JPH08297253A

JPH08297253A - スキャン・レンズおよび２つの偏向子を有する光学スキャナ・システム

Info

Publication number: JPH08297253A
Application number: JP8110022A
Authority: JP
Inventors: John D Griffith; ジョン・デヴィッド・グリフィス; C Benjamin Wooley; チャールズ・ベンジャミン・ウーリー
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1996-11-12
Also published as: US5633736A

Abstract

(57)【要約】【課題】光学走査システムに関するより進歩した予備
対物スキャナおよび対物レンズを提供する。【解決手段】パスに沿って移動する放射ビーム１６の
２次元スキャンをもたらすように構成される、２つの偏
向子Ｈ、Ｇおよびスキャン・レンズ１８を含むスキャナ
を提供する。スキャン・レンズ１８は、両偏向子から
の、ビーム１６の上記パスの流れに沿って位置され、最
も遠い偏向子から、少なくともスキャン・レンズ１８の
焦点距離に等しい空気等価距離だけ離れるように位置さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、レーザ等
の放射ビームの２次元走査を行うスキャナ・システムに
関するものであり、特に、スキャン動作された偏向子
（偏向器）により偏向された放射ビームの焦点を合わせ
る予備対物（pre-objective）光学走査システムに使用
されるスキャン・レンズおよびスキャン・レンズ・シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】大抵の予備対物光学走査システムは、”
高速スキャン”もしくは”ライン”指令におけるスポッ
ト動作を行うためにレーザおよび単一スキャナを用い
る。”低速スキャン”もしくは”ページ”指令における
スポット位置決めは、記録材の動きによりコントロール
される。例えば、このような方法は、レーザ・プリンタ
に多く用いられている。

【０００３】直交する２方向におけるビームの偏向を制
御する、２つの走査偏向子を用いた予備対物レーザ走査
システム（すなわち、複数の偏向子がスキャン・レンズ
の前に配置された、レーザ使用の光学走査システム）
は、記録材が記録処理中はその場に静止するように働
く。我々は、紙やフィルム等の記録材の搬送機構を簡易
化すると認識するが、それは、搬送機構としては、記録
材を記録開始前に位置決めし、記録終了後に除去するこ
とだけが要求されるからである。従って、二偏向子走査
システムにおいて記録材上に描かれた画像の品質は、ペ
ージ指令・記録材搬送機構の精度にもはや影響されるも
のではない。更にまた、このことは、小フォーマットの
記録材にとっては特に重要な利点であることが認識され
るが、それは、フィルム搬送機構に対し、１μｍ以下の
許容誤差でフィルムを正確に位置決めさせる必用がなく
なるからである。

【０００４】米国特許第4,714,960 号は、複数の光路を
有する、もしくは複数の偏向がある光学スキャナ・シス
テムを開示する。このスキャナは”テレビ共用”となる
ように設計されたもので、ポリゴン（多面）・スキャナ
および、検出器アレイ上に結像させるための無限焦点レ
ンズ・システムを用いている。しかし、このような光学
スキャナ・システムが走査レンズ・システムに課す要求
および走査レンズ・システムの構成については、開示さ
れていない。米国特許第4,736,110 号は、二偏向子・画
像ピックアップ装置を開示しているが、スキャン・レン
ズの構成については、やはり開示されていない。最後
に、米国特許第4,714,830 号は、二つの偏向子を有する
光ビーム位置決め器を開示しているが、対物（もしくは
スキャン）レンズの構成については、やはり開示されて
いない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題 (1)】我々は、このよう
な二偏向子構成の使用が、スキャン・レンズに対して新
しくかつ独自の要求を生み出すことがわかった。スキャ
ン・レンズの前に２つの走査偏向子を用いることは、第
１の偏向子がスキャン・レンズから従来に比べて非常に
離れた位置に配置されることを意味する。スキャン・レ
ンズの収差は、非常に離れて配置された走査偏向子に対
して補正されなければならない。予備対物単一偏向走査
システム用のスキャン・レンズの設計は、スキャナがス
キャン・レンズから非常に離れて配置される場合は非常
に複雑であると長い間認識されてきた。例えば、ホプキ
ンス（Hopkins）とブザワ（Buzawa）は、「走査素子の
位置に置かれた入射瞳用に最適化されたレンズは、内部
開口絞りを有する通常のレンズとは全く異なる形態とな
る。残念ながら、この要求は上述した複雑さおよび大き
さを増加させるものであり、レンズとスキャナ間の距離
を縮めるためには、あらゆる努力をする必用がある」と
述べている（R. E. Hopkins, M. J. Buzawa, "Optics f
or Laser Scanning", Optical Engineering, １９７６
年２月１５日, pp. 90-114）。また、従来の予備対物単
一偏向スキャナは、スキャン・レンズが、偏向子の後
の、スキャン・レンズの焦点距離の１５％から１００％
の間の位置に配置された構成に制限される。このタイプ
のレンズは、米国特許第5,087,987号,第5,031,979号,
第4,527,858号, 第5,111,325号に開示されている。

【０００６】我々の、第１のスキャン・レンズが非常に
離れて配置されるという要求は、「スキャン・レンズが
２つの偏向子の位置に対して補正されなくてはならな
い」という現実により複雑化される。従来技術はこのよ
うなレンズを開示していないし、このようなスキャン・
レンズを有する予備対物走査システムも開示していな
い。

【０００７】最後に、私は、単一の予備対物スキャナに
通常ともなうライン曲がり（line bow）問題が、二スキ
ャナ・システムではより補正困難であることを発見し
た。一偏向子を用いたホログラフィック・スキャナにお
けるライン曲がり問題は、Glen. T. Spincerbox によ
る"Holographic Scanners, Applications, Performance
and Design"と題する論文（ed. by Gerald F. Marshal
l, Marcel-Dekker, New york, 1985, pp. 41-45）で論
じられている。また、B. Narayan は、米国特許第4,90
4,034号において、単一ホログラフィック走査系を用い
た予備対物スキャナにより生じたライン曲がりを最小に
する方法を開示している。しかしながら、二偏向子の予
備対物スキャナ・システムにおいて、ライン方向偏向子
としてホログラフィック格子が用いられた場合のライン
曲がり補正に関する従来技術は知られていない。よっ
て、本発明の目的は、より発展した予備対物スキャナを
生み出すことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段 (1)】本発明によれば、あ
るパスに沿って移動する放射ビームの２次元走査をもた
らすように構成されたスキャナであって、(1) 前記ビー
ムを第１のスキャン方向にわたり第１の角速度で回折さ
せる第１の偏向子と、(2) 前記ビームを第２のスキャン
方向にわたり第２の角速度で回折させる第２の偏向子で
あって、前記第２のスキャン方向は、前記第１のスキャ
ン方向に対して本質的に垂直であるような偏向子と、
(3) 前記ビームをある面上のスポットに集光するため、
前記両偏向子からの、前記ビームの前記パスの流れに沿
って位置されるスキャン・レンズであって、前記面上の
スポットの線速度が前記両偏向子の角速度に比例するこ
とを確立するようなゆがみ特性を有するスキャナが得ら
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題 (2)】また、光学走査シ
ステムに関するより進歩した対物レンズ（もしくはスキ
ャン・レンズ）を生み出すことも、本発明の目的であ
る。更に、光学走査システムに関し、２つの偏向子位置
もしくは２つのストップ位置に関して補正されるような
対物レンズ（すなわちスキャン・レンズ）を生み出すこ
とも、本発明の目的である。

【００１０】上述のように、我々は、二偏向子の予備対
物走査システムに用いられるスキャン・レンズが、単一
走査偏向子とともに用いられるスキャン・レンズに対し
ては必要とされない特定の要求を満たす必要があること
を見いだした。これらの要求を、以下に詳細に述べる。

【００１１】１．二偏向子スキャナ・システムにおい
ては、スキャン・レンズ収差は、任意の回転の組み合わ
せに関して、十分に補正される必要がある。予備対物光
学走査システムにおける偏向子の位置はスキャン・レン
ズに関する入射瞳を決定するので、これは、ストップ
（配置）が２つの偏向子位置の間でシフトされる場合、
スキャン・レンズの性能についても補正を要すると言っ
て良い。瞳が縦方向にシフトされる時に主光線は横方向
に動くので、スキャン・レンズの収差は、スキャン・レ
ンズに入射するレーザ・ビームの実際の直径よりも大き
い瞳直径にわたって補正されなければならない。

【００１２】

【課題を解決するための手段 (2)】これらの目的および
要求は、前方から後方にある光路（パス）に沿って移動
する放射ビームを投射するレンズ（スキャン・レンズも
しくは走査レンズとも呼ばれる）により達成することが
できる。係るレンズは順次配置される３つのレンズ要素
群を有し、それらは以下のようである。（１）前方に対して凹型の最前レンズ要素を有する負
群。（２）少なくとも２つの正のパワー・レンズ要素および
負でないレンズ要素を有する複数のレンズ要素による第
１の正群。（３）第１の正群よりも強い光学パワーを有する、少な
くとも１つの正のメニスカスレンズ・コンポーネント
（後方に対して凹型）を含む複数のレンズ要素による第
２の正群。

【００１３】ここで、以下の条件を満たすことが好まし
い。 −１．６５≦ ｅｆｌ₁ ／ｅｆｌ ≦−０．８６０．６０≦ ｅｆｌ₂ ／ｅｆｌ ≦１．３６２．４７≦ ｅｆｌ₃ ／ｅｆｌ ≦４．６５上記条件式において、「ｅｆｌ」は上記走査レンズの焦
点距離、「ｅｆｌ₁ 」は前記第１の負レンズ群の焦点距
離、「ｅｆｌ₂ 」は前記第１の正レンズ群の焦点距離、
「ｅｆｌ₃ 」は前記第２の正レンズ群の焦点距離であ
る。

【００１４】本発明の一実施例によれば、上記負群は、
以下の条件を満たす単一レンズで構成される。０．５８≦ Ｘ ≦０．６５上記Ｘは、この単一レンズ要素の「曲がり」である。

【００１５】本発明の別の実施例によれば、上記負群は
複数のレンズ要素を含み、この群の第１のレンズ要素は
以下の曲がり条件を満たす。０．８２≦ Ｘ ≦１．０２

【００１６】本発明の好ましい実施例によれば、上記第
１の正群は、３つの正のレンズ要素を有し、これらは以
下の条件を満たす。 −１．７０≦ Ｘ'₁ ≦−０．９４ −０．４６≦ Ｘ'₂ ≦−０．２６ −１．９８≦ Ｘ'₃ ≦５．２２ここで、Ｘ'₁、Ｘ'₂、Ｘ'₃は、それぞれ、第１の正群の
第１、第２、第３の連続するレンズ要素の曲がりを表
す。

【００１７】また、本発明の別の実施例によれば、上記
第２の正群は、２つのレンズ・コンポーネントを有し、
それらは以下の条件を満たす。 −３．１１≦ Ｘ''₁ ≦−２．５６２．０５≦ Ｘ''₂ ≦２．２１ここで、Ｘ''₁ は、第２の正群の第１のレンズ・コンポ
ーネントの曲がりを、一方、Ｘ''₂ は、第２の正群の第
２のレンズ・コンポーネントの曲がりを示す。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題 (3)】２．本発明の別の目的は、記録媒体上の線走査速度が
各走査偏向子の角速度に比例するような光学走査システ
ムを生み出すことである。この目的は、ゆがみに関する
ストップ・シフト効果を考慮し、負のゆがみの補正量を
スキャン・レンズの設計に導入することを要求する。”
高速”もしくは”ライン”走査が回転するホログラフィ
ック格子により制御される場合には、スキャン・レンズ
のゆがみ特性は、スキャン・リニアリティを達成するた
めの上記要求と、”ページ”もしくは”低速”用偏向子
の全カバー範囲にわたるライン曲がりを最小にするため
の要求との間でバランスがとられる必要がある。

【００１９】

【課題を解決するための手段 (3)】上述のように、本発
明の上記目的は、あるパスに沿って移動する放射ビーム
の２次元走査をもたらすように構成されたスキャナであ
って、(1) 前記ビームを第１のスキャン方向にわたり第
１の角速度で回折させる第１の偏向子と、(2) 前記ビー
ムを第２のスキャン方向にわたり第２の角速度で回折さ
せる第２の偏向子であって、前記第２のスキャン方向
は、前記第１のスキャン方向に対して本質的に垂直であ
るような偏向子と、(3) 前記ビームをある面上のスポッ
トに集光するため、前記両偏向子からの、前記ビームの
前記パスの流れに沿って位置されるスキャン・レンズで
あって、前記面上のスポットの線速度が前記第１および
第２の角速度に比例することを確立するようなゆがみ特
性を有するスキャナにより達成することができる。

【００２０】本発明の好適な実施形態例によれば、スキ
ャン・レンズは、前記ビームの方向に順次配置される３
つのレンズ要素ユニットを有し、それらは、第１の負の
パワー・レンズ・ユニット、第２の正のパワー・レンズ
・ユニット、第３の正のパワー・レンズ・ユニットであ
り、第２の正のパワー・レンズ・ユニットは、主として
ゆがみ特性の導入に関与する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図面の簡単な説明以下の図面を参照し、本発明に関する多くの実施形態
（実施例）を以下に例示する。図１は、本発明の好まし
い実施形態による光学スキャナ・システム１０の概略側
面図である。図２は、図１の光学スキャナ・システム１
０についての、より詳細な図である。図３は、図１の光
学スキャナ・システム１０の、後部側面図である。図４
は、図３に示す光学スキャナ・システム１０の、後部平
面図である。図５は、光学スキャナ・システム１０で用
いられるホログラフィック格子に対する物体平面波（Ｏ
ＰＷ）および参照平面波（ＲＰＷ）の方向を示す図であ
る。図６は、光学スキャナ・システム１０で用いられる
プリズムＰの構成および方向を示す図である。図７は、
図３に示す光学スキャナ・システム１０部分の側面図で
あるが、ゼロ・ホログラフィック格子回転および最大ガ
ルボ回転における状態である。図８は、図７に示す光学
スキャナ・システム１０部分の平面図であるが、ゼロ・
ガルボ回転および最大ホログラフィック格子回転におけ
る状態である。

【００２２】図９は、光学スキャナ・システム１０のレ
ンズ系１８の第１実施例の側面図である。図１０は、第
２実施例のレンズ系１８ａの側面図である。図１１は、
第３実施例のレンズ系１８ｂの側面図である。図１２
は、第４実施例のレンズ系１８ｃの側面図である。図１
３は、第５実施例のレンズ系１８ｄの側面図である。図
１４は、第６実施例のレンズ系１８ｅの側面図である。
図１５は、第７実施例のレンズ系１８ｆの側面図であ
る。図１６は、第８実施例のレンズ系１８ｇの側面図で
ある。図１７は、第９実施例のレンズ系１８ｈの側面図
である。図１８は、第１０実施例のレンズ系１８ｉの側
面図である。図１９は、第１１実施例のレンズ系１８ｊ
の側面図である。

【００２３】図２０は、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフトの効果を示す図であ
る。図２１は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２２は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２３は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２４は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２５は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２６は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。図２７は、同様に、第１のレンズ実施例に関する、
横軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図であ
る。

【００２４】図２８は、２つの偏向子の使用が、実際の
入射ビームに比べていかに瞳サイズを大きくするかを示
す図である。図２９は、本発明の第１の好ましい実施例
のスキャン・リニアリティ性能を示す図である。図３０
は、本発明の第１の好ましい実施例のライン曲がり特性
を示す図である。図３１は、ゼロ・ガルボ・ミラー方向
におけるホログラフィック格子回転機能としてのＯＰＤ
補正を示す図である。図３２は、ゼロ・ホログラフィッ
ク格子方向におけるガルボ・ミラー回転機能としてのＯ
ＰＤ補正を示す図である。図３３は、最大フォーマット
の角における、第１の好ましい実施例の光学システムの
光学性能を示す図である。

【００２５】本発明は、レーザ・プリンタとしての使用
に限られるものではないが、ここで述べられる光学スキ
ャナ・システム１０およびスキャン・レンズ１８は、本
発明がレーザ・ピリンタの発展として考えられるという
ことに、特に関連するものである。

【００２６】特に、本発明は、予備対物走査システムに
好適な一連のスキャン・レンズを有し、そこでは、走査
偏向子とスキャン・レンズとの距離は、スキャン・レン
ズの焦点距離の４０％から２６０％である。今発明の多
くの実施形態は、２つの偏向子を有する予備対物走査光
学システムにおいて機能するように調整される。これら
の実施形態の収差は、二偏向子走査システムにつきもの
のストップ・シフト効果（stop-shift effects）を処理
するため、入射レーザ・ビームにより占められる瞳より
もより大きな瞳に対して補正される。これらの実施形態
はまた、両方の偏向子の位置における走査のリニアリテ
ィ（線形性）に対して調整される。また、本発明の好ま
しい実施形態は、”ライン”もしくは”高速スキャン”
用偏向子がホログラフィック格子である場合、およ
び、”低速”もしくは”ページ”用偏向子がガルバノメ
ータ駆動のミラーである場合、全ページに渡ってライン
曲がりを最小にするように調整され、ゼロページ指令偏
向に対するライン曲がりは、B.Narayan が開示した米国
特許第4,904,034 号の方法により補正される。すなわ
ち、ガルバノメータがホーム・ポジションにいる時（ゼ
ロページ偏向子）−−すなわち、全く偏向しない時−−
は、プリズムがライン曲がりを最小にする。更なる補正
は、ページ偏向において偏向が実施される時に、スキャ
ン・レンズにより行われる。

【００２７】本願には、２つの異なる焦点距離を有する
実施形態がある。ここで開示する予備対物二偏向子走査
システムで用いられる場合、これらの実施形態は標準の
マイクロフォーム・フォーマットにおいて高い画像品質
を生み出す。これらのフォーマットは、２４Ｘフォーマット：９．００ｍｍ × １１．６４ｍｍ４２Ｘフォーマット：８．４６ｍｍ × ６．６５ｍｍ４８Ｘフォーマット：７．４２ｍｍ × ５．８２ｍｍである。一方のスキャン・レンズを、異なる焦点距離を
有するもう一方のスキャン・レンズと置き換えることに
より、画像サイズを変更することが好ましい。従って、
本願の好ましい実施形態によれば、焦点距離は一方から
他方に変化するが、第２のスキャン・レンズに対する入
射瞳と画像面との配置は、第１のスキャン・レンズと同
じ位置にとどまる。

【００２８】従って、今発明の好ましい実施形態は、走
査偏向子と画像面に関して同一の配置となる（焦点距離
は異なるが）。これは、画像が描かれるフォーマットを
変更するために、スキャン・レンズの容易な代用を行わ
せるものである。一方のスキャン・レンズは、４２Ｘお
よび４８Ｘモードで使用される。このレンズは、スキャ
ン・システムが２４Ｘモードで機能する時に、第２のレ
ンズに置き換えられる。４２Ｘ／４８Ｘ用レンズの焦点
距離は、おおよそ２７ｍｍである。一方、２４Ｘ用レン
ズの焦点距離は、おおよそ５４ｍｍである。両方の焦点
距離のスキャン・レンズ用のいくつかの実施形態をここ
に挙げる。

【００２９】図１は、本発明による、レーザ・プリンタ
・コンパチブルな光学スキャナ・システムであり、以下
の各要素を有している。１）レーザもしくはレーザ・ダイオード１４による光源
１２であり、大きく平行化された光ビーム１６を発す
る。２）被走査面（すなわち描画面）を一方向（線方向）に
走査するホログラフィック格子スキャナＨ。３）この面を別方向（ページ方向）に走査するガルボ
（galvo）・ミラーＧ。４）偏向された光ビーム１６を紙やフィルム等の上述し
た描画面ＷＳ上に集光するスキャン・レンズもしくはス
キャン・レンズ系（もしくはf/θレンズ）１８。

【００３０】図３および４は、光学スキャナ１０の後ろ
部分を図示したものであり、スキャン・レンズ１８を含
んでいる。これらの図は、セロページおよびゼロライン
（方向）指令におけるスキャンを示すものである。全て
の距離ｄ_i は「ｍｍ」で、ホログラフィック格子とガル
ボのゼロ回転における主光線に沿って測られる。図７
は、最大のガルボ回転、ゼロ・ホログラフィック格子に
おける、同様の図である。また、図８は、ゼロ・ガルボ
回転、最大のホログラフィック格子における図である。

【００３１】より詳細には（図２〜８参照）、この実施
形態によると、ガスレーザ１４（波長λ＝６３２．８μ
ｍ）は本質的に平行なビームを発する。適性なビーム形
成用の光学素子が用いられるならば、レーザ・ダイオー
ドを用いても良い。レーザ・ビーム１６は、音響光学変
調器（ＡＯＭ）およびビーム形成光学素子を含む光学系
列ＴＲを通過し、楕円形とみなされる断面を有する。ま
た、特に、光学系列は、以下の要素を有する。 i）コンパクトな光学系にするためにビームを折り曲げ
る折り曲げミラーＭ１およびＭ２。 ii）レーザ・ビーム１６を所定の位置に集束させる集束
レンズＬ１。これにより、所定の大きさのくびれＷ₁が
生じる。 iii）レーザ・ビーム１６を変調するための音響光学変
調器（ＡＯＭ）等の変調器と、焦点が上記くびれの位置
にあり、ビームを平行化する別のレンズＬ２。 iv）必要に応じてビーム・サイズを広げるビーム拡大光
学系Ｌ３およびＬ４。

【００３２】レーザ・ビーム１６は、変調器ＡＯＭから
出る段階で楕円形の断面が想定され、ビーム拡大光学系
Ｌ３およびＬ４を出るときも楕円形の断面を有する。ビ
ーム１６は、次に、楕円形の開口ＡＰ（図２および３）
を通り、折り曲げミラーＭ３に達する。楕円形開口の直
径は、９．５６ｍｍ×５．９８ｍｍ（ライン×ページ）
である。開口ＡＰから折り曲げミラーＭ３までの距離ｄ
₁ は、１４３．０７３ｍｍである。折り曲げミラーＭ３
の反射面は角度θ＝５７゜傾けられている。折り曲げミ
ラーＭ３（図３）はビーム１６を折り曲げ、適切な角度
でホログラフィック格子スキャナＨもしくは（略して）
ホログラムＨへ導く。折り曲げミラーＭ３およびホログ
ラフィック格子スキャナＨとの間の距離ｄ₂ は１４．５
６２ｍｍである。

【００３３】ホログラフィック格子スキャナＨは、スピ
ンドルＳ（図２）上に設けられ、それにより回転され
る。このスピンドルは、これに回転動作を与えるモータ
ＭＯＴに接続されている。ホログラムＨの後面Ｓ_2Hは、
多くの複面（ファセット）もしくは格子ＨＧを有する。
ファセットＨＧが回ると、ビーム１６は、描画面を走査
するライン方向に動く。しかし、矯正用光学系が無い
と、結果としてのラインは直線にならず、曲がったも
の、すなわち、”おじぎした”ものとなる。この”曲が
り”は、ホログラムＨの後方に置かれたプリズムＨによ
り矯正される。

【００３４】ホログラフィック格子スキャナＨ（もしく
はホログラムＨ）は、屈折率１．５４２６６（波長λ＝
６３２．８μｍにおいて）の光学的に透明な材料の本体
によりできており、前側の平面Ｓ_1Hおよび後面Ｓ_2Hを有
する。このホログラム本体は、６．３５ｍｍ厚の基板と
なり、角度θ＝５７゜傾けられている。上述したよう
に、ホログラムの後面Ｓ_2Hは、複数のホログラフィック
格子ＨＧを有する。（ホログラムに当たるレーザ・ビー
ム１６のような）光ビームは、平屈折面Ｓ_1Hを通って屈
折し、ホログラム本体を通り、ホログラフィック格子Ｈ
Ｇを有する後面Ｓ_2Hに達する。物体平面波の方向および
回折のオーダー（次元）を図５に図示するが、ここで、
θ₁＝θ₂＝３３゜である。図において、符号ＯＰＷは物
体平面波、符号ＲＰＷは参照波、符号ＤＯは−１次回折
を指す。この構成の波長は６３２．８μｍである。

【００３５】ホログラフィック格子ＨＧはレーザ・ビー
ムを回折、そして適切な角度回転させ、フィルム等の感
光面におけるライン・スキャンをもたらす。そして、出
射光は、”曲がり”を矯正し、レーザ・ビーム断面の楕
円（長円）率を変化させるプリズムＰを通る。ホログラ
フィック格子スキャナの後面Ｓ_2HとプリズムＰとの間の
距離は、１９．９６４ｍｍである。プリズムＰの構成
を、図６に示す。光ビーム１６は、プリズムＰを出た
後、ガルボ・ミラーＧへ向けられ、これに当たる。ガル
ボ・ミラーＧのゼロ回転（すなわち、ゼロ・ガルボ・ポ
ジション）では、本質的に”曲がり”はない。プリズム
Ｐとガルボ・ミラーＧとの距離は、（ホログラフィック
格子の無回転の主光線に沿って測って）１７．０ｍｍで
ある。

【００３６】ガルボ・ミラーＧはビーム１６を直交方向
に動かすために回転し、これにより、ページ指令（ペー
ジ方向）における走査機能をもたらす。ガルボ・ミラー
Ｇは、このミラーが上記描画面を適正なスピードで回転
するようにさせるガルバノメータにより動かされる。ビ
ーム１６は、ガルボ・ミラーＧにより反射され、同ビー
ムを描画面に集束するレンズ系１８に向かう。ガルボ・
ミラーＧとレンズ系１８との距離は１６．８７０ｍｍで
ある。

【００３７】従って、本発明によれば、光学スキャナ・
システム１０は、２つの機械的な偏向子を有する。この
実施形態においては、これらはホログラフィック格子Ｈ
とガルボ・ミラーＧである。レーザ印刷システムにおい
ては、適正な機能を行わせるには、偏向子はスキャン・
レンズ系の入射瞳に位置することが要求される。２つの
機械的な偏向子の使用は、スキャン・レンズ１８に関す
る入射瞳の位置に特別な条件を課す。なぜなら、光学ス
キャナ・システムは２つの光学偏向子を用い、スキャン
・レンズとして使用されるレンズ系１８は２つの入射瞳
位置−−一方はガルボ・ミラーの位置、他方はホログラ
ム面Ｓ_2H−−に対して適合かつ調整されるように設計さ
れるからである。

【００３８】図１〜４、７および８に示される光学スキ
ャナ・システム１０は、Ｆ値（Ｆ／＃）がＦ／２．８
２、背面焦点距離Ｂ．Ｆ．ｇ４．０５ｍｍである。（図
３，４に示す）スキャン・レンズ１８を含む光学システ
ムの後ろ部分の動作パラメータおよび解析は、テーブル
１に示される。また、光ビーム１６はコヒーレント（可
干渉性）であり、中心波長はλ＝６３２．８μｍ周辺に
あり、ヘリウム・ネオン線に対応している。

【００３９】テーブル１注記：１．Ｆ／＃＝２．８２ＢＦ＝４．０４６１ＥＦ＝２６．９２フォーマット：４８Ｘモード：７．７５８×６．２４４（ホログラム×
ガルボ）（ライン×ページ）４２Ｘモード：８．８６６×７．１３６（ホログラム×
ガルボ）（ライン×ページ）

【００４０】２．レンズのベンチ・テスト用構成情報

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】 ^*）これらの量は、それぞれ、ホログラムおよびガル
ボ・モードの偏向に関する９．５６および５．９８ｍｍ
の楕円形開口の直径に基づくものである。”ＮＰ”は入
射瞳、ＸＰは射出瞳を示す。^** ）これらの量は、プリズムの倍率に対して調整され
ている。^*** ）４２Ｘモードのみに関するスキャン方向のセミ・
フィールド角。最大セミ・フィールド角は、同時に機能
する両偏向子による複合角。^**** ）”Ａ”は、入射瞳位置に対するフィルタＰＬの最
前面から測った距離である。

【００４１】３．このＦ値は、９．５６ｍｍの楕円形
開口により制限される周縁（周光）光線に関する最終角
に基づいている。４．これらの開放口は、ホログラムが８．６２９６゜
回転してガルボが３．７８５７゜回転する場合、楕円開
口により制限された光束を通すのに十分である。これ
は、注記１で規定された４２Ｘフォーマットの角に対応
する。

【００４２】５．スキャン・リニアリティ−−ホログ
ラム走査

【表５】

【表６】 ^*）４８Ｘフォーマットのエッジ

【００４３】６．スキャン・リニアリティ−−ガルボ
走査

【表７】

【表８】 ^*）４８Ｘフォーマットのエッジ

【００４４】７．ライン曲がり動作。ライン曲がり
は、「固定ガルボ回転に対する、ホログラム回転あり時
の主光線切片からホログラム回転なし時の主光線切片を
引いたもの」と規定される。

【表９】 ^*）４８Ｘフォーマットの角

【００４５】８．ページ曲がり動作。ページ曲がり
は、「固定ホログラム回転に対する、ガルボ回転あり時
の主光線切片からガルボ回転なし時の主光線切片を引い
たもの」と規定される。

【表１０】 ^*）４８Ｘフォーマットの角

【００４６】９．波面動作。図３に示す楕円開口によ
り制限される単位振幅平面波用に計算される走査システ
ム「ＲＭＳＯＲＤ」。

【表１１】

【表１２】 ^*）４８Ｘフォーマットの角

【００４７】１０．予測スポット・サイズ。図３に示
す楕円開口に位置する４．８２６×３．５９３ｍｍ（ラ
イン×ページ）の「１／ｅ² 」強度半径（intensity ra
dii）を有するビームくびれに関して。以下の表は、像
平面の静止スポットに対して予測される「１／ｅ² 」強
度半径を示すものである。「Ｗ_LINE」は、ライン指令
（ライン方向）における「１／ｅ² 」強度半径、「Ｗ
_PAGE」は、ページ指令（ページ方向）における「１／ｅ
² 」強度半径である。

【表１３】

【表１４】

【００４８】

【表１５】

【表１６】

【００４９】スキャン・レンズの実施形態次に、上記光学スキャナで用いられる修正されたスキャ
ン・レンズ（ｆ／θレンズ）について説明する。上述の
ように、本光学スキャナ・システムは２つの光学偏向子
を用いるので、スキャン・レンズとして用いられるレン
ズ系１８は、２つの入射瞳位置−−一方はガルボ・ミラ
ーＧに位置し、もう一方はホログラム表面Ｓ_2Hに位置す
る−−に適合し、それらに対して矯正されるように設計
される。レンズ系１８（ここでは、”スキャン・レン
ズ”または”スキャン・レンズ系”とも呼ばれる）に対
する条件は、以下のようである。

【００５０】１．スキャン・レンズ系の入射瞳は、機
械的な偏向子および関連する機構部分を置く余地を得る
ために、第１のガラス素子の前に相当離れて位置しなけ
ればならない。後述の実施例１（テーブル２）に開示す
るレンズ系の場合、一方の入射瞳は、第１のガラス表面
の前側に、焦点距離の２．６倍の位置に置かれる。従来
技術の研究調査は、入射瞳が焦点距離の１００％よりも
離れて位置するような設計はないことを示していた。２．スキャン・レンズの働きは、各々の偏向子に対応
した２つの異なる入射瞳位置に対して同時に補正されな
ければならない。このような形態の設計は今まで知られ
ていない。

【００５１】以下の点に注意する必要がある。すなわ
ち、ここで説明するレンズ系は、特に、ホログラフィッ
ク偏向子とガルバノメータ偏向子を用いるレーザ・プリ
ンタ・システム用に設計されているが、上記２つの要求
は偏向子の技術とは独立したものであり、例えば、レン
ズ系１８のようなレンズ系は、任意の二偏向子・予備対
物光学スキャナに使用することが可能である。更に、ス
キャン・レンズの設計は、以下の３つの課題を解決する
ようになされる。

【００５２】１．スキャン中、フィルムのような感光
媒体に入射するパワー密度を均一にするため、スポット
がフィルムを横切る線速度が偏向子の角速度に比例した
状態を保つことが重要である。２．ホログラフィック格子スキャナはスキャン・ライ
ンにライン曲がりをもたらす。このようなライン曲がり
を、容認可能な最小レベルに保つことが重要である。こ
の問題は、二偏向子を有するスキャナにおいては、より
複雑になる。なぜなら、スキャン・レンズのゆがみ−−
それは（テーブル２）の項目２で述べるスキャン・リニ
アリティを支配するものである−−は、各ページ位置に
おいて、異なる量のライン曲がりを引き起こすからであ
る。スキャン・レンズのゆがみは、満足できるスキャン
・リニアリティおよび容認可能なライン曲がりの双方が
得られるように、注意深く合わせる必要がある。

【００５３】３．二点間（ポイント・ツー・ポイン
ト）収差の補正は、レーザにより生じるスポットのサイ
ズが、スキャン中、フィルムよりかなり大きくなること
がないようにするのに十分な程度少なくしなければなら
ない。これらの補正は、一般に、走査システムに関する
ＯＰＤ（光路差）を用いて測られる。二偏向子を用いた
スキャナについては、両スキャナによるビーム偏向中、
このＯＰＤが良く補正された状態に保たれることが重要
である。

【００５４】好ましい実施形態におけるスキャン・レン
ズ１８は３つの群（ユニット）を有し、各群は複数のレ
ンズの組み合わせで構成できる。３つの群は以下のよう
なものである。１．負群で、１つ以上のレンズ・コン
ポーネント（レンズ構成材）を有する。この負群は走査
偏向子の最も近くに配置される。２．より弱い負群で、１つ以上のレンズを有し、上記
負群の背後に配置される。３．より強い正群で、画像面に最も近く配置される１
つ以上のレンズを有する。

【００５５】これら３つの群の焦点距離は、以下の関係
を満たすことが望ましい。 −１．６５≦ ｅｆｌ₁ ／ｅｆｌ ≦−０．８６０．６０≦ ｅｆｌ₂ ／ｅｆｌ ≦１．３６２．４７≦ ｅｆｌ₃ ／ｅｆｌ ≦４．６５ここで、「ｅｆｌ」はスキャン・レンズの焦点距離、
「ｅｆｌ₁ 」は第１の群の焦点距離、「ｅｆｌ₂ 」は第
２の群の焦点距離、「ｅｆｌ₃ 」は第３の群の焦点距離
である。

【００５６】スキャン・レンズは対称形ではない。それ
は、ストップ位置がレンズと非常に離れた位置に置かれ
るからである。従って、コマ収差は、これを球面収差と
相殺させることによってのみ補正可能である。また、全
体としてのスキャン・レンズに対してスキャン・リニア
リティの補正を行うためには、コマ収差および非点収差
が第１の負群により導入されることが望ましい。

【００５７】第１の群が単一レンズ要素から成る場合、
入射瞳がスキャン・レンズの焦点距離の１５０％よりも
遠くに位置する時、このレンズ素子が以下の条件を満足
し、これらの収差を適正な量導入するようにすることが
望ましい。０．５８≦ Ｘ ≦０．６５上記Ｘは「曲がり」であり、下式により与えられる。Ｘ＝（Ｃ₁＋Ｃ₂）／（Ｃ₁−Ｃ₂）ここで、Ｃ₁およびＣ₂は、レンズ要素の第１および第２
の表面の曲率である。「曲がり」という言葉は、パワー
（倍率）の変化を伴わないレンズ素子の形状の変化を意
味する。

【００５８】第１レンズ群が複合レンズ要素を含む場合
には、群の第１のレンズ要素が以下の曲がり条件を満た
すことが望ましい。０．８２≦ Ｘ ≦１．０２

【００５９】好ましい実施形態における第２のレンズ群
は、レンズをスキャン・リニアリティに関して完全に補
正する。それはまた、第１のレンズ群により導入される
後ろ側のペッツヴァル湾曲を低減させ、非点および球面
収差を部分的に補正する。また、この群によってコマ収
差は低減されるが、完全には補正されない。非点収差を
相殺するためには、第２群の３つの素子が、入射瞳がス
キャン・レンズの焦点距離の１５０％よりも離れて位置
する時に、以下の条件を満たすことが望ましい。

【００６０】−１．７０≦ Ｘ'₁ ≦−０．９４ −０．４６≦ Ｘ'₂ ≦−０．２６ −１．９８≦ Ｘ'₃ ≦５．２２ここで、Ｘ'₁、Ｘ'₂、Ｘ'₃は、それぞれ、第２レンズ群
の第１、第２、第３要素の曲がりを表す。この曲がり
Ｘ'_iは、以下のように定義される。Ｘ'_i＝（Ｃ₁＋Ｃ₂）／（Ｃ₁−Ｃ₂）ここで、Ｃ₁およびＣ₂は、第２のレンズ群のレンズ要素
の第１および第２の表面の曲率である。

【００６１】第３のレンズ群は、残りのコマ収差を補正
することが望ましい。この群もペッツヴァル湾曲、非点
収差、および球面収差をわずかに低減させるが、この補
正の主たる部分は第２の群によりなされる。第３群はま
た、高速スキャン指令の制御用にホログラフィック格子
が使用される場合に、ライン曲がりを補正するのに使用
される。この群は、複数のレンズ要素から成る。２つの
要素が用いられる場合、下記の条件のもとで良い補正を
行うことができる。

【００６２】−３．１１≦ Ｘ''₁ ≦−２．５６２．０５≦ Ｘ''₂ ≦２．２１ここで、Ｘ''₁ は、第３レンズ群の第１のレンズ要素の
曲がりを、一方、Ｘ''₂ は、第３レンズ群の第２のレン
ズ要素の曲がりを示す。

【００６３】これらのスキャン・レンズの収差は、両偏
向子による回転の任意の組み合わせに対して、良く補正
される。このことは、ストップ位置が２つの偏向子間を
シフトする時に、レンズの作用が補正されることを要求
する。ストップ位置が縦方向にシフトすると、主光線が
横方向に動くので、スキャン・レンズの収差は、スキャ
ン・レンズに入射するレーザ・ビームの実際の直径より
もより大きな瞳の直径にわたって補正される。これにつ
いては、図２０〜２７および２８に特に示されている。

【００６４】図２０は、画像高さ３．５７ｍｍにおけ
る、ホログラフック格子偏向子用の瞳部分にわたる、横
方向の収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の
位置にとられる。スキャン・レンズは、後述する実施例
１に示されるものである。図２１は、画像高さ３．５７
ｍｍにおける、ガルボ偏向子用の瞳部分にわたる、横方
向の収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の位
置にとられる。

【００６５】図２２は、画像高さ２．８５ｍｍにおけ
る、ホログラフック格子偏向子用の瞳部分にわたる、横
方向の収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の
位置にとられる。図２３は、画像高さ２．８５ｍｍにお
ける、ガルボ偏向子用の瞳部分にわたる、横方向の非点
収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の位置に
とられる。

【００６６】図２４は、画像高さ１．４３ｍｍにおけ
る、ホログラフック格子偏向子用の瞳部分にわたる、横
方向の収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の
位置にとられる。図２５は、画像高さ１．４３ｍｍにお
ける、ガルボ偏向子用の瞳部分にわたる、横方向の非点
収差を示している。瞳は、ホログラフック格子の位置に
とられる。

【００６７】図２６は、画像高さ０ｍｍにおける、ホロ
グラフック格子偏向子用の瞳部分にわたる、横方向の収
差を示している。瞳は、ホログラフック格子の位置にと
られる。図２７は、画像高さ０ｍｍにおける、ガルボ偏
向子用の瞳部分にわたる、横方向の非点収差を示してい
る。瞳は、ホログラフック格子の位置にとられる。図２
８は、実施例１に示すスキャン・レンズに対して二偏向
子を使用することによるストップ・シフト効果を示すも
のである。このより大きな瞳サイズに対する補正は、第
２レンズ群により多くの要素を要求する。実施例１１
は、第２群に２要素を有するが、この条件に関して補正
しない。

【００６８】本発明は、走査システム内において、従来
よりもスキャン・レンズから離れて配置された偏向子の
走査を可能にするものである。特に、走査偏向子は、ス
キャン・レンズの焦点距離の２６０％の距離に位置する
ことが可能である。また、本発明は、予備対物走査シス
テムにおいて２つの偏向子を使用することができ、一方
の偏向子は”ライン”もしくは”高速スキャン”走査
を、他方の偏向子は”ページ”もしくは”低速スキャ
ン”走査を受け持つ。本願のレンズ系の収差は補正さ
れ、高品質画像および画像全体にわたる走査リニアリテ
ィをもたらす。

【００６９】また、本発明は、二偏向子の予備対物走査
システムにおいて、ライン方向走査偏向子としてホログ
ラフィック格子を、また、ページ方向走査偏向子として
ガルバノメータ駆動のミラーを使用することができる。
更に、B. Narayanが述べるように、ゼロ・ページ（方
向）指令偏向におけるライン曲がりがプリズムにより補
正されているならば、ホログラフィック格子により生じ
るライン曲がりが画像全体にわたって補正される。ま
た、スキャン・レンズは後群に３つのレンズ要素を有
し、二点間（ポイント・ツー・ポイント）収差、スキャ
ン・リニアリティ、およびライン曲がりが補正されるこ
とが好ましい。これら３つのレンズ要素は、以下の条件
を満たす必要がある。 −１．９０≦ Ｘ''₁ ≦−１．８０１．５５≦ Ｘ''₂ ≦１．６５５．３０≦ Ｘ''₃ ≦５．５５

【００７０】本願は、焦点距離の異なる複数のレンズを
有し、複数の分担された偏向子位置および画像面位置が
あり、スキャナによりもたらされる画像サイズを変更す
るために、走査システムにおけるスキャン・レンズの容
易な代替えが可能である。より特定的には、上述したｆ
／θレンズもしくはスキャン・レンズは、物体側を形成
するために、以下のものを具備する。ａ）物体側に凹面Ｓ１を持つ負のレンズ・コンポーネン
トＣ１’を有する第１群。このレンズ要素Ｃ１’は、両
凹レンズ・コンポーネント（レンズ要素）、もしくはメ
ニスカス・レンズ・コンポーネント（レンズ要素）でも
良い。また、平−凹型コンポーネントでも良い。

【００７１】ｂ）少なくとも２つの正のレンズ・コンポ
ーネントＣ２’、Ｃ３’を有する第２群。物体側に最も
近いレンズ・コンポーネントは、第１の正のレンズ・コ
ンポーネント、もしくは、像側に凸面を有するレンズ要
素であり、この第１の正のレンズ・コンポーネントは、
メニスカス・正レンズ要素でも良い。また、他方のレン
ズ・コンポーネントは、物体側に凸面を有する第２の正
のレンズ・コンポーネントＣ３’である。第２の正のレ
ンズ・コンポーネントＣ３’は、両凸レンズ・コンポー
ネントもしくは平−凸レンズ・コンポーネントでも良
く、または、メニスカス・レンズ・コンポーネントでも
良い。

【００７２】ｃ）物体側に凸面を、像側に凹面を有する
厚いメニスカス・レンズ・コンポーネントＣ４’を有す
る第３群。この第３群は、また、上記厚いメニスカス・
レンズ・コンポーネントと像面との間に配置される小レ
ンズ・コンポーネントＣ５’を有しても良い。この小レ
ンズ・コンポーネントは上記厚いレンズ・コンポーネン
トに面する凸面を有し、メニスカス、両凸、凸−平の形
状であっても良い。上述したレンズ系は、最小限要求さ
れる数のレンズ・コンポーネントを有する。また、後述
する多くの実施例は、１つ以上の付加的なレンズ・コン
ポーネントを有する。

【００７３】まとめると、好ましい実施形態でのこのレ
ンズ系は、２つの入射瞳位置を有する。これらの入射瞳
の位置は、最前のレンズ・コンポーネントＣ１’の前に
置かれる。レンズ・コンポーネントＣ１’は、負の光学
パワーを有し、コマ収差と相殺させるため、レンズ系に
球面収差を導入するために用いられる。第２群は２〜４
のレンズ要素を含み、平均して大きな曲率半径を有す
る。これは、スキャン・リニアリティのための補正、お
よび球面・コマ収差の部分補正に用いられる。第３群の
役割は、残りのコマ収差を補正し、その他の残余収差を
低減させることである。

【００７４】

【実施例】第１の好ましい実施例としてのスキャン・レ
ンズ（またはレンズ系）１８を図９に示す。レンズ系１
８は光学パワーを持たない平−平行プレートＰＬを含
み、該プレートは最前面Ｓ１と後面Ｓ２を有する。プレ
ートＰＬは、フィルタとして機能し、レーザ・ビーム１
１のパワーを低減させる。これは、通常のクラウン・フ
ィルタ・ガラスでできている。入射瞳位置（もしくは開
口絞りＡＳ）とフィルタＰＬとの間の空間の距離Ａは、
２つの偏向子位置の各々に対応する２つの値を有する。
レンズ系１８は、７つのレンズ・コンポーネントＣ１〜
Ｃ７を含む。

【００７５】第１のレンズ・コンポーネントＣ１は、接
着ダブレットである。この接着ダブレットは、負の光学
パワーＫ１のフロント（すなわち物体側）・レンズ要素
Ｅ１と、第２のレンズ要素Ｅ２を有する。レンズ要素Ｅ
２の光学パワーＫ２もまた負ではあるが、この好ましい
実施例においては、Ｋ１よりも著しく小さい。より特定
的には、Ｋ２／Ｋ１≒０．１である。レンズ・コンポー
ネントＣ１の前面Ｓ３は凹面であり、物体側に面する。
レンズ・コンポーネントＣ１の後面Ｓ５はわずかに凹面
である。その（絶対）曲率半径は、面Ｓ３のそれよりも
大きい。Ｓ４で表される面は、要素Ｅ１とＥ２とが接着
される、内部の境界面である。

【００７６】第２のレンズ・コンポーネントＣ２は、正
パワーのレンズ要素Ｅ３である。レンズ要素Ｅ３は、メ
ニスカス・レンズ要素であり、前側の凹面Ｓ６と、後側
（像側）の凸面Ｓ７を有する。第３のレンズ・コンポー
ネントＣ３は、正パワーのレンズ要素Ｅ４である。レン
ズ要素Ｅ４は両凸型であり、前凸面Ｓ８と後凸面Ｓ９と
を有する。第４のレンズ・コンポーネントＣ４は、正パ
ワーのレンズ要素Ｅ５である。レンズ要素Ｅ５は、メニ
スカス・レンズ要素であり、前側の凸面Ｓ１０と、後側
（像側）の凹面Ｓ１１を有する。

【００７７】第５のレンズ・コンポーネントＣ５は、正
パワーのレンズ要素Ｅ６である。レンズ要素Ｅ６は、メ
ニスカス・レンズ要素であり、前側の凸面Ｓ１２と、後
側（像側）の凹面Ｓ１３を有する。第６のレンズ・コン
ポーネントＣ６は、負パワーのレンズ要素Ｅ７である。
レンズ要素Ｅ７は、メニスカス・レンズ要素であり、前
側の凸面Ｓ１４と、後側（像側）の凹面Ｓ１５を有す
る。第７のレンズ・コンポーネントＣ７は、正パワーの
レンズ要素Ｅ８である。レンズ要素Ｅ８は、メニスカス
・レンズ要素であり、前側の凸面Ｓ１６と、後側（像
側）の凹面Ｓ１７を有する。

【００７８】スキャン・レンズ１８用のパラメータを後
掲のテーブル２に示す。全ての単位はミリメータであ
る。光学スキャナで用いられるスキャン・レンズ１８の
第１の好ましい実施例が図９に図示されているが、各面
Ｓはレンズ系１８の前側（物体側）から後側（もしくは
レンズ系１８の像側）に向かって付加数字でナンバリン
グされている。テーブル２においては、レンズ要素の厚
さＴおよびレンズ間の距離もまた、不定距離Ａを含み、
前側から後側に定められる。後掲の各表において、距離
および厚さは、これら厚さもしくは距離に先立つ”面”
と同じ行にリストアップされている。また、全屈折率Ｎ
は波長λ＝５８７．６μｍに対応している。Ｖ_d はレン
ズ要素のアッベ数であり、それは、標準的な定義による
と、以下のようである。Ｖ_d ＝（ｎ_d −１）／（ｎ_F − Ｎ_C）

【００７９】−−第１実施例−−テーブル２

【表１７】注記：１．入射瞳位置はテーブル１に示される。２．ＥＰ₁／ＥＦＬ＝２．４５ＥＰ₂／ＥＦＬ＝０．９７ここで、ＥＰ₁ はホログラフィック偏向子への空気等価
距離、ＥＰ₂ はガルボ偏向子への空気等価距離である。

【００８０】上述のように、スキャン・レンズの設計
は、下記の３つの問題の解決を要求する。１．スキャン中、フィルムのような感光媒体に入射す
るパワー密度を均一にするため、フィルムを横切るスポ
ットの線速度が偏向子の角速度に比例した状態を保つこ
とが重要である。第１実施例のスキャン・レンズ１８の
スキャン・リニアリティ性能は、ホログラフィック格子
およびガルボ・ミラーの両者による走査に関し、図２９
に示される。縦軸はｍｍ単位での、リニアリティからの
逸脱を、横軸は、回転の度数を示す。

【００８１】２．ホログラフィック格子スキャナは、
スキャン・ラインにライン曲がりをもたらす。このライ
ン曲がりを、受容できる最小レベルに保つことが重要で
ある。この問題は、二偏向子を有するスキャナにおいて
は、より複雑になる。なぜなら、スキャン・レンズのゆ
がみ−−それは項目２で述べるスキャン・リニアリティ
を支配するものである−−は、各ページ位置において、
異なる量のライン曲がりを引き起こすからである。スキ
ャン・レンズのゆがみは、満足できるスキャン・リニア
リティおよび容認可能なライン曲がりの双方が得られる
ように、注意深く合わせる必要がある。第１の好ましい
実施例のスキャン・レンズ１８に対するライン曲がり特
性は、図３０に示される。

【００８２】３．二点間（ポイント・ツー・ポイン
ト）収差の補正は、レーザにより生じるスポットのサイ
ズが、スキャン中、フィルムよりかなり大きくなること
がないようにするのに十分な程度少なくしなければなら
ない。これらの補正は、一般に、走査システムに関する
ＯＰＤ（光路差）を用いて測られる。二偏向子を用いた
スキャナについては、両スキャナによるビーム偏向中、
このＯＰＤが良く補正された状態に保たれることが重要
である。図３１と３２は、第１の好ましい実施例のスキ
ャン・レンズ１８に対する、ホログラフィック格子回転
およびガルボ・ミラー回転の作用としての、ＯＰＤ補正
を示すものである。図３１は、ゼロ・ガルボ・ミラー回
転に対するＯＰＤを示し、図３２は、ゼロ・ホログラフ
ィック格子回転に対するＯＰＤを示す。

【００８３】また、図３３は、最大フォーマットの角に
おける、光学システムの光学特性を示す。図３３は、
７．５５゜のガルボ回転、３．３２゜のホログラフィッ
ク格子回転に対する波面形状マップであり、Ｘイメージ
＝３．１１ｍｍ、Ｙイメージ＝３．８８ｍｍである。こ
れは、スキャン・レンズ１８の最大適用範囲である。図
のプロットからわかるように、山から谷まで（Ｐ−Ｖ）
のＯＰＤは、０．２０２３ｗａｖｅｓ（波数）であり、
これは、０．０３８３６ｗａｖｅｓのＲＭＳ（二乗平
均）ＯＰＤに対応する。上記解析は、第１実施例のレン
ズ系１８を有する光学スキャン・システムに対して行わ
れたものだが、その解析結果は、同様のスキャン・レン
ズによる可能なシステムの結果を代表するものである。

【００８４】スキャン・レンズの第２の好ましい実施例
は、レンズ系１８ａであり、図１０に示される。これに
関するパラメータをテーブル３に示す。このレンズ系は
２７ｍｍの焦点距離を有し、４８Ｘ、４２Ｘモードで機
能でき、Ｆ／２．９６〜Ｆ／３．６６のＦ値を有する。
レンズ系１８ａは、Ｃ１ａ〜Ｃ６ａの６つのレンズを含
む。

【００８５】−−第２実施例−−テーブル３

【表１８】

【００８６】２つの入射瞳１）Ａ／ＥＦＬ＝２．６２）Ａ／ＥＦＬ＝０．８９注記：１．Ｆ／＃＝２．９６〜３．６６ＥＦ＝２７．００フォーマット：４８Ｘモード：７．８７４×６．１８７（ＨＯＥ×ガルボ）４２Ｘモード：８．７３８×６．８６５（ＨＯＥ×ガルボ）（ＨＯＥ：ホログラフィック偏向子）

【００８７】２．構成情報

【表１９】

【表２０】

【表２１】

【００８８】３．性能

【表２２】

【表２３】

【００８９】

【表２４】

【表２５】

【００９０】スキャン・レンズの第３の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｂであり、図１１に示される。これに
関するパラメータをテーブル４に示す。このレンズ系は
５３．５９ｍｍの焦点距離を有し、また、セミ・フィー
ルド角８．４６゜〜６．６１゜を有し、２４Ｘ倍率用に
設計されている。そして、Ｆ／５．８７のＦ値を有す
る。レンズ系１８ｂは、Ｃ１ｂ〜Ｃ５ｂの５つのレンズ
を含む。

【００９１】−−第３実施例−−テーブル４

【表２６】

【００９２】２つの入射瞳１）Ａ／ＥＦＬ＝１．３１２）Ａ／ＥＦＬ＝０．４５注記：１．Ｆ／＃＝５．８７ＥＦ＝５３．５９フォーマット：１２．３５８×１５．７５０（ガルボ×ＨＯＥ）

【００９３】２．構成情報

【表２７】

【表２８】

【表２９】

【００９４】３．性能

【表３０】

【表３１】

【００９５】スキャン・レンズの第４の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｃであり、図１２に示される。これに
関するパラメータをテーブル５に示す。このレンズ系は
５３．７９ｍｍの焦点距離を有し、２４Ｘ倍率をもたら
すように設計されている。そして、Ｆ／５．８７のＦ値
を有する。レンズ系１８ｃは、Ｃ１ｃ〜Ｃ４ｃの４つの
レンズを含む。

【００９６】−−第４実施例−−テーブル５

【表３２】

【００９７】２つの入射瞳１）Ａ／ＥＦＬ＝１．３１２）Ａ／ＥＦＬ＝０．４５注記：１．Ｆ／＃＝５．８７ＥＦ＝５３．７９フォーマット：１２．３５８×１５．７５０（ガルボ×ＨＯＥ）

【００９８】２．構成情報

【表３３】

【表３４】

【表３５】

【００９９】３．性能

【表３６】

【表３７】

【０１００】スキャン・レンズの第５の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｄであり、図１３に示される。これに
関するパラメータをテーブル６に示す。このレンズ系は
５３．５５ｍｍの焦点距離を有し、２４Ｘ倍率をもたら
すように設計されている。そして、Ｆ／５．８６のＦ値
を有する。レンズ系１８ｄは、Ｃ１ｄ〜Ｃ５ｄの５つの
レンズを含む。

【０１０１】−−第５実施例−−テーブル６

【表３８】

【０１０２】注記：１．Ｆ／＃＝５．８６ＥＦ＝５３．５５フォーマット：１２．３５８×１５．７５０（ガルボ×ＨＯＥ）Ａ₁／ＥＦＬ＝１．３１Ａ₂／ＥＦＬ＝０．４５Ａ₁はホログラフィック偏向子に対する距離、Ａ₂はガル
ボ偏向子に対する距離である。

【０１０３】２．構成情報

【表３９】

【表４０】

【表４１】

【０１０４】３．性能

【表４２】

【表４３】

【０１０５】４．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル３の実施例２の対応する距離に適合す
る。

【０１０６】スキャン・レンズの第６の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｅであり、図１４に示される。これに
関するパラメータをテーブル７に示す。このレンズ系は
２７．１７ｍｍの焦点距離を有し、４８Ｘ、４２Ｘモー
ドで機能でき、Ｆ／２．８４のＦ値を有する。レンズ系
１８ｅは、Ｃ１ｅ〜Ｃ６ｅの６つのレンズを含む。

【０１０７】−−第６実施例−−テーブル７

【表４４】

【０１０８】注記：１．Ｆ／＃＝２．８４ＥＦ＝２７．１７フォーマット：４８Ｘモードの第１フォーマット：７．７５６×６．２４４（ＨＯＥ×ガルボ）４８Ｘモードの第２フォーマット：６．２４４×７．７５６（ＨＯＥ×ガルボ）４２Ｘモードの第１フォーマット：８．８６６×７．１３６（ＨＯＥ×ガルボ）４２Ｘモードの第２フォーマット：７．１３６×８．８６６（ＨＯＥ×ガルボ）

【０１０９】２．構成情報

【表４５】

【表４６】

【表４７】

【表４８】 ^*）スキャン方向のみにおけるセミ・フィールド角。最
大セミ・フィールド角は、同時に作用する両偏向子によ
る複合角である。

【０１１０】３．構成情報開放口は、４２Ｘモードの第１および第２フォーマット
の角で終端する斜めの主光線に集束された、入射瞳の直
径を有する光束を通すのに十分な大きさである。入射瞳位置＝ −７０．０ガルボ位置＝ −２４．０

【表４９】

【０１１１】４．性能構成１−ホログラム（ホログラフィック偏向子）による
４８Ｘモード偏向

【表５０】

【０１１２】構成２−ホログラムによる４２Ｘモード偏
向

【表５１】

【０１１３】構成３−ガルボ（ガルバノメータ偏向子）
による４８Ｘモード偏向（等価焦点距離＝２６．９６
７）

【表５２】

【０１１４】構成４−ガルボによる４２Ｘモード偏向
（等価焦点距離＝２６．９６７）

【表５３】

【０１１５】軸上および複合角度での光束の「ＲＭＳ
ＯＰＤ」性能。入射瞳位置＝−７０．０ガルボ位置＝−２４．０

【表５４】

【表５５】

【０１１６】５．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル１０の実施例９の対応する距離に適合
する。

【０１１７】スキャン・レンズの第７の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｆであり、図１５に示される。これに
関するパラメータをテーブル８に示す。このレンズ系は
５４．０３ｍｍの焦点距離を有し、２４Ｘ範囲で機能
し、Ｆ／５．６５のＦ値を有する。レンズ系１８ｆは、
Ｃ１ｆ〜Ｃ６ｆの６つのレンズを含む。

【０１１８】−−第７実施例−−テーブル８

【表５６】

【０１１９】注記：１．Ｆ／＃＝５．６５ＥＦ＝５４．０３フォーマット：第１：１５．５１５×１２．４８８（ホログラム×ガルボ）第２：１２．４８８×１５．５１５（ホログラム×ガルボ）

【０１２０】２．構成情報

【表５７】

【表５８】

【０１２１】

【表５９】

【表６０】 ^*）スキャン方向のみにおけるセミ・フィールド角。最
大セミ・フィールド角は、同時に作用する両偏向子によ
る複合角である。

【０１２２】３．開放口は、第１および第２フォーマ
ットの角で終端する斜めの主光線に集束された、入射瞳
の直径を有する光束を通すのに十分な大きさである。入射瞳位置＝−７０ガルボ位置＝−２４

【表６１】

【０１２３】４．性能構成１−ホログラム（ホログラフィック偏向子）による
偏向

【表６２】

【０１２４】構成２−ガルボによる偏向（等価焦点距離
＝５４．００７）

【表６３】

【０１２５】軸上および複合角度での光束の「ＲＭＳ
ＯＰＤ」性能。入射瞳位置＝−７０．０ガルボ位置＝−２４．０

【表６４】

【表６５】

【０１２６】５．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル７の実施例６の対応する距離に適合す
る。６．ＳＦＬ−６の代わりにＳＦ−６を用いても良い。
全てのガラスは、許容範囲の安全基準を満たすことが保
証される必要がある。

【０１２７】スキャン・レンズの第８の好ましい実施例
は、レンズ系１８ｇであり、図１６に示される。これに
関するパラメータをテーブル９に示す。このレンズ系は
５４．０２ｍｍの焦点距離を有し、２４Ｘ範囲で機能
し、Ｆ／５．６５のＦ値を有する。レンズ系１８ｇは、
Ｃ１ｇ〜Ｃ６ｇの６つのレンズを含む。

【０１２８】−−第８実施例−−テーブル９

【表６６】

【０１２９】注記：１．Ｆ／＃＝５．６５ＥＦ＝５４．０２フォーマット：第１：１５．５１５×１２．４８８（ホログラム×ガルボ）第２：１２．４８８×１５．５１５（ホログラム×ガルボ）

【０１３０】２．構成情報

【表６７】

【表６８】

【０１３１】

【表６９】

【表７０】 ^*）スキャン方向のみにおけるセミ・フィールド角。最
大セミ・フィールド角は、同時に作用する両偏向子によ
る複合角である。

【０１３２】３．開放口は、第１および第２フォーマ
ットの角で終端する斜めの主光線に集束された、入射瞳
の直径を有する光束を通すのに十分な大きさである。入射瞳位置＝−７０ガルボ位置＝−２４

【表７１】

【０１３３】４．性能構成１−ホログラム（ホログラフィック偏向子）による
偏向

【表７２】

【０１３４】構成２−ガルボによる偏向（等価焦点距離
＝５４．００６）

【表７３】

【０１３５】軸上および複合角度での光束の「ＲＭＳ
ＯＰＤ」性能。入射瞳位置＝−７０．０ガルボ位置＝−２４．０

【表７４】

【表７５】

【０１３６】５．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル７の実施例６の対応する距離に適合す
る。６．ガラスの代替えを行う前には、設計部門と打ち合
わせるように。全てのガラスは、許容範囲の安全基準を
満たすことが保証される必要がある。

【０１３７】後の３つの実施例９，１０，１１用のパラ
メータは、レンズ系１８Ｈ，１８ｉ，１８ｊにそれぞれ
対応し、各系は図１７，１８，１９に示される。それら
のパラメータは、それぞれテーブル１０，１１，１２に
示される。

【０１３８】−−第９実施例−−テーブル１０

【表７６】

【０１３９】注記：１．Ｆ／＃＝２．８４ＥＦ＝２７．１７フォーマット：４８Ｘモードの第１フォーマット：７．７５６×６．２４４（ＨＯＥ×ガルボ）４８Ｘモードの第２フォーマット：６．２４４×７．７５６（ＨＯＥ×ガルボ）４２Ｘモードの第１フォーマット：８．８６６×７．１３６（ＨＯＥ×ガルボ）４２Ｘモードの第２フォーマット：７．１３６×８．８６６（ＨＯＥ×ガルボ）

【０１４０】２．構成情報

【表７７】

【表７８】

【０１４１】

【表７９】

【表８０】

【０１４２】３．性能構成１

【表８１】

【０１４３】構成２

【表８２】

【０１４４】構成３（等価焦点距離＝２７．００５）

【表８３】

【０１４５】構成４（等価焦点距離＝２６．９７４）

【表８４】

【０１４６】４．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル１１の実施例１０の対応する距離に適
合する。５．希望であれば、ＳＦＬ−６の代わりにＳ
Ｆ−６を用いても良い。

【０１４７】−−第１０実施例−−テーブル１１

【表８５】

【０１４８】注記：１．Ｆ／＃＝５．６４ＥＦ＝５３．９５フォーマット：第１フォーマット：１５．５１５×１２．４８８（ホロ
グラム×ガルボ）第２フォーマット：１２．４８８×１５．５１５（ホロ
グラム×ガルボ）

【０１４９】２．構成情報

【表８６】

【表８７】

【０１５０】

【表８８】

【表８９】

【０１５１】３．性能構成１

【表９０】

【０１５２】構成２

【表９１】

【０１５３】４．この設計での入射瞳から像平面への
距離は、テーブル１０の実施例９の対応する距離に適合
する。５．希望であれば、ＳＦＬ−６およびＳＦＬ−５７の
代わりに、ＳＦ−６およびＳＦ−５７を用いても良い。

【０１５４】−−第１１実施例−−テーブル１２

【表９２】

【０１５５】注記：Ｆ／＃＝２．９５ＥＦ＝２６．９８

【０１５６】性能

【表９３】

【０１５７】

【表９４】

【表９５】

【０１５８】本発明について、その好ましい実施形態
（実施例）を挙げて詳細に説明してきたが、本発明の原
理・範囲内における複数の変形・修正例が有効であるこ
とが理解されるはずである。例えば、偏向子のホログラ
フィック面に代えて、他のタイプの回折面にすることが
可能である。偏向子は、その位置を切り替えることがで
き、また、他のタイプの二偏向子システムを用いること
もできる。また、１つ以上の非球面もしくは回折面をス
キャン・レンズ系に加えても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態による光学スキャ
ナ・システム１０の概略側面図である。

【図２】図１の光学スキャナ・システム１０について
の、より詳細な図である。

【図３】図１の光学スキャナ・システム１０の、後部
側面図である。

【図４】図３に示す光学スキャナ・システム１０の、
後部平面図である。

【図５】光学スキャナ・システム１０で用いられるホ
ログラフィック格子に対する物体平面波（ＯＰＷ）およ
び参照平面波（ＲＰＷ）の方向を示す図である。

【図６】光学スキャナ・システム１０で用いられるプ
リズムＰの構成および方向を示す図である。

【図７】図３に示す光学スキャナ・システム１０部分
の側面図であるが、ゼロ・ホログラフィック格子回転お
よび最大ガルボ回転における状態である。

【図８】図７に示す光学スキャナ・システム１０部分
の平面図であるが、ゼロ・ガルボ回転および最大ホログ
ラフィック格子回転における状態である。

【図９】光学スキャナ・システム１０のレンズ系１８
の第１実施例の側面図である。

【図１０】第２実施例のレンズ系１８ａの側面図であ
る。

【図１１】第３実施例のレンズ系１８ｂの側面図であ
る。

【図１２】第４実施例のレンズ系１８ｃの側面図であ
る。

【図１３】第５実施例のレンズ系１８ｄの側面図であ
る。

【図１４】第６実施例のレンズ系１８ｅの側面図であ
る。

【図１５】第７実施例のレンズ系１８ｆの側面図であ
る。

【図１６】第８実施例のレンズ系１８ｇの側面図であ
る。

【図１７】第９実施例のレンズ系１８ｈの側面図であ
る。

【図１８】第１０実施例のレンズ系１８ｉの側面図で
ある。

【図１９】第１１実施例のレンズ系１８ｊの側面図で
ある。

【図２０】第１のレンズ実施例に関する、横軸収差に
おけるストップ・シフトの効果を示す図である。

【図２１】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２２】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２３】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２４】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２５】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２６】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２７】同様に、第１のレンズ実施例に関する、横
軸収差におけるストップ・シフト効果を示す図である。

【図２８】２つの偏向子の使用が、実際の入射ビーム
に比べていかに瞳サイズを大きくするかを示す図であ
る。

【図２９】本発明の第１の好ましい実施例のスキャン
・リニアリティ性能を示す図である。

【図３０】本発明の第１の好ましい実施例のライン曲
がり特性を示す図である。

【図３１】ゼロ・ガルボ・ミラー方向におけるホログ
ラフィック格子回転機能としてのＯＰＤ補正を示す図で
ある。

【図３２】ゼロ・ホログラフィック格子方向における
ガルボ・ミラー回転機能としてのＯＰＤ補正を示す図で
ある。

【図３３】最大フォーマットの角における、第１の好
ましい実施例の光学システムの光学性能を示す図であ
る。

【符号の説明】

１６放射ビーム１８スキャン・レンズＨ，Ｇ偏向子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】あるパスに沿って移動する放射ビーム(1
6)の２次元走査をもたらすように構成されたスキャナで
あって、 (1) 前記ビーム(16)を第１のスキャン方向にわたり第１
の角速度で回折させる第１の偏向子(H) と、 (2) 前記ビーム(16)を第２のスキャン方向にわたり第２
の角速度で回折させる第２の偏向子(G) であって、前記
第２のスキャン方向は、前記第１のスキャン方向に対し
て本質的に垂直であるような偏向子(G) と、 (3) 前記ビーム(16)をスポットに集光するため、前記両
偏向子からの、前記ビーム(16)の前記パスの流れに沿っ
て位置されるスキャン・レンズ(18)であって、その位置
は、前記スキャン・レンズ(18)よりも最も離れて位置さ
れた前記走査用偏向子(H) が、前記スキャン・レンズ(1
8)から、少なくとも該スキャン・レンズ(18)の焦点距離
に等しい空気等価距離だけ離れるような位置であるスキ
ャン・レンズ(18)とを具備するスキャナ。
【請求項２】前記偏向子の一方はホログラフィック格
子を含む請求項１記載のスキャナ。
【請求項３】前記スキャン・レンズ(18)は、前記スポ
ットの線速度が前記第１および第２の角速度に比例する
ことを確立するようなゆがみ特性を有する請求項１記載
のスキャナ。
【請求項４】前記スキャン・レンズ(18)は、前記ビー
ムの方向に順次配置される３つのレンズ要素ユニットを
有し、第１は負のパワー・レンズ・ユニット、第２は正
のパワー・レンズ・ユニット、第３は正のパワー・レン
ズ・ユニットである請求項１記載のスキャナ。
【請求項５】請求項４記載のスキャナで使用するスキ
ャン・レンズ(18)であって、 −１．６５≦ ｅｆｌ₁ ／ｅｆｌ ≦−０．８６０．６０≦ ｅｆｌ₂ ／ｅｆｌ ≦１．３６２．４７≦ ｅｆｌ₃ ／ｅｆｌ ≦４．６５の各条件を満たし、「ｅｆｌ」は前記スキャン・レンズ
(18)の焦点距離、「ｅｆｌ₁ 」は前記第１の、負のパワ
ー・レンズ・ユニットの焦点距離、「ｅｆｌ₂ 」は前記
第２の、正のパワー・レンズ・ユニットの焦点距離、
「ｅｆｌ₃ 」は前記第３の、正のパワー・レンズ・ユニ
ットの焦点距離であるスキャン・レンズ。