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1

C 5934 : 1999

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が制定した日

本工業規格である。

この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実

用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意することを喚起する。主務大臣及び日本工業標準調査

会は,このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新

案登録出願にかかわる確認について,責任はもたない。


日本工業規格

JIS

 C

5934

: 1999

光伝送用レンズ通則

General rules of lenses for fiber optic transmission

序文  この規格の一部は,1996 年に発行された ISO 10110, Part1∼14 Optics and optical instruments−

Preparation of drawings for optical elements and systems

を参考として作成したが,その詳細については解説に

記述する。

1.

適用範囲  この規格は,主に光伝送に使用する,光パワーの伝達を目的としたマイクロレンズについ

て規定する。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は,その最新版を適用する。

JIS C 5860

  空間ビーム光用受動部品通則

JIS C 5900

  光伝送用受動部品通則

JIS Z 8120

  光学用語

3.

定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS C 5860JIS C 5900 及び JIS Z 8120 の規定によるほ

か,次による。

a)

マイクロレンズ  従来のレンズ(マクロレンズと呼ぶ。)に比べて,特に形が小さいことを強調する場

合に用いる用語。通常は,直径が 0.01∼数 mm 程度の微小なレンズを指す。

b)

マイクロレンズ公差パラメータ  マイクロレンズの物理的情報を,公差の観点から記述するのに必要

なパラメータ。

表 にその概要を示す。

表 1  マイクロレンズ公差パラメータ

区分

具体的パラメータ

伝送特性

結合効率,位置ずれ許容量,実効集光効率

幾何形状

寸法[直径,曲率半径,肉厚(レンズ長)

加工要因

形状精度(表面形状精度,内部形状精度)

,偏心,表面欠陥,表面粗さ,面取り,コー

ティング

材料要因

泡,脈理,複屈折

c)

有効径  レンズの屈折面上で,光学的に有効な円形面の直径。通常,光線の通過可能領域を表すが,

透過波面の収差量が所定の範囲内に収められていることを保証している,レンズの屈折面上の領域を

表す。

d)

スポットサイズ  光パワーが中心強度の 1/e

2

となる位置で表した半幅。

e)

スポット径  スポットサイズの 2 倍。


2

C 5934 : 1999

f)

レンズの頂点  屈折面と光軸との切点。屈折面としては,球面,平面,非球面などがある。有効径の

中心と一致し,局所的な座標の原点となる。

g)

焦点距離  無限遠物点又は無限遠像点に対する共役点を,それぞれ像焦点又は物焦点と呼び,光学系

の像主点から像焦点又は物主点から物焦点までの距離。それぞれ像焦点距離(focal length of the image

space,

後側焦点距離ともいう。

,物焦点距離(focal length of the object space,  前側焦点距離ともいう。

ともいう。レンズ最終面の頂点から像焦点までの距離,又はレンズの第一面の頂点から物焦点までの

距離は,それぞれバックフォーカス  (back focus, back focal length),フロントフォーカス (front focus,

front focal length)

と呼ぶ。収差がある場合の実際の焦点位置は,スポット径が最小となる位置又は最

良像面の位置とする。

h)

実効焦点距離  平行光ビームをレンズに照射し,その有効径を透過した光のパワー分布の中心強度が

最大になる光軸上の位置を実効焦点位置とし,そこからレンズの主点までの距離(practical focal length

という。

。バックフォーカス,

フロントフォーカスに対応してそれぞれ実効バックフォーカス(practical

back focus

又は practical back focal length)

,実効フロントフォーカス(practical front focus 又は practical

front focal length

)が定められる。

i)

実効スポットサイズ  実効焦点位置でのスポットサイズ。

j)

実効スポット径  実効焦点位置でのスポット径。

k)

作動距離  対象とする光学素子(ファイバ,光源,受光素子他)に面するレンズの屈折面の頂点から,

当該光学素子の表面までの距離。

l)

実効集光効率  レンズの有効径を透過した光パワーのうち,実効焦点位置に形成される実効スポット

径内に収束される光パワーの割合。次の式によって算出する。

0

1

P

P

=

ε

ここに,  P

1

:  実効スポット径内に収束された光パワー

P

0

:  有効径を透過した光パワー

m)

実効 NA  有効径が光学系の実効像焦点位置に対して張る角の半分を

α

とするとき,sin

α

で与えられる

量。収差がよく補正されたレンズでは,pf を実効焦点距離,

φe を有効径とするとき,φ

e

/ (2pf)

で近似

される。像焦点が屈折率 の媒質中にある場合は,nsin

α

で与えられる。実効開口数又は実効口径比と

もいう。

n)

結合効率  光源からファイバ,ファイバからファイバ,又はファイバから受光器へ,レンズを経由し

て光パワーを伝達するときの効率。次の式によって算出する。

0

1

10

log

10

P

P

=

η

ここに,

η

:  結合効率

P

0

:  光源又はファイバから出力する光パワー

P

:  ファイバ又は受光器へ伝送された光パワー

o)

位置ずれ許容量  結合効率がその最大値からあらかじめ定められた割合だけ減少する,光軸に垂直又

は平行な方向の,光学素子間の相対的ずれ量。

p)

表面形状精度  理想的表面形状からの偏差量。偏差量は,機械的測定量で評価する場合と,反射波面

による干渉しまで評価する場合がある。


3

C 5934 : 1999

q)

真球度  表面形状精度の一つで,球レンズの場合に用いる,理想球面からの絶対的ずれ量。次の式に

よって算出する。

2

min

max

D

D

=

σ

ここに,

σ

真球度

D

max

球レンズに外接する球面の最小値。

D

min

球レンズに内接する球面の最大値。

r)

内部形状精度  屈折率の理想的内部分布からの偏差量。分布屈折率形レンズで特に重要となり,透過

波面収差や結合効率で評価する。

s)

波面収差  理想波面からの偏差量。レンズ表面形状を評価するのに用いる反射波面収差及びレンズ表

面形状と内部形状との合成されたものを評価するのに用いられる,透過波面収差(ダブルパス)とが

ある。後者は結合効率と深い関連がある。ともに理想波面である,参照波面との干渉しまから求める。

波面収差は,サジッタ誤差,イレギュラリティ,回転対称イレギュラリティ及び

rms

偏差(

RMS

値)

で表現する。

1)

サジッタ誤差  所定の球面半径からの曲率半径の相違量。視覚的評価方法としては,従来のニュー

トン本数に相当し,直交する

2

方向のニュートン本数

m, m´

の平均値で表現される。

(だ円形の干渉しまの場合)

2

m

m

+

(放物線形の干渉しまの場合)

2

m

m

波面収差をゼルニケの級数に展開したときには,

Z

3

の係数

C

3

によって,

2C

3

と表す。

2)

イレギュラリティ(球面外れ)  所定の理想表面形状又は屈折率の内部分布からの偏差量の

P

V

値(山と谷の差)

。通常理想表面形状として球面を想定している。非球面又は分布屈折率レンズの場

合は,実際の形状と理想的な形状との差の量に,球面を当てはめ,それからのズレ量に当てはめて

考える。非点収差,コマ収差及び球面収差の合成されたものに対応する。

視覚的評価方法としては,

従来のニュートン本数に相当し,

直交する

2

方向のニュートン本数

m,m´

の差分で表現する。

(だ円形の干渉しまの場合)

2

m

m

(放物線形の干渉しまの場合)

2

m

m

+

波面収差をゼルニケの級数に展開した場合には,

IRR (r, 

θ)

TIE (r,

θ)

C

3

Z

3

でイレギュラリティを表す関数

IRR (r,

θ)

P-V

値で表現する。ここに,

TIE (r,

θ)

は,観測され

た波面収差

W (r,

θ)

をゼルニケの級数に展開し,

2

次の項までの和を差し引いた全面収差関数で,

次の式によって表す。

(r,

θ)

は極座標を表す。

TIE (r,

θ)

W (r,

θ)

P (r,

θ)

ここに,

  P (r,

θ)

C

0

Z

0

C

1

Z

1

C

2

Z

2

3)

回転対称イレギュラリティ  イレギュラリティの中で回転対称な成分。球面収差に対応する。回転


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C 5934 : 1999

対称だが球面ではない近似非球面

AAS (r,

θ)

を次の式で表せる量としたとき,これの

P-V

値で表現

する。

AAS (r, 

θ)

C

8

Z

8

C

15

Z

15

C

24

Z

24

C

35

z

35

+……

4)

rms

偏差(RMS

X

値)  波面収差の自乗平均値(

rms

値)

。添字

x

t

i

a

のいずれかを表し,それ

ぞれ次の内容を意味する。

RMS

t

全面収差関数

TIE (r,

θ)

rms

値,全

rms

偏差

RMS

i

イレギュラリティ関数

IRR (r,

θ)

rms

値,

rms

イレギュラ

リティ

RMS

a

近似非球面

AAS (r,

θ)

をイレギュラリティ関数

IRR (r,

θ)

ら引いた値の

rms

値,

rms

非対称性

t)

ゼルニケの級数  ゼルニケとニーボアによって導入された,波面収差を展開する多項式で,その各項

は円形開口のときに直交条件を満たす。この通則では,動径

r

10

次までの項で評価する。最初の数

項を示すと,

波面収差:

W (r,

θ)

C

0

Z

0

C

1

Z

1

C

2

Z

2

C

3

Z

3

C

4

Z

4

C

5

Z

5

C

6

Z

6

C

7

Z

7

C

8

Z

8

+……

ここに,

  Z

0

 (r,

θ)

1

Z

1

 (r,

θ)

rcos

θ

(ティルト)

Z

2

 (r,

θ)

rsin

θ

Z

3

 (r,

θ)

2r

2

1

(デフォーカス)

Z

4

 (r,

θ)

r

2

cos2

θ

(非点収差)

Z

5

 (r,

θ)

r

2

sin2

θ

Z

6

 (r,

θ)

 (3r

2

2) rcos

θ

(コマ収差)

Z

7

 (r,

θ)

 (3r

2

2) rsin

θ

Z

8

 (r,

θ)

6r

4

6r

2

1

(球面収差)

u)

均一屈折率形レンズ  レンズ媒質の屈折率分布が均一であるレンズ。

v)

分布屈折率形レンズ  レンズ媒質の屈折率分布が不均一であるレンズ。半径方向に分布しているラジ

アル形と,光軸方向に分布しているアキシャル形の

2

種がある。

w)

回折形レンズ  媒質表面若しくは媒質内に,振幅又は位相格子を形成してレンズ効果をもたせたレン

ズ。バイナリレンズ又はグレーティングレンズとも呼ぶ。

4.

形名

4.1

形名の構成  レンズの形名は,次のように表す。

空間ビーム光用受

レンズを表す記号

レンズの形式を

個別規格で

動部品を表す記号

表す記号

表す記号

4.2.1

4.2.2

4.2.3

4.2.4

  M

LS

HB

4.2

記号

4.2.1

空間ビーム光用受動部品を表す記号  空間ビーム光用受動部品を表す記号は,英大文字

M

とする。

4.2.2

レンズを表す記号  レンズを表す記号は,英大文字

LS

とする。

4.2.3

レンズの形式を表す記号  レンズの形式を表す記号は,表 による。


5

C 5934 : 1999

表 2  レンズの形式を表す記号

表面形状

均一屈折率形

分布屈折率形

回折形

1.

球面

11.

ボール(球)

HA

12.

半球 HB −

13.

一般 HC

GC

DC

2.

非球面 21.

円柱 HD − DD

22.

一般 HE

GE

DE

3.

平面

− GF

DF

4.2.4

個別規格で規定する記号  必要に応じて個別規格で規定する。

5.

性能

5.1

項目  性能は次の項目とし,個別規格の規定による。

a)

マイクロレンズ公差パラメータ

b)

材質

c)

使用波長

d)

屈折率

e)

実効焦点距離

f)

実効バックフォーカス及び実効フロントフォーカス

g)

作動距離

h)

実効

NA

(実効開口数)

i)

コーティングの種類

j)

熱的性質(使用温度範囲,膨張係数など)

k)

機械的性質(ヌープ硬さ,摩耗度など)

5.2

性能を表す記号

5.2.1

マイクロレンズ公差パラメータ  複屈折,泡,不均一性及び脈理,形状精度,偏心並びにきずにつ

いての公差を表す記号は

表 に,表面粗さ(表面仕上げ程度)を表す記号は表 に示す。各公差パラメー

タのグレード数(等級)は必要に応じて個別規格によって規定する。

複屈折などの公差の記入例及びその意味を,次に示す。

a)

複屈折

0/10

  複屈折許容量が

10nm/cm

の最大光路差

b)

1/5

×

0.16

0.16

2

mm

2

0.025 6mm

2

の泡が五つ以内

c)

不均一性及び脈理

2/1 : 2

不均一性のグレード数

1

,脈理のグレード数

2

d)

形状精度  許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて

7/

−のように記入することができる。

1)

 3/2

(0.5)

  反射波面の偏差量を表し,サジッタ誤差が

2

しま間隔(

1

しま間隔

λ/2

λ

:波長)

,イレ

ギュラリティが

0.5

しま間隔を超えない。

2)

 7/2

(0.5)

  透過波面(ダブルパス)の偏差量を表し,サジッタ誤差が

2

しま間隔(

1

しま間隔

λ/2

λ

:波長)

,イレギュラリティが

0.5

しま間隔を超えない。

3

7

のコード番号はそれぞれ反射波面,透過波面(ダブルパス)を表す。以下同様であるので

反射,透過の断り書きを省略する。

3)

 7/5

(

)

RMS

1

0.05

サジッタ誤差が

5

しま間隔,イレギュラリティ,回転対称イレギュラリティと

もに許容値が与えられていないが,イレギュラリティの

rms

値は

0.05

しま間隔を超えない。


6

C 5934 : 1999

4)

 7/3

(1/0.5),

(全

φ20

)  サジッタ誤差が

3

しま間隔,イレギュラリティが

1

しま間隔,回転対称イレ

ギュラリティが

0.5

しま間隔を超えない。これが直径

20mm

の全領域で成立する。

5)

 7/-

RMSt

0.07

RMSa

0.035

  サジッタ誤差,イレギュラリティ,回転対称イレギュラリティと

もに許容値が与えられていないが,全

rms

偏差及び

rms

非対称性はそれぞれ

0.07

しま間隔,

0.035

しま間隔を超えない。

e)

偏心

4/2'

  傾き角の許容量が

2'

を超えない。

f)

きず

1)

 5/5

×

0.1

  きずの大きさが

0.1

2

0.01mm

2

のものが

5

個以下である。

2)

 5/3

×

0.16 ; C2

×

0.63

  きずの大きさが

0.16

2

0.0256mm

2

のものが

3

個以下であり,コート膜の欠陥

0.63

2

0.40mm

2

のものが

2

個以下である。

3)

 5/3

×

0.16 ; C5

×

0.63' ; L2

×

0.063 ; E0.016

0.063mm

のスクラッチが

2

個以内で,エッジのかけが

0.016

以内である。

表 3  複屈折,泡,脈理,偏心,きずについての公差を表す記号

記号

意味

O/A

0

:複屈折許容量のコード番号

A

:試料厚さ 1cm 当たりの複屈折によって生じる最大光路差(単位 nm)

1/N

×A

1

:材料中に存在する泡に対する許容量のコード番号

N

:許容される泡の数

A

:泡の大きさに対するグレード数(単位 mm)

2/A ; B

2

:材料の不均一性及び脈理に対する許容量のコード番号

A

:不均一性のグレード数

B

:脈理のグレード数

3

(又は 7)/A (B/C)

(以下同様)

3/A (B/CRMSx

D

x

は,t,i,a のいずれか

を表す

3/

RM&<D)

3

:反射波面の偏差許容量のコード番号

7

:透過波面(ダブルパス)の偏差許容量のコード番号

A

:サジッタ誤差の最大許容値

B

:イレギュラリティの最大許容値

C

:回転対称イレギュラリティの最大許容値

D

:波面偏差の rms 値  RMSx の最大許容値

4/

σ

 (L) 4

:偏心許容量のコード番号

σ

:傾き角(単位分',秒")

L

:横変位量(単位 mm)

5/N

×A ; CNA' ;

LN"

×A" ; EA"

5

:きず欠陥に対する許容量のコード番号

C

:コーティング欠陥

L

:2mm 以上の長いきず  A"はその幅(単位 mm)

E

:エッジのかけ  A'"は面に沿った方向の長さ(単位 mm)

NN', N", N'"

:それぞれの欠陥又はきずの数

AA', A", A'"

:それぞれのグレード数(最大許容面積の平方根,単位 mm)

表 4  表面仕上げ程度を表す記号

等級

記号

内容(10mm 換算の検査領域にある欠陥数)

P1

≦400

P2

◇2 又は◇◇

≦80

P3

◇3 又は◇◇◇

≦16

P4

◇4 又は◇◇◇◇

≦3

備考  表面仕上げ程度を表す記号は,菱形  (◇)  表示(表 4),自乗平

均粗さ,power spectral density などを用いることができる。


7

C 5934 : 1999

5.2.2

有効径,実効焦点距離及び実効 NA  有効径,実効焦点距離及び実効

NA

を表す記号を

表 に示す。

表 5  有効径,実効焦点距離及び実効 NA を表す記号

記号

意味

φ

A (RMS)

φ

A (

−)

φ

A

:有効径,に有効径の値を mm 単位でその数値を記入する。

RMS

:波面収差の許容値,rms 値を用いてしま間隔(1 しま間隔

λ/2,λ:波長)で

記入する。許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて

φ

A (

−)  と記入

する。

ρ

fB (RMS)

ρ

fB (

−)

pfB

:実効焦点距離,に実効焦点距離の値を mm 単位でその数値を記入する。

RMS

:波面収差の許容値,rms 値を用いてしま間隔(1 しま間隔

λ/2,λ:波長)で

記入する。許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて

φ

A (

−)  と記入

する。

pNAC (RMS)

pNAC (

−)

pNA

:実効 NAに実効 NA の値を記入する。

RMS

:波面収差の許容値,rms 値を用いてしま間隔(1 しま間隔

λ/2,λ:波長)で

記入する。許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて

φ

A (

−)  と記入

する。

5.2.3

実効バックフォーカス及び実効フロントフォーカス  実効バックフォーカス及び実効フロントフ

ォーカスを表す記号を

表 に示す。

表 6  実効バックフォーカス及び実効フロントフォーカス

記号

意味

pbfD (RMS)

pbfD (

−)

pbfD

:実効バックフォーカス,に実効バックフォーカスの値を mm 単位でその

数値を記入する。

RMS

:波面収差の許容値,rms 値を用いてしま間隔(1 しま間隔

λ/2,λ:波長)で

記入する。許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて pbfD (−)  と記
入する。

pffE (RMS)

pffE (

−)

pffE

:実効フロントフォーカス,に実効フロントフォーカスの値を mm 単位で

その数値を記入する。

RMS

:波面収差の許容値,rms 値を用いてしま間隔(1 しま間隔

λ/2,λ:波長)で

記入する。許容値が記入できない場合は,ダッシュを用いて pbfD (−)  と記
入する。

5.2.4

縦横の寸法が異なるフレネルレンズ  縦横の寸法が異なるフレネルレンズ又はその他の場合は,最

大径と最小径の

2

方向で各パラメータを表記する。

6.

外観及び構造

6.1

外観  外観は目視によって試験したとき,著しいきず,汚れなどの異常があってはならない。

6.2

構造  レンズの構造は,個別規格の規定による。

7.

試験方法  試験方法は,別途規定する。

8.

包装及び表示


8

C 5934 : 1999

8.1

包装  包装は,輸送中及び保管中に,振動,衝撃などによる製品の破損又は品質の低下のおそれが

ないように行い,みやすい箇所に 8.2 に規定の項目を表示する。また,荷扱い上の注意を喚起する場合に

は,JIS C 0150 に規定する事項を表示する。

8.2

表示  製品の包装には次の事項を表示する。ただし,全項目を表示することが困難な場合には a)

1

文字,第

2

文字及び第

3

文字を省略することができる。また c)及び d)のいずれか一方を省略してもよ

い。

a)

形名(4.1 の第

1

文字∼第

5

文字)

b)

製造業者名又はその略号

c)

製造年月又はその略号

d)

製造ロット番号

表示例(完全な表示例)

MLSHB-OPTO-9801-0123

      (省略した表示例)

 HB-OPTO-9801

なお,表示例の記号の意味は,次のとおりである。

形式

均一屈折率形半球レンズ

製造業者名 OPTO 社

製造年月 1998.01

製造ロット番号

0123

関連規格  ISO 10110

Part 1

14 Optics and optical instruments

Preparation of drawings for optical elements

and systems

光受動部品標準化委員会  構成表

氏名

所属

(委員長)

水  本  哲  弥

東京工業大学

移  動  伸  器

松下電器産業株式会社

宇佐見  正  士

国際電信電話株式会社

遠  藤  道  幸

通商産業省工業技術院電子技術総合研究所

加  藤  正  彦

オリンパス光学工業株式会社

渋  谷      隆

日本電気株式会社

清  水  健  男

古河電気工業株式会社

住  田      真

日本電信電話株式会社

竹  内      司

オムロン株式会社

仲  間  健  一

日本板硝子株式会社

中  村  宣  夫

住友金属鉱山株式会社

西  澤  紘  一

職業能力開発大学校

橋  爪  邦  隆

工業技術院標準部

細  谷  英  行

株式会社フジクラ

守  谷      薫

富士通株式会社

柳  沢  幸  樹

安藤電気株式会社

山  村  修  蔵

財団法人日本規格協会

増  田  岳  夫

財団法人光産業技術振興協会

(事務局)

藤  延  康  裕

財団法人光産業技術振興協会