JP3641295B2 - 走査光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、走査光学系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
レーザビームプリンタ、レーザスキャナ、バーコードリーダ等においては、走査光学系が不可欠であり、半導体レーザから出射したレーザ光は、ポリゴンミラー等の光偏向器に入射して主走査方向に走査され、走査された光束は、被走査面上における光束（スポット）の移動速度を一定にするｆθレンズを介して、被走査面、例えば感光体上に結像される。
【０００３】
このｆθレンズについては従来、特に主走査方向の像面湾曲を補正するため、各種の提案がされているが、いずれも複数枚のレンズを用い、あるいは（及び）非球面を用いて、像面湾曲を補正するものであった。しかし、レンズ枚数を増加する程、コストが高く、また非球面はその形成が困難である。
【０００４】
また、このｆθレンズについては従来、少ない構成枚数で像面湾曲の補正をするには、トーリック面等を主走査断面で非球面化することが必要になる。しかし、トーリック面をさらに非球面化するのは、加工が困難であり、加工機等による制約を受けることになる。
【０００５】
さらに、このｆθレンズについては従来、特に主走査方向の像面湾曲を補正するため、各種の提案がされているが、副走査断面の像面湾曲の補正については軽視されており、十分な考慮が払われていない。また、少ない構成枚数で、副走査方向の像面湾曲の補正をすることは困難であり、仮に、面形状を複雑にして自由度を増しても、量産性に欠けるという問題があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、非球面を有する走査レンズを用いることなく走査光学系の主走査方向の像面湾曲を補正することができる走査光学系を得ることを目的とする。
【０００７】
また本発明は、特殊な非球面等の複雑なレンズ形状を有する走査レンズを用いることなく特に副走査方向の像面湾曲を補正することができる走査光学系を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明者は、走査レンズに主走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における主走査方向の像面湾曲を補正することができることを見出した。第１の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズが、少なくとも主走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を持つ正レンズを有することを特徴としている。
【０００９】
主走査方向の屈折率分布は、具体的には、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布とすると、好ましい像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズ自体の製造方法は問わない。
【００１０】
第２の態様による本発明は、走査レンズに主走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における主走査方向の像面湾曲を補正することができ、かつ、この屈折率分布は、レンズ形状とは独立して設定できるため、主走査断面、副走査断面ともに、像面湾曲補正のための自由度が高まることに着目してなされたものである。
すなわち、第２の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズが、少なくとも主走査方向に屈折率分布を持つ正レンズを有し、かつこの正レンズの少なくとも一面はアナモフィック面からなることを特徴としている。
この本発明によると、屈折率分布による主走査断面の像面湾曲の補正と、アナモフィック面による副走査断面の像面湾曲補正とを独立して行なうことができる。
【００１１】
主走査方向の屈折率分布は、具体的には、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布とすると、好ましい像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法は問わない。
【００１２】
アナモフィック面は、具体的には、例えば、正レンズの射出面に、主走査断面の曲率半径より副走査断面の曲率半径が小さい正のパワーを持つトーリック面を形成して構成することができる。このようなトーリック面によれば、光偏向器の面倒れ補正を行なうことができる。
【００１３】
正レンズは、副走査断面に関しては、その副走査断面の曲率半径が光軸からの高さに応じて変化するようにし、かつ、その曲率半径の変化は、光軸からの高さが増すに従って負のパワーを付加する方向とすることが好ましい。このように曲率半径を変化させることにより、副走査断面における像面湾曲を補正することができる。
【００１４】
第３の態様による本発明は、走査レンズに副走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における副走査面の像面湾曲を補正することができることに着目して成されたものである。すなわち、第３の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズは、副走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を有する単一レンズからなり、かつ、この単一レンズの少なくとも一面はトーリック面からなることを特徴としている。
【００１５】
副走査方向の屈折率分布は、具体的には、屈折率が光軸を通る主走査断面からの副走査方向の距離が大きくなるに従って低くなる分布とすると、好ましい副走査方向の像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法は問わない。
【００１６】
【発明の実施例】
以下図示実施例について本発明を説明する。
［実施例１］
図１は、第１の態様による本発明の第１の実施例を示す。図１には、光偏向器として回転軸１１を中心に回動するポリゴンミラー１２を図示している。半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、ポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２０を介して被走査面１６に走査される。被走査面１６は、例えばレーザビームプリンタの場合、感光体ドラムである。なお、この実施例では、像面湾曲補正用のレンズ、つまり副走査方向Ｚ（図１の紙面に垂直な方向）に主走査方向と異なるパワーを持つレンズは、用いていない。
【００１７】
