JPH0581884B2 - - Google Patents

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JPH0581884B2
JPH0581884B2 JP58200134A JP20013483A JPH0581884B2 JP H0581884 B2 JPH0581884 B2 JP H0581884B2 JP 58200134 A JP58200134 A JP 58200134A JP 20013483 A JP20013483 A JP 20013483A JP H0581884 B2 JPH0581884 B2 JP H0581884B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレンズ・アレーを使用したマルチ・ビ
ーム光学装置に関する。
共通の半導体上に互いに隣接させて配置したマ
ルチ・ダイオード・レーザー（レーザー・アレ
ー）は様々な光学装置において光源として使用で
きる。例えばレーザー・アレーの各々のダイオー
ドを光学デイスクの個々のデーター・トラツクに
対する書き込みに使用するような広帯域光学デイ
スク・レコーダが構成できる。レーザー・アレー
がＮ個のレーザーを有する場合、各トラツクに関
して要求される帯域幅は１／Ｎの関数として減小
され、これにより非常に興味をそそる広帯域装置
が提供されることになる。
代表的な広帯域光学デイスク・レコーダの場合
では、データー・トラツクの間隔は0.002mm程度
が望ましい。最近の半導体の技術はほんの約0.25
mm程度のレーザー間隔限界を有するレーザー・ア
レーを提供できるだけであり、この値は一因とし
て相互の熱作用に起因するのである。このような
アレーにより形成される光ビームは大きな発散角
を有することになる。レーザー相互の間隔は光学
デイスクにおける所望のトラツク間隔或いはビー
ムスポツト間隔より実質的に大きいので、適当な
ビームスポツト間隔を形成するように充分な縮小
を行うためにレーザー・アレーを装置の収束対物
レンズから充分な距離をおいて位置決めしなけれ
ばならない。レーザー・アレーと対物レンズとの
間にかなりの距離があることおよび放出された光
ビームに大きな発散角があることは、対物レンズ
により集められる光の量を非常に小さくしてしま
い、即ちビーム・パワーのかなりの量を失うこと
になつてこのような装置の実用性を阻害してしま
う。
本発明は上述の問題を解決し、レーザー・アレ
ーの複数の光ビームを充分な光量でこれら光ビー
ムの中心間間隔を縮小して対象面に収束させ得る
光学装置の提供を目的とし、本発明によれば、光
学装置の半導体レーザー・アレーにおける各々の
レーザーは、レーザー・アレーと対物レンズとの
間隔内において各レーザーの付近に独自のレンズ
を有している。これらのレンズの目的はレーザ
ー・アレーにおける放出面から放出される光ビー
ムの発散角を変化させ、これにより光学装置の光
検出媒体（光デイスク、フオトコンダクタ等）に
充分大きなビーム・パワーを与えることである。
各レンズの収束率は、レーザー・アレーから放出
される光ビームの間隔に大体対応する間隔につき
放出面の後方へ且つ実質的に拡大されたエミツタ
像寸法として虚像を形成するように選定される。
本発明は例えばレーザー非打撃プリント装置、
レーザー焼入れ装置、或いはレーザー・エツチン
グ装置のようにレーザー・アレーから放出される
光ビームの間隔より小さい間隔で光感面に充分大
きなパワーの光ビームを形成するのが望まれるよ
うなあらゆる装置に適用できるが、以下にマル
チ・チヤンネル光デイスク・レコーダの実施例に
つき本発明を説明する。勿論オーバーラツプや集
中光ビームの形成は可能である。
さて第１Ａ図および第１Ｂ図を参照すれば光学
装置２のセツトが示されており、この光学装置２
はレーザー・アレー４を使用して光デイスク・レ
コーダに使用されているような光感記録媒体６の
データー・トラツクにおける光特性を変化させる
ようになつている。レーザー・アレー４は従来の
何れかのソリツド・ステート形式のものとするこ
とができる。第３図に斜視図で示した一例とせる
レーザー・アレー４は複数のレーザー４′を形成
するためにチヤンネルを形成された基体２０およ
びクラツド層２４，２６の間に挟まれた活動層２
２を使用している。各レーザー４′は第１Ａ図お
よび第１Ｂ図に示すように複数の出力光ビーム５
を得るために独自の電流駆動回路を有している。
各電流駆動回路はレーザーが変調または無変調の
光ビーム５を放出するという要望に応じて変調ま
たは無変調できる。典型的には光ビーム５はアレ
ー４からの放出位置において0.25mm間隔とされ
る。光ビーム５の点源特性によりこれらのビーム
は典型的には図示したように大きな発散角を有す
るのである。
記録媒体６は、典型的には作動の間に実質的に
一定の速度で回転される（図示していない手段に
よる）デイスクとせる光レベル検出記録部材とさ
れる。例えば光デイスク装置においては、記録媒
体６は削磨性（ablatable）のあるテレリウムを
ベースとした反射性のあるフイルムであつて、ガ
ラス或いはプラスチツクのような光学的に透明な
基材でコーテイングされたものからなることが好
ましい。この場合には、電流駆動回路により制御
される光ビーム５の強さはフイルムの削磨スレツ
シユホールドの上下にスイングするように選定さ
れる。
更に第１Ａ図および第１Ｂ図を参照すれば、媒
体６とレーザー・アレー４との間に収束対物レン
ズ１０が配置されている。レーザー４′の互いの
間の典型的には0.25mmとされる間隔は、記録媒体
における典型的には0.002mmとされる所望のトラ
ツク即ち光スポツト間隔より実質的に大きいの
で、レーザー・アレー４は所望のトラツク即ち光
スポツト間隔を得るように充分な縮小を行うため
に収束対物レンズ１０からかなりの距離を置いて
配置される必要がある。さて第２図を参照すれ
ば、レンズ・アレーを使用しないでレーザー・ア
レー４に対する対物レンズ１０の位置は倍率等式 ａ／ｂ＝ I2／O2 (1) によつて調整される。
ここでａは記録媒体６におけるトラツク即ち光
スポツトの間隔、ｂはレーザー・アレー４におけ
るレーザー・ダイオード４′の間隔、I2は収束対
物レンズ１０から記録媒体６に致る距離、そして
O2は収束対物レンズ１０からレーザー・アレー
４の放出面に致る距離である。
現実的な装置のパラメータとして所望の縮小を
得るに必要な実質的な距離O2を与えると、大き
な発散角を有するレーザー・アレー放出光ビーム
５から対物レンズ１０で集めた光の量は非常に小
さくなる。本発明によればこの問題点は各レーザ
ー４′をそのレンズ１２の後方に取り付けること
によつて排除できる。各レンズ１２はそれぞれの
レーザー４′からの光ビーム５の発散角を変化さ
せ、各光ビーム５の大部分を第２図に示すように
対物レンズ１０で集めるようになすのである。注
目されるようにレーザー４′のある数だけレンズ
１２がある。全てのレーザー４′に関して一つの
レンズを使用すると光ビーム５の発散角は変化で
きても、光源間隔をも同様に拡大してしまい、こ
れにより記録媒体６において光ビーム５が所望の
接近した間隔を有することができない。
各レンズの収束率は、レーザー・アレーからの
各各の光放出点の虚像を、第２図に示すようにレ
ーザー・アレー４の実際の位置より左側に、レー
ザー・アレー４自体で得られるのと大体同じ虚像
の間隔にて突出するように選定される。より基本
的な言葉で表せば、各レンズ１２はそれと組み合
うレーザー４′から放出される光線をレーザー・
アレー４の放出面の実際の位置より後方位置（第
２図で左側）から発散するように見做させるよう
になすのである。虚像を充分な距離につき左側へ
突出することにより、各レンズ１２により集めら
れる実質的に全ての光は右側の対物レンズ１０に
進入する。
計算のためにレンズ１２が接触されていると仮
定すれば、レンズ・アレー１２′の位置の選定に
使用する公式は、 ｂ／11＝Ｄ／O3 (2) で得られる。
ここでI1はレンズ・アレー１２′と虚像面との
間隔距離、ｂはレーザー間隔距離、Ｄは対物レン
ズ１０の開口、そしてO3は対物レンズ１０と虚
像面との間隔距離である。
レンズ・アレー１２′における各レンズ１２の
開口値はその組み合うビーム５の光をできるだけ
多く集めるように選定され、これによりレンズ・
アレー１２′とレーザー・アレー４の放出面との
間隔距離O1が O1＝ｂ／2NA (3) となる。
ここでNAは各レンズ１２の開口値である。
式(2)から虚像距離I1を、そして式(3)から対物距
離O1を算出すれば、レンズの式即ち、 １／I1＋１／O1＝１／f1 (4) によりレンズ・アレー１２′におけるレンズ１２
の焦点距離の計算が可能となる。
ここでf1はレンズ・アレー１２′におけるレン
ズ１２の焦点距離である。虚像距離I1は式(4)にお
いて負であることに注意されたい。
実際の装置における諸パラメータは以下に示す
通りである。
ｂ＝．25mm＝レーザー間隔 ａ＝．002mm＝デイスク６における所望のスポツ
ト間隔 I2＝4.5mm＝対物レンズ１０からデイスク６まで
の距離 O3＝562.5mm＝対物レンズ１０から虚像面までの
距離 Ｄ＝4.5mm＝対物レンズ１０の開口 I1＝31.25mm＝レンズ・アレー１２′から虚像面ま
での距離 O1＝．25mm＝レンズ・アレー１２′からダイオー
ド・アレー４の放出面までの距離 f1＝．248mm＝レンズ・アレーの焦点距離 パラメータｂ、ａ、I2およびＤは得られるハー
ドウエアに基づいて選定され、その他のパラメー
タは式(2)、(3)そして(4)から算出される。
レンズ・アレー１２′は例えば第１Ａ図、第１
Ｂ図および第２図に示したように「フライズ・ア
イ」（fly′s eye）アレーとすることができる。異
なる軸線に異なる焦点距離（シリンドリカル・シ
ンメトリ）を有するレンズもまたレーザー・ビー
ムを成形し、或いは非点収差を補償するために使
用される。これらの何れもの形式のアレーは例え
ばプラスチツクやガラスから作られ、市販により
入手容易である。このようなレンズはレーザー・
アレーの放出面上に直接組み付けることができ
る。
フライズ・アイ・アレーにかわる市販の入手容
易なものとしては、第４図に示すように、直線的
に束ねた形状の複数のガラス或いは合成樹脂製の
光導性フアイバからなるアレー３０がある。この
ような光学フアイバは「セルフオツク」
（SELFOC）の商標で販売されており、これは断
面においてその中央から外側へ放物線状に変化す
る屈折率の分布を有している。このフアイバは
次々に平行に並べて互いに束を構成するように配
列され、適当な接着剤によりこの状態を維持する
ようになされる。セルフオツク・アレーの接合は
第５図に示すように、隔離ソウ・カツト３６によ
りシリコン基体３２上にレーザー・アレー４を形
成することで回避できる。Ｖ溝３４が良く知られ
ている方法で基体に形成されており、これらの溝
により独自に焦点を形成する個々のセルフオツ
ク・フアイバ３０′の整合がなされる。ホログラ
フイツク部材からなるアレーもまたレンズ・アレ
ー１２として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図および第１Ｂ図は本発明による光学装
置の平面図。第２図は第１Ａ図および第１Ｂ図の
光学装置による虚像の形成を示す図面。第３図は
第１Ａ図および第１Ｂ図の光学装置に使用できる
一つの形式のレンズ・アレーを示す斜視図。第４
図および第５図は第１Ａ図および第１Ｂ図の光学
装置に使用できるその他の形式のレンズ・アレー
を示す図面。 ２……光学装置、４……レーザー・アレー、
４′……レーザー、５……光ビーム、６……記録
媒体、１０……対物レンズ、１２……レンズ、１
２′……レンズ・アレー、２０……基体、２２…
…活動層、２４，２６……クラツド層、３０……
アレー、３２……シリコン基体、３４……Ｖ溝、
３６……隔離ソウ・カツト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 所定の中心間間隔および所定の発散角を有す
    る複数の出力光ビームをエミツタ面から出すよう
    に作動可能なレーザー・アレーと、前記エミツタ
    面から離れて配置され、前記出力光ビームを前記
    所定の中心間間隔より実質的に小さい間隔で面に
    収束させる対物収束レンズと、前記エミツタ面と
    前記対物収束レンズ間の光路上に配置されたレン
    ズ手段とを有し、このレンズ手段が複数のレンズ
    より成るレンズ・アレーであり、該レンズ・アレ
    ーの各レンズが前記出力光ビームのうちの別々の
    １つの光ビームをとらえるように配置され、かつ
    とらえた光ビームの発散角を前記対物収束レンズ
    にて見たビーム間隔とは無関係に変えるように形
    成され、前記出力光ビームの各々の大部分を前記
    対物収束レンズに集光させることを特徴とする光
    学装置。
JP58200134A 1982-11-04 1983-10-27 光学装置 Granted JPS5997117A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US439255 1982-11-04
US06/439,255 US4428647A (en) 1982-11-04 1982-11-04 Multi-beam optical system using lens array

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Publication Number Publication Date
JPS5997117A JPS5997117A (ja) 1984-06-04
JPH0581884B2 true JPH0581884B2 (ja) 1993-11-16

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ID=23743960

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JP58200134A Granted JPS5997117A (ja) 1982-11-04 1983-10-27 光学装置

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