JPH1090620A - 光走査光学装置 - Google Patents
光走査光学装置Info
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- JPH1090620A JPH1090620A JP26130796A JP26130796A JPH1090620A JP H1090620 A JPH1090620 A JP H1090620A JP 26130796 A JP26130796 A JP 26130796A JP 26130796 A JP26130796 A JP 26130796A JP H1090620 A JPH1090620 A JP H1090620A
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単レンズから成る低屈折率のプラスチックレ
ンズを用いて高性能で低コストのｆθレンズを実現す
る。 【構成】 レーザー光源１から射出した光ビームを光学
系を介して回転多面鏡５上導光し、回転多面鏡５で反射
偏向させた後にｆθレンズ６を介して被走査面７上に導
光し、被走査面７上を光走査ｆθレンズ６は１枚のプラ
スチックのｆθレンズ６で構成し、ｆθレンズ６は偏向
面内の主走査方向の光軸近辺は両凸形状である両側非球
面形状とし、偏向面と垂直方向の副走査方向は偏向方向
に凹面を向けたメニスカス形状とし、副走査方向の曲率
は少なくとも１面はｆθレンズ６の中心に対して非対称
に連続的に曲率半径が変化するようにする。
ンズを用いて高性能で低コストのｆθレンズを実現す
る。 【構成】 レーザー光源１から射出した光ビームを光学
系を介して回転多面鏡５上導光し、回転多面鏡５で反射
偏向させた後にｆθレンズ６を介して被走査面７上に導
光し、被走査面７上を光走査ｆθレンズ６は１枚のプラ
スチックのｆθレンズ６で構成し、ｆθレンズ６は偏向
面内の主走査方向の光軸近辺は両凸形状である両側非球
面形状とし、偏向面と垂直方向の副走査方向は偏向方向
に凹面を向けたメニスカス形状とし、副走査方向の曲率
は少なくとも１面はｆθレンズ６の中心に対して非対称
に連続的に曲率半径が変化するようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結像手段として非球面
の所謂ｆθレンズを有する走査光学装置に関するもので
ある。
の所謂ｆθレンズを有する走査光学装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の光走査光学装置は、特公
昭６２−３６２１０号公報、特公平２−２１５６５号公
報、特開平４−５０９０８号公報等において開示されて
いるように、回転多面鏡により等角速度で偏向走査され
た光ビームを、結像手段として被走査面上で等速に移動
する光スポットに変換するｆθレンズを用いているのが
一般的である。
昭６２−３６２１０号公報、特公平２−２１５６５号公
報、特開平４−５０９０８号公報等において開示されて
いるように、回転多面鏡により等角速度で偏向走査され
た光ビームを、結像手段として被走査面上で等速に移動
する光スポットに変換するｆθレンズを用いているのが
一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例では、例えば特公昭６２−３６２１０号公報では、
２枚構成でありかつトーリックレンズと呼ばれる回転非
対称のガラスレンズを使用しているために装置が高価で
ある。また、特公平２−２１５６５号公報では像面弯曲
が大きいために、広角の範囲で均一のスポット径を得る
ことが難しい。また、特開平４−５０９０８号公報では
レンズが複雑な形状をしているために、画角により像面
側の射出Ｆナンバの差が大きく、走査領域内でスポット
径が変化してしまうという問題点がある。
来例では、例えば特公昭６２−３６２１０号公報では、
２枚構成でありかつトーリックレンズと呼ばれる回転非
対称のガラスレンズを使用しているために装置が高価で
ある。また、特公平２−２１５６５号公報では像面弯曲
が大きいために、広角の範囲で均一のスポット径を得る
ことが難しい。また、特開平４−５０９０８号公報では
レンズが複雑な形状をしているために、画角により像面
側の射出Ｆナンバの差が大きく、走査領域内でスポット
径が変化してしまうという問題点がある。
【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解消し、結
像手段を光学的に高性能を保ちながら、型成形で製作可
能な安価な光走査光学装置を提供することにある。
像手段を光学的に高性能を保ちながら、型成形で製作可
能な安価な光走査光学装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光走査光学装置は、光源手段から射出し
た光ビームを光学系を介して偏向手段に導光し、該偏向
手段で反射偏向させた後に結像手段を介して被走査面上
に導光し、該被走査面上を光走査する光走査光学装置に
おいて、前記結像手段は１枚のプラスチックレンズで構
