(57)【要約】【課題】シリンドリカルレンズとビームローテータとの間の焦点距離の調整を容易に行うことができるシリンドリカルレンズアレイモジュールを提供する。【解決手段】シリンドリカルレンズアレイモジュール１は、半導体レーザ装置２から出射された光のＹ方向に広がる成分をコリメートする第一コリメートレンズ３およびその光を回転させるビームローテータ４を備える。ビームローテータ４の両端部には一対のタブ部材５，６が設けられ、ビームローテータ４およびタブ部材５，６はベース部材７の上に載置され固定されている。第一コリメートレンズ３は、タブ部材５，６に固定されて、ビームローテータ４に対して第一コリメートレンズ３が位置決めされている。【選択図】  図１
2005010305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の光出射部を備える光源から出射された光を透過させる曲面部が形成されたシリンドリカルレンズと、前記シリンドリカルレンズにおける前記曲面部を透過した光を、その光軸を中心として回転させる回転作用部を備える光路変換素子と、を備え、前記シリンドリカルレンズが前記光源と前記光路変換素子との間に配置されたシリンドリカルレンズアレイモジュールであって、
前記光路変換素子が前記シリンドリカルレンズに対応した長尺状をなし、前記光路変換素子における両端部のそれぞれにタブ部材が配置され、前記両タブ部材は、それぞれベース部材に固定されており、
前記シリンドリカルレンズが前記両タブ部材にそれぞれ固定されるとともに、前記光路変換素子が、前記ベース部材に対して位置決めされて固定されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイモジュール。
【請求項２】
前記ベース部材が前記光源に固定されており、
前記シリンドリカルレンズが、前記両タブ部材の間に配置され、前記両タブ部材によって挟持されている請求項１に記載のシリンドリカルレンズアレイモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザアレイに用いるシリンドリカルレンズアレイモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザを加工機等に応用する際、光学素子、たとえばシリンドリカルレンズ（棒状凸レンズ）を用いてレーザビームを整形、集光することがある。特に、高出力を得るために複数の半導体レーザ出射部からのエネルギーをまとめて整形、集光して高出力を得る技術に対する需要は増えている。このようなレンズアレイとして、たとえば特開２０００−１３７１３９号公報に開示されているものがある。このレンズアレイは、光束を放射する光源と、光源から放射された光束を透過させる円筒レンズと、この円筒レンズを透過した光束を９０度回転させる光学的光束変換器とを備えている。この光学的光束変換器で回転させられた光束をフォーカシング素子でフォーカシングして、光伝送ファイバの端部に入射させるというものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３７１３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記レンズアレイを用いる際、円筒レンズ（シリンドリカルレンズ）と光学的光束変換器（ビームローテータ）との間で焦点距離を調整する必要がある。この焦点距離の調整は、レンズアレイを組み立てる際に、スペーサ、サイドタブ、鏡筒といった他の装置を用いて行っていたため、非常に手間がかかる。
特に、この種の装置では、焦点距離の調整に対して、非常に高い精度が要求されるので、焦点距離の調整は非常に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、シリンドリカルレンズとビームローテータとの間の焦点距離の調整を容易に行うことができるシリンドリカルレンズアレイモジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールは、配列された複数の光出射部を備える光源から出射された光を透過させる曲面部が形成されたシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズにおける曲面部を透過した光を、その光軸を中心として回転させる回転作用部を備える光路変換素子と、を備え、シリンドリカルレンズが光源と光路変換素子との間に配置されたシリンドリカルレンズアレイモジュールであって、光路変換素子がシリンドリカルレンズに対応した長尺状をなし、光路変換素子における両端部のそれぞれにタブ部材が配置され、両タブ部材は、それぞれベース部材に固定されており、シリンドリカルレンズが両タブ部材にそれぞれ固定されるとともに、光路変換素子が、ベース部材に対して位置決めされて固定されているものである。
【０００７】
本発明に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールでは、光路変換素子の両端部にそれぞれタブ部材が設けられ、これらのタブ部材はベース部材に固定されている。光路変換素子はベース部材に対して位置決めされて固定されている。このため、ベース部材を介して、光路変換素子とタブ部材とは一定の位置関係を保持することになる。さらに、本発明では、光路変換素子の両端部に設けられたタブ部材には、それぞれシリンドリカルレンズが固定されている。したがって、タブ部材を所望の大きさとしておくことにより、単にタブ部材にシリンドリカルレンズを固定するのみで、シリンドリカルレンズと光路変換素子とが位置決めされ、シリンドリカルレンズと光路変換素子との間の焦点距離が調整された状態となる。よって、両者の焦点距離の調整を容易に行うことができる。
【０００８】
また、ベース部材が光源に固定されており、シリンドリカルレンズが、両タブ部材の間に配置され、両タブ部材によって挟持されている態様とするのが好適である。
【０００９】
このように、シリンドリカルレンズがタブ部材によって挟持されている態様とすることにより、シリンドリカルレンズをタブ部材に容易に固定することができる。また、タブ部材が固定されたベース部材は、シリンドリカルレンズよりも強固に光源に固定することができる。したがって、光源に直接シリンドリカルレンズを固定する場合よりも、確実にシリンドリカルレンズを光源に取り付けておくことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、同一の機能を有する部材についてはできる限り同一の番号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面は説明の理解を容易にするため、誇張ないし省略している部分があり、その寸法比は必ずしも実際のそれとは一致しない。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールを示す斜視図、図２（ａ）はその要部側面図、（ｂ）はその要部背面図である。
図１および図２に示すように、本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュール１は、本発明の光源となる半導体レーザ装置２を備えている。半導体レーザ装置２の一面側には、本発明のシリンドリカルレンズである第一コリメートレンズ３が固定されて取り付けられており、第一コリメートレンズ３における半導体レーザ装置２が取り付けられている側の反対側には、光路変換素子であるビームローテータ４が配置されている。ビームローテータ４の両端部には、それぞれ直方体形状をなすタブ部材５，６が配置されており、ビームローテータ４およびタブ部材５，６は、板状のベース部材７上で、ベース部材７に固定されている。
【００１２】
また、第一コリメートレンズ３およびビームローテータ４を挟んだ半導体レーザ装置２の反対側には、第二コリメートレンズ８が配設され、さらにその先には第一集光レンズ９が配設されている。そして、さらにその先に、第二集光レンズ１０が配設されている。これらの第二コリメートレンズ８、第一集光レンズ９、および第二集光レンズ１０は、いずれもシリンドリカルレンズから構成され、それぞれ台座１１の上に載置されている。
【００１３】
半導体レーザ装置２は、筐体２１を備えており、この筐体２１内に、その長手方向（図１に示すＸ方向）に沿って多数のレーザ出射点（発光素子）を一直線上に配列させた半導体レーザアレイ２２を有している。半導体レーザアレイ２２は、ＧａＡｓなどからなる化合物によって形成され、各レーザ出射点から第一コリメートレンズ３に向けてそれぞれレーザ光を出射している。
【００１４】
第一コリメートレンズ３は、略円柱形状をなしており、その長手方向が半導体レーザ装置２における一直線上に配列された複数の発光素子の並列方向に沿って配置されている。第一コリメートレンズ３は、図２に示すように、発光素子から出射された光が透過する光透過部３Ａを除いた位置にある光非通過部３Ｂで、接着剤Ｇ１によって半導体レーザ装置２に対して接着されて固定されている。なお、接着剤については、実際の厚みより厚く描いている。第一コリメートレンズ３の接着方法には、接着剤を用いる態様のほか、溶接、直付け等、適宜の方法を用いることができる。
【００１５】
ビームローテータ４は、図１に示すように、第一コリメートレンズ３に対応する奥行き方向（Ｘ方向）に沿った細長い長尺状をなしている。また、図３にも示すように、ビームローテータ４は、本発明の回転作用部である互いに対向する入射面４１と出射面４２とを備えている。入射面４１および出射面４２には、それぞれ複数の円柱面が形成されている。これらの円柱面の数は、半導体レーザ装置２に設けられた発光素子の数と同じであり、それぞれの発光素子に対応して形成されている。さらに、入射面４１および出射面４２における円柱面の高さ方向は、ビームローテータ４の上面４３に対してα＝４５度の角度を向いている。そして、透過する光を、その光軸を中心として９０度回転させる。
【００１６】
ビームローテータ４の両端部には、タブ部材５，６がそれぞれ設けられており、これらのタブ部材５，６は、いずれも直方体形状をなしている。このうちの第一タブ部材５は、その下端部がビームローテータ４の先端に当接しており、第二タブ部材６は、その上端部がビームローテータ４の後端に当接している。
【００１７】
これらのビームローテータ４およびタブ部材５，６は、いずれもベース部材７上に載置されてベース部材７に固定されている。ベース部材７は、板状の直方体状をなしており、ビームローテータ４およびタブ部材５，６をベース部材７に固定したときに、ビームローテータ４とタブ部材５，６との相対的な位置関係が決定される。
【００１８】
また、図３に示すように、第一タブ部材５は、接着剤Ｇ２によって第一コリメートレンズ３の光非通過部３Ｂが接着されて固定されている。さらに、第一タブ部材５およびビームローテータ４は、その下面が接着剤にＧ３よってベース部材７の上面に接着されて固定されている。同様に、第二タブ部材６は、図示しない接着剤によって、第一コリメートレンズ３の光非通過部に固定されているとともに、その下面がベース部材７の上面に固定されている。
【００１９】
以上の構成を有する本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュール１においては、半導体レーザ装置２における半導体レーザアレイ２２の発光素子から出射された光が第一コリメートレンズ３における作用部を透過する。第一コリメートレンズ３を透過する光は、その発光素子から出射する光のうちＹ方向（発光素子の配列に対して直交する方向、すなわち発光素子を形成する半導体材料の積層方向）に広がる成分をコリメートされてビームローテータ４へと到達する。ビームローテータ４では、ビームローテータ４の入射時にＸ方向（発光素子の配列方向）に広がる成分をビームローテータ４の出射後にＹ方向に広がる成分とし、ビームローテータ４の入射時にＹ方向でコリメートされた成分がビームローテータ４の出射後にＸ方向でコリメートされた成分となるように、ビームローテータ４の入射時の光を出射時に９０度回転させる。
【００２０】
ビームローテータ４を出射しＹ方向に広がる成分は、第二コリメートレンズ８によってコリメートされる。したがって、第二コリメートレンズ８を出射した光は、Ｘ方向、Ｙ方向成分ともにコリメートされている。その後、第一集光レンズ９によってＸ方向成分が集光され、第二集光レンズ１０によってＹ方向成分が集光される。両集光レンズ９，１０で集光された光は、たとえば図示しない光ファイバに供給される。
【００２１】
ビームローテータ４によるビームの回転は高い精度で行うことが要求されるので、第一コリメートレンズ３とビームローテータ４との焦点距離の調整は、正確に行う必要がある。そこで、従来は、サイドタブ、鏡筒などの他の装置を用いていたため、その調整に手間がかかるものであった。この点、本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュール１では、ベース部材７の上にビームローテータ４およびタブ部材５，６が載置され、両者の位置関係はあらかじめ決められている。また、第一コリメートレンズ３は、タブ部材５，６に固定されている。
さらに、第一コリメートレンズ３、ビームローテータ４、およびタブ部材５，６を所望の寸法に正確に調整されている。このため、第一コリメートレンズ３をタブ部材５，６に単に固定するのみで、第一コリメートレンズ３とビームローテータ４の焦点距離を調整した状態とすることができる。したがって、サイドタブや鏡筒などの他の装置を用いた焦点合わせの作業が不要となるので、非常に迅速にシリンドリカルレンズアレイモジュール１を製造することができる。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールの全体斜視図、図５（ａ）はその要部側面図、（ｂ）はその要部背面図である。本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールは上記第１の実施形態と比較して、第一コリメートレンズ３およびビームローテータ４の取り付け状態が異なっている。
【００２３】
図４および図５に示すように、本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュール３０においては、ベース部材７が半導体レーザ装置２に固定されており、このベース部材７の上にビームローテータ４および一対のタブ部材５，６が載置され固定されている。また、タブ部材５，６の半導体レーザ装置２側の側面は、ビームローテータ４よりも半導体レーザ装置２側に突出しており、タブ部材５，６における半導体レーザ装置２側に突出した部分に、第一コリメートレンズ３が挟持されている。
【００２４】
また、半導体レーザ装置２には、接着剤Ｇ４によって第一タブ部材５の前面が接着されて固定されており、第二タブ部材６の前面も同様に接着剤によって固定されている。さらに、第一コリメートレンズ３の一端部は、接着剤Ｇ５によって第一部材５の側面に接着されて固定されており、第二タブ部材６の側面にも同様に接着剤によって固定されている。そして、第一タブ部材５の下面およびビームローテータ４の下面は、それぞれ接着剤Ｇ６によってベース部材７の上面に接着されて固定されており、同様に第二タブ部材６の下面も接着剤によってベース部材７の上面に接着されて固定されている。その他の構成は、上記第１の実施形態とほぼ同一である。
【００２５】
以上の構成を有する本実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュール３０では、ベース部材７の上に設けられたタブ部材５，６の間に第一コリメートレンズ３が挟持されている。タブ部材５，６とビームローテータ４との位置関係は決められていることから、第一コリメートレンズ３をタブ部材５，６に挟持させるのみで、簡便に第一コリメートレンズ３とビームローテータ４との位置決めを行うことができる。しかも、第一コリメートレンズ３がタブ部材５，６に挟持されており、タブ部材５，６は半導体レーザ装置２に固定されたベース部材７の上に載置され固定されている。ここで、ベース部材７は、第一コリメートレンズ３を半導体レーザ装置２に取り付ける場合よりも強固に半導体レーザ装置２に固定することができる。したがって、第一コリメートレンズ３を半導体レーザ装置２に固定する場合よりも、確実に第一コリメートレンズを半導体レーザ装置２に取り付けておくことができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では円筒形状のシリンドリカルレンズを用いているが、たとえば作用部が曲面部でその対向部が平面状のシリンドリカルレンズを用いることができる。また、上記各実施形態では、ビームローテータおよびタブ部材を板状のベース部材の上で固定しているが、ベース部材としては、板状でなく、たとえば開口部が形成された矩形状の台座における開口下部をベース部材として利用することができる。さらに、上記各実施形態では、ベース部材と半導体レーザ装置とを接着した態様とはしていないが、ベース部材を半導体レーザ装置に接着等によって固定する態様とすることもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、シリンドリカルレンズとビームローテータとの間の焦点距離の調整を容易に行うことができるシリンドリカルレンズアレイモジュールを提供することすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールの全体斜視図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールの要部側面図、（ｂ）はその要部背面図である。
【図３】ビームローテータを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】第２の実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールの全体斜視図である。
【図５】（ａ）は、第２の実施形態に係るシリンドリカルレンズアレイモジュールの要部側面図、（ｂ）はその要部背面図である。
【符号の説明】
１…シリンドリカルレンズアレイモジュール、２…半導体レーザ装置、３…第一コリメートレンズ、４…ビームローテータ、５…第一タブ部材、６…第二タブ部材、７…ベース部材、８…第二コリメートレンズ、９…第一集光レンズ、１０…第二集光レンズ、１１…台座、２１…筐体、２２…半導体レーザアレイ、３０…シリンドリカルレンズアレイモジュール、４１…入射面、４２…出射面、４３…上面。
【図１】
2005010305.tif 000003
【図２】
2005010305.tif 000004
【図３】
2005010305.tif 000005
【図４】
2005010305.tif 000006
【図５】
2005010305.tif 000007