JP2622160B2 - 非球面単レンズ - Google Patents
非球面単レンズInfo
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- JP2622160B2 JP2622160B2 JP63189712A JP18971288A JP2622160B2 JP 2622160 B2 JP2622160 B2 JP 2622160B2 JP 63189712 A JP63189712 A JP 63189712A JP 18971288 A JP18971288 A JP 18971288A JP 2622160 B2 JP2622160 B2 JP 2622160B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、非球面を有する単レンズに関しとりわけNA
が0.42〜0.50程度の両面非球面単レンズに関するもので
ある。
が0.42〜0.50程度の両面非球面単レンズに関するもので
ある。
（従来技術） 近年、ビデオデイスクやコンパクトデイスク等の光デ
イスクが大記憶容量の記録担体として多岐に亘り使用さ
れている。
イスクが大記憶容量の記録担体として多岐に亘り使用さ
れている。
又、光デイスク同様の光学的な記録担体として、記憶
容量の多さ、携帯性の良さ等の利点を有する光カードも
注目を浴びている。
容量の多さ、携帯性の良さ等の利点を有する光カードも
注目を浴びている。
この種の記録担体に情報を高密度に記録したり、記録
情報を正確に再生する為に、情報記録再生装置に用いる
対物レンズには数μｍの分解能が要求される。即ち、0.
4を上回るNAの対物レンズが必要である。
情報を正確に再生する為に、情報記録再生装置に用いる
対物レンズには数μｍの分解能が要求される。即ち、0.
4を上回るNAの対物レンズが必要である。
又、上記用途の対物レンズにおいては、光デイスクや
光カード等の担体表面と対物レンズとの間隔を十分にと
り、両者の接触を防止して記録担体や対物レンズの損傷
を回避する必要もある。
光カード等の担体表面と対物レンズとの間隔を十分にと
り、両者の接触を防止して記録担体や対物レンズの損傷
を回避する必要もある。
更に、上述の情報記録再生装置では、オートフオーカ
スやオートトラツキングを行う為に対物レンズを光軸方
向や光軸方向と直交する方向に移動させる方式が主流で
ある。依って、応答特性を向上させる為に、この種の対
物レンズには小型化・軽量化が要求される。
スやオートトラツキングを行う為に対物レンズを光軸方
向や光軸方向と直交する方向に移動させる方式が主流で
ある。依って、応答特性を向上させる為に、この種の対
物レンズには小型化・軽量化が要求される。
従来、この種の対物レンズとして、特開昭58−42021
号公報、特開昭58−208719号公報、特開昭60−122915号
公報等に４群４枚の構成から成るレンズ系が開示されて
いる。
号公報、特開昭58−208719号公報、特開昭60−122915号
公報等に４群４枚の構成から成るレンズ系が開示されて
いる。
しかしながら、これらの公開公報に示された対物レン
ズはレンズ系の全長が大きく、前述の小型化・軽量化を
図ることができない。
ズはレンズ系の全長が大きく、前述の小型化・軽量化を
図ることができない。
上記の欠点を解消するため、最近は非球面単レンズの
開発が盛んであり、例えば特開昭59−23313号公報，特
開昭59−26714号公報，特開昭61−2117号公報，特開昭6
1−11715号公報等に技術開示されている。
開発が盛んであり、例えば特開昭59−23313号公報，特
開昭59−26714号公報，特開昭61−2117号公報，特開昭6
1−11715号公報等に技術開示されている。
しかしながら、上記公報に示された非球面単レンズは
光デイスクの仕様に併せて設計されたものであり、光カ
ード等の情報記録面を被う保護層が光デイスクの保護層
に比較して薄い記録担体に対して使用する場合には、は
なはだ不適当である。
光デイスクの仕様に併せて設計されたものであり、光カ
ード等の情報記録面を被う保護層が光デイスクの保護層
に比較して薄い記録担体に対して使用する場合には、は
なはだ不適当である。
光カードの厚さは、一般に流通している磁気カードの
厚さと同程度の0.8mm程度である為、光カードの強度等
を考慮すると、光カードに於ける透明保護層の厚さｔは
略々0.4mm程度となる。
厚さと同程度の0.8mm程度である為、光カードの強度等
を考慮すると、光カードに於ける透明保護層の厚さｔは
略々0.4mm程度となる。
上記公開公報に示される非球面単レンズの実施例にお
いては、レンズの焦点距離をＦとすると、実施例中に示
されるレンズが適用可能な記録担体の透明保護層の厚さ
ｔは、0.26F〜0.28F程度である。従って光カードにおけ
る透明保護層の厚さｔ＝0.4mmに対して適切である対物
レンズの焦点距離Ｆは1.43〜1.54mmと成る。
いては、レンズの焦点距離をＦとすると、実施例中に示
されるレンズが適用可能な記録担体の透明保護層の厚さ
ｔは、0.26F〜0.28F程度である。従って光カードにおけ
る透明保護層の厚さｔ＝0.4mmに対して適切である対物
レンズの焦点距離Ｆは1.43〜1.54mmと成る。
ところがこの場合には、曲率半径が小さくなり過ぎて
製作が極めて困難であること、更に、回折限界とみなせ
る良好な結像特性を有する領域（像高）が極めてせまい
こと等の欠点があり殆ど実用的ではない。
製作が極めて困難であること、更に、回折限界とみなせ
る良好な結像特性を有する領域（像高）が極めてせまい
こと等の欠点があり殆ど実用的ではない。
