JP2698138B2 - Scanning optical device with surface tilt correction function - Google Patents
Scanning optical device with surface tilt correction functionInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばレーザビームプリンタ等において光
ビームを走査するのに用いられる走査光学装置に関する
ものであり、さらに詳しくは、面倒れ補正機能(光ビー
ムの偏向反射面が所定の姿勢から若干傾いて倒れ状態に
あっても、該反射面から反射された走査ビームが正しい
所定の走査位置を走査するように光ビームの進路を光学
的に自動補正する機能)を持つかかる光学走査装置に関
するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device used for scanning a light beam in, for example, a laser beam printer or the like. Even if the deflecting / reflecting surface of the light beam is slightly inclined from a predetermined posture and is in an inclined state, the path of the light beam is optically automatically adjusted so that the scanning beam reflected from the reflecting surface scans a correct predetermined scanning position. Correction function).
光ビームを走査する走査光学装置において、光ビーム
の偏向器として回転多面鏡が広く用いられている。その
際、回転多面鏡の各反射面(偏向面)の回転中心軸に対
する傾き誤差(この傾きを倒れ又は面倒れ等と云う)が
あると、各面毎に走査位置が変動し、走査ピッチむらを
生じる。これを補正して反射面の傾きに関係なく被走査
面上の同一位置を走査できるようにするために、多面鏡
面(偏向面)と被走査面(例えば感光ドラム面)との間
の位置関係が光学的に供役な関係(物点と像点の関係)
になるような結像光学系を該多面鏡面と被走査面の間に
配置して用いる方法は、例えば特公昭52−2866号公報等
によって知られている。In a scanning optical device that scans a light beam, a rotary polygon mirror is widely used as a deflector for the light beam. At this time, if there is a tilt error (this tilt is called tilting or tilting) of each reflecting surface (deflecting surface) of the rotary polygon mirror with respect to the rotation center axis, the scanning position fluctuates for each surface and the scanning pitch unevenness. Is generated. In order to correct this and enable scanning at the same position on the surface to be scanned irrespective of the inclination of the reflection surface, the positional relationship between the polygon mirror surface (deflection surface) and the surface to be scanned (for example, the photosensitive drum surface). Is optically useful (relation between object point and image point)
A method of using such an imaging optical system by disposing it between the polygon mirror and the surface to be scanned is known, for example, from Japanese Patent Publication No. 52-2866.
また、かかる走査光学装置の偏向走査光学系には、被
走査面上を光ビームが等速で走査することを可能にする
等速度走査特性(一般にf・θ特性と言われる)を持た
せると共に、被走査面上の光ビームのスポット径の大き
さが走査方向の各位置において常に均一になるように像
面湾曲を補正するという機能をもたせることも要求され
る。In addition, the deflection scanning optical system of such a scanning optical device has a constant speed scanning characteristic (generally referred to as f · θ characteristic) that enables a light beam to scan a scanning surface at a constant speed. It is also required to have a function of correcting the field curvature so that the spot diameter of the light beam on the surface to be scanned is always uniform at each position in the scanning direction.
このように、走査方向面内の特性とこれに垂直な面内
での特性を同時に実現するためには、両方の面内でパワ
ーの異なる光学系が必要であり、回転多面鏡(偏向器)
の前後の光路にシリンドリカルレンズ等を配置してその
シリンダ面等が用いられる。As described above, in order to simultaneously realize the characteristics in the plane in the scanning direction and the characteristics in the plane perpendicular to the scanning direction, it is necessary to use optical systems having different powers in both planes.
A cylindrical lens or the like is disposed in the optical path before and after the above, and its cylinder surface or the like is used.
一方、光学系をコンパクトにするためには、レンズ枚
数を低減し極力簡易な構成とすることが望ましい。上記
のような面倒れを補正しつつ、レンズ枚数を少なくして
構成を簡易化した光学系としては、例えば、特開昭58−
93021号公報に示されるもののように球面単レンズと長
尺シリンダレンズとで構成したものや、特開昭57−1445
15号公報に示されるもののように球面単レンズとトーリ
ック面を有する単レンズとで構成したもの等が知られて
いる。On the other hand, in order to make the optical system compact, it is desirable to reduce the number of lenses and make the configuration as simple as possible. As an optical system in which the number of lenses is reduced and the configuration is simplified while correcting the surface tilt as described above, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-open No. 93021/1993 discloses a lens composed of a single spherical lens and a long cylinder lens.
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 15-315, there is known a device composed of a spherical single lens and a single lens having a toric surface.
上記のような従来の光学系は、簡単なレンズ構成では
あるが、被走査面上のスポット径が80〜100μmで比較
的解像度の低い場合に対応できるものであった。The above-described conventional optical system has a simple lens configuration, but can cope with a case where the spot diameter on the surface to be scanned is 80 to 100 μm and the resolution is relatively low.
このような光学系で、高解像度に対応させるべく上記
被走査面上のスポット径を例えば40〜50μmと小さくし
ようとした場合、従来の光学系では像面湾曲(特に、走
査方向に垂直な方向)の補正が充分に行なえないため
に、走査方向の位置によりスポット4径が小さい所と大
きい所が生じ、スポット径が一様にならないという問題
があった。In such an optical system, if the spot diameter on the surface to be scanned is reduced to, for example, 40 to 50 μm in order to correspond to a high resolution, the conventional optical system has a field curvature (in particular, a direction perpendicular to the scanning direction). 3), the spot 4 has a small diameter and a large diameter depending on the position in the scanning direction, and the spot diameter is not uniform.
第21図は、走査方向に対して像面湾曲50が残留してい
る場合の被走査面51上でのスポット径とスポット径の変
動の関係を示した模式図である。図において、52,53は
ビームエンベロープを示し、52はスポット径の比較的大
きな場合であり、53はスポット径の比較的小さな場合で
ある。スポット径が大きい場合には走査中央(走査範囲
における中央位置)54のスポットd1と走査の端55のスポ
ットd2との変動は小さいが、スポット径が小さい場合に
は走査中央54のスポットd1′と走査の端55のスポットd
2′との変動はスポット径が大きい場合に比べ大きくな
ることを示している。従って、スポット径を小さくする
ためには、破線で示した像面湾曲特性50を被走査面51に
出来るだけ近ずけること、換言すれば像面湾曲を小さく
保つ必要がある。FIG. 21 is a schematic diagram showing a relationship between a spot diameter on the scanned surface 51 and a change in the spot diameter when the field curvature 50 remains in the scanning direction. In the figure, 52 and 53 indicate beam envelopes, 52 indicates a case where the spot diameter is relatively large, and 53 indicates a case where the spot diameter is relatively small. When the spot diameter is large, the variation between the spot d1 at the scanning center (center position in the scanning range) 54 and the spot d2 at the scanning end 55 is small, but when the spot diameter is small, the spot d1 'at the scanning center 54 is small. Scan end 55 spot d
This indicates that the fluctuation from 2 ′ is larger than when the spot diameter is large. Therefore, in order to reduce the spot diameter, it is necessary to bring the curvature of field 50 shown by the broken line as close as possible to the surface to be scanned 51, in other words, to keep the curvature of field small.
スポット径が80〜100μmと大きい場合、像面湾曲の
許容値は±3〜±5mm程度と言われている。そのため、
高解像度に対応すべくスポット径をさらに小さくするた
めには、像面湾曲の許容値もそれに従って小さくする必
要がある。When the spot diameter is as large as 80 to 100 μm, the allowable value of the curvature of field is said to be about ± 3 to ± 5 mm. for that reason,
In order to further reduce the spot diameter for high resolution, it is necessary to reduce the allowable value of the field curvature accordingly.
ここで、前記した従来光学系において、長尺シリンダ
レンズを用いる場合の走査方向に垂直な方向(以後、走
査方向を主走査方向と云い、それに垂直な方向を副走査
方向ということがある)での像面湾曲の発生の様子を第
22図に示す。同図において、長尺シリンダレンズ70の走
査中央に入射するビーム71は被走査面74上に集束するの
に対し、走査の端に入射するビーム72はシリンダレンズ
70に対し、角度θを成すためにビーム72に対するシリン
ダレンズ70の見かけの曲率が強くなり像面湾曲73が発生
する(ビーム72の集束位置が被走査面74上から距離73だ
けずれる)。Here, in the conventional optical system described above, a direction perpendicular to the scanning direction when the long cylinder lens is used (hereinafter, the scanning direction is referred to as the main scanning direction, and the direction perpendicular thereto may be referred to as the sub-scanning direction). The appearance of curvature of field
See Figure 22. In the figure, a beam 71 incident on the scanning center of a long cylinder lens 70 is focused on a surface 74 to be scanned, while a beam 72 incident on the scanning end is a cylinder lens.
In order to form the angle θ with respect to 70, the apparent curvature of the cylinder lens 70 with respect to the beam 72 is increased, and the field curvature 73 is generated (the focal position of the beam 72 is shifted from the surface to be scanned 74 by the distance 73).
長尺シリンダレンズを用いる方法では上記像面湾曲を
±1mm以下とするためには、ビームの偏向角を7゜以下
と小さくする必要があり、偏向装置から被走査面までの
光路長が膨大となり、光学系が大型化する問題がある。In the method using a long cylinder lens, it is necessary to reduce the beam deflection angle to 7 ° or less in order to keep the above-mentioned field curvature to ± 1 mm or less, and the optical path length from the deflecting device to the surface to be scanned becomes enormous. However, there is a problem that the optical system becomes large.
また、前記した従来のもう一方の光学系においては、
トーリック面で発生する副走査方向の像面湾曲を前記ト
ーリック面を有する単レンズの他の面に負のパワーを持
つシリンドリカル面を1面もたせることで副走査方向の
像面湾曲を補正している。しかし、このように副走査方
向の像面湾曲を1面のみのシリンドリカル面で補正する
場合には偏向角を大きく(例えば±30゜以上)すると高
次の収差が発生し、その結果、高解像度化に対応するだ
けの上記像面湾曲の補正効果がなくなる。In the other conventional optical system described above,
The curvature of field in the sub-scanning direction generated on the toric surface is corrected by providing one cylindrical surface having a negative power on the other surface of the single lens having the toric surface. . However, when the curvature of field in the sub-scanning direction is corrected with only one cylindrical surface as described above, if the deflection angle is increased (for example, ± 30 ° or more), higher-order aberrations occur, and as a result, high resolution is obtained. The effect of correcting the field curvature, which only corresponds to the image formation, is lost.
第23図は、トーリック面で発生する副走査方向の像面
湾曲を1面のみのシリンドリカル面だけで補正した場合
の特性例を示す。同図において、縦軸は相対走査位置を
表わし、最大走査位置(走査端)1.0は偏向角±30゜,
走査幅±148.5mmの場合である。FIG. 23 shows an example of characteristics in the case where the curvature of field in the sub-scanning direction that occurs on the toric surface is corrected with only one cylindrical surface. In the figure, the vertical axis represents the relative scanning position, the maximum scanning position (scanning end) 1.0 is a deflection angle ± 30 °,
In this case, the scanning width is ± 148.5 mm.
以上述べたように、従来の技術では、レンズ枚数2枚
と簡易な構成ではあるが、高解像度に対応する充分な性
能を有するまでには至っていない。As described above, the conventional technology has a simple configuration with two lenses, but does not have sufficient performance for high resolution.
本発明の目的は、簡易かつ小型な構成で、面倒れ補正
を有しながら、高解像度に対応すべく小さい走査スポッ
ト径で、走査し得る光ビームの走査光学装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light beam scanning optical device which has a simple and small configuration, has surface tilt correction, and can scan with a small scanning spot diameter so as to correspond to high resolution.
上記目的達成のため本発明では、光ビーム発生源から
発生した光ビームの光束を線状に結像して出力する第1
の結像光学系と、該第1の結像光学系からの線状の光束
を入射されるとこれをその偏向・反射面で反射して偏向
し被走査面上で走査させる偏向器と、前記被走査面と前
記偏向・反射面との間に配されて該被走査面と該偏向・
反射面との間の位置関係を光学的に共役な関係に保って
該偏向・反射面の面倒れ補正機能を実現する第2の結像
光学系と、から成る面倒れ補正機能を有する走査光学装
置において、 前記第2の結像光学系を、 一方の面が主走査方向断面内に対してのみ負のパワー
を有するシリンドリカル面をなし、他方の面が主走査方
向に垂直な方向つまり副走査方向の断面内に対してのみ
負のパワーを有するシリンドリカル面をなすアナモフィ
ックな第1の単レンズと、 一方の面が副走査方向の断面内に対してのみ負のパワ
ーを有するシリンドリカル面をなし、他方の面が主走査
方向断面で相対的に大きな曲率を有し、かつ副走査方向
に断面内で相対的に小さな曲率を有して、主走査方向断
面でも副走査方向の断面でも共に正のパワーをもつよう
なトロイダル面をなす第2の単レンズと、により構成し
た。In order to achieve the above object, according to the present invention, a first beam forming and outputting a light beam of a light beam generated from a light beam source in a linear manner is provided.
An imaging optical system, and a deflector that, when a linear light beam from the first imaging optical system is incident, reflects the light beam on its deflecting / reflecting surface, deflects it, and scans it on the surface to be scanned, The scanning surface and the deflection / reflection surface are disposed between the scanning surface and the deflection / reflection surface.
A second imaging optical system for realizing a function of correcting the tilt of the deflecting / reflecting surface while maintaining the positional relationship between the reflecting surface and the optically conjugate relationship, and a scanning optical system having a function of correcting the surface tilt. In the apparatus, the second imaging optical system may be configured such that one surface forms a cylindrical surface having negative power only in a cross section in the main scanning direction, and the other surface is a direction perpendicular to the main scanning direction, that is, a sub-scanning direction. An anamorphic first single lens that forms a cylindrical surface having negative power only in the cross section in the direction, and one surface forms a cylindrical surface that has negative power only in the cross section in the sub-scanning direction; The other surface has a relatively large curvature in the cross section in the main scanning direction and a relatively small curvature in the cross section in the sub scanning direction. Troy with power A second single lens forming the Le plane, constituted by.
上記のような構成において、第1の単レンズの主走査
方向にのみ負のパワーを有するシリンドリカル面の曲率
と第2の単レンズのトロイダル面の主走査方向の曲率と
の調整によって主走査方向の収差であるところの主走査
方向像面湾曲とリニアリティを大略補正し、さらに偏向
器から第1の単レンズまでの面間距離と、第1の単レン
ズから第2の単レンズまでの面間距離、および第2の単
レンズから被走査面までの面間距離のそれぞれを調整
し、主走査方向像面湾曲とリニアリティの収差補正を行
なう。In the above configuration, the curvature of the cylindrical surface having negative power only in the main scanning direction of the first single lens and the curvature of the toroidal surface of the second single lens in the main scanning direction are adjusted. Roughly correct the field curvature and linearity in the main scanning direction, which are aberrations, and furthermore, the distance between the surfaces from the deflector to the first single lens and the distance between the surfaces from the first single lens to the second single lens. , And each of the inter-surface distances from the second single lens to the surface to be scanned is adjusted to correct the curvature of field and the linearity aberration in the main scanning direction.
副走査方向の収差については、第1の単レンズの副走
査方向にのみ負のパワーを有するシリンドリカル面と第
2の単レンズの副走査方向にのみ負のパワーを有するシ
リンドリカル面の2面のシリンドリカル面の曲率の調整
により、トロイダル面で発生する副走査方向像面湾曲の
補正を行なうと同時に、上記2面のシリンドリカル面の
曲率およびトロイダル面の副走査方向断面の曲率でもっ
て、偏向器の反射面と被走査物の面とが共役関係になる
ようにして、偏向器の反斜面の面倒れ補正を行なう。Regarding aberrations in the sub-scanning direction, there are two cylindrical surfaces, a cylindrical surface having a negative power only in the sub-scanning direction of the first single lens and a cylindrical surface having a negative power only in the sub-scanning direction of the second single lens. By adjusting the curvature of the surfaces, the curvature of field in the sub-scanning direction generated on the toroidal surface is corrected, and at the same time, the curvature of the two cylindrical surfaces and the curvature of the cross-section in the sub-scanning direction of the toroidal surface are reflected by the deflector. The tilt of the anti-slant surface of the deflector is corrected so that the surface and the surface of the object to be scanned have a conjugate relationship.
また、上記第1の単レンズが偏向器側に主走査方向に
のみ負のパワーを有するシリンドリカル面,第2の単レ
ンズ側に副走査方向にのみ負のパワーを有するシリンド
リカル面となるように構成した場合においては、 ただし、 f0:主走査方向断面における第2の結像光学系の合成焦
点距離。The first single lens has a cylindrical surface having a negative power only in the main scanning direction on the deflector side, and a cylindrical surface having a negative power only in the sub-scanning direction on the second single lens side. If you do, Where f 0 is the combined focal length of the second imaging optical system in the cross section in the main scanning direction.
l4:偏向器の反射面から第2の単レンズのトロイダル面
までの面間距離(軸上)。l 4 : Inter-plane distance (on the axis) from the reflecting surface of the deflector to the toroidal surface of the second single lens.
R2:第2の単レンズのトロイダル面の走査方向断面の曲
率半径。R 2 : radius of curvature of the cross section in the scanning direction of the toroidal surface of the second single lens.
を満足するとき、上記収差補正効果の有効性が高まる。Is satisfied, the effectiveness of the aberration correction effect is increased.
また、上記第1の単レンズが偏向器側に副走査方向に
のみ負のパワーを有するシリンドリカル面,第2の単レ
ンズ側に主走査方向にのみ負のパワーを有するシリンド
リカル面となるように構成した場合においては、 (ただし、f0,l4,R2は上記記号と同一) を満足するとき、上記収差補正効果の有効性が高まる。In addition, the first single lens has a cylindrical surface having negative power only in the sub-scanning direction on the deflector side, and a cylindrical surface having negative power only in the main scanning direction on the second single lens side. If you do, (Where f 0 , l 4 , and R 2 are the same as the above symbols), the effectiveness of the aberration correction effect increases.
以下、本発明の実施例を図面を併用し説明する。第1
図に、本発明にかかる面倒れ補正を有する走査光学装置
の外観図を示す。本走査光学装置は、光源3,結合レンズ
4,第1の結像光学系5,偏向器(モータ6,回転多面鏡
7),偏向器側から一方、が主走査方向に曲率を有する
シリンドリカル面1aと他方が副走査方向に曲率を有する
シリンドリカル面1bより成る第1の単レンズ1と一方が
副走査方向に曲率を有するシリンドリカル面2aと他方が
トロイダル面2bより成る第2の単レンズ2とから成る第
2の結像光学系および被走査物(例えば感光ドラム)8
とで構成される。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First
FIG. 1 shows an external view of a scanning optical device having surface tilt correction according to the present invention. This scanning optical device consists of a light source 3, a coupling lens
4, a first imaging optical system 5, a deflector (motor 6, rotating polygon mirror 7), one from the deflector side has a cylindrical surface 1a having a curvature in the main scanning direction, and the other has a curvature in the sub-scanning direction. A second imaging optical system and a first imaging lens comprising a first single lens 1 comprising a cylindrical surface 1b, a cylindrical surface 2a having one curvature in the sub-scanning direction, and a second single lens 2 comprising a toroidal surface 2b; Scanned object (for example, photosensitive drum) 8
It is composed of
次に、各々の動作について説明する。光源3は本実施
例では半導体レーザであり、上記光源3からのビームは
発散光が出射される。結合レンズ4は、上記発散光をコ
リメートし、ほぼ平行光束にするとともに、その光軸方
向の位置調整によって主走査方向の断面内で被走査物8
の面上に光ビーム(9a〜9c)を集束させるためのピント
調整を行なう。第1の結像光学系5は、本実施例ではシ
リンドリカルレンズであり、第2図(ここで、第2図は
第1図の副走査方向の断面の構成図である。)に示すよ
うに、副走査方向の断面内でだけパワーを有し、光ビー
ム9dを偏向器の回転多面鏡7の反射面10上近傍で一度集
束させる。この時、第1の結像光学系5は主走査方向の
断面ではパワーを有さないので、上記反射面10上は第1
図に示すように線像となる。Next, each operation will be described. The light source 3 is a semiconductor laser in this embodiment, and the beam from the light source 3 emits divergent light. The coupling lens 4 collimates the divergent light into a substantially parallel light flux, and adjusts the position of the divergent light in the optical axis direction in the cross section in the main scanning direction.
The focus adjustment for focusing the light beams (9a to 9c) on the surface is performed. The first imaging optical system 5 is a cylindrical lens in this embodiment, and as shown in FIG. 2 (here, FIG. 2 is a configuration diagram of a cross section in the sub-scanning direction of FIG. 1). Has a power only in the cross section in the sub-scanning direction, and once converges the light beam 9d near the reflecting surface 10 of the rotary polygon mirror 7 of the deflector. At this time, since the first imaging optical system 5 has no power in the cross section in the main scanning direction, the first
It becomes a line image as shown in the figure.
上記偏向器の回転多面鏡7は第1図の矢印の方向に回
転し、反射面10の反射角が変わることによって、光ビー
ムを9a→9b→9cと偏向する。1つの反射面に光ビームを
照射している間で1回の走査が行なわれ、上記回転多面
鏡7が1回転する間に反射面の数だけの走査が行なわれ
る。本実施例では偏向角は±30゜である。また、光ビー
ムの偏向走査は偏向器の回転軸(すなわち回転多面鏡7
の回転中心軸)に垂直な平面(主走査面)内でなされ、
上記光源3から第1の結像光学系5までは、その光軸が
主走査面内にあるように配置している。The rotating polygon mirror 7 of the deflector rotates in the direction of the arrow in FIG. 1 and deflects the light beam from 9a to 9b to 9c by changing the reflection angle of the reflection surface 10. One scan is performed while one light reflecting surface is irradiated with the light beam, and scanning is performed by the number of the reflecting surfaces during one rotation of the rotary polygon mirror 7. In this embodiment, the deflection angle is ± 30 °. The deflection scanning of the light beam is performed by the rotation axis of the deflector (that is, the rotating polygon mirror 7).
Is made in a plane (main scanning plane) perpendicular to the rotation center axis of
The light source 3 to the first imaging optical system 5 are arranged such that the optical axis is in the main scanning plane.
第2の結像光学系を構成する二つのレンズのうちの第
1の単レンズ1は、その光軸を主走査面内で走査中央の
光ビームにほぼ一致するように配置している。上記第1
の単レンズ1において、シリンドリカル面1aは、後述す
る主走査方向の像面湾曲とリニアリティの収差を主に補
正する作用を有し、他方のシリンドリカル面1bは、後述
する副走査方向の像面湾曲収差を主に補正する作用を有
する。The first single lens 1 of the two lenses constituting the second imaging optical system is arranged so that its optical axis substantially coincides with the light beam at the center of scanning in the main scanning plane. The first
In the single lens 1, the cylindrical surface 1a has an action of mainly correcting the field curvature in the main scanning direction and the aberration of the linearity described later, and the other cylindrical surface 1b has the field curvature in the sub-scanning direction described later. It has the function of mainly correcting aberration.
第2の結像光学系を構成する二つのレンズのうちの第
2の単レンズ2は、上記第1の単レンズ1と同様にその
光軸を第1の単レンズ1のそれと一致させて配置し、最
終的に光ビームを被走査物8の面上の一点に集束させる
作用を行なうとともに、シリンドリカル面2aは、上記第
1の単レンズ1のシリンドリカル面1bとのバランスによ
り、トロイダル面2bで主に発生する副走査方向の像面湾
曲の補正作用を有する。The second single lens 2 of the two lenses constituting the second imaging optical system is arranged so that its optical axis coincides with that of the first single lens 1 like the first single lens 1. Finally, the light beam is converged to one point on the surface of the object 8 to be scanned, and the cylindrical surface 2a is balanced with the cylindrical surface 1b of the first single lens 1 by the toroidal surface 2b. It has a function of correcting a field curvature in the sub-scanning direction that mainly occurs.
上記第2の単レンズ2の他方のトロイダル面2bは、主
走査方向断面の曲率でもって、上記第1の単レンズ1の
シリンドリカル面1aとのバランスにより後述する主走査
方向の像面湾曲とリニアリティの収差補正の作用を有
し、また、副走査方向断面の曲率でもって、偏向器の反
射面10と被走査物8の面とが共役関係になるように調整
することで、第2図に示すように、回転多面鏡7の複数
ある反射面10の間で偏向面と垂直な方向に傾いて10′の
位置に変化(すなわち面倒れを発生)した場合において
も、第2の結像光学系の第1の単レンズ1および第2の
単レンズ2を通過する光ビームは、第2図の破線のよう
に変化するが、被走査物8面上での光ビームの集束位置
は変化せずに、面倒れによる光ビームの副走査方向断面
での振れを防止することができる。The other toroidal surface 2b of the second single lens 2 has a curvature in a cross section in the main scanning direction, and has a field curvature and a linearity in a main scanning direction, which will be described later, due to the balance with the cylindrical surface 1a of the first single lens 1. FIG. 2 shows that by adjusting the reflection surface 10 of the deflector and the surface of the object 8 to be conjugated by the curvature of the section in the sub-scanning direction, As shown in the figure, the second imaging optics is formed even when the position is changed to the position 10 'by tilting in the direction perpendicular to the deflecting surface between the plurality of reflecting surfaces 10 of the rotary polygon mirror 7 (that is, the surface tilts). The light beam passing through the first single lens 1 and the second single lens 2 of the system changes as shown by the broken line in FIG. 2, but the focusing position of the light beam on the surface of the scanning object 8 changes. To prevent the light beam from oscillating in the cross section in the sub-scanning direction due to surface tilt. it can.
被走査物8は、例えばレーザビームプリンタ等では感
光ドラムであり、光ビームで信号を露光させる。The scanned object 8 is, for example, a photosensitive drum in a laser beam printer or the like, and exposes a signal with a light beam.
次に本実施例における第2の結像光学系を構成する第
1,第2の単レンズ1,2の収差補正作用を第3図〜第9図
により説明する。Next, the second image forming optical system according to the present embodiment will be described.
The operation of correcting aberrations of the first and second single lenses 1 and 2 will be described with reference to FIGS.
第3図(A),(B)は、収差の補正作用を説明する
ための、レンズ構成および配置の模式図である。第3図
(A)は、主走査方向の断面を、第3図(B)は副走査
方向の断面をそれぞれ偏向器の反斜面10から被走査物8
での範囲で示している。第3図(A)において、R1は第
1の単レンズ1のシリンドリカル面1aの曲率半径であり
負の屈折力を有し、R2は第2の単レンズ2のトロイダル
面の主走査方向断面の曲率半径であり性の屈折力を有す
る。また、l1は反射面10から第1の単レンズ1までの光
軸上60の面間距離、l2は第1の単レンズ1から第2の単
レンズ2までの光軸60上の面間距離、l3は第2の単レン
ズ2のトロイダル面から被走査物8の面までの光軸60上
の面間距離、l4は偏向器の反射面10から第2の単レンズ
2のトロイダル面までの面間距離をそれぞれ示す。第3
図(B)において、R3は第1の単レンズ1のシリンドリ
カル面1bの曲率半径であり、負の屈折力を有し、R4は第
2の単レンズ2のシリンドリカル面2aの曲率半径であ
り、負の屈折力を有し、R5は第2の単レンズ2のトロイ
ダル面2bの曲率半径であり正の屈折力をそれぞれ有して
いる。3 (A) and 3 (B) are schematic diagrams of the lens configuration and arrangement for explaining the effect of correcting aberration. 3 (A) shows a cross section in the main scanning direction, and FIG. 3 (B) shows a cross section in the sub scanning direction from the anti-slope surface 10 of the deflector.
Is shown in the range. In FIG. 3A, R 1 is the radius of curvature of the cylindrical surface 1 a of the first single lens 1 and has a negative refractive power, and R 2 is the main scanning direction of the toroidal surface of the second single lens 2. It is a radius of curvature of a cross section and has a refractive power. Also, l 1 is the distance between the surfaces on the optical axis 60 from the reflecting surface 10 to the first single lens 1, and l 2 is the surface on the optical axis 60 from the first single lens 1 to the second single lens 2 The distance, l 3, is the distance between the toroidal surface of the second single lens 2 and the surface of the object 8 on the optical axis 60, and l 4 is the distance between the reflecting surface 10 of the deflector and the second single lens 2. The distance between the surfaces to the toroidal surface is shown. Third
In FIG. 3B, R 3 is the radius of curvature of the cylindrical surface 1 b of the first single lens 1 and has a negative refractive power, and R 4 is the radius of curvature of the cylindrical surface 2 a of the second single lens 2. There has negative refractive power, R 5 has the positive refractive power is the radius of curvature of the second single lens 2 toroidal surfaces 2b, respectively.
第4図〜第6図は、第3図の主走査方向断面における
第1の単レンズ1のシリンドリカル面の曲率半径R1と第
2の単レンズ2のトロイダル面の曲率半径R2および、各
面間距離l1,l2,l3をそれぞれ変化させた場合の主走査方
向の像面湾曲とリニアリティ(これは(h−f0・θ)の
値,ただしf0は主走査面内における第2の結像光学系の
合成焦点距離,hは走査幅,θは偏向角)の変化を示した
ものである。各図において、縦軸は主走査方向の像面湾
曲,横軸はリニアリティの大きさをそれぞれ示す。Figure 4 - Figure 6 is a third view of the main scanning cross section first radius of curvature R 1 of the cylindrical surface of the single lens 1 and the second toroidal surface curvature radius R 2 and the single lens 2 in each Field curvature and linearity in the main scanning direction when the inter-plane distances l 1 , l 2 , and l 3 are respectively changed (this is the value of (h−f 0 · θ), where f 0 is the The composite focal length of the second imaging optical system, h indicates the change in the scanning width, and θ indicates the change in the deflection angle. In each figure, the vertical axis indicates the curvature of field in the main scanning direction, and the horizontal axis indicates the magnitude of the linearity.
第4図において、実線20は第3図に示す各面間距離
l1,l2,l3を任意の値に定めて、最大偏向角θ=30゜のと
き、被走査面上8の走査幅h=148.5mmになる条件で、
第3図に示す各レンズの曲率半径R1,R2を適当に変化さ
せた場合の主走査方向像面湾曲とリニアリティの両収差
の変化の軌跡を示したものであり、この実線20から分る
ように曲率半径R1,R2の組合せを最適に定めることによ
り、主走査方向の像面湾曲を小さく補正することができ
る。また、実線21,22は、実線20で定めた各面間距離の
内、l1のみを変化させた後で、同様に曲率半径R1,R2を
適当に変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示したも
のである。実線20に比べ実線21の方がさらに主走査方向
像面湾曲をゼロ近傍まで補正できることが分る。In FIG. 4, the solid line 20 is the distance between the surfaces shown in FIG.
When l 1 , l 2 , and l 3 are set to arbitrary values and the maximum deflection angle θ is 30 °, the scanning width h on the surface to be scanned 8 is 148.5 mm, and
FIG. 3 shows trajectories of changes in both the curvature of field and the linearity in the main scanning direction when the radii of curvature R 1 and R 2 of each lens shown in FIG. 3 are appropriately changed. By optimizing the combination of the radii of curvature R 1 and R 2 as described above , the field curvature in the main scanning direction can be corrected to be small. Also, solid lines 21 and 22 are the two aberrations when the radius of curvature R 1 and R 2 are appropriately changed similarly after changing only l 1 of the distances between the surfaces determined by the solid line 20. It shows a locus of change. It can be seen that the solid line 21 can further correct the field curvature in the main scanning direction to near zero as compared with the solid line 20.
第5図は第4図の実線21を基準に面間距離l2のみを変
化させながら、第4図と同様に曲率半径R1,R2を適当に
変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示したものであ
る。両間距離l2を適当に変化させることにより、実線21
(基準)が実線23,24へと変化し、すなわちリニアリテ
ィが小さくなる方向に変化し、曲率半径R1,R2を最適に
定めることにより両収差を点25で示すようにほぼゼロ近
傍にまで補正できることが分る。FIG. 5 shows the change in both aberrations when the radii of curvature R 1 and R 2 are appropriately changed in the same manner as in FIG. 4 while changing only the inter-plane distance l 2 with reference to the solid line 21 in FIG. It shows a trajectory. By appropriately changing the distance l2 between the two , the solid line 21
The (reference) changes to solid lines 23 and 24, that is, changes in the direction in which the linearity becomes smaller, and the curvature radii R 1 and R 2 are optimally determined so that the two aberrations become almost zero as shown by a point 25. You can see that it can be corrected.
第6図は第4図の実線21を基準に両間距離l3のみを変
化させながら、第4図と同様に曲率半径R1,R2を適当に
変化させた場合の両収差の変化の軌跡を示したものであ
る。両間距離l3を適当に変化させることにより、実線21
(基準)が実線26,27へと変化し、リニアリティが小さ
くなる方向に補正できることが分る。FIG. 6 shows the change in both aberrations when the radii of curvature R 1 and R 2 are appropriately changed in the same manner as in FIG. 4 while changing only the distance l 3 between the two based on the solid line 21 in FIG. It shows a trajectory. By both between distance l 3 appropriately changed, a solid line 21
(Reference) changes to solid lines 26 and 27, and it can be seen that correction can be made in a direction in which the linearity decreases.
以上のように、第4図〜第6図の結果から本実施例で
は、第3図に示す各パラメータの内、各単レンズ1,2の
曲率半径R1,R2と面間隔l1,l2,l3を最適に定めることで
主走査方向像面湾曲とリニアリティの両収差を同時に補
正している。また、各単レンズ1,2の厚みも考慮する
と、下記条件の式を満足する範囲の時に、本実施例の光
ビーム走査光学装置においてその補正効果が著しい。As described above, in this embodiment the result of FIG. 4-FIG. 6, among the parameters shown in Figure 3, the radius of curvature R 1, R 2 and lattice distance l 1 of each single lens 1, By optimizing l 2 and l 3 , both field curvature and linearity aberration in the main scanning direction are corrected simultaneously. When the thickness of each of the single lenses 1 and 2 is also taken into consideration, the correction effect is remarkable in the optical beam scanning optical device of this embodiment when the range of the following condition is satisfied.
次に、副走査方向像面湾曲の補正作用について説明す
る。副走査方向像面湾曲の補正は、副走査方向断面にお
いて負のパワーを有するシリンドリカル面(例えば第3
図におけるR3又はR4)を用いて可能となることが知られ
ている(例えば、特開昭57−144514号公報)が、高解像
度に対応し得るほど充分に副走査方向像面湾曲を補正し
得るためには、トロイダル面の主走査方向断面内の曲率
半径(第3図におけるR2)の値を最適にする必要があ
る。 Next, the operation of correcting the curvature of field in the sub-scanning direction will be described. The correction of the curvature of field in the sub-scanning direction is performed by using a cylindrical surface (for example,
It is known that this can be achieved by using R 3 or R 4 in the figure (for example, JP-A-57-144514). In order to be able to correct, it is necessary to optimize the value of the radius of curvature (R 2 in FIG. 3) in the cross section of the toroidal surface in the main scanning direction.
第7図は、第3図に示すトロイダル面の主走査方向断
面内の曲率半径R2を変化させて、その都度第3図に示す
シリンドリカル面の曲率半径R4により副走査方向の像面
湾曲を補正した後の、副走査方向像面湾曲特性を示した
ものである。FIG. 7, the third by changing the radius of curvature R 2 in the main scanning cross section of the toroidal surface shown in FIG., Each time the sub-scanning direction of the field curvature by a radius of curvature R 4 of the cylindrical surface as shown in Figure 3 13 shows the field curvature characteristics in the sub-scanning direction after the correction has been made.
第7図の横軸は副走査方向像面湾曲の大きさであり、
縦軸は走査位置を相対値で示したものである。The horizontal axis in FIG. 7 is the magnitude of the field curvature in the sub-scanning direction,
The vertical axis indicates the scanning position as a relative value.
第7図のグラフにおいて、最も左の曲線30は、R2=20
0mmの場合であり、最も右側の曲線31はR2=90mmの場合
である。その曲線は、R2の値を90mmから200mmの間で適
当な間隔で変えた時の特性である。In the graph of FIG. 7, the leftmost curve 30 is R 2 = 20
0 mm, and the rightmost curve 31 is the case where R 2 = 90 mm. The curve is a characteristic when changing at appropriate intervals between the values of R 2 from 90mm to 200 mm.
また、第7図には、縦軸と平行な2本の直線M1,M2に
はさまれた領域によって、高解像度に対応する場合の像
面湾曲の許容範囲を示す。FIG. 7 shows an allowable range of curvature of field in a case where high resolution is supported by a region sandwiched between two straight lines M1 and M2 parallel to the vertical axis.
このようにR2の値によっては、副走査方向像面湾曲を
充分に補正できない場合がある。Depending Thus the R 2 value may not be sufficiently corrected in the sub-scanning direction field curvature.
逆に、副走査方向像面湾曲の値を許容値内とするため
には、R2の値が、曲線32と曲線33の場合の時の値の範囲
内にある必要があることが分る。Conversely, for the value of the sub-scanning direction field curvature within the allowable value, the value of R 2 is, it can be seen that it should be in the range of values when the case of the curve 32 and the curve 33 .
さらにこのようなR2の値の許容範囲は、第3図に示す
偏向器の反射面10から第2の単レンズ2のトロイダル面
までの面間距離l4の値によって異なることを見い出し
た。Further tolerance of such a R 2 value was found that the reflecting surface 10 of the deflector shown in Figure 3 differs by the second face-to-face distance l 4 value up toroidal surface of the single lens 2.
第8図は、偏向器の反射面10から第2の単レンズ2の
トロイダル面までの面間距離l4に対する、上記トロイダ
ル面の主走査方向断面内の曲率半径R2の許容範囲の変化
を示したものである。第8図において、縦軸はトロイダ
ル面の主走査方向曲率半径R2の値を示し、横軸は、偏向
器の反射面10から第2の単レンズ2のトロイダル面まで
の距離l4を示す。本実施例における上記R2の許容範囲
は、破線37と破線38の間で斜線を施した領域35である。Figure 8 is for interplanar distance l 4 from the reflecting surface 10 of the deflector to the second toroidal surface of the single lens 2, the change in the permissible range of the radius of curvature R 2 in the main scanning cross section of the toroidal surface It is shown. In Figure 8, the ordinate indicates the value of the main scanning direction of curvature radius R 2 of the toroidal surface and the horizontal axis represents the distance l 4 from the reflecting surface 10 of the deflector to the second toroidal surface of the single lens 2 . Allowable range of the R 2 in the present embodiment, a region 35 hatched between dashed lines 37 and broken lines 38.
一方、前述したように、主走査方向像面湾曲とリニア
リティの補正の条件から、トロイダル面の主走査方向曲
率半径R2のとるべき範囲があるが、これを、第8図中に
同時に示すと、実線40より上の領域となる。On the other hand, as described above, the condition of field curvature in the main scanning direction and the linearity of the correction, there is a range to be taken by the main scanning direction of curvature radius R 2 of the toroidal surface, which, when shown simultaneously in FIG. 8 , The region above the solid line 40.
従って、主走査方向像面湾曲とリニアリティと副走査
方向像面湾曲の全ての収差性能を許容値に保つために
は、第8図において、R2の値を実線40以上でかつ、破線
38以下とする必要がある。Therefore, in order to keep all the aberration performance of the field curvature in the main scanning direction and the linearity and the sub-scanning direction field curvature in tolerance, in FIG. 8, and the values of R 2 solid 40 or more, a broken line
Must be 38 or less.
実線40と破線38は、点41で交わるため、上記条件を満
たすR2の範囲が存在するのは、第8図からわかるよう
に、偏向器の反射面10からトロイダル面までの面間距離
l4が直線42で示す値以上のところである。これは、トロ
イダル面を偏向器から充分離して配置することであり、
レンズの大きさが著しく大きくなり、装置が大型化する
と共に、トロイダルレンズの製造が難しくなる。Solid 40 and the broken line 38, since the intersect at point 41, the range of satisfying the above condition R 2 is present, as can be seen from FIG. 8 and interplanar distance from the reflecting surface 10 of the deflector to the toroidal surface
l 4 is where more than the value indicated by the straight line 42. This is to arrange the toroidal surface separately from the deflector,
The size of the lens becomes extremely large, the device becomes large, and the manufacture of the toroidal lens becomes difficult.
ここで、本発明において重要なことは、第3図に示す
ように本光学系においてはシリンドリカル面をもう一つ
(第1単レンズ側)に有していることである。すなわ
ち、副走査方向断面内においてパワーを有するシリンド
リカル面を2面(曲率半径R3,R4)有することである。Here, what is important in the present invention is that the present optical system has another cylindrical surface (on the side of the first single lens) as shown in FIG. That is, it has two cylindrical surfaces (radius of curvature R 3 , R 4 ) having power in the cross section in the sub-scanning direction.
第9図は、シリンドリカル面を2面用いることの有効
性を示した一例である。図において、横軸は副走査方向
像面湾曲の大きさで、縦軸は走査位置を相対値で示して
おり、1つのシリンドリカル面では副走査方向像面湾曲
を許容値内にすることができないようなR2の値とした時
(第8図に示す領域35の外)に、2つのシリンドリカル
面の曲率半径R3,R4(第3図に示す)のバランスを変化
させた時の副走査方向像面湾曲の変化を示したものであ
る。FIG. 9 is an example showing the effectiveness of using two cylindrical surfaces. In the figure, the horizontal axis represents the magnitude of the curvature of field in the sub-scanning direction, and the vertical axis represents the scanning position as a relative value, and the curvature of field in the sub-scanning direction cannot be within an allowable value for one cylindrical surface. when the value of R 2, such as (outside the region 35 shown in FIG. 8), when changing the balance of the curvature of the two cylindrical surfaces radius R 3, R 4 (shown in FIG. 3) sub 9 shows a change in the curvature of field in the scanning direction.
第9図に示すように本走査光学装置においては第1の
単レンズ1のシリンドリカル面の曲率半径R3と第2の単
レンズ2のシリンドリカル面の曲率半径R4との関係が 1/R3>1/R4 ……(2) となる条件の時、副走査方向像面湾曲は良好に補正され
る。9 in the scanning optical apparatus as shown in FIG first cylindrical surface curvature radius R 3 of the single lens 1 and the second relationship is 1 / R 3 and the radius of curvature R 4 of the cylindrical surface of the single lens 2 > 1 / R 4 (2) Under the condition of (2), the curvature of field in the sub-scanning direction is favorably corrected.
このように、シリンドリカル面を2面用いて補正する
ことにより、副走査方向像面湾曲を許容値内とし得るR2
の値の範囲が広くなることを見い出した。これを第8図
にもどって示したのが、破線37と一点鎖線39に囲まれた
領域36である。この時、前記した主走査方向像面湾曲と
リニアリティおよび、副走査方向像面湾曲の全ての収差
を許容値内として得るR2の値の範囲は、実線40以上でか
つ、一点鎖線39以下となり、上記l4が充分短い値でも存
在し得ることになる。As described above, by correcting using two cylindrical surfaces, it is possible to set the R 2 in which the curvature of field in the sub-scanning direction can be within an allowable value.
Has been found to have a wider range of values. This is shown in FIG. 8 in a region 36 surrounded by a broken line 37 and a dashed line 39. In this case, the field curvature in the main scanning direction and the linearity and the range of values of R 2 to obtain all aberrations as within the allowable value in the sub-scanning direction field curvature, and a solid line 40 or more, the one-dot chain line 39 or less , so that the l 4 may be present in sufficiently short value.
これによって、トロイダル面を有する第2の単レンズ
2を偏向器近くに配置しても収差性能を良好に補正し得
ることを見い出し、光学装置の小型化を実現している。As a result, it has been found that even if the second single lens 2 having a toroidal surface is arranged near the deflector, the aberration performance can be favorably corrected, and the miniaturization of the optical device is realized.
第8図において一点鎖線39はほぼ直線で近似でき、こ
れを用いて、上記3つの収差を同時に良好に補正し得る
トロイダル面の主走査方向断面での曲率半径R2の範囲は
次式のようになる。Eighth dashed line in Figure 39 can be approximated by a straight line, with this, the range of the radius of curvature R 2 in the main scanning cross section of the toroidal surface capable of simultaneously characterized by using a three aberrations as follows become.
以上説明した本実施例における、第2の結像光学系
(偏向装置の反射面10から被走査物8面までの間)のレ
ンズデータを以下に示す。 The lens data of the second imaging optical system (between the reflecting surface 10 of the deflecting device and the eight surfaces of the object to be scanned) in this embodiment described above is shown below.
第1実施例(収差図は第10図) (1)第1の単レンズ1 シリンドリカル面の曲率半径R1:191.52mm シリンドリカル面の曲率半径R3:10mm レンズ厚みt1:10mm 硝材:SF11 反射面10から第1の単レンズ1までの軸上面間距離
l1:18.5mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:114.15mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:109.80mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:26.26mm レンズ厚みt2:30mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1から第2の単レンズ2までの軸上
面間距離l2:16.5mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:321mm (3)条件 第10図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。First Example (Aberration Diagram: FIG. 10) (1) First Single Lens 1 Radius of Curvature R 1 of Cylindrical Surface: 191.52 mm Radius of Curvature R 3 of Cylindrical Surface: 10 mm Lens Thickness t 1 : 10 mm Glass Material: SF11 Reflection Distance between the upper surface of the axis from the surface 10 to the first single lens 1
l 1 : 18.5 mm (2) Second single lens 2 Radius of curvature of cylindrical surface R 4 : 114.15 mm Radius of curvature of toroidal surface in main scanning direction R 2 : 109.80 mm Radius of curvature of toroidal surface in sub-scanning direction R 5 : 26.26 mm Lens thickness t 2 : 30 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 to the second single lens 2 l 2 : 16.5 mm Axis from the second single lens 2 to the eight surfaces of the object to be scanned Upper surface distance l 3 : 321mm (3) Conditions FIG. 10 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第2実施例(収差図は第11図) (1)第1の単レンズ1 シリンドリカル面の曲率半径R1:293.41mm シリンドリカル面の曲率半径R3:30mm レンズ厚みt1:10mm 硝材:SF11 反射面10から第1の単レンズ1までの軸上面間距離
l1:28mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:149.7mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:139.15mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:34.88mm レンズ厚みt2:30mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1から第2の単レンズ2までの軸上
面間距離l2:27mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:301mm (3)条件 第11図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Second Example (Aberration Diagram: FIG. 11) (1) First Single Lens 1 Radius of Curvature R 1 of Cylindrical Surface: 293.41 mm Radius of Curvature R 3 of Cylindrical Surface: 30 mm Lens Thickness t 1 : 10 mm Glass Material: SF11 Reflection Distance between the upper surface of the axis from the surface 10 to the first single lens 1
l 1 : 28 mm (2) Second single lens 2 Radius of curvature of cylindrical surface R 4 : 149.7 mm Radius of curvature of toroidal surface in main scanning direction R 2 : 139.15 mm Radius of curvature of toroidal surface in sub-scanning direction R 5 : 34.88 mm Lens thickness t 2 : 30 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 to the second single lens 2 l 2 : 27 mm Distance between the axial upper surfaces from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned Distance l 3 : 301mm (3) Condition FIG. 11 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第3実施例(収差図は第12図) (1)第1の単レンズ1 シリンドリカル面の曲率半径R1:769.33mm シリンドリカル面の曲率半径R3:100mm レンズ厚みt1:10mm 硝材:SF11 反射面10から第1の単レンズ1までの軸上面間距離
l1:32.5mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:153.44mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:200.06mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:46.93mm レンズ厚みt2:30mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1から第2の単レンズ2までの軸上
面間距離l2:62.5mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:261mm (3)条件 第12図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Third Embodiment (Aberration Diagram: FIG. 12) (1) First Single Lens 1 Radius of Curvature R 1 of Cylindrical Surface: 769.33 mm Radius of Curvature R of Cylindrical Surface R 3 : 100 mm Lens Thickness t 1 : 10 mm Glass Material: SF11 Reflection Distance between the upper surface of the axis from the surface 10 to the first single lens 1
l 1 : 32.5mm (2) Second single lens 2 Radius of curvature of cylindrical surface R 4 : 153.44mm Curvature radius of toroidal surface in main scanning direction R 2 : 200.06mm Radius of curvature of toroidal surface in sub scanning direction R 5 : 46.93 mm Lens thickness t 2 : 30 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 to the second single lens 2 l 2 : 62.5 mm Axle from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned Distance between upper surfaces l 3 : 261mm (3) Conditions FIG. 12 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第4実施例(収差図は第13図) (1)第1の単レンズ1 シリンドリカル面の曲率半径R1:469.26mm シリンドリカル面の曲率半径R3:50mm レンズ厚みt1:10mm 硝材:SF11 反射面10から第1の単レンズ1までの軸上面間距離
l1:34mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:160.05mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:169.9mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:41.43mm レンズ厚みt2:30mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1から第2の単レンズ2までの軸上
面間距離l2:41mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:281mm (3)条件 第13図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Fourth Example (Aberration Diagram: FIG. 13) (1) First Single Lens 1 Radius of Curvature of Cylindrical Surface R 1 : 469.26 mm Radius of Curvature of Cylindrical Surface R 3 : 50 mm Lens Thickness t 1 : 10 mm Glass Material: SF11 Reflection Distance between the upper surface of the axis from the surface 10 to the first single lens 1
l 1 : 34 mm (2) Second single lens 2 Radius of curvature of cylindrical surface R 4 : 160.05 mm Curvature radius of toroidal surface in main scanning direction R 2 : 169.9 mm Curvature radius of toroidal surface in sub-scanning direction R 5 : 41.43 mm Lens thickness t 2 : 30 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 to the second single lens 2 l 2 : 41 mm Distance between the axial upper surfaces from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned Distance l 3 : 281mm (3) Condition FIG. 13 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
次に、本発明による面倒れ補正を有する走査光学装置
の第2の実施例について説明する。Next, a description will be given of a second embodiment of the scanning optical apparatus having the surface tilt correction according to the present invention.
第14図に本発明による面倒れ補正を有する走査光学装
置の外観図を示す。図において、第1図に示した実施例
とのちがいは、第2の結像光学系の第1の単レンズ1′
のレンズ面構成が異なることである。すなわち、第1の
単レンズ1′の面構成が偏向器の反射面10側に副走査方
向にのみ負のパワーを有するシリンドリカル面1aと第2
の単レンズ2側に主走査方向にのみ負のパワーを有する
シリンドリカル面1bとになっている。また、第14図にお
いて、第1図と同一の構成要素については同一符号で表
わし、説明を省略する。FIG. 14 is an external view of a scanning optical device having surface tilt correction according to the present invention. In the drawing, the difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the first single lens 1 ′ of the second imaging optical system is different.
Are different from each other. That is, the surface configuration of the first single lens 1 ′ is such that the cylindrical surface 1 a having negative power only in the sub-scanning direction and the second
Has a cylindrical surface 1b having a negative power only in the main scanning direction on the single lens 2 side. In FIG. 14, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
収差補正の原理については、基本的には第1の1施例
と同様である。すなわち、第15図(A),(B)に示す
レンズ構成および配置の模式図において、主走査方向の
収差であるところの主走査方向像面湾曲および、リニア
リティについては、第1の単レンズ1′の主走査方向に
のみパワーを有するシリンドリカル面の曲率半径R1と第
2の単レンズ2のトロイダル面の主走査方向の曲率半径
R2および各面間距離l1,l2,l3を最適に定めることで、両
収差を同時に補正している。また、各単レンズ1′,2の
厚みを考慮すると、第2の実施例においては下記条件式
を満足する範囲のとき、その収差補正効果が著しいこと
を見い出した。The principle of aberration correction is basically the same as that of the first embodiment. That is, in the schematic diagrams of the lens configurations and arrangements shown in FIGS. 15A and 15B, regarding the curvature of field in the main scanning direction, which is the aberration in the main scanning direction, and the linearity, the first single lens 1 main scanning direction only with the radius of curvature R 1 of the cylindrical surface having a power second main scanning direction of the radius of curvature of the toroidal surface of the single lens 2 of '
By defining R 2 and the surfaces between the distance l 1, l 2, l 3 optimally, it is corrected both aberration simultaneously. Also, in consideration of the thickness of each of the single lenses 1 'and 2, in the second embodiment, it was found that the aberration correction effect was remarkable when the conditional expression below was satisfied.
上式(4)を第8図中に示したものが実線43より上の
領域であり、第1の実施例(実線40)とは若干異なる。 The above equation (4) is shown in FIG. 8 in the region above the solid line 43, which is slightly different from the first embodiment (solid line 40).
副走査方向の収差である副走査方向像面湾曲の補正に
ついても、前記した第1の実施例と同様に第15図(B)
に示す第1の単レンズ1′のシリンドリカル面の曲率半
径R3と第2の単レンズ2のシリンドリカル面の曲率半径
R4との関係が 1/R3>1/R4 ……(5) となる条件の時に、その補正効果が有効となり、副走査
方向像面湾曲を許容値内とし得るトロイダル面の主走査
方向の曲率半径R2の値の範囲が広くなることを見い出し
た。すなわち、第1の実施例で示したように、第8図に
もどって示せば、破線37と一点鎖線39に囲まれた領域36
である。The correction of the field curvature in the sub-scanning direction, which is the aberration in the sub-scanning direction, is also performed in the same manner as in the first embodiment described above with reference to FIG.
And the radius of curvature R 3 of the cylindrical surface of the first single lens 1 ′ and the radius of curvature of the cylindrical surface of the second single lens 2 shown in FIG.
Under the condition that the relationship with R 4 is 1 / R 3 > 1 / R 4 (5), the correction effect is effective, and the main scanning of the toroidal surface is such that the curvature of field in the sub-scanning direction can be within an allowable value. It found that the range of the direction of the value of the curvature radius R 2 is widened. That is, as shown in the first embodiment, returning to FIG. 8, the region 36 surrounded by a broken line 37 and a dashed line 39 is shown.
It is.
この結果、上記3つの収差を同時に良好に補正し得る
トロイダル面の主走査方向断面での曲率半径R2の範囲は
次のようになる。As a result, the range of the radius of curvature R 2 in the main scanning cross section of the toroidal surface capable of simultaneously characterized by using a three aberrations is as follows.
以上説明した本発明の第2の実施例における、第2の
結像光学系(偏向装置の反斜面10から被走査物8面まで
の間)のレンズデータを以下に示す。 The lens data of the second imaging optical system (between the anti-slope surface 10 of the deflecting device and the eight surfaces of the object to be scanned) in the second embodiment of the present invention described above is shown below.
第1実施例(収差図は第10図) (1)第1の単レンズ1′ シリンドリカル面の曲率半径R1:522.47mm シリンドリカル面の曲率半径R3:10mm レンズ厚みt1:15mm 硝材:F2 反射面10と第1の単レンズ1′までの軸上面間距離
l1:50mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:458.63mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:168mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:42.57mm レンズ厚みt2:20mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1′から第2の単レンズ2までの軸
上面間距離l2:40mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:320mm (3)条件 第16図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。First Embodiment (Aberration Diagram: FIG. 10) (1) First Single Lens 1 'Radius of Curvature R 1 of Cylindrical Surface: 522.47 mm Radius of Curvature R 3 of Cylindrical Surface: 10 mm Lens Thickness t 1 : 15 mm Glass Material: F2 Distance between the upper surface of the axis from the reflecting surface 10 to the first single lens 1 '
l 1 : 50mm (2) Second single lens 2 Radius of curvature of cylindrical surface R 4 : 458.63mm Curvature radius of toroidal surface in main scanning direction R 2 : 168mm Curvature radius of toroidal surface in sub-scanning direction R 5 : 42.57mm Lens thickness t 2 : 20 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 ′ to the second single lens 2 l 2 : 40 mm Between the axial upper surfaces from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned Distance l 3 : 320mm (3) Condition FIG. 16 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第2実施例(収差図は第17図) (1)第1の単レンズ1′ シリンドリカル面の曲率半径R1:542.53mm シリンドリカル面の曲率半径R3:10mm レンズ厚みt1:15mm 硝材:F2 反射面10から第1の単レンズ1′までの軸上面間距
離l1:50mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:353.58mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:179.1mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:45.45mm レンズ厚みt2:20mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1′から第2の単レンズ2までの軸
上面間距離l2:50mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:310mm (3)条件 第17図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Second Embodiment (aberration diagram FIG. 17) (1) of curvature of the first single lens 1 'cylindrical surface radius R 1: 542.53mm cylindrical surface of radius of curvature R 3: 10 mm lens thickness t 1: 15 mm glass material: F2 Distance l 1 : 50 mm between the upper surface of the axis from the reflecting surface 10 to the first single lens 1 ′ (2) Second single lens 2 Radius of curvature R of the cylindrical surface R 4 : 353.58 mm Radius of curvature R of the toroidal surface in the main scanning direction 2 : 179.1 mm Curvature radius R in the sub-scanning direction of the toroidal surface R 5 : 45.45 mm Lens thickness t 2 : 20 mm Glass material: SF11 Distance between the upper surfaces of the shafts from the first single lens 1 ′ to the second single lens 2 l 2 : 50 mm Distance between the upper surfaces of the shafts from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned l 3 : 310 mm (3) Conditions FIG. 17 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第3実施例(収差図は第18図) (1)第1の単レンズ1′ シリンドリカル面の曲率半径R1:417.97mm シリンドリカル面の曲率半径R3:50mm レンズ厚みt1:15mm 硝材:F2 反射面10から第1の単レンズ1′までの軸上面間距
離l1:60mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:437.79mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:156mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:51.876mm レンズ厚みt2:20mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1′から第2の単レンズ2までの軸
上面間距離l2:40mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:340mm (3)条件 第18図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Third Embodiment (the aberration diagrams FIG. 18) (1) of curvature of the first single lens 1 'cylindrical surface radius R 1: 417.97mm cylindrical surface of radius of curvature R 3: 50 mm lens thickness t 1: 15 mm glass material: F2 Distance l 1 : 60 mm between the upper surface of the axis from the reflecting surface 10 to the first single lens 1 ′ (2) Second single lens 2 Radius of curvature R of the cylindrical surface R 4 : 437.79 mm Radius of curvature R of the toroidal surface in the main scanning direction 2 : 156 mm Curvature radius R in the sub-scanning direction of the toroidal surface R 5 : 51.876 mm Lens thickness t 2 : 20 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 ′ to the second single lens 2 l 2 : 40 mm Distance l 3 : 340 mm between the upper surface of the axis from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned (3) FIG. 18 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
第4実施例(収差図は第19図) (1)第1の単レンズ1′ シリンドリカル面の曲率半径R1:569.32mm シリンドリカル面の曲率半径R3:30mm レンズ厚みt1:15mm 硝材:F2 反射面10から第1の単レンズ1′までの軸上面間距
離l1:57mm (2)第2の単レンズ2 シリンドリカル面の曲率半径R4:369.23mm トロイダル面の主走査方向の曲率半径R2:184mm トロイダル面の副走査方向の曲率半径R5:50.109mm レンズ厚みt2:23mm 硝材:SF11 第1の単レンズ1′から第2の単レンズ2までの軸
上面間距離l2:47mm 第2の単レンズ2から被走査物8面までの軸上面間
距離l3:300mm (3)条件 第19図に本実施例の収差性能を示す。(A)は像面湾
曲を示し,破線(主)は主走査方向,実線(副)は副走
査方向である。(B)はリニアリティを示す。また、
(A),(B)ともに縦軸は相対走査位置を表わし、最
大走査位置1.0は偏向角±30゜,走査幅±148.5mmのとき
である。Fourth Embodiment (aberration diagrams Fig. 19) (1) of curvature of the first single lens 1 'cylindrical surface radius R 1: 569.32mm cylindrical surface of radius of curvature R 3: 30 mm lens thickness t 1: 15 mm glass material: F2 The distance l 1 between the upper surfaces of the axes from the reflecting surface 10 to the first single lens 1 ′ 1 : 57 mm (2) The second single lens 2 The radius of curvature R of the cylindrical surface R 4 : 369.23 mm The radius of curvature R of the toroidal surface in the main scanning direction 2 : 184 mm Curvature radius R of the toroidal surface in the sub-scanning direction R 5 : 50.109 mm Lens thickness t 2 : 23 mm Glass material: SF11 Distance between the axial upper surfaces from the first single lens 1 ′ to the second single lens 2 l 2 : 47 mm Distance l 3 between the upper surfaces of the axes from the second single lens 2 to the eight surfaces to be scanned l 3 : 300 mm (3) Condition FIG. 19 shows the aberration performance of this example. (A) shows the curvature of field, the broken line (main) is the main scanning direction, and the solid line (sub) is the sub scanning direction. (B) shows linearity. Also,
In both (A) and (B), the vertical axis represents the relative scanning position, and the maximum scanning position 1.0 is when the deflection angle is ± 30 ° and the scanning width is ± 148.5 mm.
ここで、これまで述べてきた本実施例においては、第
20図(A)に示すように2枚の単レンズそれぞれ面のが
シリンドリカル面1a,1b,2aとトロイダル面2bを有するこ
とで簡易構成化を図っているが例えば、上記単レンズを
製造する場合に同図(A)の破線62の所で各単レンズを
分けて、同図(B)に示すような各単レンズの片面を平
面として製造し、あとから貼合せる方法をとることによ
って、レンズの製造が容易になる。Here, in the present embodiment described so far,
As shown in FIG. 20 (A), the two single lenses each have a cylindrical surface 1a, 1b, 2a and a toroidal surface 2b to simplify the configuration. For example, in the case of manufacturing the above single lens By dividing each single lens at a broken line 62 in FIG. 7A and manufacturing one surface of each single lens as a flat surface as shown in FIG. Can be easily manufactured.
また、本発明は、実施例で示したようにレーザプリン
タのみならず、回転多面鏡により走査を行なうような装
置全般,例えば、画像読取装置等にも本走査光学装置が
適用し得ることは言うまでもない。Further, it goes without saying that the present scanning optical apparatus can be applied to not only a laser printer as shown in the embodiment but also to any apparatus that performs scanning with a rotary polygon mirror, for example, an image reading apparatus. No.
以上述べたように本発明によれば、第2の結像光学系
が、単レンズ2枚の簡易な構成ながら、特に高解像度化
(すなわちビームスポットの先鋭化)において重要とな
る主走査方向および副走査方向の像面湾曲の収差補正が
良好に行なえ、かつ偏向角も±30゜以上が可能となり小
型化にも有効な面倒れ補正を有する走査光学系装置を実
現することができる。As described above, according to the present invention, the second imaging optical system has a simple configuration having two single lenses, and particularly, the main scanning direction and the main scanning direction, which are important in increasing the resolution (that is, sharpening the beam spot). The aberration correction of the curvature of field in the sub-scanning direction can be satisfactorily performed, and the deflection angle can be set to ± 30 ° or more, so that it is possible to realize a scanning optical system device having surface tilt correction effective for downsizing.
第1図は本発明の一実施例を示す外観図、第2図は第1
図の副走査方向の断面図、第3図は本発明にかかる収差
補正作用およびレンズ構成を説明するための模式図、第
4図乃至第6図はそれぞれ主走査方向の像面湾曲とリニ
アリティの変化を示す特性図、第7図は副走査方向の像
面湾曲の変化を示す特性図、第8図は面間距離に対する
トロイダル面の主走査方向の曲率半径の収差許容範囲の
変化を示す特性図、第9図は副走査方向の像面湾曲の変
化を示す特性図、第10図乃至第13図はそれぞれ本発明の
実施例の収差特性図、第14図は本発明の第2の実施例を
示す外観図、第15図は本発明の第2の実施例の収差補正
およびレンズ構成を説明するための模式図、第16図乃至
第19図はそれぞれ本発明の第2の実施例の収差特性図、
第20図はレンズ製造方法に関する実施例を示す説明図、
第21図は像面湾曲によるスポット径の変化を示す概念
図、第22図は長尺シリンドリカルレンズによる副走査方
向像面湾曲の発生を示す概念図、第23図はシリンドリカ
ル面1面のみで副走査方向像面湾曲を補正した場合の特
性図、である。 符号の説明 1,1′……第1の単レンズ、1a……主走査方向にのみパ
ワーを有するシリンドリカル面、1b,2a……副走査方向
にのみパワーを有するシリンドリカル面、2……第2の
単レンズ、2b……トロイダル面、3……光源、4……結
合レンズ、5……第1の結像光学系、6……モータ、7
……回転多面鏡、8……被走査物、9a〜9d……光ビー
ム、10,10′……反射面、20〜27,30〜33,37〜40,43……
収差特性図、35,36……収差補正領域、41,42,62……説
明ポイント(引出し線)、50,73……像面湾曲、51,74…
…被走査面、52,53……ビームエンベロープ、54……走
査中央の主光線、55……走査の端の主光線、70……長尺
シリンドリカルレンズ、71,72……入射ビームFIG. 1 is an external view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a schematic diagram for explaining the aberration correction function and the lens configuration according to the present invention, and FIGS. 4 to 6 are diagrams each showing the field curvature and linearity in the main scanning direction. FIG. 7 is a characteristic diagram showing a change in curvature of field in the sub-scanning direction. FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in an allowable aberration range of a radius of curvature of the toroidal surface in the main scanning direction with respect to a distance between the surfaces. FIG. 9 is a characteristic diagram showing a change in curvature of field in the sub-scanning direction. FIGS. 10 to 13 are aberration characteristic diagrams of the embodiment of the present invention, respectively. FIG. 14 is a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a schematic view for explaining aberration correction and a lens configuration of the second embodiment of the present invention, and FIGS. 16 to 19 are diagrams of the second embodiment of the present invention. Aberration characteristic diagram,
FIG. 20 is an explanatory view showing an embodiment relating to a lens manufacturing method,
FIG. 21 is a conceptual diagram showing a change in spot diameter due to field curvature, FIG. 22 is a conceptual diagram showing occurrence of field curvature in the sub-scanning direction by a long cylindrical lens, and FIG. 23 is a conceptual diagram showing only one cylindrical surface. FIG. 9 is a characteristic diagram when the field curvature in the scanning direction is corrected. Description of reference numerals 1,1 ': first single lens, 1a: cylindrical surface having power only in main scanning direction, 1b, 2a: cylindrical surface having power only in sub-scanning direction, 2 ... second Single lens, 2b ... toroidal surface, 3 ... light source, 4 ... coupling lens, 5 ... first imaging optical system, 6 ... motor, 7
... Rotating polygon mirror, 8 ... Scanned object, 9a-9d ... Light beam, 10,10 '... Reflective surface, 20-27,30-33,37-40,43 ...
Aberration characteristic diagram, 35, 36… Aberration correction area, 41, 42, 62… Explanation point (lead line), 50, 73… Field curvature, 51, 74…
... Surface to be scanned, 52,53 ... Beam envelope, 54 ... Principal ray at the center of scanning, 55 ... Principal ray at scanning end, 70 ... Long cylindrical lens, 71,72 ... Incoming beam
Claims (4)
生した光ビームの光束を線状に結像して出力する第1の
結像光学系(5)と、該第1の結像光学系からの線状の
光束を入射されるとこれをその偏向・反射面(10)で反
射して偏向し対象物(8)の被走査面上で走査させる偏
向器(7,6)と、前記対象物(8)の被走査面と前記偏
向器の偏向・反射面(10)との間に配されて該被走査面
と該偏向・反斜面との間の位置関係を光学的に共役な関
係に保って該偏向・反射面の面倒れ補正機能を実現する
第2の結像光学系(1,2)と、から成る面倒れ補正機能
を有する走査光学装置において、 前記第2の結像光学系が、 一方の面が走査方向断面内に対してのみ負のパワーを有
するシリンドリカル面(1a)をなし、他方の面が走査方
向に垂直な方向の断面内に対してのみ負のパワーを有す
るシリンドリカル面(1b)をなすアナモフィックな第1
の単レンズ(1)であって、該一方のシリンドリカル面
(1a)と他方のシリンドリカル面(1b)のうちの何れか
一方を前記偏向器(7,6)の側に向けたら他方を前記対
象物(8)の側に向けて配置して成る前記第1の単レン
ズ(1)と、 一方の面が走査方向に垂直な方向の断面内に対してのみ
負のパワーを有するシリンドリカル面(2a)をなし、他
方の面が走査方向断面で相対的に大きな曲率を有し、か
つ走査方向に垂直な方向の断面内で相対的に小さな曲率
を有して、走査方向断面でも走査方向に垂直な方向の断
面でも共に正のパワーをもつようなトロイダル面(2b)
をなす第2の単レンズ(2)であって、該一方のシリン
ドリカル面(2a)を前記第1の単レンズ(1)の側に向
け、前記他方のトロイダル面(2b)を前記対象物(8)
の側に向けて配置して成る前記第2の単レンズ(2)
と、から成ることを特徴とする面倒れ補正機能を有する
走査光学装置。A light beam generating source; a first imaging optical system for linearly imaging and outputting a light beam of a light beam generated from the light source; When a linear light beam from the imaging optical system is incident, the light beam is reflected by the deflecting / reflecting surface (10) and deflected to scan on the surface to be scanned of the object (8). ), And between the scanned surface of the object (8) and the deflecting / reflecting surface (10) of the deflector to optically determine the positional relationship between the scanned surface and the deflecting / anti-sloping surface. A second imaging optical system (1, 2) that realizes a function of correcting the surface tilt of the deflecting / reflective surface while maintaining a symmetrical relationship, and a scanning optical device having a surface tilt correcting function. The imaging optical system of No. 2 has one surface forming a cylindrical surface (1a) having a negative power only in the cross section in the scanning direction, and the other surface in a direction perpendicular to the scanning direction. Anamorphic first forming a cylindrical surface (1b) having a negative power only to the plane
A single lens (1), wherein one of the one cylindrical surface (1a) and the other cylindrical surface (1b) is directed toward the deflector (7, 6), and the other is the object. The first single lens (1) arranged toward the object (8), and a cylindrical surface (2a) having one surface having a negative power only in a section perpendicular to the scanning direction. ), The other surface has a relatively large curvature in a cross section in the scanning direction, and a relatively small curvature in a cross section in a direction perpendicular to the scanning direction. Toroidal surface with positive power in both directions (2b)
Wherein the one cylindrical surface (2a) faces the first single lens (1) and the other toroidal surface (2b) faces the object ( 8)
The second single lens (2) arranged toward the side
And a scanning optical device having a surface tilt correction function.
生した光ビームの光束を線状に結像して出力する第1の
結像光学系(5)と、該第1の結像光学系からの線状の
光束を入射されるとこれをその偏向・反射面(10)で反
射して偏向し対象物(8)の被走査面上で走査させる偏
向器(7,6)と、前記対象物(8)の被走査面と前記偏
向器の偏向・反射面(10)との間に配されて該被走査面
と該偏向・反斜面との間の位置関係を光学的に共役な関
係に保って該偏向・反射面の面倒れ補正機能を実現する
第2の結像光学系(1,2)と、から成る面倒れ補正機能
を有する走査光学装置において、 前記第2の結像光学系が、 一方の面が走査方向断面内に対してのみ負のパワーを有
するシリンドリカル面(1a)をなし、他方の面が走査方
向に垂直な方向の断面内に対してのみ負のパワーを有す
るシリンドリカル面(1b)をなすアナモフィックな第1
の単レンズ(1)であって、該一方のシリンドリカル面
(1a)を前記偏向器(7,6)の側に向け他方のシリンド
リカル面(1b)を前記対象物(8)の側に向けて配置し
て成る前記第1の単レンズ(1)と、 一方の面が走査方向に垂直な方向の断面内に対してのみ
負のパワーを有するシリンドリカル面(2a)をなし、他
方の面が走査方向断面で相対的に大きな曲率を有し、か
つ走査方向に垂直な方向の断面内で相対的に小さな曲率
を有して、走査方向断面でも走査方向に垂直な方向の断
面でも共に正のパワーをもつようなトロイダル面(2b)
をなす第2の単レンズ(2)であって、該一方のシリン
ドリカル面(2a)を前記第1の単レンズ(1)の側に向
け、前記他方のトロイダル面(2b)を前記対象物(8)
の側に向けて配置して成る前記第2の単レンズ(2)
と、から成り、 なる関係を満足することを特徴とする面倒れ補正機能を
有する走査光学装置(ただし、f0:走査方向断面におけ
る第2の結像光学系の合成焦点距離。l4:偏向器の反射
面から第2の単レンズのトロイダル面までの面間距離
(軸上)。R2:第2の単レンズのトロイダル面の走査方
向断面の曲率半径)。2. A light beam generating source (3), a first image forming optical system (5) for linearly forming and outputting a light beam of a light beam generated from the light source, and a first image forming optical system (5). When a linear light beam from the imaging optical system is incident, the light beam is reflected by the deflecting / reflecting surface (10) and deflected to scan on the surface to be scanned of the object (8). ), And between the scanned surface of the object (8) and the deflecting / reflecting surface (10) of the deflector to optically determine the positional relationship between the scanned surface and the deflecting / anti-sloping surface. A second imaging optical system (1, 2) that realizes a function of correcting the surface tilt of the deflecting / reflective surface while maintaining a symmetrical relationship, and a scanning optical device having a surface tilt correcting function. The imaging optical system of No. 2 has one surface forming a cylindrical surface (1a) having a negative power only in the cross section in the scanning direction, and the other surface in a direction perpendicular to the scanning direction. Anamorphic first forming a cylindrical surface (1b) having a negative power only to the plane
A single lens (1) having one cylindrical surface (1a) directed toward the deflector (7, 6) and the other cylindrical surface (1b) directed toward the object (8). The first single lens (1) arranged, and one surface forms a cylindrical surface (2a) having negative power only in a cross section perpendicular to the scanning direction, and the other surface performs scanning. Has a relatively large curvature in the cross section in the direction and a relatively small curvature in the cross section in the direction perpendicular to the scanning direction, and has a positive power in both the cross section in the scanning direction and the cross section in the direction perpendicular to the scanning direction. Toroidal surface with a pattern (2b)
Wherein the one cylindrical surface (2a) faces the first single lens (1) and the other toroidal surface (2b) faces the object ( 8)
The second single lens (2) arranged toward the side
And, A scanning optical device having a surface tilt correction function characterized by satisfying the following relationship (where f 0 is the combined focal length of the second imaging optical system in the cross section in the scanning direction. L 4 : from the reflecting surface of the deflector) The distance between the surfaces of the second single lens to the toroidal surface (on the axis) R 2 : radius of curvature of the scanning direction cross section of the toroidal surface of the second single lens.
生した光ビームの光束を線状に結像して出力する第1の
結像光学系(5)と、該第1の結像光学系からの線状の
光束を入射されるとこれをその偏向・反射面(10)で反
射して偏向し対象物(8)の被走査面上で走査させる偏
向器(7,6)と、前記対象物(8)の被走査面と前記偏
向器の偏向・反射面(10)との間に配されて該被走査面
と該偏向・反斜面との間の位置関係を光学的に共役な関
係に保って該偏向・反射面の面倒れ補正機能を実現する
第2の結像光学系(1,2)と、から成る面倒れ補正機能
を有する走査光学装置において、 前記第2の結像光学系が、 一方の面が走査方向断面内に対してのみ負のパワーを有
するシリンドリカル面(1a)をなし、他方の面が走査方
向に垂直な方向の断面内に対してのみ負のパワーを有す
るシリンドリカル面(1b)をなすアナモフィックな第1
の単レンズ(1)であって、該一方のシリンドリカル面
(1a)を前記対象物(8)の側に向け他方のシリンドリ
カル面(1b)を前記偏向器(7,6)の側に向けて配置し
て成る前記第1の単レンズ(1)と、 一方の面が走査方向に垂直な方向の断面内に対してのみ
負のパワーを有するシリンドリカル面(2a)をなし、他
方の面が走査方向断面で相対的に大きな曲率を有し、か
つ走査方向に垂直な方向の断面内で相対的に小さな曲率
を有して、走査方向断面でも走査方向に垂直な方向の断
面でも共に正のパワーをもつようなトロイダル面(2b)
をなす第2の単レンズ(2)であって、該一方のシリン
ドリカル面(2a)を前記第1の単レンズ(1)の側に向
け、前記他方のトロイダル面(2b)を前記対象物(8)
の側に向けて配置して成る前記第2の単レンズ(2)
と、から成り、 なる関係を満足することを特徴とする面倒れ補正機能を
有する走査光学装置(ただし、f0:走査方向断面におけ
る第2の結像光学系の合成焦点距離。l4:偏向器の反射
面から第2の単レンズのトロイダル面までの面間距離
(軸上)。R2:第2の単レンズのトロイダル面の走査方
向断面の曲率半径)。3. A light beam generation source (3), a first imaging optical system (5) for linearly imaging and outputting a light beam of a light beam generated from the light source, and a first imaging optical system (5). When a linear light beam from the imaging optical system is incident, the light beam is reflected by the deflecting / reflecting surface (10) and deflected to scan on the surface to be scanned of the object (8). ), And between the scanned surface of the object (8) and the deflecting / reflecting surface (10) of the deflector to optically determine the positional relationship between the scanned surface and the deflecting / anti-sloping surface. A second imaging optical system (1, 2) that realizes a function of correcting the surface tilt of the deflecting / reflective surface while maintaining a symmetrical relationship, and a scanning optical device having a surface tilt correcting function. The imaging optical system of No. 2 has one surface forming a cylindrical surface (1a) having a negative power only in the cross section in the scanning direction, and the other surface in a direction perpendicular to the scanning direction. Anamorphic first forming a cylindrical surface (1b) having a negative power only to the plane
A single lens (1) having one cylindrical surface (1a) facing the object (8) and the other cylindrical surface (1b) facing the deflector (7, 6). The first single lens (1) arranged, and one surface forms a cylindrical surface (2a) having negative power only in a cross section perpendicular to the scanning direction, and the other surface performs scanning. Has a relatively large curvature in the cross section in the direction and a relatively small curvature in the cross section in the direction perpendicular to the scanning direction, and has a positive power in both the cross section in the scanning direction and the cross section in the direction perpendicular to the scanning direction. Toroidal surface with a pattern (2b)
Wherein the one cylindrical surface (2a) faces the first single lens (1) and the other toroidal surface (2b) faces the object ( 8)
The second single lens (2) arranged toward the side
And, A scanning optical device having a surface tilt correction function characterized by satisfying the following relationship (where f 0 is the combined focal length of the second imaging optical system in the cross section in the scanning direction. L 4 : from the reflecting surface of the deflector) The distance between the surfaces of the second single lens to the toroidal surface (on the axis) R 2 : radius of curvature of the scanning direction cross section of the toroidal surface of the second single lens.
を有する走査光学装置において、前記第2の結像光学系
において、第1の単レンズの内、走査方向に垂直な方向
の断面内のみにパワーを有するシリンドリカル面の曲率
半径をR3,第2の単レンズの内、走査方向に垂直な方向
の断面内のみにパワーを有するシリンドリカル面の曲率
半径をR4とそれぞれするとき、 1/R3>1/R4 なる関係を満足することを特徴とする面倒れ補正機能を
有する走査光学装置。4. A scanning optical apparatus having a surface tilt correction function according to claim 1, wherein the second imaging optical system has a direction perpendicular to a scanning direction in the first single lens. Let R 3 be the radius of curvature of the cylindrical surface having power only in the cross section of R, and R 4 be the radius of curvature of the cylindrical surface having power only in the cross section perpendicular to the scanning direction of the second single lens. A scanning optical device having a surface tilt correction function, wherein the relationship 1 / R 3 > 1 / R 4 is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32929788A JP2698138B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Scanning optical device with surface tilt correction function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32929788A JP2698138B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Scanning optical device with surface tilt correction function |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02176618A JPH02176618A (en) | 1990-07-09 |
JP2698138B2 true JP2698138B2 (en) | 1998-01-19 |
Family
ID=18219888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32929788A Expired - Lifetime JP2698138B2 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Scanning optical device with surface tilt correction function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2698138B2 (en) |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP32929788A patent/JP2698138B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02176618A (en) | 1990-07-09 |
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