JPS61141415A - Objective lens of optical information reader - Google Patents
Objective lens of optical information readerInfo
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- JPS61141415A JPS61141415A JP26420484A JP26420484A JPS61141415A JP S61141415 A JPS61141415 A JP S61141415A JP 26420484 A JP26420484 A JP 26420484A JP 26420484 A JP26420484 A JP 26420484A JP S61141415 A JPS61141415 A JP S61141415A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光学式情報読取装置の対物レンズに関する。[Detailed description of the invention] Technical field The present invention relates to an objective lens for an optical information reading device.
背景技術
光学式ビデオディスクプレーヤ等の光学式情報読取装置
の対物レンズとして用いて好適な第1図に示す如き大口
径非球面レンズが特開昭57−76512号公報に掲載
されている。第1図において、レーザチューブ(図示せ
ず)等の光源よシ発せられたレーザビームが対物レンズ
1によって屈折されて記録ディスク2のサブストレート
2αを透過したのち記録面2b上に収束されて情報検出
用のスポット光となる。そして、記録面2bからの透過
光又は反射光の光量変化を検出することによって記録情
報の読取シがなされる。対物レンズ1において、レーザ
ビームが入射される第1屈折面S0は次式に示す如き非
球面展開式で表わされる非球面となっている。BACKGROUND ART A large diameter aspherical lens as shown in FIG. 1, which is suitable for use as an objective lens of an optical information reading device such as an optical video disc player, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-76512. In FIG. 1, a laser beam emitted from a light source such as a laser tube (not shown) is refracted by an objective lens 1 and transmitted through a substrate 2α of a recording disk 2, and then converged onto a recording surface 2b to provide information. It becomes a spot light for detection. Then, the recorded information is read by detecting a change in the amount of transmitted light or reflected light from the recording surface 2b. In the objective lens 1, the first refractive surface S0 onto which the laser beam is incident is an aspherical surface expressed by an aspherical expansion formula as shown in the following equation.
・・・・・・・・・(1)
ここに、Xは第1屈折面S0上の光軸からめ高さがYの
点の第1屈折面S1の頂点における接平面から −の距
離s C1は第1屈折面S工の頂点における曲率、Yは
光軸からの高さ、K工l A、 、 A6. A、は非
球面係数である。・・・・・・・・・(1) Here, X is the distance s C1 from the tangential plane at the apex of the first refracting surface S1 of the point whose height is Y from the optical axis on the first refracting surface S0. is the curvature at the apex of the first refractive surface S, Y is the height from the optical axis, K is A, , A6. A is an aspheric coefficient.
また、対物レンズ1の記録ディスク2に対向している第
2屈折面S、は次式に示す如き非球面展開式で表わされ
る双曲面となっている。Further, the second refractive surface S of the objective lens 1 facing the recording disk 2 is a hyperbolic surface expressed by an aspheric expansion formula as shown in the following equation.
ここに、C2は第2屈折面S、の頂点における曲率、K
、は第2屈折面の非球面係数である。Here, C2 is the curvature at the apex of the second refractive surface S, and K
, is the aspheric coefficient of the second refractive surface.
今、非球面係数に工+ A4 + A6 + A@ 、
Kmは、例えばそれぞれ次式に示す値となっている。Now, the aspheric coefficient is + A4 + A6 + A@,
Km has, for example, a value shown in the following equation.
K工=−2,41688・・・・・・(3)^=0.6
2875xlO・・・・・・(4)^=−0,2183
8xlO・・・・・・(5)A、=0.67164xl
O・・・・・・(6〕K、=−149,999・・・・
・・(7)また、第1及び第2屈折面S1及びS、の各
頂点における曲率半径R工(= 1/C工)及び融(=
1/CZ) 。K engineering=-2,41688...(3)^=0.6
2875xlO・・・・・・(4)^=-0,2183
8xlO...(5) A, = 0.67164xl
O...(6)K, =-149,999...
...(7) Also, the radius of curvature R (= 1/C) and the radius of curvature (=
1/CZ).
第1及び第2屈折面S工及びS、の各頂点間の距離すな
わち対物レンズの厚さd、第2屈折面S、の頂点と記録
ディスク2間の距離すなわち作動距離細及び対物レンズ
1の屈折率ル、は、例えばそれぞれ次式に示す値となっ
ている。The distance between the vertices of the first and second refractive surfaces S, that is, the thickness d of the objective lens, the distance between the apex of the second refractive surface S, and the recording disk 2, that is, the working distance, and the distance of the objective lens 1. The refractive index L has, for example, the values shown in the following equations.
R,= 3.3710 C語〕 ・・・・・
・(8)R,=−14,768C“) °°°°
°−(9) 、l□d=4.0 (
賜〕 ・・・・・・α0WD= 1.400
[136) ・−・・−C1l)ル、
=1.70214 ・・・・・・(2
)H1iooo本/s+s程度の解像力が必要なため開
口数N、A、は0.45〜0.5程度となっており、か
つ残存収差を回折限界内に収めるように収差補正がなさ
れている。R, = 3.3710 C word] ...
・(8)R,=-14,768C") °°°°
°−(9), l□d=4.0 (
[Gift] ...α0WD= 1.400
[136) ・-・・-C1l) le,
=1.70214 (2
) Since a resolving power of approximately H1iooo lines/s+s is required, the numerical apertures N and A are approximately 0.45 to 0.5, and aberration correction is performed so that residual aberrations are kept within the diffraction limit.
以上の如き従来の対物レンズにおいて良好な収差補正を
なしつつ作動距離WDを大にするためには次式に示す条
件を満足しつつ焦点距離fを犬にする必要がある。In order to increase the working distance WD while performing good aberration correction in the conventional objective lens as described above, it is necessary to set the focal length f to a value that satisfies the condition shown in the following equation.
1、45 < □ < 1.65 ・・・・・・C
3(ル、−i>f
03式の条件が満されない場合には非点収差の補正をな
すことができなくなる。この03式よυ、良好な収差補
正をなしつつ作動距離WDを犬にするだめにはレンズの
厚さdを大にしなければならなくなり、小型軽量化が困
難になることが判る。また、従来の対物レンズにおいて
は第1及び第2屈折面S工及びS、が共に非球面になっ
ているので作成が困難であるという欠点があった。1,45 < □ < 1.65 ・・・・・・C
3 (Le, -i>f If the condition of formula 03 is not satisfied, it will not be possible to correct astigmatism. According to formula 03, υ makes the working distance WD a dog while achieving good aberration correction. To avoid this, the thickness d of the lens must be increased, making it difficult to reduce the size and weight.Also, in the conventional objective lens, both the first and second refractive surfaces S and S are non-uniform. The drawback was that it was difficult to create because it was spherical.
発明の概要
本発明の目的は、良好な収差補正をなしつつ小型軽量化
を図ると同時に作動距離を長くすることができかつ作成
が容易な光学式情報読取装置の対物レンズを提供するこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an objective lens for an optical information reading device that can perform good aberration correction, be small and lightweight, and at the same time can have a long working distance, and is easy to manufacture. .
本発明による光学式情報読取装置の対物レンズは、光軸
が共通の単一の屈折球面と単一の屈折非球面とを有する
凸メニスカスレンズからなっている0
実施例
以下、本発明の実施例につき第2図乃至第8図を参照し
て詳細に説明する。The objective lens of the optical information reading device according to the present invention is composed of a convex meniscus lens having a single refracting spherical surface and a single refractive aspherical surface having a common optical axis. This will be explained in detail with reference to FIGS. 2 to 8.
第2図において、本発明による対物レンズ3及び記録デ
ィスク2が第1図における対物レンズ1及び記録ディス
ク2と同様に配置されている。対物レンズ3は、凸メニ
スカスレンズからなシ、レーザビームが入射される第1
屈折面S1は球面となっている。また、記録ディスク2
に対向している第2屈折面S2は次式に示す如き非球面
展開式で表わされる非球面となっている。In FIG. 2, an objective lens 3 and a recording disk 2 according to the invention are arranged in the same way as the objective lens 1 and the recording disk 2 in FIG. The objective lens 3 is a convex meniscus lens.
The refractive surface S1 is a spherical surface. Also, recording disk 2
The second refractive surface S2, which faces S2, is an aspherical surface expressed by an aspherical expansion formula as shown in the following equation.
・・・・・・α4
ここにs AIOは、Km + A4〜A8と同様な非
球面係数である。....alpha.4 Here, s AIO is an aspheric coefficient similar to Km + A4 to A8.
そして、次式に示す条件が満たされている。Then, the conditions shown in the following equation are satisfied.
0.02<C5(FLl−1)f<0.2 −・・・
・−031−0,001<Cs/ ((4+K)<0.
15 ・・・・・・(2)0119式は、コマ収差の
発生を抑制するだめの条件を示している。この(2)式
に示す条件が満たされない場合にはレンズ取付は誤差等
により生じるレンズ光軸の傾きに対しコマ収差が犬とな
って性能が劣化する。また、(至)式は高次球面収差を
良好に補正するだらの条件を示している。この(イ)式
に示す条件が満たされない場合は高次の非球面係数を犬
にする必要が生じて第2屈折面S2の形成が困難となる
0
次に具体的な数値例を下表に示す。閘、下表においてル
、はサブストレート2αの屈折率、tはサブストレート
2αの厚さである。0.02<C5(FLl-1)f<0.2 -...
-031-0,001<Cs/ ((4+K)<0.
15...Equation (2)0119 shows the conditions for suppressing the occurrence of coma aberration. If the condition shown in equation (2) is not satisfied, the performance of the lens installation deteriorates because comatic aberration becomes a problem with respect to the inclination of the lens optical axis caused by an error or the like. Further, equation (to) indicates a sloppy condition for satisfactorily correcting higher-order spherical aberration. If the conditions shown in equation (a) are not met, it becomes necessary to set the higher-order aspherical coefficients to 100%, making it difficult to form the second refractive surface S2.Next, specific numerical examples are shown in the table below. show. In the table below, L is the refractive index of the substrate 2α, and t is the thickness of the substrate 2α.
数値例1〜■の各々において解像度は第3図乃至第5図
の各々に示す如く軸上、軸外0.750.軸外1.0°
のいずれにおいてもそれぞれ実線、破線。In each of numerical examples 1 to 2, the resolution is on-axis and off-axis 0.750, as shown in FIGS. 3 to 5, respectively. 1.0° off-axis
In both cases, solid lines and dashed lines, respectively.
一点鎖線で示す如く良好なものとなる。また、これら数
値例【〜■のいずれにおいても球面収差は第6図乃至第
7図にそれぞれ示す如く良好に補正されている。Good results are obtained as shown by the dashed line. Furthermore, in all of these numerical examples [--2], the spherical aberration is well corrected as shown in FIGS. 6 and 7, respectively.
発明の効果
以上詳述した如く本発明による光学式情報読取装置の対
物レンズは、一方の屈折面が非球面の凸メニスカスレン
ズとなっているので、記録ディスクのサブストレートを
含めて十分な収差補正をなしつつレンズの厚さを小とし
て小型軽量化を図ると同時に作動距離を長くすることが
できることとなる。また、第3図乃至第5図から明らか
な如く1000本/襲程度の解像力が得られ、かつ軸上
以外に取付は誤差等により生じる斜め入射光すなわち軸
外光に対しても解像度の低下は許容される範囲内にする
ことができる。また、本発明による対物レンズにおいて
は第2屈折面を非球面として球面収差を補正するように
したため非球面の頂点における曲率を焦点距離4.5簾
程度のとき20〜30騙程度に太きぐすることができる
。このため、非球面の加工が容易となって例えばプレス
金型の加工性能な向上させることができることとなる。Effects of the Invention As detailed above, the objective lens of the optical information reading device according to the present invention is a convex meniscus lens with one refractive surface being an aspherical surface, so that it can sufficiently correct aberrations including the substrate of the recording disk. This makes it possible to make the lens smaller and lighter, while also increasing the working distance. In addition, as is clear from Figures 3 to 5, a resolution of about 1000 lines per stroke can be obtained, and there is no decrease in resolution even for obliquely incident light, that is, off-axis light, which occurs due to mounting errors other than on-axis. It can be within the permissible range. In addition, in the objective lens according to the present invention, since the second refractive surface is an aspherical surface to correct spherical aberration, the curvature at the apex of the aspherical surface is thickened to about 20 to 30 degrees when the focal length is about 4.5 blinds. be able to. Therefore, it becomes easy to process an aspherical surface, and for example, the processing performance of a press die can be improved.
第1図は、従来の対物レンズを示す断面図、第2図は、
本発明の一実施例を示す断面図、第3図乃至第5図は、
数値例I〜■の各々における解像度を示すグラフ、第6
図乃至第8図は、数値例1〜■の各々における球面収差
を示すグラフである。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional objective lens, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional objective lens.
The sectional views, FIGS. 3 to 5, showing one embodiment of the present invention are as follows:
Graph showing the resolution in each of numerical examples I to ■, No. 6
Figures 8 through 8 are graphs showing spherical aberrations in each of numerical examples 1 to (2).
Claims (1)
とを有する凸メニスカスレンズからなることを特徴とす
る光学式情報読取装置の対物レンズ。 (2)前記屈折非球面は、 X:前記屈折非球面上の光軸からの高さがYの点の前記
屈折非球面の頂点における接平面 からの距離 Y:前記光軸からの高さ C_2:前記屈折非球面の頂点における曲率K、A_4
、A_6、A_8、A_1_0:定数としたとき ▲数式、化学式、表等があります▼ なる非球面展開式で表わされ、 n:屈折率 f:焦点距離 C_1:前記屈折球面の曲率 としたとき 0.02<C_2(n−1)f<0.2 −0.001<C_2/(C_1+K)<0.15を満
足することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
学式情報読取装置の対物レンズ。Claims: (1) An objective lens for an optical information reading device, comprising a convex meniscus lens having a single refractive spherical surface and a single refractive aspherical surface having a common optical axis. (2) The refractive aspherical surface has the following formula: : Curvature K at the apex of the refractive aspherical surface, A_4
, A_6, A_8, A_1_0: When constants ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ It is expressed by the aspheric expansion formula, where n: refractive index f: focal length C_1: curvature of the refracting sphere 0 .02<C_2(n-1)f<0.2 -0.001<C_2/(C_1+K)<0.15, the optical information reading device according to claim 1 objective lens.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26420484A JPS61141415A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Objective lens of optical information reader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26420484A JPS61141415A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Objective lens of optical information reader |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61141415A true JPS61141415A (en) | 1986-06-28 |
Family
ID=17399930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26420484A Pending JPS61141415A (en) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Objective lens of optical information reader |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61141415A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61147212A (en) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Tomioka Kogaku Kk | Collimator lens for semiconductor laser |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP26420484A patent/JPS61141415A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61147212A (en) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Tomioka Kogaku Kk | Collimator lens for semiconductor laser |
JPS6331767B2 (en) * | 1984-12-20 | 1988-06-27 | Tomioka Kogaku Kk |
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