JPS62196622A - 半導体レ−ザ用コリメ−タレンズ - Google Patents
半導体レ−ザ用コリメ−タレンズInfo
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- JPS62196622A JPS62196622A JP4005786A JP4005786A JPS62196622A JP S62196622 A JPS62196622 A JP S62196622A JP 4005786 A JP4005786 A JP 4005786A JP 4005786 A JP4005786 A JP 4005786A JP S62196622 A JPS62196622 A JP S62196622A
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- JP
- Japan
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- lens
- semiconductor laser
- optical axis
- emitting point
- light emitting
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
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】
（発明の分野）
本発明は半導体レーザから射出された発散ビームを平行
ビーム化するコリメータレンズ、特に詳細には半導体レ
ーザ発光点への戻り光を低減できるようにした半導体レ
ーザ用コリメータレンズに関するものである。
ビーム化するコリメータレンズ、特に詳細には半導体レ
ーザ発光点への戻り光を低減できるようにした半導体レ
ーザ用コリメータレンズに関するものである。
（発明の技術的背景および先行技術）
従来より、光ビームを光偏向器により偏向して走査する
光走査装置が、例えば各種走査記録装置、走査記録装置
等において広く実用に供されている。
光走査装置が、例えば各種走査記録装置、走査記録装置
等において広く実用に供されている。
このような光走査装置において光ビームを発生する手段
の１つとして、半導体レーザが従来から用いられている
。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べれば小型、
安価で消！２電力も少なく、また駆動電流を変えること
によって直接変調が可能である等、数々の長所を有して
いる。
の１つとして、半導体レーザが従来から用いられている
。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べれば小型、
安価で消！２電力も少なく、また駆動電流を変えること
によって直接変調が可能である等、数々の長所を有して
いる。
周知のようにこの半導体レーザから発せられる光ビーム
は発散ビームであるので、上記のような各種走査記録装
置や読取装置を始め該半導体装置ザを用いる多くの装置
にあっては、この発散ビームをコリメータレンズに通し
て平行ビーム化している。このコリメータレンズとして
は通常の凸レンズの他、屈折率分布形ロッドレンズ（我
が国においては「セルフォックレンズ」なる商品名でよ
く知られている）が用いられることも多い。つまりこの
ようなロッドレンズは小型かつ安価であり、先に述べた
ように小型かつ安価であるという半導体レーザの特長を
活かす上で極めて適しているのである。
は発散ビームであるので、上記のような各種走査記録装
置や読取装置を始め該半導体装置ザを用いる多くの装置
にあっては、この発散ビームをコリメータレンズに通し
て平行ビーム化している。このコリメータレンズとして
は通常の凸レンズの他、屈折率分布形ロッドレンズ（我
が国においては「セルフォックレンズ」なる商品名でよ
く知られている）が用いられることも多い。つまりこの
ようなロッドレンズは小型かつ安価であり、先に述べた
ように小型かつ安価であるという半導体レーザの特長を
活かす上で極めて適しているのである。
ところがこのようなロッドレンズをコリメータレンズと
して用いる場合、半導体レーザ発光点への戻り光が多く
、そのために半導体レーザのノイズが大きくなるという
問題がある。以下、この点について第２図を参照して詳
しく説明する。半導体レーザ１０と、前述のようなロッ
ドレンズからなるコリメータレンズ１１は、ビーム射出
軸１２とレンズ光軸１３とが揃うように配置されている
。コリメータレンズ１１の入射端面１１ａと出射端面１
１ｂはそれぞれ、レンズ光軸１３に対して垂直とされて
いる。
して用いる場合、半導体レーザ発光点への戻り光が多く
、そのために半導体レーザのノイズが大きくなるという
問題がある。以下、この点について第２図を参照して詳
しく説明する。半導体レーザ１０と、前述のようなロッ
ドレンズからなるコリメータレンズ１１は、ビーム射出
軸１２とレンズ光軸１３とが揃うように配置されている
。コリメータレンズ１１の入射端面１１ａと出射端面１
１ｂはそれぞれ、レンズ光軸１３に対して垂直とされて
いる。
半導体レーザ１０の発光点１０ａから射出されるレーザ
ビームは発散ビーム１４であり、この発散ビーム１４は
コリメータレンズ１１に入射し、該レンズ１１によって
平行ビーム１４′ とされる。ここで上記入射端面１１
ａおよび出射端面１１ｂにおいては、ビームの一部が反
射する。図示の通り、入射端面１１ａで反射した光が発
光点１０ａに戻る率は低いが、出射端面１１ｂで反射し
た光が発光点１０ａに戻る率は極めて高い。すなわち両
端面１１ａ、１１ｂの光反射率をともにＲとし、半導体
レーザ１０とコリメータレンズ１１との相対位置が理想
的に調整されているとすれば、出射端面１１ｂから発光
点１０ａに戻る光の光ｌは、半導体レーザ１０から射出
されたビームの光量に対して（１−Ｒ）２ Ｒの割合と
なる。例えばＲ−０，００５の場合、戻り光の割合は約
０．００５に達する。
ビームは発散ビーム１４であり、この発散ビーム１４は
コリメータレンズ１１に入射し、該レンズ１１によって
平行ビーム１４′ とされる。ここで上記入射端面１１
ａおよび出射端面１１ｂにおいては、ビームの一部が反
射する。図示の通り、入射端面１１ａで反射した光が発
光点１０ａに戻る率は低いが、出射端面１１ｂで反射し
た光が発光点１０ａに戻る率は極めて高い。すなわち両
端面１１ａ、１１ｂの光反射率をともにＲとし、半導体
レーザ１０とコリメータレンズ１１との相対位置が理想
的に調整されているとすれば、出射端面１１ｂから発光
点１０ａに戻る光の光ｌは、半導体レーザ１０から射出
されたビームの光量に対して（１−Ｒ）２ Ｒの割合と
なる。例えばＲ−０，００５の場合、戻り光の割合は約
０．００５に達する。
（発明の目的）
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、半導体レーザ発光点への戻り光を低減することができ
る半導体レーザ用コリメータレンズを提供することを目
的とするものである。
、半導体レーザ発光点への戻り光を低減することができ
る半導体レーザ用コリメータレンズを提供することを目
的とするものである。
（発明の構成）
本発明の半導体レーザ用コリメータレンズは、前述のよ
うな屈折率分布形ロッドレンズからなるコリメータレン
ズにおいて、そのビーム出射端面をレンズ光軸に対して
斜めに形成したことを特徴とするものである。
うな屈折率分布形ロッドレンズからなるコリメータレン
ズにおいて、そのビーム出射端面をレンズ光軸に対して
斜めに形成したことを特徴とするものである。
（実施態様）
以下、図面に示す実ｒａｍ様に基づいて本発明の詳細な
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施態様による半導体レーザ用コリ
メータレンズを示すものである。屈折率分布形ロッドレ
ンズからなるコリメータレンズ２０は、そのレンズ光軸
２１が半導体レーザ１０のビーム射出軸１２と揃うよう
に配置されている。半導体レーザ１０の発光点１０ａか
ら射出されたレーザビーム（発散ビーム）１４は、この
コリメータレンズ２０によって平行ビーム１４′ とさ
れる。ここでコリメータレンズ２０の入射端面２０ａは
レンズ光軸２１に対して垂直とされているが、出射端面
２０ｂはレンズ光軸２１に対して角度φだけ斜めに形成
されている。
メータレンズを示すものである。屈折率分布形ロッドレ
ンズからなるコリメータレンズ２０は、そのレンズ光軸
２１が半導体レーザ１０のビーム射出軸１２と揃うよう
に配置されている。半導体レーザ１０の発光点１０ａか
ら射出されたレーザビーム（発散ビーム）１４は、この
コリメータレンズ２０によって平行ビーム１４′ とさ
れる。ここでコリメータレンズ２０の入射端面２０ａは
レンズ光軸２１に対して垂直とされているが、出射端面
２０ｂはレンズ光軸２１に対して角度φだけ斜めに形成
されている。
そのため、この出射端面２０ｂにおいて反射したビーム
１４″は、コリメータレンズ２０への入射ビームとは異
なった光路を経て半導体レーザ１０側に進むことになり
、半導体レーザ発光点１０ａには戻らない。このように
コリメータレンズ２０からの反射光が発光点１０ａに戻
らなければ、前述のように半導体レーザ１０が戻り光に
よってノイズを生じることがない。
１４″は、コリメータレンズ２０への入射ビームとは異
なった光路を経て半導体レーザ１０側に進むことになり
、半導体レーザ発光点１０ａには戻らない。このように
コリメータレンズ２０からの反射光が発光点１０ａに戻
らなければ、前述のように半導体レーザ１０が戻り光に
よってノイズを生じることがない。
以下、上記出射端面２０ｂのレンズ光軸２１に対する傾
きφの好ましい値について述べる。コリメータレンズ２
０として、日本板硝子（株）製のセルフォックレンズＷ
２０Ｅ１５Ｂ０８３ Ｎを用いる。このセルフォックレ
ンズの仕様は以下の通りである。
きφの好ましい値について述べる。コリメータレンズ２
０として、日本板硝子（株）製のセルフォックレンズＷ
２０Ｅ１５Ｂ０８３ Ｎを用いる。このセルフォックレ
ンズの仕様は以下の通りである。
・レンズの長さＺ −３，１６３ｍ
・メリディオナル光線に対する屈折率分布ｎ （ｒ
） −１，５９９ｓｅｃｈ （０，２９８）
ｒ−１，５９９（１−０，０４４４ｒ ２ ）・直径２
．０ｉｍ ・ピッチ数０．１５ 屈折率分布形ロッドレンズの屈折率分布はｎ（ｒ）＝ｎ
ｏ＜Ｉ Ａｒ２／２） （ｎｏはレンズ光軸における屈折率、ｒはレンズ光軸か
らの距離、Ａは定数） なる式で近似でき、この場合メリディオナル光線の軌跡
は第３図のようになる。そしてこのときの光線マトリッ
クスは、次式で与えられる。
） −１，５９９ｓｅｃｈ （０，２９８）
ｒ−１，５９９（１−０，０４４４ｒ ２ ）・直径２
．０ｉｍ ・ピッチ数０．１５ 屈折率分布形ロッドレンズの屈折率分布はｎ（ｒ）＝ｎ
ｏ＜Ｉ Ａｒ２／２） （ｎｏはレンズ光軸における屈折率、ｒはレンズ光軸か
らの距離、Ａは定数） なる式で近似でき、この場合メリディオナル光線の軌跡
は第３図のようになる。そしてこのときの光線マトリッ
クスは、次式で与えられる。
上述のセルフォックレンズを用いる場合、ｎｏ ＝
１，５９９、ｐ、 ＝ ０．０８８８ 、Ｚ ＝ ３．
１６３ｍ５＋であるから上記（１）式より、 第４図図示のように、入ｔｉ４端而２０ａにおいてレン
ズ光軸２１から０．５ＪｌｌＩの位置に角度θ１で入射
したメリディオナル光線が、出射端面２０ｂにおいてレ
ンズ光軸２１からｒ２の距離の位置で角度Ｑ（ｒａｄ）
で出射し、コリメートされるとする。この場合（２式よ
り、 ；、 ｒ２＝ｌＩＯ，２９４＋ ｔ、６９８θ。
１，５９９、ｐ、 ＝ ０．０８８８ 、Ｚ ＝ ３．
１６３ｍ５＋であるから上記（１）式より、 第４図図示のように、入ｔｉ４端而２０ａにおいてレン
ズ光軸２１から０．５ＪｌｌＩの位置に角度θ１で入射
したメリディオナル光線が、出射端面２０ｂにおいてレ
ンズ光軸２１からｒ２の距離の位置で角度Ｑ（ｒａｄ）
で出射し、コリメートされるとする。この場合（２式よ
り、 ；、 ｒ２＝ｌＩＯ，２９４＋ ｔ、６９８θ。
Ｑ−−０，１９３＋ ０．５８８０１
よって １２票０．８５１３ （履）、θｔ ＝ ０．
３２８２ （ｒａｄ ）この場合発光点１０ａを置く
べき位ＩＳ（入射端面２０ａからの距離）は、 Ｓ ＝ｒ １ ／ｌａｎ θ １ − Ｌ４６８
２ （ａｇｏ＞次に第５図図示のように出ＩＩ面２
０ｂがレンズ光軸２１に対して微小角φだけ傾いた場合
を考える。
３２８２ （ｒａｄ ）この場合発光点１０ａを置く
べき位ＩＳ（入射端面２０ａからの距離）は、 Ｓ ＝ｒ １ ／ｌａｎ θ １ − Ｌ４６８
２ （ａｇｏ＞次に第５図図示のように出ＩＩ面２
０ｂがレンズ光軸２１に対して微小角φだけ傾いた場合
を考える。
この場合、出射端面２０ｂで反射してコリメータレンズ
２０内を半導体レーザ１０側に進むビーム１４″は、出
射端面２０１）の近傍ではレンズ光軸２１に対して２φ
の角度をなす。この角度は、コリメータレンズ２０の外
側の角度としては、近似的に３φとなる（つまりセルフ
ォックレンズの屈折率を平均的に１．５とすると、１．
５Ｘ ２φ−３φである）。前記（２）式より、 したがってこの（３式より、 （勾式より ｒｉ −０，５００６−５，０９４φθ１
−０．３２８６ ＋ １．７６４φ ・・・（６１
（９式より ｒ１’ −−０，５００６−５，０９４φ
θ１ ’ ＝−０，３２８６＋ １．７６４φ・・・
（カ一方戻りビーム１４″の集束点とビーム射出軸１２
との間の距離Δは、 Δ＝（ｒ、’ｔａｎθ１ ｒｔｔａｎθ１゛）／（ｔａ
ｎ （３１−ｔａｎ θｔ ’ ） −
（８）以上の（６）、（７）および（８）式から上記φ
とΔの値が定まる。ここで傾きφの具体的数値を挙げ、
そのときの距離Δを求める。
２０内を半導体レーザ１０側に進むビーム１４″は、出
射端面２０１）の近傍ではレンズ光軸２１に対して２φ
の角度をなす。この角度は、コリメータレンズ２０の外
側の角度としては、近似的に３φとなる（つまりセルフ
ォックレンズの屈折率を平均的に１．５とすると、１．
５Ｘ ２φ−３φである）。前記（２）式より、 したがってこの（３式より、 （勾式より ｒｉ −０，５００６−５，０９４φθ１
−０．３２８６ ＋ １．７６４φ ・・・（６１
（９式より ｒ１’ −−０，５００６−５，０９４φ
θ１ ’ ＝−０，３２８６＋ １．７６４φ・・・
（カ一方戻りビーム１４″の集束点とビーム射出軸１２
との間の距離Δは、 Δ＝（ｒ、’ｔａｎθ１ ｒｔｔａｎθ１゛）／（ｔａ
ｎ （３１−ｔａｎ θｔ ’ ） −
（８）以上の（６）、（７）および（８）式から上記φ
とΔの値が定まる。ここで傾きφの具体的数値を挙げ、
そのときの距離Δを求める。
、φ＝ ０，００２ ｒａｄのとき
ｒｌ −０，４９０４ｔｍ、 θ１−０．３３２１
ｒａｄｒｌ ’ ｍ＋ ０．５１０８ 、、
θ、’ −−０，３２５１ｒａｄ、°、Δ−（−０，
１７６２＋ ０．１６５３ ＞／ ０．６８１９
−一 ０．０１６履 以下同様にして φ−０，００４ｒａｄのとき Δ＝−０，０３２ａｗ
φ−０，００６ｒａｄのとき Δ−−− ０．０４＋
３８φ−０，０ｔＯｒａｄのとき Δ−−０．０８０
ｍφ−０，０１５ｒａｄのとき Δ−−０，１２０ｍ
φ−０，０２ｒａｄのとき Δ−−０，１６０ａｍ以
上求めた傾きφと距離Δとの関係は第６図に示すような
ものとなる。
ｒａｄｒｌ ’ ｍ＋ ０．５１０８ 、、
θ、’ −−０，３２５１ｒａｄ、°、Δ−（−０，
１７６２＋ ０．１６５３ ＞／ ０．６８１９
−一 ０．０１６履 以下同様にして φ−０，００４ｒａｄのとき Δ＝−０，０３２ａｗ
φ−０，００６ｒａｄのとき Δ−−− ０．０４＋
３８φ−０，０ｔＯｒａｄのとき Δ−−０．０８０
ｍφ−０，０１５ｒａｄのとき Δ−−０，１２０ｍ
φ−０，０２ｒａｄのとき Δ−−０，１６０ａｍ以
上求めた傾きφと距離Δとの関係は第６図に示すような
ものとなる。
半導体レーザ１０の発光点１０ａの大きさは通常、ＰＮ
接合面に沿った方向に２〜５μｍ、ＰＮ接合面に垂直な
方向にＱ、２〜０．８μｍの範囲にある。
接合面に沿った方向に２〜５μｍ、ＰＮ接合面に垂直な
方向にＱ、２〜０．８μｍの範囲にある。
一方コリメータレンズ２０の出射端面２０ｂで反射して
半導体レーザ１０側に戻るビーム１４″は、コリメータ
レンズ（セルフォックレンズ）２０の収差、半導体レー
ザ１０から射出されたレーザビーム１４の波長バラツキ
等によりかなりボケで、上記発光点１０ａの面積の数倍
（３〜５倍）になる。そこで安全をみて、上記距離Δを
発光点サイズの１０倍程度すなわち５０μｍ程度とれば
、発光点１０ａに戻り光が入射するのを防止できる。前
記第６図より、Δ−５０μｍのとき φ−０．００６２
ｒａｄ ＝ ６．２ｍｒａｄである。すなわちコリメ
ータレンズ２０の出射端面２０ｂの傾きφを５ｍｒａｄ
以上に設定すれば、発光点１０ａに上記戻り光が入射す
ることを確実に防止できることになる。
半導体レーザ１０側に戻るビーム１４″は、コリメータ
レンズ（セルフォックレンズ）２０の収差、半導体レー
ザ１０から射出されたレーザビーム１４の波長バラツキ
等によりかなりボケで、上記発光点１０ａの面積の数倍
（３〜５倍）になる。そこで安全をみて、上記距離Δを
発光点サイズの１０倍程度すなわち５０μｍ程度とれば
、発光点１０ａに戻り光が入射するのを防止できる。前
記第６図より、Δ−５０μｍのとき φ−０．００６２
ｒａｄ ＝ ６．２ｍｒａｄである。すなわちコリメ
ータレンズ２０の出射端面２０ｂの傾きφを５ｍｒａｄ
以上に設定すれば、発光点１０ａに上記戻り光が入射す
ることを確実に防止できることになる。
なお勿論ながらφ−５ｍ ｒａｄ以上という上記の値は
、発光点１０ａの大きさやビーム１４″のボケの程度等
が前述のような範囲にある場合の望ましい値であり、こ
れらの条件が変われば当然傾きφの望ましい値も変わる
ものである。
、発光点１０ａの大きさやビーム１４″のボケの程度等
が前述のような範囲にある場合の望ましい値であり、こ
れらの条件が変われば当然傾きφの望ましい値も変わる
ものである。
（発明の効果）
以上詳細に説明した通り本発明の半導体レーザ用コリメ
ータレンズによれば、半導体レーザ発光点に戻り光が入
射することが確実に防止でき、この戻り光による半導体
レーザのノイズ発生を抑えることが可能となる。
ータレンズによれば、半導体レーザ発光点に戻り光が入
射することが確実に防止でき、この戻り光による半導体
レーザのノイズ発生を抑えることが可能となる。
第１図は本発明の一実施態様による半導体レーザのコリ
メータレンズを示す概略側面図、第２図は従来のコリメ
ータレンズを示す概略側面図、 第３．４および５図は本発明のコリメータレンズの効果
を説明するための説明図、 第６図は本発明に係る半導体レーザビーム射出軸から戻
り光集束点までの距離と、ロッドレンズ出射端面傾きと
の関係を示すグラフである。 １０・・・半導体レーザ １０ａ・・・半導体レーザの
発光点２０・・・コリメータレンズ ２０ｂ・−・コリメータレンズの出射端面２１・・・レ
ンズ光軸
メータレンズを示す概略側面図、第２図は従来のコリメ
ータレンズを示す概略側面図、 第３．４および５図は本発明のコリメータレンズの効果
を説明するための説明図、 第６図は本発明に係る半導体レーザビーム射出軸から戻
り光集束点までの距離と、ロッドレンズ出射端面傾きと
の関係を示すグラフである。 １０・・・半導体レーザ １０ａ・・・半導体レーザの
発光点２０・・・コリメータレンズ ２０ｂ・−・コリメータレンズの出射端面２１・・・レ
ンズ光軸
Claims (1)
- 屈折率分布形ロッドレンズからなり、半導体レーザから
射出された発散ビームを平行ビームとする半導体レーザ
用コリメータレンズにおいて、ビーム出射端面がレンズ
光軸に対して斜めに形成されていることを特徴とする半
導体レーザ用コリメータレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005786A JPS62196622A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 半導体レ−ザ用コリメ−タレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005786A JPS62196622A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 半導体レ−ザ用コリメ−タレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196622A true JPS62196622A (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=12570290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005786A Pending JPS62196622A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 半導体レ−ザ用コリメ−タレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62196622A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH021707U (ja) * | 1988-06-17 | 1990-01-08 | ||
| JPH03111804A (ja) * | 1989-09-27 | 1991-05-13 | Anritsu Corp | 低反射コリメート光学装置 |
| JPH0520015U (ja) * | 1991-08-29 | 1993-03-12 | 日本電気株式会社 | レセプタクル型光モジユール |
-
1986
- 1986-02-25 JP JP4005786A patent/JPS62196622A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH021707U (ja) * | 1988-06-17 | 1990-01-08 | ||
| JPH03111804A (ja) * | 1989-09-27 | 1991-05-13 | Anritsu Corp | 低反射コリメート光学装置 |
| JPH0520015U (ja) * | 1991-08-29 | 1993-03-12 | 日本電気株式会社 | レセプタクル型光モジユール |
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