JPH05308483A

JPH05308483A - 光学的なスキャナおよびプリンタ

Info

Publication number: JPH05308483A
Application number: JP4353361A
Authority: JP
Inventors: William H Taylor; エイチ、テイラーウィリアム
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp; Kollmorgen Corp
Current assignee: Kollmorgen Technologies Corp; Kollmorgen Corp
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1993-11-19
Also published as: CA2083810C; DE69212584D1; US5365364A; DE69212584T2; GB2263177A; EP0550793A1; EP0550793B1; GB9221749D0; IL103868A0; IL103868A; GB2263177B; CA2083810A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】近距離にある像用で、解像力が高く、かつデー
タ転送速度が高い上に、比較的に狭いエレクトロニク帯
域幅で高速走査可能な光学スキャナを安価に提供する。【構成】走査ディスク４２は球面状の凹面反射器４４を
有する。レーザー源からの平行入射光は、走査ディスク
にその回転面に対し垂直に向けられ、凹面反射器４４を
被う。回転する走査ディスクの凹面反射器の１つが、ス
トリップミラー４８の一端の上方にその中心を位置させ
たとき、入射光はストリップミラーに集められる。集め
られた光は主ミラー５０に向けられる。主ミラー５０
は、開口絞り４９および補正レンズ４６を通過した後の
像点の遠方での拡大像を形成する。この像は、フィール
ドミラー５２によって遮られる。フィールドミラー５２
は、像点の遠方での拡大像より僅かに小さい最終の拡大
像を形成する。この像は、ピックオフミラー５４によっ
て像面に向けて反射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は、高速で作動する光学的なスキ
ャナおよびプリンタに関する。特に、本発明は、近距離
での像生成のために使用される、高速で作動する光学的
なスキャナおよびプリンタに関する。

【０００２】ノンインパクトプリント、カラー像生成、
ディジタル化、写真植字、バーコード読み取り、検査、
顕微鏡検査、写真製版、プリント回路板生成、網版およ
び色の分離を含む、高速で作動する光学的なスキャナお
よびプリンタに対する多くの応用分野が存在する。走査
によって得られ、巨大メモリユニットに記憶されたディ
ジタル化されたデータの操作および処理、並びにその後
のフィルム、電子写真およびその他の媒体上へのプリン
トは、商業的、工業的および軍事的生産物に対する非常
に多くの状況を提供する。

【０００３】高速でのプリントおよび走査に対して用い
られる多くの方法は、回転する多角形、音響光学的偏向
板、検流計およびホログラフィック偏向板を含んでい
る。最近では、走査は、また、電荷結合素子（ＣＣＤ）
の検出器の直線上アレイを使用することによって実行さ
れている。プリントに対し、回転する多角形は、たいて
いの偏向板が比較される標準となる。

【０００４】速度と、走査され、プリントされる像の質
とは、スキャニング産業における２つの基本的な性能評
価尺度である。これら２つは、高品質な像の形成が微小
な走査線に依存し、１ページ当たりにより多くの走査線
が生成され、走査により多くの時間が必要とされると
き、相互に関係する。しかしながら、プリントされた媒
体中における像の質は、直線性、位置の繰り返し性、お
よび幅と間隔の一様性を含む付加的な因子によって影響
される。これらの因子によるエラーは、人間の眼によっ
て容易に認識できる。したがって、高い制御精度、典型
的には、記録ドットサイズの１０％（例えば、１０マイ
クロメータのドットに対して１マイクロメータ）の精度
が必要とされる。

【０００５】像の質におけるより微妙な欠陥は、像の歪
みである。これは、像内における点の高い位置精度が要
求されるシステムにおいて非常に重要である。像の歪み
は、一定時間内に走査されるラインセグメントの長さ
が、走査されるラインを横切って異なるときに発生す
る。この欠陥は、Ｆ−θ偏差、アドレス指定能力エラ
ー、直線性および走査速度エラーを含む種々の名称によ
って知られている。

【０００６】像点の大きさは、システムの残留光学的収
差の大きさ、結像光学系の相対アパーチャの大きさ、お
よび使用される光の波長によって決定される。短い波長
および大きな相対アパーチャは、小さい像点を生成す
る。相対アパーチャの大きさおよび使用される光の波長
は、システム設計に依存する。これは、書式の大きさ、
プリント媒体およびレーザー光源の特性、システムの大
きさ、電力、製造コストおよびその他の種々の事柄を含
んでいる。したがって、システムは、１インチあたりの
ドット数（ｄｐｉ）のみに基づいて比較されえない。

【０００７】他方、収差が原因で、像点の大きさが、理
論的に実現可能な最小の像点の大きさを超えて拡大する
ことは、システムの比較のための正当な尺度となる。単
色システムにおける像点の拡大は、結像光が、球面収
差、コマ収差およびフィールドの湾曲並びに走査焦点ボ
ケによって、その理論的な像点の最小の大きさから広が
ったときに生じる。

【０００８】カラーシステムにおいては、色収差によっ
て像点の大きさはさらに拡大する。光軸上において、色
収差は波長に対して像点の大きさを対称的に拡大せしめ
る。これは、種々の波長が異なる焦点面に到達すること
による。なぜなら、レンズの焦点距離は、波長とともに
変化するからである。光軸から離れた位置において、色
収差は、特に難点を生じるものとなる。なぜなら、像点
の拡大は非対称的となり、走査方向において直線的とな
るからである。再び、これは、投影光学系の像の大きさ
が、焦点距離に依存すること、よって波長に依存するこ
とによる。

【０００９】走査またはプリントの速度は、プリント媒
体の感度、光源の強度および使用されるエレクトロニク
スの帯域幅を含む多くのシステム因子によって制限され
る。しばしば、走査またはプリントの速度は、ビーム偏
向装置の最大速度によって制限される。

【００１０】回転する多角形のミラーは、典型的にはビ
ーム偏向器として使用される。例えば、米国特許第５，
０１５，０５０号および第５，０２８，１０３号を参照
されたい。回転する多角形のミラーが使用される１つの
理由は、それらが、１回転毎に多数のラインを走査する
ことを可能とし、それによってライン走査の速度を増大
させることができるということである。多角形ファセッ
ト(facet) の数に等しい多数本のラインが、１回転毎に
走査されまたはプリントされる。しかしながら、多角形
ファセットの数を、不利益を生ずることなしに、より早
いライン走査速度を達成すべく増大せしめることはでき
ない。

【００１１】多角形ファセットの大きさは、走査角度範
囲の全体にわたって、入射走査光ビームの直径を収容す
るのに十分な大きさを有していなければならない。多角
形を、入射走査光ビームの直径を収容する大きさにする
と、多角形の大きさが増大してしまう。しかしながら、
大きな多角形は、大きな表面積によって引き起こされる
空気抵抗のために、容易に高速で駆動されない。加え
て、空気を圧縮する際の「外輪」効果が、軸受および駆
動モータの両方における重大な駆動システム上の問題を
引き起こしうる。空にされたハウジングが、ときどき使
用されるが、特別の事前対策が必要とされ、また信頼性
の低下を生じてしまう。また、軸受の負荷および残留ア
ンバランスが、より大きな多角形を使用するにつれて増
大し、軸受の寿命をより短くしてしまう。

