JP2709929B2 - 走査装置 - Google Patents

走査装置

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玲 森本
隆之 飯塚
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、被走査平面上に歪みの無い二次元像を形
成することのできる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 固定された被走査平面上に二次元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、被走査平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。 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 この発明に係る走査装置は、一軸回りに回転し光束を
反射偏向させる主走査偏向器と、前記偏向方向にのみ屈
折力を有し、前記主走査偏向器により反射偏向された光
束を、その反射偏向された面内で、光学系の光軸と直交
する被走査平面上に結像させるシリンダー走査レンズ
と、前記主走査偏向器の回転静止時に前記被走査平面上
で走査方向と直交する線像を形成し得る光源部と、前記
線像方向に屈折力を有し、前記光源部から異なる角度で
入射する光束を、互いに平行な集束光として前記主走査
偏向器側へ出射させるとともに前記平行な集束光を含む
面内で前記被走査平面上に結像させるテレセントリック
レンズと、を備えることを特徴としている。 作 用 この発明の走査装置においては、光源部から種々の角
度で出射する光束がテレセントリックレンズを介して互
いに平行な集束光となり、主走査偏向器で反射偏向され
てシリンダー走査レンズに入射し、このシリンダー走査
レンズを介して走査方向に集束される。すなわち、この
装置では光束の線像方向への集束は主走査偏向器より光
源側のみで行われているが、走査方向への集束は主走査
偏向器より被走査面側でも行われることとなる。 実施例 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 《第1実施例》 第1図〜第3図はこの発明の第1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。 この例で示した走査装置は、光源部としてLEDアレ
イ、あるいは多点発光レーザーのように多数(例えば、
200〜300個)の発光部が並列する多点発光素子10と、こ
の多点発光素子10の各発光部から発する光束を略平行光
束とするコリメートレンズ11とを備えている。なお、コ
リメートレンズ11は、線像方向にのみ屈折力を有してい
る。 符号20は、多点発光素子10の異なる発光部から発しコ
リメートレンズ11をそれぞれ異なる角度で出射した光束
を、図中一点鎖線で示した光学系の光軸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
り、21はこのテレセントリックレンズ20の物側焦平面に
置かれた開口絞りである。なお、この例ではテレセント
リックレンズ20として、多点発光素子10の発光部の並列
方向(以下、線像方向とする)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。 また、符号30は光軸xに対して垂直、かつ線像方向に
平行な回転軸l回りに回転駆動される主走査偏向器とし
てのポリゴンミラー30であり、テレセントリックレンズ
20を出射した光軸xに平行な複数の光束は、このポリゴ
ンミラー30の側部に回転軸lと平行に形成された複数の
反射面31によって反射偏向される。 符号40は、この偏向方向にのみ屈折力を有するシリン
ダー走査レンズであり、反射光束はこのシリンダー走査
レンズ40を介して光軸に直交する被走査面50に到達す
る。なお、この例では主走査偏向器としてポリゴンミラ
ー30を使用している関係上、シリンダー走査レンズ40は
走査方向に関する像高が焦点距離と入射角度との積とな
るような歪曲収差を有するfθレンズとしての機能を有
している。主走査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走査レンズ(例えば
アークサインレンズ)等の機能を上記の例とは変更する
必要がある。 ここで説明を容易とするため、被走査面50上に線像方
向に延びるy軸と走査方向に延びるz軸とから成る直交
座標を設定し、続いて第2図〜第4図に従って具体的な
設計例について説明する。 第2図〜第4図は、第1図の光学系を光軸xに沿って
展開した図に相当し、第2図はx−y平面に沿ったも
の、第3図及び第4図はx−z平面に沿ったものであ
る。 コリメートレンズ11は平凸レンズとメニスカスレンズ
とから成る5枚構成とされた回転対称なレンズであり、
焦点距離は50mmである。 テレセントリックレンズ20は入射側3枚と出射側1枚
との回転非対称なシリンダーレンズから成り、x−y平
面内における焦点距離は430mmである。 シリンダー走査レンズ40は3枚の回転非対称なシリン
ダーレンズから成り、x−z平面内における焦点距離は
300mmである。 次に、上記のような構成とされた走査装置の作用を説
明する。 多点発光素子10の複数の発光部から発した光束(第2
図では4本で代表させている)は、コリメートレンズ11
を透過してx−y平面に沿って進む平行光束となり、開
口絞り21を介してテレセントリックレンズ20に入射す
る。 このテレセントリックレンズ20を出射した光束は、光
軸xとの距離hy(第2図参照)が光軸xとその光束に該
当する発光部までの距離hy′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20はx−y平面内に
おいてのみ各光束を被走査面50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20を出射した光束はポリゴン
ミラー30の反射面31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40に入射する。
反射面31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31はy軸と平行であるため、反射面31から
被走査面50に至る光束はその偏向方向にかかわらず、x
−z平面に対して平行でx−z平面との距離がhyとなる
ような平面内を進行することとなる。 各発光部から発するそれぞれの光束は、前述のテレセ
ントリックレンズ20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40によってz方向に集束さ
れ、被走査面50上で独立したスポットを形成する。な
お、このスポットのy座標は多点発光素子10の発光位置
hy′によってのみ決定され、z座標はポリゴンミラー30
の回転角度によってのみ決定される。 第4図は第3図に示した状態からポリゴンミラーが4.
5゜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はスポットのy座標に拘らず約47mmとな
る。 従って、ポリゴンミラー30の静止時には各発光部を点
灯させることによってy軸と平行な線像を被走査面50上
に形成することができ、また、各発光部を独立して駆動
しつつポリゴンミラー30を回転させることにより発光部
の個数分の走査ラインによる二次元像を一回の走査によ
って形成することができる。 このように、被走査面50上でのスポットのy−z座標
をそれぞれ独立して制御することができるるため、複雑
な電気的処理を行わなくとも歪の無い二次元像を迅速に
形成することができる。 《第2実施例》 第5図はこの発明の第2実施例を示したものである。
概略構成は上記の第1実施例と同一であるので、相違点
のみを説明することとする。 この走査装置では、光源部の構成が上記第1実施例と
は異なるものとなっている。すなわち、多点発光素子の
代りに単一の発光部を有する発光素子12を用い、この発
光素子12から発する光束をコリメータレンズ13を介して
略平行光束とし、かつ副走査偏向器としての副ポリゴン
ミラー14によって線像方向へ偏向させる構成としてい
る。 更に、副ポリゴンミラー14の一定速回転に応じた被走
査面50上でのスポット走査の等速性を得るためにテレセ
ントリックレンズ20にfθレンズとしての作用をなすよ
う歪曲収差を与えている。 なお、この実施例では主走査偏向器及び副走査偏向器
としてポリゴンモラーを用いた例についてのみ述べた
が、これに限定されずガルバノミラーを使用することも
できる。但し、ガルバノミラーでラスタースキャンする
場合には、その回動特性に合せてシリンダー走査レンズ
及びテレセントリックレンズにアークサインレンズとし
ての機能を持たせる必要がある。 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偏向
できる偏向器とfθレンズを用いた場合には、角偏向器
の偏向角と被走査対象50上でのスポットのy−z方向へ
の移動が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、説明してきたようにこの発明の走査装置によれ
ば、複雑な電気的処理を行わなくとも歪のない二次元像
を形成することができる、しかも光源部に多点発光素子
を利用した場合には一回の走査で二次元像の形成を行う
ことができ、また、光源部として単一の発光部を有する
発光素子と副走査偏向器とを設けた場合にはベクタース
キャンも簡単な制御で行うことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図〜第4図は、この発明に係る走査装置の第1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図及び第4図は走査方向に
沿う断面図である。 第5図は、この発明に係る走査装置の第2実施例を示す
概略説明図である。 10……多点発光素子(光源部:第1実施例) 11……コリメートレンズ(光源部:第1実施例) 12……発光素子 13……コリメートレンズ(光源部:第2実施例) 14……副ポリゴンミラー(副走査偏向器)(光源部:第
2実施例) 20……テレセントリックレンズ 30……ポリゴンミラー(主走査偏向器) 40……シリンダー走査レンズ 50……被走査面

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.一軸回りに回転し光束を反射偏向させる主走査偏向
    器と、 前記偏向方向にのみ屈折力を有し、前記主走査偏向器に
    より反射偏向された光束を、その反射偏向された面内
    で、光学系の光軸と直交する被走査平面上に結像させる
    シリンダー走査レンズと、 前記主走査偏向器の回転静止時に前記被走査平面上で走
    査方向と直交する線像を形成し得る光源部と、 前記線像方向に屈折力を有し、前記光源部から異なる角
    度で入射する光束を、互いに平行な集束光として前記主
    走査偏向器側へ出射させるとともに前記平行な集束光を
    含む面内で前記被走査平面上に結像させるテレセントリ
    ックレンズと、を備えることを特徴とする走査装置。 2.前記光源部は、前記線像方向に並列する複数の発光
    部を有する多点発光素子と、該多点発光素子から出射す
    る光束を異なる角度の平行光束として出射するコリメー
    タレンズと、を備えることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の走査装置。 3.前記光源部は、単一の発光部を有する発光素子と、
    一軸回りに回転し前記発光素子から発する光束を前記線
    像方向を含む面内で反射偏向する副走査偏向器と、を備
    えることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の走
    査装置。
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