JP2938550B2 - ｆθレンズ及び線像結像レンズ - Google Patents
ｆθレンズ及び線像結像レンズInfo
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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ｆθレンズおよび線像結像レンズに関する。
［従来の技術］ 半導体レーザーからの光束をコリメートレンズにより
平行光束化し、この平行光束を第１結像光学系により主
走査対応方向に長い線像として結像させ、上記線像の近
傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡により等角速度的に偏
向させ、偏向光束を第２結像光学系により被走査面上に
光スポットとして結像させて光走査を行う光走査装置は
良く知られており、このような光走査装置の第２結像光
学系として使用されるｆθレンズは、被走査面上に於け
る光スポットの変位速度を等速化する機能を有し、且
つ、回転多面鏡の「面倒れ」を補正する機能をも有す
る。
平行光束化し、この平行光束を第１結像光学系により主
走査対応方向に長い線像として結像させ、上記線像の近
傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡により等角速度的に偏
向させ、偏向光束を第２結像光学系により被走査面上に
光スポットとして結像させて光走査を行う光走査装置は
良く知られており、このような光走査装置の第２結像光
学系として使用されるｆθレンズは、被走査面上に於け
る光スポットの変位速度を等速化する機能を有し、且
つ、回転多面鏡の「面倒れ」を補正する機能をも有す
る。
［発明が解決しようとする課題］ 上記の如き光走査装置に於いて光源である半導体レー
ザーの温度が駆動電流による発熱で変化すると、半導体
レーザーの発光波長は所謂モードホップにより一般に±
2nm程度変動する。従ってｆθレンズが倍率の色収差を
補正されていないと、光スポットにより書き込みを行う
べき位置が波長変動によりずれて所謂ジターが発生す
る。このようなジターは高密度光走査では光走査による
記録画像の画質に多大な悪影響を与える。
ザーの温度が駆動電流による発熱で変化すると、半導体
レーザーの発光波長は所謂モードホップにより一般に±
2nm程度変動する。従ってｆθレンズが倍率の色収差を
補正されていないと、光スポットにより書き込みを行う
べき位置が波長変動によりずれて所謂ジターが発生す
る。このようなジターは高密度光走査では光走査による
記録画像の画質に多大な悪影響を与える。
従来から倍率の色収差を補正したｆθレンズは種々知
られている（例えば特開昭59−7918号公報）が、これら
のｆθレンズでは面倒れの補正を行うことができない。
られている（例えば特開昭59−7918号公報）が、これら
のｆθレンズでは面倒れの補正を行うことができない。
請求項1,3の発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであって、面倒れの補正が可能で且つ倍率の色収差補
正を行った新規なｆθレンズの提供を目的とする。
のであって、面倒れの補正が可能で且つ倍率の色収差補
正を行った新規なｆθレンズの提供を目的とする。
また光走査装置全体として見るとｆθレンズの色収差
補正を有効に生かすためには４光源側からの平行光束を
線像として結像させる第１結像光学系の軸上色収差も補
正することが好ましい。第１結像光学系の軸上色収差が
補正されていないと、半導体レーザーの発光波長が設計
波長と異なると線像の結像位置が設計位置からずれ、ｆ
θレンズの倍率色収差が補正されていても副走査方向の
像面湾曲が波長差に応じて変化して光スポット径が像高
とともに副走査方向に変動して高密度光走査の大きな妨
げになる。
補正を有効に生かすためには４光源側からの平行光束を
線像として結像させる第１結像光学系の軸上色収差も補
正することが好ましい。第１結像光学系の軸上色収差が
補正されていないと、半導体レーザーの発光波長が設計
波長と異なると線像の結像位置が設計位置からずれ、ｆ
θレンズの倍率色収差が補正されていても副走査方向の
像面湾曲が波長差に応じて変化して光スポット径が像高
とともに副走査方向に変動して高密度光走査の大きな妨
げになる。
請求項２の発明はこのような事情に鑑みてなされたも
のであって、半導体レーザーに於ける発光波長が設計上
の波長と異なっても線像の結像位置のずれが極めて小さ
い新規な線像結像レンズの提供を目的とする。
のであって、半導体レーザーに於ける発光波長が設計上
の波長と異なっても線像の結像位置のずれが極めて小さ
い新規な線像結像レンズの提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。
先ず、主走査対応方向および副走査対応方向に就いて
説明する。
説明する。
上記の如き光走査装置に於いて、光源から被走査面に
到る光路を直線的に展開した状態を想定する。この場
合、回転多面鏡と被走査面との間の光路はｆθレンズの
光軸とする。このように展開した光路を仮に展開光路と
呼ぶことにする。
到る光路を直線的に展開した状態を想定する。この場
合、回転多面鏡と被走査面との間の光路はｆθレンズの
光軸とする。このように展開した光路を仮に展開光路と
呼ぶことにする。
展開光路を考えると、被走査面上に於いて主走査方向
は展開光路に直交することになる。展開光路上に於いて
展開光路に直交する方向のうちで主走査方向と平行にな
る方向を「主走査対応方向」と称する。また展開光路上
に於いて展開光路に直交する方向の内で主走査対応方向
に直交する方向を「副走査対応方向」と呼ぶ。被走査面
上では副走査対応方向は副走査方向に一致する。
は展開光路に直交することになる。展開光路上に於いて
展開光路に直交する方向のうちで主走査方向と平行にな
る方向を「主走査対応方向」と称する。また展開光路上
に於いて展開光路に直交する方向の内で主走査対応方向
に直交する方向を「副走査対応方向」と呼ぶ。被走査面
上では副走査対応方向は副走査方向に一致する。
請求項1,3のｆθレンズは「半導体レーザーからの光
束をコリメートレンズにより平行光束化し、この平行光
束を第１結像光学系により主走査対応方向に長い線像と
して結像させ、上記線像の近傍に偏向反射面を持つ回転
多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向光束を第２結
像光学系により被走査面上に光スポットとして結像させ
て光走査を行う光走査装置に於いて上記第２結像光学系
として使用される」ものであって、主走査対応方向に関
してｆθ機能を有し、副走査対応方向に関して偏向反射
面による偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役
な関係とする機能を有する。
束をコリメートレンズにより平行光束化し、この平行光
束を第１結像光学系により主走査対応方向に長い線像と
して結像させ、上記線像の近傍に偏向反射面を持つ回転
多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向光束を第２結
像光学系により被走査面上に光スポットとして結像させ
て光走査を行う光走査装置に於いて上記第２結像光学系
として使用される」ものであって、主走査対応方向に関
してｆθ機能を有し、副走査対応方向に関して偏向反射
面による偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役
な関係とする機能を有する。
「請求項１のｆθレンズ」は、第１図に示すように物
体側（第１図左方）から像側（同図右方）へ向かって第
１ないし第３群を順次配してなる。
体側（第１図左方）から像側（同図右方）へ向かって第
１ないし第３群を順次配してなる。
第１群は第１レンズ51、第２群は第２レンズ52、第３
群は第３レンズ53である。従ってこのｆθレンズは３群
３枚構成である。
群は第３レンズ53である。従ってこのｆθレンズは３群
３枚構成である。
第１レンズ51は、物体側に凹の球面を持ち、像側には
副走査対応方向（図の上下方向）に負の屈折力を持つシ
リンダー面を有する。
副走査対応方向（図の上下方向）に負の屈折力を持つシ
リンダー面を有する。
第２レンズ52は、物体側に凹の球面、像側に凸の球面
を持つ。
を持つ。
第３レンズ53は、物体側が平面であり、像側は副走査
対応方向の屈折力が「主走査対応方向の正の屈折力」よ
りも強い正の屈折力を持つトーリック面である。
対応方向の屈折力が「主走査対応方向の正の屈折力」よ
りも強い正の屈折力を持つトーリック面である。
物体側から数えて第ｊ番目（ｊ＝１〜３）のレンズ
の、ｄ線に対するアッベ数をνdj、主・副走査対応方向
の焦点距離をそれぞれfjM,fjS、全系の主走査対応方向
の合成焦点距離をfMとするとき、これらは （１−Ｉ） νd2＞80 （１−II） fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＞−0.03 （１−III） f3S/f1S＜−1.0 なる条件を満足する。
の、ｄ線に対するアッベ数をνdj、主・副走査対応方向
の焦点距離をそれぞれfjM,fjS、全系の主走査対応方向
の合成焦点距離をfMとするとき、これらは （１−Ｉ） νd2＞80 （１−II） fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＞−0.03 （１−III） f3S/f1S＜−1.0 なる条件を満足する。
「請求項２の線像結像レンズ」は「半導体レーザーか
らの光束をコリメートレンズにより平行光束化し、この
平行光束を第１結像光学系により主走査対応方向に長い
線像として結像させ、上記線像の近傍に偏向反射面を持
つ回転多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向光束
を、倍率色収差が主走査対応方向において補正された第
２結像光学系により被走査面上に光スポットとして結像
させて光走査を行う光走査装置に於いて、上記第１結像
光学系として用いられる」レンズである。
らの光束をコリメートレンズにより平行光束化し、この
平行光束を第１結像光学系により主走査対応方向に長い
線像として結像させ、上記線像の近傍に偏向反射面を持
つ回転多面鏡により等角速度的に偏向させ、偏向光束
を、倍率色収差が主走査対応方向において補正された第
２結像光学系により被走査面上に光スポットとして結像
させて光走査を行う光走査装置に於いて、上記第１結像
光学系として用いられる」レンズである。
この線像結像レンズは、第２図に示すように、物体側
即ち光源側（第２図左方）から像側即ち回転多面鏡側
（同図右方）へ向って第１のシリンダーレンズ21と第２
のシリンダーレンズ22をこの順序に配列してなる２群２
枚構成である。
即ち光源側（第２図左方）から像側即ち回転多面鏡側
（同図右方）へ向って第１のシリンダーレンズ21と第２
のシリンダーレンズ22をこの順序に配列してなる２群２
枚構成である。
第１のシリンダーレンズ21は物体側に凸のシリンダー
面を有し副走査対応方向（第２図上下方向）に正の屈折
力を持つ。第２のシリンダーレンズ22は物体側に凹のシ
リンダー面を有し副走査対応方向に負の屈折力を持つ。
面を有し副走査対応方向（第２図上下方向）に正の屈折
力を持つ。第２のシリンダーレンズ22は物体側に凹のシ
リンダー面を有し副走査対応方向に負の屈折力を持つ。
第1,第２のシリンダーレンズのｄ線に対するアッベ数
をそれぞれνd1,νd2とするとき、これらは、条件 （２−Ｉ） 53＜νd1＜61 （２−II） 20＜νd2＜26 を満足する。
をそれぞれνd1,νd2とするとき、これらは、条件 （２−Ｉ） 53＜νd1＜61 （２−II） 20＜νd2＜26 を満足する。
「請求項３のｆθレンズ」は、第３図に示すように物
体側（第３図左方）から像側（同図右方）へ向かって第
１および第２群を順次配してなる。
体側（第３図左方）から像側（同図右方）へ向かって第
１および第２群を順次配してなる。
第１群は第１レンズ54、第２レンズは第２レンズ55で
あり、従ってこのｆθレンズは２群２枚構成である。
あり、従ってこのｆθレンズは２群２枚構成である。
第１レンズ54は、物体側に凹の球面を持ち、像側には
「副走査対応方向（第５図上下方向）に負の屈折力を持
つシリンダー面」を持つ。
「副走査対応方向（第５図上下方向）に負の屈折力を持
つシリンダー面」を持つ。
第２レンズ55は、物体側に「副走査対応方向に負の屈
折力を持つシリンダー面」を持ち、像側に「副走査対応
方向の正の屈折力が主走査対応方向の正の屈折力よりも
強い凸のトーリック面」を持つ。
折力を持つシリンダー面」を持ち、像側に「副走査対応
方向の正の屈折力が主走査対応方向の正の屈折力よりも
強い凸のトーリック面」を持つ。
物体側から数えて第ｊ番目（ｊ＝1,2）のレンズの、
ｄ線に対するアッベ数をνdj、主走査対応方向の焦点距
離をそれぞれfjM、全系の主走査対応方向の合成焦点距
離をfM、第１・第２レンズの主点間隔をＤ、物体側から
数えて第ｉ番目（ｉ＝１〜４）のレンズ面の副走査対応
方向における曲率半径をriSとするとき、これらは条件 （３−Ｉ） ０＜fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＜９×10
-3 （３−II） νd1＜40 （３−III） νd2＞50 （３−IV） 1.3＜fM/f2M＜1.5 （３−Ｖ） 0.14＜D/fM＜0.21 （３−VI） |r2S/r3S|＝１ を満足する。
ｄ線に対するアッベ数をνdj、主走査対応方向の焦点距
離をそれぞれfjM、全系の主走査対応方向の合成焦点距
離をfM、第１・第２レンズの主点間隔をＤ、物体側から
数えて第ｉ番目（ｉ＝１〜４）のレンズ面の副走査対応
方向における曲率半径をriSとするとき、これらは条件 （３−Ｉ） ０＜fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＜９×10
-3 （３−II） νd1＜40 （３−III） νd2＞50 （３−IV） 1.3＜fM/f2M＜1.5 （３−Ｖ） 0.14＜D/fM＜0.21 （３−VI） |r2S/r3S|＝１ を満足する。
なお条件（１−II），（３−Ｉ）に於ける和はｊに就
いてとるものである。
いてとるものである。
［作用］ 請求項１のｆθレンズに関する上記条件（１−Ｉ）〜
（１−III）に就き説明すると、条件（１−Ｉ）（１−I
I）は色消しのための条件である。
（１−III）に就き説明すると、条件（１−Ｉ）（１−I
I）は色消しのための条件である。
半導体レーザーを光源として用いた場合の、発光波長
の温度変化に起因する変動は前述の如く±2nm程度であ
り、色消しを行う波長帯域が非常に狭い。
の温度変化に起因する変動は前述の如く±2nm程度であ
り、色消しを行う波長帯域が非常に狭い。
上記条件（１−Ｉ），（１−II）を満足すると倍率の
色収差が十分に補正されるため、上記の如き狭い波長帯
域でも色消しが可能となる。
色収差が十分に補正されるため、上記の如き狭い波長帯
域でも色消しが可能となる。
条件（１−III）は副走査方向の像面湾曲を良好に補
正するための条件である。
正するための条件である。
高密度光走査を実現するためには光スポット径が像高
により変動しないことが重要である。副走査方向の像面
湾曲が大きいと、副走査方向の光スポット径が大きく変
動するが条件（１−III）を満足することにより副走査
方向の像面湾曲が十分に補正されるので高密度光走査が
十分に可能となる。
により変動しないことが重要である。副走査方向の像面
湾曲が大きいと、副走査方向の光スポット径が大きく変
動するが条件（１−III）を満足することにより副走査
方向の像面湾曲が十分に補正されるので高密度光走査が
十分に可能となる。
請求項３のｆθレンズに関する上記条件（３−Ｉ）〜
（３−VI）に就き説明すると、条件（３−１）は色消し
の条件であり、条件（３−Ｉ）を満足することによりｆ
θレンズの主走査対応方向の倍率色収差が十分に補正さ
れ、狭い波長帯域（780＋2nm）でも色消しが可能にな
る。この条件は像高0.58fMで1.13×10-5・fM（μm/nm）
以下に倍率色収差を抑えるためのもので、具体的にはfM
＝264nmのとき、３μm/nm以下に倍率色収差を抑えるこ
とができる。
（３−VI）に就き説明すると、条件（３−１）は色消し
の条件であり、条件（３−Ｉ）を満足することによりｆ
θレンズの主走査対応方向の倍率色収差が十分に補正さ
れ、狭い波長帯域（780＋2nm）でも色消しが可能にな
る。この条件は像高0.58fMで1.13×10-5・fM（μm/nm）
以下に倍率色収差を抑えるためのもので、具体的にはfM
＝264nmのとき、３μm/nm以下に倍率色収差を抑えるこ
とができる。
条件（３−II），（３−III）も色消しの条件であ
り、これらの条件が条件（３−Ｉ）とともに満足されな
いと良好な色消しを実現できない。
り、これらの条件が条件（３−Ｉ）とともに満足されな
いと良好な色消しを実現できない。
条件（３−IV）は色消しと像面湾曲補正を兼ねた条件
である。条件（３−IV）の上限を越えると倍率色収差が
劣化し、また主走査対応方向の像面湾曲がアンダー側に
移動して主走査対応方向の光スポット径の像高による変
化が大きくなり、下限を越えると倍率色収差が劣化し、
主走査対応方向の像面湾曲がオーバー側に移動して主走
査対応方向の光スポット径が像高とともに大きく変化す
る。
である。条件（３−IV）の上限を越えると倍率色収差が
劣化し、また主走査対応方向の像面湾曲がアンダー側に
移動して主走査対応方向の光スポット径の像高による変
化が大きくなり、下限を越えると倍率色収差が劣化し、
主走査対応方向の像面湾曲がオーバー側に移動して主走
査対応方向の光スポット径が像高とともに大きく変化す
る。
条件（３−Ｖ）は像面湾曲補正とｆθ特性即ち歪曲収
差の補正を兼ねた条件である。条件（３−Ｖ）の上限を
越えると主走査対応方向の像面湾曲がアンダー側に移動
し、ｆθ特性もアンダー側へ移動する。逆に下限を越え
ると上記像面湾曲・ｆθ特性ともにオーバー側へ移動す
る。
差の補正を兼ねた条件である。条件（３−Ｖ）の上限を
越えると主走査対応方向の像面湾曲がアンダー側に移動
し、ｆθ特性もアンダー側へ移動する。逆に下限を越え
ると上記像面湾曲・ｆθ特性ともにオーバー側へ移動す
る。
条件（３−VI）は副走査対応方向の像面湾曲を補正す
るための条件である。またこの条件は第2,第３レンズ面
が同一の凹シリンダー面であることを意味するから、こ
の条件を充たすことにより第2,第４レンズ面の加工の
際、同一の治具を用いることが可能になる。
るための条件である。またこの条件は第2,第３レンズ面
が同一の凹シリンダー面であることを意味するから、こ
の条件を充たすことにより第2,第４レンズ面の加工の
際、同一の治具を用いることが可能になる。
ここで、本発明の前提となる光走査装置のあらましを
簡単に説明する。
簡単に説明する。
第４図に示すように、半導体レーザーとコリメートレ
ンズとからなる光源装置１からは平行光束（勿論、実質
的な平行光束を意味する）が射出する。この平行光束は
第１結像光学系２により主走査対応方向に長い線像LIと
して結像する。
ンズとからなる光源装置１からは平行光束（勿論、実質
的な平行光束を意味する）が射出する。この平行光束は
第１結像光学系２により主走査対応方向に長い線像LIと
して結像する。
回転多面鏡３の偏向反射面４は線像LIの近傍に位置し
て光束を反射する。回転多面鏡３が回転軸3Aの回りに等
速回転すると反射光束は等角速度的に偏向され偏向光束
となる。
て光束を反射する。回転多面鏡３が回転軸3Aの回りに等
速回転すると反射光束は等角速度的に偏向され偏向光束
となる。
この偏向光束は第２結像光学系をなすｆθレンズ５に
より被走査面７上に光スポットとして結像し被走査面７
を等速的に光走査する。
より被走査面７上に光スポットとして結像し被走査面７
を等速的に光走査する。
第５図は第４図の光走査装置の光学配置を副走査対応
方向から見た状態を示す。図に示すようにｆθレンズ５
は主走査対応方向（第５図上下方向）に関しては物体側
の無限遠と被走査面７の位置とを幾何光学的な共役関係
に結び付けている。
方向から見た状態を示す。図に示すようにｆθレンズ５
は主走査対応方向（第５図上下方向）に関しては物体側
の無限遠と被走査面７の位置とを幾何光学的な共役関係
に結び付けている。
第６図は、光源装置１から被走査面７に到る光学配置
を展開光路に沿って展開し、副走査対応方向が上下方向
に対応するように描いた図である。
を展開光路に沿って展開し、副走査対応方向が上下方向
に対応するように描いた図である。
ｆθレンズ５は副走査対応方向に関しては偏向反射面
４による偏向の起点と被走査面７とを幾何光学的に略共
役な関係としているので偏向反射面４が第６図で符号
４′で示すように「面倒れ」を生じても光スポットの結
像位置は副走査方向に変化しない。このようにして面倒
れが補正される。
４による偏向の起点と被走査面７とを幾何光学的に略共
役な関係としているので偏向反射面４が第６図で符号
４′で示すように「面倒れ」を生じても光スポットの結
像位置は副走査方向に変化しない。このようにして面倒
れが補正される。
なお、回転多面鏡３が回転軸3Aを軸として回転すると
線像LIと偏向反射面４との距離が変動し、ｆθレンズ５
に対して副走査方向の光源となる「偏向反射面４による
線像LIの像」の位置が変動する。この変動量をΔＸとす
ると、この変動に起因してｆθレンズによる副走査方向
の結像位置は、ｆθレンズ５の副走査方向の横倍率をβ
Ｓとして光軸方向へ▲β2 S▼ΔＸだけ変動する。従って
副走査方向の像面湾曲の補正に当たってはこの変動を考
慮する必要がある。
線像LIと偏向反射面４との距離が変動し、ｆθレンズ５
に対して副走査方向の光源となる「偏向反射面４による
線像LIの像」の位置が変動する。この変動量をΔＸとす
ると、この変動に起因してｆθレンズによる副走査方向
の結像位置は、ｆθレンズ５の副走査方向の横倍率をβ
Ｓとして光軸方向へ▲β2 S▼ΔＸだけ変動する。従って
副走査方向の像面湾曲の補正に当たってはこの変動を考
慮する必要がある。
第１結像光学系に於いて軸上色収差が補正されていな
い場合は、上記の温度変化により発光波長が変化すると
軸上色収差の影響で上記線像に関する変動量は、ΔＸ′
（≠ΔＸ）となり、副走査対応方向の結像位置のずれは
β′S 2ΔＸ′となる。β′Ｓは波長変化に起因するｆθ
レンズの副走査方向の横倍率であり、 β′Ｓ≒βＳ であるが、ΔＸ′≠ΔＸであるのでβ′S 2ΔＸ′≠▲β
2 S▼ΔＸとなり、ΔＸのみを考慮して副走査方向の像面
湾曲を補正した場合、波長変動が生じると副走査対応方
向の像面湾曲の変動が生じて光スポットの副走査方向の
径に無視し得ない変動が生じる。
い場合は、上記の温度変化により発光波長が変化すると
軸上色収差の影響で上記線像に関する変動量は、ΔＸ′
（≠ΔＸ）となり、副走査対応方向の結像位置のずれは
β′S 2ΔＸ′となる。β′Ｓは波長変化に起因するｆθ
レンズの副走査方向の横倍率であり、 β′Ｓ≒βＳ であるが、ΔＸ′≠ΔＸであるのでβ′S 2ΔＸ′≠▲β
2 S▼ΔＸとなり、ΔＸのみを考慮して副走査方向の像面
湾曲を補正した場合、波長変動が生じると副走査対応方
向の像面湾曲の変動が生じて光スポットの副走査方向の
径に無視し得ない変動が生じる。
請求項２の線像結像レンズに関する条件（２−Ｉ），
（２−II）に就いて説明する。
（２−II）に就いて説明する。
条件（２−Ｉ）の下限を越えると、線像結像レンズの
軸上色収差が劣化する。この条件の上限を越えると軸上
色収差自体は良くなるが第１のシリンダーレンズの凸面
の曲率半径が小さくなり同シリンダーレンズの生産性が
悪くなる。
軸上色収差が劣化する。この条件の上限を越えると軸上
色収差自体は良くなるが第１のシリンダーレンズの凸面
の曲率半径が小さくなり同シリンダーレンズの生産性が
悪くなる。
また条件（２−II）の上限を越えると軸上色収差が劣
化し、下限を越えると第２のシリンダーレンズを作成す
るための硝材が無い。
化し、下限を越えると第２のシリンダーレンズを作成す
るための硝材が無い。
［実施例］ 以下、具体的な実施例を挙げる。
最初に請求項１のｆθレンズの実施例を２例挙げる。
これら実施例１及び２に於いて、第１図に示すように
物体側（回転多面鏡側）から教えて第ｉ番目のレンズ面
の主走査対応方向の曲率半径をriM,副走査対応方向の曲
率半径をriS、第ｉ番目のレンズ面間隔をdiとする。レ
ンズ面が球面もしくは平面の時はもちろん、ri＝riS＝r
iMである。
物体側（回転多面鏡側）から教えて第ｉ番目のレンズ面
の主走査対応方向の曲率半径をriM,副走査対応方向の曲
率半径をriS、第ｉ番目のレンズ面間隔をdiとする。レ
ンズ面が球面もしくは平面の時はもちろん、ri＝riS＝r
iMである。
物体側から数えて第ｊ番目（ｊ＝１〜３）のレンズ
の、波長780nmの光に対する屈折率をnj、ｄ線に対する
アッベ数をνdj、全系の主走査対応方向の合成焦点距離
をfMとし、この値を100に規格化する。さらに２ωをも
って画角（単位：度）を表す。d0は回転多面鏡の偏向反
射面による偏向の起点からｆθレンズの第１レンズ面ま
での距離を表す。
の、波長780nmの光に対する屈折率をnj、ｄ線に対する
アッベ数をνdj、全系の主走査対応方向の合成焦点距離
をfMとし、この値を100に規格化する。さらに２ωをも
って画角（単位：度）を表す。d0は回転多面鏡の偏向反
射面による偏向の起点からｆθレンズの第１レンズ面ま
での距離を表す。
実施例１に関する収差図・ｆθ特性図を第７図に、ま
た実施例２に関する収差図・ｆθ特性図を第８図に示
す。
た実施例２に関する収差図・ｆθ特性図を第８図に示
す。
これら収差図で半画角に関する像面湾曲の図は、比較
のための図であって第１乃至第３レンズを全て、主走査
方向の曲率半径riMを持った球面レンズとして構成した
場合の像面湾曲である。
のための図であって第１乃至第３レンズを全て、主走査
方向の曲率半径riMを持った球面レンズとして構成した
場合の像面湾曲である。
次に、請求項２の線像結像レンズの実施例を６例示
す。これら実施例３〜８に関しては、第２図に示すよう
に物体側から数えて第ｉ番目のレンズ面（全てシリンダ
ー面もしくは平面である）の曲率半径（副走査対応方向
のもの）をRi,第ｉ番目のレンズ面間距離をDiとする。
また物体側から数えて第ｊ番目（ｊ＝１〜２）のレンズ
の、屈折率をNj、ｄ線に対するアッベ数をνdjとする。
なお副走査対応方向の合成焦点距離は実施例３〜８を通
じてｆ＝145である。
す。これら実施例３〜８に関しては、第２図に示すよう
に物体側から数えて第ｉ番目のレンズ面（全てシリンダ
ー面もしくは平面である）の曲率半径（副走査対応方向
のもの）をRi,第ｉ番目のレンズ面間距離をDiとする。
また物体側から数えて第ｊ番目（ｊ＝１〜２）のレンズ
の、屈折率をNj、ｄ線に対するアッベ数をνdjとする。
なお副走査対応方向の合成焦点距離は実施例３〜８を通
じてｆ＝145である。
実施例３〜８に関する軸上色収差を次表に示す。光源
装置の半導体レーザーの発光波長の設計値を780nmと
し、この波長が±10nmだけ変化した770nm,790nmに於け
る、線像の結像位置変化がこの軸上色収差として与えら
れている。
装置の半導体レーザーの発光波長の設計値を780nmと
し、この波長が±10nmだけ変化した770nm,790nmに於け
る、線像の結像位置変化がこの軸上色収差として与えら
れている。
各実施例とも発光波長の変動に伴う線像の結像位置の
変動は極めて小さい。特に、半導体レーザーの温度変化
に伴う±2nm程度の波長変動に対しては線像結像位置の
変動は1/1000のオーダーであり実質的に無視することが
できる。
変動は極めて小さい。特に、半導体レーザーの温度変化
に伴う±2nm程度の波長変動に対しては線像結像位置の
変動は1/1000のオーダーであり実質的に無視することが
できる。
以下、請求項３のｆθレンズに関する具体的な実施例
を15例挙げる。
を15例挙げる。
請求項１のｆθレンズの場合と同じく、各実施例にお
いてfMはｆθレンズの主走査対応方向に関する合成焦点
距離を表し、この値は100に規格化される。またfjMは物
体側から数えて第ｊ番目のレンズの主走査対応方向の焦
点距離を表す。
いてfMはｆθレンズの主走査対応方向に関する合成焦点
距離を表し、この値は100に規格化される。またfjMは物
体側から数えて第ｊ番目のレンズの主走査対応方向の焦
点距離を表す。
Ｄは第１・第２のレンズの主点間隔を表す。
第３図に示すように、回転多面鏡の側から数えて第ｊ
番目のレンズ面の曲率半径を主走査対応方向に就いてr
iM,副走査対応方向に就いてriS、第ｉ番目と第ｉ＋１番
目のレンズ面間距離をdj、回転多面鏡の偏向反射面から
第１面までの距離をd0、第ｊ番目のレンズの屈折率（波
長780nmにおけるもの）をnj,アッベ数（ｄ線に対するも
の）をνｊで表す。
番目のレンズ面の曲率半径を主走査対応方向に就いてr
iM,副走査対応方向に就いてriS、第ｉ番目と第ｉ＋１番
目のレンズ面間距離をdj、回転多面鏡の偏向反射面から
第１面までの距離をd0、第ｊ番目のレンズの屈折率（波
長780nmにおけるもの）をnj,アッベ数（ｄ線に対するも
の）をνｊで表す。
第９図乃至第23図に実施例９〜23に関する収差図・ｆ
θ特性図を示す。球面収差の図に於いて実線は球面収
差、破線は正弦条件を示す。像面湾曲図は回転多面鏡の
回転に伴うものであり、破線は主走査方向のもの、実線
が副走査方向のものを表しており、使用波長780nmに対
するものである。
θ特性図を示す。球面収差の図に於いて実線は球面収
差、破線は正弦条件を示す。像面湾曲図は回転多面鏡の
回転に伴うものであり、破線は主走査方向のもの、実線
が副走査方向のものを表しており、使用波長780nmに対
するものである。
コマ収差の図は像高0.58fMにおける倍率色収差を表現
するための図である。ここで中心波長は780nmで、790n
m,770nmに就いての結果を示している。各実施例とも収
差が良好であり像面湾曲は主・副走査対応方向とも極め
て良好に補正されている。またｆθ特性も良好である。
倍率色収差も良好の補正されている。
するための図である。ここで中心波長は780nmで、790n
m,770nmに就いての結果を示している。各実施例とも収
差が良好であり像面湾曲は主・副走査対応方向とも極め
て良好に補正されている。またｆθ特性も良好である。
倍率色収差も良好の補正されている。
［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規なｆθレンズ及び線像結像
レンズを提供できる。ｆθレンズは上述の如き構成とな
っているので請求項1,3のものとも回転多面鏡の面倒れ
を良好に補正しつつ、主・副走査対応方向の像面湾曲を
良好に補正して光走査を実現でき、また色消しが良好に
なされているので光源の半導体レーザーのモードホップ
により発振波長が変動してもジッターを生ずることなく
良好な光走査が可能である。
レンズを提供できる。ｆθレンズは上述の如き構成とな
っているので請求項1,3のものとも回転多面鏡の面倒れ
を良好に補正しつつ、主・副走査対応方向の像面湾曲を
良好に補正して光走査を実現でき、また色消しが良好に
なされているので光源の半導体レーザーのモードホップ
により発振波長が変動してもジッターを生ずることなく
良好な光走査が可能である。
また線像結像レンズは上記のように半導体レーザー発
光波長の変化に伴う「線像」の結像位置の変動を有効に
抑え、倍率色収差を補正した第２結像光学系たるｆθレ
ンズとともに良好な高密度光走査を可能にする。
光波長の変化に伴う「線像」の結像位置の変動を有効に
抑え、倍率色収差を補正した第２結像光学系たるｆθレ
ンズとともに良好な高密度光走査を可能にする。
第１図は請求項１のｆθレンズを説明するための図、第
２図は請求項２の線像結像レンズを説明するための図、
第３図は請求項３のｆθレンズを説明するための図、第
４図乃至第６図は光走査装置を説明するための図、第７
図乃至第８図は請求項１のｆθレンズの各実施例に関す
る収差図・ｆθ特性図、第９図乃至第23図は請求項３の
ｆθレンズの各実施例に関する収差図・ｆθ特性図であ
る。 １……光源装置、２……シリンダーレンズ、３……回転
多面鏡、５……ｆθレンズ
２図は請求項２の線像結像レンズを説明するための図、
第３図は請求項３のｆθレンズを説明するための図、第
４図乃至第６図は光走査装置を説明するための図、第７
図乃至第８図は請求項１のｆθレンズの各実施例に関す
る収差図・ｆθ特性図、第９図乃至第23図は請求項３の
ｆθレンズの各実施例に関する収差図・ｆθ特性図であ
る。 １……光源装置、２……シリンダーレンズ、３……回転
多面鏡、５……ｆθレンズ
Claims (3)
- 【請求項１】半導体レーザーからの光束をコリメートレ
ンズにより平行光束化し、この平行光束を第１結像光学
系により主走査対応方向に長い線像として結像させ、上
記線像の近傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡により等角
速度的に偏向させ、偏向光束を第２結像光学系により被
走査面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光
走査装置に於いて上記第２結像光学系として使用される
ｆθレンズであって、 主走査対応方向に関してｆθ機能を有し、副走査対応方
向に関して偏向反射面による偏向の起点と被走査面とを
幾何光学的に略共役な関係とする機能を有し、 物体側から像側へ向かって第１ないし第３群を順次配し
てなり、 第１群は、物体側が凹の球面、像側が副走査対応方向に
負の屈折力を持つシリンダー面である第１レンズ、 第２群は、物体側が凹の球面、像側が凸の球面である第
２レンズ、 第３群は、物体側が平面、像側が副走査対応方向の屈折
力が主走査対応方向の正の屈折力よりも強い正の屈折力
を持つトーリック面である第３レンズである３群３枚構
成であり、 物体側から数えて第ｊ番目のレンズの、ｄ線に対するア
ッベ数をνdj、主・副走査対応方向の焦点距離をそれぞ
れfjM,fjS、 全系の主走査対応方向の合成焦点距離をfMとするとき、
これらが条件 （１−Ｉ） νd2＞80 （１−II） fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＞−0.03 （１−III） f3S/f1S＜−1.0 を満足することを特徴とするｆθレンズ。 - 【請求項２】半導体レーザーからの光束をコリメートレ
ンズにより平行光束化し、この平行光束を第１結像光学
系により主走査対応方向に長い線像として結像させ、上
記線像の近傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡により等角
速度的に偏向させ、偏向光束を、倍率の色収差が主走査
対応方向において補正された第２結像光学系により被走
査面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光走
査装置に於いて、上記第１結像光学４系として用いられ
るレンズであって、 物体側に凸のシリンダー面を有し副走査対応方向に正の
屈折力を持つ第１のシリンダーレンズと、物体側に凹の
シリンダー面を有し副走査対応方向に負の屈折力を持つ
第２のシリンダーレンズを物体側から像側へ向って上記
順序に配列してなる２群２枚構成であって、 第1,第２のシリンダーレンズのｄ線に対するアッベ数を
それぞれνd1,νd2とするとき、これらが、条件 （２−Ｉ） 53＜νd1＜61 （２−II） 20＜νd2＜26 を満足することを特徴とする線像結像レンズ。 - 【請求項３】半導体レーザーからの光束をコリメートレ
ンズにより平行光束化し、この平行光束を第１結像光学
系により主走査対応方向に長い線像として結像させ、上
記線像の近傍に偏向反射面を持つ回転多面鏡により等角
速度的に偏向させ、偏向光束を第２結像光学系により被
走査面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光
走査装置に於いて上記第２結像光学系として使用される
ｆθレンズであって、 主走査対応方向に関してｆθ機能を有し、副走査対応方
向に関して偏向反射面による偏向の起点と被走査面とを
幾何光学的に略共役な関係とする機能を有し、 物体側から像側へ向かって第１および第２群を順次配し
てなり、 第１群は、物体側が凹の球面、像側が副走査対応方向に
負の屈折力を持つシリンダー面である第１レンズ、 第２群は、物体側が副走査対応方向に負の屈折力を持つ
シリンダー面、像側が副走査対応方向の正の屈折力が主
走査対応方向の正の屈折力よりも強い凸のトーリック面
である第２レンズである２群２枚構成であり、 物体側から数えて第ｊ番目のレンズの、ｄ線に対するア
ッベ数をνdj、主走査対応方向の焦点距離をそれぞれf
jM、 全系の主走査対応方向の合成焦点距離をfM、 第１・第２レンズの主点間隔をＤ、物体側から数えて第
ｉ番目のレンズ面の副走査対応方向における曲率半径を
riSとするとき、これらが条件 （３−Ｉ） ０＜fM・Σ｛1/（fjM・νdj）｝＜９×10
-3 （３−II） νd1＜40 （３−III） νd2＞50 （３−IV） 1.3＜fM/f2M＜1.5 （３−Ｖ） 0.14＜D/fM＜0.21 （３−VI） |r2S/r3S|＝１ を満足することを特徴とするｆθレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/008,222 US5247385A (en) | 1990-01-25 | 1993-01-22 | Fθ lens and lens for forming linear image |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-15635 | 1990-01-25 | ||
| JP1563590 | 1990-01-25 | ||
| JP16369890 | 1990-06-21 | ||
| JP2-163698 | 1990-06-21 | ||
| JP20188090 | 1990-07-30 | ||
| JP2-201880 | 1990-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174413A JPH04174413A (ja) | 1992-06-22 |
| JP2938550B2 true JP2938550B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=27281092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27674690A Expired - Lifetime JP2938550B2 (ja) | 1990-01-25 | 1990-10-16 | ｆθレンズ及び線像結像レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938550B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101324696B (zh) * | 2008-04-28 | 2011-05-04 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 光学镜头 |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP27674690A patent/JP2938550B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04174413A (ja) | 1992-06-22 |
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