JPH06289306A - 光電変換手段及びそれを用いた光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光束を光電変換素子の分光感度分布のピーク
波長付近の蛍光に変換して、該蛍光を光電変換すること
により、入力光束を効率良く光電変換し、出力信号を得
ることのできる光電変換手段及び、該光電変換手段を用
いて同期信号を検出し、高精度に光走査できるようにし
た光走査装置を提供すること。 【構成】 光束を受光して蛍光を発する蛍光物質と該蛍
光を電気信号に変換する光電変換素子とを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換手段及びそれ
を用いた光走査装置に関し、特に光源からの光束を光電
変換素子の分光感度分布のピーク波長付近の蛍光に変換
し、該蛍光を光電変換することにより、例えば光走査装
置の同期信号を検出するようにしたレーザービームプリ
ンターやマルチレーザービームプリンタ等に好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｓｉ、ＧａＡｓ系の半導体を用い
た光電変換素子は可視域から赤外域にかけての分光感度
分布を有し、そのピーク波長が約９００〜１０００ｎｍ
付近に存在するものが量産されている。これらの光電変
換素子において、可視領域での光センシングの場合、感
度が最も良い波長帯で光電変換を行なうのではなく、分
光感度分布のすそ領域において光電変換を行なってい
た。

【０００３】また、可視タイプと呼ばれる光センサーに
おいて、可視光を利用したい場合にはセンサーの光入射
側に赤外線吸収フィルター又は赤外線反射フィルターを
配して、分光感度分布を可視領域に設定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記光電変換手段にお
いて、黒体輻射による自然光の光センシングでは波長帯
域が広域である為、波長積分光のフォトエネルギーが大
きくなり、光電変換後の出力が大きくとれるのでＳ／Ｎ
比はある程度良い。

【０００５】しかしながらレーザー光等の狭帯域波長に
対しての光センシング出力や、高速にスイッチング、又
は光センサーを通過する光に関しての出力は装置の設計
状態によっては非常に小さくなってしまう。

【０００６】この結果、半導体素子の暗電流に出力電流
が埋もれてしまいＳ／Ｎ比が非常に悪くなってしまうと
いう問題点があった。

【０００７】また微弱光に対してフォトマルチプライヤ
等のアバランジェ電子増幅によればセンシングが可能で
あるが装置として非常に高価なものとなってしまうとい
う問題点があった。

【０００８】本発明は、光源からの光束を光電変換素子
の分光感度分布のピーク波長付近の蛍光に変換して、該
蛍光を光電変換することにより、入力光束を効率良く光
電変換し、出力信号を得ることのできる光電変換手段及
び、該光電変換手段を用いて同期信号を検出し、高精度
に光走査できるようにした光走査装置の提供を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光電変換手段は
光束を受光して蛍光を発する蛍光物質と該蛍光を電気信
号に変換する光電変換素子とを有することを特徴として
いる。

【００１０】特に、前記蛍光物質は可視から紫外の光束
を受けて赤色又は赤外領域の蛍光を発することや、前記
蛍光物質は燐光を発する物質であること、前記光電変換
手段はＳｉ又はＧａＡｓを基材としてドーピングを行な
ったＰＮ接合型又はＰＩＮ接合型のダイオードであるこ
と、前記蛍光物質は透明部材の表面に展着させたもので
あること等を特徴としている。

【００１１】更に、前記透明部材は平行平板又はレンズ
であることや、前記レンズは少なくとも蛍光物質を展着
したレンズ面に対して反対側のレンズ面に曲率を有する
こと、前記蛍光物質は反射部材の表面に展着させたもの
であること、前記蛍光物質はガラスまたは透明樹脂に混
入させたものであること、前記蛍光物質からの蛍光を光
ファイバーで前記光電変換素子へ導光したこと、等を特
徴としている。

【００１２】また本発明の光走査装置は、光源手段から
の光束を光偏向器で偏向し被走査面上を光走査する際、
該光源手段からの光束を光偏向器を介して受光する光電
変換手段を設け、該光電変換手段からの出力信号を利用
して、該光走査のタイミングを調整する光走査装置にお
いて、該光電変換手段が該光源手段からの光束を受光し
て蛍光を発する蛍光物質と、該蛍光物質からの蛍光を光
電変換する光電変換素子とを有することを特徴としてい
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。図中、Ｌａは光源からの光束であり、紫外線や比較
的短波長の可視光（例えば波長５５０ｎｍ程度の緑色
光）で例えばレーザー光等、狭帯域の光束である。

【００１４】１はＳｉのＰＩＮ型のフォトダイオード
（光電変換素子）であり、光電変換の際の分光感度分布
のピーク波長を９００ｎｍ付近に有している。

【００１５】２は光束Ｌａに対して透明な平行平板であ
り、フォトダイオード１側の面に蛍光物質３が展着され
ている。

【００１６】蛍光物質３は光束Ｌａにより励起され、略
同時に（実際には数１０ピコ秒遅れると言われてい
る。）蛍光Ｌｂを発する物質であり光束Ｌａによる入力
信号を蛍光Ｌｂによる信号に変換している。該蛍光物質
３は例えば、ペリレン、アントアントレン、３−メチル
コラントレン等よりなっている。

【００１７】本実施例の光電変換手段４は、光源からの
光束Ｌａを受光して蛍光物質３がフォトダイオード１の
分光感度分布のピーク波長付近の蛍光を放出し、該蛍光
Ｌｂをフォトダイオード１で光電変換している。

【００１８】これよりフォトダイオード１の光束Ｌａに
対する感度が低くても、光束Ｌａによる入力信号を効率
よく光電変換でき、Ｓ／Ｎ比の高い出力信号を得ること
ができる。

【００１９】図２は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。

【００２０】本実施例では図１の実施例１と比べ、平行
平板２に替えてレンズ５を用いた点が異り、その他の構
成は略同じである。

【００２１】レンズ５は光入射側の面５ａに蛍光物質３
が展着されており、これと対向する射出側の面５ｂは曲
率を有している。

【００２２】本実施例において射出面５ｂは入射面（蛍
光面）５ａに焦点を有し、蛍光物質３から発散放射する
蛍光Ｌｂを略平行光としている。

【００２３】これより、蛍光物質３からの蛍光Ｌｂをフ
ォトダイオード１に効率良く導光し、入射する光束Ｌａ
を、より効率良く出力信号に変換している。

【００２４】図３は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。

【００２５】本実施例は図１の実施例１と比べ、平行平
板２に替えて反射板６を用いた点が異なり、その他の構
成は略同じである。

【００２６】６は反射板であり、反射面６ａ上に蛍光物
質３が展着されている。

【００２７】本実施例では蛍光物質３を反射面６ａ上に
設けており、後方に発光した蛍光Ｌｂも反射面６ａで反
射して前方（フォトダイオード１方向）に放射させるこ
とで、入射する光束Ｌａを、より効率良く出力信号に変
換している。

【００２８】図４は、本発明の実施例４の要部概略図で
ある。

【００２９】本実施例は図１の実施例１と比べて、光フ
ァイバーを用いて蛍光を導光している点が異なりその他
の構成は略同じである。

【００３０】７は光ファイバーであり、蛍光物質３から
の蛍光をフォトダイオード１へ導光している。

【００３１】本実施例では蛍光物質３を設けた平行平板
２とフォトダイオード１とを光ファシイバー７でカップ
リングしており、蛍光物質３からの蛍光を該光ファイバ
ー７を介してフォトダイオード１に導光している。

【００３２】光ファイバー７は蛍光物質３に近接させて
設けることが容易であり、蛍光物質３より発散放射する
蛍光を効率良くフォトダイオード１に導光でき、入射す
る光束Ｌａを、より効率良く出力信号に変換している。

【００３３】図５は本発明の実施例５の光電変換手段を
用いた光走査装置の要部概略図である。

【００３４】本実施例では図１の光電変換手段４を用い
て光走査の同期信号を得ている。

【００３５】図５において、光源手段１１（可視又は紫
外域の光束を発する半導体レーザーダイオード等）より
出射した発散光束はコリメーターレンズ１２によって平
行光束とされ、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンド
リカルレンズ１３によって線状に集光され、回転多面鏡
よりなる光偏向器１４の偏向反射面１４ａに線状光束と
して入射する。

【００３６】偏向反射面１４ａに入射した光束は、反射
偏向されｆ−θ特性を有する走査レンズ１５，１６に入
射する。

【００３７】走査レンズ１５，１６に入射した光束は集
光され感光ドラム等の像担持体の表面（被走査面）１７
上に光スポットを形成する。

【００３８】そして光偏向器１４を回転軸Ｐを軸に矢印
ａ方向に回転させることにより被走査面１７上を矢印１
０方向に光走査している。

【００３９】本実施例においては、光偏向器１４で偏向
された光束Ｌａを走査レンズ１５，１６を介して、被走
査面１７に対し光走査の開始側に設けた反射ミラー１８
で反射し、スリット１９を介して光電変換手段４に入射
させ、該光電変換手段４で前述の如く光電変換して同期
信号を得ている。

