JPH0593880A - 複数光源装置 - Google Patents
複数光源装置Info
- Publication number
- JPH0593880A JPH0593880A JP3256595A JP25659591A JPH0593880A JP H0593880 A JPH0593880 A JP H0593880A JP 3256595 A JP3256595 A JP 3256595A JP 25659591 A JP25659591 A JP 25659591A JP H0593880 A JPH0593880 A JP H0593880A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- optical system
- laser
- lens
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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.)
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- Fax Reproducing Arrangements (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、コリメートレンズの構成枚数が多
くコスト高になるという従来技術における問題点を解消
したレーザー光の複数光源装置を提供するものである。 【構成】 独立してレーザ光を出射する複数の光源部
と、光源部の各々に接続してレーザ光を搬送する手段
と、複数のレーザ光を集光投影する集光光学系と、集光
光学系から投影された複数のレーザ光を記録媒体上に結
像する結像光学系とからなる装置において、前記レーザ
光搬送手段としてシングルモードフアイバーを設け、少
くとも集光光学系に非球面単レンズを設けた複数光源装
置。
くコスト高になるという従来技術における問題点を解消
したレーザー光の複数光源装置を提供するものである。 【構成】 独立してレーザ光を出射する複数の光源部
と、光源部の各々に接続してレーザ光を搬送する手段
と、複数のレーザ光を集光投影する集光光学系と、集光
光学系から投影された複数のレーザ光を記録媒体上に結
像する結像光学系とからなる装置において、前記レーザ
光搬送手段としてシングルモードフアイバーを設け、少
くとも集光光学系に非球面単レンズを設けた複数光源装
置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数レーザー光を出射
する光源部を用いた記録装置、検査装置等の光源に関す
る。
する光源部を用いた記録装置、検査装置等の光源に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数のレーザー光を同時に集光す
るコリメートレンズは、例えば図６に示すような球面レ
ンズの２枚ないし３枚のレンズの組み合わせでコリメー
トレンズを構成することにより、波面収差を小さく押さ
えている。
るコリメートレンズは、例えば図６に示すような球面レ
ンズの２枚ないし３枚のレンズの組み合わせでコリメー
トレンズを構成することにより、波面収差を小さく押さ
えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には次
のような問題点がある。複数のレーザー光をコリメート
レンズで集光しようとする場合、集光光学系での波面収
差をλ／４以下に設定しなければ記録媒体上で良好なス
ポツト形状が得られない。
のような問題点がある。複数のレーザー光をコリメート
レンズで集光しようとする場合、集光光学系での波面収
差をλ／４以下に設定しなければ記録媒体上で良好なス
ポツト形状が得られない。
【０００４】特に半導体レーザーの如く出射ビームの拡
がり角か３０°以上（半値全角）と大きい場合には、波
面収差λ／４以下にするために、２枚以上の組み合わせ
球面レンズを採用しなければならなかった。球面レンズ
複数枚で集光光学系を構成すると、当然ながら光量の透
過効率も低下し、レンズの枚数増加によるコスト高の原
因となる。
がり角か３０°以上（半値全角）と大きい場合には、波
面収差λ／４以下にするために、２枚以上の組み合わせ
球面レンズを採用しなければならなかった。球面レンズ
複数枚で集光光学系を構成すると、当然ながら光量の透
過効率も低下し、レンズの枚数増加によるコスト高の原
因となる。
【０００５】本発明は、コリメートレンズの構成枚数が
多くコスト高になるという従来技術における問題点を解
消したレーザー光の複数光源装置を提供することを目的
とするものである。
多くコスト高になるという従来技術における問題点を解
消したレーザー光の複数光源装置を提供することを目的
とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】光学的な収差により複数
のレーザービームを同一集光光学系で集光するために
は、複数の発光光源部が光軸中心を通過しないため、レ
ンズ枚数を増やして球面収差、コマ収差等を低く押さえ
る必要があったが、シングルモード光フアイバーの如く
その出射角度が半導体レーザーに比べ小さければ、集光
レンズに要求される波面収差が緩和される。つまり通常
複数の半導体レーザーから出射するビームを効率良く集
光するためには、多数枚のレンズを組み合わせ、波面収
差を低く押さえる必要があったが、光源としてビーム出
射角度の小さなフアイバー等の光源変換素子及び非球面
レンズの採用により、単レンズの構成で波面収差λ／４
以下で集光することが可能となった。
のレーザービームを同一集光光学系で集光するために
は、複数の発光光源部が光軸中心を通過しないため、レ
ンズ枚数を増やして球面収差、コマ収差等を低く押さえ
る必要があったが、シングルモード光フアイバーの如く
その出射角度が半導体レーザーに比べ小さければ、集光
レンズに要求される波面収差が緩和される。つまり通常
複数の半導体レーザーから出射するビームを効率良く集
光するためには、多数枚のレンズを組み合わせ、波面収
差を低く押さえる必要があったが、光源としてビーム出
射角度の小さなフアイバー等の光源変換素子及び非球面
レンズの採用により、単レンズの構成で波面収差λ／４
以下で集光することが可能となった。
【０００７】光源変換素子としては、リレーレンズでも
良いが、コンパクト性、複数光源の配列の自由度からシ
ングルモード光フアイバーが望しい。ちなみにコア径６
μｍのシングルモードフアイバー７８０ｎｍのレーザー
ビームを入射させると、出射角は１０°以下に交換でき
る。集光レンズとしては、波面収差をλ／４に押さえる
ために、非球面レンズ１枚あるいは非球面レンズと球面
レンズの組み合わせてこの目的を達成することができ
る。
良いが、コンパクト性、複数光源の配列の自由度からシ
ングルモード光フアイバーが望しい。ちなみにコア径６
μｍのシングルモードフアイバー７８０ｎｍのレーザー
ビームを入射させると、出射角は１０°以下に交換でき
る。集光レンズとしては、波面収差をλ／４に押さえる
ために、非球面レンズ１枚あるいは非球面レンズと球面
レンズの組み合わせてこの目的を達成することができ
る。
【０００８】
【作用】複数の半導体レーザー光源からシングルモード
フアイバーにレンズカツプリングあるいは直接入射し、
２次光源としてフアイバー他端からガウシアンビーム形
状を保持した状態で出射される。またこの時フアイバー
他端は結像光学系倍率によって決定される光源配列に従
って精密に配列されている。
フアイバーにレンズカツプリングあるいは直接入射し、
２次光源としてフアイバー他端からガウシアンビーム形
状を保持した状態で出射される。またこの時フアイバー
他端は結像光学系倍率によって決定される光源配列に従
って精密に配列されている。
【０００９】複数の配列されたフアイバー出射端からガ
ウシアンビームが各々出射され、非球面で構成された集
光レンズ系により複数のコリメート光となり、偏向器に
より偏向した後、結像レンズに入射し記録媒体上に結像
することにより、記録する。
ウシアンビームが各々出射され、非球面で構成された集
光レンズ系により複数のコリメート光となり、偏向器に
より偏向した後、結像レンズに入射し記録媒体上に結像
することにより、記録する。
【００１０】
【実施例】複数光源として、光源波長７８０ｎｍの４個
の半導体レーザーを使用した本発明の実施例を図１につ
いて説明する。図において、１は半導体レーザー、２は
シングルモードフアイバー、３は集光レンズ、４は偏向
器、５は結像レンズ、６は記録媒体である。
の半導体レーザーを使用した本発明の実施例を図１につ
いて説明する。図において、１は半導体レーザー、２は
シングルモードフアイバー、３は集光レンズ、４は偏向
器、５は結像レンズ、６は記録媒体である。
【００１１】半導体レーザーから出射したレーザー光は
直接フアイバー端面に入射する。光フアイバーは、７８
０ｎｍの場合、コア径６μｍクラツト径１２５μｍのシ
ングルモードフアイバーを採用した。尚、半導体レーザ
ーからシングルモードフアイバーへの光カツプリングは
１μｍ以下の精度で精密にアライメント調整されてお
り、光透過効率は３０％以上透過している。フアイバー
出射端は、主走査１５０μｍピツチ、かつ副走査ピツチ
７μｍで４本が配列されており、ガウシマンビームが出
射される。出射角度は６μｍコアの場合９．５°で出射
される。焦点距離６０ｍｍ開口Ｆナンバー５を満足して
いる非球面レンズ１枚で構成されている集光光学素は、
フイアバー端からの出射ビームを集光し、コリメートビ
ームとして出射させることが可能である。各コリメート
されたビームは偏向器により主走査方向に走査しなが
ら、結像レンズによって記録媒体上に複数のビームを同
時に記録することができる。
直接フアイバー端面に入射する。光フアイバーは、７８
０ｎｍの場合、コア径６μｍクラツト径１２５μｍのシ
ングルモードフアイバーを採用した。尚、半導体レーザ
ーからシングルモードフアイバーへの光カツプリングは
１μｍ以下の精度で精密にアライメント調整されてお
り、光透過効率は３０％以上透過している。フアイバー
出射端は、主走査１５０μｍピツチ、かつ副走査ピツチ
７μｍで４本が配列されており、ガウシマンビームが出
射される。出射角度は６μｍコアの場合９．５°で出射
される。焦点距離６０ｍｍ開口Ｆナンバー５を満足して
いる非球面レンズ１枚で構成されている集光光学素は、
フイアバー端からの出射ビームを集光し、コリメートビ
ームとして出射させることが可能である。各コリメート
されたビームは偏向器により主走査方向に走査しなが
ら、結像レンズによって記録媒体上に複数のビームを同
時に記録することができる。
【００１２】フイアバー出射部と１５０μｍのピツチで
４本配列すると、フイアバーの両端の位置は光軸中心か
ら２２５μｍ離れた地点で発光することになるが、両凸
の球面単レンズ（Ｒ1 ＝３５，Ｒ2 ＝２１０，Ｎ＝１．
４８５５）で集光した場合の波面収差は５λとなり、所
定のビーム径に結像できないレンズ系になってしまう
（図２）。これに対し、両凸の非球面レンズ（Ｒ1 ＝３
３．６，非球面係数をε＝０．５１，Ｒ2 ＝−２１１．
０非球面係数ε＝−２．０，Ｎ＝１．４８５５）を採用
すれば、波面収差λ／２０となり、所定のビーム径に結
像できるレンズ系となる。（図３）。通常、波面収差λ
／４以下であれば、理想的なガウシアンビームとして取
り扱って良いとされている。またこの非球面メンズでの
点像分布関数の３次元表示を図４に示すが、良好なガウ
シアンビームが得られている。また図５に示した。３枚
球面レンズで構成した従来の集光レンズと比較しても、
非球面単レンズの波面収差は実用上まったく問題のない
範囲におさまっている。このようにして複数のフイアバ
ーからの集光光学系に非球面レンズを採用することによ
り、その構成枚数を低減することができる。
４本配列すると、フイアバーの両端の位置は光軸中心か
ら２２５μｍ離れた地点で発光することになるが、両凸
の球面単レンズ（Ｒ1 ＝３５，Ｒ2 ＝２１０，Ｎ＝１．
４８５５）で集光した場合の波面収差は５λとなり、所
定のビーム径に結像できないレンズ系になってしまう
（図２）。これに対し、両凸の非球面レンズ（Ｒ1 ＝３
３．６，非球面係数をε＝０．５１，Ｒ2 ＝−２１１．
０非球面係数ε＝−２．０，Ｎ＝１．４８５５）を採用
すれば、波面収差λ／２０となり、所定のビーム径に結
像できるレンズ系となる。（図３）。通常、波面収差λ
／４以下であれば、理想的なガウシアンビームとして取
り扱って良いとされている。またこの非球面メンズでの
点像分布関数の３次元表示を図４に示すが、良好なガウ
シアンビームが得られている。また図５に示した。３枚
球面レンズで構成した従来の集光レンズと比較しても、
非球面単レンズの波面収差は実用上まったく問題のない
範囲におさまっている。このようにして複数のフイアバ
ーからの集光光学系に非球面レンズを採用することによ
り、その構成枚数を低減することができる。
【００１３】なお、図７に示した本発明で使用する非球
面レンズの仕様の実例を示した。
面レンズの仕様の実例を示した。
【００１４】
【発明の効果】複数のレーザー光を同時に集光する構成
の記録装置において、集光光学系は複数の光源を同時に
集光し結像レンズに入射させる重要な役目を担ってい
る。本発明による複数光源装置は、独立してレーザ光を
出射する複数の光源部と、同光源部の各々に接続してレ
ーザ光を搬送する手段と、複数のレーザ光を集光投影す
る集光光学系と、同集光光学系から投影された複数のレ
ーザ光を記録媒体上に結像する結像光学系からなる装置
において、前記レーザ光搬送手段としてシングルモード
フイアバーを設け、少くとも集光光学系に非球面単レン
ズを設けたことにより、次の効果を有する。
の記録装置において、集光光学系は複数の光源を同時に
集光し結像レンズに入射させる重要な役目を担ってい
る。本発明による複数光源装置は、独立してレーザ光を
出射する複数の光源部と、同光源部の各々に接続してレ
ーザ光を搬送する手段と、複数のレーザ光を集光投影す
る集光光学系と、同集光光学系から投影された複数のレ
ーザ光を記録媒体上に結像する結像光学系からなる装置
において、前記レーザ光搬送手段としてシングルモード
フイアバーを設け、少くとも集光光学系に非球面単レン
ズを設けたことにより、次の効果を有する。
【００１５】従来技術では、光軸外での光源から集光す
る際、波面収差をλ／４以下に押さえるためには、球面
組み合わせレンズで２枚組以上の構成が必要であった。
しかし、本発明によると、非球面レンズを採用すること
により、単レンズでも軸外の光源の波面収差をλ／４以
下に押さえることが可能となる。従って、光量の透過効
率が向上し、またコストを低減することができる。
る際、波面収差をλ／４以下に押さえるためには、球面
組み合わせレンズで２枚組以上の構成が必要であった。
しかし、本発明によると、非球面レンズを採用すること
により、単レンズでも軸外の光源の波面収差をλ／４以
下に押さえることが可能となる。従って、光量の透過効
率が向上し、またコストを低減することができる。
【図１】本発明の実施例の構成図である。
【図２】球面単レンズでの軸外波面収差を示す図であ
る。
る。
【図３】非球面単レンズの軸外波面収差を示す図であ
る。
る。
【図４】非球面単レンズでの点像分布関数を示す図であ
る。
る。
【図５】３枚組のレンズでの軸外波面収差を示す図であ
る。
る。
【図６】従来の球面レンズの仕様を示す図である。
【図７】本発明で使用する非球面レンズの仕様を示す図
である。
である。
１ 半導体レーザー ２ シングルモードフアイバー ３ 集光レンズ ４ 偏向器 ５ 結像レンズ ６ 記録媒体
Claims (1)
- 【請求項１】 独立してレーザ光を出射する複数の光源
部と、同光源部の各々に接続してレーザ光を搬送する手
段と、複数のレーザ光を集光投影する集光光学系と、同
集光光学系から投影された複数のレーザ光を記録媒体上
に結像する結像光学系とからなる装置において、前記レ
ーザ光搬送手段としてシングルモードフアイバーを設
け、少くとも集光光学系に非球面単レンズを設けたこと
を特徴とする複数光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256595A JPH0593880A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 複数光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256595A JPH0593880A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 複数光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593880A true JPH0593880A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17294816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3256595A Withdrawn JPH0593880A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | 複数光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593880A (ja) |
-
1991
- 1991-10-03 JP JP3256595A patent/JPH0593880A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |