JPS63292108A - 走査光学装置 - 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】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明はレーザ光源等の光源とコリメータレンズと回転
多面鏡とｆθレンズを有する走査光学装置に関するもの
である。

「従来の技術とその問題点」 一般に、各側面に単一の平面状反射面を有する多角柱状
の回転多面鏡を回転することによって、レーザビーム等
の光線を走査し、もってテレビ画像、電子計算機の出力
、文字等のディスプレイを行い、あるいは被検物体の表
面形状を測定すること等が可能である。第５図（＆）、
（１））、第６図はそれぞれ従来の単一の平面状反射面
を持った回転多面鏡１０を用いた走査光学装置の平面図
と断面図であり、レーザ光源２からの光線はコリメータ
レンズ３により平行な光束とされ、回転多面鏡１０で反
射した光線はｆθレンズ４を透過して被走査面ＡのＸＹ
の範囲に収束するようになっている。回転多面鏡１０は
例えば正六角柱の周囲を単一の平面状反射面としており
、レーザ光源２、コリメータレンズ３、回転多面鏡１０
、ｆθレンズ４は同一の高さにあった。

しかしこういった走査系には次の欠点があった。

（１）回転多面鏡１０を固定した回転軸１１の倒れや単
一の平面状反射面で構成される各反射面の回転多面鏡本
体（回転部材）への配設角度の誤差によって走査線が乱
れる。

（２）第５図（ａ）、（１）ｌの様にレーザ光源２、コ
リメータレンズ６は、回転多面鏡１０で反射して被走査
面Ａの有効幅Ｘ、Ｙ間を走査する光束をさまたげない位
置に配置される必要がある。。そのためコリメータレン
ズ３からの光束の回転多面鏡１０の反射面に対する入射
角ψの分布が非対称になり、最大入射角が大きくなって
いる。コリメータレンズｓ後の光束の径をＤとすると回
転多面鏡１０の反射面の幅はＤ／ｃ０８ψ必要であるが
、ψが大きいため、該反射面の幅が大きくなってしまっ
ていた。また回転多面鏡１０を回転して走査する際、入
射角ψが大きいため使用反射面の周方向の長さＥも大き
くなっている。

上述の欠点（１）のため回転軸の精度（回転精度）を極
めて高精度とする必要があり、又回転多面鏡の反射面を
幾何学的にきわめて正確に作る必要があった。欠点（２
）のため、回転多面鏡が大きくなり、又、コリメータレ
ンズ等の配置のため全体の配列の範囲が大きくなり、そ
の結果高価で重いという欠点を持っていた。

上述の（１）の如き欠点の内回転精度に関しては回転軸
を正確に一定の回転状態に保つために、例えば回転軸を
空気軸受でもって支持することが行われている。かくす
ることによって回転軸が回転中に倒れるという問題はほ
ぼ解決され、従って前述の如き回転軸の倒れに起因する
走査線の乱れは排除される。しかしながら空気軸受は反
射面の回転部材への配設角度の誤差に起因する走査線の
乱れを何ら除去するものではない。

しかも空気軸受を正常に作動させるには繁雑な手順が必
要であり、高価な装置になることを免れない。

他の方法は米国特許第４９９５．１１０号明細書に提案
されているように原理的に二枚のシリンドリカルレンズ
と一枚の結像レンズを使用することによって前述の如き
回転多面鏡の回転軸の倒れ及び反射面の配設角度の誤差
に起因する走査線の乱れを排除するものである。しかし
この米国特許の方法に於いては一般に良質のシリンドリ
カルレンズを製作することは非常に困難であり、更に、
シリンドリカルレンズの光学装置への組み込みに際して
、その位置決めは容易でないこと等の難点があった。

その為、特開昭５０−１０９７５７号公報に、反射部の
各々に入射した光線を偶数回反射するように反射部の各
々が偶数個の平面状反射面で構成されていることを特徴
とする回転多面鏡が提案されている。この回転多面鏡を
用いることによって走査線の走査線化直角方向への変位
を本質的に排除することが出来る。しかし、上述（２）
の欠点は、回転ミラ一体の反射面の各々が単一の平面状
反射面で構成されている限り、さけようがなかった。

本発明は上記従来例のような欠点のない走査光学装置を
提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための羊膜」 本発明は細線状の光を発する光源と、該光源の光を平行
光とするコリメータレンズと、該平行光を受けて反射さ
せる回転多面鏡と、回転多面鏡からの反射光を透過して
被走査面に収束させるｆ０レンズを有する走査光学装置
をこおいて、前記回転多面鏡の周方向に配列した各々の
反射面は入射した光線を偶数回反射するように偶数個の
平面状反射面で構成されており、かつ、光源からの光線
が回転多面鏡の回転軸を含み被走査面に直交する平面に
ａいて、回転多面鏡に向かって入射するように、回転多
面鏡とコリメータレンズの間にコリメータレンズの出射
光線を受けて回転多面鏡に向って該光線を反射させる反
射鏡を配置したことを特徴とする走査光学装置である。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。第１図
は側面図、第４図は第１図の平面図である。細線状の光
を発するレーザ等の光源２の光線はこれを平行光とする
コリメータレンズ５を通じて反射鏡ａにより反射させ入
射光線工となり回転軸６により回転している回転多面鏡
５の反射面１ａ、１ｂで偶数回反射する。この反射光線
Ｒはｆθレンズ４を透過してミラー７で屈折させ被走査
面ＡのＸＹの範囲に収束する。

回転多面鏡５が回転軸６を中心に回転すると被走査面Ａ
上に走査線が描かれるものである。

第６図は回転多面鏡５の斜視図である。回転多面鏡５は
例えば二個の合同な正六角錐台を両上底で対応する辺を
一致させて一体としてあり、正六角錐台の中心に詔いて
回転軸６に固定されており、偶数回入射光線Ｉを反射す
るように反射面１ａ、１ｂを備え、反射面１ａ、ｌｂを
局方向に配列している。第１図では光源２からの光線が
回転多面鏡５の回転軸６を含み被走査面ムに直交する平
面において、回転多面鏡５に向って入射するように反射
鏡８を配列してあり、光源２、コリメータレンズ６はこ
れらを通す光線工◎が入射光線工と交叉する方向から反
射鏡８に入射するように配列しである。ただし光源２、
コリメータレンズ３が反射光線Ｒをさえぎらないように
光線工＠は回転軸６と平行な位置（第１図）から、回転
軸６に直交する位置第４図の範囲内が造画である。

このような光学装置では回転軸６の倒れによっても走査
光の収束位置が如何ようになるかを次に設明する。

第１図及び第２図（ａ）、（１））においては反射面１
１Ｌ。

１ｂ１人射光線工、反射光線Ｒは反射面１ａ。

及び反射面１ｂの両者に直交する平面上への正射影とし
て図示されている。第２図（ａ）に於いて、今反射面１
ａと反射面１ｂの夾角をθとすれば反射面１ａ及び反射
面１ｂの両者に直交する平面上への入射光線工と反射光
線只の各々の正射影のなす角即ち本図に示すαは α＝１８０°−２θ　　　　　　■ と表わすことが出来る。従って回転多面鏡５が回転軸６
を中心に回転すると仮りに入射光線Ｉが細線状であり、
しかもその方向が一定に保たれているとすれば、反射光
線Ｒは細線状であり、該回転多面鏡５の回転に従って反
射面１ａにおける反射点より反射面１ａと反射面１ｂと
の交線に平行である定まった一つの平面内の各方向に向
うことが出来るだけである。第２図（１））において、
回転軸６が実線で示す正規の位置方向より例えば点線で
示すように紙面上で角度ｒ倒れると、反射面１ａ及び反
射面１ｂは各々角度ｒだけ傾き、図の如く、反射面１ａ
１、及び１ｂ’のようになる。

回転軸６が正規の位置方向にある場合の反射面１ａに対
する入射光線工の反射面１ａに対する入射角を１、当該
光線がその光路に於いて反射面１ｂにより反射される反
射角をｊ１反射部に於ける最終的な反射光線をＲとする
。次に回転軸６が例えば紙面上で角度ｒ倒れた場合の回
転軸を６１１人射光線工の反射面ｔａｌに対する入射角
を１１％当該光線がその光路に於いて反射面１Ｂ＋によ
り反射される反射角をｊ１１反射部に於ける最終的な反
射光線をＲ１とする。前記ｉ、ｉ’。

ｊ、ｊ’の各角度の間には次の関係がある。

ｉ　　　１−）−ｒ　　　　　　　　■ｊ　ｗｊ−ｒ　
　　　　　　　　■ ところで反射面１ｂ１は反射面１ｂに対し図に示す如く
角度ｒだけ傾いても、上式〇、■よりｉ　＋ｊ　１１＋
ｊであるから、反射光線Ｒと反射光線Ｒ１は平行となる
。従って該両反射光線Ｒ，Ｒ’はｆθレンズ４を通過後
被走査面Ａ上の同一の位置に収束する。つまり回転多面
鏡５を用いた光学的走査に於いては形成される走査線は
回転軸６の倒れ等の如何にかかわらず常に予め設定され
た正規の位置方向を維持し、従って良質な安定した光学
的走査が可能となる。

第１図をみてわかるように、回転多面鏡５は、反射部の
各々が偶数個の平面状反射面ＩＬ、１１）で構成されて
いるため、レーザ光源２やコリメータレンズ３及び反射
鏡８が回転多面鏡５で反射され被走査面Ａを走査する光
線をさえぎることはない。そのため、入射光線工が有る
回転軸６を含み被走査面Ａに直交する平面は被走査範囲
ＸＹの中央０をとおるから、被走査面Ａの最大＠ＸＹま
で走査する場合でも正射影の平面図の第４図でみて回転
多面鏡５の反射面１ａ又は１ｂの法線と入射光線工又は
反射元旦のなす角ψは単一の平面状反射面の回転多面鏡
１０を使用している従来の走査系にて比較して小さくす
ることができる。従って走査光線を回転軸６、中央０を
含む平面に対称にふりわけられるので回転多面鏡５への
最大入射角ψｗａｘが小さくなる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のような構成としたため、（１）空気軸受
あるいはシリンドリカルレンズ等のいわば補助的な手段
を用いることなく回転多面鏡の回転軸に倒れが生じる等
しても反射光線の空間的な方向成分の一つを常に一定に
保ち、而して走査線の走査線に直角方向への変位を本質
的に排除することが出来る。

（２）回転多面鏡の反射面に入射する光線と反射された
光線が段差を持つことができるため、回転多面鏡の反射
面の法線と入射する光線のなす角を小さくできるため、
回転多面鏡を小屋化でき、それにより回転多面鏡を安価
にでき、また回転多面鏡が小型になるため、慣性モーメ
ントが小さくなり、回転多面鏡を回転させるモータが静
止状態から定常回転状態になるまでの立上がり時間をも
早めることが出来る。

（３）回転多面鏡とコリメータレンズの間にコリメータ
レンズの出射光線を受けて回転多面鏡に向って該光線を
反射させる反射鏡を配置したので、回転多面鏡の入射光
線と反射光線の間隔がせまくても入射光線側の光学部材
によって反射光線がさえぎられることがない。なんとな
れば反射鏡は回転多面鏡の入射光線の入る反射面に対応
する大きさでよく、光源及びコリメータレンズは反射光
線を避ける位置をとることができるからである。

の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の側面図、第２図（ａ）。 （尊は回転多面鏡の側面図、第３図は回転多面鏡の斜視
図、第４図は第１図の平面図、第５図（ａ）。 （切は従来例の平面図、第６図は第５図（ａ）、（１）
）の側面図である。 ｌａ、ｌｂ・・反射面　２・・光源　６・・コリメータ
レンズ　４・・ｆ０レンズ　５・・回転多面鏡　８・・
反射鏡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ光源等と、該光源の光を平行光とするコリメ
   ータレンズと、該平行光を受けて反射させる回転多面鏡
   と、回転多面鏡からの反射光を透過して被走査面に収束
   させるｆθレンズを有する走査光学装置において、前記
   回転多面鏡の周方向に配列した各々の反射面は入射した
   光線を偶数回反射するように偶数個の平面状反射面で構
   成されており、かつ、光源からの光線が回転多面鏡の回
   転軸を含み被走査面に直交する平面において、回転多面
   鏡に向かつて入射するように、回転多面鏡とコリメータ
   レンズの間にコリメータレンズの出射光線を受けて回転
   多面鏡に向つて該光線を反射させる反射鏡を配置したこ
   とを特徴とする走査光学装置。