JPS62138824A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPS62138824A JPS62138824A JP27960285A JP27960285A JPS62138824A JP S62138824 A JPS62138824 A JP S62138824A JP 27960285 A JP27960285 A JP 27960285A JP 27960285 A JP27960285 A JP 27960285A JP S62138824 A JPS62138824 A JP S62138824A
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- JP
- Japan
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- lens
- plane
- scanning
- curvature
- scanned
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- Laser Beam Printer (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザービームプリンタ等に用いられる光走査
装置に関する。さらに詳しくは走査レンズ系に関する。
装置に関する。さらに詳しくは走査レンズ系に関する。
レーザービーム等を高速に偏向走査して画像情報を記録
するレーザービームプリンタは、高速。
するレーザービームプリンタは、高速。
高解像度、低順音という優れt%@t7KI、ており、
小型化低価格化が進むにつれ急速にその需要を増してき
ている。そこで、その重要な前取要素である光4tき込
みヘッドとして、光走査装置に対しても小型化低価格化
の要求は大きい。光走査装置は大きくわけて光源と偏向
器と走査レンズ系とから成るが、中でも走査レンズ系の
単純化は小型化低価格化に有効である。走査系レンズ系
は偏向路の回!!I7特性にあわせて走査面上で光スポ
ットが等速で移動する工うな歪み、例えば偏向器が回+
Di多面鏡であって光ビームが等角速度偏向されている
時は偏向角θとJ高Yが比例するような歪み’kNL、
かつ走査平面上のい几る所で元スポット七所望の径に均
一に結像する礪能全有さなければならない。
小型化低価格化が進むにつれ急速にその需要を増してき
ている。そこで、その重要な前取要素である光4tき込
みヘッドとして、光走査装置に対しても小型化低価格化
の要求は大きい。光走査装置は大きくわけて光源と偏向
器と走査レンズ系とから成るが、中でも走査レンズ系の
単純化は小型化低価格化に有効である。走査系レンズ系
は偏向路の回!!I7特性にあわせて走査面上で光スポ
ットが等速で移動する工うな歪み、例えば偏向器が回+
Di多面鏡であって光ビームが等角速度偏向されている
時は偏向角θとJ高Yが比例するような歪み’kNL、
かつ走査平面上のい几る所で元スポット七所望の径に均
一に結像する礪能全有さなければならない。
さらに回転多面A偏向器の場合に+d多而面の容置の傾
き5つ・′χらつき(面’、il rL誤挙)金浦℃改
するための而倒れ嘲正4茎能も必要となる。これらの9
能を兼ねf’!f−’−之解1゛迭力の高い高・性能な
走査用レンズは従来必然的に大型、5雑で高価なものに
ならざる全イ4なかつtつ 〔従来の技τ・材〕 そこで特開昭54−98627.%開閉55−7727
、特開昭58−5706斗に開示されているように走
査用レンズの単玉化が試みられている。ところが、特開
昭54−98627では正弦恨勤特性?有する偏向器に
対してはその回J]’%性?利用して形状等のパラメー
タの種々の値について埋広く良好に収差補正が可能であ
るが、高速性等の点から現在最も広く使用されている回
転多面境4向器の等角速度回動特性に対しては、それに
対応するた4′f)に非球面イヒしているものの、特殊
な場合としてきわめて眼られた条件でしか使用できず、
光学系の寸法、光源、必要とするドツト径等の種々の要
求に柔軟に対応することができない。
き5つ・′χらつき(面’、il rL誤挙)金浦℃改
するための而倒れ嘲正4茎能も必要となる。これらの9
能を兼ねf’!f−’−之解1゛迭力の高い高・性能な
走査用レンズは従来必然的に大型、5雑で高価なものに
ならざる全イ4なかつtつ 〔従来の技τ・材〕 そこで特開昭54−98627.%開閉55−7727
、特開昭58−5706斗に開示されているように走
査用レンズの単玉化が試みられている。ところが、特開
昭54−98627では正弦恨勤特性?有する偏向器に
対してはその回J]’%性?利用して形状等のパラメー
タの種々の値について埋広く良好に収差補正が可能であ
るが、高速性等の点から現在最も広く使用されている回
転多面境4向器の等角速度回動特性に対しては、それに
対応するた4′f)に非球面イヒしているものの、特殊
な場合としてきわめて眼られた条件でしか使用できず、
光学系の寸法、光源、必要とするドツト径等の種々の要
求に柔軟に対応することができない。
1之、特開昭55−7727では平凸レンズでfθレン
ズ全(4成しているが、像面湾曲等の点で良好な結像性
能金有しているとはいい難い。
ズ全(4成しているが、像面湾曲等の点で良好な結像性
能金有しているとはいい難い。
まt、特開昭58−5706では正のパワー七■するメ
ニスカスレンズでfθレンズを構成しているが、球欠像
面腕曲の点で問題があり、これを解消する九めに明倒れ
補正光学系を兼ねる円筒レンズを付加しなくてはならな
い。さらに、上記3例はすべて面倒れ補正儂能を付与す
るtめKは新たにレンズを付加しなければならず、結局
単玉レンズでなくなってし′まう。ま几光軸長?長くと
って偏向角1f挾めることによって収差を許容範囲内に
収めることは可能であるが、光学系全体が大型化する念
め好ましくない。
ニスカスレンズでfθレンズを構成しているが、球欠像
面腕曲の点で問題があり、これを解消する九めに明倒れ
補正光学系を兼ねる円筒レンズを付加しなくてはならな
い。さらに、上記3例はすべて面倒れ補正儂能を付与す
るtめKは新たにレンズを付加しなければならず、結局
単玉レンズでなくなってし′まう。ま几光軸長?長くと
って偏向角1f挾めることによって収差を許容範囲内に
収めることは可能であるが、光学系全体が大型化する念
め好ましくない。
ところで1.小型1ヒ低価格化を考えるうえでレンズの
材質も重要な問題である。従来走査用レンズの材質には
ガラスが用いられているが、回折限界の性能t−要求さ
れる光学系であって要求精賀が高いため、研磨等の製造
コストが高くつぐ。そこでポリメチルメタクリレート(
PMMA)、ポリカーボネート、ポリスチレン等のプラ
スチックをレンズ媒質に用いれば、射出成形による犬1
生産が可能となる定め極めて安欄に調造できる。ところ
が丸字プラスチック材料は<i類が少なぐ、しかもガラ
スに比べ高屈折率のものがない。従ってレンズ枚数の削
