JPS6336482B2

JPS6336482B2 -

Info

Publication number: JPS6336482B2
Application number: JP53033917A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawamura
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1988-07-20
Also published as: JPS54126051A; DE2911528C2; US4277128A; DE2911528A1

Description

() 負のメニスカスレンズ１１物界側レンズ面曲率半径 −18 像界側レンズ面曲率半径 −160 屈折面間距離 2.1 屈折率 1.592 () 正のメニスカスレンズ１２物界側レンズ面曲率半径 −61 像界側レンズ面曲率半径 −24 屈折面間距離 3.3 屈折率 1.605 () 両凸レンズ１３物界側レンズ面曲率半径 330 像界側レンズ面曲率半径 −43 屈折面間距離 3.0 屈折率 1.618 () シリンドリカルレンズ１４物界側レンズ面曲率半径ｙ方向 ∞ ｚ方向 44 像界側レンズ面曲率半径ｙ方向 ∞ ｚ方向 −18 屈折面間距離 1.9 屈折率 1.515 () 負のメニスカスレンズ１１と正のメニスカ
スレンズ１２の間の屈折面間距離 1.9 () 正のメニスカスレンズ１２と両凸レンズ１
３の間の屈折面間距離 0.4 () 両凸レンズ１３とシリンドリカルレンズ１
４間の屈折面間距離 0.7 () 瞳と負のメニスカスレンズ１１の物界側レ
ンズ面との距離ｙ方向 −11.1 ｚ方向 0.0 () 物体と負のメニスカスレンズ１１の物界側
レンズ面との距離ｙ方向 ∞ ｚ方向 −11.1 【発明の詳細な説明】本発明は、アナモフイツクなfθレンズ系に関す
る。

定方向へ進行する光束を、回転多面鏡により、
定平面内で一方向へ周期的に偏向させ、集束レン
ズ系により走査面上に集束させてライン走査を行
なう光走査方式が、近来、フアクシミリの受信記
録装置などとして、実用化されるようになつた。

fθレンズ系は、このような光走査方式におい
て、集束レンズ系として用いられるが、偏向する
光束を走査面上に集束させる機能のみならず、等
角速度的に偏向する光束の集束部の移動が、走査
面上で等速的に行なわれるようにする機能をも有
している。すなわち、その瞳を通り、光軸に対し
て角θをもつて、fθレンズ系に入射する平行光束
は、走査面上で、fθレンズ系の焦点距離をｆとし
て、光軸から、fθに比例する距離だけ離れたとこ
ろに集束するのである。従つて、fθレンズ系への
入射光束の、光軸に対する角θが、一様な変化率
で変化すると、fθレンズ系による集束光のスポツ
トは、走査面上で等速的に移動するのである。

回転多面鏡は、正多角柱もしくは正多角錐の周
面を鏡面としたものであつて、上記鏡面に関する
対称軸のまわりに回動する。この回転多面鏡に、
定方向から、入射する光束は、鏡面のひとつによ
つて反射されるが、反射光束は、上記鏡面の回動
に従い、一定の平面を掃引する。回転多面鏡の回
転に伴い、反射に関与する鏡面が切換るたびに、
上記掃引が繰返される。回転多面鏡の鏡面のう
ち、光束が入射する位置にあり、上記光束の反射
にあずかる鏡面を反射面と称し、反射光束により
掃引される平面を掃引面と称する。

上記回転多面鏡の使用に関し、従来、以下の如
き問題があつた。

すなわち、回転多面鏡の個々の鏡面の、回転多
面鏡回動軸に対する角度に、製作誤差による若干
のばらつきがあり、このため、掃引面が、回転多
面鏡の回転に伴い、反射面が切換るごとに、若干
変動するのである。この掃引面の変動にともない
ライン走査が行なわれる位置が走査面上でわずか
ながら変動し、この結果、ライン走査にピツチむ
らが生ずるのである。

回転多面鏡の製作精度を十分に高くすることに
より、上記ピツチむらを、実用上問題とならない
程度に軽減しうるが、このようにすれば、当然、
回転多面鏡の製造コストも著しく高くなる。

一方、特開昭48−49315号公報に開示された方
法のように、光束の光路上、回転多面鏡に関して
光源側にシリンドリカルレンズを配し、被走査側
にシリンドリカルレンズまたはトロイダルレンズ
を配して、上記ピツチむらを、光学的に軽減させ
る方法が知られている。

しかしながら、この方法によつて、ピツチむら
を軽減させる場合、実験によれば、上記被走査側
にシリンドリカルレンズを配すると、ライン走査
の始点部、終点部の近傍で、集束光の集束性が著
しく悪くなり、集束光のスポツトがぼやけてしま
う。また、トロイダルレンズを用いた場合、トロ
イダルレンズの製造コストが高いため、光走査装
置のコストも高くなつてしまう。

本発明の目的は、このような不都合を回避しう
る、アナモフイツクなfθレンズ系を提供すること
である。このアナモフイツクなfθレンズ系を用い
ることにより、上記被走査側におけるシリンドリ
カルレンズもしくはトロイダルレンズを用いるこ
となく、ピツチむらを著しく軽減させることがで
きる。

以下、図面を参照しながら、本発明を説明す
る。

本発明によるアナモフイツクなfθレンズ系は、
光軸に垂直な２つの方向において、それぞれ、独
特の光学特性を有している。以下、光軸に平行な
方向をｘ方向とし、上記２方向をｙ方向およびｚ
方向とする。

第１図は、本発明によるアナモフイツクなfθレ
ンズ系のレンズ構成を示している。この図は、ア
ナモフイツクなfθレンズ系１を、光軸を含み、ｙ
方向に平行な平面（以下xy平面と称する）で仮
想的に截断した断面形状を示している。まず、こ
の図に従つて、ｙ方向およびｚ方向における光学
特性を説明する。

このfθレンズ系１は、負のメニスカスレンズ１
１、正のメニスカスレンズ１２、両凸レンズ１
３、シリンドリカルレンズ１４によつて構成され
ている。シリンドリカルレンズ１４は、その無曲
率の方向をｙ方向に向けている。

さて、該fθレンズ系１のｙ方向に関する光学特
性とは、次のようである。すなわち、xy平面に
関しては、瞳が前置され、瞳Ｅを通り、xy平面
に平行に進行し、光軸とθなる角をなして、fθレ
ンズ系１に入射する平行光束は、ｙ方向において
は、像面２上で、光軸からfθに比例した距離だけ
離れた位置に集束するのである。ここに、ｆは、
fθレンズ系１のｙ方向特性における焦点距離を示
してる。換言すれば、ｙ方向に関しては、fθレン
ズ系１は、従来知られているfθレンズ系と同じ特
性を有している。

一方、ｚ方向に関する光学特性とは、次のよう
なものである。すなわち、ｚ方向においては、該
fθレンズ系１は、瞳面Ｐ・Ｅと像面２とを結像関
係で結ぶという特性を有するのである。すなわ
ち、ｚ方向においては、fθレンズ系１により、瞳
面Ｐ・Ｅと像面２とは瞳面Ｐ・Ｅを物体面とした
ときに、像面２が上記物体面に共役な像面になる
という共役関係で結ばれるのである。

収差の面からこれを見れば、ｙ方向においては
無限遠物体に対して収差補正がなされ、像高Ｈが
入射角θに対し、Ｈ＝ｋ・ｆ・θ（ｋ：定数）と
なるように設計され、ｚ方向においては、瞳面
Ｐ・Ｅを物体面、像面２を物体面に共役な像面と
したときに、球面収差が小さくなるように設計さ
れているのである。

第２図および第３図は、光走査方式におけるfθ
レンズ系１の使用状態を示している。図中、符号
３は回転多面鏡、符号４はシリンドリカルレンズ
を示している。

平行光束５は、シリンドリカルレンズ４を透過
したのち、xy平面内では平行性を失なわず、図
面に垂直なｚ方向では集束させられる。すなわち
シリンドリカルレンズ４を透過した平行光束５は
一方向集束光束となる。

回転多面鏡３は、その反射面が、上記一方向性
の集束光束の集束位置近傍に位置するように配設
される。該例において、回転多面鏡３は正８角柱
状であるが、その回転軸がｚ方向に平行になるよ
うに配設される。すなわち、このようにすれば、
反射光束による掃引面がxy面を一致するように
できる。すると、回転多面鏡３により反射された
のち、上記一方向集束光束は、掃引面すなわち
xy面内における平行性を保ちつつ、ｚ方向を発
散方向とする、一方向発散性の光束となり、fθレ
ンズ系１に入射する。ただし、ここでいう掃引面
は変動を考慮しない理想的な掃引面である。

ところで、fθレンズ系１は、その瞳が、回転多
面鏡３の反射面と略合致するようにその配設位置
を定められているのである。従つて、上記一方向
発散性の反射光束は、xy面に関しては、fθレン
ズ系１を透過したのち、その像面２上に集束す
る。もちろん、その集束位置は、fθレンズ系１へ
の、xy面に関する入射角θに比例する距離だけ、
光軸から離れている。

一方、ｚ方向においては、fθレンズ系１が、瞳
面と像面とを共役関係で結ぶから、像面２には、
瞳の位置における光束断面の像が結像する。しか
るに、前述した如く、回転多面鏡３の反射面は瞳
の位置と合致しており、かつ、反射面への入射光
である一方向集束光は、ｚ方向において上記反射
面上に集束するから、第３図に示すようにｚ方向
においても、反射光束は、fθレンズ系１によつて
集束させられる。第３図は、光束の進行方向へ展
開した図であり、瞳面Ｐ・Ｅの位置が反射面の位
置を示している。かくして、反射面による反射光
は、像面２上にｚ方向に関してもｙ方向に関して
も集束する。

走査面はもちろん像面２と合致させて設定され
る。従つて、回転多面鏡３が第２図で矢印方向に
回動すれば、ライン走査は、反射光束の集束光の
スポツトにより等速的に行なわれる。

前述したように、ｚ方向においては、反射面へ
入射する一方向集束光束の集束部の像が像面２上
に結像するのであるから、回転多面鏡３の鏡面の
ｚ軸に対する平行度のばらつきにより、反射光束
の掃引面が若干変動しても、このことによつて
は、反射光束の集束点の位置は像面２上でｚ方向
に変動することはない。この場合、反射光束の集
束点のｚ方向における変動は、上記平行度のばら
つきにより、反射面へ入射する一方向集束光束の
集束位置が、ｚ方向へ変動することによつて生ず
る。しかしながら、上記一方向集束光束の集束位
置と反射面との位置関係の変動が小さいから、上
記集束位置のｚ方向における変動量は極めて小さ
く、従つて、像面２上における集束点の変動量も
極めて小さい。このようにして、本発明によるfθ
レンズ系１を上記の如く用いることにより、光走
査における、ライン走査のピツチむらを著しく減
少させることが可能である。

また、前述の、特開昭48−49315の方法では、
回転多面鏡とfθレンズ系との間に配設されるシリ
ンドリカルレンズもしくはトロイダルレンズとfθ
レンズ系との位置関係に高い精度が要求されてい
たが、本発明によるアナモフイツクなfθレンズ系
によれば、そのような問題もなく、fθレンズ系
は、回転多面鏡の反射面および走査面に対して精
度よく位置調整を行なうのみでよい。また、本発
明によるアナモフイツクなfθレンズ系はトロイダ
ルレンズに比して製作費用もやすく、形状も小さ
くてすむ。

本発明のfθレンズは具体的には以下の様に構成
される。

() 負のメニスカスレンズ１１、物界側レンズ面曲率半径 −18mm、像界側レンズ面曲率半径 −160mm、屈折面間距離 2.1mm 屈折率 1.592 () 正のメニスカスレンズ１２、物界側レンズ面曲率半径 −61mm 像界側レンズ面曲率半径 −24mm 屈折面間距離 3.3mm 屈折率 1.605 () 両凸レンズ１３、物界側レンズ面曲率半径 330mm 像界側レンズ面曲率半径 −43mm 屈折面間距離 3.0mm 屈折率 1.618 以上の３レンズは光軸に関して回転対称形状
である。

() シリンドリカルレンズ１４、物界側レンズ面曲率半径ｙ方向 ∞ ｚ方向 44mm 像界側レンズ面曲率半径ｙ方向 ∞ ｚ方向 −18mm 屈折面間距離 1.9mm 屈折率 1.515 () 負メニスカスレンズ１１と正メニスカスレ
ンズ１２の間の屈折面間距離 1.9mm () 正メニスカスレンズ１２と両凸レンズ１３
の間の屈折面間距離 0.4mm () 両凸レンズ１３とシリンドリカルレンズ１
４の間の屈折面間距離 0.7mm () 瞳と負メニスカスレンズ１１の物界側レン
ズ面との距離ｙ方向 −11.1mm ｚ方向 0.0mm () 物体と負メニスカスレンズ１１の物界側レ
ンズ面との距離ｙ方向 ∞ ｚ方向 −11.1mm このように構成された本発明のアナモフイツク
なfθレンズ系は、ｙ方向に関して100mm、ｚ方向
に対しては17.7mmの焦点距離を有する。

第４図以下に、このfθレンズ系の収差図を示
す。

第４図乃至第７図は、像面上ｙ方向に関するも
の、第８図は、像面上ｚ方向に関するものであ
る。

第４図は、像高Ｈ＝ｆ・tanθのときの歪曲を示
す。図中、破線で示す曲線は理想歪曲を示してい
る。

第５図は、Ｈ＝ｆ・θのときの歪曲を示す。

第６図は非点収差を示している。図中、実線は
サジタル方向のもの、破線はメリデイオナル像面
上のものを示している。

第７図および第８図は、球面収差を示してい
る。

これらの収差図から明らかなように、この実施
例のｆ・θレンズ系は、アナモフイツクなfθレン
ズ系の有するべき特徴を備えており、実際、この
fθレンズ系を用い、第２図および第３図に示す方
法で光走査を行つたところ、良好な走査スポツト
形状で、走査ピツチむらのない良好な光走査が可
能であつた。

この発明によるアナモフイツクなfθレンズ系を
用いた場合、第２図に示すシリンドリカルレンズ
４，１４の焦点距離の組合せを変えるだけで、走
査面上の集束光のスポツト形状をかえることがで
き、fθレンズ系のデフオーカスにより、スポツト
径を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるアナモフイツクなfθレ
ンズ系の構成を示す図、第２図および第３図は、
本発明によるアナモフイツクなfθレンズ系を用い
る光走査方式を説明するための図、第４図乃至第
８図は、本発明によるアナモフイツクなfθレンズ
系の種々の収差の例を示す図、である。１……アナモフイツクなfθレンズ系、２……像
面、３……回転多面鏡、４……シリンドリカルレ
ンズ。

Claims

【特許請求の範囲】１定方向へ進行する光束を、レンズ系によつ
て、進行方向に垂直な１方向にのみ集束させ、上
記進行方向と集束方向とに垂直な方向においては
平行光となし、この１方向集束光束を、その集束
位置近傍に反射面が位置するように配設された回
転多面鏡により、反射光束の掃引面と上記反射光
束の発散方向とが直交するようにして周期的に偏
向させ、この１方向発散性の反射光束を、集束レ
ンズ系により走査面上に集束させてライン走査を
行う光走査方式において、上記集束レンズ系とし
て用いられるfθレンズ系であつて、適正に配置されたとき、上記掃引面に関して
は、前置された瞳が、回転多面鏡の反射面の位置
と合致し、光軸に対し角θをもつて入射する平行
光が走査面上で光軸から、θに比例する距離の位
置に集束し、上記反射面による反射光の発散方向
においては、上記反射面を物体面とし走査面を像
面とするような共役関係を有し、凹面を上記反射面側に向けた負のメニスカスレ
ンズ、凹面を上記反射面側に向けた正のメニスカ
スレンズ、両凸レンズ、シリンドリカルレンズの
４枚のレンズを、上記反射面側から走査面に向け
て、上記順序に配列してなり、上記シリンドリカルレンズのパワーのない方向
が、上記掃引面に平行であり、全体として単一のレンズ系を構成し、各レンズが、以下のように構成配置され、走査
方向（ｙ方向）、副走査方向（ｚ方向）の焦点距
離が、それぞれ100、17.7であることを特徴とす
るアナモフイツクなfθレンズ系。