JPS60263917A - 非点収差補正光学装置 - Google Patents
非点収差補正光学装置Info
- Publication number
- JPS60263917A JPS60263917A JP12112884A JP12112884A JPS60263917A JP S60263917 A JPS60263917 A JP S60263917A JP 12112884 A JP12112884 A JP 12112884A JP 12112884 A JP12112884 A JP 12112884A JP S60263917 A JPS60263917 A JP S60263917A
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- JP
- Japan
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- lens
- astigmatism
- cylindrical
- laser beam
- optical device
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はレーザビームを集光させるための非点収差補正
光学装置に関するものである。とくに半導体レーザの出
射するレーザビームを小さなスポットに集光する光学装
置に関する。このような装置はたとえば、レーザプリン
タやシート状材料等の検査をする表面検査システムに用
いられる。
光学装置に関するものである。とくに半導体レーザの出
射するレーザビームを小さなスポットに集光する光学装
置に関する。このような装置はたとえば、レーザプリン
タやシート状材料等の検査をする表面検査システムに用
いられる。
（従来の技術）
半導体レーザは安価であるため、これをレーザプリンタ
や表面検査システム等のレーザ走査装置に組み込んで使
用される。
や表面検査システム等のレーザ走査装置に組み込んで使
用される。
ところが半導体レーザは一般につぎに説明する非点隔差
を有するため、その出射ビームを小さなスポットに集光
することは必ずしも容易ではなく高価であった。その理
由について以下図面を用いて説明する。
を有するため、その出射ビームを小さなスポットに集光
することは必ずしも容易ではなく高価であった。その理
由について以下図面を用いて説明する。
第６図は半導体レーザの出射するレーザビームの状態を
説明する図である。１１は半導体レーザ、１２は半導体
レーザ１１の接合面であって、第６図（ａ）および（ｂ
）はそれぞれ半導体レーザ１１の平面図および側面図を
あられし、レーザビーム２１および２２はそれぞれ接合
面１２と同一方向（以後り方向という）および垂直な方
向（以後Ｈ方向という）におけるビームをあられす。こ
＼で点２３および２４はそれぞれＬ方向およびＨ方向の
レーザビーム２１および２２の仮想的な出射位置をあら
れす。点２３は半導体レーザ１１の深部にあり、点２４
は端部のあたりにある。
説明する図である。１１は半導体レーザ、１２は半導体
レーザ１１の接合面であって、第６図（ａ）および（ｂ
）はそれぞれ半導体レーザ１１の平面図および側面図を
あられし、レーザビーム２１および２２はそれぞれ接合
面１２と同一方向（以後り方向という）および垂直な方
向（以後Ｈ方向という）におけるビームをあられす。こ
＼で点２３および２４はそれぞれＬ方向およびＨ方向の
レーザビーム２１および２２の仮想的な出射位置をあら
れす。点２３は半導体レーザ１１の深部にあり、点２４
は端部のあたりにある。
この点２３と２４の間隔を非点隔差Ａｓとい＼、通常は
０〜５μｍの大きさで半導体レーザの個々にばらついた
値となっている。
０〜５μｍの大きさで半導体レーザの個々にばらついた
値となっている。
このような性質を有するレーザビームを平行光とするた
めに、第７図に示すように、コリメートレンズ１３を通
し集光レンズ１４で集光したときＬ方向およびＨ方向の
レーザビーム２１および２２はそれぞれの収束点２５お
よび２６に差異Δを生ずる。この差異Δを非点収差とい
う。このためにレーザビームを小さく絞れないという問
題があった。
めに、第７図に示すように、コリメートレンズ１３を通
し集光レンズ１４で集光したときＬ方向およびＨ方向の
レーザビーム２１および２２はそれぞれの収束点２５お
よび２６に差異Δを生ずる。この差異Δを非点収差とい
う。このためにレーザビームを小さく絞れないという問
題があった。
たとえば、コリメートレンズ１３および集光レンズ１４
の焦点距離をそれぞれｆｃ、ｆとするとΔ＃（ｆ／ｆ、
）２Ａｓ ’ （１） となる。一方弁点収差を無視した場合の焦点深度ｄ（ス
ポット径が最小となる位置からスポット径が最小の値よ
シ５チ大きくなる前後の位置間の距離をいう。）は、 ２ ｄ ＃ −−ＸλＦ２×０，５ 伐） となる。こ＼でλはレーザ光の波長であり、Ｆは集光レ
ンズ１４のＦナンバーである。具体例として、Ａｌ１−
５μｍ、、ｆ／ｆｃ＝５０、 Ｆ−５０、λ＝０．８３
ｎｍのとき、 ｄ ＝ １．４ｍｍ （３） Δ＝ １２．５ｍｍ （４） となり、非点収差Δが焦点深度ｄより大となって、スポ
ット径を小さく絞れないことになる。
の焦点距離をそれぞれｆｃ、ｆとするとΔ＃（ｆ／ｆ、
）２Ａｓ ’ （１） となる。一方弁点収差を無視した場合の焦点深度ｄ（ス
ポット径が最小となる位置からスポット径が最小の値よ
シ５チ大きくなる前後の位置間の距離をいう。）は、 ２ ｄ ＃ −−ＸλＦ２×０，５ 伐） となる。こ＼でλはレーザ光の波長であり、Ｆは集光レ
ンズ１４のＦナンバーである。具体例として、Ａｌ１−
５μｍ、、ｆ／ｆｃ＝５０、 Ｆ−５０、λ＝０．８３
ｎｍのとき、 ｄ ＝ １．４ｍｍ （３） Δ＝ １２．５ｍｍ （４） となり、非点収差Δが焦点深度ｄより大となって、スポ
ット径を小さく絞れないことになる。
これを°改善するだめに、従来は第８図に示すようにコ
リメートレンズ１３と集光レンズ１４との間にシリンド
リカルレンズ１５を使用していた（たとえば、テレビジ
ョン学会技術報告ＶＯＬ。６． ＮＯ，１８゜１９８２
年、１５頁）。この場合のシリンドリカルレンズの焦点
距離ｆＳＬは、非点収差が補正可能であるためには、 ｆｓＬ＃ ｆｃ”／Ａｓ （５） でなければならない。具体例としてｆｃ ＝ ５ｍｍＡ
ｌ１＝５μｍのとき、 ｆｓＬ＃ ５ｒｎ （６） と々る。
リメートレンズ１３と集光レンズ１４との間にシリンド
リカルレンズ１５を使用していた（たとえば、テレビジ
ョン学会技術報告ＶＯＬ。６． ＮＯ，１８゜１９８２
年、１５頁）。この場合のシリンドリカルレンズの焦点
距離ｆＳＬは、非点収差が補正可能であるためには、 ｆｓＬ＃ ｆｃ”／Ａｓ （５） でなければならない。具体例としてｆｃ ＝ ５ｍｍＡ
ｌ１＝５μｍのとき、 ｆｓＬ＃ ５ｒｎ （６） と々る。
（発明が解決しようとする問題点）
このような長焦点のシリンドリカルレンズを製作するこ
とが困難であることがこの方法の第１の欠点であった。
とが困難であることがこの方法の第１の欠点であった。
第２の欠点は、（１）式かられかるように非点隔差Ａ、
のばらつきが原因して非点収差Δのばらつきを生じ、こ
の非点収差Δを補正するためにシリンドリカルレンズの
焦点距離ｆＳＬ も各種製作する必要があり、実用上は
極めて困難な問題であった。
のばらつきが原因して非点収差Δのばらつきを生じ、こ
の非点収差Δを補正するためにシリンドリカルレンズの
焦点距離ｆＳＬ も各種製作する必要があり、実用上は
極めて困難な問題であった。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明はシリンドリカルレンズを従来のごとくコリメー
トレンズ１３と集光レンズ１４との間に配設せずに、結
像面の近くに配設することによって前述の問題を解決し
た。
トレンズ１３と集光レンズ１４との間に配設せずに、結
像面の近くに配設することによって前述の問題を解決し
た。
（作 用）
シリンドリカルレンズは結像面の近傍に配設されるため
、短焦点のものでよく、壕だレーザビームがかなり細く
