JPH06347712A

JPH06347712A - マルチビーム光源装置

Info

Publication number: JPH06347712A
Application number: JP14026193A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamaguchi; 勝己山口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザアレイの個々の半導体レーザの
出力を高速、高精度に出力制御することが可能なマルチ
ビーム光源装置を提供する。【構成】半導体レーザアレイ１０の出力を制御するマ
ルチビーム光源装置において、Δｘを結像面Ｒ（Δｘ＝
０）からのデフォーカス値とし、ＮＡをモニタ光学系１
９の物体側開口数とし、ｐを半導体レーザアレイの隣接
発光源間距離とし、ｍをモニタ光学系１９の結像倍率と
し、Ｌをモニタ光学系１９の射出瞳と受光素子アレイ１
８との間の距離とした時、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦１
／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕の関係式で表わされる範囲内で、受光素子アレイ１８を
モニタ光学系１９の結像面ＲからΔｘだけデフォーカス
して配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、デジ
タル複写機、レーザファクシミリ等の光源部として用い
られるマルチビーム光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速化の要求に応じてレーザプリ
ンタ等の光源装置として、半導体レーザアレイなどを用
いて複数ビームを同時に走査するマルチビーム走査方式
が知られている。このようなレーザプリンタにおいて
は、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、感光体の速度Ｖｏは５００
ｍｍ／ｓｅｃ程度となり、シングルビームでは回転多面
鏡の回転数（ｒｐｍ）は、Ｒ＝Ｖｏ×ＤＰＩ×６０／（２５．４×Ｎ） …（１）で示される。ＤＰＩは１インチ当たりの記録密度で一般
的には３００〜４００、Ｎは回転多面鏡の反射面数で一
般的には５〜１０である。今、この（１）式に、Ｖｏ＝
５００、ＤＰＩ＝３００、Ｎ＝６を代入すると、Ｒ＝５
９０５５（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
できず、流体軸受、磁気軸受等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、レーザ制御回路やホス
トマシンからのデータ転送の高速化が必要となり、コス
トアップとなる。しかし、複数のレーザビームで一括走
査することにより、レーザビームの数をＭ本とした時、
回転多面鏡の回転数、レーザの変調周波数を１／Ｍとす
ることができ、大幅なコストダウンを図ることができる
ことから、近年においてはよく用いられている。

【０００３】上述したようなマルチビーム走査方式に
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集光し感光体上で近接し
たレーザビームとするビーム合成方式と、半導体レーザ
アレイを光源として用いる方式とが一般的に知られてい
る。前者のビーム合成方式は、レーザビームの合成手段
が複雑になりやすく、装置が大型化し、また、温度変
動、振動などによる半導体レーザ間の相対位置のわずか
の変動に対して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てしまうため、安
定した光走査を行うことが難しい。一方、後者の半導体
レーザアレイを光源として用いる方式は、複数の発光素
子（ＬＤ）が同一チップ内に近接して設けられているた
め、前者の方式のような問題は発生しない。しかし、こ
のような半導体レーザアレイを光源として用いた時、発
光素子間の特性のバラツキや経時変化による特性劣化の
違いにより、常に安定した発光出力を得ることは困難な
ことである。

【０００４】このようなことから、例えば、実開昭６３
−８９２７３号公報に開示されているものがある。これ
は、図２８に示すように、複数個のＬＤ１ａからなるＬ
Ｄアレイ１の後方に、導波部材としての光ガイド２を介
して、複数個の受光素子３ａからなる受光素子アレイ３
を配置させることにより、各ＬＤ１ａの後方光（バック
ビーム）４を受光素子３ａに導光させ、これにより各Ｌ
Ｄ１ａの出力制御を行うという方法である。しかし、Ｌ
Ｄパッケージ内の狭いスペース内で各ＬＤ１ａのバック
ビーム４を独立に対応した受光素子３ａに導光しようと
しても、ＬＤ１ａの発するレーザ光の広がり角が１０〜
４０°程度（半値全角）と大きいため、光クロストーク
がなくなるように受光素子３ａを完全に分離することは
難しく、また、分離できたとしても、ＬＤ１ａ、受光素
子３ａ、導波路の相対的な位置精度が極端に厳しいもの
となったり、各受光素子３ａへの導光手段によるモニタ
光量の大幅な低下を引き起こすなどの不都合がある。ま
た、本出願人による特開昭５９−１９２５２号公報や、
特開平１−１０６４８６号公報に開示されているよう
に、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１個ずつ変調して出
力制御する方法がある。ところが、このような方法で
は、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ができない。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形成されてなり、発光素子間の
熱干渉（他の発光素子のｏｎ／ｏｆｆによる温度変動）
による出力変動が生じるが、発光素子間隔が５０〜１０
０μｍの半導体レーザアレイの熱干渉による出力変動の
時定数は数百μｓ〜数ｍｓとなる。

【０００５】そこで、本出願人により出願された特願平
４−１２４６９９号の中で、半導体レーザアレイの各Ｌ
Ｄの前方に出射された光の一部を分割してレンズ等の集
光手段を用いて受光素子アレイの各受光素子に独立に導
光させ、各ＬＤを独立して出力制御するフロントモニタ
方式が開示されている。このフロントモニタ方式は、半
導体レーザアレイの前方光（フロントビーム）の一部を
分割してモニタリングを行うため、ＬＤ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、常に独立してモニ
タ出力を得ることができるため、高精度でリアルタイム
の出力制御を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなフ
ロントモニタ方式においても、以下に述べるような課題
がある。まず、第一の課題について述べる。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距離（光路長）
は、結像倍率の増加に従って急激に増加するため、光源
装置を小型でコンパクトなものとするためには、その集
光手段の結像倍率を極力小さく設定することが必要とな
る。また、半導体レーザアレイの発光源間の距離は、前
記結像倍率に従って拡大（縮小）されて受光素子アレイ
上に結像されるため、結像倍率が小さいと、受光素子ア
レイと入射ビームとの相対的な位置精度、特に受光素子
配列方向における位置精度が厳しいものとなる。図２９
は、図３０の発光素子アレイ６に対する受光素子アレイ
７の受光素子配列方向Ｘ（発光源配列方向と同一）の位
置ずれと光クロストークとの関係を模式的に描いたもの
である。破線Ａ（Ａ₁、Ａ₂）は高倍率、実線Ｂ（Ｂ₁、
Ｂ₂）は低倍率の時の光クロストークを示す。また、図
３０において、隣接の発光素子６₁，６₂に対向する隣接
の受光素子７₁，７₂が受光すべきレーザビームからの漏
れ光Ｉ₁₂，Ｉ₂₁によるノイズは、例えば、Ａ₁（Ｂ₁）＝
Ｉ₂₁／Ｉ₁₁、Ａ₂（Ｂ₂）＝Ｉ₁₂／Ｉ₂₂で表わされる。Ｃ
ｏは光クロストークの許容値、Ｗ₁，Ｗ₂は各々の倍率に
おけるＣｏに対する受光素子配列の位置ずれ許容範囲を
示すものであるが、倍率の低下に従って受光素子アレイ
７の位置ずれ許容範囲が狭くなる。このように受光素子
配列方向Ｘの位置ずれが低倍率になるほど、受光素子ア
レイ７の位置ずれ許容範囲は厳しいものとなることがわ
かる。

【０００７】次に、第二の課題として、結像倍率に応じ
てレーザビームが受光素子アレイ７上に微小なスポット
に絞り込まれるため、低倍率とするに従って受光面でエ
ネルギー密度が急激に増加し、光電変換の飽和による受
光素子７₁，７₂の応答特性の劣化を引き起こし、これに
より出力制御の高速性を損なってしまう。図３１は、受
光ビーム径に対する遮断周波数の変化の様子を示したも
のである。すなわち、同一光量の条件でビーム径を振っ
て受光素子７₁，７₂の周波数応答特性を測定した時の遮
断周波数（利得がＤＣ時の−３ｄＢとなる周波数）をビ
ーム径に対してプロットしたものであり、ビーム径が小
さくなるに従い、遮断周波数が急激に小さくなることが
わかる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
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分割するビーム分割
手段と、このビーム分割手段により分割された複数のレ
ーザビームを分離・集光する集光手段を有するモニタ光
学系と、このモニタ光学系の結像面近傍に配置され前記
発光源からのレーザビームを独立して受光する受光素子
を有する受光素子アレイとを備え、前記受光素子からの
出力に応じて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、Δｘを結像面（Δｘ＝
０）からのデフォーカス値とし、ＮＡをモニタ光学系の
物体側開口数とし、ｐを半導体レーザアレイの隣接発光
源間距離とし、ｍをモニタ光学系の結像倍率とし、Ｌを
モニタ光学系の射出瞳と受光素子アレイとの間の距離と
した時、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦１
／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕の関係式で表わされる範囲内で、前記受光素子アレイを
前記モニタ光学系の結像面からΔｘだけデフォーカスし
て配置した。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、モニタ光学系の結像面の近傍に拡散手段
を配設した。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、分離・集光された複数のレーザビ
ームの偏光方向を１本おきに９０°回転するように半波
長板をモニタ光学系の結像面の近傍に配置させ、各レー
ザビームの偏光方向に対応した偏光成分が透過するよう
に設定された偏光板を前記半波長板の後方の受光素子ア
レイ側に配置した。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項１，２又
は３記載の発明において、受光素子アレイの複数の受光
素子間を遮光する遮光手段を設けた。

【００１２】請求項５記載の発明では、請求項１，２，
３又は４記載の発明において、受光素子アレイを、その
受光面が発光源の配列方向と垂直な断面内で光軸に対し
て傾斜して配置した。

【００１３】請求項６記載の発明では、請求項１，２，
３，４又は５記載の発明において、モニタ光学系内の集
光手段の像側焦点近傍にアパーチャを配置した。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明においては、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
して分割し、これら分割された各レーザビームを分離・
集光し、集光手段によりレーザビームが良好に分離する
範囲で結像面からデフォーカスして配置された受光素子
アレイにビームを拡大して導光するようにしたので、光
クロストークを劣化させずに受光ビームのエネルギー密
度を低減させることが可能となり、また、結像倍率をさ
ほど大きくせずに周波数応答性を改善することが可能と
なり、さらに、半導体レーザアレイの波長変動によりピ
ント変動が生じても受光素子の応答特性を安定して保持
することが可能となる。

【００１５】請求項２記載の発明においては、拡散手段
を設けたことにより、微小スポットに結像した複数のレ
ーザビームを拡散ビームとして受光素子アレイに導くよ
うにしたので、受光ビームのエネルギー密度を良好に低
減することが可能となると共に、結像面に近接して配置
するため光学的に安定した性能を得ることが可能とな
る。

【００１６】請求項３記載の発明においては、半波長板
により隣接レーザビームは互いに直交した直線偏光とな
り、この直線偏光となった各レーザビームはその偏光方
向に対応して設定された偏光板を介して受光素子アレイ
に検出されるため、デフォーカス等により受光素子アレ
イ上で隣接レーザビームと重なる程度までビーム径を拡
大しても、光クロストークが劣化せず、エネルギー密度
の低減を容易に行うことが可能となる。

【００１７】請求項４記載の発明においては、遮光手段
を設けたことにより、レーザビームをデフォーカスや拡
散手段等によりビーム径を拡大して受光素子アレイに導
いたとしても、隣接受光素子への漏れ光を遮光すること
が可能となり、しかも、フレア光も除去することが可能
となる。

【００１８】請求項５記載の発明においては、受光素子
アレイの受光面を発光源配列方向と垂直な断面内で光軸
に対して傾けて配置したことにより、発光源配列方向と
直交方向にのみ受光用のレーザビーム径を拡大させ、光
クロストークに影響を与えずにエネルギー密度を低減す
ることが可能となり、また、受光面の反射による半導体
レーザアレイへの戻り光を低減させることが可能とな
る。

【００１９】請求項６記載の発明においては、アパーチ
ャを設けたことにより、発光源からの発散レーザビーム
の発散角にバラツキがあっても受光素子アレイに結像さ
れるビーム径を均一にすることが可能となり、また、発
光源間の光軸と垂直方向の位置の異差や、発光源と集光
手段の光軸との垂直方向の位置ずれによるアパーチャへ
のレーザビームの照射位置の変動をなくすことが可能と
なる。

【００２０】

【実施例】請求項１記載の発明を図１〜図１１に基づい
て説明する。まず、本発明の主要部の構成の説明に入る
前に、マルチビーム光源装置の全体構成を図９〜図１１
に基づいて述べる。基板８上に固定された支持体９内に
は、複数の発光源（図示せず）を有する半導体レーザア
レイ１０が設けられている。この半導体レーザアレイ１
０から出射した複数のレーザビームは、ビーム分割手段
としてのビームスプリッタ１１により分割され透過光Ｔ
と反射光Ｋとになる。その一方の透過光Ｔはレンズケー
ス１２に保持されたコリメートレンズ１３を通過し、ア
パーチャ１４を介して略平行化され、光源装置の外部に
出射する。また、他方の反射光Ｋは、集光手段としての
レンズ１５により集光され、アパーチャ１６を介して、
折返しミラー１７により光路を変え、複数の受光素子
（図示せず）の配列方向が発光源配列方向と略同一方向
になるように設定された受光素子アレイ１８に導光され
る。この場合、レンズ１５と、アパーチャ１６と、折返
しミラー１７とは、モニタ光学系１９を構成している。
そして、受光素子アレイ１８の個々の受光素子により独
立に受光され光電変換された受光信号は、半導体レーザ
アレイ制御回路（後述する）に入力される。この半導体
レーザアレイ制御回路では、各半導体レーザが所定の出
力となるように各々の駆動電流を制御する。

【００２１】基板８には、半導体レーザアレイ１０が保
持され、この半導体レーザアレイ１０を駆動する半導体
レーザアレイ制御回路が形成されていると共に、この半
導体レーザアレイ制御回路に接続された受光素子アレイ
１８が保持されている。この基板８は、半導体レーザア
レイ１０とビームスプリッタ１１とレンズ１５とアパー
チャ１６と折返しミラー１７とが保持された支持体９と
ネジ８ａを介して固定されている。また、その支持体９
は、コリメートレンズ１３とアパーチャ１４とが保持さ
れたレンズケース１２とネジ８ａを介して固定されてい
る。

【００２２】このように受光素子アレイ１８を半導体レ
ーザ制御用の基板８上に配置したことにより、数１００
μＡ〜数ｍＡの微弱な受光素子からの信号を電線等によ
り電送しないでよいために、ノイズの影響を受けにくく
なり、また、これにより信号の遅延が少ないため、パル
ス幅が短くなっても出力を精度良く制御することがで
き、しかも、その制御部の構成も小型化することができ
る。なお、本実施例では、ビームスプリッタ１１を半導
体レーザアレイ１０とコリメートレンズ１３との間に配
置して装置の小型化を図ったが、コリメートレンズ１３
の後方に配置してもよく、この場合にはそのコリメート
レンズ１３を集光手段の一部として構成してもよい。

【００２３】ここで、半導体レーザアレイ制御回路の構
成を図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０に示
すように、この半導体レーザアレイ制御回路２０は、半
導体レーザ（発光源）の数と同数の半導体レーザ制御回
路から構成されている。すなわち、ここでは、２個の半
導体レーザ１０ａ，１０ｂから発せられた光を受光素子
１８ａ，１８ｂが受光し、これら受光素子１８ａ，１８
ｂからの信号は半導体レーザ制御回路２０ａ，２０ｂに
送られ、これにより個々の半導体レーザ１０ａ，１０ｂ
の出力制御がなされる。そこで、以下、個々の半導体レ
ーザ制御回路２０ａ，２０ｂの出力制御の動作を図１１
に基づいて述べる。今、発光レベル指令信号が比較増幅
器２１及び電流変換器２２に入力され、半導体レーザ１
０ａの光出力の一部が出力制御用の受光素子１８ａによ
りモニタされる。この場合、半導体レーザ１０ａと受光
素子１８ａと比較増幅器２１とは光・電気負帰還ループ
を構成している。比較増幅器２１は、受光素子１８ａに
誘起された光起電流（半導体レーザ１０ａの光出力に比
例する）に比例する受光信号と発光レベル指令信号とを
比較して、その結果によりそれら２つの信号が等しくな
るように、半導体レーザ１０ａの順方向電流を制御す
る。また、電流変換器２２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、発光レベル指令信号に従
って予め設定された電流（半導体レーザ１０ａの光出力
・順方向電流特性、半導体レーザ１０ａと受光素子１８
ａとの結合係数、受光素子１８ａの光入力・受光信号特
性に基づいて予め設定された電流）を出力する。そし
て、電流変換器２２の出力電流と比較増幅器２１から出
力される制御電流との和の電流が半導体レーザ１０ａの
順方向電流となる。

【００２４】光・電気負帰還ループの開ループでの交叉
周波数をｆo とし、ＤＣゲインを１００００とした場
合、半導体レーザ１０ａの光出力Ｐout のステップ応答
特性は、次式のように近似することができる。

【００２５】Ｐout ＝ＰＬ＋（ＰＳ−ＰＬ）ｅｘｐ（−２πｆo ｔ） …（２）ＰＬ：ｔ＝∞における光出力ＰＳ：電流変換器２２により設定された光量この場合、光・電気負帰還ループの開ループでのＤＣゲ
インを１００００としているため、設定誤差の許容範囲
を０．１％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。仮に、電流変換器２２により設定され
た光量ＰＳがＰＬに等しければ、瞬時に半導体レーザ１
０ａの光出力がＰＬに等しくなる。また、外乱等により
ＰＳが５％変動したとしても、ｆo ＝４０ＭＨｚ程度で
あれば、１０ｎｓ後には半導体レーザ１０ａの光出力は
設定値に対する誤差が０．４％以下になる。従って、こ
のように半導体レーザアレイ制御回路２０を構成するこ
とによって、半導体レーザアレイ１０の個々の半導体レ
ーザの出力を高速に、しかも、高精度に制御することが
できる。

【００２６】次に、本実施例の主要部の構成について説
明する。本実施例では、図９に示したような受光素子ア
レイ１８からの出力に応じて半導体レーザアレイ１０の
出力を制御するマルチビーム光源装置において、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦ １／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕…（３） Δｘ：結像面（Δｘ＝０）からのデフォーカス値ＮＡ：モニタ光学系１９の物体側開口数ｐ：半導体レーザアレイ１０の隣接発光源間距離ｍ：モニタ光学系１９の結像倍率Ｌ：モニタ光学系１９の射出瞳と受光素子アレイ１８と
の間の距離の関係式で表わされる範囲内で、受光素子ア
レイ１８をモニタ光学系１９の結像面ＲからΔｘだけデ
フォーカスして配置したことに特徴がある。以下、この
（３）式のような条件に設定した理由について順次説明
していく。

【００２７】図１は、モニタ光学系１９の光路状態を模
式的に描いたものである。この場合、複数の発光源（図
中、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２）を有する半導体レー
ザアレイ１０（図中の物体面Ｑに配置されている）から
出射した発散光たるレーザビームは、ビームスプリッタ
１１によりその一部の光が分割され、レンズ１５に入射
する。そして、アパーチャ１６、折返しミラー１７を介
して、受光素子配列方向Ｘが発光源配列方向とほぼ同一
となるように設定された受光素子アレイ１８の各受光面
に導光される。この場合、受光素子アレイ１８は、レン
ズ１５の結像面Ｒから所定量だけデフォーカスして配列
されており、受光素子アレイ１８上における各レーザビ
ームはビーム径が拡大されかつ良好に分離したビームス
ポットとされ、半導体レーザＬＤ１，ＬＤ２にそれぞれ
対応する受光素子１８ａ，１８ｂに入射する。これによ
り、光クロストークを良好に保ちながら、受光面におけ
るレーザ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
ことなしに、受光素子１８ａ，１８ｂの応答特性を保つ
ことができるため、小型で、高速、高精度な出力制御が
可能なマルチビーム光源装置を提供することができる。

【００２８】また、図２は、半導体レーザの温度特性を
示したものであり、温度変動に対して平均して０．２５
（ｎｍ／°Ｃ）程度の階段状の波長変動が生じる。この
ようなことから、受光素子アレイ１８を結像面Ｒの近傍
に配置してレーザビームを受光面上で微小スポットに結
像すると、波長変動によるピント変動が生じた時、ビー
ム径の変動により受光面のエネルギー密度が大きく変動
し、受光素子の応答速度が変動してしまう。また、波長
変動等により受光ビームの位置ずれが生じた時、受光素
子の受光面の局所的な受光感度のバラツキにより安定し
た検出信号が得られなくなる。しかし、本実施例のよう
に、当初からデフォーカスして受光ビーム径を拡大して
受光素子に照射することにより、ピント変動によるエネ
ルギー密度の変動や、入射ビームの位置変動による受光
感度の変動が緩和されるため、受光素子の応答性や受光
感度を安定化させることができる。

【００２９】次に、（３）式のデフォーカス値Δｘにつ
いて説明する。図１において、モニタ光学系１９の焦点
距離をｆとする。なお、ｍ（＞０）、Ｌ、ｐは前記した
とおりである。そして、今、物体面Ｑ〜モニタ光学系１
９の物体側主点Ｈ（半導体レーザアレイ１８〜レンズ１
５）の距離をｓ（＞０）、モニタ光学系１９の像側主点
Ｈ’〜結像面Ｒ（レンズ１５〜結像面Ｒ）の距離をｓ’
とすると、ｓ＝（１＋１／ｍ）・ｆｓ’＝ｍ・ｓ＝（１＋ｍ）・ｆとなる（ここでは、レンズ１５の後方にアパーチャ１６
を設置したので、アパーチャ１６は射出瞳でもある）。
今、結像倍率が１以上（ｍ≧１）の時、モニタ光学系１
９の開口数ＮＡは、ＮＡ＝ＮＡ_obj （物体側の開口数）≧ＮＡ_img （像側の
開口数）ただし、ＮＡ_obj ＝ｓｉｎθ，ＮＡ_img ＝ｓｉｎθ’＝
ＮＡ_obj ／ｍとなる。ガウスビーム（Gaussian-beam）の伝搬特性か
ら、ＮＡ_img ²≫λ／（π・ｍ・ｆ）（λ：波長）の条
件のもとでは、このような光学系においては、結像面近
傍に直径ｗ₀ ｗ₀ ≒２・λ／（π・ｔａｎθ’） ≒２・λ／（π・ＮＡ_img ）＝２・ｍ・λ／（π・ＮＡ） …（４）のビームウエストが形成され、また、ビーム径（直径）
ｗは結像面Ｒからデフォーカス値Δｘに対して、ｗ≒２・ＮＡ_img ・｜Δｘ｜＝２・ＮＡ・｜Δｘ｜／ｍ …（５）と表わされる（ウエストのごく近傍を除く）。

【００３０】ここで、隣接ビームピッチ（中心間距離）
をｐ’とすると、ｐ’＝ｍ・ｐ・（１＋Δｘ／Ｌ） …（６）と表わされ、隣接レーザビームが分離するためには、少
なくとも、ｐ’≧ｗ …（７）を満たす必要があり、（５）（６）式を用いて（７）式
を解くと、 −１／〔２・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦ １／〔２・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕…（８）となる。しかし、この場合、配列方向のレーザ強度分布
は、Δｘの最大値（最小値）においては、図３に示すよ
うにビームの裾野が一部重なってしまい（ハッチング領
域）、２〜３％程度の光クロストークが発生し、また、
その光クロストークは、図４に示すように、受光素子ア
レイ１８とレーザビームの配列方向Ｘの位置ずれに応じ
て増大するため、高精度な出力制御を行うことは難し
い。しかし、このような状態においても、例えば、２値
変調などには適用することができる。

【００３１】そして、レーザビームをより良好に分離す
るためには、ｐ’≧１．５・ｗ …（９）と条件を設定し、これを満たすデフォーカス値Δｘを
（５）、（６）式を用いて求めると、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦ １／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕…（１０）となる。この（１０）中、Δｘ₁＝−１／〔３・ＮＡ／
（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕とし、Δｘ₂＝１／〔３・ＮＡ／
（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕とおくと、Δｘ₁≦Δｘ≦Δｘ₂
と示すことができる。図５は、この時のΔｘの最大値Δ
ｘ₂ （Δｘ₁は最小値）における様子を示したものであ
り、この時、図３に示したようなビームの裾野の重なり
は実質的になくなる。また、図６に示すように、光クロ
ストークの許容値Ｃｏ（２〜３％を想定）に対して、位
置ずれ許容範囲Ｂを得ることができる。従って、このよ
うなことから、（１０）式を満足する範囲で受光素子ア
レイ１８を結像面ＲからΔｘだけデフォーカスして配置
することにより、光クロストーク特性を保持したまま、
エネルギー密度を大幅に低減することができる。なお、
この（１０）式は前記（３）式と同一である。

【００３２】次に、デフォーカスに関する具体例を表１
に基づいて述べる。今、（３）式において、ｐ＝０．１
（ｍｍ）、ｍ＝３、Ｌ＝１５（ｍｍ）、λ＝７８０（ｎ
ｍ）とした時、モニタ光学系１９のＮＡに対する受光素
子アレイ１８の配置されるデフォーカス範囲Δｘ｛（１
０）式に基づく、結像面基準｝、結像面におけるビーム
径ｗ₀ 、デフォーカス限界（Δｘ＝Δｘ₁，Δｘ₂）にお
けるビーム径ｗ₁，ｗ₂を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】この表１から、（１０）式の範囲内でデフ
ォーカスすることによりビーム径が大きくなる。エネル
ギー密度は（ｗ₀／ｗ₁）²、（ｗ₀／ｗ₂）²で示したよう
にビーム径の２乗に反比例するため、ＮＡの値に応じて
最大で８．０×１０~³〜０．４×１０~³をも低減させる
ことができる。実際には、受光素子の必要な応答特性を
確保できる範囲内でなるべく小さいビーム径となるよう
に適切なデフォーカス値を設定すればよい。一例とし
て、Δｘ＝Δｘ₂／２とデフォーカス値を設定すれば、
配列方向Ｘのレーザ強度分布は図７のようになり、光ク
ロストークの配列方向Ｘの位置ずれは図８のようにな
り、これにより、ｗ＝ｗ₂／２（ｐ’≒３・ｗ）となっ
て光クロストークの面で非常に有利とすることができる
と共に、エネルギー密度もＮＡの値に応じて３２×１０
~³〜１．６×１０~³だけ低減することができる。

【００３５】また、ＮＡが大きい程、すなわち、明るい
光学系とする程、受光素子アレイ１８の配置可能なデフ
ォーカス範囲は狭くなり、デフォーカスによるビーム径
の増加が急激になる。さらに、受光素子アレイ１８をプ
ラス（結像面Ｒの後方）側にデフォーカスして配置する
ことにより、受光素子アレイ１８の受光ビーム径をより
大きく設定できエネルギー密度を低減するために有利な
条件とすることができ、また、受光素子アレイ１８をマ
イナス（結像面Ｒの前方）側にデフォーカスして配置す
ることにより、デフォーカス量だけ光路長が短くなり小
型化のために有利な条件とすることができる。なお、実
際には、半導体レーザアレイ１０の発散角によって、有
効光束の上限が決定されるため、それを超えるＮＡにお
ける表１のビーム径の計算値は無効となる。因みに、モ
ノリシックな半導体レーザアレイ１０を想定した時は、
通常、発光源配列方向（受光素子配列方向Ｘと同一）の
レーザビームの発散角（半値全角）は数度〜十数度であ
り、この場合は実質的に有効な発光源配列方向の開口数
はＮＡ≦０．２５程度であり、また、受光素子アレイ１
８への到達光量（光伝達効率）も考慮すると発光源配列
方向における光学系のＮＡは０．０５〜０．２５程度に
設定するのがよい。

【００３６】上述したように、本実施例においては、半
導体レーザアレイ１０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割し、これら分割された各レーザ
ビームを分離・集光し、集光手段としてのレンズ１５に
よりレーザビームが良好に分離する範囲で結像面Ｒから
デフォーカスして配置された受光素子アレイ１８にビー
ムを拡大して導光するようにしたので、光クロストーク
を劣化させずに受光ビームのエネルギー密度を低減させ
ることができる。また、結像倍率をさほど大きくせずに
周波数応答性を改善することができるため、小型で高
速、高精度な出力制御が独立に行えるマルチビーム光源
装置を実現することができる。さらに、半導体レーザア
レイの波長変動によりピント変動が生じても受光素子の
応答特性を安定して保持することができる。

【００３７】なお、本実施例では、レンズ１５と受光素
子アレイ１８との間の光路中にアパーチャ１６を配置し
たが、このように半導体レーザアレイ１０から受光素子
アレイ１８までの光路中のどこかにアパーチャ１６を配
置することにより、半導体レーザアレイ１０からのレー
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１８上のビーム径を均一にできるため、光クロ
ストークや周波数応答特性等において安定した性能を得
ることができる。ただし、アパーチャ１６を特に設定せ
ずに半導体レーザアレイ１０からの発散ビームをそのま
ま用いてモニタ光学系１９を設定することもできる。す
なわち、少なくとも、各光学素子の有効径＞各光学素子
におけるレーザビーム径とした場合は、Ｌ＝ｍ・ｆとす
ればよく、レーザビームの発散角等に応じて表１のＮＡ
が決定される。

【００３８】次に、請求項２記載の発明を図１２〜図１
５に基づいて説明する。なお、請求項１記載の発明と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。

【００３９】ここでは、モニタ光学系１９の結像面Ｒの
近傍に拡散手段としての拡散板２３を配設したことに特
徴がある。以下、この拡散板２３を設けた理由について
述べる。図１２において、半導体レーザアレイ１０から
発した複数のレーザビームは、ビームスプリッタ１１に
より記録用ビーム（透過光Ｔ）とモニタ用ビーム（反射
光Ｋ）とに分離され、その中でモニタ用ビームはレンズ
１５に入射し集光される。この集光されたビームは、折
返しミラー１７により光路を変え、結像面Ｒの近傍に配
置された拡散板２３に微小スポットに結像されながら入
射する。図１３に示すように、拡散板２３に微小スポッ
トの状態で入射したビームは、拡散板２３により拡散さ
れながらその後方に配置された受光素子アレイ１８に入
射する。この場合、受光素子アレイ１８の配列方向Ｘは
発光源配列方向と略同一方向（なお、ＹはＸと直交する
配列直交方向）となるように設定されているため、各半
導体レーザ１０ａ，１０ｂ（発光源）からのビームはそ
れぞれに対応して受光素子１８ａ，１８ｂに導かれるこ
とになる。

【００４０】上述したように、拡散板２３により拡散さ
れビーム径の拡大されたビームを各受光素子１８ａ，１
８ｂに入射させるため、それら受光素子１８ａ，１８ｂ
上の受光ビームのエネルギー密度を良好に低減すること
ができる。また、拡散板２３によりビーム径を急激に拡
大することができるため、結像面に近接して受光素子ア
レイ１８を配置することができ、これにより光学的に安
定した性能を得ることができる。

【００４１】なお、拡散手段としては、前記拡散板２３
に限らず、拡散機能を有するものであればよく、例え
ば、図１４に示したように、回折格子２４を用いてもよ
い。この回折格子２４を発光源配列方向と直交する配列
直交方向Ｙに回折作用をもたせるように、受光素子アレ
イ１８の前方に配置した時、発光源配列方向には拡散作
用がないため、光クロストークに影響を与えずに、受光
素子アレイ１８上の受光ビームのエネルギー密度を良好
に低減することができる。

【００４２】また、図１５（ａ）は、拡散板２３を受光
素子アレイ１８と一体的に構成した場合の例であり、ま
た、図１５（ｂ）は、回折格子２４を受光素子アレイ１
８と一体的に構成した場合の例である。これら拡散板２
３及び回折格子２４のいずれの場合も、受光素子アレイ
１８の保護カバーとして共用することができる。なお、
拡散板２３を用いた時は、図１５（ｃ）に示すように、
受光素子間に拡散レーザビームの光クロストークを防止
する遮光板２５（後述する請求項４記載の発明に関連す
る）を設けることにより、隣接受光素子への漏れ光を除
去でき、これにより一層実用的とすることができる。

【００４３】次に、請求項３記載の発明を図１６〜図１
９に基づいて説明する。なお、請求項１，２記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。

【００４４】ここでは、図１６に示すように、分離・集
光された複数のレーザビームＢ１〜Ｂ４の偏光方向を１
本おきに９０°回転するように半波長板２６をモニタ光
学系１９内の結像面Ｒの近傍に配置させ、この半波長板
２６の後方の受光素子アレイ１８側に前記各レーザビー
ムＢ１〜Ｂ４の偏光方向に対応した偏光成分が透過する
ように設定された偏光板２７を配置させたことに特徴が
ある。なお、半波長板２６の前段の各レーザビームＢ１
〜Ｂ４の光路上には偏光板２８が配置されている。

【００４５】図１７（ａ）はレーザビームＢ１，Ｂ３中
の光路上に配置された偏光板２８と半波長板２６と偏光
板２７との様子を示し、また、図１７（ｂ）はレーザビ
ームＢ２，Ｂ４の光路上に配置された偏光板２８と偏光
板２７との様子を示したものである。このように半波長
板２６はレーザビームＢ１〜Ｂ４の偏光方向を１本おき
に９０°回転するように配置されている。

【００４６】図１８は、半波長板２６の構成例を示すも
のである。半波長板２６と透光板２９とを１個おきに保
持部材３０上に配設したものであり、透光板２９は少な
くとも入射ビームに対して偏光作用をもたず、隣接した
レーザビームＢ１〜Ｂ４の光路長を同一にするために配
置されている。この半波長板２６は結像面Ｒの近傍に配
置されているため、開口部（図１８中の点線内領域）の
開口幅を小さくしてスリット状とすることにより、フレ
ア光防止スリットとしての効果をもたせることもでき
る。また、図１９は、偏光板２７を受光素子アレイ１８
と一体的に構成した例を示すものである（図１９中の点
線内領域は受光面）。これにより、偏光板２７を受光素
子アレイ１８の保護カバーとして用いることもできる。

【００４７】このような構成において、半導体レーザア
レイ１０から発した直線偏光のレーザビームＢ１〜Ｂ４
は、モニタ光学系１９内に必要に応じて配置された偏光
板２８に入射し、偏光比の高い直線偏光とされる。結像
面Ｒの近傍には半波長板２６が配置され、１本おきのレ
ーザビームＢ１，Ｂ３の直線偏光の偏光方向を９０°回
転させる。この半波長板２６や偏光板２８を透過したレ
ーザビームＢ１〜Ｂ４は、これら各レーザビームＢ１〜
Ｂ４に対応して透過偏光方向に設定された偏光板２７を
介して受光素子アレイ１８に入射する。

【００４８】上述したように、半波長板２６は結像面の
近傍に配置されているため隣接したレーザビームＢ１〜
Ｂ４は互いに重なり合うことなしに各々直交した直線偏
光となり、しかも、これら直線偏光とされたレーザビー
ムＢ１〜Ｂ４は偏光板２７を介して受光素子アレイ１８
に入射するため、レーザビームＢ１〜Ｂ４間の光クロス
トークが実質的に発生するようなことがなくなる。ま
た、ここでは、受光素子アレイ１８を結像面Ｒからデフ
ォーカスして配置したことにより、その受光面では大き
なビームスポットとして受光することができる。従っ
て、このようなことから、各レーザビームＢ１〜Ｂ４を
独立に受光することができると共に、受光ビームのエネ
ルギー密度を小さくすることができる。また、デフォー
カス状態は、隣接ビームが重なる程度まで行えるため、
エネルギー密度を一段と小さくすることができ、しか
も、これにより部品の光軸方向の配置精度の緩和を図る
ことができる。なお、偏光板２８を配置したことによっ
て、半導体レーザアレイ１０から発したレーザビームＢ
１〜Ｂ４中に若干含まれる自然発光成分を除去し、これ
により光クロストークを小さくすることができる。

【００４９】次に、請求項４記載の発明を図２０〜図２
３に基づいて説明する。なお、請求項１，２，３記載の
発明と同一部分についての説明は省略し、その同一部分
については同一符号を用いる。

【００５０】ここでは、図２０に示すように、受光素子
アレイ１８の複数の受光素子１８ａ〜１８ｄ間を互いに
遮光するように遮光手段としての遮光部材３１を配設し
たことに特徴がある。この遮光部材３１は、少なくと
も、その遮光壁３１ａが受光面に近接して受光素子１８
ａ〜１８ｄの間に位置するように構成されている。これ
により、デフォーカスや拡散手段により拡げられたレー
ザビームＢ１〜Ｂ４は遮光部材３１を通過することによ
り、ビームの重なりやサイドブロー等が除去されながら
導光されることになり、隣接する受光素子１８ａ〜１８
ｄへのレーザ光の漏れを防ぐことができる。

【００５１】図２１（ａ）（ｂ）は、遮光壁３１ａの各
種形成方法を示したものであり、ここでは平板状のもの
と突状のものとを形成した。図２２は、図２１（ａ）の
遮光壁３１ａを用いた平板状の遮光部材３１により構成
されるものであり、受光素子レイ１８の各受光面に対応
した開口形状となっている。図２３は、図２１（ｂ）の
遮光壁３１ａを用いた立体状の遮光部材３１により構成
されるものであり、受光素子アレイ１８の各受光面を囲
むような形状となっている。このように遮光部材３１の
外形を受光素子アレイ１８と同一形状にして一体的に構
成することにより、組立てを容易なものとすることがで
きる。しかも、遮光部材３１の開口部の内面をミラー面
として形成することにより光利用効率が向上し、受光素
子１８ａ〜１８ｄのモニタ出力を増加させることができ
る。なお、遮光手段としては、前述した請求項２記載の
発明の図１５（ｃ）で述べたような遮光板２５を用いる
こともできる。

【００５２】上述したように、受光素子アレイ１８の前
段に遮光部材３１を配置することにより、半導体レーザ
アレイ１０からのレーザビームＢ１〜Ｂ４を大きなビー
ム径に拡げて受光素子１８ａ〜１８ｄに導光するような
場合でも、隣接するレーザビームＢ１〜Ｂ４との重なり
を良好に除去することができ、これにより光クロストー
クの劣化を最小限としてエネルギー密度の低減を図るこ
とができる。

【００５３】次に、請求項５記載の発明を図２４に基づ
いて説明する。なお、請求項１，２，３，４記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。

【００５４】ここでは、受光素子アレイ１８をその受光
素子１８ａ〜１８ｄの受光面が、発光源配列方向（受光
素子配列方向Ｘと同一）と垂直な断面内で光軸に対して
傾けて配置したことに特徴がある。今、その受光面の傾
斜角をθとすると、各レーザビームＢ１〜Ｂ４は発光源
配列方向と直交方向に１／ｃｏｓθ倍だけビームスポッ
トが拡げられることになり、これにより受光面のエネル
ギー密度をｃｏｓθ倍に低減することができ、しかも、
発光源配列方向にはビーム径は変化しないため光クロス
トークに影響を与えるようなことがない。また、半導体
レーザにおいては、一般に戻り光により光出力や発振波
長が不安定になり易いという特性があるが、受光素子ア
レイ１８を傾斜して配置したことにより、戻り光が低減
され、安定した出力特性を得ることができる。

【００５５】次に、請求項６記載の発明を図２５及び図
２６に基づいて説明する。なお、請求項１，２，３，
４，５記載の発明と同一部分についての説明は省略し、
その同一部分については同一符号を用いる。

【００５６】ここでは、図２５に示すように、モニタ光
学系１９内に設けられるアパーチャ１６を、レンズ１５
（集光手段）の像側焦点Ｆ’（物体側焦点はＦとして示
す）の近傍に配置したことに特徴がある。このようにア
パーチャ１６を像側焦点Ｆ’に配置したことにより、半
導体レーザから発散されたレーザビームの発散角にバラ
ツキがあっても、受光素子アレイ１８に結像されるビー
ム径を均一にすることができ、これにより光クロストー
クや周波数応答特性等において安定した性能を得ること
ができる。また、像側焦点Ｆ’に配置しテレセントリッ
ク光学系としたことにより、半導体レーザアレイ１０の
光源間の光軸と垂直方向の位置の異差や、半導体レーザ
アレイ１０の光軸と垂直方向の位置ずれがあっても、ア
パーチャ１６へのレーザビームの照射位置が変動するよ
うなことはなく、半導体レーザアレイ１０への到達光量
及びビーム径を一層均一とすることができる。

【００５７】また、図２６に示すように、物体面がＱか
らＱ’（結像面はＲからＲ’）へ移動し物体距離がΔｓ
だけ変動した時（変動前を点線、変動後を実線）、受光
素子アレイ１８上において各レーザビームの中心位置は
変化しないため、環境変動や経時変化等によって半導体
レーザアレイ１０とレンズ１５との間の距離が変動した
ような場合でも、常に安定したモニタ検出を行うことが
できる。

【００５８】なお、集光手段としては、これまでレンズ
１５を用いてきたがこれに限るものではなく、ミラー
（凹面鏡、凸面鏡）やホログラムレンズやフレネルレン
ズ等のレンズ作用をもつ光学素子により、或いは、これ
らの光学素子の組合わせにより構成することができる。

【００５９】また、本マルチビーム光源装置を用いて図
２７に示すような画像記録装置３２を構成した場合、半
導体レーザアレイ１０の各発光源からの光出力を独立に
リアルタイムで高速・高精度に制御しながら、複数のレ
ーザビームで画像記録を行うことができ、しかも、高速
で、光量変化による濃度変動のない高品位の画像が出力
できる装置を実現することができる。なお、ここで、図
２７の画像記録装置３２について簡単に述べておく。半
導体レーザから出射したレーザビームは、レンズ３４を
介して、回転多面鏡３５で反射され、結像レンズ（ｆθ
レンズ）３６により集光され感光体３７上に微小スポッ
トを結像する。この微小スポットが感光体３７面上で走
査露光されることによって、所望とする画像の静電潜像
が形成される。

【００６０】

【発明の効果】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、前記発光源からの複数の
レーザビームを分割するビーム分割手段と、このビーム
分割手段により分割された複数のレーザビームを分離・
集光する集光手段を有するモニタ光学系と、このモニタ
光学系の結像面近傍に配置され前記発光源からのレーザ
ビームを独立して受光する受光素子を有する受光素子ア
レイとを備え、前記受光素子からの出力に応じて前記半
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、Δｘを結像面（Δｘ＝０）からのデフォー
カス値とし、ＮＡをモニタ光学系の物体側開口数とし、
ｐを半導体レーザアレイの隣接発光源間距離とし、ｍを
モニタ光学系の結像倍率とし、Ｌをモニタ光学系の射出
瞳と受光素子アレイとの間の距離とした時、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦１
／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕の関係式で表わされる範囲内で、前記受光素子アレイを
前記モニタ光学系の結像面からΔｘだけデフォーカスし
て配置したので、光クロストークを劣化させずに受光ビ
ームのエネルギー密度を低減させることができ、これに
より、結像倍率をさほど大きくせずに周波数応答性を改
善することができるため小型で高速・高精度な出力制御
を独立にできるマルチビーム光源装置を実現することが
できるものである。また、半導体レーザアレイの波長変
動によりピント変動が生じても受光素子の応答特性を安
定して保持することができるものである。

【００６１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、モニタ光学系の結像面の近傍に拡散手段を
配設したので、受光ビームのエネルギー密度を良好に低
減することができると共に、結像面に近接して配置する
ため光学的に安定した性能を得ることができ、これによ
り、小型で、高速・高精度な出力制御を独立して行える
マルチビーム光源装置を実現することができるものであ
る。

【００６２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、分離・集光された複数のレーザビー
ムの偏光方向を１本おきに９０°回転するように半波長
板をモニタ光学系の結像面の近傍に配置させ、各レーザ
ビームの偏光方向に対応した偏光成分が透過するように
設定された偏光板を前記半波長板の後方の受光素子アレ
イ側に配置したので、デフォーカス等により受光素子ア
レイ上で隣接レーザビームと重なる程度までビーム径を
拡大しても光クロストークが劣化せず、エネルギー密度
の低減を容易に行うことができ、これにより、小型で、
高速・高精度な出力制御を独立して行えるマルチビーム
光源装置を実現することができるものである。

【００６３】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、受光素子アレイの複数の受光素
子間を遮光する遮光手段を設けたので、隣接受光素子へ
の漏れ光を遮光することができ、しかも、フレア光も除
去されるため光クロストークの劣化を最小限とすること
ができるものである。

【００６４】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載の発明において、受光素子アレイを、その受
光面が発光源の配列方向と垂直な断面内で光軸に対して
傾斜して配置したので、光クロストークに影響を与えず
にエネルギー密度を低減することができ、また、受光面
の反射による半導体レーザアレイへの戻り光が低減され
半導体レーザアレイを安定した特性とすることができる
ものである。

【００６５】請求項６記載の発明は、請求項１，２，
３，４又は５記載の発明において、モニタ光学系内の集
光手段の像側焦点近傍にアパーチャを配置したので、発
光源からの発散レーザビームの発散角にバラツキがあっ
ても受光素子アレイに結像されるビーム径を均一にする
ことができ、これにより光クロストークや周波数応答特
性等において安定した性能を得ることができ、また、ア
パーチャへのレーザビームの照射位置が変動しないため
受光素子アレイへの到達光量の均一化を図ることがで
き、さらに、受光素子アレイにおけるレーザビームの照
射位置が変動しないため安定したモニタ検出を行うこと
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例であるモニタ光
学系の部品をデフォーカス状態で配置した場合の様子を
示す光路図である。

【図２】半導体レーザの温度特性を示す特性図である。

【図３】受光素子配列方向に対する光強度分布の様子を
示す特性図である。

【図４】受光素子配列方向への位置ずれに対する光クロ
ストークの変化の様子を示す特性図である。

【図５】受光素子配列方向に対する光強度分布の様子を
示す特性図である。

【図６】受光素子配列方向への位置ずれに対する光クロ
ストークの変化の様子を示す特性図である。

【図７】受光素子配列方向に対する光強度分布の様子を
示す特性図である。

【図８】受光素子配列方向への位置ずれに対する光クロ
ストークの変化の様子を示す特性図である。

【図９】マルチビーム光源装置の構成を示す断面図であ
る。

【図１０】半導体レーザアレイの出力制御系を示す回路
図である。

【図１１】半導体レーザ制御回路の内部構成を示す回路
図である。

【図１２】請求項２記載の発明の一実施例であるモニタ
光学系内に拡散手段を配置した場合の様子を示す光路図
である。

【図１３】拡散手段として拡散板を用いた場合の様子を
示す斜視図である。

【図１４】拡散手段として回折格子を用いた場合の様子
を示す斜視図である。

【図１５】（ａ）は受光素子アレイと一体的に構成され
た拡散板の様子を示す斜視図、（ｂ）は受光素子アレイ
と一体的に構成された回折格子の様子を示す斜視図、
（ｃ）は光クロストークを防止するために遮光板を付設
した場合の様子を示す斜視図である。

【図１６】請求項３記載の発明の一実施例であるモニタ
光学系内に半波長板及び偏光板を配置した場合の様子を
示す光路図である。

【図１７】（ａ）は半波長板がある場合の偏光板との配
置関係を示す斜視図、（ｂ）は半波長板がない場合の偏
光板の配置関係を示す斜視図である。

【図１８】半波長板を保持部材と一体的に構成した場合
の様子を示す斜視図である。

【図１９】偏光板を受光素子アレイと一体的に構成した
場合の様子を示す斜視図である。

【図２０】請求項４記載の発明の一実施例である受光素
子アレイの前段に配置される遮光手段の構成を示す斜視
図である。

【図２１】（ａ）は遮光手段の受光面間での形状が平坦
な場合の様子を示す断面図、（ｂ）は遮光手段の受光面
間での形状が前方に突き出している場合の様子を示す断
面図である。

【図２２】平坦な形状に形成された遮光手段の構成を示
す正面図である

【図２３】立体的な形状に形成された遮光手段の構成を
示す斜視図である。

【図２４】請求項５記載の発明の一実施例である受光素
子アレイを傾斜して配置した場合の様子を示す斜視図で
ある。

【図２５】請求項６記載の発明の一実施例であるアパー
チャを像側焦点近傍に配置した場合の様子を示す光路図
である。

【図２６】物体距離が変動した場合の様子を示す光路図
である。

【図２７】画像記録装置の構成を示す斜視図である。

【図２８】従来のバックモニタ方式の半導体レーザ装置
の構成を示す光路図である。

【図２９】受光素子配列方向への位置ずれに対する光ク
ロストークの変化の様子を示す特性図である。

【図３０】受光素子と半導体レーザとの間で生じる光ク
ロストークの現象を示す模式図である。

【図３１】受光ビーム径に対する遮断周波数の変化の様
子を示す特性図である。

【符号の説明】

１０半導体レーザアレイ１１ビーム分割手段１５集光手段１６アパーチャ１８受光素子アレイ１９モニタ光学系２３拡散手段２６半波長板２７偏光板３１遮光手段Ｒ結像面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発光源を有する半導体レーザアレ
イと、前記発光源からの複数のレーザビームを分割する
ビーム分割手段と、このビーム分割手段により分割され
た複数のレーザビームを分離・集光する集光手段を有す
るモニタ光学系と、このモニタ光学系の結像面近傍に配
置され前記発光源からのレーザビームを独立して受光す
る受光素子を有する受光素子アレイとを備え、前記受光
素子アレイからの出力に応じて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、Δｘ
を結像面（Δｘ＝０）からのデフォーカス値とし、ＮＡ
をモニタ光学系の物体側開口数とし、ｐを半導体レーザ
アレイの隣接発光源間距離とし、ｍをモニタ光学系の結
像倍率とし、Ｌをモニタ光学系の射出瞳と受光素子アレ
イとの間の距離とした時、 −１／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）＋１／Ｌ〕≦Δｘ≦１
／〔３・ＮＡ／（ｍ²・ｐ）−１／Ｌ〕の関係式で表わされる範囲内で、前記受光素子アレイを
前記モニタ光学系の結像面からΔｘだけデフォーカスし
て配置したことを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項２】モニタ光学系の結像面の近傍に拡散手段
を配設したことを特徴とする請求項１記載のマルチビー
ム光源装置。
【請求項３】分離・集光された複数のレーザビームの
偏光方向を１本おきに９０°回転するように半波長板を
モニタ光学系の結像面の近傍に配置させ、各レーザビー
ムの偏光方向に対応した偏光成分が透過するように設定
された偏光板を前記半波長板の後方の受光素子アレイ側
に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載のマル
チビーム光源装置。
【請求項４】受光素子アレイの複数の受光素子間を遮
光する遮光手段を設けたことを特徴とする請求項１，２
又は３記載のマルチビーム光源装置。
【請求項５】受光素子アレイは、その受光面が発光源
の配列方向と垂直な断面内で光軸に対して傾斜して配置
されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記
載のマルチビーム光源装置。
【請求項６】モニタ光学系内の集光手段の像側焦点近
傍にアパーチャを配置したことを特徴とする請求項１，
２，３，４又は５記載のマルチビーム光源装置。