JPS597918A - ｆ・θレンズ系 - Google Patents

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】 この発明は、ｆ１０レンズ系に関するものである。

ｆ・θレンズ系とは、近年レーザービーム等を用いた走
査光学系に用いられるレンズ系であり、レンズ系へのビ
ーム入射角θに対し、像高ＹがＹ＝ｆ・θなる関係を満
足するように、故意に負の大きな歪曲収差を与えたレン
ズ系である。一般に、ｆ・θレンズ系には大別して、テ
レセンドリンク系の大型のタイプと、小型な広角タイプ
があり、各々一長一短を有する。テレセントリックタイ
プは、走査１１が大きくなるにつれ、レンズ口径も長大
なものとなり、製造上、コスト−にも難点が多い。一方
、広角型のコンパクトなタイプは、走査光学系を小型に
でき、従って光学系を含むプリンター自身もコンパクト
化できる為、近年要望が高まっている。しかしながら、
コンパクトな広角タイプにおいても、画角は５０°前後
が一般的であり、広い走□査巾を得るには焦点距離を長
くすることが必要になる。また、従来のこの種のレンズ
系は、ある特定波長のレーザー光などにて使用されてい
たため、色収差の補正については考慮がなされていなか
った。しかしながら、近年、半導体レーザーの発達と共
に、近似したスペクトル、例えば７６０ｎｍと７８０ｎ
ｍでの使用が考えられ、従って、：れらの近似スペクト
ルに対し色収差の補正されたレンズ系も要求されている
。特に倍率色収差の補正が不十分であった場合、波長に
対し結像位置が誤差をもち、Ｙ＝ｆ・θなる関係がくず
れてしまうことになる。

さらに、この種のレンズは、焦点距離も長くかつＦナン
バーが大きいため、特に屈折率をはし２めとするレンズ
形状の製造誤差によりビンＩ・位置が数＋＋ｗｎのオー
ダーで移動してしまう。

二の補正の為に、レンズの入射瞳位置に対し、レンズを
前記数ｌＮ１１移動する二とが必要になり、これによる
コマ収差の変化が小さいように実質的なＦナンバーを明
るく設計することも必要である。

本発明の目的は、以上のような点から、コンパクトであ
りながら画角５０°前後の広角でかつ近似スペクトルに
対し色消しされ、さらに入射瞳位置に対するレンズの移
動に対しても収差補正された高性能なｆ・０レンズ系を
提供する二とにある。

まず、本発明の詳細な説明すると、３群３枚のレンズ系
で、レンズ系の前方におかれた入射瞳側から順に、第ル
ンズは負レンズ、第２レンズは正メニスカスレンズ、第
３レンズは両凸正レンズからなり、次の条件を満たすこ
とを特徴とするｆ・θレンズ系である。

（３）　ｏ、ｚｓ　＜Ｉ　ｆ、　’Ｉ／ｆ　　＜　ｏ、
４　　（ｆ、　＜　ｏ）（４）　０．３５　＜　ｆ、’
／　ｆ　＜　０．８５（５）　１．２　＜　ｌ　ｒ　　
ｌ　／　ｒ。

（６）　　０．０１　ｆ　　＜　　ｆｌ、　＜　０．０
６ｆただし □、　：第１番目のレンズの特定波長に対する屈折率 ν、　　：第１番目のレンズのアツベ数ｆ、：第ｉ番目
のレンズの焦点距離 ｆ　：レンズ全系の焦点距離 ｒ、：第１面の曲率半径 幻　：第１番目の空気間隔 次に各条件について説明する。

条件（１）は、レンズ系の屈折率に関する条件であり、
像面わん面補正の条件である。条件（１）で上限側こえ
ると、ペッツバール和が小さくなりすぎ、画角周辺部で
の非点隔差が犬となり、また下限をこえると、輪帯画角
でのメリデオオナル像面が大きくふくらんでしまう。

条件（２）は、レンズ系の色消し条件であり、近１以ス
ペクトルに苅しても同等なｆ・０特性をり、えろ条件で
ある。正レンズ群のアツベ数の平均値と負レンズのアツ
ベ数の差が２０より大である二とにより、良好な色収差
補正が得られることを示す。

条件（３）は、負レンズのパワーを決定する条件であり
、上限をこえて１ｆ、１が大になると、ペッツバール和
が過大になり、像面の平坦性が悪くなり、また下限をこ
えてＩｆ、ｌが小になると、球面収差とコマ収差、非点
収差をバランスよく補正することが困難になる。

条件（４）は、正レンズ群の中での第３レンズのパワー
の条件であり、負の第ルンズで発生する諸収差を補正す
る為の正レンズ群のパワーを第２レンズ、第３レンズに
分配し、無理なく収差補正する条件である。条件（４）
で上限をこえると、第３レンズのパワーが小さくなり、
従って第２レンズのパワーが過大になり、また下限をこ
えると逆に、第３レンズの負担が大きくなりすぎ、第２
゜第３レンズ共に負の歪曲収差が過大になると共に他の
収差のバランスがくずれてしまう、。

条件（５）は、特に歪曲収差の補正に重要である。

二のレンズ系では、第ルンズの第２面ｒ２で強い正の歪
曲を発生し、これを第２レンズの第１面もで補正するこ
とにより、最終的に良好な歪曲特性を与える作用がある
。従って条件（５）をこえてｌ　ｒｘ　ｌ　／　ｒ３が
小になると、正の歪曲収差が過大となり、第３レンズ以
降にて歪曲収差を良好に補正する二とが困難となる。

条件（６）は、第２レンズと第３レンズの空気間隔Ｑ　
に関するもので、レンズのコンパクト化に関係する。条
件（６）で上限をこえてＱ２が大になると、第３レンズ
の外径が大になると共に、内向コマ収差が発生し、下限
をこえて〜が小になると、レンズのコンパクト化には有
利だが、外向コマ収差が発生すると共に、像面の平坦性
が悪化する二とになる。

以−ド、本発明の実施例を示す。

ただし、ｄ、は第１番目のレンズの肉厚を示す。

【実施例１１ ｆ　＝　１００ＩＩＩＩＦＮＱ　１　：　５０　　　画
角２ω＝６４６ｒ、　　−１７，２７８ｄ、　１．０Ｏ
ｎ、　　１．６０９１０　９．　３６．３ｒ、　　’１
９３．９］３　　Ｑ、　１．５９ｒ、　　−８０，９３
３ｄ、］、９５　　ｎ、　　１．５８２５１　　ｖ２６
１．Ｏｒ、＋　　　２５−５　］　９　　Ｑｘ　１．７
６１’５　７７６−９４６　　ｄｊ４．２８　　ｎ、　
　ｌ−６１５７２ｖＪ５８．２ｒｂ　　　２７−１９９ 入射瞳位置は第１面（ｒ、）の手前１３　、８　＋ｍ＋
である。

ただし屈折率は波長７８０ｎａ１に対する値である。

Ｉ　ｒ、　ｌ　／　ｆ　＝０．２７４　　　ｆ、　／　
ｆ　＝０．４２８１　ｒ、Ｉ　／　ｒ３＝６．１０３ （実施例２） ｆ　＝　ＨＪ（１ｍｎ　　　Ｆ’ＮＯｌ　：　５０　　
　画角２（，１＝６４゜ｔ、　　　１３−５５４　　ｄ
ｌｌ　、０Ｏｎ、　　１．６０９１０　　ν、　　３６
−３ｒ、　　−８６，８０８Ｑ、　０．９０ｒ、、　　
−５５，１５４ｄ、２．８０　　ｎ、　　１．５８２５
１　　ｖ、　　６１．０ｒ　　　　　１６．４１６　　
　Ｑ２５．６０今 「、　　４５０，６７：ｌ　　ｄ、３．／１０　　Ｊ　
　１．６］５７２　　ｖ、　　５８．２ｒ　　　−４４
，９２２ 入射瞳位置は第１面（ｒｌ）の手前８　、８　＋＋ｗｎ
である。

ただし屈折率は波長７８０ｎｍに対する値である。

ν２」−ν３ （□）−ν、　＝２３．３ １　ｆ、　ｌ　／　ｆ　＝０．２６５　　　ｆ、　／　
ｆ　＝０．６６５１　ｒ、ｌ　／　ｒＪ＝１．５７４ 【実施例３１ ｆ　＝１００ｍｎ　　　ＦＮＯ］　：　５Ｂ　　　画角
２ω＝５５．４゜ｒ、　　−１４，３４６ｄ、０．８６
　　ｎ、　　１．．６００］Ｏｖ、　　３６．３ｒｚ　
　Ｉ　９８．３９６　　Ｑ＋　０．７９ｒ　　−５５，
＋５８　　ｄ、２．４Ｉ　　ｎ、　　１．５８２５］　
　ｖ、　　６１．０ｒｓ　　　１８−７９９　　＜１２
４．１２ｒ　　８０１．＋６８　　ｄ３２．６５　　ｎ
、　　１．６］５７２　　ｖ、　　５８．２ｒ４　　３
０−６１２ 入射瞳位置は第１面（ｒ、）の手前７　、５０　ｎｕｎ
である。

／ただし屈折率は波長７８０ｎｍに対する値である。

Ｉ　ｆ、　ｌ　／　ｆ　＝０，２５４　　　ｆ３／　ｆ
　＝０．４７９１　ｒｘ　Ｉ　／　ｒｓ　＝３−５９７
［実施例４］ （＝　ｌＯｎｎｗｎ　　　ＦＮＯＩ　：　５４　　　画
角２（、）＝５７．２゜ｒ、　　−１５，１６７ｄ、０
．９３　　ｎ、　　１．６０９８７　　ｖ、　　３６．
３ｒ、　−１５２，５９６Ｑ、　　１．７８ｒＪ−７４
，０７６（１２２，５９ｎ２１．５８３００　　シュ６
１．ＯＴ’４　　１７．３９５　　Ｑ２７１．０２ｒ　
　　１７９．＋５２　　ｄ　　２．８５　　ｎ　　　１
．６１６２７　　ν、　　５８．２暫　　　　　　　　
　　　　　３３ ｒ１　　６２．４４２ 入射瞳位置は第１面（ｒ、）の手前７　、４１　ｕｗｎ
である。

ただし屈折率は波長７６０ｎｍに対する値である。

ν　　＋　ν （４１□１）−ν、　＝２３．３ １　ｆ、　ｌ　／　ｆ　＝０．２７７　　　ｆ、　／　
ｆ　＝０．７５５１ｒユｌ　／　ｒ３　”　２．０６ 上記実施例１から４のレンズ断面図を各々第１．３，５
．７図に示し、それらの収差図を各々第２．４，６．８
図に示す。また実施例１のｆ−２５０胴のときの横収差
図を第９図（、）に示す。

実線は波長７８０ｎｍに対応し、破線は波長７６０　ｎ
　ｍに対するものである。倍率色収差量は像高’Ｙ＝Ｉ
４０ｎｍｎて約０　、０４　ｎｕｎ程度であり、歪曲収
差量りはろ［・０特性の変動は十分小さく、色収差補正
効果が明らかである。また、第９図（ｂ）は、実施例Ｉ
でｆ＝２５０ａｍとしたとき、レンズ系の入射瞳位置を
レンズ側に４罷１１近づけた状態での横収差を示す。こ
れで明らかなように、入射瞳位置の変動に対し２ても、
コマ収差が十分良好に補正されている二とがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のレンズ断面図、第２図は実施例１で
ｆ＝２５０１１＋ｍにしたときの収差図、第３図は実施
例２のレンズ断面図、第４図は実施例２でｆ　＝　２５
０　ｍｍにし、たときの収差図、第５図は実施例３のレ
ンズ断面図、第６図は実施例３でｆ＝２９０冊にし、た
ときの収差図、第７図は実施例４のレンズ断面図、第８
図は実施例４でｆ＝２７０ｎｗｎにしだどきの収差図、
第９図（ａ）は実施例１でｆ＝２５０　ｎｕｎどしたと
き半画角ω＝３２°での横収差図、第９図（ｂ）は実施
例１でｆ　＝２５０ｎｍ＋として入射１１４ｉ　１Ｈ°
Ｌｒｒｉヲレンス側１：　４　ｎｌｎ　移動サセタ場合
（’）　半Ｉｊ　角ω＝；）２°での横収差図である。 代表首　ｖｚ不　撒′、−゛ 第　２　図 第　４　図 正弦条件 第　６　図 正弦条件 第７図 ｄ＋　　ｌ＋　　ｄλ１λ　ｄ３ 蛸　８ＩＳ２１ 正弦条件

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３群３枚のレンズ系で、レンズ系の前方におかれた入射
   瞳側から順に、第ルンズは負レンズ、第２レンズは正メ
   ニスカスレンズ、第３レンズは両凸正レンズからなり、
   次の条件を満たすことを特徴とするｆ・０レンズ系。 （３）　０．１５　＜ｌ　ｆ、　ｌ／ｆ　＜　０．４　
   　（ｆ、　＜　０）（４）　０．３５　＜　　ｆ３／　
   ｆ　　＜　０．８５（５）　１．２　＜　ｌ　ｒ２１　
   ／ｒ３（６）　０．０１　ｆ　　＜　　Ｑ、　＜　０，
   ０６　ｆただし ｎ　：第１番目のレンズの特定波長に対する屈折率 νｔ　：第１番目のレンズのアツベ数 ｆＬ：第ｉ番目のレンズの焦点距離 ｆ　：レンズ全系の焦点距離 ｒｉ：第１面の曲率半径 ζ　：第１番目の空気間隔