JPH0216513A - 単群対物レンズ - Google Patents

単群対物レンズ

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JPH0216513A
JPH0216513A JP63167162A JP16716288A JPH0216513A JP H0216513 A JPH0216513 A JP H0216513A JP 63167162 A JP63167162 A JP 63167162A JP 16716288 A JP16716288 A JP 16716288A JP H0216513 A JPH0216513 A JP H0216513A
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aspherical
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aberration
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Ryoji Saito
斉藤 良治
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は顕微鏡対物レンズなどのように、比較的像高の
大きい結像系に用いられる阜群対物レンズに関するもの
である。
〔従来技術〕
単群対物レンズは最も構成が簡単で小型な対物レンズと
して、光ディスクの情報記録再生光学系において広く用
いられている。これらの光学系では単一波長のレーザー
光を用いているため色収差の補正の必要がないところか
ら、実用されている対物レンズはいわゆる単レンズばか
りである。しかし、最近に至って情報記録再生を複数波
長のレーザー光で行なう光学系が出現し、それに応じて
単群対物レンズにも色収差を補正するため接合レンズの
構成を採用したものが開発されている。特開昭61−3
110号公報に開示された対物レンズはこのタイプのも
のである。
即ち、この対物レンズは物体側(光デイスク側)より順
に負メニスカスレンズと両凸レンズを接合した接合単群
レンズであって、両レンズのアツベ数を適当に定めて色
収差を補正するとともに各レンズ面を非球面とすること
により、大きな開口数(以下、NAと言う)まで球面収
差、正弦条件などが良好に補正されている。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかし、この種の対物レンズは光軸近傍のきわめて狭い
領域のみしか収差補正が行なわれていないため、顕微鏡
対物レンズなどのように一定以上の大きさのある物体を
結像させる対物レンズとして使用すると、軸外性能が悪
く実用にならない。
本発明は軸外の広い範囲まで良好な収差補正がなされた
単群対物レンズを提供するものである。
〔問題点を解決する手段および作用〕
前記の問題点は、物体側より順に、物体側に凹の非球面
である第1面と、物体側に凸の非球面である第2面と、
像側に凸の第3面とを備え、以下の条件(1)を満足す
る単群対物レンズにより解決される。
【 あるいはまた、物体側より順に、物体側に凸の第1面と
、物体側に凸の第2面と、非球面である第3面とを備え
、前記第1面および第2面のうち少なくとも一方が非球
面であるとともに以下の条件(2)を満足する単群対物
レンズによっても解決される。
但し、r、は第3面の近軸曲率半径、fは対物レンズの
焦点距離である。
本発明においては非球面の位置および向き(近軸曲率半
径の正負)と第3面の近軸曲率半径とが密接な関係を有
している。すなわち、非球面を物体側に凹、凸の第1面
、第2面に設けた場合は、第3面は条件(11に示され
るような比較的強い正の屈折力を持った面となる。一方
、第3面に非球面を設けた場合は、この面は条件(2)
に示されるように比較的弱い正の屈折力または負の屈折
力を持つことになる。このようになるのは、第3面の屈
折力を適当に定めてペンッヴアール和を補正し、残った
球面収差、コマ収差を非球面で補正するようにしている
からである。
! は、第3面の正の屈折力が強くなりすぎて、非球面を用
いても球面収差、コマ収差の補正かで場合には、第3面
の正の屈折力が弱くなるため、第1面の負の屈折力も弱
くしなければならない。
その結果、ペソッヴアール和が正で太き(なり、像面弯
曲の補正ができなくなる。
場合には、第3面の正の屈折力が強くなってペッツヴア
ール和が正で大きくなり、像面弯曲を補正することがで
きない。
尚、条件(1)を満足する場合には、第1面に設ける非
球面は、第3面で発生する球面収差、コマ収差を補正す
るため、光軸から離れるにつれて負の屈折力が強くなる
ような形状が望ましい。
また、条件(2)を満足する場合には、第3面に設けた
非球面は強い正の屈′折力を持つ第1面で発生する球面
収差、コマ収差を補正するため、第3面が正の屈折力を
持つ場合には光軸から離れるにつれて正の屈折力を弱め
るような、また第3面が負の屈折力を持つ場合には光軸
から離れるにつれて負の屈折力を強めるような形状が望
ましい。
〔実施例〕
以下に示す実施例は、いずれも更にいくつかの条件を満
足することにより、極めて良好に収差補正がなされてい
るものである。
まず、条件(1)を満足する場合には、更に条件(3)
、(4)を満足している。
rt ペソツヴアール和が正で大きくなってしまうため像面弯
曲の補正ができない。
但し、シーは第1面と第2面で形成されるレンズのアツ
ベ数、ν。は第2面と第3面で形成されるレンズのアツ
ベ数、r3は第2面の近軸曲率半径+  rl は第1
面の近軸曲率半径である。
条件(3)は軸上色収差を補正する上で重要であ! きつくなるため球面収差、コマ収差が発生し、非球面で
も補正できなくなる。
次に、条件(2)を満足する場合には、更に条件(5)
、(6)、(7)を満足している。
(5)10<ν。−シー rt −線とf−線の隔差が負方向に大きくなる。−ν や g 方向に大きくなり、いずれにしても色収差の補正が困難
となる。
条件(4)は条件(1)と同様、球面収差、コマ収差と
像面弯曲のバランスをとるために重要で、但し、シーは
第1面と第2面で形成されるレンズのアツベ数、ν、は
第2面と第3面で形成されるレンズのアツベ数+  r
、 は第1面の近軸曲率半径+  rt は第2面の近
軸曲率半径I  DIは物体面から第1面までの軸上距
離である。
条件(5)は色収差の補正に関するものであり、ν。−
シー〈10では軸上色収差のC−線とf−線の隔差が大
きくなる。
条件(6)は第2面の近軸曲率半径を軸上色収差、球面
収差のバランスによって決定するものである0条件式の
分母はアツベ数に関する制限を示している。
ν、とシーの差が大きくなった場合(すなわち、条件(
6)の分母が小さくなった場合)は、軸上色収差を小さ
くするために第2面の曲率半径を小さ(する必要がある
が、第2面の前後の屈折率差がある場合、r8が小さく
なりすぎると球面収差、コマ収差が発生する。
ν 。
すぎ、補正できない、またν。とシーの差が小さくなっ
た場合は軸上色収差を補正するためにr:を大きくする
必要があるが、 ν 。
マ収差の補正が困難となる。
条件(7)は球面収差、コマ収差を良好に補正す! 屈折力が強(なりすぎて球面収差、コマ収差の発生が大
きべなり非球面を用いても補正がむずかしくなる。
! 弱くなるためその分筆3面に強い正の屈折力を持たせな
ければならないが、これではペッッヴアール和が正に大
きくなってしまい像面弯曲の補正が困難となる。
各実施例の非球面は光軸をX軸とし、y軸を非球面の頂
点を通り光軸に垂直な方向にとったとき、 なる式で表わされるものである。ここで、Raは非球面
の近軸曲率半径、pは円錐係数、Atムは21次の非球
面係数である。
lll上 f・15.66  N A・0.25 r6献−(カバーガラス) Dl・9.8688 r 、−−10,1906(* ) d +・1.2568  n−1,75523’ m2
7.51r、・5.7802 (* ) d *−6,On 、−1,697M −m48.51
r aII−6,3453 A、(1)、OA4(1−0,18458X10−”P
”’ml    A4’目・−0,77214X 10
−’A s ”)J、11158 X 10−’A1゜
(重)・−0,10594x 10−’A 、 (茸)
・OA4(富)・−0,32737x 10−”p (
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A I ”’−−0.77549 X 10−’A、・
(8′・0.24316 X 10−暴r  s/ f
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0,68773X 10−”A z ”’−OA a 
”’J、10957 X 10−’p 11)・I  
 A、(!l・0.43432 x 10−’A 、 
(茸1 =−0,86022X 10−’A、6(’−
0,16480x 10−’r x/ f −−0,3
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0.51 遺」虻1− f・29.42   N A・0.1 r、=、oo(カバーガラス) D 、−22,5886 r 、寓−14,9412(* ) d **1.On−1,728251’−28,46r
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−’P ”’ ・I   A h ”’−a0.949
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 10°畠A Io ” J、 16367 X 10
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3’  *冨39.58r 5m12.6751 (*
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2X 10−’A 、 (+ )・0.13731 x
 10−’Al@’鳳)・−0,13955X 10−
”A @ ”’ −OA 4 ”’・0.43538 
x 10−”P (s)・I   A h ” □−0
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X 10− ’A、。(3)−0,27452X 10
−・r s/ f −0,413’ −−1’ m14
.15r 2/ f J、43      j’ −−
1’ =28.89r+’D+/f*14 一実」L炎j− f・30.13   N A・0.1 ro m oo (カバーガラス) D 、−43,6016 rl・6.7881 (* ’) d l−1,5 r富−4,6284 d□−3,5 r 5=113.1251 A!+11=0 p +11..1 n−・1.7552 nや・1.50137   νや・56.40(*) As”’・0.32559 X 10−’A、(目・0
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0,66566X 10−’シー・27.51 A%”J p  <31・1 ν や r+’  D+/f−9,63 一爽」L但」工 f −15,90N A−0,25 r0−■(カバーガラス) D 、−17,9148 r 、=7.003 (* ) d 、=2.On −=1.80518  v −−2
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10−’A6”’・0.57637 X 10−”A、
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a”’=0.42809XlO−3P”=I    A
h”=0.72598X10−’A I ”’−0,2
1183X 10−’へ、。(3)・0.73086 
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.、+11  ・−0,16557X  10−’A 
、”−0,19382X 10−’A、6”ゝ−−0.
4229 x 10−’r 3/ r −1,91M 
+−k’ −−29,25ν ◆ r+’  D+/f□11.1 各実施例において、物体はカバーガラス表面r0から−
0,17の位置にある。n−、n、は屈折率、非球面係
数のA11(ハ は第3面の第21次の係数であること
を示す。
また、各面の曲率半径の後の(*)はその面が非球面で
あることを表わしている。
実施例1ないし7のレンズ形状は第1ないし7図に示す
通りであり、収差補正状態は第8ないし14図に示す通
りである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、比較的大きな像高まで諸収差が良好に
補正された単群対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明の実施例工ないし7のレン
ズ配置図、第8図ないし第14図は実施例1ないし7の
収差曲線図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物体側から順に、物体側に凹の非球面である第1
    面と、物体側に凸の非球面である第2面と、像側に凸の
    第3面とを備え、以下の条件を満足する単群対物レンズ
    。 (1)−0.2>r_3/f>−0.8 但し、r_3は第3面の近軸曲率半径、fは対物レンズ
    の焦点距離である。
  2. (2)物体側から順に、物体側に凸の第1面と、物体側
    に凸の第2面と、非球面である第3面とを備え、前記第
    1面および第2面のうちの少なくとも一方が非球面であ
    るとともに以下の条件を満足する単群対物レンズ。 (2)r_3/f<−2または0<r_3/f但し、r
    _3は第3面の近軸曲率半径、fは対物レンズの焦点距
    離である。
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