(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円状に広がりながら進行するとともに進行方向がそれぞれ平行な複数のレーザ光を出射し、且つ前記楕円の長軸方向及び短軸方向に２次元状に配列された、複数のレーザ発光部を備えた半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイから出射されたレーザ光を前記長軸方向に集光する長軸集光レンズ群と、
前記半導体レーザアレイから出射されたレーザ光を前記短軸方向に集光する短軸集光レンズ群と、
前記長軸集光レンズ群と前記短軸集光レンズ群にて集光されたレーザ光が入射される複数の光ファイバとを備え、
前記長軸集光レンズ群が、前記レーザ発光部から出射されたそれぞれのレーザ光を、長軸方向に対して平行光に変換する長軸方向コリメートレンズと、前記長軸方向に対して平行光に変換されたレーザ光のそれぞれを前記長軸方向のグループ毎に、且つ前記光ファイバの入射面に向けて前記長軸方向に集光する長軸方向集光レンズと、で構成されたレーザ集光装置において、
前記短軸集光レンズ群は、
シリンドリカル形状の単一レンズである短軸方向幅均一化レンズと、
シリンドリカル形状の単一レンズである短軸方向集光レンズにて構成され、
前記短軸方向幅均一化レンズは、
前記複数のレーザ発光部が配置された発光面から前記短軸方向幅均一化レンズの焦点距離を示す第１焦点距離の位置に配置されるとともに光軸が前記発光面に垂直となるように配置されており、
前記長軸方向から見た場合に前記レーザ発光部から出射されたそれぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅の中心が、前記光軸上における前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置となる焦点位置付近を通過するように、前記それぞれのレーザ光の進行方向を前記短軸方向に対してそれぞれ異なる方向に屈折させるとともに、前記それぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅を均一化し、
前記短軸方向集光レンズは、
前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置に前記短軸方向集光レンズの焦点距離を示す第２焦点距離を加えた位置に配置されるとともに前記光軸上に配置されており、
前記長軸方向から見た場合に前記焦点位置付近を通過するように前記短軸方向に対してそれぞれ異なる方向に屈折されたレーザ光のそれぞれの進行方向を前記光軸に平行な方向に屈折させるとともに、それぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅が小さくなるように集光し、
前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置に前記第２焦点距離の２倍を加えた位置であるとともに前記光軸に直交する集光面上に、複数の前記光ファイバのそれぞれの入射面が配置されている、
レーザ集光装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ集光装置であって、
更に、集光レンズを備え、
前記集光レンズは、複数の前記光ファイバの出射面から出射されたレーザ光を所定の位置に集光するように配置されている、
レーザ集光装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ集光装置であって、
複数の前記光ファイバの出射面は、任意の形状に束ねられている、
レーザ集光装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のレーザ集光装置であって、
各光ファイバの入射面には、前記長軸方向の前記グループ内の２つ以上のレーザ発光部から出射されるレーザ光が集光されて入射される、
レーザ集光装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ集光装置であって、
各光ファイバの入射面には、更に、前記長軸方向の前記グループに対して、２つ以上のグループのレーザ発光部から出射されるレーザ光が集光されて入射される、
レーザ集光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体レーザ光を集光するレーザ集光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、半導体レーザ（レーザダイオード等）の活性層１４の発光部１２から出射される半導体レーザ光（以下、「レーザ光」と記載する）は、レーザ光１００の進行方向に対して垂直な面においてほぼ楕円状であり、当該楕円状のレーザ光１００は、長軸方向のｆａｓｔ軸方向と、短軸方向のｓｌｏｗ軸方向とを有する。また、当該楕円は、発光部１２からの距離が長くなるほど大きくなる。そして、半導体レーザをｆａｓｔ軸方向とｓｌｏｗ軸方向に２次元的に配列して複数の発光部を持つ半導体レーザアレイから出射されるレーザ光を、光ファイバに集光してレーザ光の出力を増大させる半導体レーザ集光装置が知られている。
例えば、半導体レーザをレーザ加工装置の光源として用いる場合、加工に用いるレーザ光の高出力化が必要であるが、単一の発光部から出射されるレーザ光では、出力強度に限界がある。そこで、レンズ群を用いて複数の発光部から出射されるレーザ光を集光して、レーザ光の出力を増大させている。
従来の半導体レーザ集光装置の技術として、例えば、特開２０００−９８１９１号公報では、レンズ群と光ファイバを備え、レーザ光の発光部から光ファイバまでの間に、長軸方向コリメートレンズ、長軸方向集光レンズ、短軸方向集光レンズ、の順にレンズを配置してレーザ光を光ファイバに集光し、レーザ光の出力を増大させることを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザの発光部から出射されるレーザ光を効率良く光ファイバに集光してレーザ光の出力を増大させるには、より細い光ファイバに、より多くの発光部からのレーザ光を入射して密度を高めることと、より小さな入射角で入射端面に入射する（入射端面に対して、より直角に近い角度で入射する）ことが必要である。
発光部１２から出射されたレーザ光は、ｆａｓｔ軸方向及びｓｌｏｗ軸方向に拡がりながら進行する。拡がりながら進行するレーザ光を集光する場合、いきなりレンズで集光すると、集光位置（光ファイバへの入射位置）を正確に設定することが困難であり、効率的に集光できない可能性がある。そこで、一旦、レーザ光の拡がりを抑制して平行光（ほぼ均一の幅）に変換し、その後に集光すると、集光位置の設定が容易であり、効率良く光ファイバに入射することができる。
従来の半導体レーザ集光装置（例えば、特開２０００−９８１９１号公報）は、発光部の間隔が比較的広いｆａｓｔ軸方向においては、一旦、平行光に変換してから集光しているが、発光部の間隔が比較的狭いｓｌｏｗ軸方向においては、レンズの配置が困難であるため、平行光にしてから集光することをせず、集光のみを行っている。
【０００４】
従来の半導体レーザ集光装置（例えば、特開２０００−９８１９１号公報）では、図８に示すように、半導体レーザアレイ１０の各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射されるレーザ光を、ｆａｓｔ軸（長軸方向）コリメートレンズ２０を通過させ、ｆａｓｔ軸（長軸方向）集光レンズ３０を通過させ、更に、ｓｌｏｗ軸（短軸方向）集光レンズ７０を通過させて光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に入射している。なお、図１〜図１０において、座標軸は、レーザ光の進行方向をＺ軸、ｆａｓｔ軸方向（長軸方向）をＸ軸、ｓｌｏｗ軸方向（短軸方向）をＹ軸としている。
なお、全ての図面は、説明を容易にするため、あるいは比較等を容易にするために、実際の寸法とは異なる寸法で記載している部分を含んでいる。
【０００５】
また、図８の構成における、各レンズ及びレーザ光の様子を図９に示す。図９は、ｓｌｏｗ軸方向に並んだ２個の発光部から出射される２本のレーザ光と、ｆａｓｔ軸方向に並んだ４個の発光部から出射される４本のレーザ光の合計８本のレーザ光を、１本の光ファイバに集光している。図９（Ａ）は、図８をＸ軸方向から見た図（上から見た図）であり、図９（Ｂ）は、図８をＹ軸方向から見た図（横から見た図）である。
一般的によく用いられる半導体レーザアレイでは、ｓｌｏｗ軸方向においては、各発光部１２の幅（図９（Ａ）中のＤｗ）は約０．２ｍｍであり、発光部と発光部の間隔（図９（Ａ）中のＤｐ）は約０．２ｍｍである。よって、ｓｌｏｗ軸方向において隣り合う２個の発光部をグループとした場合の幅（図９（Ａ）中のＤｉｎ）は約０．６ｍｍである。また、各発光部から出射されるレーザ光のｓｌｏｗ軸方向の拡がり角（図９（Ａ）中のθｉｎｙ）は約３．５°である。
