JPH0642016B2 - 屈折率分布型単レンズ - Google Patents
屈折率分布型単レンズInfo
- Publication number
- JPH0642016B2 JPH0642016B2 JP22486984A JP22486984A JPH0642016B2 JP H0642016 B2 JPH0642016 B2 JP H0642016B2 JP 22486984 A JP22486984 A JP 22486984A JP 22486984 A JP22486984 A JP 22486984A JP H0642016 B2 JPH0642016 B2 JP H0642016B2
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- lens
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- single lens
- gradient index
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 20
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 4
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
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- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
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- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は屈折率分布型単レンズに関するものである。
［従来の技術］ 近年、光学式ビデオディスク、デジタルオーディオディ
スクのように、記録媒体上に高密度で記録されている情
報をレーザー光を微小スポットに集光して読み取る装置
が普及してきている。レーザー光を微小スポットに集光
する光学系としては、これまでは均質球面レンズを数枚
組み合わせたレンズ系が用いられている。最近では小型
軽量化を目的として非球面単レンズを用いたものが開発
されているが、一方では非球面に代わるものとして屈折
率分布型単レンズが注目されている。この種のレンズの
うち初期のものは球面収差の補正のみしか考慮されてい
ないが、良く知られているように光学式ビデオディスク
等に用いる集光レンズにおいてはディスク面上で直径0.
1〜0.2mmの範囲において充分収差補正がされていなくて
はならず、球面収差だけでなくコマ収差も良好に補正し
ておく必要がある。コマ収差まで考慮した屈折率分布型
単レンズとしては特開昭58-122512号や特開昭59-62815
号に開示されたものがある。これらはいずれも屈折率分
布型レンズの屈折面を球面として、この球面の曲率と屈
折率分布の高次項とを組み合わせることにより球面収
差、コマ収差の両方を良好に補正しようとするものであ
る。
スクのように、記録媒体上に高密度で記録されている情
報をレーザー光を微小スポットに集光して読み取る装置
が普及してきている。レーザー光を微小スポットに集光
する光学系としては、これまでは均質球面レンズを数枚
組み合わせたレンズ系が用いられている。最近では小型
軽量化を目的として非球面単レンズを用いたものが開発
されているが、一方では非球面に代わるものとして屈折
率分布型単レンズが注目されている。この種のレンズの
うち初期のものは球面収差の補正のみしか考慮されてい
ないが、良く知られているように光学式ビデオディスク
等に用いる集光レンズにおいてはディスク面上で直径0.
1〜0.2mmの範囲において充分収差補正がされていなくて
はならず、球面収差だけでなくコマ収差も良好に補正し
ておく必要がある。コマ収差まで考慮した屈折率分布型
単レンズとしては特開昭58-122512号や特開昭59-62815
号に開示されたものがある。これらはいずれも屈折率分
布型レンズの屈折面を球面として、この球面の曲率と屈
折率分布の高次項とを組み合わせることにより球面収
差、コマ収差の両方を良好に補正しようとするものであ
る。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者のものは収差補正が必ずしも充分な
されているとは言い難い。また後者のものは収差は比較
的良好に補正されているが、レンズ形状が強いメニスカ
スレンズになっているため、製造が容易でないという問
題がある。
されているとは言い難い。また後者のものは収差は比較
的良好に補正されているが、レンズ形状が強いメニスカ
スレンズになっているため、製造が容易でないという問
題がある。
本発明は少なくとも１つの屈折面の曲率がゆるく、しか
も良好に収差補正のなされた屈折率分布型単レンズを提
供するものである。
も良好に収差補正のなされた屈折率分布型単レンズを提
供するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の屈折率分布型単レンズは、中心屈折率をno、光
軸からの径方向の距離をｒとするとき、屈折率ｎが n2＝n2o｛１−(gr)2+h4(gr)4+h6(gr)6｝で表わされ、 （１）ｇＺ＜0.43 （２）0.3＜ｇφ＜0.7 （３）0.28f＜Ｚ なる各条件を満足するとともに、少なくとも１つの屈折
面を球面としたことを特徴とするものである。
軸からの径方向の距離をｒとするとき、屈折率ｎが n2＝n2o｛１−(gr)2+h4(gr)4+h6(gr)6｝で表わされ、 （１）ｇＺ＜0.43 （２）0.3＜ｇφ＜0.7 （３）0.28f＜Ｚ なる各条件を満足するとともに、少なくとも１つの屈折
面を球面としたことを特徴とするものである。
但し、ｇは屈折率勾配の程度を表わすパラメータ、h4、
h6はそれぞれ屈折率分布の４次項および６次項の係数、
Ｚはレンズの長さ、φはレンズの外径、ｆはレンズの焦
点距離である。
h6はそれぞれ屈折率分布の４次項および６次項の係数、
Ｚはレンズの長さ、φはレンズの外径、ｆはレンズの焦
点距離である。
［作用］ 屈折率分布型単レンズにおいては、レンズ全体の持つ屈
折力を屈折面の持つ屈折力と媒質の持つ屈折力とに分け
ることができる。このうち、媒質の持つ屈折力は、ＪＯ
ＳＡ，vo161,no7,pp879〜885“−I nhomogeneous Lense
sIII Paraxial Optics”に記載されているところにより
厳密に求めることができるが、簡単にはｇＺがπ／２よ
り小さい場合にはｇＺの値により媒質の持つ屈折力の大
小を知ることができる。また屈折率分布の勾配の程度は
パラメータｇにより示されているが、この値はレンズ外
径等の形状により左右される値である。すなわち通常の
均質レンズでは焦点距離、屈折面の曲率半径、レンズ
長、外径等を元のレンズの定数倍としても光学的には等
価なレンズとなるが、屈折率分布型レンズでは、更にｇ
を（１／定数）倍して初めて等価なレンズとなる。そこ
で、ｇφの値をとることによって形状によらず屈折率分
布の勾配の程度を知ることができる。
折力を屈折面の持つ屈折力と媒質の持つ屈折力とに分け
ることができる。このうち、媒質の持つ屈折力は、ＪＯ
ＳＡ，vo161,no7,pp879〜885“−I nhomogeneous Lense
sIII Paraxial Optics”に記載されているところにより
厳密に求めることができるが、簡単にはｇＺがπ／２よ
り小さい場合にはｇＺの値により媒質の持つ屈折力の大
小を知ることができる。また屈折率分布の勾配の程度は
パラメータｇにより示されているが、この値はレンズ外
径等の形状により左右される値である。すなわち通常の
均質レンズでは焦点距離、屈折面の曲率半径、レンズ
長、外径等を元のレンズの定数倍としても光学的には等
価なレンズとなるが、屈折率分布型レンズでは、更にｇ
を（１／定数）倍して初めて等価なレンズとなる。そこ
で、ｇφの値をとることによって形状によらず屈折率分
布の勾配の程度を知ることができる。
条件（１）、（２）は屈折率分布型レンズの媒質の持つ
屈折力と屈折率分布の勾配の程度に対する条件であり、
収差を良好に補正した際、少なくとも１つの屈折面の曲
率をゆるくするために必要なものである。
屈折力と屈折率分布の勾配の程度に対する条件であり、
収差を良好に補正した際、少なくとも１つの屈折面の曲
率をゆるくするために必要なものである。
ｇＺの値が大きくなると光線が媒質中を伝播する際に生
じる球面収差、コマ収差が大きくなり、これを補正する
ためには遠い共役点と反対側の屈折面を強い凹面にする
必要が生じてくる。条件（１）を越えるとこの面の曲率
が強くなりすぎてレンズの製造がむずかしくなる。
じる球面収差、コマ収差が大きくなり、これを補正する
ためには遠い共役点と反対側の屈折面を強い凹面にする
必要が生じてくる。条件（１）を越えるとこの面の曲率
が強くなりすぎてレンズの製造がむずかしくなる。
また、ｇＺが条件（１）の範囲内にあってもｇφが条件
（２）の上限を越えると屈折率の勾配が強くなり、光線
が媒質中で大きく曲げられるようになる。この状態で収
差を良好に補正するためには、やはり遠い共役点と反対
側の屈折面を強い凹面にしなければならなくなり、本発
明の目的に反することとなる。
（２）の上限を越えると屈折率の勾配が強くなり、光線
が媒質中で大きく曲げられるようになる。この状態で収
差を良好に補正するためには、やはり遠い共役点と反対
側の屈折面を強い凹面にしなければならなくなり、本発
明の目的に反することとなる。
条件（２）の下限および条件（３）は諸収差を良好に補
正するために設けられたものであり、条件（２）の下限
を越えた場合または条件（３）から外れた場合には、球
面収差、コマ収差を共に補正することが不可能となる。
正するために設けられたものであり、条件（２）の下限
を越えた場合または条件（３）から外れた場合には、球
面収差、コマ収差を共に補正することが不可能となる。
［実施例］ 添付の第１表は本発明の実施例のデータを示すものであ
る。各実施例はいずれも光学式ビデオディスク等の集光
レンズとして設計されたものであって、R1,R2はレンズ
面の曲率半径、Ｚはレンズの長さ、noは中心屈折率、ｇ
は屈折率勾配を表わすパラメータ、h4、h6はそれぞれ屈
折率分布の４次項、６次項の係数、φはレンズの外径、
ｆはレンズの焦点距離、ＮＡはディスク側の開口数、Ｗ
Ｄはレンズからディスクまでの距離である。屈折率分布
の係数、ｇおよび屈折率の値はいずれも波長λ＝780nm
に対するものである。
る。各実施例はいずれも光学式ビデオディスク等の集光
レンズとして設計されたものであって、R1,R2はレンズ
面の曲率半径、Ｚはレンズの長さ、noは中心屈折率、ｇ
は屈折率勾配を表わすパラメータ、h4、h6はそれぞれ屈
折率分布の４次項、６次項の係数、φはレンズの外径、
ｆはレンズの焦点距離、ＮＡはディスク側の開口数、Ｗ
Ｄはレンズからディスクまでの距離である。屈折率分布
の係数、ｇおよび屈折率の値はいずれも波長λ＝780nm
に対するものである。
第１図ないし第３図は各実施例のレンズ構成を示す図
で、各図においてＤはディスクである。実施例１は第１
図に示すように、図示しない光源側（遠い共役側）に凸
の平凸レンズである。また、実施例２、１２、１３は第
２図に示すように光源側に強い凸面を有する両凸レンズ
である。更に残りの実施例３ないし１１は第３図に示す
ように光源側に凸の正メニスカスレンズである。
で、各図においてＤはディスクである。実施例１は第１
図に示すように、図示しない光源側（遠い共役側）に凸
の平凸レンズである。また、実施例２、１２、１３は第
２図に示すように光源側に強い凸面を有する両凸レンズ
である。更に残りの実施例３ないし１１は第３図に示す
ように光源側に凸の正メニスカスレンズである。
各実施例ともディスク側の面が平面または緩い球面とな
っており、製造が容易な形状となっている。
っており、製造が容易な形状となっている。
第４図ないし第１６図はそれぞれ実施例１ないし１３の
収差曲線図である。各図においてＳＡは球面収差、ＯＳ
Ｃ′は正弦条件不満足量、ＡＳは非点収差を表わす。
収差曲線図である。各図においてＳＡは球面収差、ＯＳ
Ｃ′は正弦条件不満足量、ＡＳは非点収差を表わす。
本発明の実施例はいずれも厚さ1.2、屈折率1.55のディ
スクも含めて収差補正がなされている。
スクも含めて収差補正がなされている。
各実施例共光ディスク用の集光ディスクとして充分良好
に収差補正がなされていることが、各収差図より明らか
である。
に収差補正がなされていることが、各収差図より明らか
である。
［発明の効果］ 本発明によれば、良好に収差補正がなされ、しかも少な
くとも１つの屈折面の曲率が緩く製造の容易な屈折率分
布型単レンズを得ることができる。
くとも１つの屈折面の曲率が緩く製造の容易な屈折率分
布型単レンズを得ることができる。
第１図ないし第３図は本発明の実施例のレンズ構成図、
第４図ないし第１６図は本発明の収差曲線図である。
第４図ないし第１６図は本発明の収差曲線図である。
Claims (1)
- 【請求項１】中心屈折率をｎ０、光軸からの径方向の距
離をｒとするとき、屈折率ｎが ｎ２＝ｎ０ ２｛1-(gr)2+h4(gr)4+h6(gr)6｝で表される
屈折率分布型単レンズにおいて、 （１）ｇＺ＜0.43 （２）0.3＜ｇΦ＜0.7 （３）0.28＜Ｚ なる条件を満足せしめるとともに、少なくとも１つの屈
折面を球面としたことを特徴とする屈折率分布型単レン
ズ。 但し、ｇは屈折率勾配の程度を表わすパラメータ、h4、
h6はそれぞれ屈折率分布の４次項および６次項の係数、
Ｚはレンズの長さ、Φはレンズの外径、ｆはレンズの焦
点距離である。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22486984A JPH0642016B2 (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 屈折率分布型単レンズ |
| GB8525885A GB2168166B (en) | 1984-10-25 | 1985-10-21 | Graded refractive index lens system |
| US06/790,177 US4701032A (en) | 1984-10-25 | 1985-10-22 | Graded refractive index lens system |
| FR858515773A FR2572542B1 (fr) | 1984-10-25 | 1985-10-23 | Systeme de lentille a indice de refraction progressif |
| DE19853537883 DE3537883A1 (de) | 1984-10-25 | 1985-10-24 | Objektiv |
| GB8812384A GB2204150B (en) | 1984-10-25 | 1988-05-25 | Graded refractive index lens system |
| GB8812383A GB2204149B (en) | 1984-10-25 | 1988-05-25 | Graded refractive index lens system |
| GB8812382A GB2204148B (en) | 1984-10-25 | 1988-05-25 | Graded refractive index lens system |
| GB8812381A GB2204147B (en) | 1984-10-25 | 1988-05-25 | Graded refractive index lens system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22486984A JPH0642016B2 (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 屈折率分布型単レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102617A JPS61102617A (ja) | 1986-05-21 |
| JPH0642016B2 true JPH0642016B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=16820440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22486984A Expired - Lifetime JPH0642016B2 (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | 屈折率分布型単レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642016B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115410A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光学式記録再生装置用レンズ |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP22486984A patent/JPH0642016B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61102617A (ja) | 1986-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |