JPS60172012A - Light scanning optical system - Google Patents

Light scanning optical system

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Publication number
JPS60172012A
JPS60172012A JP59028068A JP2806884A JPS60172012A JP S60172012 A JPS60172012 A JP S60172012A JP 59028068 A JP59028068 A JP 59028068A JP 2806884 A JP2806884 A JP 2806884A JP S60172012 A JPS60172012 A JP S60172012A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
scanning
semiconductor laser
main scanning
luminous flux
Prior art date
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Pending
Application number
JP59028068A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Ogura
小椋 行夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPS60172012A publication Critical patent/JPS60172012A/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/106Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To realize easily the shape of a scanning spot which is required for executing good light sanning by constituting the titled system so that a direction orthogonal to a joint surface of a semiconductor laser in a light scanning optical system corresponds in parallel to a main scanning direction. CONSTITUTION:Laser light L' from a semiconductor laser 10 is converted to a parallel luminous flux by a collimator lens 11, and its luminous flux section becomes an elliptical shape L2 having a long axis in the Y direction. Subsequently, the luminous flux transmits through a 1/2 wavelength plate 12, and the electric field vibrating direction rotates from the X direction to the Y direction, in a state that the luminous flux section shape remains held. Next, said luminous flux transmits through a cylindrical lens 4', is made incident on a hologram lattice disk 1, and executes main scanning to a surface to be scanned 9. In this way, when the Y direction orthogonal to a joint surface of the semiconductor laser is made to correspond in advance in parallel to the main scanning direction, a power of the first cylindrical lens itself used for the incident side to the disk 1 is reduced, and also a desired elliptical luminous flux section is obtained on the disk 1.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、光走査光学系に関する。[Detailed description of the invention] (Technical field) The present invention relates to a light scanning optical system.

(従来技術) レーザー光を、回転多面鏡やホログラム格子ディスク等
を用いた偏向手段で偏向し、偏向されたレーザー光を被
走査面上に走査スポットとして集束させ、この走査スボ
、トによシ被走査面を直線的に主走査する光走査方式が
知られている。
(Prior art) A laser beam is deflected by a deflecting means using a rotating polygon mirror, a hologram grating disk, etc., and the deflected laser beam is focused as a scanning spot on the surface to be scanned. An optical scanning method is known in which a surface to be scanned is linearly main-scanned.

第1図は、このような方式の光走査光学系の1例を要部
のみ略示している。以下、この光学系の例にR1〕シて
上記光走査方式のあらましを説明する。
FIG. 1 schematically shows only the main parts of an example of such an optical scanning optical system. Hereinafter, the outline of the above-mentioned optical scanning method will be explained using an example of this optical system.

第1図において、符号1はホログラム格子ディスク、符
号2はモーター、符号3は取付具、符号4はシリンドリ
カルレンズ、符号5,6は平面鏡、符号7はfθレンズ
、符号8はシリンドリカルレンズ、符号9は被走査面を
、それぞれ示している。
In FIG. 1, numeral 1 is a hologram grating disk, numeral 2 is a motor, numeral 3 is a fixture, numeral 4 is a cylindrical lens, numerals 5 and 6 are plane mirrors, numeral 7 is an fθ lens, numeral 8 is a cylindrical lens, numeral 9 indicate the surfaces to be scanned, respectively.

ホログラム格子ディスク1は、第2図に示す如く円板状
であって、透明な円形基板の一方の面に、光学的に等価
な複数(図のへでは6個)のホログラム回折格子1−1
.1−2.・・・、1−i、・・・が円環状に配列形成
されている。ホログラム回折格子1− iは、直線状回
折格子であって、表面レリーレホログラム、あるいは、
体積型位相ホログラム等として構成される。
The hologram grating disk 1 has a disc shape as shown in FIG. 2, and has a plurality of optically equivalent hologram diffraction gratings 1-1 (six in the figure) on one surface of a transparent circular substrate.
.. 1-2. . . , 1-i, . . . are arranged in a circular ring. The hologram diffraction grating 1-i is a linear diffraction grating, and is a surface relief hologram, or
It is configured as a volume type phase hologram or the like.

ホログラム格子ディスク1は、第1図に示すように、取
付具3によって、モーター2の軸に固定的に装備され、
モーター2によって回転させられるようになっている。
The hologram grating disk 1 is fixedly mounted on the shaft of the motor 2 by means of a fixture 3, as shown in FIG.
It is designed to be rotated by motor 2.

図示されないし〜ザー光源からのレーザー光りは、第1
図に示すように、シリンドリカルレンズ4を透過し、平
面鏡5によシ反射されて、所定の入射角をもって、ホロ
グラム格子ディスクlへ向い、ホログラム格子ディスク
1上のホログラム回折格子のひとつに入射する。第3図
は、この状態を説明図的に示している。第3図中、符号
L1は、入射レーザー光の光束断面を示している。
Although not shown, the laser light from the laser light source is the first
As shown in the figure, the light passes through the cylindrical lens 4, is reflected by the plane mirror 5, is directed toward the hologram grating disk l at a predetermined angle of incidence, and is incident on one of the hologram diffraction gratings on the hologram grating disk 1. FIG. 3 shows this state diagrammatically. In FIG. 3, the symbol L1 indicates a beam cross section of the incident laser beam.

ホログラム回折格子1− iにおける回折格子の格子線
の方向は、A−A線、すなわち、ホログラム回折格子1
−1の中央部と、ホログラム格子ディスクlの回転中心
とを結ぶ直線の方向と平行となっている。
The direction of the grating lines of the diffraction grating in the hologram diffraction grating 1-i is the A-A line, that is, the hologram diffraction grating 1
-1 and the center of rotation of the hologram grating disk l.

レーザー光りが、ホログラム回折格子1−1に入射する
と、ホログラム回折格子l −iによって、回折光が発
生する。ホログラム格子ディスク1が回転すると、入射
レーザー光りに対する、ホログラム回折格子1−1の格
子線の方向が回転するので、これに従い、回折光の方向
は、レーザー光りの入射位置を頂点とする円錐面にそっ
て変化する。
When laser light enters the hologram diffraction grating 1-1, diffracted light is generated by the hologram diffraction grating l-i. When the hologram grating disk 1 rotates, the direction of the grating lines of the hologram diffraction grating 1-1 relative to the incident laser beam rotates, so that the direction of the diffracted light follows a conical surface with the apex at the incident position of the laser beam. Then it changes.

ホログラム格子ディスク1に形成されている各ホログラ
ム回折格子1− iは互いに光学的に等価であるから、
ホログラム格子ディスク1が回転することによシ、レー
ザー光りが入射するホログラム回折格子が切換るごとに
、回折光の偏向が繰シ返されることになる。
Since each hologram diffraction grating 1-i formed on the hologram grating disk 1 is optically equivalent to each other,
As the hologram grating disk 1 rotates, the deflection of the diffracted light is repeated each time the hologram diffraction grating on which the laser light is incident is switched.

さて、ホログラム回折格子によシ生じた回折光は、第1
図に示すように、平面鏡6により反射されたのち、fθ
レンズ7、シリンドリカルレンズ8を介して被走査面9
にスポット状に集束する。このスポット状の集束点が走
査スポットである。
Now, the diffracted light generated by the hologram diffraction grating is
As shown in the figure, after being reflected by the plane mirror 6, fθ
Scanning surface 9 via lens 7 and cylindrical lens 8
It focuses into a spot shape. This spot-like convergence point is a scanning spot.

ホログラム格子ディスク1が回転すると、走査スポット
は、被走査面9上で直線的に変位して、被走査面9を主
走査する。被走査面9上における走査スポットの移動方
向を主走査方向と呼び、被走査面上で主走査方向と直交
する方向を副走査方向と称する。第1図においては、図
面に直交する方向が主走査方向、図面上下方向が副走査
方向である。
When the hologram grating disk 1 rotates, the scanning spot is linearly displaced on the surface to be scanned 9 and main scans the surface to be scanned 9 . The direction in which the scanning spot moves on the surface to be scanned 9 is called a main scanning direction, and the direction on the surface to be scanned that is perpendicular to the main scanning direction is called a sub-scanning direction. In FIG. 1, the direction perpendicular to the drawing is the main scanning direction, and the vertical direction of the drawing is the sub-scanning direction.

なお、光走査が原稿読取用に行なわれるときは、読み取
られるべき原稿が被走査面に配備され、光走査が光情報
書込用に行なわれるときは、光導電性の感光体等の感光
媒体が被走査面に配備される。
Note that when optical scanning is performed for reading a document, the document to be read is placed on the surface to be scanned, and when optical scanning is performed for writing optical information, a photosensitive medium such as a photoconductive photoreceptor is placed. is placed on the surface to be scanned.

第4図は、第1図の光学系を副走査方向から見た状態を
説明図的に示して−る。ホログラム格子ディスク1が回
転すると、回折光による走査スポットは、被走査面9上
を21点から22点まで主走査することを繰返す。po
点は、主走査領域の中央点であって、走査スポットが2
0点にあるとき、レーザー光りは、第3図に示す如く、
ホログラム回折格子1− iの中央部に入射している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the optical system of FIG. 1 viewed from the sub-scanning direction. When the hologram grating disk 1 rotates, the scanning spot by the diffracted light repeats main scanning from 21 points to 22 points on the scanned surface 9. Po
The point is the center point of the main scanning area, and the scanning spot is 2
When it is at the 0 point, the laser light is as shown in Figure 3.
The light is incident on the center of the hologram diffraction grating 1-i.

さて、第1図に示すように、レーザー光りはシリンドリ
カルレンズ4を介して、ホログラム格子ディスク1に入
射する。そのため、第3図、第4図に示すように、ホロ
グラム回折格子に入射するレーザー光りの断面形状(第
3図の符号Ll)は、主走査方向に偏平な楕円形状とな
っている。何故このようにするかということについて、
以下に説明する。光走査においては、一般に、主走査線
、すなわち、走査スポットによる主走査の軌跡の直線性
が要求される。
Now, as shown in FIG. 1, laser light enters the hologram grating disk 1 via the cylindrical lens 4. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional shape (indicated by reference numeral Ll in FIG. 3) of the laser beam incident on the hologram diffraction grating is an ellipse flat in the main scanning direction. Regarding why we do this,
This will be explained below. In optical scanning, linearity of the main scanning line, that is, the trajectory of the main scanning by the scanning spot is generally required.

しかるに、先にものべたように、ホログラム回折格子に
よる回折光は、ホログラム格子ディスク1への入射部位
を頂点とする円錐面を描くように偏向されるから、平面
鏡6への入射角が変動する。
However, as mentioned above, since the diffracted light by the hologram diffraction grating is deflected so as to draw a conical surface with the apex at the point of incidence on the hologram grating disk 1, the angle of incidence on the plane mirror 6 varies.

そこで、平面鏡6への入射角の変動にもかかわらず、主
走査線の直線性を如何にして確保するかが問題となる。
Therefore, the problem is how to ensure the linearity of the main scanning line despite variations in the angle of incidence on the plane mirror 6.

この問題は、ホログラム格子ディスク1への入射位置、
換言すれば、ホログラム回折格子による回折光の発生位
置と、直線的な主走査線とを、副走査方向において、共
役な関係でむすびつけてやればよい。このためには、シ
リンドリカルレンズや、トロイダルレンズ、あるいは円
筒鏡の如き、アナモフィックな光学系が必要となる。
This problem is solved by the incident position on the hologram grating disk 1,
In other words, the generation position of the diffracted light by the hologram diffraction grating and the linear main scanning line may be connected in a conjugate relationship in the sub-scanning direction. For this purpose, an anamorphic optical system such as a cylindrical lens, toroidal lens, or cylindrical mirror is required.

第1図の光走査装置では、アナモフ4.りな光学系とし
て、シリンドリカルレンズ8が用いられているのである
。すなわち、fθレンズ7(これは球面レンズである。
In the optical scanning device shown in FIG. A cylindrical lens 8 is used as an optical system. That is, the fθ lens 7 (this is a spherical lens).

)と、シリンドリカルレンズ8とは、副走査方向におい
て、主走査線と、回折光の発生位置とを共役な関係で結
びつけているのである。
) and the cylindrical lens 8 connect the main scanning line and the generation position of the diffracted light in a conjugate relationship in the sub-scanning direction.

ところで、被走査面9上にスポット状に集束した偏向レ
ーザー光のスポット断面形状としては、走査の良好性か
らして、副走査方向に若干長い楕円形状が要請される。
Incidentally, the spot cross-sectional shape of the polarized laser beam focused in a spot shape on the surface to be scanned 9 is required to be an ellipse that is slightly elongated in the sub-scanning direction in view of the quality of scanning.

この楕円形状は5例えば。This elliptical shape is 5 e.g.

主走査方向(短軸方向)に100μm、副走査方向(長
軸方向)に120μmといっだものである。
The width is 100 μm in the main scanning direction (short axis direction) and 120 μm in the sub scanning direction (long axis direction).

走査スポットの大きさは、光走査における解像性によ)
規制されるが、走査の良好性のために要請されるのは、
走査スポットの形状であシ、好ましい形状は上記の如く
、副走査方向に若干長い楕円形状でチシ、長軸対短軸は
、(1±0.1 ) : (1,2±01)が適当とさ
れている。このような走査スポット形状のとき、走査ス
ポット内の光強度分布が均一に近い状態となるのであ不
The size of the scanning spot depends on the resolution of optical scanning)
Regulated, but required for good scanning, are:
The shape of the scanning spot is preferably an ellipse that is slightly longer in the sub-scanning direction, as described above, and the long axis to short axis is preferably (1±0.1) : (1,2±01). It is said that With such a scanning spot shape, the light intensity distribution within the scanning spot becomes nearly uniform, which is a problem.

そうすると、ホログラム回折格子による偏向レーf−光
束’&、fθレンス7と−シリンドリカルレンズ8とに
よって、被走査面9上に、上記楕円形状のスポットとし
て集束させることになる訳であるが、シリ/トリカルレ
ンズ8は、長手方向にノζワーもたないので、結局、f
θレンズ7とシリンドリカルレンズ8とからなるレンズ
系は主走査方向と副走査方向とでパワーが異なることに
なる。このような、主走査方向と副走査方向とにおける
パワーの相異に拘らず、被走査面9上に上記の如き所望
の楕円形状のスポットな得ようとすると、必然的に、ホ
ログラム格子ディスクlに入射するレーザー光りの光束
断面形状t%第3図、あるいは、第4図に示す如く、主
走査方向に偏平な楕円形状とする必要があるのである。
In this case, the polarized light beam f-'&, f-theta by the hologram diffraction grating, and the -cylindrical lens 7 are used to focus the elliptical spot on the scanned surface 9. Since the trical lens 8 does not have a longitudinal direction, the f
The lens system consisting of the θ lens 7 and the cylindrical lens 8 has different power in the main scanning direction and in the sub-scanning direction. Regardless of the difference in power between the main scanning direction and the sub-scanning direction, if a desired elliptical spot as described above is to be obtained on the scanned surface 9, the hologram grating disk l As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the cross-sectional shape of the laser beam incident on the laser beam needs to be an ellipse flat in the main scanning direction.

すなわち、周知の如くレーザー光束はガウスビームでち
り、ガウスビームを一定のパワーの光学系で集束させる
場合、ビーム径が大きい程集束性がよい。しかるに、第
1図に示す光学系におりて、fθレンズ7とシリンドリ
カルレンズ8とによシ構成されるレンズ系のパワーを考
えてみると、主走査方向に作用するパワーはfθレンズ
7のパワーのみであるが、副走査方向で作用するパワー
はfθレンズ7のパワーとシリ/トリカルレンズ8のパ
ワーとであり、合成的パワーは、主走査方向におけるよ
シ副走査方向において大きい。
That is, as is well known, a laser beam is a Gaussian beam, and when a Gaussian beam is focused by an optical system with a constant power, the larger the beam diameter, the better the focusing performance is. However, if we consider the power of the lens system composed of the fθ lens 7 and the cylindrical lens 8 in the optical system shown in FIG. 1, the power acting in the main scanning direction is the power of the fθ lens 7. However, the power acting in the sub-scanning direction is the power of the fθ lens 7 and the power of the serial/trical lens 8, and the combined power is larger in the sub-scanning direction than in the main scanning direction.

従って、上述の如く、ホログラム格子ディスク1に入射
するレーザー光の光束断面を、主走査方向に偏平な楕円
形状としなければならないのである。
Therefore, as described above, the beam cross section of the laser beam incident on the hologram grating disk 1 must have an elliptical shape that is flat in the main scanning direction.

今、説明している例では、ホログラム格子ディスクを用
いてレーザー光の偏向を行っているが、回転多面鏡を用
いてレーザー光の偏向を行なう場合においても、同様で
ある。すなわち、この場合でも1回転多面鏡の反射面の
、所謂面だおれにより、主走査線が副走査方向にぶれる
のを防止するため、回転多面鏡における偏向位置と主走
査線とを、副走査方向において共役な関係にむすびつけ
る必要があるからである。
In the example described now, the laser beam is deflected using a hologram grating disk, but the same applies to the case where the laser beam is deflected using a rotating polygon mirror. That is, even in this case, in order to prevent the main scanning line from wobbling in the sub-scanning direction due to the so-called surface sagging of the reflecting surface of the single-rotation polygon mirror, the deflection position of the rotation polygon mirror and the main scanning line are adjusted in the sub-scanning direction. This is because it is necessary to connect them to a conjugate relationship in the direction.

なお、fθレンズ7は、主走査を等速的なものとするだ
めのものであって、場合によっては1通常の球面レンズ
が用匹られることもある。
Note that the fθ lens 7 is only used to make the main scanning at a constant speed, and in some cases, a normal spherical lens may be used.

さて、レーザー光源として、半導体レーザーが知られて
いる。半導体レーザーは、ガスレーザー等のレーザー光
源に比して小型、安価であって消費電力も小さく、なお
かつ、駆動伝流によって発光強度を直接的に変調できる
等の特徴を有し、光走査装置のレーザー光源として適し
ている。
Now, a semiconductor laser is known as a laser light source. Semiconductor lasers are smaller, cheaper, and consume less power than laser light sources such as gas lasers, and have the characteristics of being able to directly modulate the emission intensity by driving current, making them ideal for optical scanning devices. Suitable as a laser light source.

それで、従来からも、半導体レーザーをレーザー光源と
して用いる光走査光学系が提案されている。
Therefore, light scanning optical systems that use semiconductor lasers as laser light sources have been proposed.

(目 的) そこで、本発明の目的もまた、半導体レーザーをレーザ
ー光源として用いる、新規な光走査光学系の提供にある
(Objective) Therefore, an object of the present invention is also to provide a novel optical scanning optical system that uses a semiconductor laser as a laser light source.

(構 成) 以下、本発明を説明する。(composition) The present invention will be explained below.

本発明の光走査光学系は、レーザー光源としての半導体
ンーザーと、コリメートレンズと偏向手段と、第1およ
び第2のシリンドリカルレンズと、=光レンズとを有す
る。
The light scanning optical system of the present invention includes a semiconductor laser as a laser light source, a collimating lens, a deflection means, first and second cylindrical lenses, and an optical lens.

コリメートレンズは半導体レーザーから放射されるレー
ザー光を平行光束化する。
The collimating lens converts the laser light emitted from the semiconductor laser into a parallel beam.

偏向手段は、レーザー光を偏向させるだめの手段でちっ
て、回転多面鏡やホログラム格子ティスフ等が用いられ
る。
The deflection means is a means for deflecting the laser beam, and a rotating polygon mirror, a hologram grating, or the like is used as the deflection means.

第1のシリンドリカルレンズはコリメートレンズと偏向
手段との間に配備される。
The first cylindrical lens is arranged between the collimating lens and the deflection means.

第2のシリ/トリカルレンズは、偏向手段と被走査面と
の開に配備される。
The second cylindrical/trical lens is disposed between the deflection means and the surface to be scanned.

集光レンズは、偏向手段と第2のシリンドリカルレンズ
との間に配備される。
A condensing lens is arranged between the deflection means and the second cylindrical lens.

レーザー光源としての半導体レーザーは、その接合面に
直交する方向を、主走査方向と平行的に対応させられる
A semiconductor laser serving as a laser light source has a direction perpendicular to its bonded surface parallel to the main scanning direction.

以下、具体的例に即して説明する。A specific example will be explained below.

第5図は、本発明の1実施例を略示している。FIG. 5 schematically depicts one embodiment of the invention.

煩雑をさけるべく、混同の虞れのないものについては、
第1図におけると同一の符号を付した。この実施例は、
本発明を第1図に示す光学系に対して適用したものであ
って、第1図におけると同一の符号を有する機材は、第
1図の光学系におけると同一に配備されている。
In order to avoid complications, please refer to the following for items that are not likely to be confused with each other.
The same reference numerals as in FIG. 1 are given. This example is
The present invention is applied to the optical system shown in FIG. 1, and equipment having the same reference numerals as in FIG. 1 is arranged in the same manner as in the optical system of FIG.

第5図中、符号10は半導体レーザー、符号11はコリ
メートレンズ、符号12は1/2波長板、符号4′は第
1のシリ/トリカルレンズを示す。fθレンズ7は集光
レンズであす、シリンドリカルレンズ8は第2のシリ/
トリカルレンズである。また、ホログラム格子ティスフ
1、モーター2、取付具3、平面鏡5.6は、偏向手段
を構成す・る。
In FIG. 5, reference numeral 10 indicates a semiconductor laser, reference numeral 11 indicates a collimating lens, reference numeral 12 indicates a 1/2 wavelength plate, and reference numeral 4' indicates a first silicate/trical lens. The fθ lens 7 is a condensing lens, and the cylindrical lens 8 is a second cylindrical lens.
It is a trical lens. Further, the hologram grating tisf 1, the motor 2, the fixture 3, and the plane mirror 5.6 constitute deflection means.

半導体レーザー10に関し、第6図の如くX方向および
Y方向を定める。X方向をよ、半導体レーザー10にお
ける接合面に平行な方向であシ、Y方向は上記接合面に
直交する。レーザー光L′は、これらX・7両方向に直
交する方向へ放射きれる。
Regarding the semiconductor laser 10, the X direction and Y direction are determined as shown in FIG. The X direction is a direction parallel to the bonding surface of the semiconductor laser 10, and the Y direction is perpendicular to the bonding surface. The laser beam L' can be emitted in a direction perpendicular to both the X and 7 directions.

さて、良く知られているように、半導体レーザーから放
射されるレーザー光L′は、発散性の光束であって、し
かもX方向とX方向とで発散角が異なる(第6図)。
Now, as is well known, the laser light L' emitted from the semiconductor laser is a divergent light beam, and the divergence angles are different in the X direction and in the X direction (FIG. 6).

第5図に示すように、半導体レーザー10におけるX方
向は、第5因で上下方向、X方向、すなわち接合面に直
交する方向は、第5図の図面に直交する方向である。こ
のY方向は、主走査方向と平行的に対応している。Y方
向が、主走査方向と平行的に対応するとは、半導体レー
ザー1oがら発せられるレーザー光に、仮に、X−Y座
標軸をとシ付けて、光とともに光路上を1行させたと考
えた場合に、このレーザー光が被走査面に到着したとき
、被走査面上でY方向が主走査方向と平行になるという
意味である。
As shown in FIG. 5, the X direction in the semiconductor laser 10 is the vertical direction due to the fifth factor, and the X direction, that is, the direction perpendicular to the bonding surface is the direction perpendicular to the drawing of FIG. This Y direction corresponds in parallel to the main scanning direction. The Y direction corresponds parallel to the main scanning direction if we assume that the laser beam emitted from the semiconductor laser 1o is given an X-Y coordinate axis and is placed in one line on the optical path along with the light. , which means that when this laser light reaches the scanned surface, the Y direction on the scanned surface becomes parallel to the main scanning direction.

さて、第5図において、半導体レーザー10がら放射さ
れたレーザー光LJま、コリメートレンズ11によって
平行光束化され、その光束断面は第7図に示すようにX
方向を長軸方向とする楕円形状L2となる。ついで、レ
ーザー光束は1/2波長板12を透過し、光束断面形状
を保ったまま、その電界振動方向がX方向からY方向へ
と回転させられる。
Now, in FIG. 5, the laser beam LJ emitted from the semiconductor laser 10 is converted into a parallel beam by the collimating lens 11, and the cross section of the beam is X as shown in FIG.
It becomes an elliptical shape L2 whose major axis direction is the direction. Next, the laser beam passes through the half-wave plate 12, and the electric field vibration direction is rotated from the X direction to the Y direction while maintaining the cross-sectional shape of the beam.

つづいてシリンドリカルレンズ4′を透過して、平面鏡
5を介して、ホログラム格子ティスフ】に入射し、ホロ
グラム格子ティスフlの回転によ多周期的に偏向され、
被走査面9を主走査する。
Next, it passes through the cylindrical lens 4', enters the hologram grating Tiffl through the plane mirror 5, and is deflected many times by the rotation of the hologram grating Tiffl.
The surface to be scanned 9 is main scanned.

先にものべたように、光走査装置では、偏向手段として
の、ホログラム格子ティスフへの入射レーザー光の、入
射部における光束断面形状は、主走査、方向に平行な方
向に長い楕円形状でなければならない(第3図、第4図
参照)。しかるに、半導体レーザーから放射された、レ
ーザー光L′は平行光束化した段階ですでにY方向に長
い楕円形状を呈している(第7図)。従って、本発明の
ように、半導体レーザ〜における接合面に直交するY方
向を、ららかしめ、主走査方向と平行的に対応させてお
けば、ホログラム格子ティスフ上の入射レーザー光の光
束断面形状の長手方向も、Y方向と平行的に対応すると
ころとなるから、ホログラム格子ティスフへの入射側に
用いる第1の/リ一トリカルレンズ自体のパワーを小さ
くして、なおかつ、ホログラム格子ディスク上に、所望
の楕円状光束断面を得ることができる。
As mentioned above, in an optical scanning device, the cross-sectional shape of the beam beam at the incident part of the laser beam incident on the hologram grating TISF, which serves as the deflection means, must be an ellipse long in the direction parallel to the main scanning direction. (See Figures 3 and 4). However, the laser beam L' emitted from the semiconductor laser already has an elliptical shape long in the Y direction when it is converted into a parallel beam (FIG. 7). Therefore, as in the present invention, if the Y direction perpendicular to the junction surface of the semiconductor laser is made parallel to the main scanning direction, the cross-sectional shape of the beam of the incident laser beam on the hologram grating can be changed. Since the longitudinal direction also corresponds parallel to the Y direction, the power of the first/linear lens itself used on the incident side to the hologram grating disk can be reduced, and the , a desired elliptical beam cross section can be obtained.

なお、1/2波長板12は、光走査への光の利用効率を
高めるために用いられている。すなわち、ホログラム回
折格子の回折効率は、入射するレーザー光の偏向方向に
依存するので、回折効率が最も高くなるように、1/2
波長板12によって、レーザー光L′の電界振動面の方
向な調整するのである。
Note that the 1/2 wavelength plate 12 is used to increase the efficiency of using light for optical scanning. In other words, the diffraction efficiency of the hologram diffraction grating depends on the polarization direction of the incident laser beam, so the diffraction efficiency is set to 1/2 so that the diffraction efficiency is the highest.
The wavelength plate 12 adjusts the direction of the electric field vibration plane of the laser beam L'.

偏向手段に回転楕円鎖を利用するときは、1/2波長板
12は不要である。
When a spheroidal chain is used as the deflection means, the 1/2 wavelength plate 12 is not necessary.

なお、Y方向が主走査方向と平行的に対応せず、主走査
方向に対して傾いて対応するときは、走査スポットの長
軸方向が副走査方向に対して伸くこととなり、良好な走
査のために必要とされる、D「望の形状の走査スポット
を得ることができない。
Note that if the Y direction does not correspond parallel to the main scanning direction but at an angle to the main scanning direction, the long axis direction of the scanning spot will extend with respect to the sub scanning direction, resulting in good scanning. It is not possible to obtain a scanning spot with the desired shape.

またY方向が、主走査方向と直交的に対応する場合は、
上記所望の形状の走置スポットヲ得るために、光学系に
課せられる条件がさびしくなる。
Also, if the Y direction corresponds orthogonally to the main scanning direction,
In order to obtain the traveling spot having the desired shape, the conditions imposed on the optical system become severe.

スナわち、この場合、コリメーターレンズ11として大
径のものが必要となシ、第1のシリンドリカルレンズと
して、パワーの強いものが要求される。
In this case, the collimator lens 11 needs to have a large diameter, and the first cylindrical lens needs to have a strong power.

最後に偏向手段に回転多面鏡を利用する場合の具体的な
例7al−あける。
Finally, a specific example 7al of using a rotating polygon mirror as a deflecting means will be explained.

第8図は1本発明による光学系の1例を、光臨から、被
走査面9にいたる光路方向に展開して示したものである
。第8図il+は副走査方向から見た状態、第8図(旧
は主走査方向から見た状態を示す。
FIG. 8 shows an example of the optical system according to the present invention developed in the direction of the optical path from the optical plane to the surface to be scanned 9. As shown in FIG. FIG. 8 il+ shows the state seen from the sub-scanning direction, and FIG. 8 (old version) shows the state seen from the main scanning direction.

符号100は、レーザー光源としての半導体レーザーを
示す。レーザー光源としての半導体レーザー100は極
めて小さいので、第8図においては。
Reference numeral 100 indicates a semiconductor laser as a laser light source. Since the semiconductor laser 100 as a laser light source is extremely small, it is shown in FIG.

点として示されている。この半導体レーザー100の、
接合面に直交する方向は、第8図FI、lにおいて図面
上下方向、第8図in+において図面に直交する方向で
あって、もちろん、主走査方向と平行的に対応している
Shown as points. This semiconductor laser 100,
The direction perpendicular to the bonding surface corresponds to the vertical direction of the drawing in FIG. 8 FI,l, and the direction perpendicular to the drawing in FIG. 8 in+, which of course corresponds to parallel to the main scanning direction.

また、上にのべたように、この光学系では、偏向手段に
回転多面鏡が利用されているが、回転多面鏡によるレー
ザー光の偏向点を符号qで示しである。
Furthermore, as mentioned above, in this optical system, a rotating polygon mirror is used as the deflecting means, and the point at which the laser beam is deflected by the rotating polygon mirror is indicated by the symbol q.

符号101で示すコリメートレンズは、レンズ径がio
、 511111 、焦点距離が91騙のものであって
鏡筒に装備されている。この鏡筒の光軸方向の長さは9
.8mrn 、 半4 体レーザー100から、コリメ
ートレンズ101の入射側端部までの距離は37rnm
である。
The collimating lens designated by numeral 101 has a lens diameter of io.
, 511111, has a focal length of 91 mm and is installed in the lens barrel. The length of this lens barrel in the optical axis direction is 9
.. 8mrn, and the distance from the semi-quadram laser 100 to the incident end of the collimating lens 101 is 37rnm.
It is.

なお、半導体レーザー100のレーザー発振波長は78
0 mm、発光光束のひらき角は1/e2の半値に対し
、接合面に直交する方向で28.030、接合面に平行
な方向で9340である。
Note that the laser oscillation wavelength of the semiconductor laser 100 is 78
0 mm, and the opening angle of the luminous flux is 28.030 in the direction perpendicular to the bonding surface and 9340 in the direction parallel to the bonding surface with respect to the half value of 1/e2.

第1のシリンドリカルレンズ102は、主走査方向に対
応する方向に12 m+a 、副走査方向に対応する方
向にlQmllの畏さを有する矩形状であシ、入射側の
曲率半径が532鶴、射出側の曲率半径が無限大、元軸
上のレンズ面間距離は3朋、焦点距離はto4oimで
ある。
The first cylindrical lens 102 has a rectangular shape with a width of 12 m+a in the direction corresponding to the main scanning direction and lQmll in the direction corresponding to the sub-scanning direction, a radius of curvature of 532 mm on the incident side, and a radius of curvature of 532 mm on the exit side. The radius of curvature of is infinite, the distance between lens surfaces on the original axis is 3 oim, and the focal length is to4 oim.

コリメートレンズ101の出射側端部か、ら第1のシリ
ンドリカルレンズ102の入射側レンズ面までの距離は
36.5111m、従って上記入射側レンズ面と半導体
レーザー100との距離は5o韮である。また第1のシ
リンドリカルレンズ102の射出側レンズ面と偏向点q
との光軸上尾前は58龍である。
The distance from the exit side end of the collimator lens 101 to the entrance side lens surface of the first cylindrical lens 102 is 36.5111 m, and therefore the distance between the entrance side lens surface and the semiconductor laser 100 is 5o shorter. In addition, the exit side lens surface of the first cylindrical lens 102 and the deflection point q
There are 58 dragons in front of the upper tail of the optical axis.

集光レンズとしてのfθレンス103は、入射側レンズ
面の曲率半径が−583,759mm 、射出側レンズ
面の曲率半径が−166、754mn+ 、光軸上レン
ズ面間距離が12鴎、焦点距離が300111mのもの
である。
The fθ lens 103 as a condensing lens has a radius of curvature of the entrance side lens surface of -583,759 mm, a radius of curvature of the exit side lens surface of -166,754 mm+, a distance between lens surfaces on the optical axis of 12 mm, and a focal length of It is 300,111m long.

偏向点qから、fθレンズ103の入射側レンズ面まで
の光軸上記距離&@100 mmである。
The optical axis distance from the deflection point q to the incident side lens surface of the fθ lens 103 is &@100 mm.

次に、第2のシリンドリカルレンズ104は、長さ23
0 mm、幅161紹であって、入射側レンズ面の曲率
半径が17 mTL 、出射側レンズ面の曲率半径が無
限大、光軸上のレンズ面間距離が5 Tl1mであシ、
焦点距離は32.9mmである。
Next, the second cylindrical lens 104 has a length of 23
0 mm, width 161 mm, the radius of curvature of the entrance side lens surface is 17 mTL, the radius of curvature of the exit side lens surface is infinite, and the distance between the lens surfaces on the optical axis is 5 Tl 1 m.
The focal length is 32.9 mm.

fθレンス103の射出側レンズ面とシリンドリカルレ
ンズ1040入射側レンズ面との光軸上の距離は266
m+a、同レンズ104の射出側レンズ面と被走査面9
との間の光軸上の距離は315m+aである。
The distance on the optical axis between the exit side lens surface of the fθ lens 103 and the entrance side lens surface of the cylindrical lens 1040 is 266
m+a, the exit side lens surface of the same lens 104 and the scanned surface 9
The distance between them on the optical axis is 315 m+a.

このような光走査光学系により、被走査面9上に、副走
査方向に長軸を一致させた、楕円形の走査スポット(長
軸長120μm、短軸長10011m ) f得ること
ができ、主走査長230 m11+を良好に光走査する
ことができた。
With such a light scanning optical system, it is possible to obtain an elliptical scanning spot f (major axis length: 120 μm, short axis length: 10011 m) on the scanned surface 9, with the major axis aligned with the sub-scanning direction, and Optical scanning with a scanning length of 230 m11+ was successfully achieved.

(効 果) 以上、本発明によれば、半導体レーザーをレーザー光源
とする新規な光走査光学系を提供できる。
(Effects) As described above, according to the present invention, a novel optical scanning optical system using a semiconductor laser as a laser light source can be provided.

この光走査光学系では、半導体レーザーの、接合面に直
交する方向が、主走査方向に平行的に対応するので、良
好な光走査を行ううえで必要とされる短資スポットの形
状を容易に実現することができる0
In this optical scanning optical system, the direction perpendicular to the cemented surface of the semiconductor laser corresponds parallel to the main scanning direction, so it is easy to achieve the shape of the short spot required for good optical scanning. can be 0

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

第1図乃至第4図は、光走査方式を説明するための図、
第5図は5本発明の1実施例を示す側面図、第6図及び
第7図は、半導体レーサーから放射されるレーザー光の
特徴を説明するための図−第8図は、本発明の別実施例
を、光路方向に展開して示す光学配置図である。 10.100・・・半導体レーザー、4’、 102・
・・第1のシリンドリカルレンズ、1・・ホログラム格
子ディスク、7・・・集光レンズとしてのfθレンズ、
8゜104・・・第2のシリンドリカルレンズ、9・・
・被走査面、Y・−・半導体レーザーの接合面に直交す
る方向。
1 to 4 are diagrams for explaining the optical scanning method,
Figure 5 is a side view showing one embodiment of the present invention, Figures 6 and 7 are diagrams for explaining the characteristics of laser light emitted from a semiconductor laser, and Figure 8 is a side view showing one embodiment of the present invention. FIG. 7 is an optical layout diagram showing another example developed in the optical path direction. 10.100... semiconductor laser, 4', 102.
...first cylindrical lens, 1.. hologram grating disk, 7.. fθ lens as a condensing lens,
8゜104...Second cylindrical lens, 9...
・Scanned surface, Y--direction perpendicular to the bonding surface of the semiconductor laser.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体レーザーと、 この半導体レーザーからのレーザー光を平行光束化スる
コリメートレンズと、 上記レーザー光を偏向させる偏向手段と、上記コリメー
トレンズと偏向手段との間に配備される第1のシリンド
リカルレンズと、上記偏向手段と被走査面との間に配備
される集光レンズと、 この集光レンズと被走査面との間に配備される第2のシ
リンドリカルレンズとヲ有シ、半導体レーザーからのレ
ーザー光を被走査面上に、走査スポットとして、所定の
スポット形体rに集束させ、上記走査スポットによシ被
走査面を直線的に主走査する光走査光学系であって、半
導体レーザーにおける接合面に直交する方向を、主走査
方向と平行的に対応させたことノ、を特徴とする、光走
査光学系。
[Claims] A semiconductor laser, a collimating lens that collimates the laser beam from the semiconductor laser, a deflecting means for deflecting the laser beam, and a device disposed between the collimating lens and the deflecting means. A first cylindrical lens, a condensing lens disposed between the deflection means and the surface to be scanned, and a second cylindrical lens disposed between the condensing lens and the surface to be scanned. , an optical scanning optical system that focuses laser light from a semiconductor laser onto a scanned surface as a scanning spot into a predetermined spot shape r, and linearly main-scans the scanned surface with the scanning spot. An optical scanning optical system, characterized in that a direction perpendicular to a bonded surface of a semiconductor laser corresponds to parallel to a main scanning direction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63178209A (en) * 1987-01-20 1988-07-22 Ricoh Co Ltd Laser beam scanning optical device

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