JPS5958414A - 半導体レ−ザ光学系 - 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】 （Ａ）　　発明の技術分野 本発明はレーザプリンタ等に用いられる半導体レーザの
光学系に係９、半導体レーザの非点隔差補正法に関する
。

のン　技術の背景 レーザプリンタは動作が静粛かり同速であるほか使用で
きる文字種が非常に多い。このため日本語処理コンピュ
ータシスデムの出力用プリンタとして特に適している。

しかし高価であることがその普及を妨けておシ、シたが
って前記特長を失うことなく、コストダウンを図ること
が重装な技術昧題となっている。

（Ｑ　従来技術と問題点 半導体レーザにはチップの構造によって様々な糖類のも
のがあるが、Ｐ−Ｎ接合面に世直な方向（以下、垂直方
向と称する）とＰ−Ｎ接合面に平行な刀向く以下、平行
方向と称する）とによってレーザ光の出射点が異なる、
いわゆる、非点隔差を有するものが少なくない。この非
点−走は半導体レーザの使用に大きな不都合を生じさせ
ている。

例えは、第１図は半導体レーザ光をコリメートし、結像
させる光学系の基本構成図を示し、１は半導体レーザ、
２はコリメートレンズ、３は結像レンズである。

半導体レーザ１の垂直方向の出射点をＭ、同平行方向の
出射点をＳとすると、半導体レーザ１の非点隔差ΔＺＡ
Ｓは、 △ＺＡｓ＝ＭＳ として表わされる。

垂直方向の出射点Ｍをコリメートレンズ２の焦点に一致
させ、かつ平行方向の出射点Ｓを垂直方向の出射点Ｍ、
に関しコリメートレンズ２の反対側に配置すると、垂直
方向に出射されたレーザ光は、コリメートレンズ２によ
って平行光にされたのち、結像レンズ３によって結像レ
ンズ３の焦点Ｍ′に集光される。一方、平行方向に出射
されたレーザ光は、点線のように、コリメートレンズ２
と結像レンズ３とによって集光され、結像し／ズ３の焦
点Ｍ′よｐも結像レンズ３に近い点Ｓ′に集光される。

コリメートレンズ２と結像レンズ３との距離を４１コリ
メートレンズ２の焦点距離をｆｏ、結像レンズ３の焦点
距離をｆ、とすれば、結揮点における非点−差は、 となり、ｆ、ンΔＺＡＳであるとき、 すなわち、半導体レーザｌの非点隔差は、コリメートレ
ンズ２と結像レンズ３とによって　ｆ、の自０ 乗に比例して拡大されることになる。

上記のような非点隔差を補正するため、従来、第２図に
平面図（ａ）と側面図（ｂ）とによって例示するように
、コリメートレンズ２と結像レンズ３との間に、一対の
シリンドリカルレンズ４１と４２とを設けていた。

しかし、このような方法は、部品点数を増加するため、
重量・容積の増加、および価格の上昇等の問題があった
。

■）発明の目的 本発明の目的は、部品点数を増加することなく、半導体
レーザの非点隔差を補正することのできる半導体レーサ
光学系を得ることにある。

帆）発明の構成 本発明になる半導体レーザ光学系は、半導体レーザと、
前記半導体レーザの出力光をコリメートするコリメート
レンズとを備える光学系において、前記半導体レーザの
非点隔差が前記コリメートレンズの非点収差に支って打
消されるように、前記半導体レーザとｎｉＪ記コリメー
トレンズとを配置したものである。

（Ｆ′ｌ　　発明の実施例 以下、本発明の侠旨を実施例によって具体的に説明する
。

第３図は、本発明による半導体レーザ光学系の実施例を
示し、第１図と共通する符号はこれと同一の対象を示す
龜か、ΔＭおよび△Ｓはコリメートレンズ２の右側から
見た非点収差を示し、それぞれ、メリディオナル像面湾
曲およびサジタル像面湾曲である。

と すなわち、図示のようにΔＭＩ△Ｓとの距離が半導体レ
ーザ１の非点隔差ΔＺＡｓ−ＭＳと一致するように半導
体レーザ１を設りている。

次に、コリメートレンズ２の具体的構成例を示す。

第４図において、１１は半鳩・体レーザ１のキャンプに
設けられているカバーガラス、２１は止の屈折力を廟す
る第１のレンズ、２２は正の１１）１折力合有する第２
のレンズ、２３は負の屈折力を不する第３のレンズを示
し、Ｎｌ・Ｎ、・およびＮ、は、そねぞれ、符、１のレ
ンズ２１・第２のレンズ２２および第３のレンズ２３の
屈折率、Ｒ１・Ｒ７・Ｒ８・Ｒ４・Ｒ，およびＲ６は、
それぞれ、図示各面の曲率半径、Ｄｌ・Ｄ、・Ｄ、・Ｄ
４およびり、は、それぞれ図示各部における中心厚間隔
である。

上記のような構成において、＠；、１の例として、コリ
メートレンズ２の焦点距離を３．７２ｍｍ、同開口数Ｎ
Ａを０５、カバーガラス１１の厚与を０，３０ｍｍ、同
屈折率を１．４８４とし、 Ｎ、＝１．７８７０５　　Ｄ、＝１．８０００ｍｍ　Ｒ
，＝−３，６３８９ｍｍ凡＝１．７８７０５　　Ｄ、＝
０．４３６６＋ｒ＋ｎ＋　Ｒ，＝−２，７３１１ｍｍＮ
、＝１．７８７０５　　Ｄａ　＝２．００００ｍｍ　　
Ｒ＋　＝１２．３２７７ｍｍＤ４＝３．９０９２ｍｍ　
　Ｒ４＝−９，２０１２ｎ＋ｍＤ、＝１．２０００ｍｍ
　　Ｒ，＝−３，４５９６ｍｍＲ，＝　−５，１７１３
ｍｍ としたときの収差図を第５図に示すＯ８Ａは球面収差、
ＳＣは正弦条件、ＡＳは非点収差、ＤＩＳＴは歪曲ｊ稈
差である。

