JP2600893B2 - 光学鏡筒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザ光源を用い小型光学モジュー
ルを構成し利用する分野において有効である。

従来の技術 最近半導体レーザの発展により安定でかつ安価な小型
光学系がモジュールの形で構成されるようになって来
た。そして、これを用い従来不可能であった機器、例え
ばコンパクトディスク、光通信用モジュール、そして最
近注目されている光導波路の非線形効果を用いたブルー
レーザ等が構成されるようになっている。

さて此の分野をますます発展させるためには、光学系
をよりいっそう小型でかつ安価なモジュールとして発展
させて行くことが必要である。

本発明はこの様な要求に答えるために為されたもので
ある。

第３図はリチュウムナイオベイト基板の非線形効果を
利用して半導体レーザ（830nm）の半分の波長（415nm）
光を取り出すブルーレーザ（以下BLSと記す）の光学系
の原理図を示す。

第４図は光ディスクの光学系の原理図を示している。
以下、これらの図によってこの様な光学系において1/2
λ板や1/4λ板の必要性に付いて説明をする。

まず第３図において半導体レーザ15から出射された光
は矢印13の方向に偏光している。このレーザ光はレンズ
２によって平行光になり、さらに1/2λ板３によって矢
印14に示されるごとくレーザからの出射光とは90度回転
された方向に偏光する様になる。この光はフォーカスレ
ンズ６によってリチュウムナイオベイト基板18中に形成
された光導波路16に導かれる。この光導波路に送り込ま
れた半導体レーザ光（830nm光）はこの光導波路16を通
過するうちに基板の非線形効果によって半分の波長光に
変換されブルーレーザ光17として出て行く。ここで1/2
λ板を使用するのは次に述べる理由による。

第３図からも判るように半導体レーザ15は横に偏平な
形状をしており、光を発射する活性層も横に広く縦方向
に狭い形状をしている。この様な形状の活性層から出射
された光はフォーカスレンズ６で絞り込まれた場合縦方
向に細く横方向には広がった光スポットとなる。又、光
導波路16もこの光スポットと同様に横方向に広く、縦方
向に狭い形状をしている。よってこの図の様に半導体レ
ーザ15を置くことによりレーザ光は最も有効に光導波路
16に送り込まれることになる。しかし光導波路中で最も
効率よく非線形効果を利用しブレーレーザ光に変換され
るのは、矢印14で示される方向に偏光を有する光であ
る。よってこの二つの条件を満たすために1/2λ板３が
挿入される。

次に第４図に基づいて、光ディスクの光学系について
説明する。コリメーターレンズ２によって平行に整形さ
れた光は偏光ビームスプリッター21に送られる。この偏
光ビームスプリッター21は偏光方向が矢印13の方向を有
する光については何等作用せず、矢印22の方向を有する
光については反射するように設定されている。従ってコ
リメーターレンズ２によって平行になった光はそのまま
偏光ビームスプリッター21を通過する。そして次の1/4
λ板３によって矢印14に示されるごとく偏光方向が回転
する円偏光に変換される。その後、この光はフォーカス
レンズ６により光ディスク面20に照射される。此の絞り
込まれた光に対して、信号ピット19の有無によって反射
率が異なるから光ディスク20からの反射光は、光ディス
ク上のピットすなわち記録された信号によって変化する
様になる。この変化する反射光は再びフォーカスレンズ
に戻りこのレンズによって平行光となる。この戻り光は
さらに再び1/4λ板３を通過することにより円偏光から
矢印22に示されるごとく直線偏光に変換される。この直
線偏光の方向は元の偏波面13と90度方向が異なっている
ので偏光ミラー21により今度は反射され別の方向に導か
れ光l₁としてディテクター（図示せず）等に入ることに
なる。

このようにBLS光学系においても、光ディスク光学系
に置いても1/2λ板、1/4λ板は重要な作用を行っており
これを削除することは出来ない。

しかしこれら1/2λ板、1/4λ板は形状において他の光
学素子と大きく異なる。例えばレンズや半導体レーザと
は異なりこれらの素子は結晶の異方性と厚みを利用して
その作用を行っているから、この素子を設定するときに
は結晶軸の方向にしたがって正確に回転方向を設定する
ことと、光軸に対して直角に設定することが重要であ
る。しかしこれらの素子の厚みは0.5mm程度であり正確
に設定することが困難である。

第２図は従来のBLS光学鏡筒における1/2λ板の設定方
法を示し、以下本図に基づいて従来の設定方法を説明す
る。

此の場合1/2λ板３は正確に回転方向を設定して1/2λ
板用スペーサー11に張り付けておき、このスペーサー11
の前後をコリメーターレンズ鏡筒９フォーカスレンズ鏡
筒12によって挟み込んで止める構造になっている。本例
の場合確かに精度良く1/2λ板を設定することが可能で
あるが２つの大きな欠点がある。

一つは此の1/2λ板用スペーサー11を挿入するために
光学鏡筒をコリメーターレンズ用鏡筒９とホフォーカス
レンズ用鏡筒12に切断する必要がありこれ等を一体化す
る事が出来ない。第２に通常1/2λ板を張り付けた面は
接着材がはみ出るため樹脂逃げ用段差10を1/2λ板ホル
ダーか、コリメータレンズ鏡筒に設ける必要がある。こ
のため必要な製作工程が増加し鏡筒のコストアップと成
り、かつコリメーターレンズ鏡筒９と1/2λ板用スペー
サー11との接触面積が少なくなり、組立後の鏡筒全体が
歪み易くなる。

他の1/2λ板を設定する方法としては、コリメーター
レンズ２や、フォーカスレンズ６に直接に張り付ける方
法が考えられるが、此の場合1/2λ板の回転方向を挿入
した後正確に合わすことが不可能であるし、通常レンズ
鏡筒の肉厚は極めて薄いため巧く1/2λ板を張り付ける
ことは困難である。

発明が解決しょうとする課題 本発明は1/2λ板、1/4λ板、もしくは偏光板等の光学
素子を簡単にかつ精度良く、安価な光学鏡筒内に容易に
設定できるように考案されたものである。

課題を解決するための手段 半導体レーザから出射されたる光を平行光線に変換す
るレンズ（コリメタータレンズ）と、前記平行光線を絞
り込むレンズ（フォーカスレンズ）からなる光学鏡筒に
おいて、前記コリメーターレンズと前記フォーカスレン
ズと口径を異ならしめ、前記コリメーターレンズと前記
フォーカスレンズのあいだに同軸段差面を設け、此の段
差面にリング上に張られた偏向板、もしくは1/2λ、も
しくは1/4λ板を、その接着面が前記光学鏡筒に設けら
れた段差面とは反対方向になるように設置する事により
従来の方法の欠点を克服しようとするものである。

作用 本発明の原理に付いて第１図により詳細に説明する。

本発明の原理図では、フォーカスレンズ６とコリメー
ターレンズ２の口径が同等である場合に付いて描かれて
いる。此の場合コリメターレンズ２にはフォーカスレン
ズ６との径を異ならせるためにレンズスリーブ１が填め
られている。即ちこのスリーブにより２つのレンズの径
は用意に違えることが出来るし、もともと二つのレンズ
に口径差があればスリーブの必要もなくなりさらに都合
が良い。さてこの様な操作により鏡筒には必然的に段差
面が発生するようになる。此の段差面に偏光板、もしく
は1/2λ板、1/4λ板３を張り付けたリンク４を押し当て
ることにより、光軸に対して直角に精度良く素子を設定
する事が出来る。次に結晶軸方向の調整はリングに設け
られた回転方向調整用溝８にドライバー等をひっかける
ことにより用意に回転できる。以上の調整の後、鏡筒に
設けられた止めネジ７により容易に鏡筒に固定する事が
出来る。すなわち本発明のごとく光学鏡筒に意図的に段
差を設けることにより1/2λ板等の素子を正確に、かつ
容易に設定する事が可能になる。

一方この様な段差付き鏡筒を作ることは又極めて容易
である。即ち一度設定された工作機械の歯径を替えるだ
けで済む。よってコリメーター用穴とフォーカスレンズ
用穴の同心度等は極めて良いものが簡単に製作可能であ
り、従って精度のよい光学鏡筒が安価に得られる。又わ
ざわざフォーカスレンズ鏡筒とコリメータレンズ鏡筒を
分離する必要がないので組立工程も短くなると共に、組
立後の鏡筒の強度も改善される。さて本例ではたまたま
レンズの口径が同等である場合であり此の場合フォーカ
スレンズもしくはコリメーターレンズにスリーブをかま
す必要があったがもともとこのあいだにレンズ径が異な
る場合はさらに簡単となる。即ちスリーブがいらなくな
る。

さてこの様にして形成される通常段差は小さい場合が
多い。なぜならスリーブによって段差を得る場合にはス
リーブの肉厚を厚くするとスリーブの鏡筒に対する同軸
度が悪くなり、従ってレンズどうしの光軸がずれる可能
性が高く望ましくない。従ってレンズスリーブは可能な
限り薄いことが望ましい。

一般的に1/2λ板等接着面を此の光学鏡筒段差面に当
てて設定した場合、1/2λ板接着剤の盛り上がり等で十
分な設定精度が得られない場合がある。このような場
合、1/2λ板接着面を段差面とは反対方向になるように
設置するとこの問題を解決できる。

さらに前記方法により設定した後、接着用穴23に接着
剤を流し込むことにより、樹脂は毛管現象によりリング
と金属段差の界面にのみ効率よく広がって行く。従って
1/2λ板等をまったく汚す事なくリングを鏡筒に接着で
き機械強度をより一層向上することが可能となった。

実施例 本発明をブルーレーザモジュールに適用した。此の場
合用いたレンズの直径はコリメーターレンズ、２フォー
カスレンズ６共φ5.5mmであったので、コリメーターレ
ンズ２に厚さ1mmのスリーブ１をかませた。よってコリ
メータレンズ部の鏡筒径は7.5mm、フォーカスレンズ部
の鏡筒径は5.5mmと成った。従って発生した段差は1mmで
あった。一方、厚さ0.5mmの1/2λ板３を外径7.4mm、内
径5.5mm、厚み1mmのリング４上に接着剤で張り付けた。
この時接着剤が1/2λ板３の横にはみ出し、部分的に約1
mmの樹脂層が出来た。そこで本発明を用い、リング４と
1/2λ板３との接着面とは反対側のリング面を上記段差
面に押さえつけた後、鏡筒に直角でかつ前記段差面に設
けられたφ2mmの穴に固定用接着剤を流し込み一昼夜放
置した。

此の後1/2λ板３の直角度を測定したところ光軸に対
して5mmラジアン程度の良好な傾き精度で鏡筒に接着さ
れており、かつ1/2λ板３には、接着剤はまったく回り
込んでいなかった。また本ブルーレーザモジュールの落
下試験を行なったが20Gの加速に対しても十分な強度を
有しており何等問題は、発生しなかった。

発明の効果 本発明を利用してブルレーザーモジュールを構成する
ことにより、従来の方法でモジュールを製作した場合約
８万円要したが、本発明を採用する事により約2/3の６
万円程度で製作することが可能となった。又本発明を用
いる事により、フォーカスレンズとコリメーターレンズ
との同軸度が著しく改善され、導波路への光の伝送効率
も良くなりブルーレーザー出力も約20パーセント増加し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の段差面を有する鏡筒の要部
断面図、第２図は従来の光学鏡筒による1/2λ板等の設
定法を示す概略図、第３図はブルーレーザーの光学系原
理図、第４図は光ディスク光学系原理図である。 １……レンズスリブ、２……コリメーターレンズ、３…
…1/2λ板、４……リング、５……鏡筒段差面、６……
フォーカスレンズ、７……止めネジ、８……回転方向調
整用溝、23……接着用穴。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザから出射された光を平行光線
   に変換するコリメータレンズと、前記平行光線を絞り込
   むフォーカスレンズを有する光学鏡筒において、 前記コリメータレンズと前記フォーカスレンズの口径を
   異ならしめ、前記コリメータレンズと前記フォーカスレ
   ンズのあいだに同軸段差面をもうけ、この段差面にリン
   グ上に接着された偏向板、もしくは1/2λ板、もしくは1
   /4λ板を、その接着面が前記光学鏡筒に設けられた段差
   面とは反対方向になるように設置したことを特徴とする
   光学鏡筒。
2. 【請求項２】段差面上に、この段差面とは直角をなすよ
   うに光学鏡筒に穴を設け、この穴より流し込んだ接着剤
   により前記リングを光学鏡筒に接着したことを特徴とす
   る請求項１に記載の光学鏡筒。