JPH04362608A - Beam expander and optical head using the same - Google Patents

Beam expander and optical head using the same

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JPH04362608A
JPH04362608A JP13910891A JP13910891A JPH04362608A JP H04362608 A JPH04362608 A JP H04362608A JP 13910891 A JP13910891 A JP 13910891A JP 13910891 A JP13910891 A JP 13910891A JP H04362608 A JPH04362608 A JP H04362608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parallel light
beam expander
lens
optical system
diameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP13910891A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Tanaka
康弘 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP13910891A priority Critical patent/JPH04362608A/en
Publication of JPH04362608A publication Critical patent/JPH04362608A/en
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Abstract

PURPOSE:To expand the beam diameter of parallel light by an afocal optical system which has short overall lens length while holding the light parallel by setting a specific condition for the overall length of the afocal optical system, the expansion rate of the diameter of the beam, and the diameter of the projection beam. CONSTITUTION:In the afocal optical system which expands the parallel incident beam and emits the parallel light, a 1st lens with negative power and a 2nd lens with positive power is arranged from the incidence side. When the incident beam is transmitted through the 1st lens having an aspherical surface and the 2nd lens, the condition shown by an inequality is satisfied. In the inequality, L is the overall length of the lens, D is the emitting beam diameter, and (m) is the expansion rate. This constitution corrects a spherical aberration and a sine condition even when the overall lens length is shortened to hold a wave front aberration within a diffraction limit. Consequently, the compact, high- performance beam expander which consists of one or two lenses and has short overall lens length is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光などのビーム径
を拡大するビームエキスパンダーに関し、特に非球面や
屈折率分布の活用により小型・軽量化を実現するビーム
エキスパンダーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam expander that expands the diameter of a beam such as a laser beam, and more particularly to a beam expander that can be made smaller and lighter by utilizing an aspheric surface or a refractive index distribution.

【0002】0002

【従来の技術】光ディスク装置においては、半導体レー
ザから出た光を、コリメートレンズにより平行光とし、
さらに対物レンズにより、レーザ光を絞りこんで、情報
を読み取ったり、書いたりしている。しかしより密度を
高めて情報を記憶させるためには、波長の短い光源を使
う必要があり、従来の半導体レーザに代わって、ガスレ
ーザや、NdYAGレーザの第2次高調波を用いるよう
になってきた。しかしこれらの光源は、半導体レーザと
は異なり、直径が1mm以下の平行光である場合が多い
。直径が1mm以下の平行光を使用した場合、対物レン
ズの焦点距離がそれに応じて短くなり、ディスクとレン
ズの間の作動距離を十分とることが困難となる。したが
って、レーザ光を平行光のままその直径を拡大するため
のビームエキスパンダーが用いられている。従来このビ
ームエキスパンダーは球面レンズを複数枚組み合わせた
ものが用いられてきた。(例えば「光学部品の使い方と
留意点」78〜81ページ、オプトロニクス社)
[Prior Art] In an optical disk device, light emitted from a semiconductor laser is converted into parallel light by a collimating lens.
Furthermore, an objective lens focuses the laser beam to read or write information. However, in order to increase the density and store information, it is necessary to use a light source with a short wavelength, and gas lasers and the second harmonic of NdYAG lasers have come to be used instead of conventional semiconductor lasers. . However, unlike semiconductor lasers, these light sources are often parallel lights with a diameter of 1 mm or less. When parallel light with a diameter of 1 mm or less is used, the focal length of the objective lens becomes correspondingly short, making it difficult to maintain a sufficient working distance between the disk and the lens. Therefore, a beam expander is used to expand the diameter of the laser beam while it remains parallel. Conventionally, this beam expander has been made of a combination of multiple spherical lenses. (For example, "How to use optical parts and points to keep in mind" pages 78-81, Optronics Inc.)

【00
03】
00
03]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うなビームエキスパンダーでは、組みレンズの全長が長
くなって、小型軽量な光源を実現できなくなる。例えば
、ビームの拡大率が10倍、出射ビーム径が4mmのビ
ームエキスパンダーを球面の凹レンズと、凸レンズを2
枚組み合わせた構成にした場合に、レンズの全長の変化
による波面収差の変化を(図9)に示す。組みレンズの
全長を短くするにしたがって、波面収差が急速に増大し
、使用できなくなる。また全長を短くしたときに、収差
を除こうとするとレンズ枚数が増加し、組み立てにくく
、高価なものとなってしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the beam expander as described above, the total length of the assembled lens becomes long, making it impossible to realize a small and lightweight light source. For example, a beam expander with a beam expansion rate of 10 times and an output beam diameter of 4 mm is constructed using a spherical concave lens and a convex lens.
FIG. 9 shows the change in wavefront aberration due to the change in the total length of the lens when a combination of lenses is used. As the total length of the assembled lens is shortened, wavefront aberration increases rapidly, making it unusable. Furthermore, when the overall length is shortened, attempting to remove aberrations increases the number of lenses, making assembly difficult and expensive.

【0004】本発明は上記問題点に鑑み、1枚あるいは
2枚のレンズにより構成され、かつレンズ全長の短く、
コンパクトで高性能なビームエキスパンダーを提供する
ものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention consists of one or two lenses, and has a short overall length.
It provides a compact and high-performance beam expander.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のビームエキスパンダーは、平行光である
入射ビームを拡大して再び平行光で出射するアフォーカ
ル光学系であって、入射側から数えて第1のレンズが負
、第2のレンズが正のパワーをもつように配置され、前
記第1のレンズと前記第2のレンズのそれぞれのレンズ
の少なくとも一面が非球面であり、前記アフォーカル光
学系の全長をL、ビームの直径の拡大率をm、出射ビー
ムの直径をDとしたとき、次の条件(数1)を満足する
ように構成したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the beam expander of the present invention is an afocal optical system that expands an incident beam that is parallel light and emits it again as parallel light. The first lens is arranged to have a negative power and the second lens has a positive power when counted from the side, and at least one surface of each of the first lens and the second lens is an aspherical surface, The afocal optical system is configured to satisfy the following condition (Equation 1), where L is the total length of the afocal optical system, m is the expansion rate of the beam diameter, and D is the diameter of the output beam.

