JPS62138825A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPS62138825A JPS62138825A JP27960385A JP27960385A JPS62138825A JP S62138825 A JPS62138825 A JP S62138825A JP 27960385 A JP27960385 A JP 27960385A JP 27960385 A JP27960385 A JP 27960385A JP S62138825 A JPS62138825 A JP S62138825A
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- JP
- Japan
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- lens
- curvature
- scanning
- plane
- light beam
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- Lenses (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
- Laser Beam Printer (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】
〔産業上の利用分針〕
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。さらに詳しくは走者レンズ系に関する。
装置に関する。さらに詳しくは走者レンズ系に関する。
レーザービーム等を高速に偏向走査して画像清報を記録
するレーザービームプリンタは、高速、高解像度、低騒
音という優れた特徴を肩しており、小型化低価格化が進
むにつれ急速にその需要全瑣してきている。そこで、そ
の1要な構成要素である光書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
査値!ffは大さくわけて光源と偏光器と定食レンズ系
とから成るが、中でも走食し/ズ系υ単純化は小梨比低
唾格化に有効である。走査レンズ系は偏向器0回動特性
にあわせて走査面上で光スポットが等速で移動するよう
な歪み、例えば偏向器が回転多面境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と像高Yが比例す
るような歪み1jc有し、かつ走査平面上のいたる所で
光スポットを所望の径に均一に結像する機能を有さなけ
ればならない。
するレーザービームプリンタは、高速、高解像度、低騒
音という優れた特徴を肩しており、小型化低価格化が進
むにつれ急速にその需要全瑣してきている。そこで、そ
の1要な構成要素である光書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
査値!ffは大さくわけて光源と偏光器と定食レンズ系
とから成るが、中でも走食し/ズ系υ単純化は小梨比低
唾格化に有効である。走査レンズ系は偏向器0回動特性
にあわせて走査面上で光スポットが等速で移動するよう
な歪み、例えば偏向器が回転多面境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と像高Yが比例す
るような歪み1jc有し、かつ走査平面上のいたる所で
光スポットを所望の径に均一に結像する機能を有さなけ
ればならない。
さらに回転多面鏡偏向器の場合ては多面鏡の各面の傾き
のばらつ@(面倒れ誤6串)を補償するための面倒れ補
正機能も必要となる。これらの機能を兼ね備えた解像力
の高い高性能な走査用レンズは従来必然的に大観、複雑
で編制なものにならざるを得なかった。
のばらつ@(面倒れ誤6串)を補償するための面倒れ補
正機能も必要となる。これらの機能を兼ね備えた解像力
の高い高性能な走査用レンズは従来必然的に大観、複雑
で編制なものにならざるを得なかった。
そこで特開昭54−98627.′#開昭55−772
7 、特開昭58−5706等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では正弦振動特性を有する偏向器
に対して(fよその回m特性に利用して形状等Z)パラ
メータの種々の値について隔広く良好に収差補正が可能
であるが、高速性思の点から現在最も広く使用されてい
る回転多面鏡偏向器の等角速度回動特性に対してはそれ
に対応するために非球面化しているものの特殊な場合と
してきわめて限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。
7 、特開昭58−5706等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では正弦振動特性を有する偏向器
に対して(fよその回m特性に利用して形状等Z)パラ
メータの種々の値について隔広く良好に収差補正が可能
であるが、高速性思の点から現在最も広く使用されてい
る回転多面鏡偏向器の等角速度回動特性に対してはそれ
に対応するために非球面化しているものの特殊な場合と
してきわめて限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。
また、特開昭55−7727では平凸レンズでfθレン
ズを構成しているが、像面湾曲算の点で良好な結1象性
能を有しているとはいい難い。
ズを構成しているが、像面湾曲算の点で良好な結1象性
能を有しているとはいい難い。
また、特開昭58−5706では正のバフ−2有するメ
ニスカスレンズでfθレンズを構成しているが、球欠像
面湾曲の点で問題があり、これを解消するために面倒れ
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例はスヘて面倒れ補正機能を付与す
るために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1う。また光軸長を長くとっ
て偏向角を狭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ため好
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
面湾曲の点で問題があり、これを解消するために面倒れ
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例はスヘて面倒れ補正機能を付与す
るために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1う。また光軸長を長くとっ
て偏向角を狭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ため好
ましくない。
ところで、小型化低価俗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を要求される光学
系であって要求精度が高いため、研摩等の製造コストが
高くつく。そこでポリメチルメタクリレート(P :a
M A )、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、射出成形による大
量生産が可能となるため極めて安価に製造できる。とこ
ろが光学プラスチック材料は種類が少なくしかもガラス
に比べ高屈折率のものがない。従ってレンズ枚数の削減
や光学系の小を化がガラスに比べより困難である。
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を要求される光学
系であって要求精度が高いため、研摩等の製造コストが
高くつく。そこでポリメチルメタクリレート(P :a
M A )、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、射出成形による大
量生産が可能となるため極めて安価に製造できる。とこ
ろが光学プラスチック材料は種類が少なくしかもガラス
に比べ高屈折率のものがない。従ってレンズ枚数の削減
や光学系の小を化がガラスに比べより困難である。
これらの点を唸合して、材質の屈折率によらず単玉でし
かも光軸長力(短くても収差全良好に補正できるような
、自由度の大きなレンズ形状が一′4まれることがわか
る。
かも光軸長力(短くても収差全良好に補正できるような
、自由度の大きなレンズ形状が一′4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れたもので、
その目的は、小型で低価格、しかも高性能な光走丘@青
とぐに定食用レンズ全提供することである。
その目的は、小型で低価格、しかも高性能な光走丘@青
とぐに定食用レンズ全提供することである。
上記の目的のため、不発明の光走企装置は、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、
単玉レンズであって。
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、
単玉レンズであって。
該単玉レンズの第1.第2のレンズ面と前記偏向器の固
有の回動特性に従って任意の偏向角で偏向された細い光
束との交点において、該第1.第2のレンズ面の子午断
面曲率と球欠)1;f面曲率と法線方向とが、該光束を
被走査平面上に結像しかつ前記偏向器の回動につれて該
結像点が等速で移動する位置に到達させる如く定められ
、前記曲率と注下H方向とは偏向角の変化に対し連続的
に変化する9口く定められた、回転非対称両弁球面レン
ズであることを特徴とする。
有の回動特性に従って任意の偏向角で偏向された細い光
束との交点において、該第1.第2のレンズ面の子午断
面曲率と球欠)1;f面曲率と法線方向とが、該光束を
被走査平面上に結像しかつ前記偏向器の回動につれて該
結像点が等速で移動する位置に到達させる如く定められ
、前記曲率と注下H方向とは偏向角の変化に対し連続的
に変化する9口く定められた、回転非対称両弁球面レン
ズであることを特徴とする。
し問題点を解決するだめの手段〕
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偏向走部する偏向器と、該偏向器で
偏向された光束全波走査平面上に結像させる走査用レン
ズとを備え、前杷走、f用レンズは、単玉レンズであっ
て、該単玉レンズの第1、第2のレンズ面と前記偏向器
の固有の回劾特性に僅って任濃V偏向角で偏向された細
い光束と・D交点において、該第1.第2・υレンズ面
Q子午@面曲:私七球尺断面曲率と法線方向とが、該光
束を侭ポ光平1川上に紹”[永しかつ前記偏向40回・
〕Wにつれて該@像点が等速で4勘する位置に)′1]
達させる如くシフめられ、前記曲率と法→方向とは偏向
角′7)変化に対し連続的ンこ変化する如く定められた
、回転非対称画非球面レンズであること七′#徴とする
。
光束を所定の方向に偏向走部する偏向器と、該偏向器で
偏向された光束全波走査平面上に結像させる走査用レン
ズとを備え、前杷走、f用レンズは、単玉レンズであっ
て、該単玉レンズの第1、第2のレンズ面と前記偏向器
の固有の回劾特性に僅って任濃V偏向角で偏向された細
い光束と・D交点において、該第1.第2・υレンズ面
Q子午@面曲:私七球尺断面曲率と法線方向とが、該光
束を侭ポ光平1川上に紹”[永しかつ前記偏向40回・
〕Wにつれて該@像点が等速で4勘する位置に)′1]
達させる如くシフめられ、前記曲率と法→方向とは偏向
角′7)変化に対し連続的ンこ変化する如く定められた
、回転非対称画非球面レンズであること七′#徴とする
。
し実施9d」 〕
本発明の原理全第1図、第2図、第51図、第4図を用
いて以下に説明する。
いて以下に説明する。
走置用レンズは、前述したように偏向器によって山川速
度あるいは正弦蚕動岑の回動時性で偏向されている光束
を被走査平面上に1囲湾曲なく結18!シまた被走査平
面上で像点が等速で走立さルるような歪み金与える機能
を有する。・列えば偏向器が回転多面魂であれば、第1
図に示されるように光源から出射した光束は境内SMに
よって多面鏡5v回転に応じた偏向角θで反射されてい
る。走査用レンズ1 +−,t C■光東を彼走斤平面
上で座標(直Yが偏(LJ]角θと比“夕1」シた恩ロ
エに結像するよう9定さtLる。本発明υ走に用レンズ
は以下に述べる原理に基づいて第11図に示すSl +
31 L/)両■に2いて非球面の特長が高度に利用
された、収差が少、tぐしかも広角偏向がoT能な迫玉
しンズである。
度あるいは正弦蚕動岑の回動時性で偏向されている光束
を被走査平面上に1囲湾曲なく結18!シまた被走査平
面上で像点が等速で走立さルるような歪み金与える機能
を有する。・列えば偏向器が回転多面魂であれば、第1
図に示されるように光源から出射した光束は境内SMに
よって多面鏡5v回転に応じた偏向角θで反射されてい
る。走査用レンズ1 +−,t C■光東を彼走斤平面
上で座標(直Yが偏(LJ]角θと比“夕1」シた恩ロ
エに結像するよう9定さtLる。本発明υ走に用レンズ
は以下に述べる原理に基づいて第11図に示すSl +
31 L/)両■に2いて非球面の特長が高度に利用
された、収差が少、tぐしかも広角偏向がoT能な迫玉
しンズである。
本発明に係るレンズ面形状υ第1LD構成原理は定食さ
れる光束が非常に細いとt′5.足して、光束を王死線
の位置と方向と結像距4[I・υ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4を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
考え万でいえば、球面収差とコマ収差を無視して像面(
4#i収差と歪曲収差を高矢の項まで含めて完全に補正
するといりこと全意味する。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成立する。
れる光束が非常に細いとt′5.足して、光束を王死線
の位置と方向と結像距4[I・υ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4を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
考え万でいえば、球面収差とコマ収差を無視して像面(
4#i収差と歪曲収差を高矢の項まで含めて完全に補正
するといりこと全意味する。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成立する。
さらに走置レンズ系は、任意v′lJa向角で偏向され
た光束の主光硼は必ず同一平面上にある(こ汎金子牛面
と呼ぶ)から、光束が非虜にア(dいこととあわせて、
面上で傾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の溝板原理は子午面上に曲線を創成して、その曲
線上の任意の点において子午面内の頑きと曲率とが前述
の走f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む子午面に垂直なifr面(
球欠折面と呼ぶ)V曲率が与えられれば面が形成できた
とすることである。
た光束の主光硼は必ず同一平面上にある(こ汎金子牛面
と呼ぶ)から、光束が非虜にア(dいこととあわせて、
面上で傾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の溝板原理は子午面上に曲線を創成して、その曲
線上の任意の点において子午面内の頑きと曲率とが前述
の走f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む子午面に垂直なifr面(
球欠折面と呼ぶ)V曲率が与えられれば面が形成できた
とすることである。
ただし、子午方向の傾きと曲率ばそれ′!i?連続的に
接すして子午面内のレンズ面位置を形成する7ヒめそれ
ぞれ独立には坩められないが、球欠′、!fr面曲率d
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2υ構成原理を適用した
光学系も当然本発明の範囲に含まれることは明らかであ
る。
接すして子午面内のレンズ面位置を形成する7ヒめそれ
ぞれ独立には坩められないが、球欠′、!fr面曲率d
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2υ構成原理を適用した
光学系も当然本発明の範囲に含まれることは明らかであ
る。
以下、第2図の斜視図を用いて本発明に係るレンズの構
成!京埋を具体的に説明する。
成!京埋を具体的に説明する。
第1図において光束(L工=、)は而s1によって光束
(Lilに変r4される。光束lLi1のlliから測
つた結像距離を子午光束でS’mi、球欠光束で′/s
1とする。一般にrmiと′/81は等しくない。前述
したように光束は非常に細いので光束(Li)を扱う時
主光線Lciと子午、球欠それぞnの結像距離rmiP
siだけを考えればよい。さて、面S1全通過後の主光
#1lLciの方向は、而S1のIliにおける法線方
向G1で制御することができる。また面S1を通過後の
kN像距雅rmi 、 ysiは而S1のJlにおける
子午断面曲率半径Rmiと球欠断面曲率半[ηRsiで
制嗣することができる。従っであるMEで偏向された光
束1本を走丘平面上で等速走査が′実現できる位1りに
結像させる機能をレンズ面上の1.47)位置とそ(1
)@分t(法線方向と曲、$)で待たせることができた
わけで、それを連−売させて任意の角■で偏向された光
束だ対応したレンズ面上の各点に上記の機能を持たせれ
ば目的とする短資用レンズ形状が定するわけである。こ
れが前述の第1の1成原理である。
(Lilに変r4される。光束lLi1のlliから測
つた結像距離を子午光束でS’mi、球欠光束で′/s
1とする。一般にrmiと′/81は等しくない。前述
したように光束は非常に細いので光束(Li)を扱う時
主光線Lciと子午、球欠それぞnの結像距離rmiP
siだけを考えればよい。さて、面S1全通過後の主光
#1lLciの方向は、而S1のIliにおける法線方
向G1で制御することができる。また面S1を通過後の
kN像距雅rmi 、 ysiは而S1のJlにおける
子午断面曲率半径Rmiと球欠断面曲率半[ηRsiで
制嗣することができる。従っであるMEで偏向された光
束1本を走丘平面上で等速走査が′実現できる位1りに
結像させる機能をレンズ面上の1.47)位置とそ(1
)@分t(法線方向と曲、$)で待たせることができた
わけで、それを連−売させて任意の角■で偏向された光
束だ対応したレンズ面上の各点に上記の機能を持たせれ
ば目的とする短資用レンズ形状が定するわけである。こ
れが前述の第1の1成原理である。
さて、前述したように主光+i Lci等は子午「頂上
を離れないため、11[]S1の法2磯方向ベクトルG
1も子午面内にあり面の傾き全表す自由度として第2図
に示す光軸と法線ベクトルのなす角α1の1自由度でよ
い、また[酊S1の子午1Ifr面曲率は面の1頃さα
土の微分着であり、面の1頃さα1は面B1’/)子午
面上の位青の微分性であるから、結局子午面方向の面の
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iす匝することと同じ意味全待つこと
がわかる。また、球欠断面曲率は上記曲線に影t#全与
えず決定されるものであるから、曲線がfilJ成され
た後その曲線上の各点についてそれぞれ決定される。こ
れが第2の構成原理である。
を離れないため、11[]S1の法2磯方向ベクトルG
1も子午面内にあり面の傾き全表す自由度として第2図
に示す光軸と法線ベクトルのなす角α1の1自由度でよ
い、また[酊S1の子午1Ifr面曲率は面の1頃さα
土の微分着であり、面の1頃さα1は面B1’/)子午
面上の位青の微分性であるから、結局子午面方向の面の
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iす匝することと同じ意味全待つこと
がわかる。また、球欠断面曲率は上記曲線に影t#全与
えず決定されるものであるから、曲線がfilJ成され
た後その曲線上の各点についてそれぞれ決定される。こ
れが第2の構成原理である。
以上述べた構成原理よシ走査用レンズが実現できるわけ
であるが、それが両弁球面の単レンズで実現可能である
ことを@5図の原理図を用いて説明する。第3図におい
て紙面は子午面を表している。
であるが、それが両弁球面の単レンズで実現可能である
ことを@5図の原理図を用いて説明する。第3図におい
て紙面は子午面を表している。
まず子午面内について考える。いま拘束したいのは主光
′瑣Lcと非走置平面S工の交点ロエの座標直エエとロ
′1力j結像点であることの2自由度である。
′瑣Lcと非走置平面S工の交点ロエの座標直エエとロ
′1力j結像点であることの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:#
Yxを拘束するために面の傾きα、を面上・υ全位置で
指定し、それに従って滑らかに面を接続した形状は境界
条件(例えば光軸との交戟PI (7)座標1直X、と
そこでの傾きが0であること)全指定すれば、S、のよ
うに1通りに定まり、その面での曲率半径Rm、金指足
することはできず、光束は被走査平面上にない点りで結
像してし1う。逆に、結像点全拘束するために面の曲率
半径Rm、を面上の全位置で指定すれば同様に面の傾き
α、を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つの自由度を偏向角θの任意の
値で拘束するためには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。
Yxを拘束するために面の傾きα、を面上・υ全位置で
指定し、それに従って滑らかに面を接続した形状は境界
条件(例えば光軸との交戟PI (7)座標1直X、と
そこでの傾きが0であること)全指定すれば、S、のよ
うに1通りに定まり、その面での曲率半径Rm、金指足
することはできず、光束は被走査平面上にない点りで結
像してし1う。逆に、結像点全拘束するために面の曲率
半径Rm、を面上の全位置で指定すれば同様に面の傾き
α、を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つの自由度を偏向角θの任意の
値で拘束するためには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と、拘束したいのは球欠
方向結像距piffl’s+の一自由技であって、これ
は子午面内で拘束した状態すなわち曲線の形状を保存し
たま1、子午面上の曲線にそれと垂直な方向に曲率をつ
けることで制御できるため、前述の2而に新たに面を付
は加乗る必要はない。
方向結像距piffl’s+の一自由技であって、これ
は子午面内で拘束した状態すなわち曲線の形状を保存し
たま1、子午面上の曲線にそれと垂直な方向に曲率をつ
けることで制御できるため、前述の2而に新たに面を付
は加乗る必要はない。
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。また2面ともレンズ面の全位置で蛾さ、曲率
が指定された面であるから単玉レンズは両弁球面でなげ
ればならない。
がわかる。また2面ともレンズ面の全位置で蛾さ、曲率
が指定された面であるから単玉レンズは両弁球面でなげ
ればならない。
さて、ここで上述の構成の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曲線を光軸
等何らかの軸を中心知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1う。従って回転対称性を持
たせると球欠光束の結像?制碑できす球欠1象曲湾曲収
差が生じる。面対称性については、光束が常に子午面上
にあるって明らかに子午面について対称であり、また光
軸を通る光束を偏向¥0として偏向角がθの光束と一〇
の光束とは同じ条件であるから光軸を含み子午面と垂直
な平面についても対称である。このように本発明の走査
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、子午像面湾曲収差、歪曲特
性収差の完全な補正が可能となっている。
ついて考えてみる。子午面内に創成された2曲線を光軸
等何らかの軸を中心知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1う。従って回転対称性を持
たせると球欠光束の結像?制碑できす球欠1象曲湾曲収
差が生じる。面対称性については、光束が常に子午面上
にあるって明らかに子午面について対称であり、また光
軸を通る光束を偏向¥0として偏向角がθの光束と一〇
の光束とは同じ条件であるから光軸を含み子午面と垂直
な平面についても対称である。このように本発明の走査
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、子午像面湾曲収差、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両弁球面レンズの形状全実現す
る具体的方法1r@4図の原理図を用いて説明する。ま
ず、子午面上′v2曲線の創成方法を説明する。第4図
に示すようにし/ズ面S、 、 S!はそれぞれ光軸と
の交点P、 、 P2から曲線に壱った距11i11!
S+ + 8!とその点での光軸に垂直な方向からの
傾き角α1.α、との関係で規定されている。
る具体的方法1r@4図の原理図を用いて説明する。ま
ず、子午面上′v2曲線の創成方法を説明する。第4図
に示すようにし/ズ面S、 、 S!はそれぞれ光軸と
の交点P、 、 P2から曲線に壱った距11i11!
S+ + 8!とその点での光軸に垂直な方向からの
傾き角α1.α、との関係で規定されている。
これを直交座標で表現し直すと、面s、 、 S、 K
:ついて、それぞれP+ * Pt t’原点として光
1111をX軸、レンズの高さ方向ty軸とすると、点
P、 、 P、 D座標値05.7+) 、 (X2
、 Yt)はX、= f8’ sinα1ds。
:ついて、それぞれP+ * Pt t’原点として光
1111をX軸、レンズの高さ方向ty軸とすると、点
P、 、 P、 D座標値05.7+) 、 (X2
、 Yt)はX、= f8’ sinα1ds。
7+ = 78’ co日α劃側1
fi+
X、 = f” sinα2d82
7t = /” coea4B。
となる。
いま、第4図に示すように光軸上の出射点PMから偏向
角θ、子午結像距離/m0で出射した光束Li(i=1
1,1.2)が而S1* ”2 とそれぞれT1゜T、
で、I&tSxとT、で父わるとし、以下のように光束
の出射位置、出射方向を表す。すなわちCOθθI T+Tz =’+ () f218
1θ。
角θ、子午結像距離/m0で出射した光束Li(i=1
1,1.2)が而S1* ”2 とそれぞれT1゜T、
で、I&tSxとT、で父わるとし、以下のように光束
の出射位置、出射方向を表す。すなわちCOθθI T+Tz =’+ () f218
1θ。
0Ba2
’l’、Tz=J鵞()
81θ。
とする。さらに而S1 + SlのT、 、 T、での
子午断面曲率半径をそれぞれRm、 、 Rm、とし、
また、光束り、、L、の子午結1ψ距雅をrm、 、
fm、とする。
子午断面曲率半径をそれぞれRm、 、 Rm、とし、
また、光束り、、L、の子午結1ψ距雅をrm、 、
fm、とする。
以上の記述法に従って、前述したレンズ形状の4成原理
全定式(ヒすることができる。定式化を以下に示す6項
目にり卜けて説明する0 (、O而J 、 8!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0 、リ 而S0.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。
全定式(ヒすることができる。定式化を以下に示す6項
目にり卜けて説明する0 (、O而J 、 8!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0 、リ 而S0.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。
■ 而と光束の交点の座標が等しい。
■ 面上の各点は清らかに連続している。
(5) 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
屈折の法則全S1.S!面とり、 、 Ltv交点につ
いて適用することによって s in(α、−〇)=nsin(α1−θ+) :
S1面 (3)nsin(α、−〇+)=sin(α
、−θt) : St面 (4)と畏わせる。
屈折の法則全S1.S!面とり、 、 Ltv交点につ
いて適用することによって s in(α、−〇)=nsin(α1−θ+) :
S1面 (3)nsin(α、−〇+)=sin(α
、−θt) : St面 (4)と畏わせる。
ただしnはレンズ媒質■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Q子午納置距離の関
係式を8.+酌、St面に適用してtmlrmo−J。
る曲率を持った面に斜め入射した時Q子午納置距離の関
係式を8.+酌、St面に適用してtmlrmo−J。
Rm。
S1面 (5)
cos′(α、−θ、) ncos”(α、−θ、)
coo(α、−θ、 )−ncos(α、−01)
?rn、 rm、−j、
Rm。
coo(α、−θ、 )−ncos(α、−01)
?rn、 rm、−j、
Rm。
S1面 (6)
が得られる。
■については、前出の(1)式で計暉される面位置■直
交座標値と前出!7.’+21式をもとに計算される光
線の屈折点の直焚座標値が暮しいとおいて、1、 si
nθ、(1)sinθ=f”2cosα、(is!Q[
1■関係がある。を疋しX、は而S、と光軸の交点のX
座標値、X、は而3. と光軸の交点のX座標1頁で
ある。
交座標値と前出!7.’+21式をもとに計算される光
線の屈折点の直焚座標値が暮しいとおいて、1、 si
nθ、(1)sinθ=f”2cosα、(is!Q[
1■関係がある。を疋しX、は而S、と光軸の交点のX
座標値、X、は而3. と光軸の交点のX座標1頁で
ある。
(りについて、而が連続している条件は、(7)〜Q1
式中の檀分が可能であるということである。また面が埼
らかである条件は、面の傾きα1.α、が微分可能であ
るということであって なる関係がある。
式中の檀分が可能であるということである。また面が埼
らかである条件は、面の傾きα1.α、が微分可能であ
るということであって 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(X、、Y工)が xI=t、cogo、+j、COaθ、+JO008θ
α3Y1==j、sinθ、(1)sin
θ、+10sin6C14の関係があって、かつ走査点
住僧Y、は、偏向器の回6の特性 θ=V(τ)a9 全開いて Y、=に−F’−’(17)
filとなる。ただし?−1はFの逆開t(、τは
時間の)くラメータ、Kは適当な比例定数である。例え
ば今、回動特性が等角速匿偏向であった場合 F(τ)=ωτ ω:角速度 αηで
あるから θ Y1二に・− =f・θ f=至 :定数 (1秒ω と搭ける。また03式のX、は走査面のX座標で光軸長
を表している。
束の交点(X、、Y工)が xI=t、cogo、+j、COaθ、+JO008θ
α3Y1==j、sinθ、(1)sin
θ、+10sin6C14の関係があって、かつ走査点
住僧Y、は、偏向器の回6の特性 θ=V(τ)a9 全開いて Y、=に−F’−’(17)
filとなる。ただし?−1はFの逆開t(、τは
時間の)くラメータ、Kは適当な比例定数である。例え
ば今、回動特性が等角速匿偏向であった場合 F(τ)=ωτ ω:角速度 αηで
あるから θ Y1二に・− =f・θ f=至 :定数 (1秒ω と搭ける。また03式のX、は走査面のX座標で光軸長
を表している。
(優の走査平面上で結像する条件は、(6)式中の子午
光束結像距離rJが1.1 、1141式で表われる!
、に等しければ満足される。即ち ym!xi、 α1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+:
31 (41(51fil +71 f8) +91
Q*α11αりα:l fi4 (16[1の14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1懸にレンズ面形状が稠らかの形で直接表現でき
ることを述べる。式中に現れた変数のうち偏向角θ、初
期子午結像圧端fmnは出射時に与えられており既知で
ある。また光軸長X工、面J + 82の光軸との交点
位l!tX、、X、等速走査の定PiKは偏向角θによ
らない定数値である。従って未知数はへったθ奮・θ!
・“l・2・SI e 82・rm、・ymt、* ’
o 、G + ’t * Rml、Rm、 、 Y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(lよ解けて上記14変数は例えば偏
向角θの関数として表現できる。従って例えば面S1全
表現する時は1頃さαカと光蝿から面に沿った距離31
υ関係全偏同角θ全パラメータとして対応させればよい
。
光束結像距離rJが1.1 、1141式で表われる!
、に等しければ満足される。即ち ym!xi、 α1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+:
31 (41(51fil +71 f8) +91
Q*α11αりα:l fi4 (16[1の14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1懸にレンズ面形状が稠らかの形で直接表現でき
ることを述べる。式中に現れた変数のうち偏向角θ、初
期子午結像圧端fmnは出射時に与えられており既知で
ある。また光軸長X工、面J + 82の光軸との交点
位l!tX、、X、等速走査の定PiKは偏向角θによ
らない定数値である。従って未知数はへったθ奮・θ!
・“l・2・SI e 82・rm、・ymt、* ’
o 、G + ’t * Rml、Rm、 、 Y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(lよ解けて上記14変数は例えば偏
向角θの関数として表現できる。従って例えば面S1全
表現する時は1頃さαカと光蝿から面に沿った距離31
υ関係全偏同角θ全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。
数値解法としては1々考見られ本発明はそれ全限定する
ものではないが、ここでは−実施列として微分ベクトル
場における数1直積分の方法で実際にこの方程式が数値
計′妹で解はレンズ形状が決定できることを示しておく
。
ものではないが、ここでは−実施列として微分ベクトル
場における数1直積分の方法で実際にこの方程式が数値
計′妹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mlとしてそれぞれの
変数の増分(微分変数)金計−算して次の変数の値上求
めるというものである。前出14式金整理して微分形で
表すと、+31 +41式は(dα、−dθ)cos(
α、−〇)=n(dα、−dθ+CO日(αカー01)
■n(aJ、−4θ、 )cos(α、−θ+ )=(
dttt −dθ、 )cos(α、−θt) 2
υi51 +61式とantta式をあわせて(nco
s(α、−〇)−cos(αカーの)aJ、
@(cos(α、−θ、)−ncos(α、−θ+)l
a”t Eただしrm、ば@@式を練立させて消去す
る。
表して現在の変数の値はすべて既mlとしてそれぞれの
変数の増分(微分変数)金計−算して次の変数の値上求
めるというものである。前出14式金整理して微分形で
表すと、+31 +41式は(dα、−dθ)cos(
α、−〇)=n(dα、−dθ+CO日(αカー01)
■n(aJ、−4θ、 )cos(α、−θ+ )=(
dttt −dθ、 )cos(α、−θt) 2
υi51 +61式とantta式をあわせて(nco
s(α、−〇)−cos(αカーの)aJ、
@(cos(α、−θ、)−ncos(α、−θ+)l
a”t Eただしrm、ば@@式を練立させて消去す
る。
また(7)〜1式は
dgocosθ−76sinθdθ=sinα劃ET1
124)aJ。ein0+j、cos
θdθ=cosα、ds112!19dj、C05a、
−j、Sinθ、dθ、十d10008θ−j(Isi
nθdθ=sinα2ae2 QQdl、sinθ
、+l、008θ、dθ、’+dJ、sinθ十IQc
OBθdθ=CO8α、4日2 @II式は Q=aj、cosθ、−j、sinθ、dθ、+dj、
cosθ、−/、sinθ劃θ、+djocosθ−1
os側nθdθ (至)dY工=dj2sinθ、+7
2CO8θ、dθ、+dj、sinθ、+t、coeθ
、dθ、+d/、sinθ+jQcO8θdθ (
至)tte式は dY工==K(p−’(θ))′dθ
(7)となる。1式は単に代入すれば良い
。(至)〜(7)式のうち未知である微分変数ばdθ1
.dθ7.dα7.dα、。
124)aJ。ein0+j、cos
θdθ=cosα、ds112!19dj、C05a、
−j、Sinθ、dθ、十d10008θ−j(Isi
nθdθ=sinα2ae2 QQdl、sinθ
、+l、008θ、dθ、’+dJ、sinθ十IQc
OBθdθ=CO8α、4日2 @II式は Q=aj、cosθ、−j、sinθ、dθ、+dj、
cosθ、−/、sinθ劃θ、+djocosθ−1
os側nθdθ (至)dY工=dj2sinθ、+7
2CO8θ、dθ、+dj、sinθ、+t、coeθ
、dθ、+d/、sinθ+jQcO8θdθ (
至)tte式は dY工==K(p−’(θ))′dθ
(7)となる。1式は単に代入すれば良い
。(至)〜(7)式のうち未知である微分変数ばdθ1
.dθ7.dα7.dα、。
as、 、αB! 、 dlo、 dl、 、 dl、
、 dYzであって、上田〜(至)式は四の式を連立
させて1個の式にしたものが2次の方程式である以外は
すべて1次であるから容易に解けて、既知の微分変数d
θによって例えば dθ、=Fθ、(θ8.θ1.α1.α2 * J 、
Bt 、’o + ’1.!2)・dθll のように表現できる。これより例えばθ、はθ θ、=f Fo劃側十〇?
C12と積分すれば偏向角θ全パラメータとし
て表現できる。ただしθ?は初期1[である。実際の計
算は初期+inθ1.θ7.α8.αt N s、 l
s、についてばo、 I ’Q *1、 、 j、に
ついては前出のX、 、 X2. X工 の値金用い
て、 lθ−xl 1’:=X、−X、
Wl?二X、 −X。
、 dYzであって、上田〜(至)式は四の式を連立
させて1個の式にしたものが2次の方程式である以外は
すべて1次であるから容易に解けて、既知の微分変数d
θによって例えば dθ、=Fθ、(θ8.θ1.α1.α2 * J 、
Bt 、’o + ’1.!2)・dθll のように表現できる。これより例えばθ、はθ θ、=f Fo劃側十〇?
C12と積分すれば偏向角θ全パラメータとし
て表現できる。ただしθ?は初期1[である。実際の計
算は初期+inθ1.θ7.α8.αt N s、 l
s、についてばo、 I ’Q *1、 、 j、に
ついては前出のX、 、 X2. X工 の値金用い
て、 lθ−xl 1’:=X、−X、
Wl?二X、 −X。
として、4?i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っ子午面上
曲線が具体化されるわけだが、具体化するm[で現れた
定数n、 X4 * X2 * XI * ”O、に、
はそのまま不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aの組、 x、*、 x;。
曲線が具体化されるわけだが、具体化するm[で現れた
定数n、 X4 * X2 * XI * ”O、に、
はそのまま不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aの組、 x、*、 x;。
xj、 yr:0. K”l v 1ツvcツイテ+
ツv L/ ン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υを含んでいる。
ツv L/ ン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υを含んでいる。
なお、子午初藺結1象距離、H8全無限大に設定する。
すなわち走食用レンズに入射する前の子千光束全平行光
東としておけば、ビーム径等が制御し易く嘔扱い易い光
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1目である。
東としておけば、ビーム径等が制御し易く嘔扱い易い光
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1目である。
さて次に、球欠結像距離全制御する球欠断面曲率半径R
θ、、R8,’/)決定方法を説明する〇f51 +6
1式に細い光束が斜め入射した時の子午結儂距離υ関係
式全示したが、球欠結像距離については、 が成立つ。被走査平面上に球欠方向の結像点がある条件
は rs、 = I、 Qaで
ある。(ロ)(至)(至)式によって球欠断面曲率半径
Rθ1Rs、が決定されるわけであるが、式中でJo、
j、 。
θ、、R8,’/)決定方法を説明する〇f51 +6
1式に細い光束が斜め入射した時の子午結儂距離υ関係
式全示したが、球欠結像距離については、 が成立つ。被走査平面上に球欠方向の結像点がある条件
は rs、 = I、 Qaで
ある。(ロ)(至)(至)式によって球欠断面曲率半径
Rθ1Rs、が決定されるわけであるが、式中でJo、
j、 。
jt、α1.α2.θ7.θ1.θ、は前述υ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
、2日。は4見られるため、未知数はrs、 、 rs
、 I Ral IRs、の4個である。従って方程式
5個に対し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。例えば面形状V
簡単化のため、Rs、 ’c常に無限大にして(ロ)式
の右辺@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。
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
、2日。は4見られるため、未知数はrs、 、 rs
、 I Ral IRs、の4個である。従って方程式
5個に対し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。例えば面形状V
簡単化のため、Rs、 ’c常に無限大にして(ロ)式
の右辺@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。
なお初期球欠結像距離Vθ。は壬意に与えてよいが偏向
4が回転多面境の場合 rs、) = 0 ととればm面の反射点と走査点とが共役像点となって而
倒れ補正機能を待たせることができる。
4が回転多面境の場合 rs、) = 0 ととればm面の反射点と走査点とが共役像点となって而
倒れ補正機能を待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
形状全針−塵した実施力を第1表から第9表1でと第5
図から第12層までに示す、前述したように本発明のレ
ンズ形状は、レンズ媒′霞■屈折率n、初期結像距4′
/。、レンズの第1而、第2而が光軸と交わる立置xl
e xl 、光・細長X0、走査速度定aK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
つのパラメータV埴の組に対して1つのレンズ形状が存
在する。
形状全針−塵した実施力を第1表から第9表1でと第5
図から第12層までに示す、前述したように本発明のレ
ンズ形状は、レンズ媒′霞■屈折率n、初期結像距4′
/。、レンズの第1而、第2而が光軸と交わる立置xl
e xl 、光・細長X0、走査速度定aK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
つのパラメータV埴の組に対して1つのレンズ形状が存
在する。
従って一見17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119な実崩例を示す
にとどめる。
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119な実崩例を示す
にとどめる。
以下に示す実施力に共通する計算条件は、0レンズ媒質
の屈折率 n = 1.4860偏向点から被走査平面
までの光軸長 xl=200− ・偏向器は回転多面境偏向器で等角速(偏向・初期子午
結像距@?m0は無限大。すなわち走査用レンズに入射
する前の光束は平行光束である。
の屈折率 n = 1.4860偏向点から被走査平面
までの光軸長 xl=200− ・偏向器は回転多面境偏向器で等角速(偏向・初期子午
結像距@?m0は無限大。すなわち走査用レンズに入射
する前の光束は平行光束である。
O球欠断面曲率は第2面にのみ付与しである。
・初期球欠結康距at8゜は0゜従って回転多面境の反
射点と走査点は共役諌点となり、面倒れ補正機能が付与
されている。
射点と走査点は共役諌点となり、面倒れ補正機能が付与
されている。
である。
なお本発明によるレンズ形状は簡単な数値や数式ではt
e現されず、例えば数値列として結果が求する。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
奴を用いた式 :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xfq標埴。
e現されず、例えば数値列として結果が求する。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
奴を用いた式 :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xfq標埴。
で表し、第2面の球欠断面曲率Rs、についてばREI
、=R8g+A7”十B7’+07’+D7’+E7”
C(lで表す。このように近似した
時の真の形状からり誤差は0001%〜101%程寂で
ある。
、=R8g+A7”十B7’+07’+D7’+E7”
C(lで表す。このように近似した
時の真の形状からり誤差は0001%〜101%程寂で
ある。
第1表、第2表、第5表に第1面s、ty)子午平面上
の曲線形状金示す係’r’l Rm、 l B、 *
c、 I n、 I z、 k、第4汐、第5衣、第6
表に第2而S、の子午平面上υ曲線形状を示す係a R
mt l By * Ct + Dt T ”t k、
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4YR’s、As、Bs、Cs、Ds、Ksi
、パラメータθe 、 X、 、 X、 を変化させ
て計算した1直ヲ掲げる。ただし有効偏向角θeは、前
出(至)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f幅を200Wと定めると、 θe = −(rad ) であるOX、 、 X、は前出のとおり、第1面Je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0組θe。
の曲線形状金示す係’r’l Rm、 l B、 *
c、 I n、 I z、 k、第4汐、第5衣、第6
表に第2而S、の子午平面上υ曲線形状を示す係a R
mt l By * Ct + Dt T ”t k、
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4YR’s、As、Bs、Cs、Ds、Ksi
、パラメータθe 、 X、 、 X、 を変化させ
て計算した1直ヲ掲げる。ただし有効偏向角θeは、前
出(至)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f幅を200Wと定めると、 θe = −(rad ) であるOX、 、 X、は前出のとおり、第1面Je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0組θe。
XI + XtQ値が同じものは同一〇レンズとなる。
さら【、表て示した実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全、光路図とともにM5図
から第12図までだ示した。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全、光路図とともにM5図
から第12図までだ示した。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。
ここで掲載された実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
うに完全に定められている。
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
うに完全に定められている。
ただし、完全とい9のは理想的な状態であって実除のレ
ンズ形状には形状tX出する時の数値計算誤差、あるい
は裏遺誤差等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tX出する時の数値計算誤差、あるい
は裏遺誤差等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。
彊
旬♀瀘n♀♀羽♀弱弱弱?ji 1(jj韮韮―j蒔曲
韮i7鮭j蒔韮−蒔韮j 6666c;6 i−一〆i号 66666 号i
ii〆 6C4ヘヘNNINへGへ(へ)へ(へ)曽の
の0の00曽Ω0マロ66666 666ど6c;
6oioioc; 66666 c;マ!!マリマ
マ+Pリー!マ !マ!!マ リリぐリリ リ第2表 45.40. 80. 227.44−.6081E
−06,3567E−09−,8525E−13,15
40E−16第 3 表 、Jcp3 1 ′ 111 ” 101 ・
10名 階目=手梵唱4 Sζ台:::::蒔i韮曲−
韮篩丙豪篩iく篩韮蛍 第 6 <den)(nun)(m+n) (+nm)
(、、、、−4ンFU、25.130. −92.2
2 .1258E−0・、2[111E−10−,34
43E−14,1212E−17@J功6666666
6c; 66666o6c; 6666666O選
マ!!啼彎すリリ! マ寸す啼す!1啼 リリリ啼呻
す啼”Jm 号〆話話i−〆〆〆び C活号メー号
野−Q)M リリリリ!リリリ!啼 リリ啼マ啼嗜
寸す第9表 コリ・tJ、上、コリ、lソ、14.↓ハJUE−U2
−、L144E−05.8008E−09−,2263
E−12,2187E−16第16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
の光学系の全体像全表す斜視(9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6で平行光束
となり、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悦偏向?56の鏡面付近で線
状結像する。光束は多面境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全通
過した後、感光ドラム7上に結像する。球欠方向につい
ては場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の軸方間に等速走査され、像面湾
曲なく直線上に結像する。この短資1回につき感光ドラ
ムが1ピツ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。
韮i7鮭j蒔韮−蒔韮j 6666c;6 i−一〆i号 66666 号i
ii〆 6C4ヘヘNNINへGへ(へ)へ(へ)曽の
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−06,3567E−09−,8525E−13,15
40E−16第 3 表 、Jcp3 1 ′ 111 ” 101 ・
10名 階目=手梵唱4 Sζ台:::::蒔i韮曲−
韮篩丙豪篩iく篩韮蛍 第 6 <den)(nun)(m+n) (+nm)
(、、、、−4ンFU、25.130. −92.2
2 .1258E−0・、2[111E−10−,34
43E−14,1212E−17@J功6666666
6c; 66666o6c; 6666666O選
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野−Q)M リリリリ!リリリ!啼 リリ啼マ啼嗜
寸す第9表 コリ・tJ、上、コリ、lソ、14.↓ハJUE−U2
−、L144E−05.8008E−09−,2263
E−12,2187E−16第16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
の光学系の全体像全表す斜視(9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6で平行光束
となり、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悦偏向?56の鏡面付近で線
状結像する。光束は多面境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全通
過した後、感光ドラム7上に結像する。球欠方向につい
ては場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の軸方間に等速走査され、像面湾
曲なく直線上に結像する。この短資1回につき感光ドラ
ムが1ピツ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、本発明の光走査装置は走査用レ
ンズが回転非対称両非球面単玉レンズであって、第1.
第2のレンズ面と、任意の偏向角で偏向された光束の主
光線との又点において、面の法線方向と光軸のなす鴫と
、子午断面の曲率とを、被走査平面上で該光束全ガラス
結像しかつ該滓点全等速で移動するべ、く・所定の位置
に到達させる如く定め、偏向角の変化に対し連続的に変
化しているため、単玉であ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
なる。従って小型で低1曲俗、しかも高性能な光走査装
置を提供することかでさる。という効果?有する。
ンズが回転非対称両非球面単玉レンズであって、第1.
第2のレンズ面と、任意の偏向角で偏向された光束の主
光線との又点において、面の法線方向と光軸のなす鴫と
、子午断面の曲率とを、被走査平面上で該光束全ガラス
結像しかつ該滓点全等速で移動するべ、く・所定の位置
に到達させる如く定め、偏向角の変化に対し連続的に変
化しているため、単玉であ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
なる。従って小型で低1曲俗、しかも高性能な光走査装
置を提供することかでさる。という効果?有する。
第1図は本発明の光走査装置L/)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3図は本発明の定食用レンズが
単玉両非球面レンズで実現可能であることを説明するた
め7)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1゛哨、第5図から
第12図まで(は本発明のレンズ形状の実施狗rそれぞ
れ示した図、第15図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…レンズ 2・・・半導体レーサー 5・・・多面境 6・・・回転多面穐偏同器 7・・・被走査面(感光ドラム) 以 上 第1図 第2図 第3図 52 Sr第4図 第5図 Sr z:×1 χ=〆2 第7図 矢=40゜ χ=¥+ :l:=X2 笥8図 χフ×I χ=×2 第9図 T 第1OFIJ θe=45° S
rχ:×1 χ;×2 第1I図 Sr ズ”Xt χ=×2第12図
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3図は本発明の定食用レンズが
単玉両非球面レンズで実現可能であることを説明するた
め7)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1゛哨、第5図から
第12図まで(は本発明のレンズ形状の実施狗rそれぞ
れ示した図、第15図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…レンズ 2・・・半導体レーサー 5・・・多面境 6・・・回転多面穐偏同器 7・・・被走査面(感光ドラム) 以 上 第1図 第2図 第3図 52 Sr第4図 第5図 Sr z:×1 χ=〆2 第7図 矢=40゜ χ=¥+ :l:=X2 笥8図 χフ×I χ=×2 第9図 T 第1OFIJ θe=45° S
rχ:×1 χ;×2 第1I図 Sr ズ”Xt χ=×2第12図
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、単玉レンズであつて、該単玉レンズの
第1,第2のレンズ面と前記偏向器の固有の回動特性に
従つて任意の偏向角で偏向された細い光束との交点にお
いて、該第1,第2のレンズ面の子午断面曲率と球欠断
面曲率と法線方向とが、該光束を被走査平面上に結像し
かつ前記偏向器の回動につれて該結像点が等速で移動す
る位置に到達させる如く定められ、前記曲率と法線方向
とは偏向角の変化に対し連続的に変化する如く定められ
た回転非対称両非球面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 |
---|---|---|---|
JP27960385A JPS62138825A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27960385A JPS62138825A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62138825A true JPS62138825A (ja) | 1987-06-22 |
Family
ID=17613285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27960385A Pending JPS62138825A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 光走査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62138825A (ja) |
Cited By (2)
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 |
JP5499258B1 (ja) * | 2013-05-30 | 2014-05-21 | ナルックス株式会社 | 走査光学系 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27960385A patent/JPS62138825A/ja active Pending
Cited By (2)
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 |
JP5499258B1 (ja) * | 2013-05-30 | 2014-05-21 | ナルックス株式会社 | 走査光学系 |
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