JP4372926B2 - 走査光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査光学系に関し、特に、偏向ミラーと反射光学系とを組み合わせて情報読出、情報記録、計測等の種々の用途に適した小型の走査光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲面等の対称面を１面のみ有する回転非対称面を反射面とした反射光学系とポリゴンミラー等の偏向ミラーとを組み合わせてなる走査光学系としては、本出願人が提案した特開平１１−８４２９１号のものがある。
【０００３】
一方、偏向ミラーとして、半導体製造技術によってマイクロミラーデバイス状に構成された小型のものが、同様に本出願人により特開平１０−１２３４４９号により提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、走査光学系を小型、特に、薄型のものとするには、入射ビームと走査ビームの中心ビームとが略直線あるいは略平行になるような配置が望ましいが、従来のガルバノミラー、ポリゴンミラー等の偏向ミラーを用いた走査光学系においては、このような配置は提案されていない。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏向ミラーと反射光学系とを組み合わせて入射ビームと走査ビームの中心ビームとが略直線あるいは略平行になるように構成した小型の走査光学系を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の走査光学系は、光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、その偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とからなり、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とするものである。
また、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
また、前記射出側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
また、前記射出側反射光学系は、入射屈折面兼内部全反射面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
【０００７】
この場合、偏向ミラーの回転範囲の何れかの位置において、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することが望ましい。
【０００８】
また、射出側反射光学系から射出する偏向光ビームが被走査面上に集光するように構成することが望ましい。また、前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面を少なくとも１面有することが望ましい。
【０００９】
本発明においては、偏向ミラーの回転軸が光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されているので、走査光学系を小型に構成することができる。そして、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することにより、さらに走査光学系を小型に構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の走査光学系を実施例に基づいて説明する。なお、実施例１は、本発明の参考例である。
【００１１】
図１は、本発明の実施例１の走査光学系の構成を示す断面図であり、偏向ミラー３が偏向角中心に位置するときの断面図である。この走査光学系は、光源１と、偏向ミラー３と、その偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０と、偏向ミラー３の射出側の反射光学系２０とからなり、軸上主光線２を光源１から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義するとき、偏向ミラー３の回転軸４は、光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。また、この実施例では、反射光学系１０は偏心配置の１枚の曲面反射面１１からなり、反射光学系２０も偏心配置の１枚の曲面反射面２１からなる。
【００１２】
ここで、今後の説明の便のため、座標系を設定する。図１に示すように、軸上主光線２を光源１中心を出て絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義する。反射光学系１０の入射側に軸上主光線２に垂直な基準面を設定し、その基準面と軸上主光線２の交点を偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う沿った方向をＺ軸正方向とし、反射光学系１０に入射する軸上主光線２とそこから出る軸上主光線２を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とする。図２以下については、これら基準面と座標系の図示は省く。
【００１３】
図１のような構成において、光源１から出た光ビームは、反射光学系１０の曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、反射光学系２０の曲面反射面２１でＺ方向に反射されて、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、曲面反射面２１で反射された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００１４】
図２は、実施例２の走査光学系の構成を示す断面図であり、この実施例は、実施例１の入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を、それぞれ曲面反射面１１と曲面反射面２１を備えた偏心プリズム光学系で構成した例であり、偏向ミラー３の回転軸４は、同様に光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。
【００１５】
この実施例において、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０は、入射屈折面１２と反射面１１と射出屈折面１３からなるプリズムであり、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０も、入射屈折面２２と反射面２１と射出屈折面２３からなるプリズムである。
【００１６】
