JP2709928B2 - 二次元走査装置 - Google Patents
二次元走査装置Info
- Publication number
- JP2709928B2 JP2709928B2 JP62326274A JP32627487A JP2709928B2 JP 2709928 B2 JP2709928 B2 JP 2709928B2 JP 62326274 A JP62326274 A JP 62326274A JP 32627487 A JP32627487 A JP 32627487A JP 2709928 B2 JP2709928 B2 JP 2709928B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- sub
- lens
- deflector
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、被走査面上に歪みの無い二次元像を形成
することのできる二次元走査装置の改良に関するもので
ある。 従来の技術及びその問題点 被走査面上にスポットを二次元走査して像を形成する
手段としては、従来から特公昭44−9321号公報あるいは
特開昭51−26050号公報に開示されるような技術があ
る。 しかしながら、これらの公報に開示された二次元偏向
装置では、副偏向に対して主偏向の回動角度が一定の場
合、被走査面上では歪みのある走査が行われるため、電
気的に信号を補正する必要があり、電気系がかなり複雑
かつ大規模になるという問題があった。 また、特公昭62−20524号公報、特公昭62−20525号公
報には、上記の走査歪を光学的、機械的に解消しようと
する構成が開示されているが、これらの走査装置では光
源からの光束を一つの偏向器で偏向させる構成であるた
め、偏向器の２軸駆動が必要となり構造が複雑となる。
更に、前者の装置では走査歪を完全になくすことはでき
ず、後者の装置では走査レンズをも回動させることによ
って歪の補正を図っているため駆動機構が複雑になると
いう問題点がある。 発明の目的 この発明の目的は、走査ラインに歪が生じるのを簡単
な構成で抑制できる二次元走査装置を提供することであ
る。 問題点を解決するための手段 この発明に係る二次元走査装置は、光学系の光軸を含
む副走査面内で光源から発する光束を偏向させる副偏向
器と、前記副走査面内に屈折力を有し、前記副偏向器に
より偏向された光束を前記副走査面内で前記光軸に対し
て平行に出射させるとともに前記副走査面内で被走査面
に結像させるテレセントリックレンズと、該テレセント
リックレンズから出射する光束を前記副走査面に対して
垂直で前記光軸に対して平行な主走査面内で偏向させる
主偏向器と、前記主走査面内にのみ屈折力を有し、前記
主偏向器により偏向された光束を前記主走査面内で被走
査面に結像させるシリンダー走査レンズと、を備えるこ
とを特徴としている。 作 用 この発明の二次元走査装置においては、副偏向器によ
り種々の方向に偏向される光源からの光束がテレセント
リックレンズを介して副走査断面において互いに平行な
集束光となり、主偏向器で偏向されてシリンダー走査レ
ンズに入射し、このシリンダー走査レンズを介して主走
査方向に集束される。 実施例 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示したもので
ある。 まず、第１図に基づいて概略を説明する。 この例で示した二次元走査装置は、光源として例えば
半導体レーザー等の発光素子10と、この発光素子10から
発する光束を平行光束とするコリメータレンズ11とを備
えている。 符号20は、コリメータレンズ11から出射する光束を、
図中一点鎖線で示した光軸ｘを含む副走査面内で偏向さ
せる副偏向器としての副ポリゴンミラー20であり、副走
査面と垂直な回転軸l1回りに回転自在とされている。 符号30は、副ポリゴンミラー20からそれぞれ異なる角
度で出射した光束を、副走査面内で光軸ｘに対して平行
な集束光として出射させるテレセントリックレンズであ
る。なお、この例ではテレセントリックレンズ30とし
て、副走査面内にのみ屈折力を有するシリンダーレンズ
を使用しているが、この副走査面と直交し光軸ｘに対し
て平行な主走査面内にも屈折力を有するトーリックレン
ズとすることもできる。 また、符号40はテレセントリックレンズ30から出射す
る光束を副走査面に対して垂直で光軸ｘに対して平行な
主走査面内で偏向させる主偏向器としての主ポリゴンミ
ラーである。この主ポリゴンミラー40は、光軸ｘに対し
て垂直、かつ副走査面に平行な回転軸l2回りに回転駆動
されるものであり、テレセントリックレンズ30を出射し
た光軸ｘに平行な光束は、回転軸l2と平行に形成された
複数の反射面41によって反射偏向される。 符号50は、この偏向方向、すなわち主走査面内にのみ
屈折力を有するシリンダー走査レンズであり、反射光束
はこのシリンダー走査レンズ50を介して光軸ｘと直交す
る被走査面60に到達する。 なお、この実施例では主・副偏向器としてポリゴンミ
ラーを使用している関係上、テレセントリックレンズ30
及びシリンダー走査レンズ50はポリゴンミラーの一定速
回転に応じて出射光束の走査の等速性を得るためにｆθ
