KR900006819B1 - 광학 시스템 - Google Patents

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아끼라 모리모또
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아사히 고가꾸 고교 가부시끼 가이샤
마쯔모또 도오루
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Abstract

내용 없음.

Description

광학 시스템
제1a 및 1b도는 본 발명의 제 1 실시예에 대응하는 주사 광학 시스템의 전체 배치도로서, 제1a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제1b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제2a 및 2b도는 제 1 실시예의 한 구성 요소인 주사 렌즈 시스템에서 렌즈 배열을 도시하는 개략적 다이아그램으로서, 제2a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제2b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제 3 도 내지 제 8 도는 제 1 실시예에 따라서 주사 렌즈 시스템의 1 내지 6의 실시예에서 얻어진 렌즈 수차의 곡선을 구성하는 그래프.
제9a 및 9b도는 본 발명의 제 2 실시예에 대응하는 주사 광학 시스템의 전체 배치도로서, 제9a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제9b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제10a 및 10b도는 제 2 실시예의 한 구성 요소인 주사 렌즈 시스템에서 렌즈 배열을 도시하는 개략적 다이아그램으로서, 제10a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제10b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제11도 내지 제13도는 제 2 실시예에 따라 주사 렌즈 시스템의 7 내지 10의 실시예에서 얻어진 렌즈 수차곡선을 구성하는 그래프.
제14a 및 14b도는 본 발명의 제 3 실시예에 대응하는 주사 광학 시스템의 배치도로서, 제14a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제14b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제15a 및 제15b도는 제 3 실시예의 한 구성 요소인 주사 렌즈 시스템에서 렌즈 배열을 도시하는 개략적인 다이아그램으로서, 제15a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제15b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제16도 내지 제18도는 제 3 실시예에 따라 주사 렌즈 시스템의 11 내지 13의 실시예에서 얻어진 렌즈 수차곡선을 도시하는 그래프.
제19a 및 19b도는 본 발명의 제 4 실시예에 대응하는 주사 광학 시스템의 전체 배치도로서, 제19a도는 시스템의 주 주사 단면을 도시한 도면.
제19b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제20a 및 20b도는 제 4 실시예의 한 구성 요소인 주사 렌즈 시스템에서 렌즈 배열을 도시하는 개략적인 다이아그램으로서, 제20b도는 시스템의 부 주사 단면을 도시한 도면.
제21도에서 제23도는 제 4 실시예에 따라 주사 렌즈 시스템의 14 내지 16의 실시예에서 얻어진 렌즈 수차곡선을 구성하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 레이저 2 : 콜리메이터 렌즈
3 : 원통형 렌즈 4 : 편향기
5 : 아나몰픽 주사 렌즈시스템 6 : 주사 평면
본 발명은 광원으로서 반도체 레이저를 채용한 레이저 빔 프린터나 그밖의 장치에 사용하기 적합한 주사광학 시스템의 개량에 관한 것이다.
레이저 빔 프린터에서 주사 광학 시스템의 기본 성분은 광 빔을 방사하는 광원, 방출된 광 빔을 편향시키는 편향기 및 평향 각도에 대응하는 위치에서 편향된 빔을 집중시키는 주사 렌즈 유니트이다. 대개의 경우에 있어서, 광원은 소형이면서 직접 선회형 반도체 레이저이다. 반도체 레이저가 발산광을 방출하기 때문에, 발산광으로부터 평행한 광선빔을 발생하는 콜리메이터 렌즈와 겸용하여 주로 사용된다. 반도체 레이저로부터 방출된 광의 발산 각도는 레이저에서 접합 평면과 평행한 방향(이후 이 방향은 평행 방향으로 언급함)과 접합 평면과 수직인 방향(이후 이 방향은 수직 방향으로 언급함)과는 다르다. 수직 방향에서 발산은 평행 방향에서보다 더 큰 각도를 갖는다. 그 결과로서, 콜리메이터 렌즈를 통과한 빔은 평행 방향에서보다 수직 방향에서 더 큰 직경을 갖게 되며 주사 렌즈 장치에 의해 주사 표면상에 최종적으로 집중된 빔은 평행방향에서 보다 수직 방향에서 더 적은 F번호를 갖는다. 다른 말로써, 집중된 빔의 F번호에 비례하는 스폿(spot) 직경은 수직 방향에서 보다 평행 방향에서 더 크다.
종래 기술에서, 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 기술이 이용되었다. 그중의 하나는 수직 방향에서 빔을 제한하기 위해 에너지 효율을 손실하여 콜리메이터 렌즈의 유효 개구를 줄이는 것이다. 이에 의해 본질상 순환빔이 발생된다. 다른 방법은 프리즘같은 아나몰픽(anamorphic) 광학 장치의 모양을 하는 빔을 실행하는 것이다.
종래의 주사 시스템은 선회하는 다각형 거울과 같은 편향기가 편향 평면을 기울게 하는 경향이 있다는 점에서 또다른 불리한 점을 갖는데, 이것은 광 주사가 영향받는 방향(이후 이 방향은 주 주사 방향으로 언급함)에서 뿐만 아니라 그 주사 방향과 수직인 방향(이후 이 방향은 부 주사 방향으로 언급함)에서도 오차를 발생하게 된다. 이 오차는 주사 라인간의 피치에서 고르지 않게 된다.
편향 평면의 물매를 보상하려는 많은 기술이 제안되었다. 그중의 한 방법으로서, 아나몰픽 광학 유니트를 편향기의 전면에 배치시켜서, 레이저 빔이 부 주사 방향으로 주사 광학 시스템을 절단하여 취해진 단면의 편향 평면상에 영상을 형성하도록 집속되게 한다. 동시에, 아나몰픽 주사 렌즈 시스템이 주사 평면상에 다른 영상을 형성하도록 레이저 광을 집속시키기 위해 사용되므로 주사 평면 및 편향 평면이 두개의 공액 평면을 제공하게 되어 편향 평면이 기울어지는 역효과를 방지할 수 있다. 또다른 방법으로, 아나몰픽 광학 유니트 및 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 편향 평면이 기울어지는 역효과를 최소화하도록 부 주사 방향에서 영상 배율 및 촛점 길이를 효과적으로 감소하기 위해서도 사용된다. 그러나, 레이저 광이 편향 평면상에 선형영상을 형성하기 위해 집속된 전자의 방법은 편향 평면상의 먼지 또는 표면 흠집이 생길 수 있는 약점이 있다. 게다가, 형성된 영상은 다각형 거울의 편향점의 변화에 고도로 민감하다. 후자의 방법에 있어서, 복잡한 광학 시스템은 빔 모양을 하도록 요구되며, 편향 평면 물매의 불충분한 보상만을 성취될 뿐이다.
