JPS63239419A - Laser optical system - Google Patents

Laser optical system

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JPS63239419A
JPS63239419A JP19773487A JP19773487A JPS63239419A JP S63239419 A JPS63239419 A JP S63239419A JP 19773487 A JP19773487 A JP 19773487A JP 19773487 A JP19773487 A JP 19773487A JP S63239419 A JPS63239419 A JP S63239419A
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light
laser
filter
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converged
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Ichiro Miyagawa
一郎 宮川
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the side lobe of the periphery of a converged light point by providing a filter which passes only the center part of luminous flux in one dimensional direction and decreases in transmissivity toward its peripheral part. CONSTITUTION:A semiconductor laser 1 emits laser light and natural light. The laser light has a constant intensity distribution within a specific radiation angle range and elliptically sectioned light which has a difference between a longitudinal and a lateral spread. The natural light has various angle components and is emitted even in directions where the laser light is not emitted. A density filter 3 is arranged so as to reduce and approximate the diameter of the converged light point of light in a low-output area where the natural light is dominant to the convergent light point diameter of the laser light, and the passing rate of the luminous flux decreases toward the periphery. The light passed through the density distributed filter 3 is converged on a specific position P through a convergent lens 4 and then the side lobe of the periphery of the converged light point is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明はレーザ光源を備えたレーザ光学系に関し、特に
詳細にはレーザ光源から発せられた光を収束させた際に
収束スポットのまわりにサイドローブが生じることのな
いレーザ光学系に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of the Invention) The present invention relates to a laser optical system equipped with a laser light source, and in particular, it relates to a laser optical system equipped with a laser light source, and more particularly, when light emitted from a laser light source is converged, side lobes are generated around the convergence spot. This relates to a laser optical system that does not cause this phenomenon.

(従来の技術) 従来よりレーザ光学系は、各種走査記録装置および走査
読取装置における走査光発生手段等として広く用いられ
ている。中でもレーザ光学系のレーザ光源として半導体
レーザを用いたものは、半導体レーザはガスレーザ等に
比べて小型、安価で消費電力も少なく、また駆動電流を
コントロールすることによって出力を変化させるいわゆ
るアナログ直接変調が可能であり、走査記録装置におい
て用いられた場合には画像情報に応じて発せられる信号
により上記直接変調を行なえばよいので、極めて便利で
ある。
(Prior Art) Laser optical systems have been widely used as scanning light generating means in various scanning recording devices and scanning reading devices. Among these, semiconductor lasers are used as the laser light source for laser optical systems. Semiconductor lasers are smaller, cheaper, and consume less power than gas lasers, etc., and they also have so-called analog direct modulation that changes the output by controlling the drive current. This is possible, and when used in a scanning recording device, it is very convenient because the above-mentioned direct modulation can be performed by a signal emitted in accordance with image information.

ところで上記レーザ光学系においては、レーザ光源から
発せられた光の光路上に、光束の中央部分の光のみを通
過させる開口を有するビーム径調整板が設けられる場合
がある。このようなビーム径調整板を配する目的は様々
であり、例えば光を収束させた際の焦点深度を増大させ
るために光路上に上記のような調整板を設けることが知
られており、(特公昭58−20015号)また、ビー
ム整形のために上記調整板を設ける場合もある。さらに
、レーザ光源が半導体レーザである場合には、半導体レ
ーザから発せられた光のうち、低出力領域の光も収束位
置において収束スポット径を増大させることなく用いる
ために、上記のビーム径調整板を設けることがある。以
下半導体レーザの出力と収束スポット径との関係および
ビーム径調整板の機能について説明する。
By the way, in the above-mentioned laser optical system, a beam diameter adjustment plate having an aperture that allows only the light in the center of the beam to pass through is sometimes provided on the optical path of the light emitted from the laser light source. There are various purposes for arranging such a beam diameter adjustment plate. For example, it is known that such an adjustment plate as described above is provided on the optical path in order to increase the depth of focus when converging light. (Japanese Patent Publication No. 58-20015) In some cases, the above adjustment plate is provided for beam shaping. Furthermore, when the laser light source is a semiconductor laser, the beam diameter adjusting plate described above is used to use the light in the low power range of the light emitted from the semiconductor laser without increasing the convergence spot diameter at the convergence position. may be provided. The relationship between the output of the semiconductor laser and the convergence spot diameter and the function of the beam diameter adjusting plate will be explained below.