また、ｆａｓｔ軸方向において隣り合う発光部の間隔（図９（Ｂ）中のＤｈ）は約１．７５ｍｍであり、各発光部から出射されるレーザ光のｆａｓｔ軸方向の拡がり角（図９（Ｂ）中のθｉｎｘ）は約４０°である。
【０００６】
例えば、このレーザ光を、光ファイバ８０に、ｓｌｏｗ軸方向において２本のレーザ光を集光し、ｆａｓｔ軸方向において４本のレーザ光を集光する。また、ｓｌｏｗ軸方向の入射角（図９（Ａ）中のθｏｕｔｙ）が約１０°以下になるように（より小さな入射角で）集光する。
この場合、最も効率良く集光するためには、図９（Ａ）において、ｓｌｏｗ軸方向に隣り合う発光部１２から出射されるレーザ光が重なる前にｓｌｏｗ軸集光レンズ７０を配置する必要がある。レーザ光が重なる位置は、発光部１２から約１．６ｍｍの位置である。また、ｆａｓｔ軸方向は、拡がり角が大きいので、発光部１２により近い位置で平行光にすることが好ましい（距離を大きくして幅がより大きくなったレーザ光を集光すると、光ファイバへの入射角（θｏｕｔｘ）が大きくなるため）。よって、発光部１２にほぼ隣接してｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０を配置する。
【０００７】
以上より、発光部１２から約１．６ｍｍまでの距離の間に、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０とｓｌｏｗ軸集光レンズ７０を配置する必要があり、事実上、実現は非常に困難である。なお、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０は、図９（Ａ）、（Ｂ）においては、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０とｓｌｏｗ軸集光レンズ７０の間に配置したが、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０と光ファイバ８０の間に配置してもよい。ただし、この場合は、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０と光ファイバ８０までの距離がより短くなるので、光ファイバ８０へのｆａｓｔ軸方向の入射角（図９（Ｂ）中のθｏｕｔｘ）が大きくなり、集光の効率が低下する可能性がある。
【０００８】
また、この場合、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０の焦点距離（ｆ７０）を、発光部１２からｓｌｏｗ軸集光レンズ７０までの距離（この場合、約１．６ｍｍ）に設定すると、ｓｌｏｗ軸方向における集光の効率が最適になるが、光ファイバ８０の位置がｓｌｏｗ軸集光レンズ７０から焦点距離（ｆ７０）の位置に自動的に決まる。つまり、発光部１２から光ファイバ８０までの距離（図９（Ａ）中のＬ）は、約３．２ｍｍとなる。
上記の説明より、以下の課題を解決する必要がある。
ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０と発光部１２との間の距離が短い。このため、所定距離の間に、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０とｓｌｏｗ軸集光７０を適切に配置することが困難である。また、光ファイバ８０の位置も発光部１２から短い距離になり、ｆａｓｔ軸方向の入射角（θｏｕｔｘ）を小さくすると、ｆａｓｔ軸方向に集光できるレーザ光の本数が少なくなる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く光ファイバに集光でき、且つ容易に実現できる集光装置及び発光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本実施の形態に記載の集光装置では、例えば、ｆａｓｔ軸方向及びｓｌｏｗ軸方向に拡がりながら進行するそれぞれのレーザ光を所定方向（例えば、ｓｌｏｗ軸方向）に対してほぼ均一の幅に変換してからそれぞれのレーザ光を集光する。このため、レーザ光の重なりの有無に影響されず、各レーザ光を個々に変換して集光できる。例えば、第１のレンズと第２のレンズをｓｌｏｗ軸方向において使用すれば、ｓｌｏｗ軸方向に関するレンズを、レーザ光がｓｌｏｗ軸方向において重なる前に配置する必要がなくなり、ｓｌｏｗ軸方向に関するレンズと発光部１２との間の距離を充分に確保することができる。
また、第１のレンズは、複数の発光部から出射された（全部の）光が入射される単体（単一）のレンズであるため、大きな径に設定でき、実現が容易である。また、第２のレンズも同様に単体のレンズで構成できるので、実現が容易である。
また、それぞれのレーザ光を各発光部に対応する所定方向のグループ毎（例えば、ｓｌｏｗ軸方向のグループ毎）の領域に集光するので、適切に集光することができる。
このため、例えば、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く集光でき、且つ容易に実現できる。
【００１０】
また、本実施の形態に記載の集光装置では、第１のレンズの焦点距離と、第２のレンズの焦点距離との比に応じて、所定方向（例えば、ｓｌｏｗ軸方向）において光（レーザ光等）を所定方向のグループ毎に集光できる。
このため、例えば、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く集光でき、目標とするレーザ光の出力を容易に得ることができる。
【００１１】
また、本実施の形態に記載の発光装置では、例えば、ｆａｓｔ軸方向及びｓｌｏｗ軸方向に拡がりながら進行するレーザ光を適切に集光するために、短軸方向（ｓｌｏｗ軸方向）において、第１発明または第２発明の第１のレンズと第２のレンズを用いる。これにより、レーザ光がｓｌｏｗ軸方向において重なる前に配置する必要がなくなり、ｓｌｏｗ軸方向に関するレンズと発光部１２との間の距離を充分に確保することができるとともに、レーザ光を各発光部に対応する所定方向のグループ毎に適切に集光できる。
このため、例えば、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く集光でき、且つ容易に実現できる。
【００１２】
また、本実施の形態に記載の発光装置では、長軸方向（ｆａｓｔ軸方向）において、従来と同様に、一旦、第３のレンズで平行光（幅はほぼ均一）に変換してから、第４のレンズで集光する。また、このとき、ｓｌｏｗ軸方向に集光する第２のレンズと、ｆａｓｔ軸方向に集光する第４のレンズを兼用した単一レンズ（ｓｌｏｗ軸及びｆａｓｔ軸の双方向に集光するレンズ）を用いる。
これにより、レンズの数を削減できるので、レンズを配置可能な範囲が物理的に拡大する。また、発光装置をより簡素化することができる。
【００１３】
また、本実施の形態に記載の発光装置では、第３のレンズの焦点距離と、第２のレンズと第４のレンズを兼用した単一レンズの焦点距離との比に応じて、長軸方向（ｆａｓｔ軸方向）において光（レーザ光等）を長軸方向のグループ毎に集光できる。また、第１のレンズの焦点距離と、第２のレンズと第４のレンズを兼用した単一レンズの焦点距離との比に応じて、短軸方向（ｓｌｏｗ軸方向）において光（レーザ光等）を短軸方向のグループ毎に集光できる。
このため、例えば、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、ｆａｓｔ軸方向及びｓｌｏｗ軸方向の双方向から適切に、より効率良く集光することができ、目標とするレーザ光の出力を、更に容易に得ることができる。
【００１４】
また、本実施の形態に記載の発光装置では、複数の発光部から出射される半導体レーザ光を、各グループ毎の領域に配置した光ファイバの入射端面に集光する。
このため、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く光ファイバに集光でき、目標とするレーザ光の出力を、容易に得ることができる集光装置及び発光装置を容易に実現できる。
【００１５】
また、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのレーザ集光装置である。
請求項１に記載のレーザ集光装置では、楕円状に広がりながら進行するとともに進行方向がそれぞれ平行な複数のレーザ光を出射し、且つ前記楕円の長軸方向及び短軸方向に２次元状に配列された、複数のレーザ発光部を備えた半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイから出射されたレーザ光を前記長軸方向に集光する長軸集光レンズ群と、前記半導体レーザアレイから出射されたレーザ光を前記短軸方向に集光する短軸集光レンズ群と、前記長軸集光レンズ群と前記短軸集光レンズ群にて集光されたレーザ光が入射される複数の光ファイバとを備え、前記長軸集光レンズ群が、前記レーザ発光部から出射されたそれぞれのレーザ光を、長軸方向に対して平行光に変換する長軸方向コリメートレンズと、前記長軸方向に対して平行光に変換されたレーザ光のそれぞれを前記長軸方向のグループ毎に、且つ前記光ファイバの入射面に向けて前記長軸方向に集光する長軸方向集光レンズと、で構成されたレーザ集光装置におけるものである。
そして、前記短軸集光レンズ群は、シリンドリカル形状の単一レンズである短軸方向幅均一化レンズと、シリンドリカル形状の単一レンズである短軸方向集光レンズにて構成されている。
前記短軸方向幅均一化レンズは、前記複数のレーザ発光部が配置された発光面から前記短軸方向幅均一化レンズの焦点距離を示す第１焦点距離の位置に配置されるとともに光軸が前記発光面に垂直となるように配置されており、前記長軸方向から見た場合に前記レーザ発光部から出射されたそれぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅の中心が、前記光軸上における前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置となる焦点位置付近を通過するように、前記それぞれのレーザ光の進行方向を前記短軸方向に対してそれぞれ異なる方向に屈折させるとともに、前記それぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅を均一化する。
また、前記短軸方向集光レンズは、前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置に前記短軸方向集光レンズの焦点距離を示す第２焦点距離を加えた位置に配置されるとともに前記光軸上に配置されており、前記長軸方向から見た場合に前記焦点位置付近を通過するように前記短軸方向に対してそれぞれ異なる方向に屈折されたレーザ光のそれぞれの進行方向を前記光軸に平行な方向に屈折させるとともに、それぞれのレーザ光の前記短軸方向の幅が小さくなるように集光する。
そして、前記発光面から前記第１焦点距離の２倍の位置に前記第２焦点距離の２倍を加えた位置であるとともに前記光軸に直交する集光面上に、複数の前記光ファイバのそれぞれの入射面が配置されている。
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのレーザ集光装置である。
請求項２に記載のレーザ集光装置では、半導体レーザアレイに配置された複数のレーザ発光部から出射されるレーザ光を、光学集光系（レンズ群等）を用いて集光することで、より細く、より少ない数の光ファイバに集光して入射することができる。そして、当該光ファイバから出射されるレーザ光を、更に集光レンズで集光するため、レーザ光をより小径化して集光することができ、より効率良く集光でき、レーザ光の出力を増大させることができる。
【００１６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのレーザ集光装置である。
請求項３に記載のレーザ集光装置では、複数の光ファイバの各出射面を、任意の形状に束ねる。
任意の形状に束ねることで、集光レンズを通過させたレーザ光を、より小さい集光スポット（より小さい集光面積）に、所望の形状（任意の形状）で集光することができる。
【００１７】
また、本発明の第４〜第５発明は、請求項４〜５に記載されたとおりのレーザ集光装置である。
請求項４〜５に記載のレーザ集光装置では、長軸方向及び短軸方向に配列された複数のレーザ発光部から出射される、複数のレーザ光のうち、２個以上のレーザ発光部（長軸方向に並んだ２個以上のレーザ発光部）、あるいは４個以上のレーザ発光部（長軸方向に並んだ２個以上のレーザ発光部と、更に短軸方向に並んだ２個以上のレーザ発光部）から出射されたレーザ光を、各光ファイバに集光して入射する。そして、当該光ファイバから出射されるレーザ光を、更に集光レンズで集光するため、より多くのレーザ光を、より小径化して集光することができ、レーザ光の出力を増大させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の発光装置の一実施の形態の概略構成図を示している。
半導体レーザアレイ１０は、複数の発光部１２を有し、単一の発光部を有する半導体レーザを２次元的に配列して、あるいは一列に複数の発光部を有するアレイ型半導体レーザを積層または配列して、あるいは２次元配列されたスタック型半導体レーザで、構成されている。本実施の形態では、スタック型レーザダイオードを用いている。この半導体レーザアレイ１０の各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射されたレーザ光を、効率良く光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光及び入射する。
図２に示すように、半導体レーザアレイ１０の活性層１４中の発光部１２から出射されるレーザ光は、レーザ光１００の進行方向に対して垂直な面においてほぼ楕円状であり、当該楕円は、長軸方向（ｆａｓｔ軸方向）と短軸方向（ｓｌｏｗ軸方向）とを有する。また、当該楕円は、発光部１２からの距離が長くなるほど大きくなる。
なお、図１〜図１０において、座標軸は、発光部１２から出射されるレーザ光の進行方向をＺ軸、ｆａｓｔ軸方向をＸ軸、ｓｌｏｗ軸方向をＹ軸としている。また、全ての図面は、説明を容易にするため、あるいは比較等を容易にするために、実際の寸法とは異なる寸法で記載している部分を含んでいる。
【００１９】
◆［第１の実施の形態］
図１を用いて、第１の実施の形態について説明する。
半導体レーザアレイ１０の各発光部１２から出射された各レーザ光を、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０と、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０と、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０と、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０とを通過させ、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射されるレーザ光を光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光する。
このとき、複数の発光部を複数のグループに分け、各グループ毎に光ファイバに集光する。例えば、４行２列ずつのグループに分けた場合、図１中の「ＳＧ」に示すグループ（第１番目グループ）のレーザ光は、光ファイバ８０（１、８）に集光される。また、図１中の「ＦＳＧ」は第２番目のグループにおけるｆａｓｔ軸方向のグループであり、図１中の「ＳＳＧ」は、第３番目のグループにおけるｓｌｏｗ軸方向のグループである。なお、２番目のグループのレーザ光は、光ファイバ８０（１、７）に集光される。
【００２０】
ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０（第３のレンズ）は、積層された各半導体レーザアレイ毎（Ｙ軸方向に並んだ、発光部の各「行」毎）に、中心軸方向がｓｌｏｗ軸方向である複数（この場合、「４行」の発光部に対して「４つ」）のシリンドリカルレンズを、ｆａｓｔ軸方向に配列した構造を有している。そして、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０は、各発光部１２から出射された各レーザ光を、ｆａｓｔ軸方向において幅をほぼ均一にする。この場合、各発光部１２から出射され、ｆａｓｔ軸方向において幅をほぼ均一にされた各レーザ光は、全て、出射された時点のレーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）に対して、ｓｌｏｗ軸方向から見て平行である。なお、詳細については後述する。
【００２１】
ｆａｓｔ軸集光レンズ３０（第４のレンズ）は、中心軸方向がｓｌｏｗ軸方向であるシリンドリカルレンズであり、ｆａｓｔ軸方向において幅をほぼ均一にされた各レーザ光をｆａｓｔ軸方向に集光する。集光する先は、各光ファイバ８０の入射端面である。この例では、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）がｓｌｏｗ軸方向には１「行」であるので、ｆａｓｔ軸集光レンズも１個としている。複数の光ファイバ８０がｓｌｏｗ軸方向に２「行」の場合は、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０を、シリンドリカルレンズを２個ｆａｓｔ軸方向に配列させた構造とすればよい。
【００２２】
ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０（第１のレンズ）は、中心軸方向がｆａｓｔ軸方向であるシリンドリカルレンズであり、入射側と出射側にそれぞれ継ぎ目のない単一の曲面を有し（複数のレンズで構成されることなく、単体（単一）のレンズであり）、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、ｓｌｏｗ軸方向において幅をほぼ均一にする。この場合、各発光部１２から出射され、ｓｌｏｗ軸方向において幅をほぼ均一にされた各レーザ光は、出射された時点のレーザ光の進行方向（Ｚ軸方向）に対して、ｆａｓｔ軸方向から見て各々異なる角度を有している。なお、詳細については後述する。
【００２３】
ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０（第２のレンズ）は、中心軸方向がｆａｓｔ軸方向であるシリンドリカルレンズであり、ｓｌｏｗ軸方向において幅をほぼ均一にされた各レーザ光をｓｌｏｗ軸方向に集光する。集光する先は、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射端面である。また、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０も、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０と同様に、入射側と出射側にそれぞれ継ぎ目のない単一の曲面を有している（複数のレンズで構成されることなく、単体（単一）のレンズである）。
なお、図１において、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０（第３のレンズであり、長軸方向コリメートレンズに相当）とｆａｓｔ軸集光レンズ３０（第４のレンズであり、長軸方向集光レンズに相当）は長軸方向集光装置（長軸集光レンズ群に相当）を構成しており、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０（第１のレンズであり、短軸方向幅均一化レンズに相当）とｓｌｏｗ軸集光レンズ５０（第２のレンズであり、短軸方向集光レンズに相当）は短軸方向集光装置（短軸集光レンズ群に相当）を構成している。
【００２４】
次に、図３を用いて、各レンズを通過させたレーザ光を、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光する様子を説明する。図３（Ａ）は、ｆａｓｔ軸方向から見た図であり、レーザ光をｓｌｏｗ軸方向に屈折及び集光させる様子を示している。また、図３（Ｂ）は、ｓｌｏｗ軸方向から見た図であり、レーザ光をｆａｓｔ軸方向に屈折及び集光させる様子を示している。
また、図３（Ａ）中において発光部１２（ｍ、ｎ）を、上端の発光部から、発光部１２（１、１）〜発光部１２（１、１６）とする。また、図３（Ａ）中において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を、下端の光ファイバから、光ファイバ８０（１、１）〜光ファイバ８０（１、８）とする。
ここで、半導体レーザアレイ１０の各発光部１２（ｍ、ｎ）は、ｓｌｏｗ軸方向の幅（図３（Ａ）中のＤｗ）が約０．２ｍｍであり、ｓｌｏｗ軸方向の間隔（図３（Ａ）中のＤｐ）が約０．２ｍｍである。このため、ｓｌｏｗ軸方向において隣り合う２つの発光部から出射されるレーザ光を１本の光ファイバに集光させるためには、出射の時点でＤｉｎ（約０．６ｍｍ）の幅を有するレーザ光を、Ｄｏｕｔ（例えば、０．２ｍｍ）の径の光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光する必要がある。
【００２５】
次に、図３（Ａ）を用いて、各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、ｓｌｏｗ軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射端面に集光することを説明する。図３（Ａ）において、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０の焦点距離をｆ４０（第１焦点距離に相当し、例えば、１５ｍｍ）、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離をｆ５０（第２焦点距離に相当し、例えば、５ｍｍ）とする。
そして、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０の距離の位置」に配置し、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ５０の距離の位置」に配置し、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ５０＋ｆ５０の距離の位置」に配置する。このとき、各位置は誤差により微妙に位置が修正される。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光において、ｓｌｏｗ軸方向の拡がり角度をθｉｎｙ（例えば、３．５°）とする。また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に入射されるレーザ光において、ｓｌｏｗ軸方向の入射角をθｏｕｔｙ（例えば、１０°）とする。
【００２６】
ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０及びｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Ｄｉｎ、Ｄｐ、Ｄｗ、θｉｎｙから、目標とする光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｓｌｏｗ軸方向の本数（ｔ）及び径（Ｄｏｕｔ）とθｏｕｔｙを満足するｆ４０、ｆ５０の焦点距離を有する、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０及びｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を選定すればよい。
なお、この場合、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０とｆａｓｔ軸集光レンズ３０は、ｓｌｏｗ軸方向において何ら影響を及ぼさないので説明を省略する。
【００２７】
各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光は、Ｚ軸方向に対してθｉｎｙの角度（例えば、３．５°の角度）を持ち、徐々に拡がり、やがて重なる。ｓｌｏｗ軸方向に重なったレーザ光は、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を通過すると、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０が焦点距離（ｆ４０）の位置に配置されているため、ｓｌｏｗ軸方向において幅がほぼ均一になる。この時、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を通過した各レーザ光は、各々Ｚ軸方向に対して異なる角度を有するが、各レーザ光の幅はほぼ均一であり、また、幅がほぼ均一化された各レーザ光の幅の中心は、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０の焦点の位置（図３（Ａ）中のＦ４０）を通る。
そして、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を通過した各レーザ光は、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を通過すると、各レーザ光がほぼ均一の幅であるため、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０からｆ５０の距離（ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離）に集光される。
そして、各レーザ光がｓｌｏｗ軸集光レンズ５０で集光される位置（ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０からｆ５０の距離の位置）に、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を配置して集光されたレーザ光を入射する。このとき、ｓｌｏｗ軸方向のグループ毎のレーザ光が、各グループ毎に集光される。例えば、光ファイバ（１、１）には、発光部１２（１、１）と発光部１２（１、２）のレーザ光が集光される。
【００２８】
