集光レンズおよび光走査装置
【課題】 入射角度が大きい場合でも集光効率に優れ、かつ、量産に適した集光レンズを提供すること。
【解決手段】 集光レンズ１は、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。４つの分割レンズ面１１、１２、１３、１４のうち、３つの分割レンズ面１２、１３、１４は、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面になっている。
【解決手段】 集光レンズ１は、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。４つの分割レンズ面１１、１２、１３、１４のうち、３つの分割レンズ面１２、１３、１４は、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面になっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビーム走査装置は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリなどの画像形成装置や、バーコード読取装置、車間距離測定装置などの測定装置に幅広く使用されている。これらの機器のうち、画像形成装置に用いられているビーム走査装置は、レーザ光源から出射されたレーザビームをポリゴンミラーで周期的に偏向させ、感光体の被走査面上に反復走査する。これに対して、測定装置に用いられているビーム走査装置では、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器で受光することにより、情報を検出している。このとき、反射ビームは、ポリゴンミラーによる走査角度に対応する角度で光検出器に向かう。光検出器に向かう光路には、図３（ａ）に示す集光レンズ１′が配置され、この集光レンズ１′によって反射ビームを集光する。ここで、集光レンズ１′は、できるだけ大きな光量を光検出器に導くようにできるだけ広い面積を有している。また、集光レンズ１′に対しては、バーコード読取装置の場合には、商品などに接触しないように表面が平面であって、かつ、軽量化を目的に薄いことが要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、集光レンズ１′において、検出光量を多く確保することを目的に有効面積を広げると、レンズ肉厚が厚くなり、表面の出っ張りが大きくなってしまう。そこで、集光レンズには、図３（ｂ）に示すようなフレネルレンズ１″が用いられることがある。このようなフレネルレンズ１″であれば、表面の平面化と肉薄化の双方をある程度、満たしている。
【０００４】
しかしながら、フレネルレンズ１″の場合には、肉薄化するほどレンズ面の分割数を増やす必要があるため、所望の特性を得ようとすると、製造が困難になるという問題点がある。また、集光レンズには所定の範囲の入射角度をもってビームが入射する。このため、集光レンズへの入射角度が大きい場合には、光検出器の面積から収束光が外れないように集光レンズと光検出器との距離を縮める必要があるが、このようなレイアウトを採用すると、集光力をさらに高める必要があり、そのため、曲率半径を小さくする必要がある。従って、フレネルレンズ１″において分割数をさらに増やすことになるが、このような構造のフレネルレンズ１″の場合、図３（ｃ）の領域Ａ、Ｂをそれぞれ図３（ｄ）、（ｅ）に拡大して示すように、入射角度が大きい光線Ｌ１１に溝２０′の部分でのケラレが発生し、照度が著しく低下するという問題点がある。さらに、フレネルレンズ１″の外周部では、レンズの接線角が大きくなるため、図３（ｄ）に示す光線Ｌ１２のように、レンズに入射できず、照度が低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、入射角度が大きい場合でも集光効率に優れ、かつ、量産に適した集光レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の集光レンズでは、光入射面および光出射面のうちの少なくとも一方に、溝によってフレネルレンズ状の分割レンズ面が複数、形成され、当該複数の分割レンズ面には、複数の段差が形成された回折レンズ面が含まれていることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、前記溝、前記分割レンズ面、および前記段差は、例えば、同心円状に形成されている。
【０００８】
本発明では、フレネルレンズとしての特徴と回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、屈折と回折の双方を利用する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して薄型化が容易である。また、分割数を減らすことができるため、分割レンズ面の境界部分に発生する溝での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【０００９】
本発明において、前記複数の分割レンズ面における屈折力と、前記回折レンズ面における回折力とは同一方向であることが好ましい。このように、屈折による集光力と回折による集光力とを同一方向にすれば、各分割レンズ面の曲率半径を大きくすることができる。
【００１０】
本発明において、前記複数の分割レンズ面は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えている。例えば、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なる非球面を備えている。このように各分割レンズ面の形状を最適化すれば、スポット径を小さくすることができる。特に、分割レンズ面を非球面形状とすれば、前記複数の分割レンズ面が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている構造を実現できる。その結果、スポット径を小さくすることができる。
【００１１】
本発明において、前記分割レンズ面に前記段差が形成されていないときには当該分割レンズ面の回折次数を０次とした場合、前記複数の分割レンズ面では、レンズ中心側に位置する分割レンズ面の回折次数がレンズ外周側に位置する分割レンズ面よりも低いことが好ましい。このように構成すると、外周側の分割レンズ面でも接線角を小さくすることができるため、入射角が大きな光であっても、レンズに入射させることができる。
【００１２】
本発明において、前記分割レンズ面同士の境界領域に位置する前記溝の方向が光の屈折方向と略平行であることが好ましい。このように構成すると、溝部分に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝の角度が広がるため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。また、レンズ素材を加工して集光レンズを製造する場合でも、加工が容易である。
【００１３】
本発明において、レンズ材料は、例えば樹脂である。樹脂製レンズであれば、金型成形により効率よく製造できるなど、安価である。また、軽量化にも適している。
【００１４】
本発明において、前記光入射面および前記光出射面のうち、光入射面に前記複数の分割レンズ面が形成され、光出射面は、単調な平面あるいは曲面であることが好ましい。このように構成すると、光出射面については複雑な加工を施す必要がない。
【００１５】
本発明において、前記段差のピッチは、以下の式
ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差高さの５倍以上であることが好ましい。このように構成すると、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００１６】
本発明を適用した集光レンズは、当該集光レンズによって、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器に集光する光走査装置などに用いられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を適用した集光レンズは、フレネルレンズとしての特徴と回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、屈折と回折の双方を利用する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して薄型化が容易である。また、分割数を減らすことができるため、分割レンズ面の境界部分に発生する溝での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明を適用した集光レンズを説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す集光レンズ１は、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。これに対して、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面である。
【００２１】
複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４には、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面が含まれており、本形態では、４つの分割レンズ面１１、１２、１３、１４のうち、３つの分割レンズ面１２、１３、１４が回折レンズ面になっている。
【００２２】
ここで、段差３０のピッチは、以下の式
ｈ１＝ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差３０の高さｈ１の５倍以上であり、広い。
【００２３】
また、本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。
【００２４】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えており、本形態では、レンズ設計データの一例を後述するように、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えている。
【００２５】
このように構成した集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、光線Ｌで示すように、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。ここで、分割レンズ面１１、１２、１３、１４同士の境界領域に位置する溝２１、２２、２３の方向は、例えば、図１（ｃ）に光線Ｌ１１で示すように、光の屈折方向と略平行である。
【００２６】
このような集光レンズ１のレンズ設計データは、例えば、以下のとおりである。なお、以下に説明するレンズ設計デ−タにおいて、レンズ面の非球面形状Ｚ（Ｒ）は、回転対称で、半径座標ｒに対して下式
Ｚ（Ｒ）＝ｃｒ2／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ2ｒ2｝1/2］
＋Ａ4・ｒ4＋Ａ6・ｒ6＋・・
で表される。ｃは曲率半径Ｒの逆数、ｋは円錐定数、Ａ4、Ａ6・・はそれぞれ、４次、６次・・の非球面係数である。なお、非球面係数の表示において、Ａ−４、Ａ−６、Ａ−８・・・は、それぞれＡ4、Ａ6、Ａ8・・・を示し、Ｅに続く数字ｍは、１×１０mを意味する。なお、以下の各設計デ−タは最内周から外周へ向かう順番に記述してある。
【００２７】
設計データ
分割レンズ面１１（回折レンズ面）
半径 (mm)＝0〜8.5
Y曲率半径（Ｒ）＝11.8
コ−ニック定数（ｋ）＝0.33427513
４次の係数（Ａ−４）＝−2.57E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−2.56E−06
８次の係数（Ａ−８）＝3.89E−08
10次の係数（Ａ−10）＝−3.20E−10
回折次数＝0
光路差関数R^2＝0
光軸方向シフトΔ＝0
溝２１
半径 (mm)＝8.5〜10.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１２（回折レンズ面）
半径 (mm)＝10.6〜13.8
Y曲率半径（Ｒ）＝14.5106212
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.22252023
４次の係数（Ａ−４）＝3.21E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.29E−08
８次の係数（Ａ−８）＝3.20E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−7.70E−13
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−2.272727273
光軸方向シフトΔ＝−4
溝２２
半径 (mm)＝13.8〜15.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝15.6〜18.0
Y曲率半径（Ｒ）＝15.81927282
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.380370538
４次の係数（Ａ−４）＝2.92E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−1.31E−08
８次の係数（Ａ−８）＝7.74E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.03E−13
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−9
溝２３
半径 (mm)＝18.0〜19.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１４（回折レンズ面）
半径 (mm)＝19.6〜22.0
Y曲率半径（Ｒ）＝17.44361546
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.31833077
４次の係数（Ａ−４）＝1.99E−05
６次の係数（Ａ−６）＝2.03E−09
８次の係数（Ａ−８）＝1.28E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.30E−14
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−13
【００２８】
このように構成した本形態の集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して、レンズ厚を例えば４ｍｍまで薄型化できる。また、集光能力が高いため、集光レンズ１と光検出器９との距離を１８ｍｍにまで縮めることができる。
【００２９】
また、回折を併用したため、分割数を例えば、４つにまで減らすことができる。従って、溝２１、２２、２３の数が少ない分、分割レンズ面１１、１２、１３、１４の境界部分に発生する溝２１、２２、２３での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【００３０】
さらに、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。このため、各分割レンズ面１１、１２、１３、１４の曲率半径を大きくすることができる。
【００３１】
さらにまた、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えているため、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４の各々が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている。このため、光検出器９上でのスポット径を小さくすることができる。
【００３２】
また、段差３が形成されていない分割レンズ面１１の回折次数を０次とした場合、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１の回折次数が０次である一方、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１２、１３、１４（回折レンズ面）の回折次数が１次であり、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１の回折次数は、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１２、１３、１４よりも低い。このため、外周側の分割レンズ面１２、１３、１４でも接線角を小さくすることができるため、図１（ｃ）に光線Ｌ１３で示すように、入射角が大きな光であっても、集光レンズ１に入射させることができる。
【００３３】
また、溝２１、２２、２３の方向が光の屈折方向と略平行であるため、図１（ｃ）に光線Ｌ１２で示すように、溝２１、２２、２３に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝２１、２２、２３の角度が広いため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。
【００３４】
また、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面であるため、光出射面３については複雑な加工を施す必要がない。
【００３５】
なお、段差３０のピッチは、段差３０の高さｈ１の５倍以上であるため、段差３０の数が少ない。それ故、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００３６】
［実施の形態２］
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。なお、本形態の集光レンズは、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、互いに対応する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００３７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す集光レンズ１も、実施の形態１と同様、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。これに対して、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面である。
【００３８】
本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４はいずれも、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面になっている。
【００３９】
ここで、段差３０のピッチは、以下の式
ｈ１＝ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差３０の高さｈ１、ｈ２の５倍以上である。
【００４０】
また、本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。
【００４１】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えており、本形態では、レンズ設計データの一例を後述するように、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えている。
【００４２】
このように構成した集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、光線Ｌで示すように、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。ここで、分割レンズ面１１、１２、１３、１４同士の境界領域に位置する溝２１、２２、２３の方向は、例えば、図２（ｃ）に光線Ｌ１１で示すように、光の屈折方向と略平行である。
【００４３】
このような集光レンズ１のレンズ設計データは、例えば、以下のとおりである。
【００４４】
分割レンズ面１１（回折レンズ面）
半径 (mm)＝0〜9.5
Y曲率半径（Ｒ）＝12.44212513
コ−ニック定数（ｋ）＝−0.57600452
４次の係数（Ａ−４）＝1.7459E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.4237E−07
８次の係数（Ａ−８）＝4.50666E−09
10次の係数（Ａ−10）＝−2E−11
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−2.840909091
光軸方向シフトΔ＝0
溝２１
半径 (mm)＝9.5〜10.8
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１２（回折レンズ面）
半径 (mm)＝10.8〜14.4
Y曲率半径（Ｒ）＝14.20502747
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.144824178
４次の係数（Ａ−４）＝3.45202E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−1.16675E−08
８次の係数（Ａ−８）＝1.39156E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−2.10401E−13
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−2.272727273
光軸方向シフトΔ＝−4.6
溝２２
半径 (mm)＝14.4〜15.8
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝15.8〜18.4
Y曲率半径（Ｒ）＝15.26028785
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.771677837
４次の係数（Ａ−４）＝4.79866E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.96942E−08
８次の係数（Ａ−８）＝1.31887E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−1.45567E−13
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−10
溝２３
半径 (mm)＝18.4〜20.0
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝20.0〜22.0
Y曲率半径（Ｒ）＝17.64423345
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.268024731
４次の係数（Ａ−４）＝2.09441E−05
６次の係数（Ａ−６）＝5.02943E−09
８次の係数（Ａ−８）＝1.16161E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.3599E−14
回折次数＝3
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−13
【００４５】
このように構成した本形態の集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して、レンズ厚を例えば５ｍｍまで薄型化できる。また、集光能力が高いため、集光レンズ１と光検出器９との距離を１４．５ｍｍにまで縮めることができ、このように縮めた分、光検出器９でのケラレを低減することができる。
【００４６】
また、回折を併用したため、分割数を例えば、４つにまで減らすことができる。従って、溝２１、２２、２３の数が少ない分、分割レンズ面１１、１２、１３、１４の境界部分に発生する溝２１、２２、２３での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【００４７】
また、本形態において、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。このため、各分割レンズ面１１、１２、１３、１４の曲率半径を大きくすることができる。
【００４８】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えているため、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４の各々が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている。このため、光検出器９上でのスポット径を小さくすることができる。
【００４９】
また、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１、１２、１３（回折レンズ面）の回折次数が２次であり、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１４（回折レンズ面）の回折次数が３次であり、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１、１２、１３の回折次数は、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１４よりも低い。このため、外周側の分割レンズ面１４でも接線角を小さくすることができるため、図２（ｃ）に光線Ｌ１３で示すように、入射角が大きな光であっても、集光レンズ１に入射させることができる。
【００５０】
また、溝２１、２２、２３の方向が光の屈折方向と略平行であるため、図２（ｃ）に光線Ｌ１２で示すように、溝２１、２２、２３に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝２１、２２、２３の角度が広いため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。
【００５１】
また、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面であるため、光出射面３については複雑な加工を施す必要がない。
【００５２】
なお、段差３０のピッチは、段差３０の高さｈ１、ｈ２の５倍以上であるため、段差３０の数が少ない。それ故、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００５３】
［他の実施の形態］
上記形態では、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を集光させるための集光レンズを説明したが、このような用途に限らず、大面積で薄型が要求される集光レンズであれば、他の用途に集光レンズに本発明を適用してもよい。
【００５４】
また、上記形態では、溝２１、２２、２３、分割レンズ面１１、１２、１３、１４、および段差３０が同心円状に形成されている集光レンズを説明したが、本発明は、トーリックレンズやシリンドリカルレンズに適用してもよく、シリンドリカルレンズに本発明を適用する場合には、溝や段差はシリンドリカルレンズの軸線に平行に形成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【図３】従来の集光レンズおよびその問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 集光レンズ
２ 光入射面
３ 光出射面
９ 光検出器
１１、１２、１３、１４ 分割レンズ面
２１、２２、２３ 溝
３０ 段差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビーム走査装置は、レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリなどの画像形成装置や、バーコード読取装置、車間距離測定装置などの測定装置に幅広く使用されている。これらの機器のうち、画像形成装置に用いられているビーム走査装置は、レーザ光源から出射されたレーザビームをポリゴンミラーで周期的に偏向させ、感光体の被走査面上に反復走査する。これに対して、測定装置に用いられているビーム走査装置では、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器で受光することにより、情報を検出している。このとき、反射ビームは、ポリゴンミラーによる走査角度に対応する角度で光検出器に向かう。光検出器に向かう光路には、図３（ａ）に示す集光レンズ１′が配置され、この集光レンズ１′によって反射ビームを集光する。ここで、集光レンズ１′は、できるだけ大きな光量を光検出器に導くようにできるだけ広い面積を有している。また、集光レンズ１′に対しては、バーコード読取装置の場合には、商品などに接触しないように表面が平面であって、かつ、軽量化を目的に薄いことが要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、集光レンズ１′において、検出光量を多く確保することを目的に有効面積を広げると、レンズ肉厚が厚くなり、表面の出っ張りが大きくなってしまう。そこで、集光レンズには、図３（ｂ）に示すようなフレネルレンズ１″が用いられることがある。このようなフレネルレンズ１″であれば、表面の平面化と肉薄化の双方をある程度、満たしている。
【０００４】
しかしながら、フレネルレンズ１″の場合には、肉薄化するほどレンズ面の分割数を増やす必要があるため、所望の特性を得ようとすると、製造が困難になるという問題点がある。また、集光レンズには所定の範囲の入射角度をもってビームが入射する。このため、集光レンズへの入射角度が大きい場合には、光検出器の面積から収束光が外れないように集光レンズと光検出器との距離を縮める必要があるが、このようなレイアウトを採用すると、集光力をさらに高める必要があり、そのため、曲率半径を小さくする必要がある。従って、フレネルレンズ１″において分割数をさらに増やすことになるが、このような構造のフレネルレンズ１″の場合、図３（ｃ）の領域Ａ、Ｂをそれぞれ図３（ｄ）、（ｅ）に拡大して示すように、入射角度が大きい光線Ｌ１１に溝２０′の部分でのケラレが発生し、照度が著しく低下するという問題点がある。さらに、フレネルレンズ１″の外周部では、レンズの接線角が大きくなるため、図３（ｄ）に示す光線Ｌ１２のように、レンズに入射できず、照度が低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、入射角度が大きい場合でも集光効率に優れ、かつ、量産に適した集光レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の集光レンズでは、光入射面および光出射面のうちの少なくとも一方に、溝によってフレネルレンズ状の分割レンズ面が複数、形成され、当該複数の分割レンズ面には、複数の段差が形成された回折レンズ面が含まれていることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、前記溝、前記分割レンズ面、および前記段差は、例えば、同心円状に形成されている。
【０００８】
本発明では、フレネルレンズとしての特徴と回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、屈折と回折の双方を利用する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して薄型化が容易である。また、分割数を減らすことができるため、分割レンズ面の境界部分に発生する溝での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【０００９】
本発明において、前記複数の分割レンズ面における屈折力と、前記回折レンズ面における回折力とは同一方向であることが好ましい。このように、屈折による集光力と回折による集光力とを同一方向にすれば、各分割レンズ面の曲率半径を大きくすることができる。
【００１０】
本発明において、前記複数の分割レンズ面は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えている。例えば、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なる非球面を備えている。このように各分割レンズ面の形状を最適化すれば、スポット径を小さくすることができる。特に、分割レンズ面を非球面形状とすれば、前記複数の分割レンズ面が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている構造を実現できる。その結果、スポット径を小さくすることができる。
【００１１】
本発明において、前記分割レンズ面に前記段差が形成されていないときには当該分割レンズ面の回折次数を０次とした場合、前記複数の分割レンズ面では、レンズ中心側に位置する分割レンズ面の回折次数がレンズ外周側に位置する分割レンズ面よりも低いことが好ましい。このように構成すると、外周側の分割レンズ面でも接線角を小さくすることができるため、入射角が大きな光であっても、レンズに入射させることができる。
【００１２】
本発明において、前記分割レンズ面同士の境界領域に位置する前記溝の方向が光の屈折方向と略平行であることが好ましい。このように構成すると、溝部分に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝の角度が広がるため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。また、レンズ素材を加工して集光レンズを製造する場合でも、加工が容易である。
【００１３】
本発明において、レンズ材料は、例えば樹脂である。樹脂製レンズであれば、金型成形により効率よく製造できるなど、安価である。また、軽量化にも適している。
【００１４】
本発明において、前記光入射面および前記光出射面のうち、光入射面に前記複数の分割レンズ面が形成され、光出射面は、単調な平面あるいは曲面であることが好ましい。このように構成すると、光出射面については複雑な加工を施す必要がない。
【００１５】
本発明において、前記段差のピッチは、以下の式
ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差高さの５倍以上であることが好ましい。このように構成すると、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００１６】
本発明を適用した集光レンズは、当該集光レンズによって、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器に集光する光走査装置などに用いられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を適用した集光レンズは、フレネルレンズとしての特徴と回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、屈折と回折の双方を利用する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して薄型化が容易である。また、分割数を減らすことができるため、分割レンズ面の境界部分に発生する溝での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明を適用した集光レンズを説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す集光レンズ１は、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。これに対して、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面である。
【００２１】
複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４には、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面が含まれており、本形態では、４つの分割レンズ面１１、１２、１３、１４のうち、３つの分割レンズ面１２、１３、１４が回折レンズ面になっている。
【００２２】
ここで、段差３０のピッチは、以下の式
ｈ１＝ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差３０の高さｈ１の５倍以上であり、広い。
【００２３】
また、本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。
【００２４】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えており、本形態では、レンズ設計データの一例を後述するように、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えている。
【００２５】
このように構成した集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、光線Ｌで示すように、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。ここで、分割レンズ面１１、１２、１３、１４同士の境界領域に位置する溝２１、２２、２３の方向は、例えば、図１（ｃ）に光線Ｌ１１で示すように、光の屈折方向と略平行である。
【００２６】
このような集光レンズ１のレンズ設計データは、例えば、以下のとおりである。なお、以下に説明するレンズ設計デ−タにおいて、レンズ面の非球面形状Ｚ（Ｒ）は、回転対称で、半径座標ｒに対して下式
Ｚ（Ｒ）＝ｃｒ2／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ2ｒ2｝1/2］
＋Ａ4・ｒ4＋Ａ6・ｒ6＋・・
で表される。ｃは曲率半径Ｒの逆数、ｋは円錐定数、Ａ4、Ａ6・・はそれぞれ、４次、６次・・の非球面係数である。なお、非球面係数の表示において、Ａ−４、Ａ−６、Ａ−８・・・は、それぞれＡ4、Ａ6、Ａ8・・・を示し、Ｅに続く数字ｍは、１×１０mを意味する。なお、以下の各設計デ−タは最内周から外周へ向かう順番に記述してある。
【００２７】
設計データ
分割レンズ面１１（回折レンズ面）
半径 (mm)＝0〜8.5
Y曲率半径（Ｒ）＝11.8
コ−ニック定数（ｋ）＝0.33427513
４次の係数（Ａ−４）＝−2.57E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−2.56E−06
８次の係数（Ａ−８）＝3.89E−08
10次の係数（Ａ−10）＝−3.20E−10
回折次数＝0
光路差関数R^2＝0
光軸方向シフトΔ＝0
溝２１
半径 (mm)＝8.5〜10.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１２（回折レンズ面）
半径 (mm)＝10.6〜13.8
Y曲率半径（Ｒ）＝14.5106212
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.22252023
４次の係数（Ａ−４）＝3.21E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.29E−08
８次の係数（Ａ−８）＝3.20E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−7.70E−13
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−2.272727273
光軸方向シフトΔ＝−4
溝２２
半径 (mm)＝13.8〜15.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝15.6〜18.0
Y曲率半径（Ｒ）＝15.81927282
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.380370538
４次の係数（Ａ−４）＝2.92E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−1.31E−08
８次の係数（Ａ−８）＝7.74E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.03E−13
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−9
溝２３
半径 (mm)＝18.0〜19.6
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１４（回折レンズ面）
半径 (mm)＝19.6〜22.0
Y曲率半径（Ｒ）＝17.44361546
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.31833077
４次の係数（Ａ−４）＝1.99E−05
６次の係数（Ａ−６）＝2.03E−09
８次の係数（Ａ−８）＝1.28E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.30E−14
回折次数＝1
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−13
【００２８】
このように構成した本形態の集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して、レンズ厚を例えば４ｍｍまで薄型化できる。また、集光能力が高いため、集光レンズ１と光検出器９との距離を１８ｍｍにまで縮めることができる。
【００２９】
また、回折を併用したため、分割数を例えば、４つにまで減らすことができる。従って、溝２１、２２、２３の数が少ない分、分割レンズ面１１、１２、１３、１４の境界部分に発生する溝２１、２２、２３での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【００３０】
さらに、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。このため、各分割レンズ面１１、１２、１３、１４の曲率半径を大きくすることができる。
【００３１】
さらにまた、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えているため、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４の各々が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている。このため、光検出器９上でのスポット径を小さくすることができる。
【００３２】
また、段差３が形成されていない分割レンズ面１１の回折次数を０次とした場合、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１の回折次数が０次である一方、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１２、１３、１４（回折レンズ面）の回折次数が１次であり、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１の回折次数は、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１２、１３、１４よりも低い。このため、外周側の分割レンズ面１２、１３、１４でも接線角を小さくすることができるため、図１（ｃ）に光線Ｌ１３で示すように、入射角が大きな光であっても、集光レンズ１に入射させることができる。
【００３３】
また、溝２１、２２、２３の方向が光の屈折方向と略平行であるため、図１（ｃ）に光線Ｌ１２で示すように、溝２１、２２、２３に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝２１、２２、２３の角度が広いため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。
【００３４】
また、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面であるため、光出射面３については複雑な加工を施す必要がない。
【００３５】
なお、段差３０のピッチは、段差３０の高さｈ１の５倍以上であるため、段差３０の数が少ない。それ故、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００３６】
［実施の形態２］
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。なお、本形態の集光レンズは、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、互いに対応する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００３７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す集光レンズ１も、実施の形態１と同様、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を光検出器９に集光させるための樹脂製のレンズであって、光入射面２および光出射面３のうち、光入射面２の側には、同心円状の溝２１、２２、２３によってフレネルレンズ状の分割レンズ面１１、１２、１３、１４が複数、形成されている。これに対して、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面である。
【００３８】
本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４はいずれも、同心円状の複数の段差３０が形成された回折レンズ面になっている。
【００３９】
ここで、段差３０のピッチは、以下の式
ｈ１＝ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差３０の高さｈ１、ｈ２の５倍以上である。
【００４０】
また、本形態では、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。
【００４１】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、例えば、互いに異なるレンズ形状を備えており、本形態では、レンズ設計データの一例を後述するように、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えている。
【００４２】
このように構成した集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、光線Ｌで示すように、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。ここで、分割レンズ面１１、１２、１３、１４同士の境界領域に位置する溝２１、２２、２３の方向は、例えば、図２（ｃ）に光線Ｌ１１で示すように、光の屈折方向と略平行である。
【００４３】
このような集光レンズ１のレンズ設計データは、例えば、以下のとおりである。
【００４４】
分割レンズ面１１（回折レンズ面）
半径 (mm)＝0〜9.5
Y曲率半径（Ｒ）＝12.44212513
コ−ニック定数（ｋ）＝−0.57600452
４次の係数（Ａ−４）＝1.7459E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.4237E−07
８次の係数（Ａ−８）＝4.50666E−09
10次の係数（Ａ−10）＝−2E−11
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−2.840909091
光軸方向シフトΔ＝0
溝２１
半径 (mm)＝9.5〜10.8
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１２（回折レンズ面）
半径 (mm)＝10.8〜14.4
Y曲率半径（Ｒ）＝14.20502747
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.144824178
４次の係数（Ａ−４）＝3.45202E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−1.16675E−08
８次の係数（Ａ−８）＝1.39156E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−2.10401E−13
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−2.272727273
光軸方向シフトΔ＝−4.6
溝２２
半径 (mm)＝14.4〜15.8
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝15.8〜18.4
Y曲率半径（Ｒ）＝15.26028785
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.771677837
４次の係数（Ａ−４）＝4.79866E−05
６次の係数（Ａ−６）＝−3.96942E−08
８次の係数（Ａ−８）＝1.31887E−10
10次の係数（Ａ−10）＝−1.45567E−13
回折次数＝2
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−10
溝２３
半径 (mm)＝18.4〜20.0
Y曲率半径（Ｒ）＝直線
分割レンズ面１３（回折レンズ面）
半径 (mm)＝20.0〜22.0
Y曲率半径（Ｒ）＝17.64423345
コ−ニック定数（ｋ）＝−1.268024731
４次の係数（Ａ−４）＝2.09441E−05
６次の係数（Ａ−６）＝5.02943E−09
８次の係数（Ａ−８）＝1.16161E−11
10次の係数（Ａ−10）＝−1.3599E−14
回折次数＝3
光路差関数R^2＝−1.136363636
光軸方向シフトΔ＝−13
【００４５】
このように構成した本形態の集光レンズ１は、フレネルレンズとしての特徴と、回折レンズとしての特徴とを兼ね備えており、入射光を屈折と回折の双方を利用して光検出器９に集光する。このため、屈折のみを利用する従来のフレネルレンズと比較して、レンズ厚を例えば５ｍｍまで薄型化できる。また、集光能力が高いため、集光レンズ１と光検出器９との距離を１４．５ｍｍにまで縮めることができ、このように縮めた分、光検出器９でのケラレを低減することができる。
【００４６】
また、回折を併用したため、分割数を例えば、４つにまで減らすことができる。従って、溝２１、２２、２３の数が少ない分、分割レンズ面１１、１２、１３、１４の境界部分に発生する溝２１、２２、２３での光のケラレが少なく、透過率が向上する。
【００４７】
また、本形態において、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４における屈折力と、回折レンズ面における回折力とは同一方向である。このため、各分割レンズ面１１、１２、１３、１４の曲率半径を大きくすることができる。
【００４８】
また、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４は、互いに異なる非球面を備えているため、複数の分割レンズ面１１、１２、１３、１４の各々が所定波長の光に対して単一の焦点を備えている。このため、光検出器９上でのスポット径を小さくすることができる。
【００４９】
また、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１、１２、１３（回折レンズ面）の回折次数が２次であり、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１４（回折レンズ面）の回折次数が３次であり、レンズ中心側に位置する分割レンズ面１１、１２、１３の回折次数は、レンズ外周側に位置する分割レンズ面１４よりも低い。このため、外周側の分割レンズ面１４でも接線角を小さくすることができるため、図２（ｃ）に光線Ｌ１３で示すように、入射角が大きな光であっても、集光レンズ１に入射させることができる。
【００５０】
また、溝２１、２２、２３の方向が光の屈折方向と略平行であるため、図２（ｃ）に光線Ｌ１２で示すように、溝２１、２２、２３に入射した光が光検出器側に向けて照射されるのを防止することができる。また、溝２１、２２、２３の角度が広いため、レンズを製造するための金型に対する加工が容易である。
【００５１】
また、光出射面３は、単調な平面あるいは曲面であるため、光出射面３については複雑な加工を施す必要がない。
【００５２】
なお、段差３０のピッチは、段差３０の高さｈ１、ｈ２の５倍以上であるため、段差３０の数が少ない。それ故、回折効率を向上させることができ、透過率を向上させることができる。
【００５３】
［他の実施の形態］
上記形態では、ビーム走査装置から出射された走査ビームが被照射物で反射した光を集光させるための集光レンズを説明したが、このような用途に限らず、大面積で薄型が要求される集光レンズであれば、他の用途に集光レンズに本発明を適用してもよい。
【００５４】
また、上記形態では、溝２１、２２、２３、分割レンズ面１１、１２、１３、１４、および段差３０が同心円状に形成されている集光レンズを説明したが、本発明は、トーリックレンズやシリンドリカルレンズに適用してもよく、シリンドリカルレンズに本発明を適用する場合には、溝や段差はシリンドリカルレンズの軸線に平行に形成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る集光レンズの構成を示す説明図、その中央領域を拡大して示す説明図、外周側領域を拡大して示す説明図、および外周側の別の領域を拡大して示す説明図である。
【図３】従来の集光レンズおよびその問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 集光レンズ
２ 光入射面
３ 光出射面
９ 光検出器
１１、１２、１３、１４ 分割レンズ面
２１、２２、２３ 溝
３０ 段差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面および光出射面のうちの少なくとも一方に、溝によってフレネルレンズ状の分割レンズ面が複数、形成され、
当該複数の分割レンズ面には、複数の段差が形成された回折レンズ面が含まれていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項２】
請求項１において、前記溝、前記分割レンズ面、および前記段差は、同心円状に形成されていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項３】
請求項２において、前記分割レンズ面に前記段差が形成されていないときには当該分割レンズ面の回折次数を０次とした場合、
前記複数の分割レンズ面では、レンズ中心側に位置する分割レンズ面の回折次数がレンズ外周側に位置する分割レンズ面よりも低いことを特徴とする集光レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の分割レンズ面における屈折力と、前記回折レンズ面における回折力とは同一方向であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なるレンズ形状を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項６】
請求項５において、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なる非球面形状を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項７】
請求項６において、前記複数の分割レンズ面は、所定波長の光に対して単一の焦点を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記分割レンズ面同士の境界領域に位置する前記溝の方向が光の屈折方向と略平行であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、レンズ素材が樹脂であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記光入射面および前記光出射面のうち、光入射面に前記複数の分割レンズ面が形成され、光出射面は、単調な平面あるいは曲面であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記段差のピッチは、以下の式
ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差高さの５倍以上であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに規定する集光レンズによって、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器に集光することを特徴とする光走査装置。
【請求項１】
光入射面および光出射面のうちの少なくとも一方に、溝によってフレネルレンズ状の分割レンズ面が複数、形成され、
当該複数の分割レンズ面には、複数の段差が形成された回折レンズ面が含まれていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項２】
請求項１において、前記溝、前記分割レンズ面、および前記段差は、同心円状に形成されていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項３】
請求項２において、前記分割レンズ面に前記段差が形成されていないときには当該分割レンズ面の回折次数を０次とした場合、
前記複数の分割レンズ面では、レンズ中心側に位置する分割レンズ面の回折次数がレンズ外周側に位置する分割レンズ面よりも低いことを特徴とする集光レンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記複数の分割レンズ面における屈折力と、前記回折レンズ面における回折力とは同一方向であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なるレンズ形状を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項６】
請求項５において、前記複数の分割レンズ面は、互いに異なる非球面形状を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項７】
請求項６において、前記複数の分割レンズ面は、所定波長の光に対して単一の焦点を備えていることを特徴とする集光レンズ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記分割レンズ面同士の境界領域に位置する前記溝の方向が光の屈折方向と略平行であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、レンズ素材が樹脂であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記光入射面および前記光出射面のうち、光入射面に前記複数の分割レンズ面が形成され、光出射面は、単調な平面あるいは曲面であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかにおいて、前記段差のピッチは、以下の式
ｍλ／（ｎ−１）
但し、ｍは回折次数、λは波長、ｎはレンズ素材の屈折率
で表される段差高さの５倍以上であることを特徴とする集光レンズ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに規定する集光レンズによって、走査ビームが被照射物で反射した反射ビームを光検出器に集光することを特徴とする光走査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１１９２２３（Ｐ２００６−１１９２２３Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４７６４（Ｐ２００４−３０４７６４）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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