JP2002248666A - 光学素子とその製造方法及び光走査装置 - Google Patents
光学素子とその製造方法及び光走査装置Info
- Publication number
- JP2002248666A JP2002248666A JP2001047726A JP2001047726A JP2002248666A JP 2002248666 A JP2002248666 A JP 2002248666A JP 2001047726 A JP2001047726 A JP 2001047726A JP 2001047726 A JP2001047726 A JP 2001047726A JP 2002248666 A JP2002248666 A JP 2002248666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- height
- shape
- optical element
- calculating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
- B29L2011/0016—Lenses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】像面での焦点ずれによって生じる像面湾曲を小
さくする光走査装置用光学素子を、短時間、低コストで
製作できるようにする。 【解決手段】射出成形された光学素子を使用時と同等の
光走査装置内に取り付け、像面において複数の像高にお
ける光軸方向の焦点ずれ量を測定する工程と、複数の像
高に対応する特定の光学機能面上の位置を求めるレンズ
高さ算出工程と、複数の像高に対応する特定の光学機能
面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数である感度を算出
する工程と、上記焦点ずれ量と上記感度より特定の光学
機能面での部分曲率を求める工程と、上記レンズ高さと
部分曲率を基に光学機能面の補正形状を関数モデルの係
数またはマップデータとして出力する補正形状算出工程
と、上記補正形状にしたがって成形用金型の特定の光学
機能面に対応する鏡面駒の形状を補正加工する工程と、
補正加工された鏡面駒で成形を行う工程にした。
さくする光走査装置用光学素子を、短時間、低コストで
製作できるようにする。 【解決手段】射出成形された光学素子を使用時と同等の
光走査装置内に取り付け、像面において複数の像高にお
ける光軸方向の焦点ずれ量を測定する工程と、複数の像
高に対応する特定の光学機能面上の位置を求めるレンズ
高さ算出工程と、複数の像高に対応する特定の光学機能
面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数である感度を算出
する工程と、上記焦点ずれ量と上記感度より特定の光学
機能面での部分曲率を求める工程と、上記レンズ高さと
部分曲率を基に光学機能面の補正形状を関数モデルの係
数またはマップデータとして出力する補正形状算出工程
と、上記補正形状にしたがって成形用金型の特定の光学
機能面に対応する鏡面駒の形状を補正加工する工程と、
補正加工された鏡面駒で成形を行う工程にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光学素子とその製造
方法、特に光走査装置用光学素子に関するものであり、
デジタルコピアやレーザプリンタの光書き込み装置にお
ける光学素子の評価に利用して有効なものである。
方法、特に光走査装置用光学素子に関するものであり、
デジタルコピアやレーザプリンタの光書き込み装置にお
ける光学素子の評価に利用して有効なものである。
【０００２】
【従来技術】レーザ光源と多面体鏡を用いた光走査装置
は、デジタルコピアやレーザプリンタに用いられる。図
２に光走査装置の一例を示す。半導体レーザ等の光源１
から出射した光束はコリメータレンズ２を透過して平行
光束となり、円筒面レンズ３を透過して多面体鏡４の反
射面上で線状に集光される。多面体鏡の回転に応じて反
射、偏向された光束は走査光学系５を透過して像面６に
設置された感光体表面で集光する。ここで、多面体鏡に
より光束を偏向する方向を主走査方向、主走査方向と光
軸方向に直交する方向を副走査方向、各光学機能面にお
ける主走査方向の位置をレンズ高さ、像面における主走
査方向の位置を像高と記述する。近年の高画質化の要求
と、低コスト化の為に走査光学系の光学素子の数を減ら
したいという要求にこたえる為、走査光学系の光学素子
の光学機能面の形状は、自由度の高い曲面を用いる様に
なってきた。特に主走査方向には非球面を、副走査方向
には曲率が主走査方向によって変化するような特殊なト
ーリック面を用いる事が多くなってきた。以下にその一
例を示す。 ここで、ｘは主走査方向の座標、ｙは副走査方向の座
標、ｚは光軸方向の座標、ｃは主走査方向の曲率、ｋは
円錐定数、ｅjiは多項式の係数である。超精密自由曲面
加工機の実用化によって、光学機能面にこのような自由
度の高い面を採用できるようになった。
は、デジタルコピアやレーザプリンタに用いられる。図
２に光走査装置の一例を示す。半導体レーザ等の光源１
から出射した光束はコリメータレンズ２を透過して平行
光束となり、円筒面レンズ３を透過して多面体鏡４の反
射面上で線状に集光される。多面体鏡の回転に応じて反
射、偏向された光束は走査光学系５を透過して像面６に
設置された感光体表面で集光する。ここで、多面体鏡に
より光束を偏向する方向を主走査方向、主走査方向と光
軸方向に直交する方向を副走査方向、各光学機能面にお
ける主走査方向の位置をレンズ高さ、像面における主走
査方向の位置を像高と記述する。近年の高画質化の要求
と、低コスト化の為に走査光学系の光学素子の数を減ら
したいという要求にこたえる為、走査光学系の光学素子
の光学機能面の形状は、自由度の高い曲面を用いる様に
なってきた。特に主走査方向には非球面を、副走査方向
には曲率が主走査方向によって変化するような特殊なト
ーリック面を用いる事が多くなってきた。以下にその一
例を示す。 ここで、ｘは主走査方向の座標、ｙは副走査方向の座
標、ｚは光軸方向の座標、ｃは主走査方向の曲率、ｋは
円錐定数、ｅjiは多項式の係数である。超精密自由曲面
加工機の実用化によって、光学機能面にこのような自由
度の高い面を採用できるようになった。
【０００３】走査光学系の各光学機能面の有効範囲は、
主走査方向に数十ｍｍから数百ｍｍにあるのに対して副
走査方向には十ｍｍ前後と偏平している。このような光
学素子をプラスチック射出成形等で作成する場合、樹脂
の不均一な収縮などの影響により設計値からの偏差（以
下これを「形状誤差」と呼ぶ）が発生する。樹脂の収縮
率はおおむね０．７％程度であるから、光学機能面の設
計形状から射出成形用の鏡面駒を作成するに当たって、
従来は理論的または経験的に求めた収縮率で相似拡大し
た形状に加工していた。しかし、光学機能面が数百ｍｍ
と大きいので、樹脂の非線形な収縮による光学機能面の
形状誤差は数μｍから数十μｍとなり、これが光学系の
性能に大きく影響する。
主走査方向に数十ｍｍから数百ｍｍにあるのに対して副
走査方向には十ｍｍ前後と偏平している。このような光
学素子をプラスチック射出成形等で作成する場合、樹脂
の不均一な収縮などの影響により設計値からの偏差（以
下これを「形状誤差」と呼ぶ）が発生する。樹脂の収縮
率はおおむね０．７％程度であるから、光学機能面の設
計形状から射出成形用の鏡面駒を作成するに当たって、
従来は理論的または経験的に求めた収縮率で相似拡大し
た形状に加工していた。しかし、光学機能面が数百ｍｍ
と大きいので、樹脂の非線形な収縮による光学機能面の
形状誤差は数μｍから数十μｍとなり、これが光学系の
性能に大きく影響する。
【０００４】成形品の形状誤差を小さくする方法の１つ
として、特開平５−９６５７２号公報や特開平７−６０
８５７号公報に記載されているように成形品の形状を測
定し、形状誤差を求め、これを相殺するように成形型の
鏡面駒を補正する方法がある。しかしこれでは全ての光
学機能面に対応する鏡面駒を形状誤差が十分小さくなる
まで補正する必要がある。
として、特開平５−９６５７２号公報や特開平７−６０
８５７号公報に記載されているように成形品の形状を測
定し、形状誤差を求め、これを相殺するように成形型の
鏡面駒を補正する方法がある。しかしこれでは全ての光
学機能面に対応する鏡面駒を形状誤差が十分小さくなる
まで補正する必要がある。
【０００５】また、プラスチック射出成形で作成したレ
ンズの特徴として、屈折率分布の問題（参考文献：特開
平１０−２８８７４９号公報、特開平１１−７７８４２
号公報）がある。これは樹脂内の屈折率の不均一な分布
がレンズ効果を生み、光学系の焦点位置を変化させてし
まう現象で、これを回避する為に設計に工夫をしたり成
形後に屈折率分布を減少させる為の工程を設けたりする
必要がある。また、これを０に出来ない限り、全ての光
学素子を設計値通りの形状に作成しても、光走査装置と
しては焦点位置のずれによる像面湾曲により光学性能の
劣化を生じてしまう。
ンズの特徴として、屈折率分布の問題（参考文献：特開
平１０−２８８７４９号公報、特開平１１−７７８４２
号公報）がある。これは樹脂内の屈折率の不均一な分布
がレンズ効果を生み、光学系の焦点位置を変化させてし
まう現象で、これを回避する為に設計に工夫をしたり成
形後に屈折率分布を減少させる為の工程を設けたりする
必要がある。また、これを０に出来ない限り、全ての光
学素子を設計値通りの形状に作成しても、光走査装置と
しては焦点位置のずれによる像面湾曲により光学性能の
劣化を生じてしまう。
【０００６】特に、像面におけるスポット径を小さくし
て、高密度の光書き込み装置の走査光学系を作成する場
合、スポット径は光学系のＦナンバーに略比例するので
光学系のＦナンバーを小さくする必要があるが、同時に
スポット径の２乗に略比例して焦点深度が狭くなってし
まう。したがってスポット径の小さい光走査装置を開発
する為には、像面での焦点ずれによって生じる像面湾曲
を十分に小さくする必要が有り、これが高密度の光走査
装置の実現への大きな技術課題となっている。
て、高密度の光書き込み装置の走査光学系を作成する場
合、スポット径は光学系のＦナンバーに略比例するので
光学系のＦナンバーを小さくする必要があるが、同時に
スポット径の２乗に略比例して焦点深度が狭くなってし
まう。したがってスポット径の小さい光走査装置を開発
する為には、像面での焦点ずれによって生じる像面湾曲
を十分に小さくする必要が有り、これが高密度の光走査
装置の実現への大きな技術課題となっている。
【０００７】
【解決しようとする課題】そこで、この発明は、像面で
の焦点ずれによって生じる像面湾曲を十分に小さくでき
るようにして、像面湾曲の小さいの光走査装置用光学素
子を、短時間、低コストで製作できるように、その製造
方法及び製造装置を工夫することをその課題とするもの
である。
の焦点ずれによって生じる像面湾曲を十分に小さくでき
るようにして、像面湾曲の小さいの光走査装置用光学素
子を、短時間、低コストで製作できるように、その製造
方法及び製造装置を工夫することをその課題とするもの
である。
【０００８】
【解決手段１】（請求項１に対応）解決手段１は、光走
査光学系で使用する光学素子を成形にて作成する光学素
子の製造方法を前提にして、次の工程から構成されるも
のである。射出成形された光学素子を使用時と同等の光
走査装置内に取り付け、像面において複数の像高におけ
る光軸方向の焦点ずれ量を測定する焦点ずれ量測定工程
と、複数の像高に対応する特定の光学機能面上の位置を
求めるレンズ高さ算出工程と、複数の像高に対応する特
定の光学機能面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数であ
る感度を算出する感度算出工程と、上記焦点ずれ量と上
記感度より特定の光学機能面での部分曲率を求める部分
曲率算出工程と、上記レンズ高さと部分曲率を基に光学
機能面の補正形状を関数モデルの係数またはマップデー
タとして出力する補正形状算出工程と、上記補正形状に
したがって成形用金型の特定の光学機能面に対応する鏡
面駒の形状を補正加工する補正加工工程と、補正加工さ
れた鏡面駒で成形を行う成形工程とよりなること。
査光学系で使用する光学素子を成形にて作成する光学素
子の製造方法を前提にして、次の工程から構成されるも
のである。射出成形された光学素子を使用時と同等の光
走査装置内に取り付け、像面において複数の像高におけ
る光軸方向の焦点ずれ量を測定する焦点ずれ量測定工程
と、複数の像高に対応する特定の光学機能面上の位置を
求めるレンズ高さ算出工程と、複数の像高に対応する特
定の光学機能面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数であ
る感度を算出する感度算出工程と、上記焦点ずれ量と上
記感度より特定の光学機能面での部分曲率を求める部分
曲率算出工程と、上記レンズ高さと部分曲率を基に光学
機能面の補正形状を関数モデルの係数またはマップデー
タとして出力する補正形状算出工程と、上記補正形状に
したがって成形用金型の特定の光学機能面に対応する鏡
面駒の形状を補正加工する補正加工工程と、補正加工さ
れた鏡面駒で成形を行う成形工程とよりなること。
【０００９】
【作用】設計形状の各レンズ高さにおいて、像面におけ
る光軸方向の焦点ずれ量が設計形状近傍ではレンズ面の
形状誤差の部分曲率に概略比例する。上記構成によれ
ば、この光学特性と相関の高い部分曲率というパラメー
タを用い、光学機能面の補正形状を算出しているので光
学性能上の精度が高い鏡面駒補正が可能となる。
る光軸方向の焦点ずれ量が設計形状近傍ではレンズ面の
形状誤差の部分曲率に概略比例する。上記構成によれ
ば、この光学特性と相関の高い部分曲率というパラメー
タを用い、光学機能面の補正形状を算出しているので光
学性能上の精度が高い鏡面駒補正が可能となる。
【００１０】
【実施態様１】（請求項２に対応）実施態様１は、上記
成形工程からなる光学素子を用いて前述の焦点ずれ測定
工程を行い、これが目標を満たしていない場合上記レン
ズ高さ算出工程から成形工程までを繰り返し行うことで
ある。
成形工程からなる光学素子を用いて前述の焦点ずれ測定
工程を行い、これが目標を満たしていない場合上記レン
ズ高さ算出工程から成形工程までを繰り返し行うことで
ある。
【作用】これにより１回の成形工程でレンズの光学性能
が十分でない場合でも、繰り返し行うことで精度が高い
レンズが成形可能となる。
が十分でない場合でも、繰り返し行うことで精度が高い
レンズが成形可能となる。
【００１１】
【実施態様２】（請求項３に対応）実施態様２は、上記
レンズ高さ算出工程が、予め光学シミュレーションによ
り複数の偏向角で主光線が特定の光学機能面と交叉する
主走査方向の位置であるレンズ高さと、像面と交叉する
主走査方向の位置である像高とを求め、この分布を多項
式等のモデルに近似してその係数を記憶しておき、入力
である像高に対応するレンズ高さを、多項式を解く事に
より算出することである。
レンズ高さ算出工程が、予め光学シミュレーションによ
り複数の偏向角で主光線が特定の光学機能面と交叉する
主走査方向の位置であるレンズ高さと、像面と交叉する
主走査方向の位置である像高とを求め、この分布を多項
式等のモデルに近似してその係数を記憶しておき、入力
である像高に対応するレンズ高さを、多項式を解く事に
より算出することである。
【作用】これにより毎回光学シュミレーションを行う必
要がなく、１回のみの光学シュミレーションで像高に対
応するレンズ高さを求めることができる。
要がなく、１回のみの光学シュミレーションで像高に対
応するレンズ高さを求めることができる。
【００１２】
【実施態様３】（請求項４に対応）実施態様３は、上記
感度算出工程が、予め光学シミュレーションにより、特
定の光学機能面のみに形状誤差を重畳させ、複数の偏向
角で像高と、光軸方向の焦点ずれ量と、特定の光学機能
面における光束通過部分の部分曲率とを求め、焦点ずれ
量を部分曲率で除算して単位曲率当たりの焦点ずれ量の
感度を求め、像高と感度の分布を多項式等の関数モデル
に近似してその係数を記憶しておき、入力である像高に
対応する感度を、関数モデルを解く事により算出するも
のであることである。
感度算出工程が、予め光学シミュレーションにより、特
定の光学機能面のみに形状誤差を重畳させ、複数の偏向
角で像高と、光軸方向の焦点ずれ量と、特定の光学機能
面における光束通過部分の部分曲率とを求め、焦点ずれ
量を部分曲率で除算して単位曲率当たりの焦点ずれ量の
感度を求め、像高と感度の分布を多項式等の関数モデル
に近似してその係数を記憶しておき、入力である像高に
対応する感度を、関数モデルを解く事により算出するも
のであることである。
【作用】これにより毎回光学シュミレーションを行う必
要がなく、１回のみの光学シュミレーションで像高に対
応する感度を求めることができる。
要がなく、１回のみの光学シュミレーションで像高に対