単ｆθレンズ２０は、主走査方向Ｙ（紙面上において図１の光軸Ｏと直交する方向）に屈折率分布を有するもので、その屈折率は、光軸Ｏ部分が最も高く、光軸Ｏから遠ざかるにつれて、徐々に屈折率が低下する性質を備えている。図８は、このような屈折率分布の例を誇張して示したものであって、光軸部分の屈折率をｎ0 とすると、光軸からの高さｙが増加するに従って、屈折率が低下している。このように屈折率分布をもつ媒質、つまり均質でない媒質内では、光の性質の一つである直進性が失われることはよく知られている。この現象を利用した光学製品も種々生産されており、セルフォックレンズ（商品名；日本板硝子（株）製）はその代表的なものである。本発明は、この性質をｆθレンズに適用し、像面湾曲の補正に利用することに特徴がある。
【００１８】
図７は、表１に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの距離をｙ、Ａを屈折率分布定数としたとき、屈折率ｎを、次式のように表わし、かつＡを変化させたときの像面湾曲の変化を調べた結果を示している。
ｎ＝ｎ0 ＋Ａｙ2 （ｎ0 は光軸Ｏ部分の屈折率）
【００１９】
表１のＲはレンズ各面の主走査断面における曲率半径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎは波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。図７の縦軸はｙ、横軸は像面湾曲の大きさを示している。この図から、屈折率分布を持たない均質なレンズ（Ａ＝０）では、像面湾曲はアンダーになるが、負の屈折率分布、つまり光軸Ｏから遠ざかるに従い、低くなる屈折率分布を持つレンズは、像面湾曲をオーバー側に補正することが分かる。この例では、Ａが−４×１０-6〜−６×１０-6のとき、最も好ましい像面湾曲の補正ができる。勿論、最も好ましい屈折率分布定数Ａは、レンズ形状や配置によって異なり、また他のレンズとの合成の像面湾曲を補正するべく、この屈折率分布定数Ａを決定することもできる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表２は、実施例１の具体的な数値データである。図２はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図３は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図２及び図３の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図２の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図３の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。
【００２２】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
＊単ｆθレンズ２０の屈折率Ｎは、次の式で表わされる分布特性を持つ（すなわち、Ａ＝−６．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）。
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
【００２５】
前述のように、この実施例では、副走査方向の像面湾曲補正をしていないため、図３に示すように、サジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲は大きいが、メリディオナル（主走査方向）Ｍの像面湾曲はよく補正されている。
【００２６】
［実施例２］
図４は第１の態様による本発明の第２の実施例を示す。この第２の実施例では、コリメートレンズ１４とポリゴンミラー１２の間にシリンドリカルレンズ１５が設けられている。したがって、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、単ｆθレンズ２０を介して被走査面１６に走査される。
【００２７】
図５はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図６は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。Ｒz は、副走査方向の曲率半径である。この実施例では、単ｆθレンズ２０の後方に、副走査方向にパワーを持つ補正レンズ２１を設け、副走査断面の像面湾曲を補正するとともに、面倒れ補正の効果を持たせている。この補正レンズ２１は、その第１面（表３の第３面、ポリゴンミラー１２側の面）が副走査方向に回転軸を持つトーリック面からなっている。
【００２８】
【表３】
【００２９】
＊単ｆθレンズ２０の屈折率Ｎは、次の式で表わされる分布特性を持つ（すなわち、Ａ＝−６．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）。
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００３０】
前述のように、この実施例では、補正レンズ２１により副走査方向の像面湾曲補正をしているため、図６に示すように、サジタル（副走査方向）Ｓ、メリディオナル（主走査方向）Ｍの像面湾曲ともによく補正されている。
【００３１】
以上のように、第１の態様による本発明によれば、走査レンズが、屈折率分布を持たせた正レンズを有するので、少ないレンズ構成で安価に主走査方向の像面湾曲を補正することができる。
【００３２】
図９、図１０は、第２の態様による本発明による走査光学系の基本構成を示すもので、光学要素の基本配置自体は、以下の第３、第４、第５の実施例において共通である。第２の態様による本発明による走査光学系では、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、第２の態様による本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）１２０を介して被走査面１６に走査される。第２の態様による本発明は、単ｆθレンズ１２０の屈折率分布によって、主走査方向Ｙの像面湾曲を補正するとともに、該１２０の形状によって、主走査方向Ｙと直交する副走査方向Ｚの像面湾曲及び面倒れを補正する点に特徴がある。
【００３３】
［実施例３］
表５は、第２の態様による本発明の実施例３の具体的な数値データである。図１１はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図１２は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図１１及び図１２の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図１１の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図１２の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。
【００３４】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−５．０×１０-6×ｙ2
（すなわち、Ａ＝−５．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
【００３７】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第２面１２０ｂが正のパワーを持つトーリック面からなっている。図１１のｆθ特性、図１２の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に主走査方向の像面湾曲はよく補正されている。
【００３８】
［実施例４］
表６は、第２の態様による本発明の第４の実施例の数値データである。図１３、図１４は、この数値データの走査光学系のｆθ特性と像面湾曲を示すグラフである。図１３のｆθ特性、図１４の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に像面湾曲は、主走査方向、副走査方向ともよく補正されている。
【００３９】
【表６】
【００４０】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００４１】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第１面１２０ａを主走査断面が正で副走査断面が負のパワーを持つトーリック面、第２面１２０ｂを主走査断面、副走査断面ともに正のパワーを持つトーリック面としている。図１３のｆθ特性、図１４の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に像面湾曲は、主走査方向、副走査方向ともよく補正されている。これは、第１面１２０ａ、第２面１２０ｂをともにアナモフィック面から構成したことによる効果である。
［実施例５］
表７は、第２の態様による本発明の第５の実施例の数値データである。図１５、図１６は、この数値データの走査光学系のｆθ特性と像面湾曲を示すグラフである。
【００４２】
【表７】
【００４３】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−５．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００４４】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第２面１２０ｂが正のパワーを持つトーリック面からなっている。さらに、第１面１２０ａ及び第２面１２０ｂはともに、副走査断面の曲率半径が、光軸からの高さの関数として、次式で示される面となっている。このため、図１５のｆθ特性、図１６の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。
【００４５】
以上のように、第２の態様による本発明によれば、走査レンズの屈折率分布による主走査断面の像面湾曲の補正と、アナモフィック面による副走査断面の像面湾曲補正とを独立して行なうことができ、従って、単レンズであっても、主走査断面、副走査断面の像面湾曲の補正を良好に行なうことができる。
【００４６】
［実施例６］
図１７、図１８は、第３の態様による本発明による走査光学系の第６の実施例の基本構成を示している。第３の態様による本発明による走査光学系では、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、第３の態様による本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２２０を介して被走査面１６に走査される。第３の態様による本発明は、本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２２０の屈折率分布によって、主走査方向Ｙと直交する副走査方向Ｚの像面湾曲を補正する点に特徴がある。
【００４７】
すなわち、単ｆθレンズ２２０は、副走査方向Ｚに屈折率分布を有するもので、その屈折率は、光軸Ｏ部分が最も高く、光軸Ｏから副走査方向に遠ざかるにつれて、徐々に屈折率が低下する性質を備えている。図２４は、このような屈折率分布の例を誇張して示したものであって、光軸部分の屈折率をｎ0 とすると、光軸からの高さＺが増加するに従って、屈折率が低下している。このように屈折率分布をもつ媒質、つまり均質でない媒質内では、光の性質の一つである直進性が失われることはよく知られている。この現象を利用した光学製品も種々生産されており、セルフォックレンズ（商品名；日本板硝子（株）製）はその代表的なものである。本発明は、この性質をｆθレンズに適用し、副走査方向の像面湾曲の補正に利用することを特徴としている。
【００４８】
図２１、図２２は、走査レンズ（ｆθレンズ）２２０の一般的な形状例であり、主走査方向Ｙには正のパワーを持っている。このことは、光軸部分のレンズ厚さが最も厚く、光軸から離れるに従ってレンズ厚は減少することを意味する。つまり、主走査方向に関しては、走査レンズの周辺部を通る光線のレンズ通過長は、中心部を通る光線のレンズ通過長より短い。一方、屈折率分布を有するレンズ中を光が進む場合、該レンズ中を通過する距離が長い程、屈折率分布の影響を大きく受ける。このため、走査レンズが主走査方向に正のパワーを有する場合、該レンズが副走査方向に屈折率分布を有すると、副走査方向の像面湾曲をオーバー側に補正することができる。つまり、走査レンズが主走査方向にパワーを持つということは凸形状であるから、レンズの中心と周辺を通る光線の通過長に差が生じ、この通過長の差によって副走査方向の像面湾曲を補正できるわけである。通過長に差がないと、像面は単に光軸方向にシフトするだけになる。
【００４９】
図２３は、表８に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの副走査方向の距離をＺ、Ａを屈折率分布定数としたとき、屈折率ｎを、次式のように表わし、かつＡを、▲１▼０、▲２▼−０．６０×１０ー4、▲３▼−１．１９×１０-4と変化させたときの副走査方向の像面湾曲の変化を調べた結果を示している。
ｎ＝ｎ0 ＋Ａｚ2 （ｎ0 は光軸Ｏ部分の屈折率；この例では１．５５）
▲１▼；ｎ＝１．５５（屈折率分布なし）（Ｒｚ＝−４１．８１３）
▲２▼；ｎ＝１．５５−０．６０×１０ー4ｚ2 （Ｒｚ＝−４５．７００）
▲３▼；ｎ＝１．５５−１．１９×１０ー4ｚ2 （Ｒｚ＝−５０．４００）
【００５０】
表８のＲはレンズ各面の主走査断面における曲率半径、Ｒｚは副走査断面の曲率半径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎは波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。図２３から、屈折率分布を持たない均質なレンズ（Ａ＝０）では、像面湾曲はアンダーになるが、負の屈折率分布、つまり光軸Ｏから遠ざかるに従い、低くなる屈折率分布を持つレンズは、像面湾曲をオーバー側に補正することが分かる。この例では、Ａが−１．１９×１０-4のとき、最も好ましい副走査方向の像面湾曲の補正ができる。勿論、最も好ましい屈折率分布定数Ａは、レンズ形状や配置によって異なり、また他のレンズとの合成の像面湾曲を補正するべく、この屈折率分布定数Ａを決定することもできる。
【００５１】
【表８】
＊Ｒｚは、焦点位置を一致させるために括弧内のように変化させている。
【００５２】
表９は、第３の態様による本発明の第６の実施例の具体的な数値データである。図１９はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図２０は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図１９及び図２０の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図１９の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図２０の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。なお、図２０と図２３では、横軸の縮尺が異なる。
【００５３】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００５４】
【表９】
【００５５】
＊単ｆθレンズ２２０は、副走査方向に次式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−１．１９×１０-4×ｚ2
（すなわち、Ａ＝−１．１９×１０-4、ｚは光軸Ｏからの距離）
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
また単ｆθレンズ２２０の第１面２２０ａは回転対称非球面、第２面２２０ｂはトーリック面である。
**は回転対称非球面
K=1.9540、A4=-8.85481 ×10-8、A6= 7.32774 ×10-12
但し、回転対称非球面は、次式で定義される。
x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+・・・
（Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数)
【００５６】
以上のように、第３の態様による本発明によれば、走査レンズに副走査方向の屈折率分布を与えたので、レンズ形状を複雑化することなく、副走査方向の像面湾曲の補正を行なうことができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非球面を有する走査レンズを用いることなく走査光学系の主走査方向の像面湾曲を良好に補正することができる。また本発明によれば、走査レンズのレンズ形状を複雑化することなく副走査方向の像面湾曲の補正を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の態様による本発明による走査光学系の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１の走査光学系によるｆθ特性を示すグラフ図である。
【図３】図１の走査光学系における像面湾曲を示すグラフ図である。
【図４】第１の態様による本発明による走査光学系の第２の実施例を示す平面図である。
【図５】図４の走査光学系によるｆθ特性を示すグラフ図である。
【図６】図４の走査光学系における像面湾曲を示すグラフ図である。
【図７】表１に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの距離をｙ、Ａを屈折率分布定数としたとき、Ａを変化させたときの像面湾曲の変化を調べたグラフ図である。
【図８】屈折率分布を有する正レンズの屈折率分布の例を誇張して示すグラフ図である。
【図９】第２の態様による本発明による走査光学系の実施例を示す主走査断面図である。
【図１０】同副走査断面図である。
【図１１】第２の態様による本発明の走査光学系の第３の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１２】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１３】第２の態様による本発明の走査光学系の第４の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１４】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１５】第２の態様による本発明の走査光学系の第５の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１６】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１７】第３の態様による本発明による走査光学系の第６の実施例を示す主走査断面図である。
【図１８】同副走査断面図である。
【図１９】図１７の走査光学系の具体的な数値実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図２０】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図２１】走査レンズの主走査方向の一般的な形状例を示す平面図である。
【図２２】同副走査方向の一般的な形状例を示す正面図である。
【図２３】副走査方向の異なる屈折率分布による、副走査方向の像面湾曲の例を示すグラフ図である。
【図２４】屈折率分布を有する正レンズの屈折率分布の例を誇張して示すグラフ図である。
【符号の説明】
１２ ポリゴンミラー（偏向器）
１３ 半導体レーザ（レーザ光源）
１６ 被走査面
２０ 単ｆθレンズ
【技術分野】
本発明は、走査光学系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
レーザビームプリンタ、レーザスキャナ、バーコードリーダ等においては、走査光学系が不可欠であり、半導体レーザから出射したレーザ光は、ポリゴンミラー等の光偏向器に入射して主走査方向に走査され、走査された光束は、被走査面上における光束（スポット）の移動速度を一定にするｆθレンズを介して、被走査面、例えば感光体上に結像される。
【０００３】
このｆθレンズについては従来、特に主走査方向の像面湾曲を補正するため、各種の提案がされているが、いずれも複数枚のレンズを用い、あるいは（及び）非球面を用いて、像面湾曲を補正するものであった。しかし、レンズ枚数を増加する程、コストが高く、また非球面はその形成が困難である。
【０００４】
