００２１】
これらの波長λ１、λ２のレーザ光は第１の焦点合わせレンズ１６により焦点合わせがなされ、前記光軸Ａ１上にある第２の光透過・反射ミラー１５に入射される。この第２の光透過・反射ミラー１５は特定波長λ１、λ２のレーザ光を透過する。
【００２２】
一方、第３の半導体レーザ１３は第１の半導体レーザ１１および第２の半導体レーザ２が出射するレーザ光の波長とは異なる波長λ３付近のレーザ光を出射する。このレーザ光は第２の光透過・反射ミラー１５に入射され、特定波長λ３のレーザ光を光軸Ａ１上へ反射するとともに、その特定波長λ３以外のレーザ光を透過させて除去する。
また、この波長λ３のレーザ光は、波長λ１、λ２のレーザ光とともに第２の焦点位置合わせレンズ１７に入射され、焦点が合わされて光軸Ａ１上に導出される。
【００２３】
このようにして、第２の焦点位置合わせレンズ１７を通過したレーザ光は位相が一致または不一致で、かつ波長がλ１、λ２、λ３のように異なる光であり、これらのレーザ光が測定対象の所定部位にシリアルに（時分割で）出射される。測定対象は固体、液体、気体のほか人体とすることができる。
【００２４】
例えば人体頭部の複数箇所に対し、複数本の光ファイバを用いて前記波長λ１、λ２、λ３のいずれか適合するレーザ光を照射し、前記各部位における各波長ごとにレーザ光の吸収率を計測することで、脳血管における血液の流れを測定することができる。なお、このレーザ光の吸収率は、前記各部位から反射される光を捕らえることにより計測可能である。
【００２５】
また、近赤外波長の分光により脳表面の酸素状態を捉えることで、視覚、聴覚、運動部位の特定や活動状態をリアルタイムで測定およびモニタリングするという分野での利用が可能になる。
【００２６】
図２は、本発明に係る光出力装置の他の実施形態を示す。この実施形態では、第１の半導体レーザ１１および第２の半導体レーザ１２と、第１の光透過・反射ミラー１４との配置は、図１に示すものと同様である。一方、第３の半導体レーザ１３は、自身の出射光軸のＡ３方向（紙面に垂直に加わる方向）が第２の半導体レーザ１１の出射光軸Ａ２に対して垂直に加わる方向に配置されている。
【００２７】
また、第２の光透過・反射ミラー１５は第３の半導体レーザ１３が出射する波長λ３のレーザ光を反射して、第１および第２の半導体レーザ１１、１２から出射される波長λ１、λ２のレーザ光とともに、第１の半導体レーザ１１の光軸Ａ１に一致する光軸に導く。なお、ここでは第１の焦点合わせレンズ１６、第２の焦点合わせレンズ１７を省いて説明したが、焦点合わせのためにこれらのレンズ１６、１７が必要となる場合がある。
【００２８】
図３は、本発明にかかる光出力装置の更に他の実施形態を示す。この実施形態では、第１の半導体レーザ１１の出射光軸Ａ１を挟む位置に第２の半導体レーザ１２および第３の半導体レーザ１３が光軸方向にオフセット配置されている。従って、第２および第３の半導体レーザ１２、１３は前記出射光軸Ａ１に一致する方向にレーザ光を導出するように、第１の光透過・反射ミラー１４の向きは、図１に示したものとは逆の関係になる。
【００２９】
この場合にも、第１および第２の半導体レーザ１１、１２から出射される波長λ１、λ２のレーザ光を共に第１の半導体レーザ１１の光軸Ａ１に一致する光軸に導くことができる。なお、前記他の実施形態において、光透過・反射ミラー１４、１５および各半導体レーザ１１、１２、１３との配置によっては、第１の焦点合わせレンズ１６を省くことができる。
【００３０】
図４は、本発明にかかる光出力装置の更に別の実施形態を示す。この実施形態の光出力装置は、図３に示した光出力装置の応用例である。図４の光出力装置は、図３に示した独立した２枚の光透過・反射ミラー１４、１５をそれぞれ所定距離をおいて配置したものとは異なる。すなわち、この実施形態の光出力装置は、矩形板状の２枚の光透過・反射ミラー部材１８ａ、１８ｂを中央部で交差一体的に組み付けた、または一体成形した１個の光透過・反射ミラー１８を配置したものである。
【００３１】
この光透過・反射ミラー１８では、第１の半導体レーザ１１からの特定波長λ１のレーザ光が光透過・反射ミラー部材１８ａ、１８ｂをそれぞれ透過し、その波長λ１以外のレーザ光は反射される。第２の半導体レーザ１２からの波長λ２のレーザ光は光透過・反射ミラー部材１８ａに反射され、かつ波長λ１のレーザ光とともに光透過・反射ミラー１８ｂを透過して出力される。また、第３の半導体レーザ１３からの波長λ３のレーザ光は光透過・反射ミラー１８ａを透過し、かつ光透過・反射ミラー１５ｂに反射されて、波長λ1、λ２のレーザ光とともに出力される。
【００３２】
従って、この実施形態の光出力装置では、前記と同じく特定波長の複数のレーザ光を同一光軸上に導出して、検査対象等に効率的に照査できる点に加えて、１個の光透過・反射ミラー１８を用意し、前記光学系に設置するだけでよいため、光出力装置の組み付け作業の効率化、装置全体の小型化、占有空間の狭小化並びにコストダウンを実現できるという効果が得られる。
【００３３】
また、前記においては、３個の半導体レーザ１１〜１３を用いた例を示したが、出力させたい波長の数に応じて半導体レーザおよび光透過・反射ミラーを更に増設することは任意である。これにより測定対象物の状態、例えば脳の血管の血流状態等を、波長フィルタ特性を持つ安価な光透過・反射ミラーの増設のみで、さらに詳細かつ簡単に計測することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態では、光出力装置が、レーザ光を出射する複数の半導体レーザ１１、１２、１３と、これらの半導体レーザ１１、１２、１３がそれぞれ出射する特定波長のレーザ光を他の波長のレーザ光と分離して同一光軸上に取り出す光透過・反射ミラー１４、１５と、これらの光透過・反射ミラー１４、１５のそれぞれを通して取り出された特定波長のレーザ光の焦点位置を合わせ、同一光軸上に導出する焦点合わせレンズ１６、１７と、を備えるものとして、同一光軸上に波長が異なる複数のレーザ光をシリアル出力するような構成とした。
【００３５】
従って、各光透過・反射ミラー１４、１５は特定波長のレーザ光のみを同一光軸上に集めてシリアル出力し、このシリアル出力された波長が異なるレーザ光を検査対象に照射することにより、この検査対象から受けた各波長対応の検査データを解析することで、その検査対象の性状等を判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、特定波長のレーザ光のみを同一光軸上に集めてシリアル出力し、このシリアル出力された波長が異なるレーザ光を検査対象に照射することにより、この検査対象から受けた各波長対応の検査データを解析することができる。従って、その解析結果からその検査対象の性状等を判定することができるという効果を有し、広い分野の検査対象の性状等を測定するのに利用する光出力装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  第１の半導体レーザ
１２  第２の半導体レーザ
１３  第３の半導体レーザ
１４  第１の光透過・反射ミラー
１５  第２の光透過・反射ミラー
１６  第１の終点合わせレンズ
１７  第２の焦点合わせレンズ
１８  光透過・反射ミラー
１８ａ、１８ｂ  光透過・反射ミラー部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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