JP3684094B2

JP3684094B2 - 走査光学系

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Publication number: JP3684094B2
Application number: JP01054599A
Authority: JP
Inventors: 修一竹内; 淳二上窪
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: US6222661B1; JP2000206445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザープリンター等の走査光学装置の露光ユニットに利用される走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の走査光学系は、半導体レーザーから発したレーザー光をポリゴンミラーにより反射・偏向し、ｆθレンズを介して感光体ドラム上に結像・走査させ、半導体レーザーを変調することにより感光体ドラム上に走査線を形成する。
走査光学系では、ｆθレンズの光軸上を通って走査範囲の中心に向かう軸上光束と、走査範囲の周辺に向かう軸外光束とでレンズ内を通過する光路長や、レンズの各面に対する入射角度が異なることから、ｆθレンズの透過光量が画角によって変化するという問題がある。一般的には、軸上光の透過光量が軸外光の透過光量より大きくなる。このような軸上と軸外の光量の変化をパワーバリエーションと呼ぶが、パワーバリエーションが許容量を超えると、感光体ドラムに対する露光量にバラツキが生じ、描画品質が悪化する。
【０００３】
パワーバリエーションを補正する手法として、ｆθレンズのレンズ面に使用波長とは異なる特定の波長に対して反射率が最小となるような反射防止コーティングを施すことが考えられる。単波長用のコーティングの反射率は、垂直入射を前提に決定されているため、入射角度が変化すると波長が同一であっても反射率が変化する。そこで、使用波長で垂直に入射する光束に対する反射率が、軸外の角度を持つ入射光に対する反射率より大きくなるようなコーティングを施せば、理論的にはパワーバリエーションを補正することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際にパワーバリエーションを補正するためには、単一の面にコーティングを施すだけでは不十分な場合が多く、十分な補正効果を得るためには複数の面に上記のようなコーティングが必要となり、コストがかかる。
なお、パワーバリエーションの原因となるのは、ｆθレンズのみでなく、ポリゴンミラー自体、ポリゴンミラーのカバーガラス、ｆθレンズと感光体ドラムとの間に配置されたミラー等が原因となり得る。そして、ポリゴンミラーの反射率の変化に起因するパワーバリエーションは、光軸を境とした対称形ではなく、非対称な変化となる。
このような非対称なパワーバリエーションをコーティングで補正するためには、レンズ面に反射率が異なる不均一なコーティングを施す必要があり、技術的に実現が困難である。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コストのかかるコーティングによらずにパワーバリエーションを補正することができる走査光学系を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる走査光学系は、光源からの光束を偏向器を用いて偏向し、偏向器と被走査面との間に配置された結像光学系を介して被走査面に結像、走査する光走査光学系において、偏向器と被走査面との間に、主走査方向に回折パワーを持つ色収差補正用の回折面を配置し、この回折面がフレネルレンズ状の輪帯が多数形成された不連続面であり、その回折効率を、少なくとも結像光学系の軸上と軸外との透過光量の差を打ち消すように、軸上と軸外とで異なるように設定し、かつ、この回折面のベースカーブを回転対称面としたことを特徴とする。
【０００７】
色収差補正用の回折面は、特に複数の光源を用いたマルチビームの走査光学系において、光源毎の発光波長のバラツキによる走査線のずれを補正するために採用されている。回折面は、一般的には全像高に対して回折効率が最高になるように設計されているが、本発明では軸上光に対する回折効率と、軸外光に対する回折効率を意図的に変化させることでパワーバリエーションを補正している。これにより、コーティングなどの追加的な工程を増やすことなく、パワーバリエーションを補正／低減できる。
【０００８】
回折面は、結像光学系とは別個の平行平板状の回折素子の一面に形成してもよいし、結像光学系を構成する素子の一面に形成してもよい。別個の回折素子として形成される場合には、回折素子は、偏向器と結像光学系との間に配置すると、素子を小型化できるため望ましい。
【０００９】
偏向器と被走査面との間に配置された回折面を含む光学素子の透過光量のうち、回折効率の違いによる影響を含まない透過光量の軸上での値Ty0と軸外での値Ty1との比Τ=(Ty1／Ty0)、回折面の軸上での回折効率η0と軸外での回折効率η1との比をΝ=(η1／η0)としたときに、これらの積Ν・Τがほぼ１．０に保たれていれば、被走査面に到達する有効光量が軸上と軸外でほぼ一定に保たれる。具体的には、以下の条件[1]を満たすことが望ましい。
0.8＜Ν・Τ＜1.1 ・・・[1]
【００１０】
軸上光の透過光量が多く軸外光の透過光量が少ない場合には、軸上での回折効率η0を下げ、軸外での回折効率η1を上げればよい。そのための手段として、ブレーズ化波長を使用波長に対してシフトさせる方法が考えられる。その際、使用波長をλ0、軸上でのブレーズ化波長をλ1とすると、ブレーズ化波長λ1は使用波長λ0に対して小さな値でも大きな値でも回折効率の適当な変化を得る解が存在する。これらの波長の比をΛ=(λ1／λ0)とすると、λ1＜λ0の場合には条件[2]、λ1＞λ0の場合には条件[3]を満たすことが望ましい。
0.8＜Λ／Τ＜1.2 ・・・[2]
0.8＜１／(Λ・Τ)＜1.2 ・・・[3]
【００１１】
この発明にかかる走査光学系の他の態様では、光源からの光束を有効走査範囲外から偏向器に入射させ、該偏向器により偏向された光束を、該偏向器と被走査面との間に配置された結像光学系を介して被走査面に結像、走査する光走査光学系において、偏向器と被走査面との間に、色収差補正用の回折面が配置され、この回折面は、フレネルレンズ状の輪帯が多数形成された不連続面であり、回折効率が光軸に対して非対称に変化するよう設定され、かつ、この回折面のベースカーブが回転対称面とされていることを特徴とする。
【００１２】
前述したように偏向器によって発生するパワーバリエーションは光軸に対して非対称となるため、上記のように回折効率を光軸に対して非対称に変化するよう設定することにより、補正が可能となる。
【００１３】
このとき、光源から発する光束が偏向器に対してS偏光として入射する場合には、結像光学系の光軸を境として、光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率を、入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも高く設定することが望ましい。
【００１４】
他方、光源から発する光束が偏向器に対してＰ偏光として入射する場合には、結像光学系の光軸を境として、光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率を、入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも低く設定することが望ましい。
なお、被走査面に達する描画光としては、回折格子による１次回折光を用いることが望ましい。また、この発明は、単一ビームの光学系のみでなく、複数のレーザー光を発するマルチビーム光源を備えたマルチビームの走査光学系に適用することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査光学系の実施形態を３例説明する。第１の実施形態は、偏向器と結像光学系との間に平面板状の回折素子を設けた例、第２の実施形態は結像光学系の一面に回折面を形成した例、第３の実施形態は第２の実施形態と同様の構成で偏向器と結像光学系との間にカバーガラスが設けられている例である。それぞれの実施形態につき、具体的な実施例を複数説明する。
【００１６】
【第１の実施形態】
図１は、第１の実施形態にかかる走査光学系を示す主走査面(偏向器により偏向されるレーザー光の中心軸の軌跡として形成される平面)内の平面図である。光源である半導体レーザー１０から発した発散光であるレーザー光は、コリメートレンズ１１により平行光とされ、シリンドリカルレンズ１２により副走査方向にのみ収束される。シリンドリカルレンズ１２を介したレーザー光は、ポリゴンミラー１３に入射し、反射、偏向されて回折素子２０を透過し、結像光学系であるｆθレンズ３０を透過することにより収束され、被走査面４０に主走査方向に走査するスポットを形成する。
【００１７】
レーザー光は、副走査方向においては、シリンドリカルレンズ１２によりポリゴンミラー１３の反射面の近傍で一旦結像し、ｆθレンズ３０のパワーにより被走査面４０上に再結像する。この構成により、ポリゴンミラー１３の面倒れ誤差による被走査面４０上での走査線のずれを防止することができる。
【００１８】
ｆθレンズ３０は、第１レンズ３１、第２レンズ３２、第３レンズ３３の３枚構成であり、軸上の透過光量が軸外の透過光量よりも大きくなるような透過特性を有している。
回折素子２０は、ポリゴンミラー１３側の面に回折面２１が形成されたほぼ平行平面板状の素子であり、光源の波長のバラツキによる色収差を補正する機能、そして、結像光学系であるｆθレンズ３０の軸上と軸外との透過光量の差を打ち消す機能を有している。このため、回折面２１は、軸上での回折効率が軸外での回折効率より小さくなるように設定されている。
【００１９】
ここで、回折面を含むｆθレンズ３０の透過光量のうち、回折効率の違いによる影響を含まない透過光量の軸上での値Ty0と軸外での値Ty1との比をΤ=(Ty1／Ty0)、回折面２１の軸上での回折効率η0と軸外での回折効率η1との比をΝ=(η1／η0)としたときに、回折面２１は以下の条件[1]を満たすよう設計される。
0.8＜Ν・Τ＜1.1 ・・・[1]
【００２０】
そして、軸上での回折効率η0を下げ、軸外での回折効率η1を上げるための手段として、軸上のブレーズ化波長を使用波長に対してシフトさせている。すなわち、回折格子の回折効率は、波長に依存すると共に、入射角度にも依存するため、入射角度が変化すると波長が同一であっても回折効率が変化する。そこで、垂直に入射する使用波長の光束に対する回折効率が、軸外の角度を持つ使用波長の入射光に対する回折効率より小さくなるような回折面を設計すれば、パワーバリエーションを補正することができる。このような回折面は、上記のように設計上のブレーズ化波長λ1を使用波長λ0とは異なる特定の値とすることにより得られる。そして、このようなブレーズ化波長λ1の解は、使用波長λ0より小さい値としても、大きい値としても存在する。これらの波長の比をΛ=(λ1／λ0)とすると、λ1＜λ0の場合には条件[2]、λ1＞λ0の場合には条件[3]を満たすように設計する。
0.8＜Λ／Τ＜1.2 ・・・[2]
0.8＜１／(Λ・Τ)＜1.2 ・・・[3]
【００２１】
条件[1],[2],[3]は、いずれも回折面によるパワーバリエーションの補正効果を規定し、条件を満たす場合には十分な補正効果を得ることができる。条件を満たさない場合には、補正が不足し、あるいは補正が過剰となる。
【００２２】
回折面の回折素子としての機能は、それにより付加される光路長の分布により定義することができ、その付加量は、光軸からの高さｈ、ｎ次(偶数次)の光路差関数係数Ｐnを用いて、
φ(h)=(P2・h²+P4・h⁴+P6・h⁶+P8・h⁸+P10・h¹⁰)
により定義される光路差関数φ(ｈ)により表すことができる。
【００２３】
また、実際の回折面の形状は、ベースとなる面上にフレネルレンズ状の輪帯が多数形成された不連続面であり、光軸と回折面の交点での接平面からのサグ量SAG(h)であらわすと以下の通りとなる。
SAG(h)=X(h)＋S(h)
【００２４】
ここで、X(h)は回折面の巨視的形状を示す回転対称非球面のサグ量、S(h)は光路差関数φ(h)から計算される巨視形状に付加されるサグ量であり、それぞれ以下のようにあらわされる。
X(h)=h²／[r{1+√(1-(k+1)h²/r²)}]+A4・h⁴+A6・h⁶+A8・h⁸+A10・h¹⁰
S(h)={|MOD(φ(h)+C,-1)|-C}λ0／{n-1+B0+B1・h+B2・h²}
【００２５】
なお、ｒは非球面の光軸上での曲率半径、ｋは円錐係数、Ａ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10は４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。また、Ｃは輪帯の境界位置の位相を設定する定数で、0から1の任意の値を取る(以下の実施例ではC=0.2とした)。MOD(X、Y)はXをYで割った剰余を与える関数であり、MOD(φ(h)+C,-1)の値が0になるhの点が輪帯の境になる。λ0は使用波長、ｎは回折面が形成される素子の屈折率、Ｂ0，Ｂ1，Ｂ2は、回折効率を回折面の入射高さによって変えるために位相付加量を変化させる位相変更係数である。ベース形状X(h)の上に、S(ｈ)の光路差を持つように、勾配、段差を設定することにより、最終的な形状SAG(h)が求められる。
【００２６】
また、輪帯番号Nとhの関係は以下のように表される。
N=INT(｜φ(h)／λ0+C｜）
次に、第１の実施形態に基づく具体的な実施例を２例説明する。
【００２７】
【第１実施例】
第１実施例は、回折面２１の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して短波長側にシフトさせたものである。
【００２８】
表１は、第１実施例にかかる走査光学系の具体的な数値構成を示す。面番号＃０がポリゴンミラー１３の反射面、＃１，＃２が回折素子２０、＃３，＃４が第１レンズ３１、＃５，＃６が第２レンズ３２、＃６，＃７が第３レンズ３３を示している。表中、ｆは回折素子２０とｆθレンズ３０とを含む光学系の主走査方向の焦点距離(単位:mm)、ｆDは回折面２１の焦点距離(単位:mm)、２ωは画角(単位:degree)、ｒはレンズ各面の巨視的な曲率半径(非球面については軸上の値、単位:mm)、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔(単位:mm)、ｎは各レンズの屈折率である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
面番号＃１で表される回折素子２０の回折面２１は、回転対称非球面であるベースカーブ上に回折構造が形成されて構成され、面を特定する円錐係数、非球面係数、光路差関数係数、位相変更係数の値は以下の表２に示される。また、面番号＃６で表される第３レンズ３３の入射側の面は、回転対称非球面であり、その円錐係数、非球面係数は表２に示される。なお、表示されない次数の非球面係数は0.000である。面番号＃７で表される第３レンズ３３の射出側の面は、主走査面内に含まれる非円弧曲線を光軸に対して垂直で主走査平面に含まれる回転軸を中心に回転させた軌跡として定義されるｙトーリック面である。非円弧曲線は、光軸からの主走査方向の高さがｈとなる非円弧曲線上の座標点の軸上接点からのザク量をX(h)とすると、上記の非球面と同一の式により表される。表２には、＃７面の非円弧曲線を規定する円錐係数、非球面係数、光軸を含み主走査平面に垂直な面内での曲率半径ｒｚの値とが示される。ｙトーリック面は、非円弧曲線を、面と光軸との交点からｒｚ離れた位置（ｒｚ＞０の場合は被走査面４０側）で光軸と交わる回転軸を中心に回転させた軌跡として規定される。
【００３１】
【表２】
#1 回折面、回転対称非球面
ｋ=0.00 A4= -9.749×10^-10 A6=1.486×10^-15
P2=-2.0256×10^-1 P4=-1.3620×10^-5 P6= 1.4892×10^-9
P8=-2.6585×10^-16 P10= 0.0000
B0= 1.01×10^-1 B1= 0.00 B2= 0.00
#6 回転対称非球面
ｋ=0.00 A4= 1.900×10^-7 A6=-8.000×10^-12
#7 yトーリック面
rz= 20.60
ｋ=0.00 A4= 1.000×10^-7 A6=-4.600×10^-12
【００３２】
第１実施例の構成によれば、Τ= 0.866、Ν=1.154、Λ=0.828となるため、Τ・Ν=0.999、Λ／Τ=0.956となり、条件[1],[2]をいずれも満たすため、回折面２１により結像光学系であるｆθレンズ３０の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００３３】
【第２実施例】
第２実施例は、第１実施例とほぼ同一の構成に基づいて、回折面２１の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して長波長側にシフトさせたものである。位相変更係数Ｂ0，Ｂ2の値のみが以下の表３に示すように第１実施例とは異なり、他の数値は第１実施例と同一である。
【００３４】
【表３】
#1 回折面、回転対称非球面
B0=-1.01×10^-1 B1= 0.00 B2= 3.80×10^-4
【００３５】
第２実施例の構成によれば、Τ= 0.866、Ν=1.152、Λ=1.262となるため、Τ・Ν=0.997、(Λ・Τ)^-1=0.915となり、条件[1],[3]をいずれも満たすため、回折面２１により結像光学系であるｆθレンズ３０の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００３６】
【第２の実施形態】
図２は、第２の実施形態にかかる走査光学系を示す主走査面内の平面図である。
半導体レーザー１０、コリメートレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ポリゴンミラー１３は第１の実施形態と同一である。結像光学系であるｆθレンズ５０は、第１，第２，第３レンズ５１，５２，５３から構成され、第２レンズ５２の入射側の面に回折面が形成されている。回折面は、光源の波長のバラツキによる色収差を補正する機能、そして、ｆθレンズ５０の軸上と軸外との透過光量の差を打ち消す機能を有している。このため、回折面は、軸上での回折効率が軸外での回折効率より小さくなるように設定されている。
以下、第２の実施形態に基づく実施例を２例説明する。
【００３７】
【第３実施例】
第３実施例は、回折面の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して短波長側にシフトさせたものである。具体的な数値構成は表４に示される。面番号＃０がポリゴンミラー１３の反射面、＃１，＃２が第１レンズ５１、＃３，＃４が第２レンズ５２、＃５，＃６が第３レンズ５３を示している。
【００３８】
【表４】

【００３９】
この例では、＃３が回折面、＃４が回転対称非球面、＃５がｙトーリック面である。これらの面を規定する各係数は、表５に示される。なお、回折面のベースカーブは球面であるため、非球面係数は記載されていない。光路差関数φ(h)から求められる回折面形状Ｓ(h)を球面に形成することにより、回折面の形状SAG(h)が得られる。
【００４０】
【表５】
#3 回折面
P2=-1.4123×10^-1 P4=-1.9372×10^-6 P6=-5.2762×10^-11
P8=-2.1239×10^-15 P10= 0.00
B0= 7.00×10^-2 B1= 0.00 B2=-5.00×10^-5
#4 回転対称非球面
ｋ=0.00 A4= 2.000×10^-7 A6= 3.000×10^-12
#5 yトーリック面
rz= 20.80
ｋ=0.00 A4= 1.000×10^-7 A6=-4.000×10^-12
【００４１】
第３実施例の構成によれば、Τ=0.947、Ν=1.071、Λ=0.874となるため、Τ・Ν=1.014、Λ／Τ=0.923となり、条件[1],[2]をいずれも満たすため、回折面＃３により結像光学系であるｆθレンズ５０の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００４２】
【第４実施例】
第４実施例は、第３実施例とほぼ同一の構成に基づいて、回折面＃３の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して長波長側にシフトさせたものである。位相変更係数Ｂ0，Ｂ2の値のみが以下の表６に示すように第３実施例とは異なり、他の数値は第３実施例と同一である。
【００４３】
【表６】
#3 回折面
B0=-6.00×10^-2 B1= 0.00 B2= 5.50×10^-5
【００４４】
第４実施例の構成によれば、Τ=0.947、Ν=1.051、Λ=1.141となるため、Τ・Ν=0.996、(Λ・Τ)^-1=0.926となり、条件[1],[3]をいずれも満たすため、回折面＃３により結像光学系であるｆθレンズ５０の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００４５】
【第３実施形態】
図３は、第３の実施形態にかかる走査光学系を示す主走査面内の平面図である。
半導体レーザー１０、コリメートレンズ１１、シリンドリカルレンズ１２、ポリゴンミラー１３は第１の実施形態と同一である。結像光学系であるｆθレンズ６０は、第１，第２，第３レンズ６１，６２，６３から構成され、第２レンズ６２の入射側の面に回折面が形成されている。また、ポリゴンミラー１３とｆθレンズ６０との間にポリゴンミラー１３用のカバーガラス１４が配置されている。
【００４６】
回折面は、光源の波長のバラツキによる色収差を補正する機能、そして、ｆθレンズ６０及びカバーガラス１４の軸上と軸外との透過光量の差を打ち消す機能を有している。このため、回折面は、軸上での回折効率が軸外での回折効率より小さくなるように設定されている。
以下、第３の実施形態に基づく実施例を３例説明する。
【００４７】
【第５実施例】
第５実施例は、回折面の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して短波長側にシフトさせたものである。具体的な数値構成は表７に示される。面番号＃０がポリゴンミラー１３の反射面、＃１，＃２がカバーガラス１４、＃３，＃４が第１レンズ６１、＃５，＃６が第２レンズ６２、＃７，＃８が第３レンズ６３を示している。
【００４８】
【表７】

【００４９】
この例では、＃５が回折面、＃６が回転対称非球面、＃７がｙトーリック面である。これらの面を規定する各係数は、表８に示される。なお、回折面のベースカーブは球面であるため、非球面係数は記載されていない。光路差関数φ(h)から求められる回折面形状Ｓ(h)を球面に形成することにより、回折面の形状SAG(h)が得られる。
【００５０】
【表８】
#5 回折面
P2=-1.4123×10^-1 P4=-1.9372×10^-6 P6=-5.2762×10^-11
P8=-2.1239×10^-15 P10= 0.00
B0= 3.80×10^-2 B1= 0.00 B2=-2.60×10^-5
#6 回転対称非球面
ｋ=0.00 A4= 2.000×10^-7 A6= 3.000×10^-12
#7 yトーリック面
rz= 20.80
ｋ=0.00 A4= 1.000×10^-7 A6=-4.000×10^-12
【００５１】
第５実施例の構成によれば、Τ=0.863、Ν=1.020、Λ=0.928となるため、Τ・Ν=0.880、Λ／Τ=1.075となり、条件[1],[2]をいずれも満たすため、回折面＃５により結像光学系であるｆθレンズ６０及びカバーガラス１４の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００５２】
【第６実施例】
第６実施例は、第５実施例とほぼ同一の構成に基づいて、回折面＃５の軸上でのブレーズ化波長λ1を使用波長λ0に対して長波長側にシフトさせたものである。位相変更係数Ｂ0，Ｂ2の値のみが以下の表９に示すように第５実施例とは異なり、他の数値は第５実施例と同一である。
【００５３】
【表９】
#5 回折面
B0=-6.00×10^-2 B1= 0.00 B2= 6.00×10^-5
【００５４】
第６実施例の構成によれば、Τ=0.863、Ν=1.051、Λ=1.141となるため、Τ・Ν=0.907、(Λ・Τ)^-1=1.016となり、条件[1],[3]をいずれも満たすため、回折面＃５により結像光学系であるｆθレンズ６０及びカバーガラス１４の透過率分布によるパワーバリエーションを効果的に補正することができる。
【００５５】
【第７実施例】
第１実施例〜第６実施例は、被走査面４０上でのパワーバリエーションの原因として結像光学系であるｆθレンズの透過率分布のみを考慮して回折面が設計されている。パワーバリエーションの主たる要因はｆθレンズの透過率分布であるため、上記の設計でもパワーバリエーションをかなり補正することができる。ただし、補正の要求がより厳しい場合には、ポリゴンミラー１３の反射率の変化による影響も考慮に入れて補正することが望ましい。
【００５６】
なお、ポリゴンミラー１３の反射率の変化によって発生するパワーバリエーションは光軸に対して非対称となるため、回折効率を光軸に対して非対称に変化するよう設定することにより、これを補正することができる。このとき、光源から発する光束がポリゴンミラー１３に対してS偏光として入射する場合には、ｆθレンズ６０の光軸を境として、光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率を、入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも高く設定する。他方、光源から発する光束が偏向器に対してＰ偏光として入射する場合には、光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率を、入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも低く設定する。
【００５７】
第７実施例は、ポリゴンミラー１３に入射するレーザー光がＳ偏光である場合を想定し、ｆθレンズ６０の透過率分布に加え、ポリゴンミラー１３の反射率の変化をも考慮して回折面を設計している。第７実施例は、第５実施例とほぼ同一の構成に基づいて、位相変更係数Ｂ0，Ｂ1，Ｂ2の値のみを以下の表１０に示すように変更している。他のデータは全て第５実施例と同一である。
【００５８】
【表１０】
#5 回折面
B0= 1.14×10^-1 B1= 1.00×10^-3 B2=-5.00×10^-5
【００５９】
第７実施例の構成によると、各像高における回折素子の回折効率ηyは以下の表１１に示すとおりとなり、各像高におけるｆθレンズの透過率Ｔy、ポリゴンミラーの反射率Ｒyとの積Ｔy・Ｒy・ηyにより表される被走査面４０上での有効光量は像高によらず一定となる。なお、H-は光源からの入射光と同じ側に偏向された最大画角の光束の像高、H0は軸上、H+は入射光とは反対側に偏向された最大画角の光束の像高を示す。
【００６０】
【表１１】

【００６１】
図４は、第７実施例における像高に応じた光量効率を示すグラフである。回折面は、曲線▲１▼で示される光軸に対して非対称な回折効率分布を有している。ポリゴンミラー１３に対してレーザー光がＳ偏光として入射する場合、反射率は曲線▲２▼で示されるように変化する。ｆθレンズ６０の透過率の変化は、曲線▲３▼で示すとおりであり、回折効率が全ての像高に対してηy＝１で一定であるとした場合(パワーバリエーション補正がない場合)の有効光量▲２▼×▲３▼は、曲線▲４▼で示すとおりとなる。ここで、回折面に▲１▼に示すような回折効率分布を持たせることにより、実際の有効光量▲１▼×▲２▼×▲３▼は、曲線▲５▼に示すように像高に依存しないフラットな特性を持つ。
【００６２】
第７実施例の構成によれば、回折面に主走査方向において光軸に対して非対称な回折効率の分布を持たせることにより、ｆθレンズ６０の透過率分布のみでなく、ポリゴンミラー１３の反射率変化をも原因としたパワーバリエーションを補正することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、色収差補正用に設けられた回折面に、像高の変化に対応した光学素子の透過率、反射率の変化を補正するような回折効率分布を持たせることにより、被走査面上でのパワーバリエーションを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる走査光学系の主走査面内の説明図。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかる走査光学系の主走査面内の説明図。
【図３】この発明の第３の実施形態にかかる走査光学系の主走査面内の説明図。
【図４】第７実施例における像高に応じた光量効率を示すグラフ。
【符号の説明】
１０半導体レーザー
１３ポリゴンミラー
３０，５０，６０ｆθレンズ
４０被走査面

Claims

光源からの光束を偏向器を用いて偏向し、該偏向器と被走査面との間に配置された結像光学系を介して被走査面に結像、走査する光走査光学系において、
前記偏向器と前記被走査面との間に、主走査方向に回折パワーを持つ色収差補正用の回折面が配置され、該回折面は、フレネルレンズ状の輪帯が多数形成された不連続面であり、少なくとも前記結像光学系の軸上と軸外との透過光量の差を打ち消すように、回折効率が軸上と軸外とで異なるように設定され、かつ、前記回折面のベースカーブは回転対称面であることを特徴とする走査光学系。
前記回折面は、前記結像光学系とは別個の平行平板状の回折素子の一面に形成され、該回折素子は、前記偏向器と前記結像光学系との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
前記回折面は、前記結像光学系を構成する素子の一面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学系。
前記偏向器と前記被走査面との間に配置された回折面を含む光学素子の透過光量のうち、回折効率の違いによる影響を含まない透過光量の軸上での値Ty0と軸外での値Ty1との比Τ=(Ty1／Ty0)、前記回折面の軸上での回折効率η0と軸外での回折効率η1との比をΝ=(η1／η0)として、
0.8＜Ν・Τ＜1.1 ・・・[1]
を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査光学系。
前記回折面の軸上のブレーズ化波長を使用波長に対してシフトさせたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査光学系。
前記回折面の軸上でのブレーズ化波長λ1が使用波長λ0より小さく設定され、これらの波長の比をΛ=(λ1／λ0) 、前記偏向器と前記被走査面との間に配置された回折面を含む光学素子の透過光量のうち、回折効率の違いによる影響を含まない透過光量の軸上での値Ty0と軸外での値Ty1との比Τ=(Ty1／Ty0)として、
0.8＜Λ／Τ＜1.2 ・・・[2]
を満たすことを特徴とする請求項５に記載の走査光学系。
前記回折面の軸上でのブレーズ化波長λ1が使用波長λ0より大きく設定され、これらの波長の比をΛ=(λ1／λ0) 、前記偏向器と前記被走査面との間に配置された回折面を含む光学素子の透過光量のうち、回折効率の違いによる影響を含まない透過光量の軸上での値Ty0と軸外での値Ty1との比Τ=(Ty1／Ty0)として、
0.8＜１／(Λ・Τ)＜1.2 ・・・[3]
を満たすことを特徴とする請求項５に記載の走査光学系。
光源からの光束を有効走査範囲外から偏向器に入射させ、該偏向器により偏向された光束を、該偏向器と被走査面との間に配置された結像光学系を介して被走査面に結像、走査する光走査光学系において、
前記偏向器と前記被走査面との間に、色収差補正用の回折面が配置され、該回折面は、フレネルレンズ状の輪帯が多数形成された不連続面であり、回折効率が光軸に対して非対称に変化するよう設定され、かつ、前記回折面のベースカーブは回転対称面であることを特徴とする走査光学系。
前記光源から発する光束が前記偏向器に対してS偏光として入射し、前記結像光学系の光軸を境として、前記光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率が、前記入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも高く設定されていることを特徴とする請求項８に記載の走査光学系。
前記光源から発する光束が前記偏向器に対してＰ偏光として入射し、前記結像光学系の光軸を境として、前記光源からの入射光と同じ側に偏向された光束に対する回折効率が、前記入射光とは反対側に偏向された光束に対する回折効率よりも低く設定されていることを特徴とする請求項８に記載の走査光学系。
前記被走査面に達する描画光は、前記回折面による１次回折光であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の走査光学系。
前記光源は、複数のレーザー光を発するマルチビーム光源であり、これら複数のレーザー光が前記被走査面上で同時に複数の走査線を形成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の走査光学系。