JPH01239520A - Beam deflecting device and beam scanning device - Google Patents
Beam deflecting device and beam scanning deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、被走査面上に形成されるビームスポットの位
置を高精度に調整できるビーム偏向装置並びにこのよう
なビーム偏向装置を有するビーム走査装置に関するもの
である。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a beam deflection device that can adjust the position of a beam spot formed on a surface to be scanned with high precision, and a beam scanning device having such a beam deflection device. It is related to the device.
（従来の技術）
レーザビームプリンタやレーザ顕微鏡装置のように、記
録面や被観察体表面を光ビームで走査して画像形成を行
う画像形成装置が実用化されている。これら画像形成装
置においては、ビーム偏向装置を光路中に配置し走査面
上に形成される光スポットの位置を高精度に位置決め調
整する必要がある。特に、複数のビームで同時走査を行
う場合各ビーム間の相対位置を極めて高精度に位置決め
しなければならない。(Prior Art) Image forming apparatuses, such as laser beam printers and laser microscope apparatuses, which form images by scanning a recording surface or the surface of an object to be observed with a light beam have been put into practical use. In these image forming apparatuses, it is necessary to arrange a beam deflection device in an optical path and adjust the position of a light spot formed on a scanning surface with high precision. In particular, when performing simultaneous scanning with a plurality of beams, the relative positions of the beams must be determined with extremely high precision.
従来のビーム偏向装置として、光路中にミラーを配置し
、入射ビームに対するミラーの角度を調整する方法が広
く用いられている。また、別のビーム偏向装置として、
微小な頂角のプリズムを用い、この微小頂角プリズムを
光軸を含む面内で回動させることにより、すなわちあお
り角を調整することによってビーム偏向を行うビーム偏
向装置も実用化されている。As a conventional beam deflection device, a method is widely used in which a mirror is arranged in an optical path and the angle of the mirror with respect to an incident beam is adjusted. In addition, as another beam deflection device,
A beam deflection device that uses a prism with a small apex angle and deflects the beam by rotating the small apex angle prism in a plane that includes the optical axis, that is, by adjusting the tilt angle, has also been put into practical use.
（発明が解決しようとする課題）
光路中に配置したミラーの取付角度を調整する方法は一
般的に用いられている方法である。しかし、ミラーで反
射した反射ビームの方向変化量が、ミラー調整角の２倍
の角度で変化するため、微小な角度補正を行う必要があ
る装置には、所望の調整分解能が得られず、適用するこ
とができない。(Problems to be Solved by the Invention) A method of adjusting the mounting angle of a mirror placed in the optical path is a commonly used method. However, since the amount of change in direction of the reflected beam reflected by the mirror changes at an angle twice the mirror adjustment angle, it is difficult to obtain the desired adjustment resolution for devices that require minute angle correction, making it difficult to apply. Can not do it.
また、微小頂角のプリズムのあおり角を変えてビーム偏
向を行う偏向装置では、プリズムの回動量と出射ビーム
の補正角度量とがリニアな関係にないため、調整作業が
面倒になる欠点があった。In addition, in a deflection device that deflects a beam by changing the tilt angle of a prism with a minute apex angle, there is a drawback that the adjustment work is troublesome because there is no linear relationship between the amount of rotation of the prism and the amount of correction angle of the output beam. Ta.
すなわち、あおり色補正では、プリズムの入射面に対し
て垂直ではなく、例えば２０°程度の入射角を以て光ビ
ームを入射させる必要があるため、プリズムの回動量が
大きくなるとビーム偏向量が非線形に増大してしまい、
調整作業が極めて面倒になってしまう。しかも、プリズ
ムの入射面に対し入射角が変化するため、プリズム入射
面における表面反射が発生する不都合も生じていた。さ
らに、プリズムの入射面と直交する面内でプリズムを回
動調整することは、機構的に極めて大きな困難を伴い、
調整機構が複雑化、大型化する欠点があるばかりでなく
、若干の取付角度誤差によってビームが種々の方向に偏
向されてしまう不都合も生じていた。In other words, in tilt color correction, it is necessary to make the light beam enter the prism at an angle of incidence of, for example, about 20 degrees, rather than perpendicular to the incident surface, so as the amount of rotation of the prism increases, the amount of beam deflection increases non-linearly. I did it,
Adjustment work becomes extremely troublesome. Moreover, since the angle of incidence changes with respect to the entrance surface of the prism, there has been the problem that surface reflection occurs on the entrance surface of the prism. Furthermore, it is mechanically extremely difficult to adjust the rotation of the prism in a plane perpendicular to the plane of incidence of the prism.
Not only does this have the disadvantage that the adjustment mechanism becomes complicated and large, but also the beam is deflected in various directions due to a slight error in the mounting angle.
従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、機構的
に簡単な構成でスポット位置を高精度に位置決め調整で
きるビーム偏向装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a beam deflection device that eliminates the above-mentioned drawbacks and that can position and adjust the spot position with high precision with a mechanically simple configuration.
