CH653462A5 - Optisches system zur erzeugung eines kollimierten lichtbuendels. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System, das ein kollimiertes Lichtbündel liefert und das einen rohrförmigen Halter, einen in den Halter aufgenommenen Halbleiterlaser und ein in den Halter aufgenommenes Linsensystem enthält, dessen Brennpunkt mit einem in dem Halbleiterlaser befindlichen Laserelement zusammenfällt.

Ein optisches System der genannten Art ist aus der DE-OS 27 34 257 insbesondere Fig. 16, bekannt. Der Halbleiterlaser emittiert, im Gegensatz zu z.B. einem He-Ne-Laser, ein stark divergierendes Strahlungsbündel. Um bei Anwendung eines Halbleiterlasers ein paralleles Strahlungsbündel zu erhalten, muss das Linsensystem sehr genau in bezug auf das

Halbleiterlaserelement positioniert werden, wobei der Brennpunkt des Linsensystems innerhalb einer Genauigkeit von 1 um in bezug auf das Laserelement eingestellt sein muss. In der genannten Patentanmeldung ist eine Prinzipanordnung des optischen Systems dargestellt, es können dieser Prinzipanordnung aber keine Anweisungen zur genauen Einstellung und einer geeigneten baulichen Ausführung des Systems entnommen werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein optisches System der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das mit Mitteln versehen ist, die eine genaue Einstellung des Linsensystems in bezug auf das Laserelement auf verhältnismässig einfache Weise ermöglichen und das sich zur Massenherstellung eignet. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Halbleiterlaser in axialer Richtung des Halters gegen einen Anschlag positioniert ist, dass zwischen dem Linsensystem und dem Anschlag ein Federglied angeordnet ist, und dass auf der von dem Federglied abgekehrten Seite des Linsensystems ein Verschlussglied vorhanden ist, das nach axialer Einstellung in dem Halter an einer derartigen Stelle fixiert ist,

dass dabei das Linsensystem nach Verschiebung in axialer Richtung gegen den Druck des Federglieds sich in der Lage befindet, in der sein Brennpunkt mit dem Laserelement in dem Halbleiterlaser zusammenfällt.

Der Halbleiterlaser wird in dem Halter bewegt, bis er gegen den Anschlag stösst und in dieser Lage fixiert. Das Federglied, das Linsensystem sowie das Verschlussglied werden nacheinander in den Halter eingeführt. Dieses Gebilde wird dann mit einem Regelgerät gekoppelt. Das Verschlussglied mit dem Linsensystem wird anschliessend in Richtung des Lasers gegen den Druck der Feder bewegt. Wenn im Regelgerät festgestellt wird, dass das optische System ein kollimiertes Lichtbündel liefert, die austretende Strahlung also parallel verläuft, wird das Verschlussglied in dem Halter fixiert, wobei gleichzeitig das Linsensystem genau eingestellt ist.

Ein derartiges optisches System lässt sich als Massenprodukt herstellen und hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Es eignet sich z.B. zur Anwendung bei «Video Long-Play-Syste-men», bei digitalen optischen Aufzeichnungen oder bei auf dem interferometrischen Prinzip basierenden optischen Verschiebungsmessern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des optischen Systems nach der Erfindung ist der rohrförmige Halter an seiner Innenoberfläche mit mindestens drei Rippen versehen, deren Spitzen genau auf der Oberfläche eines Kreiszylinders liegen, um eine genaue radiale Einstellung mindestens des Linsensystems zu erhalten. Damit wird erreicht, dass das Linsensystem und etwaige andere Einzelteile des optischen Systems auch in radialer Richtung sehr genau in dem Halter positioniert sind.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des optischen Systems, bei dem weiter eine Zylinderlinse vorhanden ist, die sich auf der von dem Halbleiterlaser abgekehrten Seite des Linsensystems befindet, ist nach der Erfindung ein mit Fahnen versehenes metallenes Verschlussglied vorhanden, dessen Fahnen Umfangsteile der Zylinderlinse umgreifen, derart, dass bei Drehung des Verschlussgliedes die Zylinder-linse verdrehbar ist.

