JPH0493910A - テレセントリックなfθレンズ - Google Patents

テレセントリックなfθレンズ

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JPH0493910A
JPH0493910A JP20841990A JP20841990A JPH0493910A JP H0493910 A JPH0493910 A JP H0493910A JP 20841990 A JP20841990 A JP 20841990A JP 20841990 A JP20841990 A JP 20841990A JP H0493910 A JPH0493910 A JP H0493910A
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Katsuaki Ono
克昭 小野
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    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はテレセントリックなfθレンズに関する。
[従来の技術] 光源装置からの光束を偏向装置により等角速度的に偏向
させ、偏向光束を結像レンズ系と面倒れ補正レンズとに
より走査面上に光スポットとして結像させて光走査を行
う光走査装置が知られている。このような光走査装置に
於いては、等速度的な光走査を実現するために結像レン
ズ系としてfθレンズが用いられる。
一般に欠口られたfθレンズはテレセントリックでなく
、このため走査面位置とfθレンズとの光軸方向の距離
が設計上の距離からずれると、設計通りのfθ特性が得
られないという問題がある。
従来、テレセントリックなfθレンズとしては特開昭6
2−299927号公報開示のものがある。
[発明が解決しようとする課題] このfθレンズではレンズ最終面と走査面との間隔が狭
く、面倒れ補正レンズを配備する余裕がない。
このため面倒れ補正を行うことが出来ない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって
、面倒れ補正用レンズとともに用いることができ、諸収
差が良好に補正されたテレセントリックな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、「光源装置からの光束を偏向装
置により等角速度的に偏向させ、偏向光束を結像レンズ
系と面倒れ補正レンズとにより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於いて結像レ
ンズ系として用いられるレンズ系」であって、物体側か
ら像側へ向って第1乃至第4群を順次配してなる。
「第1群」は、正レンズとすることも負レンズとするこ
ともできる。
「第2群」は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
、「第3群」は物体側に凹面を向けた正メニスカスレン
ズ、「第4群Jは像側レンズ面が凸面である正レンズで
ある。
全系の合成焦点距離をf、第3群の焦点距離をf3、第
2群レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を
それぞれR□I++RIVs第2.第3群間の軸上空気
間隔をDlv、第3群レンズの材質の屈折率を01□1
とするとき、これらは (I)   0.4  < f/f3 < 0.95(
II)  −0,3<R,□、/f < −0,2(I
II)  −0,4<RIV/f<−0,3(IV) 
   O< D、v/f < 0.06(V)    
    1.6    <nt  1 、なる条件を満
足する。
第1群は、1枚もしくは2枚のレンズで構成される。
第1図乃至第3図にそれぞれ請求項2〜4のfθレンズ
のレンズ構成を示す。これらの図に於いて符号G2は第
2群、符号G3は第3群、符号G4は第4群を示す。図
の左側が物体側即ち偏向装置側であり、右側は像側即ち
像面S側である。
第1図に示すように、請求項2のレンズ構成において、
第1群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズG1
である。
第2図に示すように、請求項3のレンズ構成に於いて、
第1群は「物体側に凸面を向けた正レンズGllと、こ
の正レンズGllの像側に接合され像側に凹面を向けた
負レンズG12とで構成される。
第3図に示すように、請求項3のレンズ構成に於いて、
第1群は「物体側に凸面を向けた正レンズG13と、こ
の正レンズG13の像側に配備され像側に凹面を向けた
負レンズG14とで構成される。
従って、請求項2のレンズ配置ではfeレンズは4群4
枚構成、請求項3.4のレンズ構成ではfθレンズは4
群5枚構成である。
[作  用] 上記条件(I)〜(V)に就いて説明する。
条件(I)〜(III)は何れもfθ特性(光軸に対し
θの角をもって入射する光束に対する理想像高をfθ、
実際の像高をHoとするとき、(Ho−fθ)・100
/fθ(z)で定義される)およびコマ収差を補正する
条件であり、これら条件の上限を越えると、fO特性・
コマ収差とも補正オーバーとなり、下限を越えると補正
アンダーとなる。
条件(■v)はfθ特性を補正するための条件であり、
上限を越えると補正オーバーになる。
条件(V)はfθ特性と主走査方向の像面湾曲を補正す
るための条件であり、条件範囲外ではfθ特性は補正ア
ンダーになり、残存像面湾曲も大きくなる。
なお本発明のfθシリンダ面倒れ補正レンズと伴に使用
され、面倒れ補正レンズに副走査方向の像面湾曲除去機
能があるので、fθシリンダおける副走査方向の像面湾
曲補正は問題とする必要がない。
また第1〜3図に示すように、最終レンズ面と像面との
間には、面倒れ補正レンズを配備するのに十分な余地が
ある。
以下、第4図及び第5図を参照して本発明のfθシリン
ダ使用例を簡単に説明する。
第4図に於いて、光源装置l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、実質的な平行光束
を放射する。
平行光束は、副走査対応方向に正の屈折力を持つシリン
ダーレンズ2により副走査対応方向に集束されて、偏向
装置たる回転多面鏡3の偏向反射面4上に副走査対応方
向に長い線像として結像する。偏向反射面4に反射され
た光束は偏向光束となり。回転多面鏡3の回転に伴い等
角速度的に偏向する。
偏向光束は次いで、fθシリンダと面倒れ補正レンズ6
とを透過し、これらレンズの作用により走査面7上に光
スポットとして結像する。
第ぢ図は光源装置から走査面までを光路にそって展開し
、副走査方向が上下方向となるように描いた図である。
図に示すように、この例ではfeシリンダと面倒れ補正
レンズ6とによって偏向反射面4と走査面7とが副走査
対応方向に関して幾何光学的に略共役な関係となってお
り、偏向反射面4が破線で示すように面倒れを起こして
も光スポットの結像位置は副走査方向に移動しない。従
って面倒れは補正される。
偏向装置としては回転多面鏡の他、ピラミダルミラーを
使用できる。また面倒れ補正レンズとしては第4.5図
に示す長尺シリンダーレンズの他に長尺トロイダルレン
ズ等を使用できる。
また本発明のfθシリンダ使用する上で、光源装置から
の光束を偏向反射面近傍に線像に結像させる必要は必ず
しもなく、fθシリンダ面倒れ補正レンズとで偏向反射
面と走査面とを副走査対応方向に関して幾何光学的な共
役関係とすることも必ずしも必要でない。
[実施例] 以下、具体的な実施例を7例挙げる。
各実施例に於いて、fは全系の合成焦点距離、2θは偏
向角を示す。
物体側から数えて第1番目のレンズ面の曲率半径をR,
(i・1〜10)、第1番目と第i+1番目のレンズ面
の間の光軸上の間隔をD、(1=1〜9)、物体側がら
数えて第j番目のレンズの材質の屈折率をnj(j=1
〜5)で表す。
またに1.に2. K3. K4.に5をもってそれぞ
れ、条件(1)〜(V)の各パラメーターを表す。
また各実施例とも入射光束は主走査対応方向に関しては
平行光束であり、偏向反射面と第ルンズ面との間の光軸
上距離をり。とする。
最初に挙げる実施例1〜3は請求項2のレンズ構成によ
る実施例である。
実施例1 f=50,2 0248度、 Kl =0.848.に
2=−0,259゜K3=−0,359、に4=0.0
17.に5=1.82802i    RHD、   
、j    n、0       12、690 1  38.247  5.984  1  1.51
3902  30.573  13.056 3 −12.927  5.440  2  1.83
4864 −17.975  0.870 5−105.846  8.704  3  1.82
8026 −34.648  0.544 7 2003.630  6.528  4  1.7
99298 −106.038 実施例2 f=50,2θ=48度、K、 =0.818. K2
=−0,252゜K3=−0,367、に4=0.01
7.に5=1.828021    R+     D
lJ    njQ        11.720 1  44.541  5.984  1  1.51
3902  31.768  13.056 3 −12.587  5.440  2  1.61
4204 −18.353  0.870 5 −77.306  8.704  3  1.82
8026 −32.149  0.544 7−588.653  6.528  4  1.79
9298 −74.204 実施例3 f=50,2θ=48度、K、=0.778.に2=−
0,263゜K3=−0,371、に4=0.017.
に5”1.799291    RID r    J
    njo        8、456 1  29.446  5.984  1  1.51
3902  25.097  16.320 3  −13.153   5.4404  −18.
557   0.8705  −69.614   8
.7046  −31.194   0.5447  
238.045   6.5288 −130.703 次ぎに挙げる実施例4゜ 構成による実施例である。
実施例4 f=50,2θ=48度、KI=0.536.に2”−
0,260゜K3ニー0.360 、に4”0.017
.に5”1.82802i    R,Di    J
    njo        11、286 1  30.834  4.896 2 −35.417  2.089 3  24.409  12.832 4 −i3.024  3.264 5 −18.012  0.870 6 −36.364  8.704 1.82802 1.83486 1.82802 1.74601 1.79929 1.79929 1.83486 5は請求項3のレンズ 7  −27.399    0.8708  300
.145   9.792    5   1.828
02実施例5 f=50,2θ:48度、K1=0.811. K2=
−0,250゜Ks” 0.342 、 K4”0.0
17. K5:1.828021    RI    
 Di    jn、0       12、134 1  53.194  4.896  1  1.79
4652 380.799  1.629  2  1
.614203  32.428  13.056 4 −12.497  3.264  3  1.83
4865 −17.088  0.870 6 −51.338  8.160  4  1.82
8027 −27.436  0.870 8−463.494  9.792  5  1.82
8029 −60.789 最後に挙げる実施例6,7は請求項4のレンズ構成によ
る実施例である。
実施例6 f=50 、2θ=48度、K□=0.558. K2
=−0,252゜K3=−0,344、K4=0.01
7. K5=1.82802iRt       Dt
     Jn。
010.732 1  66.716   4.896   1   1
.828022−127.315   1.632 3−271.999   1.629   2   1
.746014  37.791   10.9315
 −12.587   3.264   3   1.
834866  −17.197   0.8707 
 −36.166   9.556   4   1.
828028  −27.223   0.8709 
400.541   9.792   5   1.8
280210 −62.349 実施例7 f=50,2θ=48度、K、=0.511. K2=
−0,251゜K3=−0,344、に4”0.017
.に5=1.828021    R;     D 
、J    n=0       12、456 1  62.955  4.896  1  1.82
8022  701.244   1.6323  2
17.599   1.629   2   1614
204   33.247   10.9315  −
12.552   3.264   3   1.83
4866  −17.206   0.8707  −
32.289   6.528   4   1.82
8028  −25.196   0.8709 11
91.683   9.792   5   1.82
80210 −50.379 実施例1〜7に関する収差図を第6図乃至第12図に順
次示す。非点収差における破線はメリディオナル、実線
はサジタルである。収差は各実施例とも良好に補正され
ている。
[発明の効果] 以上、本発明によればテレセントリックなfθレンズを
提供できる。
このfθレンズは諸収差が良好に補正され、テレセント
リックであるので走査面とfθレンズの距離が光軸方向
にずれても適性なfθ特性を実現できる。またレンズ最
終面から走査面までの間隔が大きいので面倒れ補正レン
ズとともに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3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4図及び第5図は本発明のfθ
レンズの使用の1例を説明する図、第6図ないし第12
図は各実施例に関する収差図である。 G1. 、 、第1群の負メニスカスレンズ G2.、
、第2非点状券 FNo:13.5 コマ目×及 θ=Z4゜ ナθ苧乎11−1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光源装置からの光束を偏向装置により等角速度的に
    偏向させ、偏向光束を結像レンズ系と面倒れ補正レンズ
    とにより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於いて結像レンズ系として用いられ
    るレンズ系であつて、物体側から像側へ向って第1乃至
    第4群を順次配してなり、 第2群は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、第
    3群は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、第4
    群は像側レンズ面が凸面である正レンズであり、 全系の合成焦点距離をf、第3群の焦点距離をf_3、
    第2群レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径
    をそれぞれR_ I _ I _ I 、R_ I _V、第2、第
    3群間の軸上空気間隔をD_ I _V、第3群レンズの
    材質の屈折率をn_ I _ I _ I とするとき、これら
    が( I )0.4<f/f_3<0.95 ( I I )−0.3<R_ I _ I _ I /f<−0.
    2( I I I )−0.4<R_ I _V/f<−0.3
    ( I V)0<D_ I _V/f<0.06 (V)1.6<n_ I _ I _ I なる条件を満足することを特徴とするテレセントリック
    なfθレンズ。 2、請求項1に於いて、 第1群が物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであ
    ることを特徴とする4群4枚構成のテレセントリックな
    fθレンズ。 3、請求項1に於いて、 第1群が物体側に凸面を向けた正レンズと、この正レン
    ズの像側に接合され像側に凹面を向けた負レンズとで構
    成されることを特徴とする4群5枚構成のテレセントリ
    ックなfθレンズ。 4、請求項1に於いて、 第1群が物体側に凸面を向けた正レンズと、この正レン
    ズの像側に配備され像側に凹面を向けた負レンズとで構
    成されることを特徴とする4群5枚構成のテレセントリ
    ックなfθレンズ。
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