JPH10148855A - Laser beam control device - Google Patents

Laser beam control device

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Publication number
JPH10148855A
JPH10148855A JP30641496A JP30641496A JPH10148855A JP H10148855 A JPH10148855 A JP H10148855A JP 30641496 A JP30641496 A JP 30641496A JP 30641496 A JP30641496 A JP 30641496A JP H10148855 A JPH10148855 A JP H10148855A
Authority
JP
Japan
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laser beam
laser
control device
waveguide
acousto
Prior art date
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Pending
Application number
JP30641496A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Hamada
明佳 濱田
Keiji Oe
啓司 小江
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/972,803 priority patent/US5890789A/en
Publication of JPH10148855A publication Critical patent/JPH10148855A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam control device which can hold a constant line interval between each laser beam on the image plane with small astigmatic differences even when the position of deflection of an acoustic optical element and the beam waist position near the position of deflection are made apart by a specified distance. SOLUTION: The laser beam control device 1 is composed from a semiconductor laser element 2, a waveguide-type acoustic optical element 3, a condenser lens 4, polygon-plane condenser lens 5, a polygon mirror 6 and a scanning lens group 7. The acoustic optical element 3 is placed so that the beam waist position shown by a two-dot chain line 11 is positioned at the roughly central position of the optical path inside the element 3. The position of deflection displayed by a two-dot chain line 12 is disposed apart by a specified distance Δr on the downstream side of the optical path of the beam waist position 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビーム制御
装置、特に、導波路型音響光学素子を用いたレーザビー
ム制御装置に関する。
The present invention relates to a laser beam control device, and more particularly to a laser beam control device using a waveguide type acousto-optic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザビーム制御装置としては、
例えば信学技報[TECHNICALREPORT O
F IEICE]US92−51(1992−09)学
術論文に記載のものが知られている。このレーザビーム
制御装置は、導波路型音響光学素子をマルチ周波数駆動
させてレーザビームを分割させるものであり、ビームウ
エスト位置と導波路型音響光学素子の偏向位置が一致し
ていた。
2. Description of the Related Art Conventional laser beam control devices include:
For example, IEICE Technical Report [TECHNICAL REPORT O
FIEICE] US92-51 (1992-09) is known. In this laser beam control device, a waveguide-type acousto-optic device is driven by multi-frequency to split a laser beam, and a beam waist position and a deflection position of the waveguide-type acousto-optic device coincide with each other.

【0003】また、特公昭59−42855号公報に記
載のように、結晶型音響光学素子をマルチ周波数駆動さ
せてレーザビームを複数に分割させた後、この複数のレ
ーザビームを同時走査する装置が提案されている。この
複数ビーム同時走査装置は、複数走査ラインの間隔を調
整する目的で、偏向位置と偏向位置近傍のビームウエス
ト位置とを所定の間隔だけ離していた。ここに、結晶体
は高価であるため、結晶型音響光学素子の寸法は数ミリ
程度と小さく、偏向位置を結晶型音響光学素子内に設定
すると、偏向位置近傍のビームウエスト位置は結晶型音
響光学素子の外であった。
Further, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-42855, an apparatus for driving a crystal-type acousto-optic device at multiple frequencies to divide a laser beam into a plurality of laser beams and then simultaneously scanning the plurality of laser beams is known. Proposed. In this multiple beam simultaneous scanning device, the deflection position and the beam waist position near the deflection position are separated by a predetermined interval in order to adjust the interval between the multiple scanning lines. Here, since the crystal is expensive, the size of the crystal acousto-optic element is as small as about several millimeters. If the deflection position is set in the crystal acousto-optic element, the beam waist position near the deflection position will be crystal acousto-optic. It was outside the device.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記信
学技報学術論文に記載された従来のレーザビーム制御装
置を、レーザビーム走査光学装置の疑似複数光源として
用いた場合、ビームウエスト位置と音響光学素子の偏向
位置とが一致しているため、レーザビーム走査光学装置
のポリゴンミラーの面倒れ誤差(ポリゴン面毎に、ポリ
ゴンミラーの偏向方向に垂直な方向にレーザビームが角
度変化する誤差)を補正する目的で、レーザビーム走査
光学装置の走査レンズ群に面倒れ補正機能を付加する
と、導波路型音響光学素子によって分割されたレーザビ
ームが像面上で一点に再集光し、複数走査ラインの間隔
を調整することができないという問題があった。
However, when the conventional laser beam control device described in the IEICE technical paper is used as a pseudo multiple light source of a laser beam scanning optical device, the beam waist position and the acousto-optic Since the deflection position of the element is the same, the inclination error of the polygon mirror of the laser beam scanning optical device (error for changing the angle of the laser beam in the direction perpendicular to the deflection direction of the polygon mirror for each polygon surface) is corrected. When the tilt correction function is added to the scanning lens group of the laser beam scanning optical device for the purpose of performing the laser beam scanning, the laser beam split by the waveguide type acousto-optic element is re-focused on a single point on the image plane, and a plurality of scanning lines are There was a problem that the interval could not be adjusted.

【0005】一方、前記特公昭59−42855号公報
記載の複数ビーム同時走査装置は、偏向位置とビームウ
エスト位置を分離して配置しているため、走査レンズ群
に面倒れ補正機能を付加しても結晶型音響光学素子によ
って分割されたレーザビームが像面上で一点に再集光す
るという問題は解決できる。しかし、ビームウエストが
結晶型音響光学素子の外に配置されているため、以下の
不具合があった。
On the other hand, in the multiple beam simultaneous scanning device described in Japanese Patent Publication No. 59-42855, since a deflection position and a beam waist position are arranged separately, a scanning lens group is provided with a surface tilt correction function. Also, the problem that the laser beam split by the crystal-type acousto-optic element is re-focused on the image plane at one point can be solved. However, since the beam waist is arranged outside the crystal-type acousto-optic element, there are the following problems.

【0006】(1)環境(温度)変化や経時変化等で音
響光学素子と他の光学素子との間に位置ずれが生じる
と、偏向位置とビームウエスト位置が相対的にずれ、複
数走査ラインの間隔を一定に保つことができなかった。 (2)環境変化や電源変動等で音響光学素子の駆動誤差
が生じると、高屈折率を有する音響光学素子から空気中
に出射するレーザビームの出射角変動量が、像面上で各
レーザビームが並べられている方向に拡大され、その方
向にビームウエスト位置が変動しやすいので、複数走査
ラインの間隔を一定に保つことができなかった。
(1) If the acousto-optic element and other optical elements are displaced due to environmental (temperature) change or temporal change, the deflection position and the beam waist position are relatively displaced, and a plurality of scan lines are not detected. The interval could not be kept constant. (2) When a driving error of the acousto-optic element occurs due to an environmental change, a power supply variation, or the like, the emission angle variation amount of the laser beam emitted from the acousto-optic element having a high refractive index into the air is changed by each laser beam on the image plane. Are enlarged in the direction in which the scanning lines are arranged, and the beam waist position is liable to fluctuate in that direction.

【0007】(3)偏向位置より後方にビームウエスト
がある場合、各レーザビームがそれぞれ異なる角度で音
響光学素子から出射するために、レーザビーム毎に異な
る量の非点隔差が発生する。この非点隔差量の差がある
ために、音響光学素子より後方の光学系から見るとレー
ザビーム毎にビームウエスト位置(すなわち、後方の光
学系から見た各ビームの光源位置)が所望の位置からず
れることになり、像面上の各走査ラインが不均質であっ
た。ただし、偏向位置より前側にビームウエストがある
場合は、各々のレーザビームに一定の非点隔差が発生
し、補正は行える。しかしながら、補正のために新たな
光学面が必要になり、例えば音響光学素子である誘電体
結晶自体を補正機能付加のために加工したり、補正用の
円筒レンズやプリズムを追加しなければならなかった。
(3) When there is a beam waist behind the deflection position, each laser beam is emitted from the acousto-optic device at a different angle, so that a different amount of astigmatic difference is generated for each laser beam. Because of the difference in the amount of astigmatism, the beam waist position (that is, the light source position of each beam viewed from the rear optical system) is set to a desired position for each laser beam when viewed from the optical system behind the acousto-optic element. , And each scan line on the image plane was non-uniform. However, when there is a beam waist in front of the deflection position, a certain astigmatic difference occurs in each laser beam, and correction can be performed. However, a new optical surface is required for correction, and for example, the dielectric crystal itself, which is an acousto-optical element, must be processed to add a correction function, or a cylindrical lens or prism for correction must be added. Was.

【0008】そこで、本発明の目的は、音響光学素子の
偏向位置とこの偏向位置近傍のビームウエスト位置とを
所定の距離だけ離しても、像面上での各々のレーザビー
ム相互間のライン間隔を一定に保つことができ、かつ、
非点隔差が少ないレーザビーム制御装置を提供すること
にある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a line spacing between laser beams on an image plane even when a deflection position of an acousto-optic element and a beam waist position near the deflection position are separated by a predetermined distance. Can be kept constant, and
An object of the present invention is to provide a laser beam control device having a small astigmatic difference.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係るレーザビーム制御装置は、
(a)半導体レーザ素子と、(b)マルチ周波数駆動さ
せて、前記半導体レーザ素子から放射したレーザビーム
を偏向して複数のレーザビームに分割させる導波路型音
響光学素子と、(c)前記導波路型音響光学素子から出
射した前記複数のレーザビームを主走査方向に偏向させ
るための偏向器とを備え、(d)前記導波路型音響光学
素子内にて、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ
ビームを複数のレーザビームに分割する偏向位置と、こ
の偏向位置近傍のビームウエスト位置とが所定の間隔を
有していること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, a laser beam control apparatus according to the present invention comprises:
(A) a semiconductor laser element; (b) a waveguide-type acousto-optic element which is driven by multi-frequency to deflect a laser beam emitted from the semiconductor laser element to divide the laser beam into a plurality of laser beams; A deflector for deflecting the plurality of laser beams emitted from the waveguide-type acousto-optic element in the main scanning direction, and (d) a laser emitted from the semiconductor laser element in the waveguide-type acousto-optic element. A deflection position for splitting the beam into a plurality of laser beams and a beam waist position near the deflection position have a predetermined interval.

【0010】以上の構成により、導波路型音響光学素子
の導波路内のビームウエスト位置と偏向位置での屈折率
の差は、従来のレーザビーム制御装置の音響光学素子の
結晶体内の偏向位置と結晶体外(空気中)のビームウエ
スト位置での屈折率の差と比較して極めて小さいため、
偏向位置で分割された各レーザビーム相互の特性差が著
しく小さくなる。
With the above-described structure, the difference between the refractive index at the beam waist position and the refractive index at the deflection position in the waveguide of the waveguide type acousto-optic device is different from the deflection position within the crystal of the acousto-optic device of the conventional laser beam controller. Since the difference in refractive index at the beam waist position outside the crystal (in air) is extremely small,
The characteristic difference between the laser beams split at the deflection position is significantly reduced.

【0011】また、導波路型音響光学素子が表面弾性波
を発生させるための複数の超音波振動子を有した構成を
採ることにより、高周波信号を印加された超音波振動子
を任意に切り換えれば、半導体レーザ素子から出射した
レーザビームを複数のレーザビームに分割する偏向位置
が切り換えられ、画像密度の切換えが容易に行われる。
Further, by adopting a configuration in which the waveguide type acousto-optic element has a plurality of ultrasonic transducers for generating surface acoustic waves, the ultrasonic transducer to which a high-frequency signal is applied can be arbitrarily switched. For example, the deflection position at which the laser beam emitted from the semiconductor laser element is divided into a plurality of laser beams is switched, so that the image density can be easily switched.

【0012】さらに、本発明に係るレーザビーム制御装
置は、複数のレーザビームの隣接する二つのレーザビー
ムが、 Dm>4λ・C・Pi/{π・(θ2−θ1)・Dv} を満足し、かつ、偏向位置からビームウエスト位置まで
の空気換算距離Δが、 Δ=π・Do・(Dm 2−Do 21/2/4λ ただし、Dm:偏向位置でのビーム径 Dv:被走査面上での複数のレーザビームが並ぶ方向の
ビーム径 Do:ビームウエスト位置でのビーム径 Pi:被走査面上での隣接するレーザビームの間隔 θ1,θ2:隣接する二つのレーザビームの偏向角(θ2
>θ1) C:光学系の比例定数(倍率) λ:レーザビームの波長 を満足していることを特徴とする。
Further, in the laser beam control device according to the present invention, two adjacent laser beams of the plurality of laser beams are arranged such that D m > 4λ · C · P i / {π · (θ 2 −θ 1 ) · D v 満足 is satisfied, and the air equivalent distance Δ from the deflection position to the beam waist position is Δ = π · D o · (D m 2 −D o 2 ) 1/2 / 4λ where D m is the deflection position beam diameter at D v: a plurality of beam diameter of the laser beam is aligned direction D o on the surface to be scanned: the beam diameter at the beam waist position P i: spacing theta 1 of the laser beam to be adjacent on the surface to be scanned , Θ 2 : deflection angles of two adjacent laser beams (θ 2
> Θ 1 ) C: a proportional constant (magnification) of the optical system λ: a wavelength of a laser beam is satisfied.

【0013】以上の構成により、光導波路に対して入射
/出射するレーザビームの断面積が最小となり、入射/
出射のそれぞれの透過面に要求される平坦度(平滑度)
の精度が緩和される。
With the above configuration, the cross-sectional area of the laser beam incident / emitted to the optical waveguide is minimized,
Flatness (smoothness) required for each transmission surface of emission
Accuracy is reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザビーム
制御装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。各実施形態において、同一部品及び同一部分には同
じ符号を付した。 [第1実施形態、図1〜図4]図1及び図2に示すよう
に、レーザビーム制御装置に用いられる導波路型音響光
学素子3は、基板31と光導波路32の積層体構造をし
ている。基板31としては、サファイア等の結晶板、シ
リコンやガラス等の薄板が用いられる。この基板31は
薄板でよいため、結晶型音響光学素子に用いられている
矩形状結晶体より安価である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a laser beam control device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the same components and the same portions are denoted by the same reference numerals. First Embodiment, FIGS. 1 to 4 As shown in FIGS. 1 and 2, a waveguide type acousto-optic device 3 used in a laser beam control device has a laminated structure of a substrate 31 and an optical waveguide 32. ing. As the substrate 31, a crystal plate such as sapphire or a thin plate such as silicon or glass is used. Since the substrate 31 may be a thin plate, it is less expensive than a rectangular crystal used for a crystal acousto-optic device.

【0015】基板31上には、例えばレーザアブレーシ
ョン法、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法、ゾ
ル−ゲル法、あるいはイオン交換やプロトン交換による
方法等により光導波路32が形成される。光導波路32
の材料としては、音響光学相互作用を効率良く行なうた
めに、圧電性に優れ、かつ、光源である半導体レーザ素
子2から放射されるレーザビームの波長に対して減衰の
少ない材料が好ましい。具体的にはZnOやLiNbO
3,PbMoO4,TeO2,As23,GaAs等が用
いられる。
The optical waveguide 32 is formed on the substrate 31 by, for example, a laser ablation method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, a sol-gel method, or a method using ion exchange or proton exchange. Optical waveguide 32
The material is preferably a material having excellent piezoelectricity and having little attenuation with respect to the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 2 as a light source, in order to efficiently perform acousto-optic interaction. Specifically, ZnO or LiNbO
3 , PbMoO 4 , TeO 2 , As 2 O 3 , GaAs and the like are used.

【0016】光導波路32上には、その中央部右寄り手
前側の位置に超音波振動子であるインターデジタルトラ
ンスジューサ33がフォトリソグラフィ法やリフトオフ
法やエッチング法や電子線描画法等の方法により形成さ
れる。このインターデジタルトランスジューサ33の電
極指の間隔や幅を適宜設定することによって、後述のブ
ラッグ回折角を大きくしたり、ブラッグ回折角の変化を
広範囲に得ることができる。さらに、光導波路32上の
左右両側部に入射用プリズム35及び出射用プリズム3
6が配設されている。入射用プリズム35は、半導体レ
ーザ素子2から放射されたレーザビームLを光導波路3
2に入射させるためのものである。出射用プリズム36
は、光導波路32を進行するレーザビームLを外部に出
射するためのものである。
On the optical waveguide 32, an interdigital transducer 33, which is an ultrasonic vibrator, is formed at a position on the near right side of the center portion by a photolithography method, a lift-off method, an etching method, an electron beam drawing method, or the like. You. By appropriately setting the interval and width of the electrode fingers of the interdigital transducer 33, it is possible to increase the Bragg diffraction angle described later or to obtain a wide range of changes in the Bragg diffraction angle. Further, the entrance prism 35 and the exit prism 3 are provided on both left and right sides of the optical waveguide 32.
6 are provided. The incidence prism 35 transmits the laser beam L emitted from the semiconductor laser element 2 to the optical waveguide 3.
2 for the light to enter. Exit prism 36
Is for emitting a laser beam L traveling through the optical waveguide 32 to the outside.

【0017】以上の構成からなる導波路型音響光学素子
3において、トランスジューサ33は、高周波電源37
で発生した高周波信号が印加されると、光導波路32に
表面弾性波38を励起する。高周波電源37は、例えば
VCO(電圧制御発振器)が用いられる。表面弾性波3
8は図1中矢印a方向に光導波路32を伝搬する。一
方、半導体レーザ素子2から放射されたレーザビームL
は、入射用プリズム35を介して光導波路32に入射
し、光導波路32を進行する。光導波路32中には、表
面弾性波38によって、屈折率の同期的変動が生じてお
り、これがレーザビームLの回折格子となる。従って、
レーザビームLが表面弾性波38を横切ると、レーザビ
ームLと表面弾性波38が音響光学相互作用(ブラッグ
回折)することによって、図1に示すようにレーザビー
ムLは偏向させられる。
In the waveguide type acousto-optic device 3 having the above configuration, the transducer 33 is provided with a high-frequency power source 37.
When the high-frequency signal generated in step (1) is applied, a surface acoustic wave 38 is excited in the optical waveguide 32. As the high frequency power supply 37, for example, a VCO (voltage controlled oscillator) is used. Surface acoustic wave 3
8 propagates through the optical waveguide 32 in the direction of arrow a in FIG. On the other hand, the laser beam L emitted from the semiconductor laser element 2
Enters the optical waveguide 32 via the incidence prism 35 and travels through the optical waveguide 32. In the optical waveguide 32, a synchronous change in the refractive index occurs due to the surface acoustic wave 38, and this serves as a diffraction grating for the laser beam L. Therefore,
When the laser beam L crosses the surface acoustic wave 38, the laser beam L and the surface acoustic wave 38 undergo acousto-optic interaction (Bragg diffraction), so that the laser beam L is deflected as shown in FIG.

【0018】ところで、レーザビームLのブラッグ回折
角は表面弾性波38の周期に依存しており、表面弾性波
38の周期はトランスジューサ33に印加される高周波
信号の周波数に依存する。そこで、トランスジューサ3
3に複数の異なる周波数の高周波信号を印加して、複数
の異なる周期の表面弾性波38を発生させることによ
り、レーザビームLは複数の異なるブラッグ回折角にて
偏向され、図2に示すように、複数の強度変調されたレ
ーザビームに分割される。複数のレーザビームは、それ
ぞれ出射用プリズム36を介して出射される。
Incidentally, the Bragg diffraction angle of the laser beam L depends on the period of the surface acoustic wave 38, and the period of the surface acoustic wave 38 depends on the frequency of the high-frequency signal applied to the transducer 33. So, transducer 3
The laser beam L is deflected at a plurality of different Bragg diffraction angles by applying high-frequency signals of a plurality of different frequencies to 3 to generate a plurality of surface acoustic waves 38 of different periods, as shown in FIG. , Into a plurality of intensity-modulated laser beams. The plurality of laser beams are respectively emitted through the emission prism 36.

【0019】図3は、この導波路型音響光学素子3を用
いたレーザビーム制御装置1の概略構成図である。レー
ザビーム制御装置1は、導波路型音響光学素子3に複数
の異なる周波数の高周波信号を印加(マルチ周波数駆
動)して、半導体レーザ素子2から放射されたレーザビ
ームを複数に分割させた後、この複数のレーザビームを
被走査面上に同時走査する装置である。このレーザビー
ム制御装置1は、半導体レーザ素子2と、導波路型音響
光学素子3と、集光レンズ4と、ポリゴン面集光レンズ
5と、ポリゴンミラー6と、走査レンズ群7とで構成さ
れている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a laser beam control device 1 using the waveguide type acousto-optic device 3. The laser beam control device 1 applies high-frequency signals of a plurality of different frequencies to the waveguide-type acousto-optic device 3 (multi-frequency driving) to divide the laser beam emitted from the semiconductor laser device 2 into a plurality of laser beams. This is a device for simultaneously scanning the plurality of laser beams on the surface to be scanned. The laser beam control device 1 includes a semiconductor laser device 2, a waveguide type acousto-optic device 3, a condenser lens 4, a polygon surface condenser lens 5, a polygon mirror 6, and a scanning lens group 7. ing.

【0020】半導体レーザ素子2は図示しない駆動回路
に入力された印字データに基づいて変調(オン、オフ)
制御され、オン時にレーザビームを放射する。このレー
ザビームLは集光レンズ4で収束された後、導波路型音
響光学素子3で複数の強度変調されたレーザビームに分
割され、それぞれのレーザビームはポリゴン面集光レン
ズ5を介してポリゴンミラー6に到達する。
The semiconductor laser element 2 is modulated (ON / OFF) based on print data input to a drive circuit (not shown).
It is controlled and emits a laser beam when turned on. This laser beam L is converged by a condenser lens 4 and then divided into a plurality of intensity-modulated laser beams by a waveguide type acousto-optic device 3. The mirror 6 is reached.

【0021】各レーザビームは、ポリゴンミラー6の回
転に基づいて各ポリゴン面で等角速度に偏向され、走査
レンズ群7に入射する。走査レンズ群7を透過した各レ
ーザビームは感光体ドラム8上に集光され、感光体ドラ
ム8上を紙面と垂直方向に複数同時走査する。走査レン
ズ群7は主に前記ポリゴンミラー6で等角速度で偏向さ
れた各レーザビームを被走査面(感光体ドラム8)上で
の主走査速度を等速に補正、即ち、歪曲収差を補正する
機能を有している。感光体ドラム8は矢印c方向に一定
速度で回転駆動され、ポリゴンミラー6による紙面垂直
方向への主走査とドラム8の矢印c方向への副走査によ
ってドラム8上に画像(静電潜像)が形成される。
Each laser beam is deflected at a constant angular velocity on each polygon surface based on the rotation of the polygon mirror 6 and enters the scanning lens group 7. Each laser beam transmitted through the scanning lens group 7 is condensed on the photosensitive drum 8 and simultaneously scans the photosensitive drum 8 in the direction perpendicular to the paper surface. The scanning lens group 7 corrects the laser beam deflected mainly by the polygon mirror 6 at a constant angular speed on the surface to be scanned (photosensitive drum 8) at a constant speed, that is, corrects distortion. Has a function. The photoconductor drum 8 is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow c, and an image (electrostatic latent image) is formed on the drum 8 by the main scanning in the direction perpendicular to the paper surface of the polygon mirror 6 and the sub-scanning of the drum 8 in the direction of arrow c. Is formed.

【0022】以上の構成において、ポリゴンミラー6の
各ポリゴン面の面倒れ誤差を補正するために、ポリゴン
ミラー6のポリゴン面と感光体ドラム8の表面とが共役
関係になるように、走査レンズ群7に面倒れ補正機能が
付加されている。そして、図4に示すように、導波路型
音響光学素子3は、二点鎖線11にて表示したビームウ
エスト位置が素子3内の光路長の略中央に位置するよう
に配置され、インターデジタルトランスジューサ33に
よる偏向位置は、二点鎖線12にて表示されている。偏
向位置12は、所定の距離Δrだけ離れてビームウエス
ト位置11の光路下流側に配置されている。
In the above arrangement, in order to correct the surface tilt error of each polygon surface of the polygon mirror 6, the scanning lens group is set so that the polygon surface of the polygon mirror 6 and the surface of the photosensitive drum 8 have a conjugate relationship. 7, a tilt correction function is added. As shown in FIG. 4, the waveguide-type acousto-optic device 3 is arranged such that the beam waist position indicated by the two-dot chain line 11 is located substantially at the center of the optical path length in the device 3, and the interdigital transducer The deflection position by 33 is indicated by the two-dot chain line 12. The deflection position 12 is arranged at a predetermined distance Δr on the downstream side of the optical path from the beam waist position 11.

【0023】ここに、レーザビームLの変調速度(立上
がり特性)をアップさせるために、偏向位置12でのレ
ーザビームLのビーム径Dmを所定値以下、例えば85
μm以下に設定することが望ましい。また、半導体レー
ザ素子を用いた光学系のレンズを設計する際に、倍率と
レーザビーム径の設定を容易にするために、ビームウエ
スト位置11でのレーザビームLのビーム径Doと、図
4中に表示したビームウエスト位置11での隣接するレ
ーザビームLの間隔Poとの関係は、被走査面上(感光
体ドラム8)上での複数のレーザビームが並ぶ方向、即
ち副走査方向のビーム径Dvと、被走査面上での隣接す
るレーザビームの間隔Piとの関係に比例し、以下の関
係式(1)を満足することが望ましい。
[0023] Here, in order to up-modulation rate of the laser beam L (rising characteristics), below a predetermined value of the beam diameter D m of the laser beam L in the deflection position 12, for example 85
It is desirable to set it to μm or less. Further, in designing an optical system lens using a semiconductor laser element, the beam diameter Do of the laser beam L at the beam waist position 11 and the beam diameter Do of FIG. The relationship between the adjacent laser beam L at the beam waist position 11 and the distance Po between the laser beam L is indicated by the direction in which a plurality of laser beams are arranged on the surface to be scanned (photosensitive drum 8), that is, in the sub-scanning direction. and the beam diameter D v, proportional to the relation between the distance P i of the laser beam to be adjacent on the surface to be scanned, it is desirable to satisfy the following relational expression (1).

【0024】Po/Do=C(Pi/Dv) ……(1) ただし、C:光学系の比例定数(倍率) 一方、レーザビームLの強度がガウス正規分布を有して
いると仮定すると、以下の関係式(2)が成立する。た
だし、Δはビームウエスト位置11と偏向位置12の間
隔Δrの空気換算距離であり、波長λにおける光導波路
32の屈折率をnとするとΔr=nΔの関係式が成立す
る。
P o / D o = C (P i / D v ) (1) where C is a proportional constant (magnification) of the optical system. On the other hand, the intensity of the laser beam L has a Gaussian normal distribution. Assuming that, the following relational expression (2) holds. Here, Δ is the air-equivalent distance of the distance Δr between the beam waist position 11 and the deflection position 12, and the relational expression of Δr = nΔ holds when the refractive index of the optical waveguide 32 at the wavelength λ is n.

【0025】 Dm/Do=[1+{4λΔ/(πDo 2)}21/2 ……(2) この関係式(2)より、以下の関係式(3)が得られ
る。 Δ=πDo(Dm 2−Do 21/2/4λ ……(3) ところで、空気換算距離Δと偏向角θ1,θ2(θ2
θ1)で回折された2本のレーザビームのビームウエス
ト位置11での間隔Poとの間には、角度θ1,θ2が充
分に小さいときsinθ1,sinθ2は略θ1,θ2とさ
れるので、以下の関係式(4)が成立する。
D m / D o = [1+ {4λΔ / (πD o 2 )} 2 ] 1/2 (2) From the relational expression (2), the following relational expression (3) is obtained. Δ = πD o (D m 2 −D o 2 ) 1/2 / 4λ (3) By the way, the air conversion distance Δ and the deflection angles θ 1 , θ 22 >
Between the interval P o at the beam waist position 11 of the two laser beams diffracted by the θ 1), sinθ 1 when the angle theta 1, theta 2 is sufficiently small, sin [theta 2 is substantially theta 1, theta because it is a 2, the following equation (4) is satisfied.

【0026】 Po=Δ(sinθ2−sinθ1) =Δ(θ2−θ1) ……(4) 前記関係式(3)と(4)より、以下の関係式が得られ
る。 Po/Do=π(θ2−θ1)(Dm 2−Do 21/2/4λ Dm 2−Do 2=[4λ/{π(θ2−θ1)}]2(Po/D
o2 さらに、前記関係式(1)を利用して、 Dm 2−Do 2={4λCPi/π(θ2−θ1)}2(Pi
v2 となる。ここで、Pi,Dvは走査仕様によって設計上与
えられる数値であり、C,λは光学系仕様によって設計
上与えられる数値であり、Dm,θ1,θ2は導波路型音
響光学素子仕様によって設計上与えられる数値である。
P o = Δ (sin θ 2 −sin θ 1 ) = Δ (θ 2 −θ 1 ) (4) From the above relational expressions (3) and (4), the following relational expression is obtained. P o / D o = π (θ 2 −θ 1 ) (D m 2 −D o 2 ) 1/2 / 4λ D m 2 −D o 2 = [4λ / {π (θ 2 −θ 1 )}] 2 ( Po / D
o ) 2 Further, using the relational expression (1), D m 2 −D o 2 = {4λCP i / π (θ 2 −θ 1 )} 2 (P i /
D v ) 2 . Here, P i and D v are numerical values given by design according to scanning specifications, C and λ are numerical values given by design according to optical system specifications, and D m , θ 1 and θ 2 are waveguide type acousto-optics. It is a numerical value given by design according to the element specification.

【0027】従って、レーザビーム制御装置1にあって
は、以下の関係式(5)が成立している。 Do 2=Dm 2−[4λCPi/{π(θ2−θ1)}]2(Pi/Dv2>0 Dm>4λCPi/{π(θ2−θ1)Dv}(>0) ……(5) 次に、具体的数値を用いて空気換算距離Δの算出例を示
す。
Accordingly, in the laser beam control device 1, the following relational expression (5) holds. D o 2 = D m 2 - [4λCP i / {π (θ 2 -θ 1)}] 2 (P i / D v) 2> 0 D m> 4λCP i / {π (θ 2 -θ 1) D v } (> 0) (5) Next, an example of calculating the air-equivalent distance Δ using specific numerical values will be described.

【0028】Dm=85μm、θ2−θ1=0.8゜、Pi
/Dv=1、λ=0.78μm、C=1とすると、 Do=[0.0852−[(4×0.78×10-3×1)
/{(π2/180)×0.8}]2×121/2=46.
5(μm) 従って、Do=46.5(μm)となるように集光レン
ズ4を選定すれば、このときの空気換算距離Δは、前記
関係式(3)より3.33mmと算出される。実際の光
導波路32での距離Δrは、波長λ=0.78μmでの
光導波路32の屈折率をnとすると、Δr=n×3.3
3を計算することによって求められる。
D m = 85 μm, θ 2 −θ 1 = 0.8 °, P i
/ D v = 1, λ = 0.78μm, When C = 1, D o = [ 0.085 2 - [(4 × 0.78 × 10 -3 × 1)
/ {(Π 2 /180)×0.8}] 2 × 1 2 ] 1/2 = 46.
5 (μm) Therefore, if the condenser lens 4 is selected so that D o = 46.5 (μm), the air-equivalent distance Δ at this time is calculated to be 3.33 mm from the relational expression (3). You. The actual distance Δr in the optical waveguide 32 is Δr = n × 3.3, where n is the refractive index of the optical waveguide 32 at the wavelength λ = 0.78 μm.
3 is calculated.

【0029】こうして得られたレーザビーム制御装置1
は、ビームウエスト位置11が音響光学素子3内に配置
されているので、分割後の複数のレーザビームのそれぞ
れの物点は音響光学素子3内に存在することになる。従
って、環境変化や経時変化等で音響光学素子3の位置が
他の光学素子2,4,5,6,7に対してずれても、各
レーザビームの物点は等しくずれるため、ビームウエス
ト位置11と偏向位置12の相対的位置関係はずれにく
く、感光体ドラム8上での複数走査ラインの間隔を一定
に保つことができる。
The laser beam control device 1 thus obtained
Since the beam waist position 11 is arranged in the acousto-optic element 3, each object point of the plurality of laser beams after division exists in the acousto-optic element 3. Therefore, even if the position of the acousto-optic element 3 is shifted with respect to the other optical elements 2, 4, 5, 6, and 7 due to environmental changes or changes over time, the object point of each laser beam is equally shifted. The relative positional relationship between the scanning line 11 and the deflection position 12 is not easily shifted, and the interval between a plurality of scanning lines on the photosensitive drum 8 can be kept constant.

【0030】また、環境変化や電源変動等で音響光学素
子3の駆動誤差が生じても、各レーザビームの物点は音
響光学素子3内にあるため、物点のシフトは偏向角
θ1,θ2のシフト差分のみですみ、音響光学素子3から
空気中に出射するレーザビームの出射角変動量の影響は
受けない。その結果、感光体ドラム8上での複数走査ラ
インの間隔を一定に保つことができる。
Further, even if a driving error of the acousto-optic element 3 occurs due to environmental change or power supply fluctuation, the object point of each laser beam is within the acousto-optic element 3, so that the object point shifts by the deflection angle θ 1 , θ corner only two shift difference, not affected by the output angle variation of the laser beam emitted into the air from the acousto-optic element 3. As a result, the interval between a plurality of scanning lines on the photosensitive drum 8 can be kept constant.

【0031】また、導波路型音響光学素子3にあって
も、分割されたレーザビームの非点隔差は発生するが、
屈折率分布や回折格子や導波路レンズ等の非点隔差補正
機能を導波路32内に形成する加工技術は比較的容易で
あり、量産性もある。以上の結果から、感光体ドラム8
上での複数走査ラインの間隔を一定に保つことができ、
かつ、非点隔差が少ないレーザビーム制御装置1が得ら
れる。
Further, even in the waveguide type acousto-optic device 3, the astigmatic difference of the split laser beam is generated.
The processing technique for forming the astigmatic difference correction function of the refractive index distribution, the diffraction grating, the waveguide lens, and the like in the waveguide 32 is relatively easy, and has high productivity. From the above results, the photosensitive drum 8
The spacing between multiple scan lines above can be kept constant,
In addition, the laser beam control device 1 with a small astigmatic difference can be obtained.

【0032】また、レーザビーム制御装置1は、ビーム
ウエスト位置11を音響光学素子3内の光路長の略中央
部に位置させ、隣接するレーザビームが、Dm>4λC
i/{π(θ2−θ1)Dv}を満足し、かつ、空気換算
距離Δが、Δ=πDo(Dm 2−Do 21/2/4λを満足し
ているので、光導波路32に対して入射/出射するレー
ザビームLの横断面積を最小にすることができ、入射/
出射のそれぞれの透過面に要求される平坦度(平滑度)
の精度を緩和することができる。
Further, the laser beam control device 1 positions the beam waist position 11 substantially at the center of the optical path length in the acousto-optic device 3, and determines that the adjacent laser beam has a value of D m > 4λC
P i / {π (θ 2 −θ 1 ) D v }, and the air-equivalent distance Δ satisfies Δ = πD o (D m 2 −D o 2 ) 1/2 / 4λ. Therefore, it is possible to minimize the cross-sectional area of the laser beam L incident on / emitted from the optical waveguide 32,
Flatness (smoothness) required for each transmission surface of emission
Can be relaxed.

【0033】[第2実施形態、図5]図5に示すよう
に、第2実施形態のレーザビーム制御装置41に用いら
れる導波路型音響光学素子42は、インターデジタルト
ランスジューサ43を残して前記第1実施形態の導波路
型音響光学素子3と同様のものである。光導波路32上
に、その中央部左寄りの位置にインターデジタルトラン
スジューサ43が形成されている。さらに、図示しない
が、光導波路32上の左右両端部に入射用プリズム及び
出射用プリズムが配設されている。音響光学素子42
は、ビームウエスト位置11が素子42内の光路長の略
中央部に位置するように配置されている。インターデジ
タルトランスジューサ43による偏向位置12は所定の
距離Δrだけ離れてビームウエスト位置11の光路上流
側に配置されている。
[Second Embodiment, FIG. 5] As shown in FIG. 5, the waveguide type acousto-optic device 42 used in the laser beam control device 41 of the second embodiment is the same as the first embodiment except for an interdigital transducer 43. This is the same as the waveguide type acousto-optic device 3 of the first embodiment. An interdigital transducer 43 is formed on the optical waveguide 32 at a position on the left side of the center. Further, although not shown, an entrance prism and an exit prism are disposed at both left and right ends of the optical waveguide 32. Acousto-optic element 42
Are arranged such that the beam waist position 11 is located substantially at the center of the optical path length in the element 42. The deflection position 12 by the interdigital transducer 43 is located at a predetermined distance Δr and upstream of the beam waist position 11 on the optical path.

【0034】以上の構成からなる導波路型音響光学素子
42を用いたレーザビーム制御装置41は、前記第1実
施形態のレーザビーム制御装置1と同様の作用効果を奏
する。
The laser beam control device 41 using the waveguide type acousto-optic device 42 having the above configuration has the same operation and effect as the laser beam control device 1 of the first embodiment.

【0035】[第3実施形態、図6及び図7]従来のレ
ーザビーム制御装置は、超音波振動子を光軸方向に移動
させることにより偏向位置を変え、画像密度の切換えを
行っていた。このため、画像密度の切換えが超音波振動
子の移動誤差の影響を受け易いという問題点があった。
そこで、第3実施形態は、画像密度の切換えを確実かつ
安定して行なうことができるレーザビーム制御装置につ
いて説明する。
[Third Embodiment, FIGS. 6 and 7] In the conventional laser beam controller, the deflection position is changed by moving the ultrasonic vibrator in the optical axis direction, thereby switching the image density. For this reason, there is a problem that switching of the image density is easily affected by a moving error of the ultrasonic transducer.
Therefore, a third embodiment describes a laser beam control device capable of reliably and stably switching the image density.

【0036】図6に示すように、レーザビーム制御装置
51は、導波路型音響光学素子52とスイッチS1,S
2を残して前記第1実施形態のレーザビーム制御装置1
と同様のものである。導波路型音響光学素子52は、基
板上に光導波路32を設け、この光導波路32上の中央
部左寄りの位置に低密度用インターデジタルトランスジ
ューサ53を設けると共に、中央部右寄りの位置に高密
度用インターデジタルトランスジューサ54を設けてい
る。さらに、図示しないが、光導波路32上の左右両端
部に入射用プリズム及び出射用プリズムが配設されてい
る。
As shown in FIG. 6, the laser beam control device 51 comprises a waveguide type acousto-optic device 52 and switches S1 and S1.
2 except for the laser beam control device 1 of the first embodiment.
Is similar to The waveguide-type acousto-optic device 52 includes an optical waveguide 32 provided on a substrate, a low-density interdigital transducer 53 provided at a central portion on the optical waveguide 32 on the left side, and a high-density interdigital transducer 53 provided on the central portion on the right side. An interdigital transducer 54 is provided. Further, although not shown, an entrance prism and an exit prism are disposed at both left and right ends of the optical waveguide 32.

【0037】音響光学素子52は、ビームウエスト位置
11が素子52内の光路長の略中央部に位置するように
配置されている。低密度用インターデジタルトランスジ
ューサ53による偏向位置13は、所定の距離Δr1
け離れてビームウエスト位置11の光路上流側に配置さ
れている。高密度用インターデジタルトランスジューサ
54による偏向位置14は所定の距離Δr2(図7参
照)だけ離れてビームウエスト位置11の光路下流側に
配置されている。
The acousto-optic device 52 is arranged such that the beam waist position 11 is located substantially at the center of the optical path length in the device 52. The deflection position 13 by the low-density interdigital transducer 53 is arranged at a predetermined distance Δr 1 on the optical path upstream side of the beam waist position 11. The deflection position 14 by the high-density interdigital transducer 54 is located at a predetermined distance Δr 2 (see FIG. 7) at the downstream side of the optical path from the beam waist position 11.

【0038】さらに、偏向位置13でのビーム径Dm1
び偏向位置13からビームウエスト位置11までの空気
換算距離Δ1が、それぞれ前記第1実施形態に記載され
た関係式(3)及び(5)を満足している。同様に、偏
向位置14でのビーム径Dm2及び偏向位置14からビー
ムウエスト位置11までの空気換算距離Δ2が、それぞ
れ前記関係式(3)及び(5)を満足している。各イン
ターデジタルトランスジューサ53,54は、それぞれ
スイッチS1,S2を介して高周波電源37に接続され
ている。
Further, the beam diameter D m1 at the deflection position 13 and the air-equivalent distance Δ 1 from the deflection position 13 to the beam waist position 11 are represented by the relational expressions (3) and (5) described in the first embodiment, respectively. Are satisfied. Similarly, the beam diameter D m2 at the deflection position 14 and the air-equivalent distance Δ 2 from the deflection position 14 to the beam waist position 11 satisfy the relational expressions (3) and (5), respectively. Each of the interdigital transducers 53 and 54 is connected to the high-frequency power source 37 via switches S1 and S2, respectively.

【0039】以上の構成からなるレーザビーム制御装置
51において、被走査面上に低密度画像を形成する場合
には、図6に示すように、スイッチS1をオン、スイッ
チS2をオフして、半導体レーザ素子2から放射された
レーザビームLを偏向位置13にて分割し、複数のレー
ザビームとする。この場合、被走査面上での複数走査ラ
インの間隔は大きくなる。逆に、被走査面上に高密度画
像を形成する場合には、図7に示すように、スイッチS
1をオフ、スイッチS2をオンして、レーザビームLを
偏向位置14にて分割し、複数のレーザビームとする。
この場合、被走査面上での複数走査ラインの間隔は小さ
くなる。
When a low-density image is formed on the surface to be scanned in the laser beam control device 51 having the above configuration, the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off, as shown in FIG. The laser beam L emitted from the laser element 2 is split at the deflection position 13 to form a plurality of laser beams. In this case, the interval between the plurality of scanning lines on the surface to be scanned increases. Conversely, when forming a high-density image on the surface to be scanned, as shown in FIG.
1 is turned off, the switch S2 is turned on, and the laser beam L is split at the deflection position 14 to form a plurality of laser beams.
In this case, the interval between the plurality of scanning lines on the surface to be scanned becomes smaller.

【0040】このように、レーザビーム制御装置51
は、スイッチS1,S2で偏向位置13と14を切り換
えることによって、前記第1実施形態のレーザビーム制
御装置1の作用効果に加え、簡単な構成で画像密度の切
換えを確実かつ安定して行なうことができる。
As described above, the laser beam controller 51
Is to switch the deflection positions 13 and 14 by the switches S1 and S2, and to perform the switching of the image density reliably and stably with a simple configuration in addition to the operation and effect of the laser beam control device 1 of the first embodiment. Can be.

【0041】[第4実施形態、図8及び図9]第4実施
形態は、画像密度の切換えを確実かつ安定して行なうこ
とができる別のレーザビーム制御装置について説明す
る。
[Fourth Embodiment, FIGS. 8 and 9] A fourth embodiment describes another laser beam control device capable of reliably and stably switching the image density.

【0042】図8に示すように、レーザビーム制御装置
61は、高周波電源62,63を残して前記第3実施形
態のレーザビーム制御装置51と同様のものである。高
周波電源62,63はそれぞれ異なる周波数f1,f2
高周波信号を発生させ、スイッチS1,S2を介して低
密度用インターデジタルトランスジューサ53、高密度
用インターデジタルトランスジューサ54に接続されて
いる。以上の構成からなるレーザビーム制御装置61に
おいて、被走査面上に低密度画像を形成する場合には、
図8に示すように、スイッチS1をオン、スイッチS2
をオフして、レーザビームLを偏向位置13にて分割
し、複数のレーザビームとする。この場合、被走査面上
での複数走査ラインの間隔は大きくなる。逆に、被走査
面上に高密度画像を形成する場合には、図9に示すよう
に、スイッチS1をオフ、スイッチS2をオンして、レ
ーザビームLを偏向位置14にて分割し、複数のレーザ
ビームとする。この場合、被走査面上での複数走査ライ
ンの間隔は小さくなる。
As shown in FIG. 8, a laser beam control device 61 is the same as the laser beam control device 51 of the third embodiment except for high-frequency power supplies 62 and 63. The high-frequency power supplies 62 and 63 generate high-frequency signals having different frequencies f 1 and f 2 , respectively, and are connected to the low-density interdigital transducer 53 and the high-density interdigital transducer 54 via switches S1 and S2. In the laser beam control device 61 having the above configuration, when forming a low-density image on the surface to be scanned,
As shown in FIG. 8, switch S1 is turned on and switch S2 is turned on.
Is turned off, and the laser beam L is split at the deflection position 13 to form a plurality of laser beams. In this case, the interval between the plurality of scanning lines on the surface to be scanned increases. Conversely, when forming a high-density image on the surface to be scanned, as shown in FIG. 9, the switch S1 is turned off, the switch S2 is turned on, and the laser beam L is divided at the deflection position 14, Laser beam. In this case, the interval between the plurality of scanning lines on the surface to be scanned becomes smaller.

【0043】このレーザビーム制御装置61は前記第3
実施形態のレーザビーム制御装置51の作用効果に加
え、偏向位置13,14の切換えと周波数f1,f2の切
換えを組み合わせることによって、画像密度の切換えの
自由度を大きくすることができる。
This laser beam control device 61
In addition to the functions and effects of the laser beam control device 51 of the embodiment, by combining the switching of the deflection positions 13 and 14 and the switching of the frequencies f 1 and f 2 , the degree of freedom in switching the image density can be increased.

【0044】[他の実施形態]なお、本発明に係るレー
ザビーム制御装置は前記実施形態に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
[Other Embodiments] The laser beam control device according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the gist.

【0045】例えば、光導波路に対するレーザビームの
入射及び出射は、プリズムの他に、光導波路に形成され
た回折格子(グレーティング)や、端面結合を利用する
光導波路端面等によっても行なうことができる。さら
に、ビームウエスト位置は、光導波路の外界との界面近
傍に位置させることが望ましい。レーザビームが更に小
さい面積範囲で光導波路と外界との界面を透過するの
で、光導波路の透過面の平坦度の精度を更に緩和するこ
とができるからである。
For example, the incidence and emission of the laser beam to and from the optical waveguide can be performed not only by a prism but also by a diffraction grating (grating) formed in the optical waveguide, an end face of the optical waveguide utilizing end face coupling, or the like. Further, the beam waist position is desirably located near the interface between the optical waveguide and the outside. This is because the laser beam transmits through the interface between the optical waveguide and the outside in a smaller area range, so that the accuracy of the flatness of the transmission surface of the optical waveguide can be further relaxed.

【0046】また、前記第2実施形態において、ビーム
ウエスト位置11を音響光学素子3の右側端部(図5参
照)に位置させると、レーザビームが更に小さい面積範
囲で光導波路32と外界との界面を透過するので、光導
波路32の透過面の平坦度の精度を更に緩和することが
でき、かつ、非点隔差の影響を更に小さくすることがで
きる。
In the second embodiment, when the beam waist position 11 is located at the right end of the acousto-optic device 3 (see FIG. 5), the laser beam can reach the optical waveguide 32 and the outside in a smaller area. Since the light passes through the interface, the accuracy of the flatness of the transmission surface of the optical waveguide 32 can be further reduced, and the effect of astigmatism can be further reduced.

【0047】[0047]

【実施例】図10に、発明者らが製作した第1及び第2
実施形態のレーザビーム制御装置に用いられる導波路型
音響光学素子を示す。矩形状のセラミック基板100上
には、左辺から右辺に渡ってLiNbO3からなる光導
波路101が形成されている。光導波路101の中央部
には、表面弾性波を発生させるためのインターデジタル
トランスジューサ102と、不要な表面弾性波を吸収す
るためのインターデジタルトランスジューサ103とが
対向して形成されている。セラミック基板100上に
は、光導波路101を間にして、その両側に電極105
が設けられている。この電極105は、インターデジタ
ルトランスジューサ102,103と外部周辺装置(例
えば、高周波電源等)を電気的に接続する際に中継電極
として利用される。
FIG. 10 shows a first and second embodiment manufactured by the inventors.
2 shows a waveguide type acousto-optic element used in the laser beam control device of the embodiment. An optical waveguide 101 made of LiNbO 3 is formed on the rectangular ceramic substrate 100 from the left side to the right side. At the center of the optical waveguide 101, an interdigital transducer 102 for generating a surface acoustic wave and an interdigital transducer 103 for absorbing unnecessary surface acoustic waves are formed to face each other. On a ceramic substrate 100, an optical waveguide 101 is interposed, and electrodes 105 are provided on both sides thereof.
Is provided. The electrode 105 is used as a relay electrode when electrically connecting the interdigital transducers 102 and 103 to an external peripheral device (for example, a high-frequency power supply or the like).

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、導波路型音響光学素子内にて、半導体レーザ素
子から放射されるレーザビームを複数のレーザビームに
分割する偏向位置と、この偏向位置近傍のビームウエス
ト位置とが所定の間隔を有しているので、像面上での各
々のレーザビーム相互間のライン間隔を一定に保つこと
ができ、かつ、非点隔差が少ないレーザビーム制御装置
を得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in the waveguide type acousto-optic device, the deflection position at which the laser beam emitted from the semiconductor laser device is divided into a plurality of laser beams is determined. Since the beam waist position near the deflection position has a predetermined interval, the line interval between the laser beams on the image plane can be kept constant, and the astigmatic difference is small. A laser beam control device can be obtained.

【0049】さらに、導波路型音響光学素子に超音波振
動子を複数設けることによって、偏向位置を切り換える
ことができ、安定かつ確実に画像密度変更を行なうこと
ができるレーザビーム制御装置が得られる。
Further, by providing a plurality of ultrasonic transducers in the waveguide type acousto-optic element, the deflection position can be switched, and a laser beam control device capable of stably and reliably changing the image density can be obtained.

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

【図1】本発明に係るレーザビーム制御装置の第1実施
形態に用いられる導波路型音響光学素子を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a waveguide type acousto-optic device used in a first embodiment of a laser beam control device according to the present invention.

【図2】図1に示した導波路型音響光学素子のさらに詳
細な斜視図。
FIG. 2 is a more detailed perspective view of the waveguide-type acousto-optic device shown in FIG.

【図3】第1実施形態のレーザビーム制御装置を示す構
成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a laser beam control device according to the first embodiment.

【図4】図3に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。
FIG. 4 is an optical path diagram for explaining the operation of the laser beam control device shown in FIG.

【図5】本発明に係るレーザビーム制御装置の第2実施
形態を示す光路図。
FIG. 5 is an optical path diagram showing a second embodiment of the laser beam control device according to the present invention.

【図6】本発明に係るレーザビーム制御装置の第3実施
形態を示す光路図。
FIG. 6 is an optical path diagram showing a third embodiment of the laser beam control device according to the present invention.

【図7】図6に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。
FIG. 7 is an optical path diagram for explaining the operation of the laser beam control device shown in FIG.

【図8】本発明に係るレーザビーム制御装置の第4実施
形態を示す光路図。
FIG. 8 is an optical path diagram showing a fourth embodiment of the laser beam control device according to the present invention.

【図9】図8に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。
9 is an optical path diagram for explaining the operation of the laser beam control device shown in FIG.

【図10】本発明に係るレーザビーム制御装置に用いら
れる導波路型音響光学素子の具体的実施例を示す平面
図。
FIG. 10 is a plan view showing a specific example of a waveguide type acousto-optic element used in the laser beam control device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41,51,61…レーザビーム制御装置 2…半導体レーザ素子 3,42,52…導波路型音響光学素子 6…ポリゴンミラー(偏向器) 11…ビームウエスト位置 12,13,14…偏向位置 33,43,53,54…トランスジューサ(超音波振
動子) Δr,Δr1,Δr2…距離
1, 41, 51, 61 laser beam control device 2 semiconductor laser device 3, 42, 52 waveguide acousto-optic device 6 polygon mirror (deflector) 11 beam waist position 12, 13, 14 deflection position 33, 43, 53, 54 ... transducers (ultrasonic transducers) Δr, Δr 1 , Δr 2 ... distance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザ素子と、 マルチ周波数駆動させて、前記半導体レーザ素子から放
射したレーザビームを偏向して複数のレーザビームに分
割させる導波路型音響光学素子と、 前記導波路型音響光学素子から出射した前記複数のレー
ザビームを主走査方向に偏向させるための偏向器とを備
え、 前記導波路型音響光学素子内にて、前記半導体レーザ素
子から出射したレーザビームを複数のレーザビームに分
割する偏向位置と、この偏向位置近傍のビームウエスト
位置とが所定の間隔を有していること、 を特徴とするレーザビーム制御装置。
A semiconductor laser element; a waveguide-type acousto-optic element that is driven by multi-frequency to deflect a laser beam emitted from the semiconductor laser element and divides the laser beam into a plurality of laser beams; A deflector for deflecting the plurality of laser beams emitted from the element in a main scanning direction, wherein the laser beam emitted from the semiconductor laser element is converted into a plurality of laser beams within the waveguide-type acousto-optic element. A deflection position to be split and a beam waist position near the deflection position having a predetermined interval.
【請求項2】 前記導波路型音響光学素子が表面弾性波
を発生させるための複数の超音波振動子を有しているこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザビーム制御装置。
2. The laser beam control device according to claim 1, wherein the waveguide type acousto-optic device has a plurality of ultrasonic transducers for generating a surface acoustic wave.
【請求項3】 前記複数のレーザビームの隣接する二つ
のレーザビームが、 Dm>4λ・C・Pi/{π・(θ2−θ1)・Dv} を満足し、かつ、前記偏向位置から前記ビームウエスト
位置までの空気換算距離Δが、 Δ=π・Do・(Dm 2−Do 21/2/4λ ただし、Dm:偏向位置でのビーム径 Dv:被走査面上での複数のレーザビームが並ぶ方向の
ビーム径 Do:ビームウエスト位置でのビーム径 Pi:被走査面上での隣接するレーザビームの間隔 θ1,θ2:隣接する二つのレーザビームの偏向角(θ2
>θ1) C:光学系の比例定数(倍率) λ:レーザビームの波長 を満足していることを特徴とする請求項1又は請求項2
記載のレーザビーム制御装置。
3. Two adjacent laser beams of the plurality of laser beams satisfy D m > 4λ · C · P i / {π · (θ 2 −θ 1 ) · D v }, and The air-equivalent distance Δ from the deflection position to the beam waist position is Δ = π · D o · (D m 2 −D o 2 ) 1/2 / 4λ where D m : beam diameter at the deflection position D v : beam diameter in the direction in which the plurality of laser beams on the scanned surface are aligned D o: the beam diameter at the beam waist position P i: spacing theta 1 of the laser beam to be adjacent on the surface to be scanned, theta 2: two adjacent Angles of two laser beams (θ 2
> Θ 1 ) C: Proportion constant (magnification) of the optical system λ: The wavelength of the laser beam is satisfied.
The laser beam control device as described in the above.
JP30641496A 1996-11-18 1996-11-18 Laser beam control device Pending JPH10148855A (en)

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