JPH0750258B2 - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents
光ビ−ム走査装置Info
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- JPH0750258B2 JPH0750258B2 JP61224460A JP22446086A JPH0750258B2 JP H0750258 B2 JPH0750258 B2 JP H0750258B2 JP 61224460 A JP61224460 A JP 61224460A JP 22446086 A JP22446086 A JP 22446086A JP H0750258 B2 JPH0750258 B2 JP H0750258B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 41
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 27
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 19
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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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
走査面を走査する光ビーム走査装置に関するものであ
る。
走査面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、その偏向反射面の
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、レーザー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、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
系とその線状の結像位置近傍に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
ク面を有するレンズからなる第２結像光学系から構成さ
れている。その偏向反射面とその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、その偏
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。
を用いた光ビーム走査装置において、その偏向反射面の
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、レーザー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、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
系とその線状の結像位置近傍に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
ク面を有するレンズからなる第２結像光学系から構成さ
れている。その偏向反射面とその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、その偏
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Ｆナンバーが60、走査方向と直角な方向のＦナンバー
が100と大きく、光ビームの被走査面におけるスポット
径が約100μｍ程度となり、1mm当り10ドット程度の解像
度しか得られない。小さいスポット径を得るにはＦナン
バーを小さくし、且つ充分な収差補正を必要とするが従
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、Ｆナンバーを小さくすることが困難であった。
のＦナンバーが60、走査方向と直角な方向のＦナンバー
が100と大きく、光ビームの被走査面におけるスポット
径が約100μｍ程度となり、1mm当り10ドット程度の解像
度しか得られない。小さいスポット径を得るにはＦナン
バーを小さくし、且つ充分な収差補正を必要とするが従
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、Ｆナンバーを小さ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 上記問題を解決するために本発明の光ビーム走査装置
は、第１結像光学系は走査方向に対し直角な方向にのみ
光の収束効果を有し、更に補正過剰な球面収差が生じる
ように構成され、走査方向に対し直角な方向に関し、そ
の光向反射面と被走査面とが幾何光学的共役関係をな
し、前記第２結像光学系は、偏向器側から順に、偏向器
側に凹面を向けた正のメニスカス球面レンズ、偏向器側
に凸面を向けた正の球面レンズとトーリック面を有する
レンズの３枚により構成され、次の条件を満足するよう
に構成するものである。
は、第１結像光学系は走査方向に対し直角な方向にのみ
光の収束効果を有し、更に補正過剰な球面収差が生じる
ように構成され、走査方向に対し直角な方向に関し、そ
の光向反射面と被走査面とが幾何光学的共役関係をな
し、前記第２結像光学系は、偏向器側から順に、偏向器
側に凹面を向けた正のメニスカス球面レンズ、偏向器側
に凸面を向けた正の球面レンズとトーリック面を有する
レンズの３枚により構成され、次の条件を満足するよう
に構成するものである。
3.8＜fP/fV＜5.0 ……（１） 0.2f＜L2＜0.4f ……（２） 但し、ｆは全系の焦点距離、fP,fVはそれぞれ第２結像
光学系の走査方向の焦点距離、走査方向と直角な方向の
焦点距離、L2は第２結像光学系のレンズ全長である。
光学系の走査方向の焦点距離、走査方向と直角な方向の
焦点距離、L2は第２結像光学系のレンズ全長である。
作用 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。従って走査方向に対し直角な
方向における球面収差は補正不足となりＦナンバーを小
さ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
は第１結像光学系が補正過剰な球面収差を持つように構
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
合う。以上のような作用により全系の残存収差は著しく
低減され、その結果、本発明の光ビーム走査装置は、Ｆ
ナンバーを小さ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出来る
高印字品質化に対応した光ビーム走査装置が得られるこ
ととなる。
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。従って走査方向に対し直角な
方向における球面収差は補正不足となりＦナンバーを小
さ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
は第１結像光学系が補正過剰な球面収差を持つように構
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
合う。以上のような作用により全系の残存収差は著しく
低減され、その結果、本発明の光ビーム走査装置は、Ｆ
ナンバーを小さ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出来る
高印字品質化に対応した光ビーム走査装置が得られるこ
ととなる。
条件（１）は、第２結像光学系の偏向方向に関する焦点
距離と偏向方向と直角な方向に関する焦点距離の比を規
定するものであり、fP/fVが下限を越えると非点収差が
過大となる。
距離と偏向方向と直角な方向に関する焦点距離の比を規
定するものであり、fP/fVが下限を越えると非点収差が
過大となる。
条件（２）は、第２結像光学系のレンズ全長を規定する
ものである。L2が下限を越えるコンパクト化には有利で
あるが、非点収差が過大となり良好な収差補正が困難と
なり、L2が上限を越えると第２結像光学系の全長が過大
となり、それにともないトーリック面を有するレンズの
口径も大くなるためコストの低減が困難となる。
ものである。L2が下限を越えるコンパクト化には有利で
あるが、非点収差が過大となり良好な収差補正が困難と
なり、L2が上限を越えると第２結像光学系の全長が過大
となり、それにともないトーリック面を有するレンズの
口径も大くなるためコストの低減が困難となる。
さらに、トーリック面を有するレンズは、走査方向と直
角な面内において偏向器側に凹面を向けた全体で正のパ
ワーを有するメニスカス単レンズであることが望まし
い。
角な面内において偏向器側に凹面を向けた全体で正のパ
ワーを有するメニスカス単レンズであることが望まし
い。
さらに、トーリック面を有するレンズは、その偏向器側
の面の走査方向の屈折に関する曲率半径をr10とすると
き、r10＝∞とすれば加工上容易であり、コストを下げ
るのに有効である。
の面の走査方向の屈折に関する曲率半径をr10とすると
き、r10＝∞とすれば加工上容易であり、コストを下げ
るのに有効である。
実施例 以下に本発明になる光ビーム走査装置の一実施例を示
す。但し、各実施例中r1,r2,……は光源から順に走査方
向の屈折に関する各面の曲率半径、r1′,r2′，……は
光源から順に走査方向と直角な方向の屈折に関する各面
の曲率半径、d1,d2,……は上記各面の面間隔、n1,n2,…
…はそれぞれのレンズの波長790nmにおける屈折率であ
る。
す。但し、各実施例中r1,r2,……は光源から順に走査方
向の屈折に関する各面の曲率半径、r1′,r2′，……は
光源から順に走査方向と直角な方向の屈折に関する各面
の曲率半径、d1,d2,……は上記各面の面間隔、n1,n2,…
…はそれぞれのレンズの波長790nmにおける屈折率であ
る。
発明になる光ビーム走査装置の実施例について図面を参
照しながら説明する。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図を示す斜視図で
ある。レーザー光源からの出力光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）
に、光ビーム１は、２枚のシリンドリカルレンズ2,3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。これはモーター（図示せず）等によって回転駆
動され、偏向をおこなう。その偏向反射面６によって、
被走査面12に走査スポットを形成する。ここで、その２
枚の球面レンズ8,9とトーリックレンズ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実施例の各々走査面内におけるレンズ配置と光
路を示す概略図と走査方向と直角な面内におけるレンズ
配置と光路を示す概略図である。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
役関係にあり、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、その第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ている。第３図，第
４図，第５図及び第６図は、それぞれ第１実施例，第２
実施例，第３実施例及び第４実施例における特性を示
す。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）は非点収差を示し、実線がサジ
タル（Ｓ）方向、破線がメリディオナル（Ｍ）方向の収
差を表している。（ｅ）は走査の直線性の特性を示して
いる。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、Ｆナンバーの小さく広画角で、しか
も面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。
照しながら説明する。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図を示す斜視図で
ある。レーザー光源からの出力光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）
に、光ビーム１は、２枚のシリンドリカルレンズ2,3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。これはモーター（図示せず）等によって回転駆
動され、偏向をおこなう。その偏向反射面６によって、
被走査面12に走査スポットを形成する。ここで、その２
枚の球面レンズ8,9とトーリックレンズ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実施例の各々走査面内におけるレンズ配置と光
路を示す概略図と走査方向と直角な面内におけるレンズ
配置と光路を示す概略図である。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
役関係にあり、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、その第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ている。第３図，第
４図，第５図及び第６図は、それぞれ第１実施例，第２
実施例，第３実施例及び第４実施例における特性を示
す。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）は非点収差を示し、実線がサジ
タル（Ｓ）方向、破線がメリディオナル（Ｍ）方向の収
差を表している。（ｅ）は走査の直線性の特性を示して
いる。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、Ｆナンバーの小さく広画角で、しか
も面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。
第２実施例，第４実施例は第２結像光学系のトーリック
面を有するレンズにおいて偏向器側の面の走査方向の屈
折に関する曲率半径r10をr10＝０としたものである。こ
のことによって、加工が容易となりコストの低減ができ
る。
面を有するレンズにおいて偏向器側の面の走査方向の屈
折に関する曲率半径r10をr10＝０としたものである。こ
のことによって、加工が容易となりコストの低減ができ
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結像光学系が、補正過剰な球面収差を
持つように構成され、更に第２結像光学系が、偏向器側
から順に、偏向器側に凹面を向けた負のメニスカス球面
レンズ、偏向器側に凸面を向けた負の球面レンズとトー
リック面を有するレンズの３枚により構成され、前記の
条件を満足することによって全系の残存収差が良好に補
正されたＦナンバーの小さく広画角でしかも面倒れ補正
機能を有する光ビーム走査装置を提供するものである。
傍に結像する第１結像光学系が、補正過剰な球面収差を
持つように構成され、更に第２結像光学系が、偏向器側
から順に、偏向器側に凹面を向けた負のメニスカス球面
レンズ、偏向器側に凸面を向けた負の球面レンズとトー
リック面を有するレンズの３枚により構成され、前記の
条件を満足することによって全系の残存収差が良好に補
正されたＦナンバーの小さく広画角でしかも面倒れ補正
機能を有する光ビーム走査装置を提供するものである。
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
の装置の構成図、第３図は第１実施例における特性図、
第４図，第５図，第６図はそれぞれ第２実施例，第３実
施例，第４実施例の特性図である。 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
の装置の構成図、第３図は第１実施例における特性図、
第４図，第５図，第６図はそれぞれ第２実施例，第３実
施例，第４実施例の特性図である。 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 (2)
- 【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、その第１結像光学系による線状の結像の位
置近傍にその偏向反射面を有する偏向器、その偏向器で
偏向された光束を第２結像光学系を介して被走査面を走
査する光ビーム走査装置において、前記第１結像光学系
は走査方向に対し直角な方向にのみ光の収束効果を有
し、更に補正過剰な球面収差が生じるように構成され、
走査方向に対し直角な方向に関し、その偏光反射面と被
走査面とが幾何光学的共役関係をなし、前記第２結像光
学系は、偏向器側から順に、偏向器側に凹面を向けた負
のメニスカス球面レンズ、偏向器側に凸面を向けた負の
球面レンズとトーリック面を有するレンズの３枚により
構成され、次の条件を満足することを特徴とする光ビー
ム走査装置。 3.8＜fP/fV＜5.0 ……（１） 0.2f＜L2＜0.4f ……（２） 但し、ｆは全系の偏向方向の焦点距離、fP,fVはそれぞ
れ第２結像光学系の走査方向の焦点距離、走査方向と直
角な方向の焦点距離、L2は第２結像光学系のレンズ全長
である。 - 【請求項２】トーリック面を有するレンズは、その偏向
器側の面の偏向方向の屈折に関する曲率半径をr10とす
るとき、r10＝∞である特許請求の範囲第（１）項記載
の光ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224460A JPH0750258B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 光ビ−ム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61224460A JPH0750258B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 光ビ−ム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6378121A JPS6378121A (ja) | 1988-04-08 |
| JPH0750258B2 true JPH0750258B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=16814126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61224460A Expired - Fee Related JPH0750258B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | 光ビ−ム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750258B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5821711A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Fujitsu Ltd | 光学装置 |
| JPS60233616A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-20 | Canon Inc | 光学走査装置 |
-
1986
- 1986-09-22 JP JP61224460A patent/JPH0750258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6378121A (ja) | 1988-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |