DE19827423A1 - Zweidimensionale Laserdiodenanordnung - Google Patents

Zweidimensionale Laserdiodenanordnung

Info

Publication number
DE19827423A1
DE19827423A1 DE19827423A DE19827423A DE19827423A1 DE 19827423 A1 DE19827423 A1 DE 19827423A1 DE 19827423 A DE19827423 A DE 19827423A DE 19827423 A DE19827423 A DE 19827423A DE 19827423 A1 DE19827423 A1 DE 19827423A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens
laser diode
laser
diodes
arrangement
Prior art date
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.)
Granted
Application number
DE19827423A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19827423C2 (de
Inventor
Daniel Gelbart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kodak Graphic Communications Canada Co
Original Assignee
Creo Products Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Creo Products Inc filed Critical Creo Products Inc
Publication of DE19827423A1 publication Critical patent/DE19827423A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19827423C2 publication Critical patent/DE19827423C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1398—Means for shaping the cross-section of the beam, e.g. into circular or elliptical cross-section
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/1911—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on more than one main scanning line, e.g. scanning in swaths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/1911—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on more than one main scanning line, e.g. scanning in swaths
    • H04N1/1916—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on more than one main scanning line, e.g. scanning in swaths using an array of elements displaced from one another in the main scan direction, e.g. a diagonally arranged array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/1911—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on more than one main scanning line, e.g. scanning in swaths
    • H04N1/1918—Combination of arrays
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/14—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam specially adapted to record on, or to reproduce from, more than one track simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/06—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using cylindrical picture-bearing surfaces, i.e. scanning a main-scanning line substantially perpendicular to the axis and lying in a curved cylindrical surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Laserdiodenanordnungen zum Aufzeichnen von Informationen auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials.
Laserdioden sind als Einzelmoden- oder Multimoden-Dioden verfügbar Einzelmoden-Laserdioden sind effektiv Punktquellen, die in ihrer Divergenz bzw. Abweichung in beiden Achsen diffraktionsbeschränkt sind. Multimoden-Dioden weisen typischerweise Laserübergänge in der Form kurzer Streifen mit einer Länge von typischerweise 10 bis 200 µm auf. Sie sind in der Richtung senkrecht zum Übergang diffraktionsbeschränkt, weisen jedoch eine nicht diffraktionsbeschränkte Divergenz in der Richtung parallel zum Übergang auf. Die Strahlaustrittsfläche einer Multimoden-Diode kann ein einzelner, kontinuierlicher Streifen, eine Sammlung kurzer Streifen oder sogar eine Sammlung einzelner Modenemitter sein, die elektrisch parallel verbunden sind. All diese verschiedenen Aufbauformen werden als "Multimoden-Laserdioden" bezeichnet. Die Dioden können im sichtbaren Teil des Spektrums oder im IR-Teil verwendet werden. Die Hauptanwendung befindet sich im vorliegenden Fall im Bereich der thermischen Abbildung im IR-Bereich (Infrarotbereich). Der Ausdruck "Licht" wird hier als alle Wellenlängen abdeckend verwendet.
Zweidimensionale Laserdiodenanordnungen wurden für Aufzeichnungen mit hoher Auflösung sowohl auf dem Gebiet der optischen Datenspeicher als auch dem Gebiet des Laserdruckens verwendet. Diese Anordnungen ermöglichen eine bessere Ausnutzung des Linsenfeldes als bei linearen Anordnungen. Zweidimensionale Anordnungen werden in den US-Patenten 4,743,091, 5,291,329 und 5,477,259 beschrieben. Dieser Stand der Technik macht ein sehr großes Demagnifikations- bzw. Reduktionsverhältnis, typischerweise über 100 liegend, erforderlich, um die mechanische Höhe der Anordnung zum Erzielen eines annehmbar hohen Auflösungsbildes zu verringern. Dieses hohe Reduktionsverhältnis macht einen Abstand zwischen der letzten Abbildungslinse und den Sammellinsen von typischerweise mehr als dem 100fachen der Brennweite der Abbildungslinse erforderlich. Solch ein großer Abstand ist für Einzelmoden-Laserdioden akzeptierbar, da sie ausgerichtet werden können, ist jedoch für Multimoden-Laser zu groß, da sie nicht ausgerichtet werden können und divergieren, weshalb die Öffnung der letzten Linse fehlt.
Eine zweite Schwierigkeit von Multimoden-Laserdioden besteht in deren nicht-gleichförmigem Nahfeldraster bzw. Nahfeldmuster. Selbst falls die Dioden mechanisch gleich beabstandet sind, kann der äquivalente Austrittspunkt um mehrere Mikrometer abweichen, da sich das Raster beim Altern ändert. Diese Änderung beim Nahfeldraster verursacht eine nicht annehmbare Bildeinschnürung, falls das Nahfeld der Dioden auf das Aufzeichnungsmaterial abgebildet wird. Aus diesen beiden Gründen hatten alle Aufbauformen zweidimensionaler Laserdiodenanordnungen des Standes der Technik, die zum Aufzeichnen verwendet wurden, Einzelmoden- Dioden verwendet. Einzelmoden-Dioden sind jedoch teurer als Multimoden-Dioden (bei gleicher Ausgangsleistung) und sind hinsichtlich der Ausgangsleistung beschränkt.
Bei der Verwendung von Multimoden-Dioden war beim Stand der Technik zudem das Koppeln mit optischen Multimoden-Fasern erforderlich, was einen großen Leuchtdichteverlust verursacht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Anwendung von Multimoden-Dioden für Aufzeichnungen mit hoher Auflösung unter Verwendung einer zweidimensionalen Anordnung zu ermöglichen. Ferner sollen Anordnungen mit hoher Leistung und hoher Leuchtdichte bereitgestellt werden, die die hohe Leistung nutzen können, die von Multimoden-Laserdioden bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Laserdiodenanordnung zum Aufzeichnen von Informationen auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine solche zweidimensionale Laserdiodenanordnung ist unter Verwendung von Multimoden-Dioden aufgebaut. Die Anordnung besteht vorzugsweise aus Zeilen und Spalten von Laserdioden, wobei jede Diode eine gesonderte Sammellinse aufweist. Alle Strahlen von den Dioden werden durch eine abschließende, letzte Abbildungslinse hindurchgeführt. Zwischen der Abbildungslinse und der Anordnung werden eines oder mehrere optische Elemente verwendet, wobei zumindest ein Element anamorphotisch ist. Ein anamorphotisches Element weist unterschiedliche Vergrößerungen in verschiedenen Richtungen auf, wobei eine zylindrische Linse z. B. keine Vergrößerung in der Richtung parallel zur Zylinderachse aufweist. Die Abbildungslinse ist zum Abbilden der Strahlaustrittsflächen der Sammellinsen auf das Aufzeichnungsmaterial angeordnet. Da die Strahlaustrittsfläche der Sammellinse durch das Fernfeld der Multimoden-Diode beleuchtet wird, wird sie durch die Nahfeld- Ungleichförmigkeit nicht beeinträchtigt. Selbst ein dunkler Punkt an der Laserdiodenfacette beeinflußt die Fernfeld- Ungleichförmigkeit nicht. Um das für die hohe Auflösung erforderliche Reduktionsverhältnis zu verringern, wird die letzte Linse so gewählt, daß die Nahdimension des Fernfeldpunktes verringert wird.
Da das Verhältnis der Strahldivergenz bei Multimoden-Dioden zwischen der "schnellen" Achse (Hochdivergenzrichtung senkrecht zum Laserdiodenübergang) und der "langsamen" Achse (geringe Divergenz parallel zum Übergang) bei einer Größe von 5 : 1 liegen kann, ist ein geringeres Reduktionsverhältnis erforderlich, um die langsame Achse auf die gewünschte Größe zu skalieren. Das Fernfeldraster der schnellen Achse wird durch das Verwenden eines anamorphotischen Elementes, beispielsweise einer zylindrischen Linse, unabhängig verkleinert, wobei diese zwischen die Abbildungslinse und die einzelnen Sammellinsen gesetzt ist.
Das anamorphotische Element kann beispielsweise eine negative zylindrische Linse, ein Strahlverkleinerer, der aus einer negativen und einer positiven zylindrischen Linse hergestellt ist, oder ein Strahlverkleinerer sein, der aus zwei positiven zylindrischen Linsen gefertigt ist. Da die schnelle Achse einer Multimoden-Diode auch die diffraktionsbeschränkte Achse ist, kann ein nahezu ausgerichteter Strahl selbst dann erzielt werden, wenn ein großes anamorphotisches Schrumpfverhältnis verwendet wird.
Die Kombination einer geringeren Reduktion und des anamorphotischen Schrumpfens der schnellen Achse ermöglicht die Aufzeichnung sehr kleiner Punkte, während ein sehr hoher Lichtsammel-Wirkungsgrad beibehalten wird. Dies ist insbesondere beim Drucken und in der medizinischen Abbildungstechnik nützlich, wenn diese Technik zum Aufzeichnen auf thermischen Materialien verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Laserdiodenanordnung;
Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung, die die effektive Verringerung der mechanischen Höhe darstellt;
Fig. 3 eine Schnittansicht der Anordnung aus Fig. 2;
Fig. 4A den optischen Aufbau in Draufsicht;
Fig. 4B den optischen Aufbau in Seitenansicht; und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Nahfeld- und des Fernfeld-Emissionsrasters einer Multimoden-Laserdiode.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verwendet eine zweidimensionale Laserdiodenanordnung Zeilen und Spalten aus Multimoden-Dioden 2, die auf einem Substrat oder Träger 1 befestigt sind, insbesondere einem Anordnungsblock 1. Die Ausgangsstrahlen 10 der Laserdioden 2 sind zur Apertur bzw. Strahlaustrittsöffnung einer Abbildungslinse 5 hin ausgerichtet. Die Linse 5 erzeugt ein verkleinertes Bild der Laserdioden-Anordnung 1/2 auf einem Aufzeichnungsmaterial 6. Beim Aufzeichnen wird somit das lichtempfindliche Material 6 mit Abbildungspunkten 9 überzogen. Typischerweise ist das Material 6 auf einer sich drehenden Trommel befestigt, wobei die Trommeldrehung eine Abtastrichtung vorgibt, während die gesamte Anordnung seitlich bewegt wird, um die zweite Abtastrichtung zu bilden. Diese Abtastverfahren sind in der Technik bekannt und werden nicht näher beschrieben. Die Strahlen 10 können auf die Eintrittsöffnung der Linse 5 gerichtet werden, indem der Anordnungsblock 1 gekrümmt wird, wie dies im US-Patent 4,743,091 dargestellt ist, oder indem eine optische Einrichtung verwendet wird, wie beispielsweise eine Linse 3. Ersichtlich ist, daß alle mechanischen und optischen Einrichtungen zum Führen und Bündeln des Strahls 10 zur Linse 4 hin äquivalent sind, soweit die Anordnung betroffen ist. Zumindest ein anamorphotisches Element 4 ist zwischen dem Anordnungsblock 1 und der Linse 5 angeordnet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist eine zweidimensionale Anordnung aus "n" Zeilen und "m" Spalten aus Multimoden-Laserdioden bzw. Mehrmoden-Laserdioden 2 auf dem Block 1 befestigt. Zur Verdeutlichung ist eine 3 × 3-Anordnung dargestellt, jedoch sind natürlich größere Anordnungen möglich und vorteilhaft. Die m Spalten weisen eine horizontale Beabstandung "d" auf. Die scheinbare Beabstandung der Dioden in der Abtastrichtung ist d/n. Beispielsweise erscheinen die Dioden in der ersten Zeile mit einem Abstand "d" voneinander, wenn dies aus der Abtastrichtung betrachtet wird. Die zweite Zeile ist um einen Betrag von d/3 versetzt, wenn dies aus der Abtastrichtung betrachtet wird. Die dritte Zeile ist um 2d/3 versetzt. Daher erscheinen die Dioden mit einer Beabstandung von d/3, wenn die Anordnung aus der Abtastrichtung betrachtet wird. Diese Beabstandung wird durch nachfolgende optische Einrichtungen weiter verkleinert und auf dem Aufzeichnungsmaterial 6 bis zu dem gewünschten Maß reduziert (typischerweise 5-25 µm).
