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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein optisches System eines optischen Abtasters eines optischen Aufnahme-/Wiedergabegerätes zur
Aufnahme/Wiedergabe von Informationen auf/von einem optischen Informationsaufnahmemedium
wie z. B. einer optischen. Platte und einer optischen Karte, und
insbesondere betrifft sie eine Objektivlinse des darin verwendeten
optischen Systems.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Als optisches Informationsaufnahmemedium
kennt man optische Platten wie z. B. die DVD (Digitale Versatile
Disc). Um die Kapazität
einer optischen Platte zu erhöhen,
ist außerdem
die Erforschung eines DVD-Systems mit hoher Aufnahmedichte (HD-DVD)
im Gange. Zwecks Erhöhung
der Dichte und Kapazität von
Informationssignalen auf solchen optischen Platten zum Schreiben
und Lesen von Daten sind außerdem Forschung
und Entwicklung zu einer optischen Abtastvorrichtung und einem optischen
Aufnahme-/Wiedergabegerät
mit hoher Leistung im Gange.
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Um hoher Dichte des optischen Informationsaufnahmemediums
zu entsprechen, steht ein Lichtstrahl mit kurzer Wellenlänge zur
Verwendung für
einen optischen Abtaster zur Diskussion, und die numerische Apertur
(NA) einer Objektivlinse wird vergrößert, so dass ein Durchmesser
des Beleuchtungsflecks verkleinert wird. Bei einem Aufnahmesystem,
das die HD-DVD verwendet, wird Lichtsammelleistung unter Verwendung
einer so genannten Zweigruppensatz-Linse, das heißt mindestens
zweier Sammellinsen, deren optische Achsen einander entsprechen,
für eine
Objektivlinse, die eine große
numerische Apertur wie z. B. 0,85 haben würde, zerstreut, so dass eine
gute Bildhöhencharakteristik
erzielt werden kann (japanisches offengelegtes Patent Nr. Hei 10-255303).
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Zum Beispiel enthält eine aus der Zweigruppensatz-Linse
bestehende konventionelle Objektivlinse gemäß der JP-A-10-255303 eine erste
Linse, in die paralleles Licht von einer Seite einer Lichtquelle
eintritt, und eine zweite Linse, durch die ein Lichtstrom von der
ersten Linse hindurchgeht und für
Fokussierung auf einer Aufnahmefläche einer optischen Platte
austritt. Im Falle, dass eine Objektivlinse so eingerichtet wird,
dass sie in zwei Linsen unterteilt sein würde, die erste und die zweite
Linse auf den Einfalls- und Austrittsseiten, muss man für präzise Ausrichtung
der zwei Sammellinsen sorgen. Die Ausrichtungspräzision muss zum Beispiel ein Mikrometer
oder weniger auf einer Linsenmeridianachse oder Rotations-Mittelachse
sein. Um solche Präzision zu
erzielen, ist die Justierung zur Ausrichtung beim Zusammenbau der
zwei Linsen notwendigerweise individuell. Daher würde die
Objektivlinse mit zwei Linsen mehr kosten, da ein Prozess zum Justieren
der Linsen insofern kompliziert ist, als der Zusammenbau der Linsen
durchgeführt
wird, während
die Justierung durchgeführt
wird, indem die Bedingung der Blendenzahl bei dadurch hindurchgehendem
Licht beobachtet wird.
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Bei der Herstellung einer Objektivlinse
eines optischen Systems für
einen optischen Abtaster wird ein Glaspressverfahren, bei dem eine
Glaskugel durch eine Präzisions-Glaspresse sphärisch vorgeformt
wird, das heißt,
eine vorgeformte Glaskugel in eine asphärische Form gebracht wird,
anstelle eines Polierverfahrens verwendet, bei dem ein Block aus
Glasmaterial geschliffen wird, bis er eine sphärische Oberfläche bekommt,
und dann in eine asphärische
Form gebracht wird. Beim Pressen von Glas zu einer asphärischen
Linse wird ein erster Prozess eines optischen Glases, der ein so
genannter Vorformprozess ist, im Voraus durchgeführt, so dass man eine vorgeformte
Kugel erhalten könnte,
und danach erfährt
die vorgeformte Kugel Präzisions-Pressformen.
Die sphärische
Form muss hervorragende Stabilität
und leichte Reproduktion beim Pressen haben, und insbesondere muss
eine Glaslinse mit kleinem Durchmesser aus der vorgeformten Kugel
hergestellt werden.
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Indem man der zweiten Linse auf der
Austrittseite bei einer Zweigruppensatz-Linse mehr Lichtsammelleistung
zuteilt, kann die Toleranz der Mittelachse der Objektivlinse aus
zwei Linsen groß sein,
so dass die Ausrichtungspräzision
vermindert werden kann. Insbesondere wenn die Zweigruppensatz-Linse,
bei der die zweite Linse auf der Austrittsseite dick ist, für eine optische
Platte mit einer von Licht beleuchteten dünnen Lichtdurchgangsschicht
verwendet wird, kann man eine gute Charakteristik erzielen. Um der
zweiten Linse viel mehr Lichtsammelleistung zuzuteilen, sollte für die zweite
Linse eine dicke Linse verwendet werden.
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Es ist jedoch schwierig, die dicke
zweite Linse durch Glaspressformen herzustellen.
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Das heißt, eine vorgeformte Kugel
aus Glas wird in eine Metallform gesetzt, um zur Herstellung einer dicken
Linse mittels der Glaspresse gepresst zu werden, so dass zwischen
der Kugel und der Metallform ein Spalt erscheinen würde. Dies
bedeutet, dass eine Linse mit einem kleinen zentralen Krümmungsradius
nicht sehr dick gemacht werden kann.
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Eine erste Bedingung einer vorgeformten
Kugel, die das Pressen einer Presslinse ermöglicht, ist, dass die vorgeformte
Kugel so groß ist,
dass sie viel mehr Materialvolumen als das Volumen einer pressgeformten Linse
hat. Die Größe und Form
einer lichteinfallsseitigen Oberfläche der zweiten Linse, das
heißt,
der ersten Oberfläche,
wird in Übereinstimmung
mit einer Linsenspezifikation bei der optischen Konstruktion festgelegt. Die
Größe und Form
einer lichtaustrittsseitigen Oberfläche der zweiten Linse, das
heißt,
der zweiten Oberfläche,
wird ebenfalls in Übereinstimmung
mit ihrer Linsenspezifikation festgelegt. Der Radius r der vorgeformten Kugel
mit so einem Linsenvolumen muss die folgende Bedingung in Bezug
auf eine Zylinderfläche
mit einem Außendurchmesser
der Linse und dem von den ersten und zweiten Oberflächen umgebenen
Volumen V2 erfüllen:
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Und falls am Umfang des Linsenkörpers ein
Bund als Referenzfläche
ausgebildet wird, sollte der Radius r wesentlich größer sein.
Das heißt,
es ist unmöglich,
dass die ersten und zweiten Oberflächen einen paraxialen Krümmungsradius
kleiner als r haben.
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Die tatsächliche Ausrichtungspräzision der
zweiten Linse wird in Übereinstimmung
mit einem mechanischen absoluten Maß festgelegt, während ein
zulässiger
Betrag an Präzision
bei der Ausrichtung einer Linse beinahe proportional zu deren wirksamen
Durchmesser zunimmt. Daher kann ein wirksamer Durchmesser der zweiten
Linse so groß gemacht
werden, dass die Ausrichtungspräzision
zulässig
sein kann. Bei einer so konstruierten Linse würde jedoch der optische Abtaster
groß sein,
was einem Lichtfleck Schwierigkeiten bereitet, einer Spur eines
sich schnell bewegenden Aufnahmemediums wie z. B. einer optischen
Platte zu folgen.
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Wenn man eine Objektivlinse aus zwei
Linsen mit hoher numerischer Apertur erhalten will, ist es aus den
oben erwähnten
Gründen
schwierig, eine stabile Pressglaslinse herzustellen, die keine Justierung
der Ausrichtung der zwei Linsen erfordert und die einen kleinen
Durchmesser und eine kleine Form hat. Um die obige Objektivlinse
zusammenzubauen, muss man Ortsjustierung einer Linse auf zwei Achsen
durchführen oder
Ausrichtungsjustierung durch Drehen einer exzentrischen Linse durchführen. Andernfalls
würde die
Bildhöhe
unzureichend sein, wenn die Ausrichtungspräzision vermindert wird, so
dass keine praktische Leistung erzielt werden kann.
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Die Objektivlinse aus zwei Linsen
mit hoher numerischer Apertur hat wenig Toleranz in Bezug auf die Linsendicke.
Insbesondere muss der Toleranzbetrag der Dicke der zweiten Linse
strikt sein, in der Größenordnung
eines Mikrometers. Dies erzeugt eine schwierige Bedingung für die Durchführung eines
Glaspressprozesses. Außerdem
besteht das Problem, dass die maximale Anzahl der durch eine Metallform
gebildeten Linsen klein ist, da eine Metallform dazu neigt, über den
Toleranzbereich hinaus zu verschleißen. Daher besteht das Problem,
die obigen Objektivlinsen für
eine Vorrichtung für
optische Platten zu verwenden, die für Massenfertigung geeignet
ist.
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Dementsprechend ist das Volumen der
zweiten Linse beschränkt,
aufgrund der Beschränkung,
dass der Durchmesser der vorgeformten Kugel nicht größer sein
sollte als der zentrale Krümmungsradius
der ersten Oberfläche,
so dass keine dicke Linse mit Lichtsammelleistung geschaffen werden
kann. Als Folge wird der Linsensatz so eingerichtet, dass die Lichtsammelleistung
der ersten Linse zugeteilt wird, und die Objektivlinse wird so konstruiert,
dass der zulässige
Toleranzbetrag in einem Linsenraum nicht groß sein kann und der Zusammenbau
der Objektivlinse nicht ohne Justierung durchgeführt werden kann.
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AUFGABE UND
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der obigen Probleme
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine asphärische Linse
in einer Form zu schaffen, die eine Objektivlinse mit hoher numerischer
Apertur ergeben kann, wobei die Objektivlinse eine Form hat, die
Zusammenbau im wesentlichen ohne Justierung ermöglicht.
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Eine Objektivlinse gemäß der Erfindung
ist eine Pressglas-Objektivlinse, die Folgendes aufweist: eine erste
Oberfläche
mit einer zentralsymmetrischen konvexen Oberflächen form mindestens in einem
Bereich eines dadurch hindurchgehenden Lichtstrahls, eine zweite
Oberfläche
mit einer zentralsymmetrischen wirksamen Oberflächenform mindestens in einem
Bereich eines dadurch hindurchgehenden Lichtstrahls auf einer der
ersten Oberfläche
entgegengesetzten Seite, und eine zentralsymmetrische zylindrische
Seitenfläche,
die die erste Oberfläche
kreuzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Krümmungsradius
rA der ersten Oberfläche
der folgenden Formel genügt:
(worin V1 das Volumen der
Pressglas-Objektivlinse bezeichnet und V2 das Volumen eines virtuellen
Linsenabschnitts bezeichnet, der von einer Zylinderfläche umgeben
ist, die die erste und die zweite Oberfläche und die zylindrische Seitenfläche umfasst).
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Nach einem Aspekt der Objektivlinse
gemäß der Erfindung
weist die Objektivlinse weiterhin eine kreisförmige Referenzebene-Oberfläche auf,
die innerhalb einer Randfläche,
die unter der Voraussetzung existieren würde, dass sich der virtuelle
Linsenabschnitt mit der Pressglas-Objektivlinse überschneidet, um der ersten
und der zweiten Oberfläche
und der rylindrischen Seitenfläche
zu entsprechen, einen an der ersten Oberfläche gebrochenen sich fortpflanzenden
Lichtstrom nicht abschirmt und senkrecht zu einer optischen Achse ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Objektivlinse
gemäß der Erfindung
hat die Objektivlinse weiterhin eine solche Form, dass der Krümmungsradius
außerhalb
eines wirksamen Durchmessers der zweiten Oberfläche minimal ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Objektivlinse
gemäß der Erfindung
weist die Objektivlinse weiterhin eine kreisförmige Referenzkegel-Oberfläche auf,
die eine zentrale optische Achse umgibt, die innerhalb einer Randfläche, die
unter der Voraussetzung existieren würde, dass sich der virtuelle
Linsenabschnitt mit der Pressglas-Objektivlinse überschneidet, um der ersten
und der zweiten Oberfläche
und der zylindrischen Seitenfläche
zu entsprechen, einen an der ersten Oberfläche gebrochenen sich fortpflanzenden
Lichtstrom nicht abschirmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Konstruktionsansicht, die das Innere eines optischen
Abtasters gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 ist
eine Teilschnittansicht, die einen integralen Teil einer Objektivlinseneinheit
eines optischen Abtasters in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 bis 6 sind Teilschnittansichten,
die jeweils einen integralen Teil einer Objektivlinseneinheit eines optischen
Abtasters in einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigen; und
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7 ist
eine Teilschnittansicht, die einen integralen Teil einer Objektivlinseneinheit
eines optischen Abtasters als Vergleichsbeispiel zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen.
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1 zeigt
eine Zusammenfassung eines optischen Aufnahme-/Wiedergabegerätes, das
mit einer optischen Abtastvorrichtung in einer ersten Ausführungsform
versehen ist. Der optische Abtaster ist mit einem Halbleiterlaser
LD1 zur Emission von blauem Licht mit einer kurzen Wellenlänge in einem
Bereich von 400 nm bis 410 nm, vorzugsweise um 405 nm, versehen.
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Der optische Abtaster enthält einen
Polarisations-Strahlteiler 13, eine Kollimatorlinse 14,
ein Viertelwellenlängen-Plättchen 15 und
eine Einheit 16 der aus zwei Linsen bestehenden Zweigruppensatz-Linse.
Bei dem obigen optischen Beleuchtungssystem geht ein Laserstrahl
vom Halbleiterlaser LD1 durch den Polarisations-Strahlteiler 13 hindurch,
um von der Kollimatorlinse 14 zu einem parallelen Lichtstrahl
geformt zu werden, wird durch das Viertelwellenlängen-Plättchen 15 durchgelassen;
um von der Objektivlinseneinheit 16 in Richtung auf eine
optische Platte 5 gesammelt zu werden, die nahe einem Fokus
der Objektivlinseneinheit 16 angeordnet ist, und bildet
einen Lichtfleck auf einer Grübchenreihe
auf einer Informationsaufnahmeoberfläche der optischen Platte 5 aus.
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Zusätzlich zu dem obigen optischen
Beleuchtungssystem enthält
der optische Abtasten weiterhin ein optisches Lichtdetektorsystem
wie z. B. eine Detektorlinse 17. Die Objektivlinseneinheit 16,
das Viertelwellenlängen-Plättchen 15 und
der Polarisations-Strahlteiler 13 werden auch in dem optischen
Lichtdetektorsystem verwendet. Die Objektivlinseneinheit 16 sammelt
an der optischen Platte 5 reflektiertes Licht, so dass
der Polarisations-Strahlteiler 13 das reflektierte Licht,
das durch das Viertelwellenlängen-Plättchen 15 hindurchgegangen
ist, in Richtung auf eine Sammellinse 17 für Nachweis
sammeln würde.
Der von der Detektorlinse 17 gesammelte Lichtstrom geht
durch ein Element zur Astigmatismuserzeugung (nicht gezeigt) wie
z. B. eine Zylinderlinse oder Mehrfachlinse hindurch, um einen Lichtfleck
nahe dem Zentrum einer Lichtempfangsfläche 19 eines Lichtdetektors
auszubilden.
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Die Lichtempfangsfläche 19 eines
Lichtdetektors ist mit einer Demodulationsschaltung 30 und
einer Fehlerdetektorschaltung 31 verbunden. Die Fehlerdetektorschaltung 31 ist
mit einer Ansteuerschaltung 33 verbunden, die einen Mechanismus
ansteuert, der einen Aktuator 26 zur Steuerung der Nachführung und
Fokussierung der Objektivlinseneinheit enthält.
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Der Lichtdetektor versorgt die Demodulationsschaltung 30 und
die Fehlerdetektorschaltung 31 in Übereinstimmung mit einem nahe
dem Zentrum seiner Lichtempfangsfläche 19 ausgebildeten
Lichtfleck mit einem elektrischen Signal. Die Demodulationsschaltung 30 erzeugt
auf Basis des elektrischen Signals ein Aufnahmesignal. Die Fehlerdetektorschaltung 31 erzeugt
auf Basis des elektrischen Signals ein Fokusfehlersignal, ein Nachführungsfehlersignal
und andere Servosignale, um jeden Aktuator über die Ansteuerschaltung 33 des
Aktuators mit jedem Ansteuersignal zu versorgen, so dass der Aktuator
die Objektivlinseneinheit 16 in Übereinstimmung mit jedem Ansteuersignal
steuern und antreiben kann.
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Wie in 1 gezeigt,
ist die Zweigruppensatz-Objektivlinseneinheit 16 eines
optischen Abtasters gemäß der Erfindung
ein zusammengebauter Körper
einer Kombinations-Objektivlinse,
die durch Kombination einer Sammellinse 16a mit einer ersten
Linse 16b ausgebildet wird. Die erste Linse 16b ist
eine Sammellinse, die auf der Seite einer Lichtquelle angeordnet
ist. Die Sammellinse 16a zum Sammeln eines Lichtstrahls
auf einer Aufnahmeoberfläche
ist eine aus Glas gebildete Pressglaslinse. Die Sammellinse 16a und
die erste Linse 16b sind mittels eines Halters 16c koaxial
auf einer optischen Achse angeordnet.
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Eine Konstruktion der zweiten Linse
einer Objektivlinse für
den optischen Abtaster in der vorliegenden Ausführungsform ist in
2 gezeigt. In
2 ist die zweite Linse
16a durch
eine erste Oberfläche,
die die Form einer zentralsymmetrischen konvexen Oberfläche hat
und die eine asphärische
Oberfläche
21 auf
der Seite der Lichtquelle ist, eine zweite Oberfläche
22,
die die Form einer zentralsymmetrischen wirksamen Oberfläche hat,
die auf der entgegengesetzten Seite der ersten Oberfläche angeordnet
ist, so dass sie ihr entgegengesetzt ist, und die auf einer Seite
einer optischen Platte angeordnet ist, das heißt, auf einer Austrittsseite, und
eine zentralsymmetrische rylindrische Seitenfläche
23 definiert,
die die erste Oberfläche
kreuzt (die erste Oberfläche
und die zweite Oberfläche
sind in der Reihenfolge von der Einfallsseite des Lichts). Wie in
2 gezeigt, wird unter der
Voraussetzung, dass es einen virtuellen Linsenabschnitt
160 geben
würde,
der von einer Zylinderfläche
23a umgeben
ist, die die erste und die zweite Oberfläche
21 und
22 und
die rylindrische Seitenfläche
23 umfasst,
das Volumen der zweiten Linse
16a im Vergleich mit dem
virtuellen Linsenabschnitt
160 stark vermindert, da die
zweite Oberfläche
22 mit
einem wirksamen Durchmesser der zweiten Linse
16a durch
eine asphärische
Form in stufenweisen Stufen an ihrem Außenumfangsabschnitt vermindert
wird. Das Volumen der zweiten Linse
16a wird hier so festgelegt,
dass es kleiner als eine vorgeformte Glaskugel mit einem zentralen
Krümmungsradius
der ersten Oberfläche
21 ist.
Daher ist unter Verwendung einer vorgeformten Kugel mit so einem
Radius Pressformen der zweiten Linse
16a möglich. Das
heißt,
in Bezug auf einen kleinen paraxialen Krümmungsradius rA, ausgedrückt durch
die folgende Formel (2):
(worin V2 das Volumen des
virtuellen Linsenabschnitts 160 bezeichnet, der von der Zylinderfläche umgeben ist,
die die erste und die zweite Oberfläche und die zylindrische Seitenfäche umfasst),
der der obigen Formel (1) nicht genügt, wird das verminderte Volumen
V1 für
eine Pressglas-Objektivlinse außerdem
so eingestellt wie in der folgenden Formel (3) ausgedrückt:
so dass das Formen einer
Glas-Objektivlinse durch Glaspressen möglich sein würde.
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Das heißt, wie in
2 gezeigt, die zweite Linse
16a der
Objektivlinse ist so eingerichtet, dass der zentrale Krümmungsradius
rA der ersten Oberfläche
21 der
folgenden Formel genügen
würde:
(worin V1 das Volumen einer
Pressglas-Objektivlinse bezeichnet und V2 das Volumen des virtuellen
Linsenabschnitts bezeichnet, der von der Zylinderfläche umgeben
ist, die die erste und die zweite Oberfläche und die zylindrische Seitenfläche umfasst).
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Wie in 2 gezeigt,
enthält
gemäß der Erfindung
ein durch Vermindern des Volumen einer Linse neu geschaffener Teil
einer vertieften Oberfläche
DS eine ebene kreisförmige
Referenzfläche 24 senkrecht
zu einer optischen Achse. Das heißt, unter der Voraussetzung,
dass sich der virtuelle Linsenabschnitt 160 mit der Pressglas-Objektivlinse 16a überschneidet,
um der ersten und der zweiten Oberfläche 21 und 22 und
der zylindrischen Seitenfläche 23 in
einem imaginären
Raum zu entsprechen, kann die vertiefte Oberfläche DS, d. h. die Randfläche zwischen
dem virtuellen Linsenabschnitt 160 und der Pressglas-Objektivlinse 16a,
die kreisförmige
Referenzfläche 24 enthalten,
die senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist und dafür eingerichtet ist,
einen an der ersten Oberfläche 21 gebrochenen
sich fortpflanzenden Lichtstrom nicht abzuschirmen.
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In der Ausführungsform ist die ebene Referenzfläche 24 senkrecht
zur optischen Achse auf der Randfläche des im Volumen verminderten
Teils vom virtuellen Linsenabschnitt 160 mit einem Außendurchmesserzylinder 23a ausgebildet.
Daher kann die Referenzebene 24 als Referenz eines Winkels
oder Ortes bei der Montage einer Linse in einem Gehäuse oder
einem Aktuator verwendet werden. Da ein Bund innerhalb des wirksamen
Durchmessers der ersten Oberfläche 21 auf
der Einfallsseite angeordnet werden kann, statt wie konventionell
außerhalb
der zylindrischen Seitenfläche
einer Linse vorstehend angeordnet zu werden, würde es möglich sein, das Linsenvolumen
klein zu machen, und so einzurichten, dass die zweite Oberfläche 22 mit der
Referenzfläche 24 versehen
würde.
Bei der Erfindung wird ein Bereich geschaffen, in dem die Oberfläche des
obigen das Volumen verminderten Teils einen minimalen Krümmungsradius
R außerhalb
des wirksamen Durchmessers der zweiten Oberfläche hat. Die Schaffung so eines
Bereichs auf der zweiten Oberfläche
kann das Linsenvolumen wirksam vermindern und die große Fläche der
als Bund wirkenden Referenzfläche 24 sichern.
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Außerdem kann die mögliche Vergrößerung des
Linsenvolumens verhindert werden, indem die kreisförmige Referenzebene 24 geschaffen
wird und der Durchmesser des obigen Kreises so vergrößert wird,
dass die Referenz-Bundoberfläche 24a außerhalb
der zylindrischen Seitenfläche 23 der
Objektivlinse angeordnet sein würde;
wie in 3 gezeigt.
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In der obigen Ausführungsform
wird die asphärische
Oberfläche
außerhalb
des wirksamen Durchmessers der zweiten Oberfläche 22 verwendet,
um das Volumen zu vermindern, jedoch kann auch eine kreisförmige Oberfläche 25 auf
einer Kegelfläche
verwendet werden, die im Schnitt gerade ist, wie in 4 gezeigt. Weiterhin kann man die kreisförmige Oberfläche 25 auf
einer Kreisformfläche
verwenden, die im Schnitt bogenförmig
ist, wie in 5 gezeigt.
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Wird die Kegeloberfläche bei
der obigen Objektivlinse verwendet, kann man außerdem die Kegeloberfläche 24 als
Referenzfläche
verwenden, wie in 6 gezeigt,
ohne die kreisförmige
Referenzebene senkrecht zur optischen Achse zu schaffen. Das heißt, diese
Objektivlinse ist so eingerichtet, dass, wenn sich der virtuelle
Linsenabschnitt mit der Pressglas-Objektivlinse überschneidet, um der ersten
und der zweiten Oberfläche
und der zylindrischen Seitenfläche
zu entsprechen, die vertiefte Oberfläche den an der ersten Oberfläche 21 gebrochenen
sich fortpflanzenden Lichtstrom nicht abschirmen würde und
eine kreisförmige
Referenzkegel-Oberfläche 24 umfassen
würde,
die die optische Achse umgibt.
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Eine Objektivlinse in der in 2 gezeigten Ausführungsform
der Erfindung wird nun konkret beschrieben. Bei dieser Objektivlinse
ist der zentrale Krümmungsradius
(paraxialer Krümmungsradius)
der ersten Oberfläche
außerhalb
des wirksamen Durchmes sers gleich 1,443 mm und ist der Durchmesser
der vorgeformten Kugel gleich 1,332 mm, was bedeutet, das das Volumen
der vorgeformten Kugel gleich 9,905322 mm3 ist. Daher
ist die Bedingung erfüllt,
dass der zentrale Krümmungsradius
größer als
der Durchmesser der vorgeformten Kugel sein sollte, so dass eine
Linse mit dieser optischen Konstruktionswirkung in der Praxis durch Glaspressen
hergestellt werden kann. Die Wellenlänge der hierin verwendeten
Lichtquelle ist 430 nm.
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Die Form der asphärischen Oberfläche Z der
Objektivlinse ist hier durch die folgende Formel bestimmt:
worin r einen Abstand von
der optischen Achse bezeichnet, Z einen Abstand zwischen einem Punkt
auf einer asphärischen
Oberfläche
im Abstand r von der optischen Achse und einer Kontaktebene bezeichnet,
die senkrecht zu der optischen Achse ist und durch einen Scheitelpunkt
der asphärischen
Oberfläche
hindurchgeht, R einen paraxialen Krümmungsradius der asphärischen
Oberfläche
bezeichnet, CC einen Kegelkoeffizienten bezeichnet und A4, A6, A8,
A10 und A12 jeweilige asphärische
Koeffizienten des vierten, sechsten, achten, zehnten und zwölften Grades
bezeichnen.
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Die folgenden Tabellen 1 und 2 zeigen
Daten von jeweiligen asphärischen
Linsen der obigen Objektivlinse, die mit einem Computer automatisch
konstruiert sind.
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Weiterhin wird zum Vergleich ein
Beispiel für
eine konventionelle Zweigruppensatz-Objektivlinse mit hoher numerischer
Apertur beschrieben, in 7 gezeigt.
Die Form der Oberfläche
im wirksamen Durchmesser der konventionellen Linse ist dieselbe
wie die der obigen Ausführungsform.
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In 7 bezeichnet
das Bezugszeichen 11 eine erste Linse, in die zum Beispiel
paralleles Licht von der Seite einer Lichtquelle eintritt, und das
Bezugszeichen 12 bezeichnet eine zweite Linse, aus der
der Lichtstrom, der durch die erste Linse hindurchgegangen ist,
austritt, um durch eine vorbestimmte Dicke einer Lichtdurchgangschicht
einer optischen Platte 5 hindurchzugehen, um auf einer
Aufnahmeoberfläche
zu fokussieren.
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Das Volumen einer zu verwendenden
vorgeformten Glaskugel ist gleich 13,0 mm3,
der Durchmesser der vorgeformten Kugel ist gleich 1,46 mm, und der
paraxiale Krümmungsradius
ist gleich 1,50 mm. Die Wellenlänge
einer hier verwendeten Lichtquelle ist dieselbe wie die der obigen
Ausführungsform.
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In diesem Vergleichsbeispiel ist
der zentrale Krümmungsradius
der dritten Oberfläche
gleich 1,443 mm und ist der Durchmesser der vorgeformten Kugel gleich
1,458 mm. Dies genügt
nicht der Beschränkung,
dass der zentrale Krümmungsradius
größer als
der Durchmesser der vorgeformten Kugel sein sollte. Daher ist es theoretisch
möglich,
eine Linse optisch zu konstruieren, die eine gute Leistung hat,
jedoch ist es praktisch unmöglich,
sie mittels einer Glaspresse herzustellen. Gemäß der Erfindung ist es jedoch
möglich,
eine vorgeformte Glaskugel mit kleinerem Durchmesser zu verwenden,
so dass die Freiheit bei der optischen Konstruktion und Produktion
verbessert würde.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer Pressglas würde,
eine dicke Linse mit einem kleinen zentralen Krümmungsradius herzustellen.
Außerdem
ist es möglich,
eine Referenzfläche
einzurichten, die bei der Montage einer Linse eine Achse unten halten
kann, so dass eine Zweigruppensatz-Linse mit guter Leistung geschaffen
werden kann.
so dass das Formen einer Glas-Objektivlinse durch Glaspressen möglich sein würde.
