JPS63316822A

JPS63316822A - 半導体レ−ザ光学装置

Info

Publication number: JPS63316822A
Application number: JP15373987A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Sumi; 克人角
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1988-12-26
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2679990B2

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】［産業上の利用分野］本発明は半導体レーザ光学装置に関し、一層詳細には、
半導体レーザから得られるレーザ光の射出位置における
非点隔差を前記レーザ光の光軸上に配設した光学素子を
傾斜させることで生じる非点収差特性を用いて補正する
ことを可能とした半導体レーザ光学装置に関する。

［発明の背景］近年、レーザ技術の向上に伴い安定した高出力レーザ光
を得ることの出来る半導体レーザが開発され、種々のシ
ステムに適用されている。

例えば、印刷、製版の分野では、原措に担持された画像
情報を電気的に処理し、その電気信号を前記半導体レー
ザによって光信号に変換し、走査光学系を介して記録担
体上に再生する画像走査読取記録システムが広汎に用い
られている。

ところで、半導体レーザから得られるレーザ光は発散光
であるため、この半導体レーザを用いて画像情報等の記
録を行うには集光光学系が必要である。そこで、例えば
、第１図ａおよびｂに示すように、半導体レーザである
レーザダイオード２から射出されたレーザ光りはコリメ
ータレンズ４により一旦平行光束とされた後、集光レン
ズ６によって光軸８上に集光される。

ここで、前記レーザダイオード２はＰ−Ｎ接合面１０を
有し、レーザ光りはこの接合面１０から矢印Ｚ方向に射
出される。この場合、接合面１０から射出されるレーザ
光りは接合面ｌＯに平行な方向（Ｘ−Ｚ平面）と接合面
１０に垂直な方向（Ｙ−Ｚ平面）とで射出点ＳおよびＭ
の位置が異なっており、所謂、非点隔差δを有している
。従って、射出点Ｓの位置をコリメータレンズ４の焦点
位置に設定した場合、レーザ光ＬＸはコリメータレンズ
４および集光レンズ６によって光軸８上のａ点に集光す
る。一方、射出点Ｍから射出されたレーザ光Ｌｖはａ点
よりもレーザダイオード２から離間したｂ点に集光する
。この結果、例えば、ａ点に記録担体を配置した場合：
レーザ光ＬＶは前記記録担体上に正確に集光されず、従
って、高精度な画像が得られなくなるという不都合が指
摘されている。

そこで、このような不都合を解消するために、例えば、
集光レンズ６とｂ点との間にＹ方向にのみ集光特性を持
つシリンドリカルレンズを介装させれば、レーザダイオ
ード２の射出点Ｍから射出されたレーザ光Ｌｖをレーザ
光Ｌｘと同じａ点に集光させることが可能となる。然し
なから、この場合、光学系を構成する素子数が増加し高
価になると共に、前記シリンドリカルレンズ等の位置調
整作業が必要となる欠点が生じる。

一方、光学系の素子数を増大させることなくレーザダイ
オード２の非点隔差δを補正し得るものとして、特開間
第５９−５８４１４号に開示された技術的思想がある。

この従来技術では、第１図Ｃに示すように、レーザダイ
オード２をコリメータレンズ４の光軸８に対してＹ−Ｚ
平面内で角度θだけ回動させている。この場合、レーザ
ダイオード２の射出点Ｍから射出されたレーザ光ＬＹは
コリメータレンズ４の非点収差特性により矢印Ｚ方向に
対してレーザ光ＬＸと等しい０点に集光されることにな
る。

然しなから、この場合、第１図Ｃに示すように、傾斜部
の光線が集光レンズ６で受は入れられなく、所謂、ケラ
レが生じる。このケラレの量はレーザダイオード２の回
動角θや光学系の長さ、例えば、コリメータレンズ４や
集光レンズ６の距離に従って大きくなる。この結果、０
点の集束光の光量が低下したり、ビーム径が増加すると
いった不都合が指摘されている。

