JP2856475B2 - 光走査装置のfθレンズ - Google Patents

光走査装置のfθレンズ

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JP2856475B2 JP3309290A JP3309290A JP2856475B2 JP 2856475 B2 JP2856475 B2 JP 2856475B2 JP 3309290 A JP3309290 A JP 3309290A JP 3309290 A JP3309290 A JP 3309290A JP 2856475 B2 JP2856475 B2 JP 2856475B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光走査装置のfθレンズに関する。
[従来の技術] fθレンズは回転多面鏡やピラミダルミラー等、光束
を等角速度的に偏向させる光偏向装置を用いる光走査装
置に於いて被走査面の光走査を等速的に行わせるための
レンズとして知られ、従来から種々のものが提案されて
いる。
[発明が解決しようとする課題] 回転多面鏡やピラミダルミラーには所謂「面倒れ」の
問題がある。面倒れの問題は面倒れ補正用レンズを補助
的に用いることにより解消できるが近来、fθレンズを
アナモフィックなレンズ系とすることによりfθレンズ
自体に面倒れ補正機能を持たせたfθレンズも種々提案
されている。
しかしアナモフィックなfθレンズはトーリック面等
の球面でないレンズ面を含むため、その作製は必ずしも
容易ではなく、とかくコスト高になり易い。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、作製の容易な球面レンズの切み合わせで構成でき、
従って安価に実現できる新規なfθレンズの提供を目的
とする。
[課題を解決するための手段] 以下、本発明を説明する。
本発明のfθレンズは「光源装置からの略平行な光束
を副走査方向の光スポット径を補正するためのシリンダ
ーレンズを介して光偏向装置の偏向反射面に入射させ、
偏向反射面による反射光束を上記光偏向装置により偏向
させ、結像レンズと面倒れ補正用レンズとにより被走査
面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光走査
装置」において結像レンズとして用いられるレンズであ
り、主走査方向に於いてfθ特性を有する。
第1図に示すように光偏向装置側(同図左側)から被
走査面側(同図右側)に向かって第1群5及び第2群6
の順に配備される2群構成である。
第1群5は負の屈折力を持つ球面単レンズである。第
2群6は同一の2枚の正レンズで構成される。第2群6
を構成する2枚の正レンズは、被走査面側のレンズ面が
強い正の屈折力を持つ。従って全体の構成は2群3枚構
成である。第2群6を構成する2枚の正レンズが同一で
あるとは「形状および材質が同一」であることを意味す
る。
全系の合成焦点距離をf、第2群の合成焦点距離をf
g2、光偏向装置側から数えてi番目のレンズ面の曲率半
径をRi、面間隔をDi、偏向反射面による偏向の起点から
第6番目のレンズ面に到る距離をDaとするとき、 f,fg2,R3,R4,D2,Daは以下の条件 (I) −0.4<f/R3<0.4 (II) 0.06<D2/fg2<1.2 (III) −0.52<Da/R4<−0.35 を満足する。
なお、このfθレンズは上記条件(I)〜(III)の
外に、各レンズの肉厚Di(i=1,3,5)が次の条件 (IV)Di(i=1,3,5)<0.05f を満足することが望ましい。
[作用] 第2図は本発明のfθレンズを用いる光走査装置の1
例を示している。この図は光学配置を、偏向光束の偏向
により形成される面に直交する方向から見た状態を示し
ている。
光源装置1は例えば半導体レーザーとコリメートレン
ズとにより構成され、略平行な光束を放射する。この光
束はシリンダーレンズ2を介して光偏向装置3(図の例
では回転多面鏡である)の偏向反射面に入射し反射され
る。反射光束は光偏向装置3により等角速度的に偏向さ
れ、第1群5と第2群6とで構成されるfθレンズと面
倒れ補正用レンズ7により被走査面8上に光スポットと
して結像され被走査面8を光走査する。図で被走査面8
の上下方向が主走査方向であり図面に直交する方向が副
走査方向である。
面倒れ補正用レンズ7はこの例では長尺シリンダーレ
ンズであり、副走査方向にのみ正の屈折力を持つ。
fθレンズの第1群5は負の屈折力を持つ球面単レン
ズである。
fθレンズの第2群6は、同一材質・同一形状の正レ
ンズ2枚の組合せにより構成される。前述のように、こ
れら2枚の正レンズは被走査面側のレンズ面が強い正の
屈折力を持つ。
シリンダーレンズ2は被走査面上に結像する光スポッ
トのスポット径を補正するためのものであって、弱い正
の屈折力を有する。
第3図は光源装置1から被走査面8に到る光学配置を
光路に沿って展開し、副走査方向が上下方向となるよう
に描いたものである。
図に示すように、副走査方向の結像に関しては面倒れ
補正用レンズ7がもっとも強く影響しており、光偏向装
置の偏向反射面4が符号4′で示すように面倒れを生じ
て反射光束が破線で示すように副走査方向に振られても
光スポットの結像位置は副走査方向に殆ど移動せず、面
倒れの影響は良好に補正される。
条件(I)〜(III)とも主走査方向の像面湾曲とf
θ特性とを補正するための条件である。
条件(I)に就いては、主走査方向の像面湾曲・fθ
特性とも上限を越えるとアンダー、下限を越えるとオー
バーになる。
条件(II)に就いては、主走査方向の像面湾曲は上限
を越えるとオーバー、下限を越えるとアンダーになり、
fθ特性は上限を越えるとアンダー、下限を越えるとオ
ーバーになる。
条件(III)に就いては、主走査方向の像面湾曲は上
限を越えるとアンダー、下限を越えるとオーバーにな
り、fθ特性は上限を越えるとオーバー、下限を越える
とアンダーになる。
条件(IV)は本発明のfθレンズの全レンズをプラス
チックレンズで構成する場合にレンズの成形を容易にす
るための条件である。
[実施例] 以下、具体的な実施例を15例挙げる。
第1図に即して説明したように、全系の合成焦点距離
をf(100に規格化する)、光偏向装置側から数えて第
i番目のレンズ面の曲率半径をRi、面間隔をDi、偏向反
射面による偏向の起点から第1番目のレンズ面に到る距
離をD0とする。また、光偏向装置側から数えてj番目の
レンズの屈折率をnjとする。さらに、2θを以て偏向各
(単位:度)を表し、K1=f/R3,K2=D2/fg2,K3=Da/R4
とする。
実施例1 f=100,2θ=60.0,K1=−0.178,K2=0.132,K3=−0.
471,D0=5.704 i Ri Di j nj 1 − 30.108 2.182 1 1.48601 2 ∞ 5.883 3 −560.289 2.424 2 1.48601 4 − 39.772 0.097 5 −560.289 2.424 3 1.48601 6 − 39.772 実施例2 f=100,2θ=60.0,K1=−0.160,K2=0.174,K3=−0.
408,D0=5.484 i Ri Di j nj 1 − 83.387 2.182 1 1.48601 2 ∞ 12.024 3 −623.320 2.424 2 1.48601 4 − 60.389 0.097 5 −623.320 2.424 3 1.48601 6 − 60.389 実施例3 f=100,2θ=64.0,K1=−0.147,K2=0.124,K3=−0.
485,D0=6.190 i Ri Di j nj 1 − 33.640 2.327 1 1.48601 2 ∞ 5.850 3 −679.668 3.103 2 1.48601 4 − 42.617 0.103 5 −679.668 3.103 3 1.48601 6 − 42.617 実施例4 f=100,2θ=64.0,K1=−0.117,K2=0.156,K3=−0.
428,D0=6.348 i Ri Di j nj 1 − 70.877 2.327 1 1.48601 2 ∞ 10.201 3 −852.304 3.103 2 1.48601 4 − 58.821 0.103 5 −852.304 3.103 3 1.48601 6 − 58.821 実施例5 f=100,2θ=68.0,K1=−0.134,K2=0.121,K3=−0.
480,D0=6.191 i Ri Di j nj 1 − 36.167 2.473 1 1.48601 2 ∞ 5.914 3 −747.225 3.297 2 1.48601 4 − 44.364 0.110 5 −747.225 3.297 3 1.48601 6 − 44.364 実施例6 f=100,2θ=68.0,K1=−0.110,K2=0.148,K3=−0.
430,D0=6.369 i Ri Di j nj 1 − 68.679 2.473 1 1.48601 2 ∞ 9.553 3 −910.817 3.297 2 1.48601 4 − 58.377 0.110 5 −910.817 3.297 3 1.48601 6 − 58.377 実施例7 f=100,2θ=68.0,K1=0.0,K2=0.093,K3=−0.485,
D0=6.044 i Ri Di j nj 1 −31.173 2.472 1 1.48601 2 217.026 3.863 3 ∞ 3.297 2 1.48601 4 −39.723 0.275 5 ∞ 3.297 3 1.48601 6 −39.723 実施例8 f=100,2θ=68.0,K1=0.0,K2=0.098,K3=−0.481,
D0=5.769 i Ri Di j nj 1 −31.156 2.198 1 1.48601 2 202.794 4.029 3 ∞ 3.297 2 1.48601 4 −39.224 0.275 5 ∞ 3.297 3 1.48601 6 −39.224 実施例9 f=100,2θ=68.0,K1=0.0,K2=0.100,K3=−0.462,
D0=5.769 i Ri Di j nj 1 −34.310 2.198 1 1.48601 2 208.775 4.340 3 ∞ 3.296 2 1.48601 4 −41.514 0.275 5 ∞ 3.296 3 1.48601 6 −41.514 実施例10 f=100,2θ=68.0,K1=0.091,K2=0.093,K3=−0.46
7,D0=5.769 i Ri Di j nj 1 −31.953 2.198 1 1.48601 2 138.061 3.748 3 1099.029 3.297 2 1.48601 4 −39.779 0.275 5 1099.029 3.297 3 1.48601 6 −39.779 実施例11 f=100,2θ=68.0,K1=0.364,K2=0.074,K3=−0.45
5,D0=5.769 i Ri Di j nj 1 −30.385 2.198 1 1.48601 2 74.954 2.625 3 274.728 3.297 2 1.48601 4 −38.413 0.275 5 274.728 3.297 3 1.48601 6 −38.413 実施例12 f=100,2θ=72.0,K1=−0.127,K2=0.114,K3=−0.
480,D0=6.417 i Ri Di j nj 1 − 38.108 2.618 1 1.48601 2 ∞ 5.721 3 −788.071 3.491 2 1.48601 4 − 45.511 0.116 5 −788.071 3.491 3 1.48601 6 − 45.511 実施例13 f=100,2θ=60.0,K1=−0.060,K2=0.179,K3=−0.
371,D0=5.258 i Ri Di j nj 1 ∞ 2.182 1 1.48601 2 115.805 13.484 3 −1680.543 2.424 2 1.48601 4 −69.680 0.097 5 −1680.543 2.424 3 1.48601 6 −69.680 実施例14 f=100,2θ=60.0,K1=−0.174,K2=0.198,K3=−0.
426,D0=5.737 i Ri Di j nj 1 ∞ 2.182 1 1.48601 2 205.066 16.738 3 −574.838 2.909 2 1.48601 4 − 71.730 0.097 5 −574.838 2.909 3 1.48601 6 − 71.730 実施例15 f=100,2θ=64.0,K1=−0.129,K2=0.191,K3=−0.
415,D0=5.691 i Ri Di j nj 1 ∞ 2.327 1 1.48601 2 181.697 15.832 3 −772.918 3.103 2 1.48601 4 − 72.673 0.103 5 −772.918 3.103 3 1.48601 6 − 72.673 fの具体的な値は実施例1,2,13,14に於いてf=206.2
6、実施例3,4,15に於いてf=193.37、実施例5〜11に
於いてf=182.00、実施例12に於いてf=171.89であ
る。
第4図乃至第18図に実施例1〜15に関する像面湾曲図
とfθ特性図を順次示す。像面湾曲に於ける実線の曲線
は副走査方向、破線の曲線は主走査方向の結像位置を表
す。
なお全ての実施例に於いて、像面湾曲及びfθ特性の
算出上、シリンダーレンズ2と面倒れ補正用レンズ7の
使用を省略している。これらのレンズは主走査方向に屈
折力を持たないので主走査方向の結像になんら影響を与
えない。しかし面倒れ補正用レンズ7を省略したことに
伴い、各実施例とも副走査方向の像面湾曲は大きくなる
が、副走査方向の像面湾曲は面倒れ補正用レンズの使用
により除去できるので問題はない。
[発明の効果] 以上、本発明によれば光走査装置の新規なfθレンズ
を提供できる。このfθレンズは上記の如く主走査方向
の像面湾曲が小さく、fθ特性が良好であるので極めて
良好な光走査を実現できる。また面倒れ補正用レンズと
ともに用いられるため製造容易な球面レンズのみで構成
でき、特に屈折率の低い材料の使用が可能であるのでプ
ラスチックレンズで全系を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のfθレンズのレンズ構成を説明するた
めの図、第2図及び第3図は本発明のfθレンズを用い
た光走査装置を説明するための図、第4図乃至第18図は
各実施例に関する像面湾曲図とfθ特性図である。 5……第1群、6……第2群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 13/00 G02B 26/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源装置からの略平行な光束を副走査方向
    の光スポット径を補正するためのシリンダーレンズを介
    して光偏向装置の偏向反射面に入射させ、偏向反射面に
    よる反射光束を上記光偏向装置により偏向させ、結像レ
    ンズと面倒れ補正用レンズとにより被走査面上に光スポ
    ットとして結像させて光走査を行う光走査装置において
    結像レンズとして用いられるレンズであって、 主走査方向に於いてfθ特性を有し、 光偏向装置側から被走査面側に向かって、第1,第2群の
    順に配備され、 第1群は負の屈折力を持つ球面単レンズ、第2群は被走
    査面側のレンズ面が強い正の屈折力を持つ同一の2枚の
    正レンズで構成され、 全系の合成焦点距離をf、第2群の合成焦点距離を
    fg2、光偏向装置側から数えて第i番目のレンズ面の曲
    率半径をRi、面間隔をDi、偏向反射面による偏向の起点
    から第6番目のレンズ面に到る距離をDaとするとき、 f,fg2,R3,R4,D2,Daが、 (I) −0.4<f/R3<0.4 (II) 0.06<D2/fg2<1.2 (III) −0.52<Da/R4<−0.35 なる条件を満足することを特徴とする光走査装置のfθ
    レンズ。
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