JPH0685233B2 - 半導体レ−ザ−光源装置 - Google Patents
半導体レ−ザ−光源装置Info
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- JPH0685233B2 JPH0685233B2 JP61151119A JP15111986A JPH0685233B2 JP H0685233 B2 JPH0685233 B2 JP H0685233B2 JP 61151119 A JP61151119 A JP 61151119A JP 15111986 A JP15111986 A JP 15111986A JP H0685233 B2 JPH0685233 B2 JP H0685233B2
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- lens
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
- G11B7/0916—Foucault or knife-edge methods
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1372—Lenses
- G11B7/1376—Collimator lenses
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- G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
- G11B7/13922—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration passive
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は半導体レーザー光源装置に関し、より詳細には
レーザーディスク装置等の光ピックアップやレーザープ
リンターの光源装置に適用しうる半導体レーザー光源装
置に関するものである。
レーザーディスク装置等の光ピックアップやレーザープ
リンターの光源装置に適用しうる半導体レーザー光源装
置に関するものである。
（従来技術） 光読取装置や光プリンター、さらには光ピックアップや
光通信装置のレーザー光源として、半導体レーザーが用
いられるようになってきている。
光通信装置のレーザー光源として、半導体レーザーが用
いられるようになってきている。
半導体レーザーから放射されるレーザー光は、周知の如
く発散性であるので、一般的に、半導体レーザーと他の
光学系とを光学的に結合させるためにカップリングレン
ズが用いられる。そのため、半導体レーザーを用いる光
源装置は、通常、半導体レーザーと、カップリングレン
ズと、これら両者を位置決めして保持する連結部材とを
有する。
く発散性であるので、一般的に、半導体レーザーと他の
光学系とを光学的に結合させるためにカップリングレン
ズが用いられる。そのため、半導体レーザーを用いる光
源装置は、通常、半導体レーザーと、カップリングレン
ズと、これら両者を位置決めして保持する連結部材とを
有する。
このように、半導体レーザーとカップリングレンズと
は、連結部材により、位置決めして保持されるため、正
常な状態では、半導体レーザーを発光させるとき、カッ
プリングレンズから射出するレーザー光束の波面形状は
一定している。
は、連結部材により、位置決めして保持されるため、正
常な状態では、半導体レーザーを発光させるとき、カッ
プリングレンズから射出するレーザー光束の波面形状は
一定している。
しかしながら、この波面形状の一定性を損う要因が２つ
ある。
ある。
その第１は、半導体レーザーの発振波長が、温度に応じ
て変化することである。カップリングレンズを構成する
硝材には、屈折率が波長に伴って変化するという分散性
があるので、環境温度が標準の温度から変化するに伴な
いレーザー光束の波長が変化するとカップリングレンズ
の焦点距離が変化し、これが、波面形状を変化させる原
因となる。
て変化することである。カップリングレンズを構成する
硝材には、屈折率が波長に伴って変化するという分散性
があるので、環境温度が標準の温度から変化するに伴な
いレーザー光束の波長が変化するとカップリングレンズ
の焦点距離が変化し、これが、波面形状を変化させる原
因となる。
第２は、温度変化によって、保持部材が膨張したり収縮
したりする熱変形を生じ、これによって、半導体レーザ
ーとカップリングレンズの間の距離が変化し、これが波
面形状の変化の原因となる。
したりする熱変形を生じ、これによって、半導体レーザ
ーとカップリングレンズの間の距離が変化し、これが波
面形状の変化の原因となる。
このような波面形状の変化は、上記第１の原因によるカ
ップリングレンズの焦点距離の変化量と、上記第２の原
因による半導体レーザーとカップリングレンズの間の距
離の変化量とが互いに相殺される傾向に同一量であるな
らば生じないのであるが、実際には上記各変化量は異な
るために半導体レーザーの共役点が変化し、波面形状の
変化となってあらわれるのである。
ップリングレンズの焦点距離の変化量と、上記第２の原
因による半導体レーザーとカップリングレンズの間の距
離の変化量とが互いに相殺される傾向に同一量であるな
らば生じないのであるが、実際には上記各変化量は異な
るために半導体レーザーの共役点が変化し、波面形状の
変化となってあらわれるのである。
例えば第４図において、カップリングレンズCLの半導体
レーザー側の主点を符号Ｈ、標準温度Toでの半導体レー
ザーの発光点を符号So,カップリングレンズCLの焦点を
符号Foで示す。標準温度Toでは焦点Foと発光点Soとは一
