JPH03102330A - フォーカシング機構 - Google Patents

フォーカシング機構

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JPH03102330A
JPH03102330A JP24117489A JP24117489A JPH03102330A JP H03102330 A JPH03102330 A JP H03102330A JP 24117489 A JP24117489 A JP 24117489A JP 24117489 A JP24117489 A JP 24117489A JP H03102330 A JPH03102330 A JP H03102330A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
refractive index
image point
light source
wavelength
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Application number
JP24117489A
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English (en)
Inventor
Osamu Yokoyama
修 横山
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH03102330A publication Critical patent/JPH03102330A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、レンズによる像点の位置を変えられるフォー
カシング機構の構造に関する。
[従来の技術] 従来、レンズを固定したままフォーカシングを行なう例
として光学ヘッドに用いられるフォーカシング機構があ
り、その1例として特開昭63−304433にあるよ
うにレンズに対する光源の位置を移動させることによっ
て像点を移動させるものがあった. [発明が解決しようとする課題] しかし、従来のフォーカシング機構では、像点の移動と
ともに収差が大きくなり、良好な点像を保ったまま像点
を移動させられる範囲が小さいという問題点があった. そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、レンズを固定したまま像点を移
動させる際に、広い像点移動範囲にわたって収差の発生
を抑えることができるフォーカシング機構を提供すると
ころにある.[課題を解決するための手段] 本発明の第1のフォーカシング機構は、発振波長が可変
である光源と、回折格子構造からなる面及び屈折率可変
材料を含むレンズと、該レンズに対する光源の位置を移
動させる手段と、前記屈折率可変材料の屈折率を制御す
る手段とから成ることを特徴とする. また、本発明の第2のフォーカシング機構は、前記光源
が、中心波長が異なり、発振波長が可変である複数の光
源から成ることを特徴とする.[作用] 第5図を用いて本発明のフォーカシング機構の作用を説
明する。
第5図の配置508において、レンズ502はマイクロ
フレネルレンズ503からなる面を含んでおり、波長が
λIである光源501からの光を偉点504に集光する
ように設計されている.レンズ502としては、複数枚
からなるレンズ、非球面を持つレンズ、屈折率分布を持
つレンズ等が利用でき、回折格子構造を持つレンズとし
てはマイクロフレネルレンズに限定されるものではない
. 続いて、第5図の配置509に示すように光源501を
光軸505上で移動させると、近軸像点506はもとの
像点504の位置から移動するとともに収差が発生する
. この状態で、第5図の配置510に示すように光源50
1の波長をλ1に変えると、回折格子構造から或るマイ
クロフレネルレンズ503によって収差が発生し、波長
λiを適当な波長にすることによってその収差が、第5
図の配置509においで発生した収差を打ち消すことが
できる.この時、収差の打ち消された像点507は第5
図の配置509の近軸像点506の位置から若干移動し
ている。
しかし、詳しく収差を見ると完全に収差が打ち消されて
いるわけではなく、光軸から離れてレンズ502を通過
する光はわずかに収差を持っている.この収差は光軸か
らの距離すなわちレンズのどの部分を通るかによって異
なる。従って、レンズを構成する材料の屈折率をレンズ
の半径方向にわたって変化させれば、収差を更に細かく
制御することが可能になる. 第51!Iで説明したフォーカシング機構において、収
差の発生を広い像点移動範囲で実現するには、光源の波
長可変範囲を広げる必要がある.波長を変えられる光源
として半導体レーザがあるが、単一の半導体レーザでは
波長可変範囲が限られており、広い範囲にわたって波長
を変えるには、中心波長の異なる複数の半導体レーザを
用意し、必要な波長をR[できる半導体レーザを選択し
てその必要な波長に発振波長を制御する手段が有効であ
る. 以下、実施例により本発明の詳細を示す。
[実施例] 実施例1 第1図は本発明のフォーカシング機構の第1の実施例を
示す主要断面図である. 発振波長が可変である波長可変半導体レーザ101から
の放射光は、設計波長においてレンズ102によって像
点109に結像される。
レンズ102は、ガラス基板104上に形成されたマイ
クロフレネルレンズ103、ガラス基板104の、マイ
クロフレネルレンズとは反対側の面に形成された分割電
極105、レンズ108、レンズ108の一方の面に形
成された共通電極107、分割電極105と共通電極1
07に扶持された屈折率可変材料106とから構成され
る。
光源である波長可変半導体レーザ101はアクチュエー
タ112によって光軸110方向に移動可能である. 波長可変半導体レーザ101としては波長制御領域を発
光領域とモノリシックに集積化した構造のもの、半導体
レーザチップの外部に配置された回折格子あるいはミラ
ーを制御する構造のもの、注入電流あるいは温度を制御
するものなどを用いることができる.また、光源は半導
体レーザに限定されるものではなく、発振波長が可変で
ある光源であれば良い. アクチュエータ112としては電磁式のもの、あるいは
圧電アクチュエータなどを用いることができる. 第2図は、第1図のレンズ102における分割電極10
5のパターンを光軸に垂直な面で見たものである.共通
電極107は接地されており、分割電極105の各電極
1 0 5 a,  1 0 5 b,  1 05c
,105d,105eには電圧111a,11lb、1
11C、111d、111eが独立に印加される.分割
電極105の分割数は5つに限定されるものではなく、
収差補正に要求される分割数になる。
続いて、フォーカシングの手続きを述べる.作用の項で
説明したように、光源である波長可変半導体レーザ10
1の位置をアクチュエータ112で光軸方向に移動させ
るとともに、発振波長を変えて収差を補正しながら像点
109を移動させる。さらにレンズ102の分割電極1
05の各電極に印加する電圧111を制御して屈折率可
変材料106の屈折率をレンズ102の半径方向で変化
させ、細かい収差補正を行なう. レンズ102において、マイクロフレネルレンズ103
、分割電極105、屈折率可変材料106、共通電極1
07、レンズ108は必ずしも第1図に示す順序で配置
される必要はなく、また、レンズ108を基板として、
共通電極107あるいは分割電極105、屈折率可変材
料106、マイクロフレネルレンズ103などを順次積
層してレンズ102を形或しても良い.また、屈折率可
変材料及び電極を多層化しても良い。
また、マイクロフレネルレンズ103を含むレンズ10
2として、設計時に像点109に無収差で結像させるの
ではなく、許容できる適当な収差を発生させるように設
計することも、像点移動にともなう収差の発生を抑えて
、フォーカシング範囲を広げるのに有効である。
なお、屈折率可変材料の屈折率の制御は電界に限らず、
光、磁界、熱などによって行なっても良い. 実施例2 第3図は本発明のフォーカシング機構の第2の実施例を
示す主要断面図である。実施例1を示す第1図と同じ要
素には同一の番号が付けてある。
波長可変半導体レーザ101からでた光はコリメータレ
ンズ301で平行光にされ、レンズ302で一旦像点3
04を形成した後レンズ102に入射し、像点109に
結像される. フォーカシングは、レンズ102に対する点光源である
像点304の位置を、レンズ302をアクチュエータ3
03で光軸方向に移動させることによって移動させると
ともに、波長可変半導体レーザ101の発振波長を変え
、また、レンズ102の分割電極105に印加する゛電
圧111を制御することによって行なう, 実施例3 第4図は本発明のフォーカシング機構の第3の実施例を
示す主要断面図である。
中心波長が異なる波長可変半導体レーザ101a、10
lb、101cから出た光はプリズム401を経てコリ
メータレンズ402で平行光にされ、レンズ302で一
旦像点304を形成した後レンズ102に入射し、像点
109に結像される。
フォーカシングは、レンズ102に対する点光源である
像点304の位置を、レンズ302をアクチュエータ3
03で光軸方向に移動させることによって移動させると
ともに、光源の発振波長を変え、また、レンズ102の
分割電極105に印加する電圧111を制御することに
よって行なう。
光源の波長は、必要な波長を発振できる半導体レーザを
101a、10lb,101cの中から電気的に選択し
、その半導体レーザにおいて発振波長を変化させること
によって変化させる。半導体レーザ101a,10lb
.101cとして中心波長が810nm、830nm,
840nmのものを用いれば、それぞれを切り換えて使
うことにより800nmから850nmまで約50nm
の範囲にわたって光源の波長を変えることができる.こ
れに対して、830nmの半導体レーザ単独では約20
nmの範囲でしか波長を変化させられない. 複数の半導体レーザを用いることによって、広い波長範
囲にわたって波長を変えることができるので収差補正の
範囲が広がり、従って良好な点像を保ったまま像点を移
動させられる範囲、すなわちフォーカシング範囲を広く
することができる。
以上実施例を述べたが、本発明は、像点を移動させる必
要があるシステムに広く適用できる。例えば、レーザビ
ームを用いて画像を形成するプリンタ、複写機、ファク
シミリ装置、ディスプレイ装置、あるいはレーザ光を用
いて情報をセンシングする光学ヘッド、顕微鏡、表面形
状測定器などに応用が可能である. [発明の効果] 以上述べたように本発明のフォーカシング機構によれば
、回折格子構造及び屈折率可変材料を含むレンズと、こ
のレンズに対する光源位置の移動及び光源の波長変化と
、さらにはレンズの半径方向に屈折率を変える機構とを
組み合わせて像点移動にともなって発生する収差を補正
することによって、レンズを機械的に動かすことなしに
、良好な像点を保ったまま広い範囲にわたって像点を移
動させることができるという効果を有する.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のフォーカシング機構の第1の実施例を
示す主要断面図. 第2図は本発明のフォーカシング機構の第1の実施例に
おける分割電極を示す平面図。 第3図は本発明のフォーカシング機構の第2の実施例を
示す主要断面図. 第4図は本発明のフォーカシング機構の第3の実施例を
示す主要断面図。 第5図は本発明のフォーカシング機構の作用を説明する
ための主要断面図。 1 0 1 1  0  1  a, 1 0 2 ・・・ 1 0 3 ・・・ 1 0 4 ・・・ 1 0 5 ・・・ 1 0 5 a, 105e 1 0 6 ・・・ 波長可変半導体レーザ 10lb,101c 波長可変半導体レーザ レンズ マイクロフレネルレンズ ガラス基板 分割電極 105b,105c,105d, ・・・電極 屈折率可変材料 O 7 ・・・ 0 8 ・・・ 0 9 ・・・ 1 0 ・・・ 1 1  ・・・ 1 1 a, lie 1 2 ・・・ 0 1  ・・・ 0 2 ・・・ 0 3 ・・・ 0 4 ・・・ 0 1  ・・・ 0 2 ・・・ 0 1 ・・・ 0 2 ・・・ 0 3 ・・・ 0 4 ・・・ 0 5 ・・・ 0 6 ・・・ 共通電極 レンズ 像点 光軸 印加電圧 11lb,lllc,11 ・・・印加電圧 アクチュエータ コリメータレンズ レンズ アクチュエータ 像点 プリズム コリメータレンズ 光源 レンズ マイクロフレネルレンズ 像点 光軸 近軸像点 1 d1 5 0 7 ・・・ 像点 50 8、 5 0 9、 5 1 O 配置 以 上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発振波長が可変である光源と、回折格子構造から
    なる面及び屈折率可変材料を含むレンズと、該レンズに
    対する光源の位置を移動させる手段と、前記屈折率可変
    材料の屈折率を制御する手段とから成ることを特徴とす
    るフォーカシング機構。
  2. (2)光源が、中心波長が異なり、発振波長が可変であ
    る複数の光源から成ることを特徴とする請求項1記載の
    フォーカシング機構。
JP24117489A 1989-09-18 1989-09-18 フォーカシング機構 Pending JPH03102330A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24117489A JPH03102330A (ja) 1989-09-18 1989-09-18 フォーカシング機構

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JP24117489A JPH03102330A (ja) 1989-09-18 1989-09-18 フォーカシング機構

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JPH03102330A true JPH03102330A (ja) 1991-04-26

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ID=17070344

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JP24117489A Pending JPH03102330A (ja) 1989-09-18 1989-09-18 フォーカシング機構

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JP (1) JPH03102330A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093733A1 (en) * 2004-03-22 2005-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi layer variable refractive index unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005093733A1 (en) * 2004-03-22 2005-10-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi layer variable refractive index unit

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