JP2001083462A - 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Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】平行光束側から順に、正、正または負、正の２
枚構成のレンズからなり、少なくとも１面を回折光学面
とすることで、２枚のレンズ構成で、ＮＡ＝０．２５〜
０．３を確保しつつ、軸外収差を半画角で２度程度まで
良好に補正し、半導体レーザのモードホッピングによる
発振波長変動にも良好に対応する。 【構成】 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、コ
ピー機等の光走査装置の光学系に用いられるものであ
る。その構成は、平行光束側から順に、平行光束側に凹
面を向けた正または負の屈折力を有する第１レンズＬ１
と、光源側の面が凸面であり正の屈折力を有する第２レ
ンズＬ２を配設してなる２群２枚構成のレンズ系であ
る。また、少なくとも一つのレンズ面が回折光学面（Ｄ
ＯＥ面）とされてなる。
枚構成のレンズからなり、少なくとも１面を回折光学面
とすることで、２枚のレンズ構成で、ＮＡ＝０．２５〜
０．３を確保しつつ、軸外収差を半画角で２度程度まで
良好に補正し、半導体レーザのモードホッピングによる
発振波長変動にも良好に対応する。 【構成】 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、コ
ピー機等の光走査装置の光学系に用いられるものであ
る。その構成は、平行光束側から順に、平行光束側に凹
面を向けた正または負の屈折力を有する第１レンズＬ１
と、光源側の面が凸面であり正の屈折力を有する第２レ
ンズＬ２を配設してなる２群２枚構成のレンズ系であ
る。また、少なくとも一つのレンズ面が回折光学面（Ｄ
ＯＥ面）とされてなる。
Description
【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。
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】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。
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】ここで、コリメータレンズは、例えば特開
昭５８−１４１０９号公報、特開昭５８−３８９１５号
公報、特開昭６１−２７９８２０号公報、特開昭６１−
２７３５２０号公報および特開平２−７３３２４号公報
に記載されているように、２群２枚構成のものが知られ
ており、レンズの軽量化、小型化が図られている。
昭５８−１４１０９号公報、特開昭５８−３８９１５号
公報、特開昭６１−２７９８２０号公報、特開昭６１−
２７３５２０号公報および特開平２−７３３２４号公報
に記載されているように、２群２枚構成のものが知られ
ており、レンズの軽量化、小型化が図られている。
【０００４】このような光走査装置に使用されるコリメ
ータレンズでは、光源からの光の利用効率を高め、感光
ドラム面上の照度を大きくするために、明るいレンズ系
とする必要がある。そのため、一般的にｆθレンズ系に
比べてコリメータレンズではその開口数が大きくなる
が、これに伴って発生する収差が大きくなりやすい。そ
こで、コリメータレンズでは波面収差をはじめこれらの
収差を良好に補正することが必要となっている。
ータレンズでは、光源からの光の利用効率を高め、感光
ドラム面上の照度を大きくするために、明るいレンズ系
とする必要がある。そのため、一般的にｆθレンズ系に
比べてコリメータレンズではその開口数が大きくなる
が、これに伴って発生する収差が大きくなりやすい。そ
こで、コリメータレンズでは波面収差をはじめこれらの
収差を良好に補正することが必要となっている。
【０００５】さらに、光走査装置には、複数光源を用い
てマルチビーム走査を行うマルチビーム方式があり、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
の同時記録を可能にしている。このマルチビーム方式を
採用する場合等においては、半画角ωで２度程度の範囲
で良好な収差補正が望まれている。
てマルチビーム走査を行うマルチビーム方式があり、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
の同時記録を可能にしている。このマルチビーム方式を
採用する場合等においては、半画角ωで２度程度の範囲
で良好な収差補正が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載のコリメータレンズにおいては、軸外光に対する
性能は設置誤差程度の画角に対してしか考慮されていな
いこともあり、画角が狭いものが多く、また、たとえ画
角が広いものであっても収差が大きいため、特に光軸と
垂直な平面上に複数の光源が配されたマルチビーム走査
光学系への適用は困難となっている。
報記載のコリメータレンズにおいては、軸外光に対する
性能は設置誤差程度の画角に対してしか考慮されていな
いこともあり、画角が狭いものが多く、また、たとえ画
角が広いものであっても収差が大きいため、特に光軸と
垂直な平面上に複数の光源が配されたマルチビーム走査
光学系への適用は困難となっている。
【０００７】また、光源として半導体レーザを用いる場
合、周囲温度の変化や駆動電流の変化等によって、モー
ドホッピングという現象が起こり、これによって発振波
長が変動することが知られている。発振波長が基準波長
からずれると、結像面上でのピント位置がずれてしま
い、高い解像度で記録することができなくなってしま
う。
合、周囲温度の変化や駆動電流の変化等によって、モー
ドホッピングという現象が起こり、これによって発振波
長が変動することが知られている。発振波長が基準波長
からずれると、結像面上でのピント位置がずれてしま
い、高い解像度で記録することができなくなってしま
う。
【０００８】そこで、モードホッピングによって発振波
長が変動した場合にも、その発振波長に対して良好に収
差が補正されていることが望まれる。しかし、上記公報
記載の技術によっては、変動した波長に対応して、諸収
差を良好に補正することは困難であった。
長が変動した場合にも、その発振波長に対して良好に収
差が補正されていることが望まれる。しかし、上記公報
記載の技術によっては、変動した波長に対応して、諸収
差を良好に補正することは困難であった。
