JPH06281871A - Multibeam light source device and optical scanning device using the same - Google Patents

Multibeam light source device and optical scanning device using the same

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JPH06281871A
JPH06281871A JP12425193A JP12425193A JPH06281871A JP H06281871 A JPH06281871 A JP H06281871A JP 12425193 A JP12425193 A JP 12425193A JP 12425193 A JP12425193 A JP 12425193A JP H06281871 A JPH06281871 A JP H06281871A
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JP
Japan
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light
receiving element
semiconductor laser
array
optical path
Prior art date
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Application number
JP12425193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Yamaguchi
勝己 山口
Tomohiro Nakajima
智宏 中島
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Priority to US08/184,481 priority patent/US5671077A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent optical cross talk and to properly form a scanning beam. CONSTITUTION:In a multibeam light source device 10 bisecting a beam from the plural light emitting sources of a semiconductor laser array 12 by means of an optical path splitting means 20 and controlling the output of the semiconductor laser array 12 in accordance with the light, quantities made incident on the respective light receiving elements 16, 17 of a light receiving element array 13, an aperture 22 or a mirror 23 whose reflection angle is changeable is provided on the incident optical path led to the light receiving element array 13, a supporting body 19 holding the semiconductor laser array 12 and a substrate 11 holding the light receiving element array 13 are coupled so as to be relatively and freely displaced or a light converging means 21 splitting/ converging the bisected beam into a long elliptical shape in the perpendicular direction to the arrangement direction of the light emitting source is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マルチビーム光源装置
及びこれを用いた光走査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam light source device and an optical scanning device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真技術とレーザ走査技術とを組み
合わせたレーザプリンタ等の画像形成装置は、普通紙を
使用することができ、高速で高品質な画像が得られるた
め、コンピュータの出力装置やデジタル複写機として急
速に普及しつつある。一般的なレーザプリンタは、回転
多面鏡を用いたレーザ走査光学系により感光体上に静電
潜像を形成し、これをトナーで現像した後に記録紙に転
写及び定着することにより出力画像を得ている。
2. Description of the Related Art An image forming apparatus such as a laser printer which combines electrophotographic technology and laser scanning technology can use plain paper and can obtain high quality images at high speed. It is rapidly spreading as a digital copying machine. A general laser printer forms an electrostatic latent image on a photoconductor by a laser scanning optical system using a rotating polygon mirror, develops it with toner, and then transfers and fixes it on recording paper to obtain an output image. ing.

【0003】ここで、一般的なレーザ走査装置の一例を
図37に示す。画像信号に応じて変調された半導体レー
ザ1から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ
2により平行化され、回転する回転多面鏡3により反射
され、結像レンズ4(fθレンズ)により感光体5上に
微小スポットとして結像され、これにより、感光体5の
表面に静電潜像が形成される。また、走査線上の走査開
始側の画像範囲外に設けられた受光素子6は、主走査方
向の画像書込み開始位置を制御するためにある。
FIG. 37 shows an example of a general laser scanning device. The laser beam emitted from the semiconductor laser 1 modulated according to the image signal is collimated by the collimator lens 2 and reflected by the rotating rotary polygon mirror 3, and is focused on the photoconductor 5 by the imaging lens 4 (fθ lens). An image is formed on the surface of the photoconductor 5 as a minute spot, thereby forming an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 5. The light receiving element 6 provided outside the image area on the scanning start side on the scanning line is for controlling the image writing start position in the main scanning direction.

【0004】このようなレーザプリンタにおいて、1分
間にA4サイズの画像を100枚出力するような光学系
を実現するためには、感光体5の速度は500mm/s
ec程度となり、シングルビームでは回転多面鏡3の回
転数R(rpm)は、以下の式で与えられる。
In such a laser printer, in order to realize an optical system that outputs 100 A4 size images per minute, the speed of the photoconductor 5 is 500 mm / s.
The rotation number R (rpm) of the rotary polygon mirror 3 in the case of a single beam is given by the following equation.

【0005】 R=Vo×DPI×60/(25.4×N) …(1) ここで、Voは感光体5の速度(mm/sec)、DP
Iは1インチ当たりに記録するドット数で一般的には3
00〜400、Nは回転多面鏡3の反射面の数で一般的
には5〜10である。Vo=500、DPI=300、
N=6を(1)式に代入すると回転多面鏡3の回転数R
は59055(rpm)にもなる。このような回転数で
は、回転軸を支える軸受として従来のボールベアリング
を使用することは耐久性の点で影響が生ずるため、流体
軸受や磁気軸受などの特殊な軸受が必要となりコストア
ップとなる。また、光源である半導体レーザの変調周波
数が高くなるため、レーザ制御回路及びホストマシンか
らのデータの転送速度の高速化が必要となり、コストア
ップとなる。
R = Vo × DPI × 60 / (25.4 × N) (1) where Vo is the speed of the photoconductor 5 (mm / sec), DP
I is the number of dots recorded per inch, and is generally 3
00 to 400, N is the number of reflecting surfaces of the rotary polygon mirror 3, and is generally 5 to 10. Vo = 500, DPI = 300,
Substituting N = 6 into the equation (1), the rotational speed R of the rotary polygon mirror 3
Is also 59055 (rpm). At such a rotation speed, the use of a conventional ball bearing as a bearing for supporting the rotating shaft has an influence on durability, and therefore a special bearing such as a fluid bearing or a magnetic bearing is required, resulting in an increase in cost. In addition, since the modulation frequency of the semiconductor laser, which is the light source, is increased, it is necessary to increase the data transfer rate from the laser control circuit and the host machine, which increases the cost.

【0006】また、高速化のための方法としては、複数
のレーザビームを一括走査する方法がある。この場合に
は、レーザビームの本数をMとすると、回転多面鏡3の
回転数R及びレーザの変調周波数を1/Mにすることが
でき、これにより、安価な軸受の使用が可能となり、デ
ータの転送速度を特に高める必要もなく、大幅なコスト
ダウンを図ることが可能となる。
As a method for increasing the speed, there is a method of collectively scanning a plurality of laser beams. In this case, assuming that the number of laser beams is M, the number of revolutions R of the rotary polygon mirror 3 and the modulation frequency of the laser can be set to 1 / M, which makes it possible to use an inexpensive bearing, It is not necessary to particularly increase the transfer speed of, and it is possible to significantly reduce the cost.

【0007】このようにレーザビームを複数にして印字
の高速化を図るには、複数の半導体レーザからのレーザ
ビームをプリズム、ミラー等の合成手段により感光体上
で近接させるビーム合成方法がある。また、複数の発光
源をアレイ状に配列してなる半導体レーザアレイを光源
として用いる方法がある。
In order to increase the printing speed by using a plurality of laser beams in this way, there is a beam combining method in which the laser beams from a plurality of semiconductor lasers are brought close to each other by a combining means such as a prism or a mirror. There is also a method of using as a light source a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting sources are arranged in an array.

【0008】前者のビーム合成方法は、レーザビームの
合成手段の構造が複雑なために装置が大型化し易く、温
度変動、振動等による半導体レーザ間の相対位置の僅か
な変動に対しても、感光体上におけるレーザビームの相
対位置が光テコの作用により大きく変動し、安定した光
走査が困難である。
In the former beam synthesizing method, since the structure of the laser beam synthesizing means is complicated, the size of the device is easily increased, and even if the relative position between the semiconductor lasers is slightly changed due to temperature fluctuation, vibration, etc. The relative position of the laser beam on the body changes greatly due to the action of the optical lever, which makes stable optical scanning difficult.

【0009】後者の半導体レーザアレイを用いる方法
は、複数の発光源が同一チップ内に近接して設けられて
いるので上記のような不都合はない。しかし、個々の発
光源の特性のバラツキや経時変化による特性の違いによ
り、常時、安定した光量(発光出力)を維持することは
困難である。
The latter method using the semiconductor laser array does not have the above-mentioned inconvenience because a plurality of light emitting sources are provided in the same chip in proximity to each other. However, it is difficult to constantly maintain a stable light amount (light emission output) due to variations in characteristics of individual light emitting sources and differences in characteristics due to changes over time.

【0010】そのために、実開昭63−89273号公
報に記載された考案として、図38に示すように、複数
の発光素子(レーザダイオード)7a,7b,7cがア
レイ状に配列された半導体レーザアレイ7と、複数の受
光素子8a,8b,8cがアレイ状に配列された受光素
子アレイ8との間に導波部材(光ガイド)9を設け、発
光素子7a,7b,7cから前方光FBa,FBb,F
Bcを感光体に向けて照射し、発光素子7a,7b,7
cの後方光BBa,BBb,BBcを導波部材9により
受光素子8a,8b,8cに入射し、個々の受光素子8
a,8b,8c受光量に応じて発光素子7a,7b,7
cの出力を制御する方法がある。
Therefore, as a device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-89273, as shown in FIG. 38, a semiconductor laser in which a plurality of light emitting elements (laser diodes) 7a, 7b, 7c are arranged in an array form. A waveguide member (light guide) 9 is provided between the array 7 and the light receiving element array 8 in which a plurality of light receiving elements 8a, 8b, 8c are arranged in an array, and the front light FBa is emitted from the light emitting elements 7a, 7b, 7c. , FBb, F
Bc is irradiated toward the photoconductor to emit light from the light emitting elements 7a, 7b, 7
The backward light BBa, BBb, BBc of c is incident on the light receiving elements 8a, 8b, 8c by the waveguide member 9, and the individual light receiving elements 8a
a, 8b, 8c light emitting elements 7a, 7b, 7 according to the amount of received light
There is a method of controlling the output of c.

【0011】また、半導体レーザアレイをレーザ走査光
学系の光源として用いた場合の出力制御に関するものと
して、特開昭59−19252号公報、特開平1−10
6486号公報に開示された方法がある。この方法は、
1ライン走査毎に次走査までの無効走査期間内で、半導
体レーザアレイが有する各半導体レーザを1個ずつ時系
列的に点灯させ、半導体レーザアレイパッケージに内蔵
されたバックビーム光量検出器(モニタPD)により光
量を検出し、このバックビーム光量検出器の出力信号に
より各半導体レーザの出力を制御する方法である。
Further, regarding output control when a semiconductor laser array is used as a light source of a laser scanning optical system, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19252 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-10 are disclosed.
There is a method disclosed in Japanese Patent No. 6486. This method
Each semiconductor laser of the semiconductor laser array is turned on one by one in a time-series manner during each invalid scan period until the next scan for each line scan, and the back beam light amount detector (monitor PD) built in the semiconductor laser array package is turned on. ) Is used to detect the light amount, and the output of each semiconductor laser is controlled by the output signal of the back beam light amount detector.

【0012】さらに、公知例ではないが先行技術とし
て、平成4年5月18日に本出願人より出願された提案
(特願平4−124699号)がある。これは、半導体
レーザアレイの各発光素子の前方光の一部を分割してレ
ンズ等の集光手段により受光素子アレイの各受光素子に
独立に導光し、個々の受光素子の受光量に応じて対応す
る発光素子の出力を制御するものである。これによれ
ば、半導体レーザアレイの前方光の一部を分割してモニ
タリングすることにより、半導体レーザアレイのパッケ
ージの外部でモニタ機構を構成すればよく、これによ
り、部品の配置スペースに制約がなくなり、また、常
時、独立にモニタ出力を得ることが可能となる。したが
って、高精度でリアルタイムの出力制御が可能となる。
Further, as a prior art, which is not a publicly known example, there is a proposal (Japanese Patent Application No. 4-124699) filed by the present applicant on May 18, 1992. This is because a part of the front light of each light emitting element of the semiconductor laser array is divided and is independently guided to each light receiving element of the light receiving element array by a condensing means such as a lens, and the amount of light received by each light receiving element is changed. To control the output of the corresponding light emitting element. According to this, the monitor mechanism may be configured outside the package of the semiconductor laser array by dividing and monitoring a part of the forward light of the semiconductor laser array, and thus, there is no restriction on the arrangement space of the components. Also, it becomes possible to always obtain the monitor output independently. Therefore, real-time output control with high accuracy becomes possible.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図38に示す実開昭6
3−89273号公報に記載された考案は、パッケージ
内の狭いスペース内で、発光素子7a,7b,7cの後
方光BBa,BBb,BBcを独立に受光しようとする
と、発光素子7a,7b,7cが発するレーザ光の広が
り角が、10〜40°程度と大きいために、それらのレ
ーザ光を完全に分離することは困難で、光クロストーク
現象が生ずる。また、分離されたとしても、発光素子7
a,7b,7cと、受光素子8a,8b,8cと、導波
部材9との相対的な位置決めが極端に厳しくなったり、
導波部材9により受光素子8a,8b,8cに導かれる
光量が低下する不都合が生ずる。
Problem to be Solved by the Invention Shown in FIG.
According to the invention described in Japanese Patent Publication No. 3-89273, when the rear lights BBa, BBb, BBc of the light emitting elements 7a, 7b, 7c are independently received in a narrow space in the package, the light emitting elements 7a, 7b, 7c are not detected. Since the divergence angle of the laser light emitted by is as large as about 10 to 40 °, it is difficult to completely separate these laser lights, and an optical crosstalk phenomenon occurs. In addition, even if they are separated, the light emitting element 7
a, 7b, 7c, the light receiving elements 8a, 8b, 8c, and the waveguide member 9 are extremely strict in relative positioning,
The waveguide member 9 causes a problem that the amount of light guided to the light receiving elements 8a, 8b, 8c decreases.

【0014】また、特開昭59−19252号公報、特
開平1−106486号公報に開示された方法は、共通
の受光素子を用い、情報信号のない期間(有効走査期間
外)に主走査毎に発光素子を1個ずつ変調して出力制御
するものであるが、少なくとも、1走査毎にしか出力制
御ができず、より時定数の小さい出力変動に対処するこ
とはできない。例えば、半導体レーザアレイは、前述し
たように同一チップ内に近接して発光素子が配列されて
おり、他の発光素子のオン、オフに基づく温度変動等に
より発光素子間に熱干渉が起こり、発光素子の出力が変
動する。発光素子の間隔を50〜100μmとした場
合、半導体レーザアレイの熱干渉による出力変動の時定
数は数100μs〜数msなる値が実験値として示され
た。
Further, the methods disclosed in JP-A-59-19252 and JP-A-1-106486 use a common light-receiving element and perform main scanning every period during which there is no information signal (outside the effective scanning period). In the above, the light emitting elements are modulated one by one to control the output, but at least the output can be controlled for each scanning, and it is impossible to cope with the output fluctuation having a smaller time constant. For example, in the semiconductor laser array, the light emitting elements are arranged close to each other in the same chip as described above, and thermal interference occurs between the light emitting elements due to temperature fluctuations caused by turning on and off of the other light emitting elements, thereby causing light emission. The output of the element fluctuates. When the distance between the light emitting elements is set to 50 to 100 μm, the time constant of the output fluctuation due to the thermal interference of the semiconductor laser array is shown to be a value of several 100 μs to several ms as an experimental value.

【0015】さらに、上述した先行技術(特願平4−1
24699号)は、特開昭59−19252号公報、特
開平1−106486号公報に開示された方法の問題の
幾つかを解決することは可能であるが、次のような問題
を残する。
Furthermore, the above-mentioned prior art (Japanese Patent Application No. 4-1).
No. 24699) can solve some of the problems of the methods disclosed in JP-A-59-19252 and JP-A-1-106486, but leaves the following problems.

【0016】まず、集光手段により光学的に共役な関係
に結びつけられている半導体レーザアレイと受光素子ア
レイとの間の光路長は、結像倍率の増加により急激に増
加するため、光源装置を小型化するためには、結像倍率
を極力小さく設定することが必要となる。一方、半導体
レーザアレイの発光素子間の間隔は、受光素子アレイ上
において結像倍率に従って拡大或いは縮小されるため、
結像倍率が小さいと、入射されるレーザービームと受光
素子アレイとの相対位置精度、特に、受光素子の配列方
向における位置精度を厳しくしなければ光クロストーク
が生ずる。
First, since the optical path length between the semiconductor laser array and the light receiving element array, which are optically conjugate with each other by the light converging means, rapidly increases due to an increase in the imaging magnification, the light source device is In order to reduce the size, it is necessary to set the imaging magnification as small as possible. On the other hand, the distance between the light emitting elements of the semiconductor laser array is enlarged or reduced according to the imaging magnification on the light receiving element array.
If the imaging magnification is small, optical crosstalk occurs unless the relative positional accuracy between the incident laser beam and the light-receiving element array, particularly the positional accuracy in the array direction of the light-receiving elements, is strict.

【0017】図39(a)は、受光素子アレイの受光素
子の配列方向の位置ずれと、光クロストークとの関係を
模式的に示すもので、破線は結像倍率がより高倍率の場
合、実線はより低倍率の場合の光クロストークである。
この光クロストークは、一方の受光素子にのみ入射すべ
きレーザビームからの洩れ光が他方の受光素子に入射さ
れるノイズである。図39(b)は半導体レーザアレイ
の発光素子LD1,LD2及び受光素子アレイの受光素
子PD1,PD2の対応関係を示す模式図である。
FIG. 39 (a) schematically shows the relationship between the position shift of the light receiving elements in the array of the light receiving elements in the array direction and the optical crosstalk. The broken line indicates that the image forming magnification is higher. The solid line is the optical crosstalk at lower magnification.
This optical crosstalk is noise in which leak light from a laser beam that should be incident on only one light receiving element is incident on the other light receiving element. FIG. 39B is a schematic diagram showing a correspondence relationship between the light emitting elements LD1 and LD2 of the semiconductor laser array and the light receiving elements PD1 and PD2 of the light receiving element array.

【0018】図39(a)(b)において、洩れ光によ
るノイズは、例えば、 A1(A1’)=I21/I112(A2’)=I12/I22 のように示される。C0 は光クロストークの許容値、
B,B’はそれぞれの結像倍率におけるC0 に対する受
光素子PD1,PD2の配列方向の位置ずれの許容範囲
で、Bは高倍率時、B’は低倍率時の許容範囲である
が、図のように結像倍率が低下するに従い受光素子アレ
イ上の位置ずれの許容範囲が狭くなる。また、結像倍率
に応じてレーザビームが受光素子アレイ上に微小なスポ
ットに絞り込まれるため、結像倍率が低くなるに従い受
光面でエネルギー密度が急激に増加し、これにより、光
電変換の飽和による受光素子の応答特性の劣化を引き起
こし、出力制御の高速性が損なわれる。
In FIGS. 39 (a) and 39 (b), the noise due to the leaked light is, for example, A 1 (A 1 ') = I 21 / I 11 A 2 (A 2 ') = I 12 / I 22 Shown. C 0 is the allowable value of optical crosstalk,
B and B ′ are permissible ranges of positional displacement of the light receiving elements PD1 and PD2 with respect to C 0 at the respective imaging magnifications, B is a high magnification and B ′ is a low magnification. As described above, as the imaging magnification decreases, the allowable range of positional deviation on the light receiving element array becomes narrower. Further, since the laser beam is narrowed down to a minute spot on the light-receiving element array according to the imaging magnification, the energy density sharply increases on the light-receiving surface as the imaging magnification decreases, which causes saturation of photoelectric conversion. This causes deterioration of the response characteristics of the light receiving element, which impairs high speed output control.

【0019】図40は、レーザビームの遮断周波数を縦
軸に、ビームスポット径を横軸にとり、同一光量の条件
でレーザビームを変化させ、受光素子の周波数応答性を
測定したときの遮断周波数(利得がDC時の−3dBと
なる周波数)の変化をプロットしたものである。これに
よれば、ビームスポット径の低下に従い遮断周波数が急
激に小さくなることが分かる。
In FIG. 40, the cutoff frequency when the frequency response of the light receiving element is measured by changing the laser beam under the same light amount conditions with the cutoff frequency of the laser beam as the vertical axis and the beam spot diameter as the horizontal axis. It is a plot of the change in the frequency at which the gain is -3 dB when the gain is DC. According to this, it can be seen that the cutoff frequency sharply decreases as the beam spot diameter decreases.

【0020】また、結像倍率mを1以上としたとき、半
導体レーザアレイと受光素子アレイとの間の光路長を一
定にしたまま、集光手段の結合倍率を大きくしようとす
ると、倍率の増加に従って半導体レーザアレイと集光手
段との距離が短くなり、半導体レーザアレイ、光路分離
手段、集光手段等が近接して配置されることになり、こ
れらの部品の干渉が生じて装置の小型化を妨げる要因の
一つになっている。
Further, when the imaging magnification m is set to 1 or more, if the coupling magnification of the condensing means is increased while keeping the optical path length between the semiconductor laser array and the light receiving element array constant, the magnification increases. As a result, the distance between the semiconductor laser array and the condensing means is shortened, and the semiconductor laser array, the optical path separating means, the condensing means, etc. are arranged close to each other, and the interference of these parts causes the miniaturization of the device. Has become one of the factors that hinders.

【0021】さらに、図37に示す光走査装置におい
て、半導体レーザ1を光軸回りに回動させることにより
感光体5での走査線ピッチを設定する方法が一般に行わ
れているが、走査光学系への入射光束径を整形する手段
として、図41に示すように、プリズムPを用いる方法
と、図42に示すように、シリンダレンズR1,R2を
一方向のみに共焦点に配置したビームコンプレッサを用
いる方法とがある。
Further, in the optical scanning device shown in FIG. 37, a method of setting the scanning line pitch on the photoconductor 5 by rotating the semiconductor laser 1 around the optical axis is generally used, but the scanning optical system is used. As a means for shaping the incident light beam diameter on the beam, a method using a prism P as shown in FIG. 41 and a beam compressor in which cylinder lenses R1 and R2 are arranged confocal only in one direction as shown in FIG. There is a method to use.

【0022】プリズムPを用いる方法は、図41におい
て、 D0 /Di =cosθ0 /cosθi の関係によって光束径を変換するものであるが、光軸が
曲げられてしまうため、光路中に各光学系を三次元的に
配置しなければならず、装置が大型化する問題がある。
The method of using the prism P is to convert the light beam diameter according to the relationship of D 0 / D i = cos θ 0 / cos θ i in FIG. 41. However, since the optical axis is bent, it will be in the optical path. Each optical system must be arranged three-dimensionally, and there is a problem that the device becomes large.

【0023】ビームコンプレッサを用いる方法は、図4
2において、 D0 /Di =f2 /f1 の関係により、シリンダレンズR1,R2の焦点距離の
比で光束径を変換するものであるが、複数のシリンダレ
ンズR1,R2を必要とするため、これらのシリンダレ
ンズR1,R2を保持するための取付部材や螺子等の止
着部材の数が増し、さらに、個々の部品の偏心誤差の集
積により、光軸がずれたり、ビームスポットに傾きが生
じるため、各部品の配置精度が厳しくなる等の問題があ
る。
The method using the beam compressor is shown in FIG.
2, the light beam diameter is converted by the ratio of the focal lengths of the cylinder lenses R1 and R2 due to the relationship of D 0 / D i = f 2 / f 1 , but a plurality of cylinder lenses R1 and R2 are required. Therefore, the number of mounting members and fastening members such as screws for holding the cylinder lenses R1 and R2 increases, and further, due to the accumulation of eccentricity errors of the individual components, the optical axis shifts or the beam spot tilts. Therefore, there is a problem in that the placement accuracy of each component becomes strict.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数の発光源を有する半導体レーザアレイと、前記発光
源からのビームを二分割する光路分離手段と、この光路
分離手段により分割されたビームを集束させる集光手段
と、前記発光源に対応する複数の受光素子を有して前記
集光手段の合焦点位置に配置された受光素子アレイとを
具備し、この受光素子アレイに入力される光量により前
記半導体レーザアレイの出力を制御するマルチビーム光
源装置において、前記半導体レーザアレイから前記受光
素子アレイまでの光路中にアパーチャを設けた。
The invention according to claim 1 is
A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means, and a plurality of light emitting sources corresponding to the light emitting sources. A multi-beam light source device for controlling the output of the semiconductor laser array according to the amount of light input to the light receiving element array. In, an aperture is provided in the optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array.

【0025】請求項2記載の発明は、複数の発光源を有
する半導体レーザアレイと、前記発光源からのビームを
二分割する光路分離手段と、この光路分離手段により分
割されたビームを集束させる集光手段と、前記発光源に
対応する複数の受光素子を有して前記集光手段の合焦点
位置に配置された受光素子アレイとを具備し、この受光
素子アレイに入力される光量により前記半導体レーザア
レイの出力を制御するマルチビーム光源装置において、
前記半導体レーザアレイから前記受光素子アレイまでの
光路中に、光軸可変手段により反射角が変更されるミラ
ーを設けた。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing the beam from the light emitting sources into two, and a focusing means for converging the beams divided by the optical path separating means. The semiconductor device comprises a light means and a light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to the light-emitting source and arranged at a focal point position of the light-collecting means, and the semiconductor depending on an amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device that controls the output of the laser array,
A mirror whose reflection angle is changed by the optical axis changing means is provided in the optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array.

【0026】請求項3記載の発明は、複数の発光源を有
する半導体レーザアレイと、前記発光源からのビームを
二分割する光路分離手段と、この光路分離手段により分
割されたビームを集束させる集光手段と、前記発光源に
対応する複数の受光素子を有して前記集光手段の合焦点
位置に配置された受光素子アレイとを具備し、この受光
素子アレイに入力される光量により前記半導体レーザア
レイの出力を制御するマルチビーム光源装置において、
前記半導体レーザアレイが保持された支持体と、前記半
導体レーザアレイを駆動する出力制御回路の少なくとも
一部及び前記受光素子アレイを有する基板とを設け、前
記受光素子アレイの受光面を前記支持体に当接させてこ
の支持体と前記基板とを前記発光源の配列方向に沿って
相対的に変位自在に結合した。
According to a third aspect of the present invention, a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing the beam from the light emitting sources into two, and a focusing means for converging the beams divided by the optical path separating means. The semiconductor device comprises a light means and a light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to the light-emitting source and arranged at a focal point position of the light-collecting means, and the semiconductor depending on an amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device that controls the output of the laser array,
A support body holding the semiconductor laser array and a substrate having at least a part of an output control circuit for driving the semiconductor laser array and the light receiving element array are provided, and the light receiving surface of the light receiving element array is the support body. The support and the substrate are brought into contact with each other to be relatively displaceably coupled in the arrangement direction of the light emitting sources.

【0027】請求項4記載の発明は、複数の発光源を有
する半導体レーザアレイと、前記発光源からのビームを
二分割する光路分離手段と、この光路分離手段により分
割されたビームを集束させる集光手段と、前記発光源に
対応する複数の受光素子を有して前記集光手段の合焦点
位置に配置された受光素子アレイとを具備し、この受光
素子アレイに入力される光量により前記半導体レーザア
レイの出力を制御するマルチビーム光源装置において、
前記受光素子アレイの保護カバーに前記受光素子の分割
線上に位置する凹状の溝を形成した。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, and a focusing means for converging the beams divided by the optical path separating means. The semiconductor device comprises a light means and a light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to the light-emitting source and arranged at a focal point position of the light-collecting means, and the semiconductor depending on an amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device that controls the output of the laser array,
A concave groove located on the dividing line of the light receiving element was formed in the protective cover of the light receiving element array.

【0028】請求項5記載の発明は、複数の発光源を有
する半導体レーザアレイと、前記発光源からの複数のレ
ーザビームを二分割する光路分離手段と、この光路分離
手段により分割された複数のレーザビームをそれぞれ前
記発光源の配設方向に対して直交する方向に長い長円状
に分離・集光する集光手段と、前記発光源に対応する複
数の受光素子が前記発光源の配列方向と平行に配列され
た受光素子アレイとにより構成した。
According to a fifth aspect of the present invention, a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a plurality of laser beams from the light emitting sources into two, and a plurality of optical path separating means are provided. Condensing means for separating and condensing the laser beam into an elliptical shape that is long in a direction orthogonal to the direction in which the light emitting sources are arranged, and a plurality of light receiving elements corresponding to the light emitting sources are arranged in the arranging direction of the light emitting sources. And a light receiving element array arranged in parallel.

【0029】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明において、集光手段として単玉のアナモフィックレン
ズを用い、発光源の配列方向における前記アナモフィッ
クレンズの結像面近傍に受光素子アレイを配置した。
According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, a single-lens anamorphic lens is used as the light converging means, and a light-receiving element array is provided in the vicinity of the image plane of the anamorphic lens in the arrangement direction of the light sources. I placed it.

【0030】請求項7記載の発明は、請求項5記載の発
明において、光軸に対して回転対称な球面又は非球面レ
ンズと、シリンダレンズとにより集光手段を形成した。
According to a seventh aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, the condensing means is formed by a spherical or aspherical lens rotationally symmetric with respect to the optical axis and a cylinder lens.

【0031】請求項8記載の発明は、請求項5記載の発
明において、回転対称な球面又は非球面レンズと、レー
ザビームを集光又は発散するミラーとにより集光手段を
形成し、前記ミラーを光路折り返し用のミラー又は光路
分離手段と一体に形成し、発光源の配列方向における前
記集光手段の結像面近傍に受光素子アレイを配置した。
According to an eighth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, a condensing means is formed by a rotationally symmetric spherical or aspherical lens and a mirror for condensing or diverging the laser beam. The light receiving element array is formed integrally with the mirror for folding the optical path or the optical path separating means, and the light receiving element array is arranged in the vicinity of the image plane of the light collecting means in the arrangement direction of the light emitting sources.

【0032】請求項9記載の発明は、請求項5,6,7
又は8記載の発明において、半導体レーザアレイの発光
源の配列方向と直交する方向における集光手段の結像面
近傍にスリットを設けた。
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 5, 6, or 7.
Alternatively, in the invention described in Item 8, a slit is provided in the vicinity of the image forming surface of the light collecting means in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources of the semiconductor laser array.

【0033】請求項10記載の発明は、少なくとも、複
数の発光源を有する半導体レーザアレイと、前記発光源
からのビームを二分割する光路分離手段と、この光路分
離手段により分割されたビームを集束させる集光手段
と、前記発光源に対応する複数の受光素子を有して入力
される光量により前記半導体レーザアレイの出力を制御
する受光素子アレイとよりなるマルチビーム光源装置を
設け、前記光路分離手段により分割された他のビームを
平行化するコリメータレンズと偏向器との間に、真円の
アパーチャと、走査方向と直交する方向にのみ曲率を有
する一対のシリンダレンズとを設けた。
According to a tenth aspect of the present invention, at least a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, and a beam divided by the optical path separating means are focused. A multi-beam light source device comprising a light-collecting element array for controlling the output of the semiconductor laser array according to the amount of light input having a plurality of light-receiving elements corresponding to the light-emitting source A perfect circular aperture and a pair of cylinder lenses having a curvature only in the direction orthogonal to the scanning direction are provided between the deflector and the collimator lens for collimating the other beams split by the means.

【0034】請求項11の発明は、請求項10記載の発
明において、半導体レーザアレイ側に位置するシリンダ
レンズを光軸を中心に回動自在に支持した。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the invention, the cylinder lens located on the semiconductor laser array side is supported rotatably about the optical axis.

【0035】[0035]

【作用】請求項1記載の発明は、半導体レーザアレイの
発光源から発光されるレーザビームの発散角にバラツキ
があったとしても、受光素子アレイに結像されるビーム
径をアパーチャにより均一にすることができる。したが
って、光クロストークや周波数応答性等において安定し
た性能が得られる。
According to the first aspect of the invention, even if the divergence angle of the laser beam emitted from the light emitting source of the semiconductor laser array varies, the beam diameter imaged on the light receiving element array is made uniform by the aperture. be able to. Therefore, stable performances such as optical crosstalk and frequency response can be obtained.

【0036】請求項2記載の発明は、半導体レーザアレ
イから発光されるレーザビームを受光素子アレイに反射
する折り返し用のミラーの向きを光軸可変手段で変える
ことにより、集光手段の取付位置の誤差や放射面精度に
より生ずる光軸ずれをミラーにより補正することができ
る。これにより、光クロストークを最低限に抑制し、経
時的な光軸ずれや光学素子の偏心に対する余裕度を確保
することができる。
According to a second aspect of the present invention, the direction of the folding mirror that reflects the laser beam emitted from the semiconductor laser array to the light receiving element array is changed by the optical axis changing means, thereby changing the mounting position of the light collecting means. An optical axis shift caused by an error or radiation surface accuracy can be corrected by a mirror. As a result, optical crosstalk can be suppressed to a minimum, and a margin for optical axis shift over time and decentering of the optical element can be secured.

【0037】請求項3記載の発明は、出力制御回路が形
成された基板に受光素子アレイを設けることにより、外
乱要因を少なくして半導体レーザアレイの出力制御を安
定させることができることは云うまでもないが、半導体
レーザアレイを保持する支持体に受光素子アレイの受光
面を当接させることにより、半導体レーザアレイと受光
素子アレイとの間の光路長を正確に定めることができ
る。また、基板と支持体とを発光源の配列方向に沿って
相対的に変位させることができるため、受光素子アレイ
の所望の位置にビームスポットの中心を合わせることが
できる。
It is needless to say that the invention according to claim 3 can stabilize the output control of the semiconductor laser array by reducing the disturbance factor by providing the light receiving element array on the substrate on which the output control circuit is formed. However, the optical path length between the semiconductor laser array and the light receiving element array can be accurately determined by bringing the light receiving surface of the light receiving element array into contact with the support holding the semiconductor laser array. Further, since the substrate and the support can be relatively displaced along the arrangement direction of the light emitting sources, the center of the beam spot can be aligned with a desired position of the light receiving element array.

【0038】請求項4記載の発明は、受光素子アレイの
保護カバーに形成された溝により、光クロストークの余
裕度を増すことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the margin of optical crosstalk can be increased by the groove formed in the protective cover of the light receiving element array.

