МНОГОЛУЧЕВОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2011 года по МПК G02B26/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к многолучевому сканирующему устройству, которое может быть использовано в устройстве формирования изображения, таком как лазерный принтер, проектор и т.п.

Уровень техники

В последнее время в устройстве формирования изображения, таком как лазерный принтер или проектор, часто используют многолучевое сканирующее устройство, которое снабжено множеством источников света, расположенных в заданном направлении. В устройстве формирования изображения с использованием многолучевого сканирующего устройства лазерные пучки, излучаемые множеством источников света, модулируются по принципу «включено-выключено» в соответствии с сигналом модуляции, генерируемым в соответствии с данными формирования изображения, а модулированные лазерные пучки отклоняются дефлектором для сканирования по поверхности, подлежащей сканированию, так, что лазерные пучки сканируют по ней в первом направлении. Одновременно путем перемещения места падения лазерного пучка на поверхность (то есть пятна, формируемого лазерным пучком на ней), подлежащую сканированию, во втором направлении, которое является перпендикулярным к направлению сканирования (первому направлению), может быть выполнено копирование или воспроизведение двумерного изображения.

В нижеследующем описании первое направление называется направлением основного сканирования, а второе направление называется направлением вспомогательного сканирования. Кроме того, при раскрытии оптических путей многолучевого сканирующего устройства плоскость, включающая в себя центральную ось сканирующей оптической системы (то есть оптическую ось сканирующей оптической системы) и направление основного сканирования, будет называться плоскостью основного сканирования, а плоскость, включающая в себя центральную ось сканирующей оптической системы и направление вспомогательного сканирования, будет называться плоскостью вспомогательного сканирования.

Среди многолучевых сканирующих устройств, описанных выше, имеются устройства, снабженные механизмом регулирования, предназначенным для регулировки положений пятен пучков таким образом, что пятна пучков, формируемые на поверхности, подлежащей сканированию, оказываются равномерно разнесенными, раскрытые, например, в предварительной публикации №2004-333862А патента Японии.

В приведенной выше публикации на стороне ниже по ходу луча от каждого источника света предусмотрена клиновидная призма, которая может поворачиваться вокруг оси, параллельной оптическому пути лазерного пучка. При повороте клиновидной призмы создаются условия, при которых источник света гипотетически перемещается из фактического положения, то есть условия, при которых перемещается виртуальное изображение источника света. Разработчик сделал попытку изменить в этой конфигурации положение каждого пятна пучка на поверхности, подлежащей сканированию, путем изменения угла падения каждого лазерного пучка относительно дефлектора (то есть отклоняющей поверхности).

Однако в конфигурации, раскрытой в описанной выше публикации, места, в которые лазерные пучки падают на дефлектор, изменяются. Такое изменение может быть причиной виньетирования и/или ухудшения характеристик при отклонении. Согласно описанной выше публикации рассматривается только одномерное сканирование в направлении основного сканирования, а в плоскости вспомогательного сканирования пучки сходятся на отклоняющей поверхности. Поэтому описанная выше публикация не относится к указанной выше проблеме.

Если основное сканирование и вспомогательное сканирование должны выполняться в устройстве формирования изображения, в котором установлена многолучевая сканирующая оптическая система, и если лазерные пучки, излучаемые соответствующими источниками света, сходятся на отклоняющей поверхности, то отклоняющая поверхность и поверхность, подлежащая сканированию, становятся сопряженными друг с другом. В таком случае, независимо от угла падения лазерного пучка, высота изображения лазерного пучка на поверхности, подлежащей сканированию, остается постоянной. Такая оптическая система не работает как сканирующая система. Поэтому в устройствах, в которых требуется, чтобы лучи не сходились на отклоняющей поверхности, изменение угла падения относительно отклоняющей поверхности будет вызывать относительно большое изменение места падения на ней по сравнению с устройством, описанным, например, в указанной выше публикации, которое выполнено так, что пучки сходятся на отклоняющей поверхности в плоскости вспомогательного сканирования. Следовательно, в отличие от описанной выше публикации в устройствах, в которых пучки не должны сходиться на отклоняющей поверхности, эффекты сдвига мест падения лазерных пучков на отклоняющую поверхность нельзя игнорировать.

Поэтому, если в устройствах, в которых световые пучки не сходятся на отклоняющей поверхности (например, в многолучевом сканирующем устройстве), необходимо регулировать положения пятен пучков с использованием конфигурации из описанной выше публикации, то, как описано выше, необходимо эффективно предотвращать перемещение мест падения пятен пучков. В частности, может потребоваться механизм регулирования, который для регулировки мест падения перемещает источник света, или дефлектор большого размера, который может выдерживать относительно большой сдвиг мест падения.

Раскрытие изобретения

Таким образом, с учетом указанной выше проблемы задача настоящего изобретения заключается в создании усовершенствованного многолучевого сканирующего устройства, в котором коллимированные пучки, сходящиеся пучки или расходящиеся пучки падают на отклоняющую поверхность (то есть пучки не сходятся на отклоняющей поверхности) и которое выполнено с возможностью стабильной регулировки положений пятен на поверхности, подлежащей сканированию, с получением простой конфигурации и небольшого размера.

С учетом изложенного выше предложено многолучевое сканирующее устройство, содержащее множество первых оптических систем, при этом каждая из множества оптических систем включает в себя блок источника света, выполненный с возможностью излучения неколлимированного лазерного пучка, и оптический элемент, имеющий заданную оптическую силу и оказывающий оптическое воздействие на лазерный пучок; вторую оптическую систему, расположенную ниже по ходу луча от множества первых оптических систем, включающую в себя первый дефлектор, на который падают лазерные пучки, излучаемые множеством первых оптических систем, при этом первый дефлектор отклоняет лазерные пучки, и общую оптическую систему, выполненную с возможностью изменения степени расходимости каждого из множества лазерных пучков; и систему сдвига оптического пути, выполненную с возможностью смещения оптического пути падения лазерного пучка, который излучается блоком источника света и падает на оптический элемент в направлении, перпендикулярном оптической оси оптического элемента, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором дефлектор, ближайший к поверхности, подлежащей сканированию, отклоняет лазерный пучок, в котором все лазерные пучки, падающие на первый дефлектор, падают на первый дефлектор, по существу в одно и то же место, и в котором оптические элементы расположены так, что оптические оси оптических элементов пересекаются в месте, находящемся от оптического элемента на расстоянии, равном фокусному расстоянию оптического элемента.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения только путем сдвига оптического пути падения лазерного пучка, излучаемого из каждого источника света и падающего на оптический элемент, становится возможным изменение угла падения относительно отклоняющей поверхности без изменения положения падения каждого лазерного пучка относительно отклоняющей поверхности. Следовательно, становится возможным стабильно регулировать положение пятна, формируемого при падении каждого лазерного пучка на поверхность, подлежащую сканированию. Кроме того, поскольку множество коллимированных пучков падает на первый дефлектор, по существу в одно и то же место, можно получить уменьшение толщины первого дефлектора.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения блок источника света включает в себя блок излучения света, выполненный с возможностью излучения лазерного пучка, и группу линз связи, выполненную с возможностью уменьшения степени расходимости лазерного пучка, излучаемого блоком излучения света, а увеличение М группы линз связи удовлетворяет условию

|1/М|>0,0006

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения оптический элемент представляет собой, например, коллимирующую линзу, которая преобразует лазерный пучок, излучаемый блоком источника света, в коллимированный световой пучок.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения, по меньшей мере, часть общей оптической системы может быть расположена на стороне выше по ходу луча от первого дефлектора. В этом случае входной зрачок, по меньшей мере, части общей оптической системы расположен на отклоняющей поверхности первого дефлектора.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения, по меньшей мере, часть общей оптической системы представляет собой, например, оптическую систему изменения углового увеличения.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения оптический элемент снабжен частью увеличительной способности общей оптической системы.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения в случае, когда вся общая оптическая система расположена на стороне ниже по ходу луча от первого дефлектора, то предпочтительно, чтобы входной зрачок общей оптической системы совпадал с отклоняющей поверхностью первого дефлектора.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения система сдвига оптического пути может сдвигать блок источника света в заданном направлении для смещения оптического пути падения.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения система сдвига оптического пути включает в себя оптический элемент регулирования оптического пути, не имеющий оптической силы, предусмотренный между блоком источника света и оптическим элементом, а система сдвига оптического пути может смещать оптический путь падения путем перемещения оптического элемента регулирования оптического пути.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения оптический элемент регулирования оптического пути имеет множество отражающих поверхностей, и при этом оптический путь падения может быть смещен путем изменения относительного положения каждой отражающей поверхности.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения оптический элемент регулирования оптического пути представляет собой призму, имеющую две отражающие поверхности, параллельные друг другу, а положения отражающих поверхностей могут быть изменены при повороте призмы вокруг оси вращения, которая является оптической осью излучения блока излучения света.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения оптический элемент регулирования оптического пути представляет собой плоскопараллельную пластинку, а оптический путь падения может быть смещен путем поворота плоскопараллельной пластинки вокруг оси, которая является перпендикулярной оптической оси излучения блока источника света.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения предпочтительно, чтобы принимающая свет поверхность оптического элемента регулирования оптического пути, на которую падает лазерный пучок, излучаемый блоком источника света, была нормально наклонена относительно оптической оси излучения блока источника света.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения предпочтительно, чтобы общая оптическая система дополнительно включала в себя сканирующую оптическую систему, которая дает возможность лазерным пучкам, направляемым от первого дефлектора, сканировать по подлежащей сканированию поверхности с постоянной скоростью.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения вторая оптическая система может включать в себя второй дефлектор, который расположен между первым дефлектором и сканирующей оптической системой и отклоняет световые пучки, падающие на второй дефлектор, в направлении, перпендикулярном к направлению, в котором первый дефлектор отклоняет лазерные пучки; и оборачивающую оптическую систему, расположенную между первым дефлектором и вторым дефлектором, и при этом подлежащая сканированию поверхность может быть неподвижной относительно сканирующей оптической системы.

Многолучевое сканирующее устройство настоящего изобретения может дополнительно включать в себя систему регулирования угла излучения основного луча, выполненную с возможностью регулирования угла излучения, под которым лазерный пучок излучается из блока источника света, в плоскости, перпендикулярной к направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок. В этой конфигурации система регулирования угла излучения основного луча может включать в себя группу линз связи, предусмотренную в блоке источника света; и систему сдвига линз связи, выполненную с возможностью сдвига каждой линзы связи из группы линз связи в направлении, перпендикулярной оптической оси блока источника света, в плоскости, перпендикулярном направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок.

В соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения группа линз связи может включать в себя первую линзу связи и вторую линзу связи, имеющую меньшую оптическую силу, чем первая линза связи. В этой конфигурации система сдвига линз связи выполнена с возможностью сдвига второй линзы связи относительно первой линзы связи в направлении, перпендикулярном оптической оси блока источника света, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок.

Предпочтительно, чтобы в случае, когда Р1 представляет оптическую силу первой линзы связи, а Р2 представляет оптическую силу второй линзы связи, многолучевое сканирующее устройство удовлетворяло зависимости

Р1>10·|Р2|

Предпочтительно, чтобы диаметр второй линзы связи был больше, чем диаметр первой линзы связи.

Согласно изобретению предложено многолучевое сканирующее устройство, содержащее множество блоков источника света, выполненных с возможностью излучения лазерных пучков, которые являются неколлимированными световыми пучками; множество коллимирующих линз, расположенных для коллимирования множества лазерных пучков соответственно, при этом оптические оси множества коллимирующих линз пересекаются друг с другом в заданном месте, находящемся от каждой из множества коллимирующих линз на расстоянии, равном фокусному расстоянию каждой из множества коллимирующих линз; первый дефлектор, который отклоняет множество коллимированных лазерных пучков так, что множество лазерных пучков сканирует по подлежащей сканированию поверхности в направлении вспомогательного сканирования; оборачивающую линзовую систему, расположенную на стороне ниже по ходу луча от первого дефлектора, при этом входной зрачок оборачивающей линзовой системы совпадает с заданным местом, в котором пересекаются оптические оси множества коллимирующих линз; второй дефлектор, который отклоняет множество лазерных пучков, падающих через оборачивающую линзовую систему с первого дефлектора, так, что множество лазерных пучков сканирует по подлежащей сканированию поверхности в направлении основного сканирования; и систему регулирования положения пучка, выполненную с возможностью изменения оптического пути лазерного луча, излучаемого, по меньшей мере, одним из множества блоков источника света, таким образом, что пятно пучка, формируемое лазерным пучком, смещается в направлении вспомогательного сканирования по поверхности, подлежащей сканированию. Предпочтительно, чтобы заданное место находилось на отклоняющей поверхности первого дефлектора. Система регулирования положения пучка может включать в себя механизм смещения, выполненный с возможностью смещения, по меньшей мере, одного из блоков источника света в направлении, перпендикулярном к оптической оси, по меньшей мере, одного из множества блоков источников света.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

фиг.1 - вид в плоскости сечения вспомогательного сканирования, схематически иллюстрирующий конфигурацию проектора с использованием многолучевого сканирующего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения;

фиг.2 - увеличенный вид области первых оптических систем многолучевого сканирующего устройства согласно первому осуществлению;

фиг.3 - увеличенный вид области первых оптических систем в случае сдвинутого блока источника света, согласно первому осуществлению;

фиг.4 - увеличенный вид области первых оптических систем многолучевого сканирующего устройства согласно второму осуществлению;

фиг.5 - увеличенный вид области первых оптических систем в случае сдвинутого блока источника света, согласно второму осуществлению;

фиг.6 - увеличенный вид области первых оптических систем многолучевого сканирующего устройства согласно третьему осуществлению;

фиг.7 - увеличенный вид области первых оптических систем в случае сдвинутого блока источника света, согласно третьему осуществлению;

фиг.8 - увеличенный вид области первых оптических систем многолучевого сканирующего устройства согласно четвертому осуществлению;

фиг.9 - увеличенный вид области первых оптических систем в случае сдвинутого источника света, согласно четвертому осуществлению;

фиг.10 - увеличенный вид области первых оптических систем многолучевого сканирующего устройства согласно пятому осуществлению;

фиг.11 - увеличенный вид области первых оптических систем в случае сдвинутого блока источника света, согласно пятому осуществлению;

фиг.12 - вид варианта многолучевого сканирующего устройства согласно изобретению;

фиг.13 - вид варианта многолучевого сканирующего устройства согласно изобретению;

фиг.14 - вид варианта многолучевого сканирующего устройства согласно изобретению;

фиг.15 - вид варианта многолучевого сканирующего устройства согласно изобретению; и

фиг.16 - вид варианта многолучевого сканирующего устройства согласно изобретению.

Наилучший вариант осуществления изобретения

На фиг.1 проектор, который является примером многолучевого сканирующего устройства согласно первому варианту осуществления изобретения, показан в плоскости сечения вспомогательного сканирования, в которой обычно изображают его конфигурацию. Проектор включает в себя многолучевое сканирующее устройство 100 и экран S. Как показано на фиг.1, многолучевое сканирующее устройство 100 включает в себя множество (две в этом примере) первых оптических систем 10А и 10В, первое многогранное зеркало 4, оборачивающую линзовую систему 5, второе многогранное зеркало 6 и сканирующую линзовую систему 7, по порядку со стороны источника света. Множество первых оптических систем 10А и 10В имеют одинаковую конструкцию и расположены в плоскости вспомогательного сканирования. Поэтому при последующем описании пояснение сосредотачивается только на первой оптической системе 10А, если только не возникает необходимость в ином. Что касается других первых оптических систем, то будут только делаться ссылки на их ссылочные позиции. Первая оптическая система 10А включает в себя блок 1 источника света, который снабжен источником 11 света и линзой 12 связи, и собирающую линзу 3. Блок 1 источника света соединен с блоком 8 регулирования оптического пути, который поясняется ниже. Собирающая линза 3 расположена между блоком 1 источника света и первым многогранным зеркалом 4.

В нижеследующем описании направление основного сканирования называется направлением Y, направление вспомогательного сканирования будет называться направлением Z. Кроме того, направление, перпендикулярное направлению Y и направлению Z, то есть направление, нормальное к экрану S, который является подлежащей сканированию поверхностью, принимается в качестве направления X.

Когда многолучевое сканирующее устройство 100 работает, сканирование экрана S выполняется следующим образом. Лазерные пучки, излучаемые источниками 11 света, проходят через соответствующие линзы 12 связи и собирающие линзы 3 и падают на отклоняющую поверхность первого многогранного зеркала 4 по существу в одно и то же место.

Первое многогранное зеркало 4 выполнено с возможностью вращения вокруг центральной оси 4с, которая проходит в направлении Y. То есть первое многогранное зеркало 4 служит в качестве дефлектора, который осуществляет сканирование лазерных пучков по экрану S в направлении вспомогательного сканирования.

Лазерные пучки, отклоняемые отклоняющей поверхностью первого многогранного зеркала 4, проходят через оборачивающую линзовую систему 5 и падают на второе многогранное зеркало 6 по существу в одно и то же место. Второе многогранное зеркало 6 выполнено с возможностью вращения вокруг центральной оси 6с, которая проходит в направлении Z. То есть второе многогранное зеркало 6 служит в качестве дефлектора, который осуществляет сканирование лазерных пучков по экрану S в направлении основного сканирования.

Лазерные пучки непрерывно отклоняются на угол, соответствующий состоянию вращения второго многогранного зеркала 6, и падают на сканирующую линзовую систему 7. Следует отметить, что согласно варианту осуществления, сканирующая линзовая система 7, показанная на фиг.1, состоит для примера из двух линзовых элементов. Однако изобретение не обязательно должно быть ограничено такой конфигурацией. Лазерные пучки, выходящие из сканирующей линзовой системы 7, сканируют по экрану S в направлении основного сканирования (то есть направлении Y).

Первое многогранное зеркало 4 поворачивается на заданную величину за одно сканирование лазерных пучков в направлении Y вторым многогранным зеркалом 6. Заданная величина определяется как величина, соответствующая длине, получаемой при увеличении количества лазерных пучков, используемых для сканирования по экрану S, и наряду с этим размеру пятна (то есть диаметру пятна пучка в направлении вспомогательного сканирования). При повторении такой операции на экране S формируется двумерное изображение. То есть экран S, который является поверхностью, подлежащей сканированию, в этом осуществлении не перемещается относительно сканирующей линзовой системы 7 в отличие от фоточувствительного барабана, который является вращающимся.

Ниже подробно описана конфигурация для соответствующего регулирования интервалов между пятнами пучков с подавлением изменения места падения, в которое лазерные пучки падают на отклоняющей поверхности. На фиг.2 в плоскости вспомогательного сканирования представлено увеличенное сечение окружения первых оптических систем 10А и 10В многолучевого сканирующего устройства 100 согласно первому варианту осуществления.

Как показано на фиг.2, каждая линза 12 связи преобразует лазерный пучок, который является расходящимся световым пучком, излучаемым источником 11 света, в пучок, имеющий более плавную характеристику расходимости, чем пучок, излучаемый источником 11 света. Согласно варианту осуществления пучок, выходящий из линзы 12 связи, может иметь характеристику сходимости, противоположную расходящемуся пучку, описанному выше, но не должен быть коллимированным световым пучком, а именно в многолучевом сканирующем устройстве 100 согласно первому варианту осуществления, лазерные пучки, излучаемые блоками 1 источника света, должны быть неколлимированными световыми пучками.

Собирающая линза 3 имеет оптическую силу, соответствующую характеристике расходимости или сходимости лазерного пучка, который проходит через линзу связи и падает на нее, и преобразует падающий пучок в коллимированный световой пучок. Согласно первому варианту осуществления собирающая линза 3 функционирует как коллимирующая линза. Собирающие линзы 3 расположены так, что их оптические оси пересекаются друг с другом в месте, находящемся от собирающих линз 3 на расстоянии, равном их фокусному расстоянию. Кроме того, входной зрачок общей оптической системы, которая определяется как оптическая система, на которую падают лазерные пучки, выходящие из первых оптических систем 10А и 10В, совпадает с местом пересечения оптических осей собирающих линз 3. В частности, согласно первому осуществлении общая оптическая система состоит из оборачивающей линзовой системы 5 и сканирующей линзовой системы 7, а положение входного зрачка оборачивающей линзовой системы 5 совпадает с местом пересечения оптических осей собирающих линз 3.

В описании с целью пояснения оптические системы на стороне ниже по ходу луча от первых оптических систем 10А и 10В, будут называться второй оптической системой. Поэтому общую оптическую систему можно определить как оптическую систему за вычетом многогранных зеркал 4 и 6 из второй оптической системы. В конфигурации, показанной на фиг.1 и 2, вторая оптическая система соответствует оптическим системам на стороне ниже по ходу луча от первого многогранного зеркала 4.

Обычно в многолучевых сканирующих устройствах входной зрачок оптической системы, расположенной сразу же на стороне ниже по ходу луча от многогранного зеркала, совпадает с отклоняющей поверхностью многогранного зеркала. Согласно первому варианту осуществления, для того, чтобы входной зрачок помещался на отклоняющей поверхности первого многогранного зеркала 4, каждая собирающая линза 3 расположена так, что она находится от отклоняющей поверхности первого многогранного зеркала 4 на фокусном расстоянии f. Кроме того, собирающие линзы 3 расположены так, что лазерные пучки, выходящие из собирающих линз 3, падают на отклоняющую поверхность 4а многогранного зеркала 4, по существу в одно и то же место. Таким образом, место пересечения оптических осей собирающих линз 3, входной зрачок оборачивающей линзовой системы 5 и отклоняющая поверхность 4а первого многогранного зеркала 4 находятся в одном и том же месте.

Как описано выше, лазерные пучки, падающие на собирающие линзы 3, являются неколлимированными световыми пучками. Чтобы гарантировать это условие, увеличение М каждой линзы 12 связи задают удовлетворяющим следующему условию

|1/М|>0,0006

Описанное выше условие будет пояснено подробно. Если световые пучки, выходящие из линз 12 связи, становятся коллимированными световыми пучками, когда держатели/корпусы линз сканирующего устройства 100 деформируются вследствие изменения окружающих условий (например, влажности/температуры), лазерные пучки, выходящие из собирающих линз 3, расположенных так, как описано выше, сходятся в плоскости вспомогательного сканирования, на отклоняющей поверхности 4а первого многогранного зеркала 4. В таком случае, аналогично компенсации наклона, обычно используемой в лазерном сканирующем блоке, лазерные пучки не отклоняются в направлении вспомогательного сканирования. По этой причине конструкции линз 12 связи можно выполнять такими, чтобы на держатели линз не влияло изменение окружающих условий. В частности, конструкцию линзы 12 связи можно выполнить такой, что на нее не будет влиять линейное расширение держателя линзы. Если держатель линзы выполнен из полимера, коэффициент линейного расширения будет составлять около 2×10^-5 на 1°С. Поэтому переменную величину ΔL расстояния между источником 11 света и линзой 12 связи при изменении температуры на ±30°С рассчитывают следующим образом:

ΔL=L×2×10^-5×(±30), (1)

где L представляет фокусное расстояние линзы 12 связи.

Когда увеличение линзы 12 связи составляет М (М<0 вследствие расходящегося пучка), расстояние D между источником 11 света и линзой 12 связи (ее главной точкой) рассчитывают следующим образом:

D=L+L/M (2)

Если сумма значения ΔL, полученного из уравнения (1), и D, полученного из уравнения (2), равна L, лазерный пучок, выходящий из линзы 12 связи, становится коллимированным световым пучком. Поэтому для исключения такого состояния необходимо, чтобы удовлетворялось следующее условие (3):

|L/M|>L×2×10^-5×(±30) (3)

Как описано выше, в соответствии с многолучевым сканирующим устройством 100, лазерные пучки, излучаемые источниками 11 света, падают в виде коллимированных световых пучков по существу в одно и то же место (более конкретно, на центральную точку входного зрачка второй оптической системы). В такой конфигурации интервал между пятнами пучков, формируемыми лазерными пучками, падающими на экран S, зависит только от разности углов падения лазерных пучков, выходящих из первых оптических систем 10А и 10В, относительно отклоняющей поверхности 4а. Поэтому положения пятен пучков на экране S можно регулировать путем простого изменения углов падения лазерных пучков.

По этой причине блок 8 регулирования оптического пути перемещают, сдвигая (смещая) блок 1 источника света в направлении, перпендикулярном к оптической оси собирающей линзы 3, и в плоскости, перпендикулярной к направлению, в котором многогранное зеркало, ближе всего расположенное к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет пучок. В частности, многогранное зеркало, ближе всего расположенное к подлежащей сканированию поверхности, соответствует второму многогранному зеркалу 6. Поэтому направление, в котором многогранное зеркало 6 отклоняет пучок, является направлением основного сканирования, а плоскость, перпендикулярная направлению, является плоскостью вспомогательного сканирования. На фиг.3 представлен увеличенный вид, иллюстрирующий ситуацию, в которой блок 1 источника света сдвинут. На фиг.3 компоновка элементов и оптические пути лазерного пучка до того, как они сдвинуты, показаны пунктирными линиями. Кроме того, их компоновка после сдвига показана сплошными линиями. Направление, в котором блок 1 источника света сдвинут, показано стрелкой. Для облегчения понимания источник света и линза связи до сдвига обозначены позициями 11b и 12b, a после сдвига они обозначены позициями 11а и 12а соответственно.

При сдвиге блока 1 источника света оптический путь лазерного пучка, который падает на собирающую линзу 3 (в дальнейшем оптический путь называется оптическим путем падения), смещается в плоскости вспомогательного сканирования. В частности, оптический путь падения сдвигается параллельно в направлении, перпендикулярном оптической оси собирающей линзы 3 в плоскости вспомогательного сканирования. Таким образом, как показано на фиг.3, понятно, что оптический путь падения между линзой 12а связи и собирающей линзой 3 сдвигается параллельно относительно оптического пути падения между линзой 12b связи и собирающей линзой 3.

Как показано на фиг.3, поскольку отклоняющая поверхность 4а расположена в месте, которое находится от собирающей линзы 3 на ее фокусном расстоянии f, лазерный пучок, излучаемый блоком 1 источника света, который смещен блоком 8 регулирования оптического пути, падает на отклоняющую поверхность 4а в месте, которое является по существу тем же самым местом, на которое падает лазерный пучок, излучаемый блоком 1 источника света до смещения, хотя угол падения изменяется. В соответствии с этим можно регулировать положения пятна пучка на экране S, при этом эффективно предотвращается виньетирование отклоняющей поверхностью 4а.

Первые оптические системы 10А и 10В согласно первому варианту осуществления могут быть модифицированы как описано ниже. В приведенном ниже описании поясняются только являющиеся единственно возможными для каждого осуществления конфигурации и характерные признаки, а относительно конфигураций/элементов, которые являются такими же, как и в первом осуществлении, делается ссылка на описанные выше пояснения. На фиг.4 показан увеличенный вид (в плоскости вспомогательного сканирования) области первых оптических систем 10А и 10В согласно второму варианту осуществления. На фиг.5 показана ситуация, в которой блок 1 источника света первой оптической системы 10А сдвинут в многолучевом сканирующем устройстве 100 согласно второму варианту осуществления. Относительно фиг.4 и 5 и фиг.6-16 следует отметить, что плоскость, параллельная поверхности бумаги, соответствует плоскости вспомогательного сканирования.

Как показано на фиг.4 и 5, многолучевое сканирующее устройство 100 согласно второму осуществлению снабжено оптической системой 91 чередования углового увеличения, угловое увеличение которой между первой оптической системой 10А и отклоняющей поверхностью 4а составляет -1/2. Согласно второму варианту осуществления оптическая система 91 чередования углового увеличения является частью общей оптической системы. Кроме того, оптические системы, расположенные на стороне ниже по ходу луча от оптической системы 91 чередования углового увеличения, соответствуют второй оптической системе.

Согласно второму варианту осуществления, в котором оптическая система 91 чередования углового увеличения расположена между первой оптической системой 10А и отклоняющей поверхностью 4а первого многогранного зеркала 4, собирающие линзы 3 расположены так, что их оптические оси пересекаются друг с другом в месте, находящемся от собирающих линз 3 на их фокусном расстоянии f, а оптическая система 91 чередования углового увеличения расположена так, что ее входной зрачок совпадает с местом пересечения оптических осей собирающих линз 3. Во втором варианте осуществления место нахождения входного зрачка оптической системы 91 чередования углового увеличения не расположено на отклоняющей поверхности 4а. Отклоняющая поверхность 4а по существу совпадает с выходным зрачком оптической системы 91 чередования углового увеличения.

Как описано выше, согласно второму осуществлению компоненты, образующие первую оптическую систему 10А, расположены так, как пояснялось выше относительно первого осуществления, а именно оптические оси собирающих линз 3 пересекаются друг с другом в месте, отстоящем на их фокусном расстоянии. Поэтому, как показано на фиг.5, при смещении первой оптической системы 10А место, в котором главные лучи лазерных пучков пересекаются друг с другом, остается неизменным, хотя угол, образуемый между главными лучами лазерных пучков, изменяется. Поскольку место пересечения совпадает с положением входного зрачка оптической системы 91 чередования углового увеличения, углы падения лазерных пучков, падающих на отклоняющую поверхность 4а первого многогранного зеркала 4, изменяются, но лазерные пучки падают на отклоняющую поверхность 4а, по существу в то же самое место, что и место на отклоняющей поверхности 4а, в которое падает лазерный пучок, излучаемый из источника 1 света до сдвига.

Следует отметить, что в конфигурации, в которой оптическая система 91 чередования углового увеличения расположена между отклоняющей поверхностью 4а и первыми оптическими системами 10А и 10В, часть оптической силы оптической системы чередования углового увеличения может быть возложена на собирающую линзу 3.

На фиг.6 представлен увеличенный вид области первых оптических систем 10А и 10В многолучевого сканирующего устройства 100 согласно третьему варианту осуществления. На фиг.7 показано состояние, в котором блок 1 источника света первой оптической системы 10А сдвинут в многолучевом сканирующем устройстве 100 согласно третьему варианту осуществления.

