JPH01178914A - Source device for multiple semiconductor laser light source device - Google Patents

Source device for multiple semiconductor laser light source device

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JPH01178914A
JPH01178914A JP62335511A JP33551187A JPH01178914A JP H01178914 A JPH01178914 A JP H01178914A JP 62335511 A JP62335511 A JP 62335511A JP 33551187 A JP33551187 A JP 33551187A JP H01178914 A JPH01178914 A JP H01178914A
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JP
Japan
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laser beam
laser
lens
optical
semiconductor laser
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Application number
JP62335511A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Miyagawa
一郎 宮川
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable respective laser beams to make incident on a deflecting surface as linear images by providing an optical system for incidence which has a cylindrical lens between each semiconductor laser and the polarizing surface, and making the direction of refraction by the cylindrical lens coincident with one of two directions where astigmatic difference is caused. CONSTITUTION:A laser beam 2 which is reflected by the deflecting surface 6a is entered in and converged by the cylindrical lens 8 which has focal length suitable to convergence on a convergence position P on a surface to be scanned. At this time, the laser beam travels through an optical path shown by a solid line in a figure unless a rotary polygon mirror slants, but the optical path moves to a position shown by a broken line if the deflecting surface 6a shifts in position to 6a' owing to surface inclination. Further, a laser beam in the optical path shown by the solid line is also emitted from the same point on the deflecting surface 6a, so a scanning lens 5 and the cylindrical converge both the solid-line laser beam and broken-line laser beam on the position P.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光走査装置内において用いられる、複数の半導
体レーザを有するマルチ半導体レーザ光源装置に関し、
特に詳細には各半導体レーザから発せられるレーザビー
ムを走査位置において正確に合波させることのできるマ
ルチ半導体レーザ光源装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a multi-semiconductor laser light source device having a plurality of semiconductor lasers, which is used in an optical scanning device.
In particular, the present invention relates to a multi-semiconductor laser light source device that can accurately combine laser beams emitted from each semiconductor laser at a scanning position.

(従来の技術) 周知のように、レーザ光源から発せられたレーザビーム
を光偏向器により偏向して偏向方向に垂直な方向に相対
的に搬送される(副走査される)被走査面上を走査させ
る光走査装置は、各種画像読取装置、画像記録装置とし
て広く用いられている。
(Prior Art) As is well known, a laser beam emitted from a laser light source is deflected by an optical deflector, and the laser beam is relatively conveyed (sub-scanned) in a direction perpendicular to the deflection direction onto a scanned surface. Optical scanning devices for scanning are widely used as various image reading devices and image recording devices.

また上記光走査装置におけるレーザ光源としては、半導
体レーザを用いることが知られている。
Furthermore, it is known that a semiconductor laser is used as a laser light source in the optical scanning device.

この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べて小型。This semiconductor laser is smaller than gas lasers etc.

安価で消費電力も少なく、また駆動電流をコントロール
することによって出力を変化させる、いわゆるアナログ
直接変調が可能である等、種々の長所を有している。特
にこの半導体レーザを前記画像記録装置において用いた
場合には画像情報に応じて発せられる信号により上記直
接変調を行なえばよいので、極めて便利である。
It has various advantages such as being inexpensive, consuming little power, and being able to perform so-called analog direct modulation, which changes the output by controlling the drive current. Particularly when this semiconductor laser is used in the image recording apparatus, it is extremely convenient because the above-mentioned direct modulation can be performed using a signal emitted according to image information.

しかしながら、半導体レーザは上記のような長所を有す
る反面、連続発振させる場合には現状では出力がたかだ
か20〜30+nvと小さく、従って高エネルギーの走
査光を必要とする光走査装置、例えば感度の低い記録材
料(金属膜、アモルファス膜等のDRAW材料等)に記
録する画像記録装置等に用いるのは極めて困難である。
However, although semiconductor lasers have the above-mentioned advantages, their current output is only 20 to 30+nV when continuous oscillation is used, and therefore, they are not suitable for optical scanning devices that require high-energy scanning light, such as low-sensitivity recording. It is extremely difficult to use it in image recording devices that record on materials (such as DRAW materials such as metal films and amorphous films).

また、ある種の蛍光体に放射線(X線、α線。Also, some types of phosphors are exposed to radiation (X-rays, α-rays.

β線、γ線、電子線、紫外線等)を照射すると、この放
射線エネルギーの一部が蛍光体中に蓄積され、この蛍光
体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積されたエネル
ギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示すことが知られてお
り、このような蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写
体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体からなる層を有
する蓄積性蛍光体シートに記録し、この蓄積性蛍光体シ
ートをレーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜ
しめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信
号を得、この画像信号に基づき被写体の放射線画像を写
真感光材料等の記録材料、CRT等に可視像として出力
させる放射線画像情報記録再生システムが本出願人によ
り既に提案されている(特開昭55−12429号、同
55−116340号、同55−163472号、同5
B−11395号、同5B−104845号など)。
When irradiated with beta rays, gamma rays, electron beams, ultraviolet rays, etc., some of this radiation energy is accumulated in the phosphor, and when this phosphor is irradiated with excitation light such as visible light, the accumulated energy It is known that stimulable phosphors exhibit stimulated luminescence, and by using such stimulable phosphors, radiation image information of subjects such as the human body can be transferred to stimulable phosphors that have a layer made of stimulable phosphors. This stimulable phosphor sheet is scanned with excitation light such as a laser beam to generate stimulated luminescent light, and the resulting stimulated luminescent light is read photoelectrically to obtain an image signal. The present applicant has already proposed a radiation image information recording and reproducing system that outputs a radiation image of a subject as a visible image to a recording material such as a photographic light-sensitive material, a CRT, etc. based on an image signal (Japanese Patent Laid-Open No. 12429/1989). , No. 55-116340, No. 55-163472, No. 5
B-11395, 5B-104845, etc.).

このシステムにおいて放射線画像情報が蓄積記録された
蓄積性蛍光体シートを走査して画像情報の読取りを行な
うのに、半導体レーザを用いた光走査装置の使用が考え
られているが、蓄積性蛍光体を輝尽発光させるためには
十分に高エネルギーの励起光を該蛍光体に照射する必要
があり、従って前記半導体レーザを用いた光走査装置を
、この放射線画像情報記録再生システムにおいて画像情
報読取りのために使用することは極めて難しい。
In this system, an optical scanning device using a semiconductor laser is considered to be used to scan the stimulable phosphor sheet on which radiation image information is stored and read the image information. In order to produce stimulated luminescence, it is necessary to irradiate the phosphor with sufficiently high-energy excitation light. Therefore, the optical scanning device using the semiconductor laser is used in this radiation image information recording and reproducing system for reading image information. extremely difficult to use.

そこで上記の通り光出力が低い半導体レーザから十分高
エネルギーの走査ビームを得るためには複数の半導体レ
ーザを使用し、これらの半導体レーザから射出されたレ
ーザビームを1本に合波することが考えられる。
Therefore, as mentioned above, in order to obtain a sufficiently high-energy scanning beam from a semiconductor laser with low optical output, it is considered to use multiple semiconductor lasers and combine the laser beams emitted from these semiconductor lasers into one beam. It will be done.

複数の半導体レーザから発せられたレーザビームを上記
のように1本のレーザビームに合波して走査光として用
いる場合には、通常各半導体レーザから発せられたレー
ザビームをそれぞれコリメータレンズにより平行光とし
た後、互いに近接した平行な光路をとるように光路調整
を行ない、回転多面鏡やガルバノメータミラーといった
反射型光偏向器の同一偏向面に入射させて反射偏向せし
め、偏向後の各レーザビームの光路上に配設された集束
レンズにより同一の集束位置に集束させて合波を行ない
、この集束位置(合波位置)において走査を行なうよう
になっている。従ってレーザビームの合波を高精度に行
なうためには、各レーザビームについて所定の集束位置
に正しく集束するようにその位置制御を精密に行なう必
要がある。
When multiple laser beams emitted from multiple semiconductor lasers are combined into one laser beam and used as scanning light as described above, the laser beams emitted from each semiconductor laser are usually collimated into parallel beams using collimator lenses. After that, the optical paths are adjusted so that they take parallel optical paths close to each other, and the beams are reflected and deflected by being incident on the same deflection plane of a reflective optical deflector such as a rotating polygon mirror or a galvanometer mirror. A focusing lens disposed on the optical path focuses the light beams on the same focusing position to perform multiplexing, and scanning is performed at this focusing position (combining position). Therefore, in order to combine laser beams with high precision, it is necessary to precisely control the position of each laser beam so that it is correctly focused at a predetermined focusing position.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、半導体レーザはレーザ素子のpn接合面
と同一平面内に発散される光成分の発光位置と、レーザ
射出軸を含みpn接合面と垂直な面内に発散される光成
分の発光位置が異なる、いわゆる非点隔差が生じるため
、上記コリメータレンズ、集束レンズといった球面レン
ズによっては完全に一点に集束させることができないと
いう問題がある。この非点隔差に起因する問題点につい
て第3図を参照して説明する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in a semiconductor laser, the emission position of the light component diverged within the same plane as the pn junction surface of the laser element, and the emission position of the light component that is emitted within the same plane as the pn junction surface of the laser element, and within the plane perpendicular to the pn junction surface including the laser emission axis. Since the emission positions of the diverging light components differ, a so-called astigmatism difference occurs, so there is a problem that the light cannot be completely focused on one point depending on the spherical lens such as the collimator lens or the focusing lens. Problems caused by this astigmatism difference will be explained with reference to FIG.

第3図は合波を行なうためのマルチ半導体レーザ光源装
置から1つの半導体レーザを例として取り出し、この半
導体レーザから発せられるレーザビームの光路を展開し
て示したものである。なお、第3図においては反射ミラ
ー、偏向器等レンズ作用を行なわない光学素子は省略し
て示してあり、偏向器の偏向面のみ一点鎖線りで示す。
FIG. 3 shows, as an example, one semiconductor laser extracted from a multi-semiconductor laser light source device for multiplexing, and the optical path of the laser beam emitted from this semiconductor laser is developed and shown. In FIG. 3, optical elements that do not perform a lens function, such as a reflecting mirror and a deflector, are omitted, and only the deflection surface of the deflector is shown with a dashed line.

