特許 7515075 レーザ装置およびレーザ装置の光軸調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-04

(45)【発行日】2024-07-12

(54)【発明の名称】レーザ装置およびレーザ装置の光軸調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/024 20060101AFI20240705BHJP

   H01S 5/02255 20210101ALI20240705BHJP

   H01S 5/02326 20210101ALI20240705BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20240705BHJP

【ＦＩ】

H01S5/024

H01S5/02255

H01S5/02326

H01S5/40

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020134747

(22)【出願日】2020-08-07

(65)【公開番号】P2022030621

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永田 毅

(72)【発明者】

【氏名】井上 和行

(72)【発明者】

【氏名】岡田 敏幸

(72)【発明者】

【氏名】馬庭 裕二

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１１８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２１９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１３３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０７８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６３７９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２７１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２２７９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０１７９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７６７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３３４８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｇ０２Ｂ ７／００

Ｇ０２Ｂ ７／１８ － ７／１９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースプレート上に設けられ、前記ベースプレートの表面と平行である第１方向にレーザ光を出力するレーザ装置であって、
前記ベースプレートの表面と平行となるように前記ベースプレートに固定されており、前記第１方向、および前記ベースプレートの表面と平行でかつ前記第１方向と垂直をなす第２方向と、垂直をなす第３方向に光軸を有し、前記ベースプレートと反対側にレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザの、前記第３方向における前記ベースプレートと反対側に配置されており、前記複数の半導体レーザから出射されたレーザ光を、前記第２方向にそれぞれ反射させる複数の第１プリズムミラーと、
前記複数の第１プリズムミラーの、前記第２方向におけるレーザ光が反射する側に配置されており、前記複数の第１プリズムミラーによって反射されたレーザ光を、前記第１方向にそれぞれ反射させる複数の第２プリズムミラーと
を備え、
前記複数の第１プリズムミラーは、反射した各レーザ光の前記第３方向における位置が互いに異なるように、前記第３方向において互いに異なる位置に配置されており、
前記複数の半導体レーザには、それぞれ、１つの前記第１プリズムミラーおよび１つの前記第２プリズムミラーが対応して設けられており、
複数の前記半導体レーザが１つのヒートシンクに接合されている
ことを特徴とするレーザ装置。

【請求項2】

請求項１記載のレーザ装置において、
前記複数の半導体レーザは、前記第１方向に並んで配置された半導体レーザの列である第１および第２レーザ列を含み、
前記複数の第１プリズムミラーは、前記第１方向に並んで配置された第１プリズムミラーの列であり、前記第１および第２レーザ列にそれぞれ対応する第１および第２ミラー列を含み、
前記第１および第２ミラー列の間に、前記第１方向に並んで配置された前記第２プリズムミラーの列が配置されている
ことを特徴とするレーザ装置。

【請求項3】

請求項２項記載のレーザ装置において、
前記第１レーザ列は、前記第１方向に並んで配置された半導体レーザの列である第３および第４レーザ列を含み、
前記第２レーザ列は、前記第１方向に並んで配置された半導体レーザの列である第５および第６レーザ列を含み、
前記第１ミラー列は、前記第１方向に並んで配置された第１プリズムミラーの列であり、前記第３および第４レーザ列にそれぞれ対応する第３および第４ミラー列を含み、
前記第２ミラー列は、前記第１方向に並んで配置された第１プリズムミラーの列であり、前記第５および第６レーザ列にそれぞれ対応する第５および第６ミラー列を含み、
前記第３および第６ミラー列の間、ならびに、前記第４および第５ミラー列の間に、それぞれ、前記第１方向に並んで配置された前記第２プリズムミラーの列が配置されており、
前記第２プリズムミラーの列同士は、前記第３方向において重なるように配置されている
ことを特徴とするレーザ装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載のレーザ装置において、
前記複数の半導体レーザは、前記第１方向に並んで配置された半導体レーザの列であるレーザ列を含み、
前記レーザ列において、光路長が最も長い半導体レーザは、前記レーザ列の両端のいずれか一方に配置されている
ことを特徴とするレーザ装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項記載のレーザ装置において、
前記半導体レーザと前記第１プリズムミラーとの間には、コリメートレンズを取り付けるための固定部材が設けられており、
前記コリメートレンズは、レンズホルダに固定されており、当該レンズホルダを介して前記固定部材に取り付けられ、
前記レンズホルダの側面には、ネジ加工がされている
ことを特徴とするレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザを備えたレーザ装置およびレーザ装置の光軸調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の半導体レーザから出力された光線を集光することにより、高出力化が図られたレーザ装置が存在する。特許文献１では、半導体レーザから出力されるレーザ光線を各種のミラーで偏光させることにより、複数の半導体レーザから出力されるレーザ光線を合成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－０１７９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、半導体レーザは、レーザ光を出射する場合、発熱する。この発熱により、半導体レーザの出力が低下したり、寿命が短くなるおそれがある。

【0005】

また、半導体レーザの発熱により、レーザ光線を反射するミラーを固定する固定部材（紫外線硬化樹脂など）が熱膨張を起こすことがある。固定部材の熱膨張により、ミラーの光軸がずれてしまうことで、レーザ装置の出力が低下する。

【0006】

近年実用化が進んでいる短波長の可視光レーザを出射する半導体レーザ（例えば、青色レーザを出射する半導体レーザなど）は、レーザの変換効率が悪いため、従来の半導体レーザよりも発熱量が２．５倍となっている。

【0007】

以上の理由により、半導体レーザを効果的に冷却することが求められている。

【0008】

従来のレーザ装置では、半導体レーザを冷却するための冷却部がベースプレートの下底（裏面）に接合されている。

【0009】

ここで、特許文献１では、半導体レーザから出力されるレーザ光を合成するために、半導体レーザの高さ（Ｙ方向の位置）を変えて配置している（特許文献１の図２２参照）。このため、一部の半導体レーザがベース板（ベースプレート）と離間して配置されることとなる。

【0010】

特に、光路長が最も長い半導体レーザがレーザ光の光軸のずれの影響を最も受けやすい。特許文献１では、光路長が最も長くなる半導体レーザが、ベースプレートと最も離間して配置されている。このため、特許文献１の構成では、レーザ光の光軸のずれの影響を最も受けやすい半導体レーザを効果的に冷却できない。

【0011】

そこで、本発明は、半導体レーザを備えたレーザ装置において、レーザ装置の出力を低下させずに、半導体レーザを効果的に冷却することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るレーザ装置は、ベースプレート上に設けられ、前記ベースプレートの表面と平行である第１方向にレーザ光を出力するレーザ装置であって、前記ベースプレートの表面と平行となるように前記ベースプレートに固定されており、前記第１方向、および前記ベースプレートの表面と平行でかつ前記第１方向と垂直をなす第２方向と、垂直をなす第３方向に光軸を有し、前記ベースプレートと反対側にレーザ光を出射する複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザの、前記第３方向における前記ベースプレートと反対側に配置されており、前記複数の半導体レーザから出射されたレーザ光を、前記第２方向にそれぞれ反射させる複数の第１プリズムミラーと、前記複数の第１プリズムミラーの、前記第２方向におけるレーザ光が反射する側に配置されており、前記複数の第１プリズムミラーによって反射されたレーザ光を、前記第１方向にそれぞれ反射させる複数の第２プリズムミラーとを備え、前記複数の第１プリズムミラーは、反射した各レーザ光の前記第３方向における位置が互いに異なるように、前記第３方向において互いに異なる位置に配置されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、半導体レーザを備えたレーザ装置において、レーザ装置の出力を低下させずに、半導体レーザを効果的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係るレーザ装置の全体斜視図。

【図2】本実施形態に係るレーザ装置の平面図。

【図3】本実施形態に係るレーザ装置の側面図。

【図4】本実施形態に係るレーザ装置の背面図。

【図5】本実施形態に係るレーザ装置の平面図。

【図6】本実施形態に係るレーザ装置の部分断面図。

【図7】本実施形態に係るレーザ装置の光軸を調整する際のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0016】

（実施形態）
図１は本実施形態に係るレーザ装置の全体斜視図を示し、図２は本実施形態に係るレーザ装置の平面図を示し、図３は本実施形態に係るレーザ装置の側面図を示し、図４は本実施形態に係るレーザ装置の背面図を示す。また、図５はベースプレート、ヒートシンクおよび半導体レーザの位置関係を示すレーザ装置の平面図であり、図６は半導体レーザの配置部分における部分断面図である。なお、以下の説明において、Ｚ方向は集光レンズ１３の光軸方向（本レーザ装置におけるレーザ光の光軸方向）、Ｙ方向は上下方向、Ｘ方向はＹ方向およびＺ方向に垂直をなす方向をそれぞれ示す。また、図１～図６では、半導体レーザ３から出射されたレーザ光を破線で示す。

【0017】

図１～図５に示すように、本レーザ装置は、ベースプレート１と、ヒートシンク２ａ，２ｂと、複数の半導体レーザ３と、複数のコリメートレンズ５と、複数の第１プリズムミラー７と、複数の第２プリズムミラー９と、アナモルフィックプリズム１１ａ，１１ｂと、シリンドリカルレンズ１２と、集光レンズ１３と、ファイバ１４とを備える。また、図示は省略するが、ベースプレート１の下底（裏面）には、半導体レーザ３を冷却するための冷却部が接合されている。

【0018】

ベースプレート１およびヒートシンク２ａ，２ｂは、それぞれ、略平板状の、高熱伝導金属で構成された部材である。ベースプレート１は、本レーザ装置の基盤となる部材であり、レーザ装置の各部材が取り付けられる。ヒートシンク２ａ，２ｂは、所定の固定部材により、ベースプレート１に固定される。

【0019】

複数の半導体レーザ３は、それぞれ、短波長の可視光レーザ光（例えば、青色のレーザ光線）を出射可能な半導体レーザである。図１および図３に示すように、各半導体レーザ３は、光軸がＹ方向上側に向くように配置されている。

【0020】

また、複数の半導体レーザ３は、Ｚ方向に並んで配置されている５つの半導体レーザ３によって構成されるレーザ列３ａ～３ｄを含む。図５に示すように、図面下部のレーザ列３ａ，３ｂと図面上部のレーザ列３ｃ，３ｄとがＸ方向に所定間隔を空けて配置されている。また、レーザ列３ａ～３ｄは、Ｚ方向に並んで配置された半導体レーザ３が、Ｚ方向において同じ位置に配置されている。

【0021】

また、レーザ列３ａ，３ｂの半導体レーザ３は、ベースプレート１およびヒートシンク２ａに、低温の金属材料により接合されており、レーザ列３ｃ，３ｄの半導体レーザ３は、ベースプレート１およびヒートシンク２ｂに、低温の金属材料により接合されている。この金属材料は、例えば、Ｓｎ－Ｂｉ系の低温はんだペーストなどが用いられる。低温はんだペーストを用いて半導体レーザ３を接合する場合、ヒートシンク２ａ（２ｂ）に対して半導体レーザ３が傾いたり、浮き上がったりしないように、半導体レーザ３の出射面を押さえる押さえ治具を使って、ヒートシンク２ａ（２ｂ）と半導体レーザ３とを接合する。押さえ治具は、例えば、ヒートシンク２ａ（２ｂ）と複数の半導体レーザ３とをプランジャーなどで押さえて同時加圧できるようなものがよい。

【0022】

なお、ヒートシンク２ａ，２ｂのＹ方向の厚みは、ヒートシンク２ａ，２ｂと半導体レーザ３の電極とが電気的に干渉しない程度まで薄い方がよい。これは、半導体レーザ３を冷却部に近い位置に配置するためである。

【0023】

図３および図６に示すように、コリメートレンズ５は、半導体レーザ３から出射されたレーザ光を平行光にするためのレンズである。コリメートレンズ５は、紫外線硬化樹脂などによって、レンズホルダ６１に固定されている。このレンズホルダ６１の側面にはネジ加工が施されている。

【0024】

また、ヒートシンク２ａ，２ｂのＹ方向上部には、それぞれ、金属ブロック６（固定部材）が取り付けられている。コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１を所定の治具によって回転させることにより、コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１は、金属ブロック６に取り付けられる。すなわち、コリメートレンズ５は、レンズホルダ６１を介して金属ブロック６に取り付けられる。このとき、所定の治具により、コリメートレンズ５の位置を調整することで、半導体レーザ３から出射されるレーザ光の焦点位置を調整することができる。

【0025】

第１プリズムミラー７は、コリメートレンズ５を介して半導体レーザ３から出射されたレーザ光を、Ｘ方向に反射させる偏向部材である。

【0026】

図１～図４に示すように、複数の第１プリズムミラー７は、Ｚ方向に並んで配置されている５つの第１プリズムミラー７で構成されるミラー列７ａ～７ｄを含む。ミラー列７ａ～７ｄは、レーザ列３ａ～３ｄにそれぞれ対応する。

【0027】

図２に示すように、ミラー列７ａ（第１ミラー列、第３ミラー列）およびミラー列７ｂ（第１ミラー列、第４ミラー列）の第１プリズムミラー７は、レーザ列３ａ，３ｂの半導体レーザ３から出射されたレーザ光を、図面上側にそれぞれ反射させる。ミラー列７ｃ（第２ミラー列、第５ミラー列）およびミラー列７ｄ（第２ミラー列、第６ミラー列）の第１プリズムミラー７は、レーザ列３ｃ，３ｄの半導体レーザ３から出射されたレーザ光を、図面下側にそれぞれ反射させる。

【0028】

また、ミラー列７ａ～７ｄは、第１ミラーブロック８ａ～８ｄにそれぞれ固定されている。図３に示すように、第１ミラーブロック８ａは、図面左側から図面右側にかけて段が高くなる階段状に形成されている。このため、ミラー列７ａの第１プリズムミラー７は、図面左側から図面右側にかけてＹ方向の高さが徐々に高くなるように配置されている。この配置により、ミラー列７ａにおける複数の第１プリズムミラー７は、反射した各レーザ光のＹ方向の高さが互いに異なっている。

【0029】

第１ミラーブロック８ｄも第１ミラーブロック８ａと同様の形状となるように形成されている。すなわち、ミラー列７ａ，７ｄは、Ｚ方向に並んで配置された第１プリズムミラー７が、Ｙ方向およびＺ方向に同じ位置に配置されている。

【0030】

また、第１ミラーブロック８ｂ，８ｃも、第１ミラーブロック８ａ，８ｄと同様に、Ｚ方向における一方側から他方側（図３における図面左側から図面右側）にかけて段が高くなる階段状に形成されている。このため、ミラー列７ｂ，７ｃの第１プリズムミラー７は、それぞれ、Ｚ方向における一方側から他方側にかけてＹ方向の高さが徐々に高くなるように配置されている。

【0031】

また、第１ミラーブロック８ｂ，８ｃは、同じ形状となるように形成されている。すなわち、ミラー列７ｂ，７ｃは、Ｚ方向に並んで配置された第１プリズムミラー７が、Ｙ方向およびＺ方向に同じ位置に配置されている。

【0032】

ここで、第１ミラーブロック８ａ，８ｄは、第１ミラーブロック８ｂ，８ｃよりも、Ｚ方向に同じ位置にある段が高くなるように形成されている。すなわち、ミラー列７ａ，７ｂ（７ｃ，７ｄ）に配置された第１プリズムミラー７は、Ｙ方向において、異なる高さに配置されている。これにより、レーザ列３ａ，３ｂ（３ｃ，３ｄ）の半導体レーザ３から出射されたレーザ光が互いに干渉しないようになっている。

【0033】

図１～図４に示すように、第２プリズムミラー９は、第１プリズムミラー７から入射したレーザ光を、Ｚ方向（図２の図面左側）に反射させる偏向部材である。この第２プリズムミラー９は、第１プリズムミラー７よりも光軸方向の感度が低くなっている。

【0034】

図１、図２および図４に示すように、複数の第２プリズムミラー９は、Ｚ方向に並んで配置されている５つの第２プリズムミラー９で構成されたミラー列９ａ，９ｂを含む。ミラー列９ａ，９ｂは、ミラー列７ａ，７ｄの間およびミラー列７ｂ，７ｃの間にそれぞれ配置されている。また、ミラー列９ａ，９ｂは、Ｚ方向に並んで配置された第２プリズムミラー９が、Ｙ方向において重なるように配置されている。