【0006】[0006]

【作用】本発明は上記した構成によって、レンズの全長
を短くしても球面収差や、正弦条件を補正して、波面収
差を回折限界内に保つようにしたビームエキスパンダー
である。
[Function] The present invention is a beam expander having the above-described structure, which corrects spherical aberration and sine conditions and keeps wavefront aberration within the diffraction limit even if the total length of the lens is shortened.

【0007】2枚のレンズの少なくとも1面を非球面に
することによって、全長を短くしても球面収差を良好に
補正することができる。また条件(数1)は、その下限
を越えるとビームの拡大率に対してレンズ全長が長くな
りすぎるため、小型軽量化が達成されず、さらに非球面
レンズを用いる必要があるため、コストの高いものとな
ってしまう。また上限を越えると全長が短くなりすぎて
球面収差を良好に補正することが困難となる。
By making at least one surface of the two lenses aspherical, spherical aberration can be favorably corrected even if the total length is shortened. Furthermore, if the lower limit of the condition (Equation 1) is exceeded, the total length of the lens becomes too long relative to the beam expansion rate, making it impossible to achieve a reduction in size and weight. Furthermore, it is necessary to use an aspherical lens, which increases the cost. It becomes a thing. Moreover, if the upper limit is exceeded, the total length becomes too short, making it difficult to correct spherical aberration satisfactorily.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例のビームエキスパン
ダーについて、図面を参照しながら説明する。なおすべ
ての実施例においてmはビームの拡大率、Dは出射ビー
ムの直径で単位はmm、Lは光学系の全長で単位はmm
、Rnは第n面の曲率半径で、単位はmm、なお曲率半
径が0の場合は平面を表し、THnは第n面と第n+1
面との間隔で単位はmm、θは画角で単位は度、λは設
計波長で単位はnm、W0は軸上の波面収差で単位はr
msλ,W1は、画角θにおける波面収差で単位はrm
sλである。また実施例1ないし実施例10においては
、非球面が用いられている。非球面形状は、
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A beam expander according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all examples, m is the beam expansion rate, D is the diameter of the output beam in mm, and L is the total length of the optical system in mm.
, Rn is the radius of curvature of the n-th surface, the unit is mm, when the radius of curvature is 0, it represents a plane, and THn is the radius of curvature of the n-th surface and the n+1-th surface.
The distance from the surface is in mm, θ is the angle of view in degrees, λ is the design wavelength in nm, and W0 is the axial wavefront aberration in r.
msλ, W1 is the wavefront aberration at the angle of view θ, and the unit is rm
sλ. Further, in Examples 1 to 10, an aspherical surface is used. The aspherical shape is

【0009】[0009]

【数6】[Math 6]

【0010】で表される。ただし X:光軸からの高さがhの非球面上の点の非球面頂点の
接平面からの距離 h:光軸からの高さ Cj:第j面の非球面頂点の曲率(=1/Rj)CCj
:第j面の円錐定数 ADj、AEj、AFj、AGj:第j面のそれぞれ4
次、6次、8次、10次の非球面係数。また第n面の屈
折率はNnとする。
It is expressed as: Where, Rj) CCj
: Conical constants of the j-th surface ADj, AEj, AFj, AGj: 4 each of the j-th surface
Aspheric coefficients of order, 6th, 8th, and 10th. Further, the refractive index of the n-th surface is assumed to be Nn.

【0011】また実施例11ないし12において、屈折
率分布n(r)は、(数4)で表され、rは光軸から半
径方向の距離、n0は光軸での屈折率、g、h1、h2
は屈折率分布係数を表す。(図1)は本発明の実施例1
ないし実施例3の構成図である。入射ビーム1は、第1
レンズ2、第2レンズ3を透過して出射ビーム4となる
In Examples 11 and 12, the refractive index distribution n(r) is expressed by (Equation 4), where r is the distance in the radial direction from the optical axis, n0 is the refractive index on the optical axis, g, h1 , h2
represents the refractive index distribution coefficient. (Figure 1) is Example 1 of the present invention
3 is a configuration diagram of Embodiment 3. FIG. The incident beam 1 is the first
The beam passes through the lens 2 and the second lens 3 and becomes an output beam 4.

【0012】実施例1 m=10.1          D=4.04   
     L=15.2R1=−1.042     
           R2=0R3=0      
                    R4=−1
0.417TH1=2.0             
       TH2=11.1394TH3=2.0
                    N1=1.
69447N2=1.69447          
    CC4=−0.2606777AD4=0.3
164731×10−4  AE1=0.246094
6×10−6AF1=0.1340275×10−8 
 AG1=0.6841877×10−11θ=2  
                         
 λ=532W0=0.000           
       W1=0.0162実施例2 m=8.87          D=4.08   
      L=6.0R1=−0.572     
           R2=2.859R3=−12
2.619            R4=−2.71
5TH1=1.2                 
   TH2=3.0TH3=1.8        
            N1=1.69447N2=
1.51900              CC3=
0.404809×103AD3=−0.743675
×10−3  AE3=−0.457463×10−4
AF3=−0.535984×10−5  AG3=−
0.223016×10−5CC4=−0.14338
6 AD4=0.165429×10−2    AE4=
0.143990×10−3AF4=0.125003
×10−4    AG4=0.118034×10−
5θ=1                     
       λ=532W0=0.0035    
            W1=0.0189実施例3 m=12.5            D=6.0  
          L=8.4R1=−0.572 
               R2=1.645R3
=−36.25                R4
=−5.274TH1=1.2           
         TH2=5.104TH3=2.1
                    N1=1.
58708N2=1.79881          
    CC1=−0.581643AD1=0.70
2641          AE1=0.15374
1AF1=−0.344722×101    AG1
=0.220482×103CC2=0.660719 AD2=0.247758×10−1    AE2=
−0.126129AF2=0.100444×10−
1    AG2=0.14035×101CC3=0
.417089×102 AD3=−0.130587×10−3  AE3=−
0.101135×10−5AF3=0.766395
×10−7    AG1=−0.672508×10
−9CC4=−0.686235×10−1AD4=0
.134477×10−3    AE1=0.258
854×10−5AF1=0.607374×10−7
    AG1=−0.157199×10−8θ=2
                         
   λ=633W0=0.0001        
        W1=0.0128(図2)は、本発
明の実施例1ないし3を用いた光ヘッドの構成図である
。平行光源5から出た光は、ビームエキスパンダー6に
入射し、そのビーム径を拡大して、対物レンズ7に入射
する。対物レンズ7はディスク表面8にビームを集光し
、情報を読み出したり、書き込んだりすることができる
。ディスク表面8で反射した光は再び対物レンズ7を透
過して平行光となり、ビームスプリッター9によって分
離され、フォトディテクター10に入射して、情報を読
み取ることができる。この光ヘッドにおいては、実施例
1ないし3のビームエキスパンダーを用いることにより
、小型で、軽量の光ヘッドを実現することができる。 (図3)は本発明の実施例3ないし実施例7の構成図で
ある。入射ビーム11は、第1レンズ12を透過して出
射ビーム13となる。実施例4ないし実施例7は、単レ
ンズでビームエキスパンダーを構成したものである。こ
の実施例においては、条件(数2)を満足する必要があ
る。もしこの条件の下限を越えた場合は、レンズの全長
が長くなって、作りにくくなるだけでなく、光学系の小
型軽量性が失われる。さらに非球面を用いる必要がなく
、コストの高いレンズとなってしまう。また上限を越え
ると、球面収差、正弦条件を良好に補正することができ
なくなってしまう。
Example 1 m=10.1 D=4.04
L=15.2R1=-1.042
R2=0R3=0
R4=-1
0.417TH1=2.0
TH2=11.1394TH3=2.0
N1=1.
69447N2=1.69447
CC4=-0.2606777AD4=0.3
164731×10-4 AE1=0.246094
6×10-6AF1=0.1340275×10-8
AG1=0.6841877×10-11θ=2

λ=532W0=0.000
W1=0.0162 Example 2 m=8.87 D=4.08
L=6.0R1=-0.572
R2=2.859R3=-12
2.619 R4=-2.71
5TH1=1.2
TH2=3.0TH3=1.8
N1=1.69447N2=
1.51900 CC3=
0.404809×103AD3=-0.743675
×10-3 AE3=-0.457463×10-4
AF3=-0.535984×10-5 AG3=-
0.223016×10-5CC4=-0.14338
6 AD4=0.165429×10-2 AE4=
0.143990×10-3AF4=0.125003
×10−4 AG4=0.118034×10−
5θ=1
λ=532W0=0.0035
W1=0.0189 Example 3 m=12.5 D=6.0
L=8.4R1=-0.572
R2=1.645R3
=-36.25 R4
=-5.274TH1=1.2
TH2=5.104TH3=2.1
N1=1.
58708N2=1.79881
CC1=-0.581643AD1=0.70
2641 AE1=0.15374
1AF1=-0.344722×101 AG1
=0.220482×103CC2=0.660719 AD2=0.247758×10−1 AE2=
−0.126129AF2=0.100444×10−
1 AG2=0.14035×101CC3=0
.. 417089×102 AD3=-0.130587×10-3 AE3=-
0.101135×10-5AF3=0.766395
×10-7 AG1=-0.672508×10
-9CC4=-0.686235×10-1AD4=0
.. 134477×10-3 AE1=0.258
854×10-5AF1=0.607374×10-7
AG1=-0.157199×10-8θ=2

λ=633W0=0.0001
W1=0.0128 (FIG. 2) is a configuration diagram of an optical head using Examples 1 to 3 of the present invention. The light emitted from the parallel light source 5 enters a beam expander 6, expands its beam diameter, and enters an objective lens 7. The objective lens 7 focuses a beam onto the disk surface 8, allowing information to be read or written. The light reflected by the disk surface 8 passes through the objective lens 7 again, becomes parallel light, is separated by a beam splitter 9, and enters a photodetector 10, where information can be read. In this optical head, by using the beam expanders of Examples 1 to 3, it is possible to realize a small and lightweight optical head. (FIG. 3) is a configuration diagram of embodiments 3 to 7 of the present invention. The incident beam 11 passes through the first lens 12 and becomes an outgoing beam 13 . In Examples 4 to 7, the beam expander is composed of a single lens. In this embodiment, it is necessary to satisfy the condition (Equation 2). If the lower limit of this condition is exceeded, the overall length of the lens becomes long, which not only makes it difficult to manufacture, but also reduces the compactness and lightness of the optical system. Furthermore, there is no need to use an aspherical surface, resulting in an expensive lens. Furthermore, if the upper limit is exceeded, it becomes impossible to satisfactorily correct spherical aberration and sine conditions.

【0013】実施例4 m=9.09          D=6.00   
      L=12.64R1=−0.572   
             R2=−5.274TH1
=12.6399            N1=1.
59233CC1=−0.840353×10−1AD
1=0.207511          AE1=0
.494967AF1=0.787654      
    AG1=0.491141CC2=−0.13
7465 AD2=0.218793×10−3    AE2=
0.592577×10−5AF2=0.106723
×10−6    AG2=0.738220×10−
8θ=2                     
       λ=532W0=0.0001    
            W1=0.0386実施例5 m=6.5            D=6.00  
       L=8.0R1=−0.645    
            R2=−4.293TH1=
8.0                    N1
=1.81565CC1=−0.245075×10−
2AD1=0.148092          AE
1=0.179106AF1=0.767740   
       AG1=0.240035×101CC
2=−0.150782 AD2=0.253491×10−3    AE2=
0.102999×10−4AF2=0.284908
×10−6    AG2=0.494991×10−
7θ=1                     
       λ=532W0=0.0013    
            W1=0.0133実施例6 m=6.12          D=6.00   
      L=6.0R1=−0.568     
           R2=−3.471TH1=6
.0                    N1=
1.93746CC1=−0.967569×10−2
AD1=0.214152          AE1
=−0.205138AF1=0.236108×10
1      AG1=0.126648×102CC
2=−0.161201 AD2=0.341394×10−3    AE2=
0.886352×10−5AF2=0.137872
×10−5    AG2=0.277002×10−
6θ=1                     
       λ=532W0=0.0028    
            W1=0.0263実施例7 m=11.11        D=6.00    
     L=15.0R1=−0.569     
           R2=−6.244TH1=1
5.0                  N1=1
.60868CC1=−0.217364 AD1=0.115295          AE1
=0.225670AF1=0.882169    
      AG1=−0.779746CC2=0.
957262×10−1 AD2=0.247458×10−3    AE2=
0.549325×10−5AF2=0.956466
×10−7    AG2=0.444704×10−
8θ=2                     
       λ=532W0=0.0022    
            W1=0.0277実施例4
ないし7は、単レンズによりビームエキスパンダーを構
成することができるため、2枚レンズのように組み立て
や、その鏡胴の必要がない。
Example 4 m=9.09 D=6.00
L=12.64R1=-0.572
R2=-5.274TH1
=12.6399 N1=1.
59233CC1=-0.840353×10-1AD
1=0.207511 AE1=0
.. 494967AF1=0.787654
AG1=0.491141CC2=-0.13
7465 AD2=0.218793×10-3 AE2=
0.592577×10-5AF2=0.106723
×10−6 AG2=0.738220×10−
8θ=2
λ=532W0=0.0001
W1=0.0386 Example 5 m=6.5 D=6.00
L=8.0R1=-0.645
R2=-4.293TH1=
8.0 N1
=1.81565CC1=-0.245075×10-
2AD1=0.148092AE
1=0.179106AF1=0.767740
AG1=0.240035×101CC
2=-0.150782 AD2=0.253491×10-3 AE2=
0.102999×10-4AF2=0.284908
×10−6 AG2=0.494991×10−
7θ=1
λ=532W0=0.0013
W1=0.0133 Example 6 m=6.12 D=6.00
L=6.0R1=-0.568
R2=-3.471TH1=6
.. 0 N1=
1.93746CC1=-0.967569×10-2
AD1=0.214152 AE1
=-0.205138AF1=0.236108×10
1 AG1=0.126648×102CC
2=-0.161201 AD2=0.341394×10-3 AE2=
0.886352×10-5AF2=0.137872
×10−5 AG2=0.277002×10−
6θ=1
λ=532W0=0.0028
W1=0.0263 Example 7 m=11.11 D=6.00
L=15.0R1=-0.569
R2=-6.244TH1=1
5.0 N1=1
.. 60868CC1=-0.217364 AD1=0.115295 AE1
=0.225670AF1=0.882169
AG1=-0.779746CC2=0.
957262×10-1 AD2=0.247458×10-3 AE2=
0.549325×10-5AF2=0.956466
×10−7 AG2=0.444704×10−
8θ=2
λ=532W0=0.0022
W1=0.0277 Example 4
7 to 7, since the beam expander can be constructed with a single lens, there is no need for assembly or a lens barrel unlike in the case of two lenses.

【0014】(図4)は、本発明の実施例4ないし7を
用いた光ヘッドの構成図である。平行光源14から出た
光は、ビームエキスパンダー15に入射し、そのビーム
径を拡大して、対物レンズ16に入射する。対物レンズ
16はディスク表面17にビームを集光し、情報を読み
出したり、書き込んだりすることができる。ディスク表
面17で反射した光は再び対物レンズ16を透過して平
行光となり、ビームスプリッター18によって分離され
、フォトディテクター19に入射して、情報を読み取る
ことができる。この光ヘッドにおいては、実施例4ない
し7のビームエキスパンダーを用いることにより、小型
で、軽量の光ヘッドを実現することができる。
FIG. 4 is a block diagram of an optical head using embodiments 4 to 7 of the present invention. The light emitted from the parallel light source 14 enters a beam expander 15, expands its beam diameter, and enters an objective lens 16. Objective lens 16 focuses a beam onto disk surface 17, allowing information to be read or written. The light reflected by the disk surface 17 passes through the objective lens 16 again, becomes parallel light, is separated by a beam splitter 18, and enters a photodetector 19, where information can be read. In this optical head, by using the beam expanders of Examples 4 to 7, it is possible to realize a small and lightweight optical head.

【0015】(図5)は本発明の実施例8ないし実施例
10の構成図である。入射ビーム20は、第1レンズ2
1を透過して出射ビーム22となる。実施例8ないし実
施例10は、反射光学系を含む単レンズでビームエキス
パンダーを構成したものである。この実施例においては
、条件(数3)を満足する必要がある。もしこの条件の
下限を越えた場合は、レンズの全長が長くなって、作り
にくくなるだけでなく、光学系の小型軽量性が失われる
。さらに非球面を用いる必要がなく、コストの高いレン
ズとなってしまう。また上限を越えると、球面収差、正
弦条件を良好に補正することができなくなってしまう。
(FIG. 5) is a block diagram of embodiments 8 to 10 of the present invention. The incident beam 20 passes through the first lens 2
1 and becomes an output beam 22. In Examples 8 to 10, the beam expander is constructed of a single lens including a reflective optical system. In this embodiment, it is necessary to satisfy the condition (Equation 3). If the lower limit of this condition is exceeded, the overall length of the lens becomes long, which not only makes it difficult to manufacture, but also reduces the compactness and lightness of the optical system. Furthermore, there is no need to use an aspherical surface, resulting in an expensive lens. Furthermore, if the upper limit is exceeded, it becomes impossible to satisfactorily correct spherical aberration and sine conditions.

【0016】実施例8 m=7.41          D=4.0    
        L=3.14R1=0       
                   R2=0.9
51(反射面)R3=7.151(反射面)     
   R4=0TH1=3.1           
         TH2=3.1TH3=3.14 
                 N=1.6844
2CC2=−0.858735 AD2=−0.205319×10−1  AE2=−
0.166581×10−2AF2=0       
                 AG2=0CC3
=−0.937730 AD3=−0.212851×10−4  AE3=−
0.132593×10−7AF3=0       
                 AG3=0θ=5
                         
   λ=633W0=0.0000        
        W1=0.0001実施例9 m=16.6          D=4.0    
        L=3.65R1=0       
                     R2=0
.450(反射面)R3=7.65  (反射面)  
        R4=0TH1=3.6      
                TH2=3.6TH
3=3.65                   
 N=1.81565CC2=−0.921141 AD2=−0.108173          AE
2=−0.211690×10−1AF2=0.470
244×10−2      AG2=−0.2832
67CC3=−0.930785 AD3=−0.193252×10−4    AE3
=−0.114321×10−7AF3=−0.714
709×10−11  AG3=−0.128646×
10−12θ=5                 
           λ=532W0=0.0000
                W1=0.0001
実施例10 m=8.7            D=4.0   
         L=2.85R1=0      
                      R2=
0.815(反射面)R3=7.528(反射面)  
        R4=7.258TH1=2.8  
                    TH2=2
.8TH3=2.85               
     N=1.60868CC2=−0.5336
61 AD2=−0.811492×10−1    AE2
=−0.294350×10−1AF2=0.1505
15×10−1      AG2=0CC3=−0.
123791×101 AD3=−0.118658×10−3    AE3
=0.743753×10−6AF3=−0.4273
85×10−8    AG3=0.299725×1
0−10θ=5                  
          λ=532W0=0.0000 
               W1=0.0035実
施例8ないし10は、反射光学系を用いているが、大き
な画角が取れるため、光源との位置合わせが非常に容易
となる。
Example 8 m=7.41 D=4.0
L=3.14R1=0
R2=0.9
51 (reflective surface) R3 = 7.151 (reflective surface)
R4=0TH1=3.1
TH2=3.1TH3=3.14
N=1.6844
2CC2=-0.858735 AD2=-0.205319×10-1 AE2=-
0.166581×10-2AF2=0
AG2=0CC3
=-0.937730 AD3=-0.212851×10-4 AE3=-
0.132593×10-7AF3=0
AG3=0θ=5

λ=633W0=0.0000
W1=0.0001 Example 9 m=16.6 D=4.0
L=3.65R1=0
R2=0
.. 450 (reflective surface) R3=7.65 (reflective surface)
R4=0TH1=3.6
TH2=3.6TH
3=3.65
N=1.81565CC2=-0.921141 AD2=-0.108173 AE
2=-0.211690×10-1AF2=0.470
244×10-2 AG2=-0.2832
67CC3=-0.930785 AD3=-0.193252×10-4 AE3
=-0.114321×10-7AF3=-0.714
709×10-11 AG3=-0.128646×
10-12θ=5
λ=532W0=0.0000
W1=0.0001
Example 10 m=8.7 D=4.0
L=2.85R1=0
R2=
0.815 (reflective surface) R3 = 7.528 (reflective surface)
R4=7.258TH1=2.8
TH2=2
.. 8TH3=2.85
N=1.60868CC2=-0.5336
61 AD2=-0.811492×10-1 AE2
=-0.294350×10-1AF2=0.1505
15×10-1 AG2=0CC3=-0.
123791×101 AD3=-0.118658×10-3 AE3
=0.743753×10-6AF3=-0.4273
85×10-8 AG3=0.299725×1
0-10θ=5
λ=532W0=0.0000
W1=0.0035 Examples 8 to 10 use a reflective optical system, and since a large angle of view can be obtained, alignment with the light source is very easy.

【0017】(図6)は、本発明の実施例8ないし10
を用いた光ヘッドの構成図である。平行光源23から出
た光は、ビームエキスパンダー24に入射し、そのビー
ム径を拡大して、対物レンズ25に入射する。対物レン
ズ25はディスク表面26にビームを集光し、情報を読
み出したり、書き込んだりすることができる。ディスク
表面26で反射した光は再び対物レンズ25を透過して
平行光となり、ビームスプリッター27によって分離さ
れ、フォトディテクター28に入射して、情報を読み取
ることができる。この光ヘッドにおいては、実施例8な
いし10のビームエキスパンダーを用いることにより、
小型で、軽量の光ヘッドを実現することができる。
(FIG. 6) shows embodiments 8 to 10 of the present invention.
1 is a configuration diagram of an optical head using an optical head. The light emitted from the parallel light source 23 enters a beam expander 24, expands its beam diameter, and enters an objective lens 25. Objective lens 25 focuses a beam onto disk surface 26, allowing information to be read or written. The light reflected by the disk surface 26 passes through the objective lens 25 again, becomes parallel light, is separated by a beam splitter 27, and enters a photodetector 28, where information can be read. In this optical head, by using the beam expanders of Examples 8 to 10,
A small and lightweight optical head can be realized.

【0018】(図7)は本発明の実施例11ないし実施
例12の構成図である。入射ビーム29は、第1レンズ
30を透過して出射ビーム31となる。実施例10ない
し実施例11は、屈折率分布を用いたビームエキスパン
ダーである。この実施例においては、条件(数5)を満
足する必要がある。もしこの条件の下限を越えた場合は
、レンズの全長が長くなって、作りにくくなるだけでな
く、光学系の小型軽量性が失われる。また上限を越える
と、球面収差、正弦条件を良好に補正することができな
くなってしまう。
(FIG. 7) is a block diagram of embodiments 11 and 12 of the present invention. The incident beam 29 passes through the first lens 30 and becomes an outgoing beam 31 . Examples 10 and 11 are beam expanders using refractive index distribution. In this embodiment, it is necessary to satisfy the condition (Equation 5). If the lower limit of this condition is exceeded, the overall length of the lens becomes long, which not only makes it difficult to manufacture, but also reduces the compactness and lightness of the optical system. Furthermore, if the upper limit is exceeded, it becomes impossible to satisfactorily correct spherical aberration and sine conditions.

【0019】実施例11 m=4.44          D=2.4    
        L=5.18R1=−0.4    
                  R2=0TH1
=5.184                  N
0=1.55g=0.25             
           h1=0.3934θ=0.2
                         
 λ=532W0=0.0437          
        W1=0.0607実施例12 m=4.82          D=2.12   
       L=7.29R1=−0.515   
               R2=0TH1=7.
292                  N0=1
.742g=0.1852             
       h1=0.523θ=0.5     
                     λ=53
2W0=0.0006               
   W1=0.0265実施例11ないし12におい
ては、非球面を用いる必要がないため、従来の研磨工法
を用いて、形状加工することができる。
Example 11 m=4.44 D=2.4
L=5.18R1=-0.4
R2=0TH1
=5.184N
0=1.55g=0.25
h1=0.3934θ=0.2

λ=532W0=0.0437
W1=0.0607 Example 12 m=4.82 D=2.12
L=7.29R1=-0.515
R2=0TH1=7.
292 N0=1
.. 742g=0.1852
h1=0.523θ=0.5
λ=53
2W0=0.0006
W1=0.0265 In Examples 11 and 12, since there is no need to use an aspherical surface, the shape can be processed using a conventional polishing method.

【0020】(図8)は、本発明の実施例10ないし1
1を用いた光ヘッドの構成図である。平行光源32から
出た光は、ビームエキスパンダー33に入射し、そのビ
ーム径を拡大して、対物レンズ34に入射する。対物レ
ンズ34はディスク表面35にビームを集光し、情報を
読み出したり、書き込んだりすることができる。ディス
ク表面35で反射した光は再び対物レンズ34を透過し
て平行光となり、ビームスプリッター36によって分離
され、フォトディテクター37に入射して、情報を読み
取ることができる。この光ヘッドにおいては、実施例1
1ないし12のビームエキスパンダーを用いることによ
り、小型で、軽量の光ヘッドを実現することができる。
(FIG. 8) shows embodiments 10 to 1 of the present invention.
1 is a configuration diagram of an optical head using the optical head 1. The light emitted from the parallel light source 32 enters a beam expander 33, expands its beam diameter, and enters an objective lens 34. Objective lens 34 focuses a beam onto disk surface 35, allowing information to be read or written. The light reflected by the disk surface 35 passes through the objective lens 34 again, becomes parallel light, is separated by a beam splitter 36, and enters a photodetector 37, where information can be read. In this optical head, Example 1
By using 1 to 12 beam expanders, a small and lightweight optical head can be realized.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明は、平行光である入
射ビームを拡大して再び平行光で出射するアフォーカル
光学系であって、入射側から数えて第1のレンズが負、
第2のレンズが正のパワーをもつように配置され、前記
第1のレンズと前記第2のレンズのそれぞれのレンズの
少なくとも一面が非球面であり、前記アフォーカル光学
系の全長をL、ビームの直径の拡大率をm、出射ビーム
の直径をDとしたとき、次の条件(数1)を満足するこ
とにより、全長が短く、かつ1枚あるいは2枚のレンズ
により、倍率の高いビームエキスパンダーを実現するこ
とができる。
As described above, the present invention is an afocal optical system that magnifies an incident parallel light beam and emits it again as a parallel light, in which the first lens counting from the incident side has a negative
A second lens is arranged to have positive power, at least one surface of each of the first lens and the second lens is an aspherical surface, and the total length of the afocal optical system is L, and the beam When the expansion rate of the diameter of is m and the diameter of the output beam is D, by satisfying the following condition (Equation 1), a beam expander with a short overall length and high magnification using one or two lenses can be created. can be realized.

【0022】また本発明のビームエキスパンダーをモー
ルドガラスにより製造することで、コストの低いビーム
エキスパンダーを作ることができる。
Furthermore, by manufacturing the beam expander of the present invention using molded glass, a beam expander can be manufactured at low cost.

【0023】さらに本発明のビームエキスパンダーを用
いることにより、小型で軽量の光ヘッドを実現すること
ができる。
Furthermore, by using the beam expander of the present invention, a small and lightweight optical head can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例1〜3のビームエキスパンダー
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a beam expander according to Examples 1 to 3 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1〜3のビームエキスパンダー
を用いた光ヘッドの構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical head using a beam expander according to Examples 1 to 3 of the present invention.

【図3】本発明の実施例4〜7のビームエキスパンダー
の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a beam expander according to Examples 4 to 7 of the present invention.

【図4】本発明の実施例4〜7のビームエキスパンダー
を用いた光ヘッドの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical head using a beam expander according to Examples 4 to 7 of the present invention.

【図5】本発明の実施例8〜10のビームエキスパンダ
ーの構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a beam expander according to Examples 8 to 10 of the present invention.

【図6】本発明の実施例8〜10のビームエキスパンダ
ーを用いた光ヘッドの構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical head using beam expanders of Examples 8 to 10 of the present invention.

【図7】本発明の実施例11〜12のビームエキスパン
ダーの構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a beam expander according to Examples 11 and 12 of the present invention.

【図8】本発明の実施例11〜12のビームエキスパン
ダーを用いた光ヘッドの構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical head using the beam expander of Examples 11 and 12 of the present invention.

【図9】従来の構成によるビームエキスパンダーの全長
と収差の関係を示した特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the total length and aberration of a beam expander with a conventional configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  入射ビーム 2  第1レンズ 3  第2レンズ 4  出射ビーム 1 Incident beam 2 First lens 3 Second lens 4 Output beam

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  平行光である入射ビームを拡大して再
び平行光で出射するアフォーカル光学系であって、入射
側から数えて第1のレンズが負、第2のレンズが正のパ
ワーをもつように配置され、前記第1のレンズと前記第
2のレンズのそれぞれのレンズの少なくとも一面が非球
面であり、前記アフォーカル光学系の全長をL、ビーム
の直径の拡大率をm、出射ビームの直径をDとしたとき
、次の条件 【数1】 を満足することを特徴とするビームエキスパンダー。
Claim 1: An afocal optical system that expands an incident beam that is parallel light and emits it again as parallel light, in which a first lens has a negative power and a second lens has a positive power when counted from the incident side. at least one surface of each of the first lens and the second lens is an aspherical surface, the total length of the afocal optical system is L, the magnification of the beam diameter is m, and the output A beam expander characterized in that, when the diameter of the beam is D, the following condition [Equation 1] is satisfied.
【請求項2】  平行光を出射する光源と、請求項1記
載のビームエキスパンダーと、前記ビームエキスパンダ
ーから出射した平行光を情報媒体面上に集光するための
集光手段と、前記情報媒体面から反射あるいは透過した
光を受光し、前記情報媒体面上の情報を読み取るための
情報読み取り手段を備えてなることを特徴とする光ヘッ
ド。
2. A light source that emits parallel light, a beam expander according to claim 1, condensing means for condensing the parallel light emitted from the beam expander onto an information medium surface, and the information medium surface. An optical head comprising information reading means for receiving light reflected or transmitted from the information medium and reading information on the surface of the information medium.
【請求項3】  平行光である入射ビームを拡大して再
び平行光で出射するアフォーカル光学系であって、入射
側から数えて順に負のパワーをもつ第1面と、正のパワ
ーをもつ第2面から構成される単レンズからなり、前記
アフォーカル光学系の全長をL、ビームの直径の拡大率
をm、出射ビームの直径をDとしたとき、次の条件【数
2】 を満足することを特徴とするビームエキスパンダー。
[Claim 3] An afocal optical system that expands an incident beam that is parallel light and emits it again as parallel light, which includes a first surface that has a negative power and a first surface that has a positive power in order counting from the incident side. It consists of a single lens consisting of a second surface, and the following condition [Equation 2] is satisfied, where the total length of the afocal optical system is L, the magnification rate of the beam diameter is m, and the diameter of the output beam is D. A beam expander that is characterized by:
【請求項4】  第1面と第2面がともに非球面である
ことを特徴とする請求項3記載のビームエキスパンダー
4. The beam expander according to claim 3, wherein both the first surface and the second surface are aspherical surfaces.
【請求項5】  平行光を出射する光源と、請求項3、
または請求項4記載のビームエキスパンダーと、前記ビ
ームエキスパンダーから出射した平行光を情報媒体面上
に集光するための集光手段と、前記情報媒体面から反射
あるいは透過した光を受光し、前記情報媒体面上の情報
を読み取るための情報読み取り手段を備えてなることを
特徴とする光ヘッド。
Claim 5: a light source that emits parallel light;
or a beam expander according to claim 4, a condensing means for condensing the parallel light emitted from the beam expander onto an information medium surface, and a condensing means for receiving the light reflected or transmitted from the information medium surface; An optical head comprising an information reading means for reading information on the surface of a medium.
【請求項6】  平行光である入射ビームを拡大して再
び平行光で出射するアフォーカル光学系であって、1本
の光軸をもつ4つの面から構成され、第1面と第4面が
媒質の境界面、第2面と第3面が反射面であり、前記反
射面の少なくとも1面が非球面で構成され、前記第2面
は、負のパワーをもつ反射面であり、前記第3面は、正
のパワーをもつ反射面であり、前記第3面は、前記光軸
に対して前記第1面の外側に配置され、前記第4面は、
前記光軸に対して前記第3面の外側に配置され、前記ア
フォーカル光学系の全長をL、ビームの直径の拡大率を
m、出射ビームの直径をDとしたとき、次の条件【数3
】 を満足することを特徴とするビームエキスパンダー。
6. An afocal optical system that expands an incident beam that is parallel light and emits it again as parallel light, and is composed of four surfaces having one optical axis, the first surface and the fourth surface. is a boundary surface of the medium, the second surface and the third surface are reflective surfaces, at least one of the reflective surfaces is an aspherical surface, the second surface is a reflective surface with negative power, and the The third surface is a reflective surface with positive power, the third surface is arranged outside the first surface with respect to the optical axis, and the fourth surface is
It is arranged outside the third surface with respect to the optical axis, and when the total length of the afocal optical system is L, the expansion rate of the beam diameter is m, and the diameter of the output beam is D, the following condition [Equation 1] 3
] A beam expander characterized by satisfying the following.
【請求項7】  第1面と第4面の少なくとも1面が平
面であることを特徴とする請求項6記載のビームエキス
パンダー。
7. The beam expander according to claim 6, wherein at least one of the first surface and the fourth surface is a flat surface.
【請求項8】  平行光を出射する光源と、請求項6ま
たは請求項7記載のビームエキスパンダーと、前記ビー
ムエキスパンダーから出射した平行光を情報媒体面上に
集光するための集光手段と、前記情報媒体面から反射あ
るいは透過した光を受光し、前記情報媒体面上の情報を
読み取るための情報読み取り手段を備えてなることを特
徴とする光ヘッド。
8. A light source that emits parallel light; a beam expander according to claim 6; and a condensing means for condensing the parallel light emitted from the beam expander onto an information medium surface; An optical head comprising information reading means for receiving light reflected or transmitted from the information medium surface and reading information on the information medium surface.
【請求項9】  ガラスモールドにより製造したことを
特徴とする、請求項1、請求項3、請求項4、請求項6
または請求項7のいずれかに記載のビームエキスパンダ
ー。
9. Claims 1, 3, 4, and 6 are characterized in that they are manufactured by glass molding.
Or the beam expander according to claim 7.
【請求項10】  平行光である入射ビームを拡大して
再び平行光で出射するアフォーカル光学系であって、入
射側から数えて順に負のパワーをもつ球面からなる第1
面と、平面からなる第2面とから構成された単レンズで
、中心の屈折率をn0、光軸から半径方向の距離をrと
したとき、屈折率分布n(r)が 【数4】 と表され、前記アフォーカル光学系の全長をL、ビーム
の直径の拡大率をm、出射ビームの直径をDとしたとき
、次の条件 【数5】 を満足することを特徴とするビームエキスパンダー。
10. An afocal optical system that expands an incident beam that is parallel light and emits it as parallel light again, the first afocal optical system consisting of spherical surfaces having negative power in order from the incident side.
In a single lens composed of a surface and a second surface made of a plane, when the refractive index at the center is n0 and the distance in the radial direction from the optical axis is r, the refractive index distribution n(r) is as follows: A beam expander characterized by satisfying the following condition [Equation 5], where the total length of the afocal optical system is L, the expansion rate of the beam diameter is m, and the diameter of the output beam is D. .
【請求項11】  平行光を出射する光源と、請求項1
0記載のビームエキスパンダーと、前記ビームエキスパ
ンダーから出射した平行光を情報媒体面上に集光するた
めの集光手段と、前記情報媒体面から反射あるいは透過
した光を受光し、前記情報媒体面上の情報を読み取るた
めの情報読み取り手段を備えてなることを特徴とする光
ヘッド。
[Claim 11] A light source that emits parallel light; [Claim 1]
a beam expander according to No. 0, a condensing means for condensing the parallel light emitted from the beam expander onto an information medium surface, and a beam expander for receiving light reflected or transmitted from the information medium surface, An optical head comprising an information reading means for reading information.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08240793A (en) * 1995-01-04 1996-09-17 Hughes Aircraft Co Refration ellipse optical face without spherical aberration
JP2006293274A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Samsung Electronics Co Ltd Optical lens, optical module using it, backlight assembly using it, and display using it
US7192153B2 (en) 2003-05-12 2007-03-20 Sony Corporation Lens, light irradiation apparatus, and laser pointer
JP2014206740A (en) * 2013-04-11 2014-10-30 アスフェリコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Refractive beam former
WO2023002784A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Dielectric lens and antenna module

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08240793A (en) * 1995-01-04 1996-09-17 Hughes Aircraft Co Refration ellipse optical face without spherical aberration
US7192153B2 (en) 2003-05-12 2007-03-20 Sony Corporation Lens, light irradiation apparatus, and laser pointer
JP2006293274A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Samsung Electronics Co Ltd Optical lens, optical module using it, backlight assembly using it, and display using it
JP4568194B2 (en) * 2005-04-06 2010-10-27 三星電子株式会社 Optical lens, optical module having the same, backlight assembly having the same, and display device having the same
KR101136344B1 (en) * 2005-04-06 2012-04-18 삼성전자주식회사 Optical lens, optical module having the optical lens, back light assembly having the optical module and display apparatus having the back light assembly
JP2014206740A (en) * 2013-04-11 2014-10-30 アスフェリコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Refractive beam former
WO2023002784A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Dielectric lens and antenna module

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