JPS6017714A - 平面走査機構 - 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】 本発明は、平面走査機構に関し、特にレーザ光等の平行
光束を回転多面鏡と組合せレンズと鏡とによシ走査する
平面走査機構に関する。

従来、平面走査機構としては、 （イ）回転多面鏡とレンズとによる平面走査機構と（ロ
）回転多面鏡と凹面鏡とによる平面走査機構とが用いら
れてきた。

しかし、後者（ロ）の機構では、凹面鏡に投影した像面
にわん曲があるため、精密な光点を平面板上に走査する
ことが困難である欠点があシ、前者（イ）の機構では、
光束を走査面に垂直に投影することが困難である欠点が
あった。

さらＫ、前者は光束を走査面に対して垂直に投影できな
いときは、回転多面鏡の回転角に対する平面走査の長さ
が走査面の高さによυ変わるため、走査位置の精密な位
置決めが困難である欠点もあった。

本発明の目的はかかる従来欠点を除去した平面走査機構
を提供することにある。

本発明によれば光源から発せられる平行光束を反射させ
る回転多面鏡と、第１の面を平面とし第２の面を回転多
面鏡面の上記第１の面による像を中心とする前記第２の
面を凸面とする第１の凸レンズと、上記第１の凸レンズ
の次に位置する第３の面を回転多面鏡面の像を中心とす
る球面の凹面とし第４の面を光束の焦点を中心とする球
面の凸面とし屈折率が第１の凸レンズの屈折率よ）も犬
なる材質からなる第２の凹レンズと上記第２の凹レンズ
の次に第５の面を光束の焦点を中心とする球面の凹面と
し第６の面を回転多面鏡面の像を中心とする球面の凸面
とし屈折率が第２の凹レンズの屈折率よシ小なる材質か
らなる第３の凸レンズとを間隙を有し、または対向面を
密接して配設してなる組合せレンズと、上記組合せレン
ズの次に凹面を有する放物面鏡を放物面鏡の焦点を上記
回転多面鏡の反射面の前記組合せレンズによる像と一致
させて配設したことを特徴とする千面走を機構が得られ
る。

以下、本発明の原理を実施例図面を参照して説明する。

第１図は本発明一実施例の斜視図であシ、第２図はその
平面図である。

第１図に示す如く図示省略した光源からの平行光束１を
回転多面＠２の鏡面２ａで反射させて組合せレンズ３へ
入射させる。組合せレンズ３は間隙ａ、ｃを設けて配置
した第１．第２．第３の各レンズ３ａ、３ｂ、３Ｃで構
成する（第２図）。

次に、この組合せレンズ３を出射した平行光束１を組合
せレンズ３の後方に配設した放物面鏡４に入射させ、放
物面鏡４から反射した平行光束１を組合せレンズ３と放
物面鏡４との間に傾斜角をもたせて配置した平面鏡５で
折シ返えし、下方に配置した走査面６に投影する。

組合せレンズ３の第１．第２．第３の各レンズ３ａ、３
ｂ、３ｃの屈折率をそれぞれＱｓ　＊　”ｔ　＋　”ｓ
とする。

屈折率の大小は次式で示す関係に選ぶ。

ｎ、　（ｎ、　、　ｎ、　）　ｎ、・・・・・（式１）
この粗合せレンズ３の各レンズ３ａ、３ｂ、３Ｃの両面
を第２図に示す如く回転多面鏡２の鏡面２ａに近い側か
ら順Ｖｃ３ａＩｔ３ａ２＊３ｂ１ｅ３ｂ＊ｅ３Ｃｘ＊３
ｃ、面とする。

第１のレンズの３ａ、面の前方の無限遠点を物点とし、
第１のレンズの３ａｘ面を平面とし、第２゜第３のレン
ズの３ｂ２，３０１面を物点の像を中心とする球面にし
、第２．第３のレンズの３ａ！、３ｂ１゜３ｃ、面を鏡
面２ａの像を中心とする球面にする。

放物面鏡４の焦点を鏡面２ａの像に一致させて配置する
。

この配置で、回転多面鏡２を回転させるのに伴って鏡面
２ａで反射して走査する光束を放物面鏡４で、さらに反
射させて走査面６に垂直に投影する。

以−ヒの本発明による配置で、放物面鏡４は鏡面２ａ’
に中心として走査する光束に対して、ザイデルの非点収
差を生じない。

また組合せレンズ３の３ａｚｔ３ｂ、、３Ｃ，面はザイ
デルのコマ収差・非点収差を生じない。さらに組合せレ
ンズ３の３　Ｊ　＋　３　Ｊ　＋　３０＋面はザイデル
の球面収差・コマ収差・非点収差を生じない。従りて各
々の面はザイデルの非点収差を生じない利点がある。

さらに、次に説明するように、前述の本発明配置を満足
した上で各面の曲率半径および各面間の距離を調整して
、光学系全体として球面収差および像面わん曲を打消す
ことができる。

また、コマ収差は十分小さい。

回転多面鏡２の鏡面２ａと第ルンズの３ａ。

面との間の距離なＫとし、以下順に第３レンズの３Ｃ２
面までの各面間の距離を７．ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。

３レンズの３ｃ、面から放物面鏡４までの距離を１とし
、放物面鏡４から平面鏡５を介した走査面６までの距離
なｈとする。

第１から第３のレンズの３ａｌ＋３３２＋３Ｊ。

３ｋ）２，３Ｃ１ｔ３Ｃ２１Ｂ１の曲率半径’＜ｒ２　
Ｉ’ｓ　ｌｒ４１ｒ５＊ｒ６　とする。

放物面鏡４の焦点距離ｉｆとする。

放物面鏡４の焦点距離を次式で示す組合せレンズ３の像
面わん諭の曲率半径Ｒと等しくする。

この条件により、組合せレンズ３の像面わん曲と放物面
鏡４の像面わん曲とで打消し合う。このため、光学系全
体として像面わん曲を生じない特数を有する。

次式の条件で、放物［ｆｌ鏡４を含めた光学系全体で球
面収差を打消す。

１ −−−−０　・・・・・（式３） この式において、光軸に平行に高さＨｌで第ルンズ３の
３ａ、面に入射した光線が第１から第３のレンズの３ａ
２．ａｂｔ、３ｂｔ、３Ｃｘ＋３Ｃｚ面および放物面鏡
４と交わる高さをＨ２，Ｈ８，Ｈ，、Ｈａ　、　Ｈａ　
、　）１７　とする。さらに、その他のパラメータを以
下に示す。

Ｑｓ１＝　０ Δ（町）□＝Ｏ 心五）５＝開暑居 △（可）６−；＋て ＩＩ、　＝　Ｈ。

３ １１・−■ ６ Ｈ・＝Ｍ ８２　ｔ　Ｓ′２１　ｂ　３１　ｓ′３ｇ　ｓ４１　ｓ
／、　ｌ　ｓＩＩ　９　８’５　ｌ　ｂ　１１　ｌ　ｂ
’６１　Ｌ）　？は、レンズの曲から左へ測った距離と
する。

これらを与える式を以下に示す。

ｔ、＝ｎ、・１（ ｒｚ　＝　１’２＝　”ｚ　＝　ｔ：　＋１Ｓｓ＝　Ｓ
；　＋　ａ ｒｓ　”　”ｓ　＝　”ｓ　＝　ｒｚ　＋　ａ＜−−一
＞＝’ｎ、・（止−−！／−）ｒｓ　Ｓｓ　ｒ３Ｓｓ ｒ、＝８’４　−８４　＝　８’３　＋　ｂｔ、　＝　
ｒ、−１−ｂ ｒ、＝３；＝　ｓ、＝ｓＳ＋ｃ ｔ、＝ｔ４＋ｃ Ｓｓ　””　Ｓ’！　＋　ｄ ｒａ　−”ａ　−Ｌ＊　＝　ｊ’ｓ　＋　ｄ８７　””
　８’６　−ト　１ 式３を満足させるため光学系全体として球面収差を生じ
ない特徴る有する。

放物面鏡４のみにコマ収差がある。

走査面６の光点のコマ収差によるゆがみＹＹ次式ここで
、Ωは、光束が放物面鏡４の光軸と成す角であシ、θは
、走査面における光束の広がシ角である。他方、広がシ
角θ、波長人の光束の走査面での光点の直径ｄｍを次式
で示す。

状 ｄ７７１＝−・・・・・・・・・（式５）％式％ これは、光点の直径ｄに比べて十分小さいゆがみである
。すなわち、コマ収差は十分小さい％徴がある。

仄に式１、式２、式３を満足し、コマ収差が十分小さい
本発明の実施例を示す。

第１の実施的の諸元数を示す。

ｎ、　＝　ｎ、　＝１．５１、ｎ２＝ｌ、７２、　ｋ＝
９　（ｈ、１ｍ、　ｌ＝１５ｍｍ。

ａ＝Ｏｍｒｎ、　１）＝＝３５ｍｍ５ｃ＝５０ｖａ、　
ｄ＝＝　１５ａｍ、ｒ２−ｒＢ　＝１５０．９　ｍｎｓ
　’４　””　１２７０．’Ｊｇｉ　、１ｒｓ　＝１３
２０．９ｍｍ、　ｒａ　＝２４９．４ｍｍ、ｋ＝　１１
２１．０ｍｍ　。

ｇ＝８７１．６ｍｍ、ｈ＝１８５，２１ｎｎ１ｄ−５０
μｌｎ１λ＝０．５μｍ、Ω＝０．５のとき、Ｙ＝０．
５μ＠第２の実施例の諸元数を示す。

”１　＝　ｎｓ　−１，５１６、ｎ、　＝１．７１７、
ｋ＝９０ｒｎｘ、　１ｌ＝ｉ　５ｍ５ｔ、　ａ＝ｏｍｒ
ｎ、　ｂ＝３５ｍｇ、””５３ｉｎ、　ｄ＝１５Ｍ、１
１　＝ｒＢ　＝１５１．５Ｂｉ、　ｒ４　＝１３２９．
０ＢＩＢ。

ｒＨ＝１３８．２．０ｍｍｖ　ｒ、　＝２５５．２ｍ＋
ａ、ｋ＝１１２０．１ｍｍ。

ｙ＝ｓ　６４．９＋ｌ１ｌＩｋ　１ｉ＝１７０．４ｍｍ
。

ｄ：＝５０μｍ、λ＝０−５μＢ、Ω＝　０．５　ノと
きＹ＝０．４μｍ 第３の実施ｆ１１の諸元数を示す。

”Ｉ　＝”ｓ　””１．５１、ｎ、＝１．７２、ｋ＝１
００ｍｍ、ｓ　Ｉ）＝１５ｍｎ、ａ＝ＱＨＨ、ｂ＝３５
Ｍｇ　、　ｃ＝５７ｍｍ、　ｄ、＝１５ｍｍ、ｒ２＝ｒ
３＝１６６ｎｎｎ、　ｒ４　＝　１．３９４．６ｍｍ、
ｒ、＝１４５１．ｍｍ、１’ｏ　＝２７２．５ｍｍ、　
ｋ＝１２１９．４ｙｒ、ｍ、　、！ｉｌ’＝９４７．Ｏ
ｍｒｃｓｈ＝２００．７ｍ＋ａ。

ｄ＝５０ｔｔｒＢ、λ：Ｑ、５．／ＡＨ，Ω＝０．５の
とさ、Ｙ＝０．５μｍ０ 第４の実施例の諸元数を示す。

■＋　＝Ｉ１ｇ　＝１．５１、ｎ、＝１．．７２、ｋ＝
１１５ｍｍ５　Ａ＝１５ｍｍ。

ａ＝　ｏ　ｍｎ、ｂ＝３０ｍｍ、、　Ｃ＝７１ｍｍ、ｓ
　ｄ＝１５ｒｐｍｓｒ２　＝ｒ　３　＝１８８．７＠ｉ
、　ｒ、　＝：　１５７５．１ｍｍ　、ｒ、＝＝１５４
１３．　ｈａ。

ｒ６＝３０７．４．ｘｍ、　ｆ−＝１３６８．２ｉｉ、
＆＝１０６０．９ｚｍ、ｈ＝２２ａｓ闘、。

ｄ＝５０μｍ、λ＝０．５μ＠、Ω＝０．５のとき、Ｙ
＝０．６／ｊｆｉ０第５の実施的の諸元数を示す。

ｎ、　＝ｌ’ｌ、　＝ｌ、５１、ｎ、＝１．７２．１（
＝＝７５ｍ３　／＝１５ｍｍ、ａ　＝　Ｏ順、ｂ＝３０
ｔｍ、Ｃ＝４０ｎｎ　、　ｄ＝１５ｍｍ、ｒ２＝ｒ、＝
１２８．３＋＋＋ｍ、ｒ４＝１０８０．４ｍｍ、ｒ、　
：＝１１２０．４ｍｍ、ｒａ　＝２１１．１ｚｍ、ｋ＝
９４７．３酵、ｇ：＝７３．６．２ｍｍ。

ｈ＝　１５４．４ｍｍ　。

ｄ＝５０μ＠、λ＝０．５μｍ、Ω＝０．５）とき、Ｙ
＝０．４μｍ０ 本発明実施例により明らかなように、式１、式２、式３
を満足し、コマ収差の十分小さい平面走査機構が得られ
る。

以上、本発明は、 （１）光学系全体で像面わん曲を生じない。

（１１）走査面に垂直に投影する。

（ｉｔｉ）　非点収差を生じない。

（１φ　光学系全体で球面収差を生じない。

（■）コマ収差は十分少なくなる。

等の特徴を有すため精密な光点を精密に位置決めして平
面走査することができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

グシ１図、第２図は本発明の実施例の斜視図および１′
面図である。 〔図中の符号〕 １・・・・・・平行光束、２・・・・・・回転多面鏡、
２ａ・・・−（回転多面針誌の）鏡面、３・・・・・・
組合せレンズ、３ａ・・・・・・第１のレンズ、３ｂ・
・・・・・第２のレンズ、３Ｃ・・・・・・第３のレン
ズ、４・・・・・・放物面鏡、５・・・・・・平面鏡、
６・・・・・・走査面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源から発せられる平行光束を反射させる回転多面鏡と
   、第１の面を平面とし第２の面を回転多面鏡面の前記第
   １の面による像を中心とする前記第２の面を凸面とする
   第１の凸レンズと、前記第１の凸レンズの次に位置する
   第３の面を回転多面鏡面の像を中心とする球面の凹面と
   し第４の面を光束の焦点を中心とする球面の凸面とし屈
   折率が第１の凸レンズの屈折率よシも大なる材質からな
   る第２の凹レンズと前記第２の凹レンズの次に第５の面
   を光束の焦点を中心とする球面の凹面とし第６の面を回
   転多面鏡面の像を中心とする球面の凸面とし屈折率が第
   ２の凹レンズの屈折率よシ小なる材質からなる第３の凸
   レンズとを配設してなる組合せレンズと、前記組合せレ
   ンズの次に凹面を有する放物面鏡を放物面鏡の焦点を前
   記回転多面鏡の反射面の前記組合せレンズによる像と一
   致させて配設したことを特徴とする平面走査機構。