JPH04241312A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JPH04241312A
JPH04241312A JP327991A JP327991A JPH04241312A JP H04241312 A JPH04241312 A JP H04241312A JP 327991 A JP327991 A JP 327991A JP 327991 A JP327991 A JP 327991A JP H04241312 A JPH04241312 A JP H04241312A
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JP
Japan
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light beam
image plane
optical system
lens
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP327991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Toyoshima
哲朗 豊島
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04241312A publication Critical patent/JPH04241312A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the optical scanner which can correct an constant velocity property and image distortions while reducing the size over the entire part of the device. CONSTITUTION:The optical scanner has a semiconductor laser 30 which emits a light beam 15, a hologram disk 16 which deflects the light beam 15 by diffraction to optically scans the beam on an image plane 14 and an ftheta correcting optical system 10 which is disposed between the hologram disk 16 and the image plane 14 and corrects the constant velocity property, curvature of field and comatic aberration of the light beam 18 on the image plane 14. The ftheta correcting optical system 10 is constituted of a convex lens 11 and concave lens 12 formed to the shapes to correct the constant velocity property and curvature of field and is disposed that its optical axis deviates from the optical axis of the deflected light beam 18 in order to correct the comatic aberrations. The convex lens 11 and the concave lens 12 are arranged in order of the convex lens 11 and the concave lens 12 from the side nearer the hologram disk 16 on the optical path of the deflected light beam 18.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光走査装置に関し、特
に等速走査や無収差走査を実現するのに適した光走査装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly to an optical scanning device suitable for realizing uniform speed scanning and aberration-free scanning.

【0002】0002

【従来の技術】従来、レ−ザビ−ムプリンタ等に用いら
れる光走査装置としては、半導体レ−ザなどの光ビ−ム
を偏向する光偏向器としての回転多面鏡と、偏向された
光を像面上で等速度で走査させ収差無く結像させるため
のfθ補正光学系とを備えたものがある。
[Prior Art] Conventionally, optical scanning devices used in laser beam printers and the like include a rotating polygon mirror as an optical deflector that deflects a light beam from a semiconductor laser, etc. There is one equipped with an fθ correction optical system for scanning the image plane at a constant speed and forming an image without aberration.

【0003】図10に、このようなfθ補正を行なわな
い場合における光走査の状態を図式的に示す。
FIG. 10 schematically shows the state of optical scanning when such fθ correction is not performed.

【0004】同図において、図示しない光偏向器により
偏向されたコリメート光が、焦点距離fの結像用凸レン
ズ50に対して偏向角θで入射する場合を考えると、等
角速度偏向の場合、角速度をω、時間をtとして、θ=
ω・tであり、通常の光学系では像高さyは、y=f・
tan(ωt)となる。
In the same figure, considering the case where collimated light deflected by an optical deflector (not shown) is incident on the imaging convex lens 50 having a focal length f at a deflection angle θ, in the case of constant angular velocity deflection, the angular velocity ω and time t, θ=
ω・t, and in a normal optical system, the image height y is y=f・
tan(ωt).

【0005】従って、像面51上におけるビーム速度v
は、v=f・ω(sec2 (ωt))となり、走査ビ
ーム55は等速性を示さない。また、偏向角θが大きく
なるにつれて結像面が59の如く湾曲する傾向を持つ。 即ち、走査ビ−ム55は、像面51上において収差の一
種である像面湾曲を発生する。
Therefore, the beam velocity v on the image plane 51
is v=f·ω(sec2(ωt)), and the scanning beam 55 does not exhibit uniform velocity. Furthermore, as the deflection angle θ increases, the image plane tends to curve as shown in 59. That is, the scanning beam 55 produces field curvature, which is a type of aberration, on the image plane 51.

【0006】このため、かかる等速性及び像面湾曲を補
正する光学系として、例えば図11及び図12に示した
ような補正光学系60及び70が提案されている。
For this reason, as an optical system for correcting such uniform velocity and field curvature, correction optical systems 60 and 70 as shown in FIGS. 11 and 12, for example, have been proposed.

【0007】図11において、補正光学系60は、2枚
の大きなレンズ、即ち凹レンズ61及び凸レンズ62か
らなる。 これらのレンズ61及び62は、夫々肉厚に構成されて
いる。補正光学系60は、補正機能に加えて収束機能も
兼ねており、像面に走査ビ−ムを結像すべく像面に近い
側に凸レンズ62が配置されている。ここで、補正光学
系60においては、凹レンズ61により走査ビ−ムの偏
向角が拡大されるので、かかる偏向角が拡大された走査
ビ−ムをカバ−するのに必要な凸レンズ62の大きさが
余り大きくならないように、凸レンズ62を凹レンズ6
1に比較的近接して配置している。従って、これらのレ
ンズ61及び62は、同図に示したように狭い間隔で配
列されている。
In FIG. 11, a correction optical system 60 consists of two large lenses, namely a concave lens 61 and a convex lens 62. Each of these lenses 61 and 62 is thick. The correction optical system 60 has a converging function in addition to a correction function, and a convex lens 62 is disposed on the side closer to the image plane to form a scanning beam on the image plane. Here, in the correction optical system 60, since the deflection angle of the scanning beam is expanded by the concave lens 61, the size of the convex lens 62 necessary to cover the scanning beam whose deflection angle has been expanded is To prevent the lens from becoming too large, the convex lens 62 is replaced by the concave lens 6.
It is located relatively close to 1. Therefore, these lenses 61 and 62 are arranged at narrow intervals as shown in the figure.

【0008】図12において、補正光学系70は、3枚
の大きなレンズ、即ち凹レンズ71、凸レンズ72及び
シリンドリカルレンズ73からなる。これらのレンズ7
1、72及び73は、夫々肉厚に構成されている。レン
ズ71及び72は、前述した図11のレンズ61及び6
2と同様な構成を有しており、従ってこれらのレンズ7
1、72及び73は、走査ビ−ムの光路において光偏向
器に近い側からこの順で狭い間隔で配列されている。尚
、シリンドリカルレンズ73は、回転多面鏡の面倒れ補
正用のものである。
In FIG. 12, a correction optical system 70 consists of three large lenses, namely a concave lens 71, a convex lens 72, and a cylindrical lens 73. These lenses 7
1, 72, and 73 are each made thick. Lenses 71 and 72 are the same as lenses 61 and 6 in FIG.
2, and therefore these lenses 7
1, 72, and 73 are arranged at narrow intervals in this order from the side closer to the optical deflector in the optical path of the scanning beam. The cylindrical lens 73 is used to correct the tilt of the rotating polygon mirror.

【0009】他方、光偏向器として上述の回転多面鏡の
代わりにホログラムを用いた光走査装置がある。ホログ
ラムを用いた場合には、ホログラム一枚で偏向と収束の
両機能を持たせることができ、結像光学系無しで光走査
装置を構成することが可能となり、小型・軽量化の観点
から有利であるとされている。
On the other hand, there is an optical scanning device that uses a hologram instead of the above-mentioned rotating polygon mirror as an optical deflector. When using a hologram, a single hologram can have both deflection and convergence functions, making it possible to configure an optical scanning device without an imaging optical system, which is advantageous from the standpoint of size and weight reduction. It is said that

【0010】0010

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の補正光
学系は、無収差走査を可能とするが、レンズの厚みが大
でサイズも大きくレンズコストが高いという問題点があ
る。また、このような補正光学系を用いた場合には、大
きいレンズを保持する必要から、光走査装置全体も必然
的に大型化してしまうという問題点がある。
The conventional correction optical system described above enables aberration-free scanning, but has the problem that the lens is thick and large, resulting in high lens cost. Furthermore, when such a correction optical system is used, there is a problem in that the entire optical scanning device inevitably becomes larger due to the need to hold a large lens.

【0011】他方、前述のホログラムを用いた従来のホ
ログラムスキャナにおいては、ホログラム一枚で光走査
を行なった場合、コマ収差、像面湾曲などの収差を低減
することは困難であり、即ち無収差走査を実現すること
は困難である。更に、走査ビームの等速性が悪いという
問題点がある。特にコマ収差はホログラム特有の収差と
して発生して問題となる。即ち、前述の回転多面鏡を用
いた光走査では、光はレンズに対して垂直に入射するた
めコマ収差は発生しないが、ホログラムディスクを用い
た光走査ではホログラムレンズに対して大きな画角で光
が入射するためコマ収差が問題となる。
On the other hand, in the conventional hologram scanner using the above-mentioned hologram, it is difficult to reduce aberrations such as coma and curvature of field when performing optical scanning with a single hologram. Scanning is difficult to implement. Furthermore, there is a problem that the uniform velocity of the scanning beam is poor. In particular, comatic aberration is a problem because it occurs as an aberration unique to holograms. In other words, in optical scanning using the aforementioned rotating polygon mirror, comatic aberration does not occur because the light enters the lens perpendicularly, but in optical scanning using a hologram disk, the light enters the lens at a large angle of view. is incident, so comatic aberration becomes a problem.

【0012】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
であり、装置全体の小型化を図りつつ等速性や像の歪み
を補正することができる光走査装置を提供することを課
題とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of correcting uniform velocity and image distortion while reducing the size of the entire device. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願第1発明の光走査装
置は上述の課題を達成すべく、光ビ−ムを発する光源と
、該光ビ−ムを偏向して像面上で光走査させる光偏向器
と、該光偏向器及び像面間に配置されており像面上にお
ける光ビ−ムの少なくとも等速性及び像面湾曲を補正す
るfθ補正光学系とを備えており、該fθ補正光学系は
等速性及び像面湾曲を補正する形状の凸レンズ及び凹レ
ンズから構成されており、該凸レンズ及び凹レンズは偏
向された光ビ−ムの光路上に光偏向器に近い側から凸レ
ンズ、凹レンズの順序で配列されていることを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned problems, the optical scanning device of the first invention of the present application includes a light source that emits a light beam, and a device that deflects the light beam and performs optical scanning on an image plane. an fθ correction optical system disposed between the optical deflector and the image plane to correct at least uniformity of the light beam on the image plane and curvature of field; The fθ correction optical system is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and field curvature. , are arranged in the order of concave lenses.

【0014】本願第2発明の光走査装置は上述の課題を
達成すべく、光ビ−ムを発する光源と、該光ビ−ムを回
折により偏向して像面上で光走査させるホログラムディ
スクと、該ホログラムディスク及び像面間に配置されて
おり像面上における光ビ−ムの等速性、像面湾曲及びコ
マ収差を補正するfθ補正光学系とを備えており、該f
θ補正光学系は等速性及び像面湾曲を補正する形状の凸
レンズ及び凹レンズから構成されていると共にコマ収差
を補正すべく光軸が該偏向された光ビ−ムの光軸からず
れて配置されており、該凸レンズ及び凹レンズは偏向さ
れた光ビ−ムの光路上にホログラムディスクに近い側か
ら凸レンズ、凹レンズの順序で配列されていることを特
徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the optical scanning device of the second invention of the present application includes a light source that emits a light beam, a hologram disk that deflects the light beam by diffraction and scans the light beam on an image plane. , an fθ correction optical system disposed between the hologram disk and the image plane to correct uniformity of the light beam on the image plane, curvature of field, and coma aberration;
The θ correction optical system is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and curvature of field, and is arranged so that the optical axis is shifted from the optical axis of the deflected light beam to correct coma aberration. The convex lens and the concave lens are arranged on the optical path of the deflected light beam in the order of the convex lens and the concave lens from the side closest to the hologram disk.

【0015】[0015]

【作用】本願第1発明の光走査装置においては、光源が
光ビ−ムを発すると、光偏向器はこの光ビ−ムを偏向し
て像面上で光走査させる。ここで、光偏向器及び像面間
に配置されているfθ補正光学系は、等速性及び像面湾
曲を補正する形状の凸レンズ及び凹レンズから構成され
ており、該凸レンズ及び凹レンズは偏向された光ビ−ム
の光路上に光偏向器に近い側から凸レンズ、凹レンズの
順序で配列されている。このため、凸レンズにより凸レ
ンズ及び凹レンズ間での走査ビ−ムの偏向角が縮小され
、かかる偏向角が縮小された走査ビ−ムをカバ−するの
に必要な凹レンズの大きさを比較的小さくしつつ凸レン
ズ及び凹レンズの間隔を広げることができる。走査ビ−
ムが凹レンズを通過すると、走査ビ−ムの偏向角は所望
の角度まで拡大され、しかも前段の凸レンズの収束作用
により該走査ビ−ムは像面上で結像される。この際、凸
レンズ及び凹レンズは、像面上における光ビ−ムの等速
性及び像面湾曲を補正する。以上の結果、これらの凸レ
ンズ及び凹レンズを薄いレンズとして構成しても、走査
の質を低下させずに像面上における光ビ−ムの等速性の
補正及び像面湾曲の補正を行うことができる。
In the optical scanning device according to the first aspect of the present invention, when the light source emits a light beam, the optical deflector deflects the light beam to scan the image plane. Here, the fθ correction optical system disposed between the optical deflector and the image plane is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and field curvature, and the convex lens and concave lens are deflected. Convex lenses and concave lenses are arranged in this order on the optical path of the light beam from the side closest to the optical deflector. Therefore, the deflection angle of the scanning beam between the convex lens and the concave lens is reduced by the convex lens, and the size of the concave lens required to cover the scanning beam with such a reduced deflection angle is made relatively small. At the same time, the distance between the convex lens and the concave lens can be increased. scanning bee
When the scanning beam passes through the concave lens, the deflection angle of the scanning beam is expanded to a desired angle, and the scanning beam is focused on the image plane by the converging action of the convex lens in the preceding stage. At this time, the convex lens and the concave lens correct the uniformity of the light beam on the image plane and the curvature of field. As a result of the above, even if these convex lenses and concave lenses are constructed as thin lenses, it is possible to correct the uniform velocity of the light beam on the image plane and the curvature of field without degrading the scanning quality. can.

【0016】本願第2発明の光走査装置においては、光
源が光ビ−ムを発すると、ホログラムスキャナはこの光
ビ−ムを回折により偏向して像面上で光走査させる。こ
こで、ホログラムスキャナ及び像面間に配置されている
fθ補正光学系は、等速性及び像面湾曲を補正する形状
の凸レンズ及び凹レンズから構成されていると共にコマ
収差を補正すべく光軸が該偏向された光ビ−ムの光軸か
らずれて配置されており、該凸レンズ及び凹レンズは偏
向された光ビ−ムの光路上にホログラムディスクに近い
側から凸レンズ、凹レンズの順序で配列されている。こ
のため、凸レンズにより凸レンズ及び凹レンズ間での走
査ビ−ムの偏向角が縮小され、従って、かかる偏向角が
縮小された走査ビ−ムをカバ−するのに必要な凹レンズ
の大きさを比較的小さくしつつ凸レンズ及び凹レンズの
間隔を広げることができる。走査ビ−ムが凹レンズを通
過すると、走査ビ−ムの偏向角は所望の角度まで拡大さ
れ、しかも前段の凸レンズの収束作用により該走査ビ−
ムは像面上で結像される。この際、凸レンズ及び凹レン
ズは、像面上における光ビ−ムの等速性、像面湾曲及び
コマ収差を補正する。以上の結果、これらの凸レンズ及
び凹レンズを薄いレンズとして構成しても、走査の質を
低下させずに像面上における光ビ−ムの等速性の補正並
びに像面湾曲及びコマ収差の補正を行うことができる。
In the optical scanning device according to the second aspect of the present invention, when the light source emits a light beam, the hologram scanner deflects the light beam by diffraction and scans the light beam on the image plane. Here, the fθ correction optical system disposed between the hologram scanner and the image plane is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and field curvature, and the optical axis is adjusted to correct coma aberration. The convex lens and the concave lens are arranged offset from the optical axis of the deflected light beam, and the convex lens and the concave lens are arranged on the optical path of the deflected light beam in the order of the convex lens and the concave lens from the side closest to the hologram disk. There is. For this reason, the convex lens reduces the deflection angle of the scanning beam between the convex and concave lenses, thus reducing the size of the concave lens required to cover the scanning beam with such a reduced deflection angle. The distance between the convex lens and the concave lens can be increased while reducing the size. When the scanning beam passes through the concave lens, the deflection angle of the scanning beam is expanded to the desired angle, and the convergence effect of the convex lens in the previous stage further reduces the deflection angle of the scanning beam.
The image is formed on the image plane. At this time, the convex lens and the concave lens correct the uniformity of the light beam on the image plane, curvature of field, and coma aberration. As a result of the above, even if these convex lenses and concave lenses are configured as thin lenses, it is possible to correct the uniform velocity of the light beam on the image plane, as well as correct the field curvature and coma aberration, without degrading the scanning quality. It can be carried out.

【0017】次に示す本発明の実施例から、本発明のこ
のような作用がより明らかにされ、更に本発明の他の作
用が明らかにされよう。
From the following examples of the present invention, these effects of the present invention will become clearer, and other effects of the present invention will become clearer.

【0018】[0018]

【実施例】図1に本発明の実施例に係る補正光学系を示
す。
Embodiment FIG. 1 shows a correction optical system according to an embodiment of the present invention.

【0019】同図において、補正光学系10は、メニス
カス状の凸レンズ11と凹レンズ12とから構成されて
いる。 図示しない光偏向器によって偏向された走査ビ−ム18
は凸レンズ11と凹レンズ12により二段階に屈折され
像面14上で結像する。本実施例では、特に凹レンズ1
2の第2面は、像面湾曲と等速性の補正効果を高めるた
めに非球面形状に構成されている。このため、結像面は
平面となり、即ち像面湾曲が補正されている。像面14
での結像位置yは偏向角θに比例した関係(y=f・θ
)となっており、像面14での走査ビーム18は等速走
査を行なう。
In the figure, a correction optical system 10 is composed of a meniscus-shaped convex lens 11 and a concave lens 12. Scanning beam 18 deflected by an optical deflector (not shown)
is refracted in two stages by a convex lens 11 and a concave lens 12, and is imaged on an image plane 14. In this embodiment, especially the concave lens 1
The second surface of No. 2 is configured to have an aspherical shape in order to enhance the effect of correcting field curvature and uniform velocity. Therefore, the imaging surface becomes a flat surface, that is, the curvature of field is corrected. Image plane 14
The imaging position y at is proportional to the deflection angle θ (y=f・θ
), and the scanning beam 18 at the image plane 14 scans at a constant speed.

【0020】図2に、図1の補正光学系10を用い且つ
光偏向器としてホログラムディスクを用いた光走査装置
を示す。
FIG. 2 shows an optical scanning device using the correction optical system 10 of FIG. 1 and a hologram disk as an optical deflector.

【0021】同図において、光走査装置は、ホログラム
ディスク16を備えている。ホログラムディスク16は
、ディスク基板上に複数のホログラム17がその円周方
向に沿って配列されて構成されている。夫々のホログラ
ム17は、点Oと点Rからの発散球面波の干渉により作
成したものである。ホログラムディスク16は、図示し
ないモ−タにより矢印のように回転する。
In the figure, the optical scanning device is equipped with a hologram disk 16. The hologram disk 16 includes a plurality of holograms 17 arranged along the circumferential direction on a disk substrate. Each hologram 17 is created by the interference of divergent spherical waves from points O and R. The hologram disk 16 is rotated in the direction of the arrow by a motor (not shown).

【0022】光走査装置は、光源の一例を構成する半導
体レ−ザ30を備えており、半導体レ−ザ30から発せ
られコリメ−タレンズ31を介してコリメ−ト光とされ
た入射光ビ−ム15がホログラム17に入射するように
構成されている。
The optical scanning device includes a semiconductor laser 30 constituting an example of a light source, and an incident light beam that is emitted from the semiconductor laser 30 and is collimated through a collimator lens 31. The beam 15 is configured to be incident on the hologram 17.

【0023】ここで、ホログラムディスク面をXY平面
、ホログラムディスク16の回転軸20をZ軸とする。
Here, the hologram disk surface is assumed to be the XY plane, and the rotation axis 20 of the hologram disk 16 is assumed to be the Z axis.

【0024】このように構成された光走査装置において
は、ホログラム17に入射された光ビ−ム15は、回折
光ビ−ム18となって出射される。この際、光ビ−ム1
8は、ホログラム17の回折効果により偏向角βで偏向
される。この結果、ホログラムディスク16の回転に伴
って、像面14上をAからBまで走査する。ここで、ホ
ログラムディスク16一枚のみの光学系では、前述した
ように等速性や像面湾曲、コマ収差の低減に限界がある
In the optical scanning device constructed in this way, the light beam 15 incident on the hologram 17 is output as a diffracted light beam 18. At this time, the light beam 1
8 is deflected at a deflection angle β due to the diffraction effect of the hologram 17. As a result, as the hologram disk 16 rotates, the image plane 14 is scanned from A to B. Here, in an optical system including only one hologram disk 16, there is a limit to uniform velocity, curvature of field, and reduction of coma aberration, as described above.

【0025】このため本実施例では、凸レンズ11と凹
レンズ12からなる図1に示した補正光学系10がホロ
グラム17と像面14との間に配置されている。このと
きのYZ断面図が図3に、図3のA−A断面図が図4に
夫々示されている。
For this reason, in this embodiment, the correction optical system 10 shown in FIG. 1, consisting of a convex lens 11 and a concave lens 12, is arranged between the hologram 17 and the image plane 14. A YZ sectional view at this time is shown in FIG. 3, and an AA sectional view in FIG. 3 is shown in FIG. 4, respectively.

【0026】この場合、走査ビーム18の等速性と像面
湾曲については、凹レンズ12の第2面を非球面として
構成することにより、補正が行なわれる。
In this case, the uniformity of the scanning beam 18 and the curvature of field are corrected by configuring the second surface of the concave lens 12 as an aspheric surface.

【0027】ホログラム17によって生じるコマ収差は
、尾の方向が内向き(光軸の方向)の収差である。この
コマ収差を相殺するために、補正光学系10の光軸をホ
ログラム17からの出射光である光ビ−ム18(すなわ
ち補正光学系10への入射光)の光軸に対して傾け、補
正光学系10単体で外向きのコマ収差が発生するような
配置に、当該補正光学系10を配置する。図5〜7がそ
の説明図である。
The comatic aberration caused by the hologram 17 is an aberration in which the tail direction is inward (in the direction of the optical axis). In order to cancel this coma aberration, the optical axis of the correction optical system 10 is tilted with respect to the optical axis of the light beam 18 which is the light emitted from the hologram 17 (i.e., the light incident on the correction optical system 10), and the optical axis is corrected. The correction optical system 10 is arranged in such a position that outward coma aberration occurs in the optical system 10 alone. 5 to 7 are explanatory diagrams thereof.

【0028】図5において、レンズ11に入射する光ビ
−ム18の光軸21に対して、補正光学系10の光軸2
2、即ち凸レンズ11及び凹レンズ12の軸を時計方向
に回転させると、図6に示すように像面14上で外向き
のコマ収差が発生する。
In FIG. 5, the optical axis 21 of the optical beam 18 incident on the lens 11 corresponds to the optical axis 21 of the correction optical system 10.
2, that is, when the axes of the convex lens 11 and the concave lens 12 are rotated clockwise, outward coma aberration occurs on the image plane 14 as shown in FIG.

【0029】図7は、補正光学系10に偏心と回転の両
方を与えた場合である。凸レンズ11の第1頂点A1を
Y1 軸方向に偏心させ、A1a の位置に移動させ、
A1a を中心に時計方向に回転させる。即ち図7にお
いて、凸レンズ11を11aの如く回転させ、同様に凹
レンズ12を12a の如く回転させる。この場合も、
像面上で外向きのコマ収差が発生し、ホログラムによっ
て生じる内向きのコマ収差を相殺することができる。こ
のように、補正レンズ系10の光軸に、傾きと偏心のい
ずれかまたは両方を与えることで、等速性、像面湾曲の
補正のみならずコマ収差も同時に補正することができる
FIG. 7 shows a case where both eccentricity and rotation are applied to the correction optical system 10. The first vertex A1 of the convex lens 11 is decentered in the Y1 axis direction and moved to the position A1a,
Rotate clockwise around A1a. That is, in FIG. 7, the convex lens 11 is rotated as indicated by 11a, and the concave lens 12 is similarly rotated as indicated by 12a. In this case too,
Outward coma aberration occurs on the image plane, which can cancel out inward coma aberration caused by the hologram. In this manner, by imparting either or both of tilt and eccentricity to the optical axis of the correction lens system 10, it is possible to correct not only uniform velocity and field curvature but also coma aberration at the same time.

【0030】以上のように等速性及び像面湾曲を補正す
る凸レンズ11と凹レンズ12の形状並びにコマ収差を
補正する光軸22の配置の最適化を行ったところ、図2
に示した光走査装置により、図8及び図9に示すような
走査性能が得られた。
As described above, the shapes of the convex lens 11 and the concave lens 12 for correcting uniform velocity and curvature of field, as well as the arrangement of the optical axis 22 for correcting coma aberration, have been optimized.
The scanning performance shown in FIGS. 8 and 9 was obtained using the optical scanning device shown in FIG.

【0031】図8(a) 〜(d) は、像面14上で
の横収差曲線である。このうち、図8(a) は走査中
央でのY方向についてのものであり、図8(b) は走
査中央でのX方向についてのものであり、図8(c) 
は走査端でのY方向についてのものであり、図8(d)
は走査端でのX方向についてのものである。尚、図中比
較のため、図2の構成において補正光学系10を取り除
いた場合の横収差曲線をaで示し、補正光学系10を用
いた本実施例の場合の横収差曲線をbで示す。
FIGS. 8(a) to 8(d) show lateral aberration curves on the image plane 14. Of these, Figure 8(a) is for the Y direction at the center of the scan, Figure 8(b) is for the X direction at the center of the scan, and Figure 8(c) is for the X direction at the center of the scan.
is about the Y direction at the scanning end, and is shown in Fig. 8(d).
is about the X direction at the scanning end. In addition, for comparison in the figure, the lateral aberration curve when the correction optical system 10 is removed from the configuration of FIG. .

【0032】これらの図において、曲線aから分かるよ
うに、補正光学系10を取り除いた場合には、Y方向に
内向きのコマ収差、X方向に像面湾曲が発生している。 これに対して曲線bから分かるように、本実施例の場合
には、これらのコマ収差及び像面湾曲が効果的に補正さ
れている。
As can be seen from the curve a in these figures, when the correction optical system 10 is removed, inward coma aberration occurs in the Y direction and field curvature occurs in the X direction. On the other hand, as can be seen from curve b, in the case of this example, these comatic aberrations and field curvature are effectively corrected.

【0033】図9は等速性を示すグラフである。同図に
おいて、横軸は走査位置、縦軸は等速走査基準位置から
の偏差を表わしている。尚、図中比較のため、図2の構
成において補正光学系10を取り除いた場合の等速性曲
線をaで示し、補正光学系10を用いた本実施例の場合
の等速性曲線をbで示す。
FIG. 9 is a graph showing uniform velocity. In the figure, the horizontal axis represents the scanning position, and the vertical axis represents the deviation from the uniform speed scanning reference position. For comparison in the figures, the constant velocity curve when the correction optical system 10 is removed from the configuration of FIG. Indicated by

【0034】同図から分かるように、本実施例の場合に
は、走査幅110mm(図2において走査中央Mから走
査端Bまでの片側走査領域)にわたって±0.5mmの
偏差内に収めることができた。
As can be seen from the figure, in the case of this embodiment, it is possible to keep the deviation within ±0.5 mm over the scanning width of 110 mm (one side scanning area from the scanning center M to the scanning end B in FIG. 2). did it.

【0035】尚、ホログラム17に収束機能を持たせる
場合は、ホログラム17の収束パワーと補正光学系10
の収束パワーとを最適に分散させて像面14での補正効
果を最大限高めることができる。ホログラム17に収束
機能を持たせない場合は、光偏向器としての役割は前述
の回転多面鏡と同様である。ここでの違いは、ホログラ
ム17の場合ディスク平面に対して光が斜めに入射し斜
めに出射するのに対して、回転多面鏡の場合入射ビーム
と出射ビームは同一平面内にあることである。前者の場
合はコマ収差が発生するので、前述のように補正光学系
10の光軸22をホログラム17からの出射光ビ−ム1
8の光軸21に対して傾けるのが望ましい。
Note that when the hologram 17 is provided with a convergence function, the convergence power of the hologram 17 and the correction optical system 10
The correction effect at the image plane 14 can be maximized by optimally dispersing the convergence power. If the hologram 17 does not have a convergence function, its role as an optical deflector is similar to that of the rotating polygon mirror described above. The difference here is that in the case of the hologram 17, the light enters the disk plane obliquely and exits obliquely, whereas in the case of the rotating polygon mirror, the incident beam and the outgoing beam are in the same plane. In the former case, comatic aberration occurs, so as mentioned above, the optical axis 22 of the correction optical system 10 is aligned with the output light beam 1 from the hologram 17.
It is desirable to tilt the optical axis 21 of the lens 8.

【0036】以上の実施例において、入射光ビ−ム15
はコリメ−ト光であるが、ホログラム17及び補正光学
系10の収束パワ−を適当に設定しさえすれば、入射光
ビ−ム15は、発散光又は収束光であってもよい。
In the above embodiment, the incident light beam 15
is collimated light; however, as long as the convergence powers of the hologram 17 and the correction optical system 10 are appropriately set, the incident light beam 15 may be a diverging light or a convergent light.

【0037】以上のように本実施例によれば、補正光学
系10を構成する凸レンズ11及び凹レンズ12の間隔
を十分広げた構成とすることができ、凸レンズ11及び
凹レンズ12の肉厚を薄く構成し得、レンズコストを低
く押さえることができる。更に、このように薄く構成し
た凸レンズ11及び凹レンズ12を保持するためには比
較的低強度で簡単な構成の保持部材で十分であり小型・
軽量化の観点から有利である。
As described above, according to this embodiment, the distance between the convex lens 11 and the concave lens 12 constituting the correction optical system 10 can be sufficiently widened, and the thickness of the convex lens 11 and the concave lens 12 can be made thin. Therefore, the lens cost can be kept low. Furthermore, in order to hold the convex lens 11 and the concave lens 12 which are constructed thinly in this way, a holding member having a relatively low strength and a simple construction is sufficient, and it is small and compact.
This is advantageous from the viewpoint of weight reduction.

【0038】本実施例では、特に光偏向器としてホログ
ラムディスク16を用いており、補正光学系10の光軸
をホログラム17からの出射光ビ−ムの光軸に対して傾
けることにより、ホログラム17によって生じるコマ収
差を相殺したので、光走査装置にかかる小型・薄型化の
要請を満たし、且つ等速性や像の歪みを補正することが
できる光走査装置を提供することができる。
In this embodiment, the hologram disk 16 is particularly used as an optical deflector, and by tilting the optical axis of the correction optical system 10 with respect to the optical axis of the light beam emitted from the hologram 17, the hologram 17 is Since the comatic aberration caused by this is canceled out, it is possible to provide an optical scanning device that satisfies the demands for smaller and thinner optical scanning devices and can correct uniform velocity and image distortion.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本願第1発
明の光走査装置によれば、fθ補正光学系は、等速性及
び像面湾曲を補正する形状の凸レンズ及び凹レンズから
構成されており、該凸レンズ及び凹レンズは偏向された
光ビ−ムの光路上に光偏向器に近い側から凸レンズ、凹
レンズの順序で配列されているので、これらの凸レンズ
及び凹レンズを間隔をあけて薄いレンズとして構成して
も、走査の質を低下させずに像面上における光ビ−ムの
等速性の補正及び像面湾曲の補正を行うことができる。
As explained in detail above, according to the optical scanning device of the first invention, the fθ correction optical system is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and field curvature. The convex lenses and concave lenses are arranged on the optical path of the deflected light beam in the order of convex lenses and concave lenses from the side closest to the optical deflector, so these convex lenses and concave lenses are spaced apart and can be used as thin lenses. Even with this configuration, the uniformity of the light beam on the image plane and the curvature of field can be corrected without deteriorating the quality of scanning.

【0040】更に、本願第2発明の光走査装置によれば
、光偏向器としてホログラムスキャナを用いており、f
θ補正光学系は、等速性及び像面湾曲を補正する形状の
凸レンズ及び凹レンズから構成されていると共にコマ収
差を補正すべく光軸が該偏向された光ビ−ムの光軸から
ずれて配置されており、該凸レンズ及び凹レンズは偏向
された光ビ−ムの光路上にホログラムディスクに近い側
から凸レンズ、凹レンズの順序で配列されているので、
これらの凸レンズ及び凹レンズを間隔をあけて薄いレン
ズとして構成しても、走査の質を低下させずに像面上に
おける光ビ−ムの等速性、像面湾曲及びコマ収差の補正
を行うことができる。
Furthermore, according to the optical scanning device of the second invention of the present application, a hologram scanner is used as the optical deflector, and f
The θ correction optical system is composed of a convex lens and a concave lens shaped to correct uniform velocity and field curvature, and the optical axis is shifted from the optical axis of the deflected light beam in order to correct coma aberration. The convex lenses and concave lenses are arranged on the optical path of the deflected light beam in the order of convex lenses and concave lenses from the side closest to the hologram disk.
Even if these convex lenses and concave lenses are spaced apart and configured as thin lenses, the uniform velocity of the light beam on the image plane, field curvature, and coma aberration can be corrected without deteriorating the scanning quality. I can do it.

【0041】以上の結果、本願発明により、装置全体の
小型化を図りつつ等速性や像の歪みを補正することがで
きる光走査装置を実現することができる。
As a result of the above, according to the present invention, it is possible to realize an optical scanning device that can correct velocity uniformity and image distortion while reducing the size of the entire device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例である補正光学系にかかる走
査平面図である。
FIG. 1 is a scanning plan view of a correction optical system that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1の補正光学系を用いた光走査装置の概略構
成斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a schematic configuration of an optical scanning device using the correction optical system of FIG. 1;

【図3】図2の光走査装置のYZ断面図である。FIG. 3 is a YZ cross-sectional view of the optical scanning device in FIG. 2;

【図4】図3の補正光学系のA−A断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of the correction optical system in FIG. 3;

【図5】外向きのコマ収差を発生させる光学配置を示す
図1の補正光学系の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the correction optical system of FIG. 1 showing an optical arrangement that generates outward coma aberration.

【図6】図5の光学配置により外向きのコマ収差を発生
している像面の図式的平面図である。
6 is a schematic plan view of an image plane generating outward coma aberration due to the optical arrangement of FIG. 5; FIG.

【図7】図5の補正光学系に偏心と回転の両方を与えた
場合の拡大断面図である。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the correction optical system in FIG. 5 when both eccentricity and rotation are applied.

【図8】図1の補正光学系を用いて光走査を行った場合
の像面上での横収差を示す特性図である。
8 is a characteristic diagram showing lateral aberration on the image plane when optical scanning is performed using the correction optical system of FIG. 1. FIG.

【図9】図1の補正光学系を用いて光走査を行った場合
の像面上での走査ビ−ムの等速性を示す特性図である。
9 is a characteristic diagram showing the uniform velocity of a scanning beam on an image plane when optical scanning is performed using the correction optical system of FIG. 1; FIG.

【図10】補正光学系を用いない従来例にかかる走査平
面図である。
FIG. 10 is a scanning plan view of a conventional example that does not use a correction optical system.

【図11】従来の補正光学系の一例の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of an example of a conventional correction optical system.

【図12】従来の補正光学系の他の一例の断面図である
FIG. 12 is a sectional view of another example of a conventional correction optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  補正光学系 11  凸レンズ 12  凹レンズ 14  像面 15  入射光ビ−ム 16  ホログラムディスク 17  ホログラム 18  走査ビ−ム 21  入射光ビ−ムの光軸 22  補正光学系の光軸 30  半導体レ−ザ 10 Correction optical system 11 Convex lens 12 Concave lens 14 Image plane 15 Incident light beam 16 Hologram disk 17 Hologram 18 Scanning beam 21 Optical axis of incident light beam 22 Optical axis of correction optical system 30 Semiconductor laser

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光ビ−ムを発する光源と、該光ビ−ム
を偏向して像面上で光走査させる光偏向器と、該光偏向
器及び前記像面間に配置されており前記像面上における
前記光ビ−ムの少なくとも等速性及び像面湾曲を補正す
るfθ補正光学系とを備えており、該fθ補正光学系は
前記等速性及び像面湾曲を補正する形状の凸レンズ及び
凹レンズから構成されており、該凸レンズ及び凹レンズ
は前記偏向された光ビ−ムの光路上に前記光偏向器に近
い側から凸レンズ、凹レンズの順序で配列されているこ
とを特徴とする光走査装置。
1. A light source that emits a light beam, a light deflector that deflects the light beam to scan the light beam on an image plane, and a light source disposed between the light deflector and the image plane, The fθ correction optical system is provided with an fθ correction optical system that corrects at least uniform velocity and field curvature of the light beam on the image plane, and the fθ correction optical system has a shape that corrects the uniform velocity and field curvature. The light is composed of a convex lens and a concave lens, and the convex lenses and concave lenses are arranged on the optical path of the deflected light beam in the order of the convex lens and the concave lens from the side closest to the optical deflector. scanning device.
【請求項2】  光ビ−ムを発する光源と、該光ビ−ム
を回折により偏向して像面上で光走査させるホログラム
ディスクと、該ホログラムディスク及び前記像面間に配
置されており前記像面上における前記光ビ−ムの等速性
、像面湾曲及びコマ収差を補正するfθ補正光学系とを
備えており、該fθ補正光学系は前記等速性及び像面湾
曲を補正する形状の凸レンズ及び凹レンズから構成され
ていると共に前記コマ収差を補正すべく光軸が前記偏向
された光ビ−ムの光軸からずれて配置されており、該凸
レンズ及び凹レンズは前記偏向された光ビ−ムの光路上
に前記ホログラムディスクに近い側から凸レンズ、凹レ
ンズの順序で配列されていることを特徴とする光走査装
置。
2. A light source that emits a light beam, a hologram disk that deflects the light beam by diffraction and scans the light beam on an image plane, and a hologram disk that is disposed between the hologram disk and the image plane, and that is arranged between the hologram disk and the image plane, The fθ correction optical system corrects uniform velocity, field curvature, and comatic aberration of the light beam on the image plane, and the fθ correction optical system corrects the uniform velocity and field curvature. The optical axis is arranged to be offset from the optical axis of the deflected light beam in order to correct the comatic aberration, and the convex lens and the concave lens are arranged to correct the comatic aberration. An optical scanning device characterized in that a convex lens and a concave lens are arranged in this order on the optical path of the beam from the side closest to the hologram disk.
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