JP2000111793A - 結像光学系および画像形成装置 - Google Patents

結像光学系および画像形成装置

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JP2000111793A
JP2000111793A JP10278613A JP27861398A JP2000111793A JP 2000111793 A JP2000111793 A JP 2000111793A JP 10278613 A JP10278613 A JP 10278613A JP 27861398 A JP27861398 A JP 27861398A JP 2000111793 A JP2000111793 A JP 2000111793A
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lens
light source
lens group
optical system
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JP10278613A
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English (en)
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Hideki Fukunaga
秀樹 福永
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で高解像度化が可能な結像光学系および
画像形成装置を提供する。 【解決手段】 結像面側構成焦点４ｄよりレーザアレイ
１側の光学系（テレセントリック光学系）を第２レンズ
群４ｂと第３レンズ群４ｃとに分け、第３レンズ群４ｃ
とレーザアレイ１との間隙Ｄ2 を小さくすることによ
り、第３レンズ群４ｃに入射するビーム２の広がりが小
さくなり、第３レンズ群４ｃの口径が小さくなる。レー
ザアレイ１からのビーム２の主光線２ａを第２レンズ群
４ｂと第３レンズ群４ｃとの２段階で曲げ、しかも第２
レンズ群４ｂと第３レンズ群４ｃとの間隙Ｄ1 を大きく
することにより、第２レンズ群４ｂおよび第３レンズ群
４ｃでのレーザビーム２の主光線２ａの曲がりが小さく
なり、収差が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、独立に制御可能な
複数のレーザ素子を有する半導体レーザアレイを用いた
複写機やプリンター等の画像形成装置に好適な結像光学
系、およびそれを用いた画像形成装置に関し、特に、小
型で高解像度化が可能な結像光学系および画像形成装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンターや複写機等のレーザビ
ームを走査する画像形成装置では、ポリゴンミラーによ
る走査方法が一般に用いられている。しかしながら、こ
のポリゴンミラーを用いたものは機械的にミラーを回転
させるため、機械的振動や騒音を伴うとともに、ミラー
を回転させるモータの信頼性が低く、回転速度の制限か
ら高速化が困難であるという問題がある。また、各ミラ
ーの面倒れやｆθレンズの作製上の精度から、走査線密
度のばらつき、走査線の曲がり、走査密度のばらつき等
が生じ、画質を劣化させる原因となる。従って、このよ
うなポリゴンミラーを用いないレーザビームの走査方法
が望まれている。
【０００３】そこで、ポリゴンミラーを用いない走査方
法を採用した従来の画像形成装置として、例えば、特開
平１０−１６２９７号公報に示されるものがある。
【０００４】図１５は、この画像形成装置を示す。この
画像形成装置は、複数のレーザ素子１ａを直線状に配列
してなる光源としての半導体レーザアレイ１と、レーザ
素子１ａからのレーザビーム２を感光面３ａ上に結像せ
しめる拡大光学系の結像光学系４とを備えている。この
結像光学系４は、感光面３ａ側の合成焦点より光源側が
テレセントリック光学系となっており、全体が１群の結
像レンズで構成されている。これにより、Ａ４版サイズ
の短辺の画像幅２１０ｍｍにわたって１インチ当たり２
００ドットの印字密度で印字することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像形
成装置によると、テレセントリック光学系の最も光源側
に位置する入射面が光源から離れているため、テレセン
トリック光学系に入射するレーザビームが広がり、この
結果、レンズの有効径を大きくしなければならず、レン
ズが大型化するという問題がある。また、感光面側の合
成焦点とテレセントリック光学系の入射面との距離が短
いため、レーザビーム２の主光線２ａの曲がりが大きく
なり、この結果、収差が大きくなって高解像度化が図れ
ないという問題がある。このため、近年、要求されてい
るＡ３版サイズで１インチ当たり６００ドット以上の解
像度を実現できていない。
【０００６】従って、本発明の目的は、小型で高解像度
化が可能な結像光学系および画像形成装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、光源から垂直に入射する入射光を結像面に
結像させる結像光学系において、前記結像面側に配置さ
れた第１レンズ群と、前記第１レンズ群より前記光源側
に絞りを挟んで配置された第２レンズ群と、前記第２レ
ンズ群との間に第１の間隔を設け、かつ、前記光源との
間に前記第１の間隙より小なる第２の間隙を設けて配置
され、前記第２のレンズ群とともに前記絞りの中心に結
像面側合成焦点を形成する第３レンズ群とを備えたこと
を特徴とする結像光学系を提供する。上記構成によれ
ば、結像面側合成焦点より光源側の光学系（テレセント
リック光学系）を第２レンズ群と第３レンズ群とに分
け、第３レンズ群と光源との間隙を小さくすることによ
り、第３レンズ群への入射光の広がりが小さくなり、第
３レンズ群の口径が小さくなる。また、入射光の主光線
を第２レンズ群と第３レンズ群との２段階で曲げ、しか
も第２レンズ群と第３レンズ群との間隙を大きくするこ
とにより、第２レンズ群および第３レンズ群における入
射光の主光線の曲がりが小さくなり、収差が小さくな
る。
【０００８】本発明は、上記目的を達成するため、光源
から垂直に入射する入射光を複数のレンズからなるテレ
セントリック光学系を用いて結像面に結像させる結像光
学系において、前記テレセントリック光学系は、前記複
数のレンズのうち最も前記光源側の前記レンズの主点と
前記複数のレンズによって形成される結像面側合成焦点
との距離をＳ、前記光源と前記結像面側合成焦点との距
離をＬとするとき、 １＜２×Ｓ／Ｌ＜２ を満たすように構成されたことを特徴とする結像光学系
を提供する。上記構成によれば、ｆ／Ｌを大きくするこ
とにより、テレセントリック光学系の最も光源側に位置
する入射面と光源との距離が短くなり、入射面への入射
光の広がりが小さくなり、この結果、テレセントリック
光学系の口径が小さくなる。また、ｆ／Ｌを大きくする
ことにより、テレセントリック光学系の最も光源側に位
置する入射面と結像面側合成焦点との距離が長くなり、
テレセントリック光学系における入射光の主光線の曲が
りが小さくなり、この結果、収差が小さくなる。
【０００９】本発明は、上記目的を達成するため、光源
から垂直に入射する入射光を複数のレンズからなるテレ
セントリック光学系を用いて結像面に結像させる結像光
学系において、前記テレセントリック光学系は、前記複
数のレンズの各レンズにおける前記入射光の主光線の偏
角が１３度以下となるように構成されたことを特徴とす
る結像光学系を提供する。上記構成によれば、テレセン
トリック光学系を構成する複数のレンズの各レンズにお
ける入射光の主光線の偏角を１３度以下にすることによ
り、収差が小さくなる。また、これと同時に、テレセン
トリック光学系の最も光源側に位置する入射面と光源と
の距離が短くなることから、入射面への入射光の広がり
が小さくなり、テレセントリック光学系の口径が小さく
なる。
【００１０】本発明は、上記目的を達成するため、複数
のレーザ素子を有し、画像信号に基づいて前記複数のレ
ーザ素子から複数のレーザビームを平行に出射する半導
体レーザアレイと、前記複数のレーザ素子からの前記複
数のレーザビームを結像面上に結像させる結像光学系
と、前記結像面上に結像される前記複数のレーザビーム
によって露光され、前記画像信号に応じた静電潜像が形
成される感光体とを備えた画像形成装置において、前記
結像光学系は、前記結像面側に配置された第１レンズ群
と、前記第１レンズ群より前記半導体レーザアレイ側に
絞りを挟んで配置された第２レンズ群と、前記第２レン
ズ群との間に第１の間隔を設け、かつ、前記半導体レー
ザアレイとの間に前記第１の間隙より小なる第２の間隙
を設けて配置され、前記第２のレンズ群とともに前記絞
りの中心に結像面側合成焦点を形成する第３レンズ群と
を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。上
記構成によれば、結像面側合成焦点より半導体レーザア
レイ側の光学系（テレセントリック光学系）を第２レン
ズ群と第３レンズ群とに分け、第３レンズ群と半導体レ
ーザアレイとの間隙を小さくすることにより、第３レン
ズ群へのレーザビームの広がりが小さくなり、第３レン
ズ群の口径が小さくなる。また、レーザビームの主光線
を第２レンズ群と第３レンズ群との２段階で曲げ、しか
も第２レンズ群と第３レンズ群との間隙を大きくするこ
とにより、第２レンズ群および第３レンズ群での主光線
の曲がりが小さくなり、収差が小さくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の第１
の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す。
なお、同図において、Ｘは主走査方向、Ｙは副走査方
向、Ｚは光軸方向を示す。この画像形成装置は、縮小側
像面に配置され、複数のレーザ素子１ａを有し、各レー
ザ素子１ａから複数のレーザビーム２を平行に同時に独
立して出射可能な半導体レーザアレイ１と、後述するド
ラム駆動回路５によって回転する感光体ドラム３と、半
導体レーザアレイ１の各レーザ素子１ａから平行に出射
された複数のレーザビーム２を感光体ドラム３上に結像
させる拡大光学系の結像光学系４と、感光体ドラム３を
回転駆動するとともに、感光体ドラム３の回転に同期し
たタイミング信号を出力するドラム駆動回路５と、画像
信号を記憶した画像メモリ６と、画像メモリ６から画像
信号を読み出し、その画像信号を処理して記録パターン
に応じた記録信号を出力する信号処理回路７と、信号処
理回路７からの記録信号を入力して半導体レーザアレイ
１を駆動するレーザ駆動回路８と、ドラム駆動回路５か
らのタイミング信号に同期してレーザ駆動回路８に制御
信号を出力してレーザ駆動回路８による駆動を制御する
制御回路９とを具備している。
【００１２】図３は、半導体レーザアレイ１を示す。半
導体レーザアレイ１は、複数のレーザ素子１ａを主走査
方向Ｘおよび副走査方向Ｙに２次元状に配列している。
本実施の形態では、主走査方向Ｘに細長い５０×０．１
ｍｍの領域に、主走査方向ＸにピッチＰｘ＝３６μｍで
１４００個、副走査方向Ｙに対しθ＝１４°方向に副走
査方向ＹのピッチＰｙ＝９μｍで１２個、合計１６８０
０個のレーザ素子１ａを配列している。
【００１３】また、この画像形成装置は、図示は省略す
るが、感光体ドラム３の周囲に帯電器，現像器，転写器
等の画像形成手段を設け、転写器の前段には、転写器に
記録用紙を供給する給紙部を設け、転写器の後段には、
記録用紙に転写されたトナー像を定着する定着器、およ
びトナー像が定着された記録用紙を排紙する排紙部等を
設けている。
【００１４】図４は、第１の実施の形態に係る結像光学
系４を示す。この結像光学系４は、感光体ドラム３側
（拡大側Ｂ）に配置され、レーザアレイ１からのレーザ
ビーム２に対して結像作用を有する第１レンズ群４ａ
と、第１レンズ群４ａより半導体レーザアレイ１側（縮
小側Ａ）に結像面側合成焦点４ｄを挟んで配置され、レ
ーザアレイ１からのレーザビーム２に対して集光作用お
よび結像作用を有する第２レンズ群４ｂと、第２レンズ
群４ｂとの間に第１の間隔（ｄ18）Ｄ1 を設け、かつ、
レーザアレイ１との間に第１の間隙Ｄ1 より小なる第２
の間隙Ｄ2 を設けて配置され、アレイ１からのレーザビ
ーム２に対して集光作用および結像作用を有し、第２の
レンズ群４ｂとともに結像面側合成焦点４ｄを形成する
第３レンズ群４ｃと、結像面側合成焦点４ｄの位置に配
置され、散乱光等の不要光を遮光する絞り４ｅとを備え
る。
【００１５】第２レンズ群４ｂおよび第３レンズ群４ｃ
は、テレセントリック光学系を構成し、また、２＜Ｄ1
／Ｄ2 の関係を満たすように構成されている。なお、
「第１の間隔」Ｄ1 は、第２レンズ群４ｂの最も縮小側
Ａに位置した面から第３レンズ群４ｃの最も拡大側Ｂに
位置した面までの距離であり、この距離はテレセントリ
ック光学系を構成するレンズの間隙の最大値を意味す
る。「第２の間隙」Ｄ2 は、第３レンズ群４ｃの最も縮
小側Ａに位置した面から縮小側像面までの距離であり、
この距離はテレセントリック光学系を構成するレンズの
間隙の２番目に大きい値を意味する。また、本明細書に
おいて「レンズ群」には、レンズが複数の場合のみなら
ず、１つの場合も含まれる。
【００１６】第１レンズ群４ａは、拡大側Ｂに配置さ
れ、縮小側Ａに凹面を向けた負のパワーを有する第１レ
ンズ４０と、第１レンズ４０の縮小側Ａに配置され、拡
大側Ｂに凸面を向けた正のパワーを有する第２レンズ４
１と、第２レンズ４１の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａ
に凹面を向けた負のパワーを有する第３レンズ４２と、
第３レンズ４２の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａに凹面
を向けた負のパワーを有する第４レンズ４３と、第４レ
ンズ４３の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａに凸面を向け
た正のパワーを有する第５レンズ４４と、第５レンズ４
４の縮小側Ａに配置され、拡大側Ｂに凹面を向けた負の
パワーを有する第６レンズ４５とから構成されている。
【００１７】第２レンズ群４ｂは、拡大側Ｂに配置さ
れ、拡大側Ｂに凹面を向けた第７レンズ４６と、第７レ
ンズ４６の縮小側Ａに接合され、縮小側Ａに凸面を向け
た第８レンズ４７と、第８レンズ４７の縮小側Ａに配置
され、拡大側Ｂに凸面を向けた正のパワーを有する第９
レンズ４８とから構成されている。
【００１８】第３レンズ群４ｃは、拡大側Ｂに凸面を向
けた正のパワーを有する第１０レンズ４９から構成され
ている。
【００１９】次に、本装置の動作を説明する。信号処理
回路７は、画像メモリ６から画像信号を読み出し、その
画像信号を処理して記録パターンに応じた記録信号をレ
ーザ駆動回路８に出力する。ドラム駆動回路５は、感光
体ドラム３を一定の回転速度で回転駆動するとともに、
感光体ドラム３の回転に同期したタイミング信号を制御
回路９に出力する。制御回路９は、ドラム駆動回路５か
らのタイミング信号に同期してレーザ駆動回路８に制御
信号を出力する。レーザ駆動回路８は、制御回路９から
の制御信号に基づいて信号処理回路７からの記録信号を
入力して半導体レーザアレイ１を駆動する。半導体レー
ザアレイ１は、各レーザ素子１ａから複数のレーザビー
ム２を光軸方向Ｚに平行に出射する。半導体レーザアレ
イ１から出射された複数のレーザビーム２は、結像光学
系４に入射する。結像光学系４に入射した各レーザビー
ム２は、主光線２ａが第３レンズ群４ｃの集光作用によ
って曲げられ、さらに第２レンズ群４ｂの集光作用によ
って曲げられ、結像面側合成焦点４ｄに集光するととも
に、第３レンズ群４ｃ、第２レンズ群４ｂおよび第１レ
ンズ群４ａの結像作用によって感光体ドラム３上に結像
される。感光体ドラム３上には、画像信号に応じた静電
潜像が形成される。その後、感光体ドラム３上の静電潜
像は、現像器によってトナー現像され、そのトナー像
は、給紙部から給紙された記録用紙に転写器によって転
写され、さらに定着器によって定着され、排紙部に排紙
される。このようにして記録用紙上に高画質な画像が形
成される。
【００２０】上述した第１の実施の形態の画像形成装置
によれば、テレセントリック光学系を第２レンズ群４ｂ
と第３レンズ群４ｃとに分け、第３レンズ群４ｃを半導
体レーザアレイ１に近づけているので、第３レンズ群４
ｃに入射するレーザビーム２の広がりが小さくなり、こ
の結果、第３レンズ群４ｃの口径を小さくでき、小型化
が可能になる。また、レーザアレイ１からのレーザビー
ム２の主光線２ａを第２レンズ群４ｂと第３レンズ群４
ｃとの２段階で曲げ、しかも第２レンズ群４ｂと第３レ
ンズ群４ｃとの間隙Ｄ1 を大きくしているので、第２レ
ンズ群４ｂおよび第３レンズ群４ｃでのレーザビーム２
