JPH0794171B2 - レーザビーム記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザビーム記録装置に係り、特に二個の半導
体レーザから発振されたレーザビームの合成光を走査し
て記録材料上へ画像の記録を行なうレーザビーム記録装
置に関する。

［従来の技術］ 従来より、レーザビームを走査光学系により偏向して記
録材料上へ走査し画像を記録するレーザビーム記録装置
が知られている。このようなレーザビーム記録装置にお
いては、記録材料としてレーザダイレクトフイルム（LD
F）のようなしきい値（スレツシヨルドレベル）効果の
大きいヒートモード記録材料が用いられている。このヒ
ートモード記録材料は、金属薄膜のようにレーザ等の高
密度エネルギーによって融解、蒸発、凝集などの熱的変
形を生ずる物質を記録層として用いたものである。

このヒートモード記録材料には相反則不軌があり、照射
されたレーザビームの強度がしきい値以下では、照射時
間を長くしても記録することができないが、照射された
レーザビームの強度がしきい値を少しでも越える場合に
限り記録層が熱的変形をして照射部分の金属がなくなり
記録されるようになっている。

このため従来では、レーザビームを発生する手段として
レーザビームの強度が高いアルゴンイオンレーザ等のガ
スレーザが用いられている。このガスレーザは、半導体
レーザ等に比べれば発振されるレーザビームの強度が遥
かに高く、したがってしきい値効果の大きいヒートモー
ド記録材料を用いた場合でも記録することができる。

ところが、反面このアルゴンイオンレーザは、低圧アル
ゴン気体のアーク放電を増幅媒体とする連続発振レーザ
であるため、冷却装置が必要であり、またレーザ管の寿
命が数千時間程度で比較的短く、さらに高価である、と
いう問題がある。このため近時では冷却装置を必要とし
ない安価な半導体レーザを使用することが検討されてい
る。この半導体レーザは、アルゴンイオンレーザ等のガ
スレーザに比べれば小型安価で消費電力が少ない等、数
々の長所を有している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、半導体レーザは連続発振させる場合には
出力が小さく、したがって高強度の走査光を必要とし、
しきい値効果の大きいヒートモード記録材料を用いた場
合には、発振されるレーザビームの強度がこのしきい値
以下となり記録することができないという問題があっ
た。

本発明は上記事実を考慮し、レーザビームのエネルギー
を有効に利用し、高強度の走査光を必要とし、しきい値
効果の大きいヒートモード記録材料を用いた場合であっ
ても鮮明な画像を記録することのできるレーザビーム記
録装置を得ることが目的である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るレーザビーム記録装置は、pn接合面に対し
て垂直な方向に広がった断面楕円状のレーザビームを発
振する第１及び第２の半導体レーザと、前記各半導体レ
ーザのうち少なくとも一方の半導体レーザの発振側に配
置されたレーザビームの偏光面を変化させる1/2波長板
と、前記1/2波長板を通過したレーザビームを合成する
偏光ビームスプリツタと、前記偏光ビームスプリツタに
よって合成されたレーザビームを走査する走査光学系
と、を備え、ヒートモード記録材料に画像の記録を行う
レーザビーム記録装置であって、前記各レーザビームの
断面形状におけるそれぞれの長軸が略中心部で交差して
レーザビームが合成されるように前記半導体レーザ及び
1/2波長板を配置している。

［作用］ 上記構成のレーザビーム記録装置では、第１及び第２の
半導体レーザから発振されたレーザビームは、Ｐ偏光又
はＳ偏光とされて偏光ビームスプリツタへ入射する。さ
らにこの偏光ビームスプリツタによって各レーザビーム
の断面形状におけるそれぞれの長軸が略中心部で交差し
て合成される。このため、合成されたレーザビームの重
ね合わせ部分は高強度となる。

したがって、記録材料としてしきい値効果の大きいヒー
トモード記録材料を用いた場合であっても、重ね合わせ
部分は高強度となっているので、仮に単一のレーザビー
ムの強度がこのしきい値以下であっても、合成されたレ
ーザビームの重ね合わせ部分はこのしきい値を越える高
強度とすることができ、鮮明な画像を記録することがで
きる。

記録材料上に照射された合成レーザビームのビームスポ
ツトは、走査光学系によって主走査されて移動する。こ
の場合、レーザビームが記録材料上に照射され、ビーム
スポツトとして結像し記録材料が感応しドツトとして画
像が記録されるまでには、極めて短時間ではあるが時間
のずれがあり、ビームスポツトは主走査方向へこの時間
に相応する分だけ移動する。

したがって、合成されたレーザビームの重ね合わせ部分
のビーム断面短軸が走査光学系による主走査方向に対し
平行となるようにすれば、記録材料がレーザビームに感
応して記録されるドツトは、このビームスポツトの移動
によつて正円に近い形状となり、ドツトの集合体で画像
を得るレーザビーム記録装置において最適となる。

一方、合成されたレーザビームの重ね合わせ部分のビー
ム断面長軸が走査光学系による主走査方向に対し平行と
なるようにすれば、記録材料に記録されるドツトはビー
ムスポツトの移動によって長円形となり、通常横長のド
ツトが用いられる漢字やアルフアベツトなどの文字を記
録する際に有効となる。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明に係るレーザビーム記録装置
は、合成された高強度のレーザビームを記録材料へ照射
し、高強度の走査光を必要とするしきい値効果の大きい
ヒートモード記録材料を用いた場合であっても鮮明な画
像を記録することができる効果を有する。

［実施例］ 第１図には本発明の実施例に係るレーザビーム記録装置
10の概略構成図が示されており、第２図にはレーザビー
ム記録装置10の概略平面図が示されている。

このレーザビーム記録装置10は２つのレーザビーム発振
系を備えている。第１の発振系には、pn接合に電流を流
し励起させることによってレーザビームを発生する半導
体レーザ12が配置されている。この半導体レーザ12はpn
接合面が垂直方向に対し若干傾斜して配置されており、
また発振されたレーザビームはpn接合面に平行な方向と
垂直な方向とでそれぞれ発散角が異なり、その断面形状
は楕円状となっている。

半導体レーザ12の発振側には、半導体レーザ12から発振
されたレーザビームを平行光線束にするコリメータレン
ズ14が配置されており、さらにコリメータレンズ14の発
振側には1/2波長板16が配置されている。半導体レーザ1
2から発振されたレーザビームは、コリメータレンズ14
によって平行なレーザビーム束17とされて1/2波長板16
へ入射するようになっている。

ここでこの1/2波長板16は、レーザビーム束17の光軸周
りに回転可能となっており、レーザビーム束17は1/2波
長板16を通過することにより偏光面が回転されるように
なっている。

1/2波長板16のレーザビーム発振側には偏光ビームスプ
リツタ18が配置されている。偏光ビームスプリツタ18
は、入射されたレーザビームの内Ｐ偏光ビームを透過し
Ｓ偏光ビームを反射するようになっている。このため、
pn接合面が垂直方向に対し若干傾斜して配置された半導
体レーザ12から発振され1/2波長板16を通過し偏光面を
回転されてＰ偏光とされたレーザビーム束17が通過する
ようになっている。

一方、第２の発振系には半導体レーザ12と同様に、pn接
合に電流を流し励起させることによってレーザビームを
発生する半導体レーザ20が配置されている。この半導体
レーザ20もpn接合面が垂直方向に対し若干傾斜して配置
されており、また発振されたレーザビームはpn接合面に
平行な方向と垂直な方向とでそれぞれ発散角が異なり、
その断面形状は楕円状となっている。

半導体レーザ20の発振側には、半導体レーザ20から発振
されたレーザビームを平行光線束にするコリメータレン
ズ22が配置されており、さらにコリメータレンズ22の発
振側には1/2波長板27が配置されている。半導体レーザ2
0から発振されたレーザビームは平行なレーザビーム束2
3とされて1/2波長板27へ入射するようになっている。

ここでこの1/2波長板27は、レーザビーム束23の光軸周
りに回転可能となっており、レーザビーム束23は1/2波
長板27を通過することにより偏光面が回転されて偏光ビ
ームスプリツタ18へ入射するようになっている。

