JPS635736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、輝度変調を受けたレーザービームに
より、光学的走査を行い記録および読取を行う装
置に用いられる等速度走査性能を持つfθレンズと
呼ばれる投射レンズに関するものである。

従来例の構成とその問題点 fθレンズは集光機能を有し、さらに光軸に直交
した記録結像面上の光軸と結像位置までの距離
と、等角速度を有する偏向角とが比例関係になる
ように樽型歪曲収差を持たせ、常に一様な走査速
度を得るように設計された投射レンズで、第１図
に示すような光学系に使用されている。

図において、レーザ光源１から発射されたビー
ムは、変調器２により変調され、ビームエキスパ
ンダー３を通り拡大されたのち回転多面体４で反
射されfθレンズ５を介して記録媒体６上に集光さ
れ等速で走査される。

このfθレンズは以下に示すような基本的な特性
を必要とする。

すなわち通常の歪曲収差のよく補正されたレン
ズ系においては、光線の入射角θと像高Ｙとの関
係は、レンズ系の焦点距離をｆとすると Ｙ＝f_taoθ で表わされることから、等速角度つまりdθ／dtを
一定としレーザービームを走査すると、像高の変
化速度、つまり結像スポツトの走査速度dY／dt
はθの関数ｆ・sec²θ・dθ／dtとなり、θの変化
に伴ない走査速度dY／dtは変化する。

そのため、結像スポツトの走査速度を一定とす
るには、像高と入射角との間に Ｙ＝ｆ・θ なる比例関係を持たせることが必要となる。この
特性を持たせるには、レンズの歪曲収差Ｄが Ｄ＝ｆ・θ−ftanθ／ftanθ×100（％） なる特性を持たねばならない。

以上のような基本的特徴を有するfθレンズに
は、広角型として (1) 変型ガウス型 (2) オルソメター型 が考えられているが、(1)については、中間画角に
ついて残存コマ収差が多いことが欠点であり、(2)
については広角な範囲において、平坦な像面が得
られることすなわちペツツバール和の小さいこと
を特徴とするので、走査全域にわたつて回析限界
付近のスポツト径を得るためには有利であり、広
角型であることよりレンズ系がコンパクトな設計
となる。

従来、オルソメター型のfθレンズはいくつか知
られている（たとえば特開昭55−53308号公報参
照）。代表的なものを第２図に示すが、これは非
点収差、コマ収差、球面収差は良好であり、ほぼ
回析限界以下の幾何的スポツト形が得られるが、
レンズ枚数が５群５枚と多い。

さらには、第２図に破線で示すようにレンズ面
による反射ビームが偏向面で反射し、記録および
読取部付近において同様のスポツトを形成する。
以下このレンズ面による反射ビームをゴーストビ
ームと呼ぶ。

このゴーストビームにより、記録面上の描画状
態が悪化し、また読取部においては検出信号のノ
イズ向上を招く欠点がある。

発明の目的 本発明は以上のような欠点を解消したもので、
球面収差、非点収差、コマ収差が小さく、良好な
スポツト結像を得ることができ、かつ読取および
記録面上付近でのゴーストビームの集光を防ぎ、
歪曲収差がｙ＝ｆ・θとなるような特性を持つ投
射レンズを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するもので、正のメニ
スカスレンズ３枚、負のメニスカスレンズ１枚の
４群４枚構成で、第１、第３、第４群は光線入射
方向すなわち瞳側にそれぞれ凹面を向けた正メニ
スカスレンズとし、第２群は光線入射方向に凹面
を向けた負メニカスレンズとし、以下の条件を満
足している投射レンズを提供するものである。

1.00＜｜r₂／r₃｜＜1.08 −0.48f＜r₆＜−0.35f −1.60f＜r₇＜−1.44f ここでr₂は第１群第１レンズの光線入射側の逆
の面の曲率半径、r₃は第２群第２レンズの光線入
射側の曲率半径、r₆は第３群第３レンズの光線入
射側の逆の面の曲率半径、r₇は第４群第４レンズ
の光線入射側の曲率半径、ｆは全系の合成焦点距
離である。

実施例の説明 以下の本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

第３図は本発明の一実施例における投射レンズ
の断面図を示す。

本実施例は曲率半径r₁、r₂、レンズ面間の軸上
距離d₁を有する第１群第１レンズ７と、曲率半径
r₃、r₄、レンズ面間の軸上距離d₃を有する第２群
第２レンズ８と、曲率半径r₅、r₆、レンズ面間の
軸上距離d₅を有する第３群第３レンズ９と、曲率
半径r₇、r₈、レンズ面間の軸上距離d₇を有する第
４群第３レンズ１０とを、第１群第１レンズ７と
第２群第２レンズ８間の軸上距離をd₂、第２群第
２レンズ８と第３群第３レンズ９間の軸上距離を
d₄、第３群第３レンズ９と第４群第４レンズ１０
間の軸上距離をd₆に配し、第１、第３、第４群
７，９，１０は光線入射方向すなわち瞳側にそれ
ぞれ凹面を向けた正メニスカスレンズとし、第２
群８は光線入射方向に凹面を向けた負メニスカス
レンズで構成し、さらに 1.00＜｜r₂／r₃｜＜1.08 −0.48f＜r₆＜−0.35f −1.60f＜r₇＜−1.44f になるように構成している。

ここでn₁〜n₄は各レンズの波長488nｍにおける
屈折率、ｆは全系の焦点距離、Ｆはエフナンバ
ー、2ωは全走査画角、d₀はr₁面とr₁面前方の入射
瞳位置との間の距離であるが、第１、第３、第４
群レンズはペツツバール和を小さくするため屈折
率が1.7以上の硝材を用いている。

本実施例の場合、第１の条件である｜r₂／r₃｜
が1.08を超えると球面収差が補正過剰となり、メ
リジヨウナルコマ収差が大きく、歪曲収差も過剰
となる。また｜r₂／r₃｜が1.00以下では球面収差
が拡大し、サジタル方向のコマ収差が大きく、歪
曲収差も不足となる。

次に第２の条件であるr₆が−0.35fを超えるとメ
リジヨウナル像面が正方向にたおれ、歪曲収差が
必要以上に大きくなり、r₆が−0.48f以下となると
メリジヨウナル像面が負方向にたおれ、歪曲収差
が補正以下となる。

また第３の条件であるr₇が−1.44fを超えると非
点収差曲線が負方向にたおれていき、r₇が−1.60f
以下となると非点収差が補正過剰となり、またr₇
での反射光が偏向ミラーから反射し、ゴーストと
なつたビームが、実際のビームの集光位置に近づ
き、実際のビーム位置での反射光のスポツト径が
φ2mm以下となつてしまい読取作用に影響を与え
てしまう。

以下に実施例を挙げる。

ここでr₁ないしr₈は夫々各レンズ面の曲率半
径、d₁ないしd₇は各レンズ面間の軸上距離、n₁な
いしn₄は各レンズの波長488nｍにおける屈折率、
ｆは全系の焦点距離、ＦはＦナンバー、2ωは全
走査画角、d₀はr₁面前方の入射瞳位置である。

なお、本実施例では、レンズ枚数を４枚として
いることから、ペツツバール和を小さくするため
正レンズである第１、第３、第４群レンズには屈
折率が1.7以上の硝材を用いることによりこれを
実現している。

実施例 １ 本実施例は第３図に示した構造の投射レンズに
おける｜r₂／r₃｜＝1.028、r₆＝−0.4060f、r₇＝−
1.5520fの場合で以下のようなパラメータを有し、
その収差曲線図は第４図のようになる。

r₁＝−0.2536 d₁＝0.03588 n₁＝1.75925 r₂＝−0.1373 d₂＝0.0038 r₃＝−0.1336 d₃＝0.02944 n₂＝1.70425 r₄＝−1.4520 d₄＝0.0192 r₅＝−1.9000 d₅＝0.0320 n₃＝1.73419 r₆＝−0.4060 d₆＝0.003 r₇＝−1.5520 d₇＝0.0384 n₄＝1.80560 r₈＝−0.4764 ｆ＝1.0 Ｆ／３ 0.7 2ω＝60゜ d₀＝0.1 λ＝488nｍ 実施例 ２ 本実施例は第３図に示した構造の投射レンズに
おける｜r₂／r₃｜＝1.028、r₆＝−0.4060f、r₇＝−
1.5520fの場合で次のようなパラメータを持ち、
その収差曲線図を第５図に示す。

r₁＝−0.2463 d₁＝0.03484 n₁＝1.75925 r₂＝−0.1330 d₂＝0.00354 r₃＝−−0.1304 d₃＝0.02743 n₂＝1.70425 r₄＝−1.4347 d₄＝0.01789 r₅＝−1.7888 d₅＝0.02981 n₃＝1.73419 r₆＝−0.3950 d₆＝0.00279 r₇＝−1.4906 d₇＝0.03578 n₄＝1.80560 r₈＝−0.4658 ｆ＝1.0 Ｆ／３ 0.7 2ω＝60゜ d₀＝0.09316 λ＝488nｍ 実施例 ３ 本実施例は第３図に示した構造の投射レンズに
おける｜r₂／r₃｜＝1.043、r₆＝−0.4658f、r₇＝−
1.5280fの場合で以下にそのパラメータを示し、
その収差曲線図を第６図に示す。

r₁＝−0.2614 d₁＝0.03443 n₁＝1.75925 r₂＝−0.1361 d₂＝0.00368 r₃＝−0.13045 d₃＝0.02874 n₂＝1.70425 r₄＝−1.3617 d₄＝0.01731 r₅＝−1.4728 d₅＝0.02725 n₃＝1.73419 r₆＝−0.4658 d₆＝0.002762 r₇＝−1.5280 d₇＝0.03535 n₄＝1.80560 r₈＝−0.3977 ｆ＝1.0 Ｆ／３ 0.7 2ω＝60゜ d₀＝0.9205 λ＝488 これら実施例１〜３は第４図〜第６図に(a)球面
収差、(b)非点収差、(c)fθ特性を示すように球面収
差が小さく、非点収差曲線においてサジタル曲線
とメリジヨウナル曲線の中間値が全画角において
ほぼ一定となり、同一のデフオーカス量で全走査
幅にわたり安定したスポツトが得られ、読取およ
び記録面上付近でのゴーストビームの集光を防
ぎ、fθレンズとして好適である。

発明の効果 以上要するに本発明は正のメニスカスレンズ３
枚、負のメニスカスレンズ１枚よりなる４群４枚
構成を有し、第１、第３及び第４群は光線入射方
向に夫々凹面を向けた正メニスカスレンズであり
第２群は光線入射方向に凹面を向けた負メニスカ
スレンズであり、r₂を第１群第１レンズの光線入
射側の逆の面の曲率半径、r₃を第２群第２レンズ
の光線入射側の曲率半径、r₆を第３群第３レンズ
の光線入射側の逆の面の曲率半径、r₇を第４群第
４レンズの光線入射側の曲率半径、ｆを全系の合
成焦点距離としたとき、 1.00＜｜r₂／r₃｜＜1.08 −0.48f＜r₆＜−0.35f −160f＜r₇＜−1.44f を満足することを特徴とする投射レンズを提供す
るもので球面収差、非点収差、コマ収差が小さ
く、読取及び記録面付近でのゴーストビームの集
光が防止できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はfθレンズを応用した光学系の概略図、
第２図は従来の投射レンズの断面図、第３図は本
発明の実施例における投射レンズの基本構成を示
す断面図、第４図乃至第６図は本発明の各実施例
における投射レンズの特性を示す収差曲線図であ
る。 ７……第１群第１レンズ、８……第２群第２レ
ンズ、９……第３群第３レンズ、１０……第４群
第４レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正のメニスカスレンズ３枚、負のメニスカス
   レンズ１枚よりなる４群４枚構成を有し、第１、
   第３および第４群は光線入射方向に夫々凹面を向
   けた正メニスカスレンズであり、第２群は光線入
   射方向に凹面を向けた負メニスカスレンズであ
   り、下記の条件を満足することを特徴とする投射
   レンズ。 1.00＜｜r₂／r₃｜＜1.08 −0.48f＜r₆＜−0.35f −1.60f＜r₇＜−1.44f 但し、r₂は第１群第１レンズの光線入射側の逆
   の面の曲率半径、r₃は第２群第２レンズの光線入
   射側の曲率半径、r₆は第３群第３レンズの光線入
   射側の逆の面の曲率半径、r₇は第４群第４レンズ
   の光線入射側の曲率半径、ｆは全系の合成焦点距
   離である。