JPH01152683A - 半導体レーザ・ビーム・スキャナー - Google Patents
半導体レーザ・ビーム・スキャナーInfo
- Publication number
- JPH01152683A JPH01152683A JP31088687A JP31088687A JPH01152683A JP H01152683 A JPH01152683 A JP H01152683A JP 31088687 A JP31088687 A JP 31088687A JP 31088687 A JP31088687 A JP 31088687A JP H01152683 A JPH01152683 A JP H01152683A
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- laser
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- semiconductor
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
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- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
半導体レーザ・アレイとその前方に配置された凸レンズ
とから構成され、超高速走査が可能な静的レーザ・ビー
ム・スキャナー。このスキャナーは数ｆｌｓｅｅの走査
速度を有し、従来のスキャナーでは不可能だった飛び越
し走査や、複数点の同時走査、全点同時点灯等が可能で
ある。
とから構成され、超高速走査が可能な静的レーザ・ビー
ム・スキャナー。このスキャナーは数ｆｌｓｅｅの走査
速度を有し、従来のスキャナーでは不可能だった飛び越
し走査や、複数点の同時走査、全点同時点灯等が可能で
ある。
発明の背景
技術分野
この発明は半導体レーザ・ビームを走査する・半導体レ
ーザ・ビーム・スキャナーに関する。
ーザ・ビーム・スキャナーに関する。
従来技術とその問題点
レーザ・ビームを走査するレーザ・ビーム・スキャナー
はバーコード・リーダ等に広く応用されつつある。従来
のレーザ・ビーム・スキャナーとしては回転多面鏡を使
用したものが一般的である。また静的なスキャナーとし
て表面弾性波を用いたものも提案されている。
はバーコード・リーダ等に広く応用されつつある。従来
のレーザ・ビーム・スキャナーとしては回転多面鏡を使
用したものが一般的である。また静的なスキャナーとし
て表面弾性波を用いたものも提案されている。
しかしながら回転多面鏡を用いたものは機械的に鏡を動
かしてビームを走査するため、装置が大形化する９機械
的振動、音を伴なう、走査速度が遅い（−８ｅｅのオー
ダ）等の欠点がある。また表面弾性波を用いたものは、
偏向効率が低い、偏向角が小さい、偏向ビームの位置精
度が低い等の問題点があり実用化に至っていない。
かしてビームを走査するため、装置が大形化する９機械
的振動、音を伴なう、走査速度が遅い（−８ｅｅのオー
ダ）等の欠点がある。また表面弾性波を用いたものは、
偏向効率が低い、偏向角が小さい、偏向ビームの位置精
度が低い等の問題点があり実用化に至っていない。
発明の概要
発明の目的
この発明は、走査速度が速く１機械的振動がなく、偏向
ビームの位置精度が高く、小形、軽量な半導体レーザ・
ビーム・スキャナーを提供することを目的とする゛。
ビームの位置精度が高く、小形、軽量な半導体レーザ・
ビーム・スキャナーを提供することを目的とする゛。
発明め構成と効果
この発明による半導体レーザ・ビーム会スキャナーは、
複数の半導体レーザが一列状に配列されてなる半導体レ
ーザ・アレイ、およびこの半導体レーザ・アレイの前方
に配置され、すべての半導体レーザの出射レーザ・ビー
ムをその口径内に含むレンズ系を備えていることを特徴
とする。上記レンズ系は１個の凸レンズによって構成す
ることもできるし、複数のレンズを組合せて構成しても
よい。
複数の半導体レーザが一列状に配列されてなる半導体レ
ーザ・アレイ、およびこの半導体レーザ・アレイの前方
に配置され、すべての半導体レーザの出射レーザ・ビー
ムをその口径内に含むレンズ系を備えていることを特徴
とする。上記レンズ系は１個の凸レンズによって構成す
ることもできるし、複数のレンズを組合せて構成しても
よい。
この発明によると、レーザ・ビームの偏向（走査）を半
導体レーザ・アレイ上における発光点の位置変化とレン
ズ系によるレンズ作用とにより実現しているので１機械
的可動部が存在せず１機械的振動や音を伴うことがない
。また偏向（走査）速度は半導体レーザの応答速度に依
存し、たとえば数ｎ５ｅｃ程度の超高速走査が可能とな
る。さらに偏向されたビームの位置精度は半導体レーザ
・アレイとレンズ系の位置が変わらなければ一義的に決
まるため高位置精度での再現性が得られる。構成が単純
なため、小形化、軽量化を図ることができる。さらに、
この発明によ”るスキャナーは従来のスキャナーでは不
可能だった複数点走査、とびこし走査等が可能である。
導体レーザ・アレイ上における発光点の位置変化とレン
ズ系によるレンズ作用とにより実現しているので１機械
的可動部が存在せず１機械的振動や音を伴うことがない
。また偏向（走査）速度は半導体レーザの応答速度に依
存し、たとえば数ｎ５ｅｃ程度の超高速走査が可能とな
る。さらに偏向されたビームの位置精度は半導体レーザ
・アレイとレンズ系の位置が変わらなければ一義的に決
まるため高位置精度での再現性が得られる。構成が単純
なため、小形化、軽量化を図ることができる。さらに、
この発明によ”るスキャナーは従来のスキャナーでは不
可能だった複数点走査、とびこし走査等が可能である。
実施例の説明
まず第１図を参照してこの発明の半導体レーザ・ビーム
・スキャナーの原理について説明する。
・スキャナーの原理について説明する。
半導体レーザ・アレイｌＯは多数の半導体レーザ構造を
一列状に配列したものであり、これは半導体レーザ個別
素子を一列状に配列して作製しても、−基板上に多数の
半導体レーザ構造を集積して作製してもいずれでもよい
。発光点（レーザ光の出射点）の間隔をｄとする。この
レーザ・アレイ１０の前方（レーザ・ビームの出射方向
）に１個の凸レンズ２０が配置され、さらにその前方に
結像面Ｓが位置する。凸レンズ２０の口径（直径）はレ
ーザ・アレイｌＯのすべての発光点を含む、すなわちレ
ーザ・アレイｌＯのレーザ配列方向の長さよりも長いこ
とが好ましい。レーザ・アレイ１０の配列方向は凸レン
ズ２０の光軸方向に垂直となっている。レーザ・アレイ
ｌＯと凸レンズ２０との距離をａ、凸レンズ２０と結像
面Ｓとの距離をｍＸｆ（ｆは凸レンズ２０の焦点距離９
ｍは倍率）とする。
一列状に配列したものであり、これは半導体レーザ個別
素子を一列状に配列して作製しても、−基板上に多数の
半導体レーザ構造を集積して作製してもいずれでもよい
。発光点（レーザ光の出射点）の間隔をｄとする。この
レーザ・アレイ１０の前方（レーザ・ビームの出射方向
）に１個の凸レンズ２０が配置され、さらにその前方に
結像面Ｓが位置する。凸レンズ２０の口径（直径）はレ
ーザ・アレイｌＯのすべての発光点を含む、すなわちレ
ーザ・アレイｌＯのレーザ配列方向の長さよりも長いこ
とが好ましい。レーザ・アレイ１０の配列方向は凸レン
ズ２０の光軸方向に垂直となっている。レーザ・アレイ
ｌＯと凸レンズ２０との距離をａ、凸レンズ２０と結像
面Ｓとの距離をｍＸｆ（ｆは凸レンズ２０の焦点距離９
ｍは倍率）とする。
距離ａは結像面Ｓ上でレーザ・ビームが結像するか、も
しくは所望の状態となるように設定される。
しくは所望の状態となるように設定される。
いまレーザ争アレイ１０のｉ番目のレーザが発光してい
るとする。このレーザの光軸からの変位量をｙ とする
。このときの結像面Ｓでのビーム９スポットの変位量を
ｙ とすると、ｙｌはｍｙ。
るとする。このレーザの光軸からの変位量をｙ とする
。このときの結像面Ｓでのビーム９スポットの変位量を
ｙ とすると、ｙｌはｍｙ。
■
と表わされる。すなわちレーザ・アレイｌＯにおける発
光点を変えると結像面Ｓ上のビーム・スポットはレーザ
・アレイｌＯの間隙ｄのｍ倍の整数倍の位置へ動かすこ
とができる。レーザ・アレイ１０の発光点を順次に動か
すと、結像面Ｓ上のビーム・スポットもｍＸｄだけはな
れた点へ次々と動く。
光点を変えると結像面Ｓ上のビーム・スポットはレーザ
・アレイｌＯの間隙ｄのｍ倍の整数倍の位置へ動かすこ
とができる。レーザ・アレイ１０の発光点を順次に動か
すと、結像面Ｓ上のビーム・スポットもｍＸｄだけはな
れた点へ次々と動く。
発光点は独立に制御できるため、飛び越すことも可能で
同時に複数個のビームを点灯して同時に動かすことも静
止させることも、また全数点灯させることも可能である
。ビームの移動速度は半導体レーザの応答速度で決定さ
れ、数ｎ５Ｑｅのビーム移動速度が実現できる。この値
は回転多面鏡を使用した従来のスキャナーに比べ（〜数
ｍ５ｅｃ） ６ 桁程度速い。
同時に複数個のビームを点灯して同時に動かすことも静
止させることも、また全数点灯させることも可能である
。ビームの移動速度は半導体レーザの応答速度で決定さ
れ、数ｎ５Ｑｅのビーム移動速度が実現できる。この値
は回転多面鏡を使用した従来のスキャナーに比べ（〜数
ｍ５ｅｃ） ６ 桁程度速い。
レーザ・アレイｌＯとして発光点の間隙ｄが３００μｍ
、集積数１０個のＡＪＧａＡｓ系半導体レーザーアしイ
ｌＯと、 ｆ ａｍ ４．５ｍｍの対物レンズ２０と
を組合せた例を第２図に示す。半導体レーザ・アレイｌ
Ｏにおいて２個々のストライブ（発光点）はエツチング
またはダイシングにより形成された溝で分離されており
、各ストライブの電流を独立に制御できる。レーザ・ア
レイｌＯは接合を上面にして、銅の放熱板（図示路）に
！ｎ半田でマウントされている。個々のレーザ（ストラ
イブ）の駆動電流が４０〜５０ｍＡと小さく１間隙が３
００μ−と広いためレーザ間の熱的な干渉は観測されて
ない。このスキャナーにおいてｍ ｆ ＝ ｌＯ，５ｃ
ｍとすると、結像面上のビームの最大振れ幅は５ 、９
ｃ＋ｎであった。これは偏向角に換算すると３１ 、
４ｄｃｇである。
、集積数１０個のＡＪＧａＡｓ系半導体レーザーアしイ
ｌＯと、 ｆ ａｍ ４．５ｍｍの対物レンズ２０と
を組合せた例を第２図に示す。半導体レーザ・アレイｌ
Ｏにおいて２個々のストライブ（発光点）はエツチング
またはダイシングにより形成された溝で分離されており
、各ストライブの電流を独立に制御できる。レーザ・ア
レイｌＯは接合を上面にして、銅の放熱板（図示路）に
！ｎ半田でマウントされている。個々のレーザ（ストラ
イブ）の駆動電流が４０〜５０ｍＡと小さく１間隙が３
００μ−と広いためレーザ間の熱的な干渉は観測されて
ない。このスキャナーにおいてｍ ｆ ＝ ｌＯ，５ｃ
ｍとすると、結像面上のビームの最大振れ幅は５ 、９
ｃ＋ｎであった。これは偏向角に換算すると３１ 、
４ｄｃｇである。
次に、上記スキャナーの駆動回路の例について説明する
。第３図は最も一般的な走査を行なう駆動回路を示して
いる。レーザ・アレイｌＯのレーザ・ダイオード（レー
ザ素子） １１と同数の制御ライン（一系統の制御ライ
ン）が設けられ、各レーザ・ダイオード１１はドライバ
１２を介してこれらの制御ラインと接続されている。こ
れらの制御ラインに少しずつ時間遅れのあるパルス列を
加えると。
。第３図は最も一般的な走査を行なう駆動回路を示して
いる。レーザ・アレイｌＯのレーザ・ダイオード（レー
ザ素子） １１と同数の制御ライン（一系統の制御ライ
ン）が設けられ、各レーザ・ダイオード１１はドライバ
１２を介してこれらの制御ラインと接続されている。こ
れらの制御ラインに少しずつ時間遅れのあるパルス列を
加えると。
レーザ拳アレイ１０は端から順次点灯する。この場合こ
の半導体レーザ・ビーム・スキャナーはビームが一方の
端から順に走査されることになる。
の半導体レーザ・ビーム・スキャナーはビームが一方の
端から順に走査されることになる。
第４図は複数の制御入力Ａ、Ｂ、Ｃ等をもった駆動回路
を示しており、これらの制御入力の各レーザ・ダイオー
ドに対応するものがＯＲ回路１３を経てドライバ１２に
与えられる。制御人力Ａ（上述したパルス列からなる）
を与えることによりある種の走査が行なわれ、制御人力
Ｂを与えることにより他の種類の走査が行なわれる。た
とえば制御人力Ａによってレーザ・ダイオード１１は端
から１番目のものから順次発光し、制御人力Ｂによって
２番目のものから順次発光する。これらの制御人力Ａ、
Ｂ等は同時に与えることも、適当な時間差を設けて与え
ることもできる。すなわち、これらの制御入力や、制御
入力を構成するパルス列のパルスには１位相、速度等何
らの制約も存在しない。
を示しており、これらの制御入力の各レーザ・ダイオー
ドに対応するものがＯＲ回路１３を経てドライバ１２に
与えられる。制御人力Ａ（上述したパルス列からなる）
を与えることによりある種の走査が行なわれ、制御人力
Ｂを与えることにより他の種類の走査が行なわれる。た
とえば制御人力Ａによってレーザ・ダイオード１１は端
から１番目のものから順次発光し、制御人力Ｂによって
２番目のものから順次発光する。これらの制御人力Ａ、
Ｂ等は同時に与えることも、適当な時間差を設けて与え
ることもできる。すなわち、これらの制御入力や、制御
入力を構成するパルス列のパルスには１位相、速度等何
らの制約も存在しない。
とび越し走査等の特殊走査は、制御入力系に。
種々のタイミングでパルスを加えることにより実現でき
る。これは上記の第３図および第４図の駆動回路の両方
に適用可能である。また制御入力のすべてのラインに信
号を加えると全数点灯する。
る。これは上記の第３図および第４図の駆動回路の両方
に適用可能である。また制御入力のすべてのラインに信
号を加えると全数点灯する。
第１図はこの発明の原理を示す配置構成図である。第２
図はこの発明の実施例を示す斜視図である。第３図およ
び第４図は駆動回路の例を示す回路図である。 １０・・・半導体レーザ・ダイオード・アレイ。 ２０・・・凸レンズ。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛 久 健 司（外１名） 第４図
図はこの発明の実施例を示す斜視図である。第３図およ
び第４図は駆動回路の例を示す回路図である。 １０・・・半導体レーザ・ダイオード・アレイ。 ２０・・・凸レンズ。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 牛 久 健 司（外１名） 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数の半導体レーザが一列状に配列されてなる半導体
レーザ・アレイ、および この半導体レーザ・アレイの前方に配置され、すべての
半導体レーザの出射レーザ・ビームをその口径内に含む
レンズ系、 を備えた半導体レーザ・ビーム・スキャナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31088687A JPH01152683A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 半導体レーザ・ビーム・スキャナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31088687A JPH01152683A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 半導体レーザ・ビーム・スキャナー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152683A true JPH01152683A (ja) | 1989-06-15 |
Family
ID=18010565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31088687A Pending JPH01152683A (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 半導体レーザ・ビーム・スキャナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01152683A (ja) |
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1987
- 1987-12-10 JP JP31088687A patent/JPH01152683A/ja active Pending
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