【０００９】本発明は、上述した事情に鑑みなされたも
ので、２群２枚という簡易なレンズ構成でありながら、
マルチビーム走査に対応し得るように軸外の収差も半画
角ωで２度程度まで良好に補正され、さらに光源の発振
波長の変動に対しても諸収差が良好に補正されるコリメ
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。
ので、２群２枚という簡易なレンズ構成でありながら、
マルチビーム走査に対応し得るように軸外の収差も半画
角ωで２度程度まで良好に補正され、さらに光源の発振
波長の変動に対しても諸収差が良好に補正されるコリメ
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のコリメータレン
ズは、２群２枚のレンズで構成され、少なくとも１面が
回折光学面とされていることを特徴とするものである。
また、上記第１レンズの平行光束側の面が凹面であるこ
とを特徴とするものである。なお、第１レンズの平行光
束側の面が非球面の場合、光軸上の点と有効径の端点２
点、計３点を結ぶ円弧の曲率半径（ｒ１）が負であると
きに凹面と指称するものとする。
ズは、２群２枚のレンズで構成され、少なくとも１面が
回折光学面とされていることを特徴とするものである。
また、上記第１レンズの平行光束側の面が凹面であるこ
とを特徴とするものである。なお、第１レンズの平行光
束側の面が非球面の場合、光軸上の点と有効径の端点２
点、計３点を結ぶ円弧の曲率半径（ｒ１）が負であると
きに凹面と指称するものとする。
【００１１】さらに、上述したコリメータレンズにおい
て、平行光束側から順に、負の屈折力を有する第１レン
ズと、正の屈折力を有する第２レンズで構成してもよい
し、平行光束側から順に、正の屈折力を有する第１レン
ズと、正の屈折力を有する第２レンズで構成してもよ
い。後者の場合において、該第１レンズの屈折力が該第
２レンズの屈折力よりも大きくなるように設定すること
が好ましい。
て、平行光束側から順に、負の屈折力を有する第１レン
ズと、正の屈折力を有する第２レンズで構成してもよい
し、平行光束側から順に、正の屈折力を有する第１レン
ズと、正の屈折力を有する第２レンズで構成してもよ
い。後者の場合において、該第１レンズの屈折力が該第
２レンズの屈折力よりも大きくなるように設定すること
が好ましい。
【００１２】また、この場合において下記条件式（１）
を満足することが好ましい。 ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜＜３００ （１） 但し、 φ(ｙ)：回折光学面の位相差関数 ｙ：光軸からの高さ ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜：接線の傾きの絶対値 さらに、本発明の光走査装置は上記いずれかのコリメー
タレンズを用いたことを特徴とするものである。
を満足することが好ましい。 ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜＜３００ （１） 但し、 φ(ｙ)：回折光学面の位相差関数 ｙ：光軸からの高さ ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜：接線の傾きの絶対値 さらに、本発明の光走査装置は上記いずれかのコリメー
タレンズを用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】ＤＯＥの特徴の１つとして、下記に示すように
通常のガラスに比べて分散が大きいことが挙げられる。 通常のガラスの分散１／ν： ν＝（Ｎ１−１）／（Ｎ
２−Ｎ３） ＤＯＥ面の分散１／ν： ν＝λ１／（λ２−λ３） 但し、λ２＜λ１＜λ３ Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３：それぞれλ１，λ２，λ３に対する
屈折率
通常のガラスに比べて分散が大きいことが挙げられる。 通常のガラスの分散１／ν： ν＝（Ｎ１−１）／（Ｎ
２−Ｎ３） ＤＯＥ面の分散１／ν： ν＝λ１／（λ２−λ３） 但し、λ２＜λ１＜λ３ Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３：それぞれλ１，λ２，λ３に対する
屈折率
【００１４】半導体レーザのモードホッピングを、基準
波長780nm、変動幅20nmとして考えるとき、上式に基づ
いてそれぞれの分散を求めると、通常のガラス(BK-7)は
ν＝６１１となり、ＤＯＥ面についてはν＝−１９．５
となり、ＤＯＥの分散はガラスの分散に比べて１桁大き
く、両者は正負の符号が逆となる。このようなＤＯＥ面
の分散に係る性質を利用することによって、少ない枚数
のレンズ構成としつつもモードホッピングによるピント
位置のずれを抑制することができる。
波長780nm、変動幅20nmとして考えるとき、上式に基づ
いてそれぞれの分散を求めると、通常のガラス(BK-7)は
ν＝６１１となり、ＤＯＥ面についてはν＝−１９．５
となり、ＤＯＥの分散はガラスの分散に比べて１桁大き
く、両者は正負の符号が逆となる。このようなＤＯＥ面
の分散に係る性質を利用することによって、少ない枚数
のレンズ構成としつつもモードホッピングによるピント
位置のずれを抑制することができる。
【００１５】
【数１】
【００１６】ＤＯＥ面の輪帯数と各輪帯のピッチは位相
差関数で決まり、光軸からの高さｙに対して位相差関数
の変化が大きいほど、各輪帯のピッチは小さくなり、Ｄ
ＯＥ面の凹凸が大きくなる。
差関数で決まり、光軸からの高さｙに対して位相差関数
の変化が大きいほど、各輪帯のピッチは小さくなり、Ｄ
ＯＥ面の凹凸が大きくなる。
【００１７】各輪帯のピッチが小さく凹凸が大きいと加
工が難しく、それにより正しい凹凸が形成されないと、
性能が劣化してしまう。そこで条件式（１）を満足して
いることが好ましい。
工が難しく、それにより正しい凹凸が形成されないと、
性能が劣化してしまう。そこで条件式（１）を満足して
いることが好ましい。
【００１８】２つの凸レンズで構成される場合、第１レ
ンズの方がより強い屈折力を持つ傾向がある。２つの凸
レンズの場合も、凹レンズと凸レンズを組合せた場合
も、第１レンズの平行光束側の面を凹面とすることによ
って、より強い屈折力を持つレンズに入射する光線の高
さを高くすることができ、これによりペッツバール和を
小さくすることができるので、像面の倒れを良好に補正
することができる。
ンズの方がより強い屈折力を持つ傾向がある。２つの凸
レンズの場合も、凹レンズと凸レンズを組合せた場合
も、第１レンズの平行光束側の面を凹面とすることによ
って、より強い屈折力を持つレンズに入射する光線の高
さを高くすることができ、これによりペッツバール和を
小さくすることができるので、像面の倒れを良好に補正
することができる。
【００１９】一方、２つの凸レンズで構成される場合、
第１レンズにより強い屈折力を持たせることによって、
球面収差を良好に補正することができる。
第１レンズにより強い屈折力を持たせることによって、
球面収差を良好に補正することができる。
【００２０】
【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に
ついて説明する。図１は本発明の実施形態に係るコリメ
ータレンズのレンズ基本構成図、図３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。
本発明に係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、
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。
の実施形態に係るコリメータレンズおよび光走査装置に
ついて説明する。図１は本発明の実施形態に係るコリメ
ータレンズのレンズ基本構成図、図３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。
本発明に係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、
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。
【００２１】この光走査装置２は、図３に示すように、
半導体レーザ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記録体上で走査するように
なっている。
半導体レーザ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記録体上で走査するように
なっている。
【００２２】図１および図２に示すように、本実施形態
に係るコリメータレンズ１は、平行光束側から順に、平
行光束側に凹面を向けた正または負の屈折力を有する第
１レンズＬ１と、光源側の面が凸面であり正の屈折力を
有する第２レンズＬ２を配設してなる２群２枚構成のレ
ンズである。また、少なくとも一つのレンズ面が回折光
学面（ＤＯＥ面）とされてなる。なお、図１中でＸは光
軸を示す。なお、上記回折光学面の形状は下記位相差関
数を含んだ深さ式によって表わされる。
に係るコリメータレンズ１は、平行光束側から順に、平
行光束側に凹面を向けた正または負の屈折力を有する第
１レンズＬ１と、光源側の面が凸面であり正の屈折力を
有する第２レンズＬ２を配設してなる２群２枚構成のレ
ンズである。また、少なくとも一つのレンズ面が回折光
学面（ＤＯＥ面）とされてなる。なお、図１中でＸは光
軸を示す。なお、上記回折光学面の形状は下記位相差関
数を含んだ深さ式によって表わされる。
【００２３】
【数２】
【００２４】また、本実施形態に係るコリメータレンズ
１は以下の条件式（６）を満足する。 ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜＜３００ （６） 但し、 φ(ｙ)：回折光学面の位相差関数 ｙ：光軸からの高さ ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜：接線の傾きの絶対値
１は以下の条件式（６）を満足する。 ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜＜３００ （６） 但し、 φ(ｙ)：回折光学面の位相差関数 ｙ：光軸からの高さ ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜：接線の傾きの絶対値
【００２５】上記条件式（６）を満足することにより回
折光学面の各輪帯のピッチを大きくすることができ、該
光学面の凹凸の高さがそれ程大きくならないので、各回
折光学面の加工が容易となり、該凹凸を高精度で形成す
ることができるので性能を良好とすることができる。
折光学面の各輪帯のピッチを大きくすることができ、該
光学面の凹凸の高さがそれ程大きくならないので、各回
折光学面の加工が容易となり、該凹凸を高精度で形成す
ることができるので性能を良好とすることができる。
【００２６】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群２枚という簡易なレンズ構成でありな
がら、開口数をある程度の大きさ（およそＮＡ＝０．２
５〜０．３）に確保しつつ、広画角で軸外の収差も良好
に補正されたコリメータレンズおよびこれを用いた光走
査装置を得ることができる。
１によれば、２群２枚という簡易なレンズ構成でありな
がら、開口数をある程度の大きさ（およそＮＡ＝０．２
５〜０．３）に確保しつつ、広画角で軸外の収差も良好
に補正されたコリメータレンズおよびこれを用いた光走
査装置を得ることができる。
【００２７】本実施形態のコリメータレンズ１は、光源
側の光束をテレセントリックに近くすることもできる。
すなわち、軸外性能が良好なため、光源が光軸上から外
れていても、また光軸近傍に複数の光源が配置される構
成であっても、レンズ性能が劣化しない。
側の光束をテレセントリックに近くすることもできる。
すなわち、軸外性能が良好なため、光源が光軸上から外
れていても、また光軸近傍に複数の光源が配置される構
成であっても、レンズ性能が劣化しない。
【００２８】この特性を利用して、本実施形態のコリメ
ータレンズ１を、光源である半導体レーザを光軸と垂直
な平面上に複数配置したマルチビーム走査光学系にも使
用することができる。例えば、カラーコピー機等におい
て、赤色、緑色、青色にそれぞれ対応する３つの半導体
レーザ、さらにはモノクロ用を加えて４つの半導体レー
ザを光軸と垂直な平面上に配置することができる。また
モノクロ用の複数の半導体レーザを副走査方向に配置す
ることにより、走査回数が減少され、光走査時間を短縮
することができる。
ータレンズ１を、光源である半導体レーザを光軸と垂直
な平面上に複数配置したマルチビーム走査光学系にも使
用することができる。例えば、カラーコピー機等におい
て、赤色、緑色、青色にそれぞれ対応する３つの半導体
レーザ、さらにはモノクロ用を加えて４つの半導体レー
ザを光軸と垂直な平面上に配置することができる。また
モノクロ用の複数の半導体レーザを副走査方向に配置す
ることにより、走査回数が減少され、光走査時間を短縮
することができる。
【００２９】また、本実施形態のコリメータレンズ１
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集光しかつ走査す
る目的の対物レンズや、光ディスク用の対物レンズとし
て使用することもできる。本実施形態のコリメータレン
ズ１をこれら上記のように用いる場合、レンズ全系の焦
点距離は３〜３０ｍｍとすることが望ましい。
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集光しかつ走査す
る目的の対物レンズや、光ディスク用の対物レンズとし
て使用することもできる。本実施形態のコリメータレン
ズ１をこれら上記のように用いる場合、レンズ全系の焦
点距離は３〜３０ｍｍとすることが望ましい。
【００３０】以下、実施例１〜８の各々について具体的
数値を用いて説明する。＜実施例１＞実施例１に係るコ
リメータレンズ１は、図１に示すとおり、平行光束側か
ら順に、凹面を平行光束側に向けた正メニスカスレンズ
からなる第１レンズＬ１および第２レンズＬ２により構
成され、第１レンズＬ１の平行光束側の面を回折光学面
とされたものである。
数値を用いて説明する。＜実施例１＞実施例１に係るコ
リメータレンズ１は、図１に示すとおり、平行光束側か
ら順に、凹面を平行光束側に向けた正メニスカスレンズ
からなる第１レンズＬ１および第２レンズＬ２により構
成され、第１レンズＬ１の平行光束側の面を回折光学面
とされたものである。
【００３１】この実施例１における各レンズ面の曲率半
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍお
よび８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表１の中段に示
す。ただし、この表１および後述する表２〜８おいて、
各数値はレンズ全系の焦点距離を１０として規格化した
ものであり、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ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。また、表１
および後述する表２〜８において面番号の左側に＊が付
された面は回折光学面とされている。
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍお
よび８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表１の中段に示
す。ただし、この表１および後述する表２〜８おいて、
各数値はレンズ全系の焦点距離を１０として規格化した
ものであり、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ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。また、表１
および後述する表２〜８において面番号の左側に＊が付
された面は回折光学面とされている。
【００３２】なお、表１および後述する表２〜８におい
て、ｒｉは平行光束側から第ｉ次の面の近似曲率半径を
示すものであり、該第ｉ次のレンズ面が非球面の場合、
光軸上の点と有効径の端点２点の計３点を結ぶ円弧の曲
率半径をもってその面の近似曲率半径と称する。
て、ｒｉは平行光束側から第ｉ次の面の近似曲率半径を
示すものであり、該第ｉ次のレンズ面が非球面の場合、
光軸上の点と有効径の端点２点の計３点を結ぶ円弧の曲
率半径をもってその面の近似曲率半径と称する。
【００３３】また、表１の上段に、この実施例１のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の面の近似
曲率半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の面の近似
曲率半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
【００３４】また、表１の下段に、この実施例１におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】＜実施例２＞実施例２に係るコリメータレ
ンズ１は、図２に示すとおり、平行光束側から順に、凹
面を平行光束側に向けた負メニスカスレンズからなる第
１レンズＬ１および両凸レンズからなる第２レンズＬ２
により構成され、第１レンズＬ１の光源側の面を回折光
学面とされたものである。
ンズ１は、図２に示すとおり、平行光束側から順に、凹
面を平行光束側に向けた負メニスカスレンズからなる第
１レンズＬ１および両凸レンズからなる第２レンズＬ２
により構成され、第１レンズＬ１の光源側の面を回折光
学面とされたものである。
【００３７】この実施例２における各レンズ面の曲率半
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍお
よび８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表２の中段に示
す。
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍお
よび８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表２の中段に示
す。
【００３８】また、表２の上段に、この実施例２のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
【００３９】また、表２の下段に、この実施例２におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】＜実施例３＞実施例３に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
１レンズＬ１の両面を回折光学面とされたものである。
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表３の中段に示す。
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
１レンズＬ１の両面を回折光学面とされたものである。
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表３の中段に示す。
【００４２】また、表３の上段に、この実施例３のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の近似曲率
半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の近似曲率
半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
【００４３】また、表３の下段に、この実施例３におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】＜実施例４＞実施例４に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例１と略同様の構成とされている。この
実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの
中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各レン
ズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍにお
ける屈折率Ｎを下記表４の上段に示す。
ンズ１は、実施例１と略同様の構成とされている。この
実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの
中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各レン
ズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍにお
ける屈折率Ｎを下記表４の上段に示す。
【００４６】また、表４の上段に、この実施例４のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の面の近似
曲率半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２、第１レンズＬ１の平行光束側の面の近似
曲率半径ｒ１の値をそれぞれ示す。
【００４７】また、表４の下段に、この実施例４におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】＜実施例５＞実施例５に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の平行光束側の面が回折光学面とされたも
のである。この実施例５おける各レンズ面の曲率半径
Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、
ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび
８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表５の中段に示す。
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の平行光束側の面が回折光学面とされたも
のである。この実施例５おける各レンズ面の曲率半径
Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、
ならびに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび
８００ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表５の中段に示す。
【００５０】また、表５の上段に、この実施例５のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
【００５１】また、表５の下段に、この実施例５におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】＜実施例６＞実施例６に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例５と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の両面を回折光学面とされたものである。
この実施例６における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表６の中段に示す。
ンズ１は、実施例５と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の両面を回折光学面とされたものである。
この実施例６における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表６の中段に示す。
【００５４】また、表６の上段に、この実施例６のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
【００５５】また、表６の下段に、この実施例６におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００５６】
【表６】
【００５７】＜実施例７＞実施例７に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例５と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の光源側の面を回折光学面とされたもので
ある。この実施例７における各レンズ面の曲率半径Ｒ、
各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、なら
びに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８０
０ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表７の上段に示す。
ンズ１は、実施例５と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の光源側の面を回折光学面とされたもので
ある。この実施例７における各レンズ面の曲率半径Ｒ、
各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、なら
びに各レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８０
０ｎｍにおける屈折率Ｎを下記表７の上段に示す。
【００５８】また、表７の上段に、この実施例７のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
【００５９】また、表７の下段に、この実施例７におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００６０】
【表７】
【００６１】＜実施例８＞実施例８に係るコリメータレ
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の両面が回折光学面とされたものである。
この実施例８における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表８の中段に示す。
ンズ１は、実施例２と略同様の構成とされているが、第
２レンズＬ２の両面が回折光学面とされたものである。
この実施例８における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レン
ズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、ならびに各
レンズの波長７６０ｎｍ、７８０ｎｍおよび８００ｎｍ
における屈折率Ｎを下記表８の中段に示す。
【００６２】また、表８の上段に、この実施例８のコリ
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
メータレンズ１における開口数ＮＡ、全系の焦点距離ｆ
´、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１、第２レンズＬ２の
焦点距離ｆ２の値をそれぞれ示す。
【００６３】また、表８の下段に、この実施例８におけ
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
る上記回折光学面の深さ式に示される非球面の各定数
ｋ、ａ４、ａ６、ａ８、ａ１０の値および位相差関数係
数ｂ１、ｂ２、ｂ３の値を示す。
【００６４】
【表８】
【００６５】図４〜１１に本実施例１〜８に係るコリメ
ータレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディスト
ーションおよび倍率色収差）および各回折光学面の位相
差関数および接線の傾き（条件式（１））のグラフを示
す。各実施例の収差図はいずれも、光源側に厚さ０．４
１７のガラス板（屈折率１．５１）を含んだ状態のもの
である。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。これら図４〜１１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
ることができるとともに上述した条件式（１）を満足す
る。
ータレンズの各収差図（球面収差、非点収差、ディスト
ーションおよび倍率色収差）および各回折光学面の位相
差関数および接線の傾き（条件式（１））のグラフを示
す。各実施例の収差図はいずれも、光源側に厚さ０．４
１７のガラス板（屈折率１．５１）を含んだ状態のもの
である。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。これら図４〜１１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
ることができるとともに上述した条件式（１）を満足す
る。
【００６６】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。
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。
【００６７】
【発明の効果】本発明に係るコリメータレンズは、平行
光束側から順に、正、正または負、正の２枚構成のレン
ズからなり、少なくとも１つの面が回折光学面とされて
いる。したがって、本発明に係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群２枚という簡
易なレンズ構成でありながら、開口数としてある程度の
大きさ（およそＮＡ＝０．２５〜０．３）を確保しつ
つ、軸外の収差も半画角で２度程度まで良好に補正する
ことができるとともに、半導体レーザ光源のモードホッ
ピングによって発振波長が変動した場合にも、その発振
波長に対して良好に収差を補正することができる。
光束側から順に、正、正または負、正の２枚構成のレン
ズからなり、少なくとも１つの面が回折光学面とされて
いる。したがって、本発明に係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群２枚という簡
易なレンズ構成でありながら、開口数としてある程度の
大きさ（およそＮＡ＝０．２５〜０．３）を確保しつ
つ、軸外の収差も半画角で２度程度まで良好に補正する
ことができるとともに、半導体レーザ光源のモードホッ
ピングによって発振波長が変動した場合にも、その発振
波長に対して良好に収差を補正することができる。
【図１】本発明の実施例１に係るコリメータレンズのレ
ンズ基本構成図
ンズ基本構成図
【図２】本発明の実施例２に係るコリメータレンズのレ
ンズ基本構成図
ンズ基本構成図
【図３】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
置の概略構成図
【図４】本発明の実施例１に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図５】本発明の実施例２に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図６】本発明の実施例３に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図７】本発明の実施例４に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図８】本発明の実施例５に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図９】本発明の実施例６に係るコリメータレンズの各
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよび
倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の傾
きを示すグラフ
【図１０】本発明の実施例７に係るコリメータレンズの
各収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の
傾きを示すグラフ
各収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の
傾きを示すグラフ
【図１１】本発明の実施例８に係るコリメータレンズの
各収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の
傾きを示すグラフ
各収差図（球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差）および回折光学面の位相差関数、接線の
傾きを示すグラフ
Ｌ１ 〜Ｌ２ レンズ Ｒ１ 〜Ｒ４ レンズ面の曲率半径 Ｄ１ 〜Ｄ３ 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 (6)
- 【請求項１】 ２群２枚のレンズで構成され、少なくと
も１面が回折光学面とされていることを特徴とするコリ
メータレンズ。 - 【請求項２】 平行光束側から順に、負の屈折力を有す
る第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズで構成
されることを特徴とする請求項１記載のコリメータレン
ズ。 - 【請求項３】 平行光束側から順に、正の屈折力を有す
る第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズを配列
してなる２群２枚のレンズで構成され、該第１レンズの
屈折力が該第２レンズの屈折力よりも大きくなるように
設定されるとともに、少なくとも１面が回折光学面とさ
れていることを特徴とするコリメータレンズ。 - 【請求項４】 前記第１レンズの平行光束側の面が凹面
であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１
項記載のコリメータレンズ。 - 【請求項５】 下記条件式（１）を満足することを特徴
とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のコリメー
タレンズ。 ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜＜３００ （１） 但し、 φ(ｙ)：回折光学面の位相差関数 ｙ：光軸からの高さ ｜ｄΦ（ｙ）／ｄｙ｜：接線の傾きの絶対値 - 【請求項６】 請求項１〜５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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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26080199A JP2001083462A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | コリメータレンズおよびこれを用いた光走査装置 |
| US09/660,879 US6324013B1 (en) | 1999-09-14 | 2000-09-13 | Collimator lens and optical scanning device which uses it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26080199A JP2001083462A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | コリメータレンズおよびこれを用いた光走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083462A true JP2001083462A (ja) | 2001-03-30 |
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ID=17352944
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26080199A Withdrawn JP2001083462A (ja) | 1999-09-14 | 1999-09-14 | 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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|---|---|
| US (1) | US6324013B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001083462A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100501719B1 (ko) * | 2002-08-13 | 2005-07-18 | 삼성전자주식회사 | 광 주사장치 |
| JP2010256491A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Olympus Corp | 照明装置、及びそれを備えた顕微鏡 |
| CN102478754A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 光源装置和投影机 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000338435A (ja) * | 1999-05-25 | 2000-12-08 | Canon Inc | 走査光学装置及び画像形成装置 |
| JP2004020720A (ja) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Olympus Corp | コリメートレンズ |
| US9733485B2 (en) | 2015-10-30 | 2017-08-15 | Himax Technologies Limited | Collimating lens |
| US9749600B2 (en) | 2015-12-30 | 2017-08-29 | Surefire Llc | Systems and methods for enhancing media with optically narrowcast content |
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