また、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離をｆ５０よりも短いｆ５０ｓのレンズとし、このレンズ５０を発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ５０ｓの位置に配置した場合、このｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を通過後、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の後方のｆ５０ｓの距離の位置に集光されるレーザ光は、ｓｌｏｗ軸方向において密になる。（図４（Ａ）に示す。）
逆に、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離をｆ５０よりも長いｆ５０ｅのレンズとし、このレンズ５０を発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ５０ｅの位置に配置した場合、このｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を通過後、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の後方のｆ５０ｅの距離の位置に集光されるレーザ光は、ｓｌｏｗ軸方向において疎になる。（図４（Ｂ）に示す。）
【００２９】
次に、図３（Ｂ）を用いて、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、ｆａｓｔ軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射端面に集光することを説明する。図３（Ｂ）において、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０の焦点距離をｆ２０、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０の焦点距離をｆ３０とする。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光において、ｆａｓｔ軸方向の拡がり角度をθｉｎｘ（例えば、４０°）とする。また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に入射されるレーザ光において、ｆａｓｔ軸方向の入射角をθｏｕｔｘ（例えば、１０°）とする。また、発光部１２（ｍ、ｎ）のｆａｓｔ軸方向における間隔をＤｈ（例えば、１．７５ｍｍ）とする。
ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０及びｆａｓｔ軸集光レンズ３０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Ｄｈ、θｉｎｘから、目標とする光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｆａｓｔ軸方向の本数（ｓ）及び径（Ｄｏｕｔ）とθｏｕｔｘを満足するｆ２０、ｆ３０の焦点距離を有する、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０及びｆａｓｔ軸集光レンズ３０を選定すればよい。
なお、この場合、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０とｓｌｏｗ軸集光レンズ５０は、ｆａｓｔ軸方向において何ら影響を及ぼさないので説明を省略する。
【００３０】
各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光は、Ｚ軸方向に対してθｉｎｘの角度を持ち、徐々に拡がり、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０を通過すると、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０が焦点距離（ｆ２０）の位置にあるため、ｆａｓｔ軸方向において幅がほぼ均一になる。この時、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０を通過した各レーザ光は、全てＺ軸方向に対してほぼ平行になり、各レーザ光の幅はほぼ均一である。
そして、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０を通過した各レーザ光は、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０を通過すると、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０からｆ３０の距離（ｆａｓｔ軸集光レンズ３０の焦点距離）に集光される。
そして、各レーザ光がｆａｓｔ軸集光レンズ３０で集光される位置（ｆａｓｔ軸集光レンズ３０からｆ３０の距離の位置であり、この位置は、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０からｆ５０の距離の位置でもある）に、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を配置して集光されたレーザ光を入射する。このとき、ｆａｓｔ軸方向のグループ毎のレーザ光が、各グループ毎に集光される。例えば、光ファイバ８０（１、１）には、発光部１２（１、１）、発光部１２（２、１）、発光部１２（３、１）、発光部１２（４、１）のレーザ光が集光される。
【００３１】
ｆａｓｔ軸方向の拡がり角（θｉｎｘ：例えば４０°）は、ｓｌｏｗ軸方向の拡がり角（θｉｎｙ：例えば３．５°）と比較して充分大きいので、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０は、発光部１２（ｍ、ｎ）により近い位置に配置することが好ましい。図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、発光部１２（ｍ、ｎ）にほぼ接触する位置に配置している。
また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｆａｓｔ軸方向の本数（この場合は「ｓ」本であり、これにより、ｆａｓｔ軸方向に集光するレーザ光の数も決まる）、及び光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の径（この場合は「Ｄｏｕｔ」）、及びθｏｕｔｘにより、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０の焦点距離ｆ３０、及びｆａｓｔ軸集光レンズ３０の配置位置が決まる。
図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、１本の光ファイバ８０に、ｓｌｏｗ軸方向に２本のレーザ光を、ｆａｓｔ軸方向に４本のレーザ光を集光し、合計８本のレーザ光を集光している。
なお、実現した半導体レーザ集光装置では、目標とするレーザ光の出力を得るために、ｓｌｏｗ軸方向に２本のレーザ光を、ｆａｓｔ軸方向に１０本のレーザ光を集光し、合計２０本のレーザ光を集光して実用可能な出力を有するレーザ光を得た。
【００３２】
次に、図５を用いて、ｓｌｏｗ軸方向における集光について、従来（Ａ）と本発明（Ｂ）の違いを説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザ光をｓｌｏｗ軸方向において、幅の均一化及び集光する様子を示しており、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０とｆａｓｔ軸集光レンズ３０の記載を省略している。
従来の半導体レーザ集光装置は、ｓｌｏｗ軸方向において隣り合う発光部１２から出射され、距離が大きくなるに従いｓｌｏｗ軸方向に拡がるレーザ光が重なる前に、ｓｌｏｗ軸方向に集光させているので、発光部１２から光ファイバ８０までの距離（図９（Ａ）中のＬ）に制約がある。
【００３３】
図５（Ａ）に示す従来の方式では、ｓｌｏｗ軸方向の幅の均一化及び集光を１つのｓｌｏｗ軸集光レンズ７０で行っている。このため、発光部１２（１、１）〜（１、２）から出射され、θｉｎｙの拡がり角度を持ちＤｉｎ（約０．６ｍｍ）の距離を持つレーザ光を効率良く集光するためには、レーザ光が重なる前の位置にｓｌｏｗ軸集光レンズ７０を配置する必要がある。θｉｎｙが約３．５°で、２つの発光部１２からのレーザ光を集光するためには、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０の焦点距離（ｆ７０）を約１．６ｍｍに設定する必要があり、小型化が要求され、実現が困難である。
【００３４】
図５（Ａ）では、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０を通過した各レーザ光は、幅がほぼ均一になるが、入射光に対して出射光の径を小さくする集光は、なされていない。このように、従来はｓｌｏｗ軸方向において、レーザ光の幅を小さくすることなく、複数のレーザ光を集めている（束ねている）。レーザ光の幅を小さくするには、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０に入射されるレーザ光の幅が均一でないので困難である。
そこで、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０の焦点距離ｆ７０を少し短くして、ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０を通過したレーザ光を集光する（レーザ光の幅を小さくする）ことも可能であるが、光ファイバの配置が困難になる可能性がある。
また、図５（Ａ）においては、以下の式が成立する。
Ｄｏｕｔ＝２＊ｆ７０＊ｔａｎ（θｉｎｙ）
θｏｕｔｙ＝ａｒｃｔａｎ［Ｄｉｎ／（２＊ｆ７０）］
Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ＝ｔａｎ（θｉｎｙ）／ｔａｎ（θｏｕｔｙ）
通常、Ｄｉｎ及びθｉｎｙは予め半導体レーザアレイ１０において決まっているので、焦点距離ｆ７０が決まると、Ｄｏｕｔ及びθｏｕｔｙも自動的に決まり、Ｄｏｕｔ及びθｏｕｔｙを任意に設定することができない。
【００３５】
図５（Ｂ）に示す本発明の方式では、ｓｌｏｗ軸方向の幅の均一化及び集光を、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０とｓｌｏｗ軸集光レンズ５０とで、別々に行う。このため、発光部１２（１、１）〜（１、２）から出射され、θｉｎｙの拡がり角度を持ちＤｉｎ（約０．６ｍｍ）の距離を持つレーザ光を効率良く集光できる。
本発明では、ｓｌｏｗ軸方向において隣り合う発光部１２から出射され、距離が大きくなるに従いｓｌｏｗ軸方向に拡がるレーザ光がｓｌｏｗ軸方向に重なった後であっても、各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、各レーザ光毎にｓｌｏｗ軸方向に集光させることができる点が大きな特徴である。
また、図５（Ｂ）においては、以下の式が成立する。
Ｄｏｕｔ＝（ｆ５０／ｆ４０）＊Ｄｉｎ
θｏｕｔｙ＝ａｒｃｔａｎ［（ｆ４０／ｆ５０）ｔａｎ（θｉｎｙ）］
Ｄｏｕｔ／Ｄｉｎ＝ｔａｎ（θｉｎｙ）／ｔａｎ（θｏｕｔｙ）＝ｆ５０／ｆ４０
このため、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０の焦点距離ｆ４０と、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離ｆ５０との比を適切に選択することで、Ｄｏｕｔ及びθｏｕｔｙを任意に設定できる。
【００３６】
また、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０の焦点距離ｆ４０と、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０の焦点距離ｆ５０を適切に設定でき、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を「発光部１２からｆ４０の距離の位置」に配置し、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を「発光部１２からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ５０の距離の位置」に配置するので、発光部１２（ｍ、ｎ）から光ファイバ８０（ｓ、ｔ）までの距離を充分に確保でき、レンズ径等に制約されることなくレンズ群を配置できる。
また、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０及びｓｌｏｗ軸集光レンズ５０は、各々単一のシリンドリカルレンズで構成できるので、（従来の）ｓｌｏｗ軸集光レンズ７０程の小型化は要求されず、より実現が容易である。
また、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を通過した各レーザ光は、幅がほぼ均一であるので、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を用いて、ｓｌｏｗ軸方向のグループ毎に集光でき、適切に集光する（レーザ光の幅を小さくする）ことが可能である。
【００３７】
◆［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。図６は、本発明の発光装置の第２の実施の形態の概略構成図を示している。以下、第１の実施の形態との相違点について説明する。
図６は、図１に示す第１の実施の形態の構成に対して、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０とｓｌｏｗ軸集光レンズ５０に替えて、ｆａｓｔ軸及びｓｌｏｗ軸の双方向に集光する双軸集光レンズ６０（例えば、球面レンズ）を配置している。その他の構成は、図１と同様である。
【００３８】
次に、図７を用いて、各レンズを通過させたレーザ光を、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に集光する様子を説明する。図７（Ａ）は、ｆａｓｔ軸方向から見た図であり、レーザ光をｓｌｏｗ軸方向に屈折及び集光させる様子を示している。また、図７（Ｂ）は、ｓｌｏｗ軸方向から見た図であり、レーザ光をｆａｓｔ軸方向に屈折及び集光させる様子を示している。
図７（Ａ）を用いて、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、ｓｌｏｗ軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射端面に集光することを説明する。図７（Ａ）において、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０の焦点距離をｆ４０（例えば、４５ｍｍ）、双軸集光レンズ６０の焦点距離をｆ６０（例えば、１５ｍｍ）とする。
【００３９】
そして、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０の距離の位置」に配置し、双軸集光レンズ６０を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ６０の距離の位置」に配置し、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を「発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ６０＋ｆ６０の距離の位置」に配置する。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光において、ｓｌｏｗ軸方向の拡がり角度をθｉｎｙ（例えば、３．５°）とする。また、ｓｌｏｗ軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）への入射角をθｏｕｔｙ（例えば、１０°）とする。
ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０及び双軸集光レンズ６０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Ｄｉｎ、Ｄｐ、Ｄｗ、θｉｎｙから、目標とする光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｓｌｏｗ軸方向の本数（ｔ）及び径（Ｄｏｕｔ）とθｏｕｔｙを満足するｆ４０、ｆ６０の焦点距離を有する、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０及び双軸集光レンズ６０を選定すればよい。
なお、この場合、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０は、ｓｌｏｗ軸方向において何ら影響を及ぼさないので説明を省略する。
また、図７（Ａ）における、レーザ光の集光の様子は、図３（Ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
また、図７において、双軸集光レンズ６０の焦点距離をｆ６０よりも短いｆ６０ｓのレンズとし、このレンズ６０を発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ６０ｓの位置に配置した場合、この双軸集光レンズ６０を通過後、双軸集光レンズ６０の後方のｆ６０ｓの距離の位置に集光されるレーザ光は、ｓｌｏｗ軸方向において密になる。（図４（Ａ）と同様）
逆に、双軸集光レンズ６０の焦点距離をｆ６０よりも長いｆ６０ｅのレンズとし、このレンズ６０を発光部１２（ｍ、ｎ）からｆ４０＋ｆ４０＋ｆ６０ｅの位置に配置した場合、この双軸集光レンズ６０を通過後、双軸集光レンズ６０の後方のｆ６０ｅの距離の位置に集光されるレーザ光は、ｓｌｏｗ軸方向において疎になる。（図４（Ｂ）と同様）
【００４１】
次に、図７（Ｂ）を用いて、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、ｆａｓｔ軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射端面に集光することを説明する。図７（Ｂ）において、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０の焦点距離をｆ２０、双軸集光レンズ６０の焦点距離をｆ６０とする。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光において、ｆａｓｔ軸方向の拡がり角度をθｉｎｘとする。また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に入射されるレーザ光における入射角をθｏｕｔｘ（例えば、１０°）とする。また、発光部１２（ｍ、ｎ）のｆａｓｔ軸方向における間隔をＤｈ（例えば、１．７５ｍｍ）とする。
ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０及び双軸集光レンズ６０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Ｄｈ、θｉｎｘから、目標とする光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｆａｓｔ軸方向の本数（ｓ）及び径（Ｄｏｕｔ）とθｏｕｔｘを満足するｆ２０、ｆ６０の焦点距離を有する、ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０及び双軸集光レンズ６０を選定すればよい。
なお、この場合、ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ４０は、ｆａｓｔ軸方向において何ら影響を及ぼさないので説明を省略する。
【００４２】
ｆａｓｔ軸コリメートレンズ２０を通過した各レーザ光は、双軸集光レンズ６０を通過すると、双軸集光レンズ６０からｆ６０の距離（双軸集光レンズ６０の焦点距離）に集光される。
そして、各レーザ光が双軸集光レンズ６０で集光される位置（双軸集光レンズ６０からｆ６０の距離の位置）に、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）を配置して集光されたレーザ光を入射する。このとき、ｆａｓｔ軸方向のグループ毎のレーザ光が、各グループ毎に集光される。例えば、光ファイバ８０（１、１）には、発光部１２（１、１）、発光部１２（２、１）、発光部１２（３、１）、発光部１２（４、１）のレーザ光が集光される。
また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のｆａｓｔ軸方向の本数（この場合は「ｓ」本であり、これにより、ｆａｓｔ軸方向に集光するレーザ光の数も決まる）、及び光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の径（この場合は「Ｄｏｕｔ」）、及びθｏｕｔｘにより、双軸集光レンズ６０の焦点距離ｆ６０、双軸集光レンズ６０の配置位置が決まる。
【００４３】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、レンズの個数が削減できるが、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）への入射されるレーザ光において、ｆａｓｔ軸方向の拡がり角度θｏｕｔｘが比較的大きくなる。このθｏｕｔｘをより小さくするには、図１０（Ａ）に示すように、双軸集光レンズ６０をｆａｓｔ軸方向に複数配列した構成とすることで可能となる。
また、第１の実施の形態においても、θｏｕｔｘをより小さくするには、図１０（Ｂ）に示すように、ｆａｓｔ軸集光レンズ３０をｆａｓｔ軸方向に複数配列した構成とすることで可能となる。
このように、集光する光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の配列、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）への入射角（θｏｕｔｘ、θｏｕｔｙ）等に応じて、各レンズの構成を種々変更して対応する。また、光ファイバ（ｓ、ｔ）は、複数でも単数でもよく、任意の数及び配列を設定できるので、目標とするレーザ光の出力を容易に得ることができる。
【００４４】
◆［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、図１１に示すように、第１の実施の形態に対してslow軸幅均一化レンズ４０を省略している。また、slow軸集光レンズ５０のサイズが大きい。
図１１に示す第３の実施の形態では、図８に示す従来のレーザ集光装置に対して、半導体レーザアレイ１０と光ファイバ８０との距離を非常に大きくできる（第１の実施の形態と同様）。このため、各レンズの配置が容易であるとともに、光ファイバ８０への入射角を小さくできるので、より効率良くレーザ光を光ファイバ８０に集光して入射することができる。
また、図１に示す第１の実施の形態に対して、slow軸幅均一化レンズ４０を省略しているため、第１の実施の形態に比して構成が簡素化され、各レンズ等の位置決め、調整等をより容易にすることができる。
【００４５】
［全体構成］
図１１は、第３の実施の形態の概略構成図を示している。
図１１では、図１に示す第１の実施の形態と比して、slow軸幅均一化レンズ４０が省略されていることと、slow軸集光レンズ５０のサイズが大きい点で構成上の相違がある（上記）。また、slow軸集光レンズ５０の配置位置も第１の実施の形態とは異なる。この構成上の相違、及び配置位置の相違により、レーザ光の集光状態が、第１の実施の形態と異なる様子を以下に説明する。
なお、光ファイバ８０の本数は、slow軸集光レンズ５０の焦点距離（ｆ５０）等によって、種々変更することができる。
また、光ファイバ８０の出射面側を束ね、光ファイバ８０から出射されたレーザ光を集光レンズ１２０で集光することも追加しているが、この部分の説明は後述する。
他は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
［各構成要素の配置と、レーザ光の集光状態］
次に、図１２を用いて、発光部１２、fast軸コリメートレンズ２０、fast軸集光レンズ３０、slow軸集光レンズ５０、光ファイバ８０の配置位置と、レーザ光の集光状態（光ファイバ８０までの集光状態）について説明する。図１２（Ａ）は、長軸（fast軸（図１２中のX軸））方向から見た図であり、レーザ光を短軸（slow軸（図１２中のＹ軸））方向に屈折及び集光する様子を示している。また、図１２（B）は、短軸（slow軸）方向から見た図であり、レーザ光を長軸（fast軸）方向に屈折及び集光する様子を示している。
図１２（Ｂ）では、図３（Ｂ）に対してslow軸幅均一化レンズ４０が省略されている。slow軸幅均一化レンズ４０は、長軸方向においてほとんど影響を及ぼさないため、図１２（Ｂ）に示すレーザ光の集光状態と、図３（Ｂ）に示すレーザ光の集光状態は同じ（fast軸コリメートレンズ２０と、fast軸集光レンズ３０の配置位置も同じ）である。このため、図１２（Ｂ）については説明を省略する。
【００４７】
次に、図１２（Ａ）を用いて、各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光を、slow軸方向において光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射面に集光することを説明する。図１２（Ａ）において、slow軸集光レンズ５０の焦点距離をｆ５０（この場合、例えば、３０ｍｍ）とする。
そして、slow軸集光レンズ５０を「発光部１２（ｍ、ｎ）から距離（Ｓ1）の位置」に配置し、光ファイバ８０（ｍ，ｎ）を「slow軸集光レンズ５０から距離（Ｔ1）の位置」に配置する。なお、このとき以下のように、Ｓ1及びＴ1を設定する。（図１２（Ａ）の例では、（Ｓ1、Ｔ1）＝（６０ｍｍ、６０ｍｍ））
１／Ｓ1＋１／Ｔ1＝１／ｆ５０
このとき、各位置は誤差により微妙に位置が修正される。また、発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光において、slow軸方向の拡がり角度をθiny（例えば、３．５°）とする。また、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）に入射されるレーザ光において、slow軸方向の入射角をθouty（例えば、１０°）とする。なお、入射角（θouty）を所定角度未満とするために、図１２（Ａ）の光ファイバ８０（１，１）に示す点線のように、各光ファイバ８０（ｓ，ｔ）をＹＺ平面上で、入射面を中心として各々適切な角度で回転させてもよい。
【００４８】
slow軸集光レンズ５０を選定するには、発光部１２（ｍ、ｎ）における、Din、Dp、Dw、θinyから、目標とする光ファイバ８０（ｓ、ｔ）のslow軸方向の本数（ｔ）及び径（Dout）とθoutyを満足する焦点距離（ｆ５０）を有する、slow軸集光レンズ５０を選定すればよい。
各光ファイバ８０（ｓ，ｔ）の入射面は、複数の発光部１２（ｍ，ｎ）を含む発光面から所定の距離（この場合、Ｓ1＋Ｔ1の距離）の面上の直線上にあり、且つ短軸方向にほぼ平行な直線上にある。以下、この光ファイバ８０（ｓ，ｔ）の入射面を並べた位置を「レーザ集光位置」という。
なお、この場合、fast軸コリメートレンズ２０及びfast軸集光レンズ３０は、slow軸方向において、ほとんど影響を及ぼさないので説明を省略する。
【００４９】
各発光部１２（ｍ、ｎ）から出射された各レーザ光は、Ｚ軸方向に対してθinyの角度（例えば、３．５°の角度）を持ち、徐々に拡がり、やがて重なる。各レーザ光の進行方向が、slow軸集光レンズ５０の光軸とほぼ平行であるため、slow軸方向に重なったレーザ光は、slow軸集光レンズ５０を通過すると、１／Ｓ1＋１／Ｔ1＝１／ｆ５０が成立していれば、発光部１２（ｍ，ｎ）からＳ1＋Ｔ1の距離に各々集光される。
そして、各レーザ光がslow軸集光レンズ５０で集光される位置（発光部１２（ｍ，ｎ）から距離Ｓ1＋Ｔ1の位置）に、光ファイバ８０（ｓ、ｔ）の入射面を配置して、集光されたレーザ光を各光ファイバ８０（ｓ，ｔ）に入射する。
この「各レーザ光がslow軸集光レンズ５０で集光される位置（レーザ集光位置）」に、fast軸方向においても集光する。
【００５０】
●［光ファイバから出射されたレーザ光の集光］
次に、図１３を用いて、（第３の実施の形態（図１１）に示すように、）光ファイバ８０（ｍ、ｎ）から出射されるレーザ光が、集光レンズ１２０で所定の位置（図１３の［位置ＳＭ］）に集光される様子について説明する。なお、図示していないが、第１の実施の形態（図１）、第２の実施の形態（図６）も同様に、光ファイバ８０（ｍ、ｎ）から出射されるレーザ光を集光レンズ１２０で所定の位置に集光することができる。
なお、光ファイバ８０（ｍ、ｎ）の出射面は、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、任意の形状に束ねられている。任意の形状とすることで、例えば、レーザ加工の場合、所望の形状で加工することができる。また、束ねる形状は、円形（図１４（Ａ））、四角形（図１４（Ｂ））等に限定されず、様々な形状とすることが可能である。また、束ねる場合において光ファイバの本数も、必要に応じて様々な本数を束ねることが可能である。
【００５１】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）において、レーザ光を集光する所定の位置を［位置ＳＭ］、集光レンズ１２０の焦点距離を［ｆ１２０］、［位置ＳＭ］から集光レンズ１２０の中心までの距離（集光レンズ１２０の光軸方向における距離）を［距離Ｔ2］及び［距離Ｔ3］、集光レンズ１２０の中心から光ファイバ８０（ｍ、ｎ）の出射面までの距離（集光レンズ１２０の光軸方向における距離）を［距離Ｓ2］及び［距離Ｓ3］とする。
また、以下のように、（Ｓ2、Ｔ2）、（Ｓ3、Ｔ3）を設定する。
１／Ｓ2＋１／Ｔ2＝１／ｆ１２０
１／Ｓ3＋１／Ｔ3＝１／ｆ１２０、且つＳ3＞Ｓ2
上記式に基づいた図１３（Ａ）と（Ｂ）を比較すれば明らかなように、光ファイバ８０（ｍ、ｎ）の出射面から集光レンズ１２０の中心までの距離［距離ＳX］が大きくなるほど、集光レンズ１２０の中心から［位置ＳＭ］までの距離［距離ＴX］が小さくなる。また、［距離ＴX］が小さくなるほど、［位置ＳＭ］上の［集光スポット距離Sout］が小さくなる。［集光スポット距離Sout］が小さいほど、単位面積当たりのレーザ出力が増大され、レーザ加工等に有効となる。
なお、本実施例では、集光レンズ１２０から距離ＴXの位置［位置ＳＭ］を集光点としているが、集光レンズ１２０から距離ｆ１２０の位置（集光レンズ１２０の焦点距離の位置）を集光点としてもよい。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態に示した発光装置を用いれば、半導体レーザアレイ１０の各発光部１２から出射されるレーザ光を、レンズ群（光学集光系）を用いて集光することで、より細い、より少ない数の光ファイバに入射することができる。特に、ビーム品質の良いfast軸方向のレーザ光を、各光ファイバにより多く入射することができるので、レーザ加工等に有効である。
また、より細い、より少ない数の光ファイバに各レーザ光を入射し、当該光ファイバから出射されたレーザ光を、更に集光レンズ１２０で集光するため、レーザ出力をより増大させることができ、レーザ加工等に非常に有効である。
【００５３】
本発明の集光装置及び発光装置は、本実施の形態で説明した構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本発明の集光装置及び発光装置は、レーザ加工装置等、レーザ光を用いた種々の装置に適用することが可能である。
本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、各レンズの形状、サイズ等は、実施の形態の説明及び図に限定されるものではない。本発明で使用される各レンズは、一方面が曲面であれば、他方面は平面でも曲面でもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ集光装置、あるいは本実施の形態に記載の集光装置あるいは発光装置を用いれば、半導体レーザアレイの複数の発光部から出射された各レーザ光を、より効率良く光ファイバに集光でき、且つ容易に実現できるレーザ集光装置（集光装置）及び発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の発光装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図２】  半導体レーザの発光部から出射されるレーザ光を説明する図である。
【図３】  第１の実施の形態において、各レンズの配置位置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を説明する図である。
【図４】  ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を変更した場合において、ｓｌｏｗ軸集光レンズ５０を通過したレーザ光が集光される様子を説明する図である。
【図５】  ｓｌｏｗ軸方向における集光について、従来（Ａ）と本発明（Ｂ）の違いを説明する図である。
【図６】  本発明の発光装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
【図７】  第２の実施の形態において、各レンズの配置位置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を説明する図である。
【図８】  従来の半導体レーザ集光装置の概略構成図である。
【図９】  従来の半導体レーザ集光装置において、各レンズの配置位置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を説明する図である。
【図１０】  本発明の発光装置の他の実施形態を説明する図である。
【図１１】  本発明の発光装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
【図１２】  第３の実施の形態において、各レンズの配置位置と、各レンズを通過したレーザ光が集光される様子を説明する図である。
【図１３】  光ファイバ８０（ｍ、ｎ）から出射されるレーザ光が、集光レンズ１２０で所定の位置に集光される様子について説明する図である。
【図１４】  光ファイバ８０（ｍ、ｎ）の出射面を任意の形状に束ねた状態を説明する図である。
【符号の説明】
１０  半導体レーザアレイ
１２（ｍ、ｎ）  発光部
２０  ｆａｓｔ軸コリメートレンズ
３０  ｆａｓｔ軸集光レンズ
４０  ｓｌｏｗ軸幅均一化レンズ
５０、７０  ｓｌｏｗ軸集光レンズ
６０  双軸集光レンズ
８０（ｓ、ｔ）  光ファイバ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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