JPS6254212A - 非球面単レンズ - Google Patents
非球面単レンズInfo
- Publication number
- JPS6254212A JPS6254212A JP19458985A JP19458985A JPS6254212A JP S6254212 A JPS6254212 A JP S6254212A JP 19458985 A JP19458985 A JP 19458985A JP 19458985 A JP19458985 A JP 19458985A JP S6254212 A JPS6254212 A JP S6254212A
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- Japan
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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】
（１）技術分野
本発明は、ビデオ及びオーディオディスク、光メモリ装
置等に用いられる結像光学系に関し、特に結像倍率が一
１／４〜−１７６、ＮＡが０．４５程度で比較的広視野
にわたって収差補正を行なった有限結像用の両面非球面
単レンズに関するものである。
置等に用いられる結像光学系に関し、特に結像倍率が一
１／４〜−１７６、ＮＡが０．４５程度で比較的広視野
にわたって収差補正を行なった有限結像用の両面非球面
単レンズに関するものである。
（２）従来技術
従来、光メモリ用結像光学系の低コスト化を目的とした
光学系として、コリメータレンズと対物レンズを一体化
し結像倍率−１／４．３３で用いる有限結像の光学系が
特開昭６０−２６９１７に於て開示されている。ここで
開示された光学系は４群４枚のレンズ系であり、通常１
群２枚のコリメータレンズと３群３枚の対物レンズとで
構成されるレンズ構成に対しては鏡筒数を１つに出来る
利点を有している。しかしながら、通常のレンズ構成と
比較してレンズ枚数を１枚低減したにすぎず、充分なコ
ストの低減化は出来なかった。
光学系として、コリメータレンズと対物レンズを一体化
し結像倍率−１／４．３３で用いる有限結像の光学系が
特開昭６０−２６９１７に於て開示されている。ここで
開示された光学系は４群４枚のレンズ系であり、通常１
群２枚のコリメータレンズと３群３枚の対物レンズとで
構成されるレンズ構成に対しては鏡筒数を１つに出来る
利点を有している。しかしながら、通常のレンズ構成と
比較してレンズ枚数を１枚低減したにすぎず、充分なコ
ストの低減化は出来なかった。
一方、光メモリ用対物レンズとして両面非球面化した単
レンズが特開昭５７−６４７１４、特開昭５７−７６５
１２．特開昭５７−２０１２１０、特開昭５８−６８７
１１．特開昭５９−２６７１４、特開昭６０＝１２０３
１０等に開示されている。これらの両面非球面単レンズ
は最大でも−１７１７，７の結像倍率のものしか開示さ
れておらず、この種のレンズを結像倍率−１／４〜−１
／６、開口数ＮＡを０．４５程度で適用した際には結像
性能の著しい劣化を伴なう。更に特開昭５７−７６５１
２、特開昭５７−２０１２１０、特開昭５８−６８７１
１、特開昭５９−２６７１２、特開昭６０−１２０３１
０は主として球面収差とコマ収差に注目し、ディスク面
上で０．１〜０．２ ｍ ｍφ程度の軸上近傍の収差補
正を目的としていた。即ちこれらはいずれもコリメータ
レンズとの併用を前提収差補正の必要な領域は軸上近傍
の微少領域で充分であった。しかしながら結像倍率−１
／４〜−１／６程度の有限結像系では、トラッキングの
際のレンズの平行移動はレンズに対しては大きな軸外結
像となる為、従来の無限遠結像系に比ベレンズ自体の収
差補正範囲を広く設計しておく必要が生じる。即ちディ
スク面で０．４〜０、５ ｍ ｍφ程度にわたって回折
限界に近い結像性能が必要となり、従来の球面収差とコ
マ収差の補正に加え非点収差の補正が必須となる。前述
の特開昭５７−６４７１４に於いては非点収差及び像面
湾曲がそれぞれ零に等しくなる修正条件について記述が
なされ、実施例として結像倍率−１／１７．７〜−１
／ ２０．２で用いられるメニスカス形状のレンズ２例
が開示されている。しかしながらこれらのレンズは焦点
距離を７、５ ｍ ｍ程度に設計されたもので、小型化
の為焦点距離を４〜５ｍｍ程度とすると、特に第２面が
ディスク面に対して凹面形状となっている為に充分な作
動距離が得られなくなる欠点を有している。
レンズが特開昭５７−６４７１４、特開昭５７−７６５
１２．特開昭５７−２０１２１０、特開昭５８−６８７
１１．特開昭５９−２６７１４、特開昭６０＝１２０３
１０等に開示されている。これらの両面非球面単レンズ
は最大でも−１７１７，７の結像倍率のものしか開示さ
れておらず、この種のレンズを結像倍率−１／４〜−１
／６、開口数ＮＡを０．４５程度で適用した際には結像
性能の著しい劣化を伴なう。更に特開昭５７−７６５１
２、特開昭５７−２０１２１０、特開昭５８−６８７１
１、特開昭５９−２６７１２、特開昭６０−１２０３１
０は主として球面収差とコマ収差に注目し、ディスク面
上で０．１〜０．２ ｍ ｍφ程度の軸上近傍の収差補
正を目的としていた。即ちこれらはいずれもコリメータ
レンズとの併用を前提収差補正の必要な領域は軸上近傍
の微少領域で充分であった。しかしながら結像倍率−１
／４〜−１／６程度の有限結像系では、トラッキングの
際のレンズの平行移動はレンズに対しては大きな軸外結
像となる為、従来の無限遠結像系に比ベレンズ自体の収
差補正範囲を広く設計しておく必要が生じる。即ちディ
スク面で０．４〜０、５ ｍ ｍφ程度にわたって回折
限界に近い結像性能が必要となり、従来の球面収差とコ
マ収差の補正に加え非点収差の補正が必須となる。前述
の特開昭５７−６４７１４に於いては非点収差及び像面
湾曲がそれぞれ零に等しくなる修正条件について記述が
なされ、実施例として結像倍率−１／１７．７〜−１
／ ２０．２で用いられるメニスカス形状のレンズ２例
が開示されている。しかしながらこれらのレンズは焦点
距離を７、５ ｍ ｍ程度に設計されたもので、小型化
の為焦点距離を４〜５ｍｍ程度とすると、特に第２面が
ディスク面に対して凹面形状となっている為に充分な作
動距離が得られなくなる欠点を有している。
（３）発明の概要
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、結像倍率が一１
／４〜−１／６程度、焦点距離が４〜５ｍｍ程度で、動
作距離及び結像性能を確保し且つ広視野にわたり収差補
正を成し得た非球面単レンズを提供することにある。
／４〜−１／６程度、焦点距離が４〜５ｍｍ程度で、動
作距離及び結像性能を確保し且つ広視野にわたり収差補
正を成し得た非球面単レンズ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非球面なる形状を
有し、光源側を第１面、ディスク側を第２面とし、光軸
近傍の曲率半径を第１面でγ１、第２面でγ２、該レン
ズの肉厚をｄ、焦点距離をｆ、結像倍率をβとした時、 （１）−０，２５＜β＜−０，１５ （２）−０，４５＜γ１／γ２＜−０，３５（３）１．
５＜ｄ／γｌ＜−１，３ （４）１．２＜ｄ／ｆ＜１．３ を満足することを特徴とする。
有し、光源側を第１面、ディスク側を第２面とし、光軸
近傍の曲率半径を第１面でγ１、第２面でγ２、該レン
ズの肉厚をｄ、焦点距離をｆ、結像倍率をβとした時、 （１）−０，２５＜β＜−０，１５ （２）−０，４５＜γ１／γ２＜−０，３５（３）１．
５＜ｄ／γｌ＜−１，３ （４）１．２＜ｄ／ｆ＜１．３ を満足することを特徴とする。
尚、本発明に於ては、光メモリの如き装置の必須の構成
として、光源側には光路分岐用の５〜１０ｍｍ程度のプ
リズム材、ディスク側には情報面保護用の１〜１．５
ｍ ｍ程度のガラス又はプラスチック等から成る光学媒
質が配置されるものとする。
として、光源側には光路分岐用の５〜１０ｍｍ程度のプ
リズム材、ディスク側には情報面保護用の１〜１．５
ｍ ｍ程度のガラス又はプラスチック等から成る光学媒
質が配置されるものとする。
（４）実施例
以下、実施例を示す前に前述の条件式に関して説明を行
なう。
なう。
まず（１）式は本発明に係る結像倍率を示す。これは光
ディスクの情報密度を読み取るのに必要なＮＡを０．４
５〜０．５０程度に想定し、光源に半導体レーザを用い
その発光角をカバーするＮ Ａ ０．０７５〜０．１２
５を対象とする本発明に係る結像系の仕様を示す。即ち
、上記（１）式の下限値を下まわると（ｉ）焦点距離に
対する瞳径が大きくなり、この為特に高次の球面収差、
非点収差の発生が大きくなって単レンズでの収差補正が
困難となる。（１１）半導体レーザ（ＬＤ）自体が有す
る非点収差の影響を受ける（ｉ ｉ ｉ）光源側のＮＡ
が大きくなる為半導体レーザ（Ｌ Ｄ）の発光角が等方
的でない影響が大きくなり結果としてディスク面でのス
ポット形状が楕円となる。又、（１）式の上限値を上ま
わると（ｉ）半導体レーザのカップリング効率が低下し
てディスク面及び受光面でのエネルギーが低下しＳ／Ｎ
の低下をきたす。（ｉｉ）光源とディスク間の距離が長
大化しシステムの大型化をもたらす。等の欠点を生じる
。次に上記（２）、（３）、（４）式はこれらを同時に
満足することにより球面収差、コマ収差、非点収差を除
去し、システムに必要な動作距離を得る為の条件式であ
る。以下、各々他の式を満足したとして各条件式を説明
する。（２）式は第１面と第２面の光軸近傍の曲率比を
示し、下限値を下まわると主として非点収差がアンダー
に生じ、上限値を」二まわると特に小型化の為にレンズ
の焦点距離を短くする場合に所望な動作距離を得にくく
なる。又、（３）式は第１面の光軸近傍の曲率半径γ１
とレンズの肉厚ｄの関係を示すものであり、レンズの屈
折率と焦点距離を決定した後の第１面と第２面のパワー
配置を示すものである。即ち、（３）式に於る下限値を
下まわると非点収差がアンダーに生じ、」−限値を上ま
わると逆にオーバーとなってしまう。更に（４）式は肉
厚ｄと焦点距１１１！ｆに関するものであり、これも下
限値を下まわると非点収差がアンダーに生じ、」−限値
を上まわると所望な動作距離を得にくくなる。尚、球面
収差及びコマ収差は（１）〜（４）式を満足した後、非
球面形状を最適に選択することにより除去可能となる。
ディスクの情報密度を読み取るのに必要なＮＡを０．４
５〜０．５０程度に想定し、光源に半導体レーザを用い
その発光角をカバーするＮ Ａ ０．０７５〜０．１２
５を対象とする本発明に係る結像系の仕様を示す。即ち
、上記（１）式の下限値を下まわると（ｉ）焦点距離に
対する瞳径が大きくなり、この為特に高次の球面収差、
非点収差の発生が大きくなって単レンズでの収差補正が
困難となる。（１１）半導体レーザ（ＬＤ）自体が有す
る非点収差の影響を受ける（ｉ ｉ ｉ）光源側のＮＡ
が大きくなる為半導体レーザ（Ｌ Ｄ）の発光角が等方
的でない影響が大きくなり結果としてディスク面でのス
ポット形状が楕円となる。又、（１）式の上限値を上ま
わると（ｉ）半導体レーザのカップリング効率が低下し
てディスク面及び受光面でのエネルギーが低下しＳ／Ｎ
の低下をきたす。（ｉｉ）光源とディスク間の距離が長
大化しシステムの大型化をもたらす。等の欠点を生じる
。次に上記（２）、（３）、（４）式はこれらを同時に
満足することにより球面収差、コマ収差、非点収差を除
去し、システムに必要な動作距離を得る為の条件式であ
る。以下、各々他の式を満足したとして各条件式を説明
する。（２）式は第１面と第２面の光軸近傍の曲率比を
示し、下限値を下まわると主として非点収差がアンダー
に生じ、上限値を」二まわると特に小型化の為にレンズ
の焦点距離を短くする場合に所望な動作距離を得にくく
なる。又、（３）式は第１面の光軸近傍の曲率半径γ１
とレンズの肉厚ｄの関係を示すものであり、レンズの屈
折率と焦点距離を決定した後の第１面と第２面のパワー
配置を示すものである。即ち、（３）式に於る下限値を
下まわると非点収差がアンダーに生じ、」−限値を上ま
わると逆にオーバーとなってしまう。更に（４）式は肉
厚ｄと焦点距１１１！ｆに関するものであり、これも下
限値を下まわると非点収差がアンダーに生じ、」−限値
を上まわると所望な動作距離を得にくくなる。尚、球面
収差及びコマ収差は（１）〜（４）式を満足した後、非
球面形状を最適に選択することにより除去可能となる。
非球面形状は、−競゛に著しくアンダーに発生する球面
収差をバランス良く補正する為に、中心から周辺にかけ
て次第に曲率半径が大きくなる形状にて設計が可能とな
る。
収差をバランス良く補正する為に、中心から周辺にかけ
て次第に曲率半径が大きくなる形状にて設計が可能とな
る。
以下、本発明の実施例を示す。
第１図は本発明に係る非球面単レンズの第１実施例を示
す図で、光ディスクの光学系に配した際の光路図を示す
。又、第２図は第１実施例に於る近軸像面の軸上及び像
高０．２ ｍ ｍでの波面収差を示す。第１図に於て、
Ｌは本発明に係る非球面レンズ、Ｃは情報面保護用の媒
質、Ｐは光路分岐用プリズム、γ１はレンズＬの第１面
に於る光軸近傍の曲率半径、ア２はレンズＬの第２面に
於る光軸近傍の曲率半径、ｄはレンズＬの肉厚、ｎはレ
ンズＬの波長入＝７８０ｎｍに於る屈折率、ＷＤは作動
距離、ｎ、 ｐは光路分岐用プリズムＰの屈折率、ｔｐ
は光路分岐用プリズムＰの肉厚、ｎｃ、は情報面保護用
媒質Ｃの屈折率、ｔｃは情報面保護用媒質Ｃの肉厚、Ｌ
Ｄは半導体レーザの光線出射位置を示す。
す図で、光ディスクの光学系に配した際の光路図を示す
。又、第２図は第１実施例に於る近軸像面の軸上及び像
高０．２ ｍ ｍでの波面収差を示す。第１図に於て、
Ｌは本発明に係る非球面レンズ、Ｃは情報面保護用の媒
質、Ｐは光路分岐用プリズム、γ１はレンズＬの第１面
に於る光軸近傍の曲率半径、ア２はレンズＬの第２面に
於る光軸近傍の曲率半径、ｄはレンズＬの肉厚、ｎはレ
ンズＬの波長入＝７８０ｎｍに於る屈折率、ＷＤは作動
距離、ｎ、 ｐは光路分岐用プリズムＰの屈折率、ｔｐ
は光路分岐用プリズムＰの肉厚、ｎｃ、は情報面保護用
媒質Ｃの屈折率、ｔｃは情報面保護用媒質Ｃの肉厚、Ｌ
Ｄは半導体レーザの光線出射位置を示す。
尚、木非球講ンズの焦点距離はｆ、開口数はＮＡ、結像
倍率はβとして表わす。又、第２図に於て、ｈは像高、
Ｓはサジタル方向の波面収差、Ｍはメリジオナル方向の
波面収差を示す。
倍率はβとして表わす。又、第２図に於て、ｈは像高、
Ｓはサジタル方向の波面収差、Ｍはメリジオナル方向の
波面収差を示す。
尚、レンズＬの非球面の形状はレンズＬの各面の頂点を
原点とし、光軸を光軸、入射高をＨとする時、回転対称
２次曲面ベースでＨの１０乗までの項を含む次の（５）
式で表わす。
原点とし、光軸を光軸、入射高をＨとする時、回転対称
２次曲面ベースでＨの１０乗までの項を含む次の（５）
式で表わす。
（５）式に於てＫはＰ［定数、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ａ’、
Ｂ’。
Ｂ’。
Ｃ’、Ｄ’は全て各次数の定数である。（以下、Ｋ、Ｂ
。
。
Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’を非球面係数と記
す。）＋ＢＨ４＋ＣＨ６＋ＤＨ８＋ＥＨ１０ ＋Ａ’ｌＨ１３＋Ｂ′ｌＨ１５十〇’ｌＨＩ ７＋Ｄ’
ｌＨＩ ９−−−− （５）尚、上式に於る次数の制限
は便宜的なものであり、これに限られるものではない。
す。）＋ＢＨ４＋ＣＨ６＋ＤＨ８＋ＥＨ１０ ＋Ａ’ｌＨ１３＋Ｂ′ｌＨ１５十〇’ｌＨＩ ７＋Ｄ’
ｌＨＩ ９−−−− （５）尚、上式に於る次数の制限
は便宜的なものであり、これに限られるものではない。
下記の表ＩＡ及び表ＩＢに夫々第１図で示す各パラメー
タの値（レンズデータを含む。）と（５）式に於る非球
面収差係数の値を示す。尚、第１Ｂ中の符号に於る添字
１及び２は夫々レンズＬの第１面、第２面に対応してい
る。
タの値（レンズデータを含む。）と（５）式に於る非球
面収差係数の値を示す。尚、第１Ｂ中の符号に於る添字
１及び２は夫々レンズＬの第１面、第２面に対応してい
る。
表 ＩＡ
表 ＩＢ
表ＩＡ及び第２図の波面収差図から解る様に、本実施例
に係る非球面単レンズは前記（１）〜（４）式を満たす
為に、焦点圧＠ ｆ ＝ ４．２ｍｍで結像倍率β＝−
１／４．７にて用いた際にも良好な結像性能と動作距離
を有している。
に係る非球面単レンズは前記（１）〜（４）式を満たす
為に、焦点圧＠ ｆ ＝ ４．２ｍｍで結像倍率β＝−
１／４．７にて用いた際にも良好な結像性能と動作距離
を有している。
即ち、像面に於る軸上の波面収差は殆ど無いといってよ
く軸外の収差も要求される性能を十分溝たし、広視野に
わたり良好な結像性能を保っている。
く軸外の収差も要求される性能を十分溝たし、広視野に
わたり良好な結像性能を保っている。
続いて、下記の表２Ａ 、２Ｂ〜５Ａ、５Ｂに本発明に
係る非球面単レンズの第２実施例から第５実施例までの
レンズデータを含む各パラメータの値と非球面係数の値
を示す。又、第３図〜第６図は第１実施例同様夫々第２
実施例から第５実施例に於る波面収差を示す図である。
係る非球面単レンズの第２実施例から第５実施例までの
レンズデータを含む各パラメータの値と非球面係数の値
を示す。又、第３図〜第６図は第１実施例同様夫々第２
実施例から第５実施例に於る波面収差を示す図である。
従って、図中及び表中の符号は前記実施例同様の意味を
有し、記載形式も同じである。
有し、記載形式も同じである。
表 ２ Ａ
表 ２Ｂ
表 ３ Ａ
表 ３ Ｂ
表 ４ Ａ
表 ４ Ｂ
表 ５ Ａ
表 ５Ｂ
（５）発明の効果
以」−説明した様に本発明に係る非球面単レンズは、動
作距離及び結像性能を保持したままで広視野にわたり球
面収差、コマ収差、非点収差の補正を成し得るものであ
り、光ディスク等の光ヘツド光学系の低コスｉ・化を図
る上でも極めて有用な単レンズである。
作距離及び結像性能を保持したままで広視野にわたり球
面収差、コマ収差、非点収差の補正を成し得るものであ
り、光ディスク等の光ヘツド光学系の低コスｉ・化を図
る上でも極めて有用な単レンズである。
第１図は本発明に係る非球面単レンズを光ディスクの光
学系に配した第１実施例に於る光路図、第２図〜第６図
は各々第１〜第５の実施例の近軸像面」二での軸」−及
び像高０．２ ｍ ｍに於ける波面収差を示す図。 Ｐ ・・・光路分岐用プリズム、 Ｓ ・・・サジタル方向での波面収差、Ｌ ・・・両面
非球面単レンズ、 Ｍ ・・・ メリジオナル方向での波面収差、Ｃ・・・
情報面保護媒質、 ＬＤ ・・・半導体レーザの光線出射位置。
学系に配した第１実施例に於る光路図、第２図〜第６図
は各々第１〜第５の実施例の近軸像面」二での軸」−及
び像高０．２ ｍ ｍに於ける波面収差を示す図。 Ｐ ・・・光路分岐用プリズム、 Ｓ ・・・サジタル方向での波面収差、Ｌ ・・・両面
非球面単レンズ、 Ｍ ・・・ メリジオナル方向での波面収差、Ｃ・・・
情報面保護媒質、 ＬＤ ・・・半導体レーザの光線出射位置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）縮小倍率で使用する両面非球面レンズであって、
両面共中心から周辺にかけて次第に曲率半径が大きくな
る形状を有し、 光源側を第１面、ディスク側を第２面とし、光軸近傍の
曲率半径を第１面でγ＿１、第２面でγ＿２、該レンズ
の肉厚をｄ、焦点距離をｆ、結像倍率をβとした時、 （１）−０．２５＜β＜−０．１５ （２）−０．４５＜γ＿１／γ＿２＜−０．３５（３）
１．５＜ｄ／γ＿１＜−１．３ （４）１．２＜ｄ／ｆ＜１．３ を満足することを特徴とする非球面単レンズ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19458985A JPS6254212A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 非球面単レンズ |
| US06/901,414 US4768867A (en) | 1985-09-02 | 1986-08-28 | Aspherical single lens |
| DE19863629875 DE3629875A1 (de) | 1985-09-02 | 1986-09-02 | Asphaerische einzellinse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19458985A JPS6254212A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 非球面単レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6254212A true JPS6254212A (ja) | 1987-03-09 |
Family
ID=16327056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19458985A Pending JPS6254212A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 非球面単レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6254212A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6310119A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 大口径単レンズ |
| JPS6425113A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Mark Kk | Finite system large aperture single lens |
| US7503427B2 (en) | 2003-02-20 | 2009-03-17 | Calsonic Kansei Corporation | Muffler |
-
1985
- 1985-09-02 JP JP19458985A patent/JPS6254212A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6310119A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 大口径単レンズ |
| JPS6425113A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Mark Kk | Finite system large aperture single lens |
| US7503427B2 (en) | 2003-02-20 | 2009-03-17 | Calsonic Kansei Corporation | Muffler |
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