［発明の目的］本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、半導体レーザから得られるレーザ光の光軸上に
配設した光学系を前記光軸に対して所定角度傾斜させる
ことにより、前記半導体レーザにおけるレーザ光の射出
位置に起因する非点隔差を極めて簡単な構成で正確に補
正することが出来、しかも、前記レーザ光を所望の地点
に効率的に集光することの出来る半導体レーザ光学装置
を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］前記の目的を達成するために、本発明は半導体レーザか
ら得られるレーザ光を光学系を用いて集光する半導体レ
ーザ光学装置において、前記光学系を構成する光学素子
をレーザ光の光軸を含む面内で所定角度傾斜して設定す
ることを特徴とする。

［実施態様］次に、本発明に係る半導体レーザ光学装置について好適
な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

第２図において、参照符号２０は本発明に係る半導体レ
ーザ光学装置が適用されるレーザプリンタの走査光学系
を示す。この走査光学系２０はレーザ光りを出力するレ
ーザダイオード２を有し、前記レーザ光りの光軸上には
コリメータレンズ２２）ビームエキスバンドレンズ２４
．２６、ガルバノメータミラー２８およびｆθレンズ３
０からなる光学系が配列される。そして、前記ｆθレン
ズ３０の焦点位置にはドラム３２が配設される。

レーザ光りを射出するレーザダイオード２の接合面１０
はＸ−Ｚ平面に対して平行に設定される。この場合、第
３図ａおよびｂに示すように、レーザ光りは射出点Ｓか
ら射出するレーザ光ＬＸと射出点Ｍから射出するレーザ
光ＬＶとからなり、射出点Ｓがコリメータレンズ２２の
焦点位置に設定される。

コリメータレンズ２２はレーザ光りを平行光束とするも
のであり、第２図および第３図に示す機構によって保持
される。すなわち、取付台３４の上面部には一対の支持
部材３６ａ、３６ｂが植設され、また、コリメータレン
ズ２２の外周部には保持リング３８が装着される。そし
て、前記支持部材３６ａ、３６ｂの上端部と保持リング
３８とは支軸４０ａ、４０ｂによっ、て連結される。こ
の場合、コリメータレンズ２２は前記支軸４０ａ、４０
ｂを介してＸ軸の回りに回動可能な状態で枢支される。

一方、コリメータレンズ２２によって平行光束とされた
レーザ光しはビームエキスバンドレンズ２４および２６
によってビーム径が調整されガルバノメータミラー２８
に入射する。ガルバノメータミラー２８は矢印Ａ方向に
高速揺動するよう構成されており、このガルバノメータ
ミラー２８によって反射されたレーザ光りは走査レンズ
であるｒθレンズ３０を介してドラム３２上に照射され
る。この場合、前記レーザ光りは矢印Ｂ方向に回動する
ドラム３２上をガルバノメータミラー２８の揺動動作に
より矢印Ｃ方向に副走査する。

本実施態様に係る半導体レーザ光学装置は基本的には以
上のように構成されるものであり、次にその作用並びに
効果について説明する。

先ず、レーザダイオード２の射出点Ｓから射出されたレ
ーザ光ＬＸはＸ軸の回りに角度ωだけ回動して設定され
たコリメータレンズ２２によって平行光束とされた後、
ビームエキスバンドレンズ２４により光軸２１上のｄ点
に集光される（第３図ａ参照）。この場合、コリメータ
レンズ２２の傾斜による光軸２１上におけるｄ点の移動
量δ２８はコリメータレンズ２２の回動角度ωに対して
第４図の破線ＳＸで示すサジタル像面湾曲特性になり、 δ□−α・Ｓ、　　　　　　　　　　　・・・（１）で
表される。ここで、αは光学系の縦倍率であり、コリメ
ータレンズ２２の焦点距離ｆ　ｃｏｔｔとビームエキス
バンドレンズ２４の焦点距離ｆ−により、 α−（ｆ　＠Ｘ／　ｆ　ｃｏａｌ）”　　　　　　　　
　・・・（２）で定義される。

