JP4221513B2 - 集積型ビーム整形器およびその使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願）
本願発明は、共通の譲受人に譲渡された以下の互いに係属する出願、すなわち、「光学的柔軟性開口部およびその利用」と題する１９９７年４月１４日付で出願された米国特許出願第０８／８３３，２２０号、「ディスク駆動機構のための集積化された光学ヘッドおよびその形成方法」と題する１９９６年９月２７日付で出願された米国特許出願第０８／７２７，８３７号、および「改良型投射ポインタ」と題する１９９６年６月２４日付で出願された米国特許出願第０８／６６８，９７６号を参照し、これらすべての出願が一体のものとしてここに統合される。
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は、入射光ビームを補正し、真円化し、コリメートし、あるいはプロファイルを変えるために、透明基板上に取り付けられた光学部品を利用することに関する。とりわけ、本発明は、受動整合され、大量生産されるシステムの内部において、光学部品を整形される光にできるだけ隣接して設けることに関する。本発明は、さらに、非円形のコリメートされない入力ビームを、独立して真円化し、コリメートするために、透明基板の反対側に光学部品を配置することに関する。
【０００３】
（背景技術）
レーザダイオードは、小型で、効率よく、安価で、しかも大量生産が可能である。そのため、レーザダイオードは非常に多くの分野で利用されてきた。しかし、レーザダイオードの活性領域は極めて小さく、しかも非対称形状を有する。そのため、小さな非対称のビームウェスト（ビームのくびれ）を生じていた。その結果、ビームの拡散が大きく、しかも非対称である。
【０００４】
ビームが楕円形になるのを低減又は解消できないことは常に重要なことではないが、多くの場合、光学収差の少ないコリメートされた出力が必要である。特定の目的から通常のレンズを用いてビームをコリメートしなければならない場合、遠くの場所に映し出されたビーム模様は２方向で異なり、楕円形のビームとなる。そのため、ビームの楕円形は後続の光学装置によって減少させる必要がある。
【０００５】
非点収差は、レーザダイオードの別の特性であり、これは多くの場合に異なる問題を有する。非点収差が補正されてないレーザビームは、半径方向に対称な一つのレンズでコリメートすることはできない。非点収差を有するレーザにおいて、各軸は異なる点から広がるように見える。そのため、単一部材で両軸方向に同時にコリメートするには、各軸について異なる焦点距離を有するアナモルフィック（歪み形）部材が必要である。この非点収差は、後続の光学装置によって適正に補正される。
【０００６】
ダイオードレーザの波面をコリメート化・円形化・補正するために、数々の方法がある。一つの解決方法は、通常の円筒レンズを用いて各軸について独立してコリメートすることである。しかし、非点収差の大きなビームの場合、スキュー光線を補正できず又整列するのが難しいので、円筒レンズの性能が低下する。整列の問題を解消するための方法が、例えば、シンドラーに付与された米国特許第５，５８１，４１４号（「マイクロレンズのアセンブリとカプラ」）に開示されており、そこでは一対のマイクロレンズの間に一定の関係が機械的に形成されている。これら一対のマイクロレンズの間に配置されたスペーサは、光をレンズ間に通過させ得るハードアパチャのように機能する。このスペーサは、該スペーサの厚みに対応した一組のスペースを提供する。
【０００７】
別の方法では、例えば、シンドラーに付与された米国特許第５，５５３，１７４号（「モノリシック円筒光学系」）に記載された非球面コリメータと共に円筒レンズを使用している。この文献で、米国特許第５，５８１，４１４号の方法の問題が指摘されており、それはレーザダイオードの前面近傍にレンズを取り付けるため、レーザダイオードを収容する金属容器を開放するか、金属容器の無いレーザダイオードを提供しなければならないということである。米国特許第５，５５３，１７４号では、レーザダイオードを収容する金属容器の窓部の前方に非球面コリメータを配置して大口径軸についてビームをコリメートすることによりその問題を解消している。また、別のレンズを用いて小口径軸をコリメートして拡大し、ほぼ円形のコリメートされたビームを提供している。
【０００８】
別の構成が、例えば、ジャクソン等の米国特許第５，２２９，８８３号に示されている。この特許の図２と図３に示すように、バイナリの光学部材２８と共に円筒レンズ２２が使用されている。このバイナリの光学部材２８は、発散入力光源からの光線が、該バイナリ光学部材の前面から、同一光路を進むか、または、光源から出口に進む光の波長の複数倍の波長によって光路長と異なるように、設計されている。一般に僅かな水平発散は殆ど収差無く円筒光学部材でコリメートされるが、ｆ値が小さい場合、高速垂直発散をコリメートするには相当な光パワーを必要とし、そのために通常はコリメートされた出力に相当な光学収差を生じる。
【０００９】
大口径軸のレーザダイオード出力をコリメートするために、円筒レンズ２２が使用されている。バイナリ光学系２８は基板を有し、その上にバイナリ光学回折模様が描かれる。通常、バイナリ光学回折模様は８位相レベルであり、これは発散光の有する光路差を補正するものである。バイナリ光学部材は、小口径軸の発散をコリメートし、大口径軸又は小口径軸のいずれでもない光線のスキュー光線収差を補正する。
【００１０】
これらの付加的な補正はバイナリ光学部材に特有のもので、その回折模様は、各光線が同等の光路長を進行するように、又は光路の整数倍だけ上記同等の光路長から変化する光路長を進行するように選択される。
【００１１】
レーザダイオード１０から出力されるビームを正しく補正するために、ジャクソン等の特許の円筒レンズと屈折光学部材２８は共に光軸に沿って配置されなければならないだけでなく、相互に回転自在に整列されなければならない。この回転に対する整列は、異なる軸が別々に扱われるので、重要である。この回転方向の整列は難しいうえに不安定であるため、高価な連続した回転整列装置が必要である。
【００１２】
共に光学パワーを提供する２つの部材を整列する場合、十分な注意が必要である。そのように注意を要する整列を行なうには、所望のビームが得られるまで、ビーム上で回転し、光学部材を連続的に調整しなければならず、困難を伴い、高価であった。光学パワーが両部材によって提供される場合、単一部材の光学整列装置は、システム全体として最適な結果を得るように、他の光学部材を正確に整列し得ないかもしれない。
【００１３】
確かに、所望の円形ビームを得ることにより、楕円ビームを用いたときの解決策は、楕円性を減少するのではなく単に補正するだけのものであるという問題がある。そのような解決方法が、例えばオフェイの米国特許第５，２０４，５１６号（「欠陥補正格子を有する平面光学走査ヘッド」）に示されている。この特許では、楕円形の入力ビーム６を導波路９に連結するために入力格子７が使用され、ビーム自体の楕円性は導波路に入るまでに低減されない。
【００１４】
（発明の概要）
本発明の目的は、透明基板（基板）上に設ける光学部材を提供することを目的とする。なお、この光学部材は、入力ビームを適正に整列された状態でほぼ所望の形状に整形するものである。
【００１５】
本発明の他の目的は、楕円性を低減する方法と装置、また一つの光学部材を用いて非円形ビームを整形する方法と装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、正確に整列する必要のない光学部材を用いたビーム整形を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、レーザダイオードを収容する金属容器内にビーム整形部材を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、小型で、安定配置され、大量生産されるビーム整形装置を提供することである。
【００１９】
本発明の上記目的及びその他の目的は、以下の詳細な説明より容易に理解できる。しかし、以下の詳細な説明と特定の実施形態を本発明の好適な実施例を示すものであって本発明を説明するためのものであり、当業者が詳細な説明に基づいて本発明の精神と範囲内で種々の変更を加えることができることは容易に理解できることである。
【００２０】
（好適な実施形態の詳細説明）
図１Ａに示すように、レーザダイオード１０は、光軸１２に沿ってビームを出射する。図１Ｂおよび１Ｃから分かるように、ビーム形状１６は、楕円形をしており、ビームがレーザダイオード１０から離れて伝播するにつれて、ビームはだんだん大きくなり、一方の軸に沿ったビームの大きさと、他方の軸に沿ったビームの大きさが、だんだん異なるようになってくる。とりわけ、ビームは、大口径軸１８に沿って、より広くより大きく分散し、小口径軸１９に沿って、より狭くより小さく分散する。この楕円形状に対処するために用いられる従来の装置について、上述の背景技術で説明した。上述のように、このビーム形状を整えて、より真円に近いビーム形状を与えることが好ましい場合がしばしばある。さらに、その他の所望するビーム形状を有するようにしてもよい。
【００２１】
（ソフトな開口部）
図２から分かるように、本発明に係る１つの実施形態の一般的なコンセプトは、レンズの外側端に向かうほど、レンズ倍率を小さくした光学部品２０を提供することにある。本発明に係る回折性の実施形態を用いた場合、レンズ倍率を小さくするということは、所望の回折オーダに回折される倍率度を小さくするということを意味する。通常、所望する回折オーダは、第１次オーダであるが、この部品２０は、零次または１次以上の任意のオーダを用いるように設計することができる。
【００２２】
この回折部品において、ビームにおけるすべての倍率は、通常、この回折部品を通過して伝播し、この回折部品は、ビームの一部を多様な回折オーダに偏向することにより、ビーム形状を整える。したがって、本発明に関し、倍率減衰とはは、所望の出力ビームにおいて倍率を小さくするということを意味する。
【００２３】
図２に示すように、減衰の程度を半径方向に増やすということにより、「ソフトな」開口部が形成される。つまり、ソフトな開口部は、光が通過しない外側において際立った境界を有する、従来式の光学部品が有するハードな開口部とは対照的である。このようなハードな開口部は、回折によるエアリー円盤型のパターンまたはリングを形成する。
【００２４】
図２に示すソフトな開口部は、大口径軸にある倍率を、ガウス分布ビームよりも速く倍率を減衰させる。このソフトな開口部において、中心内部の倍率は、端部でゼロとなるように減衰する。したがって、全か無タイプのハード開口部とは違って、ソフト開口部は、ビームが中心位置から外れて分散したときに倍率を減衰するように機能する。
【００２５】
光学部品２０を通過するビームの光路を、図２の破線の楕円で示す。内側の破線楕円３０は、レーザダイオードが出力するガウス分布のビームの半分の強度を有する点を示し、この点において、ビームの中心におけるピーク強度の半分の強度を有する。外側の破線楕円３２は、レーザダイオードが出力するガウス分布ビームの１／ｅ²点である。１／ｅ²点とは、ビーム半径を定義し、中心における最大強度の１３．５％のビーム強度を有する点である。
【００２６】
破線楕円３０は、ピーク値の半分、つまり半値幅よりも強いビーム強度を有する領域において、小口径軸１９に沿ったビームが内側領域２２に対してだけ照射し、大口径軸１８に沿ったビームが内側領域２２と第１中間領域２４に対して照射することを示している。同様に、破線楕円３２は、ビームが最大強度の１３．５％から最大強度の半分までの強度を有する領域において、小口径軸１９に沿ったビームが第１中間領域２４に対してだけ照射し、大口径軸１８に沿ったビームが第２中間領域２６と外側領域２８に対して照射することを示している。つまり、大口径軸１８に沿った倍率は、小口径軸１９に沿った倍率よりも大きく減衰される。このとき、ピーク強度を有するビーム領域を減衰しない。
【００２７】
倍率減衰の度合いを変化させることは、数多くの方法により実現することが可能である。以下の方法により、ソフトな開口部の中心から遠ざかるにつれて、倍率減衰を増加させることができる。例えば、中心から外れるにしたがって位相レベルの数を減らすか、中心から外れるにしたがって位相レベルの数を増やすか、中心から外れるにしたがって金属パッチなどの散乱部の密度を増やすか、中心から外れるにしたがって高さおよび／またはデューティサイクルを変化させるようにエッチングする。
【００２８】
上述のような構成では、小口径軸方向において、領域の外側にはレンズ倍率がほとんどないので、小口径軸方向において、ほとんど、あるいは全く減衰されない。対称的に、大口径軸方向において、この部品の外側領域に多くのレンズ倍率が与えられている。これら外側の領域を与えることにより経験される屈折力の低減は、出力を円形化する。
【００２９】
（放射角度変更部品）
ソフト開口部を用いてビームを真円化するように、システムからレンズ倍率を低減させる択一的手段として、伝播する軸の方向により入力ビームの放射角度を変える回折性光学部品（以下、単に「ＤＯＥ」という。）４０を、基板４２の第１の表面４２ａ上に配置することができる。コンピュータにより形成されるホログラムを採用するＤＯＥ４０は、特定の入力ビームと所望の出力ビームに関して、コンピュータによる数値計算により設計され、リソグラフィ技術により製造される。これらの技術は、スワンソンの米国特許第５，１６１，０５９号で開示されており、この特許は、ここに一体のものとして統合される。
【００３０】
基板４２に照射される入力ビームは、界面で屈折して曲がる。この屈折により、光ビームが伝播する角度を変える。図３Ａで示すように、大口径軸に沿った光ビームの角度θ_fは、基板４２に入ることにより、角度θ_{f ’}に小さくなる。同様に、図３Ｂで示すように、小口径軸に沿った光ビームの角度θ_sは、基板４２に入ることにより、角度θ_{s ’}に小さくなる。
【００３１】
図３Ａで示すように、大口径軸に沿った入力ビームの放射角度を、θ_{f ’}からθ_{f ”}へ（このときθ_{f ’}＞θ_{f ”}）、さらに小さくするために、基板４２の入射表面４２ａの上に設けられたＤＯＥ４０を用いる。破線は、ＤＯＥ４０がない場合における大口径軸に沿った入力ビームの放射角度θ_{f ’}を示し、実線は、ＤＯＥ４０からの出力ビームの放射角度θ_{f ”}を示す。
【００３２】
同様に、ＤＯＥ４０は、図３Ｂに示すように、小口径軸に沿った入力ビームの放射角度を、θ_{s ’}からθ_{s ”}へ（このときθ_{s ’}＜θ_{s ”}）大きくする。破線は、ＤＯＥ４０がない場合における小口径軸に沿った入力ビームの放射角度θ_{s ’}を示し、実線は、ＤＯＥ４０からの出力ビームの放射角度θ_{s ”}を示す。
【００３３】
それぞれの軸に沿った放射角度は、さまざまな方法で変更することができる。屈折部品は、実効性に影響を与えず、入射角をさまざまな出力角度に変更できるが、屈折部品とは違って、回折部品を用いる場合、入力角度から偏向すればするほど、より多くの光強度が失われる。例えば、背景技術で上述したような解決手段において、屈折部品が用いて、ビームを１つの軸方向に沿ってコリメートする、すなわち偏向角度をゼロに低減する。しかし、ＤＯＥを用いると、こうした低減をあまり効率よく行うことができない。したがって、回折部品に出力するビームの適正な構成を決定する上で、各軸に沿った光の光学的倍率を参酌しなければならない。
【００３４】
本発明によるＤＯＥを用いて、所望するようにビームを真円化するためには、主に、２つの有効な解決手段がある。第１の解決手段は、各々の軸に沿って、ビームが同じ放射角度を有するように、すなわち、ＤＯＥ４０からの出力において、θ_{s ’}≒θ_{f ’}となるようなビームを出力させるように設計することである。この近似的等号は、小口径軸における放射角度を大きくし、同等程度だけ大口径軸における放射角度を小さくすることにより効率的に実現することができる。第１次近似に対して、これらの角度は同等となる。換言すると、
θ_{s ”}−θ_{s ’}≒θ_{f ’}−θ_{f ”}となる。
【００３５】
大口径軸および小口径軸に沿ったＤＯＥ４０に出力する放射角度が同じなので、大口径軸および小口径軸に沿ったビームの大きさに生じる不均衡は、ＤＯＥ４０に照射するときには補償されないが、ビームがＤＯＥ４０から伝播するにつれて、この不均衡が大きくなることは阻止される。したがって、本発明において、ＤＯＥ４０から出力されるビームを十分遠方まで伝播させることにより、真円化を実現することができる。その結果、ビームの大きさが、例えば、２ないし３次のオーダだけ大きくなり、これは当初の不均衡よりも大きく、ひいては当初の不均衡が無視することができる。ビームの大きさが十分大きくなる点は、必要とされる真円化の度合いに依存する。
【００３６】
例えば、ＤＯＥ４０の入力位置において、大口径軸に沿ったビームが小口径軸に沿ったビームよりも４０μｍ大きい場合、全体のビームが１ｍｍのスポットまで拡大されると、大口径軸に沿ったビームと小口径軸に沿ったビームの間に存在する４０μｍ差は、無視できる。つまり、ビームは実質的に真円化する。
【００３７】
大口径軸に沿ったビームと小口径軸に沿ったビームの大きさのＤＯＥ上の差異を小さく維持するためには、通常レーザである光源にＤＯＥを極めて接近して配置しておく必要がある。例えば、レーザの放射角度が、各々、小口径軸に沿って１１°で、大口径軸に沿って３３°であったとすると、ＤＯＥ４０上のビームの大きさの差異を４０μｍ以下にするためには、ＤＯＥ４０をレーザからおよそ１００μｍ以内に配置する必要がある。ＤＯＥ４０上のビームの大きさの差異を２００μｍ以下にするためには、ＤＯＥ４０をレーザからおよそ５００μｍ以内に配置する必要がある。
【００３８】
通常、レーザダイオードは、容器である円筒状のハウジング内に取り付けられる。容器は、通常、長さが約２ｍｍある。したがって、レーザダイオードが容器内に配置される場合、ＤＯＥ４０も容器内に配置する必要がある。
【００３９】
第１の解決手段は、ＤＯＥ４０から出力されるビームが各軸に沿って同じ放射角度を与えることなので、ＤＯＥ４０の後方のどこかに従来式の光学部品を用いて、ビームをコリメートすることもできる。このような従来式の部品を配置すべき位置は、所望のビームの大きさによって決定される。所望するスポットの大きさが１ｍｍであると仮定すると、ＤＯＥ４０から出力されるビームの放射角度は、各軸において２２°であり、このときのＤＯＥ４０とコリメートレンズとの間の距離は、およそ２.５ｍｍとなる。基板は、ＤＯＥ４０とコリメート部品の間の所望する距離と同じ厚みを有し（ここでは２.５ｍｍであるが）、従来式のものよりも容器を若干長くして、コリメートレンズを基板の出力表面４２ｂ上に配置することにより、ビームの形状を整えるために必要な光学系をすべてレーザの容器内に集積化する。
【００４０】
ＤＯＥ４０とコリメート部品の間の距離がより長く必要である場合、コリメート部品を容器の外側に配置してもよい。例えば、所望のビームの直径が１ｃｍで、上述と同じパラメータであるとして、ＤＯＥ４０からの距離が２２ｍｍであったとする。このような距離に対して、コリメート部品を容器の外に配置する方が望ましい。また、距離によっては、コリメート部品を容器のトップ面に配置してもよい。コリメート部品が、基板の出力表面４２ｂ上に配置されない場合、所望のビームを得るために、ＤＯＥから出力された放射角度、および／または、コリメート部品と基板の間の距離を基板の屈折率に依存して変更してもよい。さらに、ビームを真円化するために用いられるＤＯＥ４０は、屈折部品の上に形成してもよい。これにより、入力表面の上にある部品をハイブリッド部品とすることができる。
【００４１】
とりわけ、空間に制約がある場合、より速く十分な真円を得ることにより、すなわち、入力ビームの当初あった大きさの差異の効果を最小限に抑えることにより、小口径軸に沿ってビームをより大きく発散させて、基板４２の厚みｄを低減することができる。この構成によるビームは、完全に真円とはならないので、その他任意の部品を集積した表面４２ａ、４２ｂにソフトな開口部を用いて、さらに、真円化を促進することができる。さらに、ソフトな開口部を用いて、真円化を促進したり、ビームの形状を整えたりすることにより、基板４２の厚みｄを低減することができる。
【００４２】
第２の解決手段は、大口径軸および小口径軸の放射角度を変更することを含み、その結果、ＤＯＥ４０の出力において、小口径軸は、大口径軸よりも大きい放射角度を有することになる。換言すると、θ_{s ”}＞θ_{f ’}とする。第１の解決手段と同様に、各軸に沿った入力角度と出力角度の間の差異の絶対値は、ほぼ同じであることが望ましい。すなわち、θ_{s ”}−θ_{s ’}≒ θ_{f ’}−θ_{f ”}とする。
【００４３】
このような構成によれば、ある伝播位置において、両方の軸に沿ったビームの大きさを同じにすることができる。しかし、このとき、所望のビーム形状を受ける第２の部品は、この例ではコリメート部品ではあるが、正確に配置する必要がある。ある距離を置くと、２つの放射角度により、それぞれの軸に沿ったビームの大きさが実質的に同じになる。この距離が基板４２の厚みｄを決定する。この構成の設計によれば、角度の変化が大きいと、基板４２の厚みを薄くすることができるが、ＤＯＥ４０の効率は低くなる。
【００４４】
距離ｄは、次の方程式により決定される。
Ｘ_f＝２ｓtan（θ_f／２）
Ｘ_s＝２ｓtan（θ_s／２）
Ｄ_s＝△Ｘ_s+Ｘ_s
Ｄ_f＝△Ｘ_f+Ｘ_f
△Ｘ_f＝２ｄtan（θ_{f ”}／２）
△Ｘ_s＝２ｄtan（θ_{s ”}／２）
【００４５】
ここで、Ｄは、ＤＯＥ４０が存在するときの基板４２の出力表面４２ｂにおける各軸に沿ったスポットの直径で、ｓは、レーザから入力表面４２ａまでの距離で、Ｘは、入力表面におけるスポットの直径で、△Ｘは、ＤＯＥ４０が存在するときにビームが各軸に沿って入力表面４２ａから出力表面４２ｂに至ったときのビームの大きさの変化量である。
【００４６】
通常のレーザの場合、放射角度θ_fとθ_sは一定である。ｓの値は、設定することができるが、一般には、レーザは、できるだけ基板４２に接近して配置される。したがって、通常のシステムにおいて、Ｘの値は一定である。つまり、第２の解決手段に関して、図３Ａ、３Ｂで示す構成を設計する際、所望の直径を得るための自由度は、ｄ、θ_{f ”}、およびθ_{s ”}である。
【００４７】
距離ｄの値が小さければ小さいほど、より生産しやすく、表面間の分離間隔は、より正確に制御することができ、基板をより簡単に整合させることができる。というのも、通常、基板を通して見ながら整合するためである。しかし、距離ｄの値を小さくすると、放射角度をより大きく変化させる必要があり、するとＤＯＥの効率を低減させてしまう。さらに、距離ｄの値を大きくすると、第２表面４２ｂ上のビームが大きくなり、この表面上に設けた光学部品がより容易に操作することができる。
【００４８】
通常、Ｄの値は、用途に応じて選択される。そして、ｄの値が生産プロセス上適用可能な最大の値となるように選択される。こうして、放射角度における変化の度合いが決定される。
【００４９】
たとえば、放射角度が１１°（θ_s）と３３°（θ_f）であるレーザを、ＤＯＥ４０から２００μｍ（ｓ）離れたところに配置したとしよう。すると、ＤＯＥ４０上のスポットサイズは、およそ６０μｍ（Ｘ_s）と１２０μｍ（Ｘ_f）となる。生産プロセス上許容できる最大の厚み（ｄ）が１ｍｍで、コリメートされたビームのスポットの所望の直径が、両方の軸に沿って、４００μｍである場合、ＤＯＥ４０に出力される放射角度は、大口径軸に沿って約１６°、または１７°の増加、小口径軸に沿って約２０°、または９°の増加とする必要がある。これにより、約４００μｍの表面４２ｂ上に真円のビームが形成される。
【００５０】
コリメート部品を表面４２ｂ上に配置して、約４００μｍのコリメートされたビームが基板４２から出力される。２つの軸に沿ったビームの放射角度は異なるので、このコリメート部品はアナモルフィック（ゆがみ形）である必要があることに留意されたい。換言すると、このコリメート部品は、２つの軸に沿って異なる実効的な焦点距離を有している。このコリメート部品またはＤＯＥ４０は、その他の偏向の非点収差を補正するために用いることができる。補正する場合は、この部品は、非球面形である必要がある。アナモルフィックで非球面の屈折部品を形成することは困難である。したがって、この機能をＤＯＥ４０に組み込み、表面４２ｂでコリメート回折部品を用い、または補正回折部品とコリメート屈折部品を表面４２ｂ上で集積することが好ましい。
【００５１】
最後に、放射角度を変更するＤＯＥのいずれかのタイプと協働して、ソフトな開口部を用いることが、とりわけ有効である。光源に対する放射角度の仕様は、同一の製造業者のものであっても相当にばらつくことがある。放射角度を変更するＤＯＥの適正な動作は、形状を整える入力ビームの放射角度に左右される。各々の光源に対してＤＯＥを個別に設計し生産することは、明らかに実際的でない。しかし、ソフトな開口部を透明基板の上に配置することにより、入力表面４２ａにおいて、放射角度が均一となって好ましい。特に、上述の具体例で、放射角度１１°の外側にある光を速やかに減衰するソフトな開口部を用いることができる。こうして、たとえ、光源からの放射角度がこれらの値よりも大きかった場合でも、第２の光学部品が必要とするビームの真円形状および放射角度を、第２の光学部品に与えることができる。
【００５２】
（集積化されたビーム整形器）
上述の構成において、基板の第１の表面４２ａ上に設けた第１の光学部品は、基板の第２の表面４２ｂ上に設けた第２の光学部品に所望の強度パターンを与えるために用いられる。上述の例では、この所望する強度パターンとは真円パターンを意味する。第２の光学部品は、所望の位相プロファイルを与えるために用いられ、上述の例では、コリメートされたビームである。本発明は、一般に、第１の光学部品とＤＯＥ４０により任意の強度パターンおよび位相のビーム形状を形成し、この所望の強度パターンを第２の光学部品に形成し、第２の光学部品が所望の位相プロファイルを形成するために用いることができる。
【００５３】
例えば、多くの用途で、真円ビームを特定の距離においてコリメートさせるのではなく、集光させる必要がある。これは、コリメート部品ではなくて、第２の光学部品４８である集光部品を用いて実現される。さらに、ＤＯＥ４０を用いることで、例えば、平坦な面を有し、正方形の、真円の、長方形の、楕円の、アキシコン（axicon）の、十字線の、複数のスポットパターンの、中間調画像の、その他非ガウス分布型強度パターンなどの多様な強度パターン、またはビーム形状を形成することができる。任意の屈折部品、回折部品、または複合部品を用いて、所望する位相を有する光を形成することができる。
【００５４】
入力表面４２ａに入力するビームの大きさが小さいうちに、つまり、ビームが光源から長い距離を伝播しないうちに、光ビームを整形すると最も効率が高くなる。これにより、軸による大きさの差異を最小限に抑えることができる。これを実現する例が、図４Ａで示されており、端面発光レーザとして図示されるレーザダイオード５０などの、通常、レーザである光源が精密鏡５２に隣接して取り付けられ、両者は、基板４２の下方に設けられている。ここでは図示しないが、レーザ５０の上面と入力表面４２ａの間には従来式の回路部品を設けるのに十分なスペースがある。
【００５５】
精密鏡５２は、レーザからの出力光を受け、基板４２に対して上方に向きを変える。この端面発光レーザ５０が垂直方向のキャビティを有する面発光レーザであるとき、この精密鏡はもはや必要でないことは明らかである。レーザ５０と鏡５２は、基板上の追加的な導電パッド５６の上に配置してもよく、この導電パッドはヒートシンクとして機能する。能動部品５０と５２をヒートシンク５６上にボンディングして整合させることにより、能動部品５０と５２を光学部品に組み込む前にテストすることができる。
【００５６】
この構成から分かるように、レーザ５０からの出力ビームは、特に大口径軸において、極めて大きく分散するので、すべてのビームが鏡５２に照射するとは限らない。むしろ、ビームの一部が基板４２に直接照射することになる。すべてのビームが鏡５２により反射されないとき、欠落が生じ、ＤＯＥ４０に入力されるビームはガウス分布にならない。欠落が生じると、この端面はハードな開口部として機能し、遠方領域においてリング形状のビームを形成することになる。
【００５７】
ソフトな開口部２０をＤＯＥ４０に集積することにより、この欠落を補償することができる。この文脈で用いられるとき、ソフトな開口部２０は、ビームを真円化する機能を有する必要はないが、ビーム強度がより滑らかに減衰するようにビームを整形する必要がある。これにより、遠方領域において、リング形状が形成されないようにすることができる。回折部品のまたはリソグラフィ工程でパターン形成された金属パッチにより、所望どおりのソフトな開口部を形成できる。ソフトな開口部を得るためのこれら２つの技術は、本発明に係る集積化されたビーム整形器を大量生産する上で、後述するように極めて有用である。というのも、このソフトな開口部をウェーハ段階で効率よく生産できるためである。
【００５８】
図４Ｂは、図４Ａで示した構成の択一的な例である。図４Ｂで示すように、レーザ５０がヒートシンク５６の上に取り付けられており、ヒートシンク５６と一体型に鏡５２を構成してもよい。これにより、取り付け工程を削減することができる。ヒートシンク５６は、シリコンウェーハで、鏡は、シリコンの結晶面に沿ってエッチングして形成することが好ましい。
【００５９】
同様に、図４Ｂにおいて、モニタダイオード５１を示しており、これはレーザ５０の後方にあり、レーザ５０の背面から出力される光を受光する。レーザ５０の背面から出力される光の方向を変える表面も同様に、ヒートシンクと一体型に構成されている。モニタダイオード５１は、レーザ５０が通常のパラメータの範囲内で動作することをモニタするために用いられる。あるいは、モニタダイオード５１をヒートシンク５６内に集積化してもよい。
【００６０】
半田ボール５３は、基板４２とヒートシンク５６の間を整合しやすくするために用いられる整合部材である。半田ボール５３を配置することにより、補正すべき光を確実にＤＯＥ４０に供給する。半田ボール５３はまた、基板４２とヒートシンク５６の間にスペースをあけ、例えば、レーザ５０やモニタダイオード５１などの能動部品に対して電気的に配線できるようにする。
【００６１】
択一的には、図４Ａおよび４Ｂで示した構成において、レーザ５０をヒートシンク５６の上に取り付けて、基板４２をヒートシンク５６の上に配置する前にチップ状に切断（ダイス）しておくと、光学部品を搭載した基板４２を単に鏡５２の上方に配置するだけで、レーザ５０からの光を受光することができる。このように取り付けると、ヒートシンク接続や電気配線などの接続を容易に行うことができる。
【００６２】
図４Ａおよび４Ｂの構成によれば、レーザからの光は、レーザ発振領域から、例えば１００μｍの短い距離だけ伝播した後、ＤＯＥ４０またはソフトな開口部２０に入力することができる。従来の構成によれば、ここで用いられる光学部品は、レーザを収容する容器内に収められなかったので、このように光学部品をレーザと接近して配置することはできなかった。レーザを包囲するハウジングまたは容器は、管の後方に収容され、光学部品はこの管内で整合される。これら巨視的な光学部品を製造する際の許容誤差は、１ないし２ｍｍである。
【００６３】
レーザ５０が本発明のビーム整形器に接近しているほど、大口径および小口径の軸上の光のスポットサイズの差異は小さくなる。本発明のビーム整形器が放射角度変更ＤＯＥ４０を用いた場合、基板４２をさらに小さくできる。したがって、こうして接近して配置することにより、レーザ５０から出力された大口径および小口径の軸上により異なるビームの分散を、より効率的に整形することができる。基板４２をさらに薄くすることができるので、本発明に係るビーム整形器を組み込む全体的デバイスの大きさを薄くすることができる。
【００６４】
図５は、別の構成を示す側面図であって、任意の形状を形成できる受動的整合を十分に示すものである。複数の基準マークが基板４２の底面４２ａに記されている。搭載用整合部材５４を底面４２ａの上に取り付けて、この基準マークが用いて、その整合部材５４の上に、例えば、レーザ５０や鏡５２の電子部品を取り付ける。能動部品に対しては、金属被膜パッドが整合部材として用いられることが好ましい。
【００６５】
光学部品４２および４８は、例えば、金属被膜パッド５４のような整合部材を配置するために、同じ基準マークを用いてフォトリソグラフィ技術により形成されることが好ましい。あるいは、第１の基準マークと整合する別の基準マークを用いて、光学部品を形成するためのマスクを整合することができる。ウェーハはすべて、薄く透明なので、基準マークは容易に認識される。
【００６６】
このようにして、光源５０や鏡５２は、各々の金属被膜パッドの上に取り付けることができる。これら光学部品同士の間や光学部品の内部の光路は、光学的に整合している。光源５０と鏡５２が取り付けられて、金属被膜パッドの半田がリフロー処理されて凝固すると、光源と鏡は、適正な位置に配置されて、基板に固定することができる。図５から分かるように、本発明に係るビーム整形器を備えた基板４２から出力された光ビームは、意図する対象物５８上に適正に焦点が合っている。図５に示す特別の構成において、光学部品４８は回折部品であって、ＤＯＥ４０からの整形されたビームを、例えば、３本の複数のビームに分割し、意図する対象物５８上に個別に集光する。
【００６７】
図４Ａおよび４Ｂと、図５とを比較すると分かるように、図５の構成の方がより簡素化されている。つまり、すべての構成部品が同一基板上に設けられている。ただし、図４Ａおよび４Ｂで示したように、独立したヒートシンク５６上に構成部品５０、５２が取り付けられているのと比較すると、図５の構成では、十分に熱を逃がすことが困難になる。
【００６８】
（集積型ビーム整形器の製造方法）
例えば、出力ビームの楕円の度合いを低減するといった、形状を効率的に整えることに加えて、図４Ａ、４Ｂおよび図５で示す構成は、大量生産することができる。例えば、ここに一体のものとして統合されるスワンソンの米国特許５，１６１，０５９号で教示されたフォトリソグラフィ技術を直接的に用いることにより、あるいは、フォトリソグラフィ技術を用いて、ポリマの注型モールド技術やエンボス技術で用いられる原版を形成することにより、ＤＯＥ４０を大量生産することができる。これらの生産技術は、ウェーハ段階で適用することができるので、多数のＤＯＥを形成すると同時に、対応する多数の光源を、これに隣接するように実装することができる。ウェーハ段階においては、これら多数の部品は１０ないし１０００個のオーダで生産される。
【００６９】
図８Ａは、多数の部品８２が形成されたウェーハ８０を垂直方向の上からみた正面図である。ウェーハ８０は、透明基板４２であって、部品８２は、その一方の面に形成された光学部品であってもよいし、ウェーハ８０は、ヒートシンクであって、部品８２は、その一方の面に形成された能動部品であってもよい。好適には、透明基板のウェーハが、例えば、溶融シリカなどのガラスで、ヒートシンクのウェーハが、シリコンである。
【００７０】
図８Ｂは、本発明に係る集積型ビーム整形器の１つ１つを形成するためにダイス切断される前の状態にある、多数の集積型ビーム整形器を垂直方向の横からみた側面図である。図８Ｂに示したこの具体的な構成において、光学部品を含む透明基板は、ダイス切断された後、スペーサ部材またはスタンドオフ部材８４を間に介して、ヒートシンク上の能動部品に隣接する適当な位置に取り付けられる。このダイ４２は、スタンドオフ部材８４を受け入れるための切り欠き部を有し、機械的に整合するようにしてある。破線８６は、ヒートシンクがダイス切断される直線を示す。
【００７１】
従来のレーザは、ヒートシンク上に設けられ、光学部品を有するハウジング内に収容されていた。例えば、イトーらの「微小フレスネルレンズを用いた反射型光センサおよび半導体発光デバイス」と題した米国特許第５，１３０，５３１号、およびリーの「半導体レーザおよび検出装置」と題した米国特許第４，７５７，１９７号を参照されたい。しかし、これらの特許は、集積化されたビーム整形器を設けることや、レーザを光学部品にできるだけ接近して設けることを開示していない。このように距離を接近して配置するためには、厳格な整合精度が求められ、以下詳述する製造方法によってのみ実現できる。
【００７２】
図９は、本発明に係る製造工程の一般的な概略を示すフローチャートである。ステップ９０において、ウェーハ状態にある透明基板上に光学部品を形成する。ステップ９２において、図４Ａ、４Ｂで示したように、ウェーハ状態にあるヒートシンクを用いるか、図５で示したように、そうしないかにより、製造工程が異なる。ステップ９４においては、ヒートシンクではなく、透明基板ウェーハ上に能動部品を取り付ける。その後、ステップ９６において、透明基板ウェーハがダイス切断されて、個々の集積型ビーム整形器を形成する。通常、このダイには、能動部品からの熱を消散させるためのヒートシンクを、ステップ９７において、取り付ける。
【００７３】
ウェーハ状態にあるヒートシンクを用いる場合、ステップ９８において、能動部品は、ヒートシンクウェーハ上に設けられる。ステップ１００で、透明基板ウェーハか、ヒートシンクウェーハがダイ切断される。ステップ１０２において、ステップ１００でダイ切断されたダイを他方の未処理のウェーハに取り付ける。ステップ１０４において、未処理のウェーハがダイ切断されて、個々の集積型ビーム整形器が形成される。
【００７４】
ヒートシンクウェーハを用いる場合、択一的に、一方のウェーハを切断する前に、透明基板ウェーハをヒートシンクウェーハに、すべて一旦、取り付けてもよい。しかし、図８Ｂに示すように、能動部品と各電気回路の間を電気的に配線しやすくするために、一方のウェーハからのダイを他方のウェーハからのダイよりも長くしておくことが望ましい。このように大きさが異なる場合、接合される一方のウェーハに対してのみダイス切断される場合を除いて、ウェーハからウェーハに実装することが、あまり実際的でなくなる。以下詳述する整合部材を用いることにより、図９のフローチャートで示したように、別のウェーハ上に取り付ける前にダイス切断することを、より実質的な選択肢とすることができる。図５に関して、上述した整合部材を配置したことにより、基板の一方側に光学部品を取り付けやすくし、上述の多様なすべての生産方法に対してレーザと鏡を実装しやすくし、さらに、ダイを他方のウェーハ上にボンディングしやくする。この受動整合によれば、レーザを動作点灯させて状態で、整合する必要がなくなる。レーザは、光学部品に組み込む前に、容易に検査することができる。受動整合部材を採用すると、ユニット完成品をウェーハ段階で生産することが可能となる。本発明に係る受動整合技術を用いて、能動的に整合させる必要をなくすことによってのみ、集積型ビーム整形器をウェーハ段階で生産することができる。
【００７５】
一般に、本発明に係る集積型ビーム整形器に必要な整合精度は、ＤＯＥの焦点距離のおよそ６０分の１である。つまり、ＤＯＥがレーザからおよそ２００μｍ離れていた場合、ＤＯＥに伝播する方向に対して、レーザの整合精度は、およそ±３μｍとなる。背景技術で上述したように、たとえ高価で複雑な能動整合技術を用いても、従来式の実装技術では、１インチの６０分の１、つまりおよそ２５μｍよりも精度よく整合することは困難であった。従来式の機械的な位置合わせは、２５μｍ以下の整合精度が極めて困難であり、そのため極めて高価であった。しかしながら、上述のように、整合部材を用いて、ウェーハ段階でフォトリソグラフィ技術を用いて大量生産処理することにより、極めて良好で±１μｍよりも小さい整合精度を安価に実現することができる。
【００７６】
第１に、ヒートシンクウェーハ上にレーザを正確に配置する必要がある。この配置は、レーザが配置されるウェーハ上の正確な位置に金属をパターン形成することにより実現することができる。そして、ヒートシンクウェーハは、対応する位置にある金属を用いて、パターン形成される。半田がヒートシンクウェーハ上のこの金属パッド上に配置される。その後、レーザウェーハがダイス切断され、各レーザダイがヒートシンクウェーハ上の各位置にそれぞれ配置される。これらのレーザは、迅速に、しかも高い整合精度で配置することができる。半田がリフローされると、表面張力により、すべてのレーザは自ら、きわめて迅速に整合する。
【００７７】
未処理ウェーハであるヒートシンクウェーハの上に、レーザが取り付けられる場合、光学部品ダイをヒートシンクウェーハに直に、またはヒートシンクウェーハ上に設けたスペーサの上に取り付けることができる。
【００７８】
次に、光学部品ダイを取り付けるとき、極めて精緻に配置する必要がある。ヒートシンクウェーハ上にレーザを正確に配置できたのであるから、同様に光学部品ダイもヒートシンクウェーハ上にレーザを正確に配置できる。金属被膜パッドを光学部品ダイとヒートシンクウェーハ上に設けておけば、半田とリフローを用いて上述のように実現することができる。ただしこうするには、同様に、光学部品を平坦なウェーハ状態で形成する必要があり、その結果、フォトリソグラフィ技術を用いて金属を被膜し、多くのダイに対して同時に金属パターン形成することができる。択一的には、レーザまたは光学部品の一方を他方にボンディングするために、図８Ｂのように、スタンドオフやノッチといった機械的な部材を用いることができる。その他の整合部材が、共通の譲受人に譲渡された互いに係属する出願、すなわち、「ディスク駆動機構のための集積化された光学ヘッドおよびその形成方法」と題する１９９６年９月２７日付で出願された米国特許出願第０８／７２７，８３７号に開示されてある。この米国特許出願は、一体のものとしてここに統合される。
【００７９】
同様に、光学部品ダイは、半田ではなくて、接着剤かエポキシ樹脂を用いて接合してもよい。半田は、エポキシ樹脂に比べて、より滑らかでより平坦であり、半田は、接合し自ら整合する特性を発揮する前の状態において、移動させやすいので、多くの用途において、好適である。エポキシ樹脂は、多くの用途においてより安価で、加熱して、または加熱せずに接合することができ、酸化することもなく、透明にすることができるといった利点がある。紫外線硬化エポキシ樹脂を用いた場合、硬化する前の（液体状態にある）エポキシ樹脂を保持するために、光学部品ダイの上にリッジを設けておくことが有用である。エポキシ樹脂を用いた場合、光学部品ダイの整合マークと、対応するシリコンウェーハ上の整合マークとを設けておくことが有用である。こうしておくと、ウェーハ上の整合マークとダイ上の整合マークとを整合してダイを配置する自動ダイボンダマシーンを用いて、各光学部品ダイを配置することができる。あらためて述べるが、このように整合マークをパターン形成するのは、光学部品およびヒートシンクウェーハの両方が平坦な形状で形成される場合に限って実用的なのであって、この場合は大量にしかも安価に生産する用途で用いることができる。
【００８０】
その他の上述した整合工程を用いても同様に、整合処理を行うことができる。例えば、半田とリフローの手法を用いて、図５に示したように、レーザと鏡の底面に金属パッドを設け、透明基板上の対応する金属パッドの上にこれらの部品を直接に取り付けることができる。
【００８１】
さらに、上述した大量生産が平坦な状態にあるときになされるので、レーザが平坦な形状を有することが重要となる。端面発光レーザまたは面発光レーザを用いるとこのように構成することができる。ただし、端面発光レーザを用いた場合、発光端が光学部品に面するように、従来は取り付けられていた。こうすると、所望する平坦な形状が得られなくなる。したがって、平坦な形状を得るために、図４Ａ、４Ｂおよび図５で示した本発明に係る構成のように、端面発光レーザに鏡を設けて、光学部品の方に適正に光を向けるようにする。
【００８２】
レーザ５０からの出力ビームが分散しないように、より厳格に求められる場合、あるいは、通常の伝播距離において所望するようにビームが十分整形されない場合、追加的なビーム整形用ＤＯＥを含む１枚以上の基板を用いてもよい。図６でそのような構成の一例を示す。同様に、金属被膜パッド５４を用いて、この追加的な基板４２’を基板４２と整合して接合する。択一的には、これらの基板上に設けた部品には電気配線を必要としないので、紫外線硬化エポキシ樹脂を整合部材として用いて基板４２と４２’を互いに接合することができる。入力表面４２’上にＤＯＥ４０’を設け、追加的基板４２’の出力表面上にコリメータ４８を設ける。同様に、別の光学部品を出力表面４２ｂの上に配置し、このときコリメータ４８は、図５のように配置される。
【００８３】
基準マークおよび／または整合部材を用い、そしてマークを形成して、基板上にレーザを配置することにより、整合部材と光学部品を用いて、ビーム形状を適正に整えることができる。環境によるファクタから保護するために、このシステムのすべての構成部品を、図７に示すように容器６０の内部に設けることができる。図７において、屈折部品として示すコリメート部品６２は基板４２から離して設置することにより、容器６０から出力される所望のスポットサイズを得ることができる。リード端子６４は、容器６０内のレーザ５２を適当な電気回路を接続するためのものである。このような容器を用いることにより、同様に、レーザを利用するその他のシステムと容易に整合させることができる。
【００８４】
さらに、容器６０を用いる場合、その端部に透明の蓋６６を設けて、さらにビームを補正することができる。例えば、その蓋に、コリメート部品を形成してもよいし、その他の回折部品を集積してもよい。蓋を着脱自在にして、交換できるようにしてもよい。さらに、容器６０内の部品は、正確に整合されているので、容器６０の外部にある他の部品と整合しやすくするために、蓋上に基準点を記しておいてもよい。
【００８５】
さらに別の基板が用いられた場合、例えば、光源５０と鏡５２を支持する基板５６、あるいは、十分にビームを整形するために、別の基板が必要になった場合、基板を互いに取り付ける取付領域を、基板の隣接する表面の少なくとも一方の上に設ける。
【００８６】
（結論）
上述の多くの構成においては、すべての構成部品は、互いに極めて接近して配置するように説明し開示してきたが、基板、ヒートシンク、または電子部品を、スペーサブロックを間に介して配置してもよいことは明白である。
【００８７】
コリメートする光学部品４８として、回折部品を用いることが望ましいとき、この回折部品は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成できる点に留意されたい。フォトレジストを溶かして、球面回折部品を形成する方法が一般に知られており、電気化学学会、固体科学技術１３１巻１０号、１９８４年１０月、２３７３ないし２３８０頁のＯ．ワダ著「ＩｎＰのイオンビームエッチング、およびＩｎＧａＡｓＰ/ＩｎＰの高輝度発光ダイオードの製造への応用」に教示されている。ＤＯＥを作るために、フォトリソグラフィ技術を用いて、任意の形状を有する回折部品を形成することができる。ここで用いられるマスクは、中間調マスクであって、例えば、高エネルギビーム反応性（ＨＥＢＳ）、または吸収性の中間調マスクであって、「フォトレジストを用いて中間調マスクの接触印刷により形成された光学部品を形成するための、吸収性材料からなる中間調マスク」と題した、１９９７年４月１１日付けで出願された米国暫定出願番号６０／０４１，０４２号に開示されてある。
【００８８】
当業者ならば明白であるが、本発明に係る回折光学部品は、ディープ回折部品であってもよい。ディープ回折部品とは、位相深度が２πより大きい回折部品をいう。
【００８９】
さらに、当業者ならば明白であるが、本発明に係る回折光学部品は、任意の公知の従来技術（例えば、フォトリソグラフィ技術やダイヤモンド調整技術など）を用いて形成することができる。適当な形成方法は、基板材料、本発明に係る設計上の詳細、意図する用途、要求される精度の度合い、予算と時間の配分などに依存して選択される。
【００９０】
本発明を上述のように説明したが、本発明を多様に変形できることは明らかである。このような変形は、本発明の精神と範疇から逸脱することはないものと考えられ、当業者にとって明白な変更は、以下のクレームの範囲内に含まれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは、ビーム整形器無しでレーザ装置から出力されるビーム出力を示し、図１Ｂは、図１ＡのＢ−Ｂ’線における断面のビームを示し、図１Ｃは、図１ＡのＣ−Ｃ’線における断面のビームを示す。
【図２】 図２は、本発明の回折光学部品の概略図である。
【図３】 図３Ａは、基板に一体化された放射角度変更ＤＯＥの大口径軸を横断する光の概略図で、図３Ｂは、基板に一体化された放射角度変更ＤＯＥの小口径軸を横断する光の概略図である。
【図４】 図４Ａは、本発明の構成を示す側面図で、図４Ｂは、図４Ａに示す他の構成の形態である。
【図５】 図５は、本発明の他の構成を示す側面図である。
【図６】 図６は、１個または複数の光学基板を用いた本発明の構成の側面図である。
【図７】 図７は、光源を有する金属容器に設けた本発明の集積型ビーム整形器の断面図である。
【図８】 図８Ａは、複数の光学部品を有するウェーハの平面図で、図８Ｂは、本発明に基づく集積型ビーム整形器のウェーハ段階の製造過程を示す概略側面図である。
【図９】 図９は、本発明に基づく集積型ビーム整形器のウェーハ段階の製造過程を示す概略側面図である。

Claims (23)

1. 光ビームを出力する光源（５０）と、
   第１の入射表面（４２ａ）およびこれに対向する第２の出射表面（４２ｂ）を有し、光源から出力された光ビームが透過する透明基板（４２）と、
   透明基板（４２）の第１の入射表面（４２ａ）上で、これに平行に配設された第１の光学部品（４０）であって、光源から出力された光ビームを受光して、受光した光ビームを整形して出力表面において所定の強度パターンを与える第１の光学部品とを備えた集積型ビーム整形器において、
   光源が、透明基板（４２）の第１の入射表面（４２ａ）上に実装され、
   第２の光学部品（４８）が、第１の光学部品（４０）に対向するように第２の出射表面（４２ｂ）上に配設され、第１の光学部品および透明基板を通過した光ビームに所定の位相パターンを与えるように構成されることを特徴とする集積型ビーム整形器。
2. 第１の光学部品（４０）は、光源（５０）に極力接近して透明基板（４２）の第１の入射表面（４２ａ）上に配設されることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
3. 第１の光学部品（４０）は、第１の入射表面（４２ａ）に対向する第２の出射表面（４２ｂ）において所望の強度パターンを光ビームに与えることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
4. 光源（５０）は、透明基板（４２）上に直接的に実装されることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
5. 光源（５０）は、楕円形状の断面を有する光ビームを出力し、
   第１の光学部品（４０）は、光ビームの断面の楕円性を低減するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
6. 光源（５０）は、楕円形状の断面を有する光ビームを出力し、
   第１の光学部品（４０）は、真円形状の断面を有する光ビームを第２の光学部品（４８）に提供することを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
7. 光源（５０）が、複数の光源を含むウェーハから得られた光源ダイであることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
8. 光源（５０）が、楕円ビームを形成する端面発光レーザであり、
   第１の光学部品が、楕円ビームを円形にすることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
9. 光源（５０）からの光ビームの向きを第１の光学部品（４０）に変える鏡（５２）を有することを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
10. 透明基板（４２）上にソフトな開口部を有することを特徴とする請求項１または９に記載の集積型ビーム整形器。
11. 所定の強度パターンが、十字線、円形、矩形、非ガウス型の強度分布のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
12. 所定の強度パターンが、上端が平坦である複数のスポットからなるパターン、および中階調画像パターンのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
13. 透明基板に対する第１の表面と、光源（５０）に対向する表面とに設けてあるスペーサブロック（５４）を有することを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
14. 光源（５０）が、ヒートシンク（５６）と、その上に設けた光源ダイ（５０）とを有することを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
15. ヒートシンク（５６）が、透明基板（４２）よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
16. 透明基板（４２）に接合された別の透明基板（４２’）を有することを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
17. 透明基板（４２）および光源（５０）を収容するハウジングを備えたことを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
18. 第２の光学部品（４８）により与えられる所定の位相パターンは、所定距離隔てたところで、所定の強度パターンを有するように集光されることを特徴とする請求項１に記載の集積型ビーム整形器。
19. 光源ダイ（５０）は、透明基板（４２）として機能するウェーハ（８０）上に実装されることを特徴とする請求項７に記載の集積型ビーム整形器。
20. 複数の光源が、ヒートシンク（５６）に接合されており、透明基板（４２）として機能するウェーハ（８０）との接合前に切断されて光源ヒートシンクダイを形成し、ウェーハが、複数の第１の光学部品（８２）を有し、光源ヒートシンクダイを有するウェーハが接合され、切断されて集積型ビーム整形器が形成されることを特徴とする請求項１４に記載の集積型ビーム整形器。
21. 複数の第１の光学部品（８２）が、透明基板（４２）上にあり、ヒートシンクとして機能するウェーハ（８０）に接合される前に切断されて第１の光学部品基板ダイが形成され、このウェーハがこれに接合された複数の光源を有し、ウェーハ（８０）がこれに接合された第１の光学部品基板ダイが切断されて集積型ビーム整形器が形成されることを特徴とする請求項１４に記載の集積型ビーム整形器。
22. 複数の光源はリソグラフィ法により形成された整合マークを有し、
    ヒートシンク（５６）はリソグラフィ法により形成された整合マークを有し、
    ウェーハ（８０）はリソグラフィ法により形成された整合マークを有し、
    接合の際に複数の整合マークを用いて、接合される部分を位置合わせすることを特徴とする請求項２０または２１に記載の集積型ビーム整形器。
23. 請求項１に記載の集積型ビーム整形器を用いてビームを整形する方法であって、
    透明基板（４２）に実装された光源を用いて光ビームを出力するステップと、
    透明基板（４２）に光ビームを透過させるステップと、
    透明基板（４２）の第１の入射表面（４２ａ）上で、これに平行に配設された第１の光学部品（４０）を用いて光ビームを整形して、所定の強度パターンを与えるステップと、
    第１の光学部品（４０）に対向するように第２の出射表面（４２ｂ）上に設けられた第２の光学部品（４８）を用いて、光ビームに所定の位相パターンを与えるステップとを有 することを特徴とする方法。

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