Unter Bezugnahme auf Fig. 3, die einen Querschnitt durch den Träger- bzw. Anordnungsblock 1 darstellt, der in Fig. 2 gezeigt ist, ist ersichtlich, daß eine Sammellinse 11 mittels eines Rohrs 12, das sich vor der Vorderseite jeder Diode 2 befindet, an der richtigen Stelle gehalten wird. Die Sammellinse 11 ist eine Linse mit einer kurzen Brennweite bei hoher numerischer Apertur (NA), die zum Sammeln von nahezu dem gesamten Licht von der Laserdiode 2 aufgebaut ist. Die Laserdiode 2 kann durch Lösen einer Befestigungsschraube 8 in zwei Richtungen bewegt werden, um sie zur Linse 11 geeignet auszurichten. Die dritte Dimension bzw. Richtung (Fokus) wird durch das Verschieben des Rohrs 12 und der Linse 11 in den Anordnungsblock 1 hinein oder aus diesem heraus bewirkt.
Wenn ein gekrümmter Anordnungsblock 1 oder eine optische Krümmung (Linse 3 in Fig. 1) verwendet wird, wird die Diode 2 hinsichtlich der Linse 11 zentriert. Um die erforderliche Krümmung zu beseitigen, kann die Diode 2 relativ zur Linse 11 geringfügig mittenversetzt justiert werden. Dies lenkt den Strahl 10 entsprechend bzw. macht eine Einstellung von diesem möglich. Da die Linse 11 eine sehr kurze Brennweite aufweist, die typischerweise unter 5 mm liegt, stellt bereits eine geringe Verschiebung der Diode 2 die erforderliche Einstellung bereit. Falls die Abbildungslinse 5 z. B. 300 mm von der Sammellinse 11 entfernt ist und eine Brennweite f = 3 mm für eine Sammellinse verwendet wird, bewegt eine Verschiebung von nur 0,1 mm in der seitlichen Richtung der Diode 2 den Strahl 10 in der Ebene der Abbildungslinse 5 um 10 mm. Dies beseitigt die Notwendigkeit der Linse 3 auf Kosten der geringfügig verringerten optischen Leistungsfähigkeit.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 wird die optische Anordnung des Array bzw. der Anordnung dargestellt. Die Emissionsfläche bzw. Austrittsfläche der Diode 2 kann Fehler oder beabsichtigte Lücken 16 (in Fig. 5) aufweisen. Diese Fehler können auch auftreten, während die Diode altert. Daher bildet die Anordnung bevorzugt das Fernfeld 15 der Diode 2 anstelle des Nahfeldes 13 bei der Öffnung der Linse 11 ab. Bei einer typischen Multimoden- Diode, die bei der Anordnung verwendet wird, beträgt die Breite der Emissionsfläche 10-100 µm, während die Divergenz etwa 10° × 40° FWHM (Halbhöhenspitzenbreite) beträgt. Unter Verwendung einer Brennweite von f = 3 mm für die Linse 11 werden die Abmessungen des Laserpunktes 15 etwa 0,5 × 2 mm betragen, und der Fernfeld- Punkt 15 wird durch jeden Teil der Emissionsfläche der Diode 2 beleuchtet. Dies lacht einen eventuellen Fehler bzw. Defekt 16 im Bereich des Fernfeld-Lichtflecks bzw. -Punkts 15 unsichtbar. Sollte das effektive Strahlzentrum der Diode 2 verschoben werden, wird der Punkt 15 um einen sehr viel geringeren Betrag verschoben. Das Abbilden des Fernfeld-Punktes 15 in bzw. auf das Aufzeichnungsmedium 6 anstelle des Abbildens des Nahfelds 13 der Laserdiode (-n) 2 erzeugt eine gleichmäßige und stabile Belichtung 14 anstelle eines unregelmäßigen und unstabilen Rasters 13. Die Kurven 13 und 14 in Fig. 5 stellen gemessene Abtastwerte durch den Laserstrahl dar.
Unter Bezug auf Fig. 4 wird nun die optische Anordnung des Dioden-Array bzw. der Diodenanordnung in der einfachsten Form dargestellt. Die optische Linse 3 (Fig. 1) ist hierbei weggelassen, da sie für die Funktion der Anordnung nicht unentbehrlich ist. In seiner einfachsten Form besteht ein einzelner Kanal aus einer Laserdiode 2, einer Sammellinse 11, einer anamorphotischen Linse 4 und einer Abbildungslinse 5. Die Größe des Laserpunktes 15 (Fig. 5) auf der Austrittsöffnung der Linse 11 beträgt etwa fθ in der Richtung der großen Divergenz und fϕ+w in der langsamen Divergenzachse, wenn θ und ϕ die Divergenzwinkel, f die Brennweite der Sammellinse und "w" die Breite des Laserübergangs darstellen. Da w«fϕ, ϕ<θ ist, gilt dann: fϕ+w<fθ. Deswegen ist für die Größe fϕ+w eine geringere Reduktion für eine vorgegebene aufgezeichnete Markierung erforderlich. Die Linse 5 wird so gewählt, daß sie diese Überlagerung bereitstellt. In Fig. 4B weist die zylindrische Linse 4 keine Wirkung auf die Vergrößerung auf. Die Markierungsgröße beträgt in Fig. 4B (a/b) (fϕ+w). (Die a-Breite von fϕ+w ist um a/b verringert.
Die Linse 11 erzeugt ein Bild des Übergangs an der Öffnung der Linse 5 (bei maximaler Lichtsammlung). Dies macht erforderlich, daß die Linse 5 eine Apertur bzw. Öffnung aufweist, die größer ist als (b/f)w (diese Beziehung ist eine Annäherung, da der Abstand vom Laser zur Linse 11 geringfügig größer als f ist). Ohne die zylindrische Linse 4 würde die Markierungsgröße auf dem Aufzeichnungsmaterial 6 in Fig. 4A (a/b)fθ betragen. Dies ist für die meisten Anwendungen zu groß. Ein anamorphotisches Element 4 kann die Vergrößerung in der Ebene von Fig. 4A verringern, ohne die der Fig. 4B zu beeinflussen. Dies kann auf verschiedene Art und Weise umgesetzt werden, beispielsweise durch:
  • 1. eine negative zylindrische Linse, die nahe jeder Sammellinse angeordnet ist;
  • 2. eine negative zylindrische Linse, die für alle Strahlen gemeinsam verwendet wird;
  • 3. einen Strahlreduzierer, der aus zwei positiven zylindrischen Linsen besteht und nahe der Abbildungslinse angeordnet ist;
  • 4. einen Strahlreduzierer, der aus einer positiven und einer negativen zylindrischen Linse besteht, wobei er nahe der Abbildungslinse angeordnet ist.
Das Ersetzen der Linse 4 durch eine sphärische Linse ist zum Reduzieren der Größe in beiden Dimensionen nicht möglich, da es die Strahlgröße bei der Öffnung der Linse 5 in Fig. 4B vergrößern würde, was wiederum Licht verlorengehen lassen würde.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das einfachste, da es die geringste Anzahl von optischen Elementen aufweist. Ein Strahlbündler, der aus einer positiven und einer negativen zylindrischen Linse besteht, die nahe der Abbildungslinse 5 angeordnet werden, bietet die beste optische Leistungsfähigkeit. Da das anamorphotische Element 4 nur in der Richtung aktiv ist, in der die Laserdiode 2 diffraktionsbeschränkt ist, bietet es einen großen Flexibilitätsfreiheitsgrad beim Aufbau bzw. Entwurf, da die diffraktionsbeschränkte Dimension leicht in die Öffnung der Linse 5 fokussiert werden kann und der größte Teil des Lichtes gesammelt werden kann. Jeglicher Versuch, die Achse umzukehren und den Strahlverringerer in die andere Achse zu setzen, führt zu Abstrichen bei der Bildgröße und der Sammeleffektivität, da der Freiheitsgrad in der nicht diffraktionsbeschränkten Achse viel geringer ist.
BEISPIEL 1
Das Beispiel einer 8 × 8-Anordnung unter Verwendung von 64 Multimoden-Dioden (SDL 2320-C von SDL, San Jose, CA) weist die folgenden Parameter auf:
Diodenemitter: 1 × 40 µm, 600 mW, 830 nm, θ = 35°, ϕ= 10° (FWHM).
Sammellinse: f = 3,1 mm, NA = 0,68, PMO-Teilenummer 350330 von Geltech-PMO (Orlando, FL).
Abbildungslinse: f = 6,25 mm, NA = 0,4, PMO-Teilenummer 350110.
Zylindrische Linse: f = -50 mm, Melles-Griot-Teilenummer 01LCN129 von Melles-Griot (Irvine, CA).
Anordnungsraster: 8 mm horizontal × 10 mm vertikal, was eine äquivalente Höhe von 8 mm gibt: 8 = 1 mm in Abtastrichtung, gebogen mit einem Radius von R = 300 mm.
Reduktionsverhältnis: 50 : 1 (a = 6,375 mm, b = 318,75 mm), was eine Punkthöhe von 1 mm : 50 = 20 µm auf dem Aufzeichnungsmaterial ergibt.
Die Punktgröße beträgt vor der Reduktion (auf der Sammellinse): 1,9 mm (horizontal) × 0,6 mm (vertikal). Ohne die zylindrische Linse würde der horizontale Punkt 1,9 : 50 = 38 µm betragen. Durch das Einsetzen der zylindrischen Linse etwa 100 mm vor der Abbildungslinse wird dieser auf etwa 20 µm in der horizontalen Richtung reduziert, was eine Punktgröße von etwa 20 µm × 12 µm ergibt. Die Sammellinse wird auf die nächste horizontale Breite auf der Öffnung der Abbildungslinse 5 neu fokussiert. Die Gesamthöhe der Anordnung wird gleichzeitig von einer äquivalenten Höhe von 1 mm auf die Hälfte dieses Wertes reduziert.
Lichtsammeleffektivität: etwa 90% von den Laserdioden zur Aufzeichnungsfläche (alle optischen Elemente sind für 830 nm AR beschichtet).
Ausgangsleistung: 64 × 0,6 W × 0,9 = 34 W.
Wie aus diesem Beispiel ersichtlich ist, wird ein hochwirksamer Aufbau mit einer hohen Ausgangsleistung, scharfen Punkten und einer geringen Gesamtgröße (etwa 65 × 80 × 230 mm) erzielt. Während bei dem Beispiel Refraktionsoptikelemente verwendet wurden, ist es ersichtlich, daß andere Arten optischer Elemente verwendbar sind, wie beispielsweise reflektierende oder diffraktierende optische Elemente, um bei dieser Anordnung die gleiche Funktion zu erzielen. Beispielsweise kann eine Linse gegen einen gekrümmten Spiegel ausgetauscht werden.
BEISPIEL 2
Alle Parameter sind zu denen des Beispiels 1 identisch, ausgenommen, daß die einzelne negative zylindrische Linse gegen eine Anordnung von 64 kleinen negativen Linsen ausgetauscht wird, die alle vor eine entsprechende Sammellinse gesetzt werden. Jede negative Linse weist eine Brennweite von -10 mm auf (Melles- Griot-Teilenummer 01 LCN 427) und ist etwa 20 mm vor die zugehörende Sammellinse gesetzt. Die Sammellinsen werden auf den kleinsten Punkt auf der Öffnung der Linse 5 neu fokussiert.

Claims (7)

1. Laserdiodenanordnung zum Aufzeichnen von Informationen auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials, aufweisend: eine zweidimensionale Anordnung von Laserdioden (2), die auf einem Träger (1) angeordnet sind, wobei jede Laserdiode (2) eine gesonderte Lichtsammellinse (11) aufweist und jede der Sammellinsen (11) das Licht von der entsprechenden Laserdiode (2) auf eine gemeinsame Abbildungslinse (5) richtet, wobei die Abbildungslinse (5) ein reduziertes Bild der Anordnung auf dem Material (6) erzeugt; und wenigstens ein dazwischenliegendes optisches Element (4) zwischen der Abbildungslinse (5) und der Anordnung aus Laserdioden (2) angeordnet ist, wobei das dazwischenliegende Element (4) zumindest ein anamorphotisches optisches Element umfaßt.
2. Laserdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Laserdioden (2) eine Vielzahl aus Zeilen (n) und Spalten (m) mit diesen Laserdioden (2) aufweist, wobei jede der Zeilen (n) relativ zur vorherigen Zeile in Richtung der Zeilen (n) um einen Betrag versetzt ist, der geringer als die Beabstandung der Spalten (m) ist.
3. Laserdiodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdioden (2) vom Multimodentyp sind und die Abbildungslinse (5) einen Punkt (15) abbildet, der den Nahfeldaufbau der Laserdioden (2) nicht zu erkennen gibt.
4. Laserdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anamorphotische Element (4) von einer Vielzahl, insbesondere allen Laserdioden (2) gemeinsam verwendet wird.
5. Laserdiodenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anamorphotische Element (4) zumindest eine zylindrische optische Oberfläche aufweist.
6. Laserdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Laserdiode (2) ein anamorphotisches Element (4) fest zugeordnet ist.
7. Laserdiodenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anamorphotischen Elemente (4) zylindrische Linsen sind.
DE19827423A 1997-11-13 1998-06-20 Zweidimensionale Laserdiodenanordnung Expired - Fee Related DE19827423C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/970,081 US5995475A (en) 1997-11-13 1997-11-13 Two dimensional laser diode array using multimode lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19827423A1 true DE19827423A1 (de) 1999-05-20
DE19827423C2 DE19827423C2 (de) 2001-05-10

Family

ID=25516414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19827423A Expired - Fee Related DE19827423C2 (de) 1997-11-13 1998-06-20 Zweidimensionale Laserdiodenanordnung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5995475A (de)
JP (1) JPH11161992A (de)
DE (1) DE19827423C2 (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215598B1 (en) * 1998-10-05 2001-04-10 Ruey Jennifer Hwu Apparatus and method for concentrating beams from broad area diode lasers, diode laser bars and/ or diode laser arrays
US6529262B1 (en) 1999-04-14 2003-03-04 Ball Semiconductor, Inc. System and method for performing lithography on a substrate
US6509955B2 (en) 2000-05-25 2003-01-21 Ball Semiconductor, Inc. Lens system for maskless photolithography
US6537738B1 (en) 2000-08-08 2003-03-25 Ball Semiconductor, Inc. System and method for making smooth diagonal components with a digital photolithography system
US6493867B1 (en) 2000-08-08 2002-12-10 Ball Semiconductor, Inc. Digital photolithography system for making smooth diagonal components
US6430136B1 (en) 2000-11-07 2002-08-06 Creo Inc. Multimode multi-track optical recording system
US6473237B2 (en) 2000-11-14 2002-10-29 Ball Semiconductor, Inc. Point array maskless lithography
US6512625B2 (en) 2000-11-22 2003-01-28 Ball Semiconductor, Inc. Light modulation device and system
US6433917B1 (en) 2000-11-22 2002-08-13 Ball Semiconductor, Inc. Light modulation device and system
US6646669B2 (en) 2000-12-14 2003-11-11 Creo Inc. Multimode multi-track optical recording system
DE10111871A1 (de) 2001-03-13 2002-09-19 Heidelberger Druckmasch Ag Bebilderungseinrichtung für eine Druckform mit einem Array von VCSEL-Lichtquellen
JP2002279680A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Konica Corp 光ピックアップ装置、光ピックアップ装置の集光光学系及び光情報記録再生方法、
US6610458B2 (en) * 2001-07-23 2003-08-26 Kodak Polychrome Graphics Llc Method and system for direct-to-press imaging
US20030025979A1 (en) * 2001-07-31 2003-02-06 Ball Semiconductor, Inc. Surface distortion compensated photolithography
US6965387B2 (en) * 2001-08-03 2005-11-15 Ball Semiconductor, Inc. Real time data conversion for a digital display
DE60217034T2 (de) * 2001-09-17 2007-10-11 Fujifilm Corp. Bildaufzeichnungsverfahren und -Vorrichtung
CA2358169A1 (en) 2001-10-01 2003-04-01 Creo Products Inc. Method and apparatus for illuminating a spatial light modulator
US6658315B2 (en) 2001-10-31 2003-12-02 Ball Semiconductor, Inc. Non-synchronous control of pulsed light
US6870604B2 (en) * 2002-04-23 2005-03-22 Ball Semiconductor, Inc. High resolution point array
US7164961B2 (en) * 2002-06-14 2007-01-16 Disco Corporation Modified photolithography movement system
US6947459B2 (en) * 2002-11-25 2005-09-20 Eastman Kodak Company Organic vertical cavity laser and imaging system
US6873398B2 (en) * 2003-05-21 2005-03-29 Esko-Graphics A/S Method and apparatus for multi-track imaging using single-mode beams and diffraction-limited optics
US7148957B2 (en) * 2004-06-09 2006-12-12 3M Innovative Properties Company, Imaging system for thermal transfer
US20050283498A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method to build, retrieve and track information in a knowledge database for trouble shooting purposes
US7474815B2 (en) * 2006-03-14 2009-01-06 International Business Machines Corporation Interconnecting (mapping) a two-dimensional optoelectronic (OE) device array to a one-dimensional waveguide array
WO2008020343A2 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Primus Special Projects (Pty) Ltd A sorter
US20170050377A1 (en) * 2015-08-21 2017-02-23 Daniel Gelbart Laser Diode Array Based Photopolymer Exposure System

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4520471A (en) * 1983-02-07 1985-05-28 Rca Corporation Multi-channel recording/playback optics for laser diode arrays
US4743091A (en) * 1986-10-30 1988-05-10 Daniel Gelbart Two dimensional laser diode array
US5161064A (en) * 1990-11-21 1992-11-03 Polaroid Corporation Radiation source for a printer
JP2717035B2 (ja) * 1991-07-15 1998-02-18 大日本スクリーン製造株式会社 マルチビーム走査記録装置
US5619488A (en) * 1991-09-07 1997-04-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Information recording device
US5475416A (en) * 1992-06-03 1995-12-12 Eastman Kodak Company Printing system for printing an image with lasers emitting diverging laser beams
JPH0647954A (ja) * 1992-07-29 1994-02-22 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 光源ユニット
US5745153A (en) * 1992-12-07 1998-04-28 Eastman Kodak Company Optical means for using diode laser arrays in laser multibeam printers and recorders
EP0621558A3 (de) * 1993-04-23 1997-01-22 Eastman Kodak Co "Flying Spot" Laserdrucker mit räumlichen Multimode Lasern und Lasermatrizen.

Also Published As

Publication number Publication date
DE19827423C2 (de) 2001-05-10
JPH11161992A (ja) 1999-06-18
US5995475A (en) 1999-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19827423C2 (de) Zweidimensionale Laserdiodenanordnung
DE3137031C2 (de) Mehrfachstrahlenbündel-Abtastoptiksystem
EP0173849B1 (de) Laserstrahl-Lithograph
EP1168813B1 (de) Kompakte Mehrstrahllaserlichtquelle und Interleafrasterscanlinien-Verfahren zur Belichtung von Druckplatten
DE19511393B4 (de) Gerät zur Substratbehandlung, insbesondere zum Perforieren von Papier
DE69125631T2 (de) Vorrichtung zum punktrasterschreiben mittels eines dauerstrichlasers
DE10293414B4 (de) Lithograph mit bewegtem Zylinderlinsensystem
EP1014684B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Auslesen von in einer Phosphorschicht abgespeicherten Informationen
DE19724558A1 (de) Laserdrucker mit größerem Pixelabstand in einem Modulator-Array und geringem Pixelabstand in der Bildebene
DE10116059B4 (de) Lithograph mit bewegter Linse und Verfahren zum Herstellen digitaler Hologramme in einem Speichermedium
DE3042688A1 (de) Optisches abtastgeraet mit einer anordnung von lichtquellen
DE2828286A1 (de) Vorrichtung zur optischen abtastung
EP0898783A2 (de) Rastermikroskop, bei dem eine probe in mehreren probenpunkten gkeichzeitig optisch angeregt wird
EP1006382A1 (de) Anordnung und Vorrichtung zur optischen Strahltransformation
DE3226208A1 (de) Vorrichtung zum abtasten und aufzeichnen von bildern
DE602005003290T2 (de) Vorrichtung zur Mehrstrahlbelichtung
DE3889854T2 (de) Abtaster für einen elektrophotografischen Laserdrucker mit vielfachem Abtastfleck.
DE60007308T2 (de) Innentrommel-aufzeichnungsgerät mit mehreren strahlen mit mehreren wellenlängen
DE3226205A1 (de) Bildabtast- und bildaufzeichnungs-vorrichtung
EP0041660A1 (de) Lese- und Schreibvorrichtung mit einer optischen Abtastvorrichtung
DE69202785T2 (de) Gerät zum Bohren von Perforierungen in eine Bahn.
CH634664A5 (de) Abtastvorrichtung zur kartesischen abtastung und weitergabe von bildfeldern.
DE69114550T2 (de) Druckkopf mit variabler Bildelementdichte für elektrophotographische Drucker.
DE102019204032B4 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer räumlich modulierbaren Leistungsdichteverteilung aus Laserstrahlung
DE69721447T2 (de) Optisches Abtastsystem

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: FIENER, J., PAT.-ANW., 87719 MINDELHEIM

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: KODAK GRAPHIC COMMUNICATIONS CANADA COMPANY, B, CA

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee