DE3320910A1 - Objektiv fuer platten mit optischer aufzeichnung - Google Patents

Description

RJGHARD LUYKEN

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Olympus Optical Co., Ltd» oot 7865

Hatagaya 2-43-2 09.06.1983

Shibuya-ku L/mj

Tokio / JAPAN

Beschreibung Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung, das klein in seinen Abmessungen und leicht im Gewicht ist«

Ein Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung sollte ein Auflösungsvermögen von Ιμπι oder weniger besitzen, da es für das Lesen von sehr kleinen, mit hoher Dichte auf der Platte aufgezeichneten Signalen vorgesehen ist. Um ein Objektiv mit einem Auflösungsvermögen von Ιμιη oder weniger zu erhalten, sollten sphärische Aberration und Sinusbedingung kleinstmöglich sein. Als automatische Spurführungsverfahren für Platten mit optischer Aufzeichnung sind zwei Verfahren bekannt, d.h. ein Verfahren, boi dom der Lichtstrahl unter Verwendung eines Galvanometerspiegels vibrieren gelassen wird und ein Verfahren, bei dem das Objektiv selbst parallel zur Plattenoberfläche verschoben wird» Das erfindungsgemäße Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung ist für Vorrichtungen gedacht, bei denen die zuletzt genannte Spurführungsmethode verwendet wird. Daher sollte das Objektiv leicht im Gewicht sein und die paraxialen Aberrationen sollten gut korrigiert sein.

Weiterhin besteht, wenn ein Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung mit der Platte in Berührung kommt,

die Gefahr, daß Platte und Objektiv zerstört werden. Um dies zu verhindern, sollte das Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung einen großen Arbeitsabstand besitzen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen klein zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung anzugeben, das einen äußerst einfachen Linsenaufbau mit äußerst geringer Zahl von Linsen, d.h. zwei Linsen besitzt und das so ausgebildet ist, daß der Arbeitsabstand groß ist und die Aberrationen gut korrigiert sind.

Dies wird erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt;

Fig« 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektivs für Platten mit optischer Aufzeichnung und

Fig. 2 bis 5 Korrekturkurven erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 4·

Das erfindungsgemäße Objektiv hat den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau, d.h. es enthält eine erste und eine zweite Linse, wobei die erste Linse eine positive Linse und die zweite Linse ebenfalls eine positive Linse ist und das Linsensystem so ausgebildet ist, daß die Brennweite Γ der ersten Linse der folgenden Bedingung genügt:

(X) 2,0 <■ fj/f -«3,0
Darin bezeichnet f die Brennweite des Objektivs.

Das erfindungsgemaße Objektiv ist weiter so ausgebildet, daß die Eintrittsfläche der ersten Linse eine asphärische Fläche ist. Die Form dieser asphärischen Oberfläche wird durch eine Formel für eine asphärische Fläche ausgedrückt, welche zumindest einen Ausdruck enthält, der der sechsten Potenz der Einfallshöhe proportional ist, wobei der Scheitelabschnitt (Abschnitt nahe der optischen Achse der asphärischen Oberfläche) nahezu eine sphärische Fläche ist.

Um einen langen Arbeitsabstand zu erhalten, was eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist, muß bei der oben beschriebenen Linsenkonfiguration die Brechkraft der ersten Linse schwach gehalten werden. Wenn jedoch die Brechkraft dar ersten Linse zu schwach ist, muß die Brechkraft, der zweiten Linse notwendigerweise ,stark sein, um (lon gewünschten Wert an Brechkraft für das Objektiv insgesamt zu erhalten, und dies ist zur Korrektion dor· Aberrationen unvorteilhaft. Die Bedingung (1) dient daher zur Begrenzung der Brechkraft der ersten Linse aufgrund der oben erwähnten Überlegungen» Wenn f, kleiner als 2,0f ist, wird der Arbeitsabstand kurz. Wenn andererseits f. größer als 3, Of ist, wird die Brechkraft der ersten Linse schwach und die Brechkraft der zweiten Linse muß notwendigerweise groß sein. Infolgedessen wird von der zweiten Linse erhebliche sphärische Aberration verursacht, und die sphärische Aberration des Objektivs insgesamt, wird ungünstig*

Die Eintrittsfläche der ersten, das Objektiv bildenden Linse ist erfindungsgemäß als asphärische Fläche entsprechend der nachstehend genannten Formel ausgebildet:

_{χ β} £ _{+ Ey}4 _{+ Fy}6 _{+ Gy}8

Darin bezeichnen

χ die Entfernung von einem willkürlichen Punkt auf der Oberfläche zur Tangentialebene₅ die tangential zu der Oberfläche an dem Punkt auf der optischen Achse ist

y den Abstand eines willkürlichen Punktes auf der asphärischen Oberfläche zur optischen Achse und

E, F, G Koeffizienten der asphärischen Oberfläche bezüglich der Ausdrücke vierter, sechster und achter Ordnung»

Wenn die durch die oben erwähnte Formel ausgedrückte - asphärische Fläche einschließlich des Ausdruckes zweiter Ordnung als Eintrittsfläche der ersten Lin.se verwendet wird, ist es möglich, sphärische Aberration zu korrigieren. In diesem Fall wird jedoch die Korrektur der Sinusbedingung außerordentlich ungünstig» Um die Sinusbedingung zu korrigieren, ist es notwendig, die Eintrittsfläche der ersten Linse als asphärische Fläche entsprechend der oben erwähnten Formel einschließlich der Ausdrücke bis zur sechsten Ordnung auszubilden. Wie oben erwähnt, ist es möglich, sowohl sphärische Aberration als auch Sinusbedingung durch Verwendung der asphärischen Oberfläche mit der oben erwähnten Formel einschließlich der Ausdrücke der sechsten Ordnung

zu korrigieren, wenn diese erfindungsgemäß die erste Oberfläche des Objektivs ist. Insbesondere im Fall eines Objektivs mit kurzer Baulänge, wie es beim erfindungsgemäßen Objektiv der Fall ist, werden die Brechkräfte der entsprechenden Linsen notwendigerweise groß und infolgedessen wird die Korrektur der Aberrationen schwierig. Wenn daher eine asphärische Oberfläche entsprechend der Formel jedoch nur bis zum Ausdruck vierter Ordnung verwendet wird, ist es nicht immer möglich, die Aberrationen ausreichend gut zu korrigieren.

Wie bereits erläutert, ist es durch Ausbildung des Objektivs unter Erfüllung der Bedingung (l) und Ausbildung der Eintritts fläche dor ersten Linse als asphärisch« Fläche möglich, ein Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung zu erhalten, das eine kurze Baulänge besitzt, die O₃8f nicht übersteigt und das eine gute Abbildungsleistung aufweist«

Wenn jedoch das Objektiv so ausgebildet ist, daß es darüber hinaus die folgenden Bedingungen erfüllt?

(2) -0,12 < Ef³ ·* -0,06

(3) -0,15 <- Ff⁵ < -O,o8

ist es möglich, die Ausbiegung der Aberrationskurven, insbesondere der von sphärischer Aberration und Sinusbedingung, klein zu halten. In diesen Bedingungen bezeichnen E und F die betreffenden Koeffizienten der asphärischon Oberfläche für die vierte bzw. sechste Ordnung
der Eintrittshöhe y in der Formel, die die asphärische Form der ersten Oberfläche angibt.

Wenn Ef- und/oder Ff größer als der obere Grenzwert der Bedingung (2) bzw. (3) ist oder kleiner als der untere Grenzwert, ist es nicht möglich, sphärische Aberration und Sinusbedingung ausreichend gut zu korrigieren.

Ein erstes erfindungsgetnäßes Objektiv hat die in Tabelle 1, ein zweites erf indung.sgcmaßes Objektiv die in Tabelle 2, ein drittes erfindungsgemäßes Objektiv die in Tabelle 3 und ein viertes erfindungsgemäßes Objektiv, die in Tabelle 4 angegebenen Daten.

Tabelle 1

f = 1,0 NA = 0,47

T₁ = 1,2493

dj = 0,3913 H₁ = 1,51032 V₁ = 64,15 V₂ = 15,6605

. d₂ = 0,0217 r₃ = 0,6728

d₃ = 0,3696 n₂ = 1,51032 v₂ = 64,15 r₄ = 6,2493

d₄ = 0,4534

d_ - 0,2609 n₃ « 1,48821 V₃ = 66,13

E = -0,087895 F « -0,10181 ,

f₁ = 2,636 f, » 1,445 Zd « 0,7826

Tabelle 2

f = 1,0

NA = 0,47

T₁ = 1,2284

d, « 0,3913

= -128,3837

r, = 0,6522

r. = 5,3566

d₂ = 0,0217 d- = O_s3696

d₄ = 0,4494 d_ * 0,2609

1,48421

n₂ = 1,4.8421

n, = 1,48821

57,45

v₂ = 57,45

66,13

E = -0,093090

F = -0,10297

^ft = 2,515 f₉ = 1,495 Td = 0,7826

Tabelle 3

-19-

t =	1,0	di	= 0,3783	NA	= 0,47
ri	= 0,9557
		d2	= 0,0217 "	nl	» 1,76466
r2	= 1,9293
		d3	= 0,3804
r3	= 0,8108
		d4	= 0,3944	n2	= 1,51032
r4	= -21,7391	d5	- 0,2609
			"3	■ 1,48821
E =	-0,078681		F =	-0,13790

₁ = 25,68

= 64,15

V₃ = 66,13

fj = 2,12 f₂ = 1,54

0,7804

Tabelle 4

f = 1,0 NA = 0,50

T₁ = 1,2923

dj = 0,26 H₁ = 1,51032 V₁ = 64,15

V₂ « 18,2998

d₂ = 0,04 r- = 0,6728

d₃ = 0,3374 n₂ = 1,51032 v₂ = 64,15 r₄ » 5,3631

d. - 0,518

d- - 0,24 n. * 1,48821 V₃ = 66,13

E = -0,091134 F = -0,12058

fj = 2,7U f₂ = 1,472 Td = 0,6374

>..'· 332091

Darin bezeichnen:

ν_Λ> V_n, r· und r die Krümmungsradien der Linsenober 123.4.

flächen (r. bezeichnet den Krümmungsradius

in dem Abschnitt nahe der optischen Achse)

d.| und dL die Dicken, von erster bzw. zweiter Linse d„ den Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse

d. einen dem Arbeitsabstand entsprechenden Wert d_ die Dicke des Deckglases

n„ und n„ die Brechungsindizes der ersten und zweiten

Linse für Licht mit der Wellenlänge von 8OO nm

n_ den Brechungsindex des Deckglases für Licht mit

der Wellenlänge 8OO nm

V₁ und v_ die Abbe-Zahlen der ersten bzw. zweiten Linse bei der d-Linie

v, die Abbe-Zahl des Deckglases bei der d-Linie

f. und f„ die Brennweiten von erster bzw. zweiter Linse und

d den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs zur letzten Oberfläche β

": 3320970

Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv 2 wird Kunststoff sowohl für die erste als auch die zweite Linse verwendet. Wenn Kunststoff in dieser Weise verwendet wird, ist es möglich, das Objektiv noch leichter auszubilden und gleichzeitig die Kosten zu reduzieren. Wenn jedoch Kunststoff verwendet wird j ist es unmöglich, die Linsen sehr dünn auszubilden. Daher sollten die Linsen eine Dicke haben, wie es bei diesem Objektiv der Fall ist. Wenn andererseits die Linsen aus Glas hergestellt werden, können sie dünner ausgebildet werden, als es mit Kunststoff möglich ist, und infolgedessen ist es möglich, das Objektiv noch kleiner auszubilden, Das erf indung.sgemäße Objektiv 4 veranschaulicht eine Ausführung, bei der das Objektiv durch geringe Dicken der Linsen besonders klein gehalten ist.

Die erfindungsgemäßen Objektive sind unter der Annahme ausgelegt, daß Parallelstrahlung an der ersten Linsenseite eintritt.

Claims (6)

1. Olympus Optical Co. Ltd. oot 7865

   Hatagaya 2-43-2 09.06.1983

   Shibuya-ku L/mj

   Tokio / JAPAN

   Patentansprüche Objektiv für Platten mit optischer Aufzeichnung

   I . Objektiv für Platten mit optispher Aufzeichnung, enthaltend eine erste Linse und eine «weite Linse, wobei sowohl die erste als auch die zweite Linse eine positive Linse ist, gekennzeichnet durch die Erfüllung der folgenden Bedingungs

   (1) 2,0 < fj/f < 3,0

   worin f. die Brennweite der ersten Linse und f die Brennweite des Objektivs bezeichnet .und durch Ausbildung do.v Eintrittsfläche der ersten Linse als asphärische Fläche entsprechend einer Formel mit Ausdrücken mindestens sechster Ordnung bezüglich der Einfailshöhe, wobei der Scheitelbereich der asphärischen Fläche nahezu eine sphärische Fläche ist.
2. 2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die asphärisch© Fläche durch die folgende Formel bestimmt

   x = — —E + Ey⁴ + Fy⁶ + Gy⁸...

   1. +

   worin r den Krümmungsradius des Scheitelabschnitts der asphärischen Oberfläche, χ den Abstand eines willkürlichen Punktes auf der asphärischen Oberfläche zur Tangentialebene, die tangential zur sphärischen Oberfläche an deren Punkt auf der optischen Achse ist, y den Abstand eines willkürlichen Punktes zur optischen Achse und E_} F, G Koeffizienten der asphärischen ^Oberfläche sind, wobei die Koeffizienten E und F die nachstehend angegebenen Bedingungen erfüllen:

   (2) -0,12 * Ef³ < -0,06

   (3) -0,15 < Ff⁵ ^ -0,08
3. 3. Objektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten +5 %'.

   Tabelle 1

   f - 1,0 NA * 0,47

   P₁ = 1,2493

   d_t = 0,3913 H₁ = 1,51032 V₁ = 64,15 v₂ = 15,6605

   . d₂ = 0,0217 r₃ = 0,6728

   d₃ * 0,3696 n₂ - 1,51032 v₂ * 64,15 r₄ = 6,2493

   d₄ = 0,4534

   d. = 0,2609 n, = 1,48821 v. = 66,13

   E = -0,087895 F= -0,10181

   f. = 2,636 f_ = 1,445 Xd - 0,7826

   -4-Darin bezeichnen:

   r₁, r₀, τ- und r. die Krümmungsradien der Linsenober- Z 3 4

   flächen (r_t bezeichnet den Krümmungsradius in dem Abschnitt nahe der optischen Achse)

   d.. und d- die Dicken, von erster bzw« zweiter Linse

   d„ den Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse

   d. einen dem Arbeitsabstand entsprechenden Wert d_ die Dicke des Deckglases

   n* und n„ die Brechungsindizes der ersten und zweiten Linse für Licht mit der Wellenlänge von 800 nm

   n. don nrcchtinjfNi ndox dos Di'iikttlaMrH Vüv I.lc:ht.

   mit der* Wellenlänge 8θΟ nm

   und ν die Abbe-Zahlen der ersten bzw. zweiten Linse bei der d-Linie

   die Abbe-Zahl des Deckglases bei der d-Linie

   f. und f„ die Brennweiten von erster bzw. zweiter Linse und

   d den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs zur letzten Oberfläche,
4. 4. Objektiv Daten +5 %i

   Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende

   Tabelle 2

   f - 1,0 ^di - 0,6522 ^d3 - 5,3566 Λ - 0,3913 NA = 0, 47 ' ^vi = 57, 45 ^rl = 1,2284 = -1.28,3837 ^d2 = -0,093090 - 0,0217 ⁿi = 1, 48421 ^r2 - 0,3696 ^V2 - 57, 45 ^r3 = 0,4494 ⁿ2 - i> 4.8421 ^r4 = 0,2609 ^V3 = 66, 13 ⁿ3 = 1, 48821 E F = -0, 10297

   fj = 2,515 f₂ = 1,495 Td = 0,7826

   -6-Darin bezeichnen:

