JPH0293516A - 光偏向機構 - Google Patents

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、鏡を回転または振動させて鏡を出射する光の
向きをかえる光偏向装置に関するもので、特に面倒れ補
正機能を持つ光偏向機構に関する。

（従来の技術） 従来、回転多面鏡のような偏向反射面を用いた光ビーム
走査光学系においては各反射面のもつ角度加工誤差がそ
れぞれ違うことによる面倒れや回転するときに発生する
軸ブレ等に起因する動的面倒れが存在し、上記理由の各
面倒れに起因する像面上に発生するピッチムラが間層と
なっている。

これを解決するために様々な方法が提案されている。そ
の第一は、レンズを使用して面倒れを補正するもので、
その代表的なものとして特開昭６０−１００１１８号に
示されるようなトーリック面を有するレンズを用いて偏
向反射面と被走査面との間を副走査方向に関してのみ共
役な関係となるよう配置することにより、面倒れを補正
するものがある。この方法は、レンズに非球面を用いる
ため高価となる問題点がある。一方、レンズを用いず面
倒れ補正を行う方法として、 米国特許第４，４７５，７８７号に示されるようなペン
タプリズムを用いる方法がある。この方法は動的面倒れ
が発生しても入射光に対する出射の角度は原理的に変わ
らないので走査位置は変わらずピッチムラは発生しない
。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この方法では一回転に１走査しかできず、ま
た、材料にガラスを使用しているので高速回転するとプ
リズムが破損し、このため走査スピードがはやくできな
いという問題点があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決し、高速走査が可能でかつ面
倒れを大幅に補正するために、光源から発射されたレー
ザビームを回転多面鏡により一方向に走査する光偏向機
構において、回転多面鏡に入射されたレーザビームを固
定された反射光学系により再度回転多面鏡に戻し、最初
に入射した反射面と同じ反射面を再度反射させて走査像
面方向に出射させる構成の光偏向機構とし、前記レーザ
ビームを回転多面鏡に戻す反射光学系としてある面への
光線の正射影成分については入射光と同じ方向へ反射光
を出射し、前記面と垂直な面への光線の正射影成分につ
いては正反射するような反射光学系を用いるようにした
ものである。

又、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系に
ついて、入射光の正射影成分と同じ方向へ反射光の正射
影成分が出射するところの射影面が回転多面鏡の回転軸
に対して垂直な面に対して垂直であるように前記反射光
学系を配置するようにしたものである。

尚又、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系
について、入射光の正射影成分と同じ方向へ反射光の正
射影成分が出射するところの射影面が、走査像面中心に
レーザビームを出射するような位置に回転多面鏡の反射
面があるときの反射面の法線と回転多面鏡の回転軸とを
含む面と一致するように前記反射光学系を配置するよう
にしたものである。

更に、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系
として直角２面鏡を用いるようにしたものである。

尚、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系と
して直角三角プリズムミラーを用いるようにしたもので
ある。

尚更に、前記回転多面鏡にかえて振動鏡を用いるように
したものである。

（作用） 本発明によればまずレーザビームを回転多面鏡に戻す反
射光学系の、入射光の正射影成分の方向と反射光の正射
影成分の方向が一致するような射影面について説明する
と、本発明による光偏向機構に入射したレーザビームは
回転多面鏡のある１面を反射して固定されている反射光
学系に入射する。

反射光学系は今説明している面内の正射影成分について
は入射光と同じ方向に反射光を出射し、出射された光は
最初に反射した面と同じ反射面を反射し出射する。その
ため最初に反射した反射面が角度誤差をもっていても反
射光学系は面内の同じ方向にビームをかえし同じ角度誤
差を持つ反射面に再び反射されるので角度誤差の影響は
キャンセルされ入射光と出射光の間に角度ズレはおきな
い、一方前記面と垂直な面内においては反射光学系は全
て正反射であるので走査方向の角度はキャンセルされず
確実に走査することができる。

（実施例） 第１図は本発明の詳細な説明する図であって１は光軸及
び回転軸に対し４５°傾いた反射面を持ち矢印Ａ方向に
回転する回転多面鏡、２は回転多面鏡の反射面上方で固
定され回転しない直角２面鏡、Ｌは入射レーザビームで
ある。入射したレーザビームＬは回転多面鏡１のある１
面で反射され（レーザビームＬＬ）上方に向かい、直角
２面鏡２に入射し、そこで下方に反射され（レーザビー
ムＬ２）て、最初に反射したのと同じ回転多面鏡１の反
射面を反射して像面方向に向かう（レーザビームＬ　ａ
　）　ａここで第２図によりこの光偏向機構の面倒れ補
正効果を説明する。第２図は第１図において直角２面鏡
２の断面方向（矢印■の方向）から見た図である。ここ
で１ｂは回転多面鏡の倒れが発生したときの回転多面鏡
の位１１．Ｌａは本来の出射レーザビーム、Ｌｂは回転
多面鏡の倒れが発生したときの出射レーザビームである
。

回転多面鏡の回転中に倒れが起き１図中の１の状態から
１ｂの状態に変化したとする。その場合。

入射レーザビームＬは直上に反射されていた（レーザビ
ームＬＬ）のが右上方に反射されるようになる（レーザ
ービームＬｌｂ）、このまま像面へと向かうと面の倒れ
によるピッチムラの原因となるわけであるが１本発明に
おいてはレーザビームＬｌｂは直角２面鏡２に入射する
。直角２面鏡２はそれを構成する２枚の鏡の交わる線を
含む面への正射影成分については正反射するが、鏡の交
線に垂直な面への正射影成分については入射した方向と
同じ方向に光をかえす性質を持つ、そのため直角２面鏡
２を出射した際のレーザビームＬ２ｂの方向は直角２面
鏡２に入射するときのレーザビームＬｌｂ方向と向きが
反対であるが、鏡の光線に垂直な面への正射影成分につ
いては角度は全く同じである。更にこのレーザビームＬ
２ｂが最初に反射したのと同じ回転多面ｆｉｌｂの反射
面を反射する構成となっているため、回転多面［１ｂの
反射面は入射ビームＬｌｂを反射させた方向と全く同じ
方向から来たビームＬ２ｂを同じ角度で反射するので直
角２面鏡の鏡の交線に垂直な面への正射影成分について
は回転多面ｊｌｌｂのごとく角度が変わっても図の入射
レーザビームＬと出射レーザビームＬｂに示すように入
射ビームＬと出射ビームＬｂの角度は一致する。ただし
出射位置の移動は起こるが、これは出射後、ｆθレンズ
等で集光すれば問題とはならない、第３図は第１図にお
いて回転多面鏡１の回転軸方向（矢印■の方向）から見
た図を示し、直角２面＃！２の鏡の交線を含む面への正
射影成分を表示していることになる。

図中の記号はこれまで使用したものと同じである。

この面内においてはレーザビームは図に示すように入射
ビームＬと出射ビームＬａが正反射の形となっている。

このことからこの面内の正射影成分について、この光偏
向機構は１回転軸に平行な反射面を持つ回転多面鏡や振
動鏡と同様な偏向性能を持ち、その偏向角は回転多面鏡
１の回転角をθとすると２０となることがわかる。

第４図は、本発明の第２の実施例であり、４２は直角三
角プリズムミラーで、図の下方から入射した光を下方に
反射するよう配置されている。また直角三角プリズムミ
ラー４２はその直角に交わる面の交線に垂直な平面が回
転多面鏡１の回転軸に垂直な平面に対し垂直で交わるよ
うに配置されている。直角三角プリズムミラー４２は図
のように図の下方から光を入射させるような場合は直角
２面鏡と同様な性質を持つので、第１の実施例と同様の
作用、効果を有するものである。

第５図は、本発明の第３の実施例であり５１は矢印Ｂ方
向に回転振動する振動鏡、５２は直角三角プリズムミラ
ーである。この例でも直角三角プリズムミラーの直角に
交わる２面の交線は振動鏡５１の回転軸と直交する形で
配置されている。まず振動鏡５１の回転軸に垂直な面へ
の正射影成分について考える。振動鏡５１はその反射面
の法線がその回転軸と直交する形となっているため、入
射光りは、振動鏡５１の回転角をθの角度だけ偏角され
て出射する。従って入射光りに対して２回の反射が行わ
れるため、振動鏡５１、直角三角プリズムミラー５２を
介して出射する出射光Ｌｂの偏角角度は４θとなる。

一方、直角三角プリズムミラー５２の直角に交わる２面
の交線に垂直な面の正射影成分について考えると、振動
鏡５１の面の倒れにより振動鏡５１から直角三角プリズ
ムミラー５２に向かうレーザビームＬ１が角度誤差を持
った場合、既に説明した直角三角プリズムミラー５２の
性質により直角三角プリズムミラー５２から振動［５１
に戻るレーザビームＬ２はレーザビームＬ１と平行とな
る。そのため出射レーザビームＬａは入射レーザビーム
Ｌと平行となる。このように直角三角プリズムミラー５
２の直角に交わる２面の交線に垂直な面の正射影成分に
ついては振動鏡５１が角度誤差を持っても角度ズレは起
きない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように１本発明によれば光源から発
射されたレーザビームを回転多面鏡により一方向に走査
する光偏向機構において１回転多面鏑に入射されたレー
ザビームを固定された反射光学系により再度回転多面鏡
に戻し、最初に入射した反射面と同じ反射面を再び反射
させて走査像面方向に出射させる構成の光偏向機構であ
って、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系
として、ある面への光線の正射影成分については入射光
と同じ方向へ反射光を出射し、前記面と垂直な面への光
線の正射影成分については正反射するような反射光学系
とする構成としたので回転多面鏡の全体の倒れはもちろ
んのこと、各面の加工誤差に起因する反射面の倒れによ
る影響も補正することができ、１回転多走査、高速回転
、ピッチムラ減少を同時に実現することができる。また
回転多面鏡でなく振動鏡を含むあらゆる可逆性のある光
偏向機に有効であり、ｆθレンズに面倒れ補正機能を組
み入れる必要がなくなり調整も楽であるので装置の低価
格化、工数削減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明による光偏向機構の斜視図、第２図は本実施例の原
理を示す側面図、第３図は本実施例の上面図で、第４図
は本発明の第２の実施例の斜視図、第５図は本発明の第
３の実施例の斜視図である。 １．１ｂ・・・・・・回転多面鏡 ２・・・・・・直角２面鏡 り、ＬＸ、Ｌｌｂ・・・・・・入射レーザビームＬａ、
Ｌｂ、Ｌ２．Ｌ２ｂ・・・・・・出射レーザビーム４２
．５２・・・・・・直角三角プリズムミラー５１・・・
・・・振動鏡 第１図 特許出願人　コパル電子株式会社 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から発射されたレーザビームを回転多面鏡によ
   り一方向に走査する光偏向機構において、回転多面鏡に
   入射されたレーザビームを固定された反射光学系により
   再度回転多面鏡に戻し、最初に入射した反射面と同じ反
   射面を再び反射させて走査像面方向に出射させる構成の
   光偏向機構であって、前記レーザビームを回転多面鏡に
   戻す反射光学系としてある面への光線の正射影成分につ
   いては入射光と同じ方向へ反射光を出射し、前記面と垂
   直な面への光線の正射影成分については正反射するよう
   な反射光学系とすることを特徴とする光偏向機構。 ２、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系に
   ついて、入射光の正射影成分と同じ方向へ反射光の正射
   影成分が出射するところの射影面が回転多面鏡の回転軸
   に対して垂直な面に対して垂直であるように前記反射光
   学系を配置することを特徴とする請求項１記載の光偏向
   機構。 ３、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系に
   ついて、入射光の正射影成分と同じ方向へ反射光の正射
   影成分が出射するところの射影面が、走査像面中心にレ
   ーザビームを出射するような位置に回転多面鏡の反射面
   があるときの反射面の法線と回転多面鏡の回転軸とを含
   む面と一致するように前記反射光学系を配置することを
   特徴とする請求項１記載の光偏向機構。 ４、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系と
   して直角２面鏡を用いることを特徴とする請求項１記載
   の光偏向機構。 ５、前記レーザビームを回転多面鏡に戻す反射光学系と
   して直角三角プリズムミラーを用いることを特徴とする
   請求項１記載の光偏向機構。 ６、前記回転多面鏡にかえて振動鏡を用いることを特徴
   とする請求項１記載の光偏向機構。