JPH02250011A - 発散光源用合焦モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） １、（発明の分野） 本発明は一般に発散光源について使用する合焦モジュー
ノペ特に、永久合焦位置に固定されるに先立ってダイオ
ードの出力を集束するように調整可能なレーザーダイオ
ードのための合焦モジュールに関する。

２、（従来技術） レーザー光を発生させる種々の手段が従来技術において
知られており、これら公知の手段としては、レーザー管
あるいは、連続波あるいはパルスタイプの半導体レーザ
ーダイオードのような光源がある。レーザーダイオード
は、レーザー管に比べて小型で軽量であるので、大きさ
や重量の要件が最小に限定される用途において特に好適
である。

そのような用途の一つは米国特許第４．４９６．８３１
号で説明されるような小型で軽量な携帯バーコードスキ
ャナーである。しかしながら、レーザーダイオードで発
生する光ビームは、光が射出中心軸に沿って外側へ動く
につれて発散する傾向を有する。

典型的なダイオード光の発散角は射出軸を含む第一の平
面内で１０度から２０度であり、この第一の平面に対し
て直角な射出軸を含む第二の平面内で４０度から５０度
である。射出軸は、光が周りに対称的に発散する軸とし
て定義される。

そのような角度のある発散光は、比較的輪郭が明確で断
面が長方形のビームスポットを必要とするバーコードス
キャニングの用途には適さない。

レーザーダイオードの光でそのようなビームスポットを
達成するには、発散をレンズ装置で反転させて、バーコ
ードの読み取り位置でその光の強度を明瞭なスポットに
合焦ないしは集束させることが必要である。

従来の技術では、発せられたレーザーダイオード光を合
焦ないしは集束するようなレンズ装置を一連の同軸の円
筒状部材の一つに装着し、円筒状部材の一つにレーザー
ダイオードが固定されていた。ダイオードから離れてい
る部材は閉じられており、円形開口部をその中に有し、
ダイオードの発光軸及びそのダイオードを支持する部材
の中心軸と同軸をなしていた。この開口部は、上記軸に
沿ってダイオードのエミッタから離れた位置でレンズに
より合焦ないし集光された集光ビームを射出させる。レ
ンズはダイオードから離れた部材内に設けられていた。

二個の円筒状部材間にわたして該円筒状部材の中心軸と
同軸をなすように配置されたｒ：ＦＷ！スプリングのよ
うな部材の力により、軸方向のレンズの動きが拘束され
る。このスプリングは、一端がレンズに接触し、他端が
レーザーダイオードの射出開口部を限定する座金状の面
に支えられていた。

軸方向の動きを許容す゛るために、複数の円筒状部材を
ネジ係合させていた。このネジ係合により、一方の円筒
状部材に対し他方の円筒状部材を回転させると、これら
二つの円筒状部材の相対的位置を変えることができる。

その結果、レーザーダイオードに対し相対的にレンズ装
置を中心軸に沿って動かすことができ、円筒状部材を他
の部材に対して回転することによりレーザー光の集魚が
調整できた。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術のレンズ装置には多くの欠点があった、その一
つは合焦ないし集束モジュールのコストであった。レー
ザー光を合焦ないし集束し、円筒状部材間の軸運動を行
なわせるために部材上に必要なネジのために、円筒状部
材が正確に加工されねばならなかった。それは他の金属
加工技術に比べて比較的高価となり、その結果完成品の
価格を上昇させ、その価格で、合焦ないし集光モジュー
ルが販売されていた。

従来技術の他の欠点は、レンズが直接円筒状部材の一つ
の座金状の面に配置されていることである。円筒状部材
の中心軸とレンズ軸の同軸配置を揃え、維持するために
は、この座金状の表面は、対応するレンズ表面の外形部
に一致するようなテーパーを有する必要があった。座金
状表面を環状部に対して直角な面にすると、レンズ面が
座金の内周の縁部に接触することになり、レンズが傾い
たり欠は等の損傷を受ける。テーパー面はこの問題を避
けて、リング状の接触部を提供するものであるが、この
テーパー面は、表面の直角部を機械加工により切削して
、比較的小さな半径の前向き環状部とするものであるの
で、円筒状部材の前部の開口部は、望ましい大きさより
も小さくなり、レンズを通過する光を遮ってしまい、集
束スポットの強度を低減させた。開口部を通過するビー
ム強度は、バーコードスキャニングなどの用途では重要
である。すなわち、この用途では、信頼性は、反射光の
ビーム強度と鮮明性の関数である。この強度損失を保証
するために、従来技術の合焦ないし集束モジュールは、
スキャニング位置においてより鮮明に集束スポットが形
成されるように、射出軸に対して正確な位置決めが必要
であった。しかし、この精度は、非常に小さい許容寸法
を合焦ないし集束モジュール部材に要求するものであり
、高価格できわどい寸法精度で機械加工することによっ
てのみしか実現出来ない。ネジ切りされた嵌合部の寸法
も重要であり、円筒状ハウジング部材間の軸及び放射方
向の遊びの動きも防がねばならず、そうでなければ、焦
点位置において強度が一様でなくなることの原因となる
レンズのミスアラインメントを生じたり、光の合焦を鈍
くしたりする欠点を伴なう。

なおレーザー光発生用集束モジュールにおけるその他の
欠点は、この設計のために開口部が円形でなければなら
ないことである。なぜならば、円筒状部材が合焦操作に
おいて回転すると、他の形状の開口部では中実軸につい
てのレーザーダイオードに関するその配置関係が維持さ
れなくなる。