【0039】請求項5記載の発明は、光路分離手段によ
り半導体レーザアレイからの複数のレーザビームの一部
を出力制御光として分離し、集光手段により発光源の配
列方向と直交する方向に長い長円状のレーザビームに分
離・集光して受光素子アレイの各受光素子に導光するこ
とができ、これにより、光クロストークを良好に維持し
たまま、受光ビームのエネルギー密度を低減することが
できる。したがって、結像倍率をさほど大きくせずに周
波数応答性を良好に保つことができ、これにより、小型
化を図るとともに、高速で高精度な出力制御を行うこと
ができる。
According to a fifth aspect of the present invention, a part of the plurality of laser beams from the semiconductor laser array is separated as output control light by the optical path separating means, and the light condensing means is long in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources. The laser beam can be separated and condensed into an elliptical laser beam and guided to each light receiving element of the light receiving element array, which reduces the energy density of the light receiving beam while maintaining good optical crosstalk. You can Therefore, it is possible to maintain good frequency response without increasing the imaging magnification so much, which enables miniaturization and high-speed and highly accurate output control.

【0040】請求項6記載の発明は、単玉のアナモフィ
ックレンズにより、半導体レンズアレイからの複数のレ
ーザビームを受光素子アレイの各受光素子に独立した長
円状のビームとして結像するようにとしたので、光学系
を簡略化してコストダウンを図ることができ、また、光
学部品の配置スペースが小さくて済むので小型化を促進
することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, a single anamorphic lens is used to form an image of a plurality of laser beams from the semiconductor lens array as independent elliptical beams on each light receiving element of the light receiving element array. Therefore, the optical system can be simplified and the cost can be reduced, and the space for arranging the optical components can be small, so that the miniaturization can be promoted.

【0041】請求項7記載の発明は、球面又は非球面レ
ンズとシリンダレンズとによりアナモフィック光学系を
構成したので、特殊なレンズを用いずに、アナモフィッ
ク光学系の部品点数を少なくするとともに構成を簡略化
することができる。
Since the anamorphic optical system is constituted by the spherical or aspherical lens and the cylinder lens, the number of parts of the anamorphic optical system can be reduced and the structure can be simplified without using a special lens. Can be converted.

【0042】請求項8記載の発明は、光路分離手段又は
折り返し用のミラーに集光系のレンズ作用を行わせるこ
とができるため、アナモフィック光学系の部品点数を少
なくするとともに構成を簡略化することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the optical path separating means or the folding mirror can be made to perform the lens function of the condensing system, the number of parts of the anamorphic optical system can be reduced and the structure can be simplified. You can

【0043】請求項9記載の発明は、スリットにより有
効光を遮光せずにフレア光を有効に除去し、光クロスト
ークを低減することができる。
According to the ninth aspect of the invention, flare light can be effectively removed without blocking the effective light by the slit, and the optical crosstalk can be reduced.

【0044】請求項10記載の発明は、半導体レーザア
レイからのレーザビームを偏向器により被走査面に走査
する場合に、アパーチャとシリンダレンズとの簡単な組
合せの光学系を設けることにより、光軸を中心にマルチ
ビーム光源装置を光軸回りに回動させたときに、レーザ
ビームを主走査方向には光束径を変えずに副走査方向に
は対のシリンダレンズで整形することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, when the laser beam from the semiconductor laser array is scanned on the surface to be scanned by the deflector, an optical system of a simple combination of an aperture and a cylinder lens is provided to provide an optical axis. When the multi-beam light source device is rotated around the optical axis, the laser beam can be shaped by the pair of cylinder lenses in the sub-scanning direction without changing the beam diameter in the main scanning direction.

【0045】請求項11記載の発明は、一対のシリンダ
レンズのうち、マルチビーム光源装置側のシリンダレン
ズを光軸回りに回動させることにより、走査線の間隔を
調整することができ、これにより、マルチビーム光源装
置の交換を容易にしメンテナンス性を向上させることが
できる。
In the eleventh aspect of the present invention, among the pair of cylinder lenses, the interval between the scanning lines can be adjusted by rotating the cylinder lens on the multi-beam light source device side around the optical axis. It is possible to easily replace the multi-beam light source device and improve maintainability.

【0046】[0046]

【実施例】本発明の第一の実施例を図1ないし図12に
基づいて説明する。まず、図1にマルチビーム光源装置
10の構成を示す。基板11には半導体レーザアレイ1
2を駆動する出力制御回路(後述する)が形成されてい
るとともに、その出力制御回路に接続された受光素子ア
レイ13が保持されている。図9、図10に示すよう
に、半導体レーザアレイ12は複数の発光源14,15
を有し、受光素子アレイ12はこれらの発光源14,1
5の配列方向と同一方向に配列された複数の受光素子1
6,17を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows the configuration of the multi-beam light source device 10. The semiconductor laser array 1 is provided on the substrate 11.
An output control circuit (which will be described later) that drives 2 is formed, and a light receiving element array 13 connected to the output control circuit is held. As shown in FIGS. 9 and 10, the semiconductor laser array 12 includes a plurality of light emission sources 14 and 15.
And the light-receiving element array 12 has these light-emitting sources 14, 1
A plurality of light receiving elements 1 arranged in the same direction as the arrangement direction of 5
6 and 17.

【0047】図1に示すように、基板11に結合される
複数の柱状の取付部18を有する支持体19には、前記
半導体レーザアレイ12と、前記受光素子アレイ13
と、半導体レーザアレイ12からのレーザビームを二分
割する光路分離手段としてのハーフミラー20と、集光
手段としてのアナモフィックレンズ21と、アパーチャ
22と、折り返し用のミラー23とが保持されている。
また、支持体19には、図1、図3に示すように、ミラ
ー23を揺動自在に保持する支点部24と、ミラー23
を支える板ばね25,26と、板ばね25に形成された
タップ孔に螺合されてミラー23の傾き角を変更する光
軸可変手段としての調整螺子27とが設けられている。
さらに、図1に示すように、支持体19に固定されたレ
ンズケース28には、ハーフミラー20を透過するレー
ザビームを平行化するコリメータレンズ29とアパーチ
ャ30とが保持されている。図2に示すように、このア
パーチャ30の開口部31は真円で、その開口径は半導
体レーザアレイ12の発光源14,15からのレーザビ
ームの光束よりも小さい。図2において、ハーフミラー
20を透過するレーザビームはb1 ,b2 なる符号をも
って示す。
As shown in FIG. 1, the semiconductor laser array 12 and the light receiving element array 13 are mounted on a support 19 having a plurality of columnar mounting portions 18 which are joined to the substrate 11.
A half mirror 20 as an optical path separating unit that divides the laser beam from the semiconductor laser array 12 into two, an anamorphic lens 21 as a condensing unit, an aperture 22, and a folding mirror 23 are held.
In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, the support 19 has a fulcrum portion 24 that holds the mirror 23 swingably and a mirror 23.
There are provided leaf springs 25 and 26 that support the plate spring 25, and an adjusting screw 27 that is screwed into a tap hole formed in the leaf spring 25 to change the tilt angle of the mirror 23.
Further, as shown in FIG. 1, a lens case 28 fixed to the support 19 holds a collimator lens 29 and an aperture 30 for collimating the laser beam transmitted through the half mirror 20. As shown in FIG. 2, the aperture 31 of the aperture 30 is a perfect circle, and the diameter of the aperture is smaller than the luminous flux of the laser beam from the light emitting sources 14 and 15 of the semiconductor laser array 12. In FIG. 2, the laser beams transmitted through the half mirror 20 are indicated by the symbols b 1 and b 2 .

【0048】次に、支持体19の構造、支持体19と基
板11との取付構造について説明する。図4に示すよう
に、基板11には、支持体19の取付部18に螺合され
る螺子32を通す複数の取付孔33と、受光素子アレイ
13の両側に位置する案内孔34と、半導体レーザアレ
イ12が接続される接続部35とが形成されている。取
付孔33と案内孔34とは、発光源14,15及び受光
素子16,17の配列方向に沿って長い小判型の形状に
定められている。また、支持体19には、ハーフミラー
20を保持する保持部36と、アナモフィックレンズ2
1とアパーチャ22とを抱き合わせた状態で保持する保
持部37と、ミラー23を保持する保持部38とが形成
されている。ハーフミラー20とアナモフィックレンズ
21とアパーチャ22とは、ミラー23を押える板ばね
26により上方への動きが阻止されるものである。
Next, the structure of the support 19 and the mounting structure of the support 19 and the substrate 11 will be described. As shown in FIG. 4, the substrate 11 has a plurality of mounting holes 33 through which the screws 32 screwed into the mounting portions 18 of the support body 19 are inserted, guide holes 34 located on both sides of the light receiving element array 13, and semiconductors. A connection portion 35 to which the laser array 12 is connected is formed. The mounting hole 33 and the guide hole 34 are defined in an oval shape that is long along the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 and the light receiving elements 16 and 17. Further, the support 19 has a holding portion 36 for holding the half mirror 20, and the anamorphic lens 2
A holding portion 37 that holds the 1 and the aperture 22 in a bound state, and a holding portion 38 that holds the mirror 23 are formed. The half mirror 20, the anamorphic lens 21, and the aperture 22 are prevented from moving upward by a leaf spring 26 that presses the mirror 23.

【0049】図5は、基板11及び支持体19を裏側か
らみた様子を示すもので、支持体19には、半導体レー
ザアレイ12を保持する筒状の保持部39と、受光素子
アレイ13の受光面に当接される位置決め部40と、基
板11の案内孔34に案内される円柱の突起41とが形
成されている。
FIG. 5 shows a state where the substrate 11 and the support body 19 are viewed from the back side. The support body 19 has a cylindrical holding portion 39 for holding the semiconductor laser array 12, and the light receiving element array 13 receives light. A positioning portion 40 that contacts the surface and a cylindrical projection 41 that is guided by the guide hole 34 of the substrate 11 are formed.

【0050】前記基板11には、半導体レーザアレイ1
2とその出力を制御するLD制御回路(後述する)とが
互いに接続されて形成されている。このため、受光素子
16又は17からの数100μA〜数mAの微弱な信号
を電線等により伝送する必要がなく、ノイズの影響を受
けることなく信号の伝送を行うことができる。
A semiconductor laser array 1 is provided on the substrate 11.
2 and an LD control circuit (which will be described later) that controls the output thereof are connected to each other. Therefore, it is not necessary to transmit a weak signal of several 100 μA to several mA from the light receiving element 16 or 17 through an electric wire or the like, and the signal can be transmitted without being affected by noise.

【0051】図6に示すように、発光レベル指令信号は
比較増幅器42及び電流変換器43に入力され、発光源
14又は15の出力の一部が受光素子16又は17にモ
ニタされる。比較増幅器42と発光源14又は15と受
光素子16又は17とは光・電気負帰還ループを形成
し、比較増幅器42は、発光源14又は15の出力に比
例して受光素子16又は17に誘起された光起電流に比
例する受光信号と、発光レベル指令信号とを比較し、そ
の結果により、発光源14又は15の順方向の電流を受
光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように制御
する。また、電流変換器43は、受光信号と発光レベル
指令信号とが等しくなるように、発光レベル信号に従っ
て予め設定された電流を出力する。この電流は、発光源
14又は15の光出力・順方向電流特性及び受光素子1
6又は17と発光源14又は15との結合係数、受光素
子16又は17の光入力・受光信号特性に基づいて予め
設定された電流である。図7に示すように、半導体レー
ザアレイ12を駆動する出力制御回路44,45は、発
光源14,15毎に基板11上に形成されている。
As shown in FIG. 6, the light emission level command signal is input to the comparison amplifier 42 and the current converter 43, and a part of the output of the light emission source 14 or 15 is monitored by the light receiving element 16 or 17. The comparison amplifier 42, the light emitting source 14 or 15 and the light receiving element 16 or 17 form an optical / electrical negative feedback loop, and the comparison amplifier 42 induces in the light receiving element 16 or 17 in proportion to the output of the light emitting source 14 or 15. The received light signal proportional to the generated photocurrent is compared with the light emission level command signal, and according to the result, the forward current of the light emission source 14 or 15 is controlled so that the light received signal and the light emission level command signal become equal. To do. Further, the current converter 43 outputs a current preset according to the light emission level signal so that the light reception signal and the light emission level command signal become equal to each other. This current is the light output / forward current characteristic of the light emitting source 14 or 15 and the light receiving element 1.
The current is preset based on the coupling coefficient between 6 or 17 and the light emitting source 14 or 15, and the light input / light receiving signal characteristics of the light receiving element 16 or 17. As shown in FIG. 7, output control circuits 44 and 45 for driving the semiconductor laser array 12 are formed on the substrate 11 for each of the light emission sources 14 and 15.

【0052】ここで、光・電気負帰還ループ開ループで
の交叉周波数をf0 とし、DCゲインを10000とし
た場合、半導体レーザアレイ12の出力Pout のステッ
プ応答性を次のように近似させることができる。
When the crossover frequency in the open loop of the optical / electrical negative feedback loop is f 0 and the DC gain is 10000, the step response of the output Pout of the semiconductor laser array 12 should be approximated as follows. You can

【0053】 Pout =PL+(PS−PL)exp (−2πf0 t) PL:t=∞における光出力 PS:電流変換器43により設定された光量 光・電気負帰還ループ開ループでのDCゲインを100
00としているため、設定誤差の許容範囲を0.1%以
下とした場合には、PLは設定した光量に等しいと考え
られる。従って、仮に電流変換器43により設定された
光量PSがPLに等しければ、半導体レーザアレイ12
の出力が瞬時にPLに等しくなる。また、外乱要因等に
よりPSが5%変動したとしても、f0 =40MHz程度
であれば、10ns後には半導体レーザアレイ12の光
出力は設定値に対する誤差が0.4%以下になる。
Pout = PL + (PS−PL) exp (−2πf 0 t) PL: Optical output at t = ∞ PS: Light quantity set by current converter 43 Optical / electrical negative feedback loop DC gain in open loop 100
Therefore, PL is considered to be equal to the set light amount when the allowable range of the setting error is 0.1% or less. Therefore, if the light quantity PS set by the current converter 43 is equal to PL, the semiconductor laser array 12
Instantly becomes equal to PL. Even if PS varies by 5% due to a disturbance factor or the like, if f 0 = 40 MHz or so, the error of the optical output of the semiconductor laser array 12 with respect to the set value is 0.4% or less after 10 ns.

【0054】このような構成において、マルチビーム光
源装置10の動作を図1に基づいて説明する。半導体レ
ーザアレイ12の各発光源14,15から発光されたレ
ーザビームはハーフミラー20により分割される。ハー
フミラー20を透過したレーザビームはコリメータレン
ズ29により平行化されアパーチャ30によりビーム径
を定められて出射される。ハーフミラー20で反射され
たレーザビームは、アナモフィックレンズ21により集
光され、アパーチャ22とミラー23とを介して受光素
子アレイ13の各受光素子16,17に結像される。こ
こで、図9,図10に示すように、発光源14,15と
受光素子16,17とは、アナモフィックレンズ21に
よって少なくとも発光源14,15の配列方向において
光学的な共役関係に結びつけられている。そして、発光
源14,15のピッチpは所定の結像倍率mをもって拡
大され、受光素子アレイ13の受光素子16,17上に
p’なるピッチをもって結像される。そして、受光素子
16,17が検出する光量に応じて半導体レーザアレイ
12からの出力が基板11上の出力制御回路44,45
により制御される。
The operation of the multi-beam light source device 10 having such a structure will be described with reference to FIG. The laser beam emitted from each of the light emission sources 14 and 15 of the semiconductor laser array 12 is split by the half mirror 20. The laser beam transmitted through the half mirror 20 is collimated by the collimator lens 29, and the beam diameter is determined by the aperture 30 to be emitted. The laser beam reflected by the half mirror 20 is condensed by the anamorphic lens 21 and is focused on each of the light receiving elements 16 and 17 of the light receiving element array 13 via the aperture 22 and the mirror 23. Here, as shown in FIGS. 9 and 10, the light emitting sources 14 and 15 and the light receiving elements 16 and 17 are linked by an anamorphic lens 21 in an optical conjugate relationship at least in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15. There is. Then, the pitch p of the light emitting sources 14 and 15 is enlarged with a predetermined imaging magnification m, and an image is formed on the light receiving elements 16 and 17 of the light receiving element array 13 with a pitch of p ′. The output from the semiconductor laser array 12 is output by the output control circuits 44 and 45 on the substrate 11 in accordance with the amount of light detected by the light receiving elements 16 and 17.
Controlled by.

【0055】また、図8において、12Aを物体面(半
導体レーザアレイ12の配置面)、13Aを像面(受光
素子アレイ13の配置面)とすると、半導体レーザアレ
イ12から受光素子アレイ13までの光路中にアパーチ
ャ22を設けることにより、半導体レーザアレイ12の
発光源14,15から発光されるレーザビームの発散角
にバラツキがあったとしても、受光素子アレイ13に結
像されるビーム径をアパーチャ22により均一にするこ
とができる。従って、光クロストークや周波数応答性等
において安定した性能が得られる。また、発光源14,
15の配列方向におけるアナモフィックレンズ21の像
側焦点F’近傍にアパーチャ22を配置することによ
り、発光源14,15とアナモフィックレンズ21の光
軸との位置ずれ、アナモフィックレンズ21の光軸に対
する発光源14,15間の配列位置の差が生じても、ア
パーチャ22へのレーザビームの照射位置が変動し難
く、受光素子アレイ13への到達光量及びビーム径をさ
らに均一にすることができる。これは請求項1記載の発
明に対応する具体的な構成及び作用である。
In FIG. 8, assuming that 12A is the object plane (arrangement surface of the semiconductor laser array 12) and 13A is the image plane (arrangement surface of the light receiving element array 13), from the semiconductor laser array 12 to the light receiving element array 13. By providing the aperture 22 in the optical path, even if the divergence angle of the laser beams emitted from the light emitting sources 14 and 15 of the semiconductor laser array 12 varies, the diameter of the beam focused on the light receiving element array 13 can be adjusted. 22 to make it uniform. Therefore, stable performances such as optical crosstalk and frequency response can be obtained. In addition, the light source 14,
By disposing the aperture 22 near the image-side focus F ′ of the anamorphic lens 21 in the array direction of 15, the light emitting sources 14 and 15 are misaligned with the optical axis of the anamorphic lens 21, and the light emitting source with respect to the optical axis of the anamorphic lens 21. Even if there is a difference in array position between 14 and 15, the irradiation position of the laser beam on the aperture 22 is unlikely to change, and the amount of light reaching the light-receiving element array 13 and the beam diameter can be made more uniform. This is a specific configuration and action corresponding to the invention of claim 1.

【0056】さらに、半導体レーザアレイ12から発光
されるレーザビームを受光素子アレイ13に反射するミ
ラー23の向きを調整螺子27で変えることにより、光
学系の取付位置の誤差や光軸ずれをミラー23により補
正することができる。これにより、ハーフミラー20の
分割中心とビームスポットの中心とを合わせ、光クロス
トークを最低限に抑制し、経時的な光軸ずれや光学素子
の偏心に対する余裕度を確保することができる。これは
請求項2記載の発明に対応する具体的な構成及び作用で
ある。
Further, by changing the direction of the mirror 23 for reflecting the laser beam emitted from the semiconductor laser array 12 to the light receiving element array 13 with the adjusting screw 27, an error in the mounting position of the optical system and an optical axis shift can be prevented. Can be corrected by. As a result, the center of division of the half mirror 20 and the center of the beam spot can be aligned, optical crosstalk can be suppressed to a minimum, and a margin for optical axis shift over time and eccentricity of the optical element can be secured. This is a specific configuration and action corresponding to the invention of claim 2.

【0057】さらに、出力制御回路44,45が形成さ
れた基板11に受光素子アレイ13を設けることによ
り、外乱要因を少なくして半導体レーザアレイ12の出
力制御を安定させることができることは云うまでもない
が、半導体レーザアレイ12を保持する支持体19に形
成された位置決め部40(図5参照)に受光素子アレイ
13の受光面を当接させることにより、半導体レーザア
レイ12と受光素子アレイ13との間の光路長を正確に
定めることができる。また、基板11と支持体19とを
発光源14,15の配列方向に沿って相対的に変位させ
ることができるため、受光素子アレイ13の所望の位置
にビームスポットの中心を合わせることができる。これ
は請求項3記載の発明に対応する具体的な構成及び作用
である。
Further, it is needless to say that by providing the light receiving element array 13 on the substrate 11 on which the output control circuits 44 and 45 are formed, it is possible to reduce disturbance factors and stabilize the output control of the semiconductor laser array 12. However, the light receiving surface of the light receiving element array 13 is brought into contact with the positioning portion 40 (see FIG. 5) formed on the support 19 that holds the semiconductor laser array 12, so that the semiconductor laser array 12 and the light receiving element array 13 are separated from each other. The optical path length between the two can be accurately determined. Further, since the substrate 11 and the support 19 can be relatively displaced along the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15, the center of the beam spot can be aligned with a desired position of the light receiving element array 13. This is a specific configuration and action corresponding to the invention of claim 3.

【0058】さらに、図12に示すように、受光素子ア
レイ13の保護カバー48に、受光素子16,17の分
割線上に位置する凹状の溝49を形成することにより、
この溝49によって光クロストークの余裕度を増すこと
ができる。これは請求項4記載の発明に対応する具体的
な構成及び作用である。
Further, as shown in FIG. 12, the protective cover 48 of the light-receiving element array 13 is formed with a concave groove 49 located on the dividing line of the light-receiving elements 16 and 17, whereby
The groove 49 can increase the margin of optical crosstalk. This is a specific configuration and action corresponding to the invention of claim 4.

【0059】ここで、図10に示すように、アナモフィ
ックレンズ21は発光源14,15の配列方向と、その
配列方向と直交する方向(配列直交方向)との焦点距離
が異なるように設定され、受光素子アレイ13は、配列
方向には集光・結像され配列直交方向には結像されない
位置に配置されているため、発光源14,15から出射
された各レーザビームは、配設直交方向に長細い長円状
(線状)の互いに分離したレーザビームとされて受光素
子アレイ13に入射される。従って、個々のレーザビー
ムを対応する受光素子16,17に良好に分離して導光
することができるとともに、配列直交方向には非結像の
広がったレーザビームとなるので、光クロストークを良
好に保ちながら、受光面におけるレーサビームのエネル
ギー密度を小さくすることができる。従って、結像倍率
を高くしてビーム径を拡大することなく受光素子16,
17の応答性を維持することができるので、装置の小型
化を図るとともに、高速で高精度の出力制御が可能とな
る。これは請求項5に対応する具体的な構成及び作用で
ある。
Here, as shown in FIG. 10, the anamorphic lens 21 is set so that the focal lengths of the arrangement directions of the light emitting sources 14 and 15 and the direction orthogonal to the arrangement direction (orthogonal arrangement direction) are different, Since the light-receiving element array 13 is arranged at a position where light is collected and imaged in the array direction and not imaged in the array orthogonal direction, the laser beams emitted from the light emitting sources 14 and 15 are arranged in the orthogonal direction. Then, the laser beams are separated into long and thin elliptic (linear) laser beams and are incident on the light receiving element array 13. Therefore, the individual laser beams can be satisfactorily separated and guided to the corresponding light-receiving elements 16 and 17, and a laser beam having a non-imaging spread in the direction orthogonal to the array can be obtained, which results in good optical crosstalk. It is possible to reduce the energy density of the laser beam on the light receiving surface while maintaining the above. Therefore, the light receiving element 16, without increasing the imaging magnification to increase the beam diameter,
Since the response of No. 17 can be maintained, the device can be downsized, and high-speed and highly accurate output control can be performed. This is a specific configuration and action corresponding to claim 5.

【0060】なお、発光源14,15は二つ以上配列し
てもよい。この場合には、発光源14,15の数に対応
する受光素子16,17を具備する受光素子アレイ13
を用いる。
Two or more light emitting sources 14 and 15 may be arranged. In this case, the light receiving element array 13 including the light receiving elements 16 and 17 corresponding to the number of the light emitting sources 14 and 15 is provided.
To use.

【0061】次に、本発明の第二の実施例を図13ない
し図15に基づいて説明する。この実施例はハーフミラ
ー20により分離されたレーザビームを集光する集光手
段の実施例の一つであり、請求項6記載の発明に対応す
る具体的な構成及び作用である。前記実施例と同一部分
は同一符号を用い説明も省略する(以下同様)。まず、
図13に示すように、集光手段として簡単な薄肉レンズ
によるアナモフィックレンズ21を用いた場合について
考察する。同図(a)は発光源14,15の配列方向に
おけるアナモフィックレンズ21の焦点距離をfとした
場合の光路、同図(b)は発光源14,15の配列方向
と直交する方向(配列直交方向)におけるアナモフィッ
クレンズ21の焦点距離をf’(f’>f)とした場合
の光路、同図(c)は同じく配列直交方向におけるアナ
モフィックレンズ21の焦点距離をf’(f’<f)と
した場合の光路である。物体面12A(半導体レーザア
レイ12の配置面)とアナモフィックレンズ21との間
の光路長をs(s>0)、アナモフィックレンズ21と
像面13A(受光素子アレイ13の配置面)との間の光
路長をs’(s’>0)、発光源14,15の配列方向
の結像倍率をm(m>0)とすると、発光源14,15
の配列方向にのみレーザビームを像面13Aに結像させ
るためには、 s=(1+1/m)・f s’=m・s=(1+m)・f f≠f’ のように設定すればよく、このときの物体面12A〜像
面13Aの光路長Lは、 L=s+s’=(m+1/m+2)・f となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 15. This embodiment is one of the embodiments of the condensing means for condensing the laser beam separated by the half mirror 20, and has a specific configuration and action corresponding to the invention of claim 6. The same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted (the same applies hereinafter). First,
As shown in FIG. 13, a case where an anamorphic lens 21 having a simple thin lens is used as a light converging means will be considered. FIG. 6A shows an optical path when the focal length of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 is f, and FIG. 8B shows a direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 (orthogonal arrangement). Direction), where the focal length of the anamorphic lens 21 is f '(f'> f), the figure (c) shows the focal length of the anamorphic lens 21 in the array orthogonal direction as f '(f'<f). It is the optical path when. The optical path length between the object plane 12A (arrangement surface of the semiconductor laser array 12) and the anamorphic lens 21 is s (s> 0), and between the anamorphic lens 21 and the image plane 13A (arrangement surface of the light-receiving element array 13). Assuming that the optical path length is s ′ (s ′> 0) and the imaging magnification of the light emitting sources 14 and 15 in the arrangement direction is m (m> 0), the light emitting sources 14 and 15
In order to form the laser beam on the image surface 13A only in the arrangement direction of, the following setting is made: s = (1 + 1 / m) · fs ′ = m · s = (1 + m) · f f ≠ f ′ Of course, the optical path length L from the object plane 12A to the image plane 13A at this time is L = s + s ′ = (m + 1 / m + 2) · f.

【0062】次に、集光手段の他の具体例を図14に示
す。同図(a)は発光源14,15の配列方向における
光路、同図(b)は発光源14,15の配列方向と直交
する方向(配列直交方向)における光路である。本実施
例における単玉のアナモフィックレンズ21の設計例を
示す。このアナモフィックレンズ21は、ガラス、又
は、ポリカーボネートやポリメチルメタアクリレート等
の高分子樹脂により形成される。焦点距離f,f’、結
像倍率m、全光路長Lについては前記具体例と同様で、
f=5mm、f’=4.6mm、m=5、L=36.5
mmである。屈折率nは1.5、他の設定値は、 物体面12A〜アナモフィックレンズ21の第1面の距
離d0 =5mm アナモフィックレンズ21の肉厚d1 =1.5mm アナモフィックレンズ21の第2面〜像面13Aの距離
2 =30mm 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第1面の曲率半径r1x=∞ 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)におけるアナモフィックレンズ21の第1面の曲
率半径r1y=∞ 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第2面の曲率半径r2x=−2.5mm 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)におけるアナモフィックレンズ21の第2面の曲
率半径r2y=−2.3mm 以上のように設定されている。
Next, another concrete example of the light collecting means is shown in FIG. 9A shows an optical path in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15, and FIG. 9B shows an optical path in a direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 (orthogonal arrangement direction). A design example of the single-lens anamorphic lens 21 in the present embodiment is shown. The anamorphic lens 21 is made of glass or a polymer resin such as polycarbonate or polymethylmethacrylate. The focal lengths f and f ′, the imaging magnification m, and the total optical path length L are the same as those in the above specific example.
f = 5 mm, f ′ = 4.6 mm, m = 5, L = 36.5
mm. Refractive index n is 1.5, and other set values are: Object surface 12A to first surface of anamorphic lens 21 d 0 = 5 mm Thickness of anamorphic lens 21 d 1 = 1.5 mm Second surface of anamorphic lens 21 Distance of image plane 13A d 2 = 30 mm Radius of curvature of the first surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light sources 14 and 15 r 1x = ∞ Direction orthogonal to the arrangement direction of the light sources 14 and 15 (array orthogonal direction) Radius of curvature r 1y = ∞ of the first surface of the anamorphic lens 21 in the arranging direction of the second surface of the anamorphic lens 21 r 2x = −2.5 mm The radius of curvature r 2y of the second surface of the anamorphic lens 21 in the orthogonal direction (orthogonal direction of the array) is −2.3 mm.

【0063】設計例2では、図15において、f=5m
m、f’=5.46mm、m=5、L=36.5mm、
屈折率n=1.5に設定され、他の設定値は、 物体面12A〜アナモフィックレンズ21の第1面の距
離d0 =5mm アナモフィックレンズ21の肉厚d1 =1.5mm アナモフィックレンズ21の第2面〜像面13Aの距離
2 =30mm 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第1面の曲率半径r1x=∞ 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)におけるアナモフィックレンズ21の第1面の曲
率半径r1y=∞ 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第2面の曲率半径r2x=−2.5mm 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)におけるアナモフィックレンズ21の第2面の曲
率半径r2y=−2.73mm 以上のように設定されている。
In design example 2, in FIG. 15, f = 5 m
m, f '= 5.46 mm, m = 5, L = 36.5 mm,
The refractive index n is set to 1.5, and the other set values are: the distance d 0 = 5 mm from the object surface 12A to the first surface of the anamorphic lens 21 the wall thickness d 1 = 1.5 mm of the anamorphic lens 21 of the anamorphic lens 21. Distance d 2 = 30 mm from the second surface to the image surface 13A Radius of curvature of the first surface of the anamorphic lens 21 in the array direction of the light sources 14 and 15 r 1x = ∞ Direction orthogonal to the array direction of the light sources 14 and 15 (array The radius of curvature r 1y = ∞ of the first surface of the anamorphic lens 21 in the (orthogonal direction) r 2x = −2.5 mm of the radius of curvature of the second surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light sources 14 and 15 is set in a direction (arranged perpendicular direction) perpendicular to the arrangement direction as described above curvature radius r 2y = -2.73mm of the second surface of the anamorphic lens 21 .

【0064】このような構成において、図14に示す設
計例1では、f’<fと設定したので、同図(b)に示
すように、発光源14,15の配列方向と直交する方向
(配列直交方向)においては、レーザビームは受光素子
アレイ13の手前で一旦結像した後に像面13Aでは広
がる。
In such a structure, in design example 1 shown in FIG. 14, since f '<f is set, as shown in FIG. 14B, a direction (or direction) orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 ( In the array orthogonal direction), the laser beam once forms an image in front of the light receiving element array 13 and then spreads on the image plane 13A.

【0065】また、図15に示す設計例2では、f’>
fと設定したので、同図(b)に示すように、発光源1
4,15の配列方向と直交する方向(配列直交方向)に
おいては、結像する前に像面13Aに到達し、その像面
13A上の受光面においては広がったレーザビームであ
る。一方、設計例1,2とも、発光源14,15の配列
方向においては、アナモフィックレンズ21の結像面に
受光素子アレイ13を設置したので、その受光面に微小
なレーザビームとして結像される。これにより、結果と
して、受光面上に長円状(線状)のレーザビームとして
集光される。以上の設計例1,2では、アナモフィック
レンズ21を簡単な単レンズの構成とすることができ
る。
In the design example 2 shown in FIG. 15, f '>
Since it is set to f, as shown in FIG.
In the direction orthogonal to the arrangement direction of 4 and 15 (orthogonal arrangement direction), the laser beam reaches the image plane 13A before image formation and spreads on the light receiving surface on the image plane 13A. On the other hand, in both the design examples 1 and 2, the light receiving element array 13 is installed on the image forming surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15, so that an image is formed on the light receiving surface as a minute laser beam. . As a result, as a result, it is condensed on the light receiving surface as an oval (linear) laser beam. In the above-described design examples 1 and 2, the anamorphic lens 21 can be configured as a simple single lens.

【0066】次に、本発明の第三の実施例を図16ない
し図20に基づいて説明する。本実施例は、発光源1
4,15側の第1面の曲率半径をr1 、受光素子アレイ
13側の第2面の曲率半径をr2 、結像倍率をmとする
場合に、集光手段としてのアナモフィックレンズ21
は、 (1)0<r1< |r2 | (2)2≦m<20 の条件を満足するものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the light source 1
When the radius of curvature of the first surface on the side of 4, 15 is r 1 , the radius of curvature of the second surface on the side of the light-receiving element array 13 is r 2 , and the imaging magnification is m, the anamorphic lens 21 as a condensing unit.
Satisfies the condition (1) 0 <r 1 <| r 2 | (2) 2 ≦ m <20.

【0067】(1)の条件は、発光源14,15の配列
方向において、アナモフィックレンズ21の第1面を発
光源14,15側に凸面を向け、第2面を第1面より緩
い曲率半径を有する面とし、同一結像倍率のもとに、物
体面(半導体レーザアレイ12の配置面)から該アナモ
フィックレンズ21までの距離を保持するための条件で
ある。(2)の条件は、発光源14,15の配列方向に
おける結像倍率mを2以上20以下に制限するものであ
る。
The condition (1) is that the first surface of the anamorphic lens 21 has a convex surface facing the light emitting sources 14 and 15 and the second surface has a radius of curvature less than that of the first surface in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15. Is a condition for maintaining the distance from the object surface (arrangement surface of the semiconductor laser array 12) to the anamorphic lens 21 under the same imaging magnification. The condition (2) limits the imaging magnification m in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 to 2 or more and 20 or less.

【0068】ここで、図16〜にレンズの形状と主
点との関係を示す。レンズは本発明の特徴をなすアナモ
フィックな形状を有するものとそうでないものとを含む
が、21なる同一符号を付して説明する。同図が凸面
を発光源14,15側に向けたアナモフィックレンズで
ある。すなわち、レンズ21の主点H,H’の位置は、
そのレンズ21のメニスカス度によって変化する。より
正確に言うならば、図17に示すように、単レンズ21
の肉厚をd、屈折率をn、第1面の曲率半径をr1 、第
2面の曲率半径をr2 とすると、レンズ21の物体面側
(発光源側)の主点Hの位置はS1H 、すなわち、レン
ズ21の第1面と物体面側主点Hの距離S1H は、 S1H =−r1 ・d/[n(r2 −r1 )+(n−1)・d] =−(n−1)・d・f/(n・r2 ) なる式によって表される。焦点距離fを一定にし、r2
を変化させる場合を考えると、r1 もr2 の変化に従っ
て変化し、図18に示すように、S1H は1/r2 に比
例して物体面12A側にシフトする。
Here, FIG. 16 to FIG. 16 show the relationship between the shape of the lens and the principal point. The lens includes those having an anamorphic shape which is a feature of the present invention and those not having the anamorphic shape, which will be described with the same reference numeral 21. This figure shows an anamorphic lens whose convex surface faces the light emitting sources 14 and 15. That is, the positions of the principal points H and H ′ of the lens 21 are
It changes depending on the meniscus degree of the lens 21. To be more precise, as shown in FIG.
Where d is the thickness, n is the refractive index, r 1 is the radius of curvature of the first surface, and r 2 is the radius of curvature of the second surface, the position of the principal point H of the lens 21 on the object plane side (light emission source side). Is S 1 H, that is, the distance S 1 H between the first surface of the lens 21 and the object-plane-side principal point H is S 1 H = −r 1 · d / [n (r 2 −r 1 ) + (n− 1) · d] = − (n−1) · d · f / (n · r 2 ) Keep the focal length f constant and r 2
Considering the case of changing, r 1 also changes according to the change of r 2 , and S 1 H shifts to the object surface 12A side in proportion to 1 / r 2 as shown in FIG.

【0069】図18において、実線部分が上記(1)の
条件に相当する部分であり、S1Hが(n−1)・d・
f/(n・r0 )より小さく設定される。ここで、r0
は、第1及び第2面の曲率が等しい両凸面形状(図16
参照)の曲率半径であり、 r1 =−r2 =r0 =(n−1)・[1+√(1−d/
n/f)]・f となる。焦点距離fと結像倍率mとが一定の条件では、
図19(a)に示すうよに、上記のS1H が小さい程、
従って1/r2 が大きい程、レンズ21(凸面を物体面
12a側に向けたアナモフィックレンズ)を物体面12
A(半導体レーザアレイ12の配置面)から離反させる
ことができ、逆に、図19(b)に示すように、S1
が大きい程、従って1/r2 が小さい程、レンズ21を
物体面12A(半導体レーザアレイ12の配置面)側に
近接配置する必要がある。
In FIG. 18, the solid line portion corresponds to the above condition (1), and S 1 H is (n−1) · d ·
It is set smaller than f / (n · r 0 ). Where r 0
Is a biconvex shape with the first and second surfaces having the same curvature (see FIG. 16).
Radius of curvature of r 1 = −r 2 = r 0 = (n−1) · [1 + √ (1-d /
n / f)] · f. Under the condition that the focal length f and the imaging magnification m are constant,
As shown in FIG. 19A, the smaller S 1 H is,
Therefore, as 1 / r 2 is larger, the lens 21 (an anamorphic lens with the convex surface facing the object surface 12 a side) is closer to the object surface 12
A can be separated from the (semiconductor arrangement surface of the laser array 12), on the contrary, as shown in FIG. 19 (b), S 1 H
Is larger, and therefore 1 / r 2 is smaller, it is necessary to dispose the lens 21 closer to the object surface 12A (arrangement surface of the semiconductor laser array 12) side.

【0070】また、共役長L(半導体レーザアレイ12
と受光素子アレイ13との光路長)は、L≒(2+m+
1/m)と表され、L一定の条件でmを増加させると、
f及びLが減少するが、図20に示すように、S1H が
小さい程、従って1/r2 が大きい程、L一定の条件下
でレンズ配置位置(物体面12Aとレンズ21の第1面
1 との間の距離)を同一としたまま、光学的な物体距
離(物体面12Aとレンズ21の物体側主点Hとの間の
距離)を小さくすることができるので、結像倍率mを大
きくすることが可能となる。
The conjugate length L (semiconductor laser array 12
And the optical path length between the light-receiving element array 13 and L = (2 + m +
1 / m), and if m is increased under the condition that L is constant,
Although f and L decrease, as shown in FIG. 20, as S 1 H is smaller, and thus 1 / r 2 is larger, the lens arrangement position (the first surface of the object surface 12A and the first lens 21 of the lens 21) is maintained under the condition that L is constant. Since the optical object distance (distance between the object surface 12A and the object-side principal point H of the lens 21) can be reduced while keeping the same distance between the surface S 1 ), the imaging magnification It is possible to increase m.

【0071】本実施例においては、上述のように、
(1)の条件によって、アナモフィックレンズ21の物
体面12A側の主点H位置が物体面12A側に配置され
るように設定したので、半導体レーザアレイ12とアナ
モフィックレンズ21との間の距離を十分に確保するこ
とができる。従って、光学部品の干渉が起き難くなると
ともに、光学部品の配置の自由度が増す。また、レンズ
配置位置及び共役長を変えずに結像倍率mをより大きく
設定することができる。従って、部品の配置精度が緩和
され、受光面におけるレーザビームのエネルギーが低減
される。
In this embodiment, as described above,
According to the condition (1), the position of the principal point H of the anamorphic lens 21 on the object plane 12A side is set to be located on the object plane 12A side. Therefore, the distance between the semiconductor laser array 12 and the anamorphic lens 21 is sufficiently large. Can be secured. Therefore, the interference of the optical components is less likely to occur, and the degree of freedom in arranging the optical components is increased. Further, the imaging magnification m can be set larger without changing the lens arrangement position and the conjugate length. Therefore, the arrangement accuracy of the components is relaxed, and the energy of the laser beam on the light receiving surface is reduced.

【0072】さらに、結像倍率mが大きい程共役長Lが
長くなるため装置が大型化し、結像倍率mが小さい程光
クロストークを小さくするために受光素子アレイ12の
配置精度が非常に厳しくなる。半導体レーザアレイ13
の発光源14,15の配列ピッチをp(0.05〜0.
1mm程度)とすると、受光素子アレイ13上における
レーザビームの間隔p’はmpとなる。このように、結
像倍率mの低下に従い受光面でのレーザビームの間隔
p’が比例的に小さくなるので、それに比例して受光素
子アレイ13の配置精度は厳しくなる。また、結像倍率
mの低下に伴い結像性能は悪くなるため、結像倍率mに
比例した微小幅の線状のレーザビームに結像することが
困難となる。その結果、結像倍率mの低下に伴い受光素
子アレイ13の配置精度が加速的に厳しくなってしま
う。さらに、経時変化、環境変動による変動を考慮する
と、m<2とすると、部品配置精度が実用的でなくなっ
てしまい、m>20とすると、例えば、焦点距離f=5
mmとしたとき、L≒(2+m+1/m)により共役長
Lは100mmを越えてしまい装置が大型化する。さら
に、受光素子アレイ13上のレーザビームのピッチp’
が2mm以上にも拡大されてしまい、受光素子16,1
7のピッチが大きい受光素子アレイ13を必要とし、こ
の場合には受光面積の増大により応答特性を高めること
が困難となる。
Further, the larger the imaging magnification m, the longer the conjugate length L, so that the apparatus becomes larger, and the smaller the imaging magnification m, the smaller the optical crosstalk, so that the arrangement accuracy of the light-receiving element array 12 is very strict. Become. Semiconductor laser array 13
The light emitting sources 14 and 15 are arranged at an arrangement pitch of p (0.05 to 0.
1 mm), the laser beam interval p ′ on the light receiving element array 13 is mp. As described above, the spacing p ′ between the laser beams on the light receiving surface is proportionally reduced as the imaging magnification m is reduced, and accordingly, the arrangement accuracy of the light receiving element array 13 becomes severe. Further, since the imaging performance deteriorates as the imaging magnification m decreases, it becomes difficult to form an image into a linear laser beam having a minute width proportional to the imaging magnification m. As a result, the arrangement accuracy of the light-receiving element array 13 becomes acceleratingly severe as the imaging magnification m decreases. Further, in consideration of changes with time and environmental changes, if m <2, the component placement accuracy becomes impractical. If m> 20, for example, the focal length f = 5.
When the length is mm, the conjugate length L exceeds 100 mm due to L≈ (2 + m + 1 / m), and the device becomes large. Further, the pitch p ′ of the laser beam on the light receiving element array 13
Is expanded to more than 2 mm, and the light receiving elements 16 and 1
The light receiving element array 13 having a large pitch of 7 is required. In this case, it is difficult to improve the response characteristics due to the increase of the light receiving area.

【0073】ここで、本実施例におけるアナモフィック
レンズ21の具体的な設定値と、これによる作用につい
て述べる。まず、(1)の条件を満足する設計例1及び
2と、その条件を満足しない比較例との設定値を示す。
Here, a concrete set value of the anamorphic lens 21 in the present embodiment and an operation thereof will be described. First, set values of design examples 1 and 2 satisfying the condition (1) and comparative examples not satisfying the condition are shown.

【0074】設計例1は、アナモフィックレンズ21の
第1面を物体面12A側に対して凸面とするために、 焦点距離f=5mm 結像倍率m=5 共役長L=37mm 屈折率n=1.5 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第1面の曲率半径r1=2.5mm 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第2面の曲率半径r2=∞ 物体面12A〜アナモフィックレンズ21の第1面の距
離d0 =6mm アナモフィックレンズ21の肉厚d1 =3mm アナモフィックレンズ21の第2面〜像面13Aの距離
2 =28mm とした。
In Design Example 1, in order to make the first surface of the anamorphic lens 21 a convex surface with respect to the object surface 12A side, the focal length f = 5 mm, the imaging magnification m = 5, the conjugate length L = 37 mm, and the refractive index n = 1. .5 radius of curvature r 1 = 2.5 mm of the first surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emission sources 14 and 15 radius of curvature r 2 = ∞ of the second surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emission sources 14 and 15 The distance d 0 = 6 mm from the object surface 12A to the first surface of the anamorphic lens 21 was set to the wall thickness d 1 = 3 mm of the anamorphic lens 21, and the distance d 2 from the second surface to the image surface 13A of the anamorphic lens 21 was set to d 2 = 28 mm.

【0075】同様に、設計例2は、 焦点距離f=3.556mm 結像倍率m=8 共役長L=37mm 屈折率n=1.5 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第1面の曲率半径r1=1.778mm 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第2面の曲率半径r2=∞ 物体面12A〜アナモフィックレンズ21の第1面の距
離d0 =4mm アナモフィックレンズ21の肉厚d1 =3mm アナモフィックレンズ21の第2面〜像面13Aの距離
2 =30mm とした。
Similarly, in the design example 2, the focal length f = 3.556 mm, the imaging magnification m = 8, the conjugate length L = 37 mm, the refractive index n = 1.5, and the first anamorphic lens 21 in the array direction of the light emitting sources 14 and 15 is used. Curvature radius r 1 = 1.778 mm Curvature radius r 2 = ∞ of the second surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 Distance d 0 = the object surface 12A to the first surface of the anamorphic lens 21 4 mm Thickness of anamorphic lens 21 d 1 = 3 mm Distance from second surface of anamorphic lens 21 to image plane 13A d 2 = 30 mm.

【0076】比較例は、レンズ21の第2面を像面13
A側に対して凸面とするために、 焦点距離f=5mm 結像倍率m=5 共役長L=37mm 屈折率n=1.5 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第1面の曲率半径r1=∞ 発光源14,15の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズ21の第2面の曲率半径r2=−2.5mm 物体面12A〜アナモフィックレンズ21の第1面の距
離d0 =4mm アナモフィックレンズ21の肉厚d1 =3mm アナモフィックレンズ21の第2面〜像面13Aの距離
2 =30mm とした。
In the comparative example, the second surface of the lens 21 is changed to the image plane 13
In order to make it a convex surface to the A side, focal length f = 5 mm Imaging magnification m = 5 Conjugate length L = 37 mm Refractive index n = 1.5 First surface of anamorphic lens 21 in the arrangement direction of light emitting sources 14 and 15 Radius of curvature r 1 = ∞ of the second surface of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light sources 14 and 15 r 2 = −2.5 mm Distance between the object surface 12 A and the first surface of the anamorphic lens 21 d 0 = 4 mm The thickness d 1 of the anamorphic lens 21 was 3 mm, and the distance d 2 between the second surface of the anamorphic lens 21 and the image surface 13A was 30 mm.

【0077】このような構成において、比較例に対して
設計例1を比較する。d0 に着目すると、同一の共役長
L、同一の結像倍率でありながら、設計例1の方がアナ
モフィックレンズ21が物体面12Aから離れているこ
とになり、部品間の干渉が生じ難くなる。また、部品配
置の自由度が増す。また、設計例2の場合は、共役長L
とアナモフィックレンズ21の配置位置とが比較例と同
一の条件で、結像倍率mを大きくした例で、比較例に比
べて部品配置精度と、受光素子アレイ13上でのレーザ
ビームのエネルギー密度が低減される。
With such a configuration, the design example 1 is compared with the comparative example. Focusing on d 0 , the anamorphic lens 21 in the design example 1 is farther from the object plane 12A in spite of the same conjugate length L and the same imaging magnification, so that interference between components is less likely to occur. . In addition, the degree of freedom in arranging parts is increased. In the case of design example 2, the conjugate length L
In the example in which the imaging magnification m is increased under the same conditions as the comparative example and the arrangement position of the anamorphic lens 21, the component arrangement accuracy and the energy density of the laser beam on the light receiving element array 13 are higher than those of the comparative example. Will be reduced.

【0078】さらに、本発明の第四の実施例を図21な
いし図23に基づいて説明する。本実施例は、アナモフ
ィックレンズ21の第1面を光軸に回転対称な非球面2
1aとし、第2面をシリンダ面21bとしたので、精密
加工用の旋盤等により容易に加工することができるとと
もに、成形により製造する場合には金型の加工が容易で
ある。従って、量産性に優れ、安価に製造することがで
きる。また、第1面を非球面21aとすることにより、
発光源14,15の配列方向における結像性能が良好
で、開口数NAの大きい明るい光学系とすることができ
る。従って、光クロストークが小さく、且つ、光伝達効
率が高いモニタ光学系を実現することができる。
Further, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an aspherical surface 2 which is rotationally symmetric with respect to the optical axis of the first surface of the anamorphic lens 21.
Since it is 1a and the second surface is the cylinder surface 21b, it can be easily machined by a lathe for precision machining or the like, and the mold can be easily machined when it is manufactured by molding. Therefore, it is excellent in mass productivity and can be manufactured at low cost. Further, by making the first surface an aspherical surface 21a,
The image forming performance in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 is good, and a bright optical system having a large numerical aperture NA can be obtained. Therefore, it is possible to realize a monitor optical system having a small optical crosstalk and a high light transmission efficiency.

【0079】以下、そのアナモフィックレンズ21の具
体的な設計例を図22を参照して説明すると、 第1面(回転対称な非球面21a)の曲率半径r1
2.5mm 発光源14,15の配列方向における第2面(シリンダ
面21b)の曲率半径r2x =∞ 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)における第2面(シリンダ面21b)の曲率半径
2y =−12mm 物体面12A〜第1面の距離d0 =6.667mm 中心部の肉厚d1 =3mm 第2面〜像面13Aの距離d2 =18mm 屈折率n=1.5 結像倍率m=3 発光源14,15の配列方向の焦点距離f=5mm 発光源14,15の配列方向と直交する方向(配列直交
方向)の焦点距離f’=4.444mm 共役長L=27.667mm 第1面の円錐係数K=−1.70897 第1面の2次非球面係数A2=0.0 第1面の4次非球面係数A4=6.12364×10~4 第1面の6次非球面係数A6=2.77097×10~5 第1面の8次非球面係数A8=−1.10989×10
~5 第1面の10次非球面係数A10=1.25761×1
0~6 のように定められている。
A specific design example of the anamorphic lens 21 will be described below with reference to FIG. 22. The radius of curvature r 1 of the first surface (rotationally symmetric aspherical surface 21a) r 1 =
2.5 mm Radius of curvature of the second surface (cylinder surface 21b) in the arrangement direction of the light sources 14 and 15 r 2x = ∞ Second surface (cylinder in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light sources 14 and 15 (orthogonal direction)) Radius of curvature r 2y of surface 21b) = − 12 mm Distance from object surface 12A to first surface d 0 = 6.667 mm Thickness of central portion d 1 = 3 mm Distance from second surface to image surface 13A d 2 = 18 mm Refractive index n = 1.5 Imaging magnification m = 3 Focal length f = 5 mm in the array direction of the light emitting sources 14 and 15 Focal length f ′ = 4.4 in the direction orthogonal to the array direction of the light emitting sources 14 and 15 (array orthogonal direction). 444 mm Conjugate length L = 27.667 mm Cone coefficient of first surface K = -1.70897 Second-order aspherical surface coefficient of the first surface A2 = 0.0 Fourth-order aspherical surface coefficient of first surface A4 = 6.212364 × 10 1-4 sixth order aspherical coefficients of the first surface A6 = 2.7709 × 10 ~ 5 8-order aspherical coefficients of the first surface A8 = -1.10989 × 10
~ 5 10th-order aspherical surface coefficient of the first surface A10 = 1.25761 × 1
It is defined as 0 to 6.

【0080】ここで、光軸からの高さをh、非球面21
aの光軸からの高さhにおける非球面21a上の点の非
球面頂点の接平面からの光軸方向の距離をZ、非球面頂
点曲率をC(=1/r1 )とすると、第1面の非球面2
1aの形状は、 Z={Ch2 /1+√[1−(1+K)・C2 ]}+A2
2+A44+A66+A88+A1010 なる式により表される。
Here, the height from the optical axis is h, and the aspherical surface 21
Let Z be the distance in the optical axis direction from the tangent plane of the aspherical vertex of the point on the aspherical surface 21a at the height h from the optical axis of a, and C (= 1 / r 1 ) be the aspherical vertex curvature. One aspheric surface 2
The shape of 1a is, Z = {Ch 2/1 + √ [1- (1 + K) · C 2]} + A 2
It is represented by the formula h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 .

【0081】このように設計されたアナモフィックレン
ズ21の結像性能(球面収差)を図23(a)に示す。
また、比較例として、第1面を球面(K,A2〜A10
=0)とし、他の設定値を上記値と同様にしたレンズの
結像性能を図23(b)に示す。図23(b)に示すよ
うに、比較例においては、レンズ開口数NAを0.1と
した場合において、−4mmもの球面収差が発生する
が、本実施例においては、図23(a)に示すように、
レンズ開口数NAを0.25に広げた場合においても、
球面収差を±3μm以下と良好な結像性能を示してい
る。
The image forming performance (spherical aberration) of the anamorphic lens 21 designed as described above is shown in FIG.
As a comparative example, the first surface is a spherical surface (K, A2 to A10).
FIG. 23B shows the imaging performance of the lens with other setting values being the same as the above values. As shown in FIG. 23B, in the comparative example, a spherical aberration of -4 mm occurs when the lens numerical aperture NA is 0.1. However, in the present embodiment, the spherical aberration is as shown in FIG. As shown
Even when the lens numerical aperture NA is expanded to 0.25,
The spherical aberration is ± 3 μm or less, which indicates good imaging performance.

【0082】従って、半導体レーザアレイ12からのレ
ーザビームを、発光源14,15の配列方向においては
微小ビームとして受光素子アレイ13上に良好に収束・
結像されるとともに、発光源14,15の配列方向と直
交する方向(配列直交方向)においては、f’<fと設
定されているので、受光素子アレイ13の前で一旦結像
した後に拡散して受光素子アレイ13上に照射されるこ
ととなり、結果として、発光源14,15の配列方向と
直交する方向(配列直交方向)に細長い長円状のレーザ
ビームとして結像される。このことは、f’>fに設定
場合においても同様である。また、この設計例では、第
2面を凸状のシリンダ面21b(r2x=∞、r2y<0、
f’<f)としたが、凹状のシリンダ面(r2x=∞、r
2y>0、f’>f)としても同様の作用が得られる。
Therefore, the laser beam from the semiconductor laser array 12 is well focused on the light receiving element array 13 as a minute beam in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15.
In the direction (orthogonal arrangement direction) orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 while being imaged, f ′ <f is set, so that the image is once formed in front of the light receiving element array 13 and then diffused. Then, the light is received on the light receiving element array 13, and as a result, an image is formed as an elongated elliptical laser beam in a direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 (orthogonal arrangement direction). This also applies when f '> f is set. Further, in this design example, the second surface is a convex cylinder surface 21b (r 2x = ∞, r 2y <0,
f ′ <f), but a concave cylinder surface (r 2x = ∞, r
Similar effects can be obtained when 2y > 0 and f '> f).

【0083】次いで、本発明の第五の実施例を図24に
基づいて説明する。これまでのアナモフィックレンズ2
1の形状は、平面+シリンダ面、球面(非球面)+シリ
ンダ面の組合せた例であるが、それ以外にも、平面+シ
リンダ面(すなわちシリンダレンズ)、球面(非球面)
+トロイダル面、シリンダ面+シリンダ面、シリンダ面
+トロイダル面、トロイダル面+トロイダル面等、種々
な組合せによりアナモフィックレンズ21を構成するこ
とが可能である。本実施例におけるアナモフィックレン
ズ21は、図24に示すように、パワーを有する方向が
互いに直交する二つのシリンダ面21が両面に形成され
ている。このアナモフィックレンズ21も、図24
(a)に示すように、発光源14,15の配列方向にお
いては、像面13Aに焦点距離が合わされ、図24
(b)に示すように、発光源14,15の配列方向と直
交する方向(配列直交方向)においては、細長い長円状
のレーザビームを像面13Aに結像する構成で、前記実
施例と同様の作用を得るものである。この場合、r1x
>0、r2y <0、r1y=r2x=∞に設定し、或いは、
1y>0、r2x <0、r1x=r2y=∞等のように設定
すればよい。このようなアナモフィックレンズ21も、
両面がシリンダ面21bとされているので量産性に優れ
ている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Anamorphic lens 2 so far
The shape of 1 is an example of a combination of plane + cylinder surface, spherical surface (aspherical surface) + cylinder surface, but other than that, plane + cylinder surface (that is, cylinder lens), spherical surface (aspherical surface)
The anamorphic lens 21 can be configured by various combinations such as + toroidal surface, cylinder surface + cylinder surface, cylinder surface + toroidal surface, toroidal surface + toroidal surface. As shown in FIG. 24, the anamorphic lens 21 according to the present embodiment has two cylinder surfaces 21 whose power directions are orthogonal to each other. This anamorphic lens 21 is also shown in FIG.
As shown in FIG. 24A, the focal length is aligned with the image plane 13A in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15, and FIG.
As shown in (b), in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 (orthogonal arrangement direction), a slender elliptical laser beam is imaged on the image plane 13A. The same effect is obtained. In this case, r 1x
> 0, r 2y <0, r 1y = r 2x = ∞, or
It may be set such that r 1y > 0, r 2x <0, r 1x = r 2y = ∞. Such an anamorphic lens 21 also
Since both surfaces are cylinder surfaces 21b, mass productivity is excellent.

【0084】さらに、本発明の第六の実施例を図25な
いし図29に基づいて説明する。本実施例は、集光手段
として、二枚のレンズによリアナモフィックな光学系を
構成するもので、以下、幾つかの具体例について述べ
る。
Further, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a reanamorphic optical system is constituted by two lenses as the light converging means, and some specific examples will be described below.

【0085】図25は、物体面12Aと像面13Aとを
略共役関係に関係づける正の球面レンズ51と、凸シリ
ンダレンズ52とにより集光手段50を構成したもので
ある。この凸シリンダレンズ52は、図25(a)に示
すように、発光源14,15の配列方向においてはパワ
ーをもたず、図25(b)に示すように、発光源14,
15の配列方向と直交する方向(配列直交方向)につい
ては正のパワーを有するものである。
FIG. 25 shows a light converging means 50 composed of a positive spherical lens 51 and a convex cylinder lens 52 which relate the object surface 12A and the image surface 13A in a substantially conjugate relationship. The convex cylinder lens 52 has no power in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 as shown in FIG. 25 (a), and as shown in FIG.
It has a positive power in the direction orthogonal to the array direction of 15 (array orthogonal direction).

【0086】図26は、物体面12Aと像面13Aとを
略共役関係に関係づける正の球面レンズ51と、凹シリ
ンダレンズ54とにより集光手段53を構成したもので
ある。この凹シリンダレンズ54は、図26(a)に示
すように、発光源14,15の配列方向においてはパワ
ーをもたず、図26(b)に示すように、発光源14,
15の配列方向と直交する方向(配列直交方向)につい
ては負のパワーを有するものである。
FIG. 26 shows a light condensing means 53 which is composed of a positive spherical lens 51 and a concave cylinder lens 54 which bring the object surface 12A and the image surface 13A into a substantially conjugate relationship. The concave cylinder lens 54 has no power in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 as shown in FIG. 26 (a), and as shown in FIG.
In the direction orthogonal to the arrangement direction of 15 (orthogonal arrangement direction), it has a negative power.

【0087】図27は、物体面12Aと像面13Aとを
略共役関係に関係づける正の球面レンズ51と、凸シリ
ンダレンズ56とにより集光手段55を構成したもので
ある。この凸シリンダレンズ56は、図27(a)に示
すように、発光源14,15の配列方向においては正の
パワーを有し、図27(b)に示すように、発光源1
4,15の配列方向と直交する方向(配列直交方向)に
ついてはパワーをもたないものである。
FIG. 27 shows a light condensing means 55 which is composed of a positive spherical lens 51 and a convex cylinder lens 56 which bring the object surface 12A and the image surface 13A into a substantially conjugate relationship. The convex cylinder lens 56 has a positive power in the arrangement direction of the light sources 14 and 15 as shown in FIG. 27A, and the light source 1 as shown in FIG.
It has no power in the direction orthogonal to the arrangement direction of 4, 15 (orthogonal arrangement direction).

【0088】図28は、正の球面レンズ51と、凹シリ
ンダレンズ58とにより集光手段57を構成したもので
ある。この凹シリンダレンズ56は、図28(a)に示
すように、発光源14,15の配列方向においては負の
パワーをもち、図28(b)に示すように、発光源1
4,15の配列方向と直交する方向(配列直交方向)に
ついてはパワーをもたないものである。
In FIG. 28, a positive spherical lens 51 and a concave cylinder lens 58 constitute a condenser means 57. The concave cylinder lens 56 has a negative power in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 as shown in FIG. 28A, and the light emitting source 1 as shown in FIG. 28B.
It has no power in the direction orthogonal to the arrangement direction of 4, 15 (orthogonal arrangement direction).

【0089】図25〜図28に示す構成において、球面
レンズを非球面レンズに置き換えることで、発光源1
4,15の配列方向における結像性能をより向上させる
ことができる。
In the structure shown in FIGS. 25 to 28, the light source 1 is replaced by replacing the spherical lens with an aspherical lens.
The imaging performance in the arrangement direction of 4, 15 can be further improved.

【0090】以上述べたように、球面レンズ又は非球面
レンズとシリンダレンズとを組み合わせることにより、
特殊なレンズを用いることなしに部品点数が少なく構造
の簡単なアナモフィック光学系を得ることができる。こ
れは、請求項7記載の発明に対応する作用である。
As described above, by combining the spherical lens or the aspherical lens with the cylinder lens,
An anamorphic optical system having a small number of parts and a simple structure can be obtained without using a special lens. This is an action corresponding to the invention of claim 7.

【0091】図29に示す集光手段60は、パワーを有
しない方向が、発光源14,15の配列方向とその方向
と直交する方向(配列直交方向)とで互いに直交する二
枚のシリンダレンズ61,62により構成したものであ
る。
In the condensing means 60 shown in FIG. 29, two cylinder lenses whose power-free directions are orthogonal to each other in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 and the direction orthogonal to the direction (orthogonal arrangement direction). It is composed of 61 and 62.

【0092】以上の集光手段50,53,55,57,
60は、形状の簡単なレンズの組合せにより構成される
ため、市販のレンズによりアナモフィックな光学系を実
現することができる。もちろん、トロイダルレンズを球
面レンズとシリンダレンズとの組合せにより構成するこ
ともできる。
The above focusing means 50, 53, 55, 57,
Since 60 is composed of a combination of lenses having simple shapes, it is possible to realize an anamorphic optical system with commercially available lenses. Of course, the toroidal lens can also be configured by combining a spherical lens and a cylinder lens.

【0093】さらに、本発明の第七の実施例を図30及
び図31に基づいて説明する。図30は、半導体レーザ
アレイ12からのレーザビームを分割するハーフミラー
20にシリンダミラーの機能を付加し、このハーフミラ
ー20と回転対称な球面又は非球面レンズ63とによ
り、レーザビームを集光又は発散する集光手段64を形
成し、発光源14,15の配列方向における集光手段6
4の結像面近傍に受光素子アレイ(像面13A)を配置
したもので、これは請求項8記載の発明に対応する構成
である。
Further, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 30 and 31. In FIG. 30, a function of a cylinder mirror is added to the half mirror 20 that splits the laser beam from the semiconductor laser array 12, and the half mirror 20 and a rotationally symmetric spherical or aspherical lens 63 condense or condense the laser beam. Forming the diverging light collecting means 64, the light collecting means 6 in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15
The light receiving element array (image surface 13A) is arranged in the vicinity of the image forming surface of No. 4, which is a configuration corresponding to the invention of claim 8.

【0094】図31は、レーザビームの光路を折り返す
折り返し用のミラー23にシリンダミラーの機能を付加
し、このミラー23と回転対称な球面又は非球面レンズ
63とにより、レーザビームを集光又は発散する集光手
段65を形成し、発光源14,15の配列方向における
集光手段65の結像面近傍に受光素子アレイ(像面13
A)を配置したもので、これは請求項8記載の発明に対
応する他の構成である。
In FIG. 31, the function of a cylinder mirror is added to the mirror 23 for folding back the optical path of the laser beam, and the mirror 23 and a rotationally symmetric spherical or aspherical lens 63 condense or diverge the laser beam. And a light receiving element array (image plane 13) near the image forming plane of the light collecting means 65 in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15.
A) is arranged, which is another configuration corresponding to the invention of claim 8.

【0095】図30におけるハーフミラー20及び図3
1におけるミラー23が有するシリンダミラーの機能
は、何れも発光源14,15の配列方向にはパワーをも
ち、その配列方向と直交する方向(配列直交方向)には
パワーをもたない設定であるが、パワーをもつ方向を逆
にする構成も可能である。また、集光のために付加され
る機能は、シリンダミラーとしての機能に限られるもの
ではなく、トロイダルミラーの機能でもよい。
Half mirror 20 in FIG. 30 and FIG.
The function of the cylinder mirror included in the mirror 23 in No. 1 is such that both have power in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 and no power in the direction orthogonal to the arrangement direction (orthogonal arrangement direction). However, a configuration in which the direction of power is reversed is also possible. Further, the function added for condensing light is not limited to the function as the cylinder mirror, but may be the function of the toroidal mirror.

【0096】このように、ハーフミラー20又は折り返
し用のミラー23を、集光手段64,65の一部として
兼用することにより、部品点数が少なく構造が簡単なア
ナモフィック光学系を得ることができる。これは請求項
8記載の発明に対応する作用である。
As described above, the half mirror 20 or the folding mirror 23 is also used as a part of the light collecting means 64, 65, so that an anamorphic optical system having a small number of parts and a simple structure can be obtained. This is an action corresponding to the invention of claim 8.

【0097】さらに、本発明の第八の実施例を図32及
び図33に基づいて説明する。本実施例は、半導体レー
ザアレイ(物体面12A)とハーフミラー20との間に
集光手段の一構成部品をなすコリメータレンズ66を設
け、発光源14,15の配列方向における集光手段の結
像面近傍に受光素子アレイ(像面13A)を配置したも
のである。
Further, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 32 and 33. In the present embodiment, a collimator lens 66, which is a component of the light collecting means, is provided between the semiconductor laser array (object surface 12A) and the half mirror 20, and the light collecting means are connected in the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15. The light receiving element array (image surface 13A) is arranged near the image surface.

【0098】すなわち、図32は、ハーフミラー20に
より分割されたレーザビームを通すシリンダレンズ67
と、コリメータレンズ66とにより集光手段68を形成
した例である。図33は、折り返し用のミラー23にシ
リンダミラーの機能を付加し、このミラー23とコリメ
ータレンズ66とにより集光手段69を形成した例であ
る。
That is, FIG. 32 shows a cylinder lens 67 which allows the laser beam split by the half mirror 20 to pass therethrough.
And the collimator lens 66 forms the light collecting means 68. FIG. 33 shows an example in which the function of a cylinder mirror is added to the folding mirror 23, and a condensing means 69 is formed by the mirror 23 and the collimator lens 66.

【0099】図32及び図33に示した例は、何れの場
合にもコリメータレンズ66からの平行光を、シリンダ
レンズ67(図32)又は折り返しミラー23(図3
3)が有するシリンダミラーの機能により、発光源1
4,15の配列方向においては受光素子アレイ(像面1
3A)に結像し、発光源14,15の配列方向と直交す
る方向(配列直交方向)においては平行光のまま像面1
3Aに照射し、結果として、像面13Aには線状のレー
ザビームを結像するものである。したがって、アナモフ
ィックな光学系を少ない部品で構成することができる。
In any of the examples shown in FIGS. 32 and 33, the parallel light from the collimator lens 66 is converted into the cylinder lens 67 (FIG. 32) or the folding mirror 23 (FIG. 3).
Due to the function of the cylinder mirror of 3), the light emission source 1
In the array direction of 4, 15, the light receiving element array (image plane 1
3A), and in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emission sources 14 and 15 (orthogonal arrangement direction), the image plane 1 remains as parallel light.
3A is irradiated, and as a result, a linear laser beam is formed on the image plane 13A. Therefore, the anamorphic optical system can be configured with a small number of parts.

【0100】さらに、本発明の第九の実施例を図34に
基づいて説明する。本実施例は、発光源14,15の配
列方向と直交する方向(配列直交方向)におけるアナモ
フィックレンズ21の結像面近傍にスリット70を配置
することにより、有害光をスリット70により除去し、
フレア光による光クロストークへの悪影響を防止するこ
とができる。これは請求項9記載の発明に対応する作用
であるが、発光源14,15の配列方向におけるアナモ
フィックレンズ21の焦点距離fより、発光源14,1
5の配列方向と直交する方向(配列直交方向)における
焦点距離f’が小さい場合に適用される。
Further, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the harmful light is removed by the slit 70 by disposing the slit 70 in the vicinity of the image plane of the anamorphic lens 21 in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources 14 and 15 (orthogonal arrangement direction).
It is possible to prevent the adverse effect of flare light on the optical crosstalk. This is an action corresponding to the invention of claim 9, but the light emitting sources 14, 1 are determined from the focal length f of the anamorphic lens 21 in the arrangement direction of the light emitting sources 14, 15.
It is applied when the focal length f ′ in the direction orthogonal to the arrangement direction of 5 (the arrangement orthogonal direction) is small.

【0101】また、図11(a)に示すように、受光素
子アレイ13上に凹レンズ46を設け、或いは、図11
(b)に示すように、グレーティングレンズ47等の負
のパワーを有するレンズを用いても、受光素子アレイ1
3に対してレーザビームを配列直交方向にデフォーカス
させ、線状結像させることも可能である。
Further, as shown in FIG. 11A, a concave lens 46 is provided on the light receiving element array 13 or, as shown in FIG.
As shown in (b), even if a lens having a negative power such as the grating lens 47 is used, the light receiving element array 1
It is also possible to defocus the laser beam in the direction perpendicular to the arrangement with respect to 3 and form a linear image.

【0102】次に、本発明の第十の実施例を図35及び
図36に基づいて説明する。この実施例は、これまで述
べたマルチビーム光源装置10を用いた光走査装置80
を示すもので、請求項10、請求項11記載の発明に対
応する。マルチビーム光源装置10のアパーチャ30
と、モータ81に駆動される偏向器としてのポリゴンミ
ラー82との間の光路中には、主走査方向と直交する副
走査方向にのみ曲率を有する一対のシリンダレンズ8
3,84が配列されている。マルチビーム光源装置10
側のシリンダレンズ83は正のレンズ、ポリゴンミラー
82側のシリンダレンズ84は負のレンズである。ま
た、ポリゴンミラー82と像担持体等の被走査面85と
の間の光路中には、fθレンズ86と、ミラー87と、
面倒れ補正用のトロイダルレンズ88とが配列されてい
る。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an optical scanning device 80 using the multi-beam light source device 10 described above.
And corresponds to the invention described in claims 10 and 11. Aperture 30 of multi-beam light source device 10
In the optical path between the polygon mirror 82 as a deflector driven by the motor 81 and the pair of cylinder lenses 8 having a curvature only in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction.
3,84 are arranged. Multi-beam light source device 10
The cylinder lens 83 on the side is a positive lens, and the cylinder lens 84 on the side of the polygon mirror 82 is a negative lens. Further, in the optical path between the polygon mirror 82 and the surface 85 to be scanned such as an image carrier, an fθ lens 86, a mirror 87,
A toroidal lens 88 for surface tilt correction is arranged.

【0103】このような構成において、被走査面85へ
のビームの走査について述べる。マルチビーム光源装置
10のコリメータレンズ29により平行化されたレーザ
ビームは、開口部31が真円のアパーチャ30により整
形され、さらに、副走査にのみ曲率を有する一対のシリ
ンダレンズ83,84によりビーム径が変換されてポリ
ゴンミラー82に結像される。ポリゴンミラー82の回
転により偏向されたレーザビームは、fθレンズ86と
ミラー87とトロイダルレンズ88とを介して被走査面
85にスポットが結ばれる。
Scanning of the beam onto the surface to be scanned 85 in such a structure will be described. The laser beam collimated by the collimator lens 29 of the multi-beam light source device 10 is shaped by the aperture 30 whose opening 31 is a perfect circle, and further, the beam diameter is changed by the pair of cylinder lenses 83 and 84 having a curvature only in the sub-scan. Is converted to form an image on the polygon mirror 82. The laser beam deflected by the rotation of the polygon mirror 82 forms a spot on the scanned surface 85 via the fθ lens 86, the mirror 87 and the toroidal lens 88.

【0104】この場合、被走査面85の副走査方向のス
ポットの間隔は、書き込み密度に合わせてマルチビーム
光源装置10を光軸回りに回動させることによって設定
される。
In this case, the interval between the spots on the surface to be scanned 85 in the sub-scanning direction is set by rotating the multi-beam light source device 10 around the optical axis according to the writing density.

【0105】[0105]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、半導体レーザア
レイの複数の発光源からのビームを光路分離手段により
二分割し、その分割されたビームを集光手段により受光
素子アレイの各受光素子に入射し、受光素子アレイに入
力される光量により半導体レーザアレイの出力を制御す
るマルチビーム光源装置において、半導体レーザアレイ
から前記受光素子アレイまでの光路中にアパーチャを設
けたので、半導体レーザアレイの発光源から発光される
レーザビームの発散角にバラツキがあったとしても、受
光素子アレイに結像されるビーム径をアパーチャにより
均一にすることができ、したがって、光クロストークや
周波数応答性等において安定した性能を得ることができ
る。
According to the present invention, the beams from a plurality of light emitting sources of the semiconductor laser array are divided into two by the optical path separating means, and the divided beams are condensed by the condensing means to each light receiving element of the light receiving element array. In the multi-beam light source device that controls the output of the semiconductor laser array according to the amount of light that is incident on the light receiving element array, the aperture is provided in the optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array. Even if there is variation in the divergence angle of the laser beam emitted from the light emitting source, the beam diameter imaged on the light receiving element array can be made uniform by the aperture. Therefore, in terms of optical crosstalk, frequency response, etc. It is possible to obtain stable performance.

【0106】請求項2記載の発明は、半導体レーザアレ
イの複数の発光源からのビームを光路分離手段により二
分割し、その分割されたビームを集光手段により受光素
子アレイの各受光素子に入射し、受光素子アレイに入力
される光量により半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、半導体レーザアレイか
ら受光素子アレイまでの光路中に、光軸可変手段により
反射角が変更されるミラーを設けたので、半導体レーザ
アレイから発光されるレーザビームを受光素子アレイに
反射する折り返し用のミラーの向きを光軸可変手段で変
えることにより、集光手段の取付位置の誤差や放射面精
度により生ずる光軸ずれをミラーにより補正することが
でき、これにより、光クロストークを最低限に抑制し、
経時的な光軸ずれや光学素子の偏心に対する余裕度を確
保することができる。
According to a second aspect of the present invention, the beams from a plurality of light emitting sources of the semiconductor laser array are divided into two by the optical path separating means, and the divided beams are incident on each light receiving element of the light receiving element array by the light converging means. In the multi-beam light source device for controlling the output of the semiconductor laser array according to the amount of light input to the light receiving element array, a mirror whose reflection angle is changed by the optical axis changing means in the optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array. Since the optical axis changing means changes the direction of the folding mirror that reflects the laser beam emitted from the semiconductor laser array to the light receiving element array, it is possible to adjust the mounting position of the light collecting means and the radiation surface accuracy. The optical axis shift that occurs can be corrected by a mirror, which minimizes optical crosstalk,
It is possible to secure a margin for the optical axis shift with time and the eccentricity of the optical element.

【0107】請求項3記載の発明は、半導体レーザアレ
イの複数の発光源からのビームを光路分離手段により二
分割し、その分割されたビームを集光手段により受光素
子アレイの各受光素子に入射し、受光素子アレイに入力
される光量により半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、半導体レーザアレイが
保持された支持体と、半導体レーザアレイを駆動する出
力制御回路の少なくとも一部及び受光素子アレイを有す
る基板とを設け、受光素子アレイの受光面を支持体に当
接させてこの支持体と基板とを発光源の配列方向に沿っ
て相対的に変位自在に結合したので、出力制御回路が形
成された基板に受光素子アレイを設けることにより、外
乱要因を少なくして半導体レーザアレイの出力制御を安
定させることができることは云うまでもないが、半導体
レーザアレイを保持する支持体に受光素子アレイの受光
面を当接させることにより、半導体レーザアレイと受光
素子アレイとの間の光路長を正確に定めることができ、
また、基板と支持体とを発光源の配列方向に沿って相対
的に変位させることができるため、受光素子アレイの所
望の位置にビームスポットの中心を合わせることができ
る。
According to a third aspect of the present invention, the beams from a plurality of light emitting sources of the semiconductor laser array are divided into two by the optical path separating means, and the divided beams are incident on each light receiving element of the light receiving element array by the light converging means. In the multi-beam light source device that controls the output of the semiconductor laser array according to the amount of light input to the light-receiving element array, a support that holds the semiconductor laser array and at least a part of an output control circuit that drives the semiconductor laser array and Since the substrate having the light receiving element array is provided, the light receiving surface of the light receiving element array is brought into contact with the support, and the support and the substrate are coupled so as to be relatively displaceable along the arrangement direction of the light emitting source, the output By providing the light receiving element array on the substrate on which the control circuit is formed, it is possible to reduce disturbance factors and stabilize the output control of the semiconductor laser array. Needless to say, the optical path length between the semiconductor laser array and the light receiving element array can be accurately determined by bringing the light receiving surface of the light receiving element array into contact with the support that holds the semiconductor laser array. You can
Further, since the substrate and the support can be relatively displaced along the arrangement direction of the light emitting sources, the center of the beam spot can be aligned with a desired position of the light receiving element array.

【0108】請求項4記載の発明は、半導体レーザアレ
イの複数の発光源からのビームを光路分離手段により二
分割し、その分割されたビームを集光手段により受光素
子アレイの各受光素子に入射し、受光素子アレイに入力
される光量により半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、受光素子アレイの保護
カバーに受光素子の分割線上に位置する凹状の溝を形成
したので、その溝により光クロストークの余裕度を増す
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the beams from a plurality of light emitting sources of the semiconductor laser array are divided into two by the optical path separating means, and the divided beams are incident on each light receiving element of the light receiving element array by the light converging means. However, in the multi-beam light source device that controls the output of the semiconductor laser array by the amount of light input to the light receiving element array, since the concave groove located on the dividing line of the light receiving element is formed in the protective cover of the light receiving element array, Therefore, the margin of optical crosstalk can be increased.

【0109】請求項5記載の発明は、複数の発光源を有
する半導体レーザアレイと、発光源からの複数のレーザ
ビームを二分割する光路分離手段と、この光路分離手段
により分割された複数のレーザビームをそれぞれ発光源
の配設方向に対して直交する方向に長い長円状に分離・
集光する集光手段と、発光源に対応する複数の受光素子
が発光源の配列方向と平行に配列された受光素子アレイ
とにより構成したので、光路分離手段により半導体レー
ザアレイからの複数のレーザビームの一部を出力制御光
として分離し、集光手段により発光源の配列方向と直交
する方向に長い長円状のレーザビームに分離・集光して
受光素子アレイの各受光素子に導光することができ、こ
れにより、光クロストークを良好に維持したまま、受光
ビームのエネルギー密度を低減することができ、したが
って、結像倍率をさほど大きくせずに周波数応答性を良
好に保つことができ、これにより、小型化を図るととも
に、高速で高精度な出力制御を行うことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, a semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a plurality of laser beams from the light emitting sources into two, and a plurality of lasers divided by the optical path separating means. Separate the beams into elliptical shapes that are long in the direction orthogonal to the direction in which the light sources are arranged.
Since the light collecting means for collecting light and the light receiving element array in which the plurality of light receiving elements corresponding to the light emitting sources are arranged in parallel with the arrangement direction of the light emitting sources are used, the plurality of lasers from the semiconductor laser array are arranged by the optical path separating means. Part of the beam is separated as output control light, and the light is condensed and condensed into a long elliptical laser beam in the direction orthogonal to the array direction of the light emission sources and guided to each light receiving element of the light receiving element array. As a result, the energy density of the received beam can be reduced while maintaining good optical crosstalk, and therefore good frequency response can be maintained without significantly increasing the imaging magnification. Therefore, it is possible to reduce the size and perform high-speed and high-accuracy output control.

【0110】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明において、集光手段として単玉のアナモフィックレン
ズを用い、発光源の配列方向におけるアナモフィックレ
ンズの結像面近傍に受光素子アレイを配置したので、単
玉のアナモフィックレンズにより、半導体レンズアレイ
からの複数のレーザビームを受光素子アレイの各受光素
子に独立した長円状のビームとして結像することがで
き、これにより、光学系を簡略化してコストダウンを図
ることができ、また、光学部品の配置スペースが小さく
て済むので小型化を促進することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, a single-lens anamorphic lens is used as the light-collecting means, and the light-receiving element array is arranged in the vicinity of the image plane of the anamorphic lens in the arrangement direction of the light-emitting sources. Therefore, with a single anamorphic lens, multiple laser beams from the semiconductor lens array can be imaged as independent elliptical beams on each light receiving element of the light receiving element array, which simplifies the optical system. The cost can be reduced by reducing the size of the optical component, and the space for arranging the optical components can be small, so that the miniaturization can be promoted.

【0111】請求項7記載の発明は、請求項5記載の発
明において、光軸に対して回転対称な球面又は非球面レ
ンズと、シリンダレンズとにより集光手段を形成したの
で、特殊なレンズを用いることなしに線状結像が可能な
アナモフィック光学系を容易に構成することができる。
According to the invention described in claim 7, in the invention described in claim 5, since the condensing means is formed by a spherical lens or an aspherical lens which is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and a cylinder lens, a special lens is used. An anamorphic optical system capable of linear imaging can be easily configured without using it.

【0112】請求項8記載の発明は、請求項5記載の発
明において、回転対称な球面又は非球面レンズと、レー
ザビームを集光又は発散するミラーとにより集光手段を
形成し、前記ミラーを光路折り返し用のミラー又は光路
分離手段と一体に形成し、発光源の配列方向における前
記集光手段の結像面近傍に受光素子アレイを配置したの
で、光路分離手段又は折り返し用のミラーに集光系のレ
ンズ作用を行わせることができるため、アナモフィック
光学系の部品点数を少なくするとともに構成を簡略化こ
とができる。
According to an eighth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, a converging means is formed by a rotationally symmetric spherical or aspherical lens and a mirror for condensing or diverging the laser beam, and the mirror is formed. Since the light receiving element array is formed integrally with the mirror for folding the optical path or the optical path separating means and the light receiving element array is arranged in the vicinity of the image forming surface of the condensing means in the arrangement direction of the light emitting source, the light is condensed on the optical path separating means or the folding mirror. Since the lens action of the system can be performed, the number of parts of the anamorphic optical system can be reduced and the configuration can be simplified.

【0113】請求項9記載の発明は、請求項5,6,7
又は8記載の発明において、半導体レーザアレイの発光
源の配列方向と直交する方向における集光手段の結像面
近傍にスリットを設けたので、スリットにより有効光を
遮光せずにフレア光を有効に除去し、光クロストークを
低減することができる。
The invention according to claim 9 is the invention according to claim 5, 6, or 7.
Alternatively, in the invention described in Item 8, since the slit is provided in the vicinity of the image forming surface of the condensing means in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources of the semiconductor laser array, the flare light is effectively shielded without blocking the effective light. The optical crosstalk can be reduced.

【0114】請求項10記載の発明は、半導体レーザア
レイの複数の発光源からのビームを光路分離手段により
二分割し、その分割されたビームを集光手段により受光
素子アレイの各受光素子に入射し、受光素子アレイに入
力される光量により半導体レーザアレイの出力を制御す
るマルチビーム光源装置を設け、前記光路分離手段によ
り分割された他のビームを平行化するコリメータレンズ
と偏向器との間に、真円のアパーチャと、走査方向と直
交する方向にのみ曲率を有する一対のシリンダレンズと
を設けたので、半導体レーザアレイからのレーザビーム
を偏向器により被走査面に走査する場合に、アパーチャ
とシリンダレンズとの簡単な組合せの光学系を設けるこ
とにより、光軸を中心にマルチビーム光源装置を光軸回
りに回動させたときに、レーザビームを主走査方向には
光束径を変えずに副走査方向には対のシリンダレンズで
整形することができる。
According to a tenth aspect of the invention, the beams from a plurality of light emitting sources of the semiconductor laser array are divided into two by the optical path separating means, and the divided beams are incident on each light receiving element of the light receiving element array by the light converging means. A multi-beam light source device for controlling the output of the semiconductor laser array according to the amount of light input to the light-receiving element array is provided between the collimator lens and the deflector for collimating the other beams split by the optical path separating means. Since a perfect circular aperture and a pair of cylinder lenses having a curvature only in the direction orthogonal to the scanning direction are provided, when the laser beam from the semiconductor laser array is scanned on the surface to be scanned by the deflector, the aperture is By providing an optical system that is easily combined with a cylinder lens, it is possible to rotate the multi-beam light source device around the optical axis. To, in the sub-scanning direction without changing the beam diameter is a laser beam in the main scanning direction can be shaped by a pair of cylinder lenses.

【0115】請求項11記載の発明は、請求項10記載
の発明において、半導体レーザアレイ側に位置するシリ
ンダレンズを光軸を中心に回動自在に支持したので、一
対のシリンダレンズのうち、マルチビーム光源装置側の
シリンダレンズを光軸回りに回動させることにより、走
査線の間隔を調整することができ、これにより、マルチ
ビーム光源装置の交換を容易にしメンテナンス性を向上
させることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the invention, the cylinder lens located on the semiconductor laser array side is rotatably supported about the optical axis. By rotating the cylinder lens on the side of the beam light source device around the optical axis, it is possible to adjust the interval between the scanning lines, which facilitates replacement of the multi-beam light source device and improves maintainability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例に係るマルチビーム光源
装置を示す縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing a multi-beam light source device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】マルチビーム光源装置から出射されるビーム径
をアパーチャにより整形する様子を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing how a beam diameter emitted from a multi-beam light source device is shaped by an aperture.

【図3】ミラーの光軸調整手段を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an optical axis adjusting means of a mirror.

【図4】マルチビーム光源装置の組立構造を示す分解斜
視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an assembly structure of a multi-beam light source device.

【図5】マルチビーム光源装置の支持体と基板との関係
を示す分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a relationship between a support and a substrate of the multi-beam light source device.

【図6】個々の半導体レーザの制御系の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a control system of each semiconductor laser.

【図7】半導体レーザアレイの出力系の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of an output system of a semiconductor laser array.

【図8】集光手段の結像面近傍に配置したアパーチャの
作用を示す光路図である。
FIG. 8 is an optical path diagram showing the action of an aperture arranged near the image forming plane of the light collecting means.

【図9】集光手段の結像作用を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an image forming action of the light collecting means.

【図10】集光手段の結像作用を示す光路図である。FIG. 10 is an optical path diagram showing an image forming action of the light collecting means.

【図11】(a)は受光素子アレイに設けた凹レンズの
斜視図、(b)は受光素子アレイに設けたグレーティン
グの斜視図である。
11A is a perspective view of a concave lens provided in the light receiving element array, and FIG. 11B is a perspective view of a grating provided in the light receiving element array.

【図12】受光素子アレイの保護カバーに溝を形成した
状態を示すもので、(a)は正面図、(b)は側面図で
ある。
12A and 12B show a state in which a groove is formed in the protective cover of the light receiving element array, FIG. 12A being a front view and FIG. 12B being a side view.

【図13】本発明の第二の実施例に係る集光作用を示す
光路図である。
FIG. 13 is an optical path diagram showing a light collecting action according to the second embodiment of the present invention.

【図14】集光作用を示す光路図である。FIG. 14 is an optical path diagram showing a condensing action.

【図15】集光作用を示す光路図である。FIG. 15 is an optical path diagram showing a condensing function.

【図16】本発明の第三の実施例に係るレンズ形状と主
点との関係を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a relationship between a lens shape and a principal point according to a third example of the present invention.

【図17】レンズ形状と主点との関係を示す説明図であ
る。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a relationship between a lens shape and a principal point.

【図18】レンズ形状と主点との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the lens shape and the principal point.

【図19】主点の位置の変化とレンズの位置との関係を
示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the change in the position of the principal point and the position of the lens.

【図20】主点の位置の変化による発光源と主点との距
離の変化を示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing changes in the distance between the light emitting source and the principal point due to changes in the position of the principal point.

【図21】本発明の第四の実施例に係る集光手段の結像
作用を示す斜視図である。
FIG. 21 is a perspective view showing the image forming action of the light collecting means according to the fourth example of the present invention.

【図22】集光手段の結像作用を示す光路図である。FIG. 22 is an optical path diagram showing the image forming action of the light collecting means.

【図23】集光手段の結像性能を示す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing the imaging performance of the light collecting means.

【図24】本発明の第五の実施例に係る集光手段の集光
作用を示す光路図である。
FIG. 24 is an optical path diagram showing the converging action of the condensing means according to the fifth example of the present invention.

【図25】本発明の第六の実施例に係る集光手段の集光
作用を示す光路図である。
FIG. 25 is an optical path diagram showing the converging function of the condensing means according to the sixth embodiment of the present invention.

【図26】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 26 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図27】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 27 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図28】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 28 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図29】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 29 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図30】本発明の第七の実施例に係る集光手段の集光
作用を示す光路図である。
FIG. 30 is an optical path diagram showing a condensing function of the condensing unit according to the seventh embodiment of the present invention.

【図31】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 31 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図32】本発明の第八の実施例に係る集光手段の集光
作用を示す光路図である。
FIG. 32 is an optical path diagram showing a condensing function of the condensing unit according to the eighth embodiment of the present invention.

【図33】集光手段の集光作用を示す光路図である。FIG. 33 is an optical path diagram showing the light collecting action of the light collecting means.

【図34】本発明の第九の実施例に係るスリットの作用
を示す光路図である。
FIG. 34 is an optical path diagram showing the action of the slit according to the ninth embodiment of the present invention.

【図35】本発明の第十の実施例に係る光走査装置の斜
視図である。
FIG. 35 is a perspective view of an optical scanning device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図36】光走査装置の走査作用を示す光路図である。FIG. 36 is an optical path diagram showing the scanning operation of the optical scanning device.

【図37】従来の光走査装置の概略を示す斜視図であ
る。
FIG. 37 is a perspective view showing the outline of a conventional optical scanning device.

【図38】従来の半導体レーザアレイの発光量を検出す
る構造を示す断面図である。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing a structure for detecting the light emission amount of a conventional semiconductor laser array.

【図39】(a)は受光素子の配列方向の偏心と光クロ
ストークとの関係を示す特性図、(b)は半導体レーザ
と受光素子との関係を示す模式図である。
39A is a characteristic diagram showing a relationship between eccentricity in the array direction of the light receiving elements and optical crosstalk, and FIG. 39B is a schematic diagram showing a relationship between the semiconductor laser and the light receiving elements.

【図40】ビームスポット径と遮断周波数との関係を示
す特性図である。
FIG. 40 is a characteristic diagram showing a relationship between a beam spot diameter and a cutoff frequency.

【図41】走査光学系への入射光束径を調整する手段と
してプリズムを用いた従来例を示す説明図である。
FIG. 41 is an explanatory diagram showing a conventional example in which a prism is used as a means for adjusting the incident light beam diameter to the scanning optical system.

【図42】走査光学系への入射光束径を調整する手段と
してビームコンプレッサを用いた従来例を示す説明図で
ある。
FIG. 42 is an explanatory diagram showing a conventional example in which a beam compressor is used as a means for adjusting the incident light beam diameter to the scanning optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 マルチビーム光源装置 11 基板 12 半導体レーザアレイ 13 受光素子アレイ 14,15 発光源 16,17 受光素子 19 支持体 20 光路分離手段 21 集光手段、アナモフィックレンズ 22 アパーチャ 23 ミラー 27 光軸可変手段 29 コリメータレンズ 30 アパーチャ 48 保護カバー 49 溝 50 集光手段 51 球面レンズ 52 シリンダレンズ 53 集光手段 54 シリンダレンズ 55 集光手段 56,58 シリンダレンズ 57,60 集光手段 61,62 シリンダレンズ 63 非球面レンズ 64,65 集光手段 66 コリメータレンズ 67 シリンダレンズ 68,69 集光手段 70 スリット 82 偏向器 83,84 シリンダレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multi-beam light source device 11 Substrate 12 Semiconductor laser array 13 Light receiving element array 14,15 Light emitting source 16,17 Light receiving element 19 Support 20 Optical path separating means 21 Condensing means, anamorphic lens 22 Aperture 23 Mirror 27 Optical axis changing means 29 Collimator Lens 30 Aperture 48 Protective cover 49 Groove 50 Condensing means 51 Spherical lens 52 Cylinder lens 53 Condensing means 54 Cylinder lens 55 Condensing means 56,58 Cylinder lens 57,60 Condensing means 61,62 Cylinder lens 63 Aspherical lens 64 , 65 Condensing means 66 Collimator lens 67 Cylinder lens 68, 69 Condensing means 70 Slit 82 Deflector 83, 84 Cylinder lens

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からのビームを二分割する光路分離手
段と、この光路分離手段により分割されたビームを集束
させる集光手段と、前記発光源に対応する複数の受光素
子を有して前記集光手段の合焦点位置に配置された受光
素子アレイとを具備し、この受光素子アレイに入力され
る光量により前記半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、前記半導体レーザアレ
イから前記受光素子アレイまでの光路中にアパーチャを
設けたことを特徴とするマルチビーム光源装置。
1. A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means, and the light emission. A light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to a light source and arranged at a focus position of the light-collecting means, and controlling the output of the semiconductor laser array by the amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device, an aperture is provided in an optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array.
【請求項2】 複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からのビームを二分割する光路分離手
段と、この光路分離手段により分割されたビームを集束
させる集光手段と、前記発光源に対応する複数の受光素
子を有して前記集光手段の合焦点位置に配置された受光
素子アレイとを具備し、この受光素子アレイに入力され
る光量により前記半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、前記半導体レーザアレ
イから前記受光素子アレイまでの光路中に、光軸可変手
段により反射角が変更されるミラーを設けたことを特徴
とするマルチビーム光源装置。
2. A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means, and the light emission. A light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to a light source and arranged at a focus position of the light-collecting means, and controlling the output of the semiconductor laser array by the amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device described above, a mirror whose reflection angle is changed by an optical axis changing means is provided in the optical path from the semiconductor laser array to the light receiving element array.
【請求項3】 複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からのビームを二分割する光路分離手
段と、この光路分離手段により分割されたビームを集束
させる集光手段と、前記発光源に対応する複数の受光素
子を有して前記集光手段の合焦点位置に配置された受光
素子アレイとを具備し、この受光素子アレイに入力され
る光量により前記半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、前記半導体レーザアレ
イが保持された支持体と、前記半導体レーザアレイを駆
動する出力制御回路の少なくとも一部及び前記受光素子
アレイを有する基板とを設け、前記受光素子アレイの受
光面を前記支持体に当接させてこの支持体と前記基板と
を前記発光源の配列方向に沿って相対的に変位自在に結
合したことを特徴とするマルチビーム光源装置。
3. A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means, and the light emission. A light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to a light source and arranged at a focus position of the light-collecting means, and controlling the output of the semiconductor laser array by the amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device, a support body holding the semiconductor laser array, a substrate having at least a part of an output control circuit for driving the semiconductor laser array and the light receiving element array are provided, and the light receiving element array The light receiving surface is brought into contact with the support, and the support and the substrate are coupled so as to be relatively displaceable along the arrangement direction of the light emitting sources. Multi-beam light source device.
【請求項4】 複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からのビームを二分割する光路分離手
段と、この光路分離手段により分割されたビームを集束
させる集光手段と、前記発光源に対応する複数の受光素
子を有して前記集光手段の合焦点位置に配置された受光
素子アレイとを具備し、この受光素子アレイに入力され
る光量により前記半導体レーザアレイの出力を制御する
マルチビーム光源装置において、前記受光素子アレイの
保護カバーに前記受光素子の分割線上に位置する凹状の
溝を形成したことを特徴とするマルチビーム光源装置。
4. A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means, and the light emission. A light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to a light source and arranged at a focus position of the light-collecting means, and controlling the output of the semiconductor laser array by the amount of light input to the light-receiving element array. In the multi-beam light source device described above, a concave groove located on the dividing line of the light receiving element is formed in the protective cover of the light receiving element array.
【請求項5】 複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からの複数のレーザビームを二分割す
る光路分離手段と、この光路分離手段により分割された
複数のレーザビームをそれぞれ前記発光源の配設方向に
対して直交する方向に長い長円状に分離・集光する集光
手段と、前記発光源に対応する複数の受光素子が前記発
光源の配列方向と平行に配列された受光素子アレイとよ
りなることを特徴とするマルチビーム光源装置。
5. A semiconductor laser array having a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a plurality of laser beams from the light emitting sources into two, and a plurality of laser beams divided by the optical path separating means. A condensing means for separating and condensing into a long ellipse in a direction orthogonal to the direction in which the light sources are arranged, and a plurality of light receiving elements corresponding to the light emission sources are arranged in parallel with the arrangement direction of the light emission sources. A multi-beam light source device comprising a light receiving element array.
【請求項6】 集光手段として単玉のアナモフィックレ
ンズを用い、発光源の配列方向における前記アナモフィ
ックレンズの結像面近傍に受光素子アレイを配置したこ
とを特徴とする請求項5記載のマルチビーム光源装置。
6. The multi-beam according to claim 5, wherein a single-lens anamorphic lens is used as the condensing means, and the light receiving element array is arranged in the vicinity of the image plane of the anamorphic lens in the arrangement direction of the light emitting sources. Light source device.
【請求項7】 光軸に対して回転対称な球面又は非球面
レンズと、シリンダレンズとにより集光手段を形成した
ことを特徴とする請求項5記載のマルチビーム光源装
置。
7. The multi-beam light source device according to claim 5, wherein a condensing means is formed by a spherical lens or an aspherical lens which is rotationally symmetric with respect to the optical axis, and a cylinder lens.
【請求項8】 回転対称な球面又は非球面レンズと、レ
ーザビームを集光又は発散するミラーとにより集光手段
を形成し、前記ミラーを光路折り返し用のミラー又は光
路分離手段と一体に形成し、発光源の配列方向における
前記集光手段の結像面近傍に受光素子アレイを配置した
ことを特徴とする請求項5記載のマルチビーム光源装
置。
8. A focusing means is formed by a rotationally symmetric spherical or aspherical lens and a mirror for focusing or diverging a laser beam, and the mirror is formed integrally with a mirror for folding an optical path or an optical path separating means. 6. The multi-beam light source device according to claim 5, wherein a light receiving element array is arranged in the vicinity of the image forming surface of the light converging means in the arrangement direction of the light emitting sources.
【請求項9】 半導体レーザアレイの発光源の配列方向
と直交する方向における集光手段の結像面近傍にスリッ
トを設けたことを特徴とする請求項5,6,7又は8記
載のマルチビーム光源装置。
9. The multi-beam according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein a slit is provided in the vicinity of the image plane of the condensing means in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sources of the semiconductor laser array. Light source device.
【請求項10】 少なくとも、複数の発光源を有する半
導体レーザアレイと、前記発光源からのビームを二分割
する光路分離手段と、この光路分離手段により分割され
たビームを集束させる集光手段と、前記発光源に対応す
る複数の受光素子を有して入力される光量により前記半
導体レーザアレイの出力を制御する受光素子アレイとよ
りなるマルチビーム光源装置を設け、前記光路分離手段
により分割された他のビームを平行化するコリメータレ
ンズと偏向器との間に、真円のアパーチャと、走査方向
と直交する方向にのみ曲率を有する一対のシリンダレン
ズとを設けたことを特徴とする光走査装置。
10. A semiconductor laser array having at least a plurality of light emitting sources, an optical path separating means for dividing a beam from the light emitting sources into two, and a condensing means for converging the beams divided by the optical path separating means. A multi-beam light source device including a light-receiving element array having a plurality of light-receiving elements corresponding to the light-emitting source and controlling the output of the semiconductor laser array according to the input light quantity is provided, and the multi-beam light source device is divided by the optical path separating means. An optical scanning device characterized in that a perfect circular aperture and a pair of cylinder lenses having a curvature only in a direction orthogonal to the scanning direction are provided between a collimator lens for collimating the beam and the deflector.
【請求項11】 半導体レーザアレイ側に位置するシリ
ンダレンズを光軸を中心に回動自在に支持したことを特
徴とする請求項7記載の光走査装置。
11. The optical scanning device according to claim 7, wherein a cylinder lens located on the semiconductor laser array side is supported rotatably about an optical axis.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006053116A (en) * 2004-08-13 2006-02-23 Sei Tsunezo Optics system structure for coupling plurality of laser beams
JP2006259574A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus

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