JPS63208021A - レ−ザ−ダイオ−ドアレイを用いる光走査光学系 - Google Patents

レ−ザ−ダイオ−ドアレイを用いる光走査光学系

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JPS63208021A
JPS63208021A JP4019387A JP4019387A JPS63208021A JP S63208021 A JPS63208021 A JP S63208021A JP 4019387 A JP4019387 A JP 4019387A JP 4019387 A JP4019387 A JP 4019387A JP S63208021 A JPS63208021 A JP S63208021A
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deflection
plane
lens
scanning
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Koji Ichinomiya
一宮 孝司
Kenichi Takanashi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は複数ビー11を同時に走査する光学系、特に
光源としてレーザーダイオードアレイを用いた走査光学
系に関する。
(従来波ル1:j) 同時に複数の走査線を走査すれば実り′C的に走査速度
を」二げることか出来るので、複数ビームを同時に走査
する光学系が公知である。この中、複数光源としてレー
ザーダイオードアレーを用いるものは、光源の取扱いが
容易になる。このようなレーザーダイオードアレイを用
いた走査光学系は、例えば特開昭56−69611号に
その例が見られる。
レーザーダイオードをアレイ化した場合、熱の発散や製
作技術等の制約によってアレイのピッチ1は、1=O,
luu程度が限界である。コリメータレンズの焦点距離
をfIIwn、ダイオード数をnとすれば、アレイ端部
のダイオードからのコリメートされた平行光束は、角度
にして θ [radl = n 1 / f だけの拡がりを有し、回転多面鏡による各ダイオードの
共通の光走査範囲は光源1個の場合に比べて極めて狭い
ものとなってしまう。この問題を解決するためには、回
転多面鏡の怪を大きくしなければならず、高速回転をさ
せるためには駆動力の大きなモータが必要となり、コス
トも上昇し、大型化する。このため、特開昭56−69
611号では、コリメータレンズの偏向器側の瞳面の光
学的に共役な位置が偏向器の極く近傍に配されるように
光学系が構成されている。この方法は、レーザーアレイ
の発光点が多数の場合には有効であるが、光源から偏向
器までの光路長を長くし、走査装置を大型のものとして
しまう。
(この発明が解決しようとする問題点)上記のように、
コリメータレンズの偏向器側の瞳面の光学的に共役な位
置が偏向器の極く近傍にくるように光学系を配する方法
は、装置を大型にするが1発光点が2〜3点の場合は、
その偽偏向器に入射させても回転多面京の径をそれ程大
きくすることがない。この発明はこのような場合に用い
られる走査装置を得ようとするものである。
(問題点を解決するための手段) この発明においては、レーザーダイオードアレイを用い
る光走査光学系は、アレー状光源側から順に、光源から
の各光束をi4Z行光束とするコリメート部、偏向面内
でアフォーカルで、かつ偏向面と垂直な面内でコリメー
ト部からの光束を線状に結像する第1の結像光学系、該
第1結像光学系からの光束を偏向する偏向器、訊偏向器
からの光束を上記被走査面上に集光させる第2の結像光
学系からなる走査光学系において、上記第1の光学系は
コリメータ部から順に偏向面内で屈折力を有するシリン
ドリカルレンズ及び正の屈折力をイfする球面itレン
ズからなり、第2の結像光学系は偏向面と垂直な方向で
偏向反射面と被走査面とを兵役関係に置くことを特徴と
する。
図面を参照して説明すれば、第1図はこの発明の光走査
光学系の偏向面内(以ド、主走査方向と呼ぶ)の、第2
図は偏向面と垂直な方向(以下、副走査方向と呼ぶ)の
基本的な構成をしめす。1は光源で、この発明では半導
体レーザーアレイ、特に第;3図に示すような発光部が
2点のものを用いる。2は光源1から出射した光束を平
行光束とするコリメートレンズ、第1の結像光学系を構
成する3、4はそれぞれシリンドリカルレンズと球面レ
ンズであり、シリンドリカルレンズ3は主走査方向にの
み正の屈折力を有しており、Aはシリンドリカルレンズ
3による集光面である。5は回転多面鏡の偏向反射面で
あり、第2図に示すようにコリメートレンズ2から出射
した光束は、副走査方向では球面レンズ4で偏向反射面
5の近傍に線状に結浄する。主走査方向では第1図に示
すように、第1の結像光学系で拡径され、コリメートレ
ンズの射出径よりもそのエクスパンド比だけ太い光束が
偏向反射面5に入射する。
6.7.8は第2の結像光学系であり、第4図に示すよ
うに副走査方向で偏向反射面5と被走査媒体9とを共役
関係とし、いわゆる倒れ補正機能を有している。
(作用) 上記光源1は第:3図に示すように、接合面10から、
接合面と1F直な方向に長軸を持つ2つの惰円状のビー
ムI3い 13□が出射される。また、■、は2つの発
光点の接合面10方向のピッチである。
■、は上記のようにほぼ0.1n+n+程度が限界であ
り、ビームの発散角は接合面10と垂直方向がエネルギ
ー半値で:30°幅、平行方向がlO°幅程度である。
従って、コリメートレンズ2を出射したときの光束の径
は、コリメートレンズ2のN、八、が非常に小さくない
限り、接合面10と垂直な方向の方が大きくなる。
第5図に示すように、上記第2の結イ((り光学系によ
ってビームロ工が被走査媒体9上で走査する線を11、
そのスポットを811. とし、ビー11!う。
が被走査媒体9上で走査する線を1□、そのスポットを
SP、とし、SP、と8132との副走査ピッチをPs
とする。Psは第8図のように接合面10を主走査方向
に対して傾ける角度Oによって決定されることは知られ
ている。
しかし、上記のようにコリメートレンズ2出射後の光束
径は接合面の方向でその大きさが異なり、−に走徨方向
に細く、副走査方向に太い光束になるため、第2の結像
光学系だけでは適正なスポラ1−形状を得ることが出来
ない。
すなわち、第6図は従来の走査光学系を示し、コリメー
トレンズ2と偏向反射面5の間に副走査方向のみ屈折力
を持つ1個のシリンドリカルレンズCを用いており、1
1は1の発光面、12は第2の結像光学系を示す。この
ときピッチPsを決めるため光′g1の接合面を僅かに
θだけ傾けて使用するが、このためスポットSPよ、5
))2の副走査方向の大きさはシリンドリカルレンズC
で制御出来るが、主走査方向はコリメートレンズ2で決
ってしまう。この発明においては、第7図に示すように
、L走査方向のみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ
シリンドリカルレンズ3と球面レンズ4によりコリメー
トレンズ2の出射光を主走査方向に拡幅し、副走査方向
は球面レンズ11によって偏向部近傍に集束させ、スポ
ットSP□、SP。
の形状およびピッチI)5を決めることが出来る。
」−記第1の結像光学系においては、シリンドリカルレ
ンズの結像面と偏向器の偏向反射面を共役な関係におく
ために、コリツー1〜レンズとシリンドリカルレンズの
間隔(joは、fcy、 fsをそれぞれシリンドリカ
ルレンズ:3、球面レンズ4の焦点距離として、 0 < d o< l Ccy+fs lととられる。
下限はレンズが接触しないためであり、−L限は光源1
からシリンドリカルレンズの間隔を不必要に取らないた
めである。また、コリメートレンズの出射光束幅が主走
査方向、副走査方向で異なるため、 1 (f、、/l rcy l < 2が成り立つ。下
限は第1結像光学系がビームエキスパンダとして機能す
るための条件であり、上限は光学性能上の限界である。
(実施例) 以下1図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第2結像系の一例を以下に示す。第1図に示す実施例に
おいて6はアナモフィックな単レンズ、7は正の屈折力
を有する球面単レンズ、8はトーリツク面を有するアナ
モフィック単レンズからなり、[・2.は主走査方向の
レンズの曲率半径、r2.′は副走査方向のレンズの曲
率半径、dz+はレンズ面間隔、doは偏向反射面とr
□の間隔、nz+はλ=780nmでの屈折率、fM、
fsは第2の結像光学系の主走査方向、副走査方向の焦
点距離、βは副走査方向の偏向反射面と被走査媒体との
共役関係におけろ結像横倍率として、以下の構成を有す
る。
rzi    rzi’    dz+   nzid
 、=11.45 2+  −20,993−20,9932,231,5
1118220)    13.515   2.23
23 −65.406 −65.406   3.12
 1.511]、824 −31.812 −31.8
12   1.0425   oo−]L2.9G6 
  4,01 1.7660526 −38.062 
−10.526fw”100     fs”20.l
      β=/1.48第1の結像光学系は第1図
、第2図の実施例においては以下のようであり、表中、
−rzlはシリンドリカルレンズ31球面レンズ4の主
走査方向のレンズ曲率半径+  r 1 f′ はシリ
ンドリカルレンズ3、球面レンズ4の副走査方向のレン
ズ曲率半径、d Itはそのレンズ面間隔、「1□iは
λ=78011mにおける屈折率、fC7,fSは夫夫
シリンドリカルレンズ3、球面レンズ4の焦点距離であ
る。
ri i    r1+’    dx Int il
l   6.72    oo    1.1!1  
1.511]812   00    ω   33.
!H13000o1.1.9  1.5111814 
−1.1.42 −11.42 fcy”13.146   f=、=22.34   
fcy+f5=35.486主走査エキスバンド比=1
.7 また、第9図、第10図の実施例においては以下のよう
である。
rx i      rl I’     dx ! 
     nL+11   −6.72     oo
l、19    1.51118+ 2      o
o      oo      7 、5 ’113 
   00     00     1.19   1
.5111814  −11.42  −11.42f
cy”−13,146fs=22.34    fcy
+fs”9.194主走査エキスバンド比=1.7 (発明の効果) この発明は、上記の構成を有するので、複数の走査線を
同時に走査出来るので、記録、表示が高速で出来るか、
または偏向器の速度を遅く出来る。
光学レイアウトが簡単で、光学部品も好くなくて済み、
コストを引き下げることが出来る。走査線が複数になっ
ても像面湾曲が小さいので高密度のレーザー書き込み系
が11)られる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の光走査光学系の1実施例の偏向面内
の光学配置図、第2図は偏向面と垂直な方向の光学配置
図、第3図は発光部が2点の半導体レーザーアレイの斜
視図、第71図は副走査方向の倒れ補正機能の説明図、
第5図は副走査ピッチP5の説明図、第6図は従来の走
査光学系、第7図はこの発明の走査光学系の鋸本構成図
、第8図は副走査ピッチl) sの決定法の説明図、第
9図、第10図は、他の実施例の光学配置図である。 ■=レーザーアレイ  2:コリメートレンズ3ニジリ
ントリカルレンズ  4:球面レンズ5:偏向反射而 
 6:アナモフインクレンズ7:球面単レンズ  8ニ
ド−リック面を有するアナモフィック単レンズ  9:
被走査媒体10:接合面  11:レーザーアレイ発光
面12:第2の結像光学系 特許出願人  株式会社 リ コ − 出願人代理人 弁理士 佐藤 文男 (他2名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アレー状に配列された複数の光源からの光束によって被
    走査面を走査する光学系において、上記アレー状光源側
    から順に、光源からの各光束を平行光束とするコリメー
    ト部、偏向面内でアフオーカルで、かつ偏向面と垂直な
    面内でコリメート部からの光束を線状に結像する第1の
    結像光学系、該第1結像光学系からの光束を偏向する偏
    向器、該偏向器からの光束を上記被走査面上に集光させ
    る第2の結像光学系からなる走査光学系において上記第
    1の光学系はコリメータ部から順に偏向面内で屈折力を
    有するシリンドリカルレンズ及び正の屈折力を有する球
    面単レンズからなり、第2の結像光学系は偏向面と垂直
    な方向で偏向反射面と被走査面とを共役関係に置くこと
    を特徴とするレーザーダイオードアレイを用いる光走査
    光学系
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