JPH0593881A - Laser light source device - Google Patents

Laser light source device

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Publication number
JPH0593881A
JPH0593881A JP3256649A JP25664991A JPH0593881A JP H0593881 A JPH0593881 A JP H0593881A JP 3256649 A JP3256649 A JP 3256649A JP 25664991 A JP25664991 A JP 25664991A JP H0593881 A JPH0593881 A JP H0593881A
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JP
Japan
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laser
collimator lens
change
lens
support
Prior art date
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Pending
Application number
JP3256649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Oba
荘司 大庭
Hiroshi Yasumoto
博 安本
Masahiro Nakashiro
正裕 中城
Masaharu Nishitani
正治 西谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0593881A publication Critical patent/JPH0593881A/en
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Abstract

PURPOSE:To restrain the change of an image-formation state caused by thermal change and to prevent image quality from being deteriorated. CONSTITUTION:A difference between the variation of a distance caused by the thermal change of a supporting member which supports a laser generation part 11 and a collimator lens 12 for collimating a laser beam 5 from the laser generation part 11 so that they may keep specified positional relation and the variation of the focal distance of the lens 12 associated with the change of the wavelength of the laser beam 5 caused by the thermal change is made within the allowable depth of focus of the lens 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー発生部を有す
るレーザー光源装置に関し、例えば電子写真方式にて画
像を形成する複写機やファクシミリ、レーザー・ビーム
・プリンタ等に利用される光ビーム走査装置のレーザー
光源装置であって、特にレーザー発生部とこのレーザー
発生部からのレーザーをコリメートするコリメーターレ
ンズとを所定の距離関係を保つように支持したレーザー
光源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light source device having a laser generator, and a light beam scanning device used in, for example, a copying machine, a facsimile, a laser beam printer or the like for forming an image by electrophotography. In particular, the present invention relates to a laser light source device in which a laser generator and a collimator lens for collimating a laser from the laser generator are supported in a predetermined distance relationship.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー発生部から出射されるレーザー
は画像信号により変調されており、コリメーターレンズ
等の光学系を経た後感光体等に結像されて、画像信号通
りの画像を形成する。
2. Description of the Related Art A laser emitted from a laser generator is modulated by an image signal, passes through an optical system such as a collimator lens, and is imaged on a photoreceptor or the like to form an image according to the image signal.

【0003】この画像形成が高解像度で高精度に達成さ
れるためには、各光学系の位置関係が正確に定められな
ければならない。
In order for this image formation to be achieved with high resolution and high accuracy, the positional relationship of each optical system must be accurately determined.

【0004】しかしレーザー光源装置は、レーザーの出
射による温度上昇と周辺部の温度上昇とによって、レー
ザー発生部とコリメーターレンズとを所定の距離関係に
支持する支持部材が大きく熱膨張し、この熱膨張のため
前記レーザー発生部とコリメーターレンズとの所定の距
離関係が変化してしまう。
However, in the laser light source device, the temperature rise due to the emission of the laser and the temperature rise in the peripheral portion cause a large thermal expansion of the supporting member that supports the laser generating portion and the collimator lens in a predetermined distance relationship. Due to the expansion, the predetermined distance relationship between the laser generator and the collimator lens changes.

【0005】一方レーザー光源装置では、レーザー発生
部からのレーザーをレーザー発生部に極く近い位置に設
けたコリメーターレンズによりコリメートすることによ
り小型化が図られている。
On the other hand, the laser light source device is miniaturized by collimating the laser from the laser generating portion with a collimator lens provided at a position very close to the laser generating portion.

【0006】このためにコリメーターレンズは、極く近
い位置にあるレーザー発生部のレーザー出射位置に焦点
位置を持つ極く短焦点であるレンズとされており、前記
距離関係の変化による結像状態への影響は特に大きい。
For this reason, the collimator lens is an extremely short focus lens having a focal position at the laser emission position of the laser generator located at a very close position, and an image forming state due to the change in the distance relation. The impact on is particularly large.

【0007】特開昭55−43577号公報は、これに
対処したレーザー光源装置を開示している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-43577 discloses a laser light source device that copes with the problem.

【0008】このものは、レーザー発生部とコリメータ
ーレンズとを所定の距離関係に支持している各支持部材
の総熱変形量が、コリメーターレンズの許容焦点深度内
にあるようにしている。
In this device, the total amount of thermal deformation of each supporting member supporting the laser generating portion and the collimator lens in a predetermined distance relationship is within the allowable depth of focus of the collimator lens.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしこのものでも、
経時的な昇温とともにレーザーの結像状態が変化し、画
質低下の原因になっている。
However, even with this one,
The image formation state of the laser changes as the temperature rises with time, which causes deterioration of image quality.

【0010】この点につき本発明者が実験し考察したと
ころ、昇温に伴うレーザー自体の波長の変化によりコリ
メーターレンズの焦点距離が変化し、前記結像状態に影
響していることが判明した。
As a result of an experiment conducted by the present inventor on this point, it was found that the focal length of the collimator lens was changed due to the change in the wavelength of the laser itself due to the temperature rise, which had an influence on the image formation state. ..

【0011】本発明は、前記昇温によるコリメーターレ
ンズの焦点距離の変化が、焦点位置をレーザー発生部に
対し後方にずらせるように働き、前記支持部材の熱変化
が前記焦点位置をレーザー発生部に対し前方にずらせる
ように働くと云う、さらなる知見に基づき、それらの熱
変化がコリメーターレンズの許容焦点深度内に相殺され
るようにして、前記従来のような問題のないレーザー光
源装置を提供することを目的とするものである。
According to the present invention, the change in the focal length of the collimator lens due to the temperature rise works so as to shift the focal position rearward with respect to the laser generating portion, and the thermal change in the supporting member causes the laser to generate the focal position. Based on a further finding that it works so as to shift the lens part forward, the heat change is offset within the allowable depth of focus of the collimator lens, so that there is no problem with the conventional laser light source device. It is intended to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記のような課題を達成
するため、レーザー発生部とこのレーザー発生部からの
レーザーをコリメートするコリメーターレンズとを所定
の距離関係を保つように支持したレーザー光源装置にお
いて、前記支持を行う支持部材の熱変化による前記距離
の変化量と、熱変化によるレーザーの波長の変化に伴う
コリメーターレンズの焦点距離の変化量との差が、前記
コリメーターレンズの許容焦点深度内にあるようにした
ことを主たる特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a laser light source in which a laser generator and a collimator lens for collimating a laser from the laser generator are supported so as to maintain a predetermined distance relationship. In the apparatus, the difference between the amount of change in the distance due to the heat change of the supporting member that performs the support and the amount of change in the focal length of the collimator lens due to the change in the wavelength of the laser due to the heat change is the tolerance of the collimator lens. The main feature is that it is within the depth of focus.

【0013】支持部材のコリメーターレンズ鏡筒を固定
する支持面の隣接部に、コリメーターレンズ鏡筒から離
れる逃げ部を形成し、コリメーターレンズ鏡筒の光軸方
向一箇所を前記支持面に接着により固定するように構成
することができる。
A clearance portion is formed at a position adjacent to a support surface of the support member for fixing the collimator lens barrel, and a clearance portion is formed away from the collimator lens barrel, and one position in the optical axis direction of the collimator lens barrel is set as the support surface. It can be configured to be fixed by adhesion.

【0014】[0014]

【作用】本発明の主たる上記構成によれば、レーザー発
生部周辺の温度上昇に伴い支持部材が熱膨張してレーザ
ー発生部とコリメーターレンズとの距離を大きくし、コ
リメーターレンズの焦点位置をレーザー発生部に対して
前方にずらせるように働くのに対し、レーザーは波長が
大きくなってコリメーターレンズの焦点距離を大きく
し、コリメーターレンズの焦点位置がレーザー発生部に
対して後方にずらせるように働く。そして前記支持部材
の熱変化量とコリメーターレンズの焦点距離の変化量と
の差が、前記コリメーターレンズの許容焦点深度内とな
るようにしてあるので、前記何れの熱変化によってもレ
ーザー発生部とコリメーターレンズの焦点位置との関係
がコリメーターレンズの許容焦点深度内となるように保
たれ、レーザーの結像状態を一定にすることができる。
According to the above-mentioned main structure of the present invention, the support member thermally expands as the temperature around the laser generating portion rises, and the distance between the laser generating portion and the collimator lens is increased, so that the focal position of the collimator lens is increased. While the laser works to shift it forward, the wavelength of the laser increases and the focal length of the collimator lens increases, causing the focus position of the collimator lens to shift backward with respect to the laser generator. Work like. The difference between the amount of change in heat of the support member and the amount of change in the focal length of the collimator lens is set to be within the allowable depth of focus of the collimator lens. And the focal position of the collimator lens are kept within the allowable depth of focus of the collimator lens, so that the image formation state of the laser can be made constant.

【0015】コリメーターレンズの鏡筒の一箇所を支持
部材の支持面に接着により固定するのに、支持部材の支
持面に隣接する部分にコリメーターレンズ鏡筒から離れ
る逃げ部が形成されていると、粘度の低い接着剤を相互
間に流し込んで接着するようにしても、支持面以外での
コリメーターレンズ鏡筒との接触部に接着剤が回ってコ
リメーターレンズ鏡筒の余分な部分をも支持部材に固定
してまうようなことを防止し、鏡筒の熱変化によるコリ
メーターレンズの位置変化の基点を確定しておくことが
できる。
To fix one portion of the lens barrel of the collimator lens to the supporting surface of the supporting member by adhesion, an escape portion is formed in a portion adjacent to the supporting surface of the supporting member so as to separate from the collimating lens lens barrel. Even if adhesive with a low viscosity is poured between them to adhere, the adhesive will rotate to the contact part with the collimator lens barrel on the part other than the supporting surface and remove the excess part of the collimator lens barrel. Also, it is possible to prevent the position of the collimator lens from changing due to heat change of the lens barrel, and to fix the base point of the collimator lens.

【0016】[0016]

【実施例】図1〜図6に示す本発明の第1の実施例とし
てのレーザー光源装置について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser light source device as a first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 will be described.

【0017】本実施例のレーザー光源装置は、図1〜図
4に示すように、半導体レーザー11と、半導体レーザ
ー11からのレーザー5をコリメートするコリメーター
レンズ12と、平凸レンズ13と、出射するレーザー5
の横断面形状を最終的に例えば長径:短径=10:1程
度に規制するアパーチャー14とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the laser light source device of this embodiment emits a semiconductor laser 11, a collimator lens 12 for collimating the laser 5 from the semiconductor laser 11, a plano-convex lens 13, and a laser beam. Laser 5
And the aperture 14 for finally limiting the cross-sectional shape thereof to, for example, major axis: minor axis = about 10: 1.

【0018】本実施例ではさらに半導体レーザー11か
ら発せられる長径と短径との比が3:1程度である楕円
形横断面形状のレーザー5を、前記長径と短径との比が
前記10:1に近い極く偏平な楕円形に偏平化する2つ
のプリズム15、16が途中に設けられている。
In the present embodiment, a laser 5 having an elliptical cross section having a ratio of major axis to minor axis emitted from a semiconductor laser 11 is about 3: 1, and the ratio of major axis to minor axis is 10: Two prisms 15 and 16 which are flattened into an extremely flat ellipse close to 1 are provided on the way.

【0019】この2つのプリズム15、16は半導体レ
ーザー11から発せられるレーザー5を2段階に屈折さ
せ、光軸に傾きが生じないようにしている。
The two prisms 15 and 16 refract the laser 5 emitted from the semiconductor laser 11 in two steps so that the optical axis is not tilted.

【0020】コリメーターレンズ12、平凸レンズ1
3、アパーチャー14およびプリズム15、16は溝型
材に近い形状の第1の支持体21上に光軸方向に配設し
て取付けられている。
Collimator lens 12, plano-convex lens 1
3, the aperture 14 and the prisms 15 and 16 are arranged and attached in the optical axis direction on the first support 21 having a shape close to a groove-shaped member.

【0021】第1の支持体21のコリメーターレンズ1
2が設けられている後端に、第2の支持体22が当てが
われ、ねじ23によって固定されている。
Collimator lens 1 of first support 21
A second support 22 is applied to the rear end provided with 2 and is fixed by a screw 23.

【0022】第2の支持体22の中央に透孔24が設け
られ、この透孔24にレーザ基台25を後方から圧入さ
れて、透孔24途中の後ろ向き段差面26に当てがい、
レーザ基台25から前方に突出したレーザー保持台27
の先端部に半導体レーザー11を保持し、前記コリメー
ターレンズ12の光軸上に位置させている。
A through hole 24 is provided in the center of the second support 22, a laser base 25 is press-fitted into the through hole 24 from the rear side, and a rear facing step 26 in the middle of the through hole 24 is applied.
Laser holding table 27 protruding forward from the laser base 25
The semiconductor laser 11 is held at the tip of the collimator lens 12 and is positioned on the optical axis of the collimator lens 12.

【0023】第2の支持体22の後面には半導体レーザ
ー駆動回路基板28を当てがい取付けてある。
A semiconductor laser driving circuit board 28 is attached to the rear surface of the second support 22 by fitting.

【0024】レーザー保持台27から発せられるレーザ
ー5は、コリメーターレンズ12によって平行光にされ
た後、プリズム15、16により適当な縦横比を持った
横断面楕円状の光に偏平化され、さらに平凸レンズ1
3、アパーチャー14を経て必要な縦横比を持った帯状
光とされて出射される。
The laser 5 emitted from the laser holding table 27 is collimated by the collimator lens 12 and then flattened by the prisms 15 and 16 into light having an elliptical cross section with an appropriate aspect ratio. Plano-convex lens 1
3. After passing through the aperture 14, it is emitted as band-shaped light having a required aspect ratio.

【0025】この出射されるレーザー5は、例えば図示
しない面倒れ補正用のシリンドリカルレンズを経た後ポ
リゴンミラーに向けられて、このポリゴンミラーにより
偏向され、感光体上に結像されてこれを主走査し、感光
体が副走査移動していることとで、前記レーザー5を変
調した画像信号通りの画像を感光体上に形成する。
The emitted laser beam 5 is directed to a polygon mirror after passing through, for example, a cylindrical lens for correction of surface tilt, and is deflected by the polygon mirror to form an image on a photoconductor, which is then main-scanned. Then, since the photoconductor moves in the sub-scanning direction, an image according to the image signal obtained by modulating the laser 5 is formed on the photoconductor.

【0026】ここで、コリメーターレンズ12が半導体
レーザー11からのレーザー5を平行光にするのには、
半導体レーザー11のレーザー5出射位置に、コリメー
ターレンズ12の焦点位置が一致していることが必要で
ある。そしてこれに狂いが生じると、前記平凸レンズ1
3を介して感光体上に結像する状態が変化してしまう。
Here, in order for the collimator lens 12 to collimate the laser 5 from the semiconductor laser 11,
The focal position of the collimator lens 12 needs to match the laser 5 emission position of the semiconductor laser 11. Then, when the deviation occurs, the plano-convex lens 1
The state in which an image is formed on the photoconductor via 3 changes.

【0027】したがって前記位置条件を保つために、半
導体レーザー11とコリメーターレンズ12とが所定の
距離関係に設定される。
Therefore, in order to maintain the above-mentioned positional condition, the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 are set to have a predetermined distance relationship.

【0028】しかしレーザー5の出射によって各部が経
時的に昇温していくと、前記所定の距離関係を保つ部
材、すなわち第1の支持体21、第2の支持体22、レ
ーザー保持台27およびコリメーターレンズ12の鏡筒
29が熱変化する。つまり熱膨張し、前記所定の距離関
係を変化させる。
However, as the temperature of each part rises with time due to the emission of the laser 5, the members that maintain the predetermined distance relationship, that is, the first support 21, the second support 22, the laser holder 27, and The lens barrel 29 of the collimator lens 12 changes due to heat. That is, it thermally expands and changes the predetermined distance relationship.

【0029】また半導体レーザー11から出射されるレ
ーザー5の波長λは、電子写真方式の画像形成に用いる
感光体の感光特性から例えばλ=780nm付近のレー
ザー5を用いる場合を考えると、前記の昇温に対し図5
に示すような波長の変化を示す。
The wavelength λ of the laser 5 emitted from the semiconductor laser 11 is increased as described above in consideration of the case where the laser 5 having a wavelength of about λ = 780 nm is used in view of the photosensitivity of the photoconductor used for electrophotographic image formation. Figure 5 against temperature
Shows the change in wavelength as shown in.

【0030】レーザー5の波長が変化すると、これに対
するコリメーターレンズ12の焦点距離が、図6に示す
ように変化する。したがって例え前記所定の位置関係に
あっても、コリメーターレンズ12の焦点距離の変化に
よって前記半導体レーザー11のレーザー5出射位置と
コリメーターレンズ12の焦点位置とにずれが生じる。
When the wavelength of the laser 5 changes, the focal length of the collimator lens 12 corresponding to it changes as shown in FIG. Therefore, even if the predetermined positional relationship is satisfied, the laser 5 emission position of the semiconductor laser 11 and the focal position of the collimator lens 12 are displaced due to the change in the focal length of the collimator lens 12.

【0031】したがって前記結像状態に影響し画質が低
下することになる。
Therefore, the image quality is affected and the image quality is degraded.

【0032】そこでこれらのことを解消するのに、本実
施例では、コリメーターレンズ12を中間位置に保持し
ているいる鏡筒29のコリメーターレンズ12よりも後
方位置の一箇所を、第1の支持体21の周壁内面の支持
面21bに接着材31によって接着し固定している。
Therefore, in order to solve these problems, in this embodiment, the first position of the lens barrel 29 holding the collimator lens 12 at a position rearward of the collimator lens 12 is set to the first position. The support 21 is adhered and fixed to the support surface 21b on the inner surface of the peripheral wall of the support 21 with the adhesive 31.

【0033】鏡筒29はまた前記接着による固定点の近
傍を板ばね32によって前記第1の支持体21上に押圧
され、前記接着による固定点を中心とした鏡筒29の熱
変形に影響しないように安定化が図られている。33は
板ばね32の取付けねじである。
The lens barrel 29 is pressed against the first support 21 by the leaf spring 32 in the vicinity of the fixing point by the adhesion, and does not affect the thermal deformation of the lens barrel 29 around the fixing point by the adhesion. The stabilization is aimed at. Reference numeral 33 is a mounting screw for the leaf spring 32.

【0034】以上のような支持構造上、熱変形時の半導
体レーザー11とコリメーターレンズ12との所定の距
離関係に変化を及ぼすのは、図2に示すように段差面2
6を半導体レーザー11の取付け基準面として考えた場
合、第2の支持体22の段差面26から第1の支持体2
1との接合面までの寸法L1 と、第1の支持体21と鏡
筒29との固定点から鏡筒29のコリメーターレンズ1
2保持位置までの鏡筒29の寸法L2 と、前記第1の支
持体21と第2の支持体22との接合面から前記第1の
支持体21の鏡筒29固定点までの第1の支持体21の
寸法L3 、前記段差面26からレーザー保持台27の半
導体レーザー11を支持している支持点までのレーザー
保持台27の寸法L4 との熱変化である。
Due to the above supporting structure, it is the stepped surface 2 as shown in FIG. 2 that changes the predetermined distance relationship between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 during thermal deformation.
When 6 is considered as the mounting reference surface of the semiconductor laser 11, the stepped surface 26 of the second support 22 is used to measure the first support 2
The dimension L 1 up to the joint surface with 1 and the fixing point between the first support 21 and the lens barrel 29 to the collimator lens 1 of the lens barrel 29.
The dimension L 2 of the lens barrel 29 up to the second holding position and the first distance from the joint surface between the first support 21 and the second support 22 to the fixing point of the lens barrel 29 of the first support 21. 2 is a heat change with the dimension L 3 of the support 21 and the dimension L 4 of the laser holding base 27 from the step surface 26 to the support point of the laser holding base 27 supporting the semiconductor laser 11.

【0035】これら寸法L1 〜L4 の熱変化量は前記各
部材の材質と、実際寸法とによって決定するし、寸法L
1 〜L3 の熱変化は半導体レーザー11とコリメーター
レンズ12との距離関係を大きくしてコリメーターレン
ズ12の焦点位置を半導体レーザー11の前方にずれる
ように働くのに対し、寸法L4 は半導体レーザー11と
コリメーターレンズ12との距離関係を小さくして、コ
リメーターレンズ12の焦点距離が半導体レーザー11
の後方へずれるように働く。
The amount of change in heat of these dimensions L 1 to L 4 is determined by the material of each member and the actual dimensions.
The heat change of 1 to L 3 increases the distance relationship between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 to move the focus position of the collimator lens 12 to the front of the semiconductor laser 11, while the dimension L 4 is By reducing the distance relationship between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12, the focal length of the collimator lens 12 is
It works to shift backwards.

【0036】したがって前記各支持部材の材質と、寸法
1 +L2 +L3 と、寸法L4 との設定によって、寸法
1 +L2 +L3 の熱変化と、寸法L4 の熱変形との相
殺を図ることができ、前記半導体レーザー11とコリメ
ーターレンズ12との距離関係を所定の範囲内に収める
ことができる。
Therefore, by setting the material of each of the support members, the dimension L 1 + L 2 + L 3 and the dimension L 4 , the thermal change of the dimension L 1 + L 2 + L 3 and the thermal deformation of the dimension L 4 are offset. Therefore, the distance relationship between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 can be kept within a predetermined range.

【0037】なお前記第1の支持体21の支持面21b
に隣接する隣接部は、鏡筒29から離れる逃げ部21a
に形成されている。
The supporting surface 21b of the first supporting body 21
The adjacent portion adjacent to the escape portion 21a is away from the lens barrel 29.
Is formed in.

【0038】これによって接着剤31に粘性の低いもの
を採用し、これを支持面21bと鏡筒29との間に流し
込んで接着を行う簡易な方法によっても、接着剤31が
支持面21b以外の部分に回って、鏡筒29を支持面2
1a以外の部分との間でも接着してしまうことが回避さ
れる。
As a result, even if the adhesive 31 having a low viscosity is used and the adhesive 31 is poured between the support surface 21b and the lens barrel 29 to perform the adhesion, the adhesive 31 is not applied to the adhesive other than the support surface 21b. Turn the lens barrel 29 to the support surface 2
It is possible to avoid adhesion even with a portion other than 1a.

【0039】したがって鏡筒29の熱変化が支持面21
bへの接着による固定点を基準にして両側に伸び縮みす
るようになされ、鏡筒29の熱変化によるコリメーター
レンズ12の位置ずれの方向および位置ずれ量を一義的
に規定できる。
Therefore, the heat change of the lens barrel 29 is caused by the support surface 21.
It is configured to expand and contract on both sides with respect to the fixing point by adhesion to b, so that the direction and the amount of displacement of the collimator lens 12 due to the heat change of the lens barrel 29 can be uniquely defined.

【0040】一方半導体レーザー11とコリメーターレ
ンズ12とが所定の距離関係に保たれても、半導体レー
ザー11から出射するレーザー5の、昇温による波長λ
の変化によってコリメーターレンズ12の焦点距離が変
化してコリメーターレンズ12の焦点位置が半導体レー
ザー11の後方にずれるように働く。
On the other hand, even if the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 are kept in a predetermined distance relationship, the wavelength λ due to the temperature rise of the laser 5 emitted from the semiconductor laser 11 is increased.
Changes the focal length of the collimator lens 12 and shifts the focal position of the collimator lens 12 to the rear of the semiconductor laser 11.

【0041】そこでこれをも相殺するように、前記支持
構造上の熱変化についてはコリメーターレンズ12の焦
点位置が半導体レーザー11から前方にずらせるように
設定し、前記レーザー5の波長λの変化によりコリメー
ターレンズ12の焦点位置が波長λの後方にずれるよう
に働くことと相殺させる。
In order to cancel this, the heat change on the support structure is set so that the focal position of the collimator lens 12 is shifted forward from the semiconductor laser 11, and the wavelength λ of the laser 5 is changed. This cancels out the fact that the focal position of the collimator lens 12 works so as to shift to the rear of the wavelength λ.

【0042】したがって、寸法L1 +L2 +L3 の変化
量>寸法L4 の変化量の関係とし、これらの差として支
持構造上生じるコリメーターレンズ12の焦点位置の変
位量δ1 と、レーザー5の波長λの変化により生じるコ
リメーターレンズ12の焦点位置の変位量δ2 との差
が、コリメーターレンズ12の許容焦点深度の範囲内に
収まるようにする。
Therefore, the relationship of the change amount of the dimension L 1 + L 2 + L 3 > the change amount of the dimension L 4 is set, and the displacement amount δ 1 of the focal position of the collimator lens 12 caused by the difference in the support structure and the laser 5 are obtained. The difference from the displacement amount δ 2 of the focal position of the collimator lens 12 caused by the change of the wavelength λ is set within the range of the allowable depth of focus of the collimator lens 12.

