JPH09304713A - 全反射型ミラーレンズ - Google Patents
全反射型ミラーレンズInfo
- Publication number
- JPH09304713A JPH09304713A JP11875096A JP11875096A JPH09304713A JP H09304713 A JPH09304713 A JP H09304713A JP 11875096 A JP11875096 A JP 11875096A JP 11875096 A JP11875096 A JP 11875096A JP H09304713 A JPH09304713 A JP H09304713A
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- Japan
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- lens
- incident
- total reflection
- mirror
- cylindrical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミ蒸着等による反射膜を用いることな
く、高い反射率の反射面を得ることができる全反射型ミ
ラーレンズを得る。 【解決手段】 球面またはシリンドリカル面からなる第
1面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズ
であって、第1面から入射した光光ビームが第2面で全
反射するように、レンズの構成と、光ビームの入射条件
を定めた。屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光軸
から測った入射点高さhが、0≦hn/t≦2.2の条
件を満たす。
く、高い反射率の反射面を得ることができる全反射型ミ
ラーレンズを得る。 【解決手段】 球面またはシリンドリカル面からなる第
1面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズ
であって、第1面から入射した光光ビームが第2面で全
反射するように、レンズの構成と、光ビームの入射条件
を定めた。屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光軸
から測った入射点高さhが、0≦hn/t≦2.2の条
件を満たす。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機、
プリンタ、ファクシミリ等の光ビーム書込光学系に適用
可能な全反射型ミラーレンズに関するもので、レーザー
ビームプロジェクタ、光ビームを用いる測定機等に応用
可能なものである。
プリンタ、ファクシミリ等の光ビーム書込光学系に適用
可能な全反射型ミラーレンズに関するもので、レーザー
ビームプロジェクタ、光ビームを用いる測定機等に応用
可能なものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル複写機、プリンタ、ファクシミ
リ等の光ビーム書込光学系は、一般に、回転多面鏡やホ
ログラムスキャナ等の光偏向器とfθレンズ等の結像素
子を用いて感光体上にレーザービームを走査させ、感光
体上に画像(潜像)を形成するようになっている。かか
る光ビーム書込光学系では、回転多面鏡の鏡面の倒れ、
ホログラムスキャナの位置ずれや偏心等、光偏向器のば
らつきによるいわゆる面倒れ誤差を補正するための補正
光学系を有している。
リ等の光ビーム書込光学系は、一般に、回転多面鏡やホ
ログラムスキャナ等の光偏向器とfθレンズ等の結像素
子を用いて感光体上にレーザービームを走査させ、感光
体上に画像(潜像)を形成するようになっている。かか
る光ビーム書込光学系では、回転多面鏡の鏡面の倒れ、
ホログラムスキャナの位置ずれや偏心等、光偏向器のば
らつきによるいわゆる面倒れ誤差を補正するための補正
光学系を有している。
【0003】図2はこのような光学系の従来例を示すも
ので、光偏向器として回転多面鏡を用いており、回転多
面鏡から光源側の構成は省略されている。周知のよう
に、光源としてガスレーザや半導体レーザが多く用いら
れ、ガスレーザの場合、光源から射出されたレーザ光は
AOM等の変調器によって変調され、ビームエキスパン
ダ等によって適当なビーム径にされる。また、半導体レ
ーザの場合は、変調発光されたレーザ光がカップリング
光学系や整形光学系によって適当なビーム径にされる。
これらの光ビームはアナモフィック光学系により回転多
面鏡1の鏡面にその回転軸にほぼ直交する方向の細長い
ビームとなって入射する。
ので、光偏向器として回転多面鏡を用いており、回転多
面鏡から光源側の構成は省略されている。周知のよう
に、光源としてガスレーザや半導体レーザが多く用いら
れ、ガスレーザの場合、光源から射出されたレーザ光は
AOM等の変調器によって変調され、ビームエキスパン
ダ等によって適当なビーム径にされる。また、半導体レ
ーザの場合は、変調発光されたレーザ光がカップリング
光学系や整形光学系によって適当なビーム径にされる。
これらの光ビームはアナモフィック光学系により回転多
面鏡1の鏡面にその回転軸にほぼ直交する方向の細長い
ビームとなって入射する。
【0004】回転多面鏡1に入射した光ビームは、回転
多面鏡1の回転によりその鏡面で偏向され、偏向された
光ビームはfθレンズ2によって感光体5の表面に結像
される。ただし、fθレンズ2と感光体5との間には、
光路を曲げて感光体5の上方からレーザビームを入射す
る平面ミラー3と、第2シリンドリカルレンズ4が配置
されている。この第2シリンドリカルレンズ4とfθレ
ンズ2に関して回転多面鏡1と感光体5とが幾何光学的
に共役の関係におかれている。これにより、回転多面鏡
1の鏡面の面倒れによって、図2(b)に点線で示すよ
うなレーザビームの振れが生じても、感光体5上のビー
ムスポット位置は一定となり、走査線のピッチムラの発
生が防止される。
多面鏡1の回転によりその鏡面で偏向され、偏向された
光ビームはfθレンズ2によって感光体5の表面に結像
される。ただし、fθレンズ2と感光体5との間には、
光路を曲げて感光体5の上方からレーザビームを入射す
る平面ミラー3と、第2シリンドリカルレンズ4が配置
されている。この第2シリンドリカルレンズ4とfθレ
ンズ2に関して回転多面鏡1と感光体5とが幾何光学的
に共役の関係におかれている。これにより、回転多面鏡
1の鏡面の面倒れによって、図2(b)に点線で示すよ
うなレーザビームの振れが生じても、感光体5上のビー
ムスポット位置は一定となり、走査線のピッチムラの発
生が防止される。
【0005】上記のような光学配置においては、第2シ
リンドリカルレンズ4上に埃や感光体5の潜像を顕像化
するトナー等が付着して透過率が低下すると共に、上記
埃等の不均一な堆積によって、形成された画像面に副走
査方向のすじが発生する。また、第2シリンドリカルレ
ンズ4の表面からの反射光と、感光体5の表面からの散
乱反射光が回転多面鏡1に戻り、再度反射されて感光体
5上に静止ゴーストと呼ばれるすじを発生する。
リンドリカルレンズ4上に埃や感光体5の潜像を顕像化
するトナー等が付着して透過率が低下すると共に、上記
埃等の不均一な堆積によって、形成された画像面に副走
査方向のすじが発生する。また、第2シリンドリカルレ
ンズ4の表面からの反射光と、感光体5の表面からの散
乱反射光が回転多面鏡1に戻り、再度反射されて感光体
5上に静止ゴーストと呼ばれるすじを発生する。
【0006】本発明者は、このような問題が発生しない
ように、シリンドリカルミラーレンズを用いることを提
案した。特開昭58−190919号公報記載のものが
それで、これを図3、図4に示す。図3、図4におい
て、平凸シリンドリカルレンズ6の平面にはアルミ蒸着
等が施されて反射面6aとなっており、この平凸シリン
ドリカルレンズ6にはその光軸に対し斜めからビームを
入射させ、上記反射面6aによる光路の屈曲と副走査方
向でのビームの収束とを同時に行うことができるように
なっている。
ように、シリンドリカルミラーレンズを用いることを提
案した。特開昭58−190919号公報記載のものが
それで、これを図3、図4に示す。図3、図4におい
て、平凸シリンドリカルレンズ6の平面にはアルミ蒸着
等が施されて反射面6aとなっており、この平凸シリン
ドリカルレンズ6にはその光軸に対し斜めからビームを
入射させ、上記反射面6aによる光路の屈曲と副走査方
向でのビームの収束とを同時に行うことができるように
なっている。
【0007】上記公報記載の発明によれば、平凸シリン
ドリカルレンズ6は入射光軸に対して副走査方向に傾け
て配置されるため、その入射側表面の反射光は図3に点
線で示すように回転多面鏡1には戻らなくなり、静止ゴ
ーストやフレアは発生しなくなる。また、平凸シリンド
リカルレンズ6の入出射面は斜め下向きとなるため、埃
やトナー等が堆積することはない。さらに、平凸シリン
ドリカルレンズ6にビームが斜めに入射することによっ
て、焦点距離の長いシリンドリカルレンズを用いること
が可能となる。
ドリカルレンズ6は入射光軸に対して副走査方向に傾け
て配置されるため、その入射側表面の反射光は図3に点
線で示すように回転多面鏡1には戻らなくなり、静止ゴ
ーストやフレアは発生しなくなる。また、平凸シリンド
リカルレンズ6の入出射面は斜め下向きとなるため、埃
やトナー等が堆積することはない。さらに、平凸シリン
ドリカルレンズ6にビームが斜めに入射することによっ
て、焦点距離の長いシリンドリカルレンズを用いること
が可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記公報記載の発明に
よれば、上記のような大きな効果を奏する。前記公報記
載の発明において、いま仮に平凸シリンドリカルレンズ
の平面にアルミ蒸着等を施すことなく光ビームを全反射
させることができれば、安価なミラーレンズを提供でき
るはずである。しかし、前記公報では、レンズ光軸を入
射レーザービームに対して傾けて配置したときの実効焦
点距離の範囲が開示されているものの、全反射には言及
しておらず、各図面を参照しても全反射する光学配置は
示されていない。
よれば、上記のような大きな効果を奏する。前記公報記
載の発明において、いま仮に平凸シリンドリカルレンズ
の平面にアルミ蒸着等を施すことなく光ビームを全反射
させることができれば、安価なミラーレンズを提供でき
るはずである。しかし、前記公報では、レンズ光軸を入
射レーザービームに対して傾けて配置したときの実効焦
点距離の範囲が開示されているものの、全反射には言及
しておらず、各図面を参照しても全反射する光学配置は
示されていない。
【0009】本発明はかかる従来技術をさらに改良した
もので、アルミ蒸着等による反射膜を用いることなく、
高い反射率の反射面を得ることができる全反射型ミラー
レンズを提供することを目的とする。
もので、アルミ蒸着等による反射膜を用いることなく、
高い反射率の反射面を得ることができる全反射型ミラー
レンズを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の発明は、球面またはシリンドリカ
ル面からなる第1面と、平面からなる第2面とで構成さ
れる平凸レンズであって、第1面から入射した光ビーム
が第2面で全反射するように、レンズの構成と、光ビー
ムの入射条件を定めたことを特徴とする。
めに、請求項1記載の発明は、球面またはシリンドリカ
ル面からなる第1面と、平面からなる第2面とで構成さ
れる平凸レンズであって、第1面から入射した光ビーム
が第2面で全反射するように、レンズの構成と、光ビー
ムの入射条件を定めたことを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、球面またはシリンドリカル面からなる第1
面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズで
あって、その屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光
軸から測った入射点高さhが、 0≦hn/t≦2.2 の条件を満たすことを特徴とする。
明において、球面またはシリンドリカル面からなる第1
面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズで
あって、その屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光
軸から測った入射点高さhが、 0≦hn/t≦2.2 の条件を満たすことを特徴とする。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の全
反射型ミラーレンズを、ビーム書込光学系のシリンドリ
カルレンズとして用いたものである。
反射型ミラーレンズを、ビーム書込光学系のシリンドリ
カルレンズとして用いたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる全反射型ミラーレンズの実施の形態について説
明する。図1において、符号10は平凸のミラーレンズ
を示しており、図3、図4で説明した第2シリンドリカ
ルレンズ4に代えて用いることができるものである。こ
の図1に示すミラーレンズ10が図3、図4における第
2シリンドリカルレンズ4と異なる点は、シリンドリカ
ルレンズの第2面である平面に反射膜を形成することな
く、所定の条件を満足することによって全反射するよう
に設定されていることである。以下、全反射するための
条件について説明する。
にかかる全反射型ミラーレンズの実施の形態について説
明する。図1において、符号10は平凸のミラーレンズ
を示しており、図3、図4で説明した第2シリンドリカ
ルレンズ4に代えて用いることができるものである。こ
の図1に示すミラーレンズ10が図3、図4における第
2シリンドリカルレンズ4と異なる点は、シリンドリカ
ルレンズの第2面である平面に反射膜を形成することな
く、所定の条件を満足することによって全反射するよう
に設定されていることである。以下、全反射するための
条件について説明する。
【0014】図1において、ミラーレンズ10の屈折率
をn、第1面であるシリンドリカル面への入射ビーム1
1の入射角をi、上記第1面での屈折角をi’、上記第
1面の曲率半径をr、上記第1面への光軸からの入射高
さをh、入射位置に対応する曲率中心角度をα、光軸に
対する入射角度をβ、ミラーレンズ10の中心肉厚をt
としたとき、第2面における臨界角の条件は nsin(α+i’)=1 ∴α+i’=sin-1(1/n) 図1より全反射するためのβの条件は β≧α+i α=sin-1(h/r) i=sin-1(nsini’) であるから β≧sin-1(h/r)+ sin-1〔nsin{sin-1(1/n)−sin-1(h/r)}〕…(1 )
をn、第1面であるシリンドリカル面への入射ビーム1
1の入射角をi、上記第1面での屈折角をi’、上記第
1面の曲率半径をr、上記第1面への光軸からの入射高
さをh、入射位置に対応する曲率中心角度をα、光軸に
対する入射角度をβ、ミラーレンズ10の中心肉厚をt
としたとき、第2面における臨界角の条件は nsin(α+i’)=1 ∴α+i’=sin-1(1/n) 図1より全反射するためのβの条件は β≧α+i α=sin-1(h/r) i=sin-1(nsini’) であるから β≧sin-1(h/r)+ sin-1〔nsin{sin-1(1/n)−sin-1(h/r)}〕…(1 )
【0015】h=0のとき、β≧90゜となるが、これ
は光軸上にある第1面の頂点に、光軸に対して90゜以
上の入射角で光束を入射させたときに第2面で全反射が
起こり、第1面の座標上マイナスの光軸高さ位置から光
りビームが射出されることを示している。つまり、入射
ビーム11が図のように斜め上方から来る場合、h<0
では全反射の条件が満たされず、全反射条件になる光束
は第1面から入ることができないことになる。
は光軸上にある第1面の頂点に、光軸に対して90゜以
上の入射角で光束を入射させたときに第2面で全反射が
起こり、第1面の座標上マイナスの光軸高さ位置から光
りビームが射出されることを示している。つまり、入射
ビーム11が図のように斜め上方から来る場合、h<0
では全反射の条件が満たされず、全反射条件になる光束
は第1面から入ることができないことになる。
【0016】hがプラスに大きくなると、第1面からの
射出位置は徐々に0に近づくが、射出位置が0以後プラ
スになると、第2面で全反射した光束が第1面でも全反
射し、多重反射した後でないとミラーレンズ10の外に
出て来ないことになる。この条件を定める式が以下の
(2)式である。 h≦{2t−r(1−cosα)}tan(α+i’)……(2) ここに、α、i’は上に示したように α=sin-1(h/r) α+i’=sin-1(1/n) (2)式を数値計算し、全反射光が正規の位置から射出
するためのhの限界を求めると表1のようになる。
射出位置は徐々に0に近づくが、射出位置が0以後プラ
スになると、第2面で全反射した光束が第1面でも全反
射し、多重反射した後でないとミラーレンズ10の外に
出て来ないことになる。この条件を定める式が以下の
(2)式である。 h≦{2t−r(1−cosα)}tan(α+i’)……(2) ここに、α、i’は上に示したように α=sin-1(h/r) α+i’=sin-1(1/n) (2)式を数値計算し、全反射光が正規の位置から射出
するためのhの限界を求めると表1のようになる。
【0017】表1
【0018】表1の数値にそれぞれの屈折率nを掛け、
中心肉厚tで割ると表2に示す値が得られる。
中心肉厚tで割ると表2に示す値が得られる。
【0019】表2
【0020】この表2の値は限界値であるから、表2に
示す値よりも小さな値、すなわち、表2中の最小値を約
2.2としてこれよりも小さな値でかつ0よりも大きい
値、従って、 0≦hn/t≦2.2 にすれば、各条件で(2)式が満たされる。以下、本発
明の実施例を示す。
示す値よりも小さな値、すなわち、表2中の最小値を約
2.2としてこれよりも小さな値でかつ0よりも大きい
値、従って、 0≦hn/t≦2.2 にすれば、各条件で(2)式が満たされる。以下、本発
明の実施例を示す。
【0021】
【実施例】表3は本発明にかかる全反射型ミラーレンズ
の実施例を示すもので、実施例1から実施例9までの値
が示されている。ただし、各光軸高さhに対する入射角
βの値は、以下に示すそれぞれの実施例の表のとおりで
ある。
の実施例を示すもので、実施例1から実施例9までの値
が示されている。ただし、各光軸高さhに対する入射角
βの値は、以下に示すそれぞれの実施例の表のとおりで
ある。
【0022】表3
【0023】実施例1
【0024】実施例2
【0025】実施例3
【0026】実施例4
【0027】実施例5
【0028】実施例6
【0029】実施例7
【0030】実施例8
【0031】実施例9
【0032】以上説明した各実施例は、光ビーム書込光
学系に適用されるシリンドリカルレンズになっていた
が、本発明にかかる全反射型ミラーレンズは、シリンド
リカルレンズに限られるものではなく、第1面が球面を
なすレンズであってもよいし、その用途も、光ビーム書
込光学系に限らず、あらゆる光学系に適用可能なもので
ある。なお、ミラーレンズとしての一般的メリットは、
ミラーとしての機能とレンズとしての機能の2つの機能
を1つの素子で達成できることである。
学系に適用されるシリンドリカルレンズになっていた
が、本発明にかかる全反射型ミラーレンズは、シリンド
リカルレンズに限られるものではなく、第1面が球面を
なすレンズであってもよいし、その用途も、光ビーム書
込光学系に限らず、あらゆる光学系に適用可能なもので
ある。なお、ミラーレンズとしての一般的メリットは、
ミラーとしての機能とレンズとしての機能の2つの機能
を1つの素子で達成できることである。
【0033】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、平凸レン
ズの球面またはシリンドリカル面からなる第1面から入
射した光束が第2面で全反射するようにしたため、従来
のミラーレンズのようにアルミ蒸着等の反射膜を形成す
る必要がなく、大幅なコストダウンを図ることができ
る。特に、プラスチックレンズの場合、反射膜蒸着コス
トの方が材料コストと成形コストの合計よりも高くなる
場合もあるが、本発明によれば、反射膜形成工程が不要
になるため、大幅なコストダウンを図ることができる。
ズの球面またはシリンドリカル面からなる第1面から入
射した光束が第2面で全反射するようにしたため、従来
のミラーレンズのようにアルミ蒸着等の反射膜を形成す
る必要がなく、大幅なコストダウンを図ることができ
る。特に、プラスチックレンズの場合、反射膜蒸着コス
トの方が材料コストと成形コストの合計よりも高くなる
場合もあるが、本発明によれば、反射膜形成工程が不要
になるため、大幅なコストダウンを図ることができる。
【0034】請求項2記載の発明によれば、平凸レンズ
の屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光軸から測っ
た入射点高さhが、 0≦hn/t≦2.2 の条件を満たすようにしたことにより、第2面で全反射
するようにしたため、請求項1記載の発明と同様の作用
効果を奏する。
の屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、光軸から測っ
た入射点高さhが、 0≦hn/t≦2.2 の条件を満たすようにしたことにより、第2面で全反射
するようにしたため、請求項1記載の発明と同様の作用
効果を奏する。
【0035】請求項3記載の発明によれば、上記のよう
な全反射型ミラーレンズを光ビーム書込光学系のシリン
ドリカルレンズとして用いたため、ビーム書込光学系を
安価に得ることができると共に、コンパクト化すること
ができる。
な全反射型ミラーレンズを光ビーム書込光学系のシリン
ドリカルレンズとして用いたため、ビーム書込光学系を
安価に得ることができると共に、コンパクト化すること
ができる。
【図1】本発明にかかる全反射型ミラーレンズの実施の
態様を示す側面図である。
態様を示す側面図である。
【図2】本発明にかかる全反射型ミラーレンズを適用可
能な従来一般の光ビーム書込光学系の例を示す(a)は
斜視図、(b)は側面図である。
能な従来一般の光ビーム書込光学系の例を示す(a)は
斜視図、(b)は側面図である。
【図3】上記光ビーム書込光学系に従来のミラーレンズ
を適用した例を示す側面図である。
を適用した例を示す側面図である。
【図4】同上ミラーレンズの入射光路と出射光路の例を
示す側面図である。
示す側面図である。
10 ミラーレンズ 11 入射光束
Claims (3)
- 【請求項1】 球面またはシリンドリカル面からなる第
1面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズ
であって、第1面から入射した光ビームが第2面で全反
射するように、レンズの構成と、光ビームの入射条件を
定めたことを特徴とする光ビーム光学系用の全反射型ミ
ラーレンズ。 - 【請求項2】 球面またはシリンドリカル面からなる第
1面と、平面からなる第2面とで構成される平凸レンズ
であって、その屈折率をn、中心肉厚をtとしたとき、
光軸から測った入射点高さhが、 0≦hn/t≦2.2 の条件を満たすことを特徴とする全反射型ミラーレン
ズ。 - 【請求項3】 ビーム書込光学系のシリンドリカルレン
ズとして用いた請求項2記載の全反射型ミラーレンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11875096A JPH09304713A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 全反射型ミラーレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11875096A JPH09304713A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 全反射型ミラーレンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09304713A true JPH09304713A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14744136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11875096A Pending JPH09304713A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 全反射型ミラーレンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09304713A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002111046A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Oi Electric Co Ltd | 非接触カプラシステム |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP11875096A patent/JPH09304713A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002111046A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Oi Electric Co Ltd | 非接触カプラシステム |
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