JPS63103206A - 半導体レ−ザ光学系 - 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】 （発明の分野） 本発明は半導体レーザを備えた半導体レーザ光学系に関
し、特に詳細には発振された光を広い出力範囲に亘って
小さなスポット径に集束させることの可能な半導体レー
ザ光学系に関するものである。

（従来の技術） 従来より半導体レーザは、各種走査記録装置および走査
読取装置における走査光発生手段等として用いられてい
る。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べて小型、
安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコントロール
することによって出力を変化させる、いわゆるアナログ
直接変調が可能である等、種々の長所を有している。特
にこの半導体レーザを前記走査記録装置において用いた
場合には画像情報に応じて発せられる信号により上記直
接変調を行なえばよいので、極めて便利で市る。

ところで、上記半導体レーザから発せられる光には、レ
ーザ発振光と自然発光光の２つがあることが知られてい
る。以下第４図を参照して半導体レーザに印加される電
流とレーザ発振光および自然発光光の出力の関係につい
て説明する２図示のグラフのうち、線ａは駆動電流と自
然発光光の出力の関係を示し、線すは駆動電流とレーザ
発振光の出力の関係を示すものである。グラフに示され
るように、半導体レーザに電流を印加した場合に、電流
が閾値電流Ｉｏを越えるまではレーザ発振光は出力され
ず、自然発光光のみが出力する。自然発光光は駆動電流
か増加するにつれて少しずつその出力を増していくが、
電流が閾値■０を越えてレーザ発振光が出力され、その
出力が大きくなると発光光全体に占める割合はわずかと
なり、実質的にレーザ発振光のみか出力されるようにな
る。自然発光光とレーザ発振光を合わ甘た、半導体レー
ザから発刊られる総光量と電流の量の関係は曲線Ｃで表
わされる。

ところで、本出願人により既に提案されている、蓄積性
蛍光体シー１〜を利用して放射線画像情報の記録、読取
り、再生を行なう放射線画像情報記録再生システム（特
開昭５５−１２４２９号、同５５−１１６３４０号、同
５５−１６３４７２号、同５６−１１３９５号、同５６
−１０４６４５号など）においては、再生すべき画像情
報の濃度の高低の幅が広いため、この画像情報を記録材
料に再生する記録光は１：１００〜１０００という広い
ダイナミックレンジで変調される必要がある。このため
、上記放射線画像を再生する記録装置の上記記録光の光
源等として半導体レーザをアナログ画像変調して用いる
場合には、自然発光光の影響の大きい低出力領域の光も
使用する必要が生じる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、例えば縦マルチモードの半導体レーザの
場合ではレーザ発振光がそのスペクトル成分か約２ｎｍ
の範囲であるのに対し、上記自然発光光は約４０ｎｍに
亘るスペクトル成分を有しているため、半導体レーザか
ら発せられた自然発光光がコリメータレンズを通過して
平行光となった後ざらに集束レンズを通過して集束した
際に、レンズの色収差によりレーザ発振光はど小さなス
ポット径に集束させることができないという不都合があ
る。このためレーザ発振光か支配的な高出力領域の光と
ともに、自然発光光が支配的な低出力領域の光も用いた
場合には、走査の分解能か損われてしまうといった問題
が生じる。

そこで本発明は、半導体レーザを備えてなる光源装置に
おいて、自然発光光か支配的な低出力領域の光も高出力
領域の光と同様に小さなスポラ１へ径に集束させ、低出
力領域まで走査光等として利用することのできる半導体
レージ“光学系を提供することを目的とするものである
。

（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体レーザ光学系は、上述したように自然発
光光とレーザ発振光を発する半導体レーザ、半導体レー
ザから発“Ｕｏられた光の光路上に設けられたコリメー
タレンズを備え、前記コリメータレンズが色収差補正さ
れたものであることを特徴とするものである。

