JPH01109316A - Objective lens for optical disk - Google Patents

Objective lens for optical disk

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JPH01109316A
JPH01109316A JP26769987A JP26769987A JPH01109316A JP H01109316 A JPH01109316 A JP H01109316A JP 26769987 A JP26769987 A JP 26769987A JP 26769987 A JP26769987 A JP 26769987A JP H01109316 A JPH01109316 A JP H01109316A
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JP
Japan
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lens
objective lens
optical disk
distance
thickness
Prior art date
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Application number
JP26769987A
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Oka
美智雄 岡
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To keep an objective lens small-sized and light-weight and to obtain an operating distance without causing the spherical aberration due to windows by forming the lens into a meniscus shape having a prescribed lens thickness with a zinc sulfide and forming one or both faces into aspherical faces. CONSTITUTION:An objective lens 5 is formed into a meniscus shape with a zinc sulfide. A face 51 of the lens 5 on the side opposite to an optical disk 2 and a face 52 on the side of the optical disk 2 are formed to satisfy a formula where Co, K, A-D, and Z are the curvature, the Konig's constant, constans, and the distance from a reference face at a distance (y) in the radial direction from the lens axis respectively. Values of Co, K, and A-D and a lens thickness d0 are so set that an numerical aperture NA, a focal length F, and an operating distance (d) are prescribed value. As the result, the occurrence of spherical aberration is prevented though windows 3W and 1W are interposed between the lens 5 and the disk 2.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば密封型の光デイスクプレーヤに使用し
て好適な光デイスク用対物レンズに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an objective lens for an optical disc suitable for use in, for example, a sealed optical disc player.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、硫化亜鉛を用いて所定レンズ雁のメニスカス
形状に形成し、その片面あるいは両面を非球面に設計す
るようにしたことにより、例えば密封型の光デイスクプ
レーヤにおけるように対物レンズと光ディスクとの間に
ディスクカートリッジのウィンドウ等が介在されるもの
であっても、小型、4!量化を満足しながら、ウィンド
ウによる球面収差を生じないようにすると共に、作動距
離も十分とることができるようにしたものである。
The present invention uses zinc sulfide to form a predetermined lens in the shape of a goose meniscus, and one or both surfaces of the lens are designed to be aspherical, so that the objective lens and the optical disc can be connected, for example, in a sealed optical disc player. Even if a disc cartridge window etc. is interposed between them, it is small and 4! While satisfying the quantization, spherical aberration due to the window is not caused, and a sufficient working distance can be secured.

(従来の技術) 光デイスク用対物レンズは、開口率NAが0.5程度で
回折限界(R?IS IIIps < 0.07λ)の
性能をもつ高解像度が要求される。また、光ディスクの
ばたつき、偏芯に追従させるためにフォーカスサーボや
トラッキングサーボ等をかけるが、その各サーボによる
動きに追従させるためには対物レンズは小型軽量である
必要がある。
(Prior Art) An objective lens for an optical disk is required to have a high resolution with an aperture ratio NA of about 0.5 and a diffraction limit (R?IS III ps < 0.07λ) performance. In addition, focus servo, tracking servo, etc. are applied to follow the flapping and eccentricity of the optical disk, but the objective lens needs to be small and lightweight in order to follow the movements caused by each servo.

従来、光ディスクおよび対物レンズは大気中にむき出し
にされている。この場合、保護層を兼ねたディスク基板
を通して読まれるために、通常の環境下では問題はない
Traditionally, optical disks and objective lenses are exposed to the atmosphere. In this case, there is no problem under normal circumstances because the data is read through the disk substrate, which also serves as a protective layer.

しかしながら、光デイスクプレーヤを、例えば高湿度の
場所、塩水霧のかかりやすい場所、粉塵の多い場所等の
悪環境下で使用すると、光ピンクアップを構成する対物
レンズ、駆動系、光ディスクなどの汚染及び性能(また
は応答特性)の劣化が問題となる。
However, if an optical disk player is used in a bad environment, such as a place with high humidity, a place prone to salt water mist, or a place with a lot of dust, the objective lens, drive system, optical disk, etc. that make up the optical pink-up may become contaminated. Deterioration of performance (or response characteristics) becomes a problem.

そこで従来、光ディスクをカートリッジ内に気密封入す
ること、光ピツクアップを気密封入することにより、耐
環境性を上げることが考えられている。
Conventionally, it has been considered to improve the environmental resistance by hermetically sealing the optical disc in the cartridge and hermetically sealing the optical pickup.

843図はその構成例を示すものである。同図において
、(1)は、図示しない回転駆動手段により回転駆動さ
れる光ディスク(2)が気密封入されるケースである。
Figure 843 shows an example of its configuration. In the figure, (1) is a case in which an optical disk (2) that is rotationally driven by a rotational drive means (not shown) is hermetically sealed.

また、(3)は、やはり図示しない送り手段により光デ
ィスクの径方向に送られる光ピンクアップ(4)が気密
封入されるケースである。ケース(1)及び(3)には
対向する位置にガラス等の透明部材で構成されるウィン
ドウ(1−)及び(3−)が形成されており、光ピツク
アップ(傭の対物レンズ(5)を通過したレーザビーム
LBは、ウィンドウ(3賀)及び(1−)を通過して光
ディスク(2)に照射される。
Further, (3) is a case in which an optical pink-up (4) sent in the radial direction of the optical disk by a sending means (also not shown) is hermetically sealed. Windows (1-) and (3-) made of transparent materials such as glass are formed at opposing positions in the cases (1) and (3). The laser beam LB that has passed passes through the windows (3) and (1-) and is irradiated onto the optical disc (2).

(発明が解決しようとする問題点〕 この第3図例に示すものによれば、光ピツクアップ(4
の対物レンズ(5)と光ディスク(2)との間にウィン
ドウ(3−)及び(1M)が存在するので、球面収差が
発生し、解像度が劣化する欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) According to the example shown in FIG.
Since the windows (3-) and (1M) exist between the objective lens (5) and the optical disk (2), spherical aberration occurs, resulting in a deterioration of resolution.

この欠点を解決するため、球面収差を補正した新たな対
物レンズを用いることが考えられるが、単に球面収差を
補正するだけでは、対物レンズ(5)と光ディスク(2
)との間にウィンドウ(3−)及び(1−)が存在し、
対物レンズ(5)の作動距離が短くなるので、光ディス
ク(2)のそりなどに起因する、いわゆるばたつきに対
して対物レンズのフォーカス・トラッキング等のサーボ
動作が追従できなくなる欠点がある。なお、対物レンズ
(5)をスケールアップ(相位拡大)すれば作動距離を
長くできるが、対物レンズの大型化にともない光ピツク
アップ全体の構成が大型化し、光ピツクアップの光ディ
スクの径方向への高速送りが不可能となるばかりか装置
全体の大型化につながり、小型軽量の要求を満たさなく
なる。
In order to solve this drawback, it is conceivable to use a new objective lens that corrects spherical aberration, but simply correcting spherical aberration is not enough.
) there are windows (3-) and (1-) between
Since the working distance of the objective lens (5) is shortened, there is a drawback that the servo operations such as focus tracking of the objective lens cannot follow the so-called flapping caused by warping of the optical disk (2). Note that the working distance can be increased by scaling up the objective lens (5) (expanding the phase), but as the objective lens becomes larger, the overall configuration of the optical pickup becomes larger, and the optical pickup has to be moved at high speed in the radial direction of the optical disk. Not only is this impossible, but it also leads to an increase in the size of the entire device, making it impossible to meet the requirements for small size and light weight.

本発明はこのような点を考慮し、小型軽量化を満足しな
がら、ウィンドウによる球面収差を生じないようにする
と共に、作動距離も十分とることができるようにするこ
とを目的とするものである。
The present invention takes these points into consideration, and aims to provide a compact and lightweight device that does not cause spherical aberration due to the window, and also allows for a sufficient working distance. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、硫化亜鉛を用いてメニスカス形状に形成され
、そのレンズ厚が所定とされると共に、その第1面(5
1)あるいはその第1面(51)及び第2面(52)の
双方が所定の非球面とされるものである。
In the present invention, the lens is formed into a meniscus shape using zinc sulfide, has a predetermined thickness, and has a first surface (5
1) Or both the first surface (51) and the second surface (52) are a predetermined aspheric surface.

(作用) 上述構成においては、球面収差を生じないようにレンズ
面を設計し得るので、対物レンズ(5)と光デイスク値
)との間にウィンドウ(311) 、  (IW)が介
在しても球面収差を生じないようにできる。また、作動
距離を十分にとれるようにレンズ厚を設計し得るので、
対物レンズ(5)と光ディスク(2)との間にウィンド
ウ(3W) 、  (IW)が介在しても作動距離を十
分にとることができる。また、相僚拡大するものでない
ので、小型、軽量化を満足することができる。
(Function) In the above configuration, the lens surface can be designed so that spherical aberration does not occur, so even if the windows (311) and (IW) are interposed between the objective lens (5) and the optical disk value, It is possible to prevent spherical aberration from occurring. In addition, since the lens thickness can be designed to ensure a sufficient working distance,
Even if the windows (3W) and (IW) are interposed between the objective lens (5) and the optical disk (2), a sufficient working distance can be maintained. In addition, since it does not increase the size of its components, it can be made smaller and lighter.

(実施例〕 以下、第1図を参照しながら本発明の一実施例について
説明する。この第1図においてfA3図と対応する部分
には同一符号を付して示している。
(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. In Fig. 1, parts corresponding to those in Fig. fA3 are denoted by the same reference numerals.

同図において、対物レンズ(5)は硫化亜鉛(ZnS)
を用いてメニスカス形状に形成される。この硫化亜鉛は
波長がλ−0.78μ−の光に対して屈折率がn −2
,286である。また、この対物レンズ(5)の光ディ
スク(2)側とは逆側の第1面(51)及び光ディスク
(2)側の第2面(52)は、夫々次式で示されるよう
に形成される。
In the same figure, the objective lens (5) is made of zinc sulfide (ZnS).
It is formed into a meniscus shape using This zinc sulfide has a refractive index of n-2 for light with a wavelength of λ-0.78μ-.
, 286. In addition, the first surface (51) of the objective lens (5) on the opposite side to the optical disk (2) side and the second surface (52) on the optical disk (2) side are formed as shown by the following formulas, respectively. Ru.

+Cyu +D、111 −  ・・・・・(1)ここ
で、Coは曲率、にはコーニック定数、A〜Dは定数で
あり、Zはレンズ軸からの半径方向距離yにおける基準
平面からの距離である。
+Cyu +D, 111 - (1) where Co is the curvature, is a conic constant, A to D are constants, and Z is the distance from the reference plane at the radial distance y from the lens axis. be.

(1)式におけるCo r K、A”−’Dの値及びレ
ンズ厚dOは、開ロ率NA、焦点距1i11F、作動距
離dが所定値となるように設定される。
The values of Cor K, A''-'D and the lens thickness dO in equation (1) are set so that the aperture ratio NA, focal length 1i11F, and working distance d become predetermined values.

以下に、開口率N A = 0.5ms、焦点距1i1
1F−4,5w5e、作動距離d −2as、光ディス
ク(2)の記録面(2a)までの距離であるディスク厚
d3= 1.2−一とするときの実施例を示す、実施例
■、■及び■までは、第1面(51)が非球面、第2面
(52)が球面とされる例であって、ウィンドウ(誇)
及び(1N)7)合計ウィンドウ厚dt +d2を夫*
 0.5vw。
Below, aperture ratio NA = 0.5ms, focal length 1i1
1F-4, 5w5e, working distance d -2as, disk thickness d3 which is the distance to the recording surface (2a) of the optical disk (2) = 1.2-1, Examples 1 and 2 and ■ are examples in which the first surface (51) is an aspherical surface and the second surface (52) is a spherical surface, and the window
and (1N)7) Total window thickness dt +d2 *
0.5vw.

1−■及び1.5−とした場合の例である。実施例■。This is an example of 1-■ and 1.5-. Example ■.

■及び■までは、第1面(51)及び第2面(52)が
双方とも非球面とされる例であって、ウィンドウ(3−
)及び(1−)の合計ウィンドウ厚dl +42を、夫
々 0.5−一、1−■及び1.5−一とした場合の例
である。
Up to (3) and (3), the first surface (51) and the second surface (52) are both aspherical, and the window (3-
) and (1-), the total window thickness dl+42 is set to 0.5-1, 1-■, and 1.5-1, respectively.

実施例■ @1面      第2面 Co = 0.242197    G o −0,0
9390417に−−1,8123K、 A 〜D−O
A −0,275514x 1O−2 B糟−0,609347X 10−” C−0,158361X 1G−b D −0,176288X 10−’ レンズ厚d o = 1.91565m実施例■ ff11面      942面 Co = 0.238006     Co −0,0
80246K −−1,8659K、 A−D −0A
−G、269667X 1O−2 B −−0,100743X 10−’C−0,154
042X 10= D −0,114825X 10” レンズ厚do=1.4wn 実施例■ 第1面      第2面 Co = 0.2353902    Co −0,0
706343に−−1,8981K、 A−D宛O A −0,265966X 1G−” B −−0,122168X 10→ C−0,156784X 1G−’ D −0,478897X 10−’ レンズ厚d o = 0.8601381 am実施例
0 第1面      第2面 Co  =0.2416579      Go  −
0,08836724K −−1,882984K −
−2,907858A −0,263682x 10−
’    A −−0,312208x 10−”B 
−−0,303807X 10−’  B −−G、9
15168X 10−’CCO2122196X 1G
−bC−0,201331X 10嶋D −−0,91
3232X 10−’   D −−0,600353
X 10”レンズ厚d o = 1.624091m5
実施例■ 第1面      第2面 Co = 0.23712714    Co −0,
07909805K −−1,93699K寓−2,9
46272A −0,257951X 1O−2A■−
0,277893X 10−”B −−0,32590
7X 1G−’  B −−0,63422X 1G−
’C箇G、133433X 1G=   C−0,34
1286x 10−εD麿−0,912049X 1G
−”  D■−0,640801X 1G−’レンズ厚
do=1.4−一 実施例O 181面      第2面 Co −0,23665809G o = 0.072
07102K −−1,946819K −−2,37
868A −0,258914X 10”2A −−0
,249882X 1O−3B〜−0,328757x
 10−→ 8票−0,348801x 10−’C−
0,134266X 1G−5C−0,670593X
 10−らD −−0,57735X 10’″7D 
−−0,551069X 10−’レンズ厚d o −
0,856071s+s第2図A−Fは、夫々実施例■
〜■の対物レンズ(5)を使用したときにおける光路を
示したものである このように構成された本例の対物レンズ(5)によれば
、ウィンドウ(3%1) 、  (IN)をも考慮に入
れて、レンズ面形状が設計されるので、対物レンズ(5
)と光ディスク(2)との間にウィンドウ(3W)。
Example ■ @1 side 2nd side Co = 0.242197 Go -0,0
9390417--1,8123K, A ~ D-O
A -0,275514x 1O-2 B-0,609347X 10-" C-0,158361X 1G-b D -0,176288X 10-' Lens thickness d o = 1.91565m Example ■ ff11 surface 942 surface Co = 0.238006 Co-0,0
80246K--1,8659K, A-D-0A
-G, 269667X 1O-2 B --0,100743X 10-'C-0,154
042X 10= D -0,114825X 10" Lens thickness do=1.4wn Example ■ 1st surface 2nd surface Co = 0.2353902 Co -0,0
To 706343--1,8981K, to A-D O A -0,265966X 1G-" B -0,122168X 10→ C-0,156784X 1G-' D -0,478897X 10-' Lens thickness d o = 0.8601381 am Example 0 1st surface 2nd surface Co =0.2416579 Go −
0,08836724K --1,882984K --
-2,907858A -0,263682x 10-
' A --0,312208x 10-"B
--0,303807X 10-' B --G, 9
15168X 10-'CCO2122196X 1G
-bC-0,201331X 10shima D --0,91
3232X 10-' D --0,600353
X 10” lens thickness do = 1.624091m5
Example ■ First side Second side Co = 0.23712714 Co -0,
07909805K--1,93699K-2,9
46272A -0,257951X 1O-2A■-
0,277893X 10-”B --0,32590
7X 1G-' B --0,63422X 1G-
'C part G, 133433X 1G=C-0,34
1286x 10-εDmaro-0,912049X 1G
-"D■-0,640801X 1G-'Lens thickness do=1.4-One example O 181 side 2nd surface Co -0,23665809G o = 0.072
07102K --1,946819K --2,37
868A -0,258914X 10"2A --0
,249882X 1O-3B~-0,328757x
10-→ 8 votes-0,348801x 10-'C-
0,134266X 1G-5C-0,670593X
10-raD --0,57735X 10'''7D
--0,551069X 10-' Lens thickness d o -
0,856071s+s Fig. 2 A-F are Examples ■
This shows the optical path when the objective lens (5) of ~■ is used. According to the objective lens (5) of this example configured in this way, the windows (3%1) and (IN) are also The lens surface shape is designed taking into account the objective lens (5
) and the optical disc (2) with a window (3W).

(111)が介在しても球面収差を住じないようにでき
る。また、作動距離dを十分にとれるようにレンズ厚d
oが設計されるので、対物レンズ(5)と光ディスク(
2)との間にウィンドウ(3W) 、  (IW)が介
在しても作動距@dを十分にとることができる。
Even if (111) is present, spherical aberration can be avoided. In addition, in order to ensure a sufficient working distance d, the lens thickness d
o is designed, the objective lens (5) and the optical disk (
Even if there are windows (3W) and (IW) between the two, a sufficient working distance @d can be maintained.

また、作動距離a4十分にとるのに、相似拡大の手段で
行なうものでないので、小型、軽量化を満足することが
できる。
Further, although the sufficient working distance a4 is obtained, it is not done by means of similar expansion, so that it is possible to achieve a reduction in size and weight.

(発明の効果〕 以上述べた本発明によれば、硫化亜鉛を用いて所定レン
ズ厚のメニスカス形状に形成し、その片面あるいは両面
を非球面に設計するようにしたので、例えば対物レンズ
と光ディスクとの間にディスクカートリッジ等のウィン
ドウが介在されるものであっても、小型、軽量化を満足
しながら、ウィンドウによる球面収差を生じないように
すると共に、作動距離も十分とることができる。したが
って、本発明による対物レンズは、例えば密封型の光デ
イスクプレーヤに使用して好適なものとなる。
(Effects of the Invention) According to the present invention described above, the lens is formed into a meniscus shape with a predetermined thickness using zinc sulfide, and one or both surfaces of the lens are designed to be aspheric. Even if a window such as a disk cartridge is interposed between the two, it is possible to prevent spherical aberration caused by the window and to provide a sufficient working distance while satisfying the requirements of compactness and weight reduction. The objective lens according to the present invention is suitable for use in, for example, a sealed optical disc player.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はその
説明のための図、第3図は密封型光ディスクプレーヤの
概要を示す図である。 (1)及び(3)はケース、(1−)及び(3−)はウ
ィンドウ、(2)は光ディスク、(4は光ピツクアップ
、(5)は対物レンズである。 第1図 第3図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the same, and FIG. 3 is a diagram showing an outline of a sealed optical disc player. (1) and (3) are the case, (1-) and (3-) are the windows, (2) is the optical disk, (4 is the optical pickup, and (5) is the objective lens. Figure 1 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、硫化亜鉛を用いてメニスカス形状に形成され、その
レンズ厚が1.9156〜0.8601381mmとさ
れると共に、その第1面及び第2面が夫々次式で示され
る非球面及び球面とされる、またはこれが相似縮小、拡
大される光ディスク用対物レンズ:Z=Coy^2/[
1+{1−(1+K)Co^2y^2}^1^/^2]
+Ay^4+By^6+Cy^8+Dy^1^0〔mm
〕 ¥第1面¥Co=0.242197〜0.235390
2K=−1.8123〜−1.8981 A=0.275514×10^−^2〜0.26596
6×10^−^2B=−0.609347×10^−^
5〜−0.122168×10^−^4C=0.158
361×10^−^5〜0.156784×10^−^
5D=0.176288×10^−^7〜0.4788
97×10^−^8¥第2面¥Co=0.093904
17〜0.0706343K、A〜D=0 Zはレンズ軸からの半径方向距離yにおける基準平面か
らの距離である。 2、硫化亜鉛を用いてメニスカス形状に形成され、その
レンズ厚が1.624091〜0.856071mmと
されると共に、その第1面及び第2面が夫々次式で示さ
れる非球面とされる、またはこれが相似縮小。 拡大される光ディスク用対物レンズ: Z=Coy^2/1+{1−(1+K)Co^2y^2
}^1^/^2+Cy^8+Dy^1^0〔mm〕 ¥第1面¥Co=0.2416579〜0.23665
809K=−1.882984〜−1.946819A
=0.263682×10^−^2〜0.256914
×10^−^2B=−0.303807×10^−^4
〜−0.328757×10^−^4C=0.1221
96×10^−^5〜0.134266×10^−^5
D=−0.913232×10^−^7〜−0.577
35×10^−^7¥第2面¥Co=0.088367
24〜0.07207102K=−2.907858〜
−2.37868A=−0.312208×10^−^
3〜−0.249882×10^−^3B=−0.91
5168×10^−^5〜−0.348801×10^
−^5C=0.201331×10^−^6〜0.67
0593×10^−^6D=−0.600353×10
^−^7〜−0.551069×10^−^7Zはレン
ズ軸からの半径方向距離yにおける基準平面からの距離
である。
[Claims] 1. The lens is formed into a meniscus shape using zinc sulfide, the lens thickness is 1.9156 to 0.8601381 mm, and the first and second surfaces are each expressed by the following formula. Objective lens for optical discs with aspherical and spherical surfaces, or where these are similarly reduced or enlarged: Z=Coy^2/[
1+{1-(1+K)Co^2y^2}^1^/^2]
+Ay^4+By^6+Cy^8+Dy^1^0 [mm
] ¥1st side¥Co=0.242197~0.235390
2K=-1.8123~-1.8981 A=0.275514×10^-^2~0.26596
6×10^-^2B=-0.609347×10^-^
5~-0.122168×10^-^4C=0.158
361×10^-^5~0.156784×10^-^
5D=0.176288×10^-^7~0.4788
97×10^-^8¥2nd side¥Co=0.093904
17-0.0706343K, A-D=0 Z is the distance from the reference plane at the radial distance y from the lens axis. 2. The lens is formed into a meniscus shape using zinc sulfide, the lens thickness is 1.624091 to 0.856071 mm, and the first and second surfaces are aspherical as shown by the following formula, respectively. Or this is similar reduction. Objective lens for optical disc to be enlarged: Z=Coy^2/1+{1-(1+K)Co^2y^2
}^1^/^2+Cy^8+Dy^1^0 [mm] ¥1st surface¥Co=0.2416579~0.23665
809K=-1.882984~-1.946819A
=0.263682×10^-^2~0.256914
×10^-^2B=-0.303807×10^-^4
~-0.328757×10^-^4C=0.1221
96 x 10^-^5 ~ 0.134266 x 10^-^5
D=-0.913232×10^-^7~-0.577
35×10^-^7¥2nd side¥Co=0.088367
24~0.07207102K=-2.907858~
-2.37868A=-0.312208×10^-^
3~-0.249882×10^-^3B=-0.91
5168×10^-^5~-0.348801×10^
-^5C=0.201331×10^-^6~0.67
0593×10^-^6D=-0.600353×10
^-^7~-0.551069x10^-^7Z is the distance from the reference plane at the radial distance y from the lens axis.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467335A (en) * 1993-01-04 1995-11-14 U.S. Philips Corporation Beam-shaping optical element and device for converting a beam having a first cross-section into a beam having a second cross-section
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