JP2001004943A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2001004943A
JP2001004943A JP11176401A JP17640199A JP2001004943A JP 2001004943 A JP2001004943 A JP 2001004943A JP 11176401 A JP11176401 A JP 11176401A JP 17640199 A JP17640199 A JP 17640199A JP 2001004943 A JP2001004943 A JP 2001004943A
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optical system
scanning
scanning direction
main scanning
light beam
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球 高田
Nozomi Inoue
望 井上
Takeshi Souwa
健 宗和
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner excellent in the characteristic of the field curvature, especially, and capable of excellently reproducing an image at high speed. SOLUTION: This scanner is equipped with a light beam source 1, a deflector 4 having plural reflection surfaces reflecting and deflecting a light beam from the beam source 1, a transmission optical system 22 being an afocal optical system in a main scanning direction, which transmits light beams reflected and deflected by the 1st reflection surface 5 of the deflector 4 and being parallel at least in the main scanning direction and makes them incident on the 2nd reflection surface 6 of the deflector 4, and a scanning optical system 23 performing scanning with the light beam reflected and deflected by the 2nd reflection surface 6 of the deflector 4 and formed as a beam spot on a surface to be scanned 17. In such a case, the optical system 22 has diopter curved to be convex in a positive diopter direction at least near the optical axis in the main scanning direction, and the optical system 23 has the field curvature to be convex with respect to the advancing direction of the light at least near the optical axis in the main scanning direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンタ等に用いられる光走査装置に係り、特に、回転多
面鏡等の複数の反射面を有する偏向器に光ビームを順に
2度入射させる光走査装置において、第1反射面から第
2反射面に伝達入射させる伝達光学系の構成に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device used in a laser beam printer or the like, and more particularly to an optical scanning device in which a light beam is sequentially incident twice on a deflector having a plurality of reflecting surfaces such as a rotary polygon mirror. The present invention relates to a configuration of a transmission optical system for transmitting light from a first reflection surface to a second reflection surface in an apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、本出願人により、回転多面鏡を用
いた光走査装置において、異なる反射面に順に2度入射
させるようにすることにより、高速で良好な画像再現を
可能としたものが提案されている。特に、特開平11−
64771号のものにおいては、回転多面鏡の第1反射
面から第2反射面へ伝達入射させる伝達光学系を、主走
査方向でアフォーカル光学系としているが、その伝達光
学系の前群が3枚の球面レンズ(円筒レンズ)からなっ
ており、かつ、伝達光学系の主走査方向のディオプター
(第2反射面から集束点までのm単位で表した距離の逆
数)が正のディオプター方向に対して光軸近傍で凹に湾
曲している。
2. Description of the Related Art Heretofore, the present applicant has proposed an optical scanning apparatus using a rotating polygonal mirror, in which light is incident twice on different reflecting surfaces in order, thereby enabling high-speed and good image reproduction. Proposed. In particular, JP-A-11-
In the apparatus of No. 64771, the transmitting optical system for transmitting and entering from the first reflecting surface to the second reflecting surface of the rotary polygon mirror is an afocal optical system in the main scanning direction. It consists of two spherical lenses (cylindrical lenses), and the diopter in the main scanning direction of the transmission optical system (the reciprocal of the distance expressed in m from the second reflecting surface to the focal point) is positive with respect to the diopter direction. It is concavely curved near the optical axis.

【0003】また、米国特許第5,392,149号及
び米国特許第5,585,955号では、同様に主走査
方向でアフォーカルな伝達光学系を用いているが、具体
的なレンズ構成は明記されていない。
In US Pat. No. 5,392,149 and US Pat. No. 5,585,955, similarly, an afocal transmission optical system is used in the main scanning direction. Not specified.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本出願人による上記特
開平11−64771号のものにおいては、伝達光学系
の前群が3枚、後群が1枚の計4枚からなり、また、伝
達光学系の主走査方向のディオプターが光軸近傍で凹に
湾曲しているため、回転多面鏡と被走査面の間の走査光
学系によって生じる主走査方向の光軸近傍での凸の像面
湾曲(光の進行方向に対して凸形状の像面)と強め合っ
て全光学系の主走査方向の像面湾曲が増加する結果とな
る。
In the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-64771 by the present applicant, the front group of the transmission optical system is composed of three elements, and the rear group is composed of four elements. Because the diopter in the main scanning direction of the optical system is concavely curved near the optical axis, a convex field curvature near the optical axis in the main scanning direction caused by the scanning optical system between the rotating polygon mirror and the surface to be scanned is generated. (An image surface having a convex shape with respect to the traveling direction of light), and the field curvature of the entire optical system in the main scanning direction is increased.

【0005】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、特に像面湾曲特
性が良く高速で良好な画像再現な可能な光走査装置を提
供することである。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device which has a particularly good curvature of field and is capable of high-speed and good image reproduction. It is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光走査装置は、光ビームを発生する光源と、前記光
源からの光ビームを反射偏向させる複数の反射面を有す
る偏向器と、前記偏向器の第1反射面により反射偏向さ
れた少なくとも主走査方向において平行な光ビームを前
記偏向器の第2反射面に伝達入射させる主走査方向にお
いてアフォーカル光学系である伝達光学系と、前記偏向
器の前記第2反射面により反射偏向された光ビームを被
走査面上にビームスポットを形成させて走査させる走査
光学系とを備えた光走査装置において、前記伝達光学系
は主走査方向の少なくとも光軸近傍において正のディオ
プター方向に対して凸に湾曲したディオプターを有し、
前記走査光学系は主走査方向の少なくとも光軸近傍にお
いて光の進行方向に対して凸の像面湾曲を有しているこ
とを特徴とするものである。
To achieve the above object, the present invention provides an optical scanning device comprising: a light source for generating a light beam; a deflector having a plurality of reflecting surfaces for reflecting and deflecting the light beam from the light source; A transmission optical system that is an afocal optical system in the main scanning direction in which a light beam reflected and deflected by the first reflection surface of the deflector is transmitted and incident on the second reflection surface of the deflector at least in a main scanning direction; A scanning optical system that forms a beam spot on the surface to be scanned with the light beam reflected and deflected by the second reflecting surface of the deflector, and scans the light beam. Having a diopter curved convexly to the positive diopter direction at least near the optical axis,
The scanning optical system is characterized in that it has a convex curvature of field at least in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction with respect to the traveling direction of light.

【0007】この場合に、伝達光学系の前群が主走査方
向において少なくとも1面が非球面(非円弧面)の単レ
ンズからなることが望ましい。
In this case, it is desirable that the front group of the transmission optical system be composed of a single lens having at least one aspheric surface (non-arc surface) in the main scanning direction.

【0008】また、その単レンズの入射側の面が主走査
方向において非球面(非円弧面)であることが望まし
い。
It is desirable that the surface on the incident side of the single lens be an aspherical surface (a non-circular surface) in the main scanning direction.

【0009】また、伝達光学系のその単レンズの非球面
(非円弧面)のコーニック係数KがK<−1であること
が望ましい。
It is desirable that the conic coefficient K of the aspherical surface (aspherical surface) of the single lens of the transmission optical system be K <−1.

【0010】また、走査光学系の前群が単レンズからな
ることが望ましい。
It is desirable that the front group of the scanning optical system be composed of a single lens.

【0011】本発明においては、伝達光学系は主走査方
向の少なくとも光軸近傍において正のディオプター方向
に対して凸に湾曲したディオプターを有し、走査光学系
は主走査方向の少なくとも光軸近傍において光の進行方
向に対して凸の像面湾曲を有しているので、像面湾曲に
関して伝達光学系と走査光学系とは互いに逆の特性を持
つことになり、光学系全体の像面湾曲は相互に打ち消し
合って、全光学系の主走査方向の像面湾曲が良好にな
る。そのため、高速で良好な画像再現が可能となる。
In the present invention, the transmission optical system has a diopter which is convexly curved with respect to the positive diopter direction at least near the optical axis in the main scanning direction, and the scanning optical system has a diopter at least near the optical axis in the main scanning direction. The transmission optical system and the scanning optical system have characteristics opposite to each other with respect to the curvature of field because the curvature of field is convex with respect to the traveling direction of light. By canceling each other out, the curvature of field of the entire optical system in the main scanning direction is improved. Therefore, good image reproduction can be performed at high speed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の光走
査装置について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical scanning device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0013】まず、本発明の光走査装置の実施例につい
て説明する。図1は本実施例の光走査装置の構成を示す
平面図、図2はその側面図、図3はその主要部の斜視
図、図4はその主要部の側面図である。以下、本発明で
は、光学系の任意の位置において、その位置における光
学系の光軸を含み偏向器である回転多面鏡4の回転軸4
1に平行な面を副走査面と定義し、光軸を含み副走査面
に垂直な面を主走査面と定義する。さらに、主走査面内
において、光軸に垂直な方向を主走査方向と定義し、ま
た、副走査面内において、光軸に垂直な方向を副走査方
向と定義する。
First, an embodiment of the optical scanning device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the optical scanning device of the present embodiment, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a perspective view of a main part thereof, and FIG. 4 is a side view of the main part thereof. Hereinafter, in the present invention, at any position of the optical system, the rotation axis 4 of the rotary polygon mirror 4 which is a deflector and includes the optical axis of the optical system at that position.
A plane parallel to 1 is defined as a sub-scanning plane, and a plane including the optical axis and perpendicular to the sub-scanning plane is defined as a main scanning plane. Further, a direction perpendicular to the optical axis in the main scanning plane is defined as a main scanning direction, and a direction perpendicular to the optical axis in the sub-scanning plane is defined as a sub-scanning direction.

【0014】光源としての半導体レーザー1から射出し
た光ビームは、第1整形レンズ2、第1アパーチャ61
(図5)、第2整形レンズ3、第2アパーチャ62(図
5)を透過して整形され、偏向器としての回転多面鏡4
の第1反射面5に入射し、1度目の偏向がなされる。こ
のとき、光ビームは、回転多面鏡4の回転軸41に垂直
な面に対して角度を持って第1反射面5に入射するた
め、入射する光ビームと反射された光ビームは干渉しな
い。第1反射面5で反射された光ビームは、第1伝達レ
ンズ7を透過して第1伝達ミラー10で反射され、第2
伝達レンズ11、第3伝達レンズ12を透過して第2伝
達ミラー13で反射され、再び回転多面鏡4の第2反射
面6に入射し、2度目の偏向がなされる。このときも、
光ビームは、回転多面鏡4の回転軸41に垂直な面に対
して角度を持って第2反射面6に入射するため、入射す
る光ビームと反射された光ビームは干渉しない。
A light beam emitted from a semiconductor laser 1 as a light source is supplied to a first shaping lens 2 and a first aperture 61.
(FIG. 5), the second shaping lens 3, and the rotating polygon mirror 4 which is shaped by passing through the second aperture 62 (FIG. 5) as a deflector.
Incident on the first reflection surface 5, and is deflected for the first time. At this time, since the light beam is incident on the first reflection surface 5 at an angle with respect to a plane perpendicular to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4, the incident light beam and the reflected light beam do not interfere with each other. The light beam reflected by the first reflection surface 5 passes through the first transmission lens 7 and is reflected by the first transmission mirror 10,
The light passes through the transmission lens 11 and the third transmission lens 12, is reflected by the second transmission mirror 13, reenters the second reflection surface 6 of the rotary polygon mirror 4, and is deflected a second time. Again,
Since the light beam enters the second reflection surface 6 at an angle with respect to a plane perpendicular to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4, the incident light beam and the reflected light beam do not interfere with each other.

【0015】第2反射面6で反射された光ビームは、第
1走査レンズ14、第2走査レンズ15及び第3走査レ
ンズ16により被走査面17上に光ビームスポットとし
て結像されて走査される。回転多面鏡4の面数は12面
(偶数)である。第3走査レンズ16は、副走査方向に
偏心しており、その方向は図2中の矢印の方向である。
第3走査レンズ16をこのように偏心させる理由は、回
転多面鏡4の第2反射面6で反射され偏向される光ビー
ムは円錐状の軌跡を描き、その光ビームの断面の座標系
が偏向角に依存して回転してしまい、被走査面17上の
結像スポットの形状が崩れてしまうが、第3走査レンズ
16をこのように偏心させることにより、その崩れが防
止できるからである。
The light beam reflected by the second reflecting surface 6 is formed as a light beam spot on the surface 17 to be scanned by the first scanning lens 14, the second scanning lens 15, and the third scanning lens 16 and is scanned. You. The number of surfaces of the rotary polygon mirror 4 is 12 (even number). The third scanning lens 16 is decentered in the sub-scanning direction, which is the direction of the arrow in FIG.
The reason why the third scanning lens 16 is decentered in this manner is that the light beam reflected and deflected by the second reflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 4 draws a conical trajectory, and the coordinate system of the cross section of the light beam is deflected. This is because the image formation spot on the scanned surface 17 is distorted due to the rotation depending on the angle, but the decentering of the third scanning lens 16 can prevent the dislocation.

【0016】ところで、半導体レーザー1から第1反射
面5までの間の光学系を整形光学系21、第1反射面5
から第2反射面6の間の光学系を伝達光学系22、第2
反射面6から被走査面17までの間の光学系を走査光学
系23と称するとすると、回転多面鏡4の第1反射面5
と第2反射面6は回転軸41を挟んで対向する相互に平
行な反射面であり、かつ、整形光学系21、伝達光学系
22、走査光学系23の光軸は回転軸41を含む共通の
副走査面内に配置されている。したがって、この光走査
装置は、2度入射で斜め入射でありながら、この副走査
面に関して対称な構成になっている。このような配置に
すると、整形光学系21、伝達光学系22、走査光学系
23の光軸が主走査面で見て一直線上に配置されるの
で、構造上の主走査方向の基準面が1面に集約され、光
学系を構成する各要素を高精度に配置することができ
る。また、主走査面で見て、伝達光学系22の光軸が整
形光学系21及び走査光学系23の光軸と一部重なるた
め、少ないスペースで配置でき、光走査装置の設置面積
の減少、装置の小型化が図れる。そして、このような配
置により、回転多面鏡4の回転軸41の偏心に基づく走
査線の副走査方向での位置変動を防止することができ
る。
By the way, the optical system between the semiconductor laser 1 and the first reflecting surface 5 is formed by the shaping optical system 21 and the first reflecting surface 5.
The optical system between the second reflecting surface 6 and the transmission optical system 22,
If the optical system between the reflecting surface 6 and the surface to be scanned 17 is called a scanning optical system 23, the first reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4
And the second reflective surface 6 are mutually parallel reflective surfaces facing each other across the rotation axis 41, and the optical axes of the shaping optical system 21, the transmission optical system 22, and the scanning optical system 23 include the rotation axis 41. Are arranged in the sub-scanning plane. Therefore, this optical scanning device has a symmetrical configuration with respect to the sub-scanning surface, while being incident twice and obliquely incident. With such an arrangement, the optical axes of the shaping optical system 21, the transmission optical system 22, and the scanning optical system 23 are arranged in a straight line when viewed in the main scanning plane. Each element constituting the optical system can be arranged with high accuracy on a plane. In addition, since the optical axis of the transmission optical system 22 partially overlaps the optical axes of the shaping optical system 21 and the scanning optical system 23 when viewed on the main scanning plane, the optical axis can be arranged in a small space, and the installation area of the optical scanning device can be reduced. The size of the device can be reduced. With such an arrangement, it is possible to prevent a position change of the scanning line in the sub-scanning direction due to the eccentricity of the rotating shaft 41 of the rotating polygon mirror 4.

【0017】図5に、整形光学系21の主走査方向の光
路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。主走査
面に垂直で副走査面に平行な接合面を備えカバーガラス
を有する半導体レーザー1から副走査方向に比べて主走
査方向により広がるように射出された光ビームbは、非
球面レンズの第1整形レンズ2により集束する光ビーム
に変換され、第1整形レンズ2の射出面位置に配置され
た矩形開口の第1アパーチャ61によって副走査方向周
辺部のみが遮蔽される。第2整形レンズ3は主走査方向
にのみ負屈折力を有する負シリンドリカルレンズであ
る。そのため、第2整形レンズ3を透過した光ビーム
は、主走査面において平行な光ビームに変換され、第2
アパーチャ62によって主走査方向周辺部のみが遮蔽さ
れて第1反射面5に入射し、副走査面においては第1反
射面5近傍に結像(集束)する。
FIG. 5 shows an optical path diagram (a) in the main scanning direction of the shaping optical system 21 and an optical path diagram (b) in the sub-scanning direction. The light beam b emitted from the semiconductor laser 1 having a bonding surface that is perpendicular to the main scanning surface and parallel to the sub-scanning surface and has a cover glass so as to spread in the main scanning direction as compared with the sub-scanning direction is emitted by the aspherical lens. The light beam is converted into a focused light beam by the first shaping lens 2, and only the peripheral portion in the sub-scanning direction is shielded by the first aperture 61 having a rectangular opening arranged at the exit surface position of the first shaping lens 2. The second shaping lens 3 is a negative cylindrical lens having a negative refractive power only in the main scanning direction. Therefore, the light beam transmitted through the second shaping lens 3 is converted into a parallel light beam on the main scanning plane, and
Only the peripheral portion in the main scanning direction is blocked by the aperture 62 and enters the first reflecting surface 5, and forms an image (convergence) near the first reflecting surface 5 on the sub-scanning surface.

【0018】図6に、伝達光学系22の主走査方向の光
路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。第1伝
達レンズ7は主走査方向にのみ屈折力を有する非円筒面
シリンドリカルレンズである。また、第2伝達レンズ1
1は副走査方向にのみ正屈折力を有する正シリンドリカ
ルレンズであり、第3伝達レンズ12は正屈折力を有す
る球面レンズである。そして、これらの作用は、第1反
射面5で反射された光ビームは、主走査面において、第
1伝達レンズ7により一旦結像する。第1伝達レンズ7
の像側焦点71と第3伝達レンズ12の物体側焦点は一
致し、主走査面においてアフォーカル光学系を構成して
いる。したがって、主走査面において、第1伝達レンズ
7がアフォーカル光学系の前群を構成し、第3伝達レン
ズ12がアフォーカル光学系の後群を構成している。そ
のため、光ビームは、第3伝達レンズ12で主走査面内
で再び平行な光ビームに変換され、第2反射面6に入射
する。副走査面においては、第2伝達レンズ11と第3
伝達レンズ12の合成正屈折力により、第1反射面5と
第2反射面6とは共役関係になっており、第1反射面5
近傍の集束点を第2反射面6近傍に再び結像する。
FIG. 6 shows an optical path diagram (a) of the transmission optical system 22 in the main scanning direction and an optical path diagram (b) of the transmission optical system 22 in the sub-scanning direction. The first transmission lens 7 is a non-cylindrical cylindrical lens having a refractive power only in the main scanning direction. Also, the second transmission lens 1
Reference numeral 1 denotes a positive cylindrical lens having a positive refractive power only in the sub-scanning direction, and the third transmission lens 12 is a spherical lens having a positive refractive power. Then, in these operations, the light beam reflected by the first reflection surface 5 is once formed into an image by the first transmission lens 7 on the main scanning surface. First transmission lens 7
The image-side focal point 71 and the object-side focal point of the third transmission lens 12 coincide, and constitute an afocal optical system on the main scanning plane. Therefore, on the main scanning surface, the first transmission lens 7 forms a front group of the afocal optical system, and the third transmission lens 12 forms a rear group of the afocal optical system. Therefore, the light beam is converted into a parallel light beam again in the main scanning plane by the third transmission lens 12 and is incident on the second reflecting surface 6. On the sub-scanning surface, the second transmission lens 11 and the third
Due to the combined positive refractive power of the transmission lens 12, the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are in a conjugate relationship, and the first reflecting surface 5
An image of a nearby focal point is formed again near the second reflecting surface 6.

【0019】図7に、走査光学系23の主走査方向の光
路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。第1走
査レンズ14は正屈折力を有する球面レンズである。第
2走査レンズ15は副走査方向にのみ屈折作用を有する
プリズムであり、第3走査レンズ16は樹脂製の主走査
方向に長い長尺レンズである。第3走査レンズ16の入
射面は、主走査方向に曲率半径の大きな凹形状となって
おり、副走査面方向には曲率半径の小さな凸形状となっ
ており、主走査方向の断面曲線をその入射面よりも被走
査面17側に位置する主走査方向に平行な軸の回りに回
転させることにより形成される面である。このような面
は鞍型トーリック面とも呼ばれる。また、第3走査レン
ズ16の射出面は、光軸周りに回転対称な非球面であ
る。このような構成の走査光学系23は、副走査面にお
いて、第2反射面6と被走査面17を共役関係にして、
第2反射面6近傍の集束点を被走査面17近傍に結像す
る。また、主走査面においては、第2反射面6から反射
された平行な光ビームを被走査面17近傍に結像する。
FIG. 7 shows an optical path diagram (a) of the scanning optical system 23 in the main scanning direction and an optical path diagram (b) of the scanning optical system 23 in the sub-scanning direction. The first scanning lens 14 is a spherical lens having a positive refractive power. The second scanning lens 15 is a prism having a refracting action only in the sub-scanning direction, and the third scanning lens 16 is a long lens made of resin and long in the main scanning direction. The incident surface of the third scanning lens 16 has a concave shape with a large radius of curvature in the main scanning direction, and has a convex shape with a small radius of curvature in the sub-scanning surface direction. This is a surface formed by rotating around an axis parallel to the main scanning direction, which is located closer to the scanned surface 17 than the incident surface. Such a surface is also called a saddle-shaped toric surface. The exit surface of the third scanning lens 16 is an aspherical surface that is rotationally symmetric about the optical axis. The scanning optical system 23 having such a configuration makes the second reflecting surface 6 and the scanned surface 17 conjugate in the sub-scanning surface,
The focal point near the second reflecting surface 6 is imaged near the scanned surface 17. On the main scanning surface, the parallel light beam reflected from the second reflecting surface 6 forms an image near the surface to be scanned 17.

【0020】次に、伝達光学系22の作用について説明
する。図8は伝達光学系22の主走査面の断面展開図で
ある。第2伝達レンズ11は主走査方向の屈折力を持た
ないため、図示していない。図8(a)と(b)に回転
多面鏡4が回転するときの光ビームの状態を示す。とこ
ろで、図1〜図4等に示すように、伝達光学系22の光
路は、伝達ミラー10、13により2回反射される。す
なわち、偶数回反射される。図8では、これらの偶数回
の反射について展開しているので、図8(b)のよう
に、第1反射面5と第2反射面6の回転方向は同じであ
る。
Next, the operation of the transmission optical system 22 will be described. FIG. 8 is an expanded sectional view of the main scanning surface of the transmission optical system 22. Since the second transmission lens 11 has no refracting power in the main scanning direction, it is not shown. FIGS. 8A and 8B show the state of the light beam when the rotary polygon mirror 4 rotates. By the way, as shown in FIG. 1 to FIG. 4, the optical path of the transmission optical system 22 is reflected twice by the transmission mirrors 10 and 13. That is, the light is reflected an even number of times. In FIG. 8, since the reflections are developed for these even-numbered reflections, the rotation directions of the first reflection surface 5 and the second reflection surface 6 are the same as in FIG. 8B.

【0021】第1反射面5に入射する平行な光ビームの
直径はwi である。伝達光学系22は主走査面内ではア
フォーカル光学系を構成しているので、第2反射面6に
入射する光ビームも平行であり、光ビームの直径はwo
である。第1伝達レンズ7の焦点距離をf1 、第3伝達
レンズ12の焦点距離をf2 とすると、wo をwi で除
した光ビームの直径の比の値は、f2 をf1 で除した値
に等しい。
The diameter of the parallel light beam incident on the first reflecting surface 5 is w i . Since the transmission optical system 22 forms an afocal optical system in the main scanning plane, the light beam incident on the second reflection surface 6 is also parallel, and the diameter of the light beam is w o.
It is. Assuming that the focal length of the first transmission lens 7 is f 1 and the focal length of the third transmission lens 12 is f 2 , the ratio of the diameter of the light beam obtained by dividing w o by w i is f 2 by f 1 . It is equal to the divided value.

【0022】図8(b)に示すように、回転多面鏡4が
角度θ1 だけ回転すると、第1反射面5で光ビームは角
度2θ1 だけ偏向される。偏向された光ビームは第1伝
達レンズ7、第3伝達レンズ12を透過して、角度θ2
だけ偏向される。この光ビームは点Qで光軸と交差す
る。第2反射面6上において、偏向された光ビームと光
軸との距離はdであるが、回転多面鏡4が角度θ1 だけ
回転すると、第2反射面6も同じ距離dだけ移動するよ
うな位置関係に設定される。したがって、光ビームの移
動量と第2反射面6の移動量が一致し、第2反射面6か
ら光ビームがはみ出すことはない。
As shown in FIG. 8B, when the rotating polygon mirror 4 rotates by the angle θ 1 , the light beam is deflected by the first reflection surface 5 by the angle 2θ 1 . The deflected light beam passes through the first transmission lens 7 and the third transmission lens 12 and has an angle θ 2
Is only deflected. This light beam intersects the optical axis at point Q. On the second reflecting surface 6, the distance between the deflected light beam and the optical axis is d, the rotary polygon mirror 4 is rotated by an angle theta 1, so that also the second reflecting surface 6 moves by the same distance d Is set to a proper positional relationship. Therefore, the movement amount of the light beam and the movement amount of the second reflection surface 6 match, and the light beam does not protrude from the second reflection surface 6.

【0023】このとき、偏向された光ビームは、第2反
射面6に対して角度θ2 だけ入射角が増大する側に偏向
されるので、第2反射面6で反射された光ビームの走査
角θ s は、θs =2θ1 +θ2 と表わされる。
At this time, the deflected light beam forms the second beam
Angle θ to launch surface 6TwoDeflection to the side where the incident angle increases
Scanning of the light beam reflected by the second reflecting surface 6
Angle θ sIs θs= 2θ1+ ΘTwoIt is expressed as

【0024】本実施例の伝達光学系22は主走査面にお
いてアフォーカル光学系であるので、その光学倍率βは
焦点距離f2 を焦点距離f1 で除した値であり、上記の
ように、光ビームの直径の比wo /wi にも等しい。ま
た、伝達光学系22を透過する光ビームは角度2θ1
ら角度θ2 に偏向角が変化するので、光学倍率βは2θ
1 /θ2 と表すこともできる。したがって、光学倍率β
は次式で表される。
Since the transmission optical system 22 of this embodiment is an afocal optical system on the main scanning plane, the optical magnification β is a value obtained by dividing the focal length f 2 by the focal length f 1 . It is also equal to the light beam diameter ratio w o / w i . Further, since the deflection angle changes the light beam transmitted through the transmission optical system 22 from the angle 2 [Theta] 1 in the angle theta 2, the optical magnification β is 2 [Theta]
It can also be expressed as 1 / θ 2 . Therefore, the optical magnification β
Is represented by the following equation.

【0025】 β=wo /wi =f2 /f1 =2θ1 /θ2 本実施例のような回転多面鏡4で光ビームが2度の偏向
をされる光走査装置は、従来の1度しか偏向されない光
走査装置に比べて、走査速度を速くすることができる。
このことについて次に説明する。
Β = w o / w i = f 2 / f 1 = 2θ 1 / θ 2 The optical scanning device in which the light beam is deflected twice by the rotating polygon mirror 4 as in the present embodiment is a conventional one. The scanning speed can be increased as compared with an optical scanning device that is deflected only once.
This will be described below.

【0026】従来の1度しか偏向しない光走査装置で
は、回転多面鏡が回転すると反射面が移動するため、1
回の走査において常に光ビーム全体を同一反射面に入れ
るために、回転多面鏡に入射する光ビームの主走査方向
の大きさよりも、反射面の大きさを大きくしなければな
らない。したがって、回転多面鏡の反射面の面数をあま
り多くすることができない。
In a conventional optical scanning device that deflects only once, when the rotating polygon mirror rotates, the reflection surface moves.
In order to always put the entire light beam on the same reflecting surface in each scanning, the size of the reflecting surface must be larger than the size of the light beam incident on the rotary polygon mirror in the main scanning direction. Therefore, the number of reflecting surfaces of the rotary polygon mirror cannot be increased so much.

【0027】本実施例では、主走査面において、第1反
射面5に平行な光ビームが入射する。また、β>1であ
るため、第1反射面5上における光ビームの主走査方向
の直径wi は、第2反射面6上における光ビームの主走
査方向の直径wo よりも小さい。そのため、従来の光走
査装置に対して第1反射面5の大きさが小さくても、1
回の走査において常に光ビーム全体を同一反射面に入れ
ることができる。wiを小さくすればする程、さらに第
1反射面5の大きさを小さくすることができる。また、
2度目の偏向では、回転多面鏡4が回転したときの光ビ
ームの移動量と第2反射面6の移動量が一致するため、
第2反射面6の主走査方向の大きさは、少なくとも入射
する光ビームの大きさと同じ大きさだけあればよい。
In this embodiment, a light beam parallel to the first reflecting surface 5 is incident on the main scanning surface. Since β> 1, the diameter w i of the light beam on the first reflection surface 5 in the main scanning direction is smaller than the diameter w o of the light beam on the second reflection surface 6 in the main scanning direction. Therefore, even if the size of the first reflecting surface 5 is smaller than that of the conventional optical scanning device,
In each scan, the entire light beam can always enter the same reflecting surface. The smaller the value of w i , the smaller the size of the first reflecting surface 5 can be. Also,
In the second deflection, the amount of movement of the light beam when the rotary polygon mirror 4 rotates and the amount of movement of the second reflecting surface 6 match.
The size of the second reflection surface 6 in the main scanning direction only needs to be at least as large as the size of the incident light beam.

【0028】したがって、従来の1度しか偏向しない光
走査装置に比べて、本実施例の2度の偏向をする光走査
装置では、第2反射面6上における光ビームの主走査方
向の直径wo に対して、第1反射面5上における光ビー
ムの主走査方向の直径wi を小さくすることにより、回
転多面鏡4の反射面を小さくすることができるため、反
射面の面数を多くすることができ、それだけ走査速度を
上げることができる。
Therefore, in comparison with the conventional optical scanning device which deflects only once, the optical scanning device which deflects twice in this embodiment has a diameter w in the main scanning direction of the light beam on the second reflecting surface 6. On the other hand, by reducing the diameter w i of the light beam on the first reflecting surface 5 in the main scanning direction, the reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 can be reduced, so that the number of reflecting surfaces is increased. And the scanning speed can be increased accordingly.

【0029】このように構成された光走査装置の具体的
な第1実施例の数値例を表−1に示す。この表−1で
は、シリンドリカル面、トーリック面は副走査方向、主
走査方向の曲率半径をrix、riyとしている(iは光源
1から被走査面17までの面番号を示す。)。また、非
球面である面については、曲率半径は光軸上の値を示し
ている。なお、長さの単位はmmである。 注)Si :面番号iの面、 ri :面番号iの曲率半径、 di :面番号iとi+1の間の面間隔、 ni :面番号iとi+1の間の媒体の波長780nmの屈折率である。
Table 1 shows a numerical example of the first embodiment of the optical scanning device having such a configuration. In Table 1, the radius of curvature of the cylindrical surface and the toric surface in the sub-scanning direction and the main scanning direction are rix and riy (i indicates the surface number from the light source 1 to the surface 17 to be scanned). For the aspherical surface, the radius of curvature indicates a value on the optical axis. The unit of the length is mm. Note) S i: the surface of the surface number i, r i: curvature of the surface number i radius, d i: surface distance between the surface of number i and i + 1, n i: wavelength 780nm of the medium between the surface number i and i + 1 Is the refractive index of

【0030】第1整形レンズ2、第1伝達レンズ7及び
第3走査レンズ16の非球面を表す式は、 zi =(y2 /ri )/[1+{1−(Ki +1)(y
/ri 2 1/2 ]+Ai 4 +Bi 6 +Ci 8
i 10 であり、その非球面係数を次の表−2に示す。ただし、
Kは上記式中のKi で定義されるコーニック係数であ
る。 注)S4 :面番号4の非球面係数、 S8y:面番号8の主走査方向の非球面係数、 S22:面番号22の非球面係数である。
The expression representing the aspherical surface of the first shaping lens 2, the first transmission lens 7, and the third scanning lens 16 is as follows: z i = (y 2 / r i ) / [1+ {1- (K i +1) ( y
/ R i) 2} 1/2] + A i y 4 + B i y 6 + C i y 8 +
A D i y 10, showing the aspherical coefficients in the following Table 2. However,
K is a conic coefficient defined by the K i in the above formula. Note) S 4 : Aspherical surface coefficient of surface number 4, S 8y : Aspherical surface coefficient of surface number 8 in the main scanning direction, S 22 : Aspherical surface coefficient of surface number 22

【0031】この具体例において、第3走査レンズ16
の入射面S21は、r21y =−1038.19726の円
弧をr21x =37.59661で回転させて形成される
トーリック面である。なお、第2走査レンズ15で光路
が屈折されるが、表−1のパラメータの基準となる光軸
も屈折されるものとする。
In this example, the third scanning lens 16
Incident surface S 21 of a toric surface formed by an arc of r 21y = -1038.19726 rotated at r 21x = 37.59661. Note that, although the optical path is refracted by the second scanning lens 15, the optical axis serving as a reference for the parameters in Table 1 is also refracted.

【0032】また、回転多面鏡4の面数は12、その内
接円直径は38.64mmであり、回転多面鏡4の第1
反射面5、第2反射面6への光ビームの副走査方向の入
射角は何れも6°であり、第1伝達ミラー10、第2伝
達ミラー13への光ビームの副走査方向の入射角は何れ
も3°である。また、第2走査レンズ15の射出面S 20
は副走査断面において12.076526°傾いてお
り、第3走査レンズ16の入射面S21は副走査断面にお
いて8.609610°傾いている。これらの傾き角の
向きについては、図2において、それぞれ時計回り、反
時計回りである。第3走査レンズ16の射出面は、図2
において下方に0.2mm偏心している。
The number of faces of the rotary polygon mirror 4 is 12, of which
The tangent diameter is 38.64 mm, and the first polygon
The light beam enters the reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 in the sub-scanning direction.
The angle of incidence is 6 °, and the first transmission mirror 10 and the second transmission
The incident angle of the light beam in the sub-scanning direction
Is also 3 °. Also, the exit surface S of the second scanning lens 15 20
Is inclined at 12.076526 ° in the sub-scan section.
The incident surface S of the third scanning lens 16twenty oneIs in the sub-scan section.
8.609610 degrees. Of these tilt angles
Regarding the orientation, in FIG.
Clockwise. The exit surface of the third scanning lens 16 is shown in FIG.
Is eccentric downward by 0.2 mm.

【0033】また、第1整形レンズ2の射出面直後に、
主走査方向4mm、副走査方向1.64mmの矩形の第
1アパーチャ61が配置されており、第2整形レンズ3
の射出面の後方53.3mmの位置に、主走査方向1m
m、副走査方向4mmの矩形の第2アパーチャ62が配
置されている。そして、副走査方向において、発光点1
と回転多面鏡4の第1反射面5は幾何光学的共役関係か
ら外れている。ただし、回転多面鏡4の第1反射面5、
第2反射面6、被走査面17の3面は、何れも互いに共
役関係にあるため、回転多面鏡4の面倒れ補正が行われ
ている。したがって、発光点1と被走査面17は共役関
係から外れている。しかしながら、回折の影響により、
光ビームが最小となる位置(ビームウエスト)は幾何光
学的結像点からずれた位置にあり、光ビームが略最小と
なる位置(ビームウエスト)に被走査面17が配置され
ている。
Immediately after the exit surface of the first shaping lens 2,
A rectangular first aperture 61 having a main scanning direction of 4 mm and a sub-scanning direction of 1.64 mm is arranged.
1m in the main scanning direction at a position 53.3mm behind the exit surface of
A second aperture 62 having a rectangular shape of m and 4 mm in the sub-scanning direction is arranged. Then, in the sub-scanning direction, the light emitting point 1
And the first reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4 are out of the geometrical conjugate relationship. However, the first reflecting surface 5 of the rotating polygon mirror 4,
Since the three surfaces of the second reflection surface 6 and the surface to be scanned 17 are all in a conjugate relationship with each other, the tilting of the rotary polygon mirror 4 is corrected. Therefore, the light emitting point 1 and the scanned surface 17 are out of the conjugate relationship. However, due to the effects of diffraction,
The position (beam waist) where the light beam is minimum is shifted from the geometrical optical imaging point, and the scanned surface 17 is arranged at the position (beam waist) where the light beam is substantially minimum.

【0034】ここで、第2走査レンズ15は、前記した
ように、副走査方向にのみ屈折作用を有するプリズムで
ある。このプリズムの作用について説明する。回転多面
鏡4の反射面6で反射され偏向された光ビームは円錐状
の軌跡を描き、第2走査レンズ15のプリズムを配置し
ない場合、第3走査レンズ16の長尺レンズ上で湾曲し
たビーム軌跡となってしまう。このプリズム16は、図
9に模式的に示すように、円錐状の光ビームaの軌跡を
第3走査レンズ16の入射面上で直線状のビーム軌跡A
に変換する作用を有している。
Here, as described above, the second scanning lens 15 is a prism having a refraction function only in the sub-scanning direction. The operation of the prism will be described. The light beam reflected and deflected by the reflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 4 draws a conical trajectory, and when the prism of the second scanning lens 15 is not disposed, the beam is curved on the long lens of the third scanning lens 16. It becomes a trajectory. As schematically shown in FIG. 9, the prism 16 forms a trajectory of the conical light beam a on the incident surface of the third scanning lens 16 in a linear beam trajectory A.
Has the effect of converting to

【0035】図10は、上記の具体例の第3走査レンズ
16の入射面におけるビーム軌跡を示した図であり、そ
のビーム軌跡を実線で示す。なお、図のY方向が主走査
方向、X方向が副走査方向を示す。比較のために、上記
具体例の光学系の回転多面鏡4の第2反射面6から第3
走査レンズ16までの距離は変えずに、第2走査レンズ
15のみを取り除いた場合の、第3走査レンズ16の入
射面におけるビームの軌跡を破線で示す。図10より、
第2走査レンズ15のプリズム作用によりビームの軌跡
を直線状に補正する作用があることが分かる。
FIG. 10 is a diagram showing a beam locus on the incident surface of the third scanning lens 16 in the above specific example, and the beam locus is shown by a solid line. In the drawing, the Y direction indicates the main scanning direction, and the X direction indicates the sub scanning direction. For comparison, the third reflection surface 6 to the third reflection surface 6
The trajectory of the beam on the incident surface of the third scanning lens 16 when only the second scanning lens 15 is removed without changing the distance to the scanning lens 16 is indicated by a broken line. From FIG.
It can be seen that the prism function of the second scanning lens 15 has the function of correcting the beam trajectory into a straight line.

【0036】図11は、第3走査レンズ16の副走査断
面を主走査方向の数か所(5か所)の位置で示したもの
で、断面形状の設計値に対する測定値の誤差を示したも
のである。図中、X、Y、Zはそれぞれ副走査方向、主
走査方向、光軸方向とする。図11のように、第3走査
レンズ16のような鞍型トーリック面を持つレンズの形
状誤差は、主走査方向の位置によらず略同じ様子を示す
が、副走査方向に周期的に変化する特徴がある。上記の
ように、第2走査レンズ15のプリズム作用により、第
3走査レンズ16上のビーム軌跡は直線Aとなり、ビー
ムは主走査方向の位置に係わらず点B1 〜B5 の常に形
状誤差が凸の部分に入射する。主走査方向の何れの位置
においても、第3走査レンズ16の形状誤差が凸の部分
に光ビームが入射すると、副走査方向の結像位置は設計
された位置より手前にずれるが、走査領域全体にわたっ
て常に同一量だけ手前にずれるため、第3走査レンズ1
6の位置を調整する等、光学系の調整をすれば補正する
ことが可能であり、このような調整により像面湾曲は生
じない。
FIG. 11 shows the sub-scanning cross section of the third scanning lens 16 at several (5) positions in the main scanning direction, and shows the error of the measured value with respect to the design value of the cross-sectional shape. Things. In the drawing, X, Y, and Z are the sub-scanning direction, the main scanning direction, and the optical axis direction, respectively. As shown in FIG. 11, the shape error of a lens having a saddle-shaped toric surface such as the third scanning lens 16 shows substantially the same state regardless of the position in the main scanning direction, but changes periodically in the sub-scanning direction. There are features. As described above, by the prism action of the second scanning lens 15, the beam trajectories on the third scanning lens 16 linearly A, and the beam is always shape error of point regardless of the position in the main scanning direction B 1 .about.B 5 is It is incident on the convex part. At any position in the main scanning direction, when the light beam enters a portion where the shape error of the third scanning lens 16 is convex, the image forming position in the sub-scanning direction is shifted forward from the designed position. , The third scanning lens 1
Correction can be made by adjusting the optical system such as by adjusting the position of 6, and such adjustment does not cause curvature of field.

【0037】さて、ここで、伝達光学系22に要求され
る特性について説明すると、主走査方向では面追従特性
と平行性の2つ、副走査方向では像面湾曲特性の1つで
ある。
Now, the characteristics required for the transmission optical system 22 will be described. Two characteristics are the surface tracking characteristic and the parallelism in the main scanning direction, and one of the field curvature characteristics in the sub-scanning direction.

【0038】主走査方向の面追従特性とは、図8を用い
て説明したように、回転多面鏡4が回転したときに第2
反射面6の移動量と第2反射面6に入射する光ビームの
移動量とが一致することである。また、主走査方向の平
行性とは、伝達光学系22から射出される光ビームの平
行性が走査している間常に維持されることである。副走
査方向の像面湾曲特性とは、第2反射面6での像面湾
曲、すなわち、副走査方向における第2反射面6近傍の
結像点による像面湾曲のことである。
The surface following characteristic in the main scanning direction is, as described with reference to FIG. 8, the second characteristic when the rotary polygon mirror 4 rotates.
That is, the moving amount of the reflecting surface 6 and the moving amount of the light beam incident on the second reflecting surface 6 match. The parallelism in the main scanning direction means that the parallelism of the light beam emitted from the transmission optical system 22 is always maintained during scanning. The curvature of field in the sub-scanning direction refers to the curvature of field at the second reflection surface 6, that is, the curvature of field due to an image point near the second reflection surface 6 in the sub-scanning direction.

【0039】伝達光学系22の主走査方向の平行性につ
いては、ディオプターで評価することができる。ディオ
プターとは、第2反射面6に入射する光ビームの主走査
方向の第2反射面6から結像点までの距離をm単位で表
したものの逆数であり、伝達光学系22から射出した光
ビームが主走査方向で集束していると正の値、発散して
いると負の値となる。
The parallelism of the transmission optical system 22 in the main scanning direction can be evaluated with a diopter. The diopter is the reciprocal of the distance from the second reflection surface 6 to the image forming point in the main scanning direction of the light beam incident on the second reflection surface 6 in the unit of m, and is the light emitted from the transmission optical system 22. The value is positive when the beam is converged in the main scanning direction, and negative when the beam is divergent.

【0040】上記実施例の伝達光学系22の主走査方向
のディオプターは、図12に示したように、光軸から離
れるに従い負方向に減少しており、光軸近傍で正のディ
オプター方向に対して凸に湾曲しており、光ビームは発
散する方向へ向かう傾向にある。光軸近傍でディオプタ
ーを凸に湾曲させるためには、第1伝達レンズ7の凸面
非球面(上記実施例では入射側の面)のコーニヅク係数
Kを、K<−1とすればよい。K<−1であれば、その
凸面非球面は凸の双曲面となり、光軸から離れるに従っ
て正の屈折力が弱くなり、伝達光学系22の主走査方向
のディオプターは光軸近傍で凸に湾曲した形状になる。
As shown in FIG. 12, the diopter in the main scanning direction of the transmission optical system 22 in the above embodiment decreases in the negative direction as the distance from the optical axis increases. The light beam tends to diverge. In order to make the diopter bend convexly in the vicinity of the optical axis, the conical coefficient K of the convex aspheric surface of the first transmission lens 7 (the surface on the incident side in the above embodiment) may be K <−1. If K <-1, the convex aspheric surface becomes a convex hyperboloid, and the positive refracting power decreases as the distance from the optical axis increases, and the diopter of the transmission optical system 22 in the main scanning direction curves convexly near the optical axis. Shape.

【0041】ところで、走査光学系23は、第1走査レ
ンズ14である前群と、第3走査レンズ16である後群
に分けられる。ここで、プリズムである第2走査レンズ
15はレンズとしての機能はないので除いてある。走査
光学系23を前群と後群に分ける基準は、第2反射面6
と被走査面17の中間点を境にしてその第2反射面6側
のレンズ群を前群、その被走査面17側のレンズ群を後
群とする。走査光学系23の後群は被走査面17に近い
ため大口径のレンズとなるので、主走査方向において強
いパワーを持たせるとレンズが厚くなりすぎるため、強
いパワーを持たせることができない。したがって、走査
光学系23の主走査方向の正のパワーは、主に前群が担
うことになる。上記の実施例のように、前群が正のパワ
ーを有する単レンズ(第1走査レンズ14)であると、
主走査方向の像面湾曲が光軸近傍で凸となり(ペッツバ
ール和が負であるため)、上記実施例の走査光学系23
だけの主走査方向の像面湾曲は図13のA(破線)のよ
うになる。この像面湾曲は、走査光学系23に伝達光学
系22から入射する光ビームの主光線の位置と角度は実
際と同じにし、完全に平行な光ビームが走査光学系23
に入射するものとして求めた像面湾曲である。
The scanning optical system 23 is divided into a front group which is the first scanning lens 14 and a rear group which is the third scanning lens 16. Here, the second scanning lens 15 as a prism is omitted because it has no function as a lens. The criterion for dividing the scanning optical system 23 into a front group and a rear group is the second reflection surface 6.
The lens group on the side of the second reflecting surface 6 is defined as a front group, and the lens group on the side of the scanned surface 17 is defined as a rear group. Since the rear group of the scanning optical system 23 is close to the surface 17 to be scanned, the lens becomes a large-diameter lens. Therefore, if strong power is provided in the main scanning direction, the lens becomes too thick, so that strong power cannot be provided. Therefore, the positive power of the scanning optical system 23 in the main scanning direction is mainly borne by the front group. As in the above embodiment, if the front group is a single lens (first scanning lens 14) having positive power,
The curvature of field in the main scanning direction becomes convex in the vicinity of the optical axis (because the Petzval sum is negative), and the scanning optical system 23 of the above embodiment is used.
13A (dashed line) in FIG. The curvature of field is such that the position and angle of the principal ray of the light beam incident on the scanning optical system 23 from the transmission optical system 22 are the same as in the actual case, and the perfectly parallel light beam is
Is the field curvature determined to be incident on.

【0042】図12に示したように、伝達光学系22の
主走査方向のディオプターが光軸近傍で凸に湾曲してい
ることと、図13に示したように、走査光学系23の像
面湾曲が光軸近傍で凸であることとは、互いに逆の性質
であるので、全光学系の像面湾曲としては相互にキャン
セルし合い、図13にB(実線)で示した像面湾曲とな
り、A(破線)に比べて変動幅が小さくなる。Aの変動
幅1.7mmに対し、Bの変動幅は1.6mmと小さく
なっている。なお、被走査面17は幾何光学的にはこの
変動幅内に配置すると良好な走査画像を形成することが
できるが、実際には、前記のように光ビームが略最小と
なるビームウエストの位置に被走査面17を配置しれい
る。
As shown in FIG. 12, the diopter in the main scanning direction of the transmission optical system 22 is convexly curved in the vicinity of the optical axis, and as shown in FIG. The fact that the curvature is convex in the vicinity of the optical axis is a property opposite to each other, so that the field curvatures of all the optical systems cancel each other out, resulting in the field curvature shown by B (solid line) in FIG. , A (broken line). The variation width of B is as small as 1.6 mm, while the variation width of A is 1.7 mm. It should be noted that, when the scanned surface 17 is geometrically arranged within this fluctuation range, a good scanned image can be formed. However, in actuality, as described above, the position of the beam waist at which the light beam is substantially minimized as described above. The surface 17 to be scanned is arranged at the same time.

【0043】このように、本発明においては、主走査方
向において、伝達光学系22は少なくとも光軸近傍にお
いて正のディオプター方向に対して凸に湾曲したディオ
プターを有し、走査光学系23は少なくとも光軸近傍に
おいて光の進行方向に対して凸の像面湾曲を有するよう
にして、像面湾曲に関して伝達光学系22と走査光学系
23とが互いに逆の特性を持つようにして、光学系全体
の像面湾曲が相互に打ち消し合って、全光学系の主走査
方向の像面湾曲が良好になるようにしている。
As described above, in the present invention, in the main scanning direction, the transmission optical system 22 has a diopter which is convexly curved in the positive diopter direction at least near the optical axis, and the scanning optical system 23 has at least the light In the vicinity of the axis, the transmission optical system 22 and the scanning optical system 23 have characteristics opposite to each other with respect to the curvature of field so that the transmission optical system 22 and the scanning optical system 23 have characteristics opposite to each other. The curvature of field cancels each other, so that the curvature of field in the main scanning direction of all optical systems is improved.

【0044】なお、以上の実施例では、偏向器として回
転多面鏡を使用するものについて説明したが、偏向器と
して回転多面鏡の他に、回転2面鏡の場合にも同様の効
果を達成することができる。
In the above embodiment, the case where a rotary polygon mirror is used as the deflector has been described. However, similar effects can be achieved in the case of a rotary dihedral mirror as well as a rotary polygon mirror. be able to.

【0045】以上、本発明の光走査装置を実施例に基づ
いて説明してきたが、本発明はこれらに限定されず、種
々の変形が可能である。
Although the optical scanning device of the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光走査装置によれば、伝達光学系は主走査方向の少な
くとも光軸近傍において正のディオプター方向に対して
凸に湾曲したディオプターを有し、走査光学系は主走査
方向の少なくとも光軸近傍において光の進行方向に対し
て凸の像面湾曲を有しているので、像面湾曲に関して伝
達光学系と走査光学系とは互いに逆の特性を持つことに
なり、光学系全体の像面湾曲は相互に打ち消し合って、
全光学系の主走査方向の像面湾曲が良好になる。そのた
め、高速で良好な画像再現が可能となる。
As is apparent from the above description, according to the optical scanning apparatus of the present invention, the transmission optical system is provided with a diopter that is convexly curved with respect to the positive diopter direction at least near the optical axis in the main scanning direction. Since the scanning optical system has a convex curvature of field in the light traveling direction at least in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction, the transmission optical system and the scanning optical system are opposite to each other with respect to the curvature of field. And the field curvature of the entire optical system cancels each other out,
The curvature of field in the main scanning direction of all optical systems is improved. Therefore, good image reproduction can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光走査装置の1実施例の構成を示す平
面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の光走査装置の側面図である。FIG. 2 is a side view of the optical scanning device of FIG.

【図3】図1の光走査装置の主要部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of the optical scanning device of FIG.

【図4】図1の光走査装置の主要部の側面図である。FIG. 4 is a side view of a main part of the optical scanning device of FIG.

【図5】図1の光走査装置の整形光学系の主走査方向と
副走査方向の光路図である。
5 is an optical path diagram of a shaping optical system of the optical scanning device of FIG. 1 in a main scanning direction and a sub scanning direction.

【図6】図1の光走査装置の伝達光学系の主走査方向と
副走査方向の光路図である。
6 is an optical path diagram of a transmission optical system of the optical scanning device of FIG. 1 in a main scanning direction and a sub scanning direction.

【図7】図1の光走査装置の走査光学系の主走査方向と
副走査方向の光路図である。
7 is an optical path diagram of a scanning optical system of the optical scanning device in FIG. 1 in a main scanning direction and a sub-scanning direction.

【図8】伝達光学系の作用を説明するための主走査面の
断面展開図である。
FIG. 8 is a sectional development view of a main scanning plane for explaining the operation of the transmission optical system.

【図9】屈折プリズムの補正作用を説明するための図で
ある。
FIG. 9 is a diagram for explaining a correcting operation of the refractive prism.

【図10】本発明の1つの具体例の第3走査レンズの入
射面におけるビーム軌跡を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a beam trajectory on an incident surface of a third scanning lens according to one embodiment of the present invention.

【図11】本発明の1つの具体例において第3走査レン
ズの形状誤差によって像面湾曲が発生しない理由を説明
するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the reason why curvature of field does not occur due to a shape error of the third scanning lens in one specific example of the present invention.

【図12】本発明の1実施例の伝達光学系による主走査
方向のディオプターを示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a diopter in a main scanning direction by a transmission optical system according to one embodiment of the present invention.

【図13】本発明の1実施例の走査光学系のみの像面湾
曲と、伝達光学系と走査光学系の組み合わせによる像面
湾曲とを示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the field curvature of only the scanning optical system according to one embodiment of the present invention, and the field curvature caused by the combination of the transmission optical system and the scanning optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レーザー(光源) 2…第1整形レンズ 3…第2整形レンズ 4…回転多面鏡 5…回転多面鏡の第1反射面 6…回転多面鏡の第2反射面 7…第1伝達レンズ 10…第1伝達ミラー(伝達光学系の前群) 11…第2伝達レンズ 12…第3伝達レンズ(伝達光学系の後群) 13…第2伝達ミラー 14…第1走査レンズ(走査光学系の前群) 15…第2走査レンズ(プリズム) 16…第3走査レンズ(走査光学系の後群) 17…被走査面 21…整形光学系 22…伝達光学系 23…走査光学系 41…回転軸 61…第1アパーチャ 62…第2アパーチャ 71…第1伝達レンズの像側焦点 b…光ビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser (light source) 2 ... 1st shaping lens 3 ... 2nd shaping lens 4 ... Rotation polygon mirror 5 ... 1st reflection surface of rotation polygon mirror 6 ... 2nd reflection surface of rotation polygon mirror 7 ... 1st transmission lens Reference Signs List 10: first transmission mirror (front group of transmission optical system) 11: second transmission lens 12: third transmission lens (rear group of transmission optical system) 13: second transmission mirror 14: first scanning lens (scanning optical system) 15) Second scanning lens (prism) 16 ... Third scanning lens (back group of scanning optical system) 17 ... Scanned surface 21 ... Shaping optical system 22 ... Transmission optical system 23 ... Scanning optical system 41 ... Rotation Axis 61: first aperture 62: second aperture 71: image-side focal point of first transmission lens b: light beam

フロントページの続き (72)発明者 宗和 健 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 2C362 BA83 BA86 BB14 2H045 AA01 BA41 CB14 DA15 5C072 AA03 CA02 CA06 DA02 DA21 DA23 HA02 HA13 HB10 XA05Continuation of front page (72) Inventor Takeshi Kenwa 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano F-term in Seiko Epson Corporation (reference) 2C362 BA83 BA86 BB14 2H045 AA01 BA41 CB14 DA15 5C072 AA03 CA02 CA06 DA02 DA21 DA23 HA02 HA13 HB10 XA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ビームを発生する光源と、前記光源か
らの光ビームを反射偏向させる複数の反射面を有する偏
向器と、前記偏向器の第1反射面により反射偏向された
少なくとも主走査方向において平行な光ビームを前記偏
向器の第2反射面に伝達入射させる主走査方向において
アフォーカル光学系である伝達光学系と、前記偏向器の
前記第2反射面により反射偏向された光ビームを被走査
面上にビームスポットを形成させて走査させる走査光学
系とを備えた光走査装置において、 前記伝達光学系は主走査方向の少なくとも光軸近傍にお
いて正のディオプター方向に対して凸に湾曲したディオ
プターを有し、前記走査光学系は主走査方向の少なくと
も光軸近傍において光の進行方向に対して凸の像面湾曲
を有していることを特徴とする光走査装置。
1. A light source for generating a light beam, a deflector having a plurality of reflection surfaces for reflecting and deflecting the light beam from the light source, and at least a main scanning direction reflected and deflected by a first reflection surface of the deflector. A transmission optical system which is an afocal optical system in the main scanning direction in which a parallel light beam is transmitted to and incident on the second reflection surface of the deflector; and a light beam reflected and deflected by the second reflection surface of the deflector. A scanning optical system for forming and scanning a beam spot on the surface to be scanned, wherein the transmission optical system is convexly curved with respect to the positive diopter direction at least near the optical axis in the main scanning direction. An optical scanning system having a diopter, wherein the scanning optical system has a convex curvature of field with respect to a traveling direction of light at least in the vicinity of an optical axis in a main scanning direction. Location.
【請求項2】 前記伝達光学系の前群が主走査方向にお
いて少なくとも1面が非球面(非円弧面)の単レンズか
らなることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the front group of the transmission optical system comprises a single lens having at least one aspheric surface (a non-arc surface) in the main scanning direction.
【請求項3】 前記単レンズの入射側の面が主走査方向
において非球面(非円弧面)であることを特徴とする請
求項2記載の光走査装置。
3. The optical scanning device according to claim 2, wherein a surface on the incident side of the single lens is an aspheric surface (a non-arc surface) in the main scanning direction.
【請求項4】 前記伝達光学系の前記単レンズの非球面
(非円弧面)のコーニック係数KがK<−1であること
を特徴とする請求項2又は3記載の光走査装置。
4. The optical scanning device according to claim 2, wherein a conic coefficient K of an aspheric surface (a non-arc surface) of the single lens of the transmission optical system is K <−1.
【請求項5】 前記走査光学系の前群が単レンズからな
ることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の
光走査装置。
5. The optical scanning device according to claim 1, wherein a front group of the scanning optical system includes a single lens.
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