JPH07225349A - 焦点位置可変光学系及び光ビーム走査装置 - Google Patents

焦点位置可変光学系及び光ビーム走査装置

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JPH07225349A
JPH07225349A JP6018317A JP1831794A JPH07225349A JP H07225349 A JPH07225349 A JP H07225349A JP 6018317 A JP6018317 A JP 6018317A JP 1831794 A JP1831794 A JP 1831794A JP H07225349 A JPH07225349 A JP H07225349A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射された光ビームのビームウエスト径を変
化させることなくビームウエスト位置を光軸方向に移動
させる。 【構成】 半導体レーザ34の射出側にはコリメータレン
ズ36、サジタル方向（矢印Ｓ）にレンズパワーを有する
ように配置され焦点距離を変更可能な光学素子38、１／
２波長板39、メリジオナル方向（矢印Ｍ）にレンズパワ
ーを有するように配置され焦点距離を変更可能な光学素
子40、シリンドリカルレンズ41、シリンドリカルレンズ
42が順に設けられている。光学素子38,40 及びシリンド
リカルレンズ41,42 は、光学素子38の後側主点とシリン
ドリカルレンズ41の前側主点との間隔がシリンドリカル
レンズ41の焦点距離ｆFSに一致するように、かつ光学素
子40の後側主点とシリンドリカルレンズ42の前側主点と
の間隔がシリンドリカルレンズ42の焦点距離ｆFMに一致
するように各々配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦点位置可変光学系及び
光ビーム走査装置に係り、入射された光ビームの焦点位
置を変更する焦点位置可変光学系、及び該焦点位置可変
光学系を含んで構成された光ビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ビームによって文字、画像等の情報を
記録材料に記録する装置として、例えばコンピュータか
ら出力された情報に基づいてレーザビームを走査してマ
イクロフィルム等の記録材料に文字等の情報を直接記録
するレーザコンピュータアウトプットマイクロフィルマ
ー（レーザＣＯＭ）が知られている（特開昭55-67722号
公報）。このようなレーザビーム記録装置では、レーザ
ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）やガルバノメー
タミラー等の走査手段によって走査させた後にｆ・θレ
ンズ等の走査レンズによって記録材料の記録面上に結像
させ、記録材料に文字、画像等を記録するようにしてい
る。
【０００３】ところで、走査レンズには一般に像面湾曲
が残存しており、理想的な（波面収差のない）レーザビ
ームが走査レンズに入射しても、ビームウエスト位置が
記録材料の記録面に一致しないという現象がある。ま
た、走査レンズの曲率が一様でない等の理由により、走
査手段によって走査され走査レンズを通過したレーザビ
ームは焦点位置（ビームウエスト位置）が必ずしも記録
面に一致しない（所謂デフォーカス）。更に、特に半導
体レーザは非点収差を有しており、光ビームとして半導
体レーザから射出されたレーザビームを用いた場合、半
導体レーザ及び光学系の非点収差によって、レーザビー
ムの主走査方向のビームウエスト位置と副走査方向のビ
ームウエスト位置とにずれ（所謂非点隔差）が生ずる。
【０００４】このデフォーカス、非点隔差により、記録
面に照射されるレーザビームの形状に歪が生じ、記録面
に記録される文字、画像等が部分的に不鮮明になる等の
不都合が発生する。近年、より大きいサイズの画像を記
録できる光ビーム記録装置に対する要求が高まってきて
おり、記録画像の大サイズ化に伴って上記現象による画
質低下が大きな問題となっている。
【０００５】上記問題を解決するために、特開平3-2906
10号公報には「電気的な操作により焦点距離を変化させ
得るシリンドリカルレンズ」を用い、該シリンドリカル
レンズの焦点距離を変化させることによりレーザビーム
の副走査方向のビームウエスト位置を変化させ、レーザ
ビームの副走査方向のビームウエスト位置の軌跡に相当
する、副走査方向の像面の記録面に対する湾曲（以下、
単に像面湾曲という）を補正することが提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報ではシリンドリカルレンズの焦点距離を変化させるこ
とによってビームウエスト位置を変更しているが、この
ように焦点距離を変化させると、次の（１）式よりも明
らかなように、前記シリンドリカルレンズから射出され
たレーザビームのビームウエスト位置におけるビーム径
ω’（以下、ビームウエスト径という）が変動するとい
う問題があった。
【０００７】
【数１】
【０００８】但し、ω：シリンドリカルレンズに入射さ
れたレーザビームのビーム径 λ：入射光ビームの波長 ｆ：焦点距離 Ｋ：定数 従って、レーザビームのビームウエスト位置が常に記録
面に一致するようにシリンドリカルレンズの焦点距離ｆ
を変化させたとしても、シリンドリカルレンズの焦点距
離ｆの変化に伴って、レーザビームのビームウエスト径
が変化するので、記録面に記録される文字、画像等が部
分的に不鮮明になる等の不都合が依然として発生すると
いう問題があった。
【０００９】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、入射された光ビームのビームウエスト径を変化させ
ることなくビームウエスト位置を移動させることができ
る焦点位置可変光学系を得ることが目的である。
【００１０】また本発明は、被照射体に略一定のビーム
径の光ビームを照射することができる光ビーム走査装置
を得ることが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明に係る焦点位置可変光学系は、焦
点距離が変更可能な焦点距離可変レンズ系と、焦点距離
が一定の固定焦点レンズ系と、を含み、前記焦点距離可
変レンズ系の前記固定焦点レンズ系側に位置する主点
と、固定焦点レンズ系の焦点距離可変レンズ系側に位置
する主点と、の間隔が、固定焦点レンズ系の焦点距離に
略一致するように焦点距離可変レンズ系及び固定焦点レ
ンズ系が配置されている、ことを特徴としている。
【００１２】請求項２記載の発明に係る焦点位置可変光
学系は、第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離
が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、前記第１
の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパワーを有
し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レンズ系
と、第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離が一
定の第１の固定焦点レンズ系と、前記第２の所定方向に
レンズパワーを有し焦点距離が一定の第２の固定焦点レ
ンズ系と、を含み、前記第１の焦点距離可変レンズ系の
前記第１の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、第１
の固定焦点レンズ系の第１の焦点距離可変レンズ系側に
位置する主点と、の間隔が、第１の固定焦点レンズ系の
焦点距離に略一致するように第１の焦点距離可変レンズ
系及び第１の固定焦点レンズ系が配置され、かつ前記第
２の焦点距離可変レンズ系の前記第２の固定焦点レンズ
系側に位置する主点と、第２の固定焦点レンズ系の第２
の焦点距離可変レンズ系側に位置する主点と、の間隔
が、第２の固定焦点レンズ系の焦点距離に略一致するよ
うに第２の焦点距離可変レンズ系及び第２の固定焦点レ
ンズ系が配置されている、ことを特徴としている。
【００１３】請求項３記載の発明に係る焦点位置可変光
学系は、第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離
が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、前記第１
の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパワーを有
し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レンズ系
と、前記第１の所定方向及び前記第２の所定方向に各々
レンズパワーを有し焦点距離が一定でかつ一方の主点側
に前記第１の焦点距離可変レンズ系及び前記第２の焦点
距離可変レンズ系が位置するように配置された固定焦点
レンズ系と、を含み、第１の焦点距離可変レンズ系の前
記固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦点レン
ズ系の前記主点と、の間隔、及び第２の焦点距離可変レ
ンズ系の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦
点レンズ系の前記主点と、の間隔が、各々固定焦点レン
ズ系の焦点距離に対し差が所定値以下となるように前記
各レンズ系が配置されている、ことを特徴としている。
【００１４】なお、請求項１乃至請求項３の何れか１項
記載の発明において、焦点距離可変レンズ系からみて固
定焦点レンズ系が光ビームの光路上に少なくとも１つ存
在する集光点又は発散点の側に位置するように、前記各
レンズ系が光ビームの光路上に配置されていることが好
ましい。
【００１５】請求項５の発明に係る光ビーム走査装置
は、光源から射出された光ビームを、走査レンズを備え
た走査光学系により被照射体上に走査する光ビーム走査
装置であって、光ビームの光路上に配置された請求項１
乃至請求項３の何れか１項記載の焦点位置可変光学系
と、前記被照射体上を走査される光ビームのビームウエ
スト位置が被照射面に略一致するように前記焦点位置可
変光学系の焦点距離可変レンズ系の焦点距離を制御する
制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
【作用】まず、本発明の原理を説明する。図１（Ａ）及
び（Ｂ）に示すように、ビーム径ωの平行な光ビーム
を、焦点距離を変更可能な焦点距離可変レンズＬV （図
１では模式的に単なるレンズとして示す）と、焦点距離
がｆF （一定値）の固定焦点レンズＬF と、から成り、
焦点距離可変レンズＬV の固定焦点レンズＬF 側に位置
している主点と、固定焦点レンズＬF の焦点距離可変レ
ンズＬV 側に位置している主点と、の間隔が固定焦点レ
ンズＬF の焦点距離ｆF に一致するように配置された光
学系１０を通過させた場合を考える。
【００１７】図１（Ａ）に示すように、焦点距離可変レ
ンズＬV の焦点距離をｆV とした場合、焦点距離可変レ
ンズＬV と固定焦点レンズＬF とから成る光学系１０の
焦点距離ｆC 、及び固定焦点レンズＬF の後側主点と焦
点位置との間隔Ｓは、各々ｄ＝ｆF であるので次の
（２）、（３）式のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】（２）式より明らかなように、光学系１０
の焦点距離ｆC （焦点距離可変レンズＬV と固定焦点レ
ンズＬF から成る組合せレンズの焦点距離）は固定焦点
レンズＬF の焦点距離ｆF に一致し、焦点距離可変レン
ズＬV の焦点距離ｆV が変化したとしても変化しない。
これに対し前記間隔Ｓによって定まる焦点位置は（３）
式から明らかなように焦点距離可変レンズＬV の焦点距
離ｆV の変化に応じて変化する。これは、上記焦点位置
から焦点距離ｆC だけ隔てた位置に存在する前記組合せ
レンズの後側主点の位置（図１（Ａ）参照）が、焦点距
離可変レンズＬ V の焦点距離ｆV の変化に応じて変化す
るためである。組合せレンズの後側主点の位置は、焦点
距離可変レンズＬV の後側主点を基準とし、焦点距離可
変レンズＬV の後側主点との間隔Ｓ−ｆC として式で表
すと、（２）（３）式より、
【００２０】
【数３】
【００２１】となる。
【００２２】従って、焦点距離可変レンズＬV の焦点距
離がｆV の場合の焦点位置（ビームウエスト位置）にお
けるビーム径をω0'（図１（Ａ）参照）としたときに、
図１（Ｂ）に示すように焦点距離可変レンズＬV の焦点
距離がΔｆV だけ増加した場合の、焦点位置におけるビ
ーム径ω1'及び焦点位置の変化量ΔＳは次の（４）、
（５）式のようになり、光学系１０の光ビーム射出側に
おけるビーム径ω’を変化させることなく、焦点位置、
すなわち光ビームのビームウエスト位置のみをΔＳだけ
変化（移動）させることができる。
【００２３】
【数４】
【００２４】上記に基づき請求項１記載の発明では、焦
点位置可変光学系を、焦点距離が変更可能な焦点距離可
変レンズ系と、焦点距離が一定の固定焦点レンズ系と、
を含んで構成し、焦点距離可変レンズ系の固定焦点レン
ズ系側に位置する主点と、固定焦点レンズ系の焦点距離
可変レンズ系側に位置する主点と、の間隔が、固定焦点
レンズ系の焦点距離に略一致するように焦点距離可変レ
ンズ系及び固定焦点レンズ系を配置している。上記によ
り、本発明に係る焦点位置可変光学系に対し上述の
（４）、（５）式がほぼ成立することになるので、焦点
距離可変レンズ系の焦点距離を変化させたとしても焦点
位置可変光学系としての焦点距離は殆ど変化せず、本発
明に係る焦点位置可変光学系に入射した光ビームに対
し、焦点位置におけるビーム径を殆ど変化させることな
く焦点位置の移動のみを行うことができる。
【００２５】なお、前記焦点距離可変レンズ系及び前記
固定焦点レンズ系は、図１に模式的に示したように各々
単一のレンズで構成してもよいし、複数のレンズで構成
してもよい。前記レンズ系を複数のレンズで構成した場
合には、前述の主点の位置は前記複数のレンズと等価な
仮想的な単一のレンズにおける主点の位置に相当し、焦
点距離は前記仮想的な単一のレンズにおける焦点距離に
相当する。この主点の位置及び焦点距離に基づいて、本
発明のようにレンズ系を構成する複数のレンズを各々配
置すれば、（４）（５）式がほぼ成立することになる。
【００２６】また、焦点距離可変レンズ系及び固定焦点
レンズ系を構成するレンズは、入射光束の光軸に対して
回転対称のレンズ（以下、このレンズを回転対称レンズ
という）のように、光軸に直交するあらゆる方向にレン
ズパワーを有するレンズであってもよく、シリンドリカ
ルレンズのように特定の方向にのみレンズパワーを有す
るレンズであってもよい（焦点距離可変レンズ系を構成
するレンズをシリンドリカルレンズとした場合は前記特
定な方向のビームウエスト位置のみが変化する）。但
し、焦点距離可変レンズ系及び固定焦点レンズ系を構成
するレンズを、各々特定の方向にのみレンズパワーを有
するレンズとした場合には、焦点距離可変レンズ系を構
成するレンズのレンズパワーを有する方向と、固定焦点
レンズ系を構成するレンズのレンズパワーを有する方向
と、が一致するように、各レンズを配置する必要があ
る。
【００２７】ところで、レンズの焦点距離は、レンズの
媒質の屈折率、レンズの球面の曲率及び面間隔によって
変化するので、焦点距離可変レンズ系を構成するレンズ
としては、屈折率及び曲率及び面間隔の少なくとも１つ
を変更可能なレンズを用いればよい。屈折率を変更可能
なレンズとしては、電気光学効果を有するＰＬＺＴ等の
電気光学材料を用いたレンズ、例えば好ましくは、本出
願人が特願平5-6449号で既に提案しているように、一対
の平行平面を備え所定方向にレンズパワーを有するよう
に形成された電気光学効果を有する電気光学媒体と、該
電気光学媒体内部の前記一対の平行平面間に一様な電界
が加わるように前記一対の平行平面の各々に設けられた
電極と、を備えた光学素子を用いることができる。
【００２８】また特開平1-230017号公報に記載されてい
る、矩形の電気光学媒体の表面に、電気光学媒体内部に
屈折率の分布が生ずるように電極を貼付し、電極に印加
する電圧を変化されることで焦点距離が変化する光学素
子、或いは特開昭 62-129814号公報、特開昭 62-129815
号公報、特開昭 62-129816号公報に記載されている、電
界の作用により電気光学材料としての液晶の屈折率を変
化させることで焦点距離が変化するレンズ、特開昭 62-
153933号公報に記載された、電界の作用により電気光学
材料としての有機液状材料の屈折率を変化させることで
焦点距離が変化するレンズを用いることもできる。
【００２９】また、曲率を変更可能なレンズとしては、
特開昭 62-151824号公報に記載された、電気エネルギー
により高分子ゲル状物質の体積を変化させることで焦点
距離が変化するレンズを用いることができる。また、面
間隔を変更可能なレンズについても、上記のように電気
エネルギー等により体積が変化する物質を用いたレンズ
を用いることができる。
【００３０】ところで本発明に係る焦点位置可変光学系
は、各々レンズパワーの有する方向が異なる複数の焦点
距離可変レンズ系を含んで構成することができる。この
場合には特に請求項２に記載したように、焦点位置可変
光学系を、第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距
離が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、前記第
１の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパワーを
有し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レンズ系
と、第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離が一
定の第１の固定焦点レンズ系と、前記第２の所定方向に
レンズパワーを有し焦点距離が一定の第２の固定焦点レ
ンズ系と、を含んで構成し、第１の焦点距離可変レンズ
系の第１の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、第１
の固定焦点レンズ系の第１の焦点距離可変レンズ系側に
位置する主点と、の間隔が、第１の固定焦点レンズ系の
焦点距離に略一致するように第１の焦点距離可変レンズ
系及び第１の固定焦点レンズ系を配置し、かつ第２の焦
点距離可変レンズ系の第２の固定焦点レンズ系側に位置
する主点と、第２の固定焦点レンズ系の第２の焦点距離
可変レンズ系側に位置する主点と、の間隔が、第２の固
定焦点レンズ系の焦点距離に略一致するように第２の焦
点距離可変レンズ系及び第２の固定焦点レンズ系を配置
することが好ましい。
【００３１】上記構成の焦点位置可変光学系に光ビーム
を入射し、第１の焦点距離可変レンズ系の焦点距離を変
化させると、第１の所定方向に沿った焦点位置（第１の
所定方向に沿った光ビームのビームウエスト位置）のみ
が移動し、第２の所定方向に沿った光ビームのビームウ
エスト位置は移動しない。同様に、第２の焦点距離可変
レンズ系の焦点距離を変化させると、第２の所定方向に
沿った焦点位置（第２の所定方向に沿った光ビームのビ
ームウエスト位置）のみが移動し、第１の所定方向に沿
った光ビームの焦点位置は移動しない。また、上記何れ
の焦点位置可変レンズ系の焦点距離を変化させても、光
ビームのビームウエスト径は殆ど変化しない。
【００３２】従って、第１の焦点距離可変レンズ系の焦
点距離と、第２の焦点距離可変レンズ系の焦点距離と、
を各々独立に変化させることにより、光ビームのビーム
ウエスト径を変化させることなく光ビームの第１の所定
方向に沿ったビームウエスト位置及び第２の所定方向に
沿ったビームウエスト位置を独立に移動させることがで
きる。
【００３３】また、焦点位置可変光学系を前述のように
各々レンズパワーの有する方向が異なる複数の焦点距離
可変レンズ系を含んで構成した場合、本発明は請求項２
のように固定焦点レンズ系を複数設けることに限定され
るものではなく、請求項３にも記載したように、焦点位
置可変光学系を、第１の所定方向にレンズパワーを有し
焦点距離が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、
前記第１の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパ
ワーを有し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レ
ンズ系と、前記第１の所定方向及び前記第２の所定方向
に各々レンズパワーを有し焦点距離が一定でかつ一方の
主点側に前記第１の焦点距離可変レンズ系及び前記第２
の焦点距離可変レンズ系が位置するように配置された固
定焦点レンズ系と、で構成し、第１の焦点距離可変レン
ズ系の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦点
レンズ系の前記主点と、の間隔、及び第２の焦点距離可
変レンズ系の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固
定焦点レンズ系の前記主点と、の間隔が、各々固定焦点
レンズ系の焦点距離に対し差が所定値以下となるように
配置してもよい。
【００３４】上述のように、焦点位置可変光学系を第１
の焦点距離可変レンズ系、第２の焦点距離可変レンズ系
及び単一の固定焦点レンズ系で構成した場合には、入射
された光ビームの第１の所定方向に沿ったビームウエス
ト位置及び第２の所定方向に沿ったビームウエスト位置
を独立に移動させることができ、かつ焦点位置可変光学
系の構成を簡単にすることができる、という効果が得ら
れるが、上記構成では第１の焦点距離可変レンズ系の固
定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦点レンズ系
の前記主点と、の間隔、及び第２の焦点距離可変レンズ
系の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦点レ
ンズ系の前記主点と、の間隔を、各々固定焦点レンズ系
の焦点距離に略一致させることは困難であり、各焦点距
離可変レンズ系の焦点距離を変化させるとビームウエス
ト径が変化する可能性がある。
【００３５】しかしながら、前記間隔が各々固定焦点レ
ンズ系の焦点距離に対し差が所定値以下となるように配
置することにより、ビームウエスト位置を移動させるた
めに第１の焦点距離可変レンズ系、第２の焦点距離可変
レンズ系の焦点距離を各々変化させたとしても、第１の
所定方向に沿ったビーム径の変化、及び第２の所定方向
に沿ったビーム径の変化を、各々小さく抑えることがで
きる。
【００３６】なお、請求項１乃至請求項３の何れか１項
記載の発明において、焦点位置可変光学系に略平行な光
ビームを入射する場合、或いは前記焦点位置可変光学系
から略平行な光ビームを射出させる場合には、請求項４
に記載したように、焦点距離可変レンズ系からみて固定
焦点レンズ系が光ビームの光路上に少なくとも１つ存在
する集光点又は発散点の側、すなわち略平行な光ビーム
が入射、又は射出される側と反対側に位置するように各
レンズ系を光ビームの光路上に配置すれば、本発明に係
る焦点位置可変光学系に対し前記（４）、（５）式がほ
ぼ成立する。
【００３７】従って、焦点位置可変光学系に略平行な光
ビームが入射されるように各レンズ系を配置した場合に
は、固定焦点レンズ系を挟んで焦点距離可変レンズ系と
反対側に位置する集光点における、焦点距離可変レンズ
系の焦点距離を変化させたときの、ビームウエスト径の
変化を抑制することができる。なお、これは若干発散し
ている平行光であっても同様の効果が得られる。また、
焦点位置可変光学系に発散点からの発散光が入射される
ように各レンズ系を配置した場合には、焦点距離可変レ
ンズ系の焦点距離を変化させたときに、仮想的には発散
点におけるビームウエスト径が殆ど変化することなく発
散点の位置が移動したかのように、焦点位置可変光学系
から射出される略平行な光ビームのビーム径及び平行度
を変化させることができる。
【００３８】請求項５記載の発明では、光ビームの光路
上に請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の焦点位置
可変光学系を配置すると共に、被照射体上を走査される
光ビームのビームウエスト位置が被照射面に略一致する
ように焦点位置可変光学系の焦点距離可変レンズ系の焦
点距離を制御する。上述したように請求項１乃至請求項
３の発明では、何れも焦点距離可変レンズ系の焦点距離
を変化させて光ビームのビームウエスト位置を変化させ
た場合の光ビームのビームウエスト径の変化を抑制する
ことができる。従って、請求項１乃至請求項３の何れか
１項記載の焦点位置可変光学系を光ビームの光路上に配
置することにより、被照射体に略一定のビーム径の光ビ
ームを照射することができる。
【００３９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【００４０】〔第１実施例〕図２には第１実施例に係る
レーザビーム記録装置３０が示されている。レーザビー
ム記録装置３０は、詳細は後述するが略平行な光束のレ
ーザビームを射出するレーザビーム射出装置３２を備え
ている。レーザビーム射出装置３２の射出側には面倒れ
補正用のシリンドリカルレンズ３１、ポリゴンミラー４
６が配設されている。ポリゴンミラー４６は駆動制御回
路４７によって回転が制御される。
【００４１】ポリゴンミラー４６の近傍には、同期用の
レーザビームを射出する同期用半導体レーザ４８が配置
されている。同期用半導体レーザ４８のレーザビーム射
出側にはコリメータレンズ５０が配置されている。同期
用半導体レーザ４８から射出されたレーザビームは、コ
リメータレンズ５０で平行光束とされた後にポリゴンミ
ラー４６に入射される。レーザビーム射出装置３２から
射出された記録用レーザビームと、コリメータレンズ５
０から射出された同期用レーザビームと、はポリゴンミ
ラー４６のほぼ同じ部位に照射され、ポリゴンミラー４
６の回転に伴って主走査方向に同じように偏向されてポ
リゴンミラー４６のレーザビーム射出側に配置されたｆ
・θレンズ５２に入射される。
【００４２】ｆ・θレンズ５２を透過した記録用レーザ
ビームの光路上には、レーザビームの走査方向に沿って
面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ３３、ドラム５４
が順次配置されている。ドラム５４には図示しない感光
材料が巻付けられており、記録用レーザビームは感光材
料の記録面上に照射され、ポリゴンミラー４６による偏
向により図２に破線で示す範囲を走査される。また、ド
ラム５４が回転されることにより、感光材料へのレーザ
ビームの照射位置が副走査方向にも移動し、感光材料に
画像が記録される。
【００４３】なお、以下ではポリゴンミラー４６、ｆ・
θレンズ５２等の走査光学系を透過してドラム５４に照
射されるレーザビームの主走査方向に対応する方向をメ
リジオナル方向といい、副走査方向に対応する方向をサ
ジタル方向という。また、レーザビームの光軸方向とメ
リジオナル方向とを含む平面をメリジオナル平面とい
い、光軸方向とサジタル方向とを含む平面をサジタル平
面という。
【００４４】一方、同期用レーザビームの光路上には、
同期用レーザビームの走査方向に沿って反射ミラー５６
が配置されており、反射ミラー５６のレーザビーム射出
側にはリニアエンコーダ５８が配設されている。同期用
レーザビームはポリゴンミラー４６によって図２に一点
鎖線で示す範囲を走査するように偏向される。リニアエ
ンコーダ５８は、透明な板材に、不透明で一定幅の帯状
の不透明部が一定ピッチで多数形成されて構成されてい
る。リニアエンコーダ５８のレーザビーム射出側には図
示しない光電変換器が配置されており、レーザビームが
リニアエンコーダ５８上を走査すると、透明部を透過し
たレーザビームが前記光電変換器で受光され、光電変換
器からパルス信号が出力される。
【００４５】次に、レーザビーム射出装置３２について
説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、レーザ
ビーム射出装置３２は半導体レーザ３４を備えている。
なお図３では、前述のメリジオナル方向を矢印Ｍで、サ
ジタル方向を矢印Ｓで示す。半導体レーザ３４は図示し
ない変調装置により、前記パルス信号に同期したタイミ
ングで記録する画像に応じて変調され、記録する画像に
応じたレーザビームを射出する。
【００４６】半導体レーザ３４の射出側にはコリメータ
レンズ３６が配設されており、半導体レーザ３４から射
出されたレーザビームはコリメータレンズ３６で略平行
光とされて射出される。コリメータレンズ３６のレーザ
ビーム射出側には本発明に係る焦点位置可変光学系が配
設されている。焦点位置可変光学系は、焦点距離可変レ
ンズ系としての光学素子３８、１／２波長板３９、焦点
距離可変レンズ系としての光学素子４０、固定焦点レン
ズ系としてのシリンドリカルレンズ４１、固定焦点レン
ズ系としてのシリンドリカルレンズ４２が順に配置され
て構成されている。
【００４７】図４にも示すように、光学素子３８は電気
光学媒体３８Ａを備えており、この電気光学媒体３８Ａ
は、円柱を該円柱の軸線に平行な平面に沿って切断した
形状とされている。すなわち、電気光学媒体３８Ａの上
面及び下面に対応する一対の平行平面は、各々円弧と弦
とで囲まれた形状とされている。また電気光学媒体３８
Ａは電気光学材料としてのＰＬＺＴで形成されており、
電気光学効果を有している。また電気光学媒体３８Ａの
前記一対の平行平面には、その全面に各々電極３８Ｂ、
３８Ｃが蒸着されて形成されている。
【００４８】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように光学素
子３８は、電気光学媒体３８Ａのレンズパワーを有する
方向が、入射されたレーザビームのサジタル平面に沿う
ように配置されている。電気光学媒体３８Ａのサジタル
方向の焦点距離ｆVSは、電気光学媒体３８Ａの屈折率を
ｎ0 、前記平行平面の円弧状部の曲率半径をｒとする
と、次の（６）式により求められる。
【００４９】 ｆVS＝ｒ÷（ｎ0 −１） …（６） 従って、光学素子３８に入射されたレーザビームは、該
レーザビームのサジタル平面内でのみ屈折されて射出さ
れるが、電極３８Ｂ、３８Ｃ間に電圧が印加されていな
い場合には、光学媒体３８Ａに入射された略平行なレー
ザビームは、サジタル方向の焦点距離ｆVSの位置にサジ
タル方向のビームウエストが形成されるように屈折され
て射出されることになる。ここで、レーザビームの偏光
方向は図３矢印Ｍ方向に一致される。
【００５０】また、電極３８Ｂ、３８Ｃ間に電圧が印加
されると、電極３８Ｂ、３８Ｃ間、すなわち電気光学媒
体３８Ａ内部の平行平面間に一様な電界が加わる。ここ
で、電極３８Ｂ、３８Ｃ間に電圧Ｖを印加したときに電
極３８Ｂ、３８Ｃ間に加わる電界の強さＥは、電極３８
Ｂ、３８Ｃ間の距離をｄとすると、 Ｅ＝Ｖ÷ｄ …（７） であり、電界の方向は図４矢印Ａ方向である。この電界
により、電気光学媒体３８Ａを構成する電気光学材料の
二次電気光学係数（カー係数）をＲ33としたときの、電
気光学媒体３８Ａのメリジオナル方向の屈折率は屈折率
ｎ0 から次の（８）式に示す屈折率ｎのように変化す
る。
【００５１】
【数５】
【００５２】（８）式より、電気光学媒体３８Ａの屈折
率は、電界の強さＥの自乗、すなわち電極３８Ｂ、３８
Ｃ間に印加された電圧Ｖの自乗に比例して変化する。な
お、このときの電界は一様な電界であるので、電気光学
媒体３８Ａのメリジオナル方向の屈折率も一様に変化す
る。この屈折率の変化により、電極３８Ｂ、３８Ｃ間に
電圧Ｖが印加されたときの電気光学媒体３８Ａのサジタ
ル方向の焦点距離ｆVSも、
【００５３】
【数６】
【００５４】（９）式に示すように変化する。このよう
に、光学素子３８では電極３８Ｂ、３８Ｃ間に電圧を印
加していない状態で、電気光学媒体３８Ａが図４サジタ
ル方向に予め所定のレンズパワーを有しているので、特
開平1-230017号公報等に記載された光学素子と比較し
て、レーザビームの所定方向のビームウエスト位置と光
学素子との距離を全体的に短くする際に電極３８Ｂ、３
８Ｃ間に印加する電圧を低くできると共に、電気光学媒
体３８Ａの内部にレンズパワーが発生するような屈折率
分布を生じさせる必要がないので、生じさせた屈折率分
布と理想的な屈折率分布との差による収差の影響を排除
することができ、大きなレンズパワーでレーザビームを
屈折させる場合にもビームウエスト径が大きくなること
が防止される。
【００５５】一方、光学素子３８のレーザビーム射出側
には１／２波長板３９、光学素子４０が順に配置されて
いる。光学素子３８から射出されたレーザビームは、１
／２波長板３９を透過することによって偏光方向が９０
°回転されて偏光方向が図３矢印Ｓ方向に一致され、光
学素子４０に入射される。光学素子４０は光学素子３８
と同様の構成とされており、円柱を該円柱の軸線に平行
な平面に沿って切断した形状の電気光学媒体４０Ａを備
え、この電気光学媒体４０Ａの平行平面の全面に、各々
電極４０Ｂ、４０Ｃが形成されて構成される。
【００５６】光学素子４０は電気光学媒体４０Ａのレン
ズパワーを有する方向が、メリジオナル平面に沿うよう
に配置されている。従って、光学素子４０は電極４０
Ｂ、４０Ｃ間に印加された電圧の自乗に比例してメリジ
オナル方向の焦点距離ｆVMが変化し、光学素子４０に入
射されたレーザビームは、該レーザビームのメリジオナ
ル平面内でのみ屈折されて射出される。
【００５７】また、光学素子４０のレーザビーム射出側
に配置されたシリンドリカルレンズ４１は、光学素子３
８と同様にレンズパワーを有する方向がサジタル方向に
一致するように配設されている。シリンドリカルレンズ
４１は、レーザビーム入射側の主点（以下、前側主点と
いう）と、前述の光学素子３８のレーザビーム射出側の
主点（以下、後側主点という）と、の間隔ＤS （図３
（Ｂ）参照）が、シリンドリカルレンズ４１のサジタル
方向の焦点距離ｆFSに一致するように配置されている。
【００５８】また、シリンドリカルレンズ４１のレーザ
ビーム射出側に配置されたシリンドリカルレンズ４２
は、光学素子４０と同様にレンズパワーを有する方向が
メリジオナル方向に一致するように配設されている。シ
リンドリカルレンズ４２は、前側主点と光学素子４０の
後側主点との間隔ＤM （図３（Ａ）参照）が、シリンド
リカルレンズ４２のメリジオナル方向の焦点距離ｆFMに
一致するように配置されている。
【００５９】シリンドリカルレンズ４２のレーザビーム
射出側にはレンズ４３が配置されている。シリンドリカ
ルレンズ４２から射出されたレーザビームは、一旦ビー
ムウエストが形成されてビーム径が拡大した後にレンズ
４３に入射され、レンズ４３で平行光束とされてレーザ
ビーム射出装置３２から射出され、ポリゴンミラー４６
に入射される。なお、シリンドリカルレンズ４２とレン
ズ４３との間のレーザビームのビームウエストが形成さ
れる位置には、スペイシャルフィルタ４４が配置されて
いる。
【００６０】スペイシャルフィルタ４４は不透明な板材
にピンホールが穿設されて構成されており、レーザビー
ムの散乱光成分をカットするようになっている。光ビー
ムがＰＬＺＴを透過したときに生じる散乱光成分が無視
できないことは周知の事実であり、例えば「オプトテク
ノロジーと高機能材料」のP274〜P285（1985年 2月25日
発行）等に記載されている。このスペイシャルフィルタ
４４によってレーザビームの散乱光成分がカットされ
る。
【００６１】一方、図２に示すように、駆動制御回路４
７は焦点位置制御装置６２に接続されている。駆動制御
回路４７は焦点位置制御装置６２に主走査方向に沿った
レーザビームの照射位置を表す信号を出力する。焦点位
置制御装置６２は図５に示すように構成されている。す
なわち、駆動制御回路４７から入力された信号は制御部
６８に入力される。制御部６８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及び
ＲＯＭ等がデータバス、アドレスバス等のバスによって
互いに接続されて成るマイクロコンピュータによって構
成されている。この制御部６８には記憶装置７０が接続
されている。
【００６２】本第１実施例のレーザビーム記録装置３０
では、レーザビームをドラム５４に巻付けられた感光材
料に照射したときのレーザビームのメリジオナル方向及
びサジタル方向のビームウエスト位置を、照射位置を主
走査方向に沿って移動させながら順次測定し、図６に示
すようにメリジオナル方向の像面１００及びサジタル方
向の像面１０２を表すデータを予め得ている。
【００６３】そして、主走査方向に沿った各位置におけ
る基準面（感光材料の記録面）に対するサジタル方向の
像面１０２のずれΔＺS を求め、光学素子３８により前
記ずれΔＺS を補正するための補正データを演算し、該
補正データを前記各位置を対応させて第１のテーブルと
して記憶装置７０に記憶している。また、主走査方向に
沿った各位置における基準面（感光材料の記録面）に対
するメリジオナル方向の像面１００のずれΔＺM を求
め、光学素子４０により前記ずれΔＺM を補正するため
の補正データを演算し、該補正データを前記各位置を対
応させて第２のテーブルとして記憶装置７０に記憶して
いる。
【００６４】なお、焦点位置可変光学系から射出された
レーザビームが通過する光学系（レーザビーム射出装置
３２のレンズ４３、走査レンズ５２を含む）の横倍率を
βとすると、焦点位置可変光学系のレーザビーム射出側
に形成されるレーザビームのビームウエスト位置がΔＳ
移動したときに走査レンズ５２から射出されたレーザビ
ームのビームウエスト位置の移動量ΔＳ’は、 ΔＳ’＝ΔＳ・β2 … (10) となる。上述の補正データは、ずれΔＺS 又はΔＺ
M と、（５）（８）（９）及び(10)式と、に基づいて算
出される。一方、焦点位置可変光学系から射出されたレ
ーザビームのビームウエスト径をω’とすると、走査レ
ンズ５２から射出されたレーザビームのビームウエスト
径ω”は、 ω”＝ω’・β … (11) となる。
【００６５】制御部６８の出力側にはデジタルアナログ
変換器（Ｄ／Ａ変換器）７２Ａ、７２Ｂが接続されてい
る。制御部６８は駆動制御装置４７からの信号に基づい
て主走査方向に沿ったレーザビームの照射位置を判断
し、前記記憶装置７０に記憶された第１のテーブルから
前記照射位置に対応する補正データを取り込んでＤ／Ａ
変換器７２Ａに出力すると共に、前記第２のテーブルか
ら照射位置に対応する補正データを取り込んでＤ／Ａ変
換器７２Ｂに出力する。
【００６６】Ｄ／Ａ変換器７２Ａの出力端には増幅回路
７４Ａ、光学素子３８の電極３８Ｂが順次接続されてい
る。なお、電極３８Ｃは接地されている。制御部６８か
ら出力された補正データは、Ｄ／Ａ変換器７２Ａで前記
補正データの値に応じた電圧レベルのアナログ信号に変
換され、増幅回路７４Ａで増幅され昇圧されて電極３８
Ｂに供給される。従って、電極３８Ｂ、３８Ｃ間には制
御部６８から出力された補正データの大きさに応じたレ
ベルの電圧が印加されることになる。なお、Ｄ／Ａ変換
器７２Ｂの出力端にも上記と同様に増幅回路７４Ｂ、電
極４０Ｂが順次接続されると共に電極４０Ｃが接地され
ており、上記と同様に電極４０Ｂ、４０Ｃ間に電圧が印
加される。
【００６７】次に本第１実施例の作用を説明する。半導
体レーザ３４から射出されたレーザビームは、コリメー
タレンズ３６、光学素子３８、１／２波長板３９、光学
素子４０、シリンドリカルレンズ４１、４２、スペイシ
ャルフィルタ４４、レンズ４３を順次透過してレーザビ
ーム射出装置３２から射出される。
【００６８】レーザビーム射出装置３２から射出された
記録用レーザビームは、同期用レーザビームと共にポリ
ゴンミラー４６によって主走査方向に沿って偏向され、
感光材料の記録面を走査される。また、同期用レーザビ
ームはリニアエンコーダ５８の受光面上を走査される。
この走査によりリニアエンコーダ５８の透明部を透過し
たレーザビームが図示しない光電変換器で受光され、光
電変換器から駆動制御回路４７にパルス信号が入力され
る。駆動制御回路４７では主走査方向に沿ったレーザビ
ームの照射位置を表す信号を焦点位置制御回路６２の制
御部６８へ出力する。
【００６９】制御部６８では入力された信号に基づい
て、主走査方向に沿ったレーザビームの照射位置の移動
に応じて、対応する補正データを第１のテーブル及び第
２のテーブルから順次取り込んで、Ｄ／Ａ変換器７２
Ａ、７２Ｂへ出力する。これにより、光学素子３８の電
極３８Ｂ、３８Ｃ間にはＤ／Ａ変換器７２Ａ、増幅回路
７４Ａを介して前記第１のテーブルから取り込んだ補正
データに応じたレベルの電圧が印加され、光学素子４０
の電極４０Ｂ、４０Ｃ間にはＤ／Ａ変換器７２Ｂ、増幅
回路７４Ｂを介して前記第２のテーブルから取り込んだ
補正データに応じたレベルの電圧が印加される。
【００７０】光学素子３８の電極３８Ｂ、３８Ｃ間に電
圧が印加された場合、光学素子３０の電気光学媒質３８
Ａには印加された電圧の値に応じた一様な電界が加わ
る。光学素子３８の電気光学媒体３８Ａを形成するＰＬ
ＺＴは二次電気光学係数（カー係数）Ｒ33の符号が正で
ある。従って、（８）式からも明らかなように、前記電
圧の印加により電気光学媒体３８Ａのレンズパワーを有
する方向の屈折率は印加電圧の自乗に比例して低下し、
レンズパワーが低下（焦点距離ｆVSが伸長）されること
になる。
【００７１】ところで、レーザビーム射出装置３２にお
いて、半導体レーザ３４から射出されたレーザビーム
は、光学素子３８及びシリンドリカルレンズ４１によっ
てサジタル平面内で屈折されるが、前述のように、光学
素子３８及びシリンドリカルレンズ４１は、光学素子３
８の後側主点とシリンドリカルレンズ４１の前側主点と
の間隔ＤS が、シリンドリカルレンズ４１のサジタル方
向の焦点距離ｆFSに一致するように配置されているの
で、光学素子３８及びシリンドリカルレンズ４１から成
る光学系におけるサジタル方向の焦点距離ｆCS、サジタ
ル方向の焦点位置、サジタル方向のビームウエスト径ω
S ’及びサジタル方向の焦点位置（ビームウエスト位
置）の変化量ΔＳS について前述の（２）〜（５）式が
各々成立することになる。
【００７２】これにより、レーザビーム射出装置３２か
ら射出されてドラム５４に照射されるレーザビームのサ
ジタル方向のビームウエスト位置は、光学素子３８の電
極３８Ｂ、３８Ｃ間に印加された電圧が高くなるに従っ
て伸長される光学素子３８の焦点距離ｆVSに応じて
（５）及び(10)式に従って移動することになる。一方、
（４）式から明らかなように、光学素子３８の焦点距離
ｆVSが変化しても焦点位置可変光学系から射出されたレ
ーザビームのサジタル方向のビームウエスト径ωS' が
変化しないので、(11)式からも明らかなようにドラム５
４に照射されるレーザビームのサジタル方向のビームウ
エスト径ωS " は一定となる。
【００７３】前述のように、焦点位置制御回路６２では
駆動制御回路４７から出力される信号に基づいて第１の
テーブルから補正データを取込み、取り込んだ補正デー
タをアナログ信号に変換し、増幅して光学素子３８の電
極３８Ｂ、３８Ｃ間に印加するので、ドラム５４に照射
されるレーザビームは、主走査方向の一端から他端に亘
り、ずれΔＺS が実質的に「０」とされ、サジタル方向
の像面１０２がドラム５４に巻き付けられた感光材料の
記録面に一致されることになる。
【００７４】一方、光学素子４０の電極４０Ｂ、４０Ｃ
間に電圧が印加された場合にも、電気光学媒体４０Ａの
レンズパワーを有する方向の屈折率が印加電圧の自乗に
比例して低下し、レンズパワーが低下（焦点距離ｆVMが
伸長）される。レーザビーム射出装置３２の光学素子４
０及びシリンドリカルレンズ４２についても、光学素子
４０の後側主点とシリンドリカルレンズ４２の前側主点
との間隔ＤM が、シリンドリカルレンズ４２のメリジオ
ナル方向の焦点距離ｆFMに一致するように配置されてい
るので、光学素子４０及びシリンドリカルレンズ４２か
ら成る光学系におけるメリジオナル方向の焦点距離
ｆCM、焦点位置、ビームウエスト径ωM ’及び焦点位置
（ビームウエスト位置）の変化量ΔＳM について前述の
（２）〜（５）式が各々成立する。
【００７５】これにより、レーザビーム射出装置３２か
ら射出されてドラム５４に照射されるレーザビームのメ
リジオナル方向のビームウエスト位置は、光学素子４０
の電極４０Ｂ、４０Ｃ間に印加された電圧が高くなるに
従って伸長される光学素子４０の焦点距離ｆVMに応じて
（５）(10)式に従って移動することになる。一方、
（４）式より明らかなように、光学素子４０の焦点距離
ｆVMが変化しても焦点位置可変光学系から射出されたレ
ーザビームのメリジオナル方向のビームウエスト径
ωM ' が変化しないので、(11)式からも明らかなように
ドラム５４に照射されるメリジオナル方向のビームウエ
スト径ωM " は一定となる。
【００７６】前述のように、焦点位置制御回路６２では
駆動制御回路４７から出力される信号に基づいて第２の
テーブルから補正データを取込み、取り込んだ補正デー
タをアナログ信号に変換し、増幅して光学素子４０の電
極４０Ａ、４０Ｂ間に印加するので、ドラム５４に照射
されるレーザビームは、主走査方向の一端から他端に亘
り、ずれΔＺM が実質的に「０」とされ、メリジオナル
方向の像面１００がドラム５４に巻き付けられた感光材
料の記録面に一致されることになる。
【００７７】このように、ｆ・θレンズ５２に入射され
たレーザビームは、光学素子３８、４０の焦点距離の変
化によってビームウエスト位置が移動され、この移動に
よって走査方向の一端から他端に亘ってレーザビームの
メリジオナル方向及びサジタル方向のビームウエスト位
置が常に感光材料の記録面に一致されることになる。ま
た、光学素子３８、４０の焦点距離の変化に拘わらずレ
ーザビームのビームウエスト径は変化しない。従って、
感光材料に記録される画像が部分的に不鮮明になる等の
不都合が生ずることはなく、高品質の画像が得られる。
【００７８】なお、上記では間隔ＤS をシリンドリカル
レンズ４１の焦点距離ｆFSに、間隔ＤM をシリンドリカ
ルレンズ４２の焦点距離ｆFMに、各々一致させた場合を
例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、完全に一致させなくてもも近い値であれば、焦点距
離ｆFS、ｆFMの変化に伴うビームウエスト径ωS ”、ω
M ”の変化を抑制することができることは言うまでもな
い。
【００７９】また、上記では予め像面のずれΔＺS 及び
ΔＺM を測定して補正データを求め該補正データに基づ
いて焦点距離可変レンズ系の焦点距離を変化させるよう
にしていたが、ビームウエスト位置は周囲温度の変化に
よる各レンズ等の位置、特性の変化に応じて変動するの
で、温度センサ等の検出手段によって周囲温度を測定
し、焦点距離可変レンズ系の焦点距離（本実施例では光
学素子３８に印加する電圧）を更に補正するようにして
もよい。
【００８０】〔第２実施例〕次に本発明の第２実施例に
ついて説明する。なお、本第２実施例は、レーザビーム
射出装置３２以外は第１実施例と同一の構成であるの
で、レーザビーム射出装置３２以外の部分には同一の符
号を付し、説明を省略する。
【００８１】図７に示すように、本第２実施例に係るレ
ーザビーム射出装置３２は、シリンドリカルレンズ４
１、４２に代えて、固定焦点レンズ系として単一の回転
対称レンズ８０が設けられている。これにより、焦点位
置可変光学系の構成が簡単になり、装置の信頼性が向上
すると共にコストを低減することができる。ところで、
上記構成では光学素子３８の後側主点の位置と光学素子
４０の後側主点の位置とを一致させることはできないの
で、光学素子３８の後側主点とレンズ８０の前側主点と
の間隔ＤS 、及び光学素子４０の後側主点とレンズ８０
の前側主点との間隔ＤM が各々レンズ８０の焦点距離ｆ
F に一致するように光学素子３８、４０及びレンズ８０
を配置することは不可能である。
【００８２】このため本第２実施例では少なくとも次の
（12）式を満足し、かつ間隔ＤS と焦点距離ｆF との
差、及び間隔ＤM と焦点距離ｆF との差、が各々所定値
以下になるようにレンズ８０を配置している。
【００８３】 ＭＩＮ〔ＤS ，ＤM 〕≦ｆF ≦ＭＡＸ〔ＤS ，ＤM 〕 …（12） なお、本第２実施例では図７に示すようにＤM ＜ＤS で
あるので、上記の(12)式は、 ＤM ≦ｆF ≦ＤS となる。
【００８４】ところで、間隔ＤS と焦点距離ｆF との差
及び間隔ＤM と焦点距離ｆF との差を各々小さくするた
めには、まず光学素子３８と光学素子４０の間隔をなる
べく小さくすることが重要である。また、間隔ＤS 及び
間隔ＤM と焦点距離ｆF との差を、具体的にどの程度の
値に設定するかについては、例えば間隔ＤS と焦点距離
ｆF との差、及び間隔ＤM と焦点距離ｆF との差が各々
等しくなるように、レンズ８０を配置することができ
る。この場合には、光学素子３８の焦点距離ｆVS、光学
素子４０の焦点距離ｆVMを各々変化させた場合に、サジ
タル方向のビームウエスト径ωS " 及びメリジオナル方
向のビームウエスト径ωM " の一方が大きく変化するこ
とが抑制される、という効果が得られる。
【００８５】また、レーザビームを走査させて画像を記
録する際に、例えば主走査方向の記録密度と副走査方向
の記録密度とが異なっている等の場合には、ビームウエ
スト径の変化に対する画質低下の度合いが主走査方向と
副走査方向とで異なり、照射するレーザビームのビーム
ウエスト径に対する許容誤差が主走査方向と副走査方向
とで異なっていることがある。このような場合には、許
容誤差の小さい方向に対応する間隔Ｄが他方の間隔Ｄと
比較して、焦点距離ｆF により近い値となるか或いは焦
点距離ｆF に一致するように、光学素子３８、４０及び
レンズ８０を配置することが好ましい。
【００８６】例えば副走査方向の記録密度が低くビーム
ウエスト径の変化に対する許容誤差が小さい場合には、
副走査方向（本実施例ではサジタル方向）に対応する間
隔Ｄ S が、間隔ＤM と比較して焦点距離ｆF により近い
値となるか、或いは焦点距離ｆF に一致するように、光
学素子３８、４０及びレンズ８０を配置することが好ま
しい。これにより、ビームウエスト径の変化による濃度
のむら等が目立ちにくくなりるので、画質の低下を抑制
することができる。
【００８７】なお、本発明に係る焦点距離可変レンズ系
を構成する好ましいレンズとしての、一対の平行平面を
備え所定方向にレンズパワーを有するように形成された
電気光学効果を有する電気光学媒体と、該電気光学媒体
内部の前記一対の平行平面間に一様な電界が加わるよう
に前記一対の平行平面の各々に設けられた電極と、を備
えた光学素子は、図４に示した光学素子３８に限定され
るものではない。一例として図８（Ａ）に示す光学素子
２０では、電気光学媒体２０Ａの形状が、所謂ロッドレ
ンズのように平行平面の形状が円形とされた円柱状とさ
れており、図８の矢印Ｙ方向にレンズパワーを有してい
る。従って、図８矢印Ｚ方向に沿って光ビームが入射さ
れた場合、該光ビームは矢印Ｙと矢印Ｚを含む所定平面
内で屈折される。また、電気光学媒体２０の円柱状の両
底面には、その全面に電極２０Ｂ、２０Ｃが設けられて
いる。従って、電極２０Ｂ、２０Ｃ間に電圧を印加する
と両底面間に一様な電界が加わり、電圧の大きさを変化
させることにより、前記光ビームの前記所定平面内での
集光位置を変更することができる。
【００８８】また、図８（Ｂ）に示す光学素子２２で
は、電気光学媒体２２Ａの形状が、平行平面の形状が楕
円とされた楕円柱状とされており、光学素子２２の電気
光学媒体２２Ａと同様に図８の矢印Ｙ方向にレンズパワ
ーを有している。また、楕円柱状の両底面には全面に電
極２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。従って、電極２２
Ｂ、２２Ｃ間に電圧を印加すると両底面間に一様な電界
が加わり、電圧の大きさを変化させることにより、前記
光ビームの前記所定平面内での集光位置を変更すること
ができる。
【００８９】また、図８（Ｃ）に示す光学素子２４で
は、電気光学媒体２４Ａの平行平面の形状がフレネルレ
ンズの断面のような形状とされており、前記電気光学媒
体２４Ａはこの平行平面を底面とする柱状とされてい
る。このため、電気光学媒体２４は、上記と同様に図８
の矢印Ｙ方向にレンズパワーを有している。また、両底
面には全面に電極２４Ｂ、２４Ｃが設けられている。従
って、電極２４Ｂ、２４Ｃ間に電圧を印加すると両底面
間に一様な電界が加わり、前記電圧の大きさを変化させ
ることにより、前記光ビームの前記所定平面内での集光
位置を変更することができる。
【００９０】更に、上記では光源として半導体レーザを
用い、光ビ、ムとして半導体レーザから射出されたレー
ザビームを適用した例を説明したが、レーザビームを射
出する光源としては他にＨｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒレーザ
等の気体レーザを用いることができ、気体レーザから射
出されたレーザビームをＡＯＭ、ＥＯＭ等の変調器を用
いて変調するようにしてもよい。また、光源としてＬＥ
Ｄを用い、光ビームとしてＬＥＤから射出された光ビー
ムを用いてもよい。
【００９１】また、上記ではレーザビーム記録装置とし
て、感光材料に直接レーザビームを照射して画像を記録
する装置を例に説明したが、例えば予め帯電された感光
体ドラムに静電潜像を記録する等のように電子写真方式
で画像を記録する際の光源としてのレーザビーム記録装
置に本発明を適用することも可能であることは言うまで
もない。
【００９２】更に、上記では光ビーム走査装置としてレ
ーザビーム記録装置を例に説明したが、本発明は、レー
ザビーム等の光ビームを用いて画像等の読取りを行う光
ビーム読取装置に適用することも可能である。
【００９３】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、焦点距離可変レンズ系と固定焦点レンズ系とを含ん
で焦点位置可変光学系を構成し、焦点距離可変レンズ系
の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固定焦点レン
ズ系の焦点距離可変レンズ系側に位置する主点と、の間
隔が、固定焦点レンズ系の焦点距離に略一致するように
焦点距離可変レンズ系及び固定焦点レンズ系を配置した
ので、入射した光ビームの焦点位置におけるビーム径を
殆ど変化させることなく焦点位置の移動のみを行うこと
ができる、という優れた効果が得られる。
【００９４】請求項２記載の発明は、第１及び第２の焦
点距離可変レンズ系と、第１及び第２の固定焦点レンズ
系と、を含んで焦点位置可変光学系を構成し、第１の焦
点距離可変レンズ系の第１の固定焦点レンズ系側に位置
する主点と、第１の固定焦点レンズ系の第１の焦点距離
可変レンズ系側に位置する主点と、の間隔が、第１の固
定焦点レンズ系の焦点距離に略一致するように第１の焦
点距離可変レンズ系及び第１の固定焦点レンズ系を配置
し、かつ第２の焦点距離可変レンズ系の第２の固定焦点
レンズ系側に位置する主点と、第２の固定焦点レンズ系
の第２の焦点距離可変レンズ系側に位置する主点と、の
間隔が、第２の固定焦点レンズ系の焦点距離に略一致す
るように第２の焦点距離可変レンズ系及び第２の固定焦
点レンズ系を配置したので、光ビームのビームウエスト
径を変化させることなく光ビームの第１の所定方向及び
第２の所定方向に沿ったビームウエスト位置を独立に移
動させることができる、という優れた効果が得られる。
【００９５】請求項３記載の発明は、第１及び第２の焦
点距離可変レンズ系と、単一の固定焦点レンズ系と、を
含んで焦点位置可変光学系を構成し、第１の焦点距離可
変レンズ系の固定焦点レンズ系側に位置する主点と、固
定焦点レンズ系の前記主点と、の間隔、及び第２の焦点
距離可変レンズ系の固定焦点レンズ系側に位置する主点
と、固定焦点レンズ系の前記主点と、の間隔が、各々固
定焦点レンズ系の焦点距離に対し差が所定値以下となる
ように配置したので、入射された光ビームの第１の所定
方向及び第２の所定方向に沿ったビームウエスト位置を
独立に移動させることができ、焦点位置可変光学系の構
成を簡単にすることができると共に、第１の所定方向及
び第２の所定方向に沿ったビーム径の変化を各々小さく
抑えることができる、という優れた効果が得られる。
【００９６】請求項５記載の発明では、光ビームの光路
上に請求項４記載の焦点位置可変光学系を配置し、被照
射体上を走査される光ビームのビームウエスト位置が被
照射面に略一致するように焦点位置可変光学系の焦点距
離可変レンズ系の焦点距離を制御するようにしたので、
被照射体に略一定のビーム径の光ビームを照射すること
ができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の作用を説明するた
めの光学系の構成を示す説明図である。
【図２】レーザビーム記録装置の概略構成を示す斜視図
である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は第１実施例に係るレーザビ
ーム射出装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】焦点距離可変レンズ系としての光学素子の一例
を示す斜視図である。
【図５】焦点位置制御装置の概略構成を示すブロック図
である。
【図６】メリジオナル方向及びサジタル方向の像面、非
点隔差及びオフセットを説明するための概念図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は第２実施例に係るレーザビ
ーム射出装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】（Ａ）乃至（Ｃ）は光学素子の他の例を示す斜
視図である。
【符号の説明】
１０ 光学系 ３０ レーザビーム記録装置 ３２ レーザビーム射出装置 ３４ 半導体レーザ ３８ 光学素子 ４０ 光学素子 ４１ シリンドリカルレンズ ４２ シリンドリカルレンズ ６２ 焦点位置制御装置 ８０ レンズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 焦点距離が変更可能な焦点距離可変レン
    ズ系と、 焦点距離が一定の固定焦点レンズ系と、 を含み、 前記焦点距離可変レンズ系の前記固定焦点レンズ系側に
    位置する主点と、固定焦点レンズ系の焦点距離可変レン
    ズ系側に位置する主点と、の間隔が、固定焦点レンズ系
    の焦点距離に略一致するように焦点距離可変レンズ系及
    び固定焦点レンズ系が配置されている、 ことを特徴とする焦点位置可変光学系。
  2. 【請求項２】 第１の所定方向にレンズパワーを有し焦
    点距離が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、 前記第１の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパ
    ワーを有し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レ
    ンズ系と、 第１の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離が一定の
    第１の固定焦点レンズ系と、 前記第２の所定方向にレンズパワーを有し焦点距離が一
    定の第２の固定焦点レンズ系と、 を含み、 前記第１の焦点距離可変レンズ系の前記第１の固定焦点
    レンズ系側に位置する主点と、第１の固定焦点レンズ系
    の第１の焦点距離可変レンズ系側に位置する主点と、の
    間隔が、第１の固定焦点レンズ系の焦点距離に略一致す
    るように第１の焦点距離可変レンズ系及び第１の固定焦
    点レンズ系が配置され、かつ前記第２の焦点距離可変レ
    ンズ系の前記第２の固定焦点レンズ系側に位置する主点
    と、第２の固定焦点レンズ系の第２の焦点距離可変レン
    ズ系側に位置する主点と、の間隔が、第２の固定焦点レ
    ンズ系の焦点距離に略一致するように第２の焦点距離可
    変レンズ系及び第２の固定焦点レンズ系が配置されてい
    る、ことを特徴とする焦点位置可変光学系。
  3. 【請求項３】 第１の所定方向にレンズパワーを有し焦
    点距離が変更可能な第１の焦点距離可変レンズ系と、 前記第１の所定方向と異なる第２の所定方向にレンズパ
    ワーを有し焦点距離が変更可能な第２の焦点距離可変レ
    ンズ系と、 前記第１の所定方向及び前記第２の所定方向に各々レン
    ズパワーを有し焦点距離が一定でかつ一方の主点側に前
    記第１の焦点距離可変レンズ系及び前記第２の焦点距離
    可変レンズ系が位置するように配置された固定焦点レン
    ズ系と、 を含み、 第１の焦点距離可変レンズ系の前記固定焦点レンズ系側
    に位置する主点と、固定焦点レンズ系の前記主点と、の
    間隔、及び第２の焦点距離可変レンズ系の固定焦点レン
    ズ系側に位置する主点と、固定焦点レンズ系の前記主点
    と、の間隔が、各々固定焦点レンズ系の焦点距離に対し
    差が所定値以下となるように前記各レンズ系が配置され
    ている、 ことを特徴とする焦点位置可変光学系。
  4. 【請求項４】 前記焦点距離可変レンズ系からみて前記
    固定焦点レンズ系が光ビームの光路上に少なくとも１つ
    存在する集光点又は発散点の側に位置するように、前記
    各レンズ系が光ビームの光路上に配置されていることを
    特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の焦
    点位置可変光学系。
  5. 【請求項５】 光源から射出された光ビームを、走査レ
    ンズを備えた走査光学系により被照射体上に走査する光
    ビーム走査装置であって、 光ビームの光路上に配置された請求項１乃至請求項３の
    何れか１項記載の焦点位置可変光学系と、 前記被照射体上を走査される光ビームのビームウエスト
    位置が被照射面に略一致するように前記焦点位置可変光
    学系の焦点距離可変レンズ系の焦点距離を制御する制御
    手段と、 を備えたことを特徴とする光ビーム走査装置。
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