JP3594821B2 - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3594821B2 JP3594821B2 JP33997298A JP33997298A JP3594821B2 JP 3594821 B2 JP3594821 B2 JP 3594821B2 JP 33997298 A JP33997298 A JP 33997298A JP 33997298 A JP33997298 A JP 33997298A JP 3594821 B2 JP3594821 B2 JP 3594821B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- optical system
- lens
- incident angle
- cylindrical lens
- 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
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被走査面に複数の光ビームを並列的に照射して走査する走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームを被走査面に照射して画像を記録する走査光学系として従来から偏向器を用いて光ビームを振ることにより主走査を行うものが知られている。そのうち、偏向器としてポリゴンミラーを用いた走査光学系では、ポリゴンミラーの中心軸のブレにより、そのミラー面が傾く、いわゆる「面倒れ」が生じ、それにより走査線が変動するという問題がある。
【０００３】
そのため、ポリゴンミラーと被走査面との間に面倒れ補正レンズとしてシリンドリカルレンズを備え、それによりポリゴンミラーのミラー面と被走査面とを少なくとも主走査方向と垂直な方向（副走査方向）について光学的に共役にして、面倒れの影響を抑えるものが一般的に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５はシリンドリカルレンズ９０の円筒面９０ａへの光ビームＬＢの入射角βを示す図である。図示のように、上記のような走査光学系においては、光ビームＬＢが、偏向されることによって、シリンドリカルレンズ９０の円筒面９０ａへの入射角βも変化することになる。そして、円筒面９０ａに対する入射角βが変化することによって、円筒面９０ａが光ビームＬＢになす作用も変化する。曲率半径ｒ０を持つ円筒面９０ａを入射角βの角度で切った場合の断面の形状は、光ビームＬＢが進む方向に長軸を持ち、その直交方向（Ｘ方向）に短軸（長さ２・ｒ０）を持つ楕円（の半分）で表すことができる。
【０００５】
この楕円断面は入射角βに応じてその長軸の長さが異なり、β＝０°、すなわち、円筒面９０ａに垂直に光ビームが入射する状態では長軸の長さも２・ｒ０（真円）となり、入射角βが大きくなるにつれて長軸の長い楕円になっていく。これにより、シリンドリカルレンズ９０の副走査方向における実効的な焦点距離は入射角βが変わるにつれて変化していくので、ポリゴンミラーのミラー面に対する像面（被走査面）の結像倍率も入射角βに応じて変化していくことになる。
【０００６】
ところで、光ビームが光軸上の１本の場合は、物高が「０」なので像高も「０」になり結像倍率の変化に関係無くシリンドリカルレンズ９０の母線上を走査することができる。しかし、走査光学系における物高ｈ０と像高ｈとの関係を示す図６から分かるように、複数の光ビームを副走査方向（Ｘ軸方向）に配列して照射する、いわゆるマルチビーム型の走査光学系では、上述の入射角βに応じて倍率が異なるという事情から、走査のために光軸ＬＡから、ある高さｈ０でポリゴンミラー９１に入射する光ビームＬＢでは像面（被走査面）での結像位置（像高ｈ）も入射角βに応じて異なる値になる。すなわち、マルチビーム型の走査光学系による走査線の例を示す図７から分かるように、光軸を通過する光ビームによる走査線Ｌ０は直線状であるのに対し、それ以外の光ビームによる走査線Ｌ１は直線状にならず、中央から離れるほど像高ｈの低くなった走査線曲がりが生じることになる。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、複数の光ビームによる走査線の曲がりを抑え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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の走査光学系は、被走査面に複数の光ビームを並列的に照射して主走査を行いつつ、それと垂直な方向に副走査を行う走査光学系であって、複数の光ビームを発する光源と、前記複数の光ビームを偏向させて主走査を行う偏向手段と、前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記複数の光ビームを前記偏向手段に導く前段光学系と、前記偏向手段により偏向された複数の光ビームを前記被走査面に導く走査レンズと、前記偏向手段と前記被走査面との間に設けられ、少なくとも副走査方向にパワーを有する面倒れ補正レンズと、を備え、前記面倒れ補正レンズの副走査方向の焦点距離が、当該面倒れ補正レンズに対する入射角に応じて異なり、前記面倒れ補正レンズにおける、前記焦点距離をｆ、前記入射角をβとし、β＝０゜での焦点距離ｆをｆ 0 とするとき、前記面倒れ補正レンズが、
ｆ＝ｆ 0 （１／ｃｏｓβ） m
ただし、１≦ｍ≦２．３
の特性を有することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項２の走査光学系は、請求項１に記載の走査光学系であって、前記面倒れ補正レンズが、
１．５≦ｍ≦１．８
の特性を有することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項３の走査光学系は、請求項２に記載の走査光学系であって、前記面倒れ補正レンズが、
ｍ＝１．６４
の特性を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
［１．実施の形態の装置構成および原理］
図１はこの発明の実施の形態の走査光学系の全体構成を示す斜視図である。各図においては、水平面をＹ−Ｚ面とし、鉛直方向をＸ軸方向とする３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚが定義されている。以下、図１を用いてこの発明の実施の形態の走査光学系の全体構成を説明していく。
【００１４】
この発明の第１の実施の形態の走査光学系は図示のように光源である半導体レーザ１０ａ，１０ｂ、１０ｃ、前段光学系２０、偏向手段であるポリゴンミラー３０、走査レンズ４０、面倒れ補正レンズであるシリンドリカルレンズ５０等の構成部材から構成されており、３本の光ビームＬＢをポリゴンミラー３０によって、偏向して被走査面ＳＳにＹ軸方向に振る（偏向の角度を変化させる）ことによって主走査しつつ、被走査面ＳＳを図示しない移動機構によってＸ軸方向の負の方向に移動させることによって副走査を行い、それによって被走査面ＳＳに描画する装置である。
【００１５】
この走査光学系による描画時の上記の各部の機能は以下のようになっている。まず、光源は３個の半導体レーザ１０ａ，１０ｂ、１０ｃからなっており、それぞれが図示しない制御部からの制御信号で直接変調駆動され、その制御信号に基づいて光ビームＬＢを発する。なお、半導体レーザ１０ｂによる光ビームＬＢが以下に示す各光学系（シリンドリカルレンズ５０を含む）の光軸を通過している。
【００１６】
そして、発せられた光ビームＬＢは前段光学系２０を構成するレンズ２１，２２で整形され、シリンドリカルレンズ２３によりポリゴンミラー３０のミラー面に集光するよう入射する。そして、図１に示すように、ポリゴンミラー３０によって反射された光ビームＬＢはポリゴンミラー３０のＸ軸方向を中心軸とした回転によりＹ−Ｚ面（以下、主走査面という）内で振られながら走査レンズ４０に入射する。
【００１７】
走査レンズ４０（例えば、ｆθレンズ）は、４枚のレンズ４０ａ〜４０ｄからなっており、入射した光ビームＬＢを被走査面ＳＳに結像させる。また、走査レンズ４０とほぼ副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ５０との協働によって副走査方向（Ｘ方向）において、ポリゴンミラー３０のミラー面と被走査面ＳＳとが光学的にほぼ共役とされる。これによって、ポリゴンミラー３０の中心軸のブレによるミラー面の面倒れが補正されて、被走査面ＳＳにおける走査線の歪みが補正される。このようにして被走査面ＳＳに結像する光ビームＬＢの結像点はポリゴンミラー３０の回転によってＹ軸方向への移動を繰り返して、主走査が繰り返し行われるとともに、被走査面ＳＳの副走査方向と反対の方向（Ｘ軸の負方向）の移動によって副走査が行われる。
【００１８】
つぎに、この実施の形態の主要部について説明する。
【００１９】
図３はシリンドリカルレンズ５０への光ビームＬＢの入射角βを示す図である。図示のように主走査面内での光ビームＬＢのシリンドリカルレンズ５０への入射角をＺ軸とのなす角として表わしたのが入射角βである。
【００２０】
前述のように、通常のシリンドリカルレンズ５０では入射角βによってその入射面の光ビームＬＢの通過経路における実効的な曲率半径が異なるが、シリンドリカルレンズ５０の入射面のうち、実際に光ビームＬＢが通る部分は、被走査面ＳＳにおけるビーム径を最も小さく収束させる場合でも２０μｍ程度と仮定すると、ＦナンバーはＦ２０程度までであるから、入射面ＩＳのうち、光軸の近傍付近のみの性質を考えればよいことになる。
【００２１】
そして、このような光軸近傍における光ビームＬＢの通過断面（シリンドリカルレンズ５０を入射角βで切断した断面）における入射面の実効的な曲率半径ｒｅは、
ｒｅ＝ｒ０・（ｃｏｓβ）ｍ
で近似できることが確かめられた。
【００２２】
そのため、この実施の形態のシリンドリカルレンズ５０は主走査方向の走査範囲内のいずれの位置（いずれの入射角β）においても、上記実効的な曲率半径ｒｅの変化を相殺して、副走査方向における実効的な焦点距離を一定に保つために、副走査方向における（Ｘ−Ｚ面での）焦点距離ｆが入射角βに応じて次式で表されるものとなっている。
【００２３】
ｆ＝ｆ０・（１／ｃｏｓβ）ｍ ・・・式１
ただし、１≦ｍ≦２．３、
また、ｆ０は、β＝０°での副走査方向における焦点距離。
【００２４】
ここで、ｍは最適値として１．６４程度の値をとり、その場合にはマルチビームにおける各光ビームＬＢのいずれにおいても、ほぼ直線状の走査線を得ることができることが確かめられた（後に詳述）。しかし、実際にはある程度の走査線の曲がりは許容されていて、典型的には走査高さ（副走査方向での光軸からの高さ）の４％程度が許容されており、上記ｍの数値の範囲はこれに対応したものとなっている。以下、ｍの範囲の導出について説明する。
【００２５】
発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、入射角βが大きいほど走査線の曲がりが大きくなるので、まず、考慮すべき入射角βの範囲を決める必要があるが、入射角βはすなわち走査レンズ４０の最大出射角であり、通常、β＝±１８゜程度が最大である。また、前述のように入射角βの絶対値が大きくなる程（すなわち、走査レンズ４０の中心から遠ざかる程）光ビームＬＢの通過する部分での曲率は大きくなるため、当然、入射角βの絶対値が大きくなるほど、β＝０゜における走査線の高さとの差が大きくなる。そこで、この走査線の曲がりの許容範囲としてβ＝±１８゜におけるβ＝０゜との走査高さの差、すなわち、副走査方向の結像倍率の差を４％以内とする。
【００２６】
副走査方向の結像倍率は走査レンズ４０とシリンドリカルレンズ５０の合成により決まっているが、走査レンズ４０の焦点距離は一定であることから、結像倍率の変化は、ほぼシリンドリカルレンズ５０の焦点距離の変化に一致する。前述のように焦点距離ｆのｆ０からの変化量の許容値を４％程度とすると、
（１／ｃｏｓ１８゜）１．６４＝１．０８５８
であるから、その±４％の数値範囲は１．０４４〜１．１２９であり、これは、ほぼ（１／ｃｏｓ１８゜）１．０〜（１／ｃｏｓ１８゜）２．３の範囲である。したがって、ｍ＝１〜２．３の範囲が許容されることになる。
【００２７】
なお、ここではβ＝±１８゜についてのみｍの範囲を求めたが、図６および７を用いて既述のように、走査線の高さの変化（曲がり）は入射角βの絶対値について単調増加となるため、β＝±１８゜での条件が最も厳しい（ｍの範囲が狭い）条件である。例えば、β＝０゜ではｃｏｓβ＝１となりｍには依存しなくなり（すなわち、ｍの許容範囲としては「０」〜無限大となる）、また、ｃｏｓθの関数形から、当然、上述のβ＝±１８゜でのｍの範囲が最も厳しい条件であることが分かる。
【００２８】
そして、以下に示すように、第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の曲率半径および屈折率をそれぞれ入射角βに応じて変化させることによって式１の焦点距離ｆの関係を実現している。
【００２９】
このような構成により、この実施の形態によれば、実効的な焦点距離を入射角βに関係なく一定に保つことができ、ポリゴンミラー３０のミラー面に対する被走査面ＳＳでの結像倍率を一定にできるため、マルチビームによる走査を行っても、光軸上以外の走査線の曲がりが、入射角βの範囲が−１８゜〜１８゜程度と大きい場合でも、走査範囲の両端でも走査高さの±４％以内にすることができ、高精度な走査を行うことができる。
【００３０】
＜１−１．第１の実施の形態＞
図２は第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズ５０の入射角βの位置での断面図である。図２に示すように第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズ５０は被走査面ＳＳ側の面（出射面ＯＳ）が平面となっており、その反対側の面（入射面ＩＳ）は主走査方向の位置（したがって入射角β）によって曲率半径が変化している。すなわち、シリンドリカルレンズ５０は中央（入射角β＝０°）での入射面ＩＳ１が曲率半径ｒ０の断面を有するのに対して、図示のように、入射角βの位置における入射面ＩＳ２に垂直な断面での入射面ＩＳ２の曲率半径ｒが、
ｒ＝ｒ０・（１／ｃｏｓβ）ｍ ・・・式２
ただし、１≦ｍ≦２．３、
となっている。これにより、焦点距離ｆは式１の関係を満たすこととなり、前述のように、マルチビームによる走査においても、走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００３１】
以下、実施例により具体的に説明する。
【００３２】
＜＜１−１−１．第１実施例＞＞
第１実施例ではシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２において前述の最適値ｍ＝１．６４とするものである。ただし、第１実施例ではｒ０＝２５ｍｍとし、光軸における厚さは５ｍｍで、その素材は屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラスである。
【００３３】
図３および図４はそれぞれ第１の実施の形態の走査光学系のポリゴンミラー３０、走査レンズ４０およびシリンドリカルレンズ５０の位置関係を示す平面図および側面図である。図３に示すように、走査レンズ４０の最終面からシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳまでを４４９ｍｍ、シリンドリカルレンズ５０の出射面（平面）から被走査面ＳＳまでを４９．７３５ｍｍとすることにより、図３に示すようにポリゴンミラー３０面と被走査面ＳＳとを倍率１／７の共役な関係としている。
【００３４】
なお、ポリゴンミラー３０へは、波長７８０ｎｍの３本の光ビームＬＢが副走査方向の入射高さ０μｍおよび±７００μｍの３つの位置に集束して入射するよう導かれている。
【００３５】
走査レンズ４０は焦点距離＝４００ｍｍ、バックフォーカス（被走査面側焦点位置）＝５００ｍｍ（図４参照）、フロントフォーカス（ポリゴンミラー３０側焦点位置）＝２４０ｍｍで、ポリゴンミラー３０から走査レンズ４０の第１面までは５０ｍｍである。
【００３６】
ポリゴンミラー３０が走査レンズ４０のフロントフォーカス位置よりもレンズ側に位置しているため、走査レンズ４０から出射する光ビームＬＢの主光線は、主走査面内において前述のシリンドリカルレンズ５０への入射角βを持つことになる。
【００３７】
この走査光学系で、ポリゴンミラー３０を１５．７１７゜回転させ（このときのβ＝１８゜）２２０ｍｍ走査したときに、ポリゴンミラー３０に副走査方向の高さ＝７００μｍで入射している光ビームＬＢが描く軌跡をコンピュータ・シミュレーションした結果を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
ただし、各符号は、以下の通りである。
【００４０】
θ；ポリゴンミラー３０の回転角
β；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳへの主走査面内での入射角
ｒ；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの副走査方向の曲率半径
ｆ；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの副走査方向の焦点距離
Ｘ；被走査面ＳＳでの光ビームＬＢの副走査方向の位置
Ｙ；被走査面ＳＳでの光ビームＬＢの主走査方向の位置
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９９．８８となっており、位置Ｘの変化（走査線の最大曲がり）が０．１５μｍ以内であるので、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりは４％以内に抑えられているのみならず、マルチビームによる走査においても、ほぼ理想的な直線の走査線が得られることが分かる。
【００４１】
＜＜１−１−２．第２実施例＞＞
第２実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの曲率半径ｒを式２においてｍ＝１とするものである。また、この場合はシリンドリカルレンズ５０の実効的な焦点距離が変化して行くことにより生じる像面湾曲を補正するため、主走査面内においても９０００ｍｍ（光軸から離れる程、被走査面に近づいていく方向）の曲率を持っている。なお、第２実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９５．８０となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ４．２μｍと４％程度に抑えられていることが分かる。すなわち、許容範囲の限界を示す例である。
【００４４】
＜＜１−１−３．第３実施例＞＞
第３実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝２．３とするものである。また、この場合もシリンドリカルレンズ５０の実効的な焦点距離が変化することにより生じる像面湾曲を補正するため、主走査面内においても９０００ｍｍ（光軸から離れる程、被走査面から遠ざかる方向の曲率）の曲率を持っている。なお、第３実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１０４．０３となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ４．０μｍと４％程度に抑えられていることが分かる。すなわち、許容範囲のほぼ限界を示す例である。
【００４７】
＜＜１−１−４．第４実施例＞＞
第４実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝１．５とするものである。また、第４実施例では第１実施例と同様にシリンドリカルレンズ５０は主走査面内では平面であるが、像面湾曲は焦点深度内である。なお、第４実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９８．５１となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ１．５μｍと４％以内に抑えられているのみならず、直線に近い走査線が得られることが分かる。
【００５０】
＜＜１−１−５．第５実施例＞＞
第５実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝１．８とするものである。また、第５実施例でも第１実施例と同様にシリンドリカルレンズ５０は主走査面内では平面であるが、像面湾曲は焦点深度内である。なお、第５実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００５１】
【表５】
【００５２】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１０１．６６となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ１．７μｍと４％以内に抑えられているのみならず、直線に近い走査線が得られることが分かる。
【００５３】
以上、第１〜第５実施例から明らかなように、最適な条件は式２においてｍ＝１．６４とする場合であり、許容範囲としては１≦ｍ≦２．３、望ましくは１．５≦ｍ≦１．８となっている。
【００５４】
＜１−２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態はシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳを、曲率半径ｒが入射角βに関わらずｒ＝２５ｍｍの一定値である入射面ＩＳ（図５のような通常のシリンドリカルレンズ５０と同形状）とする代わりに、入射角βに応じて屈折率ｎを変化させたものである。すなわち、焦点距離ｆと屈折率ｎとの関係式
ｆ＝ｒ／（ｎ−１） ・・・式３
を用いて、焦点距離ｆが式１を満たすように屈折率ｎを入射角βに伴って変化させるというものである。
【００５５】
このような構成により第２の実施の形態においても、マルチビームによる走査においても、走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００５６】
以下、具体的実施例により説明する。
【００５７】
＜＜１−２−１．実施例＞＞
なお、第２の実施の形態の実施例でも第１の実施の形態と同様に、ポリゴンミラー３０を１５．７１７゜回転させ（このときのβ＝１８゜）２２０ｍｍ走査したときに、ポリゴンミラー３０に副走査方向の高さ＝７００μｍで入射している光ビームＬＢが描く軌跡をコンピュータ・シミュレーションした結果を以下に示す。ただし、各記号は第１の実施の形態と同様であり、さらに、ｎはシリンドリカルレンズ５０の屈折率を表わしている。また、式１におけるｍの値は最適値１．６４である。
【００５８】
【表６】
【００５９】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１００．３７となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりは０．３７μｍと４％以内に抑えられているのみならず、マルチビームによる走査においても、ほぼ理想的な直線の走査線が得られることが分かる。
【００６０】
［２．変形例］
上記第１および第２の実施の形態において走査光学系の一例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００６１】
例えば、上記第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の円筒面の曲率半径や屈折率を変化させるものとしたが、面倒れ補正レンズとして両面に曲率を持つレンズを用いる場合は、そのレンズの面厚さを入射角βに応じて変化させるものとしてもよい。
【００６２】
さらに、上記第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の円筒面全体の曲率や屈折率を入射角βに応じて変化させるものとしたが、シリンドリカルレンズのうち、光ビームに作用を及ぼす限られた範囲内のみの曲率や屈折率を変化させるものとしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項３の発明によれば、偏向手段によって複数の光ビームを偏向させて被走査面を走査する走査光学系において、面倒れ補正レンズの副走査方向の焦点距離が当該面倒れ補正レンズに対する入射角に応じて異なるため、複数の光ビームによる走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００６４】
また、特に請求項１の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
ｆ＝ｆ0（１／ｃｏｓβ）m
ただし、１≦ｍ≦２．３
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線の曲がりを４％程度以内に抑えることができ、精度よく走査を行うことができる。
【００６５】
また、特に請求項２の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
１．５≦ｍ≦１．８
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線として直線に近い走査線が得られ、比較的、高精度な走査を行うことができる。
【００６６】
また、特に請求項３の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
ｍ＝１．６４
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線として理想的な直線状の走査線が得られ、高精度の走査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の光ビーム走査装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズの入射角βの位置での断面図である。
【図３】光ビーム走査装置のポリゴンミラーのミラー面、走査レンズおよびシリンドリカルレンズの位置関係を示す平面図である。
【図４】光ビーム走査装置のポリゴンミラーのミラー面、走査レンズおよびシリンドリカルレンズの位置関係を示す側面図である。
【図５】シリンドリカルレンズの円筒面への光ビームの入射角を示す図である。
【図６】従来の走査光学系における物高ｈ０と像高ｈとの関係を示す図である。
【図７】従来のマルチビーム型の走査光学系による走査線の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ、１０ｃ 半導体レーザ（光源）
２０ 前段光学系
３０ ポリゴンミラー（偏向手段）
４０ 走査レンズ
５０ シリンドリカルレンズ（面倒れ補正レンズ）
ＩＳ，ＩＳ１，ＩＳ２ 入射面
ＯＳ 出射面
ＬＢ 光ビーム
ＳＳ 被走査面
ｆ，ｆ０ シリンドリカルレンズ５０の焦点距離
ｎ シリンドリカルレンズ５０の屈折率
ｒ，ｒ０ シリンドリカルレンズ５０の曲率半径
β 入射角
【発明の属する技術分野】
この発明は、被走査面に複数の光ビームを並列的に照射して走査する走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームを被走査面に照射して画像を記録する走査光学系として従来から偏向器を用いて光ビームを振ることにより主走査を行うものが知られている。そのうち、偏向器としてポリゴンミラーを用いた走査光学系では、ポリゴンミラーの中心軸のブレにより、そのミラー面が傾く、いわゆる「面倒れ」が生じ、それにより走査線が変動するという問題がある。
【０００３】
そのため、ポリゴンミラーと被走査面との間に面倒れ補正レンズとしてシリンドリカルレンズを備え、それによりポリゴンミラーのミラー面と被走査面とを少なくとも主走査方向と垂直な方向（副走査方向）について光学的に共役にして、面倒れの影響を抑えるものが一般的に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５はシリンドリカルレンズ９０の円筒面９０ａへの光ビームＬＢの入射角βを示す図である。図示のように、上記のような走査光学系においては、光ビームＬＢが、偏向されることによって、シリンドリカルレンズ９０の円筒面９０ａへの入射角βも変化することになる。そして、円筒面９０ａに対する入射角βが変化することによって、円筒面９０ａが光ビームＬＢになす作用も変化する。曲率半径ｒ０を持つ円筒面９０ａを入射角βの角度で切った場合の断面の形状は、光ビームＬＢが進む方向に長軸を持ち、その直交方向（Ｘ方向）に短軸（長さ２・ｒ０）を持つ楕円（の半分）で表すことができる。
【０００５】
この楕円断面は入射角βに応じてその長軸の長さが異なり、β＝０°、すなわち、円筒面９０ａに垂直に光ビームが入射する状態では長軸の長さも２・ｒ０（真円）となり、入射角βが大きくなるにつれて長軸の長い楕円になっていく。これにより、シリンドリカルレンズ９０の副走査方向における実効的な焦点距離は入射角βが変わるにつれて変化していくので、ポリゴンミラーのミラー面に対する像面（被走査面）の結像倍率も入射角βに応じて変化していくことになる。
【０００６】