【００４０】そして、該同期信号に基づいて画像書き込
みのタイミングの調整等を行なっている。

【００４１】これらの構成により、本実施例はＳ／Ｎ比
の高い同期信号が得られ、良好なる光走査を行なうこと
ができる。

【００４２】尚、本発明において蛍光物質から放射され
る蛍光は励起を遮断した後の残光が無い、或は短いもの
だけに限らず、所謂燐光のように残光の長いものを用い
ても良い。

【００４３】図６は入力光束に対する残光の長さを示し
た説明図であり、図中曲線ｃは光源からの光束、曲線ａ
は図１の蛍光物質３が曲線ｃで示す光束により励起され
たときの蛍光、曲線ｂはアズレンやＮジメチルアニリン
等の蛍光物質が曲線ｃで示す光束により励起されたとき
の燐光である。

【００４４】同図に示すように、曲線ａの蛍光は残光が
殆ど無く、曲線ｃの光束の強度変化に略追従して強度が
変化する。一方燐曲線ｂで示す光は曲線ｃで示す入力光
束に対して立ち上がりが遅れ、寿命も長い。このような
燐光を放射する蛍光物質を用いて光電変換手段を構成す
ることによっても、光束による入力信号と光電変換後の
出力信号との間のディレイタイムが蛍光に比べ異なるだ
けで蛍光と同様に同期信号として用いることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、光源からの光束を光電
変換素子の分光感度分布のピーク波長付近の蛍光に変換
して、該蛍光を光電変換することにより、入力光束を効
率良く光電変換し、出力信号を得ることのできる光電変
換手段及び、該光電変換手段を用いて同期信号を検出
し、高精度に光走査できるようにした光走査装置を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図。

【図２】 本発明の実施例２の要部概略図。

【図３】 本発明の実施例３の要部概略図。

【図４】 本発明の実施例４の要部概略図。

【図５】 本発明の実施例５の要部概略図。

【図６】 入射光及び蛍光の光強度−時間特性図

【符号の説明】

１ フォトダイオード ２ 平行平板 ３ 蛍光物質 ４ 光電変換手段 ５ レンズ ６ 反射板 ７ 光ファイバー １１ 光源手段 １２ コリメーターレンズ １３ シリンドリカルレンズ １４ 光偏向器 １５，１６ 走査レンズ １７ 被走査面 １８ 反射ミラー １９ スリット

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束を受光して蛍光を発する蛍光物質と
   該蛍光を電気信号に変換する光電変換素子とを有するこ
   とを特徴とした光電変換手段。
2. 【請求項２】 前記蛍光物質は可視から紫外の光束を受
   けて赤色又は赤外領域の蛍光を発することを特徴とした
   請求項１の光電変換手段。
3. 【請求項３】 前記蛍光物質は燐光を発する物質である
   ことを特徴とした請求項１の光電変換手段。
4. 【請求項４】 前記光電変換手段はＳｉ又はＧａＡｓを
   基材としてドーピングを行なったＰＮ接合型又はＰＩＮ
   接合型のダイオードであることを特徴とした請求項１の
   光電変換手段。
5. 【請求項５】 前記蛍光物質は透明部材の表面に展着さ
   せたものであることを特徴とした請求項１の光電変換手
   段。
6. 【請求項６】 前記透明部材は平行平板又はレンズであ
   ることを特徴とする請求項１の光電変換手段。
7. 【請求項７】 前記レンズは少なくとも蛍光物質を展着
   したレンズ面に対して反対側のレンズ面に曲率を有する
   ことを特徴とした請求項６の光電変換手段。
8. 【請求項８】 前記蛍光物質は反射部材の表面に展着さ
   せたものであることを特徴とした請求項１の光電変換手
   段。
9. 【請求項９】 前記蛍光物質はガラスまたは透明樹脂に
   混入させたものであることを特徴とした請求項１の光電
   変換手段。
10. 【請求項１０】 前記蛍光物質からの蛍光を光ファイバ
    ーで前記光電変換素子へ導光したことを特徴とする請求
    項１の光電変換手段。
11. 【請求項１１】 光源手段からの光束を光偏向器で偏向
    し被走査面上を光走査する際、該光源手段からの光束を
    光偏向器を介して受光する光電変換手段を設け、該光電
    変換手段からの出力信号を利用して、該光走査のタイミ
    ングを調整する光走査装置において、該光電変換手段が
    該光源手段からの光束を受光して蛍光を発する蛍光物質
    と、該蛍光物質からの蛍光を光電変換する光電変換素子
    とを有することを特徴とする光電変換手段を有した光走
    査装置。