【００１２】高速で回転する多角形は、また、遠心力に
よるファセット表面の歪み、並びにその結果生じる像の
歪みを引き起こす。また、多角形は、ファセット角度の
エラーによる走査ラインの位置の不確定性を生ぜしめ
る。理想的には、走査されるそれぞれのラインは、正確
に前のものに重ならなければならない。さらに、媒体が
一定速度で運動せしめられる場合には、一様に間隔をお
いて配置された平行なラインおよび直線状の垂直なエッ
ジが生じる。しかしながら、多角形ファセットのエラー
は、ラインの平行性、ラインの間隔およびラインの開始
位置における偏差を生ぜしめる。

【００１３】ファセット楔のエラーは、走査面における
偏差を生ぜしめ、それによってラインの開始位置に影響
を与える。ファセット楔のエラーは、しばしば、ライン
開始光検出器および適当な同期回路によって、エレクト
ロニクス的に相殺される。

【００１４】ファセットピラミッドのエラーは、交差走
査方向における視線を逸らせてしまい、円筒形状および
トロイド（円錐曲線回転体）形状の投影光学系を導入す
るのに先立って良好な走査を達成しようとする際の重大
な問題となっていた。円筒形状およびトロイド形状の投
影光学系は、良好なライン繰り返し性が、ファセット角
度の許容誤差をなくすように製造された多角形によって
達成されることを可能とする。しかしながら、必要なレ
ンズはより複雑となり、製造が困難であり、接線および
サジタル焦点面における焦点のずれによって、色性能の
低下および一様でないラインを生じてしまう。

【００１５】Ｆ−θ条件を満足させるために、投影レン
ズは、適当な量および分布で、ネガティブディストーシ
ョンを含まなければならない。これは、レンズ設計に相
当な制限を課す。なぜなら、それはまた、球面収差、コ
マ収差、非点収差およびフィールドの湾曲を減じなけれ
ばならないからである。結局、高レベルのＦ−θ補正を
達成するために、５個またはそれ以上のレンズ素子を含
む複雑なレンズを設計することが要求される。色補正を
行うことによって、さらなるレンズ素子が必要とされ、
それ以外のすべての収差が減じられる一方、高いＦ−θ
補正を達成することが困難となる。相対的に簡単な構造
のシステムは、０．３％のＦ−θ補正をもたらすが、
０．１％より小さいＦ−θ補正を必要とするシステム
が、より要求される。

【００１６】多角形のスキャナは、また、６０°より小
さい走査角度に制限される。大きな走査角度が望まし
い。なぜなら、与えられたラインの長さは、そのときよ
り短い距離にわたって走査され得るからである。これに
よって、システムはより小さくなり、常に望ましいデザ
イン特性をもたらす。

【００１７】多角形に対し、走査効率は、約５０％であ
る。走査効率または「デューティサイクル」は、スキャ
ナがプリントを行いまたは走査している間における「使
用可能な時間」に対する「稼働時間」の比である。５０
％の走査効率は、もし走査効率が１００％である場合と
比較して、光の半分が使用されていないこと、およびデ
ータ転送速度が２倍にならなければならないことを意味
する。これは、本質的に、電子帯域幅の要件を２倍に
し、より高速度の走査を達成する際の制限要因となる。

【００１８】基本的な圧縮ビデオ速度光学スキャナシス
テム(basic compact video rate optical scanner syst
em) が、米国特許第４，５３８，１８１号に詳細に記載
されている。本発明の開示においては、この米国特許公
報を参考文献として組み込むこととする。図１１には、
この米国特許公報に記載のスキャナシステムが示してあ
る。このシステムにおいて、像からの入射光はフレーミ
ングミラー２０によって反射され、メニスカスレンズ２
４を通過し、ストリップミラー２６に達する。そして、
光は、ストリップミラー２６上に集められ、回転ディス
ク３０の凹面反射器３２に向けて反射され、凹面反射器
３２から平行にされたビームとして照射される。平行に
されたビームは、ストリップミラーを通過し、コレクタ
３８によって検出器４０上に集められる。

【００１９】湾曲したストリップミラー２６は、４５°
の半角と、一点鎖線によって示したディスク３０の回転
軸に共軸な軸とを有する円錐の外面である。凹面反射器
３２は、フレーミングミラー２０の頂点からの距離に等
しい半径を有する球状の輪郭をもった凹面ミラーであ
る。凹面反射器３２は、湾曲したストリップミラー２６
によって切られる球面上に位置する。像の曲率半径は、
凹面反射器３２の曲率半径の１／２であり、走査ディス
クの半径Ｒ_Dに等しい。

【００２０】しかしながら、米国特許第４，５３８，１
８１号に記載されたスキャナは、そのラインプリンタお
よびラインスキャナへの応用を妨げる重大な制限を課さ
れている。米国特許第４，５３８，１８１号に記載され
たスキャナは、遠赤外における応用分野に対して発展せ
しめられた。従って、メニスカスレンズの材料を含むす
べてのレンズ製造材料は、遠赤外線を透過させるが可視
光線は透過させない材料からなっていた。したがって、
これらの材料は、可視光線スペクトルにおける光学的ラ
インスキャナおよびラインプリンタへの応用には不適当
である。

【００２１】また、ラインスキャナは、有限の像距離
で、ラインの読み出しまたは書き込みをすることが知ら
れている。しかしながら、米国特許第４，５３８，１８
１号に記載されたスキャナは、本質的に無限大の像距離
に配置された２次元の情景フォーマット(scene format)
からデータを読み出すように発展せしめられた。さら
に、像フォーマットにおいて垂直方向を走査する振動ミ
ラーは、ラインスキャナにおいていかなる機能も発揮し
ない。

【００２２】さらに、走査光学系および像は、開口絞り
の中心に対して同心的に配置されているので、像面は、
また本質的に同心的でかつ球面状であるのに対し、像面
は平坦であることが非常に望ましい。熱的な結像におい
て典型的に見られるような遠方の像に対し、像球面の半
径は、焦点深度が相対的に近領域の像および遠領域の像
を同時に集めることを可能とするのに十分な長さとなっ
ている。しかしながら、フィルムプレートまたは回転す
るドラムに沿ったラインのような非常に近い領域の平坦
な像に対し、フィールドの湾曲は極端に大きい。

【００２３】したがって、従来技術においては、像点の
大きさ、像点の大きさの一様性、カラー結像、ライン位
置の繰り返し性、Ｆ−θ条件、ライン生成速度、走査角
度の増大および走査効率に関して性能の改良された、高
速の光学的なスキャナおよびプリンタが必要とされてい
る。

【００２４】

【発明の要約】したがって、本発明の目的は、近距離で
の像とともに使用するための光学的なスキャナおよびプ
リンタを提供することである。本発明の別の目的は、特
に、低いＦ−θ偏差、フィールドの平坦性、および走査
されるフィールドにわたっての像点の大きさおよび形状
の一様性に関して、従来のスキャナおよびプリンタシス
テムを超える改良された結像能力を発揮する光学的なス
キャナおよびプリンタを提供することである。本発明の
さらに別の目的は、レンズの代わりにミラーを使用する
ことによって、コンパクトでしかも製造コストがあまり
かからない光学的なスキャナおよびプリンタを提供する
ことである。

【００２５】本発明のさらに別の目的は、空気力学的な
高速走査ディスクによってより高いデータ転送速度をも
たらす光学的なスキャナを提供することである。本発明
のさらに別の目的は、そのより高い走査効率によって、
より小さいエレクトロニクス的帯域幅で作動する光学的
なスキャナを提供することである。本発明のさらに別の
目的は、有限の像距離に対して光学的スキャナの高い結
像能力をもたらすフィールドミラーおよびフィールドス
トリップミラー、並びに記録媒体によって像にアクセス
する手段等を使用する、光学的なスキャナを提供するこ
とである。

