JP2626708B2 - 走査結像光学系 - Google Patents
走査結像光学系Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、レーザープリンター等に用いられる走査
結像光学系に係り、特に光ビームを反射する回転多面鏡
の鏡面とその回転軸あるいは取付軸との平行度誤差（面
倒れ誤差）を補正する走査結像光学系の改良に関する。
結像光学系に係り、特に光ビームを反射する回転多面鏡
の鏡面とその回転軸あるいは取付軸との平行度誤差（面
倒れ誤差）を補正する走査結像光学系の改良に関する。
（従来の技術） 従来、光源、回転多面鏡、走査結像レンズ（ｆθレン
ズ）の順に配置された光走査系において、光源か射出さ
れた例えばレーザー光を回転多面鏡を回転させて機械的
に走査し、走査結像レンズで集光することにより結像面
をビーム走査することが知られている。この時、回転多
面鏡とその回転軸あるいは取付軸との平行度誤差により
回転多面鏡の反射面が傾くいわゆる面倒れが生じ走査線
面像の品質に影響を与えている。
ズ）の順に配置された光走査系において、光源か射出さ
れた例えばレーザー光を回転多面鏡を回転させて機械的
に走査し、走査結像レンズで集光することにより結像面
をビーム走査することが知られている。この時、回転多
面鏡とその回転軸あるいは取付軸との平行度誤差により
回転多面鏡の反射面が傾くいわゆる面倒れが生じ走査線
面像の品質に影響を与えている。
そこで、この面倒れを補正し改善する走査結像光学系
として以下の走査結像光学系が提案されている。特開昭
48−98844号公報（以下、第１例という）では、球面レ
ンズ系と結像走査面の間に走査方向と平行な方向に母線
を持つシリンドリカルレンズが配置された走査結像光学
系が提案されており、特開昭58−132719号公報（以下、
第２例という）では、偏向反射面と走査レンズの間にト
ロイダル・レンズが配置された走査結像光学系が提案さ
れており、特開昭58−49315号公報（以下、第３例とい
う）では、走査レンズと結像走査面の間にトロイダル・
レンズが配置された走査結像光学系を提案されており、
特開昭56−36622号公報（以下、第４例という）では、
走査レンズにトーリック・レンズを用いる走査結像光学
系が提案されており、特開昭61−86723号公報（以下、
第５例という）では走査レンズと結像走査面の間に走査
方向と平行な方向に母線を持つシリンドリカル・ミラー
を配置する走査結像光学系が提案されている。
として以下の走査結像光学系が提案されている。特開昭
48−98844号公報（以下、第１例という）では、球面レ
ンズ系と結像走査面の間に走査方向と平行な方向に母線
を持つシリンドリカルレンズが配置された走査結像光学
系が提案されており、特開昭58−132719号公報（以下、
第２例という）では、偏向反射面と走査レンズの間にト
ロイダル・レンズが配置された走査結像光学系が提案さ
れており、特開昭58−49315号公報（以下、第３例とい
う）では、走査レンズと結像走査面の間にトロイダル・
レンズが配置された走査結像光学系を提案されており、
特開昭56−36622号公報（以下、第４例という）では、
走査レンズにトーリック・レンズを用いる走査結像光学
系が提案されており、特開昭61−86723号公報（以下、
第５例という）では走査レンズと結像走査面の間に走査
方向と平行な方向に母線を持つシリンドリカル・ミラー
を配置する走査結像光学系が提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記第１例の走査結像光学系において、シ
リンドリカル・レンズを結像走査面から離して球面レン
ズ系に近づけて配置しようとすると、サジタル像面湾曲
に相当する走査直角方向（以下、副走査方向という）の
像面湾曲量が急激に大きくなるため、シリンドリカル・
レンズは結像走査面の近くに配置しなくてはならず、シ
リンドリカル・レンズと結像走査面の間の距離を大きく
することができない。またそのために、シリンドリカル
・レンズの寸法は走査長と同等の長尺な長さが必要にな
るという欠点がある。前記第２例の走査結像光学系は、
トロイダル・レンズの製造が非常に難しいという欠点の
他に、副走査方向断面での偏向反射面と結像走査面間の
結像倍率が−10×〜−20×程度の拡大倍率となり、偏向
反射面の位置精度が非常に高く要求されるという欠点を
有する。
リンドリカル・レンズを結像走査面から離して球面レン
ズ系に近づけて配置しようとすると、サジタル像面湾曲
に相当する走査直角方向（以下、副走査方向という）の
像面湾曲量が急激に大きくなるため、シリンドリカル・
レンズは結像走査面の近くに配置しなくてはならず、シ
リンドリカル・レンズと結像走査面の間の距離を大きく
することができない。またそのために、シリンドリカル
・レンズの寸法は走査長と同等の長尺な長さが必要にな
るという欠点がある。前記第２例の走査結像光学系は、
トロイダル・レンズの製造が非常に難しいという欠点の
他に、副走査方向断面での偏向反射面と結像走査面間の
結像倍率が−10×〜−20×程度の拡大倍率となり、偏向
反射面の位置精度が非常に高く要求されるという欠点を
有する。
前記第３例の走査結像光学系は、副走査方向の像面湾
曲量は改善されるが、トロイダル・レンズの寸法はかな
り大型で製造が非常に難しいという欠点がある。
曲量は改善されるが、トロイダル・レンズの寸法はかな
り大型で製造が非常に難しいという欠点がある。
前記第４例の走査結像光学系は、寸法的にコンパクト
になり、副走査方向断面での偏向反射面と結像走査面間
の結像倍率が−３×〜−５×程度の拡大倍率のため、偏
向反射面の位置精度が第２例の走査光学系程必要とされ
ないがトーリック・レンズの製造は容易でないという欠
点を有する。
になり、副走査方向断面での偏向反射面と結像走査面間
の結像倍率が−３×〜−５×程度の拡大倍率のため、偏
向反射面の位置精度が第２例の走査光学系程必要とされ
ないがトーリック・レンズの製造は容易でないという欠
点を有する。
前記第５例の走査結像光学系は、第１例のシリンドリ
カル・レンズを用いた光学系に比べて、副走査方向の像
面湾曲量がかなり小さくなり、シリンドリカル・ミラー
と結像走査面間の距離はやや大きく取ることが可能とな
り、第１例のシリンドリカル・レンズを用いた光学系の
欠点がかなり改善されるが、シリンドリカル・ミラーの
長さはかなり長尺となる欠点を有する。
カル・レンズを用いた光学系に比べて、副走査方向の像
面湾曲量がかなり小さくなり、シリンドリカル・ミラー
と結像走査面間の距離はやや大きく取ることが可能とな
り、第１例のシリンドリカル・レンズを用いた光学系の
欠点がかなり改善されるが、シリンドリカル・ミラーの
長さはかなり長尺となる欠点を有する。
この発明の目的は前記従来の走査結像光学系に使用さ
れ、製作が困難で高価なトロイダル・レンズやトーリッ
ク・レンズを用いずに、球面等の光軸に対し回転対称な
面とシリンダー状の面とから成り、コンパクトで安価な
面倒れ補正機能を有する走査結像光学系を提供するもの
である。
れ、製作が困難で高価なトロイダル・レンズやトーリッ
ク・レンズを用いずに、球面等の光軸に対し回転対称な
面とシリンダー状の面とから成り、コンパクトで安価な
面倒れ補正機能を有する走査結像光学系を提供するもの
である。
（問題点を解決するための手段） この発明の走査結像光学系は、偏向器で反射偏向され
た光ビームを結像面に走査する走査結像光学系におい
て、前記走査光学系を偏向器から順に、主走査方向断面
にて全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、主走査方
向に平行な方向に母線を持ち主走査直角方向断面が二次
曲線を有する凹の光学反射素子及び主走査方向断面にて
全体で正の屈折力を有する第２レンズ群とで構成し、副
走査方向断面にて前記偏向器の偏向反射面と結像面との
間に光学的共役関係を持たせ、前記走査結像光学系を構
成するレンズ及び光学反射素子の各面を、光軸に対して
回転対称な面又はシリンダー状の面としたものである。
た光ビームを結像面に走査する走査結像光学系におい
て、前記走査光学系を偏向器から順に、主走査方向断面
にて全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、主走査方
向に平行な方向に母線を持ち主走査直角方向断面が二次
曲線を有する凹の光学反射素子及び主走査方向断面にて
全体で正の屈折力を有する第２レンズ群とで構成し、副
走査方向断面にて前記偏向器の偏向反射面と結像面との
間に光学的共役関係を持たせ、前記走査結像光学系を構
成するレンズ及び光学反射素子の各面を、光軸に対して
回転対称な面又はシリンダー状の面としたものである。
（実施例） 以下、この発明の走査結像光学系を添付図面に示した
一実施例に従って詳細に説明する。
一実施例に従って詳細に説明する。
第１図は、この発明に係る走査結像光学系の斜視図で
ある。本発明走査結像光学系は、主走査方向断面にて全
体で負の屈折力を有する第１レンズ群５、主走査方向に
平行な方向に母船を持つ凹シリンドリカル・ミラー６、
主走査方向断面にて全体での正の屈折力を有する第２レ
ンズ群７とから構成される。第１図において、レーザー
光源Ｓから発せられたほぼ円形若しくは楕円形の光ビー
ムは、コリメーターレンズやビームエクスパンダあるい
はそれらの組合せから成る光学系１を通り、シリンドリ
カル・レンズ２により回転多面鏡３の回転軸10に垂直な
線像として回転多面鏡３の偏向反射面４またはその近傍
に集光される。この線像は、回転多面鏡３の偏向反射面
４により反射偏向され、本発明走査結像光学系の第１レ
ンズ群５で屈折拡散され、光路上に主走査方向Ａに平行
な母線を持つシリンドリカル・ミラー６にて上方に反射
され、第２レンズ群７で屈折透過され、走査面８上に集
光される。そしてこの集光されたビームは、回転多面鏡
３のＣ方向の回転により走査面８上をＡ方向に主走査さ
れる。この時、副走査方向Ｂの光束に関しては、回転多
面鏡３の偏向反射面４と走査面８とがほぼ光学的に共役
な位置関係にある。それ故、回転多面鏡３の回転軸10の
傾き等により偏向反射面４の面倒れが生じても、走査面
８上の副走査方向Ｂへの位置ずれはほとんど生じない。
この発明の走査結像光学系を構成する各面は、光軸に対
して回転対称な面である球面とシリンダー面のみから成
り、且つこれらの各面は結像面からかなり離れた位置に
配置されるので形状寸法も小さく安価に構成できる。ま
た、偏向反射面４と走査面８との間の結像倍率も−５×
程度の倍率のため、偏向反射面４の位置精度は高精度を
必要としない。
ある。本発明走査結像光学系は、主走査方向断面にて全
体で負の屈折力を有する第１レンズ群５、主走査方向に
平行な方向に母船を持つ凹シリンドリカル・ミラー６、
主走査方向断面にて全体での正の屈折力を有する第２レ
ンズ群７とから構成される。第１図において、レーザー
光源Ｓから発せられたほぼ円形若しくは楕円形の光ビー
ムは、コリメーターレンズやビームエクスパンダあるい
はそれらの組合せから成る光学系１を通り、シリンドリ
カル・レンズ２により回転多面鏡３の回転軸10に垂直な
線像として回転多面鏡３の偏向反射面４またはその近傍
に集光される。この線像は、回転多面鏡３の偏向反射面
４により反射偏向され、本発明走査結像光学系の第１レ
ンズ群５で屈折拡散され、光路上に主走査方向Ａに平行
な母線を持つシリンドリカル・ミラー６にて上方に反射
され、第２レンズ群７で屈折透過され、走査面８上に集
光される。そしてこの集光されたビームは、回転多面鏡
３のＣ方向の回転により走査面８上をＡ方向に主走査さ
れる。この時、副走査方向Ｂの光束に関しては、回転多
面鏡３の偏向反射面４と走査面８とがほぼ光学的に共役
な位置関係にある。それ故、回転多面鏡３の回転軸10の
傾き等により偏向反射面４の面倒れが生じても、走査面
８上の副走査方向Ｂへの位置ずれはほとんど生じない。
この発明の走査結像光学系を構成する各面は、光軸に対
して回転対称な面である球面とシリンダー面のみから成
り、且つこれらの各面は結像面からかなり離れた位置に
配置されるので形状寸法も小さく安価に構成できる。ま
た、偏向反射面４と走査面８との間の結像倍率も−５×
程度の倍率のため、偏向反射面４の位置精度は高精度を
必要としない。
なお、前記走査結像光学系に非球面レンズを用いた
り、シリンダー面の代わりに断面形状が放物線等の二次
曲線となる面を用いてもよい。
り、シリンダー面の代わりに断面形状が放物線等の二次
曲線となる面を用いてもよい。
以下、第１〜第２表に本発明の数値実施例を示す。各
表において、fHは主走査方向断面でのこの発明光学系全
体の焦点距離、d0は回転多面鏡３の偏向反射面４からこ
の発明光学系の第１レンズ群５の第１面までの光軸上の
距離、βＶはこの発明の光学系の副走査方向（Ｂ）の断
面での回転多面鏡３の偏向反射面４と結像走査面間の倍
率、λはレーザー光の波長、γは主走査方向（Ａ）断面
の曲率半径、γ′は副走査方向（Ｂ）は断面の曲率半
径、φはシリンドリカル・ミラー６面の副走査方向
（Ｂ）断面での法線と光軸とのなす角度（入射角）、ｄ
は光学面間の距離あるいは空気間隔、Ｎは光学素子の硝
材の屈折率を表わす。
表において、fHは主走査方向断面でのこの発明光学系全
体の焦点距離、d0は回転多面鏡３の偏向反射面４からこ
の発明光学系の第１レンズ群５の第１面までの光軸上の
距離、βＶはこの発明の光学系の副走査方向（Ｂ）の断
面での回転多面鏡３の偏向反射面４と結像走査面間の倍
率、λはレーザー光の波長、γは主走査方向（Ａ）断面
の曲率半径、γ′は副走査方向（Ｂ）は断面の曲率半
径、φはシリンドリカル・ミラー６面の副走査方向
（Ｂ）断面での法線と光軸とのなす角度（入射角）、ｄ
は光学面間の距離あるいは空気間隔、Ｎは光学素子の硝
材の屈折率を表わす。
第２図及び第３図は、それぞれ表１に示す実施例の副
走査方向（Ｂ）断面展開図と主走査方向（Ａ）断面展開
図を示す。第４図は表１に示す実施例の収差図である。
第４図において、Ｈは主走査方向像面湾曲、Ｖは副走査
方向像面湾曲を表わし、歪曲収差は走査角θに対する理
想像位置をfH・θとしたとき、その理想像位置からのず
れ量を％表示してある。第５図及び第６図は、それぞれ
表２に示す実施例の副走査方向断面図と主走査方向断面
図を示す。第７図は表２に示す実施例の収差図である。
第７図のH,V及び歪曲収差の表示方法は第４図と同様で
ある。
走査方向（Ｂ）断面展開図と主走査方向（Ａ）断面展開
図を示す。第４図は表１に示す実施例の収差図である。
第４図において、Ｈは主走査方向像面湾曲、Ｖは副走査
方向像面湾曲を表わし、歪曲収差は走査角θに対する理
想像位置をfH・θとしたとき、その理想像位置からのず
れ量を％表示してある。第５図及び第６図は、それぞれ
表２に示す実施例の副走査方向断面図と主走査方向断面
図を示す。第７図は表２に示す実施例の収差図である。
第７図のH,V及び歪曲収差の表示方法は第４図と同様で
ある。
（発明の効果） この発明の走査結像光学系は、回転多面鏡から順に、
主走査方向断面にて全体で負の屈折力を有する第１レン
ズ群、主走査方向に平行な方向に母線をもつ凹シリンド
リカル・ミラー、主走査方向断面にて全体で正の屈折力
を有する第２レンズ群とで構成し、且つ、これらの光学
素子を像面から遠く配置したから、製作が困難で高価な
トロイダル・レンズやトーリック・レンズあるいは長尺
のシリンダ・レンズやシリンダミラーを不用となし、コ
ストダウンを図ることができる。さらには、走査結像光
学系の全長をコンパクトにし、小型のレーザープリンタ
ー等の走査装置を提供できる。
主走査方向断面にて全体で負の屈折力を有する第１レン
ズ群、主走査方向に平行な方向に母線をもつ凹シリンド
リカル・ミラー、主走査方向断面にて全体で正の屈折力
を有する第２レンズ群とで構成し、且つ、これらの光学
素子を像面から遠く配置したから、製作が困難で高価な
トロイダル・レンズやトーリック・レンズあるいは長尺
のシリンダ・レンズやシリンダミラーを不用となし、コ
ストダウンを図ることができる。さらには、走査結像光
学系の全長をコンパクトにし、小型のレーザープリンタ
ー等の走査装置を提供できる。
第１図は、この発明の一実施例を示す走査結像光学系斜
視図、第２図及び第３図はそれぞれ表１に示す実施例の
副走査方向断面展開図と主走査方向断面展開図、第４図
は表１に示す実施例の収差図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ表２に示す実施例の副走査方向断面図と主走査方向
断面図、第７図は表２に示す実施例の収差図である。 Ｓ……光源、１……光学系、２……シリンドリカル・レ
ンズ、３……回転多面鏡、４……偏向反射面、５……第
１レンズ群、６……シリンドリカル・ミラー、７……第
２レンズ群、８……走査面、Ａ……主走査方向、Ｂ……
副走査方向。
視図、第２図及び第３図はそれぞれ表１に示す実施例の
副走査方向断面展開図と主走査方向断面展開図、第４図
は表１に示す実施例の収差図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ表２に示す実施例の副走査方向断面図と主走査方向
断面図、第７図は表２に示す実施例の収差図である。 Ｓ……光源、１……光学系、２……シリンドリカル・レ
ンズ、３……回転多面鏡、４……偏向反射面、５……第
１レンズ群、６……シリンドリカル・ミラー、７……第
２レンズ群、８……走査面、Ａ……主走査方向、Ｂ……
副走査方向。
Claims (1)
- 【請求項１】偏向器により反射偏向された光ビームを結
像面に走査する走査結像光学系において、前記走査結像
光学系を前記偏向器から順に、主走査方向断面にて全体
で負の屈折力を有する第１レンズ群、主走査方向に平行
な方向に母線を持ち主走査直角方向断面が二次曲線を有
する凹の光学反射素子及び主走査方向断面にて全体で正
の屈折力を有する第２レンズ群とで構成し、主走査直角
方向断面にて前記偏向器の偏向反射面と前記結像面との
間に光学的共役関係を持たせ、前記走査結像光学系を構
成するレンズ及び光学反射素子の各面を、光軸に対して
回転対称な面又はシリンダー状の面としたことを特徴と
する走査結像光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164705A JP2626708B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 走査結像光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164705A JP2626708B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 走査結像光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649412A JPS649412A (en) | 1989-01-12 |
| JP2626708B2 true JP2626708B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=15798311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62164705A Expired - Fee Related JP2626708B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 走査結像光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626708B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5171029B2 (ja) | 2006-12-26 | 2013-03-27 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| CN114706280B (zh) * | 2022-05-18 | 2022-10-18 | 广东科视光学技术股份有限公司 | 一种di光刻机系统 |
-
1987
- 1987-07-01 JP JP62164705A patent/JP2626708B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649412A (en) | 1989-01-12 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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