JP2006060033A

JP2006060033A - 光源装置

Info

Publication number: JP2006060033A
Application number: JP2004240608A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hashiguchi; 昭浩橋口
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】複数のレーザモジュール１２から射出されたレーザ光をマルチモード光ファイバにより導光し、その導光された光を集束して射出する露光光源装置において、小型化を図る。
【解決手段】レーザモジュール１２を、レーザ光の射出方向を同一にして２列の光源列１２ａ，１２ｂに分けて配置し、光源列１２ａ，１２ｂ上記射出方向に対して前後に配置するとともに、マルチモード光ファイバ１３を上記射出方向に向けて延設し、かつ上記射出方向後側の光源列１２ｂのレーザモジュール１２に接続されたマルチモード光ファイバ１３が上記射出方向前側の光源列１２ａのレーザモジュール１２間を通過するように、光源列１２ａ，１２ｂをその光源列１２ａ，１２ｂの延びる方向に半ピッチずらして配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光源部から射出された光を各光源部に接続された光ファイバにより導光し、その導光された光を集束して射出する光源装置に関するものである。

従来、露光光を感光材料に照射してその感光材料を露光する露光装置が種々提案されている。

そして、上記のような露光装置として、たとえば、露光光源にレーザダイオードを用いたものが提案されている。上記のようにレーザダイオードを露光光源として用いる場合には、レーザダイオードの一つ一つの出力は小さいため、たとえば、複数のレーザダイオードを用いて高出力なレーザ光を取得する方法が提案されている。具体的には、複数のレーザダイオードから射出されるレーザ光をマルチモード光ファイバにより合波するレーザモジュールを複数構成し、この複数のレーザモジュールのマルチモード光ファイバを束ねてバンドル状とした光源装置を構成して高出力なレーザ光を取得する方法が提案されている。
特開２００４−１２８０６２号公報

しかしながら、上記のように複数のレーザモジュールとマルチモード光ファイバを用いて光源装置を構成する場合、たとえば、特許文献１に記載のように、複数のレーザモジュールをただ単に一列に並べたのではその長さが長くなり装置が大型化してしまう。また、マルチモード光ファイバは折れやすいものであるため余長処理を行うことが望ましいが、この余長処理を施すためにはある程度のスペースが必要であり、複数のレーザモジュールを適切に配置しないと、この余長処理のためのスペースが広くなってしまい、やはり装置が大型化してしまう。たとえば、２０個のレーザモジュールを用いて光源装置を構成する場合、ただ単に一列に配列したのでは、たとえば、レーザモジュールを２０ｍｍピッチで配置したとすると４００ｍｍの長さになってしまう。また、このようなレーザモジュールの配置において、余長処理を行った場合には、たとえば、半径５０ｍｍの円形状にマルチモード光ファイバを曲げることにより余長処理を行った場合には、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４００ｍｍのスペースが必要になる。また、特許文献１に記載のように、レーザモジュールを２列並行に配列するとともに、それぞれの列のレーザモジュールの光の射出方向が正反対の方向を向くように配置するようにしたのでは、余長処理のスペースが２箇所必要になることになり、やはり装置が大型化してしまう。

また、上記のように余長処理のスペースの問題だけでなく、各レーザモジュールを駆動制御する駆動制御回路の配置や、レーザモジュールと駆動制御回路とを接続する配線の仕方についても、適切に配置しなければやはり装置全体として大型化してしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、上記のような光源装置において、より小型化された光源装置を提供することを目的とするものである。

本発明の光源装置は、複数の光源部と、その各光源部から射出された光を導光して射出する、各光源部に接続された複数の光ファイバと、複数の光ファイバにより導光された光を集束し、その集束された集束光を射出する集束部とを備えた光源装置において、複数の光源部が複数の光源部の光の射出方向を同一にして複数の光源列に分けられて配置され、その光源列が上記射出方向に対して前後に配置されるとともに、複数の光ファイバが上記射出方向に向けて延設され、かつ上記射出方向後側の光源列の光源部に接続された光ファイバが上記射出方向前側の光源列の光源部間を通過するように光源列が光源列の延びる方向に所定長ずらされて配置されていることを特徴とする。

また、上記光源装置においては、光源列を、同一平面上に配置するようにすることができる。

また、複数の光源列と集束部との間において光ファイバの余長処理を行うようにすることができる。

また、上記射出方向前側の光源列の光源部に接続された配線が上記射出方向後側の光源列の光源部間を通過するように光源列をその光源列の延びる方向に所定長ずらして配置するようにすることができる。

また、光源部を駆動制御する駆動制御部を有するものとし、駆動制御部を、光源部が配置された面の下側に配置するようにすることができる。

また、光源部を冷却する冷却板を有するものとし、その冷却板を、光源部が配置された面と駆動制御部との間に設置するようにすることができる。

ここで、上記「配線」とは、光源部と駆動制御部とを接続する配線でもよいし、光源部とその光源部に電源供給する電源部とを接続する配線でもよいし、これらを束ねたものでもよく、要は光源部に接続される配線であれば如何なる用途の配線でもよい。

本発明の光源装置によれば、複数の光源部をその複数の光源部の光の射出方向を同一にして複数の光源列に分けて配置し、その光源列を上記射出方向に対して前後に配置するとともに、複数の光ファイバを上記射出方向に向けて延設し、かつ上記射出方向後側の光源列の光源部に接続された光ファイバが上記射出方向前側の光源列の光源部間を通過するように光源列を光源列の延びる方向に所定長ずらして配置するようにしたので、光源列の長さをより短くすることができ、また、光源列を同一平面上に配置するようにすれば、高さについてもより低くすることができ、装置全体としてより小型化を図ることができる。

また、複数の光源列と集束部との間において光ファイバの余長処理を行うようにした場合には、たとえば、上記特許文献１に記載の方法のように２箇所で余長処理を行う場合と比較すると、余長処理を１箇所で行うようにすることができるので、その分余長処理のスペースを省くことができ、より小型化を図ることができる。

また、上記射出方向前側の光源列の光源部に接続された配線が上記射出方向後側の光源列の光源部間を通過するように光源列をその光源列の延びる方向に所定長ずらして配置するようにした場合には、配線をよりコンパクトに配置するようにすることができる。

また、光源部を駆動制御する駆動制御部を、光源部が配置された面の下側に配置するようにした場合には、駆動制御部を設置するスペースをより少なくすることができるとともに、駆動制御部と光源部とを接続する配線もより短くすることができるので、装置全体としてより小型化を図ることができる。

また、光源部を冷却する冷却板を、光源部が配置された面と駆動制御部との間に設置するようにした場合には、光源部を冷却する機構を設けるためのスペースをより小さくすることができ、装置全体としてより小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の光源装置の一実施形態を用いた露光光源装置について説明する。図１は本露光光源装置の概略構成を示す斜視図である。

本露光光源装置１０は、図１に示すように、複数のＬＤチップを有する多数のレーザモジュール１２と、各レーザモジュール１２に接続され、各レーザモジュール１２から射出されたレーザ光を導光して射出するマルチモード光ファイバ１３と、多数のマルチモード光ファイバ１３が接続され、多数のマルチモード光ファイバから射出されたレーザ光を集束して射出するコネクタ部１４と、各レーザモジュール１２を駆動制御する駆動制御部１５と、各レーザモジュール１２と各駆動制御部１５とを接続する配線１６と、レーザモジュール１２を冷却する冷却板１７とを備えている。

ＬＤモジュール１２は、図２に示す合波レーザ光源（ファイバ光源）によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック６０上に配列固定された、複数（例えば７個）のＬＤチップＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４，ＬＤ５，ＬＤ６，およびＬＤ７と、ＬＤチップＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメータレンズ６１，６２，６３，６４，６５，６６および６７と、１つの集光レンズ７０とから構成されている。なお、ＬＤチップの個数は７個に限定されるものではなく、その他の個数が採用されてもよい。また、上述のような７個のコリメータレンズ６１〜６７に代えて、それらのレンズが一体化されてなるコリメータレンズアレイを用いることもできる。

ＬＤチップＬＤ１〜ＬＤ７は、チップ状の横マルチモードまたはシングルモードのＧａＮ系半導体レーザであり、発振波長が総て共通（例えば、４０５ｎｍ）であり、最大出力も総て共通（例えば、マルチモードレーザでは１００ｍＷ、シングルモードレーザでは３０ｍＷ）である。なお、ＬＤチップＬＤ１〜ＬＤ７としては、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲で、上記の４０５ｎｍ以外の発振波長を備えるレーザを用いてもよい。

そして、レーザモジュール１２は、図１に示すように、レーザ光の射出方向を同一にして２列の光源列１２ａ，１２ｂに分けられて配置されている。そして、光源列１２ａ，１２ｂはレーザ光の射出方向に対して前後に位置するように配置されている。

そして、マルチモード光ファイバ１３はレーザモジュール１２からのレーザ光の射出方向に向けて延設され、かつ上記射出方向後側の光源列１２ｂのレーザモジュール１２に接続されたマルチモード光ファイバ１３が上記射出方向前側の光源列１２ａのレーザモジュール１２間を通過するとともに、上記射出方向前側の光源列１２ａのレーザモジュール１２に接続された配線１６が上記射出方向後側の光源列１２ｂのレーザモジュール１２間を通過するように、光源列１２ａ，１２ｂがその光源列１２ａ，１２ｂの延びる方向に所定長ずらされて配置されている。具体的には、本実施形態においては、図３に示すように、光源列１２ａと光源列１２ｂとは半ピッチずらされて配置されている。なお、本実施形態においては、レーザモジュール１２を２列の光源列１２ａ，１２ｂに分けて配置するようにしたが、２列に限らず、３列以上に分けて配置するようにしてもよい。３列に分けて配置する場合には、たとえば、図４に示すように、３列の光源列を１/３ピッチずつずらして配置するようにし、上記射出方向の最前列に配置された光源列のレーザモジュール１２の間を、他の光源列のレーザモジュール１２に接続されたマルチモード光ファイバ１３が２本通過するようにし、真ん中に配置された光源列のレーザモジュール１２の間を、上記射出方向の最後列に配置された光源列のレーザモジュール１２に接続されたマルチモード光ファイバ１３が通過するようにすればよい。

また、マルチモード光ファイバ１３は、上記のようにレーザモジュール１２のレーザ光の射出方向、つまり、コネクタ部１４に向けて延設され、コネクタ部１４のコネクタ１８に接続されるが、その途中において、数回楕円形状に巻かれて余長処理が施されている。また、上記のようにマルチモード光ファイバ１３の余長処理を行うために、筐体１１には段差１９が設けられている。つまり、図１に示すように、筐体１１において、段差１９の分だけ冷却板１７が設置された面よりも低い面を設けることにより、マルチモード光ファイバ１３の余長処理のためのスペースが確保されている。

また、レーザモジュール１２は、冷却板１７ａ上の同一平面上に配置されている。そして、冷却板１７ａの下側には、冷却板１７ａを冷却する冷却水が流れる冷却水管３０が配設され、冷却水管３０は、冷却板１７ａ全体を冷却可能なように冷却板１７ａの下に配管されている。具体的には、図５（ａ）に示すように、冷却水管３０は冷却板１７ａ全体を冷却可能なように、冷却板１７ａ全体にわたって蛇行して配置されている。そして、冷却水管３０は、図５（ｂ）に示すように、アルミ板１７ｂにかしめられており、冷却板１７ａはアルミ板１７ｂを介して冷却水管３０により冷却される。

また、冷却板１７ａの下側には駆動制御部１５が設置されている。なお、冷却板１７ａは筐体１１の上方に断熱部材を介して設置されており、駆動制御部１５は、冷却板１７ａの真下の筐体１１の内部に配置されている。駆動制御部１５は、レーザモジュール１２の駆動回路が設けられたドライバ基板１５ａと、ドライバ基板１５ａが設置される、上記ドライバ基板１５ａにおける駆動回路を制御する制御基板１５ｂとから構成されている。制御基板１５ａには、図示省略したＣＰＵなどを有する制御装置からの制御信号が制御信号線５０を介して入力される。駆動制御部１５は、配線１６を介してレーザモジュール１２に接続され、レーザモジュール１２毎に複数設けられている。また、ドライバ基板１５ａは制御基板１５ｂから取り外し可能なように構成されている。

そして、ＬＤモジュール１２においては、駆動制御部１５からの制御信号に基づいてＬＤチップＬＤ１〜ＬＤ７が駆動制御され、ＬＤチップＬＤ１〜ＬＤ７から射出されたレーザ光はそれぞれ対応するコリメータレンズ６１〜６７によって平行光化され、平行光化されたレーザ光は集光レンズ７０によって集光されてマルチモード光ファイバ１３のコア１３ａの入射端面上に入射する。

そして、コネクタ部１４においてマルチモード光ファイバ１３がバンドルされてバンドルファイバ４０が形成されている。バンドルファイバ４０はコネクタ部１４から外部に取り出され、このバンドルファイバ４０から多数のマルチモード光ファイバ１３から射出されたレーザ光を集束した集束光が射出される。

また、上記実施形態の露光光源装置において、筐体１１内に電源部を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態の露光光源装置は、たとえば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）などの空間光変調素子を有する露光ヘッドを備えた露光装置の露光光源装置として利用することができる。そして、上記のような露光装置として、たとえば、複数の露光ヘッドがマトリクス状に配列され、これらの露光ヘッドを利用して感光材料に２次元状に露光を行うものも提案されている。上記のような露光装置に本実施形態の露光光源装置を利用する場合には、たとえば、図６に示すように、露光光源装置１０を２列に分けて縦に並べて配置するとともに、その列の間に冷却水を流すチラー２０を配置して露光光源システムを構成することができる。また、露光光源装置１０の上下には、レーザモジュール１２を交換可能なようにスペースが設けられている。

また、本発明の光源装置は、上記のような露光光源装置だけでなく、その他の光源装置として利用するようにしてもよい。

本発明の光源装置の一実施形態を用いた露光光源装置の外観斜視図図１に示す露光光源装置のレーザモジュール１２の概略構成図図１に示す露光光源装置の一部上面図本発明の光源装置のその他の実施形態を示す図図１に示す露光光源装置の冷却水管の配置図図１に示す露光光源装置を利用した露光光源システムの外観斜視図

符号の説明

１０露光光源装置
１１筐体
１２レーザモジュール
１３マルチモード光ファイバ
１４コネクタ部
１５駆動制御部
１５ａドライバ基板
１５ｂ制御基板
１６配線
１７ａ冷却板
１７ｂアルミ板
１８コネクタ
２０チラー
３０冷却水管
４０バンドルファイバ
５０制御信号線

Claims

複数の光源部と、該各光源部から射出された光を導光して射出する、前記各光源部に接続された複数の光ファイバと、該複数の光ファイバにより導光された光を集束し、該集束された集束光を射出する集束部とを備えた光源装置において、
前記複数の光源部が該複数の光源部の前記光の射出方向を同一にして複数の光源列に分けられて配置され、該光源列が前記射出方向に対して前後に配置されるとともに、前記複数の光ファイバが前記射出方向に向けて延設され、かつ前記射出方向後側の光源列の光源部に接続された光ファイバが前記射出方向前側の光源列の光源部間を通過するように前記光源列が前記光源列の延びる方向に所定長ずらされて配置されていることを特徴とする光源装置。
前記光源列が、同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
前記複数の光源列と前記集束部との間において前記光ファイバの余長処理が行われていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
前記射出方向前側の光源列の光源部に接続された配線が、前記射出方向後側の光源列の光源部間を通過するように前記光源列が前記光源列の延びる方向に所定長ずらされて配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の光源装置。
前記光源部を駆動制御する駆動制御部を有し、
該駆動制御部が、前記光源部が配置された面の下側に配置されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の光源装置。
前記光源部を冷却する冷却板を有し、
該冷却板が、前記光源部が配置された面と前記駆動制御部との間に設置されていることを特徴とする請求項５記載の光源装置。