JPH0369083B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0369083B2 JPH0369083B2 JP20052783A JP20052783A JPH0369083B2 JP H0369083 B2 JPH0369083 B2 JP H0369083B2 JP 20052783 A JP20052783 A JP 20052783A JP 20052783 A JP20052783 A JP 20052783A JP H0369083 B2 JPH0369083 B2 JP H0369083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- refractive index
- semiconductor laser
- light source
- condition
- 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.)
- Expired
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- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光情報記録、光学的読み取り装置、レ
ーザービームプリンタ等の光ビームスキヤン装置
において半導体レーザからの放射光を平行ビーム
にコリメートするめの屈折率分布型コリメートレ
ンズに関するものである。
ーザービームプリンタ等の光ビームスキヤン装置
において半導体レーザからの放射光を平行ビーム
にコリメートするめの屈折率分布型コリメートレ
ンズに関するものである。
上記装置のコリメートレンズは、半導体レーザ
からの放射光を低収差でコリメートするためその
残留波面収差がλ／４以内に納まることが必須条
件である。ここでλは半導体レーザの発振波長で
あり一般的には760≦λ≦850nｍである。また小
型軽量であることや廉価であることも要求され
る。
からの放射光を低収差でコリメートするためその
残留波面収差がλ／４以内に納まることが必須条
件である。ここでλは半導体レーザの発振波長で
あり一般的には760≦λ≦850nｍである。また小
型軽量であることや廉価であることも要求され
る。
上記のような光ビームスキヤン装置に使用され
る波長は一般に単波長であるため、レンズの透過
率が出来る限り高い方がその分レーザーの発光パ
ワーを抑制でき、信頼性を向上させることが可能
となる。したがつて対策としてレンズ表面に反射
防止膜を施し、レンズ枚数も極力少なくすること
が有利である。
る波長は一般に単波長であるため、レンズの透過
率が出来る限り高い方がその分レーザーの発光パ
ワーを抑制でき、信頼性を向上させることが可能
となる。したがつて対策としてレンズ表面に反射
防止膜を施し、レンズ枚数も極力少なくすること
が有利である。
以上説明したような諸要求を一応満足するコリ
メータレンズは屈折率の一様な通常の球面レンズ
３〜４枚で構成したものが知られている。しかし
この種の従来の球面レンズは球研磨する加工面が
６〜８面と多くしかもレンズ径が非常に小さいも
のであるため、研磨加工が難しく且つレンズの組
合せに高度の技術が要求され、かなりのコストア
ツプにつながつてしまう。
メータレンズは屈折率の一様な通常の球面レンズ
３〜４枚で構成したものが知られている。しかし
この種の従来の球面レンズは球研磨する加工面が
６〜８面と多くしかもレンズ径が非常に小さいも
のであるため、研磨加工が難しく且つレンズの組
合せに高度の技術が要求され、かなりのコストア
ツプにつながつてしまう。
本発明の目的は従来の球面レンズ系からなるコ
リメートレンズと同等またはそれ以下の残留波面
収差を呈し、かつ光の入出射面が平らな２面から
なりしたがつて研磨加工が極めて容易で安価に量
産できる半導体レーザ用屈折率分布型カリメート
レンズを提供することにある。
リメートレンズと同等またはそれ以下の残留波面
収差を呈し、かつ光の入出射面が平らな２面から
なりしたがつて研磨加工が極めて容易で安価に量
産できる半導体レーザ用屈折率分布型カリメート
レンズを提供することにある。
本発明の半導体レーザ用コリメートレンズは、
中心ｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）がn2（ｒ）＝
no2〔１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6＋…〕で表わ
される円柱状透明媒質からなる屈折率分布型ロツ
ドレンズであつて以下の条件を満たすことを特徴
とする。
中心ｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）がn2（ｒ）＝
no2〔１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6＋…〕で表わ
される円柱状透明媒質からなる屈折率分布型ロツ
ドレンズであつて以下の条件を満たすことを特徴
とする。
(1) r1＝∞
(2) r2＝∞
(3) 6.70≦Ｚ＋fB≦7.30mm
(4) 2ro≧2.0mm
(5) 1.60≦no≦1.65
(6) 0.18≦ｇ≦0.22mm-1
(7) 0.38≦h4≦0.87
(8) 1h61＜５
(9) 0.21≦NA≦0.24
(10) 760≦λ≦850nｍ
上記(1)〜(10)の条件においてr1、r2はレンズ入射
面、出射面の曲率半径、Ｚはレンズ長、fBは光源
（物体）側バツクフオーカス、roは有効半径、
NAは光源側の開口数、noは中心軸上の屈折率、
ｇ、h4、h6は分布定数で、λは半導体レーザの発
振波長である。
面、出射面の曲率半径、Ｚはレンズ長、fBは光源
（物体）側バツクフオーカス、roは有効半径、
NAは光源側の開口数、noは中心軸上の屈折率、
ｇ、h4、h6は分布定数で、λは半導体レーザの発
振波長である。
上記条件のうち条件(1)、(2)はレンズの入射端面
出射端面が平面であることを示し、両面が平らな
ため同時に多数個を固めて平面研磨を行なうこと
ができ、研磨時の加工能率が著しく向上し加工コ
ストを大幅に低減できる特長を有する。
出射端面が平面であることを示し、両面が平らな
ため同時に多数個を固めて平面研磨を行なうこと
ができ、研磨時の加工能率が著しく向上し加工コ
ストを大幅に低減できる特長を有する。
条件(3)は条件(9)の開口数NAを決めるもので、
この範囲から出るとNAが大きすぎたり小さすぎ
たりする。条件(4)は有効径を決めるもので、前述
のような光ビームスキヤン装置では一般的に２mm
φの有効径が必要とされ、よつてレンズ外径は２
mmφより大きい値が選ばれる。条件(5)、(6)は、条
件(9)のNAと条件(4)の有効径を満しかつ一定のバ
ツクフオーカスfBを得るために必要な屈折率分布
定数でNOは中心光軸上の屈折率でｇは屈折率の
勾配をあらわし、一般レンズの球面の曲率半径を
相当する。ｇは大きすぎるとfBが短かくなりす
ぎ、小さすぎるとNAが小さすぎてしまう。条件
(7)はレンズの球面差を小さくするための屈折率分
布定数h4の条件である。この範囲はレンズ長さ
Ｚ、中心屈折率NO、ｇ定数により若干異なる
が、第２図に示す用にNO＝1.63、ｇ＝0.2とした
場合レンズ長Ｚは3.6≦Ｚ≦4.24の範囲でないと
条件(9)を満たさない。その時最適なh4は第２図中
の上下直線で狭まれた領域で２重斜線内は波面収
差がλ／８以内に納まる条件で斜線内はλ／４内
に納まる範囲である。例えばＺ＝3.6mmだと0.52
≦h4≦0.72で波面収差WsはWs≦λ／８となる。
0.38≦h4≦0.82ではWs≦λ／４である。条件(8)は
レンズ外周近くの球面差に影響する屈折率分布定
数h6に関する条件である。この条件を越えると周
辺部で大きな高次収差、特に５次収差が発生し球
面収差が著しく悪化する。条件(9)は半導体レーザ
からの放射角を効率よくかつ一様な強度をもつ平
行光にコリメートするための条件で、一般的にレ
ーザの放射角は方向により異なる小さい方で約
15°前後のものが多いためHAに換算して、NA〜
0.25またはそれ以下とした。レンズのNAが小さ
すぎると効率が低下してしまうし、大きすぎると
半導体レーザの放射角がその活性層の方向とその
直角方向で異なるため、円形断面の平行ビームが
得られず、楕円の断面をもつ平行光となつてしま
う。このためレンズのNAは0.21ないし0.24の範
囲内とする必要がある。
この範囲から出るとNAが大きすぎたり小さすぎ
たりする。条件(4)は有効径を決めるもので、前述
のような光ビームスキヤン装置では一般的に２mm
φの有効径が必要とされ、よつてレンズ外径は２
mmφより大きい値が選ばれる。条件(5)、(6)は、条
件(9)のNAと条件(4)の有効径を満しかつ一定のバ
ツクフオーカスfBを得るために必要な屈折率分布
定数でNOは中心光軸上の屈折率でｇは屈折率の
勾配をあらわし、一般レンズの球面の曲率半径を
相当する。ｇは大きすぎるとfBが短かくなりす
ぎ、小さすぎるとNAが小さすぎてしまう。条件
(7)はレンズの球面差を小さくするための屈折率分
布定数h4の条件である。この範囲はレンズ長さ
Ｚ、中心屈折率NO、ｇ定数により若干異なる
が、第２図に示す用にNO＝1.63、ｇ＝0.2とした
場合レンズ長Ｚは3.6≦Ｚ≦4.24の範囲でないと
条件(9)を満たさない。その時最適なh4は第２図中
の上下直線で狭まれた領域で２重斜線内は波面収
差がλ／８以内に納まる条件で斜線内はλ／４内
に納まる範囲である。例えばＺ＝3.6mmだと0.52
≦h4≦0.72で波面収差WsはWs≦λ／８となる。
0.38≦h4≦0.82ではWs≦λ／４である。条件(8)は
レンズ外周近くの球面差に影響する屈折率分布定
数h6に関する条件である。この条件を越えると周
辺部で大きな高次収差、特に５次収差が発生し球
面収差が著しく悪化する。条件(9)は半導体レーザ
からの放射角を効率よくかつ一様な強度をもつ平
行光にコリメートするための条件で、一般的にレ
ーザの放射角は方向により異なる小さい方で約
15°前後のものが多いためHAに換算して、NA〜
0.25またはそれ以下とした。レンズのNAが小さ
すぎると効率が低下してしまうし、大きすぎると
半導体レーザの放射角がその活性層の方向とその
直角方向で異なるため、円形断面の平行ビームが
得られず、楕円の断面をもつ平行光となつてしま
う。このためレンズのNAは0.21ないし0.24の範
囲内とする必要がある。
第１図に本発明に係る半導体レーザ用屈折率分
布型レンズの作用を示す。１ガラスあるいは合成
樹脂等の透明円柱状媒質から成るロツドレンズで
あり、このレンズ１の入射端面４および出射端面
５は光軸０−０に垂直な平行平面である。また、
２は半導体レーザ光源で３はレンズ絞りである。
レンズ１の入射端面４からfBの距離におかれた光
源２から拡散放射される光線はレンズ１によつて
平行光にコリメートされ、半径roの開口をもつ絞
り３を通した後、情報記録媒体等に放射される。
布型レンズの作用を示す。１ガラスあるいは合成
樹脂等の透明円柱状媒質から成るロツドレンズで
あり、このレンズ１の入射端面４および出射端面
５は光軸０−０に垂直な平行平面である。また、
２は半導体レーザ光源で３はレンズ絞りである。
レンズ１の入射端面４からfBの距離におかれた光
源２から拡散放射される光線はレンズ１によつて
平行光にコリメートされ、半径roの開口をもつ絞
り３を通した後、情報記録媒体等に放射される。
以上説明した本発明のコリメータレンズの数値
実施例を次に示す。
実施例を次に示す。
実施例 １
r1＝∞
r2＝∞
Ｚ＝3.60mm
2ro＝2.0mm
no＝1.63
ｇ＝0.2
0.52＜h4＜0.72
h6＝0.30
NA＝0.21
fB＝3.50mm
fB＋Ｚ＝7.10mm
実施例 ２
（λ＝780nｍ時）
r1＝∞
r2＝∞
Ｚ＝4.24mm
2ro＝2.0mm
no＝1.63
ｇ＝0.2
0.62＜h4＜0.78
h6＝0.30
NA＝0.24
fB＝2.7mm
fB＋Ｚ＝6.94mm
第１図は本発明のレンズの諸元を示す断面図、
第２図は波面収差をλ／８ないしλ／４以内にす
るための屈折率分布定数h4の領域を示す図であ
る。 １……屈折率分布型ロツドレンズ、２……光源
（半導体レーザー）、３……絞り、４……入射端
面、５……射出端面。
第２図は波面収差をλ／８ないしλ／４以内にす
るための屈折率分布定数h4の領域を示す図であ
る。 １……屈折率分布型ロツドレンズ、２……光源
（半導体レーザー）、３……絞り、４……入射端
面、５……射出端面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中心からｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）が
n2（ｒ）＝no2〔１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6（gr）6＋
…〕
で表わされる円柱状透明媒質からなる屈折率分布
型ロツドレンズであつて、以下の条件を満たすこ
とを特徴とする半導体レーザ用コリメータレン
ズ。 (1) r1＝∞ (2) r2＝∞ (3) 6.70≦Ｚ＋fB≦7.30mm (4) 2ro≧2.0mm (5) 1.60≦no≦1.65 (6) 0.18≦ｇ≦0.22mm-1 (7) 0.38≦h4≦0.87 (8) 1h61＜５ (9) 0.21≦NA≦0.24 (10) 760≦λ≦850nｍ ただし、r1、r2は入射面、出射面の曲率半径、
Ｚはレンズ長、fBは光源（物体）側バツクフオー
カス、roは有効半径、NAは光源側の開口数、no
は中心軸上の屈折率でｇ、h4、h6は屈折率分布定
数、λは半導体レーザの発振波長。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20052783A JPS6091316A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20052783A JPS6091316A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091316A JPS6091316A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0369083B2 true JPH0369083B2 (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=16425789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20052783A Granted JPS6091316A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091316A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06337347A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-12-06 | Konica Corp | 屈折率分布型光学素子を含む光学系 |
| JP3485685B2 (ja) * | 1995-08-04 | 2004-01-13 | オリンパス株式会社 | 屈折率分布型単レンズ |
| JP2002196181A (ja) * | 2000-12-25 | 2002-07-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ機能付き光ファイバおよびその製造方法 |
| JP2002328259A (ja) | 2001-04-26 | 2002-11-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学素子 |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP20052783A patent/JPS6091316A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091316A (ja) | 1985-05-22 |
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