JPS61163310A - 屈折率分布型単レンズ - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は、不均質媒質を用いたレンズで特に光学式ビデ
オディスク等の対物レンズとして用いられる屈折率分布
型単レンズに関するものである。

〔従来技術〕

光学式ビデオディスク等のように記録媒体上に高密度に
記録されている情報の記録再生に使用されている対物レ
ンズは、この対物レンズを直接駆動するために小型、軽
量であることが要求される。

また記録媒体上に集光させるスポット径をより小さくす
るために高ＮＡのものが要求される。

このような対物レンズとして従来は均質球面レンズを数
枚組合わせたものや、特に小型、軽量を目的とするもの
として均質非球面単レンズが用いられている〇 更に最近では、これら均質レンズとは別に加工の経済性
、小型軽量化のために不均質媒質を用いた屈折率分布型
単レンズが知られており、その例として特開昭５５−６
３５４号公報、特開昭５８−１２２５１２号公報、特開
昭５９−６２８１５号公報等に記載されたものがある。

これらの屈折率分布型単レンズの従来例はいずれも少な
くとも一つの屈折面を球面にすることによって球面収差
を補正したものであり、又これらのうち特開昭５８−１
２２５１２号公報、特開昭５９−６２８１５号公報のも
のは球面収差だけでなく軸外収差特にコマ収差まで補正
しようとしたものである。

しかしながらこれらいずれの従来例もＮＡが０．４５の
ものを考Ｈしたのみであってその点において要求を十分
満足するとは言い難い。

また特開昭５９−６２８１５号公報のレンズは、形状が
強いメニスカスレンズであるため製造上の困難をきたす
。又特開昭５８−１２２５１２号公報に記載されたレン
ズは、レンズ形状が比較的緩い屈折面を有しているが収
差の補正が実用レベルに達していない。

〔目　的〕

本発明は、ＮＡが０．５以上で収差が良好に補正されて
おりしかも少なくとも一つの屈折面が緩い曲率を有する
屈折率分布型単レンズを提供することを目的とするもの
である。

〔概　要〕

本発明のレンズは、屈折率分布が光軸に関して回転対称
であって次の式にて表わされるものである。

ｎ””ｎ♂（１（ｇｒ）２＋　ｈ４（ｇｒ）’＋ｈｅ（
ｇｒ）’）ただしｎ。はレンズ中心の屈折率、ｒは光軸
からの径方向の距離、ｇは屈折率勾配の程度を示すパラ
メーター、ｈ４．ｈａは夫々屈折率分布の４次項。

６次項の係数である。

本発明のレンズは、上記の屈折率分布を有すると共にそ
の少な（とも一つの屈折面が球面であり、更に次の条件
（１）　、　（２）　、　（３）を満足するものである
。

（１）　　１．１５２ｆ＜Ｄ＜１．３９２ｆ（２）　　
　　ｇｆ＜０．５６２ （３）　　　０．５１　＜　ｇＤ ただしＤはレンズ長、ｆはレンズの焦点距離である。

光学ビデオディスク等の記録再生レンズは、像面上で光
軸を中心として直径０．１ないしＱ、　’ｌ　朋の範囲
において十分収差補正がなされていなければならない。

そのため、少な（とも球面収差、コマ収差、非点収差を
良好に補正しておく必要がある。

ＮＡが０．４５程度の場合は、屈折率分布型単レンズで
は球面収差、コマ収差（正弦条件）を補正すれば、非点
収差も許容範囲内に収まるために、軸外収差に関しては
、正弦条件を補正するだけでほぼ十分である。しかしな
がらＮＡがより大きくなると、非点収差の許容範囲が狭
くなり、非点収差と正弦条件とを共に考慮して補正しな
ければならない。また球面収差もＮＡを大きくするにし
たがって一層きびしく補正しなければならない。

上記条件のうち条件（１）の下限および条件（２）の上
限は非点収差を補正するために設けた条件であって、こ
れらの限界値を越えると、ＮＡをｍ百大きくしようとし
た時に非点収差を補正しきれない。

条件（１）の上限は、少なくとも一つの屈折面の曲率を
緩く保つために設けた条件であって、条件（１）の上限
を越えると屈折面の曲率を緩くすることが出来なくなる
。

条件（３）は、媒質のもつ屈折力の制限を示したもので
あって、この条件より外れるとレンズ全体の屈折力が屈
折面に集中することになり、そのためバランスよく諸収
差を補正することが困難になる。

特に非点収差と球面収差の悪化が大きく、ＮＡを大きく
することが困難になる。

〔実施例〕

次に本発明の屈折率分布型単レンズの実施例を示す。本
発明のレンズは、不均質媒質よりなりその屈折率分布は
前記の式にて表わされるもので、各実施例は第１図又は
第２図に示すように面Ｒ１１Ｒ２を球面にしたものであ
る。各実施例のデーターは次の通りである。

上記の各実施例のデーターにおいて、Ｒ＋　、Ｒ２は夫
々入射側および射出側の面の曲率半径、Ｄはレンズ長、
ｎＯはレンズ中心の屈折率、ｇは屈折率勾配の程度を示
すパラメーター、ｈ４．ｈａは夫々屈折率分布の４次項
および６次項の係数、ｆはレンズの焦点距離、ＮＡは射
出側開口数である。

これらの実施例のうち実施例１、実施例３乃至実施例９
は第１図に示すように正のメニスカスレンズであり、実
施例２は第２図に示すように両凸レンズである。

これら各実施例はいずれも厚さが０．２８８Ｍ。

屈折率が１．５５のディスクによって発生する収差を考
慮して設計されており、ｎｏ　ｐ　ｇ　ｒ　ｈａ　＋　
ｈａおよびディスクの屈折率はλ−７８０ｎｍの時の値
であり、レンズはこの波長の時に収差が最小になるよう
に設計されている。これら実施例の収差曲線は第３図乃
至第１１図に示す通りである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したようにまた各実施例より明らかなよ
うに、本発明によれば収差を良好に保ちながら、ＮＡを
０．５以上の大きなものとししかも少なくとも一つの屈
折面が緩い曲率である屈折率分布型レンズを得ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例２の断面図、第２図は本発明の
実施例１．実施例３乃至実施例９の断面図、第３図乃至
第１１図は夫々本発明の実施例１乃至実施例９の収差曲
線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中心屈折率をｎ＿０、光軸からの径方向の距離をｒとし
   た時、屈折率ｎが次の式にて表わされる屈折率分布型単
   レンズであって、少なくとも一つの屈折面が球面で更に
   次の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴
   とする屈折率分布型単レンズ。 ｎ＾２＝ｎ＿０＾２｛１−（ｇｒ）＾２＋ｈ＿４（ｇｒ
   ）＾４＋ｈ＿６（ｇｒ）＾６｝（１）１．１５２ｆ＜Ｄ
   ＜１．３９２ｆ （２）ｇｆ＜０．５６２ （３）０．５１＜ｇＤ ただしｇは屈折率勾配の程度を示すパラメーター、ｈ＿
   ４、ｈ＿６は夫々屈折率分布の４次項、６次項の係数、
   Ｄはレンズ長、ｆはレンズの焦点距離である。