JPS58179813A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

光ビ−ム走査装置

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JPS58179813A
JPS58179813A JP57045058A JP4505882A JPS58179813A JP S58179813 A JPS58179813 A JP S58179813A JP 57045058 A JP57045058 A JP 57045058A JP 4505882 A JP4505882 A JP 4505882A JP S58179813 A JPS58179813 A JP S58179813A
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JP
Japan
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light beam
cylindrical lens
scanned
lens
scanning device
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JPH037082B2 (ja
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Toyoji Ito
豊次 伊藤
Toshio Muramatsu
敏夫 村松
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/127Adaptive control of the scanning light beam, e.g. using the feedback from one or more detectors
    • G02B26/128Focus control

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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

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】 本発明は、光源からの光ビームを、回転多面鏡で反射し
、集光レンズを介して被走査面に与え、走査を行う光ビ
ーム走査装置に関する。
この種の光ビーム走査装置は、その概略を第1図に示し
たように、本来は回転多面1111に入射したレーザ2
等からの光ビームが、矢印方向に回転する回転多面11
の鏡面で反射して、集光レンズ(f・θレンズ)3を通
って被走査面SPの上の走査線SP1に沿って、走査方
向(X方向)に一様な速度で移動する光スポットを結ぶ
ように構成されている。ところが、回転多面鏡1の回転
軸に対して各鏡面が平行でなく、その角度に不揃い(倒
れ角誤差)があると、走査方向に直角な方向(V方向)
に光スポットが不均一にシフトし、例えば、第2図に承
り如く、反射面1aの倒れ角誤差がΔθあると、被走査
面SPでΔd=2f ・Δθ(ただし、fは集光レンズ
3の焦点距離)のシフト−が生じてしまう。この倒れ角
誤差や回転軸のブレは走査線のピッチむらを生じさせる
ため、何らかの対策をとる必要がのる。その一つとしC
1工作精度を上げて倒れ角誤差を微小化することが考え
られるが、実際には工作積電上の限界に近く、たとえ]
−作できるにしても、工数がかかり、早産は難しく、極
めて高価になるという問題がある。
又、従来から、第3図及び第4図に示す如く、円柱レン
ズ4等を用いて、光ビームを回転多面鏡1に走査方向に
平行な線状のビームとして入射させ、回転多面鏡1と被
走査面SPとの間に配置した、円柱レンズ(あるいはト
ロイダルレンズ)5及び集光レンズ3により、前記線状
のビームと走査位置を走査方向と直角な方向に関し、光
学的共役として補正するもの(特開昭48−49311
)がある。しかし、この形状の円柱レンズ5を用いると
、全走査幅にわたって一様なスポットサイズを得ること
ができないし、円柱レンズ5の代わりにX方向にも一定
の曲率を有するトロイダルレンズを用いると、はぼ一様
なスポットサイズは得られるが、トロイダルレンズが高
価なため、光ビーム走査装置が高コストになるという新
たな問題が生ずる。更に、他の従来例として、第5図及
び第6図に示す如く、円柱レンズ6及び7によって偏平
(第7図に回転多面鏡1の一面1a上でのビーム形状を
示す)で、且つ光軸方向に平行に近い光ビームを回転多
面11に入射させると共に、集光レンズ3と被走査面S
Pとの間に単に円+ルンズ8を設けたものもある。この
装置についても、全走査幅にわたって一様なスポットサ
イズが得られないという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、光源か
らの光ビームを回転多面鏡で反射し、集光レンズを介し
て被走査面に与え、走査を行う光ビーム走査装置におい
て、前記光源と前記回転多面鏡との間に、走査方向に幅
が広く偏〜l’な、しかもほぼ光軸方向に平行な光ビー
ムを形成するビーム整形手段を設けると共に、前記集光
レンズと前記被走査面との間の前記被走査面付近に、前
記被走査面側に長手方向の端部が近づくように湾曲され
た円柱レンズを配設することにより、全走査幅にわたっ
て一様なスポットサイズが得られ、走査線ピッチむらを
生じない光ビーム走査装置を簡単な構成で且つ安価に実
現したものである。
以下、図面′を参照し本発明の詳細な説明する。
第8図は、本発明に係る光ビーム走査装置における、回
転多面鏡と被走査面の間の光ビーム及び光学系の概略構
成図で、(b)は上面断面図、(a )は走査中火での
側面断面図、(C)は走査端での側面断面図を示してい
る。図中、11は回転多面鏡で、その反射面(鏡面)に
は、図示しないビーム整形手段から、走査方向に幅が広
く偏平なしかも光軸方向に平行に近い光ビームが入射し
ている。12は回転多面鏡11の反射ビームを受ける集
光レンズ(ここではf ・θレンズが使用されている)
で、13は被走査面(通常、平面若しくは走査線に関し
てはほぼ平面とみなせる面である)SP付近に配置され
た凸円柱レンズで、被走査面SP側に端部(第8図(b
)には片方の端部13aのみ示した)が近づくように湾
曲された形状を有するものである。この凸円柱レンズ1
3は、走査方向くX方向)に対して直角な方向(y方向
)に屈折力を有する。
本発明装置では、回転多面111の反射面と被走査面S
Pは、本実施例においては幾何光学的にほぼ共役になっ
ており、集光レンズ12を通過した光ビームは、X方向
に関しては、集光レンズ12から被走査面SPに向がっ
て一様に収束しながら進み、又、y方向に関しては、集
光レンズ12から収束し始め、円柱レンズ13を通過後
特に急速に収束しながら進む。
ところで、円柱レンズ13の実効的焦点距離は、光ビー
ムが斜めに入射することにより短くなるため、仮に円柱
レンズ13としてX方向に対し真直なものを用いたとす
れば、光ビームが走査中央から離れるにつれて、円柱レ
ンズ13通過後に生ずる光ビームのビームウェストは、
被走査面SPの前方(円柱レンズ13側〉に移動するこ
とになるが、本発明では、上述の如く、円柱レンズ13
として湾曲したものを用いているため、被走査面SP付
近く被走査面SP上を含む〉にビームウェストを生じさ
せ得る。以下、この点を式を用いながら説明する。
まず、本実施例で用いた平凸円柱レンズ13の屈折面の
凸側の曲率半径をR1焦点距離を「、屈折率nとすれば
、これらの間には、 f=R/(n−1)・・・(1) なる関係が成り立つ。
又、光ビームが走査中央から離れ、円11レンズ13に
斜めから入射した場合の入射角をψ、屈折角をψ′とす
れば、これらには、屈折の法則より sinψ−n sinψ’ ・ (2>なる関係が成り
立つ。
更に、円柱レンズ13に斜めに光ビームが入射するとき
の実効的焦点距離をM 、光軸上の微小部分での曲率半
径をR′と1れば、R’ =R2/ (R/cosψ′
 )= Rcosφ′     ・・・(3)M  =
R’  /(n−1)    ・・・ (4)が成り立
つ。
従って、f /f ’は、(1)〜(4)式より、f 
/f ’ =R/R’ 一1/cosψ′ =1/   −sinψ−、;”n ) ’ =−(5
)となる。
ここで、FF−Ti+n U7’n’−)’2 < 1
であるから、f>f’ となり、上述の如く、円柱レン
ズ13に光ビームが斜めに入fJJiるときの焦点距離
は短くなる。このため、本発明では、円柱レンズ13の
曲げを該円柱レンズ13によるy方向の光ビームの収束
によって被走査面SP上のビームスポットの大きさく形
状も含め)が一様になるように設定している。特に本実
施例では、被走査面SP付近(一致も含む)にビー11
ウエストが生じるようにすると共に回転多面鏡1の反射
面1aと被走査面SPが共役となるように構成している
従って、回転多面鏡11、集光レンズ12、円柱レンズ
13、被走査面SPの相対位置、焦点距離、この系へ入
射する光ビームの径、波面曲率半径等を適当に定めるこ
とにより、被走査面SP上に、所望のスポットが得られ
、このスポットの形状(真円である必要はなく、楕円で
もよい)を全走査幅にわたって一様にできる。
具体的に述べると、−骨として円柱レンズ13の焦点距
離を50111111、集光([・θ)レンズ12の焦
点距離を350ffllll、走査長を280mmにし
、円柱レンズ13の湾曲を円弧状としてその半径を約2
.100mmに選んだ光学系を主走査手段とし、等速で
移動する台に写真用印画紙を取り付け、文字記録を行つ
l〔ところ、走査の全幅にわたってほぼ良好な記録が行
われた。これに対し、従来の例えば第5図の如き光学系
Cは、走査中央付近におい(は良好な記録が得られるが
、走査端では、線の太り、画像の切れ等の劣化が生じた
尚、スポット径の均−竹がさらに要求される場合は、円
弧状に曲げるのではなく、他の各種形状例えば4次曲線
等に曲げ上記要求に応えることができる。
更に、第8図にはビーム整形手段を示さなかったが、こ
のビーム整形手段は、例えば、第9図及び第10図に示
す如く、レーザ14がらのレーザビームを受ける球面レ
ンズによるビーム拡大手段15と、ビーム拡大手段15
通過後のレーザビームが入射する長焦点円柱レンズ16
及び短焦点円柱レンズ17とから構成できる。
又、第11図に示ず如く、レーザ14から出射されたレ
ーザビームを変調器18を介して受ける単一の円柱レン
ズ19と、円柱レンズ19通過後のレーザビームが入射
する球面レンズでなるビーム拡大手段20とからも構成
できる。このような光束整形手段を用いる理由は、回転
多面鏡11へ入射づる光ビームのy方向波面曲率半径が
非常に大であり、光ビーム幅が小さいことから、回転多
面鏡以前の光学系の光路長が極端に長くなることを避け
ながら所望のパラメーターを有する光束を得るためであ
る。
以上詳呻に説明したように、本発明では、回転多面鏡の
反射面と被走査面とが、集光レンズと円柱レンズから成
る光学系で、y方向に関して幾何光学的にほぼ共役とな
るようになし、これによって、回転多面鏡の倒れ角誤差
による走査ピッチむらの発生を防止すると同時に、円柱
レンズを被走査面付近に配設し、且つこの円柱レンズと
して湾曲状のものを用いることによって、被走査面上で
のスポットの大きさを一様にしたものである。このため
、従来に比べて倒れ色補正の効果が大きく被走査面上に
ほぼ完全な均一スポットを得ることができ、従って、走
査による読取りを行う装置あるいは記録をイ1う装置と
して、優れた性能のものを、トロイダルレンズ等を用い
ずに低]ス]〜で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光ビーム走査装置の主要部の基本的な構成図、
第2図は倒れ角誤差の説明図、第3図乃至第7図は従来
装置の説明図、第8図は本発明装置の構成図、第9図乃
至第11図はビーム整形手段の説明図である。 1.11・・・回転多面鏡 3.12・・・集光レンズ(f・θレンズ)4〜8.1
3.16.17.19・・・円柱レンズ2.14・・・
レーザ 15.20・・・ビーム拡大手段 18・・・変調器 SP・・・被走査面 特許出願人  小西六写真111株式会社代  理  
人   弁理士  井  島  藤  治第8図 第9図 1フ 手続補正書 1.事件の表示 昭和57iT 特許願第45058号 2、発明の名称 光ビーム走査装謂 3、補正をする石 事件との関係  特 許 出 願 人 任 所     東京都新宿区西新宿1丁目26番2号
氏 名(名称>   (127)   小西六写真二を
業Kl(会?1代表名 用本信彦 4、代 理 人 〒191 住 所      東京都日野市多摩平1丁ff12番
地第1ビル 706号室 5、補正命令の日付 自発 6、補正の対象 明lII書の1発明の詳細な説明」の欄及び図面の第9
図及び第11図 7、補正の内容 (1)明細書第9ページ第8行目の [F「T痛]フロ了〈1」を [fI:=G■1φア百ゴ1−≦11と補正する。 (2)明III書第9ページ第9行目の「f>f’Jを
「f≧f’Jと補正づる。 (3)図面の第9図及び第11図を別紙の通り補正づる
。 以  し

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 光源からの光ビームを回転多面鏡で反射し、集
    光レンズを介して被走査面に与え、走査を行う光ビーム
    走査装置において、前記光源と前記回転多面鏡との間に
    、走査方向に幅が広く偏平な、しかもほぼ光軸方向に平
    行な光ビームを形成するビーム整形1段を設けると共に
    、前記集光レンズと前記被走査面との間の前記被走査面
    付近に、前記被走査面側に長手方向の端部が近づくよう
    に湾曲された円柱レンズを配設したことを特徴とする光
    ビーム走査装置。
  2. (2) 前記回転多面鏡の反射面と前記被走査面とがほ
    ぼ幾何光学的共役関係にあるように構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光ビーム走査装置。
  3. (3) 前記被走査面付近でビームウェスを−が1じる
    ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    又は第2項記載の光ビーム走査装置。
  4. (4) 前記光ビームがレーザ光線であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の光
    ビーム走査装置。
  5. (5) 前記ビーム整形手段として、球面レンズによる
    ビーム拡大手段と、該ビーム拡大手段通過後の光ビーム
    が入射する長焦点円柱レンズ及び短焦点円柱レンズとか
    ら成るものを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項乃至第4項の何れかに記載の光ビーム走査装置。
  6. (6) 前記ビーム整形手段として、単一の円柱レンズ
    と、該円柱レンズ通過後の光ビームが入射する球面レン
    ズでなる拡大手段とから成るものを用い!こことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の何れかに記載
    の光ビーム走査装置。
JP57045058A 1982-03-21 1982-03-21 光ビ−ム走査装置 Granted JPS58179813A (ja)

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JP57045058A JPS58179813A (ja) 1982-03-21 1982-03-21 光ビ−ム走査装置
GB08306962A GB2119952B (en) 1982-03-21 1983-03-14 Optical beam scanning apparatus
DE19833309848 DE3309848A1 (de) 1982-03-21 1983-03-18 Optische strahlabtastvorrichtung
US06/476,811 US4496209A (en) 1982-03-21 1983-03-18 Optical beam scanning apparatus including a cylindrical lens having its opposite ends closer to the scanned plane than its medial portion

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JPS58179813A true JPS58179813A (ja) 1983-10-21
JPH037082B2 JPH037082B2 (ja) 1991-01-31

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