JPS62123419A - 結像レンズ - Google Patents

結像レンズ

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JPS62123419A
JPS62123419A JP60263078A JP26307885A JPS62123419A JP S62123419 A JPS62123419 A JP S62123419A JP 60263078 A JP60263078 A JP 60263078A JP 26307885 A JP26307885 A JP 26307885A JP S62123419 A JPS62123419 A JP S62123419A
Authority
JP
Japan
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refractive index
lens
spherical
face
apex
Prior art date
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Pending
Application number
JP60263078A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyuki Suda
須田 繁幸
Jun Hattori
純 服部
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62123419A publication Critical patent/JPS62123419A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0095Relay lenses or rod lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound 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】 (1)技術分野 本発明は、ビデオディスク及びオーディオディスク、光
メモリ装置等に用いられる対物レンズやコリメータレン
ズ等の結像レンズに関し、特に開口数NAが0.5程度
までで軸り近傍の収差補正を行なった屈折率分布型の光
メモリ用結像レンズに関するものである。
(2)従来技術 従来から周知の通り、屈折本分ltI型レンズに於る屈
折率の分布形状はラディアル型、アキシの ヤル型、スフエリカル型の3つに基本的な屈折率分布に
分類される。即ち、ラディアル型とは光軸と垂直な径方
向に屈折率分布が存在するタイプであり、アキシャル型
とは光軸方向に屈折率分布が存在するタイプであり、ス
フエリカル型とはある1点を中心に球対称な屈折十分4
jを有するタイプである。この様な屈折率分布型レンズ
を光デイスク用対物レンズとして用いた提案は特開昭5
8−122512、特開昭59−62815、特開昭6
0−140309、特開昭60−172010等多数な
されているが、これらはいずれもラディアルまたはアキ
シャル型の屈折率分布を有する中レンズであった。一方
、特開昭57−181516にはスフエリカル型の結像
系が提案されている。しかしながらこの提案はスフエリ
カル型の屈折率分布を有するコアに均質媒質をクラッド
として被せるという特殊な構成のものであり、製作の容
易性の点から好ましいとは言えず、又、スフエリカル型
の屈折率分布を有する球レンズが実現的な屈折率範囲に
於いてN A O,5程度までの収差補正を行なうこと
は困難とされていた。
(3)発明の概要 本発明の目的は、と述の問題点を改善し、スフエリカル
型の屈折率分布を具備し簡易な構成にてN A 0.5
程度まで球面収差と正弦条件を満足する結像レンズを提
供するこである。
上記目的を達成する為に、本発明に係る結像レンズは、
縮小倍率で使用する際の物体側の面γ1が球面形状、像
側の而γ2が平面形状である上凸レンズであって、該物
体側の面γ1の頂点近傍を中心に略々法対称な屈折重分
1TjN(p)を有し、以下の条件を満足することを特
徴としている。
(1)  N(p)=N(++N1ρ2+N2ρ’+−
−−−−(2)  1.56(NQ≦1.63 (3)  0.35<d/f<0.60(4)  、0
.25(Nlf2<−0,20但し、ここではNQ 、
Nl 、N2、−−−−は屈折率分布係数、fはレンズ
の焦点距離、dはレンズの軸上肉厚、ρは物体側の面γ
1の頂点からの距離を示す、尚、物体側の面γ1の頂点
を3次元座標の原点(0、O、O)とし、光軸をX軸、
メリジオナル方向をy軸、サジタル方向をZ袖とすれば
ρ= >c +y +zτで表現することが出来る。
又、通常の光ディスクや光カード等に於ては、記録面は
カバーガラスにより保護されている。従って、このカバ
ーガラスの厚みEを考慮して本発明に係る結像レンズの
設計をする際、本結像レンズの焦点距離fとカバーガラ
スの厚みtの関係は、システムスペックから、(5) 
 0.03<t/f<0.50を満足することが望まし
い。
(4)実施例 第1図は未発明に係る結像レンズの断面図を示し、Lは
本結像レンズ、Pはカバーガラス、γ1は本結像レンズ
Lの第1面、γ2は本結像レンズLの第2面、dは本結
像レンズLの軸上肉厚、tはカバーガラスPの肉厚、0
は第1而γlの頂点、ρは頂、54 Qからの距離を示
す矢印で零 ある。尚、本発明に於て第2而γ2の曲率は鴬&1、即
ち第2而γ2は平面である。
又、ii7+述の如く本発明では縮小倍率で使用する場
合は物体側の面を第1而γl、像側の面を第2而γ2と
定義する為、本結像レンズを光メモリ用対物レンズとし
て用いる場合は第1図のように記録面側の面が第2面、
半導体レーザ等のコリメート用レンズとして用いる場合
は光源側の面が第2面となる。更に像面側に配したカバ
ーガラスPは、例えば光ディスクに用いられる記録媒体
の保護基板や半導体レーザーの光束出射窓の様なものを
想定している。
従って、第1図にはカバーガラスPの如き平行平板上に
結像する光路図を示しであるが、コリメータレンズとし
て使用する際は、この種の平行平板をレンズ側に配置し
たり接合することは轟然の事ながら差しつかえない。
以下(2)〜(5)の条件式について各々他の条件式を
満足したとして説明する。尚、(1)式は一般的なスフ
エリカルの屈折率分布を示す式である。まず(2)式は
本発明に係る屈折率分布中心の屈折率No、即ち第1而
γlの頂点近傍の屈折率の条件を示し、第2而γ2を平
面とした時に球面収差と正弦条件を補正する条件より定
まる。即ち(2)式の下限値を下まわると正弦条件不満
足量(以下、0゜S、C,と記す)が高次の部分でアン
ダーとなり内向性のコマを生じることとなり、逆に上限
値を上まわるとO,S、C,がオーバーとなり外向性の
コマを生じる。(3)式はレンズの軸上肉厚dの条件を
示し、同じく球面収差と正弦条件を補正する条件及びレ
ンズのコバ厚を確保する条件を示す、即ち(3)式の下
限値を下まわるとO,S、C,の高次の部分がアンダー
となると共に、レンズのコバ厚が小さくなりNAo、4
5ないし0.5を確保するのが困難となり。
上限値を越えるとO,S、C,がオーバーとなってしま
う、(4)式は屈折率分布N(ρ)の基本形状を定める
分布係数N1の条件を示し、(4)式の下限値を下まわ
ると球面収差及びO,S、C,がオーバーとなってしま
い、逆゛に上限値を上まわると各々アンダーとなってし
まう、(5)式はカバーガラスル等の平行平板の厚みt
に係る条件式であり、一般的な光デイスク基板の厚み1
.0〜1.5 m m対物レンズの焦点圧#3〜6mm
、及び半導体レーザの出射窓厚0、5〜1.5mm、コ
リメータレンズの焦点距離8〜16mmの値より定まる
即ち、(5)式に於て下限値を下まわると、収差補正条
件に基づきレンズ厚が小さくなり充分なNAを得ること
が出来ない、従って、例えば対物レンズとしては用いる
ことが不可能となる。又、逆に上限値を上まわると、レ
ンズ厚が大きくなり動作距離や光源との間隔が充分とれ
なくなってしまう。
以上の様にして、片面が平面から成る簡易な構成にてN
 A 0.5程度まで収差補正のなされた結像レンズを
提供出来る。
尚1本発明に係るスフエリカル型の屈折率分布は球状の
母材をイオン交換したり、平板母材を微少な孔を設けた
マスクで覆い、しかる後に電界移入法等で屈折率分布を
形成する、所謂平板マイクロレンズと同様な手段により
作成が可能である。又、第32回応用物理学関係連合講
演会(1985年春季)に於て発表されたサスペンショ
ン重合法等でも作成可能である。
以下、本発明に係る結像レンズの数値実施例を示す、尚
、本結像レンズが有する屈折率分布は、レンズの第1面
γ1の頂点Oを原点とじて便宜的なものであり、これに
限られるものではない。
表1〜表4は本発明に係る結像レンズの第1実施例から
第4実施例を示し、夫々レンズデータ、屈折率分布、及
びその他関連する諸データが記載されている0表中、f
は焦点距離、γ1.γ2は夫々第1面及び第2面の曲率
半径、NAは開口数、dは軸上肉厚、Noは第1面の頂
点近傍に於ける屈折率、Nlは屈折率分布係数、tはカ
バーガラスPの肉厚、ntはカバーガラスPの屈折率を
示す。尚、各実施例共屈折率分布係数N2.N5−−−
−は全て零とじて上記第1実施例から第4実施例に係る
結像レンズの収差図を第2図から第5図に示す0図中、
S、Aは球面収差を、O,S、C,は正弦条件不満足量
を指しており、夫々の収差図から解る様に球面収差、正
弦条件共良好に補正され、この種のレンズ系として充分
な結像性能を得ている。
以E示した各実施例は全て前記条件式(1)〜(4)を
満たし、且つ条件式(5)の関係も満足する様設計され
ている。これらの実施例に限らず、前記各条件(1)〜
(4)を満たす様に装置の仕様や用途を考慮して設計す
れば多種多様な結像レンズが提供出来る。又、本発明に
於てはレンズ形状が平凸である為に作製が容易であり、
前述した様な方法で屈折率分布を付与することにより量
産性にも富む。
(5)発明の効果 以ヒの如く本発明に係る結像レンズは、スフエリカル屈
折率分布を平凸レンズに付与し、構成が簡便で且つ作製
が容易でN A 0.5程度まで軸上近傍の収差を良好
に補正出来、光メモ1)の対物レンズや半導体レーザの
コリメータ(/ンズTに極めて好適なレンズである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る結臂レンズの断面図。 図。 L  −−−−−−−−−−−一本結像レンズ、P−−
−−−−−−−−−一カパーレンズ。 γ1 −−−−一−−−−−第1面、 γ2 ’−−−−−−−−−−第2面、S 、 A  
−−−−−−−一球面収差、O,S、C−−−一正弦条
件不満足量。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)縮小倍率で使用する際の物体側の面γ1が球面形
    状、像側の面γ2が平面形状である平凸レンズであって
    、該物体側の面γ1の頂点近傍を中心に略々球対称な屈
    折率分布N(ρ)を有し、以下の条件を満足する結像レ
    ンズ。 (1)N(ρ)=N_0+N_1_ρ^2+N_2_ρ
    ^4+−−−−−−−−
  2. (2)1.56<N_0≦1.63
  3. (3)0.35<d/f<0.60
  4. (4)−0.25<N_1f^2<−0.20 但し、 N_0、N_1、N_2、−−−−:屈折率分布係数(
    特にN_0は面γ1の頂点近傍の屈折率) ρ:物体側の面γ1の頂点からの距離 f:レンズの焦点距離 d:レンズの軸上肉厚
JP60263078A 1985-11-22 1985-11-22 結像レンズ Pending JPS62123419A (ja)

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