JPH0335211A - 走査光学装置 - 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】

本発明は画像記録装置１画像読取り装置などに好適な走
査光学装置に関し、特に、高解像化、低価格化に適した
走査光学装置に関する。

【従来の技ｖｉ１】 走査光学系の像面湾曲の補正を目的として構成された従
来例としては、光源又はレンズを圧電素子に取付けて移
動させる光源移動アクチエエータを備えた例（特開昭５
９−１１６６０３号公報参照）、像面湾曲量を記憶して
おきその量に従って光源であるレーザーの強度を制御す
る方式の例（特開昭６１−２５３６７号公報参照）、偏
向器であるポリゴンの回転に係らず、常にポリゴンミラ
ー面にビームが線状結像されるように可変焦点機構を駆
動する方式の例（特開昭６１−１８５７１６号公報参照
）などが知られている。

【発明が解決しようとする課題１ しかし乍ら１．上記従来例は次の様な欠点を持っている
。 第１の従来例は、圧電素子に印加する電圧を制御するこ
とにより光学要素の位置を制御でき、被走査面上の走査
線全体に亙って良好なスポット結像状態が得られるとし
ているが、圧電素子に印加する電圧値を如何にして決定
するかについては不明である為、実際に走査光学系を構
成するに際しては困難がある。 また、ｆ・θレンズを用いないポストオブジェクティブ
走査光学系についてのみ言及されているので１ｆ・θレ
ンズを用いるブリオブジェクティブ走査光学系に応用す
る場合には困難がある。 第２の従来例は、走査光学系の像面湾曲を記憶する方式
を用いてはいるものの、記憶した像面湾曲データに基づ
いてレーザー強度を制御して被走査面上の記録スポット
径を補正する方式であるので、像面湾曲そのものは補正
されず高解像化を達成するには困難が伴う、また、この
補正方式によれば、像面湾曲の大きな部分と小さな部分
とで記録スポット径を等しく出来るが、これら２つの部
分で露光エネルギー密度は異なるので、記録濃度にムラ
が生じ、特に中間調画像を表現しようとする場合には困
難が生ずる。 第３の従来例は、ポリゴンの回転が原因で発生する副走
査方向（サジタル方向）の像面湾曲は完全に補正できる
が、主走査方向（メリジオナル方向、走査ビームが経時
的に形成する走査面に垂直な副走査方向４こ対して直交
する方向）の像面湾曲と光学系自体が持つ副走査方向（
サジタル方向）の像面湾曲とは補正することができない
、この為、同従来例に用いるｆ・θレンズとしては、メ
リジオナル、サジタル両方向について像面湾曲が良好に
補正された光学系を用いなければならず、装置の価格が
高価になると共に、高解像化を達成する場合にはｆ・θ
レンズの設計が困難になる。 従って、本発明の目的は、上記従来例の欠点を克服すべ
く、メリジオナル及びサジタル方向の像面湾曲を良好に
補正した走査光学装置を提供することにある。 【課題を解決する為の手段１ 上記目的を達成する為の本発明では、アナモフィックな
光学要素を含む走査光学系を用いて光源からのビームを
被走査面上に走査する走査光学装置において、前記走査
光学系のメリジオナル及びサジタル像面湾曲に関する情
報を記憶する手段と、メリジ・オナル及びサジタル方向
のビーム結像位置のうち少なくともメリジオナル方向の
ビーム結像位置を制御する第１制御手段と、メリジオナ
ル及びサジタル方向のビーム結像位置のうち少なくとも
サジタル方向のビーム結像位置を制御する第２制御手段
とを有し、前記記憶手段からの前記２種類の像面湾曲情
報に基づき前記第１及び第２制御手段がビーム走査に同
期して制御されることにより、前記２種類の像面湾曲が
共に補正されメリジオナル方向とサジタル方向の両ビー
ム結像位置を全ビーム走査位置において実質的に前記被
走査面に一致させている。 ［作用１ 上記構成の本発明では、メリジオナル及びサジタル像面
湾曲に間する情報が記憶されていて、それからの情報に
基づいて、ビーム走査に同期して、少なくともメリジオ
ナル方向のビーム結像位置を制御する第１制御手段と少
なくともサジタル方向のビーム結像位置を制御する第２
制御手段が制御されるので、上記２種類の像面湾曲が全
走査位置で両方とも補正され得る。従って、被走査面上
のビームスポットが全走査位置において良好に調整され
る。 ［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例の走査面内における構成を
示す図であり、同図において、１は半導体レーザー（Ｌ
Ｄ）、２は不図示のアクチュエータにより光軸方向に移
動可能な主走査（メリジオナル）方向にのみ屈折力を持
つシリンドリカルレンズ、３は同じく不図示のアクチュ
エータにより光軸方向に移動可能な副走査（サジタル）
方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ、４は回
転ポリゴンミラー、５はｆ・θレンズ、６は感光体など
の被走査面、７はビーム検出器、８はカウンタ、９は発
振器、１０はｃｐｕ、ｔｔは走査光学系のメリジオナル
及びサジタル像面湾曲の情報が記憶されたメモリ（ＲＯ
Ｍ）、１２はＲＡＭ、１３と１４はシリンドリカルレン
ズ２を移動させるアクチュエータを駆動する為のＤ／Ａ
変換器と駆動回路、１５と１６はシリンドリカルレンズ
３を移動させるアクチュエータを駆動する為のＤ／Ａ変
換器と駆動回路である。 上記構成において、半導体レーザー１から出射したレー
ザービームはシリンドリカルレンズ２を通って主走査方
向に略平行ビームとなり、そしてシリンドリカルレンズ
３を通過して副走査方向に収束されポリゴンミラー４の
反射面上に主走査方向に線状に結像される、ポリゴンミ
ラー４で反射されたビームはｆ・θレンズ５によって被
走査面６上に結像させられ、ポリゴンミラー４の等速回
転に伴って被走査面６上を等速走査する。 等速走査されるレーザービームの走査スポットは被走査
面６の有効走査領域に達する前に、被走査面６の延長上
に配置された上記ビーム検出器７を通過するようになっ
ている。 レーザービームが、ビーム検出器７を通過すると、カウ
ンタ８はその時からの発振器９の発振回数を計数するが
、この計数値は、等速走査されるビームスポットが現在
走査している被走査面６上の位置の情報を与えているＣ
ＰＵｌ０は、カウンタ８からの走査位置情報に基づき、
メモリ（ＲＯＭ）１１内に記憶された走査光学系のメリ
ジオナル及びサジタル像面湾曲に関する上記走査位置に
対応する情報を読み出し、これら読み出し情報を２つの
アクチュエータに対する２つのデータに変換する。そし
て、一方はＤ／Ａ変換器１３と駆動回路１４を通じてシ
リンドリカルレンズ２を移動制御するアクチュエータに
送られ、他方はＤ／Ａ変換器１５と駆動回路１６を通じ
てシリンドリカルレンズ３を移動制御するアクチュエー
タに送られる。 こうして、シリンドリカルレンズ２の移動により走査光
学系のメリジオナ・ル像面湾曲が補正されると共にシリ
ンドリカルレンズ３の移動のより走査光学系のサジタル
像面湾曲が補正されて、被走査面６全体に亙って結像な
いし集光状態の良好な（ピントの合った）ビームスポッ
トが得られる。 」二記において、メモリ１１には、ビームの走査位置（
又は走査時刻）に応じて各アクチュエータに出力すべき
データそのものが記憶されていてもよいし、像面湾曲そ
のものを表現するデータが記憶されていても良い、メモ
リ１１に後者が記憶されている場合には、書き込みや読
み取りなどの走査に先立ってＣＰＵｌ０によって後者か
ら前者が計算され、それをＲＡＭ１２に格納して、走査
時にＲＡＭ１２からこのデータを読み出す様にすれば、
各アクチュエータに出力すべきデータそのものを記憶し
ている場合と同様に時間効率を上げることができる。 ここで、第１実施例において、上記の様にシリンドリカ
ルレンズ２の位置・とシリンドリカルレンズ３の位置と
を光軸方向に移動させることでメリジオナル及びサジタ
ル像面湾曲の両方が補正され、ビームのメリジオナル像
位置とサジタル結像位置を共に被走査面６に常に一致さ
せることが出来ることを示す。 第２図は走査光学系の像面湾曲の一例を示す図であり、
ΔＭ、ΔＳは夫々メリジオナル（主走査方向）及びサジ
タル（副走査方向）像面湾曲を示し、θは走査角（基準
位置からのビーム角度で示す）を示す、像面湾曲は。 その曲線（ΔＭ、ΔＳ）が縦軸と交わる点で零になり、
ビームが被走査面６上で結像することを表わす、第２図
の例でいえば、θ＝０°と±３０°のときにメリジオナ
ル像面湾曲（ΔＭ）が零になり、θ＝±１０°付近のと
きにサジタル像面湾曲（ΔＳ）が零になる。 それ以外の走査角では像面湾曲は零ではないそこで、第
１図の走査光学系の像面湾曲が第２図の様であったとす
る場゛合に、主走査方向に屈折力を有するシリンドリカ
ルレンズ２を光軸方向に動かすと、近似的には第２図の
メリジオナル像面湾曲（ΔＭ）のカーブのみが左右方向
に平行移動する。何故ならば、シリンドリカルレンズ２
はメリジオナル方向に屈折力を持っているので、このレ
ンズ２の移動によってメリジオナル方向の結像点は移動
するが、このレンズ２はサジタル方向には屈折力を持た
ず平行平面ガラスと同等の効果しか持っていない為、該
レンズ２の移動によりサジタル方向の結像点は移動しな
いからである。更に、該レンズ２の移動によって結像点
の移動だけが起こり、収差の変化はないと近似出来るか
らである。 第３図は以上の模様を示す、シリンドリカルレンズ２の
移動によりメリジオナル像面湾曲の曲線がΔＭからΔＭ
゛へと移動し、他方ΔＳは不動である。この様に、曲線
ΔＭが移動することで被走査面６上でメリジオナル方向
のピントが合う走査値ｌＩ（・走査角）も変化し、この
位置は第３図中の縦軸上に黒点と矢印で示し、そのとき
の走査角θ、〜θ、も示しである。 第３図より、走査角がθｌ１ｌｌｓθ４１．０９Ｍのと
きにはメリジオナル像面湾曲がΔＭとなり、走査角がθ
□、θ□、θ□、θ・−のときにはメリジオナル像面湾
曲がΔＭ’、になるように、シリンドリカルレンズ２の
位置を制御すれば、これら７個所の走査角位置について
はメリジオナル像面湾曲がなくなり、メリジオナル像面
を被走査面６上に一致させられ得ることが分かる。従っ
て、他の全ての走査角においても、同様に、シリンドリ
カルレンズ２を適切な量だけ移動させることにより、メ
リジオナル像面湾曲の曲線を移動させてその走査角での
メリジオナル像面湾曲量を零にし、メリジオナル方向の
結像点を被走査面６上に一致させることができる。 以上の様にして、全走査角に亙ってメリジオナル像面湾
曲が補正され、メ・リジオナル方向の結像点を被走査面
６上に一致させられる上記メリジオナル方向における理
由と同様の理由により、サジタル方向にのみ屈折力を有
するシリンドリカルレンズ３を光軸方向に移動させると
、近似的にサジタル像面湾曲ΔＳのカーブだけが左右方
向に平行移動させられる。第４図はこの様子を示す、同
図では、ΔＭは移動しないままで、サジタル像面湾曲の
曲線がΔＳからΔＳ°やΔＳ″へと移動させられる様子
が示されている。同図より、走査角がθ■のときにはサ
ジタル像面湾曲なΔＳ′の曲線に、走査角がθ□、θ■
のときにはサジタル像面湾曲をΔＳの曲線に、そして走
査角がθ４、θ、、θ。、θ１．のときにはサジタル像
面湾曲をΔＳ″の曲線に、夫々、一致させる様に、シリ
ンドリカルレンズ３の位置を制御すれば、これらの走査
角θ、〜θ？３においてサジタル像面湾曲が零になりサ
ジタル結像点を被走査面６上に一致させられ得ることが
分かる。 こうして、上記メリジオナル方向における説明と同じく
、シリンドリカルレンズ３を、全ての走査角に亙って、
適切な量だけ移動させることにより、サジタル方向の像
面湾曲が補正され、サジタル方向の結像点を被走査面６
上に一致させることができる。 以上説明した。シリンドリカルレンズ２と３の移動によ
るメリジオナル及びサジタル像面湾曲の補正は、互いに
独立であって他方に影響を与えない為、これら２つの補
正方法を組み合わせることによって、メリジオナルとサ
ジタルの２つの像面湾曲を共に補正でき、メリジオナル
とサジタルの両方向のビーム結像位置を共に被走査面６
に常に一致させることができる。 次に１本発明の第２実施例について説明する。 本発明の走査光学装置の第２実施例を示す第５図におい
て、２１は半導゛体し−ザーｌに接して同し−ザーｌを
光軸方向に移動させる為の圧電素子、２２は回転対称光
学系のコリメータレンズ、２３と２４は圧電素子２１を
駆動する為のＤ／Ａ変換器と駆動回路であり、その他の
部材は第１実施例における同符号の部材と同じものであ
る。 第２実施例が第１実施例と異なる点は、第１実施例では
メリジオナル像面にのみ屈折力を持つシリンドリカルレ
ンズ２を移動したのに対して、第２実施例では半導体レ
ーザー１を移動する点である。 以下に、半導体レーザー１とサジタル方向にのみ屈折力
を持つシリンドリカルレンズ３を光軸方向に移動するこ
とにより、メリジオナル及びサジタルの像面湾曲を被走
査面６全体に亙って補正することができることを示す第
５図において、半導体レーザーｌから出射したレーザー
ビームは、回転対称光学系のコリメータレンズ２２によ
り、゛メリジオナル像面にもサジタル方向にも略平行な
ビームとなる。この平行ビームはサジタル方向にのみ屈
折力を持つシリンドリカルレンズ３によってサジタル方
向にのみ集光され、ポリゴンミラー４上に線像として結
像される。そして、ミラー４で反射されたビームはｆ・
θレンズ５によって被走査面６上に結像される。 以上の走査光学系において、シリンドリカルレンズ３を
光軸方向に移動した場合の像面湾曲曲線の変化は、第１
実施例の場合と同様で、第４図の如くメリジオナル像面
湾曲ΔＭを不変にしたままサジタル像面湾曲ΔＳの曲線
を左右に平行移動させるものである。 一方、半導体レーザーｌを光軸方向に移動させるとメリ
ジオナル方向にもサジタル方向にも影響を与える為、メ
リジオナル像面湾曲の曲線６Ｍもサジタル像面湾曲の曲
線ΔＳも共に平行移動する。この移動量は、半導体レー
ザー１から被走査面６までの光学系の縦倍率に比例する
。従って、との゛縦倍率がメリジオナル方向とサジタル
方向とで異なる様な走査光学系を用いた場合には、半導
体レーザーｌの移動に伴って、両方向の像面湾曲ΔＭ、
ΔＳを示す曲線が、夫々、異なる量だけ平行移動するこ
とになる。 第２実施例でも、シリンドリカルレンズ３の移動でサジ
タル像面のみが移動されるので、半導体レーザー１の移
動によりメリジオナル及びサジタル両方向の像面が移動
されるとしても、結局、両方向の像面湾曲が共に補正さ
れる。即ち、半導体レーザーｌを移動することでメリジ
オナル像面湾曲を先ず零とし、そのとき残存しているサ
ジタル像面湾曲をシリンドリカルレンズ３の移動により
取り除けばよい。 以上により、第２実施例においても、任意の走査位置で
の像面湾曲が補正され、メリジオナル像位置とサジタル
結像位置の両方を被走査面６に一致させることができる
。 第２実施例において、半導体・レーザーｌの代わりにコ
リメータレンズ２２や他の回転対称のレンズを動かして
も全く同様な効果が得られる。また、第２実施例は従来
の走査光学系の光学部品を変更することなく用いられる
ので、その息災用性が高いと言える。 ところで、上記実施例では、ビームの結像位置を変える
為に光源やレンズを光軸方向に移動させていたが、その
他の方式で屈折力を変化させるレンズ手段なども用い得
る０例えば、電気的に屈折率を変えたり、電気的に面形
状を変えたりできる光学素子などを用い得る。 また１以上ではメリジオナル像面とサジタル像面とを完
全時被走査面６上に一致させる様に説明したが、実際的
には焦点深度の範囲で一致していれば良く、その意味で
は、実質的に両像面を被走査面６上に一致させていると
言い得る。 更に、シリンドリカルレンズ２．３、コリメータレンズ
２２、ｆ・θレンズ５等は単レンズであっても２枚以上
の複合レンズであってもよく、半導体レーザーｌやシリ
ンドリカルレンズ２．３を移動させるアクチュエータも
圧電素子に限らず種々のものが用いられる、即ち、上記
実施例はあくまで例示であり、具体的構成は既知の技術
を用いて様々に変更できる。 【発明の効果】 以上説明した様に、本発明によれば、アナモフィックな
光学要素を含む走査光学系のメリジオナル及びサジタル
の両方の像面湾曲を簡単な構成で補正することができ、
走査光学系を用いた記録装置や読取り装置などの高解像
化や低コスト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の走査面における構成図、
第２図は走査光学系の像面湾曲を示す図、第３図はメリ
ジオナル像面に屈折力を持つシリンドリカルレンズを移
動した場合の像面湾曲曲線の移動を示す図、第４図はサ
ジタル方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズを移動
した場合の像面湾曲曲線の移動を示す図、第５図は本発
明の第２実施例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アナモフィックな光学要素を含む走査光学系を用い
   て光源からのビームを被走査面上に走査する走査光学装
   置において、前記走査光学系のメリジオナル及びサジタ
   ル像面湾曲に関する情報を記憶する手段と、メリジオナ
   ル及びサジタル方向のビーム結像位置のうち少なくとも
   メリジオナル方向のビーム結像位置を制御する第１制御
   手段と、メリジオナル及びサジタル方向のビーム結像位
   置のうち少なくともサジタル方向のビーム結像位置を制
   御する第２制御手段とを有し、前記記憶手段からの前記
   ２種類の像面湾曲情報に基づき前記第１及び第２制御手
   段がビーム走査に同期して制御されることにより、前記
   ２種類の像面湾曲が共に補正されメリジオナル方向とサ
   ジタル方向の両ビーム結像位置を全ビーム走査位置にお
   いて実質的に前記被走査面に一致させることを特徴とす
   る走査光学装置。 ２、前記第１及び第２制御手段の一方がメリジオナル方
   向のビーム結像位置を制御し、他方がサジタル方向のビ
   ーム結像位置を制御する請求項１記載の走査光学装置。 ３、前記第１及び第２制御手段の一方がメリジオナル及
   びサジタル方向のビーム結像位置を制御し、他方がメリ
   ジオナル及びサジタル方向の一方の方向のビーム結像位
   置を制御する請求項１記載の走査光学装置。