JPH08211285A

JPH08211285A - 走査レンズ

Info

Publication number: JPH08211285A
Application number: JP1597895A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwasaki; 聡志岩崎; Hiroshi Nakamura; 弘中村
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で高い光学性能を有する走査レンズを提供
する。【構成】副走査断面における偏向面１と被走査面３との
共役関係を保つことによって偏向面の面倒れを補正す
る。主走査断面形状が偏向面側に凹面を向けたメニスカ
スレンズ断面形状の第１レンズＧ１、主走査断面形状が
正レンズ断面形状の第２レンズＧ２、被走査面側の主走
査断面形状が被走査面側に凹面を向けた正レンズ断面形
状の第３レンズＧ３のレンズ３枚から成り、第１〜第３
レンズ中に主走査断面形状が非球面断面形状である面を
少なくとも２面有し、第３レンズＧ３に主走査断面と副
走査断面とで近軸曲率が異なる面を有し、ｎ₁，ｎ₂，ｎ
₃＜１．６(ｎ₁〜ｎ₃：第１〜第３レンズの使用波長にお
ける屈折率)を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査レンズに関するもの
である。特には、ポリゴンミラー等の偏向器を有するレ
ーザビームプリンタの走査光学系において、ｆθレンズ
として用いられる走査レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公昭６２−３３５６５号公報におい
て、走査レンズが提案されている。この走査レンズは、
偏向面側から順に負・正・正の第１〜第３レンズから成
るｆθレンズである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６２−３３５６
５号公報で提案されているｆθレンズの材質は、全てガ
ラスであるため、ｆθレンズはコストの高いものとなっ
ている。ガラスは材料自体が高価であり、しかもその加
工には研磨を要するからである。

【０００４】材質をプラスチックにすれば、ｆθレンズ
の低コスト化を図ることはできる。しかし、プラスチッ
クの屈折率ｎは低いため(ｎ＜１．６)、ガラスを用いた
場合と同じ焦点距離をプラスチックで得ようとすれば、
レンズの曲率半径を小さくし、コバを得るために芯厚を
大きくとらなければならない。このように屈折率，曲率
半径，芯厚を変化させれば、これに起因して一般に収差
は悪化してしまう。また、プラスチックレンズの成形条
件等からみれば、芯厚が大きいレンズ形状はプラスチッ
ク成形には適さない。従って、これがコストアップの原
因になるという問題もある。

【０００５】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、安価でありながら高い光学性能
を有する走査レンズを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明に係る走査レンズは、偏向面で偏向され
たビームを被走査面上に結像させることによって前記被
走査面に対するビームでの主走査を行い、かつ、副走査
断面における前記偏向面と前記被走査面との共役関係を
保つことによって前記偏向面の面倒れを補正する走査レ
ンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状
が偏向面側に凹面を向けたメニスカスレンズ断面形状で
ある第１レンズと、主走査断面形状が正レンズ断面形状
である第２レンズと、主走査断面形状が被走査面側に平
面又は凹面を向けた正レンズ断面形状である第３レンズ
と、のレンズ３枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中
に主走査断面形状が非球面断面形状である面を少なくと
も２面有し、少なくとも第３レンズに主走査断面と副走
査断面とで近軸曲率が異なる面を有し、更に以下の条件
式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする。ｎ₁＜１．６ ……(1) ｎ₂＜１．６ ……(2) ｎ₃＜１．６ ……(3) 但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率である。

【０００７】第１の発明に係る走査レンズでは、偏向面
の面倒れ補正のために副走査断面において偏向面と被走
査面とが共役関係に保たれるが、そのためには走査レン
ズの副走査方向のパワーを主走査方向のパワーに比べて
大きくする必要がある。副走査方向のパワーを主走査方
向のパワーよりも大きくするためには、一般に主走査方
向の曲率とは独立した、副走査方向に強い曲率が必要と
される。そして、この副走査方向に強い曲率を持つ面
は、最も被走査面側のレンズに設けられるのが一般的で
ある。これは、副走査方向の横倍率ができるだけ低くな
るようにするためである。副走査方向の横倍率を低くす
ると、環境変化によって焦点距離変動が生じても像面移
動を小さく抑えることができる。

【０００８】このような観点から、第１の発明に係る走
査レンズでは、少なくとも第３レンズに主走査断面と副
走査断面とで近軸曲率が異なる面を設けた構成としてい
る。つまり、第１の発明に係る走査レンズでは、少なく
とも第３レンズをトーリックレンズとすることによっ
て、偏向面の面倒れ補正を行う構成となっている。

【０００９】上記のように最も被走査面側のレンズに副
走査方向に強い曲率を持つ面を設ければ、最も被走査面
側のレンズを被走査面に近づけるほど副走査方向の横倍
率を低くすることができる。しかし、そうするとこの最
も被走査面側のレンズは主走査方向に長くなってしま
う。従って、本発明において最も被走査面側のレンズで
ある第３レンズの位置は、副走査方向の倍率と第３レン
ズの長さとのバランスによって決定されることになる。

【００１０】通常、最も被走査面側のレンズには正レン
ズが用いられる。これは、主走査断面において、偏向器
から射出された光束の画角θに像高ｙ’が比例するよう
な負の歪曲(いわゆるｆθ性)を実現するためである。一
方、本発明では第１〜第３レンズが上記条件式(1)〜(3)
を満足している。従って、第１〜第３レンズの材質とし
てプラスチックを採用することができ、これにより走査
レンズの低コスト化を図ることができる。

【００１１】しかし、先に述べたようにプラスチックは
屈折率が低いので、最も被走査面側のレンズの材質とし
てプラスチックを用いると、ガラスを用いた場合と同じ
焦点距離を得るためには、レンズの曲率半径を小さく
し、コバを得るために芯厚を大きくとる必要が生じる。
プラスチックレンズの成形条件等によれば、任意の高さ
での厚さが一様であるほど成形しやすいので、芯厚が大
きいレンズ形状はプラスチック成形には適さない。ま
た、屈折率，曲率半径，芯厚を上記のように変化させた
場合、一般に収差は悪化してしまう。従って、最も被走
査面側のレンズに与えることができる正のパワーでは、
ｆθ性を十分に実現することができない。

【００１２】そこで、第１の発明に係る走査レンズで
は、主走査断面において第２レンズに強い正のパワーを
与えることにより、全体として負の歪曲(ｆθ性)を実現
する。さらに、第２レンズより被走査面に近い第３レン
ズの主走査断面形状を被走査面側に平面又は凹面を向け
た正レンズ断面形状とすることによって、全画角にわた
ってｆθ性を実現する。そして、比較的ゆるいパワーを
持つ第１レンズの主走査断面形状を、コマ収差補正に有
利な偏向面側に凹面を向けたメニスカスレンズ断面形状
とすることによって、主走査方向の像面湾曲の補正にも
寄与しうるようにする。

【００１３】Ｆナンバーが充分大きければ、上記主走査
断面形状を有する第１〜第３レンズのレンズ構成によっ
てほどほどの収差が得られるが、Ｆナンバーが小さい
(即ち、明るい)場合には、全画角にわたってコマ収差を
バランスさせることが困難である。そこで、これを解決
することを主たる目的として、第１の発明に係る走査レ
ンズでは２面以上の非球面を導入している。つまり、第
１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面形状で
ある面を少なくとも２面設けることによって、全画角の
コマ収差をバランスさせ、かつ、ｆθ性や主走査方向の
像面湾曲を含め、収差を全体としてバランスさせること
を可能にしている。なお、コマ収差を補正しつつ加工条
件等をも考慮すると、第１レンズ，第２レンズに非球面
を導入するのが有利である。

【００１４】第１の発明に係る走査レンズは、主走査方
向の横倍率に関し、次の条件式(4)を満足し、更には次
の条件式(5)を満足するのが好ましい。０≦β_M＜１ ……(4) ０≦β_M＜０．４ ……(5) 但し、 β_M：主走査方向の横倍率である。

【００１５】主走査方向の横倍率β_Mについて、第１の
発明に係る走査レンズを更に詳しく説明する。通常、い
わゆるｆθレンズは、主走査断面において偏向器から射
出する光束の画角θと像高ｙ’との間に比例関係を成立
させること(即ちｆθ性を実現すること)により等速性を
もたせ、その比例定数を走査レンズの焦点距離ｆとした
構成となっている。つまり、偏向器に入射させる光束が
平行光であるとき、次の式(A)が成り立つ。ｙ’＝ｆθ ……(A)

【００１６】入射光束が平行光でなく収束光や発散光で
ある場合も、光束の画角θと像高ｙ’との間に比例関係
を持たせることはできる。つまり、像高ｙ’と画角θと
の比例定数をｋとすると、次の式(B)の関係が成立す
る。ｙ’＝ｋθ ……(B)

【００１７】入射光束が平行光の場合、この比例定数ｋ
は走査レンズの主走査断面での焦点距離ｆと一致し、入
射光束が収束光や発散光の場合、比例定数ｋとして焦点
距離ｆとは全く異なる値をとることができる。

【００１８】写真レンズ等の通常のレンズの場合、次の
式(C)が成り立つような画角θのtangentと像高ｙ’とが
比例関係にあるレンズが、いわゆる理想レンズである。
この理想レンズを基準に考えると、走査レンズは負の歪
曲をもたせる必要がある。ｙ’＝ｋtanθ ……(C)

【００１９】入射光束が平行光束でない場合をも含め
て、比例定数ｋと他の量との関係を図２４に基づいて説
明する。Ｌ：偏向面から被走査面(像面)までの軸上面間隔ＨＨ’：走査レンズの主点間隔Ｌ−ＨＨ’：偏向面から像面までの軸上面間隔Ｌから走
査レンズの主点間隔ＨＨ’を差し引いたものとすると、３つのパラメータＬ−ＨＨ’，ｋ及びβ_Mを
決めれば、走査レンズの近軸諸量は以下のように全て定
まる。ここで、画角θ＜０のとき像高ｙ’＞０となるよ
うに符号を定めると、ｋ＜０(右上がりの光線の角度を
正とする。)となる。入射瞳(偏向面)から物体面までの距離：Ｓ１＝−ｋ／β
_M 入射瞳位置：ｔ＝(Ｌ−ＨＨ’＋ｋ)／(β_M−１) 主走査断面での焦点距離：ｆ_M＝−{ｋ＋β_M(Ｌ−Ｈ
Ｈ’)}／(１−β_M)² 後側主点から像面までの距離：Ｓ’＝{β_M(Ｌ−ＨＨ’)
＋ｋ}／(β_M−１) 射出瞳から像面までの距離：ｇ’＝[ｋ{ｋ＋β_M(Ｌ−Ｈ
Ｈ’)}]／{(β_M−２)ｋ−(Ｌ−ＨＨ’)} 瞳倍率：β_P＝−ｇ’／ｋ＝−{ｋ＋β_M(Ｌ−ＨＨ’)}／
{(β_M−２)ｋ−(Ｌ−ＨＨ’)} 入射瞳径：２ｈ＝−ｋ／Ｆ_eff.(但し、Ｆ_eff.：像側の
有効Ｆナンバーである。)

【００２０】β_M＝０のときが、いわゆるｆθレンズの
場合であり、ｋ＝−ｆ_Mとなるのでｙ’＝−ｆ_Mθの関係
が成り立つ。β_M＞０のとき、入射瞳(偏向面)から物体
面までの距離Ｓ１はＳ１＞０であるから、走査レンズに
は収束光が入射することになる。このように、β_M＞０
のとき走査レンズに収束光を入射させることによって、
走査レンズの焦点距離ｆ_Mを長くすることができる。焦
点距離ｆ_Mが長いと、プラスチックのように屈折率が低
い材質であっても、各レンズの光軸(ＡＸ)方向の厚さを
小さくすることができるため、レンズの成形性を良くす
ることができる。

【００２１】しかし、主走査方向の横倍率β_Mがあまり
大きいと、走査レンズの物体側の工作誤差(例えば、偏
向面の回転中心位置ズレ等)の影響が像面(被走査面)に
表れてしまう(この影響は横倍率β_Mが大きいほど大きく
なる。)。従って、以上のような観点から、主走査方向
の横倍率β_Mについては、前記条件式(4)、更には条件式
(5)を満足するのが好ましいのである。

【００２２】前述したように少なくとも第３レンズはト
ーリックレンズであるが、第１レンズと第２レンズを軸
対称レンズとし、第３レンズをトーリックレンズとする
のが好ましい。これは、一般に、軸対称レンズの方がト
ーリックレンズよりも加工上作り易く、第３レンズを面
倒れ補正用のトーリックレンズとする方が、副走査方向
の横倍率β_Sを下げる意味で望ましいからである。

【００２３】上記のように第１，第２レンズを軸対称レ
ンズ、第３レンズをトーリックレンズとした場合には、
第１の発明に係る走査レンズは次の条件式(6)を満足す
るのが好ましい。１／４≦Σｄ／Ｌ＜１／２ ……(6) 但し、 Σｄ：偏向面から第３レンズの被走査面側面までの軸上
面間隔である。

【００２４】条件式(6)について、第１の発明に係る走
査レンズを更に詳しく説明する。前述したように偏向面
の面倒れを補正するために、副走査断面において偏向面
と被走査面(像面)との共役関係が保たれるが、副走査方
向の横倍率の絶対値｜β_S｜があまり大きすぎると、偏
向面の工作誤差が拡大したり、偏向点の走査レンズ光軸
(ＡＸ)方向への移動(いわゆる偏向点移動)の影響が像面
(被走査面)に出たりしてしまう。そこで、第１の発明に
係る走査レンズは、副走査方向の横倍率β_Sに関し、次
の条件式(7)を満足するのが望ましい。｜β_S｜＜３ ……(7)

【００２５】この条件式(7)において｜β_S｜を小さくし
ようとすると、一般に走査レンズを像面に近づけること
になるため、走査レンズが主走査方向に大型化してしま
う。従って、次の条件式(8)を満足するのが望ましい。 Σｄ／Ｌ≦１／２ ……(8)

【００２６】副走査方向のパワーを最終レンズ(即ち第
３レンズ)のみにもたせるとすれば、条件式(7)は次の条
件式(9)に書き換えられる。副走査方向のパワーは大き
いため、軸対称レンズである第１レンズと第２レンズの
パワーは、副走査断面においてはほぼ無視されるからで
ある。従って、条件式(8)及び(9)から成る条件式(6)を
満たせば、前述した偏向面の工作誤差の拡大，偏向点移
動の像面への影響及び走査レンズの主走査方向への大型
化を抑えることができる。１／４≦Σｄ／Ｌ ……(9)

【００２７】前述したように第１の発明に係る走査レン
ズは、第２レンズに正のパワーを分担させることで第３
レンズの成形性を良くしている。その効果を更に上げる
ために、第１の発明に係る走査レンズは次の条件式(10)
を満足するのが望ましい。ｆ_M2／ｆ_M3≦０．８ ……(10) 但し、ｆ_M2：第２レンズの主走査断面での焦点距離ｆ_M3：第３レンズの主走査断面での焦点距離である。

【００２８】上記条件式(10)の範囲を超えると、主走査
方向に比較的長いレンズである第３レンズのパワーが大
きくなりすぎて芯厚が大きくなり、成形時間が長くなる
等の不具合が生じ易くなる。

【００２９】次に、第２の発明に係る走査レンズを説明
する。この走査レンズは、偏向面で偏向されたビームを
被走査面上に結像させることによって前記被走査面に対
するビームでの主走査を行い、かつ、副走査断面におけ
る前記偏向面と前記被走査面との共役関係を保つことに
よって前記偏向面の面倒れを補正する、３枚以上のプラ
スチックレンズから成る走査レンズであって、最も偏向
面側のレンズは、主走査断面形状が偏向面側に凹面を向
けたメニスカスレンズ断面形状で、副走査断面での焦点
距離が正であり、最も被走査面側のレンズは、主走査断
面での焦点距離が正で、副走査断面での焦点距離が正で
あることを特徴とする。

【００３０】最も偏向面側のレンズの形状が主走査断面
において偏向面側に凹面を向けたメニスカスレンズ断面
形状であることは、主走査方向の像面湾曲とコマ収差を
良好に補正する上で望ましい。また、最も被走査面側の
レンズが主走査断面において正の焦点距離を有すること
は、走査レンズの等速性を実現する上で望ましい。この
構成において、最も偏向面側のレンズと最も被走査面側
のレンズとのいずれについても、副走査断面における焦
点距離が正であることは、副走査方向の像面湾曲を良好
に補正する上で望ましい。最も偏向面側のレンズの焦点
距離が負の場合、像面湾曲がアンダーとなり、最も被走
査面側のレンズの焦点距離が負の場合、副走査方向の横
倍率が高くなる。従って、レンズバック(最も被走査面
側のレンズの被走査面側面から被走査面までの軸上面間
隔)を所定の長さに設定するためには、副走査断面にお
いて、レンズバック変動を相殺する負の焦点距離のレン
ズを、最も偏向面側のレンズと最も被走査面側のレンズ
との間に配置することになる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に係る走査レンズの実施例を説
明する。表１〜表１２に、各実施例のコンストラクショ
ンデータ，非球面データを示す。但し、各実施例のコン
ストラクションデータ中、r0は(例えばポリゴンミラー
の)偏向面の曲率半径(=∞)、ri(i=1,2,…)は偏向面側か
ら数えて第i番目の面の曲率半径、riM(i=1,2,…)は偏向
面側から数えて第i番目の面の主走査断面での曲率半
径、riS(i=1,2,…)は偏向面側から数えて第i番目の面の
副走査断面での曲率半径、d0は偏向面から第１番目のレ
ンズ面までの軸上面間隔、di(i=1,2,…)は偏向面側から
数えて第i番目の面と第i+1番目の面と間の軸上面間隔、
Ni(i=1,2,3)は偏向面側から数えて第i番目のレンズの波
長780nmのビームに対する屈折率である。なお、N1〜N3
はそれぞれ条件式(1)〜(3)のｎ₁〜ｎ₃に対応する。

【００３２】また、条件式(4)〜(10)と対応するデー
タ，その他の諸元を併せて示す。なお、各符号に関し、
先に説明したもの以外の定義を以下に示す。ＬＢ：レンズバック θ_max：偏向されたビームと走査レンズ光軸とのなす画
角(偏向角)が最大のときの画角(最大偏向角) ｙ’_max：被走査面上で最大となる像高ｆ_M1：第１レンズの主走査断面での焦点距離

【００３３】各実施例の非球面データ中、曲率半径に*
印を付した面は非球面で構成された面であることを示
し、非球面の面形状を表わす次の数１の式で定義するも
のとする。

【００３４】

【数１】

【００３５】但し、数１の式中、 X :光軸方向の基準面からの変位量 Y :光軸と垂直な方向の高さ C :近軸曲率 ε:２次曲線パラメータ Ai:i次の非球面係数である。

【００３６】《実施例１》 (主・副走査方向共通) Ｌ=342.3 ＬＢ=217.8 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=338／36 Ｓ１=877.5 ｋ=265.89 θ_max=32゜ｙ’_max=148.5 ｆ_M1=5704.5 ｆ_M2=577.6 ｆ_M3=999.5 β_M=0.302 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.36 ｆ_M2／ｆ_M3=0.58

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】《実施例２》 (主・副走査方向共通) Ｌ=353.6 ＬＢ=228.6 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=336／36 Ｓ１=853.4 ｋ=265.89 θ_max=32゜ｙ’_max=148.5 ｆ_M1=-4227.1 ｆ_M2=541.7 f_M3=799.1 β_M=0.311 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.35 ｆ_M2／ｆ_M3=0.68

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】《実施例３》 (主・副走査方向共通) Ｌ=343.6 ＬＢ=219.6 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=338／36 Ｓ１=877.5 ｋ=265.89 θ_max=32゜ｙ’_max=148.5 ｆ_M1=-20172.0 ｆ_M2=559.5 f_M3=859.0 β_M=0.302 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.36 ｆ_M2／ｆ_M3=0.65

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】《実施例４》 (主・副走査方向共通) Ｌ=273.9 ＬＢ=182.9 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=188／25 Ｓ１=∞ ｋ=188.00 θ_max=32゜ｙ’_max=105 ｆ_M1=5209.0 ｆ_M2=318.0 f_M3=551.1 β_M=0.0 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.33 ｆ_M2／ｆ_M3=0.58

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】《実施例５》 (主・副走査方向共通) Ｌ=343 ＬＢ=148.6 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=338／36 Ｓ１=877.5 ｋ=265.89 θ_max=32゜ｙ’_max=148.5 ｆ_M1=-22680 ｆ_M2=560.5 f_M3=859.9 β_M=0.302 β_M1=1.08 β_M2=0.380 β_M3=0.734 (副走査方向) ｆ_S=76 ｆ_S1=53.1 ｆ_S2=-127.3 ｆ_S3=86.0 β_S=-3.08 β_S1=5.94 β_S2=0.316 β_S3=-1.64 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.36 ｆ_M2／ｆ_Ｍ３＝０．６５

【００４９】

【表９】

【００５０】

【表１０】

【００５１】《実施例６》（主・副走査方向共通) Ｌ=343 ＬＢ=220.0 (主走査方向) ｆ_M／Ｆ_eff.=338／36 Ｓ１=877.5 ｋ=265.89 θ_max=32゜ｙ’_max=148.5 ｆ_M1=-20172 ｆ_M2=559.5 ｆ_M3=860.6 β_M=0.302 β_M1=1.09 β_M2=0.375 β_M3=0.733 (副走査方向) ｆ_S=76 ｆ_S1=53.1 ｆ_S2=-127.3 ｆ_S3=86.0 β_S=-3.01 β_S1=7.74 β_S2=0.251 β_S3=-1.55 (条件式(6),(10)) Σｄ／Ｌ=0.36 ｆ_M2／ｆ_Ｍ３＝０．６５

【００５２】

【表１１】

【００５３】

【表１２】

【００５４】図１は、実施例１に対応する走査レンズの
レンズ構成及び光路を主走査方向について断面的に示し
ており、同図中、１は偏向面、２は走査レンズ、３は被
走査面（像面)である。図２，図６，図１０，図１４，
図１８は、実施例１〜実施例５に対応する走査レンズの
レンズ構成を主走査方向について断面的に示している。
また、図３，図７，図１１，図１５，図１９は、それぞ
れ実施例１〜実施例５に対応する横収差曲線を示してい
る。各実施例の横収差図に付したＫは、式：Ｓ１×sin
θ＝Ｋで表される画角(偏向角)θのビーム(実施例１に
ついてはその一部を図１の光路図に示す。)について、
そのビームの像面での横収差量を示している。例えば、
実施例１の横収差図である図３は、Ｋ＝465.029，356.9
31，241.885，122.131，0.0となる画角θのビームの横
収差量を示している。また、実施例４の横収差図(図１
５)については、tanθで表される画角θのビームについ
て横収差量を示している。なお、実施例６のレンズ構成
を示す主走査断面図及び横収差図は、実施例３のもの
(図１０，図１１)と同じであるため、省略する。

【００５５】図４，図８，図１２，図１６，図２０，図
２２は、それぞれ実施例１〜実施例６に対応する像面湾
曲(波長：780nm)を示しており、実線(ＤＴ)は主走査方
向の像面湾曲量、破線(ＤＳ)は副走査方向の像面湾曲量
を表わしている。図５，図９，図１３，図１７，図２
１，図２３は、それぞれ実施例１〜実施例６に対応する
歪曲収差(即ちｆθ性能，波長：780nm)を示している。

【００５６】実施例１〜６は、偏向面(r0)側から順に、
第１レンズＧ１と，第２レンズＧ２と，第３レンズＧ３
とのプラスチックレンズ３枚で構成されており、第１〜
第３レンズＧ１〜Ｇ３中に、主走査断面形状が非球面断
面形状である面を少なくとも２面有している。第１レン
ズＧ１は、主走査断面形状が偏向面側に凹面を向けたメ
ニスカスレンズ断面形状となっており、第２レンズＧ２
は、主走査断面形状が正レンズ断面形状となっており、
第３レンズＧ３は、主走査断面形状が被走査面側に平面
(実施例２)又は凹面(実施例１，３〜６)を向けた正レン
ズ断面形状となっている。

【００５７】実施例１〜４では、第１，第２レンズＧ
１，Ｇ２が軸対称レンズであり、第３レンズＧ３が主走
査断面と副走査断面とで近軸曲率が異なる面を有するト
ーリックレンズである。実施例５，６では、第１〜第３
レンズＧ１〜Ｇ３が主走査断面と副走査断面とで近軸曲
率が異なる面を有するトーリックレンズである。

【００５８】いずれの実施例も、例えば図１に示す実施
例１のように、偏向面１で偏向されたビームを被走査面
３上に結像させることによって、被走査面３に対するビ
ームでの主走査を行う。副走査断面における偏向面１と
被走査面３との共役関係は保たれているので、(ポリゴ
ンミラーの)偏向面１に微小な面倒れが発生しても、被
走査面３上での結像位置が副走査方向にシフトしないよ
うに偏向面１の面倒れは補正される。

【００５９】また、いずれの実施例も成形性に優れたプ
ラスチックレンズから成っているので安価である。しか
も、屈折率の低い材質(N1,N2,N3＜1.6)から成るプラス
チックレンズで構成されているにもかかわらず、各レン
ズが前述の特徴を有しているため、ｆθ性を実現しつつ
全画角にわたって像面湾曲やコマ収差が良好に補正され
ている。さらに、主走査断面形状が非球面断面形状であ
る面を少なくとも２面有しているため、Ｆナンバーが小
さくてもコマ収差がバランスしたものとなっている。こ
のように本実施例の走査レンズは高い光学性能を有する
ため、記録密度の高いレーザビームプリンタに適用する
のに好適である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように第１，第２の発明に
係る走査レンズによれば、安価でありながら高い光学性
能を有する走査レンズを実現することができる。つま
り、プラスチックのように安価で屈折率の低い材質から
成るレンズが用いられているにもかかわらず、ｆθ性を
実現しつつ全画角にわたって像面湾曲やコマ収差を良好
に補正することができる。さらに、主走査断面形状が非
球面断面形状である面が少なくとも２面導入されている
ため、Ｆナンバーが小さくてもコマ収差をバランスさせ
ることができる。また、構成レンズの形状がプラスチッ
ク成形に適しているため、その点でも低コスト化を図る
上で効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のレンズ構成及び光路を示す主走査断
面図。

【図２】実施例１のレンズ構成を示す主走査断面図。

【図３】実施例１の横収差を示す収差図。

【図４】実施例１の像面湾曲を示す収差図。

【図５】実施例１のｆθ性能を示す収差図。

【図６】実施例２のレンズ構成を示す主走査断面図。

【図７】実施例２の横収差を示す収差図。

【図８】実施例２の像面湾曲を示す収差図。

【図９】実施例２のｆθ性能を示す収差図。

【図１０】実施例３のレンズ構成を示す主走査断面図。

【図１１】実施例３の横収差を示す収差図。

【図１２】実施例３の像面湾曲を示す収差図。

【図１３】実施例３のｆθ性能を示す収差図。

【図１４】実施例４のレンズ構成を示す主走査断面図。

【図１５】実施例４の横収差を示す収差図。

【図１６】実施例４の像面湾曲を示す収差図。

【図１７】実施例４のｆθ性能を示す収差図。

【図１８】実施例５のレンズ構成を示す主走査断面図。

【図１９】実施例５の横収差を示す収差図。

【図２０】実施例５の像面湾曲を示す収差図。

【図２１】実施例５のｆθ性能を示す収差図。

【図２２】実施例６の像面湾曲を示す収差図。

【図２３】実施例６のｆθ性能を示す収差図。

【図２４】本発明の走査レンズにおける主走査方向の横
倍率の好ましい条件を説明するための図。

【符号の説明】

Ｇ１ …第１レンズＧ２ …第２レンズＧ３ …第３レンズ１ …偏向面２ …走査レンズ３ …被走査面(像面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 26/10 １０３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する走査レンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状が偏向面側に凹
面を向けたメニスカスレンズ断面形状である第１レンズ
と、主走査断面形状が正レンズ断面形状である第２レン
ズと、主走査断面形状が被走査面側に平面又は凹面を向
けた正レンズ断面形状である第３レンズと、のレンズ３
枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面
形状である面を少なくとも２面有し、少なくとも第３レンズに主走査断面と副走査断面とで近
軸曲率が異なる面を有し、更に以下の条件を満たすことを特徴とする走査レンズ；ｎ₁＜１．６ｎ₂＜１．６ｎ₃＜１．６但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率である。
【請求項２】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する走査レンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状が偏向面側に凹
面を向けたメニスカスレンズ断面形状である第１レンズ
と、主走査断面形状が正レンズ断面形状である第２レン
ズと、主走査断面形状が被走査面側に平面又は凹面を向
けた正レンズ断面形状である第３レンズと、のレンズ３
枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面
形状である面を少なくとも２面有し、少なくとも第３レンズに主走査断面と副走査断面とで近
軸曲率が異なる面を有し、更に以下の条件を満たすことを特徴とする走査レンズ；ｎ₁＜１．６ｎ₂＜１．６ｎ₃＜１．６０≦β_M＜０．４但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率 β_M：主走査方向の横倍率である。
【請求項３】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する走査レンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状が偏向面側に凹
面を向けたメニスカスレンズ断面形状であり、かつ、軸
対称レンズである第１レンズと、主走査断面形状が正レ
ンズ断面形状であり、かつ、軸対称レンズである第２レ
ンズと、主走査断面形状が被走査面側に平面又は凹面を
向けた正レンズ断面形状である第３レンズと、のレンズ
３枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面
形状である面を少なくとも２面有し、第３レンズに主走査断面と副走査断面とで近軸曲率が異
なる面を有し、更に以下の条件を満たすことを特徴とする走査レンズ；ｎ₁＜１．６ｎ₂＜１．６ｎ₃＜１．６但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率である。
【請求項４】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する走査レンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状が偏向面側に凹
面を向けたメニスカスレンズ断面形状であり、かつ、軸
対称レンズである第１レンズと、主走査断面形状が正レ
ンズ断面形状であり、かつ、軸対称レンズである第２レ
ンズと、主走査断面形状が被走査面側に平面又は凹面を
向けた正レンズ断面形状である第３レンズと、のレンズ
３枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面
形状である面を少なくとも２面有し、第３レンズに主走査断面と副走査断面とで近軸曲率が異
なる面を有し、更に以下の条件を満たすことを特徴とする走査レンズ；ｎ₁＜１．６ｎ₂＜１．６ｎ₃＜１．６１／４≦Σｄ／Ｌ＜１／２但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率 Σｄ：偏向面から第３レンズの被走査面側面までの軸上
面間隔Ｌ：偏向面から被走査面までの軸上面間隔である。
【請求項５】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する走査レンズであって、前記偏向面側から順に、主走査断面形状が偏向面側に凹
面を向けたメニスカスレンズ断面形状である第１レンズ
と、主走査断面形状が正レンズ断面形状である第２レン
ズと、主走査断面形状が被走査面側に平面又は凹面を向
けた正レンズ断面形状である第３レンズと、のレンズ３
枚で構成され、前記第１〜第３レンズ中に主走査断面形状が非球面断面
形状である面を少なくとも２面有し、少なくとも第３レンズに主走査断面と副走査断面とで近
軸曲率が異なる面を有し、更に以下の条件を満たすことを特徴とする走査レンズ；ｎ₁＜１．６ｎ₂＜１．６ｎ₃＜１．６ｆ_M2／ｆ_M3≦０．８但し、ｎ₁：第１レンズの使用波長における屈折率ｎ₂：第２レンズの使用波長における屈折率ｎ₃：第３レンズの使用波長における屈折率ｆ_M2：第２レンズの主走査断面での焦点距離ｆ_M3：第３レンズの主走査断面での焦点距離である。
【請求項６】偏向面で偏向されたビームを被走査面上に
結像させることによって前記被走査面に対するビームで
の主走査を行い、かつ、副走査断面における前記偏向面
と前記被走査面との共役関係を保つことによって前記偏
向面の面倒れを補正する、３枚以上のプラスチックレン
ズから成る走査レンズであって、最も偏向面側のレンズは、主走査断面形状が偏向面側に
凹面を向けたメニスカスレンズ断面形状で、副走査断面
での焦点距離が正であり、最も被走査面側のレンズは、主走査断面での焦点距離が
正で、副走査断面での焦点距離が正であることを特徴と
する走査レンズ。