レンズとしての作用をなすよう歪曲収差が与えられてい
る。例えば偏向器としてガルバノミラーを利用した場合
には、その回動特性に合せてアークサインレンズとして
の機能を持たせる等の必要がある。 ここで説明を容易とするため、被走査面60上に副走査
方向に延びるｙ軸と主走査方向に延びるｚ軸とから成る
直交座標を設定し、続いて第２図及び第３図に従って作
用を説明する。第２図及び第３図は第１図の光学系を光
軸ｘに沿って展開したものであり、第２図はｘ−ｙ平面
に沿ったもの、第３図はｘ−ｚ平面に沿ったものであ
る。 発光素子10から発した光束は、コリメートレンズ11を
介して副ポリゴンミラー20で反射偏向され、ｘ−ｙ平面
に沿って進む平行光束となり、テレセントリックレンズ
30に入射する。 このテレセントリックレンズ30を出射した光束は、光
軸ｘとの距離が副ポリゴンミラー20の回転角度に対応し
た集束光束となる。なお、テレセントリックレンズ30は
ｘ−ｙ平面内においてのみ各光束を被走査面60上で結像
するような屈折力を有しており、ｘ−ｚ平面方向に関し
ては光束に対して何ら作用しない。 テレセントリックレンズ30を出射した光束は主ポリゴ
ンミラー40の反射面41で反射偏向され、この偏向方向に
のみ屈折力を有するシリンダー走査レンズ50に入射す
る。反射面41に入射する光束は光軸ｘに対して平行であ
り、しかも反射面41はｙ軸と平行であるため、反射面41
から被走査面60に至る光束はその偏向方向にかかわら
ず、ｘ−ｚ平面に対して平行な平面内を進行することと
なる。 このように、発光素子10から発する光束は、前述のテ
レセントリックレンズ30によってｙ方向へ集束されると
共に、シリンダー走査レンズ50によってｚ方向に集束さ
れ、被走査面60上でスポットを形成する。そして、この
スポットのｙ座標は副ポリゴンミラー20の回転角度によ
ってのみ決定され、ｚ座標は主ポリゴンミラー40の回転
角度によってのみ決定される。 第２図に破線で示したのは実線の状態から副ポリゴン
ミラー20がθy/2回転した状態を示すものであり、この
際のｙ方向に関する像高hyはテレセントリックレンズ30
の焦点距離をfyとすれば、スポットのｚ座標に拘らずfy
θｙとなる。 また、第３図に破線で示したのは実線の状態から主ポ
リゴンミラー40がθz/2回転した状態を示すものであ
り、この際のｚ方向に関する像高hzはシリンダー走査レ
ンズ50の焦点距離をfzとすれば、スポットのｙ座標に拘
らずfzθｚとなる。 従って、発光素子10を書き込み信号に従って点滅駆動
し、副ポリゴンミラー20を高速回転させつつ主ポリゴン
ミラー40を低速回転させることにより、ラスタースキャ
ンを行うことができ、複雑な電気的処理を行わなくとも
歪の無い二次元像を形成することができる。 なお、走査ラインのｚ方向のピッチは両ポリゴンミラ
ーの回転速度の相関により、任意に設定することができ
る。 主走査及び副走査偏向器としてガルバノミラー、A/O
ディフレクター等入力信号に比例する任意の角度に変更
できる偏向器とｆθレンズとを用いた場合には、各偏向
器の偏向角と被走査面50上でのスポットのｙ−ｚ方向へ
の移動がそれぞれ独立してリニアな関係となるため、従
来困難であったベクタースキャンを複雑な制御なしに行
うことができる。 効果 以上説明したように、この発明によれば、副走査面内
に屈折力を有するテレセントリックレンズと、主走査面
内にのみ屈折力を有するシリンダー走査レンズとを組み
合わせた構成としたので、複雑な電気的処理を行わなく
ても、歪の無い二次元像を被走査面上に形成することが
できる。 しかも、各偏向器は一軸駆動をすれば足りるため機構
の複雑な二軸駆動を行う必要もなく、ベクタースキャン
を簡単な制御で正確に行うことができる。
することのできる二次元走査装置の改良に関するもので
ある。 従来の技術及びその問題点 被走査面上にスポットを二次元走査して像を形成する
手段としては、従来から特公昭44−9321号公報あるいは
特開昭51−26050号公報に開示されるような技術があ
る。 しかしながら、これらの公報に開示された二次元偏向
装置では、副偏向に対して主偏向の回動角度が一定の場
合、被走査面上では歪みのある走査が行われるため、電
気的に信号を補正する必要があり、電気系がかなり複雑
かつ大規模になるという問題があった。 また、特公昭62−20524号公報、特公昭62−20525号公
報には、上記の走査歪を光学的、機械的に解消しようと
する構成が開示されているが、これらの走査装置では光
源からの光束を一つの偏向器で偏向させる構成であるた
め、偏向器の２軸駆動が必要となり構造が複雑となる。
更に、前者の装置では走査歪を完全になくすことはでき
ず、後者の装置では走査レンズをも回動させることによ
って歪の補正を図っているため駆動機構が複雑になると
いう問題点がある。 発明の目的 この発明の目的は、走査ラインに歪が生じるのを簡単
な構成で抑制できる二次元走査装置を提供することであ
る。 問題点を解決するための手段 この発明に係る二次元走査装置は、光学系の光軸を含
む副走査面内で光源から発する光束を偏向させる副偏向
器と、前記副走査面内に屈折力を有し、前記副偏向器に
より偏向された光束を前記副走査面内で前記光軸に対し
て平行に出射させるとともに前記副走査面内で被走査面
に結像させるテレセントリックレンズと、該テレセント
リックレンズから出射する光束を前記副走査面に対して
垂直で前記光軸に対して平行な主走査面内で偏向させる
主偏向器と、前記主走査面内にのみ屈折力を有し、前記
主偏向器により偏向された光束を前記主走査面内で被走
査面に結像させるシリンダー走査レンズと、を備えるこ
とを特徴としている。 作 用 この発明の二次元走査装置においては、副偏向器によ
り種々の方向に偏向される光源からの光束がテレセント
リックレンズを介して副走査断面において互いに平行な
集束光となり、主偏向器で偏向されてシリンダー走査レ
ンズに入射し、このシリンダー走査レンズを介して主走
査方向に集束される。 実施例 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示したもので
ある。 まず、第１図に基づいて概略を説明する。 この例で示した二次元走査装置は、光源として例えば
半導体レーザー等の発光素子10と、この発光素子10から
発する光束を平行光束とするコリメータレンズ11とを備
えている。 符号20は、コリメータレンズ11から出射する光束を、
図中一点鎖線で示した光軸ｘを含む副走査面内で偏向さ
せる副偏向器としての副ポリゴンミラー20であり、副走
査面と垂直な回転軸l1回りに回転自在とされている。 符号30は、副ポリゴンミラー20からそれぞれ異なる角
度で出射した光束を、副走査面内で光軸ｘに対して平行
な集束光として出射させるテレセントリックレンズであ
る。なお、この例ではテレセントリックレンズ30とし
て、副走査面内にのみ屈折力を有するシリンダーレンズ
を使用しているが、この副走査面と直交し光軸ｘに対し
て平行な主走査面内にも屈折力を有するトーリックレン
ズとすることもできる。 また、符号40はテレセントリックレンズ30から出射す
る光束を副走査面に対して垂直で光軸ｘに対して平行な
主走査面内で偏向させる主偏向器としての主ポリゴンミ
ラーである。この主ポリゴンミラー40は、光軸ｘに対し
て垂直、かつ副走査面に平行な回転軸l2回りに回転駆動
されるものであり、テレセントリックレンズ30を出射し
た光軸ｘに平行な光束は、回転軸l2と平行に形成された
複数の反射面41によって反射偏向される。 符号50は、この偏向方向、すなわち主走査面内にのみ
屈折力を有するシリンダー走査レンズであり、反射光束
はこのシリンダー走査レンズ50を介して光軸ｘと直交す
る被走査面60に到達する。 なお、この実施例では主・副偏向器としてポリゴンミ
ラーを使用している関係上、テレセントリックレンズ30
及びシリンダー走査レンズ50はポリゴンミラーの一定速
回転に応じて出射光束の走査の等速性を得るためにｆθ
レンズとしての作用をなすよう歪曲収差が与えられてい
る。例えば偏向器としてガルバノミラーを利用した場合
には、その回動特性に合せてアークサインレンズとして
の機能を持たせる等の必要がある。 ここで説明を容易とするため、被走査面60上に副走査
方向に延びるｙ軸と主走査方向に延びるｚ軸とから成る
直交座標を設定し、続いて第２図及び第３図に従って作
用を説明する。第２図及び第３図は第１図の光学系を光
軸ｘに沿って展開したものであり、第２図はｘ−ｙ平面
に沿ったもの、第３図はｘ−ｚ平面に沿ったものであ
る。 発光素子10から発した光束は、コリメートレンズ11を
介して副ポリゴンミラー20で反射偏向され、ｘ−ｙ平面
に沿って進む平行光束となり、テレセントリックレンズ
30に入射する。 このテレセントリックレンズ30を出射した光束は、光
軸ｘとの距離が副ポリゴンミラー20の回転角度に対応し
た集束光束となる。なお、テレセントリックレンズ30は
ｘ−ｙ平面内においてのみ各光束を被走査面60上で結像
するような屈折力を有しており、ｘ−ｚ平面方向に関し
ては光束に対して何ら作用しない。 テレセントリックレンズ30を出射した光束は主ポリゴ
ンミラー40の反射面41で反射偏向され、この偏向方向に
のみ屈折力を有するシリンダー走査レンズ50に入射す
る。反射面41に入射する光束は光軸ｘに対して平行であ
り、しかも反射面41はｙ軸と平行であるため、反射面41
から被走査面60に至る光束はその偏向方向にかかわら
ず、ｘ−ｚ平面に対して平行な平面内を進行することと
なる。 このように、発光素子10から発する光束は、前述のテ
レセントリックレンズ30によってｙ方向へ集束されると
共に、シリンダー走査レンズ50によってｚ方向に集束さ
れ、被走査面60上でスポットを形成する。そして、この
スポットのｙ座標は副ポリゴンミラー20の回転角度によ
ってのみ決定され、ｚ座標は主ポリゴンミラー40の回転
角度によってのみ決定される。 第２図に破線で示したのは実線の状態から副ポリゴン
ミラー20がθy/2回転した状態を示すものであり、この
際のｙ方向に関する像高hyはテレセントリックレンズ30
の焦点距離をfyとすれば、スポットのｚ座標に拘らずfy
θｙとなる。 また、第３図に破線で示したのは実線の状態から主ポ
リゴンミラー40がθz/2回転した状態を示すものであ
り、この際のｚ方向に関する像高hzはシリンダー走査レ
ンズ50の焦点距離をfzとすれば、スポットのｙ座標に拘
らずfzθｚとなる。 従って、発光素子10を書き込み信号に従って点滅駆動
し、副ポリゴンミラー20を高速回転させつつ主ポリゴン
