DE8120462U1 - Objektiv fuer optische abtastung - Google Patents

Description

PATENTANWALT Dipl.-PhysrHIpHARp LUYKEN

Olympus Optical Co. LTD.

of Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku

Tokio-to, JAPAN

oot 7787

13.07.1981

L/Ro

Objektiv für optische Abtastung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für optische Abtastung und zwar ein sogenanntes f-Q-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 Fokussierungslinse 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 großen negativen Verzeichnung, ein sogenanntes f-9-Objektiv zur Fokussierung zu verwenden.

Aus den japanischen Offenlegungsschriften 150144/79 und 41149/79 sind als f-9-Objektive bezeichnete Objektive für die optische Abtastung bekannt. Das erstere dieser Objektive

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besteht aus drei oder vier Linsen, wobei zwei konvexe Linsen in der hinteren Linsengruppe verwandet werden. Diese beiden konvexen Linsen mUssen große Durchmesser besitzen und sind daher teuer. Das Objektiv nach der an zweiter Stellet genannten Offenlegungsschrift besteht aus drei Linsen. Die Baulänge des Objektivs liegt bei 0,3f (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 fUr 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 8 Korrekturkurven erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 5.

Flg. 1 zsigt 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 1st 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-Ö-Objektiv, zur Fokussierung zu verwenden.

Die erfindungsgemäßen Objektive zur optischen Abtastung enthalten als erste Linse eine positive Linse, als zv/eite Linse eine negative Linse und als dritte Linse - von der Lichteintrittsseite, das heißt, der Seite auf der ein rotierender Polygonalspiegel angeordnet 1st, gesehen - eine positive Linse.

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

(1) 0,13^ L <^

(2) 0,9 ^r₂/r₃

(3) -l,65f < f₁₂

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs, L die Baulänge Cd₁ + d₂ + d_g +

+ d_g)

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I ί · t

I » II·

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- 10 -

f«2 die Brennweite des aus erster und zweiter Linse bebestehenden Teilsystems und

r_o 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 0,19f überschreitet, wird das Objektiv groß und die Bildfläche außerhalb der Achsen wird Uberkorrigiert. 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_/r₃ 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.

-11 -

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

Darin bezeichnen:

r-, Γρ.,.Γ- die KrUnunungsradien der Linsen,

d-, dg,...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwi- ^!|

sehen diesen, -M

n., n_o und n„ die Brechungsindizes für λ, ■ 632,8nm der

Linsen und
V. ,V₀, und T^₁ die Abbezahlen 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.

Il I «I III I

« till 11 ti ■

PATENTANWALT Dipl.-Phys; RICHARD LUYKEN/?!

0Ot 77Θ7

13.07.1981

L/Ro

ZUSAMMENFASSUNG

Objektiv für optische Abtastung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für optische Abtastung, enthaltend als erste Linse eine positive Linse, als zweite Linse eine negative Linse und als dritte Linse eine positive Linse. Das Objektiv zeichnet sich durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen aus:

(D	ο,	13f < m	: L	4°«19f
(2)	0,	9 < r
(3)	_!	65f	< ί	> < -0,3f

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

fjp die Brennweite des aus erster und zweiter Linse bestehenden Teilsystems,

L die Baulänge des Objektivs und

r_o und r_Q den lichtaustrittsseitigen KrUnunungsradius der ersten Linse und den lichteintrittsseitigen Krümmungsradius der zweiten Linse..

Fig. 1 bis 3

Claims (1)

PATENTANWALT Dipl.-PWys;: RJCHÄBD LUYKEN Olympus Optical LTD. of Hatagaya 2-43-2, Shibuya-ku Tokio-to, JAPAN oot 7787 13.07.1981 L/Ro ANSPR I)C H E

1. Objektiv für optische Abtastung, enthaltend als erste Linse eine positive Linse, als zweite Linse eine negative Linse und als dritte Linse eine positive Linse, gekennzeichnet, durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen!

(1) 0,13f £ L 40,19f

(2) 0,9 < r₂/r₃ jC 1,15

(3) -l,65f < f₁₂ ^-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 Tg und r₃ den lichtaustrittsseitigen Krümmungsradius der

I I II 111

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-. 2 —

ersten Linse und den lichteintrittsseitigen Krümmungsradius der zweiten Linse.

2. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten + 5 %

Tabelle 1

f - 1,

^r2 *

-0,2405 -0,0844 -0,0823 -0,6745 -50,7144 -0,2993

Ο - 29,1°,

d- e» 0,0322 d₂ - 0,0025 d₃ - 0,0369 d₄ - 0,0199 d_K - 0,0622

Tl₁ ·■ i, 75606 n₂ - 1,72309

n₃ - 1,72309

26,52

28,46

28,46

L - 0,154f, ^r2^/r3 * !»0²⁵»

-0,525f

Worin bezeichnen:

r., γ₂,...γ₆ die Krümmungsradien der Linsen, d-, d₂,·ι.dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n., n„ und n„ die Brechungsindizes für T^ » 632,8nm der

Linsen und
T^₁,i| und "P₃ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d.

— 3 —

3. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten ± 5 %

Tabelle 2

f- 1»

θ - 25,5°,

1 s 50

T₁ - -0,1721 T₂ - -0,0878 Γ₃ - -0,0868 Γ₄ = -0,2394 T₅ -12,2004 r₆ - -0,4712

*2

0,0333 0,0072 0,0228 0,0404 0,0469

1,72309

n₂ - 1,72309

- 28,46

28,46

- 1.72309 V« - 28,46

L - 0,15If₁

r₂/r₃ - 1,011,

l,434f

Worin bezeichnen:

T₁, r₂,...r₆ die Krümmungsradien der Linsen, d₁ , d^.-.d^ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n^, n₂ und n_g die Brechungsindizes fUr^,- 632,8nm der

Linsen und v._% Ί? und"^ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d

ι ι it ι t i

* ■ ι

It Il I Il t I t t

• · · It t 9 9··

4. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten + 5 %

Tabelle 3

1,

θ - 25,5°,

1 .: 50

• -0,1488 r₂ - -0,0934 ^r3 - -0,0928 ^r4 - -0,2085 ^r5 - -1,7867 ^r6 - -0,3582 L - 0,146/f,

0,0292 0,0079 0,0142 0,0475 0,0469

1,007,

η_χ m 1,72309 n₂ - 1,72309 n₃ - 1,72309

^f12"

• 28,46

- 28,46

1,46

Worin bezeichnen:

r^, Tg,...Tg die Krümmungsradien der Linsen, U₁, d₂,...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,
n^, n₂ und n₃ die Brechungsindizes fUrTv.« 632,8nm der

Linsen und
V₁,"^ und "^₃ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d.

• · β · * 9 9

5. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten + 5 %

Tabelle 4 -

f- 1,.

θ - 25,5°,

50

-0,1545 d. - 0,0314 η. ·■ 1 ,72309 ^? > ¹ ' - 28,46 -0,0925 d₉ - 0,0075 ^ά -0,0918 d, - 0,0169 η- - 1 ,7230S ⁷ 9 - 28,46 -0,2137 ά_Δ - 0,0543 ^c -2,9151 d_R - 0,0415 η- ■ 1 ,72309 "> D ζ - 28,46 -0,4076

L - 0.152f,

1,007,

f₁₂ - -l,263f

Worin bezeichnen:

T₁, r₂,...r_g die Krümmungsradien der Linsen, d^ - d.- _{= = =}ci₅ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwi=

sehen diesen,
U₁, n₂ und n₃ die Brechungsindizes für 7^· = 632,8nm der

Linsen und
1' "%. ^und '3 ^{die Abbezanlen} der Linsen für die Linie d.

• · V t ·

····■· β f ·

6. Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten ψ 5 %

Tabelle 5

f- 1, 0 - 25,5°, 1.: 50

r. - -0,1592 ·)

¹ ά. - 0,0279 η. - 1,72309 \ - 28,46

r_o - -0,0905 *

² d₉ - 0,0085

r, - -0,0895 ' ■ „_?

³ d, - 0,0146 n₂ - 1,72309 r - 28,46

r, - -0,2235 ^J

* d. - 0,0737

r_c - -3,0525 . ' j

⁵ d,- » 0,0502 n- - 1,72309 r - 28,46

r_g - -0,3954 .

L - 0,175f,

1,1011,

Worin bezeichnen:

T₁, r₂,...r_ die Krümmungsradien der Linsen, d^, dg,...dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwi schen diesen,
n. , n_? und n_ die Brechungsindizes fUrT^= 632,8nm der

Linsen und
"^,>2 und "P₃ die Abbezahlen der Linsen für die Linie d.

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