JPS6134518A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、光ビームにより被走査面上を走査するをビー
ム走査装置に関し、特に詳細には、偏向器によって光ビ
ームを偏向させて被走査面上を走査させる光ビーム走査
装置における米ビームの偏向システムの改良に関するも
のである。

（発明の技術的背景および従来技術） 近年、光ビームを用いて画像の読取りおよび／または記
録を行なうシステムが種々開発されている。このような
システムにおいては、光源がら発せられた光ビームは、
回転多面鏡等の偏向器によって反射偏向されて、一定速
度で偏向方向に垂直な方向に送られる（副走査される）
被走査面上を走査するようになっている。しかしながら
、従来の光ビーム走査装置においては、偏向器は高速で
駆動されているために振動によるウオブリングが生じ、
そのために偏向されて被走査向上を走査する走査線は副
走査方向にゆがみをもったものとなってしまい、その結
果均一な読取りおよび記録ができなくなるという問題が
あった。また特に偏向器として回転多面鏡を用いた場合
には、回転多面鏡の光ビームが入射する各面それぞれを
回転軸に対して完全に平行にすることは高度に精密加工
されたものであっても難しく、各偏向反射面に面倒れが
生じてしまい、この而倒れにより走査線のピッチにむら
が生じてしまうという問題もあった。

さらに従来の装置では、一定の幅を有した光ビームが斜
め方向から偏向器に入射せしめられて反射偏向されるよ
うになっている（偏向器が走査の中央の角度にある時光
ビームが垂直に入射してぃない）ため、反射偏向可能な
偏向器の面を十分太きくしようとすると、必然的に偏向
器の反射ミラーが大きなものとなってしまうという問題
もあった。

（発明の目的） 本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり
、偏向器のウオブリングによる走査線の位置ずれおよび
面倒れによるピッチむらを除去し、　　　１等間隔の平
行な直線による均一な走査を可能にするとともに、偏向
器の反射ミラーとして比較的小さなものを用いても十分
に反射偏向を行なうことができる偏向システムを備えた
光ビーム走査装置を提供することを目的とするものであ
る。

（発明の構成） 本発明の光ビーム走査装置は、光ビームを、偏向器が走
査の中央の角度にある時に偏向器の反射ミラーに垂直に
なるように入射させ、この光ビームが、入射した光ビー
ムの光路とほぼ同一平面上に反射偏向されるようにする
とともに、光ビームの光路上に設けられた複数のレンズ
を組合せた光学系によって、前記偏向器にウオブリング
や面倒れが生じてもピッチむらのない等間隔の平行な直
線で走査できるようにしたことを特徴とするものである
。

本発明の光ビーム走査装置では、まず、直線偏光の光ビ
ームを入射レンズに入射させて集束点に集束させ、また
この偏光方向を有する光ビームを反射する偏光ビームス
プリッタに入射させて反射させる。この偏光ビームスプ
リッタの、反射された光ビームが通過する面には１／４
波長板が設けられており、この１／４波長板を通過した
前記光ビームは円偏向となる。さらに前記集束点で一点
に集まった光ビームは、集束点をすぎると再び広がり、
光路上の、各々前記集束点から自らの焦□点距離だけは
なれた位置に設けられたシリンドリカルレンズと走査レ
ンズの作用によって、この走査レンズから走査レンズの
焦点距離だけはなれて設けられた偏向器に、偏向器の回
転軸に垂直なＩＩ像となって入射し、この入射した光ビ
ームとほぼ同一平面上に反射偏向される。この反射偏向
された光ビームは再び逆□方向から前記走査レンズおよ
びシリンドリカルレンズに入射した後集束し、さらに再
び広がって前記偏光ビームスプリッタに入射する。この
光ビームは偏光ビームスプリッタの入射面に設けられた
１／４波長板により再び直線偏光にもどるが、この偏光
方向は偏光ビームスプリッタへの入射光の偏光方向とは
偏光方向が９０”変化するので、偏光ビームスプリッタ
は、この光ビームを透過させる。光ビームはさらに、集
束点と被走査面とを共役、の関係で結ぶ結像レンズに入
射して被走査面上を走査するようになっている。

（実施態様） 以下、図面を参照して本発明の光ビーム走査装置につい
て詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施態様を示す斜視図であり、第２
図および第３図はそれぞれ第１図の一部を主走査方向に
垂直な方向（図中矢印ａ方向）および主走査方向（図中
矢印す方向）からみた概略図であり、光源から発せられ
た光ビームが偏向器に入射するまでの光路および光学系
を説明するものである。

半導体レーザ１から発せられた光ビーム１０は光路を含
み主走査方向と平行な面内で偏光しており、アナモルフ
ィックなレンズである入射レンズ２によって断面が円形
の光ビームにされ、集束点Ａ。

に集束される。この光ビーム１０は集束点Ａｏに集束す
る前に、入反射光を含む面に垂直な方向に偏光方向をも
つ光ビームを反射し、該面に平行な方向に偏光方向をも
つ光ビームを透過させる性質をもつ偏光ビームスプリッ
タ３に入射して、この偏光ビームスプリッタ３によって
反射されて光路が変えられ、さらに反射された光ビーム
１０は、偏光ビームスプリッタ３を出ていく際に通過す
る偏光ビームスプリッタ３の面に設けられた１／４波長
板によって円偏光に変えられる。この光ビーム１０は、
集束点Ａｏで集束した後、再び発散し、集束点Ａｏから
自らの焦点距離ｆ、だけ離れた光路上の位置に設けられ
た凸シリンドリカルレンズ５に入射する。このシリンド
リカルレンズ５は第２図および第３図に示すとおり、集
束点Ａｏから自らの焦点距離ｆ６の位置にあり、かつ凸
（すなわち正）のシリンドリカルレンズであるので、光
ビーム１０を、主走査方向にはそのまま透過して広がり
、主走査方向に垂直な方向には平行となる光ビームにす
る。さらにこの光ビーム１０は集束点Ａ。から自らの焦
点距離ｆ６だけ離れて前記シリンドリカルレンズ５の背
後に設けられた球面レンズである走査レンズ６に入射し
、走査レンズ６からその焦点側１１１１ｔｆｓだけ離れ
て設けられた回転多面鏡７の反射ミラー７ａ上の１点に
主走査方向に垂直方向にのみ集束される。従って反射ミ
ラーＩａ上には常に一定の長さの主走査方向と平行な線
状の光ビーム１０が入射されることになり、この光ビー
ム１０は反射ミラー７ａが走査の中央の角度にある時垂
直に入射するようになっている。

このように光源１から発せられた光ビーム１０は、回転
多面鏡７に入射して偏向されるＪ：うになるが、ここで
用いられる光ビームとしては、本実施態様で用いた半導
体レーザに限られるものではなく、ガスレーザ等を用い
てもよい。ガスレーザを用いた場合には入射レンズ２に
はアナモルフインクなレンズではなく球面レンズ系を用
いればよい。

次に第１図、および第１図を主走査方向に垂直な方向（
図中矢印ａ方向）からみた第４図並びに第１図を主走査
方向（図中矢印す方向）からみた第５図を参照して、回
転多面［７に反射偏向された光ビーム１０が被走査面上
を走査するまでの光学系とその作用について説明する。

まず第４図により光ビーム１０の光路および光学系の主
走査方向の状態を説明すると、一方向に高速で回転する
回転多面１１１７によって光ビーム１０は１０′から１
０″の間で反射偏向された後前記走査レンズ６に入射し
、続いて前記シリンドリカルレンズ５に入射する。シリ
ンドリカルレンズ５は第４図においては光ビーム１０を
透過させるだけなので、光ビーム１０は走査レンズ６の
みの作用によって、走査レンズ６の焦点距離ｆ６だけ離
れたＡ−Ａ線上に集束される。このＡ−Ａ線の中点は前
述の集束点Ａｏとほぼ同一点となっている。Ａ−Ａ線上
で一旦集束した光ビーム１０はＡ−Ａ線を通過した後再
び広がり、前記偏光ビームスプリッタ３の入射面に設け
られた１／４波長板４によって再び直線偏光にもどるが
、この偏光方向は偏光ビームスプリッタ３への入射光の
偏光方向より９０’回転している。すなわち、光源から
発せられた際にはビームスプリッタ３の入反射面に垂直
な方向に直線偏光されていた光ビーム１０は９０”偏光
方向が回転し、上記入反射面内に偏光方向をもつことに
なる。従って偏光ビームスプリッタ３はこの光ビーム１
０を透過させ、偏光ビームスプリッタ３を透過した光ビ
ーム１０は結像レンズ９に入射しだ後被走査面１１上に
入射する。この結像レンズ９はその焦点距離をｆとし、
前記Ａ−Ａ線から結像レンズまでの距離をａ、結像レン
ズから被走査面までの距離をｂとすると１／ａ　＋１／
ｂ　＝１／ｆを満たす位置に配されている。従って光ビ
ーム１０は被走査面１１上に点像を結像し、被走査面上
を１１′から１１“にわたって走査をくり返す。

ところで、前述したように、回転多面鏡７は、ウオブリ
ングや而倒れなどを生じることが多いので、これらを前
述した光学系によって補正するシステムを、ウオブリン
グおよび面倒れによる光路のぶれが観察される主走査方
向から見た第５図を参照して説明する。

回転多面＃Ａ７により反射された光ビーム１０は、前記
走査レンズ６およびシリンドリカルレンズ５に入射する
。この時、回転多面鏡７に面倒れがなく、かつウオブリ
ングを生じることなく駆動されていれば光ビーム１０は
図中の実線で示す光路を通るが、回転多面鏡に面倒れが
あったりウオブリングが生じて回転多面鏡の反射ミラー
７ａが７ａ’の位置にずれた場合には光路は図中破線で
示す位置に移動してしまうことになる。しかし実線で示
す光路中の光ビームも破線で示す光路中の光ビームも走
査レンズ６の焦点路１１１ｆｔｆｅだけ離れた同一の点
から走査レンズ６に入射しているので、この走査レンズ
６はどの光路の光ビームも第５図において平行な光ビー
ムになるように屈折させる。この平行になった光ビーム
１０はシリンドリカルレンズ５に入射してこのレンズの
焦点距離ｆｌＩだけ離れたＡ点に集束する。従って回転
多面鏡７のウオブリングや面倒れによって第５図の上下
方向に光ビームの光路がずれても、球面状の走査ミラー
６とシリンドリカルレンズ５を組合せて用いることによ
って常に同一の点に集束させることが可能となる。

集束点Ａに集まっｉた後再び広がった光ビームは１／４
波長板４を経て偏光ビームスプリッタ３を透過シ、前述
の位置（１／ａ　＋１／ｂ　＝１／ｆ　）に設けられた
結像レンズ９に入射する。結像レンズ９は集束点Ａから
入射した光はすべて被走査面１１上の一点に結像させる
ので、ウオブリングや面倒れによって光路にずれが生じ
た光ビームについてもずれのない光路を通った光ビーム
と同様の位置における走査を行なわせることができ、矢
印Ｂ方向に被走査面を等速副走査させると等間隔な平行
な直線による走査が可能となる。

なお、本発明の上記実施例においては偏向器として回転
多面鏡を用い、そのウオブリングおよび面倒れの補正を
行なうようにしたが、偏向器としてガルバノメータミラ
ーを用いた際にも本発明の装置によってガルバノメータ
ミラーのウオブリングの補正が可能である。また１／４
波長板を備えた偏光ビームスプリッタはＡ−Ａ線とシリ
ンドリカルレンズ５との間に置くこともできる。

（発明の効果）　・ 以上詳細に説明したように、本発明の光ビーム走査装置
によれば、偏向器にウオブリングや面倒れが生じ、その
ために光ビームの光路が主走査方向に垂直な方向にずれ
ても、被走査面までの光路中に設けられた光学系によっ
てそのずれを補正することができ、常に平行かつ等間隔
の直線による走査が可能となる。また本発明ではビーム
スプリッタを用いることにより、光ビームを、偏向器が
走査の中央の角度にある時に、偏向器の反射ミラーに垂
直に入射させるようにしているので、偏向に際して反射
ミラーを有効に使うことができ、その小型化を実現する
ことができる。特に本発、明は、上記２点の改良を同一
の光学系によりなし得るものであり、その実用上の価値
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様の概要を示す斜視図、 第２図は第１図に示される実施態様における光源から偏
向器に至るまでの光ビームの光路および光学系を主走査
方向に垂直な方向から見た概略図、第３図は第２図に示
される光学系および光ビームの光路を主走査方向から見
た概略図、第４図は第１図に示される実施態様における
偏向器から被走査面に至るまでの光ビームの光路および
光学系を主走査方向から見た概略図、および第５図は第
４図に示される光学系および光ビームの光路を主走査方
向と垂直な方向から見た概略図である。 １・・・光　　源　　　２・・・入射レンズ３・・・偏
光ビームスプリッタ ４・・・１／４波長板 ５・・・シリンドリカルレンズ ６・・・走査レンズ　　７・・・回転多面鏡９・・・結
像レンズ　　１０・・・光ビーム１１・・・被走査面 （自側手続補正書 特許庁長官　殿　　　　　　　　　　　昭和５９年１１
月６日１、事件の表示 光ビーム走査装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　
　　　富士写真フィルム株式会社４、代理人 ６、補正により増加する発明の数　　　な　　し７、補
正の対象　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄８、補
正の内容 １）明細書第６頁第２行 「円偏向」を「円偏光」と訂正する。 ２）明細書第８頁第５行 「板によって」を「板４によって」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定速度で連続的に副走査方向に送られる被走査面上に
   、偏向器により反射偏向された光ビームを主走査方向に
   走査させる光ビーム走査装置において、直線偏光された
   光ビームを発するビーム光源、前記光ビームを受ける位
   置に設けられ、この光ビームを集束点に集束させる入射
   レンズ、この入射レンズを通過した光ビームを反射し、
   反射された光ビームが通過する面に１／４波長板を備え
   た偏光ビームスプリッタ、前記光ビームの反射後の光路
   上に、光ビームの前記集束点から自らの焦点距離だけ離
   れて設けられたシリンドリカルレンズ、このシリンドリ
   カルレンズの焦点距離より長い焦点距離を有し、前記光
   ビームの集束点から自らの焦点距離だけ離れて同一光路
   上に設けられた走査レンズ、およびこの走査レンズから
   、この走査レンズの焦点距離だけ離れて設けられ、光ビ
   ームを入射前の光路とほぼ同一平面上に反射偏向する偏
   向器、および前記被走査面と前記偏光ビームスプリッタ
   の間に設けられ、前記偏向器により反射偏向された光ビ
   ームを、前記走査レンズ、シリンドリカルレンズおよび
   偏光ビームスプリッタを通過した後、被走査面上を直線
   で平行に走査するように集束させる結像レンズを備えた
   ことを特徴とする光ビーム走査装置。