JPS6010284B2 - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
- Publication number
- JPS6010284B2 JPS6010284B2 JP51105463A JP10546376A JPS6010284B2 JP S6010284 B2 JPS6010284 B2 JP S6010284B2 JP 51105463 A JP51105463 A JP 51105463A JP 10546376 A JP10546376 A JP 10546376A JP S6010284 B2 JPS6010284 B2 JP S6010284B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- light beam
- reflective surface
- scanning
- axis
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- Expired
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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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は走査光学系、特に、ガルバノミラー若しくは回
転多面鏡の反射面の如くある軸に対して平行に配され、
かっこの鞠を中心として回転若しくは揺動している反射
面に光ビームを向け、該反射面からの偏向光ビームを集
光光学系により走査面上で集光させる走査光学系に関す
るものである。
転多面鏡の反射面の如くある軸に対して平行に配され、
かっこの鞠を中心として回転若しくは揺動している反射
面に光ビームを向け、該反射面からの偏向光ビームを集
光光学系により走査面上で集光させる走査光学系に関す
るものである。
従来このような走査光学系に於いて、光ビームは前記軸
及び反射面を共に直角に横断する面と平行な面内にてこ
の反射面に入射されていた。
及び反射面を共に直角に横断する面と平行な面内にてこ
の反射面に入射されていた。
これは、光ビームを前記横断面に対して有限の角度を有
して反射面に入射させた場合、この反射面からの偏向ビ
ームは反射面の一点を中心とした円錐を描き、この円錐
を描く偏向ビームを集光光学系によって走査面上に集光
させた場合、走査面上の走査線は直線とならず曲線にな
ってしまうからである。しかしながら、光学配置上の問
題、若し〈は走査の高速化を図る場合、どうしても、光
ビームを前記横断面に対して有限の角度方向から入射さ
せる必要が生じる。
して反射面に入射させた場合、この反射面からの偏向ビ
ームは反射面の一点を中心とした円錐を描き、この円錐
を描く偏向ビームを集光光学系によって走査面上に集光
させた場合、走査面上の走査線は直線とならず曲線にな
ってしまうからである。しかしながら、光学配置上の問
題、若し〈は走査の高速化を図る場合、どうしても、光
ビームを前記横断面に対して有限の角度方向から入射さ
せる必要が生じる。
従って、本発明の目的は、光ビームを前記横断面に対し
て有限の角度から入射させても直線の走査線が得られる
走査光学系を提供することである。
て有限の角度から入射させても直線の走査線が得られる
走査光学系を提供することである。
そして「この目的は、ある軸に対して平行に配されかっ
この軸を中心として回転若しくは揺動している反射面に
光ビームを向け、該反射面からの偏向光ビームを集光光
学系により走査面上で集光させる走査光学系に於いて「
前記光ビームを前記軸にほぼ向かう様に前記反射面に向
けると共に、前記光ビームを前記軸及び前記反射面を直
角に横切る平面に対して有限の角度方向から前記反射面
に向け、前記反射面からの円錐状の偏向光ビームを前記
集光光学系内に含まれる補正光学ェレメントにより走査
面上の走査線を直線状に補正することにより達成される
。
この軸を中心として回転若しくは揺動している反射面に
光ビームを向け、該反射面からの偏向光ビームを集光光
学系により走査面上で集光させる走査光学系に於いて「
前記光ビームを前記軸にほぼ向かう様に前記反射面に向
けると共に、前記光ビームを前記軸及び前記反射面を直
角に横切る平面に対して有限の角度方向から前記反射面
に向け、前記反射面からの円錐状の偏向光ビームを前記
集光光学系内に含まれる補正光学ェレメントにより走査
面上の走査線を直線状に補正することにより達成される
。
以下本発明の走査光学系を添付した図面を使用して説明
する。
する。
第１図は回転多面鏡の反射面に光ビームを回転軸及び反
射面を直角に横断する面に対して有限の角度を有して入
射した場合得られる偏向ビームを示すもので、図中１‘
ま回転軸、２はこの回転軸に対して平行に配された反射
面である。
射面を直角に横断する面に対して有限の角度を有して入
射した場合得られる偏向ビームを示すもので、図中１‘
ま回転軸、２はこの回転軸に対して平行に配された反射
面である。
３は回転軸２及び反射面２を共に直角に横断する面であ
る。
る。
尚、図に於いてはこの横断面上の線を代表させて示して
いる。入射ビーム４は横断面３に対して有限角度■を有
して入射される。５は反射面２によって偏向される光ビ
ームで、図に示すように円錐を描く。
いる。入射ビーム４は横断面３に対して有限角度■を有
して入射される。５は反射面２によって偏向される光ビ
ームで、図に示すように円錐を描く。
この円錐を描く偏向ビームを集光レンズ６で走査面上に
集光した場合Ｌ走査線は直線にならず曲線になってしま
う。すなわち第２図に示すように、第１図の偏向ビーム
５−１と５−２は走査面７上で高さの異なる位置に集光
されるためＬ走査線は曲線になってしまう。走査線を直
線にするためには、偏向ビーム５の進行方向を集光レン
ズ６の光軸に対して平行にすることによって行い得る。
集光した場合Ｌ走査線は直線にならず曲線になってしま
う。すなわち第２図に示すように、第１図の偏向ビーム
５−１と５−２は走査面７上で高さの異なる位置に集光
されるためＬ走査線は曲線になってしまう。走査線を直
線にするためには、偏向ビーム５の進行方向を集光レン
ズ６の光軸に対して平行にすることによって行い得る。
従って、反射面２と集光レンズ６の間に反射面２からの
偏向ビーム５の進行方向を集光レンズ６の光軸に対して
平行に変換する光学素子を配することによって走査線を
直線にすることが可能である。すなわち、集光光学系内
に、補正光学素子を含ませることによって可能である。
このような光学素子としてプリズムが考えられる。
偏向ビーム５の進行方向を集光レンズ６の光軸に対して
平行に変換する光学素子を配することによって走査線を
直線にすることが可能である。すなわち、集光光学系内
に、補正光学素子を含ませることによって可能である。
このような光学素子としてプリズムが考えられる。
すなわち、プリズム８は第３図に示すように、一方向に
だけ発散するシート状の光ビームをプリズム８に入射し
た場合、円錐状の発散ビームが得られるという特性を有
している。従って、このプリズムを反射面２と集光レン
ズ６の間に配することによって、直線状の走査線が得ら
れる。第４図は、プリズム８を反射面２と集光レンズ６
の間に配した本発明の第１実施例の光学配置図である。
即ち、レーザー光源９より発したレーザービームは変調
器１０１こより強度変調をうけ、ビーム・ェクスパンダ
ー１１によりビーム径を拡大する。ビーム。ェクスパン
ダー１１を出た平行光は、入射側プリズム１２により回
転多面鏡の反射面２に回転軸１に垂直な平面３に対して
■なる角度で下方から入射する。且つ又、回転多面鏡の
回転軸１に向って入射する。回転多面鏡２からの反射ビ
ームは回転多面鏡の回転により前述の如く円錐形反射を
成す。この反射ビーム５はプリズム８により下方へ曲げ
られる。この時プリズム８はある適当な配置を成せばこ
の円錐形のビーム５を逆作用で相殺し集光レンズの光軸
に平行なビームに変換できる。第５図には、第１実施例
の実施態様が示されている。第５図に於いて、レーザー
ビーム４は横断面３と本図面が直交する線１３に対して
３５０の角度を有して反射面２に入射される。
だけ発散するシート状の光ビームをプリズム８に入射し
た場合、円錐状の発散ビームが得られるという特性を有
している。従って、このプリズムを反射面２と集光レン
ズ６の間に配することによって、直線状の走査線が得ら
れる。第４図は、プリズム８を反射面２と集光レンズ６
の間に配した本発明の第１実施例の光学配置図である。
即ち、レーザー光源９より発したレーザービームは変調
器１０１こより強度変調をうけ、ビーム・ェクスパンダ
ー１１によりビーム径を拡大する。ビーム。ェクスパン
ダー１１を出た平行光は、入射側プリズム１２により回
転多面鏡の反射面２に回転軸１に垂直な平面３に対して
■なる角度で下方から入射する。且つ又、回転多面鏡の
回転軸１に向って入射する。回転多面鏡２からの反射ビ
ームは回転多面鏡の回転により前述の如く円錐形反射を
成す。この反射ビーム５はプリズム８により下方へ曲げ
られる。この時プリズム８はある適当な配置を成せばこ
の円錐形のビーム５を逆作用で相殺し集光レンズの光軸
に平行なビームに変換できる。第５図には、第１実施例
の実施態様が示されている。第５図に於いて、レーザー
ビーム４は横断面３と本図面が直交する線１３に対して
３５０の角度を有して反射面２に入射される。
プリズム８は屈折率ＮＩ．５１３で、その稜線方向は図
面の奥行方向である。又、同プリズムの入射側の面８ー