【0035】

ミラー列９ａ，９ｂは、第２ミラーブロック１０ａ，１０ｂにそれぞれ固定されている。第２ミラーブロック１０ａ，１０ｂは、Ｚ方向における一方側から他方側（図３における図面左側から図面右側）にかけて段が高くなる階段状に形成されている。このため、ミラー列９ａ，９ｂの第２プリズムミラー９は、それぞれ、Ｚ方向における一方側から他方側にかけてＹ方向の高さが徐々に高くなるように配置されている。

【0036】

図４に示すように、第２ミラーブロック１０ａは、第１ミラーブロック８ａ，８ｄと、Ｚ方向に同じ位置にある段が同じ高さとなるように形成されている。また、第２ミラーブロック１０ｂは、第１ミラーブロック８ｂ，８ｃと、Ｚ方向に同じ位置にある段が同じ高さとなるように形成されている。すなわち、ミラー列９ａ，９ｂに配置された第２プリズムミラー９は、Ｙ方向において、異なる高さに配置されている。これにより、ミラー列７ａ，７ｂ（７ｃ，７ｄ）から入射したレーザ光が互いに干渉しないようになっている。

【0037】

アナモルフィックプリズム１１ａ，１１ｂは、Ｙ方向におけるレーザ光の広がりを圧縮する偏向部材である。図３に示すように、第２プリズムミラー９から入射したレーザ光は、アナモルフィックプリズム１１ａ，１１ｂによってＹ方向に圧縮される。

【0038】

シリンドリカルレンズ１２は、Ｘ方向におけるレーザ光の広がりを圧縮するレンズである。アナモルフィックプリズム１１ｂから入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ１２によってＸ方向に圧縮される。

【0039】

集光レンズ１３は、シリンドリカルレンズ１２から入射したレーザ光を集光する。集光レンズ１３によって集光されたレーザ光は、ファイバ１４の入射端面に入射される。

【0040】

ここで、本レーザ装置では、各レンズ（各ミラー）は紫外線硬化樹脂によって各部材に固定される。具体的に、コリメートレンズ５、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９は、紫外線硬化樹脂によって、レンズホルダ６１、第１ミラーブロック８ａ～８ｄおよび第２ミラーブロック１０ａ，１０ｂにそれぞれ固定される。

【0041】

半導体レーザ３は、レーザ光を出射する際に発熱するため、この発熱により出力が落ちたり、寿命が短くなったりするおそれがある。また、半導体レーザ３の発熱により、上記各レンズ（ミラー）を固定している紫外線硬化樹脂が熱膨張し、当該レンズ（ミラー）の光軸がずれてしまうおそれがある。

【0042】

そこで、本レーザ装置では、半導体レーザ３を、冷却部に近接しているベースプレート１およびヒートシンク２ａ，２ｂに接合することにより、半導体レーザ３を効果的に冷却できるようにしている。

【0043】

また、各レーザ列において、光路長が最も長い半導体レーザ３（以下、半導体レーザ３１とする）は、当該レーザ列の両端のいずれか一方に配置されている。半導体レーザ３は、レーザ光の光路長が長くなると、紫外線硬化樹脂の熱膨張によるミラーの光軸のずれの影響を受けやすくなる。例えば、図３では、半導体レーザ３１が、図面右端に配置されている。図５に示すように、半導体レーザ３１は、図面右側および図面下側に、他の半導体レーザ３が配置されていない。このため、レーザ列において、レーザ光の光路長が長い半導体レーザを効果的に冷却することができる。

【0044】

（レーザ装置の光軸調整について）
図７は、本実施形態に係るレーザ装置の光軸を調整する際のフローチャートである。図７を参照しつつ、本レーザ装置の光軸調整について説明する。

【0045】

ステップＳ１において、アナモルフィックプリズム１１ａ，１１ｂの光軸を調整する。

【0046】

ステップＳ２において、本レーザ装置に、半導体レーザ３およびコリメートレンズ５を固定する。具体的に、半導体レーザ３をベースプレート１およびヒートシンク２ａ（またはヒートシンク２ｂ）に接合する。また、所定の治具により、コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１を回転させ、コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１を金属ブロック６に取り付ける。このとき、コリメートレンズ５の位置を調整することにより、半導体レーザ３の焦点位置を調整する。