【0043】前記各寸法L1 、L2 、L3 およびL4
熱変化量は、それら寸法と第1の支持体21、第2の支
持体22、レーザー保持台27および鏡筒29の材質に
応じた線熱膨張係数とによって決定する。
The amount of change in heat of each of the dimensions L 1 , L 2 , L 3 and L 4 is determined by the dimensions and the materials of the first support 21, the second support 22, the laser holding base 27 and the lens barrel 29. And the coefficient of linear thermal expansion according to.

【0044】ちなみに第1の支持体21および第2の支
持体22はアルミニウム製、レーザー保持台27は銅製
と、それぞれ材質が同じであったり、異なったりする
が、第1の支持体21、第2の支持体22、レーザー保
持台27および鏡筒29のそれぞれの線熱膨張係数を便
宜上α1 、α2 、α3 、α4 として支持構造上の半導体
レーザー11とコリメーターレンズ12との距離の熱変
化量δ1 の計算式を示せば、以下の通りである。
The first support 21 and the second support 22 are made of aluminum, and the laser holder 27 is made of copper, which may be the same or different in material, but the first support 21 and the second support 22 may be made of different materials. The linear thermal expansion coefficients of the support 22, laser holder 27, and lens barrel 29 of No. 2 are set as α 1 , α 2 , α 3 , and α 4 for convenience, and the distance between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 on the support structure is set. The calculation formula of the heat change amount δ 1 of is as follows.

【0045】 δ1 =(L1 ・α1 +L2 ・α2 +L3 ・α3 )−(L4 ・α4 )………1 次にレーザー5の波長変動γ0 は、温度TC に対し、γ
0 =λ/℃であり、波長変動に伴うコリメーターレンズ
12の焦点距離f0 の変動量γ1 は、波長λに対してγ
1 =f0 /λである。
[0045] δ 1 = (L 1 · α 1 + L 2 · α 2 + L3 · α 3) - (L4 · α 4) ......... 1 then the wavelength variation gamma 0 of the laser 5 relative to the temperature T C, γ
0 = λ / ° C., and the variation amount γ 1 of the focal length f 0 of the collimator lens 12 due to the wavelength variation is γ with respect to the wavelength λ.
1 = f 0 / λ.

【0046】これによりレーザー5の波長λの変化によ
るコリメーターレンズ12の焦点距離の変動量、つまり
焦点位置の変位量δ2 は、 δ2 =γ0 ・γ1 =f0 /TC …………………………………………………2 で与えられる。
Accordingly, the variation of the focal length of the collimator lens 12 due to the variation of the wavelength λ of the laser 5, that is, the displacement δ 2 of the focal position is δ 2 = γ 0 γ 1 = f 0 / T C ………………………………………………… given by 2.

【0047】したがって、コリメーターレンズ12の許
容焦点深度Cとした場合、前記半導体レーザー11とコ
リメーターレンズ12との距離の熱変化量δ1 とレーザ
ー5の波長λの変化によるコリメーターレンズ12の焦
点位置の熱変化量δ2 との差δ0 (=δ1 −δ2)は δ0 <C……………………………………………………………………3 に設定される。
Therefore, when the permissible depth of focus C of the collimator lens 12 is set, the amount of thermal change δ 1 of the distance between the semiconductor laser 11 and the collimator lens 12 and the wavelength λ of the laser 5 change the collimator lens 12. The difference δ 0 (= δ 1 −δ 2 ) from the amount of thermal change δ 2 at the focal position is δ 0 <C ……………………………………………………………… ... is set to 3.

【0048】なお平凸レンズ13の焦点距離をf2 とし
た場合、コリメーターレンズ12の焦点距離f1 との関
係から、縦倍率βは β=(f2 /f1 2 ……………………………………………………………4 である。
When the focal length of the plano-convex lens 13 is f 2 , the longitudinal magnification β is β = (f 2 / f 1 ) 2・ ・ ・ ………… because of the relationship with the focal length f 1 of the collimator lens 12. …………………………………………………… 4.

【0049】したがってf2 >>f1 の光学系とするこ
とにより、コリメーターレンズ12の焦点距離f1 の変
動量は結像点においてβ倍変動するのに対し、平凸レン
ズ13の焦点距離f2 の変動量は結像点において影響し
ない。
Therefore, when the optical system of f 2 >> f 1 is adopted, the fluctuation amount of the focal length f 1 of the collimator lens 12 fluctuates by β times at the image forming point, whereas the focal length f of the plano-convex lens 13 is f. The fluctuation amount of 2 does not affect the image formation point.

【0050】本実施例においては L1 =2.5×10-3m L2 =6.5×10-3m L3 =6×10-3m L4 =1.3×10-3m α1 =21.5×10-6 1/℃ α2 =11.5×10-6 1/℃ α3 =21.5×10-6 1/℃ α4 =16.5×10-6 1/℃ δ1 =2.4×10-7 m/℃=0.24 μm/℃ γ0 =0.2 nm/℃ γ1 =1 μm/nm δ2 =0.2 μm/℃ δ=0.04 μm/℃ β=102 =100 C=0.05 μm/℃ なお本実施例においては波長変動に伴うコリメータレン
ズの焦点距離の変動量γ1 にあわせてコリメータレンズ
は高屈折率低分散型の材質を用いている。
In this embodiment, L 1 = 2.5 × 10 -3 m L 2 = 6.5 × 10 -3 m L 3 = 6 × 10 -3 m L 4 = 1.3 × 10 -3 m α 1 = 21.5 × 10 -6 1 / ° C α 2 = 11.5 × 10 -6 1 / ° C α 3 = 21.5 × 10 -6 1 / ° C α 4 = 16.5 × 10 -6 1 / ° C δ 1 = 2.4 × 10 -7 m / ° C = 0.24 μm / ° C γ 0 = 0.2 nm / ° C γ 1 = 1 μm / nm δ 2 = 0.2 μm / ° C δ = 0 0.04 μm / ° C. β = 10 2 = 100 C = 0.05 μm / ° C. In this embodiment, the collimator lens has a high refractive index and low dispersion in accordance with the variation amount γ 1 of the focal length of the collimator lens with wavelength variation. The mold material is used.

【0051】図7、図8に示す本発明の第2の実施例
は、第1の実施例におけるコリメーターレンズ12と平
凸レンズ13と、プリズム15、16とを一体に形成し
たブロックレンズ41を採用した点と、これを鏡筒なし
にそのまま第1の支持体21上に固定した点を特徴とし
ている。
The second embodiment of the present invention shown in FIGS. 7 and 8 is a block lens 41 in which the collimator lens 12, the plano-convex lens 13 and the prisms 15 and 16 in the first embodiment are integrally formed. The feature is that it is adopted and that it is fixed on the first support body 21 as it is without a lens barrel.

【0052】本実施例においては L1 =2.5×10-3m L2 =5×10-3m L3 =6.9×10-3m L4 =1.3×10-3m α1 =21.5×10-6 1/℃ α2 =7.5×10-6 1/℃ α3 =21.5×10-6 1/℃ α4 =16.5×10-6 1/℃ δ1 =2.2×10-7 m/℃=0.22 μm/℃ γ0 =0.2 nm/℃ γ1 =1 μm/nm δ2 =0.2 μm/℃ δ=0.02 μm/℃ このような構造上、第1の実施例の場合に比し格段に簡
略化するし、半導体レーザー11とブロックレンズ41
のコリメーターレンズ部12aとの距離の熱変化の要素
を、鏡筒がない分だけ単純化している。したがって設計
が容易となる。
In this embodiment, L 1 = 2.5 × 10 -3 m L 2 = 5 × 10 -3 m L 3 = 6.9 × 10 -3 m L 4 = 1.3 × 10 -3 m α 1 = 21.5 × 10 -6 1 / ° C α 2 = 7.5 × 10 -6 1 / ° C α 3 = 21.5 × 10 -6 1 / ° C α 4 = 16.5 × 10 -6 1 / ° C δ 1 = 2.2 × 10 -7 m / ° C = 0.22 μm / ° C γ 0 = 0.2 nm / ° C γ 1 = 1 μm / nm δ 2 = 0.2 μm / ° C δ = 0 .02 μm / ° C. With such a structure, the semiconductor laser 11 and the block lens 41 are much simplified compared to the case of the first embodiment.
The element of the thermal change of the distance from the collimator lens section 12a is simplified by the absence of the lens barrel. Therefore, the design becomes easy.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の主たる特徴によれば、レーザー
発生部からレーザーが出射されて昇温していくと、支持
部材が熱膨張してレーザー発生部とコリメーターレンズ
との距離を大きくし、コリメーターレンズの焦点位置を
レーザー発生部に対して前方にずらせるように働くのに
対し、レーザーは波長が大きくなってコリメーターレン
ズの焦点距離を大きくし、コリメーターレンズの焦点位
置がレーザー発生部に対して後方にずらせるように働
き、そして前記支持部材の熱変化量とコリメーターレン
ズの焦点距離の変化量との差が、前記コリメーターレン
ズの許容焦点深度内となるようにしてあるので、前記何
れの熱変化によってもレーザー発生部とコリメーターレ
ンズの焦点位置との関係がコリメーターレンズの許容焦
点深度内となるように保たれ、レーザーの結像状態を一
定にすることができ、昇温により画質が低下するような
ことが回避される。
According to the main features of the present invention, when the laser is emitted from the laser generating part and the temperature rises, the supporting member thermally expands to increase the distance between the laser generating part and the collimator lens. , While the focal position of the collimator lens works to move forward with respect to the laser generator, the wavelength of the laser increases and the focal length of the collimator lens increases, so that the focal position of the collimator lens is the laser. It works so as to be shifted backward with respect to the generating part, and the difference between the amount of change in heat of the support member and the amount of change in the focal length of the collimator lens is within the allowable depth of focus of the collimator lens. Therefore, the relationship between the laser generator and the focal position of the collimator lens should be within the allowable depth of focus of the collimator lens due to any of the above thermal changes. Kept, it can be made constant imaging conditions of the laser, image quality by Atsushi Nobori is avoided as drops.

【0054】コリメーターレンズの鏡筒の一箇所を支持
部材の支持面に接着により固定するのに、支持部材の支
持面に隣接する部分にコリメーターレンズ鏡筒から離れ
る逃げ部が形成されており、粘度の低い接着剤を用いて
接着するときでも、支持面以外でのコリメーターレンズ
鏡筒との接触部に接着剤が回ってコリメーターレンズ鏡
筒の余分な部分をも支持部材に固定してまうようなこと
を防止し、鏡筒の熱変化によるコリメーターレンズの位
置変化の基点を一定にすることができるので、容易な組
立作業にて高精度を達成することができる。
To fix one portion of the lens barrel of the collimator lens to the supporting surface of the supporting member by adhesion, a relief portion is formed in a portion adjacent to the supporting surface of the supporting member to separate from the collimating lens lens barrel. Even when using a low-viscosity adhesive, the adhesive will rotate to the contact area with the collimator lens barrel other than the supporting surface and fix the excess part of the collimator lens barrel to the support member. Since it is possible to prevent the flip-up and make the base point of the position change of the collimator lens due to the heat change of the lens barrel constant, it is possible to achieve high accuracy by an easy assembling work.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明が適用された第1の実施例としてのレー
ザー光源装置の全体の構造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall structure of a laser light source device as a first embodiment to which the present invention is applied.

【図2】図1の装置の水平面上での断面図である。2 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 1 on a horizontal plane.

【図3】図1の装置の垂直面上での断面図である。3 is a cross-sectional view of the device of FIG. 1 on a vertical plane.

【図4】図1の装置のコリメーターレンズの取付け状態
を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a mounted state of a collimator lens of the apparatus of FIG.

【図5】光ビームの温度変化に対する波長の変化の関係
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship of a wavelength change with respect to a temperature change of a light beam.

【図6】光ビームの波長の変化に対するコリメーターレ
ンズの焦点距離の変化の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between changes in the focal length of the collimator lens and changes in the wavelength of the light beam.

【図7】本発明の第2の実施例としてのレーザー光源装
置を示す垂直面上での断面図である。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a laser light source device as a second embodiment of the present invention.

【図8】図7の装置の平面図である。 5 光ビーム 11 半導体レーザー 12 コリメーターレンズ 12a コリメーターレンズ部 13 平凸レンズ 21 第1の支持体 21a 逃げ部 21b 支持面 22 第2の支持体 24 透孔 25 レーザ基台 26 段差面 27 レーザー保持台 29 鏡筒 31 接着剤 41 ブロックレンズFIG. 8 is a plan view of the device of FIG. 5 Light Beam 11 Semiconductor Laser 12 Collimator Lens 12a Collimator Lens 13 Plano-Convex Lens 21 First Support 21a Escape 21b Support Surface 22 Second Support 24 Through Hole 25 Laser Base 26 Stepped Surface 27 Laser Holder 29 Lens barrel 31 Adhesive 41 Block lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/04 104 Z 7251−5C (72)発明者 西谷 正治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication H04N 1/04 104 Z 7251-5C (72) Inventor Shoji Nishitani 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Denki Sangyo Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー発生部とこのレーザー発生部か
らのレーザーをコリメートするコリメーターレンズとを
所定の距離関係を保つように支持したレーザー光源装置
において、 前記支持を行う支持部材の熱変化による前記距離の変化
量と、熱変化によるレーザーの波長の変化に伴うコリメ
ーターレンズの焦点距離の変化量との差が、前記コリメ
ーターレンズの許容焦点深度内にあるようにしたことを
特徴とするレーザー光源装置。
1. A laser light source device in which a laser generator and a collimator lens for collimating a laser from the laser generator are supported so as to maintain a predetermined distance relationship. A laser characterized in that the difference between the change amount of the distance and the change amount of the focal length of the collimator lens due to the change of the wavelength of the laser due to the heat change is within the allowable depth of focus of the collimator lens. Light source device.
【請求項2】 支持部材のコリメーターレンズ鏡筒を固
定する支持面の隣接部に、コリメーターレンズ鏡筒から
離れる逃げ部が形成され、コリメーターレンズ鏡筒の光
軸方向一箇所を前記支持面に接着により固定している請
求項1に記載のレーザー光源装置。
2. A relief portion is formed in a portion of the support member adjacent to a support surface for fixing the collimator lens barrel to separate from the collimator lens barrel, and the one portion in the optical axis direction of the collimator lens barrel is supported by the support member. The laser light source device according to claim 1, wherein the laser light source device is fixed to the surface by adhesion.
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