半導体レーザから発せられる光には、レーザ発振光と自
然発光領域の光の2つがあることが知られており、半導
体レーザの駆動電流と、レーザ発振光と自然発光領域の
光の関係は第8図に示すものとなっている。図示のグラ
フのうち、線a°は駆動電流と自然発光領域の光(以下
、自然発光光と称する)の出力の関係を示し、線すは駆
動電流とレーザ発振光の出力の関係を示すものである。
It is known that there are two types of light emitted from a semiconductor laser: laser oscillation light and light in the spontaneous luminescence region.The relationship between the drive current of the semiconductor laser, the laser oscillation light and the light in the spontaneous luminescence region is It is shown in the figure. In the graph shown, the line a° indicates the relationship between the drive current and the output of light in the spontaneous emission area (hereinafter referred to as spontaneous emission light), and the line a indicates the relationship between the drive current and the output of the laser oscillation light. It is.

グラフに示されるように、半導体レーザに電流を印加し
た場合に、電流が閾値電流1oを越えるまではレーザ発
振光は出力されず、自然発光光のみが出力する。自然発
光光は駆動電流が増加するにつれて少しずつその出力を
増していくが、電流の閾値1.を越えてレーザ発振光が
出力され、レーザ発振光の出力が大きくなると発光光全
体に占める割合はわずかとなり、実質的にレーザ発振光
のみが出力されるようになる。自然発光光とレーザ発振
光を合わせた、半導体レーザから発せられる総光量と電
流の量の関係は曲線Cで表わされる。
As shown in the graph, when a current is applied to the semiconductor laser, no laser oscillation light is output until the current exceeds the threshold current 1o, and only spontaneous luminescence light is output. The output of naturally emitted light increases little by little as the drive current increases, but at a current threshold of 1. When the output of the laser oscillation light exceeds 1, and the output of the laser oscillation light increases, its proportion to the total emitted light becomes small, and substantially only the laser oscillation light is output. The relationship between the total amount of light emitted from the semiconductor laser, which is a combination of naturally emitted light and laser oscillation light, and the amount of current is represented by a curve C.

ところで上記自然発光光は、レーザ発振光にくらべ種々
の角度成分が混在しているため、収束レンズにより収束
した際に、レーザ発振光はど小さなスポット径に収束さ
せることができないという不都合がある。このため、半
導体レーザ光学系を、記録光を広いダイナミックレンジ
で変調して自然発光光が支配的な低出力領域の光まで用
いる必要がある走査記録装置に用いた場合には、低出力
領域のビーム径が大きくなって走査の空間分解能が損わ
れてしまうといった問題が生じる。かかる問題を解決す
るためには、半導体レーザから射出される光の光路上に
、光束の中央部分のみを通過させる開口を有するビーム
径調整板を設ければ、自然発光光についても収束スポッ
ト径を小さくすることができる。
However, since the spontaneously emitted light has various angular components mixed together compared to the laser oscillation light, there is a problem in that the laser oscillation light cannot be converged to a small spot diameter when converged by a converging lens. For this reason, when a semiconductor laser optical system is used in a scanning recording device that requires recording light to be modulated over a wide dynamic range and used even in the low-power region where naturally emitted light is dominant, it is difficult to A problem arises in that the beam diameter becomes large and the spatial resolution of scanning is impaired. In order to solve this problem, if a beam diameter adjustment plate is provided on the optical path of the light emitted from the semiconductor laser, which has an aperture that allows only the central part of the light beam to pass through, it is possible to reduce the convergence spot diameter even for naturally emitted light. Can be made smaller.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、レーザ光源から発せられた光の光路上に
上記のような開口を有するビーム径調整部材を設けると
、開口の輪郭部分により光がけられるため、ビーム径調
整部材通過後の光を収束させた際に、所定の位置に収束
する0次光の周囲に微弱な光が1次光、2次光等として
発生するいわゆるサイドローブが出現する。このような
サイドローブが出現すると、例えばレーザ光学系を走査
記録装置において用い、収束した光を用いて画像情報の
記録を行なう際に画像のゴーストがあられれる等、種々
の不都合が生じる。
(Problem to be Solved by the Invention) However, when a beam diameter adjusting member having an aperture as described above is provided on the optical path of light emitted from a laser light source, the light is obstructed by the outline of the aperture, so the beam diameter When the light after passing through the adjustment member is converged, a so-called side lobe occurs in which weak light is generated as primary light, secondary light, etc. around the zero-order light that is converged at a predetermined position. When such side lobes appear, various problems occur, such as the appearance of image ghosts when a laser optical system is used in a scanning recording apparatus and image information is recorded using converged light.

そこで本発明は光束の中央部分の光のみを取り出すこと
ができるとともに、取り出された光を収束させた際にサ
イドローブを発生させることのないレーザ光学系を提供
することを目的とするものである。。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a laser optical system that can extract only the light in the central part of the luminous flux and that does not generate side lobes when the extracted light is converged. . .

(問題点を解決するための手段) 本発明のレーザ光学系は、レーザ光源と、レーザ光源か
ら発せられる光の光路上に設けられ、少なくとも1次元
方向について光束の中央部分の光のみを通過させ周辺部
分にゆくにしたがって透過率を徐々に減少させる濃度分
布フィルタを備えたことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The laser optical system of the present invention is provided with a laser light source and on the optical path of the light emitted from the laser light source, and allows only the light in the central portion of the light beam to pass in at least one-dimensional direction. This device is characterized by being equipped with a concentration distribution filter that gradually reduces transmittance toward the periphery.

なお、本発明における濃度分布フィルタは、高濃度部分
において光を吸収する吸収型、高濃度部において光を反
射する反射型のいずれでありでもよい。
Note that the concentration distribution filter in the present invention may be either an absorption type that absorbs light in a high concentration area or a reflection type that reflects light in a high concentration area.

(作  用) 濃度分布フィルタはその光学的濃度に応じて光の通過を
調整するものであるから、開口を有するビーム径調整部
材のように入射する光の一部をけるおそれがなく、フィ
ルタ通過後の光を収束させた際にサイドローブが発生す
ることはなくなる。
(Function) Since the concentration distribution filter adjusts the passage of light according to its optical density, there is no risk of cutting off part of the incident light as with a beam diameter adjustment member having an aperture, and the filter does not pass through the filter. Side lobes no longer occur when the subsequent light is converged.

また濃度分布フィルタは濃度の分布を自由に選べるので
、分布を変化させてフィルタを通過する光のビーム形状
を自由に調整することが容易である。
Further, since the concentration distribution filter can freely select the concentration distribution, it is easy to freely adjust the beam shape of the light passing through the filter by changing the distribution.

(実 施 例) 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

ff11図は本発明のレーザ光学系の一実施例である半
導体レーザ光学系の概要を示す側面図である。
ff11 is a side view showing an outline of a semiconductor laser optical system which is an embodiment of the laser optical system of the present invention.

半導体レーザ1は電流を印加されることにより、この電
流量に応じた発光量の光IAを発し、半導体レーザ1か
ら発振された光IAは光路上に設けられたコリメータレ
ンズ2に入射して平行光とされた後、中央部分の光学濃
度が低く、周辺部分の光学濃度が高く形成され、低濃度
部分のみが実質的に光を透過させる濃度分布フィルタ3
に入射する。
When a current is applied to the semiconductor laser 1, the semiconductor laser 1 emits light IA with an amount of light emitted according to the amount of current, and the light IA oscillated from the semiconductor laser 1 enters a collimator lens 2 provided on the optical path and is collimated. After being turned into light, a density distribution filter 3 is formed in which the central part has a low optical density and the peripheral part has a high optical density, and only the low density part substantially transmits light.
incident on .

前記半導体レーザ1は、印加される電流に応じて前述し
たレーザ発振光と自然発光光の2種類の光を発し、この
うちレーザ発振光は、所定の放射角度範囲内において一
定の強度分布を示すものであり、縦と横とで広がり角の
異なる楕円形の断面形状の光となっている。一方、自然
発光光はレーザ発振光とは異なり、種々の角度成分を有
し、レーザ発振光が射出されない方向にも射出される。
The semiconductor laser 1 emits two types of light, the above-mentioned laser oscillation light and spontaneous luminescence light, depending on the applied current, and among these, the laser oscillation light exhibits a constant intensity distribution within a predetermined radiation angle range. The light has an elliptical cross-sectional shape with different spread angles in the vertical and horizontal directions. On the other hand, naturally emitted light, unlike laser oscillation light, has various angular components and is emitted even in directions where laser oscillation light is not emitted.

前記濃度分布フィルタ3は、自然発光光が支配的な低出
力領域の光の収束スポット径を小さくしてレーザ発振光
の収束スポット径に近づけるために配されており、低濃
度部分の大きさを小さくして通過する光の径を小さくす
る程、低出力領域の収束スポット径を小さくすることが
できる。この濃度分布フィルタ3は一例として第2図(
a)に示すものとなっており、光を実質的に通過させな
い高濃度部分3bの内方に矩形状の低濃度部分3aが形
成されている。この濃度分布フィルタ3の横方向(X方
向)と縦方向(y方向)の光透過率は図示の通りであり
、低濃度部分3aの大きさはxy力方向もにレーザ発振
光のビーム径よりも小さくなっている。なお低濃度部分
3aの形状は、縦横の幅が望ましい径の光ととり出すの
に適したものであれば任意の形状でよく、例えば第3図
(b)に示すような楕円形であってもよい。低濃度部分
3aが楕円形の場合のxy力方向光透過率は図示のよう
になる。また濃度分布フィルタ3の濃度分布は上記のよ
うに低濃度部分と高濃度部分が連続的に徐々に変化する
ものに限らず、濃度がフィルタ中心部に向かって段階的
に低くなるように形成されていてもよい。いずれの場合
にも、第3図に示すように濃度分布フィルタの透過率の
最大値T waxと最小値T■inは1ケタ以上離れて
いるのが望ましい。なお、フィルタの濃度分布は必ずし
も2次元方向に設けられる必要はなく、一方向について
は自然発光光の収束スポット径の拡大等が問題にならな
い場合には1次元方向のみに濃声分布をもたせてもよい
The concentration distribution filter 3 is disposed to reduce the convergence spot diameter of light in the low output region where naturally emitted light is dominant to bring it closer to the convergence spot diameter of laser oscillation light, and reduces the size of the low concentration portion. The smaller the diameter of the passing light, the smaller the convergence spot diameter in the low output region. This concentration distribution filter 3 is shown in FIG.
In this case, a rectangular low-density portion 3a is formed inside a high-density portion 3b that does not substantially allow light to pass through. The light transmittance of this concentration distribution filter 3 in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (y direction) is as shown in the figure, and the size of the low concentration portion 3a is larger than the beam diameter of the laser oscillation light in both the x and y force directions. is also smaller. Note that the shape of the low concentration portion 3a may be any shape as long as the vertical and horizontal widths are suitable for extracting light of a desired diameter, such as an ellipse as shown in FIG. 3(b). Good too. When the low concentration portion 3a has an elliptical shape, the light transmittance in the x and y force directions is as shown in the figure. Further, the concentration distribution of the concentration distribution filter 3 is not limited to the one in which the low concentration portion and the high concentration portion gradually change continuously as described above, but may be formed so that the concentration gradually decreases toward the center of the filter. You can leave it there. In either case, as shown in FIG. 3, it is desirable that the maximum value T wax and the minimum value T in of the transmittance of the density distribution filter are separated by at least one digit. It should be noted that the density distribution of the filter does not necessarily have to be provided in a two-dimensional direction, and if expansion of the convergence spot diameter of naturally emitted light is not a problem in one direction, it is possible to provide a density distribution only in the one-dimensional direction. Good too.

上記のような濃度分布フィルタ3を通過した光は第1図
に示すように収束レンズ4に入射して所定の収束位置P
において収束せしめられる。半導体レーザ1から射出さ
れた光の光路上に前記濃度分布フィルタ3が設けられて
いない場合には、半導体レーザ1の出力と、収束スポッ
ト径との関係は第4図に破線で示すものとなる。なお、
第4図の縦軸は、実質的にレーザ発振光のみが出力され
る、出力が3mWの際の収束スポット径を1とした相対
収束スポット径である。このように濃度分布フィルタを
設けない場合には自然発光光のみ、もしくは自然発光光
が支配的な低出力領域の光の収束スポット径は極めて大
きいものとなってしまうが、本実施例の光学系において
は上記濃度分布フィルタ3の作用により、低出力領域の
光のスポット径を小さくすることができる。すなわち、
−例として第3図に示すように濃度分布フィルタ3の光
透過重分布の最大値T g+axから最大値の1/2の
値T■ax/2までの透過率を有する部分の幅Wが、縦
横共に、コリメータレンズ2により平行にされた、フィ
ルタ3に対する入射光の径の0.6倍である場合の、半
導体レーザの出力と上記相対収束スポット径の関係は第
4図中実線で示すものとなり、低出力領域においても収
束スポット径を従来より格段に小さくすることができた
。また収束位置にはサイドローブは全く出現せず0次光
のみからなる収束光が得られた。
The light that has passed through the concentration distribution filter 3 as described above enters the converging lens 4 as shown in FIG.
It is converged at . If the concentration distribution filter 3 is not provided on the optical path of the light emitted from the semiconductor laser 1, the relationship between the output of the semiconductor laser 1 and the convergence spot diameter will be as shown by the broken line in FIG. 4. . In addition,
The vertical axis in FIG. 4 is the relative convergence spot diameter, with the convergence spot diameter when the output is 3 mW, in which substantially only laser oscillation light is output, being 1. If a concentration distribution filter is not provided in this way, the convergence spot diameter of only the naturally emitted light or the light in the low output region where the naturally emitted light is dominant will be extremely large, but the optical system of this example In this case, the spot diameter of the light in the low output region can be reduced by the action of the concentration distribution filter 3. That is,
- As an example, as shown in FIG. 3, the width W of the portion having a transmittance from the maximum value Tg+ax of the light transmission weight distribution of the concentration distribution filter 3 to the value T■ax/2, which is 1/2 of the maximum value, is The relationship between the output of the semiconductor laser and the above-mentioned relative convergence spot diameter is shown by the solid line in FIG. 4 when the diameter of the incident light on the filter 3 is 0.6 times the diameter of the incident light on the filter 3, which is parallelized by the collimator lens 2 in both the vertical and horizontal directions. Therefore, even in the low power range, the convergence spot diameter can be made much smaller than before. Moreover, no side lobes appeared at the convergence position, and convergence light consisting only of zero-order light was obtained.

なお、上記実施例においては濃度分布フィルタ3はコリ
メータレンズ2と収束レンズ4の間に配されているが、
フィルタ3は半導体レーザ1から収束位置Pの間の光路
上のいずれの位置に配されてもよい。また濃度分布フィ
ルタ3をコリメータレンズ2または収束レンズ4の内部
に入れることも可能である。濃度分布フィルタの低濃度
部分の大きさは、配される位置に応じて入射する光のビ
ーム径に適した大きさに適宜調整すればよい。
Note that in the above embodiment, the concentration distribution filter 3 is arranged between the collimator lens 2 and the converging lens 4;
The filter 3 may be placed at any position on the optical path between the semiconductor laser 1 and the convergence position P. It is also possible to put the concentration distribution filter 3 inside the collimator lens 2 or the converging lens 4. The size of the low concentration portion of the concentration distribution filter may be appropriately adjusted to a size suitable for the beam diameter of the incident light depending on the position where it is placed.

なお、第1図に示したように、入射する光の光軸に対し
て濃度分布フィルタが垂直に配されている場合には、こ
の濃度分布フィルタの表面で反射された光がコリメータ
レンズを通過して半導体レーザに戻されてしまうことが
考えられる。このように半導体レーザに反射光が戻され
るとモードホッピングが生じたり、光の干渉により、半
導体レーザの出力が変動したりするといった不都合が生
じる。反射光の戻りによる影響は、半導体レーザ以外の
他のレーザにおいても生じ、例えばHe −Neレーザ
等の気体レーザの場合にも戻り光があると共振器内部で
干渉ノイズが生じるため、レーザから射出される光の出
力が変動するといった不都合がある。特にこの濃度分布
フィルタが、高濃度部分が入射する光を反射することに
よって光の透過を抑えるいわゆる反射型の濃度分布フィ
ルタである場合には、高濃度部分で反射される光量が多
く影響が大きい。そこで第5図に示すように濃度分布フ
ィルタ3′を半導体レーザ1から発せられた光IAに対
して傾けて配置すれば、濃度分布フィルタにより反射さ
れた光IBの光路は斜め上方に移動するので半導体レー
ザ1に戻されることがなくなり、上述したような不都合
を回避することができる。なお、濃度分布フィルタの濃
度分布(反射率分布)はフィルタの傾は角に応じて適当
な状態に適宜形成すればよいことは言うまでもない。
Note that, as shown in Figure 1, when the concentration distribution filter is arranged perpendicular to the optical axis of the incident light, the light reflected from the surface of this concentration distribution filter passes through the collimator lens. It is conceivable that the semiconductor laser will be reverted to a semiconductor laser. If the reflected light is returned to the semiconductor laser in this way, problems such as mode hopping may occur and the output of the semiconductor laser may fluctuate due to light interference. The effect of the return of reflected light also occurs in lasers other than semiconductor lasers. For example, in the case of gas lasers such as He-Ne lasers, the return light causes interference noise inside the resonator, so it is difficult to emit light from the laser. There is a disadvantage that the output of the light emitted varies. In particular, if this density distribution filter is a so-called reflective density distribution filter that suppresses the transmission of light by reflecting the incident light at the high density area, the amount of light reflected at the high density area is large and the effect is large. . Therefore, if the concentration distribution filter 3' is arranged at an angle with respect to the light IA emitted from the semiconductor laser 1, as shown in FIG. 5, the optical path of the light IB reflected by the concentration distribution filter will move diagonally upward. It is no longer returned to the semiconductor laser 1, and the above-mentioned inconvenience can be avoided. It goes without saying that the concentration distribution (reflectance distribution) of the concentration distribution filter may be formed to have an appropriate slope depending on the angle of the filter.

また、第6図に示すような、半導体レーザの光出力を光
検出器5を用いて自動制御する光学系においても、濃度
分布フィルタ3′を傾けて配置することが好ましい場合
がある。すなわち、図示の光学系において、°支持台6
により保持された半導体レーザチップ1′は、その後方
から射出される光ICが光検出器5により検出されるよ
うになっており、光検出器5は光ICの出力に応じて半
導体レーザチップの駆動電流を制御し、半導体レーザチ
ップ1′から発せられる光IAの光量を常に一定に維持
するようになっている。このような光学系において反射
型の濃度分布フィルタ3′による反射光が、レーザチッ
プ1′の方向に戻されると、戻り光が前記光ICと干渉
して正確な制御を行なうことができなくなる。そこで図
示のように濃度分布フィルタ3′を傾けておけば、反射
光IBは光ICと干渉することがなくなるのでレーザパ
ワーの自動制御を良好に行なうことができる。
Further, even in an optical system as shown in FIG. 6, in which the optical output of a semiconductor laser is automatically controlled using a photodetector 5, it may be preferable to arrange the concentration distribution filter 3' at an angle. That is, in the illustrated optical system, the ° support base 6
The semiconductor laser chip 1' held by the semiconductor laser chip 1' is configured such that the optical IC emitted from the rear thereof is detected by the photodetector 5, and the photodetector 5 detects the semiconductor laser chip according to the output of the optical IC. The drive current is controlled to keep the amount of light IA emitted from the semiconductor laser chip 1' constant. In such an optical system, if the reflected light from the reflective concentration distribution filter 3' is returned in the direction of the laser chip 1', the returned light will interfere with the optical IC, making it impossible to perform accurate control. Therefore, if the concentration distribution filter 3' is tilted as shown, the reflected light IB will not interfere with the optical IC, so that automatic control of the laser power can be performed effectively.

次に本発明による半導体レーザ光学系を光走査装置に組
み込んだ使用例を第7図を参照して説明する。
Next, a usage example in which the semiconductor laser optical system according to the present invention is incorporated into an optical scanning device will be described with reference to FIG.

図示の装置において、半導体レーザ11から発せられた
光11Aはコリメータレンズ12を通過して平行光とな
った後、濃度分布フィルタ13に入射する。
In the illustrated device, light 11A emitted from a semiconductor laser 11 passes through a collimator lens 12 to become parallel light, and then enters a concentration distribution filter 13.

なお、このフィルタ13は光吸収型であるので光lIA
の光軸に対して垂直に配されている。光ILAはそのビ
ーム形状が図中破線で示すように横長の楕円形となって
おり、濃度分布フィルタ13の、高濃度部13bの内方
に設けられた低濃度部13aは光11Aの短軸方向(上
下方向)のみ通過を制限するものとなっており、フィル
タ13を通過した光11A’はそのビーム形状がさらに
上下方向に縮められたものとなる。濃度分布フィルタ1
3を通過した光lIA′は、光路上に設けられたシリン
ドリカルレンズ15により上下方向にのみ収束せしめら
れて矢印A方向に回転する回転多面鏡16にその駆動軸
に垂直な線像として入射する。回転多面鏡16は光11
A′を主走査方向に反射偏向し、偏向された光11A′
は2枚のレンズを組み合わせてなるfθレンズ14を通
過した後、光路上に主走査方向に延びて設けられたシリ
ンドリカルミラー17を通過して、矢印B方向に搬送さ
れる(副走査される)被走査面I8上をくり返し矢印A
′方向に主走査する。シリンドリカルミラー17は、入
射した濃度分布フィルタ13により光11八′を被走査
面18上で副走査方向にのみ収束させるものとなってお
り、また前記fθレンズ14から前記被走査面18まで
の距離はfθレンズ14全体の焦点距離と等しくなって
いる。このように本装置においてはシリンドリカルレン
ズおよびミラー15.17を配設し、光11A’を回転
多面鏡16上で一旦副走査方向にのみ収束させることに
より、回転多面鏡16に面倒れや軸ぶれが生じても被走
査面18上において光11A’の走査位置が副走査方向
にずれることなく、等ピッチで副走査方向にわれのない
走査線を形成することができるものとなっている。また
、かかる走査装置における被走査面18上の収束スポッ
ト径の精度は副走査方向について特に求められるが、本
装置においては前述のように回転多面鏡入射前の光路に
おいて副走査方向に相当する上下方向について濃度分布
フィルタ13により収束スポット径の調整を行なってい
るので、被走査面18上で副走査方向にビームのボケが
生じるといった不都合はない。また上記収束スポット径
の調整は濃度分布フィルタにより行なわれ、調整時に光
が完全にけられることがないため、光11A’の収束位
置である被走査面18上でサイドローブが発生すること
もない。従って本装置によれば副走査方向にビーム径が
ボケることかないとともにサイドローブも出現しない高
精度な走査を行なうことができる。
Note that since this filter 13 is of a light absorption type, the light lIA
is arranged perpendicular to the optical axis of the The beam shape of the light ILA is a horizontally elongated ellipse as shown by the broken line in the figure, and the low concentration portion 13a provided inside the high concentration portion 13b of the concentration distribution filter 13 is located along the short axis of the light 11A. Passage is restricted only in the vertical direction, and the beam shape of the light 11A' that has passed through the filter 13 is further contracted in the vertical direction. Concentration distribution filter 1
The light IIA' that has passed through the polygon mirror 16 is converged only in the vertical direction by a cylindrical lens 15 provided on the optical path, and is incident on a rotating polygon mirror 16 rotating in the direction of arrow A as a line image perpendicular to its drive axis. The rotating polygon mirror 16 emits light 11
A' is reflected and deflected in the main scanning direction, and the deflected light 11A'
passes through an fθ lens 14 made up of two lenses, then passes through a cylindrical mirror 17 provided on the optical path extending in the main scanning direction, and is transported in the direction of arrow B (sub-scanned). Repeat arrow A on scanned surface I8
Main scan in the ' direction. The cylindrical mirror 17 is configured to converge the light 118' only in the sub-scanning direction on the scanned surface 18 by the incident concentration distribution filter 13, and the distance from the fθ lens 14 to the scanned surface 18 is is equal to the focal length of the entire fθ lens 14. In this way, in this device, the cylindrical lens and the mirrors 15 and 17 are arranged, and by converging the light 11A' only in the sub-scanning direction on the rotating polygon mirror 16, the rotation polygon mirror 16 is free from surface tilt and axial vibration. Even if this occurs, the scanning position of the light 11A' on the scanned surface 18 does not shift in the sub-scanning direction, and it is possible to form scanning lines with equal pitches and without gaps in the sub-scanning direction. In addition, the accuracy of the convergent spot diameter on the scanned surface 18 in such a scanning device is particularly required in the sub-scanning direction, but in this device, as described above, in the optical path before entering the rotating polygon mirror, the Since the convergence spot diameter is adjusted in the direction by the concentration distribution filter 13, there is no problem such as blurring of the beam in the sub-scanning direction on the scanned surface 18. Further, the adjustment of the convergence spot diameter is performed using a concentration distribution filter, and since the light is not completely eclipsed during adjustment, side lobes will not occur on the scanned surface 18, which is the convergence position of the light 11A'. . Therefore, according to the present apparatus, highly accurate scanning can be performed without blurring the beam diameter in the sub-scanning direction and without the appearance of side lobes.

以上、本発明のレーザ光学系について、主として半導体
レーザ光学系を例にあげて説明したが、本発明は焦点深
度を増大させるため等にビーム径を制限する必要のある
他のレーザ光学系についても適用できるものであり、レ
ーザ光源は半導体レーザに限られるものではない。また
濃度分布フィルタの望ましい濃度分布もビーム径の調整
を行なう目的に応じて変化することは言うまでもない。
Above, the laser optical system of the present invention has been explained mainly using a semiconductor laser optical system as an example, but the present invention also applies to other laser optical systems where it is necessary to limit the beam diameter in order to increase the depth of focus, etc. The laser light source is not limited to a semiconductor laser. It goes without saying that the desired concentration distribution of the concentration distribution filter also changes depending on the purpose of adjusting the beam diameter.