上記コリメータレンズは半導体レーザから発せられた光
を平行光とするために一般的に用いられているものでお
るか、従来は半導体レーザがら発せられる低出力領域の
光、すなわち自然発光光が支配的な光は用いられること
かなかったため、コリメータレンズは波長領域が２ｎ！
Ｉｌと狭いレーザ発振光のみを正しく平行光とするもの
であればよく、このため、このコリメータレンズに色収
差補正をする必要は生じていなかった。本発明は、自然
発光光も走査光等として用いるという要請に基づいて、
コリメータレンズに色収差補正をすることにより、波長
領域の広い自然発光光に対するコリメータレンズの曲折
率のばらつきを補正することを特徴とするものである。

（作　用） 上記のように］リメータレンズを色収差補正をすること
により、コリメータレンズを通過した光は自然発光光も
レーザ発振光と同様に正確な平行光となる。従って、コ
リメータレンズを経た後集束レンズを通過した自然発光
光は、従来に比べより小さなスポット径に集束するよう
になる。なあ、自然発光光の集束スポット径を一層小さ
くするためには集束レンズｔ）色’Ｉ！／　？？補正さ
れたもので必ることが好ましい。また」リメータレンズ
の色収差補正は、自然発光光の波長領域であるレーザ発
振光の中心波長（約７８５ｎｍ）に対して±２０ｎｍの
領域に関して波面収差か２７′２以下、より好ましくは
λ／４Ｄ下となるように行４ｊうのか望ましい。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例ｔこよろ半導体レーザ光学系
を用いた光走査波防を示す平面図である。

半導体レーザ１は電流を印加されることにより、この電
流量に応じた発光量の光２を発し、半導体レーザ１から
発振された光２は光路上に設（プられた、レンズ３Ａ、
３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄからなる］リメータレンズ３に入
用して平行光とされた後、ビーム整形光学系４を通過し
てビーム整形され、矢印へ方向に回転刃る回転多面鏡５
に入射する。

この回転多面鏡５１こＪ：り反ｑ」偏向された光２は集
束レンズ６に大剣し′Ｃ走査面７＋【こ、［３いて集束
Ｕしめられ、第１図の紙面と垂直な方向に搬送される走
査面７上を綴り返し矢印Ｂ方向に走査する。

前記半導体レーザ１は、印カ０される電流に応じて前述
したレーザ発振光と自然発光光の２種類の光を発し、レ
ーザ発振光はその発光スペクトルか約２ｎｍの範囲にあ
るか、前記自然発光光はその発光スペクトルか約４０ｎ
ｍの範囲に亘っている。このため、自然発光光のみから
なるまたは自然発光光が支配的である低発光領域の光も
走査光として用いる場合には、光路上のレンズの色収差
により走査面７上にあける光の集束スポット径かレーザ
発（ｉ光か支配的な高出力領域の光に比べて大きくなっ
てしまうという不都合か生じる。そこで本装置において
は前記コリメータレンズ３に色収差補正を行ない、上紀
低発光領域の光についても走査面７上において従来より
小さなスポット径に集束せしめるようになっている。こ
のように色収差補正されたコリメータレンズ３の構造の
一例を第２図に示す。

コリメータレンズ３は前述のように４つのレンズ３Ａ、
３Ｂ、３０．３Ｄからなっており、それぞれのレンズの
材質は、レンズ３△かＩ　ａｓＦ。

１４、レンズ３ＢかＦＫＯｌ、レンズ３Ｃか１＜７ＦＳ
４、レンズ３ＤがＦ　Ｋ　０１となっている。また図示
の各レンズのレンズ面の曲＄Ｒ１〜Ｒ６はＲ１＝　−１
３，４００，Ｒ２＝−５，０００，１（３＝１６，５６
５、Ｒｔ　＝　−６，０００ＳＲ５＝　　６．０００、
Ｒ６＝１０，８２０となっている。さらに半導体レーザ
の光射出点Ｐ１からレンズ３Ａの半導体シー１１側のレ
ンズ面の間隔ｄ１および各レンズ３Ａ〜３Ｄの厚みｄｚ
、ｄｔ。

