JP3486508B2 - Optical scanning optical device - Google Patents
Optical scanning optical deviceInfo
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- JP3486508B2 JP3486508B2 JP26130796A JP26130796A JP3486508B2 JP 3486508 B2 JP3486508 B2 JP 3486508B2 JP 26130796 A JP26130796 A JP 26130796A JP 26130796 A JP26130796 A JP 26130796A JP 3486508 B2 JP3486508 B2 JP 3486508B2
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- Lenses (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、結像手段として非球面
の所謂fθレンズを有する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 having an aspherical so-called fθ lens as an image forming means.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の光走査光学装置は、特公
昭62−36210号公報、特公平2−21565号公
報、特開平4−50908号公報等において開示されて
いるように、回転多面鏡により等角速度で偏向走査され
た光ビームを、結像手段として被走査面上で等速に移動
する光スポットに変換するfθレンズを用いているのが
一般的である。2. Description of the Related Art A conventional optical scanning optical device of this type is a rotating polyhedral device as disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-36210, Japanese Patent Publication No. 21565/1990, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-50908. Generally, an fθ lens that converts a light beam deflected and scanned by a mirror at a constant angular velocity into a light spot that moves at a constant velocity on a surface to be scanned is used as an image forming unit.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例では、例えば特公昭62−36210号公報では、
2枚構成でありかつトーリックレンズと呼ばれる回転非
対称のガラスレンズを使用しているために装置が高価で
ある。また、特公平2−21565号公報では像面弯曲
が大きいために、広角の範囲で均一のスポット径を得る
ことが難しい。また、特開平4−50908号公報では
レンズが複雑な形状をしているために、画角により像面
側の射出Fナンバの差が大きく、走査領域内でスポット
径が変化してしまうという問題点がある。However, in the above-mentioned conventional example, for example, in Japanese Patent Publication No. 62-36210,
The device is expensive because it has a two-lens structure and uses a rotationally asymmetric glass lens called a toric lens. Further, in Japanese Patent Publication No. 21565/1990, it is difficult to obtain a uniform spot diameter in a wide angle range because of a large curvature of field. Further, in JP-A-4-50908, since the lens has a complicated shape, there is a large difference in the emission F number on the image plane side depending on the angle of view, and the spot diameter changes within the scanning region. There is a point.
【0004】本発明の目的は、上記問題点を解消し、結
像手段を光学的に高性能を保ちながら、型成形で製作可
能な安価な光走査光学装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an inexpensive optical scanning optical device which can be produced by molding while maintaining the optical performance of the image forming means optically.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光走査光学装置は、光源手段から射出し
た光ビームを光学系を介して偏向手段に導光し、該偏向
手段で反射偏向させた後に結像手段を介して被走査面上
に導光し、該被走査面上を光走査する光走査光学装置に
おいて、前記結像手段は1枚のプラスチックレンズで構
成し、該レンズは偏向面内の主走査方向の光軸近辺は両
凸形状である両側非球面形状とし、前記偏向面と垂直方
向の副走査方向は偏向方向に凹面を向けたメニスカス形
状とし、副走査方向の曲率は少なくとも1面は前記レン
ズ中心に対して非対称に連続的に曲率半径が変化するこ
とを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical scanning optical device according to the present invention guides a light beam emitted from a light source means to a deflecting means through an optical system, and the deflecting means In the optical scanning optical device which is reflected and deflected and then guided to the scanned surface through the image forming means and optically scans the scanned surface, the image forming means is composed of one plastic lens, The lens has a bi-convex aspherical shape in the deflection surface near the optical axis in the main scanning direction, and a sub-scanning direction perpendicular to the deflection surface has a meniscus shape with a concave surface in the deflection direction. The curvature radius of at least one surface is such that the radius of curvature continuously changes asymmetrically with respect to the lens center.
【0006】[0006]
【作用】上述の構成を有する光走査光学装置は、低屈折
率でも性能が得られる条件として、結像手段のレンズ形
状が母線走査断面の中心部曲率が両凸面、母線が両非球
面、視線断面形状として偏向器側に凹面を向けたメニス
カス形状で、少なくとも2面の内の1面の子線曲率が光
軸に対して非対称に変化するように設定し、線膨張係数
が大きくとも使用可能にする。In the optical scanning optical device having the above-mentioned structure, the lens shape of the image forming means is such that the curvature of the central portion of the scanning line of the generatrix is biconvex, the generatrix is both aspherical, and the line of sight is the condition that the performance is obtained even with a low refractive index. The cross-sectional shape is a meniscus shape with the concave surface facing the deflector side, and it is set so that the sagittal curvature of at least one of the two surfaces changes asymmetrically with respect to the optical axis, and it can be used even if the coefficient of linear expansion is large. To
【0007】[0007]
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は実施例の走査光学装置の偏向走査面内の各
要素の構成を示している。1は半導体レーザー光源であ
り、この光源1の出射方向にはコリメータレンズ2、絞
り3、シリンドリカルレンズ4、モータにより回転駆動
されるポリゴンミラーから成る回転多面鏡5が配置さ
れ、回転多面鏡5による偏向方向にはfθ特性を有する
fθレンズ6、感光ドラム等の被走査面7が設けられて
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments. FIG. 1 shows the configuration of each element in the deflection scanning plane of the scanning optical device of the embodiment. Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser light source. A collimator lens 2, a diaphragm 3, a cylindrical lens 4, and a rotary polygon mirror 5 composed of a polygon mirror which is rotationally driven by a motor are arranged in the emitting direction of the light source 1. An fθ lens 6 having an fθ characteristic and a surface to be scanned 7 such as a photosensitive drum are provided in the deflection direction.
【0008】半導体レーザー光源1から射出された光ビ
ームは、コリメーターレンズ2を通過することによりそ
の発散性が略平行光に変換される。この平行光は開口絞
り3を通過することにより、そのビーム径が調整されシ
リンドリカルレンズ4を通過する。このシリンドリカル
レンズ4は走査断面に関しては屈折力を有せず、副走査
断面のみに屈折力を有している。The light beam emitted from the semiconductor laser light source 1 passes through the collimator lens 2 so that its divergence is converted into substantially parallel light. The parallel light passes through the aperture stop 3 so that its beam diameter is adjusted and passes through the cylindrical lens 4. The cylindrical lens 4 does not have a refractive power in the scanning section, but has a refractive power only in the sub-scanning section.
【0009】従って、図1の走査断面においてはシリン
ドリカルレンズ4を通過した光ビームは平行光のまま
で、回転多面鏡5に入射する。回転多面鏡5はモータに
より高速に等角速度で回転しており、入射した光ビーム
は高速に繰り返し偏向走査されることになる。偏向走査
された光ビームは平行光の状態で、fθレンズ6により
その光ビームの集光作用と走査速度一定になるような補
正が加えられ、被走査面7上に微小なスポットとして結
像走査される。Therefore, in the scanning cross section of FIG. 1, the light beam which has passed through the cylindrical lens 4 is incident on the rotary polygon mirror 5 as parallel light. The rotary polygon mirror 5 is rotated at high speed at a constant angular speed by a motor, and the incident light beam is repeatedly deflected and scanned at high speed. The deflected and scanned light beam is in the state of parallel light, and is corrected by the fθ lens 6 so that the light beam is condensed and the scanning speed becomes constant. To be done.
【0010】図2は光軸を含む偏向走査の副走査面を示
している。シリンドリカルレンズ4はこの断面内におい
ては屈折力を有しており、光ビームはシリンドリカルレ
ンズ4を通過することにより、回転多面鏡5の偏向点P
にほぼ結像される。結像された光ビームは偏向面Pで反
射され、fθレンズ6を通過することにより被走査面7
に至る。偏向点Pと被走査面7間は副走査面に関してf
θレンズ6により光学的な共役関係になっており、所謂
倒れ補正光学系が構成されている。FIG. 2 shows a sub-scanning surface of deflection scanning including the optical axis. The cylindrical lens 4 has a refracting power in this cross section, and the light beam passes through the cylindrical lens 4 so that the deflection point P of the rotary polygon mirror 5 is increased.
Is almost imaged. The imaged light beam is reflected by the deflecting surface P and passes through the fθ lens 6 so that the surface to be scanned 7 is scanned.
Leading to. Between the deflection point P and the surface to be scanned 7 is f with respect to the sub-scanning surface.
The θ lens 6 has an optical conjugate relationship, and constitutes a so-called tilt correction optical system.
【0011】ここで、fθレンズ6はプラスチック製の
回転非対称形状の単レンズであり、その屈折率nは使用
波長780nmにおいて1.519である。また、図1
に示す主走査断面において、光軸近辺は両凸形状の両面
非球面形状とされている。更に、副走査方向に関して
は、図2に示すような回転多面鏡5側に凹面を向けたメ
ニスカス形状をしており、副走査方向における回転多面
鏡5側の曲率はR1で一定であるが、被走査面7側の曲率
R2に関してはfθレンズ6の光軸に対して長手方向に関
して非対称に曲率半径が変化するようになっている。The fθ lens 6 is a rotationally asymmetric single lens made of plastic, and its refractive index n is 1.519 at a wavelength of 780 nm. Also, FIG.
In the main scanning cross section shown in (2), the vicinity of the optical axis is a biconvex double-sided aspherical shape. Further, with respect to the sub-scanning direction, it has a meniscus shape with a concave surface facing the rotary polygonal mirror 5 side as shown in FIG. 2, and the curvature on the rotary polygonal mirror 5 side in the sub-scanning direction is constant at R1, Curvature on the scanned surface 7 side
Regarding R2, the radius of curvature changes asymmetrically with respect to the optical axis of the fθ lens 6 in the longitudinal direction.
【0012】また、回転多面鏡5の偏向点Pとfθレン
ズ6の距離をD1、fθレンズ6の中心厚をt、走査断面
の光軸近傍の曲率半径を回転多面鏡5側をR1a 、被走査
面7側をR2a 、副走査断面の光軸における曲率半径を回
転多面鏡5側をR1b 、被走査面7側をR2b とし、R1面の
面形状の式のタイプをT、R2面の面形状の式のタイプを
ST2 と定義すると、それぞれの面の形状式は次のような
形で示される。Further, the distance between the deflection point P of the rotary polygon mirror 5 and the fθ lens 6 is D1, the center thickness of the fθ lens 6 is t, the radius of curvature near the optical axis of the scanning section is R1a on the rotary polygon mirror 5 side, and The scanning surface 7 side is R2a, the radius of curvature in the optical axis of the sub-scan section is R1b on the rotating polygonal mirror 5 side, the scanned surface 7 side is R2b, and the surface shape formula type of the R1 surface is T, the surface of the R2 surface. The type of shape expression
When defined as ST2, the shape formula of each surface is shown as follows.
【0013】なお、fθレンズ6と光軸との交点を原点
とし、光軸方向をX軸、主走査面内において光軸と直交
する軸をY軸、副走査面内において光軸と直交する軸を
Z軸とする。The origin is the intersection of the fθ lens 6 and the optical axis, the optical axis direction is the X axis, the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the Y axis, and the optical axis in the sub scanning plane is orthogonal to the optical axis. Let the axis be the Z axis.
【0014】非球面形状
≪タイプTの場合≫(第1実施例の場合のR1面)
母線(走査断面)形状は図3に示すように光軸Xに対し
対称である。fθレンズ6の主走査方向と対応する母線
方向の非球面関数を次式とする。
X=(Y2 /R2a)/ [1+{1−(1+Ky)・(Y/R2a)
2]1/2 +B4Y4 +B6Y6 +B8Y8 +B10 Y10
ただし、Ky、B4、B6、B8、B10 は非球面係数である。ま
た、副走査方向と対応する子線方向の曲率半径はR2b で
一定である。Aspherical shape
<< Type T >> (R1 surface in the case of the first embodiment)
The shape of the generatrix (scan section) is relative to the optical axis X as shown in FIG.
It is symmetrical. Bus line corresponding to the main scanning direction of the fθ lens 6
Let the aspherical function of the direction be
X = (Y2 / R2a) / [1+ {1- (1 + Ky) ・ (Y / R2a)
2]1/2 + B4YFour + B6Y6 + B8Y8 + B10 YTen
However, Ky, B4, B6, B8 and B10 are aspherical coefficients. Well
Also, the radius of curvature in the sagittal direction corresponding to the sub-scanning direction is R2b.
It is constant.
【0015】≪タイプST2 の場合≫(第2実施例の場合
のR2面)
母線形状は図4に示すように光軸Xに対し非対称であ
る。
Xu =( Y2 /R1a)/ [1+{1−(1+Kyu )・(Y/
R1a)2}1/2]+B4u Y4 +B6u Y6 +B8u Y8 +B10uY10
XL =( Y2 /R1a)/ [1+{1−(1+KyL )・(Y/
R1a)2}1/2]+B4L Y4 +B6L Y6 +B8L Y8 +B10LY10
子線曲率半径は光軸に対して非対称に変化する。
ru'=R1b (1+D2u Y2 +D4u Y4 +D6u Y6 +D8u
Y8 +D10uY10)
rL'=R1b (1+D2L Y2 +D4L Y4 +D6L Y6 +D8L
Y8 +D10LY10)
なお、Xu はY(+)におけるX座標、XL はY(−)
におけるX座標、ru'はY(+)における子線の曲率半
径、rL'はY(−)における子線の曲率半径である。ま
た、Kyu 、B4u 、B6u 、B8u 、B10u、KyL 、B4L 、B6
L 、B8L 、B10Lは非球面係数であり、D2u 、D4u 、D6
u 、D8u 、D10u、D2L 、D4L 、D6L 、D8L 、D10Lは曲率
半径の変化を与える係数である。<< Type ST2 >> (R2 surface in the case of the second embodiment) The generatrix shape is asymmetric with respect to the optical axis X as shown in FIG. X u = (Y 2 / R1a ) / [1+ {1- (1 + Ky u) · (Y /
R1a) 2} 1/2] + B4 u Y 4 + B6 u Y 6 + B8 u Y 8 + B10 u Y 10 X L = (Y 2 / R1a) / [1+ {1- (1 + Ky L) · (Y /
R1a) 2} 1/2] + B4 L Y 4 + B6 L Y 6 + B8 L Y 8 + B10 L Y 10 children vertical radius of curvature varies asymmetrically with respect to the optical axis. r u '= R1b (1 + D2 u Y 2 + D4 u Y 4 + D6 u Y 6 + D8 u
Y 8 + D10 u Y 10) r L '= R1b (1 + D2 L Y 2 + D4 L Y 4 + D6 L Y 6 + D8 L
Y 8 + D10 L Y 10 ), where X u is the X coordinate in Y (+), and X L is Y (−).
Is the X coordinate, r u 'is the radius of curvature of the sagittal line in Y (+), and r L ' is the radius of curvature of the sagittal line in Y (-). Also, Ky u , B4 u , B6 u , B8 u , B10 u , Ky L , B4 L , B6
L , B8 L , B10 L are aspherical coefficients, and D2 u , D4 u , D6
u , D8 u , D10 u , D2 L , D4 L , D6 L , D8 L , and D10 L are coefficients that change the radius of curvature.
【0016】次に、第1実施例の実際の数値を表1に示
す。Next, Table 1 shows the actual numerical values of the first embodiment.
【0017】 [0017]
【0018】更に、主走査方向及び副走査方向の像面弯
曲を図5、歪曲特性(fθ特性)を図6に示す。この図
6から分かるように収差は良好に補正されている。Further, FIG. 5 shows the image plane curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and FIG. 6 shows the distortion characteristic (fθ characteristic). As can be seen from FIG. 6, the aberration is well corrected.
【0019】fθレンズ6を安価に製作するために、材
料を光学プラスチックで考えると、ガラスの硝材に比べ
ると屈折率が低いものしか存在しないために、光学収差
の補正が難しくなる。fθレンズに使用する光学プラス
チック材の屈折率が1.48〜1.6程度の範囲でも、
fθレンズ6の光軸上の走査断面形状を両凸面にするこ
とにより、正の屈折力を両側に分担させることにより収
差補正が良好となる。更に、両側を共に非球面とするこ
とにより、単レンズで有効走査角度が±35°以上の範
囲で主走査方向の像面弯曲を良好に補正することが可能
となる。In order to manufacture the f.theta. Lens 6 at a low cost, when considering the material as an optical plastic, it is difficult to correct the optical aberration because there is only one having a lower refractive index than the glass material of glass. Even if the refractive index of the optical plastic material used for the fθ lens is in the range of about 1.48 to 1.6,
By making the scanning cross-sectional shape of the fθ lens 6 on the optical axis biconvex, the positive refracting power is shared by both sides, so that aberration correction becomes good. Further, by making both sides aspherical, it becomes possible to satisfactorily correct the image plane curvature in the main scanning direction with a single lens in the range where the effective scanning angle is ± 35 ° or more.
【0020】また、副走査断面(子線)に関しては、回
転多面鏡側に凹面を向けたメニスカス形状の正の屈折力
のレンズ形状にすることにより、主平面の位置を被走査
面7側に押しやることができ、共役倍率を比較的小さく
設定ができるために、副走査方向の像面弯曲を小さくす
ることができる。With respect to the sub-scanning section (sagittal line), a meniscus lens having a positive refracting power with a concave surface facing the rotary polygonal mirror is used, so that the position of the main plane is on the scanned surface 7 side. Since it can be pushed and the conjugate magnification can be set to a relatively small value, the curvature of field in the sub-scanning direction can be reduced.
【0021】更に、偏向点Pが光軸に対して非対称に変
化することによる副走査の像面弯曲を補正するために、
少なくとも何れかの面の子線Rを光軸に対して非対称に
変化させることにより、広画角において良好な性能を得
ることが可能となる。偏向点Pと被走査面7間の副走査
方向の横倍率に関しては、その絶対値が大きくなり過ぎ
ると、副走査方向の残存収差が大きくなったり、プラス
チックの熱膨張による曲率変化や屈折率の温度変化によ
るピントずれ等の影響が大きくなり過ぎる。また、逆に
小さくし過ぎると、fθレンズ6の中心厚tが厚くなり
過ぎたり、子線の曲率がきつくなり球面収差が大きくな
り過ぎるので、横倍率βは−4<β<−2に設定するこ
とが好ましい。Further, in order to correct the sub-scanning image plane curvature due to the deflection point P changing asymmetrically with respect to the optical axis,
By changing the sagittal line R on at least one of the surfaces asymmetrically with respect to the optical axis, it becomes possible to obtain good performance in a wide angle of view. If the absolute value of the lateral magnification in the sub-scanning direction between the deflection point P and the surface to be scanned 7 becomes too large, the residual aberration in the sub-scanning direction becomes large, and the curvature change and the refractive index of the plastic due to the thermal expansion of the plastic are increased. The effect of focus shift due to temperature change becomes too large. On the contrary, if it is made too small, the center thickness t of the fθ lens 6 becomes too thick, or the curvature of the sagittal line becomes too tight, and the spherical aberration becomes too large. Therefore, the lateral magnification β is set to -4 <β <-2. Preferably.
【0022】走査直線性のfθ特性を良好に補正するた
めには、距離D1を或る程度大きく設定する必要がある
が、あまり大きくするとfθレンズ6の外形が大きくな
り過ぎる。また、fθレンズ6の肉厚が大きくなり過ぎ
ると、プラスチックレンズの成形性に問題を生ずる。こ
の良好な範囲は、0.18<D1/f<0.33程度にす
ることが好ましい。In order to satisfactorily correct the fθ characteristic of the scanning linearity, it is necessary to set the distance D1 to a certain extent, but if it is set too large, the outer shape of the fθ lens 6 becomes too large. Further, if the thickness of the fθ lens 6 becomes too large, a problem occurs in the moldability of the plastic lens. This good range is preferably set to about 0.18 <D1 / f <0.33.
【0023】fθレンズ6の外径に対して、中心厚tが
薄くなると、fθレンズ6の成形時に反りが発生して高
精度のものが得られない。また、厚過ぎても成形時のひ
けが生じて高精度のものが得られないことになる。ま
た、距離D1や焦点距離fに対して中心厚tが小さくなり
過ぎると、主走査方向の像面弯曲の非対称性が大きくな
ってしまうという問題がある。この良好な範囲として、
0.3<t/D1<0.45、
0.06<t/f<0.12
の範囲が好ましい。特に、走査角が±35°以上のもの
にこの条件式を適用するとその効果が大きい。If the central thickness t becomes smaller than the outer diameter of the fθ lens 6, warpage occurs during the molding of the fθ lens 6, and a high precision lens cannot be obtained. Further, even if it is too thick, sink marks will occur during molding, and it will not be possible to obtain a highly accurate product. Further, if the center thickness t becomes too small with respect to the distance D1 and the focal length f, there is a problem that the asymmetry of the image plane curvature in the main scanning direction becomes large. As this favorable range, a range of 0.3 <t / D1 <0.45 and 0.06 <t / f <0.12 is preferable. In particular, if this conditional expression is applied to a scanning angle of ± 35 ° or more, its effect is great.
【0024】曲率半径R1b とR2b に関しては、焦点距離
fや曲率半径R1b に対して曲率半径R2b の絶対値が小さ
くなり過ぎると、型の加工上の難易度が上がってしまっ
たり、球面収差が大きくなってしまうという問題が生ず
る。また、逆に絶対値が大きくなり過ぎると、子線Rの
変化率が大きくなり過ぎ、型加工の難度が上ったり、像
高の変化による副走査倍率の変化が大きくなってしまう
ために、均一な被走査面でのスポットが得られ難くな
る。従って、
0.06<−R2b /f<0.125
1.2<R1b /R2b <7.0
の範囲に設定することが好ましい。これにより、基本的
な光学設定値及び製作誤差を総合的に考えると、高性能
なレンズを得ることができる。Regarding the radii of curvature R1b and R2b, if the absolute value of the radius of curvature R2b is too small with respect to the focal length f and the radius of curvature R1b, the difficulty in machining the mold increases and the spherical aberration becomes large. The problem arises that On the other hand, if the absolute value becomes too large, the rate of change of the sagittal line R becomes too large, the difficulty of die machining increases, and the change of the sub-scanning magnification due to the change of the image height becomes large. It becomes difficult to obtain a uniform spot on the surface to be scanned. Therefore, it is preferable to set the range of 0.06 <−R2b / f <0.125 1.2 <R1b / R2b <7.0. As a result, a high-performance lens can be obtained by comprehensively considering basic optical setting values and manufacturing errors.
【0025】また、主走査方向の像面弯曲の非対称性を
補正するためには、走査断面形状(母線形状)を非対称
に設定することが考えられるが、この実施例ではレンズ
の長手方向にレンズを多少ずらすことにより、非対称成
分を小さくすることを行っている。表1の非球面の項に
対称と記載している個所は、光軸に対して母線形状が対
称であることを意味している。Further, in order to correct the asymmetry of the image plane curvature in the main scanning direction, it is conceivable to set the scanning cross sectional shape (generic shape) asymmetrically, but in this embodiment, the lens is arranged in the longitudinal direction of the lens. By a little shifting, the asymmetric component is reduced. The point described as symmetric in the item of aspherical surface in Table 1 means that the generatrix shape is symmetric with respect to the optical axis.
【0026】光軸上の母線の曲率半径R1a 、R2a に関し
ては、その面の屈折力の比率が片寄ったりすると、軸外
のfθ特性を非球面を使用しても、その補正が難しくな
ってくる。無理に非球面量で補正しようとすると、主走
査方向の像高におけるFナンバが変化することになる。
均一なスポット径を得易く、バランスの良い条件とし
て、0.2<−R1a /R2a <3の範囲に設定することが
好ましい。Regarding the curvature radii R1a and R2a of the generatrix on the optical axis, if the ratios of the refracting powers of the surfaces deviate, it becomes difficult to correct the off-axis fθ characteristics even if an aspherical surface is used. . If an attempt is made to correct the aspherical amount, the F number at the image height in the main scanning direction will change.
It is preferable to set the range of 0.2 <−R1a / R2a <3 as a condition for obtaining a uniform spot diameter and a good balance.
【0027】表2は第2〜第4実施例、表3は第5〜第
6実施例、表4は第8実施例のレンズ形状及びレンズ配
置に関しての数値を示している。Table 2 shows numerical values relating to lens shapes and lens arrangements of the second to fourth examples, Table 3 of the fifth to sixth examples, and Table 4 of the eighth example.
【0028】 表2 実施例 2 3 4 D1 30 35.844 39 t 10 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 95.192 182.046 195.732 R2a -411.888 -132.139 -125.891 R1b -12.164 -51.885 -83.468 R2b -9.149 -15.378 -17.061 R1非球面タイプ ST2 ST2 ST2 R2非球面タイプ T T T タイプST2 kyu 0.000 -53.239 -58.486 非球面係数B4u -5.242・10-5 -6.242・10-7 -5.908・10-7 B6u 2.283・10-9 6.034・10-11 5.586・10-11 B8u -3.670・10-13 2.559・10-5 3.503・10-5 B10u 2.002・10-18 -1.341・10-18 -2.300・10-18 kyl 対称 対称 対称 B4l 対称 対称 対称 B6l 対称 対称 対称 B8l 対称 対称 対称 B10l 対称 対称 対称 D2u 1.137・10-4 -4.035・10-4 -5.564・10-4 D4u 7.364・10-7 6.079・10-7 5.871・10-7 D6u -4.509・10-10 -2.343・10-10 -1.928・10-10 D8u 2.382・10-14 0.000・100 0.000・100 D2l 1.194・10-4 -3.629・10-4 -5.136・10-4 D4l 6.168・10-7 6.083・10-7 5.929・10-7 D6l -4.397・10-10 -2.398・10-10 -2.035・10-10 D8l 8.665・10-14 0.000・100 タイプT ky 0.000 3.123 3.192 非球面係数B4 -2.700・10-6 -5.191・10-7 -4.987・10-7 B6 -1.554・10-10 -2.030・10-11 1.566・10-14 B8 3.065・10-13 -1.517・10-14 -1.637・10-14 B10 1.770・10-17 0.000・100 0.000・100 D1/f 0.200 0.239 0.260 t/D1 0.333 0.418 0.385 (-R1a /R2a) 0.231 1.378 1.555 R1b /R2b 1.330 3.374 4.892 t/f 0.067 0.100 0.100 (-R2b /f) 0.061 0.103 0.114 fθレンズの主走査面内の 焦点距離f 149.99 149.97 150.01 β副走査面内の横倍率 -3.66 -3.29 -3.15 [0028] Table 2 Example 2 3 4 D1 30 35.844 39 t 10 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 95.192 182.046 195.732 R2a -411.888 -132.139 -125.891 R1b -12.164 -51.885 -83.468 R2b -9.149 -15.378 -17.061 R1 Aspherical type ST2 ST2 ST2 R2 aspherical type T T T Type ST2 kyu 0.000 -53.239 -58.486 Aspheric coefficient B4u -5.242 ・ 10-Five -6.242 / 10-7 -5.908 / 10-7 B6u 2.283 ・ 10-9 6.034 / 10-11 5.586 / 10-11 B8u -3.670 / 10-13 2.559 / 10-Five 3.503 / 10-Five B10u 2.002 / 10-18 -1.341 / 10-18 -2.300 ・ 10-18 kyl symmetry symmetry symmetry B4l symmetry symmetry symmetry B6l symmetry symmetry symmetry B8l symmetry symmetry symmetry B10l Symmetric Symmetric Symmetric D2u 1.137 ・ 10-Four -4.035 / 10-Four -5.564 / 10-Four D4u 7.364 ・ 10-7 6.079 / 10-7 5.871 / 10-7 D6u -4.509 / 10-Ten -2.343 / 10-Ten -1.928 / 10-Ten D8u 2.382 ・ 10-14 0.000 / 100 0.000 / 100 D2l 1.194 ・ 10-Four -3.629 / 10-Four -5.136 / 10-Four D4l 6.168 / 10-7 6.083 / 10-7 5.929 / 10-7 D6l -4.397 / 10-Ten -2.398 / 10-Ten -2.035 / 10-Ten D8l 8.665 / 10-14 0.000 / 100 Type T ky 0.000 3.123 3.192 Aspheric coefficient B4 -2.700 ・ 10-6 -5.191 / 10-7 -4.987 / 10-7 B6 -1.554 ・ 10-Ten -2.030 / 10-11 1.566 / 10-14 B8 3.065 / 10-13 -1.517 / 10-14 -1.637 / 10-14 B10 1.770 / 10-17 0.000 / 100 0.000 / 100 D1 / f 0.200 0.239 0.260 t / D1 0.333 0.418 0.385 (-R1a / R2a) 0.231 1.378 1.555 R1b / R2b 1.330 3.374 4.892 t / f 0.067 0.100 0.100 (-R2b / f) 0.061 0.103 0.114 in the main scanning plane of the fθ lens Focal length f 149.99 149.97 150.01 β Sub-scanning lateral magnification -3.66 -3.29 -3.15
【0029】 表3 実施例 5 6 7 D1 45 40 36.38 t 15 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 299.537 220 185.599 R2a -103.372 -117.68 -130.391 R1b -40.042 -31.179 -58.736 R2b -16.047 -14.493 -15.787 R1非球面タイプ ST2 ST2 ST2 R2非球面タイプ T T T タイプST2 kyu 0.000 0.000 -46.892 非球面係数B4u -5.120・10-7 -1.190・10-6 -6.897・10-7 B6u 9.112・10-11 3.185・10-10 5.973・10-11 B8u -7.060・10-15 -2.737・10-14 4.617・10-15 B10u 3.228・10-20 3.243・10-19 -2.046・10-18 kyl 対称 対称 -5.952E+01 B4l 対称 対称 -5.615・10-7 B6l 対称 対称 1.210・10-11 B8l 対称 対称 4.081・10-5 B10l 対称 対称 3.843・10-19 D2u 1.633・10-4 8.820・10-5 -4.487・10-4 D4u 3.476・10-9 2.311・10-7 6.070・10-7 D6u 0.000・100 -1.636・10-10 -2.222・10-10 D8u 0.000・100 4.198・10-14 0.000・100 D2l 1.633・10-4 1.696・10-4 -3.286・10-4 D4l 3.476・10-9 1.042・10-14 4.430・10-7 D6l 0.000・100 -7.248・10-11 -1.515・10-10 D8l 0.000・100 1.790・10-14 0.000・100 タイプT ky 0.000 0.000 3.339 非球面係数B4 -1.814・10-7 -5.235・10-7 -5.022・10-7 B6 -4.171・10-11 -8.617・10-11 -1.054・10-11 B8 3.073・10-15 1.843・10-14 -2.573・10-14 B10 1.349・10-18 8.481・10-18 0.000・100 D1/f 0.300 0.267 0.243 t/D1 0.333 0.375 0.412 (-R1a /R2a) 2.898 1.869 1.423 R1b /R2b 2.495 2.151 3.721 t/f 0.100 0.100 0.100 (-R2b /f) 0.107 0.097 0.105 fθレンズの主走査面内の 焦点距離f 149.98 150.00 150.00 β副走査面内の横倍率 -2.65 -2.81 -3.29 [0029] Table 3 Example 5 6 7 D1 45 40 36.38 t 15 15 15 n 1.519 1.519 1.519 R1a 299.537 220 185.599 R2a -103.372 -117.68 -130.391 R1b -40.042 -31.179 -58.736 R2b -16.047 -14.493 -15.787 R1 Aspherical type ST2 ST2 ST2 R2 aspherical type T T T Type ST2 kyu 0.000 0.000 -46.892 Aspheric coefficient B4u -5.120 ・ 10-7 -1.190 / 10-6 -6.897 / 10-7 B6u 9.112 / 10-11 3.185 / 10-Ten 5.973 / 10-11 B8u -7.060 / 10-15 -2.737 / 10-14 4.617 / 10-15 B10u 3.228 ・ 10-20 3.243 / 10-19 -2.046 / 10-18 kyl symmetry symmetry -5.952E + 01 B4l Symmetric Symmetric -5.615 ・ 10-7 B6l Symmetric Symmetric 1.210 ・ 10-11 B8l Symmetric Symmetric 4.081 ・ 10-Five B10l Symmetry Symmetry 3.843 ・ 10-19 D2u 1.633 ・ 10-Four 8.820 / 10-Five -4.487 / 10-Four D4u 3.476 ・ 10-9 2.311 / 10-7 6.070 / 10-7 D6u 0.000 ・ 100 -1.636 / 10-Ten -2.222 / 10-Ten D8u 0.000 ・ 100 4.198 / 10-14 0.000 / 100 D2l 1.633 / 10-Four 1.696 / 10-Four -3.286 / 10-Four D4l 3.476 ・ 10-9 1.042 / 10-14 4.430 / 10-7 D6l 0.000 ・ 100 -7.248 / 10-11 -1.515 ・ 10-Ten D8l 0.000 ・ 100 1.790 / 10-14 0.000 / 100 Type T ky 0.000 0.000 3.339 Aspheric coefficient B4 -1.814 ・ 10-7 -5.235 / 10-7 -5.022 / 10-7 B6 -4.171 / 10-11 -8.617 / 10-11 -1.054 ・ 10-11 B8 3.073 / 10-15 1.843 / 10-14 -2.573 / 10-14 B10 1.349 / 10-18 8.481 / 10-18 0.000 / 100 D1 / f 0.300 0.267 0.243 t / D1 0.333 0.375 0.412 (-R1a / R2a) 2.898 1.869 1.423 R1b / R2b 2.495 2.151 3.721 t / f 0.100 0.100 0.100 (-R2b / f) 0.107 0.097 0.105 in the main scanning plane of the fθ lens Focal length f 149.98 150.00 150.00 β Sub-scanning lateral magnification -2.65 -2.81 -3.29
【0030】 表4 実施例 8 D1 40 t 15 n 1.519 R1a 220 R2a -117.68 R1b -113.12 R2b -17.832 R1非球面タイプ ST2 R2非球面タイプ ST2 R1側 kyu 0.000 タイプST2 B4u -1.190・10-6 非球面係数B6u 3.185・10-10 B8u -2.937・10-14 B10u 3.243・10-19 kyl 対称 B4l 対称 B6l 対称 B8l 対称 B10l 対称 D2u -4.830・10-4 D4u 1.821・10-7 D6u -1.023・10-10 D8u 7.237・10-14 D2l -7.016・10-4 D4l 3.641・10-7 D6l -1.035・10-11 D8l -7.659・10-14 D10l 2.035・10-17 R2側 kyu 0.000 タイプST2 B4u -5.235・10-7 非球面係数B6u -8.617・10-11 B8u 1.843・10-14 B10u 8.481・10-18 kyl 対称 B4l 対称 B6l 対称 B8l 対称 B10l 対称 D2u 4.596・10-5 D4u -7.121・10-8 D6u 1.739・10-11 D8u -4.303・10-5 D2l 1.199・10-5 D4l -5.997・10-8 D6l -1.770・10-12 D8l 2.185・10-14 D10l -9.255・10-18 D1/f 0.267 t/D1 0.375 (-R1a /R2a) 1.869 R1b /R2b 6.344 t/f 0.100 (-R2b /f) 0.119 fθレンズの主走査面内の焦点距離f 150.00 β副走査面内の横倍率 -3.12 Table 4 Example 8 D1 40 t 15 n 1.519 R1a 220 R2a -117.68 R1b -113.12 R2b -17.832 R1 aspherical type ST2 R2 aspherical type ST2 R1 side kyu 0.000 type ST2 B4u -1.190 ・ 10 -6 aspherical type Coefficient B6u 3.185 ・ 10 -10 B8u -2.937 ・ 10 -14 B10u 3.243 ・ 10 -19 kyl Symmetric B4l Symmetric B6l Symmetric B8l Symmetric B10l Symmetry D2u -4.830 ・ 10 -4 D4u 1.821 ・ 10 -7 D6u -1.023 ・ 10 -10 D8u 7.237 / 10 -14 D2l -7.016 / 10 -4 D4l 3.641 / 10 -7 D6l -1.035 / 10 -11 D8l -7.659 / 10 -14 D10l 2.035 / 10 -17 R2 side kyu 0.000 Type ST2 B4u -5.235 / 10 -7 Aspherical coefficient B6u -8.617 ・ 10 -11 B8u 1.843 ・ 10 -14 B10u 8.481 ・ 10 -18 kyl Symmetric B4l Symmetric B6l Symmetric B8l Symmetric B10l Symmetric D2u 4.596 ・ 10 -5 D4u -7.121 ・ 10 -8 D6u 1.739 ・10 -11 D8u -4.303 ・ 10 -5 D2l 1.199 ・ 10 -5 D4l -5.997 ・ 10 -8 D6l -1.770 ・ 10 -12 D8l 2.185 ・ 10 -14 D10l -9.255 ・ 10 -18 D1 / f 0.267 t / D1 0.375 (-R1a / R2a) 1.869 R1b / R2b 6.344 t / f 0.100 (-R2b / f) 0.119 fθ Lens focal length f 15 in the main scanning plane 0.00 β Sub-scanning lateral magnification -3.12
【0031】なお、第7実施例は母線形状が光軸に対し
て非対称な例である。また、第8実施例は両側の面の子
線断面の曲率半径が変化する例であり、特に両面とも光
軸から離れるに従ってその曲率半径が小さくなるように
設定することにより、レンズ周辺部の副走査方向の主平
面位置を被走査面側に設定でき、副走査方向の射出Fナ
ンバを一定にすることができ、更なるスポット径の均一
性を得ることが可能となる。The seventh embodiment is an example in which the generatrix shape is asymmetric with respect to the optical axis. The eighth embodiment is an example in which the radii of curvature of the sagittal cross sections on both sides change, and in particular, by setting the radii of curvature on both sides to decrease with increasing distance from the optical axis, the sub-region of the lens peripheral portion The main plane position in the scanning direction can be set on the scanned surface side, the emission F number in the sub-scanning direction can be made constant, and further uniformity of the spot diameter can be obtained.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光走査
光学装置は、1枚のプラスチックレンズによる低屈折率
の結像手段を使用しても、設計上、製作上、環境変動に
影響されず、高性能でかつ低コスト性とすることができ
る。As described above, the optical scanning optical device according to the present invention is affected by environmental fluctuations in design, manufacturing and environment even if the image forming means having a low refractive index by one plastic lens is used. In addition, high performance and low cost can be achieved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】第1実施例の主走査断面の光学配置図である。FIG. 1 is an optical layout diagram of a main scanning section of a first embodiment.
【図2】副走査断面の光学配置図である。FIG. 2 is an optical layout diagram of a sub-scan section.
【図3】タイプTの場合の母線形状の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a busbar shape in the case of type T.
【図4】タイプST2 の場合の母線形状の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a busbar shape in the case of type ST2.
【図5】像面弯曲量の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of the amount of curvature of field.
【図6】fθ特性(歪曲収差)の特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of an fθ characteristic (distortion aberration).
1 光源 2 コリメーターレンズ 3 開口絞り 4 シリンドリカルレンズ 5 回転多面鏡 6 fθレンズ 7 被走査面 1 light source 2 Collimator lens 3 aperture stop 4 Cylindrical lens 5 rotating polygon mirror 6 fθ lens 7 Scanned surface
Claims (5)
を介して偏向手段に導光し、該偏向手段で反射偏向させ
た後に結像手段を介して被走査面上に導光し、該被走査
面上を光走査する光走査光学装置において、前記結像手
段は1枚のプラスチックレンズで構成し、該レンズは偏
向面内の主走査方向の光軸近辺は両凸形状である両側非
球面形状とし、前記偏向面と垂直方向の副走査方向は偏
向方向に凹面を向けたメニスカス形状とし、副走査方向
の曲率は少なくとも1面は前記レンズ中心に対して非対
称に連続的に曲率半径が変化することを特徴とする光走
査光学装置。1. A light beam emitted from a light source means is guided to a deflecting means through an optical system, reflected and deflected by the deflecting means, and then guided onto a surface to be scanned through an image forming means, In an optical scanning optical device that optically scans a surface to be scanned, the image forming means is composed of one plastic lens, and the lens has a biconvex shape in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction in the deflection surface. The lens has a spherical shape, and the sub-scanning direction perpendicular to the deflecting surface has a meniscus shape with a concave surface in the deflecting direction, and the curvature in the sub-scanning direction is such that at least one surface is asymmetric with respect to the lens center and has a radius of curvature continuously. An optical scanning optical device characterized by changing.
ら前記結像手段に略平行光で入射した光束を前記被走査
面上に結像させるものであり、副走査方向に関しては、
前記偏向手段の偏向点と前記被走査面とを光学的に概略
共役関係とし、光学的横倍率βを−4<β<−2とした
請求項1に記載の光走査光学装置。2. With respect to the main scanning direction, a light beam which is incident on the image forming means from the deflecting means as substantially parallel light is imaged on the surface to be scanned, and with respect to the sub scanning direction.
The optical scanning optical device according to claim 1, wherein the deflection point of the deflecting unit and the surface to be scanned are optically in a substantially conjugate relationship, and the optical lateral magnification β is -4 <β <-2.
の偏向点と前記結像手段の偏向側までの距離をD1とした
とき、0.3<t/D1<0.45を満足するようにした
請求項1に記載の光走査光学装置。3. When the center thickness of the lens is t and the distance between the deflection point of the deflection means and the deflection side of the image formation means is D1, 0.3 <t / D1 <0.45 is satisfied. The optical scanning optical device according to claim 1, configured as described above.
共にレンズ中心に対して連続的に曲率半径が変化し、前
記レンズの光軸から離れるに従って両面共に曲率半径の
絶対値を小さくした請求項1に記載の光走査光学装置。4. The curvature of the lens in the sub-scanning direction is such that the radius of curvature continuously changes with respect to the center of the lens on both sides, and the absolute value of the radius of curvature on both sides decreases with increasing distance from the optical axis of the lens. Item 2. The optical scanning optical device according to Item 1.
1〜4の何れか1つの請求項に記載の光走査光学装置。 5. The surface to be scanned is a photosensitive drum.
The optical scanning optical device according to any one of claims 1 to 4.
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