JPH07198476A

JPH07198476A - 光量検出装置

Info

Publication number: JPH07198476A
Application number: JP35356893A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takahashi; 敏雄高橋; Masataka Takeshita; 正隆竹下; Hideki Wakai; 秀樹若井
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-08-01
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JP3455885B2

Abstract

(57)【要約】［目的］本発明はビームスキャナーに使用するための
光量検出装置に係わり、特に、走査前のレーザービーム
を、くさび型平板ビームスプリッタで分光し、この分光
されたレーザービームを集光レンズで受光素子に集光さ
せることにより、高感度化や低価格化を実現した光量検
出装置を提供することを目的とする。［構成］本発明は、光源部がレーザービームを発生
し、光量検出手段が、光源部で発生されたレーザービー
ムの発生光量を被照射面に対して走査させる前に検出
し、くさび型平板ビームスプリッタがレーザービームを
光量検出手段に導き、集光レンズが、くさび型平板ビー
ムスプリッタで分光されたレーザービームを光量検出手
段に集光させる様になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビームスキャナーに使
用するための光量検出装置に係わり、特に、走査前のレ
ーザービームを、くさび型平板ビームスプリッタで分光
し、この分光されたレーザービームを集光レンズで受光
素子に集光させることにより、高感度化や低価格化を実
現した光量検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体レーザーを採用したレーザ
プリンタ等のビームスキャナーが広く普及している。こ
のレーザープリンタは、記録媒体上で１画素毎に光パワ
ーを可変させ、強度変調を行うことにより情報記録を行
っている。ところが光源部に一般的な半導体レーザーを
採用した場合には、発光出力が温度に対して非常に不安
定となる問題点があり、周囲の温度が変化する環境下で
使用する場合には、半導体レーザーの発光出力を常時監
視して安定化を図る必要があった。

【０００３】そこで半導体レーザーの内部に、発光素子
のみならず発光素子から射出されたレーザー光を受光す
るための検出素子を内蔵させ、発光素子の発光出力を検
出する様に構成されたものが存在した。

【０００４】しかしながら上述の半導体レーザーの内部
に内蔵された検出素子は、応答速度が遅く、強度変調に
おける変調速度を速くすると、フィードバック信号が追
従しきれずビーム光量のオーバーシュートが生じ、発光
出力に誤差が生じるという問題点があった。

【０００５】従って応答速度の早い受光素子を外部に設
け、この外部の受光素子に発光素子からのビーム光を入
射させ、受光素子の受光信号に基づいて発光素子の駆動
出力を制御し、発光出力を安定化させる必要があった。

【０００６】具体的に説明すると例えば、図３に示す様
に従来のレーザープリンタ１００００は、半導体レーザ
ー１０００と、光線整形手段２０００と、平板タイプの
ビームスプリッタ３０００ａと、ポリゴンミラー４００
０と、結像レンズ５０００と、受光素子６０００と、信
号処理回路７０００とから構成されている。

【０００７】半導体レーザー１０００はレーザー光源部
であり、半導体レーザー１０００から射出されたレーザ
ービームは、光線整形手段２０００により整形される様
に構成されている。そして平板タイプのビームスプリッ
タ３０００ａを透過したレーザービームは、回転偏向器
であるポリゴンミラー４０００により偏向される様にな
っている。ポリゴンミラー４０００により偏向されたレ
ーザービームは、ｆ・θレンズ等からなる結像レンズ５
０００により、記録媒体８０００上で等速度に走査され
る様に構成されている。

【０００８】また平板タイプのビームスプリッタ３００
０ａで分光されたレーザービームは、受光素子６０００
に入射される様になっており、受光素子６０００による
検出信号は信号処理回路７０００に送出される様に構成
されている。そして信号処理回路７０００が、受光素子
６０００の検出信号に基づいて、半導体レーザー１００
０に供給する駆動信号を制御し、半導体レーザー１００
０の発光出力を安定化させる様になっている。

【０００９】更に図４に示す様に、図３の平板タイプの
ビームスプリッタ３０００ａを、キューブタイプのビー
ムスプリッタ３０００ｂにすることもできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図３に示
す平板タイプのビームスプリッタ３０００ａを使用した
レーザープリンタ１００００の光量検出手段は、図５に
示す様に、平板タイプのビームスプリッタ３０００ａの
表面部と裏面部とからレーザー反射光が生じ、表面反射
光と裏面反射光が互いに干渉して受光素子６０００の出
力信号が、図６（ａ）に示す様に不安定となるという問
題点があった。特に、表面反射光と裏面反射光の光パワ
ーが等しくなる程、干渉による影響が大きくなるという
深刻な問題点があった。なお図６（ａ）の斜線部Ｗが、
表面反射光と裏面反射光が互いに干渉する干渉部であ
る。

【００１１】この表面反射光と裏面反射光との干渉の影
響を除去するために、表面反射光と裏面反射光とを分離
させるか、或いは、表面反射光と裏面反射光の何れか一
方を消滅させる必要がある。

【００１２】具体的に説明すると、例えば、図７（ａ）
に示す様に、平板タイプのビームスプリッタ３０００ａ
の厚みを厚くすることにより、表面反射光と裏面反射光
とを分離させる方法が考えられる。この場合、半導体レ
ーザー１０００からのメインビームの幅をＡとし、平板
タイプのビームスプリッタ３０００ａによる反射され、
受光素子６０００に入射される光ビームの幅をＢとすれ
ば、表面反射光と裏面反射光とが分離されるのでＢは、
少なくとも２Ａ以上が必要となる。（Ｂ≧２Ａ）

【００１３】従って表面反射光と裏面反射光との両方を
受光可能な受光面積の大きい受光素子６０００が必要と
なり、コスト高となるという問題点があった。更に平板
タイプのビームスプリッタ３０００ａの厚みが増大する
ため、半導体レーザー１０００からのメインビームの位
置ズレが大きくなると共に、透過率も低下するという問
題点があった。

【００１４】また図７（ｂ）に示す様に、平板タイプの
ビームスプリッタ３０００ａをくさび型ビームスプリッ
タ３０００ｃにして、表面反射光と裏面反射光とを分離
する方法も考えられる。しかしながら図７（ｂ）に示す
方法では、半導体レーザー１０００からのメインビーム
の幅Ａと、くさび型ビームスプリッタ３０００ｃを通過
する光ビームの幅Ｃとが等しくならず、取扱いが面倒に
なる上、くさび型ビームスプリッタ３０００ｃを透過す
る光ビームの射出角度θが変化するという問題点があっ
た。

【００１５】そして図７（ｃ）に示す様に、平板タイプ
のビームスプリッタ３０００ａの少なくとも一面に誘電
体コーティングを施し、表面反射光と裏面反射光とを分
離させる方法も考えられる。即ち、例えば第１面（表面
部）に反射光が増反射されるコーティングを施し、第２
面（裏面部）には反射光が減反射されるコーティングを
施して、平板タイプのビームスプリッタ３０００ａを構
成する。この結果、平板タイプのビームスプリッタ３０
００ａからは、第１面（表面部）の反射光だけが受光素
子６０００に入射されることになる。

【００１６】しかしながら図７（ｃ）に示す方法では、
平板タイプのビームスプリッタ３０００ａの少なくとも
一面、即ち、少なくとも第２面（裏面部）に減反射のコ
ーティングを施す必要があり、工程数が増加してコスト
がアップするという問題点があった。更に受光素子６０
００に入射する光束は、第１面（表面部）による反射光
のみとなるので、平板タイプのビームスプリッタ３００
０ａの反射率が低下して（例えばＢＫ７の場合には、約
４％程度）、受光素子６０００に入射される光量が減少
し、ノイズ等の外的影響を受け易くなるという問題点が
あった。これ故、受光素子６０００に入射される光量の
増加を図るため、第１面（表面部）に増反射のコーティ
ングを施す必要が生じてしまい、更に工程数が増えてコ
ストがアップするという深刻な問題点があった。

【００１７】また裏面反射光が受光素子６０００に入射
しないことから、受光素子６０００の出力信号も約半分
となり、ノイズ等に対する影響を受け易くなるという問
題点もあった。また、現実としては一般的な反射防止膜
（反射／入射＝１／２０）では、干渉縞の鮮明度Ｖは
０.４３程度となり、高コストでありながら干渉縞を完
全に防止する様な著しい効果を期待することができない
という問題点があった。

【００１８】そして図４に示す様に、平板タイプのビー
ムスプリッタ３０００ａを、キューブタイプのビームス
プリッタ３０００ｂにすれば、装置全体が大型化する
上、キューブタイプのビームスプリッタ３０００ｂは、
平板タイプのビームスプリッタ３０００ａに比較して高
額なので、低コスト化を実現することができないという
問題点があった。

【００１９】従って、半導体レーザー１０００からのメ
インビームに影響を与えることなく、高速応答性に優れ
た光量検出装置の出現が強く望まれていた。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、強度変調されたレーザービームを被
照射面に対して走査させるビームスキャナーに使用され
る光量検出装置であって、前記レーザービームを発生さ
せるための光源部と、この光源部で発生されたレーザー
ビームの発生光量を前記被照射面に対して走査させる前
に検出するための光量検出手段と、前記レーザービーム
を該光量検出手段に導くためのくさび型平板ビームスプ
リッタと、このくさび型平板ビームスプリッタで分光さ
れたレーザービームを前記光量検出手段に集光させるた
めの集光レンズとから構成されている。

【００２１】更に本発明は被照射面が記録媒体であり、
光源部が半導体レーザーからなっており、ビームスキャ
ナーが該記録媒体上を走査して情報記録を行うためのレ
ーザープリンタとすることもできる。

【００２２】

【作用】以上の様に構成された本発明は、光源部がレー
ザービームを発生し、光量検出手段が、光源部で発生さ
れたレーザービームの発生光量を被照射面に対して走査
させる前に検出し、くさび型平板ビームスプリッタがレ
ーザービームを光量検出手段に導き、集光レンズが、く
さび型平板ビームスプリッタで分光されたレーザービー
ムを光量検出手段に集光させる様になっている。

【００２３】更に本発明は被照射面が記録媒体であり、
光源部が半導体レーザーからなっており、ビームスキャ
ナーが記録媒体上を走査して情報記録を行うためのレー
ザープリンタとすることも可能である。

【００２４】

【実施例】

【００２５】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２６】本実施例のレーザープリンタ１００はビー
ムスキャナーに該当するものであり、図１に示す様に、
半導体レーザー１０と、光線整形手段２０と、くさび型
平板ビームスプリッタ３０と、ポリゴンミラー４０と、
結像レンズ５０と、受光素子６０と、集光レンズ６１
と、信号処理回路７０とから構成されている。本実施例
のレーザープリンタ１００は、強度変調されたレーザー
ビームを被照射面に該当する記録媒体８０上で走査させ
ることにより、情報記録を行うことができる。

【００２７】半導体レーザー１０は光源部に該当するも
のであり、信号処理回路７０から供給された駆動信号に
より、レーザービームを発生させることができる。光線
整形手段２０は光学系から構成されており、半導体レー
ザー１０から射出されたレーザービームを整形するため
のものである。

【００２８】くさび型平板ビームスプリッタ３０は、半
導体レーザー１０から射出されたレーザービームの一部
を、記録媒体８０上で走査させる前に受光素子６０に導
くためのものである。従って本実施例ではくさび型平板
ビームスプリッタ３０は、光線整形手段２０とポリゴン
ミラー４０の間に配置されている。本実施例のくさび型
平板ビームスプリッタ３０は、従来のくさび型ビームス
プリッタ３０００ｃと異なり、頂角が２分から５分程度
の極めて小さいくさび形状となっている。そして本実施
例のくさび型平板ビームスプリッタ３０は、両面ともコ
ーティングは施されていない。

【００２９】ポリゴンミラー４０は回転偏向器の一つで
あり、くさび型平板ビームスプリッタ３０を透過したレ
ーザービームを偏向するためのものである。

【００３０】結像レンズ５０は、ｆ・θレンズ等から構
成されており、ポリゴンミラー４０により偏向されたレ
ーザービームを、記録媒体８０上で等速度に走査するた
めのものである。

【００３１】受光素子６０は光量検出手段に該当するも
のであり、くさび型平板ビームスプリッタ３０で分光さ
れたレーザービームの光量を検出し、半導体レーザー１
０の発光光量を検出することができる。受光素子６０は
フォトトランジスタ等、光量を検出できる光センサーで
あれば、何れのものも採用することができる。

【００３２】集光レンズ６１は、くさび型平板ビームス
プリッタ３０で分光されたレーザービームを受光素子６
０の受光面近傍に集光させるためのものである。この集
光レンズ６１は受光素子６０と別体に形成してもよく、
更に、受光素子６０と一体に形成してもよい。

【００３３】信号処理回路７０は、受光素子６０の検出
信号に基づいて、半導体レーザー１０に供給する駆動信
号を制御し、半導体レーザー１０の発光出力を安定化さ
せるためのものである。

【００３４】従って本実施例の光量検出装置１１０は、
くさび型平板ビームスプリッタ３０と、受光素子６０
と、集光レンズ６１と、信号処理回路７０とから構成さ
れている。

【００３５】以上の様に構成された本実施例は、半導体
レーザー１０から射出されたレーザービームは、光線整
形手段２０により整形され、くさび型平板ビームスプリ
ッタ３０に導かれる。

【００３６】ここで図２に基づいて、本実施例の光量検
出装置１１０を詳細に説明する。

【００３７】くさび型平板ビームスプリッタ３０に導か
れたメインビームＡは、くさび型平板ビームスプリッタ
３０を透過する透過ビームＣと反射光Ｂとに分光され
る。

【００３８】透過ビームＣはポリゴンミラー４０により
偏向され、ｆ・θレンズ等からなる結像レンズ５０によ
り、記録媒体８０上で等速度に走査される。半導体レー
ザー１０からのメインビームＡを強度変調すれば、記録
媒体８０に情報記録を行うことができる。

【００３９】また、くさび型平板ビームスプリッタ３０
で反射された反射光Ｂは、集光レンズ６１により、受光
素子６０の受光面近傍に集光される。なお反射光Ｂは、
表面反射光Ｂ１と裏面反射光Ｂ２とからなるが、くさび
型平板ビームスプリッタ３０が僅かな頂角を有するの
で、表面反射光Ｂ１と裏面反射光Ｂ２とを分離すること
ができる。そして表面反射光Ｂ１と裏面反射光Ｂ２と
は、集光レンズ６１により、受光素子６０の受光面近傍
に集光位置を僅かに異ならせて集光される。従って比較
的小型の受光素子６０でも、表面反射光Ｂ１と裏面反射
光Ｂ２の両者を受光することができ、受光素子６０の検
出出力信号のゲインが上がるので、ノイズ等の影響を受
け難いという効果がある。

【００４０】更に、くさび型平板ビームスプリッタ３０
の頂角は極めて小さいので、受光素子６０の受光面で反
射光Ｂによる干渉が起きる心配がなく、くさび型平板ビ
ームスプリッタ３０に導かれたメインビームＡと透過ビ
ームＣとは、略等しくなるので、光束に影響を与えるこ
とが少ないという効果がある。

【００４１】そして受光素子６０で検出された半導体レ
ーザー１０の発光光量に該当する検出信号は、信号処理
回路７０に送出される様になっている。そして信号処理
回路７０が、受光素子６０の検出信号に基づいて、半導
体レーザー１０に供給する駆動信号を制御し、半導体レ
ーザー１０の発光出力を図６（ｂ）に示す様に安定化さ
せることができる。

【００４２】以上の様に構成された本発明は、くさび型
平板ビームスプリッタ３０に誘電体コーティングを施さ
なくとも、充分な光量の反射光Ｂを得ることができる。
例えば、くさび型平板ビームスプリッタ３０の材料がＢ
Ｋ７の場合には、表面反射光Ｂ１が約４％、裏面反射光
Ｂ２が約４％、合計約８％の反射率を得ることができ、
受光素子６０の光量に余裕ができるという効果がある。

【００４３】なお本発明の光量検出装置を適用するビー
ムスキャナーは、レーザープリンタに限ることなく、レ
ーザーファクシミリ、レーザー複写機等に応用すること
が可能である。

【００４４】

【効果】以上の様に構成された本発明は、強度変調され
たレーザービームを被照射面に対して走査させるビーム
スキャナーに使用される光量検出装置であって、前記レ
ーザービームを発生させるための光源部と、この光源部
で発生されたレーザービームの発生光量を前記被照射面
に対して走査させる前に検出するための光量検出手段
と、前記レーザービームを該光量検出手段に導くための
くさび型平板ビームスプリッタと、このくさび型平板ビ
ームスプリッタで分光されたレーザービームを前記光量
検出手段に集光させるための集光レンズとから構成され
ているので、分光されたレーザービームを比較的小型な
光量検出手段で検出することができ、高感度でノイズの
影響を受けにくい光量検出装置を提供することができる
という卓越した効果がある。

【００４５】そして本発明の光量検出装置を備えたレー
ザープリンタは、周囲の温度等が変化しても安定した動
作を持続させることができるという効果がある。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるレーザープリンタ１００
の構成を説明する図である。

【図２】本実施例の光量検出装置１１０の構成を説明す
る図である。

【図３】従来技術を説明する図である。

【図４】従来技術を説明する図である。

【図５】従来技術を説明する図である。

【図６（ａ）】従来技術の受光素子６０００の出力信号
を説明する図である。

【図６（ｂ）】本実施例の受光素子６０の出力信号を説
明する図である。

【図７（ａ）】従来技術を説明する図である。

【図７（ｂ）】従来技術を説明する図である。

【図７（ｃ）】従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

１００レーザープリンタ１１０光量検出装置１０半導体レーザー２０光線整形手段３０くさび型平板ビームスプリッタ４０ポリゴンミラー５０結像レンズ６０受光素子６１集光レンズ７０信号処理回路８０記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強度変調されたレーザービームを被照射
面に対して走査させるビームスキャナーに使用される光
量検出装置であって、前記レーザービームを発生させる
ための光源部と、この光源部で発生されたレーザービー
ムの発生光量を前記被照射面に対して走査させる前に検
出するための光量検出手段と、前記レーザービームを該
光量検出手段に導くためのくさび型平板ビームスプリッ
タと、このくさび型平板ビームスプリッタで分光された
レーザービームを前記光量検出手段に集光させるための
集光レンズとから構成されている光量検出装置。
【請求項２】被照射面が記録媒体であり、光源部が半
導体レーザーからなっており、ビームスキャナーが該記
録媒体上を走査して情報記録を行うためのレーザープリ
ンタである請求項１記載の光量検出装置。