JPH07333544A - 光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウォブルの影響の回避と高速回転時の安定性
を図りつつ、さらに、光ビームのエネルギの利用効率を
高める。 【構成】 光偏向器７は、光学系１２と、半導体レーザ
３からの光ビームの主光線を軸Ｌとして光学系１２を一
体的に回転するモータから構成される。光学系１２は、
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０と、それの２面に
貼り合わされる第１，第２の１／４波長板１４，１６と
第１，第２の反射板１８，２０とを備える。ＰＢＳ１０
に向けて光ビームを出射する半導体レーザ３は、所定の
方位を有する直線偏光の光ビームを出射する。ＰＢＳ１
０への入射光ビームは、その方位に応じて偏光膜１０ａ
で反射と透過方向とに分割され、第１の１／４波長板１
４，第１の反射板１８の光路と、第２の１／４波長板１
６，第２反射板２０の光路を通って再度偏光膜１０ａで
反射または透過して、ｆθレンズ９の方向に向けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光偏向器に関し、詳し
くは、ウォブルの影響を受けない光偏向器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光偏向器として、ポリゴンミラ
ー，ガルバノミラー等を可動反射鏡として利用するもの
がよく知られている。これら光偏向器では、回転軸がコ
マ振りのように円錐状にぶれることに起因して、反射面
が基準面から傾く現象、いわゆるウォブルが発生するこ
とから、このウォブルの影響を受けないことが課題とな
っている。

【０００３】こうした技術的課題を解決するものとし
て、ペンタプリズムを利用したものや、２枚の平面鏡を
用いたものが提案されている（特開昭６３−１５８５８
０号公報）。しかし、これら光偏向器は、ウォブルの影
響を回避することができるが、回転軸に対して非対称な
形状であることから、高速回転時において重心移動と風
切り抵抗によって安定性が悪いといった問題があった。

【０００４】そこで、ウォブルの影響を回避することが
でき、且つ、高速回転時の安定性に優れた光偏向器とし
て、特開平６−１１６６０号公報に示すものが提案され
ている。図１０に示すように、この光偏向器Ａ１は、２
つの直角プリズムＡ２，Ａ３を接着して、その接着面に
光ビームを反射方向と透過方向に分岐する部分透過膜Ａ
４を形成し、さらに、部分透過膜Ａ４からの透過光ビー
ムの進行方向に光を全反射するミラーＡ５を、部分透過
膜Ａ４からの反射光ビームの進行方向に光を吸収する黒
塗り面Ａ６をそれぞれ設けた構成である。

【０００５】光源からの入射光ビームは、部分透過膜Ａ
４で透過方向と反射方向との２方向に分岐され、その透
過分はミラーＡ５に至り、ミラーＡ５で反射されて部分
透過膜Ａ４に戻る。その後、光ビームは、再度、部分透
過膜Ａ４で透過方向と反射方向との２方向に分岐され、
その反射分は、入射方向に対して直角方向に進む。な
お、入射後の最初の段階での部分透過膜Ａ４での反射分
は黒塗り面Ａ６で吸収され、また、次の段階での部分透
過膜Ａ４での透過分は光源方向に進む。

【０００６】こうした光偏向器は、ミラーＡ５の表面と
部分透過膜Ａ４のミラーＡ５側の面との２面にて光ビー
ムを偏向していることから、幾何光学的性質からウォブ
ルの影響を回避することができ、しかも、回転モータＡ
７の回転軸に対してほぼ対称な形状であることから、高
速回転時の安定性にも優れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の光偏向器では、入射した光ビームは、部分透過膜Ａ
４が半透過膜（ハーフミラー）であれば、透過または反
射する毎にその強度が約５０［％］ずつ減少することか
ら、９０度偏向して光偏向器を出射するまでに、ミラー
Ａ５に至る前とミラーＡ５の反射後との２回分半減し
て、約２５［％］の強度となる。このため、光ビームの
エネルギを効率よく利用することができない問題が発生
し、例えば、感光材料を走査露光する装置にこの光偏向
器を適用した場合には、露光量が不足して感光材料を充
分に露光することができない恐れもあった。

【０００８】本発明の光偏向器は、こうした問題点に鑑
みてなされたもので、ウォブルの影響の回避と高速回転
時の安定性を図りつつ、さらに、光ビームのエネルギの
利用効率を高めることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
べく、前記課題を解決するための手段として、以下に示
す構成をとった。

【００１０】請求項１に記載した光偏向器は、入射光ビ
ームを偏向する光偏向器であって、入射光ビームに含ま
れる第１の方位の偏光成分を選択的に透過すると共に、
該第１の方位と直交する第２の方位の偏光成分を選択的
に反射する選択性反射面を有し、前記入射光ビームから
透過方向と反射方向とに分割された第１および第２の光
ビームの少なくとも一方を出射する光学素子と、前記光
学素子からの第１の光ビームの進行方向に配設され、前
記光学素子より出射した第１の光ビームを再度、前記光
学素子方向に反射する第１の反射手段と、前記光学素子
からの第２の光ビームの進行方向に配設され、前記光学
素子より出射した第２の光ビームを再度、前記光学素子
方向に反射する第２の反射手段と、前記光学素子と前記
第１の反射手段との間に配設される第１の１／４波長板
と、前記光学素子と前記第２の反射手段との間に配設さ
れる第２の１／４波長板と、前記光学素子、両反射手段
および両１／４波長板を、前記入射光ビームの主光線を
軸として一体的に回転する回転機構とを備えたことを要
旨としている。

【００１１】なお、この光偏向器にあって、光学素子
が、選択性反射面として、該光学素子の入射光ビームに
含まれる入射面に対して平行な方位の偏光成分を透過
し、入射光ビームに含まれる前記入射面に対して垂直な
方位の偏光成分を反射する偏光膜を有する偏光ビームス
プリッタである構成としてもよい。

【００１２】請求項３に記載した光偏向器は、入射光ビ
ームを偏向する光偏向器であって、入射光ビームの一部
を反射し、他の一部を透過する部分透過膜面を有し、前
記入射光ビームから透過方向と反射方向とに分割された
第１および第２の光ビームを出射する光学素子と、前記
光学素子からの第１の光ビームの進行方向に配設され、
前記光学素子より出射した第１の光ビームを再度、前記
光学素子方向に反射する第１の反射手段と、前記光学素
子からの第２の光ビームの進行方向に配設され、前記光
学素子より出射した第２の光ビームを再度、前記光学素
子方向に反射する第２の反射手段と、前記光学素子およ
び両反射手段を、前記入射光ビームの主光線を軸として
一体的に回転する回転機構とを備えたことを要旨として
いる。

【００１３】

【作用】以上のように構成された請求項１の光偏向器
は、光学素子の選択性反射面により、入射光ビームに含
まれる第１の方位の偏光成分を選択的に透過し、第１の
方位と直交する第２の方位の偏光成分を選択的に反射す
ることにより、入射光ビームを透過方向と反射方向とに
分割する。そして、その透過分の第１の光ビームを、第
１の反射手段により再度、光学素子方向に反射するとと
もに、その反射分の第２の光ビームを、第２の反射手段
により再度、光学素子方向に反射する。

【００１４】こうして光学素子に再入射される第１およ
び第２の光ビームは、光学素子と第１の反射手段との間
に配設された第１の１／４波長板、または光学素子と第
２の反射手段との間に配設された第２の１／４波長板を
それぞれ２度通過しているため、光学素子に最初に入射
したときの光ビームの方位と直交する方位の直線偏向の
光ビームに変換される。このため、その再入射される光
ビームを、選択性反射面によって、これまでに進行して
きた方向と異なる方向、即ち、先に透過してきたものは
全て反射する方向に、先に反射してきたものは全て透過
する方向に進める。この結果、光学素子の選択性反射面
によって分割された第１および第２の光ビームは、光量
損失なく入射光ビームの入射方向に対して所定の角度を
もった同一方向に向けて出射する。

【００１５】この一連の動作と同時に、それら各構成部
品を、入射光ビームの主光線を軸として回転機構によっ
て一体的に回転させることにより、第１の光ビームと第
２の光ビームとの出射方向を、入射光ビームの主光線を
軸として、その回りをその入射方向に対して所定の角度
を保ちつつ変化させることが可能となる。このときの第
１の光ビームと第２の光ビームとは、入射光ビームを分
割したものであり、入射光ビームの偏光状態と回転機構
による回転位置に応じて定まる分割比とでその強度が変
化するが、両者の強度の総和は、入射光ビームの強度と
同じである。

【００１６】このとき、光学素子の選択性反射面と第１
の反射手段とのなす角度は一定であるため、一定の交角
で配設された二枚の反射面で反射される光線のふれ角は
一定であるという幾何光学的性質から、前記第１光ビー
ムの出射は、光偏向器のウォブルに対して影響を受ける
ことがない。また、選択性反射面と第２の反射手段との
なす角度は一定であるため、同様な理由から、前記第２
光ビームの出射も、光偏向器のウォブルに対して影響を
受けることがない。

【００１７】請求項２の光偏向器は、請求項１に記載の
光偏向器において、選択性反射面を有する光学素子とし
て、特に、最も汎用されている偏光ビームスプリッタを
採用する。

【００１８】請求項３の光偏向器は、光学素子の部分透
過膜面により、光強度で入射光ビームの一部を反射し、
他の一部を透過することにより、入射光ビームを透過方
向の第１の光ビームと反射方向の第２の光ビームに分割
する。そして、第１の光ビームを第１の反射手段により
再度、光学素子方向に反射するとともに、第２の光ビー
ムを第２の反射手段により再度、光学素子方向に反射す
る。

【００１９】こうして光学素子に再入射される第１およ
び第２の光ビームは、部分透過膜面によって再度透過方
向と反射方向とにそれぞれ分割され、第１の光ビームの
反射分と、第２の光ビームの透過分とが、入射光ビーム
の入射方向に対して所定の角度をもった同一方向に向け
て出射する。この一連の動作と同時に、それら各部品
を、入射光ビームの主光線を軸として回転機構によって
一体的に回転させることにより、前記光学素子からの光
ビームの出射方向を、入射光ビームの主光線を軸とし
て、その回りをその入射方向に対して所定の角度を保ち
つつ変化させることが可能となる。この出射する光ビー
ムは、第１の光ビームの反射分と第２の光ビームの透過
分とを合成したものであり、入射光ビームを部分透過膜
面で２度分割した光線束の２光線分の集まりである。こ
のため、従来技術のように入射光ビームを同じ部分透過
膜面で２度分割して、その１光線束を出射光ビームとし
た構成と比較して、出射光ビームの強度は高くなる。

【００２０】このとき、光学素子の部分透過膜面と第１
の反射手段とのなす角度は一定であり、また、部分透過
膜面と第２の反射手段とのなす角度は一定であることか
ら、幾何光学的性質から、光学素子からの光ビームの出
射は、光偏向器のウォブルに対して影響を受けることが
ない。

【００２１】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の第１実施例としての光偏向器
を備えた光ビーム走査装置１を示す模式図である。

【００２２】図１に示するように、この光ビーム走査装
置１は、所定の方位を有する直線偏光の光ビームを出射
する半導体レーザ３と、半導体レーザ３からの光ビーム
を平行光線束とするコリメータ５と、コリメータ５を通
過した光ビームを３６０度偏向する光偏向器７と、光学
系に特別な歪曲収差を持たせて光偏向器７からの光ビー
ムを集光し、ビームスポットを露光面Ｐ上に形成するｆ
θレンズ９とを備える。

【００２３】光偏向器７は、偏光膜１０ａを有する偏光
ビームスプリッタ１０を中心に備えた光学系１２と、半
導体レーザ３からの光ビームの主光線を軸Ｌとして光学
系１２を一体的に回転する図示しないモータとから構成
されている。光学系１２は、偏光ビームスプリッタ１０
の他に、偏光ビームスプリッタ１０の隣接する２面（コ
リメータ５側の面に対向する第１の面と、それに直交す
る第２の面）にそれぞれ貼り合わされる第１および第２
の１／４波長板１４，１６と、両１／４波長板１４，１
６の偏光ビームスプリッタ１０側と反対の面にそれぞれ
貼り合わされる第１および第２の反射板１８，２０とを
備える。第１の反射板１８と偏光膜１０ａとのなす角、
第２の反射板２０と偏光膜１０ａとのなす角はそれぞれ
４５度に設定される。また、本実施例においては、偏光
ビームスプリッタ１０は、偏光膜１０ａが光ビームの入
射方向（図中、ｙ方向）に対して４５度の角度をなすよ
うに配設されている。

【００２４】半導体レーザ３から出射した光ビームは、
コリメータ５により平行光線束となり、光学系１２の偏
光ビームスプリッタ１０に入射する。偏光ビームスプリ
ッタ１０の偏光膜１０ａは、入射する光ビーム（以下、
入射光ビームと呼ぶ）に対して、入射面に平行な方位の
偏光成分をほぼ全光量透過し、入射面に垂直な方位の偏
光成分をほぼ全光量反射するもので、入射光ビームの直
線偏光の方位に応じて光ビームは反射方向と透過方向と
に分割される。なお、入射面とは、偏光膜１０ａに入射
する光ビームと偏光膜１０ａの法線とを含む面である。

【００２５】本実施例の場合、入射光ビームは、所定の
直線偏光の方位を有する光ビームであるが、これに対し
て、偏光ビームスプリッタ１０は軸Ｌを中心に回転して
いることから、その光ビームは、偏光ビームスプリッタ
１０から見ると、軸Ｌを中心に相対的に直線偏光の方位
が回転するものと考えることができる。このため、入射
光ビームは、偏光ビームスプリッタ１０の回転位置に応
じて定まる分割比で透過方向と反射方向とに分割され
る。

【００２６】偏光ビームスプリッタ１０の回転により透
過と反射との分割比がどのように変化していくかを、図
２を用いて説明する。図２の（ａ）は、偏光ビームスプ
リッタ１０が所定の回転位置にあるときの状態を示して
おり、同図（ｂ）は、その状態から左まわりに４５度回
転した状態を、同図（ｃ）は、その（ｂ）の状態からさ
らに左まわりに４５度回転した状態をそれぞれ示してい
る。なお、（ａ）〜（ｃ）における上部側の分図は、偏
光ビームスプリッタ１０を光ビームの入射方向と対向す
る方向（図中、−ｙ方向）に向かってみたときのその入
射光ビームの直線偏光の方位を示しており、下部側の分
図は、偏光ビームスプリッタ１０を上部側の分図におけ
る矢視Ｓ方向にみたときの光ビームの進行方向を示して
いる。

【００２７】図２の（ａ）に示すように、入射光ビーム
ＬＢの直線偏光の方位αが図中、ｘ方向であり、この方
位αが偏光ビームスプリッタ１０への光ビームの入射面
に平行であるとすると、入射光ビームＬＢは図中、１点
鎖線で示すように偏光膜１０ａを全光量透過する。この
状態から、偏光ビームスプリッタ１０が左まわりに４５
度回転すると、図２の（ｂ）に示すように、入射光ビー
ムＬＢに含まれる入射面に平行な方位の偏光成分Ｌｈは
偏光膜１０ａを透過し、入射光ビームＬＢに含まれる入
射面に垂直な方位の偏光成分Ｌｖは偏光膜１０ａで反
射、即ち、その進行方向が９０゜転換される。偏光ビー
ムスプリッタ１０が左まわりにさらに４５度回転する
と、図２の（ｃ）に示すように、入射光ビームＬＢの方
位αは光ビームの入射面に垂直となり、入射光ビームＬ
Ｂは偏光膜１０ａで全光量反射される。

【００２８】従って、偏光ビームスプリッタ１０を所定
の回転位置から左回りに９０度回転していくと、その間
に、偏光膜１０ａにより、透過する光ビームは入射光ビ
ームＬＢのほぼ全光量から零に変動し、反射する光ビー
ムは零からほぼ全光量に変化することがわかる。なお、
両光ビームの光量の総和は、入射光ビームＬＢの光量に
等しく、偏光ビームスプリッタ１０が４５度回転した図
２の（ｂ）の状態となった時に、各光ビームの光量は、
入射光ビームＬＢの光量の半分となる。

【００２９】図１に戻り、偏光膜１０ａを透過した光ビ
ーム（以下、第１光ビームと呼ぶ）ＬＢ１は、図中、１
点鎖線に示すように偏光ビームスプリッタ１０を抜けて
第１の１／４波長板１４に至る。この第１の１／４波長
板１４は、所定の方位（半導体レーザ３から出射した光
ビームの直線偏光の方位であり、以下、第１の方位と呼
ぶ）の光ビームを右回りの円偏光の光ビームに変換する
ように進相軸の方向が定められて配設されており、偏光
ビームスプリッタ１０を透過した第１光ビームＬＢ１を
右回りの円偏光の光ビームに変換する。次いで、その第
１光ビームＬＢ１は、第１の反射板１８にて反射され、
進行方向が反転される。なお、この反射によって、第１
光ビームＬＢ１は、光ビームを迎える方向から見て右回
りの光ビームから左回りの光ビームとなり、再び第１の
１／４波長板１４に入射する。

【００３０】第１光ビームＬＢ１は、第１の１／４波長
板１４を通過すると、前記第１の方位に対して垂直な方
位（以下、第２の方位と呼ぶ）の直線偏光の光ビームと
なり、再び、偏光ビームスプリッタ１０に入射される。
偏光膜１０ａは、前述したように直線偏光の光ビームの
方位が９０度ずれると透過から反射に作用が換わること
から、第１光ビームＬＢ１は偏光膜１０ａにより反射さ
れて、その進行方向が９０゜転換され、図１中、右方向
に進む。

【００３１】このとき、偏光膜１０ａと第１の反射板１
８との交角は４５゜で固定されているため、一定の交角
で配設された二枚の反射面で反射される光線のふれ角は
一定であるという幾何光学的性質から、光学系１２が図
１における紙面に垂直な軸の回りに微動した場合にも第
１光ビームの出射角度は変化しない。

【００３２】一方、偏光膜１０ａで反射された光ビーム
（以下、第２光ビームと呼ぶ）ＬＢ２は、図１中、２点
鎖線に示すように、偏光ビームスプリッタ１０から第２
の１／４波長板１６に至る。この第２の１／４波長板１
６は、前述した第２の方位の光ビームを左回りの円偏光
の光ビームに変換するように進相軸の方向が定められて
配設されており、第２光ビームＬＢ２を左回りの円偏光
の光ビームに変換する。次いで、その第２光ビームＬＢ
２は、第２の反射板２０にて反射され、進行方向が反転
される。なお、この反射によって、第２光ビームＬＢ２
は、光ビームを迎える方向から見て左回りの光ビームか
ら右回りの光ビームとなり、再び第２の１／４波長板１
６に入射する。

【００３３】第２光ビームＬＢ２は、第２の１／４波長
板１６を通過すると、前記第１の方位の直線偏光の光ビ
ームとなり、再び、偏光ビームスプリッタ１０に入射さ
れることになる。偏光ビームスプリッタ１０の偏光膜１
０ａは、前述したように第１の方位の直線偏光の光ビー
ムを透過することから、第２光ビームＬＢ２は偏光膜１
０ａを透過して、図１中、右方向に進む。このとき、偏
光膜１０ａと第２の反射板２０との位置関係は、偏光膜
１０ａと第１の反射板１８との位置関係と対称であるた
め、前述した幾何光学的性質から、光学系１２が図１に
おける紙面に垂直な軸の回りに微動した場合にも偏光膜
１０ａから第２の１／４波長板１６側に進んだ第２光ビ
ームＬＢ２の出射角度は変化しない。

【００３４】なお、この第２光ビームＬＢ２は、第１の
１／４波長板１４および第１の反射板１８側を進んで偏
光ビームスプリッタ１０を抜けた第１光ビームＬＢ１と
合成されて、ｆθレンズ９を介して露光面Ｐに送られ
る。この時、第１光ビームＬＢ１と第２光ビームＬＢ２
とは、直交偏光の状態になっているので、合成されても
干渉縞等は発生しない。

【００３５】以上のように構成された光ビーム走査装置
１に備えられる光偏向器７では、前述したように、光学
系１２が図１における紙面に垂直な軸の周りに微動した
場合に、第１および第２光ビームＬＢ１，ＬＢ２共に出
射方向が変化しないことから、ウォブルの影響を回避す
ることができる。また、この光偏向器７では、光学系１
２が回転軸Ｌに対してほぼ対称な形状をしていることか
ら、高速回転時の安定性に優れている。さらに、光学系
１２からの出射光ビームは、入射光ビームＬＢから分割
された後の第１光ビームＬＢ１と第２光ビームＬＢ２と
が合成されたものであることから、その強度は入射光ビ
ームＬＢの強度と常に等しくなり、このため、光ビーム
の強度損失を生じることもなく、光ビームのエネルギの
利用効率に優れている。

【００３６】次に、第１実施例の光ビーム走査装置１
を、平面走査型の画像記録装置に用いた実施例を説明す
る。図３はその平面走査型画像記録装置の要部を示す斜
視図である。図３に示すように、平面走査型画像記録装
置１０１は、第１実施例と同様に半導体レーザ１０３，
コリメータ１０５，光偏向器１０７およびｆθレンズ１
０９を備える。半導体レーザ１０３は、それ自身で変調
が可能なもので、記録する情報に応じてオン／オフ制御
した光ビームを出射する。半導体レーザ１０３から出射
した光ビームをコリメータ１０５を介して、平行光線束
の光ビームに変換し、その後、この光ビームを反射板１
０６で図中−ｚ方向に反射して、光ビームを光偏向器１
０７の光学系１１２に入射する。

【００３７】光学系１１２は、第１実施例の光学系１２
と同様に、偏光ビームスプリッタ，第１および第２の１
／４波長板，第１および第２の反射板の合計５つの光学
素子から構成されている。詳しくは、偏光ビームスプリ
ッタの表面に各光学素子を光硬化性樹脂等により接着・
固定し、アルミ製の箱体１２１で外側を覆うようにして
光学系１１２が構成されている。また、光偏向器１０７
は、主走査モータ１２３を備えている。この主走査モー
タ１２３の回転軸は、光学系１１２を内蔵する箱体１２
１と連結されており、主走査モータ１２３を駆動するこ
とにより、光学系１１２は、光ビームの入射方向を軸と
して回転する。こうした構成の光偏向器１０７により、
−ｚ方向に入射した光ビームをｘ−ｙ平面を走査面とし
て偏向する。

【００３８】光偏向器１０７を出射した光ビームは、ｆ
θレンズ１０９に入射し、その後、折り返しミラー１２
５により図中−ｚ方向に反射されて、副走査テーブル１
３０の表面に保持された感光材料１３２に送られる。こ
の結果、光学系１１２を主走査モータ１２３で等速回転
させることにより、副走査テーブル１３０上で平面的な
走査露光がなされる。

【００３９】こうした構成の平面走査型画像記録装置１
０１では、光偏向器１０７に対してウォブルが生じても
光ビームの出射方向は単に平行にずれるのみである。こ
のため、この光ビームの平行なずれはｆθレンズ１０９
による結像位置になんら影響を及ぼすことがなく、光ビ
ームは感光材料１３２上で本来の位置に結像される。従
って、感光材料１３２上を直線的な走査線に沿ってむら
なく露光することができ、高精度な記録を行なうことが
できる。また、光偏向器１０７は、前述したように光ビ
ームのエネルギの利用効率に優れていることから、この
平面走査型画像記録装置１０１では、露光量が不足して
感光材料１３２上に記録される画像の劣化を招くような
こともない。

【００４０】次に、第１実施例の光ビーム走査装置１
を、ドラム内面走査型画像記録装置に用いた実施例を説
明する。図４はそのドラム内面走査型画像記録装置の要
部を示す斜視図である。図４に示すように、ドラム内面
走査型画像記録装置２０１は、円筒形状のドラム２０２
を備え、そのドラム２０２の内部に光偏向器２１０を備
える。ここで、ドラム２０２の円筒中心軸と光偏向器２
１０の回転軸Ｌとは、一致させてあるものとする。ま
た、ドラム内面走査型画像記録装置２０１は、光偏向器
２１０へ光ビームを送る光ビーム出力部２２０と、光ビ
ームの進行方向、即ちドラム２０２の軸方向に光偏向器
２１０を往復運動させる往復機構２３０とを備える。

【００４１】光ビーム出力部２２０は、半導体レーザ２
２１およびコリメータ２２５から構成されている。半導
体レーザ２２１は、第１実施例と同様にそれ自身で変調
が可能なものである。半導体レーザ２２１から出射した
光ビームをコリメータ２２５を介して、平行光線束の光
ビームに変換し、その後、光ビームをドラム２０２の内
面に保持された感光材料２０３上に結像させるためのフ
ォーカシングレンズ２２６を介して、光偏向器２１０に
送られる。

【００４２】光偏向器２１０は、前述した第１実施例の
光偏向器７と同じ構成のもので、偏光ビームスプリッ
タ，第１および第２の１／４波長板，第１および第２の
反射板の合計５つの光学素子から構成された光学系２１
２と、その光学系２１２に接続され、光学系２１２を軸
Ｌを中心に回転させる主走査モータ２１４とを備える。
なお、フォーカシングレンズ２２６と光学系２１２が連
結された主走査モータ２１４とは、載置台２２９に載置
されている。また、光ビーム出力部２２０は載置台２２
９上に載置してもよい。

【００４３】載置台２２９の下方には、往復機構２３０
が設けられている。往復機構２３０は、ボールネジ機構
であり、螺旋ねじが切られている１本のねじ棒２３１と
２本の案内棒２３２，２３３とを備えており、これらは
入射光ビームの進行方向に平行に配設されている。ねじ
棒２３１には、載置台２２９の第１支持脚２２９ａが螺
合されると共に、その端部に、副走査モータ２３５の回
転軸が連結されている。また、ねじ棒２３１は、載置台
２２９の第２支持脚２２９ｂを貫通している。なお、両
支持脚２２９ａ，２２９ｂには、案内棒２３２，２３３
も貫通されている。こうした構成により、副走査モータ
２３５を駆動することで、ねじ棒２３１が回転し、ねじ
棒２３１により第１支持脚２２９ａ、ひいては載置台２
２９が、案内棒２３２，２３３によって案内されて移動
する。

【００４４】こうした構成のドラム内面走査型画像記録
装置２０１では、主走査モータ２１４および副走査モー
タ２３５を駆動制御することにより、光偏向器２１０
は、入射光ビームの主光線を軸として定速回転し、それ
と並行して、その軸上を所定位置から所定方向に、例え
ば第４図中ｙ方向に定速移動する。半導体レーザ２２１
から出射した光ビームは、光偏向器２１０を介してドラ
ム２０２の内面に向けて出射され、その出射方向は、ド
ラム内面を、その軸の回り方向に回転しつつドラム２０
２の全長方向に所定位置から所定方向に順に移動され
る。その結果、ドラム２０２の内面が螺旋状に順次露光
され、ドラム２０２の内面に保持された感光材料２０３
に画像が記録される。

【００４５】以上詳述したドラム内面走査型画像記録装
置２０１では、光偏向器２１０に対してウォブルが生じ
ても光ビームの出射角が一定に保たれる。従って、感光
材料２０３上を直線的な走査線に沿ってむらなく露光す
ることができ、高精度な記録を行なうことができる。ま
た、光偏向器２１０は、前述したように光ビームのエネ
ルギの利用効率に優れていることから、このドラム内面
走査型画像記録装置２０１では、露光量が不足して感光
材料１３２上に記録される画像の劣化を招くようなこと
もない。

【００４６】本発明の第２実施例について次に説明す
る。図５は、本発明の第２実施例としての光偏向器を備
えた光ビーム走査装置３０１を示す模式図である。図５
に示すように、この光ビーム走査装置３０１は、光ビー
ムを出射する半導体レーザ３０３と、半導体レーザ３０
３からの光ビームを平行光線束とするコリメータ３０５
と、コリメータ３０５を通過した光ビームを３６０度偏
向する光偏向器３０７と、光学系に特別な歪曲収差を持
たせて光偏向器３０７からの光ビームを集光し、ビーム
スポットを露光面Ｐ上に形成するｆθレンズ３０９とを
備える。

【００４７】光偏向器３０７は、ビームスプリッタ３１
０を中心に備えた光学系３１２と、半導体レーザ３０３
からの光ビームの主光線を軸Ｌとして光学系３１２を一
体的に回転する図示しないモータとから構成されてい
る。ビームスプリッタ３１０は、２つの直角プリズム３
１０ａ，３１０ｂを斜面が互いに重なるように接着して
作成したもので、光学系３１２は、そのビームスプリッ
タ３１０の他に、ビームスプリッタ３１０の隣接する２
面（コリメータ３０５側の面に対向する第１の面と、そ
れに直交する第２の面）にそれぞれ貼り合わされる第１
および第２の反射板３１８，３２０とを備える。第１の
反射板３１８と接着面３１０ｃとのなす角、第２の反射
板３２０と接着面３１０ｃとのなす角はそれぞれ４５度
に設定される。

【００４８】本実施例においては、ビームスプリッタ３
１０は、接着面３１０ｃが光ビームの入射方向（図中、
ｙ方向）に対して４５度の角度をなすように配設されて
いる。また、本実施例においては、接着面３１０ｃは、
光強度を透過と反射とに関して等分に分割する半透過膜
面を採用しているが、不等分に分割する部分透過膜面を
採用してもよい。さらに、第１および第２の反射板３１
８，３２０を貼り合わす代わりに、直角プリズム３１０
ａ，３１０ｂの表面に直接アルミ蒸着等を施すことによ
って、簡単な構成で反射手段を形成することも可能であ
る。

【００４９】半導体レーザ３０３から出射した光ビーム
は、コリメータ３０５により平行光線束となり、光学系
３１２のビームスプリッタ３１０に入射する。ビームス
プリッタ３１０に入射した光ビーム（以下、入射光ビー
ムと呼ぶ）は、その接着面３１０ｃで、入射光ビームの
半分の光量だけ透過し、他の半分の光量だけ反射して、
透過分の第１光ビームＬＢ１１と反射分の第２光ビーム
ＬＢ１２とに分割される。その後、第１光ビームＬＢ１
１は、第１の反射板３１８にて反射され、進行方向が反
転され、ビームスプリッタ３１０に戻される。また、第
２光ビームＬＢ１２も、第２の反射板３２０にて反射さ
れ、進行方向が反転され、ビームスプリッタ３１０に戻
される。

【００５０】ビームスプリッタ３１０に戻った第１光ビ
ームＬＢ１１は、接着面３１０ｃで再度、透過方向と反
射方向とに等分され、その反射方向の光ビームは、ｆθ
レンズ３０９の方向に進む。一方、ビームスプリッタ３
１０に戻った第２光ビームＬＢ１２も、接着面３１０ｃ
で再度、透過方向と反射方向とに等分され、その透過方
向の光ビームは、ｆθレンズ３０９の方向に進む。な
お、ｆθレンズ３０９の方向に進む両光ビームは合成さ
れて、ｆθレンズ３０９を介して露光面Ｐに送られる。
ビームスプリッタ３１０が軸Ｌを中心に回転すると、露
光面Ｐに送られる光ビームの出射方向を、ｙ方向に垂直
な平面内において変化させることが可能となる。

【００５１】以上のように構成された光ビーム走査装置
３０１に備えられる光偏向器３０７では、ビームスプリ
ッタ３１０の接着面３１０ｃと第１の反射板３１８との
交角および接着面３１０ｃと第２の反射板３２０との交
角が４５゜でそれぞれ固定されているため、一定の交角
で配設された二枚の反射面で反射される光線のふれ角は
一定であるという幾何光学的性質から、光学系３１２が
図５における紙面に垂直な軸の回りに微動した場合に
も、ｆθレンズ３０９に至る光ビームの出射角度は変化
しない。従って、光学系３１２におけるウォブルの影響
を回避することができる。また、この光偏向器３０７で
は、光学系３１２が回転軸Ｌに対してほぼ対称な形状を
していることから、高速回転時の安定性に優れている。

【００５２】さらに、光偏向器３０７からｆθレンズ３
０９方向に出射する光ビームは、最初に接着面３１０ｃ
に達したときに、入射光ビームを透過方向と反射方向と
に等分した第１光ビームＬＢ１１と第２光ビームＬＢ１
２とを、さらに透過方向と反射方向とに等分したものの
２光線を合成したものであることから、その出射光ビー
ムの強度は、入射光ビームの１／２の強度となる。従っ
て、この光偏向器３０７では、光ビームの強度損失が少
なく、光ビームのエネルギの利用効率に優れている。

【００５３】ところで、この第２実施例で高精度な光走
査を可能とするには、ビームスプリッタ３１０の加工精
度が重要である。そこで、この実施例では、ビームスプ
リッタ３１０を次のように加工するのが好ましい。図６
には、ビームスプリッタ３１０を作成する作業手順を示
した。図６の（ａ）に示すように、まず、２個のガラス
体Ｇ１，Ｇ２を貼り合わせて、研磨盤Ｃにより同時に研
磨することで、２個の直角プリズム３１０ａ、３１０ｂ
を作成する。この作業により、鋭角部ａ１およびａ２の
角度は共にωになる。なお、一体のガラス体を研磨して
直角三角柱を形成し、それを２つに切断することによっ
て２個の直角プリズムを作成してもよい。次いで、図６
の（ｂ）に示すように、その直角プリズム３１０ａ，３
１０ｂの斜面を互いに重ねて接着する。このとき、直角
プリズム３１０ａ，３１０ｂの同時研磨された鋭角部分
ａ１，ａ２が合わさるように接着を行なう。こうして、
図６の（ｃ）に示すように、直角プリズム３１０ａ，３
１０ｂが重ね合わされたビームスプリッタ３１０が製作
される。

【００５４】こうして製作されたビームスプリッタ３１
０からなる光偏向器３０７では、分離した２つの光ビー
ムの合成後の出射角が全く同一になり、高精度な光走査
が可能となる。

【００５５】前述してきた第２実施例では、第１光ビー
ムＬＢ１１の透過分と、第２光ビームＬＢ１２の反射分
とが光源に戻るようになされているが、この実施例のよ
うに光源が半導体レーザである場合、半導体レーザに自
身の光ビームが侵入するとその半導体レーザの発振が不
安定になる恐れがある。そこで、前記第２実施例の変形
例として、図７に示すように、光偏向器４０７を光ビー
ムの進行する面（図においては紙面）に垂直な方向を軸
として所定角度θだけ傾けように構成した。

【００５６】こうした構成により、半導体レーザ３０３
側に向かう光ビームは、入射光ビームの主光線からず
れ、半導体レーザ３０３に光ビームが戻ることはなく、
しかも、露光面Ｐに送られる光ビームの出射方向は上記
光偏向器４０７を傾きに影響されない。従って、第２実
施例と同様な効果を奏すると共に、戻り光に起因して半
導体レーザの発振が不安定になるといった問題を解消す
ることができる。なお、図７中、光偏向器４０７と、光
偏向器４０７を構成するビームスプリッタ４１０、第１
の反射板４１８および第２の反射板４２０とは図５と比
べて番号を変えたが、その他の構成部品については図５
と同一番号を付けた。

【００５７】また、前述した第２実施例では、光源とし
て干渉性のよいレーザを用いると、第１光ビームＬＢ１
１と第２光ビームＬＢ１２との合成による干渉稿の発生
が懸念される。そこで、前記第２実施例の変形例とし
て、図８に示すように、ビームスプリッタ３１０と第１
の反射板３１８との間に、平行透明板５０１を設けた構
成とした。この平行透明板５０１は、光源として画像記
録用の半導体レーザを用いる場合、光ビームの往復で可
干渉距離を越えるだけの光路差を持たせるに充分な厚さ
を有するもので、１［ｍｍ］以下に納めることが可能で
ある。

【００５８】この構成により、露光面Ｐでの干渉稿の発
生を防止することができ、延いては、高精度の画像記録
を図ることができる。なお、図８中、第２実施例と同一
の構成部分には、図５と同一番号を付けた。また、この
構成に換えて、平行透明板５０１を、ビームスプリッタ
３１０と第２の反射板３２０との間に設けた構成として
も、同様な効果を奏することができる。

【００５９】さらに、干渉稿の発生を防止する構成とし
て、図８に示した例に換えて、図９に示すように、大き
さの相違する二つの直角プリズム６１０ａ，６１０ｂか
らビームスプリッタ６１０を形成する構成としてもよ
い。この構成によっても、光ビームの往復で可干渉距離
を越えるだけの光路差を持たせることが可能であり、こ
の結果、露光面Ｐでの干渉稿の発生を防止することがで
きる。

【００６０】以上、本発明のいくつかの実施例を詳述し
てきたが、本発明は、こうした実施例に何等限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様にて実施することができるのは勿論のこと
である。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１または２記
載の光偏向器によれば、ウォブルの影響の回避と高速回
転時の安定性を図ることができ、さらには、光ビームの
エネルギ利用効率を高めたことで、出射光ビームの強度
を入射光ビームの強度のままに保つことができる。

【００６２】請求項３記載の光偏向器によれば、ウォブ
ルの影響の回避と高速回転時の安定性を図ることがで
き、さらには、光ビームのエネルギ利用効率を高めたこ
とで、出射光ビームの強度を従来の技術に比べて高くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての光偏向器を備えた
光ビーム走査装置１を示す模式図である。

【図２】光ビーム走査装置１において偏光ビームスプリ
ッタ１０の回転により透過と反射との分割比がどのよう
に変化していくかを示す説明図である。

【図３】光ビーム走査装置１を用いた平面走査型画像記
録装置の要部を示す斜視図である。

【図４】光ビーム走査装置１を用いたドラム内面走査型
画像記録装置の要部を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例としての光偏向器を備えた
光ビーム走査装置３０１を示す模式図である。

【図６】光ビーム走査装置３０１で用いられるビームス
プリッタ３１０を作成する加工手順を示す説明図であ
る。

【図７】第２実施例の変形例を示す模式図である。

【図８】第２実施例の他の変形例を示す模式図である。

【図９】第２実施例のさらに他の変形例を示す模式図で
ある。

【図１０】従来の技術を示す模式図である。

【符号の説明】

１…光ビーム走査装置 ３…半導体レーザ ３ａ…偏光膜 ５…コリメータ ７…光偏向器 ９…ｆθレンズ １０…偏光ビームスプリッタ １０ａ…偏光膜 １２…光学系 １４…第１の１／４波長板 １６…第２の１／４波長板 １８…第１の反射板 ２０…第２の反射板 １０１…平面走査型画像記録装置 １０３…半導体レーザ １０５…コリメータ １０６…反射板 １０７…光偏向器 １０９…ｆθレンズ １１２…光学系 １２１…箱体 １２３…主走査モータ １２５…ミラー １３０…副走査テーブル １３２…感光材料 ２０１…ドラム内面走査型画像記録装置 ２０２…ドラム ２０３…感光材料 ２１０…光偏向器 ２１２…光学系 ２１４…主走査モータ ２２０…光ビーム出力部 ２２１…半導体レーザ ２２５…コリメータ ２２６…フォーカシングレンズ ２３０…往復機構 ２３５…副走査モータ ３０１…光ビーム投射装置 ３０３…半導体レーザ ３０５…コリメータ ３０７…光偏向器 ３０９…ｆθレンズ ３１０…ビームスプリッタ ３１０ａ，３１０ｂ…直角プリズム ３１０ｃ…接着面 ３１２…光学系 ３１８…第１の反射板 ３２０…第２の反射板 ４０７…光偏向器 ４１０…ビームスプリッタ ４１８…第１の反射板 ４２０…第２の反射板 ５０１…平行透明板 ６１０…ビームスプリッタ ６１０ａ，６１０ｂ…直角プリズム ＬＢ…入射光ビーム ＬＢ１…第１光ビーム ＬＢ２…第２光ビーム ＬＢ１１…第１光ビーム ＬＢ１２…第２光ビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光ビームを偏向する光偏向器であっ
   て、 入射光ビームに含まれる第１の方位の偏光成分を選択的
   に透過すると共に、該第１の方位と直交する第２の方位
   の偏光成分を選択的に反射する選択性反射面を有し、前
   記入射光ビームから透過方向と反射方向とに分割された
   第１および第２の光ビームの少なくとも一方を出射する
   光学素子と、 前記光学素子からの第１の光ビームの進行方向に配設さ
   れ、前記光学素子より出射した第１の光ビームを再度、
   前記光学素子方向に反射する第１の反射手段と、 前記光学素子からの第２の光ビームの進行方向に配設さ
   れ、前記光学素子より出射した第２の光ビームを再度、
   前記光学素子方向に反射する第２の反射手段と、 前記光学素子と前記第１の反射手段との間に配設される
   第１の１／４波長板と、 前記光学素子と前記第２の反射手段との間に配設される
   第２の１／４波長板と、 前記光学素子、両反射手段および両１／４波長板を、前
   記入射光ビームの主光線を軸として一体的に回転する回
   転機構とを備えた光偏向器。
2. 【請求項２】 前記光学素子が、選択性反射面として、
   該光学素子の前記入射光ビームに含まれる入射面に対し
   て平行な方位の偏光成分を透過し、前記入射光ビームに
   含まれる前記入射面に対して垂直な方位の偏光成分を反
   射する偏光膜を有する偏光ビームスプリッタである請求
   項１記載の光偏向器。
3. 【請求項３】 入射光ビームを偏向する光偏向器であっ
   て、 入射光ビームの一部を反射し、他の一部を透過する部分
   透過膜面を有し、前記入射光ビームから透過方向と反射
   方向とに分割された第１および第２の光ビームを出射す
   る光学素子と、 前記光学素子からの第１の光ビームの進行方向に配設さ
   れ、前記光学素子より出射した第１の光ビームを再度、
   前記光学素子方向に反射する第１の反射手段と、 前記光学素子からの第２の光ビームの進行方向に配設さ
   れ、前記光学素子より出射した第２の光ビームを再度、
   前記光学素子方向に反射する第２の反射手段と、 前記光学素子および両反射手段を、前記入射光ビームの
   主光線を軸として一体的に回転する回転機構とを備えた
   光偏向器。