図２のような構成において、光源１から出た光ビームは、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０の入射屈折面１２からプリズム内に入射し、曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、射出屈折面１３からプリズム外に出て偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０の入射屈折面２２からプリズム内に入射し、曲面反射面２１でＺ軸に沿う方向に反射されて、射出屈折面２３からプリズム外に出てＺ方向に進み、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、射出側反射光学系２０で反射屈折された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００１７】
図３は、実施例３の走査光学系の構成を示す断面図であり、この実施例は、入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を、別のタイプの偏心プリズム光学系で構成した例であり、偏向ミラー３の回転軸４は、同様に光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。
【００１８】
この実施例において、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０は、入射屈折面１２と反射面１１と射出屈折面１３からなるプリズムであり、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０も、入射屈折面２２と反射面２１と射出屈折面２３からなるプリズムである。ただし、プリズム光学系１０の射出屈折面１３は内部全反射面も兼ねており、プリズム光学系２０の入射屈折面２２は内部全反射面も兼ねている。
【００１９】
図３のような構成において、光源１から出た光ビームは、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０の入射屈折面１２からプリズム内に入射し、屈折兼反射面１３で全反射され、さらに曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、屈折兼反射面１３からプリズム外に出て偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０の屈折兼反射面２２からプリズム内に入射し、曲面反射面２１で反射され、屈折兼反射面２２で全反射され、射出屈折面２３からプリズム外に出てＺ方向に進み、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、射出側反射光学系２０で反射屈折された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００２０】
ここで、本発明の入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０を構成する光学面１１〜１３、２１〜２３の中、特に反射面は何れも軸上主光線２に対して偏心して配置され、パワーを持つ反射面であるので、偏心収差が発生する。そこで、それらの偏心収差を補正するために、特に、反射面１１、１３の少なくとも１面、反射面２１、２２の少なくとも１面は、回転対称軸を持たない回転非対称な面で構成することが望ましい。
【００２１】
ここで、回転対称軸を持たない回転非対称な面として、例えば自由曲面を用いることができる。ここで自由曲面とは、以下の式で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００２２】
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。
【００２３】
球面項中、
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【００２４】
自由曲面項は、
ただし、Ｃj （ｊは２以上の整数）は係数である。
【００２５】
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。
【００２６】
また、上記回転対称軸を持たない回転非対称な面である自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式により定義できる。この面の形状は以下の式（ｂ）により定義する。その定義式（ｂ）のＺ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定義され、ＡはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＲはＺ軸回りの方位角で、Ｚ軸から測った回転角で表せられる。
【００２７】
ただし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。なお、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 、Ｄ10，Ｄ11，Ｄ12，Ｄ13，Ｄ14，Ｄ20，Ｄ21，Ｄ22…を利用する。
【００２８】
上記定義式は、回転対称軸を持たない回転非対称面の例示のために示したものであり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。なお、回転非対称な面は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面とすることが、自由度が増え収差補正上は好ましい。
【００２９】
なお、図１〜図３のような配置においては、Ｙ−Ｚ平面に対して光学系全体を面対称に構成することができるので、回転非対称な曲面反射面１１、２１等は、Ｙ−Ｚ平面と平行な対称面を持つ自由曲面で構成することが望ましい。より望ましくは、Ｙ−Ｚ平面と平行な対称面のみを持つ回転非対称面な自由曲面で構成することが好ましい。
【００３０】
また、軸上主光線２が偏向ミラー３に入射する入射角θについては、
０°＜θ＜６０° ・・・（１）
の条件を満足することが望ましい。この条件式（１）の上限の６０°を越えると、本発明の走査光学系により光ビームを有効に走査偏向できなくなる。
【００３１】
さらに好ましくは、
５°＜θ＜４５° ・・・（１−１）
満足することが望ましい。この条件式（１−１）の下限の５°を越えると、偏向ミラー３に入射する光ビームと偏向ミラー３から反射する光ビームを分離して射出側の反射光学系２０に入射させるのが容易でなくなる。
【００３２】
さらに好ましくは、
１０°＜θ＜３５° ・・・（１−２）
満足することが望ましい。
【００３３】
ところで、本発明の走査光学系において、偏向ミラー３としては、ガルバノミラーを用いても、ポリゴンミラーを用いてもよい。ガルバノミラーを用いる場合は、走査光学系はｆ・ａｒｃｓｉｎθ特性を満足することが望ましく、ポリゴンミラーを用いる場合は、ｆ・θ特性を満足することが望ましい。何れの場合も、入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０を構成する光学面１１〜１３、２１〜２３を前記の自由曲面で構成し、その係数を適当に選択することにより、これらｆ・ａｒｃｓｉｎθ特性、あるいは、ｆ・θ特性を満足するように構成することができる。
【００３４】
ところで、後記の数値実施例からも明らかなように、図２あるいは図３のように、入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を内面反射回数を１回以上の偏心プリズムで構成する場合、射出側反射光学系２０からＺ方向に出て被走査面上をＸ方向に走査する走査光ビームはその直線性を良くすることが可能である。
【００３５】
ここで、その場合の被走査面上の走査光ビームのＸ方向の走査範囲を２Ｘ0 とし、被走査面上の走査光ビームのＹ方向の最大ずれ量をΔＹとすると、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／１００ ・・・（２）
の関係を満足することが望ましい。この条件式（２）を満足すると、極めて直線性の良い走査が可能で、本発明の走査光学系を正確な情報読出、あるいは、情報記録等のための走査光学系として用いることが可能である。
【００３６】
さらに好ましくは、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／３００ ・・・（２−１）
満足することが望ましい。
【００３７】
また、特に、図３の配置においては、後記の数値実施例からも明らかなように、被走査面（像面）上の走査範囲全体にわたって十分に収差を補正して光源１の像を結像させることができ、より正確な情報読み出し、あるいは、情報記録等を行うことができる。
【００３８】
次に、図１〜図３の実施例の数値実施例を以下に示す。実施例１〜３の構成パラメータは下記に示すが、面番号は、光源１（物体）から偏向ミラー３（絞り）を通り、被走査面（像面）へ向う順光線追跡の面番号として示してある。座標の取り方に関しては、図１に示すように、軸上主光線２を光源１中心を出て絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義する。反射光学系１０の入射側に軸上主光線２に垂直な基準面（図１の場合は仮想面、図２、図３の場合は入射屈折面１２）を設定し、その基準面と軸上主光線２の交点を偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う沿った方向をＺ軸正方向とし、反射光学系１０に入射する軸上主光線２とそこから出る軸上主光線２を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とする。
【００３９】
そして、後記する構成パラメータ中において、各面の偏心面については、基準面の中心について定められた座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（自由曲面については、前記（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
【００４０】
ただし、被走査面である像面の位置は、射出側反射光学系２０の最後の光学面（図１の場合は曲面反射面２１、図２、図３の場合は射出屈折面２３）と偏向ミラー３が中立位置での軸上主光線２との交点Ａからの偏心量で表されている。
【００４１】
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面（仮想面を含む。）とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には、面間隔が与えられており、その他、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【００４２】
また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は前記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００４３】
なお、データの記載されていない自由曲面に関する項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。
【００４４】
また、自由曲面の他の定義式として、前記の（ｂ）式で与えられるＺｅｒｎｉｋｅ多項式がある。
【００４５】
その他の面の例として、次の定義式（ｄ）があげられる。
【００４６】
Ｚ＝ΣΣＣnmＸＹ
例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したとき、以下の式で表せる。
【００４７】
なお、本発明の実施例では、前記（ａ）式を用いた自由曲面で面形状が表現されているが、上記（ｂ）式、（ｄ）式を用いても同様の作用効果を得られるのは言うまでもない。
【００４８】
なお、各実施例共、光源１側のＮＡ（開口数）は０．１、偏向ミラー３の回転角は±１５°である。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
これら実施例１〜３の偏向ミラー３の振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係をそれぞれ図４〜図６に示す。
【００５３】
また、代表的な例として図３の実施例３の場合の走査範囲の右端、中央、左端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図を図７〜図９に示す。ここで、実施例３の走査光学系を符号３０で、被走査面を符号３１で示す。また、図１０（ａ）〜（ｃ）には、それぞれ図７〜図９の場合の被走査面での横収差を示す。
【００５４】
なお、実施例１〜３の偏向ミラー３に入射する入射角θの値は次の通りである。
【００５５】
【００５６】
なお、本発明において、入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０として利用可能な偏心プリズム光学系は、図２、図３のタイプに限定されず公知の種々のタイプのものと利用可能である。
【００５７】
以上の本発明の走査光学系は例えば次のように構成することができる。
【００５８】
〔１〕 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、その偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とからなり、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されていることを特徴とする走査光学系。
