JPS6091316A - 半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ - Google Patents

半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ

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JPS6091316A
JPS6091316A JP20052783A JP20052783A JPS6091316A JP S6091316 A JPS6091316 A JP S6091316A JP 20052783 A JP20052783 A JP 20052783A JP 20052783 A JP20052783 A JP 20052783A JP S6091316 A JPS6091316 A JP S6091316A
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JP
Japan
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lens
refractive index
semiconductor laser
light source
collimator lens
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JP20052783A
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Sumi Nishi
西 壽美
Minoru Toyama
遠山 実
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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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】 本発明は光情報記録、光学的読み取り装置、レーザービ
ームプリンタ等の光ビームスキャン装置aにおいて半導
体レーザからの放射光を平行ビームにコリメートするた
めの屈折率分布型コリメートレンズに関するものである
」二記装置のフリメートレンズは、半導体レーザからの
放射光を低収差でフリメートするためその残留波面収差
が2711以内に納まることが必須条件である。ここで
λは21′導体レーザの発振波長であり一般的には7乙
OトλSgタonmである。また小型軽量であることや
廉価であることも要求される。
上記のような光ビームスキャン装置に使用される波長は
一般に単波長であるため、レンズの透過率が出来る限り
高い方がその分レーザーの発光パq=を抑制でき、信頼
性を向上させることが可能となる。したがってこの対策
としてレンズ表面に反射時11−.膜を施し、レンズ枚
数も極力少なくすることが有利である。
以」二説明したような諸要求を一応満足するフリメータ
レンズは屈折率の一様な通常の球面レンズ3〜1枚で構
成したものが知られている。しかしこの種の従来の球面
レンズは球研磨する加工面が乙〜と而と多くしかもレン
ズ径が非常に小さいものであるため、研磨加工が難しく
且つレンズの組合せに高度の技術が要求され、かなりの
コストアップにつながってしまう。
( 本発明の目的は従来の球面レンズ\からなるコリメート
レンズと同等またはそれ以下の残留波面収差を呈し、か
つ光の人出射面が平らな2而からなりしたがって研磨加
工が極めて容易で安価に電産できる半導体レーザ用屈折
率分布型フリメートレンズを提供することにある。
本発明の半導体レーザ用コリメートレンズは、中心から
rの距離における屈折率n(r)がn2(r)=no2
 Ct−(gr)2+h4(gr)4+h6(gr)6
+・H・〕で表わされる円柱状透明媒質からなる屈折率
分布型ロンドレンズであって以下の条例を満たずことを
特徴とする。
(1,1r1=ω (2) r2=■ (31t、7o≦Z+fB≦7.30 (4) 2ro≧2.0 (5) ハ乙O≦no≦1.乙り (610,/g≦g≦0.2.2 (9) o、、2t≦NA≦OJ、’1(10) 7乙
O≦λ≦gs。
上記(1)〜(10)の条件においてrl 、 r2は
レンズ入射面、出射面の曲率半径、2はレンズ長、fB
は光源(物体)側バックフォーカス、rOは有効半径、
NAは光源側の開口数、noは中心軸上の屈折率、g1
h4、h6は分布定数で、λは半導体レーザの発振波長
である。
上記条件のうち条件(11(21はレンズの入射端面出
射端面が平面であることを示し、両面が平らなため同時
に多数個を固めて平面研磨を行なうことができ、研磨時
の加工能率が著しく向上し加エコス欠 トを央幅に低減できる特長を有する。
条件(3)は条件(9)の開口数NAを決めるもので、
この範囲から出るとNAが大きすぎたり小さすぎたりす
る。条件(4)は有効径を決めるもので、前述のような
光ビームスキャン装置では一般的に2mmφの有効径が
必要とされ、よってレンズ外径は、2mmφより大きい
値が選ばれる。条件(5)(61は、条件(9)のNA
と条件(4)の有効径を満たしかつ一定のバンクフォー
カスfBを得るために必要な屈折率分布定数でNOは中
心光軸」二の屈折率でgは屈折率の勾配をあられし、一
般レンズの球面の曲率半径に相当する。
gは大きすぎるとfBが短がくなりすぎ、小さすぎると
NAが小さずぎてしまう。条件(7)はレンズの球面収
差を小さくするための屈折率分布定数h4の条件である
。この範囲はレンズ長さz1中心屈折率No、、g定数
により若干異なるが、第2図に示す様にNO=/、乙3
.g=0.2とした場合レンズ長Zは3尾≦2≦’4.
..2’i’の範囲でないと条件(5))を満たさない
。その時最適なh4は第2図中の上下直線で挟まれた領
域で2重斜線内は波面収差が27g以内に納まる条件で
斜線内はλ/グ以内に納まる範囲である。
例えばZ=3.1.mmだと0.52≦h4≦0.7.
2”’C波面収差WsはWS≦λ/ざ となる。0.3
g≦h4≦(o、g2ではWs≦λ/lである。条件(
8)はレンズ外周近くの球面収差に影響する屈折率分布
定数h6に関する条件である。この条件を越えると周辺
部で大きな高次収差、特に5次収差が発生し球面収差が
著しく悪化する。条件(9)は半導体レーザからの放射
角を効率よくかつ一様な強度をもつ下行光にフリメート
するための条件で、一般的にレーザの放射角は方向によ
り異なるが小さい方で約/ 、S’&=6前後のものが
多いためNAに換算して、NA〜O,,23またはそれ
以下竿した。レンズのNAが小さすぎると効率が低下し
てしまうし、大きすぎるとや導体レーザの放射角がその
活性層の方向とその直角方向で異なるため、円形断面の
平行ビームが得られず、楕円の断面をもつ下行光となっ
てしまう。このためレンズのNAはQ、2/ないし0.