従って実用的な対策としては、対物レンズと光カード
との間に保護層の厚み補正用の平行平板を介在させて使
用する手段が挙げられる。即ち、前記従来例の対物レン
ズの焦点距離を製作が容易なＦ＝4.5mm程度に設定す
る。この時必要な保護層の厚みは1.17〜1.26mmであり、
他方光カードの保護層の厚みは0.4mmであるから、その
差の0.77〜0.86mm程度の厚みを有する平行平板を使用す
れば良いことになる。
との間に保護層の厚み補正用の平行平板を介在させて使
用する手段が挙げられる。即ち、前記従来例の対物レン
ズの焦点距離を製作が容易なＦ＝4.5mm程度に設定す
る。この時必要な保護層の厚みは1.17〜1.26mmであり、
他方光カードの保護層の厚みは0.4mmであるから、その
差の0.77〜0.86mm程度の厚みを有する平行平板を使用す
れば良いことになる。
しかしながら、この方法も光学系の小型・軽量化によ
る性能改善、部品点数の減少に伴なう低コスト化の要望
に反するものであり好ましくない。
る性能改善、部品点数の減少に伴なう低コスト化の要望
に反するものであり好ましくない。
更に、情報の記録を行う光メモリ装置に用いられる光
ヘツドにおいて、半導体レーザからの発散光束を光量の
損失が少ない状態で効率良く平行光束化するコリメータ
レンズとして、上記の従来例に示されるレンズを使用す
る場合にも同様の欠点が指摘されている。即ち、通常の
半導体レーザに装着されている保護用ガラス平板の厚み
ｔは略々0.25〜0.35mmであるからである。
ヘツドにおいて、半導体レーザからの発散光束を光量の
損失が少ない状態で効率良く平行光束化するコリメータ
レンズとして、上記の従来例に示されるレンズを使用す
る場合にも同様の欠点が指摘されている。即ち、通常の
半導体レーザに装着されている保護用ガラス平板の厚み
ｔは略々0.25〜0.35mmであるからである。
（発明の概略） 本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、厚みｔが
略々0.04F〜0.111Fの平行平板を介して、１゜程度の画
角の範囲内で良好に収差補正の成された非球面単レンズ
を提供することにある。
略々0.04F〜0.111Fの平行平板を介して、１゜程度の画
角の範囲内で良好に収差補正の成された非球面単レンズ
を提供することにある。
本発明の上記目的は、以下に述べる本発明の非球面単
レンズにより達成される。
レンズにより達成される。
（実施例） 本発明による非球面単レンズは、第１面，第２面が共
に非球面で構成される非球面単レンズであり、該非球面
が該非球面上の任意の点から非球面頂点の接平面までの
距離をＸ、前記任意の点から光軸までの距離をＨ、第ν
面の基準曲率半径をＲν、第ν面の円錐定数をＫν、第
ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝3,4,…）とした時に下
記の式にて表わされる非球面であると共に次の条件
（１），（２），（３）を満足する非球面単レンズ。
に非球面で構成される非球面単レンズであり、該非球面
が該非球面上の任意の点から非球面頂点の接平面までの
距離をＸ、前記任意の点から光軸までの距離をＨ、第ν
面の基準曲率半径をＲν、第ν面の円錐定数をＫν、第
ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝3,4,…）とした時に下
記の式にて表わされる非球面であると共に次の条件
（１），（２），（３）を満足する非球面単レンズ。
ただし、Ｆは非球面単レンズの焦点距離、Ｄは非球面
単レンズの光軸上肉厚、Ｎは非球面単レンズの使用波長
に対する屈折率である。
単レンズの光軸上肉厚、Ｎは非球面単レンズの使用波長
に対する屈折率である。
次に条件（１）から（３）について説明する。
本発明の条件（１），（２）は３次の領域で球面収差
及びコマ収差を良好に補正するためのものである。
及びコマ収差を良好に補正するためのものである。
松居吉哉著「レンズ設計法」（共立出版）によれば、
第１面，第２面の３次の球面収差係数I1,I2及び第１
面，第２面のコマ収差係数II1,II2は、入射瞳を第１面
に一致させ物体距離が無限遠の場合、次の様に表わされ
る。
第１面，第２面の３次の球面収差係数I1,I2及び第１
面，第２面のコマ収差係数II1,II2は、入射瞳を第１面
に一致させ物体距離が無限遠の場合、次の様に表わされ
る。
ここで、ψ1,ψ２はそれぞれ第１面，第２面の３次の
非球面項であり、R1は第１面の近軸曲率半径、R2は第２
面の近軸曲率半径である。
非球面項であり、R1は第１面の近軸曲率半径、R2は第２
面の近軸曲率半径である。
そして、レンズ全体の３次の球面収差係数Ｉ及びコマ
収差係数IIは各面のそれぞれの収差係数の和、 Ｉ＝I1＋I2 II＝II1＋II2 で求まり、I,IIが適切な値となるようにレンズ形状及び
各非球面量を定める。
収差係数IIは各面のそれぞれの収差係数の和、 Ｉ＝I1＋I2 II＝II1＋II2 で求まり、I,IIが適切な値となるようにレンズ形状及び
各非球面量を定める。
上述した式より明らかな様に、レンズの形状（焦点距
離，作動距離など）が決まるとR1,R2,D,Nの値はほぼ定
まってしまい、収差係数I,IIを適切な値にするために残
される自由度はψ1,ψ２しかない。従って、レンズ形状
もある程度収差補正を考慮した上で決められることが必
要で、そのための数値範囲が条件（１），（２）であ
る。
離，作動距離など）が決まるとR1,R2,D,Nの値はほぼ定
まってしまい、収差係数I,IIを適切な値にするために残
される自由度はψ1,ψ２しかない。従って、レンズ形状
もある程度収差補正を考慮した上で決められることが必
要で、そのための数値範囲が条件（１），（２）であ
る。
条件（１）の数値範囲を外れると、特に第１面の球面
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
条件（２）は第２面でコマ収差をバランス良く補正す
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
条件（３）は主に正弦条件を満足させるための条件で
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（３）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある。
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（３）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある。
以下に本発明の非球面単レンズの実施例を示す。
ただし第１図に示す様に、Ｆはレンズの焦点距離、NA
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
尚、非球面の形状は、該非球面上の任意の点から非球
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
また、第２図，第３図，第４図，第５図，第６図は夫
々本発明の実施例1,2,3,4,5のレンズの収差図である。
ここでは、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示してあ
り、SAは球面収差、SCは正弦条件不満足量、Ｍはメリジ
オナル面の像面彎曲、Ｓはサジタル面の像面彎曲を表わ
す。
々本発明の実施例1,2,3,4,5のレンズの収差図である。
ここでは、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示してあ
り、SAは球面収差、SCは正弦条件不満足量、Ｍはメリジ
オナル面の像面彎曲、Ｓはサジタル面の像面彎曲を表わ
す。
以上示した実施例1,2,3,4,5においては焦点距離Ｆを
4.5mmとし、NAを0.42、平行平板の厚さｔを0.4mmとして
設計したものであり、略々１゜の画角範囲内において回
折限界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔ
は、上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは
良好な結像性能を有する。即ち、0.065F＜ｔ＜0.111Fの
範囲であれば良好な結像性能が得られる。
4.5mmとし、NAを0.42、平行平板の厚さｔを0.4mmとして
設計したものであり、略々１゜の画角範囲内において回
折限界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔ
は、上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは
良好な結像性能を有する。即ち、0.065F＜ｔ＜0.111Fの
範囲であれば良好な結像性能が得られる。
上述した実施例1,2,3,4,5に見られるように、 NA0.42の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（４）か
ら（６）を満足することが好ましい。
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（４）か
ら（６）を満足することが好ましい。
条件（４），（５）は３次の領域で球面収差及びコマ
収差を良好に補正するためのものである。
収差を良好に補正するためのものである。
条件（４）の数値範囲を外れると、特に第１面の球面
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
条件（５）は第２面でコマ収差をバランス良く補正す
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
条件（６）は主に正弦条件を満足させるための条件で
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（６）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある。
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（６）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある。
更に、 NA0.42の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（６）の条件に加えて、以下の条件（７）か
ら（10）を満足することにより、特に球面収差を良好に
補正しうるものである。
（１）から（６）の条件に加えて、以下の条件（７）か
ら（10）を満足することにより、特に球面収差を良好に
補正しうるものである。
（７）0.005F＜△１（10）＜0.008F （８）0.0018F＜△１（７）＜0.0022F （９）0.0005F＜△２（10）＜0.0025F （10）0.0004F＜△２（７）＜0.0007F 条件（７）から（10）はレンズ第１面及び第２面の有
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（７）から（10）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（７）から（10）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
条件（７），（８）の上限値を越えると球面収差がオ
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンダーとなって
軸上性能が劣化する。
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンダーとなって
軸上性能が劣化する。
条件（９），（10）は主に軸外収差の補正に関するも
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
球面収差の異なる補正については （11）0.004F＜△１（９）＜0.006F （12）0.0004F＜△１（５）＜0.0006F なる条件を、コマ収差の異なる補正については （13）0.0005F＜△２（９）＜0.002F （14）0.0001F＜△２（５）＜0.0002F なる条件を、上記した（１）から（10）の条件に加えて
満足することが好ましい。
満足することが好ましい。
ここで、条件（11）から（14）はレンズ第１面及び第
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
である。
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
である。
或は、又、上述した（１）から（10）の条件に加え
て、以下の条件（15）を満足することが収差補正の上で
好ましい。
て、以下の条件（15）を満足することが収差補正の上で
好ましい。
条件（15）の下限値を下回ると非点収差の悪化を招
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
以下に本発明の非球面単レンズの他の実施例を示す。
ただし第１図に示す様に、Ｆはレンズの焦点距離、NA
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
尚、非球面の形状は、該非球面上の任意の点から非球
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
また、第７図，第８図，第９図，第10図，第11図は夫
々本発明の実施例6,7,8,9,10のレンズの収差図である。
ここでは、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示してあ
り、SAは球面収差、SCは正弦条件不満足量、Ｍはメリジ
オナル面の像面彎曲、Ｓはサジタル面の像面彎面を表わ
す。
々本発明の実施例6,7,8,9,10のレンズの収差図である。
ここでは、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示してあ
り、SAは球面収差、SCは正弦条件不満足量、Ｍはメリジ
オナル面の像面彎曲、Ｓはサジタル面の像面彎面を表わ
す。
以上示した実施例6,7,8,9,10においては焦点距離Ｆを
4.5mmとし、NAを0.47、平行平板の厚さｔを0.3mmとして
設計したものであり、略々１゜の画角範囲内において回
折限界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔ
は、上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは
良好な結像性能を有する。即ち、0.04F＜ｔ＜0.09Fの範
囲であれば良好な結像性能が得られる。
4.5mmとし、NAを0.47、平行平板の厚さｔを0.3mmとして
設計したものであり、略々１゜の画角範囲内において回
折限界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔ
は、上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは
良好な結像性能を有する。即ち、0.04F＜ｔ＜0.09Fの範
囲であれば良好な結像性能が得られる。
上述した実施例6,7,8,9,10に見られるように、 NA0.47の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（16）か
ら（18）を満足することが好ましい。
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（16）か
ら（18）を満足することが好ましい。
条件（16），（17）は３次の領域で球面収差及びコマ
収差を良好に補正するためのものである。
収差を良好に補正するためのものである。
条件（16）の数値範囲を外れると、特に第１面の球面
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
収差が大きくなり、第１面の非球面項ψ１では収差が補
正しきれなくなる。
条件（17）は第２面でコマ収差をバランス良く補正す
るための条件であり、この数値範囲を外れると第２面の
非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の結
像性能が著しく劣化する。
るための条件であり、この数値範囲を外れると第２面の
非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の結
像性能が著しく劣化する。
条件（18）は主に正弦条件を満足させるための条件で
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（18）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある 更に、 NA0.47の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）及び（16）から（18）の条件に加え
て、以下の条件（19）から（22）を満足することによ
り、特に球面収差を良好に補正しうるものである。
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（18）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。条件の上限を
越える場合には、第１面の曲率半径が小さくなりすぎ、
負の球面収差が大きく発生して収差補正が難しくなる
事、又、作動距離W.Dが短くなって実用上の難点を生じ
てしまうという欠点がある 更に、 NA0.47の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）及び（16）から（18）の条件に加え
て、以下の条件（19）から（22）を満足することによ
り、特に球面収差を良好に補正しうるものである。
（19）0.005F＜△１（10）＜0.011F （20）0.0027F＜△１（７）＜0.0032F （21）0.0027F＜△２（10）＜0.0036F （22）0.0009F＜△２（７）＜0.0011F 条件（19）から（22）はレンズ第１面及び第２面の有
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（19）から（22）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（19）から（22）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
条件（19），（22）の上限値を越えると球面収差がオ
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンダーとなって
軸上性能が劣化する。
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンダーとなって
軸上性能が劣化する。
条件（19），（22）は主に軸外収差の補正に関するも
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
球面収差の異なる補正については （23）0.006F＜△１（９）＜0.008F （24）0.0007F＜△１（５）＜0.0008F なる条件を、コマ収差の異なる補正については （25）0.002F＜△２（９）＜0.003F （26）0.0002F＜△２（５）＜0.0003F なる条件を、上記した（１）から（３）及び（16）から
（18）の条件に加えて満足することが好ましい。
（18）の条件に加えて満足することが好ましい。
ここで、条件（23）から（26）はレンズ第１面及び第
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
がある。
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
がある。
或は、又、上述した（１）から（３）及び（16）から
（18）の条件に加えて、以下の条件（27）を満足するこ
とが収差補正の上で好ましい。
（18）の条件に加えて、以下の条件（27）を満足するこ
とが収差補正の上で好ましい。
条件（27）の下限値を下回ると非点収差の悪化を招
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
以下に本発明の非球面単レンズの他の実施例を示す。
ただし第１図に示す様に、Ｆはレンズの焦点距離、NA
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
は開口数、βは近軸横倍率、R1は第１面の非球面の近軸
曲率半径、R2は第２面の非球面の近軸曲率半径、Ｄはレ
ンズの中心肉厚、W.Dは作動距離、ｔは平行平板の厚
み、Ｎは使用波長λ＝830nmでのレンズの屈折率、Ntは
使用波長λ＝830nmでの平行平板の屈折率、△ν（ｊ）
（ν＝1,2）は第ν面においてNA（開口数）で決まるレ
ンズ有効径内のｊ割における非球面と近軸曲率半径Ｒν
を有する球面との光軸方向の差（但し、△ν（ｊ）は非
球面の曲率が弱くなる方向を正とする。）である。
尚、非球面の形状は、該非球面上の任意の点から非球
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の点から光軸
までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲν、第ν面
の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡνｉ（ｉ＝
3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる非球面であ
る。
また、第12図，第13図は夫々本発明の実施例11,12の
レンズの収差図である。ここでは、球面収差、非点収差
及び歪曲収差を示してあり、SAは球面収差、SCほ正弦条
件不満足量、Ｍはメリジオナル面の像面彎曲、Ｓはサジ
タル面の像面彎面を表わす。
レンズの収差図である。ここでは、球面収差、非点収差
及び歪曲収差を示してあり、SAは球面収差、SCほ正弦条
件不満足量、Ｍはメリジオナル面の像面彎曲、Ｓはサジ
タル面の像面彎面を表わす。
以上示した実施例11,12においては焦点距離Ｆを4.5mm
とし、NAを0.50、平行平板の厚さｔを0.4mmとして設計
したものであり、略々１゜の画角範囲内において回折限
界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔは、
上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは良好
な結像性能を有する。即ち、0.065F＜ｔ＜0.111Fの範囲
であれば良好な結像性能が得られる。
とし、NAを0.50、平行平板の厚さｔを0.4mmとして設計
したものであり、略々１゜の画角範囲内において回折限
界に近い結像性能を有する。更に平行平板の厚さｔは、
上記NA,画角の条件下では±0.1mm程度の変動までは良好
な結像性能を有する。即ち、0.065F＜ｔ＜0.111Fの範囲
であれば良好な結像性能が得られる。
上述した実施例11,12に見られるように、 NA0.50の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（28）か
ら（30）を満足することが好ましい。
（１）から（３）の条件に加えて、以下の条件（28）か
ら（30）を満足することが好ましい。
条件（28），（29）は３次の領域で球面収差及びコマ
収差を良好に補正するためのものである。
収差を良好に補正するためのものである。
条件（28）の数値範囲を外れると、特に第１面の球面
収差が大きくなり、第１の非球面項ψ１では収差が補正
しきれなくなる。
収差が大きくなり、第１の非球面項ψ１では収差が補正
しきれなくなる。
条件（29）は第２面でコマ収差をバランス良く補正す
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
るための条件であり、この数値範囲を外れると、第２面
の非球面項ψ２では収差が補正しきれなくなり、軸外の
結像性能が著しく劣化する。
条件（30）は主に正弦条件を満足させるための条件で
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（30）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。
ある。本発明においては軸上収差と共に一定範囲内の軸
外収差、特に、コマ収差を良好に補正しているが、条件
（30）の範囲を外れるとアイソプラナテイツクな条件が
著しく失なわれ好ましくないものである。
条件の上限を越える場合には、第１面の曲率半径が小
さくなりすぎて、負の球面収差が大きく発生して収差補
正が難しくなる事、又、作動距離W.Dが短くなって実用
上の難点を生じてしまうという欠点がある 更に、 NA〜0.50の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）及び（28）から（30）の条件に加え
て、以下の条件（31）から（34）を満足することによ
り、特に球面収差を良好に補正しうるものである。
さくなりすぎて、負の球面収差が大きく発生して収差補
正が難しくなる事、又、作動距離W.Dが短くなって実用
上の難点を生じてしまうという欠点がある 更に、 NA〜0.50の本発明の非球面単レンズにおいては上述した
（１）から（３）及び（28）から（30）の条件に加え
て、以下の条件（31）から（34）を満足することによ
り、特に球面収差を良好に補正しうるものである。
（31）０＜△１（10）＜0.02F （32）0.0033F＜△１（７）＜0.005F （33）0.001F＜△２（10）＜0.005F （34）0.0007F＜△２（７）＜0.002F 条件（31）から（34）はレンズ第１面及び第２面の有
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（31）から（34）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
効径の10割、７割での非球面量を決定する条件である。
条件（31）から（34）の条件を満足することにより、特
に球面収差を更に良好に補正しうるものである。
条件（31），（32）の上限値を越えると球面収差がオ
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンバーとなって
軸上性能が劣化する。
ーバーとなり、逆に下限値を下回るとアンバーとなって
軸上性能が劣化する。
条件（33），（34）は主に軸外収差の補正に関するも
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
のであり、上限値及び下限値の範囲を外れるとコマ収差
の発生量が大きくなって軸外性能が劣化する。
球面収差の異なる補正については （35）０＜△１（９）＜0.013F （36）0.0005F＜△１（５）＜0.0013F なる条件を、コマ収差の異なる補正については （37）0.001F＜△２（９）＜0.003F （38）0.00016F＜△２（５）＜0.0005F なる条件を、上述した（１）から（３）及び（28）から
（30）の条件に加えて満足することが好ましい。
（30）の条件に加えて満足することが好ましい。
ここで、条件（35）から（38）はレンズ第１面及び第
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
