用于獲得校正圖案的方法

專利名稱：用于獲得校正圖案的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于驅動半導體激光器的方法和設備。本發明也涉及一種用于產生校正圖案的方法，所述校正圖案用于驅動半導體激光器的方法中，用于校正在自動功率控制和/或光電檢測器的輸出中所使用的設定值。進一步地，本發明涉及用光對光敏材料曝光的曝光設備，所述光從半導體激光器發射并通過空間光調制元件調制。
背景技術：
半導體激光器實際中使用在很多領域。日本未審查專利出版物No. 2005-055881 公開了一種激光曝光設備，所述激光曝光設備用空間光調制元件調制從半導體激光器發射的光，并用被調制的光曝光光敏材料。此外，發射具有波長在400nm附近的激光束的GaN型半導體激光器是公知的， 這例如在日本未審查專利出版物No.2004-096062中公開。日本未審查專利出版物 No. 2005-055881公開了 曝光設備利用該類型的半導體激光器作為曝光光源。在半導體激光器的應用中，例如當半導體激光器應用在前述的曝光設備中時， 希望驅動半導體激光器，使得它們的光輸出是恒定的。以這種方式驅動半導體激光器的已知的方法包括ACC(自動電流控制)驅動方法以及APC(自動功率控制)驅動方法， 如在日本未審查專利出版物No. 8(1996)-274395中公開。注意，日本未審查專利出版物 No. 2001-267669公開了一種用于半導體激光器的驅動方法，其中半導體激光器通過緊隨半導體激光器的初始驅動之后的ACC方法而被驅動，這樣驅動電流值逐漸增加，然后此后通過APC方法驅動。半導體激光器的驅動電流/光輸出性能由于自熱等而改變。因此，認識到其中驅動電流被控制成恒定的ACC驅動方法具有在激光器打開之后光輸出改變的缺點。該缺點特別是在高輸出半導體激光器中顯著地發生。相似地，該缺陷在其中安裝有多個半導體激光器的激光器設備中顯著發生。此外，藍紫GaN型半導體激光器具有更差的照明效率，且產生比紅色激光器更多的熱量。因此，在藍紫色GaN型半導體激光器中所述光輸出更顯著地改變。有鑒于這些情況，APC驅動方法通常用于活動穩定的光輸出。在APC驅動方法中， 所述驅動電流這樣被控制讓半導體激光器所發射的激光束的一部分進入監測的光電檢測器；和產生反饋回路，這樣與半導體激光器的光輸出成比例產生的監測電流變得恒定。但是，在APC驅動方法中，所發射的光的一部分用作至反饋回路的輸入，導致將被用于特定目的的光量減少。此外，必須需要額外的成本來提供光量反饋回路電路。此外，在APC方法中，存在這種光輸出將在特定的條件下變得不穩定的問題。艮口， 半導體激光器通常由容納在罐型封裝之內的半導體激光器芯片構成。用于檢測朝向半導體芯片的后部發射的光的監測光電檢測器也容納在所述封裝中。所述APC方法通常通過利用監測光電檢測器來實現，以獲得穩定的光輸出。但是，存在其中光輸出不穩定的情況，甚至在采用APC驅動方法的情況下，特別是當半導體激光器是高輸出激光器時，例如GaN型半導體激光器。這是因為放置在半導體激光芯片附近的光電檢測器(例如光電二極管)的量子效率由于半導體激光器芯片所產生的熱而改變。相應地，光電檢測器的光輸入量/輸出性能改變。在這種情況下，即使利用如下的驅動方法也難于穩定光輸出，所述驅動方法利用在日本未審查專利出版物No. 2001-267669中所公開的ACC驅動方法和APC驅動方法。同時，在例如如上所述的激光曝光設備中，半導體激光器的光輸出是確定曝光過程所用的時間的一個因素。因此，需要以低成本獲得穩定的高輸出激光束。但是，在ACC驅動方法被用于獲得穩定的光輸出的情況下，激光曝光設備必須等待直到半導體激光器的溫度在它們被打開之后穩定。這產生了制造時間的損失，由此增加了激光曝光設備的產距時間。產距時間的增加惡化了曝光工藝的生產率。將半導體激光器恒定地保持在ON狀態中可以考慮作為消除前述等待狀態所造成的時間損失的方法。但是激光器的壽命由它們發射光的時間量來確定。因此，半導體激光器的有效壽命減小一段時間量，即它們處于ON狀態且沒有被用于執行曝光工藝的一段時間量。例如，在激光器被用于曝光的時間在激光器處于ON狀態的總時間的百分比是50%的情況下，半導體激光器的壽命減小大約1/2。有鑒于前述的情況研發本發明。本發明的目的是提供一種用于驅動半導體激光器的方法和設備，使得能夠簡單地、以低成本和短啟動時間來獲得穩定的高輸出激光束。本發明的另一目的是提供一種用于獲得校正圖案的方法和設備，所述校正圖案用在驅動半導體激光器的方法和設備中，用于校正用于自動功率控制和/或光電檢測器的輸出的設定值。本發明的再一目的是縮短用光對光敏材料曝光的曝光設備的產距時間，所述光從半導體激光器發射并通過空間光調制元件調制。

發明內容
根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法是用于驅動至少一個半導體的方法， 包括步驟用至少一個光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的輸出；將所述至少一個光電檢測器的輸出電流與對應于至少一個半導體激光器的目標光輸出的設定值進行比較；以及基于所述比較結果、控制所述至少一個半導體激光器的驅動電流；其中預先產生根據從其啟動驅動開始所經歷的時間量而限定的校正圖案，所述校正圖案使得能夠獲得大體上均勻的光輸出；以及所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流根據從至少一個半導體激光器的驅動啟動開始經過一預定時間段的校正圖案而改變。注意，在本說明書中，光電檢測器的“輸出電流”指的是輸出光電流或者電壓。注意，在根據本發明的用于驅動至少一個半導體激光器的方法中，可以共用單個校正圖案來驅動多個半導體激光器。在共用單個校正圖案來驅動多個半導體激光器的情況下，對多個半導體激光器執行共同的定時，這對于根據校正圖案變化至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流來說是有利的。進一步地，在共用單個校正圖案來驅動多個半導體激光器的情況下，且在從多個半導體激光器發出的激光束被多路復用的情況下，在多個半導體激光器之中以時滯執行根據所述校正圖案變化所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流，這是有利的。優選地，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法將被用于驅動多個半導體激光器，所述多個半導體激光器固定到共同的散熱片上。優選地，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法將被應用于驅動這樣的設備的多個半導體激光器，所述設備包括多個半導體激光器和多路復用光纖，由多個半導體激光器中的每個所發射的激光束進入所述多路復用光纖以由此被多路復用。進一步地，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法將被用于驅動GaN型半導體激光器，這是有利的。根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法將被用于這樣的情況是有利的其中用于APC驅動方法中的至少一個光電檢測器設置在封裝內，所述至少一個半導體激光器也設置在所述封裝內。