JPH0573006B2

JPH0573006B2 -

Info

Publication number: JPH0573006B2
Application number: JP60013952A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1985-01-28
Publication date: 1993-10-13
Also published as: JPS61173214A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、半導体レーザー用コリメーターレン
ズに関する。

（従来技術）半導体レーザーから放射される光束は、ガウス
分布の強度を有し、一般に、半導体レーザーの接
合面に平行な方向で10度、垂直な方向で30度の半
値全幅を有する発散光である。

半導体レーザー用コリメーターレンズは、半導
体レーザーから放射される発散光束を平行光束に
変換するためのレンズであるが、光の利用効率を
良くするため、コリメーターレンズのNAに大き
な値が要求される。また、コリメーターレンズ
は、その性能が、回折限界まで要求されるため、
良好に収差を補正する必要がある。

従来、NAが0.2以上の明るい、半導体レーザー
用コリメーターレンズとしては、特開昭58−
14109号公報や、特開昭58−38915号公報に開示さ
れたものが知られている。しかしながら、これら
の半導体レーザー用コリメーターレンズは、いず
れも２群２枚構成となつており、そのため、レン
ズ間の偏芯や光軸のずれが生じやすく、組付精度
として高精度を要求され、また上記偏芯や光軸ず
れが生ずると波面収差の劣化が大きいという問題
があつた。

（目的）本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であつて、NAが大きく、製作が容易で、しかも
収差補正の良好な、半導体レーザー用コリメータ
ーレンズの提供を目的としている。

（構成）以下、本発明を説明する。

本発明の半導体レーザー用コリメーターレンズ
は、第１図に示すように、凸レンズ１０と凹メニ
スカスレンズ２０とにより構成される接合レンズ
である。第１図において右方は光源側、左方は光
束射出側である。コリメーターレンズを構成する
凸レンズ１０と凹メニスカスレンズ２０のうち、
凹メニスカスレンズ２０が光源側すなわち半導体
レーザー側に配される。各レンズ面の曲率半径
を、光束射出側から半導体レーザー側へ向つて、
順次第１図の如く、R1，R2，R3とする。またレ
ンズの厚さを、同様にD1，D2とする。

さらに、凸レンズ１０，凹メニスカスレンズ２
０の屈折率をそれぞれn1，n2とし、全系の焦点
距離をｆとする。

すると、本発明の半導体レーザー用コリメータ
ーレンズは、以下の３条件を満足する。

（） n1＜n2 （） 0.82＜（n1−１）ｆ／R1＜1.0 （） 0.09f＜D1／n1 なお、以下の説明において、第１図における左
端のレンズ面、すなわち、平行光束が射出するレ
ンズ面を第１面と呼び、その曲率半径R1を付し
て、第１面（R1）と記する。同様に接合面を第
２面（R2）、光源側のレンズ面を第３面（R3）
と記する。

さて、上記条件（），（），（）のうち、条
件（）は、第１面（R1），第３面（R3）で発
生する球面収差を、第２面（R2）の曲率半径を
大きくして補正するものであり、この条件を満足
しないときは、第２面の曲率半径が小さくなつ
て、レンズ製作が面倒になる。

条件（）と（）とは、球面収差を良好に補
正するためのものである。

まず、条件（）は、球面収差をフル・コレク
シヨンに補正するための条件であつて、上限を越
えると、第１面（R1）の曲率半径が大きくなつ
て、球面収差が補正不足になる。

また、下限を越えると、球面収差が補正過剰と
なる。

条件（）は、球面収差のふくらみを小さくす
るための条件である。コリメーターレンズのNA
を大きくして明るくするためには、球面収差のふ
くらみを小さくする必要がある。このためには、
各レンズ面で発生する球面収差を小さくしなけれ
ばならない。

凸レンズ１０の空気換算厚さを大きくし、第２
面（R2）での光線の高さを小さくすることによ
り、各面での収差の発生を小さくおさえながら、
全系の球面収差を良好に補正できる。

条件（）が満足されないと、各面で発生する
球面収差が大きくなつた状態で収差補正したこと
となり、球面収差のふくらみが大きくなる。

球面収差WAは、これをフル・コレクシヨンに
補正したときの球面収差のふくらみをSA_MAXとす
ると、 WA∝SA_MAX（NA）² という関係を有するため、NAを大きくするに
は、球面収差のふくらみを小さくする必要がある
のである。

以下、具体的な実施例を示す。

（実施例１）ｆ＝1.0，NA＝0.22，（n1−１）／R1＝0.906， D1／n1＝0.192 R1＝0.782 D1＝0.220，N1＝1.70847， υ₁＝42.0 R2＝−0.536 D2＝0.292，N2＝1.86267， υ₂＝38.2 R3＝−1.934 υ₁，υ₂は、それぞれ、レンズ１０，２０の、α
線に対するアツベ数である。

（実施例２）ｆ＝1.0，NA＝0.22，（n1−１）／R1＝0.838， D1／n1＝0.094 R1＝0.845 D1＝0.161，N1＝1.70847 υ₁＝42.0 R2＝−0.498 D2＝0.441 N2＝1.81912 υ₂＝37.3 R3＝−1.716 （実施例３）ｆ＝1.0，NA＝0.25，（n1−１）／R1＝0.974， D1／n1＝0.220 R1＝0.841 D1＝0.4 N1＝1.81912 υ₁＝37.3 R2＝−0.485 D2＝0.461 N2＝1.91111 υ₂＝27.9 R3＝−3.061 第２図ないし第４図に、収差図を示す。各図に
おいては球面収差（実線）と正弦条件（破線）、
は非点収差（実線はサジタル面内の非点収差、
破線はメリデイオナル面内での非点収差）、は
歪曲収差を示す。またY′は像光である。

第２図は実施例１についての収差図であり、第
３図、第４図はそれぞれ、実施例２，３について
の収差図である。

いずれの場合も、各収差とも良好に補正されて
おり、NAも0.2以上と明るい。

（効果）以上、本発明によれば新規な半導体レーザー用
コリメーターレンズを提供できる。このコリメー
ターレンズは、上述の如き構成となつているの
で、NAも0.2以上と明るく、光の利用効率が良
い。また収差の補正も良好である。また、接合レ
ンズとして構成されるため、光軸ずれや偏芯も生
じにくく、製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の半導体レーザー用コリメー
ターレンズを説明するための図、第２図ないし第
４図は収差図である。１０……凸レンズ、２０……凹メニスカスレン
ズ。

Claims

【特許請求の範囲】１半導体レーザーから放射される発散光束を平
行光束に変換するためのコリメーターレンズであ
つて、凸レンズと凹メニスカスレンズとからなる１群
２枚の接合レンズであつて、上記凹メニスカスレ
ンズが半導体レーザー側に配置され、 n1；凸レンズの屈折率、n2；凹メニスカスレ
ンズの屈折率、R1；凸レンズの光束射出側のレ
ンズ面の曲率半径、D1；凸レンズの厚さ、ｆ；
全系の焦点距離、とするとき、（） n1＜n2 （） 0.82＜（n1−１）ｆ／R1＜1.0 （） 0.09f＜D1／n1 なる条件を満足することを特徴とする、半導体レ
ーザー用コリメーターレンズ。