JPS63294502A - Single lens - Google Patents

Single lens

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Publication number
JPS63294502A
JPS63294502A JP13053787A JP13053787A JPS63294502A JP S63294502 A JPS63294502 A JP S63294502A JP 13053787 A JP13053787 A JP 13053787A JP 13053787 A JP13053787 A JP 13053787A JP S63294502 A JPS63294502 A JP S63294502A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
barrel
aspherical
nodal point
spherical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13053787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Tanaka
康弘 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP13053787A priority Critical patent/JPS63294502A/en
Publication of JPS63294502A publication Critical patent/JPS63294502A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To forbid the movement of an image point even if a lens inclines by forming the whole or part of at least one face of the lens, whose faces is not required to be passed with rays, to a spherical shape so that the center of curvature of the spherical phase coincides with the nodal point of the lens. CONSTITUTION:The single lens 1 is formed to the spherical shape in the whole or part of at least one face of the lens, whose face is not required to be passed with rays, so that the center of the curvature of this spherical phase is made to coincide with the nodal point 10 of the lens. Even if, therefore, the lens inclines, the nodal point 10 does not move as the contact part of a lens barrel 2 and the lens 1 constitutes the spherical phase around the nodal point 10 of the lens 1. The incident rays on the lens 1 toward the nodal point 10 thereof do not change the direction thereof. The image point is, therefore, formed at the position based on the lens barrel 2 even if the lens 1 is mounted with an inclination to the lens barrel 2 when the lens 1 is inserted and fixed into the barrel 2. The adjustment for mounting is thus exceedingly facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレンズを固定する時に、像を所定の位置に結像
させ易くし、またレンズを固定した後に、種々の要因に
よってレンズが移動した場合でも、その像の位置がほと
んど変動しないようにすることができる単一レンズに関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention makes it easy to form an image at a predetermined position when a lens is fixed, and even if the lens moves due to various factors after the lens is fixed. , concerns a single lens whose image position can be made to vary little.

従来の技術 光ディスクやコンパクトディスクのピックアップには、
光学部品が多用されている。なかでも対物レンズやコリ
メータレンズには非常に高い情度が要求されている。一
方光通信においても、微小な光学素子が用いられている
。これらのレンズは、高精度かつ低コストを求められて
おり、近年特に非球面化が進んでいる。したがって従来
は複数枚の球面レンズを必要としていたものが、1枚の
非球面レンズですむようになってきている。
Conventional technology Optical disc and compact disc pickups include
Many optical parts are used. In particular, extremely high sensitivity is required for objective lenses and collimator lenses. On the other hand, minute optical elements are also used in optical communications. These lenses are required to have high precision and low cost, and in recent years, aspheric surfaces have been particularly popular. Therefore, what used to require a plurality of spherical lenses is now requiring only one aspherical lens.

第6図は従来の単一レンズの断面図である。レンズ24
は鏡胴2に挿入されている。レンズに平行光線8が入射
し、像点9に結像している。第6図(a)においてはレ
ンズの光軸6と鏡胴の中心軸7が一致しているため、像
点9は、鏡胴の中心軸7上に結ばれる。一方レンズが鏡
胴2内でわずかに傾いたとすると第6図(b)に示すよ
うにレンズの節点10が、鏡胴の中心軸7からはずれる
0節点に入射した光線は、同じ方向へ出射するので、レ
ンズが傾いた場合の像点25は、レンズが傾いていない
場合と比較してdだけ横ずれする。(例えば、三宅和夫
著、「幾何光学」、(昭和58年6月1日)、共立出版
株式会社、P39〜P42) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、レンズの傾きにと
もない、レンズの節点が移動するため、像点が移動する
という問題点を有していた。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional single lens. lens 24
is inserted into the lens barrel 2. Parallel light rays 8 are incident on the lens and are focused on an image point 9. In FIG. 6(a), since the optical axis 6 of the lens and the central axis 7 of the lens barrel coincide, the image point 9 is aligned on the central axis 7 of the lens barrel. On the other hand, if the lens is slightly tilted within the lens barrel 2, as shown in FIG. 6(b), the light rays incident on the 0 node where the lens node 10 is off the center axis 7 of the lens barrel will exit in the same direction. Therefore, the image point 25 when the lens is tilted is laterally shifted by d compared to when the lens is not tilted. (For example, Kazuo Miyake, "Geometric Optics" (June 1, 1981), Kyoritsu Publishing Co., Ltd., P39-P42) Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, the tilt of the lens As a result, the nodal point of the lens moves, resulting in a problem in that the image point moves.

本発明は上記問題点に鑑み、レンズを鏡胴に挿入した場
合、レンズの傾きに関係なく像を鏡胴の中心軸上に結像
させ、また振動や経年変化によりレンズが取付は後に移
動しても、結像位置が変化しない単一レンズを提供する
ものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention focuses on the central axis of the lens barrel when a lens is inserted into the lens barrel, regardless of the inclination of the lens, and also prevents the lens from moving after installation due to vibration or aging. The objective is to provide a single lens whose imaging position does not change even when the image formation position changes.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の単一レンズは、レ
ンズの少なくとも一面の、光線が通る必要のない面の全
部もしくは一部が、球面形状であって、前記球面の曲率
中心と、前記レンズの節点とを一致させるように構成し
たものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the single lens of the present invention has at least one surface of the lens, in which all or part of the surface through which light rays do not need to pass, has a spherical shape, The center of curvature of the spherical surface is made to coincide with the node of the lens.

作用 本発明は上記した構成により、レンズが傾いても、鏡胴
とレンズの接触部がレンズの節点を中心とする球面にな
っているため、節点が移動することがない。レンズの節
点に向かって入射した光線はその向きを変えることがな
い。その結果、レンズが傾いても像点が移動しないよう
にすることができる。
Effects The present invention has the above-described configuration, so that even if the lens is tilted, the contact portion between the lens barrel and the lens is a spherical surface centered on the nodal point of the lens, so the nodal point does not move. A ray of light incident toward a node of a lens does not change its direction. As a result, the image point can be prevented from moving even if the lens is tilted.

実施例 以下本発明の一実施例の単一レンズについて、図面を参
照しながら説明する。第1図は本発明の第1の実施例に
おける単一レンズの断面図を示すものである。第1図(
a)において、非球面レンズ1は、鏡胴2に入っている
。非球面レンズ1と鏡胴2はレンズ当り部3で接触して
いる。非球面レンズ1のコバ4と鏡胴2の内壁5の間に
は一般にレンズを挿入しやすくするためのクリアランス
が設けである。レンズが所望の位置におさまっている場
合は、非球面レンズ1の光軸6と鏡胴の中心軸7が一致
する。この状態で非球面レンズ1に、中心軸7と平行な
光線8が入射すると、像点9はレンズの光軸6上にでき
る。一方第2図(b)に示すように、非球面レンズ1が
鏡胴2内で傾き、レンズの光軸6と鏡胴の中心軸7が平
行でなかったとする。非球面レンズ1のレンズ当り部3
における面形状は、レンズの節点10を中心とする半径
Rの球面の一部となっている。しかし有効径内のレンズ
面11は、レンズ設計上必要な非球面をしている。
EXAMPLE Hereinafter, a single lens according to an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a single lens in a first embodiment of the invention. Figure 1 (
In a), the aspherical lens 1 is placed in the lens barrel 2. The aspherical lens 1 and the lens barrel 2 are in contact at a lens contact portion 3. Generally, a clearance is provided between the edge 4 of the aspherical lens 1 and the inner wall 5 of the lens barrel 2 to facilitate insertion of the lens. When the lens is in the desired position, the optical axis 6 of the aspherical lens 1 and the central axis 7 of the lens barrel coincide. When a light ray 8 parallel to the central axis 7 enters the aspherical lens 1 in this state, an image point 9 is formed on the optical axis 6 of the lens. On the other hand, as shown in FIG. 2(b), suppose that the aspherical lens 1 is tilted within the lens barrel 2, and the optical axis 6 of the lens and the central axis 7 of the lens barrel are not parallel. Lens contact part 3 of aspherical lens 1
The surface shape in is a part of a spherical surface of radius R centered on the node 10 of the lens. However, the lens surface 11 within the effective diameter is an aspherical surface necessary for lens design.

非球面レンズ1が傾いてもレンズの節点10は鏡胴の中
心軸7上にある。鏡胴の中心軸7を通った光線は節点1
0を通る。したがって中心軸7に平行な光線8は、非球
面レンズ1がまったく傾いていない場合と同じ像点9上
に焦点を結ぶ。このように鏡胴にいれたレンズが、何ら
かの影響、例えば温度変化や振動によって傾いたとして
も、レンズの像点は移動しない。
Even if the aspherical lens 1 is tilted, the nodal point 10 of the lens remains on the central axis 7 of the lens barrel. The ray passing through the central axis 7 of the lens barrel is at node 1
Pass through 0. Therefore, a ray 8 parallel to the central axis 7 is focused on the same image point 9 as if the aspherical lens 1 were not tilted at all. Even if the lens placed in the lens barrel is tilted due to some influence, such as temperature change or vibration, the image point of the lens will not move.

第2図は、光源12から発散光が出て、それを非球面レ
ンズ1で平行光に変換する光学系を示したものである。
FIG. 2 shows an optical system in which diverging light is emitted from a light source 12 and is converted into parallel light by an aspherical lens 1.

このような光学系は、光ディスクのピックアップにおい
て半導体レーザの光を平行光にするためによく用いられ
ている。第2図(a)には、非球面レンズ1の光軸6と
鏡胴の中心軸7が一致するように非球面レンズ1が設置
された場合を示す。この時千行光13は、鏡胴の中心軸
7に平行に出射する。一方第2図(b)には、非球面レ
ンズ1が鏡胴の中心軸7に対して傾いた場合を示す。こ
の場合も、非球面レンズ1と、鏡胴2が接するレンズ当
り部3における、非球面レンズlの形状は、節点10を
中心とする半径Rの球面の一部となっているため、光源
12から発散した光線は、鏡胴2の中心軸7.に平行な
平行光線13として出射する。このように、レンズが鏡
胴内に傾いても、出射する平行光の方向が常に一定であ
るため、それ以降の光学系を再調整する必要がない。
Such an optical system is often used in optical disk pickups to convert semiconductor laser light into parallel light. FIG. 2(a) shows a case where the aspherical lens 1 is installed so that the optical axis 6 of the aspherical lens 1 and the central axis 7 of the lens barrel coincide. At this time, the thousand-line light 13 is emitted parallel to the central axis 7 of the lens barrel. On the other hand, FIG. 2(b) shows a case where the aspherical lens 1 is tilted with respect to the central axis 7 of the lens barrel. In this case as well, the shape of the aspherical lens l in the lens contact portion 3 where the aspherical lens 1 and the lens barrel 2 are in contact is a part of a spherical surface with a radius R centered on the node 10, so that the light source 12 The light rays diverged from the central axis 7 of the lens barrel 2. It is emitted as parallel light rays 13 parallel to . In this way, even if the lens is tilted into the lens barrel, the direction of the emitted parallel light is always constant, so there is no need to readjust the optical system thereafter.

第3図は、本発明の第2の実施例を示す単一レンズの断
面図である。片面非球面レンズ14は、光線の入射側が
球面15でかつその球面15は、レンズの節点10を中
心とする半径R1の球面である。一方光線が出射する側
の面は非球面16である。この片面非球面レンズ14は
、鏡胴2に挿入され、さらにスペーサ19によって固定
されている。スペーサ19と非球面16との接点18近
傍のレンズ面は、光線の通らない部分であり、節点10
を特徴とする特許R2の球面の一部となっている。鏡胴
2と、レンズのコバ4の間には、レンズを挿入しやすく
するために数μmから数十μmのクリアランスがある。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a single lens showing a second embodiment of the invention. The single-sided aspherical lens 14 has a spherical surface 15 on the light incident side, and the spherical surface 15 is a spherical surface having a radius R1 centered on the nodal point 10 of the lens. On the other hand, the surface on the side from which the light rays are emitted is an aspherical surface 16. This single-sided aspherical lens 14 is inserted into the lens barrel 2 and further fixed by a spacer 19. The lens surface near the contact point 18 between the spacer 19 and the aspherical surface 16 is a part through which light rays do not pass, and the nodal point 10
It is part of the spherical surface of Patent R2, which is characterized by There is a clearance of several μm to several tens of μm between the lens barrel 2 and the edge 4 of the lens in order to facilitate insertion of the lens.

このためレンズは鏡胴2内で回転し得るが、その回転中
心は、レンズの節点10と一致するため、平行光、vj
!8が入射した時にできる像点9の位置は変動しない。
Therefore, the lens can rotate within the lens barrel 2, but since the center of rotation coincides with the nodal point 10 of the lens, parallel light, vj
! The position of the image point 9 formed when the light beam 8 is incident does not change.

第4図は本発明の第3の実施例を示す単一レンズの断面
図である。非球面レンズ1は、光源20から出射した光
線を像点9に結ぶためのものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a single lens showing a third embodiment of the present invention. The aspherical lens 1 is for focusing the light rays emitted from the light source 20 to the image point 9.

このようなレンズは、例えば光通信分野において、レー
ザ光をファイバーに集光するためによく用いられている
。非球面レンズ1の非球面11の有効径外の部分は、節
点10を中心とする半径Rの球面となっており、鏡胴2
内で非球面レンズlが傾いても像点9は移動しない。
Such lenses are often used, for example, in the field of optical communications to focus laser light onto a fiber. The part outside the effective diameter of the aspherical surface 11 of the aspherical lens 1 is a spherical surface with a radius R centered on the node 10, and the lens barrel 2
Even if the aspherical lens l is tilted within the lens, the image point 9 does not move.

第5図は本発明の第4の実施例を示す単一レンズの断面
図である。第1から第3の実施例においては、レンズと
鏡胴の接点付近における、節点を中心とする球面は、光
線が通る有効径内の球面あるいは非球面となめらかにつ
ながっていた。しかし第4の実施例ではレンズ21の片
面側は、有効面22とレンズ当り面23からなり、その
間には段差がついている。レンズ当り面23は、節点I
Oを中心とする半径Rの球面となっている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a single lens showing a fourth embodiment of the present invention. In the first to third embodiments, the spherical surface centered at the nodal point near the contact point between the lens and the lens barrel was smoothly connected to the spherical or aspherical surface within the effective diameter through which the light ray passes. However, in the fourth embodiment, one side of the lens 21 consists of an effective surface 22 and a lens contact surface 23, with a step between them. The lens contact surface 23 is at the node I
It is a spherical surface with radius R centered at O.

なお各実施例おいては、1つの像点のみについて説明し
たが、2次元的な画像が結像される場合も同様で、像面
そのものが、レンズの傾きによって移動しない。
In each embodiment, only one image point has been described, but the same applies to the case where a two-dimensional image is formed, and the image plane itself does not move due to the tilt of the lens.

発明の効果 以上のように本発明は、レンズの少なくとも一面の、光
線が通る必要のない面の全部もしくは一部が球面形状を
しており、前記球面の曲率中心と、前記レンズの節点が
一致するように構成することにより、レンズを鏡胴に挿
入して固定した時にレンズが鏡胴に対して傾いて取付け
られても、鏡胴を基準にした位置へ像点を結ぶため、非
常に取付けの調整が容易となる。またレンズを初期に正
しく固定したとしても、その後の振動や、温度変化によ
りレンズが移動することがある。このような場合でも像
点の移動がなく、経年変化の少ない光学系とすることが
できる。また同様に、光線を平行光に変換する光学系に
おいてもその出射光の角度はレンズの傾きによって変化
しないようにすることができる。さらにこのようなレン
ズをプレス成形によって作製することにより、安価で大
量に、非球面を用いた高精度でかつ調整の容易なレンズ
を作製することができる。
Effects of the Invention As described above, in the present invention, at least one surface of the lens through which light rays do not need to pass is entirely or partially spherical, and the center of curvature of the spherical surface coincides with the node of the lens. By configuring the lens to adjustment becomes easy. Furthermore, even if the lens is properly fixed initially, the lens may move due to subsequent vibrations or temperature changes. Even in such a case, there is no movement of the image point, and an optical system with little aging can be achieved. Similarly, in an optical system that converts a light beam into parallel light, the angle of the emitted light can be made not to change depending on the inclination of the lens. Furthermore, by manufacturing such lenses by press molding, it is possible to manufacture lenses that use aspherical surfaces with high accuracy and are easy to adjust, inexpensively and in large quantities.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例における単一レンズの断
面図、第2図は発散光線を平行光に変換する場合のレン
ズの断面図、第3図ないし第5図はそれぞれ本発明の第
2ないし第4の実施例における単一レンズの断面図、第
6図は従来の単一レンズの断面図である。 1・・・・・・非球面レンズ、2・・・・・・鏡胴、9
・・・・・・像点、10・・・・・・節点。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名!・−昨坪
面レンズ z−4免バ凧 10−−一撞敷 (IL)               (b)第2図 第3図 第4図 第5図 1θ 第6図 ((L)       Cb)
Fig. 1 is a sectional view of a single lens according to the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of a lens when converting a diverging ray into parallel light, and Figs. FIG. 6 is a sectional view of a conventional single lens. 1... Aspherical lens, 2... Lens barrel, 9
...image point, 10...node. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao Haka1 person!・-Last-tsubo surface lens z-4 Menu kite 10--Ichikushiki (IL) (b) Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 1θ Fig. 6 ((L) Cb)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レンズの少なくとも一面の、光線が通る必要のな
い面の全部もしくは一部が球面形状であって、前記球面
の曲率中心と、前記レンズの節点とを一致させたことを
特徴とする単一レンズ。
(1) All or part of at least one surface of the lens through which light rays do not need to pass is spherical, and the center of curvature of the spherical surface is aligned with a node of the lens. One lens.
(2)少なくとも一面が球面のレンズであって、前記球
面の曲率中心と、前記レンズの節点を一致させたことを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の単一レンズ
(2) The single lens according to claim (1), wherein at least one surface is a spherical lens, and the center of curvature of the spherical surface is made to coincide with a node of the lens.
JP13053787A 1987-05-27 1987-05-27 Single lens Pending JPS63294502A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317676A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Fujinon Corp Lens with datum clamp face

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317676A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Fujinon Corp Lens with datum clamp face
JP4633534B2 (en) * 2005-05-12 2011-02-16 富士フイルム株式会社 Lens with reference mounting surface

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