JPS6186723A - 光ビ−ム走査装置 - 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】 （発明の分野） 本発明は光ビームを偏向して走査面上を走査させる光ビ
ーム走査装置に関するものであり、特に詳細には偏向さ
れた光ビームを２つの光ビームに分割し、一方の光ビー
ムを用いて均一かつ正確な、高精度の走査を行ない、他
方の光ビームを用いて同期信号を得ることのできる光ビ
ーム走査装置に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 近年、光ビームを用いて画像の読取りおよび／または記
録を行なうシステムが種々開発されている。このような
システムにおいては、光源から発せられた光ビームは、
回転多面鏡等の偏向器によって反射偏向されて、一定速
度で偏向方向に垂直な方向に送られる（副走査される）
走査面上を走査するようになっている。また上記のシス
テムにおいては偏向器により反射偏向された光ビームを
ハーフミラ−により２つの光ビームに分割し、一方の光
ビームを用いて−読み取りを行なうとともに、他方の光
ビームをグリッドに入射させて同期信号を得るようにし
たものも多く知られている。しかしながら、従来の走査
装置においては、光ビームを反射偏向して主走査を行な
わしめる偏向器は高速で駆動されているために振動によ
るウオブリングが生じやす（、このため偏向されて走査
面上を走査する走査線は副走査方向にゆがみをもったも
のになるおそれがある。また、特に偏向器として回転多
面鏡を用いた場合には、回転多面鏡の光ビームが入射す
る各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、この回転多面鏡の面倒れにより走査
線のピッチにむらが生じてしまうという問題がある。そ
こでこの面倒れ等を補正するためにシリンドリカルレン
ズ等の光学系を偏向器と走査面の間に設けるようにした
走査装置が従来種々提案されており、その−例を第３図
および第４図を参照して説明する。

レーザ光源１０１から発せられた光ビーム１０２は、ビ
ームエキスパンダ１０３により適当な太さにされた後シ
リンドリカルレンズ１０４を通過して、偏向器である回
転□多面鏡１０５に回転多面鏡の回転軸に垂直な線像と
して入射し、回転多面！１１０５が矢印ｍ方向に回転す
るのに伴って反射偏向される。第３図はこの反射偏向さ
れた光ビーム１０２の光路を前記回転軸と平行な方向か
ら見た概略図であり、第４図は前記光路を前記回転軸と
垂直な方向から見た概略図である。まず第３図により偏
向された光ビーム１０２の主走査について説明すると、
前記回転多面鏡１０５により反射偏向された光ビーム１
０２は光路上に設けられた走査レンズ１０６に入射し、
この走査レンズ１０６に平行光として入射した光ビーム
１０２はさらに、光路上に設けられ、走査に必要な量の
光ビームを透過し、残りの光ビームを反射するように設
定されたハーフミラ−１０８に入射し、このハーフミラ
−１０８を透過した光ビーム１０２ａは、走査レンズ１
０６の焦点距離ｆＩＯＧだけ走査レンズ１０６から離れ
て設けられた走査面１０９上に集束し、ａｌからａ２の
範囲で矢印へ方向にくり返し主走査が行なわれる。また
前記走査レンズ１０６とハーフミラ−１０８との間には
主走査方向に延びｌＣシリンドリカルレンズ１０７が設
けられているが、これは入射した光を主走査方向と垂直
方向（副走査方向）にのみ集束させるレンズとなってお
り、第３図においては光ビーム１０２を透過させるだけ
である。一方、前述したように前記回転多面鏡１０５は
面倒れ等を生じることが多く、これを補正するシステム
をＷｉ４図により説明する。

回転多面鏡１０５により反射された光ビーム１０２は前
記走査レンズ１０６に入射した後、走査レンズを通過し
てやや広がった光ビーム１０２を前記走査面１０９上に
副走査方向く第３図において紙面と平行な方向）にのみ
集束させるシリンドリカルレンズ１０７に入射する。こ
の時、回転多面鏡１０５に面倒れ等がなく、駆動されて
いれば光ビームは図中の実線で示す光路を通るが、回転
多面鏡に面倒れ等があって、回転多面鏡１０５の反射ミ
ラー１０５ａが１０５ａ′の方向にずれた場合には光路
は図中一点鎖線で示す光路に移動してしまうことになる
。しかし実線で示す光路中の光ビームも一点鎖線で示す
光路中の光ビームも前記反射ミラー１０５ａ上の同一の
点から発せられた光であることから、前記シリンドリカ
ルレンズ１０７は実線の光ビームも一点鎖線の光ビーム
もともに走査面１０９上の同一位置ａ３に集束させるこ
とができるので、面倒れ等により第４図の上下方向に光
ビームの光路がずれてもそのずれを補正することが可能
となる。このように面倒れ等の補正がなされた光ビーム
１０２ａは矢印Ｃ方向に副走査される走査面１０９上を
矢印へ方向に主走査する。また、光ビーム１０２のうち
前記ハーフミラ−１０８により反射された、光ビーム１
０２ｂは第４図において、ハーフミラ−１０８の下方で
集束し、副走査方向に延びて設けられた同期信号を得る
だめのグリッド（図示せず）に入射し、グリッドを通過
した光ビームは光検出器（図示せず）により検出される
。

しかしながら、上記のような光学系により偏向器の面倒
れ等の補正を行なう走査装置においては補正のためにシ
リンドリカルレンズを用いているために、実際には光ビ
ームはすべてが正確に走査面上で結像するのではなく結
像位置の軌跡は第２図の破線Ｂで示すようにわん曲して
しまうという問題がある。この像面わん曲は走査レンズ
のレンズ枚数を増加させていけば、かなりの程度まで補
正することができるが、この方法はコストの点からみて
現実的ではなく、走査レンズのレンズ枚数をコストを考
慮にいれて現実的な枚数に抑えるとく例えば３枚）、像
面わん曲を大きく減少させることは困難であり、高精度
な走査を行なうことができなくなってしまうという不都
合がある。また上記のような走査装置においては光ビー
ムを分割するためのハーフミラ−に加えて、シリンドリ
カルレンズを設けるなど光学系が複雑になり、コストも
上昇してしまう等の問題もある。

（発明の目的） 本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、複雑な光学系を用いることなく偏向器のウオブリン
グ、面倒れの補正を行なうとともに、光ビームの走査面
上における像面わん曲を小さくして均一かつ正確な、高
精度の走査を行なうことのできる光ビーム走査装置を提
供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、光ビームの光路において
、偏向器と走査面の間に走査レンズを設け、さらにこの
走査レンズと前記走査面の間の光路上に光ビームを２つ
の光ビームに分割し、一方の光ビームを前記走査面上に
副走査方向にのみ集束させる凹面シリンドリカルハーフ
ミラ−を設けたことを特徴とするものである。

レーザ光源から発せられた光ビームはシリンドリカルレ
ンズ等からなる入射光学系により、前記偏向器に偏向器
の駆動軸に垂直な線像として入射せしめられており、偏
向器により反射偏向された光ビームは前記走査レンズお
よび前記凹面シリンドリカルハーフミラ−により走査面
上に集束され走査が行なわれる。一方前記シリントリカ
ルハーフミラ−により分割された他方の光ビームは光路
上に設けられたグリッドに入射し、前記グリッドを通過
した光ビームはグリッドの背後に設けられた光検出手段
により検出されて同期信号を発生させる。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実１１ＭＭ様について説
明する。

第１図は本発明の一実ＩＩＡ態様による光ビーム走査装
置の概要を示す斜視図である。

レーザ光源１から発せられた光ビーム２はビームエキス
パンダ３およびシリンドリカルレンズ４を経た後、矢印
ｍ方向に回転する回転多面１ｔ５にこの回転多面鏡５の
回転軸に垂直な線像として入射して反射偏向される。反
射偏向された光ビーム２は複数枚のレンズを組み合わせ
てなる走査レンズ６に入射後、光路上に主走査方向に延
びて設けられた凹面シリンドリカルハーフミラー、０に
入射する。このシリンドリカルハーフミラー、０は入射
した光ビーム２のうち、走査に必要な世の光ビーム２ａ
を反射し、残りの光ビーム２ｂを透過するとともに、反
射した光ビーム２ａを走査面９上で副走査方向にのみ集
束させるものとなっている。また前記走査レンズ６から
前記凹面シリンドリカルハーフミラー、０までの距離ａ
と凹面シリンドリカルハーフミラー、０から前記走査面
９までの距離すとの和は走査レンズ６の焦点距離である
ｆ６と等しくなっている。従って前記回転多面１５のウ
オブリングや面倒れの有無にかかわらず光ビーム２は走
査面９上に集束し、矢印Ｃ方向に副走査される走査面９
上を矢印六方向に主走査する。

ところで走査面上に正確に結像すべき光ビームは、実際
には前述のようにレンズを経るとｍｉｉわん曲が生じて
しまっていたが、従来のシリンドリカルレンズに代えて
凹面シリンドリカルハーフミラ−を用いたことによる本
発明の像面わん曲の低減効果について第２図を用いて説
明する。

前記回転多面Ｊ１５が光ビーム２を４０°　（±２０°
）の偏向角度で偏向し、偏向された光ビームが３枚のレ
ンズからなる焦点距離ｆ６＝５４４ｍｍのｆθレンズを
経てシリンドリカルレンズまたは凹面シリンドリカルハ
ーフミラ−の作用により走査面９上に３８０ｍ（±１９
０ｍ＞の範囲でシリンドリカルレンズまたはハーフミラ
−から８５１１１Ｉｌはなれた走査面９上を主走査をす
るように設定された走査装置において、シリンドリカル
レンズを用いた場合にはｆθレンズを調整してもなお像
面わん曲の両端における走査面９から結像位置までの距
ｗＩＣは４．７ｍとなる。また、この時に回転多面鏡に
±６０″の面倒れが生じているとすると走査線のピッチ
むらは１０μｍとなり、ピッチむらの補正精度も低下し
てしまう。一方、本発明におけるようにシリンドリカル
レンズに代えて凹面シリンドリカルハーフミラ−を用い
た場合にはＣ−０，５ｍと像面わん曲は大きく減少する
。また、上述したのと同様の而倒れが生じた場合には走
査線のピッチむらは１．４μｍとなり１面倒れによると
ッチむらの補正精度も格段に向上する。

一方前記凹面シリントリカルハーフミラ−１０を透過し
た光ビーム２ｂは光路上に設けられたグリッド１１に入
射する。このグリッド１１を通過した光ビームはグリッ
ド１１の背後に設けられた集光バー１２により集光され
、集光された光は集光バーの両端に設けられた光検出器
１３により検出され、この集光バーおよび光検出器から
なる光検出手段により走査位置が検出され、同期信号が
得られるようになっている。前記グリッド１１は格子の
間にゴミ、ホコリ等が入りこみやすく、このゴミやホコ
リが格子間を塞ぐと、その位置での光ビームの検出が行
なえなくなることがあるが、本発明の走査装置において
は前記走査レンズ６および凹面シリンドリカルハーフミ
ラー、０の作用により、グリッド１１に入射する光ビー
ム２ｂはグリッド１１の格子と平行な方向を長手方向と
する楕円像となっているため、多少のゴミやホコリがグ
リッドに付着していてもその検出が妨げられることはな
い。なお前記光検出手段は上記のような集光バーおよび
光検出器からなるものに限られるものではなく、例えば
多数の光検出素子を連設してなる光検出器が直接グリッ
ドの背後に設けられるようなものであってもよい。

本実Ｍ態様においては、回転多面鏡に光ビームを線像と
して入射させるためにシリンドリカルレンズを用いてい
るが、このシリンドリカルレンズもシリンドリカルミラ
ーに代えることができる。

また本実施態様においては回転多面鏡に線像として入射
した光ビームは編向されて主走査方向に関して平行光と
して走査レンズに入射しているが、この偏向された光ビ
ームは必ずしも平行光である必要はなく、光ビームが平
行光でない場合には前記走査レンズは走査面から自らの
焦点距離だけ離れて設けられるのではなく、光ビームを
走査面に集束させるのに適当な位置に設けられるように
すればよい。さらに、偏向器としては回転多面鏡以外の
ガルバノメータミラー等も用いることができることは言
うまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ビーム走査装置によれ
ばシリンドリカルハーフミラ−を用いたことにより、偏
向器のウオブリングや面倒れの補正を行なうとともに、
像面わん曲を大きく低減させることができるので高精度
な走査を行なうことができる。また凹面シリンドリカル
ハーフミラ−を用い、ハーフミラ−による反射光を走査
に用いたためにシリンドリカルレンズを用いた場合にそ
の表裏面の反射によって生じる光ビームの干渉パターン
を防止できるとともに、半導体レーザなど波長にバラつ
きのある光を用いた場合には色収差を軽減させることが
できる。すなわちシリンドリカルレンズを用いた場合に
はｆθレンズとともにシリンドリカルレンズにおいても
色収差の補正を行なうことが望ましいが、走査長以上の
長さを有するシリンドリカルレンズを色収差をなくすた
めに単レンズ以外で構成することは困難であったのに対
して、凹面シリンドリカルハーフミラ−においては色収
差の補正をする必要がないことから良好な画質の画像を
得ることができる。また、コストの面からみてもシリン
ドリカルレンズはレンズ材料を用い、しかも両面を加工
しなければならないが凹面シリンドリカルハーフミラ−
は片面に反割膜を蒸着すればよく、また同じ焦点距離ｆ
のものを得ようとする場合、レンズの曲率半径Ｒ１はＲ
ＩＬ＝、ｆ／２であるのに対してミラーの曲率半径Ｒ２
はＲ２軛２ｆであり、凹面シリンドリカルハーフミラ−
の方が加工が容易であり、低コスト化をはかることがで
きる。また従来は面倒れ等の補正と光ビームの分割を行
なうためにはシリンドリカルレンズとハーフミラ−をそ
れぞれ設ける必要があったのに対して、本発明ではシリ
ンドリカルハーフミラ−を１つだけ設ければよいので光
学系が簡単になるとともにコストの低減もはかることが
できる。さらにシリンドリカルハーフミラ−を透過した
光ビームは、同期信号を得るためにグリッドに入射する
際にグリッドの格子方向に長い像となっているために、
グリッドにゴミやホコリ等が付着していても確実に検出
され易いものとなるなどその実用上の価値は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様による光ビーム走査装置の
概要を示す斜視図、 第２図は光ビームの像面わん曲を説明するための概略図
、 第３図は従来の走査装置における光ビームの光路を偏向
器の駆動軸と平行な方向からみた概略図、第４図は従来
の走査装置における光ビームの光路を偏向器の駆動軸と
垂直な方向からみた概略図である。 １・・・レーザ光源　　　　　２・・・光ビーム・５・
・・回転多面１　　　　　６・・・走査レンズ９・・・
走査面 １０・・・凹面シリンドリカルハーフミラー、１・・・
グリッド 第２図 （自剖手続補正書 特許庁長官　殿　　　　　　　　　　　昭和５９年１１
月８日特願昭５９−２０８８３４号 ２、発明の名称 光ビーム走査装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　
　　　富士写真フィルム株式会社４、代理人 東京都港区六本木５丁目２番１号 ６、補正により増加する発明の数　　　な　　し７、補
正の対象　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄８、補
正の内容 １）明細書第１４頁第２０行 「片面に」を「片面を加工して」と訂正する。 ２）同第１５頁第４行

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定速度で連続的に副走査方向に送られる走査面上に、
   偏向器により反射偏向された光ビームを主走査方向に走
   査させる光ビーム走査装置において、ビーム光源から発
   せられた光ビームを前記偏向器に該偏向器の駆動軸に垂
   直な線像として入射させる入射用光学系、前記偏向器に
   より偏向された光ビームの光路上に設けられた走査レン
   ズ、この走査レンズと前記走査面との間の光路上に設け
   られ、前記走査レンズを通過した光ビームを２つの光ビ
   ームに分割し、一方の光ビームを前記走査面上に副走査
   方向にのみ集束させる凹面シリンドリカルハーフミラー
   、該凹面シリンドリカルハーフミラーにより分割された
   他方の光ビームの光路上に設けられたグリッド、該グリ
   ッドの背後に設けられ、グリッドを通過した光ビームを
   検出する光検出手段からなることを特徴とする光ビーム
   走査装置。