JP3486293B2 - 走査光学系 - Google Patents
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
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- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 10
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- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
タ等の光走査ユニットに用いられる走査光学系に関す
る。
タ等の光走査ユニットに用いられる走査光学系に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、偏向器であるポリゴンミラー
の回転時の騒音を遮断し、あるいはポリゴンミラーの反
射面への塵埃の付着を防ぐために、ポリゴンミラーをハ
ウジングにより密封した光走査装置が知られている。ポ
リゴンミラーに対する光束の入射、射出は、ハウジング
の開口部に装着された透明な平行平面板であるカバーガ
ラスを介して行われる。ただし、ハウジングに装着され
たカバーガラスの面をポリゴンミラーの回転軸と平行に
配置すると、このカバーガラスでの反射光がゴースト光
として走査対象面に達して画像形成の際のノイズになる
可能性がある。
の回転時の騒音を遮断し、あるいはポリゴンミラーの反
射面への塵埃の付着を防ぐために、ポリゴンミラーをハ
ウジングにより密封した光走査装置が知られている。ポ
リゴンミラーに対する光束の入射、射出は、ハウジング
の開口部に装着された透明な平行平面板であるカバーガ
ラスを介して行われる。ただし、ハウジングに装着され
たカバーガラスの面をポリゴンミラーの回転軸と平行に
配置すると、このカバーガラスでの反射光がゴースト光
として走査対象面に達して画像形成の際のノイズになる
可能性がある。
【0003】特開昭63−49726号公報には、この
カバーガラスによるゴースト光が走査対象に達しないよ
うに、平行平面板であるカバーガラスの面をポリゴンミ
ラーの回転軸に対して傾けて配置した走査光学系が開示
されている。上記公報の光学系では、ポリゴンミラーの
回転軸は主走査平面に直交しているため、カバーガラス
の法線は主走査平面に対して傾いていることとなる。
カバーガラスによるゴースト光が走査対象に達しないよ
うに、平行平面板であるカバーガラスの面をポリゴンミ
ラーの回転軸に対して傾けて配置した走査光学系が開示
されている。上記公報の光学系では、ポリゴンミラーの
回転軸は主走査平面に直交しているため、カバーガラス
の法線は主走査平面に対して傾いていることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
公報に記載されるようにハウジングに装着されたカバー
ガラスをその法線が主走査平面に対して傾くよう配置す
ると、ポリゴンミラーで偏向された光束のカバーガラス
に対する副走査方向における入射角度がポリゴンミラー
の回転に伴って変化するため、平行平面板による光束の
副走査方向へのシフト量が像高に応じて変化することと
なり、対象面上に形成される走査線が副走査方向に湾曲
するという問題がある。
公報に記載されるようにハウジングに装着されたカバー
ガラスをその法線が主走査平面に対して傾くよう配置す
ると、ポリゴンミラーで偏向された光束のカバーガラス
に対する副走査方向における入射角度がポリゴンミラー
の回転に伴って変化するため、平行平面板による光束の
副走査方向へのシフト量が像高に応じて変化することと
なり、対象面上に形成される走査線が副走査方向に湾曲
するという問題がある。
【0005】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、ゴースト光による影響を避け
るためにカバーガラスをその法線が主走査平面に対して
傾くようにハウジングに装着した場合にも、走査対象面
上に形成される走査線が副走査方向に湾曲しないよう補
正することができる走査光学系を提供することを目的と
する。
みてなされたものであり、ゴースト光による影響を避け
るためにカバーガラスをその法線が主走査平面に対して
傾くようにハウジングに装着した場合にも、走査対象面
上に形成される走査線が副走査方向に湾曲しないよう補
正することができる走査光学系を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束を回転駆動される偏向器により偏向させ、走査レン
ズにより走査対象面上に結像させる走査光学系におい
て、偏向器と走査レンズとの間の光路中に、パワーを持
たず、少なくとも偏向器の走査レンズ側をカバーするカ
バー用平面板を、その法線が主走査平面に対して傾くよ
う配置し、走査レンズと走査対象面との間の光路中に、
パワーを持たない補正用平面板を、その法線が主走査平
面に対して傾くよう配置し、カバー用平面板の法線と補
正用平面板の法線とは、主走査平面に対して同一方向に
傾くよう配置する。さらに、補正用平面板は、以下の条
件を満たすよう配置される平行平面板であることを特徴
とする。 |β2|<2×|m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2
×n2)| ただし、 m:走査レンズの副走査方向の倍率、 β1:カバー用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副
