JPS6151289B2 - - Google Patents
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- JPS6151289B2 JPS6151289B2 JP57117404A JP11740482A JPS6151289B2 JP S6151289 B2 JPS6151289 B2 JP S6151289B2 JP 57117404 A JP57117404 A JP 57117404A JP 11740482 A JP11740482 A JP 11740482A JP S6151289 B2 JPS6151289 B2 JP S6151289B2
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- Japan
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- lens
- condition
- lens system
- entrance pupil
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- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 11
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
この発明は、f・θ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、テレセントリ
ツ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。テレセントリツクタ
イプは、走査巾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、コスト上も難点が
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、従つ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
高まつている。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
とが必要となる。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
れていなかつた。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780nmでの使用が考えられ、従つて
こ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
補正が不十分であつた場合、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、焦点距離を長くか
つFナンバーが大きいため、特に屈折率をはじめ
とするレンズ形状の製造誤差によりピント位置が
数mmのオーダーで移動してしまう。 この補正の為に、レンズの入射瞳位置に対し、
レンズを前記数mm移動することが必要になり、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60゜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・θレンズ系を提供することにある。 まず、本発明の構成から説明すると、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1レンズは負レンズ、第2レンズ
は正メニスカレンズ、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。 (1) −0.05<n1−(n2+n3/2)<0.05 (2) (ν2+ν3/2)−ν1>20 (3) 0.25<|f1|/f<0.30(f1<0) (4) 0.35<f3/f<0.85 (5) 1.2<|r2|/|r3| (6) 0.01f<l2<0.06f ただし ni:第i番目のレンズの特定波長に対する屈折
率 νi:第i番目のレンズのアツベ数 fi: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i面の曲率半径 li:第i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、像面わん曲補正の条件である。条件(1)で上限
をこえると、ペツ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大となり、また下限を
こえると、輪帯画角でのメリデイオナル像面が大
きくふくらんでしまう。 条件(2)は、この発明の最大の特徴であるレンズ
系の色消し条件であり、近似スペクトルに対して
も同等なf・θ特性を与える条件である。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より大であることにより、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|f1|が大になると、ベツツ
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|f1|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
ワー条件であり、負の第1レ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、従つて第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。
このレンズ系では、第1レンズの第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r3
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。従つて条件(5)をこえて|r2
|/|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
することが困難となる。 条件(6)は、第2レンズと第3レンズの空気間隔
l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l2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l2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ことにな
る。 以下、本発明の実施例を示す。 ただし、diは第i番目のレンズの肉厚を示
す。
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、テレセントリ
ツ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。テレセントリツクタ
イプは、走査巾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、コスト上も難点が
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、従つ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
高まつている。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
とが必要となる。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
れていなかつた。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780nmでの使用が考えられ、従つて
こ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
補正が不十分であつた場合、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、焦点距離を長くか
つFナンバーが大きいため、特に屈折率をはじめ
とするレンズ形状の製造誤差によりピント位置が
数mmのオーダーで移動してしまう。 この補正の為に、レンズの入射瞳位置に対し、
レンズを前記数mm移動することが必要になり、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60゜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・θレンズ系を提供することにある。 まず、本発明の構成から説明すると、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1レンズは負レンズ、第2レンズ
は正メニスカレンズ、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。 (1) −0.05<n1−(n2+n3/2)<0.05 (2) (ν2+ν3/2)−ν1>20 (3) 0.25<|f1|/f<0.30(f1<0) (4) 0.35<f3/f<0.85 (5) 1.2<|r2|/|r3| (6) 0.01f<l2<0.06f ただし ni:第i番目のレンズの特定波長に対する屈折
率 νi:第i番目のレンズのアツベ数 fi: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i面の曲率半径 li:第i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、像面わん曲補正の条件である。条件(1)で上限
をこえると、ペツ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大となり、また下限を
こえると、輪帯画角でのメリデイオナル像面が大
きくふくらんでしまう。 条件(2)は、この発明の最大の特徴であるレンズ
系の色消し条件であり、近似スペクトルに対して
も同等なf・θ特性を与える条件である。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より大であることにより、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|f1|が大になると、ベツツ
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|f1|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
ワー条件であり、負の第1レ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、従つて第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。
このレンズ系では、第1レンズの第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r3
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。従つて条件(5)をこえて|r2
|/|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
することが困難となる。 条件(6)は、第2レンズと第3レンズの空気間隔
l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l2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l2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ことにな
る。 以下、本発明の実施例を示す。 ただし、diは第i番目のレンズの肉厚を示
す。
【表】
入射瞳位置は第1面(r1)の手前8.8mmである。
ただし屈折率は波長780nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.274 f3/f=0.428 |r2|/|r3|=6.103
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.274 f3/f=0.428 |r2|/|r3|=6.103
【表】
入射瞳位置は第1面(r1)の手前8.8mmである。
ただし屈折率は波長780nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.265 f3/f=0.665 |r2|/|r3|=1.574
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.265 f3/f=0.665 |r2|/|r3|=1.574
【表】
【表】
入射瞳位置は第1面(r1)の手前7.59mmであ
る。 ただし屈折率は波長780nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.254 f3/f=0.479 |r2|/|r3|=3.597
る。 ただし屈折率は波長780nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.254 f3/f=0.479 |r2|/|r3|=3.597
【表】
入射瞳位置は第1面(r1)の手前7.41mmであ
る。 ただし屈折率は波長760nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.277 f3/f=0.755 |r2|/|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=
250mmのときの横収差図を第9図aに示す。実線
は波長780nmに対応し、破線は波長760nmに対
するものである。倍率色収差量は像高Y=140mm
で約0.04mm程度であり、歪曲収差量DはD=0.04/
140 ×100≒0.03%であり、波長に対するf・θ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1でf=250mm
としたとき、レンズ系の入射瞳位置をレンズ側に
4mm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ても、コマ
収差が十分良好に補正されていることがわかる。
る。 ただし屈折率は波長760nmに対する値であ
る。 n1−(n2+n3/2)=+0.0100 (ν2+ν3/2)−ν1=23.3 |f1|/f=0.277 f3/f=0.755 |r2|/|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=
250mmのときの横収差図を第9図aに示す。実線
は波長780nmに対応し、破線は波長760nmに対
するものである。倍率色収差量は像高Y=140mm
で約0.04mm程度であり、歪曲収差量DはD=0.04/
140 ×100≒0.03%であり、波長に対するf・θ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1でf=250mm
としたとき、レンズ系の入射瞳位置をレンズ側に
4mm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ても、コマ
収差が十分良好に補正されていることがわかる。
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=250mm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=250mm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
mm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=270mmにした
ときの収差図、第9図aは実施例1でf=250mm
としたとき半画角ω=32゜での横収差図、第9図
bは実施例1でf=250mmとして入射瞳位置をレ
ンズ側に4mm移動させた場合の半画角ω=32゜で
の横収差図である。
施例1でf=250mm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=250mm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
mm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=270mmにした
ときの収差図、第9図aは実施例1でf=250mm
としたとき半画角ω=32゜での横収差図、第9図
bは実施例1でf=250mmとして入射瞳位置をレ
ンズ側に4mm移動させた場合の半画角ω=32゜で
の横収差図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 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1レンズは負レン
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。 (1) −0.05<n1−(n2+n3/2)<0.05 (2) (ν2+ν3/2)−ν1>20 (3) 0.25<|f1|/f<0.30(f1<0) (4) 0.35<f3/f<0.85 (5) 1.2<|r2|/|r3| (6) 0.01f<l2<0.06f ただし ni:第i番目のレンズの特定波長に対する屈折
率 νi:第i番目のレンズのアツベ数 fi: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i面の曲率半径 li:第i番目の空気間隔
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11740482A JPS597918A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | f・θレンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11740482A JPS597918A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | f・θレンズ系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS597918A JPS597918A (ja) | 1984-01-17 |
JPS6151289B2 true JPS6151289B2 (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14710805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11740482A Granted JPS597918A (ja) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | f・θレンズ系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS597918A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0122794Y2 (ja) * | 1984-09-13 | 1989-07-10 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60153017A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-12 | Asahi Optical Co Ltd | 大口径f・θレンズ |
JPS62254110A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 光ビ−ム走査装置およびそれを用いたカラ−プリンタ |
JPH07104483B2 (ja) * | 1986-10-21 | 1995-11-13 | 松下電器産業株式会社 | 等速度走査レンズ |
US5247385A (en) * | 1990-01-25 | 1993-09-21 | Ricoh Company, Ltd. | Fθ lens and lens for forming linear image |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS519463A (ja) * | 1974-07-13 | 1976-01-26 | Olympus Optical Co | Kogakusosakei |
JPS54109457A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | Ricoh Co Ltd | F.theta lens system |
JPS54126051A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Ricoh Co Ltd | Anamorphic f lens system |
JPS56109313A (en) * | 1980-02-05 | 1981-08-29 | Canon Inc | Light beam scanner |
JPS56135815A (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-23 | Minolta Camera Co Ltd | Lens for optical scanning |
JPS58153908A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-13 | Minolta Camera Co Ltd | 走査用レンズ |
-
1982
- 1982-07-06 JP JP11740482A patent/JPS597918A/ja active Granted
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0122794Y2 (ja) * | 1984-09-13 | 1989-07-10 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS597918A (ja) | 1984-01-17 |
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