JPH11161992A - 多モードダイオードを用いた二次元レーザーダイオードアレー - Google Patents
多モードダイオードを用いた二次元レーザーダイオードアレーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次元アレー形態を用いて高解像度を得るた
めに多モードダイオードの使用を可能にすること。 【解決手段】 各々個別の集光レンズを有するレーザー
ダイオードの横列と縦列で二次元レーザーダイオードア
レーを構成する。このアレーは、高解像度の記録を達成
するために高い圧縮比で結像される。スキャン方向のダ
イオードの見かけの間隔を小さくするために、横列のダ
イオードはスキャン方向に互い違いにｋされる。多モー
ドダイオードの遠視野の不均一によって惹起されるむら
を回避するために、媒体上に創生される最終スポットを
ダイオードの切子面の像ではなく、集光レンズアパーチ
ャの像とする。ダイオードの回折制限方向によって画定
される、このアパーチャの長辺側の寸法は、アナモルフ
ィック素子を用いることによって縮小される。
めに多モードダイオードの使用を可能にすること。 【解決手段】 各々個別の集光レンズを有するレーザー
ダイオードの横列と縦列で二次元レーザーダイオードア
レーを構成する。このアレーは、高解像度の記録を達成
するために高い圧縮比で結像される。スキャン方向のダ
イオードの見かけの間隔を小さくするために、横列のダ
イオードはスキャン方向に互い違いにｋされる。多モー
ドダイオードの遠視野の不均一によって惹起されるむら
を回避するために、媒体上に創生される最終スポットを
ダイオードの切子面の像ではなく、集光レンズアパーチ
ャの像とする。ダイオードの回折制限方向によって画定
される、このアパーチャの長辺側の寸法は、アナモルフ
ィック素子を用いることによって縮小される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多モードダイオー
ドを用いた二次元レーザーダイオードアレーに関する。
ドを用いた二次元レーザーダイオードアレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザーダイオード（以下、単に「ダイ
オード」とも称する）は、単一モード又は多モードダイ
オードとして利用できる。単一モードレーザーダイオー
ドは、事実上、点源（点状のレーザー源）であり、両軸
線において発散光の回折制限を受ける。多モードレーザ
ーダイオードは、通常１０〜２００μ程度の短いストラ
イプ（縞）の形のレーザー接合部（ジャンクション）を
有しており、レーザー接合部に垂直な方向には回折制限
を受けるが、レーザー接合部に平行な方向には発散回折
限界を有さない（回折制限なしに発散する）。多モード
ダイオードの放射アパーチャ（開口部）は、単一の連続
したストライプであってもよく、あるいは、短いストラ
イプの集合体であっても、更には、電気的に並列に接続
された単一モードダイオードの集合体であってもよい。
これらの異なる構造のものも全て、ここでは、「多モー
ドダイオード」と称する。これらのダイオードは、スペ
クトルの可視領域又はＩＲ（赤外線）領域において使用
することができる。本発明の主要な用途は、ＩＲ（赤外
線）で熱写真法のための用途である。ここで、「光」と
は、全ての波長の光をいう。
オード」とも称する）は、単一モード又は多モードダイ
オードとして利用できる。単一モードレーザーダイオー
ドは、事実上、点源（点状のレーザー源）であり、両軸
線において発散光の回折制限を受ける。多モードレーザ
ーダイオードは、通常１０〜２００μ程度の短いストラ
イプ（縞）の形のレーザー接合部（ジャンクション）を
有しており、レーザー接合部に垂直な方向には回折制限
を受けるが、レーザー接合部に平行な方向には発散回折
限界を有さない（回折制限なしに発散する）。多モード
ダイオードの放射アパーチャ（開口部）は、単一の連続
したストライプであってもよく、あるいは、短いストラ
イプの集合体であっても、更には、電気的に並列に接続
された単一モードダイオードの集合体であってもよい。
これらの異なる構造のものも全て、ここでは、「多モー
ドダイオード」と称する。これらのダイオードは、スペ
クトルの可視領域又はＩＲ（赤外線）領域において使用
することができる。本発明の主要な用途は、ＩＲ（赤外
線）で熱写真法のための用途である。ここで、「光」と
は、全ての波長の光をいう。
【０００３】二次元レーザーダイオードアレー（配列
体）は、光データ記憶分野においても、レーザープロッ
ティング（作図）分野においても高解像度記録のために
従来から用いられている。これらのアレーは、一次元レ
ーザーダイオードアレー（線形アレー）よりも、レンズ
の視野を多く利用する。二次元レーザーダイオードアレ
ー（以下、単に「二次元アレー」又は「アレー」とも称
する）は、米国特許第４，７３，０９１号及び５，４７
７，２５９号に記載されている。従来技術のものは、い
ずれも、アレーの物理的ピッチを小さくするために、通
常は１００を越える非常に大きい除拡大（de-magnifica
tion）比（縮小率）を必要とする。このような高い除拡
大比を得るには、最終結像（イメージング）レンズと集
光レンズとの間の距離を結像レンズの焦点距離の通常１
００倍以上にしなければならない。そのような長い距離
は、単一レーザーダイオードではレーザービームを視準
する（平行にする）ことができるので受け入れられる
が、多モードレーザーダイオードにとって長すぎる。な
ぜなら、多モードレーザーダイオードでは、ビームを視
準することができずに発散させてしまい、従って、ビー
ムが最終レンズのアパーチャから外れてしまうからであ
る。
体）は、光データ記憶分野においても、レーザープロッ
ティング（作図）分野においても高解像度記録のために
従来から用いられている。これらのアレーは、一次元レ
ーザーダイオードアレー（線形アレー）よりも、レンズ
の視野を多く利用する。二次元レーザーダイオードアレ
ー（以下、単に「二次元アレー」又は「アレー」とも称
する）は、米国特許第４，７３，０９１号及び５，４７
７，２５９号に記載されている。従来技術のものは、い
ずれも、アレーの物理的ピッチを小さくするために、通
常は１００を越える非常に大きい除拡大（de-magnifica
tion）比（縮小率）を必要とする。このような高い除拡
大比を得るには、最終結像（イメージング）レンズと集
光レンズとの間の距離を結像レンズの焦点距離の通常１
００倍以上にしなければならない。そのような長い距離
は、単一レーザーダイオードではレーザービームを視準
する（平行にする）ことができるので受け入れられる
が、多モードレーザーダイオードにとって長すぎる。な
ぜなら、多モードレーザーダイオードでは、ビームを視
準することができずに発散させてしまい、従って、ビー
ムが最終レンズのアパーチャから外れてしまうからであ
る。
【０００４】多モードレーザーダイオードを用いること
の第２の難点は、多モードレーザーダイオードは不均一
な近視野パターンを有することである。たとえ多モード
レーザーダイオードを物理的に等間隔に配列したとして
も、近視野パターンが経年変化するので等価放射点が何
μ単位で転々と移動する。このような近視野パターンの
変化は、ダイオードの近視野が記録体上に結像された場
合、その像中に容認子得ない帯状縞を生じる原因とな
る。
の第２の難点は、多モードレーザーダイオードは不均一
な近視野パターンを有することである。たとえ多モード
レーザーダイオードを物理的に等間隔に配列したとして
も、近視野パターンが経年変化するので等価放射点が何
μ単位で転々と移動する。このような近視野パターンの
変化は、ダイオードの近視野が記録体上に結像された場
合、その像中に容認子得ない帯状縞を生じる原因とな
る。
【０００５】これらの２つの理由により、記録の目的で
用いられる二次元レーザーダイオードの従来技術の設計
は、いずれも、単一モードのダイオードを使用しなけれ
ばならなかった。単一モードダイオードは、出力パワー
が同じである場合、多モードダイオードより高価であ
り、出力パワーも限られている（小さい）。
用いられる二次元レーザーダイオードの従来技術の設計
は、いずれも、単一モードのダイオードを使用しなけれ
ばならなかった。単一モードダイオードは、出力パワー
が同じである場合、多モードダイオードより高価であ
り、出力パワーも限られている（小さい）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、二次
元アレー形態を用いて高解像度を得るために多モードダ
イオードの使用を可能にすることである。本発明の他の
目的は、多モードダイオードから得られる高パワーを利
用して高パワー、高輝度ダイオードアレーを創生するこ
とである。多モードダイオードを使用する従来の方法
は、多モード光ファイバへの結合を必要とするので、大
きな輝度損失を惹起する。
元アレー形態を用いて高解像度を得るために多モードダ
イオードの使用を可能にすることである。本発明の他の
目的は、多モードダイオードから得られる高パワーを利
用して高パワー、高輝度ダイオードアレーを創生するこ
とである。多モードダイオードを使用する従来の方法
は、多モード光ファイバへの結合を必要とするので、大
きな輝度損失を惹起する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するために、多モードダイオードを用いて二次
元レーザーダイオードアレーを構成する。このアレー
は、各々個別の集光レンズを有するレーザーダイオード
の横列と縦列で構成する。これらのダイオードからの全
てのビームが、最終結像レンズに通される。結像レンズ
とアレーの間に１つ又は複数の光学素子を使用し、その
うちの少くとも１つは、アナモルフィック光学素子（レ
ンズ）とする。アナモルフィック素子は、結像面内の異
なった方向に対して異なった倍率（拡大比）を有してお
り、例えば、円筒形レンズは、その円筒体の軸線に平行
な方向には倍率を有さない（倍率はゼロである）。結像
レンズは、集光レンズのアパーチャを光感応材のような
記録媒体上に結像させるように配置する。集光レンズの
