JPS5950590A - 半導体レ−ザ装置 - 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】 １）技術分野 本発明は半導体レーザ装置に関し、粕°に半導体レーザ
素子からの出力光が出射される光学的窓を備えたレーザ
装置において、半導体レーザが駆動されている状態を検
知して外部に報知するようにしたものである。

１１）従来技術 最近では固体レーザやガス・レーザに比して小型軽景で
、かつ低電圧、低消費電力である等の理由から、半導体
レーザが小パワーの分野で多用されるようになり、特に
現在の光情報処理分野では、レーザビームプリンタやビ
デオディスク装置等でガス・レーザに取って代わり使用
されるようになった。

しかして、このような半導体レーザには、可視領域の発
振波長で発光を行うものや赤外域等不可視領域の発振波
長で発光を行うものがあり、機器の調整時や保守時その
他の操作時における取扱いを容易にするための可視光化
と高出力化とが強く要望されるところである。

そこで、レーザビームプリンタ等の半導体レーザを用い
た装置では、従来は、レーザ光が出力されているか否か
を検知するために、半導体レーザを励起する駆動信号を
オンロスコープを用いて観測するという間接的な報知手
段がとられていた。

しかしながら、このような従来の半導体レーザ出力光検
知装置では、犬がかりな装置となってしまい、しかも簡
便でなく手間がかかる。また、可視領域の発振波長で発
光を行う半導体レーザであってもその光学的窓から出射
される光を装置によらず目視でとらえることは容易では
ない。

１１１）　　　目　　　的 本発明の目的は、上述の点に鑑みて、半導体レーザが駆
動されている間は、その状態を目視または聴覚によって
直接把握することのできる半導体レーザ装置を提供する
ことにある。

かかる目的を達成するために、本発明では、半導体レー
ザ素子からのレーザ光発生に応動する発光部材または音
発生部材を設け、半導体レーザからレーザ光が出力され
ると発光部材または音発生部材がその旨を示す如くに発
光するかまたは音を発してレーザ光発生を報知するよう
にする。

＋Ｖ）　　実施例 以下に、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例であり、本例は、半導体
レーザの発光するチップ部が例えばレーザ発振器のよう
に箱体内に設置されていて、チップ部を外部から直接に
は見ることのできないようなレーザビームプリンタに適
用した場合を示す。

まず、レーザビームプリンタの構成とその動作の概要に
ついて説明する。

ここで、１はその内部に図示しｔｃい半導体レーザのチ
ップ部が設けられているレーザ発振器であり、レーザ発
振器１の光学窓１Ａから出射されたレーザビームはレン
ズ２および６で平行光束に集束される。

更に、５は１枚ないし複数枚の鏡面を有する回転鏡本例
では多面体回転鏡であり、６は例えばヒステリシスシン
クロナスモータやＤＣサーボモータ等のように定速回転
をなすモータで、回転鏡５は図示しない高精度の軸受、
例えば空気軸受で枢支される軸７を介してモータ６に接
続されていて、このモータ６により軸７のまわりに定速
回転させられる。

よって、平行光束に集束されたレーザビームはこの定速
回転している回転鏡５によって反射され水平に掃引され
て、ｆ−θ特性を有する結像レンズ８を通過し、感光ド
ラム９上にスポットとして結像されてゆく。

ちなみに、ｆ−θ特性について説明すると、一般の結像
レンズでは、その光線の入射角なθ、像画面上の結像す
る位置の中心からの距離なｒ、結像レンズ８の焦点距離
をｆとすると、 ｒ＝ｆ−薗θ　　　　　　　　（１） なる関係式が成り立つ。

そこで、本図のプリンタの様に、回転鏡５を定速回転さ
せて反射させる場合、反射させたレーザビーム１０の結
像レンズ８への入射角が、時間と共に一次関数的に変化
するので、感光ドラム９上に像画として結像されるスポ
ットの位置の移動速度は非直線的に変化し一定ではン【
くなる。

すなわち、入射角が大きくなる程移動速度が増加するの
で、定時間隔でレーザビーム１０をオンにして感光ドラ
ム９上にスポット列を作画させたとすると、これらの間
隔はその両端が中央に比して広くなる。そこで、このよ
うな現象を避けるために、この結像レンズ８では ｒ＝＝ｆ、θ　　　　　　　　　（２）なる式がなりた
つように設計されており、このような結像レンズ８をｆ
−θレンズと称している。

更に、平行光を結像レンズ８を介してスポット状に結像
させる場合、そのスポットの最小径をｄ　ｍｌｎ、とす
ると、 ｄ、ｎ＋ｎ＝　ｆ　’　　　　　　　　　　（３）ただ
し、λ：用いられる光の波長 Ａ°結像レンズの入射開口 で与えられ、 結像レンズ８の焦点距１ｉｆｔ’　ｆおよび波長λを一
定とした場合、入射開口Ａが大きいほどより小さいスポ
ット径ｄ　ｍｉｎが得られることが分る。

以上に述べたｆ−θ特性を経て偏向変調されたレーザビ
ーム１０を感光ドラム９上に照射してスポットを結像し
たあとは、電子写真処理プロセスにより顕像化され、普
通紙１１に転写され、更に定着化されてハードコピーと
して出力される。

次に、このように構成されたレーザビームプリンタに設
ける本発明半導体レーザ装置の出力光報知部材について
述べる。

第１図に示すレーザビームプリンタにおいて、２１．２
２および２６は人目につき易い、Ｌうな異なる３つの個
所にそれぞれ設けた出力光報知手段であり、本例は報知
手段として可視用の発光ダイオード（可視Ｌ’ＦＤ）を
用いた場合が示されている。

すなわら、ＬＥＩ）２１は一例としてレーザ発振器１の
上部に、Ｌ　Ｅ　Ｄ″２２はレーザ発振器１から出射さ
れるレーザビームの通路近傍で操作者が容易にその発光
なＥｌ　識できるような位置にそれぞれ設けたものであ
り、更にＬＥＤ２６は反射したレーザビーム１０によっ
て掃引される誦ｄ当なイ装置に設けた文字表示の可能な
ＬＥＤディスプレイである。ＬＥＤディスプレイ２６に
は操作者や部外者に注意を喚起するために例えは文字を
表示するようになし、本例では”ＬＡＳＥＲ”なる文字
２４が表示しである。

しかして、これらのＬＥＤ２１，２２およびＬＥＤディ
スプレイ２６をいずれも；駆動回路２５によリレーザ発
振器１の発振駆動と同調して点滅させる如くなし、レー
ザ発振器１の光学窓１Ａからレーザビームが連続的また
は断続的に出射されるモードの間、これに同調して連続
点灯または点滅し、レーザ発振器１からの出力がないモ
ードの間は消灯させるように制御する。

なお、このような駆動回路２５については周知のもので
よく、その説明を省略する。なお、本例では半導体レー
ザ出力光報知手段として３つの個所に可視ＬＥＤ２１．
２２およびＩ、ＦＤディスプレイ２６を配置したが、こ
れらのＬＥＤはそれぞれがレーザビームを検知して発光
するので、その個数と配置位置はこのような３つに限ら
れるものではなく、四に発光手段も可視ＬＥＤやＬＥＤ
ディスプレイに限られるものでないことはいうまでもな
い。

更にまた、報知手段としては、発光手段を用いるのに代
えて、音発生手段を用いるようにしてもよい１、 第２図は本発明の第２の実施例を示し、本例はビデオデ
ィスク装置やディジクルオーディオディスク装置の（Ｍ
号ピノクアノブヘソド部等もしくは装置が小型化される
場合で、半導体レーザの発光チップ部が外部から知見で
きるようなＪ＜Ｈ合にｊａｉｌ用するものである１、 ここで、６０は本発明半導体レーザ装置であり、半導体
レーザ素子６１は例えば銅等で形成されたレーザマウン
ト６２に保持されていて、マウント６２とペース６３と
の間にはペルチェ素子６４が設けである。３４Ａおよび
３４Ｂはペルチェ素子６４のマウント３２側およびペー
ス３６側に設けられたそれぞれ吸熱電極および４・己熱
屯極であり、ペース６６は発熱室］〜）３６４Ｂからの
熱を放散するヒートシンクの役目７’、　３ＦねてＪ−
、Ｃす、このペルチェ素子６４の有するペルチェ効果に
よってレーザ素子６１およびそのマウント６２が冷却さ
れると共に、その熱がペース６３を介して放熱されるよ
うに構成されている。

更に、６５はレーザマクント６２に取付けた例えはサー
ミスタ等の温度検出素子であり、この温度検出素子６５
からの出力によりペルチェ素子６４に印加する電圧を図
示しない制御手段を介してフィードバック制御している
。６６はレーザ素子６１を外気から遮断しているメタル
ギャップであり、その内面には露結防止手段として、例
えばポリウレタンシートの断熱材６７が装着されていて
、キャップ３６をベース６６に密着させることにより、
その密封空間６８に封入したドライ窒素を気密に保持さ
せている。６９はレーザ素子６１から出力される光を出
射する光学窓であり、レーザ光はこの先学窓３９を介し
て矢印Ａの方向に出射される。

４０はこのように構成した半導体レーザ装置に設けた本
発明にかかるレーザ光検知手段および発光手段の一例を
示し、光学窓６９上のレーザ光が出力する中心部６９Ａ
を除く周囲の部位にドーナツ状に発光部材４０を設ける
。発光部材４０は例えばレーザ光の照射により緑色や赤
色の可視螢光色を発光する螢光材料をレーザ光検知手段
とじて塗布することによって構成することができる。

ついで、このように構成した出力光検知装置における検
知動作について説明する。

第６図は、レーザ素子から出力されるレーザ光の放散角
度とその放射強度との間の関係を示したもので、横軸は
出力方向から左右の放散角度（度）、縦軸は放射強度（
ｍＷ／Ｓｒ　）を示す。すなわち、このように光学窓３
９から出射されるレーザ光の放射強度はその中心方向か
ら広がりを持った指向性があるが、レーザ光として実際
に記録や読み取りに寄与しているのは中心部近傍の光の
みである。

しかして、第２図においても、その光学窓３９から出射
されるレーザ光は同様な傾向を有するものであり、ここ
でもその中心部３９Ａがら出力するレーザ光のみが有効
に活用されるので、その周囲部から放射されるレーザ光
はそれほど本来の任務には寄与していない。

本発明はこのような周囲部から放射されるレーザ光を活
用するもので、周囲部に設けた発光部材４０に入射する
レーザ光を発光させて可視的な拡散光となし、発光部材
４０の有する螢光体拐料によって緑色や赤色に発光させ
、外部からそのレーザ光出力を検知させることができる
。

なお、ここで発光部材４０を介して得られる光は光量と
しても小さく、しかもその光の波長が出射されるレーザ
光とは異なるので、レーザのフロントビームに混在して
問題となるようなことはない。

＄４図は本発明の第３の実施例を示す。本例で′ｆＪ２
図と同様の箇所には同一符号を付して説明を進める。こ
こで、５０は可視Ｔ、　Ｅ　Ｄであり、例えば赤色、緑
色または黄色等の可視光を発光する。

更に、３６Ａは透明ガラスを用いて形成した外気遮断用
のキャップであり、このキャップ３６Ａに取付けた光学
窓３９の周囲部とレーザマウント３２上面との間にレー
ザ素子３１を囲繞するような形で円筒形状若しくは円錐
台形状の仕切板５１を設ける。

しかして、この仕切板５１の内壁面にはリアビームのレ
ーザ光が反射しないように吸収、散乱および減衰を行わ
せる処理を施しておき、レーザ素子６１から放散するリ
アビームがこの仕切板５１に反射してフロントビームに
混入し、外部に出射されるのを防止する。

５２は例えばホトルミネッセンスの螢光体であり、この
螢光体５２によりＬＥＤ５０から発光される可視光が均
等に拡散されて、ガラスキャップ３６Ａを通し外部に放
射される如くする。

更にここで、ガラスキャップ３６Ａにおいて、その光学
窓３９を取付けている頭部壁５６Ｂを金属製とするかあ
るいは頭部壁３６Ｂの内側の面に金属等の遮光体を配置
すれば、レーザ光のフロントビームに可視光が混入する
のをより一層１ｓ）７止することができる。

ついで、このように構成した第３の実施例において、そ
の半導体レーザ素子６１の出力に対応してＬＥＤ５０を
駆動させる手段についての２例を述べる。第１の手段は
第５図囚に示すように、レーザ素子６１とＬＥＤ５０と
を並列にして馬（Ｘ動回路５６により駆動し、ＬＥＤ５
０をレーザ木子３１の出力レーザ光発生時に点灯させる
。なお、第１の実施例で述べた駆動回路２５もまた本例
と同様である。

ｊＴＨ’　２の手段は、第５図（１３）に示すように、
レーザ素子６１とＬＥＤ５０とを駆動回路５４に直列に
接続し、ＬＥＤ５Ｑの駆動電流でレーザ素子６１を駆動
出力させるようにする。すなわち、等しい電流値でレー
ザ素子６１とＬＥＤ５Ｑ”との双方を駆動させるので、
レーザ光の強弱を駆動電流に関連してＬＥＤ５０の明暗
に転化させることができ、ＬＥＤ５０によりレーザ素子
６１がらの出力光の強弱をも判断−［ることかできる。

なお、以上の説明ではレーザ光の出力を報知するのに発
光手段を用いたが、発光手段に代えて音発生手段を設け
、音発生手段を半導体レーザの出力に対応して駆動させ
、報知音を発生させたり、Ｌ　Ｓ　Ｉを用いた音成合成
回路を用いてレーザの出力に同調して特定メツセージ、
例えば「レーザ光が出ています」等と発声させるように
することができるのはいうまでもない。

■）効果 以上説明してきたように、本発明によれば、半導体レー
ザの光出力装置に関連して発光手段または音発生手段を
設け、半導体レーザからの出力に同調して発光手段を発
光させるかまたは音発生手段から音を発生させるように
したので、出力光が可視し匈いような半導体レーザを用
いた機器等におけるレーザからの出力の発生状態を目視
または聴覚により容易に認知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明半導体レーザ装置として発光部材をレー
ザビームプリンタに配置した二側を示す斜視図、第２図
は半導体レーザのチップ部が外部から知見できるような
装置の場合に適用した本発明半導体レーザ装置の第２実
施例を示す断面図、第３図は一般の半導体レーザにおけ
るレーザ光の放散角度と放射強度との関係を示す特性ｎ
４Ｐ第４図は第２図の例にならった半導体レーザの場合
に適用した本発明の第３実施例の断面図、第５図（４）
および（Ｂ）は第４図の例の場合における半導体レーザ
と発光部材との接続を並列および直列とした例をそれぞ
れ示す回路図である。 １　・・・・・・・・・　レーザ発振器１Ａ・・・・・
・・・・　光学窓 ２．６・・・　レンズ ５　・・・・・・・・・　回転鏡 ６　・・・・・・・・・　モータ ７・・・・・・・・・軸 ８　・・・・・・・・・　レンズ ９　・・・・・・・・・　感光ドラム １０　・・・・・・・・・　レーザビーム１１・・・・
・・・・・紙 ２１、２２・・・　発光ダイオード ２３　・・・・・・・・・　ディスプレイ、２４・ｘ７
２５　　・・・・・・・・・　駆動回路６０　　・・・
・・・・・・　レーザ出力装置６１　　・・・・・・・
・・　レーザ素子６２　　・・・・・・・・・　マウン
ト６３　・・・・・・・・・　ベース ６４　　・・・・・・・・・　ペルチェ素子３４Ａ、　
３４Ｂ・・・電極 ６５　　・・・・・・・・・　温度検出素子３６　　・
・・・・・・・・　メタルキャップ３６Ａ・・・・・・
・・・　キャップ ３６Ｂ・・・・・・・・・　頭部壁 ６７　　・・・・・・・・・　断熱材 ６８　・・・・・・・・・　空間 ６９　　・・・・・・・・・　光学窓 ４０　　・・・・・・・・−発光部材 ５０　　・・・・・・・・・　可視ＬＥＤ５１　　・・
・・・・・・・　仕切板 ５２　　・・・・・・・・・　螢光体 ５３．５４・・・　駆動回路 特許出願人　　キャノン株式会社 第２図 第３図 角　度　　（＆） 第４図 第５図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）ス１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体レーザ素子を内蔵し、光学窓よりレーザ光を
   出力する半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ
   素子から出力するレーザ光の光路の近傍に配置され、当
   該レーザ光が出力されたことを検知する手段と、該検知
   手段からの出力に応じて当該レーザ光が出力されたこと
   を報知する手段とを設けたことを特徴とする半導体レー
   ザ装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置にお
   いて、前記報知手段は発光手段であることを特徴とする
   半導体レーザ装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置にお
   いて、前記報知手段は音発生手段であることを特徴とす
   る半導体レーザ装置。 ４）特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザ装置にお
   いて、前記発光手段を前記光学窓の少なくとも中心部を
   除く周囲部に設けて、前記レーザ光に応動して可視光を
   発光するようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置
   。 ５）特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザ装置にお
   いて、前記発光手段には前記半導体素子への駆動信号を
   供給して、前記非導体レーザ素子より前記レーザ光が発
   生するときに前記発光手段から可視光を発光するように
   なし、その可視光を装置外部に導くようにしたことを特
   徴とする半導体レーザ装置。 ６）特許請求の範囲第５項記戦の半導体レーザ装置にお
   いて、前記半導体レーザ素子と前記発光手段とを互いに
   遮光し、前記発光手段からの可視光を装置外部から目視
   可能となしたことを特徴とする半導体レーザ装置。