JP2511904B2 - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

光ビ−ム走査装置

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JP2511904B2
JP2511904B2 JP61224454A JP22445486A JP2511904B2 JP 2511904 B2 JP2511904 B2 JP 2511904B2 JP 61224454 A JP61224454 A JP 61224454A JP 22445486 A JP22445486 A JP 22445486A JP 2511904 B2 JP2511904 B2 JP 2511904B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光源からの光ビームを偏向器によって偏向し
被走査面を走査する光ビーム走査装置に関するものであ
る。
従来の技術 従来より偏向反射面を有する偏向器、たとえば回転多
面鏡を用いた光ビーム走査装置において、その偏向反射
面の倒れにより偏向走査された光ビームが、走査面に直
角な面内で変化しても被走査面上での走査線にピッチむ
らが生じない様な光ビーム走査装置は種々知られてい
る。たとえば、特開昭56-36622号公報,特開昭57-14451
6号公報では、レーザー光源を適当な手段で適当なビー
ム径にコリメートされた光ビームを得る光源、線状に結
像する単一の平凸シリンドリカルレンズからなる第1結
像光学系とその線状の結像位置近傍に偏向された光ビー
ムを被走査面上に結像する単一の球面レンズと単一のト
ーリック面を有するレンズからなる第2結像光学系から
構成されている。その偏向反射面とその被走査面は走査
方向と直角な面内において幾何光学的共役関係にあり、
その偏向反射面の倒れを光学的に補正し走査線のピッチ
むらを補正している。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の光ビーム走査装置では、走査方
向のFナンバーが60、走査方向と直角な方向のFナンバ
ーが100と大きく、光ビームの被走査面におけるスポッ
ト径が約100μm程度となり、1mm当り10ドット程度の解
像度しか得られない。小さいスポット径を得るにはFナ
ンバーを小さくし、且つ充分な収差補正を必要とするが
従来の光ビーム走査装置では、第2結像光学系の走査方
向と直角な面内のパワーが、前記幾何光学的共役関係を
満足するために必然的に強くなり、収差が大きく発生し
易く、Fナンバーを小さくすることが困難であった。
問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明の光ビーム走査装置
は、第1結像光学系は走査方向に対し直角な方向にのみ
光の収束効果を有し、さらに補正過剰な球面収差が生じ
るように構成され、走査方向に対し直角な方向に関し、
その偏向反射面と被走査面とが幾何光学的共役関係をな
し、前記第2結像光学系は、偏向器側から順に、偏向器
側に凹面を向けた負のメニスカス球面レンズ、偏向器側
に凸面を向けた正の球面レンズとトーリック面を有する
レンズの3枚により構成され、前記トーリック面を有す
るレンズは、走査方向と直角な面内において偏光器側に
凹面を向けた全体で正のパワーを有するメニスカスであ
り、次の条件を満足するように構成するものである。
0>1/r10>−0.4/f ……(1) |f4|>4.0f ……(2) 但し、fは全系の走査方向における焦点距離、r10は、
前記トーリック面を有するレンズにおいて偏向器側の面
の走査方向の屈折に関する曲率半径、f4は第2結像光学
系の偏向器側から見た第2レンズの焦点距離。
作用 第2結像光学系は、走査方向に対し直角な方向に関し
偏向反射面と被走査面とが幾何光学的共役関係にあるの
で、走査方向と直角な面内のパワーが走査方向のパワー
に比べて強くなっている。従って走査方向に対し直角な
方向における球面収差は補正不足となりFナンバーを小
さくすることは残存収差によって回折限界系の光学径と
する上で大きな制約を受けていた。しかしながら本発明
は第1結像光学系が補正過剰な球面収差を持つように構
成されているので、前記第2結像光学系の走査方向に直
角な方向における補正不足な球面収差と相互に打ち消し
合う。以上のような作用により全系の残存収差は著しく
低減され、その結果、本発明の光ビーム走査装置は、F
ナンバーを小さくすることが可能となり光ビームの被走
査面におけるスポット径を小さく絞り込むことができる
高印字品質化に対応した光ビーム走査装置が得られるこ
ととなる。
条件(1)は、走査の直線性に重要な条件である。第
2結像光学系は走査方向の屈折に関して、前記トーリッ
ク面を有するレンズの偏向器側の面において適度の負の
歪曲特性を発生させ、全体として良好な走査の直線性を
得ている。そのため、この面の曲率半径r10が、この条
件の範囲を越えると良好に収差を補正することが困難と
なる。
条件(2)は、第2結像光学系において、偏向器側か
ら見た第2レンズのパワーを規定するものである。本発
明においては、前記の如く第1結像光学系を補正過剰な
球面収差を持つように構成し、第2結像光学系の走査方
向に直角な方向の補正不足な球面収差を打ち消している
が、|f4|が上限を越えると、第2結像光学系の走査方
向に直角な方向の補正不足な球面収差が過大となり、良
好に補正することが困難となる。
なお、トーリック面を有するレンズは、走査方向と直
角な面内において偏向器側に凹面を向けた全体で正のパ
ワーを有するメニスカス単レンズであることが望まし
い。
さらに、トーリック面を有するレンズは、走査面内に
おいて、偏向器側の面の曲率半径をr10とするとき、r10
=∞とすれば加工上容易であり、コストを下げるのに有
効である。
実施例 以下に本発明になる光ビーム走査装置の一実施例を示
す。ただし、各実施例中r1,r2……は光源から順に走査
方向の屈折に関する各面の曲率半径、r1′,r2′……は
光源から順に走査方向と直角な方向の屈折に関する各面
の曲率半径、d1,d2……は上記各面の面間隔、n1,n2……
はそれぞれのレンズの波長790nmにおける屈折率であ
る。
第1実施例 Fナンバー 走査方向 :50 走査方向と直角な方向:50 偏向角 ω=30° 第2実施例 Fナンバー 走査方向 :50 走査方向と直角な方向:50 偏向角 ω=30° 第3実施例 Fナンバー 走査方向 :50 走査方向と直角な方向:50 偏向角 ω=30° 本発明になる光ビーム走査装置の一実施例について図
面を参照しながら説明する。第1図は本発明に係る光ビ
ーム走査装置の第1実施例に基づく概略構成図を示す斜
視図である。レーザー光源からの出力光はコリメータレ
ンズで適当なビーム径となる様コリメートされ(図示せ
ず)に、光ビーム1は、2枚のシリンドリカルレンズ2,
3から構成された第1結像光学系5によって偏向反射面
6の近傍に走査方向に線状に結像される。偏向反射面6
は回転多面鏡7の周囲に設けられた複数の偏向反射面の
1つである。これはモーター(図示せず)等によって回
転駆動され、偏向をおこなう。その偏向反射面6によっ
て、被走査面12に走査スポットを形成する。ここで、そ
の2枚の球面レンズ8,9とトーリックレンズ10は、第1
図に示す如く光ビーム走査装置の小型化が可能なよう
に、光ビームが通過する範囲を少なくとも確保できるよ
うな外形形状とするのが望ましい。第2図(a),
(b)は、前記第1実施例の各々走査面内におけるレン
ズ配置と光路を示す概略図と走査方向と直角な面内にお
けるレンズ配置と光路を示す概略図である。第2図
(b)に示す如く、第2結像光学系11に対して、走査方
向と直角な面内においては、偏向反射面6と被走査面12
は幾何光学的共役関係にあり、いわゆる偏向反射面の面
倒れの補正機能を有している。この様な作用を有する第
2結像光学系は、走査方向に直角な方向におけるパワー
が、偏向方向のパワーに比べて大であり、走査方向に直
角な方向で補正不足の球面収差が発生する。本実施例に
おいては、前記の如く、シリンドリカルレンズ群によっ
て構成される第1結像光学系5がその第2結像光学系で
発生する補正不足の球面収差を相殺するように補正過剰
の球面収差を、走査方向に直角な方向に発生させてい
る。これによって、全系での球面収差は著しく低減され
ている。第3図,第4図および第5図はそれぞれは、第
1実施例,第2実施例,第3実施例における特性を示
す。図中(a)は第1結像光学系の走査方向と直角な方
向の球面収差、(b)は第2結像光学系の走査方向と直
角な方向の球面収差、(c)は全系の走査方向と直角な
方向の球面収差、(d)は非点収差を示し、実線がサジ
タル(S)方向、破線がメリディオナル(M)方向の収
差を表している。(e)は走査の直線性の特性を示して
いる。各図から明らかな様に、全系の各残存収差は良好
に補正されており、Fナンバーの小さく広画角で、しか
も面倒れ補正機能を有する光ビーム走査装置が実現され
ている。
第3実施例は第2結像光学系のトーリック面を有する
レンズにおいて偏向器側の面の走査方向の屈折に関する
曲率半径r10をr10=0としたものである。このことによ
って、加工が容易となりコストの低減ができる。
発明の効果 本発明は、光源からの光ビームを線状に偏向反射面の
近傍に結像する第1結像光学系が、補正過剰な球面収差
を持つように構成され、さらに第2結像光学系が、偏向
器側から順に、偏向器側に凹面を向けた負のメニスカス
球面レンズ、偏向器側に凸面を向けた正の球面レンズと
トーリック面を有するレンズの3枚により構成され、前
記の条件を満足することによって全系の残存収差が良好
に補正されたFナンバーの小さく広画角でしかも面倒れ
補正機能を有する光ビーム走査装置を提供するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に基づく光ビーム走査装置
の概略構成を示す斜視図、第2図は本発明の第1実施例
の装置の構成図、第3図は第1実施例における特性図、
第4図,第5図はそれぞれ第2実施例,第3実施例の特
性図である。 1……光ビーム、5……第1結像光学系、6……偏向反
射面、11……第2結像光学系、12……被走査面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−100118(JP,A) 特開 昭60−233616(JP,A) 特開 昭58−153908(JP,A) 特開 昭58−21711(JP,A) 特開 昭56−135815(JP,A) 特開 昭56−36622(JP,A) 特開 昭62−240921(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光のビームを線状に結像する第
    1結像光学系、その第1結像光学系による線状の結像の
    位置近傍にその変更反射面を有する偏向器、その偏向器
    で偏向された光束を第2結像光学系を介して被走査面を
    走査する光ビーム走査装置において、前記第1結像光学
    系は走査方向に対し直角な方向にのみ光の収束効果を有
    し、さらに補正過剰な球面収差が生じるように構成さ
    れ、走査方向に対し直角な方向に関し、その偏向反射面
    と被走査面とが幾何光学的共役関係をなし、前記第2結
    像光学系は、偏向器側から順に、偏向器側に凹面を向け
    た負のメニスカス球面レンズ、偏向器側に凸面を向けた
    正の球面レンズとトーリック面を有するレンズの3枚に
    より構成され、前記トーリック面を有するレンズは、走
    査方向と直角な面内において偏向器側に凹面を向けた全
    体で正のパワーを有するメニスカスであり、次の条件を
    満足することを特徴とする光ビーム走査装置。 0>1/r10>−0.4/f ……(1) |f4|>4.0f ……(2) 但し、fは全系の走査方向における焦点距離、r10は、
    前記トーリック面を有するレンズにおいて偏向器側の面
    の走査方向の屈折に関する曲率半径、f4は第2結像光学
    系の偏向器側から見た第2レンズの焦点距離。
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JPH08278464A (ja) * 1988-07-15 1996-10-22 Ricoh Co Ltd 光走査装置における走査光学系および補正光学系
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