JPS6125129B2 - - Google Patents
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- JPS6125129B2 JPS6125129B2 JP53127185A JP12718578A JPS6125129B2 JP S6125129 B2 JPS6125129 B2 JP S6125129B2 JP 53127185 A JP53127185 A JP 53127185A JP 12718578 A JP12718578 A JP 12718578A JP S6125129 B2 JPS6125129 B2 JP S6125129B2
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- JP
- Japan
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- lens
- scanning
- polygon mirror
- rotating polygon
- lenses
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- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
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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
- 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
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
本発明は平面走差光学系に使用する等速度走差
用レンズに関するものである。 平面走査光学系としては第１図に示すような光
学系が用いられる。この光学系においてレーザー
等の光源１からのビームは回転多面鏡２（振動鏡
が用いられることもある。）にて反射された後結
像レンズ３にて走査面４上に結像される。ここで
回転多面鏡２を矢印Ａ方向に回転させることによ
つてビームスポツトは走査面４上で矢印Ｂ方向に
走ることになる。このビームスポツトは走査面上
で一定の速度で走ることが要求される。そのため
に平面走査光学系の結像レンズとして通常の写真
レンズ等を使用することが出来ない。通常の写真
レンズのように歪曲収差が良好に補正されたレン
ズにおいては、両角θ、焦点距離ｆ、像高ｙの間
に次の関係が成立つ。 ｙ＝ｆ・tanθ (i) つまり像高ｙ（スポツト走査の場合は走査面中
心からの距離）はθの正接に比例して変化する。
したがつて回転多面鏡を定速回転させた場合、θ
の変化率が一定であるのでスポツトは走査面の周
辺に行くほど走ることになる。この欠点を除去し
てスポツトが走査面上で一定の速度で走るように
するためには、回転多面鏡を定速回転でなく適当
に制御させる方法も理論的には可能であるが、実
際には多くの困難をともない現実的ではない。 そのため通常の写真レンズとは異なるｆθレン
ズと呼ばれるレンズを用いてスポツトが一定走度
で走査されるようにしている。このｆθレンズは
前述の像高、焦点距離、画角の間に次の関係を満
足するように構成されたレンズである。 ｙ＝ｆθ (ii) この式(ii)に示す関係を満足するレンズを用いれ
ば、回転多面鏡が定速回転した時に、ｙも一定の
速度にて変化する。 上述の式(ii)の関係を満足させるためには通常の
写真レンズ等において、故意に樽型の歪曲収差が
発生するように設計すれば良い。 通常歪曲収差Ｄは下記の式にて表わされる。 Ｄ＝Ｙ′−ｆ ｔａｎθ／ｆ ｔａｎθ×100 （
％） ただしY′は実際の像高である。そして通常の
写真レンズ等においては一般にはこのＤが零に近
い値になるように構成する。 一方ｆθレンズにおいては次に示すD′が零に
なるように収差補正をしてある。 D′＝ｙ−ｆθ／ｆθ×100 （％） 実際のｆθレンズは走査面速度が一定であるこ
とつまり前述の式(ii)が満足される必要があるほ
か、ビームが小さく絞られているスポツト径が小
さいことが望まれる。このスポツト径ｄはＦをレ
ンズ系のＦナンバー、λを使用する光の波長、ｋ
を定数とすると次の式(iii)にて表わされる。 ｄ＝k.F.λ (iii) この式(iii)でｋ，λは予め決められた値であるか
ら、レンズ設計上変え得る値はＦのみである。し
たがつてスポツト径を小にするためにはＦを小に
する必要がある。 また軸外の諸収差を考慮するとθは出来るだけ
小さい方が良い。走査面の大きさを一定にする
と、θを小にするためにはｆを大にしなければな
らない。しかしｆを大にすると同じＦ値のレンズ
を得るにはレンズの径を大にしなければならな
い。 他方θを小にすると回転多面鏡の面積ｎを大に
しなければならない。またｆを大にすると回転多
面鏡の一つの面の大きさを大にしなければならな
い、それはｆを大きくすると共にＦを小にしなけ
ればならず、そのためレンズの径を大きくしなけ
ればならず、光束径を大きくしなければならな
い。これは一つの面を大きくすることにつながる
からである。そして回転多面鏡の大きさは面の数
と一つの面の大きさとで決められるので、上述の
ようにθを小にし、ｆを大にすることは回転多面
鏡を二重に大きくしなければならない。回転多面
鏡は大きくなると精度良く作ることが困難であつ
て価格も高くなり好ましくない。 次にθと面数ｎとの関係は次の式(iv)にて表わさ
れる。 θ＜３６０゜／ｎ (iv) また走査系での有効走査率は 有効走査率＝有効走査時間／全走査時間 にて表わされる。これは即ち走査面の長さと回転
多面鏡による一回走査の長さの比に相当し、回転
多面鏡による走査の長さを必要に長くすることは
好ましくない。したがつて式(iv)においてθを特定
の値にした時のｎの最大値n0よりもｎの値を小に
することは効率が悪くなり好ましくない。このた
めｎの値を小にするためにはθの値を出来るだけ
大にする必要があり、ｆθレンズとしては広角な
レンズが要求される。 以上述べたような理由からｆθレンズは明るく
広角なレンズであることが望ましくしかも小型で
あることが好ましい。 現在知られているｆθレンズとしてテレセント
リツク系のものがあるが、これは画角よりも大き
いレンズ径を必要とするためレンズが極めて大型
になる欠点がある。 またテレセントリツク系でないｆθレンズも知
られているが、Ｆ／60程度の極めめて暗いレンズ
であつて、小さいスポツトを得ることが出来な
い。 本発明の目的は明るく広角で、しかも比較的小
型な等速度走差用レンズ（ｆθレンズ）を提供す
ることにある。 本発明レンズは入射側より順次入射側に凹面を
向けた正のメニスカスレンズの第１レンズと、負
レンズの第２レンズと、いずれも入射側に凹面を
向けた正のメニスカスレンズである第３レンズ、
第４レンズ、第５レンズとよりなる５群５枚構成
のレンズ系で、次の各条件を満足することを特徴
とするｆθレンズである。 (1) 1.02＜｜r2／r3｜＜1.12 (2) 0.013f＜d4＜0.016f (3) −0.245f＜r1＜−0.185f (4) −6.8f＜r5＜−1.7f ただし、r1，r2，r3，r5は夫々第１レンズの両
面、第２レンズの入射側の面、第３レンズの入射
側の面の曲率半径、d4は第２レンズと第３レンズ
の間の間隔、ｆは全系の焦点距離である。 本発明のレンズはｆθレンズの特徴である負の
歪曲収差を発生させ、D′＝ｙ′−ｆθ／ｆθのD′の値
が零 の値に近くなるようにしたものである。次に回折
限界に近いスポツトを得るために、中心付近にお
いては球面収差を良好に補正しまた軸外において
は像面のたおれ、コマ収差を補正したものであ
る。そのために本発明レンズは上記四つの条件を
満足するようにしてある。 条件(1)において｜r2／r3｜が上限の1.12をこえ
ると球面収差が補正過剰になり子午像面が負側へ
倒れてしまう。また下限の1.02より小になると球
面収差が補正不足になる。 条件(2)においてd4が上限の0.016fをこえると像
面が負側へ倒れると共に必要以上に大きな負の歪
曲収差が発生する。また下限の0.013fより小にな
るとコマ収差の対称性がくずれる。 条件(3)においてr1が上限の−0.185fをこえると
球面収差が補正過剰になり、また下限の−0.245f
より小になると必要以上に大きな負の歪曲収差が
発生し、球面収差も補正不足になる。 条件(4)においてr5が上限の−1.7fをこえると軸
外コマ収差が大きくなり、また下限の−6.8fより
小になると像面が負側へ倒れ、必要以上に大きな
負の歪曲収差が発生する。 次に本発明レンズ系の各実施例を示す。
用レンズに関するものである。 平面走査光学系としては第１図に示すような光
学系が用いられる。この光学系においてレーザー
等の光源１からのビームは回転多面鏡２（振動鏡
が用いられることもある。）にて反射された後結
像レンズ３にて走査面４上に結像される。ここで
回転多面鏡２を矢印Ａ方向に回転させることによ
つてビームスポツトは走査面４上で矢印Ｂ方向に
走ることになる。このビームスポツトは走査面上
で一定の速度で走ることが要求される。そのため
に平面走査光学系の結像レンズとして通常の写真
レンズ等を使用することが出来ない。通常の写真
レンズのように歪曲収差が良好に補正されたレン
ズにおいては、両角θ、焦点距離ｆ、像高ｙの間
に次の関係が成立つ。 ｙ＝ｆ・tanθ (i) つまり像高ｙ（スポツト走査の場合は走査面中
心からの距離）はθの正接に比例して変化する。
したがつて回転多面鏡を定速回転させた場合、θ
の変化率が一定であるのでスポツトは走査面の周
辺に行くほど走ることになる。この欠点を除去し
てスポツトが走査面上で一定の速度で走るように
するためには、回転多面鏡を定速回転でなく適当
に制御させる方法も理論的には可能であるが、実
際には多くの困難をともない現実的ではない。 そのため通常の写真レンズとは異なるｆθレン
ズと呼ばれるレンズを用いてスポツトが一定走度
で走査されるようにしている。このｆθレンズは
前述の像高、焦点距離、画角の間に次の関係を満
足するように構成されたレンズである。 ｙ＝ｆθ (ii) この式(ii)に示す関係を満足するレンズを用いれ
ば、回転多面鏡が定速回転した時に、ｙも一定の
速度にて変化する。 上述の式(ii)の関係を満足させるためには通常の
写真レンズ等において、故意に樽型の歪曲収差が
発生するように設計すれば良い。 通常歪曲収差Ｄは下記の式にて表わされる。 Ｄ＝Ｙ′−ｆ ｔａｎθ／ｆ ｔａｎθ×100 （
％） ただしY′は実際の像高である。そして通常の
写真レンズ等においては一般にはこのＤが零に近
い値になるように構成する。 一方ｆθレンズにおいては次に示すD′が零に
なるように収差補正をしてある。 D′＝ｙ−ｆθ／ｆθ×100 （％） 実際のｆθレンズは走査面速度が一定であるこ
とつまり前述の式(ii)が満足される必要があるほ
か、ビームが小さく絞られているスポツト径が小
さいことが望まれる。このスポツト径ｄはＦをレ
ンズ系のＦナンバー、λを使用する光の波長、ｋ
を定数とすると次の式(iii)にて表わされる。 ｄ＝k.F.λ (iii) この式(iii)でｋ，λは予め決められた値であるか
ら、レンズ設計上変え得る値はＦのみである。し
たがつてスポツト径を小にするためにはＦを小に
する必要がある。 また軸外の諸収差を考慮するとθは出来るだけ
小さい方が良い。走査面の大きさを一定にする
と、θを小にするためにはｆを大にしなければな
らない。しかしｆを大にすると同じＦ値のレンズ
を得るにはレンズの径を大にしなければならな
い。 他方θを小にすると回転多面鏡の面積ｎを大に
しなければならない。またｆを大にすると回転多
面鏡の一つの面の大きさを大にしなければならな
い、それはｆを大きくすると共にＦを小にしなけ
ればならず、そのためレンズの径を大きくしなけ
ればならず、光束径を大きくしなければならな
い。これは一つの面を大きくすることにつながる
からである。そして回転多面鏡の大きさは面の数
と一つの面の大きさとで決められるので、上述の
ようにθを小にし、ｆを大にすることは回転多面
鏡を二重に大きくしなければならない。回転多面
鏡は大きくなると精度良く作ることが困難であつ
て価格も高くなり好ましくない。 次にθと面数ｎとの関係は次の式(iv)にて表わさ
れる。 θ＜３６０゜／ｎ (iv) また走査系での有効走査率は 有効走査率＝有効走査時間／全走査時間 にて表わされる。これは即ち走査面の長さと回転
多面鏡による一回走査の長さの比に相当し、回転
多面鏡による走査の長さを必要に長くすることは
好ましくない。したがつて式(iv)においてθを特定
の値にした時のｎの最大値n0よりもｎの値を小に
することは効率が悪くなり好ましくない。このた
めｎの値を小にするためにはθの値を出来るだけ
大にする必要があり、ｆθレンズとしては広角な
レンズが要求される。 以上述べたような理由からｆθレンズは明るく
広角なレンズであることが望ましくしかも小型で
あることが好ましい。 現在知られているｆθレンズとしてテレセント
リツク系のものがあるが、これは画角よりも大き
いレンズ径を必要とするためレンズが極めて大型
になる欠点がある。 またテレセントリツク系でないｆθレンズも知
られているが、Ｆ／60程度の極めめて暗いレンズ
であつて、小さいスポツトを得ることが出来な
い。 本発明の目的は明るく広角で、しかも比較的小
型な等速度走差用レンズ（ｆθレンズ）を提供す
ることにある。 本発明レンズは入射側より順次入射側に凹面を
向けた正のメニスカスレンズの第１レンズと、負
レンズの第２レンズと、いずれも入射側に凹面を
向けた正のメニスカスレンズである第３レンズ、
第４レンズ、第５レンズとよりなる５群５枚構成
のレンズ系で、次の各条件を満足することを特徴
とするｆθレンズである。 (1) 1.02＜｜r2／r3｜＜1.12 (2) 0.013f＜d4＜0.016f (3) −0.245f＜r1＜−0.185f (4) −6.8f＜r5＜−1.7f ただし、r1，r2，r3，r5は夫々第１レンズの両
面、第２レンズの入射側の面、第３レンズの入射
側の面の曲率半径、d4は第２レンズと第３レンズ
の間の間隔、ｆは全系の焦点距離である。 本発明のレンズはｆθレンズの特徴である負の
歪曲収差を発生させ、D′＝ｙ′−ｆθ／ｆθのD′の値
が零 の値に近くなるようにしたものである。次に回折
限界に近いスポツトを得るために、中心付近にお
いては球面収差を良好に補正しまた軸外において
は像面のたおれ、コマ収差を補正したものであ
る。そのために本発明レンズは上記四つの条件を
満足するようにしてある。 条件(1)において｜r2／r3｜が上限の1.12をこえ
ると球面収差が補正過剰になり子午像面が負側へ
倒れてしまう。また下限の1.02より小になると球
面収差が補正不足になる。 条件(2)においてd4が上限の0.016fをこえると像
面が負側へ倒れると共に必要以上に大きな負の歪
曲収差が発生する。また下限の0.013fより小にな
るとコマ収差の対称性がくずれる。 条件(3)においてr1が上限の−0.185fをこえると
球面収差が補正過剰になり、また下限の−0.245f
より小になると必要以上に大きな負の歪曲収差が
発生し、球面収差も補正不足になる。 条件(4)においてr5が上限の−1.7fをこえると軸
外コマ収差が大きくなり、また下限の−6.8fより
小になると像面が負側へ倒れ、必要以上に大きな
負の歪曲収差が発生する。 次に本発明レンズ系の各実施例を示す。
【表】
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【表】
【表】
ただしr1，r2…はレンズ各面の曲率半径、d1，
d2…は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n1，n2
…は各レンズの特定波長入（実施例１乃至５にお
いては632.8nm又実施例６乃至９においては
514.5nm）に対する屈折率、ν１，ν２…は各レ
ンズのアツベ数である。 尚上記実施例中、実施例３、実施例５、実施例
６は走査面の前にカバーガラスを置いて時の値を
示してある。そしてカバーガラスの両面はr11，
r12，レンズ最終面とカバーガラスとの間隔は
d10、カバーガラスの厚さはd11にて示してある。
またこれら実施例の収差曲線図はこのカバーガラ
スを含めた状態にて示してある。
d2…は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n1，n2
…は各レンズの特定波長入（実施例１乃至５にお
いては632.8nm又実施例６乃至９においては
514.5nm）に対する屈折率、ν１，ν２…は各レ
ンズのアツベ数である。 尚上記実施例中、実施例３、実施例５、実施例
６は走査面の前にカバーガラスを置いて時の値を
示してある。そしてカバーガラスの両面はr11，
r12，レンズ最終面とカバーガラスとの間隔は
d10、カバーガラスの厚さはd11にて示してある。
またこれら実施例の収差曲線図はこのカバーガラ
スを含めた状態にて示してある。
第１図は平面走査光学系を示す図、第２図は本
発明レンズの断面図、第３図乃至第１１図は夫々
本発明の実施例１乃至実施例９の収差曲線図であ
る。 １…光源、２…回転多面鏡、３…結像レンズ４
…走査面。
発明レンズの断面図、第３図乃至第１１図は夫々
本発明の実施例１乃至実施例９の収差曲線図であ
る。 １…光源、２…回転多面鏡、３…結像レンズ４
…走査面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入射側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
の第１レンズと、負レンズの第２レンズと、いず
れも入射側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ
である第３レンズ、第４レンズ、第５レンズとよ
りなる５群５枚構成のレンズ系で、次の各条件を
満足することを特徴とする等速度走差用レンズ。 (1) 1.02＜｜r2／r3｜＜1.12 (2) 0.013f＜d4＜0.016f (3) −0.245f＜r1＜−0.185f (4) −6.8f＜r5＜−1.7f ただしr1，r2，r3，r5は夫々第１レンズの両
面、第２レンズの入射側の面、第３レンズの入射
の面の曲率半径、d4は第２レンズと第３レンズの
間の空気間隔、ｆは全系の焦点距離である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12718578A JPS5553308A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Lens for equal speed scanning |
| US06/083,656 US4269478A (en) | 1978-10-16 | 1979-10-11 | Constant-speed scanning lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12718578A JPS5553308A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Lens for equal speed scanning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5553308A JPS5553308A (en) | 1980-04-18 |
| JPS6125129B2 true JPS6125129B2 (ja) | 1986-06-14 |
Family
ID=14953775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12718578A Granted JPS5553308A (en) | 1978-10-16 | 1978-10-16 | Lens for equal speed scanning |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4269478A (ja) |
| JP (1) | JPS5553308A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720712A (en) * | 1980-07-15 | 1982-02-03 | Olympus Optical Co Ltd | F-theta lens |
| JPS5844410A (ja) | 1981-09-11 | 1983-03-15 | Olympus Optical Co Ltd | ｆ−θレンズ |
| JPS5878113A (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 投射レンズ |
| JPS59102211A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-13 | Derufuai:Kk | 回転多面鏡 |
| JPS59113409A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-30 | Copal Erekutora:Kk | 偏光鏡 |
| JPS61128218A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Ricoh Co Ltd | ２枚玉ｆθレンズ |
| JPS61156020A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Ricoh Co Ltd | ポストオブジエクテイブ型光偏向器 |
| JPS61172109A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-02 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置用ｆθレンズ |
| JPS61175616A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Ricoh Co Ltd | 偏向光ビ−ム用レンズ系 |
| US4755030A (en) * | 1985-11-08 | 1988-07-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lens for facsimile or laser printer |
| JPH0627904B2 (ja) * | 1986-02-06 | 1994-04-13 | 旭光学工業株式会社 | レーザービームの走査光学系 |
| JPH0746170B2 (ja) * | 1986-07-10 | 1995-05-17 | 松下電器産業株式会社 | ｆ・θレンズ |
| JPS632014A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 投射レンズ |
| JP2550153B2 (ja) * | 1987-06-17 | 1996-11-06 | 株式会社リコー | 光走査装置 |
| US5055663A (en) * | 1988-06-28 | 1991-10-08 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanning system and method for adjusting thereof |
| US4962984A (en) * | 1988-09-08 | 1990-10-16 | Industrial Technology Research Institute | Constant-speed scanning lens system |
| JPH0679103B2 (ja) * | 1988-09-20 | 1994-10-05 | 大日本スクリーン製造株式会社 | テレセントリツクｆθレンズ |
| JPH07113706B2 (ja) * | 1988-12-16 | 1995-12-06 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 光ビーム走査用レンズ |
| US5404247A (en) * | 1993-08-02 | 1995-04-04 | International Business Machines Corporation | Telecentric and achromatic f-theta scan lens system and method of use |
| JP4723164B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2011-07-13 | Ｈｏｙａ株式会社 | 光情報記録再生装置用対物レンズ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712124B1 (ja) * | 1971-04-10 | 1982-03-09 | ||
| JPS54126051A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Ricoh Co Ltd | Anamorphic f lens system |
-
1978
- 1978-10-16 JP JP12718578A patent/JPS5553308A/ja active Granted
-
1979
- 1979-10-11 US US06/083,656 patent/US4269478A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5553308A (en) | 1980-04-18 |
| US4269478A (en) | 1981-05-26 |
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|---|---|---|
| JPS6226444B2 (ja) | ||
| JP2566405B2 (ja) | ｆ・θレンズ | |
| JPS6053294B2 (ja) | ４群構成ｆθレンズ系 | |
| US4269478A (en) | Constant-speed scanning lens system | |
| JPS6170522A (ja) | 走査装置 | |
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