致しているので、カップリングレンズCL射出後のレーザ
ー光束は矢印で示す如く平行光となりカップリングレン
ズCLの共役点は無限遠になっている。
レーザー側の主点を符号Ｈ、標準温度Toでの半導体レー
ザーの発光点を符号So,カップリングレンズCLの焦点を
符号Foで示す。標準温度Toでは焦点Foと発光点Soとは一
致しているので、カップリングレンズCL射出後のレーザ
ー光束は矢印で示す如く平行光となりカップリングレン
ズCLの共役点は無限遠になっている。
これに対し、環境温度が標準温度Toから温度T1に変化し
たとすると、第５図に示す如く、カップリングレンズCL
の焦点F1は標準温度Toでの焦点Foに対しずれる。又、半
導体レーザーの発光点S1も標準温度Toでの発光点Soから
ずれてしまう。
たとすると、第５図に示す如く、カップリングレンズCL
の焦点F1は標準温度Toでの焦点Foに対しずれる。又、半
導体レーザーの発光点S1も標準温度Toでの発光点Soから
ずれてしまう。
このように、一般に環境温度が変化した場合、変化後の
発光点S1と焦点F1とは一致しなくなるため、カップリン
グレンズCLからの射出光も標準温度Toでの状態から変化
してしまい、半導体レーザーの共役点Ｓ′も変化するの
である。
発光点S1と焦点F1とは一致しなくなるため、カップリン
グレンズCLからの射出光も標準温度Toでの状態から変化
してしまい、半導体レーザーの共役点Ｓ′も変化するの
である。
このようにカップリングレンズCLからの射出光の状態が
環境温度により変化すると、光ピックアップでは焦点検
出に誤差を生ずるし、レーザープリンターにおいては感
光体ドラム上のスポット径が変化して書込画像の品質を
低下させてしまうこととなる。
環境温度により変化すると、光ピックアップでは焦点検
出に誤差を生ずるし、レーザープリンターにおいては感
光体ドラム上のスポット径が変化して書込画像の品質を
低下させてしまうこととなる。
次に、環境温度変化が光ピックアップに及ぼす影響につ
いて調べてみる。
いて調べてみる。
光ピックアップの光学系を説明した第６図において、半
導体レーザーLDからの発散光は、カップリングレンズCL
で平行光にされ、さらに偏光ビームスプリッタBS、1/4
波長板２を通り、対物レンズ６によって光ディスク８上
に集光されて反射され、再び対物レンズ６、1/4波長板
２を通り、偏光ビームスプリッタBSで反射されて検出光
学系へ進む。
導体レーザーLDからの発散光は、カップリングレンズCL
で平行光にされ、さらに偏光ビームスプリッタBS、1/4
波長板２を通り、対物レンズ６によって光ディスク８上
に集光されて反射され、再び対物レンズ６、1/4波長板
２を通り、偏光ビームスプリッタBSで反射されて検出光
学系へ進む。
検出光学系は、検出レンズ10,ナイフエッジ12,焦点検出
２分割受光素子14及びトラック検出受光素子（図示省
略）から成る。焦点検出法はここではナイフエッジ法を
適用している。上記光学系において環境温度が標準温度
のときには、第７図に実線で示す如く、半導体レーザー
の発光点20から出射されたレーザー光束は対物レンズ６
の焦点に焦光し、その位置に光ディスク８がある。この
場合、偏光ビームスプリッタBSで反射されて検出光学系
へ向かうレーザー光束は実線で示す如く平行光である。
２分割受光素子14及びトラック検出受光素子（図示省
略）から成る。焦点検出法はここではナイフエッジ法を
適用している。上記光学系において環境温度が標準温度
のときには、第７図に実線で示す如く、半導体レーザー
の発光点20から出射されたレーザー光束は対物レンズ６
の焦点に焦光し、その位置に光ディスク８がある。この
場合、偏光ビームスプリッタBSで反射されて検出光学系
へ向かうレーザー光束は実線で示す如く平行光である。
しかし、上記標準状態から環境温度が変化するとこの変
化後の発光点22は変化前の発光点20からずれるためカッ
プリングレンズCLからの射出光は平行光とならず、図示
の鎖線の如く収束光になる。このため、光ディスク８上
で最小スポットを得るためには当該光ディスクを対物レ
ンズ６の焦点からずらさねばならなくなる。又、同時
に、検出光学系へ進む光束についても標準温度時の状態
に比べて発散光となるため焦点検出に誤差を生じてしま
うのである。
化後の発光点22は変化前の発光点20からずれるためカッ
プリングレンズCLからの射出光は平行光とならず、図示
の鎖線の如く収束光になる。このため、光ディスク８上
で最小スポットを得るためには当該光ディスクを対物レ
ンズ６の焦点からずらさねばならなくなる。又、同時
に、検出光学系へ進む光束についても標準温度時の状態
に比べて発散光となるため焦点検出に誤差を生じてしま
うのである。
以上述べた如く、カップリングレンズから射出するレー
ザー光の波面が変化すると、光読取装置や光ピックアッ
プ、光プリンターでは、走査面や光ディスク上でのレー
ザービームのスポット径が変化するところとなり、情報
の読取りや、書き込みに不全を生ずる。また、光通信で
は、波面形状の変化そのものが、伝送されるべき信号の
劣化となる。
ザー光の波面が変化すると、光読取装置や光ピックアッ
プ、光プリンターでは、走査面や光ディスク上でのレー
ザービームのスポット径が変化するところとなり、情報
の読取りや、書き込みに不全を生ずる。また、光通信で
は、波面形状の変化そのものが、伝送されるべき信号の
劣化となる。
従来、このような波面形状の変化を防止する方法として
は、半導体レーザー自体の温度を一定に温度制御すると
ともに、保持部材を、線膨張係数の異なる２以上の材料
で複合的に構成し、温度変化による各材料の変形を相互
に相殺して、半導体レーザー、カップリングレンズ間の
距離が、温度変化に拘らず、実質的に変化しないように
する方法が知られている（特開昭59-15206号公報）。
は、半導体レーザー自体の温度を一定に温度制御すると
ともに、保持部材を、線膨張係数の異なる２以上の材料
で複合的に構成し、温度変化による各材料の変形を相互
に相殺して、半導体レーザー、カップリングレンズ間の
距離が、温度変化に拘らず、実質的に変化しないように
する方法が知られている（特開昭59-15206号公報）。
この方法は、半導体レーザーの温度を正確に制御するた
めに複雑な制御手段を必要とする点に問題がある。
めに複雑な制御手段を必要とする点に問題がある。
（目的） 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、環境温度変化に伴なうレ
ーザー光の波長変化と、この波長変化に伴なうカップリ
ングレンズの屈折率の変化と、半導体レーザーとカップ
リングレンズを結合する連結材の熱変位を利用し、簡易
な手段により半導体レーザーの共役点が標準温度時にお
ける位置からずれないようにした半導体レーザー光源装
置を提供することにある。
て、その目的とするところは、環境温度変化に伴なうレ
ーザー光の波長変化と、この波長変化に伴なうカップリ
ングレンズの屈折率の変化と、半導体レーザーとカップ
リングレンズを結合する連結材の熱変位を利用し、簡易
な手段により半導体レーザーの共役点が標準温度時にお
ける位置からずれないようにした半導体レーザー光源装
置を提供することにある。
（構成） 本発明は上記の目的を達成するため、カップリングレン
ズは、凸レンズと凹レンズからなり、凸レンズのアッベ
数をυ（１）、凹レンズのアッベ数をυ（２）とする
と、 υ（２）≧υ（１） を満足し、温度変化に伴う前記連結部材の熱変形によっ
て生じる半導体レーザーとカップリングレンズ間の距離
の変化を、前記温度変化に伴う半導体レーザーの発振波
長の変化によるカップリングレンズの焦点距離変化が実
質的に相殺するようにカップリングレンズに軸上色収差
を与えたことを特徴としたものである。
ズは、凸レンズと凹レンズからなり、凸レンズのアッベ
数をυ（１）、凹レンズのアッベ数をυ（２）とする
と、 υ（２）≧υ（１） を満足し、温度変化に伴う前記連結部材の熱変形によっ
て生じる半導体レーザーとカップリングレンズ間の距離
の変化を、前記温度変化に伴う半導体レーザーの発振波
長の変化によるカップリングレンズの焦点距離変化が実
質的に相殺するようにカップリングレンズに軸上色収差
を与えたことを特徴としたものである。
以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。
以下に述べる例では、半導体レーザーに温度制御を行な
わず、さらに、半導体レーザーとカップリングレンズと
を連結部材を複合的な構成にして環境温度変化により熱
変位を生じさせないというようなコストアップになる手
法を用いずに、半導体レーザーとカップリングレンズと
の連結部材を実質的に一つの部材として構成し、むしろ
環境温度の変化に伴なう熱膨張による変位を利用してこ
れを補償するようにカップリングレンズの軸上色収差を
発生させることにより、カップリングレンズより射出さ
れた後のレーザー光束の状態を略一定にするようにして
いる。
わず、さらに、半導体レーザーとカップリングレンズと
を連結部材を複合的な構成にして環境温度変化により熱
変位を生じさせないというようなコストアップになる手
法を用いずに、半導体レーザーとカップリングレンズと
の連結部材を実質的に一つの部材として構成し、むしろ
環境温度の変化に伴なう熱膨張による変位を利用してこ
れを補償するようにカップリングレンズの軸上色収差を
発生させることにより、カップリングレンズより射出さ
れた後のレーザー光束の状態を略一定にするようにして
いる。
ここでカップリングレンズの軸上色収差を発生させると
は、環境温度変化に伴なう半導体レーザーの発振波長の
変化により、カップリングレンズの焦点距離を変化させ
ることをいう。
は、環境温度変化に伴なう半導体レーザーの発振波長の
変化により、カップリングレンズの焦点距離を変化させ
ることをいう。
第３図において、符号CL1は本発明に係るカップリング
レンズを示しており、後述する条件により軸上色収差が
与えられているものとする。このカップリングレンズCL
1を用いた場合には、環境温度が標準温度（例えば使用
温度範囲を０℃〜60℃としたときの標準温度は20℃であ
る）から変化した場合に半導体レーザーと連結部材の熱
変形により半導体レーザーの発光点も変位し、SoからS1
になる。しかし、カップリングレンズCL1の縦の色収差
が適当に大きく設定されていれば、半導体レーザーの発
振波長の変化に伴ない当該カップリングレンズの焦点距
離もFoからF1に変位して変位後の発光点S1と略一致する
から、環境温度の変化に拘らず、カップリングレンズよ
り射出後のレーザー光束の状態は略一定に保たれて本発
明の目的は達成される。
レンズを示しており、後述する条件により軸上色収差が
与えられているものとする。このカップリングレンズCL
1を用いた場合には、環境温度が標準温度（例えば使用
温度範囲を０℃〜60℃としたときの標準温度は20℃であ
る）から変化した場合に半導体レーザーと連結部材の熱
変形により半導体レーザーの発光点も変位し、SoからS1
になる。しかし、カップリングレンズCL1の縦の色収差
が適当に大きく設定されていれば、半導体レーザーの発
振波長の変化に伴ない当該カップリングレンズの焦点距
離もFoからF1に変位して変位後の発光点S1と略一致する
から、環境温度の変化に拘らず、カップリングレンズよ
り射出後のレーザー光束の状態は略一定に保たれて本発
明の目的は達成される。
半導体レーザー光源装置の具体例は第１図に示す通りで
ある。すなわち、半導体レーザーLDはホルダー30にねじ
32により固定されている。半導体レーザーLDとホルダー
30との間には適宜絶縁部材（例えばマイラーフィルム）
を介在させてもよい。ホルダー30は、半導体レーザーLD
とカップリングレンズCL1の光軸直交方向の位置合せを
行なった後、連結部材34に対し、ねじ36によって固定さ
れている。カップリングレンズCL1は凸レンズと凹レン
ズの組合せで構成されており、セル38で支持された上
で、このセル38を連結部材34にねじ40で固定されてい
る。連結部材34は半導体レーザーLDとカップリングレン
ズCL1との距離の大半を占め、熱変化による影響は実質
的にはこの連結部材により生ずるので、ホルダー30は熱
変化に関しては無視することができ、実質的には連結部
材を一つの部材とみることができる。
ある。すなわち、半導体レーザーLDはホルダー30にねじ
32により固定されている。半導体レーザーLDとホルダー
30との間には適宜絶縁部材（例えばマイラーフィルム）
を介在させてもよい。ホルダー30は、半導体レーザーLD
とカップリングレンズCL1の光軸直交方向の位置合せを
行なった後、連結部材34に対し、ねじ36によって固定さ
れている。カップリングレンズCL1は凸レンズと凹レン
ズの組合せで構成されており、セル38で支持された上
で、このセル38を連結部材34にねじ40で固定されてい
る。連結部材34は半導体レーザーLDとカップリングレン
ズCL1との距離の大半を占め、熱変化による影響は実質
的にはこの連結部材により生ずるので、ホルダー30は熱
変化に関しては無視することができ、実質的には連結部
材を一つの部材とみることができる。
ここで環境温度の変化による半導体レーザーの発光点と
カップリングレンズ間の距離の変化量と、半導体レーザ
ーの発振波長の変化に伴なう、カップリングレンズの軸
上色収差の量とを比較してみる。但しカップリングレン
ズは本発明にいう軸上色収差が与えられていない従来の
ものを想定する。
カップリングレンズ間の距離の変化量と、半導体レーザ
ーの発振波長の変化に伴なう、カップリングレンズの軸
上色収差の量とを比較してみる。但しカップリングレン
ズは本発明にいう軸上色収差が与えられていない従来の
ものを想定する。
まず、環境温度変化として△Ｔ＝30degを想定し、連結
部材34をコストの低いAl（線膨張率α＝23×10-6mm/de
g）、カップリングレンズの焦点距離ｆを15mmとする。
又、半導体レーザーLDの発振波長は、0.2〜0.3nm/degの
温度依存性を有するので、ここでは、0.25nm/degとす
る。
部材34をコストの低いAl（線膨張率α＝23×10-6mm/de
g）、カップリングレンズの焦点距離ｆを15mmとする。
又、半導体レーザーLDの発振波長は、0.2〜0.3nm/degの
温度依存性を有するので、ここでは、0.25nm/degとす
る。
以上の条件の下では連結部材34の熱変形量△ｌは、 △ｌ＝α・ｆ・△Ｔ ＝23×10-6×15×30 ＝10.35μｍ となる。
さらにカップリングレンズとして凸レンズと凹レンズか
らなる一群２枚のレンズからなる次の表１に掲げる設計
データによるものを想定する。
らなる一群２枚のレンズからなる次の表１に掲げる設計
データによるものを想定する。
さて、半導体レーザの発振波長は△Ｔ＝30degで7.5nm変
化するから標準温度での波長をλ０＝780nmとすれば、
環境温度が30deg変化したことによりλ１＝787.5nmとな
るから各温度でのカップリングレンズの焦点距離は、f
780＝14.9996mm、ｆ787.5＝15.0011mmとなり、従って、
焦点距離の変化△ｆは、△ｆ＝15.0011-14.9996＝1.5μ
ｍとなり、連結部材34の熱変形△ｌの変形量が大きいこ
とがわかる。
化するから標準温度での波長をλ０＝780nmとすれば、
環境温度が30deg変化したことによりλ１＝787.5nmとな
るから各温度でのカップリングレンズの焦点距離は、f
780＝14.9996mm、ｆ787.5＝15.0011mmとなり、従って、
焦点距離の変化△ｆは、△ｆ＝15.0011-14.9996＝1.5μ
ｍとなり、連結部材34の熱変形△ｌの変形量が大きいこ
とがわかる。
すなわち、連結部材の熱変形に起因するカップリングレ
ンズの焦点距離変化を補償するためには、もっと軸上色
収差を大きくすればよい。以下に、その手段を検討す
る。
ンズの焦点距離変化を補償するためには、もっと軸上色
収差を大きくすればよい。以下に、その手段を検討す
る。
２枚レンズの軸上色収差△Ｓは一般に次式（１）で表わ
される。
される。
但し、ｆ（１）は凸レンズのｄ線での焦点距離、ｆ
（２）は凹レンズのｄ線での焦点距離、υ（１）は凸レ
ンズのｄ線でのアッベ数、υ（２）は凹レンズのｄ線で
のアッベ数とし、Ｓはレンズから焦点までの距離とす
る。
（２）は凹レンズのｄ線での焦点距離、υ（１）は凸レ
ンズのｄ線でのアッベ数、υ（２）は凹レンズのｄ線で
のアッベ数とし、Ｓはレンズから焦点までの距離とす
る。
すると、ここで、ｆ（１）＞0,f（２）＜０なので、軸
上色収差を大きくするには、υ（１）を小さく、υ
（２）を大きくするとよい。すなわち次式（２）を満足
するようにする。
上色収差を大きくするには、υ（１）を小さく、υ
（２）を大きくするとよい。すなわち次式（２）を満足
するようにする。
υ（２）≧υ（１） ……（２） 上式（２）を満足するカップリングレンズの設計データ
を表２に示す。
を表２に示す。
すると、標準温度でのレーザー光束の波長λ０＝780nm
による焦点距離はf780＝15.0076環境温度が30deg変化し
たときのレーザー光束の波長λ１＝787.5nmによる焦点
距離はｆ787.5＝15.0180となるから、２枚レンズの軸長
色収差△Ｓは、△Ｓ＝△ｆ＝10.4μｍとなる。
