JPS61116314A - 結像単レンズ - Google Patents

結像単レンズ

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JPS61116314A
JPS61116314A JP59214405A JP21440584A JPS61116314A JP S61116314 A JPS61116314 A JP S61116314A JP 59214405 A JP59214405 A JP 59214405A JP 21440584 A JP21440584 A JP 21440584A JP S61116314 A JPS61116314 A JP S61116314A
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JP
Japan
Prior art keywords
radius
spherical surface
aberration
imaging
single lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP59214405A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyuki Suda
須田 繁幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は結像単レンズに関し、特に使用光がほぼ単色で
ある場合に好適に用いられる、非球面を有する結像単レ
ンズに関する。
〔従来の技術〕
情報記録の一つの方法として光情報記録が広く利用され
る様になってきている。光情報記録の一例としてディス
ク、カードまたはチーブ等の記録媒体に2値符号化され
たデジタル信号列として光反射率の異なる2種類の記録
ピットを多数形成する方式のものを挙げることができる
。この様な光情報記録の再生時には記録媒体を適宜の光
源によシ照明し、記録媒体の記録ピットを結像光学系に
よシ光センサー上に結像せしめ、結像光学系と光センサ
ーとを記録媒体に対し相対的に移動させることによル光
センサーから時系列的に再生信号を得ることができる。
この様な光情報記録によれば記録媒体における情報記録
の密度を極めて大きなものとすることができる。
情報記録媒体としてカードが用いられる場合には複数の
記録ピットからなる列が多数列配列されて形成され再生
時には1つのビット列が結像光学系により光センサーた
とえば一次元CCD上に結像せしめられ、1ピット列の
同時読取が行なわれる。
このため、結像光学系としては比較的広い視野にわたっ
て良好な結像性能を有するものが要求される。
ところで、以上の様な光情報記録においては記録密度を
高めるため各記録ピットは極めて小さく形成され、一方
センサーの各画素の配列ピッチは記録ピットの配列ピッ
チよシも大きい。このため、結像光学系としては拡大系
が用いられ、従来は一般に倍率3〜20倍程度の顕微鏡
対物レンズが用いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、顕微鏡対物レンズは通常ハロダンラング等の
白色照明下において良好な性能を発揮すぺ(400〜7
00 nmの波長域において色収差補正がなされておシ
、このため使用しンズ枚数も多く且つ全体的寸法もかな
シ大きなものとなっている。
上記の如き光情報記録の再生時において用いられる光源
は半導体レーデ−や発光ダイオード等のほとんど単色の
光源であるため、顕微鏡対物レンズを結像光学系として
用いるのは目的からみて過剰品質であり、ま牟適当な倍
率のものは焦点距離が長く光学全長がかな)長くなる。
そして、このために再生製蓋の小型軽量化が妨げられて
おシ、低コスト化も十分に行なうことができない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るため、第1面が光軸近傍曲率半径r1の軸対称非球面
であり、第2面が曲率半径r!の球面であり、中心厚が
dであり、上記第1面の非球面の形状が半径rlの参照
球面に対し中心から周辺部にかけて物体側へと変位した
形状であり、且つp≡−rz / dとしてpが 0.9 < p < 1.1       ・−(1)
の範囲内にあることを特徴とする、結像単レンズが提供
される。
本発明の結像単レンズにおいては、材質の屈折率をnと
し、第1面から物体までの距離を−11とする時に、q
ミ(n+1 ) rs / IS (但し、St+O)
としてqが 0、9 (q (1,1・−(2) の範囲内にあるのが好ましい。
以下、上記(1)式及び(2)式の根拠につき説明する
レンズの第1面の非球形状を便宜上次の様な形式で現わ
すことにする。即ち、光軸上の光の進行方向に一致して
X軸をとシ、i!*x軸に垂直で且つ第1面の頂点を通
る様に直交するy軸及びz軸をと)、H−y+z  と
して、第1面の頂点を通ヤ半径r1の参照球面に対し、
■における第1面の変位量Xが z = (H2/ ri )/、(1十7l−(H/l
〒7)+ BE’ + CH’ + DH8+IH” 
  ・−(3)で表わされるものとする。
松井吉哉著「レンズ設計法」(共立出版株式会社発行)
によれば、1つの球面に関する3次の収差係数は次の様
に記述される。
■=h(hQ)(hΔ(庁−月     −(a)n 
= h (hQ)(囮)(hΔ(−))       
・・・(b)s m=h(頑)2(hΔ(1))      ・・・(a
)一 ■=m+p                  ・・
・(d)V = h(hQ)2(hΔ(N、)) + 
(KQ) (h(N、) ) −(e)ここで、伽)式
及び(C)式から、コマ収差係数■及び非点収差係数■
をOとする1つの条件として1           
  ・・・(f)ΔC−5)冨0 があることが分る。そこで、近軸結像公式%式% であり、従って(f)式の条件は となる。特に、この条件を単レンズの第1面に適用する
と s、=(n+1)rl      ・・・(1)となる
。従って、q =ii (n + 1 ) r 、/s
 、が1またはそれに近い値(たとえば0.9(q(1
,1)のときに第1面のコマ収差及び非点収差は良好に
補正されたものとなる。尚、この場合、(&)式及び(
f)式から、第1面の球面収差も良好に補正され九もの
となる。
一方、上記(b)式及び(、)式から、コマ収差係数■
及び非点収差係数mをOとする条件としてす=0 があることが分る。そこで、 から r = tミt′         ・・・U)である
。この条件を単レンズの第2面に適用し瞳を第1面に一
致させると、これは瞳近軸光線が第2面の曲率中心から
入射する場合に対応し、この光線は第2面で屈折するこ
となく偉側へと射出する。この場合はt=−dであるか
ら r2=−d            ・・・伽)となる
。従って、p≡−r 2/ d  が1またはそれに近
い値(九とえば0,9<p<1.1)のときに第2面の
コマ収差及び非点収差は良好に補正されたものとなる。
但し、この場合には、上記(&)式で示される球面収差
係数■はOに近くな°るとは限らず、むしろ必ず第2面
には球面収差が残存する。そこで、この第2面の球面収
差係数I2に対し、第1面の球面収差係数1.が−I2
またはそれに近い値となる様に第1面の非球面形状を決
定する。これにより、単レンズ全体として球面収差を良
好に補正することができる。このため、先ず、単レンズ
の焦点距離をfとし、第1面から像側主平面までの距離
をO4とし、h、 =目、/(s、+o、)として、上
記(3)式における第1面の非球面係数Bを B =−12/ sh、(n−1) t”    ・(
Aとなる様に、またはほぼ上記(4)式が満たされる様
に決定する。同様にして、単レンズの残存球面収差を除
去する様に上記(3)式における第1面の非球面係数C
,D及びEを決定する。ここで、■2の値は必ず正であ
るためBは負の値となる。従って第1面の非球面形状は
物体側へ変位したものとなる。
〔実施例〕
以下、本発明による結像単レンズの具体的実施例を示す
尚、本文中に用いられている数値の尺度単位はf、s、
r、d、B、C,D及びEは〔■〕に基づくものでアシ
、収差係数1.n、III、P及び1はf=1として計
算した値を用いている。
実施例1: f =5.68 、 NA=0.187 、倍率β=−
174,5s 1”−28−821 r  =−10,51116l  rz ==−3,4
2566d  =3.42566  、  n =1.
74192B=−1,00346X10  、C=−1
,00972X10’D=−1,24189X10  
、E=−4,47193X10−51=II=l[[=
I=O、P=0.47605p=q=1 本実施例の光路図を第1図(a)に示し、収差図を第1
図(b)及び(C)に示す。
実施例2: t =5.68  、 NA=0.187.倍率β=−
174,53、=−31,88 r  = 6.61861 、  r2 ==−3,0
7513d = 3.0 2          n=
 1.74192B = −1,3563X10− 、
  C= −2,,13739X10−’D=6.54
352X10  、E=−2,35052X10−’n
=0.102465.    n=−0,027349
111=−0,077439,P=0.4211881
=  −47,16 p”  1.018   、    q=0.5693
本実施例の収差図を第2図(&)及び(b)に示す。
実施例3: t =s、O、NA=0.2 、  倍率β=−115
s1=−27゜869 r =−10,159991r2=−3,07073d
=3.07073  、    n=1.74298B
=−1,39112X10  、  C=−1,729
08X10−’D=−2,53571X10−’、E=
L24053X10−’1=II=I[1=I=O,P
=0.48431p=q=1 本実施例の収差図を第3図(、)及び(b)に示す。
実施例4: f = 10.0  、  NA=O81037、倍率
β=−1g、=15.61246 r  = 5.61246  、 r2 =−4,38
754d=4.38754  、    n=1.78
175B = −5,06935xlO、C= −4,
32588xlO−’D = −3,61635%10
−5. E = −1,20184xlO−5I=II
=I=1=0 、   P=O621825p=q==
1 本実施例の光路図を第4図(a)に示し、収差図を第4
図(b)及び(C)に示す。
実施例5: f=5.0.  NA=0.03.  倍率β= −4
,5s 、”’  4−02937 r  = 1.48502 、   r2 ==−1,
48501d=1.4850i     n=1.71
335B = −1,15432X10−’ 、  C
= −1,01250X10−1D = −9,182
71X10−2. E = −1,67905X10−
’1=n=I=P=I=O P”(1”1 本実施例の光路図を第5図(a)に示し、収差図を第5
図(b)及び(C)に示す。
実施例6: ?=5.8.  NA=0,187.倍率β=−1/4
.5J == −−30−00 r、=−22,21572,r2= −5L59257
d=2.6  、      n =1.48506B
 = −1,63811X10−2.  C= −1,
91415X10−3D=−487309X10  、
E=−1,94254X10−’p=Q、997 、 
q=1.840 本実施例の収差図を第6図(a)及び(b)に示す。
実施例7: f=4.0  、  NA=0.187 、倍率β=−
1/4.5S、=−20,684 r  =−23,23203、r2==  1−837
26d =1.85  、     n =1.485
06B=−4,62666X10  、 C=−9,4
1678X10−5D = −5,47603X10 
 、 E ニー 2.70961X10−5p=Q、9
93 、     q=Z454本実施例の収差図を第
7図(&)及び(b)に示す。
実施例8: ず =3.5  、   NA=0.187  、  
倍Z4≦、β= −1/4.51=−17,766 r、=−5,72981r2=−20592d==2.
05  、     n=1.74192B = −4
,57731X10−2.  C= −1,51776
X10−2D= 2.43491X10  、   E
=−7,12867X10−3p=1.Q O4、q=
0.8843 本実施例の収差図を第8図(、)及び(b)に示す。
実施例9: f =5.0 、  NA=0.187 、倍率β=−
1/4.581 ==  28.36587 r1=−11,412541r2=−2,12345d
=2.12345 、    n=1.4855B=−
496163X10  、C=−5,71165X10
−’D=−Z90136X10  、E=−1,868
64X10−51=II=II[=O,P=0.626
38p = q = 1.0 本実施例の収差図を第9図(、)及び(b)に示す。
以上の実施例において、物体及び像は便宜土用たもので
あり、実際の使用に当っては物体側及び像側を逆にして
用いてもよいことはもちろんである。
〔発明の効果〕
以上の如き本発明結像単レンズにおいては比較的広い視
野にわたって球面収差、コマ収差及び非点収差が良好に
補正されており、これにより使用光がほぼ単色である場
合に良好な結像性能を維持しながら結像光学系の小を軽
量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明による結像単レンズの光路図及
び収差図である。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第6図(0〕 SPHAs            DIST第6図(
b) J−o、oo+ 第7図(0) 第7図(b)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1面が光軸近傍曲率半径r_1の軸対称非球面
    であり、第2面が曲率半径r_2の球面であり、中心厚
    がdであり、上記第1面の非球面の形状が半径r_1の
    参照球面に対し中心から周辺部にかけて物体側へと変位
    した形状であり、且つp≡−r_2/dとしてpが0.
    9<p<1.1の範囲内にあることを特徴とする、結像
    単レンズ。
  2. (2)材質の屈折率をnとし、第1面から物体までの距
    離を−s_1とする時に、q≡(n+1)r_1/s_
    1(但し、s_1≠0)としてqが0.9<q<1.1
    の範囲内にある、特許請求の範囲第1項の結像単レンズ
JP59214405A 1984-10-15 1984-10-15 結像単レンズ Pending JPS61116314A (ja)

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JP59214405A JPS61116314A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 結像単レンズ
US06/785,617 US4765725A (en) 1984-10-15 1985-10-09 Imaging single lens

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JP59214405A JPS61116314A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 結像単レンズ

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JPS61116314A true JPS61116314A (ja) 1986-06-03

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JP59214405A Pending JPS61116314A (ja) 1984-10-15 1984-10-15 結像単レンズ

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US4765725A (en) 1988-08-23

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