また、このｆθレンズについては従来、少ない構成枚数で像面湾曲の補正をするには、トーリック面等を主走査断面で非球面化することが必要になる。しかし、トーリック面をさらに非球面化するのは、加工が困難であり、加工機等による制約を受けることになる。
【０００５】
さらに、このｆθレンズについては従来、特に主走査方向の像面湾曲を補正するため、各種の提案がされているが、副走査断面の像面湾曲の補正については軽視されており、十分な考慮が払われていない。また、少ない構成枚数で、副走査方向の像面湾曲の補正をすることは困難であり、仮に、面形状を複雑にして自由度を増しても、量産性に欠けるという問題があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、非球面を有する走査レンズを用いることなく走査光学系の主走査方向の像面湾曲を補正することができる走査光学系を得ることを目的とする。
【０００７】
また本発明は、特殊な非球面等の複雑なレンズ形状を有する走査レンズを用いることなく特に副走査方向の像面湾曲を補正することができる走査光学系を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明者は、走査レンズに主走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における主走査方向の像面湾曲を補正することができることを見出した。第１の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズが、少なくとも主走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を持つ正レンズを有することを特徴としている。
【０００９】
主走査方向の屈折率分布は、具体的には、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布とすると、好ましい像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズ自体の製造方法は問わない。
【００１０】
第２の態様による本発明は、走査レンズに主走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における主走査方向の像面湾曲を補正することができ、かつ、この屈折率分布は、レンズ形状とは独立して設定できるため、主走査断面、副走査断面ともに、像面湾曲補正のための自由度が高まることに着目してなされたものである。
すなわち、第２の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズが、少なくとも主走査方向に屈折率分布を持つ正レンズを有し、かつこの正レンズの少なくとも一面はアナモフィック面からなることを特徴としている。
この本発明によると、屈折率分布による主走査断面の像面湾曲の補正と、アナモフィック面による副走査断面の像面湾曲補正とを独立して行なうことができる。
【００１１】
主走査方向の屈折率分布は、具体的には、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布とすると、好ましい像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法は問わない。
【００１２】
アナモフィック面は、具体的には、例えば、正レンズの射出面に、主走査断面の曲率半径より副走査断面の曲率半径が小さい正のパワーを持つトーリック面を形成して構成することができる。このようなトーリック面によれば、光偏向器の面倒れ補正を行なうことができる。
【００１３】
正レンズは、副走査断面に関しては、その副走査断面の曲率半径が光軸からの高さに応じて変化するようにし、かつ、その曲率半径の変化は、光軸からの高さが増すに従って負のパワーを付加する方向とすることが好ましい。このように曲率半径を変化させることにより、副走査断面における像面湾曲を補正することができる。
【００１４】
第３の態様による本発明は、走査レンズに副走査方向の適当な屈折率分布を与えると、像面（被走査面）における副走査面の像面湾曲を補正することができることに着目して成されたものである。すなわち、第３の態様による本発明は、光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、走査レンズは、副走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を有する単一レンズからなり、かつ、この単一レンズの少なくとも一面はトーリック面からなることを特徴としている。
【００１５】
副走査方向の屈折率分布は、具体的には、屈折率が光軸を通る主走査断面からの副走査方向の距離が大きくなるに従って低くなる分布とすると、好ましい副走査方向の像面湾曲の補正効果が得られる。
このような屈折率分布型のレンズ自体は、既に知られており、本発明は、屈折率分布型レンズの製造方法は問わない。
【００１６】
【発明の実施例】
以下図示実施例について本発明を説明する。
［実施例１］
図１は、第１の態様による本発明の第１の実施例を示す。図１には、光偏向器として回転軸１１を中心に回動するポリゴンミラー１２を図示している。半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、ポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２０を介して被走査面１６に走査される。被走査面１６は、例えばレーザビームプリンタの場合、感光体ドラムである。なお、この実施例では、像面湾曲補正用のレンズ、つまり副走査方向Ｚ（図１の紙面に垂直な方向）に主走査方向と異なるパワーを持つレンズは、用いていない。
【００１７】
単ｆθレンズ２０は、主走査方向Ｙ（紙面上において図１の光軸Ｏと直交する方向）に屈折率分布を有するもので、その屈折率は、光軸Ｏ部分が最も高く、光軸Ｏから遠ざかるにつれて、徐々に屈折率が低下する性質を備えている。図８は、このような屈折率分布の例を誇張して示したものであって、光軸部分の屈折率をｎ0 とすると、光軸からの高さｙが増加するに従って、屈折率が低下している。このように屈折率分布をもつ媒質、つまり均質でない媒質内では、光の性質の一つである直進性が失われることはよく知られている。この現象を利用した光学製品も種々生産されており、セルフォックレンズ（商品名；日本板硝子（株）製）はその代表的なものである。本発明は、この性質をｆθレンズに適用し、像面湾曲の補正に利用することに特徴がある。
【００１８】
図７は、表１に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの距離をｙ、Ａを屈折率分布定数としたとき、屈折率ｎを、次式のように表わし、かつＡを変化させたときの像面湾曲の変化を調べた結果を示している。
ｎ＝ｎ0 ＋Ａｙ2 （ｎ0 は光軸Ｏ部分の屈折率）
【００１９】
表１のＲはレンズ各面の主走査断面における曲率半径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎは波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。図７の縦軸はｙ、横軸は像面湾曲の大きさを示している。この図から、屈折率分布を持たない均質なレンズ（Ａ＝０）では、像面湾曲はアンダーになるが、負の屈折率分布、つまり光軸Ｏから遠ざかるに従い、低くなる屈折率分布を持つレンズは、像面湾曲をオーバー側に補正することが分かる。この例では、Ａが−４×１０-6〜−６×１０-6のとき、最も好ましい像面湾曲の補正ができる。勿論、最も好ましい屈折率分布定数Ａは、レンズ形状や配置によって異なり、また他のレンズとの合成の像面湾曲を補正するべく、この屈折率分布定数Ａを決定することもできる。
【００２０】
【表１】
表２は、実施例１の具体的な数値データである。図２はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図３は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図２及び図３の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図２の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図３の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。
【００２２】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００２３】
【表２】
＊単ｆθレンズ２０の屈折率Ｎは、次の式で表わされる分布特性を持つ（すなわち、Ａ＝−６．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）。
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
【００２５】
前述のように、この実施例では、副走査方向の像面湾曲補正をしていないため、図３に示すように、サジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲は大きいが、メリディオナル（主走査方向）Ｍの像面湾曲はよく補正されている。
【００２６】
［実施例２］
図４は第１の態様による本発明の第２の実施例を示す。この第２の実施例では、コリメートレンズ１４とポリゴンミラー１２の間にシリンドリカルレンズ１５が設けられている。したがって、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、単ｆθレンズ２０を介して被走査面１６に走査される。
【００２７】
図５はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図６は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。Ｒz は、副走査方向の曲率半径である。この実施例では、単ｆθレンズ２０の後方に、副走査方向にパワーを持つ補正レンズ２１を設け、副走査断面の像面湾曲を補正するとともに、面倒れ補正の効果を持たせている。この補正レンズ２１は、その第１面（表３の第３面、ポリゴンミラー１２側の面）が副走査方向に回転軸を持つトーリック面からなっている。
【００２８】
【表３】
＊単ｆθレンズ２０の屈折率Ｎは、次の式で表わされる分布特性を持つ（すなわち、Ａ＝−６．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）。
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００３０】
前述のように、この実施例では、補正レンズ２１により副走査方向の像面湾曲補正をしているため、図６に示すように、サジタル（副走査方向）Ｓ、メリディオナル（主走査方向）Ｍの像面湾曲ともによく補正されている。
【００３１】
以上のように、第１の態様による本発明によれば、走査レンズが、屈折率分布を持たせた正レンズを有するので、少ないレンズ構成で安価に主走査方向の像面湾曲を補正することができる。
【００３２】
図９、図１０は、第２の態様による本発明による走査光学系の基本構成を示すもので、光学要素の基本配置自体は、以下の第３、第４、第５の実施例において共通である。第２の態様による本発明による走査光学系では、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、第２の態様による本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）１２０を介して被走査面１６に走査される。第２の態様による本発明は、単ｆθレンズ１２０の屈折率分布によって、主走査方向Ｙの像面湾曲を補正するとともに、該１２０の形状によって、主走査方向Ｙと直交する副走査方向Ｚの像面湾曲及び面倒れを補正する点に特徴がある。
【００３３】
［実施例３］
表５は、第２の態様による本発明の実施例３の具体的な数値データである。図１１はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図１２は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図１１及び図１２の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図１１の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図１２の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。
【００３４】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００３５】
【表５】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−５．０×１０-6×ｙ2
（すなわち、Ａ＝−５．０×１０-6、ｙは光軸Ｏからの距離）
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
【００３７】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第２面１２０ｂが正のパワーを持つトーリック面からなっている。図１１のｆθ特性、図１２の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に主走査方向の像面湾曲はよく補正されている。
【００３８】
［実施例４］
表６は、第２の態様による本発明の第４の実施例の数値データである。図１３、図１４は、この数値データの走査光学系のｆθ特性と像面湾曲を示すグラフである。図１３のｆθ特性、図１４の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に像面湾曲は、主走査方向、副走査方向ともよく補正されている。
【００３９】
【表６】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ
Ｎ＝１．５５−６．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００４１】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第１面１２０ａを主走査断面が正で副走査断面が負のパワーを持つトーリック面、第２面１２０ｂを主走査断面、副走査断面ともに正のパワーを持つトーリック面としている。図１３のｆθ特性、図１４の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。特に像面湾曲は、主走査方向、副走査方向ともよく補正されている。これは、第１面１２０ａ、第２面１２０ｂをともにアナモフィック面から構成したことによる効果である。
［実施例５］
表７は、第２の態様による本発明の第５の実施例の数値データである。図１５、図１６は、この数値データの走査光学系のｆθ特性と像面湾曲を示すグラフである。
【００４２】
【表７】
＊単ｆθレンズ１２０は、次の式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−５．０×１０-6×ｙ2
屈折率分布は光軸を中心とする回転対称である。
【００４４】
この実施例では、単ｆθレンズ１２０の第２面１２０ｂが正のパワーを持つトーリック面からなっている。さらに、第１面１２０ａ及び第２面１２０ｂはともに、副走査断面の曲率半径が、光軸からの高さの関数として、次式で示される面となっている。このため、図１５のｆθ特性、図１６の像面湾曲は、単ｆθレンズとしては、ともによく補正されている。
以上のように、第２の態様による本発明によれば、走査レンズの屈折率分布による主走査断面の像面湾曲の補正と、アナモフィック面による副走査断面の像面湾曲補正とを独立して行なうことができ、従って、単レンズであっても、主走査断面、副走査断面の像面湾曲の補正を良好に行なうことができる。
【００４６】
［実施例６］
図１７、図１８は、第３の態様による本発明による走査光学系の第６の実施例の基本構成を示している。第３の態様による本発明による走査光学系では、半導体レーザ１３から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１４により平行光束とされ、シリンドリカルレンズ１５によって主走査方向Ｙに長い線像とされてポリゴンミラー１２に入射し、該ミラー周面の各反射面１２Ｒで反射されて走査され、第３の態様による本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２２０を介して被走査面１６に走査される。第３の態様による本発明は、本発明の特徴とする屈折率分布を持つ単ｆθレンズ（正レンズ）２２０の屈折率分布によって、主走査方向Ｙと直交する副走査方向Ｚの像面湾曲を補正する点に特徴がある。
【００４７】
すなわち、単ｆθレンズ２２０は、副走査方向Ｚに屈折率分布を有するもので、その屈折率は、光軸Ｏ部分が最も高く、光軸Ｏから副走査方向に遠ざかるにつれて、徐々に屈折率が低下する性質を備えている。図２４は、このような屈折率分布の例を誇張して示したものであって、光軸部分の屈折率をｎ0 とすると、光軸からの高さＺが増加するに従って、屈折率が低下している。このように屈折率分布をもつ媒質、つまり均質でない媒質内では、光の性質の一つである直進性が失われることはよく知られている。この現象を利用した光学製品も種々生産されており、セルフォックレンズ（商品名；日本板硝子（株）製）はその代表的なものである。本発明は、この性質をｆθレンズに適用し、副走査方向の像面湾曲の補正に利用することを特徴としている。
【００４８】
図２１、図２２は、走査レンズ（ｆθレンズ）２２０の一般的な形状例であり、主走査方向Ｙには正のパワーを持っている。このことは、光軸部分のレンズ厚さが最も厚く、光軸から離れるに従ってレンズ厚は減少することを意味する。つまり、主走査方向に関しては、走査レンズの周辺部を通る光線のレンズ通過長は、中心部を通る光線のレンズ通過長より短い。一方、屈折率分布を有するレンズ中を光が進む場合、該レンズ中を通過する距離が長い程、屈折率分布の影響を大きく受ける。このため、走査レンズが主走査方向に正のパワーを有する場合、該レンズが副走査方向に屈折率分布を有すると、副走査方向の像面湾曲をオーバー側に補正することができる。つまり、走査レンズが主走査方向にパワーを持つということは凸形状であるから、レンズの中心と周辺を通る光線の通過長に差が生じ、この通過長の差によって副走査方向の像面湾曲を補正できるわけである。通過長に差がないと、像面は単に光軸方向にシフトするだけになる。
【００４９】
図２３は、表８に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの副走査方向の距離をＺ、Ａを屈折率分布定数としたとき、屈折率ｎを、次式のように表わし、かつＡを、▲１▼０、▲２▼−０．６０×１０ー4、▲３▼−１．１９×１０-4と変化させたときの副走査方向の像面湾曲の変化を調べた結果を示している。
ｎ＝ｎ0 ＋Ａｚ2 （ｎ0 は光軸Ｏ部分の屈折率；この例では１．５５）
▲１▼；ｎ＝１．５５（屈折率分布なし）（Ｒｚ＝−４１．８１３）
▲２▼；ｎ＝１．５５−０．６０×１０ー4ｚ2 （Ｒｚ＝−４５．７００）
▲３▼；ｎ＝１．５５−１．１９×１０ー4ｚ2 （Ｒｚ＝−５０．４００）
【００５０】
表８のＲはレンズ各面の主走査断面における曲率半径、Ｒｚは副走査断面の曲率半径、Ｄはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Ｎは波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。図２３から、屈折率分布を持たない均質なレンズ（Ａ＝０）では、像面湾曲はアンダーになるが、負の屈折率分布、つまり光軸Ｏから遠ざかるに従い、低くなる屈折率分布を持つレンズは、像面湾曲をオーバー側に補正することが分かる。この例では、Ａが−１．１９×１０-4のとき、最も好ましい副走査方向の像面湾曲の補正ができる。勿論、最も好ましい屈折率分布定数Ａは、レンズ形状や配置によって異なり、また他のレンズとの合成の像面湾曲を補正するべく、この屈折率分布定数Ａを決定することもできる。
【００５１】
【表８】
【００５２】
表９は、第３の態様による本発明の第６の実施例の具体的な数値データである。図１９はこの数値データの走査光学系のｆθ特性を示し、図２０は同メリディオナル（主走査方向）Ｍとサジタル（副走査方向）Ｓの像面湾曲を示すグラフである。図１９及び図２０の縦軸Ｙは主走査方向の位置を示しており、図１９の横軸は理想像高からの偏差（ｍｍ）、図２０の横軸は相対的な焦点位置（ｍｍ）を示している。なお、図２０と図２３では、横軸の縮尺が異なる。
【００５３】
表中、R はレンズ各面の主走査断面における曲率半径、RZは同副走査断面における曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は波長７８０ｎｍに対する屈折率を示す。
【００５４】
【表９】
＊単ｆθレンズ２２０は、副走査方向に次式で表わされる屈折率分布特性を持つ。
Ｎ＝１．５５−１．１９×１０-4×ｚ2
（すなわち、Ａ＝−１．１９×１０-4、ｚは光軸Ｏからの距離）
なお屈折率分布は光軸に対して回転対称である。
また単ｆθレンズ２２０の第１面２２０ａは回転対称非球面、第２面２２０ｂはトーリック面である。
**は回転対称非球面
K=1.9540、A4=-8.85481 ×10-8、A6= 7.32774 ×10-12
但し、回転対称非球面は、次式で定義される。
x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+・・・
（Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数)
【００５６】
以上のように、第３の態様による本発明によれば、走査レンズに副走査方向の屈折率分布を与えたので、レンズ形状を複雑化することなく、副走査方向の像面湾曲の補正を行なうことができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非球面を有する走査レンズを用いることなく走査光学系の主走査方向の像面湾曲を良好に補正することができる。また本発明によれば、走査レンズのレンズ形状を複雑化することなく副走査方向の像面湾曲の補正を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の態様による本発明による走査光学系の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１の走査光学系によるｆθ特性を示すグラフ図である。
【図３】図１の走査光学系における像面湾曲を示すグラフ図である。
【図４】第１の態様による本発明による走査光学系の第２の実施例を示す平面図である。
【図５】図４の走査光学系によるｆθ特性を示すグラフ図である。
【図６】図４の走査光学系における像面湾曲を示すグラフ図である。
【図７】表１に示すレンズデータ（形状）のレンズについて、光軸Ｏからの距離をｙ、Ａを屈折率分布定数としたとき、Ａを変化させたときの像面湾曲の変化を調べたグラフ図である。
【図８】屈折率分布を有する正レンズの屈折率分布の例を誇張して示すグラフ図である。
【図９】第２の態様による本発明による走査光学系の実施例を示す主走査断面図である。
【図１０】同副走査断面図である。
【図１１】第２の態様による本発明の走査光学系の第３の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１２】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１３】第２の態様による本発明の走査光学系の第４の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１４】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１５】第２の態様による本発明の走査光学系の第５の実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図１６】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図１７】第３の態様による本発明による走査光学系の第６の実施例を示す主走査断面図である。
【図１８】同副走査断面図である。
【図１９】図１７の走査光学系の具体的な数値実施例のｆθ特性を示すグラフ図である。
【図２０】同像面湾曲を示すグラフ図である。
【図２１】走査レンズの主走査方向の一般的な形状例を示す平面図である。
【図２２】同副走査方向の一般的な形状例を示す正面図である。
【図２３】副走査方向の異なる屈折率分布による、副走査方向の像面湾曲の例を示すグラフ図である。
【図２４】屈折率分布を有する正レンズの屈折率分布の例を誇張して示すグラフ図である。
【符号の説明】
１２ ポリゴンミラー（偏向器）
１３ 半導体レーザ（レーザ光源）
１６ 被走査面
２０ 単ｆθレンズ
Claims (11)
- 光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、上記走査レンズは、少なくとも主走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を持つ正レンズを有することを特徴とする走査光学系。
- 請求項１において、上記屈折率分布は、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布である走査光学系。
- 光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、上記走査レンズは、少なくとも主走査方向に屈折率分布を持つ正レンズを有し、かつこの正レンズの少なくとも一面はアナモフィック面からなることを特徴とする走査光学系。
- 請求項３において、上記屈折率分布は、光軸から離れるに従って屈折率が低くなる分布である走査光学系。
- 請求項３または４において、上記アナモフィック面は、上記正レンズの射出面に形成された、主走査断面の曲率半径より副走査断面の曲率半径が小さい正のパワーを持つトーリック面からなっている走査光学系。
- 請求項３または４において、上記正レンズの副走査断面の曲率半径が光軸からの高さに応じて変化する走査光学系。
- 請求項６において、副走査断面の曲率半径の変化は、光軸からの高さが増すにつれて負のパワーを付加する方向である走査光学系。
- 請求項３ないし７のいずれか１項において、走査レンズは、単レンズからなっている走査光学系。
- 光源からの光束を光偏向器を介して主走査方向に偏向させ、この光束を走査レンズを介して被走査面上に結像させる走査光学系において、上記走査レンズは、副走査方向に像面湾曲補正のための屈折率分布を有する単一レンズからなり、かつ、この単一レンズの少なくとも一面はトーリック面からなることを特徴とする走査光学系。
- 請求項９において、上記副走査方向の屈折率分布は、光軸を通る主走査断面からの副走査方向の距離が大きくなるに従って屈折率が低くなる分布である走査光学系。
- 請求項９または１０において、屈折率分布を有するレンズは、主走査断面では正のパワーを持っている走査光学系。
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