一方、レーザダイオード２の射出点Ｍから射出されたレ
ーザ光Ｌ７はコリメータレンズ２２によって平行光束と
された後、ビームエキスバンドレンズ２４により光軸２
１上のｅ点に集光される（第３図す参照）。この場合、
コリメータレンズ２２の傾斜によるｅ点の光軸２１上に
おける移動量δ２Ｖはコリメータレンズ２２の回動角度
ωに対して第４図の実線Ｍｖで示すメリジオナル像面湾
曲特性により、 δｚｖ”α・Ｍｖ　　　　　　　　　　　　・・・（３
）で表される。そこで、ｄ点の移動量６２Ｘとｅ点の移
動量δ２Ｖとの差がレーザダイオード２の非点隔差δに
対応するビームエキスバンドレンズ２４の焦点面上の非
点収差α・δに等しくなるように、すなわち、 α・δ＝δ□−δｚ’ｆ　　　　　　　　　・・・（４
）が成立するようにコリメータレンズ２２の回動角度ω
を設定すれば、レーザ光り、およびＬｖの集光点である
ｄおよびｅを一致させることが出来る。ここで、（４）
式は簡単に δ＝Ｓ、−Ｍｖ　　　　　　　　　　　・・・（５）と
表せ、ωの値はコリメータレンズ２２の非点収差の関係
（第４図）より簡単に求めることが出来る。なお、レー
ザ光り、およびＬｖは夫々光軸２１上に集光されるため
、第１図Ｃに示す従来技術のように、光学系によるケラ
レが生じることがなく、従って、レーザ光りの集光点に
おける光量が低下することや、また、集光点のビーム径
が増大することもない。

ここで、光学素子の非点収差特性が第５図に示すように
ＳＸとＭｖが逆になる場合、光学素子の回動方向を半導
体レーザの接合面の方向に一致させればよい、すなわち
、第３図において、Ｙ軸を中心にコリメータレンズ２２
を回動させればレーザダイオード２の非点隔差δを補正
することが出来る。

次に、前記ビームエキスバンドレンズ２６によって所定
のビーム径に調整されたレーザ光りは矢印Ａ方向に高速
揺動するガルバノメータミラー２８によって反射され、
ｆθレンズ３０を介してドラム３２上に巻装された記録
材料を矢印Ｃ方向に主走査する。この場合、ドラム３２
は矢印Ｂ方向に一定速度で回動しており、従って、前記
記録材料上に画像情報が記録される。

［発明の効果コ以上のように本発明によれば、半導体レーザから得られ
るレーザ光を前記レーザ光の光軸上に配設した光学系を
用いて集光する際、前記光学系の光軸を半導体レーザに
おけるレーザ光の射出位置に起因する非点隔差に応じて
傾斜させて設定している。そのため、前記レーザ光を極
めて簡単な構成により正確に集光させることが出来る。

この場合、レーザ光の主光線と光学系の光軸とが一致し
てレーザ光はその先軸上に集光されるため、光学系の周
縁部によるレーザ光のケラレの生じることがなく、レー
ザ光の伝達効率を何ら低下させることのない半導体レー
ザ光学装置を提供することが可能となる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、非点隔差を補正する光学素子としてビームエキ
スバンドレンズを回動してもよい等、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可
能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは半導体レーザの特性説明図、第１図Ｃは従来技術に係る非点隔差補正方法の説明図、第２図は本発明に係る半導体レーザ光学装置が適用され
る走査光学系の概略構成斜視図、第３図ａおよびｂは本
発明に係る半導体レーザ光学装置の要部構成説明図、第４図および第５図はコリメータレンズの非点収差特性
図である。２・・・レーザダイオード　２０・・・走査光学系２２
・・・コリメータレンズ２４．２６・・・ビームエキスバンドレンズ２８・・・
ガルバノメータミラー３０・・・ｆθレンズ　　　　３２・・・ドラムＬ・・
・レーザ光回動角回動角

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザから得られるレーザ光を光学系を用
いて集光する半導体レーザ光学装置において、前記光学
系を構成する光学素子をレーザ光の光軸を含む面内で所
定角度傾斜して設定することを特徴とする半導体レーザ
光学装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、光学
素子の傾斜方向をレーザ光の光軸を含み半導体レーザの
接合面に直交する面内とすることを特徴とする半導体レ
ーザ光学源装置。
（３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、光学
素子は半導体レーザの接合面に平行となる方向に射出さ
れるレーザ光の射出点と、前記接合面に直交する方向に
射出されるレーザ光の射出点との間の距離に対応した角
度だけ傾斜してなる半導体レーザ光学装置。
（４）特許請求の範囲第２項記載の装置において、光学
素子はレーザ光を平行光束とするコリメータレンズより
構成してなる半導体レーザ光学装置。