JP3367246B2 - fθ lens system - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、fθレンズ系に係り、
特に、レーザプリンタやデジタル複写機等の光走査装置
に用いられるfθレンズ系に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のレーザプリンタやデジタル複写機
に適用される光走査装置について図21を参照して説明
する。
【0003】図21に示すように、この種の光走査装置
は、画像信号に応じて変調されたレーザビームを放出す
る半導体レーザ22と、図示しない防塵構造の筐体内に
格納されレーザビームを感光する円筒形の感光ドラム4
0と、を有している。半導体レーザ22から放出された
レーザビームは、コリメータレンズ24で略平行化さ
れ、スリット26により感光ドラム40の円筒外周上に
集束状態が規定される。このスリット26を通過したレ
ーザビームは、シリンドリカルレンズ28により、反射
ミラー30を介して、回転多面鏡32の側面近傍に線状
に結像する。この回転多面鏡32は高速回転する図示し
ないモータの動力で回転され、結像した線状のレーザビ
ームを反射し偏向走査する。
【0004】また、この光走査装置は、回転多面鏡32
で偏向走査されたレーザビームの走査速度を補正し感光
ドラム40の円筒外周上の所定面(以下、被走査面とい
う。)H上に結像させるためのfθレンズ系20を有し
いる。このfθレンズ系20を通過したレーザビーム
は、反射ミラー34、一面が円筒状で回転多面鏡32の
面倒れによる、レーザビームの走査方向(以下、主走査
方向という。)に垂直な方向(以下、副走査方向とい
う。)に対する振れを補正する円筒反射鏡36及び感光
ドラム40を囲む筐体に装着されたウインドウ38を介
して被走査面H上に結像する。なお、反射ミラー34前
の走査開始側端の記録に用いられない領域には、レーザ
ビームを所定方向に反射する反射ミラー42が配置さ
れ、反射ミラー42の対向する位置に配置されたビーム
位置検出センサ44により光電変換されて画像信号に対
する同期信号として用いられる。
【0005】上記半導体レーザ22から放出されるレー
ザビームの単色性(時間的コヒーレンス)は極めて優れ
ているので、fθレンズ系は特定の波長において像高
(Y)=fθレンズ系の焦点距離(f)×走査画角
(θ)を満足すればよく、色収差についての補正を考慮
する必要はなかった。
【0006】しかしながら、従来のfθレンズ系では、
温度変化(例えば、気温の変化や回転多面鏡を回転する
ことによる発熱)等によって生ずる、半導体レーザ22
から放出されるレーザビームの波長変化に対する色収差
を補正することができなかったので、高解像度化を図る
ことは困難であった。
【0007】また、従来の光走査装置では単一のレーザ
ビームを使用していたので、走査の高速化を図ることは
困難であった。この問題を解決するために、複数のレー
ザビームで被走査面上を同時に走査する技術が開示され
ているが(特開昭51−100742号、特開昭60−
166916号公報参照)、これらの開示技術では、複
数のレーザビームに波長差があると、各レーザビーム毎
に焦点距離(f)すなわち像高(Y)が変わってしま
う。このため、図22に示すように、被走査面上でのレ
ーザビーム照射点が主走査方向にずれを生じ、従来の単
一のレーザビームで走査するものよりも画質が悪化す
る、という問題があった。
【0008】これらの問題を解決するため、色収差を補
正したfθレンズ(以下、色消しfθレンズという。)
が提案されている(特開昭56−123509号公報、
特開昭59−7918号公報、特開昭59−17081
0号公報、特開昭62−254110号公報、特開昭6
2−262812号公報、特開昭62−299927号
公報、特開昭63−249119号公報、特開平2−1
6520号公報、特開平3−65917号公報、特開平
3−84509号公報、特開平3−177808号公
報、特開平4−90505号公報、特開平4−1744
13号公報、特開平4−340519号公報参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案されたほとんどの色消しfθレンズの色収差補正能力
は、レーザビームの波長変化1nmに対して被走査面に
入射する位置のずれが2〜4μm程度である。このた
め、レーザビームの波長差が5nmとすると、0.1m
m〜0.2mmの位置ずれを生じ、高解像度の光走査装
置にとっては無視できない位置ずれを生じ画質の劣化を
招く、という問題点があった。
【0010】また、fθレンズ系を構成するレンズ枚数
が多く、高屈折率や高分散のガラスを使用したレンズを
必要とするので、光走査装置のコストが高くなる、とい
う問題点があった。
【0011】更に、近年デジタル複写機等に望まれる画
質は従来より高まってきているので、像面湾曲及びfθ
特性について性能の良いfθレンズ系が望まれている。
例えば中間調を用いたフルカラーデジタル複写機では、
被走査面上のレーザビームの最も細くなる位置(以下、
ビームウエストという。)でのビーム径は40μm程度
の非常に小さいものが要求されている。通常、プリント
幅全体で要求されるビーム径のバラツキは20%以下で
ある。ビーム径が40μmのときに、ビームウエストか
ら1mm離れるとビーム径は48μmと20%大きくな
る。従って、ビーム径40μmを保証するためには像面
湾曲は±1mm以下である必要がある。また、ビーム径
が50μmときに、ビーム径のバラツキ20%以下にす
るためには像面湾曲は少なくとも±1.5mm以下であ
る必要がある。なお、副走査方向での像面湾曲は上述し
た円筒反射鏡36により補正することができるので、f
θレンズ系で補正すべき像面湾曲は主に主走査方向のも
のである(以下、像面湾曲は主走査方向についてのみ示
す。)。一方、fθ特性、すなわち像高の理想値Yから
の現実の像高Y’のずれ(歪曲収差)についてもプリン
ト幅全体にわたって0.1mm以下という非常に小さい
値が要求されている。
【0012】本発明は、上記事実に鑑み、少ないレンズ
枚数で高屈折率や高分散のガラスを必要とすることな
く、像面湾曲が±1.5mm以下、fθ特性が±0.1
mm以下、色収差補正能力が1μm/nm以下の性能を
満足するfθレンズ系を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光入射側から順に、両凹の第1レンズ、
両凸の第2レンズ及び平凸で正のパワーを有するの第3
レンズの3枚のレンズからなり、前記第1レンズと前記
第2レンズとは貼り合わされ、更に、以下の関係を満足
するfθレンズ系である。
【0014】
(1) −4.0≦f(L1 +L2 )/f(L3 )≦−1.0
(2) −0.02<(nd1+nd3)/2−nd2≦0.235
(3) ( ν2 +ν3 )/2−ν1 >14
ただし、
νi :第iレンズのアッベ数
ndi:第iレンズのd線に対する屈折率
f(L3 ):第3レンズの焦点距離
f(L1 +L2 ):第1レンズと第2レンズとの合成焦
点距離
【0015】
【作用】本発明のfθレンズ系で式(1)は像面湾曲を
±1.5mm以下にするためのレンズのパワーの条件で
ある。この上限値を越え又は下限値未満となると像面湾
曲が悪化する。
【0016】式(2)はfθ特性を±0.1mm以下に
するためのレンズの屈折率の条件である。この上限値を
越え又は下限値以下となるとfθ特性が悪化する。
【0017】式(3)は色収差補正能力を1μm/nm
以下とするためのレンズのアッベ数の条件である。この
下限値以下となると、走査開始側付近及び走査終了側付
近の双方で色収差が1μm/nmを越えてしまい、色収
差補正能力が悪化する。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係るfθレンズ系を適用した
光走査装置の実施例について、図面を参照して説明す
る。
【0019】まず、第1実施例の構成について説明す
る。図20に示すように、本光走査装置のfθレンズ系
10は、光入射順に、両凹の第1レンズ12、両凸の第
2レンズ14及び平凸で正のパワーを有する第3レンズ
16の3枚のレンズで構成されている。これら3枚のレ
ンズには、以下に示すように、高屈折率・高分散ガラス
は使用されていない。また、回転多面鏡32は正8角形
であり、向かい合った面の距離は55mmである。この
回転多面鏡32に入射するレーザビームとfθレンズ系
10の光軸とがなす角度は60°である。
【0020】波長785nmにおけるfθレンズ系10
の焦点距離fは290mmであり、回転多面鏡32が反
射するレーザビームとfθレンズ系10の光軸とがなす
最大走査画角は±29.5°である。
【0021】ri を光入射順のfθレンズ系10の第i
面の曲率半径とし、di を第i面と第(i+1)面との
距離とする。また、d0 を回転多面鏡の側面18Aと第
1面との距離とし、d5 をfθレンズ系の第5面から被
走査面までの距離とすると、第1実施例のfθレンズ系
10は次の通りである。
【0022】
d0 32.4
r1 -29.5 d1 4.0 nd1 1.75000 νd1 27.6000
r2 439.1 d2 17.4 nd2 1.597347 νd2 61.5257
r3 -40.3 d3 20.0
r4 ∞ d4 19.1 nd3 1.583400 νd3 62.3550
r5 -95.0 d5 440.8
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.05
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.07
(νd2+νd3)/2-νd1 = 34.3
なお、本実施例の光走査装置の構成は、fθレンズ系1
0及び複数のレーザビームを放出する半導体レーザ23
を除き、図21に示した従来技術と同じである。
【0023】次に、第1実施例の作用を説明する。半導
体レーザ23から放出された複数のレーザビームは、コ
リメータレンズ24、スリット26、シリンドリカルレ
ンズ28、反射ミラー30を介して回転多面鏡32で偏
向走査される。偏向走査された複数のレーザビームはf
θレンズ系10、反射ミラー34、円筒反射鏡36及び
ウインドウ38を介して被走査面上で結像する。
【0024】この第1実施例の像面湾曲を図1(A)に
示す。図1(A)は横軸に理想的被走査面(いわゆるペ
ッツバール面、単位mm)をとり、縦軸にペッツバール
面からの収差(単位mm)をとったものである。第1実
施例のfθ特性を図1(B)に示す。図1(B)は、横
軸に主走査方向(単位mm)をとり、縦軸に焦点距離f
×走査角度θで表される理想的像高と第1実施例のfθ
レンズ系10の実際の像高との差(単位mm)をとった
ものである。なお、像面湾曲、fθ特性は波長785n
mに対するものである。第1実施例の色収差を図1
(C)に示す。図1(C)は、主走査方向を横軸(単位
mm)にとり、波長785nmと795nmとのfθ特
性の差を縦軸(単位μm)にとったものである。なお、
上記図1(A)〜(C)の横軸では、fθレンズ系10
の光軸を原点0とし、走査開始側から光軸までを−にと
っている(以下、第2〜第19実施例において像面湾
曲、fθ特性及び色収差を示す各図は、この第1実施例
の場合と同じである)。
【0025】第1実施例のfθレンズ系10の像面湾曲
は±1.2mm(図1(A)参照)、fθ特性は±0.
1mm(図1(B)参照)、色収差2.8μm/10n
m(図1(C)参照)と良好である。
【0026】次に、第2実施例を示す。なお、第2実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0027】
d0 31.0
r1 -28.2 d1 4.2 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 412.9 d2 17.4 nd2 1.591326 νd2 61.8762
r3 -38.9 d3 20.0
r4 ∞ d4 19.3 nd3 1.576062 νd3 62.8176
r5 -91.8 d5 450.9
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.0
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.07
( νd2+νd3)/2-νd1 = 34.7
この第2実施例の像面湾曲は、±1.5mmと要求性能
ぎりぎりとなっている(図2(A)参照)。一方、fθ
特性は±0.1mm、色収差は4.0μm/10nmと
良好である(図2(B)、(C)参照)。
【0028】次に、第3実施例を示す。なお、第3実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0029】
d0 29.7
r1 -26.9 d1 4.2 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 349.0 d2 17.5 nd2 1.584218 νd2 62.3046
r3 -37.5 d3 20.0
r4 ∞ d4 19.9 nd3 1.561974 νd3 63.7584
r5 -87.3 d5 461.9
f(L1 +L2)/ f(L3) = -0.95
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.07
( νd2+νd3)/2-νd1 = 35.4
この第3実施例の像面湾曲は±2mm以上と要求性能で
ある±1.5mmを達成することができない(図3
(A)参照)。一方、fθ特性は±0.1mm、色収差
は5.0μm/10nmと良好である(図3(B)、
(C)参照)。
【0030】次に、第4実施例を示す。なお、第4実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0031】
d0 61.2
r1 -61.1 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 464.8 d2 21.4 nd2 1.687999 νd2 49.9603
r3 -72.9 d3 20.0
r4 ∞ d4 17.2 nd3 1.698278 νd3 48.8364
r5 -174.6 d5 349.2
f(L1 +L2)/ f(L3) = -3.0
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.04
( νd2+νd3)/2-νd1 = 21.8
この第4実施例の像面湾曲は±1.1mm、fθ特性は
±0.1mm、色収差は4.1μm/10nmと良好で
ある(図4参照)。
【0032】次に、第5実施例を示す。なお、第5実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0033】
d0 65.4
r1 -66.7 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 322.0 d2 23.0 nd2 1.710403 νd2 47.6127
r3 -79.5 d3 20.0
r4 ∞ d4 16.8 nd3 1.722533 νd3 46.4866
r5 -194.3 d5 344.0
f(L1 +L2)/ f(L3) = -4.0
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.03
( νd2+νd3)/2-νd1 = 19.4
この第5実施例の像面湾曲は、±1.5mmと要求性能
ぎりぎりとなっている(図5(A)参照)。一方、fθ
特性は±0.1mm、色収差は4.6μm/10nmと
良好である(図5(B)、(C)参照)。
【0034】次に、第6実施例を示す。なお、第6実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0035】
d0 68.1
r1 -70.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 273.6 d2 24.2 nd2 1.720185 νd2 46.6975
r3 -83.6 d3 20.0
r4 ∞ d4 16.5 nd3 1.744000 νd3 44.7000
r5 -208.8 d5 341.5
f(L1 +L2)/ f(L3) = -5.0
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.03
( νd2+νd3)/2-νd1 = 18.1
この第6実施例の像面湾曲は±1.6mmと要求性能で
ある±1.5mmを達成することができない(図6
(A)参照)。一方、fθ特性は±0.1mm、色収差
は5.0μm/10nmと良好である(図6(B)、
(C)参照)。
【0036】次に、第7実施例を示す。なお、第7実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0037】
d0 42.1
r1 -40.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 460.3 d2 17.2 nd2 1.666542 νd2 48.3128
r3 -51.2 d3 20.0
r4 ∞ d4 16.3 nd3 1.604085 νd3 61.1463
r5 -123.1 d5 375.3
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.72
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.013
( νd2+νd3)/2-νd1 = 27.1
この第7実施例の像面湾曲は±0.9mm、fθ特性は
±0.1mm、色収差2.0μm/10nmと良好であ
る(図7参照)。
【0038】次に、第8実施例を示す。なお、第8実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0039】
d0 39.7
r1 -39.0 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 281.1 d2 16.9 nd2 1.685748 νd2 48.8450
r3 -50.4 d3 20.2
r4 ∞ d4 15.9 nd3 1.581650 νd3 62.4635
r5 -118.9 d5 375.9
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.7
(nd1+ nd3)/2- nd2 = -0.017
( νd2+νd3)/2-νd1 = 28.1
この第8実施例のfθ特性は下限値近くなっており、像
面湾曲を±1.5mmと要求性能の限界まで落とさない
と(悪くしないと)、fθ特性の要求性能±0.1mm
以下を達成することができない(図8(A)、(B)参
照)。一方、色収差は3.0μm/10nmと良好であ
る(図8(C)参照)。
【0040】次に、第9実施例を示す。なお、第9実施
例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じ
である。
【0041】
d0 40.2
r1 -39.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 311.0 d2 16.8 nd2 1.685929 νd2 46.6942
r3 -50.7 d3 15.5
r4 ∞ d4 15.3 nd3 1.560900 νd3 63.8332
r5 -113.4 d5 370.3
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.74
(nd1+ nd3)/2- nd2 = -0.028
( νd2+νd3)/2-νd1 = 27.7
この第9実施例では、像面湾曲を±1.4mmと要求性
能近くまで落としてもfθ特性は±0.22mmにしか
ならず、要求性能を満足することができない(図9
(A)、(B)参照)。一方、色収差は2.8μm/1
0nmと良好である(図9(C)参照)。
【0042】次に、第10実施例を示す。なお、第10
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0043】
d0 64.1
r1 -63.0 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 546.1 d2 22.2 nd2 1.519500 νd2 67.1213
r3 -75.6 d3 0.1
r4 ∞ d4 20.5 nd3 1.744000 νd3 44.7000
r5 -121.4 d5 358.6
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.50
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.23
( νd2+νd3)/2-νd1 = 28.3
この第10実施例の像面湾曲は±1.3mm以下、fθ
特性は0.1mm以下、色収差は5.0μm/10nm
と良好である(図10参照)。
【0044】次に、第11実施例を示す。なお、第11
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0045】
d0 62.6
r1 -62.4 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 586.5 d2 21.5 nd2 1.514500 νd2 67.5797
r3 -74.2 d3 0.1
r4 ∞ d4 19.9 nd3 1.744000 νd3 44.7000
r5 -120.2 d5 357.4
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.50
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.235
( νd2+νd3)/2-νd1 = 28.5
この第11実施例では、像面湾曲を±1.4mmと要求
性能の限度近くまで落とさないとfθ特性の要求性能±
0.1mmを達成することができない(図11(A)、
(B)参照)。一方、色収差は5.0μm/10nmと
良好である(図11(C)参照)。
【0046】次に、第12実施例を示す。なお、第12
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0047】
d0 58.7
r1 -60.2 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 -2802.8 d2 19.4 nd2 1.509500 νd2 68.0535
r3 -66.0 d3 0.1
r4 ∞ d4 16.2 nd3 1.744000 νd3 44.7000
r5 -131.3 d5 346.5
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.73
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.240
( νd2+νd3)/2-νd1 = 28.8
この第12実施例では、像面湾曲を±1.4mmに落と
しても、fθ特性は0.25mm以上となる(図12
(A)、(B)参照)と共に、第2面の曲率半径も負と
なる。一方、色収差は4.8μm/10nmと良好であ
る。
【0048】次に、第13実施例を示す。なお、第13
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0049】
d0 72.8
r1 -73.7 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 361.7 d2 24.2 nd2 1.702838 νd2 47.9388
r3 -88.8 d3 3.4
r4 ∞ d4 15.8 nd3 1.747500 νd3 37.2784
r5 -188.7 d5 337.9
f(L1 +L2)/ f(L3) = -3.52
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.048
( νd2+νd3)/2-νd1 = 15.0
この第13実施例の像面湾曲は±1.5mm、fθ特性
は0.1mm以下、色収差は8.1μm/10nmと良
好である(図10参照)。
【0050】次に、第14実施例を示す。なお、第14
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0051】
d0 71.7
r1 -72.6 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 374.6 d2 23.8 nd2 1.701205 νd2 48.5313
r3 -87.3 d3 4.0
r4 ∞ d4 15.7 nd3 1.749097 νd3 34.6687
r5 -187.8 d5 338.3
f(L1 +L2)/ f(L3) = -3.45
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.05
( νd2+νd3)/2-νd1 = 14.0
この第14実施例の像面湾曲は±1.4mm以下、fθ
特性は0.1mm以下である(図14(A)、(B)参
照)。一方、色収差は10.8μm/10nmと要求性
能の限度を若干越えている(図14(C)参照)。
【0052】次に、第15実施例を示す。なお、第15
実施例の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と
同じである。
【0053】
d0 71.2
r1 -71.9 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 401.9 d2 23.5 nd2 1.697949 νd2 48.8710
r3 -86.3 d3 4.7
r4 ∞ d4 15.7 nd3 1.750447 νd3 32.7395
r5 -187.1 d5 338.5
f(L1 +L2)/ f(L3) = -3.39
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.05
( νd2+νd3)/2-νd1 = 13.2
この第15実施例では、像面湾曲は±1.4mm以下、
fθ特性は0.1mm以下と要求性能を満たしているが
(図15(A)、(B)参照)、色収差は14.0μm
/10nmと要求性能の限度を大幅に越えている(図1
5(C)参照)。
【0054】上記第1実施例〜第15実施例により、像
面湾曲±1.5mm以下を満足するf(L1+L2)/ f(L3)の
範囲、fθ特性0.1mm以下を満足する(nd1+ nd3)/
2- n d2の範囲及び色収差1μm/nmを満足する( νd2
+νd3)/2-νd1の範囲が以下のようにして決定される。
【0055】像面湾曲±1.5mm以下を満足するため
には、第1実施例1〜第3実施例から明らかなように、
f(L1+L2)/ f(L3)の上限値は−1.0以下でなければな
らない。また、第4実施例4〜第6実施例から明らかな
ように、f(L1+L2)/ f(L3)の下限値は−4.0以上でな
ければならない。従って、像面湾曲±1.5mm以内を
満足する範囲は次式(1)で与えられ、この範囲外にな
ると像面湾曲が悪化する。
【0056】
−4.0≦f(L1+L2)/ f(L3)≦−1.0・・・・・・・(1)
また、fθ特性0.1mm以下を満足するためには、第
7実施例〜第9実施例から明らかなように、(nd1+
nd3)/2- nd2の下限値は−0.02より大きくなければ
ならない。また、第10実施例〜第12実施例から明ら
かなように、(nd1+nd3)/2- nd2の上限値は0.235
以下でなければならない。従って、次式(2)の範囲外
になると、fθ特性が悪化する。
【0057】
−0.02<(nd1+ nd3)/2- nd2≦0.235・・・・(2)
更に、色収差1μm/nmを満足するためには、第13
実施例〜第15実施例から明らかなように、次式(3)
の範囲外になると、色収差補正能力を満足することがで
きない。
【0058】
(νd2+νd3)/2 - νd1>14・・・・・・・・・・・(3)
このように上記式(1)〜(3)の範囲内にあるfθレ
ンズ系によれば、レーザビームの波長の変化や複数のレ
ーザビームの波長の違いに起因する、被走査面上でのレ
ーザビーム照射点の主走査方向の位置ずれを小さくする
ことができる。これにより、高速・高解像度の光走査装
置に適したfθレンズ系を提供することができる。
【0059】また、上記実施例のfθレンズ系を構成す
るレンズ枚数は3枚であり、高屈折率・高分散のガラス
は使用していないので、光走査装置のコストの低減を図
ることができる。
【0060】次に、像面湾曲、fθ特性及び色収差補正
をさらに好適にすることができる、f(L1 +L2)/ f
(L3)、(nd1+ nd3)/2- nd2及び (νd2+νd3)/2-νd1の
より好ましい範囲について説明する。
【0061】次の第16実施例の構成は、以下の点を除
き、第1実施例の構成と同じである。
【0062】
d0 39.1
r1 -35.3 d1 3.8 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 470.0 d2 18.7 nd2 1.601828 νd2 61.2719
r3 -46.6 d3 20.0
r4 ∞ d4 19.8 nd3 1.606952 νd3 60.9887
r5 -106.3 d5 419.9
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.2
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.08
( νd2+νd3)/2-νd1 = 33.5
この第16実施例では、像面湾曲は±1mm以下、fθ
特性は±0.1mm以下、色収差1.2μm/10nm
である(図16参照)。一方、前述の第4実施例では、
像面湾曲は±1.1mm、fθ特性は±0.1mm、色
収差は4.1μm/10nmであり、各式の値は以下の
通りである。
【0063】
f(L1 +L2)/ f(L3) = -3.0
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.04
( νd2+νd3)/2-νd1 = 21.8
このように、上記式(1)の範囲が次式(4)の範囲で
あると、像面湾曲が±1mm以下となり好ましい態様と
なる。
【0064】
−3.0<f(L1+L2)/ f(L3)≦−1.2・・・・・・・・(4)
次に、第17実施例を示す。第17実施例の構成は、以
下の点を除き、第1実施例の構成と同じである。
【0065】
d0 48.9
r1 -46.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 603.4 d2 18.6 nd2 1.652181 νd2 54.1357
r3 -57.2 d3 20.0
r4 ∞ d4 17.3 nd3 1.649362 νd3 55.0844
r5 -136.1 d5 369.8
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.8
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.05
( νd2+νd3)/2-νd1 = 27.0
この実施例17では、像面湾曲は±0.7mm以下、f
θ特性は±0.06mm以下、色収差1.5μm/10
nmである(図17参照)。
【0066】次に、第18実施例を示す。第18実施例
の構成は、以下の点を除き、第1実施例の構成と同じで
ある。
【0067】
d0 68.8
r1 -62.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 350.7 d2 26.5 nd2 1.573633 νd2 62.9740
r3 -73.9 d3 20.0
r4 ∞ d4 28.2 nd3 1.672266 νd3 51.8577
r5 -138.5 d5 384.1
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.6
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.14
( νd2+νd3)/2-νd1 = 29.8
この実施例18では、像面湾曲は±1.5mm以下、f
θ特性は±0.06mm以下、色収差5μm/10nm
である(図18参照)。
【0068】第17実施例と第18実施例とから、上記
式(2)の範囲が次式(5)の範囲であると、fθ特性
は±0.06mmとさらに良好になる。
【0069】
+0.05≦(nd1+ nd3)/2- nd2<0.15・・・・・・(5)
第1実施例乃至第18実施例から式(3)の値と色収差
補正能力を比較してみると、上記式(3)の範囲が次式
(6)の範囲であると、色収差補正能力が5μm/10
nm以下とさらに良好になる。
【0070】
(νd2+νd3)/2-νd1>18・・・・・・・・・・・・・(6)
なお、上記式(4)は式(1)の範囲内にあり、式
(5)は式(2)の範囲内にあり、式(6)は式(3)
の範囲内にある。
【0071】次に、最も好ましい実施例を第19実施例
に示す。第18実施例の構成は、以下の点を除き、第1
実施例の構成と同じである。
【0072】
d0 52.7
r1 -49.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
r2 669.9 d2 19.6 nd2 1.630354 νd2 58.2949
r3 -60.0 d3 20.0
r4 ∞ d4 18.8 nd3 1.664333 νd3 52.9070
r5 -137.4 d5 371.7
f(L1 +L2)/ f(L3) = -1.78
(nd1+ nd3)/2- nd2 = 0.08
( νd2+νd3)/2-νd1 = 28.0
この第19実施例によれば、像面湾曲は±0.4mm以
下、fθ特性は±0.5mm以下、色収差は1.4μm
/10nmと非常に高い性能を示しており、各式の範囲
は前述のより好ましい範囲に含まれている。この第19
実施例のfθレンズ系はビームウエストのビーム径が4
0μmのものにも十分対応することが可能である。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザビームの波長の変化や複数レーザビームの波長の差
による各ビームの被走査面での照射位置のずれを防ぐこ
とができ、また、像面湾曲やfθ性能も良好にすること
ができるので、光走査装置の画質を良好にすることがで
きる、という効果を得ることができる。
【0074】また、高屈折率や高分散のガラスを必要と
しないfθレンズ系を構成することができるので、光走
査装置のコストの低減を図ることができる、という効果
を得ることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
The present invention relates to an fθ lens system,
In particular, optical scanning devices such as laser printers and digital copiers
Fθ lens system used in the above.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventional laser printers and digital copiers
Optical scanning device applied to the present invention will be described with reference to FIG.
I do.
As shown in FIG. 21, this type of optical scanning device
Emits a laser beam modulated according to the image signal
Semiconductor laser 22 and a dustproof housing (not shown)
A cylindrical photosensitive drum 4 that is stored and sensitizes a laser beam
0. Emitted from the semiconductor laser 22
The laser beam is substantially collimated by the collimator lens 24.
On the outer periphery of the cylinder of the photosensitive drum 40 by the slit 26.
A focusing state is defined. After passing through this slit 26,
The laser beam is reflected by the cylindrical lens 28
Near the side surface of the rotary polygon mirror 32 via the mirror 30, a linear
Image. The rotating polygon mirror 32 is shown rotating at a high speed.
Image of a linear laser beam rotated by the motor
The beam is reflected and deflection scanning is performed.
This optical scanning device is composed of a rotating polygon mirror 32.
Corrects the scanning speed of the laser beam deflected and scanned by
A predetermined surface on the outer periphery of the cylinder of the drum 40 (hereinafter, referred to as a scanned surface)
U. ) Having an fθ lens system 20 for forming an image on H
I have. Laser beam passing through this fθ lens system 20
Is a reflecting mirror 34, one of which has a cylindrical shape and a rotating polygon mirror 32.
The scanning direction of the laser beam (hereinafter referred to as main scanning)
It is called direction. ) (Hereinafter referred to as the sub-scanning direction)
U. ) And a photosensitive drum 36 for correcting shake
Through a window 38 mounted on a housing surrounding the drum 40
Then, an image is formed on the scanning surface H. In addition, in front of the reflection mirror 34
The area not used for recording at the scanning start end of the
A reflection mirror 42 for reflecting the beam in a predetermined direction is provided.
And a beam arranged at a position facing the reflection mirror 42.
The photoelectric conversion by the position detection sensor 44
It is used as a synchronizing signal.
The laser emitted from the semiconductor laser 22
The beam has very good monochromaticity (temporal coherence)
Lens system, the image height at a specific wavelength
(Y) = focal length of fθ lens system (f) × scan angle of view
(Θ) should be satisfied, and correction for chromatic aberration is considered
I didn't have to.
However, in the conventional fθ lens system,
Temperature change (for example, temperature change or rotating polygon mirror
Semiconductor laser 22 generated by the
Chromatic Aberration of Laser Beam Emitted from Laser
Could not be corrected, so try to increase the resolution
It was difficult.
In the conventional optical scanning device, a single laser is used.
Since the beam was used, it was not possible to speed up the scanning
It was difficult. To solve this problem, multiple
A technology for simultaneously scanning the scanned surface with the beam is disclosed.
(Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 51-100742,
166916), but in these disclosed technologies,
If there is a wavelength difference between the number of laser beams,
The focal length (f), ie the image height (Y)
U. For this reason, as shown in FIG.
The irradiation point of the laser beam shifts in the main scanning direction,
Image quality is worse than scanning with one laser beam
Problem.
[0008] To solve these problems, chromatic aberration is compensated.
Corrected fθ lens (hereinafter referred to as achromatic fθ lens)
(JP-A-56-123509,
JP-A-59-7918, JP-A-59-17081
0, JP-A-62-254110, JP-A-6-254110
JP-A-2-262812, JP-A-62-299927
Gazette, JP-A-63-249119, JP-A-2-1
No. 6520, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 3-65917,
JP-A-3-84509, JP-A-3-177808
Report, JP-A-4-90505, JP-A-4-1744
No. 13, JP-A-4-340519).
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION
Chromatic aberration correction capability of most designed achromatic fθ lenses
Indicates that the surface to be scanned has a laser beam wavelength change of 1 nm.
The shift of the incident position is about 2 to 4 μm. others
Therefore, if the wavelength difference of the laser beam is 5 nm, 0.1 m
A high-resolution optical scanning device
Position shift that cannot be ignored for
There was a problem of inviting.
Also, the number of lenses constituting the fθ lens system
Lens with high refractive index and high dispersion glass
Required, so the cost of the optical scanning device will be high.
There was a problem.
Further, in recent years, images desired for digital copying machines and the like have been developed.
Since the quality is higher than before, the field curvature and fθ
There is a demand for an fθ lens system with good performance in terms of characteristics.
For example, in a full-color digital copying machine using halftone,
The position where the laser beam on the scanned surface becomes the narrowest
Beam waist. ) Beam diameter is about 40μm
Very small ones are required. Usually print
The required beam diameter variation over the entire width is less than 20%
is there. When the beam diameter is 40 μm, the beam waist
1 mm away from it, the beam diameter increases by 20% to 48 μm.
You. Therefore, in order to guarantee a beam diameter of 40 μm,
The curvature must be less than ± 1 mm. Also, beam diameter
Is less than 20% when the beam diameter is 50 μm.
Field curvature must be at least ± 1.5 mm
Need to be The curvature of field in the sub-scanning direction is described above.
Can be corrected by the cylindrical reflecting mirror 36
The curvature of field to be corrected by the θ lens system mainly depends on the main scanning direction.
(Hereinafter, the field curvature is shown only in the main scanning direction.
You. ). On the other hand, from the fθ characteristic, that is, from the ideal value Y of the image height,
Of the actual image height Y '(distortion)
Very small, less than 0.1 mm over the entire width
A value has been requested.
[0012] In view of the above facts, the present invention has a small number of lenses.
No need for high refractive index or high dispersion glass
± 1.5 mm or less in field curvature and ± 0.1 in fθ characteristics
mm and chromatic aberration correction capability of 1 μm / nm or less
The objective is to obtain a satisfactory fθ lens system.
[0013]
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The present invention provides a biconcave first lens in order from the light incident side,
Biconvex second lens and plano-convex third lens with positive power
The lens comprises three lenses, the first lens and the
Adhered to the second lens, further satisfies the following relationship
Fθ lens system.
[0014]
(1) -4.0 ≦ f (L1+ LTwo) / F (LThree) ≦ −1.0
(2) −0.02 <(nd1+ Nd3) / 2-nd2≤0.235
(3) (νTwo+ ΝThree) / 2-ν1> 14
However,
νi: Abbe number of the i-th lens
ndi: Refractive index of d-line of the i-th lens
f (LThree): Focal length of the third lens
f (L1+ LTwo): Composite focus of the first lens and the second lens
Point distance
[0015]
In the fθ lens system according to the present invention, the expression (1) represents the field curvature.
Under the condition of lens power to make it less than ± 1.5mm
is there. If this upper limit is exceeded or less than the lower limit,
The song gets worse.
Equation (2) is to reduce the fθ characteristic to ± 0.1 mm or less.
This is the condition of the refractive index of the lens to be used. This upper limit
If it exceeds or falls below the lower limit, the fθ characteristics deteriorate.
Equation (3) shows that the chromatic aberration correction ability is 1 μm / nm.
This is the condition of the Abbe number of the lens for the following. this
When the value falls below the lower limit, the scanning start side
Chromatic aberration exceeds 1 μm / nm in both directions,
The difference correction ability deteriorates.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The fθ lens system according to the present invention is applied below.
An embodiment of the optical scanning device will be described with reference to the drawings.
You.
First, the configuration of the first embodiment will be described.
You. As shown in FIG. 20, the fθ lens system of the optical scanning device
Reference numeral 10 denotes a biconcave first lens 12 and a biconvex first lens 12 in the order of light incidence.
Second lens 14 and third lens having plano-convex and positive power
It consists of 16 three lenses. These three records
As shown below, high refractive index and high dispersion glass
Is not used. The rotating polygon mirror 32 is a regular octagon.
And the distance between the facing surfaces is 55 mm. this
Laser beam incident on rotating polygon mirror 32 and fθ lens system
The angle between the ten optical axes is 60 °.
Fθ lens system 10 at a wavelength of 785 nm
Is 290 mm, and the rotating polygon mirror 32 is
Between the emitted laser beam and the optical axis of the fθ lens system 10.
The maximum scanning angle of view is ± 29.5 °.
RiOf the fθ lens system 10 in the order of light incidence.
Radius of curvature of the surface, diBetween the i-th surface and the (i + 1) -th surface
Distance. Also, d0To the side 18A of the rotating polygon mirror.
Distance from one surface, dFiveFrom the fifth surface of the fθ lens system.
Assuming that the distance to the scanning plane is the fθ lens system of the first embodiment,
10 is as follows.
[0022]
d0 32.4
r1 -29.5 d1 4.0 nd1 1.75000 νd1 27.6000
rTwo 439.1 dTwo 17.4 nd2 1.597347 νd2 61.5257
rThree -40.3 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 19.1 nd3 1.583400 νd3 62.3550
rFive -95.0 dFive 440.8
f (L1 + LTwo) / f (LThree) = -1.05
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.07
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 34.3
Note that the configuration of the optical scanning device according to the present embodiment is the same as the fθ lens system 1.
Semiconductor laser 23 emitting zero and multiple laser beams
21 is the same as the conventional technology shown in FIG.
Next, the operation of the first embodiment will be described. Semi-conduct
The plurality of laser beams emitted from the body laser 23 are
Remeter lens 24, slit 26, cylindrical lens
Lens 28 and a reflecting mirror 30 to rotate
Is scanned in the opposite direction. The deflection-scanned laser beams are f
θ lens system 10, reflection mirror 34, cylindrical reflection mirror 36,
An image is formed on the surface to be scanned via the window 38.
FIG. 1A shows the field curvature of the first embodiment.
Show. FIG. 1A shows an ideal scanning surface (so-called pen-shape) on the horizontal axis.
(Zebar surface, unit mm), Petzval on the vertical axis
The aberration (unit: mm) from the surface is obtained. 1st real
FIG. 1B shows the fθ characteristics of the embodiment. FIG. 1 (B) is horizontal
The axis represents the main scanning direction (unit: mm), and the vertical axis represents the focal length f.
× Ideal image height represented by scanning angle θ and fθ of the first embodiment
The difference (unit: mm) from the actual image height of the lens system 10 was calculated.
Things. Note that the field curvature and the fθ characteristic have a wavelength of 785n.
m. FIG. 1 shows the chromatic aberration of the first embodiment.
It is shown in (C). FIG. 1C shows the main scanning direction on the horizontal axis (unit).
mm), the fθ characteristics at wavelengths of 785 nm and 795 nm
The sex difference is plotted on the vertical axis (unit: μm). In addition,
1A to 1C, the fθ lens system 10
The optical axis of is set to the origin 0, and-from the scanning start side to the optical axis is set to-.
(Hereinafter referred to as image surface bays in the second to nineteenth embodiments)
The figures showing the tune, fθ characteristic and chromatic aberration are shown in the first embodiment.
Is the same as
Field curvature of the fθ lens system 10 of the first embodiment
Is ± 1.2 mm (see FIG. 1A), and the fθ characteristic is ± 0.2 mm.
1 mm (see FIG. 1B), chromatic aberration 2.8 μm / 10 n
m (see FIG. 1C).
Next, a second embodiment will be described. The second implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0027]
d0 31.0
r1 -28.2 d1 4.2 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 412.9 dTwo 17.4 nd2 1.591326 νd2 61.8762
rThree -38.9 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 19.3 nd3 1.576062 νd3 62.8176
rFive -91.8 dFive 450.9
f (L1 + LTwo) / f (LThree) = -1.0
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.07
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 34.7
The field curvature of the second embodiment is ± 1.5 mm, which is the required performance.
It is very close (see FIG. 2A). On the other hand, fθ
The characteristics are ± 0.1 mm and the chromatic aberration is 4.0 μm / 10 nm.
Good (see FIGS. 2B and 2C).
Next, a third embodiment will be described. The third implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0029]
d0 29.7
r1 -26.9 d1 4.2 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 349.0 dTwo 17.5 nd2 1.584218 νd2 62.3046
rThree -37.5 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 19.9 nd3 1.561974 νd3 63.7584
rFive -87.3 dFive 461.9
f (L1 + LTwo) / f (LThree) = -0.95
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.07
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 35.4
The field curvature of the third embodiment is ± 2 mm or more, which is required performance.
A certain ± 1.5 mm cannot be achieved (FIG. 3
(A)). On the other hand, the fθ characteristic is ± 0.1 mm,
Is as good as 5.0 μm / 10 nm (FIG. 3 (B),
(C)).
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0031]
d0 61.2
r1 -61.1 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 464.8 dTwo 21.4 nd2 1.687999 νd2 49.9603
rThree -72.9 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 17.2 nd3 1.698278 νd3 48.8364
rFive -174.6 dFive 349.2
f (L1 + LTwo) / f (LThree) = -3.0
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.04
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 21.8
The field curvature of the fourth embodiment is ± 1.1 mm, and the fθ characteristic is
± 0.1mm, good chromatic aberration of 4.1μm / 10nm
(See FIG. 4).
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0033]
d0 65.4
r1 -66.7 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 322.0 dTwo 23.0 nd2 1.710403 νd2 47.6127
rThree -79.5 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 16.8 nd3 1.722533 νd3 46.4866
rFive -194.3 dFive 344.0
f (L1 + LTwo) / f (LThree) = -4.0
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.03
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 19.4
The field curvature of the fifth embodiment is ± 1.5 mm, which is the required performance.
It is very close (see FIG. 5A). On the other hand, fθ
The characteristics are ± 0.1 mm, and the chromatic aberration is 4.6 μm / 10 nm.
Good (see FIGS. 5B and 5C).
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0035]
d0 68.1
r1 -70.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 273.6 dTwo 24.2 nd2 1.720185 νd2 46.6975
rThree -83.6 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 16.5 nd3 1.744000 νd3 44.7000
rFive -208.8 dFive 341.5
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -5.0
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.03
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 18.1
The field curvature of the sixth embodiment is ± 1.6 mm, which is the required performance.
A certain ± 1.5 mm cannot be achieved (FIG. 6).
(A)). On the other hand, the fθ characteristic is ± 0.1 mm,
Is as good as 5.0 μm / 10 nm (FIG. 6 (B),
(C)).
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0037]
d0 42.1
r1 -40.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 460.3 dTwo 17.2 nd2 1.666542 νd2 48.3128
rThree -51.2 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 16.3 nd3 1.604085 νd3 61.1463
rFive -123.1 dFive 375.3
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.72
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.013
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 27.1
The field curvature of the seventh embodiment is ± 0.9 mm, and the fθ characteristic is
Good ± 0.1 mm, chromatic aberration 2.0 μm / 10 nm
(See FIG. 7).
Next, an eighth embodiment will be described. The eighth implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0039]
d0 39.7
r1 -39.0 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 281.1 dTwo 16.9 nd2 1.685748 νd2 48.8450
rThree -50.4 dThree 20.2
rFour ∞ dFour 15.9 nd3 1.581650 νd3 62.4635
rFive -118.9 dFive 375.9
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.7
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = -0.017
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 28.1
The fθ characteristic of the eighth embodiment is close to the lower limit, and
Does not reduce surface curvature to ± 1.5 mm, the limit of required performance
(If not bad), required performance of fθ characteristics ± 0.1mm
The following cannot be achieved (see FIGS. 8A and 8B).
See). On the other hand, the chromatic aberration is as good as 3.0 μm / 10 nm.
(See FIG. 8C).
Next, a ninth embodiment will be described. The ninth implementation
The configuration of the example is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
It is.
[0041]
d0 40.2
r1 -39.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 311.0 dTwo 16.8 nd2 1.685929 νd2 46.6942
rThree -50.7 dThree 15.5
rFour ∞ dFour 15.3 nd3 1.560900 νd3 63.8332
rFive -113.4 dFive 370.3
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.74
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = -0.028
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 27.7
In the ninth embodiment, the required field curvature is ± 1.4 mm.
Fθ characteristic is only ± 0.22mm
Therefore, the required performance cannot be satisfied (see FIG. 9).
(See (A) and (B)). On the other hand, chromatic aberration is 2.8 μm / 1
It is as good as 0 nm (see FIG. 9C).
Next, a tenth embodiment will be described. The tenth
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0043]
d0 64.1
r1 -63.0 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 546.1 dTwo 22.2 nd2 1.519500 νd2 67.1213
rThree -75.6 dThree 0.1
rFour ∞ dFour 20.5 nd3 1.744000 νd3 44.7000
rFive -121.4 dFive 358.6
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.50
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.23
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 28.3
The curvature of field of the tenth embodiment is ± 1.3 mm or less, fθ
Characteristics are 0.1 mm or less, chromatic aberration is 5.0 μm / 10 nm
(See FIG. 10).
Next, an eleventh embodiment will be described. The eleventh
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0045]
d0 62.6
r1 -62.4 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 586.5 dTwo 21.5 nd2 1.514500 νd2 67.5797
rThree -74.2 dThree 0.1
rFour ∞ dFour 19.9 nd3 1.744000 νd3 44.7000
rFive -120.2 dFive 357.4
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.50
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.235
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 28.5
In the eleventh embodiment, the field curvature is required to be ± 1.4 mm.
Required performance of fθ characteristics unless dropped to near the limit of performance ±
0.1 mm cannot be achieved (FIG. 11 (A),
(B)). On the other hand, the chromatic aberration is 5.0 μm / 10 nm.
Good (see FIG. 11C).
Next, a twelfth embodiment will be described. The twelfth
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0047]
d0 58.7
r1 -60.2 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo -2802.8 dTwo 19.4 nd2 1.509500 νd2 68.0535
rThree -66.0 dThree 0.1
rFour ∞ dFour 16.2 nd3 1.744000 νd3 44.7000
rFive -131.3 dFive 346.5
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.73
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.240
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 28.8
In the twelfth embodiment, the field curvature is reduced to ± 1.4 mm.
However, the fθ characteristic becomes 0.25 mm or more (FIG. 12).
(A) and (B)), the radius of curvature of the second surface is also negative.
Become. On the other hand, the chromatic aberration is as good as 4.8 μm / 10 nm.
You.
Next, a thirteenth embodiment will be described. The thirteenth
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0049]
d0 72.8
r1 -73.7 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 361.7 dTwo 24.2 nd2 1.702838 νd2 47.9388
rThree -88.8 dThree 3.4
rFour ∞ dFour 15.8 nd3 1.747500 νd3 37.2784
rFive -188.7 dFive 337.9
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -3.52
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.048
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 15.0
The field curvature of the thirteenth embodiment is ± 1.5 mm, fθ characteristics
Is 0.1 mm or less, and the chromatic aberration is 8.1 μm / 10 nm.
Good (see FIG. 10).
Next, a fourteenth embodiment will be described. The 14th
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0051]
d0 71.7
r1 -72.6 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 374.6 dTwo 23.8 nd2 1.701205 νd2 48.5313
rThree -87.3 dThree 4.0
rFour ∞ dFour 15.7 nd3 1.749097 νd3 34.6687
rFive -187.8 dFive 338.3
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -3.45
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.05
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 14.0
The curvature of field of the fourteenth embodiment is ± 1.4 mm or less, fθ
The characteristics are 0.1 mm or less (see FIGS. 14A and 14B).
See). On the other hand, chromatic aberration is required to be 10.8μm / 10nm
The capacity slightly exceeds the limit (see FIG. 14C).
Next, a fifteenth embodiment will be described. The fifteenth
The configuration of the embodiment is the same as that of the first embodiment except for the following points.
Is the same.
[0053]
d0 71.2
r1 -71.9 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 401.9 dTwo 23.5 nd2 1.697949 νd2 48.8710
rThree -86.3 dThree 4.7
rFour ∞ dFour 15.7 nd3 1.750447 νd3 32.7395
rFive -187.1 dFive 338.5
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -3.39
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.05
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 13.2
In the fifteenth embodiment, the curvature of field is ± 1.4 mm or less,
Although the fθ characteristic satisfies the required performance of 0.1 mm or less,
(See FIGS. 15A and 15B), chromatic aberration is 14.0 μm
/ 10 nm, which greatly exceeds the required performance limit (see FIG. 1).
5 (C)).
According to the first to fifteenth embodiments, the image
F (L satisfying surface curvature ± 1.5 mm or less1+ LTwo) / f (LThree)of
Satisfies the range and fθ characteristic of 0.1 mm or less (nd1+ Nd3) /
2- n d2And the chromatic aberration of 1 μm / nm is satisfied (νd2
+ Νd3) / 2-νd1Is determined as follows.
To satisfy field curvature of ± 1.5 mm or less
As is apparent from the first to third embodiments,
f (L1+ LTwo) / f (LThree) Must not exceed -1.0
No. Further, it is clear from the fourth to sixth embodiments.
F (L1+ LTwo) / f (LThreeThe lower limit of) is not less than -4.0.
I have to. Therefore, the curvature of field should be within ± 1.5 mm.
The satisfying range is given by the following equation (1).
Then, the field curvature deteriorates.
[0056]
-4.0 ≦ f (L1+ LTwo) / f (LThree) ≦ −1.0 (1)
In order to satisfy the fθ characteristic of 0.1 mm or less,
As is clear from the seventh to ninth embodiments, (nd1+
nd3) / 2- nd2Must be greater than -0.02
No. Further, it is apparent from the tenth to twelfth embodiments.
Like kana, (nd1+ Nd3) / 2- nd2Is 0.235
Must be: Therefore, out of the range of the following equation (2)
, The fθ characteristic deteriorates.
[0057]
−0.02 <(nd1+ Nd3) / 2- nd2≦ 0.235 (2)
Further, in order to satisfy the chromatic aberration of 1 μm / nm, the thirteenth
As is clear from the embodiments to the fifteenth embodiment, the following equation (3)
Out of the range, the chromatic aberration correction ability can be satisfied.
I can't.
[0058]
(νd2+ Νd3) / 2-νd1> 14 ・ ・ ・ (3)
Thus, the fθ value within the range of the above equations (1) to (3) is obtained.
According to the lens system, changes in the wavelength of the laser beam and
Laser on the surface to be scanned due to the difference in the wavelength of the laser beam
Minimize displacement of laser beam irradiation point in main scanning direction
be able to. This enables high-speed, high-resolution optical scanning equipment.
Lens system suitable for the position can be provided.
Further, the fθ lens system of the above embodiment is constituted.
The number of lenses is three, high refractive index and high dispersion glass
Is not used, reducing the cost of the optical scanning device.
Can be
Next, field curvature, fθ characteristics and chromatic aberration correction
F (L1+ LTwo) / f
(LThree), (Nd1+ Nd3) / 2- nd2And (νd2+ Νd3) / 2-νd1of
A more preferable range will be described.
The configuration of the following sixteenth embodiment is different from the following in the following points.
The configuration is the same as that of the first embodiment.
[0062]
d0 39.1
r1 -35.3 d1 3.8 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 470.0 dTwo 18.7 nd2 1.601828 νd2 61.2719
rThree -46.6 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 19.8 nd3 1.606952 νd3 60.9887
rFive -106.3 dFive 419.9
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.2
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.08
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 33.5
In the sixteenth embodiment, the field curvature is ± 1 mm or less, fθ
Characteristics are ± 0.1mm or less, chromatic aberration 1.2μm / 10nm
(See FIG. 16). On the other hand, in the fourth embodiment described above,
± 1.1 mm for field curvature, ± 0.1 mm for fθ characteristics, color
The aberration is 4.1 μm / 10 nm, and the value of each equation is
It is on the street.
[0063]
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -3.0
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.04
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 21.8
Thus, the range of the above equation (1) is the range of the following equation (4).
In some cases, the curvature of field is ± 1 mm or less,
Become.
[0064]
-3.0 <f (L1+ LTwo) / f (LThree) ≦ −1.2 (4)
Next, a seventeenth embodiment will be described. The configuration of the seventeenth embodiment is as follows.
Except for the following points, the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0065]
d0 48.9
r1 -46.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 603.4 dTwo 18.6 nd2 1.652181 νd2 54.1357
rThree -57.2 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 17.3 nd3 1.649362 νd3 55.0844
rFive -136.1 dFive 369.8
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.8
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.05
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 27.0
In Example 17, the field curvature is ± 0.7 mm or less, and f
θ characteristic is ± 0.06 mm or less, chromatic aberration is 1.5 μm / 10
nm (see FIG. 17).
Next, an eighteenth embodiment will be described. 18th embodiment
Is the same as the configuration of the first embodiment except for the following points.
is there.
[0067]
d0 68.8
r1 -62.5 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 350.7 dTwo 26.5 nd2 1.573633 νd2 62.9740
rThree -73.9 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 28.2 nd3 1.672266 νd3 51.8577
rFive -138.5 dFive 384.1
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.6
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.14
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 29.8
In Example 18, the field curvature is ± 1.5 mm or less, and f
θ characteristic is ± 0.06 mm or less, chromatic aberration is 5 μm / 10 nm
(See FIG. 18).
From the seventeenth embodiment and the eighteenth embodiment,
If the range of Expression (2) is within the range of Expression (5), the fθ characteristic
Is further improved to ± 0.06 mm.
[0069]
+ 0.05 ≦ (nd1+ Nd3) / 2- nd2<0.15 ... (5)
From the first to eighteenth examples, the value of equation (3) and chromatic aberration
Comparing the correction abilities, the range of the above equation (3) is
Within the range of (6), the chromatic aberration correction ability is 5 μm / 10
nm or less, which is even better.
[0070]
(νd2+ Νd3) / 2-νd1> 18 ... (6)
Note that the above equation (4) is within the range of the equation (1).
(5) is within the range of equation (2), and equation (6) is equivalent to equation (3).
Within the range.
Next, the most preferred embodiment is the nineteenth embodiment.
Shown in The configuration of the eighteenth embodiment is similar to that of the first embodiment except for the following points.
The configuration is the same as that of the embodiment.
[0072]
d0 52.7
r1 -49.3 d1 2.0 nd1 1.755000 νd1 27.6000
rTwo 669.9 dTwo 19.6 nd2 1.630354 νd2 58.2949
rThree -60.0 dThree 20.0
rFour ∞ dFour 18.8 nd3 1.664333 νd3 52.9070
rFive -137.4 dFive 371.7
f (L1+ LTwo) / f (LThree) = -1.78
(nd1+ Nd3) / 2- nd2 = 0.08
(νd2+ Νd3) / 2-νd1 = 28.0
According to the nineteenth embodiment, the field curvature is ± 0.4 mm or less.
Below, fθ characteristic is ± 0.5 mm or less, chromatic aberration is 1.4 μm
/ 10 nm, which is very high performance.
Is included in the more preferable range described above. This 19th
In the fθ lens system of the embodiment, the beam diameter of the beam waist is 4
It is possible to sufficiently cope with a thickness of 0 μm.
[0073]
According to the present invention, as described above,
Change in laser beam wavelength or difference in wavelength of multiple laser beams
Deviation of the irradiation position of each beam on the scanned surface due to
To improve the field curvature and fθ performance.
Can improve the image quality of the optical scanning device.
Can be obtained.
Further, a glass having a high refractive index and a high dispersion is required.
Fθ lens system can be constructed,
That the cost of the inspection device can be reduced
Can be obtained.
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図2】第2実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図3】第3実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図4】第4実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図5】第5実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図6】第6実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図7】第7実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図8】第8実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図9】第9実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差を示
す図である。
【図10】第10実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図11】第11実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図12】第12実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図13】第13実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図14】第14実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図15】第15実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図16】第16実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図17】第17実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図18】第18実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図19】第19実施例の像面湾曲、fθ特性、色収差
を示す図である。
【図20】第1実施例〜第19実施例のfθレンズ系の
断面を示す断面図である。
【図21】従来の走査光学装置の概略を示す概略斜視図
である。
【図22】複数のレーザビームの波長に差があった場合
に画質に及ぼす悪影響を説明する概念図である。
【符号の説明】
10 fθレンズ系
12 第1レンズ
14 第2レンズ
16 第3レンズBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of a first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of a second embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of a third example. FIG. 4 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of a fourth embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the fifth embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration in a sixth example. FIG. 7 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the seventh embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of an eighth embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the ninth embodiment. FIG. 10 is a diagram showing field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of a tenth example. FIG. 11 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of an eleventh example. FIG. 12 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the twelfth embodiment. FIG. 13 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration in a thirteenth embodiment. FIG. 14 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the fourteenth embodiment. FIG. 15 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the fifteenth embodiment. FIG. 16 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the sixteenth embodiment. FIG. 17 is a diagram showing the field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration of the seventeenth embodiment. FIG. 18 is a diagram illustrating field curvature, fθ characteristics, and chromatic aberration in an eighteenth example. FIG. 19 is a diagram illustrating a curvature of field, fθ characteristics, and chromatic aberration in a nineteenth example. FIG. 20 is a sectional view showing a section of the fθ lens system according to the first to nineteenth embodiments. FIG. 21 is a schematic perspective view schematically showing a conventional scanning optical device. FIG. 22 is a conceptual diagram illustrating an adverse effect on image quality when there is a difference between the wavelengths of a plurality of laser beams. [Description of Signs] 10 fθ lens system 12 First lens 14 Second lens 16 Third lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 9/00-17/08 G02B 21/02-21/04 G02B 25/00-25/04
Claims (1)
両凸の第2レンズ及び平凸で正のパワーを有するの第3
レンズの3枚のレンズからなり、前記第1レンズと前記
第2レンズとは貼り合わされ、更に、以下の関係を満足
するfθレンズ系。 (1) −4.0≦f(L1 +L2 )/f(L3 )≦−1.0 (2) −0.02<(nd1+nd3)/2−nd2≦0.235 (3) ( ν2 +ν3 )/2−ν1 >14 ただし、 νi :第iレンズのアッベ数 ndi:第iレンズのd線に対する屈折率 f(L3 ):第3レンズの焦点距離 f(L1 +L2 ):第1レンズと第2レンズとの合成焦
点距離(57) [Claims 1] A bi-concave first lens, in order from the light incident side,
Biconvex second lens and plano-convex third lens with positive power
An fθ lens system including three lenses, wherein the first lens and the second lens are bonded to each other, and further satisfies the following relationship. (1) -4.0 ≦ f (L 1 + L 2) / f (L 3) ≦ -1.0 (2) -0.02 <(n d1 + n d3) / 2-n d2 ≦ 0.235 ( 3) (ν 2 + ν 3 ) / 2−ν 1 > 14 where, ν i : Abbe number of the i-th lens n di : refractive index of the i-th lens with respect to d-line f (L 3 ): focal length of the third lens f (L 1 + L 2 ): composite focal length of the first lens and the second lens
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