絞られてきているので、シリンドリカルレンズの中心部
付近のみを通過するため、暗いもの、すなわちＦナンバ
の大きなレンズで十分な作用をなすものである。
、短焦点のものでよく、壕だレーザビームがかなり細く
絞られてきているので、シリンドリカルレンズの中心部
付近のみを通過するため、暗いもの、すなわちＦナンバ
の大きなレンズで十分な作用をなすものである。
以下実施例により説明する
〔実施例〕
その１゜
第１図に示すように、シリンドリカルレンズ１７をＨ方
向に曲率をもつように集光レンズ１４と結像面１６の間
に配設すると、収差補正が可能な条件は、近軸解析によ
り、 となり、（７）式からＺをめると を得る。こ＼でＺ（ｌ−ｉシリンドリカノビレンズ１７
と結像面１６との距離Ｃあシ、非点収差Δは（１）式か
ら得られる。
向に曲率をもつように集光レンズ１４と結像面１６の間
に配設すると、収差補正が可能な条件は、近軸解析によ
り、 となり、（７）式からＺをめると を得る。こ＼でＺ（ｌ−ｉシリンドリカノビレンズ１７
と結像面１６との距離Ｃあシ、非点収差Δは（１）式か
ら得られる。
この（８）式は第２図に示すようになる。ｆｓＬが１０
０１００Ｏと３００ｍｍの場合について示しである。こ
の第２図かられかることは、（６）式の場合に較べ短焦
点距離のシリンドリカルレンズにより収差の補正が可能
であることである。以上のことは、シリンドリカルレン
ズにかえて、シリンドリカルミラーを用いてもよいこと
は明らかであろう。
０１００Ｏと３００ｍｍの場合について示しである。こ
の第２図かられかることは、（６）式の場合に較べ短焦
点距離のシリンドリカルレンズにより収差の補正が可能
であることである。以上のことは、シリンドリカルレン
ズにかえて、シリンドリカルミラーを用いてもよいこと
は明らかであろう。
さらに第２図から明らかなことは、シリンドリカルレン
ズまたはシリンドリカルミラーと結像面との距離Ｚを調
整することにょシ非点隔差ＡＳのばらつきに容易に対処
できることである。
ズまたはシリンドリカルミラーと結像面との距離Ｚを調
整することにょシ非点隔差ＡＳのばらつきに容易に対処
できることである。
その２゜
第３図は凹面のシリンドリカルレンズ１７を用いた場合
の実施例で、シリンドリカルレンズの曲面はＬ方向に対
して曲率をもたせればよい。
の実施例で、シリンドリカルレンズの曲面はＬ方向に対
して曲率をもたせればよい。
たとえば、Ａｓ＝＝５μｒｎ、 ｆｃ−５ｍｍ、 ｆ−
３００ｍｍのとき、Ｚ＝７４ｍｍ、 ｆｓＬ＝１０００
ｍｍで結像面１６上でのレーザビームのスポット径は６
０μｍが得られる。
３００ｍｍのとき、Ｚ＝７４ｍｍ、 ｆｓＬ＝１０００
ｍｍで結像面１６上でのレーザビームのスポット径は６
０μｍが得られる。
その３゜
第４図はＬ方向に対して曲率をもった凸面のシリンドリ
カルミラー１７を用いた場合を示す。本実施例では像面
１６が光学部属類の光軸と命ならないように配設するこ
とが可能で、シリンドリカルミラー１７の光軸を傾ける
ことによって、結像面１６の位置ないしは方向を選択で
きる。
カルミラー１７を用いた場合を示す。本実施例では像面
１６が光学部属類の光軸と命ならないように配設するこ
とが可能で、シリンドリカルミラー１７の光軸を傾ける
ことによって、結像面１６の位置ないしは方向を選択で
きる。
その４゜
第５図は本発明をレーザビームスキャナに応用した例で
、集光レンズ１４は通常ｆ６レンズが使用され、ビーム
を偏向するために、図示されていないモータにより高速
回転する回転多面鏡１８が使用される。第５図ではＨ方
向が走査方向と一致しており、この場合は凹面のシリン
ドリカルレンズで走査方向と垂直な方向に曲率を有して
おればよい。
、集光レンズ１４は通常ｆ６レンズが使用され、ビーム
を偏向するために、図示されていないモータにより高速
回転する回転多面鏡１８が使用される。第５図ではＨ方
向が走査方向と一致しており、この場合は凹面のシリン
ドリカルレンズで走査方向と垂直な方向に曲率を有して
おればよい。
まだシリンドリカルレンズに替えてシリンドリカルミラ
ーを用いることもできる。実用上はシリンドリカルミラ
ーの方がシリンドリカルレンズよりも製作し易い。走査
方向がＬ方向に一致している場合は、凹面ではなく凸面
のシリンドリカルレンズまたは凹面のシリンドリカルミ
ラーを用いればよい。
ーを用いることもできる。実用上はシリンドリカルミラ
ーの方がシリンドリカルレンズよりも製作し易い。走査
方向がＬ方向に一致している場合は、凹面ではなく凸面
のシリンドリカルレンズまたは凹面のシリンドリカルミ
ラーを用いればよい。
具体例として、Ａ１１＝５ μｍ、 ｆｃ＝５’ｍｍ、
ｆ＝３００ｒｎｍ。
ｆ＝３００ｒｎｍ。
集光レンズ１４と像面１６までの距離が３５０ｍｍのと
き、成形品の凸面のシリンドリカルミラー （ｆｓＬ＝ １００１００Ｏ）を像面から７４ｒｎｍの
場所に配設することにより、結像面上でのレーザビーム
の走査幅が３００ｍｍの間でスポット径６０．〜６５μ
ｍを得ることができた。
き、成形品の凸面のシリンドリカルミラー （ｆｓＬ＝ １００１００Ｏ）を像面から７４ｒｎｍの
場所に配設することにより、結像面上でのレーザビーム
の走査幅が３００ｍｍの間でスポット径６０．〜６５μ
ｍを得ることができた。
（発明の効果）
以上の実施例から明らかなように、本発明において使用
するシリンダ状の光学手段すなわちシリンドリカルレン
ズまたはシリンドリカルミラーは、コリメートレンズや
集光レンズ等を含む集光手段よりも結像面の近くに配設
されるため、レンズの明るさをあられ、すＦナンバーの
値が大きい、すなわち暗いレンズでよく、このため曲面
の精度は従来例にくらべて大幅に悪るいものでも使用可
能であり、そのためプラスチック等の成形品を用いるこ
ともできる。捷だ、半導体レーザの非点隔差のばらつき
に対しても容易に調整が可能である。したがって本発明
を、レーザプリンタや表面検査システムのレーザスキャ
ナに応用するならば、スポット径を小さくし、高品質で
ありながら低価格を実現できるという極めて大きな効果
が期待できる。
するシリンダ状の光学手段すなわちシリンドリカルレン
ズまたはシリンドリカルミラーは、コリメートレンズや
集光レンズ等を含む集光手段よりも結像面の近くに配設
されるため、レンズの明るさをあられ、すＦナンバーの
値が大きい、すなわち暗いレンズでよく、このため曲面
の精度は従来例にくらべて大幅に悪るいものでも使用可
能であり、そのためプラスチック等の成形品を用いるこ
ともできる。捷だ、半導体レーザの非点隔差のばらつき
に対しても容易に調整が可能である。したがって本発明
を、レーザプリンタや表面検査システムのレーザスキャ
ナに応用するならば、スポット径を小さくし、高品質で
ありながら低価格を実現できるという極めて大きな効果
が期待できる。
第１図は本発明の詳細な説明するだめの第１の実施例を
示す図、第２図は第１の実施例を説明するための図、第
３図は本発明の第２の実施例を示す図、第４図は本発明
の第３の実施例を示す図、第５図は本発明の第４の実施
例を説明するだめの図、第６図は半導体レーザビームを
説明するだめの図、第７図は非点収差を説明するための
図、第８図は従来例を示す図である。 １１・・・半導体レーザ、１２・・・接合面、１３・・
・コリメートレンズ、１４ＩＩ・・集光レンズ、１−５
．１７・・・シリンドリカルレンズ、１６・Φ・結像面
、２１．２２・・・レーザビーム、代理人 内田公三 第１図 １１・・・半導体レーザ、１２・・・接合面、１３・・
・コリメートレンズ１．４・・・集光レンズ、１７・・
・シリンドリカルレンズ、１６・・・結像面第３図 ２ 第２図 第６図 第４図 第５図
示す図、第２図は第１の実施例を説明するための図、第
３図は本発明の第２の実施例を示す図、第４図は本発明
の第３の実施例を示す図、第５図は本発明の第４の実施
例を説明するだめの図、第６図は半導体レーザビームを
説明するだめの図、第７図は非点収差を説明するための
図、第８図は従来例を示す図である。 １１・・・半導体レーザ、１２・・・接合面、１３・・
・コリメートレンズ、１４ＩＩ・・集光レンズ、１−５
．１７・・・シリンドリカルレンズ、１６・Φ・結像面
、２１．２２・・・レーザビーム、代理人 内田公三 第１図 １１・・・半導体レーザ、１２・・・接合面、１３・・
・コリメートレンズ１．４・・・集光レンズ、１７・・
・シリンドリカルレンズ、１６・・・結像面第３図 ２ 第２図 第６図 第４図 第５図
Claims (6)
- （１） レーザビームを出射する半導体レーザと、前記
レーザビームを集光するだめの集光手段と、前記集光手
段により前記レーザビームが結像される結像面と前記集
光手段との間に配設される７１ノンダ状の光学手段とを
含むことを特徴とする非点収差補正光学装置。 - （２） 前記集光手段が、コリン、−トレンズおよび集
光レンズを含む特許請求の範囲第１項記載の非点収差補
正光学装置。 - （３）前記集光手段が、コリメートレンズと、回転多面
鏡と、集光レンズとを含む特許請求の範囲第１項記載の
非点収差補正光学装置。 - （４）前記シリンダ状の光学手段が、シリンタ゛レンズ
からなる特許請求の範囲第１項記載の非点収差補正光学
装置。、 - （５） 前記シリンダ状の光学手段が、シリンタ゛ミラ
ーからなる特許請求の範囲第１項記載の非点収差補正光
学装置。 - （６）前記集光レンズがｆθレンズからなる特許請求の
範囲第２項または第３項記載の非点収差補正光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12112884A JPS60263917A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 非点収差補正光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12112884A JPS60263917A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 非点収差補正光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263917A true JPS60263917A (ja) | 1985-12-27 |
Family
ID=14803570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12112884A Pending JPS60263917A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 非点収差補正光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263917A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63216018A (ja) * | 1987-03-05 | 1988-09-08 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光走査装置 |
| JP2017142450A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 古河電気工業株式会社 | 光結合装置 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP12112884A patent/JPS60263917A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63216018A (ja) * | 1987-03-05 | 1988-09-08 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光走査装置 |
| JP2017142450A (ja) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | 古河電気工業株式会社 | 光結合装置 |
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