JPH01214811A - 非球面単レンズ - Google Patents

非球面単レンズ

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JPH01214811A
JPH01214811A JP4159588A JP4159588A JPH01214811A JP H01214811 A JPH01214811 A JP H01214811A JP 4159588 A JP4159588 A JP 4159588A JP 4159588 A JP4159588 A JP 4159588A JP H01214811 A JPH01214811 A JP H01214811A
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JP
Japan
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lens
aspherical
optical axis
curvature
distance
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JP4159588A
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Hiroshi Matsui
寛 松居
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Canon Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明はビデオ及びオーディオディスク、光メモリ装置
等に用いる非球面単レンズに関するものである。
〔従来技術〕
従来、光メモリ等に用いられる対物レンズは、特公昭5
2−44209号公報、特開昭52−148143号公
報等で提案される様な3枚ないし5枚構成の球面レンズ
群より成立している。この用途に用いる対物レンズとし
ては結像性能だけでなく高速に自動焦点及びトラッキン
グ制御に追従させる為に、更に小型軽量であることが望
まれる。また組み合わせレンズであるため、光軸及び間
隔の組み立て調整等の要因がコスト高の原因ともなって
いる。この様な問題を解決する為に、両面あるいは片面
非球面単レンズを用いることが特開昭57−64714
号公報、特開昭57−201210号公報、特開昭58
−17409号公報、特開昭58−68711号公報に
提案されている。しかしながら、これらの提案は実際の
光メモリ用対物レンズとして適用した場合に、大きさ、
結像性能の点に於いて、いまだ充分とは言えない。
〔発明の概要〕
本発明の目的は、上記従来レンズの欠点を解消し、コン
パクトで、結像性能の良好な非球面単レンズを提供する
ことにある。
本発明の上記目的は、以下に述べる本発明の非球面単レ
ンズにより達成できる。
〔実施例〕
本発明によるレンズは光軸から離れるにしたがって次第
に曲率が大きくなる非球面形状を有する第1面及び第2
面から成る。第ν面非球面の頂点より光軸方向に測った
距離をX、、光軸と垂直な方向に測った距離をH,、各
非球面係数をA y l %円錐定数をにν、ベース曲
面の曲率半径をR,としたとき、第ν面の非球面形状が
、 +A v a Hll ”+A ll 4Hv ’+・
・・・・・・・・・(ν=1. 2) で表わされ、 F: レンズの焦点距離 D: レンズの肉厚 N: レンズの使用波長での屈折率 △ν(10) :第ν面の有効径10割における非球面
とベース曲面の曲率半径R2で決めら れる球面との光軸方向の差 △ν(9) :第ν面の有効径9割における非球面とベ
ース曲面の曲率半径R,で決め られる球面との光軸方向の差 △ν(7) :第ν面の有効径7割における非球面とベ
ース曲面の曲率半径R,で決め られる球面との光軸方向の差 △ν(5)  :第ν面の有効径5割における非球面と
ベース曲面の曲率半径R,で決め られる球面との光軸方向の差 で、いずれも光軸から径周辺方向へ遠ざかるに従って非
球面の曲率か弱くなる方向を正とするとき、 (3)   0.0710F <△1 (10)≦0.
0770F(4)  0.0410F≦△l (9) 
< 0.0436F(5)   0.0125F <△
1(7)≦0.0132F(6)   0.0029F
≦△l (5) < 0.0031F(7)   0.
0375F≦△2 (10)≦0.0390F(8) 
  0.0260F≦△2(9)≦0.0270F(9
)   0.0105F≦△2(7)≦0.0110F
(10)  0.0030F≦△2(5)≦0.003
2Fここで、r、は第ν面の近軸曲率半径で、R1 (ν =1. 2) を満足することにより、上記目的を達成するものである
本発明によるレンズは、主として軸上近傍の収差を良好
に補正したものであり、特にレンズ自身を移動させてフ
ォーカシング制御やトラッキング制御を行う光デイスク
記録再生装置用の対物レンズに適する。具体的には、高
密度記録再生を行い、ディスク面振れ、偏心等の影響を
考慮するため、NAが0.5程度で、通常1.1−1 
、3 m m厚のディスク相当の透明基板を通して0 
、1 m m〜0 、3 m mφ程度の範囲で回折限
界に近い光学性能を有するレンズである。これらの用途
のレンズは収差補正範囲として原則的には光軸上の一点
のみで良いが、実際上、加工、セツティング誤差、フォ
ーカスサーボやトラッキングサーボに伴うレンズ自身の
動き、ディスク回転による面振れ偏心等の影響をある程
度許容するために0.1mm〜0.3mmφ程度の範囲
での収差補正が必要となる。
更に、本発明によるレンズは第1面及び第2面の相対的
な偏心による性能劣化も考慮されており、性能の偏心敏
感度が少ないため製造が容易でコスト上有利である。
以下、本発明によるレンズの構成を詳細に説明する。
本発明の条件(1)、  (2)は3次の領域で球面収
差及びコマ収差を良好に補正するためのものである。
松居吉哉著「レンズ設計法」(共立出版)によれば、第
1面、第2面の3次の球面収差係数II、■2及び第1
面、第2面のコマ収差係数II、、II2は、X射瞳を
第1面に一致させ物体距離が無限遠の場合、次の様に表
わされる。
ここで、ψ0.ψ2は各々第1面、第2面の3次の非球
面項であり、rl+r2は第1面、第2面の近軸曲率半
径で、前述した様に Rν (ν=1. 2) なる関係を有するものである。
そして、レンズ全体の球面収差係数I及びコマ収差係数
IIは各面のそれぞれの収差係数の和、I=I、+l2 II = II 、 十II 2 で求まり、I、IIが適切な値となるようにレンズ形状
及び各非球面量を定める。
上述した式より明らかな様に、レンズの形状(焦点距離
9作動距離など)が決まるとR1,R2,D。
Nの値はほぼ定まってしまい、収差係数I、IIを適切
な値にするために残される自由度はψ8.ψ2しかない
。従って、レンズ形状もある程度収差補正を考慮した上
で決められることが必要で、そのための数値範囲が条件
(1)、  (2)である。
条件(1)の数値範囲を外れると、特に第1面の球面収
差が大きくなり、第1面の非球面項ψ1では収差が補正
しきれなくなる。
条件(2)は第2面でコマ収差をバランス良く補正する
ための条件であり、この数値範囲を外れると第2面の非
球面項ψ2では収差は補正できず、軸外性能が劣化する
条件(3)から(10)はレンズ第1面及び第2面の有
効径10割、9割、7割、5割での非球面量を決定する
条件である。
条件(3)、  (4)、  (5)、  (6)の上
限値を越えると球面収差がオーバーとなり、逆に下限値
を越゛えるとアンダーとなって、軸外性能が劣化する。
条件(7)、  (8)、  (9)、  (10)は
軸外収差(コマ)補正に関するもので、上限値を越える
と外向性コマ発生量が大きくなり、また、下限値を越え
ると内向性コマ発生量が大きくなり、軸外性能が劣化す
る。
゛以下に本発明のレンズの実施例を示す。
、ただし第1図に示す様に、Fはレンズの焦点距離、N
Aは開口数、βは近軸横倍率、R1は第1面のベース曲
面の曲率半径、R2は第2面のベース曲面の曲率半径、
Dはレンズの中心肉厚、W、Dは作動距離、tはディス
ク厚、Nは使用波長λ=785nmでのレンズの屈折率
、nは使用波長λ=785nmでのディスクの屈折率で
ある。
非球面の形状はレンズの各面の頂点を原点とし、光軸方
向をX軸、入射高をHとして次式で表わすものとする。
Kは円錐定数である。
+A y 3 Hv ”+A v 4Hv ’+・・・
・・・・・・・(ν=1. 2) また、第2図、第3図、第4図、第5図、第6図。
第7図、第8図は夫々本発明の実施例1. 2. 3゜
4、5.6. 7のレンズ系の球面収差、非点収差を示
すグラフである。
実施例I F  =1.ONA =0.5    β= −0,3
R1: 非球面    D   =1.11     
N=1.57633R2: 非球面    W、D  
= 0.52t  = 0.41   n = 1.5
25R、=  7.91568XIO−’    R2
= −1,03286X10゜K 、  =  4.0
7321X10−”    K 2= −1,2834
6X10’A1□=  0.OA22=  0.0A、
3=  1.17338X10−’    A23 =
  1.48396X10”A、4= −2,4987
3X10−’    A24= −7,78786X1
0−’A 、5= −1,06277X10”    
A2. =  1.04023X10゜A +a = 
−2,45180X10−’    A26 =  2
.23703X10゜A、7= −2,62792X1
0−”    A、 = −4,27904X10゜A
、s =  8.39471X10−”    A28
=−2,96785X10’A、、=  4,7074
4X10−”    A2. =  3.96334x
10’AIIa = −1,62859X10°   
A210 =  1.02125X10’Am =  
2.74012XIO−’    A211 = −8
゜19906X10゜AlI3 =  1.60030
X10°   A212 = −3,90426X10
゜AlI3  =   5.01855X10’   
    A213  =   3.74577X10’
An、a  = −9,32221X10°     
 A214  = −9,52776X10’Aos=
−2,97163X10°A215=−6,32096
X10暑Aha  =   4.66849X 10°
      A216  =   2.O1569X1
02実施例2 F   =1.ONA  =0.5    β= −0
,3R1: 非球面    D   =1.07   
 N=1.57633R2: 非球面    W、D 
 = 0.50t  = 0.41   n = 1.
525R、=  7.81572x10−’     
R2= −1,09745x10’K 、  = −1
,22770x10−”    K 2=−1,491
81X10’A、2=  0.OA2□=  0.0A
、3=  0.0        A23=  5.4
6851X10=A、、  = −2,33852x1
0−’     A24= −6,88675X10−
’A、5=  0.OA25=  1.06783X1
0’A、6=−2,70002X10−’    A2
. =  2.25344X10゜A 、7=  0.
OA2. ニー 4.77262x10’A、8=  
1.20643X10−’    A28=−3,12
664XIO’A、、=  0.0        A
2. =  4.59270x106Aoo = −1
,24190X10’     A210 =  7.
43947X10’A+n =  0.0      
  A211 =  0.0AI+2 =  5.78
412X10−’    A212 = −2,140
63x10−’Al13 =  0.OA2+3 = 
 0.0A114  =   9.80932X10−
’      A214  = −3,90163X1
0’Aos  =   0.OA215  =   0
.0Aha  = −3,44493X10°    
 A216  =   5.45568X10’実施例
3 F  =t、o     NA =0.5    β=
 −0,3R1: 非球面    D   =1.15
    N=1.57633R2: 非球面    W
、D  = 0.50t  = 0.4I   n =
 1.525R、=  7.86539X10−’  
  R2= −1,00446XIO’K 、  = 
−1,74695X10−”    K 2= −1,
19534X10’A、□=  0.OA22=  0
.0A、3=  0.OA23=  5.46851X
10−’A、4= −2,56881X10−’   
 Au=−7,20390XIO−’A、5=  0.
OA2. =  1.06783X10’A 、6= 
−2,45394刈0−’    A aa =  2
.31781 x to’A 、□=  0.OA2.
 =−4,77262x10’A、、 =  1.30
957X10−’    A、 =−3,03982刈
0’A、、=  0.0        A2. = 
 4.59270X10’Ano = −1,2713
4X10°   A210 =  7.27921 X
 10’Am =  0.OA2+1 =  0.0A
I12 =  5.68897X10−’    A2
12 = −3,04484X10’ん13 :  0
.0         A213 =  0.0A11
4  =  1.15459X10’      A2
14  = −4,95906X10’Ans  = 
 0.OA216  =  0.0A11a  = −
3,78705X10°     A216  =  
9.31020X10’実施例4 F  =1.ONA =0.5    β= −0,3
R1: 非球面    D   =1.11     
N=1.57633R2: 非球面    W、D  
= 0.52t  = 0.41   n = 1.5
25R、=  7.89479X10−’    R2
= −1゜03592X10゜K 、  = −1,1
1761X10−”    K 2= −1,2590
7X10’A、2=  0.0        A22
 =  0.0A、3=  5.99721X10−’
    A23=  7.27184X10−”A、4
= −2,51917X10−’    A24=−7
,33150X10−’A、5=−1.34068X1
0−3A25=  1.03545X10゜A、6=−
2,39749X10−’    A26=  2.3
0485X10’A、7= −2,48470X10−
2A2. = −4,76312X10゜A、8=  
9.89229X10−”    A28=−2,94
719X10゜A、、 =  4.26776XIO=
    A2.=  4.60581X10’AI+o
 =−1,30951X10°   A210 =  
1.08303X10’An+ =  4.33955
X10−”    A2+1 = −7,62143X
10゜AlI3 =  1.70756X10°   
A212 = −2,66609X10゜AlI3 =
 −1,54014X10−’    A213 = 
 1.66236X10’A114  = −8,42
621X10−’      A214  = −6,
26002X10’Aus  = −3,38722X
10−’      A216  = −4,3214
4X10’Al!e  = −2,37238X10°
     A216  =   1,44116X10
”実施例5 F  =1.0  、   NA =0.5    β
= −0,3R1: 非球面    D   =1.1
1    N=1.57633R2: 非球面    
W、D  = 0.52t  = 0.41   n 
= 1.525R、=  7.86978X10−’ 
   R2=−1,03881刈0゜K 、  =  
1.21377x10−”    K 2= −1,2
9337x106A、2=  0.OA22 =  0
.0A、3=−7,66823X10”    A23
=  4.19110X10=A14= −2,565
24X10−’    A24= −7,60071X
10−’A、、 =−1,05534X10−”   
 A211=  1.08912XIO6A、、 =−
2,41044刈0−’    A2II=  2.3
5959x108A、7= −2,47362X10−
2A27= −4,82438X10゜A、8=  1
.15893x10−’    A、 =−2,858
77x10’A、、 =−6,74066X10−3A
2. =  4.58206X10゜Aoo = −1
,39938X10°   A210 =  1.11
942X10’All宜  =    1.57295
X10−”          A2+1   =  
−1,06525XIO’Al12 =  1.642
66X10°   A212 =  1.34544X
10゜AlI3 = −1,48303X10−’  
  A213 =  8.12719X10’A114
  = −5,62669X10−’      A2
14  =−6,30292X10’Aos  = −
1,00321X10°     A216  = −
2,66025X10’Aha  = −2,3285
0X10’      A2+6  =   1.55
139X10’実施例6 F  =1.ONA =0.5    β= −0,3
R1: 非球面    D   =1.11    N
=1.57633R2: 非球面    W、D  =
 0.52t  = 0.41   n = 1.52
5R、=  7.87318XIO−’    R2=
 −1,03874X10’K 、  =  1.00
392xlo−”    K 2= −1,27985
x10’A、2=  0.OA、 =  0.0A、3
=−4,19372XIO−’    A23=  9
.62691X10−sA、、 = −2,55212
X10−’    A24= −7,66440X10
−’A、5=−9.49710X10−3A25 = 
 1.08210X10゜A、6=−2,47325x
10−’    A2. =  2.36656xtO
8A、7= −2,12412X10−”    A2
7= −4,83895XIO’A、、 =  1.1
1034X10−’    A2. =−2,8527
9X10’A、、=−1,28231X10−2A2.
 =  4.58629X10゜A++o=−1,32
149X10°A210=1.12514XIO’Am
 =  1.93394X10−2A211 = −1
,02572XIO’Al12 =  1.55876
X10°   A2+2 =  5.67943X10
’Al13 = −1,24975X10−’    
A213 =  2.49431XIO’Al14  
=−7,50365X10−’      A214 
 = −1,40068X10”Aos  = −4,
01690X10−’      A215  = −
3,24786X10’Au6=−2,87869X1
0’      A216  =   2.66930
X10”実施例7 F  =1.ONA  =0.5    β= −0,
3R8: 非球面    D   =1.11    
N=1.57633R2: 非球面    W、D  
= 0.52t  = 0.41   n = 1.5
25R,=  7.91784X10−’     R
2=−1,03241X10’に、  =  9.60
367刈0−’    K 2= −1,26960X
10’A1□=  0.OA22=  0.0A、、 
=  1.88518刈0−″   A、=  1.6
2675X10−”A、、  = −2,54350X
10−’     A2.  = −7,92533X
10−’A 1s =  9.99922刈0−”  
  A2. =  1.04042X10゜A、6=−
2,40906X1G−’    A26=  2.2
9465X10゜A、7= −2,71568x10−
”    A2. = −4,28773刈O0A、、
  =  9.68218X10−’     A、 
 =−2,93673XIO6A、、  =  5.5
8350X10−”     A2.  =  3.8
9808X10’Aoo = −1,63453XIO
°   A210 =  1.02399XIO’Am
 =  2.71931X10−’    A211 
= −9,64102X10゜Al12 =  1.5
7099X10@A212 =−2,03787X10
’Ah3=  5.01625X10’     A2
+3 =  3.69489X10’A114  = 
−9,29819X10°      A214  =
 −9,30231X10’AI菫s  =  −2,
95047x10°          A2+6  
=  −6,58422X10’A■e  =   4
.64299X10°      A2+6  =  
 2.01613X10’〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば軸上、軸外収差とも
良好に補正された軽量コンパクトな非球面単レンズを実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る非球面単レンズのレンズ断面を示
す図、第2図、第3図、第4図、第5図。 第6図、第7図及び第8図は本発明に係る非球面単レン
ズの各実施例に於ける球面収差、非点収差を示す図であ
る。 l・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・非球
面単レンズ2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・透明基■ D・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・レンズ肉厚W、D・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・作動距離t・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・透明基板の肉厚R
,,R2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・基準曲面の曲率半径N、  n ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・屈折■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源側より第1面、第2面が共に非球面で構成さ
    れる非球面単レンズであり、任意の点から頂点における
    接平面までの距離をX、前記任意の点から光軸までの距
    離をH、第ν面の基準曲率半径をR_νとした時に下記
    の式にて表わされる非球面であると共に次の条件(1)
    から(10)を満足する非球面単レンズ。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ν=1、2) r_ν=R_ν/1+2A_ν_2R_ν (ν=1、2) (1)0.465≦1−(D/N)[(N−1)/r_
    1]≦0.505(2)−1.570F≦N/r_2≦
    −1.435F(3)0.0710F≦−△1(10)
    ≦0.0770F(4)0.0410F≦−△1(9)
    ≦0.0436F(5)0.0125F≦−△1(7)
    ≦0.0132F(6)0.0029F≦△1(5)≦
    0.0031F(7)0.0375F≦△2(10)≦
    0.0390F(8)0.0260F≦△2(9)≦0
    .0270F(9)0.0105F≦△2(7)≦0.
    0110F(10)0.0030F≦△2(5)≦0.
    0032Fの ただし、A_ν_2、A_ν_3、A_ν_4・・・・
    ・・は第ν面高次の非球面係数、K_νは第ν面の円錐
    定数、Dはレンの ズ肉厚、Nはレンズの屈折率、Fはレンズの焦点距離、
    △ν(10)は第ν面の有効径10割における非球面と
    基準曲面の曲率半径R_νで決められる球面との光軸方
    向の距離、△ν(9)は第ν面の有効径9割における非
    球面と基準曲面の曲率半径R_νで決められる球面との
    光軸方向の距離、△ν(7)は第ν面の有効径7割にお
    ける非球面と基準曲面の曲率半径R_νで決められる球
    面との光軸方向の距離、Δν(5)は第ν面の有効径5
    割における非球面と基準曲面の曲率半径R_νで決めら
    れる球面との光軸方向の距離で、いずれも光軸から径周
    辺方向へ遠ざかるに従って非球面の曲率が弱くなる方向
    を正としている。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02223906A (ja) * 1989-02-24 1990-09-06 Hoya Corp 有限系大口径非球面レンズ
KR102481842B1 (ko) * 2022-05-20 2022-12-28 (주)푸드포트 맞춤형 초점을 형성할 수 있는 다층렌즈

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02223906A (ja) * 1989-02-24 1990-09-06 Hoya Corp 有限系大口径非球面レンズ
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