それゆえに、集束モジュールの開口部が円形であるだけ
でな（、小径でなければならず、スキャニング操作のだ
緬の合焦強度を制限する、という別の悪効果を持つもの
であった。

さらに又、一つの円筒状ハウジング部材が、他部材に関
して回転する合焦過程で別の欠点に遭遇した。つまり、
レンズは回転する円筒状部材と固定スプリングの両方に
直接に接触しており、レンズは円筒状ハウジング部材、
設置スプリング、あるいはその両方に関して回転するこ
とになる。この相対的な回転でレンズの中心軸がずれる
傾向にあり、レンズがハウジング部材とスプリングに関
して相対的に動くとき、レンズ表面に傷がつく、という
問題がある。

（発明の概要） 本発明は、比較的簡単で安価な構造の高精度な合焦ない
し集束モジュールを提供することにより、従来技術で遭
遇する欠点を解消し、あるいは十分に改良する。

レーザーダイオードのような発散光源用の比較的安価で
軽量な集束モジュールを提供することが本発明の目的で
ある。

本発明の他の目的は、部材を他の部材に関してそれらの
中心軸周りに回転させないで光の合焦ないし集束を行な
うことが出来る合焦ないし集束モジュールを提供するこ
とにある。

本発明のさらなる目的は、レンズホルダー上にレンズガ
ラスが直接設置されないような集束モジュールを提供す
ることにある。

本発明のさらに別の目的は、円筒状部材が合焦ないし集
束を可能にし、共に集束位置で固定され、その部材間の
構造上の公差が、機械加工よりもむしろスピン成型で部
材が加工可能であるような集束モジュールを提供するこ
とにある。

本発明はまた、部材が集束レンズの角度線が周辺に調整
できるように構成されており、それにより中心軸が分散
光の中心軸と同軸をなし対称的な強度の集束が可能とな
るような集束モジュールを提供することである。

さらに本発明は、集束モジュールから発する集束光は、
発光ビームの断面に従う形状と位置を有する開口部を通
過し、発光軸に関してのその半径方向の位置は集束過程
中一定となるような集束モジュールを提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） これらの目的を達成するため、レーザーダイオードにつ
いて使用される本発明の合焦ないし集束モジュールは次
のような構成となる。

（ａ）　　ペースを中心位置に位置決めして受け、ダイ
オードの軸まわりの回転を防止するようにしてダイオー
ドと組合わされたレーザーダイオードを受けるための第
一環状部を有する円筒状ダイオードホルダー （ｂ）第一端に環状シート部を有し、ダイオードホルダ
ーに対するレンズホルダーの軸まわりの回転を防止する
ように反対側の端でダイオードホルダーと組合わされる
、ダイオードホルダー内を軸方向に滑動可能な円筒状レ
ンズホルダー（ｃ）　　レンズホルダーの第一端に形成
された環状シート内に配置された、特にレーザーダイオ
ードについて使用するための光学レンズアッセンブリー （ｄ）　　レンズアッセンブリーを環状シートに押しつ
けるスプリング手段、 とからなり、レンズホルダーは、レンズアッセンブリー
を通じてレーザーダイオードの出力を合焦ないし集束す
るためにダイオードホルダー内で滑動でき、合焦状態の
位置に固定できる。

このレーザーダイオードの射出光は何も特別な集束特性
を有さないので、この合焦モジュールは一般にどんな分
散光源についてでも使用可能である。以下の説明は、集
束光源としてのレーザーダイオードに絞る。

円筒状レンズホルダー及びダイオードホルダーは、真鍮
などのような軽量金属で作られ、スピン成型により連続
環状部を構成するように形成できる。プラスチックなど
の他の材料も使用でき、安価な方法で所望の形状に成型
できる。それゆえに、機械加工などのような比較的高価
な製造工程は必要なくなる。

円筒状レンズホルダーとダイオードホルダー（集合的に
“円筒状部材”と呼ばれる）は、ノツチ及びキーにより
組合わされ、円筒状部材に沿って中心軸の方向に滑動す
る。ノツチ及びキーは中心軸周りの円筒状部材の相対的
回転を防ぐ。レーザーダイオードのベースとダイオード
ホルダーとの間にも同様なノツチ及びキー機構が設けら
れ、レーザーダイオードとダイオードホルダーとの間の
中心軸周りの相対的回転を防ぐ。全集束モジュールがレ
ーザーダイオードに関して中心軸周りに回転できないよ
うに複数の円筒状部材が拘束されているので、射出光の
中心軸に直角な断面に関して、集束モジュールの前端に
おける開口部を固定維持することが出来る。それゆえに
、集束モジュールの開口部は、より多くの光を集束させ
るように、射出光の断面形状に応じた形にすることがで
きる。

集束モジュールでの合焦ないし集束は、中心軸方向に沿
ってダイオードホルダーに関しレンズホルダーを滑動さ
せることによって行なわれる。軸周りの相対的回転が不
必要であり、上述のキー機構によりこの回転は不可能で
ある。円筒状部材間の公差はレンズの中実軸の角度の削
整を可能にする。所望の集束が達せられた時、円筒状部
材は永続的にもう一つの部材に関して固定される。その
円筒状部材がどんな材料で作られているかにもよるが、
ニカワ材あるいはエポキシのような接着材による接着、
焼き付け、点溶接、超音波溶接等の固着法を含む種々の
材料及び方法を利用する数多くの方法で実行可能である
。

レンズガラスはレンズアッセンブリー内に組込まれ、支
持されており、それは二つの異なる外径部を持つドーナ
ッツ状をしている。レンズアッセンブリーは、レンズホ
ルダーの座金状表面のシートで接触し、この位置で支持
される。この表面は平面で、レンズアッセンブリーの中
実軸に対して直角であるので、レンズシートは従来技術
に於けるように表面をテーパー状にしなくてもよい。

レンズアッセンブリーは、圧縮された設置スプリングが
軸方向におけるシートに対してレンズアッセンブリーを
押しつけるために、レンズホルダーの中実軸に沿ったレ
ンズホルダーに関して制止して留まっている。選択的に
、レンズアッセンブリーを、スプリングを除去して、レ
ンズシートに接着しても構わない。スプリングはレーザ
ーダイオードのベースの一端とレンズアッセンブリーの
他ｉにおいて共働しているので、レンズモタイオードエ
ミッタも集束動作において傷が付く危険性がない。レン
ズアッセンブリーは、座金状シート表面から前方に伸び
ているレンズホルダーの小さい方の環状部内に保持され
る。レンズアッセンブリーはレンズホルダーの前環状部
内に確保され、それによりレンズの中実軸とレンズホル
ダー間の同軸関係を維持する。

本発明の前記目的及び他の特徴は、次の集束モジュール
の好適な実施例の詳細な説明と添付図面を参照すること
により、より明かとなり、理解されよう。

（実施例） 詳細に図を参照する。同じ参照数字は幾つかの図面を通
じて同様あるいは同等部品とであることを示す。第２ａ
図及び第２ｂ図において、本発明によって集束されるべ
き分散レーザー光を提供するレーザーダイオード２０が
示されている。

レーザーダイオード２０は一般市場で入手可能なレーザ
ーダイオードの典型的な構造である。このように構成さ
れた通常レーザーダイオードはソニーあるいは東芝製の
非接触型Ｌ５８３００／Ｌ５６１００、あるいはソニー
あるいは東芝製の非接触型Ｌ５８５００を含む。

集束モジュールの特定の実施例に対応する次の説明にお
いて示され、かつ本発明により構成された範囲は限界と
して考慮されるべきものではない。

与えられた範囲は上記のレーザーダイオードでの集束モ
ジュールの使用を可能にする。

第１ａ図と第１ｂ図に関して、レーザーダイオード２０
が、集束を可能にする部材１０Ａと１０Ｂとを結合させ
るネジ切り部１１を有する集束モジュール１０の従来技
術の実施例で示されている。

レンズガラス１８はスプリング１９により付勢され、傾
斜を付けられた部材１０Ｂのシート部１５に直接配置さ
れる。そこでは又レンズガラス１８よりももっと小さい
径の円形状の発光開口部１７が提供されている。従来技
術の集束モジュール１０での集束操作は部材１０Ａに関
して部材１０Ｂを回転することによって為される。

第３図から第８図は本発明の集束モジュールの特定な実
施例を示す。第６図から第８図に良く示されるように、
本発明の集束モジュール１００はダイオードホルダー３
０、レンズホルダー４０そしてレンズホルダー４０内の
前端に配置されるレンズアッセンブリー６０を有する。

第３ａ図、第３ｂ図、及び第３Ｃ図に関して、集束モジ
ュール１００のダイオードホルダー３０が示されている
。ダイオードホルダー３０は、第３ａ図及び第３ｂ図に
示されるように肉厚構造のものが好ましく、第一環状部
３５と第一環状部３５よりも小径の第二環状部３１を有
する。代表的な実施例において、第一環状部３５の内径
は３５５ミル（９，０１７ｍｍ）　、第二環状部３１の
内径は３２６ミル（８，２８０４ｍｍ）に等しく、両方
１ミル（０，０２５４ｍｍ）程度の公差を持つ。

ダイオードホルダー３０とレンズホルダー４０は通常真
鍮のような軽量金属で作られ、望ましくは標準のスピン
成型や切削技術を使用して成型されるが、又圧縮成型な
どの他の既知技術によっても成型されよう。これらの部
材３０及び４０も又フェノール樹脂あるいは他の高衝撃
強度樹脂などの軽量剛性樹脂材でも成型可能である。

第３ａ図はダイオードホルダー３０の前面あるいは放射
面を示し、ダイオードホルダーの筒型形状が最初、空洞
であることを示す。第一環状部３５の側壁の厚みは、例
えば、６ミル（０，１５２１ＴＩｆｆｌ）に等しく、第
一環状部３５の直径に比べて比較的厚みがある。横断面
図は６ミル（０，１５２４ｍｍ）程度の同様の肉厚を有
する第二環状部３１を示し、第二環状部３１の直径に比
較して比較的肉厚である。第一環状部３５と第二環状部
３１は傾斜した座金状表面を介して結合し、その放射方
向の表面は６ミル（０，１５２ｍｍ）程度の幅を有し、
２０ミル（０，５０８ｍｍ）程度軸方向に伸張している
。

第３ｂ図に関し、実施例において、第一環状部３５は軸
方向に、例えば、１２５ミル（３，１７５ｍｍ）程度伸
張している。第一環状部３５と第二環状部３１の正味長
さであるダイオードホルダー３０の全長さは３２５ミル
（８，２５５ｍｍ）程度である。

