JP2554724B2 - レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 - Google Patents
レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系Info
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザーダイオードアレイを用いる光走査
光学系に関する。
光学系に関する。
レーザーダイオードアレイはレーザーダイオード即ち
半導体レーザーを複数個、その発光部がアレイ配列する
ようにして一体化した発光源であるが、近来、このよう
な発光源を用い、複数の光束を同時に偏向することによ
り被走査面を複数ライン一度に光走査し、走査速度の実
質的向上を図ることが提案されている。
半導体レーザーを複数個、その発光部がアレイ配列する
ようにして一体化した発光源であるが、近来、このよう
な発光源を用い、複数の光束を同時に偏向することによ
り被走査面を複数ライン一度に光走査し、走査速度の実
質的向上を図ることが提案されている。
第９図は、レーザーダイオードアレイの１例を示して
いる。この例で、レーザーダイオードアレイLDAは、２
つの発光部が距離Ｌを置いて配列されている。各発光部
からは、ヘテロ接合面９と直交する方向を長軸方向とす
る楕円ビームB1,B2が放射される。これら楕円ビームの
発散角は長軸方向がエネルギー半値で30゜幅、短軸方向
（ヘテロ接合面に平行な方向）がエネルギー半値で10゜
幅程度である。また、発光部間の距離Ｌは、0.1mm程度
が限界とされている。
いる。この例で、レーザーダイオードアレイLDAは、２
つの発光部が距離Ｌを置いて配列されている。各発光部
からは、ヘテロ接合面９と直交する方向を長軸方向とす
る楕円ビームB1,B2が放射される。これら楕円ビームの
発散角は長軸方向がエネルギー半値で30゜幅、短軸方向
（ヘテロ接合面に平行な方向）がエネルギー半値で10゜
幅程度である。また、発光部間の距離Ｌは、0.1mm程度
が限界とされている。
第10図は、レーザーダイオードアレイLDAから放射さ
れた２ビームを、それぞれスポットSP1,SP2として被走
査面上に結像させた状態を説明図として示している。２
ビームを同時に偏向させることにより、スポットSP1に
よりラインl1を、また、スポットSP2によりラインl2を
同時に走査できる。上述の如く、レーザーダイオードア
レイLDAにおける発光部の間隔Ｌは、0.1mm程度が限度で
され以上に小さく出来ず、この間隔Ｌを直接に上記ライ
ンl1,l2の間隔Psに対応させると、間隔Psが大きすぎる
ので、第11図に示すように、レーザーダイオードアレイ
LDAのヘテロ接合面９の方向を主走査方向に対して微小
角θだけ傾け、図のPLSをライン間隔Ps（第４図）と対
応させることが行われている（特開昭56−69611号公
報）。このため、第11図のＬ・cosθに対応して、スポ
ットSP1,SP2間は主走査方向（第10図左右方向）にPMだ
けずれることになる。
れた２ビームを、それぞれスポットSP1,SP2として被走
査面上に結像させた状態を説明図として示している。２
ビームを同時に偏向させることにより、スポットSP1に
よりラインl1を、また、スポットSP2によりラインl2を
同時に走査できる。上述の如く、レーザーダイオードア
レイLDAにおける発光部の間隔Ｌは、0.1mm程度が限度で
され以上に小さく出来ず、この間隔Ｌを直接に上記ライ
ンl1,l2の間隔Psに対応させると、間隔Psが大きすぎる
ので、第11図に示すように、レーザーダイオードアレイ
LDAのヘテロ接合面９の方向を主走査方向に対して微小
角θだけ傾け、図のPLSをライン間隔Ps（第４図）と対
応させることが行われている（特開昭56−69611号公
報）。このため、第11図のＬ・cosθに対応して、スポ
ットSP1,SP2間は主走査方向（第10図左右方向）にPMだ
けずれることになる。
第12図は、従来から知られている光走査光学系を簡略
化して示している。第12図の上の図は、発光源10から、
被走査面８に至る光路を同一平面上に展開した状態を表
すが、この図で上下方向は、被走査面８上では主走査方
向に対応している。そこで、この図で上下方向を簡単に
主走査方向と表すことにする。この図はまた、偏向器の
偏向反射面４により偏向されるビームが掃引する面即
ち、「偏向面」におけるビームの状態を示している。一
方、第12図の下の図は、上記光路にそって同一平面上に
展開した状態を示すが、この図の表されている平面は、
光路を含み、上記偏向面に直交する面である。この面
を、簡単に「偏向面に直交する面」と言う。偏向面に直
交する面でのビームの状態を表す第12図下図において、
上下方向は副走査方向に対応するので、以下、この方向
を簡単に副走査方向とよぶ。
化して示している。第12図の上の図は、発光源10から、
被走査面８に至る光路を同一平面上に展開した状態を表
すが、この図で上下方向は、被走査面８上では主走査方
向に対応している。そこで、この図で上下方向を簡単に
主走査方向と表すことにする。この図はまた、偏向器の
偏向反射面４により偏向されるビームが掃引する面即
ち、「偏向面」におけるビームの状態を示している。一
方、第12図の下の図は、上記光路にそって同一平面上に
展開した状態を示すが、この図の表されている平面は、
光路を含み、上記偏向面に直交する面である。この面
を、簡単に「偏向面に直交する面」と言う。偏向面に直
交する面でのビームの状態を表す第12図下図において、
上下方向は副走査方向に対応するので、以下、この方向
を簡単に副走査方向とよぶ。
発光源10からの発散性のビームはコリメート部11によ
り平行光束化され、シリンドリカルレンズ12により偏向
面に直交する面内で、主走査方向に平行な線像として、
偏向反射面４の近傍に結像する。結像レンズ13はアナモ
フィックなレンズであって、主走査方向では、平行光束
を被走査面８上に集光させ、副走査方向に関しては、即
ち偏向面に直交する面内では、反射偏向面４の位置と被
走査面８とを略共役関係に結び付ける。従ってビームは
被走査面８上にスポット状に結像する。
り平行光束化され、シリンドリカルレンズ12により偏向
面に直交する面内で、主走査方向に平行な線像として、
偏向反射面４の近傍に結像する。結像レンズ13はアナモ
フィックなレンズであって、主走査方向では、平行光束
を被走査面８上に集光させ、副走査方向に関しては、即
ち偏向面に直交する面内では、反射偏向面４の位置と被
走査面８とを略共役関係に結び付ける。従ってビームは
被走査面８上にスポット状に結像する。
さて、第12図に示す如き光走査光学系の発光源とし
て、レーザーダイオードアレイを用いると、以下の如き
問題が発生する。
て、レーザーダイオードアレイを用いると、以下の如き
問題が発生する。
前述の如く、レーザーダイオードアレイから放射され
るビームの発散角は、ヘテロ接合面に直交する方向で大
きい。従って、これらビームをコリメート部でコリメー
トすると、平行光束化された各ビームの光束径はコリメ
ート部のN.Aが非常に小さく無い限り、ヘテロ接合面に
直交する方向に於いて大きくなる。また、レーザーダイ
オードアレイは、そのヘテロ接合面が主走査方向に所定
角θだけ傾けて使用されるが、θは微小であるので、結
局、コリメートされた各ビームは主走査方向に細く、副
走査方向に太いビームになる。このため、第12図の如き
光学系で、かかるビームを被走査面８上に結像させる
と、結像スポットの形状は、第10図に示すスポットSP1,
SP2のような、副走査方向に若干長い良好な形状を得る
ことが難しい。即ち、副走査方向のスポット幅はシリン
ドリカルレンズにより調整可能であるが、主走査方向の
幅は、コリメート部により決まってしまう。
るビームの発散角は、ヘテロ接合面に直交する方向で大
きい。従って、これらビームをコリメート部でコリメー
トすると、平行光束化された各ビームの光束径はコリメ
ート部のN.Aが非常に小さく無い限り、ヘテロ接合面に
直交する方向に於いて大きくなる。また、レーザーダイ
オードアレイは、そのヘテロ接合面が主走査方向に所定
角θだけ傾けて使用されるが、θは微小であるので、結
局、コリメートされた各ビームは主走査方向に細く、副
走査方向に太いビームになる。このため、第12図の如き
光学系で、かかるビームを被走査面８上に結像させる
と、結像スポットの形状は、第10図に示すスポットSP1,
SP2のような、副走査方向に若干長い良好な形状を得る
ことが難しい。即ち、副走査方向のスポット幅はシリン
ドリカルレンズにより調整可能であるが、主走査方向の
幅は、コリメート部により決まってしまう。
従って、コリメート部は、これを結像スポットの主走
査方向の幅に応じて、設計する必要があるが、実際に光
走査光学系を組立てた状態で、主走査方向のスポット幅
として、所望のものが得られないような場合には、スポ
ット形状の調整のためにコリメート部を変える必要があ
り、これはコスト高を招来する。
査方向の幅に応じて、設計する必要があるが、実際に光
走査光学系を組立てた状態で、主走査方向のスポット幅
として、所望のものが得られないような場合には、スポ
ット形状の調整のためにコリメート部を変える必要があ
り、これはコスト高を招来する。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、レーザーダイオードアレ
イを発光源として用い、尚且つ、容易且つ確実に、良好
な結像スポットを形状を実現できる、新規な光走査光学
系の提供にある。
て、その目的とするところは、レーザーダイオードアレ
イを発光源として用い、尚且つ、容易且つ確実に、良好
な結像スポットを形状を実現できる、新規な光走査光学
系の提供にある。
以下、本発明を説明する。
本発明の光走査光学系は、「レーザーダイオードアレ
イからの複数の光束により被走査面を同時に走査する光
学系」であって、請求項1,2の発明とも、コリメート部
と、第１及び第２の結像光学系と、偏向器とを有する。
イからの複数の光束により被走査面を同時に走査する光
学系」であって、請求項1,2の発明とも、コリメート部
と、第１及び第２の結像光学系と、偏向器とを有する。
コリメート部は、レーザーダイオードアレイからの各
光束を平行光束とする。
光束を平行光束とする。
第１の結像光学系は、偏向面内でアフォーカルで且つ
偏向面と直交する面内で上記コリメート部からの光束を
線状に結像させる。
偏向面と直交する面内で上記コリメート部からの光束を
線状に結像させる。
偏向器は、この第１の結像光学系からの光束を偏向さ
せる。
せる。
第２の結像光学系は、この偏向器からの光束を上記被
走査面上に集光させる。
走査面上に集光させる。
請求項１の発明では、第１の結像光学系が、「上記コ
リメート部側から偏向器の側へ向かって、正の屈折力を
持つ球面レンズ、偏向面と直交する面内での正の屈折力
を持ち、コリメート部側のレンズ面が曲率を持つ第１の
シリンドリカルレンズ、偏向面と直交する面内で負の屈
折力を持ち、コリメート部側のレンズ面が曲率を持つ第
２のシリンドリカルレンズ、正の屈折力を持つ球面レン
ズをこの順序に配列してなり、上記コリメート部の射出
瞳面と上記偏向器の偏向反射面とを共役関係とすること
なく、コリメート部側の球面レンズの結像面と上記偏向
反射面とを、偏向面と直交する面内において略共役な関
係に結び付けるもの」であり、第２の結像光学系は、
「偏向面と直交する面内で上記偏向反射面の位置と被走
査面とを略共役な関係に結び付けるもの」である。
リメート部側から偏向器の側へ向かって、正の屈折力を
持つ球面レンズ、偏向面と直交する面内での正の屈折力
を持ち、コリメート部側のレンズ面が曲率を持つ第１の
シリンドリカルレンズ、偏向面と直交する面内で負の屈
折力を持ち、コリメート部側のレンズ面が曲率を持つ第
２のシリンドリカルレンズ、正の屈折力を持つ球面レン
ズをこの順序に配列してなり、上記コリメート部の射出
瞳面と上記偏向器の偏向反射面とを共役関係とすること
なく、コリメート部側の球面レンズの結像面と上記偏向
反射面とを、偏向面と直交する面内において略共役な関
係に結び付けるもの」であり、第２の結像光学系は、
「偏向面と直交する面内で上記偏向反射面の位置と被走
査面とを略共役な関係に結び付けるもの」である。
請求項２の発明では、第１の結像光学系が、「上記コ
リメート部側から偏向器の側へ向かって、正の屈折力を
持つ球面レンズ、偏向面と直交する面内で屈折力を持つ
シリンドリカルレンズ、正の屈折力を持つ球面レンズを
この順序に配列してなり、上記コリメート部の射出瞳面
と上記偏向器の偏向反射面とを共役関係とすることな
く、コリメート部側の球面レンズの結像面と上記偏向反
射面とを、偏向面と直交する面内において、略共役な関
係に結び付けるもの」であり、第２の結像光学系は、
「偏向面と直交する面内で上記偏向反射面の位置と被走
査面とを略共役な関係に結び付けるもの」である。
リメート部側から偏向器の側へ向かって、正の屈折力を
持つ球面レンズ、偏向面と直交する面内で屈折力を持つ
シリンドリカルレンズ、正の屈折力を持つ球面レンズを
この順序に配列してなり、上記コリメート部の射出瞳面
と上記偏向器の偏向反射面とを共役関係とすることな
く、コリメート部側の球面レンズの結像面と上記偏向反
射面とを、偏向面と直交する面内において、略共役な関
係に結び付けるもの」であり、第２の結像光学系は、
「偏向面と直交する面内で上記偏向反射面の位置と被走
査面とを略共役な関係に結び付けるもの」である。
なお、「偏向器」としては、周知の回転多面鏡や、ピ
ラミダルミラー、あるいはガルバノミラー等を用いるこ
とができる。
ラミダルミラー、あるいはガルバノミラー等を用いるこ
とができる。
上記の如く、本発明においては、請求項1,2の発明と
も、第１の結像光学系が、２枚の球面レンズとシリンド
リカルレンズとを有する。
も、第１の結像光学系が、２枚の球面レンズとシリンド
リカルレンズとを有する。
この第１の結像光学系は、偏向面内でアフォーカルで
あるから、２枚の球面レンズが、偏向面内ではビームエ
キスパンダー系を構成し、従って、主走査方向のスポッ
ト幅に応じて、このビームエキスパンダー系のビームエ
キスパンド比を設定することにより、所望のスポット幅
を設計できる。
あるから、２枚の球面レンズが、偏向面内ではビームエ
キスパンダー系を構成し、従って、主走査方向のスポッ
ト幅に応じて、このビームエキスパンダー系のビームエ
キスパンド比を設定することにより、所望のスポット幅
を設計できる。
また、第１の結像光学系は、シリンドリカルレンズを
有し、これのシリンドリカルレンズは偏向面に直交する
方向にパワーをもつところから、これらシリンドリカル
レンズの光軸方向への変位により、スポット幅を副走査
方向において、調整できる。
有し、これのシリンドリカルレンズは偏向面に直交する
方向にパワーをもつところから、これらシリンドリカル
レンズの光軸方向への変位により、スポット幅を副走査
方向において、調整できる。
また、上記球面レンズの少くとも一方を光軸方向へ変
位させることにより、主走査方向のスポット幅を調整で
きる。
位させることにより、主走査方向のスポット幅を調整で
きる。
このように、本発明にあっては、第１の結像光学系
が、結像スポット形状を主走査方向と副走査方向とで独
立に調整できる機能を有している。
が、結像スポット形状を主走査方向と副走査方向とで独
立に調整できる機能を有している。
以下、図面を参照しながら具体的な実施例に即して説
明する。
明する。
第１図は、請求項１の発明の１実施例を用部のみ略示
している。図中、符号１は光源部を示す。光源部１は、
第９図に示す如きレーザーダイオードアレイLDAとコリ
メート部たるコリメートレンズとの組み合わせであり、
レーザーダイオードアレイLDAは、第11図に示すように
そのヘテロダイン接合面を主走査方向に対し所定の微小
角θだけ傾けて用いられる。
している。図中、符号１は光源部を示す。光源部１は、
第９図に示す如きレーザーダイオードアレイLDAとコリ
メート部たるコリメートレンズとの組み合わせであり、
レーザーダイオードアレイLDAは、第11図に示すように
そのヘテロダイン接合面を主走査方向に対し所定の微小
角θだけ傾けて用いられる。
第１の結像光学系２は、正の屈折力を持つ球面レンズ
2a,2cで、第１、第２のシリンドリカルレンズ2b1,2b2を
挟んだ構成となっている。第１のシリンドリカルレンズ
2b1は偏向面に直交する面内に於いて正の屈折力を持
ち、第２のシリンドリカルレンズ2b2は偏向面に直交す
る面内に於いて負の屈折力を持つ。これら第１、第２の
シリンドリカルレンズ2b1,2b2は何れも入射側即ちコリ
メートレンズの側のレンズ面が曲率をもち射出側のレン
ズ面は平面である。
2a,2cで、第１、第２のシリンドリカルレンズ2b1,2b2を
挟んだ構成となっている。第１のシリンドリカルレンズ
2b1は偏向面に直交する面内に於いて正の屈折力を持
ち、第２のシリンドリカルレンズ2b2は偏向面に直交す
る面内に於いて負の屈折力を持つ。これら第１、第２の
シリンドリカルレンズ2b1,2b2は何れも入射側即ちコリ
メートレンズの側のレンズ面が曲率をもち射出側のレン
ズ面は平面である。
符号３は、偏向器としての回転多面鏡を示す。
第２の結像光学系13Aは、アナモフィックな単レンズ
５、正の屈折力を持つ球面単レンズ６、トーリック面を
持つアナモフィックな単レンズ７により構成されてい
る。
５、正の屈折力を持つ球面単レンズ６、トーリック面を
持つアナモフィックな単レンズ７により構成されてい
る。
第２図は、第１図の光学系によるビームの様子を第12
図と同様に、偏向面および、偏向面に直交する面につき
示したものである。
図と同様に、偏向面および、偏向面に直交する面につき
示したものである。
符号10はレーザーダイオードアレイの発光部が配置さ
れる面を示し、符号11はコリメートレンズを示す。
れる面を示し、符号11はコリメートレンズを示す。
光源部からの２本の平行ビームは、第１の結像光学系
２の球面レンズ2aにより、主走査方向、副走査方向とも
符号Ａで示す位置に一旦結像する。
２の球面レンズ2aにより、主走査方向、副走査方向とも
符号Ａで示す位置に一旦結像する。
そして、この結像点がさらに、副走査方向に於いては
回転多面鏡３の偏向反射面４の近傍に、シリンドリカル
レンズ2b1,2b2と球面レンズ2cの作用により結像する。
一方、シリンドリカルレンズ2b1,2b2は何れも偏向面に
直交する面内に屈折力を持つが、偏向面内では屈折力を
持たないので、主走査方向に於いては第１の結像光学系
１以後のビームは平行ビームとなる。従って、第１の結
像光学系による各ビームの像は、主走査方向に平行な線
状である。即ち、第１の結像光学系は、偏向面内でアフ
ォーカルで且つ偏向面と直交する面内で上記コリメート
部からの光束を線状に結像させる。このとき、コリメー
ト部の射出瞳面と上記回転多面鏡の偏向反射面とは共役
関係にない。
回転多面鏡３の偏向反射面４の近傍に、シリンドリカル
レンズ2b1,2b2と球面レンズ2cの作用により結像する。
一方、シリンドリカルレンズ2b1,2b2は何れも偏向面に
直交する面内に屈折力を持つが、偏向面内では屈折力を
持たないので、主走査方向に於いては第１の結像光学系
１以後のビームは平行ビームとなる。従って、第１の結
像光学系による各ビームの像は、主走査方向に平行な線
状である。即ち、第１の結像光学系は、偏向面内でアフ
ォーカルで且つ偏向面と直交する面内で上記コリメート
部からの光束を線状に結像させる。このとき、コリメー
ト部の射出瞳面と上記回転多面鏡の偏向反射面とは共役
関係にない。
第２図に於いて、第２の結像光学系13Aは簡略化して
描いてある。この結像光学系13Aは、回転多面鏡３によ
り偏向された各ビームを被走査面上に結像させる。即
ち、第２の結像光学系は、偏向面と直交する面内で上記
偏向反射面の位置と被走査面とを略共役な関係に結び付
けるとともに、偏向面内では、平行ビームを被走査面８
上に集光させる。このため、偏向器３の面倒れは有効に
補正される。また、第２の結像光学系13Aは回転多面鏡
４の等速回転にともない、光走査が等速に行われるよう
に構成された所謂ｆθレンズである。
描いてある。この結像光学系13Aは、回転多面鏡３によ
り偏向された各ビームを被走査面上に結像させる。即
ち、第２の結像光学系は、偏向面と直交する面内で上記
偏向反射面の位置と被走査面とを略共役な関係に結び付
けるとともに、偏向面内では、平行ビームを被走査面８
上に集光させる。このため、偏向器３の面倒れは有効に
補正される。また、第２の結像光学系13Aは回転多面鏡
４の等速回転にともない、光走査が等速に行われるよう
に構成された所謂ｆθレンズである。
ここで先ず、第２の結像光学系の具体的１例を次に示
す。r1〜r6は第２の結像光学系13Aの偏向反射面４側か
ら順次のレンズ面の主走査方向の曲率半径、ｒ′１〜
ｒ′６は偏向反射面４側から順次のレンズ面な副走査方
向の曲率半径、d1〜d5は偏向反射面４側からの順次の面
間距離、n1〜n3は偏向反射面４側から順次のレンズの屈
折率（レーザーダイオードアレイの発光波長780nmに対
するもの、）fM,fSは第２の結像光学系13Aの主走査方
向、副走査方向の焦点距離、βは副走査方向の偏向反射
面と被走査面との共役関係に於ける横倍率、dOは偏向反
射面４と単レンズ５の偏向器側レンズ面との間の距離を
表す。
す。r1〜r6は第２の結像光学系13Aの偏向反射面４側か
ら順次のレンズ面の主走査方向の曲率半径、ｒ′１〜
ｒ′６は偏向反射面４側から順次のレンズ面な副走査方
向の曲率半径、d1〜d5は偏向反射面４側からの順次の面
間距離、n1〜n3は偏向反射面４側から順次のレンズの屈
折率（レーザーダイオードアレイの発光波長780nmに対
するもの、）fM,fSは第２の結像光学系13Aの主走査方
向、副走査方向の焦点距離、βは副走査方向の偏向反射
面と被走査面との共役関係に於ける横倍率、dOは偏向反
射面４と単レンズ５の偏向器側レンズ面との間の距離を
表す。
r1−20.286 r1′−20.286 d1 2.229 n1 1.51118 r2 ∞ r2′ 7.58 d2 2.214 r3−60.785 r3′−60.785 d3 2.972 n2 1.51118 r4−30.838 r4′−30.838 d4 0.892 r5− ∞ r5′ ∞ d5 3.626 n3 1.76605 r6−36.709 r6′−10.061 fM＝100,fS＝21.011,dO＝12.187,β＝−4.036 この第２の結像光学系に関する副走査方向の球面収差
及びコマ収差を第５図に示す。この第５図から明らかな
ように、この具体例では第２の結像光学系13Aにアンダ
ーの球面収差が発生している。
及びコマ収差を第５図に示す。この第５図から明らかな
ように、この具体例では第２の結像光学系13Aにアンダ
ーの球面収差が発生している。
次に、第１の結像光学系２の具体例を２例あげる。こ
れら各具体例と、上記第２の結像光学系の具体例との各
組合せが、請求項１の発明の実施例を与える。r21〜r28
は、第１の結像光学系２の光源側から順次のレンズ面の
主走査方向の曲率半径、ｒ′21〜ｒ′28は第１の結像光
学系２の光源側から順次のレンズ面の副走査方向の曲率
半径、d21〜d27は光源側からの順次の面間距離、n21〜n
24は光源側から順次のレンズの屈折率（レーザーダイオ
ードアレイの発光波長780nmに対するもの）,f2a,f2b1,f
2b2,f2cはレンズ2a,2b1,2b2,2cの焦点距離を表す。
れら各具体例と、上記第２の結像光学系の具体例との各
組合せが、請求項１の発明の実施例を与える。r21〜r28
は、第１の結像光学系２の光源側から順次のレンズ面の
主走査方向の曲率半径、ｒ′21〜ｒ′28は第１の結像光
学系２の光源側から順次のレンズ面の副走査方向の曲率
半径、d21〜d27は光源側からの順次の面間距離、n21〜n
24は光源側から順次のレンズの屈折率（レーザーダイオ
ードアレイの発光波長780nmに対するもの）,f2a,f2b1,f
2b2,f2cはレンズ2a,2b1,2b2,2cの焦点距離を表す。
（具体例１） 主走査エクスパンド比：＝f2c/f2a＝1.699 （具体例２） 主走査エクスパンド比：＝f2c/f2a＝1.699 具体例１を用いたときの、第２の結像光学系（上述の
具体例）に関する副走査方向の球面収差とコマ収差を第
６図に、また具体例２を用いたときの、第２の結像光学
系（上述の具体例）に関する副走査方向の球面収差とコ
マ収差を第７図にそれぞれ示す。
具体例）に関する副走査方向の球面収差とコマ収差を第
６図に、また具体例２を用いたときの、第２の結像光学
系（上述の具体例）に関する副走査方向の球面収差とコ
マ収差を第７図にそれぞれ示す。
以上は請求項１の発明に対する実施例である。
以下に請求項２の発明に関する実施例を説明する。
第３図は、請求項２の発明の１実施例を要部のみ略字
している。繁雑を避けるため混同の虞れがないと思われ
るものについては、第１図におけると同一の符号を付し
た。
している。繁雑を避けるため混同の虞れがないと思われ
るものについては、第１図におけると同一の符号を付し
た。
請求項２の発明の特徴とするところは、第３図に示す
ように、第１の結像光学系２が、正の屈折力を持つ球面
レンズ2a,2cでシリンドリカルレンズ2bを挟んだ構成と
なっている点にある。
ように、第１の結像光学系２が、正の屈折力を持つ球面
レンズ2a,2cでシリンドリカルレンズ2bを挟んだ構成と
なっている点にある。
第４図は、第３図の光学系によるビームの様子を第２
図と同様に、偏向面および、偏向面に直行する面につき
示したものである。
図と同様に、偏向面および、偏向面に直行する面につき
示したものである。
第１図に於けると同じく符号10はレーザーダイオード
アレイの発光部が配置される面を示し、符号11はコリメ
ートレンズを示す。
アレイの発光部が配置される面を示し、符号11はコリメ
ートレンズを示す。
光源部からの２本の平行ビームは、第１の結像光学系
２の球面レンズ2aにより、主走査方向、副走査方向とも
符号Ａで示す位置に一旦結像する。
２の球面レンズ2aにより、主走査方向、副走査方向とも
符号Ａで示す位置に一旦結像する。
そして、この結像点がさらに、副走査方向に於いては
偏向器の偏向反射面の近傍に、シリンドリカルレンズ2b
と球面レンズ2cの作用により結像する。一方、シリンド
リカルレンズ2bは偏向面に直交する面内に屈折力を持つ
が、偏向面内では屈折力を持たないので、主走査方向に
於いては第１の結像光学系１以後のビームは平行ビーム
となる。従って、第１の結像光学系による各ビームの像
は、主走査方向に平行な線状である。即ち、第１の結像
光学系は、偏向面内でアフォーカルで且つ偏向面と直交
する面内で上記コリメート部からの光束を線状に結像さ
せる。このとき、コリメート部の射出瞳面と上記偏向器
の偏向反射面とは共役関係にない。
偏向器の偏向反射面の近傍に、シリンドリカルレンズ2b
と球面レンズ2cの作用により結像する。一方、シリンド
リカルレンズ2bは偏向面に直交する面内に屈折力を持つ
が、偏向面内では屈折力を持たないので、主走査方向に
於いては第１の結像光学系１以後のビームは平行ビーム
となる。従って、第１の結像光学系による各ビームの像
は、主走査方向に平行な線状である。即ち、第１の結像
光学系は、偏向面内でアフォーカルで且つ偏向面と直交
する面内で上記コリメート部からの光束を線状に結像さ
せる。このとき、コリメート部の射出瞳面と上記偏向器
の偏向反射面とは共役関係にない。
第２の結像光学系13Aは、第１図に即して説明したの
と同様のものである。
と同様のものである。
請求項２の発明の最初の実施例としては、上で説明し
た、請求項１の発明の実施例において採用した第２の結
像光学系と同一のものに、球面レンズ２枚とシリンドリ
カルレンズ１枚とからなる第１の結像光学系を組合せた
例である。
た、請求項１の発明の実施例において採用した第２の結
像光学系と同一のものに、球面レンズ２枚とシリンドリ
カルレンズ１枚とからなる第１の結像光学系を組合せた
例である。
前述の例と同じく、第１の結像光学系に関し、r11〜r
16を第１の結像光学系の光源側から順次のレンズ面の主
走査方向の曲率半径、ｒ′11〜ｒ′16を第１の結像光学
系の光源側から順次のレンズ面の副走査方向の曲率半
径、d11〜d15を光源側からの順次の面間距離、n11〜n13
を光源側から順次のレンズの屈折率（レーザーダイオー
ドアレイの発光波長780nmに対するもの）、f2a,f2b,f2c
をレンズ2a,2b,2cの焦点距離とする。
16を第１の結像光学系の光源側から順次のレンズ面の主
走査方向の曲率半径、ｒ′11〜ｒ′16を第１の結像光学
系の光源側から順次のレンズ面の副走査方向の曲率半
径、d11〜d15を光源側からの順次の面間距離、n11〜n13
を光源側から順次のレンズの屈折率（レーザーダイオー
ドアレイの発光波長780nmに対するもの）、f2a,f2b,f2c
をレンズ2a,2b,2cの焦点距離とする。
主走査方向エクスパンド比：＝f2b/f2a＝1.699 この実施例に関する副走査方向の球面収差とコマ収差
を第８図に示す。
を第８図に示す。
この第８図と、第６図とを比較すると、明らかに、こ
の請求項２の発明の第１の結像光学系の使用により、球
面収差は、大きくアンダーとなる。しかし、この収差量
でもスポット径が大きく、走査ライン間隔Psが大きい低
画素密度走査なら走査光学系として使用可能である。
の請求項２の発明の第１の結像光学系の使用により、球
面収差は、大きくアンダーとなる。しかし、この収差量
でもスポット径が大きく、走査ライン間隔Psが大きい低
画素密度走査なら走査光学系として使用可能である。
次に、請求項２の発明に関する第２の実施例を説明す
る。
る。
第１の結像光学系は以下の如きものである。
前述の例と同じく、r11〜r16は、第１の結像光学系２
の光源側から順次のレンズ面の主走査方向の曲率半径、
r11〜r16は、第１の結像光学系２の光源側から順次のレ
ンズ面の副走査方向の曲率半径、d1〜d1は光源側からの
順次の面間距離、n11〜n13は光源側から順次のレンズの
屈折率（レーザーダイオードアレイの発光波長780nmに
対するもの）、f2a,f2b,f2cをレンズ2a,2b,2cの焦点距
離を表す。
の光源側から順次のレンズ面の主走査方向の曲率半径、
r11〜r16は、第１の結像光学系２の光源側から順次のレ
ンズ面の副走査方向の曲率半径、d1〜d1は光源側からの
順次の面間距離、n11〜n13は光源側から順次のレンズの
屈折率（レーザーダイオードアレイの発光波長780nmに
対するもの）、f2a,f2b,f2cをレンズ2a,2b,2cの焦点距
離を表す。
主走査方向エクスパンド比：＝f2b/f2a＝1.699 ｆθレンズである第２の結像光学系は、以下の如きも
のである。
のである。
r1〜r6は、第２の結像光学系13Aの光源側から順次の
レンズ面の主走査方向の曲率半径、ｒ′１〜ｒ′６は、
第２の結像光学系13Aの光源側から順次のレンズ面の副
走査方向の曲率半径、d1〜d5は光源側からの順次の面間
距離、n1〜n3は光源側から順次のレンズの屈折率（レー
ザーダイオードアレイの発光波長780nmに対するも
の）、fM,fSは第２の結像光学系13Aの主走査方向、副走
査方向の焦点距離、βは副走査方向の偏向反射面と被走
査面との共役関係に於ける横倍率、dOは偏向反射面と単
レンズ５の偏向器側レンズ面との間の距離を表す。
レンズ面の主走査方向の曲率半径、ｒ′１〜ｒ′６は、
第２の結像光学系13Aの光源側から順次のレンズ面の副
走査方向の曲率半径、d1〜d5は光源側からの順次の面間
距離、n1〜n3は光源側から順次のレンズの屈折率（レー
ザーダイオードアレイの発光波長780nmに対するも
の）、fM,fSは第２の結像光学系13Aの主走査方向、副走
査方向の焦点距離、βは副走査方向の偏向反射面と被走
査面との共役関係に於ける横倍率、dOは偏向反射面と単
レンズ５の偏向器側レンズ面との間の距離を表す。
なお、走査のライン間隔は、60μｍないし70μｍに設
定され、前記レーザーダイオードアレイの傾き角θは１
〜２度である。
定され、前記レーザーダイオードアレイの傾き角θは１
〜２度である。
以上、本発明によれば、レーザーダイオードアレイを
用いる新規な光走査光学系を提供できる。この光学系で
は、上記のように、コリメートされた複数のビームを第
１の結像光学系の作用により主走査方向にエキスパンド
し、且つ副走査方向に於いては偏向反射面近傍に集束さ
せるので、簡単な構成で、被走査面上の結像スポットの
大きさを主、副走査方向に独立に調整でき、従って、容
易且つ確実に、所望の結像スポット形状を実現でき、ラ
イン間隔を調整できる。
用いる新規な光走査光学系を提供できる。この光学系で
は、上記のように、コリメートされた複数のビームを第
１の結像光学系の作用により主走査方向にエキスパンド
し、且つ副走査方向に於いては偏向反射面近傍に集束さ
せるので、簡単な構成で、被走査面上の結像スポットの
大きさを主、副走査方向に独立に調整でき、従って、容
易且つ確実に、所望の結像スポット形状を実現でき、ラ
イン間隔を調整できる。
なお、請求項１の発明において、第１の結像光学系を
構成する４枚のレンズを光源部の側から回転多面鏡の側
へ向かって、球面レンズ2a,2c,シリンドリカルレンズ2b
1,2b2の順に配置することも可能であるが、このように
するとビームエキスパンド後にシリンドリカルレンズが
あることになり、第１の結像光学系の光路長が長くな
り、各シリンドリカルレンズの有効径が大きくなり、第
１の結像光学系の大型化を招来するのであまり好ましく
はない。
構成する４枚のレンズを光源部の側から回転多面鏡の側
へ向かって、球面レンズ2a,2c,シリンドリカルレンズ2b
1,2b2の順に配置することも可能であるが、このように
するとビームエキスパンド後にシリンドリカルレンズが
あることになり、第１の結像光学系の光路長が長くな
り、各シリンドリカルレンズの有効径が大きくなり、第
１の結像光学系の大型化を招来するのであまり好ましく
はない。
同様に、請求項２の発明において、第１の結像光学系
を構成する３枚のレンズを光源部の側から偏向器の側へ
向かって、球面レンズ2a,2c,シリンドリカルレンズ2bの
順に配置することも可能であるが、このようにするとビ
ームエキスパンド後にシリンドリカルレンズがあること
になり、第１の結像光学系の光路長が長くなり、シリン
ドリカルレンズの有効径が大きくなり、第１の結像光学
系の大型化を招来するのであまり好ましくはない。
を構成する３枚のレンズを光源部の側から偏向器の側へ
向かって、球面レンズ2a,2c,シリンドリカルレンズ2bの
順に配置することも可能であるが、このようにするとビ
ームエキスパンド後にシリンドリカルレンズがあること
になり、第１の結像光学系の光路長が長くなり、シリン
ドリカルレンズの有効径が大きくなり、第１の結像光学
系の大型化を招来するのであまり好ましくはない。
また、請求項１の発明では、請求項２の発明に比し
て、光束の集束状態をより良好に補正できるのでより高
画素密度の光走査が可能となる。さらに、副走査方向の
球面収差補正を第１の結像光学系で行う事ができ、第２
の結像光学系の負担を軽減でき、補正が容易となる。シ
リンドリカルレンズも片面のみに曲率を持つので加工性
が良く低コストで製造できる。
て、光束の集束状態をより良好に補正できるのでより高
画素密度の光走査が可能となる。さらに、副走査方向の
球面収差補正を第１の結像光学系で行う事ができ、第２
の結像光学系の負担を軽減でき、補正が容易となる。シ
リンドリカルレンズも片面のみに曲率を持つので加工性
が良く低コストで製造できる。
また、第２図においてコリメートエラーにより結像点
Ａの位置がずれても主走査方向については球面レンズ2c
の調整により、また副走査方向については、シリンドリ
カルレンズ2b1,2b2の位置の調整により被走査面上のス
ポット径の調整ができる。
Ａの位置がずれても主走査方向については球面レンズ2c
の調整により、また副走査方向については、シリンドリ
カルレンズ2b1,2b2の位置の調整により被走査面上のス
ポット径の調整ができる。
第１図及び第２図は、請求項１の発明を実施例との関連
で説明するための図、第３図及び第４図は請求項２の発
明を実施例との関連で説明するための図、第５図乃至第
８図は各実施例に関する収差図、第９図ないし第12図は
従来の技術を説明するための図である。 LDA……レーザーダイオードアレイ、１……光源部、２
……第１の結像光学系、３……回転多面鏡、４……偏向
反射面、13A……第２の結像光学系。
で説明するための図、第３図及び第４図は請求項２の発
明を実施例との関連で説明するための図、第５図乃至第
８図は各実施例に関する収差図、第９図ないし第12図は
従来の技術を説明するための図である。 LDA……レーザーダイオードアレイ、１……光源部、２
……第１の結像光学系、３……回転多面鏡、４……偏向
反射面、13A……第２の結像光学系。
Claims (2)
- 【請求項１】レーザーダイオードアレイからの複数の光
束により被走査面を同時に走査する光学系であって、 上記レーザーダイオードアレイからの各光束を平行光束
とするコリメート部と、偏向面内でアフォーカルで且つ
偏向面と直交する面内で上記コリメート部からの光束を
線状に結像させる第１の結像光学系と、この第１の結像
光学系からの光束を偏向させる偏向器と、この偏向器か
らの光束を上記被走査面上に集光させる第２の結像光学
系とを有し、 上記第１の結像光学系は、上記コリメート部側から偏向
器の側へ向かって、正の屈折力を持つ球面レンズ、偏向
面と直交する面内での正の屈折力を持ち上記コリメート
部側のレンズ面が曲率を持つ第１のシリンドリカルレン
ズ、偏向面と直交する面内で負の屈折力を持ち上記コリ
メート部側のレンズ面が曲率を持つ第２のシリンドリカ
ルレンズ、正の屈折力を持つ球面レンズをこの順序に配
列してなり、上記コリメート部の射出瞳面と上記偏向器
の偏向反射面とを共役関係とすることなく、コリメート
部側の球面レンズの結像点と上記偏向反射面とを、偏向
面と直交する面内において略共役な関係に結び付けるも
のであり、 上記第２の結像光学系は、偏向面と直交する面内で上記
偏向反射面の位置と被走査面とを略共役な関係に結び付
けるものであることを特徴とする光走査光学系。 - 【請求項２】レーザーダイオードアレイからの複数の光
束により被走査面を同時に走査する光学系であって、 上記レーザーダイオードアレイからの各光束を平行光束
とするコリメート部と、偏向面内でアフォーカルで且つ
偏向面と直交する面内で上記コリメート部からの光束を
線状に結像させる第１の結像光学系と、この第１の結像
光学系からの光束を偏向させる偏向器と、この偏向器か
らの光束を上記被走査面上に集光させる第２の結像光学
系とを有し、 上記第１の結像光学系は、上記コリメート部側から偏向
器の側へ向かって、正の屈折力を持つ球面レンズ、偏向
面と直交する面内で屈折力を持つシリンドリカルレン
ズ、正の屈折力を持つ球面レンズをこの順序に配列して
なり、上記コリメート部の射出瞳面と上記偏向器の偏向
反射面とを共役関係とすることなく、コリメート部側の
球面レンズの結像点と上記偏向反射面とを、偏向面と直
交する面内において略共役な関係に結び付けるものであ
り、 上記第２の結像光学系は、偏向面と直交する面内で上記
偏向反射面の位置と被走査面とを略共役な関係に結び付
けるものであることを特徴とする光走査光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292131A JP2554724B2 (ja) | 1987-12-11 | 1988-11-18 | レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 |
| US07/280,549 US4932734A (en) | 1987-12-11 | 1988-12-06 | Optical scanning system using a laser diode array |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-313491 | 1987-12-11 | ||
| JP31349187 | 1987-12-11 | ||
| JP32038487 | 1987-12-18 | ||
| JP62-320384 | 1987-12-18 | ||
| JP63292131A JP2554724B2 (ja) | 1987-12-11 | 1988-11-18 | レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250922A JPH01250922A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2554724B2 true JP2554724B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=27337713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292131A Expired - Fee Related JP2554724B2 (ja) | 1987-12-11 | 1988-11-18 | レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4932734A (ja) |
| JP (1) | JP2554724B2 (ja) |
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| US5247385A (en) * | 1990-01-25 | 1993-09-21 | Ricoh Company, Ltd. | Fθ lens and lens for forming linear image |
| JP2980938B2 (ja) * | 1990-04-12 | 1999-11-22 | 株式会社ニデック | 半導体レーザー光を集光するためのレンズ系 |
| IL120841A (en) * | 1997-05-16 | 2001-07-24 | Creoscitex Corp Ltd | Writing heads with an array of laser diodes that can be turned separately |
| AUPO790397A0 (en) * | 1997-07-16 | 1997-08-07 | Lions Eye Institute Of Western Australia Incorporated, The | Laser scanning apparatus and method |
| US6294778B1 (en) | 1999-04-22 | 2001-09-25 | Ecrm, Inc. | Method and apparatus for recording a flat field image |
| JP2001215423A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-10 | Fuji Xerox Co Ltd | 光走査方法及び光走査装置 |
| US6429957B1 (en) * | 2000-03-27 | 2002-08-06 | Xerox Corporation | Double-pass sagittally offset pre-polygon optics for raster output scanners |
| JP3930409B2 (ja) | 2002-09-25 | 2007-06-13 | 三星電子株式会社 | 光走査装置 |
| JP4223936B2 (ja) * | 2003-02-06 | 2009-02-12 | 株式会社リコー | 投射光学系、拡大投射光学系、拡大投射装置及び画像投射装置 |
| US7474286B2 (en) * | 2005-04-01 | 2009-01-06 | Spudnik, Inc. | Laser displays using UV-excitable phosphors emitting visible colored light |
| US8089425B2 (en) | 2006-03-03 | 2012-01-03 | Prysm, Inc. | Optical designs for scanning beam display systems using fluorescent screens |
| US8000005B2 (en) * | 2006-03-31 | 2011-08-16 | Prysm, Inc. | Multilayered fluorescent screens for scanning beam display systems |
| KR101029920B1 (ko) * | 2005-10-25 | 2011-04-18 | 프리즘, 인코포레이티드 | 형광 스크린을 이용하는 주사 빔 디스플레이 시스템용 광학설계 |
| US8451195B2 (en) | 2006-02-15 | 2013-05-28 | Prysm, Inc. | Servo-assisted scanning beam display systems using fluorescent screens |
| JP4929761B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2012-05-09 | リコープリンティングシステムズ株式会社 | 光走査装置及びこれを使用した画像形成装置 |
| US8038822B2 (en) * | 2007-05-17 | 2011-10-18 | Prysm, Inc. | Multilayered screens with light-emitting stripes for scanning beam display systems |
| US8556430B2 (en) * | 2007-06-27 | 2013-10-15 | Prysm, Inc. | Servo feedback control based on designated scanning servo beam in scanning beam display systems with light-emitting screens |
| JP2010002852A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Ricoh Co Ltd | 光走査光学系、光走査装置並びにそれを用いた画像形成装置 |
| JP5430112B2 (ja) * | 2008-10-08 | 2014-02-26 | オリンパスイメージング株式会社 | ビーム光投受光装置 |
| US8791549B2 (en) * | 2009-09-22 | 2014-07-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Wafer backside interconnect structure connected to TSVs |
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|---|---|---|---|---|
| JPS54143661A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-09 | Canon Inc | Recording optical system |
| JPS5669611A (en) * | 1979-11-13 | 1981-06-11 | Canon Inc | Scanning optical system for array light source |
| JPS5669610A (en) * | 1979-11-13 | 1981-06-11 | Canon Inc | Scanning optical system having array light source |
| JPS5722218A (en) * | 1980-07-16 | 1982-02-05 | Canon Inc | Scanning optical system using plural beams |
| JPS58184117A (ja) * | 1982-04-22 | 1983-10-27 | Canon Inc | 複数ビ−ム走査装置 |
| JP2563260B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1996-12-11 | 松下電器産業株式会社 | 光ビ−ム走査装置 |
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1988
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