根據本發明用于驅動半導體激光器的設備是通過下述步驟驅動至少一個半導體激光器的設備用至少一個光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的輸出；將所述至少一個光電檢測器的輸出電流與對應于至少一個半導體激光器的目標光輸出的設定值進行比較；以及基于所述比較結果、控制所述至少一個半導體激光器的驅動電流，所述設備包括存儲器裝置，在所述存儲器裝置中，使得能夠獲得大體上均勻的光輸出的校正圖案被記錄，所述校正圖案根據從其開始驅動時所經歷的時間量來限定；以及控制裝置，所述控制裝置用于根據從半導體激光器的驅動啟動開始經過一預定時間段的校正圖案使所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流變化。注意，優選地，所述控制裝置利用共用的單個校正圖案來驅動多個半導體激光器。在控制裝置被配置成利用共用的單個校正圖案來驅動多個半導體激光器的情況下，所述控制裝置根據校正圖案變化至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流、對多個半導體激光器執行共同的定時，這是有利的。在控制裝置被配置成利用共用的單個校正圖案來驅動多個半導體激光器、且從多個半導體激光器發射的激光束被多路復用的情況下，控制裝置在多個半導體激光器中以時滯根據所述校正圖案來變化所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流，這是有利的。根據本發明的用于驅動半導體激光器的設備被構造用于驅動被固定到共用的散熱片上的多個半導體激光器，這是特別有利的。根據本發明的用于驅動半導體的設備將被用于驅動設備的多個半導體激光器，所述設備包括多個半導體激光器和多路復用光纖，由多個半導體激光器中的每個所發射的激光束進入所述多路復用光纖以由此被多路復用，這是特別優選的。根據本發明的用于驅動半導體激光器的設備將被用于驅動GaN型半導體激光器， 這是特別優選的。有利地，根據本發明的用于驅動半導體激光器的設備將被用于用在APC驅動方法中的至少一個光電檢測器被設置在封裝中的情況下，所述至少一個半導體激光器也設置在所述封裝中。一種用于獲得校正圖案的第一方法，所述校正圖案應用在根據本發明的用于驅動至少一個半導體激光器的方法中，所述第一方法包括步驟對于至少一個半導體激光器，在相對高速上、基于所述至少一個光電檢測器和對應于目標光輸出的設定值之間的比較結果控制其驅動電流，由此在自動功率控制下驅動至少一個半導體激光器；用至少一個其他的光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的光輸出，所述至少一個其他的光電檢測器設置在大體上不受所述至少一個半導體激光器產生的熱影響的位置處；在相對低速上變化所述至少一個其他的光電檢測器的設定值和/或輸出，以執行自動功率控制，這樣通過所述至少一個其他光電檢測器所檢測的至少一個半導體激光器的輸出變得均勻；以及指定所述至少一個其他的光電檢測器的設定值和/或輸出的變化的圖案作為所述校正圖案。一種用于獲得校正圖案的第二方法，所述校正圖案應用在根據本發明的用于驅動至少一個半導體激光器的方法中，所述方法包括步驟通過基于所述至少一個光電檢測器和對應于用于所述至少一個半導體激光器的目標光輸出的設定值之間的比較結果控制其驅動電流，在自動功率控制下驅動至少一個半導體激光器；用至少一個其他的光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的光輸出的至少一部分，所述至少一個其他的光電檢測器設置在大體上不受所述至少一個半導體激光器產生的熱影響的位置處；根據所述至少一個其他光電檢測器的輸出的性能在所經過的設定時間增量處的變化，對至少一個其他光電檢測器的設定值和/或輸出在所經過的設定時間增量處的校正量進行計算；以及指定校正量和時間的經過之間的關系作為所述校正圖案。在根據本發明的用于獲得校正圖案的方法中，至少一個光電檢測器被用于執行自動功率控制、以被設置在與所述至少一個半導體激光器相同的封裝中，這是特別有利的。一種用于獲得校正圖案的設備，所述校正圖案被用在根據本發明的用于驅動至少一個半導體激光器的設備中，所述設備包括至少一個光電檢測器，用于檢測至少一個半導體激光器的光輸出；自動功率控制回路，對于至少一個半導體激光器以相對高速、基于所述至少一個光電檢測器的輸出電流和對應于目標光輸出的設定值之間的比較結果、控制其驅動電流，由此在自動功率控制下驅動至少一個半導體激光器；至少一個其他的光電檢測器，用于檢測至少一個半導體激光器的光輸出，所述至少一個其他的光電檢測器設置在大體上不受所述至少一個半導體激光器所產生的熱影響的位置；以及在相對低速上用于變化所述至少一個其他的光電檢測器的設定值和/或輸出的裝置，以執行自動功率控制，這樣由至少一個其他的光電檢測器所檢測的至少一個半導體激光器的輸出變得均勻，且所述裝置用于指定所述至少一個其他的光電檢測器的設定值和 /或輸出的變化的圖案作為所述校正圖案。注意，根據本發明的用于獲得校正圖案的設備被應用于其中至少一個光電檢測器設置在封裝中的情況下，這是有利的，其中所述至少一個光電檢測器用于APC驅動方法中， 所述至少一個半導體激光器也設置在所述封裝中。同時，根據本發明的曝光設備是這樣的曝光設備，所述曝光設備用調制光來對光敏材料曝光，所述設備包括至少一個半導體激光器；至少一個空間光調制元件，用于調制至少一個半導體激光器發射的光；以及根據本發明的用于驅動至少一個半導體激光器的設備。圖19是顯示下述量值的改變的示例圖表(a)驅動電流；(b)用于APC驅動方法中的光電二極管的電流輸出量，所述電流輸出量表示設置在罐型封裝之內的半導體激光器的光輸出；(c)由光功率計檢測的半導體激光器的光輸出；(d)半導體激光器安裝在其上的溫度受控襯底的溫度；和(e)當GaN半導體激光器通過APC驅動方法被驅動150秒時半導體激光器附近的溫度。注意，(a)、(b)和(c)的值由在圖表的左側沿著垂直軸線的相對值所表示，(d)和(e)的值由圖形的右側沿著垂直軸的實際測量值(°C )所指示。半導體激光器的光輸出(c)由功率計測量，所述功率計設置在由半導體激光器所產生的熱沒有實質效應的位置處。如圖19中的圖表所示，當半導體激光器通過APC驅動方法驅動時，用在APC驅動方法中、由罐式封裝之內的光電二極管所接收的光量(b)是恒定的。但是，在與封裝遠離的位置處所檢測的實際的光輸出(c)緊隨驅動啟動之后極大減小，然后在穩定之前隨著時間逐漸增加。這是由前述的光電二極管的量子效率的改變所導致，所述光電二極管被放置在半導體激光器芯片的附近中，所述光電二極管的量子效率的改變是由于半導體激光器芯片所產生的熱以及其光輸入量/輸出性能的對應改變所導致。如上所述，所接收的光量(b)與實際的光輸出(C)不同。但是，在二者之間存在預定的關系。因此，如果用于APC驅動的光電檢測器的輸出基于該關系而被校正，則使得實際的光輸出大體上為穩定的成為可能。特別地，隨著驅動的啟動，實際的光輸出(c)逐漸減小。因此，所接收的光量(b)(其實際的測量值是平的)可以被校正，這樣隨著驅動的啟動， 其被減小。在這種情況下，驅動電流(a)將增加，結果，實際的光輸出(c)將變得大體上是均勻的。在APC驅動方法中，其中半導體激光器的驅動電流基于來自光電檢測器的輸出和對應于半導體激光器的目標光輸出的設定值之間的比較結果而被控制，所述設定值可以被校正而不是光電檢測器的輸出被校正，以使得實際的光輸出變得大體上是均勻的。即，在如上所述的情況下必須減小所接收的光量(b)的情況下，設定值可以被校正以增加。由此，驅動電流(a)將增加，且可以獲得等同的結果。此外，光電檢測器的設定值和輸出可以被校正以獲得等同的結果。根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法包括下述步驟產生校正圖案，用于校正所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流，這樣實際的光輸出變得均勻，根據這樣的時間量來限定所述校正圖案從所述至少一個半導體激光器的啟動驅動開始所經過的時間量；以及根據從所述至少一個半導體激光器的驅動啟動開始經過一預定時間段的校正圖案變化至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出電流。因此，半導體激光器的光輸出以例如圖20的方式改變，且在更短的時間量內接近恒定的目標光輸出。由此，不會經過長的啟動時間就穩定地獲得高輸出激光束。此外，用于以該方式驅動半導體激光器的結構利用半導體激光器的內光電檢測器，并可以通過稍微修改實現APC 驅動方法的結構來制造，所述結構通常設置在半導體激光器設備中。相應地，實現所述方法的結構可以以簡單且低成本地制造。用于變化至少一個光電檢測器的輸出電流的設定值和/或輸出電流的單個校正圖案可以共用于驅動多個半導體激光器。在這種情況下，小容量存儲器裝置可以被用于在其內記錄所述校正圖案。在根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法中，根據校正圖案變化所述至少一個光電檢測器的設定值和/或所述輸出電流可以通過用于多個半導體激光器的共用定時來執行。在這種情況下，只有單個電流控制裝置將是必須的，這使得以較低的成本制造驅動設備。在根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法中，在利用共用的單個校正圖案來驅動多個半導體激光器，且來自多個半導體激光器的激光束被多路復用的情況下，根據所述圖案變化半導體激光器的驅動電流的步驟可以在多個半導體激光器之中以時滯來執行。 在該情況下，在多路復用被取消之前每個半導體激光器之間的光輸出的稍微變化以及被多路復用的激光束的光輸出的變化得到平滑化。根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法可以應用于驅動多個半導體激光器， 所述半導體激光器固定到共用的散熱片。在該情況下，所述方法在穩定光輸出方面特別有效。即，在如上所描述的結構中，每個半導體激光器的性能可能由于由此產生的協同熱而改變。即使在該情況下，如果利用單個共用圖案來驅動多個半導體激光器，由于由此產生的協同熱所導致的光輸出的波動可以得到校正。根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法可以用于驅動一個設備的多個半導體激光器，所述設備包括多個半導體激光器；多路復用光纖，由多個半導體激光器的每個所發出的激光束進入所述多路復用光纖以由此被多路復用。在該情況下，光輸出的穩定效應特別明顯。S卩，在上述的結構中，存在其中被多路復用的激光束的輸出波動的情況，這不僅是由于被驅動的多個半導體激光器的驅動電流/光輸出性能的差異，而且由于由此產生的熱所導致。由于所產生的熱的緣故，由所述設備的結構部件的熱膨脹導致所述波動。所述熱膨脹從激光束和光纖的共軸狀態移動所述激光束和光纖，由此改變激光束相對于光纖的輸入效率。此外，存在其中激光束的束輪廓在從驅動啟動到穩定驅動狀態的期間波動的情況。所述激光束相對于光纖的輸入效率在這些情況下也可以改變。但是，如果用于驅動半導體激光器的圖案通過檢測從光纖發出的激光束而產生， 那么可以獲得反映輸入效率的改變的圖案。因此，由于輸入效率的改變所導致的光輸出的波動也可以得到校正。此外，當將被驅動的半導體激光器是GaN型半導體激光器時，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法對穩定光輸出特別有效。與其他類型的半導體激光器(例如GaAs 型半導體激光器)相比，GaN型半導體激光器產生更多的熱。因此，其驅動電流/光輸出性能在從驅動啟動到穩定驅動狀態的期間波動明顯。但是，通過應用根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法，GaN型半導體激光器的驅動電流/光輸出性能的波動可以得到校正， 由此使得光輸出穩定。此外，GaN型半導體激光器的特征在于，在室溫或者接近室溫、只有其振蕩閾值電流響應于溫度改變而改變。即，在室溫或者接近室溫、其斜度效率不會響應于溫度改變而極大地改變。因此，在將被驅動的半導體激光器是GaN型半導體激光器的情況下，對于任意電流范圍確定的參數可以在大體上所有的輸出范圍之內應用。即，所述參數不需要根據輸入的改變而改變。同時，根據本發明的用于驅動半導體激光器的設備能夠執行如上所述的根據本發明的驅動半導體激光器的方法。根據本發明的用于獲得校正圖案的方法可以有效地產生將被用于根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法中的校正圖案。如上詳細所描述，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法使得能夠簡單地、 低成本地且沒有長啟動時間地獲得穩定的高輸出激光束。相應地，利用執行該方法的驅動設備的、根據本發明的曝光設備具有短的等待時間，直到所述激光束的輸出穩定化，這縮短圖像曝光的產距時間。因此，是曝光設備的曝光光源的半導體激光器可以更少頻率地更換， 由此也減少曝光設備的運行成本。


圖1是顯示根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備的外觀的透視圖；圖2是顯示根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備的掃描器的結構的透視圖；圖3A是顯示形成在光敏材料上的被曝光區域的俯視圖；圖;3B是顯示被曝光頭所曝光的曝光區域的布置圖形；圖4是顯示根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備的曝光頭的示意構造的透視圖；圖5是顯示根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備的曝光頭的示意橫截面圖；圖6是顯示數字微鏡裝置(DMD)的構造的部分放大圖形；圖7A是用于解釋DMD的操作的圖形；圖7B是用于解釋DMD的操作的圖形；圖8A是在DMD不是傾斜的情況下、曝光束的掃描軌跡的俯視圖；圖8B是在DMD是傾斜的情況下、曝光束的掃描軌跡的俯視圖；圖9A是照射光纖陣列光源的構造的透視圖9B是照射光纖陣列光源的激光發射部分的光發射點的布置的主視圖；圖10是顯示多模式光纖的配置的圖形；圖11是顯示多路復用激光器光源的構造的俯視圖；圖12是顯示激光器模塊的構造的俯視圖；圖13是圖12的激光器模塊的側視圖；圖14是圖12的激光器模塊的部分主視圖；圖15是用于本發明中的半導體激光器的另一示例的部分橫截面視圖；圖16A是顯示DMD的被使用區域的示例的視圖；圖16B是顯示DMD的被使用區域的示例的視圖；圖17是顯示根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備的電子構造的方框圖；圖18是顯示圖像曝光設備的半導體激光器驅動部分的方框圖；圖19是由傳統的APC驅動方法驅動的半導體激光器的光輸出波動性能和溫度波動性能的圖形；圖20是根據本發明的方法驅動的半導體激光器的光輸出波動性能的圖形；圖21是根據本發明的一個實施例的、用于獲得校正圖案的設備的示意方框圖；圖22是顯示根據本發明的驅動方法將應用于其上的另一激光器設備的透視圖；圖23是顯示將由根據本發明的方法驅動的半導體激光器的光輸出波動性能的例子的圖形；圖M是顯示由根據本發明的方法所驅動的半導體激光器的光輸出波動性能的另一示例的圖形；圖25是顯示根據本發明的驅動方法將被應用于其中的再一半導體激光器裝置的部分橫截面側視圖；圖沈是顯示根據本發明的驅動方法將被應用于其中的又一半導體激光器裝置的部分橫截面側視圖；以及圖27是顯示圖沈的裝置的一部分的放大部分示意側視圖。
具體實施例方式此后，將參照附圖詳細描述根據本發明的優選實施例。首先，將描述根據本發明的第一實施例的圖像曝光設備。[圖像曝光設備的配置]如圖1中所示，圖像曝光設備設有平面移動臺架152，用于通過抽吸在其上保持光敏材料片材150。安裝基部156通過四個腿部IM支承。沿著臺架移動方向延伸的兩個引導件158設置在安裝基部156的上表面上。所述臺架152設置成其縱向方向與臺架移動方向對齊，并由引導件158支承以可以在其上往復移動。需要說明的是，圖像曝光設備也設有臺架驅動設備304(參照圖15)，作為沿著引導件158用于驅動臺架152的輔助掃描裝置。C形門160設置在安裝基部的中心部分處，以跨在臺架152的移動路徑。C形門 160的端部固定到安裝基部156的側邊沿。掃描器162設置在門160的第一側上，且用于檢測光敏材料150的前端和后端的多個(例如兩個)傳感器164設置在門160的第二側上。 掃描器162和傳感器164分別安裝在門160上，并且固定在臺架152的移動路徑上方。需指出的是，掃描器162和傳感器164連接到用于控制其操作的控制器(未示出)。掃描器162設有多個(例如14個)曝光頭166，所述曝光頭166安置為大致具有 m行和η列(例如3行和5列)的矩陣，如圖2 JB所示。在該示例中，由于光敏材料150的寬度所施加的限制，4個曝光頭166設置成三行。需要說明的是，安置在第m行、第η列中的單個曝光頭將指示為曝光頭166mn。被曝光頭166曝光的曝光區域168是其短側沿著副掃描方向的矩形區域。相應地， 帶狀曝光區域170通過每個曝光頭166伴隨著臺架152的運動形成在光敏材料150上。需要說明的是，被安置在第m行和第η列中的曝光頭所曝光的單個曝光區域將指示為曝光區域 16 ^如圖;3Β中所示，每行的曝光頭166相對于其他行錯開預定的間隔(曝光區域的長側的自然數倍，在本實施例中是2倍)。這就保證帶狀曝光區域170沿著垂直于副掃描方向的方向在其間不具有間隙，如圖3Α中所示。因此，不能由此被暴露的第一行的曝光區域 168m和1681>2之間的部分可以被第二行的曝光區域1682>1和第三行的曝光區域1683>1所曝光。每個曝光頭Ieei,i至16 ,n設有由美國德州儀器制造的DMD 50(數字微鏡裝置)， 用于根據圖像數據的每個像素調制入射到其上的光束。DMD 50連接到后面將描述的控制器 302(參照圖15)，包括數據處理部分和鏡驅動控制部分。控制器302的數據處理部分基于輸入圖像數據在對于每個曝光頭166必須被控制的區域之內產生用于控制DMD 50的每個微鏡的驅動的控制信號。需要說明的是，“必須被控制的區域”將在后面描述。根據數據處理部分所產生的控制信號，鏡驅動控制部分控制對于每個曝光頭166的DMD 50的每個微鏡的反射表面的角度。需要說明的是，反射表面的角度的控制將在下面進行說明。在DMD 50的光入射側處，光纖陣列光源66、光學系統67和鏡69以此順序設置。 光纖陣列光源66包括激光發射部分，所述激光發射部分由多個光纖構成，所述多個光纖的光發射端部(發光點)沿著對應于曝光區域168的縱向方向的方向對齊。光學系統67校正從光纖陣列光源66發射的激光束，以將所述激光束聚焦到DMD 50上。所述鏡69朝向DMD 50反射已經通過所述光學系統67的激光束。需要說明的是，光學系統67示意顯示在圖4 中。如圖5中詳細所示，光學系統67包括聚光透鏡71，用于將從光纖陣列光源66發射的激光束B會聚作為照射光；棒狀光學積分器72 (此后，簡單稱為“棒積分器72”)，所述棒狀光學積分器72插入已經通過所述聚光透鏡71的光的光學路徑；以及準直透鏡74，所述準直透鏡74從棒積分器72設置在下游，即朝向所述鏡69的側面。聚光透鏡71、棒積分器72和準直透鏡74導致從光纖陣列光源發射的激光束進入DMD 50作為接近準直光且具有橫過其橫截面的均勻光束強度的光束。所述棒積分器72的形狀和操作將在后面詳細描述。通過光學系統67發射的激光束B通過鏡69反射，并通過TIR (全內反射)棱鏡70 照射到DMD 50上。需要說明的是，TIR棱鏡70從圖4省略。用于將通過DMD 50反射的激光束B聚焦到光敏材料150上的聚焦光學系統51設置在DMD 50的光反射側上。聚焦光學系統51示意顯示在圖4中，但是如圖5中詳細顯示， 聚焦光學系統51包括由透鏡系統5254所構成的第一聚焦光學系統；由透鏡系統57、58所構成的第二聚焦光學系統；微透鏡陣列陽；和孔陣列59。微透鏡陣列55和孔陣列59設置在第一聚焦光學系統和第二聚焦光學系統之間。DMD 50是例如具有較大數目(例如IOMx 768)的微鏡62的鏡裝置，每個微鏡構成一個像素，所述微鏡62安置在SRAM單元60 (存儲器單元)上且成矩陣。通過支撐柱所支撐的微鏡62設置在每個像素的最上部分，具有高反射率的材料(例如鋁)通過汽相沉積而沉積在微鏡62的表面上。需要說明的是，微鏡62的反射率是90%或者更大，且微鏡62 的安置間距在垂直和水平方向上均是13. 7 μ m。此外，在正常的半導體存儲器制造流水線中制造的硅柵極的CMOS SRAM單元60通過包括鉸鏈和軛的支撐柱設置在微鏡62之下。DMD 50是單塊集成電路結構。當將數字信號寫入DMD 50的SRAM單元60中時，由支撐柱支撐的微鏡62相對于 DMD 50設置在其上的襯底在一定的范圍士 α度(例如士 12度)之內傾斜，對角線作為旋轉中心。圖7Α顯示了微鏡62在ON狀態中傾斜+ α度的狀態，圖7Β顯示了微鏡62在OFF 狀態中傾斜-α度的狀態。相應地，通過根據圖像信號控制對應于DMD 50的像素的每個微鏡62傾斜，入射到DMD50上的激光束朝向每個微鏡62的傾斜方向反射，如圖6中所示。需要說明的是，圖6顯示了其中微鏡62被控制成在+ α度和-α度上傾斜的DMD 50的放大部分。每個微鏡62的0N/0FF操作通過控制器302執行，所述控制器302連接到 DMD 50。此外，光吸收材料(未示出)設置在這樣的方向上在OFF狀態中的微鏡62所反射的激光束B朝向所述方向反射。優選地，DMD 50設置成其短側相對于副掃描方向傾斜小的預定角度(例如0. 1度至5度)。圖8A顯示了在DMD 50不是傾斜的情況下，每個微鏡的反射光圖像53 (曝光束) 的掃描軌跡，圖8B顯示了在DMD 50是傾斜的情況下曝光束53的掃描軌跡。沿著縱向方向對齊的、大量數目(例如1024)的微鏡的行的多個數目的列(例如 756)設置在DMD 50的橫向方向上。如圖8B中所示，通過傾斜DMD 50，曝光束53的掃描軌跡(掃描線)的間距P2變得比在DMD 50不是傾斜的情況下掃描線的間距P1窄。因此，圖像的分辨率可以得到極大得提高。同時，由于DMD 50的傾斜角度很小，在DMD 50是傾斜的情況下的掃描寬度W2和DMD 50不是傾斜情況下的掃描寬度W1大體上是相同的。此外，相同的掃描線用不同的微鏡列重復曝光(多次曝光)。通過以這種方式執行多次曝光，就可以相對對齊標志微控制曝光位置，且實現高的細節曝光。在主掃描方向上對齊的多個曝光頭之中的接縫可以通過微控制曝光位置而幾乎無縫。需要注意的是，在垂直于副掃描方向的方向上可以偏移微鏡列預定間隔，以形成交錯而不是傾斜DMD 50，來實現相同的效果。如圖9A中所示，光纖陣列光源66設有多個激光器模塊64(例如14個)。多模式光纖30的端部連接到每個激光器模塊64。具有與多模式光纖30相同的芯直徑以及比多模式光纖30小的包覆層直徑的光纖31連接到每個多模式光纖30的另外一端。如圖9B中詳細所示，光纖31安置成光纖30的與它們連接到多模式光纖所在的端部相對的7個端部沿著垂直于副掃描方向的主掃描方向對齊。兩行的7個光纖31構成激光器發射部分68。如圖9B中所示，由光纖31的端部構成的激光器發射部分68通過具有扁平表面的兩個支撐板65之間夾持而固定。對于例如由玻璃構成的透明保護板來說，將其放在光纖 31的發光端表面上是有利的。光纖31的發光端表面由于它們的高光學密度而可能收集灰塵且因此可能惡化。但是，通過如上所述放置保護板，灰塵粘附到端部表面的情況可得以防止，且可以減緩惡化。在本實施例中，具有小的包覆層直徑以及大致l-30cm的長度的光纖31同軸地連接到具有較大包覆層直徑的多模式光纖30的發光端，如圖10中所示。每對所述光纖30、31 通過將光纖31的光入射端表面與多模式光纖30的發光端表面熔接而被連接，這樣匹配其芯軸線。如上所述，所述光纖31的芯部31a的直徑與多模式光纖30的芯部30a的直徑相同。突變型光纖、漸變型光纖、或者組合型光纖可以用作多模式光纖30和光纖31。例如，可以利用由Mitsubishi Wire Industries KK所制造的突變型光纖。在本實施例中，多模式光纖30和光纖31是突變型光纖。多模式光纖30具有125 μ m的包覆層直徑、50 μ m的芯直徑和0. 2的NA。光纖31具有60 μ m的包覆層直徑、50 μ m的芯直徑和0. 2的NA。多模式光纖30的光入射端表面上的涂層的透射率是99. 5%或者更大。光纖31的包覆層直徑不限于60 μ m。用在傳統的光纖光源中的許多光纖的包覆層直徑是125μπι。但是，隨著包覆層直徑減小，聚焦深度變深。因此，優選地多模式光纖的包覆層是80 μ m或者更小，更為優選地，是60 μ m或者更小。同時，在單模式光纖的情況下，芯直徑必須是至少3-4 μ m。因此，優選地，光纖31的包覆層直徑是10 μ m或者更大。從耦合效率的角度而言，優選地，多模式光纖30的芯直徑和光纖31的芯直徑是匹配的。需要說明的是，利用兩種類型的具有不同直徑的光纖30、31且將它們熔接在一起 (所謂的“橫向直徑熔接”)不是必須的。可選地，光纖陣列光源可以通過綁定具有相同的包覆層直徑(在圖9A的示例中、光纖30)的多個光纖而構成。每個激光器模塊64通過如圖11中所示的多路復用激光器光源(光纖光源)來構成。多路復用激光器光源包括加熱塊10 ；多個(例如7個)GaN型半導體激光器芯片LD1、 LD2、LD3、LD4、LD5、LD6和LD7，它們對齊并固定在加熱塊10上；準直透鏡11、12、13、14、 15、16、17，設置成對應于每個GaN型半導體激光器芯片LD1-LD7 ；單個聚光透鏡20 ；和單個多模式光纖30。GaN型半導體激光器芯片可以是橫向多模式激光器芯片或者單模式激光器芯片。需要說明的是，半導體激光器的數目不限于7個，且可以利用任何數目的半導體激光器。此外，可以利用其中集成了準直透鏡11-17的準直透鏡陣列，而不是準直透鏡11-17。所有的GaN型半導體激光器芯片LD1-LD7具有相同的振蕩波長(例如405nm)和相同的最大輸出(在多模式激光器的情況下，大約是100mW，在單模式激光器的情況下大約是50mW)。需要說明的是，GaN型半導體可以具有除了 405nm之外的在350nm至450nm的波長范圍之內的任何振蕩波長。如圖12、13中所示，多路復用激光器光源與其他光學部件一起被容納在具有開口頂部的盒形封裝40。所述封裝40設有封裝蓋41，所述封裝蓋41形成用來密封開口頂部。 封裝40被除氣，密封氣體被引入且封裝蓋41放置在所述封裝上。由此，多路復用激光器光源被密封在封裝40的閉合空間(密封空間)之內。基板42被固定在封裝40的底表面上。加熱塊10、用于保持聚光透鏡20的聚光透鏡保持器45、和用于保持多模式光纖30的光入射端的光纖保持器46被安裝在基板42上。 多模式光纖的發光端被通過形成在其壁中的開口拉出到封裝40的外部。準直透鏡保持器44安裝在加熱塊10的側表面上，且準直透鏡11-17由此被保持。開口形成在封裝40的側壁中，且用于將驅動電流供給到GaN型半導體激光器LD1-LD7的布線47被通過其中拉出朝向封裝40的外部。需要說明的是，在圖13中，只有GaN型半導體激光器LD7和準直透鏡17用參考數字進行標識，以避免附圖中的復雜性。圖14是準直透鏡11-17的安裝部分的主視圖。每個準直透鏡11_17形成為細長的形狀，這通過切出包括具有非球形表面的圓形透鏡的光軸的區域而獲得。細長的準直透鏡可以通過例如模制樹脂或者光學玻璃來形成。準直透鏡11-17密集設置，且這樣它們的縱向方向垂直于GaN型半導體激光器LD1-LD7的光入射點的布置方向(圖14中的水平方向)°如上所述，GaN型半導體激光器LD1-LD7被安置固定在加熱塊10上。此外，用于檢測朝向GaN型半導體激光器LDl至LD7的后部發射的光的光電檢測器PDl至PD7被固定在加熱塊10上。光電檢測器PD1-PD7由例如光電二極管構成。GaN型半導體激光器LD1-LD7包括具有2 μ m的發光寬度的有源層。沿著平行于有源層的方向和垂直于有源層的方向分別具有10度和30度的光束擴散角的激光束B1-B7 從GaN型半導體激光器LD1-LD7發射。GaN型半導體激光器LD1-LD7設置成其發光點沿著平行于其有源層的方向對齊。相應地，激光束B1-B7從每個發光點發射，這樣它們在其中它們的光束擴散角更大的方向匹配準直透鏡11-17的長度方向的狀態下，且其中它們的光束擴散角更小的方向匹配準直透鏡11-17的寬度方向的狀態下進入準直透鏡11-17。每個準直透鏡11-17的寬度和長度分別是1. Imm和4. 6mm。沿著水平方向和垂直方向的激光束B1-B7的光束直徑分別是0. 9mm和2. 6mm。準直透鏡11-17具有3mm的聚焦距離、數值孔徑NA為0. 6，且安置成間距為1. 25mm。聚光透鏡20通過切出包括在平行平面具有非球形表面的圓形透鏡的光軸的細長區域來獲得。聚光透鏡20形成為其在聚光透鏡11-17的安置方向上(即水平方向)是長的，且在垂直于安置方向的方向上是短的。聚光透鏡20的焦距f2為23mm，且數值孔徑NA 為0. 2。聚光透鏡20也可以通過例如模制樹脂或者光學玻璃來形成。如圖5中所示的微鏡陣列55通過大量數目的微鏡5 來構成，所述微鏡5 對應于DMD 50的每個像素二維安置。在本實施例中，只有1(^4x768列的DMD 50的微鏡中的 1024x256列被驅動，如后面將描述的那樣。因此，對應于其提供了 10MX256列的微鏡55a。 微鏡55a的安置間距在垂直方向和水平方向上都是41 μ m。微鏡5 通過光學玻璃BK7形成，并具有例如焦距0. 19mm和0. 11的NA(數值孔徑)。孔陣列59具有形成通過其中的大量的孔59a，對應于微鏡陣列55的微鏡55a。在本實施例中，孔59a的直徑是10 μ m。由顯示在圖5中的透鏡系統5254構成的第一聚焦光學系統放大從DMD50向其傳送的圖像3倍，且將所述圖像聚焦到微鏡陣列55上。由透鏡系統57、58所構成的第二聚焦光學系統放大已經通過微鏡陣列陽的圖像1. 6倍，并將所述圖像聚焦到光敏材料150上。 相應地，來自DMD 50的圖像被放大4. 8倍且投射到光敏材料150上。在本實施例中需要注意的是，棱鏡對73設置在第二聚焦光學系統和光敏材料150 之間。通過在圖5的垂直方向上移動棱鏡對73，圖像在光敏材料150上的聚焦是可調節的。在圖5中需要注意的是，光敏材料150在箭頭F的方向上傳輸以執行副掃描。接著，本實施例的圖像曝光設備的電子配置將參照圖17進行說明。如圖17中所示，整體控制部分300連接到調制電路301，所述調制電路301反過來連接到用于控制DMD 50的控制器302。整體控制部分300也連接到7個恒流源305，用于通過D/A轉換部分303 驅動激光器模塊64的GaN型半導體激光器LD1-LD7的每個。此外，整體控制部分300連接到臺架驅動設備304，用于驅動所述臺架152。[圖像曝光設備的操作]接著，將描述如上所述的圖像曝光設備的操作。對于掃描器162的每個曝光頭 166，激光束B1-B7通過在漫射狀態中構成光纖陣列光源66的多路復用激光器光源的每個 GaN型半導體激光器LD1-LD7(參照圖11)而發射。激光束B1-B7從準直透鏡11-17之中、 通過對應于其的準直透鏡所校準。準直激光束B1-B7通過聚光透鏡20聚光，并會聚到多模式光纖30的芯部30a的光入射表面上。需要注意的是，GaN型半導體激光器LD1-LD7通過如后面將描述的APC驅動方法所驅動，并被控制成它們的光輸出是恒定的。在本實施例中，準直透鏡11-17和聚光透鏡20構成聚光光學系統，且聚光光學系統和多模式光纖30構成多路復用光學系統。即，通過聚光透鏡20所會聚的激光束B1-B7 進入多模式光纖30的芯部30a，并被多路復用為單個激光束B，所述激光束B從光纖31發射，所述光纖31耦合到多模式光纖30的發光端。激光束B1-B7相對于多模式光纖30的耦合效率在每個激光器模塊中是0.9。在每個feiN型半導體激光器LD1-LD7的輸出是50mW的情況下，具有輸出為315mW(50mWx0. 9x7) 的多路復用激光束B可以從每個光纖31獲得，所述光纖31設置成矩陣。相應地，具有輸出為4. 4ff(0. 315ffxl4)的激光束B可以從14個組合的光纖31獲得。在圖像曝光期間，對應于曝光校正圖案的圖像數據從調制電路301被輸入到DMD 50的控制器302。圖像數據臨時存儲在控制器302的幀存儲器中。圖像數據表示構成圖像的作為二進制數據(將被記錄/將不被記錄的點)的每個像素的密度。光敏材料150將通過抽吸而被固定在其表面上的臺架152沿著引導件158通過如圖15中所示的臺架驅動設備304從門160的上游側傳輸到下游側。當臺架152通過所述門160之下時，光敏材料的前邊沿通過傳感器164檢測，所述傳感器164安裝在所述門160 上。然后，記錄在幀存儲器中的圖像數據一次從多個線順序讀出。對于每個曝光頭166、基于讀出的圖像數據通過信號處理部分產生控制信號。此后，鏡驅動控制部分控制每個曝光頭的DMD 50的每個微鏡的0N/0FF狀態。需要說明的是，在本實施例中，對應于單個像素的每個微鏡的尺寸是14 μ mxl4 μ m。當激光束B從光纖陣列光源66照射到DMD 50上時，在ON狀態中通過微鏡反射的激光束通過透鏡系統M、58聚焦到光敏材料150上。從光纖陣列光源66發射的光束對于每個像素打開/關閉，且光敏材料150以這樣的方式在像素單元(曝光區域168)中曝光，其中像素單元的數量大體上等于DMD50的像素數目。光敏材料150以恒定的速度用臺架152 被傳輸。副掃描通過掃描器162在與臺架移動方向相反的方向上執行，且帶形曝光區域170 通過每個曝光頭166被形成在光敏材料150上。需要說明的是，在本實施例中，其中具有IOM個微鏡的微鏡行的768列沿著副掃描方向設置在每個DMD 50上，如圖16A、16B中所示。但是，只有微鏡列的一部分(例如256列的IOM微鏡)通過控制器302驅動。在這種情況下，可以利用位于DMD 50的中心部分處的微鏡列，如圖16A中所示。可選地，可以利用位于DMD 50的邊處的微鏡列，如圖16B中所示。此外，在微鏡等的一部分中發生缺陷的情況下、將被利用的微鏡列可以適當地進行改變。DMD 50的數據處理速度受到限制，且每個行的調制速度與所利用的像素的數目成比例地被確定。因此，通過只利用一部分的微鏡列來增加所述調制速度。同時，在采用其中曝光頭相對于曝光表面連續移動的曝光方法的情況下，沒有必要在副掃描方向上利用所有的像素。當通過掃描器162對光敏材料150的副掃描完成，且光敏材料150的尾邊通過傳感器162檢測到時，臺架152通過臺架驅動設備304沿著引導件152返回到其在門160的最上游側的起始點。然后，臺架152從門160的上游側再次以恒定的速度移動到下游側。[圖像曝光設備的光學系統的細節]接著，將描述如圖5中所示的用于將激光束B照射到DMD 50上的照射光學系統， 包括光纖陣列66、聚光透鏡71、棒積分器72、準直透鏡74、鏡69和IlR棱鏡70。棒積分器72是光透射棒，例如形成為方形柱。激光束B在其中被全反射的同時傳播通過棒積分器 72的內部，且激光束B的橫截面之內的密度分布均勻化。需要說明的是，防反射膜涂布在棒積分器72的光入射表面和發光表面上，以增加其透射率。通過以這種方式均勻化激光束 B的橫截面之內的強度分布，照射光的強度中的不均勻性可以被消除，且高細節的圖像可以在光敏材料150上被曝光。接著，用于驅動構成激光器模塊64的GaN型半導體激光器LD1-LD7的方法將參照圖17進行詳細說明。如圖15中所示的整體控制部分300由PC(個人計算機)等構成。整體控制部分300控制激光驅動部分305，所述激光驅動部分305設置用于每個半導體激光器 LD1-LD7。每個激光器驅動部分305通過APC驅動方法驅動每個半導體激光器LD1-LD7，這樣獲得恒定的目標光輸出。即，每個激光器驅動部分305基于檢測朝向半導體激光器LD1-LD7 的后部發射的光的光電檢測器PD1-PD7的輸出和設定值之間的比較結果控制每個半導體激光器LD1-LD7的驅動電流，這將在后面描述。此后，將參照圖18，詳細描述APC驅動方法，圖18顯示了激光器驅動部分305的構造。此處，將描述用于驅動半導體激光器LDl的激光器驅動部分305。但是，下述說明應用于其他半導體激光器LD2-LD7。激光器驅動部分305包括恒流電源400，用于將驅動電流供給到半導體激光器LDl ；光電檢測器PD1，用于檢測朝向半導體激光器LDl的后部發射的光；比較部分401，所述比較部分401輸出差分信號S12 ；以及加法部分402，所述加法部分 402接收從比較部分401輸出的差分信號S12。需要說明的是，在圖18中，光電檢測器和對應于半導體激光器LD2的向后發射的光束分別標記為PD2和RB2。在圖18中，參考數字30 指示對激光束B1-B7多路復用的多模式光纖30。光電檢測器PDl的輸出信號SlO和表示預定的目標光輸出的設定值Sll同時輸入到比較部分401。