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
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- 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
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- Japan
- Prior art keywords
- lens
- group
- scanning
- optical system
- mirror
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- 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 |
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