JPH0547084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は反射面により光ビームを反射偏向する
機械式光偏向器により光ビームを走査する光ビー
ム走査装置、特に詳細には光出力の低い半導体レ
ーザを用いながら高エネルギーの走査ビームが得
られるようにした光ビーム走査装置に関するもの
である。

（発明の技術的背景および先行技術） 従来より、光ビームを光偏向器により偏向して
走査する光ビーム走査装置が、例えば各種走査記
録装置、走査読取装置等において広く実用に供さ
れている。このような光ビーム走査装置において
光ビームを発生する手段の１つとして、半導体レ
ーザが従来から用いられている。この半導体レー
ザは、ガスレーザ等に比べれば小型、安価で消費
電力も少なく、また駆動電流を変えることによつ
て直接変調が可能である等、数々の長所を有して
いる。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、
連続発振させる場合には現状では出力がたかだか
20〜30mWと小さく、したがつて高エネルギーの
走査光を必要とする光ビーム走査装置、例えば感
度の低い記録材料（金属膜、アモルフアス膜等の
DRAW材料等）に記録する走査記録装置等に用
いるのは極めて困難である。また、ある種の螢光
体に放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、紫外線
等）を照射すると、この放射線エネルギーの一部
が螢光体中に蓄積され、この螢光体に可射光等の
励起光を照射すると、蓄積されたエネルギーに応
じて螢光体が輝尽発光を示すことが知られてお
り、このような蓄積性螢光体（輝尽性螢光体）を
利用して、人体等の放射線画像情報を一旦蓄積性
螢光体からなる層を有する蓄積性螢光体シートに
記録し、この蓄積性螢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つて画像信号を
得、この画像信号に基づき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56−11395号、同
56−104645号など）。そして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螢光体
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ビーム走査装置の使用が
考られている。しかしながら、蓄積性螢光体を輝
尽発光させるためには、十分に高エネルギーの励
起光を該螢光体に照射する必要があり、したがつ
て前記半導体レーザを用いた光ビーム走査装置
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も難し
い。

上記事情に鑑み本出願人は、複数の半導体レー
ザと、これらの半導体レーザから出射した光ビー
ムをそれぞれ平行光にするコリメータレンズと、
前記複数の光ビームを共通のスポツトに集束させ
る共通の集束光学系と、前記複数の光ビームを偏
向する共通の光偏向器とからなる光ビーム走査装
置を提案した（特願昭59−76889号）。このような
光ビーム走査装置によれば、光出力が低い半導体
レーザを光ビーム発生手段として用いても、十分
高エネルギーの走査ビームが得られるようにな
る。

上述の光偏向器としては、反射面により光ビー
ムを反射偏向する機械式光偏向器、例えばガルバ
ノメータミラーやポリゴンミラー（回転多面鏡）
等が用いられることが多い。この種の機械式光偏
向器を用いた場合には、鏡面の面倒れやウオブリ
ングにより走査ずれが生じることがあるが、一般
にこのような走査ずれは、例えば上記特願昭59−
76889号明細書にも示さているように、シリンド
リカルレンズを有する面倒れ補正光学系を用いて
解消することができる。

ところがシリンドリカルレンズを通す光ビーム
の本数が増えれば、そのうち何本かの光ビームは
該シリンドリカルレンズの周辺部を通過するよう
になる。このようにシリンドリカルレンズの周辺
部を通過する光ビームは該シリンドリカルレンズ
の収差の影響を受けやすくなり、ミラー上に理想
的な線像、すなわち曲りが無くて十分に細い線像
を結ばせることが困難になる。このようなことを
無くすため、すべての光ビームがシリンドリカル
レンズの母線上の中央部に入射するように光ビー
ムを並べると、この場合は線像が長くなりやす
く、大面積のミラーを備えた大型の光偏向器が必
要になるという問題が生じる。

（発明の目的） そこで本発明は、機械式光偏向器のミラー上に
理想的な光ビームの線像を形成して前記面倒れ補
正、ウオブリング補正を正しく行なうことが可能
で、しかも小型の機械式光偏向器を用いることが
できる、レーザビーム合成式の光ビーム走査装置
を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、半導体レーザか
ら出射するレーザビームは、半導体レーザのpn
接合面に平行な方向と直角な方向とでそれぞれ拡
がり角が異なり、その断面形状は楕円状となつて
いることに着目してなされたものであり、前述し
たような複数の半導体レーザと、コリメータレン
ズと、共通の集束光学系と、共通の機械式光偏向
器と、シリンドリカルレンズを有する面倒れ補正
光学系とからなる光ビーム走査装置において、複
数の光ビームを、各ビームの断面の長軸が前記シ
リンドリカルレンズの母線方向に略一致すると共
に複数の光ビームのうち２つ以上の光ビームが断
面の短軸が略一線に揃うように並べて上記シリン
ドリカルレンズに入射させるようしたことを特徴
とするものである。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を
詳細に説明する。

第１図は本発明の光ビーム走査装置の一実施態
様を示ものである。一例として４つの半導体レー
ザ１１，１２，１３，１４は互いにビーム出射軸
を平行に揃えて配置され、これらの半導体レーザ
１１，１２，１３，１４のそれぞれに対してコリ
メータレンズ２１，２２，２３，２４と、反射ミ
ラー３１，３２，３３，３４が設けられている。
各半導体レーザ１１，１２，１３，１４から出射
したレーザビームは、上記コリメータレンズ２
１，２２，２３，２４によつて平行ビーム４１，
４２，４３，４４とされ、これらの光ビーム４
１，４２，４３，４４は上記反射ミラー３１，３
２，３３，３４において反射し、互いに密接する
ように間隔を狭めて１本のビーム束となり、第１
のシリンドリカルレンズ５を通過して共通の回転
多面鏡（ポリゴンミラー）６に入射する。

回転多面鏡６は図中矢印Ａ方向に回転し、上記
光ビーム４１，４２，４３，４４を矢印Ｂ方向に
偏向する。偏向された光ビーム４１，４２，４
３，４４は、共通の集束レンズ７におよび第２の
シリンドリカルレンズ８によつて被走査面９上の
１つのスポツトＳに集中されるとともに、それぞ
れがこのスポツトＳにおいて集束される。したが
つて、該被走査面９は、各半導体レーザ１１，１
２，１３，１４が出射した光ビームが合成されて
高エネルギーとなつた走査ビームによつて矢印Ｂ
方向に走査される。なお通常上記被走査面９は平
面とされ、そのために上記集束レンズ７としてfθ
レンズが用いられる。

ここで、平行光とされた複数の光ビーム４１〜
４４は、第１のシリンドリカルレンズ５により図
中上下方向のみに集束されて、更に、第２のシリ
ンドリカルレンズ８により、被走査面９上におい
て一定の上下位置に集束され、スポツトＳが走査
方向Ｂに対して直角な方向にずれることがなくな
る。したがつて、この回転多面鏡６に面倒れが有
つて、該回転多面鏡６で反射した光ビーム４１〜
４４が正規の光偏向位置に対して波を打つように
変位しても被走査面９上でスポツトＳは上下方向
に変動せず走査ずれを補正することができる。

周知のとおり、半導体レーザ１１〜１４から出
射したレーザビームは、該半導体レーザ１１〜１
４のpn接合面に平行な方向と直角な方向とでそ
れぞれ拡がり角が異なり、ビーム断面形状は楕円
形となつているが、上記光ビーム走査装置におい
てコリメータレンズ２１〜２４を通過した光ビー
ム４１〜４４は、第２図に詳しく示すように、各
ビームの断面の長軸が第１のシリンドリカルレン
ズ５の母線Ｘ−Ｘ方向に略一致すると共に短軸が
略一線に揃うように並べて第１のシリンドリカル
レンズ５に入射せしめられている。したがつてこ
れらの光ビーム４１〜４４からなるビーム束は、
この第１のシリンドリカルレンズ５の中心から遠
く離れた周辺部を通らず、よつて該レンズ５の収
差の影響を大きく受けずに理想的な線像を結びう
る。またその反面、光ビーム４１〜４４は第１の
シリンドリカルレンズ５の母線方向にはそろつて
いるので、上記線像は第１のシリンドリカルレン
ズ５に入射するビームのそのシリンドリカルレン
ズ５の母線方向の幅と同じ長さで、回転多面鏡６
として比較的小型のものが使用可能となつてい
る。

なお以上説明した実施態様においては、機械式
光偏向器として回転多面鏡６が用いられている
が、この機械式光偏向器としてはその他、公知の
ガルバノメータミラーを使用することもできる。
この場合にも前記第１および第２のシリンドリカ
ルレンズ５，８を用いれば、ガルバノメータミラ
ーのウオブリングによる走査ずれを補正すること
ができる。

また上記第２のシリンドリカルレンズ８は、回
転多面鏡６と集束レンズ７との間に配置されても
よいし、特公昭58−８号に記載されているように
第１、第２シリンドリカルレンズを兼ねて回転多
面鏡６と集束レンズ７との間に配置されてもよ
い。

さらに合成する光ビーム本数も上記実施態様に
おける４本に限られるものではなく、２本以上何
本の光ビームが合成されてもよい。ここで、合成
する光ビームの本数が多い場合には、第３図に示
すように光ビーム断面の短軸方向が略一線に揃う
ように並べられた複数本の光ビーム列が長軸方向
（シリンドリカルレンズ５の母線Ｘ−Ｘ方向）に
複数列並ぶように合成されてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光ビーム走査
装置は、光出力の低い半導体レーザを光ビーム発
生手段として用いながら、高エネルギーの走査ビ
ームが得られるものであるから、例えば前述した
ように高エネルギーの走査ビームが必要な
DRAW材料への記録、あるいは蓄積性螢光体シ
ートからの放射線画像情報の読取り等にも使用可
能であり、既述した半導体レーザの数々の特長を
活かして広範な分野に使用されうるものとなる。
しかも本発明の光ビーム走査装置においては複数
の光ビームが光偏向器のミラー上に理想的な線像
を結ぶようになつているので、該ミラーの面倒
れ、ウオブリング補正が確実に行なわれて、走査
精度が高められる。また本発明の光ビーム走査装
置は複数の光ビームを合成するものでありながら
比較的小型の光偏向器を使用可能で、安価に形成
可能となつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ビーム走査装置の一実施態
様を示す概略斜視図、第２図は上記実施態様装置
において合成される光ビームの並び方を示す概略
図、第３図は、他の光ビームの並び方を示す概略
図である。 ５，８…シリンドリカルレンズ、６…回転多面
鏡、７…集束レンズ、９…被走査面、１１，１
２，１３，１４…半導体レーザ、２１，２２，２
３，２４…コリメータレンズ、４１，４２，４
３，４４…光ビーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の半導体レーザと、これらの半導体レー
   ザから出射した断面が楕円状の光ビームをそれぞ
   れ平行光にするコリメータレンズと、前記複数の
   光ビームを共通のスポツトに集束させる共通の集
   束光学系と、前記複数の光ビームを偏向する共通
   の機械式光偏向器とからなる光ビーム走査装置に
   おいて、シリンドリカルレンズを有する面倒れ補
   正光学系が設けられるとともに、前記シリンドリ
   カルレンズに入射する前記複数の光ビームが、各
   ビームの断面の長軸が前記シリンドリカルレンズ
   の母線方向に略一致すると共に複数の光ビームの
   うち２つ以上の光ビームが断面の短軸が略一線に
   揃うように並べられていることを特徴とする光ビ
   ーム走査装置。