である。
２面の有効系の９割、５割での非球面量を決定する条件
である。
或は、又、上述した（１）から（３）及び（28）から
（30）の条件に加えて、以下の条件（39）を満足するこ
とが収差補正の上で好ましい。
（30）の条件に加えて、以下の条件（39）を満足するこ
とが収差補正の上で好ましい。
条件（39）の下限値を下回ると非点収差の悪化を招
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
き、他方上限値を上回るとコマ収差が残存して好ましく
ない。
（発明の効果） 以上、本発明によれば略々0.04F〜0.111Fの厚みを有
する平行平板を介して、軸上及び軸外共に良好に収差補
正の成された非球面単レンズを提供できる。
する平行平板を介して、軸上及び軸外共に良好に収差補
正の成された非球面単レンズを提供できる。
光カード記録再生装置等の光メモリー装置の光ヘツド
において、対物レンズとして、或いはコリメータレンズ
として本発明に係る非球面単レンズを採用することによ
って、光ヘツドの軽量、小型化が達成可能である。
において、対物レンズとして、或いはコリメータレンズ
として本発明に係る非球面単レンズを採用することによ
って、光ヘツドの軽量、小型化が達成可能である。
第１図は本発明に係る非球面単レンズのレンズ断面を示
す図、第２図，第３図，第４図，第５図，第６図，第７
図，第８図，第９図，第10図，第11図，第12図，第13図
は本発明に係る非球面単レンズの各実施例に於ける球面
収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 １……非球面単レンズ ２……平行平板 Ｄ……レンズ肉厚 Ｗ・Ｄ……作動距離 ｔ……平行平板の肉厚 R1,R2……第１面，第２面の曲率半径 N,Nt……屈折率
す図、第２図，第３図，第４図，第５図，第６図，第７
図，第８図，第９図，第10図，第11図，第12図，第13図
は本発明に係る非球面単レンズの各実施例に於ける球面
収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 １……非球面単レンズ ２……平行平板 Ｄ……レンズ肉厚 Ｗ・Ｄ……作動距離 ｔ……平行平板の肉厚 R1,R2……第１面，第２面の曲率半径 N,Nt……屈折率
Claims (1)
- 【請求項１】第１面，第２面が共に非球面で構成される
非球面単レンズであり、該非球面が該非球面上の任意の
点から非球面頂点の接平面までの距離をＸ、前記任意の
点から光軸までの距離をＨ、第ν面の基準曲率半径をＲ
ν、第ν面の円錐定数をＫν、第ν面の非球面係数をＡ
νｉ（ｉ＝3,4,…）とした時に下記の式にて表わされる
非球面であると共に次の条件（１），（２），（３）を
満足する非球面単レンズ。 ただし、Ｆは非球面単レンズの焦点距離、Ｄは非球面単
レンズの光軸上肉厚、Ｎは非球面単レンズの使用波長に
対する屈折率である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189712A JP2622160B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 非球面単レンズ |
| US07/385,374 US4932763A (en) | 1988-07-28 | 1989-07-27 | Aspherical single lens system for use with optical cards |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189712A JP2622160B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 非球面単レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0239010A JPH0239010A (ja) | 1990-02-08 |
| JP2622160B2 true JP2622160B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16245932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63189712A Expired - Fee Related JP2622160B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 非球面単レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622160B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57201210A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Sony Corp | Condenser lens |
| JPS60250320A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 大口径単レンズ |
-
1988
- 1988-07-28 JP JP63189712A patent/JP2622160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0239010A (ja) | 1990-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |