DE3209095A1

DE3209095A1 - Objektiv fuer eine videoplatte

Info

Publication number: DE3209095A1
Application number: DE19823209095
Authority: DE
Inventors: Yuki Tokyo Hagiwara; Takahiro Sugiyama
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1982-09-23
Also published as: JPS57148716A; DE3209095C2; US4447138A; JPS6131447B2

Description

HOFFMANN¹^Il¹LJLi &

PATH N TAN WALTE"

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL..I NG. W. EITLE · D R. RER. N AT. K. H O Ff MAN N . DIPL.-ING. W. LEHN

Dl PL.-I NG. K. FOCHSLE · DR. R-E R. N AT. B. H AN S EN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCH EN 81 · TE LE FON (089) 911087 · TE LEX 05-29619 (PATH E)

36 54 5 p/hl

Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan

Objektiv für eine Videoplatte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für eine Videoplatte für eine Speicherplatte mit höh or. l'nf ormntinnndichte, und insbesondere auf ein Objektiv, woIcIich für eine Videoplatte in einem Scoop-System verwendet werden kann, welches einen Halbleiterlaser als eine Lichtquelle verwendet.

Eine Videoplatte, die bei einem Scoop-System verwendet wird, benutzt einen Halbleiterlaser als Lichtquelle, wie dies in der Technik bekannt ist. Bei diesem System wird ein Laserstrahl von einem Halbleiterlaser durch ein Objektiv auf die Spiegelfläche der Platte fokussiert. Der von der Spiegelfläche der Platte reflektierte Laserstrahl kehrt durch das Objektiv zum Halbleiterlaser zurück, mehr insbesondere zum Erzeugungspunkt des Laserstrahles, so daß die Information auf der Platte entsprechend der Intensität des zurückkehrenden Laserstrahles erfaßt wird.

Bei diesem Vorgang wird der Halbleiterlaser zusammen mit dem Objektiv bewegt, damit das Abtasten und Fokussieren zufriedenstellend ausgeführt wird. Dementsprechend muß das bewegliche Objektiv hinsichtlich Größe und Gewicht klein sein. Da es weiterhin für das Objektiv erforderlich ist, die Information zu lesen, welche auf der Scheibe mit hoher Dichte gespeichert ist, sollte die Objektivlinse eine Auflösungsleistung von zumindest 1 Mikron haben. Dementsprechend sollte das Objektiv ausreichend groß im Durchmesser sein oder es sollte eine numerische öffnung (N.A.) von ungefähr 0,5 haben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Objektiv für eine Videoplatte zu schaffen, das hinsichtlich Größe und Gewicht klein ist. Es soll besonderen Bedingungen genügen und einen ausreichend langen Operationsabstand oder hintere Schnittweite haben, wobei gleichzeitig verschiedene Aberrationen in ausreichender Weise korrigiert sind.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Objektiv, welches vier Linsenkomponenten umfaßt. Die erste Linsenkomponente umfaßt einen positiven Meniskus, die zweite Linsenkomponente umfaßt einen positiven Meniskus, die dritte Linsengruppe umfaßt einen positiven Meniskus mit relativ großer Brennweite oder einen negativen Meniskus.

Di (> vierte Iiinnxrmkomponento umfaßt einen positivem Meniskus. Das Objektiv genügt den folgenden Bedingungen:

Cl) 1.7F > F₁ , > 1.4F " ¹'^ζ

(2) 1.35 > F₁ZF₂ > 0.75

..(3) 1.0 >F_lj2ZF_1>2j3 > 0.8

"(4) l.lF > d₅ > 0.4F

C5) d₆ < 0_v5F

(6) N, > 1.7

φ Β • *

..^:·..ν ^:.Λ:".. 3 200 09 5

_ 7 —

worin F die resultierende Brennweite des Objektivs,.F-die Brennweite der ersten Linsenkomponente, P, die Brennweite der zweiten Linsenkomponente, F₁₀ die resultie-

rende Brennweite der ersten und zweiten Linsenkomponente, F_{1 o} ., die resultierende Brennweite der ersten, zweiten

und dritten Linsengruppe, r. der Krümmungsradius der i-ten Fläche, d. die Linsendicke oder der Luftspalt der i-ten Fläche zur benachbarten Linsenfläche und N. der Brechungsindex der i-ten Linse ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
15

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung von Linsen gemäß einem Objektiv 1 entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung mit der Angabe der Koma-Aberration und der Wellenfront-Aberration des Objektivs gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung von Linsen eines Objektivs 2 entsprechend der Erfindung

und

Fig. 4 eine graphische Darstellung mit der Angabe der Koma-Aberration und der Wellenfront-Aberration des Objektivs gemäß Fig. 3.

Die vorgenannten Bedingungen werden nun beschrieben. Die Bedingung (1) 1.7F > F₁ „ > 1.4F ist dazu bestimmt, die sphärische Aberration klein zu halten, wenn F_{1 o} größer ist als der obere Wert 1,7F-. Der Betrag der sphärischen Aberration mit der ersten und zweiten Limu'nkonipomMil ο j ;it

übermäßig groß. Dementsprechend muß die sphärische Aberration erheblicher mit der dritten Linsenkomponente oder der vierten Linsenkomponente korrigiert werden. Als ein Resultat ist der absolute Wert der sphärischen Aberration unvermeidlich groß. Wenn F_{1 o} kleiner ist als der untere Wert 1.4F, kann die sphärische Aberration mit der ersten und zweiten Linsenkomponente klein gemacht werden. Um jedoch den angestrebten Brennpunktsabstand zu erzielen, ist es notwendig, die Brennweite der dritten und vierten Linsengruppe zu reduzieren. In diesem Fall wird der Betrag der sphärischen Aberration groß. Dementsprechend ist es unmöglich, die angestrebte sphärische Aberration zu erzielen.

Die Bedingungen (2) und (3) sind ebenso erwünscht, um die sphärische Aberration zu korrigieren. Um den absoluten Wert ' der sphärischen Aberration klein zu halten, ist es wünschenswert, den Betrag der sphärischen Aberration herabzusetzen und daher jede Linse' zu korrigieren. Die Bedingung (2) 1.35 > F₁ZF₂ > 0.75 ist, um die Beträge der sphärischen Aberration der ersten und zweiten Linsenkomponenten gleich zu machen, so viel wie möglich. Wenn F-/F₂ größer ist als die obere Grenze 1.35 oder kleiner als die untere Grenze 0.75, so ist es schwierig, die sphärische Aberration auf don gewünschten Wert zu korrigieren. Die dritte Linsenkomponente, die eine positive sphärische Aberration vorsieht, ist wesentlich, um die sphärische Aberration zu korrigieren. Die Funktion der dritten Linsenkomponente zum Korrigieren der sphärischen Aberration ist deutlich durch die Bedingung (3) definiert 1.0 > F₁ -,/F_{1 o} _ > 0.8. Die dritte Linsenkomponente, die eine positive sphärische Aberration vorsieht, ist bedeutend für die Korrigierung der sphärischen Aberra-, tion. Wenn F₁ .,/F_{1 o} , größer ist als die obere Grenze 1.0, so ist der Betrag der positiven sphärischen Aberration klein. Daher ist es schwierig, die sphärische Aberration zu korrigieren. Wenn F₁ -,/F_{1 o} _ kleiner ist als die untere Grenze 0.8, so wird der Betrag der sphärischen Aberrationskorrektur

00095

übermäßig groß ^ Daher wird der absolute Wert der sphärischen Aberration groß.

Die Bedingungen (4) und (5) sind so eingerichtet, daß sie die hintere Schnittweite oder den Operationsabstand vergrößern. Wenn bei der Bedingung (4) 1.1F > d₅ > 0.4F d₅ kleiner ist als 0.4F, so ist es schwierig, die angestrebte hintere Schnittweite zu erhalten. Wenn d^ größer ist als 1.1F, so wird vorteilhafterweise die angestrebte hintere Schnittweite erzielt. Jedoch wird das Gewicht der Linse erhöht. Dementsprechend ist es unmöglich, ein angestrebtes Objektiv zu erhalten, welches klein und leicht ist. Wenn bei der Bedingung (5) dg < 0.5F dg größer ist als 0.5F, dann ist es unmöglich, die angestrebte hintere Schnittweite zu erhalten. Die Gesamtlänge des Objektivs wird vergrößert. Daher ist es ebenso in diesem Fall unmöglich, ein angestrebtes Objektiv zu erhalten, welches sowohl hinsichtlich der Größe als auch des Gewichtes gering bemessen ist.

Die Bedingung (6) N^ > 1.7 dient der Korrektur der sphärischen Aberration. Wenn die Brennweite der vierten Linserigruppe notwendigerweise aus den Bedingungen (1), (2) und (3) bestimmt wird, wird der Betrag der sphärischen Aberration der vierten Linsenkomponente groß. Dies wird durch die Bedingung (6) verhindert. Wenn N, kleiner ist als 1.7, so wird der Betrag der sphärischen Aberration groß. Daher wird der Betrag der sphärischen Aberrationskorrektur mit der dritten Linsenkomponente übermäßig groß. Als Resultat wird der absolute Wert der sphärischen Aberration groß.

Die Bedingung (6) gilt für die vierte Linsenkomponente.

Um die sphärische Aberration im allgemeinen zu reduzieren, wird es bevorzugt, optisches Glas eines Materials zu verwenden, welches einen hohen Brechungsindex hat, und zwar für alle Linsen. Jedoch ein solches Glas mit hohem Brechungsindex ist im allgemeinen besonders schwer und teuer.

- ίο -

Daher sollte entsprechend der Verwendung einer zu entwickelnden Linse ein geeignetes Glasmaterial ausgewählt werden.

Das Objektiv für eine Videoplatte entsprechend der Erfindung ist ein solches, welches den zuvor beschriebenen Bedingungen (1) bis (6) genügt. Bei diesem Objektiv werden die verschiedenen Aberrationen, insbesondere die sphärische Aberration, in ausreichendem Maße korrigiert.

Die numerischen Daten der Objektive 1 und 2 entsprechend der Erfindung werden nachfolgend aufgelistet. Beim Objektiv 1 und 2 ist t die Dicke eines Abdeckglases, Nt der Brechungsindex des Abdeckglases, Wt der Luftspalt oder der Operationscibstand zwischen dem Objektiv und dem Abdeckglas. Alle Hrochunc];;Indizes sind solche hinsichtlich eines Lichtstrahles mit einer Wellenlänge von 780 nm.

- 11 -

Objektiv 1	1Ό.060	^di-	1.30 ,	^Nl	.89	'« .1.74411
^ri ^e	110.131	d₂ =	■-0.10
r₂ =	6.331	^d3 ⁼	1. 70 .	^N2	= 1.7 4411
r₃ -	16.520	d₄.»	.0.51
^r4 ⁼	-4.726	d₅ =	2.00	' Na	= 1.74411
T₅ «	-5.197	^d6 -	0.10
^r6 ⁼	• 4.352	d₇ =	1.10	^N4	= 1.74411
T₇ =	24.402
^T8 =	4.5 N	.A. =	.0.5
F =	1.40 t	= 1.	20	Nt	- 1.49
Wt =	= 6.97				-■ - -
^F1.2	₂ = 14.80/12	.88 =	1.15
V^F	/T₁ -) ·7 — O.	9 7/7.	82 = 0
χ , L

- 12 -

Objektiv 2

T₁ « 11.188 di = 0.92 N₁ = 1.74411 L₁
^X r, = 206.715 d₇ = 0.10

τ, = 7.056 d, = 1.03 N₇ « 1.74411 L₂ . 3 3- Z

r₄ ■ = 20.253 d₄ = 0.48

Tr = -6.667 dr = 3.46' N₇^ = 1.48260 T₆ « -6.515 d₆ = 0.10

r₇ = 4.161 d₇ = 0.91 Ν_Δ - 1.86890 L. ' ' 7' ■

r_o = 16.000

F= 4,5 N.A. - 0.5

■ Wt = 1.40 t = 1.20 · Nt = 1.49

^Fi_>2"⁷·⁵⁵-.

F₁ZF₂ - 15.88Z14.08 · 1.12 ^F1.2^/F1.2,S * '-5V8.27 - 0.91

■A3

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1970) . DIPL-ING. W.EITIE · D R. R ER. N AT. K. H O FFMAN N ■ D I PL.-1 N G. W. LEH N DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT.-B. HANSEN ARABELLASTRASSE A · D-8000 MD NCH EN 81 ■ TELEFON (089) 911007 · TE LEX 05-29619 (PATH E) 36 545 p/hl Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan Objektiv für eine Videoplatte Patentansprüche

1. Objektiv für eine Videoplatte, ge k e η η ζ e i cn net durch eine erste Iiinsenkomponente mit einem positiven Meniskus L-, eine zweite Linsenkomponente mit einem positiven Meniskus L₂, eine dritte Linsengruppe mit einem negativen Meniskus L₃, eine vierte Linsenkomponente mit einem positiven Meniskus L^ und ein Abdeckglas für die Videoplatte, wobei das Objektiv folgende Konstruktionsdaten hat und den nachfolgend aufgeführten Bedingungen genügt:

• β

• *

^rl = 10.060 ^di - 1.30 N₁ -. 1.74411 1 ^r2 = 110.131 ^d2 - 0.10 h ^r3
^r4 6.331
= 16.520 ^d4 ⁼ 1.70
0.51 N₂ - 1.74411 L₃ ^r5 = -4.726. . ^d5 ■ 2.00 ^N3 ⁼ 1.74411 Wf ^r6 = -5.197 ^d6 - 0.10 ^L4 ^T7 4.352 ^d7 ⁼ 1.10 N₄ - 1.74411 H ^r8 = 24.402 F ' -■ 4.5 N.A. = 0.5 Wt = 1.40 t = 1. 20 Nt = 1.49 ^Fl. ,2 - ⁶·⁹⁷

F₁ZF₂ = 14.80/12.88 = 1.15 F₁ ,/F₁ , - = 6.97/7.82 = 0.89

worin r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche, d^ die liinoondickG oder der Luftspalt zwischen der iton LinacMiflache und der benachbarten Linsenfläche, N. der Brecliungsindex der i-ten Linse hinsichtlich eines Lichtstrahles mit einer Wellenlänge von 780 nm, F die. Gesamtbrennweite, N.A. die numerische öffnung, F₁ die Brennweite der ersten Lxnsenkomponente, F₂ die Brennweite der zweiten Linsenkomponente, F_{1 0} die resultierende Brennweite der ersten und zweiten Linsenkomponenten,

F₁ ~ ., die resultierende Brennweite der ersten, zweiten und dritten Linsenkomponente, t die Dicke des Abdeckglases, Nt der Brechungsindex des Abdeckglases und Wt dar Luftspalt oder der Operationsabstand zwischen der vierten Linsenkömponente und dem Abdeckglas ist.

2. Objektiv für eine Videoplatte, g e k e η η ζ e i c h net durch eine erste Linsenkomponente, die einen positiven Meniskus L., umfaßt, eine zweite Linsenkomponente, die einen positiven Meniskus L₂ umfaßt, eine dritte Linsengruppe, die einen positiven Meniskus L₃ mit einer großen Brennweite umfaßt, eine vierte Linsenkomponente, die einen positiven Meniskus L, umfaßt und ein Abdeckglas für die Videoplatte, wobei das Objektiv die folgenden Konstruktionsdaten aufweist und den folgenden Bedingungen genügt:

^Ll ^Tl
^r2 = 11.
= 206. 188
715 . ^dl
^d2 40 = 0
= 0 .92
. 10 . · N₁ - 1 .74411 ^L2 ' ^r3
^r4 7.
= 20. 056.
253 ^d3 ■■ 15. = 1
= 0 .03
.48 ^N2> 1 .•74411 ^L3 ^r6 ,·= -6.
= -6. 667
515 ^d6 = 3
= 0 .46
.10 N₅ = 1 .4 8260 ^L4 ^r7
^T8 4.
= 16. 161
000 ^d7 = 0 .91.. "V 1 .86890 F = 4.5 N.A, = 0 «5 Wt = 1. t = .1 . 20 Nt =1.49 I 86/14.08 <= 1.12 5 /F =

1 2-3

worin r. der Krümmungsradius der i-ten Linsenfläche, d. die Linsendicke oder der Luftspalt zwischen der iten Linsenfläche und der benachbarten Linsenfläche, N. der Brechungsindex der i-ten Linse hinsichtlich eines Lichtstrahles mit einer Wellenlänge von 780 nm, F die Gesamtbrennweite, N.A. die numerische öffnung, F₁ die Brennweite der ersten Linsenkomponente, F₂ die Brennweite der zweiten Linsenkomponente, F_{1 o} die resultierende Brennweite der ersten und zweiten Linsenkoinponenten, F_{1 0} -, die resultierende Brennweite der ersten, zweiten und dritten Linsenkomponente, t die Dicke des Abdeckglases, Nt der Brechungsindex des Abdeckgla,ses und Wt der Luftspalt oder der Operationsabstand zwischen der vierten Linsenkomponente und dem Abdeckglas ist.