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JP2000131633A - Scanning optical device - Google Patents

Scanning optical device

Info

Publication number
JP2000131633A
JP2000131633A JP32289198A JP32289198A JP2000131633A JP 2000131633 A JP2000131633 A JP 2000131633A JP 32289198 A JP32289198 A JP 32289198A JP 32289198 A JP32289198 A JP 32289198A JP 2000131633 A JP2000131633 A JP 2000131633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
scanning direction
optical
optical device
diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32289198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Toyoda
浩司 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP32289198A priority Critical patent/JP2000131633A/en
Publication of JP2000131633A publication Critical patent/JP2000131633A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a scanning optical device whose constitution is highly precise and also is simple. SOLUTION: A luminous flux emitted from a light source means 1 is deflected by a deflecting means 5, and the luminous flux deflected by the deflecting means 5 is guided to a surface to be scanned 7 by a scanning optical means 6, so that the surface to be scanned 7 is optically scanned. In this case, the scanning optical means 6 possesses a first optical element 6a which does not have power caused by refraction and a second optical element 6b consisting of an anamorphic lens having different positive power caused by the refraction in a horizontal scanning direction and a vertical scanning direction, and a diffraction grating 8 having the positive power caused by diffraction is formed on at least one surface of the first optical element 6a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置に関
し、特に光源手段から射出される光束(光ビーム)を回
転多面鏡等の光偏向器を介して記録媒体面である被走査
面上に導光し、該被走査面上を該光束で光走査すること
により、文字や情報等を記録するようにした、例えばレ
ーザービームプリンタやデジタル複写機等の装置に好適
な走査光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device, and more particularly to a scanning optical device which guides a light beam (light beam) emitted from a light source means onto a surface to be scanned as a recording medium surface via an optical deflector such as a rotary polygon mirror. The present invention relates to a scanning optical device suitable for an apparatus such as a laser beam printer or a digital copier, which records light, information, and the like by illuminating the surface to be scanned with the light beam. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンタやデジ
タル複写機等に用いられている走査光学装置は、光源手
段から射出された光束を偏向手段で偏向し、該偏向され
た光束を走査光学手段により被走査面である感光ドラム
面上にスポット状に結像させ、該被走査面上を光走査し
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning optical device used in a laser beam printer, a digital copying machine or the like deflects a light beam emitted from a light source means by a deflecting means, and covers the deflected light beam by the scanning optical means. An image is formed in the form of a spot on the photosensitive drum surface, which is the scanning surface, and the surface to be scanned is optically scanned.

【0003】図19は従来の走査光学装置の要部概略図
である。同図において半導体レーザー等より成る光源手
段91から射出した光束はコリメーターレンズ92によ
って略平行光束に変換される。該変換された略平行光束
は開口絞り93によって最適なビーム形状に整形され、
シリンドリカルレンズ94に入射する。該シリンドリカ
ルレンズ94は副走査方向にパワーを有し、回転多面鏡
等より成る光偏向器95の偏向面95a近傍に主走査方
向に長手の線状光束として結像する。ここで主走査方向
とは偏向走査方向に平行な方向、副走査方向とは偏向走
査方向に垂直な方向であり、以後同様とする。そして該
線状光束は光偏向器95により等角速度で反射偏向さ
れ、走査光学手段としてのfθ特性を有するfθレンズ
系より被走査面97である感光ドラム面(記録媒体面)
上にスポット状に結像され、該感光ドラム面上を等速度
で光走査している。
FIG. 19 is a schematic view of a main part of a conventional scanning optical device. In the figure, a light beam emitted from a light source means 91 composed of a semiconductor laser or the like is converted by a collimator lens 92 into a substantially parallel light beam. The converted substantially parallel light beam is shaped into an optimal beam shape by an aperture stop 93,
The light enters the cylindrical lens 94. The cylindrical lens 94 has power in the sub-scanning direction, and forms an image as a linear light beam elongated in the main scanning direction on the vicinity of the deflection surface 95a of the optical deflector 95 composed of a rotating polygon mirror or the like. Here, the main scanning direction is a direction parallel to the deflection scanning direction, the sub-scanning direction is a direction perpendicular to the deflection scanning direction, and so on. The linear light beam is reflected and deflected at a constant angular velocity by an optical deflector 95, and is scanned by a fθ lens system having fθ characteristics as scanning optical means, that is, a photosensitive drum surface (recording medium surface) which is a surface to be scanned 97.
An image is formed on the photosensitive drum surface in a spot shape, and the surface of the photosensitive drum is optically scanned at a constant speed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年、走査光学手段で
あるfθレンズには低コスト化のためプラスチック材で
成形されたものが多く用いられている。このプラスチッ
クレンズはレンズの厚みが成形時間に大きく影響し、レ
ンズ厚が厚い場合、成形にかかる時間は長くなるため、
コスト高の要因になる。そのためプラスチック材を用い
る場合、低コスト化を図るには可能な限りレンズ厚を薄
くすることが重要となる。その解決策として、例えば回
折光学素子を用いることが考えられる。光学素子面上に
回折格子を形成し、主走査方向又は/及び副走査方向に
おいて回折格子のピッチを変化させることにより、光束
を集束あるいは発散させてレンズと同様なパワーを持た
せることが可能になる。したがって回折面にパワーを分
担させることにより、該回折面を形成した光学素子ある
いは走査光学手段を構成する他の光学素子の薄肉化を図
ることが可能になる。
In recent years, an fθ lens serving as a scanning optical means is often formed of a plastic material for cost reduction. In this plastic lens, the thickness of the lens greatly affects the molding time, and when the lens thickness is large, the time required for molding becomes longer,
It becomes a factor of high cost. Therefore, when using a plastic material, it is important to reduce the lens thickness as much as possible in order to reduce the cost. As a solution, for example, use of a diffractive optical element can be considered. By forming a diffraction grating on the optical element surface and changing the pitch of the diffraction grating in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction, it is possible to converge or diverge a light beam and to have the same power as a lens. Become. Therefore, by sharing the power to the diffractive surface, it is possible to reduce the thickness of the optical element on which the diffractive surface is formed or another optical element constituting the scanning optical unit.

【0005】この回折光学素子を用いた走査光学装置
が、例えば特開平8-234127号公報で提案されている。同
公報では走査光学手段を1枚あるいは複数枚の光学素子
より構成し、該光学素子の複数の面のうち1つの面を回
折光学面より形成することにより、該回折光学面にもパ
ワーを持たせ、回折と屈折により光束を所定面上に結像
させている。
A scanning optical device using this diffractive optical element has been proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-234127. In this publication, the scanning optical means is composed of one or a plurality of optical elements, and one of a plurality of surfaces of the optical element is formed of a diffractive optical surface, so that the diffractive optical surface also has power. The light flux is focused on a predetermined surface by diffraction and refraction.

【0006】しかしながら走査光学手段を構成する光学
素子をプラスチック材で成形した場合、装置の温度変化
における環境変動によって屈折率が変化し、光学性能が
大きく劣化するという問題点がある。例えばプラスチッ
ク材の屈折率が変化することによりピント位置が変動し
画像形成に影響を及ぼす。さらに温度変化における光源
である半導体レーザーの波長変動により回折によるパワ
ーが変動しピント位置が変動するという問題点がある。
However, when the optical element constituting the scanning optical means is molded from a plastic material, there is a problem that the refractive index changes due to environmental fluctuation due to a temperature change of the apparatus, and the optical performance is greatly deteriorated. For example, when the refractive index of the plastic material changes, the focus position changes, which affects image formation. Further, there is a problem that the power due to diffraction fluctuates due to the wavelength fluctuation of the semiconductor laser as the light source due to the temperature change, and the focus position fluctuates.

【0007】また特開平8-234127号公報では回折光学面
を形成した光学素子を光偏向器と被走査面との間のほぼ
中間位置あるいは被走査面側に配置しているため該光学
素子の外形は非常に大きなものとなってしまう。また主
走査方向に回折によるパワーを有する場合、光学素子の
中心部から周辺部に向かってピッチは徐々に小さくなる
ため、外形が大きくなればなるほど回折面の形成が困難
となり、成形安定性に対しても不利となり、さらには回
折効率の低下をも生じさせるという問題点がある。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-234127, an optical element having a diffractive optical surface is disposed at a substantially intermediate position between the optical deflector and the surface to be scanned or on the surface to be scanned. The outer shape becomes very large. Also, when the optical element has power due to diffraction in the main scanning direction, the pitch gradually decreases from the center to the peripheral part of the optical element. However, there is a problem that it is disadvantageous, and furthermore, the diffraction efficiency is reduced.

【0008】本発明の第1の目的は走査光学手段を屈折
によるパワーを持たない第1の光学素子と、主走査方向
と副走査方向の双方で屈折による異なる凸の屈折力を有
するアナモフィックレンズである第2の光学素子の2枚
で構成し、該第1の光学素子の少なくとも1面に回折に
よる凸のパワーを有する回折格子(回折光学素子)を形
成することにより、高精細で小型で、かつ簡易な構成の
走査光学装置の提供にある。
A first object of the present invention is to provide a scanning optical means with a first optical element having no power due to refraction and an anamorphic lens having different convex refractive power due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. By forming a diffraction grating (diffractive optical element) having a convex power due to diffraction on at least one surface of the first optical element, the second optical element is constituted by two pieces of a certain second optical element. Another object of the present invention is to provide a scanning optical device having a simple configuration.

【0009】本発明の第2の目的は副走査方向に屈折に
よる凸のパワーを有するシリンドリカルレンズである第
1の光学素子と、主走査方向と副走査方向の双方で屈折
による異なる凸の屈折力を有するアナモフイツクレンズ
である第2の光学素子の2枚で構成し、該第1の光学素
子の少なくとも1面に回折による凸のパワーを有する回
折格子(回折光学素子)を形成することにより、高精細
で、かつ簡易な構成の走査光学装置の提供にある。
A second object of the present invention is to provide a first optical element which is a cylindrical lens having a convex power due to refraction in the sub-scanning direction, and a different convex refractive power due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. By forming a diffraction grating (diffractive optical element) having a convex power due to diffraction on at least one surface of the first optical element, the second optical element being an anamorphic lens having Another object of the present invention is to provide a scanning optical device having a high definition and a simple configuration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の走査光学装置
は、 (1) 光源手段から射出された光束を偏向手段により偏向
し、該偏向手段により偏向された光束を走査光学手段に
より被走査面上に導光して、該被走査面上を光走査する
走査光学装置において、該走査光学手段は屈折によるパ
ワーを持たない第1の光学素子と、主走査方向と副走査
方向の双方で屈折による異なる正のパワーを有するアナ
モフィックレンズより成る第2の光学素子とを有し、該
第1の光学素子の少なくとも1面に回折による正のパワ
ーを有する回折格子を形成したことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a scanning optical apparatus comprising: (1) a light beam emitted from a light source device is deflected by a deflecting device, and the light beam deflected by the deflecting device is scanned by a scanning optical device onto a surface to be scanned; In a scanning optical device for guiding light upward and optically scanning the surface to be scanned, the scanning optical means includes a first optical element having no power due to refraction, and a refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. And a second optical element composed of an anamorphic lens having a different positive power according to the first optical element, and a diffraction grating having a positive power due to diffraction is formed on at least one surface of the first optical element.

【0011】特に(1-1) 前記第1の光学素子は両面が平
面の透明平板より成ることや、(1-2) 前記第1の光学素
子の両面は同一の曲率半径より成ることや、(1-3) 前記
回折格子は主走査方向と副走査方向の双方で回折による
異なる正のパワーを有していることや、(1-4) 前記回折
格子はその格子構造を鋸歯状より形成していることや、
(1-5) 前記回折格子はその格子構造を階段状より形成し
ていることや、(1-6) 前記回折格子は格子ピッチをP、
ベース面からの高さをHとしたとき、 P/H>3 なる条件を満足するように形成されていることや、(1-
7) 前記第2の光学素子の主走査断面内における両面の
光軸上周辺の形状は前記偏向手段側に凸を向けているこ
とや、(1-8) 前記第1、第2の光学素子は共にプラスチ
ック材で成形されていることや、(1-9) 前記走査光学手
段は装置のおかれる環境変動によって生じる主走査方向
又は/及び副走査方向のピント変動を、前記光源手段の
波長変動に起因する前記回折格子の回折パワーの変化に
よって補正していること、等を特徴としている。
In particular, (1-1) the first optical element has a flat transparent plate on both surfaces, and (1-2) both surfaces of the first optical element have the same radius of curvature. (1-3) the diffraction grating has different positive power due to diffraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and (1-4) the diffraction grating has a grating structure formed in a sawtooth shape. What you are doing,
(1-5) that the diffraction grating has a grating structure formed in a stepped manner, and (1-6) the diffraction grating has a grating pitch of P,
When the height from the base surface is H, it is formed so as to satisfy the condition of P / H> 3.
7) the shape of the periphery of both surfaces in the main scanning section of the second optical element on the optical axis is convex toward the deflecting means side, and (1-8) the first and second optical elements And (1-9) the scanning optical means is capable of changing the focus fluctuation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by the environmental fluctuation of the apparatus, and the wavelength fluctuation of the light source means. And correction by the change of the diffraction power of the diffraction grating caused by the above.

【0012】(2) 光源手段から射出された光束を偏向手
段により偏向し、該偏向手段により偏向された光束を走
査光学手段により被走査面上に導光して、該被走査面上
を光走査する走査光学装置において、該走査光学手段は
副走査方向に屈折による正のパワーを有するシリンドリ
カルレンズより成る第1の光学素子と、主走査方向と副
走査方向の双方で屈折による異なる正のパワーを有する
アナモフィックレンズより成る第2の光学素子とを有
し、該第1の光学素子の少なくとも1面に回折による正
のパワーを有する回折格子を形成したことを特徴として
いる。
(2) The light beam emitted from the light source means is deflected by the deflecting means, and the light beam deflected by the deflecting means is guided by the scanning optical means onto the surface to be scanned, and the light is irradiated on the surface to be scanned. In a scanning optical apparatus for scanning, the scanning optical means includes a first optical element composed of a cylindrical lens having a positive power due to refraction in a sub-scanning direction, and a different positive power due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. And a second optical element composed of an anamorphic lens having the following formula: wherein a diffraction grating having a positive power due to diffraction is formed on at least one surface of the first optical element.

【0013】特に(2-1) 前記回折格子は主走査方向と副
走査方向の双方で回折による異なる正のパワーを有して
いることや、(2-2) 前記回折格子はその格子構造を鋸歯
状より形成していることや、(2-3) 前記回折格子はその
格子構造を階段状より形成していることや、(2-4) 前記
回折格子は格子ピッチをP、ベース面からの高さをHと
したとき、 P/H>3 なる条件を満足するように形成されていることや、(2-
5) 前記第2の光学素子の主走査断面内における両面の
光軸上の形状は前記偏向手段側に凸を向けていること
や、(2-6) 前記第1、第2の光学素子は共にプラスチッ
ク材で成形されていることや、(2-7) 前記走査光学手段
は装置のおかれる環境変動によって生じる主走査方向又
は/及び副走査方向のピント変動を、前記光源手段の波
長変動に起因する前記回折格子の回折パワーの変化によ
って補正していること、等を特徴としている。
In particular, (2-1) the diffraction grating has a different positive power due to diffraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and (2-2) the diffraction grating has a grating structure. That it is formed in a sawtooth shape, (2-3) that the diffraction grating has a grating structure formed in a stepped shape, and (2-4) that the diffraction grating has a grating pitch of P, from the base surface. When the height of H is H, P / H> 3 is satisfied, and (2-
5) The shape on the optical axis of both surfaces in the main scanning cross section of the second optical element has a convex shape facing the deflecting means side, and (2-6) the first and second optical elements are And (2-7) the scanning optical means converts the focus fluctuation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by the environmental fluctuation of the apparatus into the wavelength fluctuation of the light source means. The correction is made by the change in the diffraction power of the diffraction grating caused by the change.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明の実
施形態1の走査光学装置の主走査方向の要部断面図(主
走査断面図)である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main portion of a scanning optical device according to Embodiment 1 of the present invention in the main scanning direction.

【0015】同図において1は光源手段であり、例えば
半導体レーザーより成っている。2はコリメーターレン
ズであり、光源手段1から射出した発散光束を略平行光
束に変換している。3は開口絞りであり、コリメーター
レンズ2から射出した光束を所望の最適なビーム形状に
整形している。4はシリンドリカルレンズであり、副走
査方向に所定のパワー(屈折力)を有し、開口絞り3か
ら射出した光束を後述する偏向手段5の偏向面5a上付
近に副走査断面内において結像(主走査断面においては
長手の線像)させている。5は偏向手段としての光偏向
器であり、例えば回転多面鏡よりなり、モーター等の駆
動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回
転している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source means, which is composed of, for example, a semiconductor laser. A collimator lens 2 converts a divergent light beam emitted from the light source 1 into a substantially parallel light beam. Reference numeral 3 denotes an aperture stop, which shapes a light beam emitted from the collimator lens 2 into a desired optimum beam shape. Reference numeral 4 denotes a cylindrical lens which has a predetermined power (refractive power) in the sub-scanning direction and forms an image of a light beam emitted from the aperture stop 3 on a deflecting surface 5a of a deflecting means 5 to be described later in a sub-scanning section (see FIG. In the main scanning section, a long line image is formed. Reference numeral 5 denotes an optical deflector as a deflecting means, which is, for example, a rotating polygon mirror, and is rotated at a constant speed in a direction indicated by an arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor.

【0016】6はfθ特性を有する走査光学手段であ
り、第1、第2の光学素子(fθレンズ系)6a,6b
を有している。屈折によるパワーを持たない回折系より
成る第1の光学素子6aは主走査方向と副走査方向の双
方で両面が平面の透明平板で構成され、回折系によるパ
ワーが主走査方向と副走査方向の双方で異なる正(凸)
になるように第2面(光線射出面)6a2に回折格子
(回折光学素子)8が形成されている。回折格子8は、
その格子構造が、例えば階段状からなるバイナリー回折
格子もしくは鋸歯状からなるフレネル状の回折格子等よ
り成っている。
Numeral 6 denotes scanning optical means having fθ characteristics. First and second optical elements (fθ lens system) 6a, 6b
have. The first optical element 6a composed of a diffraction system having no power due to refraction is formed of a transparent flat plate having both surfaces flat in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. Different positive (convex) for both
A diffraction grating (diffractive optical element) 8 is formed on the second surface (light emitting surface) 6a2 such that The diffraction grating 8
The grating structure is composed of, for example, a binary diffraction grating having a step shape or a Fresnel diffraction grating having a sawtooth shape.

【0017】屈折系より成る第2光学素子6bは主走査
方向と副走査方向の双方で異なる正(凸)のパワーを有
するアナモフィックレンズより成り、第1面(光線入射
面)6b1、第2面(光線射出面)6b2ともにトーリ
ック面で構成されている。主走査方向は第1面6b1、
第2面6b2ともに非球面形状であり、副走査方向は第
2面6b2の曲率半径が光軸から離れるに従い連続的に
変化している。また第2の光学素子6bの主走査断面内
における両面の光軸上周辺の形状は光偏向器側に凸を向
けている。第1、第2の光学素子6a,6bはともにプ
ラスチック材で成形されている。さらに走査光学手段6
は副走査断面内において偏向面5aと被走査面7との間
を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有してい
る。7は被走査面としての感光ドラム面(記録媒体面)
である。
The second optical element 6b made of a refracting system is made up of an anamorphic lens having a positive (convex) power that is different in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and has a first surface (light incident surface) 6b1 and a second surface. (Light Emitting Surface) 6b2 is formed of a toric surface. The main scanning direction is the first surface 6b1,
The second surface 6b2 has an aspherical shape, and the sub-scanning direction changes continuously as the radius of curvature of the second surface 6b2 increases as the distance from the optical axis increases. The shape of the periphery of the second optical element 6b on the optical axis on both surfaces in the main scanning section is convex toward the optical deflector. The first and second optical elements 6a and 6b are both formed of a plastic material. Scanning optical means 6
Has a tilt correction function by making the deflecting surface 5a and the scanned surface 7 conjugate in the sub-scanning cross section. 7 is a photosensitive drum surface (recording medium surface) as a surface to be scanned
It is.

【0018】本実施形態において半導体レーザー1より
射出した発散光束はコリメーターレンズ2により略平行
光束に変換され、開口絞り3によって所望のビーム形状
に整形してシリンドリカルレンズ4に入射する。シリン
ドリカルレンズ4に入射した光束のうち主走査断面内に
おいてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内
においては収束して光偏向器5の偏向面5aにほぼ線像
(主走査方向に長手の線像)として結像する。そして光
偏向器5の偏向面5aで反射偏向された光束は走査光学
手段6により感光ドラム面7上にスポット状に結像さ
れ、該光偏向器5を矢印A方向に回転させることによっ
て、該感光ドラム面7上を矢印B方向(主走査方向)に
等速度で光走査している。これにより記録媒体である感
光ドラム面7上に画像記録を行なっている。
In this embodiment, a divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens 2, shaped into a desired beam shape by an aperture stop 3, and is incident on a cylindrical lens 4. The light beam incident on the cylindrical lens 4 is emitted as it is in the main scanning section. Further, within the sub-scan section, the light converges and forms an almost linear image (a linear image elongated in the main scanning direction) on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5. The light beam reflected and deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is formed into a spot image on the photosensitive drum surface 7 by the scanning optical means 6, and the optical deflector 5 is rotated in the direction of arrow A, thereby Optical scanning is performed on the photosensitive drum surface 7 at a constant speed in the direction of arrow B (main scanning direction). Thus, an image is recorded on the photosensitive drum surface 7 as a recording medium.

【0019】本実施形態における走査光学手段6を構成
する第1の光学素子6a及び第2の光学素子6bの屈折
系及び回折系の形状は各光学素子面と光軸との交点を原
点とし、光軸方向をX軸、主走査断面内において光軸に
垂直な方向をY軸、副走査断面内において光軸に垂直な
方向をZ軸とすると、各々次のように表わせる。
The first optical element 6a and the second optical element 6b constituting the scanning optical means 6 according to the present embodiment have a refractive system and a diffractive system each having an origin at an intersection between each optical element surface and the optical axis. If the direction of the optical axis is the X axis, the direction perpendicular to the optical axis in the main scanning section is the Y axis, and the direction perpendicular to the optical axis in the sub-scanning section is the Z axis, they can be expressed as follows.

【0020】 屈折系 主走査方向…下式の10次ま
での関数で表される非球面形状
Refractive system Main scanning direction: Aspherical shape expressed by the following function up to 10th order

【0021】[0021]

【数1】 但しRは曲率半径、k、B4 、B6 、B8 、B10は非球
面係数 (係数に添字uが付く場合、光軸よりレーザー側 係数に添字lが付く場合、光軸より反レーザー側) 副走査方向…曲率半径がY軸方向に連続的に変化する球
面形状 r’=r(1+D22 +D44 +D66 +D8
8 +D1010) 但しrは曲率半径、D2 、D4 、D6 、D8 、D10は非
球面係数 (係数に添字uが付く場合、光軸よりレーザー側 係数に添字1が付く場合、光軸より反レーザー側) 回折系 Y、Zの10次までの巾多項式の位相関数
で表される回折面 W= C1 Y+C22 +C33 +C44 +C55
+C66 +C77 +C88 +C99 +C1010
+E12 +E2 YZ2 +E322 +E432
+E542+E652 +E762 +E87
2 +E982 (C1 〜C10、E1 〜E9 は位相係数) ここで回折格子8の格子ピッチをP、ベース面からの高
さをHとしたとき、 P/H>3 ……………(1) なる条件を満足するように該回折格子8の形状を形成し
ている。条件式(1)は回折格子8の格子ピッチPとベ
ース面からの高さHとの比に関するものである。条件式
(1)を外れると回折効率が悪化し、良好なる像面照度
を得ることができなくなるので良くない。また格子ピッ
チPが小さくなると成形安定性、型加工等に影響を及ぼ
すので良くない。
(Equation 1) Where R is the radius of curvature, k, B 4 , B 6 , B 8 , and B 10 are aspherical coefficients (when the coefficient has a suffix u, the laser is closer to the laser than the optical axis. side) sub-scanning direction ... curvature radius changes continuously in the Y-axis direction spherical r '= r (1 + D 2 Y 2 + D 4 Y 4 + D 6 Y 6 + D 8 Y
8 + D 10 Y 10 ) where r is the radius of curvature, D 2 , D 4 , D 6 , D 8 , and D 10 are aspherical coefficients (when the coefficient has a suffix u, the coefficient on the laser side from the optical axis has a suffix 1) In the case, the anti-laser side from the optical axis) Diffraction surface Diffraction surface represented by a phase function of a width polynomial up to the tenth order of Y and Z W = C 1 Y + C 2 Y 2 + C 3 Y 3 + C 4 Y 4 + C 5 Y 5
+ C 6 Y 6 + C 7 Y 7 + C 8 Y 8 + C 9 Y 9 + C 10 Y 10
+ E 1 Z 2 + E 2 YZ 2 + E 3 Y 2 Z 2 + E 4 Y 3 Z 2
+ E 5 Y 4 Z 2 + E 6 Y 5 Z 2 + E 7 Y 6 Z 2 + E 8 Y 7
Z 2 + E 9 Y 8 Z 2 (C 1 to C 10 and E 1 to E 9 are phase coefficients) Here, when the grating pitch of the diffraction grating 8 is P and the height from the base surface is H, P / H > 3... (1) The shape of the diffraction grating 8 is formed so as to satisfy the following condition. Conditional expression (1) relates to the ratio between the grating pitch P of the diffraction grating 8 and the height H from the base surface. If conditional expression (1) is not satisfied, the diffraction efficiency is deteriorated, and good image plane illuminance cannot be obtained. On the other hand, when the lattice pitch P is small, the molding stability, the mold processing and the like are affected, which is not good.

【0022】表−1に本実施形態における光学配置を示
し、表−2に屈折系の非球面係数及び回折系の位相係数
を示す。図2は第1の光学素子の回折系における主走査
方向のパワーを示す説明図、図3は主走査方向における
条件式(1)の比率(アスペクト比)を示す説明図であ
る。
Table 1 shows the optical arrangement in this embodiment, and Table 2 shows the aspherical coefficients of the refraction system and the phase coefficients of the diffraction system. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the power in the main scanning direction in the diffraction system of the first optical element, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the ratio (aspect ratio) of the conditional expression (1) in the main scanning direction.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【表2】 本実施形態においては回折格子6の格子ピッチPとベー
ス面からの高さHとの比率(アスペクト比)の最小値
が、 P/H=18.22 (光軸から主走査方向に24mm
の位置) であり、これは条件式(1)を満足させている。
[Table 2] In this embodiment, the minimum value of the ratio (aspect ratio) between the grating pitch P of the diffraction grating 6 and the height H from the base surface is P / H = 18.22 (24 mm in the main scanning direction from the optical axis).
Which satisfies the conditional expression (1).

【0025】さらに本実施形態における走査光学手段6
は装置のおかれる環境変動(特に温度変化)によって生
じる主走査方向又は/及び副走査方向のピント変動を光
源手段(半導体レーザー)1の波長変動に起因する回折
格子8の回折パワーの変化によって補正している。
Further, the scanning optical means 6 in the present embodiment.
Is to correct the focus fluctuation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by the environmental fluctuation (particularly the temperature fluctuation) of the apparatus by the change of the diffraction power of the diffraction grating 8 caused by the wavelength fluctuation of the light source means (semiconductor laser) 1. are doing.

【0026】図4は本実施形態における昇温前後の主走
査方向の像面湾曲を示した図、図5は本実施形態におけ
る昇温前後の副走査方向の像面湾曲を示した図、図6は
本実施形態における歪曲収差(fθ特性)及び像高ずれ
等を示した図である。図4、図5に示した像面湾曲にお
いて点線は常温25℃での像面湾曲、実線は25℃昇温
した50℃のときの像面湾曲を示している。ここで25
℃昇温したときの第1の光学素子6a及び第2の光学素
子6bの屈折率n* 、及び光源手段1の波長λ* は各
々、 n* =1.5212 λ* =786.4 nm である。同図より主走査方向、副走査方向ともにピント
移動が良好に補正されていることが解る。
FIG. 4 is a diagram showing the field curvature in the main scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the field curvature in the sub-scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment. 6 is a diagram showing distortion (fθ characteristic), image height deviation, and the like in the present embodiment. In the field curvature shown in FIGS. 4 and 5, the dotted line indicates the field curvature at a normal temperature of 25 ° C., and the solid line indicates the field curvature at a temperature rise of 25 ° C. and 50 ° C. Where 25
The refractive index n * of the first optical element 6a and the second optical element 6b and the wavelength λ * of the light source means 1 when the temperature is raised by ° C. are n * = 1.5212 λ * = 786.4 nm, respectively. is there. It can be seen from the figure that the focus movement is well corrected in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.

【0027】さらに本実施形態においては走査光学手段
の第1、第2の光学素子6a,6bの両方を偏向面内に
おいてその中心軸を光軸に対し光源手段1から遠ざかる
垂直な方向に1.3mmだけシフトさせている。これに
より光学性能を良好に補正している。
Further, in the present embodiment, both the first and second optical elements 6a and 6b of the scanning optical means are arranged such that the central axes of the first and second optical elements 6a and 6b are perpendicular to the optical axis with respect to the optical axis. It is shifted by 3 mm. Thereby, the optical performance is favorably corrected.

【0028】このように本実施形態では上述の如く走査
光学手段6を構成する第1、第2の光学素子6a,6b
のうち第1の光学素子6aの第2面6b2上に回折格子
8を形成することにより、環境変動(特に温度変化)に
よるピント変化に強く、かつ簡易な構成で、高精細な印
字が得られる小型の走査光学装置を得ている。
As described above, in this embodiment, the first and second optical elements 6a and 6b constituting the scanning optical means 6 as described above.
By forming the diffraction grating 8 on the second surface 6b2 of the first optical element 6a, it is possible to obtain high-definition printing with a simple configuration that is resistant to focus changes due to environmental changes (particularly temperature changes). Obtain a small scanning optical device.

【0029】(実施形態2)図7は本発明の実施形態2
の走査光学装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面
図)である。同図において図1に示した要素と同一要素
には同符番を付している。
(Embodiment 2) FIG. 7 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main part of the scanning optical device in the main scanning direction. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0030】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点は回折系よりなる第1の光学素子の両面を主走査
方向において共に同じ曲率半径より形成し、また副走査
方向において共に曲率半径を無限(∞)より形成したこ
とである。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と
略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
The difference between the first embodiment and the first embodiment is that both surfaces of the first optical element made of a diffractive system have the same radius of curvature in the main scanning direction, and both have infinite radii of curvature in the sub-scanning direction. (∞). Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.

【0031】即ち、同図において26はfθ特性を有す
る走査光学手段であり、第1、第2の光学素子(fθレ
ンズ系)26a,26bを有している。屈折によるパワ
ーを持たない回折系よりなる第1の光学素子26aの両
面は主走査方向において共に同じ曲率半径を有し、副走
査方向において共に曲率半径が無限(∞)である。つま
り前述の実施形態1における第1の光学素子を主走査方
向においてベンディングさせた形状になっている。ここ
で回折系によるパワーは主走査方向と副走査方向の双方
で異なる正(凸)になるように第2面(光射出面)26
a2に回折格子(回折光学素子)28が形成されてい
る。
That is, in the figure, reference numeral 26 denotes scanning optical means having fθ characteristics, and has first and second optical elements (fθ lens system) 26a and 26b. Both surfaces of the first optical element 26a composed of a diffraction system having no power due to refraction have the same radius of curvature in the main scanning direction, and both have infinity (∞) in the sub-scanning direction. That is, the first optical element in the first embodiment is bent in the main scanning direction. Here, the second surface (light emitting surface) 26 is so set that the power by the diffraction system is different (positive) in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
A diffraction grating (diffractive optical element) 28 is formed on a2.

【0032】屈折系よりなる第2光学素子26bは主走
査方向と副走査方向の双方で異なる正(凸)のパワーを
有するアナモフィックレンズより成り、第1面26b
1、第2面26b2ともにトーリック面で構成されてい
る。主走査方向は第1面26b1、第2面26b2とも
に非球面形状より成り、副走査方向は第1面26b1、
第2面26b2ともに曲率半径が光軸から離れるに従い
連続的に変化している。また第2の光学素子26bの主
走査断面内における両面の光軸上周辺の形状は光偏向器
側に凸を向けている。第1、第2の光学素子26a,2
6bはともにプラスチック材で成形されている。さらに
走査光学手段26は副走査断面内において偏向面5aと
被走査面7との間を共役関係にすることにより、倒れ補
正機能を有している。
The second optical element 26b made of a refracting system is made of an anamorphic lens having a positive (convex) power that is different in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the first surface 26b.
Both the first and second surfaces 26b2 are formed of toric surfaces. In the main scanning direction, both the first surface 26b1 and the second surface 26b2 have an aspheric shape, and in the sub-scanning direction, the first surface 26b1,
The radius of curvature of the second surface 26b2 continuously changes as the distance from the optical axis increases. The shape of the periphery of the second optical element 26b on the optical axis on both surfaces in the main scanning section is convex toward the optical deflector. First and second optical elements 26a, 26
6b is formed of a plastic material. Further, the scanning optical means 26 has a tilt correction function by making the deflecting surface 5a and the scanned surface 7 conjugate in the sub-scanning section.

【0033】表−3に本実施形態における光学配置を示
し、表−4に屈折系の非球面係数及び回折系の位相係数
を示す。図8は第1の光学素子の回折系における主走査
方向のパワーを示す説明図、図9は主走査方向における
条件式(1)の比率(アスペクト比)を示す説明図であ
る。
Table 3 shows the optical arrangement in the present embodiment, and Table 4 shows the aspherical coefficient of the refraction system and the phase coefficient of the diffraction system. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the power in the main scanning direction in the diffraction system of the first optical element, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the ratio (aspect ratio) of the conditional expression (1) in the main scanning direction.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】[0035]

【表4】 本実施形態においては回折格子の格子ピッチPとベース
面からの高さHとの比率(アスペクト比)の最小値が、 P/H=3.69 (光軸から主走査方向24mmの位
置) であり、これは条件式(1)を満足させている。
[Table 4] In this embodiment, the minimum value of the ratio (aspect ratio) between the grating pitch P of the diffraction grating and the height H from the base surface is P / H = 3.69 (a position 24 mm from the optical axis in the main scanning direction). This satisfies conditional expression (1).

【0036】さらに本実施形態における走査光学手段2
6は装置のおかれる環境変動(特に温度変化)によって
生じる主走査方向又は/及び副走査方向のピント変動
を、光源手段1の波長変動に起因する回折格子28の回
折パワーの変化によって補正している。
Further, the scanning optical means 2 in the present embodiment
Numeral 6 corrects a focus variation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by an environmental change (particularly a temperature change) in the apparatus by a change in the diffraction power of the diffraction grating 28 caused by a wavelength change of the light source means 1. I have.

【0037】図10は本実施形態における昇温前後の主
走査方向の像面湾曲を示した図、図11は本実施形態に
おける昇温前後の副走査方向の像面湾曲を示した図、図
12は本実施形態における歪曲収差(fθ特性)及び像
高ずれ等を示した図である。図10、図11に示した像
面湾曲において点線は常温25℃での像面湾曲、実線は
25℃昇温した50℃のときの像面湾曲を示している。
ここで25℃昇温したときの第1の光学素子26a及び
第2の光学素子26bの屈折率n* 、及び光源手段1の
波長λ* は各々、 n* =1.5212 λ* =786.4 nm である。同図より主走査方向、副走査方向ともにピント
移動が良好に補正されていることが解る。
FIG. 10 is a diagram showing the curvature of field in the main scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing the curvature of field in the sub-scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment. 12 is a diagram showing distortion (fθ characteristic), image height deviation, and the like in the present embodiment. In the field curvature shown in FIGS. 10 and 11, the dotted line indicates the field curvature at a normal temperature of 25 ° C., and the solid line indicates the field curvature at a temperature rise of 25 ° C. and 50 ° C.
Here, when the temperature is raised by 25 ° C., the refractive index n * of the first optical element 26a and the second optical element 26b and the wavelength λ * of the light source means 1 are n * = 1.5212 λ * = 786. 4 nm. It can be seen from the figure that the focus movement is well corrected in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.

【0038】さらに本実施形態においては走査光学手段
26の第1、第2の光学素子26a,26bの両方を偏
向面内においてその中心軸を光軸に対し光源手段1から
遠ざかる垂直な方向に1.3mmだけシフトさせてい
る。これにより光学性能を良好に補正している。
Further, in the present embodiment, both the first and second optical elements 26a and 26b of the scanning optical means 26 have their central axes within the deflection plane in the direction perpendicular to the optical axis and away from the light source means 1. .3 mm. Thereby, the optical performance is favorably corrected.

【0039】このように本実施形態では上述の如く走査
光学手段26を構成する第1、第2の光学素子26a,
26bのうち第1の光学素子26の第2面26a2上に
回折格子28を形成することにより、環境変動(特に温
度変化)によるピント変化に強く、かつ簡易な構成で、
高精細な印字が得られる小型の走査光学装置を得てい
る。
As described above, in this embodiment, the first and second optical elements 26a, 26a,
By forming the diffraction grating 28 on the second surface 26a2 of the first optical element 26 of the first optical element 26b, a simple configuration that is resistant to focus changes due to environmental changes (particularly temperature changes) can be obtained.
A small scanning optical device capable of obtaining high-definition printing has been obtained.

【0040】(実施形態3)図13は本発明の実施形態
3の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。
同図において図1に示した要素と同一要素には同符番を
付している。
(Embodiment 3) FIG. 13 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main portion of a third embodiment of the present invention in the main scanning direction.
In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0041】本実施形態において前述の実施形態1と異
なる点は第1の光学素子を第1面を副走査方向に正
(凸)のパワーを有するシリンドリカル面より形成し、
第2面を平面のシリンドリカルレンズより形成し、該第
2面に回折格子を形成したことである。その他の構成及
び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより
同様な効果を得ている。
This embodiment is different from the first embodiment in that the first optical element is formed of a cylindrical surface having a positive (convex) power in the sub-scanning direction.
That is, the second surface is formed of a planar cylindrical lens, and a diffraction grating is formed on the second surface. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.

【0042】即ち、同図において36はfθ特性を有す
る走査光学手段であり、第1、第2の光学素子(fθレ
ンズ系)36a、36bを有している。第1の光学素子
36aは第1面36a1が副走査方向に凸のパワーを有
するシリンドリカル面を有し、第2面36a2が平面の
シリンドリカルレンズである。また回折系によるパワー
は主走査方向と副走査方向の双方で異なる正(凸)にな
るように第2面36a2に回折格子(回折光学素子)3
8が形成されている。つまり第1の光学素子36aは副
走査方向において屈折系によるパワーと回折系によるパ
ワーの両方を有している。
That is, in the figure, reference numeral 36 denotes scanning optical means having fθ characteristics, and has first and second optical elements (fθ lens system) 36a and 36b. The first optical element 36a is a cylindrical lens having a first surface 36a1 having a cylindrical surface having a power that is convex in the sub-scanning direction, and a second surface 36a2 having a flat surface. The diffraction grating (diffractive optical element) 3 is provided on the second surface 36a2 so that the power of the diffraction system becomes positive (convex) in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
8 are formed. That is, the first optical element 36a has both the power by the refraction system and the power by the diffraction system in the sub-scanning direction.

【0043】屈折系よりなる第2光学素子36bは主走
査方向と副走査方向の双方で異なる正(凸)のパワーを
有するアナモフィックレンズより成り、第1面36b
1、第2面36b2ともにトーリック面で構成されてい
る。主走査方向は第1面36b1、第2面36b2とも
に非球面形状より成り、副走査方向は第2面36b2の
曲率半径が光軸から離れるに従い連続的に変化してい
る。また第2の光学素子36bの主走査断面内における
両面の光軸上周辺の形状は光偏向器側に凸を向けてい
る。第1、第2の光学素子36a,36bはともにプラ
スチック材で成形されている。さらに走査光学手段36
は副走査断面内において偏向面5aと被走査面7との間
を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有してい
る。
The second optical element 36b made of a refracting system is made of an anamorphic lens having different positive (convex) powers in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
Both the first and second surfaces 36b2 are formed of toric surfaces. In the main scanning direction, both the first surface 36b1 and the second surface 36b2 have an aspheric shape, and in the sub-scanning direction, the radius of curvature of the second surface 36b2 changes continuously as the distance from the optical axis increases. The shape of the periphery of both surfaces of the second optical element 36b in the main scanning section on the optical axis is convex toward the optical deflector. The first and second optical elements 36a and 36b are both formed of a plastic material. Further, the scanning optical means 36
Has a tilt correction function by making the deflecting surface 5a and the scanned surface 7 conjugate in the sub-scanning cross section.

【0044】表−5に本実施形態における光学配置を示
し、表−6に屈折系の非球面係数及び回折系の位相係数
を示す。図14は第1の光学素子の回折系における主走
査方向のパワーを示す説明図、図15は主走査方向にお
ける条件式(1)の比率(アスペクト比)を示す説明図
である。
Table 5 shows the optical arrangement in this embodiment, and Table 6 shows the aspherical coefficient of the refraction system and the phase coefficient of the diffraction system. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the power in the main scanning direction in the diffraction system of the first optical element, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing the ratio (aspect ratio) of the conditional expression (1) in the main scanning direction.

【0045】[0045]

【表5】 [Table 5]

【0046】[0046]

【表6】 本実施形態においては回折格子38の格子ピッチPとベ
ース面からの高さHとの比率(アスペクト比)の最小値
が、 P/H=5.61 (光軸から主走査方向24mmの位
置) であり、これは条件式(1)を満足させている。
[Table 6] In the present embodiment, the minimum value of the ratio (aspect ratio) between the grating pitch P of the diffraction grating 38 and the height H from the base surface is P / H = 5.61 (a position 24 mm from the optical axis in the main scanning direction). This satisfies the conditional expression (1).

【0047】さらに本実施形態における走査光学手段3
6は装置のおかれる環境変動(特に温度変化)によって
生じる主走査方向又は/及び副走査方向のピント変動
を、光源手段1の波長変動に起因する回折格子38の回
折パワーの変化によって補正している。
Further, the scanning optical means 3 in the present embodiment
Numeral 6 corrects a focus variation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by an environmental change (particularly a temperature change) of the apparatus by a change in diffraction power of the diffraction grating 38 caused by a wavelength change of the light source 1. I have.

【0048】図16は本実施形態における昇温前後の主
走査方向の像面湾曲を示した図、図17は本実施形態に
おける昇温前後の副走査方向の像面湾曲を示した図、図
18は本実施形態における歪曲収差(fθ特性)及び像
高ずれ等を示した図である。図16、図17に示した像
面湾曲において点線は常温25℃での像面湾曲、実線は
25℃昇温した50℃のときの像面湾曲を示している。
ここで25℃昇温したときの第1の光学素子36a及び
第2の光学素子36bの屈折率n* 、及び光源手段1の
波長λ* は各々、 n* =1.5212 λ* =786.4 nm である。同図より主走査方向、副走査方向ともにピント
移動が良好に補正されていることが解る。
FIG. 16 is a diagram showing the field curvature in the main scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment, and FIG. 17 is a diagram showing the field curvature in the sub-scanning direction before and after the temperature rise in this embodiment. 18 is a diagram illustrating distortion (fθ characteristic), image height deviation, and the like in the present embodiment. In the field curvature shown in FIGS. 16 and 17, the dotted line indicates the field curvature at a normal temperature of 25 ° C., and the solid line indicates the field curvature at a temperature of 25 ° C. and 50 ° C.
Wherein the refractive index of the first optical element 36a and the second optical element 36b when the 25 ° C. temperature rise n *, and each wavelength lambda * is the light source means 1, n * = 1.5212 λ * = 786. 4 nm. It can be seen from the figure that the focus movement is well corrected in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.

【0049】さらに本実施形態においては走査光学手段
36の第1、第2の光学素子36a,36bの両方を偏
向面内においてその中心軸を光軸に対し光源手段1から
遠ざかる垂直な方向に1.3mmだけシフトさせてい
る。これにより光学性能を良好に補正している。
Further, in the present embodiment, both the first and second optical elements 36a and 36b of the scanning optical means 36 have their central axes within the deflecting plane in a direction perpendicular to the optical axis and away from the light source means 1. .3 mm. Thereby, the optical performance is favorably corrected.

【0050】このように本実施形態では上述の如く走査
光学手段36を構成する第1、第2の光学素子36a,
36bのうち第1の光学素子36aの第2面36a2上
に回折格子38を形成することにより、環境変動(特に
温度変化)によるピント変化に強く、かつ簡易な構成
で、高精細な印字が得られる小型の走査光学装置を得て
いる。
As described above, in the present embodiment, the first and second optical elements 36a, 36a,
By forming the diffraction grating 38 on the second surface 36a2 of the first optical element 36a of the first optical element 36b, it is possible to obtain high-definition printing with a simple configuration that is resistant to focus changes due to environmental changes (particularly temperature changes). To obtain a small scanning optical device.

【0051】尚、各実施形態では光源手段から射出され
た光束をコリメーターレンズにより略平行光来に変換し
たが、偏向面と被走査面との間の距離を短縮するために
集束光束に変換しても良い。
In each of the embodiments, the light beam emitted from the light source is converted into substantially parallel light by the collimator lens. However, the light beam is converted into a focused light beam in order to reduce the distance between the deflecting surface and the surface to be scanned. You may.

【0052】また各実施形態では像面湾曲の傾きを補正
するために第1、第2の光学素子を偏向面内において、
その中心軸を光軸に対して垂直な方向にシフトさせてい
たが、像面湾曲及びfθ特性の補正のために該第1、第
2の光学素子を偏向面内において、その中心軸を光軸に
対して傾けても良い。
In each embodiment, the first and second optical elements are provided within the deflection plane to correct the inclination of the curvature of field.
Although the center axis is shifted in a direction perpendicular to the optical axis, the first and second optical elements are placed in a deflection plane to correct the field curvature and the fθ characteristic. It may be inclined with respect to the axis.

【0053】[0053]

【発明の効果】第1の発明によれば前述の如く走査光学
手段を屈折によるパワーを持たない第1の光学素子と、
主走査方向と副走査方向の双方で屈折による異なる凸の
屈折力を有するアナモフィックレンズである第2光学素
子の2枚で構成し、該第1の光学素子の少なくとも1面
に回折による凸のパワーを有する回折格子(回折光学素
子)を形成することにより、高精細で小型で、かつ簡易
な構成の走査光学装置を達成することができる。
According to the first invention, as described above, the first optical element having no power due to refraction of the scanning optical means,
The second optical element is an anamorphic lens having different convex refractive powers due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. At least one surface of the first optical element has a convex power due to diffraction. By forming the diffraction grating (diffractive optical element) having the above, it is possible to achieve a high-definition, compact, and simple scanning optical device.

【0054】第2の本発明によれば前述の如く副走査方
向に屈折による凸のパワーを有するシリンドリカルレン
ズである第1の光学素子と、主走査方向と副走査方向の
双方で屈折による異なる凸の屈折力を有するアナモフイ
ツクレンズである第2光学素子の2枚で構成し、該第1
の光学素子の少なくとも1面に回折による凸のパワーを
有する回折格子(回折光学素子)を形成することによ
り、高精細で、かつ簡易な構成の走査光学装置を達成す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, as described above, the first optical element which is a cylindrical lens having a convex power due to refraction in the sub-scanning direction, and a different convex due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. The second optical element, which is an anamorphic lens having a refractive power of
By forming a diffraction grating (diffractive optical element) having a convex power due to diffraction on at least one surface of the optical element described above, it is possible to achieve a scanning optical apparatus having a high definition and a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の主走査方向の要部断面
図(主走査断面図)
FIG. 1 is a sectional view of a main part in a main scanning direction according to a first embodiment of the present invention (a main scanning sectional view);

【図2】 本発明の実施形態1の第1の光学素子の回折
系における主走査方向のパワーを示す説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing power in a main scanning direction in a diffraction system of the first optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態1の第1の光学素子の回折
格子形状のアスペクト比を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an aspect ratio of a diffraction grating shape of the first optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態1の昇温前後の主走査方向
の像面湾曲を示す図
FIG. 4 is a diagram illustrating a field curvature in a main scanning direction before and after a temperature rise according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態1の昇温前後の副走査方向
の像面湾曲を示す図
FIG. 5 is a diagram illustrating a field curvature in a sub-scanning direction before and after a temperature rise according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態1の歪曲収差(fθ特性)
及び像高ずれを示す図
FIG. 6 shows distortion (fθ characteristic) according to the first embodiment of the present invention.
Diagram showing image height deviation

【図7】 本発明の実施形態2の主走査方向の要部断面
図(主走査断面図)
FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts in the main scanning direction according to the second embodiment of the present invention (main-scanning cross-sectional view).

【図8】 本発明の実施形態2の第1の光学素子の回折
系における主走査方向のパワーを示す説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the power in the main scanning direction in the diffraction system of the first optical element according to the second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態2の第1の光学素子の回折
格子形状のアスペクト比を示す説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an aspect ratio of a diffraction grating shape of the first optical element according to the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施形態2の昇温前後の主走査方
向の像面湾曲を示す図
FIG. 10 is a diagram illustrating a field curvature in a main scanning direction before and after a temperature rise according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施形態2の昇温前後の副走査方
向の像面湾曲を示す図
FIG. 11 is a diagram illustrating a field curvature in a sub-scanning direction before and after a temperature rise according to a second embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施形態2の歪曲収差(fθ特
性)及び像高ずれを示す図
FIG. 12 is a diagram illustrating distortion (fθ characteristic) and image height deviation according to the second embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施形態3の主走査方向の要部断
面図(主走査断面図)
FIG. 13 is a cross-sectional view of main parts in the main scanning direction (main scanning cross-sectional view) according to the third embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施形態3の第1の光学素子の回
折系における主走査方向のパワーを示す説明図
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the power in the main scanning direction in the diffraction system of the first optical element according to the third embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施形態3の第1の光学素子の回
折格子形状のアスペクト比を示す説明図
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an aspect ratio of a diffraction grating shape of the first optical element according to the third embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の実施形態3の昇温前後の主走査方
向の像面湾曲を示す図
FIG. 16 is a diagram illustrating a field curvature in a main scanning direction before and after a temperature rise according to a third embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の実施形態3の昇温前後の副走査方
向の像面湾曲を示す図
FIG. 17 is a diagram illustrating a field curvature in a sub-scanning direction before and after a temperature rise according to a third embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の実施形態3の歪曲収差(fθ特
性)及び像高ずれを示す図
FIG. 18 is a diagram illustrating distortion (fθ characteristic) and image height deviation according to the third embodiment of the present invention.

【図19】 従来の走査光学装置の主走査方向の要部断
面図(主走査断面図)
FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of a conventional scanning optical device in a main scanning direction (main scanning cross-sectional view).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源手段(半導体レーザー) 2 コリメータレンズ 3 開口絞り 4 シリンドリカルレンズ 5 偏向手段(回転多面鏡) 5a 偏向面 6,26,36 走査光学手投 6a,26a,36a 第1の光学素子 6b,26b,36b 第2の光学素子 8,28,38 回折格子(回折光学素子) 7 被走査面(感光ドラム面) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source means (semiconductor laser) 2 Collimator lens 3 Aperture stop 4 Cylindrical lens 5 Deflection means (rotating polygon mirror) 5a Deflection surface 6,26,36 Scanning optical hand-throw 6a, 26a, 36a First optical element 6b, 26b, 36b Second optical element 8, 28, 38 Diffraction grating (diffractive optical element) 7 Scanned surface (photosensitive drum surface)

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段から射出された光束を偏向手段
により偏向し、該偏向手段により偏向された光束を走査
光学手段により被走査面上に導光して、該被走査面上を
光走査する走査光学装置において、 該走査光学手段は屈折によるパワーを持たない第1の光
学素子と、主走査方向と副走査方向の双方で屈折による
異なる正のパワーを有するアナモフィックレンズより成
る第2の光学素子とを有し、該第1の光学素子の少なく
とも1面に回折による正のパワーを有する回折格子を形
成したことを特徴とする走査光学装置。
1. A light beam emitted from a light source means is deflected by a deflecting means, and a light beam deflected by the deflecting means is guided by a scanning optical means onto a surface to be scanned, thereby optically scanning the surface to be scanned. A scanning optical device, wherein the scanning optical means comprises a first optical element having no power due to refraction, and a second optical element comprising an anamorphic lens having different positive power due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. And a diffraction grating having a positive power due to diffraction is formed on at least one surface of the first optical element.
【請求項2】 前記第1の光学素子は両面が平面の透明
平板より成ることを特徴とする請求項1記載の走査光学
装置。
2. The scanning optical device according to claim 1, wherein said first optical element is formed of a transparent flat plate having two flat surfaces.
【請求項3】 前記第1の光学素子の両面は同一の曲率
半径より成ることを特徴とする請求項1記載の走査光学
装置。
3. The scanning optical device according to claim 1, wherein both surfaces of said first optical element have the same radius of curvature.
【請求項4】 前記回折格子は主走査方向と副走査方向
の双方で回折による異なる正のパワーを有していること
を特徴とする請求項1記載の走査光学装置。
4. The scanning optical device according to claim 1, wherein the diffraction grating has different positive powers due to diffraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
【請求項5】 前記回折格子はその格子構造を鋸歯状よ
り形成していることを特徴とする請求項1又は4記載の
走査光学装置。
5. The scanning optical device according to claim 1, wherein the diffraction grating has a grating structure formed in a sawtooth shape.
【請求項6】 前記回折格子はその格子構造を階段状よ
り形成していることを特徴とする請求項1又は4記載の
走査光学装置。
6. The scanning optical device according to claim 1, wherein the diffraction grating has a grating structure formed in a stepped shape.
【請求項7】 前記回折格子は格子ピッチをP、ベース
面からの高さをHとしたとき、 P/H>3 なる条件を満足するように形成されていることを特徴と
する請求項1、4、5又は6記載の走査光学装置。
7. The diffraction grating is formed so as to satisfy a condition of P / H> 3, where P is a grating pitch and H is a height from a base surface. 7. The scanning optical device according to 4, 5, or 6.
【請求項8】 前記第2の光学素子の主走査断面内にお
ける両面の光軸上周辺の形状は前記偏向手段側に凸を向
けていることを特徴とする請求項1記載の走査光学装
置。
8. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the shape of the periphery of both surfaces in the main scanning section of the second optical element on the optical axis is convex toward the deflecting means.
【請求項9】 前記第1、第2の光学素子は共にプラス
チック材で成形されていることを特徴とする請求項1、
2又は3記載の走査光学装置。
9. The method according to claim 1, wherein the first and second optical elements are both formed of a plastic material.
4. The scanning optical device according to 2 or 3.
【請求項10】 前記走査光学手段は装置のおかれる環
境変動によって生じる主走査方向又は/及び副走査方向
のピント変動を、前記光源手段の波長変動に起因する前
記回折格子の回折パワーの変化によって補正しているこ
とを特徴とする請求項1記載の走査光学装置。
10. The scanning optical means changes the focus fluctuation in the main scanning direction and / or the sub-scanning direction caused by the environmental fluctuation of the apparatus by changing the diffraction power of the diffraction grating caused by the wavelength fluctuation of the light source means. 2. The scanning optical device according to claim 1, wherein the correction is performed.
【請求項11】 光源手段から射出された光束を偏向手
段により偏向し、該偏向手段により偏向された光束を走
査光学手段により被走査面上に導光して、該被走査面上
を光走査する走査光学装置において、 該走査光学手段は副走査方向に屈折による正のパワーを
有するシリンドリカルレンズより成る第1の光学素子
と、主走査方向と副走査方向の双方で屈折による異なる
正のパワーを有するアナモフィックレンズより成る第2
の光学素子とを有し、該第1の光学素子の少なくとも1
面に回折による正のパワーを有する回折格子を形成した
ことを特徴とする走査光学装置。
11. A light beam emitted from a light source means is deflected by a deflecting means, and a light beam deflected by the deflecting means is guided to a surface to be scanned by a scanning optical means, thereby optically scanning the surface to be scanned. In the scanning optical device, the scanning optical unit includes a first optical element composed of a cylindrical lens having a positive power due to refraction in the sub-scanning direction, and a different positive power due to refraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. Having an anamorphic lens having a second
And at least one of the first optical elements
A scanning optical device, wherein a diffraction grating having a positive power due to diffraction is formed on a surface.
【請求項12】 前記回折格子は主走査方向と副走査方
向の双方で回折による異なる正のパワーを有しているこ
とを特徴とする請求項11記載の走査光学装置。
12. The scanning optical device according to claim 11, wherein the diffraction grating has different positive powers due to diffraction in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
【請求項13】 前記回折格子はその格子構造を鋸歯状
より形成していることを特徴とする請求項11又は12
記載の走査光学装置。
13. The diffraction grating according to claim 11, wherein the grating structure is formed in a saw-tooth shape.
The scanning optical device according to claim 1.
【請求項14】 前記回折格子はその格子構造を階段状
より形成していることを特徴とする請求項11又は12
記載の走査光学装置。
14. The diffraction grating according to claim 11, wherein the diffraction grating has a grating structure formed in a stepped shape.
The scanning optical device according to claim 1.
【請求項15】 前記回折格子は格子ピッチをP、ベー
ス面からの高さをHとしたとき、 P/H>3 なる条件を満足するように形成されていることを特徴と
する請求項11、12、13又は14記載の走査光学装
置。
15. The diffraction grating according to claim 11, wherein, when the grating pitch is P and the height from the base surface is H, the condition P / H> 3 is satisfied. 15. The scanning optical device according to claim 12, 13, 13, or 14.
【請求項16】 前記第2の光学素子の主走査断面内に
おける両面の光軸上の形状は前記偏向手段側に凸を向け
ていることを特徴とする請求項11記載の走査光学装
置。
16. The scanning optical apparatus according to claim 11, wherein the shape of the second optical element on the optical axis on both surfaces in the main scanning section is convex toward the deflecting means.
【請求項17】 前記第1、第2の光学素子は共にプラ
スチック材で成形されていることを特徴とする請求項1
1記載の走査光学装置。
17. The apparatus according to claim 1, wherein the first and second optical elements are both formed of a plastic material.
2. The scanning optical device according to 1.
【請求項18】 前記走査光学手段は装置のおかれる環
境変動によって生じる主走査方向又は/及び副走査方向
のピント変動を、前記光源手段の波長変動に起因する前
記回折格子の回折パワーの変化によって補正しているこ
とを特徴とする請求項11記載の走査光学装置。
18. The scanning optical unit according to claim 1, wherein a focus variation in a main scanning direction and / or a sub-scanning direction caused by an environmental variation of the apparatus is caused by a change in diffraction power of the diffraction grating caused by a wavelength variation of the light source unit. The scanning optical device according to claim 11, wherein the correction is performed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277788A (en) * 2001-03-19 2002-09-25 Ricoh Co Ltd Scanning image forming optical system
US7042607B2 (en) 2004-07-27 2006-05-09 Pentax Corporation Scanning optical system

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