JPH02245715A - 低分散ガラスモールド非球面単レンズ - Google Patents

低分散ガラスモールド非球面単レンズ

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JPH02245715A
JPH02245715A JP1066846A JP6684689A JPH02245715A JP H02245715 A JPH02245715 A JP H02245715A JP 1066846 A JP1066846 A JP 1066846A JP 6684689 A JP6684689 A JP 6684689A JP H02245715 A JPH02245715 A JP H02245715A
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JP
Japan
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aspherical
face
glass
lens
aberration
Prior art date
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Pending
Application number
JP1066846A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Ishibai
石灰 勲夫
Hitonobu Ootsu
大津 人宣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US07/494,983 priority patent/US5004330A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical 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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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

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、低分散ガラスを用いNAが0.5以上で収差
が光の回折限界内に補正された低分散ガラスモールド非
球面単レンズに関する。
この単レンズは例えば、書き換え形光ディスクシステム
の対物レンズとして好適に使用される。
〈従来の技術〉 書き換え形の光デイスクシステムは、読み取り時、書き
換え時、消去時に必要なレーザダイオードの出力が大き
く異なる。
そのために、各場合に発振波長の分布が変化する。
現在、両部球面のプラスチック単レンズがコンパクトデ
ィスクプレイヤなどに広く普及している。
このレンズを前記光デイスクシステムで使用すると、波
長の変化による焦点位置の変化が大きくなり、アクチユ
エータによる焦点制御に時間がかかる。そのために、前
記システムで瞬時にレーザダイオードの出力を切り換え
る場合など、高速の読み書きが不可能となる。
発振波長の分布の問題を解決する一つの方法として対物
レンズを複数枚構成とし、色消し光学系とすることが挙
げられる。
しかし、この方法は、部品数が多くなることや、組立工
程に時間がかかることなどから、コストが高くなる。
また、レンズ重量も増すために焦点制御時の高速の動作
が困難となり、実用的な解決方法とは言えない。
〈発明が解決しようとする課題〉 前記の色収差の問題を解決する他の方法として、低分散
ガラスを用いる方法が挙げられる。
低分散ガラスを用いた両部球面単レンズを対物レンズに
使用すると、同じタイプのプラスチックレンズと比較し
て波長の変化に対する焦点位置の変化を極めて少なくす
ることができる。
したがって、焦点制御を短時間で行うことができ、高速
の読み書きが可能となる。
また、耐熱性、吸湿性、温度特性といった耐環境性にも
ガラスレンズが優れている。
このように、書き換え形光ディスクのピックアップに低
分散ガラスを用いたガラスモールド非球面単レンズを使
用することは、非常に有効なことがわかる。
一方、一般的にこのような低分散ガラスは屈折率が低い
(nが1.55以下)。
したがって、必要な焦点距離を得るためには、屈折面の
曲率をきつくするか、または、肉厚を厚くしなければな
らない。
しかし、屈折面の曲率がきつくなると、第1面と第2面
の軸ずれに対する収差の劣化が著しくなり、製造が極め
て困難となる。
また、肉厚を厚くすると、レンズの重量が増し、トラッ
キング制御や焦点制御時の高速な動作ができなくなる。
ガラスは比重がプラスチックに比べて重いため、この傾
向は顕著である。
本発明の目的は、低分散ガラスを用い、軽量であり、し
かも第1面と第2面の軸ずれに対する設計性能の劣化を
製造上まったく問題にならない範囲まで押さえられた両
部球面ガラスモールド単レンズを提供することにある。
く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明による低分散ガラス
モールド非球面単レンズは、第1面と第2面が下記の0
式によって表現される非球面であり、(2)ないし(6
)式の条件を満たして構成されている。
記 ■Z=[CiY”/ (1+  (1−(1+にi) 
 Ci2Y” )  I/2] ]+BiY’+FiY
”+GiY@+HiYI。
■1.5< (f/D) <1.9 ■−0.4< (r+ /r2)<  0.2■10<
K+  ・K2−1000E、<30■1.44<n<
1.55 ■75くν<90 ただし Z:光軸からの距離がYの非球面上の点の非球面頂点の
接平面からの距離 Y:光軸からの高さ C1:第1面の非球面頂点の曲率(1/rt)にi:第
1面の円錐定数 Bi〜旧:第1面の第4次から第10次の非球面係数 f:焦点距離 D:レンズの中心肉厚 rl :第1面の非球面頂点の曲率 nニガラスの屈折率 ν:ニガラスアツベ数 く作用〉 本発明による前記構成のレンズはNAが0.5以上で、
軸上の収差が光の回折限界内に収まる程度に補正されて
おり、軸外の収差も良好に補正されている。
また、重量も光ディスクのトラッキング制御および焦点
制御時の高速な動作が可能なレベルまで軽量化されてい
る。
■式は、焦点距離に対して適切な肉厚を定めるための条
件である。
その下限を超えると、焦点距離に対して肉厚が厚くなり
、第1面と第2面の屈折力のバランスを最適にとっても
、充分なWD (=ワーキングデイスタンス)が得られ
なくなる。
その上、レンズの重量が増し、トラッキング制御および
焦点制御時の高速な動作が困難となり、実用的でないレ
ンズとなってしまう。逆に、■式の上限を超えると、焦
点距離に対して肉厚が薄くなり、面の曲率がきつくなり
、■式に示す条件を満たしてもWJ1面と第2面の軸ず
れに対する公差がきびしくなり、製造上困難なレンズと
なってしまう。
■式は、第1面と第2面の屈折力のバランスを軸上、軸
外の収差が非球面効果によって良好に、しかもバランス
良く補正されるように定める条件である。
毎の上限を超えると、第1面で発生する球面収差を、第
2面で補正しきれなくなり、軸上の収差が悪化する。
また、下限を超えると、コマ収差の補正が困難となり、
軸外の性能が悪化する。
以上説明の0.0式は、設計値での性能を良好にするた
めの条件である。これに対して■式は、量産時に発生す
る製造上の誤差による性能の低下を低い範囲に抑えるた
めの条件である。
本発明によるレンズはその使用硝種に低分散ガラスを使
用するためその屈折率が低い(n<1.55)。
したがって、■式の条件にあてはまる肉厚で設計を行う
と、屈折面の曲率がきつくなり、量産時に発生する第1
面と第2面の光軸のずれ、特に平行なずれに対しての軸
上光線におけるコマ収差の発生が著しくなり、量産に適
さないレンズとなってしまう。
■式はこの第1面と第2面の光軸の平行なずれに対する
コマ収差の発生量を量産時における金型の位置決め精度
と比較して、十分低い値に抑える。
■式の上限を超えると、前述のように第1面と第2面の
平行な軸ずれに対するコマ収差発生量が許容できない値
となる。逆に下限を超えると設計値、すなわち製造誤差
を加えない状態での収差補正が良好に行えなくなる。
本発明による前記構成で■、■式は本発明で使用する低
分散ガラスの屈折率およびアツベ数に関する条件である
。この条件を満たすことにより前記■式を満足する範囲
において、製造誤差に対する光学性能の悪化を量産時に
全く問題にならない範囲まで右さえるために必要かつ十
分な屈折率を得るとともに、波長変化に対する焦点距離
、WDの変化などの光学性能の変化を極めて少なくする
ことができる。
〈実施例〉 以下、本発明によるレンズの実施例について詳しく説明
する。
第1図は本発明による低分散ガラスモールド単レンズの
実施例を示す光路図である。
レンズは図中に示しであるディスクカバーガラスを含め
た状態で設計されている。
単レンズは、第1面、第2面ともに非球面であり、いわ
ゆるモールドプレスにより加工される。
低分散ガラスを軟化した状態で超精密加工された金型゛
(モールド)でプレス加工したもので研削。
研磨の工程を必要としない。
第2図(A)(B)ないし第5図(A)(B)は第1な
いし第4の実施例の収差を示すグラフである。
各図において(A)は球面収差と非点収差、 (B)は
タンジェンシャルコマ収差を軸上、5割画角、10割画
角で示している。
第6図は前記第2の実施例における第1面および第2面
の光軸間の平行なずれ量に対する軸上波面収差を示した
グラフである。
実施例1.2のデータを発明の詳細な説明の末尾に示す
第1表に、実施例3.4のデータを発明の詳細な説明の
末尾に示す第2表に示す。
本発明によるレンズの素材である低分散ガラスは、前述
の■、■の条件を満たし、さらに、適切な成形条件を得
るためのガラス転移点(Tg)が430°を超えるもの
とするもので耐熱性、吸湿性。
温度特性といった耐環境性を保証している。
〈発明の効果〉 本発明によれば、0.0式を満足する低分散ガラスを用
いて光ディスクのトラッキング制御および焦点制御時の
高速な動作が可能な重量まで軽量化され、その収差が光
の回折限界内に収まっているガラスモールド非球面単レ
ンズを提供することができる。
また、書き換え型光ディスクピックアップレンズとして
使用した場合でも、レーザダイオードの出力切替えによ
る波長変化時の焦点移動が極めて少ないため焦点制御が
短時間で行え高速度の読み書きが可能である。
さらに第1面、第2面ともきつい曲率にもかかわらず、
第1面と第2面の軸ずれに対する設計性能の低下を0式
を満足する範囲において製造上、全く問題にならない範
囲まで押さえてあり、量産に適している。
また、本発明によるレンズは各収差曲線に示されている
ように良好な特性が得られている。
(以下余白) 第1表 実施例1 f3.9 D2.2 r 、    2.31436 に、    −0.641197 B、    0.500038xlO−’P、    
−0.461359xlO−’G 、    −0.4
7?246xlO−’H1−0.136835xlO−
’ r=    −7,71712 に2−26.983856 82   −0.765033xlO−3F2   0
.204227X10−’Ga    −0.2867
99xlO−’142   0、143377X10−
’F/D    1.7727 rl/r2−0.2999 に+ ’ kz−1000xE 1 16、802 実施例2 3.9 2、515212 2、41980 −0.619211 0、133364xlO −0.131515X10 0、335936xlO −0.8?9883x10 −6.09722 −27.284015 0、947233xlO −0.242074xlO −0.675909X10 0、101354xlσ 1、5506 −0.3969 15、561 第2表 実施例3 f3.9 D2.2 r、    2.34916 kl    −3,5 8+    0.274661xlO F、    −0.408015xlOG、    0
.59’7931xlO旧    −0.424726
xlO B    −7,24785 に、   −10.715388 B、    0.441845xlO F2−0.698754xlO G2   0.524062X10 Hz    −0.579063xlOF/D    
1.7727 r+/r2 −0.3241 に+ ・k2−1000xE a 10、038 実施例4 3.9 2、378936 2、35466 −2.0165 0、137379xlO −0.795633x10 0、116552xlO −0.112379xlO −6,92042 −16,893385 0、193157xlO O,379598X10 −0.118091x10 0、123013xlO 1、6394 −0.3402 20、328
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による低分散ガラスモールド単レンズの
実施例を示す光路図である。 第2図(A)(B)ないし第5図(A)(B)は第1な
いし第4の実施例の収差を示すグラフである。 第6図は前記第2の実施例における第1面および第2面
の光軸間の平行なずれ量に対する軸上波面収差を示した
グラフである。 D・・・レンズの中心肉厚 ri・・・第1面の非球面頂点の曲率 n・・・ガラスの屈折率 特許出願人 ホ − ヤ 株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1面と第2面が(1)式によって表現される非球面で
    あり、(2)ないし(6)式の条件を満たして構成され
    た低分散ガラスモールド非球面単レンズ。 記 (1)Z=[CiY^2/〔1+(1−(1+Ki)C
    i^2Y^2)^1^/^2〕+BiY^4+FiY^
    6+GiY^8+HiY^1^0 (2)1.5<(f/D)<1.9 (3)−0.4<(r_1/r_2)<−0.2 (4)10<K_1・K_2−1000E_1<30 (5)1.44<n<1.55 (6)75<ν<90 ただし Z:光軸からの距離がYの非球面上の点の非球面頂点の
    接平面からの距離 Y:光軸からの高さ Ci:第i面の非球面頂点の曲率(1/r_i) Ki:第i面の円錐定数 Ei〜Hi:第i面の第4次から第10次の非球面係数 f:焦点距離 D:レンズの中心肉厚 r_i:第i面の非球面頂点の曲率 n:ガラスの屈折率 ν:ガラスのアッベ数
JP1066846A 1989-03-17 1989-03-17 低分散ガラスモールド非球面単レンズ Pending JPH02245715A (ja)

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US07/494,983 US5004330A (en) 1989-03-17 1990-03-16 Aspherical glass lens element formed by a low dispersion glass material

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