JP2512251B2 - テレセントリック走査光学系 - Google Patents
テレセントリック走査光学系Info
- Publication number
- JP2512251B2 JP2512251B2 JP23707491A JP23707491A JP2512251B2 JP 2512251 B2 JP2512251 B2 JP 2512251B2 JP 23707491 A JP23707491 A JP 23707491A JP 23707491 A JP23707491 A JP 23707491A JP 2512251 B2 JP2512251 B2 JP 2512251B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- group
- scanning
- optical system
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はテレセントリック走査
光学系、特に、正弦振動ミラーによって反射された光ビ
ームを平行走査するテレセントリック走査光学系に関す
る。
光学系、特に、正弦振動ミラーによって反射された光ビ
ームを平行走査するテレセントリック走査光学系に関す
る。
【0002】
【従来の技術】多面鏡を回転し、光を走査・結像する場
合に用いるテレセントリック走査光学系において、等速
度高速回転される多面鏡で反射した光は走査レンズに入
射するが、この入射角度は時間に比例して変化する。
合に用いるテレセントリック走査光学系において、等速
度高速回転される多面鏡で反射した光は走査レンズに入
射するが、この入射角度は時間に比例して変化する。
【0003】即ち、入射角度θは時間に対して一定変化
をするので、結像面の中央部は走査速度が遅く、周辺で
速くなることになり、これに対しては、f ・θレンズが
用いられていた。
をするので、結像面の中央部は走査速度が遅く、周辺で
速くなることになり、これに対しては、f ・θレンズが
用いられていた。
【0004】又、回転多面鏡を用いない場合として、超
音波により光を偏光するAODを使用して、走査ビーム
を得ていたが、いずれの場合も装置が大型且つ高価にな
るという問題点があった。
音波により光を偏光するAODを使用して、走査ビーム
を得ていたが、いずれの場合も装置が大型且つ高価にな
るという問題点があった。
【0005】更に、回転多面鏡の代りにガルバノメータ
を用い、且つこのガルバノメータとアークサインθレン
ズを組合せたものがあるが、あまり一般的ではなかっ
た。
を用い、且つこのガルバノメータとアークサインθレン
ズを組合せたものがあるが、あまり一般的ではなかっ
た。
【0006】今、一定振幅φ0 で振動する偏向ミラーの
回転角φは、角周波数をω、時間をt とすると次の式で
表される。
回転角φは、角周波数をω、時間をt とすると次の式で
表される。
【0007】φ≦φ0 ・sin ωt この時の、ビームの偏向角θは次の式で与えられ、 θ=2φ=2φ0 ・sin ωt 走査レンズの結像面上でビームを等速度で走査するに
は、その像高y ′が次の式で表されるような走査レンズ
を用いることが必要となる。
は、その像高y ′が次の式で表されるような走査レンズ
を用いることが必要となる。
【0008】y ′=2φ0 ・sin -1(θ/2φ0 ) 上式の関係を満すレンズを、アークサインθレンズと称
する。
する。
【0009】高速ガルバノメータは、高速振動させると
き、鋸刃状の高周波電流を用いればよいが、鋸刃状の高
周波電流を得るのが困難であるため、正弦波電流を使用
し、これと前述のアークサインθレンズを組合せること
によって、小型且つ安価で、高精度で結像面上を等速で
走査する光学系が得られる。
き、鋸刃状の高周波電流を用いればよいが、鋸刃状の高
周波電流を得るのが困難であるため、正弦波電流を使用
し、これと前述のアークサインθレンズを組合せること
によって、小型且つ安価で、高精度で結像面上を等速で
走査する光学系が得られる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなアークサ
インθレンズは、その歪曲特性が、ミラー触れ幅φ0
(ミラーの中心に向かった光線がミラーによって反射さ
れ、その反射光が結像レンズの光軸に一致するときを中
心とするミラーの振れ角度)で変化し、φ0 =∞でf θ
レンズになる。アークサインθレンズは、一般的にミラ
ー振幅φ0 が20°以下の場合に使用するものであり、
この場合は、f tan θ表示での歪曲収差は正になる。
インθレンズは、その歪曲特性が、ミラー触れ幅φ0
(ミラーの中心に向かった光線がミラーによって反射さ
れ、その反射光が結像レンズの光軸に一致するときを中
心とするミラーの振れ角度)で変化し、φ0 =∞でf θ
レンズになる。アークサインθレンズは、一般的にミラ
ー振幅φ0 が20°以下の場合に使用するものであり、
この場合は、f tan θ表示での歪曲収差は正になる。
【0011】歪曲収差を正に補正すると、特に全体が一
群構成でテレセントリック系のような前置絞りレンズ
は、像面湾曲も大きく正に増えがちである。
群構成でテレセントリック系のような前置絞りレンズ
は、像面湾曲も大きく正に増えがちである。
【0012】図5に示されるように、ミラー振幅を20
°以上より順次大きくとっていけば、補正するf tan θ
表示での歪曲収差は0〜負になり、収差補正が非常に楽
になる。
°以上より順次大きくとっていけば、補正するf tan θ
表示での歪曲収差は0〜負になり、収差補正が非常に楽
になる。
【0013】図5では、y ′= f tanθを理想像高とし
た時、像高y ′=2φ0 f sin -1(θ/2φ0 )を f t
anθに対する歪曲収差で表示されている({2φ0 f si
n -1(θ/2φ0 )− f tanθ}/ f tanθ×100
(%))。
た時、像高y ′=2φ0 f sin -1(θ/2φ0 )を f t
anθに対する歪曲収差で表示されている({2φ0 f si
n -1(θ/2φ0 )− f tanθ}/ f tanθ×100
(%))。
【0014】しかしながら、この場合、ミラーを必要な
偏光角以上に振らなければならなくなったり、又、耐久
性の問題が生じてしまう。
偏光角以上に振らなければならなくなったり、又、耐久
性の問題が生じてしまう。
【0015】一方、使用角度を小さくとると、同じ像高
だけ走査するには焦点距離の長いレンズを使用しなけれ
ばならず、光学系が大きくなってしまうという問題点が
ある。
だけ走査するには焦点距離の長いレンズを使用しなけれ
ばならず、光学系が大きくなってしまうという問題点が
ある。
【0016】この発明は、上記従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、歪曲収差を正に補正して、且つ、
像面湾曲が補正されているアークサインθレンズを用
い、装置を安価で、小型高精度にした、テレセントリッ
ク系走査光学系を提供することを目的とする。
されたものであって、歪曲収差を正に補正して、且つ、
像面湾曲が補正されているアークサインθレンズを用
い、装置を安価で、小型高精度にした、テレセントリッ
ク系走査光学系を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は、正弦波駆動
走査ミラーに光ビームを向け、該走査ミラーで反射され
た光ビームを結像レンズにより走査面上に結像するテレ
セントリック走査光学系において、前記結像レンズを、
全体として第1群及び第2群で構成し、第1群は凸レン
ズとし、第2群は、凹レンズと凸レンズからなり全体と
して正の屈折力を持ち、Fを全体焦点距離、e1を第1群
と第2群の主点間隔、f1、f2を第1群と第2群の焦点距
離としたとき、 0.3F<e1<0.95F 1.1F<f1 1.1F<f2 の関係を充足し、且つ、前記走査ミラーを前記第1群の
前側焦点に配置して、上記目的を達成するものである。
走査ミラーに光ビームを向け、該走査ミラーで反射され
た光ビームを結像レンズにより走査面上に結像するテレ
セントリック走査光学系において、前記結像レンズを、
全体として第1群及び第2群で構成し、第1群は凸レン
ズとし、第2群は、凹レンズと凸レンズからなり全体と
して正の屈折力を持ち、Fを全体焦点距離、e1を第1群
と第2群の主点間隔、f1、f2を第1群と第2群の焦点距
離としたとき、 0.3F<e1<0.95F 1.1F<f1 1.1F<f2 の関係を充足し、且つ、前記走査ミラーを前記第1群の
前側焦点に配置して、上記目的を達成するものである。
【0018】
【作用及び効果】この発明によれば、Fを全体の焦点距
離、e1を第1群と第2群の主点間隔、f1、f2を第1群、
第2群の焦点距離としたとき、0.3F<e1<0.95
Fとしているので、歪曲収差と像面湾曲をバランス良く
補正することができる。上限の0.95Fを超えてe1を
大きくすると、歪曲収差、像面湾曲の補正には良いが、
前側焦点位置、像点位置がレンズに近くなり、走査ミラ
ーが置けなくなったり、レンズと結像位置が近すぎて作
業性、走査性に困難が生じる。
離、e1を第1群と第2群の主点間隔、f1、f2を第1群、
第2群の焦点距離としたとき、0.3F<e1<0.95
Fとしているので、歪曲収差と像面湾曲をバランス良く
補正することができる。上限の0.95Fを超えてe1を
大きくすると、歪曲収差、像面湾曲の補正には良いが、
前側焦点位置、像点位置がレンズに近くなり、走査ミラ
ーが置けなくなったり、レンズと結像位置が近すぎて作
業性、走査性に困難が生じる。
【0019】又、下限の0.3Fを超えてe1を小さくす
ると、歪曲収差を正に補正したとき、像面湾曲も正方向
に補正過剰になったままで、広い走査範囲が得られな
い。
ると、歪曲収差を正に補正したとき、像面湾曲も正方向
に補正過剰になったままで、広い走査範囲が得られな
い。
【0020】更に、1.1F<f1、1.1F<f2とし
て、前側焦点位置、結像位置を規定する。f1が1.1F
より小さくなると、像点が第2群の近傍にできることに
なり、作業性、走査性等が低下する。
て、前側焦点位置、結像位置を規定する。f1が1.1F
より小さくなると、像点が第2群の近傍にできることに
なり、作業性、走査性等が低下する。
【0021】又、f2が1.1Fより小さくなると、第1
群の前側焦点位置が第1群の近傍にできることになり、
走査ミラーの配置が不可能となる。
群の前側焦点位置が第1群の近傍にできることになり、
走査ミラーの配置が不可能となる。
【0022】
【実施例】以下本発明のテレセントリック走査光学系の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【0023】図1に示される第1実施例の結像レンズ1
0は、全体として第1群12及び第2群14で構成され
ている。
0は、全体として第1群12及び第2群14で構成され
ている。
【0024】第1群12は、1個の凸レンズL1 からな
り、第2群14は凹レンズL2 と凸レンズL3 を接合し
て構成され、全体として正の屈折力を持つようにされて
いる。
り、第2群14は凹レンズL2 と凸レンズL3 を接合し
て構成され、全体として正の屈折力を持つようにされて
いる。
【0025】図1の符号16は高速ガルバノミラー等か
らなる正弦波駆動走査ミラー、18は光源19からの光
ビームを平行光線にして、前記正弦波駆動走査ミラー1
6に入射させるためのコリメータレンズをそれぞれ示
す。
らなる正弦波駆動走査ミラー、18は光源19からの光
ビームを平行光線にして、前記正弦波駆動走査ミラー1
6に入射させるためのコリメータレンズをそれぞれ示
す。
【0026】レンズ諸元は以下の第1表の如くである。
【0027】なお、r は曲率半径(mm)、d はレンズ厚
み又は間隔(mm)、n670は波長λ=670nm光での屈折
率であり、ミラー振幅φ0 =±12°、使用偏光角θ=
±6.089°である。
み又は間隔(mm)、n670は波長λ=670nm光での屈折
率であり、ミラー振幅φ0 =±12°、使用偏光角θ=
±6.089°である。
【0028】 <第1表> r d n670 1 56.875 2.5 1.70465 L1 2 -117.07 22 1. 3 20.08 1.2 1.83488 L2 4 9.387 4 1.5139 L3 5 -28.26
【0029】ここで、全体の焦点距離F=30.01mm
となり、第1群12と第2群14の主点間隔e1=24.
45mm=0.81F、f1=48.48mm=1.62F、
f2=39.06mm=1.3Fとなり、前述の3つの条件
式を全て満足している。
となり、第1群12と第2群14の主点間隔e1=24.
45mm=0.81F、f1=48.48mm=1.62F、
f2=39.06mm=1.3Fとなり、前述の3つの条件
式を全て満足している。
【0030】又、3次ザイデル係数は、I …0.94
6、II…0.009、III …−0.498、P…1.0
18、V…−0.995であり、図2の収差図に示され
るように、全ての収差が使用状態においてよく補正され
ていることが判る。
6、II…0.009、III …−0.498、P…1.0
18、V…−0.995であり、図2の収差図に示され
るように、全ての収差が使用状態においてよく補正され
ていることが判る。
【0031】次に、図3に示される第2実施例の結像レ
ンズについて説明する。
ンズについて説明する。
【0032】この第2実施例の結像レンズ20は、第1
群22と第2群24からなり、第1群は1個の凸レンズ
L1 で構成され、第2群は、凸レンズL2 と凹レンズL
3 を接合して構成され、全体として正の屈折力を持つよ
うにされている。
群22と第2群24からなり、第1群は1個の凸レンズ
L1 で構成され、第2群は、凸レンズL2 と凹レンズL
3 を接合して構成され、全体として正の屈折力を持つよ
うにされている。
【0033】レンズ諸元は、次の第2表の如くである。
【0034】
【0035】この第2実施例においても、全体の焦点距
離F=30.0mmに対して、e1=26.31mm=0.8
8F、f1=38.72mm=1.29F、f2=42.73
mm=1.42Fで、前述の3つの条件を全て満足してい
る。
離F=30.0mmに対して、e1=26.31mm=0.8
8F、f1=38.72mm=1.29F、f2=42.73
mm=1.42Fで、前述の3つの条件を全て満足してい
る。
【0036】3次ザイデル係数は、I …0.845、II
…−0.315、III …−0.630、P…1.05
3、V…−0.999であり、図4の収差図に示される
ように、全ての収差が使用状態においてよく補正されて
いるのが判る。
…−0.315、III …−0.630、P…1.05
3、V…−0.999であり、図4の収差図に示される
ように、全ての収差が使用状態においてよく補正されて
いるのが判る。
【0037】なお、上記実施例において、第2群14及
び24は、いずれも凹レンズと凸レンズを接合したもの
であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、凹レ
ンズと凸レンズを分離したものであっても所定の収差補
正が得られることはいうまでもない。
び24は、いずれも凹レンズと凸レンズを接合したもの
であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、凹レ
ンズと凸レンズを分離したものであっても所定の収差補
正が得られることはいうまでもない。
【図1】図1は、本発明に係るテレセントリック走査光
学系の実施例を示す光学配置図である。
学系の実施例を示す光学配置図である。
【図2】図2は、同実施例のレンズの収差を示す線図で
ある。
ある。
【図3】図3は、本発明の第2実施例に係る結像レンズ
を示す光学配置図である。
を示す光学配置図である。
【図4】図4は、同実施例レンズの収差を示す線図であ
る。
る。
【図5】図5は、アークサインθレンズにおけるミラー
振幅φ0 と ftanθ表示での歪曲収差との関係を示す線
図である。
振幅φ0 と ftanθ表示での歪曲収差との関係を示す線
図である。
10、20…結像レンズ、 12、22…第1群、 14、24…第2群、 16…正弦波駆動走査ミラー、 18…コリメータレンズ、 19…光源。
Claims (1)
- 【請求項1】正弦波駆動走査ミラーに光ビームを向け、
該走査ミラーで反射された光ビームを結像レンズにより
走査面上に結像するテレセントリック走査光学系におい
て、前記結像レンズを、全体として第1群及び第2群で
構成し、第1群は凸レンズとし、第2群は、凹レンズと
凸レンズからなり全体として正の屈折力を持ち、Fを全
体焦点距離、e1を第1群と第2群の主点間隔、f1、f2を
第1群と第2群の焦点距離としたとき、 0.3F<e1<0.95F 1.1F<f1 1.1F<f2 の関係を充足し、且つ、前記走査ミラーを前記第1群の
前側焦点に配置したことを特徴とするテレセントリック
走査光学系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23707491A JP2512251B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | テレセントリック走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23707491A JP2512251B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | テレセントリック走査光学系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0553051A JPH0553051A (ja) | 1993-03-05 |
JP2512251B2 true JP2512251B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=17010033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23707491A Expired - Lifetime JP2512251B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | テレセントリック走査光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2512251B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5694251A (en) * | 1993-02-26 | 1997-12-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Fθ lens |
NL1003530C2 (nl) * | 1996-07-06 | 1998-01-12 | Philips Electronics Nv | Groothoek aftast-objectiefstelsel en aftastapparaat met een dergelijk objectiefstelsel. |
JP4522253B2 (ja) | 2004-12-24 | 2010-08-11 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像表示装置 |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP23707491A patent/JP2512251B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0553051A (ja) | 1993-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH10142543A (ja) | 光走査装置 | |
JP2563260B2 (ja) | 光ビ−ム走査装置 | |
JP4227334B2 (ja) | 走査光学系 | |
JPS61156020A (ja) | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 | |
JP3433070B2 (ja) | 光ビーム走査装置 | |
US4925279A (en) | Telecentric f-θ lens system | |
JP2512251B2 (ja) | テレセントリック走査光学系 | |
JP2550153B2 (ja) | 光走査装置 | |
JP4372926B2 (ja) | 走査光学系 | |
US6850350B2 (en) | Optical scanner | |
JP2945097B2 (ja) | テレセントリックなfθレンズ | |
JPH07119897B2 (ja) | 光走査装置 | |
US6771429B2 (en) | Optical scanner | |
JPH01302217A (ja) | 光走査用レンズ及び光走査装置 | |
JP2511904B2 (ja) | 光ビ−ム走査装置 | |
JP3142380B2 (ja) | テレセントリックなfθレンズおよび光走査装置 | |
JP3804886B2 (ja) | 光走査装置用結像光学系 | |
JP3034648B2 (ja) | 光走査光学系および光走査装置 | |
JP3558847B2 (ja) | マルチビーム走査装置 | |
JP3381333B2 (ja) | 光走査装置 | |
JP2626708B2 (ja) | 走査結像光学系 | |
JP3784591B2 (ja) | 走査結像光学系・光走査装置および画像形成装置 | |
JP2553882B2 (ja) | 走査結像光学系 | |
JP2583856B2 (ja) | 光ビ−ム走査装置 | |
JP2938550B2 (ja) | fθレンズ及び線像結像レンズ |