JP2589326B2 - 光ファイバ用コリメートレンズ - Google Patents
光ファイバ用コリメートレンズInfo
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- JP2589326B2 JP2589326B2 JP28691787A JP28691787A JP2589326B2 JP 2589326 B2 JP2589326 B2 JP 2589326B2 JP 28691787 A JP28691787 A JP 28691787A JP 28691787 A JP28691787 A JP 28691787A JP 2589326 B2 JP2589326 B2 JP 2589326B2
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- optical fiber
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 本発明は光ファイバ光電センサー等に用いられるコリ
メートレンズに関し、 光ファイバからの出射光をより平行光に近い状態で放
射するコリーメートレンズの提供を目的とし、 一端が平面、他端が回転楕円体の一部で構成され、光
ファイバ端面とレンズの平面側端面とを同軸上に接触し
て配置し、上記回転楕円体の主軸の一本がレンズの軸に
一致し、その主軸をｚ軸とする円柱座標（r,θ,z）系に
おいて、上記回転楕円体の頂点を原点にとったとき、該
回転楕円体の方程式及びレンズ厚ｔは、 レンズ屈折率をｎ、光ファイバコア半径をdc、レンズ
半径をｄ、光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端
面外周に見込む角を２θ０、光ファイバ出射角２θ１と
して、 ｅ＝1/n、 d1＝dc−ｄ、 を用いて、 と表わされ、かつ、θ０の範囲が、 であることを含み構成する。
メートレンズに関し、 光ファイバからの出射光をより平行光に近い状態で放
射するコリーメートレンズの提供を目的とし、 一端が平面、他端が回転楕円体の一部で構成され、光
ファイバ端面とレンズの平面側端面とを同軸上に接触し
て配置し、上記回転楕円体の主軸の一本がレンズの軸に
一致し、その主軸をｚ軸とする円柱座標（r,θ,z）系に
おいて、上記回転楕円体の頂点を原点にとったとき、該
回転楕円体の方程式及びレンズ厚ｔは、 レンズ屈折率をｎ、光ファイバコア半径をdc、レンズ
半径をｄ、光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端
面外周に見込む角を２θ０、光ファイバ出射角２θ１と
して、 ｅ＝1/n、 d1＝dc−ｄ、 を用いて、 と表わされ、かつ、θ０の範囲が、 であることを含み構成する。
［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバ光電センサー等に用いられるコリ
メートレンズに関する。
メートレンズに関する。
［従来の技術］ 光電センサーにおいて発光部と受光部の間の距離を受
光センサーの動作距離とよぶが、現在この動作距離の長
い光電センサーが望まれている。この動作距離を長くす
るには、光ファイバの出射光を平行光にすればよい。こ
のためコリメートレンズには球面収差が０であるレン
ズ、たとえば楕円レンズ等が使用されている。
光センサーの動作距離とよぶが、現在この動作距離の長
い光電センサーが望まれている。この動作距離を長くす
るには、光ファイバの出射光を平行光にすればよい。こ
のためコリメートレンズには球面収差が０であるレン
ズ、たとえば楕円レンズ等が使用されている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、球面収差が０であるレンズは、点光源から放
射される光であれば平行光にできるが、光源が面光源で
ある場合は平行光にできない。実際、光ファイバの出射
光はファイバのコア断面積を持つ面光源であるため、球
面収差が０であるレンズでも出射光を平行光にすること
ができない。なお、ファイバコアの直径はプラスチック
ファイバにおいては約1mm、ガラスファイバにおいても
約0.05mmある。このため、光が拡散して受光センサー側
では受ける光量が著しく低下する。そこで光ファイバか
らの出射光をいかに効率よく受光センサー側に伝えるか
という問題が生じる。
射される光であれば平行光にできるが、光源が面光源で
ある場合は平行光にできない。実際、光ファイバの出射
光はファイバのコア断面積を持つ面光源であるため、球
面収差が０であるレンズでも出射光を平行光にすること
ができない。なお、ファイバコアの直径はプラスチック
ファイバにおいては約1mm、ガラスファイバにおいても
約0.05mmある。このため、光が拡散して受光センサー側
では受ける光量が著しく低下する。そこで光ファイバか
らの出射光をいかに効率よく受光センサー側に伝えるか
という問題が生じる。