成し、該レンズは偏向面内の主走査方向の光軸近辺は両
凸形状である両側非球面形状とし、前記偏向面と垂直方
向の副走査方向は偏向方向に凹面を向けたメニスカス形
状とし、副走査方向の曲率は少なくとも１面は前記レン
ズ中心に対して非対称に連続的に曲率半径が変化するこ
とを特徴とする。
の本発明に係る光走査光学装置は、光源手段から射出し
た光ビームを光学系を介して偏向手段に導光し、該偏向
手段で反射偏向させた後に結像手段を介して被走査面上
に導光し、該被走査面上を光走査する光走査光学装置に
おいて、前記結像手段は１枚のプラスチックレンズで構
成し、該レンズは偏向面内の主走査方向の光軸近辺は両
凸形状である両側非球面形状とし、前記偏向面と垂直方
向の副走査方向は偏向方向に凹面を向けたメニスカス形
状とし、副走査方向の曲率は少なくとも１面は前記レン
ズ中心に対して非対称に連続的に曲率半径が変化するこ
とを特徴とする。
【０００６】
【作用】上述の構成を有する光走査光学装置は、低屈折
率でも性能が得られる条件として、結像手段のレンズ形
状が母線走査断面の中心部曲率が両凸面、母線が両非球
面、視線断面形状として偏向器側に凹面を向けたメニス
カス形状で、少なくとも２面の内の１面の子線曲率が光
軸に対して非対称に変化するように設定し、線膨張係数
が大きくとも使用可能にする。
率でも性能が得られる条件として、結像手段のレンズ形
状が母線走査断面の中心部曲率が両凸面、母線が両非球
面、視線断面形状として偏向器側に凹面を向けたメニス
カス形状で、少なくとも２面の内の１面の子線曲率が光
軸に対して非対称に変化するように設定し、線膨張係数
が大きくとも使用可能にする。
【０００７】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は実施例の走査光学装置の偏向走査面内の各
要素の構成を示している。１は半導体レーザー光源であ
り、この光源１の出射方向にはコリメータレンズ２、絞
り３、シリンドリカルレンズ４、モータにより回転駆動
されるポリゴンミラーから成る回転多面鏡５が配置さ
れ、回転多面鏡５による偏向方向にはｆθ特性を有する
ｆθレンズ６、感光ドラム等の被走査面７が設けられて
いる。
する。図１は実施例の走査光学装置の偏向走査面内の各
要素の構成を示している。１は半導体レーザー光源であ
り、この光源１の出射方向にはコリメータレンズ２、絞
り３、シリンドリカルレンズ４、モータにより回転駆動
されるポリゴンミラーから成る回転多面鏡５が配置さ
れ、回転多面鏡５による偏向方向にはｆθ特性を有する
ｆθレンズ６、感光ドラム等の被走査面７が設けられて
いる。
【０００８】半導体レーザー光源１から射出された光ビ
ームは、コリメーターレンズ２を通過することによりそ
の発散性が略平行光に変換される。この平行光は開口絞
り３を通過することにより、そのビーム径が調整されシ
リンドリカルレンズ４を通過する。このシリンドリカル
レンズ４は走査断面に関しては屈折力を有せず、副走査
断面のみに屈折力を有している。
ームは、コリメーターレンズ２を通過することによりそ
の発散性が略平行光に変換される。この平行光は開口絞
り３を通過することにより、そのビーム径が調整されシ
リンドリカルレンズ４を通過する。このシリンドリカル
レンズ４は走査断面に関しては屈折力を有せず、副走査
断面のみに屈折力を有している。
【０００９】従って、図１の走査断面においてはシリン
ドリカルレンズ４を通過した光ビームは平行光のまま
で、回転多面鏡５に入射する。回転多面鏡５はモータに
より高速に等角速度で回転しており、入射した光ビーム
は高速に繰り返し偏向走査されることになる。偏向走査
された光ビームは平行光の状態で、ｆθレンズ６により
その光ビームの集光作用と走査速度一定になるような補
正が加えられ、被走査面７上に微小なスポットとして結
像走査される。
ドリカルレンズ４を通過した光ビームは平行光のまま
で、回転多面鏡５に入射する。回転多面鏡５はモータに
より高速に等角速度で回転しており、入射した光ビーム
は高速に繰り返し偏向走査されることになる。偏向走査
された光ビームは平行光の状態で、ｆθレンズ６により
その光ビームの集光作用と走査速度一定になるような補
正が加えられ、被走査面７上に微小なスポットとして結
像走査される。
【００１０】図２は光軸を含む偏向走査の副走査面を示
している。シリンドリカルレンズ４はこの断面内におい
ては屈折力を有しており、光ビームはシリンドリカルレ
ンズ４を通過することにより、回転多面鏡５の偏向点Ｐ
にほぼ結像される。結像された光ビームは偏向面Ｐで反
射され、ｆθレンズ６を通過することにより被走査面７
に至る。偏向点Ｐと被走査面７間は副走査面に関してｆ
θレンズ６により光学的な共役関係になっており、所謂
倒れ補正光学系が構成されている。
している。シリンドリカルレンズ４はこの断面内におい
ては屈折力を有しており、光ビームはシリンドリカルレ
ンズ４を通過することにより、回転多面鏡５の偏向点Ｐ
にほぼ結像される。結像された光ビームは偏向面Ｐで反
射され、ｆθレンズ６を通過することにより被走査面７
に至る。偏向点Ｐと被走査面７間は副走査面に関してｆ
θレンズ６により光学的な共役関係になっており、所謂
倒れ補正光学系が構成されている。
【００１１】ここで、ｆθレンズ６はプラスチック製の
回転非対称形状の単レンズであり、その屈折率ｎは使用
波長７８０ｎｍにおいて１．５１９である。また、図１
に示す主走査断面において、光軸近辺は両凸形状の両面
非球面形状とされている。更に、副走査方向に関して
は、図２に示すような回転多面鏡５側に凹面を向けたメ
ニスカス形状をしており、副走査方向における回転多面
鏡５側の曲率はR1で一定であるが、被走査面７側の曲率
R2に関してはｆθレンズ６の光軸に対して長手方向に関
して非対称に曲率半径が変化するようになっている。
回転非対称形状の単レンズであり、その屈折率ｎは使用
波長７８０ｎｍにおいて１．５１９である。また、図１
に示す主走査断面において、光軸近辺は両凸形状の両面
非球面形状とされている。更に、副走査方向に関して
は、図２に示すような回転多面鏡５側に凹面を向けたメ
ニスカス形状をしており、副走査方向における回転多面
鏡５側の曲率はR1で一定であるが、被走査面７側の曲率
R2に関してはｆθレンズ６の光軸に対して長手方向に関
して非対称に曲率半径が変化するようになっている。
【００１２】また、回転多面鏡５の偏向点Ｐとｆθレン
ズ６の距離をD1、ｆθレンズ６の中心厚をｔ、走査断面
の光軸近傍の曲率半径を回転多面鏡５側をR1a 、被走査
面７側をR2a 、副走査断面の光軸における曲率半径を回
転多面鏡５側をR1b 、被走査面７側をR2b とし、R1面の
面形状の式のタイプをＴ、R2面の面形状の式のタイプを
ST2 と定義すると、それぞれの面の形状式は次のような
形で示される。
ズ６の距離をD1、ｆθレンズ６の中心厚をｔ、走査断面
の光軸近傍の曲率半径を回転多面鏡５側をR1a 、被走査
面７側をR2a 、副走査断面の光軸における曲率半径を回
転多面鏡５側をR1b 、被走査面７側をR2b とし、R1面の
面形状の式のタイプをＴ、R2面の面形状の式のタイプを
ST2 と定義すると、それぞれの面の形状式は次のような
形で示される。
【００１３】なお、ｆθレンズ６と光軸との交点を原点
とし、光軸方向をＸ軸、主走査面内において光軸と直交
する軸をＹ軸、副走査面内において光軸と直交する軸を
Ｚ軸とする。
とし、光軸方向をＸ軸、主走査面内において光軸と直交
する軸をＹ軸、副走査面内において光軸と直交する軸を
Ｚ軸とする。
【００１４】非球面形状 ≪タイプＴの場合≫（第１実施例の場合のR1面） 母線（走査断面）形状は図３に示すように光軸Ｘに対し
対称である。ｆθレンズ６の主走査方向と対応する母線
方向の非球面関数を次式とする。 Ｘ＝（Ｙ2 ／R2a)／ [１＋｛１−（１＋Ky）・(Ｙ／R2a)
2]1/2 ＋B4Ｙ4 ＋B6Ｙ6 ＋B8Ｙ8 ＋B10 Ｙ10 ただし、Ky、B4、B6、B8、B10 は非球面係数である。ま
た、副走査方向と対応する子線方向の曲率半径はR2b で
一定である。
対称である。ｆθレンズ６の主走査方向と対応する母線
方向の非球面関数を次式とする。 Ｘ＝（Ｙ2 ／R2a)／ [１＋｛１−（１＋Ky）・(Ｙ／R2a)
2]1/2 ＋B4Ｙ4 ＋B6Ｙ6 ＋B8Ｙ8 ＋B10 Ｙ10 ただし、Ky、B4、B6、B8、B10 は非球面係数である。ま
た、副走査方向と対応する子線方向の曲率半径はR2b で
一定である。
【００１５】≪タイプST2 の場合≫（第２実施例の場合
のR2面） 母線形状は図４に示すように光軸Ｘに対し非対称であ
る。 Ｘu ＝( Ｙ2 ／R1a)／ [１＋｛１−（１＋Kyu ）・(Ｙ／
R1a)2}1/2]＋B4u Ｙ4 ＋B6u Ｙ6 ＋B8u Ｙ8 ＋B10uＹ10 ＸL ＝( Ｙ2 ／R1a)／ [１＋｛１−（１＋KyL ）・(Ｙ／
R1a)2}1/2]＋B4L Ｙ4 ＋B6L Ｙ6 ＋B8L Ｙ8 ＋B10LＹ10 子線曲率半径は光軸に対して非対称に変化する。 ｒu'＝R1b （１＋D2u Ｙ2 ＋D4u Ｙ4 ＋D6u Ｙ6 ＋D8u
Ｙ8 ＋D10uＹ10） ｒL'＝R1b （１＋D2L Ｙ2 ＋D4L Ｙ4 ＋D6L Ｙ6 ＋D8L
Ｙ8 ＋D10LＹ10） なお、Ｘu はＹ（＋）におけるＸ座標、ＸL はＹ（−）
におけるＸ座標、ｒu'はＹ（＋）における子線の曲率半
径、ｒL'はＹ（−）における子線の曲率半径である。ま
た、Kyu 、B4u 、B6u 、B8u 、B10u、KyL 、B4L 、B6
L 、B8L 、B10Lは非球面係数であり、D2u 、D4u 、D6
u 、D8u 、D10u、D2L 、D4L 、D6L 、D8L 、D10Lは曲率
半径の変化を与える係数である。
のR2面） 母線形状は図４に示すように光軸Ｘに対し非対称であ
る。 Ｘu ＝( Ｙ2 ／R1a)／ [１＋｛１−（１＋Kyu ）・(Ｙ／
R1a)2}1/2]＋B4u Ｙ4 ＋B6u Ｙ6 ＋B8u Ｙ8 ＋B10uＹ10 ＸL ＝( Ｙ2 ／R1a)／ [１＋｛１−（１＋KyL ）・(Ｙ／
R1a)2}1/2]＋B4L Ｙ4 ＋B6L Ｙ6 ＋B8L Ｙ8 ＋B10LＹ10 子線曲率半径は光軸に対して非対称に変化する。 ｒu'＝R1b （１＋D2u Ｙ2 ＋D4u Ｙ4 ＋D6u Ｙ6 ＋D8u
