JPH04229819A - 光走査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光走査装置、より詳
細には光源としてＬＤ光源を用い、偏向装置として回転
多面鏡を用い、光源と回転多面鏡の間にアパーチュアを
持つ光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＤ光源を光源とする光走査装置は、光
プリンター等に関連して広く知られている。

【０００３】最初に、本明細書において使用する用語で
ある「主走査対応方向」および「副走査対応方向」に就
いて説明する。光走査装置の光学配置を光源から被走査
面まで光学素子の光軸に沿って展開した状態を考え、こ
のように展開された光路を「展開光路」と呼ぶことにす
る。この展開光路の始点は光源の発光部であり終点は被
走査面である。展開光路の終点においては、展開光路と
主走査方向と副走査方向とが互いに直交する。そこで、
展開光路上の任意の位置において、主走査方向に平行と
なる方向を主走査対応方向と呼び、副走査方向と平行に
なる方向を副走査対応方向と呼ぶ。

【０００４】ＬＤ光源を用いる光走査装置として従来か
ら知られているものを主走査対応方向における光学的特
性により分類すると以下の２通りがある。

【０００５】第１の種類（第１種光走査装置）では、主
走査対応方向に就いてみると、ＬＤ光源からの発散性の
光束がカップリングレンズとしてのコリメートレンズに
より平行光束化され、回転多面鏡により偏向された平行
光束は結像光学系により被走査面上に集光される。なお
本明細書中において「結像光学系」は回転多面鏡と被走
査面との間にあり、偏向光束により被走査面上に光スポ
ットを形成する光学素子の合成系を意味する。

【０００６】第２の種類（第２種光走査装置）では、主
走査対応方向においては、ＬＤ光源からの発散性の光束
はカップリングレンズにより集束性の光束に変換されて
回転多面鏡により偏向される。偏向光束は結像光学系に
よりさらに集束されて被走査面上に光スポットとして形
成される（例えば特開平１−３０２２１７号公報）。

【０００７】本発明は上記第１・第２種光走査装置の何
れに就いても適用可能である。

【０００８】光源としてＬＤ光源を用いる光走査装置の
うちで偏向装置に回転多面鏡を用いるものでは、回転多
面鏡の所謂面倒れを補正するための工夫がなされている
ものが多い。そこで、このような面倒れ補正機能を持つ
光走査装置を副走査対応方向における光学特性により分
類すると以下のようになる。

【０００９】第１のものは第１種光走査装置に属し、「
光源側からの平行な光束を副走査対応方向にのみ一方向
的に集束させ、回転多面鏡の偏向反射面位置に主走査対
応方向に長い線像を形成し、偏向光束を結像光学系によ
り被走査面上に光スポットとして結像する」ものであり
、結像光学系として副走査対応方向に関して偏向反射面
位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共役な関係にす
るアナモフィックなｆθレンズが用いられる。この光走
査装置を以下、従来装置１と称する。

【００１０】第２のものは第１種または第２種光走査装
置に属し、「光源側からの光束を、主走査対応方向に長
い線像に結像させ、結像光学系により被走査面上に光ス
ポットを形成する」ものであり、副走査対応方向に関し
て偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的に略共
役な関係にするアナモフィックな結像光学系は、球面レ
ンズと長尺レンズとにより構成される。この光走査装置
を以下、従来装置２と称する。従来装置２の結像光学系
の長尺レンズとしては、長尺シリンダーレンズが用いら
れたり（例えば、特効昭６０−６４２号公報等）、長尺
トロイダルレンズや樽型トロイダル面等、特殊な面を持
つ長尺トロイダルレンズが用いられたりする。この本発
明は、これら従来装置１，２の何れに対しても適用可能
である。

【００１１】上記の如き光走査装置においては、ノイズ
光の遮光や光走査の光量補正、さらには被走査面上にお
ける光スポット形状の補正のために、ＬＤ光源からの光
束の一部をアパーチュアで遮光することが従来から一般
に行われている。一方において、近来ますます光走査の
高密度化が意図されており、その実現のために径が小さ
く安定した光スポットが求められている。光スポットに
対する上記要請と上記アパーチュアの使用とを合わせ考
えると、以下の如き問題が生ずる。

【００１２】まず従来装置１に就いて見ると、従来装置
１においては、アパーチュアと被走査面との間にある結
像素子（結像作用を持つ光学素子）による「アパーチュ
アの実像」は、一般に被走査面から１００ｍｍ以上離れ
た位置に形成され、且つ被走査面はアパーチュア位置か
ら見て光学的に無限遠に近い配置となるため主・副走査
対応方向とも光スポットはフラウンホーファー回折像と
なる。このため光スポットにおける光強度分布は主・副
走査方向ともガウス型のきれいな分布となり、アパーチ
ュアによる回折の影響は問題とならない。

【００１３】しかし光スポットがフラウンホーファー回
折像であるため、高密度化のために光スポット径を小さ
くしようとするとアパーチュアの開口径を大きくして、
結像光学系（アナモフィックなｆθレンズ）への入射光
束を大きくする必要がある。アナモフィックなｆθレン
ズは、もともと被走査面から離れた位置に配されるため
入射光束径が大きく、レンズ面に厳しい精度が要求され
るが、光スポット径を小さくするために上記の如くさら
に入射光束を大きくするとレンズ面に要求される精度が
一段と厳しくなる。このため従来装置１において結像光
学系のレンズ面精度を向上させて光スポット径を小さく
することはコストの面から得策でないという不具合があ
る。

【００１４】次に従来装置２に就いて見ると、従来装置
２においては、偏向反射面と被走査面との間の副走査対
応方向の共役倍率βは一般にβ＜＜１であり、アパーチ
ュアの配設位置によってはアパーチュアの実像の形成さ
れる位置が被走査面の近傍になり、アパーチュアによる
回折の影響が光スポットに現れて光スポットの光強度分
布が複雑になったり、所謂デフォーカスによる光スポッ
ト径の変動が大きくなって光スポット径が安定しない等
の不具合を生ずる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、上記不具合を解消で
きる新規な光走査装置の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置は
「ＬＤ光源からの発散性の光束を、アナモフィックな光
学系により、主走査対応方向には平行もしくは弱い収束
性で副走査対応方向には収束性の光束とするとともに、
光束の一部をアパーチュアにより遮光し、ＬＤ光源発光
部を主走査対応方向に長い線像として結像せしめ、且つ
回転多面鏡により偏向させ、偏向光束を結像光学系によ
り被走査面に向かって集光させて被走査面上に光スポッ
トを得、この光スポットにより被走査面の光走査を行う
装置」であって、上記結像光学系は「副走査対応方向に
おいて、回転多面鏡の偏向反射面位置と被走査面位置と
を幾何光学的に略共役な関係とするとともに、主走査対
応方向において上記偏向光束を被走査面上に集光せしめ
る機能」を持つ。

【００１７】なお、ＬＤ光源からの光束をアナモフィッ
クな光学系により「主走査対応方向に弱い収束性の光束
」とするとは、この収束光束の収束位置が、光源側から
見て被走査面の公報に位置する程度の収束性を持たせる
ことを意味する。

【００１８】この発明は、前述のように、主走査対応方
向に就いては前記第１・第２種光走査装置に対して適用
可能であり、副走査対応方向に関しては従来装置１，２
に対して適用可能である。即ち、結像光学系はアナモフ
ィックなｆθレンズでもよいし、球面レンズと各種長尺
レンズの組合せでも良い。

【００１９】請求項１の光走査装置は以下の点を特徴と
する。即ち、アパーチュアと被走査面との間にある結像
素子によるアパーチュアの実像位置が、全有効走査範囲
において、被走査面よりも回転多面鏡よりに位置し、且
つ、ＬＤ光源と被走査面との間にある結像素子によるＬ
Ｄ光源発光部の像位置と上記実像位置との距離をＲ、上
記アパーチュアの実像における副走査対応方向における
開口像径をＤ、上記実像位置とＬＤ光源発光部の像位置
との間において得ようとする偏向光束のビームウエスト
径をＷ０、ＬＤ光源の発光波長をλとするとき、λ０を
７８０ｎｍ、ｋ１＝０．６７λ／λ０，ｋ２＝１．１λ
／λ０として、これらが Ｗ０／ｋ２　　＜　　Ｒ／Ｄ　　＜　　Ｗ０／ｋ１なる
条件を満足するように、アパーチュアの開口径および配
設位置、アナモフィックな光学系の副走査対応方向の焦
点距離および配設位置を定めるのである。

【００２０】請求項２の光走査装置は以下の点を特徴と
する。即ち、アパーチュアと被走査面との間にある結像
素子によるアパーチュアの実像位置が、全有効走査範囲
において、被走査面よりも回転多面鏡よりに位置し、且
つ、ＬＤ光源と被走査面との間にある結像素子によるＬ
Ｄ光源発光部の像位置が全有効走査範囲において被走査
面を介してアパーチュアの実像と逆側にあり、且つ、偏
向光束のビームウエスト位置が、これら像の間で被走査
面よりも回転多面鏡側に位置するように、アパーチュア
の開口径および配設位置、アナモフィックな光学系の副
走査対応方向の焦点距離および配設位置を定めるのであ
る。

【００２１】請求項３の光走査装置は以下の点を特徴と
する。即ち、アパーチュアと被走査面との間にある結像
素子によるアパーチュアの実像位置が、全有効走査範囲
において、被走査面よりも回転多面鏡よりに位置し、且
つ、ＬＤ光源と被走査面との間にある結像素子によるＬ
Ｄ光源発光部の像位置と上記実像位置との距離をＲ、上
記アパーチュアの実像における副走査対応方向における
開口像径をＤ、ＬＤ光源の発光波長をλとするとき、こ
れらが ０．２５　　＜　　√［Ｒ・λ］／Ｄ　　＜　　０．７
５なる条件を満足するように、アパーチュアの開口径お
よび配設位置、アナモフィックな光学系の副走査対応方
向の焦点距離および配設位置を定めるのである。上記記
号√［　　］は［　　］内の量に付き平方根を取ること
を意味する。

【００２２】なお、この明細書中においてビームウエス
トとは、「レーザー光束の光束断面における光強度分布
のピーク値を１としたとき、１／ｅ２のレベルにおける
径として定義される光束径が最小となる位置における光
束径」を意味する。

【００２３】請求項４の光走査装置は、上記請求項１ま
たは２の光走査装置において、「結像光学系の、副走査
対応方向における合成後側焦点位置が、被走査面よりも
１０λ０／λｍｍ以上回転多面鏡側に位置するようにし
た」ことを特徴とする。

【００２４】上記請求項１または２または３または４の
光走査装置において、「アナモフィックな光学系」は、
ＬＤ光源からの光をカップリングするカップリングレン
ズと、副走査対応方向にのみパワーを持つシリンダーレ
ンズにより構成することができる（請求項５）。この場
合、請求項１ないし３において、「アナモフィックな光
学系の副走査対応方向の焦点距離および配設位置を定め
る」とは上記シリンダーレンズの焦点距離および配設位
置を定めることを意味する。

【００２５】請求項５のように、アナモフィックな光学
系をカップリングレンズとシリンダーレンズで構成する
場合、アパーチュアは「カップリングレンズとシリンダ
ーレンズとの間」に配設しても良いし（請求項６）、あ
るいは、シリンダーレンズを「カップリングレンズとア
パーチュアの間」に配設しても良い（請求項７）。

【００２６】また、カップリングレンズをコリメートレ
ンズとし、アパーチュアを回転多面鏡に近接して配備し
、シリンダーレンズによる線像の結像位置が、回転多面
鏡の偏向反射面近傍で且つＬＤ光源より見てアパーチュ
アの後方に位置するようにすることができる（請求項８
）。

【００２７】或いはまた、上記請求項１または２または
３または４の光走査装置において、アナモフィックな光
学系を単体のレンズとして構成しても良い（請求項９）
。

【００２８】

【作用】図１（ａ）を参照すると、この図は従来装置２
にこの発明を実施する場合を説明するためのもので、図
の上下方向が副走査対応方向である。符号１で示すＬＤ
光源からの発散性の光束はカップリングレンズとしての
コリメートレンズ２により平行光束化され、アパーチュ
ア３により光束の一部を遮光される。アパーチュア３の
開口を通過した光束は副走査対応方向にのみパワーを持
つシリンダーレンズ４により副走査対応方向に集束させ
られつつ回転多面鏡に入射し、その偏向反射面５により
反射される。

【００２９】シリンダーレンズ５による集束光束は主走
査対応方向（図面に直交する方向）に長い線像１Ａとし
て結像する。この線像はＬＤ光源１の発光部の副走査対
応方向に関する像である。一方、シリンダーレンズ４に
よりアパーチュア３の虚像３Ａができ、シリンダーレン
ズ４よりも被走査面側にある光学系に対しては、この虚
像がアパーチュア３としてふるまう。

【００３０】偏向反射面５により反射された光束は、回
転多面鏡の回転により偏向されて偏向光束となる。偏向
光束は結像光学系６により被走査面７に向かって集光さ
せられ被走査面７上に光スポットを形成する。

【００３１】さて、結像光学系６はアパーチュア３の虚
像３Ａを物体として、アパーチュア３の実像３Ｂを結像
させ、また線像１Ａを物体としてＬＤ光源発光部の副走
査対応方向の像１Ｂを結像させる。この像１Ｂが「ＬＤ
光源と被走査面の間にある結像素子によるＬＤ光源発光
部の像」である。主走査方向については偏向光束は被走
査面上に結像する。

【００３２】図のように距離ｌ１，ｌ２，ｌ１’，ｌ２
’を定め、結像光学系６の副走査対応方向の合成焦点距
離をｆ２とすると。先ず、偏向反射面５の位置と被走査
面７の位置とが結像光学系６により副走査対応方向に関
して略共役な関係に結ばれるという前提により、（１／
ｌ１’）≒（１／ｌ１）＋（１／ｆ２）が成立ち、ｌ２
，ｌ２’に就いては、 （１／ｌ２’）＝（１／ｌ２）＋（１／ｆ２）が成り立
つ。アパーチュア３の実像３Ｂの開口像の、副走査対応
方向の径をＤとすると、このＤはアパーチュア３と被走
査面７との間にある結像素子、即ち、説明中の例では、
シリンダーレンズ４および結像光学系６の合成系による
副走査対応方向の共役倍率とアパーチュア３における副
走査対応方向の開口径とにより定まる。

【００３３】ＬＤ光源１と被走査面７との間にある結像
素子による、ＬＤ光源発光部の像１Ｂとアパーチュア３
の実像３Ｂとの間の距離を図の如くＲとする。アパーチ
ュアの実像３Ｂの位置における偏向光束の波面は、図３
に示すように半径Ｒを持つ球面となっている。

【００３４】アパーチュアの実像３Ｂから被走査面７に
到る距離は、上記ｌ１’，ｌ２’により（ｌ１’−ｌ２
’）で与えられ、被走査面７における光スポットの副走
査対応方向の光強度分布は、アパーチュアの実像３Ｂか
らの回折積分によって求めることができる。この積分を
実行するには、実像３Ｂの位置における副走査対応方向
の光強度分布を知る必要がある。実像３Ｂにおける光強
度分布は基本的には、アパーチュア３の位置における光
強度分布に、実像３の結像に寄与する結像素子の合成共
役倍率を乗じたものである。厳密には、上記結像素子に
よる収差が考慮されねばならないが、光走査装置の光学
系におけるＦ／Ｎｏは一般に５０以上あり、実質的に収
差を考慮する必要はない。

【００３５】さて、ＬＤ光源１から放射されるレーザー
光束の光強度分布は周知のごとくガウス型の分布であり
、カップリングレンズ２の開口が十分に大きければアパ
ーチュア３の位置における光強度分布もガウス型の分布
と考えて良い。カップリングレンズ２の開口が不十分な
大きさであっても、カップリングレンズ２は一般にＬＤ
光源に近接して設置されるためカップリングレンズ２の
開口よりもアパーチュア３の開口が小さければ、アパー
チュア３の開口位置における光強度分布はやはりガウス
型の分布と考えることができる。

【００３６】また、カップリングレンズ２の開口が十分
に小さきときは、カップリングレンズの瞳がアパーチュ
アとして機能するから、上記瞳をアパーチュアと考えれ
ば良く、この場合にはアパーチュアを別に設ける必要は
ない。

【００３７】従って、上記何れの場合にもアパーチュア
の開口位置における光強度分布は、図２左図に示すよう
なガウス型と考えて良く、アパーチュア３を通過した直
後の光強度分布は図２右図に示すようにガウス型分布の
裾野の部分（破線でハッチを施した部分）を開口形状に
より切り取られた分布となる。それゆえ実像３Ｂ位置に
おける光強度分布は図２右図の分布に、前記共役倍率を
乗じたものとして近似できる。

【００３８】図６を参照すると、この図は具体的に上述
の回折積分を実行した結果を示している。ＬＤ光源１か
ら放射されるレーザー光束の波長は７８０ｎｍとした。 アパーチュア３の実像３ＢとＬＤ光源発光部の像１Ｂと
の距離ＲはＲ＝２０ｍｍとＲ＝２００ｍｍとを想定し、
実像３Ｂにおける開口像の副走査対応方向の径Ｄは上記
２通りのＲのそれぞれに就いて、いずれもＲ／Ｄ＝６２
．５となるように設定した。

【００３９】図６（ａ）において、横軸は、ＬＤ光源発
光部の像１Ｂの結像位置を原点０として回転多面鏡側を
負、逆側を正としたときの深度を示し、縦軸は各深度に
おける偏向光束の光束径（副走査対応方向の径）を示し
ている。細い線はＲ＝２００ｎｍ、太い線はＲ＝２０ｍ
ｍの場合を示す。アパーチュア３における副走査対応方
向の開口径は上記方向における光強度分布のピーク値の
８０％以上の強度を持つ光束部分が開口を通過するよう
に設定した。

【００４０】図６の（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（
ｇ）（ｈ）（ｉ）は、それぞれ、深度：−２０ｍｍ，−
１０ｍｍ，−５ｍｍ，−２．５ｍｍ，０ｍｍ，２．５ｍ
ｍ，７．５ｍｍ，１０ｍｍにおける光束の副走査対応方
向の光強度分布をピーク値を１に規格化して示している
。

【００４１】深度０では光強度分布はフラウンホーファ
ー回折像となるため分布形状はＲによらず一致する。こ
れら図６（ｂ）ないし（ｉ）に示された横線は光強度分
布における（１／ｅ２）のレベルであって、この横線上
の分布幅が光束径を与える。

【００４２】従来装置１では、深度−光束径特性は一般
に図６（ａ）の細い線のような特性になる。この種の光
走査装置では一般に、副走査対応方向の像面湾曲が被走
査面のまわりに「まとわりつく」ような設定となってお
り、被走査面がなるべく像位置と一致するようにされて
いるため、光スポット径は安定するように考えられるが
、Ｒの値が大きいため同じＲ／ＤであってもＤの値が大
きいことになる。これは偏向光束が結像光学系の広い領
域を通過することを意味し、結像光学系の面精度が光ス
ポット径に大きく影響する。このため従来装置１で設計
通りの光スポット径を実際に実現するには結像光学系の
面精度が極めて厳しいものになる。

【００４３】これに対し、従来装置２の型の光走査装置
ではＲが小さいため、深度−光束径特性は図６（ａ）の
太い線のような特性になり、同一のＲ／Ｄに対してより
小さい光束径が可能である。またＲが小さいため同じＲ
／Ｄに対してＤを小さくでき、その分だけ結像光学系の
面精度に余裕がでる。

【００４４】しかし、従来装置２の型の光走査装置では
一般に、アパーチュア３の実像３Ｂの位置が被走査面７
に近い光学配置となっている。このことは被走査面７が
像１Ｂから離れていることを意味し、被走査面７上にお
ける光スポットの光強度分布は図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）
のように変化が激しく、光スポット径も大きくなる。ま
た、アパーチュアの実像３Ｂが被走査面７に近くなると
、実像３Ｂの副走査対応方向の開口像径Ｄを、実現しよ
うとする光スポット径に近いものとする必要があり、Ｒ
／Ｄの値は、得ようとする光スポット径に対して非常に
大きいものとなる。このようにすると、図６の（ｅ）な
いし（ｈ）に描かれた光束径は変動が大きくなる。

【００４５】さて、発明者が「アパーチュアの実像３Ｂ
とＬＤ光源発光部の像１Ｂとの間で得ようとするビーム
ウエスト径Ｗ０」と前述のＲ／Ｄとの関係を調べたとこ
ろ、図４に示す如きものとなることが分かった。図４の
横軸はＲ／Ｄ、縦軸はビームウエストＷ０を表している
。

【００４６】図４における各曲線のパラメータは、Ｒの
値およびアパーチュアによる遮光の状態と波長である。 ＲＥＣＴとあるのは、アパーチュアの開口が入射光束の
光束径に比して十分に小さく、矩形状とみなせる場合で
あり、４０％ガウスとあるのは、入射光束の光強度のピ
ーク値の４０％以下の部分を遮光した場合を示す。この
４０％は、以下のような根拠に基づいて設定した。即ち
４０％のレベルは（１／ｅ２）値の（１／１．５）であ
り、ＬＤ光源からの光束の発散角の上限と下限で約２倍
の開きがあるため、中心の発散角として下限の発散角を
取っても（１／ｅ２）以下のレベルのノイズ光を遮光で
きる幅として設定したものである。

【００４７】図において、太い実線及び破線、鎖線は波
長７８０ｎｍに関するもの、細い実線は波長５２０ｎｍ
に関するものである。Ｒが小さい部分では、各曲線は波
長ごとに共通した接線を持つ。即ち、図中のｋ２は波長
７８０ｎｍに関する曲線群に共通する接線の傾きを表し
、ｋ２’は波長５２０ｎｍに関する曲線の接線の傾きを
表す。ｋ２＝１．１，ｋ２’＝０．７３となる。なお、
傾き１．１は正確にはアパーチュア開口径が矩形状の場
合であり、４０％ガウスの場合には、これより若干大き
くなる。

【００４８】Ｒが十分に大きい値では、ビームウエスト
径Ｗ０は略これら接線の上にあり、その値はＲ／Ｄとフ
ラウンホーファー回折像との関係により与えられる。こ
れに対し、図４の各曲線はＲ／Ｄが大きくなるにつれて
次第に接線から離れ極大を形成して、その後は減少する
傾向を示す。

【００４９】従ってフラウンホーファー回折像の径より
も小さいビームウエスト径を得る条件は、波長７８０ｎ
ｍ，５２０ｎｍに対してそれぞれ Ｒ／Ｄ　　　　＞　　　　Ｗ０／ｋ２，Ｒ／Ｄ　　　　
＞　　　　Ｗ０／ｋ２’ となる。Ｒ／Ｄの値が得ようとするビームウエスト径に
対してあまり大きくなると、前述のように図６（ｅ）な
いし（ｉ）に示した光束径の変動が大きくなり光スポッ
ト径の深度方向の余裕が小さくなる。

【００５０】これが小さくなる範囲は、図４における曲
線の最大値を結ぶ直線になる。これら直線の傾きは波長
７８０ｎｍについてｋ１＝０．６７（４０％ガウスに関
するもので矩形状入射光束に対してはこれより若干小さ
くなる）、波長５２０ｎｍに就いてｋ１’＝０．４５と
なる。従って、得られるビームウエストにおいて深度余
裕をとるための条件は波長７８０ｎｍ，５２０ｎｍのそ
れぞれに就いて、 Ｒ／Ｄ　　＜　　Ｗ０／ｋ１　　，Ｒ／Ｄ　　＜　　Ｗ
０／ｋ１’となる。ここで波長としてλ０＝７８０ｎｍ
を基準にとり、上記傾きｋ１，ｋ２，ｋ１’，ｋ２’に
替えて、新たなパラメータとしてｋ１＝０．６７λ／λ
０，ｋ２＝１．１λ／λ０を導入すると、フラウンホー
ファー回折像よりも小さいビームウエスト径を得、なお
且つ深度余裕の取れる条件は、一般の波長λに就いて、 Ｗ０／ｋ２　　＜　　Ｒ／Ｄ　　＜　　Ｗ０／ｋ１とな
る。

【００５１】図１（ｂ）は、図１（ａ）の光学配置にお
いて、アパーチュア３とシリンダーレンズ４の位置を逆
にした例である。このような光学配置についても、上記
と同様の条件が成り立つ。

【００５２】図１（ｃ）は、従来装置１に対して本発明
を適用する場合の光学配置である。この場合にはアパー
チュア３をシリンダーレンズ４と偏向反射面５の間に、
偏向反射面５に近接させて配置させる。さらに、線像１
Ａの結像位置が偏向反射面５の近傍で、且つＬＤ光源１
の側から見てアパーチュア３の後方に位置するようにす
る。結像光学系６により、偏向反射面５と被走査面７の
位置が、副走査対応方向に関して共役な関係にあるため
、偏向反射面５よりも光源側にあるアパーチュア３の実
像３Ｂは、被走査面７よりも回転多面鏡よりにできる。 従って、「実像３Ｂにおける副走査対応方向の開口像径
よりも光スポットの径を小さくする」には、上記線像１
Ａがアパーチュア３よりも被走査面７側に結像する必要
があるのである。

【００５３】上記図１（ｂ）（ｃ）の光学配置において
は、アナモフィックな光学系を構成するカップリングレ
ンズ２とシリンダーレンズ４との間にアパーチュア３が
介在していない、従って、このような場合、カップリン
グレンズ２とシリンダーレンズ４とを、アナモフィック
な単レンズにより置き換えることが可能である。

【００５４】図１（ｄ）は、このような場合の１例を説
明図的に示している。上の図は主走査対応方向の光学作
用を示し、下の図は副走査対応方向の光学作用を示す。 アナモフィックな単レンズ２’は、主走査対応方向には
カップリングレンズとしてのコリメートレンズの機能を
持ち、ＬＤ光源１からの発散性の光束を平行光束化する
。また副走査対応方向においては光束を収束光束化する
。単レンズ２から射出する光束にアパーチュアを組み合
わせることにより、アパーチュア以後の光学的な状態を
図１（ｂ）または（ｃ）の光学配置と全く同様にできる
ことは容易に理解されるであろう。

【００５５】次に請求項２の発明の作用を説明する。図
１の各図に示されているように、アパーチュア３の実像
３Ｂの位置は被走査面７よりも回転多面鏡側にあり、Ｌ
Ｄ光源発光部の像１Ｂは被走査面７を介して実像３Ｂと
逆側にある。

【００５６】もし、ＬＤ光源発光部の像１Ｂが、被走査
面７よりも回転多面鏡側にあると、被走査面７上の光ス
ポット径はフラウンホーファー回折像の径よりも大きく
なって、光スポット径を小さくするという目的を十分に
発揮できない。従って、被走査面７が、アパーチュアの
実像３ＢとＬＤ光源発光部の像１Ｂとの間に位置するよ
うにするのが良い。この場合、ビームウエストは上記の
像３Ｂ，１Ｂの間に形成されるから、光スポット径とし
てビームウエスト径に近いものが得られると期待できる
。

【００５７】ここで再び図６を参照すると、光束径とデ
フォーカス量との関係、即ち光束径の深度特性は従来装
置２の場合には一般に太い実線の曲線のようになり、ビ
ームウエスト位置は像１Ｂ（デフォーカス量０）の位置
よりも回転多面鏡側に形成される（図では深度−３．５
ｍｍ）。

【００５８】そこで、ビームウエスト位置を、全有効走
査領域にわたって被走査面７よりも回転多面鏡側に設定
し、このビームウエスト位置と被走査面後方に形成され
る像１Ｂとにより被走査面７が挾まれるようにすると、
被走査面７上における光スポットの光強度分布は図６（
ｅ）（ｆ）（ｇ）のようにガウス型のきれいな形状とな
り、光スポット径も小さくなる。ビームウエスト位置が
被走査面７より後方に位置すると、わずかなデフォーカ
スでも図６（ｄ）に示すように光スポットの光強度分布
の裾野の部分の強度が増大して光スポットの「ぼけ」を
生じてしまう。従って請求項２の条件を満足するように
することにより径が小さく、安定した光スポットを実現
できる。このとき光スポット径も請求項１の条件により
任意に得ることができる。

【００５９】次に請求項３の発明の作用を説明する。

【００６０】「アパーチュア３の実像３ＢとＬＤ光源発
光部の像１Ｂとの間で得ようとするビームウエスト径Ｗ
０」と、前述のＲ，Ｄ，λの関係を調べたところ、図５
に示すようになることが分かった。

【００６１】図の横軸は√［Ｒ・λ］／Ｄ、縦軸はＷ０
／√［Ｒ・λ］を表している。各曲線のパラメータは、
Ｒおよびアパーチュアによる遮光の状態と波長である。 ＲＥＣＴ及び４０％ガウスの意味する所は、図４の場合
と同様である。

【００６２】この図５から、Ｒ，Ｄ，λの違いによらず
、アパーチュアによる遮光の状態によって、縦軸・横軸
の関係は一つ宛、曲線によって表されることが分かる。 図中に示した直線は、各遮光状態における√［Ｒ・λ］
／Ｄが小さい領域での傾きを表す。この直線は、アパー
チュアの実像のＦ／Ｎｏ（Ｒ／Ｄで表される）が等しい
場合、Ｒが√［Ｒ］に比べて比較的に大きいこと、換言
すればＲが大きいことを意味している。

【００６３】図６において、Ｒが大きい場合である、Ｒ
＝２００ｍｍの場合を考えると、Ｒ／Ｄ＝６２．５，λ
＝７８０ｎｍであるから√［Ｒ・λ］／Ｄ≒１５８で、
図４において、横軸の値が１５８の近傍では、直線と曲
線とは殆ど重なっている。図６（ａ）においてＲ＝２０
０ｍｍの曲線を見ると、ビームウエスト位置は、デフォ
ーカスが略０の位置であり、ＬＤ光源発光部の像の位置
と一致し、従ってビームウエスト径はフラウンホーファ
ー回折像のビームウエスト径と略等しくなっている。こ
のことから、図４の直線は、フラウンホーファー回折像
の径、即ちＬＤ光源発光部の像点における光束径となっ
ていることが分かる。

【００６４】従って、フラウンホーファー回折像の径よ
りも小さいビームウエスト径を得るための条件は、図５
の縦軸がビームウエスト径に比例することから、図５の
直線よりも曲線が下側にある範囲となる。

【００６５】一般に、光走査装置の光スポット径は、Ｌ
Ｄ光源からの発散性の光束の発散角のばらつきや、光学
系の精度から±５％以上のばらつきが考えられ、有意差
をもってビームウエストを小さくするにはフラウンホー
ファー回折像に対し、−５％程度以下の径であることが
必要である。このためには、√［Ｒ・λ］／Ｄは、図５
により、０．２５以上であり、この値ではアパーチュア
による遮光の状態を、ビームウエスト径とフラウンホー
ファー回折像との比で見ると、 ビームウエスト径：フラウンホーファー回折像ＲＥＣＴ
のとき　　　　　　　　　　　　０．９４　　：　　　
　１４０％ガウスのとき　　　　　　　　０．９４　　
：　　　　１となり、両者とも略−６．０％、ビームウ
エストが小さくなっている。

【００６６】図５を見ると、両曲線とも√［Ｒ・λ］／
Ｄの値が０．７５でピークを持ち、それ以上の大きさに
対しては角曲線ともビームウエスト径が小さくなる傾向
を有している。√［Ｒ・λ］／Ｄが大きいと言うことは
、同じλに対してＲ／Ｄの値が大きくなることを意味す
る。

【００６７】Ｒ／Ｄの値が、得ようとするビームウエス
ト径に対してあまりに大きくなると前述のように、図６
（ｅ）ないし（ｉ）に示した光束径の変動が大きくなり
、光スポット径の深度方向の余裕が小さくなる。これが
小さくなる範囲は、図５における√［Ｒ・λ］／Ｄが、
上述のピークを越える範囲である。この点でビームウエ
スト位置は、ＬＤ光源発光部の像の位置よりもアパーチ
ュアの実像位置に近づいてくる。即ち、図６（ｅ）ない
し（ｉ）に示した、光束径の変動が大きくなる範囲が、
より一層ビームウエスト位置に近づくことになる。 従って、ビームウエスト位置近傍で安定した光スポット
径と光強度分布とを得るための条件は √［Ｒ・λ］／Ｄ＜０．７５ であり、光スポット径が小さく且つ安定している条件と
して ０．２５＜√［Ｒ・λ］／Ｄ＜０．７５を得ることがで
きる。

【００６８】先に、請求項２の発明の作用の説明に先立
って、図１（ｂ）（ｃ）に就いてのべたことは、請求項
３の発明に就いてもそのまま成立する。また請求項３の
光走査装置において、アナモフィックな光学系として図
１（ｄ）に即して説明したような単レンズ構成のものが
用いられ得ることは言うまでもない。

【００６９】次に請求項４の発明の作用を説明する。前
述のようにアパーチュア３の像３Ｂは被走査面７より回
転多面鏡側に形成される。図１を参照すると偏向反射面
５と被走査面７とは結像光学系６により副走査対応方向
に関して共役な関係となっているから、アパーチュア３
の実像３Ｂが被走査面よりも回転多面鏡側に形成される
には、アパーチュア３の位置（図１の（ｂ）（ｃ）（ｄ
））もしくはアパーチュアの虚像３Ａの位置（同図（ａ
））は、偏向反射面５よりも光源側もしくはシリンダー
レンズ４の前側焦点位置より被走査面側に位置する必要
がある。

【００７０】何れにしてもアパーチュア３をシリンダー
レンズ４の焦点近傍に配すると、アパーチュア３の実像
３Ｂは結像光学系６の後側焦点位置の近傍に形成される
。このとき実像３Ｂの開口像径はシリンダーレンズ４と
結像レンズ６の焦点距離の比で決まる倍率となる。この
場合、アパーチュアの実像３Ｂの位置が被走査面７に近
くなると第６図に即して説明したように被走査面近傍で
の光束径の変動が激しく、光強度分布の形状も汚いもの
となる。

【００７１】請求項１の条件の範囲では、ビームウエス
ト位置はアパーチュアの実像３ＢからＲの５０％以上離
れた位置となる。一般に光走査装置において、光スポッ
ト径は高密度光走査に対して２５〜５０μｍ程度が最小
と考えられる。一方、ビームスポットの最大径は、同じ
入射光の条件においてはＲの平方根に比例する。従って
上記の２５〜５０μｍの範囲の光スポット径を得るため
のＲは、波長を７８０ｎｍとした場合、図４からＲ≒１
０ｍｍ程度と考えられる。請求項２によれば、被走査面
７とアパーチュアの実像３Ｂとの距離もこの距離程度も
しくはそれ以下と考えられ、少なくとも１０ｍｍよりも
長い必要がある。この距離も波長に比例するので７８０
ｎｍ以外の波長λに対しては、λ０＝７８０ｎｍとして
、１０λ０／λの距離になる。

【００７２】一方アパーチュアの実像３Ｂの位置を結像
光学系６の後側合成焦点位置より回転多面鏡側にするに
は図１（ａ）の構成では、シリンダーレンズの前側焦点
位置よりもさらに光源側にアパーチュア３を配設する必
要があり、かかる配置は偏向反射面位置から光源に到る
距離を長くすることを意味し、光走査装置の大型化につ
ながって好ましくない。この距離を小さくする方法とし
てシリンダーレンズの焦点距離を小さくすることが考え
られるが、このようにするとアパーチュアの拡大倍率が
大きくなるためアパーチュアの副走査対応方向の開口幅
を小さくする必要が生じ、光量的に好ましくない。従っ
て、結像光学系６の後側合成焦点位置を請求項４の如く
に１０λ０／λだけ被走査面７よりも回転多面鏡よりに
位置させることが、請求項１，２，３の光学系配置を容
易かつコンパクト化するために有効であることが分かる
。

【００７３】［実施例］以下、具体的な実施例を説明す
る。

【００７４】これらの実施例は、この発明を特願平１−
１４２４７０号の光走査装置に適用した例である。この
装置は従来装置２に属する。光学配置は図１（ａ）に即
して説明した型に属し、結像光学系は球面２枚組のｆθ
レンズと、樽型トロイダル面を持つ長尺トロイダルレン
ズの組合せである。また、ＬＤ光源としては、波長７８
０ｎｍのものを想定している。

【００７５】以下の各実施例において挙げる、アパーチ
ュア以後の光学配置における諸元をにおいて、ｒは面の
曲率半径、ｄは面間隔、ｎは屈折率を表す。また長尺ト
ロイダルレンズのレンズ面については主走査対応方向の
曲率半径をｒｘ，副走査対応方向の曲率半径をｒｙとす
る。

【００７６】 　　実施例１，２の光学配置 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ
　　　　　　　　　　　　　　ｄ　　　　　　　　　　
　　　　ｎ　　　　　　　　　　アパーチュア　　　　
　　　　　　　　−　　　　　　　　　　　　　　２７
　　　　　　　　　　　　１　　　　　　　　　　シリ
ンダーレンズ　　　　　　４８　　　　　　　　　　　
　　　　　３　　　　　　　　　　　　１．５１１　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　∞　　　　　　　　　　　　　　８７　　　　　
　　　　　　　１　　　　　　　　　　　　偏向反射面
　　　　　　　　　　　　　　∞　　　　　　　　　　
　　　　３５．９　　　　　　　　１　　　　　　　　
　　　　結像レンズ： 　　ｆθレンズ　　　　　　　　−１０９．４　　　　
　　　　１７．０　　　　　　　　１．５７２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−
９４．０　　　　　　　　　　１．５　　　　　　　　
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　∞　　　　　　　　　　
　　　　１９．８　　　　　　　　１．５７２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−１２
７．７　　　　　　　　９３．８　　　　　　　　１　
　　　　　　　　　　　　　長尺レンズ　　　　　　ｒ
ｘ　　　　　　　　　　　　ｒｙ　　　　　　　　　　
ｄ　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　−７００　　　　　　−３５．７　　　　　
　　　３　　　　　　　　１．５７２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　−７００　　　　　　−１７
．６　　　　　　　　８２　　　　　　１　　　　　　
　　　　　　被走査面　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【００７７】長尺トロイダルレンズにおける回転多面鏡
側の面は副走査対応方向のトロイダル、被走査面側のレ
ンズ面は主走査対応方向のトロイダルである。

【００７８】光走査の半画角は３５度である。

【００７９】実施例１アパーチュアの開口は副走査方向
に０．９３ｍｍであり、入射光束はガウス型の分布で副
走査対応方向において光強度７８％以下の部分を遮光し
ている。各パラメータの値を光スポットの像高：０およ
び１００における値を一覧にすると以下のようになる。

【００８０】 像高　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１００Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２８
．３３ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２９．９０ｍｍＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　０．３９９ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．４２０ｍｍＲ／Ｄ　　　　　　　　　　　　
　　７１．００２　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　７１．１９Ｗ０　　　　　　　　　　　　　
　　　　７０μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　７１μｍＺ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２５．０７ｍｍ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　２８．７０ｍｍＷ０／ｋ１　　　　
　　　　　　　　１０４．５　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１０５．０Ｗ０／ｋ２　　　
　　　　　　　　　６３．６　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　６４．５√［Ｒ・λ］／
Ｄ　　　　０．３７３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　０．３６４Ｗ０／√［Ｒ・λ］　　
　０．４７１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　０．４６５上記パラメータＺは、アパーチュ
アの実像と被走査面との距離である。

【００８１】実施例２上記実施例１と同一の光学配置で
あるが、アパーチュアの開口は副走査方向に０．５３ｍ
ｍであり、入射光束はガウス型の分布で副走査対応方向
において光強度９２％以下の部分を遮光している。各パ
ラメータの値を光スポットの像高：０および１００にお
ける値を一覧にすると以下のようになる。

【００８２】 像高　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１００Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２８
．３３ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２９．９０ｍｍＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　０．２２８ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．２３９ｍｍＲ／Ｄ　　　　　　　　　　　　
　　１２４．３　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１２５．１Ｗ０　　　　　　　　　　　　
　　　　　８８μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　９１μｍＺ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２５．０７ｍｍ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２８．７０ｍｍＷ０／ｋ１　　　
　　　　　　　　　１３１．３　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１３５．８Ｗ０／ｋ２　　
　　　　　　　　　　８０．０　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　８２．７√［Ｒ・λ］
／Ｄ　　　　０．６５２　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０．６３９Ｗ０／√［Ｒ・λ］　
　　０．５９２　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　０．５９６　　　　　　。

【００８３】 　　実施例３，４の光学配置 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ
　　　　　　　　　　　　　　ｄ　　　　　　　　　　
　　　　ｎ　　　　　　　　　　アパーチュア　　　　
　　　　　　　　−　　　　　　　　　　　　　　２７
　　　　　　　　　　　　１　　　　　　　　　　シリ
ンダーレンズ　　　　　　４６　　　　　　　　　　　
　　　　　３　　　　　　　　　　　　１．５１１　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　∞　　　　　　　　　　　　　　８７　　　　　
　　　　　　　１　　　　　　　　　　　　偏向反射面
　　　　　　　　　　　　　　∞　　　　　　　　　　
　　　　３５．９　　　　　　　　１　　　　　　　　
　　　　結像レンズ： 　　ｆθレンズ　　　　　　　　−１０９．４　　　　
　　　　１７．０　　　　　　　　１．５７２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−
９４．０　　　　　　　　　　１．５　　　　　　　　
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　∞　　　　　　　　　　
　　　　１９．８　　　　　　　　１．５７２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−１２
７．７　　　　　　　　９３．８　　　　　　　　１　
　　　　　　　　　　　　　長尺レンズ　　　　　　ｒ
ｘ　　　　　　　　　　　　ｒｙ　　　　　　　　　　
ｄ　　　　　　　　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　−７００　　　　　　−３５．７　　　　　
　　　３　　　　　　　　１．５７２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　−７００　　　　　　−１７
．６　　　　　　　　８２　　　　　　１　　　　　　
　　　　　　被走査面　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【００８４】実施例１，２の光学配置との差異は、この
光学配置では、シリンダーレンズの物体側面の曲率半径
が４８ｍｍから４６ｍｍに変わった点のみである。光走
査の半画角は３５度である。

【００８５】実施例３ アパーチュアの開口は副走査方向に０．９３ｍｍであり
、入射光束はガウス型の分布で副走査対応方向において
光強度７８％以下の部分を遮光している。各パラメータ
の値を光スポットの像高：０および１００における値を
一覧にすると以下のようになる。

【００８６】 像高　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１００Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２６
．５３ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２８．１０ｍｍＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　０．４０５ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．４２６ｍｍＲ／Ｄ　　　　　　　　　　　　
　　６５．５１　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　６５．９６Ｗ０　　　　　　　　　　　　
　　　　　６７μｍ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　６８μｍＺ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２５．０１ｍｍ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２８．７８ｍｍＷ０／ｋ１　　　
　　　　　　　　　１００　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１０１．５Ｗ０／ｋ２
　　　　　　　　　　　　６０．９　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　６１．８√［Ｒ・
λ］／Ｄ　　　　０．３５５　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．３４８Ｗ０／√［Ｒ・λ
］　　　０．４６６　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　０．４５９　　　　　　。

【００８７】実施例４ 上記実施例３と同一の光学配置であるが、アパーチュア
の開口は副走査方向に１．１ｍｍであり、入射光束はガ
ウス型の分布で副走査対応方向において光強度７１％以
下の部分を遮光している。各パラメータの値を光スポッ
トの像高：０および１００における値を一覧にすると以
下のようになる。

【００８８】 像高　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１００Ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２６
．５３ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２８．１０ｍｍＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　０．４７９ｍｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．５０４ｍｍＲ／Ｄ　　　　　　　　　　　　
　　５５．４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　５５．７　　Ｗ０　　　　　　　　　　
　　　　　　　５９μｍ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　６０μｍＺ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２５．０１ｍｍ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２８．８７ｍｍＷ０／ｋ１　
　　　　　　　　　　　８８　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　８９．６　　Ｗ
０／ｋ２　　　　　　　　　　　　５３．６　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５４．５
√［Ｒ・λ］／Ｄ　　　　０．３００　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　０．２９４Ｗ０／√
［Ｒ・λ］　　　０．４１０　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　０．４０５　　　　　　。

【００８９】図７（ａ）には、上記実施例１，２，３，
４に関するＬＤ光源発光部の像１Ｂの結像位置を主走査
対応方向（破線）および副走査対応方向（実線）に就き
示す。上記各実施例の数値から明らかなように、実施例
１ないし４とも請求項１および３の光走査装置の実施例
になっている。また実施例１，２は、請求項２の光走査
装置の実施例となっているが、実施例３，４は請求項２
の光走査装置の条件からはずれている（図７（ａ）から
分かるように、実施例３，４では像１Ｂの結像位置が有
効走査領域の一部で被走査面よりも回転多面鏡側にある
）。図７（ｂ）は実施例１に関するビームウエスト位置
を示している。

【００９０】図８，９，１０，１１は、それぞれ実施例
１，２，３，４の像高０及び１００ｍｍおける深度特性
を示している。

【００９１】図１２，１３は請求項９のアナモフィック
な光学系の具体例を２例示す図である。図１２に示すの
は、アナモフィックな光学系を単体のレンズとして構成
した例でＬＤ光源側の面を回転対象な非球面とし、アパ
ーチュア側の面をアナモフィックな非球面とした例であ
り、図１３の例は、アナモフィックな楕円フレネルレン
ズとして構成した例である。

【００９２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
光走査装置を提供できる。請求項１，２，３の発明は、
これを従来装置に適用して従来にない小さな径で、光強
度分布のきれいな安定した光スポットを実現できる。ま
た請求項４の発明により請求項１，２の光走査装置をコ
ンパクトに光利用効率良く実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光走査装置を説明するための図であ
る。

【図２】アパーチュアによる光束の遮断を説明するため
の図である。

【図３】アパーチュアの実像における開口径Ｒと、この
位置における波面の曲率半径の関係を示す図である。

【図４】請求項１の発明の特徴を説明するための図であ
る。

【図５】請求項３の発明の特徴を説明するための図であ
る。

【図６】デフォーカス量と光スポットの光強度分布の関
係を説明するための図である。

【図７】各実施例におけるＬＤ光源発光部の像の結像位
置（同図（ａ））と、実施例１に関するビームウエスト
位置（同図（ｂ））を示す図である。

【図８】実施例１に関する光スポットの深度特性図であ
る。

【図９】実施例２に関する光スポットの深度特性図であ
る。

【図１０】実施例３に関する光スポットの深度特性図で
ある。

【図１１】実施例４に関する光スポットの深度特性図で
ある。

【図１２】請求項９の単体のレンズの１例を説明するた
めの図である。

【図１３】請求項９の単体のレンズの別の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　　　ＬＤ光源 ２　　　　　　カップリングレンズ ３　　　　　　アパーチュア ４　　　　　　シリンダーレンズ ５　　　　　　偏向反射面 ６　　　　　　結像光学系 ７　　　　　　被走査面

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＤ光源からの発散性の光束を、アナモフ
   ィックな光学系により主走査対応方向には平行もしくは
   弱い収束性で副走査対応方向には収束性の光束とすると
   ともに、光束の一部をアパーチュアにより遮光し、上記
   ＬＤ光源発光部を主走査対応方向に長い線像として結像
   せしめ、且つ回転多面鏡により偏向させ、偏向光束を結
   像光学系により被走査面に向かって集光させて被走査面
   上に光スポットを得、この光スポットにより被走査面の
   光走査を行う装置であって、上記結像光学系は副走査対
   応方向において、回転多面鏡の偏向反射面位置と被走査
   面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするとともに、
   主走査対応方向において上記偏向光束を被走査面上に集
   光せしめる機能を持ち、上記アパーチュアと被走査面と
   の間にある結像素子によるアパーチュアの実像位置が、
   全有効走査範囲において被走査面よりも回転多面鏡より
   に位置するように、且つ、上記ＬＤ光源と被走査面との
   間にある結像素子によるＬＤ光源発光部の像位置と上記
   実像位置との距離をＲ、上記アパーチュアの実像におけ
   る副走査対応方向における開口像径をＤ、上記実像位置
   とＬＤ光源発光部の像位置との間において得ようとする
   偏向光束のビームウエスト径をＷ０、ＬＤ光源の発光波
   長をλとするとき、λ０を７８０ｎｍ、ｋ１＝０．６７
   λ／λ０，ｋ２＝１．１λ／λ０として、これらがＷ０
   ／ｋ２　　＜　　Ｒ／Ｄ　　＜　　Ｗ０／ｋ１なる条件
   を満足するように、アパーチュアの開口径および配設位
   置、アナモフィックな光学系の副走査対応方向の焦点距
   離および配設位置を定めたことを特徴とする光走査装置
   。
2. 【請求項２】ＬＤ光源からの発散性の光束を、アナモフ
   ィックな光学系により主走査対応方向には平行もしくは
   弱い収束性で副走査対応方向には収束性の光束とすると
   ともに、光束の一部をアパーチュアにより遮光し、上記
   ＬＤ光源発光部を主走査対応方向に長い線像として結像
   せしめ、且つ回転多面鏡により偏向させ、偏向光束を結
   像光学系により被走査面に向かって集光させて被走査面
   上に光スポットを得、この光スポットにより被走査面の
   光走査を行う装置であって、上記結像光学系は副走査対
   応方向において、回転多面鏡の偏向反射面位置と被走査
   面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするとともに、
   主走査対応方向において上記偏向光束を被走査面上に集
   光せしめる機能を持ち、上記アパーチュアと被走査面と
   の間にある結像素子によるアパーチュアの実像位置が、
   全有効走査範囲において被走査面よりも回転多面鏡より
   に位置し、上記ＬＤ光源と被走査面との間にある結像素
   子によるＬＤ光源発光部の像位置が全有効走査範囲にお
   いて被走査面を介して上記アパーチュアの実像と逆側に
   あり、且つ、偏向光束のビームウエスト位置が、これら
   像の間で被走査面よりも回転多面鏡側に位置するように
   、アパーチュアの開口径および配設位置、アナモフィッ
   クな光学系の副走査対応対応方向の焦点距離および配設
   位置を定めたことを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】ＬＤ光源からの発散性の光束を、アナモフ
   ィックな光学系により主走査対応方向には平行もしくは
   弱い収束性で副走査対応方向には収束性の光束とすると
   ともに、光束の一部をアパーチュアにより遮光し、上記
   ＬＤ光源発光部を主走査対応方向に長い線像として結像
   せしめ、且つ回転多面鏡により偏向させ、偏向光束を結
   像光学系により被走査面に向かって集光させて被走査面
   上に光スポットを得、この光スポットにより被走査面の
   光走査を行う装置であって、上記結像光学系は副走査対
   応方向において、回転多面鏡の偏向反射面位置と被走査
   面位置とを幾何光学的に略共役な関係とするとともに、
   主走査対応方向において上記偏向光束を被走査面上に集
   光せしめる機能を持ち、上記アパーチュアと被走査面と
   の間にある結像素子によるアパーチュアの実像位置が、
   全有効走査範囲において被走査面よりも回転多面鏡より
   に位置するように、且つ、上記ＬＤ光源と被走査面との
   間にある結像素子によるＬＤ光源発光部の像位置と上記
   実像位置との距離をＲ、上記アパーチュアの実像におけ
   る副走査対応方向における開口像径をＤ、ＬＤ光源の発
   光波長をλとするとき、これらが ０．２５　　＜　　√［Ｒ・λ］／Ｄ　　＜　　０．７
   ５（√［　　］は［　　］内の量に付き平方根を取るこ
   とを意味する）なる条件を満足するように、アパーチュ
   アの開口径および配設位置、アナモフィックな光学系の
   副走査対応方向の焦点距離および配設位置を定めたこと
   を特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】請求項１または２において、結像光学系の
   、副走査対応方向における合成後側焦点位置が、被走査
   面よりも１０λ０／λｍｍ以上回転多面鏡側に位置する
   ようにしたことを特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】請求項１または２または３または４におい
   て、アナモフィックな光学系が、ＬＤ光源からの光をカ
   ップリングするカップリングレンズと、副走査対応方向
   にのみパワーを持つシリンダーレンズにより構成される
   ことを特徴とする光走査装置。
6. 【請求項６】請求項５において、アパーチュアがカップ
   リングレンズとシリンダーレンズとの間に配設されるこ
   とを特徴とする光走査装置。
7. 【請求項７】請求項５において、シリンダーレンズがカ
   ップリングレンズとアパーチュアの間に配設されること
   を特徴とする光走査装置。
8. 【請求項８】請求項５において、カップリングレンズが
   コリメートレンズであって、アパーチュアが回転多面鏡
   に近接して配備され、シリンダーレンズによる線像の結
   像位置が、回転多面鏡の偏向反射面近傍で且つＬＤ光源
   より見てアパーチュアの後方に位置することを特徴とす
   る光走査装置。
9. 【請求項９】請求項１または２または３または４におい
   て、アナモフィックな光学系が単体のレンズであること
   を特徴とする光走査装置。