JPS63106618A - 面倒れ補正機能をもつ走査光学系 - Google Patents

面倒れ補正機能をもつ走査光学系

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JPS63106618A
JPS63106618A JP61250722A JP25072286A JPS63106618A JP S63106618 A JPS63106618 A JP S63106618A JP 61250722 A JP61250722 A JP 61250722A JP 25072286 A JP25072286 A JP 25072286A JP S63106618 A JPS63106618 A JP S63106618A
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JP
Japan
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deflector
optical system
scanning
scanning direction
scanned
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JP61250722A
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English (en)
Inventor
Kenichi Takanashi
健一 高梨
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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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】 発明の目的 (者業上の利用分野) この発明は面倒れ補正機#ipを持つ走査光学系、特に
その主走査方向面内の像面湾曲が良好に補正され次走査
光学系に関する。
(従来技術) 従来、回転多面鏡のような偏向反射面を用いた光ビーム
定青光学系において、偏向走査された光ビームの進行方
向が、偏向反射面の法線がその回転に伴って形成される
面に垂直な面で変化しても、被走査面すなわち多くは感
光体面上で、走査線のピッチムラとして現れないような
光学系が種々提案されている・ これらの光学系においては、偏向反射面と被走査面との
間にアナモフィックな光学系を配置し、光学系の主軸と
走査線を含む方向面(主走査方向)内では光束を被走査
線上に集束し、これと垂直な方向(副走査方向)面内で
は偏向反射面と被走査面とを幾何光学的に共役な関係と
なるように配置している。このような光学系の中、例え
ば特開昭50−93720号においては、このよう表ア
ナモフィック光学系としてシリンドリカルレンズを用い
ているが、良好な画像を得るためにはシリンドリカルレ
ンズを被走査面近くに配置しなければならない。しかし
、そのような配置にすると、書き込み幅が大きくなると
、それに伴いシリンドリカルレンズも広幅のものが8侠
となり、コスト高となる。特開昭60−100118号
では、トーリック面を有するレンズを用いて上記の問題
、を回避しておシ、主走査方向の像面湾曲は良好に補正
されているが、走査線のピッチムラ除去に関しては十分
な検討が加えられていない。
(この発明が解決しようとする問題点)この発明は、偏
向器と被走査媒体の間に配置される走査用の結像系を、
偏向器側から順に、負の屈折力を有する球面メニスカス
単レンズ、正の屈折力を有する球面メニスカス単レンズ
、偏向器側忙副走査方向に負の屈折力をもつシリンダ面
と、被走査媒体側に主走査方向と副走査方向とでそれぞ
れ異なった正の屈折力をもつトーリック面を持つ琳レン
ズで構成し、コンパクトな光学系で偏向器の偏向反射面
の倒れを補正し、被走査媒体8上でビーム走齋速度が一
定で。
かつ主走査方向と副走査方向のビーム桔鐵幅の小さい走
査光学系を得ようとするものである。
発明の構成 (問題点を解決する次めの手段) この発明においては、走査光学系は、第1図に示すよう
に光源部1、該光源部から出射される光束を線状に結像
する第1の結は光学系2、該線状結像光の近傍に偏向反
射面を有する偏向器3、該偏向器3で偏向された光束を
被走査媒体8上に結像する第2の結像系5〜7からなり
、該第2の結像系は偏向器側から順に、負の屈折力を有
する球面メニスカス単レンズ52.正の屈折力含有する
球面メニスカス曝レンズ6、偏向器側の面が偏向面と直
交する方向に負の屈折力をもつシリンダ面と、被走査媒
体側に偏向面と成されており、上記光源部1から出射す
る光束の中心光線aと上記第2の結像系の光軸すとのな
す角をα、上記中心光線と上記光軸の交点を原点とし、
上記光軸bf:X軸とする直交座標系において、上記偏
向器3の回転中心の座標をxp1yp1上記偏向器3の
回転によって偏向されたと−ムの中心光線が上記第2の
結像系の光軸とのなす角をθ、上記偏向器が面数Nの回
転多面鏡であり、それに内接する円の半陛をRとしたと
き、 4π θ〈αく丁−θ    ・・・・・・U)0 ≦Xp≦
RF cog −−−−−−−(2)0 ≦ y ≦R
−sin−!−・・・・・・(3)の条件を満足する。
また、上記第2の結像系の副走査方向における結像横倍
率をβ、主走査方向の合成焦点距離tfM としたとき −4,7(β  (−2,7・・・・・・ (4)−3
4,2(β/ (VfM) <−9,3・・・・・・ 
(5)を満足する口 (作用) 第10図ないし第12図を参照して、走査光学系は、周
知のように光源あるいは光源と集光装置からなる光源装
置l、該光源装置から出射する光束を主走査方向の面内
で線状に結像する線縁結鍬光学系2%その光束が線状に
収斂する位置の近傍に偏向反射面4を有する偏向器3、
偏向器3と被走査媒体8との間に偏向器側から負メニス
カスレンズ5、正メニスカスレンズ6及びトーリック面
を持つレンズ7が配置され、それらの光学系によって被
走査媒体8上に結像スポットを形成し、偏向器3の回転
に伴い被走査媒体8上をビームスポットが走査する◎こ
の光学系において、副走査方向面内においては、第12
図に示すように、光源iから出射し九光束は線像結像光
学系2によりて偏向器3の反射面4の近傍に線状に結像
される。そして、この面内におけるレンズ5.6.7の
合成屈折力は、第11図に示す主走査方向面内の屈折力
と異なシ、偏向反射面4と被走査媒体8を幾何光学的に
ほぼ共役な関係にする。この念め、製作誤差その池の原
因で、偏向器3の回転中に反射面4が主走斎モ面と委直
な方向に傾いて4′のように変化しても、レンズ系5.
6.7を通過する光束は破線のように変化するが、被走
査媒体8上での結は位置の変化は殆んどない。
しかし、このような光学系において、偏向器3が回転多
面鏡の場合、その回転中心軸は一般に反射面4上にない
ので、第13図に示す展開図のように、線上結鐵点Aは
一般には反射面4上にはなく、そのずれの量ΔXは偏向
器が回転するにりれて変化する。この場合、線像の位置
人の共役縁の位置A′は被走査媒体8からΔにだけずれ
た位置に生じる。レンズ5.6.7による偏向器と被走
査媒体の副走査方向の共役関係における結像横倍率をβ
とすると、このずれの景ΔX′は次式で与えられる。
Δガニ βΔX 偏向器3の回転によって偏向され次ビームの中心光線が
、レンズ5.6.7の光軸と主走査乎面内でなす角をθ
とし、θと上記ΔXの関係を第14図に示す。図中Rは
回転多面鏡の内接円半径を示す口″!た、第11図は、
偏向器3に入射する光束の中心光線はレンズ5.6.7
の光軸と垂直な配置となっているが、主走査モ面内での
角αを変化させることによってもこのずれの惜ΔXは変
化する。多面鏡の内接円半iRを一定として、角度αの
変化によってθとΔXの関゛係がどのように変るかを第
15図に示す0例、tばガルバノミラ−のように回転中
心軸が反射面と一致する場合にはこのようなΔXの変動
は生じない@しかし、一般の回転多面鏡においてはΔX
の変動が生じると同時に、それと直交する方向にも線像
位置が変化する。このため線けは回転多面鏡の回転に伴
い2次元的に移動し、かつレンズ光軸に対して一般に非
対称に移動する。このようなビームスポットの位置ずれ
は光走査装置の像面湾曲であるが、被走査媒体の有効走
査領域の全域にわ九り、主走査方向と副走査方向の両方
向について像面湾曲を良好に補正する必要がある。ま次
、主走査方向については、走査されるビームの等速度性
、すなわちリニアリティも良好に補正されなければなら
ないことも勿論である。
第1図に示すこの発明の光走査装置の実施例について、
条件(1)の下限は中心光線aがfθ性能を有する第2
の結像系の有効偏向領域外に位置するために必要な条件
であり、上限は被走査媒体面8に入射した光束が反射散
乱され、再び偏向器3で反射された光束が被走査媒体上
に形成されるゴースlが被走査媒体の有効走査領域外に
あるための条件である0 条PF (2) (3)は第14図、第15図に示した
線像と反射面との距離の変動が出来るだけ小になるよう
に定められたものである。
また、条件(4) (5)は偏向器として回転多面鏡を
用いた場合に主走査方向、副走査方向の結像幅が小にな
夛、かつ、それぞれが被走査媒体近傍に結像するための
条件で、両条件の下限を越えると副走査方向の結像幅が
増大し、被走査媒体上におけるビーム径のバラツキが増
加する。また、上限を越えると結像幅は小さいが、レン
ズ径及び回転多面鏡の大きさが増加し、レンズ加工、レ
ンズコスト、回転多面鏡の加工、コスト及び回転駆動系
の負荷に問題が生じる。
(実施例) 以下この発明の走査光学の実施例を示す。
表中、 r1〜r6は主走査方向のレンズの曲率半径r;〜r;
は副走査方向のレンズの曲率半径dori回転多面鏡か
らr1面までの軸上の空気間隔、 dl、dS、dSはレンズの軸上の肉厚、d2、d4 
 は各レンズの軸上の空気間隔% ”1 、”2、”5
は各レンズの屈折率(使用波長7 g Q nm時) 
である。
また、Rは回転多面鏡の内接円半径、αは回転多面鏡入
射光線の中心光線とレンズ光軸のなす角である。
また、fy%f8はそれぞれ主走査方向及び副走査方向
の3つのレンズの合成焦点距離、θは偏向角である。
第1実施例 r      r’    d     n11  −
20.755  −20.755  227 1.51
1183  −70366 −70.366  4.1
6 1311184−27986  −27586  
0.835   0)    −53233531,7
6605α=60  20=64.8   β=−4,
513fx=100  VfM=0.132  li/
(Vf−=−34,19第2実施例 r     r    d    n11  −20.
755  −20.755  227 1.51118
2 −192.913 −19話13  2.013 
 −70.366  −70.366  4.16 1
.511184  −27986  −27.986 
 0.835    CO−1192925,31,7
66056−49,507−14452 o                   Oα=60
 20=64.8   β=−4,606第3実施例 r     r    d    n11  −20.
755  −20.755  227 1.51118
2 −192113 −192113  2.013 
 −70.366  −70.366  4.16 1
.511184  −27586  −27g86  
0.835   ψ   −85J377  53  
1.766050                 
  。
α=60  20=64.8    β=−3,576
fM=100  VfM=0.132  //(VfM
)=−27,091第4実施例 r      r’    d     n11 −2
1.653  −21.653  227 1.511
182−181.845 −181.845  2.0
13 −88.977  −88977  6.81 
1.511184 −28.974  −28.974
  0835   (X)   −153758894
)8 1.766056 −59.957  −21.
564o                  Oα=
60 20= 64.8   β=−2,835第2図
、第3図に第1実施例の収差図を示す。
第2図の像面湾曲は回転多面鏡の回転時の像面湾曲で、
点線は主走査方向、実線は副走査方向の結像な示してい
る。
この像面湾曲は偏向器による入射光束の変動のために非
対称性を示すので、走査領域全域を示す@ fθ特性はビームの等速性を表わす量であル、理想像高
をf×θ、実際の体向をh′とするとfθ特性は次式で
表わされる。
第3図は偏向器による変動を除いたもので、球面収差、
正弦条件を実線と点線で示し、像面湾曲は主走査方向の
みを点線で示す。
同様に、第2、第3、第4実施例の収差図をそれぞれ第
4.5図、第6.7図、第8.9図に示す。
発明の効果 この発明の光走査装置は、上記のように、回転多面鏡の
回転による影響を含め、像面湾曲量が小さいので、ビー
ムスポット径の変動を小さくでき、高密度なレーザー書
込系を得ることが出来る・また、その結像光学系はトー
リック面1面、シリンダ面1面のみで残りは球面であり
、その大きさも長尺シリンダレンズを用いるものに比べ
小型であり、全体としてコンパクトでコストも低く、高
性能な走査光学系とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の走査光学系の1実施例の主走査千面
内の光学配置図、第2図、第3図は第1実施例の、第4
図、第5図は第2実施例の、第6図、第7図は第3実施
例の、第8図、第9図は第4実施例の、それぞれ走査光
学系全体及びその偏向器による影響を除いた収差曲線図
、第10図は従来の走査光学系の構成を概念的に示す斜
視図、第11図、第12図は主走査乎面及び副走査モ面
内の光学配置図、第13図は問題点の説明図、第14図
、第15図は偏向器による像面湾曲を示すグラフである
。 1:光源部 2:線鐵結懺光学系 3:偏向器 4:偏
向反射面 5.6:球面執しンズ7:シリンダ面、トー
リック面を有するレンズ8:被走斎媒体 特許出願人  株式会社 リ コ − 出願人代理人 弁理士 佐  藤  文  男(ほか2
名) 第2図 32.4 像面湾曲       fθ特性(@ 第3図 0.001fMO+0.001fMO,01fMO+0
.01fM球面収差     像面湾曲 正弦条件 第4図 32.4゜ −0,2000,20 像面湾曲       fθ特性(tち)第5図 @6図 −0,2000,20 像面湾曲       fθ特性(%)第7図 正弦条件 第8図 〜 32.4 刊、20  0  0.20 像面湾曲      fθ特性鵠) 第9図 正弦条件 第10図 第11図 第12図 wX14図 (MM) 算15図 (MM) 手続補正書(自発) 昭和62年1月14日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 昭和61年特許願第250722号 2、発明の名称 面倒れ補正機能をもつ走査光学系 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所 東京都大田区中馬込1丁目3番6号名 称 (
674)株式会社 リ コ −代表者      浜 
1)  広 4、代理人 5、補正により増加する発明の数  なし6、補正の対
象 7、補正の内容 1)「特許請求の範囲」を別紙のように補正する。 2)明細書第6頁第6行 r−34,2<β/ (R/f、)<−9,3・・・・
・・(5)’J を ’−34,2<β・ム(−9,3・・・・・・(5)R
」 に補正する。 特許請求の範囲 [光源部、該光源部から出射される光束を線状に結像す
る第1の結像光学系、該線状結像光の近傍に偏向反射面
を有する回転多面鏡、該回転多面鏡で偏向された光束を
被走査媒体上に結像する第2の結像系からなり、該第2
の結像系は上記偏向反射面と被走査媒体とを偏向面と直
交する面内で幾何光学的に共役な関係におく走査光学系
において、上記第2の結像系は1回転釜面鏡側より順に
負の屈折力を有する球面メニスカス単レンズ、正の屈折
力を有する球面メニスカス単レンズ、回転多面鏡側の面
が回転多面鏡と直交する方向に負の屈折力をもつシリン
ダ面と被走査媒体側の面が偏向面及び偏向面と直交する
方向にそれぞれ異なった正の屈折力をもつトーリック面
を有する単レンズにより構成されていて、上記共役関係
の結像横倍率をβ、上記回転多面鏡の内接円半径をR1
第2の結像系の偏向面内の焦点距離をfMとすると、−
4,7<  β <−2,7 エ肚

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光源部、該光源部から出射される光束を線状に結像する
    第1の結像光学系、該線状結像光の近傍に偏向反射面を
    有する偏向器、該偏向器で偏向された光束を被走査媒体
    上に結像する第2の結像系からなり、該第2の結像系は
    上記偏向反射面と被走査媒体とを幾何光学的に共役な関
    係におく走査光学系において、上記光源部から出射する
    光束の中心光線と上記第2の結像系の光軸とのなす角を
    α、上記中心光線と上記光軸の交点を原点とし、上記光
    軸をX軸とする直交座標系において、上記偏向器の回転
    中心の座標をx_p、y_p、上記偏向器の回転によっ
    て偏向されたビームの中心光線が上記第2の結像系の光
    軸とのなす角をθ、上記偏向器が面数Nの回転多面鏡で
    あり、それに内接する円の半径をRとしたとき、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ の条件を満足することを特徴とする走査光学系
JP61250722A 1986-10-23 1986-10-23 面倒れ補正機能をもつ走査光学系 Pending JPS63106618A (ja)

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