ツ５図において、画角が３度のとき、約１０μｍの非点
収差が生じていることを示している。したがって半酒体
レーザ１の非点隔差が１０μｍであれば、コリメートレ
ンズ２の画角が３度の焦点位置に牛２Ｆ′体レーザ１を
配置すれば、半導体レーザ１の非点隔差をコリメートレ
ンズ２の非点収差によって杓消し２、非点収差のなりコ
リメート光を得ることができる。

第２の例とし７て、コリメートレンズ２の焦点距離を３
．７２　ｍｍｓ同開口数ＮＡｆ：０．４、カバーカラス
１１の厚みを０．３０ｍｍ、同屈折率を１４８４とし、
Ｎ、＝７．７８７０５　　Ｄ、＝１．８０００ｔｎｍ　
Ｒ，＝−３，５５１３ｍｍＮ、＝１．７８７０５　　Ｄ
、＝０．８２３１ｍａ＋　Ｒ，＝−２，７２１９ｍｍＮ
、＝１．５１１６１　　Ｄ、＝１．８０００ｍｍ　　Ｒ
，＝１５．６４８１ｍｍＤ、＝４．５８８１ｍｍ　　Ｒ
，＝−８，４７６３ｍｍＤｓ＝１．２０００ｍｍ　　Ｉ
（、＝−３，４６，８５ｍｍＲａ　＝　−５，５５５９
ｍｍ としたときの収差図を第６図に示す。

舘３の例として、コリン　トレ／ズ２の焦点距離を７．
１　ｍｍ　、同開口数ＮＡを０４、カバーガラス１１の
厚みを０．３０ｍｍ５　　同屈折率を１４８４とし、Ｎ
、　＝１．７８７０５１）、＝３．４３５５ｍｍ　Ｒ，
−：ｃ−ｖ凡＝１．．７８７０５　Ｄ、＝６．１７７２
ｍｍ　Ｒ，＝−５，１１６６＋ｎｍＮ、　＝１．５１１
６　Ｌ　Ｄ、＝３．００００ｍｍ　Ｒ，＝　■Ｄｔ＝１
．４６７４ｍｍ　Ｒ４−−１０，１６８６＋ｎｍＤｓ＝
＝２．００００ｍｍ　Ｒ１＝−６，３１６８ｍｍＲ，＝
−１０，８２４４ｍｍ としたときの収差図を第７図に示す。

第４の例として、コリメートレンズ２の焦点距離を９．
００ｍｍ、同開口数ＮＡを０４、カバーカラス１１の厚
みを０．３０ｍｍ５同屈折率を１４８４とし、ｈＬ＝１
．７８７０５　　Ｄ＋＝”４．５０００ｍｍ　　Ｒ，、
＝　０ＯＮ、＝１．７８７０５　１）、＝８．４７３７
ｍｍ　　Ｌ＝−６，１６８７ｎ＋ｍＮ、＝１．．５１１
６１　　Ｄ、＝３．５０００側　Ｒ，＝　ωＤ４＝＝１
．４９０５ｍ＋ｎ　　Ｒ，＝−１２，９６３６ｍｍＤｓ
＝＝２．７００（１ｍｎ＋　　Ｌ＝＝−８，１６９９ｍ
ｍＲ５−−１３９１４４＊：ｍ としたときの収差図を第８図に示すＯ Ｃ）　発見１のうンノｊ州 以上説明し７′Ｉ−ように、本発明によれは、コリメー
トレンズ自体の非点収差を用いて半導体レーザの非点ｌ
にら差を補正できるので、部品点数が増加せず、し７だ
がって、重量・イ科への→ｑ加および価格の」二昇や・
防止できる。

４１シ］而ｑ律′・中１女説、明 第１１シｉｒ；を半シｐ体レーザ光学系の基本栴ｌ伐、
図、第２しＩは半導体レーザ光孝系の行来例、第３トｊ
は本３ト、）Ｊ、’ｊ　、７．’）実、知的、第４図は
コリメートレンズの構成図、第５し１・泥６図・第７し
Ｊおよび第８図はコリメートレンズの名１Φ構成例の収
差図を示す。

捷だ８１）１し１・第２図・第３図および第４図におい
て、１は半導体レーザ、２はコリメートレンズである。

葛　６ ＮＡ ＳＡ　（ｙｒｓ）　　　　　　ＳＣ（７１ｍｌ第　７ 間 ５４　（ｐｒｎ）　　　　　　ＳＣ（ｐｍ）Ａｓ　（Ｐ
ｒｆｌ）　　　　　　ＤＩＳＴ（％）図 Ａｓ　（ｐｍ）　　　　　　　　　　［）ＩＳＴ（％）
第８ ＪＲ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザと、前記半導体レーザの出力光をコ
   リメートするコリメートレンズとを備える光学系に、お
   いて、前記半導体レーザの非点隔差が前記コリメートレ
   ンズの非点収差によって打消されるように、前記半導体
   レーザと前記コリメートレンズとを配置したことを特徴
   とする半導体レーザ光学系。 （２ン　　コリメートレンズを正の屈折力を有するレン
   ズ２枚と負の屈折力を有するレンズ１枚の３枚構成とし
   、半導体レーザの側から正の、１１Ｊ１折カを廟するレ
   ンズ・正の屈折力を有するレンズおよび負の）Ｂ（折力
   を有するレンズの顧に配置したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体レーザ光学系。