JPH08262323A - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
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- JPH08262323A JPH08262323A JP7091673A JP9167395A JPH08262323A JP H08262323 A JPH08262323 A JP H08262323A JP 7091673 A JP7091673 A JP 7091673A JP 9167395 A JP9167395 A JP 9167395A JP H08262323 A JPH08262323 A JP H08262323A
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- scanning direction
- optical system
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- scanning
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
- G02B26/126—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane including curved mirrors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
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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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 主走査方向の中心部と周辺部とで副走査方向
のＦナンバーが異なる場合にも、副走査方向のビーム径
の変化を抑えることができる走査光学系の提供を目的と
する。 【構成】 光源から発する光束を偏向器により偏向し、
結像光学系により走査対象面上に結像させる走査光学系
において、結像光学系に、主走査方向の像高に応じた副
走査方向のＦナンバーの変化によるスポット径の変化を
相殺するよう副走査方向の像面湾曲を与えたことを特徴
とする。
のＦナンバーが異なる場合にも、副走査方向のビーム径
の変化を抑えることができる走査光学系の提供を目的と
する。 【構成】 光源から発する光束を偏向器により偏向し、
結像光学系により走査対象面上に結像させる走査光学系
において、結像光学系に、主走査方向の像高に応じた副
走査方向のＦナンバーの変化によるスポット径の変化を
相殺するよう副走査方向の像面湾曲を与えたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザープリンタ等
の光学系に用いられる走査光学系に関する。
の光学系に用いられる走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、レーザープリンタ等の光学系
には、ポリゴンミラーとfθレンズとを利用した走査光
学系が用いられている。走査光学系は、主走査方向、副
走査方向のいずれにおいても像面をできるだけ平坦にす
るため、像面湾曲を低く抑えるよう設計されている。
には、ポリゴンミラーとfθレンズとを利用した走査光
学系が用いられている。走査光学系は、主走査方向、副
走査方向のいずれにおいても像面をできるだけ平坦にす
るため、像面湾曲を低く抑えるよう設計されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ープリンタ等に使用される走査光学系は、主走査方向の
中心部を通る光束と周辺部を通る光束とで走査対象面ま
での光路長が異なるため、光束の主走査に伴って副走査
方向のＦナンバーが変化する場合がある。Ｆナンバーが
変化するとビーム径が変化するため、像面湾曲が良好に
補正されていたとしても、像高により副走査方向のビー
ム径にバラツキが生じ、描画性能が不安定になるという
問題がある。
ープリンタ等に使用される走査光学系は、主走査方向の
中心部を通る光束と周辺部を通る光束とで走査対象面ま
での光路長が異なるため、光束の主走査に伴って副走査
方向のＦナンバーが変化する場合がある。Ｆナンバーが
変化するとビーム径が変化するため、像面湾曲が良好に
補正されていたとしても、像高により副走査方向のビー
ム径にバラツキが生じ、描画性能が不安定になるという
問題がある。
【０００４】なお、Ｆナンバーの変化は、主走査方向に
おける中心部と周辺部とで副走査方向の倍率が異なるこ
とに起因して発生するため、これらの倍率差が大きい光
学系において問題が顕著となる。
おける中心部と周辺部とで副走査方向の倍率が異なるこ
とに起因して発生するため、これらの倍率差が大きい光
学系において問題が顕著となる。
【０００５】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、主走査方向の中心部と周辺
部とで副走査方向のＦナンバーが異なる場合にも、副走
査方向のビーム径の変化を抑えることができる走査光学
系の提供を目的とする。
鑑みてなされたものであり、主走査方向の中心部と周辺
部とで副走査方向のＦナンバーが異なる場合にも、副走
査方向のビーム径の変化を抑えることができる走査光学
系の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束を偏向器により偏向し、結像光学系により走査対象
面上に結像させる走査光学系において、結像光学系に、
主走査方向の像高に応じた副走査方向のＦナンバーの変
化によるスポット径の変化を相殺するよう副走査方向の
像面湾曲を与えたことを特徴とする。
学系は、上記の目的を達成させるため、光源から発する
光束を偏向器により偏向し、結像光学系により走査対象
面上に結像させる走査光学系において、結像光学系に、
主走査方向の像高に応じた副走査方向のＦナンバーの変
化によるスポット径の変化を相殺するよう副走査方向の
像面湾曲を与えたことを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、この発明にかかる走査光学系の実施例
を説明する。ここでは、この発明を反射型の走査光学系
に利用した実施例について説明する。図１は実施例にか
る反射型走査光学系全体の斜視図、図２は光路の一部を
展開した主走査方向の説明図、図３は同様の副走査方向
の説明図である。
を説明する。ここでは、この発明を反射型の走査光学系
に利用した実施例について説明する。図１は実施例にか
る反射型走査光学系全体の斜視図、図２は光路の一部を
展開した主走査方向の説明図、図３は同様の副走査方向
の説明図である。
【０００８】実施例の走査光学系は、図１に示されるよ
うに、光源である半導体レーザー１０から発した発散光
をコリメートレンズ１１により平行光束とし、副走査方
向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ１２、平
面ミラー１３を介してポリゴンミラー１４に入射させ
る。
うに、光源である半導体レーザー１０から発した発散光
をコリメートレンズ１１により平行光束とし、副走査方
向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ１２、平
面ミラー１３を介してポリゴンミラー１４に入射させ
る。
【０００９】ポリゴンミラー１４の反射面１４ａで副走
査方向に第１の分離角度θ1をもって反射、偏向された
レーザー光は、曲面ミラー１５により副走査方向に第２
の分離角度θ2をもって再びポリゴンミラー１４側へ折
り返され、主として副走査方向のパワーを有するアナモ
フィックレンズ１６を透過する。曲面ミラー１５は、回
転対称な非球面であり、これら曲面ミラー１５とアナモ
フィックレンズ１６とにより結像光学系が構成されてい
る。
査方向に第１の分離角度θ1をもって反射、偏向された
レーザー光は、曲面ミラー１５により副走査方向に第２
の分離角度θ2をもって再びポリゴンミラー１４側へ折
り返され、主として副走査方向のパワーを有するアナモ
フィックレンズ１６を透過する。曲面ミラー１５は、回
転対称な非球面であり、これら曲面ミラー１５とアナモ
フィックレンズ１６とにより結像光学系が構成されてい
る。
【００１０】アナモフィックレンズ１６を透過したレー
ザー光は、光路屈折ミラー１７により反射され、走査対
象面である感光体ドラム１８上にドラムの母線方向であ
る主走査方向に走査するスポットを形成する。
ザー光は、光路屈折ミラー１７により反射され、走査対
象面である感光体ドラム１８上にドラムの母線方向であ
る主走査方向に走査するスポットを形成する。
【００１１】レーザー光は、副走査方向においてはシリ
ンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１４の反射
面１４ａの近傍で一旦結像し、主としてアナモフィック
レンズ１６のパワーにより感光体ドラム１８上に再結像
する。
ンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１４の反射
面１４ａの近傍で一旦結像し、主としてアナモフィック
レンズ１６のパワーにより感光体ドラム１８上に再結像
する。
【００１２】第１の分離角度θ1は、ポリゴンミラー１
４から曲面ミラー１５に向かうレーザー光が平面ミラー
１３と干渉しない範囲でできる限り小さい値に定められ
る。また、分離角度θ2は、曲面ミラー１５で反射され
たレーザー光がポリゴンミラー１４と干渉しない範囲
で、かつ、ポリゴンミラー１４の回転による振動がアナ
モフィックレンズ１６に伝達するのを避けるに十分な間
隔が確保できる範囲でできる限り小さい値に定められ
る。
４から曲面ミラー１５に向かうレーザー光が平面ミラー
１３と干渉しない範囲でできる限り小さい値に定められ
る。また、分離角度θ2は、曲面ミラー１５で反射され
たレーザー光がポリゴンミラー１４と干渉しない範囲
で、かつ、ポリゴンミラー１４の回転による振動がアナ
モフィックレンズ１６に伝達するのを避けるに十分な間
隔が確保できる範囲でできる限り小さい値に定められ
る。
【００１３】アナモフィックレンズ１６の入射側の端面
は、光軸回りに回転対称な非球面であり、射出側の端面
は、非円弧を主走査方向の軸回りに回転させて得られた
光軸回りに回転非対象な曲面である。このレンズは、中
心部はほぼパワーを持たず、入射側端面の周辺部は入射
側に凸となり、射出端面の周辺部は射出側に凹となる。
は、光軸回りに回転対称な非球面であり、射出側の端面
は、非円弧を主走査方向の軸回りに回転させて得られた
光軸回りに回転非対象な曲面である。このレンズは、中
心部はほぼパワーを持たず、入射側端面の周辺部は入射
側に凸となり、射出端面の周辺部は射出側に凹となる。
【００１４】また、アナモフィックレンズ１６の各面
は、副走査方向において、その光軸が光学系の光軸に対
してポリゴンミラー１４側に偏心するよう配置されてい
る。
は、副走査方向において、その光軸が光学系の光軸に対
してポリゴンミラー１４側に偏心するよう配置されてい
る。
【００１５】アナモフィックレンズ１６の面を副走査方
向に偏心させることにより、レーザー光がポリゴンミラ
ー１４の反射面に対して副走査方向に角度をもって入射
することによって生じる走査線の湾曲を抑えることがで
きる。
向に偏心させることにより、レーザー光がポリゴンミラ
ー１４の反射面に対して副走査方向に角度をもって入射
することによって生じる走査線の湾曲を抑えることがで
きる。
【００１６】さらに、アナモフィックレンズ１６は、主
走査方向の像面湾曲を補正すると共に、副走査方向の像
面湾曲を適宜設定する作用を有している。実施例の光学
系では、装置のコンパクト化のためにポリゴンミラー１
４の反射面１４ａと曲面ミラー１５との距離と分離角度
θ1とをできる限り小さく設定しているため、ポリゴン
ミラー１４への入射光束との干渉を避けるために曲面ミ
ラー１５の面形状の自由度が制限される。
走査方向の像面湾曲を補正すると共に、副走査方向の像
面湾曲を適宜設定する作用を有している。実施例の光学
系では、装置のコンパクト化のためにポリゴンミラー１
４の反射面１４ａと曲面ミラー１５との距離と分離角度
θ1とをできる限り小さく設定しているため、ポリゴン
ミラー１４への入射光束との干渉を避けるために曲面ミ
ラー１５の面形状の自由度が制限される。
【００１７】曲面ミラー１５の形状の自由度が小さい
と、曲面ミラー１５により補正できる収差も限られたも
のとなり、像面湾曲の補正についてはアナモフィックレ
ンズ１６の負担する割合が大きくなる。
と、曲面ミラー１５により補正できる収差も限られたも
のとなり、像面湾曲の補正についてはアナモフィックレ
ンズ１６の負担する割合が大きくなる。
【００１８】このように、アナモフィックレンズ１６は
走査線の湾曲を抑えると共に、像面湾曲を調整する必要
があり、そのためには主走査面内で周辺部が中心部より
走査対象面側に近接するよう湾曲した形状のレンズとす
ることが望ましい。ただし、一般に、アナモフィックレ
ンズを上記のように配置すると、主走査方向の中心部と
周辺部とで副走査方向の倍率との差が大きく、Ｆナンバ
ーの変化が大きくなる。
走査線の湾曲を抑えると共に、像面湾曲を調整する必要
があり、そのためには主走査面内で周辺部が中心部より
走査対象面側に近接するよう湾曲した形状のレンズとす
ることが望ましい。ただし、一般に、アナモフィックレ
ンズを上記のように配置すると、主走査方向の中心部と
周辺部とで副走査方向の倍率との差が大きく、Ｆナンバ
ーの変化が大きくなる。
【００１９】周辺部のＦナンバーが軸上より小さい場
合、像面湾曲がなく走査対象面が全走査範囲に亙ってデ
ィフォーカス０の位置にあると、中心部のスポット径は
周辺部のそれより大きくなる。そこで、実施例の反射型
走査光学系は、Ｆナンバーの変化によるスポット径の変
化を抑えるように副走査方向の像面湾曲を持たせて構成
されている。
合、像面湾曲がなく走査対象面が全走査範囲に亙ってデ
ィフォーカス０の位置にあると、中心部のスポット径は
周辺部のそれより大きくなる。そこで、実施例の反射型
走査光学系は、Ｆナンバーの変化によるスポット径の変
化を抑えるように副走査方向の像面湾曲を持たせて構成
されている。
【００２０】実施例の具体的な構成は、表１に示され
る。表中の記号Ｋは走査係数、Ｗは走査幅、ｒyは主走
査方向の曲率半径、ｒzは副走査方向の曲率半径、ｄは
面間の光軸上の距離、ｎはレンズの屈折率である。
る。表中の記号Ｋは走査係数、Ｗは走査幅、ｒyは主走
査方向の曲率半径、ｒzは副走査方向の曲率半径、ｄは
面間の光軸上の距離、ｎはレンズの屈折率である。
【００２１】
【表１】 Ｋ = 135.5 Ｗ = 216 第１の分離角θ1 8.0° 第２の分離角θ2 10.0° アナモフィックレンズの偏心量(第５面) -0.326mm アナモフィックレンズの偏心量(第６面) -1.986mm
【００２２】なお、曲面ミラー１５の反射面(第４面)、
およびアナモフィックレンズ１６の両面(第５，６面)
は、いずれも非球面である。非球面は、光軸からの高さ
がYとなる非球面上の座標点の非球面頂点の接平面から
の距離をＸ、非球面頂点の曲率(１／ｒ)をＣ、円錐係数
をK、４次、６次、８次の非球面係数をＡ4,Ａ6,Ａ8とし
て、以下の式で表される。なお、表１における非球面の
曲率半径は、非球面頂点の曲率半径であり、これらの面
の円錐係数、非球面係数は表２に示される。
およびアナモフィックレンズ１６の両面(第５，６面)
は、いずれも非球面である。非球面は、光軸からの高さ
がYとなる非球面上の座標点の非球面頂点の接平面から
の距離をＸ、非球面頂点の曲率(１／ｒ)をＣ、円錐係数
をK、４次、６次、８次の非球面係数をＡ4,Ａ6,Ａ8とし
て、以下の式で表される。なお、表１における非球面の
曲率半径は、非球面頂点の曲率半径であり、これらの面
の円錐係数、非球面係数は表２に示される。
【００２３】
【数１】Ｘ= ＣＹ2／(１+√(１-(１+Ｋ)Ｃ2Ｙ2)) + Ａ4
Ｙ4 + Ａ6Ｙ6 + Ａ8Ｙ8
Ｙ4 + Ａ6Ｙ6 + Ａ8Ｙ8
【００２４】
【表２】
【００２５】図４(Ａ)は、上記実施例の構成による像面
湾曲を示す。破線が主走査方向、実線が副走査方向であ
る。図から明らかなように、副走査方向についてはアン
ダーの像面湾曲が発生している。この像面湾曲により、
像高の高い部分では光束はディフォーカスした状態とな
って像面湾曲がない場合よりスポット径が大きくなるた
め、Ｆナンバーの変化によるスポット径の変化を相殺で
き、図４(Ｂ)に示すようにビーム径の変化を抑えること
ができる。
湾曲を示す。破線が主走査方向、実線が副走査方向であ
る。図から明らかなように、副走査方向についてはアン
ダーの像面湾曲が発生している。この像面湾曲により、
像高の高い部分では光束はディフォーカスした状態とな
って像面湾曲がない場合よりスポット径が大きくなるた
め、Ｆナンバーの変化によるスポット径の変化を相殺で
き、図４(Ｂ)に示すようにビーム径の変化を抑えること
ができる。
【００２６】したがって、上記の構成によれば、Ｆナン
バーの変化によるスポット径の変化を像面湾曲により相
殺することができ、感光体ドラム１８上での副走査方向
のスポット径を主走査方向の全範囲に亙ってほぼ一定に
保つことができる。
バーの変化によるスポット径の変化を像面湾曲により相
殺することができ、感光体ドラム１８上での副走査方向
のスポット径を主走査方向の全範囲に亙ってほぼ一定に
保つことができる。
【００２７】次に、走査光学系が有する副走査方向の像
面湾曲の量の決定方法について説明する。実施例と同様
な構成で従来と同様に像面湾曲を補正するよう設計した
場合、具体的な構成は表３および表４に示すとおりとな
る。
面湾曲の量の決定方法について説明する。実施例と同様
な構成で従来と同様に像面湾曲を補正するよう設計した
場合、具体的な構成は表３および表４に示すとおりとな
る。
【００２８】
【表３】 Ｋ = 135.5 Ｗ = 216 第１の分離角θ1 8.0° 第２の分離角θ2 10.0° アナモフィックレンズの偏心量 -2.08mm
【００２９】
【表４】
【００３０】表３、表４に示される参考例の光学系の像
高によるＦナンバーの変化は、軸上を１．０として規格
化すると図５に示した通りとなり、像高が高くなるにし
たがってＦナンバーは小さくなることが理解できる。参
考例の構成による像面湾曲は、図６(Ａ)に示す通りとな
り、上記のＦナンバーの変化に起因してスポット径は図
６(Ｂ)に示される通りに変化する。
高によるＦナンバーの変化は、軸上を１．０として規格
化すると図５に示した通りとなり、像高が高くなるにし
たがってＦナンバーは小さくなることが理解できる。参
考例の構成による像面湾曲は、図６(Ａ)に示す通りとな
り、上記のＦナンバーの変化に起因してスポット径は図
６(Ｂ)に示される通りに変化する。
【００３１】副走査方向のスポット径の変化を抑えるた
めには、軸上を基準とし、軸外のそれぞれの像高でのＦ
ナンバーにおいて、どれだけディフォーカスを与えれば
スポット径が軸上のスポット径と等しくなるかを求め、
求められたディフォーカスの分布を持つような像面湾曲
を与えればよいこととなる。
めには、軸上を基準とし、軸外のそれぞれの像高でのＦ
ナンバーにおいて、どれだけディフォーカスを与えれば
スポット径が軸上のスポット径と等しくなるかを求め、
求められたディフォーカスの分布を持つような像面湾曲
を与えればよいこととなる。
【００３２】ディフォーカスに対するビーム径の変化の
割合は、Ｆナンバーに応じて変化する。参考例の光学系
で軸上に入射する光束のＦナンバーを変化させた場合、
ディフォーカスとビーム径との関係は図７に示される通
りとなる。
割合は、Ｆナンバーに応じて変化する。参考例の光学系
で軸上に入射する光束のＦナンバーを変化させた場合、
ディフォーカスとビーム径との関係は図７に示される通
りとなる。
【００３３】図７に示されるように、Ｆナンバーが変化
するとディフォーカスに対するビーム径の変化率のみで
なく、ビームウエストの位置も変化する。また、それぞ
れのＦナンバーについてみれば理解できるように、実施
例、参考例のようなトーリックレンズを有する反射型走
査光学系では、回折の影響によりディフォーカスに対す
るビーム径の変化はビームウエスト位置に関して対称と
ならず、特に、ビームウエスト位置よりマイナス側は、
ビーム径が急激に増加する。
するとディフォーカスに対するビーム径の変化率のみで
なく、ビームウエストの位置も変化する。また、それぞ
れのＦナンバーについてみれば理解できるように、実施
例、参考例のようなトーリックレンズを有する反射型走
査光学系では、回折の影響によりディフォーカスに対す
るビーム径の変化はビームウエスト位置に関して対称と
ならず、特に、ビームウエスト位置よりマイナス側は、
ビーム径が急激に増加する。
【００３４】したがって、反射型走査光学系の走査対象
面の位置を決定する場合、像面湾曲によるディフォーカ
スやＦナンバーの変化が生じた場合にもスポット径が急
激に変化しないようビームウエスト位置よりプラス側に
走査対象面が位置するよう設計される。図７は、軸上の
光束のＦナンバーを１００とする場合を例としており、
この場合には図中のディフォーカスが０となる位置に走
査対象面が配置される。
面の位置を決定する場合、像面湾曲によるディフォーカ
スやＦナンバーの変化が生じた場合にもスポット径が急
激に変化しないようビームウエスト位置よりプラス側に
走査対象面が位置するよう設計される。図７は、軸上の
光束のＦナンバーを１００とする場合を例としており、
この場合には図中のディフォーカスが０となる位置に走
査対象面が配置される。
【００３５】図７に基づいて解析すると、ディフォーカ
ス０の位置に配置された走査対象面上でのＦナンバーの
変化に対するスポット径の変化は、図８に示したように
ほぼ一次関数で表され、単位量のディフォーカスの変化
に対する副走査方向のビーム径の変化の割合、ビーム径
変化率は、Ｆナンバーに対して図９に示すような相関関
係があることが導き出される。
ス０の位置に配置された走査対象面上でのＦナンバーの
変化に対するスポット径の変化は、図８に示したように
ほぼ一次関数で表され、単位量のディフォーカスの変化
に対する副走査方向のビーム径の変化の割合、ビーム径
変化率は、Ｆナンバーに対して図９に示すような相関関
係があることが導き出される。
【００３６】上記の相関関係に基づいてスポット径の変
化を抑えるための像面湾曲を求めるためには、第１に各
像高におけるＦナンバーを求め、第２にこのＦナンバー
から図８の相関に基づいて各像高におけるスポット径を
求め、軸上のスポット径との差を求める。第３に、図９
の相関に基づいてスポット径の差を相殺するのに必要な
ディフォーカス量を求める。そして、第４に、求められ
たディフォーカスが各像高で発生するような像面湾曲を
与えることにより、Ｆナンバーの変化によるビーム径の