減や光学系の小型比がガラスに比べ、Lり困誰である。
材質も重要な問題である。従来走査用レンズの材質には
ガラスが用いられているが、回折限界の性能t−要求さ
れる光学系であって要求精賀が高いため、研磨等の製造
コストが高くつぐ。そこでポリメチルメタクリレート(
PMMA)、ポリカーボネート、ポリスチレン等のプラ
スチックをレンズ媒質に用いれば、射出成形による犬1
生産が可能となる定め極めて安欄に調造できる。ところ
が丸字プラスチック材料は<i類が少なぐ、しかもガラ
スに比べ高屈折率のものがない。従ってレンズ枚数の削
減や光学系の小型比がガラスに比べ、Lり困誰である。
これらの点を総合して、材質の屈折率によらず単玉でし
かも光軸長が短くても収差を良好に補正できる二つな、
自由室の犬き々レンズ形状が望まれることがわかる。
かも光軸長が短くても収差を良好に補正できる二つな、
自由室の犬き々レンズ形状が望まれることがわかる。
本発明は上述のような問題点に鑑みてなさ;afcもの
で、その目的は、小型で低価格、しかも高性能な光走査
装置とぐに走査用レンズを提供することでちる。
で、その目的は、小型で低価格、しかも高性能な光走査
装置とぐに走査用レンズを提供することでちる。
上記の目的の友め、本発明の光走査装置は、則い光束全
出射する光源と、該光束全所定の方向に偏向走査する偏
向器と、該偏向器で偏向された光束を被走査平面上に結
像させる走査用レンズとを備え、前記走査用レンズは、
前記偏向器の固Mの回動特性で偏向され九光束が被走査
平面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ被走査
平面上の任意の位iKおける光束の球欠像面湾曲収差と
子午像面湾曲収差の両方が零または、はとんど零となる
如く、両面が非球面であって片面もしくは両面が回転非
対称に構成され之単玉レンズで、ちることを特徴とする
。
出射する光源と、該光束全所定の方向に偏向走査する偏
向器と、該偏向器で偏向された光束を被走査平面上に結
像させる走査用レンズとを備え、前記走査用レンズは、
前記偏向器の固Mの回動特性で偏向され九光束が被走査
平面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ被走査
平面上の任意の位iKおける光束の球欠像面湾曲収差と
子午像面湾曲収差の両方が零または、はとんど零となる
如く、両面が非球面であって片面もしくは両面が回転非
対称に構成され之単玉レンズで、ちることを特徴とする
。
〔間4題点を解決するtめの手段〕
本発明の光走査装置は、細い光束を出射する光源と、該
光束を所定の方向に囁向走査する偏向器と、該偏向器で
偏向され之光束を被走査平面上に結1象させる走査用レ
ンズとを備え、前記走査用レンズは、前記偏向器の固有
の回動′特性で偏向され九光束が被走査平面上では等速
で移動する歪み特性子育し、かつ被走査平面上の任意の
位〔2における光束の球欠像面湾曲収差と子午g文面v
5曲収庭の両方が零またはほとんど零となる如く両面が
非球面であって片面もしくは両面が回転非対称に構成さ
れ之単玉レンズであることを特徴とする。
光束を所定の方向に囁向走査する偏向器と、該偏向器で
偏向され之光束を被走査平面上に結1象させる走査用レ
ンズとを備え、前記走査用レンズは、前記偏向器の固有
の回動′特性で偏向され九光束が被走査平面上では等速
で移動する歪み特性子育し、かつ被走査平面上の任意の
位〔2における光束の球欠像面湾曲収差と子午g文面v
5曲収庭の両方が零またはほとんど零となる如く両面が
非球面であって片面もしくは両面が回転非対称に構成さ
れ之単玉レンズであることを特徴とする。
本発明の原理を第1図、第2図、第3図、第4図?用い
て以下に説明する。
て以下に説明する。
走丘用レンズは、前述しfcように偏向器によって等角
速度あるいは正弦摂動等の回m%性で偏向されている光
束そ被走査平面上に像面湾曲なく結像し、ま7t+被走
査平面上で偉点が等速で走査される:つな歪みt与える
機能?有する。例えば偏向器が回転多面鏡であれば、第
1図に示されるように、光源から出射した光束は鏡面S
MKjつて多面鏡5の回転に応じ九偏向角θで反射され
ている。
速度あるいは正弦摂動等の回m%性で偏向されている光
束そ被走査平面上に像面湾曲なく結像し、ま7t+被走
査平面上で偉点が等速で走査される:つな歪みt与える
機能?有する。例えば偏向器が回転多面鏡であれば、第
1図に示されるように、光源から出射した光束は鏡面S
MKjつて多面鏡5の回転に応じ九偏向角θで反射され
ている。
走査用レンズ1はこの光束?被走査平面上で座標値Yが
偏向角θと比例し7jlf工に結像するよう設定される
。本発明の走査用レンズは以下に述べる原理に基づいて
第1図に示す81* S2の両面ににおいて非球面の
特徴が高度に利用された、収差が少なく、しかも広角偏
向が可能な単玉レンズである。
偏向角θと比例し7jlf工に結像するよう設定される
。本発明の走査用レンズは以下に述べる原理に基づいて
第1図に示す81* S2の両面ににおいて非球面の
特徴が高度に利用された、収差が少なく、しかも広角偏
向が可能な単玉レンズである。
本発明に係るレンズ面形状の第1の構成原理は、走査さ
れる光束が非常に細いと仮定して、光束を主光線の位置
と方向と結像距離のパラメータのみで表し、レンズ面上
のある一点はそこを通る主光線のみについて方向あるい
は結像距!1affi変化させるべく傾きと曲率が定め
られている、ということである。これを収差補正の考え
方でいえば、球面収差とコマ収差″Ir:無視して像面
湾曲収差と歪曲収差を高次の項まで含めて完全Kmll
正するということ?意味する。上述の仮定はレーザービ
ームプリンタ等の走査光学系では一般に十分底立する。
れる光束が非常に細いと仮定して、光束を主光線の位置
と方向と結像距離のパラメータのみで表し、レンズ面上
のある一点はそこを通る主光線のみについて方向あるい
は結像距!1affi変化させるべく傾きと曲率が定め
られている、ということである。これを収差補正の考え
方でいえば、球面収差とコマ収差″Ir:無視して像面
湾曲収差と歪曲収差を高次の項まで含めて完全Kmll
正するということ?意味する。上述の仮定はレーザービ
ームプリンタ等の走査光学系では一般に十分底立する。
さらに走査レンズ系は、任意の偏向角で偏向された光束
の主光線は必ず同一平面上にある(これt子牛面と呼ぶ
)から、光束が非常に細いこととあわせて、面上で煩き
と曲率が指定される点は、子午面とレンズ面が交わった
曲線上だけでよいことがわかる。従って本発明の第2の
構成原理は、子午面上に自適を開放して、その曲線上の
任意の点に卦いて子午面内の傾きと曲率とが前述の走査
用レンズの目的を達しており、さらに曲線上の任意の点
において、主光線を含み子牛面に全直な断面(球欠断面
と呼ぶ)の曲率が与えらfl、7′Lば而がが杉、戎で
き九とすることである。
の主光線は必ず同一平面上にある(これt子牛面と呼ぶ
)から、光束が非常に細いこととあわせて、面上で煩き
