JPS63188109A - 屈折率分布型光学系 - Google Patents
屈折率分布型光学系Info
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- JPS63188109A JPS63188109A JP1992287A JP1992287A JPS63188109A JP S63188109 A JPS63188109 A JP S63188109A JP 1992287 A JP1992287 A JP 1992287A JP 1992287 A JP1992287 A JP 1992287A JP S63188109 A JPS63188109 A JP S63188109A
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Landscapes
- 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】
〔技術分野〕
本発明は、光学系の光通過領域内に屈折率分布を備えた
領域を有する屈折率分布型光学系に関し、特に光源から
射出した発散光を平行光に変換したり、平行光を集斂先
に変換したりするのに好適な屈折率分布型光学系に関す
る。
領域を有する屈折率分布型光学系に関し、特に光源から
射出した発散光を平行光に変換したり、平行光を集斂先
に変換したりするのに好適な屈折率分布型光学系に関す
る。
従来この種の屈折率分布型光学系は、光学系の構成要素
、例えばレンズを光源又は受光素子から所定距離だけ離
した状態で使用するのが一般的である。
、例えばレンズを光源又は受光素子から所定距離だけ離
した状態で使用するのが一般的である。
特開昭58−205122号公報には上述の屈折率分布
型光学系が示されている。この光学系は均質媒質から成
る平凸レンズと両端平面の屈折率分布型レンズとから構
成されるものである。
型光学系が示されている。この光学系は均質媒質から成
る平凸レンズと両端平面の屈折率分布型レンズとから構
成されるものである。
しかしながら特開昭58−205132号公報に示され
る如き従来の光学系は、各要素間の位置合わせに加え、
例えば光源や受光素子と光学系との間隔調整が必要であ
り、組立及び調整作業に多くの時間を費していた。
る如き従来の光学系は、各要素間の位置合わせに加え、
例えば光源や受光素子と光学系との間隔調整が必要であ
り、組立及び調整作業に多くの時間を費していた。
一方、上述の問題を解消する一つの手段として、光源や
受光素子を光学系の要素に密着させて使用する形態が青
えられる。
受光素子を光学系の要素に密着させて使用する形態が青
えられる。
この形態の一例として例えば特開昭58−68990号
公報や特開昭60−9181号公報に示される様に、球
レンズに発光素子等の光源を密着させる方法がある。こ
の方法によれば球レンズの媒質として屈折率2.0前後
のものを使用することにより、発光素子からの発散光を
ほぼ平行な光束に変換出来る。
公報や特開昭60−9181号公報に示される様に、球
レンズに発光素子等の光源を密着させる方法がある。こ
の方法によれば球レンズの媒質として屈折率2.0前後
のものを使用することにより、発光素子からの発散光を
ほぼ平行な光束に変換出来る。
しかしながら、この種の光学系では、実用上必要な開口
数NAを得ようとすると残存収差が大きくなり精密な目
的には使用出来なくなる。
数NAを得ようとすると残存収差が大きくなり精密な目
的には使用出来なくなる。
又、上述の残存収差を補正する為に球レンズ端面を非球
面化する方法も考えられるが、球面収差及びコマ収差を
良好に補正するにはレンズ内部に絞りを設ける必要が生
じ、作製が困難であると共に収差自体の補正も十分とは
言えない。
面化する方法も考えられるが、球面収差及びコマ収差を
良好に補正するにはレンズ内部に絞りを設ける必要が生
じ、作製が困難であると共に収差自体の補正も十分とは
言えない。
本発明の目的は上記従来の問題点に鑑み、組立調整が容
易で高性能を有する屈折率分布型光学系を提供すること
にある。
易で高性能を有する屈折率分布型光学系を提供すること
にある。
上記目的を達成する為に本発明に係る屈折率分布型光学
系は、凸面を有し均質媒質から成る第1の領域と、前記
凸面とは反対側で第1の領域と接し且つ光軸と略垂直方
向に屈折率分布を有する第2の領域と、前記第1の領域
とは反対側で第2の領域と接し且つ均質媒質から成る第
3の領域とを有することを特徴としている。
系は、凸面を有し均質媒質から成る第1の領域と、前記
凸面とは反対側で第1の領域と接し且つ光軸と略垂直方
向に屈折率分布を有する第2の領域と、前記第1の領域
とは反対側で第2の領域と接し且つ均質媒質から成る第
3の領域とを有することを特徴としている。
本発明によれば、実用上十分な開口数NAを有し、且つ
又充分に収差補正を行うことが可能な光学系を提供出来
る。
又充分に収差補正を行うことが可能な光学系を提供出来
る。
とりわけ光学系の要素の端面に発光素子や受光素子を密
着させて使用することが出来る為、組立調整が容易とな
る。又、本発明の屈折率分布型光学系は実質的に単一構
造を有する為、光学系自体の組立調整が容易で量産性に
も富むものである。
着させて使用することが出来る為、組立調整が容易とな
る。又、本発明の屈折率分布型光学系は実質的に単一構
造を有する為、光学系自体の組立調整が容易で量産性に
も富むものである。
更に前記第1.第2.第3の領域を各々異なる部材で構
成し、互いに貼り合わせて単一構造の光学系とすること
も可能である。この場合、各貼り合わせ面の形状を平面
とする様に夫々の部材の形状を選択するのが好ましい。
成し、互いに貼り合わせて単一構造の光学系とすること
も可能である。この場合、各貼り合わせ面の形状を平面
とする様に夫々の部材の形状を選択するのが好ましい。
本発明の更なる特徴は下記実施例に記載されている。
(実施例)
第1図は本発明に係る屈折率分布型光学系の一実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
図中、1及び2は均質媒質から成る平凸レンズ、3は光
軸AXに略垂直な方向に屈折率分布を有する両端(光束
人出射面)平面の光学部材であり、平凸レンズ1.2と
光学部材3とで球状レンズを構成している。4は発光素
子、4aは発光素子4の発光点、Aは平行光束を示す。
軸AXに略垂直な方向に屈折率分布を有する両端(光束
人出射面)平面の光学部材であり、平凸レンズ1.2と
光学部材3とで球状レンズを構成している。4は発光素
子、4aは発光素子4の発光点、Aは平行光束を示す。
尚d+、di、 s、は本光学系のパラメータを示す
符号で、各面間の軸上間隔を表わしている。
符号で、各面間の軸上間隔を表わしている。
平凸レンズ1は発光素子4側の面が平面、他方の面が曲
率半径rlの凸面から成るレンズであり、光学部材3の
発光素子4とは反対側の平面と密着している。
率半径rlの凸面から成るレンズであり、光学部材3の
発光素子4とは反対側の平面と密着している。
一方、平凸レンズ2は発光素子4側の面が曲率半径r、
の凸面、他方の面が平面から成るレンズであり、この他
方の面即ち発光素子4とは反対側の面と光学部材3の発
光素子4側の平面とが密着している。
の凸面、他方の面が平面から成るレンズであり、この他
方の面即ち発光素子4とは反対側の面と光学部材3の発
光素子4側の平面とが密着している。
従って本実施例の光学系は平凸レンズ1.2と光学部材
3とを所定の方法で貼り合わせた単一構造となっている
。
3とを所定の方法で貼り合わせた単一構造となっている
。
又、発光素子4は平凸レンズ2の凸面に密着しており、
発光素子4の発光点4aは平凸レンズ2の凸面頂点近傍
に位置する。
発光素子4の発光点4aは平凸レンズ2の凸面頂点近傍
に位置する。
光学部材3に形成された屈折率分布は、軸上に於ける屈
折率をN O%光軸からの距離をρ、距離ρでの屈折率
をN(ρ)とすると、N(ρ) !NO+N1p” +
N2 p’ +−で表わされる。尚Nl、N2.・・・
は屈折率分布係数を示す。
折率をN O%光軸からの距離をρ、距離ρでの屈折率
をN(ρ)とすると、N(ρ) !NO+N1p” +
N2 p’ +−で表わされる。尚Nl、N2.・・・
は屈折率分布係数を示す。
又、本実施例に於いては平凸レンズ1.2を構成する均
質媒質の屈折率を夫々” I r 13とする。
質媒質の屈折率を夫々” I r 13とする。
第1図に於いて発光素子4の発光点4aから出射した光
束は平凸レンズ2.光学部材3゜平凸レンズ1を順次通
過し、平凸レンズ1から平行光束λとなって出射する。
束は平凸レンズ2.光学部材3゜平凸レンズ1を順次通
過し、平凸レンズ1から平行光束λとなって出射する。
ここで発光点4aから出射した光束は、平凸レンズ2と
光学部材3との赤面、光学部材3の屈折率分布、光学部
材3と平凸レンズ1との界面及び平凸レンズ1と空気と
の界面で屈折を受ける。
光学部材3との赤面、光学部材3の屈折率分布、光学部
材3と平凸レンズ1との界面及び平凸レンズ1と空気と
の界面で屈折を受ける。
本実施例の光学系によれば、構成が単純であるにもかか
わらず発光点4aから出射した発散光束を収差を良好に
補正した状態で平行光束に変換出来る。これは主として
光学系内の屈折率分布領域を形成したことと、該領域を
光学系内の適当な位置に設定したことによる。この屈折
率分布領域と各屈折面での屈折条件を適宜決めてやるこ
とで球面収差及びコマ収差を良好に補正出来る。
わらず発光点4aから出射した発散光束を収差を良好に
補正した状態で平行光束に変換出来る。これは主として
光学系内の屈折率分布領域を形成したことと、該領域を
光学系内の適当な位置に設定したことによる。この屈折
率分布領域と各屈折面での屈折条件を適宜決めてやるこ
とで球面収差及びコマ収差を良好に補正出来る。
一般にレンズ等の光学素子に屈折率分布を形成すること
で諸収差を補正可能な事は知られている。しかしながら
屈折率分布領域を単純に凸面等の屈折面近傍に形成した
場合、球面収差の補正は可能であるがコマ収差は残存し
てしまう。
で諸収差を補正可能な事は知られている。しかしながら
屈折率分布領域を単純に凸面等の屈折面近傍に形成した
場合、球面収差の補正は可能であるがコマ収差は残存し
てしまう。
従って本実施例の光学系に於いては、屈折率分布領域即
ち光学部材3を平凸レンズ1の凸面から所定距離だけ離
れた位置に配し、高NAに対し球面収差とコマ収差の双
方を補正している。
ち光学部材3を平凸レンズ1の凸面から所定距離だけ離
れた位置に配し、高NAに対し球面収差とコマ収差の双
方を補正している。
因みに光学部材3は平凸レンズ1の凸面の曲率中心近傍
に位置している。
に位置している。
又、光学部材3に形成された屈折率分布は、光軸から離
れるに従い漸次屈折率が増加する様な分布を有し、実質
的に負のパワー又は零のパワーを備えたレンズと等価な
機能を果たしている。
れるに従い漸次屈折率が増加する様な分布を有し、実質
的に負のパワー又は零のパワーを備えたレンズと等価な
機能を果たしている。
従って光学部材3に入射した光線の内光軸から離れた位
置を通る光線程強く発散作用を受けることになり、平凸
レンズ1の凸面での収斂作用に逆らう機能を持つ。平凸
レンズ1の凸面は、軸外特に光軸から大きく離れた位置
を通過する光線はど過剰に屈折してしまう為、この過剰
な屈折作用を屈折率分布で生じる発散作用で打ち消し、
良好な収差補正を行うのである。
置を通る光線程強く発散作用を受けることになり、平凸
レンズ1の凸面での収斂作用に逆らう機能を持つ。平凸
レンズ1の凸面は、軸外特に光軸から大きく離れた位置
を通過する光線はど過剰に屈折してしまう為、この過剰
な屈折作用を屈折率分布で生じる発散作用で打ち消し、
良好な収差補正を行うのである。
以下、本発明の具体的実施例を示す。
下記の表1は本屈折率分布光学系の数値実施例1〜4を
示しており、これらの数値実施例1〜4で表わされる光
学系の概略は前述の第1図に示すレンズ断面図と一致し
ている。
示しており、これらの数値実施例1〜4で表わされる光
学系の概略は前述の第1図に示すレンズ断面図と一致し
ている。
表中r++rzは第1図に於ける平凸レンズ1.2の凸
面の曲率半径、n l * n 2は同様に平凸レンズ
1.2の屈折率、Noは第1図に於ける光学部材3の軸
上屈折率、Nl、N2゜Ns、Naは屈折率分布係数、
Δnは同様に光学部材3の有効径内での最大屈折率差、
fは全系の焦点距離、NAは開口数を示す。
面の曲率半径、n l * n 2は同様に平凸レンズ
1.2の屈折率、Noは第1図に於ける光学部材3の軸
上屈折率、Nl、N2゜Ns、Naは屈折率分布係数、
Δnは同様に光学部材3の有効径内での最大屈折率差、
fは全系の焦点距離、NAは開口数を示す。
又、一実施例1〜4は全て形状に関するパラメータr
l * r2 * dl * dl * amが共通
な値となつている。尚dl + dl r dlは夫々
平凸レンズ1.光学部材3.平凸レンズ2の軸上肉厚を
示す、更に設計は波長λ=780nmの光に対して行っ
た。
l * r2 * dl * dl * amが共通
な値となつている。尚dl + dl r dlは夫々
平凸レンズ1.光学部材3.平凸レンズ2の軸上肉厚を
示す、更に設計は波長λ=780nmの光に対して行っ
た。
表 1
実施例1゜
N A −0,35、f −5,34
r1冨aO1r、5=−5,0、
dl=4.5、a、=t、01ds=4.5、n、=l
O1n、=Z。
O1n、=Z。
No ”1.5、Nl =1.32307X10−2N
2 =3.92461X10−’ Ns =−2,22646xlO−’ N4”−5,4781X 10−’ Δn=0.0197 実施例2゜ NAツ0.35、f冨5.30 r、w5.o、r2=−5,0 d、=4.5、d2=1.0、d3=4.5nt=1.
94410、n=−1,9441ONo−1,5、N、
=O Nt =4.17051X10−” Ns ”−1,84454X10−’ N4雪−5.478txlO−’ Δ n=o、o053 実施例3゜ NA=0.35、f = 5.31 r1=5.0、r、 =−5、O d、=4.5、d2=1.0、d、=4.5n+ =l
O,n= =2.0 No=1.54、 N1工1.18425X10−”
N2 =3.91288x 10−’ N3 =−1,16390X10−’ N4 =−7,79214x 10−’Δ n−0,0
178 実施例4゜ N A = 0.35、f雪5.25 r、=5.0、r2=−5,0 d、=4.5、d2=1.0、d、=4.5nl =2
..0%n2 =2hO N0=t、61、N、=9.62360X10−’N2
=3.88232xlO−’ N3 =−1,56168X10−’ N4 =−1,41240xlO−’ Δn=o、o149 第2図(A)〜(C)は上記数値実施例中の実施例3に
示される光学系の収差図を示し、ここでは波面収差を記
す。
2 =3.92461X10−’ Ns =−2,22646xlO−’ N4”−5,4781X 10−’ Δn=0.0197 実施例2゜ NAツ0.35、f冨5.30 r、w5.o、r2=−5,0 d、=4.5、d2=1.0、d3=4.5nt=1.
94410、n=−1,9441ONo−1,5、N、
=O Nt =4.17051X10−” Ns ”−1,84454X10−’ N4雪−5.478txlO−’ Δ n=o、o053 実施例3゜ NA=0.35、f = 5.31 r1=5.0、r、 =−5、O d、=4.5、d2=1.0、d、=4.5n+ =l
O,n= =2.0 No=1.54、 N1工1.18425X10−”
N2 =3.91288x 10−’ N3 =−1,16390X10−’ N4 =−7,79214x 10−’Δ n−0,0
178 実施例4゜ N A = 0.35、f雪5.25 r、=5.0、r2=−5,0 d、=4.5、d2=1.0、d、=4.5nl =2
..0%n2 =2hO N0=t、61、N、=9.62360X10−’N2
=3.88232xlO−’ N3 =−1,56168X10−’ N4 =−1,41240xlO−’ Δn=o、o149 第2図(A)〜(C)は上記数値実施例中の実施例3に
示される光学系の収差図を示し、ここでは波面収差を記
す。
第2図に於いて(A)は第1図に示す発光点4aが光軸
から軸外に0.1mm1!ffれた位置にある場合、(
B)は発光点4aが光軸から軸外に0.05mm1iれ
た位置にある場合、(C)は発光点4aが光軸上にある
場合の波面収差を示す。′ 尚Mはメリジオナル方向、Sはサジタル方向を示してい
る。
から軸外に0.1mm1!ffれた位置にある場合、(
B)は発光点4aが光軸から軸外に0.05mm1iれ
た位置にある場合、(C)は発光点4aが光軸上にある
場合の波面収差を示す。′ 尚Mはメリジオナル方向、Sはサジタル方向を示してい
る。
第2図(A)〜(C)の収差図から解る通り、本屈折率
分布型光学系によれば収差を良好に補正することが出来
る。又ここでは一一例として表1の実施例3に関しての
み収差図を示したが、他の実施例に関しても同等の性能
が得られた。
分布型光学系によれば収差を良好に補正することが出来
る。又ここでは一一例として表1の実施例3に関しての
み収差図を示したが、他の実施例に関しても同等の性能
が得られた。
以上、本発明の一実施例を具体的に説明したが、本発明
の屈折率分布型光学系の形態は上記実施例に限られるも
のではない。
の屈折率分布型光学系の形態は上記実施例に限られるも
のではない。
上記実施例では、本屈折率分布型光学系の用途として発
散光を平行光に変換する形態を示しているが、例えば光
束を収斂させる集光レンズとしても使用出来る。これは
第1図に於いて平行光束りを入射光として考えれば容易
に理解出来る。
散光を平行光に変換する形態を示しているが、例えば光
束を収斂させる集光レンズとしても使用出来る。これは
第1図に於いて平行光束りを入射光として考えれば容易
に理解出来る。
又、第1図に於ける発光素子4としては、半導体レーザ
ー、LED、ピンホール面を備えた光源、光ファイバー
の出射端等がある。更に上記集光レンズとして本光学系
を使用する際、本光学系に密着させ使用する受光素子と
しては、フォトトランジスタ、CCDなどの光センサや
光ファイバーの入射端及びアルミニウム膜などの反射膜
等がある。
ー、LED、ピンホール面を備えた光源、光ファイバー
の出射端等がある。更に上記集光レンズとして本光学系
を使用する際、本光学系に密着させ使用する受光素子と
しては、フォトトランジスタ、CCDなどの光センサや
光ファイバーの入射端及びアルミニウム膜などの反射膜
等がある。
表1に示した数値実施例ではd、−d3、nl =n2
42.0の場合に関し示しであるが、dl /d3 、
nl /n2の値は如何なる値でも構わない。
42.0の場合に関し示しであるが、dl /d3 、
nl /n2の値は如何なる値でも構わない。
又、同数値実施例に示された光学系によれば、光学部材
3の肉厚が光学系全体の肉厚の1/10程度となってい
るが、この肉厚比も仕様、製作上の問題に適宜対応して
任意に設定出来る。
3の肉厚が光学系全体の肉厚の1/10程度となってい
るが、この肉厚比も仕様、製作上の問題に適宜対応して
任意に設定出来る。
尚、同数値実施例では光学系全体の肉厚を10として規
格を行っているが、本発明の光学系の大きさは用途、仕
様に併せて任意の大きさをとるべきである。
格を行っているが、本発明の光学系の大きさは用途、仕
様に併せて任意の大きさをとるべきである。
第3図は第1図に示した屈折率分布型光学系の変形例を
示す断面図である。図中21は平行平板を示し、第1図
に示された部材と同一部材には同じ符号を符し、ここで
は説明を省略する。
示す断面図である。図中21は平行平板を示し、第1図
に示された部材と同一部材には同じ符号を符し、ここで
は説明を省略する。
先に示した第1図の光学系に於いて、発光素子4に接す
る部材は平凸レンズ2であり、発光素子4の発光点4a
は平凸レンズ2の凸面と密着している。しかしながら発
光素子4に接する部材の発光点4a側の屈折面は、ある
程度以上の曲率半径を与えることにより収差には影響を
及ぼさない。
る部材は平凸レンズ2であり、発光素子4の発光点4a
は平凸レンズ2の凸面と密着している。しかしながら発
光素子4に接する部材の発光点4a側の屈折面は、ある
程度以上の曲率半径を与えることにより収差には影響を
及ぼさない。
従って本実施例の光学系では平凸レンズ2の代わりに平
行平板21を配し、平凸レンズ1と光学部材3と平行平
板21とを貼り合わせて系を構成している。尚、平行平
板21は均質媒質から成るものである。
行平板21を配し、平凸レンズ1と光学部材3と平行平
板21とを貼り合わせて系を構成している。尚、平行平
板21は均質媒質から成るものである。
本実施例の構成によれば、平凸レンズ2の代わりに単純
な形状を持つ平行平板21を用いる為、作製が容易にな
る。その上、光学系の要素端面に密着させる受光素子や
発光素子の端面が通常平面であることから、平行平板2
1を使用することは密着の容易性からも有効である。
な形状を持つ平行平板21を用いる為、作製が容易にな
る。その上、光学系の要素端面に密着させる受光素子や
発光素子の端面が通常平面であることから、平行平板2
1を使用することは密着の容易性からも有効である。
又、第3図の断面図に示す構成であっても、光学性能の
点では第1図の断面図に示す構成と何ら変わりはない。
点では第1図の断面図に示す構成と何ら変わりはない。
即ち第3図に示される光学系に於いても良好に収差が補
正し得る。この際の波面収差は第2図に示されたものと
同等である。
正し得る。この際の波面収差は第2図に示されたものと
同等である。
尚、第3図に示される光学系の数値実施例はあえて示さ
ない。なぜならば先に表1に示した実施例に於いてr2
=■とするだけで、本実施例の数値実施例として十分通
用するからである。
ない。なぜならば先に表1に示した実施例に於いてr2
=■とするだけで、本実施例の数値実施例として十分通
用するからである。
又、当然のことながら本光学系を構成する各要素の光線
が通過しない部分は必ずしも必要ではない。この−例を
示したのが第4図(A)〜(D)である。
が通過しない部分は必ずしも必要ではない。この−例を
示したのが第4図(A)〜(D)である。
同図(A)、(B)は屈折率分布を有する光学部材3の
光線の通過しない部分を切断した場合の形状である。本
発明の光学系に用いられる様な光軸に対し垂直方向に屈
折率勾配をもつタイプの光学部材(屈折率分布型レンズ
)は、屈折率分布形成法の制約を受けて直径の大きいも
のが作製しにくい。従って、このような径が小さい形状
はど製作に関しては有利である。
光線の通過しない部分を切断した場合の形状である。本
発明の光学系に用いられる様な光軸に対し垂直方向に屈
折率勾配をもつタイプの光学部材(屈折率分布型レンズ
)は、屈折率分布形成法の制約を受けて直径の大きいも
のが作製しにくい。従って、このような径が小さい形状
はど製作に関しては有利である。
又、径の小さいものを用いると、それだけ屈折率差Δn
を小さく押えることが出来、同様に製作上有利である。
を小さく押えることが出来、同様に製作上有利である。
又、表1に示した数値実施例に於ける屈折率差Δnも光
線の通過する部分だけを考えた場合のものである。
線の通過する部分だけを考えた場合のものである。
尚、表1の各実施例に於けるΔnの値は0.02以内に
納まフており、通常のイオン交換法で容易に作製可能で
ある。
納まフており、通常のイオン交換法で容易に作製可能で
ある。
第4図(C)、CD)は平凸レンズ1及び平凸レンズ2
又は平行平板21についても光線の通過しない部分を切
断した場合の形状である。
又は平行平板21についても光線の通過しない部分を切
断した場合の形状である。
尚ここでは光学部材3と平凸レンズ2又は平行平板21
と発光素子4の直径が同じように描かれているが、同じ
である必要はない。
と発光素子4の直径が同じように描かれているが、同じ
である必要はない。
次に本発明の光学系では、適当な個所に遮光の為の絞り
を設けてもよいものとする。
を設けてもよいものとする。
第4図(E)、(F)はそれぞれ同図(A)。
(B)に示す光学系の光学部材3の周囲に絞りSを設け
たものである。又、同図(G)、(H)はそれぞれ同図
(C)、(D)の光学系の平凸レンズ1の凸面近傍に絞
りSを設けたものである。この絞りSの位置は図示され
た場所に限定されるものではなく、用途に応じて適切と
思われる位置に置いて良い。又、絞りSは特定の遮光部
材で構成するだけでなく、遮光材料を本光学系の構成要
素の一部に塗布することによって形成してもよい。
たものである。又、同図(G)、(H)はそれぞれ同図
(C)、(D)の光学系の平凸レンズ1の凸面近傍に絞
りSを設けたものである。この絞りSの位置は図示され
た場所に限定されるものではなく、用途に応じて適切と
思われる位置に置いて良い。又、絞りSは特定の遮光部
材で構成するだけでなく、遮光材料を本光学系の構成要
素の一部に塗布することによって形成してもよい。
次に本発明の光学系の応用例について述べる。
第5図(A)は本発明の光学系に発光素子として半導体
レーザー41を接着した装置を示す。
レーザー41を接着した装置を示す。
同図の41a、41bは半導体レーザー41の発光点で
ある。ここではこれらの発光点41a。
ある。ここではこれらの発光点41a。
41bは独立にON10 F Fが可能であるとする。
同図(A)の装置は全体として平行レーザービーム射出
光源装置5を形成している。第5図(B)は第5図(A
)の光源装置5を用いて構成したレーザービームプリン
ターを示すものである。同図に於いて5は平行レーザー
ビーム射出用光源装置、6はポリゴンミラー、7はf−
θレンズ、8は感光ドラムである。感光ドラム8の感光
面に於いて、レーザービームの走査方向と2個のスポッ
トの配列方向が直交するように光源装置5が配置されて
いる。このプリンターは同時に2本のレーザービームで
情報を書き込む為、プリント速度の向上などに大きな効
果がある。尚、本実施例ではレーザーの発光点の数を2
個としているが、これに限定するものではなく、3個以
上でも又従来どうり1個として使用してもよい。
光源装置5を形成している。第5図(B)は第5図(A
)の光源装置5を用いて構成したレーザービームプリン
ターを示すものである。同図に於いて5は平行レーザー
ビーム射出用光源装置、6はポリゴンミラー、7はf−
θレンズ、8は感光ドラムである。感光ドラム8の感光
面に於いて、レーザービームの走査方向と2個のスポッ
トの配列方向が直交するように光源装置5が配置されて
いる。このプリンターは同時に2本のレーザービームで
情報を書き込む為、プリント速度の向上などに大きな効
果がある。尚、本実施例ではレーザーの発光点の数を2
個としているが、これに限定するものではなく、3個以
上でも又従来どうり1個として使用してもよい。
次に本発明の光学系の他の応用例について述べる。
第6図(A)は光ファイバー人出力装置の一実施例を示
す。本実施例は本屈折率分布型光学系に於いて、発光素
子又は受光素子として光ファイバー9を用いた例である
。
す。本実施例は本屈折率分布型光学系に於いて、発光素
子又は受光素子として光ファイバー9を用いた例である
。
本装置によれば、収差の発生を抑えたまま平行光を効率
良くファイバー9に入力したり、また逆にファイバー9
からの出射光をある幅をもつ平行光に変換して出力した
りすることができる。
良くファイバー9に入力したり、また逆にファイバー9
からの出射光をある幅をもつ平行光に変換して出力した
りすることができる。
第6図(B)は本屈折率分布型光学系を2個対向させて
配置した光フアイバー結合装置10を示す。
配置した光フアイバー結合装置10を示す。
本装置によれば、ファイバー9′からの出射光をファイ
バー9に効率良く入射することができる。
バー9に効率良く入射することができる。
尚、第5図及び第6図で示した応用例の光学系は、第4
図(F)の形態を有しているが、これに限定されるもの
でないことは言うまでもない。
図(F)の形態を有しているが、これに限定されるもの
でないことは言うまでもない。
以上説明した各実施例、応用例に示された本屈折率分布
型光学系は、3つの部材を貼り合わせることにより単一
構造の光学系を構成したものであった。
型光学系は、3つの部材を貼り合わせることにより単一
構造の光学系を構成したものであった。
しかしながら本発明によれば、単一部材の特定の領域に
光軸と直交する方向へ屈折率が変化する屈折率分布をも
つ領域を形成し、該部材の端面に曲面を形成することに
より上記各実施例の光学系と等価な光学系を得ることが
できる。
光軸と直交する方向へ屈折率が変化する屈折率分布をも
つ領域を形成し、該部材の端面に曲面を形成することに
より上記各実施例の光学系と等価な光学系を得ることが
できる。
この様に単一部材を用いることにより作製が更に容易と
なることは言うまでもない。又この場合も曲面と屈折率
分布領域とは特定間隔だけ離して配した方が良い。
なることは言うまでもない。又この場合も曲面と屈折率
分布領域とは特定間隔だけ離して配した方が良い。
従って本発明の主たる特徴を再度述べると、少なくとも
3つの互いに隣接する領域を有し、該領域の中間部を屈
折率分布領域とし、該領域に隣接する領域を均質媒質で
形成し、全系の光束入射面の少なくとも一方を曲面とし
たことである。
3つの互いに隣接する領域を有し、該領域の中間部を屈
折率分布領域とし、該領域に隣接する領域を均質媒質で
形成し、全系の光束入射面の少なくとも一方を曲面とし
たことである。
以上、本発明に係る屈折率分布型光学系は、単一構造か
ら成る単純な構成でありながら、諸収差を良好に補正し
得る優れた光学系である。
ら成る単純な構成でありながら、諸収差を良好に補正し
得る優れた光学系である。
特に光学系の構成要素の端面に発光素子や受光素子を密
着し、発光(又は光源)装置や受光装置として用いるの
が効果的であり、実用的なNAの範囲に於いて球面収差
とコマ収差の双方を良好に補正することが可能である。
着し、発光(又は光源)装置や受光装置として用いるの
が効果的であり、実用的なNAの範囲に於いて球面収差
とコマ収差の双方を良好に補正することが可能である。
この様な効果を持つことにより、発光素子や受光素子と
光学系との間隔調整が不要となり、光学系の構成要素間
の位置合わせが不要となることをも含めて、光学系や該
光学系を使用する装置の組立調整が容易になる。従って
低コスト化、簡素化に大幅に寄与することが出来る。
光学系との間隔調整が不要となり、光学系の構成要素間
の位置合わせが不要となることをも含めて、光学系や該
光学系を使用する装置の組立調整が容易になる。従って
低コスト化、簡素化に大幅に寄与することが出来る。
又、光学系を構成する各要素も容易に入手可能で単純な
構成であり、作成に手間がかからない。
構成であり、作成に手間がかからない。
第1図は本発明に係る屈折率分布型光学系の一実施例を
示す断面図。 第2図は第1図に示す光学系の具体例の波面収差図。 第3図は第1図の実施例の変形例を示す断面図。 第4図(A)〜(H)は本発明に係る屈折率分布型光学
系の他の実施例を示す断面図。 第5図(A)、(B)は本屈折率分布型光学系の応用例
を示す図。 第6図(A)、(B)は本屈折率分布型光学系の他の応
用例を示す図。 1 、2−−−−−一平凸レンズ 3 −−−−−−−−−一屈折率分布を有する光学部材
4−−−−−−−一−−発光素子 4 a −−−−−−−一発光点 ぶ一一−−−−−−−−平行光束 A X −−−−−−−一光軸
示す断面図。 第2図は第1図に示す光学系の具体例の波面収差図。 第3図は第1図の実施例の変形例を示す断面図。 第4図(A)〜(H)は本発明に係る屈折率分布型光学
系の他の実施例を示す断面図。 第5図(A)、(B)は本屈折率分布型光学系の応用例
を示す図。 第6図(A)、(B)は本屈折率分布型光学系の他の応
用例を示す図。 1 、2−−−−−一平凸レンズ 3 −−−−−−−−−一屈折率分布を有する光学部材
4−−−−−−−一−−発光素子 4 a −−−−−−−一発光点 ぶ一一−−−−−−−−平行光束 A X −−−−−−−一光軸
Claims (2)
- (1)凸面を有し均質媒質から成る第1の領域と、前記
凸面とは反対側で前記第1の領域と接し且つ光軸と略垂
直方向に屈折率分布を有する第2の領域と、前記第1の
領域とは反対側で前記第2の領域に接し且つ均質媒質か
ら成る第3の領域とを有することを特徴とする屈折率分
布型光学系。 - (2)前記第1、第2、第3の領域が各々異なる部材か
ら成り、互いに貼り合わせて構成されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の屈折率分布型光学系
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992287A JPS63188109A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 屈折率分布型光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992287A JPS63188109A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 屈折率分布型光学系 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63188109A true JPS63188109A (ja) | 1988-08-03 |
Family
ID=12012712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1992287A Pending JPS63188109A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 屈折率分布型光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63188109A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002141556A (ja) | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP1992287A patent/JPS63188109A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002141556A (ja) | 2000-09-12 | 2002-05-17 | Lumileds Lighting Us Llc | 改良された光抽出効果を有する発光ダイオード |
US9583683B2 (en) | 2000-09-12 | 2017-02-28 | Lumileds Llc | Light emitting devices with optical elements and bonding layers |
US10312422B2 (en) | 2000-09-12 | 2019-06-04 | Lumileds Llc | Light emitting devices with optical elements and bonding layers |
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