JP2563260B2 - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents
光ビ−ム走査装置Info
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- JP2563260B2 JP2563260B2 JP61084535A JP8453586A JP2563260B2 JP 2563260 B2 JP2563260 B2 JP 2563260B2 JP 61084535 A JP61084535 A JP 61084535A JP 8453586 A JP8453586 A JP 8453586A JP 2563260 B2 JP2563260 B2 JP 2563260B2
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- light beam
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- image forming
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光源からの光ビームを偏向器によって偏向
し、被走走査を走査する光ビーム走査装置に関するもの
である。
し、被走走査を走査する光ビーム走査装置に関するもの
である。
従来の技術 従来より偏向反射面を有する偏向器、例えば回転多面
鏡を用いた光ビーム走査装置において、該偏向反射面の
倒れにより偏向走査された光ビームが、走査面に直角な
面内で変化しても、被走査面上での走査線にピッチむら
が生じない様な光ビーム走査装置は種々知られている。
例えば、特開昭56−36622号公報、特開昭57−144516号
公報では、レーザ光源を適当な手段で適当なビーム径に
コリメートされた光ビームを得る光源と線状に結像する
単一の平凸シリンドリカルレンズからなる第１結像光学
系と、該線状の結像位置近傍に偏向反射面を有する偏向
器、偏向された光ビームを被走査面上に結像する単一の
球面レンズと単一のトーリックレンズからなる第２結像
光学系から構成されている。該偏向反射面と該被走査面
は走査方向と直角な面内において、幾何光学的共役関係
にあり、該偏向反射面の倒れを光学的に補正し、走査線
のピッチむらを補正している。
鏡を用いた光ビーム走査装置において、該偏向反射面の
倒れにより偏向走査された光ビームが、走査面に直角な
面内で変化しても、被走査面上での走査線にピッチむら
が生じない様な光ビーム走査装置は種々知られている。
例えば、特開昭56−36622号公報、特開昭57−144516号
公報では、レーザ光源を適当な手段で適当なビーム径に
コリメートされた光ビームを得る光源と線状に結像する
単一の平凸シリンドリカルレンズからなる第１結像光学
系と、該線状の結像位置近傍に偏向反射面を有する偏向
器、偏向された光ビームを被走査面上に結像する単一の
球面レンズと単一のトーリックレンズからなる第２結像
光学系から構成されている。該偏向反射面と該被走査面
は走査方向と直角な面内において、幾何光学的共役関係
にあり、該偏向反射面の倒れを光学的に補正し、走査線
のピッチむらを補正している。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の光ビーム走査装置では、走査方
向の口径比が1:60、走査方向と直角な方向の口径比が1:
100と小さく、光ビームの被走査面におけるスポット径
は約100μｍ程度となる。これは1mm当り10ドット程度の
解像力しかない。口径比を大きくして、該スポット径を
小さくするには、充分な収差補正が必要である。従来の
光ビーム走査装置では、第２結像光学系の走査方向と直
角な面内のパワーが、前記幾何光学的共役関係を満足す
るために必然的に強くなり、収差が大きく発生し易く、
口径比を大きくすることが困難であった。
向の口径比が1:60、走査方向と直角な方向の口径比が1:
100と小さく、光ビームの被走査面におけるスポット径
は約100μｍ程度となる。これは1mm当り10ドット程度の
解像力しかない。口径比を大きくして、該スポット径を
小さくするには、充分な収差補正が必要である。従来の
光ビーム走査装置では、第２結像光学系の走査方向と直
角な面内のパワーが、前記幾何光学的共役関係を満足す
るために必然的に強くなり、収差が大きく発生し易く、
口径比を大きくすることが困難であった。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、光源か
らの光ビームを線状に偏向反射面の近傍に結像する第１
結像光学系が、補正過剰な球面収差を持つよう構成され
ていることである。
らの光ビームを線状に偏向反射面の近傍に結像する第１
結像光学系が、補正過剰な球面収差を持つよう構成され
ていることである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。第２結
像光学系は、走査方向に対し直角な方向に関し、偏向反
射面と被走査面とが幾何光学的共役関係にあるので、走
査方向と直角な面内のパワーが、走査方向のパワーに比
べて強くなっている。従って、走査方向に直角な方向に
おける球面収差は補正不足となり、口径比を大きくする
ことは残存収差によって回折限界系の光学系とする上で
大きな制約を受けていた。しかしながら本発明において
は、光源からの光ビームを線状に偏向反射面の近傍に結
像する第１結像光学系が補正過剰な球面収差を持つよう
光源側から順に、正の平凸シリンドリカルレンズ、負の
平凹シリンドリカルレンズ、正の平凸シリンドリカルレ
ンズ、あるいは、同様に光源側から順に、光源側に凸面
を向けた負のメニスカスシリンドリカルレンズ、正の平
凸シリンドリカルレンズから構成されているので、前記
第２結像光学系の走査方向に直角な方向における補正不
足な球面収差と相互に打ち消し合い、その結果全系の残
存収差は著しく低減される。故に、口径比を大きくする
ことが可能となり、光ビームの被走査面におけるスポッ
ト径を小さく絞り込むことができ、高印字品質化に対応
した光ビーム走査装置が得られるようになる。
像光学系は、走査方向に対し直角な方向に関し、偏向反
射面と被走査面とが幾何光学的共役関係にあるので、走
査方向と直角な面内のパワーが、走査方向のパワーに比
べて強くなっている。従って、走査方向に直角な方向に
おける球面収差は補正不足となり、口径比を大きくする
ことは残存収差によって回折限界系の光学系とする上で
大きな制約を受けていた。しかしながら本発明において
は、光源からの光ビームを線状に偏向反射面の近傍に結
像する第１結像光学系が補正過剰な球面収差を持つよう
光源側から順に、正の平凸シリンドリカルレンズ、負の
平凹シリンドリカルレンズ、正の平凸シリンドリカルレ
ンズ、あるいは、同様に光源側から順に、光源側に凸面
を向けた負のメニスカスシリンドリカルレンズ、正の平
凸シリンドリカルレンズから構成されているので、前記
第２結像光学系の走査方向に直角な方向における補正不
足な球面収差と相互に打ち消し合い、その結果全系の残
存収差は著しく低減される。故に、口径比を大きくする
ことが可能となり、光ビームの被走査面におけるスポッ
ト径を小さく絞り込むことができ、高印字品質化に対応
した光ビーム走査装置が得られるようになる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。
る。
第１図は、本発明に係る光ビーム走査装置の第１実施
例に基づく概略構成を示す斜視図である。レーザ光源か
らの出力系はコリメータレンズで適当なビーム径となる
様コリメートされ（図示せず）た、光ビーム１は光源側
から順に、正の平凸シリンドリカルレンズ２、負の平凹
シリンドリカルレンズ３、正の平凸シリンドリカルレン
ズ４から構成された第１結像光学系５によって、偏向反
射面６の近傍に走査方向に線状に結像される。偏向反射
面６は回転多面鏡７の周囲に設けられた複数の偏向反射
面の１つである。これはモータ（図示せず）等によって
回転駆動され、偏向を行なう。該偏向反射面６によって
偏向された光ビームは、２枚の球面レンズ8,9とトーリ
ックレンズ10により構成される第２結像光学系11によっ
て、被走査面12に走査スポットを形成する。ここで、該
２枚の球面レンズ8,9及びトーリックレンズ10は、第１
図に示す如く光ビーム走査装置の小型化が可能なよう
に、光ビームが通過する範囲を少なくとも確保できるよ
うな外形形状とするのが望ましい。第２図（ａ），
（ｂ）は、前記第１実施例の夫々、走査面内におけるレ
ンズ配置と光路を示す図と、走査方向と直角な面内にお
けるレンズ配置と光路を示す図である。第２図（ｂ）に
示す如く、第２結像光学系11に対して、走査方向と直角
な面内においては、偏向反射面６と被走査面12は幾何光
学的共役関係にある。従って、所謂偏向反射面の面倒れ
の補正機能を有している。この様な作用を有する第２結
像光学系は、走査方向に直角な方向におけるパワーが、
偏向方向のパワーに比べて大であり、走査方向に直角な
方向で補正不足の球面収差が発生する。本実施例におい
ては、前記の如く、シリンドリカルレンズ群によって構
成される第１結像光学系５が、該第２結像光学系で発生
する補正不足の球面収差を相殺するように補正過剰の球
面収差を、走査方向に直角な方向に発生させている。こ
れによって、全系での球面収差は著しく低減され、口径
比を大とすることが可能となっている。第３図（ａ），
（ｂ）は本発明の第２実施例に基づく光ビーム走査装置
の夫々、走査面内におけるレンズ配置と光路を示す図
と、走査方向と直角な面内におけるレンズ配置と光路を
示す図である。第１結像光学系５は、光源側から順に、
光源側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ13と正の平
凸シリンドリカルレンズ14から構成されており、偏向反
射面６の近傍に、線状の結像を行なうと同時に、補正過
剰の球面収差を発生している。第２結像光学系11は２枚
の球面レンズ8,9及び１枚のトーリックレンズ10から構
成され、被走査面12に走査スポットを形成する。該第２
結像光学系11は走査方向と直角な方向で補正不足の球面
収差を生じるが、該第１結像光学系５の補正過剰な球面
収差と相殺されている。
例に基づく概略構成を示す斜視図である。レーザ光源か
らの出力系はコリメータレンズで適当なビーム径となる
様コリメートされ（図示せず）た、光ビーム１は光源側
から順に、正の平凸シリンドリカルレンズ２、負の平凹
シリンドリカルレンズ３、正の平凸シリンドリカルレン
ズ４から構成された第１結像光学系５によって、偏向反
射面６の近傍に走査方向に線状に結像される。偏向反射
面６は回転多面鏡７の周囲に設けられた複数の偏向反射
面の１つである。これはモータ（図示せず）等によって
回転駆動され、偏向を行なう。該偏向反射面６によって
偏向された光ビームは、２枚の球面レンズ8,9とトーリ
ックレンズ10により構成される第２結像光学系11によっ
て、被走査面12に走査スポットを形成する。ここで、該
２枚の球面レンズ8,9及びトーリックレンズ10は、第１
図に示す如く光ビーム走査装置の小型化が可能なよう
に、光ビームが通過する範囲を少なくとも確保できるよ
うな外形形状とするのが望ましい。第２図（ａ），
（ｂ）は、前記第１実施例の夫々、走査面内におけるレ
ンズ配置と光路を示す図と、走査方向と直角な面内にお
けるレンズ配置と光路を示す図である。第２図（ｂ）に
示す如く、第２結像光学系11に対して、走査方向と直角
な面内においては、偏向反射面６と被走査面12は幾何光
学的共役関係にある。従って、所謂偏向反射面の面倒れ
の補正機能を有している。この様な作用を有する第２結
像光学系は、走査方向に直角な方向におけるパワーが、
偏向方向のパワーに比べて大であり、走査方向に直角な
方向で補正不足の球面収差が発生する。本実施例におい
ては、前記の如く、シリンドリカルレンズ群によって構
成される第１結像光学系５が、該第２結像光学系で発生
する補正不足の球面収差を相殺するように補正過剰の球
面収差を、走査方向に直角な方向に発生させている。こ
れによって、全系での球面収差は著しく低減され、口径
比を大とすることが可能となっている。第３図（ａ），
（ｂ）は本発明の第２実施例に基づく光ビーム走査装置
の夫々、走査面内におけるレンズ配置と光路を示す図
と、走査方向と直角な面内におけるレンズ配置と光路を
示す図である。第１結像光学系５は、光源側から順に、
光源側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ13と正の平
凸シリンドリカルレンズ14から構成されており、偏向反
射面６の近傍に、線状の結像を行なうと同時に、補正過
剰の球面収差を発生している。第２結像光学系11は２枚
の球面レンズ8,9及び１枚のトーリックレンズ10から構
成され、被走査面12に走査スポットを形成する。該第２
結像光学系11は走査方向と直角な方向で補正不足の球面
収差を生じるが、該第１結像光学系５の補正過剰な球面
収差と相殺されている。
以下に、各実施例の具体的レンズデータを示す。但
し、fpは第２結像光学系の走査方向に関する焦点距離、
r1,r2…は各面の走査方向の屈折に関する曲率半径、
r1′,r2′…は各面の走査方向と直角な方向の屈折に関
する曲率半径、d1,d2…は各レンズの面間隔、n1,n2…は
波長790nmにおける屈折率である。
し、fpは第２結像光学系の走査方向に関する焦点距離、
r1,r2…は各面の走査方向の屈折に関する曲率半径、
r1′,r2′…は各面の走査方向と直角な方向の屈折に関
する曲率半径、d1,d2…は各レンズの面間隔、n1,n2…は
波長790nmにおける屈折率である。
第１実施例 走査方向の口径比 1:49 走査方向と直角な方向の口径比 1:49 偏向角 ±33゜、fp＝284.775 第２実施例 走査方向の口径比 1:49 走査方向と直角な方向の口径比 1:49 偏向角 ±33゜、fp＝284.775 第４図、第５図に各第１実施例、第２実施例の特性を
示す。尚、各図中（ａ）は、第１結像光学系の走査方向
と直角な方向の球面収差、（ｂ）は、第２結像光学系の
走査方向と直角な方向の球面収差、（ｃ）は全系の走査
方向と直角な方向の球面収差、（ｄ）は非点収差、
（ｅ）は直線性の各特性を示す。
示す。尚、各図中（ａ）は、第１結像光学系の走査方向
と直角な方向の球面収差、（ｂ）は、第２結像光学系の
走査方向と直角な方向の球面収差、（ｃ）は全系の走査
方向と直角な方向の球面収差、（ｄ）は非点収差、
（ｅ）は直線性の各特性を示す。
各図から明らかな様に、全系の各残存収差は良好に補
正されており、口径比が大きく広画角で、しかも倒れ補
正機能を有する光ビーム走査装置が実現されている。
正されており、口径比が大きく広画角で、しかも倒れ補
正機能を有する光ビーム走査装置が実現されている。
発明の効果 本発明は、光源からの光ビームを線状に偏向反射面の
近傍に結像する第１光学系が、補正過剰な球面収差を持
つように光源側から順に、正の平凸シリンドリカルレン
ズ、負の凹シリンドリカルレンズ、正の平凸シリンドリ
カルレンズ、あるいは、同様に光源側から順に、光源側
に凸面を向けた負のメニスカスシリンドリカルレンズ、
正の平凸シリンドリカルレンズから構成することで、全
系の構成が簡単であるにもかかわらず、高結像性能を可
能とした光ビーム走査装置が得られる。
近傍に結像する第１光学系が、補正過剰な球面収差を持
つように光源側から順に、正の平凸シリンドリカルレン
ズ、負の凹シリンドリカルレンズ、正の平凸シリンドリ
カルレンズ、あるいは、同様に光源側から順に、光源側
に凸面を向けた負のメニスカスシリンドリカルレンズ、
正の平凸シリンドリカルレンズから構成することで、全
系の構成が簡単であるにもかかわらず、高結像性能を可
能とした光ビーム走査装置が得られる。
第１図は本発明の第１実施例に基づく光ビーム走査装置
の概略構成を示す斜視図、第２図は本発明の第１実施例
の夫々、走査面内におけるレンズ配置と光路を示す模式
図と走査方向と直角な面内におけるレンズ配置と光路を
示す模式図、第３図は本発明の第２実施例の夫々、走査
面内におけるレンズ配置と光路を示す模式図と走査方向
と直角な面内におけるレンズ配置と光路を示す模式図、
第４図、第５図は夫々、本発明の第１実施例と第２実施
例における各特性の説明図である。 １……光ビーム、５……第１結像光学系、６……偏向反
射面、11……第２結像光学系、12……被走査面。
の概略構成を示す斜視図、第２図は本発明の第１実施例
の夫々、走査面内におけるレンズ配置と光路を示す模式
図と走査方向と直角な面内におけるレンズ配置と光路を
示す模式図、第３図は本発明の第２実施例の夫々、走査
面内におけるレンズ配置と光路を示す模式図と走査方向
と直角な面内におけるレンズ配置と光路を示す模式図、
第４図、第５図は夫々、本発明の第１実施例と第２実施
例における各特性の説明図である。 １……光ビーム、５……第１結像光学系、６……偏向反
射面、11……第２結像光学系、12……被走査面。
Claims (4)
- 【請求項１】光源からの光ビームを線状に結像する第１
結像光学系と、前記第１結像光学系による線状の結像位
置の近傍に、その偏向反射面を有する偏向器と、前記偏
向器で偏向された光束を被走査面上に走査結像させ、且
つ走査方向に対し直角な方向に関し、前記偏向反射面と
被走査面とを幾何光学的共役関係にする第２結像光学系
とからなる光ビーム走査装置において、前記第１結像光
学系は光源側から順に、正の平凸シリンドリカルレン
ズ、負の平凹シリンドリカルレンズ、正の平凸シリンド
リカルレンズから構成され、走査方向に対し直角な方向
に補正過剰な球面収差が生じるように構成したことを特
徴とする光ビーム走査装置。 - 【請求項２】第２結像光学系は偏向反射面側から順に、
２枚の球面レンズと、１枚のトーリックレンズから構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載の光ビーム走査装置。 - 【請求項３】光源からの光ビームを線状に結像する第１
結像光学系と、前記第１結像光学系による線状の結像位
置の近傍に、その偏向反射面を有する偏向器と、前記偏
向器で偏向された光束を被走査面上に走査結像させ、且
つ走査方向に対し直角な方向に関し、前記偏向反射面と
被走査面とを幾何光学的共役関係にする第２結像光学系
とからなる光ビーム走査装置において、前記第１結像光
学系は光源側から順に、光源側に凸面を向けた負のメニ
スカスシリンドリカルレンズ、正の平凸シリンドリカル
レンズから構成され、走査方向に対し直角な方向に補正
過剰な球面収差が生じるように構成したことを特徴とす
る光ビーム走査装置。 - 【請求項４】第２結像光学系は偏向反射面側から順に、
２枚の球面レンズと、１枚のトーリックレンズから構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
記載の光ビーム走査装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084535A JP2563260B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 光ビ−ム走査装置 |
| US07/035,282 US4850663A (en) | 1986-04-11 | 1987-04-07 | Light scanning system |
| DE8787303053T DE3774159D1 (de) | 1986-04-11 | 1987-04-08 | Licht-abtastsystem. |
| EP87303053A EP0242120B1 (en) | 1986-04-11 | 1987-04-08 | Light scanning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084535A JP2563260B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 光ビ−ム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240921A JPS62240921A (ja) | 1987-10-21 |
| JP2563260B2 true JP2563260B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=13833333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61084535A Expired - Lifetime JP2563260B2 (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 光ビ−ム走査装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4850663A (ja) |
| EP (1) | EP0242120B1 (ja) |
| JP (1) | JP2563260B2 (ja) |
| DE (1) | DE3774159D1 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE34438E (en) * | 1986-07-14 | 1993-11-09 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Tilt error corrective scanning optical system |
| JP2711531B2 (ja) * | 1986-12-08 | 1998-02-10 | リコー光学 株式会社 | 光走査装置用光学系 |
| JPS63189822A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Seiko Epson Corp | 光走査装置 |
| JP2584640B2 (ja) * | 1987-11-06 | 1997-02-26 | 旭光学工業株式会社 | レーザービームプリンタ等の走査光学系 |
| JP2554724B2 (ja) * | 1987-12-11 | 1996-11-13 | 株式会社リコー | レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 |
| US4921320A (en) * | 1988-09-22 | 1990-05-01 | Eastman Kodak Company | Optical scanner |
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