偏光ビームスプリツタ18は入射されたレーザビームのう
ちＳ偏光ビームを反射するようになっているため、pn接
合面が垂直方向に対し若干傾斜して配置された半導体レ
ーザ20から発振され1/2波長板27を通過し偏光面を回転
されてＳ偏光とされたレーザビーム束23が反射すように
なっている。したがって、偏光ビームスプリツタ18から
はこれらレーザビーム束17とレーザビーム束23とが合成
された合成ビーム24が射出されるようになっている。

ここで、半導体レーザ12及び半導体レーザ20はpn接合面
が垂直方向に対し若干傾斜して配置されているので、第
３図又は第４図に示す如く合成ビーム24はレーザビーム
束17とレーザビーム束23の断面形状におけるそれぞれの
長軸が略中心部で交差して合成されるようになってい
る。このため、この合成ビーム24の重ね合わせ部分25は
高強度となると共に略楕円形に近い断面形状となってい
る。

偏光ビームスプリツタ18の発振側には、第１図において
矢印Ａ方向に往復回動する走査光学系としての光偏向器
26が配置されており、偏光ビームスプリツタ18を通過し
た合成ビーム24を偏向できるようになっている。光偏向
器26の発振側には集束レンズ28が配置されており、光偏
向器26によって偏向された合成ビーム24を合成ビームス
ポツトとして集束するようになっている。

集束レンズ28の焦点面には記録材料30が配置されてい
る。本発明のレーザビーム記録装置10に使用可能な記録
材料30としては、レーザダイレクトフイルムのようなヒ
ートモード記録材料がある。ヒートモード記録材料は、
金属薄膜のようにレーザ等の高密度エネルギーによって
融解、蒸発、凝集などの熱的変形を生ずる物質を記録層
として用いたものであり、素材としては金属単位あるい
は複数の金属の重層、混合または合金が望ましいが、染
料や顔料あるいは合成樹脂等を用いるようにしてもよ
い。さらに記録層にはヒートモード記録の感度を上げる
ための物質が含まれていてもよく、あるいは感度を高め
るための層が別に存在してもよく、保護層等を設けるよ
うにしてもよい。

このようなヒートモード記録材料は、しきい値効果が大
きく、しきい値以下の強度のレーザビームでは記録でき
ないが、しきい値を少しでも越える強度のレーザビーム
によっては完全に記録されるものである。したがってこ
のようなヒートモード記録材料に、集束レンズ28によっ
て集束されたレーザビームを照射すると、このレーザビ
ームの強度がしきい値以上である場合に限り記録層が熱
的変形をして照射部分の金属がなくなり記録されるよう
になっている。

ここで、第３図又は第４図に示す如く集束レンズ28によ
って集束された合成ビーム24は、レーザビーム束17とレ
ーザビーム束23の断面形状におけるそれぞれの長軸が略
中心部で交差して合成されるようになっており、記録材
料30に結像するビームスポツトはこの合成ビーム24の重
ね合わせ部分25のみが記録材料30のしきい値以上の高強
度となると共に略楕円形に近い断面形状となっている。
したがって、この重ね合わせ部分がドツトとして記録さ
れるようになっている。

なお、通常記録材料30は平面とされ、このために集束レ
ンズ28としてはｆθレンズが用いられている。

次に本実施例の作用について説明する。

半導体レーザ12から発振されコリメータレンズ14によっ
て平行光線束とされたレーザビーム束17は1/2波長板16
へ入射する。ここでこのレーザビーム束17は、1/2波長
板16を通過することにより偏光面が回転されてＰ偏光と
された後に偏光ビームスプリツタ18へ入射する。偏光ビ
ームスプリツタ18は、入射されたレーザビームの内Ｐ偏
光ビームを透過しＳ偏光ビームを反射するようになって
いる。このため1/2波長板16を透過しＰ偏光とされたレ
ーザビーム束17が通過する。

一方、半導体レーザ20から発振されコリメータレンズ22
によって平行光線束とされたレーザビーム束23は1/2波
長板27へ入射する。ここでこのレーザビーム束23は、1/
2波長板27を通過することにより偏光面が回転されてＳ
偏光とされた後にも偏光ビームスプリツタ18へ入射す
る。偏光ビームスプリツタ18はこの入射されたレーザビ
ーム束23、すなわちＳ偏光ビームを反射するようになっ
ているので、偏光ビームスプリツタ18からはこれらレー
ザビーム束17とレーザビーム束23とが合成された合成ビ
ーム24が射出される。

ここで、半導体レーザ12及び半導体レーザ20はpn接合面
が垂直方向に対し若干傾斜して配置されているので、第
３図又は第４図に示す如く合成ビーム24はレーザビーム
束17とレーザビーム束23の断面形状におけるそれぞれの
長軸が略中心部で交差して合成される。このため、この
合成ビーム24の重ね合わせ部分25は高強度となると共に
略楕円形に近い断面形状となる。

偏光ビームスプリツタ18を通過した合成ビーム24は、光
偏向器26によって偏向されさらに集束レンズ28によって
合成ビームスポツトとして集束されて記録材料30上に結
像する。記録材料30に結像するビームスポツトは、この
合成ビーム24の重ね合わせ部分25のみが記録材料30のし
きい値以上の高強度となると共に略楕円形に近い断面形
状となっているので、この重ね合わせ部分がドツトとし
て記録される。

記録材料上に照射された合成レーザビームのビームスポ
ツトは、光偏向器26によって主走査されて移動する。こ
の場合、レーザビームが記録材料上に照射され、ビーム
スポツトとして結像し記録材料が感応しドツトとして画
像が記録されるまでには、極めて短時間ではあるが時間
のずれがあり、ビームスポツトは主走査方向へこの時間
に相応ずる分だけ移動する。

したがって、合成されたレーザビームの重ね合わせ部分
25のビーム断面短軸が走査光学系による主走査方向に対
し平行（第３図矢印Ｂ方向）となるようにすれば、記録
材料がレーザビームに感応して記録されるドツトは、こ
のビームスポツトの移動によって正円に近い形状とな
る。このためドツトの集合体で画像を得るレーザビーム
記録装置10において最適となる。

一方、合成されたレーザビームの重ね合わせ部分25のビ
ーム断面長軸が走査光学系による主走査方向に対し平行
（第４図矢印Ｃ方向）となるようにすれば、記録材料に
記録されるドツトはビームスポツトの移動によって長円
形となり、通常横長のドツトが用いられる漢字やアルフ
アベツトなどの文字を記録する際に有効となる。

なお、本実施例においては２つのレーザビーム発振系に
共に1/2波長板を配置し、いずれの1/2波長板も独自にレ
ーザビームの光軸周りに回転可能とする構成としたが、
これに限らず、半導体レーザ12と偏光ビームスプリツタ
18あるいは半導体レーザ20と偏光ビームスプリツタ18と
の相対位置が変化しないようにこれらを一体的にレーザ
ビームの光軸周りに傾斜させる構成としてもよい。この
場合には1/2波長板16又は1/2波長板27のうちいずれか一
方が不要となる。

また、本実施例においては記録材料30としてレーザダイ
レクトフイルムのようなヒートモード記録材料を用いる
構成としたが、これに限らず、光デイスクや光磁気デイ
スクの記録材料等レーザビームを合成して記録を行なう
装置には適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るレーザビーム記録装置の
概略構成図、第２図はレーザビーム記録装置の概略平面
図、第３図及び第４図は偏光ビームスプリツタによって
合成され記録材料に結像するビームスポツトの合成の状
態を示す概略図である。 10……レーザビーム記録装置、 12……半導体レーザ、 16……1/2波長板、 18……偏光ビームスプリツタ、 20……半導体レーザ、 24……合成ビーム、 27……1/2波長板、 30……記録材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】pn接合面に対して垂直な方向に広がった断
   面楕円状のレーザビームを発振する第１及び第２の半導
   体レーザと、前記各半導体レーザのうち少なくとも一方
   の半導体レーザの発振側に配置されレーザビームの偏光
   面を変化させる1/2波長板と、前記1/2波長板を通過した
   レーザビームを合成する偏光ビームスプリツタと、前記
   偏光ビームスプリツタによって合成されたレーザビーム
   を走査する走査光学系と、を備え、ヒートモード記録材
   料に画像の記録を行うレーザビーム記録装置において、
   前記各レーザビームの断面形状におけるそれぞれの長軸
   が略中心部で交差してレーザビームが合成されるように
   前記半導体レーザ及び1/2波長板を配置したことを特徴
   とするレーザビーム記録装置。