JPH0531218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の適用分野〕 本発明は半導体レーザを用いた光源装置に関
し、特に半導体レーザに高い出力パワーが要求さ
れる光デイスク装置用に適した光源装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

光デイスク装置では、回転するデイスク面に形
成された金属膜にレーザ光を照射し、情報記録時
にはレーザ光の照射パワーを変調することにより
上記金属膜に情報の“１”あるいは“０”に応じ
た穴（ピツト）を形成し、再生時には上記金属膜
に微弱なレーザ光を照射し、ピツトの有無による
反射光の変化を検出して情報の認識を行なう。こ
のような光デイスク装置用の光源としては、小型
の半導体レーザ素子とレーザ光集束用のコリメー
タレンズ系とを組み合せた光源装置が適用される
が、半導体レーザの出力パワー不足を補なつて情
報記録時のピツト形成に必要な高い照射パワーを
得るためには、上記半導体レーザ素子光を平行光
に集束するコリメータレンズの開口数をできるだ
け大きくする必要がある。しかしながら、開口数
を大きくするとコリメータレンズの焦点深度が浅
くなるため、半導体レーザ素子とレンズ系との結
合に高度の位置合せ技術が必要である。

第１図は従来の光源装置の構成を示す図であ
り、１１は半導体レーザ素子、１２はコリメータ
レンズ系、１３はレンズホルダを示す。この構成
において、例えばコリメータレンズ系１２の開口
数を0.5、半導体レーザ素子１１からの出力光の
波長を830μｍとすると、光軸方向には約3μｍ、
光軸に垂直な面内では約20〜30μｍの精度での位
置合せを必要とし、この範囲を越えるとレンズ系
１２からの出力光の平行精度が劣化し、これを対
物レンズ系でデイスク面上に光スポツトとして絞
り込んだ場合に、球面収差やコマ収差による変形
が生じ、所定のスポツトが得られないという問題
が発生する。

一方、半導体レーザ素子１１についてみると、
発光点となる半導体ペレツトの基板（ステム）部
品への取り付け精度にバラツキがあるため、発光
点の位置と光の照射方向が素子ごとに微妙に異な
つている。このため、半導体レーザ素子１１とレ
ンズ系１２との位置合せには上記３次元的な位置
合せの他に、半導体レーザ素子１１の出力光の光
軸とレンズ系１２の光軸との方向を一致させるた
めの調整も必要となる。

上述した半導体レーザ素子とレンズ系との複雑
な位置合せ作業は、例えば半導体レーザの自己結
合効果に着目したレーザパワー変化測定装置、レ
ンズ系に対する半導体レーザ素子の相対位置を３
次元的に移動すると共にレーザ素子の首振りを可
能とする微動装置等の補助装置を用いて行なうこ
とができるが、第１図に示す従来の構成において
は、これらの位置合せを半導体レーザ素子１１と
レンズホルダ１３との間の空間１４を利用して行
なつており、位置合せ完了時点で上記空間１４に
接着剤１５を充填することにより両部品の相対的
位置関係を固定していた。

従つて従来の光源装置では接着剤１５の経時変
化による不安定性がレーザ部とレンズ部の相対的
位置変動に直接影響する欠点があつた。また、上
記従来構造によれば半導体レーザ素子１１に生ず
る発熱の放熱効果が充分でないため、安定したレ
ーザ動作を保つためには、第２図に示す如く、半
導体レーザ素子１１のステム部に放熱フイン１６
の取りつけを必要とした。この場合、光源装置の
全体寸法が大型化すると同時に、放熱フイン１６
に加わる外力で接着剤充填部分が変形、破損しや
すくなるため、光源装置の運搬、取扱いに細心の
注意を要するという問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来の問題点を解決し、小型
で機械的強度のすぐれた光源装置を提供すること
を目的とする。

本発明の他の目的は半導体レーザ素子部とレン
ズ部との位置合せを容易に行なえる構造の光源装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の光源装置で
は、半導体レーザ素子をその外周に密着して保持
する素子ホルダと、レンズ系を内挿保持するレン
ズホルダと、上記両ルダの間に介在する筒状の結
合部材とからなり、上記結合部材の一端は内孔の
中心軸に垂直な面、他端は凹または凸の球面を有
し、上記素子ホルダの前端部と上記レンズホルダ
の後端部はそれぞれ上記結合部材の端部と適合す
る形状の面を有することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

第３図は本発明による光源装置の最終組立図で
あり、１１は半導体レーザ素子、１２はコリメー
タレンズ系の鏡筒を示す。半導体レーザ素子１１
は先端部外面を球面２０Ａに形成した素子ホルダ
２０に挿入保持され、一方、コリメータレンズ系
１２は補助円筒３２の後部に装填された状態でレ
ンズホルダ３１の円孔に挿入保持される。レンズ
ホルダ３１の後端部３１Ａは円孔の中心軸、すな
わちレンズ系１２の光軸に垂直な平面に形成して
ある。３０は素子ホルダ２０とレンズホルダ３１
との間に介在する結合リングであり、結合リング
３０の前端面３０Ａは中心軸に対して垂直な面に
形成され、後端部内面３０Ｂは素子ホルダ前端の
球面２０Ａに適合する曲面が形成してある。結合
リング３０と素子ホルダ２０とはネジ４０により
結合され、この場合、結合リング側にネジ外径よ
りも大きな通し孔３３を設けておくことにより、
素子ホルダ２０の取り付け角度を調整可能として
ある。同様に、結合リング３０とレンズホルダ３
１との間においても、位置調整可能にネジ止めが
なされている。

上記構成によれば、結合リング３０に対する素
子ホルダ２０の取り付け角度を調整することによ
り、レーザ光の光軸を結合リング３０の中心軸と
平行にすることができ、一方、結合リング３０と
レンズホルダ３１との突き合せ位置を変えること
により、レンズ系の光軸を結合リングの中心軸と
平行移動できるため、最終的にレーザ光とレンズ
系の光軸を一致させることができる。また、補助
円筒３２を光軸方向に移動させることによりレー
ザ発光点をレンズ系１２の焦点に一致させること
もできる。

次に上記光源装置の組立手順について述べる。

先ず、第４図に示す如く、半導体レーザ素子１
１を素子ホルダ２０の後部より挿入し、熱伝導性
の接着剤、例えば電気化学工業の商品名「ラムダ
イト」を用いて一体化する。一方、第５図に示す
如く、コリメータレンズ系の鏡筒１２を補助円筒
３２の後部に挿入し、エポキシ系の接着剤で一体
化した後、補助円筒３２をレンズホルダ３１に挿
入し、ネジ４２により仮止めしておく。

次に素子ホルダ２０と結合リング３０とを突き
合わせ、ネジ４０により軽く止めた状態で突き合
せ角度を調整し、半導体レーザの光軸と結合リン
グ３０の中心軸の方向を合せる。この作業は、素
子ホルダ位置決め装置と、例えば第６図に矢印５
０で示す補助レーザ光（He−Neレーザ）と、反
射光観測プレート５１、プレーンミラー５２を用
いて行なうことができる。すなわち、素子ホルダ
１１を位置決め装置で保持して半導体レーザ素子
１１をHe−Neレーザと所定の距離をへだてて対
向させ、先ず、レーザ光５０を半導体レーザ素子
の出力窓１１ａの内側にある発光チツプ面に照射
すると、発光チツプ面からの反射回折光が観測プ
レート５１に映し出される。この状態で反射回折
光の零次光がHe−Neレーザの発光点、つまり観
測プレート５１の中心孔５０′に一致するように
素子ホルダ１１の向きを調整し、この姿勢で位置
決め装置を固定すると、半導体レーザ光の光軸が
He−Neレーザ光５０の光軸と一致したことにな
る。次に、プレーンミラー５２を結合リング３０
の端面３０Ａに密着させ、He−Neレーザ光５０
を照射しながら、ミラーからの反射スポツトが観
測プレート５１の中心孔５０′に一致するよう結
合リング３０の向きを調整し、ネジ４０を締める
と、結合リング３０の中心軸は半導体レーザの光
軸と平行に位置合せされたことになる。

こうして得られたレーザ側のブロツクを第５図
のレンズ側ブロツクと面３０Ａ，３１Ａで突き合
わせ、双方の光軸が一致するように当接位置を調
整する。この位置合せは、結合リング３０とレン
ズホルダ３１をネジ４１で軽く結合しておき、次
に述べるように、第６図で用いたHe−Neレーザ
を利用することにより容易に実現できる。

先ず、レンズブロツク側を観測プレート５１か
ら所定距離へだてて位置決め装置で保持した状態
で、コリメータレンズ１２の中心に向けてHe−
Neレーザ光５０を照射すると、レンズ面からの
同心円状の反射干渉光が観測プレート５１上に映
し出される。そこで、干渉光の中心がHe−Neレ
ーザの発光点５０′と一致するようにレンズブロ
ツクの位置を調整し、位置を固定する。この状態
で半導体レーザ素子１１を発光させると、レーザ
側の光軸がレンズ系の光軸と一致していない場
合、観測プレート５１上の中心点５０′からずれ
た位置にレーザスポツトが結ばれる。従つて、ネ
ジ４１をわずかに緩め、レーザスポツトが中心点
５０′に一致するようにレーザ側ブロツクの位置
を調整し、一致した位置でネジ４１を締めること
により、レーザ側とレンズ側の光軸合せを達成で
きる。尚半導体レーザ素子の波長が近赤外光（波
長830nｍ前後）の場合は、観測プレート５０と
して赤外感光材（例えば、米国イーストマン・コ
ダツク社の製品、IR−PHOSPHOR）を用いれ
ばよい。

組立作業の最後は、半導体レーザ素子１１の発
光点とコリメータレンズ系１２の焦点との位置合
せである。この位置合せは、例えば、半導体レー
ザ素子１１からの出力光を、レンズ系の前方に配
置した円錘プリズムにより反射させて発光点に戻
したときに生ずる自己結合（共振）現象に着目し
て、補助円筒３０を仮止めしたネジ４２を緩めて
補助円筒を前後に微動調整し、レーザ光強度が最
大となる位置でネジ４２を固定すればよい。

以上説明した実施例では、レンズホルダ２０の
先端部を球面状にし、これと接する結合リング３
０の後端部を上記球面に適合する曲面としたが、
これを第７図に示す如く、結合リング３０′に球
面を形成し、レンズホルダ２０′に上記球面と適
合する曲面を形成してもよい。また、図面は省略
するが、レンズホルダと結合リングの接合面を光
軸に垂直な面とし、結合リングとレンズホルダと
の接合面を首振り可能な球面と曲面との組み合せ
にしてもよい。

本発明によれば、素子ホルダとレンズホルダを
用い、これを結合リングを介在させて一体化する
ことにより、レーザ発光点とレンズ系の相対的位
置関係を精度よく、旦つ強固に設定できる利点が
ある。また半導体レーザ素子を素子ホルダに挿入
し、この素子ホルダを結合リングを介してレンズ
ホルダに結合した構造となつているため、各部材
を熱伝導性の良い材料で構成することにより、従
来の如く特別な放熱フインを用いることなく、半
導体レーザ素子に発生した熱を光源装置の外に効
率よく逃がすことができる。また、放熱効果を一
層高めるために素子ホルダを外周に放熱フインを
もつ形状とした場合でも機械的に強固であり、更
に、結合リングやレンズホルダの外形も光デイス
ク装置への実装に適した任意の形状に設計するこ
とができるため、光源装置としての取り扱いに極
めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ従来の光源装置の構
成を示す図、第３図は本発明による光源装置の一
実施例を示す断面図、第４図〜第６図は上記第３
図装置の組立工程を説明するための図、第７図は
本発明による光源装置の他の実施例を示す図であ
る。 〔符号の説明〕、１１……半導体レーザ素子、
１２……レンズ系、２０……素子ホルダ、３０…
…結合リング、３１……レンズホルダ、３２……
補助円筒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子を
   その外周に密着して保持する素子ホルダと、上記
   半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を集束
   するためのレンズ系と、該レンズ系を内挿保持す
   るレンズホルダと、上記素子ホルダとレンズホル
   ダとの間に介在する筒状の結合部材とからなり、
   上記結合部材の一端は内孔の中心軸に対して垂直
   な面、他端は凹または凸の球面を有し、上記素子
   ホルダの前端部と上記レンズホルダの後端部はそ
   れぞれ上記結合部材の端部と適合する形状の面を
   有し、上記レンズホルダは、上記レンズ系を装填
   するための補助円筒部材と、該補助円筒部材を軸
   方向にスライド可能に保持する円筒保持部材とか
   らなり、該円筒保持部材が上記結合部材と適合す
   る端面を有することを特徴とする光源装置。 ２ 前記素子ホルダと結合部材、および結合部材
   とレンズホルダとが、それぞれの端面において相
   対的位置関係を調整可能に係合されていることを
   特徴とする第１項の光源装置。