JPH02163720A

JPH02163720A - 光ビーム走査用レンズ

Info

Publication number: JPH02163720A
Application number: JP63319124A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shirota; 浩行城田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-25
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: US5018807A; EP0373677A2; EP0373677B1; EP0373677A3; DE68915131T2; JPH07113706B2; DE68915131D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明はレーザープリンター等の光ビーム走査装置にお
いて、複数のビームを走査するための走査用レンズに関
するものである。

〈従来の技術〉光ビーム走査用レンズとしては、従来より例えば特開昭
５９−１９５２１１号公報に開示されたもの（以下従来
例１という）、あるいは本出願人の提案に係る特開昭６
３−２６７９１．０号公報に開示されたもの（以下従来
例２という）が知られている。

従来例１は第９図に示すように、入射瞳側前方に配置し
た前群レンズＦＬと、前群レンズＦｔ、から比較的大き
な距離を隔てて像面側後方に配置した後方レンズＲＬと
から成り、前群レンズＦＩ、が入射ｒｌｌｌＥＰ側から
順に、いずれも入射側に凹面を向けて配置された負のパ
ワーを有するメニスカス第ルンズＬ　、と、正のパワー
を有するメニスカス第２レンズＬ２と、正のパワーを有
するメニスカス第３レンズＬ、を備え、後方レンズＲＬ
が正のパワーを有する平凸レンズＬ　、で構成され、ｆ
Ｏレンズとしての特性とともに、テレセントリックな特
性を備え、レンズ光軸外のすべての主光線が被走査面（
以下像面という）Ｐにほぼ垂直に入射するとともに、像
面Ｐ上でのビームスポットの移動速度が一定になるよう
に構成されている。　従って、像面が光軸方向に多少偏
位しても、主走査方向の像寸法は変化しない。

例えば、像面として円筒状のドラムを考えた場合、ドラ
ムの回転軸取付は精度によっては、ドラムの回転に伴う
像面の光軸方向の変動が起こりつるが、このような場合
でもテレセントリックな光学系であれば、記録画像の寸
法精度を比較的高精度に保つことができる。

このような理由から、特に高い寸法精度が要求される、
例えば写真製版用原板やプリント基板用原板の作成に使
用されるレーザープリンター等においては、上記テレセ
ントリックな特性を有するｆθレンズが用いられている
。

一方、従来例２は第１０図に示すように、偏向器１側か
ら順に負の焦点距離をもつ第１群レンズＧ、と、正の焦
点距離をもつ第２レンズ群Ｇ、を配置して成り、像面に
おけるビームスポットの光軸からの高さＨが当該レンズ
２への入射角０の正弦（ｓｉｎｅ）に比例するレンズ、
即ちＨ＝　ｆ　−５ｉｎＯなる特性を有するレンズ（以
下ｆｓｉｎｅレンズと称する）として構成されている。

このｆ　ｓｉｎθレンズ２は複数本の先ビームを並列的
に使用する場合において、一般のｆθレンズが有する下
記のような欠点を解消する。

例えば第１１図において、偏向器の回転軸（又は揺動軸
、以下同じ）Ｙ上に直交座標系（Ｘ−Ｙ・２）の原点０
をとり、ｆθレンズ２ａの光軸をＺ軸にとる。偏向器ｌ
へＸ軸方向より入射する複数の入射光ビームＢ０〜Ｂｎ
はＹ軸方向に離間しており、原点０でしゅうれんし、偏
向する。そして偏向ビームｂ０〜ｂ０は「θレンズ２ａ
によって縦列の像点ｉ。・・・Ｌ＋に変換され、この縦
列像点１０・・・１゜が偏光器１の回転（又は揺動）に
伴って像面Ｐ上でＸ軸方向へ一定の早さで動き、所定幅
ｅの複数の走査線像Ｉを形成する。このとき一般のｆＯ
レンズでは第１２図に示すように、像面Ｐ上Ｘ軸から外
れる光ビームの走行軸跡は直線とならず、走査線像は湾
曲し、画像品質の向上を図る上で問題となる。これは偏
向ビームｂ。−ｂ、、のうち、レンズ光軸２を含むＸ−
２平而（以下主走査面と称する）内にある光ビームｂ０
の走行軸跡のみが直線となり、主走査面に対して傾きα
をもつ光ビームｂｎの走行軌跡は直線とはならないこと
を意味する。

」二記従来例２は、かかる問題点を解消するものであり
、第１３図に示すように各光ビームの走行軌跡がすべて
直線となり、走査線像の歪みは生じない。

〈発明が解決しようとする課題〉上記従来例１はテレセントリックな特性をもっｆＯレン
ズであるから、記録画像の寸法精度を高精度に保つこと
ができるものの、上記のように主走査面から外れる光ビ
ームの走行軌跡が直線とならず、画像品質の一層の向上
を図る上で問題がある。

一方、従来例２はｆ　５ｉｎｅレンズ特性を備え、主走
査面内にある光ビームｂ０はもとより、主走査面から外
れる光ビームｂｎの走行軌跡が全て直線になるため画像
品質の向上を図ることができるものの、テレセントリッ
クな特性を備えていないため、高精度が要求されるレー
ザプリンタ等に使用する場合には画像寸法精度上問題が
ある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、上
記従来例１の問題点及び従来例２の問題点を同時に解消
し、記録画像の品質向上と、画像寸法精度の向上を図る
ことを技術課題とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は上記課題を解決する手段としてなされたもので
、テレセントリックな特性を有し、かつＦ　ｎｏ、が２
０種度の比較的明るいｆ　ｓｉｎθレンズを提供するも
のであり、以下のように構成される。

即ち、第１図に示すように入射瞳側前方に配置した前群
レンズＦ　、、と、前群レンズＦｔ、から離間され、像
面側後方に配置した後方レンズＲＬとから成り、前群レ
ンズＰＬが入射瞳ＥＰ側から順にいずれも入射瞳側に凹
面を向けて配置された正のパワーを有するメニスカスの
第３レンズＬ、１と、負のパワーを有する第２レンズし
、と、正のパワーを有するメニスカスの第３レンズＬ、
と、正のパワーを有するメニスカスの第４レンズＬ４と
から成り、後方レンズＲＬが像面側に凸面を向けた正の
パワーを有する平凸の第５レンズＬ、から成り、下記条
件式（１）〜（３）を満足することを特徴とするもので
ある。

０．６＜ｒｔ／ｒｓ≦２．１　　　−・（１）−０．４
３＜ｆｔ／ｆ＜−０．２１・・（２）１．３＜ｆｓ／ｆ
≦２，６　　　　・・　（３）但し、ｒｔは第２レンズ
入射側の曲率半径ｒ、は第２レンズ入射側の曲率半径ｆ、は第２レンズの焦点距離ｆ、は第５レンズの焦点距離 ■は全系の焦点距離く作用〉本発明に係る光ビーム走査用レンズは、上記のように第
ルンズＬ、〜第４レンズＬ、が前群レンズＦＬを構成し
、前群レンズＦｔ、は主としてｆ　５ｉｎＯレンズとし
ての光学系を形成するためのもので、後方レンズＲＬで
ある第５レンズＬ、はテレセントリックな光学系を形成
するためのものである。以下上記条件式（１）〜（３）
の意義について説明する。

条件式（１）は球面収差、歪曲収差、像面湾曲の補正に
関するもので、（１）式の下限を越えるとサジタル、メ
リディオナルとも像面が負側に倒れ、球面収差の補正も
アンダーとなる。また（１）式の上限を越える場合には
、球面収差の補正がオーバーとなり、メリディオナル像
面も正側に倒れて非点収差が増大する。さらにレンズの
ｆ　−５ｉｎｅ特性も低下する。

条件式（２）は像面湾曲に関係し、（２）式の下限を越
えると、サジタル像面の湾曲が増大する。

また上限を越えると、サジタル像面、メリディオナル像
面ともに負側へ倒れる。

条件式（３）はテレセントリック特性および像面湾曲に
関与し、（３）式の下限を越えるとメリディオナルの像
面が負側に倒れ、テレセントリック特性も低下する。ま
た上限を越える場合には、テレセントリック特性は良く
なるものの、サジタル像面の湾曲が増大し、良好な収差
状態を得られな（なる。　即ち、テレセントリック特性
及び正弦歪曲特性を有し、かっＦ　ｎｏ、　２０種度の
比較的明るいレンズを得るためには上記の３つの条件を
全て満足する必要が有る。

〈実施例〉以下、本発明の実施例をレンズデータ表（表１〜表７）
とレンズ特性および諸収差を示すグラフ（第２図〜第８
図）とによって例示する。なお、レンズデータ表中の’
ｉｓ　ｄｒｓ　ｒｌ＋は第１図に示すレンズ構成図中の
各符号に対応する。即ち、ｒ。

〜ｒｌ１１はそれぞれ各レンズの前面および後面の曲率
半径、ｄｏは入射瞳から第１面までの光軸上の距離、ｄ
、〜ｄ、は各レンズの中心厚および光軸上のレンズ間隔
、ｎ、〜ｎ、は各レンズの屈折率を示している。またｆ
は全系の焦点距離、ＦｌＩＯ，はレンズ系のＦナンバー
、λは本実施例で使用されるレーザービームの波長、ｆ
ｆは第２レンズの焦点距離、ｆ、は第５レンズの焦点距
離をそれぞれ示している。

一方、レンズ特性を示すグラフは、各実施例につき球面
収差、非点収差、ｆ−ｓｉｙｒｃ］特性を示す３種のグ
ラフを含んでいる。このうち非点収差を示すグラフ中の
Ｓ、Ｍはそれぞれサジタル像面、メリディオナル像面を
示しており、またｆ−ｓｉｎθ特性は偏向角をｅ、像面
上のビームスポットの光軸からの高さをＨとしたとき、
次式によって与えられる値である。

本実施例のレンズデータを表１に、レンズ特性を第２図
に示す。

表１Ｆｓｏ、　・２０．００λ；６３２．８ｎｍ　ｄ　、〜
１０．００ｒ、　　　　ｄ、　　　　ｎ。

２３．２６　　１．７２　　１．７７８６１２０．５６
　　７．６１１７．１０　　５．０Ｇ　　　１．６１６５５−１８５
．ｉ）５　　１．９０ −１０５．５５　　７．９２　　１．７７８６１−３５
．２８　　０．１２ −１０６．５５　　６．００　　１．７７８６１４１．
３１　１２２．１０ ω　　１３．５９　　１．５１４６２Ｈ，１７３＝１．２０２　ｆ　ｔ／ｆ　＝−０．３０９ｆ　、／
ｆ　＝１９０８実施例２本実施例のレンズデータを表２に、レンズ特性を第３図
に示す。

表２ｆ　：１００．００　　ＦＮＯ，〜２０．００　　λ・
６３２．８ｎ＠　ｄ　、〜１１．０Ｏｒ＋　　　　　　
　ｄ＋１、　　　　　−１０．５０　　　　　１．０５２　　
　　　−１０．８５　　　　１４．５９３　　　　　−
１７．９０　　　　１．００４　　　−２０１゜８７　
　　１．２７５　　　　　−６０．７３　　　　３．３
１６　　　　　−３０．６８　　　　　０．１０７　　
　　−４５６．１６　　　　５．５０８　　　　　−３
５．９２　　　１０６．９９９　　　　　　　　　ａｏ
１２．６８１０　　　　〜１０４．６７ｒ　ｔ／ｒ　、＝０．６０６　　ｆ　ｔ／ｆ　＝−ＯＪ
１９　１　ｓ／ｆ　＝２．０３４１．７７８６１１、７７１６１１．５１４６２１、７’１８６１１．６１６５５ χ旌泗３本実施例のレンズデータを表３に、レンズ特性を第４図
に示す。

哀貴泗４本実施例のレンズデータを表４に、レンズ特性を第５図
に示す。

表３ｆ　〜１００．００　　Ｆｓｏ、　〜２０．００　　λ
；６３２．８ｎｇ＋　　ｄ　ｏ＝１０．１０ｊ　　　　
　　　　ｒＩ　　　　　ｄｒｌ　　　　　　　−４８，
１３３，２４２−４０．２３１０．４５３−１９，１６１，００４−３６７，８２１，７４５−４２，１７６，９４６−３２，７９０．１０７−２７７，６２５，５６８−３４，２０１１７，３６９Ｃ１５１４，００１０〜９４．５７ｒ　　、／ｒ　　、＝２．１００　　ｆ　　、／ｆ　　
＝−ＯＪ２８　　ｆ　　ｓ／ｆ　　＝１．８３ｇｎ　ム１．７７８６１１．５１４６２１．７７８６１１．６１６５５１、７７１１６１表４１　；１００；　００　　ＦＮＯ，〜２０．００　　λ
＝６３２．８ｎｍ　　ｄ　ｏ＝１０．００ｊ　　　　　
　　　ｒｔ　　　　　　ｄ＋　　　　　　　ｎｔｌ　　
　　　　−３６，４０１，５５１，７７８６１２−１７
，７０ｉ、８２３　　　　　−１４Ｊ２　　　　　５．００４　　　　
　−１６０．７７　　　　　２．１６５　　　　−５１
１６．９３　　　　５．１１６　　　　　−３８２．７
９　　　　　２．８７７　　　　−：（８５，１６９，
４４８−３１，１３１２１，８２９ｏｏ　　　　　　１３．４０１０　　　　　−９８．９８ｒ　ｚ／ｒ−＝１．２４０　　ｆ　ｔ／　ｆ　ニー０．
２１１　　ｆ　＊／ｆ　１．９２３１．５１４６２１．７７８６１１．７７８６１大−１５本実施例のレンズデータを表５に、レンズ特性を第６図
に示す。

衷嶺習６本実施例のレンズデータを表６に、レンズ特性を第７図
に示す。

表５ｆ　＝１００．００　ＦＮｏ、　＝２０．００λ＝６３
２．８ｎ＋＊　ｄ　ｏ”ＩＯ，００１ｒｌ　　　　ｄ＋
　　　　ｎ＋１　　　−２０．７４　　３．３８　　１．７７８６１
２　　　−２０．９０　　１０．８３３　　　−２６．４１　　５．００　　１．６１６５５
４　　５３７６．８５　　０．８９５　　−１２０．０５　　６．９１　　２．７７１１１
６１６　　　−４９，７６　　０．１０７　　−７１１．００　　３．４５　　１．１７８６１
８　　　−６２．４１　　　ａ’ｙ、ｇ２９　　　　　
ｃＸ３９．４６　　１．５１４６２１０　　　−８７．
８０ｒ　ｔ／ｒ　、＝０．７９１　ｆ　＊／ｆ　＝−０．４
２６ｆ　、／（：１．７０６表６ｆ　＝１００．　Ｇｏ　ＦＮＯ，＝２０ｉ　　　　　　
　　ｒｌ１　　　　　−１９．７５２　　　　　−２０．１３３　　　　　−２５．８４４　　　　　５５０．００５　　　　−１３２．８８６　　　　　−５０．２１？　　　　　−１９０．５７８−５１゜９７９　　　　　　　　　ＣＫ）１０　　　　　　−６８．４５ｒ　、／ｒ　、＝０．７７９　　ｆ　、／ｆ　＝−０．
３９９ｆ　ａ／ｆ　＝１．３３０００　　λ＝６３２．
ｌｌＩｎ＊　　ｄ　ｃ；ｌｏ、ｏＯｄ。

３．４０１３．９６５、００１、１８２．８４ｏ、ｉｃ＋３．５０４６．５５１１．２６　　　　１．５ｉ４６２１．６１６５５１．７７８６１１．７７８６１１．７７８８１亙貢劉７本実施例のレンズデータを表７に、レンズ特性を第８図
に示す。

表７ｆ　＝Ｉ００．０１　ＦＬ、、　＝２０．００　λ＝６
３２１１ｎｍ　ｄ　、＝１０．００１　　　　　　　　
ｒｉ　　　　　　　ｄ。

１　　　　　−２９．６５　　　　３．７３２　　　−
１９．９６　　　１．６３３　　　　　−１１０２　　　　５．００４　　　　　
２１０．５８　　　　１．４０５　　　　−１７４．８
３　　　　６．０２６　　　　　−６０．４４　　　　
８．２６７　　　　９０５２．２０　　　　４．５６８
　　　　　−４７．５０　　　１２４．１２９　　　　
　　　００　　　　１０．８１１Ｑ　　　　　−１３３
，８０ｒ　、／ｒ　、＝１．１０８　ｆ　、／ｆ　＝−０．２
６７ｆ　ｓ／ｆ　＝２．６００１．７７８６１１．６１６５５１．７７８６１１．７７８６１１．５目６２〈発明の効果〉以上の説明で明らかなように、本発明では前群レンズが
第ルンズ〜第４レンズから成り、主としてｆ　５ｉｎ８
特性を備える光学系として形成され、後方レンズＲＬが
主としてテレセントリックな光学系を形成するように配
置構成されており、複数の光ビームを偏向器の回転軸方
向に離間させて並列的に使用する場合において、以下の
効果を奏する。

イ、ｆｓｉｎ（ｌ特性を有することから、主走査面に対
して傾きをもつ光ビームでも像面上でその走行軌跡が直
線となり、従来例１のような走査線像が湾曲する問題は
解消し、画像品質を向上させることができる。

口、さらに、テレセントリックな特性を有することから
、従来例２のような問題は解消し、画像寸法精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ビーム走査用レンズの配置構成
図、第２図〜第８図はそれぞれ実施例１〜実施例７によ
るレンズ特性を示すグラフ、第９図は従来例１の配置構
成図、第１Ｏ図は従来例２の概要図、第１Ｉ図はｆｅレ
ンズを用いた光ビーム走査装置の光路を示す模式図、第
１２図はｆＯレンズによる走査軌跡を示す図、第１３図
はｒｓｉｎ（３レンズによる走査軌跡を示す図である。１・・・偏向器、　　ＥＰ・・・入射瞳、　Ｆｔ、・・
前群レンズ、Ｌ、・・−第ルンズ、Ｌ、・−１２レンズ
、Ｌ、・・・第３レンズ、Ｌ４・・・第４レンズ、ＲＬ
（ＬＳ）・・・後方レンズ（第５レンズ）Ｐ・・・被走
査面（像面）。第３第２図第４図珪ｌｆｆ１１１μ １戸収差ｒ−ｓｉｎｅ’ＦＫ（’／ｅ）珪ｌ−復第５図第６図非忘収五ｆ−ｓｉｎθＭ（”／ａ）第１０図第７図第８図第１３図手続補正書（自発）平成瞼租　１年１１月１３日

Claims

【特許請求の範囲】１、入射瞳側前方に配置した前群レンズＦ＿Ｌと、前群
レンズＦ＿Ｌから離間され、像面側後方に配置した後方
レンズＲ＿Ｌとから成り、前群レンズＦ＿Ｌが入射瞳Ｅ
Ｐ側から順にいずれも入射瞳側に凹面を向けて配置され
た正のパワーを有するメニスカスの第１レンズＬ＿１と
、負のパワーを有する第２レンズＬ＿２と、正のパワー
を有するメニスカスの第３レンズＬ＿３と、正のパワー
を有するメニスカスの第４レンズＬ＿４とから成り、後
方レンズＲ＿Ｌが像面側に凸面を向けた正のパワーを有
する平凸の第５レンズＬ＿５から成り、下記条件式（１
）〜（３）を満足することを特徴とする光ビーム走査用
レンズ０．６＜ｒ＿２／ｒ＿３≦２．１・・（１） −０．４３＜ｆ＿２／ｆ＜−０．２１・・（２）１．３＜ｆ＿５／ｆ≦２．６・・（３）但し、ｒ＿２は第１レンズ出射側の曲率半径ｒ＿３は第２レンズ入射側の曲率半径ｆ＿２は第２レンズの焦点距離ｆ＿５は第５レンズの焦点距離ｆは全系の焦点距離