JPS588B2 - ヒカリビ−ムソウサソウチ - Google Patents

ヒカリビ−ムソウサソウチ

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JPS588B2
JPS588B2 JP50124040A JP12404075A JPS588B2 JP S588 B2 JPS588 B2 JP S588B2 JP 50124040 A JP50124040 A JP 50124040A JP 12404075 A JP12404075 A JP 12404075A JP S588 B2 JPS588 B2 JP S588B2
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polygon mirror
mirror
axis
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPS588B2 publication Critical patent/JPS588B2/ja
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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
    • G06K7/10831—Arrangement of optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms
    • 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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    • 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

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転多面鏡を用いた改良された光ビーム走査装
置に関するものである。
近年レーザ光などの光ビームを走査して情報を読み取っ
たり記録したりする装置が多く開発されている。
このような装置において用いられる光偏向器の一種に回
転多面鏡がある。
回転多面鏡は非常に高度に精密加工されたものであって
もその回転軸と反射鏡面との平行度に多少の誤差がある
。
この平行度誤差は回転多面鏡による光偏向方向に対して
直角方向に光ビームを偏倚させるので、回転多面鏡の各
反射鏡面による光ビームが走査面に描く走査線の軌跡は
一致しない。
この平行度誤差による走査線の偏倚を光学的に補正して
一致した走査線を形成するための方式がいくつか提案さ
れている。
たとえば特開昭４７−３３６４２号明細書に記載されて
いる発明では、回転多面鏡の各反射鏡面の平行度の誤差
の補正量をあらかじめ測定し記憶装置に記憶させておき
、回転多面鏡の回転に同期させてこの記憶装置からの信
号によって別に設置した平行度誤差補正用光偏向器を駆
動させて光ビームの走査線の偏倚を除去するものである
。
この方式は光偏向器をあらたに設け、これを記憶装置を
介して駆動するため複雑な装置が必要となるという欠点
がある。
また特開昭４８−４９３１５号明細書に記載されている
発明では、２枚の円柱レンズを用い第１の円柱レンズで
回転鏡の反射鏡面上に偏向された光ビーム群のなす面に
平行な線像を形成し、第２の円柱レンズで反射鏡面上の
偏向点と走査面とを物点と像点の関係にすることによっ
て平行度誤差による走査線の偏倚を除去するものである
。
この方式は２枚の円柱レンズを必要さしてそれぞれを所
定の関係に設定するのが容易でないこと、また回転多面
鏡への入射光ビームが偏向された光ビーム群のなす面と
同一面内にあるために、偏光角を大きくとろうとすると
入射光ビームの反射鏡面に対する入射角を大きくとらな
ければならず従って反射鏡面によって入射光ビームがけ
られを受けやすいという欠点がある。
本発明の目的は、回転多面鏡の平行度誤差による走査線
の走査方向と直角な方向の偶奇を除去した改良された光
ビーム走査装置を提供することである。
本発明によれば回転多面鏡の平行度誤差による走査線の
偏倚は、焦点距離の異なる主軸および副軸を有する光学
素子を１個用いることによって除去される。
また本発明によれば回転多面鏡の平行度誤差による走査
線の偶奇を除去するための前記光学素子の設定が非常に
楽になる。
さらに本発明によれば回転多面鏡への入射光ビームを偏
向された光ビーム群のなす面と同一面内にとる必要がな
いので、入射光ビームの反射鏡面に対する入射角を小さ
くすることができる。
従って反射鏡面によって入射光ビームのけられを小さく
することができ、同一の入射光ビーム径に対して考えれ
ば有効偏向角を大きくすることができ、また同一の有効
偏向角に対して考えれば入射光ビーム径を大きくするこ
とができるので走査面での解像度を高くすることができ
る。
本発明は回転多面鏡と焦点距離の異なる主軸および副軸
を有する光学素子と、結像光学系とを含む光ビーム走査
装置において、入射する光ビームを前記光学素子を介す
ることにより前記回転多面鏡の反射鏡面上にその回転軸
と垂直な線像を形成せしめ、前記反射鏡面からの反射光
ビームを再び前記光学素子を介してから、前記結像光学
系によって走査面上に光点を結像せしめるようにそれぞ
れ配置したことにより、前記回転多面鏡の回転に伴なっ
て前記光点が走査面上を走査する際に前記反射鏡面に平
行度誤差があっても走査線の偏倚を補正する光ビーム走
査装置である。
本発明において焦点距離の異なる主軸および副軸を有す
る光学素子というのは、その代表例を円柱レンズとする
ように一方向の焦点距離がそれと直交する方向の焦点距
離と異なる光学素子の総称で、短かい焦点距離に関係し
た軸が主軸、長い焦点距離に関係した軸が副軸を意味す
る。
このような光学素子の例としては上記の円柱レンズのほ
かアナモルフィック・レンズ、放物筒鏡、円筒鏡などが
含まれる。
以下本発明を具体的な実施例によって説明する。
第１図は本発明をレーザ記録装置に応用した第１の実施
例の光学系の基本的配置図である。
レーザ光源１００から発した平行なレーザ光ビーム１０
は光変調器１１０によって時系列的に変調された光ビー
ム２０となる。
光ビーム２０は必要に応じてビームエクスパンダ−１２
０によってビーム径を拡大された光ビーム３０となり、
全反射鏡１３０および１４０で反射されて円柱レンズ２
００に入射する。
光ビーム３０は平行光ビームであるが、これが円柱レン
ズ２００を通過すると水平方向（円柱レンズ２００の主
軸２１０に平行な方向）には平行でその垂直方向にのみ
集束する光ビーム４０となる。
円柱レンズ２００と回転多面鏡３００の反射鏡面３１０
との距離を円柱レンズ２００の主軸２１０に関連した焦
点距離ｆ１に設置し、また円柱レンズ２００の主軸２１
０と回転多面鏡３００の回転軸３２０とを垂直に設定す
ることにより、光ビーム４０は反射鏡面３１０上に集束
して回転多面鏡３００の回転軸３２０と垂直な方向に長
さをもつ線像５０を形成する。
回転鏡３００が矢印３３０の方向に回転すると、反射光
ビームは矢印３３１の向きに偏向される。
有効偏向角内の任意の位置にある反射光ビーム６０と、
その特別な場合として有効偏向角の両端の位置にある反
射光ビーム６０ａおよび６０ｂとを考える。
反射光ビーム６０は線像５０から発して水平方向には平
行で垂直方向には発散する。
しかしこれが円柱レンズ２００を再び通過すると完全な
平行光ビーム７０（有効偏向角の両端においては７０ａ
および７０ｂ）となり、さらに結像レンズ４００によっ
て集束する光ビーム８０（有効偏向角の両端においては
８０ａおよび８０ｂ）となって、結像レンズ４００から
その焦点距離ｆ２の距離の像面上に光点９０（有効偏向
角の両端においては９０ａおよび９０ｂ）を結像する。
この光点は回転多面鏡３００が矢印３３０の向きに回転
すると、回転多面鏡３００の各反射鏡面毎に９０ａの位
置から９０ｂの位置まで像面上を走査し、走査線９１を
形成する。
像面に記録面をもつ記録材料４１０を配置し矢印４１１
の向きに送ることによって、この記録材料４１０上には
上記の走査線によって情報が記録される。
上述したレーザ記録装置に用いられた光ビーム走査装置
により回転多面鏡３００に平行度誤差があっても、走査
線のその走査方向とは直角方向の偏倚が除去される。
第２図は第１図のレーザ記録装置における光ビーム走査
の有様を詳しく説明するための図であり、第２図ａは回
転多面鏡の平行度誤差による光ビームの偏倚の除去を説
明するための光学系の側面図、第２図すは光ビームの走
査を説明するためのその平面図である。
第２図ａの側面図において平行光ビーム３０は円柱レン
ズ２００を通過して回転多面鏡３００の反射鏡面３１０
上に集束される光ビーム４０となる。
反射鏡面３１０から反射されて発散する光ビーム６０は
、回転多面鏡３００の平行度誤差のため反射鏡面が３１
０´のように傾いていると反射方向の偏倚をうけて光ビ
ーム６０′の位置に生じる。
これら反射光ビーム６０および６０´は再び円柱レンズ
２００を通過することによって平行光ビーム７０および
７０′になる。
しかも光ビーム７０および７０′は互にも平行であるか
ら結像レンズ４００によってその焦点距離ｆ２の距離に
ある像面上では同一の位置９０に光点を結像することが
でき、この像面上では回転多面鏡３００の平行度誤差に
よる走査線の走査方向と直角な方向の偏倚が除去される
。
第２図すの平面図において、平行光ビーム３０が円柱レ
ンズ２００を通過した後の光ビーム４０も平行であり、
反射鏡面３１０で反射された光ビーム６０（有効偏向角
の両端においては６０ａおよび６０ｂ）も平行である。
さらにこれが円柱レンズ２００を再び通過した光ビーム
７０（有効偏向角の両端においては７０ａおよび７０ｂ
）も平行である。
しかしながら光ビーム７０は偏向角によって結像レンズ
４００への入射角が異なるため、結像レンズ４００から
その焦点距離ｆ２の距離にある像面上に結像される光点
の位置９０はその偏向角によって異なる。
それ故回転鏡３００が矢印３３０の向きに回転すること
により、各反射鏡面毎に像面上の光点９０は有効偏向角
の両端における位置９０ａおよび９０ｂの間を矢印３３
２の向きにくり返し走査する。
この実施例では第２図ａに示すように回転多面鏡３００
へ指向させた光ビーム４０が回転多面鏡３００の回転軸
３２０に直角でないため、入射光ビーム４０と反射光ビ
ーム６０との間にαなる角度を生ずる（αの値は回転多
面鏡３００の反射鏡面に平行度誤差があると多少液わる
）。
またαの値が大きくなると偏向されたビーム７０が結像
レンズ４００の周辺部を通ることになる。
このため偏向された光ビーム７０が有効偏向角の両端７
０ａおよび７０ｂの近傍で結像レンズ４００によってけ
られをうけたり、あるいは結像レンズ４００の周辺の大
きな収差を受ける可能性がある。
この場合には結像レンズを４００´の位置に設置して結
像レンズ４００の中央部を使うことが好ましい。
第３図は回転多面鏡によって偏向された光ビームが円柱
レンズ２００および結像レンズ４００の光軸を含む面を
通過するようにさせた第２の実施例の側面図である。
この場合回転多面鏡３００の回転軸３２０を図のように
垂直方向に対してα／２だけ傾けておく。
すると回転多面鏡３００の反射鏡面３１０へ指向される
光ビーム４０と反射光ビーム６０とは角度αをなす（α
の値は回転多面鏡３００の反射鏡面が３１０／のように
平行度誤差をもっている場合には反射光ビームは６０′
のようになり多少液わる）。
回転多面鏡３００が回転することによって偏向される反
射光ビーム６０は円柱レンズ２００の光軸を含む面内に
あり、さらに円柱レンズ２００を通過して平行になった
光ビーム７０も結像レンズ４００の光軸を含む面内で偏
向される。
光ビーム７０は結像レンズ４００からその焦点距離ｆ２
の距離にある像面上に光点９０を結ぶ。
反射鏡面が３１０´のように傾いていて平行度誤差があ
り、反射光ビームが６０′の位置に生じても像面上では
９０の位置に光点が生じて平行度誤差による走査線の走
査方向と直角方向の偏倚が除去されることは第１の実施
例の場合と同様である。
この実施例では回転多面鏡３００の回転によって偏向さ
れる光ビームが円柱レンズ２００および結像レンズ４０
０の光軸を含む面内にあるのでこれらレンズの収差の影
響をうけにくく、また偏向された光ビームが結像レンズ
４００によってけられることもなくすることができる。
第４図は回転多面鏡３００へ指向させる光ビーム４０を
回転多面鏡３００の回転軸３２０に直角にした第３の実
施例の側面図である。
この場合には平行光ビーム３０を半透明鏡１４１で反射
させてさらに円柱レンズ２００を介し、光ビーム４０の
ように回転軸３２０に直角に入射させる。
反射鏡面３１０によって反射された光ビーム６０は光ビ
ーム４０とは逆向きに進行して半透明鏡１４１を通過し
、平行な光ビーム７０となって結像レンズ４００によっ
て像面上に光点９０を形成する。
回転多面鏡３００の平行度誤差による走査線の走査方向
の偏倚が除去される有様は前の２つの実施例の場合と同
様である。
この実施例では光ビームが像面に達するまでに半透明鏡
１４１を各一度ずつ反射および通過するので利用光量が
典型的には１／４になるが、光ビームは常に円柱レンズ
２００および結像レンズ４００の光軸を含む面内を通過
するので、これらレンズの収差の影響を受けにくいとい
う利点をもつ。
これまでに説明した３つの実施例では、焦点距離の異な
る主軸および副軸を有する光学素子として円柱レンズを
用いた場合を説明したが、前記の定義にあてはまる光学
素子であれば全て本発明に利用できる。
第５図は焦点距離の異なる主軸および副軸を有する光学
素子としてアナモルフィック・レンズを用いる第４の実
施例の光学系の説明をするための図である。
第５図ａはその側面図、第５図すはその平面図である。
焦点距離の異なる主軸および副軸を有する光学素子２０
０として、主軸および副軸に関連した焦点距離がそれぞ
れｆｌ、ｆ１’のアナモルフィック・レンズを考える。
前述した定義よりｆｌ＜ｆ、’であるから ｆ１´＝ｆ１＋ａ１ （ａｌ＞Ｏ）・・（１）とする。
アナモルフィック・レンズ２００の主軸を回転多面鏡３
００の回転軸３２０に直角になるようにし、アナモルフ
ィック・レンズ２００と回転多面鏡３００の反射鏡面３
１０との距離をアナモルフィック・レンズ２００の主軸
に関連した焦点距離ｆ１に等しくなるように設定する。
第５図ａの側面図に描かれているように平行ビーム３０
はアナモルフィック・レンズ２００により回転多面鏡３
００の反射鏡面３１０上に集束される。
回転多面鏡により反射され偏向される光ビーム６０は、
アナモルフィック・レンズ２００を再び通過することに
よって平行光ビーム７０となり、アナモルフィックな結
像レンズ４００からその副軸に関連した焦点距離ｆ２´
の距離にある像面上に光点９０を結像する。
回転多面鏡に平行度誤差があって反射鏡面が３１０’の
ように傾いていても、反射された光ビーム６０’はアナ
モルフィック・レンズ２００を通過すると平行光ビーム
７０′となり、これは光ビーム７０とも平行であるので
像面上では光点９０と同一位置に集束されて、回転多面
鏡の平行度誤差による走査線の走査方向と直角な方向の
偏倚が除去される。
第５図すの平面図においては、平行光ビーム３０はアナ
モルフィックレンズ２００を通過してゆっくりと集束す
る光ビーム４０となり、回転多面鏡によって反射され偏
向された光ビームは反射鏡面３１０からａｌなる距離に
集束される。
今、有効偏向角の両端における反射光ビームを６０ａお
よび６０ｂとすれば、これらはそれぞれ点ａおよびｂに
集束する。
光ビーム６０ａおよび６０ｂはアナモルフィック・レン
ズ２００を通ると、それぞれ点ａおよびｂの虚像点ａ´
およびｂ′から発散する光ビーム７０ａおよび７０ｂと
なる。
虚像点ａ′およびｂ’の位置をアナモルフィック・レン
ズ２００の前方ａ２の距離とすれば なる関係がある。
光ビーム７０ａおよび７０ｂは、アナモルフィックな結
像レンズ４００の主軸に関連した焦点距離をｆ２とし、
アナモルフィック・レンズ２００と結像レンズ４００の
距離をａ２′としたとき、 なる関係を満すように結像レンズ４００の主軸および副
軸に関連した焦点距離ｆ２．ｆ２’を選ぶことによって
像面上に光点９０ａおよび９０ｂを形成する。
この実施例では回転多面鏡３００の回転方向３３０と像
面上の走査方向３３２とは逆向きになる。
第６図は焦点距離の異なる主軸および副軸を有する光学
素子として反射型の光学素子を用いた場合の光学系を示
しており、第６図ａは放物筒鏡を用いる第５の実施例の
側面図で、第６図すは円筒鏡を用いる第６の実施例の側
面図である。
第６図ａにおいて平行光ビーム３０を放物筒鏡２００の
光軸に平行に入射させると放物筒鏡２００から反射され
た光ビーム４０はその焦点の位置に線像５０を形成する
。
放物筒鏡２００と回転多面鏡３００の反射鏡面３１０と
の距離を放物筒鏡２００の焦点距離ｆ１になるように配
置すれば、反射鏡面３１０で反射された光ビーム６０は
放物筒鏡２００で反射されて再び放物筒鏡の光軸に平行
な平行光ビーム７０となる。
光ビーム７０は結像レンズ４００によりその焦点距離ｆ
２の距離にある像面上に光点９０を結像する。
反射鏡面３１０に平行度誤差があってそこかり反射され
た光ビーム６０′が光ビーム６０とずれて生じても、放
物筒鏡で反射された光ビーム７０´は光ビーム７０と平
行な平行光ビームとなり、結像レンズ４００によって像
面上の９０の位置に光点を結像して回転多面鏡３００の
平行度誤差による走査線の走査方向と直角方向の偏倚が
除去される。
この実施例では反射鏡面３１０への入射光ビーム４０と
反鏡光ビーム６０のなす角度αが大きくてもよい。
第６図すにおいて円筒鏡２００と反射鏡面３１０との距
離を円筒鏡２００の焦点距離へになるように配置すれば
第６図ａで説明した放物筒鏡を用いた実施例の場合と同
様にして回転多面鏡の平行度誤差による走査線の走査方
向と直角方向の偏倚を除去することができる。
この実施例では反射鏡面３１０へ入射する光ビーム４０
と反射光ビーム６０とのなす角αが小さくて、円筒鏡２
００の光軸近傍のみを利用することが必要である。
以上の説明においては本発明の光ビーム走査装置への入
射光ビームは平行な光ビームであるが、このような光ビ
ームは公知の各種の光源および光学系によって作成され
る。
またこの入射光ビームは必ずしも平行な光ビームである
必要はない。
たとえば平行な光ビームをはじめに焦点距離の異なる主
軸および副軸を有する光学素子に入射させる代りに、像
面上に光点を結像させるための結像光学系を通して前記
の光学素子に平行な光ビームが入るようにしてもよい。
そのためには任意の光ビームを結像光学系からその焦点
距離だけ離れた位置にその光ビームを収束させたのち結
像光学系を通すことによって平行な光ビームを前記の光
学素子へ入射させることができる。
また上記の光ビームの収束される位置は反射鏡を利用す
れば適当な位置にすることができる。
以上説明した６つの実施例によって明らかなように、本
発明によれば回転多面鏡に平行度誤差があっても走査線
の走査方向と直角な方向の偏倚を除去することができる
。
しかも本発明では焦点距離の異なる主軸および副軸を有
する光学素子を１個だけ用いればよいので、光学系が簡
単化されると共に安価となる。
さらに特開昭４８−４９３１５号明細書に記載されてい
る２枚の円柱レンズを用いる装置では、２枚の円柱レン
ズのそれぞれを回転多面鏡の反射鏡面と関連して決めら
れる位置と方位に設置しなければならないのに対し、本
発明では焦点距離の異なる主軸および副軸を有する光学
素子１個だけを回転多面鏡の反射鏡面と関連して決めら
れる位置と方位に設置すればよく、光学系の設定が容易
になる。
さらにまた特開昭４８−４９３１５号明細書に記載され
ている装置では回転多面鏡への入射光ビームが偏向され
る面と同一面内にあるために、入射光ビームの反射鏡面
に対する入射角を大きくとらなければならず、従って反
射鏡面によって入射角ビームがけられを受けやすいとい
う欠点があるが、本発明では回転多面鏡への入射光ビー
ムを偏向面と同一面内にとる必要がないので入射光ビー
ムの反射鏡面に対する入射角を小さくとることができ、
従って反射鏡面による入射光ビームのけられを小さくす
ることができる。
このことは同一の入射光ビーム径に対しては本発明を用
いた場合の方が有効偏向角を大きくすることができ、ま
た同一の有効偏向角に対しては本発明を用いた場合の方
が入射光ビーム径を大きくすることができるので像面で
の解像度を高くすることができる。
以上述べたように本発明の光ビーム走査装置は従来のも
のよりも格段に改良されたものであり、その実用的価値
は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の光学系の配置図、第２
図ａおよびｂはそれぞれ本発明の第１の実施例での光ビ
ームの有様を示す側面図および平面図、第３図は本発明
の第２の実施例での光ビームの有様を示す側面図、第４
図は本発明の第３の実施例での光ビームの有様を示す側
面図、第５図ａおよびｂはそれぞれ本発明の第４の実施
例での光ビームの有様を示す側面図および平面図、第６
図ａは本発明の第５の実施例での光ビームの有様を示す
側面図、第６図すは本発明の第６の実施例での光ビーム
の有様を示す側面図である。 １００：光源装置、２００：焦点距離の異なる主軸およ
び副軸を有する光学素子、３００：回転多面鏡、４００
：結像光学系。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 回転多面鏡、焦点距離が互に異なる主軸および副軸
    を有する光学素子及び結像光学系を含む光ビーム走査装
    置において、入射する光ビームを前記光学素子を介する
    ことにより前記回転多面鏡の反射面上にその回転軸と垂
    直な線像を形成せしめ、前記反射鏡面からの反射光ビー
    ムを再び前記光学素子を介してから前記結像光学系によ
    って走査面上に光点を結像せしめるようにそれぞれを配
    置したことを特徴とする光ビーム走査装置。
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