JPH0354513A - 光ビーム走査光学系 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ビームを機械式光偏向器により偏向して走
査面上を走査させる光ビーム走査装置における走査光学
系に関し、特に詳細には像面わん曲を補正する機能を備
えた光ビーム走査光学系に関するものである。

（従来の技術） 従来より、ビーム光源から発せられた光ビームをガルバ
ノメータミラーや回転多面鏡等の機械式光偏向器によっ
て偏向して走査面上を主走査させるとともに、主走査方
向と略直角な方向に光ビームと走査面とを相対的に移動
させて副走査を行なうことにより、光ビームにより走査
面を２次元的に走査する光ビーム走査装置が種々提案さ
れている。

ところで、上述のような機械式の光偏向器は、高速で駆
動されるために振動によるウォブリングが生じやすく、
このウォブリングが生じると、偏向されて走査面上を走
査する走査線は副走査方向に歪んでしまう。また特に回
転多面鏡にあっては、各反射面をそれぞれ回転軸に対し
て完全に平行にすることは技術的に難しく、面倒れが生
じやすいので、この回転多面鏡を用いた場合には、上記
の而倒れにより走査線のピッチにむらが生じてしまうと
いう問題がある。

そこで従来より、例えば特開昭６１−８４６１９号公報
等に示されるように、偏向された光ビームを走査面にお
いて結像させる結像光学系において、走査面上における
走査線のビッチむらや副走査方向の歪みを光学的に補正
するための提案が種々なされている。

（発明が解決しようとする課題） 上記面倒れ補正機能を有する結像光学系は、主として複
数のレンズの組合わせからなり、例えば球面レンズから
なる走査レンズと、この走査レンズと走査面の間に設け
られ、光ビームの偏向面と垂直な方向にのみパワーを有
するシリンドリカルミラーまたはシリンドリカルレンズ
とを組み合わせてなるものが既に知られている。しかし
ながら、シリンドリカルミラーまたはシリンドリカルレ
ンズを用いた従来の結像光学系は、サジタル像面わん曲
が大きくなりやすいという問題を有している。

そこで本発明は、上記のようなシリンドリカルミラーま
たはンリンドリ力ルレンズを含む結像光学系を備えた光
ビーム走査光学系において、特に光ビームのサジタル像
面わん曲を低減させることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明による光
ビーム走査光学系は、前述したようなシリンドリカルミ
ラーまたはシリンドリカルレンズを含む結像光学系を備
えた光ビーム走査光学系において、 上記シリンドリカルミラーまたはシリンドリカルレンズ
の曲率を、光ビームのサジタル像面わん曲を補正するよ
うに、ミラーまたはレンズの長手方向に沿って連続的に
変化させたことを特徴とするものである。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

く第１実施例〉 第１図は、本発明の第１実施例による光ビーム走査光学
系を備えた光ビーム走査装置の概要を示すものである。

例えば半導体レーザとコリメーターレンズ等からなる光
源１から発せられた光ビーム２は、矢印Ａ方向に回転す
る回転多面［４の反射面４ａに入射して反射偏向される
。反射偏向された光ビーム２は後述する結像光学系８を
経て、走査面ｌＯ上を矢印Ｂ方向に繰り返し主走査し、
それとともに走査面ｌＯが上記主走査の方向と略直角な
矢印Ｃ方向に搬送されて副走査がなされ、走査面ｌＯ上
における光ビームの２次元的走査が行なわれる。

上記光源１と回転多面鏡４との間には、光ビーム２を回
転多面１’ｔ４の回転軸Ｇと平行な方向にのみ集束させ
るシリンドリカルレンズ３が設けられており、このシリ
ンドリカルレンズ３の作用により光ビーム２は回転多面
鏡４の反射面４ａに、上記駆動軸Ｇに垂直な面に平行な
線像として入射する。

次に結像光学系８について詳しく説明する。この結像光
学系８は、回転多面鏡４側から順に、負のパワーを有す
る球面レンズ５、正のパワーを有する球面レンズ６、お
よび第１図中一部ハッチングを付して示す光ビーム偏向
面Ｐに交わる方向にのみ正のパワーを有するシリンドリ
力ルミラ−７が配設されてなる。なお球面レンズ５およ
び６は、一般的な円形の球面レンズの一部が切り取られ
た形のものである。回転多面鏡４により反射偏向された
光ビーム２は、この結像光学系８の作用で走査面ｌＯ上
において小さなスポットに結像し、かつ走査面１０上を
等速で走査する。

第２図は結像光学系８の各要素の、光ビーム偏向而Ｐと
垂直な方向の光軸を含む面内における形状を示している
。またこれらの各要素の数値を以下に示す。なお、シリ
ンドリ力ルミラ−７において人射光と反射光とのなす角
θは８６″、光ビーム２の波長は７８０ｎｍである。

ｄｏ　ｍ　３０ ｒｘ　　−−１６２．２３７　　ｄｘ　　−　　１０　
　　　ｎｔ　　−１．５１１１９ｒ２　　−　　９０１
．０９０　　ｄ２　　＝　　２０．３３ｒ３　　＝４４
００　　　　　ｄ３　　−　　１４．５　　　ｎ３　　
−１．７８５６７ｒ４　　−−１３８．８６３　　ｄ４
　　−１４９．８ｒ−，　　−−３４４　　　　　ｄ５
−２４７．２上記のｒｌ　％ｒｓは、第２図に示される
各レンズ面あるいはミラー面の曲率半径（正値が光源１
側に凸の曲率）で、ｄ１、ｄ３はそれぞれ球面レンズ５
、６の光軸上肉厚、ｄｚ，ｄ．は光軸上の空気間隔、ｎ
ｉ，ｎ３は球面レンズ５、６の硝材の屈折率、ｄｏは回
転多面鏡４の反射面４ａから球面レンズ５までの距離、
ｄ５はシリンドリ力ルミラ−７の長手方向中央位置にお
けるミラー面から走査面｛０までの距離である。また、
長さの単位はｍｍである。

そして上記ミラー面の曲率半径『５は、ミラー長手方向
中央位置においては−３４４ｍｍであり、ミラー７上の
光ビーム走査端位置においてはそれぞれ−３５１ｍｍと
されている。この走査端位置は、上記中央位置からそれ
ぞれ左右に２２０ｍｍ離れた位置であり、第３図に示す
ようにこの間の各点における曲率半径『５の絶対値の増
大量Δｒは、上記中央位置からの距Ｍｘに比例するよう
に設定されている。

上述のようにミラー面の曲率半径ｒ５が連続的に変化す
るシリンドリ力ルミラ−７を含む結像光学系８を用いて
光ビーム２を偏向したときの、サジタル像面わん曲（第
１図の破線Ｄ参照）の状態を第５図に示す。この第５図
中の負値は、走査而ＩＯから手面側（シリンドリ力ルミ
ラ−７側）に結像する方向のわん曲量を示し、正値はそ
れと反対方向のわん曲量を示す。図示される通り、この
場合の総合的な像面わん曲量は５．１ｍｍであった。

く第２実施例〉 以上説明した第１実施例のシリンドリ力ルミラ−７に代
わるものとして、以下の仕様のシリンドリカルミラ−７
′を作成した。このミラー７″　は、ミラー面の曲率半
径『５がミラー長手方向中央位置においては−３４４ｍ
ｍ（これは第１実施例におけるのと同じ）、光ビーム走
査端位置においてはそれぞれ−３５３ｍｍで、その間の
各点における曲率半径『５の絶対値の増大量Δｒが、第
４図に示すように上記中央位置からの距ｉ１ｘの２乗に
比例するものである。このシリンドリ力ルミラ−７′を
、第１図図示の走査光学系においてシリンドリカルミラ
−７に置き換えて使用した場合の、サジタル像面わん曲
の状態を第６図に示す。この場合の総合的な像面わん曲
量は、１．５　ｍｍであった。

く比較例〉 以上説明したシリンドリ力ルミラ−７、７゜に代えて、
曲率半径ｒ５が−３４４ｍｍで均一なシリンドリカルミ
ラーを作成し、このミラーを第１図図示の走査光学系に
おいてシリンドリ力ルミラ−７に置き換えて使用した。

その場合の、サジタル像面わん曲の状態を第７図に示す
。この場合の像面わん曲量は、１１．７ｍ　ｍであった
。この像面わん曲量１１．７ｍｍに比べて、前記第１、
第２実施例における像面わん曲量５．１　ｍｍＳ１．５
　ｍｍは十分に小さく、本発明による像面わん曲捕正の
効果が顕著に現われている。

以上説明した実施例においては、シリンドリ力ルミラ−
７、７゜が用いられているが、このようなシリンドリカ
ルミラーの代りにシリンドリカルレンズを用いる場合で
も、本発明は適用可能である。しかし、以上説明したよ
うな像面わん曲は、本来シリンドリカルミラーを用いる
場合の方がより発生し難いから、その意味で、本発明の
装置においてもシリンドリカルミラーを用いる方がより
好ましい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光ビーム走査光学系に
おいては、曲率が長手方向に沿って連続的に変化するシ
リンドリカルミラーまたはシリンドリカルレンズを結像
光学系に用いたことにより、サジタル像面わん曲を低く
抑えることが可能となる。したがって本装置によれば、
走査ビームの走査面上におけるスポット径のバラつきを
低減させて、精密走査が可能となる。

またこの光ビーム走査光学系においては、上述のように
してサジタル像面わん曲が低く抑えられるから、本光学
系を用いれば、光偏向器の面倒れを従来に比べて比較的
大きく許容できるようになり、したがって比較的安価な
光偏向器を使用可能となって光ビーム走査装置のコスト
ダウンも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による光ビーム走査光学系
の斜視図、 第２図は上記光ビーム走査光学系の概略側面図、第３図
と第４図はそれぞれ、本発明の第１実施例、第２実施例
の光ビーム走査光学系におけるシリンドリカルミラーの
曲率分布を説明する説明図、第５、６および７図はそれ
ぞれ、本発明の第１実施例、第２実施例および従来の光
ビーム走査光学系のサジタル像面わん曲を示すグラフで
ある。 １・・・光　　源　　　　２・・・光ビーム４・・・回
転多面鏡　　　５、６・・・球面レンズ７、７゛・・・
シリンドリカルミラー ８・・・結像光学系　　　１０・・・走査面第 ３ 図 第 ４ 図 ト一 沫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビームの光路上に設けられ、この光ビームを回転ある
   いは揺動する反射面で反射して偏向する機械式光偏向器
   と、 この光偏向器により偏向された光ビームの光路上に設け
   られ、光ビームを走査面上において結像させる結像光学
   系とを備えた光ビーム走査光学系において、 前記結像光学系が、前記光ビームの偏向面と垂直な方向
   にのみパワーを有するシリンドリカルミラーまたはシリ
   ンドリカルレンズを含み、 このシリンドリカルミラーまたはシリンドリカルレンズ
   の曲率が、サジタル像面わん曲を補正するように、ミラ
   ーまたはレンズの長手方向に沿って連続的に変化してい
   ることを特徴とする光ビーム走査光学系。