JPS6130243B2 - - Google Patents
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- JPS6130243B2 JPS6130243B2 JP55026087A JP2608780A JPS6130243B2 JP S6130243 B2 JPS6130243 B2 JP S6130243B2 JP 55026087 A JP55026087 A JP 55026087A JP 2608780 A JP2608780 A JP 2608780A JP S6130243 B2 JPS6130243 B2 JP S6130243B2
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- Japan
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- lens
- curvature
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- convex
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- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 8
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
本発明は、光学的走査系で用いられるいわゆる
ｆ・θレンズの改良に関する。 レーザートリマやフアクシミリ等のレーザービ
ームの走査系においては、回転角の走査速度と、
像の移動速度とが比例関係になるように、ｆをレ
ンズの焦点距離、θを画角とするときに、像高が
ｆ・θで与えられるいわゆるｆ・θレンズが用い
られる。 このようなｆ・θレンズを用いて走査するレー
ザー光には、赤外光または紫外光などが多くあ
り、それらの光を使用する場合、直接目に見えな
いために、製作上の調整や実際に使用する際の装
置の設定等に不便をきたしている。また、実際に
２波長のレーザー光を使用できるようにすること
で、幅広く応用のできるｆ・θレンズが要求され
てきている。 本発明は、これらの不便を解消し、また要求を
満足するために、従来のｆ・θレンズで要求され
てきた、ｆ・θに対する歪曲収差の線型性、球面
収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差等を十分に
満足するものであつて、なおかつ、色消しされた
ｆ・θレンズを提供することを目的としている。 本発明によるｆ・θレンズの構成は、物界側か
ら順に、全体として負の屈折力をもつ第１群
G1、物界側に凸のメニスカスレンズより成る第
２群G2、像界側に凸のメニスカスレンズより成
る第３群G3、全体として正の屈折力をもつ第４
群G4の４つの群からなり、全系の瞳がレンズの
物界側に位置し、 第２群G2の物界側及び像界側の曲率半径をそ
れぞれr5、r6とし、第３群G3の物界側及び像界側
の曲率半径をそれぞれr7、r8とし、第３群G3の中
心厚をd7、第１群G1と第２群G2とによる全レン
ズ系の瞳の像位置から第３群G3の物界側の面ま
での距離をｌとするとき、 ｜γ８｜＞｜γ７｜ (1) ｌ＞｜γ７｜ (2) 1.0≦｜γ７｜＋ｄ７／｜γ８｜＜1.2 (3) 0.8＜γ６／γ５＜1.1 (4) なる条件を満たすものである。 一般に、レンズ系の色消しというのは各ガラス
の分散がほとんどないか、または小部分ごとに完
全に色消しとなつていれば、全体としてのレンズ
もほぼ色消しとなるが、実際には、他の収差を考
慮しなくてはならないので、そのようなことは困
難である。一般に瞳の前後にレンズ成分を配置で
きるレンズ系では、瞳の前側にあるレンズと後側
にあるレンズとでは倍率色収差と近軸色収差に作
用する性質が異なるために、両収差を比較的容易
に補正することができる。しかし、光学的走査系
で用いるｆ・θレンズでは瞳がレンズ系の前方に
あり、すべてのレンズが両色収差への作用に関し
て同様な性質をもつために、両色収差の補正は困
難である。さらにｆ・θレンズでは倍率色収差が
全画角にわたつて一様に小さくなくてはならない
ために一層困難となつている。 一般に、レンズまたはレンズ群は、近軸光線の
高さの自乗に比例して近軸色収差に作用し、主光
線の高さに比例して、倍率色収差に作用する。本
発明におけるレンズ構成において、第１群と第４
群に着眼し、近軸光線の高さと、斜光線の主光線
の高さを比較すると、第１群は相対的に近軸色収
差に作用し、第４群は相対的に倍率色収差に作用
する。それゆえ、第１群は近軸色収差を補正する
ために、物体側から順に分散の異なる凹レンズと
凸レンズより構成することが必要であり、また第
４群は倍率色収差を補正するために、物体側から
順に分散の異なる凸レンズ、凹レンズ、凸レンズ
の３成分より構成することが必要である。 さて、ｆ・θの関係を満たすために、第４群の
屈折力を強くして負の歪曲収差を発生させなくて
はならないが、その結果、ペツツバール和が正と
なり、像面湾曲が生ずる。これを補正するため
に、第４群の凸レンズの屈折率を高くし、凹レン
ズの屈折率を低くすることもできるが、色消し条
件のために、制限される。そこで像面湾曲は第３
群で主に補正することとし、第３群を同心円状の
レンズとして、ペツツバール和が負の方向になる
ようにした。第３群において負のペツツバール和
を発生させるための条件が(1)式である。 さらに、第４群では強い正の屈折力のために、
内側のコマが生ずるが、第１群と第２群とによつ
て作られる瞳の像が、第３群の同心円中心よりも
物界側にあるように構成することによつて、同心
円状レンズの性質により第３群において外側のコ
マを生じ、第４群において内側のコマを発生させ
両群によつて良好に補正することが可能である。
このための条件が(2)式である。また、同心円性に
ついては、(3)式によつて規定した。(3)式の上限を
こえると外側のコマを発生する量が少なすぎ、下
限をこえると外側のコマが発生しすぎて、いずれ
の場合も第３群と第４群とのコマ収差のバランス
をとることが難しくなり、他の群と組合せたとし
ても良好な補正は困難になる。 さらに、ｆ・θの関係を満たすために、負の歪
曲収差を第４群で発生させるが、ｆ・θの線型性
を全画角で一様によくするために、高次の歪曲収
差を適切な量にバランスさせなければならない。
そのために曲率半径のほぼ等しい面よりなる屈折
力のほとんどないメニスカスレンズを第２群に用
いた。これは、平行平面板に、入射角度θで入射
する主光線に対して、非点収差、像面湾曲はθ２
の割合で影響するが、歪曲収差にはθ３の割合で
影響してくる性質を利用したものである。この原
理に従い第２群にほぼ曲率半径の等しいメニスカ
スレンズを用いることにより、高次の歪曲収差を
補正することが可能となる。(4)式は適切な補正の
できるための条件であり、この上限を越えると、
負の歪曲収差が発生しすぎ、また、下限を越える
と、正の歪曲収差が発生しすぎて、他の部分での
補正が困難となる。 このような基本的観点に立脚して設計をした結
果、光線収差は最良像面位置でほぼ回折限界に収
まり、ｆ・θの線型性は倍率色収差を考慮しても
0.02％以内の誤差に抑えることができる。さら
に、像界で斜光線の主光線が光軸となす角度は
0.7゜以内と十分にテレセントリツクな系とする
ことも可能である。 以上のごとき本発明による実施例のレンズ構成
図を第１図に示す。 実施例では第１図に示すように、凹レンズと凸
レンズとより成る全体として負の屈折力をもつ第
１群G1、曲率のほとんど等しい面より成り物界
側に凸である屈折力のほとんどないメニスカスレ
ンズより成る第２群G2、像界側に凸である同心
円状のメニスカスレンズより成る第３群G3、
凸、凹、凸のレンズより成り全体として正の屈折
力をもつ第４群G4の合計４つの群より構成し
た。 以下に本発明による第１及び第２の実施例の諸
元を記す。γ１、γ２、…………は各レンズ面の
曲率半径を表わし、d1、d2、…………は各レンズ
の中心厚及び空気間隔を表わし、n1、n2、………
…及びνd1、νd2、…………は各レンズの波長
1064nｍの光線に対する屈折率及びｄ線に対する
アツベ数を表わす。なお添字は物体側からの順序
を表わす。 第１実施例
ｆ・θレンズの改良に関する。 レーザートリマやフアクシミリ等のレーザービ
ームの走査系においては、回転角の走査速度と、
像の移動速度とが比例関係になるように、ｆをレ
ンズの焦点距離、θを画角とするときに、像高が
ｆ・θで与えられるいわゆるｆ・θレンズが用い
られる。 このようなｆ・θレンズを用いて走査するレー
ザー光には、赤外光または紫外光などが多くあ
り、それらの光を使用する場合、直接目に見えな
いために、製作上の調整や実際に使用する際の装
置の設定等に不便をきたしている。また、実際に
２波長のレーザー光を使用できるようにすること
で、幅広く応用のできるｆ・θレンズが要求され
てきている。 本発明は、これらの不便を解消し、また要求を
満足するために、従来のｆ・θレンズで要求され
てきた、ｆ・θに対する歪曲収差の線型性、球面
収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差等を十分に
満足するものであつて、なおかつ、色消しされた
ｆ・θレンズを提供することを目的としている。 本発明によるｆ・θレンズの構成は、物界側か
ら順に、全体として負の屈折力をもつ第１群
G1、物界側に凸のメニスカスレンズより成る第
２群G2、像界側に凸のメニスカスレンズより成
る第３群G3、全体として正の屈折力をもつ第４
群G4の４つの群からなり、全系の瞳がレンズの
物界側に位置し、 第２群G2の物界側及び像界側の曲率半径をそ
れぞれr5、r6とし、第３群G3の物界側及び像界側
の曲率半径をそれぞれr7、r8とし、第３群G3の中
心厚をd7、第１群G1と第２群G2とによる全レン