応する感度を求めることができる。
【００１３】
【実施態様４】（請求項５に対応）実施態様４は、上記
補正形状算出工程が、レンズ高さと副走査方向の部分曲
率の分布を関数モデルに近似し、その係数を記憶し、光
学機能面の複数の点においてその主走査方向の位置から
関数モデルを解く事により部分曲率を求め、副走査方向
の位置から前述の部分曲率をもつ円弧関数の式を解く事
により高さを求める形状算出工程からなるものであるこ
とである。
補正形状算出工程が、レンズ高さと副走査方向の部分曲
率の分布を関数モデルに近似し、その係数を記憶し、光
学機能面の複数の点においてその主走査方向の位置から
関数モデルを解く事により部分曲率を求め、副走査方向
の位置から前述の部分曲率をもつ円弧関数の式を解く事
により高さを求める形状算出工程からなるものであるこ
とである。
【００１４】
【実施態様５】（請求項６に対応）実施態様５は、上記
補正形状算出工程が、レンズ高さと副走査の部分曲率の
分布を なる多項式に近似し、この係数Ｃｓｉをいて なる式を解く事により任意の点における補正形状を算出
するものであることである。
補正形状算出工程が、レンズ高さと副走査の部分曲率の
分布を なる多項式に近似し、この係数Ｃｓｉをいて なる式を解く事により任意の点における補正形状を算出
するものであることである。
【００１５】
【実施態様６】（請求項７に対応）実施態様６は、上記
補正形状算出工程が、レンズ高さと主走査方向の部分曲
率の分布に対して関数モデルに近似し、関数モデルを２
回積分してその係数を記憶するモデル化工程と、光学機
能面の複数の点においてその主走査方向の位置から関数
モデルを解く事により高さを求める形状算出工程からな
るものであることである。
補正形状算出工程が、レンズ高さと主走査方向の部分曲
率の分布に対して関数モデルに近似し、関数モデルを２
回積分してその係数を記憶するモデル化工程と、光学機
能面の複数の点においてその主走査方向の位置から関数
モデルを解く事により高さを求める形状算出工程からな
るものであることである。
【００１６】
【実施態様７】（請求項８に対応）実施態様７は、上記
補正形状算出工程が、レンズ高さと主走査方向の部分曲
率の分布に対して数値積分を２回行い、レンズ高さと高
さの分布に対する数値積分工程と、これを関数モデルに
近似してその係数を記憶するモデル化工程と、光学機能
面の複数の点においてその主走査方向の位置から関数モ
デルを解く事により高さを求める形状算出工程からなる
ものであることである。
補正形状算出工程が、レンズ高さと主走査方向の部分曲
率の分布に対して数値積分を２回行い、レンズ高さと高
さの分布に対する数値積分工程と、これを関数モデルに
近似してその係数を記憶するモデル化工程と、光学機能
面の複数の点においてその主走査方向の位置から関数モ
デルを解く事により高さを求める形状算出工程からなる
ものであることである。
【作用】実施態様４〜７の構成により、新たな光学シュ
ミレーションや、光学機能面の設計をする必要がなくな
り、光学装置の焦点ずれ量を相殺するような補正形状を
算出することができる。またトーリック面の設計式を利
用しているので、補正形状算出において、設計式の係数
の一部を変更するだけで補正加工を行うことができる。
ミレーションや、光学機能面の設計をする必要がなくな
り、光学装置の焦点ずれ量を相殺するような補正形状を
算出することができる。またトーリック面の設計式を利
用しているので、補正形状算出において、設計式の係数
の一部を変更するだけで補正加工を行うことができる。
【００１７】
【解決手段２】（請求項９及び請求項１０に対応）解決
手段２は、解決手段１（上記実施態様１乃至実施態様７
を含む）の光走査装置用光学素子の製造方法により作成
された光学素子について、少なくとも１つの光学機能面
が略平面であり、この面を上記特定の光学機能面とする
ことである。
手段２は、解決手段１（上記実施態様１乃至実施態様７
を含む）の光走査装置用光学素子の製造方法により作成
された光学素子について、少なくとも１つの光学機能面
が略平面であり、この面を上記特定の光学機能面とする
ことである。
【００１８】
【解決手段３】（請求項１１に対応）解決手段３は、光
走査装置について、上記解決手段２の光学素子を使用す
ることである。
走査装置について、上記解決手段２の光学素子を使用す
ることである。
【００１９】
【解決手段４】（請求項１２に対応）解決手段４は、プ
ラスチック射出成形用金型の光学機能面に対応する鏡面
駒をＮＣ加工機で加工するためのＮＣデータを作成する
プログラムについて、光走査装置の像面における複数の
像高での焦点ずれ量の測定結果を入力データとして、任
意の像高に対応する特定の光学機能面のレンズ高さを算
出するレンズ高さ算出手段と、任意の像高に対応する特
定の光学機能面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数であ
る感度を算出するレンズ高さ算出手段と、焦点ずれ量と
感度から部分曲率を算出する部分曲率算出手段と、レン
ズ高さと部分曲率の分布より特定の鏡面駒の補正加工用
ＮＣデータを算出する補正形状算出手段とから構成した
ことである。
ラスチック射出成形用金型の光学機能面に対応する鏡面
駒をＮＣ加工機で加工するためのＮＣデータを作成する
プログラムについて、光走査装置の像面における複数の
像高での焦点ずれ量の測定結果を入力データとして、任
意の像高に対応する特定の光学機能面のレンズ高さを算
出するレンズ高さ算出手段と、任意の像高に対応する特
定の光学機能面の部分曲率と焦点ずれ量の比例係数であ
る感度を算出するレンズ高さ算出手段と、焦点ずれ量と
感度から部分曲率を算出する部分曲率算出手段と、レン
ズ高さと部分曲率の分布より特定の鏡面駒の補正加工用
ＮＣデータを算出する補正形状算出手段とから構成した
ことである。
【作用】この構成により焦点ずれ量の測定データから、
ほぼ自動で補正加工用ＮＣデータを作成することができ
る。
ほぼ自動で補正加工用ＮＣデータを作成することができ
る。
【００２０】
【実施の形態１】（請求項１に係る発明の実施形態）本
出願人は、部分曲率を媒介にする事により光学機能面の
形状誤差から光走査装置の像面における焦点ずれ量を高
精度に推定できる、「レンズ面形状評価方法及び形状評
価装置」をすでに提案している（特願２０００−１３２
５７１号）。これは、任意の光学機能面において任意の
レンズ高さにおける光束通過幅相当の部分曲率と、それ
に対応する像面での焦点ずれ量は形状誤差が小さい場合
は略比例関係にある事を示し、また光学シミュレーショ
ンにより、光学機能面に微小な形状誤差を重畳させた時
の各レンズ高さにおける部分曲率と、それに対応する像
高と焦点ずれ量を求めることにより、各レンズ高さに対
する単位曲率当たりの焦点ずれ量の比例係数である感度
を算出できる事を示し、これを複数像高について解いて
レンズ高さと感度の分布を求め、多項式などに近似して
その係数を記憶しておく事により、任意のサンプルにつ
いて光学機能面の形状測定結果から像面での焦点ずれ量
を推定する事が出来る事を示している。また、各光学機
能面の形状誤差と像面における焦点ずれ量の関係は他の
光学機能面の形状誤差に対して略独立とみなせるので、
像面において各光学機能面の形状誤差による焦点ずれ量
を積み上げる事により光学系全体の焦点ずれ量の評価が
実現できる事を示した。この出願に係る発明はこの方法
を逆からたどるものである。すなわち、光走査装置の各
像高における焦点ずれ量を実測し、この測定結果から特
定の光学機能面において焦点ずれを相殺するような補正
形状を生成し、それにしたがって鏡面駒を補正加工する
事により光学系全体の像面湾曲を減少させる。図１に、
この処理の流れを示しているが、この処理フローにおけ
る各工程は次のとおりである。
出願人は、部分曲率を媒介にする事により光学機能面の
形状誤差から光走査装置の像面における焦点ずれ量を高
精度に推定できる、「レンズ面形状評価方法及び形状評
価装置」をすでに提案している（特願２０００−１３２
５７１号）。これは、任意の光学機能面において任意の
レンズ高さにおける光束通過幅相当の部分曲率と、それ
に対応する像面での焦点ずれ量は形状誤差が小さい場合
は略比例関係にある事を示し、また光学シミュレーショ
ンにより、光学機能面に微小な形状誤差を重畳させた時
の各レンズ高さにおける部分曲率と、それに対応する像
高と焦点ずれ量を求めることにより、各レンズ高さに対
する単位曲率当たりの焦点ずれ量の比例係数である感度
を算出できる事を示し、これを複数像高について解いて
レンズ高さと感度の分布を求め、多項式などに近似して
その係数を記憶しておく事により、任意のサンプルにつ
いて光学機能面の形状測定結果から像面での焦点ずれ量
を推定する事が出来る事を示している。また、各光学機
能面の形状誤差と像面における焦点ずれ量の関係は他の
光学機能面の形状誤差に対して略独立とみなせるので、
像面において各光学機能面の形状誤差による焦点ずれ量
を積み上げる事により光学系全体の焦点ずれ量の評価が
実現できる事を示した。この出願に係る発明はこの方法
を逆からたどるものである。すなわち、光走査装置の各
像高における焦点ずれ量を実測し、この測定結果から特
定の光学機能面において焦点ずれを相殺するような補正
形状を生成し、それにしたがって鏡面駒を補正加工する
事により光学系全体の像面湾曲を減少させる。図１に、
この処理の流れを示しているが、この処理フローにおけ
る各工程は次のとおりである。
【００２１】１．イニシャル成形 まず最初に従来の方法で金型を作成し、光学素子を射出
成形加工する。この時、成形品の形状が安定して同じ形
状で加工できるように成形条件を十分精査してつめてお
く。
成形加工する。この時、成形品の形状が安定して同じ形
状で加工できるように成形条件を十分精査してつめてお
く。
【００２２】２．焦点ずれ量の測定 次に、光学素子を光走査装置に組み込み、焦点ずれ量を
実測する。これは、ポリゴンミラーを固定して、レーザ
光源のビーム測定装置を直動ステージなどに載せ、光軸
方向に走査させつつ光束のスポット径を測定する事によ
り行う。レーザ光源のビーム測定装置は特定の面内に照
射された光束のビームプロファイルを測定し、主走査方
向、副走査方向のスポット径等を出力する装置で、フォ
トン社のビームスキャン等が市販されている。これによ
り各像高における像面からの偏差と主走査、副走査方向
のスポット径の分布が求まる。これを２次関数などで近
似してその最小値を求める事により各像高の焦点ずれ量
を求める。これにより像高と主走査方向、副走査方向そ
れぞれの焦点ずれ量の分布が求まる。
実測する。これは、ポリゴンミラーを固定して、レーザ
光源のビーム測定装置を直動ステージなどに載せ、光軸
方向に走査させつつ光束のスポット径を測定する事によ
り行う。レーザ光源のビーム測定装置は特定の面内に照
射された光束のビームプロファイルを測定し、主走査方
向、副走査方向のスポット径等を出力する装置で、フォ
トン社のビームスキャン等が市販されている。これによ
り各像高における像面からの偏差と主走査、副走査方向
のスポット径の分布が求まる。これを２次関数などで近
似してその最小値を求める事により各像高の焦点ずれ量
を求める。これにより像高と主走査方向、副走査方向そ
れぞれの焦点ずれ量の分布が求まる。
【００２３】３．レンズ高さの算出 次に、特定の光学機能面において焦点ずれ量を求めた各
像高に対応するレンズ高さを求める。これは予め光学シ
ミュレーションで像高とレンズ高さの分布を求め、これ
を関数に近似してその係数を記憶しておき、この関数を
解く事により求める。
像高に対応するレンズ高さを求める。これは予め光学シ
ミュレーションで像高とレンズ高さの分布を求め、これ
を関数に近似してその係数を記憶しておき、この関数を
解く事により求める。
【００２４】４．感度の算出 次に、特定の光学機能面において焦点ずれ量を求めた各
像高に対応する部分曲率の感度を求める。これも予め光
学シミュレーションで像高と各光学機能面の部分曲率へ
の感度の分布を求める。具体的には、特定の面のみに形
状誤差を与えた状態で偏向角で以下の処理を行う。光束
の主光線が像面と交叉する位置である像高を求め、光束
が特定の光学機能面を通過する範囲の形状誤差を球面ま
たは２次曲線に近似して選ばれた部分曲率を求め、像面
近傍の複数の位置で主走査、副走査それぞれのスポット
径を求め、それぞれ２次関数などに近似してその最小値
を求める事で得られる焦点ずれ量を求め、主走査、副走
査それぞれの焦点ずれ量をそれぞれの部分曲率で除算す
る事により単位部分曲率当たりの焦点ずれ量である感度
を求める（さらなる詳細は特願２０００−１３２５７１
号明細書を参照されたい）。そしてそれぞれを関数に近
似してその係数を記憶しておく。実際の使用時にはそれ
ぞれの関数を解く事により求める。
像高に対応する部分曲率の感度を求める。これも予め光
学シミュレーションで像高と各光学機能面の部分曲率へ
の感度の分布を求める。具体的には、特定の面のみに形
状誤差を与えた状態で偏向角で以下の処理を行う。光束
の主光線が像面と交叉する位置である像高を求め、光束
が特定の光学機能面を通過する範囲の形状誤差を球面ま
たは２次曲線に近似して選ばれた部分曲率を求め、像面
近傍の複数の位置で主走査、副走査それぞれのスポット
径を求め、それぞれ２次関数などに近似してその最小値
を求める事で得られる焦点ずれ量を求め、主走査、副走
査それぞれの焦点ずれ量をそれぞれの部分曲率で除算す
る事により単位部分曲率当たりの焦点ずれ量である感度
を求める（さらなる詳細は特願２０００−１３２５７１
号明細書を参照されたい）。そしてそれぞれを関数に近
似してその係数を記憶しておく。実際の使用時にはそれ
ぞれの関数を解く事により求める。
【００２５】５．部分曲率の算出 次に前述の感度と焦点ずれ量から特定の光学機能面で光
学系全体の焦点ずれ量を相殺するような補正部分曲率を
求める。これは部分曲率をｄＣ、焦点ずれ量をｄ、感度
をｋとすると、部分曲率をｄＣは次の式により求められ
る。
学系全体の焦点ずれ量を相殺するような補正部分曲率を
求める。これは部分曲率をｄＣ、焦点ずれ量をｄ、感度
をｋとすると、部分曲率をｄＣは次の式により求められ
る。
【００２６】６．補正形状の算出 最後に、主走査、副走査のいずれかまたは両方のレンズ
高さと補正部分曲率の分布より光学機能面の補正形状を
求める。これは曲面を示すモデル式の係数を求めるか、
光学機能面内のマップデータを作成する事により、ＮＣ
データを作成する為に任意の位置での高さを算出可能な
形で出力する。
高さと補正部分曲率の分布より光学機能面の補正形状を
求める。これは曲面を示すモデル式の係数を求めるか、
光学機能面内のマップデータを作成する事により、ＮＣ
データを作成する為に任意の位置での高さを算出可能な
形で出力する。
【００２７】以下に補正形状を作成する方法の第１の実
施例を示す。副走査方向の部分曲率が主走査方向に変化
するような面は、以下の式を解く事により求められる。 従って、副走査方向の部分曲率分布をｆ（ｘ）なる関数
に近似する事が出来れば、副走査形状の補正形状は直接
導出する事が出来る。関数としては多項式や、スプライ
ン関数などが好ましい。
施例を示す。副走査方向の部分曲率が主走査方向に変化
するような面は、以下の式を解く事により求められる。 従って、副走査方向の部分曲率分布をｆ（ｘ）なる関数
に近似する事が出来れば、副走査形状の補正形状は直接
導出する事が出来る。関数としては多項式や、スプライ
ン関数などが好ましい。
【００２８】次に補正形状を作成する方法の第２の実施
例を示す。これは、部分曲率が小さい場合は部分曲率と
形状の２回偏微分がほぼ同じになることを利用して、部
分曲率分布を積分して作成するものである。今回作成す
る補正形状の関数モデルを以下に示すようなｎ×２次の
多項式とする。 これを主走査、副走査方向の２回偏微分は以下のように
なる。 従って、主走査方向と副走査方向の部分曲率分布からｅ
ｉｊを求めることにより、補正形状を作成することがで
きる。副走査方向は、レンズ高さと部分曲率の分布をｎ
次の多項式に近似して多項式の各係数を０．５倍する
と、これが各ｅ２ｉとなる。また主走査方向はレンズ高
さと部分曲率の分布をｎ−２次の多項式に近似して、こ
れを２回積分することにより各ｅ０ｉを算出する。鏡面
駒の補正加工用のＮＣデータを作成する場合に任意の点
における高さを求める事が出来るので、光学系全体の形
状誤差を相殺するような特定の光学機能面における補正
形状が求まる。
例を示す。これは、部分曲率が小さい場合は部分曲率と
形状の２回偏微分がほぼ同じになることを利用して、部
分曲率分布を積分して作成するものである。今回作成す
る補正形状の関数モデルを以下に示すようなｎ×２次の
多項式とする。 これを主走査、副走査方向の２回偏微分は以下のように
なる。 従って、主走査方向と副走査方向の部分曲率分布からｅ
ｉｊを求めることにより、補正形状を作成することがで
きる。副走査方向は、レンズ高さと部分曲率の分布をｎ
次の多項式に近似して多項式の各係数を０．５倍する
と、これが各ｅ２ｉとなる。また主走査方向はレンズ高
さと部分曲率の分布をｎ−２次の多項式に近似して、こ
れを２回積分することにより各ｅ０ｉを算出する。鏡面
駒の補正加工用のＮＣデータを作成する場合に任意の点
における高さを求める事が出来るので、光学系全体の形
状誤差を相殺するような特定の光学機能面における補正
形状が求まる。
【００２９】次に、補正形状を作成する方法の第３の実
施例を示す。これは特に主走査方向の部分曲率の分布か
ら補正形状を算出する手段である。まず、レンズ高さと
部分曲率の分布を２回数値積分する。これによりレンズ
高さと補正形状の分布が求められる。これを適当な関数
モデルに近似する。こうする事により、スプライン関数
や三角関数など設計式にある多項式モデル以外の任意の
関数モデルを使用する事が出来る。
施例を示す。これは特に主走査方向の部分曲率の分布か
ら補正形状を算出する手段である。まず、レンズ高さと
部分曲率の分布を２回数値積分する。これによりレンズ
高さと補正形状の分布が求められる。これを適当な関数
モデルに近似する。こうする事により、スプライン関数
や三角関数など設計式にある多項式モデル以外の任意の
関数モデルを使用する事が出来る。
【００３０】ここで、補正形状は積分を用いて作成する
ので、焦点距離の測定誤差等の影響が積み上げられてし
まうことが多い。従って、補正形状全体の大きさが大き
くなりすぎた場合は、部分曲率への影響の小さい低次の
係数を修正して補正形状の絶対値が小さくなるようにす
ると良い。
ので、焦点距離の測定誤差等の影響が積み上げられてし
まうことが多い。従って、補正形状全体の大きさが大き
くなりすぎた場合は、部分曲率への影響の小さい低次の
係数を修正して補正形状の絶対値が小さくなるようにす
ると良い。
【００３１】７．補正加工 以上の方法で導出された補正形状を設計形状に重畳させ
た新たな光学機能面の形状を基に金型の鏡面駒を作成す
る。切削や研削など絶対形状を加工する自由曲面加工機
を用いる場合、設計形状に補正形状を重畳させた後、従
来の方法で鏡面駒の加工用ＮＣデータを作成し、これを
元に加工をする。研磨加工で、前面に走査させる方法な
ど相対的な除去量を指定できる加工機では、補正形状を
そのまま相似変形、高さ方向の正負の反転を行ってＮＣ
データを作成し、加工を行う。
た新たな光学機能面の形状を基に金型の鏡面駒を作成す
る。切削や研削など絶対形状を加工する自由曲面加工機
を用いる場合、設計形状に補正形状を重畳させた後、従
来の方法で鏡面駒の加工用ＮＣデータを作成し、これを
元に加工をする。研磨加工で、前面に走査させる方法な
ど相対的な除去量を指定できる加工機では、補正形状を
そのまま相似変形、高さ方向の正負の反転を行ってＮＣ
データを作成し、加工を行う。
【００３２】８．本成形 最後に、前述のイニシャル成形と同一の成形条件で射出
成形を行う。これにより全ての光学機能面が設計形状か
ら偏差をもっているにも関わらず、光走査装置に搭載し
た時には焦点ずれ量は、ばらつき成分を除きほぼ０とな
る。
成形を行う。これにより全ての光学機能面が設計形状か
ら偏差をもっているにも関わらず、光走査装置に搭載し
た時には焦点ずれ量は、ばらつき成分を除きほぼ０とな
る。
【００３３】
【解決手段１の実施態様１の実施形態】この実施形態
は、請求項２に係る発明の実施形態である。上記の工程
で光学素子を開発しても、焦点ずれ量の測定誤差、鏡面
駒の加工誤差、成形による誤差のため、１回では焦点ず
れ量は完全に０にはならない。ここで、作成した光学素
子を用いて前述の焦点ずれ量測定工程を行い、光走査装
置としての目標性能を満たしているかを評価する。ここ
で、性能が目標を満たしていない場合は、目標を満たす
まで複数回前述の製造方法を繰り返して行う事により、
必要とされる性能を満たす事ができる。
は、請求項２に係る発明の実施形態である。上記の工程
で光学素子を開発しても、焦点ずれ量の測定誤差、鏡面
駒の加工誤差、成形による誤差のため、１回では焦点ず
れ量は完全に０にはならない。ここで、作成した光学素
子を用いて前述の焦点ずれ量測定工程を行い、光走査装
置としての目標性能を満たしているかを評価する。ここ
で、性能が目標を満たしていない場合は、目標を満たす
まで複数回前述の製造方法を繰り返して行う事により、
必要とされる性能を満たす事ができる。
【００３４】
【解決手段２の実施形態】この実施形態は、請求項９及
び請求項１０に係る発明の実施形態である。「特定の光
学機能面」の選択方法であるが、これは主走査、副走査
それぞれ全体的に感度の低い面を選択するとよい。感度
の低い面は補正形状が大きくなるため、鏡面駒の加工装
置の絶対精度の影響が小さくなるためである。通常、走
査光学系のなかで主走査、副走査共に感度の小さい光学
機能面はない場合が多いので、その場合は主走査、副走
査で補正する面をかえて、計２面を修正するのが良い。
また、１つの鏡面駒の補正のみで補正を行いたい場合
は、走査光学系内で少なくとも１面を平面とすると良
い。特に平行平板を加えて設計しておき、その光学素子
を射出成形によって作成しておく。これが主走査、副走
査共に感度が大きくならない為には、像面に近い位置に
おくと良い。そして、この平面を用いて補正形状を作成
し、この鏡面駒を補正加工する。平面に対して数μｍか
ら数十μｍの補正形状を加工する事は、もともと曲面で
ある光学機能面を補正加工するのに比べ、加工が容易で
あり、精度も高く加工できる。また、高さ方向の加工ス
トロークの大きい超高精度自由曲面加工機は大変高価な
工作機械であり、これを使わずにより加工ストロークの
小さな加工機を使用する事が出来る。これにより、１つ
の光学機能面について、略平面である鏡面駒の修正のみ
で、より高精度に光走査装置の焦点ずれ量を補正する事
が出来る。
び請求項１０に係る発明の実施形態である。「特定の光
学機能面」の選択方法であるが、これは主走査、副走査
それぞれ全体的に感度の低い面を選択するとよい。感度
の低い面は補正形状が大きくなるため、鏡面駒の加工装
置の絶対精度の影響が小さくなるためである。通常、走
査光学系のなかで主走査、副走査共に感度の小さい光学
機能面はない場合が多いので、その場合は主走査、副走
査で補正する面をかえて、計２面を修正するのが良い。
また、１つの鏡面駒の補正のみで補正を行いたい場合
は、走査光学系内で少なくとも１面を平面とすると良
い。特に平行平板を加えて設計しておき、その光学素子
を射出成形によって作成しておく。これが主走査、副走
査共に感度が大きくならない為には、像面に近い位置に
おくと良い。そして、この平面を用いて補正形状を作成
し、この鏡面駒を補正加工する。平面に対して数μｍか
ら数十μｍの補正形状を加工する事は、もともと曲面で
ある光学機能面を補正加工するのに比べ、加工が容易で
あり、精度も高く加工できる。また、高さ方向の加工ス
トロークの大きい超高精度自由曲面加工機は大変高価な
工作機械であり、これを使わずにより加工ストロークの
小さな加工機を使用する事が出来る。これにより、１つ
の光学機能面について、略平面である鏡面駒の修正のみ
で、より高精度に光走査装置の焦点ずれ量を補正する事
が出来る。
【００３５】
【解決手段４の実施形態】この実施形態は、請求項１２
に係る発明の実施形態である。ここで、前述のレンズ高
さの算出から補正形状の算出まではすべてＰＣ等のソフ
トウエアとして実現可能である。よって、焦点ずれ量の
測定結果を入力として、一連の処理を順次行い、補正加
工用のＮＣデータを出力するソフトウエアを作成する事
ができる。
に係る発明の実施形態である。ここで、前述のレンズ高
さの算出から補正形状の算出まではすべてＰＣ等のソフ
トウエアとして実現可能である。よって、焦点ずれ量の
測定結果を入力として、一連の処理を順次行い、補正加
工用のＮＣデータを出力するソフトウエアを作成する事
ができる。
【００３６】
【発明の効果】主な請求項に係る発明毎に発明の効果を
整理すれば次のとおりである。 １．請求項１に係る発明の効果 本発明の方法を用いて作成したプラスチック光学素子で
作成した光走査装置は、ばらつき以外の焦点ずれ量をほ
ぼ０とすることができ、高性能の光走査装置を提供する
ことを可能とする。また、光走査装置の焦点ずれ量の実
測値に基づいて補正加工を行う為、屈折率分布の影響も
同時に補正する事となるので、光学素子に屈折率分布が
残留していたとしても光走査装置の性能に影響を及ぼさ
ない。また、光学系の特定の光学機能面の形状の要求精
度が加工精度を上回るような場合が有っても、その焦点
ずれ量を実測し、加工精度に余裕のある光学機能面を用
いてこれを補正する事が出来るため、特にビーム径が小
さい光走査装置用の光学素子の製造が可能であり、産業
上有効である。またレンズ自体の総合精度を評価して鏡
面駒の補正を行うので、単独の面で公差に入らない場合
があっても、総合精度で公差内に収める補正加工が可能
となり、精度の高いレンズ成形が可能となる。
整理すれば次のとおりである。 １．請求項１に係る発明の効果 本発明の方法を用いて作成したプラスチック光学素子で
作成した光走査装置は、ばらつき以外の焦点ずれ量をほ
ぼ０とすることができ、高性能の光走査装置を提供する
ことを可能とする。また、光走査装置の焦点ずれ量の実
測値に基づいて補正加工を行う為、屈折率分布の影響も
同時に補正する事となるので、光学素子に屈折率分布が
残留していたとしても光走査装置の性能に影響を及ぼさ
ない。また、光学系の特定の光学機能面の形状の要求精
度が加工精度を上回るような場合が有っても、その焦点
ずれ量を実測し、加工精度に余裕のある光学機能面を用
いてこれを補正する事が出来るため、特にビーム径が小
さい光走査装置用の光学素子の製造が可能であり、産業
上有効である。またレンズ自体の総合精度を評価して鏡
面駒の補正を行うので、単独の面で公差に入らない場合
があっても、総合精度で公差内に収める補正加工が可能
となり、精度の高いレンズ成形が可能となる。
【００３７】２．請求項２に係る発明の効果 本発明の方法を用いる事により、十分に目標性能を満た
す光走査装置用光学素子を製造する事が可能となる。
す光走査装置用光学素子を製造する事が可能となる。
【００３８】３．請求項３に係る発明の効果 本発明の方法を用いる事により、毎回光学シミュレーシ
ョンを行う必要が無くなり、より短時間での処理が可能
になる。
ョンを行う必要が無くなり、より短時間での処理が可能
になる。
【００３９】４．請求項５に係る発明の効果 これにより、新たに光学シミュレーションや、光学機能
面の設計をしなくても、光学装置の焦点ずれ量を相殺す
るような光学機能面の形状を作成する事が可能になる。
面の設計をしなくても、光学装置の焦点ずれ量を相殺す
るような光学機能面の形状を作成する事が可能になる。
【００４０】５．請求項６に係る発明の効果 請求項５に係る発明と同じ効果を生じ、また、これは前
述の特殊なトーリック面の設計式の一部であるから、補
正形状の算出とＮＣデータの作成に際して、設計式の係
数の一部を変更するだけで補正加工を行うことができ、
ＮＣデータの作成を短期間で行う事が出来る。
述の特殊なトーリック面の設計式の一部であるから、補
正形状の算出とＮＣデータの作成に際して、設計式の係
数の一部を変更するだけで補正加工を行うことができ、
ＮＣデータの作成を短期間で行う事が出来る。
【００４１】６．請求項１０に係る発明の効果 請求項１に係る発明と同じ効果を生じ、さらに、十分な
動作範囲をもつ、超高精度自由曲面加工機を使わなくと
も、像面湾曲の補正が可能となり、鏡面駒の加工コスト
を減らす事が出来る。
動作範囲をもつ、超高精度自由曲面加工機を使わなくと
も、像面湾曲の補正が可能となり、鏡面駒の加工コスト
を減らす事が出来る。
【００４２】７．請求項１２に係る発明の効果 本発明により、焦点ずれ量の測定データから、ほぼ自動
で補正加工用ＮＣデータを作成する事が出来るので、設
計者の人為的ミスなどを減少させ、短期間で補正作業を
行う事が出来る。
で補正加工用ＮＣデータを作成する事が出来るので、設
計者の人為的ミスなどを減少させ、短期間で補正作業を
行う事が出来る。
【図１】は光学系全体の像面湾曲を減少させるための処
理フロー図である。
理フロー図である。
【図２】は書き込み装置の模式図である。
１：光源 ２：コリメータレンズ ３：円筒面レンズ ４：多面体鏡 ５：走査光学系 ６：像面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｇ０２Ｂ 26/10 Ｄ 26/10 １０３ １０３ Ｂ２９Ｌ 11:00 // Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｍ Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA46 AA51 BB05 CC00 CC22 EE00 FF10 GG04 HH04 LL04 LL15 LL62 MM16 NN20 PP02 QQ13 QQ14 QQ17 QQ23 QQ27 TT08 2H045 AA01 CA00 4F202 AH74 AH75 AM23 CA11 CB01 CD02 CD18 CD21 CD28 CK12 CK43 4F206 AH74 AH75 AM23 JA07 JL02 JM04 JN11 JP13 JQ81
Claims (12)
- 【請求項１】光走査光学系で使用する光学素子を成形に
て作成する光学素子の製造方法において、 射出成形された光学素子を使用時と同等の光走査装置内
に取り付け、像面において複数の像高における光軸方向
の焦点ずれ量を測定する焦点ずれ量測定工程と、 複数の像高に対応する特定の光学機能面上の位置を求め
るレンズ高さ算出工程と、 複数の像高に対応する特定の光学機能面の部分曲率と焦
点ずれ量の比例係数である感度を算出する感度算出工程
と、 上記焦点ずれ量と上記感度より特定の光学機能面での部
分曲率を求める部分曲率算出工程と、 上記レンズ高さと部分曲率を基に光学機能面の補正形状
を関数モデルの係数またはマップデータとして出力する
補正形状算出工程と、 上記補正形状にしたがって成形用金型の特定の光学機能
面に対応する鏡面駒の形状を補正加工する補正加工工程
と、 補正加工された鏡面駒で成形を行う成形工程とよりなる
事を特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項２】上記成形工程からなる光学素子を用いて前
述の焦点ずれ測定工程を行い、これが目標を満たしてい
ない場合上記レンズ高さ算出工程から成形工程までを繰
り返し行う事を特徴する請求項１記載の光学素子の製造
方法。 - 【請求項３】上記レンズ高さ算出工程が、予め光学シミ
ュレーションにより複数の偏向角で主光線が特定の光学
機能面と交叉する主走査方向の位置であるレンズ高さ
と、像面と交叉する主走査方向の位置である像高とを求
め、この分布を多項式等のモデルに近似してその係数を
記憶しておき、入力である像高に対応するレンズ高さ
を、多項式を解く事により算出する事を特徴とする請求
項１または請求項２の光学素子の製造方法。 - 【請求項４】上記感度算出工程が、予め光学シミュレー
ションにより、特定の光学機能面のみに形状誤差を重畳
させ、複数の偏向角で像高と、光軸方向の焦点ずれ量
と、特定の光学機能面における光束通過部分の部分曲率
とを求め、焦点ずれ量を部分曲率で除算して単位曲率当
たりの焦点ずれ量の感度を求め、像高と感度の分布を多
項式等の関数モデルに近似してその係数を記憶してお
き、入力である像高に対応する感度を、関数モデルを解
く事により算出する事を特徴とする請求項１乃至請求項
３の光学素子の製造方法。 - 【請求項５】上記補正形状算出工程が、レンズ高さと副
走査方向の部分曲率の分布を関数モデルに近似し、その
係数を記憶し、光学機能面の複数の点においてその主走
査方向の位置から関数モデルを解く事により部分曲率を
求め、副走査方向の位置から前述の部分曲率をもつ円弧
関数の式を解く事により高さを求める形状算出工程から
なる事を特徴とする請求項１乃至請求項４の光学素子の
製造方法。 - 【請求項６】上記補正形状算出工程が、レンズ高さと副
走査の部分曲率の分布を なる多項式に近似し、この係数Ｃsiを用いて なる式を解く事により任意の点における補正形状を算出
する事を特徴とする請求項１乃至請求項４の光学素子の
製造方法。 - 【請求項７】上記補正形状算出工程が、レンズ高さと主
走査方向の部分曲率の分布に対して関数モデルに近似
し、関数モデルを２回積分してその係数を記憶するモデ
ル化工程と、光学機能面の複数の点においてその主走査
方向の位置から関数モデルを解く事により高さを求める
形状算出工程からなる事を特徴とする請求項１乃至請求
項６の光学素子の製造方法。 - 【請求項８】上記補正形状算出工程が、レンズ高さと主
走査方向の部分曲率の分布に対して数値積分を２回行
い、レンズ高さと高さの分布に対する数値積分工程と、
これを関数モデルに近似してその係数を記憶するモデル
化工程と、光学機能面の複数の点においてその主走査方
向の位置から関数モデルを解く事により高さを求める形
状算出工程からなる事を特徴とする請求項１乃至請求項
６の光学素子の製造方法。 - 【請求項９】請求項１乃至請求項８の光走査装置用光学
素子の製造方法により作成された事を特徴とする光学素
子。 - 【請求項１０】少なくとも１つの光学機能面が略平面で
あり、この面を上記特定の光学機能面とする事を特徴と
する請求項９の光学素子。 - 【請求項１１】請求項９および請求項１０の光学素子を
使用する事を特徴とする光走査装置。 - 【請求項１２】プラスチック射出成形用金型の光学機能
面に対応する鏡面駒をＮＣ加工機で加工するためのＮＣ
データを作成するプログラムであって、光走査装置の像
面における複数の像高での焦点ずれ量の測定結果を入力
データとして、任意の像高に対応する特定の光学機能面
のレンズ高さを算出するレンズ高さ算出手段と、任意の
像高に対応する特定の光学機能面の部分曲率と焦点ずれ
量の比例係数である感度を算出するレンズ高さ算出手段
と、焦点ずれ量と感度から部分曲率を算出する部分曲率
算出手段と、レンズ高さと部分曲率の分布より特定の鏡
面駒の補正加工用ＮＣデータを算出する補正形状算出手
段とからなる事を特徴とするＮＣ作成プログラム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047726A JP3982999B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 光学素子の製造方法 |
| US09/845,274 US6546357B2 (en) | 2000-05-01 | 2001-05-01 | Estimation of the configuration of an optical element for an optical writing device |
| US10/358,151 US6778940B2 (en) | 2000-05-01 | 2003-02-05 | Estimation of the configuration of an optical element for an optical writing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047726A JP3982999B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | 光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002248666A true JP2002248666A (ja) | 2002-09-03 |
| JP3982999B2 JP3982999B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=18909095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001047726A Expired - Fee Related JP3982999B2 (ja) | 2000-05-01 | 2001-02-23 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3982999B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005104145A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-04-21 | Canon Inc | 光学素子の成形方法、光学素子、金型部材、および金型部材の加工方法 |
| WO2005115712A1 (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Hoya Corporation | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| WO2005118246A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Hoya Corporation | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| JP2010133991A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Brother Ind Ltd | 光学レンズの製造方法 |
| JP2010137402A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Canon Inc | 光学素子の製造方法 |
| CN102289070A (zh) * | 2010-06-17 | 2011-12-21 | 佳能株式会社 | 制造成像光学元件的方法和光扫描设备 |
| US8428769B2 (en) | 2009-08-24 | 2013-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for making optical element, and image forming apparatus |
| JP2016052755A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 富士ゼロックス株式会社 | 金型の製造方法、レンズの製造方法 |
| CN115183699A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-14 | 北京理工大学 | 后置分光瞳差动共焦曲率半径快速相对测量方法与装置 |
| CN115235381A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 北京理工大学 | 后置分光瞳双差动共焦曲率半径快速相对测量方法与装置 |
-
2001
- 2001-02-23 JP JP2001047726A patent/JP3982999B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005104145A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-04-21 | Canon Inc | 光学素子の成形方法、光学素子、金型部材、および金型部材の加工方法 |
| JP4498077B2 (ja) * | 2003-09-09 | 2010-07-07 | キヤノン株式会社 | 光学素子の成形方法、光学素子、金型部材、および金型部材の加工方法 |
| AU2005247795B2 (en) * | 2004-05-31 | 2010-07-01 | Hoya Corporation | Mold designing method, mold, and molded piece |
| WO2005115712A1 (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Hoya Corporation | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| JP4656530B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2011-03-23 | Ｈｏｙａ株式会社 | 成形型の設計方法 |
| JPWO2005115712A1 (ja) * | 2004-05-31 | 2008-07-31 | Hoya株式会社 | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| US7584015B2 (en) | 2004-05-31 | 2009-09-01 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold and molded product |
| JPWO2005118246A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2008-04-03 | Hoya株式会社 | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| US7546175B2 (en) | 2004-06-03 | 2009-06-09 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold and molded product |
| JP4656531B2 (ja) * | 2004-06-03 | 2011-03-23 | Ｈｏｙａ株式会社 | 成形型の設計方法 |
| WO2005118246A1 (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Hoya Corporation | 成形型の設計方法、成形型及び成形品 |
| US7251538B2 (en) | 2004-06-03 | 2007-07-31 | Hoya Corporation | Method for designing mold, mold, and molded product |
| JP2010133991A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Brother Ind Ltd | 光学レンズの製造方法 |
| JP2010137402A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Canon Inc | 光学素子の製造方法 |
| US8428769B2 (en) | 2009-08-24 | 2013-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for making optical element, and image forming apparatus |
| CN102289070A (zh) * | 2010-06-17 | 2011-12-21 | 佳能株式会社 | 制造成像光学元件的方法和光扫描设备 |
| US8638473B2 (en) | 2010-06-17 | 2014-01-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing imaging optical elements and optical scanning apparatus using imaging optical elements manufactured by the method |
| CN102289070B (zh) * | 2010-06-17 | 2013-12-18 | 佳能株式会社 | 制造成像光学元件的方法和光扫描设备 |
| JP2016052755A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 富士ゼロックス株式会社 | 金型の製造方法、レンズの製造方法 |
| CN115183699A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-14 | 北京理工大学 | 后置分光瞳差动共焦曲率半径快速相对测量方法与装置 |
| CN115235381A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 北京理工大学 | 后置分光瞳双差动共焦曲率半径快速相对测量方法与装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3982999B2 (ja) | 2007-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6810303B2 (en) | Injection mold, a production method thereof, a production system thereof, a designing apparatus and a designing computer program thereof, an injection method, a molded component, and an optical system therewith | |
| JP3982999B2 (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| US8428769B2 (en) | Method for making optical element, and image forming apparatus | |
| TWI467262B (zh) | 透鏡調芯裝置及攝像透鏡 | |
| JP2012003055A (ja) | 結像光学素子の製造方法及びそれにより製造された結像光学素子を用いた光走査装置 | |
| EP2990759A1 (en) | Shape measurement method and shape measurement apparatus | |
| CN117934312A (zh) | 激光扫描投影系统的投影图形畸变预测补偿校正方法 | |
| CN101460295B (zh) | 光学系统的制造方法 | |
| Brzeski et al. | Design and development of the fibre cable and fore optics of the HERMES Spectrograph for the Anglo-Australian Telescope (AAT) | |
| US6778940B2 (en) | Estimation of the configuration of an optical element for an optical writing device | |
| JP3722464B2 (ja) | レンズ面形状評価方法及び形状評価装置 | |
| JP2003094441A (ja) | 光学素子及びその製造方法 | |
| JP2012088601A (ja) | 光学素子の製造方法及びそれより製造された光学素子 | |
| JP5003662B2 (ja) | 光学レンズの製造方法 | |
| JP2005104093A (ja) | 回折光学素子の製造方法および回折光学素子 | |
| TWI398338B (zh) | 光學模仁加工補償方法 | |
| JP5503139B2 (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JP2005225089A (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| JP2001194266A (ja) | レンズ表面形状の評価方法及び評価装置 | |
| JP2002254490A (ja) | 光学素子、その成形方法及び光走査装置 | |
| US11618122B1 (en) | Methods and apparatus for generating free-form optical components | |
| KR101809839B1 (ko) | 렌즈 성형 시스템 및 방법 | |
| JP2006187816A (ja) | 光学製品または光学製品の成形用金型の製作方法 | |
| Cheng et al. | Solving the input data in error correction of optical fabrication by finite Fourier coefficient algorithm | |
| JP2014013285A (ja) | 光学素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041217 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060421 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060511 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060619 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070703 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070703 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130713 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |