JP3536939B2 - コリメータレンズ - Google Patents
コリメータレンズInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/30—Collimators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
- G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコリメータレンズに関
し、詳細には半導体レーザ等の微小発光体から発光した
光を、レーザプリンタ等に適用するために、平行光束に
する３群３枚構成のコリメータレンズに関するものであ
る。
し、詳細には半導体レーザ等の微小発光体から発光した
光を、レーザプリンタ等に適用するために、平行光束に
する３群３枚構成のコリメータレンズに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ（ＬＤ）は、発光の制御が
容易である、あるいはサイズが小型である等の特長によ
り、光通信、デジタル・オーディオ・ディスク、レーザ
プリンタ等の光源として需要が拡大している。
容易である、あるいはサイズが小型である等の特長によ
り、光通信、デジタル・オーディオ・ディスク、レーザ
プリンタ等の光源として需要が拡大している。
【０００３】この半導体レーザから発光した光は略円錐
状に発散するため、その発光領域の近傍にはコリメータ
レンズを配して、この発散光を一旦平行光束にすること
が通常行われている。このような用途に使用されるコリ
メータレンズは、微小な点光源から発散する発散光束を
十分な平行性を有する平行光束とするために、球面収差
が十分良好に補正されている必要があり、さらに開口数
の大きなものが望まれている。このような性能を満足す
るものとして、例えば特開昭58-200206 号公報に開示さ
れている４群４枚構成のコリメータレンズが知られてい
る。
状に発散するため、その発光領域の近傍にはコリメータ
レンズを配して、この発散光を一旦平行光束にすること
が通常行われている。このような用途に使用されるコリ
メータレンズは、微小な点光源から発散する発散光束を
十分な平行性を有する平行光束とするために、球面収差
が十分良好に補正されている必要があり、さらに開口数
の大きなものが望まれている。このような性能を満足す
るものとして、例えば特開昭58-200206 号公報に開示さ
れている４群４枚構成のコリメータレンズが知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述のコリメ
ータレンズにおいても、製造コストを低減する、あるい
は製造を容易にするとの観点から、レンズ構成をより簡
単にすることが要望されている。
ータレンズにおいても、製造コストを低減する、あるい
は製造を容易にするとの観点から、レンズ構成をより簡
単にすることが要望されている。
【０００５】また、ＬＤ等の光源に対してこのレンズを
組み付ける製造工程においては、光源に対するレンズの
アライメントが製造誤差によりずれることが考えられ
る。このようなばらつきが生じた場合に、レンズ性能が
急激に劣化したのでは製品価値が低下する。しかし高精
度にアライメントの調整を行うのは面倒であり、結果的
に製造コストが上昇することにもなる。
組み付ける製造工程においては、光源に対するレンズの
アライメントが製造誤差によりずれることが考えられ
る。このようなばらつきが生じた場合に、レンズ性能が
急激に劣化したのでは製品価値が低下する。しかし高精
度にアライメントの調整を行うのは面倒であり、結果的
に製造コストが上昇することにもなる。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、開口数の大きさ、レンズ性能および製造の容易性
を確保しつつ、レンズ構成を簡単にしたコリメータレン
ズを提供することを目的とするものである。
って、開口数の大きさ、レンズ性能および製造の容易性
を確保しつつ、レンズ構成を簡単にしたコリメータレン
ズを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のコリメータレン
ズは、光源から発せられた発散光束を平行光束にするレ
ンズであって、平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズからなる３群３枚のレンズにより構成され、下記
（１）〜（５）式の条件を満足することを特徴とするも
のである。
ズは、光源から発せられた発散光束を平行光束にするレ
ンズであって、平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズからなる３群３枚のレンズにより構成され、下記
（１）〜（５）式の条件を満足することを特徴とするも
のである。
【０００８】
0.8 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 2.0 （１）
1.5 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 2.7 （２）
0.8 ＜ｒ5 ／｛ｆ（ｎ3 −１）｝＜ 1.4 （３）
0.8 ＜−ｒ1 ／ｒ2 ＜ 2.4 （４）
0.5 ＜−ｆ2 ／ｆ＜ 6.0 （５）
ただし、ｆ；全系の焦点距離
ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の焦点距離
ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜６の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の屈折率 上記平行光束側とは光源から出射された発散光束がコリ
メータレンズにより平行光束として出射した側をいい、
コリメータレンズに対して光源側の逆側を意味するもの
である。
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の屈折率 上記平行光束側とは光源から出射された発散光束がコリ
メータレンズにより平行光束として出射した側をいい、
コリメータレンズに対して光源側の逆側を意味するもの
である。
【０００９】なお本発明のコリメータレンズは、平行光
束側に配された物体の像を光源の位置において結像せし
める対物レンズとしても使用することができるのはいう
までもない。この場合、平行光束側は物体側に、光源側
は像側にそれぞれ対応するものとする。
束側に配された物体の像を光源の位置において結像せし
める対物レンズとしても使用することができるのはいう
までもない。この場合、平行光束側は物体側に、光源側
は像側にそれぞれ対応するものとする。
【００１０】
【作用および発明の効果】本発明のコリメータレンズ
は、３枚構成としたため従来の４枚構成のレンズと比べ
てレンズ構成を簡単にすることができる。また、上記各
条件式（１）〜（５）を満足することにより、開口数を
ある程度の大きさ（およそＮＡ＝0.3 程度以上）確保し
つつ、下記に示す種々の作用効果を得ることができる。
は、３枚構成としたため従来の４枚構成のレンズと比べ
てレンズ構成を簡単にすることができる。また、上記各
条件式（１）〜（５）を満足することにより、開口数を
ある程度の大きさ（およそＮＡ＝0.3 程度以上）確保し
つつ、下記に示す種々の作用効果を得ることができる。
【００１１】すなわち、条件式（１）は、第３レンズの
焦点距離ｆ3 に対する第１レンズの焦点距離ｆ1 の比の
値（ｆ1 ／ｆ3 ）を規定するもので、この条件式（１）
を満足することにより、正弦条件を良好にすることがで
きるため、光源に対する光軸（アライメント調整）のセ
ットが容易になる。また、高次収差の影響が低減される
ためレンズの加工が容易になる。さらにバックフォーカ
スも実用的な範囲内とすることができ、光源に対するレ
ンズの配置が容易になる。なお良好な正弦条件を得るこ
とにより、光源と光軸との位置ずれが生じた場合にもコ
マ収差が急激に劣化することがなく製造の容易化を図る
ことができる。
焦点距離ｆ3 に対する第１レンズの焦点距離ｆ1 の比の
値（ｆ1 ／ｆ3 ）を規定するもので、この条件式（１）
を満足することにより、正弦条件を良好にすることがで
きるため、光源に対する光軸（アライメント調整）のセ
ットが容易になる。また、高次収差の影響が低減される
ためレンズの加工が容易になる。さらにバックフォーカ
スも実用的な範囲内とすることができ、光源に対するレ
ンズの配置が容易になる。なお良好な正弦条件を得るこ
とにより、光源と光軸との位置ずれが生じた場合にもコ
マ収差が急激に劣化することがなく製造の容易化を図る
ことができる。
【００１２】条件式（１）の上限を上回ると、正弦条件
が悪化し、光源が光軸からわずかにずれただけで急激に
コマ収差が劣化するため、組立て精度を高精度に維持す
る必要があり製造が面倒になる。一方、条件式（１）の
下限を下回った場合も、正弦条件が悪化し、光源が光軸
からわずかにずれただけで急激にコマ収差が劣化するた
め、組立て精度を高精度にする必要がある。また高次収
差の影響が大きくなるため、レンズを高精度に加工する
必要がある。さらにバックフォーカスが小さくなって光
源に対するレンズの配置が困難になる。
が悪化し、光源が光軸からわずかにずれただけで急激に
コマ収差が劣化するため、組立て精度を高精度に維持す
る必要があり製造が面倒になる。一方、条件式（１）の
下限を下回った場合も、正弦条件が悪化し、光源が光軸
からわずかにずれただけで急激にコマ収差が劣化するた
め、組立て精度を高精度にする必要がある。また高次収
差の影響が大きくなるため、レンズを高精度に加工する
必要がある。さらにバックフォーカスが小さくなって光
源に対するレンズの配置が困難になる。
【００１３】条件式（２）は、第２レンズの平行光束側
のレンズ面の曲率半径ｒ3 に対する第１レンズの光源側
のレンズ面の曲率半径ｒ2 の比の値（ｒ2 ／ｒ3 ）を、
各レンズの屈折率ｎ2 ，ｎ1 を考慮したうえで規定した
ものである。条件式（２）の上限を上回ると、正弦条件
が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があり製
造が面倒になる。一方、条件式（２）の下限を下回った
場合も、正弦条件が悪化して組立て精度を高精度に維持
する必要があるとともに、高次収差の影響が大きくなっ
てレンズを高精度に加工する必要がある。また、球面収
差が補正不足となる。
のレンズ面の曲率半径ｒ3 に対する第１レンズの光源側
のレンズ面の曲率半径ｒ2 の比の値（ｒ2 ／ｒ3 ）を、
各レンズの屈折率ｎ2 ，ｎ1 を考慮したうえで規定した
ものである。条件式（２）の上限を上回ると、正弦条件
が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要があり製
造が面倒になる。一方、条件式（２）の下限を下回った
場合も、正弦条件が悪化して組立て精度を高精度に維持
する必要があるとともに、高次収差の影響が大きくなっ
てレンズを高精度に加工する必要がある。また、球面収
差が補正不足となる。
【００１４】条件式（３）は、コリメータレンズ全系の
焦点距離ｆに対する第３レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ5 の比の値（ｒ5 ／ｆ）を、第３レンズの
屈折率ｎ3 を考慮したうえで規定したものである。条件
式（３）の上限を上回ると、正弦条件が悪化して組立て
精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面収差
が補正不足となる。一方、条件式（３）の下限を下回る
と、条件式（１）の場合と同様、正弦条件が悪化し、ま
た高次収差の影響が大きくなって、組立て精度および部
品精度を高精度にする必要がある。またバックフォーカ
スが小さくなって光源に対するレンズの配置が困難にな
る。さらに、第３レンズの平行光束側のレンズ面の曲率
半径ｒ5 が小さくなりすぎて、この点からもレンズの加
工が難しくなる。
焦点距離ｆに対する第３レンズの平行光束側のレンズ面
の曲率半径ｒ5 の比の値（ｒ5 ／ｆ）を、第３レンズの
屈折率ｎ3 を考慮したうえで規定したものである。条件
式（３）の上限を上回ると、正弦条件が悪化して組立て
精度を高精度に維持する必要があるとともに、球面収差
が補正不足となる。一方、条件式（３）の下限を下回る
と、条件式（１）の場合と同様、正弦条件が悪化し、ま
た高次収差の影響が大きくなって、組立て精度および部
品精度を高精度にする必要がある。またバックフォーカ
スが小さくなって光源に対するレンズの配置が困難にな
る。さらに、第３レンズの平行光束側のレンズ面の曲率
半径ｒ5 が小さくなりすぎて、この点からもレンズの加
工が難しくなる。
【００１５】条件式（４）は、第１レンズの光源側のレ
ンズ面の曲率半径ｒ2 に対する平行光束側のレンズ面の
曲率半径ｒ1 の比の値（ｒ1 ／ｒ2 ）を規定したもので
ある。条件式（４）の上限を上回ると、正弦条件が悪化
し、また高次収差の影響が大きくなって、組立て精度お
よび部品精度を高精度にする必要があり製造が面倒にな
る。一方、条件式（４）の下限を下回った場合にも、正
弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要が
ある。
ンズ面の曲率半径ｒ2 に対する平行光束側のレンズ面の
曲率半径ｒ1 の比の値（ｒ1 ／ｒ2 ）を規定したもので
ある。条件式（４）の上限を上回ると、正弦条件が悪化
し、また高次収差の影響が大きくなって、組立て精度お
よび部品精度を高精度にする必要があり製造が面倒にな
る。一方、条件式（４）の下限を下回った場合にも、正
弦条件が悪化し、組立て精度を高精度に維持する必要が
ある。
【００１６】条件式（５）は、コリメータレンズ全系の
焦点距離ｆに対する第２レンズの焦点距離ｆ2 の比の値
（ｆ2 ／ｆ）を規定したものである。条件式（５）の上
限を上回ると、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度
に維持する必要があるとともに、球面収差が補正不足と
なる。一方、条件式（５）の下限を下回った場合も、正
弦条件が悪化し、また高次収差の影響が大きくなって、
組立て精度および部品精度を高精度にする必要がある。
焦点距離ｆに対する第２レンズの焦点距離ｆ2 の比の値
（ｆ2 ／ｆ）を規定したものである。条件式（５）の上
限を上回ると、正弦条件が悪化し、組立て精度を高精度
に維持する必要があるとともに、球面収差が補正不足と
なる。一方、条件式（５）の下限を下回った場合も、正
弦条件が悪化し、また高次収差の影響が大きくなって、
組立て精度および部品精度を高精度にする必要がある。
【００１７】
【実施例】以下、本発明のコリメータレンズの実施例に
ついて図面を用いて説明する。
ついて図面を用いて説明する。
【００１８】図１、図３〜図８は、それぞれ第１〜第７
の実施例のレンズを示す断面図である。図１、図３〜図
８に示すように、これらの実施例に係るコリメータレン
ズは、平行光束側（図示左側）から順に、両凸の正レン
ズである第１レンズＬ１ 、平行光束側の面が凹の負レ
ンズである第２レンズＬ２ 、平行光束側の面が凸の正
レンズである第３レンズＬ３ からなる３群３枚構成で
あって、下記（１）〜（５）式の条件を満足するように
構成されている。
の実施例のレンズを示す断面図である。図１、図３〜図
８に示すように、これらの実施例に係るコリメータレン
ズは、平行光束側（図示左側）から順に、両凸の正レン
ズである第１レンズＬ１ 、平行光束側の面が凹の負レ
ンズである第２レンズＬ２ 、平行光束側の面が凸の正
レンズである第３レンズＬ３ からなる３群３枚構成で
あって、下記（１）〜（５）式の条件を満足するように
構成されている。
【００１９】
0.8 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 2.0 （１）
1.5 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 2.7 （２）
0.8 ＜ｒ5 ／｛ｆ（ｎ3 −１）｝＜ 1.4 （３）
0.8 ＜−ｒ1 ／ｒ2 ＜ 2.4 （４）
0.5 ＜−ｆ2 ／ｆ＜ 6.0 （５）
ただし、ｆ；全系の焦点距離
ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の焦点距離
ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜６の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の屈折率 ここで、各条件式（１）〜（５）を満足することによ
り、ある程度の開口数を得つつ、正弦条件を良好にする
ことができるため、光源（ＬＤ）と光軸との位置ずれが
生じた場合にもコマ収差が急激に劣化することがなく、
したがって光源に対する光軸のセットが容易になる。ま
た、高次収差の影響が低減されるためレンズの加工が容
易になる。また、条件式（１）、（３）を満たすことに
より、バックフォーカスを実用的な範囲内とすることが
でき、光源に対するレンズの配置が容易になる。さらに
条件式（３）を満たすことにより、第３レンズＬ3 の平
行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ5 が小さくなるのを防
止することができ、レンズの加工が容易になる。さらに
また条件式（２）、（３）、（５）を満たすことによ
り、球面収差を良好なものとすることができる。
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の屈折率 ここで、各条件式（１）〜（５）を満足することによ
り、ある程度の開口数を得つつ、正弦条件を良好にする
ことができるため、光源（ＬＤ）と光軸との位置ずれが
生じた場合にもコマ収差が急激に劣化することがなく、
したがって光源に対する光軸のセットが容易になる。ま
た、高次収差の影響が低減されるためレンズの加工が容
易になる。また、条件式（１）、（３）を満たすことに
より、バックフォーカスを実用的な範囲内とすることが
でき、光源に対するレンズの配置が容易になる。さらに
条件式（３）を満たすことにより、第３レンズＬ3 の平
行光束側のレンズ面の曲率半径ｒ5 が小さくなるのを防
止することができ、レンズの加工が容易になる。さらに
また条件式（２）、（３）、（５）を満たすことによ
り、球面収差を良好なものとすることができる。
【００２０】なお、図１中の記号Ｇは、ＬＤの窓ガラス
（光軸Ｘに垂直な平面ガラス）を示す。以下、第１〜第
７の実施例について具体的数値を用いて説明する。
（光軸Ｘに垂直な平面ガラス）を示す。以下、第１〜第
７の実施例について具体的数値を用いて説明する。
【００２１】本発明の第１の実施例に係るコリメータレ
ンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中心厚お
よび各レンズ間の空気間隔（以下、軸上面間隔という）
ｄ、各レンズの屈折率ｎを表１に示す。
ンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中心厚お
よび各レンズ間の空気間隔（以下、軸上面間隔という）
ｄ、各レンズの屈折率ｎを表１に示す。
【００２２】ただし図１、図３〜図８、表１および後述
する表２〜７において、各記号ｒ、ｄ、ｎの添字は平行
光束側から順次増加するように付している。また表中の
記号ｔは、図１に示したＬＤの窓ガラスＧの厚さを示す
ものである。なお曲率半径ｒ、軸上面間隔ｄ、窓ガラス
Ｇの厚さｔはいずれもレンズ系全体の焦点距離で規格化
した値を用いている。したがって各表においてレンズ系
全体の焦点距離ｆは 1.0としている。
する表２〜７において、各記号ｒ、ｄ、ｎの添字は平行
光束側から順次増加するように付している。また表中の
記号ｔは、図１に示したＬＤの窓ガラスＧの厚さを示す
ものである。なお曲率半径ｒ、軸上面間隔ｄ、窓ガラス
Ｇの厚さｔはいずれもレンズ系全体の焦点距離で規格化
した値を用いている。したがって各表においてレンズ系
全体の焦点距離ｆは 1.0としている。
【００２３】
【表１】
【００２４】上記表１に示した第１の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差（図示においては実線；以下の実施例にお
いても同じ）および正弦条件（図示においては破線；以
下の実施例においても同じ）を図２（Ａ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差（図示においては実線；以下の実施例にお
いても同じ）および正弦条件（図示においては破線；以
下の実施例においても同じ）を図２（Ａ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００２５】次に、本発明の第２の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表２に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表２に
示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平面としている。
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平面としている。
【００２８】上記表２に示した第２の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｂ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｂ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００２９】次に、本発明の第３の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表３に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表３に
示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第３レンズＬ3 の光源側の面
（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
１に示した断面図において第３レンズＬ3 の光源側の面
（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
【００３２】上記表３に示した第３の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝675 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｃ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.33とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝675 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｃ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.33とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００３３】次に、本発明の第４の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表４に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表４に
示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹としている。
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹としている。
【００３６】上記表４に示した第４の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｄ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.35とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｄ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.35とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００３７】次に、本発明の第５の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表５に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表５に
示す。
【００３８】
【表５】
【００３９】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
【００４０】上記表５に示した第５の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｅ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.41とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｅ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.41とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００４１】次に、本発明の第６の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表６に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表６に
示す。
【００４２】
【表６】
【００４３】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平面としている。
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平面としている。
【００４４】上記表６に示した第６の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｆ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｆ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.3 とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【００４５】次に、本発明の第７の実施例に係るコリメ
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表７に
示す。
ータレンズの、各レンズ面の曲率半径ｒ、各レンズの中
心厚および軸上面間隔ｄ、各レンズの屈折率ｎを表７に
示す。
【００４６】
【表７】
【００４７】なお、本実施例のコリメータレンズは、図
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
１に示した断面図において第２レンズＬ2 の光源側の面
（ｒ4 ）を平行光束側に凹とし、第３レンズＬ3 の光源
側の面（ｒ6 ）を平行光束側に凸としている。
【００４８】（ｒ4 ）を平面としている。
【００４９】上記表７に示した第７の実施例のコリメー
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｇ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.42とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
タレンズを、平行光束側を物体側とし、光源側を像側と
する集光レンズとしてみたときの、波長λ＝780 nmにお
ける球面収差および正弦条件を図２（Ｇ）に示す。図示
の収差図から解されるように、本実施例のコリメータレ
ンズによれば、３群３枚という簡単なレンズ構成で、開
口数ＮＡ＝0.42とある程度の大きさを確保しつつ、球面
収差および正弦条件を良好なものとして製造の容易化を
実現している。
【図１】本発明の第１の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図２】（Ａ）第１の実施例にかかるコリメータレンズ
の収差図 （Ｂ）第２の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｃ）第３の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｄ）第４の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｅ）第５の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｆ）第６の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｇ）第７の実施例にかかるコリメータレンズの収差図
の収差図 （Ｂ）第２の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｃ）第３の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｄ）第４の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｅ）第５の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｆ）第６の実施例にかかるコリメータレンズの収差図 （Ｇ）第７の実施例にかかるコリメータレンズの収差図
【図３】本発明の第２の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図４】本発明の第３の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図５】本発明の第４の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図６】本発明の第５の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図７】本発明の第６の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
【図８】本発明の第７の実施例に係るコリメータレンズ
を示す概略断面図
を示す概略断面図
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｇ ＬＤの窓ガラス
Ｘ 光軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−192087（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−15516（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−120705（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−11218（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−140710（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−287519（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−61715（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−130115（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 9/00 - 17/08
G02B 21/02 - 21/04
G02B 25/00 - 25/04
G02B 27/30
Claims (1)
- 【請求項１】 平行光束側から順に、両凸の正レンズで
ある第１レンズ、平行光束側の面が凹の負レンズである
第２レンズ、平行光束側の面が凸の正レンズである第３
レンズからなる３群３枚構成であって、下記（１）〜
（５）式の条件を満足することを特徴とするコリメータ
レンズ。 0.8 ＜ｆ1 ／ｆ3 ＜ 2.0 （１） 1.5 ＜｛ｒ2 （ｎ2 −１）｝／｛ｒ3 （ｎ1 −１）｝＜ 2.7 （２） 0.8 ＜ｒ5 ／｛ｆ（ｎ3 −１）｝＜ 1.4 （３） 0.8 ＜−ｒ1 ／ｒ2 ＜ 2.4 （４） 0.5 ＜−ｆ2 ／ｆ＜ 6.0 （５） ただし、ｆ；全系の焦点距離 ｆi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の焦点距離 ｒi ；平行光束側から第ｉ番目（ｉ＝１〜６の自然数）
のレンズ面の曲率半径（ただし、平行光束側に凸のとき
正、平行光束側に凹のとき負とする） ｎi ；第ｉレンズ（ｉ＝１、２または３）の屈折率
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-
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