JP3532284B2 - 光走査装置 - Google Patents
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 7
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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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
- G02B26/124—Details of the optical system between the light source and the polygonal mirror
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、詳細
には半導体レーザを光源として使用する光走査装置に関
するものである。
には半導体レーザを光源として使用する光走査装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、ガスレーザ等と比べて
小型、安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコント
ロールすることによって出力を変化させる、いわゆるア
ナログ直接変調が可能である等、種々の長所を有してい
るため、従来より各種の走査記録装置や走査読取装置等
の光走査装置における光源として使用されている。
小型、安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコント
ロールすることによって出力を変化させる、いわゆるア
ナログ直接変調が可能である等、種々の長所を有してい
るため、従来より各種の走査記録装置や走査読取装置等
の光走査装置における光源として使用されている。
【０００３】この光走査装置は、通常、半導体レーザ
と、この半導体レーザから出力されたレーザ光を集光し
て所定の面上に走査せしめる、高速回転するポリゴンミ
ラーおよびｆθレンズ等からなる走査光学系と、半導体
レーザから走査光学系に至るレーザ光の光路上に設けら
れた、走査光学系の面倒れに起因するレーザ光の走査位
置ずれを補正するシリンドリカルレンズやシリンドリカ
ルミラー等の面倒れ補正光学系とを備えた構成となって
いる。
と、この半導体レーザから出力されたレーザ光を集光し
て所定の面上に走査せしめる、高速回転するポリゴンミ
ラーおよびｆθレンズ等からなる走査光学系と、半導体
レーザから走査光学系に至るレーザ光の光路上に設けら
れた、走査光学系の面倒れに起因するレーザ光の走査位
置ずれを補正するシリンドリカルレンズやシリンドリカ
ルミラー等の面倒れ補正光学系とを備えた構成となって
いる。
【０００４】ところで半導体レーザは、レーザ光を発生
する活性層（コア）の幅が１μｍオーダと極めて薄く、
開口部の大きさが発振波長オーダであるため、開口部か
ら出射されるレーザ光の放射角（広がり角もしくは発散
角ともいう）の大きさはガスレーザにおける放射角と比
べて桁違いに大きく、またこの放射角自体も±10％程度
の大きさのばらつき（個体差）がある。
する活性層（コア）の幅が１μｍオーダと極めて薄く、
開口部の大きさが発振波長オーダであるため、開口部か
ら出射されるレーザ光の放射角（広がり角もしくは発散
角ともいう）の大きさはガスレーザにおける放射角と比
べて桁違いに大きく、またこの放射角自体も±10％程度
の大きさのばらつき（個体差）がある。
【０００５】すなわち、例えばGaAlAsレーザダイオード
では、所定の条件下において、接合方向に垂直な方向の
放射角の半値全幅の標準値は38度であるのに対し、その
放射角の半値全幅の最小値は20度（標準値に対して−18
度）、最大値は45度（標準値に対して＋７度）、とその
ばらつきは非常に大きなものとなっている。
では、所定の条件下において、接合方向に垂直な方向の
放射角の半値全幅の標準値は38度であるのに対し、その
放射角の半値全幅の最小値は20度（標準値に対して−18
度）、最大値は45度（標準値に対して＋７度）、とその
ばらつきは非常に大きなものとなっている。
【０００６】そしてこのような放射角で出力されたレー
ザ光は通常コリメータレンズ等により略平行光に変換さ
れて伝搬され、集光走査光学系によって所望のビーム径
まで収束せしめられるとともにその収束されて最小ビー
ム径となるビームウエスト部が所定の面を走査し、所望
の情報読取や記録が行われる。
ザ光は通常コリメータレンズ等により略平行光に変換さ
れて伝搬され、集光走査光学系によって所望のビーム径
まで収束せしめられるとともにその収束されて最小ビー
ム径となるビームウエスト部が所定の面を走査し、所望
の情報読取や記録が行われる。
【０００７】ここで、走査光である光ビームはガウス分
布を示すため、レーザ光の放射角を２θ、光の波長を
λ、ビームウエストにおけるビーム径をｒ0 、とすれ
ば、これらの間には以下の関係式（１）が成立する。
布を示すため、レーザ光の放射角を２θ、光の波長を
λ、ビームウエストにおけるビーム径をｒ0 、とすれ
ば、これらの間には以下の関係式（１）が成立する。
【０００８】ｒ0 ＝λ／（πθ） （１）
この式（１）より、放射角θが大きいほどビームウエス
トにおけるビーム径ｒ0 が小さくなることが分かる。
トにおけるビーム径ｒ0 が小さくなることが分かる。
【０００９】レーザ光は半導体レーザから出射した際に
上述のごとく放射角のばらつきを有しているため、所定
の面上を走査するレーザ光のビーム径が、使用される半
導体レーザごとに相違することとなる。このように光走
査装置を構成する半導体レーザごとに走査光のビーム径
が相違したのでは、記録等される画像の分解能等の画質
が装置ごとにばらつくという問題が生じる。
上述のごとく放射角のばらつきを有しているため、所定
の面上を走査するレーザ光のビーム径が、使用される半
導体レーザごとに相違することとなる。このように光走
査装置を構成する半導体レーザごとに走査光のビーム径
が相違したのでは、記録等される画像の分解能等の画質
が装置ごとにばらつくという問題が生じる。
【００１０】そこでこのような問題、すなわち走査面上
において走査光のビーム径が半導体レーザごとに相違す
るのを防止する必要がある。
において走査光のビーム径が半導体レーザごとに相違す
るのを防止する必要がある。
【００１１】一方、従来、例えば特開昭63-51687号公報
に開示されているように、半導体レーザからレーザ光と
ともに出力される自然発光光を、レーザ光と同様小さな
径のスポットに集光させる技術が提案されている。この
技術によれば、半導体レーザから出射されたレーザ光の
光路上に、そのレーザ光の中央部分の光のみを通過させ
る開口を有する光量調整板を設けた構成により、放射角
の大きさに拘らず、レーザ光の外縁近傍部分の光を遮蔽
して常に一定のビーム径のレーザ光を通過させることが
できる。したがって、放射角の大きさに拘らず、走査面
上において走査光のビーム径を一定にすることができ、
上記画質のばらつきが発生するのを防止することができ
る。
に開示されているように、半導体レーザからレーザ光と
ともに出力される自然発光光を、レーザ光と同様小さな
径のスポットに集光させる技術が提案されている。この
技術によれば、半導体レーザから出射されたレーザ光の
光路上に、そのレーザ光の中央部分の光のみを通過させ
る開口を有する光量調整板を設けた構成により、放射角
の大きさに拘らず、レーザ光の外縁近傍部分の光を遮蔽
して常に一定のビーム径のレーザ光を通過させることが
できる。したがって、放射角の大きさに拘らず、走査面
上において走査光のビーム径を一定にすることができ、
上記画質のばらつきが発生するのを防止することができ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
量調整板によりレーザ光の外縁近傍部分の光を遮蔽した
のでは、その遮蔽された部分についてレーザ光の損失と
なり、半導体レーザから出射されたレーザ光を有効に利
用することができないという問題が生じる。
量調整板によりレーザ光の外縁近傍部分の光を遮蔽した
のでは、その遮蔽された部分についてレーザ光の損失と
なり、半導体レーザから出射されたレーザ光を有効に利
用することができないという問題が生じる。
【００１３】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、放射角の大きさに拘らず走査面上におけるビーム
径を一定にするとともに、その半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を損失することなく有効に利用することの
できる光走査装置を提供することを目的とするものであ
る。
って、放射角の大きさに拘らず走査面上におけるビーム
径を一定にするとともに、その半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を損失することなく有効に利用することの
できる光走査装置を提供することを目的とするものであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
所定の放射角で発散するレーザ光を出力する半導体レー
ザと、レーザ光を集光して所定の面上に走査せしめる集
光走査光学系と、集光走査光学系の面倒れに起因して生
じるレーザ光の走査位置のずれを補正する面倒れ補正光
学系とを備えた光走査装置において、放射角の大きさに
拘らず所定の面上におけるレーザ光のビーム径が一定と
なるように、放射角が大きいもの程、レーザ光のビーム
ウエストの位置と所定の面との間の光軸方向に沿った距
離が大きく設定されていることを特徴とするものであ
る。
所定の放射角で発散するレーザ光を出力する半導体レー
ザと、レーザ光を集光して所定の面上に走査せしめる集
光走査光学系と、集光走査光学系の面倒れに起因して生
じるレーザ光の走査位置のずれを補正する面倒れ補正光
学系とを備えた光走査装置において、放射角の大きさに
拘らず所定の面上におけるレーザ光のビーム径が一定と
なるように、放射角が大きいもの程、レーザ光のビーム
ウエストの位置と所定の面との間の光軸方向に沿った距
離が大きく設定されていることを特徴とするものであ
る。
【００１５】なお本発明の光走査装置は、所定の放射角
で発散するレーザ光を集光して所定の面上に走査せしめ
るようにした光走査装置であればいかなる構成の装置で
あっても適用することができ、例えば面倒れ補正光学系
を具備しない構成を採ることもできる。この場合、この
面倒れ補正光学系の代わりに単にリレーレンズ等を用い
た構成としてもよく、放射角の大きさに拘らず上記所定
の面上におけるレーザ光のビーム径が一定となるよう
に、レーザ光のビームウエストの位置と上記所定の面と
の間の光軸方向に沿った距離が、放射角に応じた大きさ
に、例えば前記放射角が大きくなるにしたがって大きな
値に、設定されていればよい。
で発散するレーザ光を集光して所定の面上に走査せしめ
るようにした光走査装置であればいかなる構成の装置で
あっても適用することができ、例えば面倒れ補正光学系
を具備しない構成を採ることもできる。この場合、この
面倒れ補正光学系の代わりに単にリレーレンズ等を用い
た構成としてもよく、放射角の大きさに拘らず上記所定
の面上におけるレーザ光のビーム径が一定となるよう
に、レーザ光のビームウエストの位置と上記所定の面と
の間の光軸方向に沿った距離が、放射角に応じた大きさ
に、例えば前記放射角が大きくなるにしたがって大きな
値に、設定されていればよい。
【００１６】
【作用および発明の効果】本発明の光走査装置によれ
ば、最小の放射角の光ビームを出射する半導体レーザを
構成要素としたときに、その光ビームのビームウエスト
位置が走査面に一致するように走査光学系等が設定さ
れ、この放射角よりも大きい放射角の半導体レーザを構
成要素とする場合には、ビームウエストの位置を走査面
からずらすことにより、走査面上におけるビーム径を太
らせて、最小の放射角の光ビームを出射する半導体レー
ザを構成要素としたときの走査面上におけるビーム径と
略同一のビーム径を走査面上において得ることができ
る。
ば、最小の放射角の光ビームを出射する半導体レーザを
構成要素としたときに、その光ビームのビームウエスト
位置が走査面に一致するように走査光学系等が設定さ
れ、この放射角よりも大きい放射角の半導体レーザを構
成要素とする場合には、ビームウエストの位置を走査面
からずらすことにより、走査面上におけるビーム径を太
らせて、最小の放射角の光ビームを出射する半導体レー
ザを構成要素としたときの走査面上におけるビーム径と
略同一のビーム径を走査面上において得ることができ
る。
【００１７】これにより、半導体レーザから出射される
光ビームの放射角の大きさに拘らず、走査面上において
光ビームのビーム径を常に略一定にすることができ、光
走査装置ごとの個体差の発生を防止することができ、安
定した性能の光走査装置を得ることができる。
光ビームの放射角の大きさに拘らず、走査面上において
光ビームのビーム径を常に略一定にすることができ、光
走査装置ごとの個体差の発生を防止することができ、安
定した性能の光走査装置を得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の光走査装置の実施例について
図面を用いて詳細に説明する。
図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】図１（ａ）は本発明の光走査装置の一実施
例を示す側面図であり、同図（ｂ）は（ａ）に示した走
査面Ｓ上におけるレーザビームＬを含む部分Ａの拡大図
である。図示の光走査装置は、例えば５〜20度の範囲内
の所定の放射角（接合方向に垂直な方向の放射角）θの
レーザビームＬを出射する半導体レーザ（以下、ＬＤ；
レーザダイオードという）11と、この放射角θのレーザ
ビームＬを略平行光に変換するコリメート光学系12と、
レーザビームＬを反射せしめるとともに、その反射面が
回転軸回りに高速回転することによりこのレーザビーム
Ｌを図の紙面を貫く方向に主走査せしめるポリゴンミラ
ー15および略平行なレーザビームＬを収束せしめるｆθ
レンズ16からなる集光走査光学系と、ポリゴンミラー15
の反射面がその回転軸に対して平行度が確保されず、各
反射面ごとの平行度にばらつきが生じて面倒れがある場
合にも、この面倒れを補正する２つのシリンドリカルレ
ンズ13・14からなる面倒れ補正光学系とを備えてなる構
成である。
例を示す側面図であり、同図（ｂ）は（ａ）に示した走
査面Ｓ上におけるレーザビームＬを含む部分Ａの拡大図
である。図示の光走査装置は、例えば５〜20度の範囲内
の所定の放射角（接合方向に垂直な方向の放射角）θの
レーザビームＬを出射する半導体レーザ（以下、ＬＤ；
レーザダイオードという）11と、この放射角θのレーザ
ビームＬを略平行光に変換するコリメート光学系12と、
レーザビームＬを反射せしめるとともに、その反射面が
回転軸回りに高速回転することによりこのレーザビーム
Ｌを図の紙面を貫く方向に主走査せしめるポリゴンミラ
ー15および略平行なレーザビームＬを収束せしめるｆθ
レンズ16からなる集光走査光学系と、ポリゴンミラー15
の反射面がその回転軸に対して平行度が確保されず、各
反射面ごとの平行度にばらつきが生じて面倒れがある場
合にも、この面倒れを補正する２つのシリンドリカルレ
ンズ13・14からなる面倒れ補正光学系とを備えてなる構
成である。
【００２０】ここで第１のシリンドリカルレンズ13は、
所定の条件の下でレーザビームＬがポリゴンミラー15の
反射面上で線像となるように、平行なレーザビームＬを
収束せしめる位置に配されている。この所定の条件と
は、具体的には、本実施例の光走査装置を構成するため
に予め準備された多数のＬＤ11のうち、最も放射角θの
小さいレーザビームＬmin を出射するＬＤ11を使用した
場合（図３（ａ）参照）を意味するものである。この場
合、第１のシリンドリカルレンズ13、第２のシリンドリ
カルレンズ14、ポリゴンミラー15、ｆθレンズ16等の光
学系は、最小の放射角θmin のレーザビームＬmin のビ
ームウエスト（ＢＷ）部が所望の走査面Ｓに一致するよ
うに設定されている（図３（ｂ）参照）。そして第１の
シリンドリカルレンズ13は最初、光軸方向に移動可能に
されており、光軸方向の所定の位置に固定可能に構成さ
れている。
所定の条件の下でレーザビームＬがポリゴンミラー15の
反射面上で線像となるように、平行なレーザビームＬを
収束せしめる位置に配されている。この所定の条件と
は、具体的には、本実施例の光走査装置を構成するため
に予め準備された多数のＬＤ11のうち、最も放射角θの
小さいレーザビームＬmin を出射するＬＤ11を使用した
場合（図３（ａ）参照）を意味するものである。この場
合、第１のシリンドリカルレンズ13、第２のシリンドリ
カルレンズ14、ポリゴンミラー15、ｆθレンズ16等の光
学系は、最小の放射角θmin のレーザビームＬmin のビ
ームウエスト（ＢＷ）部が所望の走査面Ｓに一致するよ
うに設定されている（図３（ｂ）参照）。そして第１の
シリンドリカルレンズ13は最初、光軸方向に移動可能に
されており、光軸方向の所定の位置に固定可能に構成さ
れている。
【００２１】次に本実施例の光走査装置の作用について
説明する。
説明する。
【００２２】図３（ａ）および（ｂ）に示すように、予
め設定されたばらつきの範囲内で最も放射角θの小さい
レーザビームＬmin を出射するＬＤ11が本実施例の光走
査装置の構成要素として設定された場合、まず、ＬＤ11
より最小の放射角たる放射角θmin のレーザビームＬmi
n が出射される。出射したレーザビームＬmin はコリメ
ート光学系12に入射し、これによりレーザビームＬmin
は略平行光に変換される。
め設定されたばらつきの範囲内で最も放射角θの小さい
レーザビームＬmin を出射するＬＤ11が本実施例の光走
査装置の構成要素として設定された場合、まず、ＬＤ11
より最小の放射角たる放射角θmin のレーザビームＬmi
n が出射される。出射したレーザビームＬmin はコリメ
ート光学系12に入射し、これによりレーザビームＬmin
は略平行光に変換される。
【００２３】この平行光Ｌmin は、第１のシリンドリカ
ルレンズ13に入射し、このシリンドリカルレンズ13によ
り収束せしめられてポリゴンミラー15の反射面上に入射
する。ポリゴンミラー15の反射面はこの入射したレーザ
ビームＬmin を反射せしめ、その結果、レーザビームＬ
min は発散して第２のシリンドリカルレンズ14に入射
し、再度、略平行光Ｌmin に変換される。
ルレンズ13に入射し、このシリンドリカルレンズ13によ
り収束せしめられてポリゴンミラー15の反射面上に入射
する。ポリゴンミラー15の反射面はこの入射したレーザ
ビームＬmin を反射せしめ、その結果、レーザビームＬ
min は発散して第２のシリンドリカルレンズ14に入射
し、再度、略平行光Ｌmin に変換される。
【００２４】ポリゴンミラー15を出射した略平行光Ｌmi
n はｆθレンズ16により集光され、走査面Ｓ上にビーム
ウエスト部が一致せしめられる。ここで上記ポリゴンミ
ラー15は高速に回転してるため、レーザビームＬmin は
偏向されて走査面Ｓ上を紙面を貫通する方向に主走査す
る。
n はｆθレンズ16により集光され、走査面Ｓ上にビーム
ウエスト部が一致せしめられる。ここで上記ポリゴンミ
ラー15は高速に回転してるため、レーザビームＬmin は
偏向されて走査面Ｓ上を紙面を貫通する方向に主走査す
る。
【００２５】このときビームウエスト部におけるビーム
径、すなわち走査面Ｓを走査する光の直径を２ｒ0 とす
る（図３（ｂ））。
径、すなわち走査面Ｓを走査する光の直径を２ｒ0 とす
る（図３（ｂ））。
【００２６】なお、本実施例の光走査装置は予め準備さ
れた多数のＬＤ11のうち、最も放射角θの小さいレーザ
ビームＬmin を出射するＬＤ11を使用した場合に（図３
（ａ）参照）、そのレーザビームＬmin のビームウエス
ト（ＢＷ）部が所望の走査面Ｓに一致するように設定さ
れている（図３（ｂ）参照）。
れた多数のＬＤ11のうち、最も放射角θの小さいレーザ
ビームＬmin を出射するＬＤ11を使用した場合に（図３
（ａ）参照）、そのレーザビームＬmin のビームウエス
ト（ＢＷ）部が所望の走査面Ｓに一致するように設定さ
れている（図３（ｂ）参照）。
【００２７】次に、図３（ｃ）および（ｄ）に示すよう
に、所定の範囲内のばらつきを有するＬＤのうち標準的
な放射角θ（θ＞θmin ）のレーザビームＬを出射する
ＬＤ11を、本実施例の光走査装置の構成要素とした場合
について考える。このＬＤ11からは放射角θのレーザビ
ームＬが出射され、この出射したレーザビームＬはコリ
メート光学系12に入射し、略平行光に変換される。
に、所定の範囲内のばらつきを有するＬＤのうち標準的
な放射角θ（θ＞θmin ）のレーザビームＬを出射する
ＬＤ11を、本実施例の光走査装置の構成要素とした場合
について考える。このＬＤ11からは放射角θのレーザビ
ームＬが出射され、この出射したレーザビームＬはコリ
メート光学系12に入射し、略平行光に変換される。
【００２８】この平行光Ｌは、第１のシリンドリカルレ
ンズ13に入射し、このシリンドリカルレンズ13により収
束せしめられてポリゴンミラー15の反射面上に入射す
る。ポリゴンミラー15の反射面はこの入射したレーザビ
ームＬを反射せしめ、その結果、レーザビームＬは発散
して第２のシリンドリカルレンズ14に入射し、再度、略
平行光Ｌに変換される。
ンズ13に入射し、このシリンドリカルレンズ13により収
束せしめられてポリゴンミラー15の反射面上に入射す
る。ポリゴンミラー15の反射面はこの入射したレーザビ
ームＬを反射せしめ、その結果、レーザビームＬは発散
して第２のシリンドリカルレンズ14に入射し、再度、略
平行光Ｌに変換される。
【００２９】略平行光Ｌはｆθレンズ16により集光さ
れ、走査面Ｓ上にビームウエスト部が一致せしめられ
る。ここで上記ポリゴンミラー15は高速に回転してるた
め、レーザビームＬは偏向され、走査面Ｓ上を紙面を貫
通する方向に主走査する。このときビームウエスト部に
おけるビーム径、すなわち走査面Ｓを走査する光の直径
を２ｒとする（図３（ｄ）参照）。
れ、走査面Ｓ上にビームウエスト部が一致せしめられ
る。ここで上記ポリゴンミラー15は高速に回転してるた
め、レーザビームＬは偏向され、走査面Ｓ上を紙面を貫
通する方向に主走査する。このときビームウエスト部に
おけるビーム径、すなわち走査面Ｓを走査する光の直径
を２ｒとする（図３（ｄ）参照）。
【００３０】ここで上記２種類のＬＤについて、走査面
Ｓ上における走査光のビーム径の大きさを比較すると、
θ＞θmin であるから、前述の式（１）との関係により
２ｒ0 ＞２ｒとなる。
Ｓ上における走査光のビーム径の大きさを比較すると、
θ＞θmin であるから、前述の式（１）との関係により
２ｒ0 ＞２ｒとなる。
【００３１】以上の説明から明らかなように、レーザビ
ームＬの放射角が互いに異なることにより、所定の走査
面における走査光のビーム径は互いに異なり、また放射
角が大きいほど走査面におけるビーム径は小さくなる。
ームＬの放射角が互いに異なることにより、所定の走査
面における走査光のビーム径は互いに異なり、また放射
角が大きいほど走査面におけるビーム径は小さくなる。
【００３２】ここで本実施例の光走査装置は、この放射
角に応じて第１のシリンドリカルレンズ13が光軸方向に
移動可能に構成されているため、第１のシリンドリカル
レンズ13を、放射角θがθmin よりも大きいレーザビー
ムＬを出射するＬＤ11を構成要素とした場合には、その
レーザビームＬのビームウエスト部が走査面Ｓに一致し
ないように、ポリゴンミラー15から距離ｋ（ただし、ｋ
＞ｋ0 またはｋ＜ｋ0）に位置に移動されて固定される
（図１（ａ）参照）。
角に応じて第１のシリンドリカルレンズ13が光軸方向に
移動可能に構成されているため、第１のシリンドリカル
レンズ13を、放射角θがθmin よりも大きいレーザビー
ムＬを出射するＬＤ11を構成要素とした場合には、その
レーザビームＬのビームウエスト部が走査面Ｓに一致し
ないように、ポリゴンミラー15から距離ｋ（ただし、ｋ
＞ｋ0 またはｋ＜ｋ0）に位置に移動されて固定される
（図１（ａ）参照）。
【００３３】このようにビームウエスト部が走査面Ｓに
一致しないように第１のシリンドリカルレンズ13の位置
を設定することにより、走査面Ｓ上におけるレーザビー
ムＬのビーム径を２ｒ′（ただし、ｒ′＞ｒ）とするこ
とができる（図１（ｂ）参照）。したがって、このビー
ム径２ｒ′が、放射角θmin のレーザビームＬmin のビ
ームウエスト部を走査面Ｓに一致させたときの走査面Ｓ
上におけるビーム径２ｒ0 に一致する（２ｒ′＝２
ｒ0 ）ように、第１のシリンドリカルレンズ13の位置ｋ
を設定することにより、走査面Ｓ上におけるレーザビー
ムのビーム径を、放射角θの大きさに拘らず常に一定に
することができる。なお第１のシリンドリカルレンズ13
は、上述の位置に移動された後に固定手段によりその相
対位置が動かないように固定される。この固定手段は、
捩子止めや接着等如何なる手段をも採ることができる。
一致しないように第１のシリンドリカルレンズ13の位置
を設定することにより、走査面Ｓ上におけるレーザビー
ムＬのビーム径を２ｒ′（ただし、ｒ′＞ｒ）とするこ
とができる（図１（ｂ）参照）。したがって、このビー
ム径２ｒ′が、放射角θmin のレーザビームＬmin のビ
ームウエスト部を走査面Ｓに一致させたときの走査面Ｓ
上におけるビーム径２ｒ0 に一致する（２ｒ′＝２
ｒ0 ）ように、第１のシリンドリカルレンズ13の位置ｋ
を設定することにより、走査面Ｓ上におけるレーザビー
ムのビーム径を、放射角θの大きさに拘らず常に一定に
することができる。なお第１のシリンドリカルレンズ13
は、上述の位置に移動された後に固定手段によりその相
対位置が動かないように固定される。この固定手段は、
捩子止めや接着等如何なる手段をも採ることができる。
【００３４】またレーザビームはガウス分布として取り
扱うことができるため、ビームウエスト部における断面
の強度分布とビームウエスト部からわずかに離れた部分
における面内の強度分布とは相似であるとして取り扱う
ことができる。
扱うことができるため、ビームウエスト部における断面
の強度分布とビームウエスト部からわずかに離れた部分
における面内の強度分布とは相似であるとして取り扱う
ことができる。
【００３５】例えば、本発明の光走査装置の構成要素と
して放射角10±１°のＬＤが予め準備されている場合に
は、このうち最小の放射角９°のＬＤを構成要素とした
ときに、 100μｍのビームウエスト部が走査面Ｓに一致
するように、第１のシリンドリカルレンズ13を始めとし
て、第２のシリンドリカルレンズ14、コリメート光学系
12、およびｆθレンズ16等の諸元、位置関係を設定す
る。
して放射角10±１°のＬＤが予め準備されている場合に
は、このうち最小の放射角９°のＬＤを構成要素とした
ときに、 100μｍのビームウエスト部が走査面Ｓに一致
するように、第１のシリンドリカルレンズ13を始めとし
て、第２のシリンドリカルレンズ14、コリメート光学系
12、およびｆθレンズ16等の諸元、位置関係を設定す
る。
【００３６】このように設定された光走査装置におい
て、放射角11°のＬＤを構成要素とした場合には、走査
面Ｓ上におけるビームウエスト部のビーム径は例えば約
80μｍとなる。この放射角11°のＬＤから出射したレー
ザビームＬのビームウエスト部におけるビーム径を２ｒ
（μｍ）とすると、このレーザビームＬのビームウエス
ト部から光軸方向に距離Δｚ（ｍｍ）だけずれた断面位
置におけるビーム径２ｒ′（μｍ）は、ガウス分布ビー
ムを示す下記式（２）により求めることができる。
て、放射角11°のＬＤを構成要素とした場合には、走査
面Ｓ上におけるビームウエスト部のビーム径は例えば約
80μｍとなる。この放射角11°のＬＤから出射したレー
ザビームＬのビームウエスト部におけるビーム径を２ｒ
（μｍ）とすると、このレーザビームＬのビームウエス
ト部から光軸方向に距離Δｚ（ｍｍ）だけずれた断面位
置におけるビーム径２ｒ′（μｍ）は、ガウス分布ビー
ムを示す下記式（２）により求めることができる。
【００３７】
２ｒ′＝２ｒ（１＋（λΔｚ／πｒ2 ）2 ）1/2 （２）
したがって、走査面Ｓ上において２ｒ′＝ 100（μｍ）
となるようなΔｚを求め、このΔｚに対応する第１のシ
リンドリカルレンズ13の位置ｋを設定すればよい。本例
においては、下記表１より２ｒ′＝ 100.2となるΔｚ＝
６を求め、ビームウエスト部が６ｍｍずれるように第１
のシリンドリカルレンズ13の位置を設定する。
となるようなΔｚを求め、このΔｚに対応する第１のシ
リンドリカルレンズ13の位置ｋを設定すればよい。本例
においては、下記表１より２ｒ′＝ 100.2となるΔｚ＝
６を求め、ビームウエスト部が６ｍｍずれるように第１
のシリンドリカルレンズ13の位置を設定する。
【００３８】（表１）
Δｚ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６
２ｒ′ 80.0 80.6 82.5 85.5 89.6 94.5 100.2
このように本実施例の光走査装置によれば、光源として
の構成要素である半導体レーザの放射角が個体差により
ばらつくものであっても、そのばらつきに拘らず走査面
上における光ビームのビーム径を略一定にすることがで
き、光走査装置ごとの鮮鋭度の相違や、むらが目立つ等
のばらつきを防止することができ、安定した性能の光走
査装置を得ることができる。
の構成要素である半導体レーザの放射角が個体差により
ばらつくものであっても、そのばらつきに拘らず走査面
上における光ビームのビーム径を略一定にすることがで
き、光走査装置ごとの鮮鋭度の相違や、むらが目立つ等
のばらつきを防止することができ、安定した性能の光走
査装置を得ることができる。
【００３９】なお、本発明の光走査装置は上記実施例の
態様に限られるものではない。
態様に限られるものではない。
【００４０】例えば、面倒れ補正光学系としての構成要
素であるシリンドリカルレンズに代えて、シリンドリカ
ルミラーを構成要素としてもよい。この場合、シリンド
リカルレンズとポリゴンミラーとの光軸方向の距離を変
化させてビームウエスト部の位置を変化させるのに代え
て、シリンドリカルミラーを旋回させて屈折力を変化さ
せ、ビームウエスト部の位置を変化させればよい。
素であるシリンドリカルレンズに代えて、シリンドリカ
ルミラーを構成要素としてもよい。この場合、シリンド
リカルレンズとポリゴンミラーとの光軸方向の距離を変
化させてビームウエスト部の位置を変化させるのに代え
て、シリンドリカルミラーを旋回させて屈折力を変化さ
せ、ビームウエスト部の位置を変化させればよい。
【００４１】なおＬＤ11と面倒れ補正光学系12・13と
は、それらの相対位置がそのＬＤ11から出射されるレー
ザビームの放射角θの大きさに応じて予め設定されたう
えで、１つのベース20上に固定されて、これらが一体的
に取り扱われるようにしてもよい（図２参照）。
は、それらの相対位置がそのＬＤ11から出射されるレー
ザビームの放射角θの大きさに応じて予め設定されたう
えで、１つのベース20上に固定されて、これらが一体的
に取り扱われるようにしてもよい（図２参照）。
【００４２】すなわち、このベース20と走査光学系とは
予め所定の位置関係に設定されたうえで互いに着脱自在
とされており、このベース20上にはＬＤ11と面倒れ補正
光学系12・13とが予め固定されて、これらを一体的に取
り扱うことができる交換部品として準備されてもよい。
予め所定の位置関係に設定されたうえで互いに着脱自在
とされており、このベース20上にはＬＤ11と面倒れ補正
光学系12・13とが予め固定されて、これらを一体的に取
り扱うことができる交換部品として準備されてもよい。
【００４３】すなわち、ベース20上に固定されたＬＤ11
と面倒れ補正光学系12・13とは、ベース20が光走査装置
の所定の位置に固定された状態において、すなわちベー
ス20と走査光学系とが上記所定の位置関係を有する状態
において、ベース20上のＬＤから出射されるレーザビー
ムが所定の走査面上で所定のビーム径となるような位置
関係を保持して固定されればよい。
と面倒れ補正光学系12・13とは、ベース20が光走査装置
の所定の位置に固定された状態において、すなわちベー
ス20と走査光学系とが上記所定の位置関係を有する状態
において、ベース20上のＬＤから出射されるレーザビー
ムが所定の走査面上で所定のビーム径となるような位置
関係を保持して固定されればよい。
【図１】（ａ）は本発明の光走査装置の一実施例を示す
側面図、（ｂ）は（ａ）に示した走査面Ｓ上におけるレ
ーザビームＬを含む部分Ａの拡大図
側面図、（ｂ）は（ａ）に示した走査面Ｓ上におけるレ
ーザビームＬを含む部分Ａの拡大図
【図２】ＬＤ11から出射されるレーザビームの放射角に
応じて予めＬＤ11に対する位置関係が設定された面倒れ
補正光学系12・13とＬＤ11とが固定されたベース20を示
す構成図
応じて予めＬＤ11に対する位置関係が設定された面倒れ
補正光学系12・13とＬＤ11とが固定されたベース20を示
す構成図
【図３】（ａ）は最小の放射角θmin のレーザビームＬ
min を出射するＬＤを使用した光走査装置、（ｂ）は
（ａ）に示したＡ部の拡大図、（ｃ）はθmin を超える
放射角θのレーザビームＬを出射するＬＤを使用した光
走査装置、（ｄ）は（ｃ）に示したＡ部の拡大図
min を出射するＬＤを使用した光走査装置、（ｂ）は
（ａ）に示したＡ部の拡大図、（ｃ）はθmin を超える
放射角θのレーザビームＬを出射するＬＤを使用した光
走査装置、（ｄ）は（ｃ）に示したＡ部の拡大図
11 半導体レーザ
12 コリメート光学系
13，14 シリンドリカルレンズ
15 ポリゴンミラー
16 ｆθレンズ
Ｓ 走査面
Ｌ レーザビーム
θ 放射角
Claims (4)
- 【請求項１】 所定の放射角で発散するレーザ光を出力
する半導体レーザと、該レーザ光を集光して所定の面上
に走査せしめる集光走査光学系と、該集光走査光学系の
面倒れに起因して生じる前記レーザ光の走査位置のずれ
を補正する面倒れ補正光学系とを備えた光走査装置にお
いて、 前記放射角の大きさに拘らず前記所定の面上における前
記レーザ光のビーム径が一定となるように、前記放射角
が大きいもの程、前記レーザ光のビームウエストの位置
と前記所定の面との間の光軸方向に沿った距離が大きく
設定されていることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】 所定の放射角で発散するレーザ光を集光
して所定の面上に走査せしめるようにした光走査装置に
おいて、 前記放射角の大きさに拘らず前記所定の面上における前
記レーザ光のビーム径が一定となるように、前記レーザ
光のビームウエストの位置と前記所定の面との間の光軸
方向に沿った距離が前記放射角に応じた大きさに設定さ
れていることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項３】 所定の放射角で発散するレーザ光を集光
して所定の面上に走査せしめる光走査方法において、 前記放射角の大きさに拘らず前記所定の面上における前
記レーザ光のビーム径が一定となるように、前記レーザ
光のビームウエストの位置と前記所定の面との間の光軸
方向に沿った距離を前記放射角に応じた大きさに設定し
て走査せしめることを特徴とする光走査方法。 - 【請求項４】 所定の放射角で発散するレーザ光を集光
して所定の面上に走査せしめるようにした複数の光走査
装置の製造方法において、 各光走査装置間で、前記放射角の大きさに拘らず前記所
定の面上における前記レーザ光のビーム径が一定となる
ように、前記レーザ光のビームウエストの位置と前記所
定の面との間の光軸方向に沿った距離を前記放射角に応
じた大きさに設定することを特徴とする光走査装置の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07343195A JP3532284B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 光走査装置 |
| US08/624,931 US5596445A (en) | 1995-03-30 | 1996-03-29 | Light scanning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07343195A JP3532284B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271818A JPH08271818A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3532284B2 true JP3532284B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=13518061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07343195A Expired - Fee Related JP3532284B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 光走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5596445A (ja) |
| JP (1) | JP3532284B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6163643A (en) * | 1998-08-12 | 2000-12-19 | Lucent Technologies Inc. | Micro-mechanical variable optical attenuator |
| JP2003172874A (ja) * | 2001-12-05 | 2003-06-20 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 光照射装置とそれを備えた光ピックアップ装置及び光照射装置の調整方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5054866A (en) * | 1988-12-29 | 1991-10-08 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning optical apparatus |
| JP2856445B2 (ja) * | 1989-05-18 | 1999-02-10 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
| JPH0365918A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置 |
| US5276544A (en) * | 1992-11-27 | 1994-01-04 | Xerox Corporation | Two element optical system for focus error correction in laser scanning systems |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP07343195A patent/JP3532284B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-29 US US08/624,931 patent/US5596445A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08271818A (ja) | 1996-10-18 |
| US5596445A (en) | 1997-01-21 |
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