JPH05341217A - Temperature compensated scanning optical system - Google Patents
Temperature compensated scanning optical systemInfo
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- JPH05341217A JPH05341217A JP15179692A JP15179692A JPH05341217A JP H05341217 A JPH05341217 A JP H05341217A JP 15179692 A JP15179692 A JP 15179692A JP 15179692 A JP15179692 A JP 15179692A JP H05341217 A JPH05341217 A JP H05341217A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザープリ
ンター等に使用される走査光学系に関し、特に、温度変
化による焦点移動を抑えた走査光学系に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical system used in, for example, a laser printer, and more particularly to a scanning optical system in which focus movement due to temperature change is suppressed.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザープリンターの走査レンズには、
コストや重量の低減のためプラスチックレンズが多く用
いられている。しかし、プラスチックはガラスと比較す
ると温度変化に対する線膨張、屈折率変化の度合が大き
く、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易い。2. Description of the Related Art Laser scanning lenses include
Plastic lenses are often used to reduce cost and weight. However, compared with glass, plastic has a greater degree of linear expansion and refractive index change with respect to temperature change, and thus drawing quality is more likely to deteriorate due to defocus.
【0003】また、レーザープリンター等の走査光学系
は、ポリゴンミラーの面倒れ誤差による影響を低減する
ため、一般に光束をポリゴンミラーの近傍で副走査方向
についてのみ一旦結像させる構成を採用しており、副走
査方向のパワーが主走査方向のパワーより強いアナモフ
ィック光学系として構成される場合が多い。したがっ
て、温度変化による焦点ズレも主として副走査方向にお
いてのみ問題となる。Further, a scanning optical system such as a laser printer generally employs a configuration in which a light beam is once focused in the sub-scanning direction in the vicinity of the polygon mirror in order to reduce the influence of the surface tilt error of the polygon mirror. In many cases, the anamorphic optical system has a power in the sub-scanning direction stronger than that in the main-scanning direction. Therefore, defocus due to temperature change is also a problem mainly only in the sub-scanning direction.
【0004】従来、このような温度変化による影響を低
減するため、走査レンズ内で複数のプラスチックレンズ
を組み合せ、発生する焦点移動を互いに打ち消し合うよ
うに配置する方法が知られている。In order to reduce the influence of such temperature change, a method of combining a plurality of plastic lenses in a scanning lens and arranging them so as to cancel out the focal movements generated is known.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、温度補償のために走査レンズの構成
枚数を増やさなければならず、小型化、コストダウンの
流れに反することとなる。However, in the above-mentioned conventional method, the number of scanning lenses must be increased for temperature compensation, which is against the trend of downsizing and cost reduction.
【0006】[0006]
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、走査レンズの構成枚数を増
やさずに温度変化による影響を低減することができる走
査光学系を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a scanning optical system capable of reducing the influence of temperature change without increasing the number of scanning lenses. With the goal.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる温度補
償された走査光学系は、上記の目的を達成させるため、
光源から発した発散光を平行光束にする正のパワーを有
するコリメートレンズと、その平行光束を副走査方向に
おいてのみ一旦結像させるシリンドリカルレンズと、こ
のシリンドリカルレンズによる光束の結像位置の近傍に
設けられ、光束を偏向させる偏向器と、偏向された光束
を像面に結像させるプラスチック製のアナモフィックな
走査レンズとを備える走査光学系において、コリメート
レンズを、光源が一端に固定されたプラスチック製の鏡
枠の他端に固定し、シリンドリカルレンズを、主として
主走査方向にのみ正のパワーを有するアナモフィックな
プラスチックレンズと、主走査方向に負のパワーを有す
ると共に副走査方向に正のパワーを有するアナモフィッ
クなガラスレンズとから構成し、主走査面内においては
鏡枠の線膨張とシリンドリカルレンズ内のプラスチック
レンズの焦点変動とが打ち消し合い、副走査面内におい
ては線膨張と走査レンズの焦点変動とが打ち消し合うよ
う設定したことを特徴とする。The temperature-compensated scanning optical system according to the present invention achieves the above object.
A collimator lens having a positive power that converts divergent light emitted from a light source into a parallel light flux, a cylindrical lens that temporarily forms an image of the parallel light flux only in the sub-scanning direction, and a cylindrical lens that is provided near the image formation position of the light flux. In the scanning optical system including a deflector for deflecting a light beam and a plastic anamorphic scanning lens for forming the deflected light beam on the image plane, a collimator lens is formed of a plastic whose light source is fixed at one end. An anamorphic plastic lens fixed to the other end of the lens frame and having a cylindrical lens mainly having a positive power only in the main scanning direction and an anamorphic lens having a negative power in the main scanning direction and a positive power in the sub scanning direction. It is composed of a simple glass lens, and the linear expansion and Command helical focus variation and are canceled out of a plastic lens in the lens, within the sub-scan plane, characterized in that set so that the the focus variation in the linear expansion between the scanning lens cancel each other.
【0008】[0008]
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図1
は、この発明の一実施例にかかる走査光学系のレンズ図
であり、(a)が主走査方向、(b)が副走査方向の断面を示
している。Embodiments of the present invention will be described below. Figure 1
FIG. 3 is a lens diagram of a scanning optical system according to an embodiment of the present invention, in which (a) shows a cross section in the main scanning direction and (b) shows a cross section in the sub scanning direction.
【0009】この光学系は、光源である半導体レーザー
1から発した発散光を平行光束にするコリメートレンズ
10と、その平行光束を偏向器Pの近傍で副走査方向に
おいて一旦結像させるシリンドリカルレンズ20と、偏
向された光束を像面に結像させるプラスチック製のアナ
モフィックな走査レンズ30とを備える。This optical system comprises a collimator lens 10 for converting a divergent light emitted from a semiconductor laser 1 as a light source into a parallel light beam, and a cylindrical lens 20 for temporarily forming an image of the parallel light beam in the sub-scanning direction in the vicinity of the deflector P. And an anamorphic scanning lens 30 made of plastic for forming the deflected light beam on the image plane.
【0010】なお、図1は光路展開図であるため、偏向
器Pを直線で示しているが、具体的にはポリゴンミラー
等が用いられることは周知である。また、光路を短縮し
て示すため、波線で示した部分で光路の一部を省略して
いる。Since FIG. 1 is an expanded view of the optical path, the deflector P is shown by a straight line, but it is well known that specifically a polygon mirror or the like is used. In addition, in order to shorten the optical path, a part of the optical path is omitted in the part shown by the broken line.
【0011】半導体レーザー1は、PMMA(ポリメチルメ
タクリレート)により成形された鏡枠2の一端に固定さ
れており、コリメートレンズ10がその他端に固定され
ている。鏡枠2は、温度変化により膨張、収縮するた
め、温度が上昇すると半導体レーザー1とコリメートレ
ンズ10との間隔が広がり、コリメートレンズから射出
する光束は収束光となる。反対に、温度が低下すると、
前記の間隔が狭まり、射出光束は発散光となる。The semiconductor laser 1 is fixed to one end of a lens frame 2 formed of PMMA (polymethylmethacrylate), and the collimator lens 10 is fixed to the other end. Since the lens frame 2 expands and contracts due to temperature change, when the temperature rises, the distance between the semiconductor laser 1 and the collimator lens 10 widens, and the light flux emitted from the collimator lens becomes convergent light. On the contrary, when the temperature drops,
The interval is narrowed, and the emitted light flux becomes divergent light.
【0012】シリンドリカルレンズ20は、主走査方向
にのみ正のパワーを有するシリンダー状のプラスチック
レンズである第1レンズ21と、主走査方向に負のパワ
ーを有すると共に副走査方向に正のパワーを有するガラ
スレンズである第2レンズ22とから構成され、全体と
して副走査方向に正のパワーを有し、主走査方向につい
てはほぼパワーを持たない。The cylindrical lens 20 has a first lens 21 which is a cylindrical plastic lens having a positive power only in the main scanning direction, and a negative power in the main scanning direction and a positive power in the sub scanning direction. The second lens 22, which is a glass lens, has a positive power in the sub-scanning direction as a whole and almost no power in the main scanning direction.
【0013】走査レンズ30は、1枚構成のfθレンズ
であり、主走査方向と比較して副走査方向に強い正のパ
ワーを有する。プラスチックレンズは非球面加工等が容
易であるため、1枚構成でもレーザープリンター等の性
能を満たすfθレンズを作成することができる。ただ
し、1枚では温度変化による影響を走査レンズ内で打ち
消し合わせることができないため、鏡枠2をプラスチッ
クで成形すると共に、シリンドリカルレンズ20内にも
プラスチックレンズを設け、温度補償するよう構成して
いる。The scanning lens 30 is a single-lens fθ lens and has a strong positive power in the sub-scanning direction as compared with the main scanning direction. Since the aspherical surface processing of the plastic lens is easy, it is possible to create an fθ lens that satisfies the performance of a laser printer or the like even with a single lens structure. However, since the influence of the temperature change cannot be canceled out in the scanning lens with one lens, the lens frame 2 is formed of plastic, and a plastic lens is also provided in the cylindrical lens 20 to perform temperature compensation. .
【0014】温度変化による焦点変動は、主走査方向に
ついては鏡枠2の膨張、収縮とシリンドリカルレンズ2
0の第1レンズ21とによって発生し、副走査方向につ
いては鏡枠2の膨張、収縮と走査レンズ30とにより発
生する。このため、これらで発生する温度変化による影
響が打ち消されるように鏡枠の長さ、レンズのパワーが
定められている。The focus variation due to temperature change is the expansion and contraction of the lens frame 2 and the cylindrical lens 2 in the main scanning direction.
It is generated by the first lens 21 of 0, and is generated by the expansion and contraction of the lens frame 2 and the scanning lens 30 in the sub scanning direction. For this reason, the length of the lens frame and the power of the lens are set so that the influence of the temperature change generated by them is canceled out.
【0015】ここで、温度変化によるプラスチック鏡枠
2の伸縮をΔL、fθレンズ30の副走査方向の焦点距
離変化をΔf30Zとし、コリメートレンズ10の焦点距
離をf10、第2レンズ22の副走査方向の焦点距離をf
22Z、fθレンズ30の副走査方向の倍率をmとする
と、温度変化による副走査像面の移動量ΔPIMは、以下
の式で表される。Here, the expansion / contraction of the plastic lens frame 2 due to temperature change is ΔL, the focal length change of the fθ lens 30 in the sub scanning direction is Δf 30Z , the focal length of the collimator lens 10 is f 10 , and the sub lens of the second lens 22. The focal length in the scanning direction is f
If the magnification of 22Z and fθ lens 30 in the sub-scanning direction is m, the amount of movement ΔP IM of the sub-scanning image plane due to temperature change is expressed by the following equation.
【0016】[0016]
【数1】 ΔPIM=ΔL×(f22Z 2/f10 2)×m2+(1−m)2×Δf30Z [ Formula 1] ΔP IM = ΔL × (f 22Z 2 / f 10 2 ) × m 2 + (1-m) 2 × Δf 30Z
【0017】したがって、以下の式が成立するときにf
θレンズの温度変化による焦点移動が補正される。Therefore, when the following equation is satisfied, f
The focus movement due to the temperature change of the θ lens is corrected.
【0018】[0018]
【数2】 ΔL×(f22Z 2/f10 2)×m2=(1−m)2×Δf30Z [ Formula 2] ΔL × (f 22Z 2 / f 10 2 ) × m 2 = (1-m) 2 × Δf 30Z
【0019】また、同時にΔL/f10 2≒Δf22Z 2/f
22Z 2を満足させる必要がある。At the same time, ΔL / f 10 2 ≈Δf 22Z 2 / f
Need to satisfy 22Z 2 .
【0020】この例で鏡筒2の材料として用いられてい
るPMMAは、単位長さ当たりの単位温度変化による線膨張
係数が、62×10-6mmである。また、半導体レーザ
ー1とコリメートレンズ10との間隔は8mm、コリメ
ートレンズの焦点距離は8mmである。The PMMA used as the material of the lens barrel 2 in this example has a coefficient of linear expansion of 62 × 10 -6 mm per unit length due to a change in unit temperature. The distance between the semiconductor laser 1 and the collimator lens 10 is 8 mm, and the focal length of the collimator lens is 8 mm.
【0021】コリメートレンズ10とシリンドリカルレ
ンズ20との具体的な数値構成は、表1に示される。表
中、面番号は図中左側となる物体側から数えた面の番
号、ryは主走査方向の曲率半径、rzは副走査方向の曲率
半径(記載がない面は回転対称)、dはレンズ厚若しくは
空気間隔、nは波長780nmでの屈折率である。Table 1 shows specific numerical configurations of the collimator lens 10 and the cylindrical lens 20. In the table, the surface number is the surface number counted from the object side on the left side in the figure, ry is the radius of curvature in the main scanning direction, rz is the radius of curvature in the sub-scanning direction (the surface not described is rotationally symmetric), d is the lens Thickness or air gap, n is the refractive index at a wavelength of 780 nm.
【0022】[0022]
【表1】 面番号 ry rz d n 1 ∞ 3.00 1.76622 2 6.130 30.00 3 ∞ 3.00 1.48617 4 -17.201 ∞ 0.00 5 -18.075 ∞ 3.00 1.51072 6 ∞ -35.735[Table 1] Surface number ry rz d n 1 ∞ 3.00 1.76622 2 6.130 30.00 3 ∞ 3.00 1.48617 4 -17.201 ∞ 0.00 5 -18.075 ∞ 3.00 1.51072 6 ∞ -35.735
【0023】コリメートレンズ10の第2面r2は、回転
対称な非球面である。この非球面は、光軸からの高さが
Yとなる非球面上の座標点の非球面頂点の接平面からの
距離をX、非球面頂点の曲率(1/r)をC、円錐係数をKとし
て、以下の数式3で表される。The second surface r2 of the collimator lens 10 is a rotationally symmetric aspherical surface. This aspheric surface has a height from the optical axis
The distance from the tangent plane of the aspherical vertex of the coordinate point on the aspherical surface to be Y, the curvature (1 / r) of the aspherical vertex of C, and the conic coefficient of K are expressed by the following mathematical formula 3.
【0024】[0024]
【数3】X= CY2/(1+√(1-0.36×C2Y2))[Formula 3] X = CY 2 /(1+√(1-0.36×C 2 Y 2 ))
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、比較的径の小さいコリメートレンズとこれを保持す
る鏡筒とに温度補償機能を持たせることにより、比較的
径の大きい走査レンズの枚数を増やすことなく、温度変
化による影響を低減することができ、装置の小型化、コ
ストダウンを図ることができる。As described above, according to the present invention, a collimating lens having a relatively small diameter and a lens barrel holding the collimating lens have a temperature compensating function, so that a scanning lens having a relatively large diameter can be used. The influence of temperature change can be reduced without increasing the number of sheets, and the size and cost of the device can be reduced.
【図1】 実施例の構成を示す光学系の展開図であり、
(a)は主走査方向、(b)は副走査方向を示している。FIG. 1 is a development view of an optical system showing the configuration of an embodiment,
(a) shows the main scanning direction and (b) shows the sub scanning direction.
10…コリメートレンズ 20…シリンドリカルレンズ 21…第1レンズ 22…第2レンズ 30…走査レンズ 10 ... Collimating lens 20 ... Cylindrical lens 21 ... First lens 22 ... Second lens 30 ... Scanning lens
Claims (2)
のパワーを有するコリメートレンズと、その平行光束を
副走査方向においてのみ一旦結像させるシリンドリカル
レンズと、このシリンドリカルレンズによる光束の結像
位置の近傍に設けられ、光束を偏向させる偏向器と、偏
向された光束を像面に結像させるプラスチック製のアナ
モフィックな走査レンズとを備える走査光学系におい
て、 前記コリメートレンズは、前記光源が一端に固定された
プラスチック製の鏡枠の他端に固定され、前記シリンド
リカルレンズは、主として主走査方向にのみ正のパワー
を有するアナモフィックなプラスチックレンズと、主走
査方向に負のパワーを有すると共に副走査方向に正のパ
ワーを有するアナモフィックなガラスレンズとから構成
され、主走査面内においては前記鏡枠の線膨張と前記シ
リンドリカルレンズ内のプラスチックレンズの焦点変動
とが打ち消し合い、副走査面内においては前記線膨張と
前記走査レンズの焦点変動とが打ち消し合うよう設定さ
れていることを特徴とする温度補償された走査光学系。1. A collimator lens having a positive power for converting a divergent light emitted from a light source into a parallel light flux, a cylindrical lens for temporarily focusing the parallel light flux only in the sub-scanning direction, and an image formation of the light flux by the cylindrical lens. In a scanning optical system provided with a deflector provided near the position for deflecting a light beam, and a plastic anamorphic scanning lens for forming an image of the deflected light beam on an image plane, the collimator lens is configured such that the light source has one end. The cylindrical lens, which is fixed to the other end of the plastic lens frame fixed to, is mainly composed of an anamorphic plastic lens having a positive power only in the main scanning direction and a negative power in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Anamorphic glass lens with positive power in the direction The linear expansion of the lens frame and the focus variation of the plastic lens in the cylindrical lens cancel each other inside, and the linear expansion and the focus variation of the scanning lens cancel each other within the sub-scanning plane. A temperature-compensated scanning optical system characterized by the above.
成されることを特徴とする請求項1に記載の温度補償さ
れた走査光学系。2. The temperature-compensated scanning optical system according to claim 1, wherein the scanning lens is composed of a single lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15179692A JP3100761B2 (en) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | Scanning optical system with temperature compensation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15179692A JP3100761B2 (en) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | Scanning optical system with temperature compensation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05341217A true JPH05341217A (en) | 1993-12-24 |
JP3100761B2 JP3100761B2 (en) | 2000-10-23 |
Family
ID=15526490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15179692A Expired - Fee Related JP3100761B2 (en) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | Scanning optical system with temperature compensation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3100761B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2731083A1 (en) * | 1995-02-23 | 1996-08-30 | Seiko Epson Corp | OPTICAL SCANNING DEVICE |
US6452709B1 (en) | 1996-01-11 | 2002-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-beam exposure unit |
US6683708B2 (en) | 1996-01-11 | 2004-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-beam exposure unit |
WO2007012531A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Distance measuring equipment, and method for mounting an electrooptical unit on a lead frame unit |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP15179692A patent/JP3100761B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6683708B2 (en) | 1996-01-11 | 2004-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-beam exposure unit |
WO2007012531A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Distance measuring equipment, and method for mounting an electrooptical unit on a lead frame unit |
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Publication number | Publication date |
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JP3100761B2 (en) | 2000-10-23 |
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