アパーチャは、多モードダイオードの遠視野によって照
射されるので、近視野の不均一の影響を受けない。レー
ザーダイオードの切子面にダークスポットがあっても、
それは遠視野不均一の原因とはならない。所要の除拡大
比を小さくするために、最終レンズは、遠視野スポット
の幅狭側の寸法を小さくするように選択する。速軸（レ
ーザーダイオードの接合部に対して垂直な高発散方向）
と、遅軸（レーザーダイオードの接合部に対して平行な
低発散方向）との間の多モードダイオードのビーム発散
比５：１もの高いレベルとすることができるので、遅軸
を所望のサイズに合わせて調整するのに要する除拡大比
が低くてすむ。速軸の遠視野パターンは、結像レンズと
個別集光レンズの間に配置された円筒形レンズのような
アナモルフィック素子を用いることによって独立して除
拡大される。アナモルフィック素子は、例えば、円筒形
の負レンズ、又は、円筒形の負レンズと円筒形の正レン
ズから成るビームレジューサー（縮小レンズ）、又は、
２個の円筒形の正レンズから成るビームレジューサーで
あってよい。多モードダイオードの速軸は回折制限軸で
もあるから、大きなアナモルフィック収縮比を用いて
も、ほぼ視準されたビームを得ることができる。低除拡
大比と速軸のアナモルフィック収縮との組合せにより、
非常に小さいスポットの記録を可能にし、しかも、非常
に高い集光効率を維持することができる。従って、本発
明は、熱媒体を記録するのに用いた場合、印刷業や、医
療用撮像技術において特に有用である。
題を解決するために、多モードダイオードを用いて二次
元レーザーダイオードアレーを構成する。このアレー
は、各々個別の集光レンズを有するレーザーダイオード
の横列と縦列で構成する。これらのダイオードからの全
てのビームが、最終結像レンズに通される。結像レンズ
とアレーの間に１つ又は複数の光学素子を使用し、その
うちの少くとも１つは、アナモルフィック光学素子（レ
ンズ）とする。アナモルフィック素子は、結像面内の異
なった方向に対して異なった倍率（拡大比）を有してお
り、例えば、円筒形レンズは、その円筒体の軸線に平行
な方向には倍率を有さない（倍率はゼロである）。結像
レンズは、集光レンズのアパーチャを光感応材のような
記録媒体上に結像させるように配置する。集光レンズの
アパーチャは、多モードダイオードの遠視野によって照
射されるので、近視野の不均一の影響を受けない。レー
ザーダイオードの切子面にダークスポットがあっても、
それは遠視野不均一の原因とはならない。所要の除拡大
比を小さくするために、最終レンズは、遠視野スポット
の幅狭側の寸法を小さくするように選択する。速軸（レ
ーザーダイオードの接合部に対して垂直な高発散方向）
と、遅軸（レーザーダイオードの接合部に対して平行な
低発散方向）との間の多モードダイオードのビーム発散
比５：１もの高いレベルとすることができるので、遅軸
を所望のサイズに合わせて調整するのに要する除拡大比
が低くてすむ。速軸の遠視野パターンは、結像レンズと
個別集光レンズの間に配置された円筒形レンズのような
アナモルフィック素子を用いることによって独立して除
拡大される。アナモルフィック素子は、例えば、円筒形
の負レンズ、又は、円筒形の負レンズと円筒形の正レン
ズから成るビームレジューサー（縮小レンズ）、又は、
２個の円筒形の正レンズから成るビームレジューサーで
あってよい。多モードダイオードの速軸は回折制限軸で
もあるから、大きなアナモルフィック収縮比を用いて
も、ほぼ視準されたビームを得ることができる。低除拡
大比と速軸のアナモルフィック収縮との組合せにより、
非常に小さいスポットの記録を可能にし、しかも、非常
に高い集光効率を維持することができる。従って、本発
明は、熱媒体を記録するのに用いた場合、印刷業や、医
療用撮像技術において特に有用である。
【０００８】
【発明の実施の形態】好ましい具体例の説明 図１を参照して説明すると、基板又はアレーブロック１
に取付けられた多モードレーザーダイオード２の横列と
縦列から成る二次元レーザーダイオードアレー（以下、
単に「アレー」とも称する）が示されている。ダイオー
ド２の出力ビーム１０は、結像レンズ５のアパーチャに
照準される（向けられる）。レンズ５は、光感応材のよ
うな記録媒体６上にアレーの除拡大像を創生する。記録
媒体６の領域は、アレー像９と媒体６との二次元的（平
面内での）相対移動によってカバーされる。通常、記録
媒体６は、回転ドラム上に装着され、そのドラムの回転
によって１方向のスキャンが行われ、それと併行してア
レー全体が並進移動されて第２方向のスキャンが実施さ
れる。このようなスキャン方法は、斯界において周知で
あり、詳述する必要はない。ビーム１０は、米国特許第
４，７４３，０９１号に記載されているようにアレーブ
ロック１を湾曲させることによって、あるいは、レンズ
３のような光学手段を用いることによってレンズ５のア
パーチャに照準される。このアレーに関する限り、その
ビーム１０をレンズ５に差し向ける手段として、いろい
ろな均等の機械的及び光学的手段を用いることができる
は、明らかであろう。
に取付けられた多モードレーザーダイオード２の横列と
縦列から成る二次元レーザーダイオードアレー（以下、
単に「アレー」とも称する）が示されている。ダイオー
ド２の出力ビーム１０は、結像レンズ５のアパーチャに
照準される（向けられる）。レンズ５は、光感応材のよ
うな記録媒体６上にアレーの除拡大像を創生する。記録
媒体６の領域は、アレー像９と媒体６との二次元的（平
面内での）相対移動によってカバーされる。通常、記録
媒体６は、回転ドラム上に装着され、そのドラムの回転
によって１方向のスキャンが行われ、それと併行してア
レー全体が並進移動されて第２方向のスキャンが実施さ
れる。このようなスキャン方法は、斯界において周知で
あり、詳述する必要はない。ビーム１０は、米国特許第
４，７４３，０９１号に記載されているようにアレーブ
ロック１を湾曲させることによって、あるいは、レンズ
３のような光学手段を用いることによってレンズ５のア
パーチャに照準される。このアレーに関する限り、その
ビーム１０をレンズ５に差し向ける手段として、いろい
ろな均等の機械的及び光学的手段を用いることができる
は、明らかであろう。
【０００９】アレーブロック１とレンズ５の間に少くと
も１個のアナモルフィック素子４が配置される。図２を
参照して説明すると、多モードレーザーダイオード２の
ｎ個の横列×ｍ個の縦列から成る二次元レーザーダイオ
ードアレーがアレーブロック１に取付けられている。図
には例として３列×３列のアレーが示されているが、そ
れより大きいアレーも可能であり、その方が有利である
ことは、明らかであろう。ｍ個の縦列は、水平方向の間
隔ｄを有している。従って、スキャン方向のダイオード
の見かけの間隔は、ｄ／ｎとなる。例えば、第１横列中
のダイオードは、スキャン方向でみて互いにｄの間隔を
置いて現れる。第２横列中のダイオードは、スキャン方
向でみて第１横列のダイオードに対してｄ／３の距離だ
けずらされている。第３横列中のダイオードは、スキャ
ン方向でみて第１横列のダイオードに対して２ｄ／３の
距離だけずらされている。従って、アレー全体としてみ
れば、ダイオードは、スキャン方向でみてｄ／３の間隔
で現れる。この間隔は、アレーの先の光学系によって更
に除拡大（縮小）され、記録媒体上において所望のピッ
チ（通常、５〜２５μ）に縮小される。
も１個のアナモルフィック素子４が配置される。図２を
参照して説明すると、多モードレーザーダイオード２の
ｎ個の横列×ｍ個の縦列から成る二次元レーザーダイオ
ードアレーがアレーブロック１に取付けられている。図
には例として３列×３列のアレーが示されているが、そ
れより大きいアレーも可能であり、その方が有利である
ことは、明らかであろう。ｍ個の縦列は、水平方向の間
隔ｄを有している。従って、スキャン方向のダイオード
の見かけの間隔は、ｄ／ｎとなる。例えば、第１横列中
のダイオードは、スキャン方向でみて互いにｄの間隔を
置いて現れる。第２横列中のダイオードは、スキャン方
向でみて第１横列のダイオードに対してｄ／３の距離だ
けずらされている。第３横列中のダイオードは、スキャ
ン方向でみて第１横列のダイオードに対して２ｄ／３の
距離だけずらされている。従って、アレー全体としてみ
れば、ダイオードは、スキャン方向でみてｄ／３の間隔
で現れる。この間隔は、アレーの先の光学系によって更
に除拡大（縮小）され、記録媒体上において所望のピッ
チ（通常、５〜２５μ）に縮小される。
【００１０】図２に示されたアレーブロック１の断面図
である図３を参照して説明すると、集光レンズ１１が、
各ダイオード２の前方にチューブ１２によって所定位置
に保持されている。集光レンズ１１は、レーザーダイオ
ード２からのほとんど全ての光を集束するように設計さ
れた高ＮＡ（開口数）、短焦点距離レンズである。各ダ
イオード２は、それをレンズ１１に心合させるために取
付ねじ８をゆるめることによって二次元的に移動させる
ことができる。三次元の位置ぎめ（焦点）は、チューブ
１２及びレンズ１１を摺動してブロック１内への挿入深
さを調節することによって行うことができる。
である図３を参照して説明すると、集光レンズ１１が、
各ダイオード２の前方にチューブ１２によって所定位置
に保持されている。集光レンズ１１は、レーザーダイオ
ード２からのほとんど全ての光を集束するように設計さ
れた高ＮＡ（開口数）、短焦点距離レンズである。各ダ
イオード２は、それをレンズ１１に心合させるために取
付ねじ８をゆるめることによって二次元的に移動させる
ことができる。三次元の位置ぎめ（焦点）は、チューブ
１２及びレンズ１１を摺動してブロック１内への挿入深
さを調節することによって行うことができる。
【００１１】湾曲した（曲面状の）アレーブロック１又
は光学的曲面（図１のレンズ３）が用いられる場合は、
ダイオードはレンズ１１に心合される。曲面を用いる必
要性を排除するためには、ダイオード２をレンズ１１に
対して僅かに偏心させればよい。それによって、ビーム
１０を操縦する（向きを制御する）ことができる。レン
ズ１１は通常５ｍｍ以下の非常に短い焦点距離を有して
いるので、ダイオード２を僅かに変位させるだけで、所
要の操縦を行うことができる。例えば、結像レンズ５が
