JPH0682688A - 異方屈折力単レンズ - Google Patents
異方屈折力単レンズInfo
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- JPH0682688A JPH0682688A JP4233390A JP23339092A JPH0682688A JP H0682688 A JPH0682688 A JP H0682688A JP 4233390 A JP4233390 A JP 4233390A JP 23339092 A JP23339092 A JP 23339092A JP H0682688 A JPH0682688 A JP H0682688A
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- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/124—Details of the optical system between the light source and the polygonal mirror
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 半導体レーザ光源型走査光学系の光利用効率
を上げるために、コリメ−タレンズ、プリズム２枚、シ
リンダレンズの機能をすべて果たす単レンズを提供す
る。 【構成】 放射角の大きな方向Ｍａの焦点距離をｆｍ、
肉厚をＴＨ、光源側主点位置６から光源５までの距離を
Ｓ、放射角の小さなＭｉ方向の光源側主点位置８から光
源５までの距離をＳ′としたとき、０．６＜ＴＨ／ｆｍ
＜２；Ｓ′＜Ｓ，を満足し、光源側の第１面を、Ｍｉ方
向の光束に対してのみ収差補正をする４次以上の高次展
開項を有し、Ｍａ方向の曲率が光源に向かって凹面、Ｍ
ｉ方向の曲率が光源に向かって凸面のトーリック面であ
って、出射側の第２面を、Ｍａ方向の光束の光線に対し
てのみ収差補正をする４次以上の高次展開項を有し、そ
の曲率が像面に向かって凸面のトーリック面、または円
筒面として、各方向の結像位置によりその方向の曲率半
径を決定した単レンズを提供する。
を上げるために、コリメ−タレンズ、プリズム２枚、シ
リンダレンズの機能をすべて果たす単レンズを提供す
る。 【構成】 放射角の大きな方向Ｍａの焦点距離をｆｍ、
肉厚をＴＨ、光源側主点位置６から光源５までの距離を
Ｓ、放射角の小さなＭｉ方向の光源側主点位置８から光
源５までの距離をＳ′としたとき、０．６＜ＴＨ／ｆｍ
＜２；Ｓ′＜Ｓ，を満足し、光源側の第１面を、Ｍｉ方
向の光束に対してのみ収差補正をする４次以上の高次展
開項を有し、Ｍａ方向の曲率が光源に向かって凹面、Ｍ
ｉ方向の曲率が光源に向かって凸面のトーリック面であ
って、出射側の第２面を、Ｍａ方向の光束の光線に対し
てのみ収差補正をする４次以上の高次展開項を有し、そ
の曲率が像面に向かって凸面のトーリック面、または円
筒面として、各方向の結像位置によりその方向の曲率半
径を決定した単レンズを提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査光学系、特にレー
ザ光が集束光とされた後ポリゴンミラーによって偏向さ
れるポストオブジェクティブ型走査光学系の光利用効率
を上げるためなどに用いられる異方屈折力単レンズに関
するものである。
ザ光が集束光とされた後ポリゴンミラーによって偏向さ
れるポストオブジェクティブ型走査光学系の光利用効率
を上げるためなどに用いられる異方屈折力単レンズに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ光が集束光とされた後ポリ
ゴンミラーによって偏向されるポストオブジェクティブ
型走査光学系は小型化、低価格化を実現するものとして
研究開発及び製品化されている。
ゴンミラーによって偏向されるポストオブジェクティブ
型走査光学系は小型化、低価格化を実現するものとして
研究開発及び製品化されている。
【０００３】しかし、光学系全系において主走査方向の
焦点距離が副走査方向の焦点距離に比べて約１０倍以上
大きくなるので、像面上での主副のスポット径を同じに
するためにはポリゴンミラー以前に置かれる絞りの形状
を主方向の幅と副方向の幅の比が １０：１ 以上であ
る長方形あるいは長楕円とする必要がある。このため半
導体レーザの光をコリメートしただけでは、必要な光利
用効率が得られない。これを解決する方法として、プリ
ズムを用いた方法がある。図６にプリズムを用いた場合
の走査光学系を示す。４１は半導体レーザ、４２はコリ
メータレンズ、４３、４４はプリズム、４５は絞り、４
６は集束レンズ、４７はシリンダレンズ、４８はミラ
ー、４９は円筒面ポリゴン、５０は補正レンズ、５１は
感光ドラム、である。図７に示したように、光放射角の
大きな方向が主走査方向となるように配置した半導体レ
ーザ４１からの光束はコリメータレンズ４２によって主
方向と副方向の比が約３：１の楕円の強度分布を持つ平
行光束となり、プリズム４３、４４によって副方向にの
み光束径が縮小され、約１０：１の長楕円の強度分布を
持つ平行光束とされた後、絞り４５、集束レンズ４６、
シリンダレンズ４７に入射している。
焦点距離が副走査方向の焦点距離に比べて約１０倍以上
大きくなるので、像面上での主副のスポット径を同じに
するためにはポリゴンミラー以前に置かれる絞りの形状
を主方向の幅と副方向の幅の比が １０：１ 以上であ
る長方形あるいは長楕円とする必要がある。このため半
導体レーザの光をコリメートしただけでは、必要な光利
用効率が得られない。これを解決する方法として、プリ
ズムを用いた方法がある。図６にプリズムを用いた場合
の走査光学系を示す。４１は半導体レーザ、４２はコリ
メータレンズ、４３、４４はプリズム、４５は絞り、４
６は集束レンズ、４７はシリンダレンズ、４８はミラ
ー、４９は円筒面ポリゴン、５０は補正レンズ、５１は
感光ドラム、である。図７に示したように、光放射角の
大きな方向が主走査方向となるように配置した半導体レ
ーザ４１からの光束はコリメータレンズ４２によって主
方向と副方向の比が約３：１の楕円の強度分布を持つ平
行光束となり、プリズム４３、４４によって副方向にの
み光束径が縮小され、約１０：１の長楕円の強度分布を
持つ平行光束とされた後、絞り４５、集束レンズ４６、
シリンダレンズ４７に入射している。
【０００４】また、コリメータレンズとプリズムの機能
を１枚で果たすレンズとしては、光ディスクに用いるも
のとして、特開昭６１−２５４９１５公報で開示された
レンズがある。
を１枚で果たすレンズとしては、光ディスクに用いるも
のとして、特開昭６１−２５４９１５公報で開示された
レンズがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリズ
ムを用いた方法では構成が複雑となるため、コスト高、
小型化が困難という問題点を有し、また、前記特開昭６
１−２５４９１５公報記載のレンズは単純な曲率半径で
表されるトーリック面であるため残存球面収差が大きく
実用的ではないという問題点を有していた。
ムを用いた方法では構成が複雑となるため、コスト高、
小型化が困難という問題点を有し、また、前記特開昭６
１−２５４９１５公報記載のレンズは単純な曲率半径で
表されるトーリック面であるため残存球面収差が大きく
実用的ではないという問題点を有していた。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、コリメータレ
ンズ、プリズム２枚の機能を１枚で果たし得る異方屈折
力単レンズを提供するものである。
ンズ、プリズム２枚の機能を１枚で果たし得る異方屈折
力単レンズを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の異方屈折力単レンズは、水平方向と垂直
方向で異なる放射角を有する光源からの光束を、平行
光、集束光あるいは発散光とする水平方向と垂直方向で
異なる屈折力を持つ単レンズであって、放射角の大きな
方向の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨとし、放射角の大き
な方向の光源側主点位置から光源までの距離をＳ、放射
角の小さな方向の光源側主点位置から光源までの距離を
Ｓ’としたとき条件式
めに、本発明の異方屈折力単レンズは、水平方向と垂直
方向で異なる放射角を有する光源からの光束を、平行
光、集束光あるいは発散光とする水平方向と垂直方向で
異なる屈折力を持つ単レンズであって、放射角の大きな
方向の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨとし、放射角の大き
な方向の光源側主点位置から光源までの距離をＳ、放射
角の小さな方向の光源側主点位置から光源までの距離を
Ｓ’としたとき条件式
【０００８】
【数２】
【０００９】を満足し、光源側から順に第１面は、放射
角の小さな方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄
与する４次以上の高次展開項を有し、放射角の大きな方
向の曲率が光源に向かって凹面、放射角の小さな方向の
曲率が光源に向かって凸面のトーリック面であって、出
射側の第２面は、放射角の大きな方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
し、放射角の大きな方向の曲率が像面に向かって凸面の
トーリック面、または円筒面という構成を備えたもので
ある。
角の小さな方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄
与する４次以上の高次展開項を有し、放射角の大きな方
向の曲率が光源に向かって凹面、放射角の小さな方向の
曲率が光源に向かって凸面のトーリック面であって、出
射側の第２面は、放射角の大きな方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
し、放射角の大きな方向の曲率が像面に向かって凸面の
トーリック面、または円筒面という構成を備えたもので
ある。
【００１０】各方向の入射側、出射側の曲率半径、高次
展開項および肉厚は、以下のように決定される。
展開項および肉厚は、以下のように決定される。
【００１１】まず、光学系全系の要求する光利用効率、
解像度から各方向それぞれ物体側ＮＡ、像側ＮＡが決定
され、各方向の結像位置によりそれぞれのレンズ出射面
〜結像点までの距離（ＢＦ）が決定される。次に、設計
パラメータとしてレンズ肉厚（ＴＨ）と光源からレンズ
入射面までの距離（ｆｆ）を決め、入射側出射側曲率と
高次展開項を設計する。このとき、高次展開項を入射側
には放射角の小さい方向に、出射側に放射角の大きな方
向に導入するので、直交する方向の球面収差について
は、ほぼ無収差とすることができるが、４５deg 方向の
収差が残ることとなる。そこでレンズ肉厚を４種類
（８、９、１０、１１ｍｍ）、それぞれｆｆを変化させ
設計を行なうと、図５に示したようにｆｆによって４５
deg 収差が変化し、４５deg 方向収差が０となるｆｆが
存在することがわかる。さらに、レンズ肉厚によって４
５deg 収差の変化の様子は違い、肉厚によっては４５de
g 収差が０とならないこともわかる。また、肉厚が薄す
ぎる場合入射側、出射側の曲率がきつくなるため非球面
係数を導入しても収差補正が困難になる。条件式は実用
上問題ない範囲に４５deg 方向も含めた全域の収差がお
さまる肉厚の範囲を示したものである。
解像度から各方向それぞれ物体側ＮＡ、像側ＮＡが決定
され、各方向の結像位置によりそれぞれのレンズ出射面
〜結像点までの距離（ＢＦ）が決定される。次に、設計
パラメータとしてレンズ肉厚（ＴＨ）と光源からレンズ
入射面までの距離（ｆｆ）を決め、入射側出射側曲率と
高次展開項を設計する。このとき、高次展開項を入射側
には放射角の小さい方向に、出射側に放射角の大きな方
向に導入するので、直交する方向の球面収差について
は、ほぼ無収差とすることができるが、４５deg 方向の
収差が残ることとなる。そこでレンズ肉厚を４種類
（８、９、１０、１１ｍｍ）、それぞれｆｆを変化させ
設計を行なうと、図５に示したようにｆｆによって４５
deg 収差が変化し、４５deg 方向収差が０となるｆｆが
存在することがわかる。さらに、レンズ肉厚によって４
５deg 収差の変化の様子は違い、肉厚によっては４５de
g 収差が０とならないこともわかる。また、肉厚が薄す
ぎる場合入射側、出射側の曲率がきつくなるため非球面
係数を導入しても収差補正が困難になる。条件式は実用
上問題ない範囲に４５deg 方向も含めた全域の収差がお
さまる肉厚の範囲を示したものである。
【００１２】
【作用】本発明は上記したように、放射角の大きな方向
の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨ、放射角の大きな方向の
光源側主点位置から光源までの距離をＳ、放射角の小さ
な方向の光源側主点位置から光源までの距離をＳ’とし
たとき条件式（数２）を満足しながら、光学系全系の要
求する光利用効率、各方向の結像位置によって各方向の
曲率半径が決定されることにより、１枚のレンズで出射
面において放射角の大きな方向により広げ、放射角の小
さな方向により狭めた長楕円の強度分布を持った光束を
得ることにより光利用効率を上げることとなり、また同
時に、光学系全系が要求する結像位置に結像することと
なる。さらに、光源側から順に第１面を、放射角の小さ
な方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与する４
次以上の高次展開項を有する、放射角の大きな方向の曲
率が光源から向かって凹面、放射角の小さな方向の曲率
が光源から向かって凸面のトーリック面であって、出射
側の第２面を、放射角の大きな方向の光束の光線に対し
てのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有す
る、放射角の大きな方向の曲率が像面に向かって凸面の
トーリック面、または円筒面という構成とすることによ
り、光学系全系の要求する結像性能の条件を満たすこと
ができる。
の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨ、放射角の大きな方向の
光源側主点位置から光源までの距離をＳ、放射角の小さ
な方向の光源側主点位置から光源までの距離をＳ’とし
たとき条件式（数２）を満足しながら、光学系全系の要
求する光利用効率、各方向の結像位置によって各方向の
曲率半径が決定されることにより、１枚のレンズで出射
面において放射角の大きな方向により広げ、放射角の小
さな方向により狭めた長楕円の強度分布を持った光束を
得ることにより光利用効率を上げることとなり、また同
時に、光学系全系が要求する結像位置に結像することと
なる。さらに、光源側から順に第１面を、放射角の小さ
な方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与する４
次以上の高次展開項を有する、放射角の大きな方向の曲
率が光源から向かって凹面、放射角の小さな方向の曲率
が光源から向かって凸面のトーリック面であって、出射
側の第２面を、放射角の大きな方向の光束の光線に対し
てのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有す
る、放射角の大きな方向の曲率が像面に向かって凸面の
トーリック面、または円筒面という構成とすることによ
り、光学系全系の要求する結像性能の条件を満たすこと
ができる。
【００１３】また、本発明の異方屈折力単レンズを用い
ることにより、小型、低価格の走査光学系を実現するこ
とができる。
ることにより、小型、低価格の走査光学系を実現するこ
とができる。
【００１４】また、前記異方屈折力単レンズを用いた走
査光学系を用いることにより、小型、低価格の画像形成
装置を実現することができる。
査光学系を用いることにより、小型、低価格の画像形成
装置を実現することができる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の一実施例の異方屈折力単レンズ
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】図１は本発明が走査光学系に用いられた場
合の実施例における異方屈折力単レンズの構成図を示す
ものである。図１において、１は異方屈折力単レンズ、
２は光源側の第１面、３は像面側の第２面である。
合の実施例における異方屈折力単レンズの構成図を示す
ものである。図１において、１は異方屈折力単レンズ、
２は光源側の第１面、３は像面側の第２面である。
【００１７】図２（ａ）は主走査方向の曲率半径及び光
束の様子、図２（ｂ）は副走査方向の曲率半径及び光束
の様子を示したものであって、４は半導体レーザ、５は
物点位置となるレーザ発光点、６は主走査方向における
光源側主点位置、７は主走査方向における像面側主点位
置、８は副走査方向の光源側主点位置、９は副走査方向
の像面側主点位置、１０は主方向の像点位置、１１は副
方向の像点位置、１２は長楕円形状の絞りである。
束の様子、図２（ｂ）は副走査方向の曲率半径及び光束
の様子を示したものであって、４は半導体レーザ、５は
物点位置となるレーザ発光点、６は主走査方向における
光源側主点位置、７は主走査方向における像面側主点位
置、８は副走査方向の光源側主点位置、９は副走査方向
の像面側主点位置、１０は主方向の像点位置、１１は副
方向の像点位置、１２は長楕円形状の絞りである。
【００１８】第１面は、主方向の曲率半径はＲ1H、副方
向の曲率半径はＲ1Vであって、副方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
するトーリック面である。第２面は、主方向の曲率半径
はＲ2H、副方向の曲率半径はＲ2Vであって、主方向の光
束の光線に対してのみ収差補正に寄与する４次以上の高
次展開項を有するトーリック面である。尚、ここで、ト
ーリック面の形状を示す展開式は、第１面の場合、図２
（ａ）（ｂ）に示されるＸ−Ｙ−Ｚ座標系に於いて、面
の頂点からのサグ量で示すと（数３）（数４）で示され
るものである。また同様に第２面は（数５）（数６）で
示されるものである。
向の曲率半径はＲ1Vであって、副方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
するトーリック面である。第２面は、主方向の曲率半径
はＲ2H、副方向の曲率半径はＲ2Vであって、主方向の光
束の光線に対してのみ収差補正に寄与する４次以上の高
次展開項を有するトーリック面である。尚、ここで、ト
ーリック面の形状を示す展開式は、第１面の場合、図２
（ａ）（ｂ）に示されるＸ−Ｙ−Ｚ座標系に於いて、面
の頂点からのサグ量で示すと（数３）（数４）で示され
るものである。また同様に第２面は（数５）（数６）で
示されるものである。
【００１９】
【数３】
【００２０】
【数４】
【００２１】
【数５】
【００２２】
【数６】
【００２３】ここで、主走査側収差補正に寄与する高次
展開項として、ＫHは円錐定数、ＡH、ＢH、ＣH、ＤH は
高次係数、副走査側収差補正に寄与する高次展開項とし
て、ＫVは円錐定数、ＡV、ＢV、ＣV、ＤV は高次係数で
ある。
展開項として、ＫHは円錐定数、ＡH、ＢH、ＣH、ＤH は
高次係数、副走査側収差補正に寄与する高次展開項とし
て、ＫVは円錐定数、ＡV、ＢV、ＣV、ＤV は高次係数で
ある。
【００２４】次に、図２（ａ）（ｂ）に示したようにレ
ーザ発光点５から主方向の光源側主点位置６までの距離
をＳ、レーザ発光点５から副方向の光源側主点位置８ま
での距離をＳ’、中心レンズ厚をＴＨ、レーザ発光点５
から第１面までの距離をｆｆ、第２面から主方向の像点
位置１０までの距離をｂｆH 、副方向の像点位置１１ま
での距離をｂｆV 、主方向の焦点距離をｆｍ、副方向の
焦点距離をｆｓとして具体的数値例を（表１）、（表
２）、（表３）、（表４）に示す。ただし、設計波長＝
７８８ｎｍ、硝材はＳＦ８である。
ーザ発光点５から主方向の光源側主点位置６までの距離
をＳ、レーザ発光点５から副方向の光源側主点位置８ま
での距離をＳ’、中心レンズ厚をＴＨ、レーザ発光点５
から第１面までの距離をｆｆ、第２面から主方向の像点
位置１０までの距離をｂｆH 、副方向の像点位置１１ま
での距離をｂｆV 、主方向の焦点距離をｆｍ、副方向の
焦点距離をｆｓとして具体的数値例を（表１）、（表
２）、（表３）、（表４）に示す。ただし、設計波長＝
７８８ｎｍ、硝材はＳＦ８である。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】以上のように構成された異方屈折力単レン
ズについて、以下、図１および図２を用いてその動作を
説明する。
ズについて、以下、図１および図２を用いてその動作を
説明する。
【００３０】半導体レーザ４は放射角の大きな方向が主
走査方向と一致するよう配置されており、半導体レーザ
４の放射角の大きさの比が主方向と副方向で３：１であ
るとすると、レンズに入射する前のレーザの強度分布は
主方向：副方向＝３：１の楕円の強度分布をもつことに
なる。半導体レーザ４からの主走査方向についての光束
は、第１面の凹面でより放射角を大きく変換された後、
第２面の凸面で走査光学系全系が要求する結像位置１０
に集束する光束となり、副走査方向についての光束は第
１面の凸面で集束光とされた後、第２面によって、全系
の要求する結像位置１１に集束する光束となる。このよ
うなレンズを透過した光束の出射直後の強度分布は主方
向にさらに広げられた約１２：１の長楕円の強度分布と
なり、長楕円形状の絞り１２での光量損失がかなり低減
され、走査光学系全系が必要とする光利用効率を得るこ
とができている。このとき、主方向における球面収差は
第２面によって、副方向の球面収差は第１面によって補
正されている。尚、どの数値例においても条件式を満た
している。
走査方向と一致するよう配置されており、半導体レーザ
４の放射角の大きさの比が主方向と副方向で３：１であ
るとすると、レンズに入射する前のレーザの強度分布は
主方向：副方向＝３：１の楕円の強度分布をもつことに
なる。半導体レーザ４からの主走査方向についての光束
は、第１面の凹面でより放射角を大きく変換された後、
第２面の凸面で走査光学系全系が要求する結像位置１０
に集束する光束となり、副走査方向についての光束は第
１面の凸面で集束光とされた後、第２面によって、全系
の要求する結像位置１１に集束する光束となる。このよ
うなレンズを透過した光束の出射直後の強度分布は主方
向にさらに広げられた約１２：１の長楕円の強度分布と
なり、長楕円形状の絞り１２での光量損失がかなり低減
され、走査光学系全系が必要とする光利用効率を得るこ
とができている。このとき、主方向における球面収差は
第２面によって、副方向の球面収差は第１面によって補
正されている。尚、どの数値例においても条件式を満た
している。
【００３１】図３は上記実施例の異方屈折力単レンズを
用いた走査光学系の構成を示すものである。図３におい
て、半導体レーザ２１からの光束は異方屈折力単レンズ
２２によって長楕円の強度分布に変換されるとともに、
主走査方向について集束光となり、長楕円形状の絞り２
３を経て、ミラー２４で反射し、副走査方向については
円筒面ポリゴン２５の反射面近傍に集束する。円筒面ポ
リゴン２５は回転中心軸を中心として回転し、入射した
レーザ光束を偏向し、補正レンズ２６によって感光ドラ
ム２７上に集束し走査される。補正レンズ２６は偏向点
と感光ドラム２７上の走査面とを、副走査方向で幾何光
学的に共役になるように配置され、円筒面ポリゴン２５
の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈折力が主
走査方向において中心部から周辺部に行くに従って小さ
くなることで副走査方向の像面湾曲を補正している。ま
た、ｆθ特性については、電気的に信号出力のクロック
を走査位置によって変化させることで補正している。
用いた走査光学系の構成を示すものである。図３におい
て、半導体レーザ２１からの光束は異方屈折力単レンズ
２２によって長楕円の強度分布に変換されるとともに、
主走査方向について集束光となり、長楕円形状の絞り２
３を経て、ミラー２４で反射し、副走査方向については
円筒面ポリゴン２５の反射面近傍に集束する。円筒面ポ
リゴン２５は回転中心軸を中心として回転し、入射した
レーザ光束を偏向し、補正レンズ２６によって感光ドラ
ム２７上に集束し走査される。補正レンズ２６は偏向点
と感光ドラム２７上の走査面とを、副走査方向で幾何光
学的に共役になるように配置され、円筒面ポリゴン２５
の面倒れを補正するとともに、副走査方向の屈折力が主
走査方向において中心部から周辺部に行くに従って小さ
くなることで副走査方向の像面湾曲を補正している。ま
た、ｆθ特性については、電気的に信号出力のクロック
を走査位置によって変化させることで補正している。
【００３２】以上のように、上記実施例の異方屈折力単
レンズを用いることにより小型、低価格の走査光学系を
実現することができる。
レンズを用いることにより小型、低価格の走査光学系を
実現することができる。
【００３３】図４は上記実施例の走査光学系を画像形成
装置に用いた場合の構成を示すものである。図４におい
て、３１は光が照射されると電荷が変化する感光体が表
面を覆っている感光ドラム、３２は感光体の表面に静電
気イオンを付着し帯電する一次帯電器、３３は印字情報
を感光体３１上に書き込む上記実施例の走査光学系、３
４は印字部に帯電トナーを付着させる現像器、３５は付
着したトナーを用紙に転写する転写帯電器、３６は残っ
たトナーを除去するクリーナー、３７は転写されたトナ
ーを用紙に定着する定着装置、３８は給紙カセットであ
る。
装置に用いた場合の構成を示すものである。図４におい
て、３１は光が照射されると電荷が変化する感光体が表
面を覆っている感光ドラム、３２は感光体の表面に静電
気イオンを付着し帯電する一次帯電器、３３は印字情報
を感光体３１上に書き込む上記実施例の走査光学系、３
４は印字部に帯電トナーを付着させる現像器、３５は付
着したトナーを用紙に転写する転写帯電器、３６は残っ
たトナーを除去するクリーナー、３７は転写されたトナ
ーを用紙に定着する定着装置、３８は給紙カセットであ
る。
【００３４】以上のように、上記実施例の走査光学系を
用いることにより小型、低価格の画像形成装置を実現す
ることができる。
用いることにより小型、低価格の画像形成装置を実現す
ることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明は、レーザビームプ
リンタなどに用いられる走査光学系など、半導体レーザ
などの光源を用いた光学系でそれぞれ直行する方向にお
ける焦点距離が違う光学系において、絞り形状を長楕円
あるいは長方形とする必要が生じた場合に有用であり、
放射角の大きな方向の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨ、放
射角の大きな方向の光源側主点位置から光源までの距離
をＳ、放射角の小さな方向の光源側主点位置から光源ま
での距離をＳ’としたとき条件式（数２）を満足しなが
ら、光学系全系の要求する光利用効率、各方向の結像位
置によって各方向の曲率半径が決定されることにより、
１枚のレンズで出射面において放射角の大きな方向によ
り広げ、放射角の小さな方向により狭めた長楕円の強度
分布を持った光束を得ることにより光利用効率を上げる
という効果が得られる。また同時に、光学系全系が要求
する結像位置に結像することとなる。さらに、光源側か
ら順に第１面を、放射角の小さな方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
する、放射角の大きな方向の曲率が光源から向かって凹
面、放射角の小さな方向の曲率が光源から向かって凸面
のトーリック面であって、出射側の第２面を、放射角の
大きな方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与す
る４次以上の高次展開項を有する、放射角の大きな方向
の曲率が像面に向かって凸面のトーリック面、または円
筒面という構成とすることにより、光学系全系の要求す
る結像性能の条件を満たすという効果が得られる。
リンタなどに用いられる走査光学系など、半導体レーザ
などの光源を用いた光学系でそれぞれ直行する方向にお
ける焦点距離が違う光学系において、絞り形状を長楕円
あるいは長方形とする必要が生じた場合に有用であり、
放射角の大きな方向の焦点距離をｆｍ、肉厚をＴＨ、放
射角の大きな方向の光源側主点位置から光源までの距離
をＳ、放射角の小さな方向の光源側主点位置から光源ま
での距離をＳ’としたとき条件式（数２）を満足しなが
ら、光学系全系の要求する光利用効率、各方向の結像位
置によって各方向の曲率半径が決定されることにより、
１枚のレンズで出射面において放射角の大きな方向によ
り広げ、放射角の小さな方向により狭めた長楕円の強度
分布を持った光束を得ることにより光利用効率を上げる
という効果が得られる。また同時に、光学系全系が要求
する結像位置に結像することとなる。さらに、光源側か
ら順に第１面を、放射角の小さな方向の光束の光線に対
してのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有
する、放射角の大きな方向の曲率が光源から向かって凹
面、放射角の小さな方向の曲率が光源から向かって凸面
のトーリック面であって、出射側の第２面を、放射角の
大きな方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与す
る４次以上の高次展開項を有する、放射角の大きな方向
の曲率が像面に向かって凸面のトーリック面、または円
筒面という構成とすることにより、光学系全系の要求す
る結像性能の条件を満たすという効果が得られる。
【００３６】また、本発明の異方屈折力単レンズを用い
ることにより、小型、低価格の走査光学系を実現するこ
とができる。
ることにより、小型、低価格の走査光学系を実現するこ
とができる。
【００３７】また、前記異方屈折力単レンズを用いた走
査光学系を用いることにより、小型、低価格の画像形成
装置を実現することができる。
査光学系を用いることにより、小型、低価格の画像形成
装置を実現することができる。
【図１】本発明の実施例における異方屈折力単レンズの
構成図
構成図
【図２】本発明の実施例における概念を示す模式図
【図３】本発明の実施例における走査光学系の構成図
【図４】本発明の実施例における画像形成装置の構成図
【図５】本発明の実施例における異方屈折力単レンズの
収差の変化を示す説明図
収差の変化を示す説明図
【図６】従来の走査光学系の構成図
【図７】従来の走査光学系における光束の様子を示す模
式図
式図
１ 異方屈折力単レンズ ２ 第１面 ３ 第２面 ４ 半導体レーザ ５ レーザ発光点 ６ 主走査側の光源側主点位置 ７ 主走査側の像点側主点位置 ８ 副走査側の光源側主点位置 ９ 副走査側の像点側主点位置 １０ 主走査側像点位置 １１ 副走査側像点位置 １２ 絞り ２１ 半導体レーザ ２２ 異方屈折力単レンズ ２３ 絞り ２４ ミラー ２５ 円筒面ポリゴン ２６ 補正レンズ ２７ 感光ドラム ３１ 感光ドラム ３２ 一次帯電器 ３３ 走査光学系 ３４ 現像器 ３５ 転写帯電器 ３６ クリーナー ３７ 定着装置 ３８ 給紙カセット
Claims (5)
- 【請求項１】水平方向と垂直方向で異なる放射角を有す
る光源からの光束を、平行光、集束光あるいは発散光と
する水平方向と垂直方向で異なる屈折力を持つ単レンズ
であって、放射角の大きな方向の焦点距離をｆｍ、肉厚
をＴＨとし、放射角の大きな方向の光源側主点位置から
光源までの距離をＳ、放射角の小さな方向の光源側主点
位置から光源までの距離をＳ’としたとき条件式 【数１】 を満足することを特徴とする異方屈折力単レンズ。 - 【請求項２】光源側から順に第１面は、放射角の大きな
方向の曲率が光源に向かって凹面、放射角の小さな方向
の曲率が光源に向かって凸面のトーリック面であって、
出射側の第２面は、放射角の大きな方向の曲率が像面に
向かって凸面のトーリック面、または円筒面であること
を特徴とする請求項１記載の異方屈折力単レンズ。 - 【請求項３】光源側から順に第１面は、放射角の小さな
方向の光束の光線に対してのみ収差補正に寄与する４次
以上の高次展開項を有するトーリック面であって、出射
側の第２面は、放射角の大きな方向の光束の光線に対し
てのみ収差補正に寄与する４次以上の高次展開項を有す
るトーリック面であることを特徴とする請求項１記載の
異方屈折力単レンズ。 - 【請求項４】請求項１または請求項２または請求項３記
載の異方屈折力単レンズを用いた走査光学系。 - 【請求項５】請求項４記載の走査光学系を用いた画像形
成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233390A JPH0682688A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 異方屈折力単レンズ |
| US08/113,663 US5570232A (en) | 1992-09-01 | 1993-08-31 | Anamorphic single lens for use in an optical scanner |
| EP9393113884A EP0585867A3 (en) | 1992-09-01 | 1993-08-31 | Anamorphic single lens for use in an optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233390A JPH0682688A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 異方屈折力単レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682688A true JPH0682688A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16954345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233390A Pending JPH0682688A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 異方屈折力単レンズ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5570232A (ja) |
| EP (1) | EP0585867A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0682688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488337B1 (ko) * | 2002-01-21 | 2005-05-11 | 주식회사 포엠 | 회전 비축대칭 비구면 렌즈 |
| JPWO2008139691A1 (ja) * | 2007-04-26 | 2010-07-29 | パナソニック株式会社 | 光ディスク用レーベルプリンタ、感熱記録型プリンタ及び感熱記録方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5563729A (en) * | 1993-08-30 | 1996-10-08 | Minolta Co., Ltd. | Image forming light scanning apparatus |
| JP3450653B2 (ja) * | 1996-06-13 | 2003-09-29 | キヤノン株式会社 | 走査光学装置及びレーザビームプリンタ装置 |
| US6141118A (en) * | 1996-06-13 | 2000-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning device |
| EP0836106B1 (en) * | 1996-10-11 | 2004-02-11 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Light-beam scanning apparatus comprising divergent or convergent light-shaping means |
| JP3435311B2 (ja) * | 1997-06-19 | 2003-08-11 | 松下電器産業株式会社 | 情報読み取り装置 |
| US5914821A (en) * | 1997-10-06 | 1999-06-22 | Raytheon Company | Torus conformal window and sensor system using the window |
| US6069748A (en) * | 1998-10-20 | 2000-05-30 | Eastman Kodak Company | Laser line generator system |
| US7087892B2 (en) * | 2000-08-18 | 2006-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light scanner and image forming apparatus using the same |
| US7428088B2 (en) | 2004-10-28 | 2008-09-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning apparatus and method for adjusting the same |
| KR101599887B1 (ko) | 2009-10-07 | 2016-03-04 | 삼성전자주식회사 | 광주사 장치 및 이를 채용한 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61254915A (ja) * | 1985-05-03 | 1986-11-12 | Canon Inc | 光束径調整用の光学系 |
| US4915484A (en) * | 1987-04-06 | 1990-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Anamorphic single lens |
| JP2610352B2 (ja) * | 1990-02-28 | 1997-05-14 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 光ビーム走査装置 |
| JP3126137B2 (ja) * | 1990-11-01 | 2001-01-22 | 松下電器産業株式会社 | ポストオブジェクティブ型走査光学系及び画像形成装置 |
| JP3072146B2 (ja) * | 1991-03-05 | 2000-07-31 | 旭光学工業株式会社 | アナモフイック光学系 |
| JPH04305615A (ja) * | 1991-04-03 | 1992-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 異方屈折力単レンズ |
| JP2969407B2 (ja) * | 1992-03-02 | 1999-11-02 | 松下電器産業株式会社 | ポストオブジェクティブ型走査光学系と画像形成装置 |
-
1992
- 1992-09-01 JP JP4233390A patent/JPH0682688A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-31 US US08/113,663 patent/US5570232A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-31 EP EP9393113884A patent/EP0585867A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488337B1 (ko) * | 2002-01-21 | 2005-05-11 | 주식회사 포엠 | 회전 비축대칭 비구면 렌즈 |
| JPWO2008139691A1 (ja) * | 2007-04-26 | 2010-07-29 | パナソニック株式会社 | 光ディスク用レーベルプリンタ、感熱記録型プリンタ及び感熱記録方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0585867A3 (en) | 1994-08-17 |
| EP0585867A2 (en) | 1994-03-09 |
| US5570232A (en) | 1996-10-29 |
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