JP2860176B2 - fθレンズ - Google Patents

fθレンズ

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JP2860176B2
JP2860176B2 JP8224091A JP8224091A JP2860176B2 JP 2860176 B2 JP2860176 B2 JP 2860176B2 JP 8224091 A JP8224091 A JP 8224091A JP 8224091 A JP8224091 A JP 8224091A JP 2860176 B2 JP2860176 B2 JP 2860176B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はfθレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】fθレンズは、回転多面鏡等の光偏向装
置により等角速度的に偏向される偏向光束を被走査面に
向かって集束させ、被走査面上における光スポットの移
動を等速的にするためのレンズとして知られ、種々のも
のが提案されている。
【0003】近来、小型で且つ走査領域の広い光走査装
置が要請されており、これに答えるために広画角のfθ
レンズが求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述の事情
に鑑みてなされたものであって、主走査方向の像面湾曲
が良好に補正され、有効偏向角が90度前後と広角であ
り、fθ特性に優れ、小型で安価に製造できる新規なf
θレンズの提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明のfθレンズ
は、図1に示すように「光偏向装置側から被走査面側へ
向かって、第1レンズ5,第2レンズ6を配してなる2
群2枚構成」である。第1レンズ5は光偏向装置側に凹
面を向けた正メニスカスレンズ、第2レンズ6は被走査
面側に屈折力の強いレンズ面を持つ正レンズである。
【0006】全系の合成焦点距離をf、光偏向装置側か
ら数えて第1及び第2番目のレンズ面の曲率半径をそれ
ぞれR1,R2、光偏向装置の偏向の起点(即ち、前置さ
れた入射瞳)から上記第1番目のレンズ面までの光軸上
の距離をD0とするとき、これらは (1) −0.5<R1/f<−0.4 (2) 0.9<R1/R2< 1.1 (3) −0.28<D0/R1<−0.2 なる条件を満足する。
【0007】第2群をなす第2レンズ6は上記の如く正
レンズであり、その被走査面側のレンズ面は入射側レン
ズ面より強い屈折力を持つ。第2レンズ6の入射側レン
ズ面の形状は図に実線で示すように平面とすることも、
破線で示すように凸面とすることも、あるいは鎖線で示
すように凹面とすることもできる。従って具体的には、
第2レンズ6を「平凸レンズ」とすることもできるし
(請求項2)、「両凸レンズ」とすることもできるし
(請求項3)、「正メニスカスレンズ」とすることもで
きる(請求項4)。
【0008】
【作用】第2図は、この発明のfθレンズを用いる光走
査装置の1例を示している。光源装置1は、例えば半導
体レーザーとコリメートレンズとにより構成され、略平
行な光束を放射する。この光束はシリンダーレンズ2を
介して光偏向装置としての回転多面鏡3の偏向反射面に
入射し反射される。反射光束は回転多面鏡3の等速回転
により等角速度的に偏向され、第1レンズ5と第2レン
ズ6とで構成される2群2枚構成のfθレンズと長尺シ
リンダーレンズ7とにより被走査面8上に光スポットと
して結像され被走査面8を光走査する。このとき光スポ
ットの移動方向が「主走査方向」、被走査面8上で主走
査方向に直交する方向が「副走査方向」であることは言
うまでもない。
【0009】fθレンズの第1群をなす第1レンズ5
は、正の屈折力を持つ球面単レンズの正メニスカスレン
ズであり、第2群をなす第2レンズ6は、正の屈折力を
持つ球面単レンズであり、上記のように平凸レンズある
いは両凸レンズもしくは正メニスカスレンズ等として構
成することができる。
【0010】長尺シリンダーレンズ7は副走査方向にの
み正の屈折力を持つ。この長尺シリンダーレンズ7は回
転多面鏡3の面倒れを補正するためのものであって、比
較的短い焦点距離を有し、像側の焦点位置を被走査面8
に略合致させて配備されている。またシリンダーレンズ
2は被走査面上に結像する光スポットのスポット径を補
正するためのものであって、弱い正の屈折力を有する。
【0011】上記のように、長尺シリンダーレンズは短
い焦点距離を持ち、その像側焦点を被走査面8と実質的
に一致させているため、副走査方向の結像に関しては同
シリンダーレンズ7がもっとも強く作用し、回転多面鏡
3の面倒れの影響で偏向光束が若干副走査方向に振れて
も、光スポットの結像位置は副走査方向に殆ど変動せ
ず、面倒れの影響は良好に補正される。
【0012】即ち、面倒れによる偏向光束の副走査方向
への変動角をψとし、長尺シリンダーレンズの焦点距離
をFとすると、面倒れに伴う光スポットの副走査方向の
変動量は凡そ、ψ・Fであり、ψはもともと微小量であ
るしFも小さいので、上記変動量は実質的に無視できる
のである。
【0013】さて、条件(1)は、主走査方向の像面湾
曲を補正するための条件である。条件(1)の上限を超
えると主走査方向の像面湾曲はアンダーとなり、逆に下
限を超えるとオーバーとなり、条件(1)の範囲外では
主走査方向の像面湾曲を良好に補正することが困難であ
る。
【0014】条件(2)も条件(1)と同じく主走査方
向の像面湾曲を補正するための条件である。この条件
(2)の上限を超えると、第2レンズ面の屈折力が第1
レンズ面の屈折力に対して強くなりすぎ、主走査方向の
像面湾曲はオーバーとなる。逆に条件(2)の下限を超
えると、第1レンズ面の屈折力が第2レンズ面の屈折力
に対して大きくなりすぎて、主走査方向の像面湾曲はア
ンダーとなる。
【0015】条件(2)を満足する範囲では、第1レン
ズ面と第2レンズ面とは互いに近い値の曲率半径を持
つ。このことから分かるように第1レンズは、その屈折
力が小さい。
【0016】条件(3)は主走査方向の像面湾曲とfθ
特性を補正するための条件である。この条件(3)の上
限を超えると主走査方向の像面湾曲はオーバーとなり、
下限を超えるとアンダーになる。またfθ特性は条件
(3)の範囲外ではオーバーとなり光走査の等速性が劣
化する。
【0017】なお副走査方向の像面湾曲は長尺シリンダ
ーレンズ7等の補正光学系を用いて容易に除去できるか
ら、実際問題として考慮しないで良い。
【0018】
【実施例】以下、具体的な実施例を6例挙げる。実施例
1では第2レンズは平凸レンズ、実施例2ないし4では
第2レンズは両凸レンズ、実施例5,6では第2レンズ
は正メニスカスレンズである。
【0019】図1に示すように、各実施例において、光
偏向装置の側から数えて第i番目のレンズ面の曲率半径
をRi(i=1〜4)、第i番目と第i+1番目のレン
ズ面の光軸上の面間隔をDi(i=1〜3)とし、光偏
向装置の偏向の起点から第1番目のレンズ面までの光軸
上の距離をD0(i=0)とする。また光偏向装置側か
ら数えて第j番目のレンズの波長780nmの光に対す
る屈折率をNj(j=1,2)とする。さらにfは全系
の焦点距離であり100に規格化する。2θは有効偏向
角を表す。また条件(1)(2)(3)の各式の値をそ
れぞれK1,K2,K3で表す。
【0020】実施例1 f=100,2θ=90度, K1=−0.458,K2=1.001,K3=−0.220 i Rii j Nj 0 10.085 1 −45.841 10.372 1 1.51118 2 −45.773 9.199 3 ∞ 11.216 2 1.51118 4 −59.471 。
【0021】実施例2 f=100,2θ=90度, K1=−0.455,K2=1.025,K3=−0.224 i Rii j Nj 0 10.207 1 −45.535 9.949 1 1.51118 2 −44.425 9.157 3 3056.048 11.281 2 1.51118 4 −61.978 。
【0022】実施例3 f=100,2θ=90度, K1=−0.458,K2=1.051,K3=−0.274 i Rii j Nj 0 12.53 1 −45.797 10.326 1 1.51118 2 −43.588 7.483 3 1222.419 11.521 2 1.51118 4 −66.361 。
【0023】実施例4 f=100,2θ=90度, K1=−0.479,K2=1.056,K3=−0.262 i Rii j Nj 0 12.53 1 −47.872 10.552 1 1.51118 2 −45.313 7.945 3 1833.618 11.741 2 1.51118 4 −64.958 。
【0024】実施例5 f=100,2θ=90度, K1=−0.456,K2=0.979,K3=−0.228 i Rii j Nj 0 10.391 1 −45.624 11.145 1 1.51118 2 −46.621 8.661 3 −3056.048 11.556 2 1.51118 4 −57.661 。
【0025】実施例6 f=100,2θ=90度, K1=−0.484,K2=0.989,K3=−0.212 i Rii j Nj 0 10.24 1 −48.368 11.536 1 1.51118 2 −48.922 8.896 3 −1833.629 11.648 2 1.51118 4 −57.169 。
【0026】第3図乃至第8図に実施例1〜6に関する
像面湾曲図とfθ特性図を順次示す。像面湾曲に於ける
実線の曲線は副走査方向、破線の曲線は主走査方向の結
像位置を表す。全ての実施例に於いて、像面湾曲及びf
θ特性の算出上、シリンダーレンズ2と面倒れ補正用の
長尺シリンダーレンズ7の使用を省略している。これら
のレンズは主走査方向に屈折力を持たないので主走査方
向の結像になんら影響を与えない。長尺シリンダーレン
ズ7を省略したことに伴い、各実施例とも副走査方向の
像面湾曲は大きくなるが、前述のように副走査方向の像
面湾曲は面倒れ補正用レンズの使用により除去できるの
で問題はない。また、各実施例とも実際のfの値は16
3.6mmである。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
fθレンズを提供できる。このfθレンズは上記の如く
主走査方向の像面湾曲が小さく、fθ特性が良好である
ので極めて良好な光走査を実現できる。また、面倒れ補
正用レンズとともに用いることにより、面倒れの補正が
可能であるとともに副走査方向の像面湾曲を除去できる
ので、fθレンズ自体としては製造容易な球面レンズの
みで構成でき、特に屈折率の低い材料の使用が可能であ
るのでプラスチックレンズで全系を構成することがで
き、低コストに実現できる。なお光偏向装置は回転多面
鏡に限らず、ピラミダルミラー等を用いることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のfθレンズのレンズ構成を示す図で
ある。
【図2】この発明のfθレンズを用いた光走査装置の1
例を示す斜視図である。
【図3】実施例1に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【図4】実施例2に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【図5】実施例3に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【図6】実施例4に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【図7】実施例5に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【図8】実施例6に関する像面湾曲とfθ特性の図であ
る。
【符号の説明】
5 第1レンズ 6 第2レンズ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光偏向装置側から被走査面側へ向かって、
    第1,第2レンズを配してなる2群2枚構成であって、 第1レンズは光偏向装置側に凹面を向けた正メニスカス
    レンズ、第2レンズは被走査面側に屈折力の強いレンズ
    面を持つ正レンズであり、 全系の合成焦点距離をf、光偏向装置側から数えて第1
    及び第2番目のレンズ面の曲率半径をそれぞれR1
    2、光偏向装置の偏向の起点から上記第1番目のレン
    ズ面までの光軸上の距離をD0とするとき、これらが (1) −0.5<R1/f<−0.4 (2) 0.9<R1/R2< 1.1 (3) −0.28<D0/R1<−0.2 なる条件を満足することを特徴とするfθレンズ
  2. 【請求項2】請求項1において、第2レンズが平凸レン
    ズであることを特徴とするfθレンズ。
  3. 【請求項3】請求項1において、第2レンズが両凸レン
    ズであることを特徴とするfθレンズ。
  4. 【請求項4】請求項1において、第2レンズが正メニス
    カスレンズであることを特徴とするfθレンズ。
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