JPH1130710A - 反射型走査光学系 - Google Patents
反射型走査光学系Info
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- JPH1130710A JPH1130710A JP9202246A JP20224697A JPH1130710A JP H1130710 A JPH1130710 A JP H1130710A JP 9202246 A JP9202246 A JP 9202246A JP 20224697 A JP20224697 A JP 20224697A JP H1130710 A JPH1130710 A JP H1130710A
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- optical system
- curved mirror
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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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- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏向器より像側に１枚の曲面ミラーのみを用
いた従来の走査光学系では、曲面ミラーが副走査方向に
パワーを持たないため、設計の自由度が低く、良好な光
学的性能を得ることが困難であるという問題がある。 【解決手段】 半導体レーザー１から発した光束をポリ
ゴンミラー４により偏向して走査させ、偏向された光束
を１枚の曲面ミラー５により走査対象面６上に結像させ
る。曲面ミラー５は、主走査、副走査の両方向の正のパ
ワーを有し、ポリゴンミラー４から入射する光束を副走
査方向に所定の分離角度θ2をもって反射させるよう配
置される。曲面ミラー５の形状は、光軸を含む主走査方
向の基準直線に対して副走査方向に非対称である。
いた従来の走査光学系では、曲面ミラーが副走査方向に
パワーを持たないため、設計の自由度が低く、良好な光
学的性能を得ることが困難であるという問題がある。 【解決手段】 半導体レーザー１から発した光束をポリ
ゴンミラー４により偏向して走査させ、偏向された光束
を１枚の曲面ミラー５により走査対象面６上に結像させ
る。曲面ミラー５は、主走査、副走査の両方向の正のパ
ワーを有し、ポリゴンミラー４から入射する光束を副走
査方向に所定の分離角度θ2をもって反射させるよう配
置される。曲面ミラー５の形状は、光軸を含む主走査方
向の基準直線に対して副走査方向に非対称である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
タ等の装置に使用される走査光学系に関し、特に、偏向
器より像面側に１枚の曲面ミラーのみを配置した反射型
走査光学系に関する。
タ等の装置に使用される走査光学系に関し、特に、偏向
器より像面側に１枚の曲面ミラーのみを配置した反射型
走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の反射型走査光学系は、例えば特
開昭６２−２５３１１６号公報に開示される。この公報
に開示される走査光学系では、光源から発する光束がこ
の光束と同一面内でポリゴンミラーにより反射、偏向さ
れ、曲面ミラーにより走査方向と交差する方向に反射さ
れて感光ドラムに達する。曲面ミラーの形状は、感光体
ドラム上で光束が直線的な軌跡を描くように、ミラーの
光走査方向の湾曲を考慮して中央から周辺に向かい入射
角度が徐々に大きくなるよう形成されている。
開昭６２−２５３１１６号公報に開示される。この公報
に開示される走査光学系では、光源から発する光束がこ
の光束と同一面内でポリゴンミラーにより反射、偏向さ
れ、曲面ミラーにより走査方向と交差する方向に反射さ
れて感光ドラムに達する。曲面ミラーの形状は、感光体
ドラム上で光束が直線的な軌跡を描くように、ミラーの
光走査方向の湾曲を考慮して中央から周辺に向かい入射
角度が徐々に大きくなるよう形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に開示される走査光学系では、その第２図に示さ
れるように曲面ミラーが副走査方向の面内ではパワーを
持たないため、設計の自由度が低く、良好な光学的性能
を得ることが困難であるという問題がある。すなわち、
１枚の曲面ミラーに通常の走査光学系で利用されるｆθ
レンズに代わる機能を持たせるためには、少なくとも曲
面ミラーにはｆθ特性を実現するための歪曲収差、主走
査方向、副走査方向の像面湾曲補正効果を持たせる必要
がある。また、ポリゴンミラーを用いる場合にはその面
倒れ誤差(反射面の副走査方向の傾き誤差)を補正するた
めの機能も要求される。このうち、少なくとも副走査方
向の像面湾曲と面倒れ誤差との補正のためには曲面ミラ
ーが副走査方向にもパワーを持つことが必須となる。
た公報に開示される走査光学系では、その第２図に示さ
れるように曲面ミラーが副走査方向の面内ではパワーを
持たないため、設計の自由度が低く、良好な光学的性能
を得ることが困難であるという問題がある。すなわち、
１枚の曲面ミラーに通常の走査光学系で利用されるｆθ
レンズに代わる機能を持たせるためには、少なくとも曲
面ミラーにはｆθ特性を実現するための歪曲収差、主走
査方向、副走査方向の像面湾曲補正効果を持たせる必要
がある。また、ポリゴンミラーを用いる場合にはその面
倒れ誤差(反射面の副走査方向の傾き誤差)を補正するた
めの機能も要求される。このうち、少なくとも副走査方
向の像面湾曲と面倒れ誤差との補正のためには曲面ミラ
ーが副走査方向にもパワーを持つことが必須となる。
【０００４】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、１枚の曲面ミラーで良好な光
学的性能を得ることができる反射型走査光学系を提供す
ることを目的とする。
みてなされたものであり、１枚の曲面ミラーで良好な光
学的性能を得ることができる反射型走査光学系を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる反射型
走査光学系は、上記の目的を達成させるため、光源から
発した光束を偏向器により偏向して走査させ、偏向され
た光束を１枚の曲面ミラーにより走査対象面上に結像さ
せる走査光学系において、曲面ミラーに主走査、副走査
の両方向の正のパワーを持たせ、偏向器から入射する光
束を副走査方向に所定の分離角度をもって反射させるよ
う配置し、曲面ミラーの形状を、光軸を含む主走査方向
の基準直線に対して副走査方向に非対称としたことを特
徴とする。
走査光学系は、上記の目的を達成させるため、光源から
発した光束を偏向器により偏向して走査させ、偏向され
た光束を１枚の曲面ミラーにより走査対象面上に結像さ
せる走査光学系において、曲面ミラーに主走査、副走査
の両方向の正のパワーを持たせ、偏向器から入射する光
束を副走査方向に所定の分離角度をもって反射させるよ
う配置し、曲面ミラーの形状を、光軸を含む主走査方向
の基準直線に対して副走査方向に非対称としたことを特
徴とする。
【０００６】曲面ミラーは、主走査方向にｙ軸、副走査
方向にｚ軸、これら２軸に直交するｘ軸からなる三次元
座標を設定し、曲面ミラーの形状を表すｙ−ｚ平面から
のｘ軸方向のサグ量が、ｙ座標、ｚ座標の関数ｆ(ｙ，
ｚ)、例えばｙおよびｚに関する二次元の多項式、とし
て表される際に、偏向器から曲面ミラーまでの距離をｐ
として、以下の条件(1)を満たすことが望ましい。
方向にｚ軸、これら２軸に直交するｘ軸からなる三次元
座標を設定し、曲面ミラーの形状を表すｙ−ｚ平面から
のｘ軸方向のサグ量が、ｙ座標、ｚ座標の関数ｆ(ｙ，
ｚ)、例えばｙおよびｚに関する二次元の多項式、とし
て表される際に、偏向器から曲面ミラーまでの距離をｐ
として、以下の条件(1)を満たすことが望ましい。
【数２】
【０００７】光源から発して偏向器に入射する光束は、
主走査方向において平行光、あるいは発散光である。偏
向器はポリゴンミラーであり、その反射面は平面または
主走査方向に曲率を有するシリンドリカル面である。
主走査方向において平行光、あるいは発散光である。偏
向器はポリゴンミラーであり、その反射面は平面または
主走査方向に曲率を有するシリンドリカル面である。
【０００８】また、偏向器から曲面ミラーまでの距離を
ｐ、曲面ミラーの近軸における主走査方向の実効上の曲
率半径をｒm'として、以下の条件(2)を満たすことが望
ましい。 ０．２＜ |ｐ／ｒm'| ＜０．４ …(2) ただし、ｒm'は、曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を表す
関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多項式
で表現され、この多項式のｙの二乗に関する係数をＡ
2、曲面ミラーの近軸における主走査方向の曲率半径を
ｒmとして、１／ｒm'＝１／ｒm＋２Ａ2により求められ
る。
ｐ、曲面ミラーの近軸における主走査方向の実効上の曲
率半径をｒm'として、以下の条件(2)を満たすことが望
ましい。 ０．２＜ |ｐ／ｒm'| ＜０．４ …(2) ただし、ｒm'は、曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を表す
関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多項式
で表現され、この多項式のｙの二乗に関する係数をＡ
2、曲面ミラーの近軸における主走査方向の曲率半径を
ｒmとして、１／ｒm'＝１／ｒm＋２Ａ2により求められ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
系の実施形態を説明する。実施形態の走査光学系は、例
えばレーザープリンターの走査光学系として利用され
る。実施形態の走査光学系は、例えば図１、図２に示す
ように構成される。図１は主走査方向の説明図、図２は
その副走査方向の説明図である。
系の実施形態を説明する。実施形態の走査光学系は、例
えばレーザープリンターの走査光学系として利用され
る。実施形態の走査光学系は、例えば図１、図２に示す
ように構成される。図１は主走査方向の説明図、図２は
その副走査方向の説明図である。
【００１０】光源である半導体レーザー１から発した光
束は、コリメートレンズ２により平行光とされ、副走査
方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ３
により副走査方向に収束されて偏向器であるポリゴンミ
ラー４に入射する。ポリゴンミラー４の反射面により反
射された光束は、結像光学系としての曲面ミラー５によ
り反射され、感光体ドラム等の走査対象面６上にビーム
スポットを形成する。ビームスポットは、ポリゴンミラ
ー４の回転に伴って走査対象面６上を主走査方向に走査
する。
束は、コリメートレンズ２により平行光とされ、副走査
方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ３
により副走査方向に収束されて偏向器であるポリゴンミ
ラー４に入射する。ポリゴンミラー４の反射面により反
射された光束は、結像光学系としての曲面ミラー５によ
り反射され、感光体ドラム等の走査対象面６上にビーム
スポットを形成する。ビームスポットは、ポリゴンミラ
ー４の回転に伴って走査対象面６上を主走査方向に走査
する。
【００１１】なお、この明細書では、「光学系の光軸」
は、走査対象面６上のスポットが走査中心に達する際の
光束の主光線に一致する軸として定義される。また、
「主走査方向」は、光学系の光軸に垂直な面内において
走査対象面上でのスポットの走査方向に相当する方向、
「副走査方向」は光学系の光軸に垂直な面内において主
走査方向に直交する方向として定義される。
は、走査対象面６上のスポットが走査中心に達する際の
光束の主光線に一致する軸として定義される。また、
「主走査方向」は、光学系の光軸に垂直な面内において
走査対象面上でのスポットの走査方向に相当する方向、
「副走査方向」は光学系の光軸に垂直な面内において主
走査方向に直交する方向として定義される。
【００１２】シリンドリカルレンズ３は、コリメートレ
ンズ２側のレンズ面が副走査方向にのみ正のパワーを持
つシリンダー面、ポリゴンミラー４側のレンズ面が平面
として構成されている。シリンドリカルレンズ３のパワ
ーは、シリンドリカルレンズ３により形成される線像が
ポリゴンミラー４の反射面の近傍に位置するよう定めら
れている。
ンズ２側のレンズ面が副走査方向にのみ正のパワーを持
つシリンダー面、ポリゴンミラー４側のレンズ面が平面
として構成されている。シリンドリカルレンズ３のパワ
ーは、シリンドリカルレンズ３により形成される線像が
ポリゴンミラー４の反射面の近傍に位置するよう定めら
れている。
【００１３】ポリゴンミラー４は、半導体レーザー１側
から入射する光束を副走査方向に第１の分離角度θ1を
もって反射させるよう配置されている。ポリゴンミラー
４で反射された光束は、主走査方向にはほぼ平行光とし
て、副走査方向には強い発散光として曲面ミラー５に入
射する。曲面ミラー５のミラー面は、主走査方向、副走
査方向共に正のパワーを有しており、光束を走査対象面
６上に収束させる。
から入射する光束を副走査方向に第１の分離角度θ1を
もって反射させるよう配置されている。ポリゴンミラー
４で反射された光束は、主走査方向にはほぼ平行光とし
て、副走査方向には強い発散光として曲面ミラー５に入
射する。曲面ミラー５のミラー面は、主走査方向、副走
査方向共に正のパワーを有しており、光束を走査対象面
６上に収束させる。
【００１４】曲面ミラー５は、ポリゴンミラー４から入
射する光束を副走査方向に第２の分離角度θ2をもって
反射させるよう配置されている。曲面ミラー５の形状
は、光軸を含む主走査方向の基準直線に対して副走査方
向に非対称である。光束が副走査方向に所定の分離角度
を持って曲面ミラーに入射する場合、曲面ミラー上での
光束の軌跡は湾曲する。このため、曲面ミラーが基準直
線に対して副走査方向に非対称であると、曲面ミラーに
対する光束の副走査方向における入射角度が主走査方向
における光軸からの距離に応じて変化する。この変化に
より、走査線湾曲を補正することができる。
射する光束を副走査方向に第２の分離角度θ2をもって
反射させるよう配置されている。曲面ミラー５の形状
は、光軸を含む主走査方向の基準直線に対して副走査方
向に非対称である。光束が副走査方向に所定の分離角度
を持って曲面ミラーに入射する場合、曲面ミラー上での
光束の軌跡は湾曲する。このため、曲面ミラーが基準直
線に対して副走査方向に非対称であると、曲面ミラーに
対する光束の副走査方向における入射角度が主走査方向
における光軸からの距離に応じて変化する。この変化に
より、走査線湾曲を補正することができる。
【００１５】ｆθ特性の補正は、曲面ミラーへの入射角
度とビームスポットの走査中心からの距離とがほぼ比例
するようにすることで、これは主走査方向に負の歪曲収
差を与えることにより実現できる。面倒れ誤差は、光束
を副走査方向においてポリゴンミラー４上で結像させる
と共に、ポリゴンミラーのミラー面と走査対象面６とを
ほぼ共役にすることにより補正することができる。この
ためにシリンドリカルレンズ３が設けられており、曲面
ミラー５は副走査方向に強い正のパワーを有している。
度とビームスポットの走査中心からの距離とがほぼ比例
するようにすることで、これは主走査方向に負の歪曲収
差を与えることにより実現できる。面倒れ誤差は、光束
を副走査方向においてポリゴンミラー４上で結像させる
と共に、ポリゴンミラーのミラー面と走査対象面６とを
ほぼ共役にすることにより補正することができる。この
ためにシリンドリカルレンズ３が設けられており、曲面
ミラー５は副走査方向に強い正のパワーを有している。
【００１６】曲面ミラーの形状は、主走査方向にｙ軸、
副走査方向にｚ軸、これら２軸に直交するｘ軸からなる
三次元座標を設定し、ｙ−ｚ平面からのｘ軸方向のサグ
量を、ｙ座標、ｚ座標の関数ｆ(ｙ，ｚ)として表すこと
により規定される。関数ｆ(ｙ，ｚ)は、ｙおよびｚに関
する二次元の多項式で表現される。実施形態の曲面ミラ
ーは、偏向器から曲面ミラーまでの距離をｐとして、以
下の条件(1)を満たす。
副走査方向にｚ軸、これら２軸に直交するｘ軸からなる
三次元座標を設定し、ｙ−ｚ平面からのｘ軸方向のサグ
量を、ｙ座標、ｚ座標の関数ｆ(ｙ，ｚ)として表すこと
により規定される。関数ｆ(ｙ，ｚ)は、ｙおよびｚに関
する二次元の多項式で表現される。実施形態の曲面ミラ
ーは、偏向器から曲面ミラーまでの距離をｐとして、以
下の条件(1)を満たす。
【数３】
【００１７】条件(1)のｘのｚによる偏微分の項は、曲
面ミラー５の副走査方向の傾きを表し、したがって、条
件(1)は、ｙ＝０(軸上)での傾きとｙ＝0.8Ｐ(周辺部)で
の傾きとの差、すなわち曲面ミラーのねじれの量を規定
する。条件(1)を満たす場合に、走査線の湾曲を小さく
抑えることができる。
面ミラー５の副走査方向の傾きを表し、したがって、条
件(1)は、ｙ＝０(軸上)での傾きとｙ＝0.8Ｐ(周辺部)で
の傾きとの差、すなわち曲面ミラーのねじれの量を規定
する。条件(1)を満たす場合に、走査線の湾曲を小さく
抑えることができる。
【００１８】曲面ミラー５の形状(サグ量ｘ)を表す関数
ｆ(ｙ，ｚ)は、以下の式(A)で表される。ただし、式中
の記号ｃは曲面ミラーの光軸上での主走査方向の曲率(1
/ry)、Ｋは円錐形数である。
ｆ(ｙ，ｚ)は、以下の式(A)で表される。ただし、式中
の記号ｃは曲面ミラーの光軸上での主走査方向の曲率(1
/ry)、Ｋは円錐形数である。
【数４】
【００１９】ここで、上記の式(A)の右辺を以下の式
(B),(C)のように二分する。
(B),(C)のように二分する。
【数５】
【００２０】ｘ＝ｘａ＋ｘｂであるため、以下の式(D)
が成立する。
が成立する。
【数６】
【００２１】式(D)の右辺の第１項(ｘaのｚによる偏微
分)、第２項(ｘbのｚによる偏微分)は、それぞれ以下の
式(E),(F)のように展開できる。
分)、第２項(ｘbのｚによる偏微分)は、それぞれ以下の
式(E),(F)のように展開できる。
【数７】
【００２２】上記の式(E)でｚ＝０の場合、すなわち光
軸を通る基準直線上では、式(E)の値は０であるため、
傾き(ｘのｚによる偏微分)を求めるためには第２項(ｘb
のｚによる偏微分)のみを考慮すれば足りる。したがっ
て、この場合、傾きは以下の式(G)により求められる。
軸を通る基準直線上では、式(E)の値は０であるため、
傾き(ｘのｚによる偏微分)を求めるためには第２項(ｘb
のｚによる偏微分)のみを考慮すれば足りる。したがっ
て、この場合、傾きは以下の式(G)により求められる。
【数８】
【００２３】また、実施形態の光学系は、ポリゴンミラ
ー４から曲面ミラー５までの距離をｐ、曲面ミラー５の
近軸における主走査方向の実効上の曲率半径をｒm'とし
て、以下の条件(2)を満たす。 ０．２＜ |ｐ／ｒm'| ＜０．４ …(2) ただし、ｒm'は、曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を表す
関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多項式
で表現され、この多項式のｙの二乗に関する係数をＡ2
(＝Ｂ2,0)、曲面ミラーの近軸における主走査方向の曲
率半径をｒmとして、１／ｒm'＝１／ｒm＋２Ａ2により
求められる。
ー４から曲面ミラー５までの距離をｐ、曲面ミラー５の
近軸における主走査方向の実効上の曲率半径をｒm'とし
て、以下の条件(2)を満たす。 ０．２＜ |ｐ／ｒm'| ＜０．４ …(2) ただし、ｒm'は、曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を表す
関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多項式
で表現され、この多項式のｙの二乗に関する係数をＡ2
(＝Ｂ2,0)、曲面ミラーの近軸における主走査方向の曲
率半径をｒmとして、１／ｒm'＝１／ｒm＋２Ａ2により
求められる。
【００２４】条件(2)は、曲面ミラーの位置とその曲率
半径との関係を規定したものである。主走査方向の走査
幅を一定とすると、ポリゴンミラーから曲面ミラーまで
の距離Ｐが長いほど曲面ミラーのサイズは大きくなるた
め、光源から曲面ミラーまでの光学系を小型化するため
には、間隔Ｐは小さいほど望ましい。一方、光学的な性
能面から考えると、曲面ミラーの主走査方向の幅が大き
いほど曲面ミラーによる収差補正の自由度は大きくなる
ため、間隔Ｐは大きい方が望ましい。条件(2)を満たす
ことにより、小型化と良好な性能とを両立させることが
できる。条件(2)の下限を下回る場合には、良好な性能
が得られず、上限を越える場合には、光学系全体が大型
化する。
半径との関係を規定したものである。主走査方向の走査
幅を一定とすると、ポリゴンミラーから曲面ミラーまで
の距離Ｐが長いほど曲面ミラーのサイズは大きくなるた
め、光源から曲面ミラーまでの光学系を小型化するため
には、間隔Ｐは小さいほど望ましい。一方、光学的な性
能面から考えると、曲面ミラーの主走査方向の幅が大き
いほど曲面ミラーによる収差補正の自由度は大きくなる
ため、間隔Ｐは大きい方が望ましい。条件(2)を満たす
ことにより、小型化と良好な性能とを両立させることが
できる。条件(2)の下限を下回る場合には、良好な性能
が得られず、上限を越える場合には、光学系全体が大型
化する。
【００２５】間隔Ｐが比較的長い場合、曲面ミラー５へ
の入射光は一般的なｆθレンズを用いる場合と同様に平
行光とすることができる。この場合、曲面ミラー５の主
走査方向のパワーは、平行光を走査対象面上に収束させ
る作用と収差補正作用とを全て負担することとなる。間
隔Ｐが短くなると、曲面ミラーが主走査方向において平
行光を走査対象面上に収束させるパワーを持つのみでは
収差の補正が困難となる。そこで、このような場合に
は、曲面ミラーに入射する光束を発散光とし、平行光を
収束させるより強い正のパワーを曲面ミラーに持たせる
ことができる。
の入射光は一般的なｆθレンズを用いる場合と同様に平
行光とすることができる。この場合、曲面ミラー５の主
走査方向のパワーは、平行光を走査対象面上に収束させ
る作用と収差補正作用とを全て負担することとなる。間
隔Ｐが短くなると、曲面ミラーが主走査方向において平
行光を走査対象面上に収束させるパワーを持つのみでは
収差の補正が困難となる。そこで、このような場合に
は、曲面ミラーに入射する光束を発散光とし、平行光を
収束させるより強い正のパワーを曲面ミラーに持たせる
ことができる。
【００２６】曲面ミラーに入射する光束を発散光とする
ためには、上記のシリンドリカルレンズに代えて主走査
方向に負のパワーを持つトーリックレンズを用いる構
成、ポリゴンミラーのミラー面を主走査方向に負のパワ
ーを持つ円筒面とする構成が採用できる。
ためには、上記のシリンドリカルレンズに代えて主走査
方向に負のパワーを持つトーリックレンズを用いる構
成、ポリゴンミラーのミラー面を主走査方向に負のパワ
ーを持つ円筒面とする構成が採用できる。
【００２７】
【実施例】以下、上述した実施形態の要件を満たす具体
的な実施例を３例説明する。実施例１は、描画性能を重
視してポリゴンミラーから曲面ミラーまでの距離Ｐを比
較的長く設定した例、実施例３はコンパクトさを重視し
て上記の距離Ｐを比較的短く設定した例、そして、第２
の実施例はこれらの中間を示す例である。なお、すべて
の実施例において、光軸上でのポリゴンミラーにおける
第１の分離角度θ1は４．０°、曲面ミラーにおける第
２の分離角度θ2は７．０°である。
的な実施例を３例説明する。実施例１は、描画性能を重
視してポリゴンミラーから曲面ミラーまでの距離Ｐを比
較的長く設定した例、実施例３はコンパクトさを重視し
て上記の距離Ｐを比較的短く設定した例、そして、第２
の実施例はこれらの中間を示す例である。なお、すべて
の実施例において、光軸上でのポリゴンミラーにおける
第１の分離角度θ1は４．０°、曲面ミラーにおける第
２の分離角度θ2は７．０°である。
【００２８】
【実施例１】図１は、実施例１にかかる反射型走査光学
系の主走査方向の説明図、図２はその副走査方向の説明
図である。実施例１の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３、ポリゴン
ミラー４、曲面ミラー５から構成され、曲面ミラー５へ
の入射光は主走査方向においては平行光、副走査方向に
おいては発散光である。
系の主走査方向の説明図、図２はその副走査方向の説明
図である。実施例１の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３、ポリゴン
ミラー４、曲面ミラー５から構成され、曲面ミラー５へ
の入射光は主走査方向においては平行光、副走査方向に
おいては発散光である。
【００２９】表１は、実施例１にかかる反射型走査光学
系のシリンドリカルレンズ３より走査対象面６側の構成
を示している。表中の記号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は波長780nmでの屈折率である。
系のシリンドリカルレンズ３より走査対象面６側の構成
を示している。表中の記号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は波長780nmでの屈折率である。
【００３０】表中、面番号１、２がシリンドリカルレン
ズ３、面番号３がポリゴンミラー４、面番号４が曲面ミ
ラー５を示す。表１における曲面ミラーの主走査方向の
曲率半径ｒyは、光軸上の曲率半径である。
ズ３、面番号３がポリゴンミラー４、面番号４が曲面ミ
ラー５を示す。表１における曲面ミラーの主走査方向の
曲率半径ｒyは、光軸上の曲率半径である。
【００３１】曲面ミラー５の形状は、前述の式(A)によ
り規定される。実施例１では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-3.69E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
２に示される。なお、表記Eは、10を基数、Eの右の数字
を指数とする累乗を表しており、例えば前記の曲率の値
「-3.69E-03」は「-0.00369」を意味する。
り規定される。実施例１では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-3.69E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
２に示される。なお、表記Eは、10を基数、Eの右の数字
を指数とする累乗を表しており、例えば前記の曲率の値
「-3.69E-03」は「-0.00369」を意味する。
【００３２】
【表１】 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ 1 ∞ 55.424 2.000 1.48617 2 ∞ ∞ 113.000 3 ∞ ∞ 84.000 4 -270.910 ＊ 135.455
【００３３】
【表２】 Bm,n n=0 n=1 n=2 n=3 n=4 m= 0 0.00 0.00 -2.93E-03 0.00 2.60E-07 m= 2 -8.77E-06 3.14E-06 -6.70E-08 0.00 1.80E-11 m= 4 7.80E-09 -2.50E-10 1.60E-12 0.00 0.00 m= 6 -5.18E-13 1.36E-13 -1.70E-16 0.00 0.00 m= 8 1.04E-16 -2.50E-17 -2.10E-19 0.00 0.00 m=10 -7.12E-21 1.49E-21 3.40E-23 0.00 0.00 m=12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
【００３４】図３は、実施例１の構成による反射型走査
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。各グ
ラフの縦軸は像高(描画面５での光軸からの主走査方向
の距離)、横軸は各収差の発生量であり、単位は全てｍ
ｍである。
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。各グ
ラフの縦軸は像高(描画面５での光軸からの主走査方向
の距離)、横軸は各収差の発生量であり、単位は全てｍ
ｍである。
【００３５】
【実施例２】図４は、実施例２にかかる反射型走査光学
系の主走査方向の説明図、図５はその副走査方向の説明
図である。実施例２の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、トーリックレンズ３ａ、ポリゴンミ
ラー４、曲面ミラー５ａから構成されている。この例で
は、トーリックレンズ３ａが主走査方向に弱い負のパワ
ーを有する。したがって、曲面ミラー５ａへの入射光は
主走査方向においては弱い発散光、副走査方向において
は強い発散光である。
系の主走査方向の説明図、図５はその副走査方向の説明
図である。実施例２の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、トーリックレンズ３ａ、ポリゴンミ
ラー４、曲面ミラー５ａから構成されている。この例で
は、トーリックレンズ３ａが主走査方向に弱い負のパワ
ーを有する。したがって、曲面ミラー５ａへの入射光は
主走査方向においては弱い発散光、副走査方向において
は強い発散光である。
【００３６】表３は、実施例２にかかる反射型走査光学
系のトーリックレンズ３ａより走査対象面６側の構成を
示す。表中、面番号１、２がトーリックレンズ３ａ、面
番号３がポリゴンミラー４、面番号４が曲面ミラー５ａ
を示す。
系のトーリックレンズ３ａより走査対象面６側の構成を
示す。表中、面番号１、２がトーリックレンズ３ａ、面
番号３がポリゴンミラー４、面番号４が曲面ミラー５ａ
を示す。
【００３７】曲面ミラー５ａの形状は、前述の式(A)に
より規定される。実施例２では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-4.38E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
４に示される。
より規定される。実施例２では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-4.38E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
４に示される。
【００３８】
【表３】 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ 1 -80.000 55.424 2.000 1.48617 2 ∞ ∞ 113.000 3 ∞ ∞ 70.000 4 -228.200 ＊ 169.547
【００３９】
【表４】 Bm,n n=0 n=1 n=2 n=3 n=4 m= 0 0.00 0.00 -2.80E-03 0.00 -5.20E-07 m= 2 -1.30E-05 3.80E-06 -7.20E-08 0.00 -3.00E-11 m= 4 1.80E-08 1.20E-10 7.60E-12 0.00 -1.40E-14 m= 6 -6.00E-13 -8.80E-14 1.30E-15 0.00 -7.00E-19 m= 8 2.50E-16 2.50E-17 -2.10E-18 0.00 2.30E-21 m=10 -5.00E-20 -2.60E-21 3.90E-22 0.00 0.00 m=12 3.50E-24 0.00 0.00 0.00 0.00
【００４０】図６は、実施例２の構成による反射型走査
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。
【００４１】
【実施例３】図７は、実施例３にかかる反射型走査光学
系の主走査方向の説明図、図８はその副走査方向の説明
図である。実施例３の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、トーリックレンズ３ｂ、ポリゴンミ
ラー４ａ、曲面ミラー５ｂから構成されている。この例
では、トーリックレンズ３ｂが主走査方向に弱い負のパ
ワーを有すると共に、ポリゴンミラー４ａのミラー面が
主走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面として
形成されている。したがって、曲面ミラー５ｂへの入射
光は主走査方向においては弱い発散光、副走査方向にお
いては強い発散光となる。
系の主走査方向の説明図、図８はその副走査方向の説明
図である。実施例３の光学系は、半導体レーザー１、コ
リメートレンズ２、トーリックレンズ３ｂ、ポリゴンミ
ラー４ａ、曲面ミラー５ｂから構成されている。この例
では、トーリックレンズ３ｂが主走査方向に弱い負のパ
ワーを有すると共に、ポリゴンミラー４ａのミラー面が
主走査方向に負のパワーを持つシリンドリカル面として
形成されている。したがって、曲面ミラー５ｂへの入射
光は主走査方向においては弱い発散光、副走査方向にお
いては強い発散光となる。
【００４２】表５は、実施例３にかかる反射型走査光学
系のトーリックレンズ３ｂより走査対象面６側の構成を
示す。表中、面番号１、２がトーリックレンズ３ｂ、面
番号３がポリゴンミラー４ａ、面番号４が曲面ミラー５
ｂを示す。
系のトーリックレンズ３ｂより走査対象面６側の構成を
示す。表中、面番号１、２がトーリックレンズ３ｂ、面
番号３がポリゴンミラー４ａ、面番号４が曲面ミラー５
ｂを示す。
【００４３】曲面ミラー５ｂの形状は、前述の式(A)に
より規定される。実施例３では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-4.96E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
６に示される。
より規定される。実施例３では、式(A)中の円錐係数Ｋ=
０、曲率ｃ=1/ry=-4.96E-03であり、係数Ｂm,nの値は表
６に示される。
【００４４】
【表５】 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ 1 -85.100 55.958 2.000 1.48617 2 ∞ ∞ 113.000 3 600.000 ∞ 60.000 4 -201.750 ＊ 196.490
【００４５】
【表６】 Bm,n n=0 n=1 n=2 n=3 n=4 m= 0 0.00 0.00 -2.97E-03 8.25E-06 5.10E-07 m= 2 -1.60E-05 3.90E-06 -7.99E-08 4.05E-09 7.00E-11 m= 4 3.10E-08 1.40E-09 -1.24E-12 -1.10E-12 1.00E-14 m= 6 -8.20E-13 -9.50E-13 2.40E-14 -6.30E-16 2.00E-17 m= 8 4.00E-16 3.00E-16 -1.55E-17 3.70E-19 1.40E-20 m=10 -1.20E-19 -3.60E-20 2.82E-21 0.00 0.00 m=12 1.25E-23 0.00 0.00 0.00 0.00
【００４６】図９は、実施例３の構成による反射型走査
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。
光学系の(A)直線性誤差、(B)主走査方向、副走査方向の
像面湾曲、(C)走査線の副走査方向の湾曲を示す。
【００４７】次に、上述した各実施例と条件(1)との関
係を表７、条件(2)との関係を表８に示す。いずれの実
施例も、条件(1),(2)を満たしている。
係を表７、条件(2)との関係を表８に示す。いずれの実
施例も、条件(1),(2)を満たしている。
【００４８】
【表７】
【００４９】
【表８】 ｒ Ｂ(2,0) ｒm' |Ｐ／ｒm'| 実施例１ -270.910 -8.77E-06 -269.629 0.312 実施例２ -228.200 -1.30E-05 -226.854 0.309 実施例３ -201.750 -1.60E-05 -200.456 0.299
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、曲面ミラーに主走査、副走査の両方向において正の
パワーを持たせると共に、その形状を光軸を通る基準直
線を境に副走査方向に非対称とすることにより、偏向器
より像面側に１枚の曲面ミラーを用いるのみで良好な光
学的性能を得ることができる。
ば、曲面ミラーに主走査、副走査の両方向において正の
パワーを持たせると共に、その形状を光軸を通る基準直
線を境に副走査方向に非対称とすることにより、偏向器
より像面側に１枚の曲面ミラーを用いるのみで良好な光
学的性能を得ることができる。
【図１】 実施例１の反射型走査光学系の主走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図２】 実施例１の反射型走査光学系の副走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図３】 実施例１の反射型走査光学系の(A)直線性誤
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
【図４】 実施例２の反射型走査光学系の主走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図５】 実施例２の反射型走査光学系の副走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図６】 実施例２の反射型走査光学系の(A)直線性誤
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
【図７】 実施例３の反射型走査光学系の主走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図８】 実施例３の反射型走査光学系の副走査方向の
説明図である。
説明図である。
【図９】 実施例３の反射型走査光学系の(A)直線性誤
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
差、(B)主走査方向、副走査方向の像面湾曲、(C)走査線
の副走査方向の湾曲を示すグラフである。
１ 半導体レーザー ２ コリメートレンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ ポリゴンミラー ５ 曲面ミラー ６ 走査対象面
Claims (9)
- 【請求項１】 光源から発した光束を偏向器により偏向
して走査させ、偏向された光束を１枚の曲面ミラーによ
り走査対象面上に結像させる走査光学系において、 前記曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向に正のパワ
ーを有し、前記偏向器から入射する光束を副走査方向に
所定の分離角度をもって反射させるよう配置され、前記
曲面ミラーの形状は、光軸を含む主走査方向の基準直線
に対して副走査方向に非対称であることを特徴とする反
射型走査光学系。 - 【請求項２】 前記曲面ミラーは、主走査方向における
光軸からの距離に応じて副走査方向における入射角度が
変化するよう形成されていることを特徴とする請求項１
に記載の反射型走査光学系。 - 【請求項３】 主走査方向にｙ軸、副走査方向にｚ軸、
これら２軸に直交するｘ軸からなる三次元座標を設定
し、前記曲面ミラーの形状を表すｙ−ｚ平面からのｘ軸
方向のサグ量が、ｙ座標、ｚ座標の関数ｆ(ｙ，ｚ)とし
て表される際に、前記偏向器から前記曲面ミラーまでの
距離をｐとして、以下の条件(1)を満たすことを特徴と
する請求項１に記載の反射型走査光学系。 【数１】 - 【請求項４】 前記曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を表
す関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多項
式で表現されることを特徴とする請求項３に記載の反射
型走査光学系。 - 【請求項５】 前記光源から発して前記偏向器に入射す
る光束が主走査方向において平行光であることを特徴と
する請求項３に記載の反射型走査光学系。 - 【請求項６】 前記光源から発して前記偏向器に入射す
る光束が主走査方向において発散光であることを特徴と
する請求項３に記載の反射型走査光学系。 - 【請求項７】 前記偏向器はポリゴンミラーであり、そ
の反射面が曲面であることを特徴とする請求項３に記載
の反射型走査光学系。 - 【請求項８】 前記ポリゴンミラーの反射面は、主走査
方向に曲率を有するシリンドリカル面であることを特徴
とする請求項７に記載の反射型走査光学系。 - 【請求項９】 前記偏向器から前記曲面ミラーまでの距
離をｐ、前記曲面ミラーの近軸における主走査方向の実
効上の曲率半径をｒm'として、以下の条件(2)を満たす
ことを特徴とする請求項３に記載の反射型走査光学系。 ０．２＜ |ｐ／ｒm'| ＜０．４ …(2) ただし、ｒm'は、前記曲面ミラーのｘ軸方向のサグ量を
表す関数ｆ(ｙ，ｚ)が、ｙおよびｚに関する二次元の多
項式で表現され、この多項式のｙの二乗に関する係数を
Ａ2、曲面ミラーの近軸における主走査方向の曲率半径
をｒmとして、１／ｒm'＝１／ｒm＋２Ａ2により求めら
れる。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20224697A JP3620767B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 反射型走査光学系 |
| US09/110,658 US6091533A (en) | 1997-07-11 | 1998-07-07 | Reflection type scanning optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20224697A JP3620767B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 反射型走査光学系 |
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|---|---|
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| JP3620767B2 JP3620767B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=16454380
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20224697A Expired - Fee Related JP3620767B2 (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 反射型走査光学系 |
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| JP2001103248A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Toshiba Tec Corp | 光走査装置 |
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| JP2004029197A (ja) * | 2002-06-24 | 2004-01-29 | Pentax Corp | 走査光学系 |
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1997
- 1997-07-11 JP JP20224697A patent/JP3620767B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-07-07 US US09/110,658 patent/US6091533A/en not_active Expired - Fee Related
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