Многолучевое сканирующее устройство 100 согласно третьему варианту осуществления выполнено на основе второго варианта осуществления, так что часть оптической силы оптической системы чередования углового увеличения из второго варианта осуществления возлагается на собирающие линзы 3. В частности, как показано на фиг.6 и 7, собирающая линза 3' преобразует лазерный пучок, падающий из блока 1 источника света, при этом пучок является неколлимированным световым пучком, в сходящийся пучок (который формирует действительное изображение между собирающей линзой и оптической системой чередования углового увеличения). То есть собирающая линза 3' расположена так, что обладает частью оптической силы оптической системы 91' изменения углового увеличения. Что касается другой конфигурации, то используется такая же конфигурация, как во втором варианте осуществления.

Как показано на фиг.6 и 7, аналогично второму варианту осуществления, располагая компоненты, образующие первые оптические системы 10А и 10В, как описано выше, можно получать такие же преимущества, как преимущества описанных выше других вариантов осуществления.

На фиг.8 показан увеличенный вид области первых оптических систем 10А и 10В многолучевого сканирующего устройства 100 согласно четвертому варианту осуществления. На фиг.9 показано состояние, в котором блок 1 источника света первой оптической системы 10А сдвинут в многолучевом сканирующем устройстве 100 согласно четвертому варианту осуществления.

Согласно четвертому варианту осуществления оптическая система 92 чередования углового увеличения введена между первой оптической системой 10А и отклоняющей поверхностью 4а для увеличения интервала расстановки (углового расстояния) между источниками 1 света. В четвертом варианте осуществления угловое увеличение оптической системы 92 изменения углового увеличения составляет +1/2, и оно отличается от значений второго и третьего вариантов осуществления. Кроме того, поскольку лазерный пучок, проходящий через оптическую систему 92 чередования углового увеличения, имеет определенное угловое увеличение, собирающая линза образована из двух линзовых элементов 31 и 32. В частности, как и в случае собирающей линзы 3 согласно третьему варианту осуществления, собирающая линза 31 имеет оптическую силу, необходимую для преобразования лазерного пучка, который является неколлимированным световым пучком, падающим из блока 1 источника света, в коллимированный световой пучок. Собирающая линза 32 имеет положительную оптическую силу, необходимую для преобразования коллимированного светового пучка, падающего от собирающей линзы 31, в сходящийся световой пучок, имеющий заданную характеристику сходимости. Иначе говоря, собирающая линза 32 представляет собой линзу, которая обладает частью оптической силы оптической системы 92 чередования углового увеличения.

Как показано на фиг.8 и 9, согласно четвертому варианту осуществления предусмотрена оптическая система 92 чередования углового увеличения, имеющая другое увеличение, и предусмотрены собирающие линзы 31 и 32, соответствующие увеличению оптической системы 92 чередования углового увеличения. Располагая первые оптические системы 10А и 10В так, как описано выше, можно получать такие же преимущества, как и преимущества описанных выше вариантов осуществления.

На фиг.10 представлен увеличенный вид области первых оптических систем 10А и 10В многолучевого сканирующего устройства 100 согласно пятому варианту осуществления. На фиг.11 показано состояние, в котором блок 1 источника света первой оптической системы 10А сдвинут в многолучевом сканирующем устройстве 100 согласно пятому варианту осуществления.

Согласно пятому варианту осуществления, собирающие линзовые элементы 31 и 32 из четвертого осуществления заменены единственным линзовым элементом 33. В остальном конфигурация является такой же, как конфигурация четвертого варианта осуществления.

Числовые примеры, соответствующие конфигурациям с первой по пятую, описанным выше, будут показаны в таблицах с 1 по 5 соответственно.

Таблица 1 Пример 1 Характеристика оптической системы чередования углового увеличения Не имеется (ниже по ходу луча от отклоняющей поверхности) Величина возможного сдвига источника света -2,382 мм Величина возможного изменения угла падения на отклоняющую поверхность 5,000° Величина перемещения по экрану (фокусное расстояние сканирующей линзы: 1000 мм) 87,3 мм Положение зрачка 30 мм от главной точки собирающей линзы 3 (на отклоняющей поверхности (=положению входного зрачка линзовой системы 5)) Фокусное расстояние f собирающей линзы 30,000 мм Фокусное расстояние L линзы связи 10,426 мм Величина, обратная увеличению М линзы связи 0,333

Таблица 2 Пример 2 Характеристика оптической системы чередования углового увеличения Угловое увеличение -1/2, диафрагменное число 2 при увеличении Величина возможного сдвига источника света 3,000 мм Величина возможного изменения угла падения на отклоняющую поверхность 2,000° Величина перемещения по экрану (фокусное расстояние сканирующей линзы: 1000 мм) 34,9 мм Положение зрачка 40 мм от главной точки собирающей линзы 3 (перед первой поверхностью системы 91 изменения углового увеличения на расстоянии 38,6 мм) Фокусное расстояние f собирающей линзы 40,000 мм Фокусное расстояние L линзы связи 10,000 мм Величина, обратная увеличению М линзы связи 0,192

Таблица 3 Пример 3 Характеристика оптической системы чередования углового увеличения Угловое увеличение -1/2, диафрагменное число 1 при увеличении Величина возможного сдвига источника света 3,000 мм Величина возможного изменения угла падения на отклоняющую поверхность 2,000° Величина перемещения по экрану (фокусное расстояние сканирующей линзы: 1000 мм) 34,9 мм Положение зрачка 40 мм от главной точки собирающей линзы 3′ (перед первой поверхностью системы 91′ углового увеличения на расстоянии 38,6 мм) Фокусное расстояние f собирающей линзы 40,000 мм Фокусное расстояние L линзы связи 10,000 мм Величина, обратная увеличению М линзы связи -0,210

Таблица 4 Пример 4 Характеристика оптической системы чередования углового увеличения Угловое увеличение +1/2, диафрагменное число 1 при увеличении Величина возможного сдвига источника света 1,770 мм Величина возможного изменения угла падения на отклоняющую поверхность 1,000° Величина перемещения по экрану (фокусное расстояние сканирующей линзы: 1000 мм) 17,5 мм Положение зрачка 74,3 мм от главной точки собирающей линзы 31 (позади первой поверхности собирающей линзы на расстоянии 64,3 мм) Фокусное расстояние f собирающей линзы 74,300 мм Расстояние между собирающими линзами 31 и 32 10,000 мм Фокусное расстояние L линзы связи 10,000 мм Величина, обратная увеличению М линзы связи 0,158

Таблица 5 Пример 5 Характеристика оптической системы чередования углового увеличения Угловое увеличение +1/2, диафрагменное число 1 при увеличении Величина возможного сдвига источника света 1,500 мм Величина возможного изменения угла падения на отклоняющую поверхность 1,000° Величина перемещения по экрану (фокусное расстояние сканирующей линзы: 1000 мм) 17, 5 мм Положение зрачка 40 мм от главной точки собирающей линзы 33 (позади первой поверхности системы 92 изменения углового увеличения на расстоянии 18,3 мм) Фокусное расстояние f собирающей линзы 40,000 мм Фокусное расстояние L линзы связи 10,000 мм Величина, обратная увеличению М линзы связи 0,155

Выше были описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что изобретение не обязательно должно быть ограничено описанными выше примерами вариантов осуществления, и может быть изменено различными способами с сохранением описанных выше преимуществ.

Например, в описанных выше вариантах осуществления для регулировки оптического пути лазерного пучка и тем самым для изменения угла падения лазерного пучка относительно отклоняющей поверхности 4а блок 1 источника света смещается механически. Изобретение не обязательно должно быть ограничено такой конфигурацией и, например, можно изменять оптический путь лазерного пучка, излучаемого самим блоком 1 источника света. В частности, оптический элемент регулирования оптического пути, который смещает оптический путь лазерного пучка, излучаемого из источника 1 света, можно ввести между блоком 1 источника света и собирающей линзой 3. В случае такой конфигурации при перемещении оптического элемента регулирования оптического пути осуществляется регулировка оптического пути. Поскольку описанную выше особенность нельзя получить, когда расходимость лазерного пучка изменяется, оптический элемент регулирования оптического пути не должен иметь оптической силы. Примером такого оптического элемента является пятиугольная призма с крышей, которая имеет несколько отражающих поверхностей. Когда такой оптический элемент используют, то изменяя положения нескольких отражающих поверхностей, можно смещать оптический путь падающего пучка и тем самым можно изменять угол падения на отклоняющую поверхность.

На фиг.12 показан вариант многолучевого сканирующего устройства, в котором использован оптический элемент регулирования оптического пути. В варианте, показанном на фиг.12, призма, имеющая две отражающие поверхности, которые являются параллельными друг другу, то есть параллелограммная призма 13, расположена между линзой 12 связи и собирающей линзой 3. Параллелограммная призма 13 поворачивается вокруг центральной оси лазерного пучка (называемой оптической осью излучения источника 1 света), излучаемого из источника 1 света. В варианте, показанном на фиг.12, оптическая ось излучения блока 1 источника света совпадает с оптической осью АХ собирающей линзы 3. В случае этой конфигурации оптический путь (то есть оптический путь падения) лазерного пучка, падающего на собирающую линзу 3, можно смещать в направлении, перпендикулярном к оптической оси собирающей линзы 3, и можно изменять угол падения лазерного пучка относительно отклоняющей поверхности 4а. На фиг.12 положение параллелограммной призмы 13' после поворота показано пунктирной линией. В этом варианте оптический путь падения определяется как оптический путь между параллелограммной призмой 13 (или 13') и собирающей линзой 3.

Когда параллелограммная призма 13 поворачивается, положение пятна пучка также может немного изменяться в направлении основного сканирования. Однако положение пятна пучка в направлении основного сканирования можно легко корректировать, регулируя синхронизацию модуляции лазерного пучка, и поэтому изменение в направлении основного сканирования не создает проблемы.

В качестве оптического элемента регулирования оптического пути можно использовать другой элемент, например плоскопараллельную пластинку. На фиг.13А и 13В показан еще один вариант многолучевого сканирующего устройства, в котором плоскопараллельная пластинка 14 использована в качестве оптического элемента регулирования оптического пути. В частности, на фиг.13(А) показано сечение в плоскости вспомогательного сканирования окружения первой оптической системы 10А до проведения регулировки положения плоскопараллельной пластинкой 14. На фиг.13(В) представлено сечение в плоскости вспомогательного сканирования области первой оптической системы 10А после проведения регулировки положения плоскопараллельной пластинкой 14. Как показано на фиг.13(А) и 13 (В), согласно варианту, путем поворота плоскопараллельной пластинки 14 вокруг оси, перпендикулярной плоскости вспомогательного сканирования (то есть вокруг оси, проходящей в направлении основного сканирования), можно регулировать оптический путь лазерного пучка, излучаемого блоком 1 источника света.

На фиг.14 представлено сечение в плоскости основного сканирования области первой оптической системы 10А согласно варианту, показанному на фиг.13(А) и 13 (В). При использовании оптического элемента регулирования оптического пути (например, плоскопараллельной пластинки 14 в этом варианте), следует обращать внимание на следующие моменты. Если поверхность оптического элемента регулирования оптического пути, обращенная к источнику света (то есть принимающая свет поверхность), расположена по существу перпендикулярно оптической оси излучения блока 1 источника света (оптической оси АХ собирающей линзы 3 в этом случае), часть падающего пучка может возвращаться к блоку 1 источника света вследствие отражения в обратном направлении. Известно, что такой возвращающийся свет вызывает ухудшение характеристики блока 1 источника света и его появление следует предотвращать. Для этого, как показано на фиг.14, плоскопараллельная пластинка 14, которая является оптическим элементом регулирования оптического пути, расположена так, что принимающая свет поверхность нормально наклонена относительно оптической оси излучения блока 1 источника света. В этом случае «нормально» означает, что, независимо от поворота оптического элемента регулирования оптического пути, принимающая поверхность свет никогда не становится перпендикулярной к оптической оси излучения. Благодаря такому расположению и конфигурации может предотвращаться возвращение света, отражаемого от принимающей свет поверхности, к блоку 1 источника света и может предотвращаться ухудшение характеристики.

В описанных выше вариантах осуществления и вариантах угол падения лазерного пучка относительно отклоняющей поверхности 4а регулируется без изменения места падения лазерного пучка на отклоняющую поверхность 4а. Однако на самом деле необходимо регулировать положение места падения лазерного пучка, чтобы на предварительном этапе до регулирования угла падения лазерные пучки падали на отклоняющую поверхность 4а в заданном месте. В общем случае для регулирования места падения лазерного пучка линзу связи можно сдвигать относительно оптической оси источника света или наклонять сам блок источника света так, что угол выхода лазерного пучка, выходящего из блока источника света, может корректироваться. Известно, что регулировать в соответствии с первым способом (то есть сдвигом линзы связи) трудно, поскольку сдвиг места падения лазерного пучка является относительно большим по сравнению с величиной сдвига линзы связи. Поэтому, как правило, сравнительно чаще используют последний способ (то есть наклон блока источника питания), чем первый способ. Однако при использовании последнего способа в многолучевом сканирующем устройстве согласно настоящему изобретению будут возникать следующие проблемы.

Если последний способ использовать в многолучевом сканирующем устройстве согласно изобретению, то, поскольку блок 1 источника света выполнен с возможностью излучения сходящегося светового пучка или расходящегося светового пучка, точка фокусировки лазерного пучка изменяется, когда вследствие наклона место нахождения блока 1 источника света вдоль его оптической оси сдвигается относительно соответствующего места нахождения отклоняющей поверхности 4а. Для предотвращения возникновения сдвига точки фокусировки необходимо использовать сложный механизм, который способен поддерживать расстояние между блоком 1 источника света и точкой фокусировки даже в случае наклона блока 1 источника света. Такой сложный механизм не является предпочтительным, поскольку стоимость изготовления многолучевого сканирующего устройства повышается. Согласно этой точке зрения, заявитель получил конфигурацию, в которой можно плавно корректировать место падения лазерного пучка без повышения стоимости многолучевого сканирующего устройства 100, используя многолучевое сканирующее устройство 100 согласно еще одному варианту, которое описывается ниже.

На фиг.15 представлен увеличенный вид области первых оптических систем 10А и 10В многолучевого сканирующего устройства 100 согласно еще одному варианту. На фиг.16(А) и 16(В) соответственно показан блок 1 источника света многолучевого сканирующего устройства 100 согласно варианту.

Как показано на фиг.15, в компоновке многолучевого сканирующего устройства 100 согласно варианту блок 1 источника света из второго варианта осуществления заменен блоком 1′ источника света.

Блок 1′ источника света включает в себя источник 11 света, первую линзу 121 связи, вторую линзу 122 связи и блок 8' регулирования угла. Линза связи, которая, как описано выше, в основном выполнена в виде одной линзы в блоке источника света, в этом варианте выполнена в виде нескольких линз (двух линз в этом случае). Оптическая сила второй линзы 122 связи меньше, чем оптическая сила первой линзы 121 связи. Более конкретно, когда Р1 представляет оптическую силу первой линзы 121 связи, а Р2 представляет оптическую силу второй линзы 122 связи, каждая линза связи выполнена так, чтобы удовлетворялась следующая зависимость:

Р1>10·|Р2|

Блок 8′ регулирования угла выполнен с возможностью сдвига второй линзы 122 связи в плоскости вспомогательного сканирования в направлении, перпендикулярном к оптической оси блока 1′ источника света. На фиг.16(А) показана ситуация до смещения второй линзы 122 связи. На фиг.16(В) показана ситуация после смещения второй линзы 122 связи. Как показано на фиг.16(А) и 16(В), угол выхода лазерного света, излучаемого из блока 1′ источника света, изменяется при смещении второй линзы 122 связи относительно первой линзы 121 связи. Регулируя описанный выше угол выхода путем смещения второй линзы 122 связи, можно изменять место падения лазерного света на отклоняющую поверхность 4а.

Согласно варианту расстояние между блоком 1′ источника света и отклоняющей поверхностью 4а поддерживается постоянным, поскольку блок 1′ источника света не наклоняется (только вторая линза 122 связи сдвигается в направлении, перпендикулярном к оптической оси блока 1′ источника света, без изменения положения источника 11 света). Следовательно, положение фокусировки лазерного пучка не сдвигается даже при регулировке места падения. Кроме того, поскольку вторая линза 122 связи, которая имеет относительно небольшую оптическую силу, сдвигается, изменение угла выхода по сравнению с величиной сдвига второй линзы 122 является относительно небольшим. Следовательно, место падения лазерного пучка на отклоняющую поверхность 4а можно точно регулировать.

Чтобы гарантировать, что лазерный пучок, проходящий через первую линзу 121 связи, будет падать на вторую линзу 122 связи даже в случае, если она сдвинута, диаметр второй линзы 122 связи сделан большим, чем диаметр первой линзы 121 связи. Согласно примеру осуществления диаметры первой линзы 121 связи и второй линзы 122 связи составляют 6 мм и 8 мм соответственно. Схематичное описание первой линзы 121 связи и второй линзы 122 связи следует ниже. Фокусное расстояние и увеличение первой линзы 121 связи составляют 10 мм и 0,088, тогда как фокусное расстояние и увеличение второй линзы 122 связи составляют 100 мм и 2,192. Линза связи в целом (то есть комбинация первой и второй линз 121 и 122 связи) имеет оптическую силу -0,192. В соответствии с этим линза связи в целом выводит лазерный пучок, имеющий характеристику расходимости. Следует отметить, что изобретение не обязательно должно быть ограничено этой конфигурацией. Первую и вторую линзы 121 и 122 связи можно выполнить так, чтобы из них выводился сходящийся лазерный пучок.

Следует отметить, что конфигурация блока источника света, позволяющая регулировать место падения на отклоняющую поверхность 4а, может использоваться в любом одном из описанных выше вариантов осуществления и вариантов.

В изложенных выше вариантах осуществления и вариантах многолучевое сканирующее устройство 100 является предпочтительно используемым в проекторе. Должно быть понятно, что многолучевое сканирующее устройство также можно использовать в любом другом подходящем устройстве формирования изображений, таком как принтеры, устройства сканирования изображений и т.п.

В описанных выше вариантах осуществления и вариантах множество первых оптических систем расположено в плоскости вспомогательного сканирования, так что множество лазерных пучков, которые находятся на расстоянии друг от друга в направлении вспомогательного сканирования, формируются на экране S. Изобретение не обязательно должно быть ограничено такой конфигурацией, и множество первых оптических систем можно расположить на плоскости, перпендикулярной плоскости вспомогательного сканирования (то есть в плоскости основного сканирования). В таком случае множество лазерных пучков сканируют по одной и той же линии на экране S. Поэтому в такой модификации оптический путь падения смещается в плоскости основного сканирования. Такая модификация является особенно удобной, когда для каждого сканирования требуется относительно большое количество света.

В каждом из описанных выше вариантов осуществления и вариантов блоки источника излучения снабжены линзами связи, имеющими одно и то же увеличение. Однако изобретение не обязательно должно быть ограничено такой конфигурацией, и увеличение линз связи можно делать различным, чтобы согласовывать оптические характеристики, такие как кривизна поля и т.п., оптических систем, используемых в многолучевой сканирующей системе.

Положение входного зрачка и положение выходного зрачка частичной оптической системы (например, оборачивающей линзовой системы 5 или оптической системы чередования углового увеличения) в общей оптической системе могут неточно совпадать с отклоняющей поверхностью дефлектора. Когда положение входного зрачка и положение выходного зрачка по существу совпадают с отклоняющей поверхностью, это не сказывается на оптической характеристике многолучевого сканирующего устройства.

В описанных выше вариантах осуществления и вариантах единственный источник света (лазерный источник света) образован с единственным окном (то есть с единственным пучком на один элементарный источник света). Однако в другом варианте осуществления единственный источник света (лазерный источник света) может иметь множество окон (то есть множество пучков на один элементарный источник света).

Как описано выше, в соответствии с многолучевым сканирующим устройством настоящего изобретения даже в случае, если в многолучевом сканирующем устройстве невозможно свести свет на отклоняющую поверхность дефлектора в плоскости вспомогательного сканирования, то можно регулировать положение пятна, формируемого на экране, путем простого смещения оптического пути падения, определяемого при входе лазерного света, излучаемого каждым источником света, в оптический элемент, кроме того, согласно варианту осуществления, при соответствующем расположении компонентов и при обеспечении возможности прихода всех лучей в одно и то же место на отклоняющей поверхности, становится необязательным увеличение размера дефлектора для предотвращения возникновения виньетирования. То есть можно создавать многолучевое сканирующее устройство, способное стабильно регулировать положения пятна, формируемого на сканируемой поверхности.

Изобретение относится к многолучевым сканирующим устройствам и может быть использовано в устройстве формирования изображения, таком как лазерный принтер, проектор и т.п. Устройство содержит множество первых оптических систем, каждая из которых включает в себя блок источника света для излучения неколлимированного лазерного пучка и оптический элемент, имеющий заданную оптическую силу и влияющий на свет, излучаемый из блока источника света, вторую оптическую систему, включающую в себя первый дефлектор, на который падают лазерные пучки, излучаемые множеством первых оптических систем, предназначенный для отклонения лазерных пучков, общую оптическую систему, выполненную с возможностью изменения степени расхождения каждого из множества лазерных пучков, и средство сдвига светового пути для сдвига пути падающего лазерного пучка, который излучается блоком источника света и падает на оптический элемент. Световые пучки, падающие на первый дефлектор, падают на первый дефлектор по существу в одном месте, при этом оптические элементы расположены так, что оптические оси оптических элементов пересекаются в месте, находящемся на расстоянии от оптического элемента, равном фокусному расстоянию оптического элемента. Технический результат - упрощение конструкции, уменьшение размеров устройства. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 16 ил., 5 табл.

1. Многолучевое сканирующее устройство, содержащее:
множество первых оптических систем,
при этом каждая из множества оптических систем включает в себя:
блок источника света, выполненный с возможностью излучения неколлимированного лазерного пучка; и
оптический элемент, имеющий заданную оптическую силу и оказывающий оптическое воздействие на лазерный пучок;
вторую оптическую систему, расположенную ниже по ходу луча от множества первых оптических систем, включающую в себя:
первый дефлектор, на который падают лазерные пучки, излучаемые множеством первых оптических систем, при этом первый дефлектор отклоняет лазерные пучки; и
общую оптическую систему, выполненную с возможностью изменения степени расходимости каждого из множества лазерных пучков; и
систему сдвига оптического пути, выполненную с возможностью смещения оптического пути падения лазерного пучка, который излучается блоком источника света и падает на оптический элемент в направлении, перпендикулярном оптической оси оптического элемента, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором ближайший к подлежащей сканированию поверхности дефлектор отклоняет лазерный пучок,
при этом все лазерные пучки, падающие на первый дефлектор, падают на первый дефлектор, по существу в одно и то же место, и
причем оптические элементы расположены так, что оптические оси оптических элементов пересекаются в месте, находящемся от оптического элемента на расстоянии, равном фокусному расстоянию оптического элемента.

2. Многолучевое сканирующее устройство по п.1,
в котором блок источника света включает в себя блок излучения света, выполненный с возможностью излучения лазерного пучка, и группу линз связи, выполненную с возможностью уменьшения степени расходимости лазерного пучка, излучаемого блоком излучения света, и в котором увеличение М группы линз связи удовлетворяет условию:
|1/М|>0,0006.

3. Многолучевое сканирующее устройство по п.1 или 2, в котором оптический элемент представляет собой коллимирующую линзу, которая преобразует лазерный пучок, излучаемый блоком источника света, в коллимированный световой пучок.

4. Многолучевое сканирующее устройство по п.1,
в котором, по меньшей мере, часть общей оптической системы расположена на стороне выше по ходу луча от первого дефлектора, и
в котором выходной зрачок, по меньшей мере, части общей оптической системы расположен на отклоняющей поверхности первого дефлектора.

5. Многолучевое сканирующее устройство по п.4, в котором, по меньшей мере, часть общей оптической системы представляет собой оптическую систему изменения углового увеличения.

6. Многолучевое сканирующее устройство по п.4, в котором оптический элемент снабжен частью увеличительной способности общей оптической системы.

7. Многолучевое сканирующее устройство по п.1,
в котором вся общая оптическая система расположена на стороне ниже по ходу луча от первого дефлектора, и
в котором входной зрачок общей оптической системы совпадает с отклоняющей поверхностью первого дефлектора.

8. Многолучевое сканирующее устройство по п.1, в котором система сдвига оптического пути сдвигает блок источника света в заданном направлении для смещения оптического пути падения.

9. Многолучевое сканирующее устройство по п.1, в котором система сдвига оптического пути включает в себя оптический элемент регулирования оптического пути, не имеющий оптической силы, установленный между блоком источника света и оптическим элементом, при этом система сдвига оптического пути смещает оптический путь падения путем перемещения оптического элемента регулирования оптического пути.

10. Многолучевое сканирующее устройство по п.9, в котором оптический элемент регулирования оптического пути имеет множество отражающих поверхностей,
и в котором оптический путь падения смещается путем изменения относительного положения каждой отражающей поверхности.

11. Многолучевое сканирующее устройство по п.9,
в котором оптический элемент регулирования оптического пути представляет собой призму, имеющую две отражающие поверхности, параллельные друг другу, и
в котором положения отражающих поверхностей изменяются при повороте призмы вокруг оси вращения, которая является оптической осью излучения блока источника света.

12. Многолучевое сканирующее устройство по п.9, в котором оптический элемент регулирования оптического пути представляет собой плоскопараллельную пластинку, и в котором оптический путь падения смещается путем поворота плоскопараллельной пластинки вокруг оси, которая является перпендикулярной оптической оси излучения блока источника света.

13. Многолучевое сканирующее устройство по п.11 или 12, в котором принимающая свет поверхность оптического элемента регулирования оптического пути, на которую падает лазерный пучок, излучаемый блоком источника света, обычно наклонена относительно оптической оси излучения блока источника света.

14. Многолучевое сканирующее устройство по п.1, в котором общая оптическая система дополнительно включает в себя сканирующую оптическую систему, которая дает возможность лазерным пучкам, направляемым от первого дефлектора, сканировать по поверхности, подлежащей сканированию, с постоянной скоростью.

15. Многолучевое сканирующее устройство по п.14,
в котором вторая оптическая система включает в себя:
второй дефлектор, который расположен между первым дефлектором и сканирующей оптической системой и отклоняет лазерные пучки, падающие на второй дефлектор, в направлении, перпендикулярном направлению, в котором первый дефлектор отклоняет лазерные пучки; и
оборачивающую оптическую систему, расположенную между первым дефлектором и вторым дефлектором, и
в котором подлежащая сканированию поверхность является неподвижной относительно сканирующей оптической системы.

16. Многолучевое сканирующее устройство по п.1, дополнительно содержащее систему регулирования угла излучения основного луча, выполненную с возможностью регулировки угла излучения, под которым лазерный пучок излучается из блока источника света, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок.

17. Многолучевое сканирующее устройство по п.16,
в котором система регулирования угла излучения основного луча включает в себя:
группу линз связи, предусмотренную в блоке источника света; и
систему сдвига линз связи, выполненную с возможностью сдвига каждой линзы связи из группы линз связи в направлении, перпендикулярном оптической оси блока источника света, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок.

18. Многолучевое сканирующее устройство по п.17,
в котором группа линз связи включает в себя первую линзу связи и вторую линзу связи, имеющую меньшую оптическую силу, чем первая линза связи; и
в котором система сдвига линз связи выполнена с возможностью сдвига второй линзы связи относительно первой линзы связи в направлении, перпендикулярном оптической оси блока источника света, в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором дефлектор, ближайший к подлежащей сканированию поверхности, отклоняет лазерный пучок.

19. Многолучевое сканирующее устройство по п.18, в котором, когда Р1 представляет оптическую силу первой линзы связи, а Р2 представляет оптическую силу второй линзы связи, многолучевое сканирующее устройство удовлетворяет зависимости:
Р1>10·|Р2|.

20. Многолучевое сканирующее устройство по п.18 или 19, в котором диаметр второй линзы связи больше, чем диаметр первой линзы связи.

21. Многолучевое сканирующее устройство, содержащее:
множество блоков источника света, выполненных с возможностью излучения лазерных пучков, которые являются неколлимированными световыми пучками;
множество коллимирующих линз, расположенных для коллимирования множества лазерных пучков, соответственно, при этом оптические оси множества коллимирующих линз пересекаются друг с другом в заданном месте, находящемся от каждой из множества коллимирующих линз на расстоянии, равном фокусному расстоянию каждой из множества коллимирующих линз;
первый дефлектор, который отклоняет множество коллимированных лазерных пучков так, что множество лазерных пучков сканирует по подлежащей сканированию поверхности в направлении вспомогательного сканирования;
оборачивающую линзовую систему, расположенную на стороне ниже по ходу луча от первого дефлектора, при этом входной зрачок оборачивающей линзовой системы совпадает с заданным местом, в котором пересекаются оптические оси множества коллимирующих линз; второй дефлектор, который отклоняет множество лазерных пучков, падающих через оборачивающую линзовую систему от первого дефлектора, так, что множество лазерных пучков сканирует по подлежащей сканированию поверхности в направлении основного сканирования; и
систему регулирования положения пучка, выполненную с возможностью изменения оптического пути лазерного луча, излучаемого, по меньшей мере, одним из множества блоков источника света, таким образом, что пятно пучка, формируемое лазерным пучком, смещается в направлении вспомогательного сканирования по подлежащей сканированию поверхности.

22. Многолучевое сканирующее устройство по п.21, в котором заданное место представляет собой отклоняющую поверхность первого дефлектора.

23. Многолучевое сканирующее устройство по п.22, в котором система регулирования положения пучка включает в себя механизм смещения, выполненный с возможностью смещения, по меньшей мере, одного из множества блоков источника света в направлении, перпендикулярном оптической оси, по меньшей мере, одного из множества блоков источника света.