(57)【要約】【課題】複数の光源から出射されたレーザー光を所定の直径以下のスポットに集光することができ、これにより単位面積当たりの光強度を高めることのできる発光装置を提供する。【解決手段】複数のレーザー光源を有する光源部と、複数のレーザー光源のそれぞれから入射した光をそれぞれ屈折させる屈折光学系と、屈折光学系から入射した複数の屈折光をそれぞれ集光させる集光光学系とを備え、屈折光学系は、複数のレーザー光源のそれぞれの光軸に沿って出射される複数の中心光線の進行方向が、集光光学系側に進むほど集光光学系の光軸から遠ざかるように、それぞれ屈折させる。【選択図】図１
2017029874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザー光源を有する光源部と、
前記複数のレーザー光源のそれぞれから入射した光をそれぞれ屈折させる屈折光学系と、
前記屈折光学系から入射した複数の屈折光をそれぞれ集光させる集光光学系とを備え、
前記屈折光学系は、前記複数のレーザー光源のそれぞれの光軸に沿って出射される複数の中心光線の進行方向が、前記集光光学系側に進むほど前記集光光学系の光軸から遠ざかるように、それぞれ屈折させることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記屈折光学系は、前記複数のレーザー光源のそれぞれに対応する傾斜角度を備えた複数の傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記複数の傾斜面は、前記屈折光学系の入射面及び出射面の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記屈折光学系は、前記複数の傾斜面を有する単一の光学部品であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の傾斜面は、前記屈折光学系の入射面及び出射面の両方に設けられており、
前記入射面と、この入射面から入射した光が出射する前記出射面は、前記集光光学系の光軸から遠ざかるほど互いの距離が大きくなるようにそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数のレーザー光源の光軸は、前記集光光学系の光軸とそれぞれ平行であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記集光光学系は単一の集光レンズからなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザー光源を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数の半導体レーザー素子から出射した発散光をコリメータレンズによって平行光化し、この平行光を集光レンズで集光するレーザーモジュールを開示している。特許文献２は、複数のレーザーダイオードから射出された光をコリメートレンズで平行光とし、この平行光を集光レンズによって光ファイバへ集光させる半導体レーザー装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６６８７５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５１３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
缶状の金属にレーザーダイオードを挿入してパッケージとした、いわゆるＣＡＮレーザーにおいては、ハイパワー化のために複数のレーザーダイオードを挿入した形態が採用されつつある。しかしながら、従来のＣＡＮレーザーでは、特許文献１のレーザーモジュールや特許文献２の半導体レーザー装置のように、複数の半導体レーザー素子やレーザーダイオードの光軸を集光レンズの光軸に平行に配置しているため、これらの光源から出射したレーザー光を集光レンズによって集光しても、スポットが複数になってしまったり、スポットが１つであっても直径が大きく十分に絞られていないために小さな照射対象に所望の高い強度の光を与えることが難しかった。【０００５】
そこで本発明は、複数の光源から出射されたレーザー光を所定の直径以下のスポットに集光することができ、これにより単位面積当たりの光強度を高めることのできる発光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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の発光装置は、複数のレーザー光源を有する光源部と、複数のレーザー光源のそれぞれから入射した光をそれぞれ屈折させる屈折光学系と、屈折光学系から入射した複数の屈折光をそれぞれ集光させる集光光学系とを備え、屈折光学系は、複数のレーザー光源のそれぞれの光軸に沿って出射される複数の中心光線の進行方向が、集光光学系側に進むほど集光光学系の光軸から遠ざかるように、それぞれ屈折させることを特徴としている。
この構成により、集光光学系から出射する複数の集束光を重ねて小さなスポットに集光できるため、単位面積当たりの光強度の大きな光を得ることができる。【０００７】
本発明の発光装置において、屈折光学系は、複数のレーザー光源のそれぞれに対応する傾斜角度を備えた複数の傾斜面を有することが好ましい。
これにより、集光光学系の光軸に対する複数のレーザー光源の配置等に対応した傾斜面で所望の角度で、屈折光学系から集光光学系へ屈折光を出射できるため、複数の集束光を小さなスポットに集光させることができる。【０００８】
本発明の発光装置において、複数の傾斜面は、屈折光学系の入射面及び出射面の少なくとも一方に設けられていることが好ましい。
これにより、屈折光学系の設計の自由度を高めることができ、また、屈折光学系の製造コストを低減させることが可能となる。【０００９】
本発明の発光装置において、屈折光学系は、複数の傾斜面を有する単一の光学部品であることが好ましい。
これにより、屈折光学系が占める領域を小さくすることができため、発光装置を小型化することが可能となる。【００１０】
本発明の発光装置において、複数の傾斜面は、屈折光学系の入射面及び出射面の両方に設けられており、入射面と、この入射面から入射した光が出射する出射面は、集光光学系の光軸から遠ざかるほど互いの距離が大きくなるようにそれぞれ傾斜していることが好ましい。
屈折光学系の入射面及び出射面の両方に傾斜面を設けることにより、各面における屈折の負担を小さく抑えることができ、設計や製造を行いやすい形状とすることができる。【００１１】
本発明の発光装置において、複数のレーザー光源の光軸は、集光光学系の光軸とそれぞれ平行であることが好ましい。
これにより、既存の技術で複数のレーザー光源を配置することが可能となる。【００１２】
本発明の発光装置において、集光光学系は単一の集光レンズからなることが好ましい。
これにより、集光光学系が占める領域を小さくすることができため、発光装置を小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、複数の光源から出射されたレーザー光を所定の直径以下のスポットに集光することができ、これにより単位面積当たりの光強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す発光装置の光源部の構成を示す正面図である。
【図３】図１に示す発光装置のプリズムの構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の実施例１に係る発光装置についてのシミュレーションモデルを示す図である。
【図５】比較例に係る発光装置についてのシミュレーションモデルを示す図である。
【図６】（Ａ）は図４に示すモデルの位置Ｐ１１におけるシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は図４に示すモデルの位置Ｐ１２におけるシミュレーション結果を示す図、（Ｃ）は図４に示すモデルの位置Ｐ１３におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】（Ａ）は図５に示すモデルの位置Ｐ２１におけるシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は図５に示すモデルの位置Ｐ２２におけるシミュレーション結果を示す図、（Ｃ）は図５に示すモデルの位置Ｐ２３におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る発光装置の光源部の構成を示す正面図である。
【図９】（Ａ）は第２実施形態に係る発光装置のプリズムの構成を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すプリズムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る発光装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る発光装置１０の構成を示す平面図である。図２は発光装置１０の光源部２０の構成を示す正面図である。図３は、発光装置１０のプリズム４０の構成を示す斜視図である。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｘ１−Ｘ２方向は集光レンズ３０の光軸３０ｃに沿った方向であり、Ｙ−Ｚ面はＸ１−Ｘ２方向と直交する面である。
【００１６】
図１に示すように、発光装置１０は、光源部２０と、集光光学系としての集光レンズ３０と、屈折光学系としてのプリズム４０とを備える。
光源部２０においては、ステム２１に対して、レーザー光源としての２つのレーザーダイオード２２、２３が接合されている。ステム２１には、さらに、レーザーダイオード２２、２３の駆動のための半導体チップ（不図示）と、この半導体チップを支持するリードフレーム（不図示）とが配置され、リードフレームに接続された複数の端子２４がステム２１をＸ２方向へ貫通して外部へ延びている。ステム２１には、リードフレーム、半導体チップ、及びレーザーダイオード２２、２３を覆うように、中空で金属製のキャップ２５が固定されている。キャップ２５内には樹脂が充填され、これによりレーザーダイオード２２、２３の位置が固定される。
【００１７】
図１と図２に示すように、レーザーダイオード２２、２３においては、キャップ２５の表面（Ｘ１方向の先端面）に出射面２２ｅ、２３ｅが配置されている。レーザーダイオード２２、２３は、それぞれの光軸２２ｃ、２３ｃが、集光レンズ３０の光軸３０ｃと平行になるように配置されている。
【００１８】
図１に示すように、集光光学系としての集光レンズ３０は両凸正レンズである。ここで、集光光学系としては、図１に示すような両凸正レンズに限定されず、正の屈折力を有していればこれ以外の形状のレンズであってもよい。また、単独のレンズに限定されず、複数のレンズを組み合わせて集光性能を持たせた光学系としてもよい。
【００１９】
図１と図３に示すように、プリズム４０は、Ｙ１−Ｙ２方向において上下に配置された、２つの屈折部４４、４５を有している。この屈折部４４、４５は、ＸＺ平面に関して対称となるような形状を有している。プリズム４０は、例えばガラスやプラスチックを用いて、２つの屈折部４４、４５が一体成形される。
【００２０】
プリズム４０のうち、Ｙ１方向側の第１屈折部４４は、Ｚ１−Ｚ２方向から見て左右対称な台形状をなしており、台形の上底と下底にそれぞれ対応する、２つの側面４４ｃ、４４ｄは、互いに平行な平面であって、ＸＺ平面にそれぞれ延びている。台形の残りの２辺にそれぞれ対応する、入射面４４ａと出射面４４ｂは、集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかるほど互いの距離が大きくなるような傾斜角度を備えた平面であり、Ｘ１−Ｘ２方向において光源部２０側から順に配置されている。入射面４４ａと出射面４４ｂを仮想的にＹ２方向へ延ばすと、交わった位置において、Ｚ１−Ｚ２方向から見て頂角θが形成される（図１）。図３に示すように、入射面４４ａは、ＹＺ平面に平行な平面Ｓ１に対してＸ２方向側に傾斜しており、出射面４４ｂは、ＹＺ平面に平行な平面Ｓ２に対してＸ１方向側へ傾斜しており、それぞれの傾斜角度はαとなっている。この傾斜角度αは、集光レンズ３０の光軸３０ｃに対するレーザーダイオード２２の配置、第１屈折部４４の屈折率、集光レンズ３０の屈折力などに対応して設定され、本実施形態では頂角θの１／２となっている。
【００２１】
プリズム４０のＹ２方向側の第２屈折部４５は、Ｚ１−Ｚ２方向から見て左右対称な台形状をなしており、台形の上底と下底にそれぞれ対応する、２つの側面４５ｃ、４５ｄは、互いに平行な平面であって、ＸＺ平面にそれぞれ延びている。台形の残りの２辺にそれぞれ対応する、入射面４５ａと出射面４５ｂは、集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかるほど互いの距離が大きくなるような傾斜角度を備えた平面であり、Ｘ１−Ｘ２方向において光源部２０側から順に配置されている。入射面４５ａと出射面４５ｂを仮想的にＹ１方向へ延ばすと、交わった位置において、Ｚ１−Ｚ２方向から見て頂角θが形成される（図１）。すなわち、入射面４５ａと出射面４５ｂが形成する頂角は、入射面４４ａと出射面４４ｂが形成する頂角と同一である。また、図３に示すように、入射面４５ａは、平面Ｓ１に対してＸ２方向側に傾斜しており、出射面４５ｂは、平面Ｓ２に対してＸ１方向側へ傾斜しており、それぞれの傾斜角度はαとなっている。これらの傾斜角度は、集光レンズ３０の光軸３０ｃに対するレーザーダイオード２３の配置、第２屈折部４５の屈折率、集光レンズ３０の屈折力などに対応して設定され、本実施形態では、第１屈折部４４の入射面４４ａ及び出射面４４ｂの傾斜角度と同一である。
【００２２】
プリズム４０は、第１屈折部４４の側面４４ｄと第２屈折部４５の側面４５ｃを共通面としており、この共通面は、図３に示すように、集光レンズ３０の光軸３０ｃを含むＸＺ平面に配置される。これにより、第１屈折部４４と第２屈折部４５は、ＸＺ平面に関して対称になるように配置される。
【００２３】
以上の構成の発光装置１０において、レーザーダイオード２２からの出射光の中心光線２２ａは光軸３０ｃに平行に入射面４４ａに入射し、レーザーダイオード２３からの出射光の中心光線２３ａも光軸３０ｃに平行に入射面４５ａに入射する。
【００２４】
中心光線２２ａは、第１屈折部４４の屈折率、並びに、入射面４４ａ及び出射面４４ｂの傾斜角度αの設定にしたがって第１屈折部４４内で屈折して出射面４４ｂから出射される。このように出射面４４ｂから出射された屈折光４２ａは、集光レンズ３０側へ向かうほど集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかる方向に進行する。
また、中心光線２３ａは、第２屈折部４５の屈折率、並びに、入射面４５ａ及び出射面４５ｂの傾斜角度αの設定にしたがって第２屈折部４５内で屈折して出射面４５ｂから出射される。出射面４５ｂから出射された屈折光４３ａは、集光レンズ３０側へ向かうほど集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかる方向に進行する。
したがって、屈折光４２ａと屈折光４３ａは集光レンズ３０側へ向かうほど互いに遠ざかるように進行する。
【００２５】
図１に示すように、プリズム４０から出射した屈折光４２ａ、４３ａは、集光レンズ３０から集束光３２ａ、３３ａとしてそれぞれ出射される。これらの集束光３２ａ、３３ａは、集光位置ＰＣにおいて光束が重なって微小なスポットとなり、その後、結像位置ＰＩにおいてそれぞれ結像する。したがって、集光位置ＰＣにおいて、２つの光束が重なって光強度が高まった微小な径のスポットが形成されるため、この位置においては単位面積当たりの光強度を高め、ハイパワー化することが可能となる。ここで、集光位置ＰＣにおいて形成されるスポットの光強度は、レーザーダイオード２２、２３のそれぞれから出射されたレーザー光の約２倍である。また、集光位置ＰＣは、集光レンズ３０の後側焦点位置ＰＦよりも後側、すなわち像側の焦点よりもＸ１方向に進んだ位置にある。
【００２６】
これに対して、プリズム４０を用いずに、レーザーダイオード２２、２３からのレーザー光をそのまま集光レンズ３０に入射させた場合、後側焦点位置ＰＦよりも後側で光束が重なってスポットが形成されることはない。また、この場合には、後側焦点位置ＰＦよりも手前で２つの光束の一部が重なることはあるが、この位置での光束はスポット状にはなっておらず、光束が重なっている部分とそうでない部分があるため単位面積当たりの光強度にムラがあり、単位面積における光強度の最大値は単独のレーザー光を用いた場合に対して１〜１．５倍程度である。
【００２７】
次に、第１実施形態の実施例について説明する。
図４は、第１実施形態の実施例１に係る発光装置についてのシミュレーションモデルを示す図であり、図５は、比較例に係る発光装置についてのシミュレーションモデルを示す図である。図４と図５は、図１の集光レンズ３０に対応するレンズＬと、２つのレーザーダイオードから出射された光が左側から右側へ進行する光路とを示している。図４においては、図１のプリズム４０に対応するプリズムＤが示されている。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図４に示す実施例１のモデルの位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３におけるシミュレーション結果をそれぞれ示す図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図５に示す比較例のモデルの位置Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３におけるシミュレーション結果をそれぞれ示す図である。ここで、図４の位置Ｐ１１と図５の位置Ｐ２１は、図１における後側焦点位置ＰＦに対応し、図４の位置Ｐ１２と図５の位置Ｐ２２は、図１における集光位置ＰＣに対応し、図４の位置Ｐ１３と図５の位置Ｐ２３は、図１における結像位置ＰＩに対応する。
【００２８】
図４に示す実施例１では、以下の条件で２つのレーザーダイオードから光Ｂ１１、Ｂ１２が出射されている。図５に示す比較例では、２つのレーザーダイオードから光Ｂ２１、Ｂ２２が出射されており、プリズムＤを設けていない点を除いて、実施例１と同じ条件でシミュレーションを行っている。なお、レーザーダイオードの出力は実施例１、比較例ともに１Ｗ（ワット）である。
【００２９】
（実施例１）
以下に示す各距離は、レンズＬの軸Ｌｃに沿った方向における距離であり、軸上距離は光軸Ｌｃ上における距離である。
＜レーザーダイオードの特性＞
発光位置：レンズＬの光軸ＬｃからＹ１方向に０．２ｍｍ、及び、Ｙ２方向に０．２ｍｍ
発光角度：レンズＬの光軸Ｌｃに対して０度
発散角：レーザーダイオードの光軸を中心として±１０度
【００３０】
＜プリズムＤの特性＞
材質：ＢＫ７（商品名、ホウケイ酸クラウンガラス、屈折率１．５１７、アッベ数６４．２）
入射面及び出射面の傾斜角度α：１０度
Ｚ１−Ｚ２方向の厚み（ＸＹ平面の中心部）：０．９ｍｍ
レーザーダイオードの出射面からプリズムＤの入射面ｒ２１までの距離：０．５ｍｍ
【００３１】
＜レンズＬの特性＞
焦点距離：１．６５ｍｍ
前面ｒ１（光源側面）の曲率半径Ｒ：２．１
後面ｒ２（像側面）の曲率半径Ｒ：１．８
レンズ厚：２．５ｍｍ
開口径：直径３．６ｍｍ
プリズムＤの出射面ｒ２２からレンズＬの前面ｒ１までの軸上距離：１．４ｍｍ
レンズＬの後面ｒ２から結像位置Ｐ１３までの軸上距離：５．０ｍｍ
【００３２】
このシミュレーションにより、以下の結果が得られた。
実施例１では、図６（Ｂ）に示すように集光位置Ｐ１２で単一のスポットが形成され、このスポット径が０．１５ｍｍ、単位面積当たりの光強度の最大値（以下Ｅｍａｘとする）は４００００Ｗ／ｃｍ２であった。一方、図６（Ａ）に示す後側焦点位置Ｐ１１における２つの光束のＥｍａｘは１７００Ｗ／ｃｍ２であった。
これに対して、比較例では、図７（Ｂ）に示すように集光位置Ｐ２２では単一のスポットは形成されず、集光位置Ｐ２２における２つの光束のＥｍａｘは８０００Ｗ／ｃｍ２であった。また、図７（Ａ）に示す後側焦点位置Ｐ２１における光束のＥｍａｘは１８００Ｗ／ｃｍ２であった。
以上の結果より、レーザーダイオードからの出射光が直接レンズＬに入射する比較例と比べて、レーザーダイオードとレンズＬとの間にプリズムＤを配置した実施例１では、集光位置Ｐ１２において光束が重なって小さなスポットとなり、かつ、光強度が高くなっている。この光強度は、比較例の後側焦点位置Ｐ２１における光強度よりも高くなっている。
【００３３】
以下に変形例について説明する。
上記実施形態では、プリズム４０の第１屈折部４４と第２屈折部４５の入射面及び出射面の両方を傾斜面としていたが、第１屈折部４４及び第２屈折部４５からの複数の出射光が集光レンズ３０側へ向かうほど互いの距離を大きくするように進行させることができれば、入射面及び出射面の一方のみを傾斜面としてもよい。また、入射面及び出射面の両方を傾斜面とする場合であっても、第１屈折部４４及び第２屈折部４５からの複数の出射光が集光レンズ３０側へ向かうほど互いの距離を大きくするように進行させることができれば、傾斜角度を入射面と出射面とで異なるようにしてもよい。また、傾斜面は、平面ではなく、非球面や半球面曲面としてもよいし、レーザーダイオード２２、２３からの入射領域及びプリズム４０からの出射領域のみを所望の傾斜面や曲面で構成してもよい。
【００３４】
レーザーダイオードを、Ｙ１−Ｙ２方向において直列に３つ以上配置する場合は、Ｙ１−Ｙ２方向における集光レンズ３０の光軸３０ｃからの距離に応じて、それぞれのレーザーダイオードからの出射光がプリズム４０に入射する領域の傾斜面の傾斜角度を異ならせ、集光レンズ３０からの出射光が集光位置ＰＣにおいてスポットとして集光するように構成する。これは、Ｙ１−Ｙ２方向以外において、レーザーダイオードを直列に並べて配置する場合も同様である。
【００３５】
上記実施形態では、屈折光学系として単一のプリズム４０を用いたが、レーザーダイオード２２、２３からの出射光をプリズム４０と同様の屈折光を生成させることができれば、これ以外の構成にすることもでき、例えば、レーザーダイオード２２からの出射光が入射する光学部材とレーザーダイオード２３からの出射光が入射する光学部材とに分けてもよい。
【００３６】
上記実施形態では、光軸が互いに平行になるように２つのレーザーダイオード２２、２３を配置していたが、集光レンズ３０から出射される集束光によって所望のスポットを形成することができれば、レーザーダイオード２２、２３の光軸を集光レンズ３０の光軸３０ｃに対して一定角度ずつ傾けさせてもよい。
【００３７】
以上のように構成されたことから、第１実施形態及びその変形例に係る発光装置によれば、次の効果を奏する。
（１）レーザーダイオード２２、２３からの出射光をプリズム４０を用いてそれぞれ屈折させることによって、集光レンズ３０から出射する複数の集束光を重ねて小さなスポットに集光できるため、単位面積当たりの光強度の大きな光を得ることができる。
（２）第１屈折部４４と第２屈折部４５をＸＺ平面に関して対称な形状にしたため、集光レンズ３０から出射される集束光３２ａ、３３ａが重なって形成されるスポットが、より小さく、より円形に近づくため、さらに光強度を高めることができる。
【００３８】
（３）集光レンズ３０に対して、互いに離間していくように進む複数の光線を入射させるには、第１実施形態の発光装置のように、レーザーダイオード２２、２３と集光レンズ３０との間に屈折光学系としてのプリズム４０を配置するほかに、屈折光学系は用いずに、複数のレーザーダイオードの出射方向を集光レンズ３０の光軸３０ｃに対してそれぞれ傾斜させる構成も考えられる。しかし、集光レンズ３０からの複数の出射光を小さなスポットに集光させることができる程度に、すべてのレーザーダイオードの傾斜角度を精度よく設定することは非常に困難であった。これに対して、第１実施形態の発光装置では、プリズム４０を用いているため、レーザーダイオード２２、２３は互いに平行に配置すればよいため、集光レンズ３０からの複数の出射光を所望の位置に精度よく、小さなスポットとして集光させることができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
つづいて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、レーザー光源としてのレーザーダイオードの数を４つとしている。以下の説明において、第１実施形態と同じ部材については同じ参照符号を使用する。
図８は、第２実施形態に係る発光装置の光源部１２０の構成を示す正面図である。図９（Ａ）は、第２実施形態に係る発光装置のプリズム１４０の構成を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すプリズム１４０の平面図である。図９（Ｂ）においては、中心光線１２３ａ、１２５ａ、屈折光１４３ａ、１４５ａの図示を省略している。
【００４０】
図８に示すように、第２実施形態においては、集光レンズ３０の光軸３０ｃを中心とする円１２０ｃ上に光軸が載るように、レーザー光源としての４つのレーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５がそれぞれ配置され、これらのレーザーダイオードはステム２１に対して接合されている。レーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５のそれぞれの光軸は、第１実施形態と同様に、集光レンズ３０の光軸３０ｃと平行である。光軸３０ｃに対して、Ｙ１方向側にレーザーダイオード１２２が、Ｚ１方向側にレーザーダイオード１２３が、Ｙ２方向側にレーザーダイオード１２４が、Ｚ２方向側にレーザーダイオード１２５がそれぞれ配置されている。
【００４１】
第２実施形態においては、屈折光学系として、第１実施形態のプリズム４０に代えて図９（Ａ）、（Ｂ）に示すプリズム１４０を用いている。このプリズム１４０は、図９（Ａ）に示すように、Ｘ１−Ｘ２方向から見て矩形状の全体形状を有しており、４つのレーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５にそれぞれ対応するように、４つの屈折部１４２、１４３、１４４、１４５が設けられている。より具体的には、光軸３０ｃに対して、Ｙ１方向側に屈折部１４２が、Ｚ１方向側に屈折部１４３が、Ｙ２方向側に屈折部１４４が、Ｚ２方向側に屈折部１４５が、等角度間隔でそれぞれ配置されており、例えばガラスやプラスチックを用いて、４つの屈折部１４２、１４３、１４４、１４５が一体成形される。
【００４２】
屈折部１４２、１４３、１４４、１４５は、Ｘ１−Ｘ２方向において光源部１２０側から順に、レーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５からの出射光が入射する入射面と、入射した光が屈折して出射する出射面とを有する。同一の屈折部における入射面と出射面は、集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかるほど互いの距離が大きくなるような傾斜角度を備えた平面である。例えば図９（Ｂ）に示すように、屈折部１４２においては入射面１４２ｂと出射面１４２ｃが設けられ、屈折部１４４においては入射面１４４ｂと出射面１４４ｃが設けられている。屈折部１４２において、入射面１４２ｂは、ＹＺ平面に平行な平面Ｓ３に対してＸ２方向側に傾斜しており、出射面１４２ｃは、ＹＺ平面に平行な平面Ｓ４に対してＸ１方向側へ傾斜しており、それぞれの傾斜角度はαとなっている。また、屈折部１４４において、入射面１４４ｂは、平面Ｓ３に対してＸ２方向側に傾斜しており、出射面１４４ｃは、平面Ｓ４に対してＸ１方向側へ傾斜しており、それぞれの傾斜角度はαとなっている。このような構成は、屈折部１４３、１４５についても同様である。
【００４３】
以上の構成のプリズム１４０において、レーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５からの出射光（中心光線１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ）は、屈折部１４２、１４３、１４４、１４５にそれぞれ入射し、それぞれが屈折されて屈折光１４２ａ、１４３ａ、１４４ａ、１４５ａとして集光レンズ３０側へ出射する。これらの屈折光は、集光レンズ３０側へ向かうほど集光レンズ３０の光軸３０ｃから遠ざかるように進行して集光レンズ３０へ入射し、集光レンズ３０で集光された集束光は、集光位置ＰＣにおいて光束が重なって微小なスポットとなる。
【００４４】
なお、プリズム１４０は、Ｘ１−Ｘ２方向からみた平面形状を矩形形状としていたが、レーザーダイオード１２２、１２３、１２４、１２５からの入射領域と屈折光の出射領域を確保できれば、矩形以外の形状、例えば円形状としてもよい。
なお、その他の作用、効果、変形例は第１実施形態と同様である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る発光装置は、集光位置において光強度の高いスポット光束を得ることが可能であるため、光加工や照明に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    発光装置
２０    光源部
２２ａ、２３ａ  中心光線
２２ｃ、２３ｃ  光軸
２２ｅ、２３ｅ  出射面
２２、２３    レーザーダイオード
３０    集光レンズ（集光光学系）
３０ｃ  光軸
３２ａ、３３ａ  集束光
４０    プリズム（屈折光学系）
４２ａ、４３ａ  屈折光
４４    第１屈折部
４４ａ  入射面
４４ｂ  出射面
４５    第２屈折部
４５ａ  入射面
４５ｂ  出射面
１２０  光源部
１２２、１２３、１２４、１２５  レーザーダイオード
１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ  中心光線
１４０  プリズム（屈折光学系）
１４２、１４３、１４４、１４５  屈折部
１４２ａ、１４３ａ、１４４ａ、１４５ａ  屈折光
１４２ｂ、１４４ｂ  入射面
１４２ｃ、１４４ｃ  出射面
Ｄ      プリズム（屈折光学系）
Ｌ      レンズ（集光光学系）
Ｌｃ    光軸
ＰＦ、Ｐ１１、Ｐ２１  後側焦点位置
ＰＣ、Ｐ１２、Ｐ２２  集光位置
ＰＩ、Ｐ１３、Ｐ２３  結像位置
ｒ１    前面
ｒ２１  入射面
ｒ２    後面
ｒ２２  出射面
【図１】
2017029874.tif 000003
【図２】
2017029874.tif 000004
【図３】
2017029874.tif 000005
【図４】
2017029874.tif 000006
【図５】
2017029874.tif 000007
【図６】
2017029874.tif 000008
【図７】
2017029874.tif 000009
【図８】
2017029874.tif 000010
【図９】
2017029874.tif 000011
【国際調査報告】
2017029874.tif 000012
2017029874.tif 000013
2017029874.tif 000014