KR100299649B1

KR100299649B1 - 반도체레이저를포함하는광원장치

Info

Publication number: KR100299649B1
Application number: KR1019980012289A
Authority: KR
Inventors: 야쓰히로 나오에; 히로유끼 오꾸와끼; 오사무 가와죠에
Original assignee: 이토가 미찌야; 가부시키가이샤 리코
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2001-09-06
Also published as: DE19815620B4; DE19815620A1; US6097749A; US6343092B1

Abstract

이미지형성장치로 사용되고 반도체레이저를 포함하는 비용이 절감된 정확한 광원장치가 개시된다. 광원장치는 최소한의 부품수만이 필요하고 조립시 변이를 방지하며 콜리메이터렌즈를 광경화 접착제에 의해 부착한다. 광원장치 주위의 온도가 변하는 경우에도 빔피치방향의 반도체레이저 사이의 거리가 거의 변하지 않는다.

Description

반도체레이저를 포함하는 광원장치{LIGHT SOURCE DEVICE INCLUDING SEMICONDUCTOR LASERS}

본 발명은 이미지형성장치에 사용되는 광원장치에 관한 것으로, 반도체레이저 특히 복수의 반도체레이저를 포함하는 광원장치에 관한 것이다.

반도체레이저(semiconductor laser)와 콜리메이터렌즈(collimator lens)를 포함하는 광원장치는 디지탈복사기, 레이저프린더, 팩시밀리장치 혹은 유사한 이미지형성장치 등에 주로 사용된다. 광의 특성면에서 광원장치는 장치로부터 유출되는 레이저빔의 방향성(광축특성) 및 평행성(콜리메이션 특성)이 요구된다. 이러한 특성을 만족시키기 위해, 일반적으로 x, y, z의 3축방향에 대해 레이저와 콜리메이터렌즈의 유출점을 조정한다. 위치의 정확성은 마이크론 단위(micron order) 보다 작아야만 한다. 그러므로, 상기한 종류의 광원장치는 x, y, z의 3방향에서 그 위치가 조정가능하며 그 조정된 위치에 고정된다.

콜리메이터를 부착하는데 사용되는 접착제는 경화되는 동안 수축되기 때문에, 광학적 특성이 저하되는 악영향을 감소해야만 한다. 특히, 광원장치의 정확성은 z방향(광학축 방향)으로 엄격하게 제한되기 때문에, 광원장치는 z방향에서의 수축을 미리 방지하도록 구성되어야만 한다. 그러므로, 접착제층은 광학축이나 z축에 실질적으로 평행하게 형성해서 수축이 x축방향과 y축방향중의 한방향으로 제한하는 것이 조정을 위해 바람직하다.

반도체레이저와 콜리메이터렌즈를 사용하는 광원장치는 일본특허 특개평 제5-88061호, 제5-136952호 및 제5-273483호에 개시되어 있다. 그러나 종래의 광원장치는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 많은 부품에 의해 제조비용이 증가한다.

(2) 조립시 x, y, z의 3방향으로 변이가 발생하여 레이저의 방향성의 정확도가 저하된다.

(3) 콜리메이터렌즈의 부착시, 원하는 구성을 갖도록 신속하게 경화됨과 동시에 고신뢰성을 갖는 광경화접착제를 사용할 수 없다.

한편, 복수의 레이저빔으로 광전도부품을 주사하는 다중빔 주사장치는 디지탈복사기나 레이저프린터 혹은 유사 이미지형성장치에 유용하다. 이러한 종류의 주사장치는 주사방향으로 배열된 복수의 레이저반도체를 포함한다. 레이저로부터 조사되는 레이저빔들은 상호 결합되어 서로 인접하는 광학축에 위치해서 결국 한방향으로 출력된다. 이러한 주사장치에 사용되는 광원장치는 물론 정확한 빔피치(beam pitch), 즉 y방향으로의 레이저빔 사이의 정학한 거리를 가질 것을 요구한다.

복수의 레이저빔을 조사하는 광원장치는 일본특허 특개평 제7-181410호 및 7-181412호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 공보에 개시된 장치는 상술한 (1)∼(3)의 문제외에 다음의 문제(4)가 있다.

(4) 반도체레이저의 빔피치는 광원장치의 온도변화 때문에 정확하게 유지될 수 없다.

종래의 광원장치는 (1)∼(4)의 문제에 부가하여 후술하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 제조비용이 절감되고 부품수의 최소화가 가능하며 조립시 편차가 제거됨과 동시에 광경화접착제에 의한 부착이 가능한 광원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 장치 주위의 온도변화에도 빔피치방향에서 반도체레이저 사이의 거리편차를 최소화할 수 있는 광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 광원장치는 복수의 관통공을 가진 베이스를 포함한다. 복수의 반도체레이저는 베이스의 후면에 위치하여 각각 베이스의 관통공에 수납된다. 복수의 콜리메이터렌즈는 베이스의 전면에 형성된 복수의 렌즈지지부에 각각 부착된다. 콜리메이터렌즈는 각각 반도체레이저의 광학축과 동일한 축에 위치한다. 복수의 구멍은 각각 콜리메이터렌즈로부터 조사되는 레이저빔의 형상을 이룬다. 광학소자와 결합하는 빔은 반도체레이저로부터 각각 유출되는 레이저빔과 결합하여 출력이 레이저빔이 실질적으로 단일 광학축상에 놓이게 된다. 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 레이저빔의 빔피치방향에 실질적인 수직방향으로 연장되는 중앙선을 갖는다.

또한, 본 발명에 따라, 광원장치는 복수의 반도체레이저와, 반도체레이저가 각각 결합되는 관통공을 가진 베이스와, 베이스에 형성된 복수의 렌즈지지부와, 접착제층에 의해 렌즈지지부에 각각 부착된 복수의 콜리메이터렌즈와, 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 레이저빔과 결합하여 서로 인접하는 레이저빔을 만드는 광학소자와, 베이스에 장착되어 콜리메이터렌즈 및 광학소자를 덮는 케이스로 구성된다. 접착제층은 각각 구멍의 바깥쪽 빔피치방향으로 이동하는 중심을 보유하며 열에 의해 안쪽으로 팽창한다.

도 1은 종래 광원장치의 단면도.

도 2는 종래의 다른 광원장치의 분해도.

도 3은 본 발명에 따른 광원장치의 제1실시예의 분해사시도.

도 4는 본 발명에 따른 제1실시예의 콜리메이터렌즈를 지지하는 렌즈지지부의 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 분해 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 제2실시예의 콜리메이터렌즈를 지지하는 렌즈지지부의 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 제3실시예의 분해 사시도.

도 8은 본 발명의 제3실시예에서 베이스에 콜리메이터렌즈를 부착하는 방법을 나타내는 정면도.

도 9A는 본 발명에 따른 제4실시예의 베이스를 나타내는 사시도.

도 9B는 도 9A의 베이스의 정면도.

도 10은 제4실시예의 수정을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 제5실시예의 분해 사시도.

도 12는 본 발명에 따른 제6실시예의 분해 사시도.

도 13은 제6실시예의 사시도.

도 14는 제6실시예의 정면도.

도 15는 본 발명에 따른 제7실시예의 분해 사시도.

도 16은 제7실시예의 베이스의 사시도.

도 17은 도 16의 베이스의 정면도.

도 18은 본 발명에 따른 제8실시예의 분해 사시도.

도 19는 제8실시예에 포함된 베이스의 사시도.

도 20은 도 19의 베이스의 정면도.

도 21은 본 발명에 따른 제9실시예의 단면도.

도 22는 본 발명에 따른 제10실시예의 분해 사시도.

도 23은 제10실시예에 포함된 베이스의 사시도.

도 24는 제10실시예의 베이스의 정면도.

도 25는 제10실시예의 부분 저면도.

도 26은 본 발명에 따른 제11실시예의 분해 사시도.

도 27은 본 발명에 따른 제12실시예의 사시도.

도 28A 및 28B는 각각 제12실시예의 베이스에 형성된 노치의 배열을 나타내는 도면.

도 29는 본 발명에 따른 제13실시예의 정면도.

도 30은 도 29의 A-A선 단면도.

도 31A는 제13실시예의 접착층의 확대 정면도.

도 31B는 도 31A의 접착층의 팽창 거리를 나타내는 도면.

도 31C는 베이스와 접착층의 팽창이 서로 상쇄됨을 증명하고 콜리메이터렌즈 사이의 거리를 나타내는 도면.

도 32는 본 발명에 따른 제14실시예의 케이스의 일예를 나타내는 사시도.

도 33은 본 발명에 따른 제14실시예의 베이스의 수평 단면도.

도 34A는 본 발명에 따른 제15실시예의 사시도.

도 34B는 본 발명에 따른 15실시예의 베이스의 정면도.

도 35A 및 35B는 본 발명에 따른 제16실시예의 부분도.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 도 1에 도시된 반도체레이저와 콜리메이터렌즈를 포함하는 종래 광원장치에 도면부호를 붙여 설명한다. 도시된 광원장치는 전에 언급한 일본특허 특개평 제5-88061호에 개시되어 있으며 단일 레이저빔을 출력한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 광원장치는 단차홀(stepped hole;102)이 형성된 베이스(101)을 포함한다. 반도체레이저(103)는 압력에 의해 상기 단차홀(102)에 고정된다. 플랜지(105)는 단차홀(102)과 정렬된 관통공(106)을 포함하여 형성되며 두개의 나사(104)에 의해 베이스(101)에 고정된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 관통공(106)의 좌측단에는 다른 부위 보다 직경이 약 0.1mm 더 큰 삽입부(106a)가 삽입된다. 공동의 실린드리컬렌즈(cylindrical) 지지대(107)는 관통공(106)에 수납되지만, 관통공(106)의 벽으로부터는 약 0.01∼0.03mm 간격을 두고 있다. 콜리메이터렌즈(108)는 렌즈지지대(107)에 의해 지지되어 레이저빔을 평행빔으로 변환한다.

인쇄회로기판(PCB;109)에는 위치고정공(110)이 형성되어 있다. 안내핀(111)은 베이스(101)의 표면에서 돌출되어 위치고정홀(110)에 수납된다. 안내핀(111)의 첨단은 열에 의해 용융되고 압착되어 이점쇄선(111')으로 표시된 바와 같이 베이스(101)와 기판(109)을 서로 부착시킨다. 레이저(103)로부터 연장되는 납(12)은 회로기판(109)에 형성된 관통공을 관통한 후 납땜되어 회로기판(109)의 후면에 와이어패턴(wire pattern)을 형성한다.

플랜지(105)는 x 및 y방향에 위치하여 레이저(103)의 유출점을 콜리메리터렌즈(108)의 광학축과 정렬시킨다. 그후, 플랜지(105)는 나사(104)에 의해 베이스(101)에 부착된다. 플랜지(105)에는 노치(notch;113)가 형성되어 삽입부(106a)와 상호교환된다. 렌즈지지대(107)는 레이저의 광원위치가 콜리메이터렌즈(108)의 초점과 정렬하도록 x방향으로 조정된 후, 접착제가 노치(113)를 통해 관통공(106)에 채워져서 렌즈지지대(107)가 플랜지(105)에 부착된다.

구멍형성부재(114)는 콜리메이터렌즈(108)로부터 출력되는 빔의 중앙부위를 분리하고 형상짓는 쉴드캡(shield cap)이다. 상기 부재(114)에는 빔의 중앙부위 및 플랜지(113)와 결합되는 러그(114b)를 선택하는 구멍(114a)이 형성되어 있다. 이러한 조건하에서, 상기 부재(114)가 플랜지(105)에 부착된다.

상기 광원장치가 디지탈복사기나 레이저프린터의 몸체 등에 장착될 때, 플랜지(105)에 형성되고 광학축에 수직한 평탄면(105a)이 기준면으로 사용된다. 또한,상기 평탄면(105a)은 광학특성을 조정하기 위한 기준면의 역할을 한다.

레이저(103)로부터 출력되는 레이저빔은 콜리메이터렌즈(108)에 의해 평행하게 조준된다. 도면에는 비록 도시하지 않았지만, 평행한 빔의 중앙부는 구멍형성부재(114)의 구멍(114a)을 통해 통과하며, 다각형 렌즈와 같은 굴절기와 광학소자 위의 f-세타(f-theta)렌즈에 의해 광도전체 소자에 입사되어 광도전체 위에 이미지를 형성한다.

상기한 구성으로 이루어진 광원장치는 다음과 같은 (1)∼(6)의 문제를 보유한다.

(1) x 및 y방향(광학축특성)으로 지정된 조정부와 z방향(평행특성이나 초점방향)으로 지정된 조정부는 각각 별개의 구조를 가진다. 이러한 별개의 구조는 부품수 증가를 야기하며 결국 제조비용이 증가한다.

(2) 레이저(103)로부터 유출되는 레이저빔은 특정 속도를 가지며 콜리메이터렌즈(108)로 전부가 입사되는 것은 아니다. 반도체레이저는 안전이라는 관점에 의해 규격화된다. 실제의 작동중 뿐만 아니라 조정중에도 반도체레이저로부터 유출되는 빔이 광학축 방향 이외의 방향으로 누설되는 것이 방지되어야만 한다. 즉, 플랜지(105)와 베이스(101)는 레이저빔을 차페할 수 있는 물질로 형성되어야만 한다.

(3) 렌즈지지대(107)를 부착하기 위한 접착제로는 자외선(UV) 경화접착제가 바람직하다. 자외선 경화접착제는 신속하게 경화되고 신뢰성이 높지만, 베이스(101)와 플랜지(105)가 자외선에 대해 불투명하기 때문에, 자외선 경화접착제가 채워진 틈을 통해 조사된 자외선이 전체 접착제에 균일하게 입사되지 않아 불규칙한 경화나 국부적인 경화가 발생한다. 그 결과, 수축에 의한 변형이 불균일한 조립을 야기하고 렌즈지지대(107)의 변이를 초래하여 결국 소자에 균열이 발생한다. 적외선이나 적색빔과 같은 레이저빔에 대해 불투명한 물질은 레이저빔 보다 파장이 짧은 자외선에 대해서도 역시 불투명하다. 상기 물질에 자외선만을 통과시키기 위해서는 조립시 특수 필터를 첨가하거나 플랜지(105) 자체를 특수코팅하는 것이 필요하다. 이것은 제조비용을 대폭 증가시킨다. 자외선 경화접착제는 콜리메이터렌즈(108)을 접착하는 접착제로 바람직하지 않다.

(4) 접착제는 렌즈지지대(107)의 전체 주위, 즉 x, y 및 z방향에 존재한다. 그러므로, 경화중의 접착제의 수축은 x 및 y방향으로 한정되지 않으며, 그 결과 x 및 y방향으로의 위치의 정확성을 얻을 수 없다. 접착후에 위치의 정확성을 얻기 위해서는, 수축을 감안하여 편차를 갖는 초기위치를 제공하는 것이 필요하다. 그러나, 수축의 방향이 일정하지 않으면 편차를 갖는 초기위치를 제공하기 어려우며 레이저의 방향성(광학축 특성)의 정확도가 저하되는 것을 방지하기 어렵게 된다.

(5) x 및 y방향으로의 조정후에, 플랜지(105)가 나사(104)에 의해 베이스(101)에 부착된다. 이것은 나사(104)가 베이스(101) 단면(end surface)에 위치하고 나사(104)가 작동될 때 플랜지(105)가 서로 맞물리기 때문에 바람직하지 않다. 그 결과, x 및 y방향으로의 변이가 발생하며 레이저 방향성의 정확도가 저하된다.

(6) 접착제가 노치(23)를 통해 틈으로 유입되기 때문에, 변형과 위치 정확도의 산포가 접착제의 유입시의 부분적인 수축이나 불규칙한 접착제의 유입에 의해발생한다.

도 2는 일본특허 특개평 제 7-181410호와 제7-181412 호에 개시된 복수의 레이저빔을 방출하는 광원장치를 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 광원장치는 도 1의 베이스(101)와 마찬가지로 단차공이 형성된 2개의 베이스(201)를 포함한다. 2개의 반도체레이저(203)는 각각 2개의 단차공에 압력에 의해 고정된다. 베이스(201)는 4개의 나사(204)에 의해 플랜지(205)에 고정된다. 플랜지(205)에는 반도체레이저(203)와 정렬된 관통공(205a)이 형성되어 있다. 공동의 실린드리컬렌즈 지지대(107)는 각각 관통공(205a)에 수납되지만 관통공(205a)의 벽으로부터 약 0.01∼0.05mm 간격을 두고 위치한다. 각각의 렌즈지지대(207)는 그 내부에 레이저빔을 평행빔으로 변환시키는 콜리메이터렌즈(208)를 보유한다. 각각의 베이스(201)는 x 및 y방향으로 조정되어 각 레이저(203)의 유출점이 콜리메이터렌즈(208)의 광학축과 정렬된다. 그후, 베이스(201)가 나사(204)에 의해 플랜지(205)에 부착된다.

플랜지(205)의 관통공(205)에는 노치(206a)가 형성되어 있다. 렌즈지지대(207)가 z방향으로 조정되어 레이저(203)의 유출점이 관련된 콜리메이터렌즈(208)의 초점과 정렬되도록 이동된 후, 렌즈지지대(207)를 플랜지(205)에 부착하기 위해 접착제가 노치(206a)를 통해 공급된다.

구멍형성부재(209)는 각각 관련된 콜리메이터렌즈(208)로부터 출력되는 빔의 중앙부위를 분리하고 빔을 형상짓는다. 각각의 구멍형성부재(209)에는 관련된 콜리메이터렌즈(208)로부터 출력되는 평행빔의 광학축과 정렬되는 구멍(209)이 형성되어 있다. 상기 구멍(209)으로부터 출력되는 평행빔은 빔결합프리즘(210)에 의해 결합되어 빔(2110이 실질적으로 동일한 광학축으로 출력된다. 출력 광학축의 각도는 미세하게 조정되어 2개의 빔(211)이 이미지형성면 위의 부주사(subscanning)방향으로 원하는 피치를 충족시키는 피치를 갖는다(즉, 동시에 2라인의 기재를 하는 경우 라인방향에서의 피치). 이 방법은 y방향에서의 베이스(201)의 조정에 대응한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 구멍형성부재(209)와 프리즘(210)은 케이스(212)에 수납된다. 케이스(212)는 플랜지(205)의 관통공(205a)과 케이스(212)에 형성된 위치부(도면표시하지 않음)에 의해 위치가 결정되며 케이스(212)의 4모서리에 형성된 나사구멍을 통해 플랜지(205)에 부착된다. 플랜지(205)는 레이저(203)의 열방출에 의해 조정된 빔피치가 영향받는 것을 방지하기 위해 가능한한 금속(특히, 알루미늄)으로 구성한다. 케이스(212)는 비용의 관점에서 수지몰딩에 의해 형성된다.

도 2에 도시된 광원장치는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 경화후 접착제의 특성이 일반적인 수지의 특성과 동등하다. 보통 수지의 선형 팽창계수는 금속의 팽창계수 보다 크기 때문에, 온도변화에 의한 수지의 수축이 크다. 베이스(201)와 플랜지(205)가 작은 선형 팽창계수를 갖는 금속으로 형성되는 경우에도, 온도가 변할 때 콜리메이터렌즈(208) 사이에 존재하는 접착제가 피치나 렌즈(208) 사이의 거리에 뚜렷한 변화를 일으킨다. 이것은 프리즘(210)으로부터 출력되는 빔(211)의 각도와 프리즘(210) 사이의 거리를 변화시켜 이미지형성면의 부주사방향으로 피치의 변화를 야기시킨다. 그 결과, 이미지의 질이 저하된다.

(2) 접착제층은 콜리메이터렌즈(208)의 모든 주위에 존재한다. 그러므로, z방향(평행특성)으로 조정된 각 콜리메이터렌즈(208)가 접착제에 의해 부착될 때, x및 y의 양방향에서의 수축에 의해 변이가 발생한다. 그 결과, x 및 y방향으로의 각 렌즈(08)의 위치정확도(광학축 정확도)가 경화후에 변한다. 높은 정확도로 2개의 빔(211) 사이의 거리를 조정하기 위해서는 렌즈(208)의 고정 후에 베이스(201) 중 하나의 나사를 느슨하게 하고 다시 x 및 y방향(특히, y방향)의 위치를 조정한 후 베이스(201)를 플랜지(205)에 부착하기 위해 나사를 작동할 필요가 있다. 그러나, z방향(평행특성 혹은 초점방향)이 요구하는 정확도는 마이크론단위 보다 작은 반면에, 고정 및 z방향으로의 마이크로단위의 이동중에 z방향으로 변형이 발생한다. 그 결과, 이 방법은 비록 빔 사이 거리의 정확한 조정이 가능해도 z방향으로의 정확도를 저하시킨다. 즉, 광원장치 보다는 광부품의 이산(scatters) 등에 의해 빔 사이의 거리가 이미지형성면에서 변할 때, 광원을 통해 정확도가 조정되면 z방향으로의 정확도가 저하된다.

(3) 레이저(203)의 각각은 플랜지(205)에 2개의 나사(204)에 의해 차례로 고정되는 베이스(201)에 부착된다. 그후, 플랜지(205)는 나사에 의해 케이스(212)에 고정된다. 이것은 각 부품이 빔피치를 변화시키는 고정력에 의해 변형되거나 이동하기 때문에 바람직하지 않다.

이후, 본 발명에 따른 광원장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1실시예

도 3 및 도 4에 2개의 관통공(41a)이 형성된 베이스(41)을 포함하는 본 발명의 광원장치가 도시되어 있다. 2개의 반도체레이저(42)는 각각 관통공(41a)의 뒤쪽 부분에 압력이 가해져 고정된다. 상기 실시예에서는, 2개의 콜리메이터렌즈(43)가베이스(41)에 직접 부착된다. 특히, 렌즈지지부(41b)는 베이스(41)의 전면에 일체로 성형되고 그 각각은 직경이 콜리메이터렌즈(43) 보다 조금 더 큰 아치형 단면을 가진다. 각 렌즈지지부(41b)의 직경은 약 0.2mm이다. 렌즈지지부(41b)의 각각은 관련된 레이저(42)의 광학축과 정렬된 축을 가진다. 각 렌즈지지부(41)는 반경이 콜리메이터렌즈(43)의 반경 보다 접착층의 두께 만큼 큰 아치형 단면을 가질 수도 있다.

광학축방향(z방향)에서 측정된 바와 같이,렌즈지지부(41b)의 각각은 콜리메이터렌즈(43)의 두께 보다 큰 길이를 가지게 되어 원하지 않는 부위로의 과도 접착제의 침전을 방지한다. 렌즈지지부(41b)의 각각은 정면도에 나타낸 바와 같이 반원 보다 작은 아치형 단면을 가진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 아치형 단면은 약 60도 이상으로 연장되고 위치조정과 부착을 용이하게 하기 위해 중앙선(C)에 대하여 좌우방향으로 대칭인 것이 바람직하다. 렌즈지지부(41b)의 중앙선(C)은 콜리메이터렌즈(43)로부터 유출되는 2개 빔의 부주사(subscanning) 피치방향(y방향)과 실질적으로 수직한다.

콜리메이터렌즈(43)는 자외선을 투과시킨다. 예를 들어, 플라스틱과 유리가 자외선을 투과시키지만, 광학특성의 관점에 의해 유리가 바람직하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 조립시 콜리메이터렌즈(43)는 x,y,z축방향으로 이동가능하고 관련된 레이저(42)와 동일 축선상을 갖는 각 렌즈지지부(41b)에 위치한 척(chuck;47)에 의해 고정된다.

자외선 경화접착제(46)는 각 지지부(41b)의 접착표면(41c)과 관련된 콜리메이터렌즈(43)의 주위 사이의 틈에 채워져 있다. 그후, 콜리메이터렌즈(43)는 마지막으로 기대되는 광학적 특성을 수행하는 위치로 조정되며 척이 그 자리에 고정된다. 그후, 도 4에 나타낸 바와 같이, 자외선조사장치(48)로부터의 자외선(L)이 콜리메이터렌즈(43)의 상부로부터 접착제(46) 쪽으로 조사된다. 자외선(L)은 콜리메이터렌즈(43)를 통해 접착제(46)에 입사되어 접착제(46)를 균일하게 경화시킨다.

접착제의 경화는 2개의 콜리메이터렌즈(43)의 각각에 의해 영향받는다. 그 결과, 접착제층(46)이 각 렌즈지지부(41b)의 접착표면(41c)과 관련된 콜리메이터렌즈(43) 사이에 형성된다. 따라서, 접착제층(46)은 부주사피치방향(y방향)과 실질적으로 수직한 방향의 두께인 약 0.2mm의 두께를 가지며 좌우방향에 대해 대칭이다. 원하는 광학적 특성을 유지하는 동안, 콜리메이터렌즈(43)는 각각 접착제층(46)에 의해 렌즈지지부(41b)에 부착된다. 즉, 렌즈지지부(41b)는 빔피치방향과 수직한 선에 대하여 대칭이다.

특히, 각 렌즈지지부(41b)는 도 4에 나타낸 바와 같이 약 60도 이상으로 연장되는 대칭의 아치형 단면을 가진다. 이러한 구성은 척(47)이 콜리메이터렌즈(43)를 확실하고 용이하게 지지하게 해준다. 또한, 자외선조사장치(48)로부터 유출되는 자외선(L)은 콜리메이터렌즈(43)를 통해 전체 부착표면(41c)을 조사가능하여 접착제의 균일하고 완전한 경화를 가능하게 한다. 전체의 균일한 접착층은 불균일하거나 국부적인 경화를 일으키는 콜리메이터렌즈(43)의 변이를 미연에 방지한다.

접착제의 수축에 영향을 미칠 수 있는 변형이 좌우대칭으로 발생하고 서로 상쇄되기 때문에, 변형은 단지 x방향으로만 발생한다. x방향으로의 변형은 접착제의 수축에 의해 미세편심을 일으킨다. 2개의 콜리메이터렌즈(43)로부터 출력되는 빔은 y방향으로 바람직한 방향성(광학축 특성)을 가질 뿐만 아니라 정확한 빔피치(y방향이나 부주사방향에서의 정확도)를 가진다.

또한, 각 접착층은 좌우방향이나 y방향으로 대칭이기 때문에, 주위 온도에 기인하는 접착층의 팽창과 수축은 y방향으로는 상쇄되므로 x방향으로만 한정된다. 이것은 2개의 빔 사이의 거리의 정확도를 한층 강화시킨다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 구멍형성부재(44)는 각 콜리메이터렌즈(43)로부터 출력되는 평행빔의 중앙부를 선택하기 위해 사용된다. 상기 목적을 위해, 구멍형성부재(44)에는 콜리메이터렌즈(43)의 광학축과 각각 정렬된 2개의 구멍(44a)이 형성된다. 2개의 구멍(44a)으로부터 출력되는 평행빔은 빔결합프리즘이나 빔결합수단(45)에 의해 결합되어 빔이 실질적으로 동일한 축으로 출력된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 결합된 빔은 이미지를 위해 주사광학렌즈로 입사된다. 출력광학축의 각도는 미세하게 조정되어 2개의 빔이 이미지형성면의 부주사방향으로 원하는 피치(즉, 동시에 2라인을 기재할 경우 라인의 피치)를 수행하는 피치를 갖는다. 이 방법은 y방향의 콜리메이터렌즈(43)의 조정과 대응한다. 빔결합수단은 거울과 반반사 거울의 결합으로 구성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 구멍형성부재(44)와 프리즘(45)은 장착부재에 의해 베이스(41)에 장착된다. 이때, 4개의 구멍(41e)이 장착을 위해 사용되는 반면에 인접한 원형 단차홀(41d)은 위치를 정하기 위해 사용된다.

상술한 바와 같이, 도시된 실시예는 여러 가지의 전례에 없는 장점을 가진다. 상기 장점을 번호를 붙여 아래에 설명한다.

(1) 각 렌즈지지부(41b)의 중앙선(C)은 실질적으로 콜리메이터렌즈(43)(y방향)로부터 출력되는 2개 빔의 피치 방향과 실질적으로 수직한다. 그러므로, 경화에 기인하는 접착제(46)의 수축에 의한 영향은 상기 빔피치방향에 작용하지 않는다. 이러한 온도 변화에 기인하는 접착제(46)의 팽창 및 수축의 영향이 빔피치에 작용하지 않는다는 사실은 광원장치의 정확한 빔피치를 제공함과 아울러 안정된 정확도를 유지하게 한다.

(2) 콜리메이터렌즈(43)는 각각 베이스(41)에 일체로 성형된 렌즈지지부(41b)에 직접 부착된다. 따라서, 부품수 및 제조비용이 절감된다. 또한, 지지대와 유사 부재가 콜리메이터렌즈(43)와 렌즈지지부(41b) 사이에 존재하지 않기 때문에, 장치가 상기 중간 부재의 오차에 의한 영향을 받지 않는다. 더욱이, 렌즈지지부재(41b)에의 렌즈의 직접적인 부착은 나사나 유사 고정수단의 사용을 제거할 수 있게 된다. 그러므로, 장치는 고정에 의한 변이에 영향을 받지 않는다.

(3) 렌즈지지부(41b)는 빔피치방향과 수직한 직선에 대해 대칭이기 때문에, 빔피치방향에서 수축에 기인하는 변형이 서로 상쇄된다. 이것은 수축을 빔피치방향과 수직한 방향으로 제한하며 또한 수축의 방향성을 강하시킴으로써 정확한 위치 조정을 강화시킨다.

(4) 렌즈지지부(41b)의 각각은 직경이 콜리메이터렌즈(43)의 직경 보다 약간 큰 아치형 단면을 가진다. 따라서, 각 렌즈지지부(41b) 및 그와 관련된 콜리메이터렌즈(43)가 서로 동일 축선상에 위치할 때, 이들 사이의 접착제층이 균일한 두께를가지게 되어 균일한 경화가 가능하게 된다. 이것은 콜리메이터렌즈(43)의 변이를 방지한다. 곡률반경이 콜리메이터렌즈(43)의 곡률반경 보다 접착제층 두께 만큼 큰 각각의 렌즈지지부(43)는 상기한 효과를 더욱 강화시킨다.

(5) 각 렌즈지지부(41b)는 반원 보다 작은 아치형 단면을 갖기 때문에, 접착제층은 콜리메이터렌즈(43) 주위의 1/2만을 덮고 있으며 접착제(46)의 수축에 방향성을 준다. 콜리메이터렌즈(43)의 초기 위치는 접착제(46)의 수축에 의한 편차에 의해 결정되어 접착제(46)의 경화후의 위치 정확도가 향상된다. 더욱이, 접착제(46)를 경화하는 빛은 렌즈지지부(41b)의 개구측을 통해 콜리메이터렌즈(43)의 양측면을 향해 조사되어 불균일한 경화를 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다.

(6) 틈(gaps), 홈(grooves) 혹은 유사한 비부착부는 콜리메이터렌즈(43)와 베이스(41)의 연결에 접착제가 광학축방향으로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 과도한 양의 접착제(46)가 유입되는 경우에도 베이스(41) 벽으로의 직접적인 점착이 방지되고 콜리메이터렌즈(43)에 z방향으로의 수축력이 가해지는 것이 방지된다. 이것은 부가적으로 광학축방향이나 z방향으로의 위치정확도를 향상시킨다.

상기 실시예에서 접착제로서 자외선 경화접착제를 사용하는 대신에 다른 광경화접착제를 사용할 수 있다. 또한, 광원장치는 필요하다면 3개 혹은 그 이상의 빔을 방출하도록 구성할 수 있다.

제2실시예

도 5 및 도 6에 제1베이스(51)와 제2베이스(54)를 포함하는 본 발명의 광원장치가 도시되어 있다. 제1베이스(51)에는 관통공(51a,51b)이 형성되어 있다. 반도체레이저(52)는 각각 관통공(51a)의 뒤쪽 부분에 압력이 가해져 고정된다. 콜리메이터렌즈(53a)는 제1베이스(51)에 직접 부착된다. 특히, 렌즈지지부(51c)는 제1베이스(51)의 전면에 일체로 성형되며 직경이 콜리메이터렌즈(53a)의 직경 보다 약간 큰 아치형 단면을 가진다. 렌즈지지부(51c)의 직경은 약 0.2mm이다. 렌즈지지부(51C)는 레이저(52a)의 광학축과 정렬된 축을 가진다. 광학축방향(z방향)에서 측정된 바와 같이, 렌즈지지부(51c)는 콜리메이터렌즈(53a)의 두께(z방향) 보다 큰 길이를 가지기 때문에, 과도한 접착제가 원하지 않는 부위에 점착되는 것을 방지한다.

정면도에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지부(51c)는 반원(semicircul) 보다 작은 아치형 단면을 가진다. 제2베이스(54)에는 관통공(54a)과 원형의 단차부(54b)를 가진다. 반도체레이저(52b)는 관통공(54a)의 후면에 압력에 의해 삽입되며, 콜리메이터렌즈(54b)는 제2베이스(54)에 직접 부착된다. 특히, 렌즈지지부(54c)는 베이스(54)의 전면에 일체로 성형되고 콜리메이터렌즈(53b)의 직경 보다 약간 큰 직경을 갖는 아치형 단면을 가진다. 렌즈지지부(54c)의 직경은 약 0.2mm이다. 렌즈지지부(54c)는 레이저(52b)의 광학축과 정렬된 축을 갖는다. 광학축방향(z방향)에서 측정된 바와 같이, 렌즈지지부(54c)는 콜리메이터렌즈(53b)의 두께(z방향) 보다 두꺼운 길이를 가지기 때문에, 과도한 접착제가 원하지 않는 부위에 점착되는 것을 방지한다. 베이스(54)는 베이스(51)의 관통공(51b)과 베이스(54)의 단차부(54b)에 의해 일시적으로 위치한 후 2개의 나사(55), 구멍(54d) 및 나사구멍(51d)에 의해 베이스(51)에 부착된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지부(51c,54c) 각각의 아치형 단면은 약 60도 이상으로 연장되는 것이 바람직하고 위치의 조정과 부착을 위해 좌우대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 아치형 렌즈지지부(51c,54c)의 중앙선(C1,C2)은 각각 콜리메이터렌즈(53a,53b)로부터 방출되는 2개 빔의 부주사 피치방향(y방향)에 대해 실질적으로 수직한다.

콜리메이터렌즈(53a,53b)는 자외선에 대해 투명하다. 예를 들어, 플라스틱과 유리가 자외선에 대해 투명하지만, 광학적 특성을 위해 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 조립시 각 콜리메이터렌즈(53a 혹은 53b)는 x, y, z의 3방향으로 이동가능한 척(57)에 의해 지지된 후, 관련된 레이저(52a 혹은 52b)와 동일 축선상을 갖는 각각의 렌즈지지부(51c 혹은 54c)에 위치한다.

자외선 경화접착제(56a)는 지지부(51c)의 접착면(51e)과 콜리메이터렌즈(53a) 주위 사이에 형성된 틈에 채워진다. 이어서, 콜리메이터렌즈(53a)는 원하는 광학적 특성을 갖는 위치로 미세 조정된 후 그 위치에 척(57)이 고정된다. 그후, 도 6에 나타낸 바와 같이 자외선조사장치(58a)의 자외선(U1)이 콜리메이터렌즈(53a)의 상부로부터 접착제(56a) 쪽으로 조사된다. 자외선(L1)은 콜리메이터렌즈(53a)를 통해 접착제(56a)로 입사되어 접착제(56a)가 균일하게 경화된다.

다른 접착면(54e)와 콜리메이터렌즈(53b) 사이의 접착제(56b) 역시 자외선조사장치(58b)로부터 방출되는 자외선 조사에 의해 경화된다.

그 결과, 접착제층(56a)이 렌즈지지부(51c) 접착면(51e)과콜리메이터렌즈(53a) 사이에 형성된다. 그러므로, 접착제층(56a)은 약 0.2mm의 두께로서, 좌우방향으로 대칭이고 부주사 피치방향(y방향)과 실질적으로 수직한 방향의 두께를 가진다. 반면에 접착제층(56b)은 렌즈지지부(54c)의 접착면(54e)과 콜리메이터렌즈(53b) 사이에 형성된다. 접착제층(56b)은 접착제층(56a)과 동일한 구성을 가진다. 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 각각은 기대되는 광학적 특성을 유지하는 한 접합제층에 의해 렌즈지지부(51c 혹은 54c)에 부착된다. 즉, 렌즈지지부(51c,54c)는 빔피치방향에 수직한 선에 대해 대칭을 이룬다.

특히, 각 렌즈지지부(51c 혹은 54c)는 도 6에 나타낸 바와 같이 약 60 이상으로 연장되는 대칭의 아치형 단면을 가진다. 이러한 구성은 척(57)이 각각의 콜리메이터렌즈(53a 혹은 53b)를 확실하고 용이하게 유지하게 한다. 또한, 자외선 조사장치(58a,58b)로부터 유출되는 자외선(L1,L2)은 콜리메이터렌즈(53a,53b)를 통해 각각 전체 부착면(51e,54e)에 조사되어 균일하고 완전한 접착제의 경화가 가능하게 한다. 전체의 균일한 접착층은 불균일하거나 국부적인 경화를 일으키는 콜리메이터렌즈의 변이를 방지한다.

접착제의 수축에 영향을 미칠 수 있는 변형이 좌우대칭으로 발생하고 서로 상쇄되기 때문에, 변형은 단지 x방향으로만 발생한다. x방향으로의 변형은 접착제의 수축에 의해 미세편심을 일으킨다. 2개의 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 빔은 y방향으로 바람직한 방향성(광학축 특성)을 가질 뿐만 아니라 정확한 빔피치(y방향이나 부주사방향에서의 정확도)를 가진다. 또한, 각 접착제층은 좌우방향이나 y방향으로 대칭이기 때문에, 주위 온도에 기인하는 접착재충의 팽창과 수축은 y방향으로는 상쇄되므로 x방향으로만 한정된다. 이것은 2개의 빔 사이 거리의 정확도를 한층 강화시킨다.

콜리메이터렌즈(53b)가 제2베이스(54)에 부착된 후, 나사(55)를 느슨하게 하는 것에 의해 x 및 y방향(특히, y방향)으로 베이스(54)의 위치를 조정할 수 있다. 그러므로, 이미지면 위의 빔피치나 거리가 외부의 이산에 의해 기대값과는 다를 때 베이스(54)를 재조정하는 것, 즉 x 및 y방향의 어느 한 방향으로 빔 거리를 재조정하는 것이 가능하게 된다.

상기한 실시예에서, 제2베이스(54)는 우선 제1베이스(51)에 고정된다. 콜리메이터렌즈(53b)가 제2베이스(54)에 부착된 후 제2베이스(54)는 콜리메이터렌즈(53a)를 이동시키는 제1베이스(51)에 고정될 것이다. 이후, 2개의 빔 사이의 거리가 조정된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 구멍형성부재(59)는 각 콜리메이터렌즈(53a,53b)로부터 출력되는 평행빔의 중앙부를 선택하기 위해 사용된다. 상기 목적을 위해, 구멍형성부재(59)에는 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 광학축과 각각 정렬된 2개의 구멍(59a,59b)이 형성된다. 2개의 구멍(59a,59b)으로부터 출력되는 평행빔은 빔결합프리즘이나 빔결합수단(60)에 의해 결합되어 빔이 실질적으로 동일한 축으로 출력된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 결합된 빔은 이미지를 위해 주사광학렌즈로 입사된다. 출력광학축의 각도는 미세하게 조정되어 2개의 빔이 이미지형성면의 부주사방향으로 원하는 피치(즉, 동시에 2라인을 기재할 경우 라인의 피치)를 수행하는 피치를 갖는다. 이 방법은 y방향의 콜리메이터렌즈의 조정과 대응한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 구멍형성부재(59)와 프리즘(60)은 장착부재에 의해 제1베이스(51)에 장착된다. 이때, 4개의 구멍(51g)이 장착을 위해 사용되는 반면에 인접한 원형 단차홀(51f)은 위치를 정하기 위해 사용된다.

상술한 바와 같이, 도시된 실시예는 다음과 같은 여러가지 장점을 가진다.

(1) 제1베이스(51)에는 적어도 하나의 빔광학축을 정의하는 관통공(51a)과, 상기 관통공(51a)으로 수납되는 반도체레이저(52a)와, 레이저(52a)와 동일한 축을 갖는 콜리메이터렌즈(53a)와, 레이저(52a)와 동일한 축을 갖는 렌즈지지부(51c)가 형성되어 있다. 제2베이스(54)에는 다른 빔의 광학축을 정의하는 관통공(54a)과, 상기 관통공(54a)으로 수납되는 반도체레이저(52b)와, 레이저(52b)와 동일한 축을 갖는 콜리메이터렌즈(53b)와, 레이저(52b)와 동일한 축을 갖는 렌즈지지부(54c)가 형성되어 있다. 따라서, 빔사이의 원하는 거리가 광원장치 보다는 다른 광학장치의 분산에 의해 이미지면에 형성되지 않을 때, z방향으로의 특성 변화없이 거리를 조정할 수 있게 되어, 원하는 이미지의 질이 향상된다.

(2) 콜리메이터렌즈(53a,53b)는 각각 베이스(51,54)에 일체로 성형된 렌즈지지부(51c,54c)에 직접 부착된다. 따라서, 부품수 및 제조비용이 절감된다. 또한, 지지대와 유사 부재가 콜리메이터렌즈(53a,53b)와 렌즈지지부(51c,54c) 사이에 존재하지 않기 때문에, 장치가 상기 중간 부재의 오차에 의한 영향을 받지 않는다. 더욱이, 렌즈지지부(51c,54c)에의 렌즈(53a,53b)의 직접적 부착은 나사나 유사 고정수단의 사용을 제거할 수 있게 된다. 그러므로, 장치는 고정에 의한 변이에 영향을 받지 않는다.

(3) 렌즈지지부(51c,54c)는 빔피치방향과 수직한 직선에 대해 대칭이기 때문에, 빔피치방향에서 수축에 기인하는 변형이 서로 상쇄된다. 이것은 수축을 빔피치방향과 수직한 방향으로 제한하며 또한 수축의 방향성을 강하시킴으로써 정확한 위치 조정을 강화시킨다.

(4) 렌즈지지부(51c,54c)의 각각은 직경이 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 직경 보다 약간 큰 아치형 단면을 가진다. 따라서, 각 렌즈지지부(51c,54c) 및 그와 관련된 콜리메이터렌즈(53a,53b)가 서로 동일 축선상에 위치할 때, 이들 사이의 접착제층이 균일한 두께를 가지게 되어 균일한 경화가 가능하게 된다. 이것은 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 변이를 방지한다. 곡률반경이 콜리메이터렌즈(43)의 곡률반경 보다 접착제층 두께 만큼 큰 각 렌즈지지부(51c,54c)는 상기한 효과를 더욱 강화시킨다.

(5) 각 렌즈지지부(51c,54c)는 반원 보다 작은 아치형 단면을 갖기 때문에, 접착제층은 콜리메이터렌즈(53a,53b) 주위의 1/2만을 덮고 있으며 접착제의 수축에 방향성을 준다. 각 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 초기 위치는 접착제의 수축에 의한 편차에 의해 결정되어 접착제의 경화후의 위치 정확도가 향상된다. 더욱이, 접착제를 경화하는 빛은 렌즈지지부(51c,54c)의 개구측을 통해 콜리메이터렌즈(53a,53b)의 양측면을 향해 조사되어 불균일한 경화를 더욱 확실하게 방지할 수 있게 된다.

(6) 틈, 홈 혹은 유사한 비부착부는 콜리메이터렌즈(53a,53b)와 베이스(51,54)의 연결에 접착제가 광학축방향으로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 과도한 양의 접착제가 유입되는 경우에도 베이스(51,54) 벽으로의 직접적인 점착이 방지되고 콜리메이터렌즈(53a,53b)에 z방향으로의 수축력이 가해지는 것이 방지된다. 이것은 부가적으로 광학축방향이나 z방향으로의 위치정확도를 향상시킨다.

상기 실시예에서 접착제로서 자외선 경화접착제를 사용하는 대신에 다른 광경화접착제를 사용할 수 있다. 또한, 광원장치는 필요하다면 3개 혹은 그 이상의 빔을 유출하도록 구성할 수 있다.

제3실시예

도 7 및 도 8에 실질적인 직사각형의 평탄 베이스(1)를 포함하는 본 발명의 광원장치가 도시되어 있다. 2개의 관통공(1a)은 실질적으로 y방향으로 베이스(1)의 중앙에 나란히 형성되어 있다. 2개의 콜리메이터렌즈(3)는 베이스(1)에 직접 부착된다. 특히, 렌즈지지부(1b)는 베이스(1)의 전면에 일체로 성형되며 그 각각은 콜리메이터렌즈(3)의 직경 보다 약간 큰 아치형 단면을 보유한다. 각 렌즈지지부(1b)의 직경은 약 0.2mm이다. 렌즈지지부(1b)의 각각은 관련된 레이저(2)의 광학축과 정렬된 축을 보유한다. 광학축방향(z방향)에서 측정된 바와 같이, 렌즈지지부(1b)는 콜리메이터렌즈(3)의 두께(z방향) 보다 큰 길이를 가지기 때문에, 과도한 접착제가 원하지 않는 부위에 점착되는 것을 방지한다. 정면도에 나타낸 바와 같이, 렌즈지지부(1b)는 반원 보다 작은 아치형 단면을 가진다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 아치형 단면은 약 60도 이상으로 연장되는 것이 바람직하고 위치의 조정과 부착을 위해 좌우대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 아치형 렌즈지지부(1b)의 중앙선(C)은 콜리메이터렌즈(3)로부터 출력되는 2개 빔의 부주사 피치방향(y방향)에 대해 실질적으로 수직한다.

구멍형성부재(4)는 빔을 각각 선택하는 구멍(4a)이 형성되어 있으며 케이스(9)에 수납된다. 빔을 결합하는 광학부재(4)는 구멍(4a)을 통해 출력되는 2개의 빔(10)을 실질적으로 동일축상에 존재하는 빔으로 결합하는 프리즘의 기능을 수행한다. 광학부재(4)는 또한 케이스(9)에 수납된다. 광학부재(4)는 거울과 반반사 거울의 결합으로 이루어질 수도 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 조립시 각 콜리메이터렌즈(3)는 x, y, z의 3방향으로 이동가능한 척(7)에 의해 지지된다. 척(7)은 레이저(2)의 광학축과 동일축의 렌즈지지부(1b) 위에 렌즈(7)를 위치시킨다. 이어서, 자외선 경화접착제가 렌즈지지부(1b)의 접착면과 콜리메이터렌즈(3)의 주위 사이에 형성된 틈에 채워져서 접착제층(6)을 형성한다. 그후, 콜리메이터렌즈(3)는 원하는 광학적 특성을 갖는 위치로 미세 조정된 후 그 위치에 척(7)이 고정된다. 그후, 도 8에 나타낸 바와 같이 자외선조사장치(8)의 자외선이 콜리메이터렌즈(3)의 상부로부터 접착제층(6) 쪽으로 조사된다. 자외선은 콜리메이터렌즈(3)를 통해 접착제층(6)으로 입사되어 접착제(56a)를 균일하게 경화한다. 접착제의 경화는 2개의 콜리메이터렌즈(3)의 각각에 의해 영향받는다. 그 결과, 접착제층(6)이 렌즈지지부(1b)와 관련된 콜리메이터렌즈(3) 사이에 형성된다. 그러므로, 접착제층(6)은 약 0.2mm의 두께로서, 좌우방향으로 대칭이고 부주사 피치방향(y방향)과 실질적으로 수직한 방향의 두께를 가진다. 콜리메이터렌즈(3)는 광학적 특성이 유지되는 한 접착제층(6)에 의해 렌즈지지부(1b)에 각각 부착된다.

광학축방향으로 측정된 바와 같이, 접착제층(6)은 렌즈지지부(1b)의 길이 보다 작은 길이를 갖기 때문에, 접합층(6)과 베이스(1) 사이에 틈이 형성된다. 광원장치가 작동되는 동안, 접착층(6)은 온도의 상승에 의해 팽창한다. 이때, 접착제층(6)과 베이스(1)는 서로 근접하게 접촉한 상태를 유지하므로, 콜리메이터렌즈(3)가 접찹제층(6)의 팽창으로 인해 광학축방향으로 움직인다. 접착제층(6)과 베이스(1) 사이의 틈에서는 접착제층(6)이 렌즈(3)의 양측으로 자유롭게 움직여서 렌즈(3)의 움직임이 방지된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 케이스(9)는 베이스(1)에 형성된 위치공(1c)과 케이스(9)에 형성된 위치돌기에 의해 고정된다. 케이스(9)에 형성된 4개의 나사구멍(9a)과 베이스(1)에 형성된 4개의 구멍(1d)이 정렬된 후, 케이스(9)가 4개의 나사(11)에 의해 베이스(1)에 고정된다.

제4실시예

도 9A 및 9B에 단일 렌즈지지부(21b)를 포함하는 본 발명의 제4실시예에 따른 광원장치가 도시되어 있다. 본 실시예의 구성의 나머지 부분은 도 7에 도시한 제3실시예와 동일하다.

도 2에 도시된 종래의 광원장치가 디지탈복사기나 레이저프린터에 장착된다고 가정하자. 그러면, 광원장치가 초기에 원하는 광학 특성을 가지고 있을 지라도, 예를 들어 플랜지(205)가 조립에 기인하는 응력이나 장치의 온도변화에 기인하는 팽창 및 수축에 의해 변형된다. 본 실시예는 확장된 종류의 광원장치로서 일반적으로 수행하는 광원장치에 관련된다. 따라서, 변형에 기인하는 어느 부위의 사소한 변이 조차도 광전도체 소자에 지정된 기재위치에서 확대되고 결국 뚜렷한 변이가발생하여 광학 특성에 결정적인 영향을 미친다. 특히, y방향으로의 변형은 개개의 레이저빔의 평행성을 저하시킨다.

제4실시예는 광원장치에서 나타나는 변형을 최소화함으로써 상기 문제를 해결한다. 광원장치를 조절하기 위해 장치의 기계본체를 재배열하면, 다른 여러부위가 영향을 받고 부가의 비용이 발생한다. 이러한 개념에 의해, 변형가능한 구조는 결코 바람직하지 않다.

도 9A 및 9B에 나타낸 바와 같이, 베이스(21)는 도 7의 베이스(1)와 마찬가지로 반도체레이저(2)가 수납되는 관통공(21a)을 보유한다. 베이스(21)는 2개의 렌즈지지부(1b)를 단일의 연속 렌즈지지부(21b)로 바꾸는 것에 의해 특징지어진다. 특히, 렌즈지지부(21b)는 직선연결부(21b2)에 의해 서로 연결되는 2개의 렌즈지지부(21b1)를 포함한다. 연결부(21b2)는 빔피치방향이나 y방향과 실질적으로 평행하고 동일한 방향에서 그 두께가 균일하다. 노치(21b3)는 각각 렌즈지지부(21b1)과 연결부(21b2) 사이에 형성되며 각각 광학축 방향으로 연장된다. 노치(21b3)는 접착제가 콜리메이터렌즈(3)를 부착하기 위해 채워질 때 접착제가 연결부(21b2)에 닿는 것을 방지한다. 렌즈지지부(21b1)은 연결부(21b2)에 대해 서로 대칭한다.

연결부(21b2)가 y방향으로 연장되기 때문에, 베이스(21)가 y방향으로 변형되는 것이 방지되고, 그 결과 2개의 빔(10) 사이의 거리와 개개빔의 각도의 오차를 방지할 수 있게 된다.

도 10은 제4실시에의 수정예의 베이스(22)를 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 2개의 콜리메이터렌즈(3)의 광학축을 연결하는 선이 y축에 대하여경사지어져 있다. 특별히 도시하지 않았지만, 도 9A 및 9B에 도시된 y축에 평행하게 배열된 렌즈(3)를 보유하는 베이스(21) 사이의 거리와 베이스(22)는 광학기기의 구조의 차이로부터 발생한다. 베이스(22)는 경사진 렌즈지지부(22b)를 포함한다. 렌즈지지부(22b)는 2개의 렌즈지지부(22b1)와 이들을 연결하는 직선 연결부(22b2)로 구성된다. 연결부(22b2)는 도 9A 및 9B의 연결부(21b2) 보다 약간 얇으며 도면에 나타낸 바와 같이 단차지어져 있다. 연결부(22b2)는 비록 y축방향과 평행하게 연장될 때 가장 효과적이지만 도면에 도시된 바와 같이 약간 경사지어져 있어도 된다.

제5실시예

도 11은 본 발명의 제5실시예를 나타내는 도면이다. 본 실시예는 도 7의 실시예와 매우 유사하다. 따라서, 중복을 피하기 위해 동일한 구조에 대해서는 동일한 도면부호를 붙여 설명한다. 도 2에 나타낸 종래의 구조에 있어서, 플랜지(205)는 모서리에 형성된 4개의 구멍(205b)에 나사가 삽입되어 케이스(212)에 고정된다. 이것은 플랜지(205)와 케이스(212)의 선형 팽창계수가 다를 경우 문제가 발생하게 되어, 광원장치의 온도상승이 플랜지(205)의 왜곡을 일으키고 그 결과 2개의 빔(211) 사이의 거리와 2개의 빔(211)의 평행성(빔피치의 정확도)을 교란한다.

도시된 실시예에서는, 단일 구멍(1d)이 베이스(1)의 중앙 근처에 형성된다. 암나사구멍(1d)은 케이스(9)에 형성된다. 나사(11)는 베이스(1)의 구멍(1d)을 통해 케이스(9)의 나사구멍으로 삽입되어 베이스(1)가 단일점에서 케이스(9)에 고정된다.

상기한 구조에서, 베이스(1)와 케이스(9)가 다른 선형 팽창계수를 가질 때, 이들은 각각 팽창하여 서로 독립적으로 좋은 대조를 이룬다. 이것은 베이스(1)의 왜곡을 방지함과 동시에 2개의 빔(10) 사이의 빔피치의 정확도를 확실하게 한다. 베이스(1)와 케이스(9)는 각각 원하는 물질로 형성가능하므로, 저렴한 플라스틱 성형에 의해 형성될 수 있다. 더욱이, 나사용 구멍(1d)이 y방향으로 연장되는 레이저(2)의 중앙선(C) 중간의 중앙선(C')위에 위치하면, 베이스(1)가 변형되는 것을 방지할 수 있으며 조립시 베이스(1) 및 케이스(9)의 상대적 위치, 즉 정확한 빔피치의 안정성을 향상시킬 수 있다.

제6실시예

도 12∼14는 본 발명의 제6실시예를 나타내는 도면으로, 역시 도 2의 종래 광원장치에서 개선된 부분을 대치하였다. 도 2에 도시된 장치에서, 광학소자(210)을 케이스(212)에 장착한 후 플랜지(205)에 케이스(212)를 장착한다. 이것은 광학소자(210)의 위치오차가 빔(211)의 피치 정확도에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. 더욱이, 케이스(212)가 값싼 플라스틱성형에 의해 형성되지만, 플라스틱성형이 온도에 매우 민감하기 때문에 바람직하지 않다. 특히, 팽창과 수축을 일으키는 플라스틱성형의 변이(특히 빔피치방향에서의 변이)가 정확도에 치명적인 영향을 미친다. 제6실시예는 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 베이스(1)는 마주보는 렌즈지지부(1b)로부터 바깥쪽으로 연장되는 광학소자지지부(23)를 부가적으로 포함한다. 구멍형성부재(14)는 빔 전파방향의 광학소자(5) 아래쪽에 위치하며 단일구멍(14a)이 형성되어 있다.

광학소자지지부(23)는 도면에 나타낸 바와 같이 기준표면(23a)과 표면(23b)을 포함한다. 광학소자(5)는 기준표면(23a)에 의해 위치가 정해지며 접착층(24)에 의해 표면(23b)에 부착된다(도 14). 이러한 구성에서, 접착제층(24)이 온도에 의해 팽창되고 수축될 때에도 y방향(빔피치방향)으로 아무런 변화가 생기지 않는다. 접착제는 신뢰성있는 광경화접착제가 바람직하며 용이한 생산을 위하여 콜리메이터렌즈(3)를 부착하기 위해 사용되는 접착제가 바람직하다. 이어서, 도 8에 대해 설명한 바와 같이 콜리메이터렌즈(3)가 위치한 후 부착된다.

높은 위치 정확도를 요구하는 모든 반도체레이저(2), 콜리메이터렌즈(3) 및 광학소자(5)는 상술한 바와 같이 베이스(1)에 의해 지지된다. 이러한 구성으로 요구되는 조립정확도를 실현하고 이것을 유지하는 것은 매우 용이한 일이다. 또한, 광학소자지지부(23)는 y방향으로 연장되어 y방향으로의 왜곡을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기한 설명에서는 비록 광학소자지지부(23)가 렌즈지지부(1b)와 일체로 성형되지만, 별도의 부재를 베이스(1)에 장착하는 것도 가능하다.

제7실시예

도 15∼17에 본 발명의 제7실시예가 도시되어 있다. 도 2의 종래 광원장치에서는 구멍형성부재(209)가 케이스(212)에 장착된 후 케이스(212)와 같이 플랜지(205)에 장착된다. 이것은 구멍(209a)의 위치오차가 조사의 위치오차로 전이되는 문제를 일으킨다. 또한, 렌즈지지부(207)와 콜리메이터렌즈(3)가 플랜지(205)에 부착되는 반면에 반도체레이저(203)는 베이스(201)에 장착된다. 광학특성을 조정한 후, 구멍형성부재(209)가 장착된다. 이것은 구멍형성부재(209)의 장착후에 2개의 구멍(209a)의 피치의 이산이 광학특성의 오차를 일으키는 또 다른 문제를 가져오게 되어 빔피치의 정확도가 저하된다.

상기한 장치에서, 제7실시예는 일반적인 U형상의 단면을 가진 플라스틱성형에 의해 제조된 탄성구멍형성부재(25)를 포함한다. 구멍형성부재(25)는 광학소자지지부(23)에 위치한 광학소자(5)를 둘러 싸는 형식으로 베이스(1)에 장착된다. 단일 구멍(25a)은 구멍형성부재(25)가 빔전파 방향의 광학소자(5)의 아래쪽에 위치하기 때문에 상기 부재(25)에 형성된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 구멍형성부재(25)는 광학소자(5)를 유지하는 서로 마주보는 벽을 포함한다. 벽에는 서로를 향해 볼록한 리브(rib)와 같은 돌기(25b)가 형성되어 있다. 광학소자지지부(23)에는 상기 돌기(25b) 중의 하나와 맞물리는 홈(23c)이 형성되어 잇다. 이러한 구성은 부재(25)가 베이스(1) 밖으로 쉽게 미끄러지는 것을 방지하며 부재(25)의 유지력을 증가시킨다.

도시된 실시예에서, 구멍형성부재(25)는 베이스(1)의 광학적 특성을 조정한 후 베이스(1)에 장착된다. 이것은 초기에 정확하게 설정된 유출점을 성공적으로 유지할 뿐만 아니라 부재(25)가 빔피치에 영향을 미치는 것을 방지한다. 또한, 부재(25)는 다른 부픔의 도움없이 용이하게 위치할 수 있다. 더욱이, 구멍의 피치와 빔피치의 정확도는 케이스(9)의 영향을 받지 않게 되므로 케이스(9)가 값싼 플라스틱성형에 의해 형성가능하여 광원장치의 제조비용이 절감된다.

제8실시예

도 18∼19에 본 발명에 따른 제8실시예를 도시하였다. 도면에 나타낸 바와 같이, 구멍형성부재(26)는 베이스(1)의 광학부재지지부(23)와 일체로 성형된다. 2개의 구멍(26)이 구멍형성부재(26)에 형성되어 콜리메이터렌즈(3)의 중앙에 각각 정렬된다. 구멍형성부재(26)는 별도의 부재로 형성할 수도 있으며 접착제 등에 의해 광학부재지지부(23)에 부착된다.

구멍형성부재(26)는 베이스(1)와 일체로 형성되어 구멍(26a)을 통과하는 빔을 기초로 하여 광학적 특성을 조정할 수 있다. 이것은 구멍(26a)의 정확도의 오차와 위치의 오차를 흡수함으로써 광학특성에 잇점이 있으며 높은 정확도를 가진 광원장치를 제공한다. 또한, 베이스(1)와 일체로 형성된 구멍형성부재(26)는 부품수를 절감하고 케이스(9)를 값싼 플라스틱성형으로 형성할 수 있게 된다. 그 결과, 광원장치의 제조비용이 절감된다.

제9실시예

도 21은 본 발명에 따른 제9실시에를 나타낸다. 전에 언급한 바와 같이, 광학특성을 위해 광원장치는 유출되는 레이저빔의 방향성(광학축 특성)과 평행성(콜리메이션 특성)이 요구된다. 그러나, 실제로는 콜리메이터렌즈가 원하는 위치로 이동해도, 경화에 기인하는 접착제의 수축과 고정의 변형에 의해 콜리메이터렌즈가 이동한다. 그 결과, 부착후의 광학특성이 매우 불안정해진다. 본 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위한 것이다.

도 21에 나타낸 바와 같이, 베이스(1)는 케이스(9)의 우측단부에 고정되며 반도체레이저(2)와 콜리메리터렌즈(3)는 베이스에 부착된다. 구멍형성부재(27)에는2개의 구멍(27a)이 형성되며 얇은 플라스틱판으로 구성되어 있다. 러그(27b)는 구멍형성부재(27)의 중앙에 위치한다. 시트(9a)는 케이스(9)와 일체로 형성되어 광학소자나 프리즘(5) 바닥부의 좌측 가장자리를 지지한다. 나사나 조정수단(28)은 케이스의 벽을 통해 연장되어 소자(5)의 상부 좌측부를 지지한다. 시트(9a)는 회전의 중앙을 정의하는 정적 회전 중심점이다. 조정수단(28)은 소자(5)의 각위치를 미세하게 조정할 수 있으며 따라서 나사에 한정되지 않는다.

케이스(9)의 시트(9a)는 편평하기 때문에, 광학소자(5)와 선접촉으로 유지된다. 따라서, 상기 소자(5)는 y-z평면(혹은 x축에 대해)에서 시트(9a)를 중심으로 각운동한다.

나사(28)를 돌리면, 케이스(9) 내에서의 길이가 변하고 시트(9a)에 접촉하는 광학소자(5)가 y-z평면에서 작은 각도로 회전한다. 그 결과, 소자(5)에 포함된 제1반사면(5a)과 제2반사면(5b) 사이의 거리가 y방향으로 변하여 2개의 빔(10) 사이의 거리(부주사방향의 피치)가 y방향으로 차례로 변한다.

광학소자(5)의 각운동은 단지 y방향으로의 빔(10) 사이의 거리를 변화시킨다. 즉, x방향에서의 정확도나 각 빔(10)의 평행성에 영향을 미치지 못한다. 다시 말해, 회전장치는 다른 광학적 요소의 효과는 없고 단지 빔피치만을 조정할 수 있다. 이것은 3개나 혹은 그 이상의 빔에 대해서도 마찬가지이다.

나사를 구성하는 조정수단(28)은 러그(27)을 통해 연장되는 나사로 대치될 수 있는데, 이 경우 구멍형성부재(27)는 변형이 적은 물질로 형성될 수 있다. 러그(27)에 위치한 나사를 돌리기 위해, 베이스(1)에는 드라이버가 나사쪽으로 삽입될 수 있는 구멍이 형성된다.

제10실시예

도 22∼25에 본 발명의 제10실시예를 도시하였다. 도 2에 관련되어 논의한 종래의 광원장치에서, 금속과 수지로 구성된 플랜지(205)와 케이스(211)는 4개의 나사(204)에 의해 서로 고정된다. 그 결과, 장치의 온도가 상승하면, 두물질 사이의 선형 팽창계수의 차에 의해 플랜지(205)가 구부러진다. 특히, 빔피치방향이나 y방향에서의 구부러짐은 개개의 빔의 평행성을 교란시키는데, 아주 미세한 평행성의 오차 조차도 장치가 확대된 종류의 장치이기 때문에 치명적으로 된다.

또한, 상기 변형의 원인이 되는 x 및 y방향의 응력도 크기에 따라 크게 달라지게 되어 결합시 플랜지(205)의 변형이 발생한다. 그 결과, 플랜지(205)는 더욱 복잡하게 변형된다. 이러한 플랜지(205)의 변형이 그것의 단단함에 따라 달라진다는 사실은 빔피치의 복잡한 변화와 결함있는 이미지의 원인이 된다. 본 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 것이다.

도 22∼25에 나타낸 바와 같이, 베이스(30)는 서로 마주보는 장착부(30a)와, 중간 광원부(30)와, 장착부(30a) 및 광원부(30b)를 각각 연결하는 좁은 연결부(30c)로 구성된다. 반도체레이저(2)와 콜리메이터렌즈(3)는 광원부(30)에 부착된다. 그래서, 베이스(30)는 좁은 연결부(30c)를 제외하고는 도 7의 베이스(1)와 동일하다. 본 실시예의 구조의 나머지 부분은 도 7의 실시예와 동일하다.

각 연결부(30c)는 인접하는 장착부(30a)에 형성된 상부 및 하부 나사구멍(30) 사이의 중간에 위치하며 x축과 동일한 방향이다. 연결부(30c)는 장착부(30a) 및 광원부(30b)와 동일한 두께로 도시되어 있지만, 더 얇게 형성할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 각 장착부(30a)는 상하방향으로 대칭이다. 장착부(30a)가 상방향으로 대칭이 아닌 경우에도 연결부(30c)는 상하 나사구멍(30d) 사이의 중간에 위치하는 것이 바람직하다.

케이스(9)가 베이스(30) 보다 더 큰 선형 팽창계수를 가진다고 가정하자. 그러면, 도 24에 나타낸 바와 같이, 주위 온도의 상승은 베이스(30)의 전면에 작용하여 x 및 y방향으로 각각 베이스(30)를 연장시키는 힘(f1,f2)이 발생하지만, 인장력(f3)만이 연결부(30c)를 통해 광원부(30b)에 작용한다. 그러므로, 연결부(30)가 변형되어도 전에 언급한 베이스(30)의 복잡한 구부러짐은 발생하지 않는다. 결국, 광원부(30b)의 구부러짐은 나타나지 않거나 x 및 y방향으로 미세하게 나타난다. 특히, 빔피치에 중대한 영향을 주는 y방향의 변형은 실질적으로 방지되어, 정확한 빔피치를 유지하게 된다.

도시된 실시예에서는 비록 2개의 연결부(30c)만이 도시되어 있지만, 하나나 3개 이상의 연결부도 본발명의 장치나 그 응용에서 물론 적용가능하다.

제11실시예

본 발명의 제11실시예를 도 26에 도시하였다. 각각 알루미늄과 수지로 구성된 베이스(1)와 케이스(9)는 전에 언급했듯이 선형 팽창계수가 다르다. 이것은, 4모서리의 나사에 의해 베이스(1)와 케이스(9)가 고정되는 사실과 결합하여 주위 온도가 상승하는 경우 베이스(1)의 구부러짐을 야기한다. 그 결과, 빔피치는 교란되고 결점이 있는 이미지가 형성된다.

상기한 광원장치에서, 본 실시예는 케이스(9)의 반대편에 위치한 후판(back plate;31)을 포함한다. 후판(31)은 케이스(9)와 실질적으로 동일한 선형 팽창계수를 갖는 물질, 예를 들면 케이스(9)와 동일한 물질 등으로 구성된다. 후판(31)은 베이스(1)와 동일한 크기의 직사각형 판이다. 반도체레이저(2)용의 2개의 구멍(31b)이 후판(31)의 중앙에 형성되는데 반해, 나사(11)용 구멍(31a)은 후판(31)의 4 모서리에 형성된다.

베이스(1)는 x 및 y방향의 크기가 실질적으로 동일한 케이스(9)와 후판(31) 사이에 위치하며 나사(11)에 의해 고정된다. 광원장치 주위의 온도가 상승하면, 동일한 선형 팽창계수를 갖는 케이스(9)와 후판(31)은 서로 동일하게 팽창한다. 베이스(1)의 양측에 나타나는 변형은 서로 상쇄되어 베이스(1)가 구부러지는 것을 방지한다. 이것이 빔피치가 교란되는 것을 방지한다.

케이스(9)와 후판(31)의 굽힘강도가 크게 다르면, 베이스(1)가 구부러질 것이다. 이러한 종류의 구부러짐에서, 후판(31)의 굽힘강도로부터 케이스(9)의 굽힘강도와 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

제12실시예

도 27, 28A 및 28B를 참조하여 본 발명의 제12실시예를 설명한다. 도 27은 베이스(1)의 후면구조를 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 2개의 관통공(1a)는 베이스(1)의 중앙에 형성되어 있다. 환상의 리브(1e) 각각은 반도체레이저(2)의 금속 플랜지를 수납하기 위해 베이스(1)의 후면에서 관통공(1a)를 둘러싼다. 도 28에서 2개의 노치(1f)가 리브(1e)의 중앙을 통해 빔피치방향(y방향)으로 연장되는선(Y) 위에 형성된다.

환상 리브(1e)는 레이저(2)의 외경 보다 약간 작은 내경을 가진다. 노치(1f)가 벌어지는 반면, 레이저(2)는 각각 관통공(1a)에 압력에 의해 삽입된다. 그후, 노치(1f)는 원래의 위치로 복원하여 레이저(2)에 작용하는 보존력이 증가한다. 이것은 레이저(2)의 위치 정확도를 확실하게 한다.

상기한 구조는 각 노치(1f)가 레이저(2)의 삽입에 의해 좌우방향으로 고르게 벌어지는한 유용하다. 그러나, 노치(1f)가 항상 좌우방향으로 고르게 벌어지는 것은 아니다. 노치(1f)가 상방향으로 불균일하게 벌어진다면, 노치(1f)의 중앙이 폭방향으로 이동하고 레이저(2)가 이동한다. 또한, 변이가 일정하지 않고 평가할 수도 없게 된다. y방향으로의 변이는 빔피치의 오차를 야기하여 결점이 많은 이미지를 생성한다. 한편, x방향으로의 변이는 판독시간이 정확하다면 결점이 많은 이미지를 생성하지 않는다. 그러므로, 변이를 x방향으로 한정하는 것이 바람직하다.

도 27에 나타낸 바와 같이, 도시된 실시예에서는 2개의 노치(1f)가 리브(1e)의 중앙을 통해 빔피치방향(y방향)으로 연장되는 선(Y) 위에 서로 마주 보도록 형성된다. 이러한 구조는 변이를 x방향으로 훌륭하게 제한하여 y방향에서의 변이에 기인하는 빔피치의 영향을 제거한다.

도 28A 및 28B는 각각 단일 노치(1f)가 각각의 리브(1e)에 형성된 경우를 나타낸다. 이 경우, 노치(1f)의 벌어짐은 화살표로 표시된 바와 같이, 주로 노치(1f)의 반대방향과 노치(1f)의 폭방향으로의 변형을 초래한다. 이러한 광원장치에서, 도 28A에 나타낸 바와 같이 노치(1f)가 리브(1e)의 한측면(상부)의 중앙을 통과하여 연장되는 선(Y) 위에 위치하는 것이 바람직하다. 물론, 노치(1f)가 리브(1e)의 다른 측면(하부)에 위치하는 것도 가능하다. 이러한 구성에서, y방향으로의 이동은 상하리브(1e)에서 동일한 방향으로 나타나고 서로 상쇄되어 y방향으로의 변형이 줄어든다.

도 28B에 나타낸 바와 같이, 하나의 노치(1f)가 상부 리브(1e)의 바닥에 위치하고 다른 노치(1f)가 하부 리브(1e)의 상부에 위치할 수도 있다. 그러나, 이것은 반대방향으로 나타나는 y방향으로의 변이를 일으킨다. 이러한 변이가 합산되어 빔피치에 영향을 미친다.

리브(1e)의 노치(1f)는 빔피치와 상관없이 벌어질 수 있다. 그러므로, 빔피치방향에서의 레이저(2)의 정확도가 유지될 수 있다.

제13실시예

도 29, 도 30 및 도 31A∼31C에 아치형 접촉면을 가지는 렌즈지지부(1b)를 포함하는 본 발명의 제13실시예를 도시하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터렌즈(3) 각각은 자외선 경화 접착제층(6)에 의해 관련된 렌즈지지부(1b)의 아치형 접착면에 부착된다. 그러나, 상기의 접착제층(6)은 경화후에 선형 팽창계수가 베이스(1)의 선형 팽창계수에 비해 훨씬 커지는 문제가 있었다.

한편, 도 30 및 도 31A∼31C에 나타낸 바와 같이, 베이스(1)의 온도가 상승할 때 베이스(1)가 팽창하고 콜리메이터렌즈(3) 사이의 거리가 베이스(1)의 바깥쪽으로 ΔL/2 만큼 커지게 된다. 도 31A의 이점쇄선으로 표시된 바와 같이 접착제층(6) 또한 팽창한다. 하지만, 접착제층(6) 바깥쪽으로의 팽창은렌즈지지부(1b)에 의해 한정되기 때문에, 접착제층(6)은 콜리메이터렌즈(3) 중앙의 바깥쪽으로 팽창한다. 표현을 달리하면, 접착제층(6)의 두께는 ΔS 만큼 안쪽으로 증가한다. 이때, 도 31A에 나타낸 바와 같이 접착제층(6)의 중앙이 콜리메이터렌즈(3)부터 δ 만큼 벗어나면, 도 31B에 나타낸 바와 같이 팽창으로 인한 접착제층(6) 두께의 증가분 ΔS은 베이스(1) 중앙쪽으로 향한 성분 ΔS'를 포함한다. 즉, 접착제층(6)이 빔피치방향에서 안쪽으로 팽창하게 된다.

도 31C에서, 콜리메이터렌즈(3) 사이의 거리(L)는 ΔL(양측면의 ΔL) 만큼 증가하고 각 렌즈(3)가 y방향에서 ΔS' 이동하는 방향은 서로 반대가 되거나 서로 상쇄된다. 특히, 각 접착제층(6)의 중앙이 적절한 양(δ) 만큼 베이스(1)의 바깥쪽으로 이동하면, 콜리메이터렌즈(3) 사이의 거리(L)는 원래의 증가(ΔL/2)와 y방향으로의 접착제층(6)의 증가 성분(ΔS')의 차이 값과 같다. 그러므로, 온도상승에 따른 팽창의 보상이 가능하며 그 결과 요구된 범위 내에 빔피치를 한정하는 것이 가능하게 되거나 변화를 방지할 수 있게 된다.

제14실시예

도 32 및 도 33은 본 발명에 따른 제14실시예를 나타낸다. 도 2에서 언급한 바와 같이, 베이스(1)와 케이스(9)가 각각 알루미늄과 수지로 구성된다고 가정하자. 그러면, 광원이 고온에 노출되는 경우 케이스(9)가 선형 팽창계수의 차이에 의해 팽창하여 베이스(1) 변형의 원인이 된다. 이것은 빔피치를 교란하여 이미지의 결함을 불러 일으킨다.

도시된 실시예에서, 케이스(33)는 양측면에 슬릿(33a)를 포함한다. 상기 슬릿(33a)은 케이스(33)의 굽힘강도를 저하시킨다. 그 결과, 도 33에 나타낸 바와 같이, 팽창에 의해 케이스(33)가 변형되는 경우라도 상기 변형이 베이스(1)의 변형을 야기하지 않는다. 특히, 슬릿(33a)이 빔피치방향으로 연장되는 케이스(33)의 양측면에 형성될 때, y방향으로의 구부러짐이 효과적으로 방지된다. 그러므로, 본 실시예에서는 빔피치가 교란되는 것이 방지되고 이미지에 결함이 발생하는 것이 방지된다.

제15실시예

도 34A 및 도 34b에 본 발명의 제15실시예를 도시하였다. 도 2에 언급한 바와 같이, 플랜지(205)와 케이스(212)는 4개의 나사에 의해 서로 고정된다. 이것은 케이스(212)의 열적 응력이 플랜지(205)에 전이되어 플랜지(205)가 구부러지는 문제를 일으킨다. 본 실시예는 상기 문제를 해결하기 위해 제안된 것이다.

도 34A에 나타낸 바와 같이, 도시된 실시예에서, 나사(11)에 지정된 4개의 구멍(1d) 중 3개가 연장슬롯(elongate slot;1f)으로서 작용한다. 고무 등으로 구성된 탄성부재(32)는 하나의 슬롯(1f)를 둘러싸는 베이스(1)의 각 부위 사이에 지지되어 슬롯(1f)에 삽입된 나사(11)가 흔들리는 것을 방지한다.

상기한 구성에서, 케이스(9)와 베이스(1)는 단일 점에서 서로 부착되어 다른 나사(11)와 슬롯(1f) 사이의 틈 범위내로 x-y 평면상에서 움직일 수 있게 된다. 이것은 케이스(9)가 온도상승에 의해 팽창되는 경우에도 틈이 나사(11)와 슬롯(1f) 사이에서 유용한 한 베이스(1)의 구부러짐을 방지할 수 있게 한다. 슬롯(1f)은 직경이 상기 슬롯(1f) 보다 큰 원형 구멍으로 대치될 수 있다.

y방향의 빔피치는 높은 정확도를 요구하지만 x방향의 빔피치는 높은 정확도를 요구하지 않는다. 도 34B에 나타낸 바와 같이, 광원장치에서, x방향으로 차례로 위치한 2개의 하부 구멍(1d)은 연장슬롯(1f)으로서 작용한다.

제16실시예

도 35A 및 도 35B에 나사(11) 대신에 플라스틱으로 구성된 탄성러그(34)를 포함하는 본 발명의 제16실시예를 도시한다. 러그(34)는 암나사가 형성된 장소에서 케이스(9)와 일체로 성형된다. 러그(34)는 환상으로 배열된 복수(본 실시예에서는 4개)의 포스트(post;34a)와, 포스트(34a)의 단부에 형성된 잠금편(lock piece;34b)과, 잠금편(34b)의 단부에 형성된 안내경사(guide slant;4)로 구성된다. 베이스(1)에는 연장슬롯(1f)이 형성되어 있다. 포스트(34a)에 의해 구성된 러그(34)의 생크부(shank portion)는 슬롯(1f)의 직경 보다 큰 직경을 가지며, 잠금편(34b)으로 구성된 러그(34)의 헤드부는 슬롯(1f)의 직경 보다 작은 직경을 가진다.

베이스(1)는 다음의 방법에 의해 케이스(9)에 장착된다. 베이스(1)를 케이스(9)와 정렬한 후, 케이스(9)의 각 러그(34)를 베이스(1)의 관련된 슬롯(1f)에 삽입한다. 베이스(1)를 케이스(9)에 대해 누를 때, 이와 동시에 러그(34)의 포스트(34a)가 안내경사(34c)에 의해 탄성적으로 안쪽을 향해 구부러진다. 그 결과, 베이스(1)의 양측으로 잠금편(34b)이 돌출할 때까지 러그(34)가 슬롯(1f)을 통과한다. 이러한 조건에서, 잠금부(34b)가 슬롯(1f) 보다 큰 직경을 가지기 때문에 베이스(1)가 케이스(9)로부터 분리되는 것이 방지된다. 또한, 베이스(1)는 잠금편(34a)의 탄성에 의해 케이스(9)에 대해 한쪽으로 치우치게 된다. 베이스(1)와 케이스(9)는 4 모서리, 2 혹은 3 모서리에서 러그(34)에 의해 서로 고정되며 러그(34)는 나사(11)에 의해 결합된다.

상기한 바와 본 발명의 제3∼16실시예는 다음과 같은 장점이 있다. 베이스의 열적 팽창에 의해 콜리메이터렌즈 사이의 거리가 빔피치방향으로 증가하면, 중앙이 바깥족으로 이동한 접착제층이 팽창하여 베이스의 팽창과 상쇄된다. 이것은 빔피치방향에서의 렌즈의 변이를 훌륭하게 감소시키며 그 결과 빔피치방향에서 반도체레이저 사이의 거리의 변이를 감소시킨다.

Claims

복수의 관통공을 포함하는 베이스;

상기 베이스의 후면에 위치하여 상기 베이스의 관통공에 각각 수납되는 복수의 반도체레이저;

상기 베이스의 전면에 형성된 복수의 렌즈지지부에 각각 부착되며 상기 반도체레이저의 광학축과 동축상에 위치하는 복수의 콜리메이터렌즈;

상기한 각각의 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 레이저빔을 형상짓는 복수의 구멍; 및

복수의 반도체레이저로부터 유출되는 레이저빔을 각각 결합하여 레이저빔을 단일 광학축상으로 출력시키는 빔결합수단으로 구성되며,

상기 콜리메이터렌즈는 렌즈지지부 표면에 형성된 접착제층에 의해 상기 렌즈지지부에 부착되며, 상기 렌즈지지부의 중앙선은 복수의 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 레이저빔의 빔피치방향에 수직하게 연장되는 접착제층의 수축이 렌즈지지부 방향으로 서로 상쇄되는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제1항에 있어서, 렌즈지지부가 상기 베이스와 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제2항에 있어서, 상기 렌즈지지부가 빔피치방향에 수직한 직선에 대해 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제3항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 직경 보다 약간 큰 직경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제4항에 있어서, 상기 아치형 단면은 반원 보다 작은 것을 특징으로 하는 광원장치.
제5항에 있어서, 미부착부가 상기 콜리메이터렌즈와 상기 베이스 사이에 광학축방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제3항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 곡률반경 보다 실질적으로 접착제층의 두께 만큼 큰 곡률반경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 광원장치.
제7항에 있어서, 상기 아치형 단면이 반원 보다 작은 것을 특징으로 하는 광원장치.
제8항에 있어서, 미부착부가 상기 콜리메이터렌즈와 상기 베이스 사이에 광학축방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제1항에 있어서, 상기 렌즈지지부가 빔피치방향에 수직한 선에 대해 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제1항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 직경 보다 약간 큰 직경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제1항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 곡률반경 보다 실질적으로 접착제층의 두께 만큼 큰 곡률반경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 광원장치.
제1항에 있어서, 미부착부가 상기 콜리메이터렌즈와 상기 베이스 사이에 광학축방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제1항에 있어서, 상기 베이스가,

적어도 하나의 빔광학축을 정의하는 적어도 하나의 관통공으로 구성된제1베이스 및 상기 제1베이스로부터 분리되고 다른 빔광학축을 정의하는 제2베이스;

상기 제1베이스 및 제2베이스의 관통공에 삽입되는 반도체레이저;

상기 반도체레이저의 광학축과 동축의 콜리메이터렌즈; 및

상기 반도체레이저와 동축의 렌즈지지부로 구성된 것을 특징으로 하는 광원장치.
제14항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 상기 제1 및 제2베이스와 일체로 성형되고 상기 콜리메이터렌즈는 각각 광경화 접착제의 의해 렌즈지지부에 부착되는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제15항에 있어서, 상기 렌즈지지부가 빔피치방향에 수직한 직선에 대해 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제16항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 직경 보다 약간 큰 직경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제17항에 있어서, 상기 아치형 단면은 반원 보다 작은 것을 특징으로 하는 광원장치.
제18항에 있어서, 미부착부가 상기 콜리메이터렌즈와 상기 제1베이스 및 제2베이스 중의 관련된 베이스 사이에 광학축방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제16항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 곡률반경 보다실질적으로 접착제층의 두께 만큼 큰 곡률반경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제20항에 있어서, 상기 아치형 단면이 반원 보다 작은 것을 특징으로 하는 광원장치.
제21항에 있어서, 미부착부가 상기 콜리메이터렌즈와 상기 제1베이스 및 제2베이스 중의 관련된 베이스 사이에 광학축방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제14항에 있어서, 상기 렌즈지지부가 빔피치방향에 수직한 직선에 대해 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제14항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 직경 보다 약간 큰 직경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
제14항에 있어서, 상기 렌즈지지부는 각각 콜리메이터렌즈의 곡률반경 보다 실질적으로 접착제층의 두께 만큼 큰 곡률반경의 아치형 단면을 보유하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
복수의 반도체레이저;

상기 반도체레이저를 각각 압력으로 고정시키는 관통공을 포함하는 베이스;

상기 베이스에 형성된 복수의 렌즈지지부;

접착체층에 의해 상기한 복수의 렌즈지지부에 각각 부착되는 복수의 콜리메이터렌즈;

상기 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 레이저빔을 결합하여 서로 인접하는 빔을 생산하는 광학소자;

상기 베이스에 장착되어 복수의 콜리메이터렌즈와 상기 광학소자를 덮는 케이스; 및

그 중앙이 빔피치방향의 관통공 바깥쪽으로 이동되고 안쪽으로 열적 팽창하는 접착제층으로 구성된 광원장치.
제26항에 있어서, 상기 접착제층은 각각 아치형상이고 관통공과 동축인 것을 특징으로 하는 광원장치.