第一環状部３５周り等間隔に径内部に広がる一連の凹み
が、第３ａ図、第３ｂ図、第３Ｃ図に一連のパンチ３４
．３６、そして３７として示されている。これらのパン
チ３４．３６．３７は標準切断あるいは打ち抜き技術で
成型され、切断部３４ａ、３６ａ、３７ａはパンチの後
方部に沿って円形に広がり、第３ａ図のパンチ３６で最
も明確に示されている。これらの切断部３４ａ、３６ａ
、３７ａは、さらに集束モジュール１００内のレーザー
ダイオード２００ベース２１の保持限界を規定するため
の停止装置として働く。集束モジュール１００とレーザ
ーダイオード２０間の正しい軸配置を達成するために、
切断部３４ａ、３６ａ、３７ａと第一環状部３５の後方
軸方向端との距離が均等で、好ましくはダイオード２０
のベース２１の軸方向の長さに等しく、一般的に、実施
例では、１ミル（０，０２５４のｍ）の公差で４６ミル
（１，１６８ｍｍ）程度である。

第一環状部３５は、又第３ａ図から３Ｃ図で示されるよ
うに第一環状部の長さに沿って軸方向に伸びる内方の凹
みあるいは溝３２を有し、軸方向に伸びている溝３２を
明確に示す第３Ｃ図で最も明瞭に示されている。溝３２
は向心方向に伸びているので、その最内側伸張は、第二
環状部３１の内半径、３２６ミル（８，２８０ａ＋田）
程度、とほぼ同半径距離を持つ。溝３２は、レーザーダ
イオード２０のベース２１の長さ軸方向に伸張している
第２ａ図と第２ｂ図に示されたノツチ２４と共働し、そ
れにより、ダイオード２０がダイオードホルダー３０内
に保持される時、ダイオードホルダー３０の中実軸に関
するダイオード２０の回転を防ぐ。第３ａ、３ｂ、３Ｃ
図に戻って、内側溝３２はプレス加工によりホルダー内
にプレスされるか、またはダイオードホルダー内に打ち
出される。

第４ａ図、４ｂ図、第４Ｃ図に関して、集束モジュール
のレンズホルダー４０が、第４ａ図、第４ｂ図において
最も良く示されており、レンズホルダー４０はフランジ
部４１と、そのフランジ部４１より半径の小さい後方環
状部４１Ａと、そしてその後方環状部よりも半径の小さ
い前方環状部４３とを有する。後方環状部４１Ａと前方
環状部４３を結合する放射状に配置された座金状表面は
第７図に示され、下述されるようにレンズアッセンブリ
ー６０用のシート表面を形成する。レンズホルダ−４０
０前端部は、発せられたレーザー光が通過する開口部４
５を有する閉じた円盤状表面４４であり、その開口部は
レーザー光ビームの横断面形状に対応する形状をしてい
る。この形状は一般に、限定されないが楕円形状のよう
な、長楕円形である。第４ａ図において、フランジ４１
の三ケ所の切り欠き部４６．４７．４８が示されており
、それらの機能については下述される。第４ａ図の中実
軸に沿った投影法で、これらの切り欠きの直線部中点は
後方環状部４１Ａの外表面に接する。第４ｂ図にも示さ
れているが、そこでは切り欠き４６はフランジ４１の切
断部と第４ｂ図の特定断面における後方環状部と一致す
る。フランジ４１はさらに放射状に伸張するノツチ４９
を有し、それは第４ａ図に見られるように放射状内部に
伸びており、その伸張の最内径はほとんど後方環状部４
１ａの外形に等しい。第４Ｃ図に示されているレンズホ
ルダー４０の第二実施例において、切り欠き４６．４７
．４８、及びノツチ４９は座金状表面突起に接近するが
、それに接することはない。

レンズホルダー４０の長楕円形開口部４５はレンズホル
ダー４０の中実軸と直線をなすその中心点を有する。長
楕円形開口部４５の半長軸線は、ノツチ４９を三等分し
、第４ａ図の平面図におけるフランジ４１の切り欠き４
６も三等分する。使用される特定レーザーダイオードに
もよるが、実施例における長楕円形開口部４５の半長軸
線は、約１６０ミル（４，０６４ｍｍ）で半短軸線は、
約３５から５０ミル（０，８８９から１２７ｍｍ）とな
る。

レンズホルダー４０は第６図にも示されるようにダイオ
ードホルダー３０内に保持される。保持を確実にするた
めに、レンズホルダー４０の閉ｆ’Ｊ端４４は、第二環
状部３１により限定されるダイオードホルダー３０の対
向端の円形開口部に向かって第一環状部３５によって限
定されるダイオードホルダーの円形開口部内へ同軸的に
移動される。

レンズホルダー４０の後方環状部４１ａはダイオードホ
ルダー３０の第二環状部３１よりも境界的にのみ小さい
外形を有し、それによりダイオードホルダー３０とレン
ズホルダー４０が摩擦嵌合され、両者の同軸位置が維持
される。ダイオードホルダー３０の第一環状部３５がレ
ンズホルダー４０のフランジ４１　（第６図に示されて
いない）を保持する。フランジ４１は第一環状部３５の
径よりも境界的に小さい径を有するので嵌合可能となる
。しかしながら、フランジ４１はダイオードホルダー３
０の第二環状部３１よりも大きい径を有するので、その
フランジ４１がダイオードホルダー３０の座金状表面３
３と接触する時には、ダイオードホルダー３０によりレ
ンズホルダー４０の軸方向におけるさらなる嵌合を防ぐ
。フランジ４１は、フランジ４１上の切り欠き４６．４
７．４８　（第６図に示されていない）により、第一環
状部内のパンチ３４．３６．３７　（第６図に示されて
いない）を通過して軸方向に自由に移動できる。

確保されたレンズホルダー４０は、ダイオードホルダー
３０の第一環状部３５内の溝３２と共働するレンズホル
ダー４０のフランジ４１内のノツチ４９のために、ダイ
オードホルダー３０に関しての中実軸周りの回転が防止
される。

