JPH01224721A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPH01224721A
JPH01224721A JP63051159A JP5115988A JPH01224721A JP H01224721 A JPH01224721 A JP H01224721A JP 63051159 A JP63051159 A JP 63051159A JP 5115988 A JP5115988 A JP 5115988A JP H01224721 A JPH01224721 A JP H01224721A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning direction
optical system
main scanning
deflection
sub
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Application number
JP63051159A
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English (en)
Inventor
Kenichi Takanashi
健一 高梨
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、光走査装置に関する。
(従来波v#) 光走査装置は、光情報を書き込んだり、あるいは原稿を
読み取ったりするための装置として広く知られているが
、近来、広く普及が意図され、低コスト且つコンパクト
な光走査装置が要請されている。光走査装置のコンパク
ト化には、用いられる光走査用レンズの広角化が有効で
あり、低コスト化には光走査用レンズの単玉化が有効で
ある。
出願人は先に、光走査用レンズとして平行光束を用いる
fθレンズを捉案じた(特開昭61−48684号公報
)。このfθレンズは単玉であるがf=300に対して
半画角21°程度で像面湾曲が5〜lO■程度あり、超
広角用としては不向きであり光走査装置のコンパクト化
には自ずと限度力;為る。
(目  的) 従って本発明の目的は、超広角の単玉レンズを用いる新
規な光走査装置の提供にある。
(構  成) 以下、本発明を説明する。
本発明の光走査装置は、光束を放射する光源装置と、こ
の光源装置からの光束を集束光束にするための集束光学
系と、この集束光学系による集束光束をさらに一方向的
に集束させて主走査対応方向を長手方向とする線像に結
像させる第1の結像光学系と、この第1の結像光学系に
よる上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を持ち、光束
を偏向させる偏向装置と、この偏向装置により偏向され
る光束を主走査方向に於いて被走査面上に結像させると
ともに、副走査方向に於いて上記偏向装置における偏向
の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とし、
被走査面を略等速的に走査させるための第2の結像光学
系とを有する。
上記第2の結像光学系は、単レンズであり、その偏向装
置側の面は副走査方向に負の屈折力を持つシリンダー面
であり、被走査面側の面は主走査方向と副走査方向とに
異なる正の屈折力を持つトーリツク面であり、主走査方
向の焦京距離をf、主走査方向の最大有効偏向角をθ、
中心肉厚をd、屈折率をn、上記偏向の起点から上記シ
リンダー面までの距薄をD、主走査方向に関する前側主
点から上記集束光学系による主走査方向集束点迄の距離
をSとするとき、これらは (I)       0.82<[((n−1)f−d
)/D]・[cos  θ /4V′]丁7−=;ゴ]
77−1−コ<1.2−sin2θ}]<   1.9
 < (nf)/S < 3.2なる条件を満足する。
なお、略等速的な走査とは等速走査からのずれを電気的
に補正できる程度の走査を言う。
以下、図面を参照しながら具体的に説明する。
第1図(a)、(b)は、本発明の光走査装置の構成を
概略的に示している。図中、符号Qは光源装置、符号2
は集束光学系としての集光レンズを示している。光源装
置Qは、光走査用の光束を放射するための装置であり、
半導体レーザーや発光ダイオードその他の光源装置を用
いる事ができる。この第1図では半導体レーザーが光源
装置として想定されている。光源装MQは集光レンズ2
の物体側の光軸上に配備され1発散性の光束を集光レン
ズ2に入射させる。符号1で示す平面は、光源装置Qの
位置で光軸に直交する平面、即ち物体面を示す。
さて、集光レンズ2に入射した光束は、集光レンズ2の
像側に何も無ければ、自然集束点即ち、像面5上のQ′
点に結像する。
第1図に於いて、符号3は第1の結像光学系としてのシ
リンダーレンズを示している。
また、符号4は偏向装置の偏向面を模式的に示している
。偏向装置として番よ、光束を偏向させる装置、即ちポ
リゴンミラーやピラミダルミラー、ガルバノミラ−等が
用いられるが、この実施例ではポリゴンミラーが偏向装
置として想定されている。偏向装置で、集光レンズ2に
よる集束光束を偏向させると、同レンズ2による結像点
は円弧5上を移動する。偏向装置がポリゴンミラーを用
いた物であるときには偏向の起点が光軸上で若干変動す
るので、結像点の軌跡は完全な円弧にはならないが円弧
5に近い形状になる。
シリンダーレンズ3は第1図(b)tこ示す様に、集光
レンズ3による集光光束をさらに、副走査方向(第1図
(b)で上下方向、同[fi(a)で図面に直交する方
向)に対応する方向へ一方向的に集束させ、偏向装置の
偏向反射面4の近傍に主走査対応方向を長手方向とする
線像を結像させる。
第2の結像光学系としての光走査用レンズ6は、偏向装
置による偏向光束の、偏向の起なと被走査面7との間に
配備される。
光走査用レンズ6は、主走査方向に関しては、第1図(
a)に示す様に、集光レンズ2による集束光束をさらに
集束させて被走査面7上に結像させるとともに、副走査
方向に関しては同図(b)に示す様に、偏向装置の偏向
の起点と被走査面7とむ幾何光学的に略共役な関係にす
る。
光走査用レンズ′6は、上記副走否方向の条件により、
所謂面倒れ補正機能を持っている。
このように本発明の光走査装置では集光レンズ2による
集束光束を光走査用レンズ6によりさらに集束させ、そ
の集束位置近傍に被走査面7を位置させたことにより像
面湾曲を大幅に改善したため有効偏向角が100°程度
と、超広角が可能となった。また、面倒九による副走査
方向の走査ピッチむらを除去できる。
光走査用レンズ6は、上記の如き機能を実現するために
、偏向装置側の面が副走査方向に負の屈折力を持つシリ
ンダー面、被走査面側の面が主・副走査方向に互いに異
なる正の屈折力を持つトーリツク面となっている。
集光レンズ2にとっては、光!Qとその像点Q″は物体
と豫の関係にあり物体距離はSc、像距離は斜である。
また、光走査用レンズ6にとっては、上記像点Q′が物
体で物体距離はS、被走査面7が像面で像距ははS′で
ある。なお、第1図(I)で距離tは偏向装置による偏
向の起、直方1ら光走査用レンズ6の前側主点H迄の距
離を表す。H′は後側主点を示す。
第2図に示す様に、光走査用レンズ6の屈折率をn、中
心肉厚をd、偏向の起7弘からシリンダー面迄の距離を
Dとし、主走査方向の最大有効偏向角をOとし、また焦
点距離をfとする。すると、上記物体距離S、即ち、光
走査用レンズ6の前側主点Hと集光レンズ2による主走
査方向集束点Q”(自然集束点)迄の距離と上記n、d
、D、  θ、f(土、前記条件(1)、(II)を満
足する。
条件(I)の、下限を越えると主走査方向の像面湾曲が
中間像高でアンダー側に大きく膨らみ、副走査方向の像
面湾曲の幅が大きくなるため走査スポットの主・副走査
方向の径の均一化が困難となる。また、上限を越えると
主走査方向の像面湾曲が全像高でアンダーとなり主走査
方向のスポット径の均一化が困難となり、またレンズ径
が大きく成りすぎて実用化が困難となる。
条件(II)の下限を越えると、主走査方向の像面湾曲
がアンダー側に移動し、また上限を越えるとオーバー側
に移動して、主走査方向のスポット径の均一化が困難と
なるほか、上限を越えるとリニアリティが劣化する。
(実施例) 以下、第2の結像光学系である光走査用レンズに関する
具体的な実施例を22例挙げる。
各実施例に於いて、光走査用レンズの焦点距離fは20
0に統一されている。第1図に示す様に主走査方向に関
する曲率半径を偏向装置の側から順にRx、Rx、副走
査方向に関する1ltll率半径を上記順にR1,R2
とする。また、 A=[((n−1)f−d)/D](
cosθ/v’ R2−sin”θ]、B=(nf)/
Sとする。また、各実施例の像面湾曲の図に於いて、破
線の曲線が主走査方向のもの、実線の曲線が副走査方向
のものである。
実施例I R,RHR2Hる   Dd Oo  −36,9−97,038−12,70839
20n      A    B    Sl、485
19 0.998 2.29 129.87最大偏向角
=100°、リニアリティ: 9.7%以下第3図に、
この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例2 R,R;    R,Rニ   Dd (X)  −27,6−97,038−11,4216
3420n      A    B    Sl、4
8519 1.145 2.58 114.94最大偏
向角:100”、リニアリティ: Lo、5%以下第4
図に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例3 RI   RI    R2R↓   DdoO−34
,9−97,038−12,2823920n    
     A       B      Sl、48
519  0.998  2.58  114.94最
大偏向角:100”、リニアリティ: lo、4%以下
第5図に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示
す。
実施例4 RIRi    L     RM    D   d
ω −33,1−97,038−11,8853920
n      A    B    Sl、48519
 0.998 2.88 103.09最大偏向角:1
00°、リニアリティ: 11.0≦以下第6図に、こ
の実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例5 R1氾   R2H:2Dd 00 −36.8 −97.038 −13.249’
  38 22n      A    BS 1.48519 0.998 1.99 149.25
最大偏向角:100”、 リニアリティ: 8.B以下
第7図に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示
す。
実施例6 R,R;    R1R;    o   doo−3
4,7−97,038−12,791,3822n  
    A    B    Sl、48519 1.
002 2.29 129.87最大偏向角:100°
、リニアリティ: 9.5%以下第8図に、この実施例
の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例7 R,R;    R2Hタ   Dd oO−32,8−97,038−12,3643822
n      A    B    Sl、48519
 0.998 2.58 114.94最大偏向角=1
00°、リニアリティ: 10.1%以下第9図に、こ
の実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例8 RI   RI    Rx     R盛   Dd
CX3 −31.0  −97.038  −11.9
6   38  22n         A    
   B      Sl、48519  0.998
  2.88  103.09最大偏向角:100°、
リニアリティ: 10.7%以下第10図に、この実施
例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例9 RI   Rt    Rz     Rニ   Dd
oo−34,7−97,038−13,3423724
n      A    B    Sl、48519
 0.997 1.99 149.25最大偏向角: 
ioo’ 、リニアリティ:  8.7%以下第11図
に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例10 R,R;    R2R′2D   doo−32,6
−97,038−12,8743724n      
A    B    Sl、48519 0.997 
2.29 129.87最大偏向角: 100’ 、リ
ニアリティ:  9.3/%以下第12図に、この実施
例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例11 RI   R;    R2R:lD   doo  
−30,7−97,038−12,4373724n 
     A    B    Sl、48519 0
.997 2.58 114.94最大偏向角:100
@、リニアリティ:90部以下第13図に、この実施例
の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例12 R,R;    R,Rニ   Dd oo  −28,9−97,038−12,02437
24n      A    B    Sl、485
19 0.997 2.88 103.09最大偏向角
: ioo” 、リニアリティ: 10.5%以下第1
4図に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す
寒施例13 RI   RI    R2R轟   Ddoo  −
26,7−97,038−12,5873528n  
       A       B      Sl、
48519  0.99B   2.58  114.
97最大偏向角: 100’ 、リニアリティ:  8
.6%以下第15図に、この実施例の主・副走査方向の
像面湾曲を示す。
実施例14 RIRI    R!     R2D   dω −
22,7−97,038−12,7173332n  
    A    B    Sl、48519 0.
996 2.58 114.97最大偏向角:100°
、リニアリティ:8.6%以下第16図に、この実施例
の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例15 Ri   Rt    Rx     Rる   Dd
oo−18,9−97,038−12,8373136
n      A    B    Sl、48519
 0.995 2.58 114.94最大偏向角:1
00°、リニアリティ:81部以下第17図に、この実
施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例16 L   Rt    R2Ri   Ddoo−58,
9−160−22,7435520n      A 
   B    Sl、8   1.00春 2.41
 149.25最大偏向角: 100” 、リニアリテ
ィ:  7.1%以下第18図に、この実施例の主・副
走査方向の倣ml湾曲を示す。
実施例17 R,R;    R2Hタ   Dd co−56t、O−180−218825520n  
    A    B    Sl、8   1.00
4 2.77 129.87最大偏向角:100°、リ
ニアリティ:8.1%以下第19図に、この実施例の主
・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例18 RI   R;    R2H盛   Ddoo  −
53,2−160−21,0735520n     
    A       B      Sl、8  
   1.004  3.13  114.94最大偏
向角=100°、リニアリティ:囲以下第20図に、こ
の実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例19 RI   Rr    Rx     R2D   d
ω −55,8−160−23,1575424n  
    A    B    Sl、8   0.99
4 2.41 149.25最大偏向角:100°、リ
ニアリティ: 6.8%以下第21図に、この実施例の
主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例20 RIRt    Rz     Ri   Ddoo 
 −51,2−160−23,3235228n   
   A    B    Sl、8   1.002
 2.41 149.25最大偏向角: 100’ 、
リニアリティ: 6.5%以下第22図に、この実施例
の主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例21 L   RI    Rz     R;    D 
  doo−34−160−20,4324128n 
     A    B    Sl、8   1.2
7  2.41 149−25最大偏向角:100°、
リニアリティ:6.4%以下第23図に、この実施例の
主・副走査方向の像面湾曲を示す。
実施例22 Rt   Rt    Rz     Rz    D
   doo−85,6−160−25,616328
n         A       B      
Sr、8   0.827 2.41 149.25最
大偏向角:100°、リニアリティ:6.3%以下第2
4図に、この実施例の主・副走査方向の像面湾曲を示す
上記22の実施例に於いてリニアリティーに付いては、
最大1B程度であり、何れの場合も電気的な補正が可能
である。
(効  果) 以上、本発明によれば新規な光矩査装置を提供できる。
この光走査装置は、上記の如く、単玉の光走査用レンズ
を用いるが、この光走査用レンズは極めて広角であるの
で光走査装置のコンパクト化、低コスト化が可能となる
。また、光走査用レンズが面倒れ補正機能を持つので、
偏向装置と被走査面との開に他の補正光学系を必要とし
ない。従って、このことも光走査装置のコンパクト化、
低コスト化の要因となる。また、光走査用レンズには低
屈折率の材質を用いうるのでプラスチック化も可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は1本発明の光走査装Mを説明するた
めの図、第3図乃至第24図は、本発明の実施例に関す
る像面湾曲図である。 Q81.光源装置、260.集束光学系としての集光レ
ンズ、300.第1の結像光学系としてのシリンダーレ
ンズ、400.偏向装置の偏向面、600.第2の結像
光学系としての光走査用レンズ、7.、、M走査面処3
因  化4因 篤5 因    篤0 [F] 像&湾曲         檜面侘曲 篤7 [F]    篤8 因 aqs            4甲5  イO〔リイ
iiう相性b                  イ
′象、i:’s住すり甲5  イイ  Gヨ     
    4甲5  イ26コイZ15〉   イ3  
  亡=り               〈715≦
   イ4   Cココ橡i社゛ち曲        
 イ象面侘曲篤  15 5つ        り甲5
 イe  びコア(1乏面:哨;C目〕       
  イiii鷹a4象6D二号曲       線面二
弯曲処4q 口   化20因 づ1竺し  ?イ   因           り%
22’6コ旭?3■ 50” イiii:潰ジ曲 篤?4[F 像面湾曲 −1,id−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光束を放射する光源装置と、この光源装置からの光束を
    集束光束にするための集束光学系と、この集束光学系に
    よる集束光束をさらに一方向的に集束させて主走査対応
    方向を長手方向とする線像に結像させる第1の結像光学
    系と、この第1の結像光学系による上記線像の結像位置
    近傍に偏向反射面を持ち、光束を偏向させる偏向装置と
    、この偏向装置により偏向される光束を主走査方向に於
    いて被走査面上に結像させるとともに、副走査方向に於
    いて上記偏向装置における偏向の起点と被走査面とを幾
    何光学的に略共役な関係とし、被走査面を略等速的に走
    査させるための第2の結像光学系とを有し、 上記第2の結像光学系は、単レンズであり、その偏向装
    置側の面は副走査方向に負の屈折力を持つシリンダー面
    であり、被走査面側の面は主走査方向と副走査方向とに
    異なる正の屈折力を持つトーリック面であり、主走査方
    向の焦点距離をf、主走査方向の最大有効偏向角をθ、
    中心肉厚をd、屈折率をn、上記偏向の起点から上記シ
    リンダー面までの距離をD、主走査方向に関する前側主
    点から上記集束光学系による主走査方向集束点迄の距離
    をSとするとき、これらが ( I )0.82<[{(n−1)f−d}/D]・[
    cosθ/√{n^2−sin^2θ}]<1.28(
    II)1.9<(nf)/S<3.2 なる条件を満足することを特徴とする、光走査装置。
JP63051159A 1988-03-04 1988-03-04 光走査装置 Pending JPH01224721A (ja)

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