JPS60423A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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- JPS60423A JPS60423A JP59084024A JP8402484A JPS60423A JP S60423 A JPS60423 A JP S60423A JP 59084024 A JP59084024 A JP 59084024A JP 8402484 A JP8402484 A JP 8402484A JP S60423 A JPS60423 A JP S60423A
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- light
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- laser light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、レーザ光を走査し、感光材料あるいはスクリ
ーン上に情報を表示し、記録するだめの光学装置たとえ
ば、レーザプリンタ、レーザＣＯＭ （Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ ０ｕｔｐｕｔ Ｍｉｃｒｏｆｉ １ｍ ）などに適
用される走査光学装置に関するものである０ 〔発明の背景〕 従来の走査光学装置を第１図により説明する。
ーン上に情報を表示し、記録するだめの光学装置たとえ
ば、レーザプリンタ、レーザＣＯＭ （Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ ０ｕｔｐｕｔ Ｍｉｃｒｏｆｉ １ｍ ）などに適
用される走査光学装置に関するものである０ 〔発明の背景〕 従来の走査光学装置を第１図により説明する。
３−１は断面形状が円形状のレーザ光で、３−２は変調
器６によシ変調されたレーザ光、４，５は円筒レンズで
ある。円筒レンズを出射するレーザ光３−３は第２図に
示すような楕円状をした断面形状の平行光束となってい
る。２は回転多面鏡であシ、レーザ光３−３を偏向、走
査する。７はＦ−θレンズ（焦点距離ｆとする）として
知られているものである。Ｆ−θレンズ７は回転多面鏡
２の偏向角θに対し、感光ドラム１上での線型性すなわ
ち、座標Ｘを第１図のようにとると、Ｘ＝ｆθ（ｆは定
数）の位置にレーザ光を微小スポットに絞りこむ機能を
もっている。
器６によシ変調されたレーザ光、４，５は円筒レンズで
ある。円筒レンズを出射するレーザ光３−３は第２図に
示すような楕円状をした断面形状の平行光束となってい
る。２は回転多面鏡であシ、レーザ光３−３を偏向、走
査する。７はＦ−θレンズ（焦点距離ｆとする）として
知られているものである。Ｆ−θレンズ７は回転多面鏡
２の偏向角θに対し、感光ドラム１上での線型性すなわ
ち、座標Ｘを第１図のようにとると、Ｘ＝ｆθ（ｆは定
数）の位置にレーザ光を微小スポットに絞りこむ機能を
もっている。
８は円筒レンズであシ、感光ドラム１上を走査する幅の
長さをもち、光の走査方向には曲率をもたない。１は感
光体材料を塗布し、ドラム状にした感光ドラムであり、
光が走査する部分は平面状をしている。電子写真法では
感光体としてＳｅがよく用いられ、感光体の周囲に電子
写真法として知られる印写プロセス、すなわち帯電器、
現像器。
長さをもち、光の走査方向には曲率をもたない。１は感
光体材料を塗布し、ドラム状にした感光ドラムであり、
光が走査する部分は平面状をしている。電子写真法では
感光体としてＳｅがよく用いられ、感光体の周囲に電子
写真法として知られる印写プロセス、すなわち帯電器、
現像器。
転写器、クリーニング等を配置する。
回転多面鏡上で第２図に示した断面形状をしたレーザ光
の長軸方向の大きさｄ２はｆ−θレンズにより感光ドラ
ム上にＸ方向の大きさｄ。と微小に絞られる。レーザ光
の短軸方向の大きさｄｌは小さいため、Ｆ−θレンズを
通過しても回折のため微小に絞りこむことはできず１円
筒レンズ８により感光ドラム上ｙ方向の大きさｄｏに微
小に絞りこまれる。結果として感光ドラム上にはＸ方向
ｙ方向とも等しい大きさｄｏに絞りこまえることになる
。
の長軸方向の大きさｄ２はｆ−θレンズにより感光ドラ
ム上にＸ方向の大きさｄ。と微小に絞られる。レーザ光
の短軸方向の大きさｄｌは小さいため、Ｆ−θレンズを
通過しても回折のため微小に絞りこむことはできず１円
筒レンズ８により感光ドラム上ｙ方向の大きさｄｏに微
小に絞りこまれる。結果として感光ドラム上にはＸ方向
ｙ方向とも等しい大きさｄｏに絞りこまえることになる
。
この光学系の長所は回転多面鏡の而倒れ精度を緩和する
ことにある。すなわち、回転多面鏡の各面の法線と回転
多面鏡の回転軸とのなす角度が一定でない、いわゆる面
倒れがある場合、感光ドラムには光走査ピッチむらのあ
る情報が記録されてしまう。しかし、第１９図に示した
光学系は回転多面鏡の面倒れによシ生じる光走査ピッチ
むらを小さくする機能を持つ。第３図で光走査ピッチむ
らを小さくする機能を説明する。回転多面鏡の面倒れ角
ψが生じた場合１円筒レンズ８がない場合には、正規の
走査線位置よ！ａｙ＝ｆψずれた位置に結像する。しか
し、第１図の光学系では、円筒レンズ８があるため、ｙ
＝＋［ｃψだけ正規の位置よりずれた場所に結像する。
ことにある。すなわち、回転多面鏡の各面の法線と回転
多面鏡の回転軸とのなす角度が一定でない、いわゆる面
倒れがある場合、感光ドラムには光走査ピッチむらのあ
る情報が記録されてしまう。しかし、第１９図に示した
光学系は回転多面鏡の面倒れによシ生じる光走査ピッチ
むらを小さくする機能を持つ。第３図で光走査ピッチむ
らを小さくする機能を説明する。回転多面鏡の面倒れ角
ψが生じた場合１円筒レンズ８がない場合には、正規の
走査線位置よ！ａｙ＝ｆψずれた位置に結像する。しか
し、第１図の光学系では、円筒レンズ８があるため、ｙ
＝＋［ｃψだけ正規の位置よりずれた場所に結像する。
（ただし１円筒レンズ８の焦点距離をｆ。とじている。
）ｆθレンズ７の性質より、ψくψまた、ｆｏ＜ｆであ
るので。
るので。
面倒れによシ影響は（ｆ、ψ）／（ｆψ）だけ軽減され
る。
る。
ところで、従来の第１図に示す光学系では円筒レンズ４
，５の一方向ビーム拡大器により一方向にレーザ光を拡
大し第２図に示す断面が楕円形状のレーザ光に変換して
いた。円筒レンズ４．５それぞれは製作加工および組み
込み調整の困難さより複数枚からなる組み合わせレンズ
にすることは困難で１組み合わせをしない、いわゆる単
レンズが用いられる。しかし円筒レンズ４．５として単
レンズを用いた場合１円筒レンズ４，５を出射したレー
ザ光は光学的質が悪く、収差を伴なった波面となる欠点
があシ、高精度に感光ドラム１に絞りこむことは難しい
。
，５の一方向ビーム拡大器により一方向にレーザ光を拡
大し第２図に示す断面が楕円形状のレーザ光に変換して
いた。円筒レンズ４．５それぞれは製作加工および組み
込み調整の困難さより複数枚からなる組み合わせレンズ
にすることは困難で１組み合わせをしない、いわゆる単
レンズが用いられる。しかし円筒レンズ４．５として単
レンズを用いた場合１円筒レンズ４，５を出射したレー
ザ光は光学的質が悪く、収差を伴なった波面となる欠点
があシ、高精度に感光ドラム１に絞りこむことは難しい
。
また、円筒レンズ４．５を用いた第１図に示す光学系に
おいては１円筒レンズの円筒軸それぞれを高、ｖｉｆ度
に一致させる必要があり、光学系調節が着るしく困難で
ある。
おいては１円筒レンズの円筒軸それぞれを高、ｖｉｆ度
に一致させる必要があり、光学系調節が着るしく困難で
ある。
本発明は上述した欠点を解消するためになされたもので
、レーザ光を円筒レンズによシ一方向に拡大する一方向
ビーム拡大器なしでも光走査ピッチむらの小さい良質な
レーザ記録、表示を可能とする安価、高信頼な走査光学
装置を提供するものである。
、レーザ光を円筒レンズによシ一方向に拡大する一方向
ビーム拡大器なしでも光走査ピッチむらの小さい良質な
レーザ記録、表示を可能とする安価、高信頼な走査光学
装置を提供するものである。
し発明の概要〕
この目的を達成するために１本発明の走査光学装置にお
いては、レーザ光源として楕円状にレーザ光を放射する
半導体レーザを用い、一方向ビーム拡大器が無くても、
光走査器の面倒れ精度を緩和することを特徴とする。
いては、レーザ光源として楕円状にレーザ光を放射する
半導体レーザを用い、一方向ビーム拡大器が無くても、
光走査器の面倒れ精度を緩和することを特徴とする。
第４図に半導体レーザよシ放射するレーザ光強度の放射
角分布を示す。第４図（ａＪに示すように半導体レーザ
９から放射するレーザ光は半導体レーザ接合面に垂直方
向（図では□で示す）では大きな拡が９角度、接合面に
平行方向（図では／で示す）では小さな拡が９角度で放
射し、楕円形状の断面形状をもった光強度分布をしてい
る。したがって、半導体レーザ９からのレーザ光をレン
ズにより平行光に変換すると第２図に示したようなレー
ザ光の断面形状にすることが可能であり、一方向ビーム
拡大器をなしですますことができる。したがって、一方
向ビーム拡大器を用いることから生じる光学的特性の劣
化、光学系調節の困難さを解消することができる。
角分布を示す。第４図（ａＪに示すように半導体レーザ
９から放射するレーザ光は半導体レーザ接合面に垂直方
向（図では□で示す）では大きな拡が９角度、接合面に
平行方向（図では／で示す）では小さな拡が９角度で放
射し、楕円形状の断面形状をもった光強度分布をしてい
る。したがって、半導体レーザ９からのレーザ光をレン
ズにより平行光に変換すると第２図に示したようなレー
ザ光の断面形状にすることが可能であり、一方向ビーム
拡大器をなしですますことができる。したがって、一方
向ビーム拡大器を用いることから生じる光学的特性の劣
化、光学系調節の困難さを解消することができる。
以下本発明の実施例を詳しく説明する。
第５図は本発明の走査光学装置の一実施例を示す。半導
体レーザ９から放射するしｉザ光はＮ、Ａ、の大きいカ
ップリングレンズ（焦点距離ｆ０とする）により高い光
利用効率で平行光に変換する。回転多面＠！２上では第
６図に示すような楕円形状のレーザ光断面形状をしてお
シ、その短軸方向は回転多面鏡の回転軸に平行方向とな
るようにする。そのためには第５図において、半導体レ
ーザ９の接合面と回転多面鏡２の回転軸とは平行になる
ように配置すれはよい。回転多面鏡２により走査された
レーザ光は結像レンズ７に入射する。
体レーザ９から放射するしｉザ光はＮ、Ａ、の大きいカ
ップリングレンズ（焦点距離ｆ０とする）により高い光
利用効率で平行光に変換する。回転多面＠！２上では第
６図に示すような楕円形状のレーザ光断面形状をしてお
シ、その短軸方向は回転多面鏡の回転軸に平行方向とな
るようにする。そのためには第５図において、半導体レ
ーザ９の接合面と回転多面鏡２の回転軸とは平行になる
ように配置すれはよい。回転多面鏡２により走査された
レーザ光は結像レンズ７に入射する。
結像レンズ７としてはすでに第１図で説明したＦθレン
ズ（焦点距離ｆとする。）を用いる。被走査面としての
感光ドラム１の前には円筒レンズ８を配置している。第
６図に示したレーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２お
よびたて方向の長さｄｌ の比は第４区のごときレーザ
光放射分布より、通常ｄ２／ｄ１ ＝３〜１０程度の値
をもっている。
ズ（焦点距離ｆとする。）を用いる。被走査面としての
感光ドラム１の前には円筒レンズ８を配置している。第
６図に示したレーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２お
よびたて方向の長さｄｌ の比は第４区のごときレーザ
光放射分布より、通常ｄ２／ｄ１ ＝３〜１０程度の値
をもっている。
ｄ２／ｄ、＝５として以下光学系パラメータの設定方法
を述べる。また半導体レーザのレーザ光放射分布は第４
図ｔｂ）に示す如く近似的にガウス型分布とし、以下の
計算においてｄｌ、ｄ２は中心光強度のｌ／ｅ２になる
点で測定したレーザ光断面形状の大きさとする。
を述べる。また半導体レーザのレーザ光放射分布は第４
図ｔｂ）に示す如く近似的にガウス型分布とし、以下の
計算においてｄｌ、ｄ２は中心光強度のｌ／ｅ２になる
点で測定したレーザ光断面形状の大きさとする。
また、感光ドラム１上で絞りこむ光スポツト径ｄｏはＸ
方向、Ｘ方向とも０１１ｍｍとする０第６図に示したレ
ーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２ はＦ−θレンズ
７によシ感光ドラム１上にｄ。に絞りこまれる。ｄｏ
とｄ２ の間では次式％式％ ここでλは光の波長、ｆはＦθレンズ焦点距離。
方向、Ｘ方向とも０１１ｍｍとする０第６図に示したレ
ーザ光の断面形状の横方向の長さｄ２ はＦ−θレンズ
７によシ感光ドラム１上にｄ。に絞りこまれる。ｄｏ
とｄ２ の間では次式％式％ ここでλは光の波長、ｆはＦθレンズ焦点距離。
回転多面鏡２の回転軸に平行な方向すなわちＸ方向の絞
シこみは円筒レンズ８がない時、感光ドラム１上での絞
りこまれたレーザ光の大きさをｄｏ′とすると次式で与
えられる。
シこみは円筒レンズ８がない時、感光ドラム１上での絞
りこまれたレーザ光の大きさをｄｏ′とすると次式で与
えられる。
ｆ ＝３００ ｍｍ 、λ＝ ０．７５ Ｘ Ｉ ０−
３ｍｍ 。
３ｍｍ 。
ｄｏ＝０．１ｍｍとすると、（υ式よｐｄ２ ＝２．８
６ｒｒＨｎ、ｄ２ ／ｄｚ ＝５とするとｄ １：＝
Ｑ、７５ ｍｍ（。
６ｒｒＨｎ、ｄ２ ／ｄｚ ＝５とするとｄ １：＝
Ｑ、７５ ｍｍ（。
式（２）よりｄｏ’ ＝０．５ ｍｍ０ｄ とｄ／がほ
とんど等しいことによシ、円筒ル ンス位置でのＸ方向のレーザ光の断面形状の太きさはほ
とんどｄ。′に等しい。ｄ／ は円筒レンズ８によシ感
光ドラム１上にｄ。に絞りこむように設定する。すなわ
ち１円筒レンズ焦点距離ｆ。は次式により設定する０ 上記したパラメータを代入してｆ。−５２，４ｍｎ１と
