JPH1184436A - 光ビーム走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型化を図れると共に、低コストかつ
優れた光学性能を有した光ビーム走査光学装置を得る。 【解決の手段】 走査レンズ群７は、音響光学素子を有
した光ビーム偏向器側から順に配置された、正の屈折力
を有したレンズ群Ｇ１と負の屈折力を有したレンズ群Ｇ
２とで構成されている。レンズ群Ｇは１枚の正レンズ
（凸レンズ）７ａにて構成され、レンズ群Ｇ２は負のレ
ンズ（凹レンズ）７ｂ，７ｃを組み合わせて構成されて
いる。各レンズ７ａ，７ｂ，７ｃの像側面Ｓ２，Ｓ４，
Ｓ６は非球面形状を有している。この走査レンズ群７
は、光ビーム偏向器の偏向面と被走査面とを、副走査方
向で共役させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビーム走査光学
装置、特に、音響光学素子を用いた光ビーム偏向器を備
えた光ビーム走査光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、音響光学素子を用いた光ビーム
偏向器は偏向角が小さいため、この種の光ビーム偏向器
を備えた光ビーム走査光学装置は、機械式回転偏向器
（ポリゴンミラー）を備えた光ビーム走査装置と比較し
て光学系のサイズが大きくなるという問題がある。そこ
で、装置を小型化するための構成として、従来より、特
開平４−３４５１３４号公報記載のもの、特開平５−３
４７３５号公報記載のもの、あるいは特開平５−３４７
３３号公報記載のものが提案されている。ここに、特開
平４−３４５１３４号公報記載の光ビーム走査光学装置
は、音響光学素子の入射側に拡大平行光束を発生させる
拡大レンズ系を配置して偏向角を拡大させ、装置の小型
化を図っている。また、特開平５−３４７３５号公報記
載の光ビーム走査光学装置は、プリズムを用いて光ビー
ムの０次光と１次光の分離ポイントを偏向点に近づけて
装置の小型化を図っている。さらに、特開平５−３４７
３３号公報記載の光ビーム走査光学装置は、シリンドリ
カル凹レンズ等を用いて光ビームの偏向角を拡大させ、
装置の小型化を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−３４５１３４号公報及び特開平５−３４７３５号公
報記載の光ビーム走査光学装置は、高価な拡大レンズ系
やプリズム等を使用するため、製造コストが高いという
問題があった。また、特開平５−３４７３３号公報記載
の光ビーム走査光学装置は凹レンズのみを使用するもの
であるため、光源から放射された光ビームを絞ることが
困難であるという問題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、装置の小型化を
図れると共に、低コストかつ優れた光学性能を有した光
ビーム走査光学装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、
（ａ）光源と、（ｂ）前記光源から放射された光ビーム
を偏向するための、音響光学素子を有した光ビーム偏向
器と、（ｃ）前記光ビーム偏向器から射出した光ビーム
を被走査面上に結像させる、前記光ビーム偏向器側から
順に配置された正の屈折力を有したレンズ群及び負の屈
折力を有したレンズ群にて構成された走査レンズ群と、
（ｄ）前記光ビーム偏向器の偏向特性を制御する高周波
信号を発生させる高周波信号発生装置と、を備えたこと
を特徴とする。ここに、例えば正の屈折力を有したレン
ズ群は、１枚の正レンズにて構成され、かつ、負の屈折
力を有したレンズ群は、２枚の負レンズにて構成され
る。

【０００６】以上の構成により、走査レンズ群が、前群
に正の屈折力を有したレンズ群を配置し、かつ、後群に
負の屈折力を有したレンズ群を配置した望遠タイプであ
るため、走査レンズ群の主点が走査レンズ群の前方に
（つまり、走査レンズ群より光源側に）位置する。従っ
て、バックフォーカスが走査レンズ群の焦点距離より短
くなり、光学系の長さは走査レンズ群の焦点距離で決ま
る長さより短くなる。

【０００７】また、本発明に係る光ビーム走査光学装置
は、走査レンズ群を構成する複数のレンズがそれぞれ有
するレンズ面のうち、少なくとも一つのレンズ面が非球
面形状である。これにより、走査レンズ群を透過した光
ビームは、最軸外近傍でのコマ収差が抑えられた状態
で、被走査面上に結像される。さらに、走査レンズ群
は、光ビーム偏向器の偏向面と被走査面とを副走査方向
で共役させている。これにより、被走査面上において、
走査ラインが主走査方向に湾曲することにより発生する
ボウの曲がりが抑えらる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ビーム走査
光学装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。

【０００９】図１及び図２は、それぞれ光ビーム走査光
学装置１の主走査方向の光路図及び副走査方向の光路図
を示している。光ビーム走査光学装置１は、半導体レー
ザ素子２と、光ビーム偏向器３と、集光レンズ４と、走
査レンズ７とで構成されている。

【００１０】光ビーム偏向器３は、図３及び図４に示す
ように、基板３１と光導波路３２の積層体構造からなる
導波路型音響光学素子３０を備えている。基板３１とし
ては、サファイア等の結晶板、シリコンやガラス等の薄
板が用いられる。基板３１上には、例えばレーザアブレ
ーション法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ
法、ゾル−ゲル法、あるいはイオン交換やプロトン交換
による方法等により光導波路３２が形成される。光導波
路３２の材料としては、音響光学相互作用を効率よく行
うために、圧電性に優れ、かつ、光源である半導体レー
ザ素子２から放射されるレーザビームの波長に対して減
衰の少ない材料が好ましい。具体的にはＺｎＯやＬｉＮ
ｂＯ₃，ＰｂＭｏＯ₄，ＴｅＯ₂，Ａｓ₂Ｏ₃，ＧａＡｓ等
が用いられる。

【００１１】光導波路３２上には、その中央部右寄り手
前側の位置に超音波振動子であるインターデジタルトラ
ンスジューサ３３がフォトリソグラフィ法やリフトオフ
法やエッチング法や電子線描画法等の方法により形成さ
れる。このインターデジタルトランスジューサ３３の電
極指の間隔や幅を適宜設定することによって、後述のブ
ラッグ回折角を大きくしたり、ブラッグ回折角の変化を
広範囲に得ることができる。さらに、光導波路３２上の
左右両側部に入射用プリズム３５及び出射用プリズム３
６が配設されている。入射用プリズム３５は、半導体レ
ーザ素子２から放射されたレーザビームＬを光導波路３
２に入射させるためのものである。出射用プリズム３６
は、光導波路３２を進行するレーザビームＬを外部に出
射するためのものである。ただし、光導波路３２上の左
右両端部に直接光入射用回折格子及び出射用回折格子を
設けてもよい。

【００１２】以上の構成からなる光ビーム偏向器３にお
いて、トランスジューサ３３は、高周波電源３７で発生
した高周波信号が印加されると、光導波路３２に表面弾
性波３８を励起する。高周波電源３７は、例えばＶＣＯ
（電圧制御発振器）が用いられる。表面弾性波３８は図
３中矢印ａ方向に光導波路３２を伝搬する。一方、半導
体レーザ素子２から放射されたレーザビームＬは、入射
用プリズム３５を介して光導波路３２に入射し、光導波
路３２を進行する。光導波路３２中には、表面弾性波３
８によって、屈折率の同期的変動が生じており、これが
レーザビームＬの回折格子となる。従って、レーザビー
ムＬが表面弾性波３８を横切ると、レーザビームＬと表
面弾性波３８が音響光学相互作用（ブラッグ回折）する
ことによって、図３に示すようにレーザビームＬは偏向
させられる。

【００１３】ところで、レーザビームＬのブラッグ回折
角は表面弾性波３８の周期に依存しており、表面弾性波
３８の周期はトランスジューサ３３に印加される高周波
信号の周波数に依存する。そこで、トランスジューサ３
３に複数の異なる周波数の高周波信号を順次印加して、
複数の異なる周期の表面弾性波３８を発生させることに
より、レーザビームＬは複数の異なるブラッグ回折角に
て偏向され、図４に示すように、複数の強度変調された
レーザビームに分割される。複数のレーザビームは、そ
れぞれ出射用プリズム３６を介して出射される。

【００１４】図１及び図２に示された光ビーム走査光学
装置１は、この光ビーム偏向器３に複数の異なる周波数
の高周波信号を順次印加（マルチ周波数駆動）して、半
導体レーザ素子から放出されたレーザビームを複数に分
割させた後、この複数のレーザビームを被走査面上に走
査する装置である。

【００１５】半導体レーザ素子２は図示しない駆動回路
に入力された印字データに基づいて変調（オン、オフ）
制御され、オン時にレーザビームを放出する。このレー
ザビームＬは集光レンズ４で収束された後、光ビーム偏
向器３で複数の強度変調されたレーザビームに分割さ
れ、それぞれのレーザビームは走査レンズ群７に到達す
る。

【００１６】走査レンズ群７を透過した各レーザビーム
は被走査面（感光体ドラム８）上に集光され、感光体ド
ラム８上を紙面と垂直方向に走査する。感光体ドラム８
は矢印ｃ方向に一定速度で回転駆動され、光偏向器３１
による紙面垂直方向への主走査とドラム８の矢印ｃ方向
への副走査によってドラム８上に画像（静電潜像）が形
成される。

【００１７】次に、種々の走査レンズ群の構成及び配置
関係について具体的に数値を用いて説明する。

【００１８】（第１の走査レンズ群）図５に示すよう
に、第１の走査レンズ群７は、光ビーム偏向器３側から
順に配置された、正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１と負
の屈折力を有したレンズ群Ｇ２にて構成されている。こ
の構成は、いわゆる望遠タイプといわれる構成をしてい
る。正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１は、１枚の正の
（凸レンズ）７ａにて構成されている。負の屈折力を有
したレンズ群Ｇ２は、２枚の負レンズ（凹レンズ）７
ｂ，７ｃを組み合わせて構成されている。第１の走査レ
ンズ群７は、焦点距離ｆが以下の（１）式及び（２）式
を満足している。

【００１９】 ｆ／ｋ≧１ …（１） Ｙ_max＝ｋ・θ_max …（２） ただし、Ｙ_max：感光体ドラム８上での最大像高 θ_maX：偏向されたレーザビームと走査レンズ群７との
なす最大角度 ｋ：比例定数

【００２０】本発明は、偏向角が小さい光ビーム偏向器
３を用いて、機械式回転偏向器（ポリゴンミラー）を備
えた光学装置と同程度のサイズの光学装置で、所望の走
査を達成させるものである。従って、レンズ群Ｇ２は、
強い負のパワーが必要である。また、第１の走査レンズ
群７全体としては、正のパワーをもつ。このため、前記
（１）式及び（２）式を満足しない場合には、レンズ群
Ｇ１にも強いパワーが要求されることになり、収差補正
が困難になる。

【００２１】図５において、正レンズ７ａの光源側面及
び像側面をそれぞれＳ１，Ｓ２、負レンズ７ｂの光源側
面及び像側面をそれぞれＳ３，Ｓ４、負レンズ７ｃの光
源側面及び像側面をそれぞれＳ５，Ｓ６とすると、表１
に示すように、正レンズ７ａには、光源側面Ｓ１及び像
側面Ｓ２の曲率半径がそれぞれ４４．７７，−３３８．
２４の非球面レンズを用い、負レンズ７ｂには、光源側
面Ｓ３及び像側面Ｓ４の曲率半径がそれぞれ−４５．７
９，２６４６．４８の非球面レンズを用い、負レンズ７
ｃには、光源側面Ｓ５及び像側面Ｓ６の曲率半径がそれ
ぞれ−２５．０８，３３．６２の非球面レンズを用いて
いる。表１に記載された各レンズ７ａ〜７ｃの屈折率
１．５１８８２は、半導体レーザ素子２から放射される
レーザビームの波長λ＝７８０ｎｍでの数値である。

【００２２】

【表１】

【００２３】特に、各レンズ７ａ，７ｂ，７ｃの像側面
Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６は、以下の（３）式及び（４）式で決
定される非球面形状を有している。（３）式において、
Ｘ₀は正規２次曲面を示し、ΣＡ_iＹⁱは正規２次曲面か
らのずれ量を示している。 Ｘ＝Ｘ₀＋ΣＡ_iＹⁱ …（３） Ｘ₀＝Ｃ・Ｙ²／｛１＋（１−ε（Ｃ・Ｙ）²）^1/2｝ …（４） ただし、Ｘ：光軸方向の基準面からの変位量 Ｃ：近軸曲率 Ｙ：光軸と垂直な方向の高さ ε：２次曲線パラメータ Ａ_i：ｉ次の非球面係数

【００２４】そして、正レンズ７ａの像側面Ｓ２は、前
記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用し
て決定される。 近軸曲線：Ｃ＝１／（−３３８．２４） ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝０．２７４８×１０^-6 Ａ₆＝−０．８５１３×１０^-10 Ａ₈＝−０．６８１３×１０^-13 Ａ₁₀＝０．５１７４×１０^-21 Ａ₁₂＝−０．３１３５×１０^-19

【００２５】また、負レンズ７ｂの像側面Ｓ４は、前記
（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用して
決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／２６４６．４８ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．８４１８×１０^-6 Ａ₆＝０．５３７０×１０^-9 Ａ₈＝０．４１７５×１０^-12 Ａ₁₀＝−０．６０８５×１０^-21 Ａ₁₂＝−０．１２８×１０^-18

【００２６】さらに、負レンズ７ｃの像側面Ｓ６は、前
記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用し
て決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／３３．６２ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．２４８３×１０^-5 Ａ₆＝−０．６２３６×１０^-8 Ａ₈＝−０．２７５８×１０^-13 Ａ₁₀＝０．７７４１×１０^-19 Ａ₁₂＝−０．６９６４×１０^-19

【００２７】このように、各レンズ７ａ〜７ｃの像側面
Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６を非球面形状としている理由は、以下
の通りである。前述のように、本発明は、偏向角が小さ
い光ビーム偏向器３を用いて、機械式回転偏向器（ポリ
ゴンミラー）を備えた光学装置と同程度のサイズの光学
装置で、所望の走査を達成させるため、走査レンズ群７
を望遠タイプの構成としている。そのため、主走査方向
において、負レンズ７ｃによってレーザビームの光路を
急激に外側に大きく曲げることになり、最軸外近傍でレ
ーザビームにコマ収差が発生する。そこで、各レンズ７
ａ〜７ｃ（特に負レンズ７ｃ）の像側面Ｓ２，Ｓ４，Ｓ
６に、パワーが緩くなるように非球面形状を設け、最軸
外近傍でのレーザビームコマ収差を補正している。

【００２８】また、光ビーム偏向器３から出射したレー
ザビームは、感光体ドラム８上では大きな半径の弧（ボ
ウ）を描く。そこで、これを補正するため、走査レンズ
群７は、光ビーム偏向器３の偏向面Ｓ０と感光体ドラム
８面とを副走査方向で共役させている。具体的には、走
査レンズ群７を構成するレンズ７ａ〜７ｃのうちいずれ
かのレンズ面がアナモフィック面であるように設定して
いる。ただし、光ビーム偏向器３から出射したレーザビ
ームが感光体ドラム８上で描くボウが、例えば、０．３
ｍｍ程度以内であれば、アナモフィック面を有するレン
ズを特に設定する必要はない。

【００２９】これらの特性を有する各レンズ７ａ〜７ｃ
は、主軸上にて、表１に示す面間隔になるように配置さ
れている。正レンズ７ａの光源側面Ｓ１は、主軸上に
て、光ビーム偏向器３の偏向面Ｓ０との面間隔が１３．
２ｍｍになるように設定されている。

【００３０】以上の構成からなる第１の走査レンズ群７
は、前群に正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１を配置し、
後群に負の屈折力を有したレンズ群Ｇ２を配置した望遠
タイプであるため、主点が走査レンズ群７の位置より光
源側に位置する。従って、バックフォーカスが走査レン
ズ群７の焦点距離ｆより短くなり、光学系の長さを走査
レンズ群７の焦点距離ｆで決まる長さより短くできる。
具体的には、第１の走査レンズ群７は、焦点距離ｆが１
５００ｍｍ、偏向されたレーザビームと走査レンズ群７
の主軸とのなす角度の最大値θ_maxが５度、光ビーム偏
向器３の偏向面Ｓ０から物体面までの距離（物体距離）
Ｒが１３５００ｍｍ、走査レンズ群７の像側面の有効Ｆ
ナンバーが６０、走査面上での最大像高Ｙ_maxが１０８
ｍｍである。

【００３１】この第１の走査レンズ群７を光ビーム走査
光学装置に組み込んでフォーカス調整した後、光ビーム
走査光学装置の球面収差、正弦条件違反量、非点収差及
び横収差量を評価した。評価結果を図６及び図７に示
す。図６（ａ）は球面収差（実線６１）及び正弦条件違
反量（点線６２）を示すものであり、図６（ｂ）は非点
収差（点線６３）を示すものである。図７（ａ）は像高
が１０８ｍｍの場合のガウス面上横収差（実線６４）を
示すものである。同様に、図７（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）は、それぞれ像高が８１ｍｍ、５４ｍ
ｍ、２７ｍｍ、０ｍｍの場合のガウス面上横収差を示す
ものである。図６及び図７より第１の走査レンズ群７を
用いた光ビーム走査光学装置は、球面収差、正弦条件違
反量、非点収差及び横収差量が小さく良好であることが
わかる。

【００３２】（第２の走査レンズ群）図８に示すよう
に、第２の走査レンズ群４１は、光ビーム偏向器３側か
ら順に配置された、正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１と
負の屈折力を有したレンズ群Ｇ２とで構成されている。
正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１は、１枚の正レンズ
（凸レンズ）４１ａにて構成されている。負の屈折力を
有したレンズ群Ｇ２は、２枚の負レンズ（凹レンズ）４
１ｂ，４１ｃを組み合わせて構成されている。第２の走
査レンズ群４１は、焦点距離ｆが前記（１）式及び
（２）式を満足している。表２は、これらのレンズ４１
ａ〜４１ｃのコンストラクションデータを示すものであ
る。

【００３３】

【表２】

【００３４】特に、各レンズ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの
像側面Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６は、前記（３）式及び（４）式
で決定される非球面を有している。そして、正レンズ４
１ａの像側面Ｓ２は、前記（３）式及び（４）式におい
て、以下の数値を使用して決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／（−２９８．０３） ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝０．３７０５×１０^-6 Ａ₆＝−０．８５１３×１０^-10 Ａ₈＝−０．６９１８×１０^-13 Ａ₁₀＝０．５１７４×１０^-21 Ａ₁₂＝−０．１３７４×１０^-18

【００３５】また、負レンズ４１ｂの像側面Ｓ４は、前
記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用し
て決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／５２１．０６ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．１０６１×１０^-5 Ａ₆＝０．８３４８×１０^-9 Ａ₈＝０．４２２３×１０^-12 Ａ₁₀＝−０．６０８５×１０^-21 Ａ₁₂＝−０．１２８７×１０^-18

【００３６】さらに、負レンズ４１ｃの像側面Ｓ６は、
前記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用
して決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／３４．１８ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．２２１４×１０^-5 Ａ₆＝−０．６０６０×１０^-8 Ａ₈＝−０．４８３６×１０^-13 Ａ₁₀＝０．７７４１×１０^-19 Ａ₁₂＝−０．９７５７×１０^-19

【００３７】以上の構成からなる第２の走査レンズ群４
１は、前群に正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１を配置
し、後群に負の屈折力を有したレンズ群Ｇ２を配置した
望遠タイプであるため、主点が走査レンズ群４１の位置
より光源側に位置する。従って、バックフォーカスが走
査レンズ群４１の焦点距離より短くなり、光学系の長さ
を走査レンズ群４１の焦点距離ｆで決まる長さより短く
できる。具体的には、第２の走査レンズ群４１は、焦点
距離ｆが１５００ｍｍ、偏向されたレーザビームと走査
レンズ群４１の主軸とのなす角度の最大値θ_maxが５
度、光ビーム偏向器３の偏向面Ｓ０から物体面までの距
離Ｒが１３５００ｍｍ、走査レンズ群４１の像側面の有
効Ｆナンバーが３０、走査面上での最大像高Ｙ_maxが１
０８ｍｍである。

【００３８】この第２の走査レンズ群４１を光ビーム走
査光学装置に組み込んでフォーカス調整した後、光ビー
ム走査光学装置の球面収差、正弦条件違反量、非点収差
及び横収差量を評価した。評価結果を図９及び図１０に
示す。図９（ａ）は球面収差（実線７１）及び正弦条件
違反量（点線７２）を示すものであり、図９（ｂ）は非
点収差（点線７３）を示すものである。図１０（ａ）は
像高が１０８ｍｍの場合のガウス面上横収差（実線７
４）を示すものである。同様に、図１０（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれ像高が８１ｍｍ、
５４ｍｍ、２７ｍｍ、０ｍｍの場合のガウス面上横収差
を示すものである。図９及び図１０より第２の走査レン
ズ群４１を用いた光ビーム走査光学装置は、球面収差、
正弦条件違反量、非点収差及び横収差量が小さく良好で
あることがわかる。

【００３９】（第３の走査レンズ群）図１１に示すよう
に、第３の走査レンズ群５１は、光ビーム偏向器３側か
ら順に配置された、正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１と
負の屈折力を有したレンズ群Ｇ２とで構成されている。
正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１は、１枚の正レンズ
（凸レンズ）５１ａにて構成されている。負の屈折力を
有したレンズ群Ｇ２は、２枚の負レンズ（凹レンズ）５
１ｂ，５１ｃを組み合わせて構成されている。第３の走
査レンズ群５１は、焦点距離ｆが前記（１）式及び
（２）式を満足している。表３は、これらのレンズ５１
ａ〜５１ｃのコンストラクションデータを示すものであ
る。

【００４０】

【表３】

【００４１】特に、各レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの
像側面Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６は、前記（３）式及び（４）式
で決定される非球面形状を有している。そして、正レン
ズ５１ａの像側面Ｓ２は、前記（３）式及び（４）式に
おいて、以下の数値を使用して決定される。 近軸曲線：Ｃ＝１／（−３６７．８６） ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝０．４８５８×１０^-6 Ａ₆＝−０．４４４１×１０^-10 Ａ₈＝−０．２１２９×１０^-13 Ａ₁₀＝０．１６２５×１０^-21 Ａ₁₂＝０．２２３９×１０^-19

【００４２】また、負レンズ５１ｂの像側面Ｓ４は、前
記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用し
て決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／１００．００ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．７８３２×１０^-6 Ａ₆＝−０．３８１２５×１０^-9 Ａ₈＝０．１７１×１０^-12 Ａ₁₀＝−０．２０２６×１０^-21 Ａ₁₂＝−０．５７２５×１０^-19

【００４３】さらに、負レンズ５１ｃの像側面Ｓ６は、
前記（３）式及び（４）式において、以下の数値を使用
して決定される。 近軸曲率：Ｃ＝１／３９．２１ ２次曲線パラメータ：ε＝１．００００００００ 非球面係数：Ａ₄＝−０．１９９７×１０^-5 Ａ₆＝−０．２８０５×１０^-8 Ａ₈＝０．２７２５×１０^-13 Ａ₁₀＝０．２６３４×１０^-19 Ａ₁₂＝０．６１８９×１０^-19

【００４４】以上の構成からなる第３の走査レンズ群５
１は、前群に正の屈折力を有したレンズ群Ｇ１を配置
し、後群に負の屈折力を有したレンズ群Ｇ２を配置した
望遠タイプであるため、主点が走査レンズ群５１の位置
より光源側に位置する。従って、バックフォーカスが走
査レンズ群５１の焦点距離より短くなり、光学系の長さ
を走査レンズ群５１の焦点距離ｆで決まる長さより短く
できる。具体的には、第３の走査レンズ群５１は、焦点
距離ｆが１７００ｍｍ、偏向されたレーザビームと走査
レンズ群５１の主軸とのなす角度の最大値θ_maxが４
度、光ビーム偏向器３の偏向面Ｓ０から物体面までの距
離Ｒが３３５８３ｍｍ、走査レンズ群５１の像側面の有
効Ｆナンバーが６０、走査面上での最大像高Ｙ_maxが１
０８ｍｍである。

【００４５】この第３の走査レンズ群５１を光ビーム走
査光学装置に組み込んでフォーカス調整した後、光ビー
ム走査光学装置の球面収差、正弦条件違反量、非点収差
及び横収差量を評価した。評価結果を図１２及び図１３
に示す。図１２（ａ）は球面収差（実線８１）及び正弦
条件違反量（点線８２）を示すものであり、図１２
（ｂ）は非点収差（点線８３）を示すものである。図１
３（ａ）は像高が１０８ｍｍの場合のガウス面上横収差
（実線８４）を示すものである。同様に、図１３
（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、それぞれ像高が８
１ｍｍ、５４ｍｍ、２７ｍｍ、０ｍｍの場合のガウス面
上横収差を示すものである。図１２及び図１３より第３
の走査レンズ群５１を用いた光ビーム走査光学装置は、
球面収差、正弦条件違反量、非点収差及び横収差量が小
さく良好であることがわかる。

【００４６】［他の実施形態］なお、本発明に係る光ビ
ーム走査光学装置は前記実施形態に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
前記実施形態では、走査レンズ群を構成する複数のレン
ズがそれぞれ有するレンズ面のうち三つのレンズ面を非
球面形状としているが、必ずしもこれに限るものではな
く、前記レンズ面のうち少なくとも一つのレンズ面を非
球面形状とすれば、走査レンズ群を透過したレーザビー
ムは、最軸外近傍でのコマ収差が抑えられた状態で、被
走査面上に結像される。

【００４７】また、前記実施形態では、光ビーム偏向器
の偏向面と被走査面とを共役関係にするため、走査レン
ズ群を構成する複数のレンズのうちのいずれかのレンズ
面がアナモフィック面であるように設定しているが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、図１４に示すよ
うに、走査レンズ群７の光源側の主軸上に新たにアナモ
フィックレンズ５を配置し、走査レンズ群７に特にアナ
モフィック面を設定しなくてもよい構成であってもよ
い。

【００４８】また、正の屈折力を有したレンズ群及び負
の屈折力を有したレンズ群をそれぞれ構成するレンズの
枚数等は任意であり、単数でも複数でもよい。さらに、
正の屈折力を有したレンズ群は、全体として正の屈折力
を有すれば良く、このレンズ群の中に負レンズが含まれ
ていてもよいことは言うまでもない。負の屈折力を有し
たレンズ群の場合も同様であって、このレンズ群の中に
正レンズが含まれていてもよい。

【００４９】

【実施例】図１５に、光ビーム偏向器に用いられる導波
路型音響光学素子を具体的に示す。矩形状のセラミック
基板１００上には、左辺から右辺に渡ってＬｉＮｂＯ₃
からなる光導波路１０１が形成されている。光導波路１
０１の中央部には、表面弾性波を発生させるためのイン
ターデジタルトランスジューサ１０２と、不要な表面弾
性波を吸収するためのインターデジタルトランスジュー
サ１０３とが対向して形成されている。セラミック基板
１００上には、光導波路１０１を間にして、その両側に
電極１０５が設けられている。この電極１０５は、イン
ターデジタルトランスジューサ１０２，１０３と外部周
辺装置（例えば、高周波電源等）を電気的に接続する際
に中継電極として利用される。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、光ビーム偏向器側から順に配置された正の屈折
力を有したレンズ群及び負の屈折力を有したレンズ群に
て構成された走査レンズ群を備えているので、走査レン
ズ群の主点が走査レンズ群の位置より光源側に位置す
る。従って、光学系の長さは走査レンズ群の焦点距離で
決まる長さより短くなり、光ビーム走査光学装置の小型
化を図ることができる。また、高価なプリズムや拡大レ
ンズ系を用いることなく小型化を図ることができ、低コ
ストの光ビーム走査光学装置が得られる。

【００５１】また、走査レンズ群を構成する複数のレン
ズがそれぞれ有するレンズ面のうち、少なくとも一つの
レンズ面を非球面形状とすることにより、走査レンズ群
を透過したレーザビームは、最軸外近傍でのコマ収差が
抑えられた状態で、被走査面上に結像され、良好な光学
性能を有する光ビーム走査光学装置が得られる。

【００５２】さらに、走査レンズ群によって光ビーム偏
向器の偏向面と被走査面とを副走査方向で共役させるこ
とにより、ボウの発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ビーム走査光学装置の主走査方
向の光路図。

【図２】図１に示した光ビーム走査光学装置の副走査方
向の光路図。

【図３】光ビーム偏向器を示す斜視図。

【図４】図３に示した光ビーム偏向器のさらに詳細な斜
視図。

【図５】走査レンズ群の主走査方向の光路図。

【図６】図５に示した走査レンズ群を備えた光ビーム走
査光学装置の収差を示すグラフで、（ａ）は球面収差及
び正弦条件違反量を示すグラフ、（ｂ）は非点収差を示
すグラフ。

【図７】図５に示した走査レンズ群を備えた光ビーム走
査光学装置の横収差図。

【図８】別の走査レンズ群の主走査方向の光路図。

【図９】図８に示した走査レンズ群を備えた光ビーム走
査光学装置の収差を示すグラフで、（ａ）は球面収差及
び正弦条件違反量を示すグラフ、（ｂ）は非点収差を示
すグラフ。

【図１０】図８に示した走査レンズ群を備えた光ビーム
走査光学装置の横収差図。

【図１１】さらに別の走査レンズ群の主走査方向の光路
図。

【図１２】図１１に示した走査レンズ群を備えた光ビー
ム走査光学装置の収差を示すグラフで、（ａ）は球面収
差及び正弦条件違反量を示すグラフ、（ｂ）は非点収差
を示すグラフ。

【図１３】図１１に示した走査レンズ群を備えた光ビー
ム走査光学装置の横収差図。

【図１４】他の実施形態を示す副走査方向の光路図。

【図１５】光ビーム偏向器に用いられる導波路型音響光
学素子の具体的実施例を示す平面図。

【符号の説明】 １…光ビーム走査光学装置 ２…半導体レーザ素子 ３…光ビーム偏向器 ７…走査レンズ群 ７ａ…正レンズ ７ｂ，７ｃ…負レンズ ８…感光体ドラム ３０…導波路型音響光学素子 ３３…インターデジタルトランスジューサ ３７…高周波電源 ４１…走査レンズ群 ４１ａ…正レンズ ４１ｂ，４１ｃ…負レンズ ５１…走査レンズ群 ５１ａ…正レンズ ５１ｂ，５１ｃ…負レンズ Ｇ１…正の屈折力を有したレンズ群 Ｇ２…負の屈折力を有したレンズ群 Ｓ０…偏向面 Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６…非球面形状を有した像側面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 前記光源から放射された光ビームを偏向するための、音
   響光学素子を有した光ビーム偏向器と、 前記光ビーム偏向器から射出した光ビームを被走査面上
   に結像させる、前記光ビーム偏向器側から順に配置され
   た正の屈折力を有したレンズ群及び負の屈折力を有した
   レンズ群にて構成された走査レンズ群と、 前記光ビーム偏向器の偏向特性を制御する高周波信号を
   発生させる高周波信号発生装置と、 を備えたことを特徴とする光ビーム走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記正の屈折力を有したレンズ群が１枚
   の正レンズにて構成され、かつ、前記負の屈折力を有し
   たレンズ群が２枚の負レンズにて構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の光ビーム走査光学装置。
3. 【請求項３】 前記走査レンズ群を構成する複数のレン
   ズがそれぞれ有するレンズ面のうち、少なくとも一つの
   レンズ面が非球面形状であることを特徴とする請求項１
   記載の光ビーム走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記走査レンズ群が前記光ビーム偏向器
   の偏向面と被走査面とを副走査方向で共役させているこ
   とを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査光学装置。