JP4340516B2 - Optical scanning device - Google Patents

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Description

この発明は光走査装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device.

光描画装置や光プリンタ、デジタル複写機、光プロッタ、光ファクシミリ等の画像形成装置に関連して知られた光走査装置では一般に、光源から放射される光束が光偏向器に導光され、光偏向器により偏向された偏向光束が走査結像光学系を介して被走査面に導光される。   In an optical scanning apparatus known in connection with an image forming apparatus such as an optical drawing apparatus, an optical printer, a digital copying machine, an optical plotter, an optical facsimile, etc., a light beam emitted from a light source is generally guided to an optical deflector. The deflected light beam deflected by the deflector is guided to the surface to be scanned through the scanning imaging optical system.

光走査装置が用いられる光描画装置等の画像形成装置では、光走査により形成される潜像を現像したり転写したりする画像形成プロセスに応じ、感光媒体や現像装置、定着装置等の種々の部材や装置が上記プロセスに従って配置される必要があり、これらの部材や装置のレイアウトには制限が大きい。これに対して、光源から被走査面に至る光路はミラーにより容易に屈曲させることができるので、上記部材や装置のレイアウトには最大限の自由度を与えて配置を決定し、このように決定された「部材や装置の配置」に応じて光走査装置のレイアウトを設定することが一般に行われている。   In an image forming apparatus such as an optical drawing apparatus in which an optical scanning device is used, various types of photosensitive media, a developing device, a fixing device, and the like depending on an image forming process for developing or transferring a latent image formed by optical scanning. The members and devices need to be arranged according to the above process, and the layout of these members and devices is greatly limited. On the other hand, since the optical path from the light source to the surface to be scanned can be easily bent by the mirror, the layout is determined by giving the maximum degree of freedom to the layout of the above-mentioned members and devices. Generally, the layout of the optical scanning device is set in accordance with the “arrangement of members and devices”.

このため、画像形成装置に組み込まれる光走査装置には、光源から被走査面に至る光路上に1以上の「光路屈曲用ミラー」が配置されるのが一般的である。   For this reason, in an optical scanning device incorporated in an image forming apparatus, one or more “optical path bending mirrors” are generally arranged on an optical path from a light source to a surface to be scanned.

一方、上記光走査装置においては、被走査面上に「所望のサイズと形状をもった光スポット」を形成するため、光源側からの光束の周辺部分をアパーチュアにより遮光する「ビーム整形」が光偏向器よりも光源側において行われる。   On the other hand, in the above optical scanning device, in order to form a “light spot having a desired size and shape” on the surface to be scanned, “beam shaping” is performed by shielding the peripheral portion of the light beam from the light source side with an aperture. This is performed on the light source side with respect to the deflector.

ビーム整形を適正に行うためには、光源側からの光束の主光線がアパーチュアの開口部中心を通るようにしなければならないが、光源とアパーチュアとの間に光路屈曲用ミラーが1以上配置されている場合、光路屈曲用ミラーの「反射面の向き」が機械的な振動等の影響により経時的に変化しやすく、反射面の向きが変化すると、向きの変化角:Δθが微小であっても、反射光束の向きは2Δθだけ変化するので、アパーチュアへ向かう光束がアパーチュアに対して大きくずれやすい。   In order to perform beam shaping properly, the principal ray of the light beam from the light source side must pass through the center of the aperture opening, but one or more optical path bending mirrors are arranged between the light source and the aperture. The “direction of the reflection surface” of the mirror for bending the optical path is likely to change over time due to the influence of mechanical vibration, etc., and the direction change angle: Δθ is very small when the direction of the reflection surface changes. Since the direction of the reflected light beam changes by 2Δθ, the light beam traveling toward the aperture is likely to be greatly displaced with respect to the aperture.

光路屈曲用ミラーの反射面の向きの、経時的な変化や環境的な変化で、光束とアパーチュアの位置関係が経時的にずれる場合、「ずれ」がある程度大きくなると、アパーチュアによる遮光が増大し、被走査面上に形成される光スポットの光強度が不足気味になり、適正な画像書き込みができなくなる。このような状態が出来したばあい、従来は「サービスマン等による調整という方法」で対処してきている。   If the positional relationship between the light beam and the aperture shifts over time due to changes in the direction of the reflecting surface of the mirror for bending the optical path and environmental changes, if the "deviation" increases to some extent, the light shielding by the aperture increases. The light intensity of the light spot formed on the surface to be scanned becomes insufficient and proper image writing cannot be performed. If such a situation has occurred, conventionally, it has been dealt with by a “method of adjustment by a service person”.

この発明は、光走査装置における「光路屈曲用ミラーの反射面の向きの経時的な変化による、光束とアパーチュアの位置関係のずれ」を有効に防止し、被走査面上に形成される光スポットの光強度を常に適正に保つことにより、適正な画像書き込みを可能ならしめることを課題とする。   The present invention effectively prevents the “deviation of the positional relationship between the light beam and the aperture due to the change in the direction of the reflecting surface of the optical path bending mirror with time” in the optical scanning device, and the light spot formed on the surface to be scanned. It is an object to make it possible to write an appropriate image by always keeping the light intensity of the image at an appropriate level.

この発明の光走査装置は「1以上の光源から放射される光束を、変調手段により画像信号に応じて強度変調し、強度変調された光束を光偏向器により偏向させ、偏向された光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させて光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置」であって、アパーチュアと、光路屈曲用ミラーと、リレーレンズとを有する。   The optical scanning device according to the present invention “scans the deflected light beam by modulating the intensity of the light beam emitted from one or more light sources according to the image signal by the modulating means, deflecting the light beam modulated in intensity by the optical deflector. An optical scanning device that forms a light spot by condensing on a surface to be scanned by an imaging optical system and optically scans the surface to be scanned at a constant speed ”, an aperture, an optical path bending mirror, a relay lens And have.

「アパーチュア」は、変調手段により変調された光束の「ビーム整形」を「光偏向器による偏向以前」に行うためのものであり、光源から光偏向器に至る光路上に配置される。
アパーチュアが行なうビーム整形は、前述の如く、被走査面上に「所望のサイズと形状をもった光スポット」を形成するためであり、アパーチュアはビーム整形を「光束ごと」に行なう。「光束ごと」は、光束が1光束である場合にはアパーチュアは1個で当該光束のビーム整形を行なうが、光束が複数である場合には、アパーチュアの数は光束数と同数であって1個のアパーチュアが1光束をビーム整形する。
「光路屈曲用ミラー」は、1以上の光源から光偏向器に至る1以上の光路上に配置され、光束の光路を「光走査装置の光学的なレイアウトに従って屈曲させる」ものであり、1以上が用いられる。1個の光路屈曲用ミラーは単一の光束の光路を屈曲させる場合もあるし、複数の光束の光路を屈曲させる場合もある。
The “aperture” is for performing “beam shaping” of the light beam modulated by the modulation means “before the deflection by the optical deflector”, and is arranged on the optical path from the light source to the optical deflector.
The beam shaping performed by the aperture is to form a “light spot having a desired size and shape” on the surface to be scanned as described above, and the aperture performs beam shaping “every beam”. “For each luminous flux”, when the luminous flux is one luminous flux, one aperture performs beam shaping of the luminous flux. However, when there are a plurality of luminous fluxes, the number of apertures is the same as the number of luminous fluxes. Each aperture shapes one light beam.
The “optical path bending mirror” is disposed on one or more optical paths from one or more light sources to the optical deflector, and “bends the optical path of the light beam according to the optical layout of the optical scanning device”. Is used. One optical path bending mirror may bend the optical path of a single light beam or may bend the optical paths of a plurality of light beams.

「リレーレンズ」は、1以上の光源側からの発散性の光束の「発散の起点」と、1以上の光路屈曲用ミラーの「反射点」と、アパーチュアとの間を、「幾何光学的に実質的な共役関係」とするものであり、2以上が用いられる。
即ち、リレーレンズは、光源と光路屈曲用ミラーとの間に配設される光源側リレーレンズと、光路屈曲用ミラーとアパーチュアとの間に配設されるアパーチュア側のリレーレンズを対にして有する。このようなリレーレンズの対の数は、光束の数と同数である。
光源側のリレーレンズは「光源側からの発散性の光束の発散の起点と、この光束の光路を屈曲させる光路屈曲用ミラーの光束を反射する反射点とを、幾何光学的に実質的な共役関係とする」ように光束ごとに設けられる。
また、アパーチュア側のリレーレンズは「光路屈曲用ミラーの反射点と、この反射点で反射された光束をビーム整形するアパーチュアとの間を、幾何光学的に実質的な共役関係とする」ように光束ごとに設けられる。
そして、これら光源側のリレーレンズと、アパーチュア側のリレーレンズとにより「光源から放射された光束の発散の起点の像」を、この光束をビーム整形するアパーチュアの開口部中央の近傍に、光束ごとに幾何光学的に結像させる。
The “relay lens” is a “geometrically optically” connection between the “start point of divergence” of the divergent light beam from one or more light sources, the “reflection point” of the one or more optical path bending mirrors, and the aperture. A “substantial conjugate relationship” is used, and two or more are used.
That is, the relay lens has a pair of a light source side relay lens disposed between the light source and the optical path bending mirror and an aperture side relay lens disposed between the optical path bending mirror and the aperture. . The number of such relay lens pairs is the same as the number of light beams.
The relay lens on the light source side says, “The starting point of the divergence of the divergent light beam from the light source side and the reflection point that reflects the light beam of the optical path bending mirror that bends the optical path of this light beam are substantially conjugate optically. It is provided for each luminous flux so as to be “related”.
In addition, the relay lens on the aperture side is such that “the reflection point of the mirror for bending the optical path and the aperture that shapes the light beam reflected at this reflection point have a substantially conjugate relationship geometrically”. Provided for each luminous flux.
Then, with the relay lens on the light source side and the relay lens on the aperture side, an "image of the divergence start point of the light beam emitted from the light source" is placed in the vicinity of the center of the aperture opening of the aperture for beam shaping the light beam. To form a geometric optical image.

即ち、光源が1個で、光源から放射される1本の光束の発散の起点とアパーチュアとの間に1個の光路屈曲用ミラーが配置されている場合であれば、上記発散の起点と光路屈曲用ミラーとの間に、両者を「幾何光学的に実質的な共役関係」とする1個のリレーレンズ(光源側のリレーレンズ)が配置され、光路屈曲用ミラーとアパーチュアとの間にこれらを「幾何光学的に実質的な共役関係」とする別のリレーレンズ(アパーチュア側のリレーレンズ)が配置される。このようにして2個のリレーレンズが配置されることになる。 That is, if there is one light source and one optical path bending mirror is arranged between the starting point of the divergence of one light beam emitted from the light source and the aperture, the starting point and the optical path of the divergence are described above. One relay lens ( relay lens on the light source side) having a “geometrical optically substantial conjugate relationship” between them is disposed between the bending mirror and the optical path bending mirror and the aperture. Is another relay lens (aperture-side relay lens) having “a geometrically optically conjugate relationship”. In this way, two relay lenses are arranged.

請求項1記載の光走査装置における光源の1以上を「レーザ光源」とし、レーザ光源から放射されるレーザ光を、変調手段である「AO変調素子(音響光学素子)」の変調部に集光させ、AO変調素子により「画像信号に応じて強度変調」し、強度変調された各光束を「光源側からの発散性の光束」としてリレーレンズに入射させる構成とすることができる(請求項2)。   One or more of the light sources in the optical scanning device according to claim 1 are defined as a “laser light source”, and the laser light emitted from the laser light source is condensed on a modulation section of an “AO modulation element (acousto-optic element)” serving as a modulation means. The intensity modulation is performed according to the image signal by the AO modulation element, and the intensity-modulated light beams are incident on the relay lens as “divergent light beams from the light source side”. ).

請求項1記載の光走査装置における光源の1以上を「半導体レーザ」とすることもできる(請求項3)。半導体レーザから放射される光束は発散性であるので、半導体レーザから放射される光束を「光源側からの発散性の光束」としてリレーレンズに入射させ、発散の起点である「発光源」の幾何光学的な像の結像位置を「実質的に光路屈曲用ミラー上に設定」し、光路屈曲用ミラーにより反射された光束を別のリレーレンズに入射させ、該リレーレンズにより「光路屈曲用ミラーの反射点」の幾何光学的な像の結像位置を「実質的にアパーチュアの開口部(の中心)に設定」することができる。   One or more of the light sources in the optical scanning device according to claim 1 may be a “semiconductor laser” (claim 3). Since the light beam emitted from the semiconductor laser is divergent, the light beam emitted from the semiconductor laser is incident on the relay lens as a “divergent light beam from the light source side”, and the geometry of the “light source” that is the origin of the divergence. The imaging position of the optical image is “substantially set on the optical path bending mirror”, and the light beam reflected by the optical path bending mirror is incident on another relay lens. The imaging position of the geometrical optical image at the “reflection point” can be “substantially set at (center of) the aperture opening”.

光源として半導体レーザを用いる場合の「変調手段」は、半導体レーザの発光強度を画像信号に従って強度変調する変調回路である。   “Modulation means” in the case of using a semiconductor laser as a light source is a modulation circuit that modulates the intensity of light emitted from the semiconductor laser according to an image signal.

上記請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置において、光源の数を複数とし、各光源の発光波長を互いに異ならせた構成とすることができる(請求項4)。この場合、光源の数を3とし、これら3個の光源が赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものとすることができる(請求項5)。この請求項5記載の光走査装置は「カラー印画紙を実態的な被走査面として光走査を行う装置」とすることができる(請求項6)。
上記請求項1〜6の任意の1に記載の光走査装置において、光偏向器を回転多面鏡とし、走査結像光学系をfθレンズとすることができる(請求項7)。
上記光走査装置において、光源の数が複数である場合、光偏向器および走査結像光学系は、上記複数光束に共用される。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of light sources is plural, and the emission wavelengths of the respective light sources are different from each other (claim 4). In this case, the number of light sources may be 3, and these three light sources may emit red, green, and blue laser beams. The optical scanning device according to claim 5 may be a “device that performs optical scanning using a color photographic paper as an actual surface to be scanned” (claim 6).
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 6, the optical deflector can be a rotary polygon mirror, and the scanning imaging optical system can be an fθ lens.
In the optical scanning device, when the number of light sources is plural, the optical deflector and the scanning imaging optical system are shared by the plural light beams.

なお、請求項1や2あるいは請求項3記載の光走査装置は「光源の数が1である場合」を含むが、請求項4〜6記載の光走査装置にように、光源が複数ある場合、複数の光源を半導体レーザ、固体レーザやガスレーザ等、「異種の光源の組合せ」により構成することもできる。   The optical scanning device according to claim 1, 2, or 3 includes “when the number of light sources is one”, but when there are a plurality of light sources as in the optical scanning device according to claims 4 to 6. The plurality of light sources may be constituted by “a combination of different light sources” such as a semiconductor laser, a solid-state laser, and a gas laser.

上記「幾何光学的な共役関係」は厳密な共役関係である必要は無く、実質的に共役関係が成立すればよく、1以上の光源側からの発散性の光束の「発散の起点」の像が、アパーチュアの開口部中央の近傍に結像できるようにことができれば、厳密な共役関係から若干ずれていてもよい。   The “geometrical conjugate relationship” does not need to be a strict conjugate relationship, and it is sufficient that the conjugate relationship is substantially established. However, as long as an image can be formed in the vicinity of the center of the opening of the aperture, it may be slightly deviated from the strict conjugate relationship.

上記のように、この発明の光走査装置では、光源側からの発散性の光束の発散の起点とアパーチュアとの間に1以上の光路屈曲用ミラーが配置されるが、光路上に設けられる2以上のリレーレンズが、上記「発散の起点」と1以上の光路屈曲用ミラーの反射点とアパーチュアとの間を「幾何光学的に実質的な共役関係」とするので、光路屈曲用ミラーの反射面の向きが経時的に変化しても、光源からの光束とアパーチュアの位置関係のずれが抑制される、被走査面上に形成される光スポットの光強度を常に適正に保つことができ、適正な画像書き込みが可能である。   As described above, in the optical scanning device according to the present invention, one or more optical path bending mirrors are disposed between the divergence start point of the divergent light beam from the light source side and the aperture, but 2 provided on the optical path. Since the above relay lens has a “geometrically substantial conjugate relationship” between the “starting point of divergence” and the reflection point and aperture of one or more optical path bending mirrors, the reflection of the optical path bending mirrors. Even if the orientation of the surface changes with time, the light intensity of the light spot formed on the surface to be scanned can be always kept appropriate. Appropriate image writing is possible.

図2に、光走査装置の実施の1形態における特徴部分を示す。
この光走査装置は、1個の光源1から放射される光束を、変調手段により画像信号に応じて強度変調し、強度変調された光束を光偏向器により偏向させ、偏向された光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させて光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置であり、光源1は「半導体レーザ」である。
図2は「光源1とビーム整形用のアパーチュアAPとの間の光学配置」を、光路を直線的に展開した状態で示している。
FIG. 2 shows a characteristic part in the first embodiment of the optical scanning device.
This optical scanning device modulates the intensity of a light beam emitted from one light source 1 according to an image signal by a modulating means, deflects the intensity-modulated light beam by an optical deflector, and scans the deflected light beam. The light source 1 is a “semiconductor laser”, which is a light scanning device that forms a light spot by condensing on a surface to be scanned by an image optical system, and optically scans the surface to be scanned at a constant speed.
FIG. 2 shows the “optical arrangement between the light source 1 and the beam shaping aperture AP” in a state where the optical path is linearly developed.

光源1から放射された発散性の光束は「光源側からの発散性の光束」として光源側のリレーレンズL1に入射し、集束光に変換されて光路屈曲用ミラー3に導光され、光路屈曲用ミラー3により反射されると、発散性の光束となってアパーチュア側のリレーレンズL2に入射し、再度集束光に変換されてアパーチュアAPに導光され、アパーチュアAPの開口部を通過して「ビーム整形」される。 The divergent light beam emitted from the light source 1 is incident on the light source side relay lens L1 as a “divergent light beam from the light source side”, converted into focused light, guided to the optical path bending mirror 3, and the optical path bent. When reflected by the mirror 3, the light becomes a divergent light beam and enters the aperture-side relay lens L 2, is converted again into focused light, is guided to the aperture AP, passes through the opening of the aperture AP, Beam shaped ".

光源側のリレーレンズL1は、光源1の発光源(発散光束の発散の起点)と光路屈曲用ミラー3の位置を「幾何光学的に実質的な共役関係」としている。従って、幾何光学的には半導体レーザ1の発光源のリレーレンズL1による像が、実質的に「光路屈曲用ミラー3の反射面上」に結像する。波動光学的には、図2に示しているように、リレーレンズL1による集束光は点として結像せず、上記反射点位置にビームウエストが形成される。   In the relay lens L1 on the light source side, the position of the light source of the light source 1 (the starting point of the divergent light beam divergence) and the optical path bending mirror 3 is in a “geometrically substantial conjugate relationship”. Therefore, geometrically, an image formed by the relay lens L1 of the light source of the semiconductor laser 1 is substantially formed on the “reflecting surface of the optical path bending mirror 3”. In terms of wave optics, as shown in FIG. 2, the focused light from the relay lens L1 is not imaged as a point, and a beam waist is formed at the reflection point position.

光路屈曲用ミラー3による反射光は上記「結像位置」を物点位置としてリレーレンズL2によりアパーチュアAPの開口部の中心に幾何光学的に「実質的に結像」する。この場合も、光束は開口部の中心位置を中心とするビームウエストを形成する。アパーチュアAPの開口幅は、図の如く、上記リレーレンズL2による「集光光束のビームウエスト径よりも小さく設定」されており、アパーチュアAPにより光束周辺部を遮光されてビーム整形される。   Reflected light from the optical path bending mirror 3 is geometrically optically “substantially imaged” at the center of the aperture of the aperture AP by the relay lens L2 with the “image position” as the object point position. Also in this case, the light beam forms a beam waist centered on the center position of the opening. As shown in the figure, the aperture width of the aperture AP is “set smaller than the beam waist diameter of the condensed light flux” by the relay lens L2, and the aperture AP shields the light flux peripheral portion and performs beam shaping.

上記の如く、光源1である半導体レーザの発光源と光路屈曲用ミラー3とアパーチュアAPの三者が、2個のリレーレンズL1、L2により、幾何光学的に実質的な共役関係で結ばれているので、光路屈曲用ミラー3の反射面の向きが、経時的に、あるいは環境変化に伴って変化して「破線の如く」になっても、光路屈曲用ミラー3により反射された光は(主光線を破線で示すように)リレーレンズL2によりアパーチュアAPの開口部中心に導光され、光路屈曲用ミラー3の反射面の向きの変化にかかわらず、常に適正なビーム整形を行うことができ、被走査面上の光スポットの光強度を常に適正に保つことができる。   As described above, the light source 1 of the semiconductor laser, which is the light source 1, the optical path bending mirror 3, and the aperture AP are connected by the two relay lenses L1 and L2 in a geometrically optically conjugate relationship. Therefore, even if the direction of the reflecting surface of the optical path bending mirror 3 changes over time or with environmental changes and becomes “as shown by the broken line”, the light reflected by the optical path bending mirror 3 is ( The principal ray is guided to the center of the aperture of the aperture AP by the relay lens L2 (as indicated by a broken line), and proper beam shaping can always be performed regardless of the change in the direction of the reflecting surface of the optical path bending mirror 3. The light intensity of the light spot on the scanned surface can always be kept appropriate.

即ち、図2に示す実施の形態の光走査装置は、1個の光源1から放射される光束を、変調手段(図示されず)により画像信号に応じて強度変調し、強度変調された光束を光偏向器(図示されず)により偏向させ、偏向された光束を走査結像光学系(図示されず)により被走査面(図示されず)上に集光させて光スポットを形成し、被走査面を等速的に光走査する光走査装置において、強度変調された光束のビーム整形を光偏向器による偏向以前に行うアパーチュアAPと、光源1から光偏向器に至る光路上に配置される光路屈曲用ミラー3と、光源1側からの発散性の光束の発散の起点と、光路屈曲用ミラー3の反射点と、アパーチュアとの間を、幾何光学的に実質的な共役関係とする2個のリレーレンズL1、L2とを有し、光源1が半導体レーザであるThat is, the optical scanning device of the embodiment shown in FIG. 2 modulates the intensity of a light beam emitted from one light source 1 according to an image signal by a modulation means (not shown), and the intensity-modulated light beam An optical deflector (not shown) deflects the deflected light beam onto a scanned surface (not shown) by a scanning imaging optical system (not shown) to form a light spot, which is scanned. In an optical scanning device that optically scans a surface at a constant speed, an aperture AP that performs beam shaping of an intensity-modulated light beam before deflection by an optical deflector, and an optical path disposed on the optical path from the light source 1 to the optical deflector There are two geometrically optically conjugate relations between the bending mirror 3, the starting point of the divergent light beam from the light source 1, the reflection point of the optical path bending mirror 3, and the aperture. relay lens L1, and a L2, the light source 1 is semiconductive It is a laser.

図1は、光走査装置の実施の1形態を示している。
図1の光走査装置は、カラー印画紙11に赤(R)、緑(G)、青(B)の3光束により光走査を行ってカラー画像書込みを行う装置である。
FIG. 1 shows an embodiment of an optical scanning device.
The optical scanning device of FIG. 1 is a device that performs color image writing by performing optical scanning on the color photographic paper 11 with three light beams of red (R), green (G), and blue (B).

符号1R、1G、1Bで示す「光源」はそれぞれレーザ光源である。光源1Rは波長:690nmの赤色レーザ光束を放射する。光源1Gは波長:532nmの緑色レーザ光束を放射し、光源1Bは波長:473nmの青色レーザ光束を放射する。レーザ光源1G、1Bから放射されるレーザ光束は所謂「高調波成分」である。   “Light sources” denoted by reference numerals 1R, 1G, and 1B are laser light sources, respectively. The light source 1R emits a red laser beam having a wavelength of 690 nm. The light source 1G emits a green laser beam having a wavelength of 532 nm, and the light source 1B emits a blue laser beam having a wavelength of 473 nm. Laser beams emitted from the laser light sources 1G and 1B are so-called “harmonic components”.

光源1R、1G、1Bから放射される各色レーザ光束は、それぞれ対応する変調手段2R、2G、2Bを透過し、画像信号に応じて変調される。
変調手段2R、2G、2Bは「AO変調素子(音響光学素子)」であり、光走査に供せられるのは「画像信号に応じて回折された光束(変調された光束)」である。
Each color laser beam emitted from the light sources 1R, 1G, and 1B passes through the corresponding modulation means 2R, 2G, and 2B, and is modulated in accordance with the image signal.
The modulation means 2R, 2G, and 2B are “AO modulation elements (acousto-optic elements)”, and what is used for optical scanning is “light beams diffracted according to image signals (modulated light beams)”.

光源1R、1G、1Bから放射された各色レーザ光束は、光源に含まれる集光レンズの作用により、各光源に対応する変調手段2R、2G、2Bの変調部に向かって、光束径:0.1mm程度に集光される。   Each color laser beam emitted from the light sources 1R, 1G, and 1B is directed toward the modulation unit of the modulation means 2R, 2G, and 2B corresponding to each light source by the action of a condensing lens included in the light source. Condensed to about 1 mm.

変調手段2R、2G、2Bを通過した「変調された光束」は「光源側からの発散性の光束」となってリレーレンズL1R、L1G、L1Bに入射して集束光束に変換され、光路屈曲用ミラー3R、3G、3Bに入射して反射され、リレーレンズL2R、L2G、L2Bを透過し、アパーチュアAPR、APG、APBの開口部を通過して「ビーム整形」され、コリメートレンズ4R、4G、4Bにより「所定の光束径(アパーチュアAP1〜AP3の開口幅とコリメートレンズ4R〜4BのNAにより定まる)の平行光束」に変換される。   The “modulated light beam” that has passed through the modulation means 2R, 2G, and 2B becomes a “divergent light beam from the light source side” and is incident on the relay lenses L1R, L1G, and L1B to be converted into a focused light beam. The light enters the mirrors 3R, 3G, and 3B, is reflected, passes through the relay lenses L2R, L2G, and L2B, passes through the apertures of the apertures APR, APG, and APB, and is “beam-shaped” to be collimated lenses 4R, 4G, and 4B. Is converted into a “parallel light beam having a predetermined light beam diameter (determined by the aperture width of the apertures AP1 to AP3 and the NA of the collimating lenses 4R to 4B)”.

これら平行光束は、シリンドリカルレンズ5R、5G、5Bにより副走査方向へ集光され、ダイクロイック膜を有する光路合成素子6により「1本の光束」に合成され、光偏向器としての回転多面鏡7の偏向反射面に入射する。   These parallel light beams are condensed in the sub-scanning direction by the cylindrical lenses 5R, 5G, and 5B, and are combined into “one light beam” by the optical path combining element 6 having a dichroic film, and the rotation polygon mirror 7 serving as an optical deflector. Incident on the deflecting reflecting surface.

回転多面鏡7が等速回転すると、上記「合成された光束」は等角速度的に偏向しつつ、走査結像光学系である「fθレンズ」を構成するレンズ8、9、10を透過し、被走査面の実体をなすカラー印画紙11上に光スポットを形成し、カラー印画紙11を等速的に光走査して光書込みを行う。被走査面の実体をなすカラー印画紙11は、図面に直交する副走査方向へ等速で搬送され、この搬送に伴い、主走査が副走査方向に繰返されて2次元的なカラー画像が書込まれていく。   When the rotary polygon mirror 7 rotates at a constant speed, the “synthesized light beam” is deflected at a constant angular velocity, and is transmitted through the lenses 8, 9, 10 constituting the “fθ lens” that is a scanning imaging optical system, A light spot is formed on the color photographic paper 11 constituting the surface to be scanned, and optical writing is performed by optically scanning the color photographic paper 11 at a constant speed. The color photographic paper 11 forming the substance of the surface to be scanned is conveyed at a constant speed in the sub-scanning direction orthogonal to the drawing. With this conveyance, the main scanning is repeated in the sub-scanning direction and a two-dimensional color image is written. It ’s getting crowded.

回転多面鏡7により偏向された各色レーザ光束は、レンズ8、9、10により結像されるが、光走査開始位置へ向かう光束は、レンズ8、9を透過した時点でミラー12により反射されて光検出器13に入射して検出される。光検出器13の検出信号に基づいて、光スポットによる「光書込み開始の同期」がとられ、光書込み開始位置が揃えられる。   Each color laser beam deflected by the rotary polygon mirror 7 is imaged by the lenses 8, 9, and 10, but the beam toward the optical scanning start position is reflected by the mirror 12 when it passes through the lenses 8 and 9. The light is incident on the photodetector 13 and detected. Based on the detection signal of the photodetector 13, “synchronization of optical writing start” by the light spot is taken, and the optical writing start position is aligned.

図1に示すように、変調手段2R、2G、2Bの変調部に集光された0.1mm程度の光束径部分の個々は「光源側からの発散性の光束」の発散の起点であるが、これら発散の起点と光路屈曲用ミラー3R、3G、3Bとは、リレーレンズL1R、L1G、L1Bによりそれぞれ実質的に幾何光学的な共役関係とされ、光路屈曲用ミラー3R、3G、3BとアパーチュアAPR、APG、APBとの間はリレーレンズL2R、L2G、L2Bによりそれぞれ「幾何光学的に実質的な共役関係」とされている。   As shown in FIG. 1, each of the light beam diameter portions of about 0.1 mm collected on the modulation sections of the modulation means 2R, 2G, and 2B is the starting point of the divergence of “the divergent light beam from the light source side”. The divergence starting point and the optical path bending mirrors 3R, 3G, and 3B are substantially geometrically conjugated by the relay lenses L1R, L1G, and L1B, respectively, and the optical path bending mirrors 3R, 3G, and 3B are apertured. The relay lenses L2R, L2G, and L2B have a “geometrically substantial conjugate relationship” between the APR, APG, and APB.

従って、光路屈曲用ミラー3R、3G、3Bの反射面の向きが経時的に変化しても、各光源から放射された光束の発散の起点の像が、この光束をビーム整形するアパーチュアの開口部中央の近傍に、光束ごとに幾何光学的に結像するため、アパーチュアAPR、APG、APBによるビーム整形は適正に行われ、被走査面11上の各光スポットの光強度は常に適正に保たれ、適正な光走査が実現される。 Therefore, even if the direction of the reflecting surface of the optical path bending mirrors 3R, 3G, and 3B changes with time, the image of the starting point of the divergence of the luminous flux emitted from each light source is the aperture of the aperture that shapes the luminous flux. Since geometric optical imaging is performed for each light beam in the vicinity of the center, beam shaping by the apertures APR, APG, and APB is performed appropriately, and the light intensity of each light spot on the scanned surface 11 is always kept appropriate. Appropriate optical scanning is realized.

図1に実施の形態を示した光走査装置は、1以上の光源1R、1G、1Bから放射される光束を、変調手段2R,2G,2Bにより画像信号に応じて強度変調し、強度変調された光束を光偏向器7により偏向させ、偏向された光束を走査結像光学系8、9、10により被走査面11上に集光させて光スポットを形成し、被走査面11を等速的に光走査する光走査装置において、強度変調された光束のビーム整形を光偏向器7による偏向以前に行うアパーチュアAPR、APG、APBと、1以上の光源から光偏向器7に至る1以上の光路上に配置される1以上の光路屈曲用ミラーL1R、L1G、L1Bと、1以上の光源側からの発散性の光束の発散の起点と、1以上の光路屈曲用ミラーの反射点と、アパーチュアとの間を、幾何光学的に実質的な共役関係とする2以上のリレーレンズL1R、L1G、L1B、L2R、L2G、L2Bとを有する光走査装置である
In the optical scanning device shown in FIG. 1, the intensity of a light beam emitted from one or more light sources 1R, 1G, 1B is modulated in accordance with an image signal by modulation means 2R, 2G, 2B, and the intensity is modulated. The deflected light beam is deflected by the optical deflector 7, and the deflected light beam is condensed on the scanned surface 11 by the scanning imaging optical systems 8, 9, 10 to form a light spot. In an optical scanning device for optically scanning optically, apertures APR, APG, and APB that perform beam shaping of an intensity-modulated light beam before deflection by the optical deflector 7 and one or more light sources from one or more light sources to the optical deflector 7 One or more optical path bending mirrors L1R, L1G, and L1B disposed on the optical path, a starting point of divergent light flux from one or more light sources, a reflection point of the one or more optical path bending mirrors, and an aperture Is geometrically optically 2 or more relay lenses L1R to specific conjugate relation, an optical scanning apparatus having L1G, L1B, L2R, L2G, and L2B.

また、光源1R、1G、1Bがレーザ光源で、レーザ光源から放射されるレーザ光をAO変調素子2R、2G、2Bの変調部に集光して画像信号に応じて強度変調し、強度変調された各光束を光源側からの発散性の光束としてリレーレンズL1R、L1G、L1Bに入射させる(請求項2)。   The light sources 1R, 1G, and 1B are laser light sources, and the laser light emitted from the laser light source is condensed on the modulation unit of the AO modulation elements 2R, 2G, and 2B, and intensity-modulated according to the image signal, and then intensity-modulated. Each of the luminous fluxes is incident on the relay lenses L1R, L1G, and L1B as divergent luminous fluxes from the light source side (claim 2).

光源1R、1G、1Bの数は複数で、互いに発光波長が異なり(請求項4)、光源1R、1G、1Bの数が3で、これら3個の光源が赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものであり(請求項5)、カラー印画紙を実態的な被走査面11として光走査を行う光走査装置(請求項6)であって、光偏向器7が回転多面鏡で、走査結像光学系8、9、10がfθレンズである(請求項7)。   There are a plurality of light sources 1R, 1G, and 1B, the emission wavelengths are different from each other (Claim 4), the number of light sources 1R, 1G, and 1B is 3, and these three light sources emit red, green, and blue laser beams. An optical scanning device (Claim 6) that performs light scanning using a color photographic paper as an actual scanning surface 11 (Claim 6), and the optical deflector 7 is a rotary polygon mirror. The imaging optical systems 8, 9, and 10 are fθ lenses.

光走査装置の実施の1形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of an optical scanning device. 光走査装置の実施の別形態を特徴部分のみ示す図である。It is a figure which shows another form of implementation of an optical scanning device only for a characteristic part.

符号の説明Explanation of symbols

1R、1G、1B 光源(レーザ光源)
2R、2G、2B 変調手段(AO変調素子)
L1R、L1G、L1B リレーレンズ
3R、3G、3B 光路屈曲用ミラー
L1R、L1G、L1B リレーレンズ
APR、APG、APB アパーチュア
1R, 1G, 1B Light source (Laser light source)
2R, 2G, 2B modulation means (AO modulation element)
L1R, L1G, L1B Relay lens 3R, 3G, 3B Optical path bending mirror L1R, L1G, L1B Relay lens APR, APG, APB Aperture

Claims (7)

1以上の光源から放射される光束を、変調手段により画像信号に応じて強度変調し、強度変調された光束を光偏向器により偏向させ、偏向された光束を走査結像光学系により被走査面上に集光させて光スポットを形成し、上記被走査面を等速的に光走査する光走査装置において、
強度変調された光束のビーム整形を、光偏向器による偏向以前に光束ごとに行う1以上のアパーチュアと、
上記1以上の光源から光偏向器に至る1以上の光路上に配置される1以上の光路屈曲用ミラーと、
上記光源側からの発散性の光束の発散の起点と、この光束の光路を屈曲させる光路屈曲用ミラーの上記光束を反射する反射点とを、幾何光学的に実質的な共役関係とするように光束ごとに設けられた光源側のリレーレンズと、
上記光路屈曲用ミラーの反射点と、この反射点で反射された光束をビーム整形する上記アパーチュアとの間を、幾何光学的に実質的な共役関係とするように光束ごとに設けられたアパーチュア側のリレーレンズとを有し、
光源から放射された光束の発散の起点の像が、この光束をビーム整形するアパーチュアの開口部中央の近傍に、光束ごとに幾何光学的に結像できるようにしたことを特徴とする光走査装置。
A light beam emitted from one or more light sources is intensity-modulated by a modulation means in accordance with an image signal, the light beam modulated in intensity is deflected by an optical deflector, and the deflected light beam is scanned by a scanning imaging optical system. In an optical scanning device that focuses light on top to form a light spot and optically scans the scanned surface at a constant speed,
One or more apertures that perform beam shaping of the intensity-modulated beam for each beam before deflection by the optical deflector;
One or more optical path bending mirrors disposed on one or more optical paths from the one or more light sources to the optical deflector;
The starting point of the divergence of the divergent light beam from the light source side and the reflection point of the light path bending mirror that bends the optical path of the light beam to reflect the light beam so as to have a substantially conjugate relationship geometrically. A relay lens on the light source side provided for each luminous flux;
Aperture side provided for each light beam so as to have a geometrically optically conjugate relationship between the reflection point of the optical path bending mirror and the aperture for beam shaping the light beam reflected at the reflection point. Relay lens,
An optical scanning device characterized in that an image of a divergence starting point of a light beam emitted from a light source can be geometrically optically imaged for each light beam in the vicinity of the center of an aperture of an aperture for beam shaping the light beam. .
請求項1記載の光走査装置において、
光源の1以上がレーザ光源であり、上記レーザ光源から放射されるレーザ光をAO変調素子の変調部に集光し、上記AO変調素子により画像信号に応じて強度変調し、強度変調されたレーザ光束を、光源側からの発散性の光束としてリレーレンズに入射させることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
At least one of the light sources is a laser light source, the laser light emitted from the laser light source is condensed on a modulation unit of an AO modulation element, and the intensity is modulated in accordance with an image signal by the AO modulation element. An optical scanning device that causes a light beam to enter a relay lens as a divergent light beam from a light source side.
請求項1記載の光走査装置において、
光源の1以上が半導体レーザであることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
One or more of the light sources are semiconductor lasers.
請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置において、
光源の数が複数で、光源間で発光波長が互いに異なることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
An optical scanning device having a plurality of light sources and different emission wavelengths between the light sources.
請求項4記載の光走査装置において、
光源の数が3であり、これら3個の光源が、赤色、緑色、青色のレーザ光を放射するものであることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 4.
3. An optical scanning device characterized in that the number of light sources is 3, and these three light sources emit red, green, and blue laser beams.
請求項5記載の光走査装置において、
カラー印画紙を実態的な被走査面として光走査を行うことを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 5.
An optical scanning apparatus characterized in that color scanning is performed using a color photographic paper as an actual surface to be scanned.
請求項1〜6の任意の1に記載の光走査装置において、
光偏向器が回転多面鏡であり、走査結像光学系がfθレンズであることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 6,
An optical scanning device, wherein the optical deflector is a rotary polygon mirror, and the scanning imaging optical system is an fθ lens.
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