なる。
とんど等しいことによシ、円筒ル ンス位置でのＸ方向のレーザ光の断面形状の太きさはほ
とんどｄ。′に等しい。ｄ／ は円筒レンズ８によシ感
光ドラム１上にｄ。に絞りこむように設定する。すなわ
ち１円筒レンズ焦点距離ｆ。は次式により設定する０ 上記したパラメータを代入してｆ。−５２，４ｍｎ１と
なる。
以上のごとく設定すると感光ドラム上にはＸ方向、Ｘ方
向とも直径Ｑ、１ｍｍのほぼ円形状のレーザ光スポット
に絞りこまれることになる０また、この第５図の光学系
においても第３図ですでに説明した様に回転多面鏡の面
倒れ角ψがあっても、光走査ピッチむらの小さい光走査
を実現できる。
向とも直径Ｑ、１ｍｍのほぼ円形状のレーザ光スポット
に絞りこまれることになる０また、この第５図の光学系
においても第３図ですでに説明した様に回転多面鏡の面
倒れ角ψがあっても、光走査ピッチむらの小さい光走査
を実現できる。
半導体レーザからのレーザ光は非点収差を伴なう場合が
あることが知られているが、そのような場合には第５図
の円筒レンズ８と感光ドラム１間の距離を調節すると収
差は補正できる。
あることが知られているが、そのような場合には第５図
の円筒レンズ８と感光ドラム１間の距離を調節すると収
差は補正できる。
第５図において光走査器として回転多面鏡を用いた例を
示したがガルバノミラ−を用いても良い０第４図に示し
た半導体レーザの放射角度分布におけるよ、／方向の拡
がり角度の比が第５図に示した本発明の光学系において
設定した値と異なる場合が半導体レーザの特性のばらつ
き等により生ずることがある。この場合にはプリズムを
カップリングレンズ１０と回転多面鏡２との間に配置す
ることが有効である。すなわち、プリズムを第７図のよ
うに配置すると、幅ｄで入射した平行レーザ光は幅ｄ／
の平行レーザ光に変換される。ｄ′とｄの間には次式で
表わされる関係がある。
示したがガルバノミラ−を用いても良い０第４図に示し
た半導体レーザの放射角度分布におけるよ、／方向の拡
がり角度の比が第５図に示した本発明の光学系において
設定した値と異なる場合が半導体レーザの特性のばらつ
き等により生ずることがある。この場合にはプリズムを
カップリングレンズ１０と回転多面鏡２との間に配置す
ることが有効である。すなわち、プリズムを第７図のよ
うに配置すると、幅ｄで入射した平行レーザ光は幅ｄ／
の平行レーザ光に変換される。ｄ′とｄの間には次式で
表わされる関係がある。
プリズムの頂角αは次式で表わされる。
α＝θ。
ただし、θ０は入射角度、θ、は出射角度、ｎはプリズ
ムの屈折率を示す。
ムの屈折率を示す。
したがって、プリズムを用いると入射角θ。を調整する
ことによシレーザ光の幅を所望の大きさに変えることが
可能である。
ことによシレーザ光の幅を所望の大きさに変えることが
可能である。
以上説明したプリズムを本発明の走査光学系に適用した
実施例を第８図に示す。カップリングレンズ１０を出射
した平行なレーザ光の断面の大きさはｄ、、ｄ２であり
、この比ｄ２／ｄ１はプリズム１１によりａ； ／ ｄ
ｌに変換され回転多面鏡２に入射する。
実施例を第８図に示す。カップリングレンズ１０を出射
した平行なレーザ光の断面の大きさはｄ、、ｄ２であり
、この比ｄ２／ｄ１はプリズム１１によりａ； ／ ｄ
ｌに変換され回転多面鏡２に入射する。
以上説明したプリズムを用いると半導体レーザから出射
するレーザ光の拡が９角度特性のばらつきを補償する機
能を持たせることができる。またプリズムを用いると第
１図に示した円筒レンズの場合生じる波面収査は全く問
題にならない利点がある。
するレーザ光の拡が９角度特性のばらつきを補償する機
能を持たせることができる。またプリズムを用いると第
１図に示した円筒レンズの場合生じる波面収査は全く問
題にならない利点がある。
以上の如く、本発明によれば１円筒レンズからなる一方
向ビーム拡大器が不要となり、光学的特性の劣化の少な
い、かつ光学等の調整が極めて簡単な走査光学装置を実
現できる。
向ビーム拡大器が不要となり、光学的特性の劣化の少な
い、かつ光学等の調整が極めて簡単な走査光学装置を実
現できる。
第１図は従来の走査光学装置を示す図。
第２図第３図は第１図を説明するだめの図。
第４図は半導体レーザから放射する光強度の放射角度分
布を示す図。 第５図は本発明の一実施例を示す図。 第６図は第５図を説明するだめの図。 第７図はプリズムの機能を説明する図。 第８図は本発明の他の実施例を示す図である０１・・・
感光ドラム、２・・・回転多面鏡、７・・・Ｆθレンズ
、８・・・円筒レンズ、９・・・半導体レーザ、１０・
・・カップリングレンズ、１１・・・プリズム０方１図 拓 ２ 図 第 Ｓ 図
布を示す図。 第５図は本発明の一実施例を示す図。 第６図は第５図を説明するだめの図。 第７図はプリズムの機能を説明する図。 第８図は本発明の他の実施例を示す図である０１・・・
感光ドラム、２・・・回転多面鏡、７・・・Ｆθレンズ
、８・・・円筒レンズ、９・・・半導体レーザ、１０・
・・カップリングレンズ、１１・・・プリズム０方１図 拓 ２ 図 第 Ｓ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、楕円形の断面形状を有するレーザ光を放射する半導
体レーザと、該半導体レーザから放射するレーザ光を平
行光に変換するレンズと、光走査器と、該走査器が光走
査するレーザ光を被走査面上に絞りこむ結像レンズとか
らなる走査光学装置において、上記光走査器に入射する
楕円状レーザ光の短軸方向が上記光走査器の回転軸にな
るよう上記半導体レーザを設置し、光走査するレーザ光
を円筒レンズを通過させて上記被走査面に導くことを特
徴とする走査光学装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の走査光学装置において
、上記レンズと光走査器との間にプリズムを配置したこ
とを特徴とする走査光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59084024A JPS60423A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59084024A JPS60423A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 走査光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60423A true JPS60423A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=13818991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59084024A Pending JPS60423A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 走査光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60423A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61173213A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | Asahi Optical Co Ltd | レ−ザ−プリンタ−等の走査光学系 |
| JPS61184046A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ光走査装置 |
| JPS61245129A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-31 | Asahi Optical Co Ltd | レ−ザ−ビ−ムプリンタ−等の走査光学系 |
| JPS63302430A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 光デイスク装置 |
| JP2013250537A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Seiko Epson Corp | 画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5224542A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-24 | Canon Inc | Optical system for shaping a beam |
| JPS52119331A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Canon Inc | Laser recording device |
| JPS52153456A (en) * | 1976-06-16 | 1977-12-20 | Hitachi Ltd | Laser recording apparatus |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP59084024A patent/JPS60423A/ja active Pending
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