JPH03289613A - Scanning optical device - Google Patents
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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、半導体光源から発した光束を走査するための
走査光学装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a scanning optical device for scanning a light beam emitted from a semiconductor light source.
［従来の技術］
第９図は従来の走査光学装置を示す斜視図である。半導
体レーザー光源１から出射されたレザービームはコリメ
ータレンズ２を通過して平行光束１１となり、シリンド
リカルレンズ３を通過して、モータ４により回転される
ポリゴンミラー５に導かれる。平行光束Ｌｌはポリゴン
ミラー５の表面で反射され、走査光束Ｌ２となって結像
レンズ群６を通過する。結像レンズ群６は球面レンズ６
ａとトーリックレンズ６ｂから構成されており、シリン
ドリカルレンズ３と合わせて倒れ補正光学系が形成され
、更にこれらの光学要素は図示しない光学フレームに一
体的に収容されていて走査光学装置を形成している。こ
のように走査光学系に必要な要素を１個の光学フレーム
に収容することは、それぞれの光学要素を精度良く配置
する上で重要なことであり、同時に走査光学装置のコン
パクト化も可能にする。[Prior Art] FIG. 9 is a perspective view showing a conventional scanning optical device. A laser beam emitted from a semiconductor laser light source 1 passes through a collimator lens 2 to become a parallel beam 11, passes through a cylindrical lens 3, and is guided to a polygon mirror 5 rotated by a motor 4. The parallel light beam Ll is reflected on the surface of the polygon mirror 5, becomes a scanning light beam L2, and passes through the imaging lens group 6. The imaging lens group 6 is a spherical lens 6
A and a toric lens 6b, and together with the cylindrical lens 3, a tilt correction optical system is formed.Furthermore, these optical elements are integrally housed in an optical frame (not shown) to form a scanning optical device. There is. In this way, accommodating the elements necessary for the scanning optical system in one optical frame is important for accurately arranging each optical element, and at the same time it also makes it possible to make the scanning optical device more compact. .
［発明が解決しようとする課題］
ところが、このような従来例において、光学フレームの
製造がアルミダイキャストの切削加工による場合には、
アルミニウムを切削して角度・位置の正確な加工を行わ
なければならず、製造費用が極めて高い。近年のコスト
ダウンと軽量化の目的から、−１１９化しつつある樹脂
モールド成形による製造も、型抜き勾配や位置精度等の
問題上から、それぞれの光学要素を精度良く光学フレー
ムに配置するためには、特殊な合成樹脂材料を用いた精
密成形技術が不可欠であり、製造費用の低減が充分では
ない。また、光学フレームに適度な強度を与えるために
は、光学フレームの肉厚を３〜４ｍｍにする必要があり
、走査光学装置の容積は大きくコスト高となる。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such conventional examples, when the optical frame is manufactured by cutting aluminum die-casting,
Manufacturing costs are extremely high, as aluminum must be cut to ensure precise angles and positions. In recent years, with the aim of cost reduction and weight reduction, manufacturing by resin molding, which is becoming more and more compact, has become difficult to place each optical element in the optical frame with high precision due to problems such as mold cutting slope and positional accuracy. , precision molding technology using special synthetic resin materials is essential, and manufacturing costs cannot be reduced sufficiently. Furthermore, in order to provide the optical frame with appropriate strength, the thickness of the optical frame must be 3 to 4 mm, which increases the volume of the scanning optical device and increases the cost.
また、モータ４の回路基板と半導体レーザー光源１の回
路基板はそれぞれ個別に設けられているため、それらの
シーケンスを制御するコントローラ回路基板に、これら
を接続するためのコネクタとケーブルがそれぞれ必要で
あり、電気的なノイズに影響され易く誤動作することも
ある。このために、ノイズ防止処理を必要とし、このた
めにもコスト高の要因になっている。Furthermore, since the circuit board for the motor 4 and the circuit board for the semiconductor laser light source 1 are provided separately, connectors and cables are required to connect them to the controller circuit board that controls their sequences. , they are easily affected by electrical noise and may malfunction. For this reason, noise prevention processing is required, which also causes high costs.
本発明の目的は、上述の従来技術の課題を解決するため
になされ、コンパクトで高精度、高信頼性を有し低コス
トの走査光学装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact, highly accurate, highly reliable, and low-cost scanning optical device, which has been made to solve the problems of the prior art described above.
［課題を解決するための手段］
上述の目的を達成するために、本発明に係る走査光学装
置は、レーザービームを発するレーザー光源と、該レー
ザー光源を発光制御するための制御回路と、前記レーザ
ービームを偏向する光偏向部材を回動駆動するための回
動手段と、該回動手段を駆動するための駆動回路とを同
一の回路基板上に配置したことを特徴とするである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, a scanning optical device according to the present invention includes a laser light source that emits a laser beam, a control circuit for controlling light emission of the laser light source, and a control circuit for controlling light emission of the laser light source. The present invention is characterized in that a rotation means for rotationally driving an optical deflection member that deflects a beam and a drive circuit for driving the rotation means are arranged on the same circuit board.
［作用］
上述の構成を有する本発明では、高価な光学フレームが
不要になり、回路基板上に走査に必要な全ての光学要素
を配置する。[Function] In the present invention having the above-described configuration, an expensive optical frame is not required, and all optical elements necessary for scanning are arranged on the circuit board.
［実施例］
以下に、第１図〜第８図に図示の実施例に基づいて本発
明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below based on the example illustrated in FIGS. 1 to 8.
第■図は断面図、第２図は第１の実施例の平面図であり
、倒れ補正光学系を用いない走査光学系について示して
いる。例えば、アルミニウム板又は鋼板製の金属製基板
から成る回路基板１０には、表面に半導体レーザー光源
１１を含む光学系が実装されており、半導体レーザー光
源１１のリード線１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃが貫通孔１０
ａを通って、回路基板１０の裏面に形成されているレー
ザー光源制御回路パターンに接続されている。光学系は
発光部と偏向部に分かれ、発光部は回路基板１０の貫通
孔１０ａ上に上向きに取り付けられた半導体レーザー光
源１１を有し、半導体レーザー光源１１を覆うレンズホ
ルダ１２は回路基板１０に沿って１ｍｍ程度摺動できる
ようになっており、コリメータレンズ１３と半導体レー
ザー光源１１の光軸合わせをした後に固定され、更にピ
ント調整が終了したコリメータレンズ１３がレンズホル
ダ１２に固定されている。レンズホルダ１２の上部の光
束出射部近傍に、ミラーホルダ１４が光軸廻りの回転と
光軸方向への位置の調整が可能なように、レンズホルダ
１２の外径に嵌合して位置決めがなされ、ミラーホルダ
１４には斜め下向きに４５度にミラー１５が保持されて
いる。FIG. 2 is a sectional view, and FIG. 2 is a plan view of the first embodiment, showing a scanning optical system that does not use a tilt correction optical system. For example, a circuit board 10 made of a metal substrate made of an aluminum plate or a steel plate has an optical system including a semiconductor laser light source 11 mounted on its surface, and lead wires 11a, llb, llc of the semiconductor laser light source 11 are connected to through holes. 10
a, and is connected to a laser light source control circuit pattern formed on the back surface of the circuit board 10. The optical system is divided into a light emitting part and a deflection part. The light emitting part has a semiconductor laser light source 11 mounted upward on the through hole 10a of the circuit board 10, and a lens holder 12 that covers the semiconductor laser light source 11 is attached to the circuit board 10. The collimator lens 13 can be slid about 1 mm along the lens holder 12, and is fixed after the optical axes of the collimator lens 13 and the semiconductor laser light source 11 have been aligned, and the collimator lens 13, which has undergone focus adjustment, is fixed to the lens holder 12. A mirror holder 14 is positioned near the light beam output part at the top of the lens holder 12 by fitting into the outer diameter of the lens holder 12 so that the mirror holder 14 can rotate around the optical axis and adjust its position in the optical axis direction. A mirror 15 is held diagonally downward at 45 degrees in the mirror holder 14.
偏向部では、回路基板１０に固定されたハウジング１６
に２個のベアリング１７を介して支持された垂直方向の
回転軸１８が回転自在に設けられている。即ち、回転軸
１８の周囲に位置し、回路基板１０の表面に取り付けら
れた６個の駆動コイル１９と、この上に位置し回転軸１
８に固定されたプラスチックマグネットから成るロータ
２０がモータを形成し、ロータ２０の上にポリゴンミラ
ー２１が装着されている。また、駆動コイル１９は回路
基板１０の表面に形成されている駆動・制御回路に結線
されている。走査光束をターゲット上に結像走査するた
めの結像レンズ群は回路基板１０の外部にあり、回路基
板１０は図示しないフレームに保持されている。In the deflection section, a housing 16 fixed to the circuit board 10
A vertical rotating shaft 18 supported via two bearings 17 is rotatably provided. That is, six driving coils 19 are located around the rotating shaft 18 and attached to the surface of the circuit board 10, and six driving coils 19 are located around the rotating shaft 18 and attached to the surface of the circuit board 10.
A rotor 20 made of a plastic magnet fixed to the rotor 8 forms the motor, and a polygon mirror 21 is mounted on the rotor 20. Further, the drive coil 19 is connected to a drive/control circuit formed on the surface of the circuit board 10. An imaging lens group for imaging and scanning the scanning light beam onto the target is located outside the circuit board 10, and the circuit board 10 is held by a frame (not shown).
半導体レーザー光源１１から出射されたレーザービーム
は、コリメータレンズ１３により平行光とされ、ミラー
１５で反射されてポリゴンミラー２１に向う。一方、ポ
リゴンミラー２１は駆動コイル１９とロータ２０による
モータによって回転駆動され、ミラー１５からの平行光
を走査光束に変換する。A laser beam emitted from the semiconductor laser light source 11 is collimated by a collimator lens 13, reflected by a mirror 15, and directed toward a polygon mirror 21. On the other hand, the polygon mirror 21 is rotationally driven by a motor including a drive coil 19 and a rotor 20, and converts the parallel light from the mirror 15 into a scanning light beam.
第３図は第２の実施例であり、ポリゴンミラーに代って
ホログラムディスクを用いた走査系を示す断面図である
。ロータ２０の上部にはホログラムディスク２２が装着
されていて、ロータ２０の回転に伴って通過する光束を
走査光束に変換するようになっている。半導体レーザー
光源１１の出射部近傍にはコリメータレンズ１３が配置
されており、このコリメータレンズ１３はレンズホルダ
１２によって保持され、光軸方向に移動して調整可能に
支持され、ピント調整後にレンズホルダ１２に接着固定
されることは、先の第１の実施例と同様である。コリメ
ータレンズ１３から出射された光束は、回転するホログ
ラムディスク２２に照射され、走査光束となってターゲ
ット上に照射される。FIG. 3 is a second embodiment, and is a sectional view showing a scanning system using a hologram disk instead of a polygon mirror. A hologram disk 22 is mounted on the upper part of the rotor 20, and is configured to convert the light beam passing through the rotation of the rotor 20 into a scanning light beam. A collimator lens 13 is arranged near the emission part of the semiconductor laser light source 11. This collimator lens 13 is held by a lens holder 12, and is supported so as to be adjustable by moving in the optical axis direction. This is the same as in the first embodiment described above. The light beam emitted from the collimator lens 13 is irradiated onto the rotating hologram disk 22, and is turned into a scanning light beam and irradiated onto the target.
第４図は第３の実施例を示し、走査光束をターゲット上
に結像するための結像レンズ群と水平同期信号を検出す
るためのビームディテクタを回路基板１０上に設けた断
面図であり、第５図はその平面図である。この第３の実
施例では、第１の実施例の発光部と偏向部に加え、結像
部と検出部が回路基板１０上に配置されている。結像部
は偏向部からの光束の反射方向にあり、結像レンズ２３
．２４が内側を偏向部に向けて、両端をレンズホルダ２
５により回路基板１０に固定されている。外側の結像レ
ンズ２３よる走査光束の開始側近傍に、ミラー２６が回
路基板１０に回動自在に取り付けられていて、その反射
方向に同様に回動自在のミラー２７が設けられ、更にそ
の反射方向にディテクタホルダ２８が固定されている。FIG. 4 shows a third embodiment, and is a sectional view in which an imaging lens group for imaging a scanning light beam onto a target and a beam detector for detecting a horizontal synchronization signal are provided on a circuit board 10. , FIG. 5 is a plan view thereof. In this third embodiment, in addition to the light emitting section and deflection section of the first embodiment, an imaging section and a detection section are arranged on the circuit board 10. The imaging section is located in the direction in which the light beam from the deflecting section is reflected, and the imaging lens 23
．． 24 with the inside facing the deflection section, and both ends attached to the lens holder 2.
5 is fixed to the circuit board 10. A mirror 26 is rotatably attached to the circuit board 10 near the start side of the scanning light beam by the outer imaging lens 23, and a mirror 27, which is also rotatable, is provided in the direction of reflection. A detector holder 28 is fixed in the direction.
ディテクタホルダ２８の中には、開口部の内側にビーム
ディテクタミラー２９が斜め下向きに保持されていて、
その下方にスリット３０、レンズ３１が順次に固定され
、更にその下方に回路基板１０の裏面の図示しない検出
回路に接続された検出器３２が上向きに固定されている
。Inside the detector holder 28, a beam detector mirror 29 is held diagonally downward inside the opening.
Below that, a slit 30 and a lens 31 are fixed in sequence, and further below that, a detector 32 connected to a detection circuit (not shown) on the back surface of the circuit board 10 is fixed upward.
ミラー２６で反射された光束は、ミラー２７．２９によ
って反射され、スリット３０を通過してレンズ３１によ
って検出器３２に集光される。The light beam reflected by mirror 26 is reflected by mirror 27.29, passes through slit 30, and is focused by lens 31 onto detector 32.
第６図は第４図に示した実施例の結像レンズ群を、１枚
のプラスチックレンズ３３に成形して、回路基板１０上
に配置した第４の実施例によるレンズ取付部の斜視図で
ある。このプラスチックレンズ３３の底面には３個の基
準座３３ａ、３３ｂ、３３ｃが設けられ、これらには基
準ビン３４ａ、３°４ｂ、３４ｃが取り付けられ、回路
基板１０のレンズ基準穴３５ａ、３５ｂ、３５ｃに挿入
されている。なお、プラスチックレンズ３３は回路基板
１０に対して直接固定してもよい。FIG. 6 is a perspective view of a lens mounting portion according to a fourth embodiment in which the imaging lens group of the embodiment shown in FIG. 4 is molded into one plastic lens 33 and placed on a circuit board 10. be. Three reference seats 33a, 33b, 33c are provided on the bottom surface of this plastic lens 33, reference bins 34a, 3°4b, 34c are attached to these, and lens reference holes 35a, 35b, 35c of the circuit board 10 are attached. is inserted into. Note that the plastic lens 33 may be directly fixed to the circuit board 10.
第７図は倒れ補正光学系を用いた第５の実施例の走査光
学系を示した断面図、第８図は平面図である。回路基板
１０上には光束出射部、偏向部、結像レンズ群が配置さ
れている。半導体レーザー光源１１とコリメータレンズ
１３を内部に収納したレンズホルダ１２の光束出射部近
傍には、ミラーホルダ１４とシリンドリカルレンズホル
ダ３６が取り付けられ、ミラーホルダ１４にはミラー１
５が斜め下向き４５°に保持されていて、シリンドリカ
ルレンズホルダ３６にはシリンドリカルレンズ３７が光
軸を偏向部の４個のポリゴンミラー３８に向けて光軸方
向に調整可能に保持されている。結像レンズ群であるト
ーリックレンズ３９と球面レンズ４ｏは、プラスチック
レンズホルダ４１に保持され、回路基板１０上の偏向部
とターゲットの間に配置されている。FIG. 7 is a sectional view showing a scanning optical system according to a fifth embodiment using a tilt correction optical system, and FIG. 8 is a plan view. A light beam output section, a deflection section, and an imaging lens group are arranged on the circuit board 10. A mirror holder 14 and a cylindrical lens holder 36 are attached to the vicinity of the light beam output part of the lens holder 12 which houses the semiconductor laser light source 11 and the collimator lens 13 therein.
5 is held diagonally downward at 45 degrees, and a cylindrical lens 37 is held in a cylindrical lens holder 36 so as to be adjustable in the optical axis direction with its optical axis directed toward four polygon mirrors 38 of the deflection section. A toric lens 39 and a spherical lens 4o, which are an imaging lens group, are held by a plastic lens holder 41 and arranged between the deflection section on the circuit board 10 and the target.
以上の実施例においては、大電流す路と信号回路を回路
基板１０の表裏に分けることでノイズ耐性を高め、信頼
性の向上を図っている。更に、回路基板１０の一方の面
にモータ等の比較的電流の流れる回路を形成し、他方に
レーザードライバや水平同期信号処理回路等を形成する
ことにより、ノイズによる誤動作を防止することができ
るばかりか、結線やコネクタが大幅に減少して高速応答
性も優れ、コネクタ部の接触不良も減少することが可能
になり、信頼性、性能の両面での向上が可能になる。In the embodiments described above, by separating the large current path and the signal circuit into the front and back sides of the circuit board 10, noise resistance is increased and reliability is improved. Furthermore, by forming a relatively current-flowing circuit such as a motor on one side of the circuit board 10 and forming a laser driver, horizontal synchronization signal processing circuit, etc. on the other side, malfunctions due to noise can be prevented. In addition, the number of wire connections and connectors can be significantly reduced, resulting in excellent high-speed response, and the possibility of poor contact at the connector portion can be reduced, making it possible to improve both reliability and performance.
［発明の効果］
以上説明したように本発明に係る走査光学装置は、半導
体レーザー光源及びその近傍の光学系等の走査に必要な
要素を全て同一の回路基板上に配置することにより、装
置を小さくまとめ、曲げ強度を十分に得ることができ精
度も得られ、コンパクトで安価となる。[Effects of the Invention] As explained above, the scanning optical device according to the present invention is capable of operating the device by arranging all the elements necessary for scanning, such as the semiconductor laser light source and the optical system in its vicinity, on the same circuit board. It can be made small, has sufficient bending strength and accuracy, and is compact and inexpensive.
図面第１図〜第８図は本発明に係る走査光学装置の実施
例を示し、第１図は第１の実施例の断面図、第２図は平
面図、第３図は第２の実施例の断面図、第４図は第３の
実施例の断面図、第５図は平面図、第６図は第４の実施
例の斜視図、第７図は第５の実施例の断面図、第８図は
平面図であり、第９図は従来例の斜視図である。
符号１０は回路基板、１１は半導体レーザー光源、】２
はレンズホルダ、１３はコリメータレンズ、１４はミラ
ーホルダ、１９は駆動コイル、２０はロータ、２１．３
８はポリゴンミラー２２はホログラムディスクである。1 to 8 show embodiments of the scanning optical device according to the present invention, FIG. 1 is a sectional view of the first embodiment, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a second embodiment. 4 is a sectional view of the third embodiment, FIG. 5 is a plan view, FIG. 6 is a perspective view of the fourth embodiment, and FIG. 7 is a sectional view of the fifth embodiment. , FIG. 8 is a plan view, and FIG. 9 is a perspective view of a conventional example. Reference numeral 10 is a circuit board, 11 is a semiconductor laser light source, ]2
is a lens holder, 13 is a collimator lens, 14 is a mirror holder, 19 is a drive coil, 20 is a rotor, 21.3
8 is a polygon mirror 22 is a hologram disk.
Claims (1)
ー光源を発光制御するための制御回路と、前記レーザー
ビームを偏向する光偏向部材を回動駆動するための回動
手段と、該回動手段を駆動するための駆動回路とを同一
の回路基板上に配置したことを特徴とする走査光学装置
。 ２、前記回路基板は金属基板から成り、前記制御回路と
前記駆動回路とを互いに対面する面に形成した請求項１
に記載の走査光学装置。 ３、前記レーザー光源は、コリメータレンズと、該コリ
メータレンズを保持する保持部材と、該コリメータレン
ズを通過したレーザービームを前記光偏向部材に導くた
めの光学素子とから成る請求項１に記載の走査光学装置
。 ４、前記制御回路上に走査用結像レンズと水平周期信号
検出手段を配置した請求項１に記載の走査光学装置。[Scope of Claims] 1. A laser light source that emits a laser beam, a control circuit for controlling light emission of the laser light source, and a rotating means for rotationally driving an optical deflection member that deflects the laser beam; A scanning optical device characterized in that a drive circuit for driving the rotation means is arranged on the same circuit board. 2. Claim 1, wherein the circuit board is made of a metal board, and the control circuit and the drive circuit are formed on surfaces facing each other.
The scanning optical device described in . 3. Scanning according to claim 1, wherein the laser light source comprises a collimator lens, a holding member that holds the collimator lens, and an optical element for guiding the laser beam that has passed through the collimator lens to the optical deflection member. optical equipment. 4. The scanning optical device according to claim 1, further comprising a scanning imaging lens and horizontal periodic signal detection means disposed on the control circuit.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165990A JPH03289613A (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Scanning optical device |
| EP19910105412 EP0450643A3 (en) | 1990-04-06 | 1991-04-05 | Optical beam scanner |
| US08/389,686 US5479201A (en) | 1990-04-06 | 1995-02-16 | Optical beam scanner with circuit board mounted elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165990A JPH03289613A (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Scanning optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03289613A true JPH03289613A (en) | 1991-12-19 |
Family
ID=14032626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9165990A Pending JPH03289613A (en) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | Scanning optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1990
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