JPH04144474A - 半導体レーザコリメータ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザコリメータ装置に関し、特に、レ
ーザプリンタの走査光学装置や、光デイスク装置等の光
源として使用される半導体レーザの光を集光して平行光
線にする半導体レーザコリメータ装置に関する。

〔従来の技術〕

光デイスクシステムの光ピツクアップの光源や、レーザ
ープリンタの走査光学装置の光源として半導体レーザが
一般的に用いられるようになってきた。

良く知られるように、半導体レーザがら発せられるレー
ザ光は発散光束であり、この発散光束をカップリングす
るために、コリメートレンズが用いられる。

このコリメートレンズと半導体レーザとは、半導体レー
ザの発光点が、コリメートレンズの焦点位置を占めるよ
うに位置関係を定められ、保持体により相互に一体化さ
れる。

ところで、半導体レーザとコリメートレンズとを保持体
により一体化してなる光源装置は、所定の基準温度、例
えば２０℃に合わせて設計、製作されるのであるが、実
際における光源装置の使用状況では、光源装置に対する
環境温度は、ときと所によって、かなり大きく変動し、
例えば０〜６０℃の温度領域で変動することも珍しくは
ない。

このように、光源装置に対する環境温度が基準温度から
ずれると、コリメートレンズから射出する光束は平行光
束にならなくなってしまい、光ピツクアップのフォーカ
シングや、レーザプリンタの書き込みに支障が生じてし
まう。これには２つの原因が作用している。

第１の原因は、半導体レーザとコリメートレンズとを一
体的に保持する保持体が、温度変化に応じて熱変形を生
じ、半導体レーザの位置がコリメートレンズの焦点から
ずれる位置ずれである。

第２の原因は、温度変化に伴う半導体レーザの発信波長
の変化である。すなわち、半導体レーザから放射される
レーザ光の波長は、温度とともに変化し、このように光
波長が変化するとコリメトレンズの分散性のために、コ
リメートレンズの屈折率が変化し、これが見かけ上、コ
リメート性ンズの焦点距離変化としてあられれるのであ
る。

そこで、従来は、特開昭６３−８６２５号公報にみられ
るように、コリメートレンズを凸レンズと凹レンズの２
枚構成とし、それぞれのレンズの焦点距離とアラへ数の
関係、及びコリメートレンズのセルの膨張を用いて、前
記問題に対応してきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近年、コリメートレンズの低コスト化、
高ＮＡ化のために、ガラスモールド成形による一枚構成
の非球面レンズ等が用いられるようになり、前記公報記
載の方法による温度補正は不可能となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、周辺
温度の変化により半導体レーザの発振波長が変化しても
、装置からの射出光束のコリメト性は保つことができる
半導体レーザコリメータ装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、貫通した円形穴を
設けた本体と、前記円形穴の一端に固定された光源から
の光を集めるレンズと、前記円形穴に移動可能に嵌合し
て取付けられ、前記レンズに光を照射する半導体レーザ
と、この半導体レーザの一面に接して固定された弾力性
のある弾性体と、前記半導体レーザの他面に接して固定
され印加電圧に応じて変位する圧電素子とを有する本体
部を備えた半導体レーザコリメータ装置において、装置
本体部の周辺温度を検出する温度センサと、該温度セン
サの検出温度に応じて前記圧電素子の印加電圧を制御す
る制御手段を設けてなることを特徴とする。

〔作　　用〕

本発明によれば、装置本体部の周辺温度を検出する温度
センサと、該温度センサの検出温度に応じて前記圧電素
子の印加電圧を制御する制御手段を設けたことにより、
本体部の周辺温度の変化により半導体レーザの発振波長
等が変化しても、温度変化に応じて圧電素子の印加電圧
が制御され、半導体レーザの発光点の位置が補正される
ため、装置本体部からの射出光束のコリメート性を保つ
ことができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザコリメー
タ装置の本体部の断面図である。

第１図において、半導体レーザコリメータ装置の本体部
は、貫通した円形穴を設けた本体１と、前記円形穴の一
端に固定された光源からの光を集めるレンズ２と、前記
円形穴に移動可能に嵌合して取付けられ、前記レンズ２
に光を照射する半導体レーザ４と、この半導体レーザ４
の一面に接して固定された弾力性のある弾性体５と、前
記半導体レーザ４の他面に接して固定され印加電圧に応
じて変位する圧電素子６とを有する構造となっており、
前記本体１は、貫通した円形穴の一端に調節ねじ８と結
合するめねじを有する。また、前記レンズ２は光源から
の光を集め平行光線９を出力する。また、鏡筒３はレン
ズ２を保持し、本体１の円形穴の他端に固定される。前
記半導体レーザ４は、本体１の円形穴に摺動可能に嵌合
して取付けられ、レンズ２に光を放射する。前記弾性体
５は、リング状のゴム（またはスプリングコイル）によ
り半導体レーザ４の一面と接して本体ｌの円形穴に取付
けられる。圧電素子６は、圧電縦効果を利用した積層を
を使用し、半導体レーザ４の他面に接し、調節ねじ８に
よって本体１の円形穴に取り付けられ、外部から印加さ
れた電圧に応じて光軸方向に変位し、半導体レーザ４の
位置を移動させることができる。

尚、第１図では図示されていないが、装置本体部の外部
には、本体１の周辺温度を検出する温度センサと、該温
度センサの検出温度に応じて前記圧電素子６の印加電圧
を制御する制御手段とが設けられている。

次に、第２図は本発明による半導体レーザコリメータ装
置を用いた走査光学系の概略構成を示す図である。

第２図において、符号１０は第１図に示した半導体レー
ザコリメータ装置の本体部、１１は半導体し一ザコリメ
ータ装置の本体部１０から射出した光束を線状に結像す
る線状結像光学素子であり、該線状結像光学素子１１に
より光束が線状に収束される位置の近傍には偏向反射面
１２ａを有する偏向器１２が配置され、該偏向器１２と
被走査媒体１５との間にはｆθレンズ１３．１４が配置
され、ｆθレンズ１３゜１４により結像されたスポット
光は、前記偏向器１２の回動に伴って、被走査媒体１５
上を走査する。

半導体レーザコリメータ装置の本体部１０の外部に設け
られる温度センサ１６は、本体部１０の温度を検出して
制御手段２２に出力する。

また、制御手段２２は、温度センサ１６の出力信号を増
幅する増幅器１７と、増幅器１７から出力されるアナロ
グ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８と、
予め半導体レーザコリメータ装置の温度に対応して必要
な変位を行うための圧電素子６への印加電圧を記憶する
記憶部（ＲＯＭ）１９と、該記憶部１９より読みだされ
たデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
２０と、圧電素子制御回路２１とにより構成されている
。

ところで、第３図は半導体レーザダイオードの発振波長
のケース温度依存性を示すための図であるが、図に示さ
れるように、ケース温度が上がるに従って発振波長は長
くなっていく。

本来、半導体レーザの発光点はコリメートレンズの焦点
位置を占めるように位置関係を定められていなければな
らないのだが、発振波長が変わるとコリメートレンズの
焦点位置も変わり、半導体レーザコリメータ装置のコリ
メート性が崩れていく。そこで、前述の特開昭６３−８
６２５号公報においては、コリメートレンズを凸、凹レ
ンズの２枚構成とし、焦点距離とアラへ数の関係を用い
てコリメート性を保つ方法が提案されていた。しかしな
がら、低コスト化のため、近年ガラスモールドによる単
玉の非球面コリメートレンズが開発されており、また、
将来、樹脂による加工も考えら、これらの場合は、温度
変化による発振波長の変動によるコリメート性のずれの
問題をレンズのみでは補正することができない。そこで
本装置が創案されたわけである。

一般に、レーザプリンタ等の機内温度は、電源を入れた
直後と、ある程度時間が経ってからではかなりの温度差
がある。例えば、０℃〜６０℃の温度領域で変動するこ
とも珍しくはない。

第２図に示した本発明の半導体レーザコリメタ装置では
、温度センサ１６が半導体コリメータ装置本体部１０の
温度を検出し、検出信号を制御手段２２の増幅器１７で
所定のレベルに増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１８によりデ
ジタル信号とする。ここで、制御手段２２のＲＯＭ１９
には温度センサ１Ｇの出力に対応して圧電素子６に電圧
が印加され所定の位置に半導体レーザ４を設置するよう
圧電素子６が変位するようなデータが予め記憶されてお
り、このＲＯＭ１９からＡ／Ｄ変換器１８よりの入力デ
ジタル信号に対応する圧電素子変位用電圧のデジタル信
号を読みだしてＤ／Ａ変換器２０に出力する。

Ｄ／Ａ変換器２０は前記ＲＯＭ１９の出力を圧電素子制
御回路２１に入力するためのものであり、圧電素子制御
回路２１により、第１図に示す構成の装置本体部１０内
の圧電素子６が所定の変位量を得る印加電圧が出力され
る。そして、圧電素子６により半導体レーザ４は、その
発光点がコリメートレンズ２の焦点位置を占めるように
変位され、コリメト性が保存される。

尚、この時、圧電素子６も温度特性を持っているので、
ＲＯＭ１９には圧電素子６の温度特性をも考慮したデー
タが記憶されている。また、圧電素子６の温度は、圧電
素子６が半導体レーザ４に直接液しているため、半導体
レーザ４の温度と同一とみなして良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、装置本体部の周
辺温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出温
度に応じて前記圧電素子の印加電圧を制御する制御手段
を設けたことにより、本体部の周辺温度の変化により半
導体レーザの発振波長等が変化しても、温度変化に応じ
て圧電素子の印加電圧が制御され、半導体レーザの発光
点の位置が補正されるため、装置本体部からの射出光束
のコリメート性を保つことができる。

したがって、本発明による半導体レーザコリメタ装置を
、レーザプリンタの走査光学装置や、光デイスク装置等
の光源として用いることにより、温度変化に対してもこ
れら光学系の性能を保ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザコリメー
タ装置の本体部の断面図、第２図は本発明による半導体
レーザコリメータ装置を用いた走査光学系の概略構成を
示す図、第３図は半導体レザダイオードの発振波長のケ
ース温度依存性を示すための図である。 １・・・・本体、２・・・・コリメートレンズ、３・・
・・鏡筒、４・・・・半導体レーザ、５・・・・弾性体
、６・・・圧電素子、８・・・・固定ねじ、１１・・・
・線状結像光学系、１２・・・・偏向器、１３．１４・
・・・ｆθレンズ、１５・・・走査面、１６・・・・温
度センサ、１７・・・・増幅器、１８・・・Ａ／Ｄ変換
器、１９・・・・ＲＯＭ、２０・・・・Ｄ／Ａ変換器、
２１・・・・圧電素子制御回路、２２・・・・制御手段
。 七］ゝ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 貫通した円形穴を設けた本体と、前記円形穴の一端に固
   定された光源からの光を集めるレンズと、前記円形穴に
   移動可能に嵌合して取付けられ、前記レンズに光を照射
   する半導体レーザと、この半導体レーザの一面に接して
   固定された弾力性のある弾性体と、前記半導体レーザの
   他面に接して固定され印加電圧に応じて変位する圧電素
   子とを有する本体部を備えた半導体レーザコリメータ装
   置において、 装置本体部の周辺温度を検出する温度センサと、該温度
   センサの検出温度に応じて前記圧電素子の印加電圧を制
   御する制御手段を設けてなることを特徴とする半導体レ
   ーザコリメータ装置。