JPS62262008A - 半導体レ−ザの光源ブロツク - Google Patents

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、レーザビームプリンタ、レーザビーム式精密
測定器などに用いられる半導体レーザの光源ブロックに
関するものである。

（従来の技術） 従来の半導体レーザの光源ブロックは、第３図及び第４
図に示すように構成されるのが一般である。すなわち、
半導体レーザａはビスｂを用いてレーザ固定板Ｃに取付
けられ、コリメートレンズｄは接着剤などによってレン
ズ支持台ｅに取付けられ、且つレーザ固定板Ｃとレンズ
支持台ｅとはビスｆによって一体結合され光源ブロック
の固定部材Ｇを構成している。

そして固定部材Ｇを構成するレーザ固定板Ｃとレンズ支
持台ｅとは同一の材質のもの、例えばアルミニウム製の
ものが用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 半導体レーザの光源ブロックにおいて、半導体レーザａ
の発光点ｍよりある拡がり角をもって拡散するビームは
、コリメートレンズｄによって平行ビーム又は成る長さ
の焦点距離を有する集光ビームに収束されるが、光量ロ
スを少なくするためコリメートレンズｄを前記発光点ｍ
に近付けて配置する必要がある。このためコリメートレ
ンズｄの深度は、焦点距離を短くしたことの影響を受け
て、数μｍ程度の非常に浅いものになる。

従って、外気温の変化やレーザ発熱などの装置自身の発
生熱の影響を受け、固定部材Ｇが熱膨張、熱収縮するこ
とによっても、コリメートレンズｄと半導体レーザａと
の間隔寸法が許容範囲より外れ、フォーカスずれが生じ
る。これは固定部材Ｇを構成するレンズ支持台ｅの熱膨
張、熱収縮により所定温度以上になると前記間隔寸法が
許容範囲より長くなり、所定温度以下になると前記間隔
寸法が許容範囲より短くなるためである。

この結果例えばレーザプリンタにおいては、コリメート
レンズｄからの平行ビームなどのビーム径が温度変化に
よって変動し、中間調の表現などに悪影響が及ぼされる
という問題がある（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、半導体レーザとコ
リメートレンズとが共に固定部材に固定され、半導体レ
ーザの拡散ビームをコリメートレンズで収束する半導体
レーザの光源ブロックにおいて、レーザ光軸と垂直に交
わる基準面を、半導体レーザが固定部材に取付けられる
レーザ取付面より後方に想定し、この基準面と前記レー
ザ取付面との間における固定部材の材質を、前記基準面
とコリメートレンズが固定部材に取付けられるレンズ固
定点との間における固定部材の材質の熱膨張係数より大
きな熱膨張係数を有するものに選定したことを特徴とす
る。

前記基準面は第１図にＨで示すように、レーザ固定板と
レンズ支持台との接続面に選定すると共にレーザ固定板
にレーザ支持座を突設し、ここに半導体レーザを取付け
る一方、レンズ支持台を鋼製（ステンレス鋼製のものが
最適である。）とし、レーザ固定板を鋼より熱膨張係数
の大きなアルミニウムを用いて形成すると好適である。

そして最も理想的には、半導体レーザがレーザ支持板に
取付けられるレーザ取付面（第１図にして示す。）と前
記基準面Ｈとの距離をｌ、コリメートレンズがレンズ支
持台に取付けられるレンズ固定点（第１図にＰで示す。

）と前記基準面Ｈとの距離をｐ、レーザ支持板の熱膨張
係数をα５、レンズ支持台の熱膨張係数をα。

としたとき、 βαｔ　＃ｐαＤ　　　’−−−−−・−（１）となる
ように、ｌ、ｐ、α５、α９を選定するとよい。すなわ
ち、α、とα２とはｌ、ｐに対し略反比例するように選
定されると理想的である。

（作用） 本発明の作用を第１図に基き説明する。第１図において
、Ａはコリメートレンズと半導体レーザとの間隔寸法を
示し、ΔＴの温度変化に対し、ＡはΔＡの長さ変化をす
るものとする。Ｂは半導体レーザの厚みを示し、ΔＴに
対する長さ変化は０であると仮定する。

するとΔＴに対するβ、ｐの長さ変化Δｌ、Δｐは次の
ように表されるので、 Δｌ＝α、・ｌ・ΔＴ Δｐ＝α２　・ｐ・ΔＴ Ａ＋ΔＡ１ΔＡは次のようになる。

Ａ＋ΔＡ＝　（ｐ十Δｐ）　−（ｊ！＋Δ１）−ＢΔＡ
＝Δｐ−Δ２＝（α、・ｐ−α１　・ｌ）ΔＴ−・−・
−・・　（２） 従来例においてはα２＝α、であり、これをαとすると
、 ΔＡ０−α（ｐ−１）　ΔＴ　・−−−−ｆ３１となる
。

本発明においては、ｐ＞ｊ２、α、〈α１であり、（α
、・ｐ−α、・ｌ）を０に近づけることが可能であって
、式（２）と式（３）とを比較すると、１ΔＡ１〈］Δ
Ａｌｌ＋とすることができる。

特に式（１）で示すような関係に、１．ｐ、α。

、α２を選定すると、計算上はΔＡ＝Ｏとすることがで
きる。

このように本発明によると、コリメートレンズと半導体
レーザとの間隔寸法の温度変化に対する変動量を従来例
に比較し、減少させることができる結果、フォーカスず
れを改善することができる。

（実施例） 第１図及び第２図に示す本発明の一実施例は、半導体レ
ーザｌの拡散ビームをコリメートレンズ２で収束して、
平行ビームを得る光源ブロックに関するものである。

レーザ固定板３は熱膨張係数　αＥが２．３×１０−’
　ｄｅｇ−’のアルミニウム板で形成され、そのレーザ
取付側の面にレーザ支持座４が突設されている。そして
このレーザ支持座４の突出高さｌを１５ｍｍとしている
。半導体レーザ１は前記レーザ支持座４にビス５を用い
て取付けられている。

レンズ支持台６は熱膨張係数　α、が１．２×１０−’
　ｄｅｇ−’の鋼材で形成され、上面にレーザ光軸Ｘに
沿ってＶ溝７が形成されている。このＶ溝７上には、コ
リメートレンズ２が接着剤を用い、且つこれをバンド部
材８で補助することによって固定されている。

レーザ固定板３はビス９を用いてレンズ支持台６の端面
に取付けられ、且つコリメートレンズ２の中心線上すな
わちレーザ光軸Ｘ上に半導体レーザｌの発光点１０が位
置している。

コリメートレンズ２がレンズ支持台６に取付けられるレ
ンズ固定点は、第１図にＰで示す位置に設定されている
。　　” 本実施例では、レーザ光軸Ｘと垂直に交わる基準面Ｈを
、レーザ固定板３とレンズ支持台６との接続面に想定し
ており、この基準面Ｈと前記レンズ固定点Ｐとの距離ｐ
を２９１１に設定している。

従って、本実施例においては、半導体レーザ１がレーザ
固定板３に取付けられるレーザ取付面りと前記基準面Ｈ
との距離がｌとなり、この値及び前記ｐ、α５、α、の
値を式（２）に代入すると、 ΔＡ＝　　（１，２ｘｌＯ−％Ｘ２９−２．３Ｘ１０−
’Ｘ１５）　　ΔＴ＝　　０．３Ｘ１０−’ΔＴ となる。

ところで、レーザ固定板３とレンズ支持台６が共にアル
ミニウム製の場合のΔＡ、は次のようになる。

ΔＡ６　＝　２．３ｘｌＯ−’ｘ　（２９−１５）ΔＴ
＝３２．２Ｘ１０−’ΔＴ このようにΔＡくくΔＡ０とすることができ、コリメー
トレンズ２と半導体レーザｌとの間隔寸法Ａの温度変化
を、従来例に比較し、格段に減少させることができる。

本発明は上記実施例に示す外、種々の態様に構成するこ
とができ、前記基準面Ｈの想定位置、固定部材（上記実
施例ではレーザ固定板３、レンズ支持台６）の形状、構
造、材質などを種々に選定することができる。

（発明の効果） 本発明は上記構成、作用を有するので、コリメートレン
ズと半導体レーザとの間隔寸法の温度変化に対する変動
量を従来例に比較し減少させることができ、フォーカス
ずれを改善できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一部切欠平面図、第２図はそ
の構成部品の一部を分解して示す斜視図、第３図は従来
例の平面図、第４図はその構成部品の一部を分解して示
す斜視図である。 ｌ・・−・・−一−−−・−・−−−一−−・−・−−
−−−・−半導体レーザ２・・・・・−・−・・・・−
・・−・−・・−・−−−一−コリメートレンズ３−・
−−−−−−・−−−−−−−−・−−−−−−一・−
−−−−・−レーザ固定板（固定部材）６・−−−一−
−−−−−−・−・−・−・−・−・−・−・−レンズ
支持台（固定部材）Ｈ−一−−−・−・−・−−−−−
・・−・・−・〜・・・・−・基準面Ｌ−・−・〜・−
・−・−・−−−一−−−・−−−−−−−−・・−レ
ーザ取付面Ｐ−・・・・・−・・・−・−・・・・−−
一−−−−−−〜−−−−−レンズ固定点Ｘ・−−−−
−・−・・−・・・−−−−一−・・−・−・−・−・
レーザ光軸代理人　　弁理士　　石　原　　勝 第１図 Ｐ−Ｌンス゛固定）う。 Ｘ−−−Ｌ−７”光軸 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザとコリメートレンズとが共に固定部
   材に固定され、半導体レーザの拡散ビームをコリメート
   レンズで収束する半導体レーザの光源ブロックにおいて
   、レーザ光軸と垂直に交わる基準面を、半導体レーザが
   固定部材に取付けられるレーザ取付面より後方に想定し
   、この基準面と前記レーザ取付面との間における固定部
   材の材質を、前記基準面とコリメートレンズが固定部材
   に取付けられるレンズ固定点との間における固定部材の
   材質の熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有するものに
   選定したことを特徴とする半導体レーザの光源ブロック
   。