【００２６】本発明のさらに別の目的は、すべての色収
差を除去し、電磁波スペクトルの紫外領域、可視領域、
赤外領域およびマイクロ波領域で作動することができる
全反射的光学システムを提供することである。本発明の
さらに別の目的は、異なる製品概念および製品適合性に
容易に適合可能な光学的なスキャナおよびプリンタを提
供することである。

【００２７】本発明による光学的なスキャナおよびプリ
ンタは、球面状の凹面反射器をもつ走査ディスクを有し
ている。光路中において、走査ディスクに隣接して、コ
レクタレンズ、ストリップミラーおよび主ミラーが配置
される。光路中において、像面に隣接して、フィールド
ミラーおよびピックオフミラーが配置される。

【００２８】プリンタの場合には、平行にされたレーザ
ー光がスキャナに入射し、回転面に対して垂直に走査デ
ィスク上に向けられ、ストリップミラーによって張られ
る領域を被う。回転するディスク上の球面状の凹面反射
器の１つが、ストリップミラーの上方にその中心を位置
させるように調節されたとき、入射光は集められ、スト
リップミラーによって主ミラーに向けられる。主ミラー
は、補正レンズを通過した後の像点の遠方における拡大
像を形成する。補正レンズは、ストリップミラーでの作
動Ｆナンバーおよびシステムコンポーネントの要求され
るパッケージ幾何学に依存して、有効システム開口絞り
の一方の側に（すなわち、主ミラーの曲率中心におい
て）、または両側に配置された共心メニスカスレンズか
らなりうる。像は、フィールドミラーによって遮られ、
それは、順次、最終的に遠方での拡大像より僅かに縮小
された像を形成する。この像は、光を９０°反射せしめ
て像アクセシビリティを可能とする薄いピックオフミラ
ーによって、入射光ビームから取り出される。

【００２９】スキャナの場合には、像から生じる光が、
光を９０°、フィールドミラーに向けて反射させる薄い
ピックオフミラーによって取り出される。フィールドミ
ラーは、補正レンズおよび開口絞りを通過後の、遠距離
の拡大像を形成する。像は、主ミラーによって遮られ、
そして、主ミラーは、遮った光を、走査ディスク内の凹
面反射器に向けて光を反射すべく傾斜して配置されたス
トリップミラー上に集められる。その後、光は、平行に
されたビームとして、下方に向けて反射される。反射さ
れた光は、ストリップミラーを通り過ぎ、光を検出器上
に集める集光光学系を通過する。

【００３０】本発明による光学的なスキャナおよびプリ
ンタは、多角形およびそれ以外の走査装置によって現在
達成可能なものを超えて性能を改良することができる固
有の特徴を有している。同時に、本発明によるスキャナ
およびプリンタは、システムの大きさを減じ、また製造
コストを低減するための手段を提供する。さらに、その
構成は、従来の光学的なラインスキャナおよびラインプ
リンタによって達成可能な特徴を超える特徴を有する新
規なスキャナ製品概念をもたらすべく、容易に変更可能
である。

【００３１】

【実施例の詳細な説明】ここに説明する本発明による光
学的システムは、ラインスキャナおよびラインプリンタ
として等しく適用可能なものである。したがって、これ
らラインスキャナおよびラインプリンタとしての適用の
それぞれについて以下に説明する。本発明による光学的
システムは、従来技術において周知の可動像面と結合し
て使用される。スキャナの場合には、移動する走査テー
ブルが、走査される像を支持するために設けられる。像
の直線状部分は、走査テーブルが照射源の下で移動する
とき、逐次的に走査される。プリンタの場合も同様に、
可動走査テーブルによって、像の直線状部分が印刷され
うる。可動走査テーブルの１つの構成が、米国特許第
４，８９９，２１４号に記載されている。回転するドラ
ムのような、または像が静止している間にラインを光学
的に移動させるもののような別の構成が、ここに説明す
る光学的システムに対して等しく適用可能であること
は、当業者によって明らかであろう。

【００３２】本発明による光学的なプリンタを、図１お
よび図２に示した。走査ディスク４２は、球面状の凹面
反射器（「窪み」）４４を有している。走査ディスク４
２に隣接して、補正（「メニスカス」）レンズ４６、ス
トリップミラー４８および主ミラー５０が配置されてい
る。光路内には、像面５６に隣接してフィールドミラー
５２およびピックオフミラー５４が配置されている。

【００３３】図１から明らかなように、補正レンズ４
６、ストリップミラー４８および凹面反射器４４は、ス
トリップミラーが、凹面反射器および補正レンズの中心
に配置されるような相対的配置を有している。この形式
のレンズシステムは、バウワース−マクストフ(Bouwers
-Maksutov)システムとして知られており、「レンズデ
ザインファンダメンタルス(Lens Design Fundamental
s)」、キングスレイク(Kingslake) 、アカデミックプレ
ス(Academic Press)、１９７８年発行、第３１１頁〜第
３１３頁に記載されている。

【００３４】本発明によれば、平行にされたレーザー光
は、（図示はしない）レーザーコリメーティング光学ア
ッセンブリーから入射せしめられる。レーザー源は、典
型的に、可視光線スペクトルにおいて作動するガスレー
ザー、または近赤外線スペクトルにおいて作動する固体
レーザーである。これらいずれの場合においても、光学
系は、スキャナに入射せしめるビームを拡張し形成する
ために使用される。円形よりもむしろ楕円形を有する望
まれたビーム形状を達成する場合には、アナモフィック
光学系が使用されうる。レーザーまたは遠方の点光源か
らの平行にされた入射光は、走査ディスク４２上に、走
査ディスクの回転面に対して垂直に向けられるととも
に、ストリップミラー４８によって張られ、窪み４４に
よって遮られる領域に及ぶ。回転する走査ディスク４２
上の凹面反射器４４の１つが、ストリップミラーの一端
の上方にその中心を位置させたとき、入射光はストリッ
プミラーに集められる。この集められた光は、ストリッ
プミラー４８によって主ミラー５０に反射される。主ミ
ラー５０は、開口絞り４９および補正レンズ４６を通過
した後の、像点の遠方での拡大像を形成する。この像
は、フィールドミラー５２によって遮られる。フィール
ドミラー５２は、順次、像点の最終的な、遠方での拡大
像より僅かに小さい拡大像を形成する。この像は、像ア
クセシビリティーを可能にすべく、光をプリント面５６
に向けて９０°反射せしめる薄いピックオフミラー５４
によって、入射光ビームから取り出される。別の手段
（例えば、従来のビームスプリッター）が、特定の応用
に対する条件に依存して、入射光ビームから像を取り出
すために準備されうる。

【００３５】本発明による光学的スキャナを図３に示し
た。前述の光学的プリンタと同一の構成要素については
同一の符号を付してある。走査ディスク４２は窪み４４
を有している。走査ディスク４２に隣接して、補正レン
ズ４６、ストリップミラー４８および主ミラー５０が配
置されている。光路内において、像面５６に隣接して、
フィールドミラー５２およびピックオフミラー５４が配
置されている。例えば、フィルム状のトランスペアレン
シィー５５が、光源５９によって光を照射される透明板
５７によって支持される。

【００３６】本発明によれば、フィルム状のトランスペ
アレンシィーから出てくる光は、光をフィールドミラー
５２に向けて９０°反射せしめる薄いピックオフミラー
５４によって取り出される。フィールドミラー５２およ
び補正レンズ４６は、走査されたラインの遠方での拡大
像を形成する。この像は、主ミラー５０によって遮ら
れ、遠方での拡大像より小さくなるように拡大される。
主ミラー５０は、遮った光をストリップミラー４８上に
集める。ストリップミラー４８は傾斜して配置され、光
を走査ディスク４２の窪み４４に向けて反射するように
なっている。光は、ストリップミラー４８から上方に、
窪み４４の１つに向けて反射され、その後、平行にされ
たビームとして、下方に向けてストリップミラーを通り
過ぎる。窪み４４から照射される平行にされたビーム
は、（例えば、レンズまたは凹面ミラーのような）集光
光学系６５を通過する。集光光学系６５は、ビームをピ
ンホール開口６３を介して検出器６１上に集める。

【００３７】使用される検出器の形式は、検出される電
磁波の種類に依存する。そして、例えば、システムが可
視光線スペクトルにおいて作動する場合には、検出器は
光電検出器からなる。加えて、システムが多スペクトル
的である場合には、異なる形式の検出器が、異なる種類
の電磁波を同時に検出するために使用されうる。

【００３８】本発明による光学的システムは、ラインス
キャナに適用されるかまたはラインプリンタに適用され
るかどうかを問わず、本質的に制限された回折からなる
解像度をもたらす。すなわち、像点の大きさは、光学的
システムの相対アパーチャおよび光の波長により、式ｄ＝２．４４λＦ、ここで、ｄは、エアリーディスク(Airy disc) の第１リ
ングにおける像点の直径、λは、光の波長、Ｆは、像形
成光学系のＦナンバーをそれぞれ表す、によって決定さ
れる。

【００３９】これは、入口アパーチャを横切る一定強度
の入射波面を仮定している。ビーム強度がガウス分布を
なし、１／ｅ²の強度レベルで入射光学系のアパーチャ
によって切り捨てられるようなレーザープリンタにおい
ては、像点の大きさは、ｄ＝１．８３λＦ、ここで、ｄは、１３．５％のレベルでの像点の直径であ
る、によって与えられる。ガウス形入射ビームの切り捨
てを行わなければ、像点の直径は、すべての強度レベル
において、当該相対強度レベルでのエアリーディスク
（遠方における点光源のレンズ像の回折パターンの輝中
心像点）よりも広くなる。ガウス形像点の大きさは、切
り捨てが、５０％の強度レベルでなされるとき、エアリ
ーディスクに近づく。すなわち、像点の大きさは、光の
消失を犠牲にしなければ減じられえない。

【００４０】「像点」または「ピクセル」は、あいまい
な量である。ガウス分布における強度レベルは、用語を
意味あるものとするために、明確になっていなければな
らない。１／ｅ²の強度レベルが、しばしば含まれ、こ
こで使用される。

【００４１】ラインスキャナおよびラインプリンタへの
適用において、ラインの繰り返し性および一様性は、非
常に厳格である。ライン繰り返し性は、主として製造の
正確さ、およびスキャナまたはプリンタのハードウェア
のアラインメントに依存する。ここに開示した光学的な
スキャナおよびプリンタの設計概念は、以下に議論する
望まれる走査ラインの繰り返し性を達成するために必要
な、製造、アラインメントの正確さ、方法、段取り作業
およびコストに好ましい影響を与える。

【００４２】ライン幅の一様性は、設計面および製造面
の両方に依存する。像点の大きさおよびラインを横切る
強度差は、ライン幅を変動させる。これは、容易に認識
されるコピーの欠陥を生じさせる。なぜなら、人間の眼
は、しばしばモアレ効果として現れる、ラインの平行
性、直線性および間隔におけるずれを非常に敏感に認識
することができるからである。したがって、像点の大き
さ、形状および強度の一様性は、主要な設計上の課題で
ある。光学的素子のミスアラインメントおよび製造時の
欠陥は、また、ミスアラインメントを生じさせ、アライ
ンメントの準備および製造の正確さの両方によって制御
されなければならない。

【００４３】本発明による光学的なスキャナおよびプリ
ンタは、開口絞りに同心的に配置された凹面反射器を使
用する。プリンタに適用した場合のように像距離が有限
であるとき、像面は球面となる。像半径（フィールドミ
ラーが導入される前に、主ミラーの曲率中心から像面ま
での軸方向の距離）は、ミラーの半径に比例し、ミラー
が像を形成するときの倍率に関係づけられる。すなわ
ち、Ｒ_i＝（Ｒ_m／２）・（１−ｍ）／ｍである。ここで、Ｒ_iは像半径、Ｒ_mはミラー半径、ｍ
は倍率を表す。

【００４４】近い像距離によって引き起こされる像の湾
曲は、同一量であるが反対の符号をもつフィールドの湾
曲を導入する光学的素子を導入することによって除去さ
れ得る。光学的システムは、そのとき、近距離で平坦面
上に結像させる。本発明によれば、この像調節を達成す
る光学的素子は、図１に示した、双曲線凹面フィールド
ミラー５２である。このような像の湾曲を除去するため
に要求されるフィールドミラー５２の半径Ｒ_fは、像半
径の２倍、すなわち、Ｒ_f＝２Ｒ_i である。

【００４５】フィールドミラーが像面に配置されている
場合には、像の質に対するフィールドの湾曲以外の影響
は相対的に重要ではなくなる。すなわち、フィールドミ
ラーは、最初の像の質を実質上保持する一方で、フィー
ルドを平坦にする。実際、ミラーは、この位置から、完
全にアクセス可能で平坦な実像を生じさせるべく、微小
量だけ軸方向に変位せしめられなければならない。この
変位は、少なくともエッジ主光線入射点におけるミラー
の接平面からのサジタル距離に等しくなければならな
い。これは、像全体にわたって（虚像に対するものとし
ての）実であり、したがってアクセス可能な像の形成を
可能とする。

【００４６】スキャナおよびプリンタシステムは、光学
系がＦ−θ条件を満足することを必要とする。これは、
走査ライン長が、走査ラインに沿ったすべての点におい
て走査角度に比例することを意味する。球面上に結像さ
せるスキャナは、正確に、条件、ｙ＝Ｒ_iα、ここで、ｙは球面上で測定された像の長さ、Ｒ_iは像半
径、αは走査角度をそれぞれ表す、を満足する。

【００４７】しかしながら、ラインプリンタおよびライ
ンスキャナの場合には、像は平坦面上になければならな
い。歪みを導入することなくこれを達成する光学系の導
入によって、像の高さは、走査角度のタンジェントに比
例するが、上述のような角度それ自体のラジアン値には
比例しないようになる。すなわち、ｙ＝Ｒ_iｔａｎα、となる。これは、Ｆ−θ条件を満足させようとするとき
に望まれるものより高さの高い像を生じさせる。負の、
すなわち「たる形の」歪みを導入することによって、像
は、より低い望ましい高さを有するようになる。

【００４８】フィールドの湾曲をゼロにするために、像
球面に対する接平面内にフィールドミラーを導入し、曲
率半径が像球面の曲率半径の２倍になるようにすること
によって、ｙ＝Ｒ_iｔａｎα〔１−（ｔａｎα）²／４〕で表される実像の高さｙを生じさせる大きさの３次のた
る形の歪みが、また導入される。

【００４９】結果として生じるシステムは、また、テレ
セントリックな特性を示す。すなわち、主光線はすべ
て、フィールドミラーから平行に照射される。なぜな
ら、フィールドミラーの焦点は開口絞りに配置されてお
り、すべての主光線は、この焦点からフィールドミラー
に向けて伝播するからである。

【００５０】テレセントリックな特性は望ましい。なぜ
なら、それは、像面照度を一定にし、入射角の変化によ
るスケールエラーおよび焦点ぼけによるスケールエラー
を除去するからである。システムが名目上テレセントリ
ックであるとき、通常、真実であるような、フィールド
位置の関数として像面での入射角が変化するということ
は起こらない。したがって、像の相対照度に影響する
「ｃｏｓ⁴」またはそれ以外のコサイン因子は全く存在
しない。像面上における光線束の入射は、すべての位置
で近似的に表面に対して垂直である。垂直な光線束は、
局所的な像スケールに影響する通常のコサイン因子を除
去する。焦点ぼけがアラインメントエラーまたはそれ以
外の発生源から生じている場合には、像点の中心軌跡
は、焦点が合っているときに像の精度が保持される場合
と同じ量だけ互いに離れたままである。

【００５１】上述の式における量１−（ｔａｎα）²／
４は、像の高さが、歪みを生じない通常のレンズにおけ
る像の高さ以下に減じされる割合である。例として、３
０°の走査角では、理想的なＦ−θ像高さは０．５２４
Ｒ_iであり、通常のレンズ像高さは０．５７７Ｒ_iであ
り、また、フィールドミラーを備えた光学的なスキャナ
およびプリンタは０．５２９Ｒ_iである。したがって、
３０°の走査角では、フィールドミラーを備えた光学的
なスキャナおよびプリンタは、０．５％の範囲内までＦ
−θ条件を達成するのに対し、通常のシステムは、５％
より大きい偏差を生じる。

【００５２】したがって、像面におけるフィールドミラ
ーの導入は、フィールド湾曲の補正、Ｆ−θ補正および
テレセントリックな像形成を同時に達成する。

【００５３】一次の光学系および三次の収差の理論に関
する上述の議論は、光学的なスキャナおよびプリンタの
光学的な性能に対する理論的な基礎を与える。しかしな
がら、実際のシステムにおいては、フィールドミラーは
像面内に配置されてはならない。さらに、より高次の収
差が、大きな走査角において役割を演じるようになる。
したがって、上述のシステムをいくらか変更することが
望ましい。

【００５４】像球面の接平面内に配置された実際の双曲
線凹面フィールドミラーは、またここに位置する倍率が
１の虚像を生じさせる。フィールドミラーは、アクセス
可能な実像が凹面側に形成されるようにするために、軸
方向内側に、開口絞りに向けて変位せしめられなければ
ならない。必要な変位量は、像距離が、接平面から測定
されたときに、少なくとも最大走査角の主光線の交差点
におけるフィールドミラーのサジタル距離に等しくなる
ように設定される。ミラーの変位は１の倍率より僅かに
小さい倍率、例えば０．９で使用され、像距離の共役は
それに対応して減じられるので、要求される変位は、そ
れに対応して増大する。

【００５５】フィールドミラーの軸方向の変位は、テレ
セントリック条件からの逸脱を引き起こす。なぜなら、
開口絞りからフィールドミラーまでの距離は、必須のミ
ラー焦点距離より小さいからである。一次の光学系によ
る射出ひとみは前の無限遠の位置から移動し、フィール
ドミラーの開口絞りと反対の側に一定の距離をおいて位
置する。そのとき、フィールドミラーから反射された主
光線は、像面に向けて伝播するとき、この軸方向の遠方
の点から生じているように見える。これらの光線がミラ
ーからの像面の有限の距離とともに有する有限の傾斜
角、およびフィールドミラーの倍率因子は、フィールド
ミラーが像球面の接平面に配置された場合の像高さとは
異なる像高さを生じさせる。光線の傾斜および像距離因
子は、像を大きくする傾向があるのに対し、倍率因子は
像を小さくする傾向がある。

【００５６】現実のシステムにおいて像高さに影響する
別の因子は、主光線がフィールドミラーによって反射さ
れるときに、大きな入射角度の主光線が反射されるより
高次の球面収差である。球面状凹面ミラーに対し、像主
光線は、より小さい像を形成しがちな一定の角度でフィ
ールドミラーに反射される傾向がある。

【００５７】反射後、ミラー表面での主光線切片の高さ
および光線の角度をさらに制御するフィールドミラー設
計変数は、表面の輪郭の非球面性、すなわち当該表面が
球面にどれだけ一致していないかである。非球面状の輪
郭をもつフィールドミラーを用いることは、小さい走査
角ではいかなる影響も与えず、より大きな走査角におい
て非常に重要な効果を生じさせる。

【００５８】特定のものへの適用に対し、ミラーの実際
の基本半径、軸方向位置および非球面係数は、解析的方
法によっては簡単に決定されない。完全なフィールド平
坦性、Ｆ−θ補正およびテレセントリック性を与えるい
かなる解析的な解も存在しない。むしろ、フィールドミ
ラー変数の値は、特定の走査角、像円錐速度、像走査ラ
イン長および像点の大きさの要件に対する残留収差をバ
ランスさせた後に選択される。この操作は、カリフォル
ニア州、パサデナ(Pasadena)のオプティカルリサーチ
アソシエイツ(Optical Research Associates) のコード
Ｖ(CODE V)のようなコンピュータおよび光学的設計ソフ
トウェアを用いることによって達成されることが好まし
い。

【００５９】上述のように、本発明による光学的なスキ
ャナおよびプリンタにおけるフィールドミラーは、３つ
の重要な機能、すなわち、フィールドの平坦化、テレセ
ントリック性およびＦ−θ補正を達成することがわか
る。

【００６０】ストリップミラー４８が光路内に配置され
ることによって、図４に示したように、光ビーム５８の
一部が食を引き起こす。最小の食は、垂直方向の回折像
点の大きさ、および水平方向のストリップミラー４８の
弧の長さによって規定される。食を引き起こすビーム５
８の面積は、典型的には５〜１５％である。回線像点の
大きさは、約１．５ミクロンである。

【００６１】ストリップミラー４８によって生成される
食の全体は、ズトリップミラー４８をを通過する２つの
光の経路内において生成される。そして、第１の経路に
おいて、光ビーム５８は、凹面反射器４２に向かう途中
で部分的に食６０を引き起こす。また、第２の経路にお
いて、光ビームは、主ミラー５０から補正レンズ４６に
向かうときに部分的に食６２を引き起こす。

【００６２】ピックオフミラー５４が、また光路内に配
置されている。これは、潜在的に光ビームのさらなる食
を引き起こす。ピックオフミラーが、ストリップミラー
の影となる領域に位置するように十分薄く形成されてい
るならば、さらなる食は引き起こされない。これは、好
ましいアプローチである。

【００６３】ピックオフミラー５４によって食を引き起
こすビーム５８の割合は、光円錐を形成する像の速度に
依存する。最小の食は、周辺光線の傾斜角に等しい。例
えば、Ｆ／２５の円錐は、１／２ｘＦナンバー＝０．０
２の角度をもつ周辺光線を生じさせ、これは２％の食を
引き起こす。

【００６４】像面放射照度の減少は、ビームの食による
消失光の割合に直接比例する。また、ビームにおける食
の存在によって、放射エネルギーを光点の円錐から外側
に広げる回折が生じる。この放射エネルギーの広がりの
量および分布は、食の大きさおよび光の干渉性に依存す
る。ストリップミラーおよびピックオフミラーによる食
が、相対的に小さい大きさであれば、光点におけるエネ
ルギーの集中の深刻な減衰は生じない。

【００６５】ストリップミラーおよびピックオフミラー
は、グレヤ絞りとして効果的に機能し、また、最終的な
像面に到達する望ましくない光の量を減じることに寄与
する。これは、別の状況では交差走査方向における迷光
によって生じる最終的な像面における媒体の前露光およ
び後露光を除去する。

【００６６】凹面反射器が、ストリップミラーの角度だ
け回転するとき、連続的に入射光によって満たされるよ
うにするため、凹面反射器は入射光によって過度に満た
されなければならない。この過度に満たされるという条
件によって失われる光の割合は、スキャナの構成に依存
するが、一般には、走査角が大きくなればなるほど、効
率は低下する。ビームを凹面反射器によって掃引される
包絡面に一致するように適合させるべく、入射光学系を
設計することによって、最大効率が達成されうる。光学
系の形状は、光源の種類に依存するが、一般には、アナ
モフィックである。なぜなら、掃引経路は細長いからで
ある。６０°のシステムに対し、約５０％の効率が達成
可能である。

【００６７】あるいは、迅速な帰線時間をもった能動ビ
ームスキャナシステムが、入射光学系において使用され
うる。このアプローチにおいては、窪みの直径より小さ
い直径をもつ入射ビームが使用されうる。しかしなが
ら、走査効率は、典型的に１５％の大きさにとどまる。

【００６８】凹面反射器のアパーチャが広げられて重な
り合う場合には、走査ディスク表面上の凹面反射器は、
隣接し、くっきりと形成されたかなめ石形状の部分がリ
ング状に配列されたものからなる。さもなければ、それ
らの間に使用されない平坦なディスク部分をもった、円
形の凹面反射器アパーチャのアレイが存在する。重なり
合う反射器の場合には、平行にされた入射光はすべて、
３つの凹面反射器によ集められる。

【００６９】走査ディスクの中央凹面反射器は、常に、
完全に満たされており、最終的にライン像を形成する光
を伝送する。隣接する凹面反射器は、部分的に満たさ
れ、常に、使用されない光を、作動する中央領域の一方
の側のストリップミラー４８の非作動領域上に集める。
この光は、作動領域の外側においてストリップミラー４
８上に、黒色の、分散的な、吸収性のコーティングを施
し、光が、システムを通過して下方に、光が周辺を進み
そしてライトトラップに入射するフィールドミラー５２
の点に向けて伝送されることを可能とすることによっ
て、または作動領域の外側において、ストリップミラー
４８の表面を、光がライトトラップに直接向けられうる
ように形成することによって制御される。

【００７０】理想的には、入射光の強度分布は、ビーム
を横切って一様でなければならない。最終的なライン像
における放射強度の分布は、そのとき、像面で光束を形
成する像の幾何学によって完全に支配される。入射ビー
ムが一様でなければ、同様に、ライン像も一様でなくな
る。入射光の強度が一様でなければ、それはまた焦点に
おける光点の強度分布に影響する。

【００７１】上述の光学的素子は、システムがスキャナ
として使用されるか、プリンタとして使用されるかを問
わず、すなわち、読み出し装置か書き込み装置かを問わ
ず用いられる。スキャナおよびプリンタの間の相違は、
光学系が、走査ディスク４２の窪み４４に光を送るか、
またはこの窪みから光を受けるかである。

【００７２】本発明による光学的ラインプリンタに対す
る光学的なデザインおよび性能は、以下のようなもので
ある。このラインプリンタの光学的な性能を表１および
表２に示した。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】表１および表２に挙げた性能を概説すると
以下のようになる。残留収差は、焦点における光を、回
折制限条件から広げ、それによって、システムの解像度
および変調伝達関数を低下させる。６３２．８ｎｍの波
長に対する横波光線収差を図５のグラフに示した。図５
の光線収差のプロットは、コードＶプログラム、および
表２のシステムパラメータを用いることによって得られ
たものである。これらのグラフの左および右半分は、そ
れぞれ、接線方向の光束およびサジタル光束における収
差を表す。各曲線の組は、中心から周辺に向かうライン
に沿った点を表す。すなわち、７．５°の増分で、３０
°半フィールドを表す。収差は、波面を横切る光路差と
して表される。これを図６に示した。約１／４波長の最
大光路差が、フィールドにおけるほとんどすべての点に
対して存在する。これは、多くの適用に対し、補正の程
度が満足のいくものであることを示している。

【００７６】Ｆ−θ条件からの偏差を図７にプロットし
た。変曲点を抜かすことを避けるために、相対的に多数
個のフィールド点で計算を行った。ピークピーク偏差
は、０．０１２ｍｍである。設計変数、すなわち、フィ
ールドミラーの曲率、非球面係数および位置をより良好
にバランスさせるために設計が変更される場合には、最
大偏差は、９°および２１°の点で０．００６ｍｍであ
る。

【００７７】上述の収差プロットは、フィールドを横切
る点に対する像点強度分布が、高レベルで一様であるこ
とを示している。これを、図８に、収差プロットにおけ
るフィールド点に対応する等強度プロットによって立体
的に示した。この情報は、同一のフィールド点に対する
半径方向のエネルギー分布を示した図９に、量的に示し
てある。

【００７８】表１および表２のラインスキャナは、非常
に高次の収差補正および残留収差の一様性をもたらす一
方、それと同時に、Ｆ−θ条件を満足するための高次の
補正をも達成する。加えて、システムはテレセントリッ
クであり、像点の強度における一様性および焦点ぼけに
対する非感受性に対し重大な寄与をする。これらの属性
は、主として、光学的なスキャナおよびプリンタが同心
的かつ対称的な形状を有していること、および適当な半
径、非球面形状および位置をもったフィールドミラーを
使用していることによる。

【００７９】本発明による光学的なスキャナおよびプリ
ンタに対し、共心的なメニスカスレンズが、主ミラーお
よびディスク窪みミラーの非球面収差を補正するために
使用される。このアプローチに伴う問題は、軸性の色収
差を生じることである。これは光が単色であるレーザー
プリンタシステムにおいては一般にほとんど重要ではな
いが、いくつかのスキャナシステムおよびプリンタ（ま
たはプロジェクター）システムにおいては、完全な色補
正がなされることが望ましい。

【００８０】あるいは、メニスカスレンズがシステムか
ら取り除かれ、球面収差補正がディスクの窪み内におい
て、窪みを双曲線非球面状表面とすることによってなさ
れる。フィールドミラーと主ミラーとの間隔が、メニス
カスレンズの集光効果を考慮して調節される。さもなけ
れば、システムはメニスカスレンズを備えたシステムと
同一である。プリンタ（またはプロジェクター）の場
合、平行にされた束としてシステムに入射するすべての
色の光は、同一の焦点面に正確に到達する。スキャナの
場合、フィールドミラーで媒体において生じるすべての
色の光は、検出器において同一の焦点面に向かう。色分
解ビームスプリッターが、スキャナモードまたはプロジ
ェクションモードのいずれかにおいて、平行にされた光
の空間内において使用され、データの並行した獲得およ
び映写が可能なようになっている。

【００８１】このような光学的システムに対する光学的
データを、表３に示した。

【００８２】

【表３】

【００８３】一般的要件は、表１に示したメニスカスレ
ンズを備えた光学的システムに対するものと同様であ
る。ストリップミラー４８が、また、図１０に示したよ
うに、支持部材７８によって走査ディスク４２に固定的
に取り付けられる。この構成は、一般に、走査ディスク
の揺れによる交差走査エラーを抑制し、また走査ディス
クの窪みの焦点距離が主ミラーの焦点距離に等しくなる
ように選ばれたとき、交差走査エラーを除去する。この
ようなエラーは、多角形レーザービームプリンタの開発
における重要な問題であった。

【００８４】これまで本発明の好ましい実施例について
説明してきたが、ここで使用した用語は、本発明を限定
するよりもむしろ説明するための用語であり、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内での種々の構成の変更が可能で
ある。

【００８５】フィールドストリップミラーの機能は、ま
たそれ以外の同様の光学的素子によって実行され得る。
例えば、ビームの分解によって消失する光があまり重要
でない場合には、光を部分的に透過させ反射させるコー
ティングを施されたピンと張られた膜の形状の標準的な
ビームスプリッター、あるいはガラス、プラスチックま
たは他の屈折性をもった材料からなる通常のビームスプ
リッターブロックが使用されうる。ピンと張られた反射
バンドの機能が正確に２倍になるような別の構成におい
て、反射ストリップが伝送材料のブロック内に埋め込ま
れる。これの製造法は、薄い反射ストリップが２つの面
の一方にめっきによって被覆され、これら２つの面が互
いに接合されること以外は、ビームスプリッターブロッ
クの製造法と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学的スキャナを示した図であ
り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はピックオフミラー部分の
拡大正面図、（Ｃ）はストリップミラー部分の拡大正面
図である。

【図２】図１の光学的プリンタの平面図である。

【図３】本発明による光学的プリンタを示した図であ
り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はピックオフミラー部分の
拡大正面図、（Ｃ）はストリップミラー部分の拡大正面
図である。

【図４】光学的なスキャナおよびプリンタにおける光ビ
ームの食を示した図である。

【図５】光学的なスキャナおよびプリンタに対する光線
収差をプロットしたグラフである。

【図６】光学的なスキャナおよびプリンタに対する光路
差をプロットしたグラフである。

【図７】光学的なスキャナおよびプリンタに対するＦ−
θ偏差をプロットしたグラフである。

【図８】光学的なスキャナおよびプリンタに対する像点
の等光度図である。

【図９】光学的なスキャナおよびプリンタに対する半径
方向のエネルギー分布を示したグラフである。

【図１０】本発明による走査ディスクおよびストリップ
ミラーの別の実施例を示した図である。

【図１１】米国特許第４，５３８，１８１号に記載され
たスキャナを示した図である。

【符号の説明】

４２走査ディスク４４凹面反射器４６補正レンズ４８ストリップミラー４９開口絞り５０主ミラー５２フィールドミラー５４ピックオフミラー５６像面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その平坦な表面上に凹面反射器のリング
状アレイを備えた回転する光学的な走査ディスクと、前記凹面反射器の走査スウィープに一致するように適合
せしめられ、前記凹面反射器から前記凹面反射器の焦点
距離だけ離れて配置された結像手段と、光を前記凹面反射器のリング状アレイに向けて照射し、
前記結像手段から反射される像を形成せしめる光源と、前記像の湾曲を調節するための像調節手段とを有してい
ることを特徴とする光学的システム。
【請求項２】前記像調節手段が、フィールドミラーを
有していることを特徴とする請求項１に記載の光学的シ
ステム。
【請求項３】前記フィールドミラーが、非球面状表面
を有していることを特徴とする請求項２に記載の光学的
システム。
【請求項４】前記フィールドミラーが、像面に隣接し
て配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光
学的システム。
【請求項５】前記フィールドミラーが、少なくともエ
ッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対す
る接平面からのサジタル距離だけ、前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項４に記載の光学
的システム。
【請求項６】前記フィールドミラーから像を反射させ
る手段を有していることを特徴とする請求項２に記載の
光学的システム。
【請求項７】前記像を前記フィールドミラーから反射
する前記手段が、ピックオフミラーからなっていること
を特徴とする請求項６に記載の光学的システム。
【請求項８】前記凹面反射器が、双曲線非球面状表面
を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学的
システム。
【請求項９】前記像調節手段が、フィールドミラーを
有していることを特徴とする請求項８に記載の光学的シ
ステム。
【請求項１０】前記フィールドミラーの表面が、非球
面であることを特徴とする請求項９に記載の光学的シス
テム。
【請求項１１】前記フィールドミラーが、前記像面に
隣接して配置されていることを特徴とする請求項９に記
載の光学的システム。
【請求項１２】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ、前記像面から変位
せしめられていることを特徴とする請求項１１に記載の
光学的システム。
【請求項１３】前記フィールドミラーから像を反射さ
せる手段を有していることを特徴とする請求項９に記載
の光学的システム。
【請求項１４】前記フィールドミラーから像を反射さ
せる手段が、ピックオフミラーであることを特徴とする
請求項１３に記載の光学的システム。
【請求項１５】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項１４に記載の光学
的システム。
【請求項１６】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項１４に記載の光学的システム。
【請求項１７】その平坦な表面上に凹面反射器のリン
グ状アレイを備えた回転する光学的な走査ディスクと、前記凹面反射器の走査スウィープに一致するように適合
せしめられ、前記凹面反射器から前記凹面反射器の焦点
距離だけ離れて配置された結像手段と、光を前記凹面反射器のリング状アレイに向けて照射し、
前記結像手段から反射される像を形成せしめる光源と、前記像の湾曲を調節するための像調節手段とを有してい
ることを特徴とする光学的システム。
【請求項１８】前記像調節手段が、フィールドミラー
を有していることを特徴とする請求項１７に記載の光学
的システム。
【請求項１９】前記フィールドミラーが、非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項１８に記載の光
学的システム。
【請求項２０】前記フィールドミラーが、像面に隣接
して配置されていることを特徴とする請求項１８に記載
の光学的システム。
【請求項２１】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項２０に記載の光
学的システム。
【請求項２２】光を前記光源から前記フィールドミラ
ーに反射させるための手段を有していることを特徴とす
る請求項１８に記載の光学的システム。
【請求項２３】光を前記光源から前記フィールドミラ
ーに反射させるための手段が、ピックオフミラーである
ことを特徴とする請求項２２に記載の光学的システム。
【請求項２４】前記凹面反射器からの前記光を集める
ための手段を有していることを特徴とする請求項１７に
記載の光学的システム。
【請求項２５】前記凹面反射器が、双曲線非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項１７に記載の光
学的システム。
【請求項２６】前記像調節手段が、フィールドミラー
を有していることを特徴とする請求項２５に記載の光学
的システム。
【請求項２７】前記フィールドミラーが、非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項２６に記載の光
学的システム。
【請求項２８】前記フィールドミラーが、像面に隣接
して配置されていることを特徴とする請求項２５に記載
の光学的システム。
【請求項２９】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項２５に記載の光
学的システム。
【請求項３０】光を前記光源から前記フィールドミラ
ーに反射させるための手段を有していることを特徴とす
る請求項２５に記載の光学的システム。
【請求項３１】光を前記光源から前記フィールドミラ
ーに反射させるための手段が、ピックオフミラーである
ことを特徴とする請求項３０に記載の光学的システム。
【請求項３２】前記凹面反射器からの前記光を集める
ための手段を有していることを特徴とする請求項２５に
記載の光学的システム。
【請求項３３】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項３２に記載の光学
的システム。
【請求項３４】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項３２に記載の光学的システム。
【請求項３５】光源と、その平坦な表面上に凹面反射器のリング状アレイを備
え、前記光源からの光を受けるべく適合せしめられた回
転する走査ディスクと、主結像ミラーと、前記凹面反射器から前記主結像ミラーに光を反射させる
ストリップミラーと、前記主結像ミラーからの光から像を形成するフィールド
ミラーと、前記フィールドミラーによって形成された前記像を像面
に反射させるためのピックオフミラーとを有しているこ
とを特徴とする光学的ラインプリンタ。
【請求項３６】前記主ミラーおよび前記フィールドミ
ラーの間の光路内に配置された補正レンズを有している
ことを特徴とする請求項３５に記載の光学的ラインプリ
ンタ。
【請求項３７】前記光源が、レーザーであることを特
徴とする請求項３５に記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項３８】前記ストリップミラーが、前記回転す
る走査ディスクに固定的に取り付けられていることを特
徴とする請求項３５に記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項３９】前記フィールドミラーが、前記像面に
隣接して配置されていることを特徴とする請求項３５に
記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項４０】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項３９に記載の光
学的ラインプリンタ。
【請求項４１】前記フィールドミラーが、非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項３５に記載の光
学的ラインプリンタ。
【請求項４２】前記ピックオフミラーが、前記光路内
におけるストリップミラーの影となる領域に配置されて
いることを特徴とする請求項３５に記載の光学的ライン
プリンタ。
【請求項４３】前記凹面反射器が双曲線非球面状表面
を有していることを特徴とする請求項３５に記載の光学
的ラインプリンタ。
【請求項４４】前記光源がレーザーであることを特徴
とする請求項４３に記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項４５】前記ストリップミラーが、前記回転す
る走査ディスクに固定的に取り付けられていることを特
徴とする請求項４３に記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項４６】前記フィールドミラーが、前記像面に
隣接して配置されていることを特徴とする請求項４３に
記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項４７】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項４６に記載の光
学的ラインプリンタ。
【請求項４８】前記フィールドミラーが非球面状表面
を有していることを特徴とする請求項４３に記載の光学
的ラインプリンタ。
【請求項４９】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項４８に記載の光学
的ラインプリンタ。
【請求項５０】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項４８に記載の光学的ラインプリンタ。
【請求項５１】前記ピックオフミラーが、前記光路内
における前記ストリップミラーの影となる領域に配置さ
れていることを特徴とする請求項４３に記載の光学的ラ
インプリンタ。
【請求項５２】フィールドミラーと、光を像面から前記フィールドミラーに反射させるための
ピックオフミラーと、前記フィールドミラーからの光を一定位置に集める主ミ
ラーと、その平坦な表面上に凹面反射器のリング状アレイを備え
た回転する走査ディスクと、前記主ミラーによって集められた光を受け、前記受けた
光を前記凹面反射器に反射させるためのストリップミラ
ーと、前記凹面反射器から反射された光を受ける検出器とを有
していることを特徴とする光学的ラインセンサ。
【請求項５３】前記主ミラーおよび前記フィールドミ
ラーの間における光路内に配置された補正レンズを有し
ていることを特徴とする請求項５２に記載の光学的ライ
ンセンサ。
【請求項５４】前記ストリップミラーが、前記回転す
る走査ディスクに固定的に取り付けられていることを特
徴とする請求項５２に記載の光学的ラインセンサ。
【請求項５５】前記フィールドミラーが、像面に隣接
して配置されていることを特徴とする請求項５３に記載
の光学的ラインセンサ。
【請求項５６】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項５５に記載の光
学的ラインセンサ。
【請求項５７】前記ピックオフミラーが、前記光路内
における前記ストリップミラーの影となる領域に配置さ
れていることを特徴とする請求項５３に記載の光学的ラ
インセンサ。
【請求項５８】前記凹面反射器からの光を集めるため
の手段を有していることを特徴とする請求項５３に記載
の光学的ラインセンサ。
【請求項５９】前記凹面反射器が、双曲線非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項５３に記載の光
学的ラインセンサ。
【請求項６０】前記ストリップミラーが、前記回転す
る走査ディスクに固定的に取り付けられていることを特
徴とする請求項５９に記載の光学的ラインセンサ。
【請求項６１】前記フィールドミラーが、像面に隣接
して配置されていることを特徴とする請求項５９に記載
の光学的ラインセンサ。
【請求項６２】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項６１に記載の光
学的ラインセンサ。
【請求項６３】前記ピックオフミラーが、前記光路内
における前記ストリップミラーの影となる領域に配置さ
れていることを特徴とする請求項５９に記載の光学的ラ
インセンサ。
【請求項６４】前記凹面反射器からの光を集めるため
の手段を有していることを特徴とする請求項５９に記載
の光学的ラインセンサ。
【請求項６５】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項６４に記載の光学
的ラインセンサ。
【請求項６６】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項６４に記載の光学的ラインセンサ。
【請求項６７】その内部に湾曲した像をもつ光を与え
る光源と、前記光源からの入射光を受けるべく適合せしめられたフ
ィールドミラーと、前記湾曲した像の曲率を減少させることによって実質上
平坦な像を生成するための像調節手段と、前記入射光における前記平坦な像にアクセスするための
像アクセス手段とを有していることを特徴とする光学的
システム。
【請求項６８】前記像調節手段が、前記フィールドミ
ラーの凹面状表面であることを特徴とする請求項６７に
記載の光学的システム。
【請求項６９】前記フィールドミラーが、非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項６８に記載の光
学的システム。
【請求項７０】前記フィールドミラーが、像面に隣接
して配置されていることを特徴とする請求項６７に記載
の光学的システム。
【請求項７１】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項７０に記載の光
学的システム。
【請求項７２】前記像アクセス手段が、ピックオフミ
ラーであることを特徴とする請求項６７に記載の光学的
システム。
【請求項７３】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項７２に記載の光学
的ラインセンサ。
【請求項７４】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項７２に記載の光学的ラインセンサ。
【請求項７５】その内部に湾曲した像をもつ光を与え
る光源と、前記光源からの入射光における前記湾曲した像にアクセ
スするための像アクセス手段と、前記像アクセス手段から前記湾曲した像を受けるべく適
合せしめられたフィールドミラーと、前記湾曲した像の曲率を減少させることによって実質上
平坦な像を生成するための像調節手段とを有しているこ
とを特徴とする光学的システム。
【請求項７６】前記像調節手段が、前記フィールドミ
ラーの凹面状表面であることを特徴とする請求項７５に
記載の光学的システム。
【請求項７７】前記フィールドミラーが、非球面状表
面を有していることを特徴とする請求項７６に記載の光
学的システム。
【請求項７８】前記フィールドミラーが像面に隣接し
て配置されていることを特徴とする請求項７５に記載の
光学的システム。
【請求項７９】前記フィールドミラーが、少なくとも
エッジ主光線入射点における前記フィールドミラーに対
する接平面からのサジタル距離だけ前記像面から変位せ
しめられていることを特徴とする請求項７８に記載の光
学的システム。
【請求項８０】前記像アクセス手段が、ピックオフミ
ラーであることを特徴とする請求項７５に記載の光学的
システム。
【請求項８１】前記光が、約１／４波長の最大光路差
を有していることを特徴とする請求項８０に記載の光学
的ラインセンサ。
【請求項８２】前記光が、約０．０１２ｍｍのＦ−θ
条件からのピークピーク偏差を有していることを特徴と
する請求項８０に記載の光学的ラインセンサ。