JP2550153B2 - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JP2550153B2
JP2550153B2 JP63140044A JP14004488A JP2550153B2 JP 2550153 B2 JP2550153 B2 JP 2550153B2 JP 63140044 A JP63140044 A JP 63140044A JP 14004488 A JP14004488 A JP 14004488A JP 2550153 B2 JP2550153 B2 JP 2550153B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、光走査装置に関する。
(従来技術) 光走査装置は、光束の走査により情報の書き込みや、
読み取りを行う装置として知られている。このような光
走査装置のうちに、光源からの光束を線状に結像させ、
その線状の結像位置の近傍に反射面を有する回転多面鏡
により、上記光束を等角速度的に偏向し、この偏向光束
を結像レンズ系により走査面上にスポット状に結像させ
て走査面を光走査する方式の装置がある。
第2図はこのような光走査装置として従来意図された
ものを示している。光源1からの光束を第1の結像光学
系2の作用にて、回転多面鏡3の反射面4の近傍に直線
状に結像させ、回転多面鏡3の回転により、反射光束を
等角速度的に偏向し、この偏向光束をレンズ5,6により
構成される第2の結像光学系により走査面7上にスポッ
ト上に結像させて走査面7を走査する。
このような回転多面鏡を用いる光走査装置には、面倒
れの問題があり、これを解決する方法としては、回転多
面鏡と走査面との間に設けられる第2の結像光学系をア
ナモフィックとし、第3図に示すように副走査方向に関
して、回転多面鏡の反射位置と走査面とを共役関係に結
び付ける方法が知られている。副走査方向で見ると第2
の結像光学系は回転多面鏡3の反射位置と走査面7とを
略共役関係に結び付けている。従って、第3図に示すよ
うに反射面4が符号4′で示すように面倒れを生じても
第2の結像光学系による、走査面7上の結像位置は、副
走査方向には殆ど移動しない。従って面倒れは補正され
る。
回転多面鏡3が回転すると、反射面4は軸3Aを中心と
して回転するため、第4図に示すように、反射面の回転
に伴い、第1の結像光学系2と反射面4との間の光路長
差(サグ;Sag)が生じ、これにより線像の結像位置Pと
反斜面4との間の位置ずれΔXが生じ、fθレンズ系に
よる線像の共役像の位置P′は走査面7からΔ′Xだけ
ずれる。
このずれ量Δ′Xはfθレンズ系の横倍率をβとし
て、周知の如くΔ′X=βΔXで与えられる。
偏向面内でレンズ光軸と偏向光束の主光線とのなす角
をθとする時、θと上記ΔXとの関係を示したのが第5
図及び第6図である。
第5図は入射角α(回転多面鏡への入射光軸と第2の
結像光学系の光軸とのなす角)を90度とし、回転多面鏡
3の内接円半径Rをパラメーターとして描いている。ま
た、第6図では、上記内接円半径Rを40mmとし、入射角
αをパラメーターとして描いている。
第5,6図から分かるように、ΔXは、内接円半径Rが
大きいほど、また、入射角αが小さいほど大きくなる。
また、反射面の回転に伴う結像の位置と反射面との相
対的な位置ずれは、偏向面内で2次元的に生じ、且つレ
ンズ光軸に対しても非対象に移動する。
従って、第1図の如き光走査装置では第2の結像光学
系の主、副走査方向の像面湾曲を良好に補正する必要が
ある。上記位置ずれΔXは前述の如くサグにより発生す
る。回転多面鏡の形態は第2の結像光学系に対する入射
ビーム径、入射角によりその最適条件、即ち、反射面数
と回転中心軸の位置が決定されるのでサグも回転多面鏡
の特性の一つとして定まる。上記の如き光走査装置とし
ては従来、特開昭59−147316号公報開示のものが知られ
ているが、上記サグに起因する像面湾曲の劣化について
は十分な検討が加えられていない。
(目的) 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、面倒れの良好な補正ができ、主、副走査方向とも、
像面湾曲が良好に補正され、ビーム結像幅が極めて小さ
く従って、高密度のスポット径を実現できる、新規な光
走査装置の提供を目的とする。
(構成) 以下、本発明を説明する。
本発明の光走査装置は、光源と、光源からの光束を線
状に結像させる第1の結像光学系と、この第1の結像光
学系による線状の結像位置の近傍に反射面を有し、上記
光束を等角速度的に偏向する回転多面鏡と、この回転多
面鏡による偏向光束を走査面上にスポット状に結像させ
る第2の結像光学系とを有する。
上記第2の結像光学系は、トーリック面を有するレン
ズを含み、副走査方向に関して、回転多面鏡の反射位置
と走査面とを略共役関係に結び付ける機能を有する。
上記偏向光束の光軸が第2の結像光学系の光軸と平行
になった状態において、偏向光束の光軸と第2の結像光
学系の光軸とが、偏向面内において、Δだけずれてお
り、上記第2の結像光学系の、偏向面内での焦点距離を
fMとするとき、上記ずれ量Δは 0.0066fM<Δ<0.0076fM なる条件を満足する。
第1の結像光学系は少なくとも一つのシリンドカルレ
ンズにより構成される。
上記の条件式0.066fM<Δ<0.0076fMは、像面湾曲を
良好に保つための条件であり、上下限を越えると像面湾
曲幅が著しく劣化する。
以下、図面を参照しながら説明する。
第1図(I)は本発明の光走査装置の1実施例を要部
のみ略示している。なお、繁雑を避けるため混同の恐れ
がないと思われるものについては第2図におけると同一
の符号を用いた。
第1図(I)は、光学系を副走査方向すなわち、偏向
面に直交する方向からみた状態を示している。偏向面と
は、回転多面鏡により偏向する理想的な偏向光束の光軸
が掃引する面として定義され、副走査方向は、従って、
この偏向面に対し直交する。
光源としての光源装置1は、発光源もしくは発光源と
集光装置とからなり、光源装置1からの平行光束は、第
1の結像光学系たるシリンダーレンズ2により、回転多
面鏡3の反射面4の近傍に線像として結像する。
回転多面鏡3により反射された光束は、第2の結像光
学系8により、走査面7上にスポット状に結像され、回
転多面鏡3の矢印方向への等速回転に従い、走査面7を
等速に走査する。
第2の結像光学系8は第1レンズ81(以下、単にレン
ズ81という)と第2レンズ82(以下、単にレンズ82とい
う)とにより構成され、レンズ81は回転多面鏡3の側
に、レンズ82は走査面7の側に配設される。この第2の
結像光学系8は所謂fθ機能を有する。偏向面内で見る
とレンズ81,82によるレンズ系は光源側の無限遠と走査
面7の位置とを共役関係に結び付けている。これに対
し、偏向面に直交する面内で見るとこのレンズ系は回転
多面鏡3の反射位置と走査面7とを略共役関係に結び付
けている。従って、第3図に即して先に説明したように
回転多面鏡の反射面に面倒れを生じても結像光学系によ
る、走査面7上の結像位置は、副走査方向には殆ど移動
しない。従って面倒れは補正される。
また、結像光学系8の光軸gは走査面7に直交してい
るが、回転多面鏡3による偏向光束の光軸hが、第1図
(I)に示すように上記光軸gと平行になった状態にお
いて、光軸g,hは偏向面内において相互にΔだけずれて
いる。このΔは上記条件0.0066fM<Δ<0.0076fMを満足
するように設定される。
(実施例) 以下、具体的な実施例を4例挙げる。各実施例におい
て、fMは第2の結像光学系の偏向面内における合成焦点
距離を表し、この値は、100に規格化される。また、fS
は第2の結像光学系の偏向直交面内での合成焦点距離即
ち副走査方向に関する合成焦点距離を表す。また、θは
偏向角、αは入射角、Rは回転多面鏡の内接円半径、Fn
oは明るさを示す。Rixは回転多面鏡の側から教えてi番
目のレンズ面の、偏向面内の曲率半径、Riyはi番目の
レンズ面の偏向面に直交する面内の曲率半径、diはi番
目のレンズ面間距離を、また、niはi番目のレンズの、
波長780nmの光に対する屈折率を示す。
以下にあげる4実施例のうち、実施例1と2とは、第
1図(I),(II)に示すような2枚構成のレンズ系を
第2の結像光学系として用いる例である。この例で第
1、第2レンズ81,82はいずれもアナモフイックな単レ
ンズであり、レンズ81は第1面(入射面)が球面、第2
面がシリンダー面であって、偏向面内で平凹レンズ、偏
向面に直交する面内で両凹レンズである。第2レンズ82
は第1面がシリンダー面、第2面がトーリック面であ
り、偏向面内では平凸レンズ、偏向面に直交する面内で
はメニスカス凸レンズである。
実施例 1 fM=100,fS=22.135,2θ=65゜,α=60゜,R/fM=0.15
1,Fno=54.7,Δ/fM=0.00758 i Rix Riy di ni 1 −107.774 −107.774 5.675 1.71221 2 ∽ 58.623 10.966 1.675 3 ∽ −58.623 6.807 4 −45.569 −11.728 実施例 2 fM=100,fS=20.576,2θ=65゜,α=60゜,R/fM=0.13
2,Fno=54.7,Δ/fM=0.00756 i Rix Riy di ni 1 −71.849 −71.849 7.185 1.60909 2 ∽ 55.4 7.185 1.76605 3 ∽ −55.4 7.185 4 −46.983 −11.995 以下に、挙げる第3,4実施例では第2の結像光学系は
第1図(III)に示すように3枚構成であり、第1レン
ズ83は球面メニスカス凹レンズ、第2レンズ84は球面メ
ニスカス凸レンズ、第3レンズ85はシリンダー面とトー
リック面からなるレンズである。
実施例 3 fM=100,fS=20.862,2θ=64.8゜,α=60゜,R/fM=0.1
32,Fno=54.7,Δ/fM=0.00662 i Rix Riy di ni 1 −20.775 −20.775 2.27 1.51118 2 −192.913 −192.913 2.01 1.51118 3 −70.366 −70.366 4.16 1.76605 4 −27.986 −27.986 0.83 5 ∽ −53.233 5.3 6 −49.507 −13.014 実施例 4 fM=100,fS=30.518,2θ=64.8゜,α=60゜,R/fM=0.3
03,Fno=54.7,Δ/fM=0.00681 i Rix Riy di ni 1 −21.653 −21.653 2.01 1.51118 2 −181.845 −181.845 2.01 1.51118 3 −88.977 −88.977 6.81 1.76605 4 −28.974 −28.974 0.83 5 ∽ −153.688 9.08 6 −59.957 −21.564 第7図ないし第10図に収差図を示す。第7図は実施例
1に対応する収差図であり、第8図ないし第10図が順
次、実施例2ないし実施例4に対応する収差図である。
球面収差および正弦条件は、それぞれ実線と破線で示
す。像面湾曲における実線は副走査方向、破線は主走査
方向の結像位置を示している。像面湾曲は前述のサグの
影響で非対称性を有するため偏向領域全域の様子を示し
てある。また、fθ特性は、周知の如く理想像高をf・
θ、実際の像高をh′とする時 {(h′−f・θ)/(f・θ)}x100% で定義される量である。
(効果) 以上、本発明によれば、新規な光走査装置を提供でき
る。この光走査装置は、上記の如き構成となっているの
で、像面湾曲が主、副走査方向とも小さく、従って高密
度でスポット径のばらつきの小さいスポットを実現でき
る。また、面倒れを良好に補正でき、長尺のシリンダー
レンズを使用しないのでコンパクトであり、低コストで
実現できる。
なお、上記実施例1と同じ第2の結像光学系を、Δ=
0で用いた場合の像面湾曲を第11図に示す。これを第7
図に示す同実施例の像面湾曲と比較することにより、本
発明の効果を容易に理解することができるであろう。
本発明では、Δに対し0.0066fM<Δ<0.0076fMなる条
件を課することにより像面湾曲を良好成らしめているの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の光走査装置を説明する為の図、第2
図乃至第6図は、従来技術とその問題点とを説明するた
めの図、第7図ないし第10図は収差図、第11図は本発明
の効果を実施例1との比較により説明するための収差図
である。 1……光源としての光源装置、2……第1の結像光学系
としてのシリンダーレンズ、3……回転多面鏡、8……
第2の結像光学系、7……走査面

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、光源からの光束を線状に結像させ
    る第1の結像光学系と、この第1の結像光学系による線
    状の結像位置の近傍に反射面を有し、上記光束を等角速
    度的に偏向する回転多面鏡と、この回転多面鏡による偏
    向光束を走査面上にスポット状に結像させる第2の結像
    光学系とを有し、 上記第2の結像光学系は、トーリック面も有するレンズ
    を含み、副走査方向に関して、回転多面鏡の反射位置と
    走査面とを略共役関係に結び付ける機能を有し、 上記偏向光束が第2の結像光学系の光軸と平行になった
    状態において、偏向光束の光軸と第2の結像光学系の光
    軸とが、偏向面内において、Δだけずれており、 上記第2の結像光学系の、偏向面内での焦点距離をfMと
    するとき、上記ずれ量Δが 0.0066fM<Δ<0.0076fM なる条件を満足することを特徴とする、光走査装置。
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