JPH06250081A - 色収差補正素子 - Google Patents
色収差補正素子Info
- Publication number
- JPH06250081A JPH06250081A JP5138302A JP13830293A JPH06250081A JP H06250081 A JPH06250081 A JP H06250081A JP 5138302 A JP5138302 A JP 5138302A JP 13830293 A JP13830293 A JP 13830293A JP H06250081 A JPH06250081 A JP H06250081A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chromatic aberration
- wavelength
- optical axis
- correction element
- aberration correction
- Prior art date
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Landscapes
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 正レンズで発生する軸上色収差を補正すると
共に、接近していない波長の光束を切り換えて使用する
場合にも、球面収差の変化を小さく抑えることができる
色収差補正素子を提供することを目的とする。 【構成】 基準波長より短い波長の平行光束の入射に対
してはオーバーな球面収差を持つ発散波面を発生し、前
記基準波長より長い波長の平行光束の入射に対してはア
ンダーな球面収差を持つ集光波面を発生することを特徴
とし、具体的には、基準波長において屈折率差がなく、
分散の異なる正レンズと負レンズとを貼り合わせいほぼ
パワーを持たない素子を形成し、その貼合わせ面r2を
光軸から離れるに従って曲率半径の絶対値が小さくなる
非球面としたことを特徴とする。
共に、接近していない波長の光束を切り換えて使用する
場合にも、球面収差の変化を小さく抑えることができる
色収差補正素子を提供することを目的とする。 【構成】 基準波長より短い波長の平行光束の入射に対
してはオーバーな球面収差を持つ発散波面を発生し、前
記基準波長より長い波長の平行光束の入射に対してはア
ンダーな球面収差を持つ集光波面を発生することを特徴
とし、具体的には、基準波長において屈折率差がなく、
分散の異なる正レンズと負レンズとを貼り合わせいほぼ
パワーを持たない素子を形成し、その貼合わせ面r2を
光軸から離れるに従って曲率半径の絶対値が小さくなる
非球面としたことを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光学系の持つ色収差
を補正する素子に関し、特に、色収差以外の収差が補正
された非球面単レンズと組み合せて利用される色収差補
正素子に関する。
を補正する素子に関し、特に、色収差以外の収差が補正
された非球面単レンズと組み合せて利用される色収差補
正素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスク用の対物レンズには、
軽量化のために両面非球面の単レンズが使われるように
なっている。しかし、非球面単レンズでは色収差の補正
はできない。
軽量化のために両面非球面の単レンズが使われるように
なっている。しかし、非球面単レンズでは色収差の補正
はできない。
【0003】光ディスク装置の光源として用いられてい
る半導体レーザーは、出力パワーの変化、あるいは温度
の変化により発光波長がシフトする。このため、対物レ
ンズの色収差が補正されていない場合には、光束の集光
位置が波長のシフトにより変化し、情報の読取、書込み
に誤りを生じる可能性がある。
る半導体レーザーは、出力パワーの変化、あるいは温度
の変化により発光波長がシフトする。このため、対物レ
ンズの色収差が補正されていない場合には、光束の集光
位置が波長のシフトにより変化し、情報の読取、書込み
に誤りを生じる可能性がある。
【0004】この問題を解決するため、本発明者らは、
ガラスレンズを2枚、あるいは3枚貼り合わせた色収差
補正素子を発明した(特開平3-155514号公報、特開平3-1
55515公報参照)。この色収差補正素子を非球面単レンズ
と組み合せて使用することにより、波長変動による影響
を受けないレンズを比較的小型で提供できた。
ガラスレンズを2枚、あるいは3枚貼り合わせた色収差
補正素子を発明した(特開平3-155514号公報、特開平3-1
55515公報参照)。この色収差補正素子を非球面単レンズ
と組み合せて使用することにより、波長変動による影響
を受けないレンズを比較的小型で提供できた。
【0005】これらの色収差補正素子は、光学系のほぼ
アフォーカルな部分に配置され、対物レンズの軸上色収
差を打ち消すように、波長により平行光を発散光あるい
は収束光に変える作用を有している。
アフォーカルな部分に配置され、対物レンズの軸上色収
差を打ち消すように、波長により平行光を発散光あるい
は収束光に変える作用を有している。
【0006】色収差を補正されるべきレンズは、一般に
単一の波長で球面収差が補正された正レンズである。正
レンズの焦点距離は、可視光近傍の波長では波長が短い
場合には短く、波長が長い場合には長くなる。したがっ
て、軸上色収差を打ち消してピント位置の移動を防ぐた
めには、正レンズに入る光束を短波長光の場合には発散
光、長波長光の場合には収束光とすればよい。
単一の波長で球面収差が補正された正レンズである。正
レンズの焦点距離は、可視光近傍の波長では波長が短い
場合には短く、波長が長い場合には長くなる。したがっ
て、軸上色収差を打ち消してピント位置の移動を防ぐた
めには、正レンズに入る光束を短波長光の場合には発散
光、長波長光の場合には収束光とすればよい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の色収差補正素子を用いた光学系は、軸上色収差
の補正はできるものの、波長の変化により球面収差が変
化するため、特に波長変化の幅が大きい場合には、変化
する前後の両波長において良好な性能を保つことはでき
なかった。
た従来の色収差補正素子を用いた光学系は、軸上色収差
の補正はできるものの、波長の変化により球面収差が変
化するため、特に波長変化の幅が大きい場合には、変化
する前後の両波長において良好な性能を保つことはでき
なかった。
【0008】基準波長において補正されている正レンズ
の球面収差は、屈折率が高くなる短波長光に対してはア
ンダーとなり、屈折率が低くなる長波長光に対してはオ
ーバーとなる。これが、球面収差の波長による変化であ
る。
の球面収差は、屈折率が高くなる短波長光に対してはア
ンダーとなり、屈折率が低くなる長波長光に対してはオ
ーバーとなる。これが、球面収差の波長による変化であ
る。
【0009】一方、従来の色収差補正素子の作用により
平行光が発散光、あいるは収束光に変化すると、この変
化は正レンズ側からは無限遠にあった物点が有限の距離
に変化したことと等価であるため、球面収差が変化す
る。この変化により、正レンズへの入射光が発散光とな
ると球面収差がアンダーとなり、収束光となるとオーバ
ーとなる。これが、色収差補正素子の作用により発生す
る球面収差の変化である。
平行光が発散光、あいるは収束光に変化すると、この変
化は正レンズ側からは無限遠にあった物点が有限の距離
に変化したことと等価であるため、球面収差が変化す
る。この変化により、正レンズへの入射光が発散光とな
ると球面収差がアンダーとなり、収束光となるとオーバ
ーとなる。これが、色収差補正素子の作用により発生す
る球面収差の変化である。
【0010】これらの2つの要因による球面収差の変化
は、同一の方向に表れるため、従来の色収差補正素子を
用いた光学系では補正することができなかった。
は、同一の方向に表れるため、従来の色収差補正素子を
用いた光学系では補正することができなかった。
【0011】使用波長帯域が半導体レーザーの発振波長
の変化程度の狭い場合には球面収差の変化も僅かである
ため問題が少ないが、より広い範囲の波長の変化、例え
ば近赤外の半導体レーザー(780nm)と可視赤色半導体レ
ーザー(680nm)、あるいはHe-Neレーザー(633nm)とYAGレ
ーザーのSHG波(532nm)のように接近していない波長の光
源を切り換えて使用する場合、または同時に複数の波長
を使用する場合等には、球面収差の変化も大きくなるた
め、何らかの対策が必要となる。
の変化程度の狭い場合には球面収差の変化も僅かである
ため問題が少ないが、より広い範囲の波長の変化、例え
ば近赤外の半導体レーザー(780nm)と可視赤色半導体レ
ーザー(680nm)、あるいはHe-Neレーザー(633nm)とYAGレ
ーザーのSHG波(532nm)のように接近していない波長の光
源を切り換えて使用する場合、または同時に複数の波長
を使用する場合等には、球面収差の変化も大きくなるた
め、何らかの対策が必要となる。
【0012】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、正レンズで発生する軸上色
収差を補正すると共に、接近していない波長の光束を切
り換えて使用する場合にも、球面収差の変化を小さく抑
えることができる色収差補正素子を提供することを目的
とする。
鑑みてなされたものであり、正レンズで発生する軸上色
収差を補正すると共に、接近していない波長の光束を切
り換えて使用する場合にも、球面収差の変化を小さく抑
えることができる色収差補正素子を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる色収差
補正素子は、上記の目的を達成させるため、基準波長よ
り短い波長の平行光束の入射に対してはオーバーな球面
収差を持つ発散波面を発生し、基準波長より長い波長の
平行光束の入射に対してはアンダーな球面収差を持つ集
光波面を発生することを特徴とする。
補正素子は、上記の目的を達成させるため、基準波長よ
り短い波長の平行光束の入射に対してはオーバーな球面
収差を持つ発散波面を発生し、基準波長より長い波長の
平行光束の入射に対してはアンダーな球面収差を持つ集
光波面を発生することを特徴とする。
【0014】
【実施例】以下、この発明にかかる色収差補正素子の実
施例を説明する。
施例を説明する。
【0015】色収差補正素子により、正レンズの波長に
よる球面収差の変化分と正レンズへの発散光、収束光の
入射により発生する球面収差とを補正するためには、色
収差補正効果を持つ面を球面収差を発生する形状にすれ
ばよい。そこで、この発明の色収差補正素子は、基準波
長より短い波長の平行光束の入射に対してはオーバーな
球面収差を持つ発散波面を発生し、基準波長より長い波
長の平行光束の入射に対してはアンダーな球面収差を持
つ集光波面を発生するよう構成されている。
よる球面収差の変化分と正レンズへの発散光、収束光の
入射により発生する球面収差とを補正するためには、色
収差補正効果を持つ面を球面収差を発生する形状にすれ
ばよい。そこで、この発明の色収差補正素子は、基準波
長より短い波長の平行光束の入射に対してはオーバーな
球面収差を持つ発散波面を発生し、基準波長より長い波
長の平行光束の入射に対してはアンダーな球面収差を持
つ集光波面を発生するよう構成されている。
【0016】具体的な色収差補正素子のタイプとして
は、基準波長においてほぼ屈折率差を持たず分散が異な
る二種の材質を用いた正レンズと負レンズとを貼り合わ
せて構成される屈折型と、光入射、射出端面の少なくと
も一面を光軸に対して垂直な平面を光軸に対して同心円
状の輪帯として階段状に形成した回折型とが考えられ
る。そして、屈折型の場合には貼合わせ面、回折型の場
合には階段状に形成された面の巨視的な湾曲であるベー
スカーブを、その曲率半径が光軸から離れるに従ってそ
の絶対値が小さくなる非球面とすることにより、上述し
た球面収差を発生させることができる。
は、基準波長においてほぼ屈折率差を持たず分散が異な
る二種の材質を用いた正レンズと負レンズとを貼り合わ
せて構成される屈折型と、光入射、射出端面の少なくと
も一面を光軸に対して垂直な平面を光軸に対して同心円
状の輪帯として階段状に形成した回折型とが考えられ
る。そして、屈折型の場合には貼合わせ面、回折型の場
合には階段状に形成された面の巨視的な湾曲であるベー
スカーブを、その曲率半径が光軸から離れるに従ってそ
の絶対値が小さくなる非球面とすることにより、上述し
た球面収差を発生させることができる。
【0017】一般に、低次の球面収差は入射高さに対し
4次の関数の形になるため、色補正素子の面を4次の非
球面性を持つ面とすれば、概ね球面収差変化を補正でき
る。ただし、補正対象となる正レンズとして非球面単レ
ンズを用いる場合には、色収差補正素子の非球面を正の
円錐定数を有する回転楕円面に近い非球面とすれば、高
次の球面収差変化成分も含めて補正できる。
4次の関数の形になるため、色補正素子の面を4次の非
球面性を持つ面とすれば、概ね球面収差変化を補正でき
る。ただし、補正対象となる正レンズとして非球面単レ
ンズを用いる場合には、色収差補正素子の非球面を正の
円錐定数を有する回転楕円面に近い非球面とすれば、高
次の球面収差変化成分も含めて補正できる。
【0018】また、上記の回転楕円面に近い非球面は、
光軸からの距離hの点における回転楕円面からのズレ量
ε(h)を(1)式で表すとき、通過する光束の有効な最大
の半径内の全ての距離hにおいて、屈折型の場合には
(2)式、回折型の場合には(4)式の条件を満たすことが
望ましい。
光軸からの距離hの点における回転楕円面からのズレ量
ε(h)を(1)式で表すとき、通過する光束の有効な最大
の半径内の全ての距離hにおいて、屈折型の場合には
(2)式、回折型の場合には(4)式の条件を満たすことが
望ましい。
【0019】
【数1】 ε(h)=ΔX(h)−Ch2/(1−√(1−(1+K)C2h2))…(1) |ε(h)|<λ/ΔnMAX …(2) |ε(h)|<λ/(n−1) …(4) ただし、ΔX(h)は非球面のサグ量、Cは、近軸曲率、
Kは、円錐定数、λは、最大使用波長、ΔnMAXは、使
用波長帯域の中で貼り合わせ面前後の媒質の屈折率の差
のもっとも大きい状態の屈折率差の絶対値、nは、屈折
率である。
Kは、円錐定数、λは、最大使用波長、ΔnMAXは、使
用波長帯域の中で貼り合わせ面前後の媒質の屈折率の差
のもっとも大きい状態の屈折率差の絶対値、nは、屈折
率である。
【0020】なお、回折型の色収差補正素子の場合、光
軸からの距離hの点の光軸方向のベースカーブの変位量
をΔX(h)として、階段状に形成された面の光軸からの
距離hの点の変位量ΔX'(h)は(3)式により与えられ
る。
軸からの距離hの点の光軸方向のベースカーブの変位量
をΔX(h)として、階段状に形成された面の光軸からの
距離hの点の変位量ΔX'(h)は(3)式により与えられ
る。
【0021】
【数2】 ΔX'(h)=(mλ0/(n-1))Int((ΔX(h)/(mλ0/(n-1)))+0.5)…(3) ただし、mは、整数、nは、屈折率、λ0は、色収差補
正素子を用いる波長あるいは波長域内の任意の一波長、
Int(x)は、xを越えない整数を与える関数である。
正素子を用いる波長あるいは波長域内の任意の一波長、
Int(x)は、xを越えない整数を与える関数である。
【0022】(2)式は、屈折型の色収差補正素子を用い
る場合に、光路長差が1λ以下となる条件であり、同様
に(4)式は、回折型の色収差補正素子を用いる場合に、
光路長差が1λ以下となる条件であり、上限を越える場
合は波面収差rms値が0.1λを越えるため光情報記録再生
用としては用いることができない。
る場合に、光路長差が1λ以下となる条件であり、同様
に(4)式は、回折型の色収差補正素子を用いる場合に、
光路長差が1λ以下となる条件であり、上限を越える場
合は波面収差rms値が0.1λを越えるため光情報記録再生
用としては用いることができない。
【0023】図1は、実施例1−3の色収差補正素子に
より補正される正の対物レンズのレンズ図である。具体
的な数値構成は表1に示されている。表中、NAは開口
比、fは焦点距離、ωは半画角、fbはバックフォーカ
ス、rは曲率半径、dはレンズ厚若しくは空気間隔、n
iは波長inmでの屈折率、νはアッベ数である。なお、
第1面、第2面が両面非球面の対物レンズ、第3面、第
4面が光ディスクのカバーガラスを示している。
より補正される正の対物レンズのレンズ図である。具体
的な数値構成は表1に示されている。表中、NAは開口
比、fは焦点距離、ωは半画角、fbはバックフォーカ
ス、rは曲率半径、dはレンズ厚若しくは空気間隔、n
iは波長inmでの屈折率、νはアッベ数である。なお、
第1面、第2面が両面非球面の対物レンズ、第3面、第
4面が光ディスクのカバーガラスを示している。
【0024】非球面は、光軸からの高さがYとなる非球
面上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離をX、非
球面頂点の曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8
次、10次の非球面係数をA4,A6,A8,A10として、以下の式
で表される。
面上の座標点の非球面頂点の接平面からの距離をX、非
球面頂点の曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8
次、10次の非球面係数をA4,A6,A8,A10として、以下の式
で表される。
【0025】
【数3】 X = (CY2/(1+√(1-(1+K)C2Y2))) + A4Y4 + A6Y6 + A8Y8 + A10Y10
【0026】これらの円錐係数、非球面係数は、表2に
示される。図2は、球面収差SA、正弦条件SC、波長780n
m,680nmにおける球面収差によって示される色収差を示
している。
示される。図2は、球面収差SA、正弦条件SC、波長780n
m,680nmにおける球面収差によって示される色収差を示
している。
【0027】
【表1】 NA=0.55 f=3.00 ω=1.4° fb=1.088 面番号 r d n588 ν n780 n680 1 1.894 2.200 1.49700 81.6 1.49282 1.49461 2 -4.186 1.088 3 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.57346 1.57834 4 ∞
【0028】
【表2】
【0029】
【実施例1】図3は、この発明の実施例1にかかる屈折
型の色収差補正素子を図1に示される対物レンズと組み
合せた光学系を示す。実施例1の色収差補正素子は、貼
合わせ面r2が楕円面であり、ε(h)は有効径内におい
て0である。この光学系の具体的な数値構成は、表3に
示されている。第1−3面が色収差補正素子、第4、5
面が対物レンズ、第6、7面が光ディスクのカバーガラ
スである。この例では、第2、4、5面が非球面であ
り、それらの非球面係数は、表4に示されている。図4
は、この構成による球面収差、色収差を示す。
型の色収差補正素子を図1に示される対物レンズと組み
合せた光学系を示す。実施例1の色収差補正素子は、貼
合わせ面r2が楕円面であり、ε(h)は有効径内におい
て0である。この光学系の具体的な数値構成は、表3に
示されている。第1−3面が色収差補正素子、第4、5
面が対物レンズ、第6、7面が光ディスクのカバーガラ
スである。この例では、第2、4、5面が非球面であ
り、それらの非球面係数は、表4に示されている。図4
は、この構成による球面収差、色収差を示す。
【0030】
【表3】 FNO=1:0.9 f=3.00 ω=1.4° fb=0.00 面番号 r d n588 ν n780 n680 1 ∞ 2.000 1.75500 52.3 1.74523 1.74940 2 -4.400 1.000 1.76182 26.5 1.74404 1.75132 3 ∞ 任意 4 1.894 2.200 1.49700 81.6 1.49282 1.49461 5 -4.186 1.088 6 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.57346 1.57834 7 ∞
【0031】
【表4】 第4面 第5面 第2面 K =-0.5800 K = 0.0000 K = 0.2500×10 A4 = 0.7540×10-3 A4 = 0.3250×10-1 A6 =-0.3670×10-4 A6 =-0.1000×10-1 A8 = 0.2800×10-4 A8 = 0.2000×10-2 A10 =-0.3600×10-4 A10 =-0.1820×10-3
【0032】図5は、実施例1と同様の構成において、
貼合わせ面r2を球面とした光学系を示し、図6は、図
5の光学系による球面収差、色収差を示す。図4と図6
とを比較することにより、貼合わせ面を球面から楕円面
に変えることにより、波長変動による球面収差の変化量
が小さくなることが理解できる。
貼合わせ面r2を球面とした光学系を示し、図6は、図
5の光学系による球面収差、色収差を示す。図4と図6
とを比較することにより、貼合わせ面を球面から楕円面
に変えることにより、波長変動による球面収差の変化量
が小さくなることが理解できる。
【0033】
【実施例2】図7は、回折型の色収差補正素子を図1に
示した対物レンズと組み合せた光学系を示す。回折型の
色収差補正素子は、図8(a)、(b)に示すように、光軸
に対して垂直な平面を光軸に対して同心円状の輪帯とし
て階段状に形成して構成されている。
示した対物レンズと組み合せた光学系を示す。回折型の
色収差補正素子は、図8(a)、(b)に示すように、光軸
に対して垂直な平面を光軸に対して同心円状の輪帯とし
て階段状に形成して構成されている。
【0034】表5は、実施例2の回折型の色収差補正素
子を図1に示した対物レンズと組み合せた光学系の構成
を示す。この色収差補正素子は、階段状に形成された面
r1の巨視的な湾曲であるベースカーブが4次非球面と
されている。図9は、この構成による球面収差、色収差
をそれぞれ示す。
子を図1に示した対物レンズと組み合せた光学系の構成
を示す。この色収差補正素子は、階段状に形成された面
r1の巨視的な湾曲であるベースカーブが4次非球面と
されている。図9は、この構成による球面収差、色収差
をそれぞれ示す。
【0035】この例では、第1、3、4面が非球面であ
り、それらの非球面係数は、表6に示されている。
り、それらの非球面係数は、表6に示されている。
【0036】
【表5】 FNO=1:0.9 f=3.00 ω=1.4° fb=0.00 面番号 r d n588 ν n780 n680 1 -104.400 1.000 1.51633 64.1 1.51072 1.51315 2 ∞ 任意 3 1.894 2.200 1.49700 81.6 1.49282 1.49461 4 -4.186 1.090 5 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.57346 1.57834 6 ∞
【0037】
【表6】 第3面 第4面 第1面 K =-0.5800 K = 0.0000 K = 0.0000 A4 = 0.7540×10-3 A4 = 0.3250×10-1 A4 =-0.3400×10-3 A6 =-0.3670×10-4 A6 =-0.1000×10-1 A8 = 0.2800×10-4 A8 = 0.2000×10-2 A10 =-0.3600×10-4 A10 =-0.1820×10-3
【0038】
【実施例3】表7は、実施例3の色収差補正素子を図1
に示した対物レンズと組み合せた光学系の構成を示す。
この色収差補正素子の階段状に形成された面r1の巨視
的な湾曲であるベースカーブは楕円面であり、ε(h)は
有効径内において0である。図10は、この構成による
球面収差、色収差をそれぞれ示す。この例では、第1、
3、4面が非球面であり、それらの非球面係数は、表8
に示されている。
に示した対物レンズと組み合せた光学系の構成を示す。
この色収差補正素子の階段状に形成された面r1の巨視
的な湾曲であるベースカーブは楕円面であり、ε(h)は
有効径内において0である。図10は、この構成による
球面収差、色収差をそれぞれ示す。この例では、第1、
3、4面が非球面であり、それらの非球面係数は、表8
に示されている。
【0039】
【表7】 FNO=1:0.9 f=3.00 ω=1.4° fb=0.00 面番号 r d n588 ν n780 n680 1 -104.400 1.000 1.51633 64.1 1.51072 1.51315 2 ∞ 任意 3 1.894 2.200 1.49700 81.6 1.49282 1.49461 4 -4.186 5 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.57346 1.57834 6 ∞
【0040】
【表8】 第3面 第4面 第1面 K =-0.5800 K = 0.0000 K = 0.2000×10+4 A4 = 0.7540×10-3 A4 = 0.3250×10-1 A6 =-0.3670×10-4 A6 =-0.1000×10-1 A8 = 0.2800×10-4 A8 = 0.2000×10-2 A10 =-0.3600×10-4 A10 =-0.1820×10-3
【0041】図11は、実施例2、3と同様の構成で、
階段状に形成された面のベースカーブを球面とした場合
の球面収差、色収差を示す。図9、10と比較すること
により、4次非球面、楕円面とすることにより、球面の
場合と比較して球面収差の波長変動を小さく抑えること
ができるのが理解できる。
階段状に形成された面のベースカーブを球面とした場合
の球面収差、色収差を示す。図9、10と比較すること
により、4次非球面、楕円面とすることにより、球面の
場合と比較して球面収差の波長変動を小さく抑えること
ができるのが理解できる。
【0042】図12は、実施例4−5の色収差補正素子
による補正対象となる両面非球面の正の単レンズであ
る。具体的な数値構成は、表9および10に示されてい
る。このレンズ単独での球面収差、およびその波長633n
m、532nmにおける球面収差で表される色収差は、図13
に示される。
による補正対象となる両面非球面の正の単レンズであ
る。具体的な数値構成は、表9および10に示されてい
る。このレンズ単独での球面収差、およびその波長633n
m、532nmにおける球面収差で表される色収差は、図13
に示される。
【0043】
【表9】
【0044】
【表10】
【0045】
【実施例4】図14は、この発明の実施例4にかかる屈
折型の色収差補正素子を図12に示した対物レンズと組
み合せた光学系の説明図である。具体的な数値構成は表
11及び12に示されている。色収差補正素子の貼合わ
せ面r2は、楕円面であり、ε(h)は有効径内において
0である。図15は、この構成による球面収差、色収差
を示す。
折型の色収差補正素子を図12に示した対物レンズと組
み合せた光学系の説明図である。具体的な数値構成は表
11及び12に示されている。色収差補正素子の貼合わ
せ面r2は、楕円面であり、ε(h)は有効径内において
0である。図15は、この構成による球面収差、色収差
を示す。
【0046】
【表11】 FNO=1:0.9 f=3.29 ω=1.7° fb=0.00 面番号 r d n588 ν n633 n532 1 ∞ 0.800 1.74077 27.8 1.73541 1.74959 2 2.280 2.000 1.74100 52.7 1.73804 1.74567 3 ∞ 任意 4 2.180 2.250 1.54358 55.6 1.54151 1.54680 5 -6.250 1.332 6 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.58156 1.59194 7 ∞
【0047】
【表12】 第4面 第5面 第2面 K =-0.3265 K = 0.0000 K = 0.6000 A4 =-0.2263×10-2 A4 = 0.1670×10-1 A6 =-0.5014×10-3 A6 =-0.5080×10-2 A8 =-0.7162×10-5 A8 = 0.8000×10-3 A10 =-0.3194×10-4 A10 =-0.4848×10-4
【0048】図16は、上記と同様の構成で色収差補正
素子の貼合わせ面r2を球面とした光学系を示し、図1
7はその球面収差を示す。楕円面の採用により、両波長
における球面収差の形状を近付けると共に、全体的にも
球面収差の量を減らすことができる。
素子の貼合わせ面r2を球面とした光学系を示し、図1
7はその球面収差を示す。楕円面の採用により、両波長
における球面収差の形状を近付けると共に、全体的にも
球面収差の量を減らすことができる。
【0049】
【実施例5】図18は、この発明の実施例5にかかる回
折型の色収差補正素子と図12に示した対物レンズとを
組み合せた光学系の説明図であり、具体的な数値構成は
表11及び12に示される。この例では、色収差補正素
子の階段状に形成された面のベースカーブは楕円面であ
り、ε(h)は有効径内において0である。この構成によ
る球面収差、色収差は、図19に示される。
折型の色収差補正素子と図12に示した対物レンズとを
組み合せた光学系の説明図であり、具体的な数値構成は
表11及び12に示される。この例では、色収差補正素
子の階段状に形成された面のベースカーブは楕円面であ
り、ε(h)は有効径内において0である。この構成によ
る球面収差、色収差は、図19に示される。
【0050】
【表13】 f=3.29 ω=1.7° fb=0.00 面番号 r d n588 ν n633 n532 1 ∞ 2.000 1.51633 64.1 1.51462 1.51900 2 41.000 任意 3 2.180 2.250 1.54358 55.6 1.54151 1.54680 4 -6.250 1.341 5 ∞ 1.200 1.58547 29.9 1.58156 1.59194 6 ∞
【0051】
【表14】 第3面 第4面 第1面 K =-0.3265 K = 0.0000 K = 0.2450×10+3 A4 =-0.2263×10-2 A4 = 0.1670×10-1 A6 =-0.5014×10-3 A6 =-0.5080×10-2 A8 =-0.7162×10-5 A8 = 0.8000×10-3 A10 =-0.3194×10-4 A10 =-0.4848×10-4
【0052】図20は、上記の実施例5と同様の構成で
色収差補正素子の階段状に形成された面のベースカーブ
を球面にした場合の球面収差、色収差を示す。図19と
図20とを比較することにより、ベースカーブを楕円面
にすることにより球面収差の変動を抑えられることが理
解できる。
色収差補正素子の階段状に形成された面のベースカーブ
を球面にした場合の球面収差、色収差を示す。図19と
図20とを比較することにより、ベースカーブを楕円面
にすることにより球面収差の変動を抑えられることが理
解できる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、波長の変動による収束レンズの軸上色収差を補正す
るのみでなく、球面収差の変動をも抑えることができる
ため、従来より広い範囲で波長の変動による光学系の性
能の変化を抑えることができる。
ば、波長の変動による収束レンズの軸上色収差を補正す
るのみでなく、球面収差の変動をも抑えることができる
ため、従来より広い範囲で波長の変動による光学系の性
能の変化を抑えることができる。
【0054】したがって、比較的離れた2波長を用いる
光情報記録装置、発光ダイオードや白色光源を用いる情
報読取装置にも色収差が補正されていないレンズを用い
ることができ、光学系をコンパクトに構成することがで
きる。
光情報記録装置、発光ダイオードや白色光源を用いる情
報読取装置にも色収差が補正されていないレンズを用い
ることができ、光学系をコンパクトに構成することがで
きる。
【図1】 実施例1−3の色収差補正素子により補正さ
れる正の対物レンズのレンズ図である。
れる正の対物レンズのレンズ図である。
【図2】 図1に示される対物レンズ単独での球面収
差、色収差図である。
差、色収差図である。
【図3】 図1に示されるレンズに貼合わせ面が楕円面
である実施例1の屈折型の色収差補正素子とを組み合せ
た光学系のレンズ図である。
である実施例1の屈折型の色収差補正素子とを組み合せ
た光学系のレンズ図である。
【図4】 図3に示される光学系の球面収差、色収差図
である。
である。
【図5】 図1に示される対物レンズと貼合わせ面が球
面である屈折型の色収差補正素子とを組み合せた光学系
のレンズ図である。
面である屈折型の色収差補正素子とを組み合せた光学系
のレンズ図である。
【図6】 図5に示される光学系の球面収差、色収差図
である。
である。
【図7】 図1に示されるレンズと回折型の色収差補正
素子とを組み合せた光学系のレンズ図である。
素子とを組み合せた光学系のレンズ図である。
【図8】 回折型色収差補正素子の階段状の面の構成を
示す説明図であり、(a)は側面図、(b)は平面図であ
る。
示す説明図であり、(a)は側面図、(b)は平面図であ
る。
【図9】 図7に示される光学系において、階段状の面
のベースカーブが楕円面である実施例2の回折型色収差
補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図である。
のベースカーブが楕円面である実施例2の回折型色収差
補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図である。
【図10】 図7に示される光学系において、階段状の
面のベースカーブが4次非球面である実施例3の回折型
色収差補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図であ
る。
面のベースカーブが4次非球面である実施例3の回折型
色収差補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図であ
る。
【図11】 図7に示される光学系において、階段状の
面のベースカーブが球面である回折型色収差補正素子を
用いた場合の球面収差、色収差図である。
面のベースカーブが球面である回折型色収差補正素子を
用いた場合の球面収差、色収差図である。
【図12】 実施例4、5の色収差補正素子により補正
される正の対物レンズのレンズ図である。
される正の対物レンズのレンズ図である。
【図13】 図12に示される対物レンズ単独での球面
収差、色収差図である。
収差、色収差図である。
【図14】 図12に示される対物レンズと貼合わせ面
が球面である屈折型の色収差補正素子とを組み合せた光
学系のレンズ図である。
が球面である屈折型の色収差補正素子とを組み合せた光
学系のレンズ図である。
【図15】 図14に示される光学系の球面収差、色収
差図である。
差図である。
【図16】 図12に示されるレンズに貼合わせ面が楕
円面である実施例4の屈折型の色収差補正素子とを組み
合せた光学系のレンズ図である。
円面である実施例4の屈折型の色収差補正素子とを組み
合せた光学系のレンズ図である。
【図17】 図16に示される光学系の球面収差、色収
差図である。
差図である。
【図18】 図12に示されるレンズと回折型の色収差
補正素子とを組み合せた光学系のレンズ図である。
補正素子とを組み合せた光学系のレンズ図である。
【図19】 図18に示される光学系において、階段状
の面のベースカーブが楕円面である実施例5の回折型色
収差補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図であ
る。
の面のベースカーブが楕円面である実施例5の回折型色
収差補正素子を用いた場合の球面収差、色収差図であ
る。
【図20】 図18に示される光学系において、階段状
の面のベースカーブが球面である回折型色収差補正素子
を用いた場合の球面収差、色収差図である。
の面のベースカーブが球面である回折型色収差補正素子
を用いた場合の球面収差、色収差図である。
Claims (5)
- 【請求項1】基準波長より短い波長の平行光束の入射に
対してはオーバーな球面収差を持つ発散波面を発生し、
前記基準波長より長い波長の平行光束の入射に対しては
アンダーな球面収差を持つ集光波面を発生することを特
徴とする色収差補正素子。 - 【請求項2】前記基準波長においてほぼ屈折率差を持た
ず分散が異なる材質を用いた正レンズと負レンズとを貼
り合わせて構成され、貼り合わせ面は、その曲率半径が
光軸から離れるに従って絶対値が小さくなる非球面であ
ること特徴とする請求項1に記載の色収差補正素子。 - 【請求項3】前記貼合わせ面は、正の楕円定数を有する
回転楕円面に近い非球面であり、光軸からの距離hの点
における回転楕円面からのズレ量ε(h)を(1)式で表す
とき、通過する光束の有効な最大の半径内の全ての距離
hにおいて、(2)式の条件を満たすことを特徴とする請
求項2に記載の色収差補正素子。 ε(h)=ΔX(h)−Ch2/(1−√(1−(1+K)C2h2))…(1) |ε(h)|<λ/ΔnMAX …(2) ただし、 ΔX(h)は非球面のサグ量、 Cは、近軸曲率、 Kは、円錐定数、 λは、最大使用波長、 ΔnMAXは、使用波長帯域の中で貼り合わせ面前後の媒
質の屈折率の差のもっとも大きい状態の屈折率差の絶対
値である。 - 【請求項4】光入射、射出端面の少なくとも一面を、光
軸に対して垂直な平面を光軸に対して同心円状の輪帯と
して階段状に形成した回折型の色収差補正素子におい
て、 前記階段状に形成された面の巨視的な湾曲であるベース
カーブが、その曲率半径が光軸から離れるに従ってその
絶対値が小さくなる非球面であり、光軸からの距離hの
点の光軸方向の前記ベースカーブの変位量をΔX(h)と
して、前記階段状に形成された面の光軸からの距離hの
点の変位量ΔX'(h)が(3)式により与えられることを
特徴とする色収差補正素子。 ΔX'(h)=(mλ0/(n-1))Int((ΔX(h)/(mλ0/(n-1)))+0.5)…(3) ただし、 mは、整数、 nは、屈折率、 λ0は、色収差補正素子を用いる波長あるいは波長域内
の任意の一波長、 Int(x)は、xを越えない整数を与える関数である。 - 【請求項5】前記ベースカーブは、正の円錐定数を有す
る回転楕円面に近い非球面であり、光軸からの距離hの
点における回転楕円面からのズレ量ε(h)を(1)式で表
すとき、通過する光束の有効な最大の半径内の全ての距
離hにおいて、(4)式の条件を満たすことを特徴とする
請求項4に記載の色収差補正素子。 ε(h)=ΔX(h)−Ch2/(1−√(1−(1+K)C2h2))…(1) |ε(h)|<λ/(n−1) …(4) ただし、 Cは、近軸曲率、 Kは、円錐定数、 λは、最大使用波長である。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13830293A JP3306170B2 (ja) | 1992-12-28 | 1993-06-10 | 色収差補正素子 |
US08/091,983 US5629799A (en) | 1992-07-16 | 1993-07-16 | Chromatic aberration correcting element and its application |
DE4323971A DE4323971C2 (de) | 1992-07-16 | 1993-07-16 | Schreib-/Lesegerät für eine optische Speicherplatte |
US08/386,091 US5914822A (en) | 1992-07-16 | 1995-02-09 | Chromatic aberration correcting element and its application |
US08/630,597 US5796520A (en) | 1992-07-16 | 1996-04-10 | Chromatic aberration correcting element and its application |
US08/802,404 US5883744A (en) | 1992-07-16 | 1997-02-18 | Chromatic aberration correcting element and its application |
US08/801,459 US5838497A (en) | 1992-07-16 | 1997-02-18 | Chromatic aberration correction element and its application |
US08/802,386 US5969862A (en) | 1992-07-16 | 1997-02-18 | Chromatic aberration correcting element and its application |
US09/190,365 US6118597A (en) | 1992-07-16 | 1998-11-12 | Chromatic aberration correcting element and its application |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-348593 | 1992-12-28 | ||
JP34859392 | 1992-12-28 | ||
JP13830293A JP3306170B2 (ja) | 1992-12-28 | 1993-06-10 | 色収差補正素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06250081A true JPH06250081A (ja) | 1994-09-09 |
JP3306170B2 JP3306170B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=26471375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13830293A Expired - Fee Related JP3306170B2 (ja) | 1992-07-16 | 1993-06-10 | 色収差補正素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3306170B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001154101A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-06-08 | Carl Zeiss Jena Gmbh | 顕微鏡内で数個の波長を用いて照射するための配列 |
US7050379B2 (en) | 2001-02-28 | 2006-05-23 | Sony Corporation | Optical pickup-use object lens, optical pickup and optical disk unit |
US7301882B2 (en) | 2004-01-16 | 2007-11-27 | Victor Company Of Japan, Limited | Optical pickup device and diffractive optical element |
USRE40329E1 (en) | 1998-05-07 | 2008-05-20 | Konica Corporation | Single objective lens for use with CD or DVD optical disks |
WO2013122337A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting package |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP13830293A patent/JP3306170B2/ja not_active Expired - Fee Related
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USRE44397E1 (en) | 1998-05-07 | 2013-07-30 | Konica Corporation | Single objective lens for use with CD or DVD optical disk |
JP2001154101A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-06-08 | Carl Zeiss Jena Gmbh | 顕微鏡内で数個の波長を用いて照射するための配列 |
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WO2013122337A1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting package |
US9136449B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-09-15 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting package |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3306170B2 (ja) | 2002-07-24 |
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