JPS63273820A - Optical scanning system - Google Patents

Optical scanning system

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JPS63273820A
JPS63273820A JP62108512A JP10851287A JPS63273820A JP S63273820 A JPS63273820 A JP S63273820A JP 62108512 A JP62108512 A JP 62108512A JP 10851287 A JP10851287 A JP 10851287A JP S63273820 A JPS63273820 A JP S63273820A
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JP
Japan
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light
mirror
reflecting
rotating polygon
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP62108512A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shiraishi
貴志 白石
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution of an optical system for horizontal synchronism detection and the facilitate adjusting operation by providing a reflecting surface which reflects light to an element for horizontal synchronization integrally to part of at least one lens of an image formation optical system. CONSTITUTION:The reflecting surface D for reflecting the laser light to the photodetecting elements 7 and a projection surface B' are provided integrally to part of the image forming lens 5. Consequently, the need for an optical sys tem (return mirror and correcting lens) dedicated to horizontal synchronism detection which is used by a conventional optical scanning is eliminated and the constitution becomes simple and compact. Further, the optical axis is adjusted by the image forming lens 5 and then incidence position of the laser on the reflecting surface D for horizontal synchronization is also adjusted at the same time, so that complexity of adjusting the angle of the reflecting mirror is eliminated and the adjustment margin is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はレーザプリンタ等の光走査系に関し特に水平同
期をとるための素子の方向へ光を導くための光学系を改
良したものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical scanning system such as a laser printer, and particularly improves an optical system for guiding light in the direction of an element for horizontal synchronization. This is what I did.

(従来の技術) 従来のレーザプリンタの光走査系の一般的な構成及び動
作を第9図及び第10図を参照して説明する。なお、第
9図は従来の光走査系の概略構成を示す側面図、第10
図は平面図である。
(Prior Art) The general configuration and operation of an optical scanning system of a conventional laser printer will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Note that FIG. 9 is a side view showing the schematic configuration of a conventional optical scanning system, and FIG.
The figure is a plan view.

第9図及び第10図において、コリメータユニット2■
は半導体レーザと変調機構とを内蔵し、コリメータレン
ズによりレーザ光を集光するようになっている。コリメ
ータユニット21から照射されたレーザ光は、ミラーモ
ータ22上で図中矢印方向へ回転する回転多面鏡(ポリ
ゴンミラー)23の鏡面に入射する。回転多面鏡23で
反射されたレーザ光は第1のfθレンズ24を通過し、
水平同期用折返しミラー25で反射され、更に補正レン
ズ2Bを通過して受光素子(例えばPINダイオード)
27の受光面に入射する。受光素子27による光電変換
出力は水平同期検知回路28へ出力される。こうして受
光素子27にレーザ光が入射し、更に上記回転多面鏡2
3の回転によりレーザ光が受光面上で主走査方向に走査
されると、変換された電圧がしきい値を越えた時点で水
平同期検知回路28により水平同期信号が得られる。こ
れによって図示しない制御装置でクロックをカウントし
始め、所定のカウント数に達した時点で画像データ信号
29を変調回路30を介して上記コリメータユニット2
1に出力する。
In Figures 9 and 10, collimator unit 2
has a built-in semiconductor laser and a modulation mechanism, and focuses the laser light using a collimator lens. The laser beam irradiated from the collimator unit 21 is incident on the mirror surface of a rotating polygon mirror 23 that rotates in the direction of the arrow in the figure on a mirror motor 22 . The laser beam reflected by the rotating polygon mirror 23 passes through the first fθ lens 24,
It is reflected by the horizontal synchronization folding mirror 25, further passes through the correction lens 2B, and is sent to a light receiving element (for example, a PIN diode).
The light is incident on the light receiving surface of 27. The photoelectric conversion output from the light receiving element 27 is output to the horizontal synchronization detection circuit 28. In this way, the laser beam is incident on the light receiving element 27, and further the above-mentioned rotating polygon mirror 2
When the laser beam is scanned in the main scanning direction on the light-receiving surface by the rotation of step 3, a horizontal synchronization signal is obtained by the horizontal synchronization detection circuit 28 when the converted voltage exceeds a threshold value. As a result, a control device (not shown) starts counting clocks, and when a predetermined count is reached, the image data signal 29 is transmitted to the collimator unit 2 via the modulation circuit 30.
Output to 1.

画像データ信号29がコリメータユニット21内の半導
体レーザに入力されると、半導体レーザはその信号に応
じてオン、オフされる。画像データ信号29に対応する
レーザ光は上記回転多面鏡23で反射され、第1のfθ
レンズ24を通過し、一対の折返しミラー31.32で
反射され、更に第2のfθレンズ33を通過して感光体
34上で結像され、感光体34上に所定の画像(静電潜
像)を形成する。
When the image data signal 29 is input to the semiconductor laser in the collimator unit 21, the semiconductor laser is turned on and off according to the signal. The laser beam corresponding to the image data signal 29 is reflected by the rotating polygon mirror 23, and is reflected by the first fθ
It passes through the lens 24, is reflected by a pair of folding mirrors 31 and 32, and further passes through the second fθ lens 33 to form an image on the photoreceptor 34, and a predetermined image (electrostatic latent image) is formed on the photoreceptor 34. ) to form.

上述した従来の光走査系では、水平同期をとるための受
光素子27の方向ヘレーザ光を導くだめの光学系は、専
用の反射鏡25と、この反射鏡の角度を制御する手段(
図示せず)と、受光素子27の前面に設けられ、ある一
定の範囲内で方向のずれたレーザ光を受光素子27へ導
くための補正レンズ26とからなっている。そして、水
平同期信号が正確に得られるようにするための調整は、
走査線の光軸を調整した後、反射鏡25の角度を調整す
ることにより行なっていた。以上のように従来の光走査
系では、水平同期検知用の光学系が複雑で、しかも繁雑
な調整を必要とするという問題かあった。
In the conventional optical scanning system described above, the optical system that guides the laser beam in the direction of the light receiving element 27 for horizontal synchronization consists of a dedicated reflecting mirror 25 and a means for controlling the angle of this reflecting mirror (
(not shown) and a correction lens 26 that is provided in front of the light receiving element 27 and guides laser light whose direction is shifted within a certain range to the light receiving element 27. Then, the adjustment to ensure that the horizontal synchronization signal is obtained accurately is as follows.
This was done by adjusting the angle of the reflecting mirror 25 after adjusting the optical axis of the scanning line. As described above, the conventional optical scanning system has a problem in that the optical system for horizontal synchronization detection is complex and requires complicated adjustments.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、水平同期検知用の光学系の構成を簡単にするととも
に、その調整も容易に行なえる光走査系を提供すること
を目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it provides an optical system that simplifies the configuration of an optical system for horizontal synchronization detection and allows easy adjustment of the optical system. The purpose is to provide a scanning system.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の光走査系は、少なくとも光源と、光源からの光
を主走査方向へ偏向させる回転多面鏡と、結像光学系と
、水平同期をとるための素子とを具備した光走査系にお
いて、上記結像光学系の少なくとも1つのレンズの一部
に、上記水平同期をとるための素子の方向へ光を反射さ
せるための反射面を一体的に設けたことを特徴とするも
のである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The optical scanning system of the present invention includes at least a light source, a rotating polygon mirror that deflects light from the light source in the main scanning direction, an imaging optical system, and a horizontal In the optical scanning system, a part of at least one lens of the imaging optical system is provided with a reflective surface for reflecting light in the direction of the horizontal synchronization element. It is characterized by being integrally provided.

(作用) 本発明の光走査系によれば、結像光学系のレンズの一部
に、水平同期をとるための素子の方向へ光を反射させる
ための反射面が一体に設けられているので、従来よりも
構成が簡単である。しかも、結像光学系のレンズで光軸
を調整すれば、同時に水平同期検知用の反射面への光の
入射位置を調整できることになる。したがって、従来の
ように反射鏡の角度を調整する煩雑さを避けることがで
き、調整マージンも向上することができる。
(Function) According to the optical scanning system of the present invention, a part of the lens of the imaging optical system is integrally provided with a reflecting surface for reflecting light toward the element for horizontal synchronization. , the configuration is simpler than the conventional one. Moreover, by adjusting the optical axis with the lens of the imaging optical system, it is possible to simultaneously adjust the position of incidence of light on the reflective surface for horizontal synchronization detection. Therefore, it is possible to avoid the trouble of adjusting the angle of the reflecting mirror as in the prior art, and the adjustment margin can also be improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。まず
、第1図及び第2図に基づいて、本発明の光走査系の全
体的な構成及び動作を概略的に説明する。なお、第1図
は本発明に係る光走査系の概略構成を示す側面図、第2
図は同光走査系の平面図である。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration and operation of the optical scanning system of the present invention will be schematically explained based on FIGS. 1 and 2. Note that FIG. 1 is a side view showing the schematic configuration of the optical scanning system according to the present invention, and FIG.
The figure is a plan view of the optical scanning system.

第1図及び第2図において、コリメータユニット1は、
波長の可変なレーザと変調機構とを内蔵し、プラスチッ
ク製のコリメータレンズによりレーザ光を集光するよう
になっている。なお、後記する発振周波数制御回路によ
り、コリメータユニット1内のレーザから照射されるレ
ーザ光の波長が変えられるようになっている。
In FIGS. 1 and 2, the collimator unit 1 is
It has a built-in wavelength variable laser and a modulation mechanism, and the laser beam is focused using a plastic collimator lens. Note that the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 can be changed by an oscillation frequency control circuit to be described later.

上記コリメータユニット1から照射されるレーザ光は、
ミラーモータ2に取付けられ、図中矢印方向に回転する
回転多面鏡(ポリゴンミラー)3の鏡面に照射される。
The laser beam irradiated from the collimator unit 1 is
The light is irradiated onto the mirror surface of a rotating polygon mirror 3 that is attached to a mirror motor 2 and rotates in the direction of the arrow in the figure.

この回転多面鏡3の鏡面は、その回転軸に対して平行で
はなく、回転軸に平行な面に対して所定の角度類いてい
る。
The mirror surface of this rotating polygon mirror 3 is not parallel to its rotation axis, but is at a predetermined angle with respect to a plane parallel to the rotation axis.

この回転多面鏡3の鏡面と対向するように反射鏡4が設
けられており、上記コリメータユニット1から照射され
たレーザ光は、回転多面鏡3の鏡面で反射され、反射鏡
4で反射され、再び回転多面鏡3の鏡面で反射される。
A reflecting mirror 4 is provided to face the mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and the laser beam irradiated from the collimator unit 1 is reflected by the mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and then reflected by the reflecting mirror 4. It is reflected again by the mirror surface of the rotating polygon mirror 3.

上記のように回転多面鏡3の鏡面で再度反射されたレー
ザ光は、結像レンズ5へ入射される。この結像レンズ5
には、入射面A1出射面B、反射面Cが形成されている
。以上の各面の形状は、球面形状でもよいし、非球面形
状、例えば結像レンズ5の長手方向(主走査方向)に沿
って曲率が変化する形状でもよい。また、この結像レン
ズ5の一端側には、水平同期検知及び副走査方向のビー
−6= ム径検知のために、上記反射面Cと対向する反射面りと
出射面B−が形成されている。出射面B′は、主走査方
向に沿って出射面Bと同一形状をなしている。
The laser beam reflected again on the mirror surface of the rotating polygon mirror 3 as described above is incident on the imaging lens 5. This imaging lens 5
, an entrance surface A1, an exit surface B, and a reflection surface C are formed. The shape of each of the above surfaces may be a spherical shape, or may be an aspherical shape, for example, a shape whose curvature changes along the longitudinal direction (main scanning direction) of the imaging lens 5. Further, on one end side of the imaging lens 5, a reflective surface facing the reflective surface C and an exit surface B- are formed for horizontal synchronization detection and beam diameter detection in the sub-scanning direction. ing. The exit surface B' has the same shape as the exit surface B along the main scanning direction.

ます、コリメータユニット1から照射され、回転多面鏡
3、反射鏡4て反射され、再度回転多面鏡3で反射され
たレーザ光は、結像レンズ5の入射面Aから入射し、反
射面Cで反射され、反射面りで反射され、出射面B′か
ら出射し、更に遮光部材6に形成されたスリットを通過
して受光素子(例えばPINダイオード)7へ入射する
。受光素子7による光電変換出力は水平同期検知回路8
及び副走査ビーム径検知回路9へ出力される。こうして
受光素子7にレーザ光が入射し、更に上記回転多面鏡3
の回転によりレーザ光が受光面上で主走査方向に走査さ
れると、変換された電圧がしきい値を越えた時点で水平
同期検知回路8により水平同期信号が得られる。これに
よって図示しない制御装置でクロックをカウントし始め
、所定のカウント数に達した時点で画像データ信号10
を変調回路11を介してコリメータユニット]に出力す
る。また、この間に後記するようにスリットが形成され
た遮光部材6を利用して上記副走査ビーム径検知回路9
によって副走査方向のビーム径が測定され、場合によっ
てはその測定値に応じて発振周波数制御回路12により
コリメータユニット1内のレーザから照射されるレーザ
光の波長が制御される。
First, the laser beam irradiated from the collimator unit 1, reflected by the rotating polygon mirror 3 and the reflecting mirror 4, and reflected again by the rotating polygon mirror 3 enters the imaging lens 5 from the incident surface A, and is reflected by the reflecting surface C. The light is reflected, reflected by the reflective surface, exits from the output surface B', passes through a slit formed in the light shielding member 6, and enters the light receiving element (for example, a PIN diode) 7. The photoelectric conversion output from the light receiving element 7 is sent to the horizontal synchronization detection circuit 8.
and is output to the sub-scanning beam diameter detection circuit 9. In this way, the laser beam enters the light receiving element 7, and further the above-mentioned rotating polygon mirror 3
When the laser beam is scanned in the main scanning direction on the light-receiving surface by the rotation of , the horizontal synchronization detection circuit 8 obtains a horizontal synchronization signal when the converted voltage exceeds a threshold value. As a result, a control device (not shown) starts counting the clock, and when a predetermined count is reached, the image data signal 10
is output to the collimator unit via the modulation circuit 11. In addition, during this time, as described later, the sub-scanning beam diameter detection circuit 9 is
The beam diameter in the sub-scanning direction is measured, and depending on the case, the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 is controlled by the oscillation frequency control circuit 12 according to the measured value.

上記のように画像データ信号IOがコリメータユニット
1内のレーザに入力されると、レーザはその信号に応じ
てオン、オフされる。画像データ信号10に対応するレ
ーザ光は、上記と同様に回転多面鏡3、反射鏡4、再度
回転多面鏡3で反射され、更に結像レンズ5の入射面A
、反射面C及び出射面Bを通過し、fθ特性、ビーム径
等を制御されて感光体13上で結像し、感光体13上に
画像(静電潜像)が形成される。なお、感光体13表面
までの光路と上記遮光部材6までの光路とでは、光学配
置が等価となるように各光学系が配置されている。
When the image data signal IO is input to the laser in the collimator unit 1 as described above, the laser is turned on and off according to the signal. The laser beam corresponding to the image data signal 10 is reflected by the rotating polygon mirror 3, the reflecting mirror 4, and again by the rotating polygon mirror 3 in the same manner as described above, and is further reflected by the incident surface A of the imaging lens 5.
, a reflecting surface C, and an exit surface B, and an image is formed on the photoreceptor 13 with the fθ characteristic, beam diameter, etc. controlled, and an image (electrostatic latent image) is formed on the photoreceptor 13. The optical systems are arranged so that the optical path to the surface of the photoreceptor 13 and the optical path to the light shielding member 6 have equivalent optical arrangements.

上記のような結像レンズ5を用いれば、従来用いられて
いた折返しミラー等の光学系か不要となるため、コンパ
クト化に有利であり、調整も容易になる。
If the imaging lens 5 as described above is used, there is no need for optical systems such as folding mirrors that have been used in the past, which is advantageous for compactness and facilitates adjustment.

次に、各構成部材について、図面を参照して更に詳細に
説明する。
Next, each component will be explained in more detail with reference to the drawings.

第3図は回転多面鏡3と反射鏡4との間におけるレーザ
光の反射の様子を示す平面図である。この第3図を参照
して、レーザ光を回転多面鏡3で反射させ、反射鏡4で
反射させ、再び回転多面鏡3で反射させたときの偏向角
について説明する。
FIG. 3 is a plan view showing how laser light is reflected between the rotating polygon mirror 3 and the reflecting mirror 4. FIG. Referring to FIG. 3, the deflection angle when the laser beam is reflected by the rotating polygon mirror 3, reflected by the reflecting mirror 4, and reflected again by the rotating polygon mirror 3 will be explained.

第3図において、Mは回転多面鏡3の1つの鏡面を示し
、4′はレーザ光の入射平面で切断した反射鏡4の断面
を示す。ここで、説明を簡単にするために、レーザ光は
光軸中心方向と垂直な方向から回転多面鏡3へ入射する
ものとし、また反射鏡4の特定の断面4′も光軸中心方
向と垂直になるように反射鏡4が配置されているとする
。なお、実際の装置では、レーザ光の入射方向及び反射
鏡4の特定断面の配置は、上記のように光軸中心方向と
直角になっていなくてもよいことは勿論である。
In FIG. 3, M indicates one mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and 4' indicates a cross section of the reflecting mirror 4 taken along the plane of incidence of the laser beam. Here, to simplify the explanation, it is assumed that the laser beam is incident on the rotating polygon mirror 3 from a direction perpendicular to the optical axis center direction, and that the specific cross section 4' of the reflecting mirror 4 is also perpendicular to the optical axis center direction. It is assumed that the reflecting mirror 4 is arranged so that Note that in an actual device, it goes without saying that the incident direction of the laser beam and the arrangement of the specific cross section of the reflecting mirror 4 do not have to be perpendicular to the optical axis center direction as described above.

第3図図示のような配置の場合、M面の垂線が光軸中心
方向に対してθの角度をなしているとすると、出射光の
角度は一般にβ−40となる。βはレーザ光の入射方向
と反射鏡4の特定面の垂線とがなす角によって決まる値
であり、第3図では90°である。すなわち、回転多面
鏡3でレーザ光を2回反射させるようにすれば、回転多
面鏡3がΔθだけ回転すると、出射光をΔ4θだけ偏向
させることができる。従来のようにレーザ光を回転多面
鏡で1回だけ反射させた場合には、回転多面鏡3がΔθ
だけ回転すると、出射光をΔ2θしか偏向させることが
できなかったのに比較すると、2倍の偏向角が得られる
ことがわかる。なお、出射光の角度はずれるが、このず
れは回転多面鏡3における出射位置と感光体13上での
結像位置Pとが鏡像関係となるように配置すれば補正で
きる。
In the case of the arrangement shown in FIG. 3, assuming that the perpendicular to the M plane forms an angle of θ with respect to the central direction of the optical axis, the angle of the emitted light is generally β-40. β is a value determined by the angle between the incident direction of the laser beam and the perpendicular to the specific surface of the reflecting mirror 4, and is 90° in FIG. 3. That is, if the rotating polygon mirror 3 reflects the laser beam twice, when the rotating polygon mirror 3 rotates by Δθ, the emitted light can be deflected by Δ4θ. When the laser beam is reflected only once by the rotating polygon mirror as in the conventional case, the rotating polygon mirror 3
It can be seen that when the output light is rotated by .DELTA.2.theta., twice the deflection angle can be obtained compared to the case where the emitted light could only be deflected by .DELTA.2.theta. Note that although the angle of the emitted light is shifted, this shift can be corrected by arranging the light emitting position on the rotating polygon mirror 3 and the imaging position P on the photoreceptor 13 so that they are in a mirror image relationship.

また、第3図では回転多面鏡3における2回の反射で反
射位置が移動するが、第1図に示すように回転多面鏡3
と反射鏡4との間で反射光を主走査平面に対して大きな
角度をもたせて折り返せば、主走査平面における移動量
は問題のない量となる。
In addition, in FIG. 3, the reflection position moves due to two reflections on the rotating polygon mirror 3, but as shown in FIG.
If the reflected light is returned at a large angle with respect to the main scanning plane between the mirror 4 and the mirror 4, the amount of movement in the main scanning plane will be a non-problematic amount.

上記第3図では1枚の反射鏡4を用いたが、第4図及び
第5図に示すように反射鏡4の代わりに反射面を2つ有
する反射用光学系を配置してもよい。なお、第4図及び
第5図は回転多面鏡3近傍の側面図だけを示しこれらに
対応する平面図は図示しないか、第3図の場合と同様に
、回転多面鏡3がΔθだけ回転すると出射光をΔ4θだ
け偏向させることができる。
Although one reflecting mirror 4 is used in FIG. 3, a reflecting optical system having two reflecting surfaces may be arranged instead of the reflecting mirror 4, as shown in FIGS. 4 and 5. Note that FIGS. 4 and 5 only show side views of the vicinity of the rotating polygon mirror 3 and do not show the corresponding plan views, or as in the case of FIG. 3, when the rotating polygon mirror 3 rotates by Δθ, The emitted light can be deflected by Δ4θ.

第4図は、第3図の反射鏡4の代わりに、反射面が互い
に直交しているプリズム14を配置した場合を示す。第
4図に示すように、回転多面鏡3に対してプリズム14
が配置された場合、周知のようにレーザ光の入射方向と
出射方向とは等しくなる。
FIG. 4 shows a case where a prism 14 whose reflective surfaces are perpendicular to each other is arranged in place of the reflecting mirror 4 of FIG. 3. As shown in FIG. 4, the prism 14 is
, the incident direction and the outgoing direction of the laser beam become equal, as is well known.

いいかえれば第4図中のγは全て等しい角度となる。こ
のような構成にすれば、回転多面鏡3の面倒れに全く影
響されずに、副走査方向に対しては入射光の角度のみに
よって出射光の角度が決定される。したかって、感光体
13での結像位置Pが結像レンズ系の副走査方向の焦点
位置となるように配置しておけば、回転多面鏡3に面倒
れのばらつきがあっても、感光体13上での結像位置の
ばらつきはなくなる。
In other words, all γ in FIG. 4 are equal angles. With this configuration, the angle of the emitted light is determined only by the angle of the incident light with respect to the sub-scanning direction without being affected by the surface tilt of the rotating polygon mirror 3. Therefore, if the image formation position P on the photoreceptor 13 is arranged so as to be the focal position of the imaging lens system in the sub-scanning direction, even if there are variations in the surface tilt of the rotating polygon mirror 3, the photoreceptor There is no variation in the imaging position on the image forming apparatus 13.

第5図は、第3図の反射鏡4の代わりに、互いの反射面
が角度φを持つように2枚の反射鏡15.15を配置し
た場合を示す。第5図に示すように、回転多面鏡3に対
して反射鏡15.15が配置された場合、出射光は入射
光に対して180°−2φの角度を持つ。すなわち、こ
のような構成でも、回転多面鏡3の面倒れに全く影響さ
れずに、入射光の角度のみによって出射光の角度が決定
され、第4図の場合と同様の効果を得ることができる。
FIG. 5 shows a case in which two reflecting mirrors 15, 15 are arranged in place of the reflecting mirror 4 of FIG. 3 so that their reflecting surfaces form an angle φ. As shown in FIG. 5, when the reflecting mirror 15.15 is arranged with respect to the rotating polygon mirror 3, the emitted light has an angle of 180°-2φ with respect to the incident light. That is, even with such a configuration, the angle of the output light is determined only by the angle of the incident light without being affected by the surface tilt of the rotating polygon mirror 3, and the same effect as in the case of FIG. 4 can be obtained. .

また、回転多面鏡3の鏡面と走査平面とが垂直でないた
め、レンズ表面や感光体表面で反射され、更に回転多面
鏡3で反射された迷光は走査平面上からはずれ、画像上
に現われることはない。また、回転多面鏡3へ光を導く
反射用光学系の反射面で反射された迷光は再び走査平面
に戻るが、反射面は1度目に光が入射した鏡面上たけに
配置され、隣合う鏡面上には配置されないようにしてい
るため、このような迷光はコリメータユニット1の方向
へ導かtlやはり画像上に現われることはない。
In addition, since the mirror surface of the rotating polygon mirror 3 and the scanning plane are not perpendicular, stray light that is reflected on the lens surface and the photoreceptor surface and further reflected on the rotating polygon mirror 3 deviates from the scanning plane and does not appear on the image. do not have. In addition, the stray light reflected by the reflective surface of the reflective optical system that guides the light to the rotating polygon mirror 3 returns to the scanning plane again, but the reflective surface is placed just above the mirror surface where the light first entered, and the adjacent mirror surface Since the light is not placed above the collimator unit 1, such stray light is guided toward the collimator unit 1 and does not appear on the image.

第6図(a)〜(d)を参照して、スリットが形成され
た遮光部材6を利用した副走査方向のビーム径の検知方
法について説明する。
A method of detecting the beam diameter in the sub-scanning direction using the light shielding member 6 in which a slit is formed will be described with reference to FIGS. 6(a) to 6(d).

第6図(a)に示すように、受光素子7の受光面(チッ
プ部分)7aの前面に配置された遮光部材6には、主走
査方向く図中矢印Eで示される)に平行な辺と主走査力
方向に対してα≦45°の角をなす辺とを有する直角三
角形のスリット6aが設けられている。そして、走査ビ
ームのうちスリブ)6aを通過したものだけが受光素子
7の受光面7aに照射される。この部分は、例えば同図
(b)のF−Iの各点を通過するビームスポットについ
て斜線で示される部分である。このときのレーザパワー
と時間との関係は同図(C)のようになる。また、レー
ザパワーの微分値と時間との関係は同図(d)のように
なる。
As shown in FIG. 6(a), the light-shielding member 6 disposed in front of the light-receiving surface (chip portion) 7a of the light-receiving element 7 has sides parallel to the main scanning direction (indicated by arrow E in the figure). A right triangular slit 6a having sides forming an angle of α≦45° with respect to the main scanning force direction is provided. Of the scanning beams, only those that have passed through the sleeves 6a are irradiated onto the light-receiving surface 7a of the light-receiving element 7. This portion is, for example, a portion indicated by diagonal lines for a beam spot passing through each point on FI in FIG. 2(b). The relationship between laser power and time at this time is as shown in FIG. Further, the relationship between the differential value of the laser power and time is as shown in FIG. 3(d).

上記の特性図のうち第6図(c)の曲線の立ち上がりを
基準として、水平同期信号を得ることができる。また、
同図(d)の曲線から、以下のようにして副走査方向の
ビーム径を近似的に測定することができる。
A horizontal synchronization signal can be obtained based on the rise of the curve in FIG. 6(c) among the above characteristic diagrams. Also,
The beam diameter in the sub-scanning direction can be approximately measured from the curve shown in FIG. 3(d) as follows.

いま、レーザ光の走査速度をV S %スリット6aの
短辺の位置を0としてその位置から主走査方向への距離
をXとすると、v s−d x / d tとなる。ま
た、強度分布(主走査方向よりαだけ傾いた辺上の強度
を積分したもの)IをI−dP/dxとすれば、 となり、第6図(d)の縦軸と強度分布■とを対応づけ
ることができる。そして、角度αが小さいときには、第
6図(d)のマイナス側の曲線はガウス分布をしている
と近似することができる。一方、周知のようにレーザ光
の強度分布はガウス分布を示し強度分布とビーム径とが
対応するとして取扱うことができる。したがって、これ
ら2つのガウス分布曲線を対応させることにより、副走
査−14= 方向のビーム径を近似的に測定することができる。
Now, if the scanning speed of the laser beam is V S % and the position of the short side of the slit 6a is 0 and the distance from that position in the main scanning direction is X, then v s - d x /d t is obtained. Also, if the intensity distribution (integrated intensity on the side tilted by α from the main scanning direction) I is I-dP/dx, then the vertical axis in Figure 6(d) and the intensity distribution Can be matched. When the angle α is small, the negative curve in FIG. 6(d) can be approximated as having a Gaussian distribution. On the other hand, as is well known, the intensity distribution of laser light is a Gaussian distribution, and it can be treated as if the intensity distribution and beam diameter correspond. Therefore, by correlating these two Gaussian distribution curves, the beam diameter in the sub-scanning direction -14= can be approximately measured.

すなわち、ビーム径をモニターするための任意の強度分
布Iゎを設定し、dP/dtの値がID・v5であると
きの時間間隔をΔtとすると、副走査方向のビーム径は
Δt−Vsで近似できる。こうした副走査方向のビーム
径の測定は、副走査ビーム径検知回路9で行なわれる。
In other words, if an arbitrary intensity distribution Iゎ is set for monitoring the beam diameter, and the time interval when the value of dP/dt is ID・v5 is Δt, the beam diameter in the sub-scanning direction is Δt−Vs. Can be approximated. Such measurement of the beam diameter in the sub-scanning direction is performed by the sub-scanning beam diameter detection circuit 9.

このようにして得られた副走査方向ビーム径に関する信
号は、図示しない制御装置に入力され、ビーム径が予め
設定された最適な値となるような制御が行なわれる。こ
の結果、温度や湿度の変化にかかわらず自動的に安定し
た画像を得ることができる。また、以下に述べるように
、上記信号は発振周波数制御回路12へ入力され、コリ
メータユニット1内のレーザから照射されるレーザ光の
波長を制御して例えば所望のビーム径を得るためにも利
用される。
The signal regarding the beam diameter in the sub-scanning direction obtained in this manner is input to a control device (not shown), and control is performed so that the beam diameter becomes a preset optimal value. As a result, stable images can be automatically obtained regardless of changes in temperature or humidity. Further, as described below, the above signal is input to the oscillation frequency control circuit 12 and is used to control the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 to obtain, for example, a desired beam diameter. Ru.

なお、遮光部材6と受光素子7の受光面7aとの間に主
走査方向及び/又は副走査方向に光を集光させるレンズ
を設け、受光面7aが焦点位置となるように配置してお
けば、遮光部材6に形成するスリット6aの大きさを大
きく、シても上記と同様な効果を得ることができる。こ
のような構成にすれば、受光面7aに光が照射される時
間を長くすることができるので、クロックによる分解能
が高くなり、副走査方向ビーム径の測定精度を向上させ
ることができる。
Note that a lens for condensing light in the main scanning direction and/or sub-scanning direction is provided between the light shielding member 6 and the light receiving surface 7a of the light receiving element 7, and is arranged so that the light receiving surface 7a is the focal point. For example, the same effect as described above can be obtained by increasing the size of the slit 6a formed in the light shielding member 6. With this configuration, the time during which light is irradiated onto the light-receiving surface 7a can be increased, so that the resolution by the clock can be increased, and the measurement accuracy of the beam diameter in the sub-scanning direction can be improved.

第7図を参照して、レーザ光の波長を変化させてビーム
径を制御する原理について説明する。なお、第7図中、
fは焦点距離、Rは等位相波面の曲率半径、Wは1/e
2ビーム径、λは波長である。また、各記号に添字1又
は2がつくときは、1は物体側、2は像側を表わす。
The principle of controlling the beam diameter by changing the wavelength of laser light will be explained with reference to FIG. In addition, in Figure 7,
f is the focal length, R is the radius of curvature of the equiphase wavefront, and W is 1/e
2 beam diameter, and λ is the wavelength. Furthermore, when a subscript 1 or 2 is attached to each symbol, 1 indicates the object side and 2 indicates the image side.

いま、レンズ系(この場合コリメータユニット内のコリ
メータレンズ系)の主面における複素パラメータをQl
l、Q2とすると、 1 / R2= 1 / R1−1/ f及び 1 / Q 1 = 1 / R1iλ/πW21/q
2 =1/R2−iλ/πW2 −16 = であるから、 1 / Q 2−1 / Q 1  1 / f   
 ■となる。
Now, let Ql be the complex parameter on the main surface of the lens system (in this case, the collimator lens system in the collimator unit).
l, Q2, then 1/R2=1/R1-1/f and 1/Q1=1/R1iλ/πW21/q
Since 2 = 1/R2-iλ/πW2 -16 = 1 / Q 2-1 / Q 1 1 / f
■It becomes.

また、レンズ系の主面から物体側及び像側のビームウェ
ストまでの距離を光の進行方向に沿ってそれぞれzl 
、 Z2とし、ウェスト面の複素パラメータをそれぞれ
Ql−1Q2 −とすると、Q+−=iπw12/λ 
    ■ q2 +1″′iπW22/λ     ■Q1=Q1
−十’Z1        ■Q2−q2    Z2
         ■で表わされる。0〜0式を0式に
代入すると、となる。この0式の分母を払って実数部、
虚□数部を対比すると、 Z2 = rct+r(zl−f)/(L −f)2+
6i 211  ■となる。ここで、δ=πW工2/λ
である。
In addition, the distances from the main surface of the lens system to the beam waists on the object side and image side are respectively zl along the direction of light propagation.
, Z2, and the complex parameters of the waist plane are respectively Ql-1Q2-, then Q+-=iπw12/λ
■ q2 +1″′iπW22/λ ■Q1=Q1
-10'Z1 ■Q2-q2 Z2
It is represented by ■. Substituting the 0-0 formula into the 0 formula yields. By paying the denominator of this 0 expression, we get the real part,
Comparing the imaginary part, Z2 = rct+r(zl-f)/(L-f)2+
6i 211 ■. Here, δ=πW 2/λ
It is.

■、■式から明らかなように、1z□−flの変動範囲
とδの制御範囲とをほぼ同じにしておけば、1z1  
 flの変動をδすなわちλを制御することにより補償
することができる。逆に、1z1   flが変動しな
いときにλを変化させると、Z2、W2を変動させるこ
とができる。
As is clear from the equations
Fluctuations in fl can be compensated for by controlling δ or λ. Conversely, if λ is changed when 1z1 fl does not change, Z2 and W2 can be changed.

なお、第8図に示すように、レーザ光の波長を例えば6
50nmと700nmとの間で変化させると、感光体1
3の光感度が変化するので、この現象を利用してビーム
パワーを変化させるのと同じ効果を得ることができる。
In addition, as shown in FIG. 8, the wavelength of the laser beam is set to 6, for example.
When changing the wavelength between 50 nm and 700 nm, the photoreceptor 1
Since the photosensitivity of No. 3 changes, this phenomenon can be utilized to obtain the same effect as changing the beam power.

また、感光体13の光感度の変動による線幅の変動を避
けたい場合には、レーザ光の波長を変化させるとともに
レーザパワーを変化させればよい。
Furthermore, if it is desired to avoid variations in line width due to variations in the photosensitivity of the photoreceptor 13, the wavelength of the laser beam and the laser power may be varied.

上記実施例によれば、結像レンズ5の一部に、受光素子
7の方向ヘレーザ光を反射させるための反射面り及び出
射面B′が一体に設けられているので、従来の光走査系
で用いられている水平同期検知用の専用の光学系(折返
しミラー、補正レンズ)が不要となり、構成が簡単でコ
ンパクトになっている。しかも、結像レンズ5で光軸を
調整すれば、同時に水平同期用の反射面りへのレーザ光
の入射位置を調整できることになる。したがって、従来
のように反射鏡の角度を調整する煩雑さを避けることが
でき、調整マージンも向上することができる。
According to the above embodiment, since a part of the imaging lens 5 is integrally provided with a reflection surface and an output surface B' for reflecting the laser beam in the direction of the light receiving element 7, it is possible to use a conventional optical scanning system. This eliminates the need for a dedicated optical system (folding mirror, correction lens) for detecting horizontal synchronization, which is used in the previous model, making the configuration simple and compact. Furthermore, by adjusting the optical axis using the imaging lens 5, the position of incidence of the laser beam on the horizontal synchronization reflecting surface can be adjusted at the same time. Therefore, it is possible to avoid the trouble of adjusting the angle of the reflecting mirror as in the prior art, and the adjustment margin can also be improved.

〔発明の効果] 以上詳述したように本発明の光走査系によれば、光学系
のコンパクト化を達成でき、調整も容易になる等顕著な
効果を奏するものである。
[Effects of the Invention] As described in detail above, the optical scanning system of the present invention has remarkable effects such as making the optical system more compact and making adjustment easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例における光走査系の概略構成を
示す側面図、第2図は同光走査系の概略構成を示す平面
図、第3図は同光走査系の回転多面鏡及び反射鏡を示す
平面図、第4図は本発明の他の実施例における光走査系
の回転多面鏡とプリズムとを示す側面図、第5図は本発
明の更に他の実施例における光走査系の回転多面鏡と2
枚の反射鏡とを示す側面図、第6図(a)は本発明の実
施例における光走査系のスリットと受光素子の受光面と
を示す斜視図、同図(b)は受光素子の受光面に照射さ
れるレーザビームの説明図、同図(C)はレーザビーム
のパワーと時間との関係を示す特性図、同図(d)はレ
ーザビームのパワーの微分値と時間との関係を示す特性
図、第7図はレーザビームの結像公式を導くための説明
図、第8図はレーザ光の波長と感光体の光感度との関係
を示す特性図、第9図は従来の光走査系の概略構成を示
す側面図、第10図は同光走査系の概略構成を示す平面
図である。 1・・・コリメータユニット、2・・・ミラーモータ、
3・・・回転多面鏡、4・・・反射鏡、5・・・結像レ
ンズ、6・・・遮光部材、7・・・受光素子、8・・・
水平同期検知回路、9・・・副走査ビーム径検知回路、
10・・・画像データ信号、11・・・変調回路、12
・・・発振周波数制御回路、13・・・感光体、14・
・・プリズム、15・・・反射鏡。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an optical scanning system in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the optical scanning system, and FIG. 3 is a rotating polygon mirror and a FIG. 4 is a plan view showing a reflecting mirror, FIG. 4 is a side view showing a rotating polygon mirror and a prism of an optical scanning system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing an optical scanning system according to still another embodiment of the present invention. rotating polygon mirror and 2
6(a) is a perspective view showing the slit of the optical scanning system and the light-receiving surface of the light-receiving element in the embodiment of the present invention, and FIG. 6(b) is a side view showing the light-receiving surface of the light-receiving element. An explanatory diagram of a laser beam irradiated onto a surface. Figure (C) is a characteristic diagram showing the relationship between laser beam power and time. Figure (d) is a diagram showing the relationship between the differential value of laser beam power and time. Figure 7 is an explanatory diagram for deriving the imaging formula of the laser beam, Figure 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the photosensitivity of the photoreceptor, and Figure 9 is the characteristic diagram of the conventional optical system. FIG. 10 is a side view showing the schematic structure of the scanning system, and FIG. 10 is a plan view showing the schematic structure of the optical scanning system. 1...Collimator unit, 2...Mirror motor,
3... Rotating polygon mirror, 4... Reflecting mirror, 5... Imaging lens, 6... Light shielding member, 7... Light receiving element, 8...
Horizontal synchronization detection circuit, 9... sub-scanning beam diameter detection circuit,
10... Image data signal, 11... Modulation circuit, 12
...Oscillation frequency control circuit, 13...Photoreceptor, 14.
... Prism, 15...Reflector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少なくとも光源と、光源からの光を主走査方向へ偏向さ
せる回転多面鏡と、結像光学系と、水平同期をとるため
の素子とを具備した光走査系において、上記結像光学系
の少なくとも1つのレンズの一部に、上記水平同期をと
るための素子の方向へ光を反射させるための反射面を一
体的に設けたことを特徴とする光走査系。
In an optical scanning system comprising at least a light source, a rotating polygon mirror that deflects light from the light source in the main scanning direction, an imaging optical system, and an element for horizontal synchronization, at least one of the imaging optical systems An optical scanning system characterized in that a reflecting surface for reflecting light toward the element for achieving horizontal synchronization is integrally provided in a part of the two lenses.
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