JPH11271606A - コリメータレンズおよびこれを用いた光走査装置 - Google Patents

コリメータレンズおよびこれを用いた光走査装置

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JPH11271606A JP10092620A JP9262098A JPH11271606A JP H11271606 A JPH11271606 A JP H11271606A JP 10092620 A JP10092620 A JP 10092620A JP 9262098 A JP9262098 A JP 9262098A JP H11271606 A JPH11271606 A JP H11271606A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平行光束側から順に、負レンズ、負と正の接
合レンズ、正レンズ、負レンズを配設し、所定の条件式
を満足させたコリメータレンズとすることで、マルチビ
ーム走査を行う場合に、各光源からの各光ビームに対し
て諸収差、特に像面湾曲量を極めて小さいものとする。 【構成】 平行光束側から順に、平行光束側に強い曲率
の面を向けた両凸レンズからなる第1レンズL1、平行
光束側に強い曲率の面を向けた両凹レンズからなる第2
レンズL2、光源側に強い曲率の面を向けた両凸レンズ
からなる第3レンズL3、平行光束側に強い曲率の面を
向けた両凸レンズからなる第4レンズL4、平行光束側
に凹面を向け、光源側に平面を向けた負のメニスカスレ
ンズからなる第5レンズL5をこの順で配設してなる。
第2レンズL2と第3レンズL3は接合されてなる。ま
た、これらのレンズは、0.9 < |F5/FT| < 2.5なる条件
式を満足する。F5は第5レンズL5の焦点距離、FTはレ
ンズ全系の焦点距離である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを走
査して画像の記録や表示を行うための複写機あるいはレ
ーザプリンタ等の光走査装置に用いられるコリメータレ
ンズに関し、詳しくは半導体レーザ等の光源から射出さ
れた発散光束を平行光束に変換するためのコリメータレ
ンズおよびこれを用いた光走査装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、レーザビームを走査して画像の記録や表示を行う
ための複写機あるいはレーザプリンタ等の光走査装置が
種々知られている。このような光走査装置は、半導体レ
ーザから射出されたレーザビームを、コリメータレンズ
によって平行光束に変換し、回転多面鏡の回転に応じて
偏向し、これをfθレンズによって結像面上に結像する
ように構成されたものである。
【0003】ところで、一般に用いられるコリメータレ
ンズは、主に軸上性能を満足させることが要求されるた
め、例えば特開昭61−173214号公報や特開昭6
1−147225号公報に記載されているように、2枚
ないし3枚のレンズで構成されたものが多く知られてい
る。
【0004】しかし、これらの軸外性能は正弦条件が満
足される極めて狭い範囲においてのみ適応しうるもので
あり、特に、走査速度の高速化、あるいは一度の走査で
異なる複数情報の同時記録を目的としてなされるマルチ
ビーム方式(特に複数光源ワンチップ)を採用する場合
等においては、半画角ωが2度程度となる範囲で像面湾
曲を十数ミクロン以内に収めなければならないことか
ら、上記公報記載のコリメータレンズの適用は困難であ
る。
【0005】一方、レンズ枚数を多くしたコリメータレ
ンズとして、特開昭61−173215号公報に開示さ
れた4〜6枚のレンズ構成のものが知られている。しか
しながら、この公報記載のレンズは、最も平行光束側に
負のレンズを配置した、いわゆるレトロフォーカスタイ
プのレンズであり、像面湾曲を積極的に少なくするため
の構成は有しておらず、実際に、実施例に記載されたレ
ンズの像面湾曲量は、上記課題を解決しうる満足な値と
はなっていない。
【0006】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
ので、2光源搭載型のワンチップ半導体レーザー等を用
いてマルチビーム走査を行う場合に、2光源からの各光
ビームに対して諸収差、特に像面湾曲量を極めて小さく
することができるコリメータレンズおよびこれを用いた
光走査装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるコリメー
タレンズは、平行光束側から順に、正の屈折力を有する
第1レンズと、いずれか一方が負の屈折力を有し、他方
が正の屈折力を有するレンズからなる第2レンズおよび
第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズと、負の
屈折力を有する第5レンズを配設するとともに、前記第
2レンズおよび第3レンズは接合してなり、かつ下記条
件式(1)を満足するように構成してなることを特徴と
するものである。 0.9 < |F5/FT| < 2.5・・・・(1) ここで、 F5:第5レンズの焦点距離 FT:レンズ全系の焦点距離
【0008】また、前記第1レンズを、平行光束側に凸
面を向けた凸レンズとし、前記第5レンズを、平行光束
側に凹面を向けた凹レンズとすることが好ましい。さら
に、前記第5レンズの光源側の面を平面により構成する
ことが、光源への戻り光を減少せしめ、レンズの加工コ
ストを低減させる意味からも好ましい。また、本発明に
かかる光走査装置は、上述したコリメータレンズを用い
たことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施形態に係るコリメータレンズおよび光走査装置を
実施例1〜3を用いて説明する。図1は本発明の実施形
態(実施例1に対応させたものを代表的に示す)にかか
るコリメータレンズのレンズ基本構成図、図8は図1に
示すコリメータレンズを用いた光走査装置の概略構成図
である。
【0010】本発明にかかるコリメータレンズ1は、レ
ーザビームを走査して画像の記録や表示を行うためのレ
ーザプリンタ、カラースキャナ、カラーコピー機等の光
走査装置2の光学系に用いられるものである。
【0011】この光走査装置2は、図8に示すように、
2光源搭載型のワンチップ半導体レーザ(波長790n
m)3から射出されたレーザビームをコリメータレンズ
1により平行光束に変換するとともに、スリットやシリ
ンドリカルレンズ等からなる補助光学系4を用いてポリ
ゴンミラー5の面倒れを補正し、さらに該レーザビーム
をポリゴンミラー5により偏向し、fθレンズ6により
光導電性感光ドラム7の表面に導かれて形成された微小
なビームスポットを該記録体上で走査するようになって
いる。
【0012】図1に示すように、本実施形態にかかるコ
リメータレンズ1は、平行光束側から順に、平行光束側
に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第1レンズ
1(ただし、実施例2では平行光束側に凸面を向けた
正のメニスカスレンズ)、平行光束側に強い曲率の面を
向けた両凹レンズからなる第2レンズL2(ただし、実
施例2では光源側に強い曲率の面を向けた両凹レン
ズ)、光源側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからな
る第3レンズL3(ただし、実施例2では平行光束側に
強い曲率の面を向けた両凸レンズ)、平行光束側に強い
曲率の面を向けた両凸レンズからなる第4レンズL4
および平行光束側に凹面を向け、光源側に平面を向けた
負のメニスカスレンズからなる第5レンズL5を配設し
てなる。また、上記第2レンズL2および上記第3レン
ズL3は接合レンズとして構成されている。なお、図1
中、10は半導体レーザ3のカバーガラス、Xは光軸を
示す。
【0013】また、これらのレンズは以下の条件式
(1)を満足する。 0.9 < |F5/FT| < 2.5・・・・(1) ここで、 F5:第5レンズL5の焦点距離 FT:レンズ全系の焦点距離
【0014】上記条件式(1)は、特に軸外コマ収差を
良好にするためのものである。すなわち、その下限を下
回ると軸外コマ収差を劣化させ像面湾曲が補正されても
使用に耐えうる性能を満足できなくなり、一方、その上
限を上回ると像面が補正不足となり、画角の大きい半導
体レーザーには適用することが困難となる。以上のよう
に構成されたコリメータレンズ1によれば、2光源の双
方に対して像面湾曲を含めた諸収差を良好なものとする
ことが可能である。また、第5レンズL5の光源側の面
を平面により構成することで、光源3への戻り光を減少
せしめ、レンズの加工コストを低減させることができ
る。
【0015】以下、実施例1〜3の各々について具体的
数値を用いて説明する。
【0016】<実施例1>この実施例1における各レン
ズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線(587.
56nm)における屈折率N およびアッベ数を下記表1に
示す。ただし、この表1および後述する表2、3におい
て、各記号R,D,N、νに対応させた数字は平行光束
側から順次増加するようになっている。
【0017】また、表1の下段に、この実施例1のコリ
メータレンズ1におけるレンズ系全体の焦点距離FT
よび|F5/FT|の値を示す。
【0018】
【表1】
【0019】上表から明らかなように、実施例1では条
件式(1)が満足されている。
【0020】<実施例2>この実施例2における各レン
ズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線におけ
る屈折率Nおよびアッベ数を下記表2に示す。また、表
2の下段に、この実施例2のコリメータレンズ1におけ
るレンズ系全体の焦点距離FTおよび|F5/FT|の値
を示す。
【0021】
【表2】
【0022】上表から明らかなように、実施例2では条
件式(1)が満足されている。
【0023】<実施例3>この実施例3における各レン
ズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各
レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線におけ
る屈折率Nおよびアッベ数を下記表3に示す。また、表
3の下段に、この実施例3のコリメータレンズ1におけ
るレンズ系全体の焦点距離FTおよび|F5/FT|の値
を示す。
【0024】
【表3】
【0025】上表から明らかなように、実施例3では条
件式(1)が満足されている。また、実施例1〜3にお
ける各収差図(球面収差、非点収差およびディストーシ
ョンの収差図)を各々図 2,4,6に、実施例1〜3に
おけるコマ収差の収差図を各々図 3,5,7に示す。な
お、これらの収差図においてωは半画角を示す。また、
非点収差の各収差図には、サジタル(S)像面およびタ
ンジェンシャル(T)像面に対する収差が示されてい
る。
【0026】これら図2〜7から明らかなように、上述
した各実施例によれば、諸収差を全て良好なものとする
ことができる。なお、本発明のコリメータレンズとして
は、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態
様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Rお
よびレンズ間隔(もしくはレンズ厚)Dの値を適宜変更
することが可能である。
【0027】また、本発明のコリメータレンズは、平行
光束側に配された物体の像を記録体上に結像せしめ、当
該結像位置でレーザビームを走査する目的の対物レンズ
として使用することもできる。
【0028】
【発明の効果】本発明にかかるコリメータレンズは、正
の屈折力を有する第1レンズと、いずれか一方が負の屈
折力を有し、他方が正の屈折力を有するレンズからなる
第2レンズおよび第3レンズと、正の屈折力を有する第
4レンズと、負の屈折力を有する第5レンズを配設する
とともに、上記第2レンズおよび第3レンズを接合し、
所定の条件式を満足するようにしている。したがって、
本発明にかかるコリメータレンズおよびこれを用いた光
走査装置によれば、2光源搭載型のワンチップ半導体レ
ーザー等を用いてマルチビーム走査を行う場合に、各光
源からの光ビームに対して諸収差、特に像面湾曲量を極
めて小さくすることが可能となり、マルチビーム方式を
用いた場合における、走査により形成された画像の画質
を向上させることができる。
【0029】さらに、上記第5レンズの光源側の面を平
面によって構成することにより、光源への戻り光を減少
せしめ、レンズの加工コストを低減させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜3にかかるコリメータレン
ズのレンズ基本構成を示す概略図
【図2】実施例1にかかるコリメータレンズの各収差図
(球面収差、非点収差およびディストーションの収差
図)
【図3】実施例1にかかるコリメータレンズのコマ収差
を示す収差図
【図4】実施例2にかかるコリメータレンズの各収差図
(球面収差、非点収差およびディストーションの収差
図)
【図5】実施例2にかかるコリメータレンズのコマ収差
を示す収差図
【図6】実施例3にかかるコリメータレンズの各収差図
(球面収差、非点収差およびディストーションの収差
図)
【図7】実施例3にかかるコリメータレンズのコマ収差
を示す収差図
【図8】本発明の実施例1〜3にかかるコリメータレン
ズを用いた光走査装置の概略構成図
【符号の説明】
1 〜L5 レンズ R1 〜R9 レンズ面の曲率半径 D1 〜D8 レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 1 コリメータレンズ 2 光走査装置 3 半導体レーザ(光源) 4 補助光学系 5 ポリゴンミラー 6 fθレンズ 7 光導電性感光ドラム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平行光束側から順に、正の屈折力を有す
    る第1レンズと、いずれか一方が負の屈折力を有し、他
    方が正の屈折力を有するレンズからなる第2レンズおよ
    び第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズと、負
    の屈折力を有する第5レンズを配設するとともに、前記
    第2レンズおよび第3レンズは接合してなり、かつ下記
    条件式(1)を満足するように構成してなることを特徴
    とするコリメータレンズ。 0.9 < |F5/FT| < 2.5・・・・(1) ここで、 F5:第5レンズの焦点距離 FT:レンズ全系の焦点距離
  2. 【請求項2】 前記第1レンズは、平行光束側に凸面を
    向けた凸レンズであり、前記第5レンズは、平行光束側
    に凹面を向けた凹レンズであることを特徴とする請求項
    1記載のコリメータレンズ。
  3. 【請求項3】 前記第5レンズの光源側の面を、平面に
    より構成したことを特徴とする請求項1または2記載の
    コリメータレンズ。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1項記載の
    コリメータレンズを用いたことを特徴とする光走査装
    置。
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