ズ系の瞳の像位置から第３群G3の物界側の面ま
での距離をｌとするとき、 ｜γ８｜＞｜γ７｜ (1) ｌ＞｜γ７｜ (2) 1.0≦｜γ７｜＋ｄ７／｜γ８｜＜1.2 (3) 0.8＜γ６／γ５＜1.1 (4) なる条件を満たすものである。 一般に、レンズ系の色消しというのは各ガラス
の分散がほとんどないか、または小部分ごとに完
全に色消しとなつていれば、全体としてのレンズ
もほぼ色消しとなるが、実際には、他の収差を考
慮しなくてはならないので、そのようなことは困
難である。一般に瞳の前後にレンズ成分を配置で
きるレンズ系では、瞳の前側にあるレンズと後側
にあるレンズとでは倍率色収差と近軸色収差に作
用する性質が異なるために、両収差を比較的容易
に補正することができる。しかし、光学的走査系
で用いるｆ・θレンズでは瞳がレンズ系の前方に
あり、すべてのレンズが両色収差への作用に関し
て同様な性質をもつために、両色収差の補正は困
難である。さらにｆ・θレンズでは倍率色収差が
全画角にわたつて一様に小さくなくてはならない
ために一層困難となつている。 一般に、レンズまたはレンズ群は、近軸光線の
高さの自乗に比例して近軸色収差に作用し、主光
線の高さに比例して、倍率色収差に作用する。本
発明におけるレンズ構成において、第１群と第４
群に着眼し、近軸光線の高さと、斜光線の主光線
の高さを比較すると、第１群は相対的に近軸色収
差に作用し、第４群は相対的に倍率色収差に作用
する。それゆえ、第１群は近軸色収差を補正する
ために、物体側から順に分散の異なる凹レンズと
凸レンズより構成することが必要であり、また第
４群は倍率色収差を補正するために、物体側から
順に分散の異なる凸レンズ、凹レンズ、凸レンズ
の３成分より構成することが必要である。 さて、ｆ・θの関係を満たすために、第４群の
屈折力を強くして負の歪曲収差を発生させなくて
はならないが、その結果、ペツツバール和が正と
なり、像面湾曲が生ずる。これを補正するため
に、第４群の凸レンズの屈折率を高くし、凹レン
ズの屈折率を低くすることもできるが、色消し条
件のために、制限される。そこで像面湾曲は第３
群で主に補正することとし、第３群を同心円状の
レンズとして、ペツツバール和が負の方向になる
ようにした。第３群において負のペツツバール和
を発生させるための条件が(1)式である。 さらに、第４群では強い正の屈折力のために、
内側のコマが生ずるが、第１群と第２群とによつ
て作られる瞳の像が、第３群の同心円中心よりも
物界側にあるように構成することによつて、同心
円状レンズの性質により第３群において外側のコ
マを生じ、第４群において内側のコマを発生させ
両群によつて良好に補正することが可能である。
このための条件が(2)式である。また、同心円性に
ついては、(3)式によつて規定した。(3)式の上限を
こえると外側のコマを発生する量が少なすぎ、下
限をこえると外側のコマが発生しすぎて、いずれ
の場合も第３群と第４群とのコマ収差のバランス
をとることが難しくなり、他の群と組合せたとし
ても良好な補正は困難になる。 さらに、ｆ・θの関係を満たすために、負の歪
曲収差を第４群で発生させるが、ｆ・θの線型性
を全画角で一様によくするために、高次の歪曲収
差を適切な量にバランスさせなければならない。
そのために曲率半径のほぼ等しい面よりなる屈折
力のほとんどないメニスカスレンズを第２群に用
いた。これは、平行平面板に、入射角度θで入射
する主光線に対して、非点収差、像面湾曲はθ２
の割合で影響するが、歪曲収差にはθ３の割合で
影響してくる性質を利用したものである。この原
理に従い第２群にほぼ曲率半径の等しいメニスカ
スレンズを用いることにより、高次の歪曲収差を
補正することが可能となる。(4)式は適切な補正の
できるための条件であり、この上限を越えると、
負の歪曲収差が発生しすぎ、また、下限を越える
と、正の歪曲収差が発生しすぎて、他の部分での
補正が困難となる。 このような基本的観点に立脚して設計をした結
果、光線収差は最良像面位置でほぼ回折限界に収
まり、ｆ・θの線型性は倍率色収差を考慮しても
0.02％以内の誤差に抑えることができる。さら
に、像界で斜光線の主光線が光軸となす角度は
0.7゜以内と十分にテレセントリツクな系とする
ことも可能である。 以上のごとき本発明による実施例のレンズ構成
図を第１図に示す。 実施例では第１図に示すように、凹レンズと凸
レンズとより成る全体として負の屈折力をもつ第
１群G1、曲率のほとんど等しい面より成り物界
側に凸である屈折力のほとんどないメニスカスレ
ンズより成る第２群G2、像界側に凸である同心
円状のメニスカスレンズより成る第３群G3、
凸、凹、凸のレンズより成り全体として正の屈折
力をもつ第４群G4の合計４つの群より構成し
た。 以下に本発明による第１及び第２の実施例の諸
元を記す。γ１、γ２、…………は各レンズ面の
曲率半径を表わし、d1、d2、…………は各レンズ
の中心厚及び空気間隔を表わし、n1、n2、………
…及びνd1、νd2、…………は各レンズの波長
1064nｍの光線に対する屈折率及びｄ線に対する
アツベ数を表わす。なお添字は物体側からの順序
を表わす。 第１実施例
【表】
【表】
第２実施例
【表】
上記実施例では、ともに、第４群の２つの凸レ
ンズには同じ屈折率、同じ分散のガラスを用いた
が、これに限るものでないことはいうまでもな
い。 以下の表に、上記本発明による条件式に関する
各パラメータの値を、各実施例について掲げてお
く。
ンズには同じ屈折率、同じ分散のガラスを用いた
が、これに限るものでないことはいうまでもな
い。 以下の表に、上記本発明による条件式に関する
各パラメータの値を、各実施例について掲げてお
く。
【表】
尚、上記２つの実施例では、第１図に示したご
とく、像側でテレセントリツクになつており、走
査面上に凹凸があつたとしてもまた走査面が移動
したとしても走査速度を一定に保ち、ｆ・θの線
型性を維持することができる。第１、第２実施例
のものの諸収差図をそれぞれ第２図、第３図に示
す。図より、各実施例とも、色収差についてはλ
＝1064nｍ及びλ＝632.8nｍの２波長について軸
上、色収差、倍率色収差が良好に補正されてお
り、ｆ・θからの誤差を示す歪曲収差も極めて良
好に補正されていることが分る。倍率の色収差に
ついては長波長を基準とした短波長の収差量を示
した。 以上のごとく、本発明によれば、色消しされた
優れたｆ・θレンズが達成される。
とく、像側でテレセントリツクになつており、走
査面上に凹凸があつたとしてもまた走査面が移動
したとしても走査速度を一定に保ち、ｆ・θの線
型性を維持することができる。第１、第２実施例
のものの諸収差図をそれぞれ第２図、第３図に示
す。図より、各実施例とも、色収差についてはλ
＝1064nｍ及びλ＝632.8nｍの２波長について軸
上、色収差、倍率色収差が良好に補正されてお
り、ｆ・θからの誤差を示す歪曲収差も極めて良
好に補正されていることが分る。倍率の色収差に
ついては長波長を基準とした短波長の収差量を示
した。 以上のごとく、本発明によれば、色消しされた
優れたｆ・θレンズが達成される。
第１図は第１実施例のレンズ配置を示す。第２
図は第１実施例の諸収差図である。第３図は第２
実施例の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕、G1……第１群、G2
……第２群、G3……第３群、G4……第４群。
図は第１実施例の諸収差図である。第３図は第２
実施例の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕、G1……第１群、G2
……第２群、G3……第３群、G4……第４群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物界側より順に負の屈折力をもつ第１群、物
界側に凸のメニスカスレンズより成る第２群、像
界側に凸のメニスカスレンズより成る第３群、全
体として正の屈折力をもつ第４群よりなり、前系
の瞳がレンズの物界側に位置し、前記第１群は物
体側から順に負レンズと正レンズを有し、前記第
４群は物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レ
ンズの３成分を有し、前記第２群の物界側の面の
曲率半径をr5、該第２群の像界側の面の曲率半径
をr6、前記第３群の物界側の面の曲率半径をr7、
該第３群の像界側の面の曲率半径をr8、該第３群
のレンズの中心厚をd7、前記第１群及び第２群に
よる前記瞳の像位置から前記第３群の物界側の面
までの距離をｌとするとき、 ｜r8｜＞｜r7｜ (1) ｌ＞｜r7｜ (2) 1.0≦｜ｒ７｜＋ｄ７／｜ｒ８｜＜1.2 (3) 0.8＜ｒ６／ｒ５＜1.1 (4) なる条件を満たすことを特徴とするｆ・θレン
ズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2608780A JPS56123509A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | F theta lens |
| US06/235,087 US4396254A (en) | 1980-03-04 | 1981-02-17 | f·θ Lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2608780A JPS56123509A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | F theta lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56123509A JPS56123509A (en) | 1981-09-28 |
| JPS6130243B2 true JPS6130243B2 (ja) | 1986-07-12 |
Family
ID=12183823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2608780A Granted JPS56123509A (en) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | F theta lens |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4396254A (ja) |
| JP (1) | JPS56123509A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2566405B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1996-12-25 | 旭光学工業株式会社 | ｆ・θレンズ |
| US5111325A (en) * | 1989-10-16 | 1992-05-05 | Eastman Kodak Company | F-θ lens |
| US5087987A (en) * | 1991-03-28 | 1992-02-11 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Color-corrected telecentric scan lens |
| US5404247A (en) * | 1993-08-02 | 1995-04-04 | International Business Machines Corporation | Telecentric and achromatic f-theta scan lens system and method of use |
| US5838481A (en) * | 1996-05-02 | 1998-11-17 | Xerox Corporation | Achromatic telecentric f-theta scan lens optical system with improved linearity |
| US5838355A (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-17 | Eastman Kodak Company | Printer system utilizing three different data rates |
| US5835280A (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-10 | Eastman Kodak Company | F-θ lens |
| DE102011119707A1 (de) * | 2011-11-29 | 2013-05-29 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optische Messvorrichtung |
| CZ309297B6 (cs) * | 2020-08-11 | 2022-08-10 | Meopta - Optika, S.R.O. | Telecentrický f-theta objektiv s korigovanou chromatickou vadou pro laserové aplikace v UV oblasti |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2687063A (en) * | 1952-01-04 | 1954-08-24 | Taylor Taylor & Hobson Ltd | Projection optical objective of the telecentric type |
| DE1280571B (de) * | 1963-07-03 | 1968-10-17 | Schneider Co Optische Werke | Lichtstarkes Objektiv |
| JPS54126051A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Ricoh Co Ltd | Anamorphic f lens system |
-
1980
- 1980-03-04 JP JP2608780A patent/JPS56123509A/ja active Granted
-
1981
- 1981-02-17 US US06/235,087 patent/US4396254A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56123509A (en) | 1981-09-28 |
| US4396254A (en) | 1983-08-02 |
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