さらに、例えばコリメータレンズの径が入射する光の径
よりも小さく設定されている場合には、レンズ全体が開
口として機能し、これらのレンズにより光の一部がけら
れることになるが、かかる光学系において光路上に濃度
分布フィルタを設けておけば、上述したフィルタ本来の
目的の他に、けられた光をカットしてサイドローブの発
生を防止するといった効果も達成することができる。
Furthermore, for example, if the diameter of the collimator lens is set smaller than the diameter of the incident light, the entire lens will function as an aperture, and a portion of the light will be eclipsed by these lenses, but such an optical system By providing a concentration distribution filter on the optical path, in addition to the above-mentioned original purpose of the filter, it is also possible to achieve the effect of cutting off the eclipsed light and preventing the generation of side lobes.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明のレーザ光学系によ
れば、濃度分布フィルタにより、サイドローブを発生さ
せることなく効果的にビーム径の調整を行なうことがで
きる。従って濃度分布フィルタを通過した光を収束させ
ることにより、焦点深度を増大させたりビーム径のボケ
を解消することができ、収束位置において良好な収束光
を得ることができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the laser optical system of the present invention, the beam diameter can be effectively adjusted using the concentration distribution filter without generating side lobes. Therefore, by converging the light that has passed through the concentration distribution filter, it is possible to increase the depth of focus and eliminate blurring of the beam diameter, and it is possible to obtain well-converged light at the convergence position.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明レーザ光学系の一実施例である半導体レ
ーザ光学系を示す側面図、 第2図(a)、(b)は濃度分布フィルタの概要とその
光透過率を示す概略図、 第3図は濃度分布フィルタの光透過率を示すグラフ、 第4図は濃度分布フィルタを設けた場合の光出力と収束
スポット径の関係を、フィルタが設けられない場合と比
較して示すグラフ、 第5図および第6図は本発明の他の実施例による半導体
レーザ光学系を示す側面図、 第7図は本発明による半導体レーザ光学系を用いた光走
査装置の斜視図、 第8図は半導体レーザの駆動電流と、自然発光光および
レーザ発振光の出力の関係を示すグラフである。 l・・・半導体レーザ    IA、IA’・・・光3
.3′・・・濃度分布フィルタ 4・・・収束レンズ 第1図 第2図 第3図 第4 IN 史77  (mW) 第7図 7Nの浄!F(内容に変更なし) 第5図 第6図 旧 電九−
FIG. 1 is a side view showing a semiconductor laser optical system which is an embodiment of the laser optical system of the present invention; FIGS. 2(a) and (b) are schematic diagrams showing an outline of a concentration distribution filter and its light transmittance; Fig. 3 is a graph showing the light transmittance of a density distribution filter; Fig. 4 is a graph showing the relationship between light output and convergence spot diameter when a density distribution filter is provided, compared to when no filter is provided; 5 and 6 are side views showing a semiconductor laser optical system according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view of an optical scanning device using the semiconductor laser optical system according to the present invention, and FIG. 8 is a side view showing a semiconductor laser optical system according to another embodiment of the present invention. 3 is a graph showing the relationship between the driving current of a semiconductor laser and the output of spontaneously emitted light and laser oscillation light. l...Semiconductor laser IA, IA'...Light 3
.. 3'...Concentration distribution filter 4...Convergent lens Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 IN History 77 (mW) Fig. 7 Purity of 7N! F (No change in content) Figure 5 Figure 6 Old electric nine-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)レーザ光源、および該レーザ光源から発せられる光
の光路上に設けられ、少なくとも1次元方向について光
束の中央部分の光のみを通過させ周辺部分にゆくにした
がって透過率を徐々に減少させる濃度分布フィルタを備
えたレーザ光学系。 2)前記レーザ光源が半導体レーザであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のレーザ光学系。 3)前記濃度分布フィルタが、前記光の光路に対して所
定の角度だけ傾けられて配置されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項記載のレーザ光学
系。
[Scope of Claims] 1) A laser light source and a laser light source provided on the optical path of the light emitted from the laser light source, which allows only the light in the central portion of the light beam to pass in at least one dimension, and whose transmittance decreases as it moves toward the peripheral portions. Laser optics with gradually decreasing concentration distribution filter. 2) The laser optical system according to claim 1, wherein the laser light source is a semiconductor laser. 3) The laser optical system according to claim 1 or 2, wherein the concentration distribution filter is arranged at a predetermined angle with respect to the optical path of the light.
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