JPS6233565B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6233565B2
JPS6233565B2 JP3932480A JP3932480A JPS6233565B2 JP S6233565 B2 JPS6233565 B2 JP S6233565B2 JP 3932480 A JP3932480 A JP 3932480A JP 3932480 A JP3932480 A JP 3932480A JP S6233565 B2 JPS6233565 B2 JP S6233565B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
distortion
lenses
condition
astigmatism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP3932480A
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English (en)
Other versions
JPS56135815A (en
Inventor
Muneo Kuroda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP3932480A priority Critical patent/JPS56135815A/ja
Publication of JPS56135815A publication Critical patent/JPS56135815A/ja
Publication of JPS6233565B2 publication Critical patent/JPS6233565B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/12Optical 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

【発明の詳細な説明】
この発明は、光学的走査用レンズに関する。最
近、レーザービームを偏向し走査させる方式が、
レーザープリンターやフアクシミリなどに応用さ
れ、実用化されてきた。このような走査光学系の
基本的な構成は、光束を多面鏡の回転などによる
光偏向器により偏向させた後、焦光レンズ系によ
り集光させ、その集光スポツトを走査面上で走査
させるものである。 この光偏向器による偏向角速度が一定のとき、
走査面上のスポツトの走査速度を一定にするには
集光レンズ系としてfθレンズを用いればよい。
このfθレンズとはレンズへの光束の入射角を
θ、レンズの焦点距離をf、像高をyとすると
き、 y=fθ …(a) となる歪曲特性をもつレンズである。(一般の写
真レンズはy=f・tanθとなるように設計され
ている。)上記(a)式の歪曲特性を持たせれば、偏
向角速度ωが一定のとき、θ=ωtよりy=fω
tとなり、走査面上の等速走査が達成される。
(等速走査の利点には、走査面上の距離が走査時
間とリニアに対応するので、光ビームの強度変調
などの電気的なデータの処理が容易となること、
第2の利点として、走査による走査面上の照度分
布がほぼ一定となることがあげられる。また感光
ドラムへ記録する場合、感光ドラムが等速回転す
るので走査も等速度が望ましい。) このようなf・θレンズに要求されることは、
理想像高y=fθに対する歪曲収差が小さいこ
と、得られるスポツト径が回折限界に近いことな
どである。これらの要求達成の為には、適切な負
の歪曲収差を発生させること、非点収差を小さく
すること、像面を平坦にすることが必要である。
ところで、一般にfθレンズは大きなFナンバー
を持つので、レンズ設計において球面収差はあま
り気にしないでよい。しかし、画角の大きいとき
コマ収差を小さくする考慮が必要である。現在知
られているfθレンズには、画角が50゜を越える
ものもあるが、これらのものは理想像高に対する
歪曲が0.3%以上あるなど、歪曲特性に対して高
性能なレンズは得られていなかつた。あるいは良
好な歪曲特性を与えれば、諸収差の補正が不十分
となり、像性能が劣化してしまつていた。 本発明の目的は、画角が50゜を越え、良好な歪
曲特性を持ち、非点収差とコマ収差が良好に補正
され、像面の平坦性が良く、構成レンズ枚数の少
ないfθレンズを提供することである。 次に本発明について説明する。上記目的を達成
するためのfθレンズを設計するには、次に述べ
る考慮が必要となる。まず像面の平坦性を良好に
する為、ペツツバール和を小さくすることであ
る。ペツツバール和を小さくする方法には、負レ
ンズに低屈折率ガラス、正レンズに高屈折率ガラ
スを用いる方法と、各レンズの正負のパワー差を
小さくする方法が考えられる。また、負の歪曲収
差を発生するには、軸外光線の通過位置が後方の
レンズほど高くなるので、瞳(ビームが偏向され
る位置)側から負レンズ、正レンズの順に配置
し、正レンズにより負の歪曲を発生させるのが好
ましい。また非点収差、コマ収差の補正を考える
と、負レンズの前側と正レンズの後側のそれぞれ
の曲率半径r1,r4,r6の絶対値を小さくし、これ
らの面への軸外光線の入射角を小さく(垂直入射
に近く)すれば、これらの面による非点収差、コ
マ収差の発生を少なくできる。そして、負レンズ
の後側と正レンズの前側のそれぞれの曲率半径
r2,r3,r5を適当に選ぶことにより、収差補正の
良好なレンズを設計できる。即ち、歪曲収差につ
いては、第2面で発生した正の歪曲に対し、第3
面、第5面で負の歪曲を発生させて所望の歪曲を
得ることが出来る。また、非点収差についても、
第2面で発生した収差を第3面、第5面によつて
補正できる。 上述の考慮のもとに良好な性能を持つレンズを
得るには、次の条件を満足させればよい。すなわ
ち、本発明のレンズは入射瞳より順次、第1レン
ズが負レンズ、第2レンズと第3レンズが正レン
ズにより構成され、次の各条件を満足するもので
ある。 (1) |1/r2−1/r5|f<0.95 (2) e1<0.06f、e2>0.04f (3) |f1|<0.40f、f1<0 (4) f′456<0.285f (5) |f1|f2/f2<0.22 (6) −0.62f>r3>−3f (7) d2<d4 ただし、r2は第1レンズの第2レンズ側の面の
曲率半径、r3は第2レンズの第1レンズ側の面の
曲率半径、r5は第3レンズの第2レンズ側の面の
曲率半径、fは全系の焦点距離、e1,e2は3枚の
レンズをおのおの1つの薄肉レンズと考え、薄肉
レンズ配置に換算した場合のそれぞれ第1レンズ
第2レンズの換算間隔と第2レンズと第3レンズ
の換算間隔、f1は第1レンズの焦点距離、f′456
第2レンズの第3レンズ側の面と第3レンズとの
合成焦点距離、d2,d4は第1、第2レンズ間及び
第2、第3レンズ間の空気間隔である。 条件(1)は歪曲収差、非点収差、コマ収差を補正
する為の条件である。前述したように第2面で発
生する諸収差が第3面、第5面により補正され
る。そこで、条件(1)をはずれると第2面、第5面
の面形状の違いが大きくなり、非点収差、コマ収
差が補正しきれなくなり、また歪曲収差も補正し
にくくなる。 条件(2)は歪曲収差、像面の平坦性、非点収差、
コマ収差補正が良好でコンパクトなレンズを得る
為の条件である。第1レンズと第2レンズの間隔
を小さくすればレンズ全長が短くなり、更に第2
レンズにより軸外光線が光軸方向に屈折されるの
で第2レンズと第3レンズの外径を小さくでき
る。すなわち、e2を長くし、e1を短くすることに
よつてコンパクトなレンズが得られる。また、e2
を長くして軸外光線の第3レンズへの入射高さを
諸収差補正に適した高さにし、第3レンズによる
過剰な収差補正を押さえることができ、レンズ全
体として良好な諸収差の補正が達成される。条件
(2)をはずれると歪曲収差と非点収差のうち一つの
補正が難しくなり高性能のfθレンズが得られな
くなる。即ち、良好な歪曲特性を得ようとすれば
非点収差を小さく押えることが不可能になり逆に
良好な非点収差像面の平坦性を得ようとすれば、
負の歪曲発生量が少なくなり良好な歪曲特性が得
られなくなる。 (3)の条件は像面の平坦性を良好にするための条
件である。負のパワーを強くし、ペツツバール和
を小さくすることにより、平坦性の良い像面が得
られる。この条件をはずれると、ペツツバール和
が大きくなり、像面の平坦性が悪化したり、ある
いはペツツバール和を小さくするために、正レン
ズのパワー配置に無理が生じ、歪曲収差が増大す
るなど、諸収差の良好な補正が得られなくなる。 (4)の条件は、(3)の条件と関連し、後部の正のパ
ワーを強くし、適当な負の歪曲収差を発生させ、
非点収差、コマ収差を良好に補正するための条件
である。(4)の条件をはずれると、負の歪曲収差の
発生が小さくなり、無理に良好な歪曲特性を得よ
うとすれば、正レンズによる非点収差、コマ収差
の発生が大きくなり、像性能が悪化してしまう。 (5)の条件は、(3)の条件と関連し像面の平坦性を
良好にする為の条件である。第1レンズと第2レ
ンズの合成パワーは1/f1+1/f2−e1/(f1
f2)となる。即ち|f1|・f2を小さくすれば、(f1
0であるので)上記合成パワーを大きく出来る。
そして、レンズ全系に所望のパワーを与えると
き、正レンズと負レンズのパワー差が小さくても
良いことになり、ペツツバール和を小さくするこ
とが出来、平坦性の良い像面が得られる。この条
件をはずれると、ペツツバール和を小さくしにく
くなり、ペツツバール和を小さくすれば、レンズ
のパワー配置に無理が生じ、諸収差の良好な補正
が実現出来なくなる。 (6)の条件は、歪曲特性、非点収差、コマ収差を
良好に補正するための条件である。この条件を満
足することにより、第2面で発生する正の歪曲収
差、外向性のコマ収差、非点収差が第3面によつ
て適当に補正される。この条件の上限をはずれる
と、第3面による負の歪曲発生が小さくなり、他
の面による歪曲の補正に伴い、非点隔差が補正過
剰となる。またこの条件の下限をはずれると、第
3面による負の歪曲発生が大きくなり、他の面に
よる歪曲の補正に伴い、非点隔差が補正不足とな
る。 (7)の条件は、条件(2)(3)で行われている考慮をさ
らに押し進めたものである。即ち、d2を小さく
し、第3面の負のパワーを強くすることにより、
第2面の負のパワーを弱くでき、それによつて第
2面によるコマ収差、非点収差の発生が小さくな
り、これらの収差の良好な補正が可能となる。も
ちろん、前述の条件(2),(3)に対する説明も、この
条件(7)の説明としてあてはまる。また、この条件
(7)によれば特に第2レンズの外径を小さくでき
る。 以上説明した本発明レンズの実施例を次に示
す。 ただし、以下の実施例において、r1,r2……r6
は入射瞳側より順次に配列される各屈折面の曲率
半径、d1,d2……d5は入射瞳側より順次に配列さ
れる各屈折面の軸上間隔、N1,N2……は入射瞳
側より順次に配列される各構成レンズの波長
780nmに対する屈折率、νd1,νd2……は入射瞳
側より順次に配列される各構成レンズのアツベ数
である。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図から第5図は本発明による実施例を図示
したもので、そえぞれaは実施例の構成図、bは
各実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差(ただ
し、この歪曲収差の定義はDis=100(y−
yo)/yoとする。ところでyは像高、yoはfθ
レンズの理想像高で、入射角をθ′(ラジアン)
とするとき、yo=fθとする。)を図示したもの
で、cは各実施例の子午面横収差を図示したもの
である。 r1〜r2……第1レンズ、r3〜r4……第2レン
ズ、r5〜r6……第3レンズ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入射瞳より順次、第1レンズが負レンズ、第
    2レンズと第3レンズが正レンズにより構成さ
    れ、次の各条件を満足することを特徴とする光学
    的走査用レンズ: (1) |1/r2−1/r5|f<0.95 (2) e1<0.06f、e2>0.04f (3) |f1|<0.40f、f1<0 (4) f′456<0.285f (5) |f1|f2/f2<0.22 (6) −0.62f>r3>−3f (7) d2<d4 ただし、r2は第1レンズの第2レンズ側の面の
    曲率半径、r3は第2レンズの第1レンズ側の面の
    曲率半径、r5は第3レンズの第2レンズ側の面の
    曲率半径、fは全系の焦点距離、e1,e2は3枚の
    レンズをおのおの1つの薄肉レンズと考え、薄肉
    レンズ配置に換算した場合のそれぞれ第1レンズ
    と第2レンズの換算間隔と第2レンズと第3レン
    ズの換算間隔、f1は第1レンズの焦点距離、f′456
    は第2レンズの第3レンズ側の面と第3レンズと
    の合成焦点距離、f2は第2レンズの焦点距離、
    d2,d4はそれぞれ第1、第2レンズ間、及び第
    2、第3レンズ間の空気間隔である。
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