JPH05100183A - 半導体レーザ光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状を大きくすることなくビーム径を小さく
することができる半導体レーザ光源装置を提供する。 【構成】 光源３と集光レンズとして用いた超解像レン
ズレンズ１０を一体化することにより、レンズ径や光源
の持つ外形形状が同じ大きさでもより小さなビーム径を
持つ集光スポットが得られ、また回折限界以上に集光ビ
ームを絞ることができるため、この光源を使用する機器
の性能を限界まで向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オプトエレクトロニク
ス等の光源に使用する半導体レーザ光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オプトエレクトロニクス等の光源
には半導体レーザ装置が使用されている。これは半導体
レーザ装置を発光源として用い、非球面レンズあるいは
マイクロフレネルレンズを集光レンズとして用い、これ
らを一体化して一つの光源としていた。

【０００３】図９は従来から用いられている半導体レー
ザ光源装置であり、導電性材料で形成された円板状のス
テム１の表面中央に長方形状の凸部２を設け、その凸部
２の表面にヒートシンク４を介して半導体レーザ等の発
光素子３を実装する。そして発光素子３より下側に発光
素子３の出力光をモニタして、その発光素子の出力制御
を行うためのモニタ用受光素子５が設けられている。

【０００４】これら発光素子３および受光素子４はステ
ム１に取付けられ頂部に円形の穴６ａの穿設されたキャ
ップ６によって覆われ、ステム１のキャップ６と反対側
に入出力用の信号線およびアース端子からなるリード線
７ａ乃至７ｃが設けられている。それらリード線７ａ乃
至７ｃと内部電極との間はジャンパ線８によって接続さ
れ、また発光素子３で発生した光は光学素子としてのマ
イクロフレネルレンズ９で集光されるようになってい
る。

【０００５】信号線として使用されるリード線７ａ、７
ｂはステム１に対して絶縁状態に貫通装着され、それぞ
れ発光素子とモニタ用受光素子５にジャンパ８を介して
電気的に接続されている。一方、アース端子として使用
されるリード線７ｃはステム１に対して電気的に接続す
るように植設され、発光素子３およびモニタ用受光素子
５にステム１を介して接続されている。

【０００６】マイクロフレネルレンズ９は発光素子３か
ら発生した光をコリメートあるいは集光するものであ
り、そのレンズ部分周縁の平坦部分の１個所がステム１
の凸部２の先端に接着剤で接着されている。この様な半
導体光源装置は光ピックアップのセンサ等の光源として
使用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な半導体レーザ光源装置は、レンズ径と開口数（ＮＡ）
により決まるビーム径の回折限界値以上には集光スポッ
トを絞り込むことはできないので、集光スポットのビー
ム径を小さくするにはレンズ径を大きくする必要があ
り、そのために光源全体が大きな形状となってしまうと
いう課題を有していた。

【０００８】本発明はこの様な状況に鑑みてなされたも
ので、形状を大きくすることなくビーム径を小さくでき
る半導体レーザ光源装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この様な課題を解決する
ために第１の発明は、半導体レーザ装置で発光したレー
ザ光を集光して送出する半導体レーザ光源装置におい
て、半導体レーザ装置と同一きょう体に収容された超解
像レンズを集光レンズとして使用することを特徴とする
ことを特徴とする。第２の発明は第１の発明において、
超解像レンズは超解像フレネルレンズによって構成され
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】超解像レンズによって口径が同じであっても従
来の装置よりもビームスポット径を小さくすることがで
きる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の半導体レーザ光源装置の一実施例
を示す斜視図であり、図９と同一部分は同記号を用いて
いる。図１において、１０は超解像フレネルレンズであ
り、このレンズは例えば、マイクロフレネルレンズ（Ｍ
ＦＬ）のレンズ基板に遮光部を設け、マイクロフレネル
レンズの２Ｐ法による作製時にレンズパターンと基板上
の遮光パターンをアライメントし、図２に示すようにマ
イクロフレネルレンズ９の反対側に遮光部１１を中央部
に設けることによって形成している。この様な超解像レ
ンズとして、例えばレンズの面積比で８％の遮光部を設
けた超解像マイクロフレネルレンズを用いた場合、集光
スポット径は約２０％小さくなる。

【００１２】マイクロフレネルレンズの原盤は電子描画
法によって作製されるが、描画時に遮光部に該当する範
囲の描画を止め、図３に示すようにマイクロフレネルレ
ンズ９の中に光が透過する透過部１２を設けるだけの構
造としても超解像レンズとしての効果を得られる。ま
た、マイクロフレネルレンズのレンズ効率がその格子厚
に依存する事に着目し、格子厚を制御してレンズ面が所
望の効率分布となるようにして、超解像マイクロフレネ
ルレンズを形成することもできる。

【００１３】図４は本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、図１の場合と同様に集光レンズとして超解像マイ
クロフレネルレンズ９を用い、回折限界よりも小さな集
光スポットが得られるようにしている。この実施例では
回折形素子である超解像マイクロフレネルレンズ９はレ
ンズスペーサ１３とレンズ基板１４が温度により伸縮す
ることで、温度変動による半導体レーザからなる発光素
子３の波長変動の影響を相殺できる構造としている。

【００１４】図５は他の実施例を示し、超解像レンズと
して球面レンズあるいは非球面レンズ等の屈折形レンズ
に遮光部１１を設けるか、あるいは中央をくりぬく等し
て作製された超解像レンズを用いたものであり、効果は
前述したものと同様である。屈折形の超解像レンズとし
ては例えばレンズの片面のみを球面あるいは非球面と
し、その平面側に遮光パターンを設けることにより超解
像レンズとした図６に示すような片球面・片非球面遮光
形のものがある。

【００１５】また、図７に示すように両球面・両非球面
とし、レンズ片面に遮光部１１を設けたもの、図８に示
すように樹脂を素材とした射出成形あるいはガラスを素
材としたガラスモールド等の金型を用いた作製が可能で
ある。金形を中央部のない貫通形のものとし、それを用
いて作製することによって前述のものと同じ超解像レン
ズの効果が得られる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明による受光装
置は光源と集光レンズとして用いた超解像レンズレンズ
を一体化したので、レンズ径や光源の持つ外形形状が同
じ大きさでもより小さなビーム径を持つ集光スポットが
得られ、また回折限界以上に集光ビームを絞ることがで
きるため、この光源を使用する機器の性能を限界まで向
上することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す斜視図

【図２】マイクロフレネルレンズの構造の一例を示す側
面図

【図３】マイクロフレネルレンズの構造の他の例を示す
側面図

【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す図

【図５】本発明の第３の実施例の構成を示す図

【図６】屈折形の超解像レンズの一例を示す側面図

【図７】屈折形の超解像レンズの第２の例を示す側面図

【図８】屈折形の超解像レンズの第３の例を示す断面図

【図９】従来の装置の一例の構成を示す斜視図

【符号の説明】

１ ステム ２ 凸部 ３ 発光素子 ４ 受光素子 ５ ヒートシンク ６ キャップ ６ａ 穴 ７ａ乃至７ｃ リード ８ ジャンパ線 ９ マイクロフレネルレンズ １０ 超解像フレネルレンズ １１ 遮光部 １２ 透過部 １３ レンズスペーサ １４ レンズ基板

フロントページの続き (72)発明者 今仲 行一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ装置で発光したレーザ光を
   集光して送出する半導体レーザ光源装置において、 前記半導体レーザ装置と同一きょう体に収容された超解
   像レンズを集光レンズとして使用することを特徴とする
   半導体レーザ光源装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、超解像レンズは超解
   像フレネルレンズによって構成されることを特徴とする
   半導体レーザ光源装置。