JP3759220B2 - 光走査装置用集光光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光等を偏向して所定の面上に走査せしめる光走査装置に使用される集光光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポリゴンミラー等の回転多面鏡やガルバノ式スキャナによって反射偏向される光ビームにより光走査を行う光走査装置がよく知られている。
【０００３】
この種の光走査装置においては、上記回転多面鏡等における光ビームの反射面の変動により走査スポットの位置が、走査面内における光ビームの走査方向（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）に変動する現象が生じ、これが副走査方向のピッチすなわち走査線の間隔を不安点なものにするという問題が生じる。回転多面鏡の場合は製造精度に起因する各反射面の回転軸に対する平行度の誤差（面倒れという）が、ガルバノミラーの場合は運動中のふらつき（ウォブリングという）が原因となっているが、以下これを総称して「面倒れ」ということとする。
【０００４】
そこでこの面倒れを補正するために、通常、前述の回転多面鏡等の偏向器と走査結像面との間の光路上に、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ等の面倒れ補正光学系が配設されている。
【０００５】
また、上述のように偏向された光ビームの焦点面は円弧状となり、平面上を走査する場合には、光ビームの走査面上のスポット径や走査速度が１回の走査中に変動する。そこで走査面を平面としたときに、光ビームのスポット径の変動を防止するとともに等速度走査させるために、偏向器と走査結像面との間の光路上にｆθレンズ等を配設することがよく知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記ｆθレンズとしては、例えば特開平1-101510号に開示されているように、一般に軸対称の非球面の単レンズが使用されている。このような単レンズは、光ビームの主走査方向とこれに直交する副走査方向とについての屈折力は同一であり、その屈折力は主走査方向についての光ビームの等速度走査を実現するために設定されたものであるから、この単レンズにより副走査方向に特定の屈折力を必要とする面倒れ補正をすることはできず、面倒れについては別個にシリンドリカルレンズやシリンドリカルミラー等の面倒れ補正光学系を装備してこれらにより補正する必要がある。
【０００７】
しかし近年、より高精度、高密度の走査が要求されており、このような観点から上記面倒れ補正もより高精度に行う必要があり、上記シリンドリカルレンズやシリンドリカルミラーだけで面倒れ補正を高精度に行うのは困難となってきている。
【０００８】
一方、例えば特開昭64-35523号に開示されている技術では、走査集光光学系が面倒れ補正光学系としてのシリンドリカルレンズまたはトロイダルレンズと、上記単レンズとしてのトーリック面を有する結像レンズとから構成され、この単レンズが、主走査方向についてはｆθレンズとしての作用をなす一方、副走査方向についてはシリンドリカルレンズとともに面倒れ補正の作用をなすものとして形成されている。この技術によれば、単にシリンドリカルレンズのみで面倒れ補正を行うよりも、高精度にその補正を行うことができる。しかし、光ビームを所定の走査面上に導光するには装置の設計上、通常、上記光学系の他にさらに光ビームの進行方向を変えるための長尺のミラーを具備する必要があり、上記の構成では部品点数の増大を招くこととなる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、部品点数を抑制してコストアップの防止を図るとともに、高精度に面倒れ補正を行うことのできる光走査装置用集光光学系を提供することを目的とするものである。
【００１０】
本発明の光走査装置用集光光学系は、偏向された光を所定の走査面上に結像するとともに該走査面上で等速度走査せしめるための単レンズと、面倒れ補正のための該走査方向に垂直な方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルミラーとからなる光走査装置用集光光学系であって、前記単レンズの両面の前記主走査断面形状がともに非球面形状であり、該単レンズの偏向点側面が前記シリンドリカルミラーとともに前記面倒れを補正するようにトーリック面であるとともにその主走査断面形状が該偏向点側に向かって凸に形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで主走査断面とは、偏向された光が単レンズを通過した線の軌跡によって形成される面による断面をいう。
【００１２】
また、本発明の光走査装置用集光光学系は、この単レンズの焦点距離をｆ、該単レンズの偏向点側面の主走査断面における光軸上の曲率半径をＲＸ１ 、前記偏向点から該単レンズまでの軸上面間隔をｄ１ 、該単レンズの軸上の厚さをｄ２ 、該単レンズの前記偏向点側面の非球面形状を下記式（１）
ｚ＝ｃｈ2 ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）ｃ2 ｈ2 ｝1/2 ］
＋ａ1 ｈ4 ＋ａ2 ｈ6 ＋ａ3 ｈ8 ＋ａ4 ｈ10 （１）
但し、ｚ；光軸からの高さｈの非球面上の点より、非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
ｈ；光軸からの高さ
ｃ；非球面頂点での曲率（曲率半径の逆数；＝１／ＲＸｉ ）
Ｋ；円錐定数
ａ１ 〜ａ４ ；第４次、第６次、第８次、第10次の非球面係数
で表すとき、下記式（２）から（５）を満足するように構成するのがより望ましい。
【００１３】
0.3 ≦ｄ2 ／ｄ1 ≦ 0.7 （２）
0.4 ｆ≦ＲＸ1 ≦ 2.5ｆ （３）
-3.0×10／ｆ3 ≦ａ1 ≦-5.0／ｆ3 （４）
7.0×10／ｆ5 ≦ａ2 ≦6.0×102 ／ｆ5 （５）
すなわち、指標値ｄ2 ／ｄ1 が式（２）の下限値を下回ると像面湾曲が正の方向に大きくなり（補正過剰）、上限値を上回ると負の方向に大きくなる（補正不足）とともに単レンズの肉厚も厚くなり過ぎて装置全体として大型化し好ましくない。
【００１４】
また、指標値ＲＸ1 が式（３）の下限値を下回るとｆθ特性が負の方向に大きくなり、上限値を上回ると正の方向に大きくなる。
【００１５】
さらにまた、指標値ａ1 が式（４）の下限値を下回り、または指標値ａ2 が式（５）の下限値を下回ると像面湾曲およびｆθ特性がともに正の方向に大きくなって補正困難となり、上限値を上回ると像面湾曲およびｆθ特性がともに負の方向に大きくなって補正困難となる。
【００１６】
なお、単レンズの偏向点側面の主走査断面において「偏向点側に向かって凸」とは光軸上（非球面の頂点）で凸であることを意味する。したがって光軸からずれた位置においては偏向点側に向かって部分的に凹となっている場合であっても光軸上で凸であればよい。
【００１７】
また、上記単レンズやシリンドリカルミラーは、通常に用いられているガラス材料の他、プラスチック材料を用いることもできる。
【００１８】
なお上記光の偏向角としては60°以上の値に設定することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の光走査装置用集光光学系によれば、光走査装置の回転多面鏡やガルバノ式スキャナによって一定の方向（主走査方向）に繰返し偏向された光ビームは、ｆθレンズ等の単レンズにより所定の走査面上に結像されるとともにその走査面上において等速度で主走査せしめられるように変換される。またこの単レンズを通過したのちの光ビームは、走査面に到達する前にシリンドリカルミラーに入射することによりこのミラーにより進行方向を変えられて上記所定の走査面上に導光されるが、シリンドリカルミラーは副走査方向に関してのみ屈折力を有するため、主走査方向については何等の作用をなさず単に光ビームを反射せしめるに過ぎない。
【００２０】
一方、上記回転多面鏡等の偏向器により偏向された光ビームは、偏向器の面倒れにより副走査方向に走査位置が変動することがある。この副走査方向に変動する光ビームは単レンズに入射するがそのトーリック面の面倒れ補正作用により、副走査方向への変動が補正される。さらにこの単レンズを出射した光ビームはシリンドリカルミラーに入射し、このミラーによりさらに面倒れの補正がなされるとともに上記所定の走査面上に反射、収束せしめられる。
【００２１】
このように本発明の光走査装置用集光光学系によれば、単レンズの少なくとも１面をトーリック面として形成し、そのトーリック面の主走査断面形状を非球面形状にしたことにより、１枚のレンズで広範囲に亘って良好なｆθ特性を得ることができ、副走査方向については、単レンズとシリンドリカルミラーとによって光ビームの面倒れを補正することにより、構成部品点数の増加を防止しつつ高精度な面倒れ補正を実現することができる。また部品点数の増加を防止することによってコストアップを防止することができ、さらに組立て工程において累積誤差が増大するのを防止することもできる。
【００２２】
また、走査角（偏向角）を60°以上としても良好な光学性能を維持することができ、一方、このように走査角を大きくすることにより焦点距離を短縮すること、すなわちｆθレンズ〜像面間の距離を短縮することができるため、光学系全体をコンパクトに構成することができ、より好適である。
【００２３】
また上記単レンズについては、その両面の主走査断面形状をともに非球面形とし、その偏向点側面をトーリック面として形成し、さらにその偏向点側面の主走査断面形状を偏向点側に向かって凸に形成することにより、１枚のレンズで広範囲に亘ってより良好なｆθ特性を得ることができる。
【００２４】
さらに、この単レンズの焦点距離ｆ、単レンズの偏向点側面の主走査断面における曲率半径Ｒ1 、偏向点から単レンズまでの軸状面間隔ｄ0 、単レンズの軸上の厚さｄ1 、単レンズの偏向点側面の式（１）で表される非球面形状の第４次および第６次の非球面係数ａ1 、ａ2 について、式（２）から（５）を満たす構成とすることにより、像面湾曲、ｆθ性を適正に補正することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光走査装置用の集光光学系の具体的な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の集光光学系を使用した光走査装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１に示した光走査装置のうち本発明の集光光学系だけを抜粋した構成図であり、（ａ）は図１の矢視Ａを、（ｂ）は図１の矢視Ｂをそれぞれ示すものである。
【００２７】
図示の光走査装置は、レーザビームＬを出射するレーザ光源11と、このレーザビームＬを光偏向器であるポリゴンミラー13の反射面上に線像として結像せしめる、入射面が凸のシリンドリカルレンズ12と、図示しないモータにより軸回りに回転せしめられて反射面に入射したレーザビームＬを所定の方向に偏向せしめるポリゴンミラー13と、偏向されたレーザビームＬを所定の感材20上に結像するとともにその感材20上で主走査方向Ｘについて等速度走査せしめる、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製のｆθレンズ14と、ｆθレンズ14を通過したレーザビームＬの進行方向を感材20に向けて変える（立ち下げる）とともに主走査方向Ｘに垂直な副走査方向Ｙについてのポリゴンミラー13の面倒れをｆθレンズ14とともに補正するための屈折力を有するシリンドリカルミラー15とからなり、ｆθレンズ14の入射面と出射面とは少なくともそのいずれか一方が、ｆθレンズ14がシリンドリカルミラー15とともに上記面倒れを補正するように、トーリック面により形成されている。またこのトーリック面は、その主走査断面形状が非球面形状により形成されている（図２（ａ）参照）。
【００２８】
なお被走査媒体である感材20は図示しない搬送手段によって矢印Ｙ方向（副走査方向）に搬送される。
【００２９】
図２に示した本実施形態の集光光学系において、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］と、反射面（偏向点）からｆθレンズ14の入射面までの空気間隔、ｆθレンズ14の中心厚、ｆθレンズ14の出射面からシリンドリカルミラー15の反射面までの空気間隔、シリンドリカルミラー15の反射面から走査面までの空気間隔（以下、これら総称して軸上面間隔という）ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率（ｄ線；以下、同じ）との一覧を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
なお、表１中の曲率半径Ｒの欄において主走査方向の曲率半径ＲＸ1 〜ＲＸ3 とは、図１においてレーザビームＬが偏向された軌跡を含む面による断面（主走査断面；図２（ａ）参照）におけるレンズ面等の曲率半径を意味し、一方、曲率半径ＲＹ1 ，ＲＹ2 ，ＲＹ3 とは図１において光軸Ｋを含み、主走査断面に垂直な面による断面（図２（ｂ）参照）におけるレンズ面等の曲率半径を意味するものである。ただし、ｆθレンズ14の各面の主走査方向の曲率半径ＲＸ1 ，ＲＸ2 は非球面であることを表し、「＊」印の付された数値は光軸上（非球面の頂点）での曲率半径を示し、その非球面は下記式（１）により算出される面形状であることを意味する。
【００３２】
また、数値の符号は偏向器側に凸の場合を正、走査面側に凸の場合を負とする。
【００３３】
但し、ｚ；光軸からの高さｈの非球面上の点より、非球面頂点の接平面
（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
ｈ；光軸からの高さ
ｃ；非球面頂点での曲率（曲率半径の逆数；＝１／ＲＸi ）
Ｋ；円錐定数
ａ1 〜ａ4 ；第４次、第６次、第８次、第10次の非球面係数
なお、図２に示した実施形態の集光光学系は下記式（２）〜（５）の条件をもさらに満たす構成である。
【００３４】
0.3 ≦ｄ2 ／ｄ1 ≦ 0.7 （２）
0.4 ｆ≦ＲＸ1 ≦ 2.5ｆ （３）
-3.0×10／ｆ3 ≦ａ1 ≦-5.0／ｆ3 （４）
7.0×10／ｆ5 ≦ａ2 ≦6.0×102 ／ｆ5 （５）
ただし、ｆはｆθレンズ14の焦点距離［mm］を表す。
【００３５】
次に本実施形態の集光光学系の作用について説明する。
【００３６】
レーザ光源11からレーザビームＬが出射され、このレーザビームＬはシリンドリカルレンズ12によりポリゴンミラー13の反射面上に線像として結像せしめられる。
【００３７】
ポリゴンミラー13の反射面により反射せしめられたレーザビームＬは、ｆθレンズ14を通過し、シリンドリカルミラー15により反射せしめられて感材20の面上に導光されるとともに走査スポットを形成する。ここでポリゴンミラー13は矢印Ｒ方向に高速回転されるため、この走査スポットは感材20の面上を矢印Ｘ方向に繰り返し主走査する。この間、感材20は矢印Ｙ方向に副走査されるため、この主走査と副走査とにより走査スポットＬが感材20の面上を全面に亘って走査する。
【００３８】
さらに詳しくは、ポリゴンミラー13の反射面により反射せしめられたレーザビームＬは、ｆθレンズ14により感材20の面上において等速度で主走査される一方、ポリゴンミラー13の反射面の面倒れにより副走査方向に走査位置が変動する。この副走査方向に変動するレーザビームＬはｆθレンズ14の副走査方向の面倒れ補正作用によりその変動の一部が補正される。さらにこのｆθレンズ14を出射したレーザビームＬはシリンドリカルミラー15に入射し、このミラー15によりさらに面倒れの補正がなされる。
【００３９】
このように本実施形態の光走査装置用集光光学系によれば、ｆθレンズ14をトーリック面により形成し、ｆθレンズ14とシリンドリカルミラー15とによってレーザビームの面倒れを一部ずつ補正することにより、構成部品点数の増加を防止しつつ高精度な面倒れ補正を実現することができる。また部品点数の増加を防止することによってコストアップを防止することができ、さらに部品点数が増加すると組立て工程において累積誤差が増大することとなるが、本実施形態の光走査装置用集光光学系は従来の集光光学系と同等の部品点数で構成されるためそのような誤差が増大することもない。
【００４０】
なお、図３（ａ）・（ｂ）に、表１に示した本実施形態の集光光学系による像面湾曲図およびｆθ特性図をそれぞれ示す。図示のグラフによれば本実施形態の光学系は良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００４１】
以下表２〜表９に、本発明の集光光学系の他の実施の形態を示す。これらの集光光学系の基本的な構成は、いずれも図２に示した集光光学系の構成と同様であるので図示を省略する。すなわち、これらの集光光学系は表１および図２に示した集光光学系と同様に、ｆθレンズ14については、その両面の主走査断面形状がともに式（１）で示される非球面形状であり、その偏向点側面（ポリゴンミラー13により偏向された光の入射面）がトーリック面であるとともにその主走査断面形状が偏向点（ポリゴンミラー13）側に向かって凸に形成されたものである。
【００４２】
また、これらの各集光光学系も、上記式（２）〜（５）を満足するように構成されている。なお、各表中の符号の意味は図２および表１に示すものと同様である。
【００４３】
表２は上記条件式（２）〜（５）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の任意の値となるように設定した第２の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００４４】
【表２】
【００４５】
ここで図４に、表２に諸元を示した第２の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００４６】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００４７】
表３は上記条件式（２）〜（５）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の任意の値となるように設定した第３の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００４８】
【表３】
【００４９】
ここで図５に、表３に諸元を示した第３の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５０】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５１】
表４は上記条件式（５）によって規定される要素の値を条件式（５）で示される範囲の略上限値となるように設定した第４の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００５２】
【表４】
【００５３】
ここで図６に、表４に諸元を示した第４の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５４】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５５】
表５は上記条件式（２）〜（４）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の略上限値となるように設定した第５の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００５６】
【表５】
【００５７】
ここで図７に、表５に諸元を示した第５の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５８】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５９】
表６は上記条件式（２）によって規定される要素の値を条件式（２）で示される範囲の略下限値となるように設定した第６の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６０】
【表６】
【００６１】
ここで図８に、表６に諸元を示した第６の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００６２】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００６３】
表７は上記条件式（３）によって規定される要素の値を条件式（３）で示される範囲の略下限値となるように設定した第７の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６４】
【表７】
【００６５】
ここで図９に、表７に諸元を示した第７の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００６６】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００６７】
表８は上記条件式（５）によって規定される要素の値を条件式（５）で示される範囲の略下限値となるように設定した第８の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６８】
【表８】
【００６９】
ここで図10に、表８に諸元を示した第８の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００７０】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００７１】
表９は上記条件式（４）によって規定される要素の値を条件式（４）で示される範囲の略下限値となるように設定した第９の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００７２】
【表９】
【００７３】
ここで図11に、表９に諸元を示した第９の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００７４】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００７５】
なお、第２から第９の実施形態の集光光学系にそれぞれ対応した収差図（図４〜図11）は、簡便のため、ポリゴンミラー13の反射面の出入りを考慮しないものとして得た結果であり、したがって走査角が負の範囲についての収差は図示した各グラフの０度線に対して対称であり、図示を省略した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集光光学系を使用した光走査装置の概略構成を示す斜視図
【図２】図１に示した光走査装置のうち本発明の集光光学系だけを抜粋した構成図であり、（ａ）は図１の矢視Ａ、（ｂ）は図１の矢視Ｂをそれぞれ示す
【図３】本実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図４】第２の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図５】第３の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図６】第４の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図７】第５の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図８】第６の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図９】第７の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図１０】第８の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図１１】第９の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
11 レーザ光源
12 シリンドリカルレンズ
13 ポリゴンミラー
14 ｆθレンズ
15 シリンドリカルミラー
20 感材
Ｌ レーザビーム
Ｋ 光軸
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光等を偏向して所定の面上に走査せしめる光走査装置に使用される集光光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポリゴンミラー等の回転多面鏡やガルバノ式スキャナによって反射偏向される光ビームにより光走査を行う光走査装置がよく知られている。
【０００３】
この種の光走査装置においては、上記回転多面鏡等における光ビームの反射面の変動により走査スポットの位置が、走査面内における光ビームの走査方向（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）に変動する現象が生じ、これが副走査方向のピッチすなわち走査線の間隔を不安点なものにするという問題が生じる。回転多面鏡の場合は製造精度に起因する各反射面の回転軸に対する平行度の誤差（面倒れという）が、ガルバノミラーの場合は運動中のふらつき（ウォブリングという）が原因となっているが、以下これを総称して「面倒れ」ということとする。
【０００４】
そこでこの面倒れを補正するために、通常、前述の回転多面鏡等の偏向器と走査結像面との間の光路上に、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ等の面倒れ補正光学系が配設されている。
【０００５】
また、上述のように偏向された光ビームの焦点面は円弧状となり、平面上を走査する場合には、光ビームの走査面上のスポット径や走査速度が１回の走査中に変動する。そこで走査面を平面としたときに、光ビームのスポット径の変動を防止するとともに等速度走査させるために、偏向器と走査結像面との間の光路上にｆθレンズ等を配設することがよく知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記ｆθレンズとしては、例えば特開平1-101510号に開示されているように、一般に軸対称の非球面の単レンズが使用されている。このような単レンズは、光ビームの主走査方向とこれに直交する副走査方向とについての屈折力は同一であり、その屈折力は主走査方向についての光ビームの等速度走査を実現するために設定されたものであるから、この単レンズにより副走査方向に特定の屈折力を必要とする面倒れ補正をすることはできず、面倒れについては別個にシリンドリカルレンズやシリンドリカルミラー等の面倒れ補正光学系を装備してこれらにより補正する必要がある。
【０００７】
しかし近年、より高精度、高密度の走査が要求されており、このような観点から上記面倒れ補正もより高精度に行う必要があり、上記シリンドリカルレンズやシリンドリカルミラーだけで面倒れ補正を高精度に行うのは困難となってきている。
【０００８】
一方、例えば特開昭64-35523号に開示されている技術では、走査集光光学系が面倒れ補正光学系としてのシリンドリカルレンズまたはトロイダルレンズと、上記単レンズとしてのトーリック面を有する結像レンズとから構成され、この単レンズが、主走査方向についてはｆθレンズとしての作用をなす一方、副走査方向についてはシリンドリカルレンズとともに面倒れ補正の作用をなすものとして形成されている。この技術によれば、単にシリンドリカルレンズのみで面倒れ補正を行うよりも、高精度にその補正を行うことができる。しかし、光ビームを所定の走査面上に導光するには装置の設計上、通常、上記光学系の他にさらに光ビームの進行方向を変えるための長尺のミラーを具備する必要があり、上記の構成では部品点数の増大を招くこととなる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、部品点数を抑制してコストアップの防止を図るとともに、高精度に面倒れ補正を行うことのできる光走査装置用集光光学系を提供することを目的とするものである。
【００１０】
本発明の光走査装置用集光光学系は、偏向された光を所定の走査面上に結像するとともに該走査面上で等速度走査せしめるための単レンズと、面倒れ補正のための該走査方向に垂直な方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルミラーとからなる光走査装置用集光光学系であって、前記単レンズの両面の前記主走査断面形状がともに非球面形状であり、該単レンズの偏向点側面が前記シリンドリカルミラーとともに前記面倒れを補正するようにトーリック面であるとともにその主走査断面形状が該偏向点側に向かって凸に形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで主走査断面とは、偏向された光が単レンズを通過した線の軌跡によって形成される面による断面をいう。
【００１２】
また、本発明の光走査装置用集光光学系は、この単レンズの焦点距離をｆ、該単レンズの偏向点側面の主走査断面における光軸上の曲率半径をＲＸ１ 、前記偏向点から該単レンズまでの軸上面間隔をｄ１ 、該単レンズの軸上の厚さをｄ２ 、該単レンズの前記偏向点側面の非球面形状を下記式（１）
ｚ＝ｃｈ2 ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）ｃ2 ｈ2 ｝1/2 ］
＋ａ1 ｈ4 ＋ａ2 ｈ6 ＋ａ3 ｈ8 ＋ａ4 ｈ10 （１）
但し、ｚ；光軸からの高さｈの非球面上の点より、非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
ｈ；光軸からの高さ
ｃ；非球面頂点での曲率（曲率半径の逆数；＝１／ＲＸｉ ）
Ｋ；円錐定数
ａ１ 〜ａ４ ；第４次、第６次、第８次、第10次の非球面係数
で表すとき、下記式（２）から（５）を満足するように構成するのがより望ましい。
【００１３】
0.3 ≦ｄ2 ／ｄ1 ≦ 0.7 （２）
0.4 ｆ≦ＲＸ1 ≦ 2.5ｆ （３）
-3.0×10／ｆ3 ≦ａ1 ≦-5.0／ｆ3 （４）
7.0×10／ｆ5 ≦ａ2 ≦6.0×102 ／ｆ5 （５）
すなわち、指標値ｄ2 ／ｄ1 が式（２）の下限値を下回ると像面湾曲が正の方向に大きくなり（補正過剰）、上限値を上回ると負の方向に大きくなる（補正不足）とともに単レンズの肉厚も厚くなり過ぎて装置全体として大型化し好ましくない。
【００１４】
また、指標値ＲＸ1 が式（３）の下限値を下回るとｆθ特性が負の方向に大きくなり、上限値を上回ると正の方向に大きくなる。
【００１５】
さらにまた、指標値ａ1 が式（４）の下限値を下回り、または指標値ａ2 が式（５）の下限値を下回ると像面湾曲およびｆθ特性がともに正の方向に大きくなって補正困難となり、上限値を上回ると像面湾曲およびｆθ特性がともに負の方向に大きくなって補正困難となる。
【００１６】
なお、単レンズの偏向点側面の主走査断面において「偏向点側に向かって凸」とは光軸上（非球面の頂点）で凸であることを意味する。したがって光軸からずれた位置においては偏向点側に向かって部分的に凹となっている場合であっても光軸上で凸であればよい。
【００１７】
また、上記単レンズやシリンドリカルミラーは、通常に用いられているガラス材料の他、プラスチック材料を用いることもできる。
【００１８】
なお上記光の偏向角としては60°以上の値に設定することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の光走査装置用集光光学系によれば、光走査装置の回転多面鏡やガルバノ式スキャナによって一定の方向（主走査方向）に繰返し偏向された光ビームは、ｆθレンズ等の単レンズにより所定の走査面上に結像されるとともにその走査面上において等速度で主走査せしめられるように変換される。またこの単レンズを通過したのちの光ビームは、走査面に到達する前にシリンドリカルミラーに入射することによりこのミラーにより進行方向を変えられて上記所定の走査面上に導光されるが、シリンドリカルミラーは副走査方向に関してのみ屈折力を有するため、主走査方向については何等の作用をなさず単に光ビームを反射せしめるに過ぎない。
【００２０】
一方、上記回転多面鏡等の偏向器により偏向された光ビームは、偏向器の面倒れにより副走査方向に走査位置が変動することがある。この副走査方向に変動する光ビームは単レンズに入射するがそのトーリック面の面倒れ補正作用により、副走査方向への変動が補正される。さらにこの単レンズを出射した光ビームはシリンドリカルミラーに入射し、このミラーによりさらに面倒れの補正がなされるとともに上記所定の走査面上に反射、収束せしめられる。
【００２１】
このように本発明の光走査装置用集光光学系によれば、単レンズの少なくとも１面をトーリック面として形成し、そのトーリック面の主走査断面形状を非球面形状にしたことにより、１枚のレンズで広範囲に亘って良好なｆθ特性を得ることができ、副走査方向については、単レンズとシリンドリカルミラーとによって光ビームの面倒れを補正することにより、構成部品点数の増加を防止しつつ高精度な面倒れ補正を実現することができる。また部品点数の増加を防止することによってコストアップを防止することができ、さらに組立て工程において累積誤差が増大するのを防止することもできる。
【００２２】
また、走査角（偏向角）を60°以上としても良好な光学性能を維持することができ、一方、このように走査角を大きくすることにより焦点距離を短縮すること、すなわちｆθレンズ〜像面間の距離を短縮することができるため、光学系全体をコンパクトに構成することができ、より好適である。
【００２３】
また上記単レンズについては、その両面の主走査断面形状をともに非球面形とし、その偏向点側面をトーリック面として形成し、さらにその偏向点側面の主走査断面形状を偏向点側に向かって凸に形成することにより、１枚のレンズで広範囲に亘ってより良好なｆθ特性を得ることができる。
【００２４】
さらに、この単レンズの焦点距離ｆ、単レンズの偏向点側面の主走査断面における曲率半径Ｒ1 、偏向点から単レンズまでの軸状面間隔ｄ0 、単レンズの軸上の厚さｄ1 、単レンズの偏向点側面の式（１）で表される非球面形状の第４次および第６次の非球面係数ａ1 、ａ2 について、式（２）から（５）を満たす構成とすることにより、像面湾曲、ｆθ性を適正に補正することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光走査装置用の集光光学系の具体的な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の集光光学系を使用した光走査装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１に示した光走査装置のうち本発明の集光光学系だけを抜粋した構成図であり、（ａ）は図１の矢視Ａを、（ｂ）は図１の矢視Ｂをそれぞれ示すものである。
【００２７】
図示の光走査装置は、レーザビームＬを出射するレーザ光源11と、このレーザビームＬを光偏向器であるポリゴンミラー13の反射面上に線像として結像せしめる、入射面が凸のシリンドリカルレンズ12と、図示しないモータにより軸回りに回転せしめられて反射面に入射したレーザビームＬを所定の方向に偏向せしめるポリゴンミラー13と、偏向されたレーザビームＬを所定の感材20上に結像するとともにその感材20上で主走査方向Ｘについて等速度走査せしめる、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製のｆθレンズ14と、ｆθレンズ14を通過したレーザビームＬの進行方向を感材20に向けて変える（立ち下げる）とともに主走査方向Ｘに垂直な副走査方向Ｙについてのポリゴンミラー13の面倒れをｆθレンズ14とともに補正するための屈折力を有するシリンドリカルミラー15とからなり、ｆθレンズ14の入射面と出射面とは少なくともそのいずれか一方が、ｆθレンズ14がシリンドリカルミラー15とともに上記面倒れを補正するように、トーリック面により形成されている。またこのトーリック面は、その主走査断面形状が非球面形状により形成されている（図２（ａ）参照）。
【００２８】
なお被走査媒体である感材20は図示しない搬送手段によって矢印Ｙ方向（副走査方向）に搬送される。
【００２９】
図２に示した本実施形態の集光光学系において、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］と、反射面（偏向点）からｆθレンズ14の入射面までの空気間隔、ｆθレンズ14の中心厚、ｆθレンズ14の出射面からシリンドリカルミラー15の反射面までの空気間隔、シリンドリカルミラー15の反射面から走査面までの空気間隔（以下、これら総称して軸上面間隔という）ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率（ｄ線；以下、同じ）との一覧を表１に示す。
【００３０】
【表１】
なお、表１中の曲率半径Ｒの欄において主走査方向の曲率半径ＲＸ1 〜ＲＸ3 とは、図１においてレーザビームＬが偏向された軌跡を含む面による断面（主走査断面；図２（ａ）参照）におけるレンズ面等の曲率半径を意味し、一方、曲率半径ＲＹ1 ，ＲＹ2 ，ＲＹ3 とは図１において光軸Ｋを含み、主走査断面に垂直な面による断面（図２（ｂ）参照）におけるレンズ面等の曲率半径を意味するものである。ただし、ｆθレンズ14の各面の主走査方向の曲率半径ＲＸ1 ，ＲＸ2 は非球面であることを表し、「＊」印の付された数値は光軸上（非球面の頂点）での曲率半径を示し、その非球面は下記式（１）により算出される面形状であることを意味する。
【００３２】
また、数値の符号は偏向器側に凸の場合を正、走査面側に凸の場合を負とする。
【００３３】
（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
ｈ；光軸からの高さ
ｃ；非球面頂点での曲率（曲率半径の逆数；＝１／ＲＸi ）
Ｋ；円錐定数
ａ1 〜ａ4 ；第４次、第６次、第８次、第10次の非球面係数
なお、図２に示した実施形態の集光光学系は下記式（２）〜（５）の条件をもさらに満たす構成である。
【００３４】
0.3 ≦ｄ2 ／ｄ1 ≦ 0.7 （２）
0.4 ｆ≦ＲＸ1 ≦ 2.5ｆ （３）
-3.0×10／ｆ3 ≦ａ1 ≦-5.0／ｆ3 （４）
7.0×10／ｆ5 ≦ａ2 ≦6.0×102 ／ｆ5 （５）
ただし、ｆはｆθレンズ14の焦点距離［mm］を表す。
【００３５】
次に本実施形態の集光光学系の作用について説明する。
【００３６】
レーザ光源11からレーザビームＬが出射され、このレーザビームＬはシリンドリカルレンズ12によりポリゴンミラー13の反射面上に線像として結像せしめられる。
【００３７】
ポリゴンミラー13の反射面により反射せしめられたレーザビームＬは、ｆθレンズ14を通過し、シリンドリカルミラー15により反射せしめられて感材20の面上に導光されるとともに走査スポットを形成する。ここでポリゴンミラー13は矢印Ｒ方向に高速回転されるため、この走査スポットは感材20の面上を矢印Ｘ方向に繰り返し主走査する。この間、感材20は矢印Ｙ方向に副走査されるため、この主走査と副走査とにより走査スポットＬが感材20の面上を全面に亘って走査する。
【００３８】
さらに詳しくは、ポリゴンミラー13の反射面により反射せしめられたレーザビームＬは、ｆθレンズ14により感材20の面上において等速度で主走査される一方、ポリゴンミラー13の反射面の面倒れにより副走査方向に走査位置が変動する。この副走査方向に変動するレーザビームＬはｆθレンズ14の副走査方向の面倒れ補正作用によりその変動の一部が補正される。さらにこのｆθレンズ14を出射したレーザビームＬはシリンドリカルミラー15に入射し、このミラー15によりさらに面倒れの補正がなされる。
【００３９】
このように本実施形態の光走査装置用集光光学系によれば、ｆθレンズ14をトーリック面により形成し、ｆθレンズ14とシリンドリカルミラー15とによってレーザビームの面倒れを一部ずつ補正することにより、構成部品点数の増加を防止しつつ高精度な面倒れ補正を実現することができる。また部品点数の増加を防止することによってコストアップを防止することができ、さらに部品点数が増加すると組立て工程において累積誤差が増大することとなるが、本実施形態の光走査装置用集光光学系は従来の集光光学系と同等の部品点数で構成されるためそのような誤差が増大することもない。
【００４０】
なお、図３（ａ）・（ｂ）に、表１に示した本実施形態の集光光学系による像面湾曲図およびｆθ特性図をそれぞれ示す。図示のグラフによれば本実施形態の光学系は良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００４１】
以下表２〜表９に、本発明の集光光学系の他の実施の形態を示す。これらの集光光学系の基本的な構成は、いずれも図２に示した集光光学系の構成と同様であるので図示を省略する。すなわち、これらの集光光学系は表１および図２に示した集光光学系と同様に、ｆθレンズ14については、その両面の主走査断面形状がともに式（１）で示される非球面形状であり、その偏向点側面（ポリゴンミラー13により偏向された光の入射面）がトーリック面であるとともにその主走査断面形状が偏向点（ポリゴンミラー13）側に向かって凸に形成されたものである。
【００４２】
また、これらの各集光光学系も、上記式（２）〜（５）を満足するように構成されている。なお、各表中の符号の意味は図２および表１に示すものと同様である。
【００４３】
表２は上記条件式（２）〜（５）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の任意の値となるように設定した第２の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００４４】
【表２】
ここで図４に、表２に諸元を示した第２の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００４６】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００４７】
表３は上記条件式（２）〜（５）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の任意の値となるように設定した第３の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００４８】
【表３】
ここで図５に、表３に諸元を示した第３の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５０】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５１】
表４は上記条件式（５）によって規定される要素の値を条件式（５）で示される範囲の略上限値となるように設定した第４の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００５２】
【表４】
ここで図６に、表４に諸元を示した第４の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５４】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５５】
表５は上記条件式（２）〜（４）によって規定される各要素の値をそれぞれ各条件式で示される範囲の略上限値となるように設定した第５の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００５６】
【表５】
ここで図７に、表５に諸元を示した第５の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００５８】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００５９】
表６は上記条件式（２）によって規定される要素の値を条件式（２）で示される範囲の略下限値となるように設定した第６の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６０】
【表６】
ここで図８に、表６に諸元を示した第６の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００６２】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００６３】
表７は上記条件式（３）によって規定される要素の値を条件式（３）で示される範囲の略下限値となるように設定した第７の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６４】
【表７】
ここで図９に、表７に諸元を示した第７の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００６６】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００６７】
表８は上記条件式（５）によって規定される要素の値を条件式（５）で示される範囲の略下限値となるように設定した第８の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００６８】
【表８】
ここで図10に、表８に諸元を示した第８の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００７０】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００７１】
表９は上記条件式（４）によって規定される要素の値を条件式（４）で示される範囲の略下限値となるように設定した第９の実施形態の集光光学系の、ｆθレンズ14の各レンズ面およびシリンドリカルミラー15の反射面の曲率半径Ｒ［ｍｍ］、軸上面間隔ｄ［ｍｍ］、およびｆθレンズ14の屈折率の一覧を示すものである。
【００７２】
【表９】
ここで図11に、表９に諸元を示した第９の実施形態の集光光学系の像面湾曲特性（主走査方向および副走査方向）およびｆθ特性を表すグラフを示す。
【００７４】
このグラフから、本実施形態の集光光学系は、良好に収差補正がなされているのが認められる。
【００７５】
なお、第２から第９の実施形態の集光光学系にそれぞれ対応した収差図（図４〜図11）は、簡便のため、ポリゴンミラー13の反射面の出入りを考慮しないものとして得た結果であり、したがって走査角が負の範囲についての収差は図示した各グラフの０度線に対して対称であり、図示を省略した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集光光学系を使用した光走査装置の概略構成を示す斜視図
【図２】図１に示した光走査装置のうち本発明の集光光学系だけを抜粋した構成図であり、（ａ）は図１の矢視Ａ、（ｂ）は図１の矢視Ｂをそれぞれ示す
【図３】本実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図４】第２の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図５】第３の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図６】第４の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図７】第５の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図８】第６の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図９】第７の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図１０】第８の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【図１１】第９の実施形態の集光光学系による収差図であり、（ａ）は像面湾曲図、（ｂ）はｆθ特性図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
11 レーザ光源
12 シリンドリカルレンズ
13 ポリゴンミラー
14 ｆθレンズ
15 シリンドリカルミラー
20 感材
Ｌ レーザビーム
Ｋ 光軸
Claims (4)
- 偏向された光を所定の走査面上に結像するとともに該走査面上で等速度走査せしめるための単レンズと、面倒れ補正のための該走査方向に垂直な方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルミラーとからなる光走査装置用集光光学系であって、
前記単レンズの両面の主走査断面形状がともに非球面形状であり、該単レンズの偏向点側面が前記シリンドリカルミラーとともに前記面倒れを補正するようにトーリック面であるとともにその主走査断面形状が該偏向点側に向かって凸に形成され、
前記単レンズの焦点距離をｆ、該単レンズの偏向点側面の主走査断面における光軸上の曲率半径をＲＸ１ 、前記偏向点から該単レンズまでの軸上面間隔をｄ１ 、該単レンズの軸上の厚さをｄ２ 、該単レンズの前記偏向点側面の非球面形状を下記式（１）
z=ch2 /[1+{1-(1+K)c2 h2 }1/2 ]
+a1 h4 +a2 h6 +a3 h8 +a4 h10 （１）
但し、ｚ；光軸からの高さｈの非球面上の点より、非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
ｈ；光軸からの高さ
ｃ；非球面頂点での曲率（曲率半径の逆数；＝１／ＲＸｉ ）
Ｋ；円錐定数
ａ１ 〜ａ４ ；第４次、第６次、第８次、第10次の非球面係数
で表すとき、下記式（２）から（５）を満足することを特徴とする光走査装置用集光光学系。
0.3 ≦d2 /d1 ≦ 0.7 （２）
0.4 f≦RX1 ≦ 2.5f （３）
-3.0×10/f3 ≦a1 ≦-5.0/f3 （４）
7.0×10／f5 ≦a2 ≦6.0×102 /f5 （５） - 前記単レンズがプラスチック材料により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置用集光光学系。
- 前記シリンドリカルミラーがプラスチック材料により形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置用集光光学系。
- 前記光の偏向角が60°以上であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の光走査装置用集光光学系。
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