JPH0535406B2 - - Google Patents
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- JPH0535406B2 JPH0535406B2 JP59274324A JP27432484A JPH0535406B2 JP H0535406 B2 JPH0535406 B2 JP H0535406B2 JP 59274324 A JP59274324 A JP 59274324A JP 27432484 A JP27432484 A JP 27432484A JP H0535406 B2 JPH0535406 B2 JP H0535406B2
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- scanning
- polygon mirror
- optical
- deflection
- lens
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
発明の目的
（産業上の利用分野）
この発明はポストオブジエクテイブ型光偏向装
置、特にポリゴンミラーを用いたオブジエクテイ
ブ型光偏向装置に関する。 （従来技術） レーザープリンタやレーザーデイスプレイ等に
用いられる光学系の光走査装置のうち、ビームが
集束レンズによつて集光光束とされた後に光偏向
器を配置するポストオブジエクテイブ型偏向装置
は、ビームは偏向前に集束作用を受けるので、集
束レンズは軸上結像だけが問題となり、レンズ構
成を簡単に出来るという利点がある。しかし反
面、集束点は一般に湾曲した面上にあることとな
り、レーザープリンタやレーザーデイスプレイ等
に要求される平面走査用には不向きである。ま
た、この像面湾曲を何らかの手段で補正しても、
像が走査端に近づくにつれてのびてきて、偏向角
と走査長との比例関係を要求するいわゆるfθ特性
が低下する。（プラスに過大となる。）偏向後に集
束レンズを配置するプレオブジエクテイブ型にお
いては、集束レンズは偏向角をカバーするだけの
広角レンズとして構成されなければならず、レン
ズ構成は複雑となり易いが、これを利用して像面
湾曲及びfθ特性を補正し易く、現在プレオブジエ
クテイブ型が主に使われる理由となつている。 （この発明が解決しようとする問題点） ところで、ポストオブジエクテイブ型におい
て、偏向器としてガルバノミラーを用いた場合に
は、ミラーの回転角速度は走査端に近づくに従つ
て次第に低下し、一旦停止して復動する。この速
度の低下は正に過大なfθ特性を打消すように作用
する。しかし、走査速度をあげるためにポリゴン
ミラーを用いると、このような走査速度の変化に
よるfθ特性の補正は困難でもあり望ましくない。 この発明は、像面湾曲及びfθ特性を実用上問題
のない程度に補正出来るポリゴンミラーを用いた
ポストオブジエクテイブ型光偏向装置を得ようと
するものである。 発明の構成 （問題を解決するための手段） 以下この発明を図面を参照して詳細に説明す
る。 第２図はこの発明の原理を説明するための図で
ある。この偏向装置において、偏向器は、第１図
に示すように、Ｃに中心を有する球面又は円筒面
からなるポリゴンミラーであり、これがＯを軸と
して回転する。 走査光束はSO点に集束するように入射し、ミラ
ー上の点Ｍで反射してS′点に結像する。図中S′O
は偏向角Θが零のときの結像点であり、MOはこ
のときの反射点である。 S′OとMOとの距離をLOとし、点S′から下した垂
線の足とＭとの距離をＬとすれば、 Ｌ＝（cos2Θ／cosΘ）K′R ここでＲは反射面の曲率半径、K′Rは点Ｍと点
Ｃを結び延長した線にS′から下した垂線の足から
Ｍ迄の距離である。またMOSO間の距離をKOＲ，
MC線に点SOから下した垂線の足とＭとの距離を
KRとすれば Ｋ＝（KO＋△）cosΘ ここで△・Ｒはポリゴンの回転による反射点の
ずれOである。 ところで、微分光束の結像関係から K′＝Kcps 2Θ／（cos2Θ−2K） となり、結局 Ｌ＝（KO＋△）RcpsΘcps 2Θ／〔cpsΘ−２（kO＋△）
〕
……(1) で表わされる。 このポリゴンミラーがＯを軸として回転すると
き、回転角αのときの像距離Ｌ＋△・Ｒがα＝０
のときの像距離LOに等しくなる条件は、 Ｌ＋△・Ｒ＝LO＝KOＲ／（１−2KO） ……(2) である。このときのKOは次式から求められる。 △＋（KO＋△）cosΘcos2Θ／cosΘ−２（KO＋△） ＝KO／１−2KO ……(3) ここで、回転中心Ｏと反射面中心の間隔、すな
わちポリゴンミラーの内接円半径をＡとすれば、 △＝cosΘ−１−（１−Ａ／Ｒ）（cosα−１） であり、回転角αと偏向角2Θとの間には sinΘ＝（１−Ａ／Ｒsinα） が成立する。 上記の条件を満すことによつて像面湾曲が補正
されるが、通常はfθ特性が正で過大となる。 このようなfθ特性、すなわち走査速度の様性の
悪化を補正するには、例えば信号出力のクロツク
を走査速度の変化に応じて変化させる方法などが
あり、ガルバノミラーを用いる偏向器などにおい
て実用化されている。 しかし、この電気的補正にも限度があり、fθ特
