JPS5893021A - 偏向面の倒れ補正効果を有する2群構成fθレンズ - Google Patents
偏向面の倒れ補正効果を有する2群構成fθレンズInfo
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- JPS5893021A JPS5893021A JP56191181A JP19118181A JPS5893021A JP S5893021 A JPS5893021 A JP S5893021A JP 56191181 A JP56191181 A JP 56191181A JP 19118181 A JP19118181 A JP 19118181A JP S5893021 A JPS5893021 A JP S5893021A
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- Japan
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- scanning
- optical system
- deflected
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
-
- 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
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
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- G—PHYSICS
- 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
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
こD発明は光偏向面p倒れ補正効果を有するtevンズ
、特に走査光学系中にシリンドリカルレンズを含む2群
構成υf0レンズに関する。
、特に走査光学系中にシリンドリカルレンズを含む2群
構成υf0レンズに関する。
光走査装置において、光偏向器として回転多面鏡等1回
転軸に対して偏向面υ倒れが生じうるもυを使用する場
合、こD倒れに起因する走査線υピッチむらを補正する
ため、走査線KIi直外面内においては、偏向面と走査
面とを光学的に共役な関係におくような結像光学系を用
いることはよく知られている。
転軸に対して偏向面υ倒れが生じうるもυを使用する場
合、こD倒れに起因する走査線υピッチむらを補正する
ため、走査線KIi直外面内においては、偏向面と走査
面とを光学的に共役な関係におくような結像光学系を用
いることはよく知られている。
こυ種υ光学系は、走査方向とこれに:―直な方向とD
光学%註が異なるため、シリンドリカルレンズやトーリ
ック面レンズを用いるDが普通である。こDようなレン
ズ系をコンパクトに構成するには出来る限り琳レンズに
することが望ましく、集束作用に方向性を与えるために
2枚υ琳しンズυ組合せとじたもυが知られている。し
かし、例えば互いに直交する母線を持つ2枚υシリンド
リカル琳レンズを用いるもυ(特開昭55−15131
号)では球面レンズに比して製作■−しいシリンドリカ
ルレンズを2枚必要とする上、記録面上を実質的に等速
寂でスポットを走査させるいわゆるf0特性を持つシリ
ンドリカルレンズを製作することは極めて困難である。
光学%註が異なるため、シリンドリカルレンズやトーリ
ック面レンズを用いるDが普通である。こDようなレン
ズ系をコンパクトに構成するには出来る限り琳レンズに
することが望ましく、集束作用に方向性を与えるために
2枚υ琳しンズυ組合せとじたもυが知られている。し
かし、例えば互いに直交する母線を持つ2枚υシリンド
リカル琳レンズを用いるもυ(特開昭55−15131
号)では球面レンズに比して製作■−しいシリンドリカ
ルレンズを2枚必要とする上、記録面上を実質的に等速
寂でスポットを走査させるいわゆるf0特性を持つシリ
ンドリカルレンズを製作することは極めて困難である。
また、球面−レンズとトーリック面レンズを用いるも’
D (4I開昭56−36622号)は、トーリック面
り加工が難かしいという問題を生ずる。
D (4I開昭56−36622号)は、トーリック面
り加工が難かしいという問題を生ずる。
こυ発明は、f0特性をもつ球面暎レンズとシリンドリ
カル拳レンズの2群から構成されるコンパクトなレンズ
構成でありながら倒れ補正効果とf0特性を持つ上、従
来υ琳玉fθレンズでは補正υ難しかったサジタルWI
面湾曲を大幅に改善する光学系を得ようとするもっであ
る以下図面を参照して説明する〇 @1−は、こυ発明O光学系を用いた走査装置り構成を
示す概念図で、レーザ等υ光源lからυ光け、光学系2
により偏向面に略平行な長軸を有する楕円状光束とされ
、偏向Wh3に入射する。偏向1113と走査ans’
a間には球面暎レンズ4と走査方向と直角な面内でD+
集束作用を持つシリンドリカル曝レンズ5が配置されて
おり、偏向器3で偏向された光束は、@1図t’)で示
すように偏向面に平行な面内では球面レンズ4′f)作
用71によって集光光束とされ、走査面6上に集束する
。一方、@1図(b)に示すように偏向面に垂直な断面
では、光学系2によって偏向点近傍に集束された光束は
、球面レンズ4の集束作用を受けてもなお発散光束であ
り、シリンドリカルレンズ5によってはじめて集光光束
となり、走査面上に必要なスポットサイズを形成する。
カル拳レンズの2群から構成されるコンパクトなレンズ
構成でありながら倒れ補正効果とf0特性を持つ上、従
来υ琳玉fθレンズでは補正υ難しかったサジタルWI
面湾曲を大幅に改善する光学系を得ようとするもっであ
る以下図面を参照して説明する〇 @1−は、こυ発明O光学系を用いた走査装置り構成を
示す概念図で、レーザ等υ光源lからυ光け、光学系2
により偏向面に略平行な長軸を有する楕円状光束とされ
、偏向Wh3に入射する。偏向1113と走査ans’
a間には球面暎レンズ4と走査方向と直角な面内でD+
集束作用を持つシリンドリカル曝レンズ5が配置されて
おり、偏向器3で偏向された光束は、@1図t’)で示
すように偏向面に平行な面内では球面レンズ4′f)作
用71によって集光光束とされ、走査面6上に集束する
。一方、@1図(b)に示すように偏向面に垂直な断面
では、光学系2によって偏向点近傍に集束された光束は
、球面レンズ4の集束作用を受けてもなお発散光束であ
り、シリンドリカルレンズ5によってはじめて集光光束
となり、走査面上に必要なスポットサイズを形成する。
上記O結像レンズ系4.5は、具体的には、偏向器3に
近い第1D光学要素は、偏向器に凹面を向けた正Oパワ
ーを有するメニスカス暎レンズであり、走f:1ii6
に近い@2υ光学要素は偏向面に垂直な断面において正
Oパワーを持つシリンドリカルレンズυ2りV光学要素
で構成され、メニスカス琳しンズ■焦点距離をfl、硝
1、、。
近い第1D光学要素は、偏向器に凹面を向けた正Oパワ
ーを有するメニスカス暎レンズであり、走f:1ii6
に近い@2υ光学要素は偏向面に垂直な断面において正
Oパワーを持つシリンドリカルレンズυ2りV光学要素
で構成され、メニスカス琳しンズ■焦点距離をfl、硝
1、、。
材υ屈折率をnl、偏向器側0面り曲率半径をR1゜シ
リンドリカルレンズつ屈折力を有する断111[iυ焦
点距離をf2とするとき t6<n* <zo 、・・−4)−15
(RIAl <−17・・・・・・シ)f2AI(0
・3 ・・・・・・(3)D条件を満足する。
リンドリカルレンズつ屈折力を有する断111[iυ焦
点距離をf2とするとき t6<n* <zo 、・・−4)−15
(RIAl <−17・・・・・・シ)f2AI(0
・3 ・・・・・・(3)D条件を満足する。
条#(1)はメニスカス塔レンズ4′y)硝材υ屈折率
VClmする制限であり、下限を越えると像面湾―と後
述するfθ特性とを同時に満足することが困難となる。
VClmする制限であり、下限を越えると像面湾―と後
述するfθ特性とを同時に満足することが困難となる。
上限は現実に使用しうる硝材が殆んどなくなくなってし
まうことから生ずる事実上υ上限で、これを越えても設
計上光学系υ性能が劣るというもDではない。
まうことから生ずる事実上υ上限で、これを越えても設
計上光学系υ性能が劣るというもDではない。
f0%注は、レンズυ焦点距離をf、レンズへD光束■
入射角を0、このときυ走査線り中央からスポット位置
までυ距離を像高H(のとするとき と定−され、IIIIOf#条件からυずれをパーセン
ト表示したもDに相幽する◎ 仁υf#%性υ許容値は原稿1)種類、大きさ。
入射角を0、このときυ走査線り中央からスポット位置
までυ距離を像高H(のとするとき と定−され、IIIIOf#条件からυずれをパーセン
ト表示したもDに相幽する◎ 仁υf#%性υ許容値は原稿1)種類、大きさ。
得られる記録面SOW用目的等により異る。
例えばA4版Oシート(記録を行う場合、光ビームD走
査方向はA4サイズO短辺210霞であり、画像位置υ
ずれが±0.7−〇iljでも得られた画律υ否与を認
めることは殆んど出来ないことが経験上知られている。
査方向はA4サイズO短辺210霞であり、画像位置υ
ずれが±0.7−〇iljでも得られた画律υ否与を認
めることは殆んど出来ないことが経験上知られている。
こυ場合、f0特性υ許容値は
とみることが出来る。罠に、走査方向Dj1当な位置で
υずれを零とし、謙位IIItDずれを正負に振分けれ
ば、必要な全偏向角に対応するf0%性υ許容幅はL3
4*l!IEと見ることが出来る。
υずれを零とし、謙位IIItDずれを正負に振分けれ
ば、必要な全偏向角に対応するf0%性υ許容幅はL3
4*l!IEと見ることが出来る。
こD発明り光学系の場合、f0特性は偏向面に平行な面
内で屈折力を持つメニスカス正レンズ4D+に依存し、
そD焦点距離fはこOメニスカス正レンズ4υ焦点距l
lI!f1に等しい@こDメニスカス正レンズ40第1
面υ曲率半径R1と焦点距離O比R1/f1 を変数と
し1、硝材O屈折率n1をパラメータとしてf0特注を
図示したDが第2図であり、最大偏向角21に″対する
10%性を示している。図中鎖線で示した筐L34は上
述りように許容限界値であり、f0特性はこれより小さ
くなければならないので、nl: 1゜6に対して”/
fl < −L7でなければならないC一方、こO光学
系がfθレレンとして機能するためには像面が平担でな
ければならないO像面は一般にサジタル像面とメリジオ
ナル僚面とがあり、こυ発明の光学系においては、偏向
面に平行な方向はメニスカス正レンズDメリジオナル慮
面であるが、これに垂直な方向では一般に宏うサジタル
fIIWJとは若干異なるが、便宜上これをサジタル像
面と呼ぶ。
内で屈折力を持つメニスカス正レンズ4D+に依存し、
そD焦点距離fはこOメニスカス正レンズ4υ焦点距l
lI!f1に等しい@こDメニスカス正レンズ40第1
面υ曲率半径R1と焦点距離O比R1/f1 を変数と
し1、硝材O屈折率n1をパラメータとしてf0特注を
図示したDが第2図であり、最大偏向角21に″対する
10%性を示している。図中鎖線で示した筐L34は上
述りように許容限界値であり、f0特性はこれより小さ
くなければならないので、nl: 1゜6に対して”/
fl < −L7でなければならないC一方、こO光学
系がfθレレンとして機能するためには像面が平担でな
ければならないO像面は一般にサジタル像面とメリジオ
ナル僚面とがあり、こυ発明の光学系においては、偏向
面に平行な方向はメニスカス正レンズDメリジオナル慮
面であるが、これに垂直な方向では一般に宏うサジタル
fIIWJとは若干異なるが、便宜上これをサジタル像
面と呼ぶ。
ところで、像面υ湾曲り許容値はこれをスポット径p許
容値に置換えて考えることが出来るC走査光をレーザビ
ームとした場合、光束断thiυ強変分布はガクス分布
となりて−リ、レンズ等で集束させた場合υ極小径部は
ビームウェストと呼ばれ半tt通常鴨で示す。
容値に置換えて考えることが出来るC走査光をレーザビ
ームとした場合、光束断thiυ強変分布はガクス分布
となりて−リ、レンズ等で集束させた場合υ極小径部は
ビームウェストと呼ばれ半tt通常鴨で示す。
こDビームウェストから距離2だけ離れた位置における
ビーム半径をW (z)とすると1次式が成立つ。
ビーム半径をW (z)とすると1次式が成立つ。
ただしλはレーザ光υ波長である。
ビーム径がαチ増加する2D値は
W (Z)
α=(−−1)Xi(JO
O
であるから
となる@
前述2)A4版用プリンタでは線密[301J)シト/
イ4程度で十分であり、こっときOスポット径は通常1
tlL1μm程度となる0光源としてλ=632−8
nrn 2) HeNeレーザを用いα冑10′L %1!度が許容されるとすれば、z=+s、7mmとな
る0走査方向υ適当な位置でυ像面を走査面に一致させ
、像面のずれを正負にふり分ければ、メリジオナル@L
fr湾曲υ許容値はほぼ114mmとなる。
イ4程度で十分であり、こっときOスポット径は通常1
tlL1μm程度となる0光源としてλ=632−8
nrn 2) HeNeレーザを用いα冑10′L %1!度が許容されるとすれば、z=+s、7mmとな
る0走査方向υ適当な位置でυ像面を走査面に一致させ
、像面のずれを正負にふり分ければ、メリジオナル@L
fr湾曲υ許容値はほぼ114mmとなる。
112図同様、R1/f 1 を変数、nttパラメー
タとして量大偏向角21における縁面湾曲を図示すれば
第3!I!Elf)ようである。周知Oように正のパワ
ーを持り―レンズυ像面湾曲は常に負υ値を散るが、鎖
線で示す貯容限界値IL4mm以下となるためにはnl
” 16に対しRIAl :> 15であることが必
要である。
タとして量大偏向角21における縁面湾曲を図示すれば
第3!I!Elf)ようである。周知Oように正のパワ
ーを持り―レンズυ像面湾曲は常に負υ値を散るが、鎖
線で示す貯容限界値IL4mm以下となるためにはnl
” 16に対しRIAl :> 15であることが必
要である。
条件シ)は、上記DfO特性とgI面湾曲υ制限を同時
に満すために必要な限界であることがわかる・また、硝
材υ屈折率n1が小になれば県件(2)υ上限・下限υ
幅が狭くなることが明らかである。
に満すために必要な限界であることがわかる・また、硝
材υ屈折率n1が小になれば県件(2)υ上限・下限υ
幅が狭くなることが明らかである。
偏向面と走査面とを光学的共役関係におかない、いわゆ
る非共役タイプυ場合、結像光学系は暎玉f0レンズと
して構成することが可能である・こυ楊会、サジタルg
11面り湾曲はメリジオナル會面湾自より大きくなり、
上記と同様υ検討によれば R1/f1が一5附近でも
12倍程変R1/f1 が−17附近では2fillk
Kもなり、スボツ)ffl増加p許容限界を定めるのは
もっばらサジタル像面湾曲であった。(本発明者による
特願昭56−10366!5参照)しかるに、この発明
υ場合、サジタル像面湾曲はシリンドリカルレンズD位
置あるいはそれにより一義的に決定される焦点距離によ
って大きく影響される、すなわち、走査光O偏光点、走
査面が一定位置に配置され、球面レンズ47:1焦点距
離が定まれば、偏向点、走査面を共役関係におくシリン
ドリカルレンズは、位置、あるいは焦点距離υ一方によ
って他は一義的に決定される。こυとき、こυ光学系O
サジタル像面湾曲は、メニスカスレンズD屈折率n1
焦点距離f、l(対する第11i1iυ曲率半径R1
υ比R′/f1 と、シリンドリカルレンズ50屈折率
n2および焦点距III f2に依存する〇しかし、n
、とR1/f1 は条件(1)(2)によって限定され
ており、nlが大きい種、またR1711 が小さい程
サジタル像面湾曲は小さくなるって、上記O条件中で球
面湾曲が最大となる”1= 164’/f1= −1,
72)ときυサジタル゛f11面湾曲によって限界値を
決定する仁とが出来る。
る非共役タイプυ場合、結像光学系は暎玉f0レンズと
して構成することが可能である・こυ楊会、サジタルg
11面り湾曲はメリジオナル會面湾自より大きくなり、
上記と同様υ検討によれば R1/f1が一5附近でも
12倍程変R1/f1 が−17附近では2fillk
Kもなり、スボツ)ffl増加p許容限界を定めるのは
もっばらサジタル像面湾曲であった。(本発明者による
特願昭56−10366!5参照)しかるに、この発明
υ場合、サジタル像面湾曲はシリンドリカルレンズD位
置あるいはそれにより一義的に決定される焦点距離によ
って大きく影響される、すなわち、走査光O偏光点、走
査面が一定位置に配置され、球面レンズ47:1焦点距
離が定まれば、偏向点、走査面を共役関係におくシリン
ドリカルレンズは、位置、あるいは焦点距離υ一方によ
って他は一義的に決定される。こυとき、こυ光学系O
サジタル像面湾曲は、メニスカスレンズD屈折率n1
焦点距離f、l(対する第11i1iυ曲率半径R1
υ比R′/f1 と、シリンドリカルレンズ50屈折率
n2および焦点距III f2に依存する〇しかし、n
、とR1/f1 は条件(1)(2)によって限定され
ており、nlが大きい種、またR1711 が小さい程
サジタル像面湾曲は小さくなるって、上記O条件中で球
面湾曲が最大となる”1= 164’/f1= −1,
72)ときυサジタル゛f11面湾曲によって限界値を
決定する仁とが出来る。
WE4図はf27ft を変数、Hzをパラメータとし
て量大偏向角21における最大のナシタル像面湾曲を示
す◎ ζυサジタル像面河曲O許容限界も前述υメリヂオナル
像面湾1と同じとすれば、−11,4mmとなる2)
ハn2” L 4 トL テf2/f1 # a 30
6 トfk ルo 従’:) でf241<α3であれ
ばよい。
て量大偏向角21における最大のナシタル像面湾曲を示
す◎ ζυサジタル像面河曲O許容限界も前述υメリヂオナル
像面湾1と同じとすれば、−11,4mmとなる2)
ハn2” L 4 トL テf2/f1 # a 30
6 トfk ルo 従’:) でf241<α3であれ
ばよい。
条件悌)はこOようKして求められる。
なお、シリ/トリカルレンズ5D硝材はBK7ヤ白板ガ
ラスなど、比較的安価で対候注曳く、低屈折率り硝材や
プラスチック(n63Z8=L49)などが使用出来る
・そして第4図から明らかなように、より屈折率O高い
材料を使用すれば、サジタルg11面湾曲はわずかなが
らよい方向へ変化するDで、n2=14で使用可能な以
・」 上、nzKJlllに県件を付する必要はない・以下実
施例を示す・ξれらの実施例においてメニスカス正レン
ズはflm 3 L) U、Wm+21゜F/1t)0
であり、鶴3rIiはシリンドリカル面であり、表中υ
曲率半径はそυ母線に直交する方向υ値を示す@ 実flall 実施例2 実施例3 実施1F14 実施ガ5 1I!施fR6 上記OSSガ1ないし6に示す2群構成f0レンズυ収
差図、を、それぞれ嬉5図表いし箒lO図に示す・ こO尭明は上記υように、偏向点上走査面を共役関係に
おくタイプυ走査光学系において、最も製作2)IFJ
Iなメニスカス球面レンズとシリンドリカルレンズを用
いながら、それぞれを琳レンズとし1両者り焦点距離り
比を適切に選ぶことにより、サジタル像面の湾曲を小に
し、f#4I性を持つメニスカス正しンズυ設計の自由
度を拡げることが出来たもっである。
ラスなど、比較的安価で対候注曳く、低屈折率り硝材や
プラスチック(n63Z8=L49)などが使用出来る
・そして第4図から明らかなように、より屈折率O高い
材料を使用すれば、サジタルg11面湾曲はわずかなが
らよい方向へ変化するDで、n2=14で使用可能な以
・」 上、nzKJlllに県件を付する必要はない・以下実
施例を示す・ξれらの実施例においてメニスカス正レン
ズはflm 3 L) U、Wm+21゜F/1t)0
であり、鶴3rIiはシリンドリカル面であり、表中υ
曲率半径はそυ母線に直交する方向υ値を示す@ 実flall 実施例2 実施例3 実施1F14 実施ガ5 1I!施fR6 上記OSSガ1ないし6に示す2群構成f0レンズυ収
差図、を、それぞれ嬉5図表いし箒lO図に示す・ こO尭明は上記υように、偏向点上走査面を共役関係に
おくタイプυ走査光学系において、最も製作2)IFJ
Iなメニスカス球面レンズとシリンドリカルレンズを用
いながら、それぞれを琳レンズとし1両者り焦点距離り
比を適切に選ぶことにより、サジタル像面の湾曲を小に
し、f#4I性を持つメニスカス正しンズυ設計の自由
度を拡げることが出来たもっである。
第1図はこe発明の光学系を用いた走査装置り構成を示
す概念図、112図、第3図はメニスカス正しンズυベ
ンディングに対するf0%注、メリヂオナルg11面湾
曲Of化を示し、第4図はメニスカス正レンズとシリン
ドリカルレンズD焦点距離り比DI!:化に対するサジ
タル像面湾曲を示す◎第5vIAないし第1O図は実施
例1ないし実施1F16υ収差−である。 l:光源 2:光学系 3:偏向11 4:f#琴゛レ
ンズ 5ニジリントリカ1ルレンズ 6:走査面 特許出顆人 味式会仕 リコ− 第9図 第10図 tn−石m+ (勿
す概念図、112図、第3図はメニスカス正しンズυベ
ンディングに対するf0%注、メリヂオナルg11面湾
曲Of化を示し、第4図はメニスカス正レンズとシリン
ドリカルレンズD焦点距離り比DI!:化に対するサジ
タル像面湾曲を示す◎第5vIAないし第1O図は実施
例1ないし実施1F16υ収差−である。 l:光源 2:光学系 3:偏向11 4:f#琴゛レ
ンズ 5ニジリントリカ1ルレンズ 6:走査面 特許出顆人 味式会仕 リコ− 第9図 第10図 tn−石m+ (勿
Claims (1)
- 光ビームを実質的に等両速度で偏向するためO偏向装置
と、その偏向面に略平行な主軸を有する楕円状Dビーム
を入射させるための光学系と、上記偏向装置により偏向
されたビームを走査面上に集束し、実質的Vc尋速変で
走査させるため1)10%性を有する光学系および走査
面からなる光走査装置に用いる光学系であり、1群は偏
向装置(凹面を向けた正のパワーを有するメニスカス単
レンズであり、他p評は偏向面に―直な断面において正
υパワーを有するシリンドリカルレンズである偏向面0
例れ補正効果を有する2詳構成f0レンズ
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56191181A JPS5893021A (ja) | 1981-11-28 | 1981-11-28 | 偏向面の倒れ補正効果を有する2群構成fθレンズ |
US06/443,697 US4571035A (en) | 1981-11-28 | 1982-11-22 | Two-element fθ lens group capable of correcting leaning of deflecting plane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56191181A JPS5893021A (ja) | 1981-11-28 | 1981-11-28 | 偏向面の倒れ補正効果を有する2群構成fθレンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5893021A true JPS5893021A (ja) | 1983-06-02 |
JPH0338572B2 JPH0338572B2 (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=16270244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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