JPS62265615A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPS62265615A JPS62265615A JP10844086A JP10844086A JPS62265615A JP S62265615 A JPS62265615 A JP S62265615A JP 10844086 A JP10844086 A JP 10844086A JP 10844086 A JP10844086 A JP 10844086A JP S62265615 A JPS62265615 A JP S62265615A
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- Japan
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- scanning
- curvature
- lens
- face
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は光走査装置に係り、特に情報印刷装置として注
目されているレーザプリンタ装置に好適な光走査装置に
関する。
目されているレーザプリンタ装置に好適な光走査装置に
関する。
[従来の技術]
レーザプリンタ装置では、従来からFOレンズ及び回転
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。
多面鏡の組み合せにより、レーザ光を感光ドラム上に偏
向走査することが行なわれている。
レーザ光を走査する上での問題点の一つは、回転多面鏡
の反射面の傾きによる。走査ピッチムラが生じることで
ある。それを解決する方法としては、シリンダレンズと
トーリックFθレンズの組み合わせ(特開昭48−98
844号)、プリズムとFθレンズの組み合わせ(特公
昭59−9883号)、トーリックレンズとFθレンズ
の組み合わせ(特開昭48−49315)等によって、
回転多面体鏡の傾き誤差による影響を低減しようとする
ものが知られている。これらには、前述のように、非対
称光学素子とFθレンズの2種類の光学部品が使われて
おり、部品点数が多いという難点があった。この点を改
善する為に、Fθレンズの中に面倒れ機能をもたせよう
とする提案もある(特開昭57−144515号)。こ
のレンズは。
の反射面の傾きによる。走査ピッチムラが生じることで
ある。それを解決する方法としては、シリンダレンズと
トーリックFθレンズの組み合わせ(特開昭48−98
844号)、プリズムとFθレンズの組み合わせ(特公
昭59−9883号)、トーリックレンズとFθレンズ
の組み合わせ(特開昭48−49315)等によって、
回転多面体鏡の傾き誤差による影響を低減しようとする
ものが知られている。これらには、前述のように、非対
称光学素子とFθレンズの2種類の光学部品が使われて
おり、部品点数が多いという難点があった。この点を改
善する為に、Fθレンズの中に面倒れ機能をもたせよう
とする提案もある(特開昭57−144515号)。こ
のレンズは。
普通の球面(平面)の他に、シリンダレンズ、トーリッ
ク面を含んだものとなっている。トーリック面とは、あ
る平面とそれに直交するもう一つの平面を考えた時、各
々の平面内における面の曲率半径が異なる面を意味する
。すなわち、光軸方向を2、光軸を含む、互に直交した
平面をxz面、yz面とした2次の層間式で表わすと z = A x 2+ B y 2(1)(A、Bは係
数で A≠Bかつ1画角θとは独立)のような面を意味
する。
ク面を含んだものとなっている。トーリック面とは、あ
る平面とそれに直交するもう一つの平面を考えた時、各
々の平面内における面の曲率半径が異なる面を意味する
。すなわち、光軸方向を2、光軸を含む、互に直交した
平面をxz面、yz面とした2次の層間式で表わすと z = A x 2+ B y 2(1)(A、Bは係
数で A≠Bかつ1画角θとは独立)のような面を意味
する。
[発明が解決しようとする問題点]
このような面をつかって、レーザ走査装置を構成する場
合を考える。光を走査する面をxz面に。
合を考える。光を走査する面をxz面に。
面倒れに影響ある面はyz面とする。
各々の面内焦点距離をfX、f)’とすると。
fx−J−fy(且つ、fx>fy)(2)であるのに
、焦点位置は同じである。バックフォーカス距離が等し
い等の条件下で走査するレンズを計算すると、特に面倒
れ方向の結像特性が劣化する。これはfyくfXのため
に、fyがカバーできる走査範囲が小さく、良好な結像
特性を満足できない為である。結像特性は面倒れに関係
する面で、像面湾曲が発生するためである。即ち、ある
特定の画角θでの波面収差が W=cy” (3)(C:係数) となる、走査方向の結像特性を、一般のレンズ設計技術
をもってすれば、θ〜40°以内で良好に保つことがで
きる。すなわちWがXの関数でなくなるので、面倒れ補
正方向のみの収差が発生する。
、焦点位置は同じである。バックフォーカス距離が等し
い等の条件下で走査するレンズを計算すると、特に面倒
れ方向の結像特性が劣化する。これはfyくfXのため
に、fyがカバーできる走査範囲が小さく、良好な結像
特性を満足できない為である。結像特性は面倒れに関係
する面で、像面湾曲が発生するためである。即ち、ある
特定の画角θでの波面収差が W=cy” (3)(C:係数) となる、走査方向の結像特性を、一般のレンズ設計技術
をもってすれば、θ〜40°以内で良好に保つことがで
きる。すなわちWがXの関数でなくなるので、面倒れ補
正方向のみの収差が発生する。
Cはレンズ系の曲率半径、レンズ間隔、屈折率画角等で
決定される係数であって、トーリック面のようなレンズ
面形状(1)式で書けるような形だと、前述の理由で結
像特性の低下をまねき、零にはならない。
決定される係数であって、トーリック面のようなレンズ
面形状(1)式で書けるような形だと、前述の理由で結
像特性の低下をまねき、零にはならない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、走査レン
ズの結像特性を高め、高画角、高分解能の点で優れた光
走査装置を堤供することを目的とする。
ズの結像特性を高め、高画角、高分解能の点で優れた光
走査装置を堤供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
この欠点を防ぐには本発明は、走査レンズのレンズ面の
形状を、 z=Ax”+B’(θ)・y2 (2)(B’≧B
) として、係数B′をθの関数の形にして、走査レンズの
面倒れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させる
ことを特徴とする。本発明によ九ば、波面収差Wのy2
の項の係数を0に近ずけることが可能となる。このこと
は、fアがθの関数になっており、θが変化するごとに
fyも変化させることを意味する。
形状を、 z=Ax”+B’(θ)・y2 (2)(B’≧B
) として、係数B′をθの関数の形にして、走査レンズの
面倒れ方向の曲率半径を、偏向方向に応じて変化させる
ことを特徴とする。本発明によ九ば、波面収差Wのy2
の項の係数を0に近ずけることが可能となる。このこと
は、fアがθの関数になっており、θが変化するごとに
fyも変化させることを意味する。
[作用]
第2図を用いて1面の形状を変化させるとどのような作
用が起きるかを説明する。
用が起きるかを説明する。
第2図で2軸は光軸方向、yz面は特定の画角θの時の
面倒れに影響する平面である。図中1001の実線は、
従来のトーリック面z=By2+M
(3)を示す、レンズを出射した光束20o1は、ドラ
ム面$3000の手前30o1の位置で結像する。
面倒れに影響する平面である。図中1001の実線は、
従来のトーリック面z=By2+M
(3)を示す、レンズを出射した光束20o1は、ドラ
ム面$3000の手前30o1の位置で結像する。
しかし、実際は3000の位置に結像したい。そこで、
1002の点線のように曲率半径を大きくしてやれば、
2002の光束のように3000のドラム面で光を絞る
ことが可能となる。したがって、光軸上(θ=O)にお
ける面倒れ方向の曲率半径よりも、軸外(0≠0)にお
ける曲率半径を大きくして非球面へ移行することで結像
位置をドラム面上にもっていくことができる。しかも、
第4面の曲率半径は画角と共に単調に増加させればよい
。
1002の点線のように曲率半径を大きくしてやれば、
2002の光束のように3000のドラム面で光を絞る
ことが可能となる。したがって、光軸上(θ=O)にお
ける面倒れ方向の曲率半径よりも、軸外(0≠0)にお
ける曲率半径を大きくして非球面へ移行することで結像
位置をドラム面上にもっていくことができる。しかも、
第4面の曲率半径は画角と共に単調に増加させればよい
。
[実施例コ
以下、実施例によって本発明を説明する6第1図は本発
明の基本構成図である。図において、2はレーザ、1は
光走査レンズ、10は回転多面鏡、15はドラム面であ
る。
明の基本構成図である。図において、2はレーザ、1は
光走査レンズ、10は回転多面鏡、15はドラム面であ
る。
例えば2枚のレンズで光走査レンズ1を構成する。回転
多面体鎖側から第1〜第4面と名付ける。
多面体鎖側から第1〜第4面と名付ける。
ここで、第1〜第3面迄は球面11、トーリック面上□
、平面13で構成されている。
、平面13で構成されている。
第4面14をトーリック面にすると従来の例と同じにな
るが、本発明では第4面は第4図のような画角の絶対値
の増大と共に、面倒れ方向の曲率半径が単調に増加する
面形状となる。先ずここで従来例の結像特性を胴入る。
るが、本発明では第4面は第4図のような画角の絶対値
の増大と共に、面倒れ方向の曲率半径が単調に増加する
面形状となる。先ずここで従来例の結像特性を胴入る。
従来例のレンズ諸元を表1に示す(これは特開昭57−
144515の実施例7に相当する)。
144515の実施例7に相当する)。
r1〜r4は走査方向(X軸方向)の曲率半径r1′〜
r4′は面倒れ方向(y#力方向の曲率半径、d1〜d
3は、面間隔、n1tn3は屈折率である。
r4′は面倒れ方向(y#力方向の曲率半径、d1〜d
3は、面間隔、n1tn3は屈折率である。
fX、f、は各々、走査方向及び面倒れ方向の焦点距離
、b、fはバックフォーカス、S工は入射光源の位置、
SK′は、最終面からの近軸上の結像位置を示す。
、b、fはバックフォーカス、S工は入射光源の位置、
SK′は、最終面からの近軸上の結像位置を示す。
表 1
ここで実質的なF数は60〜100であるから、最良像
点の焦点深度は10〜20mmである。また、このよう
に大F数では、問題となるのは、走査方向1面倒れ方向
の最良像点の位置3,4(像面湾曲及び非点収差)であ
る。これを画角32°の範囲内で調べたものが第3図で
ある。この図によると、走査方向の像点位置3の結像特
性は良いが、焦点距離の小さい面倒れ方向の像点4はレ
ンズ側に著しく曲がる。この程度は60mmにも達する
。
点の焦点深度は10〜20mmである。また、このよう
に大F数では、問題となるのは、走査方向1面倒れ方向
の最良像点の位置3,4(像面湾曲及び非点収差)であ
る。これを画角32°の範囲内で調べたものが第3図で
ある。この図によると、走査方向の像点位置3の結像特
性は良いが、焦点距離の小さい面倒れ方向の像点4はレ
ンズ側に著しく曲がる。この程度は60mmにも達する
。
中間位置をドラム面にするとしても±30mmの焦点位
置の変化が生じる。これは高分解能な光走査系が構成で
きないことを意味する。本発明は、この像点のまがりを
走査レンズの面倒れ方向の曲率半径を偏向方向に応じて
変化させることで補正するものである。すなわち、画角
が大きい時に像点位置がレンズ側に曲げるのを最終面1
4の面倒れ方向の曲率を、像の曲りに従って変えること
により、像面を平面上にもってこようとするものである
。
置の変化が生じる。これは高分解能な光走査系が構成で
きないことを意味する。本発明は、この像点のまがりを
走査レンズの面倒れ方向の曲率半径を偏向方向に応じて
変化させることで補正するものである。すなわち、画角
が大きい時に像点位置がレンズ側に曲げるのを最終面1
4の面倒れ方向の曲率を、像の曲りに従って変えること
により、像面を平面上にもってこようとするものである
。
表 2
D=面の変化量(Z方向)mm
X= −14,95LOOOO(關ン (θ
=−32’ )Y D Y
D−10,00000001,30000
00−5,00000000,32500000,00
,05,00000000,3250000’0.00
0()OOtr (、3()00000X=
−10,9680000(f) =−24’ )Y
D Y D−10
,00000000,6000000−5,00000
000,15000000,00,05,000000
00,150000010,00000000,600
0000X= −7,8620000(θ=−1
8’ )Y D Y
D−10,00000000,2500000−5
,00000000,06000000,00,05,
00000000,060000010,000000
00,2500000X= O,O Y D Y D−
10,00000000,0−5,00000000,
Oo、o o、o s、ooo
oooo o、。
=−32’ )Y D Y
D−10,00000001,30000
00−5,00000000,32500000,00
,05,00000000,3250000’0.00
0()OOtr (、3()00000X=
−10,9680000(f) =−24’ )Y
D Y D−10
,00000000,6000000−5,00000
000,15000000,00,05,000000
00,150000010,00000000,600
0000X= −7,8620000(θ=−1
8’ )Y D Y
D−10,00000000,2500000−5
,00000000,06000000,00,05,
00000000,060000010,000000
00,2500000X= O,O Y D Y D−
10,00000000,0−5,00000000,
Oo、o o、o s、ooo
oooo o、。
10.0000000 0.O
x= 7.8520000 (θ=18’
)Y D Y
D−10,00000000,2500000−5,0
0000000,06000000,00,05,00
000000,060000010,00000000
,2500000X = 10.968000
0 (θ=24’ )Y D
Y D−10,0000
0000,6000000−5,00000000,1
5000000,0G、0 5.00000
00 0.150000010.0000000
0.6000000X= 14.951000
0 (θ=32’)Y D
Y D−10,00000
001,3000000−5,00000000,32
5000014は、トーリック面の(xsy)の点での
面に の位置を、表2に示すように、2方向グ点線のようにず
らす(第4図)、移動量はDでもって表わす。
)Y D Y
D−10,00000000,2500000−5,0
0000000,06000000,00,05,00
000000,060000010,00000000
,2500000X = 10.968000
0 (θ=24’ )Y D
Y D−10,0000
0000,6000000−5,00000000,1
5000000,0G、0 5.00000
00 0.150000010.0000000
0.6000000X= 14.951000
0 (θ=32’)Y D
Y D−10,00000
001,3000000−5,00000000,32
5000014は、トーリック面の(xsy)の点での
面に の位置を、表2に示すように、2方向グ点線のようにず
らす(第4図)、移動量はDでもって表わす。
表2に示されない任意の位置の面形状はスプライン関数
を用いて滑らかに接続する。(スプライン関数について
は、「最近の内挿法のアルゴリズムと計算プログラム」
情報処理室Vo1.17 。
を用いて滑らかに接続する。(スプライン関数について
は、「最近の内挿法のアルゴリズムと計算プログラム」
情報処理室Vo1.17 。
Na5 (1976)PP417〜425.に述べられ
ている。)走査方向の結像特性は良好であるからy=Q
での面の変化はない、この結果は、x=0でのyz面の
曲率半径にくらべて、X≠Oでの曲率半径は大きくなっ
ていることを意味する。即ち、X≠0での像点位置を必
要なだけ、遠くにのばして焦点距離を変化させているこ
とになる。ここで1xl=14.951m5,10.9
68+sm。
ている。)走査方向の結像特性は良好であるからy=Q
での面の変化はない、この結果は、x=0でのyz面の
曲率半径にくらべて、X≠Oでの曲率半径は大きくなっ
ていることを意味する。即ち、X≠0での像点位置を必
要なだけ、遠くにのばして焦点距離を変化させているこ
とになる。ここで1xl=14.951m5,10.9
68+sm。
7.862m+門は画角の絶対値32°、24°。
18°での光束が、最終レンズ面の通る時の主光線のX
座標を示す。
座標を示す。
このようにして得られた走査レンズ1の結像特性を第3
図中の5に示す、4の結像特性が5のようになり、しか
も走査方向の結像特性3は不変であるので1画角32″
以内での結像特性は1回折限界に近くなる程改善される
。
図中の5に示す、4の結像特性が5のようになり、しか
も走査方向の結像特性3は不変であるので1画角32″
以内での結像特性は1回折限界に近くなる程改善される
。
走査方向の結像特性が画角大にした時低下する時には、
y=Qでも、面を移動させればよい。
y=Qでも、面を移動させればよい。
[発明の効果〕
本発明によれば1画角を大きくしても結像特性が高分解
能に保てる。同じ走査中を走査するのに、画角が大きく
できることは、焦点距離を小さくできることを意味し、
光学系の大巾な小型化を実現できる。
能に保てる。同じ走査中を走査するのに、画角が大きく
できることは、焦点距離を小さくできることを意味し、
光学系の大巾な小型化を実現できる。
第1図は本発明の一実施例を示す説明図、第2図は、本
発明の詳細な説明する図、第3図は、従来例と本発明の
結像特性を示す図、第4図は本発明で用いる走査レンズ
の非球面(最終レンズ面)を示す図である。 11〜14・・・走査レンズの第1〜第4面。 10・・・回転多面鏡、2・・・レーザ、3,4・・・
従来例の面倒れ方向、及び走査方向の結像位置、5・・
・本発明による面倒れ方向の結像位置。 を 第2国
発明の詳細な説明する図、第3図は、従来例と本発明の
結像特性を示す図、第4図は本発明で用いる走査レンズ
の非球面(最終レンズ面)を示す図である。 11〜14・・・走査レンズの第1〜第4面。 10・・・回転多面鏡、2・・・レーザ、3,4・・・
従来例の面倒れ方向、及び走査方向の結像位置、5・・
・本発明による面倒れ方向の結像位置。 を 第2国
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光源からの光束を偏向走査する回転多面鏡と、該回
転多面鏡の面の倒れによる走査線間隔むらを補正あるい
は減少させる機能を有し、その面倒れ補正機能を有する
方向の焦点距離が、走査画角に応じて変化してなるレン
ズであって、上記偏向された光の偏向角に比例した走査
面上の位置に上記光束を結像させる走査レンズとを備え
てなる光走査装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の光走査装置において上
記走査レンズの最終面の面倒れ補正方向の曲率半径を走
査画角の絶対値の増大につれて、単調増加させてなるこ
とを特徴とする光走査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10844086A JPS62265615A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10844086A JPS62265615A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 光走査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62265615A true JPS62265615A (ja) | 1987-11-18 |
Family
ID=14484826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10844086A Pending JPS62265615A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 光走査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62265615A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0286066A2 (en) * | 1987-04-10 | 1988-10-12 | Hitachi, Ltd. | Optical scanning apparatus |
JPH0223313A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-25 | Hitachi Ltd | 光走査装置及び走査レンズ |
JPH0246418A (ja) * | 1988-08-06 | 1990-02-15 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 光走査装置 |
US5179465A (en) * | 1990-02-07 | 1993-01-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system for light beam scanning |
US5270850A (en) * | 1991-08-20 | 1993-12-14 | Hitachi Koki Co. Ltd. | Laser scanner |
US5451997A (en) * | 1990-09-10 | 1995-09-19 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Light scanning device with plural radii scanning lens system |
US5701190A (en) * | 1993-02-05 | 1997-12-23 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Laser scanner and scanning lens |
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