JPH07168099A - 光通信用光学系 - Google Patents

光通信用光学系

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JPH07168099A
JPH07168099A JP5343146A JP34314693A JPH07168099A JP H07168099 A JPH07168099 A JP H07168099A JP 5343146 A JP5343146 A JP 5343146A JP 34314693 A JP34314693 A JP 34314693A JP H07168099 A JPH07168099 A JP H07168099A
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JP
Japan
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lens
optical
positive
aspherical
optical communication
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JP5343146A
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English (en)
Inventor
Hideo Yokota
秀夫 横田
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空間を伝送媒体として光通信を行う高い光学
性能を有した光通信用光学系を得ること。 【構成】 反射系と屈折系より成る光学系を用いて光束
を投光及び受光することにより光通信を行う際、光の進
行順に該反射系は放物凹面鏡と双曲凸面鏡より成り、該
屈折系は負の第1レンズ、正の第2レンズ、正の第3レ
ンズ、そして第4レンズより成り、各光学要素の光学諸
定数を適切に設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用光学系に関し、
例えば空間を伝送媒体として光信号の伝送を行う光空間
伝送方式において使用されるものであって、特に遠距離
通信において光送信及び光受信を効率的に行うことので
きるカタディオプトリックタイプの光通信用光学系に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より空間を伝送媒体として光信号の
授受を行う光通信用装置が種々と提案されている。この
光通信用装置では所定の光ビームを投光及び受光して通
信を行う為に、高い光学性能を有した光通信用光学系が
要求されている。
【0003】光ビームを比較的有効利用できる光通信用
光学系として、反射系と屈折系とを利用したカタディオ
プトリックタイプの光学系がある。このカタディオプト
リックタイプの光学系は光ビームの受信用として使用す
る場合を想定すると、光の進行順に通信相手側に凹面を
向けた主鏡(凹面鏡)と、主鏡側に凸面を向けた副鏡
(凸面鏡)より成る反射系と、該反射系からの光ビーム
を光ビーム検出手段に導光する複数のレンズより成る屈
折系とを配置した構成と成っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のカタディオプト
リックタイプの光通信用光学系は波面収差の補正が難し
く、このため特に投射光の指向性に拡がりが生じ、遠距
離通信においては光の利用効率が悪くなるという問題点
があった。
【0005】本発明は空間を伝送媒体とした光通信にお
いて、有効径が300mm以上の大口径比で、しかも波
面収差を良好に補正し、投射光の指向性が良く、特に遠
距離通信に好適なカタディオプトリックタイプの光通信
用光学系の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光通信用光学系
は、 (1−1)反射系と屈折系より成る光学系を用いて光束
を投光及び受光することにより光通信を行う際、光の進
行順に該反射系は放物凹面鏡と双曲凸面鏡より成り、該
屈折系は負の第1レンズ、正の第2レンズ、正の第3レ
ンズ、そして負の第4レンズより成り、該反射系と該屈
折系とにより略アフォーカル系を構成しており、光の進
行順に第i番目の反射面又は屈折面の曲率半径をRi、
第i番目の空気間隔又はレンズ間隔をDi、第i番目の
レンズの材質の屈折率とアッベ数を各々Ni,νiとし
たとき、 R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -348.91 D 3= 276.55 R 4= -27.07 D 4= 2.5 N 1=1.5182 ν 1= 59.0 R 5= 61.83 D 5= 6.94 R 6= -168.46 D 6= 5.78 N 2=1.6584 ν 2= 50.9 R 7= -27.45 D 7= 177.90 R 8= 79.83 D 8= 8.48 N 3=1.6584 ν 3= 50.9 R 9= -48.43 D 9= 3.18 R10= -42.26 D10= 3.5 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= -158.29 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.44 ×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.489×102 , a32=-4.35145 であることを特徴としている。
【0007】(1−2)反射系と屈折系より成る光学系
を用いて光束を投光及び受光することにより光通信を行
う際、光の進行順に該反射系は放物凹面鏡と双曲凸面鏡
より成り、該屈折系は負の第1レンズ、正の第2レン
ズ、正の第3レンズ、負の第4レンズ、そして正の第5
レンズより成り、該反射系と該屈折系とにより略アフォ
ーカル系を構成しており、光の進行順に第i番目の反射
面又は屈折面の曲率半径をRi、第i番目の空気間隔又
はレンズ間隔をDi、第i番目のレンズの材質の屈折率
とアッベ数を各々Ni,νiとしたとき、 R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -315.12 D 3= 390.18 R 4= -55.00 D 4= 2.0 N 1=1.5481 ν 1= 45.8 R 5= 30.50 D 5= 8.51 R 6= 51.65 D 6= 8.92 N 2=1.6230 ν 2= 58.2 R 7= -45.02 D 7= 22.87 R 8= 22.22 D 8= 6.32 N 3=1.6230 ν 3= 58.2 R 9= 31.34 D 9= 5.66 R10= 592.43 D10= 3.00 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= 22.08 D11= 7.80 R12= 42.89 D12= 7.81 N 5=1.6584 ν 5= 50.9 R13= -77.01 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.475×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.151×102 , a32=-3.61034 であることを特徴としている。
【0008】
【実施例】図1,図2は本発明の光通信用光学系の後述
する数値実施例1,2のレンズ断面図である。
【0009】まず、図1の数値実施例について説明す
る。図1において、1は絞り、2は主鏡としての放物凹
面鏡であり通信相手側に凹面を向けている。3は副鏡と
しての双曲凸面鏡であり主鏡2側に凸面を向けている。
主鏡2と副鏡3でカセグレイタイプの反射系を構成して
いる。
【0010】4は両レンズ面が凹面の負の第1レンズ、
5は両レンズ面が凸面の正の第2レンズ、6は両レンズ
面が凸面の正の第3レンズ、7は通信相手側に凹面を向
けたメニスカス状の負の第4レンズであり、これらの各
レンズ4〜7で屈折系を構成している。P1は軸上光束
による第1の軸上集光点、P2は軸外光束による第1の
軸外集光点である。本実施例では以上のように、反射系
と屈折系とによりカタディオプトリックタイプの光通信
用光学系を構成している。
【0011】本実施例1における光通信用光学系を光信
号の受信系として使用するときは、遠方の光通信相手側
から投射された平行光に近い軸上光ビームを絞り1を介
して主鏡により集光し、副鏡3で反射させ、第1レンズ
4と第2レンズ5を介して点P1に集光している。
【0012】そして点P1からの発散光束を第3レンズ
6と第4レンズ7を介して略アフォーカルとして光信号
検出手段(不図示)に導光している。本実施例のアフォ
ーカル倍率は約20である。本実施例では以上のよう
に、各要素を特定することにより、波面収差を良好に補
正した光通信用として高い光学性能を得ている。
【0013】次に、図2の数値実施例2について説明す
る。図2の数値実施例2は図1の数値実施例1に比べ
て、第1の軸上集光点P1と第1の軸外集光点P2が副
鏡13と第1レンズ14との間にあること、屈折系が5
つのレンズより成っていることが異なっており、その他
の構成は略同じである。
【0014】即ち、図2において、11は絞り、12は
主鏡としての放物凹面鏡であり通信相手側に凹面を向け
ている。13は副鏡としての双曲凸面鏡であり主鏡12
側に凸面を向けている。主鏡12と副鏡13でカセグレ
イタイプの反射系を構成している。
【0015】14は両レンズ面が凹面の負の第1レン
ズ、15は両レンズ面が凸面の正の第2レンズ、16は
光通信側に凸面を向けたメニスカス状の正の第3レン
ズ、17は両レンズ面が凹面の負の第4レンズ、18は
両レンズ面が凸面の第5レンズであり、これらの各レン
ズ14〜18で屈折系を構成している。P1は光軸上の
第1の軸上集光点、P2は軸外光束による第1の軸外集
光点である。本実施例では以上のように、反射系と屈折
系とによりカタディオプトリックタイプの光通信用光学
系を構成している。
【0016】本実施例における光通信用光学系を光信号
の受信系として使用するときは、遠方の光通信相手側か
ら投射された平行光に近い軸上光ビームを絞り11を介
して主鏡により集光し、副鏡13で反射させて点P1に
集光している。そして点P1からの発散光束を第1レン
ズ14〜第5レンズ18を介して、略アフォーカルとし
て光信号検出手段(不図示)に導光している。本実施例
のアフォーカル倍率は約20である。
【0017】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてRiは光の進行順に第i番目のレンズ面の曲
率半径、Diは光の進行順に第i番目のレンズ厚及び空
気間隔、Niとνiは各々光の進行順に第i番目のレン
ズのガラスの屈折率とアッベ数である。Diは光の進行
方向、左方より右方へ測った長さを正、その逆を負とし
ている(非球面形状)。
【0018】(数値実施例1) R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -348.91 D 3= 276.55 R 4= -27.07 D 4= 2.5 N 1=1.5182 ν 1= 59.0 R 5= 61.83 D 5= 6.94 R 6= -168.46 D 6= 5.78 N 2=1.6584 ν 2= 50.9 R 7= -27.45 D 7= 177.90 R 8= 79.83 D 8= 8.48 N 3=1.6584 ν 3= 50.9 R 9= -48.43 D 9= 3.18 R10= -42.26 D10= 3.5 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= -158.29 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.44 ×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.489×102 , a32=-4.35145 R 2,R 3 の合成焦点距離 fA=1600 R 4〜R11 の合成焦点距離 fB=80 (数値実施例2) R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -315.12 D 3= 390.18 R 4= -55.00 D 4= 2.0 N 1=1.5481 ν 1= 45.8 R 5= 30.50 D 5= 8.51 R 6= 51.65 D 6= 8.92 N 2=1.6230 ν 2= 58.2 R 7= -45.02 D 7= 22.87 R 8= 22.22 D 8= 6.32 N 3=1.6230 ν 3= 58.2 R 9= 31.34 D 9= 5.66 R10= 592.43 D10= 3.00 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= 22.08 D11= 7.80 R12= 42.89 D12= 7.81 N 5=1.6584 ν 5= 50.9 R13= -77.01 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.475×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.151×102 , a32=-3.61034 R 2,R 3 の合成焦点距離 fA=1800 R 4〜R13 の合成焦点距離 fB=90
【0019】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、空間を伝送媒体とした光通信におい
て、有効径が300mm以上の大口径比で、しかも波面
収差を良好に補正し、投射光の指向性が良く、特に遠距
離通信に好適なカタディオプトリックタイプの光通信用
光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の数値実施例1のレンズ断面図
【図2】 本発明の数値実施例2のレンズ断面図
【符号の説明】
1,11 絞り 2,12 主鏡 3,13 副鏡 4〜7,14〜18 レンズ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反射系と屈折系より成る光学系を用いて
    光束を投光及び受光することにより光通信を行う際、光
    の進行順に該反射系は放物凹面鏡と双曲凸面鏡より成
    り、該屈折系は負の第1レンズ、正の第2レンズ、正の
    第3レンズ、そして負の第4レンズより成り、該反射系
    と該屈折系とにより略アフォーカル系を構成しており、
    光の進行順に第i番目の反射面又は屈折面の曲率半径を
    Ri、第i番目の空気間隔又はレンズ間隔をDi、第i
    番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数を各々Ni,ν
    iとしたとき、 R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -348.91 D 3= 276.55 R 4= -27.07 D 4= 2.5 N 1=1.5182 ν 1= 59.0 R 5= 61.83 D 5= 6.94 R 6= -168.46 D 6= 5.78 N 2=1.6584 ν 2= 50.9 R 7= -27.45 D 7= 177.90 R 8= 79.83 D 8= 8.48 N 3=1.6584 ν 3= 50.9 R 9= -48.43 D 9= 3.18 R10= -42.26 D10= 3.5 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= -158.29 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.44 ×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.489×102 , a32=-4.35145 であることを特徴とする光通信用光学系。
  2. 【請求項2】 反射系と屈折系より成る光学系を用いて
    光束を投光及び受光することにより光通信を行う際、光
    の進行順に該反射系は放物凹面鏡と双曲凸面鏡より成
    り、該屈折系は負の第1レンズ、正の第2レンズ、正の
    第3レンズ、負の第4レンズ、そして正の第5レンズよ
    り成り、該反射系と該屈折系とにより略アフォーカル系
    を構成しており、光の進行順に第i番目の反射面又は屈
    折面の曲率半径をRi、第i番目の空気間隔又はレンズ
    間隔をDi、第i番目のレンズの材質の屈折率とアッベ
    数を各々Ni,νiとしたとき、 R 1= 絞り D 1= 470 R 2= 非球面 D 2= -450 R 3= -315.12 D 3= 390.18 R 4= -55.00 D 4= 2.0 N 1=1.5481 ν 1= 45.8 R 5= 30.50 D 5= 8.51 R 6= 51.65 D 6= 8.92 N 2=1.6230 ν 2= 58.2 R 7= -45.02 D 7= 22.87 R 8= 22.22 D 8= 6.32 N 3=1.6230 ν 3= 58.2 R 9= 31.34 D 9= 5.66 R10= 592.43 D10= 3.00 N 4=1.7847 ν 4= 25.7 R11= 22.08 D11= 7.80 R12= 42.89 D12= 7.81 N 5=1.6584 ν 5= 50.9 R13= -77.01 R 2 非球面係数 a21=0 , a22=-4.475×10-4 R 3 非球面係数 a31=-3.151×102 , a32=-3.61034 であることを特徴とする光通信用光学系。
JP5343146A 1993-12-15 1993-12-15 光通信用光学系 Pending JPH07168099A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015045887A (ja) * 2011-01-12 2015-03-12 レイセオン カンパニー 広スペクトル対応のRoss式補正がなされたカセグレン式望遠鏡
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