と曲率が指定される点は、子午面とレンズ面が交わった
曲線上だけでよいことがわかる。従って本発明の第2の
構成原理は、子午面上に自適を開放して、その曲線上の
任意の点に卦いて子午面内の傾きと曲率とが前述の走査
用レンズの目的を達しており、さらに曲線上の任意の点
において、主光線を含み子牛面に全直な断面(球欠断面
と呼ぶ)の曲率が与えらfl、7′Lば而がが杉、戎で
き九とすることである。
tだし、子午方向の傾きと曲率はそれ全連続的に接続し
て子午面内のレンズ回位flt形成する几めそれぞれ独
立には定められないが、球欠断面自車はそれらとは独立
に扱える。従って、子午面内のレンズ面形状のみについ
て、上記第1第2の構I−s、、a埋ヲ1魚用し九光学
系も当然本発明の範囲に含−よれることは明らかである
。
て子午面内のレンズ回位flt形成する几めそれぞれ独
立には定められないが、球欠断面自車はそれらとは独立
に扱える。従って、子午面内のレンズ面形状のみについ
て、上記第1第2の構I−s、、a埋ヲ1魚用し九光学
系も当然本発明の範囲に含−よれることは明らかである
。
以下1.12図の斜視図を用いて本発明に係るレンズの
構成原理全具体的に説明する。
構成原理全具体的に説明する。
第1図において光速[Li+)は面S1に工って光束(
Ll)に変換される。光束(Ll)のiliから111
11つた結像距離を子午光束でpmi、球欠光束でrs
iとする。一般にpmiとfsiは等しくない。
Ll)に変換される。光束(Ll)のiliから111
11つた結像距離を子午光束でpmi、球欠光束でrs
iとする。一般にpmiとfsiは等しくない。
前述し友ように、光束は非常に細いので光束(Ll)を
扱う時、主光線Lci と子午、球欠それぞれの結像
距Ps″Pmi 、 psi だけを考えればよい。さ
て而81を通過後の生先線r、atの方向は、面S1の
ll71における法線方向θ1で制御することができる
。ま洗面Siを通過後の結像距離fmi 、 S’si
は面S1の14における子午断面曲率半匝Rmiと球欠
断面曲率半径Ra1で制御することができる。
扱う時、主光線Lci と子午、球欠それぞれの結像
距Ps″Pmi 、 psi だけを考えればよい。さ
て而81を通過後の生先線r、atの方向は、面S1の
ll71における法線方向θ1で制御することができる
。ま洗面Siを通過後の結像距離fmi 、 S’si
は面S1の14における子午断面曲率半匝Rmiと球欠
断面曲率半径Ra1で制御することができる。
従って、ある角度で偏向された光束1本全走丘干面上で
等速走査が実現できる位置に結像させる機能?レンズ面
上の1点の位・崖とその微分遣(法1.1方向と曲率)
で持tせることができ几わけで、それを連続させて任意
の角度で偏向され九光束に対応したレンズ面上の各点に
上記の機能を持tせれば目的とする走査用レンズ形状が
定まるわけである。これが前述の第1の構成原理である
。
等速走査が実現できる位置に結像させる機能?レンズ面
上の1点の位・崖とその微分遣(法1.1方向と曲率)
で持tせることができ几わけで、それを連続させて任意
の角度で偏向され九光束に対応したレンズ面上の各点に
上記の機能を持tせれば目的とする走査用レンズ形状が
定まるわけである。これが前述の第1の構成原理である
。
さて、前述し之ように主光線I、ci等は子午面上を離
れない文め、面S1の法、腺方向ベクトルe1を子午面
内にあり、面の傾きを表す自由度として第2図に示す光
軸と法線ベクトルの示す角α1の1自由度でよい。ま文
面$1の子午断面曲率は面の傾きα1の微分量であり、
面の傾きα1は面S1の子午・i上の位置の微分量であ
るから、結局子午面方向の丘の傾きと曲率を指定するこ
とは微分方程式を解いて子午面上の2次元曲線を創成す
ることと同じ意味?持つことがわかる。ま几、球欠断面
曲率は上記曲線に影’l−与えず決定されるものである
から、曲線が創成され几後その曲線上の各改についてそ
れぞれ決定される。これが?1η2の構成原理である。
れない文め、面S1の法、腺方向ベクトルe1を子午面
内にあり、面の傾きを表す自由度として第2図に示す光
軸と法線ベクトルの示す角α1の1自由度でよい。ま文
面$1の子午断面曲率は面の傾きα1の微分量であり、
面の傾きα1は面S1の子午・i上の位置の微分量であ
るから、結局子午面方向の丘の傾きと曲率を指定するこ
とは微分方程式を解いて子午面上の2次元曲線を創成す
ることと同じ意味?持つことがわかる。ま几、球欠断面
曲率は上記曲線に影’l−与えず決定されるものである
から、曲線が創成され几後その曲線上の各改についてそ
れぞれ決定される。これが?1η2の構成原理である。
以上述べ建前1戎原1より走査用レンズが実現できるわ
けであるが、−それが両押球面の単レンズで実現可能で
あることと第3図の原理図を用いて説明する。第3図に
おいて紙面は子午面2表している。
けであるが、−それが両押球面の単レンズで実現可能で
あることと第3図の原理図を用いて説明する。第3図に
おいて紙面は子午面2表している。
まず子午面内について考える。い1拘束し之いのは主光
線r−c と非走査平面S1の交点■xの座標(直7
王とIIIが、清像点であることの2自由度である。例
えば任;意の角度θで偏向されている光束の走査位WY
Iを拘束する文めに面の傾きalt面上の全位置で指定
し、それに従って、滑らかに面上接続し九形状は境界条
件(例えば光軸との交点plの座標値X、 とそこで
の傾きが0であること)全指定すればslのように1通
りに定まり、その而での曲率半% Rmt k指定する
ことはできず、光束は被走査平面上にない点i/rで結
像してしまう。
線r−c と非走査平面S1の交点■xの座標(直7
王とIIIが、清像点であることの2自由度である。例
えば任;意の角度θで偏向されている光束の走査位WY
Iを拘束する文めに面の傾きalt面上の全位置で指定
し、それに従って、滑らかに面上接続し九形状は境界条
件(例えば光軸との交点plの座標値X、 とそこで
の傾きが0であること)全指定すればslのように1通
りに定まり、その而での曲率半% Rmt k指定する
ことはできず、光束は被走査平面上にない点i/rで結
像してしまう。
逆に、結像点全拘束するtめに1の曲率半径Rro 1
を面上の上位!で指定すれば同様に面の傾きα1ケ指定
することはできない。このように光線の持つパラメータ
のうちある1つの自由度全偏向角θの任意の値で拘束す
るtめに(′i、1つの面が必要であるから、今、上述
の2自由度を拘束するために、最低2面のレンズ面が必
要となる。
を面上の上位!で指定すれば同様に面の傾きα1ケ指定
することはできない。このように光線の持つパラメータ
のうちある1つの自由度全偏向角θの任意の値で拘束す
るtめに(′i、1つの面が必要であるから、今、上述
の2自由度を拘束するために、最低2面のレンズ面が必
要となる。
つぎに球欠光束について考えるど、拘来しtいのは球欠
方向結偉距l¥1IfI!sの一自由度であって、これ
は子午面内で拘束し之状態、すなわち曲線の形状全保存
し之まま、子午面上の曲線にそれと垂直な方向に曲率上
つけることで制御できる土り、前述の2面に新九に面を
付は加える必要はない。
方向結偉距l¥1IfI!sの一自由度であって、これ
は子午面内で拘束し之状態、すなわち曲線の形状全保存
し之まま、子午面上の曲線にそれと垂直な方向に曲率上
つけることで制御できる土り、前述の2面に新九に面を
付は加える必要はない。
従って必要なレンズ面は2面で、単玉レンズでよいこと
がわかる。ま九2面ともレンズ面の全位置で傾き、曲率
が指定され丸面であるから単玉レンズは両押球面でなけ
ればならない。
がわかる。ま九2面ともレンズ面の全位置で傾き、曲率
が指定され丸面であるから単玉レンズは両押球面でなけ
ればならない。
さて、ここで上述の構成の単玉非球面レンズの面の対称
性について考えてみる。子午面内に創成された2曲棟を
光軸等何らかの軸を中心にして回転させると球欠方向の
曲率半径の自由度が失われてしまう。従って回転対称性
を持たせると球欠光束の結像を制御できす球欠1象湾曲
収差が生じる。
性について考えてみる。子午面内に創成された2曲棟を
光軸等何らかの軸を中心にして回転させると球欠方向の
曲率半径の自由度が失われてしまう。従って回転対称性
を持たせると球欠光束の結像を制御できす球欠1象湾曲
収差が生じる。
面対弥佳については、光束が常に子午面上にあるので明
らか(・ζ子千皿;てついて対称であり、ま念、光+q
b’を通る光束全く11向角0として月光角がθの光束
と一〇の光束とId同じ条件であるη・ら光ii’J
k含み、子午面と垂直な−P可についても対称である。
らか(・ζ子千皿;てついて対称であり、ま念、光+q
b’を通る光束全く11向角0として月光角がθの光束
と一〇の光束とId同じ条件であるη・ら光ii’J
k含み、子午面と垂直な−P可についても対称である。
この=うに、本発明の走査用レンズは、対称面が2面あ
る以外は対称性がないことによって、球欠像面湾曲収差
、子午像面月凹収垂、歪曲特性収差の完全な補正が可能
となっている。
る以外は対称性がないことによって、球欠像面湾曲収差
、子午像面月凹収垂、歪曲特性収差の完全な補正が可能
となっている。
以下、本発明の走査用単玉間非球面レンズの形状全実現
する具体的方法全第4図の原理図を用いて説明する。
する具体的方法全第4図の原理図を用いて説明する。
まず、子午面上の2曲線の創成方法全説明する。
第4図に示す工うにレンズ面s、 、 S、はそれぞれ
光軸との交点Pl、 pzから曲線に旧つ之距雅S1゜
S2とその点での光軸に垂直々方向からの傾き角α1.
α2 との関係で規足されている。これを直交座標で表
現し直すと、面J*S2について、それぞれPz 、
Pz ′jr、原点として光軸fx軸、レンズの高さ方
向をy軸とすると、点P1+P2の座標値(Xl・Y+
)・(Xz・Yz )は!1+ となる、 いま、第4図に示すように元軸上の出射点FMから偏向
角θ、子午結像距離Pmoで出射した光束Li(1−0
,L 2)が面5182とそれぞれTI 。
光軸との交点Pl、 pzから曲線に旧つ之距雅S1゜
S2とその点での光軸に垂直々方向からの傾き角α1.
α2 との関係で規足されている。これを直交座標で表
現し直すと、面J*S2について、それぞれPz 、
Pz ′jr、原点として光軸fx軸、レンズの高さ方
向をy軸とすると、点P1+P2の座標値(Xl・Y+
)・(Xz・Yz )は!1+ となる、 いま、第4図に示すように元軸上の出射点FMから偏向
角θ、子午結像距離Pmoで出射した光束Li(1−0
,L 2)が面5182とそれぞれTI 。
T2で、像面SI とTIで交わるとし、以下のように
光束の出射位置、出射方向を表す。すなわちとする。さ
らに面s1 、 S2の’rt 、 T、での子午断面
曲率半径をそれぞれRml 、 Rngとし、また、光
束り、 、 L、の子午結像距離をrml * 9m2
とする。
光束の出射位置、出射方向を表す。すなわちとする。さ
らに面s1 、 S2の’rt 、 T、での子午断面
曲率半径をそれぞれRml 、 Rngとし、また、光
束り、 、 L、の子午結像距離をrml * 9m2
とする。
以上の記述法に従って、前述したレンズ形状の構成原理
を定式化することができる。定式化を以下に示す6項目
に分けて説明する。
を定式化することができる。定式化を以下に示す6項目
に分けて説明する。
0面S1. s、と光束の交点において面の傾きによっ
て光束の方向を制御する ■面Sl、 S! と光束の交点において面の曲率によ
って光束の結像距離を制御する。
て光束の方向を制御する ■面Sl、 S! と光束の交点において面の曲率によ
って光束の結像距離を制御する。
0面と光束の交点の座標が等しい。
0面上の各点は清らかに連続している。
■光束は走査平面上に結像する。
■走査平面上で結像点は等速走査される。
■の屈折面の傾きと光束の方向の関係は、よく知られた
屈折の法則t 81 * f面とTJl 、 L、の交
点について゛適用することによって、 5fn(αl−〇)−ndn(C1−θt):Eit面
(3)nth(C2−θt)−gtn(αニー02
C81面 (4)と表わせる。ただしnはレンズ媒質の
屈折率である。
屈折の法則t 81 * f面とTJl 、 L、の交
点について゛適用することによって、 5fn(αl−〇)−ndn(C1−θt):Eit面
(3)nth(C2−θt)−gtn(αニー02
C81面 (4)と表わせる。ただしnはレンズ媒質の
屈折率である。
■の面の曲率と光束の結像距離の関係は、細い光束があ
る曲率を持った面に斜め入射した時の子午結像距離の関
係式″f、81面、82面に適用してf!l1llfr
n6−14 Rml1m2 Pm、
−n、Rm282面 が得らnる。
る曲率を持った面に斜め入射した時の子午結像距離の関
係式″f、81面、82面に適用してf!l1llfr
n6−14 Rml1m2 Pm、
−n、Rm282面 が得らnる。
■については、前出の(1)式で計算される面位置の直
交座標値と前出の(2)式をもとに計算される光線の屈
折点の直交座標値が等しいとおいて、の関係がある。た
だしxlは面S1と光軸の交点のX座標値、x2は面S
2と光軸の交点のX座標値である。
交座標値と前出の(2)式をもとに計算される光線の屈
折点の直交座標値が等しいとおいて、の関係がある。た
だしxlは面S1と光軸の交点のX座標値、x2は面S
2と光軸の交点のX座標値である。
■について、面が連続している条件は、(7)〜(10
式中の積分が可能であるということである。また面が滑
らかである条件は、面の傾きC1,α雪が微分可能であ
るということでおって dJ、 Rng ds2 Rng なる関係がある。
式中の積分が可能であるということである。また面が滑
らかである条件は、面の傾きC1,α雪が微分可能であ
るということでおって dJ、 Rng ds2 Rng なる関係がある。
■の走査平面上で像点が等速走査される条件は像面と光
束の交点(XI、 Yl)が XI=λ2邸θ2+−glc05θl+100C1θ
C13)YXC13)YXθ2+A15t
nθ1+16dnθ 0勾の
関係があって、かつ走査点位tYXは、偏向器の回動特
性 θ−F(τ) 叩を用いて、 Y工=[*p−1(θ) (161と
なる。たンでしF−’i’:jFの逆関数、τは時間の
パラメータ、Kは適当な比例定数である。例えば今、回
動特性が等角速度偏向であった場合、F(τ)=ωτ
ω:角速度 aηで必るから θ Y呵=に・− ω =fθ f=−二 定数 (181ω と書ける。寸だ031式の11は走査面のX座標で光軸
長′(i−表している。
束の交点(XI、 Yl)が XI=λ2邸θ2+−glc05θl+100C1θ
C13)YXC13)YXθ2+A15t
nθ1+16dnθ 0勾の
関係があって、かつ走査点位tYXは、偏向器の回動特
性 θ−F(τ) 叩を用いて、 Y工=[*p−1(θ) (161と
なる。たンでしF−’i’:jFの逆関数、τは時間の
パラメータ、Kは適当な比例定数である。例えば今、回
動特性が等角速度偏向であった場合、F(τ)=ωτ
ω:角速度 aηで必るから θ Y呵=に・− ω =fθ f=−二 定数 (181ω と書ける。寸だ031式の11は走査面のX座標で光軸
長′(i−表している。
■の走査平面上で結像する条件は、(6)式中の子午光
速結像距離2m2がfl:() 、 141式で表われ
る2□に等しければ満足される。即ち Pm3−i、 (19)以
上のようにして本発明に係るレンズ形状の構成原理が(
3)(4) (5) (6) (力(8)(9)QOl
lll(121(131u41C161(19)(7)
+ 4 式で定式化されたわけだが、以下これらを計
算することによって実際にレンズ面形状が何らかの形で
直接表現できることを述べる。式中に現れ念変数のうち
偏向角θ、初期子午結像距離?m6)よ出射時に与えら
れており既知である。
速結像距離2m2がfl:() 、 141式で表われ
る2□に等しければ満足される。即ち Pm3−i、 (19)以
上のようにして本発明に係るレンズ形状の構成原理が(
3)(4) (5) (6) (力(8)(9)QOl
lll(121(131u41C161(19)(7)
+ 4 式で定式化されたわけだが、以下これらを計
算することによって実際にレンズ面形状が何らかの形で
直接表現できることを述べる。式中に現れ念変数のうち
偏向角θ、初期子午結像距離?m6)よ出射時に与えら
れており既知である。
また光軸長XI、面Sl + 82の光軸との交点位置
X1 、 X2 等速走査の定p Kは偏向角θにな
らない定数値である。従って未知数は残ったθ1.θ2
.α1゜α! 1 sl T sl1 ? ml +
? m2+ ”O* ’1.1 + nz * Rm1
* Rm21Y工の14個であって、前出の14式はす
べて独立であるから、連立方程式は解けて上記14変数
Id例えば偏向角θの関数として表現できる。従って例
えば面S1’Th表現する時は傾きα1と光軸から面に
沿った距離Slの関係を偏向角θをパラメータとして対
応させればよい。
X1 、 X2 等速走査の定p Kは偏向角θにな
らない定数値である。従って未知数は残ったθ1.θ2
.α1゜α! 1 sl T sl1 ? ml +
? m2+ ”O* ’1.1 + nz * Rm1
* Rm21Y工の14個であって、前出の14式はす
べて独立であるから、連立方程式は解けて上記14変数
Id例えば偏向角θの関数として表現できる。従って例
えば面S1’Th表現する時は傾きα1と光軸から面に
沿った距離Slの関係を偏向角θをパラメータとして対
応させればよい。
ところで、上述の14元連立方程式は非線形でかつ微分
項と積分項を含んでいるため、直接解くことはできず数
値解法を用いなければならない。
項と積分項を含んでいるため、直接解くことはできず数
値解法を用いなければならない。
数値解決としては種々考えらn本発明ばそf″Lを限定
するものではないが、ここでは一実施例として、微分ベ
クトル場における数値積分の方法で実際にこの方程式が
数値計算で解はレンズ形状が決定できることを示してお
く。
するものではないが、ここでは一実施例として、微分ベ
クトル場における数値積分の方法で実際にこの方程式が
数値計算で解はレンズ形状が決定できることを示してお
く。
微分ベクトル場で解くとは、方程式をすべて微分形式で
表して現在の変数の値はすべて既知としてそれぞれの変
数の増分(微分変数)を計算して次の変数の値を求める
というものである。前出14弐t[理して微分形で表わ
すと、(3)(4)式は(dα、−aθ)co!(αl
−θ=n (dα1−(lθ1 ) crs(αl−θ
x)Qlln (dα2−dθ1)(2)(α2−〇t
) = (d(!2−dθ2)つ島−θ! ) (2
1)−預(αl−θ))dα1
@ncm(α2−θ+))dαz
@ただしS’m1は■の式を連立させ
て消去する。
表して現在の変数の値はすべて既知としてそれぞれの変
数の増分(微分変数)を計算して次の変数の値を求める
というものである。前出14弐t[理して微分形で表わ
すと、(3)(4)式は(dα、−aθ)co!(αl
−θ=n (dα1−(lθ1 ) crs(αl−θ
x)Qlln (dα2−dθ1)(2)(α2−〇t
) = (d(!2−dθ2)つ島−θ! ) (2
1)−預(αl−θ))dα1
@ncm(α2−θ+))dαz
@ただしS’m1は■の式を連立させ
て消去する。
また(7)〜頭式は
”!Q、0CO5θ−nOthllj aθ=S石α1
dE11 +24)d−Rosfn
θ+I’ocrsθdθi1−1dB1(251aJ2
tccθ1”’41strlθ1[1θl”d”OCO
!+θ−ro地θdθ”5IIl112dB2axls
!n01 +、AH005θ1dθ1+(inOsin
θ+2oユθdθ1西cl s2額 α3)04式は 0=aflz邸θ2−22地θ2dθ2“ai!弼θ1
−pl地θ1“dKHBBθ−2o地θdθ
(至)d YI =d 4
sinθz”llzmlθ2+dJ21 stnθ1
”AJ1dθ1+dJtothθ+2゜□□□θdθ
四〇e式は dYI=K(tr”(θ))′dθ
■となる。09式は単に代入すれば良い。(
4))〜田式のうち未知である微分変数はdθ1.dθ
2.dα1.dα2゜d81 、 ds2 、 dno
、 ail 、 dλ2 、 bYIであって、■〜
ω)式I−1@ (Z3+式を連立させて1個の式にし
たものが2次の方程式である以外(/:1.すべて1次
であるから容易に解けて、既知の微分変数dθによって
例えばdθ1=Fθ1(θl・θ2・α1・α2・81
・82・20・込!・22)・dθr3υ のように表現できる。これより例えばθ1は、と積分す
れば偏向角θをパラメータとして表現できる。ただしθ
? は初期値である。実際の計算は初期@e7’t、θ
2 * C1、C2* 81 + ”2 についてば
0゜烏、 nl、 A、については前出のXl、X2.
XIの値を用いて、 ml!=Xt iy ==X、 −xl
(至)λ1=xX−x! として、数値積分によって計算できる。
dE11 +24)d−Rosfn
θ+I’ocrsθdθi1−1dB1(251aJ2
tccθ1”’41strlθ1[1θl”d”OCO
!+θ−ro地θdθ”5IIl112dB2axls
!n01 +、AH005θ1dθ1+(inOsin
θ+2oユθdθ1西cl s2額 α3)04式は 0=aflz邸θ2−22地θ2dθ2“ai!弼θ1
−pl地θ1“dKHBBθ−2o地θdθ
(至)d YI =d 4
sinθz”llzmlθ2+dJ21 stnθ1
”AJ1dθ1+dJtothθ+2゜□□□θdθ
四〇e式は dYI=K(tr”(θ))′dθ
■となる。09式は単に代入すれば良い。(
4))〜田式のうち未知である微分変数はdθ1.dθ
2.dα1.dα2゜d81 、 ds2 、 dno
、 ail 、 dλ2 、 bYIであって、■〜
ω)式I−1@ (Z3+式を連立させて1個の式にし
たものが2次の方程式である以外(/:1.すべて1次
であるから容易に解けて、既知の微分変数dθによって
例えばdθ1=Fθ1(θl・θ2・α1・α2・81
・82・20・込!・22)・dθr3υ のように表現できる。これより例えばθ1は、と積分す
れば偏向角θをパラメータとして表現できる。ただしθ
? は初期値である。実際の計算は初期@e7’t、θ
2 * C1、C2* 81 + ”2 についてば
0゜烏、 nl、 A、については前出のXl、X2.
XIの値を用いて、 ml!=Xt iy ==X、 −xl
(至)λ1=xX−x! として、数値積分によって計算できる。
さて、以上のようにして本発明のレンズ形状の子午面上
曲線が具体化されるわけだが、具体化する過程で現われ
た定数11 、 XI 、 Xl、 XI、 1m6
、 Klはそのまま本発明のレンズ形状のとりうる自由
度となる。すなわち、ある適当な定数の組(Xl”。
曲線が具体化されるわけだが、具体化する過程で現われ
た定数11 、 XI 、 Xl、 XI、 1m6
、 Klはそのまま本発明のレンズ形状のとりうる自由
度となる。すなわち、ある適当な定数の組(Xl”。
x、”、 XB ?m:、 K月77) 1 ツにツイ
テ1 ツル7ス形状が存在するわけであり、当然本発明
はこれらすべてのものを含んでいる。
テ1 ツル7ス形状が存在するわけであり、当然本発明
はこれらすべてのものを含んでいる。
なお、子午初期結像距離2m♂を無限大に設定する。す
なわち走査用レンズに入射する前の子午光束を平行光束
としておけば、ビーム径等が制御し易く取扱い易い光学
系となる。本発明の走置用レンズは上述のように平行光
束に対しても当然適用可能である。
なわち走査用レンズに入射する前の子午光束を平行光束
としておけば、ビーム径等が制御し易く取扱い易い光学
系となる。本発明の走置用レンズは上述のように平行光
束に対しても当然適用可能である。
さて次に、球欠結像距離を制御する球欠断面曲率半径R
81、Ra1の決定方法を説明する。
81、Ra1の決定方法を説明する。
C5) (6)式に細い光束が斜め入射した時の子午結
像距離の関係式を示したが、球欠結像距離についてか成
立つ、被走査平面上に球欠方向の結像点がある条件は ttb、=ち ■である。(
至)、c151.(至)式によって球欠断面曲率半径R
81、Ra2が決定されるわけであるが、式中でぶ。*
’1 * ”2 *α1.α2.θ、θ1.θス は
前述の方法によって子午面曲線がすでに決定されている
ため既知であり、tg6は与えられるため、未知数は2
θ1゜WB2 * Rsl 、 Ragの4個である。
像距離の関係式を示したが、球欠結像距離についてか成
立つ、被走査平面上に球欠方向の結像点がある条件は ttb、=ち ■である。(
至)、c151.(至)式によって球欠断面曲率半径R
81、Ra2が決定されるわけであるが、式中でぶ。*
’1 * ”2 *α1.α2.θ、θ1.θス は
前述の方法によって子午面曲線がすでに決定されている
ため既知であり、tg6は与えられるため、未知数は2
θ1゜WB2 * Rsl 、 Ragの4個である。
従って方程式5個に対して冗長自由度があることになり
、未知数のうち1つは適当に定めてよいことがわかる。
、未知数のうち1つは適当に定めてよいことがわかる。
例えば面形状の簡単化のため、R8xe常に無限大にし
て(至)式の右辺第2項を0にすれば第1面は球欠方向
に曲率を持たない面になる。
て(至)式の右辺第2項を0にすれば第1面は球欠方向
に曲率を持たない面になる。
なお初期球欠像距離f’80は任意に与えてよいが、偏
向器が回転多面鏡の場合、 f go tg Q ととれば鏡面の反射点と走査点とが共役像点となって面
倒れ補正機能を持たせることができる。
向器が回転多面鏡の場合、 f go tg Q ととれば鏡面の反射点と走査点とが共役像点となって面
倒れ補正機能を持たせることができる。
本発明に係るレンズ形状の構成原理に基づいてレンズ面
形状を計算した実施例を第1表から第9表までと筒5図
から第12図までに示す。
形状を計算した実施例を第1表から第9表までと筒5図
から第12図までに示す。
前述したように本発明のレンズ形状は、レンズ媒質の屈
折率D1初期結像距離fOS レンズの第1面、第2面
が光軸と交わる位置(面中心位置)xt 、 Xl 、
光軸長XI、走査速度定数にの6個のパラメータをそれ
ぞれ独立に変化させることができ、1つのレンズ形状が
存在する。従って一見して全く異質の形状と思われるよ
うな実施例が極めて多数存在し、それらすべてを掲げる
ことは不可能であるため、ここには代表的な実施例を示
すにとどめる。
折率D1初期結像距離fOS レンズの第1面、第2面
が光軸と交わる位置(面中心位置)xt 、 Xl 、
光軸長XI、走査速度定数にの6個のパラメータをそれ
ぞれ独立に変化させることができ、1つのレンズ形状が
存在する。従って一見して全く異質の形状と思われるよ
うな実施例が極めて多数存在し、それらすべてを掲げる
ことは不可能であるため、ここには代表的な実施例を示
すにとどめる。
以下に示す実施例に共通する計算条件は、0レンズ媒質
の屈折率 n = 1.486OII向点から被走査平
面までの光軸長x1冨 200貫翼 0偏向器は回転多面鏡偏向器で等角速度偏向0初期子午
結像距離Pm6は無限大、すなわち走査用レンズに入射
する前の文末は平行光束である。
の屈折率 n = 1.486OII向点から被走査平
面までの光軸長x1冨 200貫翼 0偏向器は回転多面鏡偏向器で等角速度偏向0初期子午
結像距離Pm6は無限大、すなわち走査用レンズに入射
する前の文末は平行光束である。
0球欠断面曲率は第2面にのみ付与しである。
0初期球欠結像距離Pg(、はO0従って回転多面鏡の
反射点と走査点は共役像点となり、面倒れ補正機能が付
与されている。
反射点と走査点は共役像点となり、面倒れ補正機能が付
与されている。
でちる。
なお本発明によるレンズ形状は簡単な自適や数式では表
現されず、例えば数値列として結果が求まる。そこで便
宜上、子午面上の曲線形状については周知の非球面係数
を用いた式 :ただしXは光軸をX軸、面と光軸の交点を原点にとっ
たときのX座標値。
現されず、例えば数値列として結果が求まる。そこで便
宜上、子午面上の曲線形状については周知の非球面係数
を用いた式 :ただしXは光軸をX軸、面と光軸の交点を原点にとっ
たときのX座標値。
で表し、第2面の球欠断面曲率R82についてはR82
=Rt12 +Ay” +Bf +Oy’ +Dy’
+Ey” C31で表す。このように近似した時の
真の形状からの誤差は0.001チ〜(101%程度で
ある。
=Rt12 +Ay” +Bf +Oy’ +Dy’
+Ey” C31で表す。このように近似した時の
真の形状からの誤差は0.001チ〜(101%程度で
ある。
第1表、第2表、第5表に第1面S1の子午面上の曲線
形状を示す係数Rml 、 B+ e Ct e DL
* El ’l:、第4表、第5表、第6表に第2面
S2 の子午面上の曲線形状を示す係数Rm2* B
z + 02* Dz + kを、第7表、第8表、第
9表に球欠断面方向の曲率半径変化を示す係数R’s、
As、 Bs、 C!s、 Ds、 Ks fパラメ
ータθe、 Xl、 X2 を変化させて計算した値
を掲げる。ただし有効偏向角θeは、前出一式の走査速
度係数にのかわりに用いたパラメータで、有効走査幅を
200顛と定めると、 である。Xl 、 X2は前出のとおり、第1面S1
第2面S2 が光軸と交わる点の位置である。なお
、前述の共通の計算条件のもとで、パラメータの組θe
、 Xl 、 X2の値が同じものは同一のレンズとな
る。
形状を示す係数Rml 、 B+ e Ct e DL
* El ’l:、第4表、第5表、第6表に第2面
S2 の子午面上の曲線形状を示す係数Rm2* B
z + 02* Dz + kを、第7表、第8表、第
9表に球欠断面方向の曲率半径変化を示す係数R’s、
As、 Bs、 C!s、 Ds、 Ks fパラメ
ータθe、 Xl、 X2 を変化させて計算した値
を掲げる。ただし有効偏向角θeは、前出一式の走査速
度係数にのかわりに用いたパラメータで、有効走査幅を
200顛と定めると、 である。Xl 、 X2は前出のとおり、第1面S1
第2面S2 が光軸と交わる点の位置である。なお
、前述の共通の計算条件のもとで、パラメータの組θe
、 Xl 、 X2の値が同じものは同一のレンズとな
る。
さらに、表に示した笑施例中のいくつかのものについて
、子午面上の曲線形状の概観を、光路図とともに第5図
から第12図までに示した。ただし曲線は光軸について
対称であるため、光軸の逆側は省略しである。
、子午面上の曲線形状の概観を、光路図とともに第5図
から第12図までに示した。ただし曲線は光軸について
対称であるため、光軸の逆側は省略しである。
ここで掲載された災施例はすべて本発明の構成原理に従
って、球欠像面湾曲収差、子午像面湾曲収差は完全に除
去されており、また歪み特性は走査点が等速移動するよ
うに完全に定めらiている。
って、球欠像面湾曲収差、子午像面湾曲収差は完全に除
去されており、また歪み特性は走査点が等速移動するよ
うに完全に定めらiている。
ただし、完全というのは理想的な状態でろって芙際のレ
ンズ形状には形状を算出する時の数値計算誤差、あるい
は製造誤差のため像面湾曲収差、歪曲特性収差が多少は
生じる。もちろんそれらの収差にはある程度の許容範囲
があり、その範囲内であれば走査用レンズとして有効で
あるから、本発明はそれらを除外するものではない。
ンズ形状には形状を算出する時の数値計算誤差、あるい
は製造誤差のため像面湾曲収差、歪曲特性収差が多少は
生じる。もちろんそれらの収差にはある程度の許容範囲
があり、その範囲内であれば走査用レンズとして有効で
あるから、本発明はそれらを除外するものではない。
q弱−弱額弱弱弱額G弱づGa
第2表
45、40. 80. 227.44−.6081E
−06,3567E−09−,8526E−13,15
40E−16第3表 50、 25.130. 88.25 −.20
03E−05,1280E−08−,43UiJE−1
2、コ4JJE−Le+ボで一、−かU弱か月−弱薔一
弱 第 6 (cie5)(rnffI)(rn”) (+nm)
(rnm−’)50.25.130. −92.2
2 .1258E−06,5542E−10−,107
7E−13,2405E−17III句0666666
66 66666666 6NO選 リ!ママ!マ寸す
マ 寸!!啼!!啼寸 リ鴫β−髄a顔韮iml酢7i
ijjj jij−曲縁1jiiij jl−一一一 11;Lfiバー ocicicioioi i号−
−−一 66666 −iJii6r4m+lr4
NNNNへヘ ベヘへへへへ のののの0 ののの円0
リ;66666 666666 666666 66
66c; 66666 c;Fマ啼啼マ啼 マ啼啼
マママ 寸前すリリ聾 ママ!啼す !冑!!リ リ−
ε 階は8g削げ畠83;胃888二冷改↓ i
ty+ w−イムt6 茜w 10 Cs ao O’
I CT Oさt l河唱河づ−414ji;1ljj
jjjuj4+j4第9表 ン ”yO,25,130,19,74,1700E−02
−,1144E−05,8008E−09−,2263
E−12,2187E−16第15図に本発明に基づく
レンズ形状の一実施例を用いたレーザービームプリンタ
の光学系の全体像を表す斜視図を示す。半導体レーザー
2から出射した光束はコリメータレンズ5で平行光束ト
彦り、シリンドリカルレンズ4によって球欠方向にのみ
収束させられて回転多面鏡偏向器6の鏡面付近で線状結
像する。光束は多面鏡5の回転によって子午平面内で等
角速度偏向され、本発明による走査用レンズ1を通過し
た後、感光ドラム7上に結像する。球欠方向については
鏡面と感光ドラム面が共役結像点となっており面倒れ補
正系をなしている。像点は本発明の走査用レンズ1によ
って感光ドラム7の軸方向に等走査され、像面湾曲なく
直線上に結像する。この走査1回につき感光ドラムが1
ピンチだけ回転してそれが、繰返されることによって感
光ドラム上に潜像が形成される。
−06,3567E−09−,8526E−13,15
40E−16第3表 50、 25.130. 88.25 −.20
03E−05,1280E−08−,43UiJE−1
2、コ4JJE−Le+ボで一、−かU弱か月−弱薔一
弱 第 6 (cie5)(rnffI)(rn”) (+nm)
(rnm−’)50.25.130. −92.2
2 .1258E−06,5542E−10−,107
7E−13,2405E−17III句0666666
66 66666666 6NO選 リ!ママ!マ寸す
マ 寸!!啼!!啼寸 リ鴫β−髄a顔韮iml酢7i
ijjj jij−曲縁1jiiij jl−一一一 11;Lfiバー ocicicioioi i号−
−−一 66666 −iJii6r4m+lr4
NNNNへヘ ベヘへへへへ のののの0 ののの円0
リ;66666 666666 666666 66
66c; 66666 c;Fマ啼啼マ啼 マ啼啼
マママ 寸前すリリ聾 ママ!啼す !冑!!リ リ−
ε 階は8g削げ畠83;胃888二冷改↓ i
ty+ w−イムt6 茜w 10 Cs ao O’
I CT Oさt l河唱河づ−414ji;1ljj
jjjuj4+j4第9表 ン ”yO,25,130,19,74,1700E−02
−,1144E−05,8008E−09−,2263
E−12,2187E−16第15図に本発明に基づく
レンズ形状の一実施例を用いたレーザービームプリンタ
の光学系の全体像を表す斜視図を示す。半導体レーザー
2から出射した光束はコリメータレンズ5で平行光束ト
彦り、シリンドリカルレンズ4によって球欠方向にのみ
収束させられて回転多面鏡偏向器6の鏡面付近で線状結
像する。光束は多面鏡5の回転によって子午平面内で等
角速度偏向され、本発明による走査用レンズ1を通過し
た後、感光ドラム7上に結像する。球欠方向については
鏡面と感光ドラム面が共役結像点となっており面倒れ補
正系をなしている。像点は本発明の走査用レンズ1によ
って感光ドラム7の軸方向に等走査され、像面湾曲なく
直線上に結像する。この走査1回につき感光ドラムが1
ピンチだけ回転してそれが、繰返されることによって感
光ドラム上に潜像が形成される。
以上述べてきたように、本発明の元装置装置は、走置用
レンズが、光束が被走査平面上で等速で移動するよう々
歪み特性を有し、かつ被走査平面上における光束の像面
湾曲収差が零またはほとんど零となる叩く両面が非球面
で片面または両面が回転非対称な単玉レンズであるため
、単玉でらってもほとんど収差がなくきわめて良好な結
像スポットが得られ、また広角偏向で光軸長の短い走査
用レンズが構成できる。また同じ理由によりレンズ媒質
が低屈折率であっても設計上の何らの支障にならず、従
ってレンズ媒質のプラスチック化が可能と)る。従って
小型で低画格、しかも高性能な光走査装置を提供するこ
とができる。
レンズが、光束が被走査平面上で等速で移動するよう々
歪み特性を有し、かつ被走査平面上における光束の像面
湾曲収差が零またはほとんど零となる叩く両面が非球面
で片面または両面が回転非対称な単玉レンズであるため
、単玉でらってもほとんど収差がなくきわめて良好な結
像スポットが得られ、また広角偏向で光軸長の短い走査
用レンズが構成できる。また同じ理由によりレンズ媒質
が低屈折率であっても設計上の何らの支障にならず、従
ってレンズ媒質のプラスチック化が可能と)る。従って
小型で低画格、しかも高性能な光走査装置を提供するこ
とができる。
という効果を有する。
第1図は本発明の光走査装置の概その構成を示す原理図
、第2図は本発明のレンズ形状を構成する原理を説明す
るための原理図、第5図は本発明の走査用レンズが単玉
両弁球面レンズで実現可能であることを説明するための
原理図、第4図は本発明の走査用レンズの形状を算出す
る方法を説明するための原理図、第5図から第12図ま
では本発明のレンズ形状の実施例?それぞれ示した図、
第15因は本発明の光走査装置全体の実施例を示す斜視
図である。 図中 1・・・走査用レンズ 2・・・半導体レーザー5・
・・多面g8 6・・・回転多面境偏向器7・・
・被走査面(感光ドラム) μ人ヱ 第1図 第2図 S2 ;5n第5図 r 第6Fj!J 第7図 I!85!J χSX1 χ=×2 第9図 T θe=45°
Sr1:×$ χ=×2 第1I図 T
、第2図は本発明のレンズ形状を構成する原理を説明す
るための原理図、第5図は本発明の走査用レンズが単玉
両弁球面レンズで実現可能であることを説明するための
原理図、第4図は本発明の走査用レンズの形状を算出す
る方法を説明するための原理図、第5図から第12図ま
では本発明のレンズ形状の実施例?それぞれ示した図、
第15因は本発明の光走査装置全体の実施例を示す斜視
図である。 図中 1・・・走査用レンズ 2・・・半導体レーザー5・
・・多面g8 6・・・回転多面境偏向器7・・
・被走査面(感光ドラム) μ人ヱ 第1図 第2図 S2 ;5n第5図 r 第6Fj!J 第7図 I!85!J χSX1 χ=×2 第9図 T θe=45°
Sr1:×$ χ=×2 第1I図 T
Claims (1)
- (1)細い光束を出射する光源と、該光束を所定の方向
に偏向走査する偏向器と、該偏向器で偏向された光束を
被走査平面上に結像させる走査用レンズとを備え、前記
走査用レンズは、前記偏向器の固有の回動特性で偏向さ
れた光束が被走査平面上では等速で移動する歪み特性を
有し、かつ被走査平面上の任意の位置における光束の球
欠像面湾曲収差と子午像面湾曲収差の両方が零またはほ
とんど零となる如く両面が非球面であつて片面もしくは
両面が回転非対称に構成された単玉レンズであることを
特徴とする光走査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27960285A JPS62138824A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27960285A JPS62138824A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62138824A true JPS62138824A (ja) | 1987-06-22 |
Family
ID=17613272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27960285A Pending JPS62138824A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62138824A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08278459A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-10-22 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 光走査装置 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27960285A patent/JPS62138824A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08278459A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-10-22 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 光走査装置 |
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