JPS61173214A - 半導体レ−ザ−用コリメ−タ−レンズ - 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】 （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６０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な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ＮＡＫ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
となっており、そのため、レンズ間の偏芯や光軸のずれ
が生じやすく、ナ止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太き
いという問題があった。

（目　　的〕 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、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〜ターＬ／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、１７
１図（で示すように、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。〕・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
メルターレンズな構成する凸レンズ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
半径ケ、光束射出＠１１から半導体レーザー０１１１へ
向って、順次矛１図の如く、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とする。

またレンズの厚さ？、同様にＤＩ、Ｄ２とする。

さらに、凸レンズ１［１，凹メニスカスレンズ２０の屈
折率をそれぞれｎｌ、Ｒ２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６条件な満足する。

（１）　ｎｌ　＜　Ｒ２ なお、以下の説明において、牙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間を３・１
面と呼び、その曲率半径Ｒ１ｌ角して、〕・１１面Ｒ１
）と記する。同様に接合面を矛２面（Ｒ２）、光源側の
レンズ面を矛６面（Ｒ６）と記する。

さて、上記条件（ｔ）　、　　（ｉｉ）　、　　（ｉｉ
ｉ）のうち、条件（１）は、１・１面（Ｒ１）　　、牙
５面（Ｒ６）で発生する球面収差？、３・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、矛２面の曲率半径が小さくなって
、レンズ製作が面倒になる。

条件（１１）と（ｉｉｉ　）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（ＩＩ）は、球面収差をフルコレク７ヨンに
補正するための条件であって、上限を越えると、牙１面
（Ｒ１）の曲率半径が大きくなって、球面収差が補正不
足になる。

また、下限な越えると、球面収差が補正過剰となる。

条件（ｉｉｉ　）は、球面収差のふくらみな小さくする
ための条件である。コリメーターレンズのＮＡ　　ヲ大
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円 凸レンズ１０の空気換算厚さケ太きくし、牙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、金糸の球面収差を良好
に補正でき／′）。

条件（ｉｉｉ　）が満足されないと、各面で発生する球
面収差が大きくなっ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・コレクショ７に補正
したときの球面収差のふくらみをＳＡＭＡＸとすると、 ＷＡ　ＱＣＳＡＭＡＸ　（ＮＡ）　２ という関９Ａ　ｋ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） Ｒ］ Ｄｌ −＝０．１９２ Ｒ１＝　０．７８２ ＤＩ　＝　０．２２０　、　　Ｎｌ　’＝　１．７０８
４７　。

υ１　＝　　４２．０ Ｒ２＝　−０，５３６ Ｄ２　＝　０．２９２　、　　Ｎ２　＝　１．８６２６
７　。

υ２　＝　３８．２ Ｒ３＝　　−１，９３４ υ１．υ２は、それぞれ、レンズ１０．２０の、α＠に
対するアツベ数である。

（実捲例　２） Ｒ］ −　＝　０．０９４ Ｒ１＝　［］、８４５ ＤＩ　＝　０．１６１　　Ｎ１　＝　１．７０８４７υ
１　　＝　４２．０ Ｒ２＝　　−０，４９８ Ｄ２　＝　０．４４１　　Ｎ２　＝＝　１．８１９１２
υ２＝３７．３ Ｒ５＝　　−１，７１６ −＝　　０．２２０ Ｒ１＝　０．８４１ ＤＩ　　＝　０．４　　Ｎｌ　　＝　　１．８１９１２
υ１　＝　３７．３ Ｒ２＝　　−０，４８５ Ｄ２　＝　０．４６１　　Ｎ２　＝　　１．９１１１１
υ２＝＝２７．９ Ｒ３＝　　−３，０６１ 矛２図ないし矛４図に、収差図を示す。各図において（
１）は球面収差（実線）と正弦条件（破線）、（１１）
は升麻収差（実線はサジタル面内の非点収差、破線はメ
リディオナル面内での非点収差）、（ＩＮ　）は歪曲収
差を示す。またＹ′は鑞光である。

矛２図は実殉例１についての収差図であり、矛６図、矛
４図はそれぞれ、実殉例２，６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、Ｎ
Ａ　　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っているので、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】

１・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、〕・２図ないし第４図は収差
図である。 １０・・・凸１／ンズ、２０・・・凹メニスカスレンズ
−１〇− （Ｉ）　　　　　　　　　　　　（ＩＩン　　　　　　
　　　　　（ＩＩＩ）杢δ　（ （Ｉ）　　　　　（ＩＩ）　　　　　（１）ＮＡ＝０ｎ
　　　　Ｙ’＝０１）ＩＩ　　　　　Ｙ’＝０θｉｇＮ
Ａ二広グ　　　　　　Ｙ＝θ０／ＩＩ　　　　　　　　
Ｙ’＝００１１手続補正書 昭和６０年９月４８ １、事件の表示 昭和６０年特許願第１３９５２号 ２、発明の名称 半導体レーザー用コリメーターレンズ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　　　　称　（６７４）株式会社リコー４、代　理　
人 住　所　東京都世田谷区経堂４丁目５番４号明細書の「
特許請求の範囲」、「発明のＭ羊細別　　　　紙 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第４頁第１３行の −２、 特許請求の範囲 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って。 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
合レンズであって、上記凹メニスカスレンズが半導体側
に配置され。 ｎｌ；凸レンズの屈折率、Ｒ２；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、Ｄｌ；凸レンズの厚さ、ｆ；全系の焦点距離、と
するとき、 （１）　　　ｎｌ＜Ｒ２ （ｎｌ−１）ｆ （ｎ）　　ｏ、…＜　−＜　１０ Ｉ （Ｔｌｌ）　ｏ、ｏ９ｆ＜　− 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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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って、 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
   合レンズであって、上記凹メニスカスレンズが半導体側
   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、 （ｉ）ｎ１＜ｎ２ （ｉｉ）０．８２ｆ＜（ｎ１−１）／Ｒ１＜１．０ｆ（
   ｉｉｉ）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。