JPS59195211A - テレセントリツクな４枚構成のｆ−θレンズ系 - Google Patents
テレセントリツクな４枚構成のｆ−θレンズ系Info
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- JPS59195211A JPS59195211A JP6882383A JP6882383A JPS59195211A JP S59195211 A JPS59195211 A JP S59195211A JP 6882383 A JP6882383 A JP 6882383A JP 6882383 A JP6882383 A JP 6882383A JP S59195211 A JPS59195211 A JP S59195211A
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- Japan
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- lens
- positive
- telecentric
- lens system
- focal length
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明はテレセントリックな特性を持つ４枚構成のｆ−
０レンズ系に関する。 ｆ−θレンズ系はレーザープリンター等で多用されてい
る。それは、レンズの焦点距離をｆ、レンズへのビーム
の入射角をθ、レンズの像面上でのスポット結像位置の
光軸からの高さをｙとしたとき、ｙ答ｆ・θなる関係を
満たすレンズ系であって、これによって、像面上の位置
とビームを反射する回転多面鏡の回転角とがりニア−な
関係に保たれ、更に、多面鏡の回転角速度一定のとき、
ｆ−０レンズの像面上のスポット移動速度も一定となる
。こうして、ｆ−０レンズの実現により。 回転多面鏡との結合でレーザープリンターの実現を可能
としているが、これは公知である。 一方、テレセントリックな光学系は、軸外の主光線が像
面にほぼ垂直に射出するもので、ピント位置に対して焦
点ズレがある場合、寸法精度を比較的正確に保つ利点が
ある。従って寸法精度が要求されるものに多用されてお
り、この事は公知である。 本発明は、前述のｆ−０レンズ系に、テレセントリック
な性質を持たせたもので、特に高精度な位置精度が要求
されるレーザープロッター、例えば写真製版の原パター
ンやプリント基板用の原パターン作成等に使用されるプ
ロッター、に有効なレンズ系を提供するものである。こ
の意味での、特に高精度なレーザー描画装置を以後、便
宜上レーザープロッターと称する。 前述したようにレーザープリンター等で多用されている
ｆ−θレンズ系を、その特性を利用して、より高精度な
プロッターに適用する場合、レーザースポットの位置決
め精度を高精度に保つ為には、次の配慮を要する。 （イ）スポット位置は、ｆ−θレンズのｆ−θ特性に頼
ることは精度上、最早不可能なので、何らかのモニタ一
方式を採用せざるを得ない。その結果、逆にｆ−θ特性
そのものに対する要求度合いはゆるいものになるが、像
面上のレーザ走 一スポットの送査スピードを許容範囲内で一様に保つ程
度のｆ−０特性は必要である。 （ロ）像面に置かれた感光材料の表面に成る程度の凹凸
があっても、スポラ１〜位置精度を高精度に保つために
、レンズからの射出光は像面に垂直に近い角度で射出す
るように、即ちテレセンドリンクにする必要がある。 しかるに、本発明は、ｆ−０レンズ系において、これら
の要求、特に上記（ロ）も満足するｆ−θレンズ系の開
発に成功したものである。 上記（ロ）について更に説明すると、通常、レーザーの
平行ビームを結像するｆ−θレンズ系は、ＦナンバーＦ
Ｎの大きな、即ち暗いレンズであり、その結果、所謂焦
点深度Δは深いのが通例である。 波長をλとしたとき、深度は±Δ＝±１．２７λＦＮ２
で与えられるとすると、ＦＮ＝１００ 、 λ＝０
．４８８ｎｍのとき、±Δ＝±６．２ｍ＋ｎとなり、例
えば感材表面に±１００μｍの凹凸があっても、ピンボ
ケの心配は全くない。 しかし、スポットの位置精度となると、射出光束の像面
垂線とのなす角θ′をθ′＝２０°とし、感材面の凹凸
を±１００μｍと仮定すると、位置決め誤差は±３６μ
ｍとなり、問題となる量である。よって、射出光束を像
面垂線とほぼ平行に、即ちテレセントリックにすれば上
記誤差は小さく出来る。 ちなみに、θ′＝３°のとき、同一条件で±５μｍとな
り、約７分の１に減少する。 尚、テレセンドリンク性はなくても、レーザー走査系の
応用は不可能ではないが、上述の様に、感材表面の平面
性を高度に保っておかないと、実用上問題の発生する危
険性が高く、その装置の目指す精度の実現は実際のとこ
ろ達成が難がしくなる。 本発明は上記目的を達するレンズ系を、４枚構成とし、
そのうちの１枚のレンズを像面の近傍に配置することに
より実現したものである。即ち、本発明は、第ルンズは
入射瞳側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、第２レン
ズは像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第３レン
ズは正レンズ、第４レンズは第３レンズから大きな距離
を隔てて像面に近い位置に配置されており像側に平面を
向けた平凸の正レンズからなり、入射瞳を第ルンズの第
１面の前方０．１ｆから０．２ｆの間に置くレンズ系に
おいて、 （１） ｎｌ ＜１．６５ （２） ｎ７ ＞１．７５ （３） ｏ、ｇｉ’＜ａ６＜１．４ｆ （４） １．５ｆ＜ｆａ ＜２．５ｆ 但し ｆ ：全系の焦点距離 ｎｌ ：第ｉレンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率ｄＬ３＝第
３＝ンズと第４レンズとの空気間隔ｆ４：第４レンズの
焦点距離 なる条件を満たす、単色の平行レーザービームを結像す
るためのテレセントリックな４枚構成のｆ−θレンズ系
である。 このように構成された本発明は、第１から第３レンズま
での３枚４ｍ成による主レンズ系と、コンデンサーレン
ズとして作用する第４レンズとの結合、というタイプを
採用しているので、主レンズ系で球面収差、コマ収差、
アスチグマのほとんど全ての補正をなし、第４レンズは
その目的のほとんどがテレセンドリンク性の実現にある
。 次に条件（１）から（４）について説明する。 条件（１，）と（２）はレンズ系のペッツバールの和を
小さくおさえるための条件である。これによって、像面
の平坦化が実現される。（１）ないしく２）の条件を外
れると、ペンツパールの和が増太し、像面の平坦化が困
見どなる。 条件（３）と（４）は相俟ってテレセン１−リンク性の
実現を可能とするもので、この条件を満たすことにより
、レンズからの射出光は像面にほぼ垂直に射出する。条
件（３）ないしく４）の範囲を外れると、テレセンドリ
ンク性の実現が困難となる。 尚、第４レンズは上述のごとくテレセン１−リンク性を
実現するための重要なレンズであるが、像面近傍に配置
するため、像面が大きいときは必然的に第４レンズも大
きくなる。しかし、レーザープロッターの場合、第４レ
ンズは中心を含む放射線上の１軸方向のみ使用されるの
で、丸い形状の必要はなく、細長い形状として加工する
ことによって、材料、加工及び組み立て上の難点を解決
することができる。特に第４レンズは、その性質上、加
工精度も組み立て精度も共に、第３レンズまでのものよ
り相当程度ゆるいので、この細長いレンズとすることは
実際上極めて有効である。またレンズ鏡枠も、第１から
第３レンズまでの３枚を、同一鏡枠に組み込み、第４レ
ンズはそれと別にレーザープロッターの装置組みの段階
で組み込む事で充分である。 以上説明したように本発明によれは、テレセントリック
なｆ−０レンズの実現は、ｆ−０レンズと回転多面鏡を
用いたレーザー走査系の応用範囲を、従来のプリンター
の領域より高度な位置決め精度の要求されるし・−ザー
プロツターの領域に拡張できる。またテレセントリック
なｆ−０レンズを用いたレーザープロッターの使用対象
は、写真製版の原パターン、プリント基板の原パターン
。 その他の精密パターンの描画が考えられ、従来の描画装
置に比べて、特に高速な描画が、描画精度の犠牲なしに
可能となる。 以下、本発明の実施例を記載する。ここでｆは全系の焦
点距離、ＦＮはＦナンバー、λは波長、ｒｌは第１面の
曲率半径、ｄｌは第ｊ番目のレンズ厚又はレンズ間隔、
ｎｌは第ルンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率、ν、は第ｊレ
ンズのアツベ数、ｄｏは入射瞳Ｅ、Ｐ、と第１面との間
隔、ｆ４は第４レンズの焦点距離である。
０レンズ系に関する。 ｆ−θレンズ系はレーザープリンター等で多用されてい
る。それは、レンズの焦点距離をｆ、レンズへのビーム
の入射角をθ、レンズの像面上でのスポット結像位置の
光軸からの高さをｙとしたとき、ｙ答ｆ・θなる関係を
満たすレンズ系であって、これによって、像面上の位置
とビームを反射する回転多面鏡の回転角とがりニア−な
関係に保たれ、更に、多面鏡の回転角速度一定のとき、
ｆ−０レンズの像面上のスポット移動速度も一定となる
。こうして、ｆ−０レンズの実現により。 回転多面鏡との結合でレーザープリンターの実現を可能
としているが、これは公知である。 一方、テレセントリックな光学系は、軸外の主光線が像
面にほぼ垂直に射出するもので、ピント位置に対して焦
点ズレがある場合、寸法精度を比較的正確に保つ利点が
ある。従って寸法精度が要求されるものに多用されてお
り、この事は公知である。 本発明は、前述のｆ−０レンズ系に、テレセントリック
な性質を持たせたもので、特に高精度な位置精度が要求
されるレーザープロッター、例えば写真製版の原パター
ンやプリント基板用の原パターン作成等に使用されるプ
ロッター、に有効なレンズ系を提供するものである。こ
の意味での、特に高精度なレーザー描画装置を以後、便
宜上レーザープロッターと称する。 前述したようにレーザープリンター等で多用されている
ｆ−θレンズ系を、その特性を利用して、より高精度な
プロッターに適用する場合、レーザースポットの位置決
め精度を高精度に保つ為には、次の配慮を要する。 （イ）スポット位置は、ｆ−θレンズのｆ−θ特性に頼
ることは精度上、最早不可能なので、何らかのモニタ一
方式を採用せざるを得ない。その結果、逆にｆ−θ特性
そのものに対する要求度合いはゆるいものになるが、像
面上のレーザ走 一スポットの送査スピードを許容範囲内で一様に保つ程
度のｆ−０特性は必要である。 （ロ）像面に置かれた感光材料の表面に成る程度の凹凸
があっても、スポラ１〜位置精度を高精度に保つために
、レンズからの射出光は像面に垂直に近い角度で射出す
るように、即ちテレセンドリンクにする必要がある。 しかるに、本発明は、ｆ−０レンズ系において、これら
の要求、特に上記（ロ）も満足するｆ−θレンズ系の開
発に成功したものである。 上記（ロ）について更に説明すると、通常、レーザーの
平行ビームを結像するｆ−θレンズ系は、ＦナンバーＦ
Ｎの大きな、即ち暗いレンズであり、その結果、所謂焦
点深度Δは深いのが通例である。 波長をλとしたとき、深度は±Δ＝±１．２７λＦＮ２
で与えられるとすると、ＦＮ＝１００ 、 λ＝０
．４８８ｎｍのとき、±Δ＝±６．２ｍ＋ｎとなり、例
えば感材表面に±１００μｍの凹凸があっても、ピンボ
ケの心配は全くない。 しかし、スポットの位置精度となると、射出光束の像面
垂線とのなす角θ′をθ′＝２０°とし、感材面の凹凸
を±１００μｍと仮定すると、位置決め誤差は±３６μ
ｍとなり、問題となる量である。よって、射出光束を像
面垂線とほぼ平行に、即ちテレセントリックにすれば上
記誤差は小さく出来る。 ちなみに、θ′＝３°のとき、同一条件で±５μｍとな
り、約７分の１に減少する。 尚、テレセンドリンク性はなくても、レーザー走査系の
応用は不可能ではないが、上述の様に、感材表面の平面
性を高度に保っておかないと、実用上問題の発生する危
険性が高く、その装置の目指す精度の実現は実際のとこ
ろ達成が難がしくなる。 本発明は上記目的を達するレンズ系を、４枚構成とし、
そのうちの１枚のレンズを像面の近傍に配置することに
より実現したものである。即ち、本発明は、第ルンズは
入射瞳側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、第２レン
ズは像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、第３レン
ズは正レンズ、第４レンズは第３レンズから大きな距離
を隔てて像面に近い位置に配置されており像側に平面を
向けた平凸の正レンズからなり、入射瞳を第ルンズの第
１面の前方０．１ｆから０．２ｆの間に置くレンズ系に
おいて、 （１） ｎｌ ＜１．６５ （２） ｎ７ ＞１．７５ （３） ｏ、ｇｉ’＜ａ６＜１．４ｆ （４） １．５ｆ＜ｆａ ＜２．５ｆ 但し ｆ ：全系の焦点距離 ｎｌ ：第ｉレンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率ｄＬ３＝第
３＝ンズと第４レンズとの空気間隔ｆ４：第４レンズの
焦点距離 なる条件を満たす、単色の平行レーザービームを結像す
るためのテレセントリックな４枚構成のｆ−θレンズ系
である。 このように構成された本発明は、第１から第３レンズま
での３枚４ｍ成による主レンズ系と、コンデンサーレン
ズとして作用する第４レンズとの結合、というタイプを
採用しているので、主レンズ系で球面収差、コマ収差、
アスチグマのほとんど全ての補正をなし、第４レンズは
その目的のほとんどがテレセンドリンク性の実現にある
。 次に条件（１）から（４）について説明する。 条件（１，）と（２）はレンズ系のペッツバールの和を
小さくおさえるための条件である。これによって、像面
の平坦化が実現される。（１）ないしく２）の条件を外
れると、ペンツパールの和が増太し、像面の平坦化が困
見どなる。 条件（３）と（４）は相俟ってテレセン１−リンク性の
実現を可能とするもので、この条件を満たすことにより
、レンズからの射出光は像面にほぼ垂直に射出する。条
件（３）ないしく４）の範囲を外れると、テレセンドリ
ンク性の実現が困難となる。 尚、第４レンズは上述のごとくテレセン１−リンク性を
実現するための重要なレンズであるが、像面近傍に配置
するため、像面が大きいときは必然的に第４レンズも大
きくなる。しかし、レーザープロッターの場合、第４レ
ンズは中心を含む放射線上の１軸方向のみ使用されるの
で、丸い形状の必要はなく、細長い形状として加工する
ことによって、材料、加工及び組み立て上の難点を解決
することができる。特に第４レンズは、その性質上、加
工精度も組み立て精度も共に、第３レンズまでのものよ
り相当程度ゆるいので、この細長いレンズとすることは
実際上極めて有効である。またレンズ鏡枠も、第１から
第３レンズまでの３枚を、同一鏡枠に組み込み、第４レ
ンズはそれと別にレーザープロッターの装置組みの段階
で組み込む事で充分である。 以上説明したように本発明によれは、テレセントリック
なｆ−０レンズの実現は、ｆ−０レンズと回転多面鏡を
用いたレーザー走査系の応用範囲を、従来のプリンター
の領域より高度な位置決め精度の要求されるし・−ザー
プロツターの領域に拡張できる。またテレセントリック
なｆ−０レンズを用いたレーザープロッターの使用対象
は、写真製版の原パターン、プリント基板の原パターン
。 その他の精密パターンの描画が考えられ、従来の描画装
置に比べて、特に高速な描画が、描画精度の犠牲なしに
可能となる。 以下、本発明の実施例を記載する。ここでｆは全系の焦
点距離、ＦＮはＦナンバー、λは波長、ｒｌは第１面の
曲率半径、ｄｌは第ｊ番目のレンズ厚又はレンズ間隔、
ｎｌは第ルンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率、ν、は第ｊレ
ンズのアツベ数、ｄｏは入射瞳Ｅ、Ｐ、と第１面との間
隔、ｆ４は第４レンズの焦点距離である。
【実施例１１
ｆ＝６８７．０１４ Ｆｖ”３０．０ λ＝０
．４８８ｎｍｄ１ ｌｌ− １−９３，０００１６，５４１，５１６３３６４，１２
−５５５，７５８４，７５ ３−４４０，０００３４，９７１，８０５１８２５，４
４−１４８，０００３，３９ ５−１３２１，４３２２７，０９１，５１６３３６４，
１６−３８２，９０５７５２，６５ ７、７８０，７４４７５，００１，５１６３３６４，１
８ｏ。 ｄ ｏ ””１２３．３３ ｆ ４ ”１５１
２．］、０２【実施例２】 ｆ二６８６．９６０ Ｆ〜＝３０．Ｏλ二０．４
８８ｎｍｒ、 ｄ ＋ １１１
ν＋１ −９９．０２０ １２．００ １．６
２００４ ３６．３２ −６４０．０００
７．９４３ −４８０．２６３ ２８．５０ １
．１３０５］−８２５，４４−１，４４，５６２８，２
４ ５４０５８，６３３４５，００１，５１６３３６４，１
６−４２５，０００７４’１．４７ ７ ７８０．７４４ ７５．ＯＱ １．５１
６３３ ６４．１８ｏ。 ｄ ｏ ”８９．０３ ｆ ａ ””１５１２
．１０２第１図は本発明の実施例１のレンズ系断面図、
第２図は実施例１の収差図、第３図は本発明の実施例２
のレンズ系断面図、第４図は実施例２の収差図である。 尚、第２図、第４図中、Ｓはザジタル像面、Ｍはメリデ
ィオナル像面、ｙは像高を表わす。 特許出願人 旭光学工業株式会社 ′量 代表者 松本 微 第１図 王ボｔｉｔ収逓２ 鍔ド４乏斗
咲叶２［Ｘｌ 才３回 牡■収先 非呉収笈 第４１図
．４８８ｎｍｄ１ ｌｌ− １−９３，０００１６，５４１，５１６３３６４，１２
−５５５，７５８４，７５ ３−４４０，０００３４，９７１，８０５１８２５，４
４−１４８，０００３，３９ ５−１３２１，４３２２７，０９１，５１６３３６４，
１６−３８２，９０５７５２，６５ ７、７８０，７４４７５，００１，５１６３３６４，１
８ｏ。 ｄ ｏ ””１２３．３３ ｆ ４ ”１５１
２．］、０２【実施例２】 ｆ二６８６．９６０ Ｆ〜＝３０．Ｏλ二０．４
８８ｎｍｒ、 ｄ ＋ １１１
ν＋１ −９９．０２０ １２．００ １．６
２００４ ３６．３２ −６４０．０００
７．９４３ −４８０．２６３ ２８．５０ １
．１３０５］−８２５，４４−１，４４，５６２８，２
４ ５４０５８，６３３４５，００１，５１６３３６４，１
６−４２５，０００７４’１．４７ ７ ７８０．７４４ ７５．ＯＱ １．５１
６３３ ６４．１８ｏ。 ｄ ｏ ”８９．０３ ｆ ａ ””１５１２
．１０２第１図は本発明の実施例１のレンズ系断面図、
第２図は実施例１の収差図、第３図は本発明の実施例２
のレンズ系断面図、第４図は実施例２の収差図である。 尚、第２図、第４図中、Ｓはザジタル像面、Ｍはメリデ
ィオナル像面、ｙは像高を表わす。 特許出願人 旭光学工業株式会社 ′量 代表者 松本 微 第１図 王ボｔｉｔ収逓２ 鍔ド４乏斗
咲叶２［Ｘｌ 才３回 牡■収先 非呉収笈 第４１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第ルンズは入射瞳側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
、第２レンズは像側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
、第３レンズは正レンズ、第４レンズは第３レンズから
大きな距離を隔てて像面に近い位置に配置されており像
側に平面を向けた平凸の正レンズからなり、入射瞳を第
ルンズの第１面の前方０．１ｆから０．２ｆの間に置く
レンズ系において。 （１） ｎｌ ＜１．６５ （２） ｎ７ ＞１．７５ （３） ０．８ｆ＜ｄａ ＜１．４ｆ （４） １．５ｆ＜ｆａ ＜２．５ｆ 但し ｆ ：全系の焦点距離 ｎｌ：第ｉレンズのｄ−１ｉｎｅの屈折率ｄ６：第３レ
ンズと第４レンズとの空気間隔ｆ４：第４レンズの焦点
距離 なる条件を満たす、単色の平行レーザービームを結像す
るためのテレセントリックな４枚構成のｆ−θレンズ系
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882383A JPS59195211A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | テレセントリツクな４枚構成のｆ−θレンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882383A JPS59195211A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | テレセントリツクな４枚構成のｆ−θレンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195211A true JPS59195211A (ja) | 1984-11-06 |
| JPS6211324B2 JPS6211324B2 (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=13384813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6882383A Granted JPS59195211A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | テレセントリツクな４枚構成のｆ−θレンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195211A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0360233A2 (en) * | 1988-09-20 | 1990-03-28 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Telecentric f-theta lens system |
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| JP2008149861A (ja) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Hoshipura:Kk | 手押し運搬台車 |
| JP2021026063A (ja) * | 2019-08-01 | 2021-02-22 | カンタツ株式会社 | 撮像レンズ |
Families Citing this family (1)
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| JP6430671B1 (ja) | 2018-03-15 | 2018-11-28 | 丸山 俊 | 建設機械のアタッチメント取付け冶具および建設機械 |
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-
1983
- 1983-04-19 JP JP6882383A patent/JPS59195211A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6211324B2 (ja) | 1987-03-12 |
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