ミラー40を低速回転させることにより、ラスタースキャ
ンを行うことができ、複雑な電気的処理を行わなくとも
歪の無い二次元像を形成することができる。 なお、走査ラインのｚ方向のピッチは両ポリゴンミラ
ーの回転速度の相関により、任意に設定することができ
る。 主走査及び副走査偏向器としてガルバノミラー、A/O
ディフレクター等入力信号に比例する任意の角度に変更
できる偏向器とｆθレンズとを用いた場合には、各偏向
器の偏向角と被走査面50上でのスポットのｙ−ｚ方向へ
の移動がそれぞれ独立してリニアな関係となるため、従
来困難であったベクタースキャンを複雑な制御なしに行
うことができる。 効果 以上説明したように、この発明によれば、副走査面内
に屈折力を有するテレセントリックレンズと、主走査面
内にのみ屈折力を有するシリンダー走査レンズとを組み
合わせた構成としたので、複雑な電気的処理を行わなく
ても、歪の無い二次元像を被走査面上に形成することが
できる。 しかも、各偏向器は一軸駆動をすれば足りるため機構
の複雑な二軸駆動を行う必要もなく、ベクタースキャン
を簡単な制御で正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は、この発明に係る二次元走査装置の一
実施例を示したものであり、第１図は概略説明図、第２
図は線像方向に沿う断面図、第３図は走査方向に沿う断
面図である。 10……発光素子（光源） 11……コリメータレンズ（光源） 20……副ポリゴンミラー（副偏向器） 30……テレセントリックレンズ 40……主ポリゴンミラー（主偏向器） 50……シリンダー走査レンズ 60……被走査面 ｘ……光軸
実施例を示したものであり、第１図は概略説明図、第２
図は線像方向に沿う断面図、第３図は走査方向に沿う断
面図である。 10……発光素子（光源） 11……コリメータレンズ（光源） 20……副ポリゴンミラー（副偏向器） 30……テレセントリックレンズ 40……主ポリゴンミラー（主偏向器） 50……シリンダー走査レンズ 60……被走査面 ｘ……光軸
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光学系の光軸を含む副走査面内で光源から発する光
束を偏向させる副偏向器と、 前記副走査面内に屈折力を有し、前記副偏向器により偏
向された光束を、前記副走査面内で前記光軸に対して平
行に出射させるとともに前記副走査面内で被走査面上に
結像させるテレセントリックレンズと、 該テレセントリックレンズから出射する光束を前記副走
査面に対して垂直で前記光軸に対して平行な主走査面内
で偏向させる主偏向器と、 前記主走査面内にのみ屈折力を有し、前記主偏向器によ
り偏向された光束を前記主走査面内で前記被走査面上に
結像させるシリンダー走査レンズと、を備えることを特
徴とする二次元走査装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326274A JP2709928B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 二次元走査装置 |
| US07/288,980 US5046795A (en) | 1987-12-23 | 1988-12-23 | Apparatus for producing a distortion-free two-dimensional image of a scanned object |
| US07/649,313 US5067782A (en) | 1987-12-23 | 1991-01-31 | Apparatus for producing a distortion-free two-dimensional image of a scanned object |
| US07/733,970 US5107364A (en) | 1987-12-23 | 1991-07-22 | Apparatus for producing a distortion-free two-dimensional image of a scanned object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62326274A JP2709928B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 二次元走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167718A JPH01167718A (ja) | 1989-07-03 |
| JP2709928B2 true JP2709928B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=18185934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62326274A Expired - Fee Related JP2709928B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 二次元走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709928B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011135771A1 (ja) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | パナソニック株式会社 | 二次元走査装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2885188B2 (ja) * | 1996-06-19 | 1999-04-19 | 日本電気株式会社 | 圧電トランス |
| US7897924B2 (en) * | 2007-04-12 | 2011-03-01 | Imra America, Inc. | Beam scanning imaging method and apparatus |
| JP6311971B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2018-04-18 | 大日本印刷株式会社 | 照明装置、投射装置および照射装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155826A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-05 | Hitachi Ltd | 光学的走査装置 |
| JPS61184515A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ走査装置 |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62326274A patent/JP2709928B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011135771A1 (ja) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | パナソニック株式会社 | 二次元走査装置 |
| US8582190B2 (en) | 2010-04-30 | 2013-11-12 | Panasonic Corporation | Two-dimensional scanning device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01167718A (ja) | 1989-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5067782A (en) | Apparatus for producing a distortion-free two-dimensional image of a scanned object | |
| JP2709928B2 (ja) | 二次元走査装置 | |
| US20200088979A1 (en) | Optical apparatus | |
| JP2709929B2 (ja) | 走査装置 | |
| JPS6410804B2 (ja) | ||
| JP2584645B2 (ja) | 線像走査装置 | |
| JPS6410805B2 (ja) | ||
| JPS5813890B2 (ja) | ニジゲンテキヒカリヘンコウソウチ | |
| JP2548928B2 (ja) | 多ビ−ム走査式光学装置 | |
| JP2741195B2 (ja) | レーザーダイオードアレイを用いる光走査光学系 | |
| JPH0791930A (ja) | 三次元スキャナー | |
| JP3088153B2 (ja) | 走査式描画装置 | |
| JPH11149052A (ja) | 走査装置 | |
| JPH08146320A (ja) | 二次元走査装置 | |
| KR100246445B1 (ko) | 멀티빔레이저스캐너 | |
| JPS595882B2 (ja) | 多面体回転鏡の面たおれ補正光学装置 | |
| CN116909014B (zh) | 一种基于椭球面的振镜平面扫描装置和扫描方法 | |
| JP2004138748A5 (ja) | ||
| JPH07120697A (ja) | レーザビームスキャンニング装置 | |
| EP0836106B1 (en) | Light-beam scanning apparatus comprising divergent or convergent light-shaping means | |
| JP3950265B2 (ja) | 光走査装置の光学調整方法 | |
| CN206593597U (zh) | 应用于三维场景测量的激光扫描装置 | |
| JP2740021B2 (ja) | レーザ走査装置 | |
| JPH01262520A (ja) | レーザビームスキャナ | |
| JP2002258185A (ja) | ビーム合成方法・ビーム合成用プリズム・マルチビーム走査用光源装置・マルチビーム走査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |