JP3536940B2 - コリメータレンズ - Google Patents
コリメータレンズInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコリメータレンズに関
し、詳細には半導体レーザ等の微小発光体から発光した
光を、レーザプリンタ等に適用するために、平行光束に
する４群４枚構成のコリメータレンズに関するものであ
る。
し、詳細には半導体レーザ等の微小発光体から発光した
光を、レーザプリンタ等に適用するために、平行光束に
する４群４枚構成のコリメータレンズに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ（ＬＤ）は、発光の制御が
容易である、あるいはサイズが小型である等の特長によ
り、光通信、デジタル・オーディオ・ディスク、レーザ
プリンタ等の光源として需要が拡大している。
容易である、あるいはサイズが小型である等の特長によ
り、光通信、デジタル・オーディオ・ディスク、レーザ
プリンタ等の光源として需要が拡大している。
【０００３】この半導体レーザから発光した光は略円錐
状に発散するため、その発光領域の近傍にはコリメータ
レンズを配して、この発散光を一旦平行光束にすること
が通常行われている。このような用途に使用されるコリ
メータレンズは、微小な点光源から発散する発散光束を
十分な平行性を有する平行光束とするために、球面収差
が十分良好に補正されている必要があり、さらに開口数
の大きなものが望まれている。このような性能を満足す
るものとして、例えば特開昭58-200206 号に開示されて
いる、すべて正レンズからなる４群４枚構成のコリメー
タレンズが知られている。このコリメータレンズによれ
ば開口数ＮＡ＝0.65を確保しつつ、良好な球面収差を実
現している。
状に発散するため、その発光領域の近傍にはコリメータ
レンズを配して、この発散光を一旦平行光束にすること
が通常行われている。このような用途に使用されるコリ
メータレンズは、微小な点光源から発散する発散光束を
十分な平行性を有する平行光束とするために、球面収差
が十分良好に補正されている必要があり、さらに開口数
の大きなものが望まれている。このような性能を満足す
るものとして、例えば特開昭58-200206 号に開示されて
いる、すべて正レンズからなる４群４枚構成のコリメー
タレンズが知られている。このコリメータレンズによれ
ば開口数ＮＡ＝0.65を確保しつつ、良好な球面収差を実
現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記開
示されたコリメータレンズは、４枚構成のレンズのすべ
てが正レンズであるため正弦条件を満たしておらず、し
たがって軸外性能が極めて悪い。その結果、光源に対し
てコリメータレンズの光軸がわずかにずれただけでコマ
収差が急激に劣化することになる。このため、光源に対
してコリメータレンズのアライメトを極めて高精度に配
置する必要があり、製造工程における組立てが面倒とな
って、結果として製造コストの上昇を招くこととなる。
示されたコリメータレンズは、４枚構成のレンズのすべ
てが正レンズであるため正弦条件を満たしておらず、し
たがって軸外性能が極めて悪い。その結果、光源に対し
てコリメータレンズの光軸がわずかにずれただけでコマ
収差が急激に劣化することになる。このため、光源に対
してコリメータレンズのアライメトを極めて高精度に配
置する必要があり、製造工程における組立てが面倒とな
って、結果として製造コストの上昇を招くこととなる。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、開口数の大きさを確保しつつレンズの軸外性能を
向上して製造の容易なコリメータレンズを提供すること
を目的とするものである。
って、開口数の大きさを確保しつつレンズの軸外性能を
向上して製造の容易なコリメータレンズを提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のコリメータレン
ズは、光源から発せられた発散光束を平行光束にするレ
ンズであって、平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第４レン
ズからなる４群４枚のレンズにより構成され、下記
（１）〜（６）式の条件を満足することを特徴とするも
のである。
ズは、光源から発せられた発散光束を平行光束にするレ
ンズであって、平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第４レン
ズからなる４群４枚のレンズにより構成され、下記
（１）〜（６）式の条件を満足することを特徴とするも
のである。
【０００７】
0.9 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 1.6 （１）
0.5 ＜ｆ3 ／ｆ4 ＜ 2.0 （２）
1.4 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 6.3 （３）
1.0 ＜−ｒ3 ／｛ｆ（ｎ2 −１）｝＜ 4.8 （４）
1.1 ＜｛ｒ5 （ｎ4 −１）｝／｛ｒ7 （ｎ3 −１）｝＜ 2.5 （５）
0.7 ＜ｒ7 ／｛ｆ（ｎ4 −１）｝＜ 1.8 （６）
ただし、ｆ；全系の焦点距離
ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の焦点距離
ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜８の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の屈折率 上記平行光束側とは光源から出射された発散光束がコリ
メータレンズにより平行光束として出射した側をいい、
コリメータレンズに対して光源側の逆側を意味するもの
である。
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の屈折率 上記平行光束側とは光源から出射された発散光束がコリ
メータレンズにより平行光束として出射した側をいい、
コリメータレンズに対して光源側の逆側を意味するもの
である。
【０００８】なお本発明のコリメータレンズは、平行光
束側に配された物体の像を光源の位置において結像せし
める対物レンズとしても使用することができるのはいう
までもない。この場合、平行光束側は物体側に、光源側
は像側にそれぞれ対応するものとする。
束側に配された物体の像を光源の位置において結像せし
める対物レンズとしても使用することができるのはいう
までもない。この場合、平行光束側は物体側に、光源側
は像側にそれぞれ対応するものとする。
【０００９】
【作用および発明の効果】本発明のコリメータレンズ
は、４枚構成のレンズのうち、平行光束側から２番目の
第２レンズを負レンズとしたことにより良好な正弦条件
を得ることができ、さらに、上記各条件式（１）〜
（６）を満足することにより、開口数を確保しつつ、よ
り良好な正弦条件を得ることができる。
は、４枚構成のレンズのうち、平行光束側から２番目の
第２レンズを負レンズとしたことにより良好な正弦条件
を得ることができ、さらに、上記各条件式（１）〜
（６）を満足することにより、開口数を確保しつつ、よ
り良好な正弦条件を得ることができる。
【００１０】すなわち、条件式（１）は、第３レンズの
焦点距離ｆ3 に対する第１レンズの焦点距離ｆ1 の比の
値（ｆ1 ／ｆ3 ）を規定するもので、この条件式（１）
を満足することにより、正弦条件を良好にすることがで
きるため、光源に対する光軸（アライメント）のセット
が容易になる。条件式（１）の上限を上回ると、正弦条
件が悪化し、光源が光軸からわずかにずれただけで急激
にコマ収差が劣化するため、組立て精度を高精度に維持
する必要があり製造が面倒になる。一方、条件式（１）
の下限を下回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て
精度を高精度に維持する必要があり製造が面倒になると
ともに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度
に加工する必要がある。
焦点距離ｆ3 に対する第１レンズの焦点距離ｆ1 の比の
値（ｆ1 ／ｆ3 ）を規定するもので、この条件式（１）
を満足することにより、正弦条件を良好にすることがで
きるため、光源に対する光軸（アライメント）のセット
が容易になる。条件式（１）の上限を上回ると、正弦条
件が悪化し、光源が光軸からわずかにずれただけで急激
にコマ収差が劣化するため、組立て精度を高精度に維持
する必要があり製造が面倒になる。一方、条件式（１）
の下限を下回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て
精度を高精度に維持する必要があり製造が面倒になると
ともに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度
に加工する必要がある。
【００１１】条件式（２）は、第４レンズの焦点距離ｆ
4 に対する第３レンズの焦点距離ｆ3 の比の値（ｆ3 ／
ｆ4 ）を規定するもので、この条件式（２）の上限を上
回ると、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持
する必要があるとともに、高次収差の影響が大きくなっ
てレンズを高精度に加工する必要がある。さらに第４レ
ンズの平行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ7 が小さくな
りすぎ、この点からもレンズの加工が困難になる。さら
にまたバックフォーカスが小さくなって、光源に対する
レンズの配置が困難になる。
4 に対する第３レンズの焦点距離ｆ3 の比の値（ｆ3 ／
ｆ4 ）を規定するもので、この条件式（２）の上限を上
回ると、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持
する必要があるとともに、高次収差の影響が大きくなっ
てレンズを高精度に加工する必要がある。さらに第４レ
ンズの平行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ7 が小さくな
りすぎ、この点からもレンズの加工が困難になる。さら
にまたバックフォーカスが小さくなって、光源に対する
レンズの配置が困難になる。
【００１２】一方、条件式（２）の下限を下回った場合
にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持す
る必要があり製造が面倒になる。
にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持す
る必要があり製造が面倒になる。
【００１３】条件式（３）は、第２レンズの平行光束側
のレンズ面の曲率半径ｒ3 に対する第１レンズの光源側
のレンズ面の曲率半径ｒ2 の比の値（ｒ2 ／ｒ3 ）を、
各レンズの屈折率ｎ2 、ｎ1 を考慮して規定するもの
で、この条件式（３）の上限を上回ると、正弦条件が悪
化し、組立て精度を高精度に維持する必要がある。一
方、条件式（３）の下限を下回った場合にも、正弦条件
が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があると
ともに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度
に加工する必要がある。さらに球面収差が補正不足とな
る。
のレンズ面の曲率半径ｒ3 に対する第１レンズの光源側
のレンズ面の曲率半径ｒ2 の比の値（ｒ2 ／ｒ3 ）を、
各レンズの屈折率ｎ2 、ｎ1 を考慮して規定するもの
で、この条件式（３）の上限を上回ると、正弦条件が悪
化し、組立て精度を高精度に維持する必要がある。一
方、条件式（３）の下限を下回った場合にも、正弦条件
が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があると
ともに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度
に加工する必要がある。さらに球面収差が補正不足とな
る。
【００１４】条件式（４）は、コリメータレンズ全系の
焦点距離ｆに対する第２レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ3 の比の値（ｒ3 ／ｆ）を、第２レンズの
屈折率ｎ2 を考慮したうえで規定したものである。この
条件式（４）の上限を上回ると、正弦条件が悪化し、組
立て精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面
収差が補正不足となる。一方、条件式（４）の下限を下
回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精
度に維持する必要があるとともに、高次収差の影響が大
きくなってレンズを高精度に加工する必要がある。
焦点距離ｆに対する第２レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ3 の比の値（ｒ3 ／ｆ）を、第２レンズの
屈折率ｎ2 を考慮したうえで規定したものである。この
条件式（４）の上限を上回ると、正弦条件が悪化し、組
立て精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面
収差が補正不足となる。一方、条件式（４）の下限を下
回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精
度に維持する必要があるとともに、高次収差の影響が大
きくなってレンズを高精度に加工する必要がある。
【００１５】条件式（５）は、第４レンズの平行光束側
のレンズ面の曲率半径ｒ7 に対する第３レンズの平行光
束側のレンズ面の曲率半径ｒ5 の比の値（ｒ5 ／ｒ7 ）
を、各レンズの屈折率ｎ4 、ｎ3 を考慮して規定するも
ので、この条件式（５）の上限を上回ると、正弦条件が
悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があるとと
もに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度に
加工する必要がある。さらに第４レンズの平行光束側の
レンズ面の曲率半径ｒ7 が小さくなりすぎ、この点から
もレンズの加工が困難になる。さらにまたバックフォー
カスが小さくなって光源に対するレンズの配置が困難に
なる。一方、条件式（５）の下限を下回った場合にも、
正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要
がある。
のレンズ面の曲率半径ｒ7 に対する第３レンズの平行光
束側のレンズ面の曲率半径ｒ5 の比の値（ｒ5 ／ｒ7 ）
を、各レンズの屈折率ｎ4 、ｎ3 を考慮して規定するも
ので、この条件式（５）の上限を上回ると、正弦条件が
悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があるとと
もに、高次収差の影響が大きくなってレンズを高精度に
加工する必要がある。さらに第４レンズの平行光束側の
レンズ面の曲率半径ｒ7 が小さくなりすぎ、この点から
もレンズの加工が困難になる。さらにまたバックフォー
カスが小さくなって光源に対するレンズの配置が困難に
なる。一方、条件式（５）の下限を下回った場合にも、
正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要
がある。
【００１６】条件式（６）は、コリメータレンズ全系の
焦点距離ｆに対する第４レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ7 の比の値（ｒ7 ／ｆ）を、第４レンズの
屈折率ｎ4 を考慮したうえで規定したものである。この
条件式（６）の上限を上回ると、正弦条件が悪化し、組
立て精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面
収差が補正不足となる。一方、条件式（６）の下限を下
回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精
度に維持する必要があるとともに、高次収差の影響が大
きくなってレンズを高精度に加工する必要がある。また
第４レンズの平行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ7 が小
さくなりすぎ、この点からもレンズの加工が困難にな
る。さらにバックフォーカスが小さくなって光源に対す
るレンズの配置が困難になる。
焦点距離ｆに対する第４レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ7 の比の値（ｒ7 ／ｆ）を、第４レンズの
屈折率ｎ4 を考慮したうえで規定したものである。この
条件式（６）の上限を上回ると、正弦条件が悪化し、組
立て精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面
収差が補正不足となる。一方、条件式（６）の下限を下
回った場合にも、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精
度に維持する必要があるとともに、高次収差の影響が大
きくなってレンズを高精度に加工する必要がある。また
第４レンズの平行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ7 が小
さくなりすぎ、この点からもレンズの加工が困難にな
る。さらにバックフォーカスが小さくなって光源に対す
るレンズの配置が困難になる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明のコリメータレンズの実施例に
ついて図面を用いて説明する。
ついて図面を用いて説明する。
【００１８】図１、図３〜図７は、それぞれ第１〜第６
の実施例のレンズを示す断面図である。図１、図３〜図
７に示すように、これらの実施例に係るコリメータレン
ズは、平行光束側（図示左側）から順に、両凸の正レン
ズである第１レンズＬ１ 、平行光束側の面が凹の負レ
ンズである第２レンズＬ２ 、平行光束側の面が凸の正
レンズである第３レンズＬ３ 、平行光束側の面が凸の
正レンズである第４レンズＬ４ からなる４群４枚構成
であって、下記（１）〜（６）式の条件を満足するよう
に構成されている。
の実施例のレンズを示す断面図である。図１、図３〜図
７に示すように、これらの実施例に係るコリメータレン
ズは、平行光束側（図示左側）から順に、両凸の正レン
ズである第１レンズＬ１ 、平行光束側の面が凹の負レ
ンズである第２レンズＬ２ 、平行光束側の面が凸の正
レンズである第３レンズＬ３ 、平行光束側の面が凸の
正レンズである第４レンズＬ４ からなる４群４枚構成
であって、下記（１）〜（６）式の条件を満足するよう
に構成されている。
【００１９】
0.9 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 1.6 （１）
0.5 ＜ｆ3 ／ｆ4 ＜ 2.0 （２）
1.4 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 6.3 （３）
1.0 ＜−ｒ3 ／｛ｆ（ｎ2 −１）｝＜ 4.8 （４）
1.1 ＜｛ｒ5 （ｎ4 −１）｝／｛ｒ7 （ｎ3 −１）｝＜ 2.5 （５）
0.7 ＜ｒ7 ／｛ｆ（ｎ4 −１）｝＜ 1.8 （６）
ただし、ｆ；全系の焦点距離
ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の焦点距離
ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜８の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の屈折率 ここで、第２レンズＬ2 を負レンズとしたことにより良
好な正弦条件を得ることができ、さらに各条件式（１）
〜（６）を満足することにより、高い開口数を得つつ、
正弦条件をより良好にすることができるため、光源（Ｌ
Ｄ）と光軸との位置ずれが生じた場合にもコマ収差が急
激に劣化することがなく、したがって光源に対するコリ
メータレンズのアライメントのセットが容易になる。ま
た、高次収差の影響が低減されるためレンズの加工が容
易になる。
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の屈折率 ここで、第２レンズＬ2 を負レンズとしたことにより良
好な正弦条件を得ることができ、さらに各条件式（１）
〜（６）を満足することにより、高い開口数を得つつ、
正弦条件をより良好にすることができるため、光源（Ｌ
Ｄ）と光軸との位置ずれが生じた場合にもコマ収差が急
激に劣化することがなく、したがって光源に対するコリ
メータレンズのアライメントのセットが容易になる。ま
た、高次収差の影響が低減されるためレンズの加工が容
易になる。
【００２０】また条件式（２）、（５）、（６）を満た
すことにより、バックフォーカスを実用的な範囲内とす
ることができ、光源に対するレンズの配置が容易にな
る。さらに第４レンズＬ4 の平行光束側を向いたレンズ
面の曲率半径ｒ7 が小さくなるのを防止することがで
き、レンズの加工が容易になる。さらにまた条件式
（３）、（４）、（６）を満たすことにより、球面収差
を良好なものとすることができる。
すことにより、バックフォーカスを実用的な範囲内とす
ることができ、光源に対するレンズの配置が容易にな
る。さらに第４レンズＬ4 の平行光束側を向いたレンズ
面の曲率半径ｒ7 が小さくなるのを防止することがで
き、レンズの加工が容易になる。さらにまた条件式
（３）、（４）、（６）を満たすことにより、球面収差
を良好なものとすることができる。
【００２１】なお、図１中の記号Ｇは、ＬＤの窓ガラス
（光軸Ｘに垂直な平面ガラス）を示す。以下、第１〜第
６の実施例について具体的数値を用いて説明する。
（光軸Ｘに垂直な平面ガラス）を示す。以下、第１〜第
６の実施例について具体的数値を用いて説明する。
【００２２】本発明の第１の実施例に係るコリメータレ
ンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中心厚お
よび各レンズ間の空気間隔（以下、軸上面間隔という）
ｄ、各レンズの屈折率ｎを表１に示す。
ンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中心厚お
よび各レンズ間の空気間隔（以下、軸上面間隔という）
ｄ、各レンズの屈折率ｎを表１に示す。
【００２３】ただし図１、図３〜図７、表１および後述
する表２〜６において、各記号ｒ、ｄ、ｎの添字は平行
光束側から順次増加するように付している。また表中の
記号ｔは、図１に示したＬＤの窓ガラスＧの厚さを示す
ものである。なお曲率半径ｒ、軸上面間隔ｄ、窓ガラス
Ｇの厚さｔはいずれもレンズ系全体の焦点距離で規格化
した値を用いている。したがって各表においてレンズ系
全体の焦点距離ｆは 1.0としている。
する表２〜６において、各記号ｒ、ｄ、ｎの添字は平行
光束側から順次増加するように付している。また表中の
記号ｔは、図１に示したＬＤの窓ガラスＧの厚さを示す
ものである。なお曲率半径ｒ、軸上面間隔ｄ、窓ガラス
Ｇの厚さｔはいずれもレンズ系全体の焦点距離で規格化
した値を用いている。したがって各表においてレンズ系
全体の焦点距離ｆは 1.0としている。
【００２４】
【表１】
【００２５】上記表１に示した第１の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差（図示においては実線；以下の実施例にお
いても同じ）および正弦条件（図示においては破線；以
下の実施例においても同じ）を図２（Ａ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差（図示においては実線；以下の実施例にお
いても同じ）および正弦条件（図示においては破線；以
下の実施例においても同じ）を図２（Ａ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
【００２６】次に、本発明の第２の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表２に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表２に
示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において、第３レンズＬ3 の光源側の
面（ｒ6 ）および第４レンズＬ4 の光源側の面（ｒ8 ）
を平面としている。
１に示した断面図において、第３レンズＬ3 の光源側の
面（ｒ6 ）および第４レンズＬ4 の光源側の面（ｒ8 ）
を平面としている。
【００２９】上記表２に示した第２の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝860 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｂ）に示す。本実
施例のコリメータレンズは正弦条件が略最悪の状態とな
るように上記各条件式の値を設定したものであるが、こ
のような略最悪の正弦条件であっても、十分実用性を有
し、４群４枚という簡単なレンズ構成で、ＮＡ＝0.65と
いう高い開口数を確保しつつ、良好な球面収差および正
弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝860 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｂ）に示す。本実
施例のコリメータレンズは正弦条件が略最悪の状態とな
るように上記各条件式の値を設定したものであるが、こ
のような略最悪の正弦条件であっても、十分実用性を有
し、４群４枚という簡単なレンズ構成で、ＮＡ＝0.65と
いう高い開口数を確保しつつ、良好な球面収差および正
弦条件を実現している。
【００３０】次に、本発明の第３の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表３に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表３に
示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】上記表３に示した第３の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｃ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｃ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
【００３３】次に、本発明の第４の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表４に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表４に
示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】上記表４に示した第４の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｄ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｄ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.65という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
【００３６】次に、本発明の第５の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表５に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表５に
示す。
【００３７】
【表５】
【００３８】なお本実施例のコリメータレンズは、図１
に示した断面図において、第２レンズＬ2 の光源側のレ
ンズ面（ｒ4 ）を平行光束側に凸、第３レンズＬ3 の光
源側のレンズ面（ｒ6 ）を平行光束側に凹としている。
に示した断面図において、第２レンズＬ2 の光源側のレ
ンズ面（ｒ4 ）を平行光束側に凸、第３レンズＬ3 の光
源側のレンズ面（ｒ6 ）を平行光束側に凹としている。
【００３９】上記表５に示した第５の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｅ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.4 という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｅ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.4 という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
【００４０】次に、本発明の第６の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表６に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表６に
示す。
【００４１】
【表６】
【００４２】上記表６に示した第６の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｆ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.45という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｆ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、４群４枚という簡単なレンズ構成で、Ｎ
Ａ＝0.45という高い開口数を確保しつつ、良好な球面収
差および正弦条件を実現している。
【図１】本発明の第１の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
【図２】（Ａ）第１の実施例にかかるコリメータレンズ
の収差図 （Ｂ）第２の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｃ）第３の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｄ）第４の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｅ）第５の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｆ）第６の実施例にかかるコリメータレンズの収差図
の収差図 （Ｂ）第２の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｃ）第３の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｄ）第４の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｅ）第５の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｆ）第６の実施例にかかるコリメータレンズの収差図
【図３】本発明の第２の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
【図４】本発明の第３の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
【図５】本発明の第４の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
【図６】本発明の第５の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
【図７】本発明の第６の実施例に係るコリメータレンズ
の概略断面図
の概略断面図
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｇ ＬＤの窓ガラス
Ｘ 光軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 9/00 - 17/08
G02B 21/02 - 21/04
G02B 25/00 - 25/04
G02B 27/30
Claims (1)
- 【請求項１】 平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第４レン
ズからなる４群４枚構成であって、下記（１）〜（６）
式の条件を満足することを特徴とするコリメータレン
ズ。 0.9 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 1.6 （１） 0.5 ＜ｆ3 ／ｆ4 ＜ 2.0 （２） 1.4 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 6.3 （３） 1.0 ＜−ｒ3 ／｛ｆ（ｎ2 −１）｝＜ 4.8 （４） 1.1 ＜｛ｒ5 （ｎ4 −１）｝／｛ｒ7 （ｎ3 −１）｝＜ 2.5 （５） 0.7 ＜ｒ7 ／｛ｆ（ｎ4 −１）｝＜ 1.8 （６） ただし、ｆ；全系の焦点距離 ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の焦点距離 ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜８の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１〜４の自然数）の屈折率
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP24989894A JP3536940B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | コリメータレンズ |
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|---|---|---|---|
| JP24989894A Expired - Fee Related JP3536940B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | コリメータレンズ |
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| JP (1) | JP3536940B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR101513542B1 (ko) * | 2014-04-09 | 2015-04-20 | 삼성탈레스 주식회사 | 광학계 |
| CN107271986A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-10-20 | 南京理工大学 | 一种用于mems微镜激光雷达的凝视成像接收光学系统 |
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| CN105043725B (zh) * | 2015-09-01 | 2017-10-27 | 凯迈（洛阳）测控有限公司 | 一种红外准直光学系统 |
| CN106154571B (zh) * | 2016-09-13 | 2021-02-23 | 山东镭泽智能科技有限公司 | 用于led光源准直的全折射光学系统 |
| CN112230369B (zh) * | 2020-10-16 | 2023-01-10 | 江西欧迈斯微电子有限公司 | 中继镜头及电子设备 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP24989894A patent/JP3536940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101513542B1 (ko) * | 2014-04-09 | 2015-04-20 | 삼성탈레스 주식회사 | 광학계 |
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