JP2001281583A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない光学素子によって構成された小型な走
査光学系。 【解決手段】 プリズムからなる走査光学系１０は、光
源１１から像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第１
透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成さ
れる集光光学系により光源光が略平行にされる。略平行
光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向さ
れる。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反射
面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔで
構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査面
を２次元走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査光学系に関
し、特に、光源から発せられた光を光偏向手段によって
偏向して被照射面を２次元走査する走査光学系に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査光学系の例として図１０、図
１１に示したようなものがある。図１０の場合（特開平
８−３２７９２６号）、この走査光学系は、まず、コリ
メータレンズ５２、スリット５３、シリンドリカルレン
ズ５４で構成される集光光学系により、光源５１の光を
コリメートし、回転多面鏡５５に導く。回転多面鏡５５
で反射偏向された光を、レンズ２枚で構成される結像レ
ンズ５６により結像面５７を１次元走査する。

【０００３】図１１の場合（特開平８−１４６３２０
号）は、光源６１の光をコリメータレンズ６２で平行に
し、偏向手段６３で反射偏向した後、結像手段６４で被
照射面６５を２次元走査している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
の場合は、光学系を構成する光学素子の数が多いので、
必要な光学性能を得るための組み立て調整の精度が厳し
くなり、コストも増加する。また、図１１の場合は、光
学系の具体的な構成が開示されていない。

【０００５】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、その目的は、少ない
光学素子によって構成された小型な走査光学系を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の走査光学系は、光源からの光を偏向して被走
査面上で走査する光偏向手段と、前記光偏向手段により
偏向された光を被走査面に結像する結像光学系とからな
る走査光学系において、前記結像光学系が光学部材を含
み、前記光学部材の光学パワーを有する面の中最も被走
査面側の面が透過作用の単独作用面で、前記光学部材が
光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心した非回転対
称面を少なくとも１面含む２面以上の反射面を含むこと
を特徴とするものである。

【０００７】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【０００８】この走査光学系の作用効果を説明する。光
学パワーを有し軸上主光線に対して偏心した非回転対称
面を少なくとも１面含む２面以上の反射面で反射するこ
とで、折り畳みの効果により光学系を小型化することが
できる。光学パワーを有する反射面は、レンズ作用と偏
向作用を持つので、小型化の効果が大きい。

【０００９】光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心
した反射面を使用した光学系では、光学パワーを有し偏
心した反射面に対して光線が斜めに入射するために、軸
上光線でも偏心によるコマ収差、非点収差等が発生す
る。この反射面を回転非対称面とすることで、この偏心
収差を補正することができる。

【００１０】また、一般に、走査光学系において光偏向
手段によって偏向された光を偏心した反射面に入射させ
る場合、直線走査性が確保できないという問題が生ずる
が、結像光学系の反射面を回転非対称な反射面とするこ
とで直線走査性を確保することができる。

【００１１】また、回転非対称面を使うことで、結像光
学系を２次元ｆアークサインθレンズや２次元ｆθレン
ズにし、被走査面を等速走査するのが容易になる。

【００１２】回転多面鏡（ポリゴンミラー）等のように
偏向角がリニアに変化する光偏向手段を使う場合は、結
像光学系でマイナスのディストーションを発生させ結像
光学系をｆθレンズとすることで、被走査面を等速走査
することができる。また、ガルバノミラーのように偏向
角が正弦波状に変化する偏向手段を使う場合は、偏向角
の大きさに応じたディストーション（偏向角が小さい場
合はプラスのディストーション、偏向角が大きい場合は
マイナスのディストーション）を結像光学系で発生させ
結像光学系をｆアークサインθレンズとすることで、被
走査面を等速走査することができる。

【００１３】この場合、結像光学系の光学パワーを有す
る面の中最も被走査面側の面は、各画角の光線位置が大
きく異なり光束径も小さいので、ディストーションの補
正に有効である。この面を透過作用と反射作用、透過作
用と透過作用のように複数の光学作用の兼用面にしよう
とすると、兼用面にするための制約条件によりディスト
ーションの補正作用が劣化するので、透過作用のみの単
独作用面とすることでディストーションの補正を有効に
行うことができる。また、画角の確保も容易になる。

【００１４】本発明の第２の走査光学系は、第１の走査
光学系において、前記光学部材がプリズム部材として構
成されていることを特徴とするものである。

【００１５】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００１６】この走査光学系の作用効果を説明する。一
般に、反射面は屈折面より偏心誤差を厳しく制御しなけ
ればならないので、組み立て調整作業が大変になる。し
かし、光学部材の反射面をプリズム部材の１面として構
成すれば、この問題が解決できる。

【００１７】また、偏向手段からプリズム部材に入射す
る光線が、プリズム部材の入射面で屈折されるので、以
降の面への軸外光線の入射光線高を低く設定することが
できる。そのため、光学系を小型にできると共に、より
大きな画角を実現することができる。また、軸外光線の
従属光線高も低くなるので、コマ収差等の発生を抑制す
ることもできる。

【００１８】本発明の第３の走査光学系は、第１の走査
光学系において、前記光学部材が透過と反射の兼用面を
少なくとも１面含むことを特徴とするものである。

【００１９】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００２０】この走査光学系の作用効果を説明する。透
過と反射という２つの作用を同一面で行うので、結像光
学系を構成する面数を削減し、結像光学系を単純で小型
なものにすることができる。この場合、反射作用を全反
射作用とすれば、なお好ましい。兼用面における反射を
全反射ではなく反射膜での反射により行おうとすると、
反射面用の反射膜を透過面用の透過領域と離れた別の位
置に形成する必要がある。このため、光学系が大型化す
る、発生収差が増える等の問題が生ずる。また、反射膜
を作製する必要があるので、コストがアップする。

【００２１】本発明の第４の走査光学系は、第２の走査
光学系において、前記プリズム部材が透過と反射の兼用
面を１面含む３面構成であることを特徴とするものであ
る。

【００２２】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００２３】この走査光学系の作用効果を説明する。第
２の走査光学系のプリズム部材を使用する場合、少なく
とも、プリズム部材への入射面、２面の反射面、プリズ
ム部材からの射出面が必要となる。兼用面、透過面、反
射面からなる３面という最小の面数でプリズム部材を構
成できるので、プリズム部材を単純で小型なものにする
ことができる。

【００２４】本発明の第５の走査光学系は、光源と、前
記光源からの光を略平行光にする集光光学系と、前記集
光光学系からの射出光を偏向して被走査面上で走査する
光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向された光を被
走査面に結像する結像光学系とからなる走査光学系にお
いて、前記集光光学系から射出して前記光偏向手段に入
射する前記集光光学系の最後の面と、前記光偏向手段か
ら前記結像光学系に入射する前記結像光学系の最初の面
が同一面であることを特徴とするものである。

【００２５】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００２６】この走査光学系の作用効果を説明する。光
源から被走査面に向かう順光線追跡において、光偏向手
段の前後の面である「集光光学系を構成する最後の面」
と「結像光学系の最初の面」を別々の面とする場合、こ
の２面の位置を離す必要があるので、光偏向手段と光偏
向手段の前後の面を離すか、光偏向手段に対する光線入
射角を大きくする必要がある。

【００２７】しかし、光偏向手段と光偏向手段の前後の
面を離すと光学系が大型化する。また、光偏向手段に対
する光線入射角を大きくすると光偏向手段の面積が大き
くなるので、大きな偏向角や高い偏向周波数（走査周波
数）を確保するのが難しくなる。これは、特に、特開平
１０−２０２２６号で開示されているようなマイクロマ
シン技術を利用して製作したマイクロマシンスキャナの
ように単一の反射面で構成される光偏向手段の場合に大
きな問題点となる。

【００２８】光偏向手段の前後の面を同一面とすれば、
光偏向手段に対する光線入射角を小さくすることができ
る。その結果、光偏向手段の面積を小さくすることがで
きるので、光偏向手段の偏向角を大きくしたり偏向周波
数（走査周波数）を高周波にすることができる。

【００２９】本発明の第６の走査光学系は、第５の走査
光学系において、前記光偏向手段の前後の光学作用面が
透過面であることを特徴とするものである。

【００３０】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００３１】この走査光学系の作用効果を説明する。光
源から被走査面に向かう順光線追跡において、光偏向手
段の前後の光学作用面を反射面とすると、集光光学系を
構成する最後の面（反射面１）と結像光学系を構成する
最初の面（反射面２）の両方が反射面になるので、反射
面１への入射光と反射型光偏向手段の干渉、反射面２で
の反射光と反射型光偏向手段の干渉を防ぐために、反射
型光偏向手段への光線入射角を大きくするか、反射型光
偏向手段の前後の面（反射面１＝反射面２）と光偏向手
段の距離を大きくするか、光偏向手段に対する入射面と
主走査面が角度をなす（平行でない）ようにする必要が
生ずる。しかし、それぞれの方法では、光偏向手段の面
積が大きくなる、光学系の大きさが大きくなる、偏心収
差の補正が困難になる等の問題が生ずる。

【００３２】光偏向手段の前後の光学作用面を透過面と
すれば、このような問題点を解消することができる。

【００３３】本発明の第７の走査光学系は、第５の走査
光学系において、前記結像光学系が透過と反射の兼用面
を少なくとも１面含むことを特徴とするものである。

【００３４】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００３５】この走査光学系の作用効果を説明する。透
過と反射という２つの作用を同一面で行うので、結像光
学系を構成する面数を削減し、結像光学系を単純で小型
なものにすることができる。この場合、反射作用を全反
射作用とすれば、なお好ましい。兼用面における反射を
全反射ではなく反射膜での反射により行おうとすると、
反射面用の反射膜を透過面用の透過領域と離れた別の位
置に形成する必要がある。このため、光学系が大型化す
る、発生収差が増える等の問題が生ずる。また、反射膜
を作製する必要があるので、コストがアップする。

