JPS5859420A - 組合せレンズ - Google Patents
組合せレンズInfo
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- JPS5859420A JPS5859420A JP15828881A JP15828881A JPS5859420A JP S5859420 A JPS5859420 A JP S5859420A JP 15828881 A JP15828881 A JP 15828881A JP 15828881 A JP15828881 A JP 15828881A JP S5859420 A JPS5859420 A JP S5859420A
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- 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 -
- G02B9/02—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having one + component only
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は収差を低減するために複数のレンズを組み合せ
てなる組合せレンズに関するものである。
てなる組合せレンズに関するものである。
この種のレンズとして、従来、第１図に示Ｔように、屈
折率分布型レンズと球面レンズとを一体的に組み合せた
ものが知られている。図示の例においては、屈折率分布
型レンズ（１）の光の入射端面（２）が平面に構成きれ
、かつ光の出射端面（３）が凸状の球面となされている
。（４）は集光スポット位置であり、（５）は元軸であ
って屈折率分布型レンズ（１）の中心軸と一致している
。Ｉた（６）は出射端面（３）の自車中心である。
折率分布型レンズと球面レンズとを一体的に組み合せた
ものが知られている。図示の例においては、屈折率分布
型レンズ（１）の光の入射端面（２）が平面に構成きれ
、かつ光の出射端面（３）が凸状の球面となされている
。（４）は集光スポット位置であり、（５）は元軸であ
って屈折率分布型レンズ（１）の中心軸と一致している
。Ｉた（６）は出射端面（３）の自車中心である。
な２屈折率分布型レンズとは透明なガラス又はプラスチ
ックからなる一種の円柱レンズであって、中心軸からの
距離の２乗に比例して屈折率が、小さく又は大きくなる
ように構成され、それ自体で凸レンズ又は凹レンズとし
ての機能を有している。
ックからなる一種の円柱レンズであって、中心軸からの
距離の２乗に比例して屈折率が、小さく又は大きくなる
ように構成され、それ自体で凸レンズ又は凹レンズとし
ての機能を有している。
第１崗に示した組合せレンズの機能を説明Ｔると、入射
端面（２）から入射した光ビーム（７）は屈折率分布型
レンズ（１１の内部を通過する間に光軸（５）に同かつ
て曲げられ、球面をなす出射端面（３）でさらに曲げら
れて集光位置（４）に集光される。この場合、屈折率分
布型レンズ（１）の元糊と出射端面（３）の球面の光軸
とは互いに一致していることが必要である。
端面（２）から入射した光ビーム（７）は屈折率分布型
レンズ（１１の内部を通過する間に光軸（５）に同かつ
て曲げられ、球面をなす出射端面（３）でさらに曲げら
れて集光位置（４）に集光される。この場合、屈折率分
布型レンズ（１）の元糊と出射端面（３）の球面の光軸
とは互いに一致していることが必要である。
しかしながら屈折率分布型レンズと光軸を一致させて球
面を研磨することは、レンズ径が０．１〜５ｍ／ｍ程度
の微小なものであるため憂こ実際上極めて困難であり、
またレンズを一度に１つずつしか研磨することができず
、その生産性が極めて悪いという欠点があった。
面を研磨することは、レンズ径が０．１〜５ｍ／ｍ程度
の微小なものであるため憂こ実際上極めて困難であり、
またレンズを一度に１つずつしか研磨することができず
、その生産性が極めて悪いという欠点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、製造容易でかつ収差の少ない組合せレンズを提供し
ようとするものである。
て、製造容易でかつ収差の少ない組合せレンズを提供し
ようとするものである。
以下本発明を実施例につき第２図〜第７図を参照して説
明■る。
明■る。
第２図に示すように、本例においては、上呂ｃの如く内
部において屈折率の変化している屈折率分布型レンズＨ
と、はシ一様な屈折率を有する球面レンズａυとを互い
に接合して組合せレンズを構成している。屈折率分布型
レンズａ１は、光の入射端面０り及び出射端面（１３）
が夫々平面に構成されている。
部において屈折率の変化している屈折率分布型レンズＨ
と、はシ一様な屈折率を有する球面レンズａυとを互い
に接合して組合せレンズを構成している。屈折率分布型
レンズａ１は、光の入射端面０り及び出射端面（１３）
が夫々平面に構成されている。
−万、球面レンズａυは、その出射端面Ｉが凸状の球面
に構成されるとともに入射端面Ｑ９が平面に構成されて
おり、この入射端面Ｑ暖と屈折率分布型レンズ四の出射
端面Ｑ３とが互いに接着されている。
に構成されるとともに入射端面Ｑ９が平面に構成されて
おり、この入射端面Ｑ暖と屈折率分布型レンズ四の出射
端面Ｑ３とが互いに接着されている。
この組合せレンズの機能を説明Ｔると、入射端面α擾か
ら入射した光ビームαｅは屈折率分布型レンズＱＯ１内
で光軸ａηに向かつて曲げられ、球面レンズ０υでざら
に曲げられて集光位置崗にスポットを結ぶ。平凸レンズ
である球面レンズαυは、一般に、第３図（ａ）及び（
ｂ）に示すような負の軸上縦収差を有している。そこで
屈折率分布型レンズＯＩとして、１８４図（ａｌｌ及び
（ｂ）に示Ｔように、上記負の収差を打ち消Ｔような正
の軸上縦収差を有Ｔるものを用い、これにより互いの収
差補正を行っている。
ら入射した光ビームαｅは屈折率分布型レンズＱＯ１内
で光軸ａηに向かつて曲げられ、球面レンズ０υでざら
に曲げられて集光位置崗にスポットを結ぶ。平凸レンズ
である球面レンズαυは、一般に、第３図（ａ）及び（
ｂ）に示すような負の軸上縦収差を有している。そこで
屈折率分布型レンズＯＩとして、１８４図（ａｌｌ及び
（ｂ）に示Ｔように、上記負の収差を打ち消Ｔような正
の軸上縦収差を有Ｔるものを用い、これにより互いの収
差補正を行っている。
このように本例に２いては、両端面が平面である屈折率
分布型レンズ四と球面レンズａυとを互いに接合して組
合せレンズを構成しているので、これらのレンズαＯα
υを別々に製造した後、元軸を合せて互い憂こ固Ｎ″ｒ
ればよい。そして球面レンズａυは、例えば所定曲率半
径のガラス球の多数を１つのヤトイ材番こバルサム等で
固定して研磨するなどの手段で簡単に量産Ｔることがで
きる。また屈折率分布型レンズ翰の万は両端面とも平面
なのでその研磨は極めて容易である。ざら沓こ光軸合せ
は単に両レンズＧＯＩＱυの外周を合せるだけでよいの
で、 ゛従来のように屈折率分布型レンズの端面に
球面加工を施す場合と比較して元軸が合せ”ＰＴ＜、従
つて生産性に優れ、またレンズの組合せ範囲も広いとい
う利点がある。
分布型レンズ四と球面レンズａυとを互いに接合して組
合せレンズを構成しているので、これらのレンズαＯα
υを別々に製造した後、元軸を合せて互い憂こ固Ｎ″ｒ
ればよい。そして球面レンズａυは、例えば所定曲率半
径のガラス球の多数を１つのヤトイ材番こバルサム等で
固定して研磨するなどの手段で簡単に量産Ｔることがで
きる。また屈折率分布型レンズ翰の万は両端面とも平面
なのでその研磨は極めて容易である。ざら沓こ光軸合せ
は単に両レンズＧＯＩＱυの外周を合せるだけでよいの
で、 ゛従来のように屈折率分布型レンズの端面に
球面加工を施す場合と比較して元軸が合せ”ＰＴ＜、従
つて生産性に優れ、またレンズの組合せ範囲も広いとい
う利点がある。
しかも本例のような構成においては、屈折率分布型レン
ズＱ（１のみならず球面レンズ負υにおいても光ビーム
（ｌｅが屈曲されるため、同一焦点距離を有する両端面
の平らな屈折率分布型レンズ単体のものに比べて高開口
数を有する。
ズＱ（１のみならず球面レンズ負υにおいても光ビーム
（ｌｅが屈曲されるため、同一焦点距離を有する両端面
の平らな屈折率分布型レンズ単体のものに比べて高開口
数を有する。
例えば屈折率分布型レンズＯＩの屈折率分布ｎ （ｒｌ
を、 ” ２（ｒ） ＝”： （１（ｇｒ ）” ＋ ｈ ４
（ｇｒ ）’ ＋ ｈａ （ｇｒ ）’ ）とする。
を、 ” ２（ｒ） ＝”： （１（ｇｒ ）” ＋ ｈ ４
（ｇｒ ）’ ＋ ｈａ （ｇｒ ）’ ）とする。
但し、”Ｏはレンズ中心壷こおける屈折率、ｇ％ｈ４及
゛びｈ６は夫々分布定数である。ここで、ｎ、＝ｔｓ、
ｇ＝０．１９、ｈ４＝０．７Ｓ、ｈ、＝−０，５０とし
、第５図に示Ｔ屈折率分布型レンズＱＱ′における各大
きさを、ｚ＝５．６ｗ、ｄ＝１．８−１２ｒＯ＝３．０
ｍｍとすると、このレンズ（ＩＩ’の開口数（レンズ最
周光の光線がスポット位置Ｑｌにおいて光軸収ηとなす
角−の正弦）ＮＡは、 レンズ熾面における光線 の入射位置（中心軸からの距離ｒＢでの屈折率をｎ （
ｒｔ）、任意点（レンズ端面からの距離ｚ１中心軸から
の距離ｒ）での屈折率ｆ ｎｃｒ）として、の式及び前
記の屈折率ｎ２（ｒ）の式をもとに光線追跡法により求
めると、Ｎ Ａ ＝ｓｉｎθ＝０．３８６となる。−万
、Ｉ４６図に示すように、屈折率分布型レンズ０Ｉと、
屈折率ｎ＝ｉ、ｓｓ、曲率牛径凡の球面レンズ０υとを
組み合せたレンズにおい工は、ｚ′＝４．４ＩｌＩＩ１
１ｄ＝ｔ８ａｕｎ、 ２ｒ（１＝３．０Ｍ％ Ｒ＝、！
１．０１１１１１とした場合、ＮＡ＝０．５２となる（
但し、このとき、ｈ４＝２．４．ｈ６＝９５である）。
゛びｈ６は夫々分布定数である。ここで、ｎ、＝ｔｓ、
ｇ＝０．１９、ｈ４＝０．７Ｓ、ｈ、＝−０，５０とし
、第５図に示Ｔ屈折率分布型レンズＱＱ′における各大
きさを、ｚ＝５．６ｗ、ｄ＝１．８−１２ｒＯ＝３．０
ｍｍとすると、このレンズ（ＩＩ’の開口数（レンズ最
周光の光線がスポット位置Ｑｌにおいて光軸収ηとなす
角−の正弦）ＮＡは、 レンズ熾面における光線 の入射位置（中心軸からの距離ｒＢでの屈折率をｎ （
ｒｔ）、任意点（レンズ端面からの距離ｚ１中心軸から
の距離ｒ）での屈折率ｆ ｎｃｒ）として、の式及び前
記の屈折率ｎ２（ｒ）の式をもとに光線追跡法により求
めると、Ｎ Ａ ＝ｓｉｎθ＝０．３８６となる。−万
、Ｉ４６図に示すように、屈折率分布型レンズ０Ｉと、
屈折率ｎ＝ｉ、ｓｓ、曲率牛径凡の球面レンズ０υとを
組み合せたレンズにおい工は、ｚ′＝４．４ＩｌＩＩ１
１ｄ＝ｔ８ａｕｎ、 ２ｒ（１＝３．０Ｍ％ Ｒ＝、！
１．０１１１１１とした場合、ＮＡ＝０．５２となる（
但し、このとき、ｈ４＝２．４．ｈ６＝９５である）。
曲率半径Ｒの球面レンズと上記屈折率分布型レンズとを
組み合せたときのＮＡの変化（但し、ｎｏ＝１．６、ｇ
ｒ、）＝０．３）をＩ７図に示すが、このグラフから分
るように、曲率半径Ｒの小さな球面レンズを組み合せる
こと番こよりＮＡｉ増大させることが可能である。例え
ばＲ＝−→Ｒ＝３ｍｍとＴると、ＮＡ＝０．３８＜Ｓ→
ＮＡ＝０．５２となる。また、光を絞っタトきのスポッ
ト径は、、２ａ ＝ ０．８２λ／ＮＡ（λ：光）波長
）で与えられ、上記の場合、λを６３２８Ａとして２ａ
−１゜３４ｓ→１．ＯＯμと、より小さく改善される。
組み合せたときのＮＡの変化（但し、ｎｏ＝１．６、ｇ
ｒ、）＝０．３）をＩ７図に示すが、このグラフから分
るように、曲率半径Ｒの小さな球面レンズを組み合せる
こと番こよりＮＡｉ増大させることが可能である。例え
ばＲ＝−→Ｒ＝３ｍｍとＴると、ＮＡ＝０．３８＜Ｓ→
ＮＡ＝０．５２となる。また、光を絞っタトきのスポッ
ト径は、、２ａ ＝ ０．８２λ／ＮＡ（λ：光）波長
）で与えられ、上記の場合、λを６３２８Ａとして２ａ
−１゜３４ｓ→１．ＯＯμと、より小さく改善される。
以上本発明を一実施例につき説明したが、上記実施例は
本発明を限定するものでは決してなく、本発明の技術的
思想に基いて種々の変更が可能である。例えば上記実施
例においては、負の軸上収差を有する凸レンズ６υと正
の軸上収差を有する屈折率分布型レンズ顛とを互いに組
み合せたが、この正負の組合せは逆でもよく、例えば正
の軸上収差を有する凹レンズと負の軸上収差を有する屈
折率分布型レンズとを互いに組み合せてもよい。また屈
折率分布型レンズの両面に夫々球面レンズを固着するこ
ともできる。
本発明を限定するものでは決してなく、本発明の技術的
思想に基いて種々の変更が可能である。例えば上記実施
例においては、負の軸上収差を有する凸レンズ６υと正
の軸上収差を有する屈折率分布型レンズ顛とを互いに組
み合せたが、この正負の組合せは逆でもよく、例えば正
の軸上収差を有する凹レンズと負の軸上収差を有する屈
折率分布型レンズとを互いに組み合せてもよい。また屈
折率分布型レンズの両面に夫々球面レンズを固着するこ
ともできる。
以上説明したように、本発明においては、光の入射端面
及び出射端面が夫々平面に構成された屈折率分布型レン
ズと、−万の面が平面に構成されたはり一様な屈折率を
有する球面レンズとを夫々の平面において互いに接合す
ることにより組合せレンズを構成しているので、屈折率
分布型レンズに面倒な球面加工を施Ｔ必要がなく、従っ
てその製造が容易であって生産性多こ優れている。また
屈折率分布型レンズと球面レンズとの組合せを種々に変
更することにより、広範囲の組合せレンズを比較的容易
に得ることができる。
及び出射端面が夫々平面に構成された屈折率分布型レン
ズと、−万の面が平面に構成されたはり一様な屈折率を
有する球面レンズとを夫々の平面において互いに接合す
ることにより組合せレンズを構成しているので、屈折率
分布型レンズに面倒な球面加工を施Ｔ必要がなく、従っ
てその製造が容易であって生産性多こ優れている。また
屈折率分布型レンズと球面レンズとの組合せを種々に変
更することにより、広範囲の組合せレンズを比較的容易
に得ることができる。
ざらに、互いに逆の収差を有する屈折率分布型レンズと
球面レンズとを組み合せて収差補正を行っているので、
収差の少ない組合せレンズを得ることができる。また球
面レンズとして凸レンズを用いた場合曇こは大巾な開口
数の増加を達成することができる。
球面レンズとを組み合せて収差補正を行っているので、
収差の少ない組合せレンズを得ることができる。また球
面レンズとして凸レンズを用いた場合曇こは大巾な開口
数の増加を達成することができる。
第１図′は従来め組合せレンズの概略断面図である。
Claims (1)
- 光の入射端面及び出射端面が夫々平面に構成されかつ内
部において屈折率が変化している屈折率分布型レンズと
、一方の面が凹面又は凸面に構成されかつ他方の面が平
面に構成されたはり一様な屈折率を有する球面レンズと
が夫々の平面において互いに接合され、その際前記屈折
率分布型レンズと前記球面レンズとが互いに逆の収差を
有していることを特徴とする組合せレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15828881A JPS5859420A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 組合せレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15828881A JPS5859420A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 組合せレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5859420A true JPS5859420A (ja) | 1983-04-08 |
Family
ID=15668316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15828881A Pending JPS5859420A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 組合せレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5859420A (ja) |
Cited By (11)
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|---|---|---|---|---|
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-
1981
- 1981-10-05 JP JP15828881A patent/JPS5859420A/ja active Pending
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