JPS6048727B2 - 走査光学系 - Google Patents
走査光学系Info
- Publication number
- JPS6048727B2 JPS6048727B2 JP50093987A JP9398775A JPS6048727B2 JP S6048727 B2 JPS6048727 B2 JP S6048727B2 JP 50093987 A JP50093987 A JP 50093987A JP 9398775 A JP9398775 A JP 9398775A JP S6048727 B2 JPS6048727 B2 JP S6048727B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light beam
- optical axis
- scanning optical
- lens system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入射光線の光軸に対してなす角と、出射光線の
光軸からの高さとが正比例する様なレンズを用いた走査
光学系に関する。
光軸からの高さとが正比例する様なレンズを用いた走査
光学系に関する。
一般に走査光学系においては光源からの光束を回転多面
鏡て反射して回転運動する光束を形成し、この光束をレ
ンズ系によつて平行移動する光束に変換する。
鏡て反射して回転運動する光束を形成し、この光束をレ
ンズ系によつて平行移動する光束に変換する。
ところで斯かる走査光学系においてレンズとしていわゆ
るアツベの正弦条件を満たすレンズを使用すると、この
レンズに入射する光束と光軸とのなす角と、このレンズ
を出射する光束の光軸からの距離、即ち光束の高さとの
間には正比例的関係が生ずることなく、従つて入射光束
が一定角速度で回転移動していても出射光束の平行移動
速度は一定とはならない。
るアツベの正弦条件を満たすレンズを使用すると、この
レンズに入射する光束と光軸とのなす角と、このレンズ
を出射する光束の光軸からの距離、即ち光束の高さとの
間には正比例的関係が生ずることなく、従つて入射光束
が一定角速度で回転移動していても出射光束の平行移動
速度は一定とはならない。
つまり出射光速の移動速度は、移動領域の両端側て遅く
、中央部て速くなつている。このことは前記の走査光学
系を諸種の用途に利用する際複雑な問題を惹起し、精密
な走査に対する障害となる。これを解決すべく特開昭４
６−６０８６号公報等には、回動鏡に平行光束を入射さ
せ、反射面により反射された平行光束をレンズに入れ、
該レンズと光軸上その焦点距離だけ隔つた像面上て収れ
んする走査光束の像高か回動鏡の回転角に比例するよう
にした走査光学系が知られている。しかしながらこの走
査光学系においては、収れんのためレンズ系からの隔た
りによつて光束径が変化し、このため被走査体をレンズ
の焦平面上に厳密に設定しなければならず、例えば棒状
体を測定しようとするとき棒状体の位置設定を困難なも
のとしている。
、中央部て速くなつている。このことは前記の走査光学
系を諸種の用途に利用する際複雑な問題を惹起し、精密
な走査に対する障害となる。これを解決すべく特開昭４
６−６０８６号公報等には、回動鏡に平行光束を入射さ
せ、反射面により反射された平行光束をレンズに入れ、
該レンズと光軸上その焦点距離だけ隔つた像面上て収れ
んする走査光束の像高か回動鏡の回転角に比例するよう
にした走査光学系が知られている。しかしながらこの走
査光学系においては、収れんのためレンズ系からの隔た
りによつて光束径が変化し、このため被走査体をレンズ
の焦平面上に厳密に設定しなければならず、例えば棒状
体を測定しようとするとき棒状体の位置設定を困難なも
のとしている。
ところで斯かる走査光学系において更にレンズと回動距
離だけ隔てたいわゆるテレセントリック配置とすること
が可能であり、この走査光学系において本発明の如く回
動鏡に光束を集光させるようにした場合を考えると、結
論としてレンズ系を射出する光線の光軸からの高さは回
動鏡の回転角と比例しないと言える。
離だけ隔てたいわゆるテレセントリック配置とすること
が可能であり、この走査光学系において本発明の如く回
動鏡に光束を集光させるようにした場合を考えると、結
論としてレンズ系を射出する光線の光軸からの高さは回
動鏡の回転角と比例しないと言える。
これは基本的にレンズ設計が異なつているためである。
本発明は上述の欠点を除去した走査光学系を提供するこ
とを目的とする。これを達成するため本発明においては
光束を回転反射面上に集光させ、該回転反射面により反
射された光束を光軸上前記反射面の反射点から焦点距離
だけ隔たつた位置に設けられるレンズ系によつて、光軸
と平行に移動する平行光束に変換する走査光学系であつ
て、前記レンズ系がｋを定数、ＦＯを合成焦点距離、θ
を該レンズ系に入射する光線の光軸と為す角度、Ｈを該
レンズ系から出射した光線の光軸からの距離としてＨ＝
ＫＦＯθの特性を有することを特徴とする。本発明にお
いては、前述の特開昭４６−６０８６号公報等に知られ
る走査光学系と異なり、回転鏡に平行光束を入射させる
のではなく、集光された光束を入射させ、前記レンズ系
を出射する光束が平行光束となるようにしたものであり
、被走査体を光２軸上、任意の位置に設定できる。
とを目的とする。これを達成するため本発明においては
光束を回転反射面上に集光させ、該回転反射面により反
射された光束を光軸上前記反射面の反射点から焦点距離
だけ隔たつた位置に設けられるレンズ系によつて、光軸
と平行に移動する平行光束に変換する走査光学系であつ
て、前記レンズ系がｋを定数、ＦＯを合成焦点距離、θ
を該レンズ系に入射する光線の光軸と為す角度、Ｈを該
レンズ系から出射した光線の光軸からの距離としてＨ＝
ＫＦＯθの特性を有することを特徴とする。本発明にお
いては、前述の特開昭４６−６０８６号公報等に知られ
る走査光学系と異なり、回転鏡に平行光束を入射させる
のではなく、集光された光束を入射させ、前記レンズ系
を出射する光束が平行光束となるようにしたものであり
、被走査体を光２軸上、任意の位置に設定できる。
しかも本発明に係わるレンズ系は出射する光束の中心光
線からの距離は回転鏡の回転角に比例するよう設計され
ているため、回転鏡を一定速度で回転させれば被走査体
を一定の走査速度で走査できる。斯かるレン３ズ系は、
必要なコマ収差を発生させてレンズを正弦条件の枠から
外したものであり、該レンズ系系の好ましい実施例とし
ては後述するようにコマ収差を発生させる為の正のパワ
ーをもつ第１レンズと、球面収差の発生を押える為の負
のパワーをも３つ第２レンズとから成る。以下、該レン
ズ系の実施例を第１図及至第８図に、また斯かるレンズ
系を用いた走査光学系の実施例を第９図に示す。
線からの距離は回転鏡の回転角に比例するよう設計され
ているため、回転鏡を一定速度で回転させれば被走査体
を一定の走査速度で走査できる。斯かるレン３ズ系は、
必要なコマ収差を発生させてレンズを正弦条件の枠から
外したものであり、該レンズ系系の好ましい実施例とし
ては後述するようにコマ収差を発生させる為の正のパワ
ーをもつ第１レンズと、球面収差の発生を押える為の負
のパワーをも３つ第２レンズとから成る。以下、該レン
ズ系の実施例を第１図及至第８図に、また斯かるレンズ
系を用いた走査光学系の実施例を第９図に示す。
第１図は本発明に係わるレンズ系の第１実施例４ｔの説
明図である。
明図である。
レは光線が入射する側におかれる第１レンズである。第
１レンズＬ，は正のパワーをもつ両凸レンズである。Ｌ
２は光線が射出する側におかれる第２レンズである。第
２レンズＬは負のパワーをもつ凹凸レンズである。レン
ズ諸元は第１表に示す通りである。合成焦点距離は２５
０．７９５０７−、Ｆナンバーは５．０である。ただし
、Ｒはレンズの面の曲率半径（Ｗｒ！ｎ）、Ｄはレンズ
の軸上面間隔（−）、Ｎ、νはナトリウムｄ線（０．６
３２８μ）に関する屈折率とアツベ数である。第１実施
例につき、波長が０．６３２８μの光線（Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザの放射光の波長に等しい）に関して得られる性能は
第２表の通りである。
１レンズＬ，は正のパワーをもつ両凸レンズである。Ｌ
２は光線が射出する側におかれる第２レンズである。第
２レンズＬは負のパワーをもつ凹凸レンズである。レン
ズ諸元は第１表に示す通りである。合成焦点距離は２５
０．７９５０７−、Ｆナンバーは５．０である。ただし
、Ｒはレンズの面の曲率半径（Ｗｒ！ｎ）、Ｄはレンズ
の軸上面間隔（−）、Ｎ、νはナトリウムｄ線（０．６
３２８μ）に関する屈折率とアツベ数である。第１実施
例につき、波長が０．６３２８μの光線（Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザの放射光の波長に等しい）に関して得られる性能は
第２表の通りである。
光線は第１レンズＬ。に対向する光源側の焦点を中心に
回転移動するものとする。ただし、Θは入射光線と光軸
とのなす角 （度）、Ｈは出射光線のレンズ最終面に於ける光軸から
の理想的な高さ（Ｗｍ）（即ちＫＦＯΘであり、ここで
Ｆ。
回転移動するものとする。ただし、Θは入射光線と光軸
とのなす角 （度）、Ｈは出射光線のレンズ最終面に於ける光軸から
の理想的な高さ（Ｗｍ）（即ちＫＦＯΘであり、ここで
Ｆ。
は合成焦点距離、Θはラジアン表示されたθ、Ｋは１．
０００１８である）Ｈ′は出射光線のレンズ最終面に於
ける光軸からの実際の高さ（Ｔｍ）、Δ， ＝Ｈ／Ｋ−
Ｈ′（μ），Δ。
０００１８である）Ｈ′は出射光線のレンズ最終面に於
ける光軸からの実際の高さ（Ｔｍ）、Δ， ＝Ｈ／Ｋ−
Ｈ′（μ），Δ。
＝Ｈ一Ｈ’（囚），Δαは出射光線と光軸とのなす角（
秒）である。Δ２，Δαについて夫々第２図Ａ，Ｂに示
した。第３図は本発明に係わるレンズ系の第２実施例を
示す。
秒）である。Δ２，Δαについて夫々第２図Ａ，Ｂに示
した。第３図は本発明に係わるレンズ系の第２実施例を
示す。
レンズ諸元を第３表に０．６３２８μの波長の光線に対
する性能を第４表に示す。ただし、合成焦点距離は２５
−、Ｆナンバーは５．０である。レンズ材料の屈折率と
アツベ数は第１実施例と同じである。Δ２，Δαにつき
第４図Ａ，Ｂに夫々示した。
する性能を第４表に示す。ただし、合成焦点距離は２５
−、Ｆナンバーは５．０である。レンズ材料の屈折率と
アツベ数は第１実施例と同じである。Δ２，Δαにつき
第４図Ａ，Ｂに夫々示した。
第５図は本発明に係わるレンズ系の第３実施例を示す。
レンズ諸元を第５表に、波長０．６３２８μの光線に対
する性能を第６表及ひ第６図Ａ，Ｂに示す。ただし、合
成焦点距離は２５−、Ｆナンバーは５．０である。レン
ズ材料の屈折率、アツベ数は第１実施例と同じである。
第７図は本発明に係わるレンズ系の第４実施例を示す。
レンズ諸元を第５表に、波長０．６３２８μの光線に対
する性能を第６表及ひ第６図Ａ，Ｂに示す。ただし、合
成焦点距離は２５−、Ｆナンバーは５．０である。レン
ズ材料の屈折率、アツベ数は第１実施例と同じである。
第７図は本発明に係わるレンズ系の第４実施例を示す。
レンズ諸元を第７表に、波長０．６３２８μの光線に対
する性能を第８表、及び第８図Ａ，Ｂに示す。ただし合
成焦点距離は２５０Ｗ１１ｎＮＦナンバーは５．０であ
る。レンズ材料の屈折率、アツベ数は第１実施例と同じ
である。以上レンズ系の実施例を説明したが、本発明に
係わるレンズ系は必要なコマ収差を発生させることによ
つて正弦条件外におき、それによつてＨ＝ＫＦθの式を
満足させるために、第１レンズの最終面の曲率半径Ｒ２
と第２レンズの第１面の曲率半径、及ひこの２面の軸上
間隔Ｄ。
する性能を第８表、及び第８図Ａ，Ｂに示す。ただし合
成焦点距離は２５０Ｗ１１ｎＮＦナンバーは５．０であ
る。レンズ材料の屈折率、アツベ数は第１実施例と同じ
である。以上レンズ系の実施例を説明したが、本発明に
係わるレンズ系は必要なコマ収差を発生させることによ
つて正弦条件外におき、それによつてＨ＝ＫＦθの式を
満足させるために、第１レンズの最終面の曲率半径Ｒ２
と第２レンズの第１面の曲率半径、及ひこの２面の軸上
間隔Ｄ。
は次の式を満足するように定められている。−０．３７
Ｆ０≦Ｒ２≦−０．３０Ｆ０ −０．３７Ｆ０≦Ｒ３≦−０．３０Ｆ０ ０．０２Ｆ０≦Ｄ。
Ｆ０≦Ｒ２≦−０．３０Ｆ０ −０．３７Ｆ０≦Ｒ３≦−０．３０Ｆ０ ０．０２Ｆ０≦Ｄ。
≦０．１０Ｆ０更に、球面収差を補正する為にＲ。
とＲ。の差は１０％程度以下である。また、必要なコマ
収差を発生させると同時に球面収差を補正する為に、レ
ンズ材料の屈折率は、所望の波長の光に対して１．６以
上に選ばれる。
収差を発生させると同時に球面収差を補正する為に、レ
ンズ材料の屈折率は、所望の波長の光に対して１．６以
上に選ばれる。
以上の構成によつて、本発明に係わるレンズ系を用いれ
ば、焦点を通つて入射する光線は常にレンズ光軸に対し
てほぼ平行に射出し、射出光線のレンズ光軸よりの高さ
は、焦点距離と入射光線のレンズ光線に対する角度（ラ
ジアン）との積にほぼ正比例する。そして比例定数はほ
ぼ１である。第９図は本発明の走査光学系の実施例の図
てある。１１はレーザーのような光源、１４はレンズ系
、１７は軸１８を中心に不図示のモーターで反時計方向
に回動駆動させている多面鏡である。
ば、焦点を通つて入射する光線は常にレンズ光軸に対し
てほぼ平行に射出し、射出光線のレンズ光軸よりの高さ
は、焦点距離と入射光線のレンズ光線に対する角度（ラ
ジアン）との積にほぼ正比例する。そして比例定数はほ
ぼ１である。第９図は本発明の走査光学系の実施例の図
てある。１１はレーザーのような光源、１４はレンズ系
、１７は軸１８を中心に不図示のモーターで反時計方向
に回動駆動させている多面鏡である。
レンズ系１４の第１レンズＬ，は多面鏡に対向し、第２
レンズＬ２は不図示の被走査体に対向する。光源１１か
ら放射された平行光束１０はミラー１２によつて反射さ
れ光軸Ａに平行な光束１３となつてレンズ系１４に入射
する。光束１３は光束１３’となつてレンズ１４の焦点
位置Ｆに収束すフる。この焦点位置Ｆは前記多面鏡１７
の各反射面が回転移動しながら通過するようになつてい
る。多面鏡１７への入射光束は、反射されて回転運動的
に移動する光束（Ｂ，，Ｂ。等）になりレンズ系１４に
再入射して光軸Ａに対し平行移動する光束，（Ｂ’，，
Ｂ’２等）に変換される。第９図て光束舅，Ｂ’，に関
し、Ｈ，＝ＫＦＯθ，、光束Ｂ。，Ｂ’２に関し、ルニ
ＫＦＯθ２が成立し、従つて多面鏡１７の角速度が一定
ならば上記の平行移動光束の移動速度は一定となる。・
図面の簡単な説明 第１図は本発明に係わるレンズ系の第１実施例、第２図
Ａ，Ｂはその性能、第３図は本発明に係わるレンズ系の
第２実施例、第４図Ａ，Ｂはその性能、第５図は本発明
に係わるレンズ系の第３実施例、第６図Ａ，Ｂはその性
能、第７図は本発明に係わるレンズ系の第４実施例、第
８図Ａ，Ｂはその性能、第９図は本発明の走査光学系の
実施例、を夫々示す図である。
レンズＬ２は不図示の被走査体に対向する。光源１１か
ら放射された平行光束１０はミラー１２によつて反射さ
れ光軸Ａに平行な光束１３となつてレンズ系１４に入射
する。光束１３は光束１３’となつてレンズ１４の焦点
位置Ｆに収束すフる。この焦点位置Ｆは前記多面鏡１７
の各反射面が回転移動しながら通過するようになつてい
る。多面鏡１７への入射光束は、反射されて回転運動的
に移動する光束（Ｂ，，Ｂ。等）になりレンズ系１４に
再入射して光軸Ａに対し平行移動する光束，（Ｂ’，，
Ｂ’２等）に変換される。第９図て光束舅，Ｂ’，に関
し、Ｈ，＝ＫＦＯθ，、光束Ｂ。，Ｂ’２に関し、ルニ
ＫＦＯθ２が成立し、従つて多面鏡１７の角速度が一定
ならば上記の平行移動光束の移動速度は一定となる。・
図面の簡単な説明 第１図は本発明に係わるレンズ系の第１実施例、第２図
Ａ，Ｂはその性能、第３図は本発明に係わるレンズ系の
第２実施例、第４図Ａ，Ｂはその性能、第５図は本発明
に係わるレンズ系の第３実施例、第６図Ａ，Ｂはその性
能、第７図は本発明に係わるレンズ系の第４実施例、第
８図Ａ，Ｂはその性能、第９図は本発明の走査光学系の
実施例、を夫々示す図である。
Ｌ，・・・・・・第１レンズ、Ｌ２・・・・・・第２レ
ンズ、１１・・・・・・光源、１４・・・・・ルンズ系
、１７は多面鏡である。
ンズ、１１・・・・・・光源、１４・・・・・ルンズ系
、１７は多面鏡である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光束を回転反射面上に集光させ、該回転反射面によ
り反射された光速を、光軸上前記反射面の反射点から焦
点距離だけ隔たつた位置に設けられるレンズ系によつて
光軸と平定に移動する平行光束に変換する走査光学系で
あつて、前記レンズ系がｋを定数、Ｆ＿０を合成焦点距
離、θを該レンズ系に入射する光線の光軸と為す角度、
Ｈを該レンズ系から出射した光線の光軸からの距離とし
て、Ｈ＝ｋＦ＿０θの特性を有することを特徴とする走
査光学系。 ２ 特定発明において、前記レンズ系は正のパワーをも
つ第１レンズに続いて負のパワーをもつ第２レンズを有
し、第１レンズの最終面の曲率半径をＲ＿２、第２レン
ズの第１面の曲率半径をＲ＿３、前記２つの面の軸上面
間隔をＤ＿２として−０．３７Ｆ＿０≦Ｒ＿２≦−０．
３０Ｆ＿０、−０．３７Ｆ＿０≦Ｒ＿３≦−０．３０Ｆ
＿０、０．０２Ｆ＿０≦Ｄ＿２≦０．１０Ｆ＿０の各式
を満足することを特徴とする走査光学系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US493339 | 1974-07-31 | ||
| US05/493,339 US3973833A (en) | 1974-07-31 | 1974-07-31 | Lens where the light rays obey the relation H=KFθ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5140148A JPS5140148A (ja) | 1976-04-03 |
| JPS6048727B2 true JPS6048727B2 (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=23959833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50093987A Expired JPS6048727B2 (ja) | 1974-07-31 | 1975-07-31 | 走査光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3973833A (ja) |
| JP (1) | JPS6048727B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6048732B2 (ja) * | 1977-02-04 | 1985-10-29 | キヤノン株式会社 | 自己増幅偏向走査光学系 |
| JPS53137631A (en) * | 1977-05-07 | 1978-12-01 | Canon Inc | Terminal unit for information processing |
| DE2834085A1 (de) * | 1977-08-05 | 1979-02-15 | Canon Kk | Optisches abtastsystem |
| JPS5430854A (en) * | 1977-08-12 | 1979-03-07 | Canon Inc | Two-dimensional scanner |
| JPS5487540A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-12 | Canon Inc | Information processing terminal device |
| JPS54126051A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Ricoh Co Ltd | Anamorphic f lens system |
| JPS5593117A (en) * | 1978-12-30 | 1980-07-15 | Canon Inc | Two-dimensional scanning device |
| US4561717A (en) * | 1980-05-16 | 1985-12-31 | Hitachi, Ltd. | Optical system for information processing |
| JPS6053294B2 (ja) * | 1980-06-20 | 1985-11-25 | 株式会社ニコン | ４群構成ｆθレンズ系 |
| JPS5844410A (ja) | 1981-09-11 | 1983-03-15 | Olympus Optical Co Ltd | ｆ−θレンズ |
| US4630276A (en) * | 1984-10-09 | 1986-12-16 | Aeronca Electronics, Inc. | Compact laser scanning system |
| JPS61128218A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Ricoh Co Ltd | ２枚玉ｆθレンズ |
| JPS61156020A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Ricoh Co Ltd | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
| JPS61172109A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置用ｆθレンズ |
| JPS61175616A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Ricoh Co Ltd | 偏向光ビ−ム用レンズ系 |
| US4692629A (en) * | 1985-06-10 | 1987-09-08 | Mitutoyo Mfg., Co., Ltd. | Optical type measuring scanner |
| JP2535158B2 (ja) * | 1986-12-02 | 1996-09-18 | 日清製粉株式会社 | 冷凍卵焼成品の製造法 |
| JPH0746169B2 (ja) * | 1987-02-20 | 1995-05-17 | 富士ゼロックス株式会社 | 光ビ−ム走査装置用ｆθレンズ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1975
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3973833A (en) | 1976-08-10 |
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