JP3472200B2 - 回折型色収差補正走査光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
ター等の走査光学装置の光学系として利用される走査光
学系に関し、特に、色収差が補正された走査光学系に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザープリンター等の走査光学装置で
は、半導体レーザー等の光源から発した光束をポリゴン
ミラーにより偏向させ、ｆθレンズ(走査レンズ)を介し
て感光体ドラム等の走査対象面上に結像させることによ
り、この面上に主走査方向に走査するスポットを形成す
る。

【０００３】ｆθレンズは、単一、または複数枚のレン
ズから構成され、ポリゴンミラーの回転に伴って走査対
象面上のスポットが等速で直線的に走査するよう諸収差
が補正されている。また、複数の光源からの光束により
同時に複数の走査線を形成するマルチビーム用装置に適
用される走査光学系では、分散の異なる正レンズと負レ
ンズとを組み合わせることによりｆθレンズの色収差を
補正し、あるいは、光源を選別して発光波長の近い組み
合わせを用いることにより各光源間の発光波長のバラツ
キが描画に与える影響を低減するようにしている。

【０００４】光源間の波長誤差は、半導体レーザーを例
にとると、仕様上の誤差(カタログスペック)として標準
値±１５ｎｍが一般であり、２以上の半導体レーザーを
光源として用いるマルチビーム装置では、最大で３０ｎ
ｍの波長誤差が生じる可能性がある。ここで、ｆθレン
ズが倍率色収差を持つと、書き出し位置、書き終わり位
置が走査線によって異なることとなり、描画パターンに
許容範囲を越える影響が発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例のように分散の異なるレンズ材料(硝材)の組み
合わせによりｆθレンズの色収差を補正する構成では、
色収差を補正しない場合と比較してレンズ枚数が増加
し、また、レンズ材料を屈折率のみでなく分散をも考慮
して決定しなければならなくなるため、使用できるレン
ズ材料の種類が限定されて設計の自由度が減少する。他
方、光源を発光波長の違いにより選別して用いる場合に
は、選別作業自体に手間がかかる上、光源の経時変化に
より発光波長に差が生じた場合には対処できないという
問題がある。

【０００６】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、走査レンズの枚数を増やすこ
となく、倍率色収差を補正して光源の発光波長のバラツ
キによる描画性能の劣化を避けることができる走査光学
系を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回折型色
収差補正走査光学系は、上記の目的を達成させるため、
光源と、該光源から発した光束を偏向する偏向器と、該
偏向器により偏向された光束を走査対象面上に結像させ
る走査レンズとを備え、前記走査レンズは、屈折レンズ
として正のパワーを有すると共に、少なくともー面に回
折レンズ構造を有し、該回折レンズ構造は、前記走査レ
ンズの屈折レンズとしてのパワーにより発生する倍率色
収差を補正する作用を有し、最大画角で入射する光束に
含まれる回折レンズの周期構造の数をｍ、最大画角をＷ
(度)とするとき、条件 (１) ０．３≦ｍ／Ｗ≦４．０ を満たすことを特徴としている(請求項１)。

【０００８】上記の構成によれば、屈折レンズ素子によ
り発生する倍率色収差をレンズ枚数を増やすことなく補
正することができる。特に、倍率色収差を最小にしたい
場合には、以下の条件(２)を満たすよう条件(１)の範囲
を狭めることが望ましい。 (２) ０．７≦ｍ／Ｗ≦３．０

【０００９】なお、光源は、走査対象面上で互いに異な
る位置に集光される複数の光束を発するマルチビーム光
源を用いることができ、その場合、偏向器はこれら複数
の光束を同時に偏向する。複数の光束を得るために複数
の半導体レーザーを使用する場合には、各光束の波長が
互いに異なる可能性がある。このような場合にも、倍率
色収差が補正されていれば、画像を高精度で形成するこ
とができる。

【００１０】回折レンズ構造は、このレンズ構造の光軸
を中心とした同心円状の輪帯として形成されることが望
ましい。また、回折レンズ構造は、屈折レンズ素子の回
転対称面に形成されることが望ましい。型の加工の観点
からは、回折レンズ構造が回転対称なレンズ面上に形成
されていると、加工が容易である。更に、回折レンズ構
造は、偏向器に最も近いレンズ面上に形成されることが
望ましい。

【００１１】別の観点からは、本発明に係る回折型色収
差補正走査光学系は、回折レンズ構造を、最大画角で入
射する光束のレンズ面上での主走査方向の幅が最も大き
くなる面に形成したことを特徴としている(請求項７)。

【００１２】さらに別の観点からは、本発明に係る回折
型色収差補正走査光学系は、回折レンズ構造を、偏向器
に最も近い正のパワーを持つ面より偏向器側の面に形成
したことを特徴としている(請求項８)。

【００１３】さらに別の観点からは、本発明に係る回折
型色収差補正走査光学系は、回折レンズ構造を、最大画
角で入射する光束のレンズ面への入射角が最も大きくな
る面に形成したことを特徴としている(請求項９)。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる回折型色
収差補正走査光学系の実施形態について図面を参照して
説明する。

【００１５】図１は、実施例１〜実施例３に係る回折型
色収差補正走査光学系１００の主走査方向(図１の符号
Ｙで示される)の説明図、図２はその副走査方向(図２の
符号Ｚで示される)の説明図である。走査光学系１００
は、多点発光半導体レーザー等の光源１を有する。光源
１は、副走査方向に配列する互いに平行な複数のレーザ
ー光を発する。光源１から発してコリメートレンズ２に
より平行光束とされたレーザー光は、副走査方向にのみ
パワーを持つシリンドリカルレンズ３を介して回転軸４
ａ回りに回転駆動されるポリゴンミラー(偏向器)４に入
射し、ポリゴンミラー４で走査、偏向されて走査レンズ
である３枚構成のｆθレンズ２０を介して走査対象面５
上にほぼ円形の複数のスポットを形成する。

【００１６】なお、ここでは、光源１として多点発光半
導体レーザーを用いているが、これに代えて、複数の異
なる半導体レーザーからの光束をビーム合成素子を用い
て合成してもよい。このような場合には、複数の発光
部、あるいは複数の発光素子は、走査対象面上に形成さ
れるスポットが、副走査方向に所定距離離れるように、
すなわち、一回の走査で複数の走査線が形成されるよう
に配置される。さらに、光源１は、単一のレーザー光を
発する単一の半導体レーザーであってもよい。

【００１７】シリンドリカルレンズ３は副走査方向に正
のパワーを有し、光源１から発する光束をポリゴンミラ
ー４のミラー面の近傍で主走査方向に延びる線状に結像
させる。ｆθレンズ２０は、ミラー面近傍で主走査方向
において線状に結像された光束を像面(走査対象面)上に
ほぼ円形のスポットとして再結像させる。

【００１８】ｆθレンズ２０は、ポリゴンミラー４側か
ら走査対象面５側に向けて順に、主走査、副走査の両方
向に正のパワーを持つメニスカス形状の第１レンズ２１
と、主走査、副走査の両方向に正のパワーを持つ平凸の
第２レンズ２２と、ほぼ副走査方向にのみ正のパワーを
有する長尺の第３レンズ２３とが配列して構成される。
第１レンズ２１と第２レンズ２２とは、ポリゴンミラー
４の近くに配置され、第３レンズ２３は走査対象面５の
近くに配置されている。

【００１９】第１レンズ２１のポリゴンミラー４側の面
２１ａには、周期構造を有する回折面(例えば複数の輪
帯)からなるフレネルレンズ状の回折レンズ構造が形成
されている。回折レンズ構造は、ｆθレンズ２０の屈折
力により生じる倍率色収差を補正する作用を有する。各
輪帯は、楔状の断面を有し、隣接する輪帯の境界は所定
の光路差を与えるような段差として形成されている。面
２１ａのベースカーブ(回折レンズ構造を除いた屈折面
としての形状)は、回転対称な非球面である。このよう
な回転対称な面に回折レンズ構造を形成すると、型の加
工が比較的容易である。第１レンズ２１の走査対象面５
側のレンズ面２１ｂは回転対称な非球面である。

【００２０】第２レンズ２２は、ポリゴンミラー４側の
レンズ面２２ａが平面、走査対象面５側のレンズ面２２
ｂが凸の球面として形成されている。第３レンズ２３
は、ポリゴンミラー４側のレンズ面２３ａが主走査面内
の非円弧曲線を光軸と垂直で主走査面に含まれる回転軸
を中心に回転させた軌跡として定義される変形トーリッ
ク面、走査対象面５側のレンズ面２３ｂが凸の球面とし
て形成されている。

【００２１】図３は、輪帯の境界位置(輪帯間の段差部
分)を拡大して示す断面図である。隣接する輪帯Ｚ１お
よびＺ２の段差の高さをＴとすると、光束が図３に示す
ように入射角αで輪帯の境界位置に入射する場合、輪帯
Ｚ１の側面(図中Ｚ１Ａで示す面)に向かって入射する光
束は輪帯Ｚ１の側面Ｚ１Ａを透過するため、光量損失が
発生する。ここで入射角αは、入射光束の中心軸と、光
束の入射位置での面のベースカーブの放線とが主走査面
内でなす角度をいう。また、金型加工上の限界から、段
差部は図３の面Ｚ１ＡおよびＺ２Ａの様にほぼ直角に切
り替わるのではなく、面Ｚ２Ａ上で、輪帯の境界位置か
ら距離Ｌだけ離れた位置から輪帯Ｚ１にかけて徐々に切
り替わる曲面Ｚ２Ｂとして形成される。このため輪帯Ｚ
２に向かって入射する光束については境界位置から距離
Ｌ分について光量損失が発生する。この光量損失は、入
射角αが大きいほど顕著である。さらに、上記光量損失
は段差毎に発生するため、走査範囲内で光束が入射する
領域中の輪帯数が多いほど光量損失も大きくなる。

【００２２】ｆθレンズ２０をガラス選択による色収差
補正を行っていない光学系と仮定した場合、倍率色収差
は画角が大きくなるにつれて増加する。このため、色収
差を補正するために形成される輪帯の数も画角の大きい
光束に対応した部分で多くなる。従って、画角が大きく
なるにつれて光量損失も大きくなる。ここで、画角(走
査角)とは、ｆθレンズ２０の光軸と、ポリゴンミラー
４により反射された光束の中心軸とが主走査面内でなす
角度をいう。

【００２３】本発明は上記の光量損失に対処するための
ものである。色収差補正量が決まれば、どのレンズ面に
回折レンズ構造を設けるかにかかわらず、ある画角の光
束に含まれる輪帯数はほぼ決まる。また、画角と、回折
レンズ構造を形成するレンズ面が決まれば、輪帯が形成
されたレンズ面への入射角が決まる。そして、輪帯数と
入射角が決まれば、光量損失を起こす部分の全面積を知
ることができる。光量損失量と光量損失を起こす部分の
全面積、および光束の面積の関係は以下のように表すこ
とができる。

【数１】 ここで、ＬＯＳＳは光量損失、Ｋsは定数、ＳＡは光量
損失を起こす部分の全面積、そしてｓｆは光束が入射す
るレンズ面上での光束の面積である。

【００２４】数１の右辺、すなわちＳＡ／ｓｆが小さく
なるようなレンズ面を回折レンズ構造を付加するレンズ
面とすることにより、光量損失を抑えることができる。

【００２５】まず、ＳＡを小さくする方法について述べ
る。上述のように色収差補正量に応じて回折レンズ構造
の輪帯数(周期構造の数)が決まる。このため、色収差補
正量の許容範囲を考慮して、色収差補正の目標を比較的
緩やかに取り、回折レンズ構造に入射する光束の最大画
角をＷ(度)、最大画角で入射する光束に含まれる回折レ
ンズ構造の輪帯(周期構造)の数をｍとするとき、

【数２】 という条件を満たすように回折レンズ構造を形成するこ
とにより、必要な色収差補正量を確保しつつ、光量損失
を抑えることができる(周期構造の数ｍについては後述
する)。

【００２６】なお、ａ(＝ｍ／Ｗ)が数２で示す条件の下
限を下回ると十分な色収差補正を実現することができな
い。またａが数２で示す条件の上限を越えると光量損失
が大きくなり回折効率を下げることになる。ここで、色
収差補正の目標を０とした場合には、

【数３】 という条件式となる。

【００２７】上記はＳＡを小さくすることにより数１の
右辺を小さくする場合について示したが、数１のｓｆを
大きくすることによっても光量損失を抑えることができ
る。すなわち、ＳＡを一定と仮定すれば、ｓｆができる
だけ大きくなるようなレンズ面に回折レンズ構造を形成
することにより、数１の右辺を小さくすることができ
る。

【００２８】言い換えれば、走査光学系においては、最
大画角で入射する光束の、レンズ面上での主走査方向の
幅が最も大きくなる面に回折レンズ構造を形成すること
により、輪帯(周期構造)の段差部における光量損失によ
る回折効率の低下を抑えることができる。

【００２９】別の観点からは、ポリゴンミラー４により
偏向された光束はｆθレンズを介して被走査面上に結像
することから、系全体としては、ポリゴンミラー４に近
いほど光束の径は大きいと考えられる。このことから、
ポリゴンミラー４に最も近い正のパワーを有するレンズ
面よりポリゴンミラー側のレンズ面を回折レンズ構造を
形成する面として選択することによって数１のｓｆを大
きくすることができる。

【００３０】さらに別の観点からは、光束の入射角が大
きい面ほど、その面上での光束の幅が大きくなる事か
ら、最大画角で入射する光束の入射角が最も大きくなる
レンズ面上に回折レンズ構造を形成するようにしても数
１のｓｆを大きくすることができる。

【００３１】次に、上記の条件を満たすよう構成された
実施例について説明する。まず、実施例の説明に先立っ
て、回転対称な非球面、回折レンズ構造、変形トーリッ
ク面の形状を定義する方法について説明する。回転対称
な非球面は、光軸からの高さｈにおける接平面からのサ
グ量Ｘ(ｈ)として、以下の式数４で表される。

【数４】 ここで、ｒは光軸上での曲率半径、Kは円錐係数、A4,A
6,A8はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。

【００３２】回折レンズ構造は、以下の式数５により定
義される光路長付加量Δφ(h)により表される。

【数５】 ここで、P2,P4,P6,P8,P10は、それぞれ２次、４次、６
次、８次、１０次の係数、ｈは光軸からの高さである。

【００３３】回折レンズ構造の実際の形状は、以下の式
数６により表される。

【数６】 なお、数６において、関数ＭＯＤ(ｘ，ｙ)はｘをｙで割
った余りを表し、Ｃは輪帯の境界位置の位相を設定する
ための定数(０≦Ｃ＜１)、ｎは屈折率、λは使用波長で
ある。(ＭＯＤ(Δφ(ｈ)＋Ｃ，−１)＝０となるｈの点
が輪帯の境界となる。以下の各実施例ではＣ＝０．５と
している。またＥは、光束が回折レンズ構造に斜めに入
射することにより起こる位相付加量の変化を補正するた
めの係数である。

【００３４】回折レンズ構造が回転対称な非球面上に形
成される場合、最終的な形状は以下のサグ量TS(h)とし
て表される。

【数７】 回折レンズ構造が平面上に形成される場合には、最終形
状TS(h)はS(h)と等しくなる。

【００３５】なお、最大画角で入射する光束に含まれる
回折レンズの周期構造の数ｍは正確には以下の数８で表
される。

【数８】 ここで、hmaxは、走査レンズに最大画角で入射する光束
が回折レンズ構造に入射する時の、光軸からの距離が最
大になる点の高さであり、hminは、走査レンズに最大画
角で入射する光束が回折レンズ構造に入射する時の、光
軸からの距離が最小になる点での高さである。

【００３６】変形トーリック面は、非円弧曲線を光軸と
垂直で主走査面に含まれる回転軸回りに回転させた軌跡
として定義される。非円弧曲線は、以下の数９により定
義される。

【数９】 ここで、X(Y)はサグ量、すなわち、光軸からの主走査方
向の距離Ｙの点における接線からの距離、他の符号は数
４におけるのと同様である。

【００３７】

【実施例１】表１は、実施例１にかかる走査光学系１０
０のシリンドリカルレンズ３より走査対象面５側の構成
を示す。表中の記号ｆはｆθレンズ２０の主走査方向の
焦点距離、ＳＷは走査幅、Ｗは最大画角、λは使用波
長、ｒｙは主走査方向の曲率半径、ｒｚは副走査方向の
曲率半径(回転対称面の場合には省略)、ｄは面間の光軸
上の距離、ｎは設計波長780nmでの屈折率である。

【００３８】表１中、面番号＃１，＃２がシリンドリカ
ルレンズ３、面番号＃３がポリゴンミラー４のミラー
面、面番号＃４，＃５がｆθレンズ２０の第１レンズ２
１、面番号＃６，＃７が第２レンズ２２、面番号＃８、
＃９が第３レンズ２３を示す。なお、回折レンズ構造は
第１レンズ２１のポリゴンミラー側の面２１ａ(面番号
＃４)上に形成されている。このレンズ面２１ａは正の
パワーを持たない、すなわち負のパワーを持つレンズ面
であり、正のレンズ面中で最もポリゴンミラー４側に位
置するレンズ面２１ｂよりもポリゴンミラー４側に位置
している。

【００３９】

【表１】

【００４０】なお、表１における各非球面、変形トーリ
ック面の曲率半径は、それぞれの光学素子の光軸上の曲
率半径(回折レンズ構造が形成された面の場合には、面
の巨視的形状の光軸上での曲率半径)であり、円錐係
数、非球面係数、非円弧係数は表２に示される。

【００４１】

【表２】

【００４２】また、数６の係数Ｅ、および数５の係数Ｐ
２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０の値は表３に示される。

【表３】

【００４３】回折レンズ構造単独での設計波長７８０ｎ
ｍにおける焦点距離は２６６２．２ｍｍである。実施例
１において、ａ＝２．７であり、数１で示される条件を
満たしており、最大像高における光量損失は３．６％で
ある。

【００４４】図４は、上述した実施例１の構成による走
査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(破線：主走
査方向、実線：副走査方向)、そして(Ｃ)倍率色収差を
それぞれ示す。各グラフの縦軸は像高(走査対象面上で
の走査スポットの光軸との交点からの高さ)、横軸は各
収差の発生量であり、単位は縦軸、横軸いずれもｍｍで
ある。

【００４５】

【実施例２】表４は実施例２にかかる走査光学系１００
の数値構成を示す。各面番号と光学素子との対応は実施
例１と同一である。円錐係数、非球面係数、非円弧係数
は、表５に示される。回折レンズ構造は、第１レンズ２
１のポリゴンミラー側のレンズ面２１ａに設けられてい
る。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】また、実施例２における数６のＥ、および
数５の係数Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０の値は表６
に示される。

【００４９】

【表６】

【００５０】回折レンズ構造単独での設計波長７８０ｎ
ｍにおける焦点距離は3576.9ｍｍである。また、ａ＝
２．９で、数１の条件を満たしており、最大像高におけ
る光量損失は３．８％である。

【００５１】図５は、上述した実施例２の構成による走
査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(破線：主走
査方向、実線：副走査方向)、そして(Ｃ)倍率色収差を
それぞれ示す。

【００５２】

【実施例３】表７は実施例３にかかる走査光学系１００
の数値構成を示す。各面番号と光学素子との対応は実施
例１と同一である。円錐係数、非球面係数、非円弧係数
は、表８に示される。回折レンズ構造は、第１レンズ２
１のポリゴンミラー側のレンズ面２１ａに設けられてい
る。

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】また、数６の係数Ｅ、および数５の係数Ｐ
２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０の値は表９に示される。

【００５６】

【表９】

【００５７】実施例３における回折レンズ構造単独での
設計波長７８０ｎｍにおける焦点距離は4854.8ｍｍであ
る。実施例３において、ａ＝１．９で、数１で示される
条件を満たしており、最大像高における光量損失は２．
５％である。

【００５８】図６は、上述した実施例３の構成による走
査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(破線：主走
査方向、実線：副走査方向)、そして(Ｃ)倍率色収差を
それぞれ示す。

【００５９】

【実施例４】図７は、実施例４に係る走査光学系２００
の主走査方向の説明図、図８はその副走査方向の説明図
である。実施例４では、実施例１のｆθレンズ２０に代
えて、ｆθレンズ３０を用いている。

【００６０】ｆθレンズ３０は、ポリゴンミラー４側か
ら走査対象面５側に向けて順に、主走査、副走査の両方
向に正のパワーを持つメニスカス形状の第１レンズ３１
と、主走査、副走査の両方向に正のパワーを持つメニス
カス形状の第２レンズ３２と、ほぼ副走査方向にのみ正
のパワーを有する長尺の第３レンズ３３とが配列して構
成される。

【００６１】レンズ面３１ａ，３１ｂ，３１ａ，３１ｂ
はいずれも回転対称な非球面である。第３レンズ３３の
ポリゴンミラー側の面３３ａは、光軸から離れた位置で
の副走査平面内の曲率半径が、主走査平面内の形状とは
無関係に設定された回転軸を持たない非球面であり、主
走査面内での形状は前記の数９に表される非円弧曲線で
規定され、副走査方向の曲率半径は以下の数１０を用い
て規定される。

【００６２】

【数１０】 なお、数１０のｒｚ(Ｙ)は、光軸からの主走査方向の距
離Ｙの位置における副走査方向の曲率半径、ｒｚ０は光
軸上での副走査方向の曲率半径、Ｂ１〜Ｂ８は係数であ
る。

【００６３】第３レンズ３３の走査対象面５側の面３３
ｂは、凸の球面である。以下の表１０は、実施例４に係
る走査光学系２００の数値構成を示す。各面番号と光学
素子との対応は実施例１と同一である。面番号＃４，＃
５，＃６，＃７の円錐係数、非球面係数、非円弧係数
は、表１１に示される。回折レンズ構造は、第１レンズ
３１の走査対象面５側の面３１ｂ(面番号＃５)に設けら
れている。このレンズ面３１ｂは、正のパワーを持つレ
ンズ面の中で最もポリゴンミラー４側に位置する面であ
る。

【００６４】

【表１０】

【００６５】

【表１１】

【００６６】第３レンズ３３のポリゴンミラー４側の面
３３ａの主走査面内の形状を規定するための円錐係数、
非円弧係数は、表１２に示され、副走査方向の曲率半径
を規定する係数は、表１３に示される。

【００６７】

【表１２】

【００６８】

【表１３】

【００６９】また、数６の係数Ｅ、および数５の係数Ｐ
２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０の値は表１４に示され
る。

【００７０】

【表１４】

【００７１】実施例４における回折レンズ構造単独での
設計波長７８０ｎｍにおける焦点距離は6468.7ｍｍであ
る。実施例４において、ａ＝１．０で、数１で示される
条件を満たしており、最大像高における光量損失は１．
６％である。

【００７２】図９は、上述した実施例４の構成による走
査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(破線：主走
査方向、実線：副走査方向)、そして(Ｃ)倍率色収差を
それぞれ示す。

【００７３】

【実施例５】図１０は、実施例５に係る走査光学系３０
０の主走査方向の説明図、図１１はその副走査方向の説
明図である。実施例５では、実施例１のｆθレンズ２０
に代えて、ｆθレンズ４０を用いている。

【００７４】ｆθレンズ４０は、ポリゴンミラー４側か
ら走査対象面５側に向けて順に、主走査、副走査の両方
向に正のパワーを持つメニスカス形状の第１レンズ４１
と、主走査、副走査の両方向に正のパワーを持つ平凸の
第２レンズ４２と、ほぼ副走査方向にのみ正のパワーを
有する長尺の第３レンズ４３とが配列して構成される。

【００７５】レンズ面４１ａ，４１ｂはいずれも回転対
称な非球面である。第２レンズ４２のポリゴンミラー４
側の面４２ａは平面であり、走査対象面５側の面４２ｂ
は凸の球面である。第３レンズ４３のポリゴンミラー側
の面４３ａは、変形トーリック面であり、走査対象面５
側の面４２ｂは凸の球面である。

【００７６】以下の表１５は、実施例５に係る走査光学
系３００の数値構成を示す。各面番号と光学素子との対
応は実施例１と同一である。円錐係数、非球面係数、非
円弧係数は、表１６に示される。回折レンズ構造は、第
２レンズ４２のポリゴンミラー４側の面４２ａ(面番号
＃６)に設けられている。

【００７７】

【表１５】

【００７８】

【表１６】

【００７９】また、数６の係数Ｅ、および数５の係数Ｐ
２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０の値は表１７に示され
る。

【表１７】

【００８０】実施例５における回折レンズ構造単独での
設計波長７８０ｎｍにおける焦点距離は3986.2ｍｍであ
る。実施例５において、ａ＝２．７で、数１で示される
条件を満たしており、最大像高における光量損失は３．
１％である。

【００８１】図１２は、上述した実施例５の構成による
走査光学系の(Ａ)直線性誤差、(Ｂ)像面湾曲(破線：主
走査方向、実線：副走査方向)、そして(Ｃ)倍率色収差
をそれぞれ示す。

【００８２】実施例５のｆθレンズ４０では、回折レン
ズ構造が、最大画角で入射する光束のレンズ面上での主
走査方向の幅ＷＳが最も大きくなる面上に形成されてい
る。表１８は、各レンズ面上での光束の主走査方向の幅
ＷＳを示す。幅ＷＳは、第２レンズ４２のポリゴンミラ
ー４側の面４２ａ上で最大値６．０７をとり、回折レン
ズ構造はこの面上に形成されている。

【００８３】

【表１８】

【００８４】また、第２レンズ４２のポリゴンミラー４
側の面４２ａは、最大画角で入射する光束のレンズ面へ
の入射角αが最も大きくなる面である。表１９は、各レ
ンズ面での最大画角で入射する光束の入射角αを示す。
入射角αは、第２レンズ４２のポリゴンミラー４側の面
４２ａで最大値３９．７２゜をとり、この面上に回折レ
ンズ構造が形成されていることは前述の通りである。

【００８５】

【表１９】

【００８６】なお、色収差は上記のような書き込み用の
光学系のみでなく、白色光を照明光として用いるような
走査型の読み取り光学系でも問題となるため、実施形態
の走査レンズはこのような読み取り光学系にも適用する
ことができる。読み取り光学系に適用する場合には、読
み取り対象物からの光を走査レンズを介してポリゴンミ
ラー等の偏光器に入射させ、この偏光器で反射された光
をフォトダイオード等の受光素子により一点で受光する
よう構成する。この構成において、走査レンズとして上
述した実施形態と同様の回折レンズ構造を有するレンズ
を利用することにより、走査レンズの屈折レンズとして
のパワーにより発生する倍率色収差を補正することがで
きる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、走査光学系を構成する走査レンズに回折レンズ構造
を付加して屈折レンズ部分の倍率色収差を補正する構成
としたため、既存の単一ビーム用の走査レンズの枚数を
増やすことなく、かつ輪帯の境界における光量損失によ
る回折効率の低下を抑えつつ、光源の発光波長のバラツ
キによる描画性能の劣化を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜３に係る回折型色収差補正走査光学
系の構成を示す主走査方向の説明図である。

【図２】図１の光学系の副走査方向の説明図である。

【図３】輪帯の境界での光量損失の原因を示す図であ
る。

【図４】実施例１に係る光学系の収差図であり、(Ａ)が
直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が倍率色収差を示
す。

【図５】実施例２に係る光学系の収差図であり、(Ａ)が
直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が倍率色収差を示
す。

【図６】実施例３に係る光学系の収差図であり、(Ａ)が
直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が倍率色収差を示
す。

【図７】実施例４に係る回折型色収差補正走査光学系の
ｆθレンズの構成を示す主走査方向の説明図である。

【図８】図７に示すｆθレンズのの副走査方向の説明図
である。

【図９】実施例４に係る光学系の収差図であり、(Ａ)が
直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が倍率色収差を示
す。

【図１０】実施例５に係る回折型色収差補正走査光学系
のｆθレンズの構成を示す主走査方向の説明図である。

【図１１】図１０に示すｆθレンズの副走査方向の説明
図である。

【図１２】実施例５に係る光学系の収差図であり、(Ａ)
が直線性誤差、(Ｂ)が像面湾曲、(Ｃ)が倍率色収差を示
す。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー ４ ポリゴンミラー ２０ ｆθレンズ ２１ 第１レンズ ２２ 第２レンズ ２３ 第３レンズ ５ 走査対象面 ３０ ｆθレンズ ３１ 第１レンズ ３２ 第２レンズ ３３ 第３レンズ ４０ ｆθレンズ ４１ 第１レンズ ４２ 第２レンズ ４３ 第３レンズ

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源から発した光束を偏向す
   る偏向器と、該偏向器により偏向された光束を走査対象
   面上に結像させる走査レンズとを備え、前記走査レンズ
   は、屈折レンズとして正のパワーを有すると共に、少な
   くともー面に回折レンズ構造を有し、該回折レンズ構造
   は、前記走査レンズの屈折レンズとしてのパワーにより
   発生する倍率色収差を補正する作用を有し、最大画角で
   入射する光束に含まれる回折レンズ構造の周期構造の数
   をｍ、最大画角をＷ(度)とするとき、条件 (１) ０．３≦ｍ／Ｗ≦４．０ を満たすことを特徴とする回折型色収差補正走査光学
   系。
2. 【請求項２】 以下の条件 (２) ０．７≦ｍ／Ｗ≦３．０ を満たすことを特徴とする請求項１に記載の回折型色収
   差補正走査光学系。
3. 【請求項３】 前記光源は、走査対象面上で異なる位置
   に集光される複数の光束を発し、前記偏向器は、複数の
   光束を偏向させることを特徴とする請求項１に記載の回
   折型色収差補正走査光学系。
4. 【請求項４】 前記回折レンズ構造は、該回折レンズ構
   造の光軸を中心とした複数の同心円状の輪帯により構成
   されることを特徴とする請求項１に記載の回折型色収差
   補正走査光学系。
5. 【請求項５】 前記回折レンズ構造は、回転対称なレン
   ズ面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の回折型色収差補正走査光学系。
6. 【請求項６】 前記回折レンズ構造は、前記偏向器に最
   も近いレンズ面上に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の回折型色収差補正走査光学系。
7. 【請求項７】 光源と、該光源から発した光束を偏向す
   る偏向器と、該偏向器により偏向された光束を走査対象
   面上に結像させる走査レンズとを備え、前記走査レンズ
   は、屈折レンズとして正のパワーを有すると共に、前記
   走査レンズの屈折レンズとしてのパワーにより発生する
   倍率色収差を補正する作用を有する回折レンズ構造が最
   大画角で入射する光束のレンズ面上での主走査方向の幅
   が最も大きくなる面に形成されていることを特徴とする
   回折型色収差補正光学系。
8. 【請求項８】 光源と、該光源から発した光束を偏向す
   る偏向器と、該偏向器により偏向された光束を走査対象
   面上に結像させる走査レンズとを備え、前記走査レンズ
   は、屈折レンズとして正のパワーを有すると共に、前記
   走査レンズの屈折レンズとしてのパワーにより発生する
   倍率色収差を補正する作用を有する回折レンズ構造が、
   前記偏向器に最も近い正のパワーを持つ面より前記偏向
   器側の面に形成されていることを特徴とする回折型色収
   差補正光学系。
9. 【請求項９】 光源と、該光源から発した光束を偏向す
   る偏向器と、該偏向器により偏向された光束を走査対象
   面上に結像させる走査レンズとを備え、前記走査レンズ
   は、屈折レンズとして正のパワーを有すると共に、前記
   走査レンズの屈折レンズとしてのパワーにより発生する
   倍率色収差を補正する作用を有する回折レンズ構造が最
   大画角で入射する光束のレンズ面への入射角が最も大き
   くなる面に形成されていることを特徴とする回折型色収
   差補正光学系。