JPH1068876A - ｆθレンズ - Google Patents
ｆθレンズInfo
- Publication number
- JPH1068876A JPH1068876A JP8227929A JP22792996A JPH1068876A JP H1068876 A JPH1068876 A JP H1068876A JP 8227929 A JP8227929 A JP 8227929A JP 22792996 A JP22792996 A JP 22792996A JP H1068876 A JPH1068876 A JP H1068876A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- object side
- surface facing
- telecentricity
- meniscus lens
- 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.)
- Pending
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Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３枚構成で、小型軽量化を図り、かつ収差を
良好に補正し、ｆθ特性、テレセントリック性が良好な
ｆθレンズを得る。 【解決手段】 物体側から像面４側に向かって順に、物
体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第１レンズ
１と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズの第
２レンズ２と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズの第３レンズ３とから成る３群３枚構成とし、高い
高屈折率の材料を用い、各レンズと全体の焦点距離の相
互関係、偏向面から第１レンズまでの距離と第１レンズ
の入射面の曲率半径の相互関係を規制することにより、
ｆθレンズ全体の主要な特性について良好な特性を得る
ようにした。
良好に補正し、ｆθ特性、テレセントリック性が良好な
ｆθレンズを得る。 【解決手段】 物体側から像面４側に向かって順に、物
体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第１レンズ
１と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズの第
２レンズ２と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズの第３レンズ３とから成る３群３枚構成とし、高い
高屈折率の材料を用い、各レンズと全体の焦点距離の相
互関係、偏向面から第１レンズまでの距離と第１レンズ
の入射面の曲率半径の相互関係を規制することにより、
ｆθレンズ全体の主要な特性について良好な特性を得る
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３枚構成でかつテ
レセントリックな特性を有する大口径のｆθレンズであ
って、特に使用する光源の波長が１０μｍ以上と波長の
長い光走査系に好適に適用できるｆθレンズに関するも
のである。
レセントリックな特性を有する大口径のｆθレンズであ
って、特に使用する光源の波長が１０μｍ以上と波長の
長い光走査系に好適に適用できるｆθレンズに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタやファクシミリ、また検
査装置やレーザ加工装置等における光走査装置は、光源
からの光束を回転多面鏡等の偏向装置により偏向し、偏
向した光束を結像レンズ系によって走査面上にスポット
として結像させるように構成されており、偏向装置によ
り等角速度的に偏向された光束を像面にスポットとして
結像させるとともに等速度的な走査を可能にするために
大口径のｆθレンズが用いられている。
査装置やレーザ加工装置等における光走査装置は、光源
からの光束を回転多面鏡等の偏向装置により偏向し、偏
向した光束を結像レンズ系によって走査面上にスポット
として結像させるように構成されており、偏向装置によ
り等角速度的に偏向された光束を像面にスポットとして
結像させるとともに等速度的な走査を可能にするために
大口径のｆθレンズが用いられている。
【０００３】このとき、ｆθレンズの焦点距離をｆとす
ると、走査面上像高Ｙと偏向装置により光軸より偏向さ
れた角度θとの間に、等速性を示すｆθ特性といわれる Ｙ＝ｆ・θ なる関係が成立する。
ると、走査面上像高Ｙと偏向装置により光軸より偏向さ
れた角度θとの間に、等速性を示すｆθ特性といわれる Ｙ＝ｆ・θ なる関係が成立する。
【０００４】ところで、上記各機器や装置に使用されて
いる光源の波長は１μｍ以下と短く、一般のガラスが使
用されている。しかし、光源の波長が１０μｍ以上と波
長の長い光走査系に適用されたｆθレンズは殆どない状
況である。
いる光源の波長は１μｍ以下と短く、一般のガラスが使
用されている。しかし、光源の波長が１０μｍ以上と波
長の長い光走査系に適用されたｆθレンズは殆どない状
況である。
【０００５】また、一般的なｆθレンズはテレセントリ
ックではなく、走査面がデフォーカスすると、ｆθ特性
が得られない等の問題が生じ、レーザ検査装置やレーザ
加工装置等において、特にレーザが斜めに入射して突出
物の影になる部分の検査が不備になったり、奥行きのあ
る加工が傾斜してしまうと言った問題が生じる。
ックではなく、走査面がデフォーカスすると、ｆθ特性
が得られない等の問題が生じ、レーザ検査装置やレーザ
加工装置等において、特にレーザが斜めに入射して突出
物の影になる部分の検査が不備になったり、奥行きのあ
る加工が傾斜してしまうと言った問題が生じる。
【０００６】テレセントリック性を有するｆθレンズと
しては、例えば特開昭６２−２５４１１２号公報、特開
平２−９３５１１号公報等に開示されているが、それら
は最低６枚のレンズで構成して所望の特性が得られるよ
うにしている。
しては、例えば特開昭６２−２５４１１２号公報、特開
平２−９３５１１号公報等に開示されているが、それら
は最低６枚のレンズで構成して所望の特性が得られるよ
うにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ｆ
θレンズのように最低６枚構成となるのでは、テレセン
トリック性が得られ、また各種の収差を補正しやすいも
のであっても、全体が長くて大きくなるので、小型化、
軽量化、低コスト化の要請に応えられないという問題が
あった。
θレンズのように最低６枚構成となるのでは、テレセン
トリック性が得られ、また各種の収差を補正しやすいも
のであっても、全体が長くて大きくなるので、小型化、
軽量化、低コスト化の要請に応えられないという問題が
あった。
【０００８】一方、３枚構成程度のもので、各種収差を
十分に補正でき、テレセントリック性やｆθ性を十分に
満足するものは未だ提供されていない。
十分に補正でき、テレセントリック性やｆθ性を十分に
満足するものは未だ提供されていない。
【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、３枚
構成でかつテレセンリック性が良好であり、また収差を
良好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを提供する
ことを目的としている。
構成でかつテレセンリック性が良好であり、また収差を
良好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを提供する
ことを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のｆθレンズは、
種々検討を重ねた結果、３群３枚構成のｆθレンズにお
いて、光源の波長が長くても良好に光を透過させるには
高屈折率な材料を用いること、各レンズと全体の焦点距
離の相互関係、さらに偏向面から第１レンズまでの距離
と第１レンズの入射面の曲率半径の相互関係が、ｆθレ
ンズ全体の主要な特性、例えば球面収差、非点収差、ｆ
θ特性、テレセントリック性を大きく左右することが判
明したことによって達成されたものである。
種々検討を重ねた結果、３群３枚構成のｆθレンズにお
いて、光源の波長が長くても良好に光を透過させるには
高屈折率な材料を用いること、各レンズと全体の焦点距
離の相互関係、さらに偏向面から第１レンズまでの距離
と第１レンズの入射面の曲率半径の相互関係が、ｆθレ
ンズ全体の主要な特性、例えば球面収差、非点収差、ｆ
θ特性、テレセントリック性を大きく左右することが判
明したことによって達成されたものである。
【００１１】すなわち、物体側から像面側に向かって順
に、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第１
レンズと、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
の第２レンズと、物体側に凸面を向けた正のメニスカス
レンズの第３レンズとから成る３群３枚構成とし、全系
の焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ1 、第１、
第２、第３レンズの屈折率をＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、偏向装
置の偏向面から第１レンズまでの距離をｄ0 、第１レン
ズと第２レンズの空気間隔をｄ2 、第１レンズの入射面
の曲率半径をｒ1 として、 （１）−０．９＜ｆ1 ／ｆ＜−０．４ （２）ｄ2 ／ｆ＜０．０６ （３）Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ＞２ （４）−１．２＜ｒ1 ／ｄ0 ＜−０．８ なる条件を満足させたものである。
に、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第１
レンズと、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
の第２レンズと、物体側に凸面を向けた正のメニスカス
レンズの第３レンズとから成る３群３枚構成とし、全系
の焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ1 、第１、
第２、第３レンズの屈折率をＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、偏向装
置の偏向面から第１レンズまでの距離をｄ0 、第１レン
ズと第２レンズの空気間隔をｄ2 、第１レンズの入射面
の曲率半径をｒ1 として、 （１）−０．９＜ｆ1 ／ｆ＜−０．４ （２）ｄ2 ／ｆ＜０．０６ （３）Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ＞２ （４）−１．２＜ｒ1 ／ｄ0 ＜−０．８ なる条件を満足させたものである。
【００１２】上記条件（１）〜（４）は、球面収差、非
点収差、ｆθ特性、テレセントリック性といった主要な
特性を所望の範囲に抑えるのに有効に働く。（１）の条
件の上限を越えると、球面収差がオーバーに、主・副走
査方向の非点収差、ｆθ特性、テレセントリック性がア
ンダーになる。また、下限を越えると球面収差がアンダ
ーに、ｆθ特性、テレセントリック性がオーバーにな
る。（２）の条件以上になると、主・副走査方向の非点
収差、テレセントリック性がオーバーとなり、諸収差が
悪化する。（３）の条件以下であると、長い波長が透過
しなくなり、レンズとしての機能を果たさなくなる。
（４）の条件の上限を越えると、球面収差がオーバー
に、主・副走査方向の非点収差、ｆθ特性、テレセント
リック性がアンダーになる。また、下限を越えると球面
収差がアンダーに、ｆθ特性、テレセントリック性がオ
ーバーになる。
点収差、ｆθ特性、テレセントリック性といった主要な
特性を所望の範囲に抑えるのに有効に働く。（１）の条
件の上限を越えると、球面収差がオーバーに、主・副走
査方向の非点収差、ｆθ特性、テレセントリック性がア
ンダーになる。また、下限を越えると球面収差がアンダ
ーに、ｆθ特性、テレセントリック性がオーバーにな
る。（２）の条件以上になると、主・副走査方向の非点
収差、テレセントリック性がオーバーとなり、諸収差が
悪化する。（３）の条件以下であると、長い波長が透過
しなくなり、レンズとしての機能を果たさなくなる。
（４）の条件の上限を越えると、球面収差がオーバー
に、主・副走査方向の非点収差、ｆθ特性、テレセント
リック性がアンダーになる。また、下限を越えると球面
収差がアンダーに、ｆθ特性、テレセントリック性がオ
ーバーになる。
【００１３】したがって、上記（１）〜（４）の条件を
満足することによって、光源の波長が長くても、３枚構
成でかつテレセントリック性が良好であり、また収差を
良好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを提供でき
る。
満足することによって、光源の波長が長くても、３枚構
成でかつテレセントリック性が良好であり、また収差を
良好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを提供でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の大口径のｆθレン
ズの一実施形態を図１〜図３を参照しながら説明する。
ズの一実施形態を図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１５】図１において、本実施形態のｆθレンズ
は、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凹面を
向けた負のメニスカスレンズの第１レンズ１と、物体側
に凹面を向けた正のメニスカスレンズの第２レンズ２
と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの第３
レンズ３とから成る３群３枚構成のレンズ群にて構成さ
れている。４はこのｆθレンズ系を透過した光束が結像
する像面である。また、物体側には、面走査を可能とす
るため第１偏向装置５と第２偏向装置６の２つの偏向装
置が配設されている。
は、物体側から像面側に向かって順に、物体側に凹面を
向けた負のメニスカスレンズの第１レンズ１と、物体側
に凹面を向けた正のメニスカスレンズの第２レンズ２
と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの第３
レンズ３とから成る３群３枚構成のレンズ群にて構成さ
れている。４はこのｆθレンズ系を透過した光束が結像
する像面である。また、物体側には、面走査を可能とす
るため第１偏向装置５と第２偏向装置６の２つの偏向装
置が配設されている。
【００１６】このような基本構成を持ったｆθレンズに
おいて、ｆを全系の焦点距離、物体側から第ｉ番目のレ
ンズの焦点距離をｆi 、Ｆはレンズ系のＦナンバー、２
ωは偏向角、物体側から第ｉ番目のレンズ面曲率半径を
ｒi （ｉ＝１〜６）、第２偏向装置６（偏向面）から第
１レンズ１までの距離をｄ0 、第ｉ番目と第ｉ＋１番目
の面間隔をｄi （ｉ＝１〜６）、第ｊ番目のレンズの屈
折率をｎj （ｊ＝１〜３）として、以下に実施例を示
す。
おいて、ｆを全系の焦点距離、物体側から第ｉ番目のレ
ンズの焦点距離をｆi 、Ｆはレンズ系のＦナンバー、２
ωは偏向角、物体側から第ｉ番目のレンズ面曲率半径を
ｒi （ｉ＝１〜６）、第２偏向装置６（偏向面）から第
１レンズ１までの距離をｄ0 、第ｉ番目と第ｉ＋１番目
の面間隔をｄi （ｉ＝１〜６）、第ｊ番目のレンズの屈
折率をｎj （ｊ＝１〜３）として、以下に実施例を示
す。
【００１７】（実施例１）表１に第１実施例を示し、図
２にこの第１実施例におけるレンズの諸収差を示す。
２にこの第１実施例におけるレンズの諸収差を示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】図２から本実施例のｆθレンズは収差を良
好に補正していることが分かる。
好に補正していることが分かる。
【００２０】（実施例２）表２に第２実施例を示し、図
３にこの第２実施例におけるレンズの諸収差を示す。
３にこの第２実施例におけるレンズの諸収差を示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】図３から本実施例のｆθレンズは収差を良
好に補正していることが分かる。
好に補正していることが分かる。
【００２３】なお、図２、図３において、（ａ）はＦナ
ンバーによる球面収差（単位ｍｍ）の変化を示し、
（ｂ）は偏向角によるサジタル像面（Ｓ）とメリジオナ
ル像面（Ｍ）における非点収差（単位ｍｍ）の変化を示
し、（ｃ）は偏向角による歪曲収差（単位％）の変化を
示す。
ンバーによる球面収差（単位ｍｍ）の変化を示し、
（ｂ）は偏向角によるサジタル像面（Ｓ）とメリジオナ
ル像面（Ｍ）における非点収差（単位ｍｍ）の変化を示
し、（ｃ）は偏向角による歪曲収差（単位％）の変化を
示す。
【００２４】
【発明の効果】本発明の大口径ｆθレンズによれば、以
上の説明から明らかなように、３枚構成であることによ
り小型軽量で低コストにて構成でき、かつ光源の波長が
長くても、テレセントリック性が良好で、また収差を良
好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを実現するこ
とができる。
上の説明から明らかなように、３枚構成であることによ
り小型軽量で低コストにて構成でき、かつ光源の波長が
長くても、テレセントリック性が良好で、また収差を良
好に補正し、ｆθ特性の良好なｆθレンズを実現するこ
とができる。
【図１】本発明のｆθレンズの一実施形態の構成図であ
る。
る。
【図２】同実施形態の第１の実施例の各種収差を示す図
である。
である。
【図３】同実施形態の第２の実施例の各種収差を示す図
である。
である。
１ 第１レンズ ２ 第２レンズ ３ 第３レンズ ４ 像面
Claims (1)
- 【請求項１】 物体側から像面側に向かって順に、物体
側に凹面を向けた負のメニスカスレンズの第１レンズ
と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズの第２
レンズと、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ
の第３レンズとから成る３群３枚構成のｆθレンズであ
って、全系の焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ
1 、第１、第２、第３レンズの屈折率をＮ1 、Ｎ2 、Ｎ
3 、偏向装置の偏向面から第１レンズまでの距離を
ｄ0 、第１レンズと第２レンズの空気間隔をｄ2 、第１
レンズの入射面の曲率半径をｒ1 として、 （１）−０．９＜ｆ1 ／ｆ＜−０．４ （２）ｄ2 ／ｆ＜０．０６ （３）Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ＞２ （４）−１．２＜ｒ1 ／ｄ0 ＜−０．８ なる条件を満足させたことを特徴とするｆθレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8227929A JPH1068876A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | ｆθレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8227929A JPH1068876A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | ｆθレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068876A true JPH1068876A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16868510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8227929A Pending JPH1068876A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | ｆθレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1068876A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6980367B2 (en) | 2002-10-17 | 2005-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning type display optical system |
| JP2007328364A (ja) * | 2007-08-06 | 2007-12-20 | Canon Inc | 走査型表示光学系 |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP8227929A patent/JPH1068876A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6980367B2 (en) | 2002-10-17 | 2005-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning type display optical system |
| JP2007328364A (ja) * | 2007-08-06 | 2007-12-20 | Canon Inc | 走査型表示光学系 |
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