Ｙ8 ＋D10uＹ10） ｒL'＝R1b （１＋D2L Ｙ2 ＋D4L Ｙ4 ＋D6L Ｙ6 ＋D8L
Ｙ8 ＋D10LＹ10） なお、Ｘu はＹ（＋）におけるＸ座標、ＸL はＹ（−）
におけるＸ座標、ｒu'はＹ（＋）における子線の曲率半
径、ｒL'はＹ（−）における子線の曲率半径である。ま
た、Kyu 、B4u 、B6u 、B8u 、B10u、KyL 、B4L 、B6
L 、B8L 、B10Lは非球面係数であり、D2u 、D4u 、D6
u 、D8u 、D10u、D2L 、D4L 、D6L 、D8L 、D10Lは曲率
半径の変化を与える係数である。
【００１６】次に、第１実施例の実際の数値を表１に示
す。
す。
【００１７】
【００１８】更に、主走査方向及び副走査方向の像面弯
曲を図５、歪曲特性（ｆθ特性）を図６に示す。この図
６から分かるように収差は良好に補正されている。
曲を図５、歪曲特性（ｆθ特性）を図６に示す。この図
６から分かるように収差は良好に補正されている。
【００１９】ｆθレンズ６を安価に製作するために、材
料を光学プラスチックで考えると、ガラスの硝材に比べ
ると屈折率が低いものしか存在しないために、光学収差
の補正が難しくなる。ｆθレンズに使用する光学プラス
チック材の屈折率が１．４８〜１．６程度の範囲でも、
ｆθレンズ６の光軸上の走査断面形状を両凸面にするこ
とにより、正の屈折力を両側に分担させることにより収
差補正が良好となる。更に、両側を共に非球面とするこ
とにより、単レンズで有効走査角度が±３５°以上の範
囲で主走査方向の像面弯曲を良好に補正することが可能
となる。
料を光学プラスチックで考えると、ガラスの硝材に比べ
ると屈折率が低いものしか存在しないために、光学収差
の補正が難しくなる。ｆθレンズに使用する光学プラス
チック材の屈折率が１．４８〜１．６程度の範囲でも、
ｆθレンズ６の光軸上の走査断面形状を両凸面にするこ
とにより、正の屈折力を両側に分担させることにより収
差補正が良好となる。更に、両側を共に非球面とするこ
とにより、単レンズで有効走査角度が±３５°以上の範
囲で主走査方向の像面弯曲を良好に補正することが可能
となる。
【００２０】また、副走査断面（子線）に関しては、回
転多面鏡側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力
のレンズ形状にすることにより、主平面の位置を被走査
面７側に押しやることができ、共役倍率を比較的小さく
設定ができるために、副走査方向の像面弯曲を小さくす
ることができる。
転多面鏡側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力
のレンズ形状にすることにより、主平面の位置を被走査
面７側に押しやることができ、共役倍率を比較的小さく
設定ができるために、副走査方向の像面弯曲を小さくす
ることができる。
【００２１】更に、偏向点Ｐが光軸に対して非対称に変
化することによる副走査の像面弯曲を補正するために、
少なくとも何れかの面の子線Ｒを光軸に対して非対称に
変化させることにより、広画角において良好な性能を得
ることが可能となる。偏向点Ｐと被走査面７間の副走査
方向の横倍率に関しては、その絶対値が大きくなり過ぎ
ると、副走査方向の残存収差が大きくなったり、プラス
チックの熱膨張による曲率変化や屈折率の温度変化によ
るピントずれ等の影響が大きくなり過ぎる。また、逆に
小さくし過ぎると、ｆθレンズ６の中心厚ｔが厚くなり
過ぎたり、子線の曲率がきつくなり球面収差が大きくな
り過ぎるので、横倍率βは−４＜β＜−２に設定するこ
とが好ましい。
化することによる副走査の像面弯曲を補正するために、
少なくとも何れかの面の子線Ｒを光軸に対して非対称に
変化させることにより、広画角において良好な性能を得
ることが可能となる。偏向点Ｐと被走査面７間の副走査
方向の横倍率に関しては、その絶対値が大きくなり過ぎ
ると、副走査方向の残存収差が大きくなったり、プラス
チックの熱膨張による曲率変化や屈折率の温度変化によ
るピントずれ等の影響が大きくなり過ぎる。また、逆に
小さくし過ぎると、ｆθレンズ６の中心厚ｔが厚くなり
過ぎたり、子線の曲率がきつくなり球面収差が大きくな
り過ぎるので、横倍率βは−４＜β＜−２に設定するこ
とが好ましい。
【００２２】走査直線性のｆθ特性を良好に補正するた
めには、距離D1を或る程度大きく設定する必要がある
が、あまり大きくするとｆθレンズ６の外形が大きくな
り過ぎる。また、ｆθレンズ６の肉厚が大きくなり過ぎ
ると、プラスチックレンズの成形性に問題を生ずる。こ
の良好な範囲は、０．１８＜D1／ｆ＜０．３３程度にす
ることが好ましい。
めには、距離D1を或る程度大きく設定する必要がある
が、あまり大きくするとｆθレンズ６の外形が大きくな
り過ぎる。また、ｆθレンズ６の肉厚が大きくなり過ぎ
ると、プラスチックレンズの成形性に問題を生ずる。こ
の良好な範囲は、０．１８＜D1／ｆ＜０．３３程度にす
ることが好ましい。
【００２３】ｆθレンズ６の外径に対して、中心厚ｔが
薄くなると、ｆθレンズ６の成形時に反りが発生して高
精度のものが得られない。また、厚過ぎても成形時のひ
けが生じて高精度のものが得られないことになる。ま
た、距離D1や焦点距離ｆに対して中心厚ｔが小さくなり
過ぎると、主走査方向の像面弯曲の非対称性が大きくな
ってしまうという問題がある。この良好な範囲として、 ０．３＜ｔ／D1＜０．４５、 ０．０６＜ｔ／ｆ＜０．１２ の範囲が好ましい。特に、走査角が±３５°以上のもの
にこの条件式を適用するとその効果が大きい。
薄くなると、ｆθレンズ６の成形時に反りが発生して高
精度のものが得られない。また、厚過ぎても成形時のひ
けが生じて高精度のものが得られないことになる。ま
た、距離D1や焦点距離ｆに対して中心厚ｔが小さくなり
過ぎると、主走査方向の像面弯曲の非対称性が大きくな
ってしまうという問題がある。この良好な範囲として、 ０．３＜ｔ／D1＜０．４５、 ０．０６＜ｔ／ｆ＜０．１２ の範囲が好ましい。特に、走査角が±３５°以上のもの
にこの条件式を適用するとその効果が大きい。
【００２４】曲率半径R1b とR2b に関しては、焦点距離
ｆや曲率半径R1b に対して曲率半径R2b の絶対値が小さ
くなり過ぎると、型の加工上の難易度が上がってしまっ
たり、球面収差が大きくなってしまうという問題が生ず
る。また、逆に絶対値が大きくなり過ぎると、子線Ｒの
変化率が大きくなり過ぎ、型加工の難度が上ったり、像
高の変化による副走査倍率の変化が大きくなってしまう
ために、均一な被走査面でのスポットが得られ難くな
る。従って、 ０．０６＜−R2b ／ｆ＜０．１２５ １．２＜R1b ／R2b ＜７．０ の範囲に設定することが好ましい。これにより、基本的
な光学設定値及び製作誤差を総合的に考えると、高性能
なレンズを得ることができる。
ｆや曲率半径R1b に対して曲率半径R2b の絶対値が小さ
くなり過ぎると、型の加工上の難易度が上がってしまっ
たり、球面収差が大きくなってしまうという問題が生ず
る。また、逆に絶対値が大きくなり過ぎると、子線Ｒの
変化率が大きくなり過ぎ、型加工の難度が上ったり、像
高の変化による副走査倍率の変化が大きくなってしまう
ために、均一な被走査面でのスポットが得られ難くな
る。従って、 ０．０６＜−R2b ／ｆ＜０．１２５ １．２＜R1b ／R2b ＜７．０ の範囲に設定することが好ましい。これにより、基本的
な光学設定値及び製作誤差を総合的に考えると、高性能
なレンズを得ることができる。
【００２５】また、主走査方向の像面弯曲の非対称性を
補正するためには、走査断面形状（母線形状）を非対称
に設定することが考えられるが、この実施例ではレンズ
の長手方向にレンズを多少ずらすことにより、非対称成
分を小さくすることを行っている。表１の非球面の項に
対称と記載している個所は、光軸に対して母線形状が対
称であることを意味している。
補正するためには、走査断面形状（母線形状）を非対称
に設定することが考えられるが、この実施例ではレンズ
の長手方向にレンズを多少ずらすことにより、非対称成
分を小さくすることを行っている。表１の非球面の項に
対称と記載している個所は、光軸に対して母線形状が対
称であることを意味している。
【００２６】光軸上の母線の曲率半径R1a 、R2a に関し
ては、その面の屈折力の比率が片寄ったりすると、軸外
のｆθ特性を非球面を使用しても、その補正が難しくな
ってくる。無理に非球面量で補正しようとすると、主走
査方向の像高におけるＦナンバが変化することになる。
均一なスポット径を得易く、バランスの良い条件とし
て、０．２＜−R1a ／R2a ＜３の範囲に設定することが
好ましい。
ては、その面の屈折力の比率が片寄ったりすると、軸外
のｆθ特性を非球面を使用しても、その補正が難しくな
ってくる。無理に非球面量で補正しようとすると、主走
査方向の像高におけるＦナンバが変化することになる。
均一なスポット径を得易く、バランスの良い条件とし
て、０．２＜−R1a ／R2a ＜３の範囲に設定することが
好ましい。
【００２７】表２は第２〜第４実施例、表３は第５〜第
６実施例、表４は第８実施例のレンズ形状及びレンズ配
置に関しての数値を示している。
６実施例、表４は第８実施例のレンズ形状及びレンズ配
置に関しての数値を示している。
【００２８】 表２ 実施例 ２ ３ ４ D1 30 35.844 39 t 10 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 95.192 182.046 195.732 R2a -411.888 -132.139 -125.891 R1b -12.164 -51.885 -83.468 R2b -9.149 -15.378 -17.061 R1非球面タイプ ST2 ST2 ST2 R2非球面タイプ Ｔ Ｔ Ｔ タイプST2 kyu 0.000 -53.239 -58.486 非球面係数B4u -5.242・10-5 -6.242・10-7 -5.908・10-7 B6u 2.283・10-9 6.034・10-11 5.586・10-11 B8u -3.670・10-13 2.559・10-5 3.503・10-5 B10u 2.002・10-18 -1.341・10-18 -2.300・10-18 kyl 対称 対称 対称 B4l 対称 対称 対称 B6l 対称 対称 対称 B8l 対称 対称 対称 B10l 対称 対称 対称 D2u 1.137・10-4 -4.035・10-4 -5.564・10-4 D4u 7.364・10-7 6.079・10-7 5.871・10-7 D6u -4.509・10-10 -2.343・10-10 -1.928・10-10 D8u 2.382・10-14 0.000・100 0.000・100 D2l 1.194・10-4 -3.629・10-4 -5.136・10-4 D4l 6.168・10-7 6.083・10-7 5.929・10-7 D6l -4.397・10-10 -2.398・10-10 -2.035・10-10 D8l 8.665・10-14 0.000・100 タイプＴ ky 0.000 3.123 3.192 非球面係数B4 -2.700・10-6 -5.191・10-7 -4.987・10-7 B6 -1.554・10-10 -2.030・10-11 1.566・10-14 B8 3.065・10-13 -1.517・10-14 -1.637・10-14 B10 1.770・10-17 0.000・100 0.000・100 D1/f 0.200 0.239 0.260 t/D1 0.333 0.418 0.385 (-R1a ／R2a) 0.231 1.378 1.555 R1b ／R2b 1.330 3.374 4.892 ｔ／ｆ 0.067 0.100 0.100 (-R2b ／ｆ) 0.061 0.103 0.114 ｆθレンズの主走査面内の 焦点距離ｆ 149.99 149.97 150.01 β副走査面内の横倍率 -3.66 -3.29 -3.15
【００２９】 表３ 実施例 ５ ６ ７ D1 45 40 36.38 t 15 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 299.537 220 185.599 R2a -103.372 -117.68 -130.391 R1b -40.042 -31.179 -58.736 R2b -16.047 -14.493 -15.787 R1非球面タイプ ST2 ST2 ST2 R2非球面タイプ Ｔ Ｔ Ｔ タイプST2 kyu 0.000 0.000 -46.892 非球面係数B4u -5.120・10-7 -1.190・10-6 -6.897・10-7 B6u 9.112・10-11 3.185・10-10 5.973・10-11 B8u -7.060・10-15 -2.737・10-14 4.617・10-15 B10u 3.228・10-20 3.243・10-19 -2.046・10-18 kyl 対称 対称 -5.952E+01 B4l 対称 対称 -5.615・10-7 B6l 対称 対称 1.210・10-11 B8l 対称 対称 4.081・10-5 B10l 対称 対称 3.843・10-19 D2u 1.633・10-4 8.820・10-5 -4.487・10-4 D4u 3.476・10-9 2.311・10-7 6.070・10-7 D6u 0.000・100 -1.636・10-10 -2.222・10-10 D8u 0.000・100 4.198・10-14 0.000・100 D2l 1.633・10-4 1.696・10-4 -3.286・10-4 D4l 3.476・10-9 1.042・10-14 4.430・10-7 D6l 0.000・100 -7.248・10-11 -1.515・10-10 D8l 0.000・100 1.790・10-14 0.000・100 タイプＴ ky 0.000 0.000 3.339 非球面係数B4 -1.814・10-7 -5.235・10-7 -5.022・10-7 B6 -4.171・10-11 -8.617・10-11 -1.054・10-11 B8 3.073・10-15 1.843・10-14 -2.573・10-14 B10 1.349・10-18 8.481・10-18 0.000・100 D1/f 0.300 0.267 0.243 t/D1 0.333 0.375 0.412 (-R1a ／R2a) 2.898 1.869 1.423 R1b ／R2b 2.495 2.151 3.721 ｔ／ｆ 0.100 0.100 0.100 (-R2b ／ｆ) 0.107 0.097 0.105 ｆθレンズの主走査面内の 焦点距離ｆ 149.98 150.00 150.00 β副走査面内の横倍率 -2.65 -2.81 -3.29