第４ａ、４ｂ、４ｃ図に戻り、レンズホルダー４０は上
記のごと〈実施例の後述同様相対的寸法を持つ。フラン
ジ４１の後方環状部４１Ａ及び前方環状部４３の厚みは
６ミル（０，１５２４ｍ）程度。シート表面４２の表面
幅は約３７ミル（０，９３９８ｍｍ）で、１ミル（０゜
０２５４ｍｍ）の公差である。シート表面４２は環状部
４１Ａ１４３での接触点における曲がりを除いて中実軸
に対して直角である。前方環状部４３の内径は、公差１
ミル（０，０２５４ｍｍ）程度で、２５０．５ミル（ｄ
，３６２７ｍｍ）程度である。後方環状部４１Ａの外径
は、公差０．５ミル（０，０１２７ｍｍ）程度で、３２
４、８ミル（８，２４９９市）程度である。フランジ４
１の外径は、公差０．５ミル（０，０１２７ｍｍ）で、
３５２．５ミル（８，９５３５ｍｍ）程度である。

後方環状部４１Ａの長さは公差１ミル（０，０２５４ｎ
＋ｍ）で約２６２ミル（ｄ，６５４８ｍｍ）である。前
方環状部４３の長さは公差１ミル（０，０２５４ｍｍ）
で約６６ミル（１，６７６４ｍｍ）である。

第５ａ図、第５ｂ図に関して、集束モジュール１００の
設置スプリング２８がレーザーダイオード２００ベース
との共働を示している。設置スプリング２８はダイオー
ド２００円筒状延長部２２を保持する。設置スプリング
２８は円筒状延長部２２よりも比較的小さい非拡張径を
有し、レーザーダイオード２０を保持する設置スプリン
グ２８の部分はダイオード２０のベース２１上に内向性
の力を提供し、設置スプリング２８の非保持部はその長
さ方向に沿ってテーパー形状をなす。設置スプリング２
８が円筒状延長部２２を完全に確保するので、設置スプ
リング２８の一端はレーザーダイオード２０のベース２
１の棚部２３に留まる。

第７図は集束モジュール１００に配置された集束モジュ
ール１００のレンズアッセンブリー６０を示す。第７図
には、第６図に関連して上述されたようにダイオードホ
ルダー３０内に保持されているレンズホルダー４０が示
されている◎集束レンズガラス６３はレンズアッセンブ
リー６０の欠くことの出来ない部分であり、集束レンズ
６３の中実軸はレンズアッセンブリー６０の中実軸に関
して同軸に配置されている。そのようなレンズアッセン
ブリーは一般に入手可能であり、コダック製のモデルＡ
−３６５が好適実施例において採用されている。レンズ
アッセンブリー６０は、レンズホルダー４０の後方環状
部４１Ａよりも小さいが、前方環状部４３よりも大きい
外径を宥し、レンズアッセンブリー６０の前面６４は、
レンズアッセンブリー６０の軸方向を停止させるシート
表面４２上に留まる。レンズアッセンブリー６０の外延
リング６２は前方環状部４３よりも境界的にだけ小さい
外径を有し、それにより、レンズホルダー４０に関して
レンズアッセンブリー６０の放射方向のずれを防止し、
集束レンズアッセンブリー６０１ダイオードホルダー３
０及びレンズホルダー４０の同軸位置決めを達成する。

第８図に関して、上記のように、ダイオードホルダー３
０は保持されたダイオード２０に関して回転できなく、
保持されたレンズホルダー４０もダイオードホルダー３
０に関して回転できない。

それゆえに、長楕円形開口部４５はレーザーダイオード
２０に関して軸周りに回転せず、発せられたレーザー光
の断面はほとんど開口部４５と一致する。

レーザーダイオード２０が集束モジュール１００内に納
められるとき、設置スプリング２８がレンズアッセンブ
リー６０に対して圧縮され、シート表面４２に対して軸
方向にそれを押しつける。シート表面に対するその前方
向の力は、レンズホルダー４０のフランジ４１によって
ダイオードホルダー３０の座金状表面３３においてダイ
オードホルダー３０に伝送される。これはレーザーダイ
オード２０のベース２１に関してダイオードホルダー３
０における前方軸方向力となり、故に、ダイオードホル
ダー３０内のレーザーダイオード２０を保持するために
力（Ｆｌ及びＦ２で示されている）が、圧縮設置スプリ
ング２８の力を支えるために閉館端４４において提供さ
れる。その力がダイオードホルダー３０の第一環状部３
５上のパンチ３４．３６．３７で限定されるように、レ
ーザーダイオード２０のベース２１の保持を最大にする
時、接着が、レーザーダイオード２０のベース２１が保
持される位置で行なわれ、硬化する、それによりレーザ
ーダイオード２００ベース２１がダイオードホルダー３
０に付着される。

付着されたレーザーダイオード２０で、圧縮された設置
スプリング２８が、フランジ４１がダイオードホルダー
３０の座金状表面３３上に当たるまで、レンズホルダー
４０の前方軸方向に押し動かす。通電されたレーザーダ
イオード２０で、軸構成で発せられた光はレンズアッセ
ンブリー６０を通過し、長楕円形開口部４５を通過する
。集束は、レンズホルダー４０の閉館端４４に右ける力
（第８図のＦｌ及びＦ２）を再び加えることにより調整
でき、それにより、レンズホルダー４０とレンズアッセ
ンブリー６０をダイオードホルダー３０に関して後方軸
方向に滑動させる。集束が達成されると、力Ｆ１とＦ２
は、円筒状部材内の発光の中実軸を集中的にレンズの中
実軸に一致させる公差のため少し調整されよう、それに
より対称的な強度パターンが達成される。−度達成され
ると、上記のような接着が、ダイオードホルダー３０及
びレンズホルダー４０が接触する位置で行なわれ、硬化
する、その後、力を取り除き、正確な集束動作が維持さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来技術において実施されたレーザ１ｂ−１
ｂに沿って取られた第１ａ図の集束モジュールの前面図
、第２ａ図は従来型のレーザーダイオードの倒立面図、
第２ｂ図は第２ａ図の線２ｂ−２ｂに沿って取られた第
２ａ図のレーザーダイオードの前面図、第３ａ図は本発
明による集束モジュールのダイオードホルダーの前面図
、第３ｂ図は第３ａ図の線３ｂ−３ｂに沿って取られた
第３ａ図のダイオードホルダーの側面図、第３Ｃ図は第
３ａ図の線３ｃｍ３ｃで取られた第３ａ図のダイオード
ホルダーの部分側面図、第４ａ図は本発明による集束モ
ジュールのレンズホルダーの前面図、第４ｂ図は第４ａ
図の線４ｂ−４ｂに沿って取られた集束モジュールのレ
ンズホルダーの側断面図、第４Ｃ図は第４ａ図のものと
同様のレンズホルダーのもう一つの実施例の前面図、第
５ａ図は設置スプリング内に嵌められたレーザーダイオ
ードの側面図、第５ｂ図は第５ａ図の線５ｂ−５ｂで切
り取った第５ａ図の設置スプリング内に嵌め込まれたレ
ーデ−ダイオードの前面図、第６図はダイオードホルダ
ーとその中に嵌め込まれたレンズホルダーを示す本発明
の集束モジュールの部分断面側面図、第７図はダイオー
ドホルダーとレンズホルダーで保持されているレンズと
を示す本発明の集束モジュールの部分断面側面図、第８
図はレーザーダイオードが内蔵の完全に組み立てられた
集束モジュールの動作の切り欠き側面図。 １０．１ １１　・　・ １５　・　・ １７　・　・ １８　・　・ １９　・　・ ２０　・　・ ２１　・　・ ２２　・　・ ２３　・　・ ２４　・　・ ２８　・　・ ３０　・　・ ３１　・　・ ３２　・　・ ３３　・　・ ３４．３ ４ａ１ ３５　・　・ ００・・・集束モジュール、 ・ネジ付きインターフェース、 ・傾斜シート部、 ・開口部、 ・レンズガラス、 ・スプリング、 ・レーザーダイオード、 ・ベース、 ・円筒状延長部、 ・棚部、 ・ノツチ、 ・位置止めスプリング、 ・ダイオードホルダー ・第二環状部、 ・溝、 ・傾斜座金状表面、 ６．３７・・・パンチ、 ３６ａ、３７ａ・・・切断部、 ・第一環状部、 ４０　・ ４１　・ １ａ ４２　・ ４・３　・ ４４　・ ４５　・ ４６． ６０　・ ６２　・ ６３　・ ６４　・ ・レンズホルダー ・フランジ部、 ・・後方環状部、 ・シート表面、 ・前方環状部、 ・閉板状表面、 ・楕円形開口部、 ７．４８・・・切り欠き、 ・レンズアッセンブリー ・リング延長部、 ・集束レンズ、 ・前面。 ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、８ 画面の浄書（内容に変更ない 手 続 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成１年特許願第２８６００５号 ２、発明の名称 完敗光源用合焦モジュール ３、補正をする者 事件との関係 出 願人 ４、代 理 人 ５、補正命令の日付 平成２年２月２７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非放射対称断面を有するレーザービームを発するた
   めのレーザーダイオードを含むレーザーダイオードアッ
   センブリーと併用するための合焦モジュールにおいて、 （ａ）前記レーザーダイオードアッセンブリーを受ける
   ための第一環状部を限定する第一開口端と、前記環状部
   よりも小さい直径の第二環状部を限定する第二開口端を
   備え、前記レーザーダイオードアッセンブリーを共心円
   的に受けるように配置され、且つレーザービーム断面の
   相対的な方位を定めて、前記レーザーダイオードアッセ
   ンブリーの軸方向の動きと回転を防止する、前記レーザ
   ーダイオードアッセンブリーのための円筒状アッセンブ
   リーホルダー、 （ｂ）前記円筒状アッセンブリーホルダー内で共軸的、
   且つ同心円的に滑動するように設けられ、前記第二開口
   端から、前記円筒状アッセンブリーホルダーの前記第二
   環状部の直径より僅かに小さい直径の第一環状部を限定
   する開口端とそして開口部を持ちレンズホルダーの前記
   第一環状部よりも小さい直径の第二環状部を限定する閉
   口端とを有し、前記開口端には前記アッセンブリーホル
   ダーに対する回転を防止するため前記アッセンブリーホ
   ルダーと共働する手段を備えたレンズホルダー、（ｃ）
   前記レンズホルダーの前記第一、第二環状部と接合する
   シート部内に装置されて前記レーザーダイオードアッセ
   ンブリーとともに特に使用される光学レンズアッセンブ
   リー、 （ｄ）前記レンズアッセンブリーを前記シート部に係合
   するように軸方向の力を提供する手段、とが設けられ、
   前記アッセンブリーホルダーに対して前記レンズホルダ
   ーを合焦状態に固定する前に、前記レンズホルダーを軸
   方向に動かし、前記アッセンブリーホルダー内で位置決
   めして、前記レーザービームが前記レンズアッセンブリ
   ーと前記開口部を通過した後のレーザービームを合焦状
   態にすることができるように構成されたことを特徴とす
   る合焦モジュール。 ２、前記レーザーダイオードアッセンブリーは、平らな
   端部に設けた開口部を有する円筒状容器であり、この開
   口部を通して前記レーザービームが通過するようになっ
   たことを特徴とする請求項１に記載の合焦モジュール。 ３、前記円筒状アッセンブリーホルダーの前記第一環状
   部は、前記レーザーダイオードアッセンブリーの受け入
   れを制限するための内向きに延びる窪みを含むことを特
   徴とする請求項１に記載の合焦モジュール。 ４、前記内向きに延びる窪みは、前記第一環状部の周に
   沿って等距離の点で打ち抜きを行なって前記第一環状部
   を剪断することにより成型されることを特徴とする請求
   項３に記載の合焦モジュール。 ５、前記シート部は前記部分と直角をなすことを特徴と
   する請求項１に記載の合焦モジュール。 ６、前記円筒状アッセンブリーホルダーの前記第一及び
   第二環状部は、前記第一及び第一環状部と直角をなす一
   体壁部材により接合されていることを特徴とする請求項
   １に記載の合焦モジュール。 ７、前記円筒状アッセンブリーホルダーはレンズホルダ
   ーの前記第一開口端周りに伸びているフランジに形成さ
   れた対応するノッチと嵌合するための前記円筒状アッセ
   ンブリーホルダーの前記第一環状部の長さに沿って軸方
   向に伸びている半径方向内向きの溝から構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の合焦モジュール。 ８、軸方向の力を提供する前記手段は第一、第二端を有
   するスプリング手段から成ることを特徴とする請求項１
   に記載の合焦モジュール。 ９、前記スプリング手段の第一端は前記レーザーダイオ
   ードアッセンブリーに接触し、前記スプリングの第二端
   は前記レンズアッセンブリーに接触することを特徴とす
   る請求項８に記載の合焦モジュール。 １０、前記スプリング手段の前記第一端は前記レーザー
   ダイオードアッセンブリーのベース部に係合し、前記ス
   プリング手段は、前記集束モジュールが組み立てられた
   時、圧縮状態となることを特徴とする請求項９に記載の
   合焦モジュール。 １１、前記スプリング手段は、前記スプリングの第二端
   方向に向かって軸方向に径が連続的に減少して先細りに
   なっているスプリングであることを特徴とする請求項１
   ０に記載の合焦モジュール。 １２、前記レンズホルダーの前記開口部は前記レーザー
   ダイオードアッセンブリーからの光を発するため長楕円
   形を有することを特徴とする請求項１に記載の合焦モジ
   ュール。 １３、前記レンズホルダーの前記開口部は長方形を有す
   ることを特徴とする請求項１２に記載の合焦モジュール
   。 １４、前記アッセンブリードホルダー及び前記レンズホ
   ルダーは金属材料で造られていることを特徴とする請求
   項１に記載の合焦モジュール。 １５、前記金属材料は真鍮、アルミニウムそして軽量鋼
   から成るグループから選択されることを特徴とする請求
   項１４に記載の合焦モジュール。 １６、前記アッセンブリーホルダー及び前記レンズホル
   ダーは熱可塑性材料から成型されることを特徴とする請
   求項１に記載の合焦モジュール。 １７、前記アッセンブリーホルダーは合焦状態で前記レ
   ンズホルダーに熔接、半田、接着あるいはそれに類する
   方法で固定されることを特徴とする請求項１に記載の集
   束モジュール。 １８、前記レーザーダイオードアッセンブリーは前記ア
   ッセンブリーホルダーに折曲げ、焼き付け、熔接、半田
   付け、接着、あるいはそれに類する方法で固定されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の集束モジュール。 １９、前記レーザーダイオードアッセンブリーは、前記
   アッセンブリーホルダーに対する前記レーザーダイオー
   ドアッセンブリーの回転を防ぐため前記アッセンブリー
   ホルダーの前記第一環状部と共働する手段を有するベー
   ス部を有し、この共働手段は前記アッセンブリーホルダ
   ー内の前記溝に対応する軸方向のノッチから成ることを
   特徴とする請求項７に記載の合焦モジュール。 ２０、前記アッセンブリーホルダー及び前記レンズホル
   ダーは、前記レーザーダイオードアッセンブリーから発
   せられた光の合焦を達成するために前記アッセンブリー
   ホルダーと前記レンズホルダーの中心軸に沿って前記ア
   ッセンブリーホルダーに関して前記レンズホルダーの調
   整が出来るように摩擦係合されていることを特徴とする
   請求項１に記載の合焦モジュール。 ２１、レーザーダイオードから発せられたレーザービー
   ムを合焦する方法において、 （ａ）開口端と閉口端とを有し、前記閉口端には開口部
   が形成された第二円筒状ハウジング部材と、前記第二ハ
   ウジング部材を摩擦的に中に受け入れる二つの開口端を
   有する第一円筒状ハウジング部材とを、前記閉口端が前
   記第一ハウジング部材から遠い側に位置するように組合
   わせ、前記第二ハウジング部材には前記閉口端に近接し
   た位置に光学レンズ部品を装着する段階、 （ｂ）前記第一ハウジング部材内にレーザーダイオード
   アッセンブリーを配置して、そこに固定し、前記レーザ
   ーダイオードアッセンブリー、前記第一ハウジング部材
   、前記第二ハウジング部材、前記レンズ部品を軸方向に
   整列させる段階、 （ｃ）前記第一及び第二ハウジング部材内において、前
   記レンズ部品に前記レーザーダイオードアッセンブリー
   から離れる方向の軸方向の力を与える段階、 （ｄ）前記軸方向整列の中心軸に沿って前記第一円筒状
   ハウジング部材内で前記第二円筒状ハウジング部材を往
   復運動させ、それにより、設定された結像面上にレーザ
   ービームを合焦させるために、前記レーザーダイオード
   アッセンブリーと前記レンズ部品間の距離を変化させる
   段階、そして （ｅ）前記結像面上での前記レーザービームの合焦状態
   を維持するために、合焦の後で前記第二ハウジング部材
   を前記第一ハウジング部材に固定する段階 からなることを特徴とするレーザービームを合焦する方
   法。 ２２、前記レーザーダイオードアッセンブリーは平らな
   端面上に出口窓を有する円筒状容器であり、それを通し
   て前記レーザー光が発せられる段階を特徴とする請求項
   ２１に記載の方法。 ２３、前記レンズ部品が、前記第二ハウジング部材の前
   記閉口端に設けた小径環状部において前記第二ハウジン
   グ部材内に取付けられることを特徴とする請求項２１に
   記載の方法。 ２４、前記レーザーダイオードアッセンブリーは前記第
   一ハウジング部材の第一環状部内に受け入れられ、前記
   第一環状部内に設けた内向きの窪みにより拘束されるこ
   とを特徴とする請求項２１に記載の方法。 ２５、前記往復運動が軸方向の動き、及び前記第一ハウ
   ジング部材の前記第一環状部の長さに沿って軸方向に延
   びる半径方向内向きの溝とこの溝に対応するように前記
   第二ハウジングの開口端のフランジ内に設けられたノッ
   チによって放射方向内の回転が妨げられている軸方向に
   対する回転運動を可能にすることを特徴とする請求項２
   １に記載の方法。 ２６、前記第二ハウジング部材内の前記レンズ部品を位
   置ぎめする前記軸方向の力はスプリングを使用すること
   によって達成されることを特徴とする請求項２１に記載
   の方法。 ２７、前記レーザーダイオードアッセンブリーの放射方
   向の回転は前記溝と前記レーザーダイオード内の対応ノ
   ッチにより防止されることを特徴とする請求項２５に記
   載の方法。 ２８、前記第二ハウジング部材の前記閉口端における前
   記開口部は前記レーザーダイオードアッセンブリーから
   の光を発するための長方形の形状を有することを特徴と
   する請求項２１に記載の方法。 ２９、前記往復運動段階が、前記合焦された出力が均一
   の強度を持つように、前記第二ハウジング部材を前記第
   一ハウジング部材に関して前記軸と整列するように調整
   することを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方
   法。 ３０、レーザーダイオードアッセンブリーなどの光学構
   成部品を製作する方法において、 （ａ）開口端を有する第一ハウジング部材を成型するた
   めに軽量金属材料を引抜き又は打抜く段階、 （ｂ）開口端とアパチュアー付きの閉口端とを有する第
   二円筒状ハウジング部材を成型するために軽量金属材料
   を引抜き又は打抜く段階、（ｃ）前記第一ハウジング部
   材内に第一光学構成部品を、そして前記第二ハウジング
   部材内に第二光学構成部品を提供する段階、 （ｄ）入れこ式に前記第一、第二ハウジング部材を位置
   決めする段階、 （ｅ）前記第一、第二光学構成部品間を伝送される光ビ
   ームを合焦することができるように固定長さの間隔で前
   記第一と第二ハウジング部材を付勢する軸方向の力を提
   供する段階 からなることを特徴とする光学構成部品を製作する方法
   。 ３１、前記第一と第二ハウジング部材を固定設定位置に
   維持するため前記軸方向の力を提供することに次いで前
   記第二ハウジング部材を前記第一ハウジング部材に固定
   する段階を特徴とする請求項３０に記載の光学構成部品
   を製作する方法。 ３２、前記第一光学部品は外部表面を有する半導体レー
   ザーダイオードであることを特徴とする請求項３０に記
   載の光学構成部品を製作する方法。 ３３、前記第二光学構成部品は前記第二ハウジング部材
   の前記閉口端に近接する小径の環状部に設置されたレン
   ズ部品であることを特徴とする請求項３０に記載の光学
   構成部品を製作する方法。 ３４、前記レーザーダイオードをその中に受け、位置決
   めするための前記第一ハウジング部材内の第一環状部を
   成型するために前記第一ハウジング部材内に内向に伸び
   る窪みを打抜く段階を特徴とする請求項３２に記載の光
   学構成部品を製作する方法。 ３５、前記ハウジング部材の前記第一環状部の長さに沿
   って輪方向に伸びている半径方向内向きの溝を成型する
   段階を特徴とする請求項３２に記載の光学構成部品を製
   作する方法。 ３６、前記レーザーダイオードは前記外部表面にノッチ
   を有し、前記レーザーダイオードが前記第一ハウジング
   部材内に提供される時、前記レーザーダイオードの回転
   が前記レーザーダイオード内のノッチと前記溝との嵌合
   により妨げられることを特徴とする請求項３５に記載の
   光学構成部品を製作する方法。 ３７、前記第二ハウジング部材の前記閉口端に長方形状
   あるいは楕円形状のアパチュアーを成型する段階を特徴
   とする請求項３０に記載の光学構成部品を製作する方法
   。