JPS6215516A

JPS6215516A - コリメ−タレンズ

Info

Publication number: JPS6215516A
Application number: JP15432085A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Abe; 安倍　友規
Original assignee: Tokina Optical Co Ltd
Current assignee: Tokina Optical Co Ltd
Priority date: 1985-07-15
Filing date: 1985-07-15
Publication date: 1987-01-23

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）本発明はレーザ光線等単一波長もしくは波長帯域の狭い
多色光源で有効に使用できるコリメータレンズに関する
ものである。

〈従来の技術）光導体レーザを使用した光デイスク装置、その他のレー
ザ応用機器では光学系の取扱いを容易にするためにコリ
メータレンズを使用し、半導体レーザの発散光束を平行
光束にしている。このコリメータレンズとしては、特開
昭５１１−３８１５号公報で知られているように、ＮＡ
が０．２程度の２群で２枚構成のレンズが多く用いられ
ている。

しかし、ＨＡが０．５にも達する大口径のレンズが要求
される場合には、２群で２枚構成のレンズでは残存球面
収差品−が著しく大きくなるので、実用に供せない。

（発明が解決しようとする周題点）本発明はＮＡが０．５にも達する大口径でありながら残
存球面収差量を小さくし、回折限界系の性能を持ったコ
リメータレンズを提供するものである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明によるコリメータレンズは、２群３枚構成のレン
ズと平行平面板とからなり、光源側から順に平行平面板
と、この平行平面板に凹面を向けたメこスカス凸レンズ
の第１レンズからなる第１レンズ群と、メニスカス凹レ
ンズの第２レンズ及びこの第２レンズに接合された両凸
レンズの第３レンズからなる第２レンズ群とを配置し、
ｆを全レンズ系の焦点距離、ｄ３を平行平面板の厚ご、
ｆ２を第２レンズ群の焦点距離、ｒ５を第１レンズの第
１面の曲率半径、ｒ６を第２レンズの第２面の曲率半径
とすると、（１）０．０６≦□≦０．３（２）　　２．４≦□≦４ｒ６＋ｒ５（３）　−４，５≦□≦−１，８６−ｒ５なる条件を満足するものである。

以下に、ｌ−記した（１）から（３）の条ヂ１について
説明する。

（１）、（２）の条ヂ１は残存球面収差１五を小さくす
るためのものである。平−行ＩＩｉ面板は第１図に示す
ように厚さをｄ、屈折率をｎ、」・行１１−面板一、入
射する光線の光軸とのなす角をＵとすると、なる球面収
差が発生し、凹レンズの作用をする。

一方、本発明によるレンズ系では、平行平面板を除く部
分が第２レンズ群のｆ５２レンズと第３レンズとの接合
面以外全て凸レンズとしての作用が有り、補正不足の球
面収差が発生する。そして、平行Ｗ面板を挿入しない場
合には、この補正不足の球面収差を補正する面が第２レ
ンズ群の接合面だけとなり、この面の負担が大きくなる
。従って、球面収差をフルコレクションの状態に補正し
ても残存球面収差が大きくなってしまう。

平行平面板は球面収差の蓄１コ丁を第２レンズ群の接合
１ｍと分担するから、（１）の条件の下限より平行平面
板が薄肉であると、平行平面板の凹レンズとしての作用
が弱くなり、球面収差の補正のための第２レンズ群の分
担量が大きくなり過ぎて残存球面収差が大きくなる。ま
た１、（１）の条件の１−限より平行平面板が厚肉であ
ると、作動距離がなくなってしまい、光源に装着する際
支障をきたして、実用に供さない。　　　　、。

一方、（１）の条件のａｉ４内であっても、（２）の条
件の上限以］−にｆ２を大きくすると、即ち第２．レン
ズ群の屈折力を弱くすると、第１レンズ群の屈折力を強
くせざるを得す、この結果第１レンズ群の球面収差の発
生星が大きくなり、この球面収差を補正するために第２
レンズ群の接合面の負担量が増えて残存球面収差が大き
くなる。また、（２）の条件の下限以下にｆ２を小さく
すると、即ち第２レンズ群の屈折力を強くすると、第１
レンズ群の屈折力が弱くなり、第１レンズ群の第２面で
発生させてりた高次の補正不足の球面収差の作用が弱く
なり、結果としてやはり残存球面収差が大きくなってし
まう。

したがって、（１）、（２）の条件のように平行平面板
の厚さ及び第２レンズ群の焦点距離を特定する必要があ
る。

一方、（３）の条件は第１レンズ群の形状を制限するも
ので、コリメータレンズは原理的には軸」−光束につい
てのみ収差補正すればよいが、レンズ系を光源に装着す
る際の取扱い上の理由から画角数十分乃至１度程度にわ
たって良好な性能であることが望ましい。

そのためには球面収差だけでなく、正弦条件も確実□に
補正されている必要がある。（３）の条件の上限を超え
ると球面収差を良好に補止した状態において正弦条件は
補正過剰になり、（３）の条件の下限に満たないと正弦
条件は補正不足になるので、コリメータレンズとして好
ましくない。

したがって、第１レンズの第１面と第２レンズの第２面
との曲率半径との関係では（３）の条件が必要である。

〈実施例〉以下に本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明による全レンズ系の配置図であり、光源
側から順にカバーガラスｌ、平行平面板２、第２レンズ
４、第２レンズ４及び第３レンズ５を配置しである。

各実施例において、ｒｌ・・・ｒ９はカバーガラスから
第３レンズまでのレンズ各面の曲率半径、ｄｌ・・・ｄ
ａは各面間隔、ｎｌはカバーガラスの屈折率、ｎｌは平
行平面板の屈折率、ｎ３　、ｎ４及びｎｂは夫々第１レ
ンズ、第２レンズ及び第３レンズの屈折率である。

実施例１ｒｌ　＝ＱＱ　　　　ｄｌ　＝０．０１５１３　　ｒｚ
　＝１．５１１１８ｒ２　＝ｃｉｐ　　　　ｄ２　＝０
．４８６ｒ３＝ｏｏ　　　　ｄ３＝０．１８７５’　ｒ
ｔ２　＝１．５１１１８ｒ４　＝Ｏ）　　　　ｄａ　＝
０．１２！１ｒ５＝−２，３０８７ｄ５＝０．２５　　
　ｒｚ　＝１．８２４８４ｒ　６　＝　−０，７５８３
ｄ　６　＝　０．１２５ｒ７＝　’３．２Ｅｔ５４　ｄ
ｌ＝０．０Ｂ２５　　ｎ５＝１．８２４８４ｒｓ　　＝
　　０．９３４４　　ｄａ　＝０．３１２５　　　ｎｂ
　　＝１．１３０９０９ｒ９　＝−２，５ｆ　＝　Ｉ　　　　ＮＡ＝０．５　　　ｆ２　＝３．７
８６実施例２ｒｌ＝ｏｏ　　　　ｄ１＝０．０１５６　　ｎｌ　＝１
．５１１１８ｒ　２：ＯＯｄ　２　＝　ＱＪ５２ｒ３＝ｏｏ　　　　ｄ３＝０．１８７５　　ｎ２＝１．
５１＋１８ｒ　４　＝　ＣＸ）　　　　ｄ　４　＝　Ｑ
、　１２５ｒ５＝−１，４７３８ｄ５＝０．２５　　　
ｎ３＝１．８２４８４ｒ　６　＝　−０，６９０８ｄ　
６　＝　０．１２５ｒ７　＝　３．３６４８　ｄｌ＝０
．Ｏｆ！２５　　ｒｚ　＝１．８２４８４ｒｅ　＝　　
１．０７５　　ｄ８＝０．３１２５　　ｎ５＝１．６０
９０９ｒ　ｇ　＝　−２，１８５７ｆ　＝　Ｉ　　　ＮＡ＝０．５　　ｆ２＝３．１２８実
施例３１　＝ｏｏ　　　　ｄｌ　＝０．０１５８　　ｎｌ　＝
１．５１１１８ｒ２　＝ｏｏ　　　　ｄ２　＝０．２８
４８ｒ３＝ｏｏ　　　　ｄｉ　＝０．１８７５　　ｎ２
＝１．５１１１８ｒ４　−＝ｏｏ　　　　　　ｄａ　　
＝０．１２５ｒ５　＝−０，９３９８ｄ５　＝０．２５
　　　　ｎ３　＝１．８８８８８ｒ　６　　＝　−０，
５７５ｄ　６　　＝　０．４３７５ｒ７　　＝　　７．
０４０４　　ｄ７　　＝０．０９３８　　ｎｎ　　＝１
．８ｆ１８８８ｒ　ｓ　＝　’１．５８７５　ｄ　ａ　
＝、０．、ｊすｎ　５　＝　１．Ｂ３ｊｉ５３ｒ　ｇ　
　＝　−１，５８７５ｆ　＝　　ｊ、　　　ＮＡ＝０．５　　　ｆ２　、＝２
．８５３実施例４ｒ）　＝（Ｘ）　　　　ｄｌ　＝ｏ、ｏｔｓｅ　　ｎｌ
　＝１．５１１１８１−２　＝　ｃｘ）ｄ　２　＝０．
４８１５ｒ３＝ｃｏ　　　　ｄａ　＝０．１０９４　　
ｎ２＝１．５１１１８ｒ４　＝ｏｏ　　　　ｄａ　＝０
．１２５１ｚ　＝−１，３８８２ｄ５＝０．２１８９　
　ｎ３＝１．７８５７１ｒ　６　＝　−０，８６２Ｅｌ
　ｄ　６　＝　０．１２５−１１　＝１４．１５２　　
ｄ７＝０．Ｈ２Ｏｎ４＝１．７８５７１ｒａ　＝　　１
．０７８８　ｄｅ　＝０．２８１４　　ｎ５＝１．８４
９８ｉｒ　ｑ　＝　−１，４８９７ｆ　＝　ｌ　　　ＮＡ＝０．４　　ｆ２＝２．８５９実
施例１の収差図を第３図に、実施例２の収差図を第４図
に、実施例３の収差図を第５図に、実施例４の収差図を
第６図に示す。但し、各収差図において、実線は球面収
差を、破線は正弦条件を表わし、光源は波長０．７８μ
ｍの半導体レーザとした。

〈発明の効果〉本発明は前記した（１）から（３）の各条件を満足する
ことにより残存収差がきわめて小さく、作動・距離も実
用上十分長く、レンズの取扱いも容易なコリメータレン
ズを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

一１図は平行平面板を光源が通過する状態を示す断面図
、第２図は本発明によるレンズ系の配置図、第３図は実
施例１の収差図、第４図は実施例２の収差図、第５図は
実施例３の収差図、第６図は実施例４の収差図である。

Claims

【特許請求の範囲】２群３枚構成のレンズと平行平面板とからなり、光源側
から順に平行平面板と、この平行平面板に凹面を向けた
メニスカス凸レンズの第１レンズからなる第１レンズ群
と、メニスカス凹レンズの第２レンズ及びこの第２レン
ズに接合された両凸レンズの第３レンズからなる第２レ
ンズ群とを配置し、ｆを全レンズ系の焦点距離、ｄ＿３
を平行平面板の厚さ、ｆ＿２を第２レンズ群の焦点距離
、ｒ＿５を第１レンズの第１面の曲率半径、ｒ＿６を第
２レンズの第２面の曲率半径とすると、（１）０．０６≦ｄ＿３／ｆ≦０．３（２）２．４≦ｆ＿２／ｆ≦４（３）−４．５≦（ｒ＿６＋ｒ＿５）／（ｒ＿６−ｒ＿
５）≦−１．８なる条件を満足するコリメータレンズ。