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
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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-
- 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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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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-
1983
- 1983-04-19 JP JP6882383A patent/JPS59195211A/ja active Granted
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