ーの図面内で線１３に対する角０，は１１９．６９ｏ、
出射側の面ａ−２の角０２は１６０．３３ｏである。回
転多面鏡の回転角が０の時、すなわち、線１３が反射面
２に直角に交わる時、プリズムからのレーザービームは
線１３に対して図面内で２．６０の角度を有していた。
第６図には回転多面鏡のミラー２の回転角に対するレー
ザービームの偏向角及びミラー２の回転角が０の時得ら
れる偏向光に対する各偏向光の図面上で為す角度△０が
表として示されている。この表から明らかなように、各
偏向光はほぼ平行状に進行しているため「集光レンズ光
軸をこの進行方向に合すことによって、走査面上でほぼ
直線状の走査線が得られる。この第４図の実施例では簡
単なためプリズムが一枚の場合を示したが、更に広い角
を走査したい場合、あるいはより高度に補正したい場合
には枚数をふやして自由度を多くして補正することがで
きる。
面の奥行方向である。又、同プリズムの入射側の面８ー
ーの図面内で線１３に対する角０，は１１９．６９ｏ、
出射側の面ａ−２の角０２は１６０．３３ｏである。回
転多面鏡の回転角が０の時、すなわち、線１３が反射面
２に直角に交わる時、プリズムからのレーザービームは
線１３に対して図面内で２．６０の角度を有していた。
第６図には回転多面鏡のミラー２の回転角に対するレー
ザービームの偏向角及びミラー２の回転角が０の時得ら
れる偏向光に対する各偏向光の図面上で為す角度△０が
表として示されている。この表から明らかなように、各
偏向光はほぼ平行状に進行しているため「集光レンズ光
軸をこの進行方向に合すことによって、走査面上でほぼ
直線状の走査線が得られる。この第４図の実施例では簡
単なためプリズムが一枚の場合を示したが、更に広い角
を走査したい場合、あるいはより高度に補正したい場合
には枚数をふやして自由度を多くして補正することがで
きる。
プリズムを複数枚使用したプリズム系は通常プリズムア
ナモフイックフオーカル系と称され、このアフオーカル
系を反射面２と集光レンズ６の間に配すことによって、
回転軸１の倒れ補正が可能になる。
ナモフイックフオーカル系と称され、このアフオーカル
系を反射面２と集光レンズ６の間に配すことによって、
回転軸１の倒れ補正が可能になる。
すなわち、一般に拡大した光東の倍率と角倍率とは逆比
関係にあり、従って走査方向の光東の角倍率は一定で、
垂直方向の角倍率が小さくなるためいわゆる倒れ補正が
可能となることを利用して、このアフオーカル系をアフ
オーカル系の出射光が入射光に比べて拡大するように配
置することによって倒れ補正が緩和され直線的な走査線
が得られる。第７図はその倒れ補正を行った実施例でア
フオーカル系のみを図示したものである。
関係にあり、従って走査方向の光東の角倍率は一定で、
垂直方向の角倍率が小さくなるためいわゆる倒れ補正が
可能となることを利用して、このアフオーカル系をアフ
オーカル系の出射光が入射光に比べて拡大するように配
置することによって倒れ補正が緩和され直線的な走査線
が得られる。第７図はその倒れ補正を行った実施例でア
フオーカル系のみを図示したものである。
このアフオーカル系はＮ，，Ｎ２，Ｎ３の３個のプリズ
ムより成り、各面は線１３に対してａ，＝１１９．５０
８２＝１６０．４ｏ ８３ ＝３．７４０ ０４
＝４．６８０ ８５ ＝１２６．７６０ ８６ ＝１
２３．７９０の角度を有し〜屈折率は夫々Ｎ，＝１．５
１３Ｎ２＝Ｎ３＝１．９１４１１である。この時走査方
向に垂直な断面の光東は拡大されるため倒れ補正が行い
得る。再び、第６図の表に戻ると、本表より解るように
、ミラーの回転角に対して偏向ビームの偏向角Ｑ‘ま比
例関係にない。
ムより成り、各面は線１３に対してａ，＝１１９．５０
８２＝１６０．４ｏ ８３ ＝３．７４０ ０４
＝４．６８０ ８５ ＝１２６．７６０ ８６ ＝１
２３．７９０の角度を有し〜屈折率は夫々Ｎ，＝１．５
１３Ｎ２＝Ｎ３＝１．９１４１１である。この時走査方
向に垂直な断面の光東は拡大されるため倒れ補正が行い
得る。再び、第６図の表に戻ると、本表より解るように
、ミラーの回転角に対して偏向ビームの偏向角Ｑ‘ま比
例関係にない。
従って、プリズムを使用して走査線を直線状に補正した
としても通常の集光レンズ（ｙ＝ｎａｎａ）を使用した
場合走査線上の集光スポット光の移動速度は直線的では
ない。しかしながら、集光レンズに、集光レンズに入る
偏向光の入射画角をＱとすると、結像位置ｙがｙ＝ｆＣ
ＯＳ■ｉｎ‐・｛Ｃ叢憲｝で表わせる。ような歪曲収差
を与えれば良い。この様な集光レンズは通常のレンズ設
計者にとって容易に設計可能である。以上の説明では集
光光学系にプリズム８を含ませることによって反射面か
らの円錐状の偏向光ビームに逆補正を与え、走査面上の
走査面の走査線を直線状にする場合の説明を行なったが
、本発明の走査光学系はこのプリズム８に限定されるも
のではなく、光学素子として、非球面ミラー、回折格子
、ホログラム等が考えられる。
としても通常の集光レンズ（ｙ＝ｎａｎａ）を使用した
場合走査線上の集光スポット光の移動速度は直線的では
ない。しかしながら、集光レンズに、集光レンズに入る
偏向光の入射画角をＱとすると、結像位置ｙがｙ＝ｆＣ
ＯＳ■ｉｎ‐・｛Ｃ叢憲｝で表わせる。ような歪曲収差
を与えれば良い。この様な集光レンズは通常のレンズ設
計者にとって容易に設計可能である。以上の説明では集
光光学系にプリズム８を含ませることによって反射面か
らの円錐状の偏向光ビームに逆補正を与え、走査面上の
走査面の走査線を直線状にする場合の説明を行なったが
、本発明の走査光学系はこのプリズム８に限定されるも
のではなく、光学素子として、非球面ミラー、回折格子
、ホログラム等が考えられる。
第８図は非球面ミラーを使用した実施例である。この非
球面ミラー２川こよって、反射面２からの円錐状の平行
偏向光ビームは進行方向が夫々平行方向に転じられると
共に走査面上に集光される。すなわち、非球面ミラーは
、それ単体で、先の実施例の集光レンズ６とプリズム８
を共に有する集光光学系であると言える。第９図はホロ
グラム２１を使用した実施例で、このホログラムはホロ
グラム記録媒体に、ホログラム記録媒体を通過し、走査
面７の直線上に無数の点像を形成する波面と反射面２か
らの偏向光ビームと同等の波面とを与えることによって
作成されているため「偏向光ビームを作成されたホログ
ラムに入射させることによって順次前記点像は再生され
、直線状の走査が可能になる。以上述べた様に、本発明
に係る走査光学系に於いては、反射面の回転軸にほぼ向
う様に光ビームを入射させることで、偏向器の反射面を
小さくすることができ、このことにより偏向器の小型化
及び回転の高速化を計ることが出釆る。更には、軸及び
反射面を直角に横切る平面に対して有限の角度方向から
光ビームを入射させることにより生じる円錐状の走査を
補正光学ェレメントにより直線状の走査に変換できるも
のである。
球面ミラー２川こよって、反射面２からの円錐状の平行
偏向光ビームは進行方向が夫々平行方向に転じられると
共に走査面上に集光される。すなわち、非球面ミラーは
、それ単体で、先の実施例の集光レンズ６とプリズム８
を共に有する集光光学系であると言える。第９図はホロ
グラム２１を使用した実施例で、このホログラムはホロ
グラム記録媒体に、ホログラム記録媒体を通過し、走査
面７の直線上に無数の点像を形成する波面と反射面２か
らの偏向光ビームと同等の波面とを与えることによって
作成されているため「偏向光ビームを作成されたホログ
ラムに入射させることによって順次前記点像は再生され
、直線状の走査が可能になる。以上述べた様に、本発明
に係る走査光学系に於いては、反射面の回転軸にほぼ向
う様に光ビームを入射させることで、偏向器の反射面を
小さくすることができ、このことにより偏向器の小型化
及び回転の高速化を計ることが出釆る。更には、軸及び
反射面を直角に横切る平面に対して有限の角度方向から
光ビームを入射させることにより生じる円錐状の走査を
補正光学ェレメントにより直線状の走査に変換できるも
のである。
第１図はポリゴンに光ビームを斜入射させた場合に得ら
れる円錐状偏向光ビームを示す図、第２図は第１図によ
って得られた偏向光ビームが集光レンズによって集光さ
れる状態を示す図、第３図はプリズムの特性を説明する
図、第４図は本発明の第１実施例を示す図、第５図は第
４図の一部を更に詳細に描いた図、第６図は第４図の実
施例によって得られたミラー回転角に対しての偏向光の
偏向角及び偏向光ビームの変位量を表わす表、第７図は
アナモフィックアフオーカル光学系を説明する図、第８
図は本発明の第２実施例を示す図、第９図は本発明の第
３実施例を示す図である。 図中、１は回転軸、２は反射面、４は光ビ一ム、５は偏
向光ビーム「 ６は集光レンズ、７は走査面、８は集光
レンズ６と共に集光光学系を形成するプリズム、９はし
ーザー、１川ま変調器「 １１はビーム・エクスパンダ
ー、１２はプリズムである。努’図孫２図 努ぅ図 第４図 湊ぅ図 努る図 努図 第８図 茶？図
れる円錐状偏向光ビームを示す図、第２図は第１図によ
って得られた偏向光ビームが集光レンズによって集光さ
れる状態を示す図、第３図はプリズムの特性を説明する
図、第４図は本発明の第１実施例を示す図、第５図は第
４図の一部を更に詳細に描いた図、第６図は第４図の実
施例によって得られたミラー回転角に対しての偏向光の
偏向角及び偏向光ビームの変位量を表わす表、第７図は
アナモフィックアフオーカル光学系を説明する図、第８
図は本発明の第２実施例を示す図、第９図は本発明の第
３実施例を示す図である。 図中、１は回転軸、２は反射面、４は光ビ一ム、５は偏
向光ビーム「 ６は集光レンズ、７は走査面、８は集光
レンズ６と共に集光光学系を形成するプリズム、９はし
ーザー、１川ま変調器「 １１はビーム・エクスパンダ
ー、１２はプリズムである。努’図孫２図 努ぅ図 第４図 湊ぅ図 努る図 努図 第８図 茶？図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ある軸に対して平行に配されかつこの軸を中心とし
て回転若しくは揺動している反射面に光ビームを向け、
該反射面からの偏向光ビームを集光光学系により走査面
上で集光させる走査光学系に於いて、前記光ビームを前
記軸にほぼ向かう様に前記反射面に向けると共に、前記
光ビームを前記軸及び前記反射面を直角に横切る平面に
対して有限の角度方向から前記反射面に向け、前記反射
面からの円錐状の偏向光ビームを前記集光光学系内に含
まれる補正光学エレメントにより走査面上の走査線を直
線状に補正したことを特徴とする走査光学系。 ２ ある回転軸若しくは揺動軸に対して平行に配されか
つこの軸を中心として回転若しくは揺動している反射面
に光ビームを向け、該反射面からの偏向光ビームを集光
光学系により走査面上で集光させる走査光学系に於いて
、前記光ビームを前記軸にほぼ向かう様に前記反射面に
向けると共に、前記光ビームを前記軸及び前記反射面を
直角に横切る平面に対して有限の角度方向から前記反射
面に向け、前記反射面と前記集光光学系の間に前記反射
面からの偏向光ビームの進行方向を前記集光光学系の光
軸に平行な方向に転換させるプリズムを配し、更に、前
記集光光学系の結像特性がｙ＝ｆｘｓｉｎ＾−＾１｛（
ｓｉｎα）／ｘ｝ 但し、ｘは１より小なる正の定数 αは該集光光学系への偏向ビームの入射角ｆは該集光光
学系の焦点距離である。 を満たすことを特徴とする走査光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51105463A JPS6010284B2 (ja) | 1976-09-03 | 1976-09-03 | 走査光学系 |
| US05/830,340 US4176907A (en) | 1976-09-03 | 1977-09-02 | Scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51105463A JPS6010284B2 (ja) | 1976-09-03 | 1976-09-03 | 走査光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5331147A JPS5331147A (en) | 1978-03-24 |
| JPS6010284B2 true JPS6010284B2 (ja) | 1985-03-16 |
Family
ID=14408264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51105463A Expired JPS6010284B2 (ja) | 1976-09-03 | 1976-09-03 | 走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4176907A (ja) |
| JP (1) | JPS6010284B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5689711A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-21 | Fujitsu Ltd | Photoscanner |
| JPS587122A (ja) * | 1981-07-06 | 1983-01-14 | Minolta Camera Co Ltd | 光ビ−ム走査装置 |
| USRE33931E (en) * | 1981-12-21 | 1992-05-19 | American Semiconductor Equipment Technologies | Laser pattern generating system |
| JPS5910923U (ja) * | 1982-07-08 | 1984-01-24 | 大平金属株式会社 | 鉄筋曲機の主軸ブレ−キ装置 |
| JPS59129823A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-26 | Derufuai:Kk | ポリゴンスキヤナ |
| US4832429A (en) * | 1983-01-19 | 1989-05-23 | T. R. Whitney Corporation | Scanning imaging system and method |
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