JPH0293511A

JPH0293511A - テレセントリックｆθレンズ

Info

Publication number: JPH0293511A
Application number: JP24650088A
Authority: JP
Inventors: Akira Owaki; 大脇　明; Rei Morimoto; 玲森本
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-04
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JP2709944B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、走査式光学装置に用いられるテレセントリ
ックなｆθレンズに関するものである。

［従来の技術〕レーザープリンター等で用いられる走査式光学系におい
ては、レーザービームの入射角と記録面に形成されるビ
ームスポットの像高とが比例するように負の歪曲収差を
有するｆθレンズが使用される場合が多い。

また、描画面が平坦性が悪い場合や光軸方向に前後する
可能性がある場合、あるいは描画面の前にカバーガラス
等の平行平面が配置されている場合には、ピントズレを
起こした際にも軸外光によって形成される像の位置がズ
レないテレセントリック性が要求される。

特開昭６０−１２３８１５号公報には、このようなテレ
セントリックｆθレンズが開示されている。このレンズ
は、全体として正のパワーを有し、第１群の負のパワー
を３枚の正レンズで打ち消し、最後にパワーの小さな像
界側に凹面を向けたメニスカスレンズを設けて全体のバ
ランスをとっている。

［発明が解決しようとする課Ｍ］しかしながら、上記公報に記載のテレセントリックｆθ
レンズは、３枚の正レンズ群の曲率半径が平均的に小さ
く、これらのレンズで発生する補正不足の球面収差や大
きなペッツバール和は、特にＦ値が・ｊｌさい程第１群
、最終群の負レンズでは補正しきれない、従って、球面
収差や像面湾曲が大きく、これらの影響を受けないため
にＦ値が８．３枚度となってしまう。

描画対象上での情報量を窄加させるためには、レンズの
Ｆ値を小さくしてスポットの小径化を図ると共に、諸収
差を小さく抑える必要があるが、上記のレンズではこの
ような要請に対応することが困難である。

また、一般にＦ値が小さいほど広い走査角範囲内での収
差補正が困難となり、従来高精度が要求されるＣθレン
ズでは走査角度範回を広くとることが困難であった。

この発明は、テレセントリックなｆθレンズであって、
　しかも、Ｆ値を小さくしてスポット径を小さく絞るこ
とができ、広い走査角範囲内で光束の入射角度に比例し
たスポットの走査が可能な高性能レンズの提供を目的と
する。

［課題を解決するための手段］この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、
請求項１のレンズは、物界側から順に、物界側に凹面を
向けた負のメニスカスレンズからなる１１群と、４枚あ
るいは５枚構成の正レンズからなり最も物界側のレンズ
が物界側に凹面を向けた正のメニスカスレンズである第
２群と、像界側に凹面を向けたパワーの弱いメニスカス
レンズからなる第３群とから構成されている。

ｆθレンズでは、理想像高ｙをｙ＝ｆθで写えるため、
意図的に負の歪曲収差を与えなければならない。

この発明のレンズでは、テレセントリックな系であって
入射瞳が前側焦点位置にあるため、軸外光は第１群によ
って光軸から＾ａれ、正の歪曲収差を発生させる。軸外
の光束は主光線も含めて第２詳のレンズ系の光軸より煎
れた部分を通るので、第２群の正のレンズ群により第１
群で発生した正の歪曲収差を打ち消すと共に、入射角度
と像高とを比例させるｆθ性の負の歪曲収差を発生させ
ている。

しかしながら、軸外光線が第２群の正レンズ群の周辺部
を通ると内向性のコマ収差が発生してしまうこととなる
。このため、本発明では第１群に凹面を物界側へ向けた
負のメニスカスレンズを用いて外向性のコマ収差を発生
させることにより、上記の内コマ収差を減少させている
。

また、第２群は平均的に曲率半径が大きい４枚から５枚
の正レンズが用いられているため発生する補正不足の球
面収差を小さく抑えることができ、第１群で発生する補
正過剰の球面収差により打ち消して補正することが可能
である。

また、第１群の負のパワーは、第２群の正レンズによる
ペッツバール和の増大を打ち消す方向に働いているもの
の、なおペッツバール和は正であって像面湾曲が残存す
るため、第３詳によってこれを補正している。第３群は
パワーが弱いため、合成焦点非削や球面収差、コマ収差
等には殆ど影響を与えないが、凹面を像側に向けたメニ
スカスレンズであって、かつ、光線がレンズを通る際の
光軸からの高さが大きく変化するため、ペッツバール和
を減少させる働きがあり像面湾曲の補正に有効な働きを
する。

請求項２は、上記ｆθレンズにおいて、全系の焦点距＠
ｆ、第１〜第３群の焦点距Ｍｆ、、ｆ、、　　ｆ、、第
１面の曲率半径ｒ１、最終面の曲率半径ｒ、が、０．８
０＜　　ｌｆ、ｌ／ｆ　＜２．５０　　、　　ｆ、＜Ｏ
・・・■０．５０＜　　Ｉｆｌｌ／ｆ　＜１．１０　　
　　　　・・・■−０，５＜　　ｆ／ｆ、　　＜０．０
４　　　　　　　　・・・■０．２５＜　　ｌｒ＋ｌ／
ｆ　＜ｏ、ａｓ　　、　　＋＋＜Ｏ＋＋＋■０．６０＜
　　ｒｌ／ｆ　　＜　１．２０　　　　　−・・■の各
条件を満たすことを特徴とする。

以下に■〜■の条件式について説明する。

まず、■の条件において下限を下回ると、第１詳の負の
パワーが過大となって球面収差が補正過剰となり、外向
性のコマ収差の発生が大となると共に、正の歪曲収差の
発生が大となってｆθ性からのズレが大きくなる。

■式の上限を越えると、第１群の負のパワーが弱くなり
、第２群で発生する球面収差及び内向性のコ”マ収差を
補正する機能が低下すると共に、全系のペッツバール和
が増大して像面湾曲が発生する。

■の条件において下限を下回ると、第２群の正のパワー
が過大となり、球面収差の補正不足、内向性のコマ収差
の増大を招き、ペッツバール和が増大して像面湾曲が生
じる。

上限を越える場合には正のパワーが弱くなり、ｆθ性の
ための負の歪曲収差が得られない。

■の条件において下限を下回ると、第３群の負のパワー
が過大となって球面収差が補正過剰となる。

第３群は、正レンズであっても極めてパワーが小さい場
合にはレンズ厚とレンズ両面の曲率半径の値を適切に選
択することにより、レンズ両面での光線の高さに差をつ
けてペッツバール和を減少させることができる。但し、
上限を越えると、ペッツバール和が過大となって像面湾
曲が増大する。

ところで、第１群には、ここで発生する非点収差を抑え
、第２群で発生する像面湾曲を補正するために物界側に
凹面を向けた負のメニスカスレンズを用いている。つま
り、入射瞳は前側焦点位置にあり、軸外光は第１群の入
射側の面に比較的小さな角度で入射し、第１群の出射面
より比較的小さな角度で出射するので、ここで発生する
非点収差は小さい、しかも、このレンズの両面において
、光線の高さに差を生じ、ペッツバール和を減少させ像
面湾曲を補正している。

また、軸上光束は第１面での屈折により発散光束となり
、第２面に対してはほぼコンセントリックに近い状態で
入射する。従って、第２面における球面収差の発生は少
ない、しかし、第１面においては補正過剰の球面収差が
発生していて第２群による補正不足の球面収差を補正し
ている。従って、第１面を特徴付ける■式は不可欠であ
る。

ここで、■式の下限を下回る場合には、球面収差が補正
過剰となるばかりでなく、高次の球面収差も発生する。

逆に上限を上回る場合には、第２群で発生する補正不足
の球面収差を打ち消すことができない、また、第１面で
の屈折力が弱くなるため、第１群のレンズ両面での光線
の高さの差が小さくなり、第１群の負のペッツバール和
がＯに近付いて像面湾曲の補正が不足する。

■の条件の下限を下回る場合には、有効径が小さくなり
、テレセントリック性を崩さない限り走査範囲が狭くな
ってしまう。

上限を上回る場合には、第２群で発生する正のペッツバ
ール和を打ち消す働きが弱く、像面湾曲が発生する。

［実施例コ以下、この発明に係るテレセントリックｆθレンズの実
施例を説明する。

各実施例の構成及び収差特性は、第１図〜第１４面に示
した通りであり、これらのレンズの具体的な数値構成は
第１１〜１４ページの各表に示す通りである６表中の符
号ＦＮＯ、はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、２θは
光軸を挟む両側の最大入射角、ｒｉはレンズ系の第１面
の曲率半径、ｄｉは第１面と第ｉ＋１面間の距Ｍ（レン
ズ厚及び空気間隔）、ｎｉは第１面と第ｉ＋１面間の媒
質の屈折率をそれぞれ表わしている。

なお、収差国中の球面収差は球面収差ＳＡが実線、正弦
条件ＳＣが破線で示されており、非点収差はサジタル方
向Ｓを実線、メリディオナル方向Ｈを破線で示している
。

各実施例における条件式■〜■の値は、第１４頁の第１
表に示した通りである。なお、第１〜第５実施例は６枚
構成、第６実施例は７枚構成、第７実施例は６枚構成の
像界側に平行平面（偏光ビームスプリッタ−）を設けた
ものである。

（以下余白）第１実施例ＦＮＯ，＝５．５　　　　ｆ＝１５１．０５０２θ＝４
０＠第２実施例ＦＮＯ，＝５．５　　ｆ＝１５１．０４８２θ＝４０’ 第５実施例ＦＮＯ，＝５．５　　ｆ＝１５１．７９５２θ＝４０” 第６実施例ＦＮＯ，＝５．５　　ｆ＝１５１．０５０２θ：４０＠第３実施例ＦＮＯ，，５，５ｆ＝１５１．０４９２θ＝４０’ 第４実施例ＦＮＯ，＝５．５　　ｆ＝１５２．０２６２θ＝４０’ 第７実施例ＦＮＯ，＝５．５　　ｆ＝１５１．２０７２θ ４０” 第１表［効果］以上説明した通り、この発明によればＦ値が小さく入射
角度の大きいテレセントリックｆθレンズを得ることが
できるため、描画面上でのスポット系を小さく絞り、広
い走査範囲をカバーすることができるため、高精度でス
ピーデイな描画が可能となる。

また、所定の条件を満たすことにより、像面湾曲、球面
収差等の諸収差を良好に補正すると共に、Ｆ値５，５、
走査幅１００ｍｇ＋でアルゴンレーザーによりスポット
径５μｍの高精度なテレセントリックｆθレンズを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、　第３図、　第５図、　第７図、　第９図、　
第１１図、第１３図はこの発明に係るテレセントリック
ｆθレンズの第１〜第７実施例を示すレンズ系の断面図
、第２図、　第４図、　第６図、　第８図、　第１０図
、　第１２図、　第１４図は各実施例のレンズの収差図
である・ｉ厘ａ！！正弦条件第３図第４図ＩＮ（１ｍ！正弦条件零点（１！！歪自収差球ＩＱ差止を条件第２図重点収差歪自収差第５図第６重点収差歪曲収差球面収差正弦条件ＩＮ収差正弦条件第７図第８図声点収差歪曲収差第１１図第１２図重点収差Ｎ！１１１！差ＷＩＮ収差正弦条件球面収差正弦条件第９図第１０図ＪＬｉ！収差歪曲収差第１３図第１４図鼻点収差歪曲収差

Claims

【特許請求の範囲】（１）物界側から順に、物界側に凹面を向けた負のメニ
スカスレンズからなる第１群と、４枚あるいは５枚構成
の正レンズからなり最も物界側のレンズが物界側に凹面
を向けた正のメニスカスレンズである第２群と、像界側
に凹面を向けたパワーの弱いメニスカスレンズからなる
第３群とから構成されることを特徴とするテレセントリ
ックｆθレンズ。（２）請求項１のテレセントリックｆθレンズにおいて
、全系の焦点距離ｆ、第１〜第３群の焦点距離ｆ＿ I
、ｆ＿II、ｆ＿III、第１面の曲率半径ｒ＿１、最終面
の曲率半径ｒ＿２が、０．８０＜｜ｆ＿ I ｜／ｆ＜２．５０、ｆ＿ I ＜００．５０＜｜ｆ＿II｜／ｆ＜１．１０ −０．５＜ｆ／ｆ＿III＜０．０４０．２５＜｜ｒ＿１｜／ｆ＜０．６５、ｒ＿１＜００．６０＜ｒ＿２／ｆ＜１．２０の各条件を満たすことを特徴とするテレセントリックｆ
θレンズ。