JP2000121976A - 走査結像レンズおよび光走査装置 - Google Patents
走査結像レンズおよび光走査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ｆθ特性に優れ、光スポット径の変動が極めて
小さく、且つ、光源の波長変動の影響を良好に軽減した
走査結像レンズを実現する。 【構成】第１群５〜第５群９による５群５枚構成であ
り、第２群と第４群のアッべ数：νd2，νd4、偏向の起
点から第１群の入射側レンズ面までの光軸上の距離：Ｄ
0、第１群の肉厚および屈折率：Ｄ1，Ｎ1、第１群と第
２群との空気間隔：Ｄ2、第１群の焦点距離：ｆ1、第２
群の偏向器側の曲率半径：Ｒ3，第４群の被走査面側の
主走査方向の曲率半径：Ｒ8X 、偏向の起点から第４群
までの距離：ＤA1、第５群の副走査対応方向における焦
点距離：ｆs5、第５群と被走査面の光軸上の距離：Ｄbf
が条件 （１） １．０＜νd4／νd2 （２） −１．５＜R3/{D0・f1/(f1-D0)+D1/N1+D2}＜
−０．９ （３） −１．３＜Ｒ8X／ＤA1＜−０．９ （４） １．０＜ｆs5／Ｄbf＜３．０ を満足する
小さく、且つ、光源の波長変動の影響を良好に軽減した
走査結像レンズを実現する。 【構成】第１群５〜第５群９による５群５枚構成であ
り、第２群と第４群のアッべ数：νd2，νd4、偏向の起
点から第１群の入射側レンズ面までの光軸上の距離：Ｄ
0、第１群の肉厚および屈折率：Ｄ1，Ｎ1、第１群と第
２群との空気間隔：Ｄ2、第１群の焦点距離：ｆ1、第２
群の偏向器側の曲率半径：Ｒ3，第４群の被走査面側の
主走査方向の曲率半径：Ｒ8X 、偏向の起点から第４群
までの距離：ＤA1、第５群の副走査対応方向における焦
点距離：ｆs5、第５群と被走査面の光軸上の距離：Ｄbf
が条件 （１） １．０＜νd4／νd2 （２） −１．５＜R3/{D0・f1/(f1-D0)+D1/N1+D2}＜
−０．９ （３） −１．３＜Ｒ8X／ＤA1＜−０．９ （４） １．０＜ｆs5／Ｄbf＜３．０ を満足する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は走査結像レンズお
よび光走査装置に関する。
よび光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光源装置から放射される光束を光偏向器
により等角速度的に偏向させ、偏向された光束を走査結
像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光させ
て光走査を行う光走査装置は、従来から、デジタル複写
装置や光プリンタに関連して、広く知られている。光走
査装置において、光源装置から被走査面に到る光路を光
学系の光軸に沿って直線的に展開した仮想的な直線光路
を想定し、この直線光路上で主走査方向に平行的に対応
する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に平行的に
対応する方向を「副走査対応方向」と呼ぶ。走査結像レ
ンズに入射する光束は、光偏向器により等角速度的に偏
向されているから、被走査面の光走査を等速的に行うた
めには、走査結像レンズが光スポットの移動速度を等速
化する機能を持たねばならない。この機能を「ｆθ機
能」と呼ぶ。光偏向器は、回転多面鏡等、等速回転する
偏向反射面により光束を反射させて光束の偏向を行うも
のが一般的であるが、偏向反射面に所謂「面倒れ」があ
ると、光スポットの集光位置が被走査面上で副走査方向
に変動して「走査線のピッチむら」を生じる。これを防
止するため、光源装置からの光束を主走査対応方向に長
い線像に結像させ、線像の結像位置近傍に偏向反射面を
配して光束を偏向させ、走査結像レンズが、副走査対応
方向に関し、線像の結像位置と被走査面とを「幾何光学
的に共役関係」とする機能（以下「面倒れ補正機能」と
呼ぶ）を持つようにすることが広く知られている。ま
た、高密度の光走査では主走査線上を移動する光スポッ
トの径が像高によって大きく変動しないことが必須であ
るが、このためには主・副走査方向の像面湾曲が良好に
補正され、且つ集光性が高いことが要求される。光走査
装置の光源としては、一般に半導体レーザが使用される
が、周知のように、半導体レーザには温度変化に伴う
「波長とび」とよばれる発光波長変動がある。走査結像
レンズは、単一波長の光束に対して用いられるので、通
常は色収差の補正がなされていない。このため、上記波
長とびが発生すると、軸外色収差の影響で光スポットの
像高位置が設計上の位置からずれたり、軸上色収差の影
響で偏向光束の集光位置が設計上の位置が被走査面から
ずれて光スポット径が大きくなったりして、高密度の光
走査では、書き込まれる画像の品質を著しく劣化させる
原因となる。近来、光走査の、よりいっそうの高密度化
が意図され、ｆθ機能や面倒れ補正機能、像面湾曲補正
に対する条件も、より厳しいものになりつつある。一方
において、走査結像レンズは近来、レンズ枚数を可及的
に少数化してコンパクト化を図ることが行われている
が、小数枚のレンズ構成で、高密度光走査に適合しうる
ようなｆθ機能や面倒れ補正、像面湾曲の良好な補正を
実現しようとすると、レンズ面に特殊な非球面の使用が
必要となり、走査結像レンズの製造コストが高くなりが
ちである。また、レンズ枚数が１枚や２枚では、色収差
の補正が難しく、上述の波長とびの問題に対処すること
が困難である。
により等角速度的に偏向させ、偏向された光束を走査結
像レンズにより被走査面上に光スポットとして集光させ
て光走査を行う光走査装置は、従来から、デジタル複写
装置や光プリンタに関連して、広く知られている。光走
査装置において、光源装置から被走査面に到る光路を光
学系の光軸に沿って直線的に展開した仮想的な直線光路
を想定し、この直線光路上で主走査方向に平行的に対応
する方向を「主走査対応方向」、副走査方向に平行的に
対応する方向を「副走査対応方向」と呼ぶ。走査結像レ
ンズに入射する光束は、光偏向器により等角速度的に偏
向されているから、被走査面の光走査を等速的に行うた
めには、走査結像レンズが光スポットの移動速度を等速
化する機能を持たねばならない。この機能を「ｆθ機
能」と呼ぶ。光偏向器は、回転多面鏡等、等速回転する
偏向反射面により光束を反射させて光束の偏向を行うも
のが一般的であるが、偏向反射面に所謂「面倒れ」があ
ると、光スポットの集光位置が被走査面上で副走査方向
に変動して「走査線のピッチむら」を生じる。これを防
止するため、光源装置からの光束を主走査対応方向に長
い線像に結像させ、線像の結像位置近傍に偏向反射面を
配して光束を偏向させ、走査結像レンズが、副走査対応
方向に関し、線像の結像位置と被走査面とを「幾何光学
的に共役関係」とする機能（以下「面倒れ補正機能」と
呼ぶ）を持つようにすることが広く知られている。ま
た、高密度の光走査では主走査線上を移動する光スポッ
トの径が像高によって大きく変動しないことが必須であ
るが、このためには主・副走査方向の像面湾曲が良好に
補正され、且つ集光性が高いことが要求される。光走査
装置の光源としては、一般に半導体レーザが使用される
が、周知のように、半導体レーザには温度変化に伴う
「波長とび」とよばれる発光波長変動がある。走査結像
レンズは、単一波長の光束に対して用いられるので、通
常は色収差の補正がなされていない。このため、上記波
長とびが発生すると、軸外色収差の影響で光スポットの
像高位置が設計上の位置からずれたり、軸上色収差の影
響で偏向光束の集光位置が設計上の位置が被走査面から
ずれて光スポット径が大きくなったりして、高密度の光
走査では、書き込まれる画像の品質を著しく劣化させる
原因となる。近来、光走査の、よりいっそうの高密度化
が意図され、ｆθ機能や面倒れ補正機能、像面湾曲補正
に対する条件も、より厳しいものになりつつある。一方
において、走査結像レンズは近来、レンズ枚数を可及的
に少数化してコンパクト化を図ることが行われている
が、小数枚のレンズ構成で、高密度光走査に適合しうる
ようなｆθ機能や面倒れ補正、像面湾曲の良好な補正を
実現しようとすると、レンズ面に特殊な非球面の使用が
必要となり、走査結像レンズの製造コストが高くなりが
ちである。また、レンズ枚数が１枚や２枚では、色収差
の補正が難しく、上述の波長とびの問題に対処すること
が困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、ｆθ特性
に優れ、光スポット径の変動が極めて小さく、且つ、光
源の波長とびの影響を良好に軽減できる走査結像レンズ
の実現を課題とする。この発明はまた、光走査装置に上
記走査結像レンズを使用することにより、高密度の光走
査に適した良好な光走査を実現することを他の課題とす
る。
に優れ、光スポット径の変動が極めて小さく、且つ、光
源の波長とびの影響を良好に軽減できる走査結像レンズ
の実現を課題とする。この発明はまた、光走査装置に上
記走査結像レンズを使用することにより、高密度の光走
査に適した良好な光走査を実現することを他の課題とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の走査結像レン
ズは「主走査対応方向に長い線像に結像され、線像の結
像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速
度的に偏向された光束を、被走査面上に光スポットとし
て集光させ、被走査面の等速的な光走査を行うための結
像光学系」であって、主走査対応方向に関してｆθ機能
を持つと共に、副走査対応方向に関して線像の結像位置
と被走査面とを幾何光学的な共役関係とする機能を持
つ。図１に例示するように、走査結像レンズは、光偏向
器３による偏向の起点から被走査面１０側へ向かって順
次、第１群５，第２群６，第３群７，第４群８，第５群
９を配してなる。上記「偏向の起点」は、光スポットの
像高が０のときの「走査結像レンズの光軸と偏向反射面
との交点」を言い、線像は設計上は偏向の起点の近傍に
結像される。第１群５は、正の屈折力を持つ「球面単レ
ンズ」である。第２群６は、シリンダ−面を有し、副走
査対応方向（図面に直行する方向）に「より強い負の屈
折力」を持つアナモフィックなレンズである。第３群７
は、偏向の起点側に凹面を向けた「球面単レンズ」の正
のメニスカスレンズである。第４群８は、副走査対応方
向に「より強い正の屈折力」をもつト−リック面を有す
るアナモフィックなレンズである。即ち、上記トーリッ
ク面は、主・副走査対応方向とも、正の屈折力を持つ
が、主走査対応方向の正の屈折力に比して、副走査対応
方向の正の屈折力は「より強い」のである。第５群９
は、副走査対応方向にのみ正のパワ−を持つシリンダレ
ンズである。従って全体は５群５枚構成である。
ズは「主走査対応方向に長い線像に結像され、線像の結
像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速
度的に偏向された光束を、被走査面上に光スポットとし
て集光させ、被走査面の等速的な光走査を行うための結
像光学系」であって、主走査対応方向に関してｆθ機能
を持つと共に、副走査対応方向に関して線像の結像位置
と被走査面とを幾何光学的な共役関係とする機能を持
つ。図１に例示するように、走査結像レンズは、光偏向
器３による偏向の起点から被走査面１０側へ向かって順
次、第１群５，第２群６，第３群７，第４群８，第５群
９を配してなる。上記「偏向の起点」は、光スポットの
像高が０のときの「走査結像レンズの光軸と偏向反射面
との交点」を言い、線像は設計上は偏向の起点の近傍に
結像される。第１群５は、正の屈折力を持つ「球面単レ
ンズ」である。第２群６は、シリンダ−面を有し、副走
査対応方向（図面に直行する方向）に「より強い負の屈
折力」を持つアナモフィックなレンズである。第３群７
は、偏向の起点側に凹面を向けた「球面単レンズ」の正
のメニスカスレンズである。第４群８は、副走査対応方
向に「より強い正の屈折力」をもつト−リック面を有す
るアナモフィックなレンズである。即ち、上記トーリッ
ク面は、主・副走査対応方向とも、正の屈折力を持つ
が、主走査対応方向の正の屈折力に比して、副走査対応
方向の正の屈折力は「より強い」のである。第５群９
は、副走査対応方向にのみ正のパワ−を持つシリンダレ
ンズである。従って全体は５群５枚構成である。
【０００５】第２群と第４群のアッべ数をνd2，νd4、
偏向の起点から第１群の入射側レンズ面までの光軸上の
距離をＤ0 、第１群の肉厚および屈折率をＤ1および
Ｎ1、第１群と第２群との空気間隔をＤ2、第１群の焦点
距離をｆ1、第２群の偏向器側の曲率半径をＲ3 、第４
群の被走査面側の主走査方向の曲率半径をＲ8X、偏向の
起点から第４群までの距離をＤA1、第５群の副走査対応
方向における焦点距離をｆs5、第５群と被走査面の光軸
上の距離をＤbfとするとき、これらは条件 （１） １．０＜νd4／νd2 （２） −１．５＜R3/{D0・f1/(f1-D0)+D1/N1+D2}＜−０．９ （３） −１．３＜Ｒ8X／ＤA1＜−０．９ （４） １．０＜ｆs5／Ｄbf＜３．０ を満足する（請求項１）。
偏向の起点から第１群の入射側レンズ面までの光軸上の
距離をＤ0 、第１群の肉厚および屈折率をＤ1および
Ｎ1、第１群と第２群との空気間隔をＤ2、第１群の焦点
距離をｆ1、第２群の偏向器側の曲率半径をＲ3 、第４
群の被走査面側の主走査方向の曲率半径をＲ8X、偏向の
起点から第４群までの距離をＤA1、第５群の副走査対応
方向における焦点距離をｆs5、第５群と被走査面の光軸
上の距離をＤbfとするとき、これらは条件 （１） １．０＜νd4／νd2 （２） −１．５＜R3/{D0・f1/(f1-D0)+D1/N1+D2}＜−０．９ （３） −１．３＜Ｒ8X／ＤA1＜−０．９ （４） １．０＜ｆs5／Ｄbf＜３．０ を満足する（請求項１）。
【０００６】この請求項１記載の走査結像レンズにおい
て、第２群は「凹面の球面を偏向反射面側に有し、副走
査対応方向にのみパワ−を持つ凹面のシリンダ面を被走
査面側に持つレンズ」であることができる（請求項
２）。また、請求項１または２記載の走査結像レンズに
おいて、第４群は「副走査対応方向の曲率が主走査対応
方向の曲率よりも強い、正の屈折力のト−リック面と、
平面とで形成されたアナモフィックなレンズ」であるこ
とができる（請求項３）。上記請求項１〜３の任意の１
に記載の走査結像レンズは、そのレンズ面として共軸非
球面を含むこともできるが、「共軸非球面を含まない」
で走査結像レンズを構成することもできる（請求項
４）。請求項４の場合、走査結像レンズは、球面、シリ
ンダ面、トーリック面という「単純な面のみ」により構
成されるので、個々のレンズの製造が容易である。そし
て、後述の実施例の収差図に見られるように、このよう
に共軸非球面を用いることなく、単純な面のみで構成す
るにも拘らず、この発明の走査結像レンズは極めて良好
な性能が実現されるのである。
て、第２群は「凹面の球面を偏向反射面側に有し、副走
査対応方向にのみパワ−を持つ凹面のシリンダ面を被走
査面側に持つレンズ」であることができる（請求項
２）。また、請求項１または２記載の走査結像レンズに
おいて、第４群は「副走査対応方向の曲率が主走査対応
方向の曲率よりも強い、正の屈折力のト−リック面と、
平面とで形成されたアナモフィックなレンズ」であるこ
とができる（請求項３）。上記請求項１〜３の任意の１
に記載の走査結像レンズは、そのレンズ面として共軸非
球面を含むこともできるが、「共軸非球面を含まない」
で走査結像レンズを構成することもできる（請求項
４）。請求項４の場合、走査結像レンズは、球面、シリ
ンダ面、トーリック面という「単純な面のみ」により構
成されるので、個々のレンズの製造が容易である。そし
て、後述の実施例の収差図に見られるように、このよう
に共軸非球面を用いることなく、単純な面のみで構成す
るにも拘らず、この発明の走査結像レンズは極めて良好
な性能が実現されるのである。
【０００７】この発明の光走査装置は「半導体レーザを
光源とする光源装置から放射される実質的な平行光束
を、線像結像光学系により副走査対応方向に集束させて
主走査対応方向に長い線像として結像させ、線像の結像
位置近傍に偏向反射面を有する光偏向器により等角速度
的的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより、被
走査面上に光スポットとして集光して上記被走査面を等
速的に光走査する光走査装置」であって、走査結像レン
ズとして、上記請求項１または２または３または４記載
の走査結像レンズを用いることを特徴とする（請求項
５）。この場合において、光源装置に使用される光源と
しての半導体レーザは、基準発光波長が７８０ｎｍのも
のであることができる（請求項６）。光偏向器として
は、回転多面鏡や回転単面鏡、回転２面鏡等を用いるこ
とができる。
光源とする光源装置から放射される実質的な平行光束
を、線像結像光学系により副走査対応方向に集束させて
主走査対応方向に長い線像として結像させ、線像の結像
位置近傍に偏向反射面を有する光偏向器により等角速度
的的に偏向させ、偏向光束を走査結像レンズにより、被
走査面上に光スポットとして集光して上記被走査面を等
速的に光走査する光走査装置」であって、走査結像レン
ズとして、上記請求項１または２または３または４記載
の走査結像レンズを用いることを特徴とする（請求項
５）。この場合において、光源装置に使用される光源と
しての半導体レーザは、基準発光波長が７８０ｎｍのも
のであることができる（請求項６）。光偏向器として
は、回転多面鏡や回転単面鏡、回転２面鏡等を用いるこ
とができる。
【０００８】上記の条件（１）〜（４）につき説明す
る。条件（１）は、半導体レ−ザを光源とする場合のよ
うに、光源の発光波長が温度変化等で変動しても、光ス
ポット位置が変動しないように色収差を補正するための
条件である。条件（２）および（３）は、光スポット径
を小さくするため、結像性能（集光性）を良くするため
の条件で、下限を越えるとコマ収差がアンダ−に発生
し、上限を越えるとコマ収差がオ−バ−に発生する。条
件（４）は、特に副走査方向の光スポット径の変動を小
さく抑えるため、副走査方向の像面湾曲を良好に補正す
るための条件である。即ち、パラメ−タ：ｆs5／Ｄbfが
下限値：１を超えて小さくなると、有効光走査領域の両
端部で、副走査方向の光スポット径が小さくなり、結像
性能も悪化する。また、上記パラメ−タが上限値：３を
超えて大きくなると副走査対応方向の像面湾曲が悪化す
る。
る。条件（１）は、半導体レ−ザを光源とする場合のよ
うに、光源の発光波長が温度変化等で変動しても、光ス
ポット位置が変動しないように色収差を補正するための
条件である。条件（２）および（３）は、光スポット径
を小さくするため、結像性能（集光性）を良くするため
の条件で、下限を越えるとコマ収差がアンダ−に発生
し、上限を越えるとコマ収差がオ−バ−に発生する。条
件（４）は、特に副走査方向の光スポット径の変動を小
さく抑えるため、副走査方向の像面湾曲を良好に補正す
るための条件である。即ち、パラメ−タ：ｆs5／Ｄbfが
下限値：１を超えて小さくなると、有効光走査領域の両
端部で、副走査方向の光スポット径が小さくなり、結像
性能も悪化する。また、上記パラメ−タが上限値：３を
超えて大きくなると副走査対応方向の像面湾曲が悪化す
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の光走査装置の
実施の１形態を示している。半導体レーザを光源とする
光源装置１からは実質的な平行光束が放射され、この平
行光束は、シリンダレンズ２の作用により、副走査対応
方向（図面に直交する方向）にのみ収束され、光偏向器
である回転多面鏡３の偏向反射面４の位置近傍に、主走
査対応方向に長い線像として結像する。偏向反射面４に
より反射された反射光束は、主走査対応方向に関しては
平行光束として、副走査対応方向に関しては発散性の光
束として、走査結像レンズに入射する。走査結像レンズ
は、第１群５、第２群６、第３群７、第４群８、第５群
９を、偏向反射面４側から被走査面１０側へ、上記順序
に配してなり、上記反射光束を被走査面１０上に光スポ
ットとして集光する。このため、走査結像レンズは副走
査対応方向に関しては、偏向反射面４の近傍の位置と被
走査面１０の位置とを、幾何光学的な共役関係に結び付
ける。従って、副走査対応方向に関しては、光スポット
は、上記線像を物点とし、該線像の像を被走査面上に結
像させるので、偏向反射面に面倒れがあっても、光スポ
ットは副走査対応方向へは実質的に変動せず、面倒れが
補正される。回転多面鏡３が等速回転すると、被走査面
１０上の光スポットは主走査方向に移動して光走査を行
う。このとき光スポットの移動速度は、走査結像レンズ
のｆθ機能により等速度化される。走査結像レンズとし
て、以下の実施例のレンズを用いることにより、良好な
ｆθ特性、像面湾曲、集光性、色収差補正等が実現さ
れ、良好な光走査を実現することができる。
実施の１形態を示している。半導体レーザを光源とする
光源装置１からは実質的な平行光束が放射され、この平
行光束は、シリンダレンズ２の作用により、副走査対応
方向（図面に直交する方向）にのみ収束され、光偏向器
である回転多面鏡３の偏向反射面４の位置近傍に、主走
査対応方向に長い線像として結像する。偏向反射面４に
より反射された反射光束は、主走査対応方向に関しては
平行光束として、副走査対応方向に関しては発散性の光
束として、走査結像レンズに入射する。走査結像レンズ
は、第１群５、第２群６、第３群７、第４群８、第５群
９を、偏向反射面４側から被走査面１０側へ、上記順序
に配してなり、上記反射光束を被走査面１０上に光スポ
ットとして集光する。このため、走査結像レンズは副走
査対応方向に関しては、偏向反射面４の近傍の位置と被
走査面１０の位置とを、幾何光学的な共役関係に結び付
ける。従って、副走査対応方向に関しては、光スポット
は、上記線像を物点とし、該線像の像を被走査面上に結
像させるので、偏向反射面に面倒れがあっても、光スポ
ットは副走査対応方向へは実質的に変動せず、面倒れが
補正される。回転多面鏡３が等速回転すると、被走査面
１０上の光スポットは主走査方向に移動して光走査を行
う。このとき光スポットの移動速度は、走査結像レンズ
のｆθ機能により等速度化される。走査結像レンズとし
て、以下の実施例のレンズを用いることにより、良好な
ｆθ特性、像面湾曲、集光性、色収差補正等が実現さ
れ、良好な光走査を実現することができる。
【００１０】
【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。図１にお
いて、図の面は、回転多面鏡３により理想的に偏向され
た偏向光束の主光線が描く面と合致しており、この面を
「偏向面」と呼ぶ。走査結像レンズの光軸を含み、上記
偏向面に直交する面を「偏向直交面」と呼ぶ。図１にお
いて、Ｒxi（ｉ＝１〜１０）は偏向反射面４の側から数
えて第ｉ番目のレンズ面の偏向面内の曲率半径（上記レ
ンズ面の主走査対応方向の曲率半径）、Ｒyi（ｉ＝１〜
１０）は、上記第ｉ番目のレンズ面の偏向直交面内にお
ける曲率半径（上記レンズ面の副走査対応方向の曲率半
径）を表す。また、Ｄi（ｉ＝０，１〜９）において、
Ｄ0は、光スポットの像高が０のとき、偏向反射面４か
ら第１群５の偏向反射面側レンズ面に到る光軸上の距
離、Ｄ1〜Ｄ9は、偏向反射面４の側から数えて、第ｉ番
目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上面間距離、Ｄ10は
第５群９の被走査面１０側のレンズ面と被走査面１０と
の間の光軸上の距離、即ち「Ｄbf」を表す。また、Ｎj
（ｊ＝１〜５）とνdj（ｊ＝１〜５）は、偏向反射面４
の側から数えて第ｊ番目のレンズの、波長：７８０ｎｍ
の光に対する屈折率と「ｄ線での分散値（アッべ数）」
を表している。
いて、図の面は、回転多面鏡３により理想的に偏向され
た偏向光束の主光線が描く面と合致しており、この面を
「偏向面」と呼ぶ。走査結像レンズの光軸を含み、上記
偏向面に直交する面を「偏向直交面」と呼ぶ。図１にお
いて、Ｒxi（ｉ＝１〜１０）は偏向反射面４の側から数
えて第ｉ番目のレンズ面の偏向面内の曲率半径（上記レ
ンズ面の主走査対応方向の曲率半径）、Ｒyi（ｉ＝１〜
１０）は、上記第ｉ番目のレンズ面の偏向直交面内にお
ける曲率半径（上記レンズ面の副走査対応方向の曲率半
径）を表す。また、Ｄi（ｉ＝０，１〜９）において、
Ｄ0は、光スポットの像高が０のとき、偏向反射面４か
ら第１群５の偏向反射面側レンズ面に到る光軸上の距
離、Ｄ1〜Ｄ9は、偏向反射面４の側から数えて、第ｉ番
目と第ｉ＋１番目のレンズ面の光軸上面間距離、Ｄ10は
第５群９の被走査面１０側のレンズ面と被走査面１０と
の間の光軸上の距離、即ち「Ｄbf」を表す。また、Ｎj
（ｊ＝１〜５）とνdj（ｊ＝１〜５）は、偏向反射面４
の側から数えて第ｊ番目のレンズの、波長：７８０ｎｍ
の光に対する屈折率と「ｄ線での分散値（アッべ数）」
を表している。
【００１１】「ｆｍ」及び「ｆｓ」は、それぞれ、走査
結像レンズ全系の主走査対応方向及び副走査対応方向に
おける合成焦点距離を表し、２θは偏向角を表す。Ｋ
１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４はそれぞれ、条件式（１），
（２），（３），（４）における各パラメータの値を表
す。全ての実施例は、図１の如き光学配置で設計されて
いる。回転多面鏡４の偏向反射面数は６で、内接円半径
は３７．５ｍｍ、光源装置側１から偏向反射面４への入
射する光束の方向と走査結像レンズ光軸との成す角αは
６０度である。また、シリンダレンズ２の副走査対応方
向の焦点距離は２１１．２８ｍｍであり、焦点位置を偏
向の起点の近傍にして配備される。光源装置に用いられ
る光源としての半導体レーザは、基準発光波長が７８０
ｎｍのものである。上記ｆｍは１００に規格化されてい
る。
結像レンズ全系の主走査対応方向及び副走査対応方向に
おける合成焦点距離を表し、２θは偏向角を表す。Ｋ
１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４はそれぞれ、条件式（１），
（２），（３），（４）における各パラメータの値を表
す。全ての実施例は、図１の如き光学配置で設計されて
いる。回転多面鏡４の偏向反射面数は６で、内接円半径
は３７．５ｍｍ、光源装置側１から偏向反射面４への入
射する光束の方向と走査結像レンズ光軸との成す角αは
６０度である。また、シリンダレンズ２の副走査対応方
向の焦点距離は２１１．２８ｍｍであり、焦点位置を偏
向の起点の近傍にして配備される。光源装置に用いられ
る光源としての半導体レーザは、基準発光波長が７８０
ｎｍのものである。上記ｆｍは１００に規格化されてい
る。
【００１２】 実施例１ ｆｍ＝１００，ｆｓ＝−４８．７０３，２θ＝５１．０度 ｉ Ｒxi Ｒyi Ｄｉ ｊ Ｎj νdj ０ 16.872 １ 172.727 172.727 1.787 １ 1.51118 64.2 ２ ∞ ∞ 3.036 ３ -27.909 -27.909 2.082 ２ 1.78564 25.5 ４ ∞ 33.136 1.945 ５ -108.909 -108.909 4.095 ３ 1.51118 64.2 ６ -33.818 -33.818 0.596 ７ ∞ ∞ 6.856 ４ 1.79267 46.5 ８ -42.273 -15.898 100.714 ９ ∞ 19.636 1.818 ５ 1.51118 64.2 10 ∞ ∞ 18.182 条件式のパラメータの値： Ｋ１＝ １．８２４ Ｋ２＝−１．２７０ Ｋ３＝−１．１３４ Ｋ４＝ ２．１１３ 。
【００１３】 実施例２ ｆｍ＝１００，ｆｓ＝−４８．０３６，２θ＝５１．０度 ｉ Ｒxi Ｒyi Ｄｉ ｊ Ｎj νdj ０ 16.353 １ 132.127 132.127 1.600 １ 1.51118 64.2 ２ ∞ ∞ 2.973 ３ -26.582 -26.582 1.965 ２ 1.78564 25.5 ４ ∞ 30.727 2.445 ５ -84.705 -84.705 3.985 ３ 1.61134 63.4 ６ -34.539 -34.539 0.947 ７ ∞ ∞ 7.080 ４ 1.74524 52.3 ８ -40.300 -15.260 102.425 ９ ∞ 19.636 1.818 ５ 1.51118 64.2 10 ∞ ∞ 18.182 条件式のパラメータの値： Ｋ１＝ ２．０５１ Ｋ２＝−１．２３７ Ｋ３＝−１．０７９ Ｋ４＝ ２．１１３ 。
【００１４】 実施例３ ｆｍ＝１００，ｆｓ＝−５２．０３８，２θ＝５１．０度 ｉ Ｒxi Ｒyi Ｄｉ ｊ Ｎj νdj ０ 16.351 １ 123.636 123.636 1.735 １ 1.51118 64.2 ２ ∞ ∞ 2.931 ３ -26.636 -26.636 1.718 ２ 1.78564 25.5 ４ ∞ 29.054 2.724 ５ -87.272 -87.272 4.135 ３ 1.61134 63.4 ６ -34.364 -34.364 ０．７１６ ７ ∞ ∞ 7.260 ４ 1.72005 54.7 ８ -40.182 -14.898 102.227 ９ ∞ 19.636 1.818 ５ 1.51118 64.2 10 ∞ ∞ 18.182 条件式のパラメータの値： Ｋ１＝ ２．１４５ Ｋ２＝−１．２３２ Ｋ３＝−１．０７０ Ｋ４＝ ２．１１３ 。
【００１５】 実施例４ ｆｍ＝１００，ｆｓ＝−４９．９１３，２θ＝５１．０度 ｉ Ｒxi Ｒyi Ｄｉ ｊ Ｎj νdj ０ 16.356 １ 136.364 136.364 1.782 １ 1.51118 64.2 ２ ∞ ∞ 2.960 ３ -26.964 -26.964 1.938 ２ 1.78564 25.5 ４ ∞ 30.673 2.347 ５ -83.636 -83.636 3.960 ３ 1.61134 63.4 ６ -34.927 -34.927 0.991 ７ ∞ ∞ 7.151 ４ 1.76702 49.6 ８ -40.909 -15.505 102.046 ９ ∞ 19.636 1.818 ５ 1.51118 64.2 10 ∞ ∞ 18.182 条件式のパラメータの値： Ｋ１＝ １．９４５ Ｋ２＝−１．２５０ Ｋ３＝−１．０９１ Ｋ４＝ ２．１１３ 。
【００１６】 実施例５ ｆｍ＝１００，ｆｓ＝−４４．７２３，２θ＝５１．０度 ｉ Ｒxi Ｒyi Ｄｉ ｊ Ｎj νdj ０ 16.909 １ 216.673 216.673 1.503 １ 1.51118 64.2 ２ -4622.896 -4622.896 3.091 ３ -24.575 -24.575 1.823 ２ 1.67500 31.2 ４ ∞ 33.227 2.199 ５ -79.586 -79.586 3.917 ３ 1.51118 64.2 ６ -32.477 -32.477 0.391 ７ ∞ ∞ 6.905 ４ 1.79267 46.5 ８ -40.905 -16.124 101.645 ９ ∞ 19.636 1.818 ５ 1.51118 64.2 10 ∞ ∞ 18.182 条件式のパラメータの値： Ｋ１＝ １．４９０ Ｋ２＝−１．１３１ Ｋ３＝−１．１１３ Ｋ４＝ ２．１１３ 。
【００１７】図２〜図６に順次、実施例１〜５に関する
像面湾曲（実線は副走査対応方向、一点鎖線は主走査対
応方向）、ｆθ特性、主走査方向のコマ収差および球面
収差の図を示す。コマ収差と球面収差の図において、Ｗ
Ｌ１＝７８０ｎｍ（基準発光波長），ＷＬ２＝７７０ｎ
ｍ，ＷＬ３＝７９０ｎｍをＷＬ１に対して表記し、倍率
および軸上色収差を表している。即ち、温度変動等によ
り光源における波長とびの範囲を±１０ｎｍと想定して
いる。上記「１００に規格化されたｆｍ」の具体的な値
は、全実施例において５５０ｍｍである。
像面湾曲（実線は副走査対応方向、一点鎖線は主走査対
応方向）、ｆθ特性、主走査方向のコマ収差および球面
収差の図を示す。コマ収差と球面収差の図において、Ｗ
Ｌ１＝７８０ｎｍ（基準発光波長），ＷＬ２＝７７０ｎ
ｍ，ＷＬ３＝７９０ｎｍをＷＬ１に対して表記し、倍率
および軸上色収差を表している。即ち、温度変動等によ
り光源における波長とびの範囲を±１０ｎｍと想定して
いる。上記「１００に規格化されたｆｍ」の具体的な値
は、全実施例において５５０ｍｍである。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な走査結像レンズと光走査装置を実現できる。こ
の発明の走査結像レンズは、各実施例に示されたよう
に、主・副走査方向の像面湾曲、ｆθ特性、集光性（コ
マ収差）が何れも極めて良好であり、色収差も良好に補
正可能である。また光スポット径の変動が極めて少ない
ので高密度光走査への適用が可能である。請求項４記載
の走査結像レンズは、複雑な「共軸非球面」を含まずに
構成でき、容易且つ低コストで製造できる。そしてこの
発明の光走査装置は、上記走査結像レンズを使用するこ
とにより、光源における波長とびの影響を有効に軽減・
防止しつつ、良好な光走査が可能である。
ば新規な走査結像レンズと光走査装置を実現できる。こ
の発明の走査結像レンズは、各実施例に示されたよう
に、主・副走査方向の像面湾曲、ｆθ特性、集光性（コ
マ収差）が何れも極めて良好であり、色収差も良好に補
正可能である。また光スポット径の変動が極めて少ない
ので高密度光走査への適用が可能である。請求項４記載
の走査結像レンズは、複雑な「共軸非球面」を含まずに
構成でき、容易且つ低コストで製造できる。そしてこの
発明の光走査装置は、上記走査結像レンズを使用するこ
とにより、光源における波長とびの影響を有効に軽減・
防止しつつ、良好な光走査が可能である。
【図１】この発明の走査結像レンズ及び、この走査結像
レンズを用いた光走査装置の実施の１形態を示す図であ
る。
レンズを用いた光走査装置の実施の１形態を示す図であ
る。
【図２】実施例１に関する像面湾曲・ｆθ特性・コマ収
差・球面収差を示す図である。
差・球面収差を示す図である。
【図３】実施例２に関する像面湾曲・ｆθ特性・コマ収
差・球面収差を示す図である。
差・球面収差を示す図である。
【図４】実施例３に関する像面湾曲・ｆθ特性・コマ収
差・球面収差を示す図である。
差・球面収差を示す図である。
【図５】実施例４に関する像面湾曲・ｆθ特性・コマ収
差・球面収差を示す図である。
差・球面収差を示す図である。
【図６】実施例５に関する像面湾曲・ｆθ特性・コマ収
差・球面収差を示す図である。
差・球面収差を示す図である。
１ 光源装置 ２ シリンダレンズ ３ 光偏向器 ４ 偏向反射面 ５ 第１群 ６ 第２群 ７ 第３群 ８ 第４群 ９ 第５群 １０ 被走査面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H045 CA04 CA34 CA65 CA67 2H087 KA19 LA22 PA04 PA05 PA17 PB04 PB05 QA02 QA05 QA07 QA13 QA14 QA22 QA25 QA33 QA41 QA45 QA46 RA07 RA08 RA42 9A001 HZ24 JZ35 KK16
Claims (6)
- 【請求項１】主走査対応方向に長い線像に結像され、上
記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を持つ光偏向器に
より等角速度的に偏向された光束を被走査面上に光スポ
ットとして集光させ、被走査面の等速的な光走査を行う
ための結像光学系であって、 主走査対応方向に関してｆθ機能を持つと共に、副走査
対応方向に関して線像の結像位置と被走査面とを幾何光
学的な共役関係とする機能を持ち、上記偏向の起点から
被走査面側へ向かって順次、第１〜第５群を配してな
り、 第１群は、正の屈折力を持つ球面単レンズ、 第２群は、シリンダ面を有し、副走査対応方向により強
い負の屈折力を持つアナモフィックなレンズ、 第３群は、上記偏向の起点側に凹面を向けた球面単レン
ズの正のメニスカスレンズ、 第４群は、副走査対応方向により強い正の屈折力のト−
リック面を有するアナモフィックなレンズ、 第５群は、副走査対応方向にのみ正のパワ−を有するシ
リンダレンズであることを特徴とする５群５枚構成であ
り、 第２群と第４群のアッべ数をνd2，νd4、上記偏向の起
点から第１群の入射側レンズ面までの光軸上の距離をＤ
0 、第１群の肉厚および屈折率をＤ1およびＮ1、第１群
と第２群との空気間隔をＤ2、第１群の焦点距離をｆ1、
第２群の偏向器側の曲率半径をＲ3、第４群の被走査面
側の主走査方向の曲率半径をＲ8X 、上記偏向の起点か
ら第４群までの距離をＤA1、第５群の副走査対応方向に
おける焦点距離をｆs5、第５群と被走査面の光軸上の距
離をＤbfとするとき、これらが条件 （１） １．０＜νd4／νd2 （２） −１．５＜R3/{D0・f1/(f1-D0)+D1/N1+D2}＜−０．９ （３） −１．３＜Ｒ8X／ＤA1＜−０．９ （４） １．０＜ｆs5／Ｄbf＜３．０ を満足することを特徴とする走査結像レンズ。 - 【請求項２】請求項１記載の走査結像レンズにおいて、 第２群が、凹面の球面を偏向反射面側に有し、副走査対
応方向にのみパワ−を持つ凹面のシリンダ面を被走査面
側に持つレンズであることを特徴とする走査結像レン
ズ。 - 【請求項３】請求項１または２記載の走査結像レンズに
おいて、 第４群が、副走査対応方向の曲率が主走査対応方向の曲
率よりも強い、正の屈折力のト−リック面と、平面とで
形成されたアナモフィックなレンズであることを特徴と
する走査結像レンズ。 - 【請求項４】請求項１または２または３記載の走査結像
レンズにおいて、 共軸非球面を含まないことを特徴とする走査結像レン
ズ。 - 【請求項５】半導体レーザを光源とする光源装置から放
射される実質的な平行光束を、線像結像光学系により副
走査対応方向に集束させて主走査対応方向に長い線像と
して結像させ、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を
有する光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束
を走査結像レンズにより、被走査面上に光スポットとし
て集光して上記被走査面を等速的に光走査する光走査装
置において、 走査結像レンズとして、請求項１または２または３また
は４記載の走査結像レンズを用いることを特徴とする光
走査装置。 - 【請求項６】請求項５記載の光走査装置において、 光源装置に使用される光源としての半導体レーザは、基
準発光波長が７８０ｎｍのものであることを特徴とする
光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28815398A JP2000121976A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 走査結像レンズおよび光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28815398A JP2000121976A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 走査結像レンズおよび光走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121976A true JP2000121976A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17726500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28815398A Pending JP2000121976A (ja) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | 走査結像レンズおよび光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006064996A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Ricoh Printing Systems Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
| WO2019082850A1 (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-02 | 株式会社ニコン | パターン描画装置 |
-
1998
- 1998-10-09 JP JP28815398A patent/JP2000121976A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006064996A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Ricoh Printing Systems Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP4543829B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2010-09-15 | リコープリンティングシステムズ株式会社 | 光走査装置および画像形成装置 |
| WO2019082850A1 (ja) * | 2017-10-25 | 2019-05-02 | 株式会社ニコン | パターン描画装置 |
| KR20200078542A (ko) * | 2017-10-25 | 2020-07-01 | 가부시키가이샤 니콘 | 패턴 묘화 장치 |
| JPWO2019082850A1 (ja) * | 2017-10-25 | 2020-12-03 | 株式会社ニコン | パターン描画装置 |
| JP7111108B2 (ja) | 2017-10-25 | 2022-08-02 | 株式会社ニコン | パターン描画装置 |
| TWI776978B (zh) * | 2017-10-25 | 2022-09-11 | 日商尼康股份有限公司 | 圖案描繪裝置 |
| KR102667683B1 (ko) | 2017-10-25 | 2024-05-22 | 가부시키가이샤 니콘 | 패턴 묘화 장치 |
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