JPH0727125B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH0727125B2 JPH0727125B2 JP61117227A JP11722786A JPH0727125B2 JP H0727125 B2 JPH0727125 B2 JP H0727125B2 JP 61117227 A JP61117227 A JP 61117227A JP 11722786 A JP11722786 A JP 11722786A JP H0727125 B2 JPH0727125 B2 JP H0727125B2
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- light beam
- curvature
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
- H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
- H04N1/1135—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ビームによる走査を行なう光走査装置に関
するものである。
するものである。
光ビームを用いた走査装置において、光ビームの偏向装
置として回転多面鏡等その偏向面が回転軸に対して倒れ
得るものを用いる場合、この面の倒れによって光ビーム
が走査方向と垂直な方向にずれ、走査線のピッチむらを
生じる。
置として回転多面鏡等その偏向面が回転軸に対して倒れ
得るものを用いる場合、この面の倒れによって光ビーム
が走査方向と垂直な方向にずれ、走査線のピッチむらを
生じる。
これを補正するために、走査方向と垂直な面内では偏向
面と被走査面（像面）とが共役関係となるような結像光
学系を用いることは例えば特公昭52−28666号等により
よく知られている。
面と被走査面（像面）とが共役関係となるような結像光
学系を用いることは例えば特公昭52−28666号等により
よく知られている。
一方、上記光学系には、走査方向面内において光ビーム
が被走査面上を等速度走査するよう適当な歪曲収差を発
生させると共に上記被走査面上の光ビームの大きさが走
査点によらず均一となれるよう像面のわん曲を補正する
という機能が要求される。
が被走査面上を等速度走査するよう適当な歪曲収差を発
生させると共に上記被走査面上の光ビームの大きさが走
査点によらず均一となれるよう像面のわん曲を補正する
という機能が要求される。
上記のような走査方向の特性と、これに垂直な方向の特
性を持たせるには、両方向でパワーの異なる光学系が必
要となり多くの場合、シリンドリカルレンズやトーリッ
ク面レンズが用いられる。
性を持たせるには、両方向でパワーの異なる光学系が必
要となり多くの場合、シリンドリカルレンズやトーリッ
ク面レンズが用いられる。
このような光学系において、装置をコンパクトにするた
めにはレンズ枚数を少なくすると共に、光ビームの偏向
角を大きくすることが望ましい。
めにはレンズ枚数を少なくすると共に、光ビームの偏向
角を大きくすることが望ましい。
レンズ枚数を少なくシンプルにした光学系としては、母
線が互いに直交する２つのシリンドリカルレンズで構成
したもの（特開昭55−15131号）や球面レンズと長尺シ
リンドリカルレンズで構成したもの（特開昭58−93021
号）等が知られている。
線が互いに直交する２つのシリンドリカルレンズで構成
したもの（特開昭55−15131号）や球面レンズと長尺シ
リンドリカルレンズで構成したもの（特開昭58−93021
号）等が知られている。
上記のような従来の光学系は構成はシンプルであるが、
偏向角が±20°〜±25°程度の比較的小さいものであっ
た。
偏向角が±20°〜±25°程度の比較的小さいものであっ
た。
光学系のコンパクト化を図るために、偏向角の拡大（±
40°〜±50°）を実現するには、従来の光学系では次の
ような問題がある。
40°〜±50°）を実現するには、従来の光学系では次の
ような問題がある。
偏向光学系に要求される性能の内、従来においては像面
わん曲と歪曲収差は単レンズ又は１つの組レンズで補正
され、偏向装置の面倒れの補正は長尺のシリンドリカル
レンズで行なわれている。あるいは、上記３つの補正を
トーリックレンズ等を含め１つの組レンズ（２〜５枚）
で行なわれている。
わん曲と歪曲収差は単レンズ又は１つの組レンズで補正
され、偏向装置の面倒れの補正は長尺のシリンドリカル
レンズで行なわれている。あるいは、上記３つの補正を
トーリックレンズ等を含め１つの組レンズ（２〜５枚）
で行なわれている。
まず、前者の場合、球面単レンズで像面のわん曲と歪曲
収差を共に補正するには難点がある。すなわち偏向角が
小さい場合、両収差の発生量は小さく問題とはならない
が、偏向角を大きくすると両収差とも大きく発生し、球
面単レンズで両収差を共に補正することが不可能とな
る。さらに、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズは、
副走査方向像面の像面わん曲を発生し、偏向角の増大と
共に像面わん曲が急激に増大し許容できない量となる。
シリンドリカルレンズによる像面わん曲の様子を第３図
に示す。
収差を共に補正するには難点がある。すなわち偏向角が
小さい場合、両収差の発生量は小さく問題とはならない
が、偏向角を大きくすると両収差とも大きく発生し、球
面単レンズで両収差を共に補正することが不可能とな
る。さらに、面倒れ補正用のシリンドリカルレンズは、
副走査方向像面の像面わん曲を発生し、偏向角の増大と
共に像面わん曲が急激に増大し許容できない量となる。
シリンドリカルレンズによる像面わん曲の様子を第３図
に示す。
第３図において、９は走査の中央でシリンドリカルレン
ズ11に垂直に入射する光ビームであり、破線で示す10は
走査の端でシリンドリカルレンズ11に斜めに入射する光
ビームを示す。光ビーム10は、角度Θでｃ（Θ）の距
離に集束され、像面のわん曲が発生する。このわん曲量
は、Θが大きい程急激に増大する。
ズ11に垂直に入射する光ビームであり、破線で示す10は
走査の端でシリンドリカルレンズ11に斜めに入射する光
ビームを示す。光ビーム10は、角度Θでｃ（Θ）の距
離に集束され、像面のわん曲が発生する。このわん曲量
は、Θが大きい程急激に増大する。
後者の場合、レンズ枚数が増す場合が多く、レンズ群が
偏向装置寄りに配置されるため、面倒れ補正を充分に行
なうことができない。
偏向装置寄りに配置されるため、面倒れ補正を充分に行
なうことができない。
このように従来の技術ではレンズ枚数を小なく構成をシ
ンプルにしながら、偏向角をを広くすることは困難で、
光学系のコンパクト化ができないという問題点があっ
た。
ンプルにしながら、偏向角をを広くすることは困難で、
光学系のコンパクト化ができないという問題点があっ
た。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、シンプルな構成
で広偏向角の光学系を実現し、コンパクトな光走査装置
を提供することにある。
で広偏向角の光学系を実現し、コンパクトな光走査装置
を提供することにある。
上記目的は、光ビーム発生装置と、光ビームの走査を行
なわせる偏向装置と、屈折力の異なる主軸と副軸を有し
上記発生装置からの光ビーム上記偏向装置による光ビー
ムの走査平面と平行な線像の形で上記偏向装置上に収束
する第１の光学系と、 上記偏向装置からの光ビームを収束させる屈折力を有す
る球面で構成された第２の屈折光学系と、 上記走査平面に平行な方向と垂直な方向とで異なるパワ
ーを有する凹面反射鏡とから成り、 該凹面反射鏡は、上記走査平面と平行な断面内では比較
的大きい曲率半径の円弧であり、該円弧の頂点から光軸
上上記偏向装置方向に円弧の曲率半径より小さい距離だ
け離れた点で光軸と垂直に交わる直線を回転軸として上
記円弧を回転させたような形状の反射面を有する、こと
で達成される。
なわせる偏向装置と、屈折力の異なる主軸と副軸を有し
上記発生装置からの光ビーム上記偏向装置による光ビー
ムの走査平面と平行な線像の形で上記偏向装置上に収束
する第１の光学系と、 上記偏向装置からの光ビームを収束させる屈折力を有す
る球面で構成された第２の屈折光学系と、 上記走査平面に平行な方向と垂直な方向とで異なるパワ
ーを有する凹面反射鏡とから成り、 該凹面反射鏡は、上記走査平面と平行な断面内では比較
的大きい曲率半径の円弧であり、該円弧の頂点から光軸
上上記偏向装置方向に円弧の曲率半径より小さい距離だ
け離れた点で光軸と垂直に交わる直線を回転軸として上
記円弧を回転させたような形状の反射面を有する、こと
で達成される。
次に本発明を構成する各要素の作用について説明する。
偏向装置の次に置かれる球面レンズは、光ビームを集束
させる作用を行ない、主として走査方向の像面わん曲の
補正を行なう。
させる作用を行ない、主として走査方向の像面わん曲の
補正を行なう。
トーリック形状反射鏡は、光ビームが走査により形成す
る平面（以下走査面という）内では円弧状で、これによ
り歪曲収差を補正する作用を行なう。
る平面（以下走査面という）内では円弧状で、これによ
り歪曲収差を補正する作用を行なう。
ここで球面反射鏡は、後述するように像面のわん曲をほ
とんど変化させずに歪曲収差だけを補正できる。この作
用によって、歪曲収差と像面のわん曲を補正可能とな
る。
とんど変化させずに歪曲収差だけを補正できる。この作
用によって、歪曲収差と像面のわん曲を補正可能とな
る。
上記反射鏡は、走査面に垂直な断面では偏向装置の反射
面と被走査面とが共役になるよう、走査面内の円弧とは
異なる曲率を持ち、偏向面の倒れ補正を実現している。
面と被走査面とが共役になるよう、走査面内の円弧とは
異なる曲率を持ち、偏向面の倒れ補正を実現している。
また、前述のシリンドリカルレンズで問題であった走査
面に垂直な方向の像面のわん曲は、後述するように本ト
ーリック形状反射鏡ではほとんど発生しない。
面に垂直な方向の像面のわん曲は、後述するように本ト
ーリック形状反射鏡ではほとんど発生しない。
これによって、像面のわん曲を気にすることなく、面倒
れの補正が可能となった。
れの補正が可能となった。
以下、実施例に従って詳細に説明する。
第１図に本発明の一実施例を示す。
まず、本発明実施例の構成について説明する。本実施例
は、光源１、結合レンズ２、シリンドリカルレンズ３、
偏向装置４、球面レンズ５、トーリック面反射鏡６、半
透平面鏡７、感光ドラム８により構成される。
は、光源１、結合レンズ２、シリンドリカルレンズ３、
偏向装置４、球面レンズ５、トーリック面反射鏡６、半
透平面鏡７、感光ドラム８により構成される。
光源１を出た光ビームはシリンドリカルレンズ３により
偏向装置４の反射面上に線像を結ぶ。偏向装置４で反射
された光ビームは球面レンズ５を通過後、半透平面鏡７
を通過、トーリック形状反射鏡６で反射後、再度半透平
面鏡７にもどり反射されて感光ドラム８に達する。感光
ドラム８の面上が被走査面であり、ここで光ビームは一
点に集束される。
偏向装置４の反射面上に線像を結ぶ。偏向装置４で反射
された光ビームは球面レンズ５を通過後、半透平面鏡７
を通過、トーリック形状反射鏡６で反射後、再度半透平
面鏡７にもどり反射されて感光ドラム８に達する。感光
ドラム８の面上が被走査面であり、ここで光ビームは一
点に集束される。
次に、本実施例の動作につてい説明する。
結合レンズ２は、光源から発散する光ビームをコリメー
トし、平行光束に近い集束ビームとする作用を持つ。
トし、平行光束に近い集束ビームとする作用を持つ。
シリンドリカルレンズ３は、偏向装置４により走査され
る光ビームにより形成される平面に垂直な断面でパワー
を持ち、光ビームをこの方向にのみ集束して、偏向装置
４の反射面上で走査面と平行な線像を結ばせるものであ
る。
る光ビームにより形成される平面に垂直な断面でパワー
を持ち、光ビームをこの方向にのみ集束して、偏向装置
４の反射面上で走査面と平行な線像を結ばせるものであ
る。
偏向装置４は、多角柱状の鏡面から成り、角柱の軸を回
転軸として等速回転を行なうことにより鏡面で反射され
る光ビームの反射角を時間と共に変化させ、光ビームの
偏向、走査を行なわせるものである。光ビームの偏向角
は±48°である。
転軸として等速回転を行なうことにより鏡面で反射され
る光ビームの反射角を時間と共に変化させ、光ビームの
偏向、走査を行なわせるものである。光ビームの偏向角
は±48°である。
本回転軸は上記走査面に垂直で、上記光源１からの入射
光ビームの経路は、走査面と同一面内にある。
光ビームの経路は、走査面と同一面内にある。
球面レンズ５は、軸対称の球面レンズで、その光軸は上
記走査面内にあり光ビームの走査面内で走査のほぼ中央
の光ビームに一致するよう設置され、偏向装置４で反射
させた光ビームを集束させる作用を行なう。
記走査面内にあり光ビームの走査面内で走査のほぼ中央
の光ビームに一致するよう設置され、偏向装置４で反射
させた光ビームを集束させる作用を行なう。
トーリック面反射鏡６は、その光軸は球面レンズ５の光
軸上に配置され、球面レンズ５を通過した光ビームをさ
らに集束し、感光ドラム８の面上で一点に集束される作
用を行なうもので、次のような形状を有する。上記走査
平面内では比較的曲率半径の大きい円弧であり、これを
母線として同じく走査平面内で円弧の頂点から光軸方向
に円弧の曲率半径に比べ小さい距離だけ離れた点で光軸
と垂直に交わる直線を回転軸として回転させたような形
状の反射面である。
軸上に配置され、球面レンズ５を通過した光ビームをさ
らに集束し、感光ドラム８の面上で一点に集束される作
用を行なうもので、次のような形状を有する。上記走査
平面内では比較的曲率半径の大きい円弧であり、これを
母線として同じく走査平面内で円弧の頂点から光軸方向
に円弧の曲率半径に比べ小さい距離だけ離れた点で光軸
と垂直に交わる直線を回転軸として回転させたような形
状の反射面である。
本反射鏡６は、主として球面レンズ５による残留歪曲収
差を補正すると共に、走査平面と垂直な面内では、偏向
装置４の反射面とドラム面とを光学的共役関係にして、
発散する光ビームをドラム８の面上に収束すると共に偏
向装置４の面倒れを補正する作用を行なうものである。
このため、本反射鏡の走査と垂直な方向の曲率半径は走
査方向の曲率半径より小さくする必要がある。
差を補正すると共に、走査平面と垂直な面内では、偏向
装置４の反射面とドラム面とを光学的共役関係にして、
発散する光ビームをドラム８の面上に収束すると共に偏
向装置４の面倒れを補正する作用を行なうものである。
このため、本反射鏡の走査と垂直な方向の曲率半径は走
査方向の曲率半径より小さくする必要がある。
半透平面鏡７は、球面レンズ５からの光ビームを通過さ
せトーリック反射鏡６に通すと共に反射鏡６で反射され
た光ビームを球面レンズ５を通過後の光ビームの走査に
より形成される走査平面の外に反射する作用を行なうよ
う上記走査平面に対し傾けて取付けられる。
せトーリック反射鏡６に通すと共に反射鏡６で反射され
た光ビームを球面レンズ５を通過後の光ビームの走査に
より形成される走査平面の外に反射する作用を行なうよ
う上記走査平面に対し傾けて取付けられる。
本半透平面鏡７は、反射鏡６により光ビームが集束され
る所であるドラム面８が、前記走査面を横切ることがな
いよう配置されればよく、必ずしも第２図のように配置
する必要はない。第９図は半透平面鏡の他の配置例であ
る。
る所であるドラム面８が、前記走査面を横切ることがな
いよう配置されればよく、必ずしも第２図のように配置
する必要はない。第９図は半透平面鏡の他の配置例であ
る。
ドラム８は、例えば帯電感光ドラムのようなもので、そ
の回転軸は上記半透平面鏡から反射された光ビームが走
査により形成する平面と平行に設置される。
の回転軸は上記半透平面鏡から反射された光ビームが走
査により形成する平面と平行に設置される。
次に球面レンズ５とトーリック反射鏡６による収差補正
作用について説明する。
作用について説明する。
第４図は、偏向装置４とドラム８の被走査面との間に１
枚の球面レンズだけを配置し、レンズ形状を変化させた
時の歪曲収差と像面のわん曲（走査平面方向）の変化を
示す。
枚の球面レンズだけを配置し、レンズ形状を変化させた
時の歪曲収差と像面のわん曲（走査平面方向）の変化を
示す。
横軸は歪曲収差、縦軸は走査面内の像面のわん曲であ
る。
る。
図で、実線で結んだ点は、レンズパワーを一定にしてレ
ンズ形状（ベンディング係数と言われ、次式で示す値。
ｂ＝（C1＋C2）／（C1−C2），C1：前面曲率，C2：後面
曲率）を変えた時の歪曲収差と像面わん曲の変化の様子
を示している。実線15〜12は、各々レンズパワーが異な
る場合の上記変化を示しており、実線15に比べ14,13,12
は順にパワーが強くなっている。
ンズ形状（ベンディング係数と言われ、次式で示す値。
ｂ＝（C1＋C2）／（C1−C2），C1：前面曲率，C2：後面
曲率）を変えた時の歪曲収差と像面わん曲の変化の様子
を示している。実線15〜12は、各々レンズパワーが異な
る場合の上記変化を示しており、実線15に比べ14,13,12
は順にパワーが強くなっている。
このようなデータを積み重ねた結果、図からもわかるよ
うに、球面レンズ１枚では像面わん曲，歪曲収差のどち
らか一方は補正可能であるが、両方同時に補正すること
ができないことが明らかとなった。
うに、球面レンズ１枚では像面わん曲，歪曲収差のどち
らか一方は補正可能であるが、両方同時に補正すること
ができないことが明らかとなった。
性能許容値は、像面わん曲：縦収差で±2mm,歪曲収差：
±0.3mmである。
±0.3mmである。
本実施例のように偏向角が±48°と大きい場合、両収差
とも許容値内とすることはできない。
とも許容値内とすることはできない。
次に、球面レンズ５とドラム面８の間に反射面を設置、
その曲率を変化させた場合、走査面内での像面わん曲、
歪曲収差は第５図のように変化する。
その曲率を変化させた場合、走査面内での像面わん曲、
歪曲収差は第５図のように変化する。
図において、実線は走査面内の反射鏡の曲率を変えた場
合の性能の変化を示しており、点18は反射鏡曲率が０、
すなわち平面の時である。実線16と17は反射鏡の設置場
所が異なり、16はドラム面８から50mm、17は40mmの場合
である。
合の性能の変化を示しており、点18は反射鏡曲率が０、
すなわち平面の時である。実線16と17は反射鏡の設置場
所が異なり、16はドラム面８から50mm、17は40mmの場合
である。
グラフより、反射鏡の曲率の変化によって、像面のわん
曲があまり変化せずに歪曲収差のみ大きく変化させるこ
とが可能であることがわかる。
曲があまり変化せずに歪曲収差のみ大きく変化させるこ
とが可能であることがわかる。
そこで、球面レンズで像面のわん曲を大略補正した後、
鏡面を組合せ歪曲収差を補正することによってシンプル
な構成で良好な性能が得られることを見いだした。この
時偏向角は±48°である。
鏡面を組合せ歪曲収差を補正することによってシンプル
な構成で良好な性能が得られることを見いだした。この
時偏向角は±48°である。
一方、偏向装置の偏向面倒れを補正するために上記反射
鏡をトーリック面形状、すなわち走査面に垂直な断面で
は偏向装置４の偏向面とドラム８の面とが共役になるよ
うに、走査面内とは異なる曲率を持たせ、いわゆるトー
リック面とした。その曲率は、球面レンズ等の配置を決
めれば一意に定まる。
鏡をトーリック面形状、すなわち走査面に垂直な断面で
は偏向装置４の偏向面とドラム８の面とが共役になるよ
うに、走査面内とは異なる曲率を持たせ、いわゆるトー
リック面とした。その曲率は、球面レンズ等の配置を決
めれば一意に定まる。
この場合、走査面と垂直な方向の像面が走査位置により
わん曲することが考えられるが、トーリック面鏡の場
合、このわん曲は極めて小さいことを見い出した。この
様子を第６図に示す。すなわち、走査の端部では、中央
部に比べトーリック面鏡のパワー（走査面に垂直な方
向）が変化するため、これによって第６図破線21のよう
に像点が変化する一方、光ビームの光軸方向の反射点も
変化し光路長が変わるため第６図実線19のように像点が
変化する。そして、両者は互いに逆方向の像面のわん曲
を発生するため、相殺し全体としての像面のわん曲は第
６図実線20のようにわずかしか発生しない。
わん曲することが考えられるが、トーリック面鏡の場
合、このわん曲は極めて小さいことを見い出した。この
様子を第６図に示す。すなわち、走査の端部では、中央
部に比べトーリック面鏡のパワー（走査面に垂直な方
向）が変化するため、これによって第６図破線21のよう
に像点が変化する一方、光ビームの光軸方向の反射点も
変化し光路長が変わるため第６図実線19のように像点が
変化する。そして、両者は互いに逆方向の像面のわん曲
を発生するため、相殺し全体としての像面のわん曲は第
６図実線20のようにわずかしか発生しない。
以上説明したような構成、機能の本実施例について、そ
の性能を第７図，第８図に示す。
の性能を第７図，第８図に示す。
第７図は走査範囲に対する像面のわん曲を示し、横軸は
像面わん曲量、縦軸は走査位置である。実線22は走査面
方向、破線23はこれと垂直な方向の像面わん曲で、各々
±2mmの許容値内である。
像面わん曲量、縦軸は走査位置である。実線22は走査面
方向、破線23はこれと垂直な方向の像面わん曲で、各々
±2mmの許容値内である。
第８図は横軸に歪曲収差、縦軸に走査位置をとり、実線
24で歪曲収差の特性を示しており、許容値±0.3mm内の
性能である。
24で歪曲収差の特性を示しており、許容値±0.3mm内の
性能である。
本実施例における球面レンズ及びトーリック形状反射鏡
の形状、配置は次の通りである。
の形状、配置は次の通りである。
（１）球面レンズ 偏向装置側面曲率半径 625.74 ドラム側面曲率半径 71.988 両面の間隔 17.0 屈折率 1.51118 （波長780nm） （２）トーリック形状反射鏡 走査平面内曲率半径 1000.0 〃 に垂直な方向の曲率半径 62.806 （３）球面レンズと反射鏡の距離 58.28 （４）反射鏡からドラム８の面までの距離 40.0 （５）偏向装置４の反射面と球面レンズとの距離 （偏向の中心の時） 32.0 第10図は本発明の第２図の実施例を示す。
本実施例の構成要素は、光源１からトーリック形状反射
鏡６まで及び感光ドラム８は第１の実施例と同一であ
り、半透平面鏡７を無くしたものである。
鏡６まで及び感光ドラム８は第１の実施例と同一であ
り、半透平面鏡７を無くしたものである。
第11図は本実施例の偏向装置４からドラム８までの構成
を走査平面に垂直な断面で見た図である。
を走査平面に垂直な断面で見た図である。
本実施例での各要素の配置で、第１の実施例と異なる点
は次の２点である。
は次の２点である。
（１）トーリック形状反射鏡を、その光軸が走査平面と
０でない角度Θ2を成すように傾け、ドラム８の被走査
面が走査平面外に来るようにした。
０でない角度Θ2を成すように傾け、ドラム８の被走査
面が走査平面外に来るようにした。
（２）上記トーリック形状反射鏡の傾きに応じてこれに
よる走査線の曲りを補正するため球面レンズ５を走査平
面に対し光軸をΘ1だけ傾けて配置した。
よる走査線の曲りを補正するため球面レンズ５を走査平
面に対し光軸をΘ1だけ傾けて配置した。
次に各要素の動作を説明する。
光源１から偏向装置４までは、第１の実施例と同一であ
る。
る。
球面レンズ５は、偏向装置４からの光ビームを集束させ
る作用と共に、その光軸を走査平面に対しΘ1だけ傾け
て配置することにより、後述するトーリック反射鏡傾け
による走査線の曲りを補正する。この傾ける方向は、レ
ンズ光軸を偏向装置側の面の頂点を中心として、その反
対側の面が走査平面に対してドラム８と同じ側に来る方
向に傾ける。この方向とΘ1の大きさについてのデータ
は後述する。
る作用と共に、その光軸を走査平面に対しΘ1だけ傾け
て配置することにより、後述するトーリック反射鏡傾け
による走査線の曲りを補正する。この傾ける方向は、レ
ンズ光軸を偏向装置側の面の頂点を中心として、その反
対側の面が走査平面に対してドラム８と同じ側に来る方
向に傾ける。この方向とΘ1の大きさについてのデータ
は後述する。
トーリック形状反射鏡６は、ドラム８の被走査面上に光
ビームを集束させる作用を行なう。
ビームを集束させる作用を行なう。
また、偏向平面に対し、傾けて（Θ2）配置することに
より、ドラム８の被走査面を走査平面の外に配置できる
ようにした。
より、ドラム８の被走査面を走査平面の外に配置できる
ようにした。
ドラム８は感光ドラムであり、第１の実施例と同じであ
る。
る。
次に、トーリック形状反射鏡６及び球面レンズ５の傾け
角について説明する。
角について説明する。
トーリック形状反射鏡６は、入射光ビームに対し、その
光軸を走査平面と垂直な方向に傾けない限り、反射後の
ビームは同一平面内にもどりビームのフォーカス位置に
ドラム８の面を置くわけに行かなくなる。
光軸を走査平面と垂直な方向に傾けない限り、反射後の
ビームは同一平面内にもどりビームのフォーカス位置に
ドラム８の面を置くわけに行かなくなる。
そこで、本実施例においてはトーリック形状反射鏡６の
光軸を走査平面に垂直な方向に、Θ2＝7.5°傾けること
とした。反射鏡６とドラム８の距離が40mmあり、Θ2は
できる限り小さい量とした。
光軸を走査平面に垂直な方向に、Θ2＝7.5°傾けること
とした。反射鏡６とドラム８の距離が40mmあり、Θ2は
できる限り小さい量とした。
これによって、光ビームが一直線上を走査しない（走査
平面と垂直な方向にビームが振れる）現象が発生する。
この様子を第13図の実線25で示す。横軸は走査位置であ
り、縦軸に各走査位置での曲り量を示す。
平面と垂直な方向にビームが振れる）現象が発生する。
この様子を第13図の実線25で示す。横軸は走査位置であ
り、縦軸に各走査位置での曲り量を示す。
この走査線の曲りに対し、球面レンズ５を傾けて配置す
ることにより、これを補正できることを見い出した。す
なわち、球面レンズ５の光軸を走査平面と垂直な方向に
傾け、その角度Θ1を変えることにより走査線の曲りを
変えることができる。
ることにより、これを補正できることを見い出した。す
なわち、球面レンズ５の光軸を走査平面と垂直な方向に
傾け、その角度Θ1を変えることにより走査線の曲りを
変えることができる。
球面レンズの傾き角Θ1を変えた時の走査線の曲り量
（走査の端での曲り量）の変化を第14図に示す。図に示
すように傾き角Θ1に対し、曲り量はほぼ直線的に変化
し、Θ1≒12度で曲り量がほぼ０となることが見い出さ
れる。ここでΘ1の正の方向は球面レンズ５の偏向装置
より遠い側の面が走査平面に対しドラム８のある側と同
じ側に動くような傾け方とする（すなわち第11図に示す
ような方向）。
（走査の端での曲り量）の変化を第14図に示す。図に示
すように傾き角Θ1に対し、曲り量はほぼ直線的に変化
し、Θ1≒12度で曲り量がほぼ０となることが見い出さ
れる。ここでΘ1の正の方向は球面レンズ５の偏向装置
より遠い側の面が走査平面に対しドラム８のある側と同
じ側に動くような傾け方とする（すなわち第11図に示す
ような方向）。
Θ1＝12°とした時の走査線の曲りを第13図の実線26で
示す。これによって、1.5mmあった走査線の曲りを70μ
ｍ以下にすることができた。
示す。これによって、1.5mmあった走査線の曲りを70μ
ｍ以下にすることができた。
このような本実施例での像面わん曲及び歪曲収差を第1
5,16図に示す。第15図において、実線27は走査方向像面
わん曲、破線28はこれに垂直な方向の像面わん曲を示
す。第15,16図からもわかるように、本実施例の性能は
前記第１の実施例に比べほとんど変化せず、像面わん
曲、歪曲収差共、許容値内である。ただし、ピント位置
は若干変化し、トーリック形状反射鏡６とドラム８の距
離は0.7mm短かく39.3mmとする。
5,16図に示す。第15図において、実線27は走査方向像面
わん曲、破線28はこれに垂直な方向の像面わん曲を示
す。第15,16図からもわかるように、本実施例の性能は
前記第１の実施例に比べほとんど変化せず、像面わん
曲、歪曲収差共、許容値内である。ただし、ピント位置
は若干変化し、トーリック形状反射鏡６とドラム８の距
離は0.7mm短かく39.3mmとする。
また、上記走査線曲りの補正は、上記方法だけでなく、
球面レンズ５をその光軸は平行のまま、レンズ位置を偏
心させても可能である。この場合、球面レンズの偏心方
向は、走査平面に対し、ドラム８がある側へ動かす。こ
のような補正例の図を第12図に示す。トーリック形状反
射鏡６の傾きΘ2に対し△だけ球面レンズを偏心させて
いる。
球面レンズ５をその光軸は平行のまま、レンズ位置を偏
心させても可能である。この場合、球面レンズの偏心方
向は、走査平面に対し、ドラム８がある側へ動かす。こ
のような補正例の図を第12図に示す。トーリック形状反
射鏡６の傾きΘ2に対し△だけ球面レンズを偏心させて
いる。
以上述べたように、本発明によればシンプルな構成なが
ら、偏向装置の反射面倒れ補正の効果を生じると共に、
像面わん曲収差を良好に補正し得る効果を生じ、それに
よって偏向角を48°以上と大きくでき、偏向装置を像面
の光路長が従来の1/2以下となり、装置を大幅にコンパ
クト化できる。
ら、偏向装置の反射面倒れ補正の効果を生じると共に、
像面わん曲収差を良好に補正し得る効果を生じ、それに
よって偏向角を48°以上と大きくでき、偏向装置を像面
の光路長が従来の1/2以下となり、装置を大幅にコンパ
クト化できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の概略構成図、第２図は本発明実
施例の概略構成を示す走査に垂直な断面図、第３図はシ
リンドリカルレンズの像面わん曲を示す概念図、第４図
は球面レンズを変化させた場合の像面わん曲と歪曲収差
の変化を示す線図、第５図は凹面鏡の曲率を変えた場合
の像面わん曲と歪曲収差の変化を示す線図、第６図はト
ーリック形状反射鏡による走査と垂直な方向の像面のわ
ん曲を示す線図、第７図は本実施例の像面わん曲を示す
性能図、第８図は本実施例の歪曲収差を示す性能図、第
９図は本実施例で半透平面鏡の他の配置例を示す走査に
垂直な断面図、第10図は本発明の第２の実施例の概略構
成図、第11図は本発明第２の実施例の概略構成を示す走
査に垂直な断面図、第12図は本発明第２の実施例で球面
レンズ偏心による走査線の曲りの補正例の構成を示す走
査に垂直な断面図、第13図は本発明第２の実施例の走査
線の曲りを示す図、第14図は本発明第２の実施例で球面
レンズ傾きと走査線曲りの関係を示す図、第15図は本発
明第２の実施例の像面わん曲を示す性能図、第16図は本
発明第２の実施例の歪曲収差を示す性能図である。 １……光源、２……結合レンズ、３……シリンドリカル
レンズ、４……偏向装置、５……球面レンズ、６……ト
ーリック形状反射鏡、７……半透平面鏡、８……感光ド
ラム、９……走査中央のビーム、10……走査端のビーム
（斜入射）、11……長尺シリンドリカルレンズ、12……
球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、13…
…球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、14
……球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、
15……球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変
化、16……反射鏡曲率を変えた時の性能変化、17……反
射鏡曲率を変えた時の性能変化、18……反射鏡曲率が０
の時の性能、19……光路長変化による像面わん曲、20…
…トーリック反射鏡全体の像面わん曲、21……曲率変化
による像面わん曲、22……走査方向像面わん曲、23……
走査方向に垂直な像面わん曲、24……歪曲収差特性を示
す線、25……トーリック反射鏡のみ傾けた時の走査線の
曲り、26……球面レンズで補正した時の走査線の曲り、
27……走査方向像面わん曲、28……走査方向に垂直な像
面わん曲。
施例の概略構成を示す走査に垂直な断面図、第３図はシ
リンドリカルレンズの像面わん曲を示す概念図、第４図
は球面レンズを変化させた場合の像面わん曲と歪曲収差
の変化を示す線図、第５図は凹面鏡の曲率を変えた場合
の像面わん曲と歪曲収差の変化を示す線図、第６図はト
ーリック形状反射鏡による走査と垂直な方向の像面のわ
ん曲を示す線図、第７図は本実施例の像面わん曲を示す
性能図、第８図は本実施例の歪曲収差を示す性能図、第
９図は本実施例で半透平面鏡の他の配置例を示す走査に
垂直な断面図、第10図は本発明の第２の実施例の概略構
成図、第11図は本発明第２の実施例の概略構成を示す走
査に垂直な断面図、第12図は本発明第２の実施例で球面
レンズ偏心による走査線の曲りの補正例の構成を示す走
査に垂直な断面図、第13図は本発明第２の実施例の走査
線の曲りを示す図、第14図は本発明第２の実施例で球面
レンズ傾きと走査線曲りの関係を示す図、第15図は本発
明第２の実施例の像面わん曲を示す性能図、第16図は本
発明第２の実施例の歪曲収差を示す性能図である。 １……光源、２……結合レンズ、３……シリンドリカル
レンズ、４……偏向装置、５……球面レンズ、６……ト
ーリック形状反射鏡、７……半透平面鏡、８……感光ド
ラム、９……走査中央のビーム、10……走査端のビーム
（斜入射）、11……長尺シリンドリカルレンズ、12……
球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、13…
…球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、14
……球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変化、
15……球面レンズ１枚をベンディングした時の性能変
化、16……反射鏡曲率を変えた時の性能変化、17……反
射鏡曲率を変えた時の性能変化、18……反射鏡曲率が０
の時の性能、19……光路長変化による像面わん曲、20…
…トーリック反射鏡全体の像面わん曲、21……曲率変化
による像面わん曲、22……走査方向像面わん曲、23……
走査方向に垂直な像面わん曲、24……歪曲収差特性を示
す線、25……トーリック反射鏡のみ傾けた時の走査線の
曲り、26……球面レンズで補正した時の走査線の曲り、
27……走査方向像面わん曲、28……走査方向に垂直な像
面わん曲。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野呂 良彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 本間 芳文 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株 式会社日立製作所多賀工場内
Claims (4)
- 【請求項１】光ビーム発生装置と、光ビームの走査を行
なわせる偏向装置と、屈折力の異なる主軸と副軸を有し
上記発生装置からの光ビーム上記偏向装置による光ビー
ムの走査平面と平行な線像の形で上記偏向装置上に収束
する第１の光学系と、上記偏向装置からの光ビームを収
束させる屈折力を有する球面で構成された第２の屈折光
学系と、上記走査平面に平行な方向と垂直な方向とで異
なるパワーを有する凹面反射鏡とから成り、該凹面反射
鏡は、上記走査平面と平行な断面内では比較的大きい曲
率半径の円弧であり、該円弧の頂点から光軸上上記偏向
装置方向に円弧の曲率半径より小さい距離だけ離れた点
で光軸と垂直に交わる直線を回転軸として上記円弧を回
転させたような形状の反射面を有する ことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、上記
第２の屈折光学系と上記反射鏡との間に、半透平面鏡
が、その平面が上記第２の屈折光学系から出た光ビーム
の走査平面と０度以外の角度で交わるよう設置され、上
記反射鏡で反射された後の光ビームの集束点である像面
が、上記第２の屈折光学系から出た光ビームの走査平面
外に位置するようにした光走査装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、上記凹面
反射鏡からの光ビームの集束点（像面）が、上記偏向装
置からの光ビームによる走査平面外に出来るように、上
記凹面反射鏡はその光軸が上記走査平面に対し傾けて配
置されると共に、上記第２の屈折光学系は、像面側の面
が上記走査平面に対し上記光ビームの集束点と同じ側に
来るようにその光軸が傾けて配置され、走査線の曲がり
を補正した光走査装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、上記凹面
反射鏡からの光ビームの集束点（像面）が、上記偏向装
置からの光ビームによる走査平面外に出来るように上記
反射鏡は、その光軸を上記走査平面に対し傾けて配置さ
れると共に、第２の屈折光学系は、その光軸を上記走査
平面に対し上記光ビームの集束点と同じ側に偏心させて
配置され、走査線の曲がりを補正した光走査装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117227A JPH0727125B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 光走査装置 |
| US07/052,884 US4941719A (en) | 1986-05-23 | 1987-05-22 | Light scanning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61117227A JPH0727125B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62275216A JPS62275216A (ja) | 1987-11-30 |
| JPH0727125B2 true JPH0727125B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14706534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61117227A Expired - Lifetime JPH0727125B2 (ja) | 1986-05-23 | 1986-05-23 | 光走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4941719A (ja) |
| JP (1) | JPH0727125B2 (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0343707A (ja) * | 1989-07-11 | 1991-02-25 | Canon Inc | 走査光学装置 |
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1986
- 1986-05-23 JP JP61117227A patent/JPH0727125B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1987
- 1987-05-22 US US07/052,884 patent/US4941719A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS60186821A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-09-24 | ライノタイプ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクタ−・ハフツング | 光学的に平らなベツドの走査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4941719A (en) | 1990-07-17 |
| JPS62275216A (ja) | 1987-11-30 |
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