【0047】

ステップＳ３において、第２プリズムミラー９を第２ミラーブロック１０ａ，１０ｂに固定する。

【0048】

ステップＳ４において、第１プリズムミラー７の光軸を調整する。ステップＳ４の後、第１プリズムミラー７を第１ミラーブロック８ａ～８ｄにそれぞれ固定する。

【0049】

ステップＳ３において、第１プリズムミラー７よりも光軸方向の感度が低い第２プリズムミラー９を先に固定することにより、第１プリズムミラー７の光軸を調整するだけで、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９の光軸を調整することができる。

【0050】

以上の構成により、本実施形態に係るレーザ装置は、ベースプレート１に設けられ、Ｚ方向にレーザ光を出力するレーザ装置であって、ベースプレート１の表面と平行となるようにベースプレート１に固定されており、Ｙ方向に光軸を有し、ベースプレート１と反対側にレーザ光を出射する複数の半導体レーザ３と、複数の半導体レーザ３の、Ｙ方向におけるベースプレート１と反対側に配置されており、複数の半導体レーザ３から出射されたレーザ光を、Ｘ方向にそれぞれ反射させる複数の第１プリズムミラー７と、複数の第１プリズムミラー７の、Ｘ方向におけるレーザ光が反射する側に配置されており、複数の第１プリズムミラー７によって反射されたレーザ光を、Ｚ方向にそれぞれ反射させる複数の第２プリズムミラー９とを備える。複数の第１プリズムミラー７は、反射した各レーザ光のＹ方向の高さが互いに異なるように、Ｚ方向の一方側から他方側にかけて、Ｙ方向の高さが徐々に高くなるように配置されている。

【0051】

すなわち、複数の半導体レーザ３は、ベースプレート１の表面と平行となるようにベースプレート１に固定されるため、ベースプレート１の下底（裏面）に設けられる冷却部に近接して配置される。これにより、半導体レーザを効果的に冷却することができる。

【0052】

また、半導体レーザ３から出射されたレーザ光は、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９によって、集光レンズの光軸方向（Ｚ方向）に反射される。そして、複数の第１プリズムミラー７は、Ｚ方向の一方側から他方側にかけて、Ｙ方向の高さが徐々に高くなるように配置されている。このため、反射した各レーザ光のＹ方向の高さが互いに異なっており、半導体レーザ３から出射されたレーザ光が互いに干渉しないようになっている。これにより、特許文献１のレーザ装置の出力を維持することができる。

【0053】

したがって、レーザ装置の出力を低下させずに、半導体レーザ３を効果的に冷却することができる。

【0054】

また、複数の半導体レーザ３は、Ｚ方向に並んで配置された半導体レーザ３の列であるレーザ列３ａ～３ｄを含む。複数の第１プリズムミラー７は、Ｚ方向に並んで配置された第１プリズムミラー７の列であるミラー列７ａ～７ｄを含む。ミラー列７ａ～７ｄは、レーザ列３ａ～３ｄにそれぞれ対応するように配置されている。ミラー列７ａ，７ｂとミラー列７ｃ，７ｄとの間に、Ｚ方向に並んで配置された第２プリズムミラー９の列であるミラー列９ａ，９ｂが配置されている。すなわち、ミラー列７ａ，７ｄ（７ｂ，７ｃ）が、ミラー列９ａ（９ｂ）を挟んで、対向するように配置されるため、１列の第２プリズムミラー９の列に対して、２列の第１プリズムミラー７の列を（２列の半導体レーザの列）配置することができる。これにより、ベースプレートの所定領域内に配置される半導体レーザの数を増加させることができる。

【0055】

また、ミラー列７ａ，７ｂは、Ｙ方向において互いに異なる高さに配置されている。ミラー列７ｃ，７ｄは、Ｙ方向において互いに異なる高さに配置されている。ミラー列７ａ，７ｄの間およびミラー列７ｂ，７ｃの間に、ミラー列９ａ，９ｂがそれぞれ配置されている。ミラー列９ａ，９ｂは、Ｙ方向に重なるように配置されている。すなわち、第２プリズムミラー９の列をＹ方向に積層することができるため、第２プリズムミラー９の列のＸ方向における一側（または他側）に２列以上の第１プリズムミラー７の列（２列以上の半導体レーザの列）を配置することができる。これにより、ベースプレートの所定領域内に配置される半導体レーザの数を増加させることができる。

【0056】

また、レーザ列３ａにおいて、光路長が最も長い半導体レーザ３１は、レーザ列３ａの両端のいずれか一方（図３では、図面右側）に配置されている。これにより、光路長が最も長い半導体レーザ３１の、レーザ列３ａのＺ方向のいずれか一方側（図４では図面右側）に半導体レーザ３が配置されていないため、レーザ光の光路長が長い半導体レーザを効果的に冷却することができる。

【0057】

また、レーザ列３ａの半導体レーザ３は、ヒートシンク２ａに接合されている。レーザ列３ｂの半導体レーザ３は、ヒートシンク２ｂに接合されている。これにより、半導体レーザごとにヒートシンクを作成しなくてもよいため、半導体レーザを効果的に冷却しつつ、レーザ装置の部品点数を抑えることができる。

【0058】

また、半導体レーザ３と第１プリズムミラー７との間には、コリメートレンズ５を取り付けるための金属ブロック６（固定部材）が設けられている。コリメートレンズ５は、レンズホルダ６１に固定されており、レンズホルダ６１を介して金属ブロック６に取り付けられる。レンズホルダ６１の側面には、ネジ加工がされている。これにより、コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１を所定の治具によって回転させることにより、コリメートレンズ５およびレンズホルダ６１を金属ブロック６に取り付けることができる。また、この取り付けの際に、コリメートレンズ５の位置を調整することで、半導体レーザ３から出射されるレーザ光の焦点位置を調整することができる。したがって、コリメートレンズ５の取り付け作業を容易にするとともに、レーザ光の焦点位置を調整しやすくなる。

【0059】

また、第２プリズムミラー９は、第１プリズムミラー７よりも光軸方向の感度が低い。これにより、第１プリズムミラー７よりも光軸方向の感度が低い第２プリズムミラー９を先に固定することにより、第１プリズムミラー７の光軸を調整するだけで、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９の光軸を調整することができる。したがって、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９の光軸調整の手間を省くことができる。

【0060】

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態について説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

【0061】

なお、上記実施形態では、レーザ列３ａ～３ｄに、それぞれ、５つの半導体レーザ３がＺ方向に並んで配置されているが、半導体レーザ３の配置や半導体レーザ３の個数は、これに限られない。この場合、半導体レーザ３の配置に合わせて、第１プリズムミラー７および第２プリズムミラー９の配置を適宜変更してもよい。

【0062】

また、複数の第１プリズムミラー７および複数の第２プリズムミラー９は、各ミラー列において、階段状に配置されているが、これに限られない。例えば、Ｙ方向における高さが互いに異なる高さとなるように、ミラー列７ａにおける複数の第１プリズムミラー７の、一部の高さを変更してもよいし、全部または一部の高さをランダムにしてもよい。この場合、ミラー列７ｄの第１プリズムミラー７、および、ミラー列９ａの第２プリズムミラー９のＹ方向の高さを、対応するミラー列７ａの第１プリズムミラー７と同じ高さにすればよい。すなわち、複数の第１プリズムミラー７および複数の第２プリズムミラー９は、各ミラー列において、Ｙ方向に互いに異なる高さに配置されていればよい。

【0063】

また、上記冷却部は、水冷板やペルチェ素子などによって構成される冷却機構を備える。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明のレーザ装置は、半導体レーザの発熱による光軸ずれにより、複数のレーザ光の光ファイバ結合効率低下を抑制できるため、半導体レーザを蛍光体に照射して白色光を取り出す高出力照明のレーザプロジェクターなどの用途にも適用できる。

【符号の説明】

【0065】

１ ベースプレート
２ａ，２ｂ ヒートシンク
３，３１ 半導体レーザ
３ａ～３ｄ レーザ列
５ コリメートレンズ
６１ レンズホルダ
７ 第１プリズムミラー
７ａ ミラー列（第１ミラー列、第３ミラー列）
７ｂ ミラー列（第１ミラー列、第４ミラー列）
７ｃ ミラー列（第２ミラー列、第５ミラー列）
７ｄ ミラー列（第２ミラー列、第６ミラー列）
９ 第２プリズムミラー
９ａ～９ｄ ミラー列

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】