半導体レーザ101から発せられるレーザビーム102
は、コリメータレンズ103により略平行なビームとさ
れた後、集束レンズ105を通過して集束せしめられる
。第3図(a)は上記レーザビーム102の光路を半導
体レーザ101内のレーザ素子101aのpn接合面1
otbと垂直な方向から見た平面図であり、第3図(b
)は上記光路を上記pn接合面totbと平行な方向か
ら見た側面図である。
Laser beam 102 emitted from semiconductor laser 101
is made into a substantially parallel beam by a collimator lens 103, and then passes through a focusing lens 105 to be focused. FIG. 3(a) shows the optical path of the laser beam 102 at the pn junction surface 1 of the laser element 101a in the semiconductor laser 101.
It is a plan view seen from the direction perpendicular to otb, and is
) is a side view of the optical path viewed from a direction parallel to the pn junction surface totb.

半導体レーザlotは第3図(a)に示す方向と第3図
(b)に示す方向とでレーザビーム102を射出する発
光点が異なっている。このため、上記コリメータレンズ
lO3が、−例として第3図(a)に示す面内において
レーザビーム102を平行ビームにするように配される
と、このコリメータレンズ103は第3図(b)に示す
面内においてはレーザビーム102を完全に平行ビーム
とすることができず、コリメータレンズ103を通過し
たレーザビームは例えば図示のようにやや内方に集束し
たビームとなり、偏向面にもやや内方に集束したビーム
として入射する。したがって、平行ビームが上記集束レ
ンズ105により集束せしめられる位置が所定の集束位
置であるとすると、第3図(a)に示す方向におけるレ
ーザビームの集束位置Pは所定の集束位置となるが、第
3図(b)に示す方向においてはやや内方に集束したレ
ーザビームが集束レンズ105に入射するため、レーザ
ビームの集束位置P′は所定の集束位置からΔ2だけず
れてしまう。
The light emitting point of the semiconductor laser lot that emits the laser beam 102 is different between the direction shown in FIG. 3(a) and the direction shown in FIG. 3(b). Therefore, if the collimator lens 103 is arranged so as to make the laser beam 102 a parallel beam in the plane shown in FIG. 3(a), for example, this collimator lens 103 will be arranged as shown in FIG. 3(b). The laser beam 102 cannot be made into a completely parallel beam within the plane shown, and the laser beam that has passed through the collimator lens 103 becomes a beam that is focused slightly inward, for example, as shown in the figure, and there is also a slight inward beam on the deflection plane. incident as a focused beam. Therefore, if the position where the parallel beam is focused by the focusing lens 105 is a predetermined focusing position, the focusing position P of the laser beam in the direction shown in FIG. 3(a) is the predetermined focusing position. In the direction shown in FIG. 3(b), the laser beam focused slightly inwardly enters the focusing lens 105, so the focusing position P' of the laser beam deviates from the predetermined focusing position by Δ2.

このように互いに垂直な2つの方向においてレーザビー
ムの集束位置が異なり、レーザビームが所定の一点にお
いて正確に集束しない場合には、所定の集束位置におい
てレーザビームを正しく合波することができなくなる。
In this way, if the focusing positions of the laser beams are different in two directions perpendicular to each other and the laser beams are not accurately focused at one predetermined point, it will not be possible to correctly combine the laser beams at the predetermined focusing position.

また上記非点隔差の程度は各半導体レーザ毎に異なって
いるため、各レーザビームの合波は一層不正確なものと
なる。
Furthermore, since the degree of the astigmatic difference differs from semiconductor laser to semiconductor laser, the combination of laser beams becomes even more inaccurate.

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、光走査装置内において上記非点隔差の影響を回避し
てレーザビームの正確な合波を行なうことができ、走査
光発生手段として好適に用いることのできるマルチ半導
体レーザ光源装置を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is capable of accurately combining laser beams in an optical scanning device while avoiding the influence of the astigmatism difference, and provides a scanning light generating means. It is an object of the present invention to provide a multi-semiconductor laser light source device that can be suitably used as a multi-semiconductor laser light source device.

(問題点を解決するための手段) 上述したような反射型光偏向器を備えてなる光走査装置
においては、偏向器に軸ぶれが発生しやすく、このため
偏向された被走査面上を走査する走査線は副走査方向に
ゆがみをもったものになり易いという問題がある。また
、特に偏向器として回転多面鏡を用いた場合には、回転
多面鏡のレーザビームが入射する各偏向面をそれぞれ回
転軸に対して完全に平行にすることは技術的に難しく、
この回転多面鏡の面倒れにより走査線のピッチにむらが
生じてしまうという問題がある。
(Means for Solving the Problem) In an optical scanning device equipped with a reflection type optical deflector as described above, axial wobbling is likely to occur in the deflector, and therefore it is difficult to scan a deflected surface to be scanned. There is a problem in that the scanning lines created tend to be distorted in the sub-scanning direction. In addition, especially when a rotating polygon mirror is used as a deflector, it is technically difficult to make each deflection surface on which the laser beam of the rotating polygon enters completely parallel to the rotation axis.
There is a problem in that the pitch of the scanning line becomes uneven due to the surface tilt of the rotating polygon mirror.

そこでこの面倒れ等を補正するためにシリンドリカルレ
ンズ等の光学素子をレーザ光源と偏向器の間に設けて、
レーザビームを偏向器の偏向面上に該偏向器の駆動軸に
垂直な線像として入射させる方法が知られている。この
ように偏向面にレーザビームを線状に入射させれば、面
倒れ等が生じる面内において、偏向器により反射偏向さ
れたレーザビームは面倒れ等の有無にかかわらず所定の
一点から発せられる光となるので、反射偏向後の光路に
設けられた共通の光学系により所定の位置に集束せしめ
られるようになる。上述したように走査光発生手段とし
てマルチ半導体レーザ光源装置を用いる場合にも、上記
の面倒れ補正用の光学素子を各レーザビームの光路上に
設けることが望ましい。またその場合には複数のレーザ
ビームが同一の偏向面に入射するので、各レーザビーム
による偏向面上における線像は、光偏向器の駆動軸に垂
直な共通な直線上に形成される必要がある。
Therefore, in order to correct this surface tilt etc., an optical element such as a cylindrical lens is installed between the laser light source and the deflector.
A method is known in which a laser beam is made incident on the deflection surface of a deflector as a line image perpendicular to the drive axis of the deflector. If the laser beam is linearly incident on the deflection surface in this way, the laser beam that is reflected and deflected by the deflector will be emitted from a predetermined point within the plane where the surface tilt etc. occur, regardless of the presence or absence of the surface tilt etc. Since the light becomes light, it can be focused at a predetermined position by a common optical system provided in the optical path after reflection and deflection. Even when a multi-semiconductor laser light source device is used as the scanning light generating means as described above, it is desirable to provide the optical element for surface tilt correction on the optical path of each laser beam. In that case, multiple laser beams are incident on the same deflection plane, so the line images on the deflection plane by each laser beam must be formed on a common straight line perpendicular to the drive axis of the optical deflector. be.

本出願人はこの点に鑑みて検討を重ねた結果、光走査装
置に用いられるマルチ半導体レーザ光源装置に上述した
面倒れ補正用の光学素子を組み入れれば、この光学素子
を利用して前述した非点隔差の影響も同時に解消するこ
とが可能であることを見出すに至った。かかる知見に基
づいて導き出された本発明のマルチ半導体レーザ光源装
置は、複数の半導体レーザビームを前述した反射型光偏
向器の同一偏向面に入射させる光源装置において、各レ
ーザビームの光路上に、それぞれ入射するレーザビーム
全体を屈折させる第1のレンズとこの第1のレンズの後
方に設けられたシリンドリカル光学素子とを有し、前記
各レーザビームを前記偏向面上の前記反射型光偏向器の
駆動軸に垂直な所定の一直線上に線像として入射させる
入射用光学系が設けられ、前記各半導体レーザが、それ
ぞれ射出するレーザビームのうちそのpn接合面と同一
平面内に発せられる光成分と、レーザ射出軸を含み前記
pn接合面と垂直な面内に発散される光成分のいずれか
一方のみが前記入射用光学系のシリンドリカル光学素子
により屈折されるように配置されていることを特徴とす
るものである。
As a result of repeated studies in view of this point, the present applicant has found that if the above-mentioned optical element for surface tilt correction is incorporated into a multi-semiconductor laser light source device used in an optical scanning device, this optical element can be used to achieve the above-mentioned results. We have found that it is possible to eliminate the effects of astigmatism at the same time. The multi-semiconductor laser light source device of the present invention, which was derived based on such knowledge, is a light source device that makes a plurality of semiconductor laser beams enter the same deflection plane of the above-mentioned reflective optical deflector.On the optical path of each laser beam, Each of the laser beams has a first lens that refracts the entire incident laser beam, and a cylindrical optical element provided behind the first lens, and each of the laser beams is refracted by the reflective optical deflector on the deflection surface. An input optical system is provided for inputting the laser beam as a line image on a predetermined straight line perpendicular to the drive axis, and a light component of the laser beam emitted from each of the semiconductor lasers is emitted in the same plane as the pn junction surface. , characterized in that it is arranged so that only one of the light components diverged in a plane that includes the laser emission axis and is perpendicular to the pn junction surface is refracted by the cylindrical optical element of the incident optical system. It is something to do.

(作  用) 上記マルチ半導体レーザ光源装置によれば、各レーザビ
ームは入射用光学系により、それぞれ光偏向器の駆動軸
に垂直な線像として同一偏向面に入射せしめられるので
、光偏向器に生じる軸ぶれ、面倒れ等の影響を回避する
ことができる。これとともに本装置においては、上記入
射用光学系内のシリンドリカル光学素子により非点隔差
のある2つの方向のいずれか一方の光成分のみが屈折せ
しめられるようになっているので、このシリンドリカル
光学素子の位置を各半導体レーザの非点隔差の状態に応
じて予め微調整しておくことによって他方の光成分に影
響を与えることなく一方の光成分の光路を調整して、2
つの光成分のいずれも偏向面上において所定の状態で入
射させることができる。従って偏向面に入射して反射偏
向されるレーザビームはすべて所定の位置に正しく点像
として集束せしめられるようになり、合波された高エネ
ルギーのレーザビームによって精度の高い走査が実現さ
れる。
(Function) According to the multi-semiconductor laser light source device, each laser beam is made incident on the same deflection plane by the incident optical system as a line image perpendicular to the drive axis of the optical deflector. The effects of shaft wobbling, surface tilting, etc. that occur can be avoided. At the same time, in this device, the cylindrical optical element in the incident optical system refracts only the light component in one of the two directions with an astigmatism difference. By finely adjusting the position of each semiconductor laser in advance according to the state of astigmatism difference, the optical path of one light component can be adjusted without affecting the other light component.
Each of the two light components can be made incident on the deflection surface in a predetermined state. Therefore, all the laser beams that are incident on the deflection surface and reflected and deflected are correctly focused as a point image at a predetermined position, and high-precision scanning is realized by the combined high-energy laser beam.

(実 施 例) 第1図は本発明の一実施例によるマルチ半導体レーザ光
源装置を備えた光走査装置の概略斜視図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical scanning device equipped with a multi-semiconductor laser light source device according to an embodiment of the present invention.

本実施例のマルチ半導体レーザ光源装置は、−例として
3つの半導体レーザ1,1’ 、1’を備えており、こ
れらの半導体レーザは、互いにレーザ射出軸を平行に揃
えて配されている。本光源装置は上記半導体レーザ1.
 1’ 、  1’と、これらの半導体レーザから発せ
られたレーザビームの光路上にそれぞれ配された、第1
のレンズである球面レンズ3.3’、3’、シリンドリ
カルレンズ4.4’ 、4’ 、および反射ミラー7.
7’ 。
The multi-semiconductor laser light source device of this embodiment includes, for example, three semiconductor lasers 1, 1', 1', and these semiconductor lasers are arranged with their laser emission axes parallel to each other. This light source device uses the semiconductor laser 1.
1', 1', and a first laser beam disposed on the optical path of the laser beam emitted from these semiconductor lasers.
spherical lenses 3.3', 3', cylindrical lenses 4.4', 4', and reflecting mirrors 7.
7'.

7′からなる入射用光学系10.10’ 、 to’と
からなっており、この入射用光学系10.10’ 、 
10’は、後述するようにそれぞれレーザビーム2. 
2’ 。
The input optical system 10.10' and to' are composed of the input optical system 10.10' and to'.
10' are laser beams 2. and 10', respectively, as will be described later.
2'.

2′を、光走査装置の反射型光偏向器である回転多面鏡
6の同一偏向面(第1図においては偏向面8a)の回転
多面鏡の回転軸6bに垂直な一本の直線上に線像として
集束せしめるものである。回転多面鏡6は矢印B方向に
高速回転して上記レーザビーム2.2’ 、2’を反射
偏向し、上記直線上において回転多面鏡6により反射偏
向されたレーザビーム2. 2’ 、 2’は、光路上
に配設された走査レンズ5と長尺のシリンドリカルレン
ズ8によって所定の集束位置Pに集中されるとともにこ
の集束位置により集束される。従ってこの集束位置の軌
跡に沿って被走査面を配すれば、被走査面は、各半導体
レーザ1.1’ 、1’が射出したレーザビームが合波
されて高エネルギーとなった走査ビームによって走査さ
れる。なお、通常上記被走査面は平面とされ、そのため
に上記走査レンズ5としてはfθレンズが用いられる。
2' on a straight line perpendicular to the rotation axis 6b of the rotating polygon mirror 6 on the same deflecting surface (deflection surface 8a in FIG. 1) of the rotating polygon mirror 6, which is a reflective optical deflector of the optical scanning device. It focuses the light as a line image. The rotating polygon mirror 6 rotates at high speed in the direction of arrow B to reflect and deflect the laser beams 2.2' and 2', and the laser beams 2.2' and 2' reflected and deflected by the rotating polygon mirror 6 on the straight line are reflected and deflected. 2' and 2' are focused at a predetermined focusing position P by a scanning lens 5 and a long cylindrical lens 8 arranged on the optical path, and are focused by this focusing position. Therefore, if the surface to be scanned is arranged along the locus of this focusing position, the surface to be scanned will be exposed to the high-energy scanning beam obtained by combining the laser beams emitted by the semiconductor lasers 1.1' and 1'. scanned. Note that the surface to be scanned is usually a flat surface, and therefore an fθ lens is used as the scanning lens 5.

本装置において、前記各入射用光学系10.10’ 。In this device, each of the incident optical systems 10, 10'.

10′のシリンドリカルレンズ4.4’ 、4’は、そ
れぞれ半導体レーザ1,1’ 、1’がら回転多面鏡6
までの光路長の異なるレーザビーム2゜2’、2’をそ
れぞれ回転多面鏡上において、回転多面鏡の回転軸方向
に集束させることができるように互いに異なった焦点距
離のものが選ばれている。本光源装置では各レーザビー
ム上にこれらのシリンドリカルレンズを含む入射用光学
系1o。
The cylindrical lenses 4, 4' and 4' at 10' are the semiconductor lasers 1, 1' and 1', respectively, and the rotating polygon mirror 6.
Laser beams 2°2' and 2' with different optical path lengths are selected to have different focal lengths on the rotating polygon mirror so that they can be focused in the direction of the rotation axis of the rotating polygon mirror. . In this light source device, an optical system 1o for incidence includes these cylindrical lenses on each laser beam.

10’ 、 10’を設けたことにより、回転多面鏡6
に面倒れや軸ぶれが生じても走査線のピッチむらの発生
を防止することができるとともに、半導体レーザの非点
隔差の影響を除去することができるようになっている。
By providing 10' and 10', the rotating polygon mirror 6
Even if surface tilting or axial wobbling occurs, it is possible to prevent pitch unevenness of the scanning line, and it is also possible to eliminate the influence of astigmatism difference of the semiconductor laser.

以下、例として半導体レーザ1から発せられたレーザビ
ーム2およびこのレーザビーム2の光路上の光学素子の
みを取り出して第2図に示し、上記入射用光学系10の
作用について説明する。なお、第2図においてはレンズ
作用を行なわない反射ミラー7は省略し、回転多面鏡6
はその偏向面の位置のみを示し、レーザビームの光路は
平面上に展開して示す。
Hereinafter, as an example, only the laser beam 2 emitted from the semiconductor laser 1 and the optical elements on the optical path of this laser beam 2 are taken out and shown in FIG. 2, and the operation of the above-mentioned incident optical system 10 will be explained. In addition, in FIG. 2, the reflecting mirror 7 that does not perform a lens function is omitted, and the rotating polygon mirror 6 is shown.
shows only the position of the deflection plane, and the optical path of the laser beam is shown spread out on a plane.

第2図(a)は上記レーザビーム2とその光路上の光学
素子の平面図であり、第2図(b)はその側面図である
FIG. 2(a) is a plan view of the laser beam 2 and optical elements on its optical path, and FIG. 2(b) is a side view thereof.

半導体レーザ1はそのレーザ素子1aのpn接合面1b
が回転多面m6の回転軸と垂直になるように配されてお
り、第2図(a)には上記pn接合面と同一平面内に発
せられる光成分が、第2図(b)にはレーザ射出軸を含
み、pn接合面1bと垂直な面内に発せられる光成分が
それぞれ示されている。
The semiconductor laser 1 has a pn junction surface 1b of its laser element 1a.
is arranged perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon m6, and FIG. 2(a) shows the light component emitted in the same plane as the pn junction surface, and FIG. 2(b) shows the light component emitted from the laser beam. Light components emitted in a plane including the exit axis and perpendicular to the pn junction surface 1b are shown.

第2図(a)に示す面内において半導体レーザ1の発光
点A、から発せられたレーザビームはこの発光点から自
身の焦点距離f3だけ離れて設けられた前記球面レンズ
3に入射して平行ビームとなる。平行ビームとなったレ
ーザビーム3は前記シリンドリカルレンズ4を通過する
が、このシリンドリカルレンズ4は上記pn接合面と平
行な方向には屈折力を有しておらず、レーザビーム2は
第2図(a)において平行ビームのまま回転多面鏡6の
偏向面に入射して反射偏向される。反射偏向されたレー
ザビームは光路上に配された前記走査レンズ5に入射し
、この走査レンズ5から自身の焦点距離f、たけ離れた
所定の集束位置Pに集束する。なお、走査レンズ5と集
束位置の間にはレーザビームの主走査方向に延びたシリ
ンドリカルレンズ8が設けられているが、このシリンド
リカルレンズ8は、入射する光を前記回転多面鏡の回転
軸方向にのみ集束させるレンズとなっており、第2図(
a)においてはレーザビーム2をそのまま通過させる。
The laser beam emitted from the light emitting point A of the semiconductor laser 1 in the plane shown in FIG. Becomes a beam. The laser beam 3, which has become a parallel beam, passes through the cylindrical lens 4, but this cylindrical lens 4 does not have refractive power in the direction parallel to the pn junction surface, and the laser beam 2 passes through the cylindrical lens 4 as shown in FIG. In a), the parallel beam enters the deflection surface of the rotating polygon mirror 6 and is reflected and deflected. The reflected and deflected laser beam enters the scanning lens 5 disposed on the optical path, and is focused at a predetermined focusing position P that is far away from the scanning lens 5 by its own focal length f. A cylindrical lens 8 extending in the main scanning direction of the laser beam is provided between the scanning lens 5 and the focusing position, and this cylindrical lens 8 directs the incident light in the direction of the rotation axis of the rotating polygon mirror. It is a lens that focuses only the
In a), the laser beam 2 is allowed to pass through as is.

一方、第2図(b)に示すように半導体レーザ1のレー
ザ射出軸を含みpn接合面1bに垂直な面内における発
光位置A2は上記発光位置Alに比べて球面レンズ3か
ら遠くなっており、第2図(b)においてレーザビーム
2は球面レンズ3を通過して平行ビームよりやや内方に
集束するビームとなる。このレーザビームは続いて前記
シリンドリカルレンズ4に入射するが、このシリンドリ
カルレンズ4はpn接合面1bと垂直な方向においては
屈折力を有し、レーザビームを前記偏向面6a上で集束
せしめる。従ってレーザビームは偏向面6a上に、回転
多面鏡6の回転軸に垂直な線像として入射する。第2図
(b)において偏向面6aにより反射されたレーザビー
ム2は再び外方に広がり、光路上に配された前記走査レ
ンズ5に入射し該走査レンズを通過してやや内方に屈折
せしめられる。このレーザビームは該レーザビームを被
走査面上の前記集束位置Pにおいて集束させるのに適し
た焦点距離を有する前記シリンドリカルレンズ8に入射
して集束せしめられる。なお、この時に回転多面鏡6に
面倒れ等がなければレーザビーム2は図中の実線で示す
光路を通るが、回転多面鏡に面倒れ等があって、回転多
面鏡6の偏向面6aが6a’の位置にずれた場合には、
光路は破線で示す位置に移動してしまうことになる。し
かしながら、実線で示す光路中のレーザビームも破線で
示す光路中のレーザビームも前記偏向面6a上の同一の
点から発せられた光であることから、走査レンズ5およ
びシリンドリカルレンズ8は実線のレーザビームも破線
のレーザビームも共に位置Pに集束させることができ、
従って、面倒れ等により第2図(b)の上下方向にレー
ザビーム2の光路がずれてもそのずれを被走査面上にお
いて補正することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 2(b), the light emission position A2 in a plane that includes the laser emission axis of the semiconductor laser 1 and is perpendicular to the pn junction surface 1b is farther from the spherical lens 3 than the light emission position Al. In FIG. 2(b), the laser beam 2 passes through the spherical lens 3 and becomes a beam that is focused slightly more inwardly than the parallel beam. This laser beam then enters the cylindrical lens 4, which has refractive power in the direction perpendicular to the pn junction surface 1b and focuses the laser beam on the deflection surface 6a. Therefore, the laser beam is incident on the deflection surface 6a as a line image perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror 6. In FIG. 2(b), the laser beam 2 reflected by the deflection surface 6a spreads outward again, enters the scanning lens 5 disposed on the optical path, passes through the scanning lens, and is refracted slightly inward. . This laser beam is incident on and focused on the cylindrical lens 8, which has a focal length suitable for focusing the laser beam at the focusing position P on the surface to be scanned. At this time, if the rotating polygon mirror 6 has no surface tilt, the laser beam 2 will pass through the optical path shown by the solid line in the figure, but if the rotating polygon mirror has a surface tilt, etc. If it shifts to position 6a',
The optical path will move to the position shown by the broken line. However, since both the laser beam in the optical path shown by the solid line and the laser beam in the optical path shown by the broken line are emitted from the same point on the deflection surface 6a, the scanning lens 5 and the cylindrical lens 8 are Both the beam and the laser beam indicated by the dashed line can be focused at the position P,
Therefore, even if the optical path of the laser beam 2 deviates in the vertical direction in FIG. 2(b) due to surface tilt or the like, the deviation can be corrected on the surface to be scanned.

また、本実施例装置において、上記シリンドリカルレン
ズ4は非点隔差の生じる2つの方向の一方についてのみ
屈折力を有するものとなっているので、上記一方の光成
分の発光位置に適したシリンドリカルレンズを選択する
ことによって、他方の光成分の発光位置にかかわらず、
偏向面上において一方の光成分を集束させることができ
る。従ってレーザビームは必ず偏向面上に線像として入
射するようになり、レーザビームを線像として入射させ
ておけばその後の光路上に所定のレンズ系を配設するこ
とにより、レーザビームを一点に結像させることができ
る。また、上記非点隔差の状態は半導体レーザ毎に異な
るとともに、半導体レーザから回転多面鏡までの光路長
はレーザビーム毎に異なるので、各半導体レーザに応じ
て適切な焦点距離のシリンドリカルレンズを選択して適
切な位置に配することにより、上記3つの半導体レーザ
1,1’ 、1’から発せられたレーザビーム2.2’
 、2’をすべて偏向面上の同一直線上に線像として入
射させることができ、最終的な合波位置で一点に集束さ
せることが可能となる。
Furthermore, in the device of this embodiment, the cylindrical lens 4 has refractive power only in one of the two directions in which astigmatism occurs, so a cylindrical lens suitable for the emission position of one of the light components is selected. By selecting, regardless of the emission position of the other light component,
One light component can be focused on the deflection surface. Therefore, the laser beam will always be incident on the deflection surface as a line image, and if the laser beam is incident as a line image, then by arranging a predetermined lens system on the optical path, the laser beam will be focused at a single point. It can be imaged. In addition, the state of the astigmatism difference described above differs for each semiconductor laser, and the optical path length from the semiconductor laser to the rotating polygon mirror differs for each laser beam, so a cylindrical lens with an appropriate focal length should be selected according to each semiconductor laser. laser beams 2.2' emitted from the three semiconductor lasers 1, 1', 1'.
, 2' can all be incident on the same straight line on the deflection surface as a line image, and can be focused at one point at the final combining position.

なお、本発明装置においては、pn接合面と同一面内に
発せられた光成分が偏向面上で集束せしめられ、pn接
合面と垂直な面内に発せられた光成分が平行ビームとし
て入射せしめられるように、半導体レーザの向きを上述
した実施例から90°回転させて配してもよい。その場
合には入射用光学系のシリンドリカルレンズはpn接合
面と同一面内に発せられた光成分を集束させるのに適し
た特性を有するものに置き換えられることは言うまでも
ない。また、各レーザビームは偏向面上において同一直
線上にある線像として入射せしめられればよく、回転多
面鏡の回転軸と垂直な面内においてレーザビームは必ず
しも平行ビームである必要はなく、また入射する各レー
ザビームの光軸は互いに平行でなくても差し支えない。
In the device of the present invention, the light component emitted in the same plane as the pn junction surface is focused on the deflection surface, and the light component emitted in the plane perpendicular to the pn junction surface is made to enter as a parallel beam. The direction of the semiconductor laser may be rotated by 90 degrees from the above-described embodiment so that the direction of the semiconductor laser is rotated by 90 degrees. In that case, it goes without saying that the cylindrical lens of the input optical system can be replaced with one having characteristics suitable for converging the emitted light component in the same plane as the pn junction surface. In addition, each laser beam only needs to be incident as a linear image on the same straight line on the deflection plane, and the laser beams do not necessarily have to be parallel beams in the plane perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror, and the incident The optical axes of the respective laser beams may not be parallel to each other.

また入射用光学系内のシリンドリカルレンズの代りに同
様の屈折力を有する凹面シリンドリカルレンズミラーを
設けてもよい。さらに入射用光学系の内に複数のシリン
ドリカル光学素子を設け、複数のシリンドリカル光学素
子により上述した補正を行なってもよい。また反射型光
偏向器はガルバノメータミラーであってもよい。
Further, instead of the cylindrical lens in the input optical system, a concave cylindrical lens mirror having the same refractive power may be provided. Furthermore, a plurality of cylindrical optical elements may be provided in the incident optical system, and the above-mentioned correction may be performed using the plurality of cylindrical optical elements. Further, the reflective optical deflector may be a galvanometer mirror.

(発明の効果) 以上説明したように本発明のマルチ半導体レーザ光源装
置によれば、シリンドリカルレンズを有する入射用光学
系を各半導体レーザと偏向面の間に設け、上記シリンド
リカルレンズによる屈折方向を非点隔差の生じる2つの
方向の一方と一致させたことにより、非点隔差にかかわ
らず、各レーザビームを偏向面に線像として入射させる
ことができる。従って本光源装置を用いた走査装置にお
いては光偏向器の面倒れ等の影響を回避して走査線のピ
ッチむらを抑え、同時に所定の位置で正しく集束した合
波光を用いて精度の高い走査を行なうことができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the multi-semiconductor laser light source device of the present invention, an incident optical system having a cylindrical lens is provided between each semiconductor laser and the deflection surface, and the refraction direction by the cylindrical lens is By matching one of the two directions in which the point distance difference occurs, each laser beam can be made incident on the deflection surface as a line image regardless of the astigmatism difference. Therefore, in a scanning device using this light source device, it is possible to suppress the pitch unevenness of the scanning line by avoiding the influence of the surface tilt of the optical deflector, and at the same time, it is possible to perform highly accurate scanning by using the multiplexed light that is correctly focused at a predetermined position. can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例によるマルチ半導体レーザ光
源装置を備えた光走査装置の斜視図、第2図(a) 、
 (b)は上記装置におけるレーザビームの光路を示す
平面図および側面図、 第3図(a) 、 (b)は従来の光源装置におけるレ
ーザビームの光路および光学素子の配置を示す平面図お
よび側面図である。 1.1’ 、1’・・・半導体レーザ ■b・・・pn接合面 2.2’ 、2’・・・レーザビーム 3、 3’ 、  3’・・・球面レンズ4.4’ 、
4’・・・シリンドリカルレンズ6・・・回転多面鏡 6a・・・偏向面 7.7’ 、7’・・・反射ミラー
FIG. 1 is a perspective view of an optical scanning device equipped with a multi-semiconductor laser light source device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2(a),
(b) is a plan view and side view showing the optical path of the laser beam in the above device; FIGS. 3(a) and 3(b) are a plan view and side view showing the optical path of the laser beam and the arrangement of optical elements in the conventional light source device. It is a diagram. 1.1', 1'... Semiconductor laser ■b... pn junction surface 2.2', 2'... Laser beam 3, 3', 3'... Spherical lens 4.4',
4'... Cylindrical lens 6... Rotating polygon mirror 6a... Deflection surface 7.7', 7'... Reflecting mirror

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数の半導体レーザを備え、これらの半導体レーザから
発せられた各レーザビームを反射型光偏向器の同一偏向
面に入射させるマルチ半導体レーザ光源装置において、 前記各レーザビームの光路上に、それぞれ入射するレー
ザビーム全体を屈折させる第1のレンズとこの第1のレ
ンズの後方に設けられたシリンドリカル光学素子とを備
え前記各レーザビームを前記偏向面上の前記反射型光偏
向器の駆動軸に垂直な所定の一直線上に線像として入射
させる入射用光学系が設けられ、前記各半導体レーザが
、それぞれ射出するレーザビームのうちそのpn接合面
と同一平面内に発せられる光成分と、レーザ射出軸を含
み前記pn接合面と垂直な面内に発散される光成分のい
ずれか一方のみが前記入射用光学系の前記シリンドリカ
ル光学素子により屈折されるように配置されていること
を特徴とするマルチ半導体レーザ光源装置。
[Scope of Claims] A multi-semiconductor laser light source device comprising a plurality of semiconductor lasers and in which each laser beam emitted from these semiconductor lasers is incident on the same deflection plane of a reflective optical deflector, comprising: A first lens for refracting the entire incident laser beam and a cylindrical optical element provided behind the first lens are provided on the road, and each of the laser beams is directed to the reflective optical deflector on the deflection surface. An input optical system is provided for inputting the laser beam as a line image on a predetermined straight line perpendicular to the drive axis of the semiconductor laser, and the optical component of the laser beam emitted from each of the semiconductor lasers is emitted within the same plane as the pn junction surface. and the arrangement is such that only one of the light components diverged in a plane including the laser emission axis and perpendicular to the pn junction surface is refracted by the cylindrical optical element of the incident optical system. Features of multi-semiconductor laser light source device.
JP62335511A 1987-12-29 1987-12-29 Source device for multiple semiconductor laser light source device Pending JPH01178914A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0566354A (en) * 1991-09-07 1993-03-19 Fuji Xerox Co Ltd Information recording device

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