設定值11從輸入部分403輸入。設定值Sll對應于APC驅動方法中的目標光輸出，并在根據在輸入部分403的內存儲器中記載的校正圖案校正之后輸出。比較部分401輸出差分信號S12，即S12 = S11-S10。差分信號S12輸入到加法部分402。當輸入差分信號S12時，加法部分402通過加上S12的值、改變限定通過恒流電源400供給到半導體激光器LDl的電流值的驅動電流設定信號S13。通過在預定的間隔上連續地執行加法過程，通過恒流電源400供給到半導體激光器LDl的電流連續地改變以接近一個值，使得Sll = SlO0即，在該值處，與朝向半導體激光器LDl的后部發射的光RBl的光輸出成比例的激光束Bl的光輸出變得大體上等于由設定值Sll所表示的光輸出。在通過傳統的APC驅動方法試圖實現均勻的光輸出的情況下，所述設定值Sll設定成恒定的值。但是，在本實施例中，根據已經預先獲得的校正圖案變化設定值Sl 1，所述校正圖案在半導體激光器LDl的驅動啟動之后經過一預定時間段的校正圖案。校正圖案是補償激光束Bl的實際光輸出以及如前參照圖19所描述的通過光電檢測器PDl所接收的光量之間的差異的校正圖案，所述實際的光輸出通過大體上不受半導體激光器LDl產生的熱影響的位置處所設置的光電檢測器檢測。通過設定值Sll以這種方式隨著時間而變化，激光束Bl的光輸出從半導體激光器LDl的驅動啟動在相對短的時間內會聚到所需的值。以這種方式用于驅動半導體激光器LD1-LD7的配置利用光電檢測器PD1-PD7，并可以通過稍微修改用于實現APC驅動方法的配置來產生，所述實現APC驅動方法的配置通常設置在半導體激光器設備中。相應地，實現所述方法的配置可以簡單地且低成本地產生。接著，將描述獲得校正圖案的方法。圖21顯示了執行所述方法的校正圖案獲得設備的示例。需要說明的是，在圖21中，與圖18中所示的部件等同的部件用相同的參考數字標記，且其詳細的描述將被省略，除非特別需要。校正圖案獲得設備配置成也用作圖18的激光器驅動部分。校正圖案獲得設備包括加法部分450，所述加法部分450設置在每個激光器驅動部分305處；外光電檢測器 PD8，例如由光電二極管構成，用于檢測多路復用的激光束B ；輸入部分403 ；比較部分451， 所述比較部分451連接到輸入部分403和外光電檢測器PD8，用于將輸出信號輸入到加法部分450;設定值監測部分452，用于接收比較部分451的輸出信號；以及輸出部分453，用于從設定值監測部分452接收輸入信號。需要說明的是，外光電檢測器PD8設置在基本上不受半導體激光器LD1-LD7產生的熱影響的位置處。此后，用于利用校正圖案獲得設備獲得校正圖案的方法將被說明。該方法在曝光操作之前通過前述的曝光設備執行，且半導體激光器LD1-LD7通過與曝光操作期間相似的方式由APC驅動方法來驅動。在驅動啟動時，設定值S21從輸入部分403直接輸入到比較部分401，且APC驅動被執行以獲得對應于設定值S21的光輸出。此處，設定值S21對應于在圖像曝光期間所需的預定光輸出。通過半導體激光器LD1-LD7發射的激光束B1-B7通過多模式光纖30多路復用，且多路復用激光束B通過外光電檢測器PD8檢測。所述外光電檢測器PD8輸出信號S20，所述信號S20表示多路復用激光束B的光輸出，且信號S20被輸入比較部分451。比較部分451 將從外光電檢測器PD8輸出的信號S20與設定值S21進行比較，并輸出差分信號S22(S22 =S21-S20)。差分信號S22被輸入加法部分450。由此，例如通過比較部分401和加法部分402所施加的APC操作通過比較部分451和加法部分450施加。但是，該APC操作的速度在例如IOHz的速度上執行，所述速度比通過比較部分401和加法部分402所執行的APC 操作的速度(例如IkHz)慢。被多路復用的激光束B的光輸出假設通過比較部分401和加法部分402所執行的 APC驅動方法而變成恒定的。但是，光電檢測器PD1-PD7的性能如前所述隨著時間變化。因此，被多路復用的激光束B的實際光輸出發生變化。另一方面，外光電檢測器PD8設置在不受半導體激光器LD1-LD7產生的熱影響的位置處。因此，外光電檢測器PD8能夠精確地檢測被多路復用的激光束B的光輸出，所述光輸出是波動的。差分信號S22變成表示在稍后的階段通過比較部分401所執行的APC驅動中的目標光輸出。但是，將用作設定值的差分信號S22被輸入到設定值監測部分452，且該值被連續檢測。所檢測的差分信號S22在預定的時間間隔上取樣，且表示差分信號S22從驅動啟動開始隨著時間的波動圖案的信號S23被輸入到輸出部分453。所述輸出部分453通過例如PC(個人計算機)構成。所述輸出部分453將從驅動啟動所經過的時間量和對應于其的差分信號S22的組合輸出到將數據寫到設置在每個激光器模塊64中的R0M(只讀存儲器， 未示出)中的寫設備作為設定值校正模式。由此，設定值校正圖案被寫入ROM。當激光器模塊64安裝到曝光設備時，設定值校正圖案被整體控制部分300(參照圖17)讀出，并記錄在輸入部分403的內存儲器中。通過信號S23所表示的設定值校正圖案是當用外光電檢測器PD8精確地檢測實際的光輸出而均勻化激光束B的實際光輸出時設定值(差分信號S2》的波動圖案。因此，當如果從輸入部分403輸入到比較部分401中的設定值Sll根據所述圖案變化、如圖18中所示的設備通過在圖像曝光期間的APC驅動方法驅動半導體激光器LD1-LD7時，激光束B1-B7 的實際光輸出在緊隨驅動啟動之后被均勻化。圖20是顯示當以這種方式驅動時半導體激光器LD1-LD7中的一個的光輸出的示例圖形。與顯示在圖19中的傳統APC驅動方法的情況相比，恒定的目標光輸出在更短的時間內接近，且光輸出的波動范圍ΔΡ2小于傳統方法中的。由此，高輸出的激光束Bl-B7(即被多路復用的激光束B)可以在啟動時間不長的情況下穩定地獲得。如果高輸出的多路復用激光束B可以穩定地獲得而不會花費長的啟動時間，如上所述，則花在等待被多路復用的激光束B的輸出穩定的等待時間可以被縮短。S卩，可以減小圖像曝光設備的產距時間。因此，半導體激光器LD1-LD7的更換頻率可以降低，由此也減小了曝光設備的運行成本。在本實施例中，對于APC驅動方法變化設定值的過程對于多個半導體激光器 LD1-LD7用共同的定時來執行。因此，只有單個的整體控制部分300和D/A轉換部分303 (參照圖17)作為電流控制裝置是必須的，這使得以較低的成本制造驅動設備。需要說明的是，在如圖21中所示的配置中，變成輸入到比較部分401的用于APC 驅動方法的設定值的差分信號S22從外光電檢測器PD8反饋。可選地，通過PC輸出的固定的設定值S21可以輸入到比較部分401。通過將外光電檢測器PD8的輸出與光電檢測器PDl 的輸出SlO進行比較，可以稍后計算所述校正圖案。需要說明的是，在本實施例中，構成單個激光器模塊64的七個半導體激光器 LD1-LD7基于單個校正圖案共同被驅動。可選地，7個GaN型半導體激光器LD1-LD7中的4 個可以基于單個校正圖案來驅動，而剩余的三個可以基于另外一個校正圖案來驅動。同樣在該情況下，可以獲得與當多個半導體激光器基于單個校正圖案而被驅動時所獲得的相同的效果。十四個激光器模塊64用在本實施例中。因此，如果每個模塊64的半導體激光器 LD1-LD7基于單個校正圖案來驅動，則總共十四個校正圖案是必須的。可選地，十四個模塊64中的七個可以基于單個共用校正圖案來驅動。在這種情況下，校正圖案的必須的數目可以小于十四個。在本實施例中，根據本發明用于驅動半導體激光器的方法被施加用于驅動曝光設備的半導體激光器LD1-LD7，包括GaN型半導體激光器LD1-LD7 ；光纖30，通過多個GaN型半導體激光器LD1-LD7中的每個所發射的激光束B1-B7進入所述光纖30中以由此被多路復用。因此，可以說，光輸出的穩定效應特別明顯。S卩，在上述結構中，存在其中被多路復用的激光束B的輸出波動的情況，不僅是由于被驅動的半導體激光器LD1-LD7的驅動電流/光輸出性能的差異，而且由于由此產生的熱所導致。由于模塊64的結構部件的熱膨脹導致所述波動，所述熱膨脹是由于所產生的熱導致的。熱膨脹將激光束B1-B7和光纖30從它們的同軸的狀態偏移，由此改變激光束B1-B7 相對于光纖30的輸入效率。此外，存在其中激光束B1-B7的光束輪廓在從驅動啟動到穩定的驅動狀態的周期期間波動的情況。激光束相對于光纖30的輸入效率在這些情況下也可能改變。例如，在如圖11-13所示的結構中，從激光器的驅動啟動到被多路復用的激光束B 的光輸出中的波動穩定到士5%或者更小需要大約8秒。但是，如果通過檢測從光纖30所發射的激光束B產生前述的校正圖案，可以獲得反映輸入效率的改變的校正圖案。因此，由于輸入效率中的改變所導致光輸出的波動也可以得到校正。在本實施例中，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法被應用來驅動半導體激光器LD1-LD7，所述半導體激光器LD1-LD7通常固定到單個加熱塊10，所述加熱塊10用作散熱片。也基于該點，在穩定光輸出中，所述方法也特別有效。即，在該配置中，每個半導體激光器LD1-LD7的性能可能由于由此產生的相互作用的熱的緣故而改變。甚至在這種情況下，如果前述的校正圖案通過檢測多路復用激光束B而產生，則可以獲得反應相互作用的熱的效應的校正圖案。因此，由于GaN型半導體激光器LD1-LD7的相互作用加熱所導致的激光束B的光輸出的波動也可以得到校正。前述的效應可以在多個半導體激光器的溫度通過加熱塊10或散熱片501調節的情況下以及在沒有執行溫度調節的情況下獲得。在本實施例中，根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法被應用于驅動多個 GaN型半導體激光器LD1-LD7。因此，在穩定半導體激光器的光輸出中所述方法特別有效。 與例如GaAs型半導體激光器等其他類型的半導體激光器相比，GaN型半導體激光器產生更多的熱。因此，其驅動電流/光輸出性能在從驅動啟動到穩定啟動狀態的時間周期中波動明顯。但是，通過應用根據本發明的用于驅動半導體激光器的方法，可以校正GaN型半導體激光器的驅動電流/光輸出性能中的波動，由此使得能夠穩定激光束B1-B7的輸出。此外，GaN型半導體激光器LD1-LD7具有在室溫或者接近室溫處只有其振蕩閾值電流響應于溫度改變而改變的特性。即，在室溫或者接近室溫處響應于溫度改變不會極大改變其斜率效率。因此，被確定用于任何電流范圍的校正圖案可以被用在基本上所有的輸出范圍內。即，校正圖案不需要根據輸出的改變而改變。這點不僅是對GaN型半導體激光器是真實的，而且對于其他類型的半導體激光器也是真實的，對于此斜率效率的溫度特征系數T1相對于振蕩閾值電流的溫度特性系數Ttl是小的。需要說明的是，所述系數Ttl是表示半導體激光器的IL波形(驅動電流/光輸出性能)中的振蕩閾值電流Ith的溫度特性的系數。所述系數T1是表示半導體激光器的斜率效率nd的溫度性能的系數。如果IL波形在溫度Ta具有振蕩閾值電流Itha和斜率效率Iida, 且在溫度Tb上具有振蕩閾值電流Ithb和斜率效率ndb，T0和T1可以通過下述公式限定
權利要求
1.一種用于獲得校正圖案的方法，所述校正圖案應用在用于驅動至少一個半導體激光器的方法中，所述用于驅動至少一個半導體激光器的方法，包括用至少一個光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的輸出；將所述至少一個光電檢測器的輸出與對應于至少一個半導體激光器的目標光輸出的設定值進行比較；以及基于所述比較結果、控制所述至少一個半導體激光器的驅動電流；其中預先產生根據從其啟動驅動開始所經歷的時間量而被限定的校正圖案，所述校正圖案使得能夠獲得大體上均勻的光輸出；以及根據從至少一個半導體激光器的啟動驅動起經過一預定時間段的單個校正圖案變化所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出；所述用于獲得校正圖案的方法包括步驟通過基于所述至少一個光電檢測器的輸出和對應于用于所述至少一個半導體激光器的目標光輸出的設定值之間的比較結果控制其驅動電流，而在自動功率控制下驅動至少一個半導體激光器；用至少一個其他光電檢測器檢測所述至少一個半導體激光器的光輸出的至少一部分， 所述至少一個其他光電檢測器設置在大體上不受所述至少一個半導體激光器產生的熱影響的位置處；根據所述至少一個其他光電檢測器的在所經過的時間設定增量處的輸出的變化性能， 計算對于至少一個其他光電檢測器的在所經過的時間設定增量處的設定值和/或輸出的校正量；以及指定校正量和時間經過之間的關系作為所述校正圖案。
2.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中對多個半導體激光器以共同的定時執行根據所述單個校正圖案變化至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出的操作。
3.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中在從多個半導體激光器發出的激光束被組合的情況下，在多個半導體激光器之中以時滯執行根據所述校正圖案變化所述至少一個光電檢測器的設定值和/或輸出。
4.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中驅動設備的多個半導體激光器，所述設備包括多個半導體激光器和組合光纖，由多個半導體激光器中的每個所發射的激光束進入所述組合光纖以由此被組合。
5.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中將被驅動的至少一個半導體是GaN型半導體激光器。
6.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中所述至少一個光電檢測器設置在封裝內，所述至少一個半導體激光器也設置在所述封裝內。
7.根據權利要求1所限定的用于獲得校正圖案的方法，其中用于執行自動功率控制的所述至少一個光電檢測器設置在與所述至少一個半導體激光器相同的封裝中。
全文摘要
驅動半導體激光器，這樣高輸出功率激光束穩定地獲得而沒有長的啟動時間。多個半導體激光器的光輸出通過光電探測器檢測。半導體激光器基于光電探測器的輸出和對應于用于半導體激光器的目標光輸出的設定值之間的比較結果、通過自動功率控制器來驅動。校正圖案預先產生，所述校正圖案校正設定值和/或光電探測器的輸出。根據從驅動啟動起經過一預定時間段的校正圖案變化設定值和/或輸出。利用單個校正圖案，對多個半導體激光器共用。
文檔編號H01S5/0683GK102324693SQ20111028352
公開日2012年1月18日 申請日期2006年10月5日 優先權日2005年10月7日
發明者寺村友一 申請人:富士膠片株式會社