JPH0772402A - Optical scanner - Google Patents
Optical scannerInfo
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- JPH0772402A JPH0772402A JP24365793A JP24365793A JPH0772402A JP H0772402 A JPH0772402 A JP H0772402A JP 24365793 A JP24365793 A JP 24365793A JP 24365793 A JP24365793 A JP 24365793A JP H0772402 A JPH0772402 A JP H0772402A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、特に
レーザービームとして微小スポットでかつ焦点深度の深
いベッセルビームを用いて被走査面上を光走査し、画像
の記録等を高精度に行なうようにした、例えばレーザー
ビームプリンタ(LBP)等に好適なポストオブジェク
ティブ走査型の光走査装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device, and in particular, a Bessel beam having a minute spot and a deep focal depth is used as a laser beam to optically scan a surface to be scanned to record an image with high accuracy. The present invention relates to a post-objective scanning type optical scanning device suitable for, for example, a laser beam printer (LBP).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタ(LB
P)等の光走査装置においては集光手段(結像手段)の
前側、即ち光源手段側でビーム偏向を行なう、所謂プレ
オブジェクティブ走査型と、該集光手段の後側、即ち被
走査面側でビーム偏向を行なう、所謂ポストオブジェク
ティブ走査型とがある。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser beam printer (LB
In the optical scanning device such as P), a so-called pre-objective scanning type in which the beam is deflected on the front side of the condensing means (imaging means), that is, the light source means side, and the rear side of the condensing means, that is, the scanned surface side. There is a so-called post-objective scanning type in which the beam is deflected by.
【0003】このうちプレオブジェクティブ走査型の光
走査装置は画像信号に応じて光源手段から射出されたレ
ーザービームを光変調し、該光変調されたレーザービー
ムをポリゴンミラー等の光偏向器により周期的に偏向さ
せ、f−θレンズ等の結像光学系(集光手段)によって
感光性の記録媒体面上にスポット状に収束させ光走査し
て画像記録を行なっている。Among them, the pre-objective scanning type optical scanning device optically modulates a laser beam emitted from a light source means in accordance with an image signal, and the optically modulated laser beam is periodically caused by an optical deflector such as a polygon mirror. The image is recorded by deflecting the light into a spot shape and converging it in a spot shape on the surface of the photosensitive recording medium by an image forming optical system (light collecting means) such as an f-θ lens.
【0004】又、ポストオブジェクティブ型の光走査装
置は光源手段から射出されたレーザービームを光変調
し、該光変調されたレーザービームを結像光学系(集光
手段)を介して光偏向器に入射させ、該光偏向器で反射
偏向されたレーザービームを直接被走査面上に導光し、
該被走査面上を光走査して画像記録を行なっている。Further, the post-objective type optical scanning device optically modulates the laser beam emitted from the light source means, and the light-modulated laser beam is passed through an imaging optical system (light converging means) to an optical deflector. The laser beam reflected and deflected by the optical deflector is guided directly onto the surface to be scanned,
An image is recorded by optically scanning the surface to be scanned.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のプレオブジェク
ティブ走査型において、結像光学系としては通常fθレ
ンズが用いられるが、該fθレンズはそのfθ特性や像
面湾曲収差等の補正をはじめとして、例えばスポット径
が小さい高解像度の場合には球面収差やコマ収差等も同
時に良好に補正する必要があった。In the conventional pre-objective scanning type, an fθ lens is usually used as an image forming optical system, and the fθ lens is used to correct its fθ characteristic and field curvature aberration. For example, in the case of a high resolution with a small spot diameter, it is necessary to satisfactorily correct spherical aberration, coma aberration and the like at the same time.
【0006】その為、レンズ口径の大きい複数枚のレン
ズを用いてfθレンズ系を構成しなければならない為、
装置全体が大型化になり易く、しかもレンズ間の光学調
整も難しくなり、又部品点数が増えることから低コスト
化を図るのが難しいという問題点があった。Therefore, since the fθ lens system must be constructed by using a plurality of lenses having a large lens aperture,
There is a problem that it is difficult to reduce the cost because the entire apparatus tends to be large-sized, the optical adjustment between the lenses is difficult, and the number of parts is increased.
【0007】一方、ポストオブジェクティブ走査型の結
像光学系は前述のプレオブジェクティブ走査型の結像光
学系に比べて軸上性能だけを良好に補正すれば良いの
で、レンズ構成が容易となり、又レンズ口径も小さなレ
ンズで良いので、装置全体の小型化及び低コスト化を図
るのには有利である。On the other hand, the post-objective scanning type image forming optical system is required to satisfactorily correct only the on-axis performance as compared with the above-mentioned pre-objective scanning type image forming optical system. Since a lens having a small aperture may be used, it is advantageous to reduce the size and cost of the entire apparatus.
【0008】しかしながら、このポストオブジェクティ
ブ走査型を用いたとき、該走査型特有の円弧状の像面湾
曲が発生してしまう為、例えばスポット径が小さい高解
像度の場合には被走査面上に形成される一部のスポット
(点像)が焦点深度内から外れてしまい、スポットのボ
ケが発生してくるという問題点があった。However, when this post-objective scanning type is used, an arc-shaped field curvature peculiar to the scanning type occurs, so that it is formed on the surface to be scanned when the spot diameter is small and the resolution is high. There is a problem in that a part of the spots (point images) that are formed are out of the depth of focus, and the spots are blurred.
【0009】そこで従来のポストオブジェクティブ走査
型の光走査装置においては、この問題点を解決する為
に、例えば特開昭63−239417号公報では結像レ
ンズ(結像光学系)を走査に同期させ光軸方向に沿って
駆動手段により単振動運動させることによって像面湾曲
を補正している。Therefore, in the conventional post-objective scanning type optical scanning device, in order to solve this problem, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-239417, an imaging lens (imaging optical system) is synchronized with scanning. The field curvature is corrected by making a simple oscillatory motion by the driving means along the optical axis direction.
【0010】しかしながら、この光走査装置では比較的
重い物体(結像レンズ)を10μm程度のストロークで
数KHZ 以上の高速度で振動させなければならないの
で、その目的に合致した駆動手段(例えばアクチュエー
タ)を実現させるのが大変難しく、又装置全体が複雑化
し又低コストの装置を得るのが非常に難しいという問題
点があった。[0010] However, since it is necessary to relatively heavy objects (imaging lens) is vibrated at a high speed of several KH Z stroke of approximately 10μm in the optical scanning apparatus, driving means (for example, an actuator that match the purpose ) Is very difficult to realize, the whole apparatus is complicated, and it is very difficult to obtain a low-cost apparatus.
【0011】本発明はベッセルビーム生成手段により生
成されたベッセルビームを用いて被走査面を光走査する
ことにより、簡易な構成で記録画像の画質の向上を図る
ことができる光走査装置の提供を目的とする。The present invention provides an optical scanning device capable of improving the image quality of a recorded image with a simple structure by optically scanning the surface to be scanned using the Bessel beam generated by the Bessel beam generating means. To aim.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の光走査装置は、
光源手段から射出したレーザービームをベッセルビーム
生成手段を介して第1種0次ベッセル関数の2乗に略比
例する強度分布を有するベッセルビームとし、該ベッセ
ルビームを集光手段により集光して偏向手段に入射さ
せ、該偏向手段で反射偏向させた後、直接被走査面上に
導光し、該被走査面上を光走査することを特徴としてい
る。The optical scanning device of the present invention comprises:
The laser beam emitted from the light source means is converted into a Bessel beam having an intensity distribution approximately proportional to the square of the 0th-order Bessel function of the first kind through the Bessel beam generating means, and the Bessel beam is condensed and deflected by the condensing means. It is characterized in that the light is made incident on the means and is reflected and deflected by the deflecting means, and then the light is directly guided onto the surface to be scanned to optically scan the surface to be scanned.
【0013】特に前記ベッセルビーム生成手段により生
成されたベッセルビームの光軸方向の中心位置を前記集
光手段の前側焦点位置よりも前記光源手段側になるよう
に各要素を設定したことを特徴としている。In particular, each element is set so that the center position in the optical axis direction of the Bessel beam generated by the Bessel beam generating means is closer to the light source means than the front focus position of the condensing means. There is.
【0014】[0014]
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention.
【0015】同図において1は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。2はコリメーターレンズ
であり、光源手段1から画像情報に基づき光変調し射出
したレーザービーム(光ビーム)を平行光束としてい
る。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source means, which is composed of, for example, a semiconductor laser. Reference numeral 2 is a collimator lens, which collimates a laser beam (light beam) emitted from the light source means 1 on the basis of image information after being modulated.
【0016】3はベッセルビーム生成手段としてのアキ
シコンであり、焦点深度の深いビームスポットを持つ第
1種0次ベッセル関数の2乗に略比例する強度分布を有
するベッセルビームを生成している。Reference numeral 3 is an axicon as a Bessel beam generating means, which generates a Bessel beam having an intensity distribution substantially proportional to the square of the 0th-order Bessel function of the 1st kind having a beam spot with a deep focal depth.
【0017】4は集光レンズ(集光手段)であり、単一
のレンズより成っており、ベッセルビームを集光して偏
向手段としての光偏向器5の偏向面(反射面)に入射さ
せている。該光偏向器5は4つの偏向面を有した回転多
面鏡より成っており、モータ等の駆動手段(不図示)に
より回転軸Oを中心に矢印C方向に等速回転している。
6は被走査面であり、例えば複写機やLBP等では感光
体ドラム面に相当している。Reference numeral 4 denotes a condenser lens (condensing means) which is composed of a single lens and condenses the Bessel beam to make it enter the deflecting surface (reflecting surface) of the optical deflector 5 as the deflecting means. ing. The optical deflector 5 is composed of a rotary polygon mirror having four deflecting surfaces, and is rotated at a constant speed in the direction of arrow C about a rotation axis O by a driving means (not shown) such as a motor.
Reference numeral 6 denotes a surface to be scanned, which corresponds to the surface of the photoconductor drum in, for example, a copying machine or LBP.
【0018】本実施例の光走査装置は集光レンズ4より
も後側、即ち被走査面6側でビーム偏向を行なう、所謂
ポストオブジェクティブ走査型より構成している。The optical scanning device of this embodiment is of the so-called post-objective scanning type in which the beam is deflected behind the condenser lens 4, that is, on the surface 6 to be scanned.
【0019】次にベッセルビームについて説明する。Next, the Bessel beam will be described.
【0020】ベッセルビームは、例えばJ.Durnin,J,Op
t,Soc,Am.A4(1987)651.や特開平4−171415号公
報で開示されているように第1種0次ベッセル関数の2
乗に略比例する強度分布を有しており、極めて焦点深度
の深いレーザービームであり、かつスポット径が比較的
小さいという特長を有している。The Bessel beam is, for example, J. Durnin, J, Op.
t, Soc, Am. A4 (1987) 651. and Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-171415, 2 of 0th order Bessel function of the 1st kind.
It has an intensity distribution that is approximately proportional to the power, is a laser beam with an extremely deep depth of focus, and has the feature that the spot diameter is relatively small.
【0021】このベッセルビームの強度分布I0 は中心
強度を1に正規化したとき I0 (r)=J0 2(αr) ‥‥‥(1) で表わされる。ここでJ0 は第1種0次ベッセル関数、
rは光軸に直交する断面内での光軸からの距離である。
又パラメータαはベッセルビームを形成する光線が光軸
となす角度とレーザービームの波長とで決るパラメータ
である。The intensity distribution I 0 of this Bessel beam is expressed by I 0 (r) = J 0 2 (αr) (1) when the central intensity is normalized to 1. Where J 0 is the zeroth-order Bessel function of the first kind,
r is the distance from the optical axis in the cross section orthogonal to the optical axis.
The parameter α is a parameter that is determined by the angle formed by the light beam forming the Bessel beam and the optical axis and the wavelength of the laser beam.
【0022】図5はこのベッセルビームの被走査面上に
おける断面強度分布を示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing the cross-sectional intensity distribution of the Bessel beam on the surface to be scanned.
【0023】本実施例においては図1に示すように半導
体レーザ1から射出したレーザービームをコリメーター
レンズ2により平面波に変換し、アキシコン3に入射さ
せている。そしてアキシコン3から出射したレーザービ
ームは互いに干渉しあい、その光路を横切る平面(位
置)A近傍に第1種0次ベッセル関数の2乗に略比例す
る強度分布を有するベッセルビームBを形成している。
そして該ベッセルビームBは平面Aから離れるに従い発
散するが集光レンズ4により収束作用を受け、回転多面
鏡5の偏向面(反射面)5b近傍に略リング形状に集光
している。In this embodiment, as shown in FIG. 1, the laser beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a plane wave by the collimator lens 2 and is incident on the axicon 3. The laser beams emitted from the axicon 3 interfere with each other to form a Bessel beam B having an intensity distribution approximately proportional to the square of the 0th-order Bessel function of the first kind in the vicinity of a plane (position) A crossing the optical path. .
The Bessel beam B diverges as it moves away from the plane A, but is converged by the condenser lens 4 and condensed in a substantially ring shape near the deflecting surface (reflection surface) 5b of the rotary polygon mirror 5.
【0024】尚、本実施例においてベッセルビームBの
光軸方向の中心位置Aは集光レンズ4の前側焦点位置よ
りも半導体レーザー1側に位置するように設定してい
る。In this embodiment, the central position A of the Bessel beam B in the optical axis direction is set to be closer to the semiconductor laser 1 than the front focus position of the condenser lens 4.
【0025】そして回転多面鏡5の偏向面5bで反射偏
向されたレーザービームは直接被走査面6上に集光しベ
ッセルビームB´を形成している。The laser beam reflected and deflected by the deflecting surface 5b of the rotary polygon mirror 5 is directly condensed on the surface 6 to be scanned to form a Bessel beam B '.
【0026】尚、本実施例においては被走査面6と平面
(位置)Aとは光学的に略共役な関係に設定しているの
で、被走査面6近傍でのレーザービームはベッセルビー
ムB´になっている。In this embodiment, the scanned surface 6 and the plane (position) A are set in an optically substantially conjugate relationship, so that the laser beam in the vicinity of the scanned surface 6 is a Bessel beam B '. It has become.
【0027】そして回転多面鏡5を図中矢印C方向に回
転させることによって被走査面6上を主走査方向に図中
矢印Dの如く微小スポット径で光走査すると共に、該被
走査面6を副走査方向に移動、もしくは回動させること
により2次元的に画像を光走査(記録)するようにして
いる。Then, by rotating the rotary polygon mirror 5 in the direction of arrow C in the figure, the surface to be scanned 6 is optically scanned in the main scanning direction with a minute spot diameter as shown by arrow D in the figure, and the surface to be scanned 6 is scanned. The image is two-dimensionally optically scanned (recorded) by moving or rotating in the sub-scanning direction.
【0028】このように本実施例では被走査面近傍に形
成されるレーザービームがベッセルビームとなってお
り、このベッセルビームは前述の如く焦点深度が非常に
深く、図1に示す斜線部分の領域内では該ベッセルビー
ムの中心スポットの直径が殆ど変化しないという特長が
ある。As described above, in this embodiment, the laser beam formed in the vicinity of the surface to be scanned is a Bessel beam, and the Bessel beam has a very deep focal depth as described above, and the shaded area shown in FIG. The inside is characterized in that the diameter of the central spot of the Bessel beam hardly changes.
【0029】従って、走査ビームが被走査面6の中央部
を走査する場合でも周辺部を走査する場合でも、共にベ
ッセルビームの焦点深度内の許容値に治まっているの
で、該ベッセルビームの中心スポットの直径は殆ど変化
せず、これにより被走査面6領域全体にわたって微小ス
ポットで走査することができる。Therefore, regardless of whether the scanning beam scans the central portion or the peripheral portion of the surface 6 to be scanned, both are limited to the allowable value within the depth of focus of the Bessel beam. The diameter of 1 does not change much, and as a result, it is possible to scan with a minute spot over the entire surface 6 to be scanned.
【0030】次に本発明の実施例1の集光レンズ4の近
軸関係について図2を用いて説明する。同図において図
1に示した要素と同一要素には同符番を付している。Next, the paraxial relationship of the condenser lens 4 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0031】同図においてfは集光レンズ4の焦点距
離、F1は該集光レンズ4の前側焦点位置、F2は該集
光レンズ4の後側焦点位置、F3は後側焦点位置F2よ
りも焦点距離fだけ被走査面6側に離した位置である。
又ベッセルビームの中心位置Aから集光レンズ4の前側
主点までの距離をa、集光レンズ4の後側主点から回転
多面鏡5を介して被走査面6までの距離をbとしてい
る。In the figure, f is the focal length of the condenser lens 4, F1 is the front focal position of the condenser lens 4, F2 is the rear focal position of the condenser lens 4, and F3 is more than the rear focal position F2. It is a position separated by the focal length f toward the surface 6 to be scanned.
The distance from the center position A of the Bessel beam to the front principal point of the condenser lens 4 is a, and the distance from the rear principal point of the condenser lens 4 to the scanned surface 6 through the rotary polygon mirror 5 is b. .
【0032】このとき例えばa>0、b>0、f>0と
したとき本実施例においては 1/a+1/b=1/f の関係が略成立するように各要素を設定している。At this time, for example, when a> 0, b> 0, f> 0, in this embodiment, the respective elements are set so that the relationship of 1 / a + 1 / b = 1 / f is substantially established.
【0033】又、本実施例においては被走査面6が集光
レンズ4からあまり遠方にならないように、a>fの関
係が満足するように各要素を設定している。Further, in this embodiment, each element is set so that the surface to be scanned 6 is not too far from the condenser lens 4 so that the relationship of a> f is satisfied.
【0034】即ち、ベッセルビームの光軸方向の中心位
置Aが集光レンズ4の前側焦点位置F1よりも光源手段
1側に位置するように設定している。That is, the center position A of the Bessel beam in the optical axis direction is set so as to be located closer to the light source means 1 side than the front focus position F1 of the condenser lens 4.
【0035】更に本実施例においては中心位置A近傍に
生成されるベッセルビームBを被走査面6上に所定の倍
率で拡大結像させているので、a<2f(即ちb>2
f)の関係も同時に満足させている。これは被走査面6
が位置F3より遠方の位置にあることを意味している。Further, in this embodiment, since the Bessel beam B generated near the center position A is magnified and imaged on the surface 6 to be scanned at a predetermined magnification, a <2f (that is, b> 2).
The relationship of f) is also satisfied at the same time. This is the scanned surface 6
Means that the position is farther than the position F3.
【0036】次に具体的な数値例を挙げて本実施例の光
学的作用について説明する。Next, the optical operation of the present embodiment will be described with reference to specific numerical examples.
【0037】図1において、例えば材質の屈折率Nが
1.511、プリズム頂角αが170°より成るアキシ
コンを用い、かつ波長λが780nmの半導体レーザを
用い、ビームスポット径を4mmに設定して該アキシコ
ンに入射させると、中心位置A近傍に形成されるベッセ
ルビームBの中心スポットの直径は中心強度の1/e2
値で約10μm、焦点深度は約44mm(±22mm)
となる。In FIG. 1, for example, an axicon having a refractive index N of 1.511 and a prism apex angle α of 170 ° is used, and a semiconductor laser having a wavelength λ of 780 nm is used, and the beam spot diameter is set to 4 mm. Then, the diameter of the central spot of the Bessel beam B formed near the central position A is 1 / e 2 of the central intensity.
Value is about 10 μm, depth of focus is about 44 mm (± 22 mm)
Becomes
【0038】このとき、例えば結像倍率を2倍(a=
1.5f、b=3f)にして拡大結像させたとき、該被
走査面6上に形成されるベッセルビームB´の中心スポ
ットの直径は約20μm、焦点深度は約176mm(±
88mm)となる。At this time, for example, the imaging magnification is doubled (a =
When the magnified image is formed at 1.5f, b = 3f), the diameter of the central spot of the Bessel beam B ′ formed on the surface 6 to be scanned is about 20 μm, and the depth of focus is about 176 mm (±
88 mm).
【0039】このように被走査面6上に形成されるベッ
セルビームは非常に焦点深度が深く、かつスポット径が
小さいレーザービームであるので、例えば回転多面鏡5
のビーム偏向点(レーザービームが光偏向器に入射する
点)を曲率中心とするようなポストオブジェクティブ走
査型特有の円弧状の大きな像面湾曲が発生しても、微小
スポット径の強度分布は変化せず一定に保つことがで
き、これにより高解像度の光走査装置を得ることができ
る。Since the Bessel beam thus formed on the surface 6 to be scanned is a laser beam having a very deep depth of focus and a small spot diameter, for example, the rotating polygon mirror 5 is used.
Even if a large arc-shaped field curvature peculiar to post-objective scanning with the beam deflection point (the point where the laser beam enters the optical deflector) as the center of curvature occurs, the intensity distribution of the minute spot diameter changes. It can be kept constant without doing so, and thus a high-resolution optical scanning device can be obtained.
【0040】次に上記の光学的作用について図3、図4
を用いて説明する。Next, the above optical action will be described with reference to FIGS.
Will be explained.
【0041】図3はポストオブジェクティブ走査型の光
走査装置の光学系の像面湾曲を示す為の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing the field curvature of the optical system of the post-objective scanning type optical scanning device.
【0042】同図において6は被走査面、7は湾曲した
円弧状の像面(結像位置)、Oはビーム偏向点(レーザ
ービームが光偏向器に入射する点)、Rはビーム偏向点
Oから被走査面6と光軸Xとが交わる点までの距離、X
は光軸、θはレーザービームの走査角、ΔLは像面湾曲
量である。本実施例による像面7はビーム偏向点Oを中
心とした半径Rの円弧に略等しい。In the figure, 6 is a surface to be scanned, 7 is a curved arcuate image surface (image forming position), O is a beam deflection point (a point where a laser beam enters the optical deflector), and R is a beam deflection point. The distance from O to the point where the scanned surface 6 and the optical axis X intersect, X
Is the optical axis, θ is the scanning angle of the laser beam, and ΔL is the amount of curvature of field. The image plane 7 according to the present embodiment is substantially equal to an arc having a radius R with the beam deflection point O as the center.
【0043】通常、像面湾曲量は光軸に沿った距離とし
て定義されているが、ここでは便宜上被走査面6から像
面7までの走査ビームに沿って測った距離を像面湾曲量
ΔLと定義する。Normally, the field curvature is defined as the distance along the optical axis, but here, for convenience, the distance measured along the scanning beam from the scanned surface 6 to the image surface 7 is the field curvature ΔL. It is defined as
【0044】このときの像面湾曲量ΔLは以下の式
(2)より |ΔL|=R(1/cosθ−1) ‥‥‥(2) 求めることができる。The field curvature amount ΔL at this time can be calculated by the following equation (2): | ΔL | = R (1 / cos θ−1) (2)
【0045】ここで例えばR=300mm、θ=0°〜
30°としたときの像面湾曲量ΔLを計算した結果を図
4に示す。同図に示す如く像面湾曲量ΔLの最大値は走
査角θ=30°のときΔL=46mmとなる。Here, for example, R = 300 mm, θ = 0 °
FIG. 4 shows the result of calculation of the amount of curvature of field ΔL at 30 °. As shown in the figure, the maximum value of the amount of curvature of field ΔL is ΔL = 46 mm when the scanning angle θ = 30 °.
【0046】この像面湾曲量ΔLは前述した焦点深度内
(±88mm)の許容値に治まっているので実用上のス
ポットのボケは発生しない。Since this field curvature amount ΔL is settled within the allowable value within the depth of focus (± 88 mm) described above, practical blurring of the spot does not occur.
【0047】従って、本実施例においては被走査面領域
全体にわたり微小スポットを形成することができ、これ
により高精度な光走査を可能としている。Therefore, in this embodiment, a minute spot can be formed over the entire surface to be scanned, which enables highly accurate optical scanning.
【0048】尚、上記の実施例においては走査角θが0
°のとき被走査面6と像面7とが一致するように設定し
たが、必ずしも走査角θが0°のときで一致させる必要
はなく、例えば走査角θが20°前後の中間走査角θの
とき被走査面6と像面7とを一致させても良く、これに
より焦点深度の許容範囲に余裕を持たせることができ
る。In the above embodiment, the scanning angle θ is 0.
The scanning surface 6 and the image surface 7 are set to coincide with each other when the scanning angle θ is 0 °, but it is not always necessary to coincide when the scanning angle θ is 0 °. At this time, the surface 6 to be scanned and the image surface 7 may be made to coincide with each other, whereby a margin can be provided in the allowable range of the depth of focus.
【0049】又、本実施例においての集光手段は必ずし
も単一レンズで構成する必要はなく、例えば複数枚のレ
ンズから構成されるレンズ系であっても良い。Further, the condensing means in the present embodiment does not necessarily have to be composed of a single lens, and may be, for example, a lens system composed of a plurality of lenses.
【0050】又、ベッセルビームを発生させる手段とし
てはアキシコンの代わりに、例えば細いリング開口とレ
ンズとを用いた光学系や、アキシコンと同等の光学性能
を有する回折格子等を用いても良い。Further, as a means for generating the Bessel beam, instead of the axicon, for example, an optical system using a thin ring aperture and a lens, a diffraction grating having an optical performance equivalent to that of the axicon, or the like may be used.
【0051】又、本実施例においては偏向器として回転
多面鏡を用いたが、例えばガルバノミラー等の単一面鏡
であっても本発明は前述の実施例と同様に適用すること
ができる。In the present embodiment, the rotary polygon mirror is used as the deflector, but the present invention can be applied to the single-face mirror such as a galvano mirror in the same manner as the above-mentioned embodiments.
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明によれば前述の如くポストオブジ
ェクティブ走査型の光走査装置にレーザービームとして
ベッセルビームを導入することにより、焦点深度の深い
微小スポットで被走査面上を光走査することができ、こ
れにより装置の高性能化を図ることができる光走査装置
を達成することができる。According to the present invention, as described above, by introducing a Bessel beam as a laser beam into a post-objective scanning type optical scanning device, it is possible to optically scan a surface to be scanned with a minute spot having a deep focal depth. Therefore, it is possible to achieve an optical scanning device capable of improving the performance of the device.
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施例1の集光手段の近軸関係を説
明する為の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a paraxial relation of the light collecting means according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施例1の像面湾曲量を説明する為
の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an amount of curvature of field of Example 1 of the present invention.
【図4】 本発明の実施例1の像面湾曲を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing field curvature of Example 1 of the present invention.
【図5】 ベッセルビームの断面強度分布を示す説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing a cross-sectional intensity distribution of a Bessel beam.
1 光源手段 2 コリメーターレンズ 3 ベッセルビーム生成手段(アキシコン) 4 集光手段 5 偏向手段 6 被走査面 7 像面 ΔL 像面湾曲量 θ 走査角 1 Light Source Means 2 Collimator Lens 3 Bessel Beam Generating Means (Axicon) 4 Condensing Means 5 Deflection Means 6 Scanned Surface 7 Image Surface ΔL Image Surface Curvature θ Scanning Angle
Claims (2)
ベッセルビーム生成手段を介して第1種0次ベッセル関
数の2乗に略比例する強度分布を有するベッセルビーム
とし、該ベッセルビームを集光手段により集光して偏向
手段に入射させ、該偏向手段で反射偏向させた後、直接
被走査面上に導光し、該被走査面上を光走査することを
特徴とする光走査装置。1. A laser beam emitted from a light source means is converted into a Bessel beam having an intensity distribution substantially proportional to the square of the 0th-order Bessel function of the first kind through the Bessel beam generating means, and the Bessel beam is condensed by the condensing means. An optical scanning device characterized in that the light is converged and made incident on a deflecting means, reflected and deflected by the deflecting means, and then directly guided onto a surface to be scanned to optically scan the surface to be scanned.
されたベッセルビームの光軸方向の中心位置を前記集光
手段の前側焦点位置よりも前記光源手段側になるように
各要素を設定したことを特徴とする請求項1の光走査装
置。2. Each element is set so that the center position in the optical axis direction of the Bessel beam generated by the Bessel beam generating unit is closer to the light source unit than the front focus position of the light condensing unit. The optical scanning device according to claim 1.
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Cited By (3)
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