JP3550911B2 - Light source device and laser scanning optical device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置及びレーザ走査光学装置に関するものであり、更に詳しくは、ＬＢＰ（Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ Ｐｒｉｎｔｅｒ）やディジタルＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ ｐａｐｅｒ ｃｏｐｉｅｒ）の画像書き込み光学系に好適な光源装置、及びその光源装置を用いたレーザ走査光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＢＰやディジタルＰＰＣの画像書き込みには、レーザ走査光学装置が用いられている。このレーザ走査光学装置の一構成部品として一般的に用いられている光源装置は、レーザビームを射出するレーザ光源と、レーザビームを略平行光束とするコリメータレンズと、レーザ光源及びコリメータレンズを保持する保持部材と、で構成されている。
【０００３】
上記保持部材はレーザ光源の発熱によって熱膨張することがあるため、その熱膨張によってレーザ光源の発光点とコリメータレンズとの距離が変動することがある。また、レーザ光源として半導体レーザ素子を用いた場合には、半導体レーザ素子の温度変化に伴って、射出されるレーザビームの波長が変化することもある。これらの現象が発生すると、光源装置から出力されるレーザビームの収束状態が変化してしまうため、被走査面上に形成されるレーザビームのスポットの径が変動して、精細な画像が得られなくなる。
【０００４】
このような不具合に対処するため、例えば、特開平４−３２００７９号公報では、レーザ光源を支持するレーザ保持部材と、レーザ保持部材と連結されコリメータレンズを保持するレンズ保持部材と、を備えた光源装置が提案されている。この光源装置によると、温度上昇によるレーザ保持部材の膨張とレーザ光源の発振波長の変動とが互いに相殺されるため、レーザ光源や各保持部材の温度が変化しても被走査面上でのスポット径は変化しないとしている。
【０００５】
また、他の従来例としては、半導体レーザ素子とコリメータレンズとの間隔変化による焦点距離の変化（つまり、レーザビームの収束状態の変化）を、プラスチックレンズで補償するようにした構成が知られている。これは、プラスチックレンズの屈折率及び形状の変化が温度によって変化することを利用したものである。
【０００６】
図１６は、上述の従来で用いられている光源装置を模式的に示す概略構成図である。この光源装置１６０はレーザ光源１６１と、コリメータレンズ１６２と、レーザ光源１６１を固定支持する保持部材１６３と、コリメータレンズ１６２を保持する鏡筒１６４と、で構成されている。レーザ光源１６１として半導体レーザ素子を用いた場合、一般に、その発光位置が製品ごとにばらつくことは避けられない。発光位置のばらつきが光学系全体の焦点距離に及ぼす誤差を許容範囲に保つためには、光源装置１６０の組み立てにおいて、レーザ光源１６１とコリメータレンズ１６２との間隔を１個ずつ調整する必要がある。
【０００７】
レーザ光源１６１とコリメータレンズ１６２とを１つの保持部材で保持せずに、保持部材１６３と鏡筒１６４とでそれぞれ保持しているのはこのためである。つまり、光源装置１６０内にレーザ光源１６１とコリメータレンズ１６２を設けるためには、保持部材１６３と鏡筒１６４との少なくとも２体が必要になる。さらに、保持部材１６３と鏡筒１６４は、それぞれ要求される特性（硬さ，加工性，熱伝導率等）が異なるため、それぞれ異なる材料で構成される必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示す光源装置１６０においては、異種の材料からなる保持部材１６３と鏡筒１６４とが、光軸１６５に平行な接合面１６６を介して接合されている。このため、レーザ光源１６１が発熱すると、保持部材１６３と鏡筒１６４とがそれぞれ異なった線膨張率で熱膨張して、保持部材１６３と鏡筒１６４とが接合面１６６を挟んで摩擦しながら滑るといった現象が発生する。従って、保持部材１６３と鏡筒１６４とは、温度変化に対して再現性の悪い挙動を示すことになる。
【０００９】
温度変化に対するレーザ光源１６１とコリメータレンズ１６２との間隔の変化を各材料の線膨張率から計算しても、保持部材１６３と鏡筒１６４との位置関係がそれぞれの温度変化に対して再現性良く変位しないと、実際の変化量は計算値通りにはならなくなる。このため、上記間隔の変化量が温度変化に対してどのような値を取るかを正確に予測することはできない。
【００１０】
従って、従来の光源装置１６０をレーザ走査光学装置の光源として用いた場合、レーザ走査光学装置全体の焦点距離が温度によってどのように変わるかを把握することはできない。このため、保持部材１６３と鏡筒１６４の温度変化による光学系全体の焦点距離の変化を、光学系中の他のレンズを移動させたり特定のレンズの材質を変えたりすることによって補正することは極めて困難である。
【００１１】
また、近年では、画像の高精細化と画像形成の高速化のため、複数のレーザ光源から射出されたレーザビームにより被走査面上に複数本の走査を行うレーザ走査光学装置が多数提案されている。このような、レーザ走査光学装置に使用される光源装置では、温度変化により光学系全体の焦点距離の変化が発生した場合、さらに複数のレーザビームの相対的なスポット径の差が関係するため、レーザ光源が１つの場合よりも画像への影響は大きい。従って、複数のレーザ光源を備えたレーザ走査光学装置では、特に前述の光学系全体の焦点距離の補正がより必要になる。
【００１２】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離が温度変化に対して再現性良く変化する光源装置を提供することにある。第２の目的は、温度変化に対する光学系全体の焦点距離の変化を容易に補正することができるレーザ走査光学装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、前記レーザ光源と前記ビーム偏向素子と前記コリメータレンズを保持する保持手段とを備えた光源装置において、前記保持手段は材料の異なる複数の部材を接合して構成されており、互いに異なる材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して垂直であるとともに、互いに同じ材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して平行である構成とする。
【００１４】
上記の構成より、本発明に係る光源装置では、複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームが、ビーム偏向素子によって重ね合わされた後、コリメータレンズに入射する。そして、該レーザビームは、コリメータレンズを透過することによって平行光束に変換される。
【００１５】
このとき、同じ材料からなり、したがって線膨張率が同じ部材の接合面は、レーザビームの光軸に対して平行であるため、これらの部材が熱膨張しても、互いの接合面では滑りやズレが生じない。また、これらの部材を接合面に沿って移動させることにより、レーザビームの光軸に対して平行な方向の位置を変えることができる。一方、異なる材料からなり、したがって線膨張率が異なる部材が熱膨張すると、それらの部材の接合面では滑りやズレが生じる。しかし、その接合面は、レーザビームの光軸に対して垂直であるため、滑りやズレがレーザビームの光軸方向に現れることがない。
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、前記レーザ光源を保持するレーザ保持部材と、前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、前記ビーム偏向素子を保持する偏向素子保持部材と、前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズを保持する鏡筒とを備えた光源装置において、前記レーザ保持部材、前記偏向素子保持部材、前記鏡筒のそれぞれの接合面はレーザビームの光軸に対して垂直または平行に形成されており、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなる構成とする。
この構成においても、レーザ保持部材、偏向素子保持部材、および鏡筒が熱膨張したときに、レーザビームの光軸に平行な接合面では滑りやズレが生じない。また、レーザビームの光軸に垂直な接合面では滑りやズレが生じるものの、それがレーザビームの光軸方向に現れることがない。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明ではさらにまた、レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、前記レーザ光源を保持するレーザ保持部材と、前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、前記ビーム偏向素子を保持する偏向素子保持部材と、前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、基台とを備えた光源装置において、前記レーザ保持部材、前記偏向素子保持部材、前記鏡筒、前記基台のそれぞれの接合面はレーザビームの光軸に対して垂直または平行に形成されており、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなる構成とする。
この構成においても、レーザ保持部材、偏向素子保持部材、鏡筒、および基台が熱膨張したときに、レーザビームの光軸に平行な接合面では滑りやズレが生じず、また、レーザビームの光軸に垂直な接合面では滑りやズレが生じるものの、それがレーザビームの光軸方向に現れることがない。
【００１８】
本発明ではまた、レーザ走査光学装置に上記のいずれかの光源装置を用いる。このレーザ走査装置では、温度変化に対するレーザ光源とコリメータレンズとの間の距離の再現性が良い光源装置が用いられるので、その焦点調節は容易に行うことが可能である。
【００１９】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しながら説明する。尚、図中に示した矢印は、調整の際に移動可能な方向を表す。
【００２０】
図１は、本発明に係る第１実施形態を模式して示した縦断面図である。第１実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；レーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台３；基台４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持する鏡筒８等から構成される。
【００２１】
レーザ保持部材２，２´の内部には、それぞれ半導体レーザ素子１，１´が保持されている。半導体レーザ素子１，１´からレーザビーム１０，１０´が出射すると、半導体レーザ素子１，１´は発熱する。故に、レーザ保持部材２，２´には熱伝導率の高い材料を用いなければならない。本実施形態では、ニッケル表面処理を施した鉄を用いる。図中、ニッケル表面処理を施した鉄からなる部材は、斜線で示している。
【００２２】
レーザ支持基台３はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部３ａと、平行に伸びた基台支持部３ｂからなる。該レーザ支持基台３には、半導体レーザ素子２，２´と同種の材料、ニッケル表面処理を施した鉄が用いられる。
【００２３】
基台４はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたＢＳ保持部４ａと、平行に伸びた鏡筒支持部４ｂからなる。ＢＳ保持部４ａには、内部にビームスプリッタ６が組み込まれている。更に、ビームスプリッタ６内には、半透膜５が保持されている。該基台４には、加工性が良く、装置全体のコストの低減が可能なアルミニウムが用いられる。また、共にアルミニウムからなる鏡筒８の内部には、コリメータレンズ７が保持されている。
【００２４】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に平行な面９ａで、レーザ支持基台３のレーザ支持部３ｂに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面９ｂで、基台４のＢＳ保持部４ａに接している。
【００２５】
また、レーザ支持基台３のレーザ通過部３ａは、レーザビーム１０の光軸に垂直な面９ｃで基台４のＢＳ保持部４ａに接している。鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面９ｄで、基台４の鏡筒支持部４ｂに接している。
【００２６】
上記の構成より、半導体レーザ素子１より射出されたレーザビーム１０は、レーザ支持基台３のレーザ通過部３ａを通って基台４に入射する。そして、基台４内のビームスプリッタ６に入射し、半透膜５を透過する。このとき、レーザビーム１０は偏向しない。
【００２７】
また、同時に半導体レーザ素子１´より射出されたレーザビーム１０´は、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に基台４内のビームスプリッタ６に入射する。そして、半透膜５によってレーザビーム１０の光軸方向に反射される。半透膜５により重ね合わされたレーザビーム１０，１０´は共に鏡筒８に入射し、鏡筒８内のコリメータレンズ７を透過することで平行光束に変換される。
【００２８】
上述したように、本実施形態では、レーザ保持部材２とレーザ支持基台３は共に鉄からなっているため、レーザ保持部材２とレーザ支持基台３の熱膨張係数は同じである。従って、半導体レーザ素子１，１´の発熱等によってレーザ保持部材２とレーザ支持基台３が熱膨張しても、レーザ保持部材２とレーザ支持基台３との接合面９ａでは、滑りやズレが生じない。これは、コリメータレンズ７の光軸に平行な面９ｄを介して接している基台４と鏡筒８についても同様である。
【００２９】
一方、半導体レーザ素子２´と基台４は異種の材料からなっている。半導体レーザ素子１，１´の発熱等によって半導体レーザ素子２´と基台４は熱膨張し、その接合面９ｂで滑りやズレが生じる。特に、レーザ保持部材２´の熱膨張係数と、基台４の熱膨張係数とは異なるため、接合面９ｂでは摩擦をもちながら滑りやズレが生じる。そして、その滑りやズレが温度変化に追従しないという、再現性の悪い現象が起きることとなる。
【００３０】
しかし、接合面９ｂはレーザビーム１０´の光軸に対して垂直なので、熱膨張しても滑りやズレがレーザビーム１０´光軸方向に現れることがない。故に、上述した再現性の悪さによる影響については考慮する必要はない。これは、レーザビーム１０の光軸に垂直な面９ｃを介して接しているレーザ支持基台３と基台４についても同様である。
【００３１】
以上のように、レーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台３；基台４；鏡筒８が熱膨張しても、レーザビーム１０，１０´の光軸に対して平行な接合面９ａ，９ｄでは滑りやズレが生じない。また、接合面９ｂ，９ｃでは、該接合面９ｂ，９ｃを垂直に通る光軸の方向に滑りやズレは現れない。従って、半導体レーザ素子１，１´とコリメータレンズ７の間の距離は温度変化にともなって再現性良く変化することとなる。
【００３２】
本実施形態の光源装置を備えたレーザ走査光学系では、半導体レーザ素子１，１´の発熱等を原因とした、光源装置を構成する部材の熱膨張によるレーザビーム１０，１０´の光軸距離の変化や、半導体レーザ素子の発振波長の変動による光学系の性質の変動が生じるため、焦点補正が必要となる。このとき、本実施形態の光源装置では、光源装置を構成する部材の熱膨張が温度変化に対して再現性が良いので、焦点距離の変化を正確に予測することができ、その補正を容易に行うことが可能となる。
【００３３】
上記焦点補正は、光源装置において半導体レーザ素子１，１´とコリメータレンズ７との距離を調整すればよい。本実施形態では、レーザ保持部材２をレーザ支持基台３に対してその接合面９ａにおいて移動させることで、コリメータレンズ７に対する半導体レーザ素子１の位置を変化させる。また、鏡筒８を基台４に対してその接合面９ｄにおいて移動させることで、半導体レーザ素子１´に対するコリメータレンズの位置を変化させる。
【００３４】
そして、レーザ支持基台３を基台４に対してその接合面９ｃにおいて移動させることで、半導体レーザ素子１の射出調整を行う。一方、レーザ保持部材２´を基台４に対してその接合面９ｂにおいて移動させることで、半導体レーザ素子１´の射出調整を行う。尚、これらの焦点補正及び射出調整の機構については後述する。
【００３５】
以下、その構成が第１実施形態とは異なる第２〜第１０実施形態を図面を用いて説明する。但し、複数の実施形態にわたって同じ部材が用いられる場合、その部材に付される符号は共通としている。
【００３６】
該第２〜第１０実施形態では、各実施形態の光源装置を構成する部材の形状及び部材同士の光軸に対する接合面の位置が第１実施形態とは異なるのみで、光学系に対する２本のレーザビームの透過或いは反射する順は第１実施形態と同様である。
【００３７】
即ち、一方の半導体レーザ素子より射出されたレーザビームは、基台内のビームスプリッタに入射する。また、これと同時に他方の半導体レーザ素子より射出されたレーザビームも、基台内のビームスプリッタに入射する。このとき、２本のレーザビームは互いに垂直に入射する。そして、一方のレーザビームは半透鏡を透過し、他方のレーザビームは半透鏡によって透過したレーザビームの光軸方向に反射される。このように重ね合った２本のレーザビームは共に鏡筒に入射し、鏡筒内のコリメータレンズを透過することで平行光束に変換される。
【００３８】
また、第２〜第１０実施形態では、第１実施形態と同様に、同種の材料からなる部材同士はコリメータレンズの光軸に平行な面を介して接しており、異種の材料からなる部材同士はコリメータレンズの光軸に垂直な面を介して接しているので、半導体レーザ素子とコリメータレンズとの距離が温度変化に対して再現性良く変化する。
【００３９】
図２は、本発明に係る第２実施形態を模式して示した縦断面図である。第２実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；基台２４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００４０】
基台２４はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたＢＳ保持部材２４ａと、レーザビーム１０の光軸に対して平行に伸びた鏡筒支持部２４ｂと、ＢＳ保持部２４ａに取り付けられた板バネ２４ｃからなる。ＢＳ保持部２４ａには、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。また、該基台２４には、アルミニウムが用いられる。
【００４１】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面２９ａで、基台２４のＢＳ保持部２４ａに接している。一方、レーザ支持部材２´は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面２９ｂで、基台２４の板バネ２４ｃに接している。また、鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面２９ｃで、基台２４の鏡筒支持部２４ｂに接している。
【００４２】
接合面２９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と基台２４とが接している。故に、該接合面２９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面２９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´と板バネ２４との接合面２９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面２９ａ，２９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００４３】
一方、接合面２９ｃでは、同種の材料からなる基台２４と鏡筒８とが接している。故に、該接合面２９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。本実施形態では、接合面２９ｃに沿って、鏡筒８を光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１に対するコリメータレンズ７の位置を調整する。
【００４４】
また、基台２４に設けられた板バネ２４ｃによって、レーザ保持部材２´はレーザビーム１０´の光軸方向に移動可能である。これによって、コリメータレンズ７に対する半導体レーザ素子１´の位置を調整する。
【００４５】
図３は、第３実施形態を模式して示した縦断面図である。第３実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；基台上３４；基台下３４´；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００４６】
基台上３４はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたＢＳ保持部３４ａと、平行に伸びた鏡筒支持部３４ｂからなる。ＢＳ保持部３４ａの内部には、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。また、該基台４にはアルミニウムが用いられる。
【００４７】
基台下３４´はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部３４´ａと、平行に伸びた基台上支持部３４´ｂからなる。該基台下３４´は基台上３４と同様に、アルミニウムからなる。
【００４８】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面３９ａで、基台下３４´のレーザ通過部３４´ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面３９ｂで、基台上３４のＢＳ保持部３４ａに接している。
【００４９】
また、基台上３４は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面３９ｃで、基台下３４´の基台上支持部３４´ｂに接している。鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面３９ｄで、基台上３４の鏡筒支持部３４ｂに接している。
【００５０】
接合面３９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と基台下３４´とが接している。故に、該接合面３９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面３９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´と基台上３４との接合面３９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面３９ａ，３９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００５１】
また、接合面３９ｃでは、同種の材料からなる基台上３４と基台下３４´とが接している。故に、該接合面３９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、基台３４と鏡筒８との接合面３９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面３９ｃ，３９ｄに沿って、基台上３４及び鏡筒８をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【００５２】
次に、本実施形態の焦点補正及び射出調整機構について説明する。図１７，図１８は、本実施形態の光源装置における焦点補正及び射出調整機構を具体的に示している。図１７は本実施形態の光源装置の上面図、図１８はその縦断面図である。
【００５３】
基台上３４は略Ｌ字型で、この中心部にビームスプリッタ６が接着により組み込まれている。また、ビームスプリッタ６の入射面に半導体レーザ素子１´の発光面が対向するよう、半導体レーザ素子１´を保持するレーザ保持部材２´を基台上３４に配置する。
【００５４】
レーザ保持部材２´には、両端にネジ部２´ａが形成されている。このネジ部２´ａのネジ穴には所定の遊びを設けてあるので、ネジを固定しない状態では、レーザ保持部材２´は基台上３４に対して２次元的に移動可能である。これによって、レーザ保持部材２´は、半導体レーザ素子１´からレーザビームを射出しながら、ビームスプリッタ６に対してレーザビームと垂直方向に位置調整された後、基台上３４にネジで固定される。
【００５５】
また、コリメータレンズ７を内部に保持した鏡筒８は、半導体レーザ素子１´に対して光軸方向に位置調整してから、板バネ（図示せず）によって基台上３４に固定される。これらの位置調整が、半導体レーザ素子１´の射出調整及び焦点補正となる。そして、レーザ保持部材２´及び鏡筒８と一体となった基台上３４（ブロック）は、本実施形態の光源装置が備えられたレーザ走査光学装置内の他の部材に取り付けられている。
【００５６】
また、前記ブロックは、基台上３４にネジ部３４ｃが形成されており、それによって基台下３４´に取り付けられる。該ネジ部３４ｃのネジ穴にも所定の遊びが設けられており、基台上３４は基台下３４´に対して２次元的に移動可能となる。基台下３４´には、後述するように、半導体レーザ素子１が固定されるので、ブロックのビームスプリッタ６に対する半導体レーザ素子１の光軸方向の位置を調整しながら、基台上３４を基台下３４´にネジで固定する。この位置調整が、半導体レーザ素子１の焦点補正となる。
【００５７】
上述したように、基台下３４´には、半導体レーザ素子１を保持したレーザ保持部材２が取り付けられる。これにもレーザ保持部材２´と同様、その両端にネジ部が設けられており、そのネジ穴には所定の遊びがあるため、基台３４´に対して２次元的に移動可能である。該レーザ保持部材２は、半導体レーザ素子１からレーザビームを射出しながら、基台下３４´に取り付けられる前記ブロックのビームスプリッタ６に対してレーザビームと垂直方向に位置調整された後、基台下３４´にネジで固定される。この位置調整が、半導体レーザ素子１の射出調整となる。
【００５８】
以上説明したように、本発明に係る光源装置の射出調整及び焦点調整機構は、各部剤を固定するネジ穴に、所定の遊びを設けて移動可能とすることで、部材の位置調整を行う。
【００５９】
図４は、本発明に係る第４実施形態を模式して示した縦断面図である。第４実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；アルミニウムからなるレーザ支持基台４３；基台４４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００６０】
レーザ支持基台４３はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部４３ａと、レーザビーム１０の光軸に対して平行に伸びたレーザ支持部４３ｂからなる。また、該レーザ支持基台４３にはアルミニウムが用いられる。
【００６１】
基台４４はＴ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して平行に伸びた鏡筒支持部４４ａと、鏡筒支持部４４ａの中程に鏡筒支持部４４ａに対して垂直に設けられたＢＳ保持部４４ｂからなる。ＢＳ保持部４４ｂには、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。また、該基台４４には、アルミニウムが用いられる。
【００６２】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面４９ａで、レーザ支持基台４３のレーザ通過部４３ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面４９ｂで、基台４４のＢＳ保持部材４４ｂに接している。
【００６３】
また、レーザ支持基台４３のレーザ支持部４３ｂは、レーザビーム１０の光軸に平行な面４９ｃで、基台４４の鏡筒支持部４４ａに接している。鏡筒４８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面４９ｄで、基台４４の鏡筒支持部４４ａに接している。つまり、鏡筒４８はレーザビーム１０の光軸において、ＢＳ保持部４４ｂより後側に位置している。
【００６４】
接合面４９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２とレーザ支持基台４３とが接している。故に、該接合面４９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面４９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´と基台４４との接合面４９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面４９ａ，４９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００６５】
また、接合面４９ｃでは、同種の材料からなるレーザ支持基台４３と基台４４とが接している。故に、該接合面４９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、基台４４と鏡筒８との接合面４９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面４９ｃ，４９ｄに沿って、レーザ支持基台４３及び鏡筒８をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【００６６】
図５は、本発明に係る第５実施形態を模式して示した縦断面図である。第５実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台５３，５３´；基台５４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００６７】
レーザ支持基台５３，５３´は共にＬ字型で、それぞれレーザビーム１０，１０´の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部５３ａ，５３´ａと、レーザビーム１０，１０´の光軸に対して平行に伸びたレーザ支持部５３ｂ，５３´ｂからなる。また、該レーザ支持基台５３，５３´には、アルミニウムが用いられる。
【００６８】
基台５４の内部には、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。また、該基台５４にはアルミニウムが用いられる。本実施形態では、鏡筒８が基台５４に取り付けられており、基台５４対して定位置を保持しているので、特に鏡筒８を設ける必要はなく、基台５４内にコリメータレンズ７を組み込んでもよい。
【００６９】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面５９ａで、レーザ支持基台５３のレーザ通過部５３ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面５９ｂで、レーザ支持基台５３´のレーザ通過部５３´ａに接している。
【００７０】
また、レーザ支持基台５３のレーザ支持部５３ｂは、レーザビーム１０の光軸に平行な面５９ｃで、基台５４に接している。一方、レーザ支持基台５３´のレーザ支持部５３´ｂは、レーザビーム１０´の光軸に平行な面５９ｄで、基台５４に接している。
【００７１】
接合面５９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２とレーザ支持基台５３とが接している。故に、該接合面５９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面５９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´とレーザ支持基台５３´との接合面５９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面５９ａ，５９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００７２】
また、接合面５９ｃでは、同種の材料からなるレーザ支持基台５３と基台５４とが接している。故に、該接合面５９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、レーザ支持基台５３´と基台５４との接合面５９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面５９ｃ，５９ｄに沿って、レーザ支持基台５３，５３´をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【００７３】
図６は、本発明に係る第６実施形態を模式して示した縦断面図である。第６実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台６３；基台６４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００７４】
本実施形態の光源装置は、第４実施形態におけるレーザ支持基台４３を半導体レーザ素子１´，レーザ保持部材２´側に配置したものである。即ち、レーザ支持基台６３は、第４実施形態のレーザ支持基台４３と同様にＬ字型であり、レーザビーム１０´の光軸に対して垂直に伸びた方をレーザ通過部６３ａ、平行に伸びた方をレーザ支持部６３ｂとする。また、該レーザ支持基台６３にはアルミニウムが用いられる。
【００７５】
基台６４の形状は、第４実施形態の基台４４とは異なりＬ字型で、その垂直に折れた部分に半透膜５を形成するビームスプリッタ６が組み込まれたＢＳ保持部６４ａが設けられ、そのＢＳ保持部６４ａから互いに垂直に伸びた基台延長部６４ｂと鏡筒支持部６４ｃからなる。また、該基台６４にはアルミニウムが用いられる。
【００７６】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面６９ａで、基台６４のＢＳ保持部材６４ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面６９ｂで、レーザ支持基台６３のレーザ通過部６３ａに接している。
【００７７】
また、レーザ支持基台６３のレーザ支持部６３ｂは、レーザビーム１０´の光軸と平行な面６９ｃで、基台６４の基台延長部６４ｃに接している。鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面６９ｄで、基台６４の鏡筒支持部６４ｃに接している。
【００７８】
接合面６９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と基台６４とが接している。故に、該接合面６９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面６９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´とレーザ支持基台６３との接合面６９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面６９ａ，６９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００７９】
また、接合面６９ｃでは、同種の材料からなるレーザ支持基台６３と基台６４とが接している。故に、該接合面６９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、基台６４と鏡筒８との接合面６９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面６９ｃ，６９ｄに沿って、レーザ支持基台６３及び鏡筒８をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【００８０】
図７は、本発明に係る第７実施形態を模式して示した縦断面図である。第７実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台７３；アルミニウムからなる基台４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、アルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００８１】
本実施形態の光源装置は、第１実施形態におけるレーザ支持基台３を半導体レーザ素子１´，レーザ保持部材２´側に配置したものである。即ち、レーザ支持基台７３は、第１実施形態のレーザ支持基台３と同じＬ字型であり、レーザビーム１０´の光軸に対して垂直に伸びた方をレーザ通過部７３ａ、平行に伸びた方をレーザ支持部７３ｂとする。また、該レーザ支持基台７３には、ニッケル表面処理を施した鉄が用いられる。
【００８２】
基台４は、第１実施形態でも述べたようにＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたＢＳ保持部４ａと、平行に伸びた鏡筒支持部４ｂからなり、なおかつＢＳ保持部４ａには半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。
【００８３】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面７９ａで、基台４のＢＳ保持部４ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に平行な面７９ｂで、レーザ支持基台７３のレーザ支持部７３ｂに接している。
【００８４】
また、レーザ支持基台７３のレーザ通過部７３ａは、レーザビーム１０´の光軸に対して垂直な面７９ｃで基台４のＢＳ保持部４ａに接している。鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面７９ｄで、基台４の鏡筒支持部４ｂに接している。
【００８５】
接合面７９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と基台４とが接している。故に、該接合面７９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面７９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ支持基台７３と基台４との接合面７９ｃについても同じである。本実施形態では、これらの接合面７９ａ，７９ｃに沿って、レーザ保持部材２及びレーザ支持基台７３をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００８６】
また、接合面７９ｂでは、同種の材料からなるレーザ保持部材２´とレーザ支持基台７３とが接している。故に、該接合面７９ｂでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、基台４と鏡筒８との接合面７９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面７９ｂ，７９ｄに沿って、レーザ保持部材２´及び鏡筒８をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【００８７】
図８は、本発明に係る第８実施形態を模式して示した縦断面図である。第８実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；基台８４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【００８８】
本実施形態の光源装置は、第２実施形態において基台２４に設けられた板バネ２４ｃを半導体レーザ素子１´，レーザ保持部材２´側に配置したものである。即ち、基台８４は第２実施形態の基台２４と同様にＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたＢＳ保持部８４ａと、レーザビーム１０の光軸に対して平行に伸びた鏡筒支持部８４ｂと、ＢＳ保持部８４ａに取り付けられた板バネ８４ｃからなる。ＢＳ保持部８４ａには、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。また、該基台８４にはアルミニウムが用いられる。
【００８９】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面８９ａで、基台８４の板バネ８４ｃに接している。一方、レーザ支持部材２´は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面８９ｂで、基台８４のＢＳ保持部８４ａに接している。また、鏡筒８は、コリメータレンズ７の光軸に平行な面８９ｃで、基台８４の鏡筒支持部８４ｂに接している。
【００９０】
接合面８９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と板バネ８４ｃとが接している。故に、該接合面８９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面８９ａはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´と基台８４との接合面８９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面８９ａ，８９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【００９１】
一方、接合面８９ｃでは、同種の材料からなる基台８４と鏡筒８とが接している。故に、該接合面８９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。本実施形態では、これらの接合面８９ｃに沿って、鏡筒８を光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１´に対するコリメータレンズ７の位置を調整する。
【００９２】
また、基台８４に設けられた板バネ８４ｃによって、レーザ保持部材２はレーザビーム１０の光軸方向に移動可能である。これによって、コリメータレンズ７に対する半導体レーザ素子１の位置を調整する。
【００９３】
図９は、本発明に係る第９実施形態を模式して表した縦断面図である。第９実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；レーザ支持基台９３，９３´；基台９４；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒５８等から構成される。
【００９４】
本実施形態の光源装置は、第５実施形態において、レーザ支持基台９３，９３´と基台５４との接合面５９ａ，５９ｄの、レーザビーム１０，１０´の光軸に対する位置を変えて構成したものである。
【００９５】
レーザ支持基台９３，９３´は共にＬ字型で、それぞれレーザビーム１０，１０´の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部９３ａ，９３´ａと、レーザビーム１０，１０´の光軸に対して平行に伸びたレーザ支持部９３ｂ，９３´ｂからなる。また、該レーザ支持基台９３，９３´には、アルミニウムが用いられる。
【００９６】
基台９４は、第５実施形態の基台５４とはその形状が異なる。基台９４は直方体形状であり、基台５４のようにレーザ支持基台９３，９３´と接するための延長部が設けられていない。本実施形態では、鏡筒８が基台９４に対して定位置を保持しているので、特に鏡筒８を設ける必要はなく、基台９４内にコリメータレンズ７を組み込んでもよい。
【００９７】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に平行な面９９ａで、レーザ支持基台９３のレーザ支持部９３ｂに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に平行な面９９ｂで、レーザ支持基台９３´のレーザ支持部９３´ｂに接している。
【００９８】
また、レーザ支持基台９３のレーザ通過部９３ａは、レーザビーム１０の光軸に垂直な面９９ｃで、基台５４に接している。一方、レーザ支持基台９３´のレーザ通過部９３ａ´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面９９ｄで、基台９４に接している。
【００９９】
接合面９９ａでは、同種の材料からなるレーザ保持部材２とレーザ支持基台４３とが接している。故に、該接合面４９ａでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。これは、レーザ保持部材２´とレーザ支持部材９３´との接合面９９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面９９ａ，９９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【０１００】
また、接合面９９ｃでは、異種の材料からなるレーザ支持基台９３と基台９４とが接している。故に、該接合面９９ｃでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面９９ｃはレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ支持基台９３´と基台９４との接合面９９ｄについても同じである。本実施形態では、これらの接合面９９ｃ，９９ｄに沿って、レーザ支持基台９３，９３´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【０１０１】
図１０は、本発明に係る第１０実施形態を模式して示した縦断面図である。第１０実施形態の光源装置は、それぞれレーザビーム１０，１０´を発する２つの半導体レーザ素子１，１´；内部に半導体レーザ素子１，１´をそれぞれ保持し、且つニッケル表面処理を施した鉄からなるレーザ保持部材２，２´；基台１０４；ＢＳホルダ１０４´；内部に半透膜５を形成するビームスプリッタ６；内部にコリメータレンズ７を保持し、且つアルミニウムからなる鏡筒８等から構成される。
【０１０２】
基台１０４はＬ字型で、レーザビーム１０の光軸に対して垂直に伸びたレーザ通過部１０４ａと、平行に伸びたレーザ支持部１０４ｂからなる。該基台１０４には、アルミニウムが用いられる。また、同様にアルミニウムからなる直方体形状のＢＳホルダ１０４´の内部には、半透膜５を形成したビームスプリッタ６が組み込まれている。
【０１０３】
レーザ保持部材２は、レーザビーム１０の光軸に垂直な面１０９ａで、基台１０４のレーザ通過部１０４ａに接している。一方、レーザ保持部材２´は、レーザビーム１０´の光軸に垂直な面１０９ｂで、ＢＳホルダ１０４´に接している。
【０１０４】
ＢＳホルダ１０４´と鏡筒８は、共にレーザビーム１０の光軸に平行な面１０９ｃにおいて、基台１０４のレーザ支持部１０４ｂに接している。このとき、鏡筒８はレーザビーム１０の光軸において、ＢＳホルダ１０４´より後側に位置している。
【０１０５】
接合面１０９ａでは、異種の材料からなるレーザ保持部材２と基台１０４とが接している。故に、該接合面１０９ａでは部材の熱膨張と共に、摩擦を伴う滑りやズレが生じる。しかし、接合面１０９ａではレーザビーム１０の光軸に垂直なので、その滑りやズレは光軸方向には現れない。これは、レーザ保持部材２´とＢＳホルダ１０４´との接合面１０９ｂについても同じである。本実施形態では、これらの接合面１０９ａ，１０９ｂに沿って、レーザ保持部材２，２´をそれぞれ光軸と垂直な方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´の射出調整を行う。
【０１０６】
また、接合面１０９ｃでは、同種の材料からなるＢＳホルダ１０４´及び鏡筒８と基台１０４とが接している。故に、該接合面１０９ｃでは部材の熱膨張に伴う滑りやズレが生じない。本実施形態では、接合面１０９ｃに沿って、ＢＳホルダ１０４´及び鏡筒８をそれぞれ光軸方向に移動させることで、半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離を調整する。
【０１０７】
次に、第９実施形態の光源装置を備えたレーザ走査光学装置において、その光学系の数値例を挙げて、該レーザ走査光学装置の温度補償を詳細に説明する。図１１は前記レーザ走査光学装置の上面図であり、図１２は該レーザ走査光学装置を正面側から見たときの縦断面図である。このレーザ走査光学装置は、第１実施形態に係る光源装置と同一構成の光源装置１１，シリンドリカルレンズ群１２，ポリゴンミラー１３，走査レンズ群１４，自由曲面レンズ１５，ミラー１６，感光体ドラム１７等を備えている。
【０１０８】
光源装置１１は、前述したようにレーザビーム１０，１０´を射出する半導体レーザ素子１，１´と、コリメータレンズ７とを、内部に保持している。シリンドリカルレンズ群１２は、副走査方向にのみ正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ１２ａと、プラスチックを材料とし副走査方向にのみ負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ１２ｂとからなっている。
【０１０９】
走査レンズ群１４は、負の屈折力を有する走査レンズ１４ａと、正の屈折力を有する走査レンズ１４ｂと、正の屈折力を有する走査レンズ１４ｃとからなっている。自由曲面レンズ１５は、プラスチックを材料とし、副走査方向にのみ正の屈折力を有している。感光体ドラム１７は、被走査面となる感光対表面を備えている。該レーザ走査光学装置は、概略、光源装置１１から射出されたレーザビームがポリゴンミラー１３によって偏向され、感光体ドラム１７の被走査面１７ａを走査する構成となっている。
【０１１０】
表１に、該レーザ走査光学装置を構成している光学系（半導体レーザ素子１のウィンドウガラスから被走査面１７ａまでの光学系）のコンストラクションデータを示す。但し、半導体レーザ素子１と半導体レーザ素子１´は、光学的に等価な位置に配置されているため、以下のコンストラクションデータでは、半導体レーザ素子１に関する値のみを示す。
【０１１１】
また、表１に示すコンストラクションデータにおいて、Ｓｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は半導体レーザ素子１側からかぞえてｉ番目の面Ｓｉ、ｒｉｙ（ｉ＝１，２，３，・・・）は半導体レーザ素子１側から数えてｉ番目の面Ｓｉの主走査方向の曲率半径、ｒｉｚ（ｉ＝１，２，３，・・・）は半導体レーザ素子１側から数えてｉ番目の面Ｓｉの副走査方向の曲率半径、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は半導体レーザ素子１側から数えてｉ番目の軸上面間隔、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は半導体レーザ素子１側からかぞえてｉ番目のレンズの波長７８０ｎｍの光線に対する屈折率、である。
【０１１２】
【表１】

Figure 0003550911
【０１１３】
表１のコンストラクションデータにおいて、＊印が付された面Ｓ４（コリメータレンズ７の像面側）は、軸対称非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表す次の式（ＡＳ）で定義されるものとする。また、表２に、面Ｓ４の非球面係数Ａｉ及び２次曲線パラメータεの値を示す。
【０１１４】
【数１】
Figure 0003550911
【０１１５】
但し、式（ＡＳ）中、
Ｘ：光軸方向の基準面からの変位量、
Ｙ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
Ｃ：近軸曲率、
ε：２次曲線パラメータ、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
である。
【０１１６】
【表２】
Figure 0003550911
【０１１７】
表１のコンストラクションデータにおいて、ｓ印が付された面Ｓ５，Ｓ８は、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカル面であることを示す。また、表１のコンストラクションデータにおいて、＋印が付された面Ｓ２０は、拡張トーリック面で構成された面であることを示し、拡張トーリック面の面形状を表す以下の一般式（ＴＡ）で定義されるものとする。式（ＴＡ）中のκ，ρ，Ａは、式（ＴＢ），（ＴＣ），（ＴＤ）でそれぞれ表され、式（ＴＤ）中のａｉ，ｊについては、ａ０，０ ０，ａｉ，１ ０，ａ１，ｊ ０である。但し、以下の式（ＴＡ）〜（ＴＤ）は，３次元空間座標（ｘ：光軸方向，ｙ：主走査方向，ｚ：副走査方向）において定義されているものとする。
【０１１８】
【数２】
Figure 0003550911
【０１１９】
上記拡張トーリック面は、基準ｚトーリック面に２次元的な付加項Ａ（ｙ，ｚ）を加えたものとして得られる。ここで、主走査断面における曲線を主曲線、副走査断面における曲線をプロファイル曲線とすると、Ｋ，ｃはそれぞれ面頂点での主曲線方向，プロファイル曲線方向の曲率（正確には、それぞれＫ＋２ａ０，２，ｃ＋２ａ２，０）を表し、μ，εはそれぞれ主曲線方向，プロファイル曲線方向の２次曲線パラメータを表す。これらのパラメータの値を表３に示す。
【０１２０】
【表３】
Figure 0003550911
【０１２１】
また、自由曲面レンズ１５は、通常のシリンドリカルレンズとは異なり、主走査方向について対称軸を有している。該レーザ走査光学装置では、この自由曲面レンズ１５の対称軸を、走査レンズ群１４の光軸から主走査方向の上流側へ１５０ｍｍずらせて配置している。このように配置することにより、走査レンズ群１４で発生する像面湾曲の非対称性（つまり、主走査方向の上流側と下流側との非対称性）を補正することができる。
【０１２２】
表１に示す光学系を備えた該レーザ走査光学装置において、環境温度が２０℃から４０℃まで変化した場合のシミュレーション結果を表４に示す。但し、そのシミュレーション結果は、主走査方向及び副走査方向のスポット径が最小となる位置を、被走査面１７ａを基準としてｍｍ単位で表したものである。
【０１２３】
【表４】
Figure 0003550911
【０１２４】
図１３は該レーザ走査光学装置の主走査方向断面の屈折力配置を示す模式図である。図中、Ｓは半導体レーザ素子１の光源（発光点）、ｆｃはコリメータレンズ７の焦点距離、ｆＭは走査レンズ群１４の主走査方向の焦点距離、Ｐはポリゴンミラー１３の偏向面、Ｉは感光体ドラムの被走査面１７ａである。
【０１２５】
この主走査断面での屈折力配置は、被走査面Ｉでの所望の画像性能から決定される。また、Ｌは半導体レーザ素子１とコリメータレンズ７との間隔を表わし、Ｄは偏向面Ｐからコリメータレンズが形成する仮想像点位置（物点）ＯＰまでの距離、ΔＬＢＭは主走査方向においてスポット径が最小となる位置の被走査面Ｉからの光軸方向の誤差（但し、光源Ｓから遠くなる方向を正とする。）を表す。
【０１２６】
尚、この実施形態では、被走査面１７ａ上での収差補正を目的として、半導体レーザ素子１の発光点をコリメータレンズ７の焦点位置から僅かにずらして配置しているため、コリメータレンズ７からは平行光から僅かにずれた収束光が射出されている。上述の主走査方向の屈折力配置で、距離Ｌ及び距離Ｄが存在するのはこのためである。
【０１２７】
このレーザ走査光学装置の主走査方向における、環境温度の変化に対する被走査面Ｉ上でのスポット径の変動要因には、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ７との間隔変動の他に、▲１▼レーザ光源（半導体レーザ素子１）の発振波長の変動による、コリメータレンズ７及び走査レンズ群１４（走査レンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）での軸上色収差の変動、▲２▼コリメータレンズ７の屈折力の変動、▲３▼走査レンズ群１４の屈折力の変動、がある。レーザ走査光学装置を具体化するにあたっては、主走査方向において、これらの４つの要因を図１４のように組み合わせる。つまり、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ７との間隔変動によって、上記▲１▼〜▲３▼の変動が相殺されるように計算して光源装置を設計する。
【０１２８】
表５に、焦点距離ｆｃが１５ｍｍのコリメータレンズ７を用い、環境温度の変動量ΔＴを２０℃としたときの、ΔＬＢＭに対する各変動要因▲１▼〜▲３▼の寄与と、変動要因▲１▼〜▲３▼の全ての寄与を合計した総和ΣΔＬＢＭ、の主走査方向における計算結果を示す。但し、表５に示すΔＬＢＭの計算にあたっては、表６に示す各硝材の線膨張係数α、屈折率の温度変化率ｄｎ／ｄＴの値を用い、温度変動によるレンズ形状の変化は、相似関係を保持しながら行われるものと仮定している。従って、各面の曲率半径は、表６に示す線膨張係数αに環境温度の変動量ΔＴを乗じて計算されている。また、半導体レーザ素子１の温度変化による発振波長変化率ｄλ／ｄＴとして、ｄλ／ｄＴ＝０．２３ｎｍ／ｄｅｇを用いている。
【０１２９】
【表５】
Figure 0003550911
【０１３０】
【表６】
Figure 0003550911
【０１３１】
表５の計算結果から分かるように、図１３に示す屈折力配置では、環境温度が２０℃変化すると、スポット径が最小となる位置は、主走査方向において１．９１３７ｍｍだけ半導体レーザ素子１から離れる方向に変化する。そこで、環境温度が２０℃変化する際に、半導体レーザ素子１とコリメータレンズ７との間隔変動によってΔＬＢＭ＝−１．９１３７ｍｍ程度となるように光源装置１１を設計すれば、主走査方向における温度補償が達成されることになる。ここで、複数種の材料からなる光源装置においてΔＬＢＭ＝−１．９１３７ｍｍ程度とするには、加重平均線膨張係数（見かけ上の線膨張係数）がαＭ＝１６．７５×１０−６であればよい。
【０１３２】
第９実施形態の光源装置が温度補償可能で、且つ該光源装置が単一の材料よりなる場合の線膨張係数をαとする。また、該光源装置の半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの光軸の距離をＬとする。これを、２種の材料で構成する場合、レーザ保持部材２を形成している材料の線膨張係数がα１、鏡筒８を形成している材料の線膨張係数がα２であれば、半導体レーザ素子から前記α１を線膨張係数に持つ材料からなる部材と、前記α２を線膨張係数に持つ材料からなる部材との接合面までの光軸の距離Ｌ１と、前記Ｌ１の終点から前記Ｌの終点までの光軸の距離Ｌ２が以下の式（ＵＡ），（ＵＢ）を満たすとき、該光源装置の温度補償が可能となる。図１５は第９実施形態の光源装置における前記Ｌ，α１，α２，Ｌ１，Ｌ２を示したものである。
Ｌ１＝｛（α−α１）／（α１−α２）｝Ｌ・・・・・（ＵＡ）
Ｌ２＝｛（α１−α）／（α１−α２）｝Ｌ・・・・・（ＵＢ）
【０１３３】
第９実施形態の光源装置では、熱伝導率の良いニッケル表面処理を施した鉄（α１＝１１．７×１０−６）、及び加工の容易なアルミニウム（α２＝２３×１０−６）の２種の材料を用いて光源装置を構成している。半導体レーザ素子１，１´からコリメータレンズ７までの距離ＬをＬ＝１６．５ｍｍとする場合、上述したように温度補償可能な線膨張係数αはαＭ＝１６．７５×１０−６であるから、これらの値を式（ＵＡ），（ＵＢ）に代入すると、
Ｌ１＝７．３７ｍｍ
Ｌ２＝９．１３ｍｍ
となる。
【０１３４】
従って、第９実施形態に係る光源装置において、半導体レーザ素子１，１´とコリメータレンズ７との距離Ｌが１６．５ｍｍのときに、加重平均線膨張係数αＭの値をαＭ＝１６．７５×１０−６とするには、アルミニウムを材料とする部材を７．３７ｍｍとし、鉄を材料にする部材を９．１３ｍｍとすればよいことが分かる。つまり、第９実施形態の光源装置では、２つの部材の接合位置を以下の（Ａ），（Ｂ）のように決定される。
（Ａ）：レーザ保持部材２，２´はニッケル表面処理を施した鉄からなっているので、半導体レーザ素子１，１´の発光位置から接合面９９ｃ，９９ｄまでの光軸方向の長さを９．１３ｍｍとする。
（Ｂ）：基台９４はアルミニウムからなっているので、コリメータレンズ７の光軸方向の長さを７．３７ｍｍとする。
【０１３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の光学装置では、レーザ光源とビーム偏向素子とコリメータレンズを保持する保持手段は、異なる複数の部材を接合して構成されているが、互いに異なる材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して垂直であるため、それら部材の熱膨張の差がレーザビームの光軸方向には現れない。また、互いに同じ材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して平行であるため、それらの部材の熱膨張はレーザビームの光軸方向について同じになる。故に、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離は、温度変化に対して再現性良く変化する。
【０１３６】
また、請求項２の光学装置では、レーザ保持部材と、偏向素子保持部材と、鏡筒は互いに別の部材であるが、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなるため、異なる材料からなる部材の熱膨張の差がレーザビームの光軸方向には現れず、レーザビームの光軸方向には同じ材料からなる部材の同じ熱膨張のみが現れる。故に、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離は、温度変化に対して再現性良く変化する。
【０１３７】
また、請求項３の光学装置でも、レーザ保持部材と、偏向素子保持部材と、鏡筒と、基台は互いに別の部材であるが、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなるため、異なる材料からなる部材の熱膨張の差がレーザビームの光軸方向には現れず、レーザビームの光軸方向には同じ材料からなる部材の同じ熱膨張のみが現れる。故に、レーザ光源とコリメータレンズとの間の距離は、温度変化に対して再現性良く変化する。
【０１３８】
また、請求項４に記載のレーザ走査光学装置は、光源装置における半導体レーザ素子とコリメータレンズとの間の距離が温度変化に対して再現性良く変化するので、光学系全体の焦点距離の変化を正確に予測することができ、それによって焦点距離を容易に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図５】本発明に係る第５実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図６】本発明に係る第６実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図７】本発明に係る第７実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図８】本発明に係る第８実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図９】本発明に係る第９実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図１０】本発明に係る第１０実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図１１】本発明に係るレーザ走査光学装置を示す上面図である。
【図１２】本発明に係るレーザ走査光学装置を正面側からみたときの縦断面図である。
【図１３】本発明に係るレーザ走査光学装置の主走査断面における屈折力配置を示す図である。
【図１４】本発明に係るレーザ走査光学装置の主走査方向における焦点距離の温度補償の考え方を示す模式図である。
【図１５】本発明に係る第９実施形態の光源装置を模式的に示した図である。
【図１６】従来の光源装置を模式的に示す概略断面図である。
【図１７】本発明に係る第３実施形態の光源装置の上面図である。
【図１８】本発明に係る第３実施形態の光源装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１，１ 半導体レーザ素子
２，２ レーザ保持部材
３ レーザ支持基台
４ 基台
５ 半透鏡
６ ビームスプリッタ
７ コリメータレンズ
８ 鏡筒
９ａ〜９ｄ 接合面
１０，１０ レーザビーム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device and a laser scanning optical device. More specifically, the present invention relates to a light source device suitable for an image writing optical system such as an LBP (Laser Beam Printer) or a digital PPC (Plain Paper Copier), and a light source device thereof. The present invention relates to a laser scanning optical device used.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser scanning optical device has been used for image writing of LBP and digital PPC. A light source device generally used as a component of the laser scanning optical device holds a laser light source that emits a laser beam, a collimator lens that converts the laser beam into a substantially parallel light beam, and a laser light source and a collimator lens. And a holding member.
[0003]
Since the holding member may thermally expand due to the heat generated by the laser light source, the distance between the light emitting point of the laser light source and the collimator lens may fluctuate due to the thermal expansion. When a semiconductor laser element is used as a laser light source, the wavelength of the emitted laser beam may change with a change in the temperature of the semiconductor laser element. When these phenomena occur, the convergence state of the laser beam output from the light source device changes, so that the diameter of the spot of the laser beam formed on the surface to be scanned fluctuates and a fine image can be obtained. Disappears.
[0004]
To cope with such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-320079 discloses a light source including a laser holding member that supports a laser light source, and a lens holding member that is connected to the laser holding member and holds a collimator lens. A device has been proposed. According to this light source device, since the expansion of the laser holding member due to the temperature rise and the fluctuation of the oscillation wavelength of the laser light source cancel each other, even if the temperature of the laser light source or each holding member changes, the spot on the surface to be scanned is changed. The diameter does not change.
[0005]
Further, as another conventional example, a configuration is known in which a change in focal length due to a change in the distance between a semiconductor laser element and a collimator lens (that is, a change in the convergence state of a laser beam) is compensated by a plastic lens. I have. This is based on the fact that changes in the refractive index and shape of a plastic lens change with temperature.
[0006]
FIG. 16 is a schematic configuration diagram schematically showing the above-described conventional light source device. The light source device 160 includes a laser light source 161, a collimator lens 162, a holding member 163 for fixedly supporting the laser light source 161, and a lens barrel 164 for holding the collimator lens 162. When a semiconductor laser element is used as the laser light source 161, it is generally unavoidable that the light emitting position varies from product to product. In order to keep the error caused by the variation in the light emission position on the focal length of the entire optical system within an allowable range, it is necessary to adjust the distance between the laser light source 161 and the collimator lens 162 one by one in assembling the light source device 160.
[0007]
This is why the laser light source 161 and the collimator lens 162 are not held by one holding member but are held by the holding member 163 and the lens barrel 164, respectively. That is, in order to provide the laser light source 161 and the collimator lens 162 in the light source device 160, at least two members of the holding member 163 and the lens barrel 164 are required. Furthermore, since the holding member 163 and the lens barrel 164 have different required characteristics (hardness, workability, thermal conductivity, etc.), they need to be made of different materials.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In a light source device 160 shown in FIG. 16, a holding member 163 and a lens barrel 164 made of different materials are joined via a joining surface 166 parallel to the optical axis 165. Therefore, when the laser light source 161 generates heat, the holding member 163 and the lens barrel 164 thermally expand at different linear expansion coefficients, and the holding member 163 and the lens barrel 164 slide while frictionally sandwiching the joint surface 166. Such a phenomenon occurs. Therefore, the holding member 163 and the lens barrel 164 exhibit poor reproducibility behavior with respect to a temperature change.
[0009]
Even when the change in the distance between the laser light source 161 and the collimator lens 162 with respect to the temperature change is calculated from the linear expansion coefficient of each material, the positional relationship between the holding member 163 and the lens barrel 164 has good reproducibility with respect to each temperature change. Without displacement, the actual change will not be as calculated. For this reason, it is impossible to accurately predict what value the change amount of the interval takes with respect to the temperature change.
[0010]
Therefore, when the conventional light source device 160 is used as the light source of the laser scanning optical device, it is not possible to grasp how the focal length of the entire laser scanning optical device changes depending on the temperature. Therefore, it is not possible to correct a change in the focal length of the entire optical system due to a change in the temperature of the holding member 163 and the lens barrel 164 by moving another lens in the optical system or changing the material of a specific lens. Extremely difficult.
[0011]
In recent years, in order to improve image definition and speed image formation, a number of laser scanning optical devices that perform a plurality of scans on a surface to be scanned with laser beams emitted from a plurality of laser light sources have been proposed. I have. In such a light source device used for a laser scanning optical device, when a change in the focal length of the entire optical system occurs due to a temperature change, a difference in relative spot diameters of a plurality of laser beams is further involved. The effect on the image is greater than with a single laser light source. Therefore, in a laser scanning optical device including a plurality of laser light sources, it is particularly necessary to correct the focal length of the entire optical system.
[0012]
The present invention has been made in view of these points, and a first object is to provide a light source device in which the distance between a laser light source and a collimator lens changes with good reproducibility against a temperature change. It is in. A second object is to provide a laser scanning optical device capable of easily correcting a change in the focal length of the entire optical system due to a temperature change.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objectives,In the present invention, the laser beamA plurality of laser light sources for emitting light from the plurality of laser light sourcesIn different directions from each otherThe emitted laser beam, a beam deflecting element that deflects in substantially the same direction, a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element are made incident, and a collimator lens that emits the laser beam substantially in parallel,The laser light source and the beam deflection elementHold the collimator lensIn the light source device provided with a holding unit, the holding unit is configured by joining a plurality of members made of different materials, and a joining surface of the members made of different materials is perpendicular to the optical axis of the laser beam. At the same time, the joining surfaces of the members made of the same material are parallel to the optical axis of the laser beam.
[0014]
According to the above configuration, in the light source device according to the present invention, the laser beams emitted from the plurality of laser light sources in different directions from each other are incident on the collimator lens after being superposed by the beam deflecting element. Then, the laser beam is converted into a parallel light beam by transmitting through the collimator lens.
[0015]
At this time,The joining surfaces of the members made of the same material and having the same linear expansion coefficient are parallel to the optical axis of the laser beam.Does not cause slippage or displacement.In addition, these members areBy movingParallel to the optical axis of the laser beamYou can change the position.On the other hand, when members made of different materials and having different coefficients of linear expansion thermally expand, slip and displacement occur at the joint surface of those members. However, since the joining surface is perpendicular to the optical axis of the laser beam, no slip or displacement appears in the optical axis direction of the laser beam.
[0016]
In order to achieve the above object, the present invention also provides a plurality of laser light sources for emitting a laser beam, a laser holding member for holding the laser light source, and a laser beam emitted from the plurality of laser light sources in directions different from each other. Beam deflecting element that deflects the beam in substantially the same direction, a deflecting element holding member that holds the beam deflecting element, and a collimator lens that causes a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element to enter and exit in substantially parallel And a light source device including a lens barrel that holds the collimator lens, wherein the laser holding member, the deflecting element holding member, and the joint surface of each of the lens barrels are perpendicular or parallel to the optical axis of the laser beam. The two members, which are formed and are joined via a joining surface perpendicular to the optical axis of the laser beam, are made of different materials. Two members that are joined via a parallel junction surface with respect to the optical axis of the beam is configured of the same material.
Also in this configuration, when the laser holding member, the deflecting element holding member, and the lens barrel thermally expand, no slippage or displacement occurs on the joint surface parallel to the optical axis of the laser beam. In addition, although slip and displacement occur on the joint surface perpendicular to the optical axis of the laser beam, they do not appear in the optical axis direction of the laser beam.
[0017]
In order to achieve the above object, the present invention further provides a plurality of laser light sources for emitting a laser beam, a laser holding member for holding the laser light source, and laser beams emitted from the plurality of laser light sources in mutually different directions. A beam deflecting element for deflecting the beam in substantially the same direction, a deflecting element holding member for holding the beam deflecting element, and a collimator for causing a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element to enter and exit in a substantially parallel manner In a light source device including a lens, a lens barrel that holds the collimator lens, and a base, the bonding surfaces of the laser holding member, the deflecting element holding member, the lens barrel, and the base are a laser beam. The two members are formed perpendicular or parallel to the optical axis, and are joined via a joining surface perpendicular to the optical axis of the laser beam. Consisting consisting material, two members joined via the parallel bonding surface with respect to the optical axis of the laser beam is configured of the same material.
Also in this configuration, when the laser holding member, the deflecting element holding member, the lens barrel, and the base thermally expand, no slippage or displacement occurs on the joining surface parallel to the optical axis of the laser beam, and Although slip and displacement occur on the bonding surface perpendicular to the optical axis, they do not appear in the optical axis direction of the laser beam.
[0018]
In the present invention, any one of the above light source devices is used for the laser scanning optical device. In this laser scanning deviceSince a light source device with good reproducibility of the distance between the laser light source and the collimator lens with respect to a temperature change is used, the focus can be easily adjusted.
[0019]
[Embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the arrows shown in the drawings indicate directions in which the movement is possible at the time of adjustment.
[0020]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a first embodiment according to the present invention. The light source device according to the first embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′; laser holding members 2 and 2 ′; a laser support base 3; a base 4; A beam splitter 6 for forming a film 5; a lens barrel 8 for holding a collimator lens 7 inside;
[0021]
Semiconductor laser elements 1, 1 'are held inside the laser holding members 2, 2', respectively. When the laser beams 10, 10 'are emitted from the semiconductor laser elements 1, 1', the semiconductor laser elements 1, 1 'generate heat. Therefore, a material having high thermal conductivity must be used for the laser holding members 2 and 2 '. In the present embodiment, iron subjected to nickel surface treatment is used. In the drawing, members made of iron subjected to nickel surface treatment are indicated by oblique lines.
[0022]
The laser support base 3 is L-shaped, and includes a laser passage portion 3a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a base support portion 3b extending in parallel. The laser support base 3 is made of the same material as the semiconductor laser elements 2 and 2 ′, and iron that has been subjected to nickel surface treatment.
[0023]
The base 4 is L-shaped, and includes a BS holder 4a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a lens barrel support 4b extending in parallel. A beam splitter 6 is incorporated in the BS holding unit 4a. Further, the semi-permeable membrane 5 is held in the beam splitter 6. The base 4 is made of aluminum which has good workability and can reduce the cost of the entire apparatus. A collimator lens 7 is held inside a lens barrel 8 made of aluminum.
[0024]
The laser holding member 2 is in contact with the laser support 3b of the laser support base 3 on a surface 9a parallel to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 ′ is in contact with the BS holding portion 4 a of the base 4 on a surface 9 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′.
[0025]
Further, the laser passage portion 3a of the laser support base 3 is in contact with the BS holding portion 4a of the base 4 on a surface 9c perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. The lens barrel 8 is in contact with the lens barrel support 4 b of the base 4 at a surface 9 d parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0026]
With the above configuration, the laser beam 10 emitted from the semiconductor laser element 1 enters the base 4 through the laser passage 3a of the laser support base 3. Then, the light enters the beam splitter 6 in the base 4 and passes through the semi-permeable membrane 5. At this time, the laser beam 10 is not deflected.
[0027]
At the same time, the laser beam 10 ′ emitted from the semiconductor laser element 1 ′ is incident on the beam splitter 6 in the base 4 perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. Then, the light is reflected by the semi-permeable film 5 in the optical axis direction of the laser beam 10. The laser beams 10 and 10 ′ superimposed by the semi-permeable membrane 5 are both incident on the lens barrel 8 and are converted into parallel light beams by transmitting through the collimator lens 7 in the lens barrel 8.
[0028]
As described above, in this embodiment, since the laser holding member 2 and the laser support base 3 are both made of iron, the thermal expansion coefficients of the laser holding member 2 and the laser support base 3 are the same. Therefore, even if the laser holding member 2 and the laser support base 3 are thermally expanded due to heat generation of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′, slipping or displacement occurs at the joint surface 9 a between the laser holding member 2 and the laser support base 3. Does not occur. The same applies to the base 4 and the lens barrel 8 which are in contact with each other via a surface 9d parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0029]
On the other hand, the semiconductor laser element 2 'and the base 4 are made of different materials. The semiconductor laser element 2 ′ and the base 4 thermally expand due to heat generation of the semiconductor laser elements 1, 1 ′, etc., and slip or displacement occurs at the joint surface 9 b. In particular, since the coefficient of thermal expansion of the laser holding member 2 ′ is different from the coefficient of thermal expansion of the base 4, slipping and displacement occur with friction at the joint surface 9 b. Then, a phenomenon of poor reproducibility occurs, in which the slip or deviation does not follow the temperature change.
[0030]
However, since the bonding surface 9b is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ', no slip or displacement appears in the direction of the optical axis of the laser beam 10' even when thermally expanded. Therefore, it is not necessary to consider the influence of the poor reproducibility described above. The same applies to the laser support base 3 and the base 4 which are in contact with each other via a surface 9c perpendicular to the optical axis of the laser beam 10.
[0031]
As described above, even if the laser holding members 2, 2 '; the laser support base 3, the base 4, and the lens barrel 8 are thermally expanded, the bonding surface 9a parallel to the optical axis of the laser beams 10, 10'. , 9d, no slippage or displacement occurs. In addition, on the joining surfaces 9b and 9c, no slip or displacement appears in the direction of the optical axis passing perpendicularly through the joining surfaces 9b and 9c. Therefore, the distance between the semiconductor laser elements 1, 1 'and the collimator lens 7 changes with reproducibility as the temperature changes.
[0032]
In the laser scanning optical system provided with the light source device of the present embodiment, the optical axis distance of the laser beams 10, 10 'due to the thermal expansion of the members constituting the light source device due to heat generation of the semiconductor laser elements 1, 1'. And the properties of the optical system fluctuate due to fluctuations in the oscillation wavelength of the semiconductor laser element, so that focus correction is required. At this time, in the light source device of the present embodiment, the thermal expansion of the members constituting the light source device has good reproducibility with respect to the temperature change, so that the change in the focal length can be accurately predicted, and the correction can be easily performed. It is possible to do.
[0033]
The focus correction may be performed by adjusting the distance between the semiconductor laser elements 1 and 1 'and the collimator lens 7 in the light source device. In the present embodiment, the position of the semiconductor laser element 1 with respect to the collimator lens 7 is changed by moving the laser holding member 2 with respect to the laser support base 3 at the joint surface 9a. The position of the collimator lens with respect to the semiconductor laser element 1 'is changed by moving the lens barrel 8 with respect to the base 4 at the joint surface 9d.
[0034]
Then, the laser support base 3 is moved relative to the base 4 at the joint surface 9c thereof, so that the emission of the semiconductor laser element 1 is adjusted. On the other hand, the emission adjustment of the semiconductor laser element 1 'is performed by moving the laser holding member 2' with respect to the base 4 at the joint surface 9b. The mechanism of the focus correction and the ejection adjustment will be described later.
[0035]
Hereinafter, second to tenth embodiments having different configurations from the first embodiment will be described with reference to the drawings. However, when the same member is used in a plurality of embodiments, the reference numeral assigned to the member is common.
[0036]
In the second to tenth embodiments, only the shape of the members constituting the light source device of each embodiment and the position of the joining surface with respect to the optical axis of the members are different from those of the first embodiment. The order of transmission or reflection of the laser beam is the same as in the first embodiment.
[0037]
That is, the laser beam emitted from one of the semiconductor laser elements enters the beam splitter in the base. At the same time, the laser beam emitted from the other semiconductor laser element also enters the beam splitter in the base. At this time, the two laser beams are incident perpendicularly to each other. One laser beam is transmitted through the semi-transparent mirror, and the other laser beam is reflected in the optical axis direction of the transmitted laser beam by the semi-transparent mirror. The two laser beams thus superimposed together enter the lens barrel, and are converted into a parallel light beam by passing through the collimator lens in the lens barrel.
[0038]
Further, in the second to tenth embodiments, similarly to the first embodiment, members made of the same material are in contact with each other via a plane parallel to the optical axis of the collimator lens, and members made of different materials are Is in contact with the collimator lens through a plane perpendicular to the optical axis, so that the distance between the semiconductor laser element and the collimator lens changes with good reproducibility against a temperature change.
[0039]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a second embodiment according to the present invention. The light source device according to the second embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside, and nickel surface-treated iron is used. A base 24; a beam splitter 6 for forming a semi-permeable membrane 5 inside; a lens barrel 8 for holding a collimator lens 7 therein and made of aluminum.
[0040]
The base 24 is L-shaped, and has a BS holding member 24a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, a lens barrel support 24b extending parallel to the optical axis of the laser beam 10, and a BS holding member. It consists of a leaf spring 24c attached to the part 24a. The beam splitter 6 on which the semi-permeable membrane 5 is formed is incorporated in the BS holding unit 24a. Aluminum is used for the base 24.
[0041]
The laser holding member 2 is in contact with the BS holding portion 24 a of the base 24 on a surface 29 a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser support member 2 ′ is in contact with a leaf spring 24 c of the base 24 on a surface 29 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. The lens barrel 8 is in contact with the lens barrel support 24b of the base 24 at a surface 29c parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0042]
At the joint surface 29a, the laser holding member 2 made of a different material and the base 24 are in contact. Therefore, along with the thermal expansion of the member, slip and displacement with friction occur on the joint surface 29a. However, since the bonding surface 29a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, the slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 29b between the laser holding member 2 'and the leaf spring 24. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 'is performed by moving the laser holding members 2 and 2' in a direction perpendicular to the optical axis, respectively, along these bonding surfaces 29a and 29b.
[0043]
On the other hand, on the joint surface 29c, the base 24 made of the same material and the lens barrel 8 are in contact. Therefore, no slippage or displacement due to thermal expansion of the member occurs on the joint surface 29c. In the present embodiment, the position of the collimator lens 7 with respect to the semiconductor laser device 1 is adjusted by moving the lens barrel 8 in the optical axis direction along the bonding surface 29c.
[0044]
Further, the laser holding member 2 'can be moved in the optical axis direction of the laser beam 10' by the leaf spring 24c provided on the base 24. Thereby, the position of the semiconductor laser element 1 ′ with respect to the collimator lens 7 is adjusted.
[0045]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing the third embodiment. The light source device according to the third embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside and a nickel surface-treated iron Laser holders 2 and 2 'made of base; upper base 34; lower base 34'; beam splitter 6 for forming semipermeable membrane 5 inside; lens barrel 8 holding collimator lens 7 inside and made of aluminum And so on.
[0046]
The upper base 34 is L-shaped and includes a BS holder 34a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a lens barrel support 34b extending in parallel. The beam splitter 6 having the semi-permeable membrane 5 formed therein is incorporated inside the BS holder 34a. The base 4 is made of aluminum.
[0047]
The lower base 34 'is L-shaped and includes a laser passage portion 34'a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and an upper support portion 34'b extending in parallel. The lower base 34 'is made of aluminum, similarly to the upper base 34.
[0048]
The laser holding member 2 is in contact with the laser passage portion 34'a below the base 34 'on a surface 39a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 ′ is in contact with the BS holding portion 34 a on the base 34 at a surface 39 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′.
[0049]
The upper base 34 is in contact with the upper support 34'b of the lower base 34 'on a surface 39c perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. The lens barrel 8 is in contact with a lens barrel support 34 b on the base 34 at a surface 39 d parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0050]
At the joining surface 39a, the laser holding member 2 made of a different material is in contact with the lower base 34 '. Therefore, along with the thermal expansion of the member, slip and displacement with friction occur on the joint surface 39a. However, since the bonding surface 39a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, its slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the bonding surface 39b between the laser holding member 2 'and the base 34. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 'is performed by moving the laser holding members 2 and 2' along the joining surfaces 39a and 39b in the direction perpendicular to the optical axis.
[0051]
In addition, on the joint surface 39c, the upper base 34 and the lower base 34 'made of the same material are in contact with each other. Therefore, no slippage or displacement due to thermal expansion of the member occurs on the joint surface 39c. This is the same for the joint surface 39d between the base 34 and the lens barrel 8. In this embodiment, the distance from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is increased by moving the base 34 and the lens barrel 8 along the joining surfaces 39c, 39d in the optical axis direction. adjust.
[0052]
Next, the focus correction and injection adjustment mechanism of the present embodiment will be described. 17 and 18 specifically show the focus correction and emission adjustment mechanism in the light source device of the present embodiment. FIG. 17 is a top view of the light source device of the present embodiment, and FIG. 18 is a longitudinal sectional view thereof.
[0053]
The upper base 34 is substantially L-shaped, and the beam splitter 6 is attached to the center of the base by bonding. Further, the laser holding member 2 ′ holding the semiconductor laser element 1 ′ is arranged on the base 34 so that the light emitting surface of the semiconductor laser element 1 ′ faces the incident surface of the beam splitter 6.
[0054]
Screw portions 2'a are formed at both ends of the laser holding member 2 '. Since a predetermined play is provided in the screw hole of the screw portion 2'a, the laser holding member 2 'can move two-dimensionally with respect to the base 34 in a state where the screw is not fixed. As a result, the laser holding member 2 ′ is adjusted in position perpendicular to the laser beam with respect to the beam splitter 6 while emitting the laser beam from the semiconductor laser element 1 ′, and is then fixed to the base 34 with screws. You.
[0055]
The lens barrel 8 holding the collimator lens 7 therein is adjusted in the optical axis direction with respect to the semiconductor laser element 1 ′, and then fixed to the base 34 by a leaf spring (not shown). These position adjustments are emission adjustment and focus correction of the semiconductor laser element 1 '. The base 34 (block) integrated with the laser holding member 2 ′ and the lens barrel 8 is attached to another member in the laser scanning optical device provided with the light source device of the present embodiment.
[0056]
In addition, the block has a threaded portion 34c formed on the upper base 34, thereby being attached to the lower base 34 '. A predetermined play is also provided in the screw hole of the screw portion 34c, and the upper base 34 can move two-dimensionally with respect to the lower base 34 '. As will be described later, the semiconductor laser device 1 is fixed to the lower base 34 ′, so that the position of the semiconductor laser device 1 in the optical axis direction with respect to the beam splitter 6 of the block is adjusted while the upper base 34 is fixed. It is fixed to the base 34 'with screws. This position adjustment is the focus correction of the semiconductor laser device 1.
[0057]
As described above, the laser holding member 2 holding the semiconductor laser element 1 is attached to the lower base 34 '. Similarly to the laser holding member 2 ', screw portions are provided at both ends thereof, and the screw holes have a predetermined play, so that they can be moved two-dimensionally with respect to the base 34'. The laser holding member 2 emits a laser beam from the semiconductor laser element 1 and, after being adjusted in a direction perpendicular to the laser beam with respect to the beam splitter 6 of the block attached to the base 34 'below the base, It is fixed to the lower part 34 'with screws. This position adjustment is the emission adjustment of the semiconductor laser device 1.
[0058]
As described above, the emission adjustment and focus adjustment mechanism of the light source device according to the present invention adjusts the position of the member by providing a predetermined play in the screw hole for fixing each component and making it movable.
[0059]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a fourth embodiment according to the present invention. The light source device according to the fourth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside and a nickel surface-treated iron Laser support members 43, 43 made of aluminum; a base 44; a beam splitter 6, which forms a semi-permeable membrane 5 inside; a mirror made of aluminum, holding a collimator lens 7 inside. It is composed of a cylinder 8 and the like.
[0060]
The laser support base 43 is L-shaped, and includes a laser passage portion 43a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a laser support portion 43b extending parallel to the optical axis of the laser beam 10. The laser support base 43 is made of aluminum.
[0061]
The base 44 is T-shaped, and is provided with a lens barrel support 44a extending in parallel with the optical axis of the laser beam 10 and a center of the lens barrel support 44a and perpendicular to the lens barrel support 44a. And a BS holding unit 44b. A beam splitter 6 having a semi-permeable membrane 5 is incorporated in the BS holding unit 44b. The base 44 is made of aluminum.
[0062]
The laser holding member 2 is in contact with the laser passage portion 43a of the laser support base 43 on a surface 49a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 ′ is in contact with the BS holding member 44 b of the base 44 at a surface 49 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′.
[0063]
The laser support portion 43b of the laser support base 43 is in contact with the lens barrel support portion 44a of the base 44 on a surface 49c parallel to the optical axis of the laser beam 10. The lens barrel 48 is in contact with the lens barrel support 44a of the base 44 at a surface 49d parallel to the optical axis of the collimator lens 7. That is, the lens barrel 48 is located on the optical axis of the laser beam 10 behind the BS holding unit 44b.
[0064]
At the joint surface 49a, the laser holding member 2 made of a different material and the laser support base 43 are in contact. Therefore, in the joining surface 49a, slip and displacement accompanied by friction occur together with thermal expansion of the member. However, since the bonding surface 49a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, its slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 49b between the laser holding member 2 'and the base 44. In this embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 'is performed by moving the laser holding members 2 and 2' in a direction perpendicular to the optical axis, respectively, along the joint surfaces 49a and 49b.
[0065]
The laser support base 43 and the base 44 made of the same material are in contact with each other at the joint surface 49c. Therefore, no slip or displacement occurs due to the thermal expansion of the member on the joint surface 49c. This is the same for the joint surface 49d between the base 44 and the lens barrel 8. In the present embodiment, by moving the laser support base 43 and the lens barrel 8 along the joint surfaces 49c and 49d in the optical axis direction, respectively, the distance from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is increased. To adjust.
[0066]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a fifth embodiment according to the present invention. The light source device according to the fifth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside and a nickel surface-treated iron Laser support bases 53, 53 '; Base 54; Beam splitter 6 for forming semi-permeable membrane 5 inside; Collimator lens 7 inside; mirror made of aluminum It is composed of a cylinder 8 and the like.
[0067]
The laser support bases 53, 53 'are both L-shaped, and have laser passing portions 53a, 53'a extending perpendicularly to the optical axes of the laser beams 10, 10', respectively, and the light of the laser beams 10, 10 '. It is composed of laser support parts 53b and 53'b extending parallel to the axis. Aluminum is used for the laser support bases 53 and 53 '.
[0068]
Inside the base 54, a beam splitter 6 having the semi-permeable membrane 5 formed therein is incorporated. The base 54 is made of aluminum. In the present embodiment, since the lens barrel 8 is attached to the base 54 and holds a fixed position with respect to the base 54, there is no need to particularly provide the lens barrel 8, and the collimator lens 7 is provided in the base 54. May be incorporated.
[0069]
The laser holding member 2 is in contact with the laser passage portion 53a of the laser support base 53 at a surface 59a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 'is in contact with the laser passage portion 53'a of the laser support base 53' on a surface 59b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 '.
[0070]
The laser support portion 53b of the laser support base 53 is in contact with the base 54 at a surface 59c parallel to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser support portion 53'b of the laser support base 53 'is in contact with the base 54 at a surface 59d parallel to the optical axis of the laser beam 10'.
[0071]
At the joint surface 59a, the laser holding member 2 made of a different material and the laser support base 53 are in contact. Therefore, in the joint surface 59a, slip and displacement accompanied by friction occur together with thermal expansion of the member. However, since the bonding surface 59a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, its slip and displacement do not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 59b between the laser holding member 2 'and the laser support base 53'. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ is performed by moving the laser holding members 2 and 2 ′ along the joining surfaces 59 a and 59 b in a direction perpendicular to the optical axis.
[0072]
Further, the laser support base 53 and the base 54 made of the same material are in contact with each other on the joint surface 59c. Therefore, no slippage or displacement occurs due to the thermal expansion of the member on the joint surface 59c. This is the same for the joint surface 59d between the laser support base 53 'and the base 54. In this embodiment, the distance from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is increased by moving the laser support bases 53, 53' along the joint surfaces 59c, 59d in the optical axis direction. adjust.
[0073]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing a sixth embodiment according to the present invention. The light source device according to the sixth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside and a nickel surface-treated iron Laser support base 63; Base 64; Beam splitter 6 for forming semi-permeable membrane 5 inside; Barrel 8 holding aluminum collimator lens 7 and made of aluminum, etc. Consists of
[0074]
In the light source device of the present embodiment, the laser support base 43 of the fourth embodiment is arranged on the side of the semiconductor laser element 1 'and the laser holding member 2'. That is, the laser support base 63 is L-shaped similarly to the laser support base 43 of the fourth embodiment, and the direction that extends perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′ is parallel to the laser passage portion 63 a. The portion extending to the above is referred to as a laser support 63b. The laser support base 63 is made of aluminum.
[0075]
The shape of the base 64 is L-shaped unlike the base 44 of the fourth embodiment, and a BS holder 64a in which the beam splitter 6 for forming the semipermeable membrane 5 is incorporated is provided in a vertically bent portion. A base extension 64b and a lens barrel support 64c extend perpendicularly from the BS holder 64a. The base 64 is made of aluminum.
[0076]
The laser holding member 2 is in contact with the BS holding member 64 a of the base 64 at a surface 69 a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 ′ is in contact with the laser passage portion 63 a of the laser support base 63 on a surface 69 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′.
[0077]
The laser support 63 b of the laser support 63 is in contact with a base extension 64 c of the base 64 at a surface 69 c parallel to the optical axis of the laser beam 10 ′. The lens barrel 8 is in contact with a lens barrel support 64 c of the base 64 at a surface 69 d parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0078]
At the joint surface 69a, the laser holding member 2 made of a different material and the base 64 are in contact. Therefore, in the joining surface 69a, slip and displacement accompanied by friction occur together with thermal expansion of the member. However, since the bonding surface 69a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, the slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 69b between the laser holding member 2 'and the laser support base 63. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ is performed by moving the laser holding members 2 and 2 ′ along the joining surfaces 69 a and 69 b in a direction perpendicular to the optical axis.
[0079]
The laser support base 63 and the base 64 made of the same material are in contact with each other at the joint surface 69c. Therefore, no slippage or displacement due to thermal expansion of the member occurs on the joint surface 69c. This is the same for the joint surface 69d between the base 64 and the lens barrel 8. In the present embodiment, by moving the laser support base 63 and the lens barrel 8 along the joint surfaces 69c and 69d in the optical axis direction, respectively, the distance from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is increased. To adjust.
[0080]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing a seventh embodiment according to the present invention. The light source device according to the seventh embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside and a nickel surface-treated iron Laser support members 73, 73; Laser support base 73, Aluminum base 4, Beam splitter 6 for forming semi-permeable membrane 5 inside; Collimator lens 7 inside, lens barrel made of aluminum 8 and so on.
[0081]
In the light source device of the present embodiment, the laser support base 3 of the first embodiment is arranged on the side of the semiconductor laser element 1 'and the laser holding member 2'. That is, the laser support base 73 is the same L-shape as the laser support base 3 of the first embodiment, and the direction that extends perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 ′ is parallel to the laser passage portion 73 a. The extended portion is referred to as a laser support portion 73b. The laser support base 73 is made of iron that has been subjected to nickel surface treatment.
[0082]
The base 4 is L-shaped, as described in the first embodiment, and includes a BS holder 4a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a lens barrel support 4b extending parallel to the base. In addition, a beam splitter 6 having a semi-permeable membrane 5 formed therein is incorporated in the BS holder 4a.
[0083]
The laser holding member 2 is in contact with the BS holding portion 4a of the base 4 at a surface 79a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 ′ is in contact with the laser support 73 b of the laser support base 73 at a surface 79 b parallel to the optical axis of the laser beam 10 ′.
[0084]
Further, the laser passage portion 73a of the laser support base 73 is in contact with the BS holding portion 4a of the base 4 at a surface 79c perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 '. The lens barrel 8 is in contact with the lens barrel support 4 b of the base 4 at a surface 79 d parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0085]
At the joining surface 79a, the laser holding member 2 made of a different material and the base 4 are in contact. Therefore, along with the thermal expansion of the member, slip and displacement accompanied by friction occur on the joint surface 79a. However, since the bonding surface 79a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, its slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 79c between the laser support base 73 and the base 4. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ is performed by moving the laser holding member 2 and the laser support base 73 along the joining surfaces 79 a and 79 c in a direction perpendicular to the optical axis. I do.
[0086]
The laser holding member 2 ′ made of the same kind of material and the laser support base 73 are in contact with each other at the joint surface 79 b. Therefore, no slippage or displacement due to thermal expansion of the member occurs on the joint surface 79b. This is the same for the joint surface 79d between the base 4 and the lens barrel 8. In this embodiment, the distance from the semiconductor laser elements 1 and 1 'to the collimator lens 7 is moved by moving the laser holding member 2' and the lens barrel 8 along the joint surfaces 79b and 79d in the optical axis direction. To adjust.
[0087]
FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing an eighth embodiment according to the present invention. The light source device according to the eighth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside, and nickel surface-treated iron is used. A base 84; a beam splitter 6 for forming a semi-permeable membrane 5 therein; and a lens barrel 8 for holding a collimator lens 7 therein and made of aluminum.
[0088]
In the light source device of the present embodiment, the plate spring 24c provided on the base 24 in the second embodiment is arranged on the side of the semiconductor laser element 1 'and the laser holding member 2'. That is, the base 84 is L-shaped similarly to the base 24 of the second embodiment, and has a BS holding portion 84 a extending perpendicularly to the optical axis of the laser beam 10, and It comprises a lens barrel support 84b extending in parallel and a leaf spring 84c attached to the BS holder 84a. The beam splitter 6 on which the semi-permeable membrane 5 is formed is incorporated in the BS holder 84a. The base 84 is made of aluminum.
[0089]
The laser holding member 2 is in contact with a leaf spring 84c of the base 84 at a surface 89a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser support member 2 ′ is in contact with the BS holding portion 84 a of the base 84 on a surface 89 b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. The lens barrel 8 is in contact with the lens barrel support 84b of the base 84 at a surface 89c parallel to the optical axis of the collimator lens 7.
[0090]
At the joining surface 89a, the laser holding member 2 made of a different material is in contact with the leaf spring 84c. Therefore, in the joint surface 89a, slip and displacement accompanied by friction occur together with thermal expansion of the member. However, since the joining surface 89a is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, the slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joining surface 89b between the laser holding member 2 'and the base 84. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ is performed by moving the laser holding members 2 and 2 ′ along the joining surfaces 89 a and 89 b in a direction perpendicular to the optical axis.
[0091]
On the other hand, on the joint surface 89c, the base 84 made of the same kind of material and the lens barrel 8 are in contact. Therefore, no slippage or displacement occurs due to thermal expansion of the member on the joining surface 89c. In the present embodiment, the position of the collimator lens 7 with respect to the semiconductor laser element 1 'is adjusted by moving the lens barrel 8 in the optical axis direction along these joint surfaces 89c.
[0092]
Further, the laser holding member 2 is movable in the optical axis direction of the laser beam 10 by the leaf spring 84c provided on the base 84. Thus, the position of the semiconductor laser device 1 with respect to the collimator lens 7 is adjusted.
[0093]
FIG. 9 is a longitudinal sectional view schematically showing a ninth embodiment according to the present invention. The light source device according to the ninth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside, and nickel surface-treated iron is used. Laser holding members 2, 2 '; laser support bases 93, 93'; base 94; beam splitter 6 for forming semi-permeable membrane 5 therein; mirror for holding collimator lens 7 therein and made of aluminum It is composed of a cylinder 58 and the like.
[0094]
The light source device of the present embodiment is configured by changing the positions of the joint surfaces 59a, 59d between the laser support bases 93, 93 'and the base 54 with respect to the optical axis of the laser beams 10, 10' in the fifth embodiment. It was done.
[0095]
The laser support bases 93, 93 'are both L-shaped, and have laser passing portions 93a, 93'a extending perpendicularly to the optical axes of the laser beams 10, 10', respectively, and the light of the laser beams 10, 10 '. The laser support portions 93b and 93'b extend in parallel to the axis. Aluminum is used for the laser support bases 93 and 93 '.
[0096]
The base 94 has a different shape from the base 54 of the fifth embodiment. The base 94 has a rectangular parallelepiped shape, and is not provided with an extension for making contact with the laser support bases 93 and 93 ′ unlike the base 54. In the present embodiment, since the lens barrel 8 holds the fixed position with respect to the base 94, it is not necessary to particularly provide the lens barrel 8, and the collimator lens 7 may be incorporated in the base 94.
[0097]
The laser holding member 2 is in contact with the laser support 93 b of the laser support base 93 at a surface 99 a parallel to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 'is in contact with the laser support 93'b of the laser support base 93' on a surface 99b parallel to the optical axis of the laser beam 10 '.
[0098]
Further, the laser passage portion 93 a of the laser support base 93 is in contact with the base 54 on a surface 99 c perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser passage portion 93a 'of the laser support base 93' is in contact with the base 94 at a surface 99d perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 '.
[0099]
On the joint surface 99a, the laser holding member 2 made of the same kind of material and the laser support base 43 are in contact. Therefore, no slippage or displacement due to thermal expansion of the member occurs on the joint surface 49a. This is the same for the joint surface 99b between the laser holding member 2 'and the laser support member 93'. In the present embodiment, the distance from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is adjusted by moving the laser holding members 2, 2' along the joint surfaces 99a, 99b, respectively, in the optical axis direction. I do.
[0100]
The laser support base 93 and the base 94 made of different materials are in contact with each other at the joint surface 99c. Therefore, at the joint surface 99c, slip and displacement with friction occur along with thermal expansion of the member. However, since the bonding surface 99c is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10, the slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 99d between the laser support base 93 'and the base 94. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 'is performed by moving the laser support bases 93 and 93' in a direction perpendicular to the optical axis, respectively, along these bonding surfaces 99c and 99d. .
[0101]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view schematically showing a tenth embodiment according to the present invention. The light source device according to the tenth embodiment includes two semiconductor laser elements 1 and 1 ′ that emit laser beams 10 and 10 ′, respectively. The semiconductor laser elements 1 and 1 ′ are respectively held inside, and nickel surface-treated iron is used. Base 104; BS holder 104 '; Beam splitter 6 for forming semipermeable membrane 5 inside; Collimator lens 7 inside, and lens barrel 8 made of aluminum, etc. Be composed.
[0102]
The base 104 is L-shaped and includes a laser passage portion 104a extending perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 and a laser support portion 104b extending in parallel. Aluminum is used for the base 104. Similarly, a beam splitter 6 having a semi-permeable membrane 5 is incorporated in a rectangular parallelepiped BS holder 104 'made of aluminum.
[0103]
The laser holding member 2 is in contact with the laser passage portion 104 a of the base 104 on a surface 109 a perpendicular to the optical axis of the laser beam 10. On the other hand, the laser holding member 2 'is in contact with the BS holder 104' on a surface 109b perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 '.
[0104]
The BS holder 104 ′ and the lens barrel 8 are both in contact with the laser support 104 b of the base 104 on a surface 109 c parallel to the optical axis of the laser beam 10. At this time, the lens barrel 8 is located behind the BS holder 104 'on the optical axis of the laser beam 10.
[0105]
At the joining surface 109a, the laser holding member 2 made of a different material and the base 104 are in contact. Therefore, along with the thermal expansion of the member, slip and displacement accompanied by friction occur on the joint surface 109a. However, since it is perpendicular to the optical axis of the laser beam 10 at the bonding surface 109a, the slip or displacement does not appear in the optical axis direction. This is the same for the joint surface 109b between the laser holding member 2 'and the BS holder 104'. In the present embodiment, the emission adjustment of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ is performed by moving the laser holding members 2 and 2 ′ along the joining surfaces 109 a and 109 b in a direction perpendicular to the optical axis.
[0106]
The base 104 is in contact with the BS holder 104 ′ and the lens barrel 8 made of the same type of material on the joint surface 109 c. Therefore, no slippage or displacement occurs due to thermal expansion of the member on the joint surface 109c. In the present embodiment, the distance from the semiconductor laser devices 1 and 1 'to the collimator lens 7 is adjusted by moving the BS holder 104' and the lens barrel 8 along the optical axis along the joint surface 109c.
[0107]
Next, the temperature compensation of the laser scanning optical device provided with the light source device of the ninth embodiment will be described in detail with reference to numerical examples of the optical system. FIG. 11 is a top view of the laser scanning optical device, and FIG. 12 is a longitudinal sectional view when the laser scanning optical device is viewed from the front side. This laser scanning optical device includes a light source device 11, a cylindrical lens group 12, a polygon mirror 13, a scanning lens group 14, a free-form surface lens 15, a mirror 16, a photosensitive drum 17, and the like having the same configuration as the light source device according to the first embodiment. It has.
[0108]
As described above, the light source device 11 holds therein the semiconductor laser elements 1, 1 'for emitting the laser beams 10, 10' and the collimator lens 7. The cylindrical lens group 12 includes a cylindrical lens 12a having a positive refractive power only in the sub-scanning direction and a cylindrical lens 12b made of plastic and having a negative refractive power only in the sub-scanning direction.
[0109]
The scanning lens group 14 includes a scanning lens 14a having a negative refractive power, a scanning lens 14b having a positive refractive power, and a scanning lens 14c having a positive refractive power. The free-form surface lens 15 is made of plastic and has a positive refractive power only in the sub-scanning direction. The photoreceptor drum 17 has a photoreceptor pair surface to be scanned. The laser scanning optical device is generally configured such that a laser beam emitted from a light source device 11 is deflected by a polygon mirror 13 and scans a scanned surface 17 a of a photosensitive drum 17.
[0110]
Table 1 shows the construction data of the optical system (the optical system from the window glass of the semiconductor laser element 1 to the surface to be scanned 17a) constituting the laser scanning optical device. However, since the semiconductor laser element 1 and the semiconductor laser element 1 ′ are arranged at optically equivalent positions, only the values relating to the semiconductor laser element 1 are shown in the following construction data.
[0111]
In the construction data shown in Table 1, Si (i = 1, 2, 3,...) Represents the i-th surface Si, r as viewed from the semiconductor laser device 1 side.iy(I = 1, 2, 3,...) Is the radius of curvature of the i-th surface Si counted from the semiconductor laser element 1 side in the main scanning direction, riz(I = 1, 2, 3,...) Is the radius of curvature of the i-th surface Si in the sub-scanning direction counted from the semiconductor laser element 1 side, di(I = 1, 2, 3,...) Is the i-th axial distance counted from the semiconductor laser element 1 side, and Ni (i = 1, 2, 3,...) Is from the semiconductor laser element 1 side. The refractive index of the i-th lens with respect to the light having a wavelength of 780 nm.
[0112]
[Table 1]
Figure 0003550911
[0113]
In the construction data of Table 1, the surface S4 marked with an asterisk (the image plane side of the collimator lens 7) is a surface constituted by an axisymmetric aspheric surface, and indicates the following aspheric surface shape. It shall be defined by equation (AS). Table 2 shows the values of the aspheric coefficient Ai and the quadratic curve parameter ε of the surface S4.
[0114]
(Equation 1)
Figure 0003550911
[0115]
However, in the equation (AS),
X: displacement amount from the reference plane in the optical axis direction,
Y: height in the direction perpendicular to the optical axis,
C: paraxial curvature,
ε: quadratic curve parameter,
Ai: i-th order aspherical coefficient
It is.
[0116]
[Table 2]
Figure 0003550911
[0117]
In the construction data of Table 1, the surfaces S5 and S8 marked with s indicate that they are cylindrical surfaces having refractive power only in the sub-scanning direction. Further, in the construction data of Table 1, the surface S20 marked with a + sign indicates that the surface is constituted by an extended toric surface, and is defined by the following general formula (TA) representing the surface shape of the extended toric surface Shall be Κ, ρ, and A in equation (TA) are represented by equations (TB), (TC), and (TD), respectively, and a in equation (TD)i, jFor a0,0  0, ai, 1  0, a1, j  0. However, the following equations (TA) to (TD) are defined in three-dimensional spatial coordinates (x: optical axis direction, y: main scanning direction, z: sub-scanning direction).
[0118]
(Equation 2)
Figure 0003550911
[0119]
The extended toric surface is obtained by adding a two-dimensional additional term A (y, z) to the reference z toric surface. Here, assuming that a curve in the main scanning section is a main curve and a curve in the sub-scanning section is a profile curve, K and c are curvatures in a main curve direction and a profile curve direction at a surface vertex, respectively (more precisely, K + 2a, respectively).0,2, C + 2a2,0), And μ and ε represent quadratic curve parameters in the main curve direction and the profile curve direction, respectively. Table 3 shows the values of these parameters.
[0120]
[Table 3]
Figure 0003550911
[0121]
Further, the free-form surface lens 15 has an axis of symmetry in the main scanning direction, unlike a normal cylindrical lens. In the laser scanning optical device, the axis of symmetry of the free-form surface lens 15 is shifted by 150 mm from the optical axis of the scanning lens group 14 to the upstream side in the main scanning direction. With this arrangement, the asymmetry of the curvature of field (that is, the asymmetry between the upstream side and the downstream side in the main scanning direction) generated in the scanning lens group 14 can be corrected.
[0122]
Table 4 shows the simulation results when the ambient temperature changes from 20 ° C. to 40 ° C. in the laser scanning optical apparatus having the optical system shown in Table 1. However, the simulation result represents the position where the spot diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction is minimum in mm unit with respect to the scanned surface 17a.
[0123]
[Table 4]
Figure 0003550911
[0124]
FIG. 13 is a schematic diagram showing a refractive power arrangement of a cross section in the main scanning direction of the laser scanning optical device. In the figure, S is the light source (light emitting point) of the semiconductor laser device 1, fc is the focal length of the collimator lens 7, fM is the focal length of the scanning lens group 14 in the main scanning direction, P is the deflection surface of the polygon mirror 13, and I is This is the scanned surface 17a of the photosensitive drum.
[0125]
The refractive power arrangement in the main scanning section is determined from desired image performance on the surface I to be scanned. L represents the distance between the semiconductor laser element 1 and the collimator lens 7, D represents the distance from the deflecting surface P to the virtual image point position (object point) OP formed by the collimator lens, and ΔLBM represents the spot diameter in the main scanning direction. Represents an error in the direction of the optical axis from the scanned surface I at the position at which the minimum value is obtained (provided that the direction away from the light source S is positive).
[0126]
In this embodiment, the light emitting point of the semiconductor laser device 1 is slightly shifted from the focal position of the collimator lens 7 for the purpose of correcting aberration on the scanned surface 17a. Convergent light slightly deviated from the parallel light is emitted. This is why the distance L and the distance D exist in the refractive power arrangement in the main scanning direction described above.
[0127]
Factors that change the spot diameter on the surface to be scanned I with respect to changes in the environmental temperature in the main scanning direction of the laser scanning optical device include: (1) in addition to the variation in the distance between the semiconductor laser element 1 and the collimator lens 7 Fluctuation of axial chromatic aberration in the collimator lens 7 and the scanning lens group 14 (scanning lenses 14a, 14b, 14c) due to fluctuation of the oscillation wavelength of the laser light source (semiconductor laser element 1), (2) Refractive power of the collimator lens 7 And (3) a change in the refractive power of the scanning lens group 14. In embodying the laser scanning optical device, these four factors are combined in the main scanning direction as shown in FIG. That is, the light source device is designed by performing calculations so that the above-mentioned fluctuations (1) to (3) are canceled out by fluctuations in the distance between the semiconductor laser element 1 and the collimator lens 7.
[0128]
Table 5 shows the contribution of each of the fluctuation factors (1) to (3) to ΔLBM and the fluctuation factor (1) when the collimator lens 7 having the focal length fc of 15 mm and the fluctuation amount ΔT of the environmental temperature is set to 20 ° C. The calculation result in the main scanning direction of the sum ΣΔLBM, which is the sum of all the contributions of 〜 to ３3, is shown. However, in the calculation of ΔLBM shown in Table 5, the values of the linear expansion coefficient α and the temperature change rate dn / dT of the refractive index of each glass material shown in Table 6 were used. It is assumed that it is performed while holding. Therefore, the radius of curvature of each surface is calculated by multiplying the coefficient of linear expansion α shown in Table 6 by the variation ΔT of the environmental temperature. Further, dλ / dT = 0.23 nm / deg is used as the oscillation wavelength change rate dλ / dT due to the temperature change of the semiconductor laser device 1.
[0129]
[Table 5]
Figure 0003550911
[0130]
[Table 6]
Figure 0003550911
[0131]
As can be seen from the calculation results in Table 5, in the refractive power arrangement shown in FIG. 13, when the ambient temperature changes by 20 ° C., the position where the spot diameter becomes minimum moves away from the semiconductor laser element 1 by 1.9137 mm in the main scanning direction. Change in direction. Therefore, if the light source device 11 is designed so that ΔLBM = about -1.9137 mm due to a change in the distance between the semiconductor laser element 1 and the collimator lens 7 when the environmental temperature changes by 20 ° C., the temperature compensation in the main scanning direction can be achieved. Will be achieved. Here, in order to make ΔLBM = approximately −1.9137 mm in a light source device made of a plurality of types of materials, the weighted average linear expansion coefficient (apparent linear expansion coefficient) is αM = 16.75 × 10-6Should be fine.
[0132]
When the light source device of the ninth embodiment is capable of temperature compensation and the light source device is made of a single material, the coefficient of linear expansion is α. Also, let L be the distance of the optical axis from the semiconductor laser elements 1, 1 'of the light source device to the collimator lens 7. When this is made of two types of materials, the linear expansion coefficient of the material forming the laser holding member 2 is α1The coefficient of linear expansion of the material forming the lens barrel 8 is α2Then, from the semiconductor laser element, the α1A member made of a material having a linear expansion coefficient2Of the optical axis to the joint surface with a member made of a material having a linear expansion coefficient1And the L1Distance L from the end point of the optical axis to the end point of the L2Satisfies the following equations (UA) and (UB), the temperature of the light source device can be compensated. FIG. 15 shows the L, α in the light source device of the ninth embodiment.1, Α2, L1, L2It is shown.
L1= ｛(Α-α1) / (Α1−α2)｝ L ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (UA)
L2= ｛(Α1−α) / (α1−α2)｝ L ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (UB)
[0133]
In the light source device according to the ninth embodiment, nickel (α) treated with nickel surface treatment having good thermal conductivity is used.1= 11.7 × 10-6) And aluminum (α2= 23 × 10-6The light source device is constituted by using the two types of materials. When the distance L from the semiconductor laser elements 1, 1 'to the collimator lens 7 is L = 16.5 mm, the linear expansion coefficient α capable of temperature compensation as described above is αM = 16.75 × 10-6Therefore, when these values are substituted into the expressions (UA) and (UB),
L1= 7.37mm
L2= 9.13mm
It becomes.
[0134]
Therefore, in the light source device according to the ninth embodiment, when the distance L between the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ and the collimator lens 7 is 16.5 mm, the value of the weighted average linear expansion coefficient αM is set to αM = 16.75 × 10-6It can be seen that a member made of aluminum should be 7.37 mm and a member made of iron should be 9.13 mm. That is, in the light source device of the ninth embodiment, the joining position of the two members is determined as in the following (A) and (B).
(A): Since the laser holding members 2 and 2 ′ are made of iron subjected to nickel surface treatment, the length in the optical axis direction from the light emitting position of the semiconductor laser elements 1 and 1 ′ to the bonding surfaces 99c and 99d is determined. 9.13 mm.
(B): Since the base 94 is made of aluminum, the length of the collimator lens 7 in the optical axis direction is set to 7.37 mm.
[0135]
【The invention's effect】
As described above, in the optical device according to the first aspect,The holding means for holding the laser light source, the beam deflecting element, and the collimator lens is configured by bonding a plurality of different members, but the bonding surfaces of the members made of different materials are perpendicular to the optical axis of the laser beam. Therefore, the difference in thermal expansion between these members does not appear in the optical axis direction of the laser beam. Further, since the joining surfaces of the members made of the same material are parallel to the optical axis of the laser beam, the thermal expansion of those members becomes the same in the optical axis direction of the laser beam.Therefore, the distance between the laser light source and the collimator lens changes with good reproducibility with respect to temperature change.
[0136]
In the optical device according to the second aspect,The laser holding member, the deflecting element holding member, and the lens barrel are separate members, but the two members joined via a joint surface perpendicular to the optical axis of the laser beam are made of different materials, Since the two members joined via the joint surface parallel to the optical axis of the beam are made of the same material, the difference in thermal expansion between members made of different materials does not appear in the direction of the optical axis of the laser beam, Only the same thermal expansion of a member made of the same material appears in the optical axis direction of the beam.Therefore, the distance between the laser light source and the collimator lens changes with good reproducibility with respect to temperature change.
[0137]
An optical device according to claim 3.But,The laser holding member, the deflecting element holding member, the lens barrel, and the base are separate members, but the two members joined via a joining surface perpendicular to the optical axis of the laser beam are made of different materials. And the two members joined via the joint surface parallel to the optical axis of the laser beam are made of the same material, so that the difference in thermal expansion between the members made of different materials is different in the optical axis direction of the laser beam. Only the same thermal expansion of the member made of the same material appears in the optical axis direction of the laser beam.Therefore, the distance between the laser light source and the collimator lens changes with good reproducibility with respect to temperature change.
[0138]
Further, in the laser scanning optical device according to the fourth aspect, the distance between the semiconductor laser element and the collimator lens in the light source device changes with good reproducibility with respect to temperature change. Accurate prediction can be made, so that the focal length can be easily corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a light source device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing a light source device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view schematically showing a light source device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a light source device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a light source device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view schematically showing a light source device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view schematically showing a light source device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a light source device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a light source device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a light source device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a top view showing a laser scanning optical device according to the present invention.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the laser scanning optical device according to the present invention when viewed from the front side.
FIG. 13 is a diagram showing a refractive power arrangement in a main scanning section of the laser scanning optical device according to the present invention.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the concept of temperature compensation of the focal length in the main scanning direction of the laser scanning optical device according to the present invention.
FIG. 15 is a view schematically showing a light source device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view schematically showing a conventional light source device.
FIG. 17 is a top view of a light source device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a longitudinal sectional view of a light source device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,1 Semiconductor laser device
2.2 Laser holding member
3 Laser support base
4 bases
5 Semi-transparent mirror
6 Beam splitter
7 Collimator lens
8 lens barrel
9a-9d Joining surface
10,10 laser beam

Claims (4)

レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、
前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、
前記レーザ光源と前記ビーム偏向素子と前記コリメータレンズを保持する保持手段と
を備えた光源装置であって、
前記保持手段は材料の異なる複数の部材を接合して構成されており、互いに異なる材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して垂直であるとともに、互いに同じ材料からなる部材の接合面はレーザビームの光軸に対して平行である
ことを特徴とする光源装置。A plurality of laser light sources for emitting a laser beam ,
A laser beam emitted from the plurality of laser light sources in directions different from each other , a beam deflecting element that deflects in substantially the same direction,
A collimator lens that causes a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element to enter, and emits the laser beams substantially in parallel,
Holding means for holding the laser light source, the beam deflection element, and the collimator lens ;
A light source device comprising:
The holding means is configured by joining a plurality of members made of different materials, and a joining surface of members made of different materials is perpendicular to an optical axis of a laser beam, and a joining member made of the same material is joined together. The light source device , wherein a surface is parallel to an optical axis of the laser beam . レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、A plurality of laser light sources for emitting a laser beam,
前記レーザ光源を保持するレーザ保持部材と、A laser holding member for holding the laser light source,
前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、A laser beam emitted from the plurality of laser light sources in directions different from each other, a beam deflecting element that deflects in substantially the same direction,
前記ビーム偏向素子を保持する偏向素子保持部材と、A deflection element holding member that holds the beam deflection element,
前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、A collimator lens that causes a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element to enter, and emits the laser beams substantially in parallel,
前記コリメータレンズを保持する鏡筒とA lens barrel holding the collimator lens;
を備えた光源装置であって、A light source device comprising:
前記レーザ保持部材、前記偏向素子保持部材、前記鏡筒のそれぞれの接合面はレーザビームの光軸に対して垂直または平行に形成されており、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなるThe joining surface of the laser holding member, the deflecting element holding member, and the lens barrel is formed perpendicular or parallel to the optical axis of the laser beam, and the joining surface perpendicular to the optical axis of the laser beam is formed. The two members joined through the joining surface are made of different materials, and the two members joined through the joining surface parallel to the optical axis of the laser beam are made of the same material.
ことを特徴とする光源装置。A light source device characterized by the above-mentioned. レーザビームを射出する複数のレーザ光源と、A plurality of laser light sources for emitting a laser beam,
前記レーザ光源を保持するレーザ保持部材と、A laser holding member for holding the laser light source,
前記複数のレーザ光源から互いに異なる方向に射出されたレーザビームを、略同一方向に偏向するビーム偏向素子と、A laser beam emitted from the plurality of laser light sources in directions different from each other, a beam deflecting element that deflects in substantially the same direction,
前記ビーム偏向素子を保持する偏向素子保持部材と、A deflection element holding member that holds the beam deflection element,
前記ビーム偏向素子から射出された複数のレーザビームを入射させ、略平行にして射出させるコリメータレンズと、A collimator lens that causes a plurality of laser beams emitted from the beam deflecting element to enter, and emits the laser beams substantially in parallel,
前記コリメータレンズを保持する鏡筒と、A lens barrel that holds the collimator lens,
基台とBase and
を備えた光源装置であって、A light source device comprising:
前記レーザ保持部材、前記偏向素子保持部材、前記鏡筒、前記基台のそれぞれの接合面はレーザビームの光軸に対して垂直または平行に形成されており、レーザビームの光軸に対して垂直な接合面を介して接合された２つの部材は異なる材料からなり、レーザビームの光軸に対して平行な接合面を介して接合された２つの部材は同じ材料からなるThe joining surfaces of the laser holding member, the deflection element holding member, the lens barrel, and the base are formed perpendicular or parallel to the optical axis of the laser beam, and are perpendicular to the optical axis of the laser beam. The two members joined via the joint surface are made of different materials, and the two members joined via the joint surface parallel to the optical axis of the laser beam are made of the same material.
ことを特徴とする光源装置。A light source device characterized by the above-mentioned. 請求項１乃至請求項３に記載の光源装置を用いたことを特徴とするレーザ走査光学装置。A laser scanning optical device using the light source device according to claim 1.
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