Durch Anwendung einer Zylinderlinse kann der Astigmatismus des Lasers korrigiert werden. Indem die Zylinderlinse in die richtige Lage gedreht wird, geht das längliche Strahlungsbündel in ein kreisförmiges Strahlungsbündel über. Das Verschlussglied mit den Fahnen ist ein geeignetes Mittel zur Einstellung der Zylinderlinse.

Das Verschlussglied kann auf verschiedene Weise in bezug auf den Halter fixiert werden. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, das Verschlussglied in Form eines Metallringes und den Halter in Form eines Metallrohres auszuführen, wo-

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3 653 462

bei der Halter an der Stelle, an der sich das Verschlussglied eher 13 im Halter angebracht (siehe auch Fig. 2), während an befindet, mit mindestens drei Blindlöchern versehen ist, deren der Stelle des Ringes 9 drei weitere Blindlöcher 14 im Halter noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels La- vorgesehen sind. Das ringförmige Glied 8 weist zwei Fahnen serimpulse geschmolzen werden, so dass nach Erstarrung eine 15 auf, die um abgeplattete Seiten 16 der Zylinderlinse 7 her-

Verbindung zwischen dem Halter und dem Verschlussglied 5 um greifen (siehe Fig. 3).

vorliegt. Dadurch wird eine dauernde Fixierung einer sehr Zur Erzeugung eines austretenden Lichtbündels mit par-konstanten Güte erhalten, wobei die Lage sehr genau einstell- allelen Strahlen muss der Brennpunkt des Linsensystems 6 bar ist. sehr genau mit dem lichtemittierenden Laserelement 17 des Das Linsensystem und der Halbleiterlaser können mit pn-Lasers 3 zusammenfallen. Dazu wird nach der Anbrin-Hilfe des vom Federglied ausgeübten Druckes nach Einstel- io gung der angegebenen Einzelteile im Halter 1 das Verschluss-lung des Verschlussgliedes äusserst genau auf Abstand ge- glied 8 in Richtung des Halbleiterlasers 3 bewegt. Dabei bebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, diese Lage dauernds wegen sich ausserdem der Ring 10, das Linsensystem 6 und einzustellen und zu sichern, dass sie nicht von einer dauern- der Ring 9, wodurch die Feder 11 zusammengedrückt wird, den befriedigenden Wirkung des Federdrucks abhängig ist Wenn in einem Regelgerät festgestellt wird, dass das austre-und nicht durch äussere Kräfte beeinflusst wird. Dazu kann 15 tende Strahlungsbündel parallel ist, wird das Verschlussglied nach einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Lin- 8 fixiert. Obgleich es dazu verschiedene Möglichkeiten gibt, sensystem und dem Halbleiterlaser ein ringförmiges metalle- wird die Fixierung vorzugsweise dadurch erhalten, dass das nes Glied angeordnet sein, wobei der Halter an der Stelle, an Material in den Blindlöchern 13 mit Hilfe eines Laserimpulses der sich das ringförmige Glied befindet, mit mindestens drei erhitzt wird. Dabei entsteht nur eine örtliche begrenzte Erhit-Blindlöchern versehen ist, deren noch vorhandene Material- 20 zung, wobei ein wenig Material des Halters sowie des Ringes reste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen wer- 8 schmilzt und nach Erstarrung eine feste Lage des Ringes 8 den, so dass nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem erhalten wird. Die hergestellte Verbindung ist mit 18 bezeich-Halter und dem ringförmigen Metallglied vorliegt. net. Bei dieser Lage ist das Linsensystem 6 sehr genau einge-Obgleich der Halter, das Verschlussglied und das ringför- stellt. Die Genauigkeit der Einstellung des Brennpunktes in mige Glied aus jedem beliebigen Material hergestellt sein kön- 25 bezug auf das Laserelement 17 ist besser als 1 (im. nen, bestehen diese Teile vorzugsweise aus einem Metall, z.B. Damit man beim Gebrauch des beschriebenen optischen aus Aluminium. Dadurch ist sichergestellt, dass das einmal Systems nicht dauerns von der Güte der Feder 11 abhängig eingestellte optische System sich stets in dieser Lage befinden ist, um den Abstand zwischen dem Laserelement 17 und der wird, dass bei Temperaturänderungen keine gegenseitigen Linse 6 äusserst genau zu halten, kann der Ring 9 ebenfalls Spannungen auftreten und dass das Material eine genügende 30 dauerns mit dem Halter 1 verbunden sein. Auch in diesem Steifigkeit aufweist, um eine Änderung der gegenseitigen Falle ist die Verbindung durch Schmelzen von Material im Lage zu verhindern. Loch 14 mit Hilfe von Erhitzung durch einen Laserimpuls zu

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der bevorzugen.

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be- Der Halter und die Ringe 8,9 und 10 sind vorzugsweise schrieben. Es zeigen: 35 aus Aluminium hergestellt.

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des optischen Systems Die Zylinderlinse 7 dient zum Korrigieren des Astigmatis-

zum Erhalten eines kollimierten Lichtbündels, mus des Lasers. Eine Verdrehung der Linse 7 bewirkt, dass

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Halters, das austretende Strahlungsbündel von einem länglichen Bün-

Fig. 3 eine Zylinderlinse und ein zugehöriges Verschluss- del in ein kreisförmiges Bündel übergeht. Die Verdrehung der glied, und 40 Zylinderlinse erfolgt dadurch, dass das Verschlussglied 8 ver-

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des optischen dreht wird; die um die abgeplatteten Seiten 16 herum greifen-

Systems. den Fahnen 15 führen eine gleichzeitige Verdrehung der Zy-

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines optischen linderlinse herbei. Die Befestigung des Verschlussgliedes 8 an

Systems dargestellt, das ein kollimiertes Lichtbündel liefert. dem Halter 1 erfolgt nach der Einstellung des Linsensystems 6

Ein Halter 1, vorzugsweise aus Aluminium, ist mit einem An- 45 und der Zylinderlinse 7.

schlag 2 versehen. Ein Halbleiterlaser 3 ist mit einem Flansch Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines opti-

4 versehen; dieser Flansch liegt mit seiner oberen Fläche an sehen Systems zur Erzeugung eines kollimierten Licht-

dem Anschlag 2 und mit seiner Seitenfläche an der Innen- bündels.

wand des Halters 1 an. Mit Hilfe umgefalzter Fahnen 5, die In einem Halter 21 mit einem Anschlag 22 ist ein Halblei-

aus dem Material des Endteiles des Halters 1 hergestellt sind, so terlaser 23 angeordnet. Eine Feder 25 liegt zwischen einem ist der Halbleiterlaser 3 in dem Halter 1 fixiert. Flansch 24 des Halbleiterlasers 23 und einem Ring 29. Eine

In dem Halter sind weiter ein Linsensystem 6 sowie eine Linse 26 und ein Verschlussring 28 vervollständigen das opti-Zylinderlinse 7 vorhanden. An dem von dem Laser 3 abge- sehe System. Die Linse 26 ist vorzugsweise eine an sich bekehrten Ende des Halters 1 ist ein Verschlussglied 8 vorgese- kannte bi-asphärische Linse. Diese Linse kann z.B. aus hen, während zwischen dem Laser 3 und dem Linsensystem 6 55 Kunststoff hergestellt werden.

ein ringförmiges Glied 9 und zwischen dem Linsensystem 6 Mit Hilfe der Einstellung des Verschlussringes 28 wird und der Zylinderlinse 7 ein ringförmiges Glied 10 vorhanden auch in diesem Falle die Linse 26 in bezug auf die Laseranist. Weiter ist zwischen dem Anschlag 2 und dem ringförmi- Ordnung gegen den Druck der Feder 25 verschoben. Wenn gen Glied 9 ein Federglied in Form einer spiralförmigen der Brennpunkt der Linse genau in bezug auf das hier nicht Druckfeder 11 vorhanden. so dargestellte Laserelement eingestellt ist, wird der Verschluss-Die Innenoberfläche des Halters 1 ist vorzugsweise mit ring 28 vorzugsweise wieder durch Erhitzung mit Hilfe eines drei Rippen 12 versehen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Spit- Laserimpulses befestigt, wie an Hand der Fig. 1 beschrieben zen der Rippen sind mit einem Kalibrierwerkzeug genau auf ist. Erwünschtenfalls kann auch der Ring 29 auf diese Weise der Oberfläche eines Kreiszylinders angebracht. Die Linsen 6 fixiert werden. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung kann in und 7 können auf diese Weise sehr genau radial positioniert 65 Fällen angewendet werden, in denen die Korrektur des Astig-werden. Weiter sind an der Stelle des Ringes 8 drei Blindlö- matismus des Halbleiterlasers nicht erforderlich ist.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. 653 462

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Optisches System, das ein kollimiertes Lichtbündel liefert und das einen rohrförmigen Halter, einen in den Halter aufgenommenen Halbleiterlaser und ein in den Halter aufgenommenes Linsensystem enthält, dessen Brennpunkt mit einem in dem Halbleiterlaser befindlichen Laserelement zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterlaser (3) in axialer Richtung des Halters (1) gegen einen Anschlag (2) positioniert ist, dass zwischen dem Linsensystem und dem Anschlag ein Federglied (11) angeordnet ist, und dass auf der von dem Federglied abgekehrten Seite des Linsensystems ein Verschlussglied (8) vorhanden ist, das nach axialer Einstellungin dem Halter an einer derartigen Stelle fixiert ist, dass dabei das Linsensystem nach Verschiebung in axialer Richtung gegen den Druck des Federgliedes sich in der Lage befindet, in der sein Brennpunkt mit dem Laserelement (17) in dem Halbleiterlaser zusammenfällt.
2. 2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Halter (1) an seiner Innenoberfläche mit mindestens drei Rippen (12) versehen ist, deren Spitzen genau auf der Oberfläche eines Kreiszylinders liegen, um eine genaue radiale Einstellung mindestens des Linsensystems zu erhalten.
3. 3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, das ausserdem mit einer Zylinderlinse (7) versehen ist, die sich auf der von dem Halbleiterlaser (3) abgekehrten Seite des Linsensystems (6) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Fahnen versehenes metallenes Verschlussglied (8) vorhanden ist, dessen Fahnen (15) Umfangsteile der Zylinderlinse umgreifen, derart, dass bei Drehung des Verschlussgliedes die Zylinderlinse verdrehbar ist.
4. 4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (8) aus einem Metallring und der Halter (1) aus einem Metallrohr besteht, wobei der Halter an der Stelle, an der sich das Verschlussglied befindet, mit mindestens drei Blindlöcher (13) versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen werden, so dass nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem Halter und dem Verschlussglied vorliegt.
5. 5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Linsensystem (6) und dem Halbleiterlaser (3) ein ringförmiges Metallglied (9) angeordnet ist, wobei der Halter (1) an der Stelle, an der sich das ringförmige Glied befindet, mit mindestens drei Blindlöchern (14) versehen ist, deren noch vorhandene Materialreste durch Erhitzung mittels Laserimpulse geschmolzen werden, so dass nach Erstarrung eine Verbindung zwischen dem Halter (1) und dem ringförmigen Metallglied (9) vorliegt.
6. 6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (1) das Verschlussglied (8) und das ringförmige Glied (9) bzw. (10) aus Aluminium bestehen.