DE3127601A1

DE3127601A1 - Objektiv fuer optische abtastung

Info

Publication number: DE3127601A1
Application number: DE19813127601
Authority: DE
Inventors: Haruo Hino Tokyo Maeda
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1982-04-29
Also published as: JPS6212482B2; US4401362A; DE8120462U1; JPS5720712A

Description

PATENTANWALT DipL-Phys.' RlCHf

* * ·* α ν · ft

Olympus Optical Co. LTD.

of Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku

Tokio-to, JAPAN

oot 7787

13.07.1981

L/Ro

Objektiv fur optische Abtastung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für optische Abtastung und zwar ein sogenanntes f-9-Objektiv.

In einer bekannten optischen Abtastvorrichtung wird ein von einer Lichtquelle ausgehender modulierter Lichtstrahl durch einen rotierenden polygonalen Spiegel abgelenkt und als ein Lichtpunkt auf einer Abtastfläche mittels einer Fokussierungsiinse abgebildet. Bei einer solchen optischen Abtastvorrichtung ist es erforderlich, daß sich der vom Lichtstrahl erzeugte Lichtfleck mit einer konstanten Geschwindigkeit auf der Abtastfläche bewegt. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, ist es notwendig, ein Objektiv mit einer größen negativen Verzeichnung, ein sogenanntes f-9-0bjektiv zur Fokussierung zu verwenden.

Aus den japanischen Offenlegungsschriften 150144/79 und 41149/79 sind als f-©-Objektive bezeichnete Objektive für die optische Abtastung bekannt. Das erstere dieser Objektive

besteht aus drei oder vier Linsen, wobei zwei konvexe Linsen in der hinteren Linsengruppe verwendet werden. Diese beiden konvexen Linsen müssen große Durchmesser besitzen und sind daher teuer. Das Objektiv nach der an zweiter Steuert" genannten Offenlegungsschrift besteht aus drei Linsen. Die Baulänge des Objektivs liegt bei O,3f (f = die Brennweite des Objektivs), was relativ groß ist. Weiterhin beträgt das Öffnungsverhältnis 1 : 95 und es ist nachteilig, daß ein kleiner Lichtfleck nicht erhalten werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv für optische Abtastung anzugeben, das kleine Ausmaße besitzt, einen großen Bildwinkel aufweist und Fokussierungseigenschaften hat, die nahe an der Beugungsgrenze liegen.

Dies wird erreicht, durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert,

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer optischen Abtastvorrichtung, in der ein Objektiv der erfindungsgemäßen Gattung (f-e-Objektiv) verwendet wird,

Fig. 2 und 3 Schnittbilder erfindungsgemäßer Objektive und

Fig. 4 bis θ Korrekturkurven erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 5.

Fig. 1 zeigt eine optische Abtastungsvorrichtung, in der ein von einer Lichtquelle 1 ausgehender modulierter Lichtstrahl von einem rotierenden polygonalen Spiegel 2 abgelenkt und als Lichtpunkt auf eine Abtastfläche 4 von einem Objektiv 3 fokussiert wird. In einer derartigen optischen

Abtastvorrichtung ist es erforderlich, daß sich der vom Lichtstrahl erzeugte Lichtfleck mit einer konstanten Geschwindigkeit über die Abtastfläche 4 bewegt. Um diesem Erfordernis zu genügen, ist es notwendig, ein Objektiv mit großer negativer Verzeichnung, das heißt ein sogenanntes f-9-Objektiv, zur'Fokussierung zu verwenden.

Die erfindungsgemäßen Objektive zur optischen Abtastung enthalten als erste Linse eine positive Linse, als zweite Linse eine negative Linse und als dritte Linse - von der Lichteintrittsseite, das heißt, der Seite auf der ein rotierender Polygonalspiegel angeordnet ist, gesehen - eine positive Linse.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen als wesentlich erwiesen.

(1) O,13f < L <O,19f

(2) 0,9'irJr, <1,15

(3) -l,65f < f₁₉ <.-0,3f

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

L die Baulänge Cd₁ + d₂ + d„ + d. + de)

9 Ψ9Ψ V

-10-

f₁₂ die Brennweite des aus erster und zweiter Linse bebestehenden Teilsystems und

Vr, und r„ die Krümmungsradien an der lichtaustrittsseitigen Oberfläche der ersten Linse und der lichteintrittsseitigen Oberfläche der zweiten Linse.

Mit der Bedingung (1) wird die Baulänge des Objektivs auf einen vorgegebenen Rahmen eingeschränkt. Wenn die Baulänge den oberen Grenzwert O,19f überschreitet, wird das Objektiv groß und die Bildfläche außerhalb der Achsen wird überkorrigiert. Wenn andererseits die Baulänge den unteren Grenzwert 0,13f unterschreitet, wird die Verzeichnung, die ein Charakteristikum von f-9-Objektiven ist, zugering korrigiert.

Die Bedingung (2) definiert die Form der Luftlinse zwischen erster Linse und zweiter Linse. Wenn der obere Grenzwert 1,15 für das Radienverhältnis r*p/r„ überschritten wird, ergibt sich beträchtliche Koma im Randbereich des Bildfeldes und es kann kein Bildfleck nahe der Beugungsgrenze erreicht werden. Wenn andererseits der unteren Grenzwert 0,9 unterschritten wird, wird die Bildfläche außerhalb der Achse stark zur negativen Seite abweichen und es wird keine flache Bildschale erreicht.

Die Bedingung (3) begrenzt die Brennweite des aus erster und zweiter Linse bestehenden Teilsystems. Wenn diese Brennweite so klein wird, daß sie den oberen Grenzwert -0,3f unterschreitet, wird Verzeichnung zugering korrigiert und Koma verursacht Unscharfe im Randbereich des Bildfeldes. Wenn andererseits die Brennweite so groß ist, daß der untere Grenzwert -l,65f unterschritten wird, wird der Astigmatismus beträchtlich.

-ii -

Die erfindungsgemäßen Objektive 1 bis 5 haben die nachstehend in den Tabellen 1 bis 5 aufgeführten Daten.

Darin bezeichnen:

r., γ₂...γ₆ die Krümmungsradien der Linsen,
ά^, dg,■....dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n-, n„ und n~ die Brechungsindizes für \ = 632,8nm der

Linsen und
l'*2^{f un<}^ ^3 ^^{ie Al?t)ezanlen der} Linsen für die Linie d.

Das Objektiv 1 hat den in Fig. 2 gezeichten Aufbau, während die Objektive 2 bis 5 den in Fig. 3 bezeigten Aufbau besitzen.

Claims

PATENTANWALT Dipl-Phys. RICHARD LgYKEN Olympus Optical LTD. of Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku Tokio-to, JAPAN oot 77Ö7 13.07.1981 L/Ro ANSPRÜCHE / 1/. Objektiv für optische Abtastung, enthaltend als Hsrste Linse eine positive Linse, als zweite Linse eine negative Linse und als dritte Linse eine positive Linse, gekennze i chne t, durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen: (1) 0,13f £ L 40,19f (2) 0,9 < r2/r3 £1,15 (3) -l,65f < f ■ ^»-0,3f worin bezeichnen: f die Brennweite des Objektivs, f12 die Brennweite des aus erster und zweiter Linse bestehenden Teilsystems, L die Baulänge des Objektivs und r. und r, den lichtaustrittsseitigen Krümmungsradius der ersten Linse und den lichteintrittsseitigen Krümmungsradius der zweiten Linse. 2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten + 5 % Tabelle 1 f - 1, θ - 29,1°, 1 r~50 V0 2 - .■-0,2405d.- 0,0322ni "1,756061•j.-0,0844d9- 0,0025C„ ■-0,0823d3- 0,0369n2 "1,723093°-0,8745d4- 0,01994•j-50,7144dc- 0,0622n3 ■1,723095-0,2993 rc 5 26,52 - 28,46 H - 28,46 L - 0,154f, -0,525f Worin bezeichnen: r-, r2,...r_ die Krümmungsradien der Linsen, d., do,...dc die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwi- sehen diesen, n., n„ und n3 die Brechungsindizes für>- ■ 632,8nm der Linsen und V1,!? und-P3 die Abbezahlen der Linsen für die Linie d. ■ρ ♦ - * * tr fi » " " W · 9 3. Objektiv nach Anspruch 1, geke-nnze ichne t durch folgende Daten ± 5 % Tabelle 2 f- I1- Θ - 25,5°, 1 ; 50 rl- -0,1721dl• 0,0333U1 - 1,72309Γ2- -0,08781 d2 d3- 0,0072r3■-. -0,0868jd4- 0,0228,72309r4- -0,2394d5» 0,0404r5-12,2004- 0,0469η« ■ 1,72309r6- -0,4712 - 28,46 - 28,46 L - 0,151f, 1,011, l,434f Worin bezeichnen: r^, r2,...r_ die Krümmungsradien der Linsen, ""d-,." dg,. . .dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, η., η- und n3 die Brechungsindizes fUr^V.« 632,8nm der Linsen und Τ%.,*Κ undT^ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d ft * — Δ — 4. Objektiv nach Anspruch 1, gekennze ichne t durch folgende Daten + 5 % Tabelle 3 f - I1 θ - 25,5°, 1 : 50 Γ1- -O,1488- -0,0934Γ3- -0,0928Γ4. -0,2085Γ5- -1,7867Γ6■ —0,3582L -0,146/f, d, - d, - 0,0292 0,0079 0,0142 0,0475 0,0469 - 1,72309 1,72309 2β,4β 28,46 η« - 1,72309 \ - 28,46 1,007, f12 - -l,099f Worin bezeichnen: r. , γ2,...γ6 die Krümmungsradien der Linsen, d., dp,...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n. , n2 und n3 die Brechungsindizes fUr7\_= 632,8nm der Linsen und 1*2 unc* 3 die At>bezanlen der Linsen für die Linie d. 5. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten _+ 5 % Tabelle 4 f« 1, θ - 25,5 , 1 : 50 P1 - -0,1545 r2 - -0,0925 r3 - -0,0918 r4 - -0,2137 Γ5 - -2,9151 r6 - -0,4076 L - 0,152f, d, - ά. - 0,0314 0,0075 0,0169 0,0543 0,0415 ηχ - 1,72309 T1 - 28,46 no - 1,72309 ', ■ 28,46n3 - 1,72309 - 1,007, 28,46 -l,263f Worin bezeichnen: r^, j*-, .-..Tg die Krümmungsradien der Linsen, d-, d2>.,.dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n., n2 und n» die Brechungsindizes für T^ = 632,8nm der Linsen und "K, T^ und Τς die Abbezahlen der Linsen für die Linie d. Β» ■ 6. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +^ 5 % Tabelle 5 f- 1, θ - 25,5°,

1. : 50

Γ - -0,1592 1 - 0,0279 ^ηι - 1 ,72309 '< λ ,46 Ι K - 28 ν_ο - -0,0905 C. - 0,0085 2 d_q « -0,0895 ο - 0,0146 η₂ - 1 ,72309 1 ,f ,40 3 ^d4 C K - 28 Γ. - -0,2235 »ι - 0,0737 4 ^ά* r_ - -3,0525 ο - 0,0502 ^η3 - 1 ,72309 ,-> ,46 K - 28 - -0,3954

L - 0,175f,

1,1011,

Worin bezeichnen:

r-, r₂,...r_ die Krümmungsradien der Linsen, d_lf dg,...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwi schen diesen,
n₁, n„ und n₃ die Brechungsindizes für T»-= 632,8nm der

Linsen und
V^,T^ und "^ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d.