JPH116954A - Line image forming lens and optical scanner - Google Patents
Line image forming lens and optical scannerInfo
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- JPH116954A JPH116954A JP15870397A JP15870397A JPH116954A JP H116954 A JPH116954 A JP H116954A JP 15870397 A JP15870397 A JP 15870397A JP 15870397 A JP15870397 A JP 15870397A JP H116954 A JPH116954 A JP H116954A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は線像結像レンズお
よび光走査装置に関する。The present invention relates to a line image forming lens and an optical scanning device.
【0002】[0002]
【従来の技術】光源からの光束をカップリングレンズに
よりカップリングし、カップリングされた光束を副走査
対応方向(光源から被走査面に至る光路上で副走査方向
に対応する方向)に集束させて、光偏向器の偏向反射面
近傍に主走査対応方向(光源から被走査面に至る光路上
で主走査方向に対応する方向)に長い線像として結像さ
せ、上記光偏向器により偏向された光束を走査結像光学
系により被走査面上に光スポットとして集光し、被走査
面を光走査する光走査装置は光プリンタ等に関連して広
く知られている。上記のような光走査装置を用いて、高
記録密度・高記録画像品質を実現するには、被走査面上
に集光させる光スポットの小径化が不可欠であり、光ス
ポットを結像させる結像光学系の結像限界に近い、小径
の光スポットが必要とされるようになってきている。2. Description of the Related Art A light beam from a light source is coupled by a coupling lens, and the coupled light beam is focused in a direction corresponding to the sub-scanning (a direction corresponding to the sub-scanning direction on the optical path from the light source to the surface to be scanned). Then, an image is formed as a long line image in the main scanning direction (direction corresponding to the main scanning direction on the optical path from the light source to the surface to be scanned) near the deflection reflecting surface of the optical deflector, and is deflected by the optical deflector. An optical scanning device that condenses the luminous flux as a light spot on a surface to be scanned by a scanning image forming optical system and optically scans the surface to be scanned is widely known in relation to an optical printer or the like. In order to achieve high recording density and high recording image quality using the optical scanning device as described above, it is indispensable to reduce the diameter of the light spot condensed on the surface to be scanned. A small-diameter light spot close to the image forming limit of the image optical system is required.
【0003】光スポットを「光走査による書込み領域で
小径化」するためには、像面湾曲を良好に補正する必要
があることは勿論であるが、それのみでは足らず、結像
光学系の球面収差が十分に除去されていることが必要で
ある。In order to "reduce the diameter of a light spot in a writing area by optical scanning", it is of course necessary to satisfactorily correct the curvature of field, but this is not sufficient, and the spherical surface of the imaging optical system is not sufficient. It is necessary that aberrations are sufficiently removed.
【0004】結像光学系の球面収差を有効に除去した光
走査装置として、特開昭63−143523号公報記載
のものが知られている。この光走査装置では、偏向光束
を被走査面上に光スポットとして結像させる走査結像光
学系が負の球面収差を持つ点に着目し「光源からの光束
を光偏向器の偏向反射面近傍に、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内」に負のパワー
を持つ屈折面を含ませることにより、結像光学系全系の
球面収差の補正を行っている。この発明における球面収
差の補正は有効に行われているが、それでも、近来求め
られている小径の光スポットを実現するために十分であ
るとは言えない。[0004] As an optical scanning device in which the spherical aberration of the image forming optical system is effectively removed, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-143523 is known. In this optical scanning apparatus, focusing on the point that a scanning imaging optical system that forms a deflected light beam as a light spot on a surface to be scanned has a negative spherical aberration, the light beam from the light source is reflected in the vicinity of the deflective reflection surface of the light deflector. In addition, by including a refracting surface having negative power in the line image forming optical system that forms a long line image in the main scanning corresponding direction, the spherical aberration of the entire image forming optical system is corrected. I have. Although the correction of spherical aberration in the present invention is effectively performed, it cannot be said that it is still sufficient for realizing a small-diameter light spot that has recently been required.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、光走査装
置の結像光学系全系の副走査対応方向における球面収差
を極めて良好に補正することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to correct satisfactorily spherical aberration in the sub-scanning corresponding direction of the entire image forming optical system of an optical scanning device.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明の線像結像レン
ズは「光源からの光束をカップリングレンズによりカッ
プリングし、カップリングされた光束を副走査対応方向
に集束させて、光偏向器の偏向反射面近傍に主走査対応
方向に長い線像として結像させ、光偏向器により偏向さ
れた光束を、走査結像光学系により被走査面上に光スポ
ットとして集光し、被走査面を光走査する光走査装置に
おいて、カップリングされた光束を上記線像として結像
させるレンズ」であって、以下の如き特徴を有する。即
ち、線像結像レンズは「主走査対応方向に殆どパワーを
持たず、副走査対応方向に正のパワーを有するレンズ」
を1以上有し、副走査対応方向にパワーを有する面のう
ちの少なくとも一つは、「副走査断面内の形状が非円弧
形状」を有する。そして、この非円弧形状は「線像結像
レンズと走査結像光学系との、副走査対応方向における
合成の球面収差を補正する形状」に定められる。上記
「副走査断面」は、線像結像レンズの仮想的な断面であ
って、線像結像レンズの光軸と副走査対応方向とに平行
な平面を言う。従って、副走査断面は主走査対応方向に
直交する。「走査結像光学系」は、fθレンズ等のレン
ズ系で構成できることは勿論、結像機能を持つミラー光
学素子で構成することもでき、上記ミラー光学素子を含
んだ構成とすることもできる。SUMMARY OF THE INVENTION A linear image forming lens according to the present invention comprises a light deflector that couples a light beam from a light source by a coupling lens and focuses the coupled light beam in a sub-scanning corresponding direction. And a light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface to be scanned by the scanning image forming optical system, and the light is deflected by the optical deflector. Is a lens that forms an image of the coupled luminous flux as the above-mentioned line image in the optical scanning device that optically scans. That is, the line image forming lens is "a lens having almost no power in the main scanning corresponding direction and having positive power in the sub-scanning corresponding direction".
, And at least one of the surfaces having power in the sub-scanning corresponding direction has a “shape in the sub-scanning cross section is a non-arc shape”. The non-circular shape is defined as “a shape for correcting a combined spherical aberration of the line image forming lens and the scanning image forming optical system in the sub-scanning corresponding direction”. The “sub-scan section” is a virtual section of the line image forming lens, and refers to a plane parallel to the optical axis of the line image forming lens and the direction corresponding to the sub-scan. Therefore, the sub-scan section is orthogonal to the main scanning direction. The “scanning optical system” can be configured not only by a lens system such as an fθ lens, but also by a mirror optical element having an image forming function, or can be configured to include the mirror optical element.
【0007】線像結像レンズは、主走査対応方向に殆ど
パワーを持たず、副走査対応方向に正のパワーを有する
レンズを2以上組み合わせて構成することもできるが、
これを「単一のレンズで構成する」こともできる(請求
項2)。The line image forming lens can be constructed by combining two or more lenses having little power in the main scanning direction and having positive power in the sub-scanning direction.
This can be "configured with a single lens" (claim 2).
【0008】線像結像レンズを構成するレンズは、副走
査対応方向には正のパワーを有し、主走査対応方向には
殆どパワーを持たないので、上記レンズの形状は一般に
「シリンダレンズ」であるが、場合により、副走査対応
方向の性能に影響しない範囲で、主走査対応方向に弱い
パワーを付加してもよく、上記「主走査対応方向に殆ど
パワーを持たない」とはこのことを意味する。Since the lens constituting the line image forming lens has a positive power in the direction corresponding to the sub-scanning and has almost no power in the direction corresponding to the main scanning, the shape of the lens is generally a "cylinder lens". However, in some cases, weak power may be added in the main scanning corresponding direction as long as the performance in the sub scanning corresponding direction is not affected. Means
【0009】請求項2記載の線像結像レンズのように、
単一のレンズで構成される場合、副走査断面内の形状
を、少なくとも1面はパワーを有する非円弧形状とし、
有効径最周辺での、光源側面の非球面変位量:Δ1、光
偏向器側面の非球面変位量:Δ2は、条件: (1) Δ1−Δ2<0 を満足することができる(請求項3)。非球面変位量:
Δ1,Δ2は、各レンズ面における「(副走査対応方向
の)有効径最周辺」での近軸曲率球面と現実のレンズ面
の(光軸に平行な方向の)ずれ量であり、光源側からの
光束が透過する向きを「正」とする。なお、副走査断面
内の「非円弧形状」は「直線」を含み、非円弧形状が直
線である場合の「非球面変位量」は0とする。According to the line image forming lens of the second aspect,
When constituted by a single lens, the shape in the sub-scanning section is a non-arc shape having power on at least one surface,
At the outermost periphery of the effective diameter, the amount of aspherical displacement on the side of the light source: Δ 1 and the amount of aspherical displacement on the side of the optical deflector: Δ 2 can satisfy the following condition: (1) Δ 1 −Δ 2 <0 (Claim 3). Aspheric displacement:
Δ 1 and Δ 2 are the amounts of deviation (in the direction parallel to the optical axis) between the paraxial curvature spherical surface and the actual lens surface at “the outermost periphery of the effective diameter (in the direction corresponding to sub-scanning)” in each lens surface, The direction in which the light beam from the light source is transmitted is defined as “positive”. Note that the “non-arc shape” in the sub-scan section includes the “straight line”, and the “aspheric displacement amount” when the non-arc shape is a straight line is 0.
【0010】走査結像光学系は、副走査対応方向におい
て、光偏向器の偏向反射面近傍の位置と被走査面位置と
を共役な関係にする必要上、副走査対応方向に強い正の
パワーを要求され、走査結像光学系で発生する副走査方
向の球面収差はアンダぎみになる。このような「アンダ
ぎみの球面収差」は、走査結像光学系内に「副走査対応
方向に負のパワーを持つ構成部分」を含ませても、全て
を補正することは困難である。条件(1)を満足するこ
とにより、光偏向器以後の光学系である走査結像光学系
の副走査方向の球面収差をオーバ側に持っていくことが
可能となり、全系の球面収差の補正が容易になる。The scanning imaging optical system needs to have a conjugate relationship between the position near the deflecting reflection surface of the optical deflector and the position of the surface to be scanned in the sub-scanning corresponding direction. Is required, and the spherical aberration in the sub-scanning direction generated by the scanning image forming optical system is almost under. It is difficult to correct all of such “under-spherical aberration” even if “a component having negative power in the sub-scanning corresponding direction” is included in the scanning image forming optical system. By satisfying the condition (1), the spherical aberration in the sub-scanning direction of the scanning imaging optical system, which is the optical system after the optical deflector, can be brought to the over side, and the spherical aberration of the entire system can be corrected. Becomes easier.
【0011】請求項2記載の、単一のレンズによる線像
結像レンズはまた「プラスチックにより成形加工され、
両面とも非平面であり、副走査断面内のレンズの形状
が、少なくとも1面は非円弧形状であり、有効径最周辺
での、光源側面の非球面変位量:Δ1 、光偏向器側面の
非球面変位量:Δ2 が、前記条件(1)を満足する」よ
うに構成することができる(請求項4)。[0011] The line image forming lens according to the second aspect of the present invention may also be formed by molding a plastic.
Both surfaces are non-planar, the shape of the lens in the sub-scanning section is at least one surface non-circular, the amount of aspherical displacement of the side of the light source near the effective diameter: Δ 1 , aspherical displacement amount: delta 2 is, the condition (1) can be configured to satisfy that "as the (claim 4).
【0012】線像結像レンズを、プラスチックレンズと
してプラスチック成形で作製する場合、一方のレンズ面
が平面であると、成形の際の所謂「ヒケや収縮」によ
り、成形された平面形状は「正確な平面形状からずれた
面」に成りやすい。請求項4記載の発明のように、レン
ズ面を両面とも「非平面」とすると、金型等の補正も容
易になり高精度な面形状を実現しやすい。この場合に
も、条件(1)を満足することによって、全系の球面収
差の補正が容易になる。When a line image forming lens is manufactured by plastic molding as a plastic lens, if one of the lens surfaces is a flat surface, the molded planar shape becomes “accurate” due to so-called “sinking or shrinkage” during molding. Surface that deviates from a simple planar shape ". When the lens surfaces are "non-planar" on both surfaces as in the invention described in claim 4, it is easy to correct a mold or the like, and it is easy to realize a highly accurate surface shape. Also in this case, by satisfying the condition (1), it becomes easy to correct spherical aberration of the entire system.
【0013】この発明の光走査装置は「光源からの光束
をカップリングレンズによりカップリングし、カップリ
ングされた光束を副走査対応方向に集束させて、光偏向
器の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として
結像させ、光偏向器により偏向された光束を走査結像光
学系により被走査面上に光スポットとして集光し、被走
査面を光走査する光走査装置」であって、カップリング
された光束を上記線像として結像させる線像結像レンズ
として、請求項1または2または3または4に記載の線
像結像レンズを用いることを特徴とする(請求項5)。
光偏向器としては「回転多面鏡」の他、回転2面鏡や回
転単面鏡を用いることができる。カップリングレンズ
は、光源からの光束を平行光束としてもよいし、弱い発
散性もしくは弱い集束性の光束としてもよい。「走査結
像光学系」は、fθレンズ等のレンズ系で構成できるこ
とは勿論、結像機能を持つ「ミラー光学素子」で構成す
ることもできるし「上記ミラー光学素子を含んだ構成」
とすることもできる。According to the optical scanning apparatus of the present invention, a light beam from a light source is coupled by a coupling lens, the coupled light beam is focused in a sub-scanning corresponding direction, and the main scanning is performed near a deflecting reflection surface of an optical deflector. An optical scanning device that forms an image as a long linear image in the corresponding direction, condenses the light beam deflected by the optical deflector as a light spot on the surface to be scanned by the scanning image forming optical system, and optically scans the surface to be scanned. A line image forming lens according to claim 1 or 2 or 3 or 4 is used as a line image forming lens for forming a coupled light beam as the line image. 5).
As the optical deflector, a rotating two-sided mirror or a rotating single-sided mirror can be used in addition to the “rotating polygon mirror”. The coupling lens may convert the light beam from the light source into a parallel light beam or a light beam having a weak divergence or a weak converging property. The “scanning image forming optical system” can be formed not only by a lens system such as an fθ lens, but also by a “mirror optical element” having an image forming function, or by a “configuration including the above mirror optical element”.
It can also be.
【0014】請求項5記載の光走査装置において、走査
結像光学系は「副走査対応方向のパワーが負となる光学
素子を含まず、副走査断面内の面形状が円弧形状もしく
は直線である光学素子で構成される」ことができる(請
求項6)。この場合の「副走査断面」は、走査結像光学
系において、その光軸と副走査対応方向とに平行な平断
面を言う。According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning apparatus, the scanning image forming optical system does not include an optical element having a negative power in the sub-scanning corresponding direction, and the surface shape in the sub-scanning cross section is an arc shape or a straight line. An optical element "(claim 6). The “sub-scan section” in this case refers to a plane section parallel to the optical axis and the direction corresponding to the sub-scan in the scanning image forming optical system.
【0015】上記請求項6記載の光走査装置において、
走査結像光学系は「単一のレンズ」で構成することがで
きる(請求項7)。[0015] In the above optical scanning device,
The scanning image forming optical system can be constituted by "single lens" (claim 7).
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図1は、この発明の光走査装置の
実施の1形態を説明するための図である。図1(a)に
おいて、「光源」である半導体レーザ1から放射された
放射光束はカップリングレンズ2により以後の光学系に
カップリングされ、平行光束あるいは弱い集束性もしく
は弱い発散性の光束となり、線像結像レンズ3により副
走査対応方向(図1(a)で図面に直交する方向)に集
束され、「光偏向器」である回転多面鏡4の偏向反射面
近傍に「主走査対応方向に長い線像」として結像する。
回転多面鏡4により等角速度的に偏向された偏向光束は
「走査結像光学系」をなす走査結像レンズ5により被走
査面6(実体的には光導電性の感光体)上に光スポット
として集光・結像され、被走査面6を等速的に光走査す
る。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. In FIG. 1A, a radiated light beam emitted from a semiconductor laser 1 which is a "light source" is coupled to a subsequent optical system by a coupling lens 2, and becomes a parallel light beam or a light beam having weak focusing or weak divergence. The light is focused by the line image forming lens 3 in the direction corresponding to the sub-scanning (the direction orthogonal to the drawing in FIG. 1A), and is located in the vicinity of the deflecting reflection surface of the rotary polygon mirror 4 as the "optical deflector". To a long line image.
The deflected light beam deflected at a constant angular velocity by the rotary polygon mirror 4 is spotted on a scanned surface 6 (substantially a photoconductive photoconductor) by a scanning imaging lens 5 forming a "scanning optical system". The light is condensed and imaged, and the scanned surface 6 is optically scanned at a constant speed.
【0017】図1(b)は、図1(a)の光学配置を仮
想的に直線的に展開し、主走査対応方向から見た状態を
示し、図の上下方向が副走査対応方向で、図面は副走査
断面に平行である。副走査対応方向において、半導体レ
ーザ1側からの光束は偏向反射面4A近傍で線像に集束
し、走査結像レンズ5は、この線像を物点とする像を光
スポットとして被走査面6上に結像する。FIG. 1B shows the optical arrangement of FIG. 1A virtually linearly developed and viewed from the main scanning corresponding direction. The vertical direction of the drawing is the sub-scanning corresponding direction. The drawing is parallel to the sub-scan section. In the sub-scanning corresponding direction, the light beam from the semiconductor laser 1 is focused on a line image near the deflecting / reflecting surface 4A, and the scanning imaging lens 5 uses the image having the line image as an object point as a light spot on the surface 6 to be scanned. Image on top.
【0018】即ち、図1の実施の形態は、光源1からの
光束をカップリングレンズ2によりカップリングし、カ
ップリングされた光束を副走査対応方向に集束させて、
光偏向器4の偏向反射面4A近傍に主走査対応方向に長
い線像として結像させ、光偏向器4により偏向された光
束を走査結像光学系5により被走査面6上に光スポット
として集光し、被走査面を光走査する光走査装置であっ
て、カップリングされた光束を上記線像として結像させ
る線像結像レンズ3を有する(請求項5)。That is, in the embodiment of FIG. 1, the light beam from the light source 1 is coupled by the coupling lens 2, and the coupled light beam is focused in the sub-scanning corresponding direction.
A long line image is formed in the vicinity of the deflecting reflection surface 4A of the optical deflector 4 in the main scanning direction, and the light beam deflected by the optical deflector 4 is formed as a light spot on the surface 6 to be scanned by the scanning image forming optical system 5. An optical scanning device for condensing and optically scanning a surface to be scanned, comprising a line image forming lens 3 for forming a coupled light beam as the line image.
【0019】「走査結像光学系」である走査結像レンズ
5は「単一のレンズ」で構成されており(請求項7)、
副走査対応方向のパワーが負となる光学素子を含まず、
副走査断面内の面形状は両面とも円弧形状である(請求
項6)。また、線像結像レンズ3は「単一のレンズ」で
構成され(請求項2)、後述するように、副走査断面内
のレンズの形状が両面とも非円弧形状で、条件(1)を
満足する(請求項3,4)。なお、カップリングレンズ
2と光偏向器4との間には「ビーム整形用のレンズやア
パーチュア等」を追加することができる。The scanning image forming lens 5 which is a "scanning image forming optical system" is constituted by a "single lens" (claim 7).
Excluding the optical element whose power in the sub-scanning corresponding direction is negative,
The surface shape in the sub-scan section is an arc shape on both surfaces (claim 6). The line image forming lens 3 is constituted by a "single lens" (claim 2). As will be described later, the shape of the lens in the sub-scanning section is a non-circular shape on both sides, and the condition (1) is satisfied. Satisfies (claims 3 and 4). Note that a “beam shaping lens or aperture” can be added between the coupling lens 2 and the optical deflector 4.
【0020】[0020]
【実施例】図1の実施の形態において、カップリングレ
ンズ2によるカップリング作用を「コリメート作用」と
し、カップリングされた光束は「平行光束」になるもの
とする。副走査断面内の曲率半径(レンズ面形状が非円
弧形状であるものについては近軸曲率半径)と面間隔、
材質の屈折率(使用波長における値)のデータを挙げ
る。なお、長さの次元を持つ量の単位は「mm」であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiment shown in FIG. 1, the coupling action by the coupling lens 2 is referred to as "collimation action", and the coupled light flux becomes "parallel light flux". Radius of curvature in the sub-scanning section (paraxial radius of curvature if the lens surface shape is non-circular), and surface spacing,
Data on the refractive index (value at the operating wavelength) of the material will be given. The unit of the quantity having the dimension of length is “mm”.
【0021】 実施例1 曲率半径 面間隔 屈折率 線像結像レンズ 第1面 52.1 3.0 1.51118 第2面 ∞ 129.9 走査結像レンズ 第1面 −60.0 12.36 1.53664 第2面 −13.72 145.25 最後の面間隔「145.25」は、走査結像レンズ第2
面と被走査面との間の面間隔である。なお、線像結像レ
ンズ第2面と走査結像レンズ第1面との間に光偏向器の
偏向反射面4Aがあるが、反射面であるので球面収差に
影響しない。なお、走査結像レンズの第1,第2面は副
走査断面内で共に円弧形状である。Example 1 Curvature Radius Surface Interval Refractive Index Linear Imaging Lens First Surface 52.1 3.0 1.51118 Second Surface 1 129.9 Scanning Imaging Lens First Surface −60.0 12.36 1.53664 2nd surface -13.72 145.25 The last surface interval “145.25” is the second value of the scanning imaging lens.
This is the surface distance between the surface and the surface to be scanned. The deflecting / reflecting surface 4A of the optical deflector is provided between the second surface of the line image forming lens and the first surface of the scanning image forming lens, but since it is a reflecting surface, it does not affect spherical aberration. The first and second surfaces of the scanning imaging lens are both arc-shaped within the sub-scanning section.
【0022】線像結像レンズの第1面は、副走査断面内
の形状は非円弧形状である。この非円弧形状は、例えば
周知の式: X=Z2/[R+R√{1−(1+K)(Z/R)2}] +AZ4+BZ6+CZ8+... (2) により、Xを光軸に合致した座標、Zを副走査断面内で
光軸に直交する方向(副走査対応方向)の座標として表
すことができる。The first surface of the line image forming lens has a non-arcuate shape in the sub-scan section. This non-circular shape can be represented by, for example, a well-known formula: X = Z 2 / [R + R {1- (1 + K) (Z / R) 2 }] + AZ 4 + BZ 6 + CZ 8 +. . . According to (2), X can be expressed as coordinates that match the optical axis, and Z can be expressed as coordinates in a direction orthogonal to the optical axis in the sub-scan section (direction corresponding to the sub-scan).
【0023】実施例1における上記線像結像レンズ第1
面の非円弧形状は、(2)式において、R=52.1,
K=−1.47,A=B=C=..=0とした形状であ
る。線像結像レンズにおける副走査対応方向の有効径は
6mmであり、有効径最周辺(光軸から±3mm)、第
1面の非球面変位量:Δ1=−0.00011 、第2面
の非球面変位量:Δ2 =0であって、Δ1−Δ2=−0.
00011<0であるから、条件(1)を満足してい
る。このとき「線像結像レンズと走査結像レンズとの全
系に関する副走査方向の合成の球面収差」は図2に示す
ように極めて良好に補正されている。The first example of the line image forming lens in the first embodiment
The non-arcuate shape of the surface is given by R = 52.1,
K = -1.47, A = B = C =. . = 0. The effective diameter of the line image forming lens in the sub-scanning corresponding direction is 6 mm, the outermost periphery of the effective diameter (± 3 mm from the optical axis), the aspherical displacement of the first surface: Δ 1 = −0.00011, the second surface Aspherical displacement: Δ 2 = 0, Δ 1 −Δ 2 = −0.
Since 00001 <0, the condition (1) is satisfied. At this time, "combined spherical aberration in the sub-scanning direction with respect to the entire system of the line image forming lens and the scanning image forming lens" is corrected very well as shown in FIG.
【0024】比較例 実施例1に対する比較例として、線像結像レンズの第1
面においてK=0とした場合(曲率半径:R=52.1
の円弧形状)の全系の球面収差を図4(a)に示す。こ
のような大きな球面収差があると、光スポット径を副走
査方向において小径化することは極めて困難である。図
2との比較により、実施例1で線像結像レンズの第1面
を非円弧形状としたことにより全系の球面収差が改良さ
れる効果が良く理解されるであろう。図4(b)は、比
較例における線像結像レンズ単独の副走査対応方向の球
面収差を示している。線像結像レンズ単独で、このよう
なアンダ側の球面収差があると、走査結像レンズのアン
ダぎみの球面収差が、さらにアンダ側に大きくなってし
まう。Comparative Example As a comparative example with respect to the first embodiment, the first line image forming lens
When K = 0 on the surface (radius of curvature: R = 52.1)
FIG. 4 (a) shows the spherical aberration of the whole system (arc shape). With such large spherical aberration, it is extremely difficult to reduce the light spot diameter in the sub-scanning direction. From comparison with FIG. 2, it will be understood that the spherical aberration of the entire system is improved by making the first surface of the line image forming lens non-circular in Example 1. FIG. 4B shows the spherical aberration of the line image forming lens alone in the sub-scanning corresponding direction in the comparative example. If the line image forming lens alone has such a spherical aberration on the under side, the spherical aberration near the under side of the scanning image forming lens is further increased on the under side.
【0025】 実施例2 実施例1における線像結像レンズのみを以下のように変えた。 曲率半径 面間隔 屈折率 線像結像レンズ 第1面 ∞ 3.0 1.51118 第2面 −51.085 実施例2における線像結像レンズ第2面は非円弧形状
で、(2)式において、R=−51.085,K=−
2.5,A=6.5×10~7,B=C=..=0とした
形状である。線像結像レンズにおける副走査対応方向の
有効径は6mmであり、有効径最周辺(光軸から±3m
m)での、第1面の非球面変位量:Δ1=0 、第2面の
非球面変位量:Δ2=0.00019であって、Δ1−Δ
2=−0.00019<0であるから、条件(1)を満
足している。実施例2に関する「線像結像レンズと走査
結像レンズの全系に関する副走査方向の球面収差」は図
3に示すように極めて良好に補正されている。Example 2 Only the line image forming lens in Example 1 was changed as follows. Curvature radius Surface interval Refractive index Linear image forming lens First surface 3.0 1.51118 Second surface −51.085 The second surface of the linear image forming lens in the second embodiment has a non-circular shape, and is expressed by formula (2). , R = −51.085, K = −
2.5, A = 6.5 × 10 ~ 7, B = C =. . = 0. The effective diameter of the line image forming lens in the sub-scanning corresponding direction is 6 mm, and the outermost periphery of the effective diameter (± 3 m from the optical axis)
m), the aspherical displacement of the first surface: Δ 1 = 0, the aspherical displacement of the second surface: Δ 2 = 0.00019, and Δ 1 −Δ
Since 2 = −0.00019 <0, the condition (1) is satisfied. The “spherical aberration in the sub-scanning direction with respect to the entire system of the linear image forming lens and the scanning image forming lens” according to the second embodiment is corrected very well as shown in FIG.
【0026】 実施例3 実施例1における線像結像レンズのみを以下のように変えた。 曲率半径 面間隔 屈折率 線像結像レンズ 第1面 47.36 3.0 1.53664 第2面 339.6 実施例3における線像結像レンズ第1面は非円弧形状
で、(2)式において、R=47.36,K=−1.1
1,A=B=C=..=0とした形状である。線像結像
レンズにおける副走査対応方向の有効径は6mmであ
り、有効径最周辺(光軸から±3mm)での、第1面の
非球面変位量:Δ1=−0.00011、第2面の非球
面変位量:Δ2=0であって、Δ1−Δ2=−0.000
11<0であるから、条件(1)を満足している。Example 3 Only the line image forming lens in Example 1 was changed as follows. Curvature radius Surface distance Refractive index Linear image forming lens First surface 47.36 3.0 1.53664 Second surface 339.6 The first surface of the linear image forming lens in the third embodiment has a non-circular shape, and (2) In the formula, R = 47.36, K = −1.1
1, A = B = C =. . = 0. The effective diameter of the line image forming lens in the sub-scanning corresponding direction is 6 mm, and the amount of aspherical displacement of the first surface at the outermost periphery of the effective diameter (± 3 mm from the optical axis): Δ 1 = −0.00011. Aspherical displacement of two surfaces: Δ 2 = 0, and Δ 1 −Δ 2 = −0.000
Since 11 <0, the condition (1) is satisfied.
【0027】実施例3に関する「線像結像レンズと走査
結像レンズの全系に関する副走査方向の球面収差」は図
5に示すように極めて良好に補正されている。実施例3
の線像結像レンズは、両面とも副走査対応方向にパワー
を有するので、金型等の補正も容易になり、高精度な面
形状を実現し易い。The "spherical aberration in the sub-scanning direction with respect to the entire system of the line image forming lens and the scanning image forming lens" relating to the third embodiment is corrected very well as shown in FIG. Example 3
Since the line image forming lens has power in both directions corresponding to the sub-scanning direction, it is easy to correct a mold and the like, and it is easy to realize a highly accurate surface shape.
【0028】なお、上記の如き「線像結像レンズ」は、
プラスチック成形あるいはガラスモールド等により安価
に且つ容易に製造可能である。The "line image forming lens" as described above is
It can be easily manufactured at low cost by plastic molding or glass molding.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な線像結像レンズおよび光走査装置を実現でき
る。この発明の線像結像レンズは、上記の如く副走査断
面内に非円弧形状を持ち、この非円弧形状により「走査
結像光学系との副走査対応方向における合成の球面収
差」を補正するので、副走査方向の球面収差を極めて良
好に補正でき、副走査方向の光スポット径の小径化が容
易に可能である。また、この発明の光走査装置は、この
ような線像結像レンズを用いるので高密度記録が可能に
なる。As described above, according to the present invention, a novel line image forming lens and optical scanning device can be realized. The line image forming lens of the present invention has a non-circular shape in the sub-scanning section as described above, and corrects "synthetic spherical aberration in the direction corresponding to sub-scanning with the scanning image forming optical system" by the non-circular shape. Therefore, the spherical aberration in the sub-scanning direction can be corrected extremely well, and the diameter of the light spot in the sub-scanning direction can be easily reduced. Further, the optical scanning device of the present invention uses such a line image forming lens, so that high density recording is possible.
【0030】また、この発明の線像結像レンズは、既存
の線像結像レンズにおけるレンズ面を副走査断面内で非
円弧形状化すればよく、特開昭63−143523号公
報記載の発明のように「凹シリンダ面を持つレンズを付
加する方法」に比して部品点数の増大がない。Further, the line image forming lens of the present invention may be formed by forming the lens surface of the existing line image forming lens into a non-circular shape in the sub-scanning cross section, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-143523. No increase in the number of parts is required as compared with the "method of adding a lens having a concave cylinder surface".
【0031】さらに、線像結像レンズは主走査対応方向
に弱いパワーを付加することができ、このパワー付加を
「主走査方向の合成の球面収差の補正に寄与させる」こ
ともできる。Further, the linear image forming lens can add a weak power in the main scanning direction, and the addition of the power can "contribute to the correction of the combined spherical aberration in the main scanning direction".
【図1】この発明の光走査装置の実施の1形態を説明す
るための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of an optical scanning device of the present invention.
【図2】実施例1に関する線像結像レンズと走査結像レ
ンズの副走査方向の合成の球面収差を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a combined spherical aberration in the sub-scanning direction of the line image forming lens and the scanning image forming lens according to the first exemplary embodiment.
【図3】実施例2に関する線像結像レンズと走査結像レ
ンズの副走査方向の合成の球面収差を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a combined spherical aberration in a sub-scanning direction of a line image forming lens and a scanning image forming lens according to a second embodiment.
【図4】比較例に関する線像結像レンズと走査結像レン
ズの副走査方向の合成の球面収差図(a)と線像結像レ
ンズ単独の副走査対応方向の球面収差図(b)である。FIGS. 4A and 4B are a spherical aberration diagram (a) of a combined image in a sub-scanning direction of a line image forming lens and a scanning image forming lens in a comparative example, and a spherical aberration diagram (b) of a line image forming lens in a sub-scanning corresponding direction. is there.
【図5】実施例3に関する線像結像レンズと走査結像レ
ンズの副走査方向の合成の球面収差を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a combined spherical aberration in the sub-scanning direction of the line image forming lens and the scanning image forming lens according to the third exemplary embodiment.
1 光源である半導体レーザ 2 カップリングレンズ 3 線像結像レンズ 4 光偏向器である回転多面鏡 5 走査結像光学系である走査結像レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser which is a light source 2 Coupling lens 3 Linear image forming lens 4 Rotating polygon mirror which is an optical deflector 5 Scanning image forming lens which is a scanning image forming optical system
Claims (7)
りカップリングし、カップリングされた光束を副走査対
応方向に集束させて、光偏向器の偏向反射面近傍に主走
査対応方向に長い線像として結像させ、上記光偏向器に
より偏向された光束を走査結像光学系により被走査面上
に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走
査装置において、カップリングされた光束を上記線像と
して結像させるレンズであって、 主走査対応方向に殆どパワーを持たず、副走査対応方向
に正のパワーを有するレンズを1以上有し、 上記レンズの、副走査対応方向に正のパワーを有する面
のうちの少なくとも一つは、副走査断面内の形状が非円
弧形状を有し、 上記非円弧形状が、上記走査結像光学系との副走査対応
方向における合成の球面収差を補正する形状に定められ
たことを特徴とする線像結像レンズ。A light beam from a light source is coupled by a coupling lens, and the coupled light beam is focused in a sub-scanning corresponding direction, and a linear image long in a main scanning corresponding direction near a deflection reflecting surface of an optical deflector. The light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface to be scanned by the scanning image forming optical system, and the coupled light beam is scanned by the optical scanning device that optically scans the surface to be scanned. A lens having substantially no power in the main scanning corresponding direction and having at least one lens having a positive power in the sub-scanning corresponding direction. At least one of the surfaces having positive power has a shape in the sub-scanning cross section having a non-arc shape, and the non-arc shape is a combined spherical surface in the sub-scanning corresponding direction with the scanning imaging optical system. Make up for aberrations Linear image forming lens characterized by defined in shape.
徴とする線像結像レンズ。2. The line image forming lens according to claim 1, wherein the line image forming lens is constituted by a single lens.
ーを有する非円弧形状であり、 有効径最周辺での、光源側面の非球面変位量:Δ1 、光
偏向器側面の非球面変位量:Δ2 が、条件: (1) Δ1−Δ2<0 を満足することを特徴とする線像結像レンズ。3. The line image forming lens according to claim 2, wherein at least one surface of the lens in the sub-scanning section is a non-circular shape having power, A linear image forming lens characterized in that the aspherical displacement: Δ 1 and the aspherical displacement on the side surface of the optical deflector: Δ 2 satisfy the following condition: (1) Δ 1 −Δ 2 <0.
り、 副走査断面内のレンズの形状が、少なくとも1面は非円
弧形状であり、 有効径最周辺での、光源側面の非球面変位量:Δ1 、光
偏向器側面の非球面変位量:Δ2 が、条件: (1) Δ1−Δ2<0 を満足することを特徴とする線像結像レンズ。4. The line image forming lens according to claim 2, wherein the lens is molded from plastic, both surfaces are non-planar, and the shape of the lens in the sub-scan section is at least one surface non-circular. At the periphery of the effective diameter, the amount of aspherical displacement on the side of the light source: Δ 1 , and the amount of aspherical displacement on the side of the optical deflector: Δ 2 satisfies the condition: (1) Δ 1 −Δ 2 <0. A line image forming lens.
りカップリングし、カップリングされた光束を副走査対
応方向に集束させて、光偏向器の偏向反射面近傍に主走
査対応方向に長い線像として結像させ、上記光偏向器に
より偏向された光束を走査結像光学系により被走査面上
に光スポットとして集光し、被走査面を光走査する光走
査装置であって、 カップリングされた光束を上記線像として結像させる線
像結像レンズとして、請求項1または2または3または
4に記載の線像結像レンズを用いることを特徴とする光
走査装置。5. A light beam from a light source is coupled by a coupling lens, and the coupled light beam is focused in a direction corresponding to the sub-scanning direction. An optical scanning device that forms an image, converges a light beam deflected by the optical deflector as a light spot on a surface to be scanned by a scanning image forming optical system, and optically scans the surface to be scanned. An optical scanning device, comprising: the line image forming lens according to claim 1, 2, 3, or 4 as a line image forming lens that forms the light beam as the line image.
光学素子を含まず、副走査断面内の面形状が円弧形状も
しくは直線である光学素子で構成されていることを特徴
とする光走査装置。6. The optical scanning device according to claim 5, wherein the scanning image forming optical system does not include an optical element having a negative power in the sub-scanning corresponding direction, and the surface shape in the sub-scanning cross section is an arc shape or a straight line. An optical scanning device, comprising: an optical element.
を特徴とする光走査装置。7. The optical scanning device according to claim 6, wherein the scanning image forming optical system is constituted by a single lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15870397A JPH116954A (en) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | Line image forming lens and optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15870397A JPH116954A (en) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | Line image forming lens and optical scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH116954A true JPH116954A (en) | 1999-01-12 |
Family
ID=15677521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15870397A Pending JPH116954A (en) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | Line image forming lens and optical scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH116954A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1318883C (en) * | 2004-07-23 | 2007-05-30 | 浙江大学 | Semiconductor laser uniform light beam line generator |
US7550712B2 (en) | 2005-10-20 | 2009-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning system with reduced spherical aberration and image forming apparatus using the same |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15870397A patent/JPH116954A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1318883C (en) * | 2004-07-23 | 2007-05-30 | 浙江大学 | Semiconductor laser uniform light beam line generator |
US7550712B2 (en) | 2005-10-20 | 2009-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning system with reduced spherical aberration and image forming apparatus using the same |
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