JPH055852A - 光走査装置およびｆθレンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】明るいｆθレンズ系とする。 【構成】２群・２枚構成であり、副走査対応方向に関す
る結像の横倍率βが、 −８．９１＜β＜−１．４ （Ｉ） の範囲にあり、回転多面鏡３の側から数えて、各レンズ
面を第１ないし第４面とするとき、第１面は凹球面、第
２面は主走査対応方向にのみ正の屈折力を持つ凸シリン
ダー面、第３面は副走査対応方向にのみ負の屈折力を持
つ凹シリンダー面、第４面は副走査対応方向に、より強
い正の屈折力を持つ凸トーリック面であり、副走査対応
方向に関する合成焦点距離をｆ_S、第３，第４面の副走
査対応方向における曲率半径を、それぞれｒ_Y3，ｒ_Y4と
するとき、これらが、 ０．７７≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜≦２．７４
（ＩＩ） ２．６８≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜≦７．０１ （Ｉ
ＩＩ） なる条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光走査装置及びｆθ
レンズ系に関する。

【０００２】

【従来の技術】光源装置からの平行な光束を主走査対応
方向に長い線像として結像させ、上記線像の結像位置の
近傍に偏向反射面を有する回転多面鏡により上記光束を
等角速度的に偏向させ、この偏向光束を結像レンズ系に
より被走査面上にスポット状に結像させて被走査面を略
等速的に光走査する光走査装置は、従来から良く知られ
ている。

【０００３】ここで、この明細書中において用いる用語
について説明すると、光源装置から被走査面にいたる光
路を直線的に展開した状態を考え、この仮想的な光路上
で主走査方向と平行に対応する方向を主走査対応方向と
よび、副走査方向と平行に対応する方向を副走査対応方
向と呼ぶ。さらに、ｆθレンズ系の光軸を含み、主走査
対応方向に平行な平面を偏向面、上記光軸を含み偏向面
に直交する面を偏向直交面と呼ぶ。偏向面は、回転多面
鏡により理想的に偏向された偏向光束の主光線により掃
引される面である。

【０００４】上記のような、光走査装置に用いられる結
像レンズ系は光走査の等速性のため主走査対応方向に関
してｆθ機能を持ち、回転多面鏡の所謂「面倒れ」の補
正を行うために、副走査対応方向に関しては、回転多面
鏡の偏向反射面と被走査面位置を幾何光学的に略共役な
関係とする機能を有する。

【０００５】このような、アナモフィックなｆθレンズ
系で、この発明のものと同じく２枚構成で、レンズ面構
成も近いものとして特開昭６３−５３５１１号公報開示
のものが知られている。

【０００６】一方、近来、光走査はますます高品質化・
高速化が要請されており、このような高品質化・高速化
の観点からすると上記公報開示のものは、像面湾曲量・
明るさの点で必ずしも十分でない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のご
とき事情に鑑みてなされたものであって、像面湾曲が小
さく、明るい２枚構成のアナモフィックなｆθレンズ系
および、このｆθレンズ系を用いる光走査装置の提供を
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のｆθレンズ系
は、「光源装置からの平行な光束（勿論、実質的な平行
光束を意味する）を主走査対応方向に長い線像として結
像させ、上記線像の結像位置の近傍に偏向反射面を有す
る回転多面鏡により上記光束を等角速度的に偏向させ、
この偏向光束を結像レンズ系により被走査面上にスポッ
ト状に結像させて被走査面を略等速的に光走査する光走
査装置」において、回転多面鏡により偏向された光束を
被走査面上に結像させる結像レンズ系である。

【０００９】請求項１のｆθレンズ系は、以下の如き特
徴を有する。即ち、「副走査対応方向に関して偏向反射
面位置と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする
機能」を持つとともに、「主走査対応方向に関してｆθ
機能」を有し、回転多面鏡の側から被走査面側へ向かっ
て第１，第２の順に配備される第１および第２のレンズ
により構成される２群・２枚構成であり、副走査対応方
向に関する結像の横倍率βは、 −８．９１＜β＜−１．４ （Ｉ） の範囲にある。

【００１０】図１（ａ）は、この発明のｆθレンズ系の
形状を示している。図の左方は回転多面鏡側、右方は被
走査面側である。符号４は第１のレンズ、符号５は第２
のレンズを示す。（主）と印した図は、ｆθレンズ系の
偏向面内におけるレンズ面形状を示し、（副）と印した
図は、偏向直交面内におけるレンズ面形状を示してい
る。上記回転多面鏡の側から数えて、各レンズ面を第１
ないし第４面とするとき、第１面は凹球面、第２面は主
走査対応方向にのみ正の屈折力を持つ凸シリンダー面、
第３面は副走査対応方向にのみ負の屈折力を持つ凹シリ
ンダー面、第４面は副走査対応方向に、より強い正の屈
折力を持つ凸トーリック面である。

【００１１】副走査対応方向に関する合成焦点距離をｆ
_S、第３，第４面の副走査対応方向における曲率半径
を、それぞれｒ_Y3，ｒ_Y4とするとき、これらは、 ０．７７≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜≦２．７４ （ＩＩ） ２．６８≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜≦７．０１ （ＩＩＩ） なる条件を満足する。

【００１２】請求項２のｆθレンズ系は、上記請求項１
のｆθレンズ系の構成に加えて、さらに以下の特徴を有
する。即ち、第２，第４面の、主走査対応方向における
曲率半径を、それぞれｒ_X2，ｒ_X4とするとき、これらが １．３＜｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＜３．４ （ＩＶ） なる条件を満足するのである。

【００１３】請求項３の光走査装置は図１（ｂ）に示す
ように、実質的な平行光束を放射する光源装置１と、こ
の光源装置１からの光束を主走査対応方向に長い線像Ｌ
Ｉとして結像させる線像結像光学系２と、線像ＬＩの結
像位置の近傍に偏向反射面３ａを有して上記光束を等角
速度的に偏向させる回転多面鏡３と、偏向光束を被走査
面上にスポット状に結像させる結像レンズ系とを有し、
この結像レンズ系が、請求項１または２のｆθレンズ系
であることを特徴とする。

【００１４】

【作用】図１（ｂ）に示すように、光源装置１（この例
では半導体レーザーとコリメートレンズとを組み合わせ
て構成されている）からは実質的な平行光束が放射され
る。この平行光束は線像結像光学系２（図の例では単一
のシリンダーレンズ）により回転多面鏡３の偏向反射面
３ａの近傍に線像ＬＩとして結像される。偏向反射面３
ａによる反射光束は、回転多面鏡３が回転軸３Ａの回り
に等速回転すると、等角速度的に偏向される。偏向光束
は第１及び第２のレンズ４，５により構成されるｆθレ
ンズ系により被走査面６上にスポット状に結像し、被走
査面６を光走査する。ｆθレンズ系は、主走査対応方向
にｆθ機能を持つから、光走査は略等速的に行われる。
また偏向反射面３ａの位置と被走査面６の位置とが、副
走査対応方向において幾何光学的に略共役の関係に置か
れるので、回転多面鏡の面倒れの影響が補正される。

【００１５】高密度の光走査が良好に行われるために
は、被走査面上に形成されるスポットの系が像高により
大きく変動しないことが重要であり、主・副走査対応方
向の像面湾曲が良好に補正されていなければならない。
また周知の如く、偏向反射面３ａと線像ＬＩの位置関係
は、回転多面鏡３の回転に伴い２次元てきに変化するの
で、像面湾曲の補正は有効偏向角全域に渡って行わねば
ならない。

【００１６】上記条件（Ｉ）は、この発明のような、第
１ないし第４面形状でｆθレンズ系を構成し、主走査対
応方向の像面湾曲を良好に補正した場合に、副走査対応
方向における像面湾曲を良好に補正するための条件であ
る。この条件（Ｉ）の範囲外では、副走査対応方向の像
面湾曲の良好な補正ができない。

【００１７】条件（ＩＩ）（ＩＩＩ）は、条件（Ｉ）の
もとに、副走査対応方向の像面湾曲を良好に補正するた
めの条件である。即ち、上記像面湾曲は、これら条件
（ＩＩ）（ＩＩＩ）の上限を超えるとオーバー側に大き
く劣化し、下限を超えるとアンダー側に大きく劣化す
る。

【００１８】また条件（ＩＶ）はｆθ特性とリニアリテ
ィを補正する条件であり、条件（ＩＶ）の上限を超える
と、これらはオーバー側に劣化し、下限を超えるとアン
ダー側に劣化する。周知の如く、ｆθ特性は、入射光束
の偏向角θに対する理想像高をＨ_i（θ）、実際の像高
をＨ_r（θ）とするとき、 ｆθ特性＝｛［Ｈ_r（θ）／Ｈ_i（θ）］−１｝×１００（％） で定義され、リニアリティは、 リニアリティ＝｛［ｄＨ_r（θ）／ｄＨ_i（θ）］−１｝×１００（％） で定義される。

【００１９】

【実施例】以下、この発明のｆθレンズ系に関する具体
的な実施例を６例挙げる。図１（ａ）に示すように、回
転多面鏡側から数えて、第ｉ番目のレンズ面（第ｉ面）
の曲率半径を、主走査対応方向に就いて：ｒ_Xi、副走査
対応方向に就いて：ｒ_Yi（ｉ＝１〜４）、回転多面鏡の
偏向反射面を第０面とし、第ｉ面と第ｉ＋１面の間の光
軸上の面間隔をｄ_i（ｉ＝０〜３）とする。また、回転
多面鏡の側から数えて第ｊ番目のレンズの屈折率をｎ_j
（ｊ＝１，２）とする。さらに主走査対応方向における
合成焦点距離をｆ_Mで表し、この値を１００に規格化す
る。

【００２０】実施例１ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝２５．４７３，β＝−２．５２７，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．５９１，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝５．５３４， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝２．２８ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ ９．１０７ １ −２５．７２９ −２５．７２９ ４．７４３ １ １．５７２１０ ２ −２７．１９９ ∞ １７．８３４ ３ ∞ −４０．４４９ ７．５８９ ２ １．５７２１０ ４ −６２．０７６ −１１．６３ なお、αは、図１（ｂ）に示すように、回転多面鏡３へ
入射する光束の光軸と、ｆθレンズ系光軸のなす角であ
り、２θは偏向角である。これらは何れも「度」を単位
として表している。

【００２１】実施例２ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝２６．８８５，β＝−１．９２１，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．０２６，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝３．６８６， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝２．０２ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ ９．０７６ １ −４１．３６ −４１．３６ ４．６８９ １ １．７８５７１ ２ −３８．６０９ ∞ ２６．６９８ ３ ∞ −５０．３３４ ７．１８５ ２ １．６０９０９ ４ −７７．９０６ −１４．０１１ 実施例３ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝３０．７１２，β＝−１．９６３，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．４０１，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝４．６１７， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝１．３８ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ ２０．８３ １ −８９．２２２ −８９．２２２ ８．２４８ １ １．５７２１０ ２ −６０．６６８ ∞ １２．４６７ ３ ∞ −４３．０４１ ８．４３９ ２ １．５７２１０ ４ −８３．６２１ −１３．０５９ 実施例４ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝３０．８５９，β＝−１．９６７，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．３０４，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝４．４９５， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝１．３３ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ ２２．７７２ １ −７９．９９７ −７９．９９７ ７．５９１ １ １．７８５７１ ２ −６４．２７５ ∞ １２．１４５ ３ ∞ −４６．５３１ ７．２１１ ２ １．６０９０９ ４ −８５．３６７ −１３．５０４ 実施例５ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝３１．４２５，β＝−１．８８ ，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．２０５，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝３．４３６， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝３．３４ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ ２０．０９８ １ −３０．１２９ −３０．１２９ ７．３９５ １ １．５１１１８ ２ −３０．１８２ ∞ １７．１７８ ３ ∞ −４９．０３２ ５．６８８ ２ １．８２４８５ ４−１００．９１８ −１７．１９９ 実施例６ ｆ_M＝１００，ｆ_S＝２９．７１８，β＝−２．１８７，α＝７０，２θ＝６５， ｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜＝１．５０３，｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜＝４．８５９， ｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＝１．７７ ｉ ｒ_Xi ｒ_Yi ｄ_i ｊ ｎ_j ０ １９．７１４ １ −４６．０５３ −４６．０５３ ７．５８２ １ １．７８５７１ ２ −４５．５６２ ∞ １１．３７３ ３ ∞ −４３．２５６ ７．２０２ ２ １．６５９４９ ４ −８０．８２４ −１３．３７８ これら実施例１ないし６に関する収差図を図２ないし７
に順次示す。これら収差図から明らかなように、各実施
例とも、像面湾曲が有効偏向角に対して良好に補正され
ている。また、各実施例ともＦ／Ｎｏは３６．５であ
り、ｆθレンズ系としては極めて明るいものとなってい
る。

【００２２】なお、上に、図１（ｂ）を参照して、ｆθ
レンズ系光軸と偏向反射面への入射光束の光軸とのなす
角として角αを説明したが、偏向面内において、ｆθレ
ンズ系光軸に合致させてＹ軸を設定させ、上記各光軸の
交点を原点として、Ｙ軸に直交させてＸ軸を設定し、回
転多面鏡３の回転軸位置３Ａの座標をＸｃ，Ｙｃとする
と、線像ＬＩの位置と偏向反射面３ａとの位置ずれ量の
変動をなるべく少なくする為には周知のごとく、Ｒを回
転多面鏡３の外接円半径として ０＜Ｘｃ＜Ｒｃｏｓ（α／２） ０＜Ｙｐ＜Ｒｓｉｎ（α／２） なる条件をＸｃ，Ｙｃに課せばよく、入射光束の光軸が
有効主走査領域外に存在し、被走査面６からの戻り光が
ゴースト光として被走査面の主走査領域に再入射しない
ようにするには、回転多面鏡３の面数をＮ、偏向角をθ
として、上記αに対し、 θ＜α＜（４π／Ｎ）−θ なる条件を課すれば良い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
ｆθレンズ系および、このｆθレンズ系を用いた光走査
装置を提供できる。この発明のｆθレンズ系は像面湾曲
の良好な補正が可能であり、明るいので、これを用いた
光走査装置により、高密度・高速の光走査を良好に行う
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のｆθレンズ系の構成を説明する図
（ａ）と、この発明の光走査装置を示す図（ｂ）であ
る。

【図２】実施例１に関する収差図である。

【図３】実施例２に関する収差図である。

【図４】実施例３に関する収差図である。

【図５】実施例４に関する収差図である。

【図６】実施例５に関する収差図である。

【図７】実施例６に関する収差図である。

【符号の説明】

１ 光源装置 ２ 線像結像光学系 ３ 回転多面鏡 ４ ｆθレンズ系の第１のレンズ ５ ｆθレンズ系の第２のレンズ ６ 被走査面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】光源装置からの平行な光束を主走査対応方
   向に長い線像として結像させ、上記線像の結像位置の近
   傍に偏向反射面を有する回転多面鏡により上記光束を等
   角速度的に偏向させ、この偏向光束を結像レンズ系によ
   り被走査面上にスポット状に結像させて被走査面を略等
   速的に光走査する光走査装置において、回転多面鏡によ
   り偏向された光束を被走査面上に結像させる結像レンズ
   系であって、副走査対応方向に関して偏向反射面位置と
   被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持
   つとともに、主走査対応方向に関してｆθ機能を有し、
   回転多面鏡の側から被走査面側へ向かって第１，第２の
   順に配備される第１および第２のレンズにより構成され
   る２群・２枚構成であり、副走査対応方向に関する結像
   の横倍率βが、 −８．９１＜β＜−１．４ （Ｉ） の範囲にあり、上記回転多面鏡の側から数えて、各レン
   ズ面を第１ないし第４面とするとき、第１面は凹球面、
   第２面は主走査対応方向にのみ正の屈折力を持つ凸シリ
   ンダー面、第３面は副走査対応方向にのみ正の屈折力を
   持つ凹シリンダー面、第４面は副走査対応方向に、より
   強い正の屈折力を持つ凸トーリック面であり、副走査対
   応方向に関する合成焦点距離をｆ_S、第３，第４面の副
   走査対応方向における曲率半径を、それぞれｒ_Y3，ｒ_Y4
   とするとき、これらが、 ０．７７≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y3｜≦２．７４ （ＩＩ） ２．６８≦｜（ｆ_S・β）／ｒ_Y4｜≦７．０１ （ＩＩＩ） なる条件を満足することを特徴とする、ｆθレンズ系。 【請求項２】請求項１において、第２，第４面の、主走
   査対応方向における曲率半径を、それぞれｒ_X2，ｒ_X4と
   するとき、これらが １．３＜｜ｒ_X4／ｒ_X2｜＜３．４ （ＩＶ） なる条件を満足することを特徴とする、ｆθレンズ系。 【請求項３】実質的な平行光束を放射する光源装置と、
   この光源装置からの光束を主走査対応方向に長い線像と
   して結像させる線像結像光学系と、上記線像の結像位置
   の近傍に偏向反射面を有し、上記光束を等角速度的に偏
   向させる回転多面鏡と、偏向光束を被走査面上にスポッ
   ト状に結像させる結像レンズ系とを有し、この結像レン
   ズ系が、請求項１または２のｆθレンズ系であることを
   特徴とする光走査装置。