半導体レーザ照射装置
【課題】レーザ光の照射精度を改善し、かつ小型化、低コスト化を図ることができる半導体レーザ照射装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ照射装置１０は、ＶＣＳＥＬパッケージ２０と、ＶＣＳＥＬパッケージ２０から出射されたレーザ光を入射し、これを複数のレーザ素子に分割する光導波路３０とを備えている。光導光路３０は、屈折率が異なる複数の光学部材４０、５０とを含み、パッケージ２０から入射したレーザ光Ｌを、傾斜面４４、５２、５４で反射させ、複数に分割された出射光Ｒ１、Ｒ２を出射する。
【解決手段】半導体レーザ照射装置１０は、ＶＣＳＥＬパッケージ２０と、ＶＣＳＥＬパッケージ２０から出射されたレーザ光を入射し、これを複数のレーザ素子に分割する光導波路３０とを備えている。光導光路３０は、屈折率が異なる複数の光学部材４０、５０とを含み、パッケージ２０から入射したレーザ光Ｌを、傾斜面４４、５２、５４で反射させ、複数に分割された出射光Ｒ１、Ｒ２を出射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ素子（以下、ＶＣＳＥＬという）等を光源に用いた半導体レーザ照射装置に関し、特に、レーザ素子からの光を分割して多スポット化して照射する半導体レーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ医療は、外科的な治療だけでなく、内科的な治療へとその範囲を広げている。内科的レーザ治療は、低出力のレーザ光を照射することにより、細胞レベルでの新陳代謝の促進、生体組織の血行改善や血管新生の促進、さらには疼痛緩和や抗炎症作用等の効果が期待されている。発光ダイオードやレーザ光を用いた医療用装置に関する技術が特許文献により開示されている。
【０００３】
特許文献１は、粘着材を用いることなく光治療器を人体の治療部位に固定することができる光治療装置を開示している。特許文献２は、施術者がレーザ照射部を常に押圧保持する必要がなく、身体の任意の部位、任意の側面にレーザ光を照射することができる半導体レーザ治療装置を開示している。
【０００４】
特許文献３は、多数の半導体レーザをシート部材に並べ、多スポットの同時照射を実現するレーザ美容器のレーザ光照射装置を開示している。特許文献４は、肩こり、腰痛、アトピー性皮膚炎の広範囲の治療効果が認められている光治療を手軽に行うことのできる光治療器を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４０１３６号
【特許文献２】特開平５−１６８号
【特許文献３】特開２０００−２１７９３９号
【特許文献４】特開平９−２０１４２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザ治療において、図１４（ａ）に示すように、生体１にレーザ光を照射する場合、高い治療効果を得るためには、照射ビーム３のスポット径を小さくし、かつ照射ビーム３を照射有効領域２に精度よく照射する必要がある。しかし、上記の特許文献に示すように、従来のレーザ治療用の光源は、テープや固定バンド等により人体に固定されるため、スポット径の小さな照射ビーム３を精度良く照射有効領域２に照射することは至難の業であった。
【０００７】
この解決策として、図１４（ｂ）に示すように、スポット径の小さな複数の照射ビーム３を照射有効領域２に照射することが考えられる。しかし、複数の照射ビーム３を出射するためには複数の光源４が必要となり、これでは、レーザ治療装置の小型化、省スペース化が図れず、しかもコストが高くなってしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、レーザ光の照射精度を改善しつつ、小型化、低コスト化を図ることができる半導体レーザ照射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】
【０００９】
本発明に係る半導体レーザ照射装置は、レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射し、入射されたレーザ光を複数に分割して出射する光導波路とを有し、前記光導波路は、屈折率の異なる光学部材を複数接合し、入射されたレーザ光を各光学部材の複数の接合部からそれぞれ出射するものである。
【００１０】
好ましくは接合部は、一方の光学部材の端部に形成された一方の傾斜面と、他方の光学部材の端部に形成された他方の傾斜面とを含み、前記一方の傾斜面と他方の傾斜面で入射されたレーザ光の一部を反射する。また、前記一方の傾斜面と前記他方の傾斜面との間に、光学部材の屈折率と異なる屈折率の接着材が介在されるようにしてもよい。好ましくは光導波路の各接合部から出射された光の光量がそれぞれ等しくなるように各光学部材の屈折率が選択される。
【００１１】
光導波路は、第１の面に配置された第１の光学部材と第２の面に配置された第２の光学部材とを含み、第１の光学部材の接合部から出射された光は、第２の光学部材に入射され、当該入射された光は第２の光学部材の接合部から出射され、第１および第２の光学部材の各接合部の位置が異なるようにすることができる。
【００１２】
好ましくは半導体レーザ照射装置はさらに、前記半導体レーザ素子と前記光導波路との間に、半導体レーザ素子からの光を拡散する拡散手段を含む。拡散手段は、レーザ光を頂部に照射しこれを側面で反射する角錐状または円錐状の反射部材を含むことができる。また光導波路は、２次元状に広がる複数の傾斜面が端部に形成された光学部材を含み、前記傾斜面で反射されたレーザ光が出射される、ようにしてもよい。さらに光学部材の傾斜面には、レーザ光を全反射するための反射膜が形成されるようにしてもよい。さらに光導波路の少なくとも一部に粘着材が形成されるようにしてもよい。さらに半導体レーザ照射装置はさらに、面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動回路、および駆動回路に電力を供給する電源を含み、前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、前記光導波路上の電気配線上に直接実装されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体レーザ素子からの光を光導波路によって複数の接合部から出射させるようにしたので、一つのレーザ光を多スポット化することができ、所望の照射領域に高確率でレーザ光を照射することができる。さらに、一つのレーザ光を複数に分割することで、低出力のレーザ光を照射領域に照射することができる。さらに、半導体レーザ素子の数と出射光の数が一対一に対応する従来のレーザ照射装置と比較して、小型化、省スペース化、低コスト化の半導体レーザ照射装置を提供することができる。特に、本発明の半導体レーザ照射装置をレーザ治療装置に適用すれば、レーザ治療装置の小型化、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、図面で示す光導波路は、必ずしも実際の製品のスケールと同一ではない。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面を示す図である。同図に示すように、半導体レーザ照射装置１０は、ＶＣＳＥＬパッケージ２０と、ＶＣＳＥＬパッケージ２０から出射されたレーザ光Ｌを入射し、これを複数の多スポット化されたレーザ光Ｒ１、Ｒ２に分割する出射する光導波路３０とを備えている。
【００１６】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、図１（ｂ）に示すように、例えばセラミックパッケージまたはキャンパッケージ等から構成され、その内部にレーザ光を発するＶＣＳＥＬ２２、ＶＣＳＥＬ２２を駆動する駆動回路２４、電力を供給するバッテリー２６が収容されている。ＶＣＳＥＬ２２は、１つのビームを発するものに限らす、複数のビームを発するものであってよい。また、ＶＣＳＥＬに代えて端面発光レーザを用いることも可能である。
【００１７】
ＶＣＳＥＬは、例えば図１３に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板２００の裏面にｎ側電極２０２を形成し、さらに基板２００上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２０４、Ａｌ組成の異なるｎ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ型反射鏡）２０６、活性領域２０８、周縁に酸化領域を含むｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層２１０、Ａｌ組成の異なるｐ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた上部ＤＢＲ２１２、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層２１４を含む半導体層を積層している。積層された半導体層をエッチングすることにより円筒状のポスト（またはメサ）Ｐが形成されている。
【００１８】
ポストＰの底部、側部および頂部を覆うように基板全体にＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ等の層間絶縁膜２１６が形成され、ｐ側電極２１８は、コンタクトホール２１６ａを介してコンタクト層２１４にオーミック接続されている。ｐ側電極２１８の中央に形成された開口は、レーザ光の出射領域を規定する。このように構成されたＶＣＳＥＬは、例えば、８５０ｎｍのレーザ光をポストＰから基板と垂直の方向に出射する。なお、複数のビーム出射するＶＣＳＥＬであれば、基板上に複数のポストが形成され、複数のポストからレーザ光が出射されることになる。
【００１９】
駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２を駆動するための順方向にバイアスされた駆動電流を供給する。また、駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２の光出力が一定となるようなＡＰＣ（Auto Power Control）を行うことができる。この場合、駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２の光出力や周囲温度をモニターするセンサーからの出力に基づき駆動電流を制御する。半導体レーザ照射装置１０を携帯するとき、あるいは外部からの電力供給を得ることができないとき、駆動回路２４は、バッテリー２６からの電力に基づきＶＣＳＥＬ２２を駆動する。バッテリー２６は、外部からの電力供給により充電可能な二次電池であることが望ましい。
【００２０】
ここには図示しないが、ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、駆動回路２４の動作をオン・オフするための入力スイッチを含むことができる。入力スイッチがオンのとき、バッテリー２６は、駆動回路２４に電力を供給し、ＶＣＳＥＬ２２からレーザ光が発せられる。ＶＣＳＥＬ２２のレーザ光は、パッケージ２０の透過窓が形成された面から出射される。
【００２１】
光導波路３０は、ＶＣＳＥＬパッケージ１０からのレーザ光を入射し、これを複数のレーザ光に分割して出射する機能を有する。図１は、光導波路３０が２つの光学部材４０、５０から構成される例を示している。光学部材４０、５０は、それぞれ屈折率が異なる材料から構成される。光学部材４０、５０は、例えば細長い直方体状のライトトンネルまたはインテグレータ等から構成され、両端部には、４５度に切断された傾斜面４２、４４、５２、５４が形成されている。光学部材４０の傾斜面４４は光学部材５０の傾斜面５２に接合され、この接合部は、光学部材４０、５０の屈折率を選択することで、ハーフミラーとして機能し得る。
【００２２】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、光学部材４０の上面に実装される。ＶＣＳＥＬパッケージ２０からのレーザ光Ｌは、光学部材４０の上面にほぼ垂直に入射され、傾斜面４２で水平方向に反射され、反射されたレーザ光Ｌ１は、光学部材４０内をその長手方向に進行する。レーザ光Ｌ１の一部は、傾斜面４４と傾斜面５２の接合部を透過し、透過したレーザ光Ｌ２は、光学部材５０内をその長手方向に沿って進む。レーザ光Ｌ１の残りは、接合部で反射され、出射光Ｒ１となって外部へ出射される。光学部材５０を進行したレーザ光Ｌ２は、傾斜面５４でほぼ直角に反射され、出射光Ｒ２となって外部へ出射される。
【００２３】
このようにＶＣＳＥＬパッケージ２０から光導波路３０へ入射されたレーザ光は、光導波路３０によって複数のレーザ光に分割された出射光Ｒ１、Ｒ２となる。図１では、２つの光学部材を接合した光導波路を例示しているが、このような光学部材をＮ個（Ｎは、２以上の自然数）直列に接合することで、Ｎ−１個の多スポット化された出射光を得ることができる。また、各光学部材の長手方向の長さを異ならせることで、出射光の間隔を可変することができる。
【００２４】
上記の図１の例では、ＶＣＳＥＬパッケージ２０を光学部材４０の上面に取り付けたが、図２に示すように、ＶＣＳＥＬパッケージ２０を光学部材４０の端部４６に実装することも可能である。この場合、端部４６は平坦な面であることが望ましい。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、図３に示すように、光導光路３０Ａは、積層された光学部材を備えている。すなわち、光学部材４０の下方の面に光学部材４０Ａ、４０Ｂが配置され、光学部材５０の下方の面に光学部材５０Ａ、５０Ｂが配置されている。光学部材４０Ａと光学部材５０Ａは、１つの面の光導光路を形成し、光学部材４０Ｂと光学部材５０Ｂは、１つの面の光導光路を形成する。光学部材４０Ａは、光学部材４０よりも長手方向に長く、光学部材４０Ｂは、光学部材４０Ａよりも長手方向に長くなっている。光学部材５０、５０Ａ、５０Ｂの長手方向の長さはそれぞれ同一である。光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂの一方の端部は、積層方向に整合され、これにより、光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂと光学部材５０、５０Ａ、５０Ｂとの接合部が長手方向に重複しないようにずらされている。
【００２６】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０から発せられたレーザ光Ｌは、その一部が光学部材４０の傾斜面４２により反射され、光学部材４０内を進行する。傾斜面４２を透過したレーザ光は、その一部が光学部材４０Ａの傾斜面４２Ａで反射され、光学部材４０Ａ内を進行する。さらに、傾斜面４２Ａを透過した光は、傾斜面４２Ｂで反射され、光学部材４０Ｂ内を進行する。光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂと進行したレーザ光は、第１の実施例のときと同様に、各接合部で反射され、出射光Ｒ１、Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ２、Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂとして出射される。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、図４に示すように、レーザ光Ｌが入射される光学部材４０の傾斜面４２に、レーザ光Ｌを拡散するための拡散膜６０が形成されている。拡散膜６０は、例えば傾斜面４２の表面に無数の凹凸を形成することで入射した光を散乱させる。これにより、レーザ光が一層小さなスポット径のビームに分割され、スポット径の小さな出射光Ｒ１、Ｒ２を得ることができる。
【００２８】
さらに、他の光学部材が接合されない傾斜面、例えば、光学部材５０の傾斜面５４や、図３に示す傾斜面４２Ａ、４２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂなどに反射膜６２を形成することができる。この反射膜６２を形成することで、レーザ光を傾斜面で全反射させることができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施例では、図５に示すように、光学部材４０の傾斜面４４と光学部材５０の傾斜面５２との間に接着材８０を介在させる。接着材８０は、光学部材４０および５０と屈折率を異にし、傾斜面４４、５２との界面がハーフミラーとして機能するようにする。これにより、レーザ光Ｌ１の一部は、傾斜面４４と接着材８０との界面で出射光Ｒ１となり、その界面を透過した光の一部は、接着材８０と傾斜面５２との界面で出射光Ｒ３となり、傾斜面５４で反射された光が出射光Ｒ３となる。接着材８０の厚さ等は適宜選択される。
【００３０】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。第５の実施例では、第３の実施例で説明した拡散膜（または後述する拡散部材）を利用し、光学部材は、２次元状または放射状に広がった複数の端面を有する。図６に示すように、ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、平板状の光学部材９０の一方の端部の中央付近に実装される。ＶＣＳＥＬパッケージ２０からのレーザ光は、光学部材９０の傾斜面９２に形成された拡散膜によって拡散され、光学部材９０内を拡散されて進行する。光学部材９０の他方の端部には、斜め４５度にカットされた複数の傾斜面９４が形成されている。光学部材９０内を進行したレーザ光Ｌ１は、傾斜面９４で反射され、複数の出射光となる。好ましくは傾斜面９４は、レーザ光Ｌ１のビーム径が小さくなるような断面積に設計される。
【００３１】
次に、本発明の第６の実施例について説明する。第６の実施例では、第５の実施例で用いた光学部材を複数積層して光導光路を形成する。図７に示すように、光導光路３０Ｅは、光学部材９０の下方の面に、光学部材９０Ａ、９０Ｂを積層している。光学部材９０Ａの端面に形成された複数の傾斜面９４Ａは、光学部材９０の傾斜面９４よりも離れた位置に形成され、光学部材９０Ｂの端面に形成された複数の傾斜面９４Ｂは、傾斜面９４Ａよりも離れた位置に形成されている。これにより、ＶＣＳＥＬからのレーザ光は、それぞれの光学部材９０．９０Ａ、９０Ｂを進行したレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３となり、これらのレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、複数の傾斜面９４、９４Ａ、９４Ｂで反射され、シャワー状の多スポットのビームＲとして出射される。
【００３２】
次に、本発明の第７の実施例について説明する。第７の実施例では、図８に示すように、光学部材４０上に形成された電気配線上に、ＶＣＳＥＬ２２、駆動回路２４およびバッテリー（電源）２６を直接実装する。例えば、光学部材４０上には、ＩＴＯよりなる透明な金属配線が形成される。これにより、半導体レーザ照射装置１０Ｆをより小型化、省スペース化することができる。
【００３３】
次に、本発明の第８の実施例について説明する。第８の実施例では、図９に示すように、光導光路の光出射面に粘着材１００を形成する。粘着材１００は、好ましくはレーザ光の出射位置を除く部分に形成される。但し、粘着材１００が光透過性であれば、レーザ光の出射位置を覆っていても良い。粘着材１００は、例えば半導体レーザ照射装置を人体の所定部位に固定する際に利用される。また粘着材は、ベルトまたはバンドの一部を構成するものであってもよい。
【００３４】
次に、好ましいレーザ光の拡散方法について説明する。図１０（ａ）は、レーザ光を拡散する拡散部材の斜視図、図１０（ｂ）は、拡散部材の上面図、図１０（ｃ）は、拡散部材によるレーザ光の拡散の様子を示している。
【００３５】
拡散部材１１０は、図１０（ａ）に示すような四角錐の反射部材を用いて構成される。レーザ光Ｌは、一定のビームスポット径Ｂを有しており、レーザ光の中心が四角錐の頂点に一致するようにレーザ光を四角錘に向けて照射する。これにより、レーザ光Ｌは、四角錐の各傾斜面でそれぞれ９０度の方向に分割され、かつ入射方向と直交する方向の拡散ビームＬ１に変換される。
【００３６】
レーザ光Ｌを拡散部材１１０で拡散することによって、図１０（ｃ）に示すように、放射状に複数の傾斜面１２２を有する光学部材１１０の中央にＶＣＳＥＬパッケージ２０を取り付けることで、各傾斜面１２２から複数の出射光Ｒを得ることができる。なお、拡散部材は、三角錐、他の多角錐、あるいは円錐であってもよい。
【００３７】
次に、光導光路を構成する光学部材の好ましい例を説明する。図１１は、光導波路が材料Ａ、Ｂ、Ｃの光学部材によって構成される例を示している。入射光Ｌから出射光Ａ、Ｂを得るために、光学部材の材料Ａ、Ｂ、Ｃの屈折率は、次式の反射率Ｒに基づき決定される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
ここで、ｎ０は、入射側の媒質の屈折率、ｎ１は、出射側の媒質の屈折率を示す。光学部材の材料Ａ、Ｂ、Ｃは、各接合部における出射光１、２の光量が等しくなるように選択される。
【００４０】
図１１（ｂ）に示す組合せ例では、材料Ａにポリメチルメタクリレート（屈折率 1.49）、材料Ｂにチオオウレタン系樹脂（屈折率 1.61）、材料Ｃにエビスルフイド系樹脂（屈折率 1.74）が選択され、材料ＡとＢの接合部の反射率は、0.150%、材料ＢとＣの反射率は、0.151%とすることができる。その結果、１［ｍＷ］の入射光から、約０．００１５［ｍＷ］の出射光Ａ、Ｂを得ることができる。なお、入射光の波長は８５０ｎｍのレーザ光である。
【００４１】
図１１（ｃ）に示す組合せ例では、材料Ａにジアリルカーボネート（屈折率 1.52）、材料Ｂにエビスルフイド系樹脂（屈折率 1.70）、材料Ｃに無機ガラス（屈折率 1.90）が選択され、材料ＡとＢの接合部の反射率は、0.312%、材料ＢとＣの反射率は、0.309%とすることができる。その結果、１［ｍＷ］の入射光から、約０．００３１［ｍＷ］の出射光Ａ、Ｂを得ることができる。なお、入射光の波長は８５０ｎｍのレーザ光である。
【００４２】
図１２は、光学部材の材料とそれらの屈折率との関係を示す表である。例えば、エビスルフイド系樹脂、チオオウレタン系樹脂、（ポリエステル）メタクリレート、ポリカーボネート、（ウレタン）メタクリレート、（エポキシ）メタクリレート、ジアリルカーボネート、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、メタクリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリメチルメタクリレート、無機ガラス（TiO2、SiO2など）などを用いることができる。また接着材として、エポキシ系光学接着剤、アクリレート系光学接着剤を用いることができる。
【００４３】
また、上記第４の実施例では、光学部材の接合面に接着材を介在させたが、接着材は、図１２に示すように、エポキシ系光学接着剤、アクリレート系光学接着剤などを用いることができる。
【００４４】
以上のように本発明の幾つかの実施例を説明したが、これらの実施例は、他の実施例と組み合わせて用いることができることは勿論である。例えば、第２の実施例と第４の実施例を組み合わせたり、第３の実施例と第４の実施例とを組み合わせることも可能である。さらに、上記第１の実施例では、２つの光学部材の接合例を示しているが、接合する光学部材の数、大きさ、傾斜面の数等は、目的に応じて適宜変更することができる。
【００４５】
このように本実施例の半導体レーザ照射装置によれば、一つのレーザビームを多スポットに変換することで、精度良く照射スポットの位置を合わせなくても、ビーム径の小さい照射スポットを高確率で所望の照射領域に照射することができる。半導体レーザ照射装置をレーザ治療またはレーザ美容に適用すれば、その治療効果を改善することができ、しかも、レーザ治療器を、従来に比べて安価にすることができる。
【００４６】
上記実施例は例示的なものであり、本発明の範囲は、実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。また、本発明は、特許請求の範囲の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面を示す図、図１（ｂ）は、ＶＣＳＥＬパッケージの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施例の好ましい変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例に係る半導体レーザ照射装置の斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第７の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図９】本発明の第８の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図１０】本実施例におけるレーザ光の好ましい拡散方法を説明する図であり、同図(ａ)は拡散部材の斜視図、同図（ｂ）は拡散部材の上面図、同図（ｃ）は拡散部材によるレーザ光の拡散の様子を示す図である。
【図１１】本実施例における光導光路の好ましい組合せの例を説明する図である。
【図１２】光導光路に用いられる光学材料と屈折率との関係を示す表である。
【図１３】ＶＣＳＥＬの一構成例を示す断面図である。
【図１４】従来のレーザ治療器の光源を説明する図である。
【００４８】
１０：半導体レーザ照射装置
２０：ＶＣＳＥＬパッケージ
３０：光導波路
４０、５０：光学部材
４２、４４、５２、５４：傾斜面
６０：拡散膜
６２：反射膜
８０：接着材
９０、１２０：光学部材
９２、９４、１２２：傾斜面
１００：粘着材
１１０：拡散部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザ素子（以下、ＶＣＳＥＬという）等を光源に用いた半導体レーザ照射装置に関し、特に、レーザ素子からの光を分割して多スポット化して照射する半導体レーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ医療は、外科的な治療だけでなく、内科的な治療へとその範囲を広げている。内科的レーザ治療は、低出力のレーザ光を照射することにより、細胞レベルでの新陳代謝の促進、生体組織の血行改善や血管新生の促進、さらには疼痛緩和や抗炎症作用等の効果が期待されている。発光ダイオードやレーザ光を用いた医療用装置に関する技術が特許文献により開示されている。
【０００３】
特許文献１は、粘着材を用いることなく光治療器を人体の治療部位に固定することができる光治療装置を開示している。特許文献２は、施術者がレーザ照射部を常に押圧保持する必要がなく、身体の任意の部位、任意の側面にレーザ光を照射することができる半導体レーザ治療装置を開示している。
【０００４】
特許文献３は、多数の半導体レーザをシート部材に並べ、多スポットの同時照射を実現するレーザ美容器のレーザ光照射装置を開示している。特許文献４は、肩こり、腰痛、アトピー性皮膚炎の広範囲の治療効果が認められている光治療を手軽に行うことのできる光治療器を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４０１３６号
【特許文献２】特開平５−１６８号
【特許文献３】特開２０００−２１７９３９号
【特許文献４】特開平９−２０１４２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザ治療において、図１４（ａ）に示すように、生体１にレーザ光を照射する場合、高い治療効果を得るためには、照射ビーム３のスポット径を小さくし、かつ照射ビーム３を照射有効領域２に精度よく照射する必要がある。しかし、上記の特許文献に示すように、従来のレーザ治療用の光源は、テープや固定バンド等により人体に固定されるため、スポット径の小さな照射ビーム３を精度良く照射有効領域２に照射することは至難の業であった。
【０００７】
この解決策として、図１４（ｂ）に示すように、スポット径の小さな複数の照射ビーム３を照射有効領域２に照射することが考えられる。しかし、複数の照射ビーム３を出射するためには複数の光源４が必要となり、これでは、レーザ治療装置の小型化、省スペース化が図れず、しかもコストが高くなってしまうという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、レーザ光の照射精度を改善しつつ、小型化、低コスト化を図ることができる半導体レーザ照射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】
【０００９】
本発明に係る半導体レーザ照射装置は、レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射し、入射されたレーザ光を複数に分割して出射する光導波路とを有し、前記光導波路は、屈折率の異なる光学部材を複数接合し、入射されたレーザ光を各光学部材の複数の接合部からそれぞれ出射するものである。
【００１０】
好ましくは接合部は、一方の光学部材の端部に形成された一方の傾斜面と、他方の光学部材の端部に形成された他方の傾斜面とを含み、前記一方の傾斜面と他方の傾斜面で入射されたレーザ光の一部を反射する。また、前記一方の傾斜面と前記他方の傾斜面との間に、光学部材の屈折率と異なる屈折率の接着材が介在されるようにしてもよい。好ましくは光導波路の各接合部から出射された光の光量がそれぞれ等しくなるように各光学部材の屈折率が選択される。
【００１１】
光導波路は、第１の面に配置された第１の光学部材と第２の面に配置された第２の光学部材とを含み、第１の光学部材の接合部から出射された光は、第２の光学部材に入射され、当該入射された光は第２の光学部材の接合部から出射され、第１および第２の光学部材の各接合部の位置が異なるようにすることができる。
【００１２】
好ましくは半導体レーザ照射装置はさらに、前記半導体レーザ素子と前記光導波路との間に、半導体レーザ素子からの光を拡散する拡散手段を含む。拡散手段は、レーザ光を頂部に照射しこれを側面で反射する角錐状または円錐状の反射部材を含むことができる。また光導波路は、２次元状に広がる複数の傾斜面が端部に形成された光学部材を含み、前記傾斜面で反射されたレーザ光が出射される、ようにしてもよい。さらに光学部材の傾斜面には、レーザ光を全反射するための反射膜が形成されるようにしてもよい。さらに光導波路の少なくとも一部に粘着材が形成されるようにしてもよい。さらに半導体レーザ照射装置はさらに、面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動回路、および駆動回路に電力を供給する電源を含み、前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、前記光導波路上の電気配線上に直接実装されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体レーザ素子からの光を光導波路によって複数の接合部から出射させるようにしたので、一つのレーザ光を多スポット化することができ、所望の照射領域に高確率でレーザ光を照射することができる。さらに、一つのレーザ光を複数に分割することで、低出力のレーザ光を照射領域に照射することができる。さらに、半導体レーザ素子の数と出射光の数が一対一に対応する従来のレーザ照射装置と比較して、小型化、省スペース化、低コスト化の半導体レーザ照射装置を提供することができる。特に、本発明の半導体レーザ照射装置をレーザ治療装置に適用すれば、レーザ治療装置の小型化、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、図面で示す光導波路は、必ずしも実際の製品のスケールと同一ではない。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面を示す図である。同図に示すように、半導体レーザ照射装置１０は、ＶＣＳＥＬパッケージ２０と、ＶＣＳＥＬパッケージ２０から出射されたレーザ光Ｌを入射し、これを複数の多スポット化されたレーザ光Ｒ１、Ｒ２に分割する出射する光導波路３０とを備えている。
【００１６】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、図１（ｂ）に示すように、例えばセラミックパッケージまたはキャンパッケージ等から構成され、その内部にレーザ光を発するＶＣＳＥＬ２２、ＶＣＳＥＬ２２を駆動する駆動回路２４、電力を供給するバッテリー２６が収容されている。ＶＣＳＥＬ２２は、１つのビームを発するものに限らす、複数のビームを発するものであってよい。また、ＶＣＳＥＬに代えて端面発光レーザを用いることも可能である。
【００１７】
ＶＣＳＥＬは、例えば図１３に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板２００の裏面にｎ側電極２０２を形成し、さらに基板２００上に、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２０４、Ａｌ組成の異なるｎ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分布ブラッグ型反射鏡）２０６、活性領域２０８、周縁に酸化領域を含むｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層２１０、Ａｌ組成の異なるｐ型のＡｌＧａＡｓ層を交互に重ねた上部ＤＢＲ２１２、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層２１４を含む半導体層を積層している。積層された半導体層をエッチングすることにより円筒状のポスト（またはメサ）Ｐが形成されている。
【００１８】
ポストＰの底部、側部および頂部を覆うように基板全体にＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ等の層間絶縁膜２１６が形成され、ｐ側電極２１８は、コンタクトホール２１６ａを介してコンタクト層２１４にオーミック接続されている。ｐ側電極２１８の中央に形成された開口は、レーザ光の出射領域を規定する。このように構成されたＶＣＳＥＬは、例えば、８５０ｎｍのレーザ光をポストＰから基板と垂直の方向に出射する。なお、複数のビーム出射するＶＣＳＥＬであれば、基板上に複数のポストが形成され、複数のポストからレーザ光が出射されることになる。
【００１９】
駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２を駆動するための順方向にバイアスされた駆動電流を供給する。また、駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２の光出力が一定となるようなＡＰＣ（Auto Power Control）を行うことができる。この場合、駆動回路２４は、ＶＣＳＥＬ２２の光出力や周囲温度をモニターするセンサーからの出力に基づき駆動電流を制御する。半導体レーザ照射装置１０を携帯するとき、あるいは外部からの電力供給を得ることができないとき、駆動回路２４は、バッテリー２６からの電力に基づきＶＣＳＥＬ２２を駆動する。バッテリー２６は、外部からの電力供給により充電可能な二次電池であることが望ましい。
【００２０】
ここには図示しないが、ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、駆動回路２４の動作をオン・オフするための入力スイッチを含むことができる。入力スイッチがオンのとき、バッテリー２６は、駆動回路２４に電力を供給し、ＶＣＳＥＬ２２からレーザ光が発せられる。ＶＣＳＥＬ２２のレーザ光は、パッケージ２０の透過窓が形成された面から出射される。
【００２１】
光導波路３０は、ＶＣＳＥＬパッケージ１０からのレーザ光を入射し、これを複数のレーザ光に分割して出射する機能を有する。図１は、光導波路３０が２つの光学部材４０、５０から構成される例を示している。光学部材４０、５０は、それぞれ屈折率が異なる材料から構成される。光学部材４０、５０は、例えば細長い直方体状のライトトンネルまたはインテグレータ等から構成され、両端部には、４５度に切断された傾斜面４２、４４、５２、５４が形成されている。光学部材４０の傾斜面４４は光学部材５０の傾斜面５２に接合され、この接合部は、光学部材４０、５０の屈折率を選択することで、ハーフミラーとして機能し得る。
【００２２】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、光学部材４０の上面に実装される。ＶＣＳＥＬパッケージ２０からのレーザ光Ｌは、光学部材４０の上面にほぼ垂直に入射され、傾斜面４２で水平方向に反射され、反射されたレーザ光Ｌ１は、光学部材４０内をその長手方向に進行する。レーザ光Ｌ１の一部は、傾斜面４４と傾斜面５２の接合部を透過し、透過したレーザ光Ｌ２は、光学部材５０内をその長手方向に沿って進む。レーザ光Ｌ１の残りは、接合部で反射され、出射光Ｒ１となって外部へ出射される。光学部材５０を進行したレーザ光Ｌ２は、傾斜面５４でほぼ直角に反射され、出射光Ｒ２となって外部へ出射される。
【００２３】
このようにＶＣＳＥＬパッケージ２０から光導波路３０へ入射されたレーザ光は、光導波路３０によって複数のレーザ光に分割された出射光Ｒ１、Ｒ２となる。図１では、２つの光学部材を接合した光導波路を例示しているが、このような光学部材をＮ個（Ｎは、２以上の自然数）直列に接合することで、Ｎ−１個の多スポット化された出射光を得ることができる。また、各光学部材の長手方向の長さを異ならせることで、出射光の間隔を可変することができる。
【００２４】
上記の図１の例では、ＶＣＳＥＬパッケージ２０を光学部材４０の上面に取り付けたが、図２に示すように、ＶＣＳＥＬパッケージ２０を光学部材４０の端部４６に実装することも可能である。この場合、端部４６は平坦な面であることが望ましい。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は、図３に示すように、光導光路３０Ａは、積層された光学部材を備えている。すなわち、光学部材４０の下方の面に光学部材４０Ａ、４０Ｂが配置され、光学部材５０の下方の面に光学部材５０Ａ、５０Ｂが配置されている。光学部材４０Ａと光学部材５０Ａは、１つの面の光導光路を形成し、光学部材４０Ｂと光学部材５０Ｂは、１つの面の光導光路を形成する。光学部材４０Ａは、光学部材４０よりも長手方向に長く、光学部材４０Ｂは、光学部材４０Ａよりも長手方向に長くなっている。光学部材５０、５０Ａ、５０Ｂの長手方向の長さはそれぞれ同一である。光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂの一方の端部は、積層方向に整合され、これにより、光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂと光学部材５０、５０Ａ、５０Ｂとの接合部が長手方向に重複しないようにずらされている。
【００２６】
ＶＣＳＥＬパッケージ２０から発せられたレーザ光Ｌは、その一部が光学部材４０の傾斜面４２により反射され、光学部材４０内を進行する。傾斜面４２を透過したレーザ光は、その一部が光学部材４０Ａの傾斜面４２Ａで反射され、光学部材４０Ａ内を進行する。さらに、傾斜面４２Ａを透過した光は、傾斜面４２Ｂで反射され、光学部材４０Ｂ内を進行する。光学部材４０、４０Ａ、４０Ｂと進行したレーザ光は、第１の実施例のときと同様に、各接合部で反射され、出射光Ｒ１、Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ２、Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂとして出射される。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、図４に示すように、レーザ光Ｌが入射される光学部材４０の傾斜面４２に、レーザ光Ｌを拡散するための拡散膜６０が形成されている。拡散膜６０は、例えば傾斜面４２の表面に無数の凹凸を形成することで入射した光を散乱させる。これにより、レーザ光が一層小さなスポット径のビームに分割され、スポット径の小さな出射光Ｒ１、Ｒ２を得ることができる。
【００２８】
さらに、他の光学部材が接合されない傾斜面、例えば、光学部材５０の傾斜面５４や、図３に示す傾斜面４２Ａ、４２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂなどに反射膜６２を形成することができる。この反射膜６２を形成することで、レーザ光を傾斜面で全反射させることができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施例では、図５に示すように、光学部材４０の傾斜面４４と光学部材５０の傾斜面５２との間に接着材８０を介在させる。接着材８０は、光学部材４０および５０と屈折率を異にし、傾斜面４４、５２との界面がハーフミラーとして機能するようにする。これにより、レーザ光Ｌ１の一部は、傾斜面４４と接着材８０との界面で出射光Ｒ１となり、その界面を透過した光の一部は、接着材８０と傾斜面５２との界面で出射光Ｒ３となり、傾斜面５４で反射された光が出射光Ｒ３となる。接着材８０の厚さ等は適宜選択される。
【００３０】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。第５の実施例では、第３の実施例で説明した拡散膜（または後述する拡散部材）を利用し、光学部材は、２次元状または放射状に広がった複数の端面を有する。図６に示すように、ＶＣＳＥＬパッケージ２０は、平板状の光学部材９０の一方の端部の中央付近に実装される。ＶＣＳＥＬパッケージ２０からのレーザ光は、光学部材９０の傾斜面９２に形成された拡散膜によって拡散され、光学部材９０内を拡散されて進行する。光学部材９０の他方の端部には、斜め４５度にカットされた複数の傾斜面９４が形成されている。光学部材９０内を進行したレーザ光Ｌ１は、傾斜面９４で反射され、複数の出射光となる。好ましくは傾斜面９４は、レーザ光Ｌ１のビーム径が小さくなるような断面積に設計される。
【００３１】
次に、本発明の第６の実施例について説明する。第６の実施例では、第５の実施例で用いた光学部材を複数積層して光導光路を形成する。図７に示すように、光導光路３０Ｅは、光学部材９０の下方の面に、光学部材９０Ａ、９０Ｂを積層している。光学部材９０Ａの端面に形成された複数の傾斜面９４Ａは、光学部材９０の傾斜面９４よりも離れた位置に形成され、光学部材９０Ｂの端面に形成された複数の傾斜面９４Ｂは、傾斜面９４Ａよりも離れた位置に形成されている。これにより、ＶＣＳＥＬからのレーザ光は、それぞれの光学部材９０．９０Ａ、９０Ｂを進行したレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３となり、これらのレーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、複数の傾斜面９４、９４Ａ、９４Ｂで反射され、シャワー状の多スポットのビームＲとして出射される。
【００３２】
次に、本発明の第７の実施例について説明する。第７の実施例では、図８に示すように、光学部材４０上に形成された電気配線上に、ＶＣＳＥＬ２２、駆動回路２４およびバッテリー（電源）２６を直接実装する。例えば、光学部材４０上には、ＩＴＯよりなる透明な金属配線が形成される。これにより、半導体レーザ照射装置１０Ｆをより小型化、省スペース化することができる。
【００３３】
次に、本発明の第８の実施例について説明する。第８の実施例では、図９に示すように、光導光路の光出射面に粘着材１００を形成する。粘着材１００は、好ましくはレーザ光の出射位置を除く部分に形成される。但し、粘着材１００が光透過性であれば、レーザ光の出射位置を覆っていても良い。粘着材１００は、例えば半導体レーザ照射装置を人体の所定部位に固定する際に利用される。また粘着材は、ベルトまたはバンドの一部を構成するものであってもよい。
【００３４】
次に、好ましいレーザ光の拡散方法について説明する。図１０（ａ）は、レーザ光を拡散する拡散部材の斜視図、図１０（ｂ）は、拡散部材の上面図、図１０（ｃ）は、拡散部材によるレーザ光の拡散の様子を示している。
【００３５】
拡散部材１１０は、図１０（ａ）に示すような四角錐の反射部材を用いて構成される。レーザ光Ｌは、一定のビームスポット径Ｂを有しており、レーザ光の中心が四角錐の頂点に一致するようにレーザ光を四角錘に向けて照射する。これにより、レーザ光Ｌは、四角錐の各傾斜面でそれぞれ９０度の方向に分割され、かつ入射方向と直交する方向の拡散ビームＬ１に変換される。
【００３６】
レーザ光Ｌを拡散部材１１０で拡散することによって、図１０（ｃ）に示すように、放射状に複数の傾斜面１２２を有する光学部材１１０の中央にＶＣＳＥＬパッケージ２０を取り付けることで、各傾斜面１２２から複数の出射光Ｒを得ることができる。なお、拡散部材は、三角錐、他の多角錐、あるいは円錐であってもよい。
【００３７】
次に、光導光路を構成する光学部材の好ましい例を説明する。図１１は、光導波路が材料Ａ、Ｂ、Ｃの光学部材によって構成される例を示している。入射光Ｌから出射光Ａ、Ｂを得るために、光学部材の材料Ａ、Ｂ、Ｃの屈折率は、次式の反射率Ｒに基づき決定される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
ここで、ｎ０は、入射側の媒質の屈折率、ｎ１は、出射側の媒質の屈折率を示す。光学部材の材料Ａ、Ｂ、Ｃは、各接合部における出射光１、２の光量が等しくなるように選択される。
【００４０】
図１１（ｂ）に示す組合せ例では、材料Ａにポリメチルメタクリレート（屈折率 1.49）、材料Ｂにチオオウレタン系樹脂（屈折率 1.61）、材料Ｃにエビスルフイド系樹脂（屈折率 1.74）が選択され、材料ＡとＢの接合部の反射率は、0.150%、材料ＢとＣの反射率は、0.151%とすることができる。その結果、１［ｍＷ］の入射光から、約０．００１５［ｍＷ］の出射光Ａ、Ｂを得ることができる。なお、入射光の波長は８５０ｎｍのレーザ光である。
【００４１】
図１１（ｃ）に示す組合せ例では、材料Ａにジアリルカーボネート（屈折率 1.52）、材料Ｂにエビスルフイド系樹脂（屈折率 1.70）、材料Ｃに無機ガラス（屈折率 1.90）が選択され、材料ＡとＢの接合部の反射率は、0.312%、材料ＢとＣの反射率は、0.309%とすることができる。その結果、１［ｍＷ］の入射光から、約０．００３１［ｍＷ］の出射光Ａ、Ｂを得ることができる。なお、入射光の波長は８５０ｎｍのレーザ光である。
【００４２】
図１２は、光学部材の材料とそれらの屈折率との関係を示す表である。例えば、エビスルフイド系樹脂、チオオウレタン系樹脂、（ポリエステル）メタクリレート、ポリカーボネート、（ウレタン）メタクリレート、（エポキシ）メタクリレート、ジアリルカーボネート、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、メタクリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリメチルメタクリレート、無機ガラス（TiO2、SiO2など）などを用いることができる。また接着材として、エポキシ系光学接着剤、アクリレート系光学接着剤を用いることができる。
【００４３】
また、上記第４の実施例では、光学部材の接合面に接着材を介在させたが、接着材は、図１２に示すように、エポキシ系光学接着剤、アクリレート系光学接着剤などを用いることができる。
【００４４】
以上のように本発明の幾つかの実施例を説明したが、これらの実施例は、他の実施例と組み合わせて用いることができることは勿論である。例えば、第２の実施例と第４の実施例を組み合わせたり、第３の実施例と第４の実施例とを組み合わせることも可能である。さらに、上記第１の実施例では、２つの光学部材の接合例を示しているが、接合する光学部材の数、大きさ、傾斜面の数等は、目的に応じて適宜変更することができる。
【００４５】
このように本実施例の半導体レーザ照射装置によれば、一つのレーザビームを多スポットに変換することで、精度良く照射スポットの位置を合わせなくても、ビーム径の小さい照射スポットを高確率で所望の照射領域に照射することができる。半導体レーザ照射装置をレーザ治療またはレーザ美容に適用すれば、その治療効果を改善することができ、しかも、レーザ治療器を、従来に比べて安価にすることができる。
【００４６】
上記実施例は例示的なものであり、本発明の範囲は、実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。また、本発明は、特許請求の範囲の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面を示す図、図１（ｂ）は、ＶＣＳＥＬパッケージの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施例の好ましい変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例に係る半導体レーザ照射装置の斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第７の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図９】本発明の第８の実施例に係る半導体レーザ照射装置の概略断面図である。
【図１０】本実施例におけるレーザ光の好ましい拡散方法を説明する図であり、同図(ａ)は拡散部材の斜視図、同図（ｂ）は拡散部材の上面図、同図（ｃ）は拡散部材によるレーザ光の拡散の様子を示す図である。
【図１１】本実施例における光導光路の好ましい組合せの例を説明する図である。
【図１２】光導光路に用いられる光学材料と屈折率との関係を示す表である。
【図１３】ＶＣＳＥＬの一構成例を示す断面図である。
【図１４】従来のレーザ治療器の光源を説明する図である。
【００４８】
１０：半導体レーザ照射装置
２０：ＶＣＳＥＬパッケージ
３０：光導波路
４０、５０：光学部材
４２、４４、５２、５４：傾斜面
６０：拡散膜
６２：反射膜
８０：接着材
９０、１２０：光学部材
９２、９４、１２２：傾斜面
１００：粘着材
１１０：拡散部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射し、入射されたレーザ光を複数に分割して出射する光導波路とを有し、
前記光導波路は、屈折率の異なる光学部材を複数接合し、入射されたレーザ光を各光学部材の複数の接合部からそれぞれ出射する、
半導体レーザ照射装置。
【請求項２】
前記接合部は、一方の光学部材の端部に形成された一方の傾斜面と、他方の光学部材の端部に形成された他方の傾斜面とを含み、前記一方の傾斜面と他方の傾斜面で入射されたレーザ光の一部を反射する、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項３】
前記一方の傾斜面と前記他方の傾斜面との間に、光学部材の屈折率と異なる屈折率の接着材が介在される、請求項２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項４】
前記光導波路の各接合部から出射された光の光量がそれぞれ等しくなるように各光学部材の屈折率が選択される、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項５】
前記光導波路は、第１の面に配置された第１の光学部材と第２の面に配置された第２の光学部材とを含み、第１の光学部材の接合部から出射された光は、第２の光学部材に入射され、当該入射された光は第２の光学部材の接合部から出射され、第１および第２の光学部材の各接合部の位置が異なる、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項６】
半導体レーザ照射装置はさらに、前記半導体レーザ素子と前記光導波路との間に、半導体レーザ素子からの光を拡散する拡散手段を含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項７】
前記拡散手段は、レーザ光を頂部に照射しこれを側面で反射する角錐状または円錐状の反射部材を含む、請求項６に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項８】
前記光導波路は、２次元状に広がる複数の傾斜面が端部に形成された光学部材を含み、前記傾斜面で反射されたレーザ光が出射される、請求項７に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項９】
前記光学部材の傾斜面には、レーザ光を全反射するための反射膜が形成される、請求項１または２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１０】
前記光導波路の少なくとも一部に粘着材が形成されている、請求項１ないし９いずれか１つに半導体レーザ照射装置。
【請求項１１】
半導体レーザ照射装置はさらに、面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動回路、および駆動回路に電力を供給する電源を含み、前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、前記光導波路上の電気配線上に直接実装される、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１２】
前記電気配線は透明金属配線である、請求項１１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１３】
前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、パッケージ内に収容されている、請求項１１または１２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１】
レーザ光を出射する少なくとも１つの半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子からのレーザ光を入射し、入射されたレーザ光を複数に分割して出射する光導波路とを有し、
前記光導波路は、屈折率の異なる光学部材を複数接合し、入射されたレーザ光を各光学部材の複数の接合部からそれぞれ出射する、
半導体レーザ照射装置。
【請求項２】
前記接合部は、一方の光学部材の端部に形成された一方の傾斜面と、他方の光学部材の端部に形成された他方の傾斜面とを含み、前記一方の傾斜面と他方の傾斜面で入射されたレーザ光の一部を反射する、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項３】
前記一方の傾斜面と前記他方の傾斜面との間に、光学部材の屈折率と異なる屈折率の接着材が介在される、請求項２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項４】
前記光導波路の各接合部から出射された光の光量がそれぞれ等しくなるように各光学部材の屈折率が選択される、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項５】
前記光導波路は、第１の面に配置された第１の光学部材と第２の面に配置された第２の光学部材とを含み、第１の光学部材の接合部から出射された光は、第２の光学部材に入射され、当該入射された光は第２の光学部材の接合部から出射され、第１および第２の光学部材の各接合部の位置が異なる、請求項１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項６】
半導体レーザ照射装置はさらに、前記半導体レーザ素子と前記光導波路との間に、半導体レーザ素子からの光を拡散する拡散手段を含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項７】
前記拡散手段は、レーザ光を頂部に照射しこれを側面で反射する角錐状または円錐状の反射部材を含む、請求項６に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項８】
前記光導波路は、２次元状に広がる複数の傾斜面が端部に形成された光学部材を含み、前記傾斜面で反射されたレーザ光が出射される、請求項７に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項９】
前記光学部材の傾斜面には、レーザ光を全反射するための反射膜が形成される、請求項１または２に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１０】
前記光導波路の少なくとも一部に粘着材が形成されている、請求項１ないし９いずれか１つに半導体レーザ照射装置。
【請求項１１】
半導体レーザ照射装置はさらに、面発光型半導体レーザ素子、面発光型半導体レーザ素子を駆動する駆動回路、および駆動回路に電力を供給する電源を含み、前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、前記光導波路上の電気配線上に直接実装される、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１２】
前記電気配線は透明金属配線である、請求項１１に記載の半導体レーザ照射装置。
【請求項１３】
前記面発光型半導体レーザ素子、駆動回路および電源は、パッケージ内に収容されている、請求項１１または１２に記載の半導体レーザ照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２１９８１６（Ｐ２００９−２１９８１６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７０５２９（Ｐ２００８−７０５２９）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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