（問題点を解決するための手段）
本発明によるビーム偏向装置は、光軸と直交する方向に
厚さが連続的に変化するプリズム素子と、このプリズム
素子を、偏向すべき光ビームの光軸とほぼ直交する面内
で回動自在に支持する支持部材とを具え、前記プリズム
素子を回動することにより光ビームを一方向に偏向させ
るように構成したことを特徴と゛するものである。(Means for Solving the Problems) A beam deflection device according to the present invention includes a prism element whose thickness changes continuously in a direction perpendicular to the optical axis, and a prism element that is connected to the optical axis of a light beam to be deflected. and a support member rotatably supported in a plane substantially orthogonal to the prism element, and is configured to deflect the light beam in one direction by rotating the prism element.
さらに、本発明によるビーム走査装置は、光ビームを放
射する光源と、この光源から放射された光ビームを１次
元的に走査する走査装置と、偏向された光ビームを被走
査面上にスポットとして投影する投影レンズ系と、前記
光源と走査装置との間に配置され、光軸と直交する方向
に厚さが連続的に変化するスリズム素子及びこのプリズ
ム素子を光軸とほぼ直交する面内で回動自在に支持する
支持部材を有するビーム偏向装置とを具え、前記プリズ
ム素子を回動することにより被走査面上のスポットの位
置を変位させるように構成したことを特徴とするもので
ある。Furthermore, the beam scanning device according to the present invention includes a light source that emits a light beam, a scanning device that one-dimensionally scans the light beam emitted from the light source, and a deflected light beam as a spot on a surface to be scanned. A prism element is disposed between a projection lens system for projecting images, the light source, and a scanning device and has a thickness that continuously changes in a direction perpendicular to the optical axis, and this prism element is arranged in a plane substantially perpendicular to the optical axis. The present invention is characterized in that it includes a beam deflection device having a rotatably supported support member, and is configured to displace the position of the spot on the surface to be scanned by rotating the prism element.
（作 用）
光軸方向の厚さが光軸と直交する方向で連続的に変化す
るプリズム素子を、光軸と直交する面内で回動自在に支
持する。このプリズムに入射した光ビームは、その厚さ
が厚い側に偏向されて出射する。従って、プリズムを回
動することにより被走査面上に形成される光スポットは
円形の軸跡を描くことになる。本発明は、このような認
識に基づいており、例えばプリズム素子を±１５°の角
度域に亘って回動することによりスポット位置を１方向
に亘って微小変位させることができる。このスポットの
変位量は、プリズムの回動量及びプリズムの頂角の大き
さで定まるため、位置決め精度に応じた頂角のプリズム
素子を用いることにより、被走査面上に形成されるスポ
ット位置を高精度に位置決めすることができる。さらに
、厚さが連続的に変化する方向が互いに直交するように
配置した２個の微小頂角プリズム素子を用いれば、被走
査面上のスポットの位置をＸ方向及びこれと直交するＸ
方向におけるスポットの相対位置を調整することができ
る。従って、複数の光ビームで被走査面を同時に走査す
るビーム走査装置において、本発明によるビーム偏向装
置を用いることにより複数の光スポットの相対位置を簡
単な調整作業により高精度に調整することができる。(Function) A prism element whose thickness in the optical axis direction changes continuously in a direction perpendicular to the optical axis is supported rotatably within a plane perpendicular to the optical axis. The light beam incident on this prism is deflected toward the thicker side and exits. Therefore, the light spot formed on the scanned surface by rotating the prism draws a circular axis trace. The present invention is based on such recognition, and by rotating the prism element over an angular range of ±15°, for example, the spot position can be slightly displaced in one direction. The amount of displacement of this spot is determined by the amount of rotation of the prism and the size of the apex angle of the prism, so by using a prism element with an apex angle that matches the positioning accuracy, the spot position formed on the scanned surface can be increased. Can be positioned with precision. Furthermore, by using two small apex prism elements arranged so that the directions in which the thickness continuously changes are orthogonal to each other, the spot position on the scanned surface can be adjusted in the X direction and in the X direction orthogonal to this.
The relative position of the spots in the direction can be adjusted. Therefore, in a beam scanning device that simultaneously scans a surface to be scanned with a plurality of light beams, by using the beam deflection device according to the present invention, the relative positions of the plurality of light spots can be adjusted with high precision through a simple adjustment operation. .
（実施例）
第１図は本発明によるビーム偏向装置及びビーム走査装
置を有するレーザプリンタの光学系の構成を示すもので
あり、第１図ａは全体構成を示す線図、第１図すは記録
面上における光スポットの位置関係を示す線図である。(Example) Fig. 1 shows the configuration of an optical system of a laser printer having a beam deflection device and a beam scanning device according to the present invention, Fig. 1a is a diagram showing the overall structure, and Fig. 1 FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship of light spots on a recording surface.
本例では、本発明のビーム偏向装置及びビーム走査装置
をレーザプリンタの光学系に適用した例について説明す
る。レーザプリンタ装置においては高速化を図ることが
重要な課題であり、画像信号に応じて輝度変調された複
数のレーザビームで同時に走査する画像形成技術の開発
が強く要請されている。この目的を達成するためには、
第１図すに示すように例えば４本のレーザビームで記録
面を同時走査する必要がある。この場合、光スポツト間
の距離、即ち副走査方向（Ｘ方向）における光スポツト
間の相対位置を厳格に規定しなければならない。例えば
８００ドツト／インチの高解度の画像を得ようとする場
合ドツト間隔ｄは３１．７５μｍであり、このため光ス
ポツト間の相対位置決め精度を±２μｍ以内に規定する
必要がある。また、走査開始の主走査方向（Ｘ方向）に
ふける位置決めについても厳格な精度が要求される。こ
のため、本例では、各光ビームの光路中に、光スポット
のＸ方向及びＸ方向の位置決め調整を行うためのビーム
偏向装置をそれぞれ配置し、記録面上における光スポツ
ト間のＸ方向及びＸ方向の相対位置を高精度に位置決め
調整するものとする。第１図ａに示すように、記録すべ
き画像信号に応じて輝度変調されたレーザビームを発生
する４個のレーザ光源１〜４を用い、これらレーザ光源
から放射されたレーザビームを記録面上でＸ方向及びＸ
方向に位置決めする。尚、各レーザ光源は、それぞれコ
リメータを内部に含んでいる。第１のレーザ光源１から
、ビーム合成素子として機能するハーフミラ−５に向け
て第１のレーザビームを放射する。第１のレーザビーム
は基準ビームとし、その光路中にはビーム偏向装置を設
けないものとする。第２のレーザ光源２からハーフミラ
−５に向けて第２のレーザビームを放射し、この光路中
に微調用の第１のビーム偏向装置６及び粗調用の第２の
ビーム偏向装置７をそれぞれ配置する。これら微調用ビ
ーム偏向装置６及び粗調用ビーム偏向装置７は、それぞ
れ円形にカットされた２個の微小頂角プリズム６ａ及び
６ｂ。In this example, an example in which a beam deflection device and a beam scanning device of the present invention are applied to an optical system of a laser printer will be described. Increasing the speed of laser printer devices is an important issue, and there is a strong demand for the development of image forming technology that scans simultaneously with a plurality of laser beams whose brightness is modulated according to an image signal. To achieve this purpose,
As shown in FIG. 1, it is necessary to simultaneously scan the recording surface with, for example, four laser beams. In this case, the distance between the light spots, that is, the relative position between the light spots in the sub-scanning direction (X direction) must be strictly defined. For example, in order to obtain a high-resolution image of 800 dots/inch, the dot spacing d is 31.75 μm, and therefore the relative positioning accuracy between the light spots must be defined within ±2 μm. Further, strict precision is also required for positioning in the main scanning direction (X direction) at the start of scanning. Therefore, in this example, a beam deflection device for adjusting the position of the light spot in the X direction and in the X direction is arranged in the optical path of each light beam, and The relative position in the direction shall be adjusted with high precision. As shown in Figure 1a, four laser light sources 1 to 4 that generate laser beams whose brightness is modulated according to the image signal to be recorded are used, and the laser beams emitted from these laser light sources are directed onto the recording surface. in the X direction and
position in the direction. Note that each laser light source includes a collimator therein. A first laser beam is emitted from a first laser light source 1 toward a half mirror 5 that functions as a beam combining element. The first laser beam is a reference beam, and no beam deflection device is provided in its optical path. A second laser beam is emitted from the second laser light source 2 toward the half mirror 5, and a first beam deflection device 6 for fine adjustment and a second beam deflection device 7 for coarse adjustment are arranged in this optical path, respectively. do. The fine adjustment beam deflection device 6 and the coarse adjustment beam deflection device 7 are two circularly cut minute apex angle prisms 6a and 6b, respectively.
７ａ及び７ｂで構成され、後述するように各プリズム６
ａ及び５ｂ、 ７ａ及び７ｂを光軸と直交する面内で光
軸を中心にしてそれぞれ回動することにより記録面にお
けるＸ方向及びＸ方向のスポット位置を調整する。ハー
フミラ−５は４５度人射に対して５０％透過５０反射特
性が得られるように構成する。従って、ハーフミラ−５
によって第ル−ザビームの透過光と第２レーザビームの
反射光とが合成されて第２のハーフミラ−８に向けて出
射する。この場合、第ル−ザビームと第２レーザビーム
とはＹ方向に１ピツチだけずれたものとする。第３のレ
ーザ光源３からハーフミラ−９に向けて第３のレーザビ
ームを放射すると共に、第４のレーザ光源４からも第４
のレーザビームをハーフミラ−９に向けて放射する。第
４レーザ光源４とノ＼−フミラー９との間に微調用ビー
ム偏向装置１０及び粗調用ビーム偏向装置１■をそれぞ
れ配置し、上述したようにこれらビーム偏向装置を回動
調整することにより、第３レーザビームによるスポット
に対する第４レーザビームのスポットのＸ方向及びＹ方
向の相対位置を調整する。尚、これらビーム偏向装置１
０及び１１は、前述したビーム偏向装置６及び７と同様
な構成とし、第３レーザビームと第４レーザビームとを
互いに１ピツチだけＹ方向にずらすものとする。ハーフ
ミラ−９により、第３レーザビームの透過光と第４レー
ザビームの反射光とが合成され、この合成ビームをハー
フミラ−８に向けて投射する。ハーフミラ−８と９との
間に、上述したビーム偏向装置と同様な構成の微調用ビ
ーム偏向装置１２及び粗調用ビーム偏向装置１３を配置
し、これらビーム偏向装置を調整することにより、第ル
−ザビームと第２レーザビームとから成る合成ビームに
対し、第３レーザビームと第４レーザビームから成る合
成ビームの相対位置を調整する。7a and 7b, each prism 6
The spot positions in the X direction and the X direction on the recording surface are adjusted by rotating a and 5b, 7a and 7b, respectively, about the optical axis in a plane orthogonal to the optical axis. The half mirror 5 is configured to provide 50% transmission and 50 reflection characteristics for 45-degree human radiation. Therefore, half mirror 5
As a result, the transmitted light of the first loser beam and the reflected light of the second laser beam are combined and emitted toward the second half mirror 8. In this case, it is assumed that the first laser beam and the second laser beam are shifted by one pitch in the Y direction. A third laser beam is emitted from the third laser light source 3 toward the half mirror 9, and a fourth laser beam is also emitted from the fourth laser light source 4.
The laser beam is emitted toward the half mirror 9. By disposing a fine adjustment beam deflection device 10 and a coarse adjustment beam deflection device 12 between the fourth laser light source 4 and the nozzle mirror 9, respectively, and rotating and adjusting these beam deflection devices as described above, The relative position of the spot of the fourth laser beam in the X direction and the Y direction with respect to the spot of the third laser beam is adjusted. In addition, these beam deflection devices 1
0 and 11 have the same configuration as the beam deflectors 6 and 7 described above, and the third laser beam and the fourth laser beam are shifted from each other by one pitch in the Y direction. The transmitted light of the third laser beam and the reflected light of the fourth laser beam are combined by the half mirror 9, and this combined beam is projected toward the half mirror 8. A fine adjustment beam deflection device 12 and a coarse adjustment beam deflection device 13 having the same configuration as the beam deflection device described above are arranged between the half mirrors 8 and 9, and by adjusting these beam deflection devices, The relative position of the combined beam made up of the third laser beam and the fourth laser beam is adjusted with respect to the combined beam made up of the laser beam and the second laser beam.
ハーフミラ−８によって、第１の合成ビームの透過光と
第２の合成ビームの反射光とが合成され、従って第１、
第２、第３及び第４のレーザビームがＹ方向に互いに１
ピツチづつずれたビームとして合成されることになる。The transmitted light of the first combined beam and the reflected light of the second combined beam are combined by the half mirror 8, so that the first combined beam and the reflected light of the second combined beam are combined.
The second, third and fourth laser beams are aligned with each other in the Y direction.
The beams will be combined as pitch-shifted beams.
この合成ビームを回転多面鏡１４によって主走査方向に
偏向し、ｆθレンズ１５を経て感光ドラムのような記録
面１６上に入射させ、第１図すに示すように記録面１６
上にＸ方向及びＹ方向に相対的に位置決めされた４個の
光スポラ）Ｓ、、 Ｓ２． Ｓ３及びＳ、を形成する。This combined beam is deflected in the main scanning direction by a rotating polygon mirror 14, passes through an fθ lens 15, and is incident on a recording surface 16 such as a photosensitive drum.
Four light sporares positioned relative to each other in the X and Y directions above) S,, S2. S3 and S are formed.
第２図ａ −ｃは本発明によるビーム偏向素子の作動原
理を説明するための説明図である。本発明では、例えば
０．５°程度の微小頂角のプリズムを円形に形成した素
子をビーム偏向素子として用い、このプリズム素子をそ
の厚さの変化する方向が光軸に対してほぼ直交するよう
に光路中に配置する。FIGS. 2a to 2c are explanatory diagrams for explaining the operating principle of the beam deflection element according to the present invention. In the present invention, a circular prism element with a minute apex angle of, for example, about 0.5° is used as a beam deflection element, and the prism element is arranged so that the direction in which its thickness changes is approximately perpendicular to the optical axis. placed in the optical path.
プリズムは、一方向については内厚が連続的に変化し、
これと直交する方向には内厚が一定に形成されている。The inner thickness of the prism changes continuously in one direction,
The inner thickness is formed to be constant in the direction orthogonal to this.
従って、プリズム素子をその厚さが変化する方向が光軸
と直交するように光路中に配置すれば、入射ビームは厚
さが連続的に厚くなる一方向にだけ偏向されて出射する
。従って、第２図すに示すように、プリズム素子を光軸
に対して直交する面内で回動することにより、ビームス
ポットは光軸を中心にして円形の軌跡を描くことになる
。第２図Ｃは記録面上におけるスポットが描く軌跡を示
す。厚さの変化方向がＸ方向と対応する方向に一致させ
て一定の角度範囲、例えば±１５゜程度の角度域に亘っ
て回動することにより、記録面上においてスポ７）をＹ
方向に沿ってｄｙだけ変位させることができる。一方、
厚さ変化方向をＹ方向と対応する方向に一致させて回動
することにより、スポットをＸ方向に沿ってｄｘに亘っ
て変位させることができる。従って、微小頂角プリズム
をビーム偏向素子として用い、このビーム偏向素子を回
動させることにより、簡単な調整作業によってスポット
位置を調整することができる。Therefore, if the prism element is arranged in the optical path so that the direction in which the thickness changes is perpendicular to the optical axis, the incident beam will be deflected only in one direction in which the thickness increases continuously and will be emitted. Therefore, as shown in FIG. 2, by rotating the prism element in a plane perpendicular to the optical axis, the beam spot will draw a circular trajectory around the optical axis. FIG. 2C shows the locus drawn by the spot on the recording surface. By rotating the spot 7) over a certain angular range, for example, about ±15°, with the direction of change in thickness matching the direction corresponding to the X direction, the spot 7) is
It can be displaced by dy along the direction. on the other hand,
By rotating with the thickness change direction aligned with the direction corresponding to the Y direction, the spot can be displaced over dx along the X direction. Therefore, by using a small apex angle prism as a beam deflection element and rotating this beam deflection element, the spot position can be adjusted by a simple adjustment operation.
尚、プリズム素子を回動させてＹ方向に調整する場合、
Ｘ方向についても同時にΔＸだけ変位してしまう。しか
し、このＸ方向の変位量ΔＸは、Ｙ方向の変位ｆｆ１ｄ
ｙの約１／１０程度であるからＸ方向の調整精度につい
てはほとんど影響を及ぼすことはない。プリズム素子の
回動によって記録面上に形成される光スポットの軌跡の
径は、プリズム素子の頂角の大きさによって定まる。従
って、粗調整を行う場合には頂角の大きいプリズム素子
を用い、微調整を行う場合には頂角の小さいプリズム素
子を用いればよいことになる。このため、第１図に示す
実施例では、粗調用のビーム偏向装置として頂角領５°
のプリズム素子を用い、微調用のビーム偏向装置として
頂角０．０５のプリズム素子を用いる。ただし、必要と
する調整分解能に応じて所望の頂角のプリズム素子を用
いることができるのは云うまでもない。さらに、ビーム
偏向素子から記録面（スポット形成面）までの距離が長
くなる程、同一回動量であってもスポットの変位量が大
きくなるため、粗調用ビーム偏向装置を記録面に近い側
に配置し微調用ビーム偏向装置を遠い側に配置すること
が望ましい。In addition, when adjusting in the Y direction by rotating the prism element,
It is also displaced by ΔX in the X direction at the same time. However, this displacement amount ΔX in the X direction is equal to the displacement ff1d in the Y direction.
Since it is about 1/10 of y, it hardly affects the adjustment accuracy in the X direction. The diameter of the trajectory of the light spot formed on the recording surface by the rotation of the prism element is determined by the size of the apex angle of the prism element. Therefore, when performing rough adjustment, it is sufficient to use a prism element with a large apex angle, and when performing fine adjustment, it is sufficient to use a prism element with a small apex angle. For this reason, in the embodiment shown in FIG.
A prism element with an apex angle of 0.05 is used as a beam deflection device for fine adjustment. However, it goes without saying that a prism element having a desired apex angle can be used depending on the required adjustment resolution. Furthermore, as the distance from the beam deflection element to the recording surface (spot forming surface) increases, the amount of spot displacement increases even with the same amount of rotation, so the coarse adjustment beam deflection device is placed closer to the recording surface. It is desirable to place the beam deflection device for fine adjustment on the far side.
第３図はビーム偏向装置の一例の構成を示す分解斜視図
である。Ｘ方向調整用の第１プリズム素子２０を第１の
回転枠２１内に装着し、止め枠２２によって固定する。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of an example of a beam deflection device. A first prism element 20 for X-direction adjustment is mounted in a first rotating frame 21 and fixed by a stopper frame 22.
同様に、Ｙ方向調整用の第２のプリズム素子２３を第２
の回転枠２４内に装着し、固定枠２５によって固定する
。プリズム素子の固定に際し、Ｘ方向調整用の第１プリ
ズム素子はその厚さが連続的に変化する方向が記録面上
のＹ方向に対応する方向と一致するように装着し、Ｙ方
向調整用の第２プリズム素子はその厚さが連続的に変化
する方向が記録面上のＸ方向と対応する方向と一致する
ように配置する。従って、第１及び第２プリズム素子２
０及び２３の厚さ変化方向は互いに直交することになる
。第１及び第２の回転枠２１及び２４を支持台２６に回
動自在に装着する。この支持台２６は、孔２６ａを有し
、この孔２６ａ内に回転枠２１及び２２の円筒突出部を
嵌合装着して位置決めを行い、回転枠の３個の長孔２１
ａ、 ２１ｔｌ及び２１Ｃを介して３個のネジ２７ａ、
２７ｂ、 ２７Ｃ（図面上ネジ２７ａだけを図示する
）によって各回転枠２１．２４を支持台２６に回動自在
に装着する。そして、この支持台２６を光路中に配置す
る。このように構成すれば、第１及び第２の回転枠２１
及び２４を回動するだけで記録面上に形成される光スポ
ットの位置を高精度に位置決め調整することができ、こ
の結果、調整分解能が一層向上すると共に調整作業も一
層容易になる。Similarly, the second prism element 23 for Y-direction adjustment is
It is mounted in the rotating frame 24 of the camera and fixed by the fixed frame 25. When fixing the prism element, the first prism element for X-direction adjustment is installed so that the direction in which its thickness changes continuously matches the direction corresponding to the Y-direction on the recording surface, and the first prism element for Y-direction adjustment is The second prism element is arranged so that the direction in which its thickness changes continuously coincides with the direction corresponding to the X direction on the recording surface. Therefore, the first and second prism elements 2
The thickness change directions of 0 and 23 are orthogonal to each other. The first and second rotating frames 21 and 24 are rotatably mounted on a support base 26. This support stand 26 has a hole 26a, and the cylindrical protrusions of the rotating frames 21 and 22 are fitted into the hole 26a for positioning.
a, three screws 27a via 21tl and 21C,
Each rotating frame 21, 24 is rotatably attached to the support base 26 using screws 27b and 27C (only the screw 27a is shown in the figure). Then, this support stand 26 is placed in the optical path. With this configuration, the first and second rotating frames 21
and 24, the position of the light spot formed on the recording surface can be adjusted with high precision.As a result, the adjustment resolution is further improved and the adjustment work is also made easier.
次に、プリズム素子の取付誤差の影響について説明する
。第４図はプリズム素子の入射角に対する出射ビームの
方向変位量じ）の関係を示すグラフである。プリズム素
子の頂角をｌｏとし、その屈折率を１．５として計算し
た。第４図に示すように、本発明ではプリズム素子への
入射角がほぼ０°に設定されるため、あおり角方向の変
化による方向変化量はきわめて微小であり、従ってプリ
ズム素子の取付時に生ずる角度誤差に殆ど影響を受けな
い大きな利点が達成できる。Next, the influence of mounting error of the prism element will be explained. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the angle of incidence of the prism element and the amount of directional displacement of the emitted beam. Calculations were made assuming that the apex angle of the prism element was lo and its refractive index was 1.5. As shown in FIG. 4, in the present invention, since the angle of incidence on the prism element is set to approximately 0°, the amount of change in direction due to a change in the direction of the tilt angle is extremely small. Significant advantages can be achieved with little sensitivity to errors.
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形が
可能である。例えば、上述した実施例では複数ビームで
同時走査するレーザビームプリンタを例にして説明した
が、レーザ顕微鏡装置をはじめとするビーム走査系を用
いる種々の光学装置にも適用することができる。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. For example, in the above-mentioned embodiment, a laser beam printer that scans simultaneously with a plurality of beams is used as an example, but the present invention can also be applied to various optical devices using a beam scanning system, such as a laser microscope device.
さらに、上述した実施例では４本のレーザビームによっ
て形成される４個の光スポツト間の相対位置を調整する
例について説明したが、１本の光ビームによって形成さ
れる光スポットを位置決めする場合にも勿論適用するこ
とができる。Furthermore, in the above embodiment, an example was explained in which the relative positions between four light spots formed by four laser beams were adjusted, but when positioning a light spot formed by one light beam, Of course, it can also be applied.
さらに、上述した実施例では、頂角の異なるプリズム素
子を用いて粗調用ビーム偏向装置及び微調用のビーム偏
向装置を具える例について説明したが、走査面上に形成
されるスポットの変位量はプリズム素子の頂角によって
定まれるため、調整精度や調整分解能に応じて適切な頂
角のプリズム素子を用いることができ、１個のプリズム
素子だけを用いるビーム偏向装置とすることもできる。Furthermore, in the above-described embodiment, an example was described in which a beam deflection device for coarse adjustment and a beam deflection device for fine adjustment were provided using prism elements having different apex angles, but the amount of displacement of the spot formed on the scanning surface was Since it is determined by the apex angle of the prism element, a prism element with an appropriate apex angle can be used depending on adjustment accuracy and adjustment resolution, and a beam deflection device using only one prism element can also be provided.
（発明の効果）
以上説明した本発明の効果を要約すると次の通りである
。(Effects of the Invention) The effects of the present invention explained above are summarized as follows.
（１）微小頂角プリズム素子を光軸とほぼ直交するよう
に光路中に配置し、光軸と直交する面内でプリズム素子
を回動することによってビームを偏向するように構成さ
ているから、調整作業が一層容易になると共に、調整分
解能を一層向上させることができ、しかも調整機構を一
層簡単な構造とすることができる。(1) The small apex angle prism element is arranged in the optical path so as to be almost perpendicular to the optical axis, and the beam is deflected by rotating the prism element in a plane perpendicular to the optical axis. Adjustment work becomes easier, adjustment resolution can be further improved, and the adjustment mechanism can have a simpler structure.
（２）プリズム素子への入射角をほぼ０°となるように
設定するため、取付誤差による影響をほとんど受けず、
組立作業も一層容易になる。(2) Since the angle of incidence on the prism element is set to approximately 0°, it is hardly affected by installation errors.
Assembly work also becomes easier.
（３）プリズム素子を光軸と直交する面内で回動させる
ことによりスポット位置を調整するため、光軸を含む面
内で回動調整するあおり角調整法に比べて、光軸方向の
寸法を一層小さくすることができる。(3) Since the spot position is adjusted by rotating the prism element in a plane perpendicular to the optical axis, the size in the optical axis direction can be made even smaller.
（４） ビーム走査装置に適用した場合、被走査面上
に形成される光スポットが円形の軌跡を描くので、同一
構成の２個のプリズム素子を用い厚さが連続的に変化す
る方向が互いに直交するように配置するだけで、光スポ
ットの相対位置を２次的に位置決め調整することができ
る。従って、複数の光スポットの相対位置を高精度に調
整することができる。(4) When applied to a beam scanning device, the light spot formed on the surface to be scanned traces a circular trajectory, so two prism elements with the same configuration are used so that the directions in which the thickness changes continuously are relative to each other. By simply arranging them orthogonally, the relative positions of the light spots can be adjusted secondarily. Therefore, the relative positions of the plurality of light spots can be adjusted with high precision.
（５） プリズム素子の頂角の大きさに応じて所望の
調整感度が得られるため、相角それぞれ異なるプリズム
素子を用いることにより粗調および微調を行うことがで
きる。(5) Since the desired adjustment sensitivity can be obtained depending on the size of the apex angle of the prism element, coarse adjustment and fine adjustment can be performed by using prism elements with different phase angles.
第１図ａ及びｂは本発明によるビーム偏向装置及びビー
ム走査装置を有するレーザプリンタの光学系の構成を示
す線図、
第２図ａ〜Ｃは本発明によるビーム偏向装置の動作原理
を説明するための説明図、
第３図はビーム偏向装置の構成を示す分解斜視図、
第４図は組立誤差の影響を示すグラフである。
１〜４・・・レーザ光源
５．８．９・・・ハーフミラ−
６、１０，１２・・・微調用ビーム偏向装置７、１１．
１３・・・粗調用ビーム偏向装置１４・・・回転多面鏡
１５・・・ｆθレンズ１６・・・記録面
特許出願人 松永光電技術有限会社1A and 1B are diagrams showing the configuration of an optical system of a laser printer having a beam deflection device and a beam scanning device according to the present invention, and FIGS. 2A to 2C illustrate the operating principle of the beam deflection device according to the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the beam deflection device, and FIG. 4 is a graph showing the influence of assembly errors. 1-4... Laser light source 5.8.9... Half mirror 6, 10, 12... Beam deflection device for fine adjustment 7, 11.
13... Beam deflection device for coarse adjustment 14... Rotating polygon mirror 15... fθ lens 16... Recording surface Patent applicant Matsunaga Photoelectric Technology Co., Ltd.
Claims (1)
ズム素子と、このプリズム素子を、偏向すべき光ビーム
の光軸とほぼ直交する面内で回動自在に支持する支持部
材とを具え、前記プリズム素子を回動することにより光
ビームを一方向に偏向させるように構成したことを特徴
とするビーム偏向装置。 ２、頂角がそれぞれ異なり、光軸と直交する方向に厚さ
が連続的に変化する複数のプリズム素子と、これらプリ
ズム素子を、偏向すべき光ビームの光軸とほぼ直交する
面内でそれぞれ回動自在に支持する支持部材とを具え、
各プリズム素子を回動することにより光ビームを粗調偏
向並びに微調偏向し得るように構成したことを特徴とす
るビーム偏向装置。 ３、光軸と直交する方向に厚さが連続的に変化する第１
のプリズム素子と、厚さの変化方向が第１プリズム素子
の厚さ変化方向及び光軸とほぼ直交するように配置され
ている第２のプリズム素子と、これら第１及び第２のプ
リズム素子を、偏向すべき光ビームの光軸とほぼ直交す
る面内でそれぞれ回動自在に支持する支持部材とを具え
、前記第１及び第２のプリズム素子を回動することによ
り光ビームを２次元的に偏向し得るように構成したこと
を特徴とするビーム偏向装置。 ４、光ビームを放射する光源と、この光源から放射され
た光ビームを１次元的に走査する走査装置と、偏向され
た光ビームを被走査面上にスポットとして投影する投影
レンズ系と、前記光源と走査装置との間に配置され、光
軸と直交する方向に厚さが連続的に変化するスリズム素
子及びこのプリズム素子を光軸とほぼ直交する面内で回
動自在に支持する支持部材を有するビーム偏向装置とを
具え、前記プリズム素子を回動することにより被走査面
上のスポットの位置を変位させるように構成したことを
特徴とするビーム走査装置。 ５、光ビームを放射する複数の光源と、これら光ビーム
を合成するビーム合成素子と、合成ビームを１次元的に
走査する走査装置と、合成ビームを被走査面上にスポッ
トとして投影する投影光学系と、前記光源と走査装置と
の間に配置され、光軸と直交する方向に厚さが連続的に
変化するプリズム素子及びプリズム素子を光軸と直交す
る面内で回動自在に支持する支持部材とを具え、前記プ
リズム素子を回動することにより被走査面上のスポット
間の相対位置を調整するように構成したことを特徴とす
るビーム走査装置。[Claims] 1. A prism element whose thickness changes continuously in a direction perpendicular to the optical axis, and this prism element is rotatable in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the light beam to be deflected. and a support member that supports the prism element, and is configured to deflect a light beam in one direction by rotating the prism element. 2. A plurality of prism elements each having a different apex angle and a thickness that continuously changes in a direction perpendicular to the optical axis, and each of these prism elements in a plane approximately perpendicular to the optical axis of the light beam to be deflected. A support member rotatably supported,
1. A beam deflection device, characterized in that it is configured to coarsely and finely deflect a light beam by rotating each prism element. 3. The first layer whose thickness changes continuously in the direction perpendicular to the optical axis
a prism element, a second prism element arranged so that the direction of thickness change is substantially perpendicular to the direction of thickness change of the first prism element and the optical axis, and these first and second prism elements. , a support member rotatably supported in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the light beam to be deflected, and by rotating the first and second prism elements, the light beam is two-dimensionally deflected. A beam deflection device characterized in that it is configured to be able to deflect a beam. 4. a light source that emits a light beam; a scanning device that one-dimensionally scans the light beam emitted from the light source; and a projection lens system that projects the deflected light beam as a spot onto a surface to be scanned; A prism element disposed between a light source and a scanning device and having a thickness that continuously changes in a direction perpendicular to the optical axis, and a support member that rotatably supports this prism element in a plane substantially perpendicular to the optical axis. What is claimed is: 1. A beam scanning device comprising: a beam deflecting device having a beam deflecting device, and configured to displace the position of a spot on a surface to be scanned by rotating the prism element. 5. A plurality of light sources that emit light beams, a beam combining element that combines these light beams, a scanning device that scans the combined beam one-dimensionally, and projection optics that projects the combined beam as a spot on the surface to be scanned. a prism element disposed between the light source and the scanning device and having a thickness that continuously changes in a direction perpendicular to the optical axis; and a prism element rotatably supported in a plane perpendicular to the optical axis. 1. A beam scanning device comprising: a support member, and configured to adjust relative positions between spots on a surface to be scanned by rotating the prism element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6586688A JPH01239520A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Beam deflecting device and beam scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6586688A JPH01239520A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Beam deflecting device and beam scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239520A true JPH01239520A (en) | 1989-09-25 |
Family
ID=13299346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6586688A Pending JPH01239520A (en) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | Beam deflecting device and beam scanning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01239520A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7460145B2 (en) | 2001-07-24 | 2008-12-02 | Ricoh Company, Ltd. | Multi-beam pitch adjusting apparatus and image forming apparatus |
| US7525561B2 (en) | 2002-07-02 | 2009-04-28 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus |
| US7706040B2 (en) | 2002-03-15 | 2010-04-27 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus, illuminant apparatus and image forming apparatus |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP6586688A patent/JPH01239520A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7460145B2 (en) | 2001-07-24 | 2008-12-02 | Ricoh Company, Ltd. | Multi-beam pitch adjusting apparatus and image forming apparatus |
| US7706040B2 (en) | 2002-03-15 | 2010-04-27 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus, illuminant apparatus and image forming apparatus |
| US7525561B2 (en) | 2002-07-02 | 2009-04-28 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus |
| US7532227B2 (en) | 2002-07-02 | 2009-05-12 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus |
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