JP3582149B2

JP3582149B2 - 光源装置

Info

Publication number: JP3582149B2
Application number: JP14495295A
Authority: JP
Inventors: 高志 ▲浜▼; 望井上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08340150A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光源装置に関する。特に、プリンター、ビデオプリンター、ファクシミリ、複写機、ディスプレー等の画像形成装置や、光ディスクのピックアップユニット等に用いられる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザービームプリンタ等に用いられる光走査装置では、半導体レーザー等の光源から射出し、コリメータレンズによって平行化されたビームを回転多面鏡で偏向走査し、結像レンズによって被走査面上にビームスポットを形成しているが、光ビームを射出する光源を保持する光源装置は高い位置精度を必要とするため、その固定や調整の構造についていくつかの提案がなされている。
【０００３】
まず、光源装置の固定については、特開平４−２８５９７６号公報に光源である半導体レーザーを保持する半導体レーザーユニットを、所定位置において光学ベースに容易にかつ強固にネジ止めするための技術が開示されている。
【０００４】
次に、光源装置における半導体レーザー位置の調整については、特開平５−２９７３０３号公報に半導体レーザーとコリメータレンズの光軸を一致させる調整と光軸方向位置の調整を簡単に行なう技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平４−２８５９７６号公報に開示される従来技術では、半導体レーザーユニットを強固に固定するために別途用意した雌ネジ形成部材を、光学ケースに位置正確に圧入する必要があった。しかし、穴と軸の嵌合いにより中心軸位置の位置精度を確保する場合と異なり、溝に対して板状の雌ネジ形成部材を圧入する場合には、高さ方向および左右方向の位置決めを行うための二つの突き当て基準面が、それぞれ対向する基準面に対して非接触のまま固定されることがある等、高い位置精度を実現することが難しく、従って圧入後の雌ネジ形成部材の位置は所定位置からずれて固定されることがあった。また、圧入した雌ネジ形成部材に対して半導体レーザーユニットを強くネジ止めをしようとすると、その回転トルクにより半導体レーザーユニットが回転（位置ズレ）し、結果として半導体レーザーユニット位置がずれるという問題があった。従って、構造は簡単であるが半導体レーザーを高い位置精度で取り付けられないという課題を有していた。
【０００６】
また、半導体レーザー端子を半導体レーザー駆動基板に半田付けした後に光学ケースへ固定したり、あるいは半導体レーザー位置調整を行ったりすると、半導体レーザー端子の半導体レーザー駆動基板への半田付けがはずれたり、半導体レーザー駆動基板のプリントパターンが剥げたりする場合があり、半導体レーザーの動作が不安定となるばかりでなく、最悪の場合半導体レーザーもしくは半導体レーザー駆動回路を破壊してしまうという課題を有していた。
【０００７】
また、特開平５−２９７３０３号公報に開示される従来技術では、調整を簡単に行なうことを目的として部品点数の多い複雑な構造をとっているものの、半導体レーザーからのレーザービームの光軸とコリメータレンズの光軸とを一致させる調整は、移動用のガイド等が何もない状態で面内の一点を探すという微妙な作業であり、従って効率的な調整が実現できなかった。これは、移動用のガイドがないため、ＬＤユニットの移動の自由度が大きすぎるためである。また、ＬＤユニットを固定する際、ネジを締め付ける固定回転トルクによりＬＤユニットが回転・移動し、固定後には半導体レーザーからのレーザービームの光軸とコリメータレンズの光軸とを一致させた調整位置からはずれてしまう事態が発生した。さらに、光軸を一致させて固定できた場合であっても、半導体レーザー（ＬＤユニット）が光軸を中心として回転し、従って半導体レーザーから射出されるビームの拡がり角の方向や偏光方向が、所定の方向からずれた状態で固定されてしまうことが頻繁に発生した。半導体レーザーが回転すると、ビームの利用効率が低下することによる光量不足や、コリメータレンズおよび絞りにより所望のビーム径にビームを整形できない場合が発生し、また、偏光方向が変化すると各光学素子における反射率等が変化することにより、光量ばらつきやビーム径変動等の不具合が発生する。すなわち、この従来技術では、部品点数が多く、構造が複雑であるために部品や組立のコストが下げられず、また、調整が容易でなく、かつ高精度に調整することもできないという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、簡単な構造で高精度な調整を容易に可能とする光源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】
本発明の光源装置は、半導体レーザーを保持した半導体レーザーホルダを光学ケースに固定する光源装置において、半導体レーザーホルダを光学ケースの一部に回転可能に支承する揺動ガイドを設けるとともに、半導体レーザーホルダと光学ケースとが面接触する当接面を設け、半導体レーザーを揺動ガイドと前記当接面との間に配設することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の光源装置は、半導体レーザーホルダを光学ケースに、当接面の中央部において固定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の光源装置は、揺動ガイドを中心とする半導体レーザーホルダの回転により形成される回転軌跡の、半導体レーザー位置における接線方向への半導体レーザーの可動距離をｓ、同様に法線方向への移動量を△ｄとするとき、揺動ガイドと半導体レーザーとの距離Ｔ１を、次の関係式により定めることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【００１２】
Ｔ１≧（ｓ^２＋△ｄ^２）／（２△ｄ）
【００１３】
【作用】
請求項１の発明において、半導体レーザーホルダを光学ケースに揺動自在に保持する揺動ガイドを設けたため、半導体レーザーホルダの移動を揺動ガイドを支点とする移動方向に規制することができ、半導体レーザーホルダを安定して移動させることが可能となる。また、半導体レーザーホルダの移動方向および移動する面を規定する当接面を設け、特に、半導体レーザーを揺動ガイドと当接面の間に配置したため、揺動ガイドと当接面により規制した面内で安定して半導体レーザー位置を移動させることができる。また、当接面は半導体レーザーホルダの光学ケースへの固定のためのネジ止め等に用いることができ、半導体レーザーホルダを当接面により形成される面内に変形やばたつきを発生させずに固定することができる。また、半導体レーザーホルダを移動させる位置を当接面の近傍とすることにより、当接面位置における半導体レーザーホルダの移動距離に対して半導体レーザーの移動距離を小さくすることができ、半導体レーザー位置の微妙な調整を実現することが可能となる。
【００１４】
請求項２の発明において、半導体レーザーホルダの光学ケースへの固定のためのネジ止め等を当接面の中央で行なうことにより、半導体レーザーホルダと光学ケースとが当接面において共通の平面を形成するごとく接触するため、より半導体レーザーホルダの変形やばたつきのない確実で安定な固定を実現することができる。
【００１５】
請求項３の発明において、揺動ガイドからの半導体レーザー位置を調整に必要な半導体レーザーの移動距離に対して定めることにより、半導体レーザーの位置ズレや回転のない、高精度な位置調整が実現できる。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明の実施例である光源装置の分解斜視図である。半導体レーザー１１は静電破壊に注意して半導体レーザーホルダ２０１に装着している。半導体レーザーホルダ２０１は半導体レーザー１１に対して締まり嵌めの関係に形成し、半導体レーザー１１は半導体レーザーホルダ２０１に装着された後は取り外そうとする力を加えない限り半導体レーザーホルダ２０１に対して相対移動しない。半導体レーザーホルダ２０１は光学ケース１０と当接面２１で当接するが、半導体レーザー１１は当接面２１に対して光軸が垂直となるように半導体レーザーホルダに固定する。
【００１７】
光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１との揺動ガイド２４は、ガイド用突起１０４とガイド用溝２０４とにより構成している。ガイド用突起１０４は光学ケース１０に設けた円筒状の突起である。このガイド用突起１０４に対応したガイド用溝２０４を半導体レーザーホルダ２０１に形成している。
【００１８】
光学ケース１０および半導体レーザーホルダ２０１には、半導体レーザーが揺動ガイドとの間に位置するように、このガイド位置に対し半導体レーザー１１の方向に離れた位置に半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との当接面２１を形成している。さらに、当接面２１を介して半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０とを固定手段であるネジ４０１を用いて固定している。
【００１９】
また、当接面２１の近傍には半導体レーザーホルダ２０１を移動させる揺動力印加部を設けている。ここでは穴２０５を形成している。半導体レーザー１１の位置調整後、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して固定するが、図１では、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に固定する固定手段であるネジ４０１を用いて、半導体レーザーホルダ２０１と半導体レーザー駆動基板３０１を同時に光学ケース１０に固定している。
【００２０】
ここで、半導体レーザー駆動基板３０１は、半導体レーザー駆動基板３０１と半導体レーザーホルダ２０１との嵌合いの構造により半導体レーザーホルダ２０１に位置決めし、半導体レーザーホルダ２０１とともに光学ケース１０に固定している。図１において、半導体レーザーホルダ２０１には二箇所の円筒状突起２０２、２０３を設けている。半導体レーザー駆動基板３０１には円筒状突起に対応する位置にそれぞれ円筒状突起用穴３０２、３０３を設けており、両者の寸法は締まり嵌めの関係にある。
【００２１】
また、半導体レーザー駆動基板３０１には半導体レーザー１１の位置調整時に半導体レーザーホルダ２０１の揺動力印加部が利用可能な形状に穴３０５が設けられている。図１では半導体レーザー駆動基板３０１に調整用ピン４０５を差し込むことが可能な穴３０５を設けた例を示している。
【００２２】
さらに、半導体レーザー駆動基板３０１にはビームが所定位置に到達したことを検知するビーム受光器である水平同期センサ３０６も実装しており、かつ水平同期センサ３０６および水平同期センサ用導光穴１０６は半導体レーザー１１の位置調整用のガイド突起１０４の近傍に設けている。
【００２３】
上述の構成を有する本発明の実施例について、以下にさらに詳細に説明する。
【００２４】
まず、半導体レーザー１１の位置を調整するための半導体レーザーホルダ２０１の移動について説明する。光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１との揺動ガイド２４は、ガイド用突起１０４とガイド用溝２０４とにより構成している。すなわち、光学ケース１０には半導体レーザーホルダ２０１のガイド用溝２０４に対応するガイド用突起１０４を設けており、これを半導体レーザー１１の位置を調整し位置決めするガイドとする。この揺動ガイドを支点として半導体レーザーホルダ２０１の位置を調整する。その際、レーザービームの径やビーム焦点位置等の情報を参照して半導体レーザー１１の位置を調整する。このとき半導体レーザーホルダ２０１の光学ケース１０に対する移動は、揺動ガイド２４を有するため移動が揺動ガイドを支点とする回転移動に規制され、半導体レーザー１１の位置の調整が容易となる。
【００２５】
次に、揺動ガイド２４について具体的に説明する。図１に示した本発明の実施例では、ガイド用突起１０４は光学ケース１０に設けた円筒状の突起である。このガイド用突起１０４に対応したガイド用溝２０４を半導体レーザーホルダ２０１に形成しており、ガイド用溝２０４の長手方向は半導体レーザー１１の発光原点と揺動ガイド２４を結ぶ直線と平行に設定している。ただし、ガイド用溝２０４の長手方向は、光学系の設計とその調整作業の都合により別の設定であってもよい。このガイド用溝２０４にガイド用突起１０４を押し込むべく半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に押しつけた時に、半導体レーザーホルダ２０１が光学ケース１０に保持されるように、ガイド用溝２０４の幅はガイド用突起１０４が押し込まれることによってガイド用突起１０４と軽いすきま嵌めの状態になる程度の寸法にするとよい。ここで、ガイド用突起１０４に対応する部分の形状は、溝ではなく長穴形状等であってもよく、さらに揺動ガイド２４の形状関係も突起形状と溝形状に限定されずに他の形状であってもよい。ガイド用溝２０４にガイド用突起１０４が押し込まれることにより、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して設計中心位置に位置決めすることが可能となる。
【００２６】
ここで、図１に示した本発明の実施例では、光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１とに当接面２１を形成しており、当接面２１は半導体レーザー１１よりも揺動ガイド２４から離れた位置に形成し、半導体レーザー１１を揺動ガイド２４と当接面２１との間に配設する構成としている。半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０とが面接触する当接面２１は、半導体レーザーホルダ２０１が光学ケース１０に対して移動する際の摺動面であり、半導体レーザーホルダ２０１の移動する面を規定している。この当接面２１で光学ケース１０と接触しながら半導体レーザーホルダ２０１を移動させて半導体レーザー１１の位置を調整することにより、光学ケース１０に対する半導体レーザーホルダ２０１の移動を安定して行うことができるため、半導体レーザー１１の位置の調整精度が向上する。また、半導体レーザーホルダ２０１の支持位置である揺動ガイド２４と当接面２１を半導体レーザー１１を挟んで配置しており、揺動ガイド２４と当接面２１の距離が離れていることにより、半導体レーザーホルダ２０１の移動時の姿勢が安定し、常に当接面２１で規定される面内において半導体レーザーホルダ２０１を移動させることができる。
【００２７】
さらに、当接面２１は、単に半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との接触移動のためだけでなく、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して固定するために用いることができる。すなわち、当接面２１の位置において当接面２１を挟み込むようにネジ等の固定手段を用いることにより、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して移動調整した状態を維持したまま固定することができる。半導体レーザー１１の両側に位置する揺動ガイド２４と当接面２１において半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して固定することにより、浮き上がりやばたつき等のない確実な固定が実現できる。また、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して複数カ所で固定するために、あるいは光学ケース１０に対する半導体レーザーホルダ２０１の移動を安定にするために、当接面２１を複数カ所に設けることも可能である。図１に示した本発明の実施例においていは二カ所の当接面２１を設けた例を示している。ただし、このときでも少なくとも一カ所の当接面２１と揺動ガイド２４との間に半導体レーザー１１を配置することが必要である。
【００２８】
さらに、当接面２１の中央部において半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に固定することにより、半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との固定をより安定して行なうことができる。これは、当接面の中央で固定することにより半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との当接面同士がほぼ完全に共通の平面を形成するため、当接面において過不足なく接触することができ、当接面において発生する荷重がほぼ等分布することにより変形や傾きを発生することなく固定することができる。図１に示した本発明の実施例においては、円形の当接面の中心においてネジ止めする例を示している。
【００２９】
ここで、光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１はその当接面２１においてできるだけ滑りやすいように形成し、また揺動ガイド２４のガイド用突起１０４とガイド用溝２０４もその接触界面において滑りやすく形成することが重要である。これは、光学ケース１０に対する半導体レーザー１１の位置調整をより良好に行うためであり、両者の表面粗さがともにＲｚで２５μｍ以下であれば良好な調整が実施できることが判明している。このときの両者の静止摩擦係数はほぼ０．３以下である。従って当接面２１を複数設ける場合であっても必要以上に多く設けずに四カ所以下程度にすることが望ましく、また、それぞれの当接面２１の面積も必要以上に大きくせずに５ｃｍ^２以下程度とすることが望ましい。
【００３０】
次に、半導体レーザーホルダ２０１の位置を移動する構造について説明する。半導体レーザーホルダ２０１には当接面２１の近傍に半導体レーザーホルダ２０１を移動させる揺動力印加部を設けている。図１に示した実施例では穴２０５を形成している。ここに調整部材である先端を円錐状に加工したピン４０５を挿入し、先端を支点にピン４０５を移動させることによって半導体レーザーホルダ位置を調整することができる。穴径とピン径は所望の調整用移動量にあわせ、適宜の寸法差を与えることにより必要なだけ半導体レーザーホルダ位置を調整することができる。光学ケース１０にはピンの支点穴を設けてもよいし、その形状も例えば円錐状の凹部等であってもよい。調整部材であるピン４０５は偏心ピン等種々の形状でよく、また、調整部材はピンでなくともよく、例えば半導体レーザーホルダ２０１を掴むことができる治具であってもよく、揺動力印加部２０５も穴でなくともよく、例えば半導体レーザーホルダ２０１の外周部であってもよい。
【００３１】
ここで、調整部材４０５の作用位置による調整の精度について説明する。
【００３２】
調整部材４０５により半導体レーザーホルダ２０１を移動させることにより半導体レーザー１１の位置を移動する際、調整部材４０５もしくは半導体レーザーホルダ２０１の移動量に対して半導体レーザー１１の移動量の方を小さくすることにより、半導体レーザー１１の位置を微妙に調整することが可能となる。ある支点を有する棒状の腕が支点を中心に動くときの各部分の移動量を考察すると、移動量は支点から各部分までの距離に比例し、支点に近い部分ほど移動量は少なく、支点から遠ざかるにつれて移動量が大きくなる。本実施例では揺動力印加部２０５を当接面２１の近傍に形成し、揺動ガイド２４と揺動力印加部２０５との間に半導体レーザー１１を配設しており、揺動力印加部２０５に係合した調整部材４０５を大きく動かすことにより半導体レーザー１１を微妙に動かすことができ、すなわち半導体レーザー１１の位置をより高精度に調整することが可能となる。
【００３３】
ここで、本発明では揺動力を当接面２１の近傍で印加している。すなわち、揺動力印加部２０５の近傍に半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との当接面２１が存在するため、移動の際に半導体レーザーホルダ２０１がばたついたり変形したりすることがなく、半導体レーザーホルダ２０１を当初の姿勢を維持したまま安定して移動させることができる。
【００３４】
また、半導体レーザー駆動基板３０１は、半導体レーザー駆動基板３０１と半導体レーザーホルダ２０１との構造により半導体レーザーホルダ２０１に位置決めし、半導体レーザーホルダ２０１とともに光学ケース１０に固定している。このような構造をとることにより、固定手段４０１の数を少なくするとともに、固定工程を簡略化することができる。さらに、半導体レーザー１１の位置調整の実施後に半導体レーザー１１の光学ケース１０への固定作業が可能なため、確実な固定とともに半導体レーザー１１の正確な位置への固定が実施できる。また、半導体レーザー端子の半導体レーザー駆動基板３０１への半田付けは、半導体レーザー１１を固定した半導体レーザーホルダ２０１に半導体レーザー駆動基板３０１を位置決めした後に実施することができるため、半導体レーザー端子と半導体レーザー駆動基板３０１との半田付け中に半導体レーザー端子と半導体レーザー駆動基板３０１とが相対的に移動することがなく容易で確実な半田付けが可能であり、また半田付け後に半導体レーザー端子と半導体レーザー駆動基板３０１の半田付け部に応力が加わることがないため、端子部半田はずれやプリント剥がれ等のない確実かつ信頼性の高い回路導通が実現できる。
【００３５】
図１に示した実施例について具体的に説明すると、半導体レーザーホルダ２０１には二箇所の円筒状突起２０２、２０３を設けている。半導体レーザー駆動基板３０１には突起に対応する位置に円筒状突起用穴３０２、３０３を設けており、両者の寸法は締まり嵌めの関係にある。従って、半導体レーザー駆動基板３０１は半導体レーザーホルダ２０１に対して押しつけられると突起２０２、２０３と穴３０２、３０３の嵌合いにより位置決め固定され、両者を引き剥そうとする力を加えない限りその関係を保つことができる。突起２０２とこれに対応する穴３０２は半導体レーザー１１近傍に配置して半導体レーザー駆動基板３０１の位置決めを兼ね、もう一方の突起２０３に対応する穴３０３は長穴として加工精度のばらつきを吸収しつつ締まり嵌めとする。
【００３６】
次に、半導体レーザー駆動基板３０１には、半導体レーザー１１以外の部品は全て実装した状態で半導体レーザーホルダ２０１に固定する。その際、半導体レーザー端子が半導体レーザー駆動基板３０１の所定位置に到達もしくは所定スルーホールを通過するように配慮して固定する。ここでは半導体レーザー駆動基板３０１取り付け後に半導体レーザー１１と半導体レーザー駆動基板３０１が相対移動することはないため、半導体レーザー１１を半導体レーザーホルダ２０１に固定する際に半導体レーザーホルダ２０１に対する半導体レーザー１１の位置を角度（光軸に垂直な面内における光軸周りの回転角）を含めて決定し、半導体レーザー駆動基板３０１を半導体レーザーホルダ２０１に取り付けた時点で半導体レーザー端子を半導体レーザー駆動基板３０１に半田付けしている。この時点以降は、ホルダ２０１、半導体レーザー１１、半導体レーザー駆動基板３０１の三者は相対的に移動させずに固定となる。ただし、半導体レーザー端子の半導体レーザー駆動基板３０１への半田付けは必ずしもこの時点で行わなくてもよい。すなわち、半導体レーザー１１の光軸周りの角度調整を行う必要が生じた場合など、万一半田付け後に半導体レーザー１１と半導体レーザー駆動基板３０１を相対的に移動させた場合には、半導体レーザー端子と半導体レーザー駆動基板３０１の半田はずれやプリント剥がれの原因となるため、あくまでも半導体レーザー１１と半導体レーザー駆動基板３０１とを相対的に移動させなくてよいことが明確になった時点以降において、両者の半田付けを行うべきである。つまり、半導体レーザー端子の半導体レーザー駆動基板３０１への半田付けは、半導体レーザー１１の位置（半導体レーザーホルダ位置）調整を行った後に実施することもできるが、これは、半導体レーザー１１の位置調整時には半導体レーザー端子と半導体レーザー駆動基板とを脱着可能な専用コネクタを用いて接続し、調整終了後に専用コネクタを取り外す場合等に可能である。
【００３７】
ここで、半導体レーザー駆動基板３０１には調整時に揺動力印加部２０５が利用可能な形状に穴３０５が設けられている。つまり、半導体レーザー駆動基板３０１に穴３０５が設けられていることにより、半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に取り付けた後に、半導体レーザー１１の位置調整が可能となる。図１は半導体レーザー駆動基板３０１に調整用ピン４０５を差し込むことが可能な穴３０５を設けた例である。この穴３０５を通して調整用ピン４０５を半導体レーザー駆動基板３０１側からホルダ２０１の調整用揺動力印加部２０５に到達させ、半導体レーザー１１の位置の調整を行う。半導体レーザー駆動基板３０１の設計の際には表面積の有効利用を実現し、調整部３０５に対して調整用ピン４０５が接触することのない十分な大きさの穴３０５を設けても、さらには半導体レーザー駆動基板動作中に調整用ピン４０５が半導体レーザー駆動基板３０１を通過しても性能劣化や事故のないパターンニングおよび実装を行っている。
【００３８】
さらに次に、ビーム位置検出構造について説明する。半導体レーザー駆動基板３０１にはビームが所定位置に到達したことを検知するビーム受光器である水平同期センサ３０６も取り付けており、かつ水平同期センサ３０６および水平同期センサ用導光穴１０６は半導体レーザー１１の位置調整用のガイド用突起１０４の近傍に設けている。すなわち、半導体レーザー１１の位置調整の過程において水平同期信号をも同時に調整確認することができる。しかも水平同期センサ３０６は揺動ガイド２４の近傍に配置したため、半導体レーザーホルダ２０１を半導体レーザー１１の位置調整のために移動させても水平同期センサ３０６はその位置を大きく移動することがなく、水平同期センサ３０６の初期設定位置はほぼ維持される。つまり、水平同期センサ出力を確実に得るためのビーム位置調整を高精度に行なうことができ、あるいは逆に水平同期センサ３０６からの出力を半導体レーザー１１の位置調整に用いることも可能となる。
【００３９】
ところで、半導体レーザーホルダ２０１は押さえ部材５０７を用いて光学ケース１０に保持することも可能である。そこで、図２を用いて本発明の他の実施例である光源装置について説明する。図２は図１で示した実施例に押さえ部材５０７を加えたものであって、押さえ部材５０７を取り付けるために光学ケース１０に溝１０７を、半導体レーザーホルダ２０１に溝２０７を形成しており、図１と同様な部材については説明を省略している。この押さえ部材５０７は、半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０とを互いに押し付けるように配置するものである。
【００４０】
図２に示す実施例において、光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１は互いの当接面２１で当接し、押さえ部材５０７によりこの当接面２１において発生する静止摩擦力により当接面内において相対的に移動しないように保持される。このとき半導体レーザーホルダ２０１に当接面内方向に静止摩擦力よりも大きな力が印加されなければ、両者はその位置関係を維持するが、静止摩擦力よりも大きな力を印加することによりその位置関係を変えることができる。そして、印加している力を静止摩擦力よりも弱めることにより、あるいは力の印加を止めることにより両者は変更された位置関係を維持するように保持される。このような構造をとることにより半導体レーザー１１の位置を調整するごとに半導体レーザーホルダ２０１がそれぞれの位置で保持され、半導体レーザー１１の位置の調整精度を向上させるとともに調整工程に要する時間を短くすることができる。さらにまた、調整により半導体レーザー１１の位置を決定し、その最適位置において半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に対して固定する際にも、両者の位置関係を維持するための静止摩擦力が作用していることにより、固定用締め付けトルク等の影響で半導体レーザーホルダ２０１の位置が動くことが防止されるため、半導体レーザー１１の位置調整および取り付け固定の精度が高くなる。このとき、押さえ部材５０７を当接面２１の近傍に配置することにより、押さえ部材による押圧力を有効に当接面２１に作用させることができ、半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０の両者の位置関係を維持するための静止摩擦力を効果的に発生させることができる。また、半導体レーザーホルダ２０１を変形させたりばたつかせたりすることなく光学ケース１０に対して保持することができる。このために複数の押さえ部材５０７を用いることも可能であり、図２では二カ所の当接面２１を有する半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０に対して、二つの押さえ部材５０７を用いた例を示している。
【００４１】
また、押さえ部材５０７をコの字型変形バネで形成すると、押さえ部材５０７を上方より押し込むことにより光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１とをともに挟み込みつつ保持することができ、半導体レーザーホルダ２０１と光学ケース１０との当接面２１においては静止摩擦力が発生する。従って、半導体レーザーホルダ位置を調整するために半導体レーザーホルダ２０１に外力を印加するとき以外には、光学ケース１０と半導体レーザーホルダ２０１は押さえ部材５０７により相対的に動かないように構成される。ここで図２では押さえ部材５０７と半導体レーザーホルダ２０１、押さえ部材５０７と光学ケース１０とが相対移動する際に摩擦力が極端に大きくならないようにバネを断面が円形に近い線状部材で形成し、かつ移動時にバネがはずれないように考慮してバネ用の溝１０７、２０７が形成されている。この溝１０７、２０７は押さえ部材５０７が半導体レーザーホルダ２０１表面に突出しない程度の深さを有することが望ましい。これは、押さえ部材５０７が半導体レーザーホルダ２０１は保持するが、半導体レーザーホルダ２０１に半導体レーザー駆動基板３０１等の他の部材を取り付ける際に、これら他の部材には何ら干渉をしないようにするために有効である。例えば、図２に示すように押さえ部材５０７により半導体レーザーホルダ２０１をケース１０に固定した状態であっても、半導体レーザー駆動基板３０１を半導体レーザーホルダ２０１に取り付けることが可能である。また、半導体レーザーホルダ２０１および半導体レーザー駆動基板３０１をケース１０に固定した後も、押さえ部材５０７の取り外しは他の部材とは独立に可能である。
【００４２】
さて、半導体レーザー１１の位置の調整後、半導体レーザーホルダ２０１は光学ケース１０に対して固定される。ここでは固定手段であるネジ４０１を用いて固定している。押さえ部材５０７は、半導体レーザーホルダ２０１を固定した後にそのままその位置に残しても、あるいは取り去っても本発明の主旨の上では何等問題ないが、再度調整作業を行うような場合は取り外さずにそのまま残しておけばよい。この場合押さえ部材５０７が光学ケース１０の壁面や半導体レーザーホルダ２０１の表面に突出しないように構成しておけば、押さえ部材５０７が残っていても機能上も外観上も全く問題ない。押さえ部材５０７を用いるかわりに、光学ケース１０に半導体レーザーホルダ２０１を取り付け、調整をするための治具を用意しても良い。治具を用いる場合は、半導体レーザー１１の位置を調整し半導体レーザーホルダ２０１を光学ケース１０に固定した後、治具を押さえ位置から後退させる。
【００４３】
この押さえ部材５０７としては、コイルバネや板バネ等の弾性部材が使用可能であり、ネジが貫通する皿バネ、スプリングワッシャ等も用いることができる。このとき皿バネやスプリングワッシャがある程度弾性変形して弾性力を発生する程度にネジを締めた状態で調整を行い、固定の際にはさらにネジを締め込むことにより調整時の保持および固定が実現する。
【００４４】
以上説明したように、本発明では半導体レーザー１１の位置を平面内で高精度に調整することができるが、このときそれに伴い揺動ガイド２４を中心としたレーザー１１の位置の回転移動も生じている。この点について、以下に図面を用いて説明する。
【００４５】
図３は本発明の他の実施例である光源装置のレーザー調整移動概念図であり、軸方向移動と回転移動を説明するための図である。ただし、図面は説明のために誇張して表現しており、Ｏ１、Ｏ２をそれぞれ揺動ガイド位置とし、揺動ガイドと半導体レーザーを結ぶ直線をｙ軸、揺動ガイドを中心とする半導体レーザーホルダの回転により形成される回転軌跡の、半導体レーザー位置における接線方向をｘ軸とする。このとき、Ｏ１もしくはＯ２を中心に半導体レーザー（発光原点）をｘ軸方向に距離ｓだけ移動させた場合、半導体レーザーのｙ軸方向の移動量は△ｄ１もしくは△ｄ２であり、ｓがＴ１に対して十分小さい（ａ）の場合には△ｄ１は無視できる程度に小さく、ｓがＴ２に対して無視できない（ｂ）の場合にはある程度大きな値となる。また、移動によるレーザーの回転角はｓがＴ１に対して十分小さい（ａ）の場合にはｓ／Ｔ１で近似できる程度にほとんど無視できるが、ｓがＴ２に対して無視できない（ｂ）の場合には大きな回転角となる。半導体レーザーが回転した場合には、光学系のｘ、ｙ両軸方向へのビームの拡がりおよび偏光方向が異なってくることにより光学特性を損なうことがあるため、光学設計上大きな注意が必要になる。本発明では、半導体レーザーを揺動ガイドと当接面の間に配置しており、揺動ガイドから半導体レーザーが当接面側に離れているため、光学系の一つの軸方向のみの微妙な位置調整が可能となっている。
【００４６】
図４は図３を幾何的に示した図である。図面は説明のために誇張して表現している。図４において、大きな二等辺三角形の各頂点をＡ、Ｂ、Ｃ、∠ＢＡＣ＝θ、ＡＢ、ＡＣ間の距離をＴ１、ＢからＡＣに下ろした垂線のあしとＣとの距離を△ｄ、ＢＣ間の距離をｍとすると、三角形ＡＢＣが二等辺三角形である特質から次の二式が成り立つ。
ｍ^２＝ｓ^２＋△ｄ^２
（ｍ／２）／Ｔ１＝△ｄ／ｍ
この二式から、次式が導かれる。
Ｔ１＝（ｓ^２＋△ｄ^２）／（２△ｄ）
従って、所望の調整精度を得るために必要な関係式は、次のようになる。
Ｔ１≧（ｓ^２＋△ｄ^２）／（２△ｄ）
この式に、ｓ＝１００μｍ、△ｄ＝１μｍを代入すると、Ｔ１＝５．０００５ｍｍとなる。つまり、一般に調整距離ｓが１００μｍ以下程度であることを考えるとＴ１は５ｍｍ以上であればｙ軸方向の移動量は１μｍ以下となってほとんど問題がないということができる。ただし、実際にはガイドは理想的に点とすることは有り得ず、破損しないようにある程度の大きさ、例えばφ２ｍｍ程度の外径を有するため、Ｔ１はこれよりも若干大きな値が必要となる。また、必要以上にＴ１が小さいと実際に設計をする上で困難である。そこで、装置全体の大きさを考慮してＴ１を７ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすると、設計が容易でかつ装置が小型のまま、さらに良好なレーザー位置調整が可能となる。
【００４７】
すなわち、図１および図２に示した本発明の実施例においては、上述のＴ１の範囲で半導体レーザー１１を配置し、半導体レーザー１１の位置を調整した後、半導体レーザーホルダ２０１を半導体レーザー駆動基板３０１とともに光学ケース１０に対して固定している。ここでは、固定手段であるネジ４０１を用いて共締めとして、半導体レーザーホルダ２０１と半導体レーザー駆動基板３０１を同時に光学ケース１０に固定している。
【００４８】
以上、実施例を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の形状に限定されることなく、様々な実施態様に対して同様な効果を発揮できることはいうまでもない。特に、本発明の実施例においては半導体レーザーホルダと半導体レーザー駆動基板を別部材として記述したが、半導体レーザーホルダの機能を兼ねるごとくの半導体レーザー駆動基板を用いることにより、半導体レーザーホルダを省略しても所望の効果が得られ、部品数の削減、組立工程の簡略化により低コストかつ半導体レーザー位置を容易に高精度に設定できる光源装置が実現できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果を有する。
【００５０】
請求項１の発明において、半導体レーザーの位置を調整するための半導体レーザーホルダの移動を揺動ガイドを基準として行う構成としたため半導体レーザーホルダを安定して移動することができる。また、半導体レーザーを揺動ガイドと当接面との間に配設したため、揺動ガイドを支点として半導体レーザーの位置を調整する際、当接面によって決定される面内において半導体レーザーホルダを安定して移動させることができる。また、半導体レーザーの位置を調整するために半導体レーザーホルダを移動させる際、当接面の近傍において半導体レーザーホルダを移動することにより、当接面により決定される面に沿って半導体レーザーホルダを安定して移動することができ、半導体レーザーの位置を良好に調整することができる。また、揺動ガイドに対して半導体レーザーよりも離れた位置において半導体レーザーホルダを移動させる構成としたため、半導体レーザー位置の移動を微妙に行うことができ、調整を高精度に行うことができる。また、当接面を介して半導体レーザーホルダと光学ケースとを固定する構成としたため、半導体レーザーホルダが変形したりばたついたりすることのない確実な固定を実現することができ、部品点数の少ない簡単な構造で、高精度な調整が容易に可能であり、半導体レーザー位置が高精度に設定される光源装置が実現できる。
【００５１】
請求項２の発明において、半導体レーザーホルダを光学ケースに対して当接面の中央で固定することにより、半導体レーザーホルダが変形したり傾いたりすることなく光学ケースに固定することができ、さらに半導体レーザー位置が高精度に設定される光源装置が実現できる。
【００５２】
請求項３の発明において、揺動ガイドと半導体レーザーとの距離を所望調整距離に対応して規定することにより、半導体レーザー位置の調整が高精度に行え、かつ半導体レーザーの回転等を効果的に抑えた、部品点数の少ない簡単な構造で、高精度な調整が容易に可能であり、半導体レーザー位置が高精度に設定される光源装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である光源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例である光源装置の光学ケースに対するホルダの取り付けを示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例である光源装置のレーザー調整移動概念図である。
【図４】本発明の他の実施例である光源装置のレーザー調整移動概念図を幾何的に示した図である。
【符号の説明】
１０光学ケース
１１半導体レーザー
２１当接面
２４揺動ガイド
１０４半導体レーザー位置調整ガイド用突起
１０６水平同期センサ用導光穴
１０７押さえ部材用溝
２０１半導体レーザーホルダ
２０２円筒状突起
２０３円筒状突起
２０４ガイド用溝
２０５揺動力印加部穴
２０７押さえ部材用溝
３０１半導体レーザー駆動基板
３０２円筒状突起用穴
３０３円筒状突起用穴
３０５穴
３０６水平同期センサ
４０１固定手段
４０５調整用ピン
５０７押さえ部材

Claims

半導体レーザーを保持した半導体レーザーホルダを光学ケースに固定する光源装置において、前記半導体レーザーホルダを前記光学ケースの一部に回転可能に支承する揺動ガイドを設けるとともに、前記半導体レーザーホルダと前記光学ケースとが面接触する当接面を設け、前記半導体レーザーを前記揺動ガイドと前記当接面との間に配設することを特徴とする光源装置。
前記半導体レーザーホルダを前記光学ケースに、前記当接面の中央部において固定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記揺動ガイドを中心とする前記半導体レーザーホルダの回転により形成される回転軌跡の、前記半導体レーザー位置における接線方向への前記半導体レーザーの可動距離をｓ、同様に法線方向への移動量を△ｄとするとき、前記揺動ガイドと前記半導体レーザーとの距離Ｔ１を、次の関係式により定めることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
Ｔ１≧（ｓ^２＋△ｄ^２）／（２△ｄ）