편향 각도에 대응하는 위치에서 편향된 빔을 주사 평면상에 집중시키는네 사용된 주사 렌즈는 보통 입사각도와 영상 높이간의 비례 관계를 얻을 수 있는 f-θ 렌즈로 구성된다. 그러나, 입사 각도와 영상 높이간의 적당한 비례 관계를 얻기 위하여, 이 f-θ 렌즈는 강한 발산 왜곡을 갖지만 이 왜곡은 입사 각도와 영상 높이간의 선형 관계의 오차를 매우 낮은 레벨로 감소시킬 목적으로 한정한다.
본 발명은 종래 기술 시스템의 전술한 문제를 해결하기 위함이다. 특히, 본 발명의 목적은 광원으로서 반도체 레이저를 사용하는 레이저 빔 프린터나 그밖의 장치에 개량된 주사 광학 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 주사된 레이저 빔 시스템용 광학 시스템으로 요약될 수 있으며, 반도체 레이저로부터의 광은 편향기 전면의 부 주사 단면에서 집속되도록 원통형 렌즈 및 콜리메이터 렌즈를 통과한다. 그때 광은 주 주사 방향에서 큰 배율을 갖는 그리고 광의 집속된 주사 평면과 면하는 볼록 원환체(toric) 표면이 있는 렌즈를 갖는 아나몰픽 렌즈 시스템을 통과한다.
이 시스템은 편향 평면의 기울기를 보상뿐만 아니라 빔 모양을 형성할 수 있으며, 입사 각도와 영상 높이간의 매우 적은 양의 선형성 왜곡을 직면하는 반면, 광대한 각도를 통해 주사를 허용한다는 점에서 개선된 시스템이다.
본 발명의 여러 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도는 본 발명의 레이저 빔에서 사용하기 위한 주사 광학 시스템의 전체 배치를 도시한다. 제 1 도는 주 주사 방향으로 이 주사 광학 시스템을 절단하여 취해진 단면을 도시하며, 이후 주 주사 단면으로 간략히 언급된다. 제1b도는 부 주사 방향에서 취해진 단면을 도시하며, 이후 부 주사 단면으로 간략히 언급된다.
제1a 및 1b도에 도시된 주사 광학 시스템은 반도체 레이저(1)와, 반도체 레이저(1)에서 방출된 레이저광으로부터 일반적으로 평행한 광선빔을 발생하는 콜리메이터 렌즈(2)와, 부 주사 방향에서 곡률을 가지며 상기 단면에서 영상을 형성하기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈(3)와, 원통형 렌즈(3)에 의해 집속된 결과로서 부 주사 단면에서 영상이 형성된 점 F1뒤편에 배치된 편향기(4) 및 편향기(4)로부터 편향된 빔이 주사 평면(6)상에 접중된 아나몰픽 주사 렌스 시스템(5)을 포함한다.
아나몰픽 주사 렌즈 시스템(5)은 편향기(4)의 측면으로부터 세개의 렌즈 그룹의(5a,5b 및 5c) 순서로 구성된다. 제 1 그룹 렌즈(5a)는 부 주사 단면에서 곡률이 존재하는 오목한 원통형 표면을 갖는 발산 렌즈이다. 제 2 그룹 렌즈(5b)는 편향기 측면을 향해 직사된 볼록 표면을 갖는 메니스쿠스 볼록 렌즈이다. 제 3 그룹 렌즈(5c)는 편향기(4)의 측상에서 평면 표면을 가지며 주사 평면(6)의 측상에서 볼록 원환체 표면을 갖는 렌즈이다. 원환체 표면은 부 주사 단면에서 더 강한 배율을 갖는다.
제1a도에서, Hf 및 Hb는 주 주사 단면에서 전면 및 후면 제 1 점을 각기 나타낸다. 제1b도에서, Hf' 및 Hb'는 부 주사 단면에서 전면 및 후면 제 1 점을 각기 나타낸다.
주사 렌즈 시스템(5)에서 제 1 그룹 렌즈(5a)는 주 주사 단면에서 발산 능력을 가지며 제2 및 제 3 수렴 그룹 렌즈(5b 및 5c)에서 발생된 구면 수차 및 코마(coma)를 보상한다. 게다가, 제 1 그룹 렌즈는 광학축에서 떨어진 위치에서 레이저 빔이 제2 및 제 3 그룹 렌즈(5b 및 5c)와 만나게 하여 강한 발산 왜곡이 입사각도와 영상 높이간의 양호한 선형성을 갖는 f-θ 렌즈를 제공하도록 한다.
제 2 그룹 렌즈(5b)는 편향기(4)의 측면으로 향해진 오목면을 갖는 메니스쿠스 구성을 갖으며 영상 필드의 곡률 보상을 도와준다.
제 3 그룹 렌즈(5c)는 표면 측상에서 강한 발산 왜곡을 발생시켜 입사 각도와 영상 높이간에 양호한 선형성을 갖는 f-θ 렌즈를 산출한다. 또한, 이 렌즈는 볼록면 측상에 수렴 능력을 가져 빔을 집속하도록 작용하여 주사면(5)상에서 영상을 형성시킨다.
주사 렌즈 시스템(5)은 부 주사 단면에 입사하는 빔이 발산하므로 주 주사 단면에서 보다도 부 주사 단면에서 더 강한 능력을 필요로 한다. 기술된 실시예에 있어서, 제 3 그룹 렌즈(5c)는 주사면(6)의 측상에서 원환체면을 갖고 보다 큰 곡률을 발생시키므로 주 주사 단면에서 보다 부 주사 단면에서 강한 수렴 능력을 발생시킨다. 또한, 제 1 그룹 렌즈(5a)의 원환체면과 발산 원통형 표면간의 능력 분배는, 도달되어져야 하는주사 방향이 광범위함에도 불구하고 부 주사 방향에서 발생하는 필드의 곡률이 효율적으로 보상될 수 있는 정도이다.
또한, 주사 단면에 있어서, 발산 능력을 갖는 원통형 표면은 제 1 점이 주사면(6)의 측에 보다 더 접근하는 것을 허용하는 "역집속"구성을 제공하기 위해 수렴 능력을 갖는 원환체 표면과 결합된다. 즉, 제 1 접속점 F1상에 형성된 영상에 비하여 주사 렌즈 시스템(5)으로 집속함으로써 주사면(6)상에서 형성된 영상의 비율을 렌즈 시스템의 전체 크기를 증가시키지 않고도 감소시킬 수 있다.
만일 기술된 제 1 실시예가 다음의 조건을 만족한다면 보다 더 양호한 결과를 얻을 수 있다. 만족되어야할 제 1 조건은 다음과 같다. 즉
0. 03f＜1＜0.025f (1)
여기서 1은 제1촛점 F1과 부 주사 단면에서의 편향면간의 거리이며, f는 주 주사 단면에서 주사 렌즈 시스템(5)의 집속 길이이다.
만족되어야할 제 2 조건은 다음과 같다. 즉
1.7＜m＜2.7 (2)
여기서 m은 부 주사 단면의 제1 촛 점 F1에서 형성된 영상에 비하여 주사 렌즈 시스템(5)으로 집속함으로써 주사면(6)상에 형성된 영상 배율이다.
배율 m은 b/a로서 표현되며, 여기서 a는 제 1 촛점 F1과 부 주사 단면에서 주사 렌즈 시스템(5)의 전면 제 1 점 Hf'간의 거리이며, b는 주사 렌즈 시스템(5)의 후면 제 1 점 Hb'와 주사면(6)상에서 집속된 상이 형성되어지는 위치간의 거리이다.
제 1 조건은 제 1 촛점 F1과 편향기(4)의 평면간의 거리 1에 관계된다. 만일1이 0. 03f보다 작다면, 편향면상의 실효 면적이 감소되어 표면 흠집 또는 먼지에 영향받기 쉬운 시스템이 된다. 또한, 시스템은 편향점의 변화에 매우 민감하게 되어 주사 각도의 전체 범위에 걸쳐 양호한 수행을 보장할 수 없게 된다. 만일 1이 0. 25f를 초과한다면, 평면을 편향시키는 기울기에 대한 필요한 보상을 얻을 수 없게 되며 주사 라인의 피치에서 불균일성이 생겨날 것이다.
제 2 권선은 부 주사 단면에서 제 1 촛점 F1상에 형성된 영상에 비하여 주사 렌즈 시스템(5)으로 집속함으로써 주사면(6)상에 형성된 영상의 배율 m에 관련된다. 만일 m이 1.7보다 작다면, 주사 렌즈 시스템(5)은 특정값 m을 얻기 위하여 주사면에 보다 더 근접 하여야만 되므로, 이것은 부피가 큰 렌즈 시스템의 원인이될 것이다. 또한, 부 주사 방향의 집속 길이가 효율적인 빔 형상을 달성에 있어서는 너무 짧게 된다. 만일 반면에, m이 2.7보다 크다면, 평면을 편향시키는 기울기에 대한 필요한 보상을 얻을 수 없으며, 동시에, 주사면(6)은 편향점의 변화에 매우 민감하게 될 것이다.
제2a 및 2b도에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 주사 시스템의 구성 요소인 주사 렌즈 시스템(5)의 적합한 구성을 도시하고 있다. 이러한 적합한 구성에 대한 예중적인 6개 실시예적인 데이타 이하에서 주어지며, 여기서 γi는 편향기(4)의 측면에서부터 계수된 것으로서 i번째 표면의 주 주사 단면에서의 곡률반경을 나타내며, γ'i는 부 주사 단면에 i번째 평면의 곡률반경이며, di는 렌즈의 두께 또는 i번째 표면과(i+1)번째 표면을 갖는 렌즈간의 가공 거리이며, ni는 사용된 파장에서 표면 γi 및 γi+1을 갖는 렌즈 그룹의 굴절율이며, e는 편향기(4)의 편향점과 제 1 표면 γi간의 거리이며, 1은 편향점과 부 주사 단면에서의 제 1 촛점간의 거리이며, b는 주사 렌즈 시스템과 주사면간의 거리이며, f는 주 주사 방향의 집속 길이이다.
[실시예 1]
Figure kpo00001
e=19.90 b=175.31
1=0.13f f=159.55 m=1.9
[실시예 2]
Figure kpo00002
e=21.56 b=175.44
1=0.06f f=159.18 m=2.2
[실시예 3]
Figure kpo00003
e=20.23 b=174.85
1=0.10f f=159.44 m=2.0
[실시예 4]
Figure kpo00004
e=19.42 b =149.28
1=0.12f f = 134.65 m=2.0
[실시예 5]
Figure kpo00005
e=42.45 b =303.20
1=0.09f f = 269.74 m=2.3
[실시예 6]
Figure kpo00006
e=21.120 b = 175 .7
1= 0.10f f=159.35 m=2.2
제 3 도 내지 제 8 도는 실시예 1 내지 6 각각에서 얻어진 수차 곡선을 도시한 그래프이다.
도면 각각에 대하여 4개의 그래프가 도시된다. 제 1 그래프는 개구의 함수로서 주 주사 방향에서의 구면수차를 도시한 것이다. 제 2 그래프는 제 1 그래프와 동일하지만 다른 것은 부 주사 방향인 것이다. 제 3 그래프는 관찰 각도의 함수로서 주 주사 방향(M)과 부 주사 방향(S)에서의 영상 필드 곡률의 그래프이다. 제 4 그래프는 관찰각의 함수로서 선형성 오차를 도시한 그래프이다.
본 발명의 제 2 실시예는 제9a 내지 13도를 참조하여 이하에서 기술하고자 한다.
제9a 및 9b도는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 레이저 빔 프린터에서 사용하기 위한 광학 주사 시스템의 전체 배치를 도시한 것이다. 제9a도는 주 주사 방향에서 이러한 광학 주사 시스템을 절단하여 취해진 단면이며, 이하에서 주 주사 단면으로서 간략히 언급된다. 제9b도는 부 주사 방향으로 절단하여 취해진 단면이며, 이후부터 부 주사 단면으로 간략히 언급된다.
제9a 및 9b도에서 도시된 광학 주사 시스템은 반도체 레이저(1), 반도체 레이저(1) 전방에서 방사된 레이저 광에서부터 일반적으로 평행한 광선 빔을 산출하는 렌즈(2), 부 주사 단면의 곡률을 갖으며 부 주사단면에서 영상을 형성하도록 레이저 광의 집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈(3), 원통형 렌즈(3)에 의한 집속의 결과로서 부 주사 단면에서 영상이 형성되어지는 점 F1후방에 배치된 편향기(4) 및 편향기(4)로부터 편향된 빔을 주사면(6)상에서 집속시키는 아나몰픽 주사 렌즈 시스템(5)으로 구성된다. 주사 렌즈 시스템(5)은 편향기(4)의 측으로부터 순서적으로 두 렌즈 그룹(5d 및 5e)으로 구성된다. 제 1 그룹 렌즈(5d)는 부 주사 단면에 존재하는 곡률을 갖는 오목한 원통형 표면을 갖는 발산 렌즈이다. 제 2 그룹 렌즈(5e)는 편향기(4)의 측상에 평면 표면 및 주사면(6)의 측상에 볼록 원환체면을 갖는다. 원환체면은 부 주사 단면에서 보다 심한 곡률을 갖는다.
제9도에서 Hf 및 Hb는 주 주사 단면에서 전면 및 후면 제 1 점을 각각 표시한다. 또한 제9b도에서, Hf' 및 Hb'는 부 주사 단면에서 전면 및 후면 제 1 점을 각각 표시한다.
주사 렌즈 시스템(5)에서 제 1 렌즈 그룹(5d)은 주 주사 단면에서 발산 능력을 가져 제 2 수렴 그룹 렌즈(5e)에서 발생된 구면 및 코마 수차를 보상한다. 또한, 제 1그룹 렌즈(6d)는 레이저 빔이 광학축에서 멀리 떨어진 위치에서 제 2 그룹 렌즈(5e)와 만나도록 강한 발산 왜곡이 발생하게 되어 입사 각도와 영상의 높이간에 양호한 선형성을 갖는 f-θ 렌즈를 제공한다.
제 2 그룹 렌즈(5e)는 평면 표면의 측상에서 강한 발산 왜곡을 발생시켜 입사 각도와 영상의 높이간에 양호한 선형성을 갖는 f-θ 렌즈를 발생한다. 또한, 이 렌즈는 볼록면상에 수렴 능력을 가지며 빔을 집속하도록 작용하여 주사면(6)상에서 영상을 형성시킨다.
주사 렌즈 시스템(5)은 부 주사 단면내의 입사 빔이 발산하기 때문에 주 주사 단면내에서 보다 부 주사단면내에서 더 큰 능력을 필요로 한다. 아래에 기술되는 실시예에 있어서, 제 2 그룹 렌즈(5e)는 주사 평면(6)의 측면상의 원환체 표면을 가지고 곡률을 더욱 높임으로써, 주 주사 단면보다 부 주사 단면내에서 더 높은 수렴 능력을 발생시킨다. 게다가, 제 1 그룹 렌즈(5d)의 발산 원통형 표면과 원환체 표면 사이의 능력분배는 부 주사 방향에서 발생하는 필드의 곡률이 얻어질 광범위한 주사 방향에도 불구하고 효율적으로 보상될 수 있도록 한다.
더우기, 부 주사 단면내에서, 발산 능력을 갖는 원통형 표면은 수렴 능력을 갖는 원환체 표면과 결합되어, 제 1 점이 주사면(6)의 측면에 더욱 근접하게 하는 "역집속"을 구성시킨다. 따라서, 제 1 촛점 F1상에 형성된 영상에 따라 주사 렌즈 시스템(5)과 촛점을 맞춤으로써 주사면(6)상에 형성되는 영상 배율은 렌즈 시스템의 전체 크기를 증가시키지 않고 감소될 수 있다.
기술된 제 2 실시예가 아래 조건을 만족할 경우에 더욱 좋은 결과가 유발될 수 있다. 제 1 조건은 아래와같으며,
0.03f ＜1＜0.25f (1)
여기서, 1은 제 1 촛점 F1와, 부 주사 단면내의 편향된 사이의 거리이며, f는 주 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템(5)의 촛점 길이이다.
제 2 조건은 아래와 같다.
1.1＜m＜1.7 (2)
여기서, m은 부 주사 단면내의 제 1 촛점 F1에서 형성된 영상에 따라 주사 렌즈 시스템(5)과 촛점을 맞춤으로써 주사면(6)상에 형성된 영상 배율이다.
배율m은 b/a로 표시되는데, 여기서a는 제 1 촛점 F1, 부 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템(5)의 전면의 제 1 점 Hf 사이의 거리이며, b는 주사 렌즈 시스템(5)의 후면 제 1 점 Hb'와, 촛점이 맞추어진 영상이 주사면(6)상에 형성되는 위치 사이의 거리이다.
제 3 조건은 아래와 같다.
0.15f＜│ f1'│＜0.35f (3)
여기서 f1′는 부 주사 단면내의 제 1 그룹 렌즈(5d)의 촛점 길이이며, f는 주 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템의 촛점 길이이다.
제 1 및 제 2 조건에 대해서는 전술되었지만, 제 2 조건(2a) 및 (2b)의 숫적인 차를 주지할 필요가 있다.
제 3 조건은 부 주사 단면내의 제 1 그룹 렌즈(5d)의 발산 굴절 능력에 관한 것이다. │f1'│ 가 0.5f보다 작을 경우, 상기 렌즈의 발산 굴절 능력은 증가하고, 제 2 그룹 렌즈(5e)상의 입사빔은 원환체 표면상에서 큰 수차를 발생시킬 만큼 부 주사 단면내에서 더 많이 퍼진다. 게다가, 부 주사 단면내에서 발생하는 입사빔의 어느 오프셋이 원환체 표면상의 빔내에서는 더욱 큰 오프셋을 발생시킴으로써, 시스템 성능이 지극히 나빠질 수 있다. 한편으로 │f1'│ 이 0.35f보다 클 경우, 보조 주사 단면내의 제 1 그룹 렌즈(5d)의 발산 굴절력은 너무 적어 주사면(6)에 매우 근접한 상기 단면내의 제 1 점을 유발시켜, 제 1 촛점 F1상에 형성된 영상에 따라 주사 렌즈 시스템(5)과 촛점을 맞춤으로써 주사면(6)상에 형성된 영상의 배율을 증가시킨다.
제10a 및 10b도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 주사 시스템의 구성 요소인 주사 시스템(5)의 양호한 구성을 나타낸 것이다. 세개의 실시예, 즉 상기 양호한 구성의 실시예(7),(8) 및 (9)에 대한 데이타는아래에 주어진다.
부호의 의미는 실시예(1 내지 6)에 대해 전술된 바와 동일하다.
[실시예 7]
Figure kpo00007
e=22.93 b=127.89
1=0.13f m=1.3 f=125.11 │f1'│ =0.28f
[실시예 8]
Figure kpo00008
e=24.19 b=128.26
1=0.13f m=1.4 f=125.36 │f1'│ =0. 34f
[실시예 9]
Figure kpo00009
e=25.93 b = 139.27
1=0.11f m=1.3 f=135.33 │f1'│ =0.22f
제11 내지 13도는 제각기 실시예(7내지 9)에서 달성된 수차 곡선을 구성한 그래프이다. 상기 그래프의 내용 설명은 전술되었다.
본 발명의 제 3 실시예는 이후 제14a 내지 18도에 관해 기술된다.
제14a 및 14b도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 레이저 빔 프린터내에 이용되는 주사 광학 시스템의 일반적인 배치도이다. 제14a도는 주 주사 방향의 상기 주사 광학 시스템을 절단함으로서 취해지는 단면을 도시한 것인데, 이것은 이하 주 주사 단면이라 칭한다.
제14b도는 부 주사 방향내에서 취해진 단면을 도시한 것인데, 이것은 이하 부 주사 단면이라 칭한다.
제14도에 도시된 주사 광학 시스템은 반도체 레이저(1), 일반적으로 반도체 레이저(1)에서 방사된 레이저 광선으로부터 평행한 광선 빔을 발생시키는 콜리메이터 렌즈(2), 부 주사 단면의 곡선을 가지며, 부 주사단면내의 영상을 형성하도록 레이저 광선의 집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈(3), 원통형 렌즈(3)에 의해 촛점을 맞춤으로써 영상이 부 주사 단면내에서 형성되는 점 F1후면에서 배치되는 편향기(4) 및 편향기(4)로부터 편향된 빔이 주사 평면(6)상에서 한점에 모여지는 아나몰픽 주사 렌즈 시스템(5)으로 구성된다. 상기 주사 렌즈 시스템(5)은 편향기(4)의 외측으로부터 4개의 렌즈 그룹(5f), (5g), (5h) 및 (5i)의 순서로 구성된다. 제 1 그룹 렌즈(5f)는 부 주사 단면내에 제공되는 곡선에 따른 오목한 원통형 표면을 갖는 발산렌즈이다. 제 2 그룹 렌즈(5g)는 편향기(4)의 측면으로 향한 오목한 표면을 갖는 볼록 메니스쿠스 렌즈이다. 제 3 그룹 렌즈(5h)는 편향기(4) 측면의 평면 및 부 주사 단면내에서 곡률이 더욱 높은 주사면(6)의 측면상의 볼록한 원환체 표면을 갖는다.
제 4 그룹 렌즈(5i)는 부 주사 단면내에서 곡선을 이룬 볼록한 원형 표면을 갖는다.
제14a도에서, Hf 및 Hb는 제각기 주 주사 단면내의 전면 및 후면의 제 1 점을 나타낸다.
제14b도에서, Hf' 및 Hb'는 각기 부 주사 단면내의 전면 및 후면의 제 1 점을 나타낸다.
주사 렌즈 시스템(5)내의 제 1 그룹 렌즈(5f)는 주 주사 단면내의 발산 능력을 가지고, 제 2 및 3수렴 그룹 렌즈(5g 및 5h)내에서 발생되는 구면 수차 및 코마를 보상한다. 게다가, 제 1 그룹 렌즈(5f)는 레이저빔이 광축으로부터 떨어진 위치에서 제 2 및 제 3 그룹 렌즈(5g 및 5h)와 마주치게 함으로서 높은 발산 왜곡이 입사각과 영상 높이 사이에서 선형을 이룬 f-θ 렌즈를 제공하도록 발생된다.
제 2 그룹 렌즈(5g)는 편향기(4)의 측면으로 향한 오목한 표면을 갖는 메너스쿠스로 구성되어, 필드 곡선을 보상한다.
제3그룹 렌즈(5h)는 평면의 측면상에서 높은 발산 왜곡을 발생시켜, 입사각과 영상 높이 사이에서 선형을 이룬 f-θ 렌즈를 발생시킨다. 게다가, 상기 렌즈는 볼록한 표면의 측면상에서 수렴 능력을 가져, 주사면(6)상에서 영상을 형성하도록 빔의 촛점을 맞추는 역할을 한다. 제 4 그룹, 렌즈(5i)는 주 주사 단면에서 배율을 갖지 않는다.
주사 렌즈 시스템(5)은 부 주사 단면의 입사 빔이 분기하기 때문에 주 주사 단면보다 부 주사 단면내에서 더 높은 능력을 필요로 한다. 아래에 기술되는 실시예에 있어서, 제 3 그룹 렌즈(5h)는 주사면(6)의 측면상의 원환체 표면을 가지며, 제 4 그룹 렌즈는 볼록한 원형 표면을 가짐으로써, 더욱 높은 수렴 능력이 주 주사 단면보다 부 주사 단면내에서 성취될 수 있다. 게다가, 전술된 표면(5f)과, 제 1 그룹 렌즈(5f)의 발산원형 표면 사이의 능력 분배는 부 주사 방향에서 발생한 필드의 곡률이 도달될 광범위한 주사각에도 불구하고 효율적으로 보상될 수 있도록 한다.
게다가, 부 주사 단면내에서 발산 능력을 갖는 원형 표면, 수렴 능력을 갖는 원환체 표면 및 볼록한 원형 표면은 "역촛점"을 구성시키는 것과 같이 조합된다.
한 원환체 표면을 두 원형 표면과 조합하기 때문에, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시스템은 특히 제 1 점을 주사면(6)에 적절하게 더욱 근접시킨다. 따라서, 제 1 촛점 F1상에 형성된 영상에 따라 주사 렌즈 시스템(5)과 촛점을 맞춤으로써 주사면(6)상에 형성된 영상의 배율은 편향면의 기울기를 더욱 효과적으로 보상할 수 있도록 충분히 감소될 수 있다.
단지 편향면의 기울기를 보상하기 위해 볼록한 원형 렌즈에만 의존하는 종래 시스템과 비교하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시스템은 필드의 곡률을 적절히 보상하며, 원형 렌즈가 편향기(4)에 더욱 근접하게 함으로써, 시스템의 전체 크기를 줄일 수 있다.
기술된 제 3 실시예가 아래 조건을 만족할 경우에 더욱 좋은 결과가 유발될 수 있다. 제 1 조건은 아래와같으며,
0.03f ＜1＜ 0.25f (1)
여기서, 1은 제 1 촛점 F1와, 부 주사 단면내의 편향된 사이의 거리이며, f는 주 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템(5)의 촛점 길이이다.
제 2 조건은 아래와 같다.
0.8＜m＜2.0 (2C)
여기서 m은 부 주사 단면내의 제 1 촛점 F1에서 형성된 영상에 따라 주사 렌즈 시스템(5)과 촛점을 맞춤으로써 주사면(6)상에 형성된 영상의 배율이다.
상기 배율m은 b/a로 표면되며, 여기서a은 상기 부 주사 단면내의 상기 주사 렌즈 시스템(5)의 전면 제 1 점 H1' 및 제 1 촛점 F1사이의 거리이며 여기서b은 상기 주사 표면(6)상에 형성된 촛점 영상에서의 위치 및 상기 주사 렌즈 시스템(5)의 후면 제 1 점 Ha' 사이의 거리이다.
제1 및 제 2 조건은 전술되어 있다. 조건(2a), (2b) 및 (2c)에 대한 한계의 수치의 차를 다시 지적한다.
또한, 조건(2c)에서, m이 0.8보다 적다면 제 4 그룹 렌즈(5i)는 특히 상기 주사 표면과 밀접하게 해야 한다.
제15a도 및 15b도는 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 광학 주사 시스템인 주사 렌즈 시스템(5)의 양호한 구성을 도시한다. 양호한 구성의 세가지 실시예(10,11 및 12)에 대한 데이타 시트가 아래에 주어진다.
부호의 의미는 전술되었다.
[실시예 10]
Figure kpo00010
Figure kpo00011
e=50.00 b=278.72
1=0.10f f = 299.75 m=1.8
[실시예 11]
Figure kpo00012
e=24 .03 b=156.44
1=0.16f f=191.52 m=0.9
[실시예 12]
Figure kpo00013
e=39.50 b=235.32
1=0.14f f=267.76 m=1.4
제16도에서 18도는 실시예(11 내지 13)에서 얻어진 수차 곡선을 구성하는 그래프이다.
본 발명의 제 4 실시예는 제19a도 내지 23도를 참조로 이하에 기술된다.
제19a도 및 19b도는 본 말명의 제 4 실시예에 따르는 레이저 빔 프린터에서 사용하는 주사 광학 시스템의 전체 배치를 도시한다. 제19b도는 상기 주 주사 방향에서 주사 광학 시스템을 점선으로 취한 단면을 도시하며 이하 주 주사 단면으로 간략히 언급된다. 제19b도는 부 주사 방향에서 취해진 단면을 도시하며 이하 부 주사 단면으로 간략히 언급된다.
제19a도 및 19b도는 도시된 주사 광학 시스템은 반도체 레이저(1), 반도체 레이저(1)에서 방출된 레이저 선으로부터 일반적으로 평행한 광선을 발생하는 콜리메이터 렌즈(2)와, 부 주사 단면내에 곡률을 가지며 부 주사 단면에서 영상을 형성하기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈(3)와, 원통형 렌즈(3)에 의한 집속 결과로 부 주사 단면내에 형성된 영상이 있는 점 F1뒤에 노출된 편향기(4)와, 편향기(4)로부터 편향된 빔이 주사 평면(6)에 집중된 아나몰픽 주사 렌즈 시스템(5)으로 구성된다. 주사 렌즈 시스템(5)은 상기 부 주사 단면내에 강한 곡률을 갖고 있는 주사 평면(6)의 측면상에 볼록 원환체 표면을 갖는 단일 렌즈 그룹(5j)으로 구성된다.
제19a도에서, Hf 및 Hb은 각각 상기 주 주사 단면내의 전면 및 후면 제 1 점을 의미한다. 제19b도에서, Hf' 및 Hb'은 각각 부 주사 단면내의 상기 전면 및 후면 제 1점을 의미한다.
주사 렌즈 시스템(5)은 강한 발산 왜곡이 영상의 높이 및 입사 각도 사이에 양호한 선형성을 갖는 f-θ렌즈를 제공하도록 발생되게 광축으로부터 떨어진 거리에서 주 주사 단면내의 편향기 측상의 평면과 만나도록 한다.
게다가, 주사 평면측상에 상기 볼록 표면의 수렴 능력은 주사 평면(6)상에 집속된 영상 빔을 형성하도록 한다.
주사 렌즈 시스템(5)은 상기 부 주사 단면내의 빔 각도가 다르므로 주 주사 단면에서 보다는 상기 부 주사 단면내에서 더 강한 배율을 요구한다. 논의한 실시예에서, 주사 렌즈(5j)는 주사 평면(6)측 상에 원환체 표면을 가지며 더욱 강한 곡률을 가지므르 주 주사 단면에서 보다는 부 주사 단면에서 더욱 강한 수렴 능력을 발생한다. 덧붙이면, 상기 주사 렌즈(5j)가 부 주사 단면에서 곡률을 가진 편향기 측부상의 오목한 원통형 표면을 가지며, 원통형 표면 및 볼록 표면 사이의 능력 분배는 부 주사 방향으로 발생하는 영상 필드의 곡률에 대한 보상 목적용으로 유리하다.
게다가, 상기 부 주사 단면에서, 원통형 표면은 주사 표면(6)의 측면과 가깝도록 제 1 점을 허용하는 "역촛점" 구성을 제공하도록 수렴 배율을 갖는다.
그 결과, 상기 제1촛점 F1상에 형성된 영상에 관련하는 주사 렌즈 시스템(5)으로 집속함으로써 주사 표면(6)상에 형성된 영상의 배율은 상기 렌즈 시스템의 전체 크기 증가없이 감소될 수 있다.
더 양호한 결과도 제 2 실시예가 다음 조건을 만족하여 논의된다면 얻어질 수 있다. 제 1 조건은 다음과 같으며,
0.03f＜1＜0 25f (1)
여기서 1은 부 주사 횡단부내의 편향 평면 및 제 1 촛점 F1사이의 거리이며, f는 부 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템(5)의 촛점 거리이다.
제 2 조건은 다음과 같으며,
1.7＜m＜2 .7 (2a)
여기서 m은 부 주사 단면내의 제 1 촛점 F1에서 형성된 영상에 관련하는 주사 렌즈 시스템(5)으로 집속함으로써 주사 표면(6)상에 형성된 영상의 배율이다.
배율m은 b/a로 표현되는데, 여기서a는 서브 주사 단면내 주사 렌즈 시스템(5)의 전면 제 1 점 Hf' 및 제 1 촛점 F1사이의 거리이며b는 주사 렌즈 시스템(5)의 후면 제 1 점 Hb' 및 주사 표면(6)상에 형성된 집속된 영상 위치 사이의 거리이다.
이들 두 조건은 제 1 실시예에서와 같으며 그들의 관계는 거기에서 논의되었다.
제20a도 및 20b도는 본 발명의 제 4 실시예에 따르는 광학 주사 시스템의 구성 요소가 주사 시스템(5)의 양호한 구성을 도시한다. 양호한 구성의 세가지 실시예(14,15 및 16)에 대한 데이타가 아래 주어진다.
부호의 의미는 전과 같다.
[실시예 13]
Figure kpo00014
e=74.00 b=228.86
1=0.15f f=236.53 m=2.0
[실시예 14]
Figure kpo00015
e=71.20 b=228.44
1=0.15f f= 236.60 m=2.0
[실시예 15]
Figure kpo00016
e=68.00 b=237.00
1=0.08f f=247.53 m=2.5
제21도 내지 23도는 곡선에 대한 같은 표시로 실시예(14 내지 16)에 얻어진 수차 곡선을 구성하는 그래프이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 사용된 주사 렌즈 시스템(5)은 아나몰픽이며 부 주사 단면내 평향의 평면앞의 점에서 영상을 형성하기 위한 한차례 집속된 레이저 빔을 가지며 이것은 주 주사 방향에서 보다는 부 구사 방향에서 더 짧아질 볼록 원통형 렌즈(3)를 포함하는 시스템의 촛점 길이를 제공한다. 그 결과, 큰 각도로 방사된 레이저 빔이 발산하는 상기 반도체 레이저(1)의 수직 방향과 상기 주 주사 방향을 일치시킴으로써, 실제상의 빔이 얻어질 수 있는데, 이것은 집중된 빔이 주 주사 방향 및 부 주사 방향 둘다에서 같은 F번호를 갖기 때문이다.
또 다른 장점으로, 부 주사 방향내의 촛점 길이는 불변하는 제 1 빔 집속점 F1을 갖는 볼록 원통형 렌즈(3)의 위치 및 곡률을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.
이것은 빔 스폿트에 대한 소정의 형태를 얻기 위해 빔 구성의 정도를 조정하는데 효과적이다.
덧붙이면, 본 발명에 따르면, 부 주사 단면내 편향 평면 앞에 영상을 형성하도록 한차례 집속된 레이저빔은 배율 m에서 영상을 형성하기 위해 아나몰픽 주사 렌즈 시스템에 의해 또다시 집속된다. 그러므로, 편향 평면이 δ만큼 기운다면, 영상점 △s내의 오프셋은 21mδ로 근접할 수 있으며, 그것은 본 발명의 시스템에 의해 보상이 있을시에 발생하는 양(△s')보다 훨씬 적으며 그것은 fδ에 근사하다(f는 주 주사 방향내의 촛점 길이이다). 또한, 편향 평면은 집속점 F1으로부터 오프셋되며, 편향 평면과 만나는 레이저 광은 상기표면상에 먼지 또는 표면 흠집에 영향을 받지 않게 하도록 충분히 큰 영역을 갖는다.
본 발명에 따르면 편향 포인트 변화의 영향은 부 주사 단면내의 주사 렌즈 시스템(5)의 전면 제 1 점 및 상기 상기 제 1 촛점 F1사이의 거리를 증가시킴으로써 감소될 수 있다.
제 1 접속점 F1'상에 형성된 영상에 대해서 주사 렌즈 시스템으로 집속화함으로서 주사 평면(6)상에 형성된 배율 m이 작을수록, 편향 평면의 기울기에 대한 보상 효율은 더욱 커지고, 전체 시스템(볼록 원통형 렌즈 포함)의 촛점 거리는 부 주사 방향에서 짧아지며, 이러한 현상은 효율적인 빔 형상을 구하는 목적에도 유리한 것이다.

Claims (25)

  1. 광학 시스템에 있어서, 반도체 레이저와, 반도체 레이저로부터 발산된 레이저 광을 거의 평행 선속으로 하는 시준 렌즈와, 제 1 단면내에 영상을 형성하기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하며, 제 1 단면내에 곡률을 갖는 원통형 렌즈와, 상기 원통형 렌즈에 의한 집속으로 제 1 단면에서 영상이 형성되는 위치의 후방에 배치된 편향기와, 상기 편향기로부터 편향된 빔을 주사 평면에 집광하는 아나몰픽 주사 렌즈로 구성된 광학 시스템.
  2. 광학 시스템에 있어서, 반도체 레이저와, 반도체 레이저로부터 발산된 레이저 광선을 거의 평행 선속으로 하는 시준 렌즈와, 제 1 단면내에 영상을 형성하기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하며, 제 2 단면내에 곡률을 갖는 원통형 렌즈와, 상기 원통형 렌즈에 의한 집속으로 제 1 단면내에서 영상이 형성되는 위치의 후방에 배치된 편향기와, 상기 편향기로부터 편향된 빔이 주사 평면에 집광시키는 아나몰픽 주사 렌즈를구비하며, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 상기 편향기측으로부터 제1, 제2, 제 3 렌즈 그룹의 순서로 구성이 되며, 상기 렌즈 그룹의 렌즈는 제 1 단면에서 곡률이 존재하는 오목한 원통형 표면을 갖는 네가티브 렌즈이며, 제 2 렌즈 그룹의 렌즈는 상기 편향기의 측면으로 향한 볼록한 면을 갖는 메니스쿠스 볼록 렌즈이며, 제 3 렌즈 그룹의 렌즈는 제 1 단면에 수직인 제 2 단면에서 보다 제 1 단면에서 큰 곡률을 갖는 주사평면 측상에서 볼록한 표면과 상기 편향기 측상에서 평면표면을 갖는 광학 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 원통형 렌즈로 집속하여 제 1 단면내에서 형성된 영상에 대해 렌즈 시스템으로 집속되어 주사표면상에 형성된 영상의 배율을 m이라할때에 상기 광학 시스템은 1.2＜m＜2.7인 조건을 만족하는 광학 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각 렌즈는 제 1 단면내에서 ri'의 곡률 반경과, 제 2 단면내에서 ri의 곡률반경의 편향기와 대면하는 표면과, 제 1 단면에서ri'+1의 곡률 반경과 제 2 단면에서 ri+1의 곡률 반경의 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00017
    를 만족시키는 광학 시스템.
  5. 제 3 항에 있어사, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각각은 제 1단면에서 ri'의 곡률 반경과 제 2 단면에서 ri의 곡률 반경의 상기 편향기와 대면하는 표면과, 제 1단면에서 ri'+1의 곡률 반경과 제2단면에서 ri+1의 곡률 반경의 편향기와 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00018
    를 만족시키는 광학 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이되며, 이들 각각은 제1단면에서 ri'의 곡률 반경과 제2단면에서 ri의 곡률 반경의 상기 편향기와 대면하는 표면과 제1단면에서 ri'+1의 곡률 반경과 제2단면에서 ri+1의 곡률 반경이 편향기와 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절률 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00019
    를 만족시키는 광학 시스템
  7. 제 3항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각각은 제1단면에서 ri'의 곡률 반경과 제2단면에서 ri의 곡률 반경의 상기 편향기와 대면하는 표면과 제1단면에서 ri'+1의 곡률 반경과 제2단면에서 ri+1의 곡률 반경의 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면과 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00020
    를 만족시키는 광학 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각각은 제 1단면에서 ri'의 곡률 반경과 제 2 단면에서 ri의 곡률 반경의 상기 편향기와 대면하는 표면과 제1단면에서 ri'+1의 곡률 단경과 제2단면에서 ri+1의 곡률 반경의 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면과 두께 di와상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00021
    를 만족시키는 광학 시스템.
  9. 제3항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 3개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각각은 제1단면에서 ri'의 곡률 반경과 제2단면에서 ri의 곡률 반경의 상기 편향기와 대면하는 표면과 제1단면에서 ri'+1의 곡률 반경과 제2단면에서 ri+1의 곡률 반경의 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면과 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지며, 다음 도표,
    Figure kpo00022
    를 만족시키는 광학 시스템
  10. 광학 시스템에 있어서, 반도체 레이저와, 반도체 레이저로부터 발산된 레이저 광을 거의 평행 선속으로 하는 시준 렌즈와, 제1단면내에 영상을 형성하기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하며, 제1단면에서 곡률을 갖는 원통형 렌즈와, 상기 원통형 렌즈에 의한 집속으로 제1단면에서 영상이 형성되는 위치의 후방에 배치된 편향기와 상기 편향기로부터 편향된 빔을 주사 평면에 집광하는 아나몰픽 주사 렌즈로 구성되고, 상기 아나몰픽 렌즈 시스템은 상기 편향기측으로부터 제1 및 제2렌즈 그룹의 순서로 구성이 되며, 제 2 렌즈 그룹에 있는 렌즈는 제 1단면에 수직인 제 2 단면에서 보다 제 1단면에서 큰 곡률을 갖는 주사 평면측상에서 볼록한 표면과 상기 편향기 측상에서 평면 표면을 갖는 광학 시스템.
  11. 제10항에 있어서, m을 상기 원통형 렌즈로 집속하여 제1단면에서 형성된 영상에 대해 렌즈 시스템으로 집속되어 주사 표면상에 형성된 영상의 배율인 경우, 상기 시스템은 1,2＜m＜1.7인 조건을 만족시키는 광학 시스템.
  12. 제10항에 있어서, f'는 제1단면에 있는 상기 제1렌즈그룹에서의 상기 렌즈의 촛점 거리이며, f는 상기 제2단면에 있는 아나몰픽 주사 렌즈 시스템의 촛점 거리인 경우, 상기 시스템은 0.15f＜1fil＜0.35f를 만족시키는 광학 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 2개의 렌즈로 구성이 되며, 이들 각각은 제 1 단면에서 ri'의 곡률 반경과 제 2단면에서 ri의 곡률 반경이 상기 편향기와 대면하는 표면과 제1단면에서 ri'+1의 곡률 반경의 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면과 두께 di와 상기 편향기로부터 렌즈까지 di+1의 공간 간격과 굴절율 ni를 가지머, 다음 도표,
    Figure kpo00023
    를 만족시키는 광학 시스뎀.
  14. 제12항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 두개의 렌즈의 구성되어 있으며, 각각의 렌스는상기 제2단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제1단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에대면하는 표면과, 상기 제2단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'이며, 상기 제1단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간 간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00024
    를 만족시키는 광학 시스덴.
  15. 제12항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 두개의 렌즈의 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는상기 제2단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제1단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 대면하는표면과, 상기 제2단면에 있어서의 곡률 반경이ri'+1이며, 상기 제 1단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1인 상기 편향기로부터 떨어져 마주보는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간 간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00025
    를 만족시키는 광학 시스템
  16. 광학 시스템에 있어서, 반도체 례이저와, 상기 반도체 레이저로부터 발산된 레이저 광은 거의 평행선속으로 하는 시준 렌즈와, 제 1단면에서 곡률을 가지며, 상기 제 1단면에서 영상을 형성시키기 위해 레이저 광의 집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈와, 상기 원통형 렌즈에 의한 집속의 결과 제 1단면에 영상이 형성되는 위치의 후방에 배치되는 편향기와, 상기 편향기로부터 편향된 빔을 주사면상에 집속시키며, 상기 편향기 측면으로부터 순서적으로 배치된 다음 4개의 렌즈 그룹, 즉, 제 1단면에서 곡률이 존재하는 오목한 원통형 표면을 갖는 발산 렌즈인 제 1그룹 렌즈와, 편향기 측면을 향해 직사된 볼록 표면을 갖는 에니쿠스 볼록 렌즈인 제 2그룹 렌즈와, 편향기 측면상의 평면 표면 및 제 1단면이 여기에 수직인 제 2단면에서보다 더강한 곡률을 가진 주사 평면의 측면상의 볼록 원환체 표면을 가진 제 3그룹 렌즈와, 제 1단면이 곡률이며 볼록한 원통형 표면을 가진 제 4그룹 렌즈로 구성된 아나몰픽 주사 렌즈시스템을 구비하는 광학 시스템
  17. 제16항에 있어서, m이 상기 원통형 렌즈로 집속시킴으로 제 1 단면에서 형성되는 상기 영상에 대해서 상기 아나몰픽 주사렌즈로 집속시킴으로 주사 평면상에 형성되는 영상의 배율인 경우, 상기 광학 시스템은0.8＜m＜2 0을 만족시키는 광학 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 4개의 렌즈로 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 대면하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00026
    를 만족시키는 광학 시스템
  19. 제17항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 4개의 렌즈로 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri′인 상기 편향기에 마주하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 단경이 ri'+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로 부터 렌즈까지의 공간 간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00027
    를 만족시키는 광학 시스템
  20. 제17항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 4개의 렌즈로 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 마주하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00028
    를 만족시키는 광학 시스템.
  21. 광학 시스템에 있어서, 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터 발산되는 레이저 빔을 거의 평행선속으로 하는 시준 렌즈와, 제 1 단면이 곡률이며, 상기 제 1 단면에 영상을 형성시키기 위해 레이저 광의집속을 한차례 행하는 원통형 렌즈와, 상기 원통형 렌즈에 의한 집속의 결과 제 1 단면에 영상이 형성되는 위치의 후방에 배치되는 편향기와, 상기 편향기로부더 반사되는 빔을 주사면상에 집속시키며, 제 1 단면에 있어서의 곡률이 여기에 수직인 제 2 단면에 있어서의 곡률보다 더 큰 곡률을 가진 주사평면 측면상의 볼록원환체 표면을 가지며 단일 렌즈그룹으로 구성된 아나몰픽 주사 렌즈 시스템을 구비하는 광학 시스템.
  22. 제21항에 있어서, m을 상기 원통형 렌즈로 집속시킴으로 제 1 단면에 형성되는 상기 영상에 대해서 상기 아나몰픽 주사렌즈로 집속시킴으로 주사 평면상에 형성되는 영상의 배율인 경우 상기 광학 시스템은 다음의 조건, 1.7＜m＜2.7을 만족시키는 광학 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 하나의 렌즈로 구성되는 있으며, 각각의 렌즈는 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 대면하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00029
    를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 하나의 렌즈로 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 대향하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈까지의 공간간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00030
    를 만족시키는 광학 시스템.
  25. 제22항에 있어서, 상기 아나몰픽 주사 렌즈 시스템은 하나의 렌즈로 구성되어 있으며, 각각의 렌즈는 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'인 상기 편향기에 대면하는 표면과, 상기 제 2 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri+1이며, 상기 제 1 단면에 있어서의 곡률 반경이 ri'+1인 상기 편향기로부터 이격되어 대면하는 표면을 가지며, 두께는 di이며, 상기 편향기로부터 렌즈 까지의 공간 간격은 di+1이며, 굴절률은 ni이며, 다음 도표,
    Figure kpo00031
    를 만족시키는 광학 시스템.
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