JP4090098B2 - 走査光学装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源に可視光レーザを用いた走査光学系の、温度補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、走査光学系の光源部の温度補償の分野では、例えば特開平４−１０７５１８号公報に記載されている如く、図５に示すような複数の集光レンズ群保持部材２１を組み合わせる事で、温度変化によるレーザ光源２２と集光レンズ群２３との間隔変化を補償する技術が提案されている。尚、同図の２４は凹レンズ、２５はレンズホルダである。また、特開昭６１−１６２０１４号公報に記載されている如く、半導体レーザの発振波長の温度による変化を、光源保持部材の長さ変化で補償する技術が提案されている。
【０００３】
また、集光レンズを１枚のレンズで構成すると、温度変化によってレーザの発振波長が変わる事に起因し、光源部の焦点距離が変化するが、これによる被走査媒体上での結像点のズレを補償する方法として、上記特開昭６１−１６２０１４号公報では、さらに、光源部保持部材の熱変形による発光点と集光レンズとの間隔の変化量が、前記焦点距離の変化量に等しくなるように、保持部材の線膨張係数を選ぶ方法を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平４−１０７５１８号公報に記載されているような構成では、上述したように、温度補償しているのはレーザ光源と集光レンズ群との間隔であり、集光レンズ群の焦点距離は変化しないものとして扱われている。ところが実際は、波長や温度による屈折率変化で焦点距離は変化するのであり、集光レンズ群に複数のガラス材を用いてこれらを抑える構成にする事は可能であるが、レンズ枚数が多くなるため、部品や組立工数の面でコストアップとなるという問題がある。
【０００５】
また、上記特開昭６１−１６２０１４号公報に記載されているような構成では、コリメータレンズの温度による屈折率変化や熱膨張、及びｆθレンズ系の温度による影響が考慮されていない。更に可視光の場合、上記焦点距離変化が大きいため、保持部材として線膨張係数の大きいものが必要になり、この場合は材料選択の幅が狭く、ガラス繊維入りの樹脂においてその配合比率を変える程度しか方法がない。そして、この保持部材を１種類の線膨張係数の部材で構成しようとすると、前記配合比率を微調整する事が必要となり、そのような樹脂材料を安価に入手する事は困難であるという問題がある。
【０００６】
また、レーザの発振波長を短波長化する事でビームを小径化し、コリメータレンズを１枚で構成する事で低コスト化しようとする場合、発振波長が短くなるほど波長変化によるガラス材の屈折率変化が大きくなり、温度変化に対して不利になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、これらの問題点に鑑み、波長による屈折率変化が大きい可視光領域においても、集光レンズを１枚のレンズで構成し、温度変化による被走査媒体上での結像点のズレを補償する事が可能な光源部を持つ走査光学装置、さらには走査光学系において、結像位置を検出してフィードバックをかけるような高価なオートフォーカス機構を用いる事なく、簡単な構成で、ｆθレンズ系の温度変化も含めた全光学系の温度補償を施した走査光学装置を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、可視光レーザを発振する光源と、該光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、前記光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置は、前記光源から見て前記第１レンズよりも遠方であり、前記第１の保持部材の線膨張係数をα１とし、前記第２の保持部材の線膨張係数をα２とした時、α１＜α２であり、温度変化による前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする。
【０００９】
また、前記温度変化がΔｔ(deg)である時、前記第１レンズの焦点距離変化による前記被走査媒体上での結像点のズレを補償するための前記光源の発光点シフト量をＬ１(mm)、前記第２レンズ群の焦点距離変化による前記被走査媒体上での結像点のズレを補償するための前記光源の発光点シフト量をＬ２(mm)、前記第１，第２の保持部材の熱変形による前記発光点と前記第１レンズとの間の距離変化量をＬ３(mm)とすると、以下の条件を満たす構成とする。
｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜＜０．０００１(mm/deg)・Δｔ
【００１０】
但し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は次の関係式により算出される。
ｎ_CO′＝ｎ_CO＋｛−（ｎ_CO−１）ν_CO ^-1・Δλ＋ｄ_CO}・Δｔ
ｎ_f′＝ｎ_f＋｛−（ｎ_f−１）ν_f ^-1・Δλ＋ｄ_f}・Δｔ
ｆｌ_f′＝｛（ｎ_f−１）／（ｎ_f′−１）＋ΔＬ_f・Δｔ}ｆｌ_f
Ｌ１＝ｆｌ _CO ′−ｆｌ _CO ＝｛（ｎ_CO−１）／（ｎ_CO′−１）＋ΔＬ_CO・Δｔ−１}ｆｌ_CO
Ｌ２＝（１／ｆｌ_f−１／ｆｌ_f′）ｆｌ_CO ²
Ｌ３＝（Ｌ_b・α２−Ｌ_a・α１）・Δｔ
また、
Δλ：発振波長温度依存係数
ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
ｎ_CO′：第１レンズの屈折率（温度変化時）
ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
ｎ_f′：第２レンズ群の屈折率（温度変化時）
ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
ｆｌ_CO′：第１レンズの焦点距離（温度変化時）
ｆｌ _CO ′＝｛（ｎ _CO −１）／（ｎ _CO ′−１）＋ΔＬ _CO ・Δｔ } ｆｌ _CO
ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
ｆｌ_f′：第２レンズ群の焦点距離（温度変化時）
ν_CO ^-1：第１レンズの分散率
ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
Ｌ_a：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（設計値）
Ｌ_b：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（設計値）
である。
【００１１】
また、別の構成として、可視光レーザを発振する光源と、該光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、前記光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置が、前記第１レンズより前記偏向器側にあり、前記第１の保持部材と第２の保持部材は互いに線膨張係数が異なっており、温度変化による前記光源の発振波長の変化或いは前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする。但し、前記光源の発振波長の温度に対する変化率をΔλ（nm・deg^-1），前記第１レンズのガラス材における分散率をν_CO ^-1とするとき、ν_CO ^-1・Δλが以下の条件式を満足する。
｛α−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}−ΔＸ’≦ν_CO ^-1・Δλ
≦｛α−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}＋ΔＸ’
【００１２】
尚、α，Ｌ２'，ΔＸ'は次の関係式により算出される。
α＝（Ｌ _b ・α２−Ｌ _a ・α１）／ｆｌ _CO
Ｌ２’＝｛ν_f ^-1・Δλ−ｄ_f／（ｎ_f−１）＋ΔＬ_f}・ｆｌ_CO／ｆｌ_f
ΔＸ’＝０．２５・Ｄ₀ ²・ｆｌ_CO／（｜Δｔ｜・λ・ｆｌ_f ²）
Δｔ＝±３０deg
但し、
ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
α：光源部保持部材の合成線膨張係数
α１：第１の保持部材の線膨張係数
α２：第２の保持部材の線膨張係数
Ｌ _a ：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（Ｌ _a ＞０，設計値）
Ｌ _b ：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（Ｌ _b ＞０，設計値）
ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
Ｄ₀：ビーム径（設計値）
±Δｔ：温度変化（性能保証範囲）
である。
【００１３】
或いは、可視光レーザを発振する２つの光源と、該２つの光源からの光束を合成するキューブビームスプリッタと、前記２つの光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、前記２つの光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置が、前記第１レンズより前記偏向器側にあり、前記第１の保持部材と第２の保持部材は互いに線膨張係数が異なっており、温度変化による前記光源の発振波長の変化或いは前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする。但し、前記光源の発振波長の温度に対する変化率をΔλ（nm・deg^-1），前記第１レンズのガラス材における分散率をν_CO ^-1とするとき、ν_CO ^-1・Δλが以下の条件式を満足する。
｛α＋Ｌ４’−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}−ΔＸ’≦ν_CO ^-1・Δλ
≦｛α＋Ｌ４’−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}＋ΔＸ’
【００１４】
尚、α，Ｌ２’，ΔＸ’，Ｌ４’は次の関係式により算出される。
α＝（Ｌ _b ・α２−Ｌ _a ・α１）／ｆｌ _CO
Ｌ２’＝｛ν_f ^-1・Δλ−ｄ_f／（ｎ_f−１）＋ΔＬ_f}・ｆｌ_CO／ｆｌ_f
ΔＸ’＝０．２５・Ｄ₀ ²・ｆｌ_CO／（｜Δｔ｜・λ・ｆｌ_f ²）
Ｌ４’＝Ｌ_p｛（ΔＬ_p・｜Δｔ｜＋１）／ｎ_p’−１／ｎ_p−ΔＬ_p・｜Δｔ｜}／ｆｌ_CO ／｜Δｔ｜
ｎ_p’＝ｎ_p＋｛（ｎ_p−１）・ν_p ^-1・Δλ＋ｄ_p}・Δｔ
Δｔ＝±３０deg
但し、
ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
α：光源部保持部材の合成線膨張係数
α１：第１の保持部材の線膨張係数
α２：第２の保持部材の線膨張係数
Ｌ _a ：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（Ｌ _a ＞０，設計値）
Ｌ _b ：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（Ｌ _b ＞０，設計値）
ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
Ｄ₀：ビーム径（設計値）
±Δｔ：温度変化（性能保証範囲）
Ｌ_p：キューブビームスプリッタの一辺の長さ（設計値）
ｎ_p：キューブビームスプリッタの屈折率（設計値）
ｄ_p：キューブビームスプリッタの屈折率温度依存係数
ΔＬ_p：キューブビームスプリッタの線膨張係数
ν_p ^-1：キューブビームスプリッタの分散率
である。
【００１６】
さらに、前記光源の発光部はパッケージを有していて、前記保持部材の合成線膨張係数αが以下の式で算出される構成とする。
α＝｛Ｌ_b・α２−Ｌ_a・α１＋Ｌ_C・（α２−α３）}／ｆｌ_CO
但し、
Ｌ_C：光源の発光点から第２の保持部材とパッケージの固定位置までの光軸上の距離（設計値）
α３：パッケージの線膨張係数
である。
【００１７】
また、前記第１レンズはガラスレンズであり、前記光源の発振波長付近におけるそのガラス材の分散率ν_CO ^-1は、以下の条件式を満足する構成とする。
ν_CO ^-1≦２．０×１０^-4
また、前記第２の保持部材の材質がプラスチックである構成とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の走査光学装置の基本構成を模式的に示した斜視図である。同図に示すように、光源部１から出たレーザ光は、シリンドリカルレンズ２を通過して断面が線状となり、回転するポリゴンミラーより成る偏向器３により偏向される。そして、ｆθレンズ系である第２レンズ群４を通過し、ミラー５に反射されて被走査面６に入射する。尚、後述するように、光源部１にはレーザ発光する光源，光源保持部材，コリメータレンズ系である第１レンズが含まれている。
【００１９】
《第１の実施形態》
図２は、本発明の第１の実施形態に係る上記光源部１の縦断面図である。同図に示すように、レーザ発光する光源７は、保持部材Ａ，Ｂを介して第１レンズ９と光軸上に結合されている。また、同図の寸法線Ｌ_a は保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置から第１レンズ９までの光軸上の距離を示しており、Ｌ_b は光源７の発光点８から保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置までの光軸上の距離を示している。
【００２０】
以下の表は、主走査方向（偏向面と平行な面上）での構成における、各構成要素の常温（ｔ＝２０℃）での仕様を示したものである。シリンドリカルレンズは、この面内で屈折力を持たない事から省略している。また、偏向面も省略している。
〔表１〕レーザ（光源）
発振波長 ［nm］ ６３５
発振波長温度依存係数（Δλ）［nm/deg］ ０．２３
【００２１】
〔表２〕光学系（λ＝６３５nm）
コリメータレンズ ｆθレンズ
焦点距離 ［mm］ １５ ３００
ガラス材 ＳＦ５５ ＺＥＯＮＥＸ
屈折率 １．６９５６４ １．５２３０５
線膨張係数（ΔＬ） ［ deg^-1］ ７．９×１０^-6 ６．９×１０^-5
屈折率温度依存係数（ｄ）［deg^-1］ ９．５×１０^-6 −８．４×１０^-5
レンズの分散率（ν^-1） ［nm^-1］ １２．８１×１０^-5 ７．４８×１０^-5
【００２２】
〔表３〕光源部保持部材
保持部材Ａ 保持部材Ｂ
材料 Ｆｅ ＰＣ−ＧＦ３０
線膨張係数（α１，α２）［ deg^-1］１．１７×１０^-5 ３．２×１０^-5
【００２３】
この構成において、温度変化Δｔが２０ｄｅｇの場合について、以下に説明する。温度上昇時（Δｔ＝＋２０ｄｅｇ，ｔ＝４０℃）のレーザの発振波長は、

である。
【００２４】
光学系のコリメータレンズの屈折率は、

であり、その焦点距離は、

である。
【００２５】
また、コリメータレンズの焦点距離変化による像面シフトを補正するためのレーザ発光点シフト量（Ｌ１）は、

である。
【００２６】
ｆθレンズの屈折率は、

であり、その焦点距離は、

である。
【００２７】
また、ｆθレンズの焦点距離変化による像面シフトを補正するためのレーザ発光点シフト量（Ｌ２）は、

である。式（４），（７）より、
Ｌ１＋Ｌ２＝１．０８×１０^-2［mm］ （８）
となる。
【００２８】
また、光源部保持部材のレーザ発光点〜コリメータレンズ間の変化量（Ｌ３）は、保持部材Ａの長さＬ_a 、保持部材Ｂの長さＬ_b ＝Ｌ_a ＋ｆｌ_COとすると、
Ｌ３＝｛（ｆｌ_CO＋Ｌ_a ）・α２−Ｌ_a ・α１｝・Δｔ （９）
Ｌ_a ＝（Ｌ３−ｆｌ_CO・α２・Δｔ）／（α２−α１）／Δｔ （１０）
である。ここで、
Ｌ３＝Ｌ１＋Ｌ２ （１１）
となるようＬ_a を求めると、

となる。
【００２９】
但し、
Δλ ：発振波長温度依存係数
ｎ_CO ：第１レンズの屈折率（設計値）
ｎ_CO′ ：第１レンズの屈折率（温度変化時）
ｎ_f ：第２レンズ群の屈折率（設計値）
ｎ_f ′ ：第２レンズ群の屈折率（温度変化時）
ｆｌ_CO ：第１レンズの焦点距離（設計値）
ｆｌ_CO′：第１レンズの焦点距離（温度変化時）
ｆｌ_f ：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
ｆｌ_f ′：第２レンズ群の焦点距離（温度変化時）
ν_CO ^-1 ：第１レンズの分散率
ν_f ^-1 ：第２レンズ群の分散率
ｄ_CO ：第１レンズの屈折率温度依存係数
ｄ_f ：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
ΔＬ_CO ：第１レンズの線膨張係数
ΔＬ_f ：第２レンズ群の線膨張係数
Ｌ_a ：保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離
Ｌ_b ：光源の発光点から保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置までの光軸上の距離
である。
【００３０】
まず、温度変化によるレンズの屈折率変化について説明すると、本実施形態のように色消しレンズでない場合、式（１）に示すレーザの発振波長の変化による屈折率変化の影響を無視する事ができない。特に可視光域では、波長変化による屈折率変化が大きく、ガラス材によっては従来使用されているλ＝７８０ｎｍ付近のものに対して２倍近い値となる。従って、式（２），（５）に示すように、温度変化による屈折率変化と波長変化による屈折率変化の両方について考えなければならない。
【００３１】
次に、焦点距離について説明すると、上記屈折率変化に加えてレンズの熱変形の影響も受けるため、温度変化後の焦点距離は、式（３），（６）で示す様なものになる。この結果、コリメータレンズ，ｆθレンズ共、焦点距離は延び、レーザ発光点が変わらなければ、被走査媒体上での結像点は＋側へシフトする。この結像点のシフトを補正するために必要な、レーザ発光点とレンズとの間隔の変化量が、それぞれ式（４），（７）で算出されるので、式（８）で示すようなこの２つの値の和に等しい変化量を、光源保持部材の熱変形によって作り出す事となる。
【００３２】
尚、式（４）では、
レーザ発光点シフト量＝（コリメータレンズの）焦点距離変化量
としている。この関係が厳密に成立するのは、レーザ発光点から発散された光束が、コリメータレンズによって完全な平行光になる構成の場合であるが、走査光学装置の光源部として構成する事ができる程度の、平行光に近い収束光，発散光になるような配置の場合でも、ほぼこの関係を満足する。また、式（７）も式（４）と同様に平行光の場合のものであるが、式（４）の場合以上にコリメータレンズからの光束の状態には影響されないため、無視する事ができる。
【００３３】
さらに、保持部材の熱変形によるレーザ発光点とレンズ間の変化量（Ｌ３）を示したのが式（９）である。この式を保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離Ｌ_a について解いたものが式（１０）であり、ここでのＬ３を、式（１１）に示すようにＬ３＝Ｌ１＋Ｌ２とする事で、温度補償系を成立させるためのＬ_a ，Ｌ_b を算出する事ができる。本実施形態の場合、Ｌ_a ＝３ｍｍ，Ｌ_b ＝１８ｍｍとなる。レーザ発光点とレンズ間は、誤差感度が非常に高いので、組立調整時に保持部材Ｂに対して保持部材Ａをスライドさせ、間隔を調整する事が必要になるが、この調整量はミクロンオーダーであり、温度補償系に影響を与えるレベルではない。
【００３４】
以上説明したように、温度補償系を成立させるためには、
Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３≒０
を満足させる事が必要である。被走査面上での焦点深度、及び上記
レーザ発光点シフト量＝（コリメータレンズの）焦点距離変化量
とする事による若干の影響を考慮すると、上記関係式は次式のように置き換えられる。
｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜＜０．００２［mm］
さらに、本実施形態では温度変化Δｔ＝２０ｄｅｇとしている事から、
｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜＜０．０００１・Δｔ （１２）
とする事で、関係式を一般化する事ができる。
【００３５】
尚、本発明の光源部は、発振波長と線膨張係数以外は従来例とほぼ同じ形態である。即ち、Ｌ_a ＜Ｌ_b である。上記特開平４−１０７５１８号公報に見られるような従来例の場合、光源とコリメータレンズとの間隔が、温度変化による影響を受けないようにするため、長い保持部材の材質として小さい線膨張係数のものを用い、短い保持部材の材質として大きい線膨張係数のものを用いている。即ち、Ｌ_a ＜Ｌ_b 且つα１＞α２である。
【００３６】
上記従来例の様な状態が成立するのは、波長変化が小さい場合或いは波長変化の影響を受けにくい場合、及び屈折率変化が小さい場合である。具体的には、
１．λ＝７８０ｎｍ（波長変化に対する屈折率変化が小さい）。
２．コリメータレンズが色消し（負レンズを含む複数構成）である。
３．ｆθレンズ系がガラスレンズで構成されている。
という条件である。
【００３７】
一方、本発明が想定している構成は、上記１〜３とは相反するものであり、このような構成で光源とコリメータレンズとの間隔が変わらなければ、温度上昇時に像面は＋側に大きくシフトする。これを補償するには、光源とコリメータレンズの間隔を広げなければならない。そのためには、温度上昇時に光源とコリメータレンズとの間隔を広げるように作用する保持部材Ｂの線膨張係数α２を大きくし、逆に、光源とコリメータレンズとの間隔を狭くするように作用する保持部材Ａの線膨張係数α１を小さくする事が望ましい。故に、本発明ではα１＜α２となるように設定している。
【００３８】
ところで、本発明で使用する可視光レーザの発振波長の範囲は、
４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍ
を想定している。上記範囲外においては、長波長側ではα１＞α２でないと構成が難しいし、短波長側ではガラスの分散率が大きくなりすぎ、式（１２）を満足させるような第１レンズのガラス材と保持部材との組み合わせが殆どなくなってしまう。これらの構成は、以下の第２の実施形態においても想定している。
【００３９】
《第２の実施形態》
図２は、上記第１の実施形態に係るとともに、第２の実施形態の後述する実施例１，４に係る光源部の縦断面図である。また図３は、保持部材の固定位置がレーザの発光点と距離を持っている場合を考慮したものであり、後述する実施例２，５に係る光源部の縦断面図である。また図４は、２つの光源から出たレーザ光を走査する光学系において、発光点とコリメータレンズとの間にキューブビームスプリッタを用いた場合を示したものであり、後述する実施例３，６に係る光源部の縦断面図である。
【００４０】
本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、シリンドリカルレンズ及び偏向面を省略している。まず、温度変化Δｔによるレンズの屈折率変化について説明する。レンズの屈折率は、直接温度変化によって変化するものだけでなく、光源である半導体レーザの発振波長変化によるものも考慮しなければならない。これは、次式で算出される。
ｎ′＝ｎ＋｛−（ｎ−１）ν^-1・Δλ＋ｄ｝・Δｔ
【００４１】
但し、
ｎ ：温度変化を受ける前のレンズの屈折率
ｎ′：温度変化Δｔ後のレンズの屈折率
ν^-1：レンズの分散率
Δλ：レーザの発振波長温度依存係数
ｄ ：レンズの屈折率温度依存係数
である。
【００４２】
次に、焦点距離の変化であるが、上記の屈折率変化に加えて、レンズの熱変形（熱膨張）の影響も受ける。これは、次式で算出される。
ｆｌ′＝｛（ｎ−１）／（ｎ′−１）＋ΔＬ・Δｔ｝ｆｌ
【００４３】
但し、
ｆｌ ：温度変化を受ける前のレンズの焦点距離
ｆｌ′：温度変化Δｔ後のレンズの焦点距離
ΔＬ ：レンズの線膨張係数
である。
【００４４】
この結果、温度変化Δｔが正のとき、即ち温度上昇した場合、コリメータレンズ（第１レンズ），ｆθレンズ（第２レンズ群）共、焦点距離は延びるので、レーザ発光点とコリメータレンズとの間隔が変わらなければ、被走査媒体上での結像点は＋側へシフトする。
【００４５】
次に、この結像点のシフトを補償するために必要な、レーザ発光点とコリメータレンズとの間隔変化量を算出する。この変化量は、コリメータレンズによるもの（Ｌ１）と、ｆθレンズによるもの（Ｌ２）についてそれぞれ算出する。温度補償系を構成するには、この２つの値の和に等しい変化量を、光源保持部材の熱変形によって作り出さなければならない。
【００４６】
まず、コリメータレンズの焦点距離変化による像面シフトを補正するための、レーザ発光点シフト量Ｌ１は、

となる。
【００４７】
尚、上記の式では、
レーザ発光点シフト量＝（コリメータレンズの）焦点距離変化量
としている。この関係が厳密に成立するのは、レーザ発光点から発散された光束が、コリメータレンズによって完全な平行光になる構成の場合であるが、走査光学装置の光源部として構成する事ができる程度の、平行光に近い収束光，発散光になるような配置の場合でも、ほぼこの関係を満足する。
【００４８】
また、ｆθレンズの焦点距離変化による像面シフトを補正するためのレーザ発光点シフト量Ｌ２は、

となる。上記の式もＬ１の場合と同様に平行光の場合のものであるが、Ｌ１の場合以上にコリメータレンズからの光束の状態には影響されないため、無視する事ができる。
【００４９】
但し、
ｆｌ_CO ：第１レンズの焦点距離（設計値）
ｆｌ_CO′：第１レンズの焦点距離（温度変化時）
ｆｌ_f ：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
ｆｌ_f ′：第２レンズ群の焦点距離（温度変化時）
ν_CO ^-1 ：第１レンズの分散率
ν_f ^-1 ：第２レンズ群の分散率
ｄ_CO ：第１レンズの屈折率温度依存係数
ｄ_f ：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
ΔＬ_CO ：第１レンズの線膨張係数
ΔＬ_f ：第２レンズ群の線膨張係数
である。
【００５０】
一方、レーザ発光点とコリメータレンズとの間隔を実際に変化させるのは、光源保持部材の熱変形（熱膨張）である。この変化量をＬ３とすると、

となる。
【００５１】
但し、
α ：保持部材の線膨張係数
Ｌ_a ：保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置から第１レンズまでの光軸上 の距離
Ｌ_b ：光源の発光点から保持部材Ａと保持部材Ｂの固定位置までの光軸 上の距離（Ｌ_b ＝ｆｌ_CO＋Ｌ_a ）
α１ ：保持部材Ａの線膨張係数
α２ ：保持部材Ｂの線膨張係数
Ｌ_C ：光源の発光点から保持部材ＢとＬＤ（レーザダイオード）パッケージの固定位置までの光軸上の距離
α３ ：ＬＤパッケージの線膨張係数
である。
【００５２】
上記Ｌ３の式の上段は、保持部材の線膨張係数が１種類からなる場合、或いは異なる線膨張係数を持つ複数の保持部材からなる場合に、αをそれらの合成線膨張係数としたときの変化量計算式である。発光点とコリメータレンズとの間隔は、コリメータレンズの焦点距離ｆｌ_COとして問題はないため、Ｌ３は線膨張係数α，の焦点距離ｆｌ_CO，温度変化Δｔの積で計算する事ができる。中段の式は、保持部材を２部材で構成した場合のものであり、α１，α２，Ｌ_a を選ぶ事で、必要な合成線膨張係数αを作る事ができる。図２はこの状態を示したものである。
【００５３】
下段の式は、光源であるＬＤ（レーザダイオード）の発光部がパッケージに入っていて、このＬＤパッケージと保持部材Ｂの固定位置が、ＬＤの発光点との間で（光軸方向に）距離を持っている場合のものである。ＬＤパッケージの材料は、通常は決まっているので、合成線膨張係数αを作るための変数の１つとは言えないが、コリメータレンズの焦点距離が短い場合には、考慮しなくてはならないものである。
【００５４】
以上説明したように、温度補償系を成立させるためには、
Ｌ１＋Ｌ２≒Ｌ３
を満足させる事が必要である。即ち、上記関係式は、ΔＸを許容値として、次式のように置き換えられる。
｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜≦ΔＸ
【００５５】
許容値ΔＸは、装置内部の温度変化±Δｔを性能保証範囲とし、またこの時の像面上でのビーム径変化Ｄ／Ｄ₀ の許容値を規定し、そこから決めるのが妥当である。そこで、
Ｄ／Ｄ₀ ≦１．０５
と規定すると、これより像面シフト量の許容値を算出する事ができる。但し、
Ｄ₀ ：温度変化を受ける前の像面上でのビーム径
Ｄ ：温度変化Δｔ後の像面上でのビーム径
である。
【００５６】
ここで、像面シフト許容量（焦点深度）をｄＸ_f とし、レーザの発振波長をλと置くと、
ｄＸ_f ＝πＤ₀ ²／４λ・｛（Ｄ／Ｄ₀ ）² −１｝^1/2
となる。ΔＸは光源側での深度になるので、ΔＸ＝ｆｌ_CO ² ／ｆｌ_f ²・ｄＸ_f より、

となり、上記の式から発振波長やビーム径、及びレンズの焦点距離に応じた適正な許容値を求める事ができる。
【００５７】
また、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、いずれもｆｌ_CO・Δｔの項を含む事から、
Ｌ１＝Ｌ１′・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜
Ｌ２＝Ｌ２′・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜
Ｌ３＝Ｌ３′・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜＝α・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜
ΔＸ＝ΔＸ′・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜
と置き換えると、温度補償系を成立させるための条件式｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜≦ΔＸは、次式のように置き換えられる。
α−Ｌ２′−ΔＸ′≦Ｌ１′≦α−Ｌ２′＋ΔＸ′
即ち、

よって、上記の条件式を満足するような分散率ν_CO ^-1を持つガラス材をコリメータレンズ（第１レンズ）に採用すれば良い。
【００５８】
次に、図４に示すような２つの光源７ａ，７ｂを持つ２ＬＤ走査系で、発光点とコリメータレンズとの間にキューブビームスプリッタ１０を用いた場合について説明する。温度変化Δｔによって、ビームスプリッタは他のレンズと同じように屈折率が変わるほか、熱膨張によってプリズムの大きさが変わる。これらの結果生じる光路長の変化量をＬ４とすると、
Ｌ４＝Ｌ_p ｛（ΔＬ_p ・Δｔ＋１）／ｎ_p ′−１／ｎ_p −ΔＬ_p ・Δｔ｝
となる。
【００５９】
但し、
ｎ_p ′＝ｎ_p ＋｛（ｎ_p −１）・ν_p ^-1 ・Δλ＋ｄ_p ｝・Δｔ
ここで、
Ｌ_p ：キューブビームスプリッタの一辺の長さ
ΔＬ_p ，ｎ_p ，ｎ_p ′，ν_p ^-1 ，ｄ_p ：キューブビームスプリッタの諸量
である。
【００６０】
従って、キューブビームスプリッタを発光点とコリメータレンズとの間に配置した構成において、温度補償系を成立させるための条件式は、
｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３−Ｌ４｜≦ΔＸ
となる。Ｌ４＝Ｌ４′・ｆｌ_CO・｜Δｔ｜と置き換えると、
α＋Ｌ４′−Ｌ２′−ΔＸ′≦Ｌ１′≦α＋Ｌ４′−Ｌ２′＋ΔＸ′
即ち、
｛α＋Ｌ４′−Ｌ２′＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO｝−ΔＸ′
≦ν_CO ^-1・Δλ
≦｛α＋Ｌ４′−Ｌ２′＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO｝＋ΔＸ′…条件式▲２▼
である。
【００６１】
よって、キューブビームスプリッタを発光点とコリメータレンズとの間に用いた場合には、上記の条件式▲２▼を満足するような分散率ν_CO ^-1を持つガラス材をコリメータレンズ（第１レンズ）に採用すれば良い。尚、ビームスプリッタが薄い板ガラスのハーフミラーである場合や、コリメータレンズと偏向器との間にキューブビームスプリッタが配置されている場合には、それらによる温度変化の影響は無視できるので、この場合には条件式▲２▼ではなく、キューブビームスプリッタを用いない条件式▲１▼を使用すれば良い。以下に、各実施例における諸量について述べる。
【００６２】
［実施例１〜３］
〔表４〕レーザ（光源）
発振波長（nm） ［nm］ ６３５
発振波長温度依存係数（Δλ）［nm/deg］ ０．２３
【００６３】

但し、Ｌ′＝ν^-1・Δλ−ｄ／（ｎ−１）＋ΔＬである。
【００６４】
〈実施例１〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝７０μｍ
ｆｌ_CO＝ １０ｍｍ １ＬＤ，Ｌ_C ＝０
ｆｌ_f ＝３５０ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＺＥＯＮＥＸ
Ｌ_a ＝ ３．３ｍｍ α１＝１．１７×１０^-5（Ｆｅ）
Ｌ_b ＝１３．３ｍｍ α２＝３．２０×１０^-5（ＰＣ−ＧＦ３０％）
【００６５】

【００６６】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＳＦ６，ＳＦ５５が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＳＦ６を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００６７】
〈実施例２〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝７０μｍ
ｆｌ_CO＝ ７ｍｍ １ＬＤ
ｆｌ_f ＝２５０ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＺＥＯＮＥＸ
Ｌ_a ＝ ３ｍｍ α１＝２．３０×１０^-5（Ａｌ）
Ｌ_b ＝ １０ｍｍ α２＝３．２０×１０^-5（ＰＣ−ＧＦ３０％）
Ｌ_C ＝２．５ｍｍ α３＝１．７０×１０^-5（Ｃｕ）
【００６８】

【００６９】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＳＦ５７，ＦＫＳ５３が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＳＦ５７を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００７０】
〈実施例３〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝６５μｍ
ｆｌ_CO＝ ９ｍｍ ２ＬＤ，Ｌ_C ＝０
ｆｌ_f ＝３００ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＳＦ５７
Ｌ_a ＝ ３ｍｍ α１＝１．１７×１０^-5（Ｆｅ）
Ｌ_b ＝ １２ｍｍ α２＝１．６４×１０^-5（ステンレス）
Ｌ_P ＝ ５ｍｍ キューブビームスプリッタのガラス材：ＳＦ５７
【００７１】

【００７２】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＬＡＫ３１，ＢＫ７が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＬＡＫ３１を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００７３】
［実施例４〜６］
〔表６〕レーザ（光源）
発振波長（nm） ［nm］ ４７０
発振波長温度依存係数（Δλ）［nm/deg］ ０．２３
【００７４】

但し、Ｌ′＝ν^-1・Δλ−ｄ／（ｎ−１）＋ΔＬである。
【００７５】
〈実施例４〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝５０μｍ
ｆｌ_CO＝ ９ｍｍ １ＬＤ，Ｌ_C ＝０
ｆｌ_f ＝３２０ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＺＥＯＮＥＸ
Ｌ_a ＝ ５ｍｍ α１＝１．１７×１０^-5（Ｆｅ）
Ｌ_b ＝ １４ｍｍ α２＝３．２０×１０^-5（ＰＣ−ＧＦ３０％）
【００７６】

【００７７】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＳＫ５，ＢＫ７が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＳＫ５を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００７８】
〈実施例５〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝３５μｍ
ｆｌ_CO＝ １５ｍｍ １ＬＤ
ｆｌ_f ＝３５０ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＳＦ５７
Ｌ_a ＝ ４．５ｍｍ α１＝１．１７×１０^-5（Ｆｅ）
Ｌ_b ＝１９．５ｍｍ α２＝３．２０×１０^-5（ＰＣ−ＧＦ３０％）
Ｌ_C ＝ ２．５ｍｍ α３＝１．７０×１０^-5（Ｃｕ）
【００７９】

【００８０】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＳＫ５，ＢＫ７が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＳＫ５を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００８１】
〈実施例６〉
Δｔ ＝±３０ｄｅｇ Ｄ₀ ＝４０μｍ
ｆｌ_CO＝ ９ｍｍ ２ＬＤ，Ｌ_C ＝０
ｆｌ_f ＝３００ｍｍ ｆθ系のガラス材：ＺＥＯＮＥＸ
Ｌ_a ＝ ３ｍｍ α１＝２．３０×１０^-5（Ａｌ）
Ｌ_b ＝ １２ｍｍ α２＝３．２０×１０^-5（ＰＣ−ＧＦ３０％）Ｌ_P ＝ ５ｍｍ キューブビームスプリッタのガラス材：ＳＦ５７
【００８２】

【００８３】
Ｌ１′＝Ｌ′であるので、上表よりコリメータレンズとして適当なガラス材を選べば、温度補償系を構成する事ができる。この例の場合、ＢＫ７，ＳＫ５が適当である。このとき、像面シフト許容量（焦点深度）ｄＸ_f が、

であるのに対して、ＢＫ７を選んだ場合のΔｔでの像面シフト量ΔＸ_f は、

である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長による屈折率変化が大きい可視光領域においても、集光レンズを１枚のレンズで構成し、温度変化による被走査媒体上での結像点のズレを補償する事が可能な光源部を持つ走査光学装置、さらには走査光学系において、結像位置を検出してフィードバックをかけるような高価なオートフォーカス機構を用いる事なく、簡単な構成で、ｆθレンズ系の温度変化も含めた全光学系の温度補償を施した走査光学装置を提供する事ができる。
【００８５】
特に、請求項１又は請求項２によるならば、光源部（第１レンズ）が色消し構成でなく、且つ光源として可視光レーザを用いた場合でも、簡単な光源保持部材の構成で、温度変化による被走査媒体上での結像点のズレを補償する事を可能にする。また、これにより、光源部の保持構造を単純化，小型化し、保持部材の材料選択の幅を持たせる事ができるため、光源部のコストダウンを可能にする。
【００８６】
また、請求項３乃至請求項７によるならば、可視光レーザを用いる事でビームの小径化を図るとともに、波長変化による屈折率変化の大きい可視光レーザを用いた場合でも、光源部（第１レンズ）に単レンズの使用を可能にし、そのガラス材の選択と簡単な光源保持部材の構成により、温度変化による被走査媒体上での結像点のズレを補償する事を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の走査光学装置の基本構成を模式的に示した斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態の実施例１，４に係る光源部の縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態の実施例２，５に係る光源部の縦断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の実施例３，６に係る光源部の縦断面図。
【図５】従来例の光源部の縦断面図。
【符号の説明】
１ 光源部
２ シリンドリカルレンズ
３ 偏向器
４ 第２レンズ群
５ ミラー
６ 被走査面
７ 光源
８ 発光点
９ 第１レンズ
１０ キューブビームスプリッタ
Ａ，Ｂ 保持部材

Claims (7)

1. 可視光レーザを発振する光源と、該光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、
   前記光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、
   前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、
   前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置は、前記光源から見て前記第１レンズよりも遠方であり、
   前記第１の保持部材の線膨張係数をα１とし、前記第２の保持部材の線膨張係数をα２とした時、
   α１＜α２
   であり、
   温度変化による前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする走査光学装置。
2. 前記温度変化がΔｔ(deg)である時、前記第１レンズの焦点距離変化による前記被走査媒体上での結像点のズレを補償するための前記光源の発光点シフト量をＬ１(mm)、前記第２レンズ群の焦点距離変化による前記被走査媒体上での結像点のズレを補償するための前記光源の発光点シフト量をＬ２(mm)、前記第１，第２の保持部材の熱変形による前記発光点と前記第１レンズとの間の距離変化量をＬ３(mm)とすると、以下の条件を満たす事を特徴とする請求項１に記載の走査光学装置；
   ｜Ｌ１＋Ｌ２−Ｌ３｜＜０．０００１(mm/deg)・Δｔ
   但し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は次の関係式により算出される。
   ｎ_CO′＝ｎ_CO＋｛−（ｎ_CO−１）ν_CO ^-1・Δλ＋ｄ_CO}・Δｔ
   ｎ_f′＝ｎ_f＋｛−（ｎ_f−１）ν_f ^-1・Δλ＋ｄ_f}・Δｔ
   ｆｌ_f′＝｛（ｎ_f−１）／（ｎ_f′−１）＋ΔＬ_f・Δｔ}ｆｌ_f
   Ｌ１＝ｆｌ _CO ′−ｆｌ _CO ＝｛（ｎ_CO−１）／（ｎ_CO′−１）＋ΔＬ_CO・Δｔ−１}ｆｌ_CO
   Ｌ２＝（１／ｆｌ_f−１／ｆｌ_f′）ｆｌ_CO ²
   Ｌ３＝（Ｌ_b・α２−Ｌ_a・α１）・Δｔ
   また、
   Δλ：発振波長温度依存係数
   ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
   ｎ_CO′：第１レンズの屈折率（温度変化時）
   ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
   ｎ_f′：第２レンズ群の屈折率（温度変化時）
   ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
   ｆｌ_CO′：第１レンズの焦点距離（温度変化時）
   ｆｌ _CO ′＝｛（ｎ _CO −１）／（ｎ _CO ′−１）＋ΔＬ _CO ・Δｔ } ｆｌ _CO
   ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
   ｆｌ_f′：第２レンズ群の焦点距離（温度変化時）
   ν_CO ^-1：第１レンズの分散率
   ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
   ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
   ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
   ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
   ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
   Ｌ_a：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（設計値）
   Ｌ_b：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（設計値）
   である。
3. 可視光レーザを発振する光源と、該光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、
   前記光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、
   前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、
   前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置が、前記第１レンズより前記偏向器側にあり、
   前記第１の保持部材と第２の保持部材は互いに線膨張係数が異なっており、
   温度変化による前記光源の発振波長の変化或いは前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする走査光学装置。
   但し、前記光源の発振波長の温度に対する変化率をΔλ（nm・deg^-1），前記第１レンズのガラス材における分散率をν_CO ^-1とするとき、ν_CO ^-1・Δλが以下の条件式を満足する。
   ｛α−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}−ΔＸ’≦ν_CO ^-1・Δλ
   ≦｛α−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}＋ΔＸ’
   尚、α，Ｌ２'，ΔＸ'は次の関係式により算出される。
   α＝（Ｌ _b ・α２−Ｌ _a ・α１）／ｆｌ _CO
   Ｌ２’＝｛ν_f ^-1・Δλ−ｄ_f／（ｎ_f−１）＋ΔＬ_f}・ｆｌ_CO／ｆｌ_f
   ΔＸ’＝０．２５・Ｄ₀ ²・ｆｌ_CO／（｜Δｔ｜・λ・ｆｌ_f ²）
   Δｔ＝±３０deg
   但し、
   ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
   ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
   ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
   α：光源部保持部材の合成線膨張係数
   α１：第１の保持部材の線膨張係数
   α２：第２の保持部材の線膨張係数
   Ｌ _a ：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（Ｌ _a ＞０，設計値）
   Ｌ _b ：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（Ｌ _b ＞０，設計値）
   ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
   ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
   ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
   ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
   ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
   ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
   Ｄ₀：ビーム径（設計値）
   ±Δｔ：温度変化（性能保証範囲）
   である。
4. 可視光レーザを発振する２つの光源と、該２つの光源からの光束を合成するキューブビームスプリッタと、前記２つの光源からの光束を略平行にする第１レンズと、該第１レンズにより略平行にされた前記光束を偏向する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を被走査媒体上に結像させる第２レンズ群とを備えた走査光学装置において、
   前記２つの光源の発振波長をλとすると、４６０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍの範囲内であり、前記第１レンズが１枚のレンズで構成される走査光学装置であって、
   前記第１レンズを保持する第１の保持部材と、前記光源と前記第１の保持部材とを連結する第２の保持部材とを有し、
   前記第１の保持部材と第２の保持部材との固定位置が、前記第１レンズより前記偏向器側にあり、
   前記第１の保持部材と第２の保持部材は互いに線膨張係数が異なっており、
   温度変化による前記光源の発振波長の変化或いは前記第１レンズと第２レンズ群の曲率変化或いは屈折率変化によって起こる前記被走査媒体上での主走査方向の結像点のズレを、前記第１，第２の保持部材により補償するようにした事を特徴とする走査光学装置。
   但し、前記光源の発振波長の温度に対する変化率をΔλ（nm・deg^-1），前記第１レンズのガラス材における分散率をν_CO ^-1とするとき、ν_CO ^-1・Δλが以下の条件式を満足する。
   ｛α＋Ｌ４’−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}−ΔＸ’≦ν_CO ^-1・Δλ
   ≦｛α＋Ｌ４’−Ｌ２’＋ｄ_CO／（ｎ_CO−１）−ΔＬ_CO}＋ΔＸ’
   尚、α，Ｌ２’，ΔＸ’，Ｌ４’は次の関係式により算出される。
   α＝（Ｌ _b ・α２−Ｌ _a ・α１）／ｆｌ _CO
   Ｌ２’＝｛ν_f ^-1・Δλ−ｄ_f／（ｎ_f−１）＋ΔＬ_f}・ｆｌ_CO／ｆｌ_f
   ΔＸ’＝０．２５・Ｄ₀ ²・ｆｌ_CO／（｜Δｔ｜・λ・ｆｌ_f ²）
   Ｌ４’＝Ｌ_p｛（ΔＬ_p・｜Δｔ｜＋１）／ｎ_p’−１／ｎ_p−ΔＬ_p・｜Δｔ｜}／ｆｌ_CO ／｜Δｔ｜
   ｎ_p’＝ｎ_p＋｛（ｎ_p−１）・ν_p ^-1・Δλ＋ｄ_p}・Δｔ
   Δｔ＝±３０deg
   但し、
   ｎ_CO：第１レンズの屈折率（設計値）
   ｄ_CO：第１レンズの屈折率温度依存係数
   ΔＬ_CO：第１レンズの線膨張係数
   α：光源部保持部材の合成線膨張係数
   α１：第１の保持部材の線膨張係数
   α２：第２の保持部材の線膨張係数
   Ｌ _a ：第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置から第１レンズまでの光軸上の距離（Ｌ _a ＞０，設計値）
   Ｌ _b ：光源の発光点から第１の保持部材と第２の保持部材の固定位置までの光軸上の距離（Ｌ _b ＞０，設計値）
   ｆｌ_CO：第１レンズの焦点距離（設計値）
   ｆｌ_f：第２レンズ群の焦点距離（設計値）
   ｎ_f：第２レンズ群の屈折率（設計値）
   ν_f ^-1：第２レンズ群の分散率
   ｄ_f：第２レンズ群の屈折率温度依存係数
   ΔＬ_f：第２レンズ群の線膨張係数
   Ｄ₀：ビーム径（設計値）
   ±Δｔ：温度変化（性能保証範囲）
   Ｌ_p：キューブビームスプリッタの一辺の長さ（設計値）
   ｎ_p：キューブビームスプリッタの屈折率（設計値）
   ｄ_p：キューブビームスプリッタの屈折率温度依存係数
   ΔＬ_p：キューブビームスプリッタの線膨張係数
   ν_p ^-1：キューブビームスプリッタの分散率
   である。
5. 前記光源の発光部はパッケージを有していて、前記保持部材の合成線膨張係数αが以下の式で算出される事を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の走査光学装置；
   α＝｛Ｌ_b・α２−Ｌ_a・α１＋Ｌ_C・（α２−α３）}／ｆｌ_CO
   但し、
   Ｌ_C：光源の発光点から第２の保持部材とパッケージの固定位置までの光軸上の距離（設計値）
   α３：パッケージの線膨張係数
   である。
6. 前記第１レンズはガラスレンズであり、前記光源の発振波長付近におけるそのガラス材の分散率ν_CO ^-1は、以下の条件式を満足する事を特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の走査光学装置；
   ν_CO ^-1≦２．０×１０^-4
7. 前記第２の保持部材の材質がプラスチックである事を特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の走査光学装置。

Images