JPH0273324A - コリメータレンズ - 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、半導体レーザからの出射光をコリメートする
コリメータレンズに関する。

［従来の技術］ 半導体レーザからの出射光をコリメートするＮＡ（開口
数）ｌｆｉｏ、２程度のコリメータレンズとしては、従
来、球面レンズのみを使用した１群２枚構成、あるいは
２詳２枚構成のものが多く用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような球面系のみの構成による１＃２
枚構成のコリメータレンズにおいては、球面収差を十分
に補正しきれないという問題があった。

また、球面系のみで構成された２群２枚構成のコリメー
タレンズでは、焦点距離が短いときには球面収差を良好
に補正し得るものの、焦点距離が長くなると、やはり球
面収差量が増大してしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、２＃２枚構成ながら球面収
差を良好に補正することができ、これによってレンズの
低コスト化、軽量化、コンパクト化を達成することがで
きるコリメータレンズを提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明によるコリメータレ
ンズは、曲率半径の大きい面を光源側に向けた負レンズ
と、曲率半径の大きい面を前記光源側に向けた正レンズ
とを光源側から順に配置し、かつ次の各条件を満足する
ことを特徴としている。

（ａ　）　ｎ　＋＞１．７５ （ｂ　）　ｎ　、　−ｎ２＞０．２５ （ｃ）−０，１７＜ｒ＋／ｒ２≦０ （ｄ）ｒ４／ｒ＞ｔ、。

ただし、ｒｌは正レンズの出射光側曲率半径、ｒ２は正
レンズの光源側曲率半径、ｒ４は負レンズの光源側曲率
半径、ｎ、、ｎ２は各々波長７８５ｎｍにおける正レン
ズ、負レンズの屈折率、ｆは全系の合成焦点距離である
。

［作用］ 上記の構成において、 条件（ａ）は正レンズの屈折率に関するものであり、ｎ
、を下限値より大きくすることによって、前記正レンズ
の曲率半径ｒ、が小さくなるのを防止し、球面収差が補
正不足にならないようにする。

条件（ｂ）は正レンズ、および負レンズの屈折率に関す
るものであり、ｎ、−ｎ２を下限値より大きくすること
によって、前記負レンズの出射光側曲率半径を小さくし
、これによってレンズの心数を容易にして面の倒れを防
止しする。この結果、組み立て調整時間を短縮してコス
トダウンをはかる。また、負レンズの存在によって像面
を良好に補正し得るようにし、これによって組み立て調
整時間を短縮する。

条件（ｃ、）は正レンズの曲率半径に関するものであり
、下限値以上にすることによって球面収差とコマ収差と
が補正不足になるのを防止し、また上限値以下にするこ
とによって補正過剰になるのを防止する。

条件（ｄ）は前記条件（ａ）〜（ｃ）を守りながら球面
収差とコマ収差とを良好に補正するための条件である。

［実施例］ 第１図は本発明によるコリメータレンズの一例を示す構
成図である。

この図に示すコリメータレンズは半導体レーザ光源４か
ら遠い方に配置される正レンズ１と、前記半導体レーザ
光源４に近い方に配置される負レンズ２と、この負レン
ズ２と前記半導体レーザ光源４との間に配置される半導
体レーザカバーグラス３とを備えており、これら正レン
ズ１、負レンズ２、半導体レーザカバーグラス３は軸線
５上に一列に配置されて合成焦点距離が“ｆ″、開口数
が“Ｎ　Ａ”の２群２枚構成のレンズ系を構成している
。

正レンズ１は大きな曲率半径を有する方の面が半導体レ
ーザ光源４側と対向するように配置された正レンズであ
り、波長７８５ｎｍにおける屈折率がＩＩ　ｎ、　ｊｊ
となる材料によって、アツベ数が（＃　、　、　１Ｍと
なるように、また出射光側の曲率半径が＃　、　、　ｊ
ｊとなるように、また入射光側の曲率半径が“ｒ２′と
なるように、また中心部分の厚みが“ｄ　、　ＩＩとな
るように形成されている。

また、負レンズ２は大きな曲率半径を有する方の面が半
導体レーザ光源４側と対向するような向きで前記正レン
ズ１からの面間隔が“ｄ２”となる位置に配置された負
レンズであり、波長７８５ｎｍにおける屈折率が“ｎ２
′となる材料によって。

アツベ数が“ν２″となるように、また出射光側の曲率
半径が“ｒ３″′となるように、また入射光側の曲率半
径がｔｔｒ４ｎとなるように、また中心部分の厚みがＩ
ｔ　ｄ　３＃″となるように形成されている。

そして、前記正レンズ１、負レンズ２は、次の各条件を
満足するように、各数値が設定されている。

（ａ） （ｂ） （Ｑ） （ｄ） 次に、 を示す。

ｎ＋＞１．７５ ｎ　ｔ　−ｎ　２＞０．２５ ０．１７（ｒ　ｒｌ　ｒ　２≦Ｏ ｒ　ａ／　ｆ　＞ＣＯ 本発明によるコリメータレンズの数値例（数値例１） ｆ＝１．０００　　　ＮＡ＝０．２２ ｒ、”０．５８９０　　ｄ、＝ｏ、２３１　　ｎ、４．
７６１８４　　ｖ　、”４９．６ｒ２＝−３，６７６４
ｄ２”０．１１９ｒ３”−０，７２７３ｄ３”０．１７
６　　ｎ２”１．５！１０７　９２”６４．２ｒ４：５
８．ｏｏｏ。

そして、各数値をこのような値にすれば。

ｎｌ−ｎ２＝０．２５１．　　ｒ＋／ｒ２＝−０，１８
０ｒ４／ｆ”５８．００となる。

このとき、球面収差や、像面湾曲、歪曲収差は第２図に
示すようになる。

（数値例２） ｆ＝１．ｏｏｏ　　　ＮＡ＝０．２２ ｒ、＝０．５８０３　　ｄ、＝０．２２７　　ｎ、＝１
．８８８６６　　ｖ　、＝４１．０ｒ２＝−４，４４６
３ｄａ＝０．１０６ｒ３＝−０，７６０７ｄ３＝ｏ、１
９５　　ｒ＋２”１．５１１０７　　ν２”６４．２ｒ
＝＝］、、１０００ そして、各数値をこのような値にすれば、ｎｌ−ｎ２”
０．３５８　　ｒ＋／ｒ２＝−０，１：Ｈｒ４／ｆ＝１
．１０となる。

このとき、球面収差や、像面湾曲、歪曲収差は第３図に
示すようになる。

（数値例３） ｆ＝１．０００　　　ＮＡ＝０．２２ ｒ＋＝０．６６０８　　ｄ＋”ｏ、２１４　　ｎｌ”１
．８６８６６　１７　、＝４ｉ、。

ｒ２＝−８，４１９８ｄ２＝ｏ、［。

ｒ３”−０，９３５４ｄ３”ｏ、１８３　　ｒ＋２＝１
．５１１０７　　ｖ２＝６４．２ｒ４：９．４４３０ そして、各数値をこのような値にすれば、ｎ、−ｎ２＝
０．３５８　　ｒ、／ｒ２＝−０．０７８　　ｒ４／ｆ
”９．４４となる。

このとき１球面収差や、像面湾曲、歪曲収差は第４図に
示すようになる。

（数値例４） ｆ＝１．ｏｏＯＮＡ、０．２２ ｒ、＝ｏ、５９０１　　ｄ、＝０．２５ｏ　　ｎ、＝１
．８６８６６　　ｖ　、−４１，０ｒ２＝ｏｏｄ２＝０
．１５８ ｒ３ニー０．７２９３　　　ｄ３”０．２７１　　　ｎ
２”１．５９３０２　　　Ｖ　、＝３８．Ｏｒ４二２３
．５８００ そして、各数値をこのような値にすれば、ｎ、−ｎ２＝
０．２７６　　ｒ、／ｒ２＝ｏ　　ｒａ／ｆ＝２３．６
となる。

このとき、球面収差や、像面湾曲、歪曲収差は第５図に
示すようになる。

これらの結果から明らかなように、各条件式、（ａ、　
）　ｎ　１＞　１．７５ （ｂ　）　ｎ　ｌ−ｎ　２）０．２５ （ｃ　）　−０，１７＜　ｒ　ｒ／　ｒ２≦０（ｄ）ｒ
４／ｆ＞１．０ を満たす・ように、正レンズ１．負レンズ２の各数値を
設定すれば、球面収差、コマ数差などが良好に補正され
た軽量、コンパクト、かつ低コストなコリメートレンズ
を得ることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、２＃２枚構成レン
ズ系において、球面収差を良好に補正することができ、
これによってレンズの低コスト化、軽量化、コンパクト
化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコリメータレンズの一実施例を示
す構成図、第２図は同実施例の第１数値例における収差
曲線図、第３図は同実施例の第２数値例における収差曲
線図、第４図は同実施例の第３数値例における収差曲線
図、第５図は同実施例の第４数値例における収差曲線図
である。 １・・・正レンズ、２・・・負レンズ、４・・・光源（
半導体レーザ光源）。 特許出願人　　富岡光学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）曲率半径の大きい面を光源側に向けた負レンズと
   、曲率半径の大きい面を前記光源側に向けた正レンズと
   を光源側から順に配置し、かつ次の各条件を満足するこ
   とを特徴とするコリメータレンズ。 （ａ）ｎ＿１＞１．７５ （ｂ）ｎ＿１−ｎ＿２＞０．２５ （ｃ）−０．１７＜ｒ＿１／ｒ＿２≦０ （ｄ）ｒ＿４／ｆ＞１．０ ただし、ｒ＿１は正レンズの出射光側曲率半径、ｒ＿２
   は正レンズの光源側曲率半径、ｒ＿４は負レンズの光源
   側曲率半径、ｎ＿１、ｎ＿２は各々波長７８５ｎｍにお
   ける正レンズ、負レンズの屈折率、ｆは全系の合成焦点
   距離である。