JPS6052813A - 屈折率分布型レンズを用いた光源の形成方法及び光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、屈折率分布型のレンズを用いて光源を形成す
る方法及び光源装置に関するものである。

従来より不均質レンズとしては、光軸からレンズの直径
方向に不均質な屈折率分布を持たせたラジアルφインデ
ックスΦレンズ、又は光軸方向に不均質な屈折率分布を
持たせたアクシアル・インデックス会レンズが知られて
いる。この内、ラジアル・インデックス・レンズは、セ
ルフォ・アクレンズ（商品名）として広く用いられてい
る。尚、本願明細書では、屈折率分布型レンズと言った
場合、このラジアル・インデックス・レンズを指すもの
である。

近年、半導体レーザー等の発散光源からの光束をコリメ
ーｉ・する為に、−個の屈折率分布型レンズをコリメー
ターとして使用することが、光通信の分野で知られてい
る。この光通信分野では、コリメーターレンズの収差特
性を厳富に補正する必要はなかった。然しなから、この
光源装置を、光ヘッド、デジタル・オーディオ・ディス
ク、ＬＢＰ　ｘｇの機器に使用する場合には、収差的に
良好なものが要求される。屈折率分布型のレンズの光軸
からｒだけ離れた位置での屈折率ｎ（ｒ）は、軸上の屈
折率をｎ、）として、 ｎ２（ｒ）＝　ｎ（、２ロー（ｇｒ）２＋ｈｏ　（ｇｒ
）４＋ｔ＋＋、（ｇｒ）”ｈａ（ｇｒ）””−）　−・
（１）で表わされる。但しｇは不均質の近軸量のパワー
を定める伯、ｈｉは第（ｉ−１）次の収差に関係する値
で、いずれも、定数である。従って、屈折率分布型レン
ズでは収差を良好に補正する為には、高次のｈの値まで
制御してレンズを製作しなければならない。しかし、こ
の様な高次のｈの値まで制御又、屈折率分布型のレンズ
に於いては、第１図に示す様に、レンズｌの外周１ａに
より光束２が正反射され、正反射された光束３により、
ゴースｉ・像やフレアーを生じることが多かった。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を鑑み、屈折率分
布型レンズを用いても、収差の補正が容易である光源を
形成する方法及び装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、ゴースト像を良好に除去するこ
とが可能な光源を形成する方法及び装置を提供すること
にある。

本発明に係る光源の形゛成力法に於いては、屈折率分布
型レンズのｈｅ（ｇｒ）８以上の項は、製造の際に制御
するのをやめる代りに、屈折率分布型レンズの径を必要
とするコリメーター光束の径よりも大きく取り、レンズ
の周辺部を通過する光束を一部遮光することにより、上
記目的を達成せんとするものである。

第２図は、本発明の光源装置の一実施例を示す概略図で
ある。第２図に於いて、１１は半導体レーザー、１２は
製造時に前記（１）式のｈ６までの項が制御されて作ら
れた屈折率分布型レンズ、１３はレンズ１２に取付られ
た絞りである。Ｄｌは屈折率分布型レンズ１２の直径、
Ｄ２はコリメートされた光束の有効径である。半導体レ
ーザー１１からの光束は、屈折率分布型レンズ１２によ
りコリメートされ出射される。この時、レンズ１２の射
出面には、レン゛ズ１２からの光束の径を制限する絞り
１３が設けられており、この絞りの径Ｄ２は、レンズ１
２の径Ｄ１に比べて小さい。これは」二連した如く、屈
折率分布を有するレンズの製造の際、屈折率分布の高次
の項を制御するのは非常に困難で又出来たとしても量産
性が悪く、そこで屈折率分布型レンズは実際に使用する
口径よりも大きく作り、その代りに実際に使用する口径
にレンズ径を制限する為の遮光部材を設けたものである
。又、この絞りにより、レンズ１２の外周で発生するゴ
ースト光を遮断することが出来る。

第３図に示す光源装置は、前記絞り１３がレンズ１２の
半導体レーザー１１からの光束が入射する側の面に設け
られた場合の実施例を示す図である。この場合の絞り１
２のＤ３は、コリメートされた光束の径Ｄ２が所望の値
となる様【と選ばれるものである。

第２図及び第３図に示す光源装置では、屈折率分布型レ
ンズ１２の面が、平面である方１こ絞りを設けているが
、絞りを設ける面は平面である必要はない。しかしなが
ら、平面である方が、屈折率分布型レンズ１２と絞り１
３との相互の位置関係を保つ上でも機械的に容易である
。

第４１Ｊ　（Ａ）（Ｂ）は、屈折率分布型レンズの鏡筒
を絞りとして利用した一例を示す図であり、第４図（Ａ
）はレンズを正面から見た図、第４図（Ｂ）は側面から
見た断面図である。図中、１４は屈折率分布型レンズ１
２を保持する為の鏡筒であり、、第４ＩＮＣＢ）に示す
如く、光源からの光束の入射する端面１４ａの開口の径
Ｄ４は、屈折率分布型レンズの径とほぼ等しい伯を有し
ている鏡筒１４の内径Ｄ５よりも小さく設定されている
。一方、鏡筒１４の多端１４ｂは、前記内径Ｄ５よりも
、僅かばかり径の大きい開口を有しており、端面１４ｂ
側の鏡筒の内面１’４ｃにはねじ溝が切られている。

屈折率分布ｇ（１７レンズ１２は、端面１４ｂの開口部
より、その平らな面１２ａが鏡筒１４のもう一方の端面
１４ａのフランジに到達するまで挿入される。この後、
ドーナッツ型のネジ１５が、前記ねじ溝１４ａ、！：螺
合され、このネジ１５によりレンズ１２は固定される。

光源（不図示）からの光束は、入射側の面１４ａの開口
径Ｄ４によって制限する。尚、場合によっては、光束を
出射側のドーナ・ンツ状のネジＬ１５の開口径Ｄ６によ
って制限しても良い。又、上述した実施例では、端面１
４ａ側より光束を入射させたが、端面１４ｂ側より光束
を入射させても良いことは言うまでもない。

この様に、レンズの開口を絞る開口部をレンズと一体と
して形成することにより、レンズと光源部との位置合わ
せか、鏡筒部と光源部との位置合わせを行うことにより
出来るもので、この様な、鏡筒部と光源部との位置合わ
せは、機械的及び構造的に容易に且つ精度良く行なえる
ものであり、製品を組み立てる上での位置調整が非常に
容易になる。

次に、本発明に用いられる屈折率分布型レンズの一実施
例を示す。レンズは第５図（Ａ）に示す様に、両端面が
平面で形成されたものである。Ｚ。

はレンズの光軸方向の長さ、Ｄはレンズの直径、ＤＯは
レンズの使用径の１／２の値、ＷＤはレンズ端面と光源
との間隔、ＮＡはレンズに入射する最も入射角の大きい
光束の開口数を示す。尚、ｎｏ、ｈｎ、ｈ６は第（１）
式の定数であり、使用波長は６３３ｎｍの時の値である
。

実施例１ Ｚｏ　＝８．８５８．　Ｄ　＝２．９８２．　Ｄｏ　＝
　１．０゜ＷＤ　＝　０．３８５．　’　ｎ　、）　＝
　１．＋（３１，ｇ　＝０．２１０゜ｈｎ”０．７？、
ｈ６　＝−０，７，ＮＡ＝０．３３４実施例２ Ｚ　ｏ　＝　４．５００．　Ｄ　＝　２．！３ｆ１２．
　Ｄ　ｏ　＝　１．０’。

Ｗ　Ｄ　＝　２．１１０．　ｎ　ｏ　＝　１．６３１．
　ｇ　＝　０．２１０゜ｈｎ　＝０．７７、　ｈ６　＝
−０，７，ＮＡ＝０．２７０この実施例１及び実施例２
の球面収差を、第５図（日）に示す。第５図（Ｂ）に示
す様に、両レンズとも、前記ＮＡの値の範囲内では、良
好な結像特性を示すことが分かる。

以上、本発明に於いては、簡易な方法により収差を良好
に保ち且つゴースト光を遮断出来る上に、製造も容易に
出来るもので、優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は屈折率分布型レンズでゴースト光が生ずる様子
を示す図、第２図及び第３図は各々、本発明に係る光源
装置の実施例を示す図、第４図（Ａ）（Ｂ）は、屈折率
分布型レンズを支持する鏡筒の一実施例を示す図、第５
図（Ａ）（Ｂ）は、本発明に用いる屈折率分布型レンズ
の一実施例を示す為の図。 １１−−−一半導体レーザー、１２−−−一屈折率分布
型レンズ、＋３−−−一絞り、１４−−−一鏡筒、１５
−−−−ドーナッツ状ネジ。 １１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光軸」二の屈折率をｎ、）とし、光軸からｒだけ
   ｊ埒１れた位置の屈折率ｎ　（ｒ）が、ｎ２（ｒ）　＝
   　ｎｏ　２（１−（ｇｒ）２＋ｈ＋、（ｇｒ）４”ｈ６
   　（’ｇｒ）６÷ｈａ　（ｇｒ）”　”　−）但し、ｇ
   　＋　ｈ４　＋　ｈ６＋　ｈ８・・・　定数で表わされ
   る屈折率分布型レンズを用いて光源からの光束をコリメ
   ートするに際し、ｈ　ａ　（ｇｒ）８以上の項を制御す
   るに代えて、屈折率分布型レンズの周辺部の光束をける
   ことにより、収差を良好に保持する事を特徴とする屈折
   率分布型レンズを用いた光源の形成方法。
2. （２）光軸上の屈折率をｎ□とし、光軸がらｒだけ離れ
   た位置の屈折率ｎ（ｒ）が、 ｎ　２（ｒ）　＝ｎｏ　２（１−（ｇｒ）２＋ｈ４（ｇ
   ｒ）４＋ｈ６（ｇｒ）６＋ｈｅ　（ｇｒ）８＋　−）で
   表わされる屈折率分布型レンズを用いて光源からの光束
   をコリメートする光源装置に於いて、前記屈折率分布型
   レンズはｈ　８（ｇｒ）８以上の項が収差補正の為に利
   用されていないレンズであり、前記屈折率分布型レンズ
   には、周辺部を通過する光束を遮断する為の部材が配さ
   れている事を特徴とする光源装置。