【００５９】
〔２〕 前記偏向ミラーの回転範囲の何れかの位置において、前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、前記射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になることを特徴とする上記１記載の走査光学系。
【００６０】
〔３〕 前記偏向ミラーがガルバノミラーからなることを特徴とする上記１又は２記載の走査光学系。
【００６１】
〔４〕 前記偏向ミラーがポリゴンミラーからなることを特徴とする上記１又は２記載の走査光学系。
【００６２】
〔５〕 前記射出側反射光学系から射出する偏向光ビームが被走査面上に集光することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の走査光学系。
【００６３】
〔６〕 前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面からなることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の走査光学系。
【００６４】
〔７〕 前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面を少なくとも１面有することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の走査光学系。
【００６５】
〔８〕 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７記載の走査光学系。
【００６６】
〔９〕 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７記載の走査光学系。
【００６７】
〔１０〕 前記射出側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載の走査光学系。
【００６８】
〔１１〕 前記射出側反射光学系は、入射屈折面兼内部全反射面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載の走査光学系。
【００６９】
〔１２〕 前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線の方向をＺ軸方向、前記入射側反射光学系にに入射する軸上主光線とそこから出る軸上主光線を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、Ｙ−Ｚ平面に直交する方向をＸ軸方向とするとき、被走査面上の走査光ビームのＸ方向の走査範囲を２Ｘ0 とし、被走査面上の走査光ビームのＹ方向の最大ずれ量をΔＹとすると、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／１００ ・・・（２）
を満足するすることを特徴とする上記８から１１の何れか１項記載の走査光学系。
【００７０】
〔１３〕 前記軸上主光線が前記偏向ミラーに入射する入射角の最小値θが、
０°＜θ＜６０° ・・・（１）
を満足するすることを特徴とする上記１から１２の何れか１項記載の走査光学系。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、偏向ミラーの回転軸が光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されているので、走査光学系を小型に構成することができる。そして、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することにより、さらに走査光学系を小型に構成することができる。したがって、本発明の走査光学系は、情報読出、情報記録、計測等の種々の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図４】実施例１の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図５】実施例２の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図６】実施例３の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図７】実施例３の走査範囲の右端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図８】実施例３の走査範囲の中央のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図９】実施例３の走査範囲の左端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図１０】実施例３の図７〜図９の場合の被走査面での横収差を示す図である。
【符号の説明】
１…光源
２…軸上主光線
４…偏向ミラーの回転軸
３…偏向ミラー
１０…入射側反射光学系（偏心プリズム）
１１…反射面
１２…入射屈折面
１３…射出屈折面（内部全反射面兼射出屈折面）
２０…射出側反射光学系（偏心プリズム）
２１…反射面
２２…入射屈折面（入射屈折面兼内部全反射面）
２３…射出屈折面
３０…走査光学系
３１…被走査面
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査光学系に関し、特に、偏向ミラーと反射光学系とを組み合わせて情報読出、情報記録、計測等の種々の用途に適した小型の走査光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲面等の対称面を１面のみ有する回転非対称面を反射面とした反射光学系とポリゴンミラー等の偏向ミラーとを組み合わせてなる走査光学系としては、本出願人が提案した特開平１１−８４２９１号のものがある。
【０００３】
一方、偏向ミラーとして、半導体製造技術によってマイクロミラーデバイス状に構成された小型のものが、同様に本出願人により特開平１０−１２３４４９号により提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、走査光学系を小型、特に、薄型のものとするには、入射ビームと走査ビームの中心ビームとが略直線あるいは略平行になるような配置が望ましいが、従来のガルバノミラー、ポリゴンミラー等の偏向ミラーを用いた走査光学系においては、このような配置は提案されていない。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏向ミラーと反射光学系とを組み合わせて入射ビームと走査ビームの中心ビームとが略直線あるいは略平行になるように構成した小型の走査光学系を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の走査光学系は、光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、その偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とからなり、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とするものである。
また、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
また、前記射出側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
また、前記射出側反射光学系は、入射屈折面兼内部全反射面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることが望ましい。
【０００７】
この場合、偏向ミラーの回転範囲の何れかの位置において、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することが望ましい。
【０００８】
また、射出側反射光学系から射出する偏向光ビームが被走査面上に集光するように構成することが望ましい。また、前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面を少なくとも１面有することが望ましい。
【０００９】
本発明においては、偏向ミラーの回転軸が光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されているので、走査光学系を小型に構成することができる。そして、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することにより、さらに走査光学系を小型に構成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の走査光学系を実施例に基づいて説明する。なお、実施例１は、本発明の参考例である。
【００１１】
図１は、本発明の実施例１の走査光学系の構成を示す断面図であり、偏向ミラー３が偏向角中心に位置するときの断面図である。この走査光学系は、光源１と、偏向ミラー３と、その偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０と、偏向ミラー３の射出側の反射光学系２０とからなり、軸上主光線２を光源１から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義するとき、偏向ミラー３の回転軸４は、光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。また、この実施例では、反射光学系１０は偏心配置の１枚の曲面反射面１１からなり、反射光学系２０も偏心配置の１枚の曲面反射面２１からなる。
【００１２】
ここで、今後の説明の便のため、座標系を設定する。図１に示すように、軸上主光線２を光源１中心を出て絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義する。反射光学系１０の入射側に軸上主光線２に垂直な基準面を設定し、その基準面と軸上主光線２の交点を偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う沿った方向をＺ軸正方向とし、反射光学系１０に入射する軸上主光線２とそこから出る軸上主光線２を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とする。図２以下については、これら基準面と座標系の図示は省く。
【００１３】
図１のような構成において、光源１から出た光ビームは、反射光学系１０の曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、反射光学系２０の曲面反射面２１でＺ方向に反射されて、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、曲面反射面２１で反射された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００１４】
図２は、実施例２の走査光学系の構成を示す断面図であり、この実施例は、実施例１の入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を、それぞれ曲面反射面１１と曲面反射面２１を備えた偏心プリズム光学系で構成した例であり、偏向ミラー３の回転軸４は、同様に光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。
【００１５】
この実施例において、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０は、入射屈折面１２と反射面１１と射出屈折面１３からなるプリズムであり、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０も、入射屈折面２２と反射面２１と射出屈折面２３からなるプリズムである。
【００１６】
図２のような構成において、光源１から出た光ビームは、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０の入射屈折面１２からプリズム内に入射し、曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、射出屈折面１３からプリズム外に出て偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０の入射屈折面２２からプリズム内に入射し、曲面反射面２１でＺ軸に沿う方向に反射されて、射出屈折面２３からプリズム外に出てＺ方向に進み、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、射出側反射光学系２０で反射屈折された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００１７】
図３は、実施例３の走査光学系の構成を示す断面図であり、この実施例は、入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を、別のタイプの偏心プリズム光学系で構成した例であり、偏向ミラー３の回転軸４は、同様に光源１から偏向ミラー３の入射側の反射光学系１０に入射する軸上主光線２と平行に設定されている。
【００１８】
この実施例において、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０は、入射屈折面１２と反射面１１と射出屈折面１３からなるプリズムであり、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０も、入射屈折面２２と反射面２１と射出屈折面２３からなるプリズムである。ただし、プリズム光学系１０の射出屈折面１３は内部全反射面も兼ねており、プリズム光学系２０の入射屈折面２２は内部全反射面も兼ねている。
【００１９】
図３のような構成において、光源１から出た光ビームは、入射側反射光学系を構成する偏心プリズム光学系１０の入射屈折面１２からプリズム内に入射し、屈折兼反射面１３で全反射され、さらに曲面反射面１１で偏向ミラー３方向へ反射され、屈折兼反射面１３からプリズム外に出て偏向ミラー３に軸上主光線２の入射角がθで入射し、偏向ミラー３で反射された光ビームは、射出側反射光学系２０を構成する偏心プリズム光学系２０の屈折兼反射面２２からプリズム内に入射し、曲面反射面２１で反射され、屈折兼反射面２２で全反射され、射出屈折面２３からプリズム外に出てＺ方向に進み、Ｚ方向有限位置の被走査面上に達して集光する。このような配置で、偏向ミラー３をＺ軸に平行は回転軸４の周りで揺動させると、射出側反射光学系２０で反射屈折された光ビームは、被走査面上をＸ方向に走査することになる。
【００２０】
ここで、本発明の入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０を構成する光学面１１〜１３、２１〜２３の中、特に反射面は何れも軸上主光線２に対して偏心して配置され、パワーを持つ反射面であるので、偏心収差が発生する。そこで、それらの偏心収差を補正するために、特に、反射面１１、１３の少なくとも１面、反射面２１、２２の少なくとも１面は、回転対称軸を持たない回転非対称な面で構成することが望ましい。
【００２１】
ここで、回転対称軸を持たない回転非対称な面として、例えば自由曲面を用いることができる。ここで自由曲面とは、以下の式で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００２２】
【００２３】
球面項中、
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【００２４】
自由曲面項は、
【００２５】
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。
【００２６】
また、上記回転対称軸を持たない回転非対称な面である自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式により定義できる。この面の形状は以下の式（ｂ）により定義する。その定義式（ｂ）のＺ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定義され、ＡはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＲはＺ軸回りの方位角で、Ｚ軸から測った回転角で表せられる。
【００２７】
【００２８】
上記定義式は、回転対称軸を持たない回転非対称面の例示のために示したものであり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。なお、回転非対称な面は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面とすることが、自由度が増え収差補正上は好ましい。
【００２９】
なお、図１〜図３のような配置においては、Ｙ−Ｚ平面に対して光学系全体を面対称に構成することができるので、回転非対称な曲面反射面１１、２１等は、Ｙ−Ｚ平面と平行な対称面を持つ自由曲面で構成することが望ましい。より望ましくは、Ｙ−Ｚ平面と平行な対称面のみを持つ回転非対称面な自由曲面で構成することが好ましい。
【００３０】
また、軸上主光線２が偏向ミラー３に入射する入射角θについては、
０°＜θ＜６０° ・・・（１）
の条件を満足することが望ましい。この条件式（１）の上限の６０°を越えると、本発明の走査光学系により光ビームを有効に走査偏向できなくなる。
【００３１】
さらに好ましくは、
５°＜θ＜４５° ・・・（１−１）
満足することが望ましい。この条件式（１−１）の下限の５°を越えると、偏向ミラー３に入射する光ビームと偏向ミラー３から反射する光ビームを分離して射出側の反射光学系２０に入射させるのが容易でなくなる。
【００３２】
さらに好ましくは、
１０°＜θ＜３５° ・・・（１−２）
満足することが望ましい。
【００３３】
ところで、本発明の走査光学系において、偏向ミラー３としては、ガルバノミラーを用いても、ポリゴンミラーを用いてもよい。ガルバノミラーを用いる場合は、走査光学系はｆ・ａｒｃｓｉｎθ特性を満足することが望ましく、ポリゴンミラーを用いる場合は、ｆ・θ特性を満足することが望ましい。何れの場合も、入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０を構成する光学面１１〜１３、２１〜２３を前記の自由曲面で構成し、その係数を適当に選択することにより、これらｆ・ａｒｃｓｉｎθ特性、あるいは、ｆ・θ特性を満足するように構成することができる。
【００３４】
ところで、後記の数値実施例からも明らかなように、図２あるいは図３のように、入射側反射光学系１０と射出側反射光学系２０を内面反射回数を１回以上の偏心プリズムで構成する場合、射出側反射光学系２０からＺ方向に出て被走査面上をＸ方向に走査する走査光ビームはその直線性を良くすることが可能である。
【００３５】
ここで、その場合の被走査面上の走査光ビームのＸ方向の走査範囲を２Ｘ0 とし、被走査面上の走査光ビームのＹ方向の最大ずれ量をΔＹとすると、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／１００ ・・・（２）
の関係を満足することが望ましい。この条件式（２）を満足すると、極めて直線性の良い走査が可能で、本発明の走査光学系を正確な情報読出、あるいは、情報記録等のための走査光学系として用いることが可能である。
【００３６】
さらに好ましくは、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／３００ ・・・（２−１）
満足することが望ましい。
【００３７】
また、特に、図３の配置においては、後記の数値実施例からも明らかなように、被走査面（像面）上の走査範囲全体にわたって十分に収差を補正して光源１の像を結像させることができ、より正確な情報読み出し、あるいは、情報記録等を行うことができる。
【００３８】
次に、図１〜図３の実施例の数値実施例を以下に示す。実施例１〜３の構成パラメータは下記に示すが、面番号は、光源１（物体）から偏向ミラー３（絞り）を通り、被走査面（像面）へ向う順光線追跡の面番号として示してある。座標の取り方に関しては、図１に示すように、軸上主光線２を光源１中心を出て絞りを構成する偏向ミラー３の中心を通る光線で定義する。反射光学系１０の入射側に軸上主光線２に垂直な基準面（図１の場合は仮想面、図２、図３の場合は入射屈折面１２）を設定し、その基準面と軸上主光線２の交点を偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う沿った方向をＺ軸正方向とし、反射光学系１０に入射する軸上主光線２とそこから出る軸上主光線２を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とする。
【００３９】
そして、後記する構成パラメータ中において、各面の偏心面については、基準面の中心について定められた座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（自由曲面については、前記（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
【００４０】
ただし、被走査面である像面の位置は、射出側反射光学系２０の最後の光学面（図１の場合は曲面反射面２１、図２、図３の場合は射出屈折面２３）と偏向ミラー３が中立位置での軸上主光線２との交点Ａからの偏心量で表されている。
【００４１】
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面（仮想面を含む。）とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には、面間隔が与えられており、その他、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【００４２】
また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は前記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００４３】
なお、データの記載されていない自由曲面に関する項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。
【００４４】
また、自由曲面の他の定義式として、前記の（ｂ）式で与えられるＺｅｒｎｉｋｅ多項式がある。
【００４５】
その他の面の例として、次の定義式（ｄ）があげられる。
【００４６】
Ｚ＝ΣΣＣnmＸＹ
例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したとき、以下の式で表せる。
【００４７】
【００４８】
なお、各実施例共、光源１側のＮＡ（開口数）は０．１、偏向ミラー３の回転角は±１５°である。
【００４９】
これら実施例１〜３の偏向ミラー３の振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係をそれぞれ図４〜図６に示す。
【００５３】
また、代表的な例として図３の実施例３の場合の走査範囲の右端、中央、左端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図を図７〜図９に示す。ここで、実施例３の走査光学系を符号３０で、被走査面を符号３１で示す。また、図１０（ａ）〜（ｃ）には、それぞれ図７〜図９の場合の被走査面での横収差を示す。
【００５４】
なお、実施例１〜３の偏向ミラー３に入射する入射角θの値は次の通りである。
【００５５】
なお、本発明において、入射側反射光学系１０、射出側反射光学系２０として利用可能な偏心プリズム光学系は、図２、図３のタイプに限定されず公知の種々のタイプのものと利用可能である。
【００５７】
以上の本発明の走査光学系は例えば次のように構成することができる。
【００５８】
〔１〕 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、その偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とからなり、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されていることを特徴とする走査光学系。
【００５９】
〔２〕 前記偏向ミラーの回転範囲の何れかの位置において、前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、前記射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になることを特徴とする上記１記載の走査光学系。
【００６０】
〔３〕 前記偏向ミラーがガルバノミラーからなることを特徴とする上記１又は２記載の走査光学系。
【００６１】
〔４〕 前記偏向ミラーがポリゴンミラーからなることを特徴とする上記１又は２記載の走査光学系。
【００６２】
〔５〕 前記射出側反射光学系から射出する偏向光ビームが被走査面上に集光することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の走査光学系。
【００６３】
〔６〕 前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面からなることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の走査光学系。
【００６４】
〔７〕 前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面を少なくとも１面有することを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の走査光学系。
【００６５】
〔８〕 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７記載の走査光学系。
【００６６】
〔９〕 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７記載の走査光学系。
【００６７】
〔１０〕 前記射出側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載の走査光学系。
【００６８】
〔１１〕 前記射出側反射光学系は、入射屈折面兼内部全反射面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムからなることを特徴とする上記７から９の何れか１項記載の走査光学系。
【００６９】
〔１２〕 前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線の方向をＺ軸方向、前記入射側反射光学系にに入射する軸上主光線とそこから出る軸上主光線を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、Ｙ−Ｚ平面に直交する方向をＸ軸方向とするとき、被走査面上の走査光ビームのＸ方向の走査範囲を２Ｘ0 とし、被走査面上の走査光ビームのＹ方向の最大ずれ量をΔＹとすると、
ΔＹ＜２Ｘ0 ／１００ ・・・（２）
を満足するすることを特徴とする上記８から１１の何れか１項記載の走査光学系。
【００７０】
〔１３〕 前記軸上主光線が前記偏向ミラーに入射する入射角の最小値θが、
０°＜θ＜６０° ・・・（１）
を満足するすることを特徴とする上記１から１２の何れか１項記載の走査光学系。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、偏向ミラーの回転軸が光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定されているので、走査光学系を小型に構成することができる。そして、光源から入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になるように構成することにより、さらに走査光学系を小型に構成することができる。したがって、本発明の走査光学系は、情報読出、情報記録、計測等の種々の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３の走査光学系の構成を示す断面図である。
【図４】実施例１の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図５】実施例２の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図６】実施例３の偏向ミラーの振れ角に対する被走査面上での走査光ビームのＸ方向の位置（ａ）とＹ方向の位置（ａ）の関係を示す図である。
【図７】実施例３の走査範囲の右端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図８】実施例３の走査範囲の中央のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図９】実施例３の走査範囲の左端のＸ−Ｙ平面に投影した光路図である。
【図１０】実施例３の図７〜図９の場合の被走査面での横収差を示す図である。
【符号の説明】
１…光源
２…軸上主光線
４…偏向ミラーの回転軸
３…偏向ミラー
１０…入射側反射光学系（偏心プリズム）
１１…反射面
１２…入射屈折面
１３…射出屈折面（内部全反射面兼射出屈折面）
２０…射出側反射光学系（偏心プリズム）
２１…反射面
２２…入射屈折面（入射屈折面兼内部全反射面）
２３…射出屈折面
３０…走査光学系
３１…被走査面
Claims (9)
- 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、回転軸の周りで揺動可能とされると共に、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とを有し、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの前記回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とする走査光学系。
- 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、回転軸の周りで揺動可能とされると共に、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とを有し、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの前記回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とする走査光学系。
- 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、回転軸の周りで揺動可能とされると共に、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とを有し、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの前記回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記射出側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とする走査光学系。
- 光源からの光ビームが入射する入射側反射光学系と、回転軸の周りで揺動可能とされると共に、入射側反射光学系から射出した光ビームを反射偏向する偏向ミラーと、前記偏向ミラーで反射された光ビームが入射する射出側反射光学系とを有し、軸上主光線を光源から出て光学系の絞りを構成する偏向ミラーの中心を通る光線で定義するとき、前記偏向ミラーの前記回転軸が前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と略平行に設定され、前記射出側反射光学系は、入射屈折面兼内部全反射面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズであることを特徴とする走査光学系。
- 前記偏向ミラーの前記揺動範囲の何れかの位置において、前記光源から前記入射側反射光学系に入射する軸上主光線と、前記射出側反射光学系から射出する軸上主光線とが略平行になることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の走査光学系。
- 前記射出側反射光学系から射出する偏向光ビームが被走査面上に集光することを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の走査光学系。
- 前記入射側反射光学系と前記射出側反射光学系は、対称面を１面又は２面持つ回転非対称面からなる偏心配置の反射面を少なくとも１面有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の走査光学系。
- 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とする請求項３又は４記載の走査光学系。
- 前記入射側反射光学系は、入射屈折面と内部反射面と内部全反射面兼射出屈折面とからなる偏心プリズムであることを特徴とする請求項３又は４記載の走査光学系。
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