JPS6265011A - 光ビ−ム走査光学系 - Google Patents

光ビ−ム走査光学系

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JPS6265011A
JPS6265011A JP20508985A JP20508985A JPS6265011A JP S6265011 A JPS6265011 A JP S6265011A JP 20508985 A JP20508985 A JP 20508985A JP 20508985 A JP20508985 A JP 20508985A JP S6265011 A JPS6265011 A JP S6265011A
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lens
scanning
optical system
light beam
light
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Masaru Noguchi
勝 野口
Hiromi Ishikawa
弘美 石川
Masashi Yamamoto
将史 山本
Hiromitsu Yamakawa
博充 山川
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Fujinon Corp
Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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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) 本発明は光ビームを光偏向器により偏向して走査面上を
走査させる光ビーム走査装置における走査光学系に圓し
、特に詳細には光偏向器の面倒れ等による走査線の歪み
、ピッチむら等を高精度に補正することができ、かつ安
価な面倒れ補正走査光学系に関するものである。
(発明の技術的背景および先行技術) 従来より、ビーム光源から発せられた光ビームを回転多
面鏡等の光偏向器によって偏向し、走査面上を主走査さ
せるとともに、主走査方向と略垂直な方向に光ビームと
走査面とを相対的に移動させて副走査を行ない、光ビー
ムにより走査面を2次元的に走査する光ビーム走査装置
において、走査面上に光ビームを結像せしめて2次元的
な走査を行なわせる走査光学系が種々提案されている。
ところで、光ビームを偏向して主走査を行なわしめる光
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
リングが生じやすく、このため偏向されて走査面上を走
査する走査線は副走査方向にゆがみをもったものになる
おそれがある。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を
それぞれ回転軸に対して完全に平行にすることは技術的
に難しく、この回転多面鏡の面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がある。
そこで、ビーム光源と光偏向器の間に設けられ、光ビー
ムを光偏向器の偏向面に、光ビームを光偏向器の警動軸
に垂直な面に平行なii;isとして入射させる入射用
光学系と、光偏向器と走査面の闇に設けられ、光偏向器
の偏向面と垂直な面内において、光偏向器の反射内と走
査面を共役の関係で結び、光偏向器により偏向された光
ビームを走査面において結像させる結像光学系とを備え
、走査面上における走査線のピッチむらやa1走査方向
の歪みを光学的に補正する面倒れ補正走査光学系が種々
提案されている。
上記面倒れ補正光学系の結像光学系は、主として複数の
レンズが組み合わせられてなり、例えば球面レンズから
成る走査レンズと、この走査レンズと走査面の間に設け
られた、光偏向器の偏向面と垂直な方向に屈折力を有す
るシリンドリカルレンズを組み合わせてなる光学系が既
に知られている。しかしながら、シリンドリカルレンズ
を用いた結像光学系は、シリンドリカルレンズを走査面
から遠ざけて配すると、像面わん曲が大きくなり、シリ
ンドリカルレンズは偏向面内においては曲率を有してい
ないためにこの像面わん曲を補正することが困難で良好
な走査が行なうことができない。
このためシリンドリカルレンズは走査面に近づけて配さ
なければならず、シリンドリカルレンズを走査面に近づ
けて配すると、シリンドリカルレンズは主走査方向に長
尺なものである必要が生じ、走査光学系が大型化すると
いう問題が生じる。
そこで、上記シリンドリカルレンズの代りに偏向面内に
おいても、偏向面と直交する面内においても曲率を有す
るトーリックレンズを用いた結像光学系も提案されてい
る(特開昭56−36622等)。
上記トーリックレンズは上述のように偏向面内において
も曲率を有しており、像面わん曲を補正することができ
るので、走査面から離して配することも可能であり、走
査光学系をコンパクトにすることができるという利点を
有している。しかしながら、上記トーリックレンズは、
そのレンズ面の片面がトーリック面であり、このトーリ
ック面は偏向方向と偏向方向に垂直な方向とで曲率が異
なっているために加工が難しいのに加え、レンズ面のも
う一方の面がシリンドリカル面となっていることから、
トーリック面とシリンドリカル面の光軸を正確に一致す
るようにレンズを加工することが技術的に大変難しいと
いう問題がある。このため、トーリック面とシリンドリ
カル面を有するトーリックレンズは大変高価なものとな
り、面倒れ補正走査光学系の製造コストが上昇してしま
うという不都合がある。
(発明の目的) 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高
性能でありかつ安価なレンズ系により而倒れ等の補正を
行なうことのできる光ビーム走査光学系を提供すること
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光学系は、光偏向器および前述し
た入射用光学系とともに設けられる結像光学系が、前記
光偏向器側から順に配された、負の屈折力を有する球面
レンズ、前記光偏向器の偏向面と垂直な方向に負の屈折
力を有し、レンズ面の片面が平坦なシリンドリカルレン
ズ、および前記偏向面に平行な方向の正の屈折力が前記
偏向面に垂直な方向の正の屈折力よりも小さく、レンズ
面の片面が平坦なトーリックレンズからなることを特徴
とするものである。すなわち、本発明の面倒れ補正走査
光学系は、結像光学系において球面単レンズと共に用い
られるレンズをシリンドリカルレンズとトーリックレン
ズの2つのレンズとしたことにより、両レンズのレンズ
面の片面をそれぞれ平坦にすることができ、レンズ系を
大幅に安価なものとすることができる。また上記結像光
学系は比較的走査面から離して配することができるため
、コンパクトな走査光学系を実現することち可能である
(実 施 i  様) 以下、図面を参照して本発明の実W7AM様について説
明する。
M1図は本発明の一実施態様による光ビーム走査光学系
を備えた光ビーム走査装置の概要を示す斜視図である。
光li1から発せられた光ビーム2は矢印A方向に回転
する回転多面鏡4に入射して反射偏向される。反射偏向
された光ビーム2は矢印C方向に搬送されて副走査され
る走査面9上を矢印B方向に繰り返し主走査し、走査面
9上における光ビームの2次元的走査が行なわれる。
また、前記光i11と回転多WJ繞4の闇には光ビーム
を回転多面#jt4の偏向面と垂直な方向にのみ集束さ
せるシリンドリカルレンズ3が設けられており、このシ
リンドリカルレンズ3により光ビーム2は回転多1m饋
4の反射面に、回転多面Jli4の駆動軸に垂直な面に
平行な線像として入射せしめられる。本実施態様におい
てはシリンドリカルレンズ3が入射用光学系を構成する
さらに、回転多WJH4と走査1179の闇には、負の
屈折力を有する球面レンズ5、偏向面と垂直な ゛方向
に負の屈折力を有し、レンズ面の片面が平坦なシリンド
リカルレンズ6、および偏向面に平行な方向のrfEF
r力が、偏向面に垂直な方向の屈折力よりも小さく、レ
ンズ面の片面が平坦なトーリックレンズ7が、回転多面
鏡4側から順に設けられ、これらの3つのレンズにより
結像光学系8が構成されている。回転多面H4により反
射偏向された光ビーム2はこの結像光学系8により走査
面上に・おいて結像せしめられ、かつ走査面上を等速で
走査ぜしめられる。
第2FIJは前述した面倒れ補正走査光学系を通過する
光ビームの偏向面と平行な面内における光路を示す概略
図であり、wI3図は偏向面と垂直な面内における上記
光路の概略図である。
偏向面と平行な面内において、光ビーム2は光源1から
射出されて回転多面114によって偏向された後、前記
結像光学系8により走査面9上において桔徴せしめられ
かつ一定の速度で走査せしめられる。
一方、偏向面と垂直な面内において、光ビーム2は光源
1から射出された後シリンドリカルレンズ3により、回
転多面鏡の反射面4a上において点像として結像せしめ
られる。ざらに、回転多面鏡4により反射偏向され、再
びビーム径の拡がった光ビーム2は、前記結像光学系8
を通過する。結像光学系8は、前記反射面4aと走査面
9とを共役の関係に結ぶレンズ系であり、光ビーム2は
この結像光学系8により走査面上9において結像せしめ
られる。すなわち、回転多面鏡4に面倒れ等がなく、反
射面4aが所定の位置にあれば光ビーム゛2は第3図中
実線で示す光路を通るが、面倒れ等により反射面が48
’で示す位置にずれ、光ビーム2が図中破線で示す光路
に移動しても、光ビーム2は常に同一点から発する光で
あるので、結像光学系8により、いずれの場合にも走査
面上の同一位置に結像せしめられる。なお、偏向面と垂
直な方向における前記トーリックレンズ7の屈折力は偏
向面と平行な方向における屈折力よりも大きいものとな
っている。
このように本実yA1様の光ビーム走査光学系によれば
°、回転多面鏡等の光偏向器の面倒れ等が生じても走査
面上における光ビームの結像位置は変化しないので、走
査線の副走査方向の歪みを高精度に補正することができ
る。
なお、前記結像光学系8を構成するシリンドリカルレン
ズ6およびトーリックレンズ7はレンズ面の片面が平坦
であるので、その製造が容易な比較的安価なレンズとな
り、本発明の面倒れ補正走査光学系は走査線のピッチむ
ら、歪み等を高精度かつ安価に補正するものである。
以下に本発明の面倒れ補正走査光学系の結像光学系の各
レンズの実施例を示す。なお、゛結像光学系に対する前
記回転多面鏡の偏向の中央の位置における入射光と反射
光のなす角φはφ−600、反射面の面数nはn−6で
あるとする。また、r1〜r8は第2図に示す、偏向面
と平行な平面内における結像光学系の各レンズのレンズ
面の曲率竿径、r、l〜r8′は第3図に示す偏向面と
垂直な平面内における結像光学系の各レンズのレンズ面
の曲率半径、dl 、d3 、dBはそれぞれ球面レン
ズ5、シリンドリカルレンズ6、トーリックレンズ7の
軸上肉厚、d!、d、は軸上の空気開隔を偏向面と平行
な面内における焦点距離を100として表わしたもので
ある。またn1Sn!、n3はそれぞれ上記各レンズの
屈折率である。
実施例1 rl−oo      rl ’ −oo      
dB −5,77298rim −1,60912rz
 −143,43843r2 ’ −143,4384
362−14,44682r、 −oo      r
3’ −−42,226886,−2,87213n、
 −1,60912r4−oo     r4’ −o
o     d、 −3,30295r@ wmoo 
      rs ’ −Iloo       d、
 ++s 7.06544  n3 ms 1.609
12r@ −−47,09872r、 ’ −−13,
62106なお、本実施例において前記回転多面鏡の内
接円半径R−9,33履であり、偏向面と平行な面およ
び偏向面と垂直な面における焦点距離、rlのレンズ面
と物面までの距離S1、および物体距離がSlの時のr
6のレンズ面から像面までの距離Sk’ は以下の値で
ある。
焦点距離  SI  Sk ’ 偏向面と平行な面 100.000  −oo  11
0,442偏向面と垂直な面  27.629 7.7
54 110.442また、本実施例における偏向面と
平行な平面内および偏向面に垂直な平面内における収差
図を第4図に示す。
ここでfθ性とは (dH/dθ)、−、。
(Hは像面上で振れ角θの時の高さ)で定義される値で
ある。
実施例2 rl−oo      rl ’ −oo      
dl −5,31542n、 m 1.51117r、
 −148,28602r、 ’ −148,2860
26,−13,30176r、 −oo      r
、’ −−20,333666,−2,64449n、
 −1,51117r、 s+++oo     r 
a ’ −oo     da 謹3.04116rs
 −oo      r、 ’ −oo      d
、 −6,50543n、−1,76605r、 −−
61,24449rs ’ −−14,688&3なお
、本実施例において前記回転多面鏡の内接円半径R−8
,59mであり、偏向面と平行な面および偏向面と垂直
な面における焦点距離、rlのレンズ面と物面までの距
離S1、および物体距離がSNの時のr、のレンズ面か
ら像面までの距離3に’ は以下の値である。
焦点距離  81  8に’ 偏向面と平行な面 100.Goo   −oo  1
G8,183偏向面と垂直な面  26.352 −7
.140 108.183また、本実施態様における偏
向面と平行な平面内および偏向面に垂直な平面内におけ
る収差図を第5図に示す。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の光ビーム走査光学系によ
れば、光偏向器と走査面の間に設けられる結像光学系を
球面単レンズ、レンズ面の片面が平坦なシリンドリカル
レンズ、およびレンズ面の片面が平坦なトーリックレン
ズからなるものとしたことにより、走査面上において光
ビームを結像させて等速で走査せしめ、副走査方向に歪
みのない走査線を得ることができ、かつ光ビーム走査光
学系を安価なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様による而倒れ補正走査光学
系を用いた光ビーム走査装置の概要を示す斜視図、 第2図は上記光学系の偏向面と平行な面内における光ビ
ームの光路を示す概略図、 第3図は上記光学系の偏向面と垂直な面内における光ビ
ームの光路を示す概略図、 第4図は本発明の第1実施例による結像光学系の、偏向
面と平行な平面内および偏向面と垂直な平面内における
収差図、 第5図は本発明の第2実施例による結像光学系の、偏向
面と平行な平面内および偏向面と垂直な平面内における
収差図である。 1・・・光 源        2・・・光ビーム3・
・・シリンドリカルレンズ 4・・・回転多面lI      5・・・球面レンズ
6・・・シリンドリカルレンズ 7・・・トーリックレンズ   8・・・結像光学系第
1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光ビームの光路上に設けられ、該光ビームを偏向する光
    偏向器、前記光ビームの光源と前記光偏向器の間に設け
    られ、前記光ビームを前記光偏向器の表面に、該光偏向
    器の駆動軸に垂直な面に平行な線像として入射せしめる
    入射用光学系、および前記光偏向器により偏向された光
    ビームの光路上に設けられ、光ビームを走査面上におい
    て結像せしめる結像光学系からなる光ビーム走査光学系
    において、前記結像光学系が、前記光偏向器側から順に
    配列された、負の屈折力を有する球面レンズ、前記光偏
    向器の偏向面と垂直な方向に負の屈折力を有し、レンズ
    面の片面が平坦なシリンドリカルレンズ、および前記偏
    向面に平行な方向の正の屈折力が前記偏向面に垂直な方
    向の正の屈折力よりも小さく、レンズ面の片面が平坦な
    トーリックレンズからなることを特徴とする光ビーム走
    査光学系。
JP20508985A 1985-09-17 1985-09-17 光ビ−ム走査光学系 Granted JPS6265011A (ja)

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JPH0543090B2 JPH0543090B2 (ja) 1993-06-30

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63313114A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Copal Electron Co Ltd 走査光学系
JPS6426817A (en) * 1987-07-23 1989-01-30 Hitachi Ltd Optical scanning device
JP2013116488A (ja) * 2011-12-04 2013-06-13 Kiyoyuki Kondo ビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法

Cited By (3)

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JPS63313114A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Copal Electron Co Ltd 走査光学系
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JP2013116488A (ja) * 2011-12-04 2013-06-13 Kiyoyuki Kondo ビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法

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JPH0543090B2 (ja) 1993-06-30

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