による焦点距離はf780＝15.0076環境温度が30deg変化し
たときのレーザー光束の波長λ１＝787.5nmによる焦点
距離はｆ787.5＝15.0180となるから、２枚レンズの軸長
色収差△Ｓは、△Ｓ＝△ｆ＝10.4μｍとなる。
従って、表１に示した諸元のカップリングレンズでは、
カップリングレンズと半導体レーザーの発光点との間の
距離の温度変化前後での差△Ｐは、30degの温度変化に
より、△Ｐ＝△l-△ｆ＝10.35-1.5＝8.85μｍであった
のが、上記表２に示した諸元のカップリングレンズで
は、△Ｐ＝△l-△ｆ＝10.35-10.4＝0.05μｍとなり、大
巾に減少されていることがわかる。すなわち、表１に示
した諸元のカップリングレンズを使用した場合には、カ
ップリングレンズ射出後のレーザー光束は環境温度の変
化に拘らず略一定に保たれるのである。
カップリングレンズと半導体レーザーの発光点との間の
距離の温度変化前後での差△Ｐは、30degの温度変化に
より、△Ｐ＝△l-△ｆ＝10.35-1.5＝8.85μｍであった
のが、上記表２に示した諸元のカップリングレンズで
は、△Ｐ＝△l-△ｆ＝10.35-10.4＝0.05μｍとなり、大
巾に減少されていることがわかる。すなわち、表１に示
した諸元のカップリングレンズを使用した場合には、カ
ップリングレンズ射出後のレーザー光束は環境温度の変
化に拘らず略一定に保たれるのである。
標準状態からの温度変化に伴なう連結部材の熱変形によ
る、半導体レーザー、カップリングレンズ間の距離の変
化が、上記温度変化に伴う半導体レーザーの発振波長の
変化によるカップリングレンズの焦点距離変化を実質的
に相殺するようにカップリングレンズに軸上色収差を与
えるということは、△ｆ△ｌという条件ではなく、焦
点距離が△ｆだけ変化することに伴なう光学的な状況
と、カップリングレンズと半導体レーザー間の距離が△
ｌだけ変化することに伴なう光学的状況とが互いにほど
よく補正されるように軸上色収差を与えることを意味す
る。
る、半導体レーザー、カップリングレンズ間の距離の変
化が、上記温度変化に伴う半導体レーザーの発振波長の
変化によるカップリングレンズの焦点距離変化を実質的
に相殺するようにカップリングレンズに軸上色収差を与
えるということは、△ｆ△ｌという条件ではなく、焦
点距離が△ｆだけ変化することに伴なう光学的な状況
と、カップリングレンズと半導体レーザー間の距離が△
ｌだけ変化することに伴なう光学的状況とが互いにほど
よく補正されるように軸上色収差を与えることを意味す
る。
そこで、カップリングレンズの軸上色収差をどの程度与
えるべきかの目安について検討する。
えるべきかの目安について検討する。
例えば、光ピックアップにおいて、環境温度の変化に伴
う半導体レーザーの発光点とカップリングレンズの焦点
間の距離の差△Ｐ（＝△l-△ｆ）により検出光学系にて
焦点検出の誤差△foが生ずるがそれは次式（３）で与え
られる。
う半導体レーザーの発光点とカップリングレンズの焦点
間の距離の差△Ｐ（＝△l-△ｆ）により検出光学系にて
焦点検出の誤差△foが生ずるがそれは次式（３）で与え
られる。
但し、上式でfOBJは対物レンズの焦点距離,fCLはカップ
リングレンズの焦点距離とする。
リングレンズの焦点距離とする。
そこで、一般的な光ピックアップとして、fCL＝15mm、f
OBJ＝4.5mmのものが用いられ、焦点検出誤差の許容値△
foとして±0.2μｍが要求されているものとすれば、△
Ｐの許容値は次のように算出される。
OBJ＝4.5mmのものが用いられ、焦点検出誤差の許容値△
foとして±0.2μｍが要求されているものとすれば、△
Ｐの許容値は次のように算出される。
従って、本例では、連結部材の環境温度変化30degにお
けるカップリングレンズと半導体レーザー間の距離変化
△ｌ＝10.35μｍであるから、カップリングレンズの軸
上色収差△Ｓ（＝△ｆ）は5.95μｍ〜14.75μｍであれ
ばよいことになる。
けるカップリングレンズと半導体レーザー間の距離変化
△ｌ＝10.35μｍであるから、カップリングレンズの軸
上色収差△Ｓ（＝△ｆ）は5.95μｍ〜14.75μｍであれ
ばよいことになる。
次に、半導体レーザー光源装置が第１図に示す如きレー
ザープリンターに使用されている場合であるとして、△
Ｐの許容値を求めてみる。
ザープリンターに使用されている場合であるとして、△
Ｐの許容値を求めてみる。
それに先立ちレーザープリンターの概要を説明する。第
２図において、半導体レーザー110からの光は、カップ
リングレンズとしてのコリメーターレンズ112によって
平行レーザー光束となって、スキャナー1100の回転多面
鏡1100Aに入射し、反射されてｆθレンズ1102、平面鏡1
104,1106を介して、ベルト状の光導電性感光体上に到
り、ｆθレンズ1102の作用で感光体表面にスポット状に
集束する。モーター1100Bで回転多面鏡1100Aを回転させ
ると、スポットは、走査ラインSL上を等速で移動して感
光体1108を走査する。画像信号で、半導体レーザーを発
光駆動しつつ、均一に帯電させた感光体1108を回転させ
れば、感光体1108に、画像信号に応じた静電潜像が形成
される。なお、光走査のドット密度は１インチあたり40
0ドットとする。このとき、スポット径は80μｍ程度、
ビームの深度は2mm程度である。
２図において、半導体レーザー110からの光は、カップ
リングレンズとしてのコリメーターレンズ112によって
平行レーザー光束となって、スキャナー1100の回転多面
鏡1100Aに入射し、反射されてｆθレンズ1102、平面鏡1
104,1106を介して、ベルト状の光導電性感光体上に到
り、ｆθレンズ1102の作用で感光体表面にスポット状に
集束する。モーター1100Bで回転多面鏡1100Aを回転させ
ると、スポットは、走査ラインSL上を等速で移動して感
光体1108を走査する。画像信号で、半導体レーザーを発
光駆動しつつ、均一に帯電させた感光体1108を回転させ
れば、感光体1108に、画像信号に応じた静電潜像が形成
される。なお、光走査のドット密度は１インチあたり40
0ドットとする。このとき、スポット径は80μｍ程度、
ビームの深度は2mm程度である。
このような光学系で、半導体レーザーとカップリングレ
ンズとの距離の温度変化前後における差△Ｐの許容値
は、ｆθレンズ1102の焦点距離をfFとすると、次式
（４）で与えられる。
ンズとの距離の温度変化前後における差△Ｐの許容値
は、ｆθレンズ1102の焦点距離をfFとすると、次式
（４）で与えられる。
そこで、fCL＝15mm、fF＝500,ビームの深度＝2mmとする
と、 となる。従って、カップリングレンズと半導体レーザー
間の距離変化を△ｌ＝10.35μｍとして、カップリング
レンズの軸上色収差△Ｓ（＝△ｆ）は8.55μｍ〜12.15
μｍであればよいことになる。
と、 となる。従って、カップリングレンズと半導体レーザー
間の距離変化を△ｌ＝10.35μｍとして、カップリング
レンズの軸上色収差△Ｓ（＝△ｆ）は8.55μｍ〜12.15
μｍであればよいことになる。
一般的には環境温度の変化を△Ｔ、連結部材の線膨張率
をα、カップリングレンズの焦点距離をfCL、ｆθレン
ズの焦点距離をfF、感光体上のビームの深度を△Ｂとす
ると、カップリングレンズの環境温度△Ｔにおける軸上
色収差△Ｓ（＝△ｆ）は、半導体レーザーの波長シフト
の温度依存性をβ（nm/deg）として次式（５）を満足す
ればよい。
をα、カップリングレンズの焦点距離をfCL、ｆθレン
ズの焦点距離をfF、感光体上のビームの深度を△Ｂとす
ると、カップリングレンズの環境温度△Ｔにおける軸上
色収差△Ｓ（＝△ｆ）は、半導体レーザーの波長シフト
の温度依存性をβ（nm/deg）として次式（５）を満足す
ればよい。
なお、ここで△Ｓは波長シフトβ△Ｔ（nm）の軸上色収
差である。
差である。
（効果） 本発明によれば、半導体レーザーの温度制御を正確に行
なうことや、カップリングレンズと半導体レーザーの連
結部材を異なる材料で複合的に構成して連結部材の熱変
形を減少する等のコストアップになる方法を用いずに、
環境温度の変化に拘らず、半導体レーザーの共役点のず
れを生じさせることがなくなり好都合である。
なうことや、カップリングレンズと半導体レーザーの連
結部材を異なる材料で複合的に構成して連結部材の熱変
形を減少する等のコストアップになる方法を用いずに、
環境温度の変化に拘らず、半導体レーザーの共役点のず
れを生じさせることがなくなり好都合である。
第１図は本発明に係る半導体レーザー光源装置の要部断
面図、第２図は半導体レーザー光源装置を適用したレー
ザープリンターの概略斜視図、第３図はカップリングレ
ンズに軸収差を与えたことによる効果を説明した光路
図、第４図は環境温度変化前におけるカップリングレン
ズ射出光の光路図、第５図は環境温度変化後におけるカ
ップリングレンズ射出光の光路図、第６図は光ピックア
ップの光学系の光路を説明した図、第７図は環境温度が
変化したときの光ピックアップ光学系の光路を説明した
図である。 CL1……カップリングレンズ、34……連結部材、LD……
半導体レーザー。
面図、第２図は半導体レーザー光源装置を適用したレー
ザープリンターの概略斜視図、第３図はカップリングレ
ンズに軸収差を与えたことによる効果を説明した光路
図、第４図は環境温度変化前におけるカップリングレン
ズ射出光の光路図、第５図は環境温度変化後におけるカ
ップリングレンズ射出光の光路図、第６図は光ピックア
ップの光学系の光路を説明した図、第７図は環境温度が
変化したときの光ピックアップ光学系の光路を説明した
図である。 CL1……カップリングレンズ、34……連結部材、LD……
半導体レーザー。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザーと、この半導体レーザーか
らの発散性のレーザー光束をカップリングするカップリ
ングレンズと、これら半導体レーザーとカップリングレ
ンズとを位置決めして保持する連結部材とを有する半導
体レーザー光源装置において、 前記カップリングレンズは、凸レンズと凹レンズからな
り、凸レンズのアッベ数をυ（１）、凹レンズのアッベ
数をυ（２）とすると、 υ（２）≧υ（１） を満足し、温度変化に伴う前記連結部材の熱変形によっ
て生じる半導体レーザーとカップリングレンズ間の距離
の変化を、前記温度変化に伴う半導体レーザーの発振波
長の変化によるカップリングレンズの焦点距離変化が実
質的に相殺するようにカップリングレンズに軸上色収差
を与えたことを特徴とする半導体レーザー光源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151119A JPH0685233B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体レ−ザ−光源装置 |
| US07/015,115 US4815059A (en) | 1986-06-27 | 1987-02-17 | Temperature-compensated optical pick-up device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151119A JPH0685233B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体レ−ザ−光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS637530A JPS637530A (ja) | 1988-01-13 |
| JPH0685233B2 true JPH0685233B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15511779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61151119A Expired - Lifetime JPH0685233B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 半導体レ−ザ−光源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4815059A (ja) |
| JP (1) | JPH0685233B2 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202867A (en) * | 1987-01-29 | 1993-04-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Condensing optical system with corrected chromatic aberration, and information recording/reproducing apparatus using this optical system |
| US4856871A (en) * | 1987-08-31 | 1989-08-15 | General Electric Company | Replaceable laser and lens assembly |
| FR2642883B1 (ja) * | 1989-02-09 | 1995-06-02 | Asahi Optical Co Ltd | |
| US5195071A (en) * | 1989-02-14 | 1993-03-16 | Ricoh Company, Ltd. | Focus detecting optical head |
| JPH02128216U (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | ||
| US5412510A (en) * | 1989-05-15 | 1995-05-02 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Imaging optical system for compensating change of temperature |
| US5233455A (en) * | 1989-07-20 | 1993-08-03 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical system |
| US5155616A (en) * | 1989-07-20 | 1992-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical system |
| US5144617A (en) * | 1989-11-16 | 1992-09-01 | Ricoh Company, Ltd. | Optical information read/write apparatus |
| US5418765A (en) * | 1991-04-19 | 1995-05-23 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus for recording and reproducing optical information having an optical waveguide |
| US5255015A (en) * | 1992-06-03 | 1993-10-19 | Eastman Kodak Company | Athermally compensated optical head for a laser scanner |
| US5283695A (en) * | 1992-08-10 | 1994-02-01 | Miles, Inc. | Athermalized optical system and method |
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| JP3185908B2 (ja) * | 1994-06-14 | 2001-07-11 | ノーリツ鋼機株式会社 | 写真焼付装置 |
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| JPH0980330A (ja) * | 1995-09-07 | 1997-03-28 | Minolta Co Ltd | マルチビーム走査光学系 |
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| WO1998049675A1 (en) * | 1997-04-29 | 1998-11-05 | Terastor Corporation | Electro-optical storage system with flying head for near-field recording and reading |
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| US6195190B1 (en) | 1998-05-20 | 2001-02-27 | Minolta Co., Ltd. | Optical beam scanning device |
| JP3385213B2 (ja) | 1998-05-29 | 2003-03-10 | ペンタックス株式会社 | 光ヘッド用対物レンズ |
| JP2000019388A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Sony Corp | 色収差補正用光学素子およびこれを具備する光学ピックアップ装置、ならびにこの光学ピックアップ装置を具備する光再生装置および光記録再生装置 |
| JP2002522809A (ja) * | 1998-08-07 | 2002-07-23 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光学走査装置および、そのような装置を装備した情報面における情報の読み取りおよび／または書き込みを行うための光学機器 |
| JP2003518703A (ja) * | 1999-12-24 | 2003-06-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光走査ヘッド |
| US20040170109A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical pickup |
| US20080040737A1 (en) * | 2003-10-15 | 2008-02-14 | Arima Devices Corporation Trustnet Chambers | Reading/Writing Optical Device Having Temperature Compensation |
| US7570386B2 (en) * | 2005-09-15 | 2009-08-04 | Lexmark International, Inc. | Systems and methods that compensate for scan path errors in a multi-beam electrophotographic imaging apparatus |
| JP2010020278A (ja) * | 2008-06-13 | 2010-01-28 | Ricoh Co Ltd | 光源装置並びにそれを用いた光走査装置、画像形成装置 |
| JP5275483B2 (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-28 | 株式会社東芝 | 電子機器、記録媒体及び記録再生方法 |
| US11391904B2 (en) | 2019-11-21 | 2022-07-19 | Eotech, Llc | Temperature stabilized holographic sight |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760693B2 (ja) * | 1974-02-12 | 1982-12-21 | Sony Corp | |
| US4297713A (en) * | 1978-06-03 | 1981-10-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser recording apparatus |
| JPS5915206A (ja) * | 1982-07-17 | 1984-01-26 | Canon Inc | レ−ザユニツト |
| JPS60107743A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-13 | Toshiba Corp | 光学ヘッド |
| JPS60205839A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-17 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| KR900000018B1 (ko) * | 1983-11-16 | 1990-01-18 | 가부시기가이샤 도오시바 | 광 헤 드 |
| JPS61162014A (ja) * | 1985-01-10 | 1986-07-22 | Ricoh Co Ltd | 平行レ−ザ−ビ−ム用光源装置 |
| US4721850A (en) * | 1985-03-06 | 1988-01-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Optical pickup device having a detector for detecting the light emitting intensity variation of a semiconductor light emitting element |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP61151119A patent/JPH0685233B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-02-17 US US07/015,115 patent/US4815059A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4815059A (en) | 1989-03-21 |
| JPS637530A (ja) | 1988-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |