JPH07174998A - 走査レンズ及び光走査装置 - Google Patents
走査レンズ及び光走査装置Info
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- JPH07174998A JPH07174998A JP5318763A JP31876393A JPH07174998A JP H07174998 A JPH07174998 A JP H07174998A JP 5318763 A JP5318763 A JP 5318763A JP 31876393 A JP31876393 A JP 31876393A JP H07174998 A JPH07174998 A JP H07174998A
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- Japan
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- lens
- deflection
- orthogonal
- curvature
- radius
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 1枚レンズ構成で、高性能でかつ設計、製造
を容易にする。 【構成】 半導体レーザ10、アパチャ12、コリメー
タ14、シリンドリカルレンズ16、ポリゴンミラー1
8、及びプラスチックで形成された1枚のfθレンズ2
2を備えている。fθレンズ22の偏向面(ポリゴンミ
ラー18により偏向された光束の主光線が形成する平
面)内におけるレンズ面S1は、非球面に形成され、レ
ンズ面S2は、トーリック面に形成されている。レンズ
面S1は、偏向面内では光軸近傍の曲率半径R1Mが正
であるためポリゴンミラー18側に凸状であり、偏向直
交面内では曲率半径R1Sが負の円形状であるためポリ
ゴンミラー18側に凹状である。レンズ面S2は、偏向
面内では曲率半径R2Mが負の円形状であるため被走査
面側に凸になっている。
を容易にする。 【構成】 半導体レーザ10、アパチャ12、コリメー
タ14、シリンドリカルレンズ16、ポリゴンミラー1
8、及びプラスチックで形成された1枚のfθレンズ2
2を備えている。fθレンズ22の偏向面(ポリゴンミ
ラー18により偏向された光束の主光線が形成する平
面)内におけるレンズ面S1は、非球面に形成され、レ
ンズ面S2は、トーリック面に形成されている。レンズ
面S1は、偏向面内では光軸近傍の曲率半径R1Mが正
であるためポリゴンミラー18側に凸状であり、偏向直
交面内では曲率半径R1Sが負の円形状であるためポリ
ゴンミラー18側に凹状である。レンズ面S2は、偏向
面内では曲率半径R2Mが負の円形状であるため被走査
面側に凸になっている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査レンズ及び光走査
装置に係り、特に、レーザ走査光学系にfθレンズとし
て使用される1枚構成の走査レンズ、及びこの走査レン
ズを備えた光走査装置に関する。
装置に係り、特に、レーザ走査光学系にfθレンズとし
て使用される1枚構成の走査レンズ、及びこの走査レン
ズを備えた光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光走査装置は、光プリンタやデジタル式
の複写機等に広く使用されている。このような光走査装
置には、入射された光束を主走査方向と対応する方向に
等角速度で偏向させるポリゴンミラー等の偏向器と、走
査レンズとしてのfθレンズとが使用されている。fθ
レンズは、偏向器で偏向された、主として半導体レーザ
等を光源とするレーザビームを、感光体ドラムや感光体
ベルト等の被走査面上に光スポットして集光させると共
に、この光スポットを被走査面上で等速度で移動させ
る、という2つの機能を持っている。
の複写機等に広く使用されている。このような光走査装
置には、入射された光束を主走査方向と対応する方向に
等角速度で偏向させるポリゴンミラー等の偏向器と、走
査レンズとしてのfθレンズとが使用されている。fθ
レンズは、偏向器で偏向された、主として半導体レーザ
等を光源とするレーザビームを、感光体ドラムや感光体
ベルト等の被走査面上に光スポットして集光させると共
に、この光スポットを被走査面上で等速度で移動させ
る、という2つの機能を持っている。
【0003】さらに、fθレンズは、偏向されたレーザ
ービームによって形成される面と直交する面内において
偏向器上の偏向点の位置と被走査面上の光スポットの位
置とを共役関係にする機能を持たせることが多く、また
偏向器のレーザビーム入射側に配置されかつ副走査方向
と対応する方向にレンズパワーを有するシリンドリカル
レンズと共に、偏向器の反射面の傾きを光学的に補正し
かつ光スポットを略円形にするための面倒れ補正光学系
を構成している。
ービームによって形成される面と直交する面内において
偏向器上の偏向点の位置と被走査面上の光スポットの位
置とを共役関係にする機能を持たせることが多く、また
偏向器のレーザビーム入射側に配置されかつ副走査方向
と対応する方向にレンズパワーを有するシリンドリカル
レンズと共に、偏向器の反射面の傾きを光学的に補正し
かつ光スポットを略円形にするための面倒れ補正光学系
を構成している。
【0004】このfθレンズとしては、特に、レンズ構
成枚数が2枚以上の光学系が数多く実用化されている
が、構成が複雑になる、という問題がある。これに対し
て簡素な光学系としてレンズ構成が1枚のfθレンズが
提案されている。
成枚数が2枚以上の光学系が数多く実用化されている
が、構成が複雑になる、という問題がある。これに対し
て簡素な光学系としてレンズ構成が1枚のfθレンズが
提案されている。
【0005】特開昭57−144518号、特開昭63
−50812号及び特開平3−55513号の各公報に
は、一方の面がトーリック面でかつ他方の面が球面、シ
リンダ面、またはトーリック面で形成された1枚構成の
fθレンズが開示されている。また、特開昭62−13
8823号、特開平4−50908号及び特開平5−4
5580号の各公報には、非球面を備えたfθレンズが
開示されている。
−50812号及び特開平3−55513号の各公報に
は、一方の面がトーリック面でかつ他方の面が球面、シ
リンダ面、またはトーリック面で形成された1枚構成の
fθレンズが開示されている。また、特開昭62−13
8823号、特開平4−50908号及び特開平5−4
5580号の各公報には、非球面を備えたfθレンズが
開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
特開昭57−144518号公報に記載されたトーリッ
ク面のみから構成されたfθレンズは、主走査面でみれ
ば1枚の球面レンズと同等の性能しか得ることができな
いため、設計の自由度が少なく、fθ特性、像面湾曲と
いう結像性能の確保に限界があり、高解像力が得られな
い、という問題がある。また、無理に結像性能を確保し
ようとすると、特開昭63−50812号公報及び特開
平3−55513号公報に記載されているように、レン
ズの中心厚を厚くしなければならず、製造が困難にな
る。
特開昭57−144518号公報に記載されたトーリッ
ク面のみから構成されたfθレンズは、主走査面でみれ
ば1枚の球面レンズと同等の性能しか得ることができな
いため、設計の自由度が少なく、fθ特性、像面湾曲と
いう結像性能の確保に限界があり、高解像力が得られな
い、という問題がある。また、無理に結像性能を確保し
ようとすると、特開昭63−50812号公報及び特開
平3−55513号公報に記載されているように、レン
ズの中心厚を厚くしなければならず、製造が困難にな
る。
【0007】上記欠点を解消するために、特開昭62−
138823号公報及び特開平4−50908号公報に
記載されているfθレンズは、非球面を導入して結像性
能の改善を図っているが、その形状が複雑で回転軸を持
たない形状であるため、設計及び製造が非常に困難であ
る。また、特開平5−45580号公報のfθレンズに
おいては主走査断面の形状は被走査面側に凸のメニスカ
ス形状をしており、回転軸を持つ非球面を用いている
が、偏向器であるホゾ型ミラーの光入射側の光学系にお
いて集光光学系を必要としかつfθ特性は略等速度的で
あり、リニアリティに関して電気的な補正を必要として
おり、装置が複雑で高価になる、という欠点を有してい
る。
138823号公報及び特開平4−50908号公報に
記載されているfθレンズは、非球面を導入して結像性
能の改善を図っているが、その形状が複雑で回転軸を持
たない形状であるため、設計及び製造が非常に困難であ
る。また、特開平5−45580号公報のfθレンズに
おいては主走査断面の形状は被走査面側に凸のメニスカ
ス形状をしており、回転軸を持つ非球面を用いている
が、偏向器であるホゾ型ミラーの光入射側の光学系にお
いて集光光学系を必要としかつfθ特性は略等速度的で
あり、リニアリティに関して電気的な補正を必要として
おり、装置が複雑で高価になる、という欠点を有してい
る。
【0008】本発明は上記問題点を解消するために成さ
れたもので、簡単な形状を用いることにより、高性能で
かつ設計、製造が容易な1枚構成の走査レンズ及びこの
走査レンズを備えた光走査装置を提供することを目的と
する。
れたもので、簡単な形状を用いることにより、高性能で
かつ設計、製造が容易な1枚構成の走査レンズ及びこの
走査レンズを備えた光走査装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明における入射された光束を所定方向
に等角速度で偏向させる偏向手段と被走査面との間に配
置され、光スポットが等速度で走査されるように入射さ
れた光束を被走査面上に収束させる1枚の走査レンズ
は、前記偏向手段によって偏向された光束の主光線によ
って形成される偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸
と直交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成さ
れる曲線が光軸近傍にて偏向手段側に凸状で、かつ前記
偏向面と直交する偏向直交面と交わって形成される円弧
が被走査面側に凸状の非球面で形成された第1のレンズ
面と、前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回
転軸を持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって
形成される円弧が前記被走査面側に凸状のトーリック面
で形成された第2のレンズ面と、を含み、前記非球面の
光軸近傍の曲率半径をR1M、該非球面の偏向直交面内
での円弧の曲率半径をR1S、前記トーリック面の偏向
面内での円弧の曲率半径をR2M、前記トーリック面の
偏向直交面内での円弧の曲率半径をR2S、走査レンズ
の偏向面内における焦点距離をfとし、曲率半径の符号
は入射光束が入射する向きに凸のときを正、入射光束が
進む向きに凸のときを負とするとき、前記第1のレンズ
面及び前記第2のレンズ面が、 R1M/R2M<−1 R1S/R2S>1 −0.9<R2M/f<−0.55 −0.16<R2S/f<−0.08 を満たすように形成されている。
に、請求項1の発明における入射された光束を所定方向
に等角速度で偏向させる偏向手段と被走査面との間に配
置され、光スポットが等速度で走査されるように入射さ
れた光束を被走査面上に収束させる1枚の走査レンズ
は、前記偏向手段によって偏向された光束の主光線によ
って形成される偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸
と直交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成さ
れる曲線が光軸近傍にて偏向手段側に凸状で、かつ前記
偏向面と直交する偏向直交面と交わって形成される円弧
が被走査面側に凸状の非球面で形成された第1のレンズ
面と、前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回
転軸を持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって
形成される円弧が前記被走査面側に凸状のトーリック面
で形成された第2のレンズ面と、を含み、前記非球面の
光軸近傍の曲率半径をR1M、該非球面の偏向直交面内
での円弧の曲率半径をR1S、前記トーリック面の偏向
面内での円弧の曲率半径をR2M、前記トーリック面の
偏向直交面内での円弧の曲率半径をR2S、走査レンズ
の偏向面内における焦点距離をfとし、曲率半径の符号
は入射光束が入射する向きに凸のときを正、入射光束が
進む向きに凸のときを負とするとき、前記第1のレンズ
面及び前記第2のレンズ面が、 R1M/R2M<−1 R1S/R2S>1 −0.9<R2M/f<−0.55 −0.16<R2S/f<−0.08 を満たすように形成されている。
【0010】請求項1の発明の非球面は、光軸と第1の
レンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をx軸とする
xy平面を偏向面内に想定したとき、以下の式で表され
る曲線をy軸に平行な直線を回転軸として回転して得ら
れる面とすることができる。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ただし、Kは円錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面
係数である。
レンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をx軸とする
xy平面を偏向面内に想定したとき、以下の式で表され
る曲線をy軸に平行な直線を回転軸として回転して得ら
れる面とすることができる。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ただし、Kは円錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面
係数である。
【0011】請求項3の発明の光走査装置は、光源から
の光束を略平行光束にするためのコリメート手段と、前
記平行光束を主走査方向と対応する方向に長い線像とし
て結像させる結像手段と、前記線像の結像位置または該
結像位置の近傍に反射面を持ち入射された光束を主走査
方向と対応する方向に等角速度で偏向させる偏向手段
と、前記偏向手段と被走査面との間に配置され、前記偏
向手段側のレンズ面が、前記偏向手段によって偏向され
た光束の主光線によって形成される偏向面内に位置しか
つ走査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向
面と交わって形成される曲線が光軸近傍にて前記偏向手
段方向に凸状で、かつ前記偏向面と直交する偏向直交面
と交わって形成される円弧が前記被走査面方向に凸状の
非球面で形成されると共に、前記被走査面側のレンズ面
が、前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回転
軸を持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって形
成される円弧が前記被走査面方向に凸状のトーリック面
で形成され、光スポットが等速度で走査されるうように
入射された光束を前記被走査面に収束させる1枚の走査
レンズと、を含んで構成されている。
の光束を略平行光束にするためのコリメート手段と、前
記平行光束を主走査方向と対応する方向に長い線像とし
て結像させる結像手段と、前記線像の結像位置または該
結像位置の近傍に反射面を持ち入射された光束を主走査
方向と対応する方向に等角速度で偏向させる偏向手段
と、前記偏向手段と被走査面との間に配置され、前記偏
向手段側のレンズ面が、前記偏向手段によって偏向され
た光束の主光線によって形成される偏向面内に位置しか
つ走査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向
面と交わって形成される曲線が光軸近傍にて前記偏向手
段方向に凸状で、かつ前記偏向面と直交する偏向直交面
と交わって形成される円弧が前記被走査面方向に凸状の
非球面で形成されると共に、前記被走査面側のレンズ面
が、前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回転
軸を持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって形
成される円弧が前記被走査面方向に凸状のトーリック面
で形成され、光スポットが等速度で走査されるうように
入射された光束を前記被走査面に収束させる1枚の走査
レンズと、を含んで構成されている。
【0012】請求項3の発明の非球面は、上記請求項1
の発明で説明した非球面とすることができ、また請求項
3の発明の走査レンズは請求項1の発明で説明した条件
を満たすように形成することができる。
の発明で説明した非球面とすることができ、また請求項
3の発明の走査レンズは請求項1の発明で説明した条件
を満たすように形成することができる。
【0013】
【作用】上記請求項1〜請求項5の発明の作用について
説明する。本発明の走査レンズは、1枚のレンズで構成
され、かつ非球面で形成されたレンズ面とトーリック
面、すなわちトロイダル面で形成されたレンズ面とを備
えている。本発明によれば、一方のレンズ面が非球面で
形成されており、偏向面と交わって形成される曲線、す
なわち偏向面内の曲線が円弧以外の曲線になるため、走
査レンズを球面のみから構成したときの設計の自由度の
制限による結像性能の不足をこの曲線の形状により改善
し、fθ特性及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正す
ることができる。
説明する。本発明の走査レンズは、1枚のレンズで構成
され、かつ非球面で形成されたレンズ面とトーリック
面、すなわちトロイダル面で形成されたレンズ面とを備
えている。本発明によれば、一方のレンズ面が非球面で
形成されており、偏向面と交わって形成される曲線、す
なわち偏向面内の曲線が円弧以外の曲線になるため、走
査レンズを球面のみから構成したときの設計の自由度の
制限による結像性能の不足をこの曲線の形状により改善
し、fθ特性及び主走査方向の像面湾曲を良好に補正す
ることができる。
【0014】また、走査レンズの偏向直交面内は近軸光
束が通過するため、偏向直交面と交わって形成される形
状、すなわち偏向直交面内の形状を非球面状としても結
像性能を改善させる効果は少ない。このため、本発明で
は偏向直交面内の形状が円弧状になるように非球面を形
成し、偏向手段上の偏向点と被走査面上の光スポットと
の共役関係を確保している。また、レンズ面の偏向面内
の形状を非球面状とし、この非球面状のレンズ面を偏向
手段側に配置しているため、副走査方向の像面湾曲性能
の補正が可能となる。
束が通過するため、偏向直交面と交わって形成される形
状、すなわち偏向直交面内の形状を非球面状としても結
像性能を改善させる効果は少ない。このため、本発明で
は偏向直交面内の形状が円弧状になるように非球面を形
成し、偏向手段上の偏向点と被走査面上の光スポットと
の共役関係を確保している。また、レンズ面の偏向面内
の形状を非球面状とし、この非球面状のレンズ面を偏向
手段側に配置しているため、副走査方向の像面湾曲性能
の補正が可能となる。
【0015】さらに、偏向面内の形状と偏向直交面内の
形状とが共に円弧以外の曲線であると、回転軸が存在し
ないことから製造が困難となるので、本発明では一方の
形状を円弧状とすることにより製造を容易にしている。
形状とが共に円弧以外の曲線であると、回転軸が存在し
ないことから製造が困難となるので、本発明では一方の
形状を円弧状とすることにより製造を容易にしている。
【0016】上記R1M/R2M<−1の条件は、非球
面の光軸近傍の曲率半径R1Mの絶対値の方がトーリッ
ク面の偏向面内での円弧の曲率半径R2Mの絶対値より
大きいことを示しており、この条件は1枚のレンズでf
θ特性、結像特性のバランスをとるために満たすことが
望ましい。
面の光軸近傍の曲率半径R1Mの絶対値の方がトーリッ
ク面の偏向面内での円弧の曲率半径R2Mの絶対値より
大きいことを示しており、この条件は1枚のレンズでf
θ特性、結像特性のバランスをとるために満たすことが
望ましい。
【0017】R1S/R2S>1の条件は、非球面の偏
向直交面内の円弧の曲率半径R1Sの絶対値の方がトー
リック面の偏向直交面内での円弧の曲率半径R2Sの絶
対値より大きいことを示しており、この条件は偏向点と
被走査面の共役関係を無理なく保持するために満たすこ
とが望ましい。
向直交面内の円弧の曲率半径R1Sの絶対値の方がトー
リック面の偏向直交面内での円弧の曲率半径R2Sの絶
対値より大きいことを示しており、この条件は偏向点と
被走査面の共役関係を無理なく保持するために満たすこ
とが望ましい。
【0018】−0.9<R2M/f<−0.55の条件
は、主走査方向の像面湾曲を良好に補正するための条件
であり、−0.9以下になると像がオーバー側に倒れ、
−0.55以上になるとアンダー側に倒れて良好な補正
が困難になる。
は、主走査方向の像面湾曲を良好に補正するための条件
であり、−0.9以下になると像がオーバー側に倒れ、
−0.55以上になるとアンダー側に倒れて良好な補正
が困難になる。
【0019】−0.16<R2S/f<−0.08の条
件は、副走査方向の像面湾曲を良好に補正するための条
件であり、−0.16以下になると像がアンダー側に倒
れ、−0.08以上になるとオーバー側に倒れて良好な
補正が困難になる。
件は、副走査方向の像面湾曲を良好に補正するための条
件であり、−0.16以下になると像がアンダー側に倒
れ、−0.08以上になるとオーバー側に倒れて良好な
補正が困難になる。
【0020】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【0021】本実施例の光走査装置は、図4に示すよう
に、光源としての半導体レーザ10を備えており、この
半導体レーザ10のレーザービーム射出側には、アパチ
ャ12及び半導体レーザ10から射出されたレーザービ
ームを平行レーザービームに整形するためのコリメータ
14が順に配置されている。コリメータ14のレーザー
ビーム射出側には、副走査方向と対応する方向にレンズ
パワーを有し、平行レーザービームを主走査方向(矢印
で示す方向)と対応する方向に長い線像として結像させ
るシリンドリカルレンズ16が配置されている。この線
像の結像位置または結像位置の近傍に反射面20が位置
するように、入射されたレーザービームを反射して主走
査方向と対応する方向に等角速度で偏向させるポリゴン
ミラー18が配置されている。ポリゴンミラー18のレ
ーザービーム反射側には、被走査面である感光ドラム2
6表面に略円形の光スポットが等速度で走査されるうよ
うに収束させる、プラスチックの非晶質ポリオレフィン
で形成された1枚の走査レンズであるfθレンズ22が
配置されている。fθレンズ22と感光ドラム26との
間には、実装上の理由によりfθレンズ22から射出さ
れたレーザービームを感光ドラム26方向に反射するた
めの反射鏡24が配置されている。
に、光源としての半導体レーザ10を備えており、この
半導体レーザ10のレーザービーム射出側には、アパチ
ャ12及び半導体レーザ10から射出されたレーザービ
ームを平行レーザービームに整形するためのコリメータ
14が順に配置されている。コリメータ14のレーザー
ビーム射出側には、副走査方向と対応する方向にレンズ
パワーを有し、平行レーザービームを主走査方向(矢印
で示す方向)と対応する方向に長い線像として結像させ
るシリンドリカルレンズ16が配置されている。この線
像の結像位置または結像位置の近傍に反射面20が位置
するように、入射されたレーザービームを反射して主走
査方向と対応する方向に等角速度で偏向させるポリゴン
ミラー18が配置されている。ポリゴンミラー18のレ
ーザービーム反射側には、被走査面である感光ドラム2
6表面に略円形の光スポットが等速度で走査されるうよ
うに収束させる、プラスチックの非晶質ポリオレフィン
で形成された1枚の走査レンズであるfθレンズ22が
配置されている。fθレンズ22と感光ドラム26との
間には、実装上の理由によりfθレンズ22から射出さ
れたレーザービームを感光ドラム26方向に反射するた
めの反射鏡24が配置されている。
【0022】本実施例によれば、半導体レーザー10か
ら射出されたレーザービームは、ポリゴンミラー18の
入射側に配置されるPRE−POLYGON光学系であ
るシリンドリカルレンズ16により反射面20上に主走
査方向に対応する方向に長い線像として結像される。こ
のレーザービームは、ポリゴンミラー18により主走査
方向と対応する方向に等角速度で偏向され、fθレンズ
22により感光ドラム26上に主走査方向に等速度で走
査される。また、fθレンズ22の作用で面倒れ補正が
行われて副走査方向のピッチむらが補正され、またシリ
ンドリカルレンズ16の作用で感光ドラム26上のビー
ムスポットは略円形になる。
ら射出されたレーザービームは、ポリゴンミラー18の
入射側に配置されるPRE−POLYGON光学系であ
るシリンドリカルレンズ16により反射面20上に主走
査方向に対応する方向に長い線像として結像される。こ
のレーザービームは、ポリゴンミラー18により主走査
方向と対応する方向に等角速度で偏向され、fθレンズ
22により感光ドラム26上に主走査方向に等速度で走
査される。また、fθレンズ22の作用で面倒れ補正が
行われて副走査方向のピッチむらが補正され、またシリ
ンドリカルレンズ16の作用で感光ドラム26上のビー
ムスポットは略円形になる。
【0023】図1(a)は、fθレンズ22の偏向面
(ポリゴンミラー18により偏向されたレーザービーム
の主光線が形成する平面)内におけるレンズ形状を示
し、図1(b)は、偏向直交面(レンズの光軸を含みか
つ偏向面に直交する平面)内におけるレンズ形状を示し
ている。fθレンズ22のポリゴンミラー18側、すな
わち偏向手段側のレンズ面S1は非球面で形成され、感
光ドラム26側、すなわち被走査面側のレンズ面S2は
トーリック面で形成されている。
(ポリゴンミラー18により偏向されたレーザービーム
の主光線が形成する平面)内におけるレンズ形状を示
し、図1(b)は、偏向直交面(レンズの光軸を含みか
つ偏向面に直交する平面)内におけるレンズ形状を示し
ている。fθレンズ22のポリゴンミラー18側、すな
わち偏向手段側のレンズ面S1は非球面で形成され、感
光ドラム26側、すなわち被走査面側のレンズ面S2は
トーリック面で形成されている。
【0024】このレンズ面S1の非球面は、図2に示す
ように、光軸Aとレンズ面S1との交点を原点Oとしか
つ光軸A方向をx軸とするxy平面を偏向面内に想定し
たとき、以下の(1)式で表される曲線L1を、偏向面
内の直線でかつy軸に平行な直線を回転軸R1として回
転して得られる。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ・・・
(1) ただし、R1Mは非球面の光軸近傍の曲率半径、Kは円
錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面係数である。
ように、光軸Aとレンズ面S1との交点を原点Oとしか
つ光軸A方向をx軸とするxy平面を偏向面内に想定し
たとき、以下の(1)式で表される曲線L1を、偏向面
内の直線でかつy軸に平行な直線を回転軸R1として回
転して得られる。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ・・・
(1) ただし、R1Mは非球面の光軸近傍の曲率半径、Kは円
錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面係数である。
【0025】従って、レンズ面S1は、偏向面内では光
軸近傍の曲率半径R1Mが正(入射レーザビームが入射
する向き(来る向き)に測った距離を正、入射レーザビ
ームが進む向きに測った距離を負とする)であるため、
ポリゴンミラー18側に凸状、偏向直交面内では曲率半
径R1Sが負の円弧状であるためポリゴンミラー18側
に凹状、すなわち感光ドラム側に凸状の形状になる。こ
の曲率半径R1Sは、回転軸R1とレンズ面S1との光
軸方向における距離に相当する。
軸近傍の曲率半径R1Mが正(入射レーザビームが入射
する向き(来る向き)に測った距離を正、入射レーザビ
ームが進む向きに測った距離を負とする)であるため、
ポリゴンミラー18側に凸状、偏向直交面内では曲率半
径R1Sが負の円弧状であるためポリゴンミラー18側
に凹状、すなわち感光ドラム側に凸状の形状になる。こ
の曲率半径R1Sは、回転軸R1とレンズ面S1との光
軸方向における距離に相当する。
【0026】レンズ面S2のトーリック面は、図3に示
すように、偏向直交面内に位置する曲率半径がR2Sの
円弧L2を、偏向直交面内の直線でかつ光軸Aと直交す
ると共に円弧L2から距離R2M離れた位置に位置する
直線を回転軸R2として回転して得られる。
すように、偏向直交面内に位置する曲率半径がR2Sの
円弧L2を、偏向直交面内の直線でかつ光軸Aと直交す
ると共に円弧L2から距離R2M離れた位置に位置する
直線を回転軸R2として回転して得られる。
【0027】従って、レンズ面S2は、偏向面内及び偏
向直交面内の円弧が感光ドラム方向に凸状のトーリック
面になる。この曲率半径R2Mは、回転軸R2とレンズ
面S2との光軸方向における距離に相当する。
向直交面内の円弧が感光ドラム方向に凸状のトーリック
面になる。この曲率半径R2Mは、回転軸R2とレンズ
面S2との光軸方向における距離に相当する。
【0028】本実施例の1枚のfθレンズでfθ特性、
結像特性のバランスをとるためには、非球面の光軸近傍
の曲率半径R1Mの絶対値の方がトーリック面の偏向面
内での円弧の曲率半径R2Mの絶対値より大きくするの
が好ましく、また偏向点と被走査面の共役関係を無理な
く保持するためには、非球面の偏向直交面内の円弧の曲
率半径R1Sの絶対値の方がトーリック面の偏向直交面
内での円弧の曲率半径R2Sの絶対値より大きくするの
が好ましい。従って、下記の条件を満たすようにfθレ
ンズを設計するのが好ましい。
結像特性のバランスをとるためには、非球面の光軸近傍
の曲率半径R1Mの絶対値の方がトーリック面の偏向面
内での円弧の曲率半径R2Mの絶対値より大きくするの
が好ましく、また偏向点と被走査面の共役関係を無理な
く保持するためには、非球面の偏向直交面内の円弧の曲
率半径R1Sの絶対値の方がトーリック面の偏向直交面
内での円弧の曲率半径R2Sの絶対値より大きくするの
が好ましい。従って、下記の条件を満たすようにfθレ
ンズを設計するのが好ましい。
【0029】R1M/R2M<−1・・・(2) R1S/R2S>1・・・(3) 表1に、非晶質ポリオレフィンを使用して作成した本実
施例のfθレンズ22の各部の寸法、R2M/f、及び
R2S/fの値を示す。表1において、nは非晶質ポリ
オレフィンの屈折率、d1はレンズ面S1、S2間の光
軸上の間隔、d0はポリゴンミラー18の反射面20か
らfθレンズのポリゴンミラー18側のレンズ面S1ま
での光軸上の距離、d2はfθレンズの感光ドラム26
側のレンズ面S2から感光ドラム26の表面までの光軸
上の距離(d0、d1、d2については図1(a)を参
照)、fはfθレンズの偏向面内における焦点距離、θ
は最大画角、λはレーザビームの波長である。また、各
部の寸法の単位はmmである。
施例のfθレンズ22の各部の寸法、R2M/f、及び
R2S/fの値を示す。表1において、nは非晶質ポリ
オレフィンの屈折率、d1はレンズ面S1、S2間の光
軸上の間隔、d0はポリゴンミラー18の反射面20か
らfθレンズのポリゴンミラー18側のレンズ面S1ま
での光軸上の距離、d2はfθレンズの感光ドラム26
側のレンズ面S2から感光ドラム26の表面までの光軸
上の距離(d0、d1、d2については図1(a)を参
照)、fはfθレンズの偏向面内における焦点距離、θ
は最大画角、λはレーザビームの波長である。また、各
部の寸法の単位はmmである。
【0030】また、ポリゴンミラー18の回転中心から
反射面20までの距離は17mm、ポリゴンミラーへの
入射光は光軸方向から入射させたものである。これは実
施例を簡単に説明するためのものであり、その他の角度
で入射させた場合も略同様になる。
反射面20までの距離は17mm、ポリゴンミラーへの
入射光は光軸方向から入射させたものである。これは実
施例を簡単に説明するためのものであり、その他の角度
で入射させた場合も略同様になる。
【0031】また、表1に示したfθレンズの像面湾曲
を図6(a)に示し、fθ特性を理想からの位置ずれ量
で表して図6(b)に示す。図6(a)の破線は主走査
方向の像面湾曲であり、実線は副走査方向の像面湾曲で
ある。
を図6(a)に示し、fθ特性を理想からの位置ずれ量
で表して図6(b)に示す。図6(a)の破線は主走査
方向の像面湾曲であり、実線は副走査方向の像面湾曲で
ある。
【0032】また、表2〜表24に図4に示した光走査
装置と同一の光走査装置に使用されるfθレンズの実施
例2〜実施例24の各部の寸法、R2M/f、及びR2
S/fの値を示し、図7(a),(b)〜図29
(a),(b)に実施例2〜実施例24の像面湾曲、f
θ特性を各々示す。なお、各軸のスケールは図6と同一
である。
装置と同一の光走査装置に使用されるfθレンズの実施
例2〜実施例24の各部の寸法、R2M/f、及びR2
S/fの値を示し、図7(a),(b)〜図29
(a),(b)に実施例2〜実施例24の像面湾曲、f
θ特性を各々示す。なお、各軸のスケールは図6と同一
である。
【0033】この実施例2〜実施例12は、実施例1と
同様に、光学材料としてプラスチックの非晶質ポリオレ
フィンを使用し、d0及びd1をパラメータとして変化
させたものである。fθ特性の基準となる理想焦点距離
は143.2394488mmである。
同様に、光学材料としてプラスチックの非晶質ポリオレ
フィンを使用し、d0及びd1をパラメータとして変化
させたものである。fθ特性の基準となる理想焦点距離
は143.2394488mmである。
【0034】実施例13〜実施例16は、光学材料とし
てプラスチックのポリカーボネイト(屈折率が1.57
2)を使用し、d0及びd1をパラメータとして変化さ
せたものである。fθ特性の基準となる理想焦点距離
は、143.2394488mmである。
てプラスチックのポリカーボネイト(屈折率が1.57
2)を使用し、d0及びd1をパラメータとして変化さ
せたものである。fθ特性の基準となる理想焦点距離
は、143.2394488mmである。
【0035】実施例17〜実施例24は、光学材料とし
てプラスチックの非晶質ポリオレフィンを使用し、d0
及びd1をパラメータとして変化させたものである。f
θ特性の基準となる理想焦点距離は、171.8873
385mmである。
てプラスチックの非晶質ポリオレフィンを使用し、d0
及びd1をパラメータとして変化させたものである。f
θ特性の基準となる理想焦点距離は、171.8873
385mmである。
【0036】また、実施例1〜実施例24に対応する偏
向面で切断した断面図を図5(1)〜(24)に示す。
向面で切断した断面図を図5(1)〜(24)に示す。
【0037】図7(a),(b)〜図29(a),
(b)から理解されるように、像面湾曲は良好に補正さ
れている。また、fθ特性を示す理想からの位置ずれ量
は、いずれも0.2mm程度以内であり、良好な結果が
得られている。
(b)から理解されるように、像面湾曲は良好に補正さ
れている。また、fθ特性を示す理想からの位置ずれ量
は、いずれも0.2mm程度以内であり、良好な結果が
得られている。
【0038】
【表1】 f=142.606 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=254.56 R1S=−47.3427 d0=35 d1=15 K=−62.4716 A=−2.469558e−08 B=−2.214005e−11 C= 2.056345e−14 D=−3.828980e−18 R2M=−102.29 R2S=−14.7322 d2=138.863 R2M/f=−0.717292 R2S/f=−0.103307
【0039】
【表2】 f=142.388 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=371.838 R1S=−65.3726 d0=40 d1=15 K=−123.228 A=−1.675487e−09 B=−3.154253e−11 C= 1.715654e−14 D=−3.078761e−18 R2M=−90.9883 R2S=−16.3749 d2=139.868 R2M/f=−0.639015 R2S/f=−0.115002
【0040】
【表3】 f=142.364 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=483.102 R1S=−79.1382 d0=45 d1=15 K=−154.428 A=−2.524309e−08 B=−2.961573e−11 C= 1.698681e−14 D=−3.084330e−18 R2M=−86.3295 R2S=−17.7224 d2=140.375 R2M/f=−0.6064 R2S/f=−0.124487
【0041】
【表4】 f=142.542 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=305.607 R1S=−50.484 d0=35 d1=20 K=−54.7013 A=−1.762649e−07 B= 6.137468e−11 C=−1.006156e−14 D= 1.195257e−18 R2M=−95.4584 R2S=−15.924 d2=138.584 R2M/f=−0.669686 R2S/f=−0.111714
【0042】
【表5】 f=142.294 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=424.17 R1S=−66.5754 d0=40 d1=20 K=−175.157 A=−5.930637e−09 B=−3.225813e−11 C= 1.701016e−14 D=−3.104361e−18 R2M=−88.0068 R2S=−17.4097 d2=139.589 R2M/f=−0.618485 R2S/f=−0.12235
【0043】
【表6】 f=142.162 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=508.424 R1S=−77.7878 d0=45 d1=20 K=−267.105 A= 1.048047e−08 B=−3.925380e−11 C= 1.536481e−14 D=−2.336280e−18 R2M=−85.1731 R2S=−18.6322 d2=140.057 R2M/f=−0.599129 R2S/f=−0.131063
【0044】
【表7】 f=142.267 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=450.278 R1S=−89.3893 d0=55 d1=20 K=−9.27359 A=−2.128092e−07 B= 4.926618e−11 C=−1.013730e−14 D= 9.434915e−19 R2M=−87.0067 R2S=−20.6142 d2=140.394 R2M/f=−0.611572 R2S/f=−0.144898
【0045】
【表8】 f=142.408 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=357.807 R1S=−52.7976 d0=35 d1=25 K=−60.1005 A=−2.228546e−07 B= 8.788177e−11 C=−2.290403e−14 D= 3.726137e−18 R2M=−90.958 R2S=−17.0251 d2=138.433 R2M/f=−0.638714 R2S/f=−0.119552
【0046】
【表9】 f=142.251 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=476.896 R1S=−66.4797 d0=40 d1=25 K=−43.9693 A=−2.259877e−07 B= 6.035689e−11 C=−9.250965e−15 D= 2.305965e−19 R2M=−85.8136 R2S=−18.3662 d2=139.382 R2M/f=−0.603254 R2S/f=−0.129111
【0047】
【表10】 f=142.165 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=534.403 R1S=−75.0873 d0=45 d1=25 K=−19.3016 A=−2.241411e−07 B= 4.920673e−11 C=−8.272617e−15 D= 5.648496e−19 R2M=−84.2606 R2S=−19.4695 d2=139.738 R2M/f=−0.592694 R2S/f=−0.13695
【0048】
【表11】 f=142.159 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=516.634 R1S=−80.1094 d0=50 d1=25 K=−11.9036 A=−2.211047e−07 B= 4.637667e−11 C=−8.888002e−15 D= 8.144628e−19 R2M=−84.6756 R2S=−20.4173 d2=139.816 R2M/f=−0.595641 R2S/f=−0.143623
【0049】
【表12】 f=143.339 θ=42° λ=785nm n=1.519139 R1M=357.022 R1S=−85.5898 d0=55 d1=25 K=−6.8644 A=−2.147111e−07 B= 4.687275e−11 C=−8.947363e−15 D= 7.838625e−19 R2M=−91.7568 R2S=−21.36 d2=140.129 R2M/f=−0.640138 R2S/f=−0.149017
【0050】
【表13】 f=142.474 θ=42° λ=785nm n=1.572 R1M=661.117 R1S=−64.7012 d0=40 d1=20 K=−233.216 A=−9.825750e−08 B= 1.086226e−11 C= 3.343290e−15 D=−9.647869e−19 R2M=−91.9301 R2S=−18.7314 d2=140.246 R2M/f=−0.645242 R2S/f=−0.131473
【0051】
【表14】 f=142.228 θ=42° λ=785nm n=1.572 R1M=781.799 R1S=−76.2938 d0=45 d1=20 K=−355.119 A=−8.137584e−08 B= 8.479146e−12 C= 1.214473e−15 D=−4.998007e−19 R2M=−89.9582 R2S=−20.0937 d2=140.632 R2M/f=−0.632493 R2S/f=−0.141278
【0052】
【表15】 f=142.157 θ=42° λ=785nm n=1.572 R1M=866.294 R1S=−84.428 d0=50 d1=20 K=−662.71 A=−3.477489e−08 B=−1.372531e−11 C= 5.662883e−15 D=−7.989134e−19 R2M=−88.9831 R2S=−21.2713 d2=140.833 R2M/f=−0.625949 R2S/f=−0.149632
【0053】
【表16】 f=142.369 θ=42° λ=785nm n=1.572 R1M=777.344 R1S=−89.6837 d0=55 d1=20 K=−143.782 A=−9.505346e−08 B= 4.175589e−12 C= 1.747108e−15 D=−3.495448e−19 R2M=−90.1129 R2S=−22.3011 d2=140.826 R2M/f=−0.632954 R2S/f=−0.156643
【0054】
【表17】 f=170.662 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=253.504 R1S=−49.6875 d0=45 d1=10 K=−11.3596 A=−2.478789e−07 B= 7.187794e−11 C=−3.903119e−15 D=−2.329706e−18 R2M=−134.361 R2S=−15.935 d2=168.168 R2M/f=−0.787293 R2S/f=−0.093372
【0055】
【表18】 f=171.448 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=217.373 R1S=−35.3036 d0=40 d1=15 K=−9.25082 A=−2.765835e−07 B= 3.173099e−11 C=2.856643e−14 D=−7.269336e−18 R2M=−147.165 R2S=−15.1471 d2=166.125 R2M/f=−0.858364 R2S/f=−0.088348
【0056】
【表19】 f=170.993 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=317.71 R1S=−53.9148 d0=45 d1=15 K=−6.89807 A=−2.167295e−07 B= 4.171191e−11 C=−3.098366e−15 D= 6.862227e−19 R2M=−121.201 R2S=−17.3113 d2=167.545 R2M/f=−0.708806 R2S/f=−0.10124
【0057】
【表20】 f=170.91 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=367.995 R1S=−56.8506 d0=45 d1=20 K=−44.6457 A=−1.071839e−07 B= 2.202088e−11 C=−8.085255e−16 D= 4.504935e−19 R2M=−114.744 R2S=−18.543 d2=167.162 R2M/f=−0.67137 R2S/f=−0.108496
【0058】
【表21】 f=170.706 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=502.402 R1S=−72.5493 d0=50 d1=20 K=−106.736 A=−5.781875e−08 B= 1.361146e−11 C=−3.395741e−15 D= 7.176095e−19 R2M=−106.136 R2S=−20.1182 d2=168.101 R2M/f=−0.621749 R2S/f=−0.117853
【0059】
【表22】 f=170.539 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=578.848 R1S=−84.3491 d0=55 d1=20 K=−331.908 A= 6.081388e−08 B=−4.244292e−11 C= 1.262774e−14 D=−1.601985e−18 R2M=−103.286 R2S=−21.4185 d2=168.485 R2M/f=−0.605641 R2S/f=−0.125593
【0060】
【表23】 f=170.482 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=634.831 R1S=−93.1213 d0=60 d1=20 K=−498.848 A= 9.176716e−08 B=−5.902301e−11 C= 1.646255e−14 D=−1.943853e−18 R2M=−101.734 R2S=−22.5547 d2=168.726 R2M/f=−0.596744 R2S/f=−0.1323
【0061】
【表24】 f=170.618 θ=35° λ=785nm n=1.519139 R1M=577.428 R1S=−99.2289 d0=65 d1=20 K=−387.037 A= 1.072170e−07 B=−6.120265e−11 C= 1.568870e−14 D=−1.699745e−18 R2M=−103.385 R2S=−23.5568 d2=168.718 R2M/f=−0.605943 R2S/f=−0.138067 なお、上記ではプラスチックで形成する例について説明
したがガラスで形成しても良い。
したがガラスで形成しても良い。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ンズ面を簡単な形状にしているので、高性能でかつ設
計、製造が容易な1枚構成の走査レンズを提供すること
ができる、という効果が得られる。
ンズ面を簡単な形状にしているので、高性能でかつ設
計、製造が容易な1枚構成の走査レンズを提供すること
ができる、という効果が得られる。
【0063】また、レンズ面が簡単な形状で高性能でか
つ設計、製造が容易な1枚構成の走査レンズを使用して
るので、光走査装置の小型化、低コスト化を図ることが
できる、という効果が得られる。
つ設計、製造が容易な1枚構成の走査レンズを使用して
るので、光走査装置の小型化、低コスト化を図ることが
できる、という効果が得られる。
【図1】(a)は実施例1のfθレンズの偏向面内にお
ける形状を示す断面図である。(b)は実施例1のfθ
レンズの偏向直交面内における形状を示す断面図であ
る。
ける形状を示す断面図である。(b)は実施例1のfθ
レンズの偏向直交面内における形状を示す断面図であ
る。
【図2】本実施例のfθレンズのポリゴンミラー側のレ
ンズ面の形状を説明するための説明図である。
ンズ面の形状を説明するための説明図である。
【図3】本実施例のfθレンズの感光ドラム側のレンズ
面の形状を説明するための説明図である。
面の形状を説明するための説明図である。
【図4】本実施例を示す斜視図である。
【図5】(1)〜(24)は実施例1〜実施例24のf
θレンズの偏向面内における形状を示す断面図である。
θレンズの偏向面内における形状を示す断面図である。
【図6】(a)は実施例1の像面湾曲を示す収差図であ
る。(b)は実施例1のfθ特性を示す収差図である。
る。(b)は実施例1のfθ特性を示す収差図である。
【図7】(a)は実施例2の像面湾曲を示す収差図であ
る。(b)は実施例2のfθ特性を示す収差図である。
る。(b)は実施例2のfθ特性を示す収差図である。
【図8】(a)は実施例3の像面湾曲を示す収差図であ
る。(b)は実施例3のfθ特性を示す収差図である。
る。(b)は実施例3のfθ特性を示す収差図である。
【図9】(a)は実施例4の像面湾曲を示す収差図であ
る。(b)は実施例4のfθ特性を示す収差図である。
る。(b)は実施例4のfθ特性を示す収差図である。
【図10】(a)は実施例5の像面湾曲を示す収差図で
ある。(b)は実施例5のfθ特性を示す収差図であ
る。
ある。(b)は実施例5のfθ特性を示す収差図であ
る。
【図11】(a)は実施例6の像面湾曲を示す収差図で
ある。(b)は実施例6のfθ特性を示す収差図であ
る。
ある。(b)は実施例6のfθ特性を示す収差図であ
る。
【図12】(a)は実施例7の像面湾曲を示す収差図で
ある。(b)は実施例7のfθ特性を示す収差図であ
る。
ある。(b)は実施例7のfθ特性を示す収差図であ
る。
【図13】(a)は実施例8の像面湾曲を示す収差図で
ある。(b)は実施例8のfθ特性を示す収差図であ
る。
ある。(b)は実施例8のfθ特性を示す収差図であ
る。
【図14】(a)は実施例9の像面湾曲を示す収差図で
ある。(b)は実施例9のfθ特性を示す収差図であ
る。
ある。(b)は実施例9のfθ特性を示す収差図であ
る。
【図15】(a)は実施例10の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例10のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例10のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図16】(a)は実施例11の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例11のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例11のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図17】(a)は実施例12の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例12のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例12のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図18】(a)は実施例13の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例13のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例13のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図19】(a)は実施例14の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例14のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例14のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図20】(a)は実施例15の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例15のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例15のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図21】(a)は実施例16の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例16のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例16のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図22】(a)は実施例17の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例17のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例17のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図23】(a)は実施例18の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例18のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例18のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図24】(a)は実施例19の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例19のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例19のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図25】(a)は実施例20の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例20のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例20のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図26】(a)は実施例21の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例21のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例21のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図27】(a)は実施例22の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例22のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例22のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図28】(a)は実施例23の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例23のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例23のfθ特性を示す収差図で
ある。
【図29】(a)は実施例24の像面湾曲を示す収差図
である。(b)は実施例24のfθ特性を示す収差図で
ある。
である。(b)は実施例24のfθ特性を示す収差図で
ある。
10 半導体レーザ 14 コリメータ 16 シリンドリカルレンズ 18 ポリゴンミラー 22 fθレンズ 26 感光ドラム
Claims (5)
- 【請求項1】 入射された光束を所定方向に等角速度で
偏向させる偏向手段と被走査面との間に配置され、光ス
ポットが等速度で走査されるように入射された光束を被
走査面上に収束させる1枚の走査レンズであって、 前記偏向手段によって偏向された光束の主光線によって
形成される偏向面内に位置しかつ走査レンズの光軸と直
交する回転軸を持ち、前記偏向面と交わって形成される
曲線が光軸近傍にて偏向手段側に凸状で、かつ前記偏向
面と直交する偏向直交面と交わって形成される円弧が被
走査面側に凸状の非球面で形成された第1のレンズ面
と、 前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回転軸を
持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって形成さ
れる円弧が前記被走査面側に凸状のトーリック面で形成
された第2のレンズ面と、 を含み、 前記非球面の光軸近傍の曲率半径をR1M、該非球面の
偏向直交面内での円弧の曲率半径をR1S、前記トーリ
ック面の偏向面内での円弧の曲率半径をR2M、前記ト
ーリック面の偏向直交面内での円弧の曲率半径をR2
S、走査レンズの偏向面内における焦点距離をfとし、
曲率半径の符号は入射光束が入射する向きに凸のときを
正、入射光束が進む向きに凸のときを負とするとき、前
記第1のレンズ面及び前記第2のレンズ面が、 R1M/R2M<−1 R1S/R2S>1 −0.9<R2M/f<−0.55 −0.16<R2S/f<−0.08 を満たすように形成されている走査レンズ。 - 【請求項2】前記非球面は、光軸と第1のレンズ面との
交点を原点としかつ光軸方向をx軸とするxy平面を偏
向面内に想定したとき、以下の式で表される曲線をy軸
に平行な直線を回転軸として回転して得られる面である
請求項1の走査レンズ。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ただし、Kは円錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面
係数である。 - 【請求項3】 光源からの光束を略平行光束にするため
のコリメート手段と、 前記平行光束を主走査方向と対応する方向に長い線像と
して結像させる結像手段と、 前記線像の結像位置または該結像位置の近傍に反射面を
持ち入射された光束を主走査方向と対応する方向に等角
速度で偏向させる偏向手段と、 前記偏向手段と被走査面との間に配置され、前記偏向手
段側のレンズ面が、前記偏向手段によって偏向された光
束の主光線によって形成される偏向面内に位置しかつ走
査レンズの光軸と直交する回転軸を持ち、前記偏向面と
交わって形成される曲線が光軸近傍にて前記偏向手段方
向に凸状で、かつ前記偏向面と直交する偏向直交面と交
わって形成される円弧が前記被走査面方向に凸状の非球
面で形成されると共に、前記被走査面側のレンズ面が、
前記偏向直交面内に位置しかつ光軸と直交する回転軸を
持ち、前記偏向面及び前記偏向直交面と交わって形成さ
れる円弧が前記被走査面方向に凸状のトーリック面で形
成され、光スポットが等速度で走査されるように入射さ
れた光束を前記被走査面に収束させる1枚の走査レンズ
と、 を含む光走査装置。 - 【請求項4】前記非球面は、光軸と前記偏向手段側のレ
ンズ面との交点を原点としかつ光軸方向をx軸とするx
y平面を偏向面内に想定したとき、以下の式で表される
曲線をy軸に平行な直線を回転軸として回転して得られ
る面である請求項3の光走査装置。 x=y2 /{R1M+√(R1M2 −(1+K)
y2 )}+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 ただし、R1Mは非球面の光軸近傍の曲率半径、Kは円
錐定数、A,B,C,Dは高次の非球面係数である。 - 【請求項5】前記走査レンズは、前記非球面の偏向直交
面内での円弧の曲率半径をR1S、前記トーリック面の
偏向面内での円弧の曲率半径をR2M、前記トーリック
面の偏向直交面内での円弧の曲率半径をR2S、走査レ
ンズの偏向面内における焦点距離をfとし、曲率半径の
符号は入射光束が入射する向きに凸のときを正、入射光
束が進む向きに凸のときを負とするとき、 R1M/R2M<−1 R1S/R2S>1 −0.9<R2M/f<−0.55 −0.16<R2S/f<−0.08 を満たすように形成されている請求項4の光走査装置。
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-
1997
- 1997-01-03 US US08/778,638 patent/US5757533A/en not_active Expired - Lifetime
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