集光レンズ１１から３００ｍｍのところに配置されてお
り、集光レンズとしてｆ＝３ｍｍの焦点距離のものが用
いられたとすると、ダイオード２の側方位置を僅か０．
１ｍｍ変位させれば、ビーム１０は、結像レンズ５の平
面上で約１０ｍｍ移動される。ただし、この構成は、レ
ンズ３を設ける必要性を排除するが、光学的性能を僅か
に低下させるという犠牲を払わなければならない。
は光学的曲面（図１のレンズ３）が用いられる場合は、
ダイオードはレンズ１１に心合される。曲面を用いる必
要性を排除するためには、ダイオード２をレンズ１１に
対して僅かに偏心させればよい。それによって、ビーム
１０を操縦する（向きを制御する）ことができる。レン
ズ１１は通常５ｍｍ以下の非常に短い焦点距離を有して
いるので、ダイオード２を僅かに変位させるだけで、所
要の操縦を行うことができる。例えば、結像レンズ５が
集光レンズ１１から３００ｍｍのところに配置されてお
り、集光レンズとしてｆ＝３ｍｍの焦点距離のものが用
いられたとすると、ダイオード２の側方位置を僅か０．
１ｍｍ変位させれば、ビーム１０は、結像レンズ５の平
面上で約１０ｍｍ移動される。ただし、この構成は、レ
ンズ３を設ける必要性を排除するが、光学的性能を僅か
に低下させるという犠牲を払わなければならない。
【００１２】図４及び５を参照して説明すると、上述し
た二次元レーザーダイオードアレーの光学的レイアウト
（配置）が示されている。レーザーダイオード２の放射
面には、欠陥又は意図的なギャップ１６（図５参照）が
存在することがある。このような欠陥は、ダイオードの
経年変化によって生じることもある。このため、このア
レーは、レーザーダイオードの近視野ではなく、ダイオ
ードの遠視野１５を通常はレンズ１１のアパーチャに結
像させる。このアレーに用いられる代表的な多モードダ
イオードの場合は、その放射領域の幅は１０〜１００μ
であり、ビームの発散は、約１０°×４０°ＦＷＨＭ
（半波高全幅値）である。集光レンズ１１にｆ＝３ｍｍ
の焦点距離を用いると、レーザースポット１５の寸法は
約０．２×２ｍｍとなり、スポット１５は、ダイオード
２の放射領域のどの部分によっても（全ての部分によっ
て）照射されることになる。その結果、スポット１５上
では欠陥１６は見えなくされる。ダイオード２の放射領
域の実効中心が変位したとしても、スポット１５の変位
量はそれよりはるかに小さい。従って、レーザーダイオ
ード２の近視野ではなく、レーザーダイオードの遠視野
即ちスポット１５を記録媒体６に結像させることによっ
て、不規則な不安定なパターン１３ではなく、平滑な安
定した照射が得られる。グラフ１３及び１４は、レーザ
ービームを通して実施された実測スキャンを示す。
た二次元レーザーダイオードアレーの光学的レイアウト
（配置）が示されている。レーザーダイオード２の放射
面には、欠陥又は意図的なギャップ１６（図５参照）が
存在することがある。このような欠陥は、ダイオードの
経年変化によって生じることもある。このため、このア
レーは、レーザーダイオードの近視野ではなく、ダイオ
ードの遠視野１５を通常はレンズ１１のアパーチャに結
像させる。このアレーに用いられる代表的な多モードダ
イオードの場合は、その放射領域の幅は１０〜１００μ
であり、ビームの発散は、約１０°×４０°ＦＷＨＭ
（半波高全幅値）である。集光レンズ１１にｆ＝３ｍｍ
の焦点距離を用いると、レーザースポット１５の寸法は
約０．２×２ｍｍとなり、スポット１５は、ダイオード
２の放射領域のどの部分によっても（全ての部分によっ
て）照射されることになる。その結果、スポット１５上
では欠陥１６は見えなくされる。ダイオード２の放射領
域の実効中心が変位したとしても、スポット１５の変位
量はそれよりはるかに小さい。従って、レーザーダイオ
ード２の近視野ではなく、レーザーダイオードの遠視野
即ちスポット１５を記録媒体６に結像させることによっ
て、不規則な不安定なパターン１３ではなく、平滑な安
定した照射が得られる。グラフ１３及び１４は、レーザ
ービームを通して実施された実測スキャンを示す。
【００１３】図４を参照すると、このアレーの最も簡単
な形での光学的レイアウトが示されている。光学的曲面
レンズ３（図１）は、このアレーの作動にとっては必須
ではないので、省除されている。この最も簡単な構成で
は、単一のチャンネルが、レーザーダイオード２と、集
光レンズ１１と、アナモルフィック素子４と、結像レン
ズ５とで構成されている。集光レンズ１１のアパーチャ
上のレーザースポット１５（図５）のサイズは、速い発
散軸の方向ではほぼｆθであり、遅い発散軸の方向では
ｆψ＋ｗである。（ここで、θ及びψは発散角であり、
ｆは集光レンズの焦点距離であり、ｗはレーザー接続部
の幅である。）ｗ≪ｆψ、ψ＜θであるから、ｆψ＋ｗ
＜ｆθである。それ故、寸法ｆψ＋ｗは、記録媒体６に
記録すべきマークの大きさを一定とした場合、除拡大比
が小さくてすむ。レンズ５は、この除拡大を達成するよ
うに選択される。図４−ｂにおいては、円筒形レンズ４
は拡大率（倍率）には影響を及ぼさない。図４−ｂのマ
ークのサイズは、（ａ／ｂ）（ｆψ＋ｗ）であり、ｆψ
＋ｗの幅は、ａ／ｂだけ縮小される。レンズ１１は、
（集光量を最大限とした場合）レンズ５のアパーチャに
レーザー接合部の像を創生する。そのためには、レンズ
のアパーチャを（ｂ／ｆ）ｗより大きくしなければなら
ない（この関係は、近似値である。なぜなら、レーザー
２からレンズ１１までの距離はｆより僅かに長いからで
ある。）。円筒形レンズ４がなければ、図４−ａの構成
では記録媒体６上のマークのサイズは、（ａ／ｂ）ｆθ
となる。それでは、大抵の用例にとって大きすぎる。円
筒形レンズ即ちアナモルフィック素子４は、図４−ｂの
構成を変えることなく、図４−ａの平面でみた拡大比を
縮小することができる。これは、下記の例のように、い
ろいろな態様で達成することができる。 １．各集光レンズ１１の近傍に円筒形の負レンズを配置
する。 ２．全てのビームに共通な１つの円筒形の負レンズを設
ける。 ３．結像レンズ５の近傍に２つの円筒形の正レンズから
成る１つのビームレジューサーを配置する。 ４．結像レンズ５の近傍に１つの円筒形の正レンズと１
つの円筒形の負レンズから成る１つのビームレジューサ
ーを配置する。
な形での光学的レイアウトが示されている。光学的曲面
レンズ３（図１）は、このアレーの作動にとっては必須
ではないので、省除されている。この最も簡単な構成で
は、単一のチャンネルが、レーザーダイオード２と、集
光レンズ１１と、アナモルフィック素子４と、結像レン
ズ５とで構成されている。集光レンズ１１のアパーチャ
上のレーザースポット１５（図５）のサイズは、速い発
散軸の方向ではほぼｆθであり、遅い発散軸の方向では
ｆψ＋ｗである。（ここで、θ及びψは発散角であり、
ｆは集光レンズの焦点距離であり、ｗはレーザー接続部
の幅である。）ｗ≪ｆψ、ψ＜θであるから、ｆψ＋ｗ
＜ｆθである。それ故、寸法ｆψ＋ｗは、記録媒体６に
記録すべきマークの大きさを一定とした場合、除拡大比
が小さくてすむ。レンズ５は、この除拡大を達成するよ
うに選択される。図４−ｂにおいては、円筒形レンズ４
は拡大率（倍率）には影響を及ぼさない。図４−ｂのマ
ークのサイズは、（ａ／ｂ）（ｆψ＋ｗ）であり、ｆψ
＋ｗの幅は、ａ／ｂだけ縮小される。レンズ１１は、
（集光量を最大限とした場合）レンズ５のアパーチャに
レーザー接合部の像を創生する。そのためには、レンズ
のアパーチャを（ｂ／ｆ）ｗより大きくしなければなら
ない（この関係は、近似値である。なぜなら、レーザー
２からレンズ１１までの距離はｆより僅かに長いからで
ある。）。円筒形レンズ４がなければ、図４−ａの構成
では記録媒体６上のマークのサイズは、（ａ／ｂ）ｆθ
となる。それでは、大抵の用例にとって大きすぎる。円
筒形レンズ即ちアナモルフィック素子４は、図４−ｂの
構成を変えることなく、図４−ａの平面でみた拡大比を
縮小することができる。これは、下記の例のように、い
ろいろな態様で達成することができる。 １．各集光レンズ１１の近傍に円筒形の負レンズを配置
する。 ２．全てのビームに共通な１つの円筒形の負レンズを設
ける。 ３．結像レンズ５の近傍に２つの円筒形の正レンズから
成る１つのビームレジューサーを配置する。 ４．結像レンズ５の近傍に１つの円筒形の正レンズと１
つの円筒形の負レンズから成る１つのビームレジューサ
ーを配置する。
【００１４】両次元（縦横又は長さと幅）の寸法を縮小
するためにレンズ４を球形レンズに替えることはできな
い。なぜなら、それは、図４−ｂの構成においてレンズ
５のアパーチャのビームサイズを増大させることにな
り、光損失を惹起するからである。
するためにレンズ４を球形レンズに替えることはできな
い。なぜなら、それは、図４−ｂの構成においてレンズ
５のアパーチャのビームサイズを増大させることにな
り、光損失を惹起するからである。
【００１５】図４に示された実施形態は、光学素子の個
数を最少限にしたという点で最も簡単な構成である。結
像レンズ５の近傍に配置された１つの円筒形の正レンズ
と１つの円筒形の負レンズから成る１つのビームレジュ
ーサーが、最善の光学的性能をもたらす。アナモルフィ
ック素子４は、レーザーダイオード２が回折制限される
次元（軸又は方向）においてのみ動作するので、設計上
の大きな融通性が得られる。なぜなら、回折制限次元
（方向）をレンズ５のアパーチャに容易に焦点合わせす
ることができ、光の大部分を集束することができるから
である。軸を反転させてビームレジューサーを他方の軸
に配置しようとすれば、それは、像のサイズと集光効率
を犠牲にすることになる。なぜなら、回折不制限軸にお
ける自由度がはるかに小さくなるからである。
数を最少限にしたという点で最も簡単な構成である。結
像レンズ５の近傍に配置された１つの円筒形の正レンズ
と１つの円筒形の負レンズから成る１つのビームレジュ
ーサーが、最善の光学的性能をもたらす。アナモルフィ
ック素子４は、レーザーダイオード２が回折制限される
次元（軸又は方向）においてのみ動作するので、設計上
の大きな融通性が得られる。なぜなら、回折制限次元
（方向）をレンズ５のアパーチャに容易に焦点合わせす
ることができ、光の大部分を集束することができるから
である。軸を反転させてビームレジューサーを他方の軸
に配置しようとすれば、それは、像のサイズと集光効率
を犠牲にすることになる。なぜなら、回折不制限軸にお
ける自由度がはるかに小さくなるからである。
【００１６】例 １ 具体例を挙げると、本発明に従って、以下のパラメータ
を有する６４個の多モードダイオード（米国カリフォル
ニア州のＳＤＬ社製のＳＤＬ ２３２０−Ｃ）から成る
アレーが得られた。 ダイオードエミッター： １×４０μｍ、６００ｍＷ、
８３０ｎｍ，θ＝３５°、ψ＝１０°（ＦＷＨＭ） 集光レンズ： ｆ＝３．１ｍｍ、ＮＡ＝０．６８、米国
フロリダ州のゲルテック−ＰＭＯ社製のＰＭＯ部品＃３
５０３３０ 結像レンズ： ｆ＝６．２５ｍｍ、ＮＡ＝０．４、ＰＭ
Ｏ部品＃３５０３３０ 円筒形レンズ： ｆ＝−５０ｍｍ、米国カリフォルニア
州のメリス−グリオット社製のメリス−グリオット部品
＃０１ＬＣＮ１２９ アレーグリッド： ８ｍｍ（水平）×１０ｍｍ（垂
直）、スキャン方向の等価ピッチ８ｍｍ：１ｍｍ、曲率
半径Ｒ＝３００ｍｍ （集光レンズ上での）縮小前のスポットサイズ： １．
９ｍｍ（水平）×０．６ｍｍ（垂直）、円筒形レンズが
なければ、水平スポットは、１．９：５０＝３８μｍと
なる。円筒形レンズを結像レンズから約１００ｍｍの距
離のところに配置することによって、水平スポットが水
平方向に約２０μｍに縮小されて約２０μｍ×１２μｍ
のスポットサイズが得られる。集光レンズは、結像レン
ズ５のアパーチャ上での最小限の幅に合わせて焦点合わ
せし直される。それと同時に、このアレーの全体ピッチ
は、１ｍｍの等価ピッチからその約半分にまで縮小され
る。 集光効率： レーザーダイオードから記録媒体の表面ま
で（全ての光学素子が８３０ｎｍのためのＡＲコーチン
グが被覆されている）約９０％ 出力パワー： ６４×０．６ｗ×０．９＝３４ｗ この例から分かるように、高い出力パワー、シャープな
スポット及び小さい全体サイズ（約６４×８０×２３０
ｎｍ）を有する高効率のアレーが得られる。この例で
は、屈折性光学素子を用いたが、このアレーに反射性又
は回折性の光学素子のような他のタイプの光学素子を用
いても、同じ性能が得られることは明らかであろう。例
えば、レンズの代わりに曲面ミラーを用いることができ
る。
を有する６４個の多モードダイオード（米国カリフォル
ニア州のＳＤＬ社製のＳＤＬ ２３２０−Ｃ）から成る
アレーが得られた。 ダイオードエミッター： １×４０μｍ、６００ｍＷ、
８３０ｎｍ，θ＝３５°、ψ＝１０°（ＦＷＨＭ） 集光レンズ： ｆ＝３．１ｍｍ、ＮＡ＝０．６８、米国
フロリダ州のゲルテック−ＰＭＯ社製のＰＭＯ部品＃３
５０３３０ 結像レンズ： ｆ＝６．２５ｍｍ、ＮＡ＝０．４、ＰＭ
Ｏ部品＃３５０３３０ 円筒形レンズ： ｆ＝−５０ｍｍ、米国カリフォルニア
州のメリス−グリオット社製のメリス−グリオット部品
＃０１ＬＣＮ１２９ アレーグリッド： ８ｍｍ（水平）×１０ｍｍ（垂
直）、スキャン方向の等価ピッチ８ｍｍ：１ｍｍ、曲率
半径Ｒ＝３００ｍｍ （集光レンズ上での）縮小前のスポットサイズ： １．
９ｍｍ（水平）×０．６ｍｍ（垂直）、円筒形レンズが
なければ、水平スポットは、１．９：５０＝３８μｍと
なる。円筒形レンズを結像レンズから約１００ｍｍの距
離のところに配置することによって、水平スポットが水
平方向に約２０μｍに縮小されて約２０μｍ×１２μｍ
のスポットサイズが得られる。集光レンズは、結像レン
ズ５のアパーチャ上での最小限の幅に合わせて焦点合わ
せし直される。それと同時に、このアレーの全体ピッチ
は、１ｍｍの等価ピッチからその約半分にまで縮小され
る。 集光効率： レーザーダイオードから記録媒体の表面ま
で（全ての光学素子が８３０ｎｍのためのＡＲコーチン
グが被覆されている）約９０％ 出力パワー： ６４×０．６ｗ×０．９＝３４ｗ この例から分かるように、高い出力パワー、シャープな
スポット及び小さい全体サイズ（約６４×８０×２３０
ｎｍ）を有する高効率のアレーが得られる。この例で
は、屈折性光学素子を用いたが、このアレーに反射性又
は回折性の光学素子のような他のタイプの光学素子を用
いても、同じ性能が得られることは明らかであろう。例
えば、レンズの代わりに曲面ミラーを用いることができ
る。
【００１７】例 ２ この例では、単一の円筒形負レンズに代えて、６４個の
負レンズのアレーを設け、その６４個の負レンズの各々
をそれぞれ１つの集光レンズの前方に配置した点を除い
て、全てのパラメータを例１のものと同じにした。各負
レンズは、−１０ｍｍの焦点距離を有するもの（メリス
−グリオット部品＃０１ＬＣＮ４２７）とし、それをそ
れぞれ対応する集光レンズの約２０ｍｍ前方に配置し
た。集光レンズは、結像レンズ５のアパーチャ上での最
小限の幅に合わせて焦点合わせし直した。
負レンズのアレーを設け、その６４個の負レンズの各々
をそれぞれ１つの集光レンズの前方に配置した点を除い
て、全てのパラメータを例１のものと同じにした。各負
レンズは、−１０ｍｍの焦点距離を有するもの（メリス
−グリオット部品＃０１ＬＣＮ４２７）とし、それをそ
れぞれ対応する集光レンズの約２０ｍｍ前方に配置し
た。集光レンズは、結像レンズ５のアパーチャ上での最
小限の幅に合わせて焦点合わせし直した。
【図１】図１は、本発明のレーザーダイオードアレーの
透視図である。
透視図である。
【図２】図２は、図１のレーザーダイオードアレーの正
面図であり、物理的ピッチの効果的な縮小を示す。
面図であり、物理的ピッチの効果的な縮小を示す。
【図３】図３は、図２のレーザーダイオードアレーの断
面図である。
面図である。
【図４】図４−ａは、本発明のレーザーダイオードアレ
ーの光学的レイアウトの上からみた図である。図４−ｂ
は、本発明のレーザーダイオードアレーの光学的レイア
ウトの側面図である。
ーの光学的レイアウトの上からみた図である。図４−ｂ
は、本発明のレーザーダイオードアレーの光学的レイア
ウトの側面図である。
【図５】図５は、多モードレーザーダイオード近視野及
び遠視野放射パターンの透視図である。
び遠視野放射パターンの透視図である。
１：基板又はアレーブロック ２：多モードレーザーダイオード ４：アナモルフィック光学素子 ５：結像レンズ ６：記録媒体 １１：集光レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
Claims (7)
- 【請求項１】 光感応材の表面上に情報を記録するため
のレーザーダイオードアレーであって、 基板上に取り付けられた複数個のレーザーダイオードの
二次元アレーから成り、該各レーザーダイオードは、各
々別個の集光レンズを有しており、該各集光レンズは、
それぞれの対応するレーザーダイオードからの光を１つ
の共通の結像レンズに差し向けるように配置されてお
り、該結像レンズは、スポットのアレーを圧縮像の形で
前記光感応材上に形成し、該結像レンズと前記レーザー
ダイオードのアレーとの間に少くとも１つのアナモルフ
ィック光学素子を含む１つ又は複数の中間光学素子が配
置されていることを特徴とするレーザーダイオードアレ
ー。 - 【請求項２】 前記レーザーダイオードの二次元アレー
は、該レーザーダイオードの複数の横列と縦列から成
り、各横列は、前の横列に対して該縦列の相互の間隔よ
り小さい距離だけ横列の方向にずらされていることを特
徴とする請求項１に記載のレーザーダイオードアレー。 - 【請求項３】 前記各レーザーダイオードは、多モード
レーザーダイオードであり、前記結像レンズは、該各レ
ーザーダイオードの近視野構造を露呈しない点を結像す
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザーダイオー
ドアレー。 - 【請求項４】 前記アナモルフィック光学素子は、全て
のレーザーダイオードによって共有されていることを特
徴とする請求項１に記載のレーザーダイオードアレー。 - 【請求項５】 前記レーザーダイオードは、各々、専用
のアナモルフィック光学素子を備えていることを特徴と
する請求項１に記載のレーザーダイオードアレー。 - 【請求項６】 前記アナモルフィック光学素子は、少く
とも１つの円筒形表面を有することを特徴とする請求項
４に記載のレーザーダイオードアレー。 - 【請求項７】 前記アナモルフィック光学素子は、円筒
形のレンズであることを特徴とする請求項５に記載のレ
ーザーダイオードアレー。
Applications Claiming Priority (2)
| 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 |
| US08/970,081 | 1997-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11161992A true JPH11161992A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=25516414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10207147A Pending JPH11161992A (ja) | 1997-11-13 | 1998-07-07 | 多モードダイオードを用いた二次元レーザーダイオードアレー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5995475A (ja) |
| JP (1) | JPH11161992A (ja) |
| DE (1) | DE19827423C2 (ja) |
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| 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 |
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| 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 |
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