JPH0250122A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPH0250122A
JPH0250122A JP20011988A JP20011988A JPH0250122A JP H0250122 A JPH0250122 A JP H0250122A JP 20011988 A JP20011988 A JP 20011988A JP 20011988 A JP20011988 A JP 20011988A JP H0250122 A JPH0250122 A JP H0250122A
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JP
Japan
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lens
scanning direction
scanning
lens group
sub
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JP20011988A
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English (en)
Inventor
Yoji Kubota
洋治 久保田
Toshiyuki Inoue
井上 利幸
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Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、光走査装置に関する。
(従来の技術) 光源と、この光源からの光束を主走査対応方向に長い線
像に結像させる第1レンズ群と、複数の偏向面を有し第
1レンズ群による上記線像の近傍を偏向の起点として光
束を偏向させる偏向装置と、この偏向装置と走査面との
間に配備され偏向光束を走査面上にスポット状に結像さ
せる第2レンズ群とを有する光走査装置は良く知られて
いる。
このような光走査装置では偏向装置の機械的な誤差に起
因する、偏向光束の副走査対応方向への「ぷれ」による
主走査位置の副走査方向への変動を防止するために、第
2レンズ群を、r°θ機能を持つ結像レンズと、この結
像レンズと偏向装置の間に配備されるシリンドリカルレ
ンズとにより構成し、主走査方向に関しては偏向光束を
走査面上に結像させ、副走査方向に関しては第ルンズ群
による線像の結像位置と走査面とを略共役の関係にする
ことが行われている(例えば、特公昭52−28666
号公報)。
(発明が解決しようとする課題) このような光走査装置には、以下の如き問題があった。
第7図で、符号7は光源としての半導体レーザーを示す
。この半導体レーザー7からの発散性の光束はコリメー
トレンズ8により略平行な光束とされてシリンドリカル
レンズ9に入射し、偏向装置としての回転多面鏡1の偏
向面の近、傍に主走査対応方向に長い線像LIとして結
像する。即ち、コリメートレンズ8とシリンドリカルレ
ンズ9とは、第ルンズ群を構成している。符号2はシリ
ンドリカルレンズ、符号3は結像レンズである。これら
シリンドリカルレンズ2、結像レンズ3は、第2レンズ
群を構成する。回転多面鏡1により反射された光束は、
続いて上記第2レンズ群に入射し、同第2レンズ群の作
用にて走査面4に向かって集束し、回転多面鏡1の回転
に伴い走査面4を光走査する。走査面4に於いて符号A
で示す方向が主走査方向、符号Bで示す方向が副走査方
向である。主走査方向は周知の如く、光走査が理想的に
行われるとき偏向光束のスポットが移動する方向であり
、副走査方向は走査面上で主走査方向と直交する方向で
ある。回転多面鏡1により偏光される偏向光束は副走査
方向から見ると平行光束であり、結像レンズ3により走
査面4上に結像する。
また、第2レンズ群は、副走査方向に関しては上記線像
の結像位置と走査面とを略共役の関係としている。従っ
て、副走査方向に関しては上記線像が、第2レンズ群に
より走査面4上に結像する。このようなアナモフィック
な性格を持つためには第2レンズ群は、主走査方向に比
して副走査方向のパワーが大きくなければならない。、
このためシリンドリカルレンズ2は主走査方向にパワー
を持たず、副走査方向に正のパワーをもっている。
なお、結像レンズ3は所謂fθレンズであって10機能
を有する。
このような第2レンズ群を用いると、上記のアナモフィ
ックな性格のため副走査方向での非点収差の補正が困難
となり、以下の如き問題が生ずる。
即ち、偏向光束は、上記第2レンズ群により主・副走査
方向とも上記の如く走査面4上に結像し、これにより走
査面4上には光走査用のスポットが得られる。しかし副
走査方向の像面湾曲の補正が困難であるところから、副
走査方向に於ける光束結像Qの軌跡5 (サジタル光線
の結像面)は図の如くに円弧状に第2レンズ群の側へ湾
曲してしまう。すると、上記Q点より走査面4側へ向か
う偏向光束は副走査方向に於いて発散性となるから、第
7図に示すように、走査面4上のスポットは、主走査方
向Aに於いて第2レンズ群の光軸を離れるに従って、符
号6により示すように、副走査方向のスポット径が次第
に大きくなってしまい、スポット径が主走査方向に於い
て均一にならない。このため400dpi以上のような
高分解能の光走査を行うことができない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とする所は、上記スポットの不均一を有効に軽
減ないし防止しうる新規な光走査装置の提供にある。
(課題を解決するための手段) 以下、本発明を説明する。
本発明の光走査装置は、光源と、第1、第2レンズ群と
、偏向装置とを有する。
第ルンズ群は、光源からの光束を主走査対応方向に長い
線像に結像させるためのレンズ群である。
偏向装置は、複数の偏向面を有し第ルンズ群による線像
の結像位置の近傍を偏向の起点として光束を偏向させる
装置である。
第2レンズ群は、この偏向装置と走査面との間に配備、
され偏向光束を走査面上にスポット状に結像させるレン
ズ群である。
第2レンズ群は、fθ特性を備えた結像レンズと、この
結像レンズと偏向装置との間に配備されるアナモフィッ
クなレンズとを有し、主走査方向に関して、偏向光束を
走査面上に結像させるとともに副走査方向に関しては第
ルンズ群による線像の結像位置と走査面とを略共役な関
係とする機能を有し、少なくとも1面が像面湾曲補正面
として形成される。
上記像面湾曲補正面は、主走査対応方向に於いて光軸か
ら離れるに従って、副走査方向のパワーが次第に減少す
るように形成される。
そして、上記像面湾曲補正面の副走査方向のパワーを、
光軸上でPo、主走査対応方向の最周辺部分でPとする
とき、これらのPOSPが0.5  <  P/Po 
 <  0.8   ・・(llなる条件を満足する。
上記18機能を持つ結像レンズは、単レンズであっても
良く、あるいは2枚以上の複合レンズであっても良く、
更にこれらのうちのいずれかの面を非球面で形成しても
良い。
(作 用) 本発明では、上述の如く第2レンズ群のレンズ面の内の
1面以上が像面湾曲補正面として形成されている。この
像面湾曲補正面は、主走査対応方向のパワーが次第に減
少するように、且つ上記条件(1)を満足するように形
成されるので、第7図に示す偏向光束の副走査方向の結
像点Qの軌跡5を走査面4に近接ないしは合致させるこ
とができる。
尚、上記パワーは、以下の様に定義される。
上記像面湾曲補正面は第2レンズ群のレンズ面の内の1
面以上に形成されるので、走査面に於ける主走査対応方
向に距離り離間した点即ち像高りの点に集束される光束
は、第2レンズ群の各レンズによる屈折を合成したもの
として得られるので、結局像高りの点に対応させたパワ
ーは、各レンズの上記像高りに到達する光束が透過する
位置の各レンズ面の像面湾曲補正面のパワーを、合成し
たパワーを表すものとする。
即ち、第2図を参照して、第2レンズ群に於いて偏向面
側から第1番目のレンズ面の、偏向面側の媒質の屈折率
をN 、、この第1番目のレンズ面の走査面側の媒質の
屈折率をNi+l、上記第1番目のレンズ面を、光軸を
通り副走査方向に平行な面に対し平行な平面で切断した
ときの切断面のうち、上記像高り即ち走査面上の主走査
対応方向に距離り離間した位置に到達する光束に対応し
た光束が透過する第1番目のレンズ面の上記切断面に於
けるレンズ面の曲率半径をR4hとし、上記切断面が光
軸を含むときの上記曲率半径をR8゜とするとき、光軸
上のパワーPoは、 Po =Σ ((Nt、、 −Ni ) /R=o  
)と定義され、上記像高り即ち走査面上の主走査対応方
向に距離り離間した位置に到達する光束に対応した光軸
外部分でのパワーPhは、 PhミΣ((N;−+−N直)/R=h)で定義される
。前述の条件(1)のPは、上記Phのうちでレンズ面
の主走査対応方向の最周辺部分即ち最大像高に於ける値
である。像面湾曲補正面のパワーは光軸を離れるに従っ
て次第に減少するように設定さるから上記Pは、上記第
2レンズ群に於ける有効開口径の主走査対応方向の端部
における副走査方向のパワーであって、有効開口径中に
おける副走査方向のパワーの最小値である。
上記条件(1)は、アナモフィックな第2レンズ群が副
走査方向に持つ屈折力の中心部(光軸上)と最周辺部に
おける比を表し、この比の値が1より小さいのは、周辺
部の屈折力が中心部より弱いことを意味する。
上記条件(1)の上限を越えると、副走査方向の像面が
負の側即ち第2レンズ群側に太き(倒れ、許容される像
面深度内に入らない。また、条件(1)の下限を越える
と、副走査方向の像面が正の側即ち第2レンズ群と反対
側に倒れすぎ、矢張り許容される像面深度からはずれて
しまう。
おな、この条件(1)はrθ特性、主走査方向の像面湾
曲とは独立に決定される。
(実施例) 以下、具体的な実施例に即して説明する。
第1図は、本発明の1実施例を説明するための図である
。煩雑を避けるため混同の恐れがないと思われるものに
付いては第7図におけると同一の符号を用いている。
光源7からの光束は第ルンズ群を構成するコリメートレ
ンズ8とシリンドリカルレンズ9により、偏向装置とし
ての回転多面鏡1の偏向面の掻近傍に主走査対応方向に
長い線像LIに結像する。
回転多面鏡1の回転に伴い、上記偏向面による反射位置
を偏向の起点として偏向された偏向光束は、第2レンズ
群を構成する正のパワーを持つ変形シリンドリカルレン
ズ10と単レンズとして形成され10機能を持つ結像レ
ンズ20に入射し、これらのレンズ群の作用にて走査面
4に向かって集束し、同面4を光走査する。符号10A
、IOB、2OA、20Bは各レンズ面を示す。
第1図に於いて光軸方向をX方向、光軸とレンズ面10
Bの交点を通り主走査方向Aに平行な方向をY方向とす
る。
この実施例に於いて像面湾曲補正面は、変形シリンドリ
カルレンズ10の走査面側レンズ面10Bとして形成さ
れている。以下に、このレンズ面10Bに付き説明する
第2図は変形シリンドリカルレンズ10のレンズ面10
Bの形状を説明するための図である。符号CAX、。及
びCA X = hは曲率円を示している。この曲率円
は光軸を通り走査面4の副走査方向Bに平行な平面に対
し平行な平面で、像面湾曲補正面である第2番目のレン
ズ面10Bを切断した場合の切り口の円弧に係わるもの
であり、以下副走査方向の曲率円という。ここでは、よ
り普遍性をもたせるために、第1番目のレンズ面に像面
湾曲補正面が形成されるものとしてインデックスiを付
与して示すことにする。
上記CAM+hは、走査面に於いて光軸から主走査対応
方向に距離り離間した位置に到達する光束に対応させた
光束が透過するレンズ面10Bの副走査方向の曲率円を
、またCAX、。は光軸上のレンズ面10Bの副走査方
向の曲率円を各々示すもので、これらの副走査方向の曲
率円CAX、いCAXl。の曲率半径を図の如< Rt
h、 Rtoとするとレンズ面10Bは Ri(1<Rih を満足するように形成さている。
第2図に示す符号C0の曲線はレンズ面10Bの副走査
方向の曲率円が光軸を主走査対応方向(第2図の上下方
向)に離れるに従って、曲率円の中心が描く軌跡を表す
ものである。一方、レンズ面10Bは主走査対応方向に
はパワーが変化しないように設計されているので、レン
ズ面10B上のY軸と平行な上記CAX、。の中心を通
る直線LBを仮想するとき、上記曲線Cihと直線LB
との距離を図示の如くΔCとすると、ΔCは光軸を主走
査対応方向に離れるに従い大きくなる。そしてR,h=
R五。+ΔC である。
従って像面湾曲補正面の副走査方向の曲率円のレンズ面
曲率は、光軸を主走査対応方向へ離れるに従って小さく
なる。
このため、レンズ面10Bに於ける副走査方向の正のパ
ワーは光軸部分で強く、光軸を主走査対応方向へ離れる
に従い次第に弱くなる。このため第2レンズ群全体とし
ての副走査方向のパワーも光軸部分で強く、光軸を主走
査対応方向へ離れるに従い次第に弱くなるので、第2レ
ンズ群全体としての副走査方向の像面湾曲が良好に補正
される。
第1図で、65Mは、メリディオナル光線の結像点と、
サジタル光線の結像点との差を表す。メリディオナル光
線の結像点の軌跡は、主走査線と略一致しており、サジ
タル光線の結像点の軌跡は像面湾曲補正面による補正効
果でメリディオナル光線の結像点の軌跡に十分に近くな
っている。
像面湾曲補正面の設計次第で、上記Δ罪の大きさは適宜
に設定できる。
第1図の実施例ではレンズ面10Bを像面湾曲補正面と
したが、レンズ面10Aを像面湾曲補正面としても良く
、更に結像レンズ20の各レンズ面20A又は20Bを
像面湾曲補正面とすることもできるが、これについては
本出願人による昭和63年7月29日付特許願を参照さ
れたい。
第3図は、この実施例を説明するための図である。第3
図(1)は、回転多面鏡1と走査面4との間の部分を副
走査方向から見た状態を示し、同図(II)は主走査方
向から見た状態を示している。
変形シリンドリカルレンズ10、fθ機能を持つ結像レ
ンズ20は各々レンズ面10A、IOB及び20A、2
0Bを有し、レンズ面10Bは上述した像面湾曲補正面
を形成し、レンズ面20Bは非球面に形成されている。
第3図に示すように、各面の曲率半径のR0〜R1(主
走査方向Aに平行で光軸を含む面内)、R4゜(像面湾
曲補正面の副走査方向Bに平行で光軸を含む面内の曲率
円の曲率半径) 、Rit、 (像高り即ち走査面4上
の主走査対応方向に距離り離間した位置に到達する光束
に対応した光束が透過するところの上記像面湾曲補正面
の光軸から主走査対応方向に距離Yh離れた位置におけ
る副走査方向Bに平行な平面に対し平行な平面で切断し
た面内の曲率円の曲率半径)、面間隔d0〜d4、屈折
率N、、 Nffを図の様に定めると、これらの元のデ
ータは次のとおりである。
但し、R,、R,。、  R=hは全て偏向面側に凸面
を向けている場合を正とする。
i     Ri    di   N五0     
*    46.0 1     oo6.0   1.4862    0
05.0 3   312.0   25.0   1.4864
  −118.38  175.285    * 走査方向のf = 184.3 、F M+1 =61
.4レンズ面20B面は前述の通り非球面である。非球
面は周知の通り、光軸に一致させてX軸をとり非球面と
光軸の交点を原点としてX軸に直交させてy、zをとり
、h” =y” +z”とし、光軸上の曲率半径をR(
=R4’)とするとき X・(1/R4) h” / (1+ρ=π而π瓦F)
+A、h’ +A、h’ +A、h” +A、。hl 
G + 、−で与えられ、円錐定数K、非球面係数A 
4 、A b、As、A+。で特定される。
この実施例で、これらの値は K  =  −0,327909 A4 =   −1,87657X10−’A6  =
   4.32095xlO−”All  =   −
1,00374X10−14AIO=   1.123
32X10−”である。
また、レンズ面10Bは上述したようにその副走査方向
の曲率円の曲率半径Rihが、その光軸上での値をR8
゜とじ、レンズIOBと光軸の交点を原点として光軸と
直交する主走査方向の座標をYhとすると Rih”R=o+bYl、”  + CYh’  十−
・で与えられる。また、主走査方向の曲率円の曲率半径
即ち上述のR2は無限大である。
上記R1゜、b、cは、 R1゜= −24,319 b  = −8,68009X10−’c  =  2
.7064 xto−’で与えられる。これらの元のデ
ータは Y h      R= h     P正/ p。
O−24,3191,0 5−24,5360,99 10−25,1840,97 15−26,2580,93 20−27,7480,88 25−29,6380,82 30−31,9120,76 35−34,5460,70 40−37,5140,65 であり、且つ 像高= 108mmに対応させた値即ち走査面の主走査
方向に距離108mm離間した位置に到達する光束に対
応させた光束が透過するところの像面湾曲補正面の値は yh =37.28  Ri、=−35,86P / 
po =0.68である。
第4図に、上記第3図の実施例に関する収差図を示す。
左の図は変形シリンドリカルレンズlO及び結像レンズ
20よりなる第2レンズ群の球面収差SAと正弦条件S
Cを示し、中央の図は非点収差ASを示す。非点収差の
図に於いては破線が主走査方向、実線が副走査方向のも
のである。また、右の図はfθ特性を示す。これらの収
差図から明らかならに、この第3図の実施例では上記第
2レンズ群は極めて良好なfθ特性を持ち、副走査方向
の像面湾曲も極めて良好に補正されている。
第5図は別の実施例を説明するための図である。
第5図(1)は、回転多面鏡1と走査面4との間の部分
を副走査方向から見た状態を示し、同図(■)は主走査
方向から見た状態を示している。
変形シリンドリカルレンズ11、fa機能を持つ結像レ
ンズ21.22は各々レンズ面11A、IIB並びに2
1A、21B及び22A、22I3を有し、レンズ面1
1Bは第2図に準じた像面湾曲補正面を形成している。
第5図に示すように、各面の曲率半径R8〜R,(主走
査方向Aに平行で光軸を含む面内)、R4゜(像面湾曲
補正面の副走査方向Bに平行で光軸を含む面内の曲率円
の曲率半径)、Rth(像面湾曲補正面の光軸から主走
査対応方向に距離Y6離れた位置における副走査方向B
に平行な平面で切断した面内の曲率円の曲率半径)、面
間隔d0〜d5、屈折率N+ 、Nz 、Nsを図の様
に定めると、これらの元のデータは次の通りである。
但し、R,、R,。+Rihは全て偏向面側に凸面を向
けている場合を正とする。
第2群のデータは i     RH O* 1o。
2o。
3  −238.04 4  −106.41 5   558.83 6  −224.1 7    * 走査方向のf:180、F、4゜−90また、レンズ面
11Bはその副走査方向の曲率円の曲率半径Rいが、そ
の光軸上での値をR8゜とし、レンズIIBと光軸の交
点を原点として光軸と直交する主走査、方向の座標をY
hとするとR1h=R1゜+bYH” +cY、’ +
N。
1.4826 1.4826 1.4826 d。
46.5 6.5 8.0 11.0 1.0 15.0 175.86 で与えられる。また、主走査方向の曲率円の曲率半径即
ち上述のR2は無限大である。
上記Ri(+、b、cは R,。= −24,553 b= −1,46421Xl0−2 c=  2.20457 xto−’ で与えられる。
であり、且つ 像高= 1013nに対応させた値即ち走査面の主走査
方向に距離108mm離間した位置に到達する光束にP
i  /  P。
0.99 0.94 0.88 0.81 0.73 0.66 0.58 0.52 1h −24,553 −24,916 −26,005 −27,814 30,335 33,557 −37,462 −42,036 −47,256 対応させた光束が透過するところの像面湾曲補正面の値
は Yh =35.79 、  R;h=−42,947、
P / Po =0.57である。
第6図に、上記第5図の実施例に関する収差図を示す。
左の図は変形シリンドリカルレンズ11及び結像レンズ
21.22よりなる第2レンズ群の球面収差SAと正弦
条件SCを示し、中央の図は非点収差SAを示す。非点
収差の図に於いては破線が主走査方向、実線が副走査方
向のものである。また、右の図はrθ特性を示す。これ
らの収差図から明らかなように、この第5図の実施例に
ついても上記第2レンズ群は極めて良好なrθ特性を持
ち、副走査方向の像面湾曲も極めて良好に補正されてい
る。
(発明の効果) 以上、本発明によれば副走査方向の像面湾曲が良好に補
正された光走査装置を提供できる。この光走査装置では
、第2レンズ群であるfθ特性を持つ結像レンズが像面
湾曲補正面を有し、この像面湾曲補正面で副走査方向の
像面湾曲を補正するので、走査面上のスポット形状の変
動を有効に軽減ないし防止でき、従って400〜808
dpiという高分解能の光走査にも対応することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の1実施例を説明するだめの図、第2
図は、上記実施例の特徴部分を説明するための図、第3
図は、上記実施例を説明するための図、第4回は、第3
図の実施例に関する収差図、第5図は別の実施例を説明
するための図、第6図は第5図の別の実施例に関する収
差図、第7図は、発明が解決すべき課題を説明するため
の図である。 1−・−偏向装置としての回転多面鏡、7−光源、8第
ルンズ群を形成するコリメートレンズ、9第ルンズ群を
形成するシリンドリカルレンズ、10.11−第2レン
ズ群を形成する。変形シリンドリカルレンズ、IOB、
11B−像面湾曲補正面として形成されたレンズ面、2
0.21.22−・−第2レンズ群を形成する結像レン
ズ。 特許出願人 採火会社二溺a機製作局 第2図 第3図 第4図 笛6図 (C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光源と、この光源からの光束を主走査対応方向に長い線
    像に結像させる第1レンズ群と、複数の偏向面を有し上
    記第1レンズ群による上記線像の近傍を偏向の起点とし
    て光束を偏向させる偏向装置と、この偏向装置と走査面
    との間に配備され偏向光束を走査面上にスポット状に結
    像させる第2レンズ群とを有し、 上記第2レンズ群は、fθ特性を備えた結像レンズと、
    この結像レンズと上記偏向装置との間に配備されるアナ
    モフィックなレンズとを有し、主走査方向に関して、偏
    向光束を走査面上に結像させるとともに副走査方向に関
    しては上記第1レンズ群による線像の結像位置と走査面
    とを略共役な関係とする機能を有し、少なくとも1面が
    像面湾曲補正面として形成され、 上記像面湾曲補正面は、主走査対応方向に於いて光軸か
    ら離れるに従って、副走査方向のパワーが次第に減少す
    るように形成されるとともに、上記第2レンズ群の像面
    湾曲補正面の副走査方向のパワーを、光軸上でPo、主
    走査対応方向の最周辺部分でPとするとき、これらPo
    、Pが 0.5<P/Po<0.8 なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
JP20011988A 1988-08-12 1988-08-12 光走査装置 Pending JPH0250122A (ja)

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JP20011988A JPH0250122A (ja) 1988-08-12 1988-08-12 光走査装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5267075A (en) * 1991-07-15 1993-11-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical unit for use in laser beam printer apparatus
EP0851262A2 (en) * 1996-12-28 1998-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Scanning optical apparatus

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