性のずれは15％以内であることが望ましい。 この出願のポリゴンミラーについてシユミレー
シヨンを行なつた結果、fθ特性のずれを15％以内
に保つための条件として、有効走査幅（走査の一
様性を問題とされる走査範囲）をOとしたとき Ａ／O0.52（Ｒ／O）・（LO／O）−0.1708…
…(4) を得た。 （実施例） 第３図に上記の条件を満す走査装置の１実施例
として、半導体レーザを用いたプリンタ光学系で
あり、(a)は副走査方向面内、(b)は走査方向面内の
光学配置を示す。 １は光源である半導体レーザー、２はレーザー
光束をSOに集束させるためのカツプリングレン
ズ、３は副走査方向面内で屈折力を有する第１の
シリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５
は上記面内で屈折力を有する第２のシリンドリカ
ルレンズ、６は感光体である。 レーザ光源１からの光束はカツプリングレンズ
２で点SOに集束するように集光され、第１のシリ
ンドリカルレンズ３に入射し、その屈折力を有す
る面内では光束は偏向器４近傍に集束される。一
方、走査線を含む面内では光束はそのままSOに向
かつて集束する。ポリゴンミラー４は軸Ｏを中心
として回転し、入射したレーザー光束を偏向し、
第２のシリンドリカルレンズ５によつて感光体６
上に集束し、走査される。 シリンドリカルレンズ５は偏向点４′と感光体
６上の走査面とを、走査線に垂直な面内で幾何光
学的に共役になるように配置され、走査線ピツチ
ムラや走査線の曲りを補正すると共に、サジタル
像面（走査線に沿う方向の像面）の湾曲を減少さ
せる役目を果している。 この第２のシリンドリカルレンズを用いた場合
のサジタル像面の湾曲△LSは次のように表わされ
る。 △LS＝〔１／｛nc／（nc−１）O｝｛（cos
2Θ′／cosΘ）−１｝＋１−１〕SO……(5) ここでSO＝（１−O）LOは第２シリンドリカル
レンズ５から走査面迄の距離、ncは第２シリン
ドリカルレンズの屈折率であり、スネルの法則に
よつて sin2Θ＝ncsin2Θ′ である。 以下、実施例の光学系の数値例とそれに対応す
る従来例を示す。 実施例 １ 偏向角：±32.2955°（対応するα：±18°） O＝194.71mm LO＝154.71mm Ｒ＝120mm Ａ＝12mm
置、特にポリゴンミラーを用いたオブジエクテイ
ブ型光偏向装置に関する。 （従来技術） レーザープリンタやレーザーデイスプレイ等に
用いられる光学系の光走査装置のうち、ビームが
集束レンズによつて集光光束とされた後に光偏向
器を配置するポストオブジエクテイブ型偏向装置
は、ビームは偏向前に集束作用を受けるので、集
束レンズは軸上結像だけが問題となり、レンズ構
成を簡単に出来るという利点がある。しかし反
面、集束点は一般に湾曲した面上にあることとな
り、レーザープリンタやレーザーデイスプレイ等
に要求される平面走査用には不向きである。ま
た、この像面湾曲を何らかの手段で補正しても、
像が走査端に近づくにつれてのびてきて、偏向角
と走査長との比例関係を要求するいわゆるfθ特性
が低下する。（プラスに過大となる。）偏向後に集
束レンズを配置するプレオブジエクテイブ型にお
いては、集束レンズは偏向角をカバーするだけの
広角レンズとして構成されなければならず、レン
ズ構成は複雑となり易いが、これを利用して像面
湾曲及びfθ特性を補正し易く、現在プレオブジエ
クテイブ型が主に使われる理由となつている。 （この発明が解決しようとする問題点） ところで、ポストオブジエクテイブ型におい
て、偏向器としてガルバノミラーを用いた場合に
は、ミラーの回転角速度は走査端に近づくに従つ
て次第に低下し、一旦停止して復動する。この速
度の低下は正に過大なfθ特性を打消すように作用
する。しかし、走査速度をあげるためにポリゴン
ミラーを用いると、このような走査速度の変化に
よるfθ特性の補正は困難でもあり望ましくない。 この発明は、像面湾曲及びfθ特性を実用上問題
のない程度に補正出来るポリゴンミラーを用いた
ポストオブジエクテイブ型光偏向装置を得ようと
するものである。 発明の構成 （問題を解決するための手段） 以下この発明を図面を参照して詳細に説明す
る。 第２図はこの発明の原理を説明するための図で
ある。この偏向装置において、偏向器は、第１図
に示すように、Ｃに中心を有する球面又は円筒面
からなるポリゴンミラーであり、これがＯを軸と
して回転する。 走査光束はSO点に集束するように入射し、ミラ
ー上の点Ｍで反射してS′点に結像する。図中S′O
は偏向角Θが零のときの結像点であり、MOはこ
のときの反射点である。 S′OとMOとの距離をLOとし、点S′から下した垂
線の足とＭとの距離をＬとすれば、 Ｌ＝（cos2Θ／cosΘ）K′R ここでＲは反射面の曲率半径、K′Rは点Ｍと点
Ｃを結び延長した線にS′から下した垂線の足から
Ｍ迄の距離である。またMOSO間の距離をKOＲ，
MC線に点SOから下した垂線の足とＭとの距離を
KRとすれば Ｋ＝（KO＋△）cosΘ ここで△・Ｒはポリゴンの回転による反射点の
ずれOである。 ところで、微分光束の結像関係から K′＝Kcps 2Θ／（cos2Θ−2K） となり、結局 Ｌ＝（KO＋△）RcpsΘcps 2Θ／〔cpsΘ−２（kO＋△）
〕
……(1) で表わされる。 このポリゴンミラーがＯを軸として回転すると
き、回転角αのときの像距離Ｌ＋△・Ｒがα＝０
のときの像距離LOに等しくなる条件は、 Ｌ＋△・Ｒ＝LO＝KOＲ／（１−2KO） ……(2) である。このときのKOは次式から求められる。 △＋（KO＋△）cosΘcos2Θ／cosΘ−２（KO＋△） ＝KO／１−2KO ……(3) ここで、回転中心Ｏと反射面中心の間隔、すな
わちポリゴンミラーの内接円半径をＡとすれば、 △＝cosΘ−１−（１−Ａ／Ｒ）（cosα−１） であり、回転角αと偏向角2Θとの間には sinΘ＝（１−Ａ／Ｒsinα） が成立する。 上記の条件を満すことによつて像面湾曲が補正
されるが、通常はfθ特性が正で過大となる。 このようなfθ特性、すなわち走査速度の様性の
悪化を補正するには、例えば信号出力のクロツク
を走査速度の変化に応じて変化させる方法などが
あり、ガルバノミラーを用いる偏向器などにおい
て実用化されている。 しかし、この電気的補正にも限度があり、fθ特
性のずれは15％以内であることが望ましい。 この出願のポリゴンミラーについてシユミレー
シヨンを行なつた結果、fθ特性のずれを15％以内
に保つための条件として、有効走査幅（走査の一
様性を問題とされる走査範囲）をOとしたとき Ａ／O0.52（Ｒ／O）・（LO／O）−0.1708…
…(4) を得た。 （実施例） 第３図に上記の条件を満す走査装置の１実施例
として、半導体レーザを用いたプリンタ光学系で
あり、(a)は副走査方向面内、(b)は走査方向面内の
光学配置を示す。 １は光源である半導体レーザー、２はレーザー
光束をSOに集束させるためのカツプリングレン
ズ、３は副走査方向面内で屈折力を有する第１の
シリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５
は上記面内で屈折力を有する第２のシリンドリカ
ルレンズ、６は感光体である。 レーザ光源１からの光束はカツプリングレンズ
２で点SOに集束するように集光され、第１のシリ
ンドリカルレンズ３に入射し、その屈折力を有す
る面内では光束は偏向器４近傍に集束される。一
方、走査線を含む面内では光束はそのままSOに向
かつて集束する。ポリゴンミラー４は軸Ｏを中心
として回転し、入射したレーザー光束を偏向し、
第２のシリンドリカルレンズ５によつて感光体６
上に集束し、走査される。 シリンドリカルレンズ５は偏向点４′と感光体
６上の走査面とを、走査線に垂直な面内で幾何光
学的に共役になるように配置され、走査線ピツチ
ムラや走査線の曲りを補正すると共に、サジタル
像面（走査線に沿う方向の像面）の湾曲を減少さ
せる役目を果している。 この第２のシリンドリカルレンズを用いた場合
のサジタル像面の湾曲△LSは次のように表わされ
る。 △LS＝〔１／｛nc／（nc−１）O｝｛（cos
2Θ′／cosΘ）−１｝＋１−１〕SO……(5) ここでSO＝（１−O）LOは第２シリンドリカル
レンズ５から走査面迄の距離、ncは第２シリン
ドリカルレンズの屈折率であり、スネルの法則に
よつて sin2Θ＝ncsin2Θ′ である。 以下、実施例の光学系の数値例とそれに対応す
る従来例を示す。 実施例 １ 偏向角：±32.2955°（対応するα：±18°） O＝194.71mm LO＝154.71mm Ｒ＝120mm Ａ＝12mm
【表】
第２シリンドリカルレンズ５は
fc：27mm nc：1.5
従つて(5)式における SO＝30 O＝0.9とな
る。これに対応する従来例は以下のようになる。
る。これに対応する従来例は以下のようになる。
【表】
実施例 ２
偏向角：±21.916°（対応するα：±16°）
O＝209.28mm LO＝188.5mm
Ｒ＝140mm Ａ＝12mm
【表】
第２シリンドリカルレンズは
fc：28.5mm nc：1.5
従つて(5)式における SO：30 O：0.95とな
る。これに対応する従来例では以下のようにな
る。
る。これに対応する従来例では以下のようにな
る。
【表】
実施例 ３
偏向角：±28.94011（対応するα：±16°）
O＝219.11mm LO＝200mm
Ｒ＝149.243mm Ａ＝14.924mm
【表】
【表】
発明の効果
この発明による像面湾曲の減少の程度は実施例
１，２について具体的に示したが、 その像面のずれの程度は下表のようである。
１，２について具体的に示したが、 その像面のずれの程度は下表のようである。
【表】
上記のように、像面湾曲を顕著に補正し、fθ特
性も画像信号のタイミング修正によつて補正可能
な10〜15％以下に抑えることが出来、その上、ポ
リゴンミラーの倒れ補正を行なつた光偏向装置を
得ることが出来たものである。 なお、上記の例は、光源として半導体レーザを
用いたが、第４図のようにガスレーザー１と変調
光学系２′を用いてもよく、変調光学系２′は周知
のように光変調素子２′−２と絞り込みレンズ
２′−１及び集束レンズ２′−３からなる。また、
レーザーデイスプレイに用いるときは、感光体位
置に反射または透過型のスクリーンを設置すれば
よい。また、上記の実施例においては、副走査方
向面内で、偏向面と走査面を幾何光学的に共役関
係に置くための光学素子としてシリンドリカルレ
ンズを用いているが、上記のfθ特性の改善は主走
査方向面内に関するものであり、偏向面と走査面
を幾何光学的に共役関係に置くための光学素子と
して他の周知のアナモフイツク光学素子を用いて
も、fθ特性の改善の効果については全く同様であ
ることは言うまでもない。
性も画像信号のタイミング修正によつて補正可能
な10〜15％以下に抑えることが出来、その上、ポ
リゴンミラーの倒れ補正を行なつた光偏向装置を
得ることが出来たものである。 なお、上記の例は、光源として半導体レーザを
用いたが、第４図のようにガスレーザー１と変調
光学系２′を用いてもよく、変調光学系２′は周知
のように光変調素子２′−２と絞り込みレンズ
２′−１及び集束レンズ２′−３からなる。また、
レーザーデイスプレイに用いるときは、感光体位
置に反射または透過型のスクリーンを設置すれば
よい。また、上記の実施例においては、副走査方
向面内で、偏向面と走査面を幾何光学的に共役関
係に置くための光学素子としてシリンドリカルレ
ンズを用いているが、上記のfθ特性の改善は主走
査方向面内に関するものであり、偏向面と走査面
を幾何光学的に共役関係に置くための光学素子と
して他の周知のアナモフイツク光学素子を用いて
も、fθ特性の改善の効果については全く同様であ
ることは言うまでもない。
第１図はこの発明の光偏向装置の偏向器である
ポリゴンミラーの平面図、第２図はこの発明のポ
ストオブジエクテイブ型光偏向装置の原理説明
図、第３図はその１実施例の光学配置図、第４図
は他の光源を用いた場合の参考例の光学配置図。 １……光源、２……カツプリングレンズ、３，
５……シリンドリカルレンズ、４……偏向器、６
……感光体。
ポリゴンミラーの平面図、第２図はこの発明のポ
ストオブジエクテイブ型光偏向装置の原理説明
図、第３図はその１実施例の光学配置図、第４図
は他の光源を用いた場合の参考例の光学配置図。 １……光源、２……カツプリングレンズ、３，
５……シリンドリカルレンズ、４……偏向器、６
……感光体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反射面が半径Ｒの凸の球面又は円筒面状のミ
ラーであるポリゴン光偏向器、該偏向器と走査面
との間に配設され、光偏向面と走査面とを幾何光
学的な共役関係におくアナモフイツク光学素子と
を含み、 Ａ：ポリゴンミラーの内接円半径 Ｒ：ポリゴンミラーの反射面の曲率半径 L0：ポリゴンミラーの偏向点から走査面迄の
距離 l0：有効走査幅 としたとき Ａ／l0≦0.52（Ｒ／l0）・（L0／l0）−0.1708 を満足することを特徴とするポストオブジエクテ
イブ型光偏向器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274324A JPS61156020A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
| US06/814,543 US4758059A (en) | 1984-12-28 | 1985-12-30 | Post-objective type optical deflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274324A JPS61156020A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61156020A JPS61156020A (ja) | 1986-07-15 |
| JPH0535406B2 true JPH0535406B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=17540063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59274324A Granted JPS61156020A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4758059A (ja) |
| JP (1) | JPS61156020A (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4853710A (en) * | 1985-11-29 | 1989-08-01 | Ricoh Co., Ltd. | Imaging by laser beam scanning |
| JP2502314B2 (ja) * | 1987-07-06 | 1996-05-29 | 株式会社テック | ポストオブジェクティブ型光偏向器 |
| US5153766A (en) * | 1987-09-22 | 1992-10-06 | Tokyo Electric Co., Ltd. | Postobjective optical scanner |
| JP2530351B2 (ja) * | 1988-01-07 | 1996-09-04 | 株式会社テック | ポストオブジエクテイブ型光走査装置 |
| DE3887610T2 (de) * | 1987-09-22 | 1994-08-25 | Tokyo Electric Co Ltd | Hinter einem Objektiv angeordneter optischer Ablenker. |
| US5204769A (en) * | 1987-09-22 | 1993-04-20 | Tokyo Electric Co., Ltd. | Postobjective optical deflector |
| JPH0786595B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1995-09-20 | 株式会社テック | ポストオブジエクテイブ型光走査装置 |
| JPH01108518A (ja) * | 1987-10-22 | 1989-04-25 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置 |
| JPH01116519A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Tokyo Electric Co Ltd | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
| EP0336743B1 (en) * | 1988-04-05 | 1994-12-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning optical system |
| JP2763148B2 (ja) * | 1989-08-31 | 1998-06-11 | 株式会社東芝 | 走査式光学装置 |
| JPH03116112A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-17 | Toshiba Corp | 走査式光学装置 |
| JP2525272Y2 (ja) * | 1989-10-27 | 1997-02-05 | 株式会社テック | 光走査装置 |
| JPH03198015A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-29 | Toshiba Corp | 光学装置 |
| JP2734154B2 (ja) * | 1990-01-17 | 1998-03-30 | 松下電器産業株式会社 | ポストオブジェクティブ型走査光学系とそれを用いた画像形成装置 |
| JP3126137B2 (ja) * | 1990-11-01 | 2001-01-22 | 松下電器産業株式会社 | ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 |
| JP2969407B2 (ja) * | 1992-03-02 | 1999-11-02 | 松下電器産業株式会社 | ポストオブジェクティブ型走査光学系と画像形成装置 |
| JP2830670B2 (ja) * | 1992-12-29 | 1998-12-02 | キヤノン株式会社 | 光走査装置 |
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| US5559696A (en) * | 1994-02-14 | 1996-09-24 | The Regents Of The University Of Michigan | Mobile robot internal position error correction system |
| JP4223936B2 (ja) * | 2003-02-06 | 2009-02-12 | 株式会社リコー | 投射光学系、拡大投射光学系、拡大投射装置及び画像投射装置 |
| CN110874867A (zh) * | 2018-09-03 | 2020-03-10 | 广东虚拟现实科技有限公司 | 显示方法、装置、终端设备及存储介质 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1091933A (en) * | 1912-08-20 | 1914-03-31 | Optische Anstalt Goerz Ag | Telescope with variable magnification. |
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- 1984-12-28 JP JP59274324A patent/JPS61156020A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-30 US US06/814,543 patent/US4758059A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61156020A (ja) | 1986-07-15 |
| US4758059A (en) | 1988-07-19 |
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