【００３０】 表４ 実施例 ８ D1 40 t 15 n 1.519 R1a 220 R2a -117.68 R1b -113.12 R2b -17.832 R1非球面タイプ ST2 R2非球面タイプ ST2 R1側 kyu 0.000 タイプST2 B4u -1.190・10-6 非球面係数B6u 3.185・10-10 B8u -2.937・10-14 B10u 3.243・10-19 kyl 対称 B4l 対称 B6l 対称 B8l 対称 B10l 対称 D2u -4.830・10-4 D4u 1.821・10-7 D6u -1.023・10-10 D8u 7.237・10-14 D2l -7.016・10-4 D4l 3.641・10-7 D6l -1.035・10-11 D8l -7.659・10-14 D10l 2.035・10-17 R2側 kyu 0.000 タイプST2 B4u -5.235・10-7 非球面係数B6u -8.617・10-11 B8u 1.843・10-14 B10u 8.481・10-18 kyl 対称 B4l 対称 B6l 対称 B8l 対称 B10l 対称 D2u 4.596・10-5 D4u -7.121・10-8 D6u 1.739・10-11 D8u -4.303・10-5 D2l 1.199・10-5 D4l -5.997・10-8 D6l -1.770・10-12 D8l 2.185・10-14 D10l -9.255・10-18 D1/f 0.267 t/D1 0.375 (-R1a ／R2a) 1.869 R1b ／R2b 6.344 ｔ／ｆ 0.100 (-R2b ／ｆ) 0.119 ｆθレンズの主走査面内の焦点距離ｆ 150.00 β副走査面内の横倍率 -3.12
【００３１】なお、第７実施例は母線形状が光軸に対し
て非対称な例である。また、第８実施例は両側の面の子
線断面の曲率半径が変化する例であり、特に両面とも光
軸から離れるに従ってその曲率半径が小さくなるように
設定することにより、レンズ周辺部の副走査方向の主平
面位置を被走査面側に設定でき、副走査方向の射出Ｆナ
ンバを一定にすることができ、更なるスポット径の均一
性を得ることが可能となる。
て非対称な例である。また、第８実施例は両側の面の子
線断面の曲率半径が変化する例であり、特に両面とも光
軸から離れるに従ってその曲率半径が小さくなるように
設定することにより、レンズ周辺部の副走査方向の主平
面位置を被走査面側に設定でき、副走査方向の射出Ｆナ
ンバを一定にすることができ、更なるスポット径の均一
性を得ることが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光走査
光学装置は、１枚のプラスチックレンズによる低屈折率
の結像手段を使用しても、設計上、製作上、環境変動に
影響されず、高性能でかつ低コスト性とすることができ
る。
光学装置は、１枚のプラスチックレンズによる低屈折率
の結像手段を使用しても、設計上、製作上、環境変動に
影響されず、高性能でかつ低コスト性とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の主走査断面の光学配置図である。
【図２】副走査断面の光学配置図である。
【図３】タイプＴの場合の母線形状の説明図である。
【図４】タイプST2 の場合の母線形状の説明図である。
【図５】像面弯曲量の特性図である。
【図６】ｆθ特性（歪曲収差）の特性図である。
１ 光源 ２ コリメーターレンズ ３ 開口絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 回転多面鏡 ６ ｆθレンズ ７ 被走査面
Claims (4)
- 【請求項１】 光源手段から射出した光ビームを光学系
を介して偏向手段に導光し、該偏向手段で反射偏向させ
た後に結像手段を介して被走査面上に導光し、該被走査
面上を光走査する光走査光学装置において、前記結像手
段は１枚のプラスチックレンズで構成し、該レンズは偏
向面内の主走査方向の光軸近辺は両凸形状である両側非
球面形状とし、前記偏向面と垂直方向の副走査方向は偏
向方向に凹面を向けたメニスカス形状とし、副走査方向
の曲率は少なくとも１面は前記レンズ中心に対して非対
称に連続的に曲率半径が変化することを特徴とする光走
査光学装置。 - 【請求項２】 主走査方向に関しては、前記偏向手段か
ら前記結像手段に略平行光で入射した光束を前記被走査
面上に結像させるものであり、副走査方向に関しては、
前記偏向手段の偏向点と前記被走査面とを光学的に概略
共役関係とし、光学的横倍率βを−４＜β＜−２とした
請求項１に記載の光走査光学装置。 - 【請求項３】 前記レンズの中心厚をｔ、前記偏向手段
の偏向点と前記結像手段の偏向側までの距離をD1とした
とき、０．３＜ｔ／D1＜０．４５を満足するようにした
請求項１に記載の光走査光学装置。 - 【請求項４】 前記レンズの副走査方向の曲率は、両面
共にレンズ中心に対して連続的に曲率半径が変化し、前
記レンズの光軸から離れるに従って両面共に曲率半径の
絶対値を小さくした請求項１に記載の光走査光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26130796A JP3486508B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光走査光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26130796A JP3486508B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光走査光学装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090620A true JPH1090620A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3486508B2 JP3486508B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=17359980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26130796A Expired - Fee Related JP3486508B2 (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光走査光学装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3486508B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096290A3 (en) * | 1999-10-29 | 2003-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus, multi-beam optical scanning apparatus, and image-forming apparatus |
| JP2006184914A (ja) * | 1998-07-03 | 2006-07-13 | Ricoh Co Ltd | 走査結像レンズ・光走査装置および画像形成装置 |
| CN100422790C (zh) * | 2005-09-12 | 2008-10-01 | 三星电子株式会社 | 光扫描单元 |
| US7769061B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination apparatus, monitor, and projector |
| JP2012002847A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Ricoh Co Ltd | プラスチック光学素子、光走査装置並びに画像形成装置 |
| JP2012150161A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置、及び画像形成装置 |
| JP2015031824A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| KR20220093576A (ko) * | 2020-12-28 | 2022-07-05 | 삼성전기주식회사 | 렌즈 및 촬상 광학계 |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP26130796A patent/JP3486508B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7072088B2 (en) | 1999-10-29 | 2006-07-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus, multi-beam optical scanning apparatus, and image-forming apparatus |
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| US8896649B2 (en) | 2011-01-17 | 2014-11-25 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning device and image forming apparatus |
| JP2015031824A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | キヤノン株式会社 | 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 |
| KR20220093576A (ko) * | 2020-12-28 | 2022-07-05 | 삼성전기주식회사 | 렌즈 및 촬상 광학계 |
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| JP3486508B2 (ja) | 2004-01-13 |
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