JPS5893021A - 偏向面の倒れ補正効果を有する２群構成ｆθレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 こＤ発明は光偏向面ｐ倒れ補正効果を有するｔｅｖンズ
、特に走査光学系中にシリンドリカルレンズを含む２群
構成υｆ０レンズに関する。

光走査装置において、光偏向器として回転多面鏡等１回
転軸に対して偏向面υ倒れが生じうるもυを使用する場
合、こＤ倒れに起因する走査線υピッチむらを補正する
ため、走査線ＫＩｉ直外面内においては、偏向面と走査
面とを光学的に共役な関係におくような結像光学系を用
いることはよく知られている。

こυ種υ光学系は、走査方向とこれに：―直な方向とＤ
光学％註が異なるため、シリンドリカルレンズやトーリ
ック面レンズを用いるＤが普通である。こＤようなレン
ズ系をコンパクトに構成するには出来る限り琳レンズに
することが望ましく、集束作用に方向性を与えるために
２枚υ琳しンズυ組合せとじたもυが知られている。し
かし、例えば互いに直交する母線を持つ２枚υシリンド
リカル琳レンズを用いるもυ（特開昭５５−１５１３１
号）では球面レンズに比して製作■−しいシリンドリカ
ルレンズを２枚必要とする上、記録面上を実質的に等速
寂でスポットを走査させるいわゆるｆ０特性を持つシリ
ンドリカルレンズを製作することは極めて困難である。

また、球面−レンズとトーリック面レンズを用いるも’
Ｄ　（４Ｉ開昭５６−３６６２２号）は、トーリック面
り加工が難かしいという問題を生ずる。

こυ発明は、ｆ０特性をもつ球面暎レンズとシリンドリ
カル拳レンズの２群から構成されるコンパクトなレンズ
構成でありながら倒れ補正効果とｆ０特性を持つ上、従
来υ琳玉ｆθレンズでは補正υ難しかったサジタルＷＩ
面湾曲を大幅に改善する光学系を得ようとするもっであ
る以下図面を参照して説明する〇 ＠１−は、こυ発明Ｏ光学系を用いた走査装置り構成を
示す概念図で、レーザ等υ光源ｌからυ光け、光学系２
により偏向面に略平行な長軸を有する楕円状光束とされ
、偏向Ｗｈ３に入射する。偏向１１１３と走査ａｎｓ’
ａ間には球面暎レンズ４と走査方向と直角な面内でＤ＋
集束作用を持つシリンドリカル曝レンズ５が配置されて
おり、偏向器３で偏向された光束は、＠１図ｔ’）で示
すように偏向面に平行な面内では球面レンズ４′ｆ）作
用７１によって集光光束とされ、走査面６上に集束する
。一方、＠１図（ｂ）に示すように偏向面に垂直な断面
では、光学系２によって偏向点近傍に集束された光束は
、球面レンズ４の集束作用を受けてもなお発散光束であ
り、シリンドリカルレンズ５によってはじめて集光光束
となり、走査面上に必要なスポットサイズを形成する。

上記Ｏ結像レンズ系４．５は、具体的には、偏向器３に
近い第１Ｄ光学要素は、偏向器に凹面を向けた正Ｏパワ
ーを有するメニスカス暎レンズであり、走ｆ：１ｉｉ６
に近い＠２υ光学要素は偏向面に垂直な断面において正
Ｏパワーを持つシリンドリカルレンズυ２りＶ光学要素
で構成され、メニスカス琳しンズ■焦点距離をｆｌ、硝
１、、。

材υ屈折率をｎｌ、偏向器側０面り曲率半径をＲ１゜シ
リンドリカルレンズつ屈折力を有する断１１１［ｉυ焦
点距離をｆ２とするとき ｔ６＜ｎ＊　＜ｚｏ　　　　　　　、・・−４）−１５
（ＲＩＡｌ　　＜−１７・・・・・・シ）ｆ２ＡＩ（０
・３　　　・・・・・・（３）Ｄ条件を満足する。

条＃（１）はメニスカス塔レンズ４′ｙ）硝材υ屈折率
ＶＣｌｍする制限であり、下限を越えると像面湾―と後
述するｆθ特性とを同時に満足することが困難となる。

上限は現実に使用しうる硝材が殆んどなくなくなってし
まうことから生ずる事実上υ上限で、これを越えても設
計上光学系υ性能が劣るというもＤではない。

ｆ０％注は、レンズυ焦点距離をｆ、レンズへＤ光束■
入射角を０、このときυ走査線り中央からスポット位置
までυ距離を像高Ｈ（のとするとき と定−され、ＩＩＩＩＯｆ＃条件からυずれをパーセン
ト表示したもＤに相幽する◎ 仁υｆ＃％性υ許容値は原稿１）種類、大きさ。

得られる記録面ＳＯＷ用目的等により異る。

例えばＡ４版Ｏシート（記録を行う場合、光ビームＤ走
査方向はＡ４サイズＯ短辺２１０霞であり、画像位置υ
ずれが±０．７−〇ｉｌｊでも得られた画律υ否与を認
めることは殆んど出来ないことが経験上知られている。

こυ場合、ｆ０特性υ許容値は とみることが出来る。罠に、走査方向Ｄｊ１当な位置で
υずれを零とし、謙位ＩＩＩｔＤずれを正負に振分けれ
ば、必要な全偏向角に対応するｆ０％性υ許容幅はＬ３
４＊ｌ！ＩＥと見ることが出来る。

こＤ発明り光学系の場合、ｆ０特性は偏向面に平行な面
内で屈折力を持つメニスカス正レンズ４Ｄ＋に依存し、
そＤ焦点距離ｆはこＯメニスカス正レンズ４υ焦点距ｌ
ｌＩ！ｆ１に等しい＠こＤメニスカス正レンズ４０第１
面υ曲率半径Ｒ１と焦点距離Ｏ比Ｒ１／ｆ１　を変数と
し１、硝材Ｏ屈折率ｎ１をパラメータとしてｆ０特注を
図示したＤが第２図であり、最大偏向角２１に″対する
１０％性を示している。図中鎖線で示した筐Ｌ３４は上
述りように許容限界値であり、ｆ０特性はこれより小さ
くなければならないので、ｎｌ：　１゜６に対して”／
ｆｌ　＜　−Ｌ７でなければならないＣ一方、こＯ光学
系がｆθレレンとして機能するためには像面が平担でな
ければならないＯ像面は一般にサジタル像面とメリジオ
ナル僚面とがあり、こυ発明の光学系においては、偏向
面に平行な方向はメニスカス正レンズＤメリジオナル慮
面であるが、これに垂直な方向では一般に宏うサジタル
ｆＩＩＷＪとは若干異なるが、便宜上これをサジタル像
面と呼ぶ。

ところで、像面υ湾曲り許容値はこれをスポット径ｐ許
容値に置換えて考えることが出来るＣ走査光をレーザビ
ームとした場合、光束断ｔｈｉυ強変分布はガクス分布
となりて−リ、レンズ等で集束させた場合υ極小径部は
ビームウェストと呼ばれ半ｔｔ通常鴨で示す。

こＤビームウェストから距離２だけ離れた位置における
ビーム半径をＷ　（ｚ）とすると１次式が成立つ。

ただしλはレーザ光υ波長である。

ビーム径がαチ増加する２Ｄ値は Ｗ　（Ｚ） α＝（−−１）Ｘｉ（ＪＯ Ｏ であるから となる＠ 前述２）Ａ４版用プリンタでは線密［３０１Ｊ）シト／
イ４程度で十分であり、こっときＯスポット径は通常１
ｔｌＬ１μｍ程度となる０光源としてλ＝６３２−８　
ｎｒｎ　２）　ＨｅＮｅレーザを用いα冑１０′Ｌ ％１！度が許容されるとすれば、ｚ＝＋ｓ、７ｍｍとな
る０走査方向υ適当な位置でυ像面を走査面に一致させ
、像面のずれを正負にふり分ければ、メリジオナル＠Ｌ
ｆｒ湾曲υ許容値はほぼ１１４ｍｍとなる。

１１２図同様、Ｒ１／ｆ　１　を変数、ｎｔｔパラメー
タとして量大偏向角２１における縁面湾曲を図示すれば
第３！Ｉ！Ｅｌｆ）ようである。周知Ｏように正のパワ
ーを持り―レンズυ像面湾曲は常に負υ値を散るが、鎖
線で示す貯容限界値ＩＬ４ｍｍ以下となるためにはｎｌ
”　１６に対しＲＩＡｌ　：＞　　１５であることが必
要である。

条件シ）は、上記ＤｆＯ特性とｇＩ面湾曲υ制限を同時
に満すために必要な限界であることがわかる・また、硝
材υ屈折率ｎ１が小になれば県件（２）υ上限・下限υ
幅が狭くなることが明らかである。

偏向面と走査面とを光学的共役関係におかない、いわゆ
る非共役タイプυ場合、結像光学系は暎玉ｆ０レンズと
して構成することが可能である・こυ楊会、サジタルｇ
１１面り湾曲はメリジオナル會面湾自より大きくなり、
上記と同様υ検討によれば　Ｒ１／ｆ１が一５附近でも
１２倍程変Ｒ１／ｆ１　が−１７附近では２ｆｉｌｌｋ
Ｋもなり、スボツ）ｆｆｌ増加ｐ許容限界を定めるのは
もっばらサジタル像面湾曲であった。（本発明者による
特願昭５６−１０３６６！５参照）しかるに、この発明
υ場合、サジタル像面湾曲はシリンドリカルレンズＤ位
置あるいはそれにより一義的に決定される焦点距離によ
って大きく影響される、すなわち、走査光Ｏ偏光点、走
査面が一定位置に配置され、球面レンズ４７：１焦点距
離が定まれば、偏向点、走査面を共役関係におくシリン
ドリカルレンズは、位置、あるいは焦点距離υ一方によ
って他は一義的に決定される。こυとき、こυ光学系Ｏ
サジタル像面湾曲は、メニスカスレンズＤ屈折率ｎ１　
　焦点距離ｆ、ｌ（対する第１１ｉ１ｉυ曲率半径Ｒ１
υ比Ｒ′／ｆ１　と、シリンドリカルレンズ５０屈折率
ｎ２および焦点距ＩＩＩ　ｆ２に依存する〇しかし、ｎ
、とＲ１／ｆ１　は条件（１）（２）によって限定され
ており、ｎｌが大きい種、またＲ１７１１　が小さい程
サジタル像面湾曲は小さくなるって、上記Ｏ条件中で球
面湾曲が最大となる”１＝　１６４’／ｆ１＝　−１，
７２）ときυサジタル゛ｆ１１面湾曲によって限界値を
決定する仁とが出来る。

ＷＥ４図はｆ２７ｆｔ　を変数、Ｈｚをパラメータとし
て量大偏向角２１における最大のナシタル像面湾曲を示
す◎ ζυサジタル像面河曲Ｏ許容限界も前述υメリヂオナル
像面湾１と同じとすれば、−１１，４ｍｍとなる２）　
ハｎ２”　Ｌ　４　トＬ　テｆ２／ｆ１　＃　ａ　３０
６　トｆｋ　ルｏ　従’：）　でｆ２４１＜α３であれ
ばよい。

条件悌）はこＯようＫして求められる。

なお、シリ／トリカルレンズ５Ｄ硝材はＢＫ７ヤ白板ガ
ラスなど、比較的安価で対候注曳く、低屈折率り硝材や
プラスチック（ｎ６３Ｚ８＝Ｌ４９）などが使用出来る
・そして第４図から明らかなように、より屈折率Ｏ高い
材料を使用すれば、サジタルｇ１１面湾曲はわずかなが
らよい方向へ変化するＤで、ｎ２＝１４で使用可能な以
・」 上、ｎｚＫＪｌｌｌに県件を付する必要はない・以下実
施例を示す・ξれらの実施例においてメニスカス正レン
ズはｆｌｍ　３　Ｌ）　Ｕ、Ｗｍ＋２１゜Ｆ／１ｔ）０
であり、鶴３ｒＩｉはシリンドリカル面であり、表中υ
曲率半径はそυ母線に直交する方向υ値を示す＠ 実ｆｌａｌｌ 実施例２ 実施例３ 実施１Ｆ１４ 実施ガ５ １Ｉ！施ｆＲ６ 上記ＯＳＳガ１ないし６に示す２群構成ｆ０レンズυ収
差図、を、それぞれ嬉５図表いし箒ｌＯ図に示す・ こＯ尭明は上記υように、偏向点上走査面を共役関係に
おくタイプυ走査光学系において、最も製作２）ＩＦＪ
Ｉなメニスカス球面レンズとシリンドリカルレンズを用
いながら、それぞれを琳レンズとし１両者り焦点距離り
比を適切に選ぶことにより、サジタル像面の湾曲を小に
し、ｆ＃４Ｉ性を持つメニスカス正しンズυ設計の自由
度を拡げることが出来たもっである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこｅ発明の光学系を用いた走査装置り構成を示
す概念図、１１２図、第３図はメニスカス正しンズυベ
ンディングに対するｆ０％注、メリヂオナルｇ１１面湾
曲Ｏｆ化を示し、第４図はメニスカス正レンズとシリン
ドリカルレンズＤ焦点距離り比ＤＩ！：化に対するサジ
タル像面湾曲を示す◎第５ｖＩＡないし第１Ｏ図は実施
例１ないし実施１Ｆ１６υ収差−である。 ｌ：光源　２：光学系　３：偏向１１　４：ｆ＃琴゛レ
ンズ　５ニジリントリカ１ルレンズ　６：走査面 特許出顆人　　味式会仕　リコ− 第９図 第１０図 ｔｎ−石ｍ＋　　　　　　　　（勿

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ビームを実質的に等両速度で偏向するためＯ偏向装置
   と、その偏向面に略平行な主軸を有する楕円状Ｄビーム
   を入射させるための光学系と、上記偏向装置により偏向
   されたビームを走査面上に集束し、実質的Ｖｃ尋速変で
   走査させるため１）１０％性を有する光学系および走査
   面からなる光走査装置に用いる光学系であり、１群は偏
   向装置（凹面を向けた正のパワーを有するメニスカス単
   レンズであり、他ｐ評は偏向面に―直な断面において正
   υパワーを有するシリンドリカルレンズである偏向面０
   例れ補正効果を有する２詳構成ｆ０レンズ