JP4575748B2 - 光量分布制御素子、並びにそれを用いた光学機器 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1の実施の形態における光量分布制御素子を示す概略断面図、図2は当該光量分布制御素子を構成する凹凸構造の凸部の等高線の様子を示す模式図、図3は当該光量分布制御素子の凹凸構造を示す概略斜視図である。
図7は本発明の第2の実施の形態における光量分布制御レンズを示す概略断面図である。図7に示すように、本実施の形態の光量分布制御レンズは、レンズ本体としての光学ガラス、樹脂等のレンズ材料からなる有効径20mmの平凸レンズ4と、平凸レンズ4の平坦面に設けられた微細な凹凸構造2とを備えている。
図8は本発明の第3の実施の形態における情報記録再生装置を示す概略構成図である。図8に示すように、本実施の形態の情報記録再生装置は、光源として、レーザ光を射出する半導体レーザ5を備えている。半導体レーザ5から射出されたレーザ光は、回折格子6を通過した後、コリメートレンズ7によって平行光となる。この平行光は、上記第1の実施の形態で説明した光量分布制御素子8、及びビームスプリッタ9を透過した後、集光手段としての対物レンズ10によって情報担体としての光ディスク11上に集光される。
図9は本発明の第4の実施の形における撮像装置を示す概略構成図である。図9に示すように、本実施の形態の撮像装置は、物体側(図9では左側)から像面側(図9では右側)に向かって順に配置された、撮像光学系としてのズームレンズ14と、上記第1の実施の形態で説明した光量分布制御素子15と、撮像素子16とを備えている。そして、ズームレンズ14からの光束は、撮像素子16で光電変換される。
図10は本発明の第5の実施の形態における光走査装置を示す概略斜視図である。図10において、17は波長λ(例えば、780nm)の光束を射出する光源部としての半導体レーザ、18は半導体レーザ17からの光束を走査する回転多面鏡としてのポリゴンミラー、19は半導体レーザ17からの光束をポリゴンミラー18の偏向反射面上に導く第1結像光学系である。このとき、半導体レーザ17からの光束は、主走査方向において、当該光束の幅がポリゴンミラー18の偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きくなる、所謂オーバフィルド状態でポリゴンミラー18に入射する。また、20は被走査面としての感光ドラム、21はポリゴンミラー18と感光ドラム20との間に配置され、ポリゴンミラー18からの光束を感光ドラム20上に導く第2結像光学系として機能する曲面ミラーである。曲面ミラー21と感光ドラム20との間には、上記第1の実施の形態で説明した光量分布制御素子22が配置されている。第2結像光学系が曲面ミラー21で構成されているので、高価なガラスレンズを用いなくても、高解像度、高信頼性を実現することができる。
図12は本発明の第6の実施の形態における画像形成装置を示す概略断面図である。この画像形成装置の光走査装置としては、上記第5の実施の形態で説明した光走査装置が用いられている。
以上説明した各実施の形態は、適宜変更可能である。例えば、光量分布制御素子は、レンズのように光を透過する素子だけでなく、ミラーなど反射面を持つ素子でもよい。また、光量分布制御素子は、プリズムやフィルタなどと一体的に形成されていてもよい。さらに、光量分布制御素子の凹凸構造の凸部の高さの分布は、面対称や軸対称に単調に変化する場合に限られず、要求される特性に応じて任意に設定することが可能である。
2 凹凸構造
4 平凸レンズ(レンズ本体)
5、17 半導体レーザ
6 回折格子
7 コリメートレンズ
8、15、22、62 光量分布制御素子
9 ビームスプリッタ
10 対物レンズ
11 光ディスク
12 検出レンズ
13 受光素子
14 ズームレンズ
16 撮像素子
18、34 ポリゴンミラー
19 第1結像光学系
20、26 感光ドラム
21、35 曲面ミラー
23 シリンドリカルレンズ
27 一次帯電器
28 現像器
29 転写帯電器
30 クリーナ
31 定着装置
32 給紙カセット
33 光源ブロック
Claims (23)
- 光量の分布を制御するための光量分布制御素子であって、
基材と、
前記基材の表面に設けられた複数の凹凸から構成され、光量の分布を制御すべき光の波長以下のピッチを有する凹凸構造とを備え、
前記凹凸構造の凸部の高さは、配置される表面の中心近傍から最外部にかけて徐々に高くなるか、もしくは中心近傍から最外部にかけて階段状に高くなる、光量分布制御素子。 - 前記凹凸構造が、紫外帯域波長以下のピッチを有する、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造が、可視帯域波長以下のピッチを有する、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造が、近赤外帯域波長以下のピッチを有する、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造が、遠赤外帯域波長以下のピッチを有する、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造は、ピッチと凸部の高さとの比(アスペクト比)の最大値が1以上である、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造は、ピッチと凸部の高さとの比(アスペクト比)の最小値が0.1以下である、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造が周期構造である、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造の凸部の高さは、面対称となるように設定されている、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記凹凸構造の凸部の高さは、軸対称となるように設定されている、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記基材は、レンズ本体であり、前記微細な凹凸構造は、前記レンズ本体の表面に設けられている、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記基材は、フィルタ本体であり、前記微細な凹凸構造は、前記フィルタ本体の表面に設けられている、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 前記基材は、プリズム本体であり、前記微細な凹凸構造は、前記プリズム本体の表面に設けられている、請求項1に記載の光量分布制御素子。
- 光路中に、光量分布制御素子を備え、当該光量分布制御素子によって光路を通過する光の強度分布を制御可能な光学機器であって、
前記光量分布制御素子は、
基材と、
前記基材の表面に設けられた複数の凹凸から構成され、光量の分布を制御すべき光の波長以下のピッチを有する凹凸構造とを含み、
前記凹凸構造の凸部の高さは、配置される表面の中心近傍から最外部にかけて徐々に高くなるか、もしくは中心近傍から最外部にかけて階段状に高くなる、光学機器。 - 前記光学機器は、
光源と、前記光源からの光ビームを情報担体に向けて集光照射する集光手段とを備えた情報記録再生装置であって、
前記光源から前記集光手段に至る光路上に前記光量分布制御素子を配置したことを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
光源と、前記光源からの光ビームを情報担体に向けて集光照射する集光手段とを備えた情報記録再生装置であって、
前記集光手段は、前記光量分布制御素子を含み、当該光量分布制御素子は、前記基材がレンズ本体であり、前記微細な凹凸構造が前記レンズ本体の表面に設けられている、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
物体側から像面側に向かって順に配置された、撮像光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置であって、
前記撮像光学系と前記撮像素子との間に前記光量分布制御素子が配置され、前記光量分布制御素子を構成する凹凸構造のピッチが、前記撮像素子で光電変換される光束の波長以下に設定されていることを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
物体側から像面側に向かって順に配置された、撮像光学系と、撮像素子とを備えた撮像装置であって、
前記撮像光学系の一部に前記光量分布制御素子が含まれ、当該光量分布制御素子は、前記基材がレンズ本体であり、前記微細な凹凸構造が前記レンズ本体の表面に設けられているとともに、当該光量分布制御素子の前記微細な凹凸構造のピッチが、前記撮像素子で光電変換される光束の波長以下に設定されていることを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
光源部と、前記光源部からの光束を走査する回転多面鏡と、前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の1つの偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きい線像を偏向反射面上に形成する第1結像光学系と、前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記光束を被走査面に結像する第2結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第2結像光学系と前記被走査面との間に前記光量分布制御素子が配置され、前記光量分布制御素子を構成する前記凹凸構造のピッチが、前記光源から発せられる光束の波長以下に設定されていることを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
光源部と、前記光源部からの光束を走査する回転多面鏡と、前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の1つの偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きい線像を偏向反射面上に形成する第1結像光学系と、前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記光束を被走査面に結像する第2結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第1結像光学系の一部に前記光量分布制御素子が含まれ、前記光量分布制御素子を構成する前記凹凸構造のピッチが、前記光源から発せられる光束の波長以下に設定されていることを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記光学機器は、
光源部と、前記光源部からの光束を走査する回転多面鏡と、前記光源部と前記回転多面鏡との間に配置され、前記回転多面鏡の1つの偏向反射面の主走査方向の幅よりも大きい線像を偏向反射面上に形成する第1結像光学系と、前記回転多面鏡と被走査面との間に配置され、前記光束を被走査面に結像する第2結像光学系とを備えた光走査装置であって、
前記第1結像光学系の一部に前記光量分布制御素子が含まれ、当該光量分布制御素子は、前記基材がレンズ本体であり、前記微細な凹凸構造が前記レンズ本体の表面に設けられているとともに、当該光量分布制御素子の前記微細な凹凸構造のピッチが、前記光源から発せられる光束の波長以下に設定されていることを特徴とする、請求項14に記載の光学機器。 - 前記第2結像光学系が、1枚の曲面ミラーからなる、請求項19〜21のいずれかに記載の光学機器。
- 請求項19〜22のいずれかに記載の光学機器を用いた、画像形成装置。
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