JPH06501792A - マイクロリレーレンズとして使用するに適した高開口数の有限共役レンズ系及びそのレンズ系を用いたプリンタ - 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】 マイクロリレーレンズとして使用するに適した高開口数の有限共役レンズ系及び そのレンズ系を用いたプリンタ技術分野 本発明は概略的には有限共役レンズ系に関し、より詳細には、物価及び像側の両 方に高い開口数を有し良好に補正される有限共役マイクロリレーレンズ系に関す る。

背景技術 顕微鏡の対物レンズ及びペッツパル型のレンズの如き商業的に入手可能な高開口 数を有するシステムすなわち系は、像の位置すなわち像位置に比較してレンズ系 から遠くにある対象物の位置すなわち物位！に対して設計されるのが一般的であ る。顕微鏡の対物レンズによってもたらされる代表的な倍率は４０：１であり、 そのレンズ系のＦナンバは、像側において低（、物価において高い。レーザ式の サーマルプリンタに対しては、マイクロリレーレンズ系は非常に低いＦナンバを 必要とし、従って、レンズ系の物価及び像側の両方において極めて高い開口数を 必要とする。そのようなレンズは今まで知られていない。

発明の開示 本発明の目的は、極めて高い開口数を有し、これに応じてレンズ系の像側及び物 価の両方において非常に低いＦナンバを有する、高スピードで、良好に補正され た有限共役撮像レンズ系を提供することである。

上記目的は、レンズ系の概ね中央に設けられた開口絞りと、光軸上に中心を有す る複数のレンズ要素とを備え、これらレンズ要素が、レンズ系の物価及び像側の 両方に高い開口数をもたらすように正のパワーを有する２つのレンズ群として配 列されているレンズ系によって達成される。上記２つのレンズ群は、開口絞りの 両側に設けられ、各々のレンズ群は、最外方のレンズ要素並びに最内方のレンズ 要素を備える。内方のレンズ要素は、上記開口絞りに近接して設けられ、各々の 最内方のレンズ要素は、上記開口絞りの方を同いた凸面を有している。

レンズ系等を用いるプリンタ、例えばレーザ式のサーマルプリンタを提供するこ とも本発明の目的である。

図面の簡単な説明 図１は、第１の実施例の光学系の側方断面図であり、図２は、レーザダイオード 式のサーマル印刷装置の概略図であり、図３は、マルチファイバー型の印刷ヘッ ドの概略図であり、図４は、第２の実施例の光学系の側方断面図であり、図５は 、第３の実施例の光学系の側方断面図であり、図６は、第４及び第５の実施例の 光学系の側方断面図であり、図７は、第６の実施例の光学系の側方断面図である 。

本発明を実施する最良の態様 本発明のレンズ系の一般的な用途は、有限の共役点で作動する間に物価及び像側 の両方において高い開口数を必要とする装置である。そのような用途の一例は、 新しいサーマルプリンタ装置に上述のレンズ系を使用することであり、サーマル プリンタ装置の一例を以下に説明する。

グラフィックアート産業においては、色分解ネガを形成するためにデジタル走査 型のプリンタが広く使用されている。各ネガを形成した後に、カラーの校正像を 形成し、これを承認又は棄却する。このプロセスは、顧客からの承認が得られる まで、１回又はそれ以上繰り返される。本明細書に記載するレンズ系を使用する 別の方法は、色分解ネガを形成する手順を省略してカラーの校正像を直接形成し ようとするものである。カラーの校正像が承認された後にだけ、ネガを形成する ことができる。この代替的な方法は、現在広く採用されている方法に比較して、 経費が易く、消費時間が少ない。

デジタル走査型のプリンタによって現在形成されている像は、１０００から３０ ００ｄｐｉ　（ドツトバーインチー１インチ当たりのドツト数）を必要とする。

像の寸法の範囲は一般に、Ａ４（約２Ｑ２ｍｍｘ２５４ｍｍ：８−　ＸＩＯ”　 ）　からＡ２（約４５７ｍｍＸ６１０ｍｍ：　１８−　Ｘ２４”　）である。像 の寸法並びに大量の像デジタルデータは、ＷＩＩ密な光学要素並びに高帯域幅の 電子部品を用いる極めて高価なレーザ走査装置を必要とする。本発明のレンズを 利用する装置は、簡単且つ廉価で、結果を早く得ることができる。

図２及び図３を参照すると、本発明のレンズ系を利用するプリンタ装置は、回転 ドラム１０と、印刷へノド１４と、親ネノ１２とを備えている。レンーバ材料１ ６がドラム１０の周囲に巻かれている。色付きの染料を含む感熱媒体のノートが 、レノーバ材料の上に！かれている。印刷ヘッド１４は、結像リレーレンズ系１ ５と、光ファイバの端部から成る１ｉ目的なアレイ２０とを備えており、上記各 端部は、隣接する一連のＶ字溝１７を形成するように食刻されたシリコンウェー ハ１３によって適所に固定されている（図３参照）。ファイバ１９は、各ファイ バの端部が同一の平面に位！するように、上記谷溝１７の中に設けられている。

各ファイバの中心間の距離は、一般に０．１５ｍｍである。２０程度のファイバ が上記アレイに設けられており、従って、アレイの長さは３ｍｍ程度になる。フ ァイバアレイは、米国特許第４．３８９．６５５号及び＄４．９１１，５２６号 に詳細に記載されている。ファイバの端部から成る上記アレイが発するエネルギ は、リレーレンズ１５によって拾われてドラム１０に設けられている感熱媒体に 焦点合わせされ、非常に小さな加熱されたスポットのアレイを形成する。感熱媒 体１６は染料を放出し、この染料は感熱媒体の下の紙へ移動する。印刷ヘッドは 、ドラムの回転に同期され、親ネジ１２によってレール１８に沿い移動される。

ドラムが回転するに連れ、各々のファイバの端部から出るエネルギは、それぞれ のファイバに光を供給するレーザダイオードに送られる信号に従って変化する。

２０のファイバが設けられる場合には、ドラム１０が回転するに連れ、２０の平 行な走査線が媒体上に同時に形成される。

図示の実施例のリレーレンズ系の特性は以下の通りである。

１、リレーレンズ系は、７９０及び８３０ｎｍの間の波長で良く動作するように 色補正される。使用されるガラスは上記波長において透明度が高くなければなら ない。

２、リレーレンズ系は、物と像との間の距離（全トラック長と呼ばれる）が約５ ０．８ｍｍ乃至７６．２ｍｍ　（２インチ乃至３インチ）程度になるように、概 ね１／３と１／２との間の固定倍率において有限共役点で動作するように設計さ れる。

３　リレーレンズ系は、顕微鏡の対物レンズの場合のように、物側及び像側の両 方において高い開口数を有する。レンズの物価における開口数は、ファイバの端 部すなわちファイバ遮を出るエネルギの大部分を捕えるように十分大きくなけれ ばならない。マルチモード・ファイバは一般に、０３乃至０４の開口数を有し、 ／ングルモード・ファイバは一般に、０１乃至０．２の開口数を有する。

ここで説明するリレーレンズは、物側における開口数が０２乃至０２５３であり 、この値は、ファイバから出たエネルギの大部分を捕らえるに十分な大きさであ る。

物価及び像側における開口数は、次式によってレンズの倍＄ＭＡＧに関連づけら れる。

ＭＡＧ＝　（物における開口数）／（像における開口数）例えば、実施例Ｎｏ、 ｌに関しては、ＭＡＧ　＝（０，２５）／（０，５）＝０．５である。

４　像の品質すなわち画像の鮮鋭度は、顕微鏡の対物レンズの通常の鮮鋭度捏に は良好である必要がない、、Ｒ平面に形成されるスポットの直径は、約０．０２ ｍｍ乃至約０．０４ｍｍであり、一方、例えば０．２５の開口数を有する顕微鏡 の対物レンズにおいては、エアリ・ディスクの可視光線の直径は約０．００３ｍ ｍである。従って、これらのレンズを「回折限定」する必要はない。また、これ ら１ノンズの使用可能な焦点深度は、レイリー基準によって示唆される焦点深度 よりも何倍か大きい。池に考慮できることは、これらレンズは、通常の顕微鏡の 対物レンズの場合よりも緩やかな公差で製造することができることである。

１ノンズ系用の第１−の例示的な実施例を下の表に示オっ実施例Ｎｏ、　１　２ 　３ 要素の数　７　８　８ 物ダイアゴナル　３．６　ｍｌ１１３．６　ａｍ　２．４　ｍｍ像ダイアゴナル 　１．８ｍ口　１，２市　０．８市倍率　０．５　０．３３３３　０．３３３３ 物開口数　０．２５　０．２　０．２ 像開口数　０．５０　０．６　０．６ レンズのＡＮＳ　Ｉ・Ｆナンバ　０．６７　０．６３　０．６３全トラツク長　 ５０．８韮　５０．８　ｍｍ　５０．３　ｍｍ実施例Ｎｏ、　４　５ 要素の数　９本　９本 物ダイアゴナル　３．６　ｍｍ　３．０　ｍｍ像ダイアゴナル　１．６８龍　１ ．４市倍率　０．４６　０．４６ 物開ロ数　０．２５３　０．２５３ 像開口数　０．５５　０．５５ レンズのＡＮＳＩ・Ｆナンバ　０．６２　０．６２全トラツク長　７０．７　ｍ ｍ　５８．５　Ｉｎ！１本自動焦点合わせに使用されるビームスプリッタ・プリ ズムを含めていない例示的な実施例３．４及び５においては、後方の要素りが、 残りのレンズに対して相対的に土０．１ｍｍ動（ことができる。焦点合わせされ た像位置も、後方の要素の後方面からの距離が領　Ｑｌｍｍよりも小さな距離だ け変化し、はぼ一定の状態にあるように動（ことができる。これら実施例におけ る上述の特徴は、高い開口数のレンズにおいては極めて新しい。

例示的な実施例４及び５においては、ビームスプリッタ・プリズムＢがレンズの 前方側すなわち物価に追加され、サーボ駆動型の後方のフォーカスレンズ要素を 使用することを可能にしている。この系においては（図示はしていない）、９０ ０口ｍと１．０００ｎｍとの間の波長の赤外線ビームが、マルチファイバアレイ 付とに位置するファイバの端部からビームスプリッタ・プリズムの中へ導入され る１、ビームはリレーレンズを通過し、媒体に鐵、点合わせされる。ビームは、 媒体を加熱する効果を全くもたない、媒体で反射し、た後に、ビームはレンズを 通って後方へ戻り、ビームスプリッタ・プリズムの中のビームスブリ、ティング 境界面によって反射される。このビームは次にその焦点に関して分析される。電 気信号が発生し、この電気信号は、後方のレンズ要素を新しい位！へ移動させる ために使用され、これにより、加熱ビームを媒体上に適正に熾へ合わせするっ本 発明の第１の実施例のレンズ系１００が図１に示されている。このレンズ系は、 高パワーのレーザダイオードに接続されたマルチファイバアレイ型の印刷ヘッド （図３）を用いるレーザダイオード式のサーマル印刷装置Ｗ（図２）で使用する ように設計されている。プリンタ装！は、ライン方向の走査運動をするためのド ラム１０と、ページ方向の走査運動をするためのステップモータ又は線形移動ス テージとを使用する。開口数並びに視野の要件を満たすためには、カスタムデザ インされたレンズが必要であった。レンズ系の物価におけるビームの開口数は０ ゜２５であり、レンズ系の像側におけるビームの開口数は０．５である。このレ ンズ系のＡＮＳ　Ｉ／Ｆナンバは０．６６６７である。画角は３−０８６である 。余弦効果に起因する相対照度は、視野の縁部で１．０を越える。物すなわち対 象物から像までの距離は３０．８ｍｍ　（２インチ）である。レンズ系１００は 、近赤外線ＩＲ（６３０乃至８１０ｎｍ）に使用され、２．４ｍｍの直径を有す る対象物を１．２ｍｍの直径の像へ伝達し、１／２の倍率を与える。レンズ系１ ００は、離れて設けられた赤外線レーザダイオードからのエネルギを各々伝達す るファイバの直線的なアレイから構成されるソースの像を形成するために用いら れる。拡張された視野にわたって極めて高い開口数及び鮮鋭な画像の組み合わせ ることにより、極めて特異な構造の新しいレンズに対する必要性を命令した。

レンズ系１００は、撹散のレンズ要素と、このレンズ系のほぼ中央に設けられる 開口絞りとを備えている。各レンズ要素は、対象物から像へ向かって、正の両凸 ンングレｙトＬ１、対象物の方を向いている凹面Ｓ３並びに開口絞りＳＴの方を 向いている凸面Ｓ４を有する負の凹凸型のソングレットＬ２、その凸面Ｓ６を開 口絞りの方に向けた状態でその開口絞りの近くに設けられた正の平凸ンングレ・ ソトＬ３、負の両凹レンズ要素Ｌ５に接着された正の両凸要素Ｌ４から成る凹凸 型のダブレット、正の両凸ダブレットＬ６、及び、正の凹凸型レンズ要素Ｌ７で ある。このレンズ系の数値データは以下の通りである。

表１ 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス ５１　８、４１　３ｇ、　６０１９　３．６７０　５１７６４２５２　８、８２ 　−７．９７４０　４．１００８３　６、８３　−４．３１９４０　２．３６０ 　７８５２５８８４　８、９４　−８．５４５８０　１．４００８５１０、１２ 　平レンズ　６．２９０　６５１５５９５６　１１、３６　−１０．７２０７　 ０．５００１０５５　ダイアフラム　０．５００ Ｓ　７　１０．４４　１７．０４１０　３．８００　６５１５５９８８　９、８ ７　−１２．０８１９　１．５００　７８５２５ｇ５９　９．０９　９．２２９ ５０　１．８１０３１０　９、５７　４２．９９６８　３．０２０　６５１５５ ９３１１　１０、０１　−１４．６８４３　０．５００Ｓ　１２　９．７４　６ ．７７１３０　６．４００　７２０５０４Ｓ　１３　５．９１１ｔ　１５．７１ １１　１．０００５１４　５、１４　平レンズ　１．０００　５１７６４２５１ ５　４、４４　平レンズ レンズ長さ　３７．８５０ この系の性能は極めて優れている。球欠及び接線ＭＴＦ（変調伝達関数）は、固 定された平坦を慨点面における全視野にわたって、また、８００乃至８２０ｎｍ の波長領域にわたって、５０サイクル／ｎｍ″ｃＱ、５を越す。また、このレン ズ系のディストーンヨンすなわち像のひずみは小さい。焦点合わせ機能は、レン ズ系全体を動かすことによって行われる。

本発明の第２の実施例が図４に示されている。

第２の実施例の光学系２００が図４に示されており、この光学系は、３，６ｍｍ の直径の対象物を１．２ｍｍの直径の像へ伝達し、１／３の倍率を与える。物価 における光学系の開口数は０．２である。像側における光学系の開口数は０６で ある。ＡＮＳＩ／Ｆナンバは０．６２５である。このレンズ系は、図２及び図３ に示すレーザ型のサーマルプリンタにおいて１！３倍のリレーレンズとして用い ることができる。レンズ系２００は、開口絞りＳＴの両側で２つのレンズ群とし て配列された複数のレンズ要素を備える。この場合にも、開口絞りＳＴはレンズ 系２００の中心付近に設けられている。しかしながら、各レンズ要素の形状は、 篤１の実施例のレンズ要素とは全く異なっている。物価から像側へ向かって各レ ンズ要素は、 その凸面を開口絞りに向けている正の凹凸型要素Ｌ１゜負の凹凸型レンズ要素Ｌ ３、及び開口絞りの次にある正の凹凸型レンズ要素Ｌ４からなる凹凸型ダブレッ ト： 接合された正のレンズ要素Ｌ５、及び負のレンズ要素Ｌ６から構成され、開口絞 りの次に設けられる接合されたダブレット。

両凸のシングレット・レンズ要素Ｌ７、及び５平のシングレット・レンズ要素Ｌ ８である。

上述の実施例と同様に、開口絞りに隣接する要素の開口絞りの方を向いた表面は 凸であり、従って、負のレンズ要素の形状を有するエアスペースを開口絞りに形 成し、また、開口絞りの両側の２つの光学的なグループから成る凹凸型要素は、 開口絞りの反対側を向いたそれぞれの凹面を有している。この第２の実施例の光 学系の数値データは以下の通りである。

表２ Ｓ　１　１！、　３５　−１０．７２０７　２．９７０　６５１５５９５２　９ 、４２　−７．３２３９０　０．５８０５３　８、８７　１ｇ、　１８０７　３ ．０７０　６５１５５９５４　８．２２　−１８．１８０７　１．６５０５５　 ７、６５　−５．６２７００　３．０７０　７８５２５８３６　９、４１　−９ ６．０１４４　５．０００　６５１５５９５７　１０、７５　−８．５２１９０ 　０．５００９．９２　ダイアフラム　０．５００ Ｓ　８　９．７６　１１．９２２１　３．１４０　６５１５．）９３９　８．９ ２　平レンズ　１．５００　７８５２５８３１０　７、８８　６．６７３５０　 １．３４０８１１　８、１３　１ｇ、　１８０７　３．０７０　６５１５５９Ｓ 　Ｌ２　８．３３　−１８．１８０７　０．５００Ｓ　Ｌ３　７．９７　５．９ １１００　３．５８０　７２０５０４３１４　６、４０　平レンズ　０．５００ ３１５　５、６１　平レンズ　１．０００　５１７６４２３１６　４、７２　平 レンズ レンズ長さ　３１．９７０ レンズ系の像側には、容易に洗浄できる１ｍｍ厚みの保護窓力く設番すられて（ Ａる。

焦点合わせ機能は、レンズ系全体を動かすことＩこより実行されるつ第３の実施 例が図５に示されている。この第３の実施ｆｊＡＩのレンズ系（ま、主周波数を ８００ｎｍとした７５０乃至８５０ｎｍの波長転回（二対して設計されて０る。

焦点合わせ機能は、最も近いレンズ要素Ｌ８を動力１すこと（こよって実行され る。

公称５０．８ｍｍすなわち２インチであるトラック長（すなわち、動力１ら像ま での距離）は±Ｑ、１ｍｍだけ変化する。上記第１及び第２の実施例と異なり、 このレンズ系はその後方に保護窓を使用していない。対象物の直径は２．４ｍｍ であり、一方、像の直径は０．８ｍｍであり、従って、このレンズ系３００は１ ／３の倍率を有している。物価における開口数は０２てあり、像側における開口 数は、０．　６である。レンズ系３００は、６つの要素から構成され、これら各 要素は対象物から像へ向かって以下の順序で配列されている。

凹凸型のシングレット・レンズ要素Ｌ１、両凸型のシングレット・レンズ要素Ｌ ２、両凸レンズ要素Ｌ４に接合された両凹レンズ要素Ｌ３から成るダブレット、 平凹要素Ｌ６に接続された５平要素Ｌ５から成るダブレット、両凸シングレット Ｌ７、及び凸平シングレット■、８゜開口絞りＳＴは、第３の要素と第４の要素 との間に設けられている。このレンズ系の特異な特徴は、像平面の位置が第６の 要素の後方の平坦面に対してほぼ固定されている状態で、菓６の要素の位置が、 それ以前の要素に対して相対的に、最大±０．１ｍｍ変化することができること である。

公称レンズは、横方向の球面収差に対して若干過小修正（０，０１５ｍｍ）され る。球欠及び接線における長手方向の非点視野は、０．０１ｍｍよりも小さく平 坦である。軸方向の色は補正され、７５０ｎｍ及び８５０ｎｍの波長を有するビ ームを共通の焦点位置へ運ぶ。横方向の色はＱ、Ｑ２ｍｍよりも小さい値まで補 正されるう横方向の接線コマ収差は、０．００２ｍｍよりも小さい値まで補正さ れる。横方向のひずみは、０．０００１ｍｍよりも小さい値まて補正される。

このデータは、像側すなわちレンズの短い共役側に総て当てはまる。

対象物は、１５の円形のスポットから成る直線的なアレイから構成され、各スポ ットの直径は０．１ｍｍであり、各スポットの中心間の間隔は０．１５ｍｍであ る。１／′３の倍率において、スポットの像の直径は０．０３３３ｍｍである。

これは比較的粗い像の構造である。横方向の収差をスポットのサイズと比較する ことにより、このレンズが上記スポットの像をうまく伝達する二とができること は明らかである。

像側におけるビームの開口数が高いために、レイリー基準に従う輿へ深度は約： ＝０．００１１１ｍｍであるが、像の構造が比較的粗いために、埠点深度に対す るより現実的な公差は約±０．０１ｍｍであり、この値はレイリー深度の約９倍 である。このレンズ系に対する数値データは以下の通りである。

表３ 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス ８１　７、３１　−１１．７３１０　３．０６０　６５１５５９５２　８、３５ 　−７．２１８７０　０．５００３３　８、０６　２４．８０７５　２．９７０ 　６５１５５９３４　７、６１　−１５．００７４　１．５１０８５　７、１９ 　−５．２０６７０　３．９１０　７８５２５８３６　９、７７　４２．２２１ ０　４．８７０　６５１５５９５７　１１、０３　−８．２３８００　０．５０ ０１０３４　ダイアフラム　０．５００ Ｓ　８　１０．１４　１０．９５６７　３．２６０　６５１５５９３９　９．２ １　平レンズ　１．５００　７８５２５８Ｓ　１０　７．９７　６．３８８６０ 　１．３６０Ｓ１１８゜２３　１５．００７４　２．９７０　６５１５５９３１ ２　８、３３　−２４．８０７５　１．１００Ｓ　１３　７．９４　６．１９７ ４０　３．５００　７７２４９７Ｓ　１４　６．４０　平レンズ レンズ長さ　３１．５１０ 第４及び第５の例示的な実施例は互いに類似しており、これら実施例は図６に示 されている。

これらの実施例は、それぞれ７０．７ｍｍ及び５８．５ｍｍのトラック長を有す るように設計されている。物価の開口数は０．２５３である。像側の開口数は０ ．５５である。両方のレンズ系に対して、ＡＮＳＩ／Ｆナンバは０．６２であリ 、倍率は０．４６である。

両方のレンズ系は、７５０−８５０ｎｍの範囲に対して設計され、レンズ系は６ つのレンズ要素を備えており、これらレンズ要素は、正の凹凸型の第１のレンズ 要素Ｌ１゜ 正の両凸型のレンズ要素Ｌ３に接合された負の凹凸型のレンズ要素Ｌ２を含む両 凸型の接合されたダブレット要素： 開口絞りＡＳの方を向いた凸面を有する平凸レンズ要素Ｌ５に接合された負の凹 平レンズ要素Ｌ４を含む接合された凹凸接合ダブレット要素：両凹レンズ要素Ｌ ７に接合された両凸レンズ要素Ｌ６を含む接合型の凹凸ダブレット要素； 正の両凸レンズ要素Ｌ８．及び、。

凸平レンズ要素Ｌ９である。

このレンズ系に対する数値パラメータは、表４及び表５にそれぞれ示されている 。

表４ 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス Ｓｌ　６．９２　平レンズ　１２．０００　７８５２５８Ｓ　２　１０．６５　 平レンズ　４０００５３　１２、４０　−２１．６１９４　３．０２０　７７２ ４９７Ｓ　４　１３．３９　−１１．１９３９　３．８６０Ｓ　５　１３．０１ 　２４．００９２　２．０００　７８５２５８Ｓ　６　１２．１１　９．３５９ ８０　５．５００　７７２４９７Ｓ７　１１．３６　−３２．６１９５　４．４ ３０５８　８、６２　−６．６１２２０　４．４００　７８５２５８Ｓ９　１０ ．８１　平レンズ　５．９１０　７７２４９７ＳＬＯＬ２．２９　−１０．９５ ６７　０．３２０］、１．４３　ダイアフラム　０．３００Ｓ　１１　１１．２ ５　１４．０００８　３．３７０　７７２４９７ＳＬ２　１０．４７　−３４． ０２２６　２．０００　７８５２５８Ｓ　Ｌ３　８．７６　７．０？６９０　２ ．２２０Ｓ　１４　９．２１　３２．７９９２　２．１７０　７７２４９７Ｓ　 １５　９．３９　−３２．７９９２　１．１００Ｓ　１６　９．３４　７．２９ ７４０　３．５００　７７２４９７Ｓ　１７　８．１２　平レンズ レンズ長さ　６０．１００ 表５ 面　クリア開口　半径　厚み　カラス ５１　４．８３　乎レンズ　８．０００　５１７６４２Ｓ２　７．７３　乎レン ズ　４．０００８３　９、６３　−１８．９７０６　３．３６０　７７２４９７ ５４　１０、８５　−９．２７８１０　１．２４０Ｓ　、５　１０．５６　３２ ．８５９０　２．０００　７８５２５８Ｓ　６　１０．０５　１１．１０６５　 ４．７９０　７７２４９７５７　９、４７　−２２．３９５３　４．３８０８８ 　６、９５　−５．０６２１０　３．０００　７８５２５ｇ５９　９．０１　９ ８．０４５３　５．０６０　７７２４９７８１０　１０、４９　−８．７４０１ ０　０．５５０９８０　ダイアフラム　０．４２０ Ｓ　Ｌｌ　９．７５　１１．９５７６　３．６９０　７７２４９７５１２　８、 ８９　−２０．９４９２　２．０００　７８５２５８５１３　７．４２　６．１ １１００　１．８７０３１４　７、８８　２３．８０６４　２．６８０　７７２ ４９７３１５　８、１３　−２３．８０６４　１．１００Ｓ　１６　７．９９　 ６．１９７４０　３．５００　７７２４９７Ｓ　１７　６．５６　平レンズ レンズ長さ　５１．６４０ 本発明の第６の実施例のレンズ系６００が図７に示されている。このレンズ系の 動態におけるビームの開口数は０．１５であり、レンズ系の像側におけるビーム の開に数は０３である。このレンズ系のＡＮＳＩ／Ｆナンバは１１１である。画 角の草分は２５４６である。対象物から像までの距離は５０．８ｍｍである。こ のレンズ系６００は、近赤外線（７６０乃至８６０ｎｍ）に使用され３゜０ｍｍ の直径を宵する対象物を１．５ｍｍの直径を有する像へ伝達し、１／２の倍率を 与える。

レンズ系６００は、２つのレンズ群に分けられた６つのレンズ要素を備えている 。開口絞りＳＴは、２つのレンズ群■及びＨの間でレンズ系の概ね中央に設けら れている。各々のレンズ要素は、動態から像側へ向かって、正の両凸ノンブレッ トＬ１、動態の方を向いた凹面Ｓ３及び開口絞りＳＴの方を向いた凸面Ｓ４を有 する負の凹凸ノンブレットＬ２、開口絞り付近に設けられた正の両凸ノンブレッ トＬ３、正の両凸レンズ要素Ｌ４、負の凹凸レンズＬ５、及び正の両凸ノンブレ ットＬ６である。この光学系に対する数値データは以下の通りである。

面　クリア開口　半径　厚み　ガラス Ｓｌ　７．０４　２９．３４２０　４．５５０　５１７６４２５２　７、２１　 −６．５５５４０　１．１６０３３　６、４３　−５．０８０２０　２．０００ 　７８５２５ｇ５４　７、５３　−５５．２０８１　０．５１０３５８．００　 ３５．１８２５　３．１４０　５１７６４２５６　８、５４　−１０．５９１９ 　０．５００８．４９　ダイアフラム　０．５００ ３７　ｇ、　７０　１０．５９１９　３．１４０　５１７６４２５８　８、３０ 　−３５．１８２５　０．５００Ｓ　９　７．６１　９．２２９５０　２．００ ０　７８５２５８Ｓ　１０　６．１３　４．６６１２０　１．３４０Ｓ　１１　 ６．２５　６．５５５４０　４．５５０　５１７６４２Ｓ　Ｌ２　５．２３　− ２９．３４２０　０．５１０５１３　４、９０　平レンズ　１．０００　５１７ ６４２３１４　４、５５　平レンズ レンズ長さ　２５．４ この第６の実施例の特異的な特徴は、各々のレンズ群において同一の２つのレン ズ要素を使用し、一方のレンズ群の上記２つのレンズ要素の向きを他方のレンズ 群の対応する２つのレンズ要素の向きとは逆転させていることである。すなわち 、レンズ要素Ｌ１及びＬ６、並びにレンズ要素Ｌ３及びＬ４はそれぞれ同一の構 造を有している。「同一」という用語は、対応するレンズが同一の曲率半径及び 同一の厚みを有すると共に、同一タイプの材料から形成されることを意味するが 、各々のレンズ要素の開口サイズは、各レンズ要素がそのレンズ系において占め る位置に応じて異なる。この特徴は製造コストを下げることを可能にする。

本出願の目的においては、図７に示す保護プレートＰはレンズ要素とは考えない 。

好ましい実施例においては、レンズ要素の表面は球形であるが、変更例において は、非球面状の表面を使用することができる。

好ましい実施例を特に参照して本発明の詳細な説明したが、本発明の原理及び範 囲内において種々の変形及び変更を行うことができることは理解されよう。

Ｆ／に、　／ Ｈθ、４ ＦＩＯ，５ ＦＩＧ、　７ 国際調査報告 国際調査報告 ＰＣＴ／ＵＳ　９２１０６８８５ Ｓ八　６３９９８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物側及び像側の両方で高い開口数を有する有限共役レンズ系において、当該 高い開口数を有するレンズ系の中央付近に設けられた開口絞りと、光軸に中心を 有し、当該レンズ系の物側及び像側の両方において前記高い開口数をもたらすよ うに正のパワーの２つのレンズ群として配列された複数のレンズ要素とを備え、 前記レンズ群は前記開口絞りの両側に設けられ、前記各々のレンズ群は、最外方 のレンズ要素と、最内方のレンズ要素とを備え、前記各々の最内方のレンズ要素 は、前記開口絞りに近接して設けられると共に、前記開口絞りの方を向いた凸面 を有することを特徴とする有限共役レンズ系。 ２．請求項１の有限共役レンズ系において、前記各々のレンズ群は、前記開口絞 りとは反対側を向いた凹面を有するレンズ要素を備えることを特徴とする有限共 役レンズ系。 ３．請求項２の有限共役レンズ系において、凹面を有する前記レンズ要素は、前 記開口絞りの方から数えて二番目にあるレンズ要素であることを特徴とする有限 共役レンズ系。 ４．請求項１の有限共役レンズ系において、当該レンズ系の正のレンズ要素は総 て、前記開口絞りの方を向いた凸面を有することを特徴とする有限共役レンズ系 。 ５．請求項１の有限共役レンズ系において、前記２つのレンズ群は、前方のレン ズ群並びに後方のレンズ群であり、前記前方のレンズ群は前記開口絞りの前方に 配置され、前記後方のレンズ群は前記開口絞りの後方に配置されており、前記後 方のレンズ群は３つのレンズ成分を備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 ６．請求項５の有限共役レンズ系において、前記３つのレンズ成分は、４つのレ ンズ要素を備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 ７．請求項６の有限共役レンズ系において、前記後方のレンズ群を構成する前記 レンズ要素の１つが負であることを特徴とする有限共役レンズ系。 ８．請求項１の有限共役レンズ系において、前記２つのレンズ群は、前方のレン ズ群並びに後方のレンズ群であり、前記前方のレンズ群は前記開口絞りの前方に 配置され、前記後方のレンズ群は前記開口絞りの後方に配置されており、前記前 方のレンズ群は３つのレンズ成分を備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 ９．請求項５の有限共役レンズ系において、前記前方のレンズ群が３つのレンズ 成分を備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 １０．請求項９の有限共役レンズ系において、前記前方のレンズ群の前記３つの レンズ成分の中の１つの成分が、１つの負のレンズ要素を備えることを特徴とす る有限共役レンズ系。 １１．物側及び像側の両方に高い開口数を有する有限共役レンズ系において、３ つのレンズ成分から各々構成される２つのレンズ群の間に設けられる開口絞りを 備え、前記各々のレンズ群は、当該レンズ系の物側及び像側の両方に前記高い開 口数をもたらすように負のパワーを有しており、前記各々のレンズ群は、正のレ ンズ成分、負のレンズ成分、及び正のレンズ成分を順に備えていることを特徴と する有限共役レンズ系。 １２．請求項１１の有限共役レンズ系において、前記２つのレンズ群は、前方の レンズ群並びに後方のレンズ群であり、前記前方のレンズ群は前記開口絞りの前 方に配置され、前記後方のレンズ群は前記開口絞りの後方に配置されており、前 記前方のレンズ群及び後方のレンズ群は各々３つのレンズ成分を備えており、当 該レンズ系の２対のレンズ成分が同一であることを特徴とする有限共役レンズ系 。 １３．請求項１１の有限共役レンズ系において、以下の設計パラメータを満足す ることを特徴とする有限共役レンズ系。 面クリア開口半径厚みガラス Ｓ１　７．０４　２９．３４２０　４．５５０　５１７６４２Ｓ２　７．２１　 −６．５５５４０　１．１６０Ｓ３　６．４３　−５．０８０２０　２．０００ 　７８５２５８Ｓ４　７．５３　−５５．２０８１　０．５１０Ｓ５　８．００ 　３５．１８２５　３．１４０　５１７６４２Ｓ６　８．５４　−１０．５９１ ９　０．５００８．４９　ダイアフラム　０．５００ Ｓ７　８．７０　１０．５９１９　３．１４０　５１７６４２Ｓ８　８．３０　 −３５．１８２５　０．５００Ｓ９　７．６１　９．２２９５０　２．０００　 ７８５２５８Ｓ１０　６．１３　４．６６１２０　１．３４０Ｓ１１　６．２５ 　６．５５５４０　４．５５０　５１７６４２Ｓ１２　５．２３　−２９．３４ ２０　０．５１０Ｓ１３　４．９０　平レンズ　１．０００　５１７６４２Ｓ１ ４　４．５５　平レンズ レンズ長さ　２５．４ １４．請求項１の有限共役レンズ系において、以下の表に示す数値データを概ね 備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス １　８．４１　３８．６０１９　３．６７０　５１７６４２２　８．８２　−７ ．９７４０　４．１００３　６．８３　−４．３１９４０　２．３６０　７８５ ２５８４　８．９４　−８．５４５８０　１．４００５　１０．１２　平レンズ 　６．２９０　６５１５５９６　１１．３６　−１０．７２０７　０．５００１ ０．５５　ダイアフラム　０．５００７　１０．４４　１７．０４１０　３．８ ００　６５１５５９８　９．８７　−１２．０８１９　１．５００　７８５２５ ８９　９．０９　９．２２９５０　１．８１０１０　９．５７　４２．９９６８ 　３．０２００　６５１５５９１１　１０．０１　−１４．６８４３　０．５０ ０１２　９．７４　６．７７１３０　６．４００　７２０５０４１３　５．９８ 　１５．７１１１　１．０００１４　５．１４　平レンズ　１．０００　５１７ ６４２１５　４．４４　平レンズ レンズ長さ３７．８５０ １５．請求項１の有限共役レンズ系において、以下の表に示す数値データを概ね 備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス １　８．３５　　−１０．７２０７　２．９７０　６５１５５９２　９．４２　 　−７．３２３９０　０．５８０３　８．８７　１８．１８０７　３．０７０　 ６５１５５９４　８．２２　−１８．１８０７　１．６５０５　７．６５　−５ ．６２７００　３．０７０　７８５２５８６　９．４１　−９６．０１４４　５ ．０００　６５１５５９７　１０．７５　−８．５２１９０　０．５００９．９ ２　ダイアフラム　０．５００ ８　９．７６　１１．９２２１　３．１４０　６５１５５９９　８．９２　平レ ンズ　１．５００　７８５２５８１０　７．８８　６．６７３５０　１．３４０ １１　８．１３　１８．１８０７　３．０７０　６５１５５９１２　８．３３　 −１８．１８０７　０．５００１３　７．９７　５．９１１００　３．５８０　 ７２０５０４１４　６．４０　平レンズ　０．５００１５　５．６１　平レンズ 　１．０００　５１７６４２１６　４．７２　平レンズ レンズ長さ　３１．９７０ １６．請求項１の有限共役レンズ系において、以下の表に示す数値データを概ね 備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス １　７．３１　−１１．７３１０　３．０６０　６５１５５９２　８．３５　− ７．２１８７０　０．５００３　８．０６　２４．８０７５　２．９７０　６５ １５５９４　７．６１　−１５．００７４　１．５１０５　７．１９　−５．２ ０６７０　３．９１０　７８５２５８６　９．７７　４２．２２１０　４．８７ ０　６５１５５９７　１１．０３　−８．２３８００　０．５００１０．３４　 ダイアフラム　０．５００８　１０．１４　１０．９５６７　３．２６０　６５ １５５９９　９．２１　平レンズ　１．５００　７８５２５８１０　７．９７　 ６．３８８６０　１．３６０１１　８．２３　１５．００７４　２．９７０　６ ５１５５９１２　８．３３　−２４．８０７５　１．１００１３　７．９４　６ ．１９７４０　３．５００　７７２４９７１４　６．４０　平レンズ レンズ長さ　３１．５１０ １７．請求項１の有限共役レンズ系において、以下の表に示す数値データを概ね 備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス １　６．９２　平レンズ　１２．０００　７８５２５８２　１０．６５　平レン ズ　４．０００３　１２．４０　−２１．６１９４　３．０２０　７７２４９７ ４　１３．３９　−１１．１９３９　３．８６０５　１３．０１　２４．００９ ２　２．０００　７８５２５８６　１２．１１　９．３５９８０　５．５００　 ７７２４９７７　１１．３６　−３２．６１９５　４．４３０８　８．６２　− ６．６１２２０　４．４００　７８５２５８９　１０８１　平レンズ　５．９１ ０　７７２４９７１０　１２．２９　−１０．９５６７　０．３２０１１．４３ 　ダイアフラム　０．３００１１　１１．２５　１４．０００８　３．３７０　 ７７２４９７１２　１０．４７　−３４．０２２６　２．０００　７８５２５８ １３　８．７６　７．０７６９０　２．２２０１４　９．２１　３２．７９９２ 　２．１７０　７７２４９７１５　９．３９　−３２．７９９２　１．１００１ ６　９．３４　７．２９７４０　３．５００　７７２４９７１７　８．１２　平 レンズ レンズ長さ　６０．１００ １８．請求項１の有限共役レンズ系において、以下の表に示す数値データを概ね 備えることを特徴とする有限共役レンズ系。 面　クリア開口　半径　厚み　ガラス １　４．８３　平レンズ　８．０００　５１７６４２２　７．７３　平レンズ　 ４．０００ ３　９．６３　−１８．９７０６　３．３６０　７７２４９７４　１０．８５　 −９．２７８１０　１．２４０５　１０．５６　３２．８５９０　２．０００　 ７８５２５８６　１０．０５　１１．１０６５　４．７９０　７７２４９７７　 ９．４７　−２２．３９５３　４．３８０８　６．９５　−５．０６２１０　３ ．０００　７８５２５８９　９．０１　９８．０４５３　５．０６０　７７２４ ９７１０　１０．４９　−８．７４０１０　０．５５０９．８０　ダイアフラム 　０．４２０ １１　９．７５　１１．９５７６　３．６９０　７７２４９７１２　８．８９　 −２０．９４９２　２．０００　７８５２５８１３　７．４２　６．１１１００ 　１．８７０１４　７．８８　２３．８０６４　２．６８０　７７２４９７１５ 　８．１３　−２３．８０６４　１．１００１６　７．９９　６．１９７４０　 ３．５００　７７２４９７１７　６．５６　平レンズ レンズ長さ　５１．６４０ １９．変調された複数のコヒーレントな光ビームを発生させる手段と、これら光 ビームをある面に投射するための手段とを備えるプリンタにおいて、前記光ビー ムを発生させる手段は、物側及び像側の両方に高い開口数を有する有限共役レン ズ系を備え、該有限共役レンズ系が、この高い開口数を有するレンズ系のほぼ中 央に設けられた開口絞りと、光軸上に中心を有する複数のレンズ要素とを備え、 これら複数のレンズ要素は、前記レンズ系の物側及び像側の両方に前記高い開口 数をもたらすように、正のパワーの２つのレンズ群として配列されていることを 特徴とするプリンタ。