DE3629875C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine asphärische Einzellinse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Eine derartige beidseitig asphärische Einzellinse, wie sie in der US-PS 44 49 792 gezeigt ist, wird beispielsweise bei der Abtastung von Videoplatten verwendet, wobei jedoch lediglich die in der Nähe der optischen Achse der Einzellinse verlaufenden Lichtstrahlen ausgenutzt werden. Die asphärische Einzellinse gemäß der US-PS 44 49 792 ist aus diesem Grunde derart ausgelegt, daß die Abbildungsfehler auf der optischen Achse, d. h. insbesondere die sphärische Aberration und die Koma, ausreichend korrigiert sind. Darüber hinaus weist die beidseitig asphärische Einzellinse gemäß der US-PS 44 49 792 einen sehr geringen Abbildungsmaßstab in der Größenordnung von -1/20 auf. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derartigen Einzellinse die Aberrationen nicht ausreichend korrigiert sind, wenn sie als ein Abbildungssystem mit einem Abbildungsmaßstab im Bereich von -1/4 bis -1/6 verwendet wird bzw. wenn der Bildwinkel wesentlich vergrößert wird und auf diese Weise die Korrektion der achsnahen Aberrationen zur Erzielung einer guten Abbildungsqualität nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße beidseitig asphärische Einzellinse derart weiterzubilden, daß auch über einen großen Bildwinkel eine ausreichende Aberrationskorrektion gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine asphärische Einzellinse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst.

Durch die gleichzeitige Erfüllung der Bedingungen des Patentanspruchs 1 bzw. der Bedingungen des Patentanspruchs 2 kann erreicht werden, daß die Koma, die sphärische Aberration und der Astigmatismus im wesentlichen vollständig korrigiert sind. Die jeweiligen Bedingungen der Patentansprüche 1 und 2, die den Abbildungsmaßstab β betreffen, geben an, für welchen Bereich des Abbildungsmaßstabes β die erfindungsgemäße beidseitig asphärische Einzellinse geeignet ist bzw. in welchem Bereich erfindungsgemäß eine sehr gute Korrektion der Aberrationen erzielt wird.

An späterer Stelle wird jede der erfindungsgemäßen Bedingungen, insbesondere bezüglich der auftretenden Wirkungen bei deren Nichteinhaltung, ausführlich beschrieben. Es soll deshalb an dieser Stelle lediglich darauf hingewiesen werden, daß die Bedingungen wegen ihrer wechselseitigen Beziehungen als eine Einheit und nicht isoliert betrachtet werden können, da die erfindungsgemäßen vorteilhaften Wirkungen erst dann erzielt werden, wenn alle Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Bereits die Abweichung eines Parameters aus einem der angegebenen Bereiche führt zu einer wesentlichen Veränderung des Korrektionszustandes der Einzellinse.

Bei der Verwendung der asphärischen Einzellinse in einem optischen System, z. B. bei einer optischen Speichervorrichtung, etwa einer optischen Platte oder einer optischen Karte, wird wünschenswerterweise auf der Seite der Lichtquelle ein den Strahlengang teilendes Prismaelement in der Größenordnung von 5 bis 10 mm und auf der Plattenseite ein optisches Medium angeordnet, das aus Informationsoberflächenschutzglas oder -kunststoff bzw. -plastik in der Größenordnung von 1 bis 1,5 mm besteht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt den Strahlengang, wenn die asphärische Einzellinse in dem optischen System der optischen Platte angeordnet ist.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen die Wellenflächenaberrationen auf der Achse und bei einer Bildhöhe von 0,225 mm in der paraxialen Bildebene gemäß einem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

die Fig. 7 bis 11 zeigen die Wellenflächenaberrationen auf der Achse und bei einer Bildhöhe von 0,2 mm in der paraxialen Bildebene gemäß einem sechsten bis zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im folgenden werden die vorgenannten Bedingungen beschrieben, wobei deren Numerierung in den Patentansprüchen angegeben ist.

Der Bereich für den Abbildungsmaßstab β gibt an, für welchen Bereich die asphärische Einzellinse ausgelegt ist. Dies zeigt die Beschreibung eines Abbildungssystems, bei dem die numerische Apertur, die zum Lesen der Informationsdichte einer optischen Platte notwendig ist, im Bereich von 0,45 bis 0,50 liegt, bei dem ein Halbleiter-Laser als eine Lichtquelle verwendet wird und bei dem eine numerische Apertur von 0,075 bis 0,125, die den Winkel der Lichtabstrahlung abdeckt, vorliegt. Wenn die untere Grenze des angegebenen Bereichs für den Abbildungsmaßstab β unterschritten wird, wird erstens der Pupillendurchmesser für die Brennweite groß, es treten starke sphärische Aberrationen und großer Astigmatismus auf und die Aberrationskorrektur mittels einer Einzellinse wird schwierig, die Aberrationskorrektur wird zweitens von dem Astigmatismus des Halbleiter-Lasers LD selbst beeinflußt und die numerische Apertur auf der Seite der Lichtquelle wird drittens groß, wodurch der Einfluß des Lichtabstrahlungswinkels des Halbleiter-Lasers LD, der nicht isotrop ist, groß wird und als Folge davon die Form des Fleckes bzw. des Spots auf der Oberfläche der Platte eine Ellipse wird. Wenn die obere Grenze des angegebenen Bereichs überschritten wird, wird erstens die Kupplungswirkung des Halbleiter-Lasers verringert und die Energie auf der Oberfläche der Platte und der lichtempfangenden Oberfläche wird reduziert, was zu einem verringertem S/N führt und zweitens wird der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Platte groß, wodurch das System sperrig wird.

Die Bedingung (1) zeigt das Krümmungsverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der asphärischen Einzellinse in der Nähe der optischen Achse. Wenn die untere Grenze der Bedingung (1) unterschritten wird, vergrößert sich hauptsächlich der Astigmatismus, und wenn die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten wird, wird es schwierig, einen gewünschten Arbeitsabstand zu erhalten.

Wie im vorhergehenden beschrieben wurde, ist jede Oberfläche mittels einer asphärischen Oberfläche gebildet, deren Krümmungsradius von der Mitte zu dem Randbereich hin allmählich größer wird, wodurch eine bikonvexe asphärische Linse vorgesehen ist. Durch Festsetzen der Dicke d, des Brechungsindexes n, des Abbildungsmaßstabes β, der Brennweite f und der Krümmungsradien r₁ und r₂ der Linse in Übereinstimmung mit der Beschreibung kann nicht nur die sphärische Aberration und die Koma, sondern auch der Astigmatismus korrigiert werden und es wird ein ausreichender Arbeitsabstand sichergestellt, selbst wenn das System kompakt ausgebildet ist. Demgemäß kann die einzelne Pickup-Linse eines finiten Abbildungssystems, das eine gute Abbildungsleistung aufweist, ebenfalls in einfacher Weise ausgebildet werden.

In den Bedingungen (2) bis (6) sind zwei Beispiele für die bevorzugte Bedingung zur Eliminierung der sphärischen Aberration, der Koma und des Astigmatismus mittels gleichzeitiger Erfüllung der Bedingungen (2) und (3) oder (4) bis (6) dargestellt, wodurch ein für das System notwendiger Arbeitsabstand erhalten wird. Im folgenden wird jede Bedingung unter der Voraussetzung beschrieben, daß die anderen Bedingungen erfüllt sind.

Die Bedingung (2) zeigt das Krümmungsverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse, die Beziehung zwischen dem Brechungsindex und der Brennweite der Linse und die Kraftverteilung der ersten und zweiten Oberfläche. Wenn die untere Grenze gemäß Bedingung (2) unterschritten wird, wird die Krümmung der ersten Oberfläche groß und es wird schwierig, einen gewünschten Arbeitsabstand zu erhalten, und wenn die obere Grenze gemäß der Bedingung (2) überschritten wird, wird wiederum die Korrektur des Astigmatismus schwierig. Die Bedingung (3) zeigt die Beziehung zwischen der Dicke und der Brennweite der Linse. Wenn die untere Grenze gemäß dieser Bedingung unterschritten wird, wird der Astigmatismus zu klein, und wenn die obere Grenze gemäß dieser Bedingung überschritten wird, tritt übermäßiger Astigmatismus auf und es wird schwierig, den Arbeitsabstand sicherzustellen. Die gut ausgeglichene asphärische Form korrigiert die sphärischen Aberrationen, die im wesentlichen zu klein ist, und sie kann deshalb in einer Form ausgebildet werden, bei der der Krümmungsradius von der Mitte zu dem Randbereich hin allmählich größer wird, wie im vorhergehenden beschrieben ist.

Andererseits beschänkt die Bedingung (4) in Übereinstimmung mit den Bedingungen (5) und (6), die später beschrieben werden, den Bereich der Bedingung (1). Wenn die untere Grenze gemäß dieser Bedingung unterschritten wird, tritt zu geringer Astigmatismus auf, und wenn die obere Grenze gemäß dieser Bedingung überschritten wird, wird es schwierig, den gewünschten Arbeitsabstand zu erhalten, insbesondere, wenn die Brennweite der Linse wegen der Kompaktheit des Systems verkürzt ist. Die Bedingung (5) zeigt die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius r₁ der ersten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse und der Dicke d der Linse sowie die Kraftverteilung der ersten und zweiten Oberfläche, nachdem der Brechungsindex und die Brennweite der Linse bestimmt worden sind. D. h., wenn die untere Grenze gemäß der Bedingung (5) unterschritten wird, tritt zu geringer Astigmatismus auf, und wenn die obere Grenze gemäß dieser Bedingung überschritten wird, tritt übermäßiger Astigmatismus auf. Die Bedingung (6) betrifft die Dicke d und die Brennweite f. Wenn die untere Grenze gemäß dieser Bedingung überschritten wird, tritt wiederum zu geringer Astigmatismus auf, und wenn die obere Grenze gemäß dieser Bedingung überschritten wird, wird es schwierig, einen gewünschten Arbeitsabstand zu erhalten. Die sphärische Aberration und die Koma können durch eine bestmögliche Auswahl der asphärischen Form eliminiert werden, nachdem die Bedingungen (1), (4), (5) und (6) erfüllt sind. Die gut ausgeglichene asphärische Form korrigiert die sphärische Aberration, die im wesentlichen zu gering auftritt, und kann deshalb in einer Form ausgebildet werden, bei der der Krümmungsradius von der Mitte zu dem Randbereich hin allmählich größer wird, wie im vorhergehenden beschrieben ist.

Im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der asphärischen Einzellinse beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der asphärischen Einzellinse und insbesondere den optischen Strahlengang, wenn sie in dem optischen System einer optischen Platte angeordnet ist. Die Fig. 2 zeigt die Wellenflächenaberration auf der Achse und bei einer Bildhöhe von 0,225 mm der paraxialen Bildebene gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In Fig. 1 bezeichnet L eine beidseitig asphärische Einzellinse, C ein Informationsoberflächenschutzmedium, P ein den Strahlengang teilendes Prisma, r ₁ den Krümmungsradius der ersten Oberfläche der Linse L in der Nähe der optischen Achse, r ₂ den Krümmungsradius der zweiten Oberfläche der Linse L in der Nähe der optischen Achse, d die Dicke der Linse L, n den Brechungsindex der Linse L bei einer Wellenlänge von λ = 780 nm, WD den Arbeitsabstand, np den Brechungsindex des den Strahlengang teilenden Prismas P, tp die Dicke des den Strahlengang teilenden Primas P, te die Dicke des Informationsoberflächenschutzmediums C und LD die Lichtstrahlen-Austrittsposition eines Halbleiter- Lasers. Die Brennweite dieser asphärischen Einzellinse ist mit f, die numerische Apertur mit NA und der Abbildungsmaßstab mit β bezeichnet. Des weiteren ist in Fig. 2 die Bildhöhe mit h, die Wellenflächenaberration in Sagittal- Richtung mit S und die Wellenflächenaberration in Meridional-Richtung mit M bezeichnet.

Die asphärische Form der Linse L wird durch die folgende Gleichung (7) beschrieben, die Terme bis zur zehnten Potenz von H auf der rotationssymmetrischen quadratischen Oberflächenbasis aufweist, wobei der Scheitel jeder Oberfläche der Linse L der Ursprungspunkt, die optische Achse die X-Achse und die zugehörige Höhe H ist. In der Gleichung (7) ist K eine Konuskonstante und B, C, D, E, A′, B′, C′ und D′ sind Konstanten entsprechender Ordnung. Im folgenden werden die Konstanten K, B, C, D, E, A′, B′, C′ und D′ als asphärische Koeffizienten bezeichnet.

Die Einschränkungen bezüglich der Ordnung in der oben genannten Gleichung sind aus praktischen Gründen vorgenommen worden und stellen keine Einschränkung dar.

Die Tabellen 1A und 1B, die unten aufgeführt sind, zeigen die Werte der entsprechenden Parameter und die Linsendaten gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel und die Werte der asphärischen Koeffizienten in Gleichung (7). In Tabelle 1B entsprechen die Suffixe 1 und 2 an den entsprechenden Symbolen der ersten bzw. der zweiten Oberfläche der Linse L.

f = 5.0
β = -1/4.43
γ₁ = 4.18849	γ₂ = -26.40660
d = 6.87	n = 1.80338
WD = 1.701	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.2	tc = 1.55

K₁ = -1.93697 × 10-2
K₂ = -1.91631 × 102
B₁ = -8.6529 × 10-4	B₂ = 9.29888 × 10-3
C₁ = -3.17391 × 10-5	C₂ = -2.67542 × 10-4
D₁ = 1.65843 × 10-8	D₂ = 7.29102 × 10-6
E₁ = -1.7513 × 10-7	E₂ = 3.06976 × 10-5
A′₁ = 0	A′₂ = 0
B′₁ = 0	B′₂ = 0
C′₁ = 0	C′₂ = 0
D′₁ = 0	D′₂ = 0

Wie aus der Tabelle 1A und der Wellenflächenaberrationsdarstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, genügt die asphärische Einzellinse gemäß dem Ausführungsbeispiel den oben genannten Bedingungen (1) bis (3) und weist deshalb eine gute Abbildungsleistung und einen guten Arbeitsabstand auf, selbst wenn sie bei einer Brennweite f = 5,0 mm und einem Abbildungsmaßstab von β = -1/4,43 verwendet wird. Es kann gesagt werden, daß in der Bildebene nur eine geringe oder keine auf der Achse liegende Wellenflächenaberration auftritt, daß die achsenferne Aberration ebenfalls ausreichend der erforderlichen Leistung genügt und daß über einen weiten Bildwinkel eine gute Abbildungsleistung erhalten wird.

Die Tabellen 2A und 2B bis 5A und 5B zeigen die Werte der entsprechenden Parameter einschließlich der Linsendaten und die Werte der asphärischen Koeffizienten gemäß dem zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel der asphärischen Einzellinse. Die Fig. 3 bis 6 zeigen die entsprechenden Wellenflächenaberrationen beim zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel, die wie beim ersten Ausführungsbeispiel den Bedingungen (1) bis (3) genügen. Demgemäß sind die Symbole in diesen Figuren und Tabellen denen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels ähnlich und des weiteren ist die Form der Beschreibung ähnlich.

f = 5.0
β = -1/4.43
γ₁ = 4.20019	γ₂ = -17.14889
d = 6.85	n = 1.78569
WD = 1.7666	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = -2.03679 × 10-2
K₂ = -6.23888 × 10
B₁ = -9.10026 × 10-4	B₂ = 8.29197 × 10-3
C₁ = -3.30378 × 10-5	C₂ = -4.64709 × 10-4
D₁ = 3.48365 × 10-8	D₂ = 4.09613 × 10-5
E₁ = -1.76414 × 10-7	E₂ = 1.28071 × 10-5
A′₁ = 0	A′₂ = 0
B′₁ = 0	B′₂ = 0
C′₁ = 0	C′₂ = 0
D′₁ = 0	D′₂ = 0

f = 5.0
β = -1/4.43
γ₁ = 4.51574	γ₂ = -9.72194
d = 6.96	n = 1.78569
WD = 1.9637	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 5.62477 × 10-3
K₂ = -3.64953 × 10
B₁ = -8.46485 × 10-4	B₂ = 2.22050 × 10-3
C₁ = -3.76769 × 10-5	C₂ = -4.72534 × 10-5
D₁ = -6.78326 × 10-7	D₂ = -8.49785 × 10-6
E₁ = -8.30861 × 10-8	E₂ = 0
A′₁ = -6.18972 × 10-5	A′₂ = 0
B′₁ = -3.80990 × 10-5	B′₂ = 0
C′₁ = 6.68037 × 10-6	C′₂ = 0
D′₁ = -2.37867 × 10-7	D′₂ = 0

f = 5.0
β = -1/4
γ₁ = 4.19616	γ₂ = -16.81808
d = 6.93209	n = 1.78569
WD = 1.84145	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = -2.76616 × 10-2
K₂ = -5.28127 × 10
B₁ = -9.32541 × 10-4	B₂ = 8.47133 × 10-3
C₁ = -3.3232 × 10-5	C₂ = -4.40726 × 10-4
D₁ = 1.87748 × 10-7	D₂ = 5.36500 × 10-5
E₁ = -1.80221 × 10-7	E₂ = 1.12806 × 10-5
A′₁ = 0	A′₂ = 0
B′₁ = 0	B′₂ = 0
C′₁ = 0	C′₂ = 0
D′₁ = 0	D′₂ = 0

f = 5.0
β = -1/6
γ₁ = 4.1864	γ₂ = -18.43667
d = 6.76332	n = 1.78569
WD = 1.505	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = -2.0895 × 10-2
K₂ = -5.08178 × 10
B₁ = -8.27778 × 10-4	B₂ = 9.81605 × 10-3
C₁ = -3.28851 × 10-5	C₂ = -8.05296 × 10-4
D₁ = -3.8753 × 10-8	D₂ = 2.93375 × 10-5
E₁ = -1.79483 × 10-7	E₂ = 2.48865 × 10-5
A′₁ = 0	A′₂ = 0
B′₁ = 0	B′₂ = 0
C′₁ = 0	C′₂ = 0
D′₁ = 0	D′₂ = 0

Als weitere Ausführungsbeispiele für die asphärische Einzellinse ist in den Tabellen 6A und 6B bis 10A und 10B und in den Fig. 7 bis 11 das sechste bis zehnte Ausführungsbeispiel der Linse dargestellt, das jeweils den oben genannten Bedingungen (4), (5) und (6) genügt. Die Fig. 7 bis 11 zeigen ähnlich wie Fig. 2 die Wellenflächenaberrationen bei einer Bildhöhe von h = 0,2 mm und einer Bildhöhe von h = 0 (auf der Achse).

Die Tabellen 6A und 6B zeigen die entsprechenden Werte der entsprechenden Parameter, die in Fig. 1 dargestellt sind, einschließlich der Linsendaten für das sechste Ausführungsbeispiel und die Werte der asphärischen Koeffizienten gemäß Gleichung (7). In der Tabelle 6B entsprechen die Suffixe 1 und 2 an den Symbolen der ersten bzw. zweiten Oberfläche der Linse L.

f = 4.2
β = -1/4.7
γ₁ = 3.83518	γ₂ = -9.53833
d = 5.2	n = 1.78569
WD = 1.81382	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 2.41036 × 10-2
K₂ = -3.85045 × 10
B₁ = -1.38905 × 10-3	B₂ = 2.4461 × 10-3
C₁ = -8.40887 × 10-5	C₂ = -1.23917 × 10-4
D₁ = -2.75236 × 10-6	D₂ = 0
E₁ = -4.28058 × 10-7	E₂ = 0
A′₁ = -8.41466 × 10-5	A′₂ = 0
B′₁ = -9.39118 × 10-5	B′₂ = 0
C′₁ = 1.80627 × 10-5	C′₂ = 0
D′₁ = -6.76319 × 10-7	D′₂ = 0

Wie aus Tabelle 6A und der Darstellung der Wellenflächenaberration in Fig. 7 zu entnehmen ist, erfüllt die asphärische Einzellinse die oben genannten Bedingungen (4) bis (6) und weist deshalb eine gute Abbildungsleistung und einen guten Arbeitsabstand auf, selbst wenn sie bei einer Brennweite von f = 4,2 mm und einem Abbildungsmaßstab von β = -1/4,7 verwendet wird. Es kann also gesagt werden, daß auf der Achse nur eine geringe oder gar keine Wellenflächenaberration in der Bildebene auftritt, daß die achsenferne Aberration ausreichend der erforderlichen Leistung genügt und daß über einen weiten Bildwinkel eine gute Abbildungsleistung erhalten wird.

Die Tabellen 7A und 7B bis 10A und 10B zeigen die Werte der entsprechenden Parameter einschließlich der Linsendaten des siebten bis zehnten Ausführungsbeispiels der asphärischen Einzellinse und die Werte der asphärischen Koeffizienten. Die Fig. 8 bis 11 zeigen des weiteren die Wellenflächenaberrationen des siebten bis zehnten Ausführungsbeispiels. In diesen Figuren und Tabellen sind demgemäß die Symbole denen in den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen ähnlich und die Form der Beschreibung ist ebenfalls ähnlich.

f = 4.2
β = -1/4.7
γ₁ = 3.82454	γ₂ = -9.11132
d = 5.4	n = 1.78569
WD = 1.710	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 2.67973 × 10-2
K₂ = -3.81392 × 10
B₁ = -1.38054 × 10-3	B₂ = 2.83259 × 10-3
C₁ = -8.52670 × 10-5	C₂ = -1.35006 × 10-4
D₁ = -3.02533 × 10-6	D₂ = -4.34036 × 10-6
E₁ = -4.04551 × 10-7	E₂ = 5.11091 × 10-7
A′₁ = -1.01679 × 10-4	A′₂ = 0
B′₁ = -9.30233 × 10-5	B′₂ = 0
C′₁ = 1.74679 × 10-5	C′₂ = 0
D′₁ = -6.18567 × 10-7	D′₂ = 0

f = 5.0
β = -1/4.43
γ₁ = 4.5206	γ₂ = -11.32656
d = 6.394	n = 1.78569
WD = 2.24282	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 1.7335 × 10-2
K₂ = -3.90943 × 10
B₁ = -8.59107 × 10-4	B₂ = 1.93107 × 10-3
C₁ = -3.50121 × 10-5	C₂ = -7.67225 × 10-5
D₁ = -6.72991 × 10-7	D₂ = 1.5583 × 10-6
E₁ = -9.42818 × 10-8	E₂ = 0
A′₁ = -4.25226 × 10-3	A′₂ = 0
B′₁ = -4.78003 × 10-5	B′₂ = 0
C′₁ = 7.35455 × 10-6	C′₂ = 0
D′₁ = -2.89961 × 10-7	D′₂ = 0

f = 5.0
β = -1/4.43
γ₁ = 4.54515	γ₂ = -11.35148
d = 6.28	n = 1.78569
WD = 2.31481	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 2.04507 × 10-2
K₂ = -3.81903 × 10
B₁ = -8.52586 × 10-4	B₂ = 1.62108 × 10-3
C₁ = -3.50093 × 10-5	C₂ = -5.7307 × 10-5
D₁ = -8.01179 × 10-7	D₂ = 0
E₁ = -9.45261 × 10-8	E₂ = 0
A′₁ = -5.77339 × 10-5	A′₂ = 0
B′₁ = -4.69803 × 10-5	B′₂ = 0
C′₁ = 6.56869 × 10-6	C′₂ = 0
D′₁ = -1.84136 × 10-7	D′₂ = 0

f = 4.0
β = -1/5
γ₁ = 3.71637	γ₂ = -8.30827
d = 5.0	n = 1.78569
WD = 1.658	NA = 0.45
np = 1.51	tp = 7.5
nc = 1.55	tc = 1.2

K₁ = 3.0462 × 10-2
K₂ = -3.52845 × 10
B₁ = -1.65076 × 10-3	B₂ = 1.42948 × 10-3
C₁ = -1.10832 × 10-4	C₂ = -5.69589 × 10-5
D₁ = -3.72072 × 10-6	D₂ = 1.68375 × 10-5
E₁ = 2.27700 × 10-7	E₂ = -1.03794 × 10-5
A′₁ = -4.93991 × 10-5	A′₂ = 0
B′₁ = -1.02040 × 10-4	B′₂ = 0
C′₁ = 3.17936 × 10-5	C′₂ = 0
D′₁ = -4.23954 × 10-6	D′₂ = 0

Wie oben beschrieben ist, kann die dargestellte asphärische Einzellinse die Aberrationskorrektur, d. h. die Korrektur der sphärischen Aberration, der Koma und des Astigmatismus über einen weiten Bildwinkel erreichen und des weiteren einen ausreichenden Arbeitsabstand sicherstellen, selbst wenn die Brennweite der Linse verkürzt ist, um das optische System kompakt auszuführen.

Insbesondere ist die asphärische Einzellinse für einen optischen Kopf geeignet, der ein finites Abbildungssystem bildet, und kann einen kompakten optischen Kopf hoher Leistungsfähigkeit mit einer Einzellinse bilden, was bisher nicht möglich war.

Claims (3)

1. Asphärische Einzellinse, mit einer objektseitigen ersten Oberfläche und einer bildseitigen zweiten Oberfläche, wobei die erste und zweite Oberfläche eine asphärische Form aufweist, bei der der Krümmungsradius von der optischen Achse zu einem Randbereich hin allmählich größer wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinse bei Auslegung für einen Abbildungsmaßstab β: -0,25 < β < -0,15 den folgenden Bedingungen genügt: -0,5 < r₁/r₂ < -0,15 (1)1,1 < (n-1) (1/r₁ - 1/r₂) f < 1,3 (2)1,2 < d/f < 1,4 (3)wobei d die Dicke der Einzellinse, n der Brechungsindex der Einzellinse, f die Brennweite der Einzellinse, r₁ der Krümmungsradius der ersten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse und r₂ der Krümmungsradius der zweiten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse ist.

2. Asphärische Einzellinse, mit einer objektseitigen ersten Oberfläche und einer bildseitigen zweiten Oberfläche, wobei die erste und zweite Oberfläche eine asphärische Form aufweist, bei der der Krümmungsradius von der optischen Achse zu einem Randbereich hin allmählich größer wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinse bei Auslegung für einen Abbildungsmaßstab β: -0,25 < β < -0,15 den folgenden Bedingungen genügt: -0,45 < r₁/r₂ < -0,35 (4)1,3 < d/r₁ < 1,5 (5)1,2 < d/f < 1,3 (6)wobei d die Dicke der Einzellinse, f die Brennweite der Einzellinse, r₁ der Krümmungsradius der ersten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse und r₂ der Krümmungsradius der zweiten Oberfläche in der Nähe der optischen Achse ist.

3. Asphärische Einzellinse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinse zur Kondensierung von aus einem Halbleiter-Laser austretendem Licht verwendet wird.