走査平面内でなす角度、 β2:補正用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副走
査平面内でなす角度、 θ1:最大像高に向かう光束が偏向器で偏向された直後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 θ2:最大像高に向かう光束が走査レンズを射出した後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 d1:カバー用平面板の厚さ、 n1:カバー用平面板の屈折率、 d2:補正用平面板の厚さ、 n2:補正用平面板の屈折率である。
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束を回転駆動される偏向器により偏向させ、走査レン
ズにより走査対象面上に結像させる走査光学系におい
て、偏向器と走査レンズとの間の光路中に、パワーを持
たず、少なくとも偏向器の走査レンズ側をカバーするカ
バー用平面板を、その法線が主走査平面に対して傾くよ
う配置し、走査レンズと走査対象面との間の光路中に、
パワーを持たない補正用平面板を、その法線が主走査平
面に対して傾くよう配置し、カバー用平面板の法線と補
正用平面板の法線とは、主走査平面に対して同一方向に
傾くよう配置する。さらに、補正用平面板は、以下の条
件を満たすよう配置される平行平面板であることを特徴
とする。 |β2|<2×|m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2
×n2)| ただし、 m:走査レンズの副走査方向の倍率、 β1:カバー用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副
走査平面内でなす角度、 β2:補正用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副走
査平面内でなす角度、 θ1:最大像高に向かう光束が偏向器で偏向された直後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 θ2:最大像高に向かう光束が走査レンズを射出した後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 d1:カバー用平面板の厚さ、 n1:カバー用平面板の屈折率、 d2:補正用平面板の厚さ、 n2:補正用平面板の屈折率である。
【0007】なお、この明細書において、「主走査平
面」は走査レンズの光軸を含み、偏向器の回転軸に直交
する平面、「副走査平面」は走査レンズの光軸を含み、
偏向器の回転軸と平行な平面をいうものとする。また、
「平面板の法線」とは、カバー用平面板、補正用平面板
の光が透過する入射側、および射出側の平面の法線をい
う。平面板が平行平面板である場合には、入射側、射出
側の法線の方向は一致する。
面」は走査レンズの光軸を含み、偏向器の回転軸に直交
する平面、「副走査平面」は走査レンズの光軸を含み、
偏向器の回転軸と平行な平面をいうものとする。また、
「平面板の法線」とは、カバー用平面板、補正用平面板
の光が透過する入射側、および射出側の平面の法線をい
う。平面板が平行平面板である場合には、入射側、射出
側の法線の方向は一致する。
【0008】上記の構成によれば、補正用平面板の作用
により、カバー用平面板で発生する走査線の湾曲を補正
することが可能となる。この場合、補正用平面板の法線
の主走査平面に対する角度は、カバー用平面板により発
生する走査対象面上における走査線の副走査方向の湾曲
を補正するよう定められる。補正用平面板は、光が入射
する側の端面、射出する側の端面が何れも平面であるパ
ワーを持たない平面板であり、両端面が平行な平行平面
板、あるいは、両端面が角度を持つプリズムを用いるこ
とができる。
により、カバー用平面板で発生する走査線の湾曲を補正
することが可能となる。この場合、補正用平面板の法線
の主走査平面に対する角度は、カバー用平面板により発
生する走査対象面上における走査線の副走査方向の湾曲
を補正するよう定められる。補正用平面板は、光が入射
する側の端面、射出する側の端面が何れも平面であるパ
ワーを持たない平面板であり、両端面が平行な平行平面
板、あるいは、両端面が角度を持つプリズムを用いるこ
とができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
系の実施形態を説明する。この発明にかかる走査光学系
は、例えば、その主走査平面内の説明図である図1、お
よび副走査平面内の説明図である図2に示されるように
構成される。
系の実施形態を説明する。この発明にかかる走査光学系
は、例えば、その主走査平面内の説明図である図1、お
よび副走査平面内の説明図である図2に示されるように
構成される。
【0010】半導体レーザー等の光源1から発してコリ
メートレンズ2により平行光束とされたレーザー光は、
副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ3
を介して回転軸4a回りに回転駆動されるポリゴンミラ
ー(偏向器)4に入射し、ポリゴンミラー4で走査、偏向
されて走査レンズである2枚構成のfθレンズ20を介
して走査対象面5上に結像する。
メートレンズ2により平行光束とされたレーザー光は、
副走査方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ3
を介して回転軸4a回りに回転駆動されるポリゴンミラ
ー(偏向器)4に入射し、ポリゴンミラー4で走査、偏向
されて走査レンズである2枚構成のfθレンズ20を介
して走査対象面5上に結像する。
【0011】シリンドリカルレンズ3は、光源1から発
する光束をポリゴンミラー4のミラー面の近傍で線状に
結像させるために副走査方向に正のパワーを有する。f
θレンズ20は、副走査方向においてミラー面近傍で線
状に結像された光束を像面上にほぼ円形のスポットとし
て再結像させる。このようにミラー面と像面とを副走査
方向においてほぼ共役とすることにより、ポリゴンミラ
ー4の面倒れ誤差による走査線ズレを低減させることが
できる。
する光束をポリゴンミラー4のミラー面の近傍で線状に
結像させるために副走査方向に正のパワーを有する。f
θレンズ20は、副走査方向においてミラー面近傍で線
状に結像された光束を像面上にほぼ円形のスポットとし
て再結像させる。このようにミラー面と像面とを副走査
方向においてほぼ共役とすることにより、ポリゴンミラ
ー4の面倒れ誤差による走査線ズレを低減させることが
できる。
【0012】ポリゴンミラー4は、その回転により生じ
る騒音を遮断するため、そして、回転時に塵埃との衝突
によりミラー面に傷が付くのを防ぐため、図示せぬハウ
ジングにより密閉される。図中の符号10は、このハウ
ジングの光束透過用の開口に装着されるカバー用平面板
(カバーガラス)である。カバー用平面板10は、この例
ではポリゴンミラー4への光の入射光路とポリゴンミラ
ーにより反射、偏向された光束の射出光路とを1枚でカ
バーするよう配置されている。ただし、カバー用平面板
の配置はこの例に限られず、入射光路と射出光路とにそ
れぞれ別個の平面板を装着することもできる。
る騒音を遮断するため、そして、回転時に塵埃との衝突
によりミラー面に傷が付くのを防ぐため、図示せぬハウ
ジングにより密閉される。図中の符号10は、このハウ
ジングの光束透過用の開口に装着されるカバー用平面板
(カバーガラス)である。カバー用平面板10は、この例
ではポリゴンミラー4への光の入射光路とポリゴンミラ
ーにより反射、偏向された光束の射出光路とを1枚でカ
バーするよう配置されている。ただし、カバー用平面板
の配置はこの例に限られず、入射光路と射出光路とにそ
れぞれ別個の平面板を装着することもできる。
【0013】カバー用平面板10は、平行平面板であ
り、その法線が主走査平面に対して傾くよう配置されて
いる。このようにカバー用平面板10を主走査平面に対
して傾けることにより、カバー用平面板10の表面で反
射した光束は主走査平面から離れる方向に進むため、表
面反射によるゴースト光が走査対象面5に達するのを防
止することができる。ただし、単にカバー用平面板を傾
けるのみでは、前述したように走査対象面5上に形成さ
れる走査線が副走査方向に湾曲する。
り、その法線が主走査平面に対して傾くよう配置されて
いる。このようにカバー用平面板10を主走査平面に対
して傾けることにより、カバー用平面板10の表面で反
射した光束は主走査平面から離れる方向に進むため、表
面反射によるゴースト光が走査対象面5に達するのを防
止することができる。ただし、単にカバー用平面板を傾
けるのみでは、前述したように走査対象面5上に形成さ
れる走査線が副走査方向に湾曲する。
【0014】そこで、この実施形態では、fθレンズ2
0と走査対象面5との間の光路中に、カバー用平面板1
0で発生する走査線の湾曲を補正する補正用平面板30
を配置している。補正用平面板30は、平行平面板であ
り、その法線が主走査平面に対して傾くよう配置されて
いる。
0と走査対象面5との間の光路中に、カバー用平面板1
0で発生する走査線の湾曲を補正する補正用平面板30
を配置している。補正用平面板30は、平行平面板であ
り、その法線が主走査平面に対して傾くよう配置されて
いる。
【0015】fθレンズ20は、ポリゴンミラー4側か
ら走査対象面5側に向けて順に、プラスチック製の第1
レンズ21と、ガラス製の第2レンズ22とが配列して
構成される。第1レンズ21の両レンズ面21a,21
bは、主走査平面内の非円弧曲線を光軸と直交し主走査
平面内に位置する回転軸を中心に回転させた軌跡として
定義される変形トーリック面である。第2レンズ22の
ポリゴンミラー4側の面22aは、副走査方向にのみ負
のパワーを持つシリンドリカル面であり、走査対象面5
側の面22bは、副走査平面内の円弧を光軸と直交し副
走査平面内に位置する回転軸を中心に回転させた軌跡と
して定義される正のトーリック面である。
ら走査対象面5側に向けて順に、プラスチック製の第1
レンズ21と、ガラス製の第2レンズ22とが配列して
構成される。第1レンズ21の両レンズ面21a,21
bは、主走査平面内の非円弧曲線を光軸と直交し主走査
平面内に位置する回転軸を中心に回転させた軌跡として
定義される変形トーリック面である。第2レンズ22の
ポリゴンミラー4側の面22aは、副走査方向にのみ負
のパワーを持つシリンドリカル面であり、走査対象面5
側の面22bは、副走査平面内の円弧を光軸と直交し副
走査平面内に位置する回転軸を中心に回転させた軌跡と
して定義される正のトーリック面である。
【0016】図1に示される主走査平面内において、カ
バー用平面板10の法線を主走査平面に垂直に投影した
線(以下、単に法線という)がコリメートレンズ2の光軸
Ax0に対してなす角度をα0、fθレンズ20の光軸A
x1に対してなす角度をα1、補正用平面板30の法線が
fθレンズ20の光軸Ax1に対してなす角度をα2とす
る。同様に、主走査平面内において、コリメートレンズ
2の光軸Ax0とfθレンズ20の光軸Ax1とがなす角
度をθ0、最大像高に向かう光束がポリゴンミラー4で
偏向された直後にfθレンズ20の光軸Ax1となす角
度をθ1、この光束がfθレンズ20を射出した後にf
θレンズ20の光軸となす角度をθ2とする。
バー用平面板10の法線を主走査平面に垂直に投影した
線(以下、単に法線という)がコリメートレンズ2の光軸
Ax0に対してなす角度をα0、fθレンズ20の光軸A
x1に対してなす角度をα1、補正用平面板30の法線が
fθレンズ20の光軸Ax1に対してなす角度をα2とす
る。同様に、主走査平面内において、コリメートレンズ
2の光軸Ax0とfθレンズ20の光軸Ax1とがなす角
度をθ0、最大像高に向かう光束がポリゴンミラー4で
偏向された直後にfθレンズ20の光軸Ax1となす角
度をθ1、この光束がfθレンズ20を射出した後にf
θレンズ20の光軸となす角度をθ2とする。
【0017】一方、図2に示される副走査平面内におい
て、カバー用平面板10の法線がfθレンズ20の光軸
Ax1に対してなす角度をβ1、補正用平面板30の法線
がfθレンズ20の光軸Ax1に対してなす角度をβ2と
する。
て、カバー用平面板10の法線がfθレンズ20の光軸
Ax1に対してなす角度をβ1、補正用平面板30の法線
がfθレンズ20の光軸Ax1に対してなす角度をβ2と
する。
【0018】fθレンズ20と走査対象面5との間に配
置される補正用平面板30の配置は、以下の条件式(A)
を満たすことが望ましい。 |β2|<2×|m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2×n2)|…(A) ただし、mはfθレンズの副走査方向の倍率、d1、n1
はカバー用平面板の厚さおよび屈折率、d2、n2は補正
用平面板の厚さおよび屈折率である。この条件は、副走
査方向の走査線の湾曲を補正できる範囲を規定する。こ
の条件が満たされない場合には、走査線の湾曲を補正す
ることができない。
置される補正用平面板30の配置は、以下の条件式(A)
を満たすことが望ましい。 |β2|<2×|m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2×n2)|…(A) ただし、mはfθレンズの副走査方向の倍率、d1、n1
はカバー用平面板の厚さおよび屈折率、d2、n2は補正
用平面板の厚さおよび屈折率である。この条件は、副走
査方向の走査線の湾曲を補正できる範囲を規定する。こ
の条件が満たされない場合には、走査線の湾曲を補正す
ることができない。
【0019】上記の条件式(A)の根拠について以下に説
明する。まず、カバー用平面板10を傾けることにより
走査線が副走査方向に湾曲する理由について説明する。
カバー用平面板が10が副走査平面内でβ1傾くと、こ
の平面板から射出する光束は入射光束に対して副走査方
向にほぼ平行にずれる。このときのズレ量は、主走査面
内での入射角θの二乗に比例し、軸上で結像するθ=0
の光束のズレ量と最大像高に結像するθ=θ1の光束の
ズレ量との差ΔZ1が走査線の副走査方向への湾曲の原
因となる。ズレ量の差ΔZ1は以下の式で求められる。 ΔZ1≒A×θ12×d1×sin(β1−β1')/cosβ1' …(1) ただし、 A:比例定数、 β1':カバー用平面板内を進む光束とカバー用平面板の
法線を主走査平面に垂直に投影した線とのなす角度であ
る。
明する。まず、カバー用平面板10を傾けることにより
走査線が副走査方向に湾曲する理由について説明する。
カバー用平面板が10が副走査平面内でβ1傾くと、こ
の平面板から射出する光束は入射光束に対して副走査方
向にほぼ平行にずれる。このときのズレ量は、主走査面
内での入射角θの二乗に比例し、軸上で結像するθ=0
の光束のズレ量と最大像高に結像するθ=θ1の光束の
ズレ量との差ΔZ1が走査線の副走査方向への湾曲の原
因となる。ズレ量の差ΔZ1は以下の式で求められる。 ΔZ1≒A×θ12×d1×sin(β1−β1')/cosβ1' …(1) ただし、 A:比例定数、 β1':カバー用平面板内を進む光束とカバー用平面板の
法線を主走査平面に垂直に投影した線とのなす角度であ
る。
【0020】一方、補正用平面板においても同様に光束
は副走査方向にずれるが、fθレンズの主走査平面内で
の屈折作用のためカバー用平面板10にθ1の角度で入
射した光束は補正用平面板30に対してはθ2の角度で
入射する。したがって、軸上で結像するθ=0の光束の
ズレ量と最大像高に結像するθ=θ2の光束のズレ量と
の差ΔZ2は、以下の式で求められる。 ΔZ2≒A×θ22×d2×sin(β2−β2')/cosβ2' …(2) ただし、 β2':補正用平面板内を進む光束と補正用平面板の法線
を主走査平面に垂直に投影した線とのなす角度である。
は副走査方向にずれるが、fθレンズの主走査平面内で
の屈折作用のためカバー用平面板10にθ1の角度で入
射した光束は補正用平面板30に対してはθ2の角度で
入射する。したがって、軸上で結像するθ=0の光束の
ズレ量と最大像高に結像するθ=θ2の光束のズレ量と
の差ΔZ2は、以下の式で求められる。 ΔZ2≒A×θ22×d2×sin(β2−β2')/cosβ2' …(2) ただし、 β2':補正用平面板内を進む光束と補正用平面板の法線
を主走査平面に垂直に投影した線とのなす角度である。
【0021】カバー用平面板によるズレ量の差ΔZ1
は、fθレンズにより副走査方向にm倍されて補正用平
面板30に達する。したがって、補正用平面板30で
は、m×ΔZ1のズレが補正されればよいこととなり、
以下の条件(3)が成立するときに湾曲が補正される。 ΔZ2=−m×ΔZ1 …(3)
は、fθレンズにより副走査方向にm倍されて補正用平
面板30に達する。したがって、補正用平面板30で
は、m×ΔZ1のズレが補正されればよいこととなり、
以下の条件(3)が成立するときに湾曲が補正される。 ΔZ2=−m×ΔZ1 …(3)
【0022】ここで、sin(β2−β2')/cosβ2'≒0.
27×n×βと近似できることから、上記の式(3)は以
下の式(4)のように表される。 θ22×d2×n2×β2=−m×θ12×d1×n1×β1 β2=−m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2×n2) …(4)
27×n×βと近似できることから、上記の式(3)は以
下の式(4)のように表される。 θ22×d2×n2×β2=−m×θ12×d1×n1×β1 β2=−m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2×n2) …(4)
【0023】β2が上記の式(4)が成立する値をとる場
合、走査線の副走査方向の湾曲はほぼ補正される。ま
た、β2の絶対値が式(4)の右辺の絶対値のほぼ2倍の
範囲内に入る場合、すなわち前記の条件式(A)を満たす
場合には、湾曲の度合いは許容できる程度に抑えられ
る。
合、走査線の副走査方向の湾曲はほぼ補正される。ま
た、β2の絶対値が式(4)の右辺の絶対値のほぼ2倍の
範囲内に入る場合、すなわち前記の条件式(A)を満たす
場合には、湾曲の度合いは許容できる程度に抑えられ
る。
【0024】なお、上記の実施形態のように補正用平面
板とカバー用平面板との間に走査レンズが配置される場
合には、β1×β2>0となり、傾き方向が同一方向に
なる。一方、補正用平面板がカバー用平面板と走査レン
ズとの間の光路中に配置される場合、以下の式(5)が
成立する場合に走査線の副走査方向の湾曲をほぼ補正す
ることができる。この場合には、β1×β2<0とな
る。 β2=−1×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d
2×n2)…(5)
板とカバー用平面板との間に走査レンズが配置される場
合には、β1×β2>0となり、傾き方向が同一方向に
なる。一方、補正用平面板がカバー用平面板と走査レン
ズとの間の光路中に配置される場合、以下の式(5)が
成立する場合に走査線の副走査方向の湾曲をほぼ補正す
ることができる。この場合には、β1×β2<0とな
る。 β2=−1×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d
2×n2)…(5)
【0025】
【実施例】以下、この発明の具体的な数値構成例を2例
説明する。実施例1は上記実施態様において説明した図
1、図2に示されるタイプであり、カバー用平面板10
と補正用平面板30とが共に主走査面内でfθレンズ2
0の光軸Ax1に対して直交しない光学系、実施例2は
これらの平面板が主走査面内でfθレンズの光軸に対し
て直交する光学系である。いずれの実施例も、カバー
用、補正用の平面板は平行平面板であり、厚さは2.0
mm、屈折率は1.51072である。なお、「平面板
が主走査平面内で光軸に直交する」とは、平面板の主走
査平面との交線が、主走査平面内で光軸と垂直に交差す
ることを意味している。
説明する。実施例1は上記実施態様において説明した図
1、図2に示されるタイプであり、カバー用平面板10
と補正用平面板30とが共に主走査面内でfθレンズ2
0の光軸Ax1に対して直交しない光学系、実施例2は
これらの平面板が主走査面内でfθレンズの光軸に対し
て直交する光学系である。いずれの実施例も、カバー
用、補正用の平面板は平行平面板であり、厚さは2.0
mm、屈折率は1.51072である。なお、「平面板
が主走査平面内で光軸に直交する」とは、平面板の主走
査平面との交線が、主走査平面内で光軸と垂直に交差す
ることを意味している。
【0026】実施例1の具体的な数値構成は、表1に示
される。表中の記号fはfθレンズの主走査方向の焦点
距離、mは副走査方向の倍率、Ryは主走査方向の曲率
半径、Rzは副走査方向の曲率半径、dは面間の光軸上
の距離、nはレンズの屈折率である。表中、第1、第2
面がシリンドリカルレンズ3、第3面がポリゴンミラー
4のミラー面、第4、第5面がfθレンズ20の第1レ
ンズ21,第6、第7面が第2レンズ22を示す。
される。表中の記号fはfθレンズの主走査方向の焦点
距離、mは副走査方向の倍率、Ryは主走査方向の曲率
半径、Rzは副走査方向の曲率半径、dは面間の光軸上
の距離、nはレンズの屈折率である。表中、第1、第2
面がシリンドリカルレンズ3、第3面がポリゴンミラー
4のミラー面、第4、第5面がfθレンズ20の第1レ
ンズ21,第6、第7面が第2レンズ22を示す。
【0027】第1レンズ21の変形トーリック面は、変
形トーリック面の軌跡を形成する主走査平面内の非円弧
曲線を定義することにより定義される。非円弧曲線は、
光軸からの主走査方向の高さがYとなる非円弧曲線上の
座標点の非円弧曲線の光軸上での接線からの距離(サグ
量)をX、非円弧曲線の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐
係数をK、4次、6次、8次の非円弧係数をA4,A6,
A8として、以下の式で表される。なお、表1における
変形トーリック面の曲率半径は、光軸上の曲率半径であ
り、これらの面の円錐係数、非円弧係数は表2に示され
る。
形トーリック面の軌跡を形成する主走査平面内の非円弧
曲線を定義することにより定義される。非円弧曲線は、
光軸からの主走査方向の高さがYとなる非円弧曲線上の
座標点の非円弧曲線の光軸上での接線からの距離(サグ
量)をX、非円弧曲線の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐
係数をK、4次、6次、8次の非円弧係数をA4,A6,
A8として、以下の式で表される。なお、表1における
変形トーリック面の曲率半径は、光軸上の曲率半径であ
り、これらの面の円錐係数、非円弧係数は表2に示され
る。
【0028】
【数1】X=CY2/(1+√(1-(1+K)C2Y2))+A4Y4
+A6Y6+A8Y8
+A6Y6+A8Y8
【0029】例えば、第4面(第1レンズ21のポリゴ
ンミラー側の面21a)は、上記の式により定義される
非円弧曲線を、この曲線と光軸Ax1との交点からポリ
ゴンミラー4の方向に343.5mm離れた位置で光軸
と垂直に交差する主走査平面内の回転軸を中心に回転さ
せた軌跡として規定される。また、第5面(第1レンズ
21の走査対象面側の面21b)は、非円弧曲線を、こ
の曲線と光軸Ax1との交点から走査対象面5の方向に
500mm離れた位置で光軸と垂直に交差する主走査平
面内の回転軸を中心に回転させた軌跡として定義され
る。
ンミラー側の面21a)は、上記の式により定義される
非円弧曲線を、この曲線と光軸Ax1との交点からポリ
ゴンミラー4の方向に343.5mm離れた位置で光軸
と垂直に交差する主走査平面内の回転軸を中心に回転さ
せた軌跡として規定される。また、第5面(第1レンズ
21の走査対象面側の面21b)は、非円弧曲線を、こ
の曲線と光軸Ax1との交点から走査対象面5の方向に
500mm離れた位置で光軸と垂直に交差する主走査平
面内の回転軸を中心に回転させた軌跡として定義され
る。
【0030】
【表1】
f=200.0mm 走査幅216mm 画角30.9 deg. m=-2.97
【0031】
【表2】
【0032】ここで、fθレンズ20の光軸Ax1とコ
リメートレンズ2の光軸Ax0との交点を「基準偏向
点」と定義すると、この基準偏向点からカバー用平面板
10までの光軸Ax1上の距離は17.0mmであり、
fθレンズ20の最も走査対象面5側の面から補正用平
面板30までの光軸Ax1上の距離は50.0mmであ
る。また、各種の角度設定は、以下の表3に示すとおり
である。表3の「面」の項目には、対象となる角度が主
走査平面内のものである場合には「主」、副走査平面内
のものである場合には「副」と表示されている。
リメートレンズ2の光軸Ax0との交点を「基準偏向
点」と定義すると、この基準偏向点からカバー用平面板
10までの光軸Ax1上の距離は17.0mmであり、
fθレンズ20の最も走査対象面5側の面から補正用平
面板30までの光軸Ax1上の距離は50.0mmであ
る。また、各種の角度設定は、以下の表3に示すとおり
である。表3の「面」の項目には、対象となる角度が主
走査平面内のものである場合には「主」、副走査平面内
のものである場合には「副」と表示されている。
【0033】
【表3】
符号 面 対 象 値
α0 主 カバー用平面板の法線×コリメートレンズの光軸 60.0 deg.
α1 主 カバー用平面板の法線×fθレンズの光軸 20.0 deg.
α2 主 補正用平面板の法線×fθレンズの光軸 15.0 deg.
θ0 主 コリメートレンズの光軸×fθレンズの光軸 80.0 deg.
θ1 主 ポリゴンミラー後の最大像高光束×fθレンズの光軸 30.9 deg.
θ2 主 fθレンズ後の最大像高光束×fθレンズの光軸 20.3 deg.
β1 副 カバー用平面板の法線×fθレンズの光軸 3.0 deg.
β2 副 補正用平面板の法線×fθレンズの光軸 20.0 deg.
【0034】実施例1の構成によると、式(4)の右辺の
値は20.6deg.となり、|β2|=20.0 deg.とほ
ぼ等しくなり、式(4)がほぼ成立して走査線の湾曲は小
さく抑えられる。なお、条件式(A)の右辺の値は41.
3deg.となり、左辺|β2|=20.0 deg.より明らかに大
きくなり、実施例1は条件式(A)に規定される条件を満
たしている。
値は20.6deg.となり、|β2|=20.0 deg.とほ
ぼ等しくなり、式(4)がほぼ成立して走査線の湾曲は小
さく抑えられる。なお、条件式(A)の右辺の値は41.
3deg.となり、左辺|β2|=20.0 deg.より明らかに大
きくなり、実施例1は条件式(A)に規定される条件を満
たしている。
【0035】図3は、実施例1の構成による走査光学系
の(A)直線性誤差、(B)像面湾曲(破線:主走査方向、
実線:副走査方向)、そして(C)走査線の副走査方向の
湾曲をそれぞれ示す。各グラフの縦軸は画角(ポリゴン
ミラーで反射された直後に光束の中心軸がfθレンズの
光軸Ax1に対してなす角度)、横軸は各収差の発生量で
あり、単位はmmである。図4は、補正用平面板による
効果を示すため、実施例1の光学系から補正用平面板3
0を除去した場合の図3と同様の収差を示す。図3、図
4を比較すると、直線性誤差や像面湾曲には殆ど違いが
ないものの、走査線の副走査方向の湾曲が補正用平面板
を設けることによりかなり小さく抑えられることが理解
できる。
の(A)直線性誤差、(B)像面湾曲(破線:主走査方向、
実線:副走査方向)、そして(C)走査線の副走査方向の
湾曲をそれぞれ示す。各グラフの縦軸は画角(ポリゴン
ミラーで反射された直後に光束の中心軸がfθレンズの
光軸Ax1に対してなす角度)、横軸は各収差の発生量で
あり、単位はmmである。図4は、補正用平面板による
効果を示すため、実施例1の光学系から補正用平面板3
0を除去した場合の図3と同様の収差を示す。図3、図
4を比較すると、直線性誤差や像面湾曲には殆ど違いが
ないものの、走査線の副走査方向の湾曲が補正用平面板
を設けることによりかなり小さく抑えられることが理解
できる。
【0036】図5、図6は、実施例2の走査光学系を示
す図1、図2と同様の説明図である。実施例2では、第
1、第2のカバー用平面板11,12がそれぞれポリゴ
ンミラー4への光束の入射位置、射出位置に分離して設
けられている。第1のカバー用平面板11は、主走査平
面内においてコリメートレンズ2の光軸Ax0に対して
直交するよう配置されている。また、第2のカバー用平
面板12と補正用平面板31とは、主走査平面内におい
て共にfθレンズ20の光軸Ax1に対して直交するよ
う配置されている。他の構成は実施例1と共通である。
す図1、図2と同様の説明図である。実施例2では、第
1、第2のカバー用平面板11,12がそれぞれポリゴ
ンミラー4への光束の入射位置、射出位置に分離して設
けられている。第1のカバー用平面板11は、主走査平
面内においてコリメートレンズ2の光軸Ax0に対して
直交するよう配置されている。また、第2のカバー用平
面板12と補正用平面板31とは、主走査平面内におい
て共にfθレンズ20の光軸Ax1に対して直交するよ
う配置されている。他の構成は実施例1と共通である。
【0037】具体的な数値構成において実施例1と異な
るのは、シリンドリカルレンズ3とポリゴンミラー4と
の間の軸上の距離が実施例1では57.040mmであ
るのに対し、実施例2では57.120mmとなった点
のみである。fθレンズ20の構成、基準偏向点から第
1のカバー用平面板12までの光軸上の距離、fθレン
ズ20の最も走査対象面5側の面から補正用平面板31
までの光軸上の距離等は、全て実施例1と同一の値とな
る。以下の表4は、実施例2における各設定角度に関す
るデータを示す表3と同様の表である。
るのは、シリンドリカルレンズ3とポリゴンミラー4と
の間の軸上の距離が実施例1では57.040mmであ
るのに対し、実施例2では57.120mmとなった点
のみである。fθレンズ20の構成、基準偏向点から第
1のカバー用平面板12までの光軸上の距離、fθレン
ズ20の最も走査対象面5側の面から補正用平面板31
までの光軸上の距離等は、全て実施例1と同一の値とな
る。以下の表4は、実施例2における各設定角度に関す
るデータを示す表3と同様の表である。
【0038】
【表4】
符号 面 対 象 値
α0 主 第1カバー用平面板の法線×コリメートレンズの光軸 0.0 deg.
α1 主 第2カバー用平面板の法線×fθレンズの光軸 0.0 deg.
α2 主 補正用平面板の法線×fθレンズの光軸 0.0 deg.
θ0 主 コリメートレンズの光軸×fθレンズの光軸 80.0 deg.
θ1 主 ポリゴンミラー後の最大像高光束×fθレンズの光軸 30.9 deg.
θ2 主 fθレンズ後の最大像高光束×fθレンズの光軸 20.3 deg.
β1 副 カバー用平面板の法線×fθレンズの光軸 3.0 deg.
β2 副 補正用平面板の法線×fθレンズの光軸 22.5 deg.
【0039】実施例2の構成によっても、式(4)の右
辺は20.6deg.となり、条件式(A)の右辺の値
は41.3deg.となるため、左辺|β2|=22.
5deg.より明らかに大きくなり、実施例2は条件式
(A)に規定される条件を満たしている。
辺は20.6deg.となり、条件式(A)の右辺の値
は41.3deg.となるため、左辺|β2|=22.
5deg.より明らかに大きくなり、実施例2は条件式
(A)に規定される条件を満たしている。
【0040】図7は、実施例1の構成による走査光学系
の(A)直線性誤差、(B)像面湾曲(破線:主走査方向、
実線:副走査方向)、そして(C)走査線の副走査方向の
湾曲をそれぞれ示す。図8は、補正用平面板による効果
を示すため、実施例2の光学系から補正用平面板31を
除去した場合の図7と同様の収差を示す。図7、図8を
比較すると、直線性誤差や像面湾曲には殆ど違いがない
ものの、走査線の副走査方向の湾曲が補正用平面板を設
けることによりかなり小さく抑えられることが理解でき
る。
の(A)直線性誤差、(B)像面湾曲(破線:主走査方向、
実線:副走査方向)、そして(C)走査線の副走査方向の
湾曲をそれぞれ示す。図8は、補正用平面板による効果
を示すため、実施例2の光学系から補正用平面板31を
除去した場合の図7と同様の収差を示す。図7、図8を
比較すると、直線性誤差や像面湾曲には殆ど違いがない
ものの、走査線の副走査方向の湾曲が補正用平面板を設
けることによりかなり小さく抑えられることが理解でき
る。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ポリゴンミラーを囲む平面板をゴースト光除去のた
めに傾けた場合にも、この傾きによって発生する走査対
象面上での走査線の副走査方向の湾曲を補正用平面板に
より補正することができ、描画精度を高く保つことがで
きる。
ば、ポリゴンミラーを囲む平面板をゴースト光除去のた
めに傾けた場合にも、この傾きによって発生する走査対
象面上での走査線の副走査方向の湾曲を補正用平面板に
より補正することができ、描画精度を高く保つことがで
きる。
【図1】 この発明の実施例1にかかる走査光学系の主
走査方向の説明図である。
走査方向の説明図である。
【図2】 実施例1の走査光学系の副走査方向の説明図
である。
である。
【図3】 実施例1の走査光学系の諸収差を示すグラフ
であり、(A)が直線性誤差、(B)が像面湾曲、(C)が走
査線の副走査方向の湾曲を示す。
であり、(A)が直線性誤差、(B)が像面湾曲、(C)が走
査線の副走査方向の湾曲を示す。
【図4】 実施例1の走査光学系から補正用平面板を除
いた場合の諸収差を示すグラフであり、(A)が直線性誤
差、(B)が像面湾曲、(C)が走査線の副走査方向の湾曲
を示す。
いた場合の諸収差を示すグラフであり、(A)が直線性誤
差、(B)が像面湾曲、(C)が走査線の副走査方向の湾曲
を示す。
【図5】 この発明の実施例2にかかる走査光学系の主
走査方向の説明図である。
走査方向の説明図である。
【図6】 実施例2の走査光学系の副走査方向の説明図
である。
である。
【図7】 実施例2の走査光学系の諸収差を示すグラフ
であり、(A)が直線性誤差、(B)が像面湾曲、(C)が走
査線の副走査方向の湾曲を示す。
であり、(A)が直線性誤差、(B)が像面湾曲、(C)が走
査線の副走査方向の湾曲を示す。
【図8】 実施例2の走査光学系から補正用平面板を除
いた場合の諸収差を示すグラフであり、(A)が直線性誤
差、(B)が像面湾曲、(C)が走査線の副走査方向の湾曲
を示す。
いた場合の諸収差を示すグラフであり、(A)が直線性誤
差、(B)が像面湾曲、(C)が走査線の副走査方向の湾曲
を示す。
1 光源
2 コリメートレンズ
3 シリンドリカルレンズ
4 ポリゴンミラー
20 fθレンズ
21 第1レンズ
22 第2レンズ
5 走査対象面
10 カバー用平面板
30 補正用平面板
Claims (4)
- 【請求項1】 光源から発する光束を回転駆動される偏
向器により偏向させ、走査レンズにより走査対象面上に
結像させる走査光学系において、 前記偏向器と前記走査レンズとの間の光路中に、パワー
を持たず、少なくとも前記偏向器の前記走査レンズ側を
カバーするカバー用平面板を、該カバー用平面板の法線
が主走査平面に対して傾くよう配置し、 前記走査レンズと前記走査対象面との間の光路中に、パ
ワーを持たない補正用平面板を、該補正用平面板の法線
が主走査平面に対して傾くよう配置し、 前記カバー用平面板の法線と前記補正用平面板の法線と
は、前記主走査平面に対して同一方向に傾いており、 前記補正用平面板は、以下の条件を満たすよう配置され
る平行平面板であることを特徴とする走査光学系。 |β2|<2×|m×θ12×d1×n1×β1/(θ22×d2
×n2)| ただし、 m:走査レンズの副走査方向の倍率、 β1:カバー用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副
走査平面内でなす角度、 β2:補正用平面板の法線と走査レンズの光軸とが副走
査平面内でなす角度、 θ1:最大像高に向かう光束が偏向器で偏向された直後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 θ2:最大像高に向かう光束が走査レンズを射出した後
に主走査平面内で走査レンズの光軸となす角度、 d1:カバー用平面板の厚さ、 n1:カバー用平面板の屈折率、 d2:補正用平面板の厚さ、 n2:補正用平面板の屈折率である。 - 【請求項2】 前記カバー用平面板および前記補正用平
面板は、共に前記主走査平面内で前記走査レンズの光軸
に対して直交するよう配置された平行平面板であること
を特徴とする請求項1に記載の走査光学系。 - 【請求項3】 前記カバー用平面板および前記補正用平
面板は、共に前記主走査平面内で前記走査レンズの光軸
に対して直交しないよう配置された平行平面板であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の走査光学系。 - 【請求項4】 前記カバー用平面板は、前記偏向器にお
いて前記光源からの光束が入射する側もカバーする平行
平面板であることを特徴とする請求項3に記載の走査光
学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127896A JP3486293B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 走査光学系 |
| US08/826,664 US5903379A (en) | 1996-04-08 | 1997-04-07 | Scanning optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127896A JP3486293B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 走査光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274134A JPH09274134A (ja) | 1997-10-21 |
| JP3486293B2 true JP3486293B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=14557179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127896A Expired - Fee Related JP3486293B2 (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5903379A (ja) |
| JP (1) | JP3486293B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6400488B1 (en) * | 1999-09-27 | 2002-06-04 | Minolta Co., Ltd. | Light beam scanner |
| JP3492971B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2004-02-03 | 株式会社リコー | 光走査装置・走査光学系・走査結像光学素子・光走査方法・ゴースト像防止方法・画像形成装置 |
| JP3939896B2 (ja) | 2000-04-05 | 2007-07-04 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
| JP4165991B2 (ja) * | 2000-10-20 | 2008-10-15 | 株式会社リコー | 光走査装置およびこれを用いた画像形成装置 |
| US7450274B2 (en) | 2003-05-07 | 2008-11-11 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanning apparatus, image forming apparatus, and beam positioning method |
| US7271823B2 (en) | 2003-08-29 | 2007-09-18 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus |
| JP2006039399A (ja) | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光走査装置 |
| US7443415B2 (en) | 2005-08-04 | 2008-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning device and image forming apparatus having window for polygon mirror cover |
| US20080062495A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Laser scanning unit and image forming apparatus having the same |
| US7602541B2 (en) * | 2007-03-30 | 2009-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning apparatus and image forming apparatus |
| JP2010249966A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Hitachi Ltd | 光学エンジン |
| JP5066224B2 (ja) | 2010-06-17 | 2012-11-07 | シャープ株式会社 | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP6127307B2 (ja) * | 2015-01-15 | 2017-05-17 | コニカミノルタ株式会社 | 光走査装置 |
| EP3699637B1 (de) * | 2019-02-22 | 2021-01-13 | Sick Ag | Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung eines objekts |
| EP3978950A4 (en) * | 2019-07-16 | 2023-07-26 | Canon Kabushiki Kaisha | OPTICAL DEVICE, AND VEHICLE-MOUNTED SYSTEM AND MOBILE DEVICE EQUIPPED THEREOF |
| JP2021018228A (ja) * | 2019-07-16 | 2021-02-15 | キヤノン株式会社 | 光学装置、それを備える車載システム及び移動装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349726A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Ricoh Co Ltd | 回転多面鏡を用いた走査装置 |
| US4796963A (en) * | 1986-08-20 | 1989-01-10 | Ricoh Company, Ltd. | Scanning apparatus using a rotary polygon mirror |
| JP2644230B2 (ja) * | 1987-06-19 | 1997-08-25 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
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