JPH03264809A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH03264809A JPH03264809A JP6599390A JP6599390A JPH03264809A JP H03264809 A JPH03264809 A JP H03264809A JP 6599390 A JP6599390 A JP 6599390A JP 6599390 A JP6599390 A JP 6599390A JP H03264809 A JPH03264809 A JP H03264809A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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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。
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、例えば光磁気ディスクに対向させるヘッド等
に設けられる微小変位測定用の光学装置に関する。
に設けられる微小変位測定用の光学装置に関する。
一般にこの種の光学装置としては従来第３図に示す如き
装置が提案されている。第３図は従来の微小変位測定用
の光学装置の模式図であり、図中ＩＬ １２は共振器長
方向に適正長ずらして配置させた半導体レーザチップを
示している。両手導体レーザチップ１１．１２はその後
方出射光路中に臨ませた光ガイド１３及び該光ガイド１
３で分離された光を夫々検出する受光素子１４．１５と
共にパッケージ１６内に配設されている。パッケージ１
６の前方には、半導体レーザビーム１１．１２の前方出
射光路中に臨ませて集光レンズ１７が配設され、該集光
レンズ１７の光軸を被検対象物体Ｍの反射面１８に対向
せしめである。
装置が提案されている。第３図は従来の微小変位測定用
の光学装置の模式図であり、図中ＩＬ １２は共振器長
方向に適正長ずらして配置させた半導体レーザチップを
示している。両手導体レーザチップ１１．１２はその後
方出射光路中に臨ませた光ガイド１３及び該光ガイド１
３で分離された光を夫々検出する受光素子１４．１５と
共にパッケージ１６内に配設されている。パッケージ１
６の前方には、半導体レーザビーム１１．１２の前方出
射光路中に臨ませて集光レンズ１７が配設され、該集光
レンズ１７の光軸を被検対象物体Ｍの反射面１８に対向
せしめである。
而してこのような装置にあっては、両手導体レーザチッ
プＩＬ １２からレーザビームを発振させ、集光レンズ
１７を通して反射面１８に入射させ、これから反射した
光を再び集光レンズ１７を通して両手導体レーザチップ
１１．１２に入射させ、反射光量の変化を各半導体レー
ザチップ１１．１２の後方出射光の出力の変化として各
受光素子１４．１５にて検出するようになっている。反
射面１８が例えば第４図に示す如＜ａ、ｂ（焦点位置）
＋ｃ位置に移動したとすると、両受光素子１４．１５に
て捉えられる後方出射光出力Ｐｒは第５図に示す如くに
変化する。第５図は横軸に反射面の位置を、また縦軸に
一方の受光素子１４（又は１５）で捉えられた後方出射
光出力（Ｐｒ）をとって示すグラフである。
プＩＬ １２からレーザビームを発振させ、集光レンズ
１７を通して反射面１８に入射させ、これから反射した
光を再び集光レンズ１７を通して両手導体レーザチップ
１１．１２に入射させ、反射光量の変化を各半導体レー
ザチップ１１．１２の後方出射光の出力の変化として各
受光素子１４．１５にて検出するようになっている。反
射面１８が例えば第４図に示す如＜ａ、ｂ（焦点位置）
＋ｃ位置に移動したとすると、両受光素子１４．１５に
て捉えられる後方出射光出力Ｐｒは第５図に示す如くに
変化する。第５図は横軸に反射面の位置を、また縦軸に
一方の受光素子１４（又は１５）で捉えられた後方出射
光出力（Ｐｒ）をとって示すグラフである。
このグラフから明らかな如く、反射面１８が第４図に示
す如く集光レンズ１７の集点位置す上にあるときは光出
力Ｐｒが最も大きく、この位置から前。
す如く集光レンズ１７の集点位置す上にあるときは光出
力Ｐｒが最も大きく、この位置から前。
後方向に離れるに従って低下することが解る。これは反
射面１８が集点位置に近い程、反射光が半導体レーザチ
ップ１１．１２に戻り易く、半導体レーザチップ１１．
１２内における発振特性に及ぼす影響がそれだけより大
きいからである。
射面１８が集点位置に近い程、反射光が半導体レーザチ
ップ１１．１２に戻り易く、半導体レーザチップ１１．
１２内における発振特性に及ぼす影響がそれだけより大
きいからである。
従って各半導体レーザチップ１１．１２の後方出射出力
を夫々Ｐ＾、Ｐ、とすると、前半導体レーザチップ１１
．１２の前方出射光の焦点位置がずれているため、被検
対象物体Ｍを半導体レーザチップ１１゜１２に対して前
、後方向に位置をずらすと、ＰＡ＋ＰＭのピーク位置は
第６図に示す如くに変化する。
を夫々Ｐ＾、Ｐ、とすると、前半導体レーザチップ１１
．１２の前方出射光の焦点位置がずれているため、被検
対象物体Ｍを半導体レーザチップ１１゜１２に対して前
、後方向に位置をずらすと、ＰＡ＋ＰＭのピーク位置は
第６図に示す如くに変化する。
第６図は前半導体チップＰＡ、Ｐ！＋及びその差信号Ｐ
、 −Ｐ、と被検対象物体の位置との関係を示す原理説
明図であり、差信号ＰＡ ｈの中間点の光出力をＯ
Ｖとすると、このＯＶ点から両側に被検対象物体の移動
距離に対応して高くなる信号が得られ、微小変位測定が
行えることとなる。
、 −Ｐ、と被検対象物体の位置との関係を示す原理説
明図であり、差信号ＰＡ ｈの中間点の光出力をＯ
Ｖとすると、このＯＶ点から両側に被検対象物体の移動
距離に対応して高くなる信号が得られ、微小変位測定が
行えることとなる。
ところでこのような従来装置にあっては、半導体レーザ
チップＩｆ、 １２を組み立てる場合、２つのレーザチ
ップ１１．１２の位置ずれ量を高い精度で設定して組立
てねばならず、組立に時間を要し、しかも歩留りが悪い
という問題があった。
チップＩｆ、 １２を組み立てる場合、２つのレーザチ
ップ１１．１２の位置ずれ量を高い精度で設定して組立
てねばならず、組立に時間を要し、しかも歩留りが悪い
という問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは半導体レーザチップを単一基板上に
集積化した状態で形成することが出来て製作が容易とな
り、歩留りの高い光学装置を提供するにある。
目的とするところは半導体レーザチップを単一基板上に
集積化した状態で形成することが出来て製作が容易とな
り、歩留りの高い光学装置を提供するにある。
本発明に係る光学装置は、少なくとも１ｍは他と異なる
発振波長を有する複数の半導体レーザチップと、これら
半導体レーザチップから発振されたレーザビームを集光
して対象物体表面に入射させるフレネルレンズと、対象
物体からの反射光の変化を前記半導体レーザチップの後
方出射光出力の変化として捉える受光素子とを具備する
ことを特徴とする。
発振波長を有する複数の半導体レーザチップと、これら
半導体レーザチップから発振されたレーザビームを集光
して対象物体表面に入射させるフレネルレンズと、対象
物体からの反射光の変化を前記半導体レーザチップの後
方出射光出力の変化として捉える受光素子とを具備する
ことを特徴とする。
本発明にあってはこれによって、複数の半導体レーザチ
ップから出射された光はフレネルレンズによって異なる
位置に結像することとなり、対象物体がこの結像位置間
で変位するときは結像位置からの距離に応じた反射光が
フレネルレンズを経て半導体レーザチップに入射し、反
射光の変化が各半導体レーザチップからの後方出射光出
力の変化として捉えられ、その差信号は対象物体位置に
相応した値となるから、格別に対象物体に対する半導体
レーザチップ位置をずらせることによってその結像位置
を異ならせる必要性が解消されることとなる。
ップから出射された光はフレネルレンズによって異なる
位置に結像することとなり、対象物体がこの結像位置間
で変位するときは結像位置からの距離に応じた反射光が
フレネルレンズを経て半導体レーザチップに入射し、反
射光の変化が各半導体レーザチップからの後方出射光出
力の変化として捉えられ、その差信号は対象物体位置に
相応した値となるから、格別に対象物体に対する半導体
レーザチップ位置をずらせることによってその結像位置
を異ならせる必要性が解消されることとなる。
（実施例）
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る光学装置の模式図であり
、図中１．２は異なる発振波長を有する半導体レーザチ
ップを示している。半導体レーザチップ１．２は図示し
ないＳｉ基板上の端部にレーザ出射光端面を合わせた状
態で配設されており、その後方出射光の光路中に臨ませ
た光ガイド３及びこの光ガイド３によって分光された多
光の光路中に臨ませた各受光素子４．５と共にバンケー
・シロ内に配置されている。−吉事導体レーザチップ１
．２の前方出射光の光路中にはフレネルレンズ７が配設
され、フレネルレンズ７の光軸を被検対象物体Ｍの反射
面８に向けて対向せしめである。
明する。第１図は本発明に係る光学装置の模式図であり
、図中１．２は異なる発振波長を有する半導体レーザチ
ップを示している。半導体レーザチップ１．２は図示し
ないＳｉ基板上の端部にレーザ出射光端面を合わせた状
態で配設されており、その後方出射光の光路中に臨ませ
た光ガイド３及びこの光ガイド３によって分光された多
光の光路中に臨ませた各受光素子４．５と共にバンケー
・シロ内に配置されている。−吉事導体レーザチップ１
．２の前方出射光の光路中にはフレネルレンズ７が配設
され、フレネルレンズ７の光軸を被検対象物体Ｍの反射
面８に向けて対向せしめである。
而してこのような本発明装置にあっては、前半導体レー
ザチップ１．２から夫々異なる波長のレーザビームを発
振させ、フレネルレンズ７を通して被検対象物体Ｍの反
対面８に入射させ、ここからの反射光を再びフレネルレ
ンズ７を通して半導体レーザチップ１．２に入射させ、
その後方出射光出力を光ガイド３で分けて夫々受光素子
４，５にて検出する。
ザチップ１．２から夫々異なる波長のレーザビームを発
振させ、フレネルレンズ７を通して被検対象物体Ｍの反
対面８に入射させ、ここからの反射光を再びフレネルレ
ンズ７を通して半導体レーザチップ１．２に入射させ、
その後方出射光出力を光ガイド３で分けて夫々受光素子
４，５にて検出する。
検出した光出力と変位距離との間には既述した第５，６
図に示したのと同様の関係があり、変位距離Δｆ２を算
出することが出来ることとなる。
図に示したのと同様の関係があり、変位距離Δｆ２を算
出することが出来ることとなる。
第２図はフレ不ルレンズフと集光特性、波長依存性を示
す説明図であり、レーザビームの発光点Ｐ、フレネルレ
ンズ７に依る集光焦点Ｑが２軸上の原点を挟んで夫々フ
レネルレンズ７に対しｆｌ＋ｆ２の距離を隔てて位置す
るものとする。またフレネルレンズ７は同心円状のグレ
ーティングとし、その中心Ｏを原点としてＺ軸と直交す
る方向をｙ軸、更にｙ軸と直交する方向をｙ軸とする。
す説明図であり、レーザビームの発光点Ｐ、フレネルレ
ンズ７に依る集光焦点Ｑが２軸上の原点を挟んで夫々フ
レネルレンズ７に対しｆｌ＋ｆ２の距離を隔てて位置す
るものとする。またフレネルレンズ７は同心円状のグレ
ーティングとし、その中心Ｏを原点としてＺ軸と直交す
る方向をｙ軸、更にｙ軸と直交する方向をｙ軸とする。
いまｘｙ平面上の３点（ｘ、 ｙ）から原点○迄の距
離ｒをｒ＝ Ｘｔ＋ｙ２として表すものとするとフレネ
ルレンズの位相シフト関数Φ（ｒ）は下記（１）式の如
くに表せる。
離ｒをｒ＝ Ｘｔ＋ｙ２として表すものとするとフレネ
ルレンズの位相シフト関数Φ（ｒ）は下記（１）式の如
くに表せる。
但し λ：レーザビーム光の波長
（１）式中の右辺は２πのｍ（整数）倍とするとｍ番目
のゾーンと（ｍ＋１）番目のゾーンの境界の半径ｒヨは
下記（２）式で与えられる。
のゾーンと（ｍ＋１）番目のゾーンの境界の半径ｒヨは
下記（２）式で与えられる。
（以下余白）
λ ｆ＋ ｆｚ
同一フレネルレンズに異なる波長の光を入射したときの
焦点距離の変化量Δｆ２は、（２）式においてｒ、、波
長λ′、焦点距＃ｆ２が変化してもｒｌは不変であると
の条件から次の如くに得られる。即ち波長λの光が入射
したときの焦点距離ｆ２、また波長λ′の光が入射した
ときの焦点距Ｈｒ ｚ ’とするどｒｌは等しいことか
ら下記（３）式が成立する。
焦点距離の変化量Δｆ２は、（２）式においてｒ、、波
長λ′、焦点距＃ｆ２が変化してもｒｌは不変であると
の条件から次の如くに得られる。即ち波長λの光が入射
したときの焦点距離ｆ２、また波長λ′の光が入射した
ときの焦点距Ｈｒ ｚ ’とするどｒｌは等しいことか
ら下記（３）式が成立する。
λｆ ＋ ｆ ｚ ／ （ｆ ＋ ＋ ｆ ｚ ） ＝
λ’ Ｌｆｚ’ ／ （Ｌ ＋ｈ’ ）・・・（３） 従って（３）式から下記（４）式が得られる。
λ’ Ｌｆｚ’ ／ （Ｌ ＋ｈ’ ）・・・（３） 従って（３）式から下記（４）式が得られる。
Δｆ ｚ−ｆ ｚ ｆ ２ ’
＝ｆ、−λｆｉｂ／ （λ’ ｆ、＋ （λ′−λ）ｆ
２）・・・（４） （４）式を用いて、例えば波長λ：８００ｍａｒの光に
対して入射距離ｆ＋：５＋＋ｖ＋で焦点距＃ｆｚ ：
２０ｍｍとなるフレネルレンズに対し、波長λ’ ＝７
９０ ｍｍの光が入射したときの焦点距離ｒ、ｌの位置
変位量Δｆ２（＝ｆｔ ｆｚ’ ）を求めてみると１
、３３ａ＋ｓ＋程度となる。
２）・・・（４） （４）式を用いて、例えば波長λ：８００ｍａｒの光に
対して入射距離ｆ＋：５＋＋ｖ＋で焦点距＃ｆｚ ：
２０ｍｍとなるフレネルレンズに対し、波長λ’ ＝７
９０ ｍｍの光が入射したときの焦点距離ｒ、ｌの位置
変位量Δｆ２（＝ｆｔ ｆｚ’ ）を求めてみると１
、３３ａ＋ｓ＋程度となる。
なおフレネルレンズは通常の凸型レンズと変わらぬ量産
性が得られ、また半導体レーザチップ１゜２は共にシリ
コン基板上にレーザ出射端面を合わせてマウントするだ
けでよく、組立てが容易に行い得、高い歩留りが得られ
る。
性が得られ、また半導体レーザチップ１゜２は共にシリ
コン基板上にレーザ出射端面を合わせてマウントするだ
けでよく、組立てが容易に行い得、高い歩留りが得られ
る。
更に上記した実施例では１箇のフレネルレンズを用いた
が２箇以上のフレネルレンズを組み合わせてもよい。ま
たフレネルレンズと凸型レンズと組み合わせてもよい。
が２箇以上のフレネルレンズを組み合わせてもよい。ま
たフレネルレンズと凸型レンズと組み合わせてもよい。
更に半導体レーザのチップ数は用途に応して少なくとも
１箇は発振波長が異なる２箇以上を用いてもよい。
１箇は発振波長が異なる２箇以上を用いてもよい。
以上の如く本発明装置にあっては発振波長の異なる２以
上の半導体レーザチップと、発振されたレーザビームを
集光して対象物体上に入射するフレネルレンズとを組み
合わせた構成としたから、フレネルレンズの集光特性を
利用して、半導体レーザチップを対象物体に対して位置
をずらすことなく設置することが出来て、組立てが容易
となり歩留りが向上し、大幅なコスト低減を図れる等本
発明は優れた効果を奏するものである。
上の半導体レーザチップと、発振されたレーザビームを
集光して対象物体上に入射するフレネルレンズとを組み
合わせた構成としたから、フレネルレンズの集光特性を
利用して、半導体レーザチップを対象物体に対して位置
をずらすことなく設置することが出来て、組立てが容易
となり歩留りが向上し、大幅なコスト低減を図れる等本
発明は優れた効果を奏するものである。
第１図は本発明装置の模式図、第２図はフレネルレンズ
設計上の座標の設定態様を示す説明図、第３図は従来装
置の模式図、第４図は対象物体の反射面位置と半導体レ
ーザチップの後方出射光出力との関係を示す説明図、第
５図は第４図に表した関係を示すグラフ、第６図は微小
変位測定の原理説明図である。 １．２・・・半導体レーザチップ ３・・・光ガイド
４．５・・・受光素子 ６・・・パッケージ ７・
・・フレネルレンズ ８・・・反射面 Ｍ・・・被
検対象物体 特許 出願人 三洋電機株式会社
設計上の座標の設定態様を示す説明図、第３図は従来装
置の模式図、第４図は対象物体の反射面位置と半導体レ
ーザチップの後方出射光出力との関係を示す説明図、第
５図は第４図に表した関係を示すグラフ、第６図は微小
変位測定の原理説明図である。 １．２・・・半導体レーザチップ ３・・・光ガイド
４．５・・・受光素子 ６・・・パッケージ ７・
・・フレネルレンズ ８・・・反射面 Ｍ・・・被
検対象物体 特許 出願人 三洋電機株式会社
Claims (1)
- １、少なくとも１箇は他と異なる発振波長を有する複数
の半導体レーザチップと、これら半導体レーザチップか
ら発振されたレーザビームを集光して対象物体表面に入
射させるフレネルレンズと、対象物体からの反射光の変
化を前記半導体レーザチップの後方出射光出力の変化と
して捉える受光素子とを具備することを特徴とする光学
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6599390A JP2828726B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6599390A JP2828726B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264809A true JPH03264809A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2828726B2 JP2828726B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=13303045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6599390A Expired - Fee Related JP2828726B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828726B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6599390A patent/JP2828726B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2828726B2 (ja) | 1998-11-25 |
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Legal Events
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