の主光線２ａの曲がりが小さくなり、この結果、収差が
小さくなり、大きな画面サイズで高解像度化が可能にな
る。例えば、Ａ３版サイズで１インチ当たり２８００ド
ット以上の高解像度化が可能になる。
【００２１】図５は、第２の実施の形態に係る結像光学
系４を示す。この結像光学系４は、第１の実施の形態と
同様に、第１レンズ群４ａと、第２レンズ群４ｂと、第
３レンズ群４ｃと、結像面側合成焦点４ｄの位置に配置
された絞り４ｅとを備える。
【００２２】第１レンズ群４ａは、拡大側Ｂに配置さ
れ、縮小側Ａに凹面を向けた負のパワーを有する第１レ
ンズ４０と、第１レンズ４０の縮小側Ａに配置され、拡
大側Ｂに凸面を向けた正のパワーを有する第２レンズ４
１と、第２レンズ４１の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａ
に凹面を向けた負のパワーを有する第３レンズ４２と、
第３レンズ４２の縮小側Ａに配置され、拡大側Ｂに凸面
を向けた正のパワーを有する第４レンズ４３と、第４レ
ンズ４３の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａに凹面を向け
た負のパワーを有する第５レンズ４４とから構成されて
いる。
【００２３】第２レンズ群４ｂは、拡大側Ｂに配置さ
れ、拡大側Ｂに凹面を向けた第６レンズ４５と、第６レ
ンズ４５の縮小側Ａに接合され、拡大側Ｂに凸面を向け
た第７レンズ４６と、第７レンズ４６の縮小側Ａに配置
され、縮小側Ａに凸面を向けた正のパワーを有する第８
レンズ４７と、第８レンズ４７の縮小側Ａに配置され、
縮小側Ａに凸面を向けた正のパワーを有する第９レンズ
４８とから構成されている。
【００２４】第３レンズ群４ｃは、拡大側Ｂに凸面を向
けた正のパワーを有する第１０レンズ４９から構成され
ている。
【００２５】図６は、第３の実施の形態に係る結像光学
系４を示す。この結像光学系４は、第１の実施の形態と
同様に、第１レンズ群４ａと、第２レンズ群４ｂと、第
３レンズ群４ｃと、結像面側合成焦点４ｄの位置に配置
された絞り４ｅとを備える。
【００２６】第１レンズ群４ａは、拡大側Ｂに配置さ
れ、拡大側Ｂに凸面を向けた正のパワーを有する第１レ
ンズ４０と、第１レンズ４０の縮小側Ａに配置され、縮
小側Ａに凹面を向けた負のパワーを有する第２レンズ４
１と、第２レンズ４１の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａ
に凹面を向けた負のパワーを有する第３レンズ４２と、
第３レンズ４２の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａに凹面
を向けた負のパワーを有する第４レンズ４３と、第４レ
ンズ４３の縮小側Ａに配置され、縮小側Ａに凸面を向け
た正のパワーを有する第５レンズ４４と、第５レンズ４
４の縮小側Ａに配置され、拡大側Ｂに凹面を向けた負の
パワーを有する第６レンズ４５とから構成されている。
【００２７】第２レンズ群４ｂは、拡大側Ｂに配置さ
れ、拡大側Ｂに凹面を向けた第７レンズ４６と、第７レ
ンズ４６の縮小側Ａに接合され、縮小側Ａに凸面を向け
た第８レンズ４７と、第８レンズ４７の縮小側Ａに配置
され、拡大側Ｂに凸面を向けた正のパワーを有する第９
レンズ４８とから構成されている。
【００２８】第３レンズ群３ｃは、拡大側Ｂに凸面を向
けた正のパワーを有する第１０レンズ４９から構成され
ている。
【００２９】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る
画像形成装置の概略の構成を示す。この第４の実施の形
態は、第１の実施の形態において、テレセントリック光
学系を構成する複数のレンズのうち最も縮小側Ｂのレン
ズの主点（レンズの焦点距離の基準位置であり、光線が
一点で曲げられると考えたときの位置）と結像面側合成
焦点４ｄとの距離をＳ、レーザアレイ１と結像面側合成
焦点４ｄとの距離をＬとするとき、 １＜２×Ｓ／Ｌ＜２ を満たすようにテレセントリック光学系を構成したもの
である。この第４の実施の形態によれば、Ｓ／Ｌを大き
くすることにより、テレセントリック光学系の最も縮小
側Ａに位置する入射面とレーザアレイ１との距離が短く
なり、入射面へのレーザビーム２の広がりが小さくな
り、この結果、テレセントリック光学系の口径が小さく
なり、小型化が可能になる。また、Ｓ／Ｌを大きくする
ことにより、テレセントリック光学系の最も縮小側Ａに
位置する入射面と結像面側合成焦点４ｄとの距離が長く
なり、テレセントリック光学系におけるレーザビーム２
の主光線２ａの曲がりが小さくなり、この結果、収差が
小さくなり、高解像度化が可能になる。更に、設計時の
公差を大きくとることができる。なお、テレセントリッ
ク光学系は、上記１＜２×Ｓ／Ｌ＜２の関係を満たすな
ら、１つのレンズ群から構成されてもよく、３つ以上の
レンズ群から構成されてもよい。
【００３０】図８は、本発明の第５の実施の形態に係る
画像形成装置の概略の構成を示す。この第５の実施の形
態は、第１の実施の形態において、第２レンズ群４ｂお
よび第３レンズ群４ｃを、テレセントリック光学系を構
成する各レンズにおけるレーザビーム２の主光線２ａの
偏角（レンズの前後での角度差）Δθが１３度以下とな
るように構成したものである。この第５の実施の形態に
よれば、収差が小さくなるので、高解像度化が可能にな
る。また、テレセントリック光学系の最も光源側に位置
する入射面とレーザアレイ１との距離が短くなることか
ら、入射面へのレーザビーム２の広がりが小さくなり、
テレセントリック光学系の口径が小さくなり、小型化が
可能になる。なお、テレセントリック光学系は、レーザ
ビーム２の主光線２ａの偏角が１３度以下の条件を満た
すなら、１つのレンズ群から構成されてもよく、３つ以
上のレンズ群から構成されてもよい。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的数値を
挙げて説明する。 ＜実施例１＞表１は、図４に示す第１の実施の形態に対
応する実施例１の結像光学系４のレンズデータを示す。
【表１】
【００３２】表１において、ｒi はｉ番目の面のレンズ
の曲率半径を示し、ｄi は各レンズの面間隔、およびレ
ンズ面と絞りの間隔を示している。また、ｎj はｄ線に
おける各レンズの屈折率で、νj はアッベ数を示してい
る。
【００３３】上記レンズデータを有する結像光学系の有
効焦点距離ｆ、拡大側倍率Ｍ、像高ＩＭＨ、物体側開口
数ＮＡＯは、以下の通りそれぞれ設定されている。 ｆ＝７０ｍｍ、Ｍ＝６、ＩＭＨ＝１５０ｍｍ、ＮＡＯ＝
０．１６９ また、第１の間隙Ｄ1 ＝８５．１５４ｍｍ、第２の間隙
Ｄ2 ＝４１．１１４ｍｍ、第１０レンズ４９の厚さＴ＝
７．７７６ｍｍに設定され、Ｄ1 ／Ｄ2 ＝２．０７とな
っている。また、第３レンズ群４ｃの主点から結像面側
合成焦点までの距離Ｓは１２８ｍｍ、レーザアレイ１と
結像面側合成焦点４ｄとの距離Ｌは１７０ｍｍに設定さ
れ、２×Ｓ／Ｌ＝１．５０になっている。また、テレセ
ントリック光学系を構成する第７レンズ４６、第８レン
ズ４７、第９レンズ４８、第１０レンズ４９におけるレ
ーザビーム２の主光線２ａの偏角Δθは、それぞれ−
４．５°、４．６°、−４．９°、−１１．６°であ
る。なお、偏角Δθの符号は、レンズの右から入射する
光線が左に通過するとき、時計回りの方向を正、半時計
回りの方向を負とする。以下の実施例において同じ。
【００３４】図９(a) ，(b) ，(c) 、および図１０は、
上記のように構成された結像光学系の拡大側像面におけ
る球面収差、非点収差、歪曲収差、および像高０ｍｍ、
１０５ｍｍ、１５０ｍｍにおける横収差をそれぞれ示
す。これは、半導体レーザアレイ１の基準波長である７
８０ｎｍについてのものである。
【００３５】＜実施例２＞表２は、図５に示す第２の実
施の形態に対応する実施例２の結像光学系のレンズデー
タを示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】上記レンズデータを有する結像光学系の有
効焦点距離ｆ、拡大側倍率Ｍ、像高ＩＭＨ、物体側開口
数ＮＡＯは以下の通りそれぞれ設定されている。 ｆ＝７０ｍｍ、Ｍ＝６、ＩＭＨ＝１５０ｍｍ、ＮＡＯ＝
０．１６９ また、第１の間隙Ｄ1 ＝７７．６０６ｍｍ、第２の間隙
Ｄ2 ＝２９．９６５ｍｍ、第１０レンズ４９の厚さＴ＝
２０．０００ｍｍに設定され、Ｄ1 ／Ｄ2 ＝２．５９と
なっている。また、第３レンズ群４ｃの主点から結像面
側合成焦点までの距離Ｓは１３４ｍｍ、レーザアレイ１
と結像面側合成焦点４ｄとの距離Ｌは１８０ｍｍに設定
され、２×Ｓ／Ｌ＝１．４９になっている。また、テレ
セントリック光学系を構成する第６レンズ４５、第７レ
ンズ４６、第８レンズ４７、第９レンズ４８、第１０レ
ンズ４９におけるレーザビーム２の主光線２ａの偏角Δ
θは、それぞれ２．３、５．２°、−７．１°、−１
１．２°、−６．６°である。
【００３８】図１１(a) ，(b) ，(c) 、および図１２
は、上記のように構成された結像光学系の拡大側像面に
おける球面収差、非点収差、歪曲収差、および像高０ｍ
ｍ、１０５ｍｍ、１５０ｍｍにおける横収差をそれぞれ
示す。
【００３９】＜実施例３＞表３は、図６に示す第３の実
施の形態に対応する実施例３の結像光学系のレンズデー
タを示す。
【表３】
【００４０】上記レンズデータを有する結像光学系の有
効焦点距離ｆ、拡大側倍率Ｍ、像高ＩＭＨ、物体側開口
数ＮＡＯは以下の通りそれぞれ設定されている。 ｆ＝７０ｍｍ、Ｍ＝６、ＩＭＨ＝１５０ｍｍ、ＮＡＯ＝
０．１６９ また、第１の間隙Ｄ1 ＝８５．７５８ｍｍ、第２の間隙
Ｄ2 ＝２９．９７７ｍｍ、第１０レンズ４９の厚さＴ＝
２０．０００ｍｍに設定され、Ｄ1 ／Ｄ2 ＝２．８６と
なっている。また、第３レンズ群４ｃの主点から結像面
側合成焦点までの距離Ｓは１５０ｍｍ、レーザアレイ１
と結像面側合成焦点４ｄとの距離Ｌは１９６ｍｍに設定
され、２×Ｓ／Ｌ＝１．５３になっている。また、テレ
セントリック光学系を構成する第７レンズ４６、第８レ
ンズ４７、第９レンズ４８、第１０レンズ４９における
レーザビーム２の主光線２ａの偏角Δθは、それぞれ−
３．１°、３．８°、７．０°、９．０°である。
【００４１】図１３(a) ，(b) ，(c) 、および図１４
は、上記のように構成された結像光学系の拡大側像面に
おける球面収差、非点収差、歪曲収差、および像高０ｍ
ｍ、１０５ｍｍ、１５０ｍｍにおける横収差をそれぞれ
示す。
【００４２】なお、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されず、種々に変形実施が可能である。例え
ば、第３レンズ群４ｃは、接合されていない複数のレン
ズから構成してもよく、複数のレンズを接合してなる接
合レンズから構成してもよく、複数のレンズを接合して
なる接合レンズ、および接合レンズから離間して設けら
れたレンズから構成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結像面側合成焦点より光源側のテレセントリック光学系
の最も光源側に位置する入射面と光源との間隙を小さく
しているので、テレセントリック光学系への入射光の広
がりが小さくなり、この結果、テレセントリック光学系
の口径を小さくでき、小型化が可能になる。また、テレ
セントリック光学系の最も光源側に位置する入射面と結
像面側合成焦点との距離を長くしているので、テレセン
トリック光学系を構成する複数のレンズの各レンズにお
ける入射光の主光線の曲がりが小さくなり、この結果、
収差が小さくなり、高解像度化が可能になる。更に、設
計時の公差を大きくとることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
を示すＹＺ面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
を示すＸＺ面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体レーザアレイの
正面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る結像光学系の断面図で
ある。
【図５】第２の実施の形態に係る結像光学系の断面図で
ある。
【図６】第３の実施の形態に係る結像光学系の断面図で
ある。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置
を示すＸＺ面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置
を示すＸＺ面図である。
【図９】本発明の実施例１における諸収差図であり、
(a) は球面収差図、(b) は非点収差図、(c) は歪曲収差
図である。
【図１０】本発明の実施例１における横収差図である。
【図１１】本発明の実施例２における諸収差図であり、
(a) は球面収差図、(b) は非点収差図、(c) は歪曲収差
図である。
【図１２】本発明の実施例２における横収差図である。
【図１３】本発明の実施例３における諸収差図であり、
(a) は球面収差図、(b) は非点収差図、(c) は歪曲収差
図である。
【図１４】本発明の実施例３における横収差図である。
【図１５】従来の画像形成装置の図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザアレイ １ａ レーザ素子 ２ レーザビーム ２ａ 主光線 ３ 感光体ドラム ４ 結像光学系 ４ａ 第１レンズ群 ４ｂ 第２レンズ群 ４ｃ 第３レンズ群 ４ｄ 結像面側合成焦点 ４ｅ 絞り ５ ドラム駆動回路 ６ 画像メモリ ７ 信号処理回路 ８ レーザ駆動回路 ９ 制御回路 ４０ 第１レンズ ４１ 第２レンズ ４２ 第３レンズ ４３ 第４レンズ ４４ 第５レンズ ４５ 第６レンズ ４６ 第７レンズ ４７ 第８レンズ ４８ 第９レンズ ４９ 第１０レンズ Ａ 縮小側 Ｂ 拡大側 Ｄ1 第１の間隔 Ｄ2 第２の間隙 Ｌ 半導体レーザアレイと結像面側合成焦点との距離 Ｐｘ 主走査方向のピッチ Ｐｙ 副走査方向のピッチ Ｓ 第３レンズ群の主点と結像面側合成焦点との距離 Ｔ 厚さ Ｘ 主走査方向 Ｙ 副走査方向 Ｚ 光軸方向 Δθ 偏角

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源から垂直に入射する入射光を結像面に
    結像させる結像光学系において、 前記結像面側に配置された第１レンズ群と、 前記第１レンズ群より前記光源側に絞りを挟んで配置さ
    れた第２レンズ群と、 前記第２レンズ群との間に第１の間隔を設け、かつ、前
    記光源との間に前記第１の間隙より小なる第２の間隙を
    設けて配置され、前記第２のレンズ群とともに前記絞り
    の中心に結像面側合成焦点を形成する第３レンズ群とを
    備えたことを特徴とする結像光学系。
  2. 【請求項２】前記第１レンズ群は、前記入射光に対して
    結像作用し、 前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は、前記入射
    光に対して集光作用および結像作用を有する構成の請求
    項１記載の結像光学系。
  3. 【請求項３】前記第２レンズ群および前記第３レンズ群
    は、前記第１の間隙をＤ1 、前記第２の間隙をＤ2 とす
    るとき、 ２＜Ｄ1 ／Ｄ2 を満たすように構成された請求項１記載の結像光学系。
  4. 【請求項４】前記第３レンズ群は、光軸方向の長さが前
    記第１の間隙より小なる構成の請求項１記載の結像光学
    系。
  5. 【請求項５】前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、お
    よび前記第３レンズ群は、拡大光学系を構成した請求項
    １記載の結像光学系。
  6. 【請求項６】前記第３レンズ群は、１つのレンズから構
    成された請求項１記載の結像光学系。
  7. 【請求項７】前記第３レンズ群は、複数のレンズを接合
    してなる接合レンズから構成された請求項１記載の結像
    光学系。
  8. 【請求項８】前記第３レンズ群は、複数のレンズを接合
    してなる接合レンズ、および前記接合レンズから離間し
    て設けられたレンズから構成された請求項１記載の結像
    光学系。
  9. 【請求項９】前記第１レンズ群は、前記結像面側に配置
    され、前記光源側に凹面を向けた負のパワーを有する第
    １レンズと、前記第１レンズの前記光源側に配置され、
    前記結像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第２レ
    ンズと、前記第２レンズの前記光源側に配置され、前記
    光源側に凹面を向けた負のパワーを有する第３レンズ
    と、前記第３レンズの前記光源側に配置され、前記光源
    側に凹面を向けた負のパワーを有する第４レンズと、前
    記第４レンズの前記光源側に配置され、前記光源側に凸
    面を向けた正のパワーを有する第５レンズと、前記第５
    レンズの前記光源側に配置され、前記結像面側に凹面を
    向けた負のパワーを有する第６レンズとを備え、 前記第２レンズ群は、前記結像面側に配置され、前記結
    像面側に凹面を向けた第７レンズと、前記第７レンズの
    前記光源側に接合され、前記光源側に凸面を向けた第８
    レンズと、前記第８レンズの前記光源側に配置され、前
    記結像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第９レン
    ズとを備え、 前記第３レンズ群は、前記結像面側に凸面を向けた正の
    パワーを有する第１０レンズを備えた構成の請求項１記
    載の結像光学系。
  10. 【請求項１０】前記第１レンズ群は、前記結像面側に配
    置され、前記光源側に凹面を向けた負のパワーを有する
    第１レンズと、前記第１レンズの前記光源側に配置さ
    れ、前記結像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第
    ２レンズと、前記第２レンズの前記光源側に配置され、
    前記光源側に凹面を向けた負のパワーを有する第３レン
    ズと、前記第３レンズの前記光源側に配置され、前記結
    像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第４レンズ
    と、前記第４レンズの前記光源側に配置され、前記光源
    側に凹面を向けた負のパワーを有する第５レンズとを備
    え、 前記第２レンズ群は、前記結像面側に配置され、前記結
    像面側に凹面を向けた第６レンズと、前記第６レンズの
    前記光源側に接合され、前記結像面側に凸面を向けた第
    ７レンズと、前記第７レンズの前記光源側に配置され、
    前記光源側に凸面を向けた正のパワーを有する第８レン
    ズと、前記第８レンズの前記光源側に配置され、前記光
    源側に凸面を向けた正のパワーを有する第９レンズとを
    備え、 前記第３レンズは、前記結像面側に凸面を向けた正のパ
    ワーを有する第１０レンズを備えた構成の請求項１記載
    の結像光学系。
  11. 【請求項１１】前記第１レンズ群は、前記結像面側に配
    置され、前記結像面側に凸面を向けた正のパワーを有す
    る第１レンズと、前記第１レンズの前記光源側に配置さ
    れ、前記光源側に凹面を向けた負のパワーを有する第２
    レンズと、前記第２レンズの前記光源側に配置され、前
    記光源側に凹面を向けた負のパワーを有する第３レンズ
    と、前記第３レンズの前記光源側に配置され、前記光源
    側に凹面を向けた負のパワーを有する第４レンズと、前
    記第４レンズの前記光源側に配置され、前記光源側に凸
    面を向けた正のパワーを有する第５レンズと、前記第５
    レンズの前記光源側に配置され、前記結像面側に凹面を
    向けた負のパワーを有する第６レンズとを備え、 前記第２レンズ群は、前記結像面側に配置され、前記結
    像面側に凹面を向けた第７レンズと、前記第７レンズの
    前記光源側に接合され、前記光源側に凸面を向けた第８
    レンズと、前記第８レンズの前記光源側に配置され、前
    記結像面側に凸面を向けた正のパワーを有する第９レン
    ズとを備え、 前記第３レンズ群は、前記結像面側に凸面を向けた正の
    パワーを有する第１０レンズを備えた構成の請求項１記
    載の結像光学系。
  12. 【請求項１２】光源から垂直に入射する入射光を複数の
    レンズからなるテレセントリック光学系を用いて結像面
    に結像させる結像光学系において、 前記テレセントリック光学系は、前記複数のレンズのう
    ち最も前記光源側の前記レンズの主点と前記複数のレン
    ズによって形成される結像面側合成焦点との距離をＳ、
    前記光源と前記結像面側合成焦点との距離をＬとすると
    き、 １＜２×Ｓ／Ｌ＜２ を満たすように構成されたことを特徴とする結像光学
    系。
  13. 【請求項１３】光源から垂直に入射する入射光を複数の
    レンズからなるテレセントリック光学系を用いて結像面
    に結像させる結像光学系において、 前記テレセントリック光学系は、前記複数のレンズの各
    レンズにおける前記入射光の主光線の偏角が１３度以下
    となるように構成されたことを特徴とする結像光学系。
  14. 【請求項１４】複数のレーザ素子を有し、画像信号に基
    づいて前記複数のレーザ素子から複数のレーザビームを
    平行に出射する半導体レーザアレイと、前記複数のレー
    ザ素子からの前記複数のレーザビームを結像面上に結像
    させる結像光学系と、前記結像面上に結像される前記複
    数のレーザビームによって露光され、前記画像信号に応
    じた静電潜像が形成される感光体とを備えた画像形成装
    置において、 前記結像光学系は、前記結像面側に配置された第１レン
    ズ群と、前記第１レンズ群より前記半導体レーザアレイ
    側に絞りを挟んで配置された第２レンズ群と、前記第２
    レンズ群との間に第１の間隔を設け、かつ、前記半導体
    レーザアレイとの間に前記第１の間隙より小なる第２の
    間隙を設けて配置され、前記第２のレンズ群とともに前
    記絞りの中心に結像面側合成焦点を形成する第３レンズ
    群とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
  15. 【請求項１５】前記第１レンズ群は、前記複数のレーザ
    ビームに対して結像作用を有し、 前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は、前記複数
    のレーザビームに対して集光作用および結像作用を有す
    る構成の請求項１４記載の画像形成装置。
  16. 【請求項１６】前記半導体レーザアレイは、前記複数の
    レーザ素子を主走査方向と副走査方向の２次元状に配置
    した構成の請求項１４記載の画像形成装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001188167A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Sekinosu Kk プロジェクション用レンズ装置
US7276720B2 (en) 2004-07-19 2007-10-02 Helicos Biosciences Corporation Apparatus and methods for analyzing samples
US20060012793A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-19 Helicos Biosciences Corporation Apparatus and methods for analyzing samples
US20070070349A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Helicos Biosciences Corporation Optical train and method for TIRF single molecule detection and analysis
US20060286566A1 (en) * 2005-02-03 2006-12-21 Helicos Biosciences Corporation Detecting apparent mutations in nucleic acid sequences

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2380210A (en) * 1943-12-14 1945-07-10 Eastman Kodak Co Telecentric lens system
US3565511A (en) * 1969-04-23 1971-02-23 Baus Optics Inc Telecentric lens system for providing an image with the principal rays parallel to the optical axis and normal to the focal plane
US4571603A (en) * 1981-11-03 1986-02-18 Texas Instruments Incorporated Deformable mirror electrostatic printer
JPS62215915A (ja) * 1986-03-18 1987-09-22 Mitsutoyo Mfg Corp テレセントリツク照明光学系
JP2566405B2 (ja) * 1987-04-03 1996-12-25 旭光学工業株式会社 ｆ・θレンズ
JPS63316817A (ja) * 1987-06-19 1988-12-26 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 変倍可能なテレセントリック結像光学系
US5026145A (en) * 1987-09-24 1991-06-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Exposure apparatus
JP2550814B2 (ja) * 1991-10-16 1996-11-06 キヤノン株式会社 投影光学装置
US5625495A (en) * 1994-12-07 1997-04-29 U.S. Precision Lens Inc. Telecentric lens systems for forming an image of an object composed of pixels
JPH1016297A (ja) 1996-07-02 1998-01-20 Fuji Photo Optical Co Ltd レーザプリンタ装置
US5914818A (en) * 1996-11-29 1999-06-22 Texas Instruments Incorporated Offset projection lens for use with reflective spatial light modulators
JPH10239584A (ja) * 1997-02-25 1998-09-11 Fuji Photo Optical Co Ltd テレセントリックな投影レンズ
JP2000039555A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Photo Optical Co Ltd 投影レンズ
JP2000039556A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Photo Optical Co Ltd 投影レンズ

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