ｄ！、ｄｓおよびレンズ３Δとレンズ３Ｂの間隔ｄ３は
それぞれｄｌ　＝　５．５８　ｍｍ、　ｄｚ　＝　１．
６０　ｍ、ｄ　３　＝　０．１０１ｇＢ、ｄ４−１．８
５　ｍｍ、　ｄｓ　＝　０．８２ｓｓ　ｄｓ　＝　２．
００　ｍｍと／ヨッている。１−記のように４つのレン
ズ３Ａ〜３Ｄを組み合わ−Ｕてなる］リメータレンズ３
を用いた場合の、自然発光光の波長領域に関する波面収
差はλ２／／ｌ以Ｆ−Ｃあった。

またこのような」リメータレンズ３を用いた場合の半導
体レーザ１の出力と走査面７」二の集束位置（こおける
集束スポラ１〜径の関係＃Ｊ、第３図に実線て示すもの
となったＣなお、第３図中の一点鎖線は、」リメータレ
ンズとして色収差補正のなされていない従来のレンズを
用いた場合を比較例として示したもので市る。また図中
出力Ｐｏ　ＩＬよ駆動電流が前述した第４図における閾
値電流Ｉｏに達した際の光出力に相当するものである。

第３図のグラフに示すスポット径は、コリメータレンズ
の色収差補正の有無にががわらずレーザ発振光の出力が
十分大さくなり、スポット径が十分小さくなるように集
束する、光出力か？、５ｍＷの際のスポット径を１とし
た場合の相対スポット径であり、図示のようにコリメー
タレンズに色収差補正を行なえば自然発光光の影響の大
きい低発光領域の集束スポラ１〜径を従来より小さく抑
えられることかわかった。、なお、第３図に示す結果は
、前述のようにコリメータレンズの色収差補正か波面収
差かλ／４以下となる程度になされたものでおり、波面
収差かさらに小さくなるように」リメータレンズの色収
差補正をより高精度【こ行なえば、低発光領域の集束ス
リ２ツ１〜径を一層小さくづることができることは言う
までもない。また、第３図に示す結果は前記集束レンズ
６については特に色収差補正を行なっていない場合のも
のであるか、集束レンズ６についても色収差補正を行な
えばざらに良い結果が得られる。従って］リメータレン
ズの色収差補正の程度は伯の光学素子の色収差補正の程
度および集束スポット径の許容範囲等に応じて適宜決定
すればよい。また本発明の半導体レーザ光源装置は、上
記実施例に示した光走査装置以外にも、半導体レーザか
ら発せられた光を集束させて用いる装置には広く用いる
ことのできるものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の半導体レーザ光源装置に
よれば、コリメータレンズに色収差補正を行なったこと
により、波長領域の広い自然発光光が支配的な低発光領
域の光も集束位置において小さなスポット径に集束さ口
ることかできる。従って本発明の半導体レーザ光源装置
によれば、従来よりも広い出力範囲に亘って発振された
光を十分に小さいスポットに集束ざぜることができ、広
いダイナミックレンジで光を変調し、かつ高精度な走査
を行なう必要がある走査記録装置においても走査光発振
手段として好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ光源装置
を用いた光走査装置を示す平面図、第２図は上記装置に
おけるコリメータレンズを示す一部拡大図、 第３図は半導体レーザから発せられる光の出力と集束位
置におけるスポット径の関係を示すグラフ、 第４図は半導体レーザの駆動電流と、発振される自然発
光光およびレーザ発振光の出力の関係を示すグラフであ
る。 １・・・半導体レーザ　　　３・・・］コリメータレン
ズ・・・集束レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 印加される電流に応じて自然発光光およびレーザ発振光
   を発する半導体レーザ、該半導体レーザから射出された
   光の光路上に設けられたコリメータレンズを備え、前記
   コリメータレンズが色収差補正されたものであることを
   特徴とする半導体レーザ光学系。