   T₁, r„, r. und r. die Krümmungsradien der Linsenober-1 Z 3 4

   flächen Cr₁ bezeichnet den Krümmungsradius

   in dem Abschnitt nahe der optischen Achse)

   d₁ und d- die Dicken von erster bzw. zweiter Linse

   d₀ den Luftabstand zwischen erster und zweiter Linse

   d . einen dem Arbeitsabstand entsprechenden Wert d_ die Dicke des Deckglases η und η die Brechungsindizes der ersten und zweiten

   J. Zt

   Linse für Licht mit der Wellenlänge von 800 nm

   n.. den Brechungsindex des Deckglases für Licht mit der Wellenlänge 800 nm

   und v„ die Abbe-Zahlen der ersten bzw. zweiten Linse bei der d-Linie

   v- die Abbe-Zahl des Deckglases bei der d-Linie

   fj und f_ die Brennweiten von erster bzw. zweiter Linse und

   d den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs zur letzten Oberfläche.
5. 5. Objektiv nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Daten +5 %%

   Tabelle 3

   f = 1,0 dj = 1,9293 ^d2 = O,8lO8 d = -21,7391 ^d4 «'-0,078681 - 0,3783 NA = 0,47 ^Γ1 - 0,9557 d. = 0,0217 ^ηι - 1,76466 ^Γ2 - 0,3804 ^Γ3 = 0,3944 n₂ « 1,51032 ^Γ4 - 0,2609 ⁿ3 ■ 1,48821 E F = -0,13790

   ₁ = 25,68

   64,15

   = 66,13

   f. = 2,12 f. = 1,54 Zd= 0,7804

   -8-Darin bezeichnen:

   T₁, r„, r. und r die Krümmungsradien der Linsenoberflächen Cr₁ bezeichnet den Krümmungsradius in dem Abschnitt nahe der optischen Achse)

   d₁ und d- die Dicken.von erster bzw. zweiter Linse

   d„ den Luftabstand zwischen erster, und zweiter Linse

   d. einen dem Arbeitsabstand entsprechenden Wert d_ die Dicke des Deckglases

   n. und n_ die Brechungsindizes der ersten und zweiten Linse für Licht mit der Wellenlänge von 800 nm

   n. den Brechungsindex des Deckglases für Licht

   mit dor Wellenlänge 800 nm

   V₁ und V_n die Abbe-Zahlen der ersten bzw. zweiten I 2

   Linse bei der d-Linie
   ν. die Abbe-Zahl des Deckglases bei der d-Linie

   f₁ und f„ die Brennweiten von erster bzw. zweiter Linse und

   d den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektiv»» zur lotsten öberfifleh«.
6. 6. Objektiv nach Anspruch 2, gekennzeichent durch folgende Daten +5 %i

   Tabelle 4

   f = 1,0 ^dl * 0,26 NA = 0,50 r - 1,2923 ^d2 = 0,04 ⁿl - 1,51032 ^r2 - 18,2998 ^d3 = 0,3374 ^r3 = 0,6728 ^d4 = 0,518 ⁿ2 = 1,51032 ^r4 - 5,3631 ^d5 = 0,24 ⁿ3 = 1,48821 E = -0,091134 F = -0,12058

   * 64,15

   V, = 64,15

   V₃ = 66,13

   * 2,711 f₂ - 1,472 Za = 0,6374

   Darin bezeichnen;

   r„, r- und r. die Krümmungsradien der Linsenober flächen (T₁ bezeichnet den Krümmungsradius in dem Abschnitt nahe der optischen-Achse)

   und d_ die Dicken von erster bzw. zweiter Linse

   d_ den Luftabstand zwischen erster, und zweiter Linse

   d. einen dem Arbeitsabstand entsprechenden Wert 4

   d_ die Dicke des Deckglases

   H₁ und n„ die Brechungsindizes der ersten und zweiten Linse für Licht mit der Wellenlänge von 800 nm

   n. den Brechungsindex de« Deckglases für Licht' mit der Wellenlänge 800 nm

   v_t und v„ die Abbe-Zahlen der ersten bzw. zweiten Linse bei der d-Linie

   V- die Abbe-Zahl des Deckglases bei der d-Linie

   f. und f„ die Brennweiten von erster bzw. zweiter Linse und

   d den Abstand von der ersten Oberfläche des Objektivs zur letzten Oberfläche«