【００３６】本発明の第８の走査光学系は、光源と、前
記光源からの光を略平行光にする集光光学系と、前記集
光光学系からの射出光を偏向して被走査面上で走査する
光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向された光を被
走査面に結像する結像光学系とからなる走査光学系にお
いて、前記走査光学系がプリズム部材を含み、前記プリ
ズム部材は、少なくとも前記集光光学系の一部、及び、
少なくとも前記結像光学系の一部を含むことを特徴とす
るものである。

【００３７】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００３８】この走査光学系の作用効果を説明する。集
光光学系の一部と結像光学系の一部を一つの光学素子で
構成できるので、走査光学系を構成する部品点数を削減
することができる。その結果、所望の性能を得るための
組み立て時の位置調整作業が楽になるし、低コスト化す
ることができる。

【００３９】本発明の第９の走査光学系は、第８の走査
光学系において、前記集光光学系と前記結像光学系が一
つのプリズム部材で構成されていることを特徴とするも
のである。

【００４０】この走査光学系は、後記の実施例１〜３、
６が対応する。

【００４１】この走査光学系の作用効果を説明すると、
第８の走査光学系の効果がより大きくなる。

【００４２】本発明の第１０の走査光学系は、光源と、
前記光源からの光を略平行光にする集光光学系と、前記
集光光学系からの射出光を偏向して被走査面上で走査す
る光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向された光を
被走査面に結像する結像光学系とからなる第１、５又は
８の走査光学系において、前記集光光学系と前記結像光
学系との合計で３回以上反射することを特徴とするもの
である。

【００４３】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００４４】この走査光学系の作用効果を説明する。合
計３回以上反射させることで折りたたみの効果が大きく
なり、走査光学系全体の小型化の効果をより大きくする
ことができる。

【００４５】本発明の第１１の走査光学系は、第８の走
査光学系において、少なくとも前記集光光学系の一部、
及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記プリ
ズム部材が透過と反射の兼用面を持つことを特徴とする
ものである。

【００４６】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００４７】この走査光学系の作用効果を説明する。透
過と反射という２つの作用を同一面で行うので、走査光
学系を構成する面数を削減し、光学系を単純で小型なも
のにすることができる。この場合、反射作用を全反射作
用とすれば、なお好ましい。兼用面における反射を全反
射ではなく反射膜での反射により行おうとすると、反射
面用の反射膜を透過面用の透過領域と離れた別の位置に
形成する必要がある。このため、光学系が大型化する、
発生収差が増える等の問題が生ずる。また、反射膜を作
製する必要があるので、コストがアップする。

【００４８】本発明の第１２の走査光学系は、第１１の
走査光学系において、少なくとも前記集光光学系の一
部、及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記
プリズム部材が２回の透過作用と１回の反射作用の３つ
の光学作用を行う兼用面を持つことを特徴とするもので
ある。

【００４９】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００５０】この走査光学系の作用効果を説明すると、
第１１の走査光学系の効果が更に大きくなる。また、プ
リズム部材の光偏向手段に面した面をこの兼用面とする
と、第５の走査光学系の作用効果を得ることができる。

【００５１】本発明の第１３の走査光学系は、第８の走
査光学系において、少なくとも前記集光光学系の一部、
及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記プリ
ズム部材において、前記プリズム部材に含まれる前記集
光光学系の部分が、少なくとも、前記プリズム部材への
入射面、光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心した
非回転対称面な反射面、プリズム部材からの射出面の３
面を含み、前記プリズム部材に含まれる前記結像光学系
の部分が、少なくとも、前記プリズム部材への再入射
面、光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心した非回
転対称面な反射面、プリズム部材からの再射出面の３面
を含むことを特徴とするものである。

【００５２】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００５３】この走査光学系の作用効果を説明する。光
学パワーを有する反射面は、レンズ作用と偏向作用を持
つので、光学系を小型化する効果が大きい。本走査光学
系の場合、集光光学系、結像光学系の両方を小型化でき
るので、走査光学系全体を小型化できる。

【００５４】しかし、光学パワーを有し軸上主光線に対
して偏心した反射面を使用した光学系では、偏心した反
射面に対して光線が斜めに入射するために、軸上光線で
も偏心によるコマ収差、非点収差等が発生する。この反
射面を回転非対称面とすることで、この偏心収差を補正
することができる。

【００５５】また、一般に、走査光学系において光偏向
手段によって偏向された光を偏心した反射面に入射させ
る場合、直線走査性が確保できないという問題が生ずる
が、結像光学系の反射面を非回転対称な反射面とするこ
とで直線走査性を確保することができる。また、回転非
対称面を使うことで、結像光学系を２次元ｆアークサイ
ンθレンズや２次元ｆθレンズにし、走査光学系で被走
査面を等速走査をすることができる。

【００５６】また、プリズム部材に含まれる集光光学系
の部分に非回転対称な反射面を使用することで、ＬＤの
ように楕円状の断面形状を持つ光源に対するビーム整形
作用を持たせたり、面倒れ補正機能を持たせることがで
きる。

【００５７】一般に、反射面は屈折面より偏心誤差を厳
しく制御しなければならないので、組み立て調整作業が
大変になる。しかし、反射面をプリズム部材の１面とし
て構成すれば、この反射面の調整作業が削減できる。

【００５８】また、偏向手段からプリズム部材の結像光
学系の部分に入射する光線がプリズム部材の入射面で屈
折されるので、以降の面への軸外光線の入射光線高を低
く設定することができる。そのため、光学系を小型にで
きると共に、より大きな画角を実現することができる。
また、軸外光線の従属光線高も低くなるので、コマ収差
等の発生を抑制することもできる。

【００５９】本発明の第１４の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記結像光学系の非回転
対称面が形状に関する対称面を１つだけ持つことを特徴
とするものである。

【００６０】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００６１】この走査光学系の作用効果を説明すると、
形状に関する対称面を持つことにより製作性を向上させ
ることができる。

【００６２】本発明の第１５の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記集光光学系が形状に
関する対称面を１つだけ持つ非回転対称面を含むことを
特徴とするものである。

【００６３】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００６４】この走査光学系の作用効果を説明すると、
回転非対称な面の作用効果は第１３の走査光学系と同じ
である。形状に関する対称面を１つ持つことによる作用
効果は、第１４の走査光学系と同じである。以上の作用
効果を集光光学系が持つ。

【００６５】本発明の第１６の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記結像光学系の非回転
対称面が形状に関する対称面を１つだけ持つ自由曲面で
あることを特徴とするものである。

【００６６】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【００６７】この走査光学系の作用効果を説明する。本
発明で使用する自由曲面とは、例えば以下の式（ａ）で
定義されるものである。なお、その定義式のＺ軸が自由
曲面の軸となる。

【００６８】 ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面
項である。

【００６９】球面項中、 ｃ：頂点の曲率 ｋ：コーニック定数（円錐定数） ｒ＝√（Ｘ² ＋Ｙ² ） である。

【００７０】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【００７１】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本発明ではＸ
の奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平
行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ₂ 、Ｃ₅ 、Ｃ₇ 、
Ｃ₉ 、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₆、Ｃ₁₈、Ｃ₂₀、Ｃ₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ
₂₇、Ｃ₂₉、Ｃ₃₁、Ｃ₃₃、Ｃ₃₅・・・の各項の係数を０に
することによって可能である。

【００７２】また、Ｙの奇数項を全て０にすることによ
って、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由
曲面となる。例えば、上記定義式においては、Ｃ₃ 、Ｃ
₅ 、Ｃ₈ 、Ｃ₁₀、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₇、Ｃ₁₉、Ｃ₂₁、
Ｃ₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ₂₇、Ｃ₃₀、Ｃ₃₂、Ｃ₃₄、Ｃ₃₆・・・の各
項の係数を０にすることによって可能である。

【００７３】上記対称面の何れか一方を対称面としその
対称面方向に偏心させることで、偏心により発生する非
回転対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性も
向上させることができる。

【００７４】なお、自由曲面の定義式は、Ｚｅｒｎｉｋ
ｅ多項式等他の定義式としてもよい。

【００７５】本発明の第１７の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記光偏向手段が、１個
の光偏向手段で２次元偏向する２次元光偏向手段である
ことを特徴とするものである。

【００７６】この走査光学系は、後記の実施例１〜５が
対応する。

【００７７】この走査光学系の作用効果を説明する。光
偏向手段の面積を小さくするには、結像光学系の入射瞳
付近に偏向手段を配置する必要がある。２つの１次元光
偏向手段を使って２次元走査を行う場合、光偏向手段の
大きさを小さくするには、２つの１次元光偏向手段を共
役にするか２つの１次元光偏向手段の間隔を小さくする
必要があり、光学系が複雑・大型化する、光学系のレイ
アウトに関する制約条件が増える等の問題点が生ずる。
１つの光偏向手段で２次元偏向すれば、光学系のレイア
ウトがしやすく、光学系を小型で単純なものにすること
ができる。

【００７８】本発明の第１８の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記光偏向手段による偏
向角が正弦波状に変化することを特徴とするものであ
る。

【００７９】この走査光学系は、後記の実施例１、２、
４〜６が対応する（電気的像歪み補正を行えば実施例３
も対応する。）。

【００８０】この走査光学系の作用効果を説明する。例
えば、特開平１０−２０２２６号で開示されているよう
なマイクロマシン技術を利用して製作したマイクロマシ
ンスキャナは反射ミラーを１面だけ持ち、高速走査をす
る場合、この反射ミラーは正弦波状に振動し光を反射偏
向する。このような光偏向手段を使えば、光偏向手段を
小型、低コスト、低消費電力にし、高速走査をすること
ができる。このとき、走査光学系の結像光学系をｆアー
クサインθレンズにしてやれば、被走査面を等速走査す
ることができる。

【００８１】本発明の第１９の走査光学系は、第１８の
走査光学系において、前記の偏向角が正弦波状に変化す
る光偏向手段において、光偏向角の振幅の９５％以下を
走査に利用することを特徴とするものである。

【００８２】この走査光学系は、後記の実施例１、２、
４〜６が対応する（電気的像歪み補正を行えば実施例３
も対応する。）。

【００８３】この走査光学系の作用効果を説明する。以
下、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等の反射型偏向器
の場合で説明する。図９（ａ）に示すように、反射型偏
向器（反射型偏向手段）の反射面の基準反射面からの振
れ角φが、正弦波状に変化する偏向手段を使う場合、電
気的な像歪み補正なしに等速走査するには、結像光学系
をｆアークサインθレンズにする必要がある。

【００８４】反射面の振れ角が振幅φ₀ ／ｋで正弦波状
に変化する偏向手段において、振れ角の振幅のｋ倍の振
れ角（±φ₀ ）を利用して被走査面を走査するとする。
このとき、結像光学系をｆアークサインθレンズにする
ためには、次式を満たす必要がある（０＜ｋ≦１）。

【００８５】像高ｙ＝ｆ・２（φ₀ ／ｋ）arcsin｛φ／
（φ₀ ／ｋ）｝ 偏向が±２０°程度の場合、偏向角の全部に対して結像
光学系をｆアークサインθレンズにするためには、非常
に大きなプラスのディストーションを発生させる必要が
あり結像光学系の設計が困難である。そこで、φ／（φ
₀ ／ｋ）の線形性が良い領域のみを利用すると、結像光
学系をｆアークサインθレンズにするのが容易になる。

【００８６】ｋを０．９５以下にすると、φ／（φ₀ ／
ｋ）の線形性がｋ＝１の場合と直線の中間程度以下とな
り、結像光学系をｆアークサインθレンズにするのが容
易になる。その結果、光学系を単純で小型なものにする
ことができる。

【００８７】また、通常のディスプレイでも１７％程度
のブランキング期間があるように、走査光学系において
も電気的な処理の関係から偏向角の全部は使用できな
い。この場合、偏向手段の偏向角の振幅の９５％程度が
上限となる。

【００８８】図９（ｂ）に示すように、音響光学偏向器
ＡＯＤのような透過型の光偏向手段の場合は、以上の説
明において２φを偏向角とみなしてやればよい。

【００８９】本発明の第２０の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、電気的な等速走査性の補
正を行うことを特徴とするものである。

【００９０】この走査光学系は、何れの実施例実施例に
適用してもよい。

【００９１】この走査光学系の作用効果を説明する。特
に、２次元走査を行う場合、光偏向手段の偏向特性に合
わせて結像光学系のディストーションを制御すること
で、２次元的な直線走査性・等速走査性を確保しようと
すると光学系が複雑・大型化する。一方、高速な２次元
走査をする場合、直線走査性の電気的な像歪み補正は２
次元的な補正になるので、補正をリアルタイムに行うこ
とは困難になる。

【００９２】そこで、直線走査性は結像光学系で確保し
等速走査性は電気的な補正を行うことで確保するように
すると、光学系を単純で小型なものにすることができる
し、電気的な像歪み補正は主走査方向の１本の走査線に
対する補正になるので高速走査にも対応できる。

【００９３】この場合、正弦波状に変化する偏向角の振
幅の全てを利用しようとすると、走査速度の速い像の中
心付近と走査速度の遅い像の周辺付近の走査速度の差が
大きくなりすぎる。その結果、電気的像歪み補正を行う
場合でも、精度良く補正を行うことができなくなる。偏
向角振幅の８５％程度を使用すると、等速走査性の補正
が２段階程度でよくなるので好ましい。

【００９４】本発明の第２１の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記光偏向手段による偏
向角がリニアに変化することを特徴とするものである。

【００９５】この走査光学系は、後記の実施例３が対応
する（電気的像歪み補正を行えば実施例１、２、４〜６
も対応する。）。

【００９６】この走査光学系の作用効果を説明する。回
転多面鏡（ポリゴンミラー）は等速回転しているので、
光偏向角はリニアに変化する。光偏向手段として回転多
面鏡（ポリゴンミラー）を使えば、光偏向手段で大きな
偏向角を確保でき、走査光学系の画角を大きくすること
ができる。このとき、走査光学系の結像光学系をｆθレ
ンズにすれば、被走査面を等速走査することができる。

【００９７】本発明の第２２の走査光学系は、第１、５
又は８の走査光学系において、前記結像光学系が、形状
に関する対称面を１つだけ持ち、その形状に関する対称
面内方向のみで偏心しており、前記走査光学系が、次式
を満足することを特徴とするものである。

【００９８】 φ₂ θ₁ ／φ₁ θ₂ ＜１ ・・・（１） ここで、被走査面側の対称面内方向における結像光学系
の半画角をθ₂ 、対称面と直交面方向における結像光学
系の半画角をθ₁ 、対称面方向の被走査面の走査に必要
な光偏向手段の片側偏向角を２φ₂ 、対称面と直交面方
向の被走査面の走査に必要な光偏向手段の片側偏向角を
２φ₁ とする。

【００９９】ポリゴンミラー、ガルバノミラーのような
反射型偏向手段の場合、走査に必要な反射ミラーの片側
振れ角がφ₁ 、φ₂ であることに相当する。ここで言う
反射ミラー面の片側振れ角は、被走査面の中心に対応す
る反射ミラー面からの最大ずれ角である。この場合、必
ずしも光偏向手段の反射ミラーが±φ振れるというわけ
ではない。反射ミラーの振幅の一部を利用して被走査面
の走査を行う場合は、走査に利用するのが±φというこ
とである。また、音響光学偏向器ＡＯＤのような透過型
の光偏向手段の場合は、片側偏向角が２φ₁ 、２φ₂ に
相当する（図９）。 この走査光学系は、後記の実施例
１〜６が対応する。

【０１００】この走査光学系の作用効果を説明する。ポ
リゴンミラー、ガルバノミラーのような反射型の光偏向
手段を使用した場合で説明する（図９（ａ））。反射型
光偏向手段の片側振れ角がφ（偏向角が２φ）のとき、
結像光学系の走査半画角がθとする。このとき、順追跡
における、結像光学系の瞳倍率＝２φ／θである。

【０１０１】結像光学系が形状に関する対称面を１面だ
け持ち、その対称面内のみで偏心していると、結像光学
系の製作性が向上し、コストも下がるので好ましい。こ
の場合、形状に関する対称面と垂直方向は広画角を確保
しやすいので、この方向を１次元走査光学系の走査方向
あるいは２次元走査光学系の走査画角の大きい方向にす
るとよい。このとき、結像光学系を偏心させている面内
方向は、偏心した面と面が干渉しないように光学系を構
成する必要があるので、結像光学系を構成するのが難し
くなる。

【０１０２】そこで、結像光学系を偏心させている方向
（結像光学系の形状に関する対称面内方向）の瞳倍率を
対称面と垂直方向の瞳倍率より小さくし、結像光学系内
での光束の広がり角を小さくした方が結像光学系を構成
しやすくなる。

【０１０３】すなわち、次式を満足することが望まし
い。

【０１０４】 １＞対称面内の瞳倍率／対称面と直交面内の瞳倍率 ＝（２φ₂ ／θ₂ ）／（２φ₁ ／θ₁ ） ＝φ₂ θ₁ ／φ₁ θ₂ 結像光学系の形状に関する対称面方向を副走査方向、対
称面と垂直方向を主走査方向とする場合、走査面での主
走査方向と副走査方向の結像光学系の分解能を等しくす
るには、光偏向手段の副走査方向の寸法を主走査方向の
寸法より大きくする必要が生ずる。２次元走査を行う場
合に、高速走査が必要となるの主走査方向の寸法が小さ
いので、高速走査に対応しやすくなる。

【０１０５】本発明の第２３の走査光学系は、第２２の
走査光学系において、以下の条件式を満足することを特
徴とするものである。

【０１０６】 ＮＡ２／ＮＡ１＞１ ・・・（２） ここで、形状に関する対称面内方向における光源から集
光光学系への入射する光束の開口数をＮＡ２、形状に関
する対称面と垂直方向における光源から集光光学系への
入射する光束の開口数をＮＡ１とする。

【０１０７】この走査光学系は、後記の実施例１〜６が
対応する。

【０１０８】この走査光学系の作用効果を説明する。結
像光学系の形状に関する対称面方向を副走査方向、対称
面と垂直方向を主走査方向とする場合、走査面での主走
査方向と副走査方向での結像光学系の分解能を等しくす
るには、光偏向手段の副走査方向の寸法を主走査方向の
寸法より大きくする必要が生ずる。

【０１０９】光源を発した光が、走査手段において上記
形状になるためには、条件式（２）を満足した方が集光
光学系の構成が容易になる。

【０１１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の走査光学系の実
施例１から実施例６について図面を参照して説明する。

【０１１１】以下の説明では、Ｘ方向を主走査方向、Ｙ
方向を副走査方向として説明する。

【０１１２】各実施例の逆光線追跡での構成パラメータ
は後記するが、その各実施例の構成パラメータにおいて
は、図１に示すように、逆光線追跡で、軸上主光線１
を、不図示の被走査面の中心を垂直に通り、光偏向手段
１２を経て光源１１の中心に至る光線で定義する。

【０１１３】そして、逆光線追跡において、無偏心状態
に戻した第１面４Ｔ（実際にはＹ方向に偏心してい
る。）を偏心光学系の原点とし、軸上主光線１に沿う方
向をＺ軸方向とし、被走査面から光学系１０の第１面４
Ｔに向かう方向をＺ軸正方向とし、このＺ軸と被走査面
中心を含む平面をＹ−Ｚ平面（図１の面）とし、原点を
通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前から裏方向に向か
う方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系
を構成する軸をＹ軸とする。図１には、この座標系を図
示してある。その他の実施例を示す図４〜図８について
は、この座標系の図示は省く。

【０１１４】偏心面については、上記座標系の原点か
ら、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸
（自由曲面については、前記（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，
β，γ（°））とが与えられている。なお、その場合、
αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回り
を、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味す
る。

【０１１５】実施例１〜６では、このＹ−Ｚ平面内で各
面の偏心を行っており、また、各回転非対称自由曲面の
唯一の対称面をＹ−Ｚ面としている。

【０１１６】また、各実施例の光学系を構成する光学作
用面の中、特定の面（仮想面を含む。）とそれに続く面
が共軸光学系を構成する場合に、面間隔が与えられてお
り、その他、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って
与えられている。

【０１１７】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が
自由曲面の軸となる。

【０１１８】また、ＤＯＥ（回折光学素子）について
は、設計法としてSweatt法（超高屈折率法）を使用し
（W.C.Sweatt,"Mathematical equivalence between a h
olographic optical element and an ultra-high index
lens",J.Opt.Soc.Am,Vol.69,No.3(1979) ）、基準波長
＝５８７．５６ｎｍ（ｄ線）とし、その基準波長におけ
る超高屈折率レンズの屈折率＝１００１、アッベ数＝−
３．４５とした。

【０１１９】なお、データの記載されていない自由曲面
に関する項は０である。屈折率については、ｄ線（波長
５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さ
の単位はｍｍ、角度の単位は°である。

【０１２０】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の（ｂ）式で与えられるＺｅｒｎｉｋｅ多項式がある。
この面の形状は以下の式により定義する。その定義式の
Ｚ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定
義され、ＡはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＲはＺ軸回
りの方位角で、Ｚ軸から測った回転角で表せられる。

【０１２１】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・（ｂ） なお、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、Ｄ
₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆ 、Ｄ₁₀０，Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，Ｄ₁₃，Ｄ₁₄，Ｄ
₂₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂…を利用する。

【０１２２】その他の面の例として、次の定義式（ｃ）
があげられる。

【０１２３】Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ例として、ｋ＝７（７次
項）を考えると、展開したとき、以下の式で表せる。

【０１２４】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ ｙ＋Ｃ₄ ｜ｘ｜ ＋Ｃ₅ ｙ² ＋Ｃ₆ ｙ｜ｘ｜＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｜ｘ｜＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂｜ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｜ｘ｜＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｜ｘ｜＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇｜ｘ⁷ ｜ ・・・（ｃ） なお、本発明の実施例では、前記（ａ）式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記（ｂ）式、
（ｃ）式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。

【０１２５】（実施例１）この実施例の走査光学系の光
軸を含むＹ−Ｚ平面図（副走査方向面内における断面
図）を図１に示す。この走査光学系の水平画角５４°、
垂直画角４２°であり、光偏向手段の大きさはφ１ｍｍ
である。

【０１２６】この走査光学系１０の構成は、図示しない
光源輝度変調手段により、映像信号に応じて光源１１を
輝度変調し、映像信号に応じた２次元走査（ラスタスキ
ャン）を行うことで、結像光学系の前方の１ｍの位置の
被走査面に結像し被走査面を２次元走査するものであ
る。

【０１２７】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向
される。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反
射面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔ
で構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査
面を２次元走査する。

【０１２８】光源１１として、ＬＥＤ、ＬＤ等が使用で
きる。複数の単色光源を利用してカラー表示する場合
は、例えば、図２に示すようにすればよい。図２におい
て、短波長光、例えば５００ｎｍ以下の波長の光を反射
させるダイクロイックミラー２４を直角プリズムからな
る光源プリズム２１と光源プリズム２２の接合面にコー
ティングし、長波長光、例えば６００ｎｍ以上の光を反
射させるダイクロイックミラー２５を直角プリズムから
なる光源プリズム２２と光源プリズム２３の接合面にコ
ーティングしている。そして、Ｂ光源１１_B 、Ｒ光源１
１_R 、Ｇ光源１１ _G を、それぞれ光源プリズム２１、光
源プリズム２２、光源プリズム２３のそれぞれの波長に
おいて被走査面の像点と共役な位置に接着し、走査光学
系の色収差の影響を除去している。

【０１２９】この構成により、ＲＧＢ光を走査光学系１
０に導き、カラー表示を行うことができる。このとき、
図示しないＲＧＢ用強度変調装置により、映像信号に基
づき各画素ごとにＲＧＢ光のそれぞれを輝度変調する。

【０１３０】走査手段（２次元スキャナ）１２としてい
くつかのものを使用することができるが、特開平１０−
２０２２６号で開示されているようなマイクロマシン技
術を利用して製作したマイクロマシンスキャナは、小
型、低消費電力等の利点を持つので、小型光学系用とし
ては最適である。

【０１３１】この場合、電磁駆動方式、静電駆動方式、
圧電素子駆動方式等、各種駆動方式のマイクロマシンス
キャナが使用できる。２次元マイクロマシンスキャナの
１例の平面図を図３に示す。この例では、ミラー部３４
をＹ軸方向に延びるトーションバー３３で中間枠３２に
連結し、その中間枠３２をＸ軸方向に延びるトーション
バー３１で外枠３０に連結して、トーションバー３３の
回りでの揺動により水平走査（Ｘ方向走査）、トーショ
ンバー３１の回りでの揺動により垂直走査（Ｙ方向走
査）するようにしている。

【０１３２】一般に、反射面を複数面持つ回転多面鏡
（ポリゴンミラー）をスキャナとして使用する場合は、
光学系が面倒れ補正機能を持つ必要がある。しかし、図
３に示すようなマイクロマシンスキャナは反射面を１面
３４しか持たないし、問題となる面倒れはスキャナの構
造上発生しないので、光学系が面倒れ補正機能を持つ必
要がなく光学系の構成を単純にできる。

【０１３３】この場合、反射面の基準面に対する軸上主
光線の入射角θs が、次式を満足することが好ましい。

【０１３４】θs ≦４５° この条件の上限の４５°を越えると、同じ光束を反射偏
向する場合でも、反射面の面積が大きくなるので、大偏
向角や高走査周波数を確保するのが難しくなる。本実施
例では、θｓ＝２０°である。

【０１３５】なお、正弦波状に往復振動するスキャナの
振れ角の往路だけの片側走査でも、往路と復路両方の往
復走査でもどちらでもよいが、往復走査を行うと走査手
段の走査周波数を半分にできるので高速走査に対応しや
すい。

【０１３６】この実施例の走査光学系１０の利点につい
て説明する。プリズム部材１０の１個で集光光学系と結
像光学系を構成しているので、先行例に比べ大幅に部品
点数を削減し、光学系が小型化、低コスト化できる。ま
た、部品点数が少ないので位置調整作業が削減でき、製
作時に性能を確保するのも容易になる。

【０１３７】また、集光光学系で１回反射、結像光学系
で２回反射、スキャナで１回反射の計４回反射している
ので、折り畳みの効果により光学系を小型化できてい
る。また、走査光学系１０の主たるパワーを反射面が持
つので、色収差の発生が少なく、ＬＤを光源とした場合
でもＬＤの波長変動による走査光学系１０の光学性能の
変化が少ない。また、凸パワー作用を持つ第２反射面２
ｒと凹パワー作用を持つ第３反射面（全反射面）３Ｒの
組み合わせにより、走査画角全域における像面湾曲を補
正している。

【０１３８】また、反射作用と透過作用を兼ねる兼用面
２Ｔ（３Ｔ，３Ｒ）があるので、光学系を構成する面数
が削減でき、集光光学系と結像光学系を小型化できてい
る。この面を偏向手段１２に対して凹面形状にした方
が、反射作用を全反射作用にしやすい。

【０１３９】また、直線走査性、等速走査性に関して、
一般に、反射型走査光学系では直線走査性の確保が問題
となる。本実施例では、反射面が偏心収差を補正する回
転非対称な形状なので、２次元的な直線走査性を確保し
ている。

【０１４０】２次元走査に必要なスキャンミラー１２の
振れ角は、φｘ＝±７．９５°、φｙ＝±３．２０°で
あり、この場合、正弦波状に振動するスキャンミラーの
６５％程度に対して結像光学系がｆアークサインθレン
ズ特性を持つので、２次元的な直線走査、等速走査を行
うことができる（Ｘ方向のスキャンミラー振れ角φｘ＝
±１２．２°の振幅の６５％が、Ｘ方向の走査に必要な
ミラー振れ角φｘ＝±７．９５°。Ｙ方向のスキャンミ
ラー振れ角φｙ＝±４．９３°の振幅の６５％が、Ｙ方
向の走査に必要なミラー振れ角φｙ＝±３．２０
°。）。

【０１４１】スキャンミラー１２の振れ角が本実施例程
度の場合、結像光学系をｆアークサインθレンズにする
には、結像光学系でプラスのディストーションを発生さ
せる必要がある。本実施例のように、結像光学系の光学
パワーを有する面の中最も被走査面側の面４Ｔを透過作
用のみの単独作用面とすることでディストーションの補
正を有効に行うことができる。また、画角の確保も容易
になる。

【０１４２】なお、結像光学系により形成される非等速
走査像を等速走査像に変換する電気的な像歪み補正（等
速走査性の補正）を行えば、正弦波状に振動するスキャ
ンミラー１２の振幅全部を利用することもできるし、ス
キャンミラー振れ角がリニアに変化するスキャナを利用
することもできる。

【０１４３】また、集光光学系にビーム整形機能を持た
せている。偏向手段１２をφ１ｍｍとする場合、集光光
学系の光源側ＮＡは、Ｘ方向が０．１６、Ｙ方向が０．
１９である。

【０１４４】次に、この実施例の変形について述べる
と、ここでは、点状光源１１を２次元スキャンすること
で２次元像を形成しているが、線状のアレー光源を１次
元スキャンするようにしてもよい。

【０１４５】また、ここではスキャナのＸ方向の寸法＝
Ｙ方向の寸法として設計を行っているが、被走査面側で
のＸ方向の分解能とＹ方向の分解能を等しくする等のた
めにスキャナ１２のＸ方向の寸法≠Ｙ方向の寸法として
もよい。

【０１４６】（実施例２）この実施例の走査光学系の図
１と同様の図を図４に示す。この走査光学系の水平画角
５４°、垂直画角４２°である。

【０１４７】この走査光学系１０の構成は、実施例１と
同様であり、図示しない光源輝度変調手段により、映像
信号に応じて光源１１を輝度変調し、映像信号に応じた
２次元走査（ラスタスキャン）を行うことで、結像光学
系の前方の１ｍの位置の被走査面に結像し被走査面を２
次元走査するものである。

【０１４８】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向
される。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反
射面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔ
で構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査
面を２次元走査する。

【０１４９】この実施例は、実施例１よりｆアークサイ
ンθレンズ特性を向上させたタイプである。正弦波状に
振動するスキャンミラー１２に対して、Ｘ方向、Ｙ方向
共スキャンミラー振れ角振幅の約７０％に対してｆアー
クサインθレンズ特性を持つ。

【０１５０】なお、ディストーションをコントロールし
やす位置であるプリズム１０と被走査面の間等にレンズ
を追加すれば、ｆアークサインθレンズ特性を更に向上
させることができる。

【０１５１】（実施例３）この実施例の走査光学系の図
１と同様の図を図５に示す。この走査光学系の水平画角
５４°、垂直画角４２°であり、光偏向手段の大きさは
φ１ｍｍである。

【０１５２】この走査光学系１０の構成は、実施例１、
２と同様であり、図示しない光源輝度変調手段により、
映像信号に応じて光源１１を輝度変調し、映像信号に応
じた２次元走査（ラスタスキャン）を行うことで、結像
光学系の前方の１ｍの位置の被走査面に結像し被走査面
を２次元走査するものである。

【０１５３】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向
される。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反
射面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔ
で構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査
面を２次元走査する。

【０１５４】この実施例は、回転多面鏡（ポリゴン）の
ように偏向角がリニアに変化する偏向手段１２を使った
場合、被走査面で等速走査ができるように結像光学系を
ｆθレンズ（Ｘ方向の主走査方向、Ｙ方向の副走査方向
に関する２次元ｆθレンズ）にしたものである。

【０１５５】（実施例４）この実施例の走査光学系の図
１と同様の図を図６に示す。この走査光学系の水平画角
４７°、垂直画角３６°であり、光偏向手段の大きさは
φ１．１ｍｍである。

【０１５６】この走査光学系１０の構成は、実施例１〜
３の配置において、プリズム１０とスキャナ１２の間に
ＤＯＥ（回折光学素子）１３を配置してなるものであ
り、図示しない光源輝度変調手段により、映像信号に応
じて光源１１を輝度変調し、映像信号に応じた２次元走
査（ラスタスキャン）を行うことで、結像光学系の前方
の１ｍの位置の被走査面に結像し被走査面を２次元走査
するものである。

【０１５７】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔ、スキ
ャナ１２側の面に回折面１４を設けたＤＯＥ１３で構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向
される。反射偏向された光は、スキャナ１２側の面に回
折面１４を設けたＤＯＥ１３、第３透過面３Ｔ、第２反
射面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔ
で構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査
面を２次元走査する。

【０１５８】この実施例は、プリズム１０とスキャナ１
２の間にＤＯＥ１３を配置し、走査光学系の色収差を補
正したものであり、光源１１から被走査面に向かう順光
線追跡で、集光光学系から射出してスキャナ１２へ向か
う際とスキャナ１２から結像光学系に入射する際の両方
で、ＤＯＥ１３の作用を受けるようにしている。

【０１５９】なお、２次元スキャナ１２としてマイクロ
マシンスキャナを使用する場合、ＤＯＥ１３を形成した
基板をスキャナ１２の保護部材や密閉部材として使用す
る等、スキャナ１２と一体化してもよい。

【０１６０】（実施例５）この実施例の走査光学系の図
１と同様の図を図７に示す。この走査光学系１０の構成
は、実施例１〜３の配置において、光源１１とプリズム
１０の間にＤＯＥ１３を配置してなるものであり、図示
しない光源輝度変調手段により、映像信号に応じて光源
１１を輝度変調し、映像信号に応じた２次元走査（ラス
タスキャン）を行うことで、結像光学系の前方の１ｍの
位置の被走査面に結像し被走査面を２次元走査するもの
である。

【０１６１】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、プ
リズム１０側の面に回折面１４を設けたＤＯＥ１３、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、２次元スキャナ１２で反射偏向
される。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反
射面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔ
で構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査
面を２次元走査する。

【０１６２】この実施例は、光源１１とプリズム１０の
間にＤＯＥ１３を配置し、走査光学系の色収差を補正し
たものである。

【０１６３】（実施例６）この実施例の走査光学系の図
１と同様の図を図８に示す。この走査光学系は水平画角
８２°、スキャナの大きさはφ２．６ｍｍの１次元走査
光学系である。

【０１６４】この走査光学系１０の構成は、実施例１と
略同様であり、図示しない光源輝度変調手段により、映
像信号に応じて光源１１を輝度変調し、映像信号に応じ
た水平方向（Ｘ方向）に１次元走査を行うことで、無偏
心状態に戻した第１面４Ｔから前方の１０ｍｍの位置の
被走査面に結像し被走査面を１次元走査するものであ
る。

【０１６５】この走査光学系１０の光路は、光源１１か
ら図示しない像面（被走査面）に到る順光線追跡で、第
１透過面１Ｔ、第１反射面１Ｒ、第２透過面２Ｔで構成
される集光光学系により光源光が略平行にされる。略平
行光にされた光源光は、１次スキャナ１２で反射偏向さ
れる。反射偏向された光は、第３透過面３Ｔ、第２反射
面２Ｒ、第３反射面（全反射）３Ｒ、第４透過面４Ｔで
構成される結像光学系により被走査面に結像し被走査面
を１次元走査する。

【０１６６】この実施例は、主走査方向（Ｘ方向）は、
正弦波状に振れ角が変化するスキャナ１２の振れ角振幅
の９５％に対してｆアークサインθレンズ特性を持つ。

【０１６７】以下に上記実施例１〜６の構成パラメータ
（レンズデータ）を示す。これら表中の“ＦＦＳ”は自
由曲面、“ＲＳ”は反射面、“ＤＯＥ”は回折面を示
す。なお、スキャナは絞り面に、光源は像面に配置され
る。

【０１６８】 実施例１ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1000.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞（絞り面） 偏心(4) 6 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ 偏心(6) 像 面 ∞ 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ -2.5779×10^-2 Ｃ₆ -1.2030×10^-1 Ｃ₈ -1.1075×10^-2 Ｃ₁₀ -1.8153×10^-2 Ｃ₁₁ 2.5232×10^-4 Ｃ₁₃ 7.6132×10^-3 Ｃ₁₅ 3.4561×10^-3 Ｃ₁₇ 1.9873×10^-4 Ｃ₁₉ 2.2454×10^-4 Ｃ₂₁ 6.3462×10^-4 Ｃ₂₂ 1.9509×10^-6 Ｃ₂₄ -1.1858×10^-4 Ｃ₂₆ -2.2337×10^-4 Ｃ₂₈ -1.0408×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.7922×10^-4 Ｃ₆ 7.7495×10^-3 Ｃ₈ 3.7699×10^-3 Ｃ₁₀ -2.3003×10^-3 Ｃ₁₁ 3.8795×10^-4 Ｃ₁₃ 2.1619×10^-3 Ｃ₁₅ 2.1746×10^-4 Ｃ₁₇ 3.0215×10^-4 Ｃ₁₉ 4.7146×10^-4 Ｃ₂₁ 5.4788×10^-5 Ｃ₂₂ -2.2446×10^-6 Ｃ₂₄ 6.4487×10^-5 Ｃ₂₆ 6.0274×10^-5 Ｃ₂₈ 7.6776×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.2371×10^-2 Ｃ₆ 1.1690×10^-2 Ｃ₈ 7.2963×10^-4 Ｃ₁₀ 6.5994×10^-4 Ｃ₁₁ 7.9455×10^-4 Ｃ₁₃ 1.1221×10^-3 Ｃ₁₅ -1.4706×10^-5 Ｃ₁₇ -9.7208×10^-4 Ｃ₁₉ -6.3757×10^-4 Ｃ₂₁ -3.9919×10^-5 Ｃ₂₂ -1.0684×10^-4 Ｃ₂₄ 3.3217×10^-4 Ｃ₂₆ 1.1244×10^-4 Ｃ₂₈ -2.2822×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.3846×10^-2 Ｃ₆ 2.9857×10^-2 Ｃ₈ -9.7283×10^-3 Ｃ₁₀ -5.0879×10^-3 Ｃ₁₁ -2.5332×10^-3 Ｃ₁₃ -4.6775×10^-4 Ｃ₁₅ -1.1206×10^-3 Ｃ₁₇ 2.2389×10^-3 Ｃ₁₉ 1.5076×10^-3 Ｃ₂₁ -2.6497×10^-4 Ｃ₂₂ 8.4446×10^-4 Ｃ₂₄ 1.6456×10^-3 Ｃ₂₆ 4.9022×10^-4 Ｃ₂₈ -2.7959×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -5.0621×10^-1 Ｃ₆ -1.9566×10^-1 Ｃ₈ -2.5991×10^-1 Ｃ₁₀ -8.7768×10^-3 Ｃ₁₁ 3.1809×10^-1 Ｃ₁₃ 4.2980×10^-1 Ｃ₁₅ 2.6434×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.50 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.62 Ｚ 4.94 α -45.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 2.80 Ｚ 2.00 α -73.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -1.00 Ｚ 5.66 α -52.18 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 2.66 Ｚ 1.68 α -66.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ -3.05 Ｚ 0.58 α -79.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -3.98 Ｚ 0.78 α -100.29 β 0.00 γ 0.00 。

【０１６９】 実施例２ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1000.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞（絞り面） 偏心(4) 6 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ 偏心(6) 像 面 ∞ 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ 1.2830×10^-2 Ｃ₆ -1.0765×10^-1 Ｃ₈ -6.8597×10^-3 Ｃ₁₀ -7.3302×10^-3 Ｃ₁₁ 6.8784×10^-5 Ｃ₁₃ 2.0958×10^-3 Ｃ₁₅ 4.2746×10^-3 Ｃ₁₇ -1.4056×10^-5 Ｃ₁₉ 2.1878×10^-4 Ｃ₂₁ -5.6130×10^-4 Ｃ₂₂ 1.2335×10^-6 Ｃ₂₄ -8.3175×10^-6 Ｃ₂₆ -7.0819×10^-5 Ｃ₂₈ 3.5824×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.2602×10^-3 Ｃ₆ 6.5870×10^-3 Ｃ₈ 8.6539×10^-4 Ｃ₁₀ -1.4889×10^-3 Ｃ₁₁ 9.7681×10^-5 Ｃ₁₃ 6.7863×10^-4 Ｃ₁₅ 2.6351×10^-5 Ｃ₁₇ -7.9227×10^-6 Ｃ₁₉ 1.2881×10^-4 Ｃ₂₁ 4.1327×10^-5 Ｃ₂₂ -1.3352×10^-6 Ｃ₂₄ -2.8331×10^-6 Ｃ₂₆ 1.2199×10^-5 Ｃ₂₈ 5.7971×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.9853×10^-2 Ｃ₆ 1.2833×10^-2 Ｃ₈ -5.2848×10^-4 Ｃ₁₀ 3.7366×10^-4 Ｃ₁₁ 2.2434×10^-4 Ｃ₁₃ 6.4856×10^-4 Ｃ₁₅ 1.9609×10^-6 Ｃ₁₇ 2.1708×10^-5 Ｃ₁₉ -3.0213×10^-4 Ｃ₂₁ -1.6660×10^-5 Ｃ₂₂ -3.2798×10^-5 Ｃ₂₄ -2.4481×10^-6 Ｃ₂₆ 4.3731×10^-5 Ｃ₂₈ -3.4736×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.5143×10^-2 Ｃ₆ 2.9244×10^-2 Ｃ₈ -1.0733×10^-2 Ｃ₁₀ -4.6492×10^-3 Ｃ₁₁ -3.7851×10^-3 Ｃ₁₃ -4.4587×10^-3 Ｃ₁₅ -1.1223×10^-3 Ｃ₁₇ -1.5160×10^-3 Ｃ₁₉ -1.2923×10^-3 Ｃ₂₁ -3.0248×10^-4 Ｃ₂₂ -4.5680×10^-4 Ｃ₂₄ -1.2579×10^-4 Ｃ₂₆ -1.7631×10^-4 Ｃ₂₈ -3.7567×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.7149×10^-1 Ｃ₆ -1.8302×10^-1 Ｃ₈ -1.5918×10^-1 Ｃ₁₀ -1.0259×10^-2 Ｃ₁₁ 1.8967×10^-1 Ｃ₁₃ 2.7011×10^-1 Ｃ₁₅ 2.3839×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.50 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.91 Ｚ 4.98 α -46.60 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 2.80 Ｚ 1.83 α -73.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -1.00 Ｚ 5.62 α -50.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 2.64 Ｚ 1.67 α -65.89 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ -3.05 Ｚ 0.60 α -79.70 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -3.96 Ｚ 0.83 α -98.37 β 0.00 γ 0.00 。

【０１７０】 実施例３ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1000.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞（絞り面） 偏心(4) 6 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ 偏心(6) 像 面 ∞ 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ 2.0048×10^-3 Ｃ₆ -6.5253×10^-2 Ｃ₈ -2.1891×10^-3 Ｃ₁₀ -5.2349×10^-2 Ｃ₁₁ 4.3385×10^-4 Ｃ₁₃ 2.5336×10^-3 Ｃ₁₅ 8.2781×10^-3 Ｃ₁₇ -2.3112×10^-5 Ｃ₁₉ -4.8161×10^-4 Ｃ₂₁ 3.6053×10^-3 Ｃ₂₂ -5.0443×10^-6 Ｃ₂₄ -1.0024×10^-5 Ｃ₂₆ 4.9410×10^-5 Ｃ₂₈ -8.4784×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 9.3276×10^-3 Ｃ₆ 1.2305×10^-2 Ｃ₈ 3.3701×10^-3 Ｃ₁₀ 6.2067×10^-4 Ｃ₁₁ -2.6194×10^-4 Ｃ₁₃ 5.5084×10^-4 Ｃ₁₅ -1.7807×10^-4 Ｃ₁₇ -9.2688×10^-5 Ｃ₁₉ 2.3851×10^-4 Ｃ₂₁ -6.1960×10^-5 Ｃ₂₂ 1.1482×10^-7 Ｃ₂₄ -7.7827×10^-6 Ｃ₂₆ 4.1871×10^-5 Ｃ₂₈ 8.9363×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1936×10^-2 Ｃ₆ 1.5613×10^-2 Ｃ₈ 9.8371×10^-4 Ｃ₁₀ -3.2433×10^-4 Ｃ₁₁ -5.0154×10^-4 Ｃ₁₃ 3.1318×10^-3 Ｃ₁₅ -6.5157×10^-6 Ｃ₁₇ -2.8893×10^-4 Ｃ₁₉ -1.1561×10^-3 Ｃ₂₁ 3.2209×10^-5 Ｃ₂₂ 3.9739×10^-5 Ｃ₂₄ 7.0920×10^-5 Ｃ₂₆ 1.2812×10^-4 Ｃ₂₈ -3.3532×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.1168×10^-2 Ｃ₆ 3.1444×10^-2 Ｃ₈ -1.2773×10^-2 Ｃ₁₀ -4.9250×10^-3 Ｃ₁₁ 1.8772×10^-4 Ｃ₁₃ -9.2233×10^-4 Ｃ₁₅ -1.2437×10^-3 Ｃ₁₇ 2.5286×10^-2 Ｃ₁₉ 4.5186×10^-3 Ｃ₂₁ -3.0342×10^-4 Ｃ₂₂ 1.6796×10^-2 Ｃ₂₄ 1.3450×10^-2 Ｃ₂₆ 1.6931×10^-3 Ｃ₂₈ -2.7316×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -7.6734×10^-1 Ｃ₆ -2.4281×10^-1 Ｃ₈ 1.0370×10^-2 Ｃ₁₀ -3.9036×10^-2 Ｃ₁₁ 5.0781×10^-1 Ｃ₁₃ 3.5355×10^-1 Ｃ₁₅ 5.0029×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.50 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 1.00 Ｚ 5.00 α -44.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 2.76 Ｚ 1.84 α -75.17 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -1.00 Ｚ 4.95 α -60.82 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 2.60 Ｚ 1.61 α -67.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ -3.01 Ｚ 0.75 α -83.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -3.97 Ｚ 0.94 α -98.76 β 0.00 γ 0.00 。

【０１７１】 実施例４ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1000.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞ 偏心(4) 1.5254 56.3 6 ∞ 偏心(5) 1001.00 -3.45 7 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(6) 8 ∞（絞り面） 偏心(7) 9 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(6) 1001.00 -3.45 10 ∞ 偏心(5) 1.5254 56.3 11 ∞ 偏心(4) 12 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 13 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(8) 1.5254 56.3 14 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ₄ -5.1153×10^-3 Ｃ₆ 1.3925×10^-2 Ｃ₈ -7.3841×10^-3 Ｃ₁₀ -1.1875×10^-2 Ｃ₁₁ -7.5853×10^-5 Ｃ₁₃ 1.2571×10^-3 Ｃ₁₅ 1.6283×10^-3 Ｃ₁₇ 5.6232×10^-5 Ｃ₁₉ 2.0110×10^-4 Ｃ₂₁ -4.8468×10^-4 Ｃ₂₂ 9.0171×10^-7 Ｃ₂₄ -1.1171×10^-5 Ｃ₂₆ -2.0169×10^-5 Ｃ₂₈ 6.5369×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.4932×10^-2 Ｃ₆ -1.9540×10^-3 Ｃ₈ 4.4504×10^-3 Ｃ₁₀ -2.4909×10^-3 Ｃ₁₁ 6.1319×10^-5 Ｃ₁₃ 8.8673×10^-4 Ｃ₁₅ -2.8323×10^-4 Ｃ₁₇ 7.3968×10^-6 Ｃ₁₉ 4.5864×10^-5 Ｃ₂₁ -2.3171×10^-6 Ｃ₂₂ 5.2961×10^-8 Ｃ₂₄ -4.5057×10^-7 Ｃ₂₆ -2.4771×10^-6 Ｃ₂₈ 1.8540×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.9939×10^-3 Ｃ₆ -1.1909×10^-2 Ｃ₈ 1.2713×10^-2 Ｃ₁₀ -9.0051×10^-4 Ｃ₁₁ -1.3110×10^-4 Ｃ₁₃ -4.5404×10^-3 Ｃ₁₅ 5.2681×10^-4 Ｃ₁₇ 4.0962×10^-5 Ｃ₁₉ 1.1500×10^-3 Ｃ₂₁ 7.2718×10^-5 Ｃ₂₂ -1.2274×10^-6 Ｃ₂₄ -7.7261×10^-6 Ｃ₂₆ -1.0427×10^-4 Ｃ₂₈ -2.2896×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -6.1596×10^-7 Ｃ₆ 3.4175×10^-6 Ｃ₈ -3.2523×10^-6 Ｃ₁₀ -9.3052×10^-7 Ｃ₁₁ -4.0783×10^-7 Ｃ₁₃ -5.9660×10^-6 Ｃ₁₅ -2.3863×10^-6 Ｃ₁₇ -2.8541×10^-7 Ｃ₁₉ -1.9365×10^-6 Ｃ₂₁ -5.8348×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.3949×10^-2 Ｃ₆ 3.3604×10^-2 Ｃ₈ -5.7943×10^-4 Ｃ₁₀ 9.6778×10^-4 Ｃ₁₁ -8.4834×10^-4 Ｃ₁₃ -4.2016×10^-3 Ｃ₁₅ 2.3946×10^-4 Ｃ₁₇ -3.0987×10^-3 Ｃ₁₉ 2.4318×10^-3 Ｃ₂₁ -4.9242×10^-4 Ｃ₂₂ 7.0481×10^-4 Ｃ₂₄ -2.4279×10^-3 Ｃ₂₆ -1.3842×10^-3 Ｃ₂₈ 1.6279×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.0093 Ｃ₆ -2.4736×10^-1 Ｃ₈ -1.4848 Ｃ₁₀ -1.3260×10^-2 Ｃ₁₁ 2.9043×10^-1 Ｃ₁₃ -8.9842×10^-1 Ｃ₁₅ 5.2718×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.50 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 1.12 Ｚ 5.50 α -50.08 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 3.00 Ｚ 2.00 α -87.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 0.07 Ｚ 5.03 α -50.80 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 0.11 Ｚ 5.46 α -50.799815 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 0.57 Ｚ 6.03 α -50.799876 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -0.88 Ｚ 5.60 α -59.62 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 2.60 Ｚ 1.00 α -67.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -3.00 Ｚ 1.11 α -107.34 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -3.84 Ｚ 0.84 α -83.74 β 0.00 γ 0.00 。

【０１７２】 実施例５ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1000.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞（絞り面） 偏心(4) 6 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ 偏心(6) 9 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(7) 1001.00 -3.45 10 ∞ 偏心(8) 1.5254 56.3 11 ∞ 偏心(9) 像 面 ∞ 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ₄ 2.7110×10^-3 Ｃ₆ -4.1822×10^-2 Ｃ₈ -8.3156×10^-3 Ｃ₁₀ -2.6287×10^-2 Ｃ₁₁ -8.1512×10^-6 Ｃ₁₃ 4.1432×10^-3 Ｃ₁₅ -6.5747×10^-4 Ｃ₁₇ 2.9008×10^-6 Ｃ₁₉ 1.9125×10^-4 Ｃ₂₁ 2.6876×10^-4 Ｃ₂₂ -8.9097×10^-6 Ｃ₂₄ -7.0018×10^-5 Ｃ₂₆ 2.5234×10^-6 Ｃ₂₈ -3.2872×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -6.3232×10^-3 Ｃ₆ 6.0261×10^-3 Ｃ₈ -3.2915×10^-4 Ｃ₁₀ -4.4498×10^-3 Ｃ₁₁ -1.7090×10^-5 Ｃ₁₃ 1.7254×10^-3 Ｃ₁₅ 7.9047×10^-4 Ｃ₁₇ -1.5791×10^-4 Ｃ₁₉ 3.8668×10^-4 Ｃ₂₁ 6.0282×10^-5 Ｃ₂₂ -1.8162×10^-5 Ｃ₂₄ -3.4431×10^-5 Ｃ₂₆ 5.1730×10^-5 Ｃ₂₈ 9.2060×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.6315×10^-2 Ｃ₆ 1.2307×10^-2 Ｃ₈ -1.8756×10^-3 Ｃ₁₀ 6.2970×10^-4 Ｃ₁₁ 9.5379×10^-5 Ｃ₁₃ 1.3103×10^-3 Ｃ₁₅ -1.1967×10^-4 Ｃ₁₇ -2.8876×10^-5 Ｃ₁₉ -8.6467×10^-4 Ｃ₂₁ -5.1857×10^-5 Ｃ₂₂ -8.1252×10^-5 Ｃ₂₄ 1.2131×10^-4 Ｃ₂₆ 1.3258×10^-4 Ｃ₂₈ 6.3820×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.9891×10^-2 Ｃ₆ 3.0951×10^-2 Ｃ₈ -9.3571×10^-3 Ｃ₁₀ -5.2875×10^-3 Ｃ₁₁ -5.1673×10^-3 Ｃ₁₃ -5.1317×10^-4 Ｃ₁₅ -1.1087×10^-3 Ｃ₁₇ 2.6635×10^-3 Ｃ₁₉ 1.8630×10^-3 Ｃ₂₁ -2.6829×10^-4 Ｃ₂₂ 3.4886×10^-3 Ｃ₂₄ 1.8096×10^-3 Ｃ₂₆ 8.2598×10^-4 Ｃ₂₈ -2.4770×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -6.8396×10^-1 Ｃ₆ -2.0892×10^-1 Ｃ₈ -1.7517×10^-1 Ｃ₁₀ -1.2761×10^-2 Ｃ₁₁ 4.5728×10^-1 Ｃ₁₃ 5.5687×10^-1 Ｃ₁₅ 3.3352×10^-2 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.0559×10^-4 Ｃ₆ 3.9513×10^-5 Ｃ₈ 1.8847×10^-4 Ｃ₁₀ 1.6785×10^-4 Ｃ₁₁ -2.8750×10^-4 Ｃ₁₃ -4.6702×10^-3 Ｃ₁₅ 3.1902×10^-5 Ｃ₁₇ 4.4625×10^-3 Ｃ₁₉ 2.0071×10^-2 Ｃ₂₁ -4.6995×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.50 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.34 Ｚ 4.92 α -50.44 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 2.80 Ｚ 1.89 α -74.09 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -0.82 Ｚ 5.86 α -46.70 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 2.64 Ｚ 1.68 α -66.07 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ -3.05 Ｚ 0.54 α -81.32 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -3.34 Ｚ 0.76 α -99.9998651 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ -3.36 Ｚ 0.83 α -100.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ -3.79 Ｚ 0.66 α -100.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ -4.00 Ｚ 0.71 α -101.17 β 0.00 γ 0.00 。

【０１７３】 実施例６ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 10.00 1 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 2 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ 偏心(2) 5 ∞（絞り面） 偏心(4) 6 ＦＦＳ 偏心(2) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ 偏心(6) 像 面 ∞ 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4579×10^-2 Ｃ₆ -1.0257×10^-1 Ｃ₈ -9.2040×10^-4 Ｃ₁₀ -1.0489×10^-2 Ｃ₁₁ -9.9035×10^-5 Ｃ₁₃ 5.9168×10^-3 Ｃ₁₅ 4.8469×10^-3 Ｃ₁₇ -8.7514×10^-6 Ｃ₁₉ 1.2191×10^-3 Ｃ₂₁ -9.9794×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.3960×10^-2 Ｃ₆ 1.2346×10^-2 Ｃ₈ 2.4723×10^-3 Ｃ₁₀ 1.0147×10^-4 Ｃ₁₁ -1.6176×10^-4 Ｃ₁₃ 8.1886×10^-4 Ｃ₁₅ 2.0947×10^-5 Ｃ₁₇ -1.7977×10^-4 Ｃ₁₉ 4.1117×10^-5 Ｃ₂₁ -1.1700×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 9.3942×10^-3 Ｃ₆ 1.7229×10^-2 Ｃ₈ 2.3970×10^-3 Ｃ₁₀ 3.5790×10^-5 Ｃ₁₁ 2.9999×10^-4 Ｃ₁₃ 3.8118×10^-5 Ｃ₁₅ -1.6410×10^-4 Ｃ₁₇ -1.3152×10^-4 Ｃ₁₉ -1.6937×10^-5 Ｃ₂₁ -5.3560×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.6653×10^-2 Ｃ₆ 3.4104×10^-2 Ｃ₈ -1.6228×10^-2 Ｃ₁₀ -7.5431×10^-3 Ｃ₁₁ -3.0449×10^-3 Ｃ₁₃ -1.8865×10^-3 Ｃ₁₅ 7.5485×10^-4 Ｃ₁₇ 1.5596×10^-3 Ｃ₁₉ 1.3141×10^-3 Ｃ₂₁ 4.0652×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.3176×10^-1 Ｃ₆ -1.4184×10^-1 Ｃ₈ 2.4167×10^-1 Ｃ₁₀ 1.2728×10^-1 Ｃ₁₁ 8.8749×10^-2 Ｃ₁₃ -1.0491×10^-1 Ｃ₁₅ -6.7796×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.58 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 1.20 Ｚ 4.13 α -47.90 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 1.40 Ｚ 0.70 α -68.85 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -1.00 Ｚ 4.40 α -48.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 1.78 Ｚ 1.68 α -65.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ -1.39 Ｚ 1.33 α -61.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ -2.47 Ｚ 1.04 α -97.55 β 0.00 γ 0.00 。

【０１７４】上記各実施例における条件式（１）、
（２）関係の値は以下の通りである。なお、主光線に対
する上側マージナル光線と下側マージナル光線が非対称
な場合は、両者の平均によりＮＡｙ（ＮＡ２）を求め
た。

【０１７５】以上の実施例では、前記定義式（ａ）の自
由曲面により光学系を構成したが、他の定義の曲面でも
光学系を構成できることはいうまでもない。

【０１７６】以上、本発明の走査光学系を実施例に基づ
いて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れず数々の変形が可能である。

【０１７７】以上の本発明の走査光学系は例えば次のよ
うに構成することができる。

【０１７８】〔１〕 光源からの光を偏向して被走査面
上で走査する光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向
された光を被走査面に結像する結像光学系とからなる走
査光学系において、前記結像光学系が光学部材を含み、
前記光学部材の光学パワーを有する面の中最も被走査面
側の面が透過作用の単独作用面で、前記光学部材が光学
パワーを有し軸上主光線に対して偏心した非回転対称面
を少なくとも１面含む２面以上の反射面を含むことを特
徴とする走査光学系。

【０１７９】〔２〕 前記光学部材がプリズム部材とし
て構成されていることを特徴とする上記１記載の走査光
学系。

【０１８０】〔３〕 前記光学部材が透過と反射の兼用
面を少なくとも１面含むことを特徴とする上記１記載の
走査光学系。

【０１８１】〔４〕 前記プリズム部材が透過と反射の
兼用面を１面含む３面構成であることを特徴とする上記
２記載の走査光学系。

【０１８２】〔５〕 光源と、前記光源からの光を略平
行光にする集光光学系と、前記集光光学系からの射出光
を偏向して被走査面上で走査する光偏向手段と、前記光
偏向手段により偏向された光を被走査面に結像する結像
光学系とからなる走査光学系において、前記集光光学系
から射出して前記光偏向手段に入射する前記集光光学系
の最後の面と、前記光偏向手段から前記結像光学系に入
射する前記結像光学系の最初の面が同一面であることを
特徴とする走査光学系。

【０１８３】〔６〕 前記光偏向手段の前後の光学作用
面が透過面であることを特徴とする上記５記載の走査光
学系。

【０１８４】〔７〕 前記結像光学系が透過と反射の兼
用面を少なくとも１面含むことを特徴とする上記５記載
の走査光学系。

【０１８５】〔８〕 光源と、前記光源からの光を略平
行光にする集光光学系と、前記集光光学系からの射出光
を偏向して被走査面上で走査する光偏向手段と、前記光
偏向手段により偏向された光を被走査面に結像する結像
光学系とからなる走査光学系において、前記走査光学系
がプリズム部材を含み、前記プリズム部材は、少なくと
も前記集光光学系の一部、及び、少なくとも前記結像光
学系の一部を含むことを特徴とする走査光学系。

【０１８６】

〔９〕 前記集光光学系と前記結像光学系
が一つのプリズム部材で構成されていることを特徴とす
る上記８記載の走査光学系。

【０１８７】〔１０〕光源と、前記光源からの光を略平
行光にする集光光学系と、前記集光光学系からの射出光
を偏向して被走査面上で走査する光偏向手段と、前記光
偏向手段により偏向された光を被走査面に結像する結像
光学系とからなる走査光学系において、前記集光光学系
と前記結像光学系との合計で３回以上反射することを特
徴とする上記１、５又は８記載の走査光学系。

【０１８８】〔１１〕 少なくとも前記集光光学系の一
部、及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記
プリズム部材が透過と反射の兼用面を持つことを特徴と
する上記８記載の走査光学系。

【０１８９】〔１２〕 少なくとも前記集光光学系の一
部、及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記
プリズム部材が２回の透過作用と１回の反射作用の３つ
の光学作用を行う兼用面を持つことを特徴とする上記１
１記載の走査光学系。

【０１９０】〔１３〕 少なくとも前記集光光学系の一
部、及び、少なくとも前記結像光学系の一部を含む前記
プリズム部材において、前記プリズム部材に含まれる前
記集光光学系の部分が、少なくとも、前記プリズム部材
への入射面、光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心
した非回転対称面な反射面、プリズム部材からの射出面
の３面を含み、前記プリズム部材に含まれる前記結像光
学系の部分が、少なくとも、前記プリズム部材への再入
射面、光学パワーを有し軸上主光線に対して偏心した非
回転対称面な反射面、プリズム部材からの再射出面の３
面を含むことを特徴とする上記８記載の走査光学系。

【０１９１】〔１４〕 前記結像光学系の非回転対称面
が形状に関する対称面を１つだけ持つことを特徴とする
上記１、５又は８記載の走査光学系。

【０１９２】〔１５〕 前記集光光学系が形状に関する
対称面を１つだけ持つ非回転対称面を含むことを特徴と
する上記１、５又は８記載の走査光学系。

【０１９３】〔１６〕 前記結像光学系の非回転対称面
が形状に関する対称面を１つだけ持つ自由曲面であるこ
とを特徴とする上記１、５又は８記載の走査光学系。

【０１９４】〔１７〕 前記光偏向手段が、１個の光偏
向手段で２次元偏向する２次元光偏向手段であることを
特徴とする上記１、５又は８記載の走査光学系。

【０１９５】〔１８〕 前記光偏向手段による偏向角が
正弦波状に変化することを特徴とする上記１、５又は８
記載の走査光学系。

【０１９６】〔１９〕 前記の偏向角が正弦波状に変化
する光偏向手段において、光偏向角の振幅の９５％以下
を走査に利用することを特徴とする上記１８記載の走査
光学系。

【０１９７】〔２０〕 電気的な等速走査性の補正を行
うことを特徴とする上記１、５又は８記載の走査光学
系。

【０１９８】〔２１〕 前記光偏向手段による偏向角が
リニアに変化することを特徴とする上記１、５又は８記
載の走査光学系。

【０１９９】〔２２〕 前記結像光学系が、形状に関す
る対称面を１つだけ持ち、その形状に関する対称面内方
向のみで偏心しており、前記走査光学系が、次式を満足
することを特徴とする上記１、５又は８記載の走査光学
系。

【０２００】 φ₂ θ₁ ／φ₁ θ₂ ＜１ ・・・（１） ここで、被走査面側の対称面内方向における結像光学系
の半画角をθ₂ 、対称面と直交面方向における結像光学
系の半画角をθ₁ 、対称面方向の被走査面の走査に必要
な光偏向手段の片側偏向角を２φ₂ 、対称面と直交面方
向の被走査面の走査に必要な光偏向手段の片側偏向角を
２φ₁ とする。

【０２０１】〔２３〕 以下の条件式を満足することを
特徴とする上記２２記載の走査光学系。

【０２０２】 ＮＡ２／ＮＡ１＞１ ・・・（２） ここで、形状に関する対称面内方向における光源から集
光光学系への入射する光束の開口数をＮＡ２、形状に関
する対称面と垂直方向における光源から集光光学系への
入射する光束の開口数をＮＡ１とする。

【０２０３】

【発明の効果】本発明は、走査光学系を反射作用を含む
プリズム部材を中心に構成することにより、走査光学系
の部品点数を削減し、光学系を小型にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の走査光学系の光路図であ
る。

【図２】複数の単色光源を利用してカラー表示する場合
の光源の構成例を示す図である。

【図３】２次元マイクロマシンスキャナの１例の平面図
である。

【図４】本発明の実施例２の走査光学系の光路図であ
る。

【図５】本発明の実施例３の走査光学系の光路図であ
る。

【図６】本発明の実施例４の走査光学系の光路図であ
る。

【図７】本発明の実施例５の走査光学系の光路図であ
る。

【図８】本発明の実施例６の走査光学系の光路図であ
る。

【図９】反射型光偏向手段と透過型光偏向手段の基本形
構成を示す図である。

【図１０】従来の１つの走査光学系の構成を示す図であ
る。

【図１１】従来の別のもう１つの走査光学系の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１…軸上主光線 １Ｔ…第１透過面 １Ｒ…第１反射面 ２Ｔ…第２透過面 ２Ｒ…第２反射面 ３Ｔ…第３透過面 ３Ｒ…第３反射面（全反射） ４Ｔ…第４透過面 １０…走査光学系（プリズム） １１…光源 １１_B …Ｂ光源 １１_R …Ｒ光源 １１_G …Ｇ光源 １２…光偏向手段（スキャナ） １３…ＤＯＥ（回折光学素子） １４…回折面 ２１、２２、２３…光源プリズム ２４、２５…ダイクロイックミラー ３０…外枠 ３１…トーションバー ３２…中間枠 ３３…トーションバー ３４…ミラー部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を偏向して被走査面上で走
   査する光偏向手段と、前記光偏向手段により偏向された
   光を被走査面に結像する結像光学系とからなる走査光学
   系において、 前記結像光学系が光学部材を含み、前記光学部材の光学
   パワーを有する面の中最も被走査面側の面が透過作用の
   単独作用面で、 前記光学部材が光学パワーを有し軸上主光線に対して偏
   心した非回転対称面を少なくとも１面含む２面以上の反
   射面を含むことを特徴とする走査光学系。
2. 【請求項２】 光源と、前記光源からの光を略平行光に
   する集光光学系と、前記集光光学系からの射出光を偏向
   して被走査面上で走査する光偏向手段と、前記光偏向手
   段により偏向された光を被走査面に結像する結像光学系
   とからなる走査光学系において、 前記集光光学系から射出して前記光偏向手段に入射する
   前記集光光学系の最後の面と、前記光偏向手段から前記
   結像光学系に入射する前記結像光学系の最初の面が同一
   面であることを特徴とする走査光学系。
3. 【請求項３】 光源と、前記光源からの光を略平行光に
   する集光光学系と、前記集光光学系からの射出光を偏向
   して被走査面上で走査する光偏向手段と、前記光偏向手
   段により偏向された光を被走査面に結像する結像光学系
   とからなる走査光学系において、 前記走査光学系がプリズム部材を含み、前記プリズム部
   材は、少なくとも前記集光光学系の一部、及び、少なく
   とも前記結像光学系の一部を含むことを特徴とする走査
   光学系。