そこで本発明は、光ファイバからの出射光をより平行
光に近い状態で放射するコリメートレンズの提供を目的
とする。
光に近い状態で放射するコリメートレンズの提供を目的
とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点の改善は第１図に示されるような、 光ファイバの出射光を平行化するコリメートレンズに
おいて、一端が平面、他端が回転楕円体の一部で構成さ
れ、光ファイバ端面とレンズの平面側端面とを同軸上に
接触して配置し、上記回転楕円体の主軸の一本がレンズ
の軸に一致し、その主軸をｚ軸とする円柱座礁（r,θ,
z）系において、上記回転楕円体の頂点を原点にとり、
ｚ軸の正方向をレンズの平面側端面から回転楕円体側端
面へ向かう方向とし、ｒはｚ軸からの距離とするとき、 レンズの回転楕円体側端面の外周のｚ座標の距離Ｚ及
びレンズ厚ｔは、 レンズ屈折率をｎ、光ファイバコア半径をdc、レンズ
半径をｄ、光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端
面外周に見込む角を２θ０、光ファイバ出射角として２
θ１として、 ｅ＝1/n、 d1＝dc−ｄ、 を用いて、 と表され、かつ、θ０の範囲が、 であることを特徴とするコリメートレンズにより達成さ
れる。
おいて、一端が平面、他端が回転楕円体の一部で構成さ
れ、光ファイバ端面とレンズの平面側端面とを同軸上に
接触して配置し、上記回転楕円体の主軸の一本がレンズ
の軸に一致し、その主軸をｚ軸とする円柱座礁（r,θ,
z）系において、上記回転楕円体の頂点を原点にとり、
ｚ軸の正方向をレンズの平面側端面から回転楕円体側端
面へ向かう方向とし、ｒはｚ軸からの距離とするとき、 レンズの回転楕円体側端面の外周のｚ座標の距離Ｚ及
びレンズ厚ｔは、 レンズ屈折率をｎ、光ファイバコア半径をdc、レンズ
半径をｄ、光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端
面外周に見込む角を２θ０、光ファイバ出射角として２
θ１として、 ｅ＝1/n、 d1＝dc−ｄ、 を用いて、 と表され、かつ、θ０の範囲が、 であることを特徴とするコリメートレンズにより達成さ
れる。
［作用］ 第４図は本発明の楕円レンズにおいて光ファイバ出射
角２θ1,レンズ半径がｄ＝2mm,屈折率がｎ＝1.584であ
るとき、光ファイバ端面コア外周から出射側端面外周に
見込む角の1/2の値θ０とレンズの端面からの距離l1と
位置のおける単位面積当りの光量との関係を実験データ
に基づいて作成した光量特性図である。このときの実験
の構成を第５図に示す。
角２θ1,レンズ半径がｄ＝2mm,屈折率がｎ＝1.584であ
るとき、光ファイバ端面コア外周から出射側端面外周に
見込む角の1/2の値θ０とレンズの端面からの距離l1と
位置のおける単位面積当りの光量との関係を実験データ
に基づいて作成した光量特性図である。このときの実験
の構成を第５図に示す。
なお第４図において、l1＝3mのときの最大値が１にな
るように規格化してある。同図にはl1＝3m、3.5m、4m、
5mの場合について図示されているが、いずれの場合もθ
１＝θ1/5のときに光量は最大となる。また出射角θ０
がθ1/7≦θ０≦2/7θ１の範囲内であれば、最大値の８
割以上の光量が得られるのが容易に理解される。
るように規格化してある。同図にはl1＝3m、3.5m、4m、
5mの場合について図示されているが、いずれの場合もθ
１＝θ1/5のときに光量は最大となる。また出射角θ０
がθ1/7≦θ０≦2/7θ１の範囲内であれば、最大値の８
割以上の光量が得られるのが容易に理解される。
［実施例］ 第２図は本発明の第１の実施例断面図である。同図に
おいて、dcはファイバコア半径、ｄはレンズ半径、ｔは
レンズ厚、θ０は光ファイバ端面コア外周から出射側端
面外周に見込む角の1/2の値である。
おいて、dcはファイバコア半径、ｄはレンズ半径、ｔは
レンズ厚、θ０は光ファイバ端面コア外周から出射側端
面外周に見込む角の1/2の値である。
レンズの材料にポリカーボネイトを使用したときの寸
法は、ファイバコア半径dcはdc＝0.46mm、レンズ半径ｄ
はｄ＝2mm、レンズ厚ｔはｔ＝12mm、光ファイバ出射角
２θ１は２θ１＝70゜、θ０＝7.6゜である。なお屈折
率ｎは、ｎ＝1.584である。
法は、ファイバコア半径dcはdc＝0.46mm、レンズ半径ｄ
はｄ＝2mm、レンズ厚ｔはｔ＝12mm、光ファイバ出射角
２θ１は２θ１＝70゜、θ０＝7.6゜である。なお屈折
率ｎは、ｎ＝1.584である。
レンズの材料にポリメチルメタアクリレート（PMMA）
を使用したときの寸法は、ファイバコア半径dcはdc＝0.
46mm、レンズ半径ｄはｄ＝2mm、レンズ厚ｔはｔ＝12.21
29mm、光ファイバ出射角２θ１は２θ１＝70゜、θ０＝
7.5゜である。なお屈折率ｎは、ｎ＝1.491である。
を使用したときの寸法は、ファイバコア半径dcはdc＝0.
46mm、レンズ半径ｄはｄ＝2mm、レンズ厚ｔはｔ＝12.21
29mm、光ファイバ出射角２θ１は２θ１＝70゜、θ０＝
7.5゜である。なお屈折率ｎは、ｎ＝1.491である。
第３図はレンズ本体にフランジを一体形成した本発明
の第２の実施例断面図である。同図において、光ファイ
バ出射角２θ１は２θ１＝70゜、dcはファイバコア半径
dc、ｄはレンズ半径、d2はフランジ半径d2、ｔはレンズ
厚、２θ０は光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側
端面外周に見込む角である。
の第２の実施例断面図である。同図において、光ファイ
バ出射角２θ１は２θ１＝70゜、dcはファイバコア半径
dc、ｄはレンズ半径、d2はフランジ半径d2、ｔはレンズ
厚、２θ０は光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側
端面外周に見込む角である。
レンズの材料にポリカーボネイトを使用したときの寸
法は、光ファイバ出射角２θ１は２θ１＝70゜、ファイ
バコア半径dcはdc＝0.46mm、レンズ半径ｄはｄ＝2mm、
フランジ半径d2はd2＝2.5mm、レンズ厚ｔはｔ＝12mm、
θ０＝7.6゜である。なお屈折率ｎは、ｎ＝1.584であ
る。
法は、光ファイバ出射角２θ１は２θ１＝70゜、ファイ
バコア半径dcはdc＝0.46mm、レンズ半径ｄはｄ＝2mm、
フランジ半径d2はd2＝2.5mm、レンズ厚ｔはｔ＝12mm、
θ０＝7.6゜である。なお屈折率ｎは、ｎ＝1.584であ
る。
レンズの材料にポリメチルメタアクリレート（P.M.M.
A）を使用したときの寸法は、光ファイバ出射角２θ１
は２θ１＝70゜、ファイバコア半径dcはdc＝0.46mm、レ
ンズ半径ｄはｄ＝2mm、フランジ半径d2はd2＝2.5mm、レ
ンズ厚ｔはｔ＝12.2129mm、θ０＝7.5゜である。なお屈
折率ｎは、ｎ＝1.491である。
A）を使用したときの寸法は、光ファイバ出射角２θ１
は２θ１＝70゜、ファイバコア半径dcはdc＝0.46mm、レ
ンズ半径ｄはｄ＝2mm、フランジ半径d2はd2＝2.5mm、レ
ンズ厚ｔはｔ＝12.2129mm、θ０＝7.5゜である。なお屈
折率ｎは、ｎ＝1.491である。
［発明の効果］ 本発明の光ファイバ用コリメートレンズによれば、光
ファイバの出射光が従来より平行光に近い状態で放射さ
れるようになるので、レンズから離れた位置の受光光量
をより大きくできる。従って、光電センサーの動作距離
を長くすることが可能になる。
ファイバの出射光が従来より平行光に近い状態で放射さ
れるようになるので、レンズから離れた位置の受光光量
をより大きくできる。従って、光電センサーの動作距離
を長くすることが可能になる。
第１図は、本発明の構造を示す斜視図、 第２図は、本発明の第１の実施例断面図、 第３図は、本発明の第２の実施例断面図、 第４図は、θ０に対する光量の特性図、 第５図は、実験の構成を示す図。 （符号の説明） dc……ファイバコア半径、 ｄ……レンズ半径、 d2……フランジ半径d2、 ｔ……レンズ厚、 ２θ０……光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端
面外周に見込む角、 ２θ１……光ファイバ出射角、 ｎ……屈折率、 l1……発光側レンズの端面からの距離、 １……レンズ、 ２……受光センサー。
面外周に見込む角、 ２θ１……光ファイバ出射角、 ｎ……屈折率、 l1……発光側レンズの端面からの距離、 １……レンズ、 ２……受光センサー。
Claims (1)
- 【請求項１】光ファイバの出射光を平行化するコリメー
トレンズにおいて、一端が平面、他端が回転楕円体の一
部で構成され、光ファイバ端面とレンズの平面側端面と
を同軸上に接触して配置し、上記回転楕円体の主軸の一
本がレンズの軸に一致し、その主軸をｚ軸とする円柱座
礁（r,θ,z）系において、上記回転楕円体の頂点を原点
にとり、ｚ軸の正方向をレンズの平面側端面から回転楕
円体側端面へ向かう方向とし、ｒはｚ軸からの距離とす
るとき、 レンズの回転楕円体側端面の外周のｚ座標の距離Ｚ及び
レンズ厚ｔは、 レンズ屈折率をｎ、光ファイバコア半径をdc、レンズ半
径をｄ、光ファイバ端面コア外周からレンズ出射側端面
外周に見込む角を２θ０、光ファイバ出射角として２θ
１として、 ｅ＝1/n、 d1＝dc−ｄ、 を用いて、 と表され、かつ、θ０の範囲が、 であることを特徴とするコリメートレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28691787A JP2589326B2 (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 光ファイバ用コリメートレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28691787A JP2589326B2 (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 光ファイバ用コリメートレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01129216A JPH01129216A (ja) | 1989-05-22 |
| JP2589326B2 true JP2589326B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=17710648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28691787A Expired - Fee Related JP2589326B2 (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 光ファイバ用コリメートレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589326B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07301704A (ja) * | 1994-05-02 | 1995-11-14 | Stanley Electric Co Ltd | 平行光線を出入射する曲面光学素子 |
-
1987
- 1987-11-13 JP JP28691787A patent/JP2589326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01129216A (ja) | 1989-05-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |