JP2002258153A - 高い開口数の対物レンズ組み立て品 - Google Patents
高い開口数の対物レンズ組み立て品Info
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- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- Lenses (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少なくとも０．６５の回折限界の高い開口数、
大きな画角、及び少なくとも０．２５ｍｍの大きな作動
距離を有する、光を集束させる為の光学対物レンズ組み
立て品を提供する。 【解決手段】光を集束させる為の高い開口数の対物レン
ズ組み立て品は、前記光を遮る負の光学パワーを有する
第一の対物レンズ組み立て品要素、前記第一の対物レン
ズ組み立て品要素に隣接して配置される正の光学パワー
を有する第二の対物レンズ組み立て品要素、前記第二の
対物レンズ組み立て品要素に隣接して配置される正の光
学パワーを有する第三の対物レンズ組み立て品要素、を
含み、ここで前記第一、第二、及び第三の対物レンズ組
み立て品要素は、組み合わせて、六個の面を含み、ここ
でこのような面の三個又はそれ以上は、対物レンズ組み
立て品が０．６５と等しいか又はそれ以上の開口数を有
するように配置される非球面である。
大きな画角、及び少なくとも０．２５ｍｍの大きな作動
距離を有する、光を集束させる為の光学対物レンズ組み
立て品を提供する。 【解決手段】光を集束させる為の高い開口数の対物レン
ズ組み立て品は、前記光を遮る負の光学パワーを有する
第一の対物レンズ組み立て品要素、前記第一の対物レン
ズ組み立て品要素に隣接して配置される正の光学パワー
を有する第二の対物レンズ組み立て品要素、前記第二の
対物レンズ組み立て品要素に隣接して配置される正の光
学パワーを有する第三の対物レンズ組み立て品要素、を
含み、ここで前記第一、第二、及び第三の対物レンズ組
み立て品要素は、組み合わせて、六個の面を含み、ここ
でこのような面の三個又はそれ以上は、対物レンズ組み
立て品が０．６５と等しいか又はそれ以上の開口数を有
するように配置される非球面である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い開口数及び大
きな画角を有する対物レンズ組み立て品に関する。
きな画角を有する対物レンズ組み立て品に関する。
【０００２】
【従来の技術】対物レンズ組み立て品は、光放射エネル
ギーを高い記録密度の光に敏感な媒体上に結像させる為
に、又は像空間内の媒体上の情報を読み取る為に使用さ
れる。像空間は、対物レンズ組み立て品の短い又は近い
共役空間に当てはまる。
ギーを高い記録密度の光に敏感な媒体上に結像させる為
に、又は像空間内の媒体上の情報を読み取る為に使用さ
れる。像空間は、対物レンズ組み立て品の短い又は近い
共役空間に当てはまる。
【０００３】紫外から近赤外までの範囲にある波長の単
色又は準単色の光を伴う実際の使用に対して、高い分解
能は、典型的に０．５５又はそれ以上の対物レンズ組み
立て品の開口数（ＮＡ）を必要とする。
色又は準単色の光を伴う実際の使用に対して、高い分解
能は、典型的に０．５５又はそれ以上の対物レンズ組み
立て品の開口数（ＮＡ）を必要とする。
【０００４】光に敏感な媒体上におけるデーターの一個
のチャンネル又はストリームを記録する、又は読み取る
為の高い開口数の対物レンズ組み立て品は、書き込み可
能／読み取り可能なコンパクトディスク（ＣＤ）及びデ
ジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）で見付けること
ができるように、当技術において公知である。像空間が
空気中にある（ｎ＝１）とすれば、理論的に達成可能な
最大のＮＡは、１である。非球面及び高い屈折率のガラ
スを利用する単一要素の対物レンズ組み立て品は、約
０．５５の開口数を達成できる。しかしながら、開口数
が０．５５よりも大きくなるとき、対物レンズ組み立て
品要素によって導入される光学収差は、非常に大きいの
で、対物レンズ組み立て品をこのような開口数で使用す
ることができない。この問題の為に、高い開口数（即ち
０．５５より大きい開口数）を有する対物レンズは、二
個又はそれ以上の対物レンズ組み立て品要素で構成され
る。
のチャンネル又はストリームを記録する、又は読み取る
為の高い開口数の対物レンズ組み立て品は、書き込み可
能／読み取り可能なコンパクトディスク（ＣＤ）及びデ
ジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）で見付けること
ができるように、当技術において公知である。像空間が
空気中にある（ｎ＝１）とすれば、理論的に達成可能な
最大のＮＡは、１である。非球面及び高い屈折率のガラ
スを利用する単一要素の対物レンズ組み立て品は、約
０．５５の開口数を達成できる。しかしながら、開口数
が０．５５よりも大きくなるとき、対物レンズ組み立て
品要素によって導入される光学収差は、非常に大きいの
で、対物レンズ組み立て品をこのような開口数で使用す
ることができない。この問題の為に、高い開口数（即ち
０．５５より大きい開口数）を有する対物レンズは、二
個又はそれ以上の対物レンズ組み立て品要素で構成され
る。
【０００５】また焦点の調節は、大部分の光記録装置に
おいて、対物レンズ組み立て品を縦方向に動かす駆動機
構の使用によって果たされる。現在の技術において使用
される対物レンズ組み立て品の高いＮＡによって、作動
距離、即ち対物レンズ組み立て品の最終面から光に敏感
な媒体までの間隔は、通常非常に小さい。小さな作動距
離は、対物レンズ組み立て品の焦点の調節に対して、最
大調節に制限を置く。
おいて、対物レンズ組み立て品を縦方向に動かす駆動機
構の使用によって果たされる。現在の技術において使用
される対物レンズ組み立て品の高いＮＡによって、作動
距離、即ち対物レンズ組み立て品の最終面から光に敏感
な媒体までの間隔は、通常非常に小さい。小さな作動距
離は、対物レンズ組み立て品の焦点の調節に対して、最
大調節に制限を置く。
【０００６】大きな作動距離は、焦点の調節に対して望
ましいだけでなく、対物レンズ組み立て品の媒体に付着
した残骸（debris）との干渉、又は対物レンズ組み立て
品による媒体の不注意な傷付きもまた回避する。
ましいだけでなく、対物レンズ組み立て品の媒体に付着
した残骸（debris）との干渉、又は対物レンズ組み立て
品による媒体の不注意な傷付きもまた回避する。
【０００７】二つの要素の高い開口数の対物レンズ組み
立て品は、０．７を超え０．９に匹敵する開口数を実現
することを示してきた。このような高い開口数の対物レ
ンズ組み立て品は、Ｋｉｙｏｓｈｉ Ｏｓａｔｏ、Ｋｅ
ｎｊｉ Ｙａｍａｍｏｔｏ、Ｉｓａｏ Ｉｃｈｉｍｕｒ
ａ、Ｆｕｍｉｓａｄａ Ｍａｃｄａ、及びＹｕｔａｋａ
Ｋａｓａｍｉによる“Ａ Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｏ
ｖｅｒ １０ＧＢ ｏｆ Ｃａｐａｃｉｔｙ”と題され
る論文に開示されている。しかしながら、対物レンズ組
み立て品の光軸から離れたコマ及び非点収差のような対
物レンズ組み立て品の収差の補正は、最良焦点（best f
ocus）において対物レンズ組み立て品の光軸付近以外で
の任意の位置における高密度の記録及び読み取りを許容
する為には、通常不充分である。通常一個のチャンネル
のみを、収差が小さく視野の収差（field aberration）
が存在しない軸の位置で、記録し読み取る。
立て品は、０．７を超え０．９に匹敵する開口数を実現
することを示してきた。このような高い開口数の対物レ
ンズ組み立て品は、Ｋｉｙｏｓｈｉ Ｏｓａｔｏ、Ｋｅ
ｎｊｉ Ｙａｍａｍｏｔｏ、Ｉｓａｏ Ｉｃｈｉｍｕｒ
ａ、Ｆｕｍｉｓａｄａ Ｍａｃｄａ、及びＹｕｔａｋａ
Ｋａｓａｍｉによる“Ａ Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｏ
ｖｅｒ １０ＧＢ ｏｆ Ｃａｐａｃｉｔｙ”と題され
る論文に開示されている。しかしながら、対物レンズ組
み立て品の光軸から離れたコマ及び非点収差のような対
物レンズ組み立て品の収差の補正は、最良焦点（best f
ocus）において対物レンズ組み立て品の光軸付近以外で
の任意の位置における高密度の記録及び読み取りを許容
する為には、通常不充分である。通常一個のチャンネル
のみを、収差が小さく視野の収差（field aberration）
が存在しない軸の位置で、記録し読み取る。
【０００８】光記録型デバイス用の単一及び二個の対物
レンズ組み立て品要素を有する対物レンズ組み立て品の
一又は複数の面への非球面の適用もまた、当技術におい
て公知である。具体的には、米国特許第４，５９５，２
６４号、第４，６７１，６２３号、及び第６，０７５，
６５６号が、いくつかのこのような一又は複数の非球面
を使用する対物レンズ組み立て品を開示している。一般
的に、非球面を設計に加えると、設計の理論的性能が増
加する。対物レンズ組み立て品の非球面の使用は、前述
の光学対物系のように光学設計における理論的な収差補
正の特性を容易にするが、実際の適用においては、対物
レンズ組み立て品要素の製造感度（manufacturing sens
itivity）及び組み立ての複雑さによって、非球面の数
を制限することが望ましい。具体的には、二個より多い
非球面を二個の要素の設計に使用するとすれば、対物レ
ンズ組み立て品要素の一つは、両面非球面でなければな
らず、即ち対物レンズ組み立て品要素の少なくとも一個
の両面が非球面である。両面非球面の対物レンズ組み立
て品要素の製造は、二個の非球面を非常に正確に整列さ
せなければならないので、しばしば困難である。数ミク
ロン程度の小さな偏心でさえも、光学設計性能の有害な
劣化を引き起こし得ると思われる。
レンズ組み立て品要素を有する対物レンズ組み立て品の
一又は複数の面への非球面の適用もまた、当技術におい
て公知である。具体的には、米国特許第４，５９５，２
６４号、第４，６７１，６２３号、及び第６，０７５，
６５６号が、いくつかのこのような一又は複数の非球面
を使用する対物レンズ組み立て品を開示している。一般
的に、非球面を設計に加えると、設計の理論的性能が増
加する。対物レンズ組み立て品の非球面の使用は、前述
の光学対物系のように光学設計における理論的な収差補
正の特性を容易にするが、実際の適用においては、対物
レンズ組み立て品要素の製造感度（manufacturing sens
itivity）及び組み立ての複雑さによって、非球面の数
を制限することが望ましい。具体的には、二個より多い
非球面を二個の要素の設計に使用するとすれば、対物レ
ンズ組み立て品要素の一つは、両面非球面でなければな
らず、即ち対物レンズ組み立て品要素の少なくとも一個
の両面が非球面である。両面非球面の対物レンズ組み立
て品要素の製造は、二個の非球面を非常に正確に整列さ
せなければならないので、しばしば困難である。数ミク
ロン程度の小さな偏心でさえも、光学設計性能の有害な
劣化を引き起こし得ると思われる。
【０００９】非球面の対物レンズ組み立て品要素の製造
に関する偏心は、数ミクロンを許容するべきである。同
様に、組み立ての間における一方の非球面の対物レンズ
組み立て品要素における別の対物レンズ組み立て品要素
に関する偏心もまた、画像品質における急速な劣化を引
き起こし得る。Ｋｉｙｏｓｈｉ Ｏｓａｔｏ等による前
述の論文では、この種の感度に言及している。最良の製
造可能な設計に対して、これらの感度を最小にし説明し
なければならない。性能における幾つかの標的レベルを
達成する為に三個又は四個の非球面を必要とする二個の
要素を有する対物レンズ組み立て品の設計に関しては、
前述の対物レンズ組み立て品及び製造感度に対して設計
を減感する為の選択肢が制限される。
に関する偏心は、数ミクロンを許容するべきである。同
様に、組み立ての間における一方の非球面の対物レンズ
組み立て品要素における別の対物レンズ組み立て品要素
に関する偏心もまた、画像品質における急速な劣化を引
き起こし得る。Ｋｉｙｏｓｈｉ Ｏｓａｔｏ等による前
述の論文では、この種の感度に言及している。最良の製
造可能な設計に対して、これらの感度を最小にし説明し
なければならない。性能における幾つかの標的レベルを
達成する為に三個又は四個の非球面を必要とする二個の
要素を有する対物レンズ組み立て品の設計に関しては、
前述の対物レンズ組み立て品及び製造感度に対して設計
を減感する為の選択肢が制限される。
【００１０】前述の欠陥のいくつかを克服する対物レン
ズ組み立て品もまた、当技術において、特に顕微鏡使用
の分野において既知である。このような対物レンズ組み
立て品は、米国特許第４，４１８，９８８号に見付けら
れる。これらの対物レンズ組み立て品は、高い開口数及
び有限な画角にわたる収差補正を有していてもよく、典
型的には光学記録の分野において使用される対物レンズ
組み立て品よりも大きな作動距離を有する。しかしなが
ら、これらの対物レンズ組み立て品は、それらの大きな
大きさ及び質量の為に、光学記録の分野への適用可能性
を制限してきている。大きな対物レンズ組み立て品は、
駆動機構による急速な再焦点調節（refocusing）を受容
する為の速い動きに対して役立たない。加えて、これら
の対物レンズ組み立て品はしばしば、製造を困難及び高
価にする、より多くの対物レンズ組み立て品の要素及び
面を含む。顕微鏡使用におけるレンズ及び光記録におけ
るレンズの密接な関係を説明する具体的なレンズ設計例
は、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉ
ａｔｅｓのＢａｒｒｙ Ｇ．Ｂｒｏｏｍｅによって与え
られた“Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ
ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ”の論
文に見付けられ、ＳＰＩＥ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉ
ｎｇ，Ｊａｎｕａｒｙ，１９９２の会報に見付けられ
る。
ズ組み立て品もまた、当技術において、特に顕微鏡使用
の分野において既知である。このような対物レンズ組み
立て品は、米国特許第４，４１８，９８８号に見付けら
れる。これらの対物レンズ組み立て品は、高い開口数及
び有限な画角にわたる収差補正を有していてもよく、典
型的には光学記録の分野において使用される対物レンズ
組み立て品よりも大きな作動距離を有する。しかしなが
ら、これらの対物レンズ組み立て品は、それらの大きな
大きさ及び質量の為に、光学記録の分野への適用可能性
を制限してきている。大きな対物レンズ組み立て品は、
駆動機構による急速な再焦点調節（refocusing）を受容
する為の速い動きに対して役立たない。加えて、これら
の対物レンズ組み立て品はしばしば、製造を困難及び高
価にする、より多くの対物レンズ組み立て品の要素及び
面を含む。顕微鏡使用におけるレンズ及び光記録におけ
るレンズの密接な関係を説明する具体的なレンズ設計例
は、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉ
ａｔｅｓのＢａｒｒｙ Ｇ．Ｂｒｏｏｍｅによって与え
られた“Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ
ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ”の論
文に見付けられ、ＳＰＩＥ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉ
ｎｇ，Ｊａｎｕａｒｙ，１９９２の会報に見付けられ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】現在、０．６５又はそ
れ以上の開口数、大きな視野、長い作動距離、及び軽い
質量を有するという要求に合う商業的に入手可能なレン
ズ組み立て品はないと信じられる。
れ以上の開口数、大きな視野、長い作動距離、及び軽い
質量を有するという要求に合う商業的に入手可能なレン
ズ組み立て品はないと信じられる。
【００１２】従って、本発明の目的は、少なくとも０．
６５の回折限界の高い開口数、大きな画角、及び少なく
とも０．２５ｍｍの大きな作動距離を有する、光を集束
させる為の光学対物レンズ組み立て品を提供することで
ある。
６５の回折限界の高い開口数、大きな画角、及び少なく
とも０．２５ｍｍの大きな作動距離を有する、光を集束
させる為の光学対物レンズ組み立て品を提供することで
ある。
【００１３】本発明の別の目的は、比較的製造すること
が容易である、１グラム未満の質量を有する光学対物レ
ンズ組み立て品を提供することである。
が容易である、１グラム未満の質量を有する光学対物レ
ンズ組み立て品を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、光を集
束させる為の、 ａ）前記光を遮る負の光学パワーを有する第一の対物レ
ンズ組み立て品要素（objective lens assembly elemen
t）、 ｂ）前記第一の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み
立て品要素、 ｃ）前記第二の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第三の対物レンズ組み
立て品要素、を含み、 ｄ）ここで、前記第一、第二、及び第三の対物レンズ組
み立て品要素は、組み合わせて、六個の面を含み、ここ
で、このような面の三個又はそれ以上は、対物レンズ組
み立て品（objective lens assembly）が０．６５と等
しいか又はそれ以上の開口数を有するように配置される
非球面である、高い開口数の対物レンズ組み立て品によ
って達成される。
束させる為の、 ａ）前記光を遮る負の光学パワーを有する第一の対物レ
ンズ組み立て品要素（objective lens assembly elemen
t）、 ｂ）前記第一の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み
立て品要素、 ｃ）前記第二の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第三の対物レンズ組み
立て品要素、を含み、 ｄ）ここで、前記第一、第二、及び第三の対物レンズ組
み立て品要素は、組み合わせて、六個の面を含み、ここ
で、このような面の三個又はそれ以上は、対物レンズ組
み立て品（objective lens assembly）が０．６５と等
しいか又はそれ以上の開口数を有するように配置される
非球面である、高い開口数の対物レンズ組み立て品によ
って達成される。
【００１５】本発明は、製造することが比較的容易であ
るので、光記録及び読み出し系における使用に関して特
に好適であり、軽い質量を有し、非常に重要であるが
０．６５と等しいか又はそれ以上の開口数を有する。更
に、本発明は、大きな視野及び長い作動距離を提供す
る。
るので、光記録及び読み出し系における使用に関して特
に好適であり、軽い質量を有し、非常に重要であるが
０．６５と等しいか又はそれ以上の開口数を有する。更
に、本発明は、大きな視野及び長い作動距離を提供す
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】ここで図１に戻って、三個の対物
レンズ組み立て品要素１、２、及び３を有する光を集束
させる為の高い開口数の対物レンズ組み立て品４を示
す。対物レンズ組み立て品要素１、２、及び３は、全て
離れて間隔を保っており、互いに隣接して配置され、組
み合わせて、対物レンズ組み立て品４に０．６５と等し
いか又はそれ以上の開口数を提供する。対物レンズ組み
立て品の開口数（ＮＡ）は、ＮＡ＝ｎｓｉｎ（θ）のよ
うに定義され、ここでｎは、像空間の屈折率であり、θ
は、像空間における周縁光線（対物レンズ組み立て品に
入る最も高い光線）の角度である。像空間は、対物レン
ズ組み立て品の短い又は近い共役空間に当てはまる。具
体的には、本発明に従う対物レンズ組み立て品は、対物
レンズ組み立て品のより遠い共役点側からより近い共役
点側へ向って連続して、より遠い共役点側からの光を遮
る負の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み立て品
要素１、前記第一の対物レンズ組み立て品要素１に隣接
して配置される正の光学パワーを有する第二の対物レン
ズ組み立て品要素２、及び前記第二の対物レンズ組み立
て品要素２に隣接して配置される正の光学パワーを有す
る第三の対物レンズ組み立て品要素３、を含む。第一、
第二、及び第三の組み立て品レンズ要素１乃至３は、六
個の面Ｓ１乃至Ｓ６を含み、このような面の三個又はそ
れ以上が非球面であるとき、０．６５と等しいか又はそ
れ以上の開口数を有するように対物レンズ組み立て品を
配置することができる。
レンズ組み立て品要素１、２、及び３を有する光を集束
させる為の高い開口数の対物レンズ組み立て品４を示
す。対物レンズ組み立て品要素１、２、及び３は、全て
離れて間隔を保っており、互いに隣接して配置され、組
み合わせて、対物レンズ組み立て品４に０．６５と等し
いか又はそれ以上の開口数を提供する。対物レンズ組み
立て品の開口数（ＮＡ）は、ＮＡ＝ｎｓｉｎ（θ）のよ
うに定義され、ここでｎは、像空間の屈折率であり、θ
は、像空間における周縁光線（対物レンズ組み立て品に
入る最も高い光線）の角度である。像空間は、対物レン
ズ組み立て品の短い又は近い共役空間に当てはまる。具
体的には、本発明に従う対物レンズ組み立て品は、対物
レンズ組み立て品のより遠い共役点側からより近い共役
点側へ向って連続して、より遠い共役点側からの光を遮
る負の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み立て品
要素１、前記第一の対物レンズ組み立て品要素１に隣接
して配置される正の光学パワーを有する第二の対物レン
ズ組み立て品要素２、及び前記第二の対物レンズ組み立
て品要素２に隣接して配置される正の光学パワーを有す
る第三の対物レンズ組み立て品要素３、を含む。第一、
第二、及び第三の組み立て品レンズ要素１乃至３は、六
個の面Ｓ１乃至Ｓ６を含み、このような面の三個又はそ
れ以上が非球面であるとき、０．６５と等しいか又はそ
れ以上の開口数を有するように対物レンズ組み立て品を
配置することができる。
【００１７】各々の対物レンズ組み立て品要素における
材料の屈折率は１．７か又はそれより高いことが好まし
い。より高い屈折率は一般的に、対物レンズ組み立て品
要素１乃至３における個々の面の曲率が仮にそれら屈折
率が異なる場合よりも弱いことを許容する。より弱い曲
率は、しばしばより強い曲率よりも製造及び検査するこ
とがより容易である。しかしながら、対物レンズを単色
光以外で使用するとすれば、軸の色を減少させること
が、高い屈折率の材料を選択することよりも重要である
場合もある。軸の色は、光の異なる波長における最良焦
点位置の縦方向の分離として定義される。Ｖ数は、しば
しば光学の文献においてＶ／＃と短縮され、Ｖ／＃＝
（Ｎλ２−１）／（Ｎλ１−Ｎλ３）のように定義さ
れ、ここで、Ｎλ１、Ｎλ２、Ｎλ３はそれぞれ、それ
ぞれの波長λにおける屈折率であり、ここで、λ３＞λ
２＞λ１である。分散は、Ｖ／＃の逆数として定義され
る。軸の色を減少させることが重要であるとすれば、第
一の対物レンズ組み立て品要素１を、第二の対物レンズ
組み立て品要素２か第三の対物レンズ組み立て品要素３
かどちらかよりも小さい光学的な分散を有する材料で形
成するべきである。より低い分散を有する第一の対物レ
ンズ組み立て品要素１を選択することは、その要素１が
軸の色を減少させることに最大の影響を有するので、望
ましい。対物レンズ組み立て品要素１乃至３のレンズ集
合体４を一個の単色の波長で排他的に使用するとすれ
ば、Ｖ／＃を顧慮せずに高い屈折率のガラスを使用する
ことが好ましいままである。
材料の屈折率は１．７か又はそれより高いことが好まし
い。より高い屈折率は一般的に、対物レンズ組み立て品
要素１乃至３における個々の面の曲率が仮にそれら屈折
率が異なる場合よりも弱いことを許容する。より弱い曲
率は、しばしばより強い曲率よりも製造及び検査するこ
とがより容易である。しかしながら、対物レンズを単色
光以外で使用するとすれば、軸の色を減少させること
が、高い屈折率の材料を選択することよりも重要である
場合もある。軸の色は、光の異なる波長における最良焦
点位置の縦方向の分離として定義される。Ｖ数は、しば
しば光学の文献においてＶ／＃と短縮され、Ｖ／＃＝
（Ｎλ２−１）／（Ｎλ１−Ｎλ３）のように定義さ
れ、ここで、Ｎλ１、Ｎλ２、Ｎλ３はそれぞれ、それ
ぞれの波長λにおける屈折率であり、ここで、λ３＞λ
２＞λ１である。分散は、Ｖ／＃の逆数として定義され
る。軸の色を減少させることが重要であるとすれば、第
一の対物レンズ組み立て品要素１を、第二の対物レンズ
組み立て品要素２か第三の対物レンズ組み立て品要素３
かどちらかよりも小さい光学的な分散を有する材料で形
成するべきである。より低い分散を有する第一の対物レ
ンズ組み立て品要素１を選択することは、その要素１が
軸の色を減少させることに最大の影響を有するので、望
ましい。対物レンズ組み立て品要素１乃至３のレンズ集
合体４を一個の単色の波長で排他的に使用するとすれ
ば、Ｖ／＃を顧慮せずに高い屈折率のガラスを使用する
ことが好ましいままである。
【００１８】レンズ集合体４を、図１において説明し、
そのパラメーターを、表１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃに与え
る。これらの表中、Ｎは、対物レンズ組み立て品要素の
材料の屈折率であり、波長λｉを除く全ての長さの寸法
は、ミリメートル単位で与えられる。
そのパラメーターを、表１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃに与え
る。これらの表中、Ｎは、対物レンズ組み立て品要素の
材料の屈折率であり、波長λｉを除く全ての長さの寸法
は、ミリメートル単位で与えられる。
【００１９】次の表１Ａ及び１Ｂにおいて、様々なレン
ズに対する六個の面Ｓ１乃至Ｓ６を、図１に明確に示
す。
ズに対する六個の面Ｓ１乃至Ｓ６を、図１に明確に示
す。
【００２０】
【表１】表１Ａ 高い開口数のレンズ組み立て品に対する光学的な面の仕
様
様
【００２１】
【表２】表１Ｂ 表１Ａのレンズの非球面に対する非球面パラメーター
【００２２】
【表３】表１Ｃ 表１Ａのレンズに対する材料の屈折率 ここで、Ｖ／＃＝（Ｎλ２−１）／（Ｎλ１−Ｎλ３） Ｎλ１、Ｎλ２、Ｎλ３は、それぞれの波長λｉにおけ
る屈折率であり、ここでλ３＞λ２＞λ１である。
る屈折率であり、ここでλ３＞λ２＞λ１である。
【００２３】第二の対物レンズ組み立て品要素２から離
れて面する第一の対物レンズ組み立て品要素１の面Ｓ１
は、凹面であり、第二の対物レンズ組み立て品要素に隣
接して配置される面Ｓ２は、平坦である。平面Ｓ２は、
二つの面Ｓ１及びＳ２の中心を整列させる必要がないの
で、対物レンズ組み立て品要素を製造することを安価に
する。面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４は非球面である。非球面
の式は、
れて面する第一の対物レンズ組み立て品要素１の面Ｓ１
は、凹面であり、第二の対物レンズ組み立て品要素に隣
接して配置される面Ｓ２は、平坦である。平面Ｓ２は、
二つの面Ｓ１及びＳ２の中心を整列させる必要がないの
で、対物レンズ組み立て品要素を製造することを安価に
する。面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４は非球面である。非球面
の式は、
【００２４】
【数１】 であり、ここで、Ｘは、光軸ＯＡに沿った距離であり、
Ｙは、光軸からの高さであり、Ｃは、対物レンズ組み立
て品における曲面の頂点曲率半径（vertex radius ofcu
rvature）の逆数であり、Ｋは、円錐係数であり、ＡＤ
乃至ＡＧ…は、４次、６次、８次、１０次等の次数の非
球面係数である。非球面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４に対する
非球面係数の値を、表１Ｂに与える。
Ｙは、光軸からの高さであり、Ｃは、対物レンズ組み立
て品における曲面の頂点曲率半径（vertex radius ofcu
rvature）の逆数であり、Ｋは、円錐係数であり、ＡＤ
乃至ＡＧ…は、４次、６次、８次、１０次等の次数の非
球面係数である。非球面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４に対する
非球面係数の値を、表１Ｂに与える。
【００２５】面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４の非球面性（asph
ericity）は、主として球面収差を補正し、視野の歪み
を減少させる為に使用される。高い開口数の対物レンズ
組み立て品の性能を表１Ｄに与える。
ericity）は、主として球面収差を補正し、視野の歪み
を減少させる為に使用される。高い開口数の対物レンズ
組み立て品の性能を表１Ｄに与える。
【００２６】
【表４】表１Ｄ 表１Ａのレンズに対する準単色ストレール比の焦点通路 より具体的に、表１Ｄは、準単色ストレール比（Strehl
ratio）の回折限界の焦点通路（focal corridor）を掲
載する。ストレール比は、収差のある系（aberrated sy
stem）に関するエアリーディスクの中心における照度で
あり、完全系に対する対応する照度の分数として表現さ
れる。典型的に、約０．８より大きいストレール比を有
する光学系は、回折限界と考えられる。ストレール比が
約０．８を超える良好に補正された系に関して、波面の
二乗平均光路差（root-mean-square optical-path-diff
erence）（ＲＭＳ−ＯＰＤ）とストレール比との間に公
知の関係がある。
ratio）の回折限界の焦点通路（focal corridor）を掲
載する。ストレール比は、収差のある系（aberrated sy
stem）に関するエアリーディスクの中心における照度で
あり、完全系に対する対応する照度の分数として表現さ
れる。典型的に、約０．８より大きいストレール比を有
する光学系は、回折限界と考えられる。ストレール比が
約０．８を超える良好に補正された系に関して、波面の
二乗平均光路差（root-mean-square optical-path-diff
erence）（ＲＭＳ−ＯＰＤ）とストレール比との間に公
知の関係がある。
【００２７】ストレール比＝（１−２π２ω２）２ ここで、ωは、二乗平均光路差である。これは、ＲＭＳ
−ＯＰＤの差が約０．０７５未満であり回折限界である
ことを示す。
−ＯＰＤの差が約０．０７５未満であり回折限界である
ことを示す。
【００２８】０．７の開口数で表１Ａ乃至１Ｄに記載さ
れるこのレンズ集合体４の性能は優れている。対物レン
ズ組み立て品は、少なくとも二度である回折限界の半画
角を有する。対物レンズ組み立て品の優れた性能は、ス
トレール比対最良焦点における半画角、及びストレール
比対８５０ナノメートルにおける焦点をそれぞれ説明す
る図２及び３によって支持される。第二の対物レンズ組
み立て品要素から離れて面する第三の対物レンズ組み立
て品要素３の面は、凹面である。第三の対物レンズ組み
立て品要素３の凹面Ｓ６は、光学的な視野を平坦にする
ことを助け、少なくとも二度である回折限界の半画角を
提供する。
れるこのレンズ集合体４の性能は優れている。対物レン
ズ組み立て品は、少なくとも二度である回折限界の半画
角を有する。対物レンズ組み立て品の優れた性能は、ス
トレール比対最良焦点における半画角、及びストレール
比対８５０ナノメートルにおける焦点をそれぞれ説明す
る図２及び３によって支持される。第二の対物レンズ組
み立て品要素から離れて面する第三の対物レンズ組み立
て品要素３の面は、凹面である。第三の対物レンズ組み
立て品要素３の凹面Ｓ６は、光学的な視野を平坦にする
ことを助け、少なくとも二度である回折限界の半画角を
提供する。
【００２９】対物レンズ組み立て品要素２及び３は、光
学的に透明なガラスＴＡＣ４から作られ、対物レンズ組
み立て品要素１は、光学的に透明なガラスＦＫ５から作
られる。これらのガラスは、可視光も近赤外光（７００
乃至１３００ｎｍ）も透過させる。従って、レンズ集合
体４は、これらの波長における単色光を伴う使用に対し
て（面形状のわずかな変化を伴って）適切であるかもし
れない。これらの対物レンズ組み立て品要素はガラスで
作られるが、それら要素は、ガラスで作られる必要はな
い。代わりに、それら要素をプラスチックで作ることも
できるかもしれず、又はいくつかをガラスで、他をプラ
スチックで作ることができるかもしれない。しかしなが
ら、ガラスは、大部分の典型的なプラスチックよりも高
い屈折率を有し得、前述したように、より高い材料の屈
折率は、望ましい特性である。加えて、プラスチック
は、温度に対してガラスよりも大きな変化（即ち、大き
さ及び屈折率）を示す。これらの理由の為に、ガラス
は、通常対物レンズ組み立て品要素の材料の好ましい選
択対象である。
学的に透明なガラスＴＡＣ４から作られ、対物レンズ組
み立て品要素１は、光学的に透明なガラスＦＫ５から作
られる。これらのガラスは、可視光も近赤外光（７００
乃至１３００ｎｍ）も透過させる。従って、レンズ集合
体４は、これらの波長における単色光を伴う使用に対し
て（面形状のわずかな変化を伴って）適切であるかもし
れない。これらの対物レンズ組み立て品要素はガラスで
作られるが、それら要素は、ガラスで作られる必要はな
い。代わりに、それら要素をプラスチックで作ることも
できるかもしれず、又はいくつかをガラスで、他をプラ
スチックで作ることができるかもしれない。しかしなが
ら、ガラスは、大部分の典型的なプラスチックよりも高
い屈折率を有し得、前述したように、より高い材料の屈
折率は、望ましい特性である。加えて、プラスチック
は、温度に対してガラスよりも大きな変化（即ち、大き
さ及び屈折率）を示す。これらの理由の為に、ガラス
は、通常対物レンズ組み立て品要素の材料の好ましい選
択対象である。
【００３０】非球面Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４を有する対物
レンズ組み立て品要素１及び２は、通常、従来の研削及
び研磨技術を使用して製造することが困難である。この
理由の為に、対物レンズ組み立て品要素１及び２を、高
温のガラス成形技術を使用して作ることができる。第三
の対物レンズ組み立て品要素３は、非球面を有する。第
三の対物レンズ組み立て品要素３上に全ての非球面を有
することは、面Ｓ５が最大の曲率を有し面６が最小の開
口の大きさ（即ち、光エネルギーが通過する表面積であ
る開口の大きさ）を有するので、好ましいと考えられ
る。面Ｓ５及びＳ６上に非球面形状を製造し測定するこ
とは、非球面（Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４）が設置される面
より困難であるかもしれない。また球面のみを有するレ
ンズを、非球面を製造する為に使用される技術よりも高
価でない場合もある研削及び研磨技術によって製造する
ことができる。しかしながら、この対物レンズ組み立て
品要素を成形することができる。
レンズ組み立て品要素１及び２は、通常、従来の研削及
び研磨技術を使用して製造することが困難である。この
理由の為に、対物レンズ組み立て品要素１及び２を、高
温のガラス成形技術を使用して作ることができる。第三
の対物レンズ組み立て品要素３は、非球面を有する。第
三の対物レンズ組み立て品要素３上に全ての非球面を有
することは、面Ｓ５が最大の曲率を有し面６が最小の開
口の大きさ（即ち、光エネルギーが通過する表面積であ
る開口の大きさ）を有するので、好ましいと考えられ
る。面Ｓ５及びＳ６上に非球面形状を製造し測定するこ
とは、非球面（Ｓ１、Ｓ３、及びＳ４）が設置される面
より困難であるかもしれない。また球面のみを有するレ
ンズを、非球面を製造する為に使用される技術よりも高
価でない場合もある研削及び研磨技術によって製造する
ことができる。しかしながら、この対物レンズ組み立て
品要素を成形することができる。
【００３１】図４は、対物レンズ組み立て品要素１乃至
３を実装できる方法を説明する図である。対物レンズ組
み立て品の少ない質量及び小さな大きさは、駆動デバイ
スへの荷重を減少させることに対して重要であるので、
小さい全体的な幅及び長さの実装構造が望まれる。図４
は、このような小型のマウント（mount）を説明する図
である。実装容器（mounting barrel）５を、対物レン
ズ組み立て品要素１、２、及び３を入れて心出しする為
に使用する。隔板（spacer）６を、対物レンズ組み立て
品要素１及び２の間に適切な空気間隔を確立する為に使
用する。開口絞り７は、レンズ集合体４に約０．７に等
しいＮＡを与える適切な開口を確立する。約０．７に等
しいＮＡを有する表１Ａ乃至Ｄに記載される対物レンズ
組み立て品に対して、実装容器５の外径は、６．００ｍ
ｍ以下に保つことができ、好ましくは５．０ｍｍと同じ
位小さい。対物レンズ組み立て品の全長は、１１ｍｍ以
下に保つことができる。
３を実装できる方法を説明する図である。対物レンズ組
み立て品の少ない質量及び小さな大きさは、駆動デバイ
スへの荷重を減少させることに対して重要であるので、
小さい全体的な幅及び長さの実装構造が望まれる。図４
は、このような小型のマウント（mount）を説明する図
である。実装容器（mounting barrel）５を、対物レン
ズ組み立て品要素１、２、及び３を入れて心出しする為
に使用する。隔板（spacer）６を、対物レンズ組み立て
品要素１及び２の間に適切な空気間隔を確立する為に使
用する。開口絞り７は、レンズ集合体４に約０．７に等
しいＮＡを与える適切な開口を確立する。約０．７に等
しいＮＡを有する表１Ａ乃至Ｄに記載される対物レンズ
組み立て品に対して、実装容器５の外径は、６．００ｍ
ｍ以下に保つことができ、好ましくは５．０ｍｍと同じ
位小さい。対物レンズ組み立て品の全長は、１１ｍｍ以
下に保つことができる。
【００３２】図４において、実装容器５と一緒のレンズ
集合体４は、５．０ｍｍの公称の外径、及び１０．７６
ｍｍの公称の長さを有する。実装容器５、隔板６、及び
開口絞り７を真鍮で作り、対物レンズ組み立て品要素
１、２、及び３を、表１Ｃに明示したガラスの種類で作
るとすれば、対物レンズ組み立て品の全質量は、約０．
９グラムであると思われる。対物レンズ組み立て品の金
属部分をアルミニウムで置換するとすれば、全質量は、
約０．６グラムであると思われる。対物レンズ組み立て
品は、一グラム未満の全質量を有し得る。アルミニウム
は、その軽い質量の為に、好ましい実装材料（mounting
material）である。しかしながら、非常に正確な寸法
に加工することができる任意の材料で置換することがで
きるかもしれない。
集合体４は、５．０ｍｍの公称の外径、及び１０．７６
ｍｍの公称の長さを有する。実装容器５、隔板６、及び
開口絞り７を真鍮で作り、対物レンズ組み立て品要素
１、２、及び３を、表１Ｃに明示したガラスの種類で作
るとすれば、対物レンズ組み立て品の全質量は、約０．
９グラムであると思われる。対物レンズ組み立て品の金
属部分をアルミニウムで置換するとすれば、全質量は、
約０．６グラムであると思われる。対物レンズ組み立て
品は、一グラム未満の全質量を有し得る。アルミニウム
は、その軽い質量の為に、好ましい実装材料（mounting
material）である。しかしながら、非常に正確な寸法
に加工することができる任意の材料で置換することがで
きるかもしれない。
【００３３】図５は、本発明に従う高い開口数の対物レ
ンズ組み立て品の使用を説明する。レンズ集合体４が機
能する方法の望ましい特徴は、対物レンズ組み立て品３
の最終面及び像面８の間における比較的長い作動距離で
ある。作動距離は、対物レンズ組み立て品の物理的な最
終面及び焦点調節される像面８への縦方向の間隔として
定義される。この大きな距離は、対物レンズ組み立て品
４と像面８との間の不注意な接触が、焦点調節駆動機構
９の動作中に起こらないことを保証することを助ける。
加えて、大きな作動距離は、像面８に付着する場合もあ
る望ましくない残骸粒子が対物レンズ組み立て品の下を
自由に通過することを保証する。実装容器５と一緒のレ
ンズ集合体４に対する作動距離は、０．２５ｍｍを超え
る。負の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み立て
品要素１の使用は、長い作動距離を達成することにおい
て重要である。
ンズ組み立て品の使用を説明する。レンズ集合体４が機
能する方法の望ましい特徴は、対物レンズ組み立て品３
の最終面及び像面８の間における比較的長い作動距離で
ある。作動距離は、対物レンズ組み立て品の物理的な最
終面及び焦点調節される像面８への縦方向の間隔として
定義される。この大きな距離は、対物レンズ組み立て品
４と像面８との間の不注意な接触が、焦点調節駆動機構
９の動作中に起こらないことを保証することを助ける。
加えて、大きな作動距離は、像面８に付着する場合もあ
る望ましくない残骸粒子が対物レンズ組み立て品の下を
自由に通過することを保証する。実装容器５と一緒のレ
ンズ集合体４に対する作動距離は、０．２５ｍｍを超え
る。負の光学パワーを有する第一の対物レンズ組み立て
品要素１の使用は、長い作動距離を達成することにおい
て重要である。
【００３４】実装容器５による対物レンズ組み立て品要
素１、２、及び３の整列を、それらの要素の比較的大き
な縁によって容易にする。代わりに、これらの対物レン
ズ組み立て品要素を、小さいアスペクト比を有するよう
に記載することができる。アスペクト比は、対物レンズ
組み立て品要素の厚さに対する直径の比として定義され
る。対物レンズ組み立て品要素が小さいアスペクト比を
有し、実装容器が対物レンズ組み立て品要素１乃至３の
各々の直径よりもただわずかに大きい内径を有するの
で、個々の対物レンズ組み立て品要素が組み立て品内で
回転し滑る傾向を減少させる。対物レンズ組み立て品要
素各々の直径の、それら要素それぞれの厚さに対する比
は、２．０を超えるべきではない。対物レンズ組み立て
品要素１、２、及び３は、それぞれ１．８、１．５、及
び１．３未満のアスペクト比を有する。
素１、２、及び３の整列を、それらの要素の比較的大き
な縁によって容易にする。代わりに、これらの対物レン
ズ組み立て品要素を、小さいアスペクト比を有するよう
に記載することができる。アスペクト比は、対物レンズ
組み立て品要素の厚さに対する直径の比として定義され
る。対物レンズ組み立て品要素が小さいアスペクト比を
有し、実装容器が対物レンズ組み立て品要素１乃至３の
各々の直径よりもただわずかに大きい内径を有するの
で、個々の対物レンズ組み立て品要素が組み立て品内で
回転し滑る傾向を減少させる。対物レンズ組み立て品要
素各々の直径の、それら要素それぞれの厚さに対する比
は、２．０を超えるべきではない。対物レンズ組み立て
品要素１、２、及び３は、それぞれ１．８、１．５、及
び１．３未満のアスペクト比を有する。
【００３５】第二及び第三の組み立て品要素は対物レン
ズ組み立て品の実装容器５内で据え付けられるので、対
物レンズ組み立て品要素２及び３の整列（心出し）を容
易にする。台座（seat）１０を実装容器５の中に加工
し、第二及び第三対物レンズ組み立て品要素の向い合う
面は、凸面であり、それらの台座１０によって離れて間
隔を保つ。台座１０は、実際には、曲率を有するレンズ
要素が接触する、通常は回転対称な幾何学の円形の縁で
ある。台座に接触してレンズ組み立て品要素２及び３を
設置することによって、対物レンズ組組み立て品要素２
及び３の曲率の機械的な位置決めを容易にする。回転対
称なレンズに対して、位置決めは、レンズ集合体４の光
軸と呼ばれる単一の想像線（imaginary line）に沿った
レンズ組み立て品を含む様々なレンズ要素の曲率中心の
整列である。対物レンズ組み立て品要素２及び３の小さ
いアスペクト比と一緒に、実装台座１０は、対物レンズ
組み立て品の面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ６に関して光
軸に沿った正確な整列を確立することを助ける。
ズ組み立て品の実装容器５内で据え付けられるので、対
物レンズ組み立て品要素２及び３の整列（心出し）を容
易にする。台座（seat）１０を実装容器５の中に加工
し、第二及び第三対物レンズ組み立て品要素の向い合う
面は、凸面であり、それらの台座１０によって離れて間
隔を保つ。台座１０は、実際には、曲率を有するレンズ
要素が接触する、通常は回転対称な幾何学の円形の縁で
ある。台座に接触してレンズ組み立て品要素２及び３を
設置することによって、対物レンズ組組み立て品要素２
及び３の曲率の機械的な位置決めを容易にする。回転対
称なレンズに対して、位置決めは、レンズ集合体４の光
軸と呼ばれる単一の想像線（imaginary line）に沿った
レンズ組み立て品を含む様々なレンズ要素の曲率中心の
整列である。対物レンズ組み立て品要素２及び３の小さ
いアスペクト比と一緒に、実装台座１０は、対物レンズ
組み立て品の面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ６に関して光
軸に沿った正確な整列を確立することを助ける。
【００３６】しかしながら、対物レンズ組み立て品要素
１は、共通の光軸に沿った面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ
６に関するＳ１の整列を容易にする実装容器の台座を有
さない。対物レンズ組み立て品要素１の整列は、受動的
な整列に対する実装容器５及び対物レンズ組み立て品要
素１の間の厳格な寸法か、対物レンズ組み立て品要素１
の、実装容器５内で要素１を滑らせる（要素１を横方向
に左右に動かす）ことによる能動的な位置決めか、どち
らかに頼る。対物レンズ組み立て品の面Ｓ２を平坦な面
（平面）に作ることの選択は、対物レンズ組み立て品要
素１の製造を安価にすることを助ける。また、反対を向
く面Ｓ１の曲率中心の整列は、Ｓ２が調製不良となる曲
率中心を有さないので、無意味である。代わりに、本発
明に一致する対物レンズ組み立て品を、面Ｓ１、Ｓ２、
又はＳ３のどれかを平面にして作ることができ、それで
も対物レンズ組み立て品の所望の結像及び作動距離の特
性を達成するが、しかしながら、好ましい実施例に対し
ては、Ｓ２を平面として選択することが好ましいと信じ
られる。対物レンズ組み立て品要素１の負の光学パワー
は、その負のパワーが像面８から最も遠いとき、対物レ
ンズ組み立て品において長い作動距離を達成することに
おいて、より効果的である。また、Ｓ２を平面として選
択することは、対物レンズ組み立て品要素１の製造を安
価にし、対物レンズ組み立て品要素１を、望まれる場合
には、面Ｓ１の曲率中心が対物レンズ組み立て品の光軸
と整列するまで、能動的に動かすことができる。
１は、共通の光軸に沿った面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、及びＳ
６に関するＳ１の整列を容易にする実装容器の台座を有
さない。対物レンズ組み立て品要素１の整列は、受動的
な整列に対する実装容器５及び対物レンズ組み立て品要
素１の間の厳格な寸法か、対物レンズ組み立て品要素１
の、実装容器５内で要素１を滑らせる（要素１を横方向
に左右に動かす）ことによる能動的な位置決めか、どち
らかに頼る。対物レンズ組み立て品の面Ｓ２を平坦な面
（平面）に作ることの選択は、対物レンズ組み立て品要
素１の製造を安価にすることを助ける。また、反対を向
く面Ｓ１の曲率中心の整列は、Ｓ２が調製不良となる曲
率中心を有さないので、無意味である。代わりに、本発
明に一致する対物レンズ組み立て品を、面Ｓ１、Ｓ２、
又はＳ３のどれかを平面にして作ることができ、それで
も対物レンズ組み立て品の所望の結像及び作動距離の特
性を達成するが、しかしながら、好ましい実施例に対し
ては、Ｓ２を平面として選択することが好ましいと信じ
られる。対物レンズ組み立て品要素１の負の光学パワー
は、その負のパワーが像面８から最も遠いとき、対物レ
ンズ組み立て品において長い作動距離を達成することに
おいて、より効果的である。また、Ｓ２を平面として選
択することは、対物レンズ組み立て品要素１の製造を安
価にし、対物レンズ組み立て品要素１を、望まれる場合
には、面Ｓ１の曲率中心が対物レンズ組み立て品の光軸
と整列するまで、能動的に動かすことができる。
【００３７】対物レンズ組み立て品が、全ての面Ｓ１乃
至Ｓ６において少なくとも三個の非球面を含むので、対
物レンズ組み立て品要素１の面Ｓ２が好ましくは平面で
あるので、及び対物レンズ組み立て品要素３の両面Ｓ５
及びＳ６が好ましくは球面であるので、第二の対物レン
ズ組み立て品要素２は、両面非球面である。加えて、対
物レンズ組み立て品要素１の対物レンズ組み立て品要素
２に対する横方向の整列の製造感度を減少させることを
助ける為に、第一の空気間隔を取り囲む対物レンズ組み
立て品要素１及び２の面で光１１ａ（図５参照）の周縁
光線又は最外光線（outermost ray）の屈折（又は屈
曲）量を制限することが望ましい。この屈曲を最小にす
ることによって、これら二つの面のわずかな横方向の調
整不良によって有害な光学収差が導入される傾向を小さ
くする。示したように、第一の光学組み立て品要素１
は、第二の光学組み立て品要素２から間隔を保たれ、光
１１ａの周縁光線は、第一の光学組み立て品要素１内に
おける周縁光線の経路並びに第一及び第二の光学組み立
て品要素間における周縁光線の経路に関して、高々四度
の角度をなす。
至Ｓ６において少なくとも三個の非球面を含むので、対
物レンズ組み立て品要素１の面Ｓ２が好ましくは平面で
あるので、及び対物レンズ組み立て品要素３の両面Ｓ５
及びＳ６が好ましくは球面であるので、第二の対物レン
ズ組み立て品要素２は、両面非球面である。加えて、対
物レンズ組み立て品要素１の対物レンズ組み立て品要素
２に対する横方向の整列の製造感度を減少させることを
助ける為に、第一の空気間隔を取り囲む対物レンズ組み
立て品要素１及び２の面で光１１ａ（図５参照）の周縁
光線又は最外光線（outermost ray）の屈折（又は屈
曲）量を制限することが望ましい。この屈曲を最小にす
ることによって、これら二つの面のわずかな横方向の調
整不良によって有害な光学収差が導入される傾向を小さ
くする。示したように、第一の光学組み立て品要素１
は、第二の光学組み立て品要素２から間隔を保たれ、光
１１ａの周縁光線は、第一の光学組み立て品要素１内に
おける周縁光線の経路並びに第一及び第二の光学組み立
て品要素間における周縁光線の経路に関して、高々四度
の角度をなす。
【００３８】光１１ａの周縁光線は、第一及び第二の光
学組み立て品要素間並びに第二の光学組み立て品要素内
における周縁光線の経路に関して高々四度の角度をな
す。
学組み立て品要素間並びに第二の光学組み立て品要素内
における周縁光線の経路に関して高々四度の角度をな
す。
【００３９】表１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃに記載されるレン
ズに関して、第一及び第二光学組み立て品要素の各々の
面における周縁光線の角度差は、二度未満である。
ズに関して、第一及び第二光学組み立て品要素の各々の
面における周縁光線の角度差は、二度未満である。
【００４０】図５に再度戻って、記録及び／又は読み取
りデバイスにおいて使用される対物レンズ組み立て品を
示す。半導体レーザー１１から放射される光束を、コリ
メーターレンズ１２の使用によってほとんど平行にす
る。平行な光束は、ビームスプリッター１３を通過し、
対物レンズ組み立て品によって集められる。放射エネル
ギーを、対物レンズ組み立て品によって記録媒体上に集
束させる。加えて、多数の放射エネルギー源を使用する
とすれば、光のいくつかの独立なスポットを、記録によ
って定義されると思われる像面８上に集束させることが
できる。本発明のコリメーターレンズ１２の比較的大き
な視野は、多くのこのようなスポットが視野にわたって
結像することを許容する。記録媒体上に入射する光のい
くらかの割合は、信号を記録する面によって反射され、
レンズ集合体４を通過し、及びビームスプリッター１３
によって別の集光レンズ１４に向く光路へ部分的に反射
される。集光レンズ１４は、像面８から反射されたエネ
ルギーを検出器１５上に集束させる。光検出器１５は、
記録媒体上に入射する光束の横方向と縦方向との位置の
両方に一致した信号を出力し、信号を処理デバイス１６
へ出力する。出力信号は、制御誤差（フォーカスエラー
のような）及びトラッキングエラー信号を含んでもよ
い。フォーカスエラー信号は、像面８に関して対物レン
ズ組み立て品の焦点を最適化するかもしれない光軸方向
の距離の変化を示す信号である。同様に、トラッキング
信号は、像面８に配置される光記録媒体上における焦点
の正確な位置決めを最適化するかもしれない横方向（光
軸に関して垂直な角度）の寸法の変化を示す信号であ
る。これらの制御誤差信号を、アクチュエーターによっ
て具体化することができる駆動機構９へ伝達する。駆動
機構９は、レンズ集合体４を支持し、各々の制御誤差信
号に基づいて最適な読み取り／記録の為にレンズ集合体
４を位置決めする。
りデバイスにおいて使用される対物レンズ組み立て品を
示す。半導体レーザー１１から放射される光束を、コリ
メーターレンズ１２の使用によってほとんど平行にす
る。平行な光束は、ビームスプリッター１３を通過し、
対物レンズ組み立て品によって集められる。放射エネル
ギーを、対物レンズ組み立て品によって記録媒体上に集
束させる。加えて、多数の放射エネルギー源を使用する
とすれば、光のいくつかの独立なスポットを、記録によ
って定義されると思われる像面８上に集束させることが
できる。本発明のコリメーターレンズ１２の比較的大き
な視野は、多くのこのようなスポットが視野にわたって
結像することを許容する。記録媒体上に入射する光のい
くらかの割合は、信号を記録する面によって反射され、
レンズ集合体４を通過し、及びビームスプリッター１３
によって別の集光レンズ１４に向く光路へ部分的に反射
される。集光レンズ１４は、像面８から反射されたエネ
ルギーを検出器１５上に集束させる。光検出器１５は、
記録媒体上に入射する光束の横方向と縦方向との位置の
両方に一致した信号を出力し、信号を処理デバイス１６
へ出力する。出力信号は、制御誤差（フォーカスエラー
のような）及びトラッキングエラー信号を含んでもよ
い。フォーカスエラー信号は、像面８に関して対物レン
ズ組み立て品の焦点を最適化するかもしれない光軸方向
の距離の変化を示す信号である。同様に、トラッキング
信号は、像面８に配置される光記録媒体上における焦点
の正確な位置決めを最適化するかもしれない横方向（光
軸に関して垂直な角度）の寸法の変化を示す信号であ
る。これらの制御誤差信号を、アクチュエーターによっ
て具体化することができる駆動機構９へ伝達する。駆動
機構９は、レンズ集合体４を支持し、各々の制御誤差信
号に基づいて最適な読み取り／記録の為にレンズ集合体
４を位置決めする。
【００４１】本発明を、特に本発明のある好ましい実施
例と関連して詳細に記載してきたが、本発明の主旨及び
範囲内で変更及び修飾を果たせることが理解されると思
われる。
例と関連して詳細に記載してきたが、本発明の主旨及び
範囲内で変更及び修飾を果たせることが理解されると思
われる。
【図１】本発明に従う広い画角を有する高い開口数の対
物レンズ組み立て品において使用される対物レンズ組み
立て品要素の配置を説明する図である。
物レンズ組み立て品において使用される対物レンズ組み
立て品要素の配置を説明する図である。
【図２】８５０ナノメートルで使用するときの図１の高
い開口数の対物レンズ組み立て品に対するストレール比
対度単位の半画角をプロットしたグラフである。
い開口数の対物レンズ組み立て品に対するストレール比
対度単位の半画角をプロットしたグラフである。
【図３】８５０ナノメートルで使用するときの図１の高
い開口数の対物レンズ組み立て品に対するストレール比
対ミリメートル単位の焦点をプロットしたグラフであ
る。
い開口数の対物レンズ組み立て品に対するストレール比
対ミリメートル単位の焦点をプロットしたグラフであ
る。
【図４】対物レンズ組み立て品を図１よりも詳細に説明
する図である。
する図である。
【図５】光記録に関して図４の高い開口数の対物レンズ
組み立て品を利用する光学系の概略図である。
組み立て品を利用する光学系の概略図である。
１、２、３ 対物レンズ組み立て品要素 ４ レンズ集合体（対物レンズ組み立て品） ５ 実装容器 ６ 隔板 ７ 開口絞り ８ 像面 ９ 駆動機構 １０ 台座 １１ 半導体レーザー １２ コリメーターレンズ １３ ビームスプリッター １４ 集光レンズ １５ 検出器 １６ 処理デバイス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA13 LA01 PA03 PA17 PB03 QA03 QA06 QA18 QA21 QA25 QA32 QA41 QA46 RA05 RA13 RA34 5D119 AA01 AA38 AA43 JA44 JB02 JB03 NA05
Claims (5)
- 【請求項１】 光を集束させる為の高い開口数の対物レ
ンズ組み立て品であって、 ａ）前記光を遮る負の光学パワーを有する第一の対物レ
ンズ組み立て品要素、 ｂ）前記第一の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第二の対物レンズ組み
立て品要素、 ｃ）前記第二の対物レンズ組み立て品要素に隣接して配
置される正の光学パワーを有する第三の対物レンズ組み
立て品要素、を含み、 ｄ）前記第一、第二、及び第三の対物レンズ組み立て品
要素は、組み合わせて、六個の面を含み、 前記六個の面の三個又はそれ以上は、前記対物レンズ組
み立て品が０．６５と等しいか又はそれ以上の開口数を
有するように配置される非球面である対物レンズ組み立
て品。 - 【請求項２】 対物レンズ組み立て品のマウントをさら
に含み、 前記第二及び第三の対物レンズ組み立て品要素は、据え
付けられる請求項１記載の対物レンズ組み立て品。 - 【請求項３】 少なくとも二度である回折限界の半画角
を有する請求項１記載の対物レンズ組み立て品。 - 【請求項４】 前記第一の対物レンズ組み立て品要素
は、前記第二の対物レンズ組み立て品要素から間隔を保
たれ、 光の周縁光線は、前記第一の対物レンズ組み立て品要素
内における前記周縁光線の経路並びに前記第一及び第二
の対物レンズ組み立て品要素間における前記周縁光線の
経路に関して、高々四度の角度をなす請求項１記載の対
物レンズ組み立て品。 - 【請求項５】 前記光の周縁光線は、前記第一及び第二
の対物レンズ組み立て品要素間並びに前記第二の対物レ
ンズ組み立て品要素内における前記周縁光線の経路に関
して、高々四度の角度をなす請求項４記載の対物レンズ
組み立て品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/759,964 US6388819B1 (en) | 2001-01-12 | 2001-01-12 | High numerical aperture objective lens assembly |
| US759964 | 2001-01-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002258153A true JP2002258153A (ja) | 2002-09-11 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002001320A Pending JP2002258153A (ja) | 2001-01-12 | 2002-01-08 | 高い開口数の対物レンズ組み立て品 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6388819B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002258153A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003084196A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-03-19 | Konica Corp | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 |
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| BR112018011617B1 (pt) * | 2015-12-22 | 2022-09-20 | Pirelli Tyre S.P.A. | Estação e método para verificação de pneus |
| US11320641B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-05-03 | President And Fellows Of Harvard College | Immersion meta-lens at visible wavelengths for diffraction-limited imaging |
| US11260330B2 (en) | 2018-02-09 | 2022-03-01 | Paul NEISER | Filtration apparatus and method |
| WO2019157477A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Neiser Paul | Filtration apparatus and method |
| WO2019161297A1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Neiser Paul | Apparatus and methods for selectively transmitting objects |
| US20190255536A1 (en) * | 2018-02-17 | 2019-08-22 | Paul NEISER | Apparatus and method for filtering |
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|---|---|---|---|---|
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| US4128304A (en) * | 1975-12-24 | 1978-12-05 | American Optical Corporation | Abbe condenser |
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| US4595264A (en) | 1982-09-13 | 1986-06-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Lens system for optical recording type disks |
| JPS61215512A (ja) | 1985-03-20 | 1986-09-25 | Pioneer Electronic Corp | 光学式情報読取装置の対物レンズ |
| US6075656A (en) | 1998-11-09 | 2000-06-13 | Eastman Kodak Company | High numerical aperture objective lens |
-
2001
- 2001-01-12 US US09/759,964 patent/US6388819B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-01-08 JP JP2002001320A patent/JP2002258153A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003084196A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-03-19 | Konica Corp | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び記録・再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6388819B1 (en) | 2002-05-14 |
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