ところで、光ビームが光軸上の１本の場合は、物高が「０」なので像高も「０」になり結像倍率の変化に関係無くシリンドリカルレンズ９０の母線上を走査することができる。しかし、走査光学系における物高ｈ０と像高ｈとの関係を示す図６から分かるように、複数の光ビームを副走査方向（Ｘ軸方向）に配列して照射する、いわゆるマルチビーム型の走査光学系では、上述の入射角βに応じて倍率が異なるという事情から、走査のために光軸ＬＡから、ある高さｈ０でポリゴンミラー９１に入射する光ビームＬＢでは像面（被走査面）での結像位置（像高ｈ）も入射角βに応じて異なる値になる。すなわち、マルチビーム型の走査光学系による走査線の例を示す図７から分かるように、光軸を通過する光ビームによる走査線Ｌ０は直線状であるのに対し、それ以外の光ビームによる走査線Ｌ１は直線状にならず、中央から離れるほど像高ｈの低くなった走査線曲がりが生じることになる。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、複数の光ビームによる走査線の曲がりを抑え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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の走査光学系は、被走査面に複数の光ビームを並列的に照射して主走査を行いつつ、それと垂直な方向に副走査を行う走査光学系であって、複数の光ビームを発する光源と、前記複数の光ビームを偏向させて主走査を行う偏向手段と、前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記複数の光ビームを前記偏向手段に導く前段光学系と、前記偏向手段により偏向された複数の光ビームを前記被走査面に導く走査レンズと、前記偏向手段と前記被走査面との間に設けられ、少なくとも副走査方向にパワーを有する面倒れ補正レンズと、を備え、前記面倒れ補正レンズの副走査方向の焦点距離が、当該面倒れ補正レンズに対する入射角に応じて異なり、前記面倒れ補正レンズにおける、前記焦点距離をｆ、前記入射角をβとし、β＝０゜での焦点距離ｆをｆ 0 とするとき、前記面倒れ補正レンズが、
ｆ＝ｆ 0 （１／ｃｏｓβ） m
ただし、１≦ｍ≦２．３
の特性を有することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項２の走査光学系は、請求項１に記載の走査光学系であって、前記面倒れ補正レンズが、
１．５≦ｍ≦１．８
の特性を有することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項３の走査光学系は、請求項２に記載の走査光学系であって、前記面倒れ補正レンズが、
ｍ＝１．６４
の特性を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
［１．実施の形態の装置構成および原理］
図１はこの発明の実施の形態の走査光学系の全体構成を示す斜視図である。各図においては、水平面をＹ−Ｚ面とし、鉛直方向をＸ軸方向とする３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚが定義されている。以下、図１を用いてこの発明の実施の形態の走査光学系の全体構成を説明していく。
【００１４】
この発明の第１の実施の形態の走査光学系は図示のように光源である半導体レーザ１０ａ，１０ｂ、１０ｃ、前段光学系２０、偏向手段であるポリゴンミラー３０、走査レンズ４０、面倒れ補正レンズであるシリンドリカルレンズ５０等の構成部材から構成されており、３本の光ビームＬＢをポリゴンミラー３０によって、偏向して被走査面ＳＳにＹ軸方向に振る（偏向の角度を変化させる）ことによって主走査しつつ、被走査面ＳＳを図示しない移動機構によってＸ軸方向の負の方向に移動させることによって副走査を行い、それによって被走査面ＳＳに描画する装置である。
【００１５】
この走査光学系による描画時の上記の各部の機能は以下のようになっている。まず、光源は３個の半導体レーザ１０ａ，１０ｂ、１０ｃからなっており、それぞれが図示しない制御部からの制御信号で直接変調駆動され、その制御信号に基づいて光ビームＬＢを発する。なお、半導体レーザ１０ｂによる光ビームＬＢが以下に示す各光学系（シリンドリカルレンズ５０を含む）の光軸を通過している。
【００１６】
そして、発せられた光ビームＬＢは前段光学系２０を構成するレンズ２１，２２で整形され、シリンドリカルレンズ２３によりポリゴンミラー３０のミラー面に集光するよう入射する。そして、図１に示すように、ポリゴンミラー３０によって反射された光ビームＬＢはポリゴンミラー３０のＸ軸方向を中心軸とした回転によりＹ−Ｚ面（以下、主走査面という）内で振られながら走査レンズ４０に入射する。
【００１７】
走査レンズ４０（例えば、ｆθレンズ）は、４枚のレンズ４０ａ〜４０ｄからなっており、入射した光ビームＬＢを被走査面ＳＳに結像させる。また、走査レンズ４０とほぼ副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ５０との協働によって副走査方向（Ｘ方向）において、ポリゴンミラー３０のミラー面と被走査面ＳＳとが光学的にほぼ共役とされる。これによって、ポリゴンミラー３０の中心軸のブレによるミラー面の面倒れが補正されて、被走査面ＳＳにおける走査線の歪みが補正される。このようにして被走査面ＳＳに結像する光ビームＬＢの結像点はポリゴンミラー３０の回転によってＹ軸方向への移動を繰り返して、主走査が繰り返し行われるとともに、被走査面ＳＳの副走査方向と反対の方向（Ｘ軸の負方向）の移動によって副走査が行われる。
【００１８】
つぎに、この実施の形態の主要部について説明する。
【００１９】
図３はシリンドリカルレンズ５０への光ビームＬＢの入射角βを示す図である。図示のように主走査面内での光ビームＬＢのシリンドリカルレンズ５０への入射角をＺ軸とのなす角として表わしたのが入射角βである。
【００２０】
前述のように、通常のシリンドリカルレンズ５０では入射角βによってその入射面の光ビームＬＢの通過経路における実効的な曲率半径が異なるが、シリンドリカルレンズ５０の入射面のうち、実際に光ビームＬＢが通る部分は、被走査面ＳＳにおけるビーム径を最も小さく収束させる場合でも２０μｍ程度と仮定すると、ＦナンバーはＦ２０程度までであるから、入射面ＩＳのうち、光軸の近傍付近のみの性質を考えればよいことになる。
【００２１】
そして、このような光軸近傍における光ビームＬＢの通過断面（シリンドリカルレンズ５０を入射角βで切断した断面）における入射面の実効的な曲率半径ｒｅは、
ｒｅ＝ｒ０・（ｃｏｓβ）ｍ
で近似できることが確かめられた。
【００２２】
そのため、この実施の形態のシリンドリカルレンズ５０は主走査方向の走査範囲内のいずれの位置（いずれの入射角β）においても、上記実効的な曲率半径ｒｅの変化を相殺して、副走査方向における実効的な焦点距離を一定に保つために、副走査方向における（Ｘ−Ｚ面での）焦点距離ｆが入射角βに応じて次式で表されるものとなっている。
【００２３】
ｆ＝ｆ０・（１／ｃｏｓβ）ｍ ・・・式１
ただし、１≦ｍ≦２．３、
また、ｆ０は、β＝０°での副走査方向における焦点距離。
【００２４】
ここで、ｍは最適値として１．６４程度の値をとり、その場合にはマルチビームにおける各光ビームＬＢのいずれにおいても、ほぼ直線状の走査線を得ることができることが確かめられた（後に詳述）。しかし、実際にはある程度の走査線の曲がりは許容されていて、典型的には走査高さ（副走査方向での光軸からの高さ）の４％程度が許容されており、上記ｍの数値の範囲はこれに対応したものとなっている。以下、ｍの範囲の導出について説明する。
【００２５】
発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、入射角βが大きいほど走査線の曲がりが大きくなるので、まず、考慮すべき入射角βの範囲を決める必要があるが、入射角βはすなわち走査レンズ４０の最大出射角であり、通常、β＝±１８゜程度が最大である。また、前述のように入射角βの絶対値が大きくなる程（すなわち、走査レンズ４０の中心から遠ざかる程）光ビームＬＢの通過する部分での曲率は大きくなるため、当然、入射角βの絶対値が大きくなるほど、β＝０゜における走査線の高さとの差が大きくなる。そこで、この走査線の曲がりの許容範囲としてβ＝±１８゜におけるβ＝０゜との走査高さの差、すなわち、副走査方向の結像倍率の差を４％以内とする。
【００２６】
副走査方向の結像倍率は走査レンズ４０とシリンドリカルレンズ５０の合成により決まっているが、走査レンズ４０の焦点距離は一定であることから、結像倍率の変化は、ほぼシリンドリカルレンズ５０の焦点距離の変化に一致する。前述のように焦点距離ｆのｆ０からの変化量の許容値を４％程度とすると、
（１／ｃｏｓ１８゜）１．６４＝１．０８５８
であるから、その±４％の数値範囲は１．０４４〜１．１２９であり、これは、ほぼ（１／ｃｏｓ１８゜）１．０〜（１／ｃｏｓ１８゜）２．３の範囲である。したがって、ｍ＝１〜２．３の範囲が許容されることになる。
【００２７】
なお、ここではβ＝±１８゜についてのみｍの範囲を求めたが、図６および７を用いて既述のように、走査線の高さの変化（曲がり）は入射角βの絶対値について単調増加となるため、β＝±１８゜での条件が最も厳しい（ｍの範囲が狭い）条件である。例えば、β＝０゜ではｃｏｓβ＝１となりｍには依存しなくなり（すなわち、ｍの許容範囲としては「０」〜無限大となる）、また、ｃｏｓθの関数形から、当然、上述のβ＝±１８゜でのｍの範囲が最も厳しい条件であることが分かる。
【００２８】
そして、以下に示すように、第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の曲率半径および屈折率をそれぞれ入射角βに応じて変化させることによって式１の焦点距離ｆの関係を実現している。
【００２９】
このような構成により、この実施の形態によれば、実効的な焦点距離を入射角βに関係なく一定に保つことができ、ポリゴンミラー３０のミラー面に対する被走査面ＳＳでの結像倍率を一定にできるため、マルチビームによる走査を行っても、光軸上以外の走査線の曲がりが、入射角βの範囲が−１８゜〜１８゜程度と大きい場合でも、走査範囲の両端でも走査高さの±４％以内にすることができ、高精度な走査を行うことができる。
【００３０】
＜１−１．第１の実施の形態＞
図２は第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズ５０の入射角βの位置での断面図である。図２に示すように第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズ５０は被走査面ＳＳ側の面（出射面ＯＳ）が平面となっており、その反対側の面（入射面ＩＳ）は主走査方向の位置（したがって入射角β）によって曲率半径が変化している。すなわち、シリンドリカルレンズ５０は中央（入射角β＝０°）での入射面ＩＳ１が曲率半径ｒ０の断面を有するのに対して、図示のように、入射角βの位置における入射面ＩＳ２に垂直な断面での入射面ＩＳ２の曲率半径ｒが、
ｒ＝ｒ０・（１／ｃｏｓβ）ｍ ・・・式２
ただし、１≦ｍ≦２．３、
となっている。これにより、焦点距離ｆは式１の関係を満たすこととなり、前述のように、マルチビームによる走査においても、走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００３１】
以下、実施例により具体的に説明する。
【００３２】
＜＜１−１−１．第１実施例＞＞
第１実施例ではシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２において前述の最適値ｍ＝１．６４とするものである。ただし、第１実施例ではｒ０＝２５ｍｍとし、光軸における厚さは５ｍｍで、その素材は屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラスである。
【００３３】
図３および図４はそれぞれ第１の実施の形態の走査光学系のポリゴンミラー３０、走査レンズ４０およびシリンドリカルレンズ５０の位置関係を示す平面図および側面図である。図３に示すように、走査レンズ４０の最終面からシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳまでを４４９ｍｍ、シリンドリカルレンズ５０の出射面（平面）から被走査面ＳＳまでを４９．７３５ｍｍとすることにより、図３に示すようにポリゴンミラー３０面と被走査面ＳＳとを倍率１／７の共役な関係としている。
【００３４】
なお、ポリゴンミラー３０へは、波長７８０ｎｍの３本の光ビームＬＢが副走査方向の入射高さ０μｍおよび±７００μｍの３つの位置に集束して入射するよう導かれている。
【００３５】
走査レンズ４０は焦点距離＝４００ｍｍ、バックフォーカス（被走査面側焦点位置）＝５００ｍｍ（図４参照）、フロントフォーカス（ポリゴンミラー３０側焦点位置）＝２４０ｍｍで、ポリゴンミラー３０から走査レンズ４０の第１面までは５０ｍｍである。
【００３６】
ポリゴンミラー３０が走査レンズ４０のフロントフォーカス位置よりもレンズ側に位置しているため、走査レンズ４０から出射する光ビームＬＢの主光線は、主走査面内において前述のシリンドリカルレンズ５０への入射角βを持つことになる。
【００３７】
この走査光学系で、ポリゴンミラー３０を１５．７１７゜回転させ（このときのβ＝１８゜）２２０ｍｍ走査したときに、ポリゴンミラー３０に副走査方向の高さ＝７００μｍで入射している光ビームＬＢが描く軌跡をコンピュータ・シミュレーションした結果を示す。
【００３８】
【表１】
ただし、各符号は、以下の通りである。
【００４０】
θ；ポリゴンミラー３０の回転角
β；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳへの主走査面内での入射角
ｒ；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの副走査方向の曲率半径
ｆ；シリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの副走査方向の焦点距離
Ｘ；被走査面ＳＳでの光ビームＬＢの副走査方向の位置
Ｙ；被走査面ＳＳでの光ビームＬＢの主走査方向の位置
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９９．８８となっており、位置Ｘの変化（走査線の最大曲がり）が０．１５μｍ以内であるので、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりは４％以内に抑えられているのみならず、マルチビームによる走査においても、ほぼ理想的な直線の走査線が得られることが分かる。
【００４１】
＜＜１−１−２．第２実施例＞＞
第２実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳの曲率半径ｒを式２においてｍ＝１とするものである。また、この場合はシリンドリカルレンズ５０の実効的な焦点距離が変化して行くことにより生じる像面湾曲を補正するため、主走査面内においても９０００ｍｍ（光軸から離れる程、被走査面に近づいていく方向）の曲率を持っている。なお、第２実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４２】
【表２】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９５．８０となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ４．２μｍと４％程度に抑えられていることが分かる。すなわち、許容範囲の限界を示す例である。
【００４４】
＜＜１−１−３．第３実施例＞＞
第３実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝２．３とするものである。また、この場合もシリンドリカルレンズ５０の実効的な焦点距離が変化することにより生じる像面湾曲を補正するため、主走査面内においても９０００ｍｍ（光軸から離れる程、被走査面から遠ざかる方向の曲率）の曲率を持っている。なお、第３実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４５】
【表３】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１０４．０３となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ４．０μｍと４％程度に抑えられていることが分かる。すなわち、許容範囲のほぼ限界を示す例である。
【００４７】
＜＜１−１−４．第４実施例＞＞
第４実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝１．５とするものである。また、第４実施例では第１実施例と同様にシリンドリカルレンズ５０は主走査面内では平面であるが、像面湾曲は焦点深度内である。なお、第４実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００４８】
【表４】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝９８．５１となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ１．５μｍと４％以内に抑えられているのみならず、直線に近い走査線が得られることが分かる。
【００５０】
＜＜１−１−５．第５実施例＞＞
第５実施例はシリンドリカルレンズ５０の入射面の曲率半径ｒを式２においてｍ＝１．８とするものである。また、第５実施例でも第１実施例と同様にシリンドリカルレンズ５０は主走査面内では平面であるが、像面湾曲は焦点深度内である。なお、第５実施例におけるシリンドリカルレンズ５０は第１実施例と同様に屈折率ｎ＝１．５１１１７６のガラス製である。この場合のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す。
【００５１】
【表５】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１０１．６６となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりはほぼ１．７μｍと４％以内に抑えられているのみならず、直線に近い走査線が得られることが分かる。
【００５３】
以上、第１〜第５実施例から明らかなように、最適な条件は式２においてｍ＝１．６４とする場合であり、許容範囲としては１≦ｍ≦２．３、望ましくは１．５≦ｍ≦１．８となっている。
【００５４】
＜１−２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態はシリンドリカルレンズ５０の入射面ＩＳを、曲率半径ｒが入射角βに関わらずｒ＝２５ｍｍの一定値である入射面ＩＳ（図５のような通常のシリンドリカルレンズ５０と同形状）とする代わりに、入射角βに応じて屈折率ｎを変化させたものである。すなわち、焦点距離ｆと屈折率ｎとの関係式
ｆ＝ｒ／（ｎ−１） ・・・式３
を用いて、焦点距離ｆが式１を満たすように屈折率ｎを入射角βに伴って変化させるというものである。
【００５５】
このような構成により第２の実施の形態においても、マルチビームによる走査においても、走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００５６】
以下、具体的実施例により説明する。
【００５７】
＜＜１−２−１．実施例＞＞
なお、第２の実施の形態の実施例でも第１の実施の形態と同様に、ポリゴンミラー３０を１５．７１７゜回転させ（このときのβ＝１８゜）２２０ｍｍ走査したときに、ポリゴンミラー３０に副走査方向の高さ＝７００μｍで入射している光ビームＬＢが描く軌跡をコンピュータ・シミュレーションした結果を以下に示す。ただし、各記号は第１の実施の形態と同様であり、さらに、ｎはシリンドリカルレンズ５０の屈折率を表わしている。また、式１におけるｍの値は最適値１．６４である。
【００５８】
【表６】
この結果において、入射角β＝０．００°における副走査方向の位置Ｘ＝１００．００μｍに対して、入射角β＝１８．００°では位置Ｘ＝１００．３７となっていることから、入射角β＝１８．００°での走査線の最大曲がりは０．３７μｍと４％以内に抑えられているのみならず、マルチビームによる走査においても、ほぼ理想的な直線の走査線が得られることが分かる。
【００６０】
［２．変形例］
上記第１および第２の実施の形態において走査光学系の一例を示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００６１】
例えば、上記第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の円筒面の曲率半径や屈折率を変化させるものとしたが、面倒れ補正レンズとして両面に曲率を持つレンズを用いる場合は、そのレンズの面厚さを入射角βに応じて変化させるものとしてもよい。
【００６２】
さらに、上記第１および第２の実施の形態では、シリンドリカルレンズ５０の円筒面全体の曲率や屈折率を入射角βに応じて変化させるものとしたが、シリンドリカルレンズのうち、光ビームに作用を及ぼす限られた範囲内のみの曲率や屈折率を変化させるものとしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項３の発明によれば、偏向手段によって複数の光ビームを偏向させて被走査面を走査する走査光学系において、面倒れ補正レンズの副走査方向の焦点距離が当該面倒れ補正レンズに対する入射角に応じて異なるため、複数の光ビームによる走査線の曲がりを抑え、高精度に走査することができる。
【００６４】
また、特に請求項１の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
ｆ＝ｆ0（１／ｃｏｓβ）m
ただし、１≦ｍ≦２．３
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線の曲がりを４％程度以内に抑えることができ、精度よく走査を行うことができる。
【００６５】
また、特に請求項２の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
１．５≦ｍ≦１．８
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線として直線に近い走査線が得られ、比較的、高精度な走査を行うことができる。
【００６６】
また、特に請求項３の発明によれば、面倒れ補正レンズが、
ｍ＝１．６４
の特性を有するため、複数の光ビームによる走査線として理想的な直線状の走査線が得られ、高精度の走査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の光ビーム走査装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズの入射角βの位置での断面図である。
【図３】光ビーム走査装置のポリゴンミラーのミラー面、走査レンズおよびシリンドリカルレンズの位置関係を示す平面図である。
【図４】光ビーム走査装置のポリゴンミラーのミラー面、走査レンズおよびシリンドリカルレンズの位置関係を示す側面図である。
【図５】シリンドリカルレンズの円筒面への光ビームの入射角を示す図である。
【図６】従来の走査光学系における物高ｈ０と像高ｈとの関係を示す図である。
【図７】従来のマルチビーム型の走査光学系による走査線の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ、１０ｃ 半導体レーザ（光源）
２０ 前段光学系
３０ ポリゴンミラー（偏向手段）
４０ 走査レンズ
５０ シリンドリカルレンズ（面倒れ補正レンズ）
ＩＳ，ＩＳ１，ＩＳ２ 入射面
ＯＳ 出射面
ＬＢ 光ビーム
ＳＳ 被走査面
ｆ，ｆ０ シリンドリカルレンズ５０の焦点距離
ｎ シリンドリカルレンズ５０の屈折率
ｒ，ｒ０ シリンドリカルレンズ５０の曲率半径
β 入射角
Claims (3)
- 被走査面に複数の光ビームを並列的に照射して主走査を行いつつ、それと垂直な方向に副走査を行う走査光学系であって、
複数の光ビームを発する光源と、
前記複数の光ビームを偏向させて主走査を行う偏向手段と、
前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記複数の光ビームを前記偏向手段に導く前段光学系と、
前記偏向手段により偏向された複数の光ビームを前記被走査面に導く走査レンズと、
前記偏向手段と前記被走査面との間に設けられ、少なくとも副走査方向にパワーを有する面倒れ補正レンズと、
を備え、
前記面倒れ補正レンズの副走査方向の焦点距離が、当該面倒れ補正レンズに対する入射角に応じて異なり、
前記面倒れ補正レンズにおける、前記焦点距離をｆ、前記入射角をβとし、β＝０゜での焦点距離ｆをｆ 0 とするとき、前記面倒れ補正レンズが、
ｆ＝ｆ 0 （１／ｃｏｓβ） m
ただし、１≦ｍ≦２．３
の特性を有することを特徴とする走査光学系。 - 請求項１に記載の走査光学系であって、
前記面倒れ補正レンズが、
１．５≦ｍ≦１．８
の特性を有することを特徴とする走査光学系。 - 請求項２に記載の走査光学系であって、
前記面倒れ補正レンズが、
ｍ＝１．６４
の特性を有することを特徴とする走査光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33997298A JP3594821B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 走査光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33997298A JP3594821B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 走査光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162537A JP2000162537A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3594821B2 true JP3594821B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=18332524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33997298A Expired - Fee Related JP3594821B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 走査光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3594821B2 (ja) |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP33997298A patent/JP3594821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000162537A (ja) | 2000-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3072061B2 (ja) | 光走査装置 | |
| JP3604852B2 (ja) | 走査光学装置及びレーザービームプリンタ | |
| US6775042B2 (en) | Light scanner, multibeam scanner, and image forming apparatus using the same | |
| JPH07199109A (ja) | ラスタースキャニングシステム | |
| JP3620767B2 (ja) | 反射型走査光学系 | |
| JP3627453B2 (ja) | 光学走査装置 | |
| JPH08248340A (ja) | レーザビーム走査装置 | |
| JP2007133334A (ja) | 走査装置及び走査光学系 | |
| WO2009118937A1 (ja) | 二次元走査型投影装置 | |
| JP3594821B2 (ja) | 走査光学系 | |
| JP5269000B2 (ja) | マルチビーム走査光学装置及びそれを有するレーザービームプリンタ | |
| JP4345856B2 (ja) | レーザー走査装置 | |
| JP3595374B2 (ja) | 走査光学系及び走査光学系の球面収差補正方法 | |
| JP4636736B2 (ja) | 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 | |
| JP2657381B2 (ja) | 走査式光学装置の光束調整方法 | |
| JP3782646B2 (ja) | 走査光学系 | |
| JPH112769A (ja) | 光走査装置 | |
| EP0836106B1 (en) | Light-beam scanning apparatus comprising divergent or convergent light-shaping means | |
| JP3455485B2 (ja) | 光走査用光源装置及びこれを用いた光走査装置 | |
| JP3571808B2 (ja) | 光走査光学系及びそれを備えるレーザービームプリンタ | |
| JP3364525B2 (ja) | 走査結像レンズおよび光走査装置 | |
| JPH10213775A (ja) | 光ビーム走査装置 | |
| US20020063940A1 (en) | Optical system for scanning and optical scanning apparatus | |
| JP3414948B2 (ja) | 光ビーム走査装置 | |
| JPH11271657A (ja) | 光走査装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040607 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040831 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040901 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |