JP2001350115A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2001350115A
JP2001350115A JP2000171620A JP2000171620A JP2001350115A JP 2001350115 A JP2001350115 A JP 2001350115A JP 2000171620 A JP2000171620 A JP 2000171620A JP 2000171620 A JP2000171620 A JP 2000171620A JP 2001350115 A JP2001350115 A JP 2001350115A
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JP
Japan
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cylindrical
plane
optical system
scanning
asymmetric
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Withdrawn
Application number
JP2000171620A
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Japanese (ja)
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Hiromi Ishikawa
弘美 石川
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make suppressible the sagittal image field curvature to be small in an optical scanner which uses a rotary polygon mirror. SOLUTION: In the case of making a scan by deflecting the laser light L emitted from a light source optical system 10 by a rotary polygon mirror 21 which is rotating and converging the deflected laser light on a scanning surface 1 by an image formation optical system 30, an asymmetrical cylindrical mirror 33 which has power at right angles of the plane P of deflection of the laser light and continuously varies in the power in the deflecting direction is so arranged that its cylindrical surface is asymmetrical about a plane which contains the optical axis of the image formation optical system and is perpendicular to the plane P of deflection.

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、回転多面鏡により
偏向させたレーザ光を平面上に集光させる光走査装置に
関し、詳しくは像面湾曲を小さく抑える光学系を備えた
光走査装置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 for converging a laser beam deflected by a rotary polygonal mirror on a plane, and more particularly to an optical scanning device having an optical system for suppressing curvature of field. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、回転多面鏡によって偏向させ
たレーザ光を走査面上に集光させることにより、このレ
ーザ光の集光スポットを走査面上に主走査させると共
に、主走査方向と略直角な副走査方向に上記走査面を移
動させ、これらの主走査および副走査により走査面を二
次元状に走査する光走査装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser beam deflected by a rotary polygon mirror is converged on a scanning surface so that a condensed spot of the laser beam is main-scanned on the scanning surface, and at the same time as the main scanning direction. There is known an optical scanning device which moves the scanning surface in a perpendicular sub-scanning direction and scans the scanning surface two-dimensionally by the main scanning and the sub-scanning.

【0003】上記のような回転多面鏡は、高速で駆動さ
れるために振動によるウォブリングが生じ走査面上を走
査する主走査線が副走査方向に歪んだり、回転多面鏡の
各反射面をそれぞれ回転軸に対して完全に平行なものと
して加工することが難しく面倒れが生じて主走査線のピ
ッチにムラが生じたりする。そこで、このような光走査
装置においては、上記のような走査線の副走査方向の誤
差を補正するため、シリンドリカル面を持つシリンドリ
カルレンズやシリンドリカルミラーを通してレーザ光を
走査することにより、レーザ光の光路が所定の光路から
離れてもシリンドリカル面の光路を補正する力により走
査面上のレーザー光の集光スポットの位置が所定の位置
に戻るように走査光学系が構成されている。
Since the rotating polygon mirror described above is driven at a high speed, wobbling due to vibration occurs, and a main scanning line for scanning on a scanning surface is distorted in a sub-scanning direction. It is difficult to perform processing as being completely parallel to the rotation axis, resulting in surface tilt and unevenness in the pitch of the main scanning lines. Therefore, in such an optical scanning device, in order to correct the error in the sub-scanning direction of the scanning line as described above, the laser beam is scanned through a cylindrical lens or a cylindrical mirror having a cylindrical surface, so that the optical path of the laser beam is adjusted. The scanning optical system is configured so that the position of the condensed spot of the laser beam on the scanning surface returns to the predetermined position by the force for correcting the optical path of the cylindrical surface even if the laser beam departs from the predetermined optical path.

【0004】また、シリンドリカルレンズやシリンドリ
カルミラーを用いて回転多面鏡のウォブリングおよび面
倒れ等による副走査方向の誤差補正を行う走査光学系に
おいて、シリンドリカル面の曲率を偏向面の略中央を通
る光軸に対して対称に連続的に変化させることによりサ
ジタル像面湾曲を低減させる光学系を持つ光走査装置
(特開平3−54513号)が提案されており、実施例
においてレーザ光のビーム振れ角±36度の範囲でサジ
タル像面湾曲の最大幅(P-P値)が1.5mmとなる
ことが開示されている。
Further, in a scanning optical system for correcting an error in the sub-scanning direction due to wobbling of a rotary polygon mirror or surface tilt using a cylindrical lens or a cylindrical mirror, the curvature of a cylindrical surface is changed by an optical axis passing substantially at the center of a deflecting surface. An optical scanning device having an optical system for reducing sagittal curvature of field by continuously changing symmetrically with respect to is proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-54513). It is disclosed that the maximum width (PP value) of sagittal field curvature becomes 1.5 mm in a range of 36 degrees.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような光走査装置
においては、小型化を狙いとして走査光学系の偏向角を
さらに広角度にして光学部品の間隔を接近させて配置さ
せたいという要求がある。
In such an optical scanning apparatus, there is a demand that the deflection angle of the scanning optical system should be further widened and the optical components should be arranged closer to each other in order to reduce the size. .

【0006】しかしながら、走査光学系の偏向角を広げ
ると走査面上の集光スポットのサジタル像面湾曲が増大
し走査面上に所定の大きさでレーザ光が収束しなくな
り、前記シリンドリカル面の曲率を連続的に変化させる
方式を用いても、このサジタル像面湾曲を所望の値に抑
えることができない場合がある。
However, when the deflection angle of the scanning optical system is increased, the sagittal curvature of field of the condensed spot on the scanning surface increases, so that the laser beam does not converge on the scanning surface at a predetermined size, and the curvature of the cylindrical surface is reduced. In some cases, the sagittal curvature of field cannot be suppressed to a desired value even if a method of continuously changing is used.

【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、サジタル像面湾曲を小さく抑えることができる光
走査装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical scanning device capable of suppressing sagittal field curvature.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
レーザ光を射出する光源と、回転軸に平行な複数の反射
面を持ち該回転軸を中心に回転することにより前記レー
ザ光を反射し偏向させる回転多面鏡と、前記レーザ光の
偏向面に対して垂直な方向にパワーを持ち該パワーが前
記偏向方向に沿って連続的に変化するシリンドリカル面
を持つシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラ
ーを含み前記回転多面鏡によって偏向されるレーザ光を
平面上に集光させる結像光学系とを備えた光走査装置に
おいて、前記シリンドリカル面が、前記結像光学系の光
軸を含みかつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形状
であることを特徴とする。
An optical scanning device according to the present invention comprises:
A light source for emitting laser light, a rotary polygon mirror having a plurality of reflection surfaces parallel to the rotation axis and reflecting and deflecting the laser light by rotating about the rotation axis, and a deflecting surface of the laser light. A cylindrical lens or a cylindrical mirror having a cylindrical surface whose power continuously changes along the deflection direction and condenses laser light deflected by the rotary polygon mirror on a plane. In an optical scanning device including an imaging optical system, the cylindrical surface has an asymmetric shape with respect to a plane that includes an optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the deflection surface.

【0009】前記結像光学系は、2枚の球面レンズと1
枚のシリンドリカルミラーとからなるものとすることが
できる。
The image forming optical system includes two spherical lenses and one spherical lens.
It can be composed of one cylindrical mirror.

【0010】前記非対称形状を持つシリンドリカル面
は、面対称形状のシリンドリカル面を前記結像光学系の
光軸を含みかつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形
状となるように配置されたものとすることができる。
The cylindrical surface having the asymmetric shape is such that the cylindrical surface having a plane symmetric shape is arranged so as to be asymmetric with respect to a plane including the optical axis of the imaging optical system and perpendicular to the deflection surface. It can be.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明の光走査装置によれば、前記回転
多面鏡によって偏向されるレーザ光を前記結像光学系を
通して走査面上に集光させるにあたり、結像光学系に含
まれるシリンドリカル面を、前記結像光学系の光軸を含
みかつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形状にした
ので、レーザ光が結像光学系の光軸に対して非対称な光
路を伝播して走査平面上に集光されることにより生じる
非対称なサジタル像面湾曲をより正確に補正することが
できる。
According to the optical scanning device of the present invention, when condensing the laser beam deflected by the rotary polygon mirror on the scanning surface through the imaging optical system, the cylindrical surface included in the imaging optical system Has an asymmetric shape with respect to a plane that includes the optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the deflecting surface. It is possible to more accurately correct asymmetric sagittal curvature of field caused by being converged on a plane.

【0012】前記結像光学系を2枚の球面レンズと1枚
のシリンドリカルミラーとからなるものとすれば、サジ
タル像面湾曲を補正するために新たな光学部品等を追加
することなく光走査装置をより小型化することができ
る。
If the image forming optical system is composed of two spherical lenses and one cylindrical mirror, an optical scanning device can be provided without adding new optical parts or the like for correcting sagittal field curvature. Can be further miniaturized.

【0013】前記非対称形状を持つシリンドリカル面
を、面対称形状のシリンドリカル面を前記結像光学系の
光軸を含みかつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形
状となるように配置されたものとすれば、シリンドリカ
ル面を容易に製作することができ、光走査装置の製作コ
ストが低減される。
A cylindrical surface having an asymmetric shape, wherein a cylindrical surface having a plane symmetric shape is arranged so as to be asymmetric with respect to a plane which includes an optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the deflection surface. Then, the cylindrical surface can be easily manufactured, and the manufacturing cost of the optical scanning device can be reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光走査装置の具体
的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態の光走査装置の概略構成
を示す図である。本実施の形態による光走査装置80
は、走査光学系70と図示しない走査面搬送手段とで構
成され、走査光学系70は、半導体レーザ11、コリメ
ータレンズ12およびシリンドリカルレンズ13からな
り半導体レーザ11から射出されたレーザ光Lを一方向
に線状に集光させる光源光学系10、回転軸に平行な複
数の反射面を持ち回転軸Gを中心に図示していないモー
タによって矢印ω方向に回転され光源光学系10から射
出されるレーザ光Lを反射し偏向させる回転多面鏡21
(ポリゴンミラーとも呼ぶ)、および第1球面レンズ3
1と、第2球面レンズ32と、レーザ光Lの偏向面Pに
対して垂直な方向にパワーを有しこのパワーが前記偏向
方向に沿って連続的に変化するシリンドリカル面を持つ
第1の非対称シリンドリカルミラー33とを配し回転多
面鏡21によって偏向されたレーザ光Lを走査面1上の
主走査方向(図1中の矢印X方向)に沿って集光させる
結像光学系30からなる。前記シリンドリカル面は、結
像光学系30の光軸Cを含みかつレーザ光Lの偏向面P
に垂直な面に対して非対称形状となっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the optical scanning device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. Optical scanning device 80 according to the present embodiment
Is composed of a scanning optical system 70 and a scanning surface conveying means (not shown). The scanning optical system 70 includes a semiconductor laser 11, a collimator lens 12, and a cylindrical lens 13, and transmits laser light L emitted from the semiconductor laser 11 in one direction. A light source optical system 10 for linearly condensing light, a laser having a plurality of reflecting surfaces parallel to the rotation axis, and being rotated in the direction of arrow ω by a motor (not shown) about a rotation axis G and emitted from the light source optical system 10 Rotating polygon mirror 21 for reflecting and deflecting light L
(Also called a polygon mirror), and the first spherical lens 3
1, a second spherical lens 32, and a first asymmetric having a cylindrical surface having power in a direction perpendicular to the deflecting surface P of the laser beam L and having this power continuously changing along the deflecting direction. The imaging optical system 30 includes a cylindrical mirror 33 and focuses the laser beam L deflected by the rotary polygon mirror 21 in the main scanning direction on the scanning surface 1 (the direction of arrow X in FIG. 1). The cylindrical surface includes the optical axis C of the image forming optical system 30 and the deflecting surface P of the laser light L.
It has an asymmetric shape with respect to a plane perpendicular to.

【0015】上記走査面1は、走査光学系70に対して
上記主走査方向と略直角な矢印Y方向に、図示していな
い前記走査面搬送手段によって搬送され副走査がなされ
る。
The scanning surface 1 is conveyed by the scanning surface conveying means (not shown) in the direction of arrow Y substantially perpendicular to the main scanning direction with respect to the scanning optical system 70, and is subjected to sub-scanning.

【0016】次に、上記実施の形態における作用につい
て説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0017】光源光学系10の半導体レーザ11から射
出されたレーザ光Lはコリメータレンズ12によって平
行光とされ、この平行光はシリンドリカルレンズ13に
よって一方向に(回転多面鏡21の回転軸Gの方向に)
のみ集光され回転多面鏡21の反射面21aに線状に集
光される。
The laser light L emitted from the semiconductor laser 11 of the light source optical system 10 is converted into parallel light by a collimator lens 12, and the parallel light is directed in one direction by a cylindrical lens 13 (in the direction of the rotation axis G of the rotary polygon mirror 21). To)
Only the light is condensed and condensed linearly on the reflection surface 21a of the rotating polygon mirror 21.

【0018】回転多面鏡の反射面21aに線状に集光さ
れたレーザ光Lは矢印ω方向に回転する回転多面鏡21
の回転によって偏向され結像光学系30によって走査面
1上に集光される。この反射面21aに線状に集光され
たレーザ光を走査面1上に集光させるときの副走査方向
(矢印Y方向のサジタル平面方向)への集光は第1球面
レンズ31、第2球面レンズ32および第1の非対称シ
リンドリカルミラー33のパワーによってなされ、一
方、主走査方向(矢印X方向のメリジオナル平面方向)
への集光に関しては、第1球面レンズ31および第2球
面レンズ32のみのパワーによってなされる。第1の非
対称シリンドリカルミラー33はレーザ光を主走査方向
へ収束または発散させるパワーは持たない。
The laser beam L condensed linearly on the reflecting surface 21a of the rotary polygon mirror is rotated by the rotary polygon mirror 21 rotating in the direction of arrow ω.
The light is deflected by the rotation of, and is converged on the scanning surface 1 by the imaging optical system 30. When the laser light condensed linearly on the reflecting surface 21a is condensed on the scanning surface 1, the light is condensed in the sub-scanning direction (sagittal plane direction in the arrow Y direction) by the first spherical lens 31 and the second spherical lens. This is performed by the power of the spherical lens 32 and the first asymmetric cylindrical mirror 33, while the main scanning direction (meridional plane direction in the direction of arrow X)
The light is focused by the power of only the first spherical lens 31 and the second spherical lens 32. The first asymmetric cylindrical mirror 33 has no power to converge or diverge the laser light in the main scanning direction.

【0019】このように光源光学系10から射出された
レーザ光Lは、矢印ω方向に回転する回転多面鏡21に
よって偏向され結像光学系30を通してスポット状に集
光され走査面1上を矢印X方向に繰り返し主走査され、
それと共に走査面1が上記主走査の方向と略直角な矢印
Y方向に搬送されて副走査がなされることにより、走査
面1はレーザ光Lによって2次元状に走査される。
The laser light L emitted from the light source optical system 10 is deflected by the rotary polygon mirror 21 rotating in the direction of the arrow ω, condensed into a spot through the imaging optical system 30, and is focused on the scanning surface 1 by an arrow. Main scanning is repeatedly performed in the X direction,
At the same time, the scanning surface 1 is conveyed in the arrow Y direction substantially perpendicular to the main scanning direction to perform sub-scanning, whereby the scanning surface 1 is two-dimensionally scanned by the laser light L.

【0020】次に、結像光学系30の詳細について説明
する。
Next, the details of the imaging optical system 30 will be described.

【0021】図2は、光源光学系10および結像光学系
30の各光学要素を、これらの光学系の光軸を含みかつ
レーザ光Lの偏向面Pと垂直な平面によって切断した断
面図であり、これらの光学要素の設計データは図3に示
される。
FIG. 2 is a cross-sectional view in which each optical element of the light source optical system 10 and the imaging optical system 30 is cut by a plane that includes the optical axis of these optical systems and is perpendicular to the deflection plane P of the laser light L. Yes, the design data for these optical elements is shown in FIG.

【0022】図2および図3に示されるr1からr8は
各レンズ面あるいはミラー面の曲率半径であり、この曲
率半径の正負の符号は、レンズ面への光の入射方向に対
してその面が凸面の場合を正、凹面の場合を負としてい
る。また、d1からd8はレンズの肉厚またはレンズ間
の空気間隔を表す。ただし、d8は第1の非対称シリン
ドリカルミラー33の反射面から走査面1までの距離を
表し、第1の非対称シリンドリカルミラー33における
レーザ光Lの入射光と反射光とのなす角度θは88度で
ある。また、各光学要素に用いられる硝材名も図3内に
示されている。
R1 to r8 shown in FIGS. 2 and 3 are the radii of curvature of the respective lens surfaces or mirror surfaces. The sign of the curvature radii indicates that the surface is directed in the direction of incidence of light on the lens surface. The case of a convex surface is positive, and the case of a concave surface is negative. Further, d1 to d8 represent the thickness of the lens or the air gap between the lenses. Here, d8 represents the distance from the reflecting surface of the first asymmetric cylindrical mirror 33 to the scanning surface 1, and the angle θ between the incident light of the laser beam L and the reflected light on the first asymmetric cylindrical mirror 33 is 88 degrees. is there. FIG. 3 also shows the names of glass materials used for each optical element.

【0023】次に、第1の非対称シリンドリカルミラー
33のシリンドリカル面の形状と、走査面1上に集光お
よび走査される集光スポットのサジタル平面方向の集光
誤差、すなわちサジタル像面湾曲(図1の破線D参照)
との関係について説明する。
Next, the shape of the cylindrical surface of the first asymmetric cylindrical mirror 33 and the condensing error of the condensed spot condensed and scanned on the scanning surface 1 in the sagittal plane direction, that is, the sagittal field curvature (FIG. (Refer to the broken line D of 1)
Will be described.

【0024】まずはじめに、上記シリンドリカル面の形
状とサジタル像面湾曲との関係を解りやすくするため
に、シリンドリカル面の曲率を、結像光学系の光軸を含
みかつレーザ光Lの偏向面Pに垂直な面に対して対称に
連続的に変化させた、従来から用いられている対称シリ
ンドリカルミラー34を第1の非対称シリンドリカルミ
ラー33の代わりに用いて設計した場合について説明す
る(図1参照)。
First, in order to make it easy to understand the relationship between the shape of the cylindrical surface and the sagittal curvature of field, the curvature of the cylindrical surface should be adjusted to include the optical axis of the imaging optical system and to the deflection surface P of the laser beam L. A description will be given of a case where a conventionally used symmetric cylindrical mirror 34, which is continuously changed symmetrically with respect to a vertical plane, is designed in place of the first asymmetric cylindrical mirror 33 (see FIG. 1).

【0025】図4(a)は対称シリンドリカルミラー3
4のシリンドリカル面の設計式、図4(b)は対称シリ
ンドリカルミラー34の設計式に対応する係数の値、図
4(c)は対称シリンドリカルミラー34のシリンドリ
カル面の主走査方向(図1の矢印X方向)の各座標値に
おける曲率半径の値を示したものであり、シリンドリカ
ル面のX座標の原点(X=0の点)は、光軸Cとシリン
ドリカル面とが交わる位置であり、曲率半径の正負の符
号は、上記と同様にレンズ面への光の入射方向に対して
その面が凸面の場合を正、凹面の場合を負としている。
FIG. 4A shows a symmetric cylindrical mirror 3.
4 is a design formula of the cylindrical surface, FIG. 4B is a coefficient value corresponding to the design formula of the symmetric cylindrical mirror 34, and FIG. 4C is a main scanning direction of the cylindrical surface of the symmetric cylindrical mirror 34 (arrow in FIG. 1). The value of the radius of curvature at each coordinate value in the (X direction) is shown. The origin of the X coordinate of the cylindrical surface (point of X = 0) is the position where the optical axis C and the cylindrical surface intersect, and the radius of curvature is In the same manner as described above, the positive and negative signs are positive when the surface is convex with respect to the incident direction of light to the lens surface, and negative when the surface is concave.

【0026】図4(a)に示されるシリンドリカル面の
設計式はシリンドリカル面のX方向の座標とその位置に
おけるシリンドリカル面の曲率半径Rとの関係を表して
おり、図4(b)に示される各係数の値を設計式に代入
して表すと、 R=−0.0019X−230.6 となり、X方向の曲率半径の絶対値の増大量は原点から
の距離の2乗に比例する。
The design formula for the cylindrical surface shown in FIG. 4A represents the relationship between the coordinates of the cylindrical surface in the X direction and the radius of curvature R of the cylindrical surface at that position, and is shown in FIG. 4B. When the value of each coefficient is substituted into the design equation and expressed, R = −0.0019X 2 −230.6, and the increase in the absolute value of the radius of curvature in the X direction is proportional to the square of the distance from the origin.

【0027】すなわち、図4(c)の表から読み取れる
ようにシリンドリカル面上のX座標の原点(X=0の
点)のシリンドリカル面の曲率半径はR=−230.6
mm、シリンドリカル面上の両走査端の位置X=±10
0mmにおける曲率半径はR=−249.6であり、シ
リンドリカル面の曲率は原点Xに対して対象であり主走
査方向に沿って連続的に変化している。
That is, as can be seen from the table of FIG. 4C, the radius of curvature of the cylindrical surface at the origin (point X = 0) of the X coordinate on the cylindrical surface is R = −230.6.
mm, the position X of both scanning ends on the cylindrical surface X = ± 10
The radius of curvature at 0 mm is R = -249.6, and the curvature of the cylindrical surface is symmetric with respect to the origin X and changes continuously along the main scanning direction.

【0028】そして、この対称シリンドリカルミラー3
4を用いてレーザ光Lを走査したときの走査面1におけ
る集光スポットのサジタル像面湾曲の値を図5に示す。
図5のビーム振れ角の原点(ビーム振れ角θ=0)は光
軸Cであり、ビーム振れ角θの範囲は±48度で光源側
(図1参照)がビーム振れ角のマイナス方向となってい
る。一方、サジタル像面湾曲を表すZ軸の原点(Z=
0)の位置は走査面1上であり走査面の下方がプラス方
向となっている。
The symmetric cylindrical mirror 3
FIG. 5 shows the values of the sagittal field curvature of the condensed spot on the scanning surface 1 when the laser beam L is scanned using the laser beam L4.
The origin of the beam deflection angle (beam deflection angle θ = 0) in FIG. 5 is the optical axis C, the range of the beam deflection angle θ is ± 48 degrees, and the light source side (see FIG. 1) is in the minus direction of the beam deflection angle. ing. On the other hand, the origin of the Z axis representing the sagittal curvature of field (Z =
The position of 0) is on the scanning surface 1 and the lower part of the scanning surface is in the plus direction.

【0029】図から読み取れるようにビーム振れ角θ=
0の位置におけるサジタル像面湾曲の値は0であり、ビ
ーム振れ角θがプラスの方向に向かうに従い集光スポッ
トのサジタル平面方向の集光位置(サジタル像面湾曲)
はマイナスの方向に、すなわち走査面1の上方に移動し
サジタル像面湾曲による誤差が増大する。一方、ビーム
振れ角θがマイナスの方向に向かうに従いサジタル像面
湾曲はプラスの方向に、すなわち走査面1の下方に誤差
が増大してビーム振れ角θが−45度近傍で再び誤差が
減少し、サジタル像面湾曲は原点に対して非対称な値と
なっている。
As can be seen from the drawing, the beam deflection angle θ =
The value of the sagittal field curvature at the position of 0 is 0, and the converging position of the converging spot in the sagittal plane direction (sagittal field curvature) as the beam deflection angle θ goes in the positive direction.
Moves in the minus direction, that is, above the scanning plane 1, and the error due to the sagittal field curvature increases. On the other hand, the sagittal curvature of field increases in the positive direction as the beam deflection angle θ moves in the minus direction, that is, the error increases below the scanning plane 1, and the error decreases again when the beam deflection angle θ is near -45 degrees. The sagittal field curvature has an asymmetric value with respect to the origin.

【0030】そして、プラス方向およびマイナス方向を
含めたサジタル像面湾曲の最大幅(P-P値)は4.5
4mmとなり、前記従来技術として紹介した、振れ角±
36度の範囲でサジタル像面湾曲のP-P値が1.5m
mとなる例に比較して、振れ角の範囲が±48度に拡大
されたときにはサジタル像面湾曲の最大幅(P-P値)
が約3倍となる場合があることがわかる。
The maximum width (PP value) of sagittal field curvature including the plus direction and the minus direction is 4.5.
4 mm, and the swing angle ±
The sagittal field curvature peak-to-peak value is 1.5 m in the range of 36 degrees.
m, the maximum width of sagittal curvature of field (PP value) when the range of the deflection angle is expanded to ± 48 degrees
Is about three times as large.

【0031】次に、第1の実施の形態において使用され
る第1の非対称シリンドリカルミラー33を用いた場合
について説明する。
Next, the case where the first asymmetric cylindrical mirror 33 used in the first embodiment is used will be described.

【0032】図6(a)は第1の非対称シリンドリカル
ミラー33のシリンドリカル面の設計式、図6(b)は
第1の非対称シリンドリカルミラー33の設計式の係数
の値、図6(c)は第1の非対称シリンドリカルミラー
33のシリンドリカル面の主走査方向の各X座標におけ
る曲率半径の値を示したものであり、前記対称シリンド
リカルミラー34の場合と同様にシリンドリカル面のX
座標の原点(X=0の点)は光軸Cとシリンドリカル面
とが交わる位置であり、前記と同様に光源側の方向がマ
イナス方向となっている。
FIG. 6A is a design equation of the cylindrical surface of the first asymmetric cylindrical mirror 33, FIG. 6B is a coefficient value of the design equation of the first asymmetric cylindrical mirror 33, and FIG. It shows the value of the radius of curvature of the cylindrical surface of the first asymmetric cylindrical mirror 33 at each X coordinate in the main scanning direction, and the X of the cylindrical surface is the same as in the case of the symmetric cylindrical mirror 34.
The origin of the coordinates (the point where X = 0) is the position where the optical axis C and the cylindrical surface intersect, and the direction on the light source side is the minus direction as described above.

【0033】図6(a)に示されるシリンドリカル面の
設計式に図6(b)に示される各係数の値を代入して表
すと、 R=−0.0018(X+5)−230.6 となり、前記対称シリンドリカルミラー34の場合と異
なり曲率半径の絶対値の増大量は原点に対して非対称に
なり、シリンドリカル面の曲率を、結像光学系の光軸を
含みかつレーザ光Lの偏向面Pに垂直な面に対して非対
称に連続的に変化させた形状となる。
By substituting the values of the coefficients shown in FIG. 6B into the design formula of the cylindrical surface shown in FIG. 6A, R = −0.0018 (X + 5) 2 −230.6 Unlike the case of the symmetrical cylindrical mirror 34, the amount of increase in the absolute value of the radius of curvature becomes asymmetric with respect to the origin, and the curvature of the cylindrical surface is changed to include the optical axis of the imaging optical system and to deflect the laser light L. The shape is continuously changed asymmetrically with respect to a plane perpendicular to P.

【0034】すなわち、図6(c)の表から読み取れる
ようにシリンドリカル面上のX座標の原点のシリンドリ
カル面の曲率半径はR=−230.65mm、シリンド
リカル面の位置X=+100mmにおける曲率半径はR
=−250.4、位置X=−100mmにおける曲率半
径はR=−246.8となる。
That is, as can be seen from the table of FIG. 6C, the radius of curvature of the cylindrical surface at the origin of the X coordinate on the cylindrical surface is R = −230.65 mm, and the radius of curvature at the position X = + 100 mm of the cylindrical surface is R.
= −250.4, and the radius of curvature at the position X = −100 mm is R = −246.8.

【0035】上記非対称シリンドリカル面の形状は、設
計式からもわかるように、下記式、 R=−0.0018X−230.6 によって表される面対称なシリンドリカル面を5mmだ
け光源側(X軸のマイナス方向)に移動させて配置した
ものであり、面対称形状のシリンドリカル面を結像光学
系30の光軸を含みかつレーザ光の偏向面Pに垂直な面
に対して非対称形状となるように配置したものである。
そして、このような形状を持つシリンドリカルミラーは
レーザ光の偏向面Pに垂直などのような面に対しても非
対称な形状を持つシリンドリカルミラーに比べて設計お
よび製作等が容易となる。
As can be seen from the design equation, the shape of the asymmetric cylindrical surface is such that the plane-symmetric cylindrical surface represented by the following formula: R = −0.0018X 2 -230.6 is shifted by 5 mm from the light source side (X-axis). (Minus direction), and the plane of the cylindrical surface having a plane symmetry is asymmetric with respect to the plane including the optical axis of the imaging optical system 30 and perpendicular to the plane of deflection P of the laser light. It is arranged in.
The cylindrical mirror having such a shape is easier to design and manufacture than a cylindrical mirror having an asymmetric shape with respect to a plane such as perpendicular to the laser light deflection plane P.

【0036】第1の非対称シリンドリカルミラー33を
用いてビーム振れ角±48度の範囲でレーザ光Lを走査
したときのサジタル像面湾曲が図7に示される。図から
読み取れるようにビーム振れ角θ=0の位置におけるサ
ジタル像面湾曲の値Zは0であり、ビーム振れ角θのプ
ラス方向に関してもサジタル像面湾曲の値Zは略0であ
り、ビーム振れ角θのマイナス方向に関してはθ=−3
0度近傍においてサジタル像面湾曲はプラスの方向に最
大となり最大振れ角θ=−48度近傍で再びサジタル像
面湾曲の値Zは略0となる。そして、サジタル像面湾曲
の最大幅(P-P値)は1.87mmとなり、対称シリ
ンドリカルミラー34を用いた場合に比較してビーム振
れ角±48度の範囲においてサジタル像面湾曲が大きく
改善される。
FIG. 7 shows the sagittal field curvature when the laser beam L is scanned within the range of the beam deflection angle ± 48 degrees using the first asymmetric cylindrical mirror 33. As can be seen from the figure, the value Z of the sagittal field curvature at the position of the beam deflection angle θ = 0 is 0, and the value Z of the sagittal field curvature is also substantially 0 in the positive direction of the beam deflection angle θ. Θ = −3 for the minus direction of the angle θ
In the vicinity of 0 degree, the sagittal field curvature becomes maximum in the plus direction, and the value Z of the sagittal field curvature becomes substantially zero again in the vicinity of the maximum deflection angle θ = -48 degrees. The maximum width (PP value) of the sagittal field curvature is 1.87 mm, and the sagittal field curvature is greatly improved in the range of the beam deflection angle ± 48 degrees as compared with the case where the symmetric cylindrical mirror 34 is used. You.

【0037】次に、第2の実施の形態として上記第1の
実施の形態において用いられた第1の非対称シリンドリ
カルミラー33の代わりに第2の非対称シリンドリカル
ミラー35(図1参照)を用いることにより、さらにサ
ジタル像面湾曲を小さく抑える場合について説明する。
Next, as a second embodiment, a second asymmetric cylindrical mirror 35 (see FIG. 1) is used in place of the first asymmetric cylindrical mirror 33 used in the first embodiment. The case where sagittal field curvature is further reduced will be described.

【0038】図8(a)は第2の非対称シリンドリカル
ミラー35のシリンドリカル面の設計式、図8(b)は
第2の非対称シリンドリカルミラー35の設計式の係数
の値、図8(c)は第2の非対称シリンドリカルミラー
35のシリンドリカル面の主走査方向の各X座標におけ
る曲率半径の値を示したものである。
FIG. 8A is a design equation of the cylindrical surface of the second asymmetric cylindrical mirror 35, FIG. 8B is a coefficient value of the design equation of the second asymmetric cylindrical mirror 35, and FIG. The figure shows the value of the radius of curvature at each X coordinate in the main scanning direction of the cylindrical surface of the second asymmetric cylindrical mirror 35.

【0039】図8(a)に示されるシリンドリカル面の
設計式に図8(b)の各係数の値を代入して表すと、 R=−0.000467(|X+5|)2.3−23
0.6 となり、前記非対称シリンドリカルミラー33の場合と
同様に曲率半径の絶対値の増大量は原点に対して非対称
になる。
[0039] When the cylindrical surface design equations that shown in FIG. 8 (a) represents by substituting the values of the coefficients of FIG. 8 (b), R = -0.000467 (| X + 5 |) 2.3 -23
0.6, as in the case of the asymmetric cylindrical mirror 33, the increase in the absolute value of the radius of curvature becomes asymmetric with respect to the origin.

【0040】すなわち、図8(c)の表から読み取れる
ようにシリンドリカル面上に設定されたX座標の原点の
シリンドリカル面の曲率半径はR=−230.62m
m、シリンドリカル面の位置X=+100mmにおける
曲率半径はR=−251.4、位置X=−100mmに
おける曲率半径はR=−247.1となる。
That is, as can be read from the table of FIG. 8C, the radius of curvature of the cylindrical surface at the origin of the X coordinate set on the cylindrical surface is R = −230.62 m.
m, the radius of curvature at the position X = + 100 mm of the cylindrical surface is R = −251.4, and the radius of curvature at the position X = −100 mm is R = −247.1.

【0041】なお、第1の実施の形態と同様に上記非対
称シリンドリカル面の形状は下記式、 R=−0.000467X2.3−230.6 によって表される面対称なシリンドリカル面を5mmだ
け光源側(X軸のマイナス方向)に移動させて配置した
ものであり、面対称形状のシリンドリカル面を結像光学
系30の光軸を含みかつレーザ光の偏向面Pに垂直な面
に対して非対称形状となるように配置したものである。
そして、このような形状を持つシリンドリカルミラーは
レーザ光の偏向面Pに垂直などのような面に対しても非
対称な形状を持つシリンドリカルミラーに比べて設計お
よび製作等が容易となる。
It should be noted, first the exemplary shape of the asymmetric cylindrical surface similar to the form the following formulas, only 5mm plane symmetrical cylindrical surface represented by R = -0.000467X 2.3 -230.6 source Side (minus direction of the X-axis), and a cylindrical surface having a plane-symmetric shape is asymmetric with respect to a plane including the optical axis of the imaging optical system 30 and perpendicular to the deflection plane P of the laser light. They are arranged in a shape.
The cylindrical mirror having such a shape is easier to design and manufacture than a cylindrical mirror having an asymmetric shape with respect to a plane such as perpendicular to the laser light deflection plane P.

【0042】第2の非対称シリンドリカルミラー35を
用いてビーム振れ角±48度の範囲でレーザ光Lを走査
したときのサジタル像面湾曲が図9に示される。図から
読み取れるようにビーム振れ角θ=0の位置におけるサ
ジタル像面湾曲の値Zは0であり、ビーム振れ角θのプ
ラス方向に関してはθ=+30度近傍においてサジタル
像面湾曲はマイナスの方向に最大となり、その後θ=+
45度近傍において再びサジタル像面湾曲のい値Zは略
0となる。一方、ビーム振れ角θのマイナス方向に関し
てはθ=0から−48度に亘ってサジタル像面湾曲の値
Zは略0となる。そして、プラス方向およびマイナス方
向を含めたサジタル像面湾曲の最大幅(P-P値)は
1.42mmとなり、第1の非対称シリンドリカルミラ
ー33を用いた第1の実施の形態に比較してビーム振れ
角±48度の範囲においてサジタル像面湾曲をさらに改
善することができる。
FIG. 9 shows the sagittal curvature of field when the laser beam L is scanned using the second asymmetric cylindrical mirror 35 in a range of a beam deflection angle of ± 48 degrees. As can be seen from the drawing, the value Z of the sagittal field curvature at the position of the beam deflection angle θ = 0 is 0, and the sagittal field curvature is negative in the vicinity of θ = + 30 degrees with respect to the plus direction of the beam deflection angle θ. Maximum, then θ = +
In the vicinity of 45 degrees, the sagittal curvature of field Z again becomes substantially zero. On the other hand, in the minus direction of the beam deflection angle θ, the value Z of the sagittal field curvature becomes substantially zero from θ = 0 to −48 degrees. The maximum width (PP value) of the sagittal field curvature including the plus direction and the minus direction is 1.42 mm, which is smaller than that of the first embodiment using the first asymmetric cylindrical mirror 33. The sagittal field curvature can be further improved in the range of the shake angle ± 48 degrees.

【0043】上記のように本発明によれば、非対称シリ
ンドリカルミラーを用いることにより光走査装置80の
ビーム振れ角を大きくしてもサジタル像面湾曲を小さく
抑えることができる。
As described above, according to the present invention, sagittal field curvature can be suppressed by using an asymmetric cylindrical mirror even if the beam deflection angle of the optical scanning device 80 is increased.

【0044】なお、上記第1および第2の実施の形態に
おけるシリンドリカル面として、非対称形状を持つシリ
ンドリカル面が、面対称形状のシリンドリカル面を結像
光学系の光軸を含みかつレーザ光の偏向面に垂直な面に
対して非対称形状となるように配置したもの、すなわち
面対称形状のシリンドリカルミラーを主走査方向に移動
させて配置することにより非対称シリンドリカルミラー
の機能を持たせたものを例示したが、シリンドリカル面
はこのような形状に限定されるものではなく、レーザ光
の偏向面に垂直などのような面に対しても非対称な形状
を持つシリンドリカル面を用いてもよい。
As the cylindrical surface in the first and second embodiments, a cylindrical surface having an asymmetric shape is a cylindrical surface having a plane symmetrical shape including the optical axis of the imaging optical system and a deflecting surface of laser light. An example is shown in which an asymmetric cylindrical mirror is arranged so as to have an asymmetric shape with respect to a plane perpendicular to the surface, that is, a mirror having a function of an asymmetric cylindrical mirror by arranging a plane symmetric cylindrical mirror by moving it in the main scanning direction. The cylindrical surface is not limited to such a shape, and a cylindrical surface having an asymmetric shape with respect to a surface perpendicular to the laser light deflection surface may be used.

【0045】また、上記第1および第2の実施の形態に
おいては、結像光学系が2枚の球面レンズと1枚のシリ
ンドリカルミラーとから構成されているものを例示した
が、結像光学系はこのような構成に限定されるものでは
なく、例えばシリンドリカルミラーの代わりにシリンド
リカルレンズ等を用いて構成されたものであってもよ
い。
In the first and second embodiments, the imaging optical system has been described as having two spherical lenses and one cylindrical mirror. Is not limited to such a configuration, and may be configured using, for example, a cylindrical lens instead of a cylindrical mirror.

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

【図1】本発明の実施の形態による光走査装置の概略構
成示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention;

【図2】光走査装置の光軸の光路の詳細を示す図FIG. 2 is a diagram showing details of an optical path of an optical axis of the optical scanning device.

【図3】光走査装置の光学系の設計データを示す図FIG. 3 is a diagram showing design data of an optical system of the optical scanning device.

【図4】従来の対称シリンドリカルミラー面の設計デー
タを示す図
FIG. 4 is a diagram showing design data of a conventional symmetric cylindrical mirror surface;

【図5】従来の光走査装置のサジタル像面湾曲を示す図FIG. 5 is a diagram showing sagittal field curvature of a conventional optical scanning device.

【図6】第1の実施の形態の非対称シリンドリカルミラ
ー面の設計データを示す図
FIG. 6 is a diagram showing design data of an asymmetric cylindrical mirror surface according to the first embodiment;

【図7】第1の実施の形態の光走査装置のサジタル像面
湾曲を示す図
FIG. 7 is a diagram illustrating sagittal field curvature of the optical scanning device according to the first embodiment;

【図8】第2の実施の形態の非対称シリンドリカルミラ
ー面の設計データを示す図
FIG. 8 is a diagram showing design data of an asymmetric cylindrical mirror surface according to the second embodiment;

【図9】第1の実施の形態の光走査装置のサジタル像面
湾曲を示す図
FIG. 9 is a diagram illustrating sagittal field curvature of the optical scanning device according to the first embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 走査面 10 光源光学系 11 半導体レーザ 12 コリメータレンズ 13 シリンドリカルレンズ 21 回転多面鏡 30 結像光学系 31 第1球面レンズ 32 第2球面レンズ 33 非対称シリンドリカルミラー 70 走査光学系 80 光走査装置 Reference Signs List 1 scanning surface 10 light source optical system 11 semiconductor laser 12 collimator lens 13 cylindrical lens 21 rotating polygon mirror 30 imaging optical system 31 first spherical lens 32 second spherical lens 33 asymmetric cylindrical mirror 70 scanning optical system 80 optical scanning device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を射出する光源と、回転軸に平
行な複数の反射面を持ち該回転軸を中心に回転すること
により前記レーザ光を反射し偏向させる回転多面鏡と、
前記レーザ光の偏向面に対して垂直な方向にパワーを持
ち該パワーが前記偏向方向に沿って連続的に変化するシ
リンドリカル面を持つシリンドリカルレンズまたはシリ
ンドリカルミラーを含み前記回転多面鏡によって偏向さ
れるレーザ光を平面上に集光させる結像光学系とを備え
た光走査装置において、 前記シリンドリカル面が、前記結像光学系の光軸を含み
かつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形状であるこ
とを特徴とする光走査装置。
A light source for emitting laser light; a rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces parallel to a rotation axis and reflecting and deflecting the laser light by rotating about the rotation axis;
A laser which has a power in a direction perpendicular to the deflection surface of the laser beam and includes a cylindrical lens or a cylindrical mirror having a cylindrical surface in which the power continuously changes along the deflection direction; and a laser deflected by the rotary polygon mirror. An optical scanning device comprising: an imaging optical system that condenses light on a plane; wherein the cylindrical surface has an asymmetric shape with respect to a plane that includes an optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the deflection surface. An optical scanning device, comprising:
【請求項2】 前記結像光学系が2枚の球面レンズと1
枚のシリンドリカルミラーとからなるものであることを
特徴とする請求項1記載の光走査装置。
2. An imaging optical system comprising two spherical lenses and one spherical lens.
2. The optical scanning device according to claim 1, comprising a plurality of cylindrical mirrors.
【請求項3】 前記非対称形状を持つシリンドリカル面
が、面対称形状のシリンドリカル面を前記結像光学系の
光軸を含みかつ前記偏向面に垂直な面に対して非対称形
状となるように配置されたものであることを特徴とする
光走査装置。
3. The cylindrical surface having an asymmetric shape is arranged such that a cylindrical surface having a plane-symmetric shape is asymmetric with respect to a plane including an optical axis of the imaging optical system and perpendicular to the deflection surface. An optical scanning device, comprising:
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