JP2002107674A

JP2002107674A - コリメータレンズおよび光走査装置

Info

Publication number: JP2002107674A
Application number: JP2000296181A
Authority: JP
Inventors: Yoko Nakai; 陽子中井
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP4689805B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外径が大きな場合でも、所望の光学性能が得
られるように精度良く加工することを可能にし、かつ低
コストで実施することができるようにすること。【解決手段】コリメータレンズ１は、球面レンズ１０
と非球面レンズ１１とで構成されている。球面レンズ１
０は、ガラスによって構成されている。一方、非球面レ
ンズ１１は、光学樹脂（プラスチック）によって構成さ
れている。非球面レンズ１１は、球面レンズ１０の少な
くとも一方の面に接合されている。球面レンズ１０の外
径φは２０ｍｍ以上となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発散光束を略平行
光束に変換するためのコリメータレンズおよびこのコリ
メータレンズを利用した複写機やレーザプリンタなどの
光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばレーザビームによって
被走査面を走査することにより画像の記録や表示を行う
ようにした種々の光走査装置が知られている。レーザビ
ームを利用した光走査装置としては、例えば、複写機や
レーザプリンタなどがある。

【０００３】光走査装置は、例えば、半導体レーザなど
からなる光源と、半導体レーザなどからの発散光を略平
行光に変換して出射するコリメータレンズと、このコリ
メータレンズからの光束を偏向させる偏向手段と、この
偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に結像さ
せる走査結像光学系とを備えて構成される。被走査面
は、例えば光導電性の感光ドラムなどの感光体の表面に
形成されている。偏向手段は、例えば回転多面鏡（ポリ
ゴンミラー）を含んで構成されている。走査結像光学系
は、例えばｆθレンズを含んで構成されている。

【０００４】このような構成の光走査装置では、例えば
半導体レーザから射出されたレーザビームが、コリメー
タレンズによって平行光束に変換されたのち、偏向手段
によって被走査面に向けて偏向させられる。偏向手段に
よって偏向された光は、走査結像光学系によって被走査
面上に結像され、微小なビームスポットを形成する。偏
向手段は、例えば回転多面鏡を高速に回転させることに
より、被走査面上のビームスポットが例えば線状の軌跡
を描くように、入射光を偏向させる。これにより、被走
査面が、ビームスポットによって走査される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上述の光走査
装置に使用されるコリメータレンズは、光源からの光の
利用効率を高め、被走査面上での照度を大きくするため
に、明るいレンズ系にする必要がある。そのため、コリ
メータレンズは、一般的に、ｆθレンズなどに比べて開
口数が大きくなり、それに伴い発生する収差が大きくな
りやすいという問題がある。そこで、従来から、光走査
装置に使用されるコリメータレンズでは、波面収差をは
じめとした種々の収差を良好に補正することが必要とさ
れている。従来、このコリメータレンズの収差を補正す
る手段としては、例えば特開平５−２７３４６３号公報
および特開平６−５１１９８号公報などに記載されてい
るように、レンズ面に非球面を使用するものが知られて
いる。これらの公報記載のコリメータレンズは、ガラス
を加工した単レンズの構成となっており、これによりレ
ンズの軽量化、小型化および低コスト化が図られてい
る。

【０００６】ところで、コリメータレンズに入射する光
束径は、開口数をＮＡ、焦点距離をｆとすると、２ＮＡ
ｆとなる。このため、コリメータレンズの開口数が大き
い場合や焦点距離が長い場合には、入射光束径が大きく
なるために、コリメータレンズの外径を大きくする必要
がある。一方で、非球面レンズの加工には、一般に金型
による成型方法が採用されている。しかしながら、ガラ
スで構成された大きな径のコリメータレンズを、金型に
よる成型（ガラスモールド）で精度良く加工することは
難しい。そのため、上述の公報記載の技術によって外径
の大きいコリメータレンズを製造しようとすると、その
加工精度の点から、所望の性能を満足するレンズを得る
ことが難しいという問題があった。またこのとき、性能
を満足するようにレンズの加工精度を上げようとする
と、コストが高くなってしまうという問題が生じる。

【０００７】ここで、上述の加工精度の問題を解決する
ために、例えば、ガラスを用いずに、光学樹脂を用いた
プラスチックレンズのみでコリメータレンズを構成する
ことが考えられる。プラスチックレンズは、ガラスレン
ズに比べて、金型による成型でも精度良く、かつ低コス
トで加工することができる利点がある。しかしながら、
プラスチックレンズは温度による影響を受けやすく、温
度変化に伴ってその形状や屈折率などがガラスレンズに
比べて大きく変化する。このような形状や屈折率などの
変化は、主として焦点距離の変化を招き、コリメータレ
ンズとしての光学性能を悪化させるという問題がある。
従って、コリメータレンズをプラスチックレンズのみで
構成すると、例えば光走査装置に組み込んで使用した場
合において、装置内の温度が上昇したときにその光学性
能が悪化し、高精細な画像が得られなくなるおそれがあ
る。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、外径が大きな場合でも、所望の光学
性能が得られるように精度良く加工することを可能に
し、かつ低コストで実施することができるようなコリメ
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
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるコリメータ
レンズは、ガラスによって構成された球面レンズと、光
学樹脂によって構成され、球面レンズの少なくとも一方
の面に接合された非球面レンズとを備え、以下の条件式
（１）を満足するように構成されているものである。 φ≧２０mm ……（１）ただし、 φ：球面レンズの外径

【００１０】ここで、本発明によるコリメータレンズ
は、さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成
されていることが望ましい。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．６ ……（２）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径

【００１１】また、本発明によるコリメータレンズは、
非球面レンズが、球面レンズの平行光束側の面に接合さ
れていることが望ましい。この場合、さらに、以下の条
件式（３）を満足するように構成されていることが望ま
しい。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．４ ……（３）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径

【００１２】また、本発明による光走査装置は、走査用
の光を発する光源と、光源からの発散光を略平行光に変
換して出射するコリメータレンズと、コリメータレンズ
から出射された光を偏向させる偏向手段と、偏向手段に
よって偏向された光を被走査面上に結像させる結像光学
系とを備え、コリメータレンズに、上述の構成のレンズ
を使用したものである。

【００１３】本発明によるコリメータレンズでは、非球
面レンズを使用しているので、諸収差が良好に補正され
るように構成することが容易である。本発明によるコリ
メータレンズでは、非球面レンズが光学樹脂によって構
成されていると共に、非球面レンズが球面レンズの少な
くとも一方の面に接合された構成となっているので、コ
リメータレンズの外径が２０ｍｍを超えてしまう場合で
も、ガラスによって非球面レンズを構成する場合に比べ
て、所望の光学性能を確保しつつ、非球面加工を精度良
くかつ低コストで実施することが容易である。また、本
発明によるコリメータレンズでは、ガラスによって構成
された球面レンズを備えているので、すべてのレンズが
光学樹脂によって構成されているコリメータレンズに比
べて、温度変化に伴う光学性能の劣化が防止される。

【００１４】本発明による光走査装置では、上述のよう
なコリメータレンズを備えているので、装置に最適な光
学性能を得ることが可能とされる。例えば、コリメータ
レンズを装置に組み込んで使用した場合において、装置
内の温度が上昇したとしても、光学性能の悪化が防止さ
れ、高精細な画像を得ることが可能とされる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】まず、図２を参照して、本発明の一実施の
形態に係るコリメータレンズが適用される光走査装置の
一例について説明する。本実施の形態に係るコリメータ
レンズ１は、例えば、複写機やレーザプリンタなど、レ
ーザビームによって被走査面を走査することによって画
像の記録を行うようにした光走査装置２の光学系に用い
られる。光走査装置２は、例えば半導体レーザによって
構成された光源３を備えている。光走査装置２は、ま
た、光軸Ｘに沿って、コリメータレンズ１と、補助光学
系４と、ポリゴンミラー５とを備えている。コリメータ
レンズ１は、光源３から発せられた走査用のレーザビー
ムなどによる発散光を、略平行光に変換して出射する機
能を有している。補助光学系４は、スリットやシリンド
リカルレンズなどの光学要素を有して構成され、ポリゴ
ンミラー５の面倒れ補正などを行う機能を有している。
ポリゴンミラー５は、紙面に垂直方向の回転軸５Ｃを回
転中心として等角速度で高速回転し、コリメータレンズ
１および補助光学系４を介して入射した光束を、被走査
面７Ａに向けて偏向させる機能を有している。

【００１７】この光走査装置２は、さらに、ポリゴンミ
ラー５によって偏向された光束を被走査面７Ａ上に結像
させるためのｆθレンズ６と、表面に被走査面７Ａが形
成された光導電性の感光ドラム７とを備えている。感光
ドラム７は、円柱形状に構成されていると共に、長手方
向の回転軸７Ｃを回転中心として回転可能に構成されて
いる。ｆθレンズ６は、本発明における「結像光学系」
の一具体例に対応する。

【００１８】このような構成の光走査装置２では、光源
３から射出されたレーザビームが、コリメータレンズ１
によって平行光束に変換されたのち、補助光学系４にお
いて面倒れ補正などが行われる。その後、レーザビーム
は、ポリゴンミラー５によって被走査面７Ａに向けて偏
向させられる。ポリゴンミラー５によって偏向されたレ
ーザビームは、ｆθレンズ６によって被走査面７Ａ上に
結像され、微小なビームスポットを形成する。このと
き、ｆθレンズ６は、レーザビームのスポットが、ポリ
ゴンミラー５の回転に伴い、被走査面７Ａにおいて常に
一定の線速度で移動するようにレーザビームを結像す
る。また、ポリゴンミラー５は、回転軸５Ｃを回転中心
として等角速度で高速回転することにより、被走査面７
Ａ上のビームスポットが主走査方向７Ｂに線状の軌跡を
描くように、レーザビームを偏向させる。一方、感光ド
ラム７は、回転軸７Ｃを回転中心として回転する。これ
により、被走査面７Ａ側から見て、ビームスポットの軌
跡が主走査方向７Ｂに直交する方向（副走査方向）に描
かれる。

【００１９】以上のようにして、被走査面７Ａが、ビー
ムスポットによって主走査方向および副走査方向に走査
される。レーザプリンタなどでは、ビームスポットの走
査によって、感光ドラム７の表面が露光され、その表面
に走査に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜
像部分に、静電潜像部分とは反対の電荷を持ったトナー
を付着させて、トナー現像が行われる。この感光ドラム
に付着したトナーは、記録紙などの記録媒体に転写さ
れ、記録媒体上に画像を形成する。

【００２０】図１は、光軸Ｘを含む単一の平面内におけ
るコリメータレンズ１の各レンズ要素の断面を示してい
る。なお、図１において符号Ｘ１で示す方向が平行光束
側である。また、図１に示した位置３Ｃは、光源３から
発せられる光束の中心位置を示す。図１において、符号
Ｒｉは、最も平行光束側のレンズ面を第１番目として、
光源側に行くに従い順次増加する第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径を示し、符号Ｄｉは、第ｉ番目のレンズ面と第
ｉ＋１番目のレンズ面との光軸上の面間隔を示す。

【００２１】図１に示したように、本実施の形態に係る
コリメータレンズ１は、球面レンズ１０と非球面レンズ
１１とで構成されている。球面レンズ１０は、ガラスに
よって構成されている。一方、非球面レンズ１１は、光
学樹脂（プラスチック）によって構成されている。非球
面レンズ１１は、球面レンズ１０の平行光束側の面に接
合されている。ただし、非球面レンズ１１は、球面レン
ズ１０の少なくとも一方の面に接合されていれば良い。
例えば、図４に示したコリメータレンズ１Ｂのように、
球面レンズ１０の平行光束側の反対側（光源側）の面に
非球面レンズ１１Ｃが接合された構成であっても良い。
また例えば、図３に示したコリメータレンズ１Ａのよう
に、球面レンズ１０の両面に非球面レンズ１１Ａ，１１
Ｂが接合された構成であっても良い。非球面レンズ１
１，１１Ａ〜１１Ｃは、接合面以外の面が非球面形状と
なっている。

【００２２】次に、本実施の形態に係るコリメータレン
ズ１が満たす光学的な条件と、その作用・効果について
説明する。

【００２３】まず、コリメータレンズ１が、コリメータ
レンズ１Ａ，１Ｂと共通して満たす条件について説明す
る。コリメータレンズ１（およびコリメータレンズ１
Ａ，１Ｂ）は、以下の条件式（１）を満足するように構
成されている。すなわち、球面レンズ１０の外径φが２
０ｍｍ以上となっている。 φ≧２０mm ……（１）

【００２４】コリメータレンズ１では、上記条件式
（１）を満足する球面レンズ１０に、光学樹脂によって
構成された非球面レンズ１１が接合されていることによ
り、例えばガラス材料の非球面単レンズによって構成さ
れたコリメータと比較して、レンズの加工を精度良く、
しかも低コストで行うことが可能とされる。なお、一般
的な光走査装置であれば、コリメータレンズの外径は、
最大で５０ｍｍ程度あれば十分だと思われる。ただし、
本実施の形態のコリメータレンズ１は、５０ｍｍを越え
る外径を持つものにも当然適用される。

【００２５】コリメータレンズ１は、また、以下の条件
式（２）を満足していることが望ましい。条件式（２）
を満足することにより、主として球面収差が良好に補正
される。

【００２６】３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．６ ……（２）ただし、Ｎ_a：球面レンズ１０の屈折率ｆ：全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズ１０の平行光束側の面の曲率半径

【００２７】なお好ましくは、コリメータレンズ１は、
以下の条件式（２Ａ）を満足することが望ましい。３．２４＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．３６ ……（２Ａ）

【００２８】さらに、コリメータレンズ１は、以下の条
件式（４）を満足していることが望ましい。より望まし
くは「ｆ_g／ｆ」の値がほぼ「１」となっていると良
い。条件式（４）を満足することにより、コリメータレ
ンズ１のパワーのほとんどを球面レンズ１０が受け持つ
ことになり、光学樹脂で構成された非球面レンズ１１の
パワーが小さくなる。これにより、温度変化に伴い非球
面レンズ１１の形状や屈折率などが変化したとしても、
焦点距離の変化などを小さくすることができる。従っ
て、コリメータレンズ１を光走査装置２に組み込んで使
用した場合において、装置内の温度が上昇したときに
も、その光学性能の悪化の度合いを小さくすることがで
きる。

【００２９】０．９＜ｆ_g／ｆ＜１．１ ……（４）ただし、ｆ_g：球面レンズ１０の焦点距離ｆ：全系の焦点距離

【００３０】以上の条件が、コリメータレンズ１が、コ
リメータレンズ１Ａ，１Ｂと共通して満たすべき条件で
ある。ところで、本実施の形態においては、非球面レン
ズが球面レンズ１０の少なくとも一方の面に接合されて
いれば良い。このとき、コリメータレンズ１のように、
非球面レンズ１１を球面レンズ１０の平行光束側の面に
接合した場合には、光源側の面にのみ非球面レンズ１１
Ｃを接合したコリメータレンズ１Ｂ（図４）と比較し
て、特に、コマ収差が良好に補正される。非球面レンズ
１１を球面レンズ１０の平行光束側の面に接合した場合
には、特に、以下の条件式（３）を満足することが望ま
しい。これにより、コリメータレンズ１において、主と
して球面収差が良好に補正される。

【００３１】３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．４ ……（３）

【００３２】なお好ましくは、コリメータレンズ１は、
さらに以下の条件式（３Ａ）を満足することが望まし
い。３．２４＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．３２ ……（３Ａ）

【００３３】以上説明したように、本実施の形態のコリ
メータレンズ１によれば、非球面レンズ１１が光学樹脂
によって構成されていると共に、非球面レンズが球面レ
ンズの少なくとも一方の面に接合された構成となってい
るので、コリメータレンズ１の外径が２０ｍｍを超えて
しまう場合でも、ガラスによって非球面レンズ１１を構
成する場合に比べて、諸収差が良好に補正され、所望の
光学性能が得られるように非球面加工を精度良く行うこ
とができ、かつ低コストで実施することが可能となる。
また、本実施の形態のコリメータレンズ１では、ガラス
によって構成された球面レンズ１０を備えているので、
すべてのレンズが光学樹脂によって構成されているコリ
メータレンズに比べて、温度変化に伴う光学性能の劣化
が防止される。

【００３４】また、本実施の形態の光走査装置２によれ
ば、上述のようなコリメータレンズ１を備えているの
で、装置に最適な光学性能を得ることが可能となる。例
えば、コリメータレンズ１を装置に組み込んで使用した
場合において、装置内の温度が上昇したとしても、光学
性能の悪化が防止され、高精細な画像を得ることが可能
となる。

【００３５】［実施例］次に、本実施の形態のコリメー
タレンズの具体的な数値実施例について説明する。

【００３６】＜実施例１＞本実施例のコリメータレンズ
1-1は、は、図１に示したコリメータレンズ１のよう
に、ガラスで構成された球面レンズ１０の平行光束側の
面に、光学樹脂からなる非球面レンズ１１を接合した構
成となっている。

【００３７】図５（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係るコ
リメータレンズ1-1の具体的な数値実施例を示してい
る。図５（Ａ）における面番号Ｓｉは、最も平行光束側
のレンズ面を第１番目として、光源側に行くに従い順次
増加するレンズ面の番号を示している。曲率半径Ｒｉ
は、図１に示した符号Ｒｉと同様に、最も平行光束側か
ら第ｉ番目のレンズ面の曲率半径を示している。面間隔
Ｄｉについても、図１に示した符号Ｄｉと同様であり、
最も平行光束側から第ｉ番目のレンズ面Ｓｉと第ｉ＋１
番目のレンズ面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（空気間隔）
を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はｍ
ｍ（ミリメートル）である。屈折率Ｎｉは、最も平行光
束側から第ｉ番目のレンズ要素の波長７８０nmに対する
屈折率の値を示している。

【００３８】図５（Ａ）において、面番号の左側に付さ
れた記号「＊」は、そのレンズ面が非球面であることを
示す。本実施例では、非球面レンズ１１の平行光束側の
レンズ面、すなわち、コリメータレンズ全体における第
１番目のレンズ面Ｓ１が非球面形状となっている。図５
（Ａ）では、非球面からなるレンズ面Ｓ１の曲率半径Ｒ
１として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。

【００３９】図５（Ｂ）は、レンズ面Ｓ１の非球面形状
を表すための非球面係数ｋ，ａ₄，ａ₆，ａ₈，ａ₁₀の値
を示している。これらの非球面係数は、以下の式（Ａ）
によって表される非球面多項式における係数である。式
（Ａ）の非球面多項式において、ρは、光軸Ｘからレン
ズ面までの距離（高さ）（単位：ｍｍ）を表す。ｆ
（ρ）は、高さρにおけるレンズ面のサグ（ｓａｇ）量
を表している。より詳しくは、ｆ（ρ）は、光軸Ｘから
高さρの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の
接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（単
位：ｍｍ）を示す。Ｒは、非球面の頂点近傍における曲
率半径（近軸曲率半径）である。また、ｋは、離心率を
表し、ａ₄，ａ₆，ａ₈，ａ₁₀は、それぞれ４次，６次，
８次，１０次の非球面係数を表す。

【００４０】

【数１】

【００４１】図５（Ｃ）は、本実施例に係るコリメータ
レンズ1-1の光学性能を示す各種の値を示している。よ
り具体的には、光学性能を表す値として、開口数ＮＡ、
全系の焦点距離ｆ、入射光束径２ＮＡｆの値を示す。ま
た、図５（Ｃ）では、光学性能を表す値として、条件式
（２），（３）などにおける「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」
の値についても示す。なお、図５（Ｃ）に示した各光学
性能を示す値は、波長７８０ｎｍに対する値となってい
る。図５（Ｃ）に示したように、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1-1では、入射光束径２ＮＡｆの値が「３０
ｍｍ」となっているので、上述の条件式（１）の条件を
満たす。また、「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．
２６」となっており、上述の条件式（２），（２Ａ），
（３），（３Ａ）の条件を満たしている。

【００４２】図６〜図８は、本実施例に係るコリメータ
レンズ1-1の諸収差を示している。より詳しくは、図６
（Ａ）は、球面収差を示し、図６（Ｂ）は、非点収差を
示している。図６（Ｂ）において、実線はサジタル像面
に対する収差を示し、点線はタンジェンシャル（メリジ
オナル）像面に対する収差を示している。図７（Ａ）〜
（Ｃ）は、タンジェンシャル像面に対するコマ収差を示
し、図７（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ
収差を示している。図８（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェン
シャル像面に対する波面収差を示し、図８（Ｄ），
（Ｅ）は、サジタル像面に対する波面収差を示してい
る。図８（Ａ）〜（Ｅ）の波面収差図において、「１
λ」は、１波長を示す。なお、図６〜図８に示した各収
差図は、いずれも光源側に厚さ０．２５ｍｍのガラス板
（屈折率：１．５１）を含んだ状態で算出されたもので
ある。また、各収差図において、ωは半画角を示す。各
収差図は、波長７８０ｎｍに対する収差を示している。

【００４３】＜実施例２＞本実施例は、実施例１と同様
に、図１に示したコリメータレンズ１と同様のレンズ構
成となっている。すなわち、本実施例のコリメータレン
ズ1-2は、ガラスで構成された球面レンズ１０の平行光
束側の面に、光学樹脂からなる非球面レンズ１１を接合
した構成となっている。

【００４４】図９（Ａ），（Ｂ）は、本実施例に係るコ
リメータレンズ1-2の具体的な数値実施例を示してい
る。図９（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意味は、
実施例１（図５（Ａ），（Ｂ））の場合と同様である。
本実施例においても、非球面レンズ１１の平行光束側の
レンズ面、すなわち、コリメータレンズ全体における第
１番目のレンズ面Ｓ１（Ｒ１）が非球面形状となってい
る。

【００４５】図９（Ｃ）は、本実施例に係るコリメータ
レンズ1-2の光学性能を示す各種の値を示している。図
９（Ｃ）に示した各数値の示す意味は、実施例１（図９
（Ｃ））の場合と同様である。図９（Ｃ）に示したよう
に、本実施例に係るコリメータレンズ1-2では、入射光
束径２ＮＡｆの値が「３０ｍｍ」となっているので、上
述の条件式（１）の条件を満たす。また、「１．０４Ｎ
_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．２９」となっており、上述の
条件式（２），（２Ａ），（３），（３Ａ）の条件を満
たしている。

【００４６】図１０〜図１２は、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1-2の諸収差を示している。より詳しくは、
図１０（Ａ）は、球面収差を示し、図１０（Ｂ）は、非
点収差を示している。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジ
ェンシャル像面に対するコマ収差を示し、図１１
（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ収差を示
している。図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェンシャル
像面に対する波面収差を示し、図１２（Ｄ），（Ｅ）
は、サジタル像面に対する波面収差を示している。図１
０〜図１２に示した各収差は、実施例１（図６〜図８）
の場合と同様の条件によって算出されたものである。

【００４７】＜実施例３＞本実施例は、図３に示したコ
リメータレンズ１Ａと同様のレンズ構成となっている。
すなわち、本実施例のコリメータレンズ1A-1は、ガラス
で構成された球面レンズ１０の両面に非球面レンズ１１
Ａ，１１Ｂが接合された構成となっている。

【００４８】図１３（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に
係るコリメータレンズ1A-1の具体的な数値実施例を示し
ている。図１３（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意
味は、実施例１（図５（Ａ），（Ｂ））の場合と同様で
ある。本実施例においては、非球面レンズ１１Ａの平行
光束側のレンズ面と、非球面レンズ１１Ｂの光源側のレ
ンズ面とが非球面形状となっている。すなわち、コリメ
ータレンズ全体における第１番目のレンズ面Ｓ１（Ｒ
１）と第４番目のレンズ面Ｓ４（Ｒ４）とが非球面形状
となっている。

【００４９】図１４（Ｃ）は、本実施例に係るコリメー
タレンズ1A-1の光学性能を示す各種の値を示している。
図１３（Ｃ）に示した各数値の示す意味は、実施例１
（図９（Ｃ））の場合と同様である。図１３（Ｃ）に示
したように、本実施例に係るコリメータレンズ1A-1で
は、入射光束径２ＮＡｆの値が「３０ｍｍ」となってい
るので、上述の条件式（１）の条件を満たす。また、
「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．３１」となって
おり、上述の条件式（２），（２Ａ），（３），（３
Ａ）の条件を満たしている。

【００５０】図１４〜図１６は、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1A-1の諸収差を示している。より詳しくは、
図１４（Ａ）は、球面収差を示し、図１４（Ｂ）は、非
点収差を示している。図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジ
ェンシャル像面に対するコマ収差を示し、図１５
（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ収差を示
している。図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェンシャル
像面に対する波面収差を示し、図１６（Ｄ），（Ｅ）
は、サジタル像面に対する波面収差を示している。図１
４〜図１６に示した各収差は、実施例１（図６〜図８）
の場合と同様の条件によって算出されたものである。

【００５１】＜実施例４＞本実施例は、図４に示したコ
リメータレンズ１Ｂと同様のレンズ構成となっている。
すなわち、本実施例のコリメータレンズ1B-1は、ガラス
で構成された球面レンズ１０の光源側の面に非球面レン
ズ１１Ｃが接合された構成となっている。

【００５２】図１７（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に
係るコリメータレンズ1B-1の具体的な数値実施例を示し
ている。図１７（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意
味は、実施例１（図５（Ａ），（Ｂ））の場合と同様で
ある。本実施例においては、非球面レンズ１１Ｃの光源
側のレンズ面が非球面形状となっている。すなわち、コ
リメータレンズ全体における第３番目のレンズ面Ｓ３
（Ｒ３）が非球面形状となっている。

【００５３】図１７（Ｃ）は、本実施例に係るコリメー
タレンズ1B-1の光学性能を示す各種の値を示している。
図１７（Ｃ）に示した各数値の示す意味は、実施例１
（図９（Ｃ））の場合と同様である。図１７（Ｃ）に示
したように、本実施例に係るコリメータレンズ1B-1で
は、入射光束径２ＮＡｆの値が「３０ｍｍ」となってい
るので、上述の条件式（１）の条件を満たす。また、
「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．３３」となって
おり、少なくとも上述の条件式（２），（２Ａ）の条件
を満たしている。

【００５４】図１８〜図２０は、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1B-1の諸収差を示している。より詳しくは、
図１８（Ａ）は、球面収差を示し、図１８（Ｂ）は、非
点収差を示している。図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジ
ェンシャル像面に対するコマ収差を示し、図１９
（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ収差を示
している。図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェンシャル
像面に対する波面収差を示し、図２０（Ｄ），（Ｅ）
は、サジタル像面に対する波面収差を示している。図１
８〜図２０に示した各収差は、実施例１（図６〜図８）
の場合と同様の条件によって算出されたものである。

【００５５】＜実施例５＞本実施例は、実施例４と同様
に、図４に示したコリメータレンズ１Ｂと同様のレンズ
構成となっている。すなわち、本実施例のコリメータレ
ンズ1B-2は、ガラスで構成された球面レンズ１０の光源
側の面に非球面レンズ１１Ｃが接合された構成となって
いる。

【００５６】図２１（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に
係るコリメータレンズ1B-2の具体的な数値実施例を示し
ている。図２１（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意
味は、実施例１（図５（Ａ），（Ｂ））の場合と同様で
ある。本実施例においては、非球面レンズ１１Ｃの光源
側のレンズ面が非球面形状となっている。すなわち、コ
リメータレンズ全体における第３番目のレンズ面Ｓ３
（Ｒ３）が非球面形状となっている。

【００５７】図２１（Ｃ）は、本実施例に係るコリメー
タレンズ1B-2の光学性能を示す各種の値を示している。
図２１（Ｃ）に示した各数値の示す意味は、実施例１
（図９（Ｃ））の場合と同様である。図２１（Ｃ）に示
したように、本実施例に係るコリメータレンズ1B-2で
は、入射光束径２ＮＡｆの値が「３０ｍｍ」となってい
るので、上述の条件式（１）の条件を満たす。また、
「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．３２」となって
おり、少なくとも上述の条件式（２），（２Ａ）の条件
を満たしている。

【００５８】図２２〜図２４は、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1B-2の諸収差を示している。より詳しくは、
図２２（Ａ）は、球面収差を示し、図２２（Ｂ）は、非
点収差を示している。図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジ
ェンシャル像面に対するコマ収差を示し、図２３
（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ収差を示
している。図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェンシャル
像面に対する波面収差を示し、図２４（Ｄ），（Ｅ）
は、サジタル像面に対する波面収差を示している。図２
２〜図２４に示した各収差は、実施例１（図６〜図８）
の場合と同様の条件によって算出されたものである。

【００５９】＜実施例６＞本実施例についても、実施例
４と同様に、図４に示したコリメータレンズ１Ｂと同様
のレンズ構成となっている。すなわち、本実施例のコリ
メータレンズ1B-3は、ガラスで構成された球面レンズ１
０の光源側の面に非球面レンズ１１Ｃが接合された構成
となっている。

【００６０】図２５（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に
係るコリメータレンズ1B-3の具体的な数値実施例を示し
ている。図２５（Ａ），（Ｂ）に示した各数値の示す意
味は、実施例１（図５（Ａ），（Ｂ））の場合と同様で
ある。本実施例においては、非球面レンズ１１Ｃの光源
側のレンズ面が非球面形状となっている。すなわち、コ
リメータレンズ全体における第３番目のレンズ面Ｓ３
（Ｒ３）が非球面形状となっている。

【００６１】図２５（Ｃ）は、本実施例に係るコリメー
タレンズ1B-3の光学性能を示す各種の値を示している。
図２５（Ｃ）に示した各数値の示す意味は、実施例１
（図９（Ｃ））の場合と同様である。図２５（Ｃ）に示
したように、本実施例に係るコリメータレンズ1B-3で
は、入射光束径２ＮＡｆの値が「３０ｍｍ」となってい
るので、上述の条件式（１）の条件を満たす。また、
「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値が「３．３５」となって
おり、少なくとも上述の条件式（２），（２Ａ）の条件
を満たしている。

【００６２】図２６〜図２８は、本実施例に係るコリメ
ータレンズ1B-3の諸収差を示している。より詳しくは、
図２６（Ａ）は、球面収差を示し、図２６（Ｂ）は、非
点収差を示している。図２７（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジ
ェンシャル像面に対するコマ収差を示し、図２７
（Ｄ），（Ｅ）は、サジタル像面に対するコマ収差を示
している。図２８（Ａ）〜（Ｃ）は、タンジェンシャル
像面に対する波面収差を示し、図２８（Ｄ），（Ｅ）
は、サジタル像面に対する波面収差を示している。図２
６〜図２８に示した各収差は、実施例１（図６〜図８）
の場合と同様の条件によって算出されたものである。

【００６３】最後に、図２９において、以上で説明した
６つの実施例のそれぞれについて、条件式（２），
（３）における「１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a」の値と、条件
式（４）における「ｆ_g／ｆ」の値とをまとめて示す。
図２９から分かるように、すべての実施例について、少
なくとも条件式（２），（３）および（４）が満たされ
ている。

【００６４】以上で説明したように、すべての実施例の
コリメータレンズについて、上述の各条件式を満足した
状態で諸収差が良好に補正され、光走査装置２に適用し
て最適な光学性能が得られている。

【００６５】なお、本発明は、上記実施の形態および各
実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例え
ば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄおよび屈折率
Ｎの値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、
他の値をとり得る。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし４
のいずれか１項に記載のコリメータレンズまたは請求項
５ないし８のいずれか１項に記載の光走査装置によれ
ば、ガラスによって構成された球面レンズと、光学樹脂
によって構成され、球面レンズの少なくとも一方の面に
接合された非球面レンズとを備え、球面レンズの外径φ
について２０mm以上の条件を満足するようにコリメータ
レンズを構成したので、コリメータレンズについて、外
径が大きな場合でも、所望の光学性能が得られるように
精度良く加工することが可能となり、かつ低コストで実
施することができるという効果を奏する。

【００６７】特に、請求項２記載のコリメータレンズま
たは請求項６記載の光走査装置によれば、請求項１記載
のコリメータレンズまたは請求項５記載の光走査装置に
おいて、さらに、「３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a
＜３．６」の条件式を満足するようにコリメータレン
ズを構成したので、特に、コリメータレンズの球面収差
を良好に補正することができるという効果を奏する。

【００６８】また、請求項３記載のコリメータレンズま
たは請求項７記載の光走査装置によれば、請求項１記載
のコリメータレンズまたは請求項５記載の光走査装置に
おいて、非球面レンズを、球面レンズの平行光束側の面
に接合してコリメータレンズを構成したので、特に、コ
リメータレンズのコマ収差を良好に補正することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
が利用される光走査装置の概略を示す構成図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
の他の構成例を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
のさらに他の構成例を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
の第１の具体的な数値実施例（実施例１）を示す説明図
である。

【図６】図５に示した実施例１のコリメータレンズの球
面収差および非点収差を示す収差図である。

【図７】図５に示した実施例１のコリメータレンズのコ
マ収差を示す収差図である。

【図８】図５に示した実施例１のコリメータレンズの波
面収差を示す収差図である。

【図９】本発明の一実施の形態に係るコリメータレンズ
の第２の具体的な数値実施例（実施例２）を示す説明図
である。

【図１０】図９に示した実施例２のコリメータレンズの
球面収差および非点収差を示す収差図である。

【図１１】図９に示した実施例２のコリメータレンズの
コマ収差を示す収差図である。

【図１２】図９に示した実施例２のコリメータレンズの
波面収差を示す収差図である。

【図１３】本発明の一実施の形態に係るコリメータレン
ズの第３の具体的な数値実施例（実施例３）を示す説明
図である。

【図１４】図１３に示した実施例３のコリメータレンズ
の球面収差および非点収差を示す収差図である。

【図１５】図１３に示した実施例３のコリメータレンズ
のコマ収差を示す収差図である。

【図１６】図１３に示した実施例３のコリメータレンズ
の波面収差を示す収差図である。

【図１７】本発明の一実施の形態に係るコリメータレン
ズの第４の具体的な数値実施例（実施例４）を示す説明
図である。

【図１８】図１７に示した実施例４のコリメータレンズ
の球面収差および非点収差を示す収差図である。

【図１９】図１７に示した実施例４のコリメータレンズ
のコマ収差を示す収差図である。

【図２０】図１７に示した実施例４のコリメータレンズ
の波面収差を示す収差図である。

【図２１】本発明の一実施の形態に係るコリメータレン
ズの第５の具体的な数値実施例（実施例５）を示す説明
図である。

【図２２】図２１に示した実施例５のコリメータレンズ
の球面収差および非点収差を示す収差図である。

【図２３】図２１に示した実施例５のコリメータレンズ
のコマ収差を示す収差図である。

【図２４】図２１に示した実施例５のコリメータレンズ
の波面収差を示す収差図である。

【図２５】本発明の一実施の形態に係るコリメータレン
ズの第６の具体的な数値実施例（実施例６）を示す説明
図である。

【図２６】図２５に示した実施例６のコリメータレンズ
の球面収差および非点収差を示す収差図である。

【図２７】図２５に示した実施例６のコリメータレンズ
のコマ収差を示す収差図である。

【図２８】図２５に示した実施例６のコリメータレンズ
の波面収差を示す収差図である。

【図２９】各実施例のコリメータレンズが満たす条件値
について示す説明図である。

【符号の説明】

Ｘ…光軸、１，１Ａ，１Ｂ…コリメータレンズ、２…光
走査装置、３…光源、４…補助光学系、５…ポリゴンミ
ラー、６…ｆθレンズ、７…感光ドラム、７Ａ…被走査
面、１０…球面レンズ、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ
…非球面レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発散光を略平行光に変換するためのコリ
メータレンズであって、ガラスによって構成された球面レンズと、光学樹脂によって構成され、前記球面レンズの少なくと
も一方の面に接合された非球面レンズとを備え、以下の条件式（１）を満足するように構成されているこ
とを特徴とするコリメータレンズ。 φ≧２０mm ……（１）ただし、 φ：球面レンズの外径
【請求項２】さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のコリメータレンズ。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．６ ……（２）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径
【請求項３】前記非球面レンズは、前記球面レンズの
平行光束側の面に接合されてい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４】さらに、以下の条件式（３）を満足する
ように構成されていることを特徴とする請求項３記載の
コリメータレンズ。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．４ ……（３）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径
【請求項５】走査用の光を発する光源と、前記光源からの発散光を略平行光に変換して出射するコ
リメータレンズと、前記コリメータレンズから出射された光を偏向させる偏
向手段と、前記偏向手段によって偏向された光を被走査面上に結像
させる結像光学系とを備えた光走査装置であって、前記コリメータレンズは、ガラスによって構成された球面レンズと、光学樹脂によって構成され、前記球面レンズの少なくと
も一方の面に接合された非球面レンズとを有し、以下の条件式（１）を満足するように構成されているこ
とを特徴とする光走査装置。 φ≧２０mm ……（１）ただし、 φ：球面レンズの外径
【請求項６】前記コリメータレンズは、さらに、以下
の条件式（２）を満足するように構成されていることを
特徴とする請求項５記載の光走査装置。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．６ ……（２）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：コリメータレンズの全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径
【請求項７】前記非球面レンズは、前記球面レンズの
平行光束側の面に接合されていることを特徴とする請求
項５記載の光走査装置。
【請求項８】前記コリメータレンズは、さらに、以下の条件式（３）を満足するように構成されているこ
とを特徴とする請求項７記載の光走査装置。３．１＜１．０４Ｎ_a＋ｆ／Ｒ_a ＜３．４ ……（３）ただし、Ｎ_a：球面レンズの屈折率ｆ：コリメータレンズの全系の焦点距離Ｒ_a：球面レンズの平行光束側の面の曲率半径