JPS632014A - 投射レンズ - 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】 産業上の利用分野 本発明はファクシミリ等の輝度変調を受けたレーザービ
ームによシ記録あるいは読取を行う装置に用いられるｆ
・θレンズと呼ばれる投射レンズに関するものである。

従来の技術 ｆ・θレンズとは、偏向器により偏向角θを与えられた
レーザービームを、焦点距離ｆなる投射レンズによって
、記録媒体上に集光させ、更に等角速度で変化する偏向
角θと、光軸に直交した記録結像面ｙ上の走査速度とが
比例関係にある様に、投射レンズに歪曲収差を持たせ、
常に−様な走査速度を得る様に設計された投射レンズを
言うのであるが、それに要求される諸条件については、
せる。

又ｙ１＝ｆ・θに於ける歪曲は走査時のタイムラグとな
るので±１．０％付近に補正する。

（２）結像面に於けるレーザービームのスポット径は中
心及び周辺部に於いて、所定の範囲内にある事。

（３）瞳位置は、偏向ミラー面上にあり、レンズ前方に
突出して居るので、前置絞り、小口径。

広角レンズであること。

（４）ｆ・θレンズの収差補正については、−様な走査
速度を得るために、所定の歪曲量を満足すること、 又、スポット径については、基準像面に於いて、投射さ
れたスポットの、互いに直交する内径に対応した、サジ
ッタル横収差、及びメリディオナル横収差量を所定の数
値内に補正する事、即ち両者の像面彎曲、及びそのバラ
ンスを適度に補正することであり、Ｐ和及び両者のコマ
収差量を補正することである。これ等の諸条件を満足し
得るレンズタイプとしては、従来 （１）変型ガウスタイプ、 （２）オルンメタータイプ、 が考えられる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記（１）については、球面収差は良い
が１．Ｐ和の大きいこと及び中間画角に於ける、残存コ
マ収差量の多いことが欠点であＣ，（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、即ち
Ｐ和の小さいことを特徴とするので、回折限界付近にお
けるスポット径を得るためには、やＸ有利であるが、球
面収差量が（１）に比して多い欠点がある。

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、歪曲収差が小さく、良好なスポット結像を
得ることのできる投射レンズを提供することを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するもので、その技術的手段は
、五群五枚構成よυなシ、第１．第３゜第４．第５群が
、光線入射方向に、夫々凹面を向ケタ正メニスカスレン
ズであシ、第２群が負レンズであり、ｒ　１．　ｒ　ｓ
　ｐ　ｒ　ｓ　、　ｒ　７　Ｆ　ｒ　ｇを各レンズの瞳
側の曲率半径、ｒ２１　ｒ４Ｆ”６１　ｒ８”１０を各
レンズの逆の面の曲率半径、ｄｌｌ　ｃｔ３１　ｃｉ５
ｔ　ｃｉ７ｔ　ｃｉ９を各レンズの肉厚、ｄ２．ｄ４．
ｄ６．ｄ８を各レンズ間の間隔、ｎ　１ｐ　ｎ　２　Ｆ
　ｎ　３　ｐ　ｎ　４＋　ｎ　５　　を各レンズ素材の
波長６３２８Å近における屈折率、ｆを全系の合成焦点
距離、Ｂ−ｆをバックフォーカス、ωを画角、Ｆを口径
比としたとき、 ｒ１＝−０，２１６０１６ ｄ　　５＝０．０１７０６ｎ　１＝１．６３５６１ｒ　
２　”　−０−１５５３１ ２ｄ２＝０．ｏ１９ｏ４ ｒ　ｓ　＝−０−１４９９７４ ｄ　　５＝０．０１６２４ｆｉ２＝：　１−５６９９６
ｒ４＝＋１１．６６４ ｄ４＝０．０１３７６ ｒ　ｓ　＝−６−９８００ ｄ３＝０．０２８６　　　ｎ３＝１．６３５６１ｒ　ｅ
　＝−０−６１２２６ ｄ６＝Ｏ，０Ｏ０７Ｂ ｒ　−ｒ　＝−〇　−９７１２４２ ｄ３＝０．０３９８　　　ｎ４＝１．６２００１ｒ８＝
−０，３４３５２６ ｄ　　＝０．０００７８ ｒ　９＝−１−２９６２３ ｄ＝０．０３８０　　　ｎ５＝１．６２００１ｒ１０＝
−０４３１８０ ｆ＝１．ＯＢ、ｆ＝１．１９０３３２ａ＋＝６７．６４
°Ｆ／３３．３を満足する投射レンズにある。

作　　用 本発明は上記諸元を有するため収差のないすぐれた投射
レンズを得ることができ・る。

実施例 以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明によるｆ・θレンズの断面図であり、本
発明によるｆ・θレンズは正メニスカスレンズ４枚、負
の両凹レンズ１枚の五群五枚構成で、第１．第３．第４
．第５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
凹面を向けた負レンズとする。

瞳側に凹面を向けた正のメニスカスの瞳に近接した第４
レンズ４の曲率半径を瞳ｅ側よりｒｌ。

τ２．負の第２レンズ２０曲率半径を同じりｒ３゜τ４
．正のメニスカスの第３のレンズ３０曲率半径を同じ＜
　ｒ　ｓ　ｔ　ｒ　ｓ　を正のメニスカスの第４レンズ
４の曲率半径を同じ（ｒ７．ｒ８．正のメニスカスの第
５レンズ５の曲率半径を同じ（ｒ９．ｒｌ。。

第１し／ズ１の光軸上肉厚をｄ１、波長６３２８Å近に
於ける屈折率をｎ１ｐ第２レンズの同じく肉厚、屈折率
をｄ　３ｒ　ｎ　２　、第３レンズの同じく肉厚。

屈折率をｄ５　Ｉ　ｎ３１第４レンズの同じく肉厚、屈
折率をｃｔ７１　”４１第５レンズの同じく肉厚、屈折
率をｄ９”５１瞳位置と第ルンズのｒｌ　曲率面迄の光
軸上距離をｄ。、第ルンズと第２レンズの光軸上間隔を
ｄ２　、第２レンズと第３レンズの光軸上間隔をｄ４．
第３レンズと第４レンズの光軸上間隔をｄ６．第４レン
ズと第５レンズの光軸上間隔をｄ８とするとき、各面お
よび間隔が次の条件を満足するようにしたものである。

（１）　　−０，４８ｆ（ｒｌｏ＜−０，３８ｆ（２）
　　７２．０ｆ（ｒ９（−０，８ｆ（３）　　−０．１
７ｆくｒ　　及びｒ３く−０，１３ｆ（４）　０．０１
２ｆくｄ４く０．ｏ１６ｆ（６）　　６．８５ｆ＜ｌ　
ｒ４１ 以下上記の諸条件について説明する。

まず第１条件である一〇、４８ｆ＜ｒｌ。＜−０．３８
ｆなる関係については最後面ｒ１゜の値が、上限値外に
ある時には、メリディオナル像面彎曲が大きくなり、下
限値外にある時には、逆にサジッタル像面彎曲が大きく
なり、非点隔差が悪化し何れもスポット形状の拡散測長
をもたらす。

第２条件、−２−Ｏｆ＜ｒ９＜　０−Ｂｆについては、
第５レンズの凹面’ｒｓについて、上限値外にある時に
は、像面の倒れをｒ６により補ったとしても、歪曲収差
が正の方向へ移動し、逆の場合、下限値外にある時には
、負の方向へ増大し、所定の収差量を持たせることは困
難となる。

第３条件、−０−１７ｆ（ｒ２．ｒ３（−０．１ｓｆに
おいては、ｒ　２　＋　ｒ　３は球面収差に関し、像面
を維持するために、ｒｌ　　との相殺関係においたとし
ても、上限値外にある時には、補正不足となり、下限値
外にある時には、過剰となる。これ等を横収差におきか
えると、中心部のスポット径となり、周辺部とのアンバ
ランスをもたらす。

第４薬件、０．０１２ｆくｄ４く０．０１６ｆにおいて
、ｄ　は、コマ収差の非対称性に関し、上下光線横収差
量のアンバランスの調整個所であり、下限値外におく時
には、メリディオナル像面彎曲が補正され、他方サジッ
タル像面彎曲が悪化する。又、上限値外にある時には、
はぼその逆となるが、これをスポット形状に置きかえた
場合には、夫々、サジッタル及びメリディオナル方向へ
収斂、若シくは発散しクリアーなエツジが得られない。

第６条件、ｓ、５６ｆ（ｌｒ４１　　では、第２レンズ
の光線出射側の面ｒ４について、−６，８６ｆより大き
く０より小さい凸面となった場合には、像面が正の方向
に倒れ、収斂コマ収差が発生し、逆にｅ、８５ｆよシ小
さくｏより大きな凹面となった場合には、負の歪曲収差
が増大し、所定の収差量が得られない。

以上の事項から、スポット径の縦横比は、サジッタル及
びメリディオナル方向の像面彎曲、即ち両者のコマ収差
量であり、しかも、それ等は互いに相反して増減する傾
向にあり、スポットの走査方向は、メリディオナル面と
なるので、走査線の線巾は、サジタル方向のコマ収差量
となる。従ってサジタル方向を規定量内に納め、他方メ
リディオナルコマ量を調整することによシ、細長型とし
走査スポットの線巾を、最小にすることが可能となる。

次に、具体的な実施例を下記に示す。

〈実施例〉 ｒ　１＝−０−２１５０１６ ｄ　＝０．０１７０６　　ｎ１＝１．６３５６１ｒ　２
　＝−〇　−１５５３１２ ｄ２＝０．０１９０４ ｒ　３＝−０−１４９９７４ ｄ　＝０．０１６２４　　ｎ２＝１．５６９９６τ４＝
＋１１．６６４ ｄ　　＝０．０１３７６ ｒ６＝−６，９８０ ｄ５＝０．０２８６　　　ｎ３＝１．６３５６１ｒ６＝
−〇、６１２２６ ｄ６＝０．０００７８ ｒ　−ｒ　＝−０−９７１２４２ ｄ７；０．０３９８　　　ｎ４＝１．６２００１τ８＝
−０，３４３５２６ ｄ８＝０．ｏｏｏ７８ ｒ９＝−１，２９６２３ ｄ９＝０．０３８０　　　ｎ５＝１．６２００１ｒ、ｏ
＝−０４３１８０ ｆ＝１．ＯＢ、ｆ＝１．１９０３３２ω＝６７．６４°
Ｆ／３３　、３ただし、ｆは全系の合成焦点距離、Ｂ、
ｆ　はバンクフォーカスである。

本実施例による投射レンズの各収差を第２図Ａ。

Ｂ、Ｃに示す。ＳＡ、ＳＣはそれぞれ球面収差と正弦条
件で、ＳＡは実線ＳＣは点線で示す。Ａｓは非点収差で
Ｓはサジタル方向で実線、Ｍはメリジオナル方向で点線
で示す。ωはレンズに入射する平行光線の画角を示す。

ｆθはｆθ特性からのずれの比率を示し、結像位置の像
高をＹとして、ｆθ＝ｌシ上ヱｘ　１０ｏ（イ）でｆ・
ω ある。

各収差共良好に補正されており、良好なスポット結像を
得ることができる。

発明の効果 以上要するに本発明は第１．第３．第４．第５群が、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
あシ、第２群が負レンズであり、各レンズの曲率半径、
肉厚、レンズ間隔、屈折率を規定することにより収差の
ないすぐれた投射レンズを得ることができるようにした
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における投射レンズの断面図
、第２図Ａ、Ｃは同投射レンズの収差を示す図である。 １〜６・・・・・・レンズ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ＳＡ、５Ｃ （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１、第３、第４、第５群が、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群が負レン
   ズである五群五枚構成よりなり、下記の諸元を有するこ
   とを特徴とする投射レンズ。 ｒ＿１＝−０．２１５０１６ ｄ＿１＝０．０１７０６　ｎ＿１＝１．６３５６１ ｒ＿２＝−０．１５５３１２ ｄ＿２＝０．０１９０４ ｒ＿３＝−０．１４９９７４ ｄ＿３＝０．０１６２４　ｎ＿２＝１．５６９９６ ｒ＿４＝＋１１．６６４ ｄ＿４＝０．０１３７６ ｒ＿５＝−６．９８００ ｄ＿５＝０．０２８６　ｎ＿３＝１．６３５６１ ｒ＿６＝−０．６１２２６ ｄ＿６＝０．０００７８ ｒ＿７＝−０．９７１２４２ ｄ＿７＝０．０３９８　ｎ＿４＝１．６２００１ ｒ＿８＝−０．３４３５２６ ｄ＿８＝０．０００７８ ｒ＿９＝−１．２９６２３ ｄ＿９＝０．０３８０　ｎ＿５＝１．６２００１ ｒ＿１＿０＝−０４３１８０ ｆ＝１．０　Ｂ．ｆ＝１．１９０３３　２ω＝６７．６
   ４°Ｆ／３３．３ 但しｒ＿１、ｒ＿３、ｒ＿５、ｒ＿７、ｒ＿９は各レン
   ズの瞳側の曲率半径、ｒ＿２、ｒ＿４、ｒ＿６、ｒ＿８
   、ｒ＿１＿０は各レンズの逆の面の曲率半径、ｄ＿１、
   ｄ＿３、ｄ＿５、ｄ＿７、ｄ＿９は各レンズの肉厚、ｄ
   ＿２、ｄ＿４、ｄ＿６、ｄ＿８は各レンズ間の間隔、ｎ
   ＿１、ｎ＿２、ｎ＿３、ｎ＿４、ｎ＿５は各レンズ素材
   の波長６３２９Å近における屈折率、ｆは全系の合成焦
   点距離、Ｂ．ｆはバックフォーカス、ωは画角、Ｆは口
   径比である。