211 の範囲内とする必要がある。
第1UAに本発明に係る半導体レーザ用屈折率分布型レ
ンズの作用を示す。/はガラスあるいは合成樹脂等の透
明円柱状媒質から成るロッドレンズであり、このレンズ
/の入射端面≠および出射端面jは光軸0−0に垂直な
平行平面である。また、2は半導体レーザ光源で3はレ
ンズ絞りである。
レンズlの入射端面tからfBの距離におかれた光源λ
から拡散放射される光線はレンズlによって平行光にコ
リメートされ、半径rOの開口をもつ絞り3を通した後
、情報記録媒体等に投射される。
以上説明した本発明のフリメータレンズの数値実施例を
次に示す。
〈実施例/>’ <実施例2〉 (λ−7ざ0染m時) r1+1(3) r1++■ r2 =00 r2−00 Z−3,1,0mm Z−<<、J*mm、2rO=、
2.0mm 、2rO=、2.0mmno−/、乙3n
O−/、乙3 g=0.2 g=0.2 0.32<h4<0.72 0.32<h4<0.7g
h6−0.30 h6−0.3O NA−0,,2/ NA=0.2グ fB−3,30mm fB=2.7mmfB+Z−7.
7(Jmm fB十Z =4.94’mm
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレンズの諸元を示す断面図、第2図は
波面収差を27gないし271以内にするための屈折率
分布定数h4の領域を示す図である。 牛≠咽4半に)L l・・・屈折率分布型ロッドレンズ 2・・・光源(半導体レーザー) 3・ ・ ・絞り ≠・・・入射端面 5・・・射出端面 第10 第2図 a 3さ− 一・+−山一一 −上を吋7誹キ人41手続補正書 昭和5g年//月11日 特許庁長官 殿 2 発明の名称 半導体レーザ用屈折率分布型コリメータレンズ3 補正
をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町ψ丁目g番地。 名 称 <tioo)日本板硝子株式会社代表者 刺 
賀 信 雄 を代理人 7 補正の内容 l)明細書第1頁第ゲ行ないし第2頁第j行にある特許
請求の範囲全文を別紙の通り補正する。 2)明細書第を区第5行ないし第11I行に、r(/l
r 1m” 、(,2)r 2−cys ・−−−(/
(11) uo≦λ≦gso」とある文を下記の通り補
正する。 r(l+ r l −C−) (J r2−ω (3) 6.70≦Z十fB≦7.30mm(4’) 
2ro≧j 、 Om l1j(5) へ乙O≦no≦
1.乙3 (6) o、tざ≦g≦(7,,22mm−1(71o
、3g≦h4≦0.17 (g+ lh、51<J (9) o、2/≦NA≦0.2q (10)7乙0≦λ≦1rjO,nmJ2、特許請求の
範囲 中心からrの距離における屈折率n(r)がn2(r)
−no2(/−(gr)2+h4(gr)4+h6(g
r)6+−、りで表わされる円柱状透明媒質からなる屈
折率分布型ロッドレンズであって、以下の条件を満たす
口とを特徴とする半導体レーザ用コリメー々レンズ。 (1) rl−■ (2) r 2−oO (Jl t 、7 o≦Z+fB≦y、3omm(9)
 vro≧2.0IIL (j) t、乙0≦no≦/、4j 侶) 0./g≦g≦0.221L」 (7) 0 、31≦h4≦0゜17 (ざl lh6”l<J (910,,2/≦NA≦0.2≠ (/(j) 7 i< 0≦λ≦ざsoユ旦ただし、r
l、r2は入射面、出射面の曲率半径、2はレンズ長、
fsは光源(物体)側バンク7メーカス、roは有効半
INAは光源側の開口数、noは中心軸上の屈折率でg
rh4+h6は屈折率分布定数、λは半導体レーザの発
振波長。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 表わされる円柱状透明媒質からなる屈折率分布型ロンド
    レンズであって、以下の条件を満たすことを特徴とする
    半導体レーザ用コリメータレンズ。 (11r1帷 (2+ r2−ω (:31 、<、7o−;Z+fI+≦7.30(4)
     2ro≧2.0 (51/亮0≦no≦1尾5 (61o、tざ≦g≧−,o、rx (710,3g)h480.ざ7 1 (8) 弧h 6 *<5 (9) 0..2/≦NA≦0.2t (10) 7乙OトλSざjo ただしr1+r23は入射面、出射面の曲率半径、Zは
    レンズ長、fBは光源(物体)側バックフォーカス、r
    Oは有効半径、NAは光源側の開口数、noは中心軸上
    の屈折率でg−、h4、h6は屈折率分布定数、λは半
    導体レーザの発振波長。
JP20052783A 1983-10-26 1983-10-26 半導体レ−ザ用屈折率分布型コリメ−タレンズ Granted JPS6091316A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5541775A (en) * 1993-03-30 1996-07-30 Konica Corporation Optical system including a distributed index optical element in combination with a lens having a homogeneous refractive index
US5870229A (en) * 1995-08-04 1999-02-09 Olympus Optical Co., Ltd. Gradient index lens component and image pickup apparatus using the gradient index lens component
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