変化を抑えることができる。
化を抑えるための像面湾曲を求めるためには、第１に各
像高におけるＦナンバーを求め、第２にこのＦナンバー
から図８の相関に基づいて各像高におけるスポット径を
求め、軸上のスポット径との差を求める。第３に、図９
の相関に基づいてスポット径の差を相殺するのに必要な
ディフォーカス量を求める。そして、第４に、求められ
たディフォーカスが各像高で発生するような像面湾曲を
与えることにより、Ｆナンバーの変化によるビーム径の
変化を抑えることができる。
【００３７】表５は、上記の参考例において、軸上(y=
0)のＦナンバーを１００とした場合のスポット径、変化
率と、中間像高(y=80mm)、最大像高(y=108)でのＦナン
バー、スポット径、変化率、スポット径の軸上スポット
径との差、この差を相殺するためのディフォーカス量を
求めた結果を示す。
0)のＦナンバーを１００とした場合のスポット径、変化
率と、中間像高(y=80mm)、最大像高(y=108)でのＦナン
バー、スポット径、変化率、スポット径の軸上スポット
径との差、この差を相殺するためのディフォーカス量を
求めた結果を示す。
【００３８】
【表５】 像高 Ｆナンバー スポット径 変化率 スポット径差 ディフォーカス量 y = 0 100 127μm 7.2×10-3 0μm 0mm y = 80 91 117μm 6.6×10-3 -10μm -1.5mm y =108 81 105μm 5.9×10-3 -22μm -1.7mm
【００３９】したがって、軸上でＦナンバー１００での
使用を前提とすると、ビーム径の変化を抑えるために
は、中間像高(y=80)では−１．５ｍｍ、最大像高(y=10
8)では−１．７ｍｍ分だけアンダーの像面湾曲を与えて
ディフォーカスさせることにより、ビーム径を揃えるこ
とができる。前述の実施例は、このデータに基づいて像
面湾曲を発生させるよう参考例を変形することにより設
計されている。
使用を前提とすると、ビーム径の変化を抑えるために
は、中間像高(y=80)では−１．５ｍｍ、最大像高(y=10
8)では−１．７ｍｍ分だけアンダーの像面湾曲を与えて
ディフォーカスさせることにより、ビーム径を揃えるこ
とができる。前述の実施例は、このデータに基づいて像
面湾曲を発生させるよう参考例を変形することにより設
計されている。
【００４０】図１０は、軸上のＦナンバー１００の光束
と、最大像高のＦナンバー８１の光束とのディフォーカ
スとスポット径との関係を示しており、像面湾曲をアン
ダーにすることにより、実線で示されたＦナンバー８１
の特性曲線を破線で示した位置に移動させたのと等価な
結果が得られる。
と、最大像高のＦナンバー８１の光束とのディフォーカ
スとスポット径との関係を示しており、像面湾曲をアン
ダーにすることにより、実線で示されたＦナンバー８１
の特性曲線を破線で示した位置に移動させたのと等価な
結果が得られる。
【００４１】なお、上記のディフォーカス量は、図７に
示される軸上(y=0)におけるＦナンバーとディフォーカ
スによるビーム径の変化との関係を示すデータに基づい
て算出されているが、軸外では光束が光軸に対して主走
査面内で角度θを持つため、代表的な像高毎にグラフを
用意し、各グラフの横軸の値を像高に応じてｃｏｓθで
割ってスケーリングすることにより、より正確なデータ
を得ることができる。
示される軸上(y=0)におけるＦナンバーとディフォーカ
スによるビーム径の変化との関係を示すデータに基づい
て算出されているが、軸外では光束が光軸に対して主走
査面内で角度θを持つため、代表的な像高毎にグラフを
用意し、各グラフの横軸の値を像高に応じてｃｏｓθで
割ってスケーリングすることにより、より正確なデータ
を得ることができる。
【００４２】また、Ｆナンバーに対応したビーム径、変
化率、像面移動量等のデータは、光学系の構成により変
化するため、それぞれの光学系に応じて個別の解析デー
タを用いる必要がある。
化率、像面移動量等のデータは、光学系の構成により変
化するため、それぞれの光学系に応じて個別の解析デー
タを用いる必要がある。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、走査に伴う副走査方向のＦナンバーの変化によるス
ポット径の変化を像面湾曲により相殺することができ、
走査対象面上での副走査方向のスポット径の変化を抑え
ることができ、描画性能を安定させることができる。
ば、走査に伴う副走査方向のＦナンバーの変化によるス
ポット径の変化を像面湾曲により相殺することができ、
走査対象面上での副走査方向のスポット径の変化を抑え
ることができ、描画性能を安定させることができる。
【図１】 この発明にかかる走査光学系の実施例を示す
主走査方向の説明図である。
主走査方向の説明図である。
【図２】 図１の光学系の光路を一部展開して示した主
走査方向の説明図である。
走査方向の説明図である。
【図３】 図１の光学系の光路を一部展開して示した副
走査方向の説明図である。
走査方向の説明図である。
【図４】 実施例の構成による走査光学系の特性を示
し、(Ａ)は像面湾曲、(Ｂ)はスポット径の変化を示すグ
ラフである。
し、(Ａ)は像面湾曲、(Ｂ)はスポット径の変化を示すグ
ラフである。
【図５】 参考例の光学系の像高によるＦナンバーの変
化を軸上を１．０として規格化して示したグラフであ
る。
化を軸上を１．０として規格化して示したグラフであ
る。
【図６】 参考例の構成による走査光学系の特性を示
し、(Ａ)は像面湾曲、(Ｂ)はスポット径の変化を示すグ
ラフである。
し、(Ａ)は像面湾曲、(Ｂ)はスポット径の変化を示すグ
ラフである。
【図７】 Ｆナンバーが異なる場合のディフォーカス量
とビーム径との関係を示すグラフである。
とビーム径との関係を示すグラフである。
【図８】 Ｆナンバーの変化に対するスポット径の変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図９】 単位量のディフォーカスの変化に対する副走
査方向のビーム径の変化の割合を示すグラフである。
査方向のビーム径の変化の割合を示すグラフである。
【図１０】 軸上のＦナンバー１００の光束と、最大像
高のＦナンバー８１の光束とのディフォーカスとスポッ
ト径との関係を示すグラフである。
高のＦナンバー８１の光束とのディフォーカスとスポッ
ト径との関係を示すグラフである。
１０ 半導体レーザー １１ コリメートレンズ １２ シリンドリカルレンズ １４ ポリゴンミラー １４ａ 反射面 １５ 曲面ミラー １６ アナモフィックレンズ １７ 光路屈折ミラー １８ 感光体ドラム
Claims (5)
- 【請求項１】光源から発する光束を偏向器により偏向
し、結像光学系により走査対象面上に結像させる走査光
学系において、 前記結像光学系には、主走査方向の像高に応じた副走査
方向のＦナンバーの変化によるスポット径の変化を相殺
するよう副走査方向の像面湾曲が与えられていることを
特徴とする走査光学系。 - 【請求項２】前記結像光学系は、最も前記走査対象面側
に、前記主走査方向において周辺部が中心部より前記走
査対象面側に近接するよう湾曲した形状の補正レンズを
有することを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。 - 【請求項３】前記偏向器は、前記光源からの入射光束が
副走査方向において第１の分離角度を持って反射される
よう配置され、 前記結像光学系は、前記偏向器からの反射光束が副走査
方向に第２の分離角度をもって反射されるよう配置され
た主走査方向に正のパワーを持つ曲面ミラーと、該曲面
ミラーと前記走査対象面との間に配置され、主として副
走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズとを有す
ることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。 - 【請求項４】前記アナモフィックレンズの少なくとも一
面は、その光軸が光学系の光軸に対して副走査方向に偏
心して配置されていることを特徴とする請求項３に記載
の走査光学系。 - 【請求項５】前記アナモフィックレンズは、主走査方向
において周辺部が中心部より前記走査対象面側に近接す
るよう湾曲した形状であることを特徴とする請求項３に
記載の走査光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091673A JPH08262323A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 走査光学系 |
| US08/620,304 US5825403A (en) | 1995-03-24 | 1996-03-22 | Optical scanning system and method for setting curvature of field therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091673A JPH08262323A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 走査光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262323A true JPH08262323A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=14033013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7091673A Pending JPH08262323A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5825403A (ja) |
| JP (1) | JPH08262323A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008065234A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Canon Inc | 画像読取用レンズを用いた画像読取装置 |
| US7433095B2 (en) | 2003-06-17 | 2008-10-07 | Hoya Corporation | Reflective scanning optical system |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5963355A (en) * | 1997-11-17 | 1999-10-05 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanning system with single element refractive/reflective Fθlθ lens |
| JP2000206431A (ja) | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Asahi Optical Co Ltd | 走査光学装置のモニタ―光学系 |
| JP3782646B2 (ja) | 2000-07-04 | 2006-06-07 | ペンタックス株式会社 | 走査光学系 |
| JP3631182B2 (ja) * | 2001-09-04 | 2005-03-23 | キヤノン株式会社 | 画像投射装置 |
| US20070171499A1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-07-26 | Mckinnon Austin | Reflective member |
| JP5077770B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2012-11-21 | 株式会社ニコン | デバイス製造方法、デバイス製造システム及び測定検査装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727125B2 (ja) * | 1986-05-23 | 1995-03-29 | 株式会社日立製作所 | 光走査装置 |
| US5233457A (en) * | 1990-08-30 | 1993-08-03 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Beam scanning optical system |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7091673A patent/JPH08262323A/ja active Pending
-
1996
- 1996-03-22 US US08/620,304 patent/US5825403A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7433095B2 (en) | 2003-06-17 | 2008-10-07 | Hoya Corporation | Reflective scanning optical system |
| JP2008065234A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Canon Inc | 画像読取用レンズを用いた画像読取装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5825403A (en) | 1998-10-20 |
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