JPS60225816A - Distributed refractive index type single lens - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To compensate spherical aberration and sine condition by forming the single lens which has a plane at a luminous flux incidence side and a convex surface at a luminous flux projection side when used with reduction power, and allowing this lens to meet specific requirements. CONSTITUTION:The single lens which has a refractive index distribution at right angles to the optical axis has the plane at the luminous flux incidence side and the convex surface at the luminous flux projection side when used with reduction power. This single lens satisfies equations I and II. In the equations, r2 is the radius of curvature of the surface on the luminous flux projection side, (d) the thickness of the single lens, N0 the on-axis refractive index of the single lens, and (f) the focal length of the single lens.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体レーザのコリメータレンズや光ディス
クのピックアップ用対物レンズ等に好適な屈折率分布型
レンズに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gradient index lens suitable for a collimator lens of a semiconductor laser, an objective lens for a pickup of an optical disk, and the like.

従来より、光軸と垂直な方向に屈折率分布を有するレン
ズ、いわゆるラディアル・グラディエンド・インデック
ス・レンズとしては、セルフォックレンズ（商品名）が
良く知られており、正文等倍結鐵素子として複本機など
に使用されている。Selfoc lens (trade name) is well known as a so-called radial gradient index lens, which has a refractive index distribution in the direction perpendicular to the optical axis. Used in duplicators, etc.

近年、この屈折率分布型レンズを単レンズで、デジタル
・オーディオ・ディスク等のピックアップ用対物レンズ
として使用する試みがなされているｏ４ｔｈ　、　ｔｏ
ｐｉｃａｌ　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｎ　ｇｒａｄｉｅｎｔ
−ｉｎｄｅｘ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙ
ｓｔｅｍにおいては、平凸形状の屈折率分布型レンズを
使用することが示されている。然しなから、ここで示さ
れた単レンズは軸上収差である球面収差の補正だけが考
慮されているだけである。これに対して、実際にピック
アップ対物レンズ又はコリメータレンズとして使用する
場合には、す１１１上収差だけではなく、軸外の収差も
良好に補正しなければならない。In recent years, attempts have been made to use this gradient index lens as a single lens as an objective lens for pickups of digital audio discs, etc.
pical meeting on gradient
-index optical imaging system
In the stem, it has been shown that a plano-convex gradient index lens is used. However, in the single lens shown here, only the correction of spherical aberration, which is an axial aberration, is considered. On the other hand, when actually used as a pickup objective lens or a collimator lens, not only the S111 aberration but also the off-axis aberration must be well corrected.

本発明の目的は、上述した点をｅｈみ、球面収差と正弦
条件とが同時に良好に補正された屈折率分布型単レンズ
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gradient index single lens in which spherical aberration and sinusoidal conditions are simultaneously and satisfactorily corrected.

本発明に係る単レンズに於いては、形状は平凸のレンズ
で、該単レンズを縮小倍率で使用する場合には、光束入
射側の面が平面を同じく光束出射側の面が像界側（光束
出射側）に対して凸面を形成しており、更に前記凸面の
曲率半径をｒ２＋単レンズの肉厚をｄ、軸上屈折率をＮ
。。The single lens according to the present invention has a plano-convex shape, and when the single lens is used at a reduction magnification, the surface on the light flux incident side is flat, and the surface on the light flux exit side is the image field side. A convex surface is formed on the (light beam exit side), and the radius of curvature of the convex surface is r2 + the thickness of the single lens is d, and the axial refractive index is N.
. .

焦点距離をｆとすると、 ０、５５　＜　（Ｉ　Ｎｎ　）　ｆ　／　ｒｔ≦１．２
００．８≦　ｄ／ｆ　≦２．２ なる条件を満たすことにより、上記目的ｆｔ達成せんと
するものである、従って、本発明に係る単レンズを光ピ
ツクアップの対物１／ンズとして使用する場合は、記録
媒体に凸面が向き、又、半導体レーザのコリメータレン
ズとして使用する場合は、半導体レーザに凸面が向くの
である。If the focal length is f, then 0, 55 < (INn) f/rt≦1.2
The purpose is to achieve the above objective ft by satisfying the following condition: 00.8≦d/f≦2.2.Therefore, when using the single lens according to the present invention as an objective 1/lens for optical pickup, The convex surface faces the recording medium, and when used as a collimator lens for a semiconductor laser, the convex surface faces the semiconductor laser.

更に本発明に係る単レンズに於いては、０．４５２１　
ｒ２／　ｄ　ｌ≦０５８なる条件を満たすことにより、
より良好な収差補正を可能とするものである。Furthermore, in the single lens according to the present invention, 0.4521
By satisfying the condition r2/d l≦058,
This enables better aberration correction.

尚、本発明に係る単レンズでは、結像倍率が縮小倍率で
使用する場合に、上述した如くレンズを設置すると言う
ことは、平面に平行光束ないしは平行光束に近い光束が
入射又は出射するものである。In addition, when the single lens according to the present invention is used at a reduced imaging magnification, installing the lens as described above means that a parallel light beam or a nearly parallel light beam enters or exits the plane. be.

以下に本発明を詳述する。The present invention will be explained in detail below.

球面収差と正弦条件を補正するためには、３次の球面収
差係数、コマ収差係数の値を小さくする必要がある。In order to correct the spherical aberration and the sine condition, it is necessary to reduce the values of the third-order spherical aberration coefficient and coma aberration coefficient.

屈折率Ｎが光軸からの距離ｒに対して、Ｎ（ｒ）＝＝Ｎ
ｏ＋　Ｎ、ｒ２＋Ｎ２ｒ’＋Ｎ７’＋Ｎ４ｒ８＋−−・
・（１）（Ｎ、、　Ｎ１．　Ｎ２．　Ｎ３．Ｎ４・・・
・・・・・・一定）と表わされるラディアルグラディエ
ント単レンズにおいて、３次の収差係数の値に寄与する
パラメータは、ＮＯ，Ｎ、、　Ｎ、及び ｒ、：第１面の曲率半径 ｒ、：第２而 ｄ　：厚さ の６つである。このうち軸上屈折率Ｎ。は１．４〜１．
８程度の１的しかとれないからＮ。キ１．６とみなすと
、３次収差係数に寄与するノ（ラメータけｒ１＋ｒｔ＋
　ｄ　＋　ＮｌＩ　Ｎ、の５つであると考えられる。When the refractive index N is the distance r from the optical axis, N(r)==N
o+ N, r2+N2r'+N7'+N4r8+--・
・(1)(N,, N1. N2. N3. N4...
In a radial gradient single lens expressed as . Second d: 6th thickness. Of these, the axial refractive index N. is 1.4 to 1.
N because I can only get one mark of about 8. If it is assumed that the key is 1.6, then the factor that contributes to the third-order aberration coefficient (r1+rt+
d + NlI N.

０３つであるから、一方の面が平面であることよりｒ１
＝（１）に限定しても、条件（２）をみたすｒ２＋ｄ　
、　Ｒ、Ｎ２の解は多数存在することが予想される。こ
れら多数の解のうちから、使用条件に従って、高次収差
の補正可能なもの、あるいは作動距離が適切なものを選
択することができる。Since one surface is a plane, r1
= r2+d which satisfies condition (2) even if limited to (1)
, R, N2 is expected to have many solutions. Among these many solutions, one that can correct high-order aberrations or one that has an appropriate working distance can be selected according to the conditions of use.

ｒ、、　ｄ　、　Ｎ、、　Ｎｔのうち、近軸量に寄与す
るのはｒ、、　ｄ　、　Ｎ、の３つであり、またＰ、Ｊ
、　５ａｎｄｓによるＪｏｕｒ、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ
、、６０．１４３６〜１４４３頁（１９７０年）に示さ
れるように、Ｎ２は３次の谷収差係数と線形な関係にあ
る。したがって、あるｒ２に対して１条件（２）をみた
すａ、Ｎ、、Ｎｔは次のような手順によりめることがで
きる。Among r,, d, N,, Nt, three contribute to the paraxial quantity: r,, d, N, and P, J
, Jour, Opt, Soc, Am by 5ands
, 60, pp. 1436-1443 (1970), N2 has a linear relationship with the third-order valley aberration coefficient. Therefore, a, N, , Nt that satisfies condition (2) for a certain r2 can be determined by the following procedure.

（１）ｄを任意に与える。(1) Give d arbitrarily.

■ｆ＝一定となるようＮ＋をめる。■Set N+ so that f=constant.

（■Ｉ＝０となるようＮ２をめる。(■ Set N2 so that I=0.

■…−０となるようｄを変化させて■〜■をくり返す。■...Change d so that it becomes -0 and repeat steps from ■ to ■.

このような手順によりパラメータｒ２＋　ｄ　、ＮＩ＊
Ｎｔの初期値を決定した後は、従来のレンズ設計の場合
と同様に各パラメータを変化させ、各収差のバランスを
とればよい、 また、屈折率分布の高次の係数Ｎｓ　、　Ｎ４　、・・
・を導入することにより、さらに良好に球面収差を補正
し、大口径化をはかることが可能である。Through such a procedure, the parameters r2+ d, NI*
After determining the initial value of Nt, all you have to do is change each parameter as in the case of conventional lens design to balance each aberration. Also, the higher-order coefficients of the refractive index distribution Ns, N4,...
By introducing . . . , it is possible to further correct spherical aberration and increase the aperture.

以上の設計過程はり次の事実が明らかになった。As a result of the above design process, the following facts became clear.

まず球面収差と正弦条件の補Ｆに対しては、ｒ、、ｄが
次の条件を満たすことが望ましい。First, for the spherical aberration and the complement F of the sine condition, it is desirable that r, , d satisfy the following conditions.

０．５５−（Ｉ　Ｎｏ）　ｆ　／　ｒｔ≦１．２０・・
・・・・・・・（：＋−１）０．８≦　ｄ／ｆ　≦２．
２　・・・・・・・・・（３−２）（ＩＮｎ）ｆ／ｒ２
は全系の屈折力に対する第２面の屈折力の分担値を示す
ものであり、こつ値が条件式（３−１）の上限をこえる
と、球面収差の補正が困難になり、また下限をこえると
第２面によるコマ収差補正の効果が得られない。0.55-(I No) f/rt≦1.20...
......(:+-1)0.8≦d/f≦2.
2 ・・・・・・・・・(3-2)(INn)f/r2
indicates the share of the refractive power of the second surface with respect to the refractive power of the entire system. If the value exceeds the upper limit of conditional expression (3-1), it becomes difficult to correct spherical aberration, and if the lower limit is exceeded, If it exceeds this, the effect of comatic aberration correction by the second surface cannot be obtained.

捷たｄが条件式（３−２）の下限をこえると、焦点距離
を一定に保つためにはＮ１の絶対値が増大し、製造困難
となるとともに球面収差が態化する。ｄが上限をこえる
と作動削離が減少する。If the deflection d exceeds the lower limit of conditional expression (3-2), the absolute value of N1 increases in order to keep the focal length constant, making manufacturing difficult and causing spherical aberration. When d exceeds the upper limit, the working removal decreases.

球面収差と正弦条件のさらに良好な補正には、次の条件
をさらにあわせてみたすことが望ましい、 ０．４５≦ｌ　ｒ２／　ｄ　ｌ≦０．５５＝−＝−（３
−：（）即ち、１ｒ２１　が増大し、第２面による屈折
力が減少【また場合、焦点距離を一定に保つには、１　
屈折率分布のもつ屈折力を増大させねけならないが、条
件式（３−３）の関係をもってｄを増大させ、屈折率勾
配の増大を抑制することにより、球面収差と正弦条件を
良好に補正できる。For even better correction of spherical aberration and sine conditions, it is desirable to further satisfy the following conditions: 0.45≦l r2/ d l≦0.55=-=-(3
-: () That is, 1r21 increases and the refractive power by the second surface decreases [In addition, in order to keep the focal length constant, 1r21 increases and the refractive power by the second surface decreases.
Although it is necessary to increase the refractive power of the refractive index distribution, spherical aberration and the sine condition can be well corrected by increasing d according to the relationship of conditional expression (3-3) and suppressing the increase in the refractive index gradient. can.

以下、本発明の実施例に関して述べる。第１表は本発明
に係る単レンズの第１実施例〜第６実施例のレンズデー
タを示すもので、第１図に示す如く、ｒｌは平面の曲率
半径、ｒｄｉ凸面の曲率半径、ｄはレンズの肉厚である
、尚、平面の曲率半径ｒ、は無限大である。Ｎｏ　、　
Ｎ１．　Ｎ２　、Ｎｘ　。Examples of the present invention will be described below. Table 1 shows the lens data of the first to sixth embodiments of the single lens according to the present invention. As shown in FIG. 1, rl is the radius of curvature of the plane, rdi is the radius of curvature of the convex surface, and d is The thickness of the lens, the radius of curvature r of the plane, is infinite. No,
N1. N2, Nx.

Ｎ４は（１）式に示す様に、単レンズの屈折率分布を定
める定数である。父、レンズデータは焦点距離が１に規
格化された時のイ「１を示す。尚、本願では、第１図に
示す様に縮小倍率で使用する場合の単レンズの平面から
凸面の方向に光束が進む場合の、単レンズの光束入射１
１１１を物界側、光束出射側を像界側と規定して〉す、
従って面の曲率半径の値は、曲率中心が面よりも像界側
に存する場合が正、その逆の場合が負である。N4 is a constant that determines the refractive index distribution of a single lens, as shown in equation (1). The lens data indicates 1 when the focal length is normalized to 1. In this application, as shown in Fig. Light flux incident on a single lens when the light flux advances 1
111 is defined as the object world side, and the light flux output side is defined as the image field side.
Therefore, the value of the radius of curvature of the surface is positive when the center of curvature is located closer to the image field than the surface, and negative when vice versa.

第　１　表 第２表は、第１表に示す各実施例（ｌα１〜Ａ６）の、
物体無限遠時のノくツクフォーカスＳ’ｋ。Table 1 Table 2 shows the results of each example (lα1 to A6) shown in Table 1.
Focus S'k when the object is at infinity.

３次の球面収差係数１．コマ収差係数１１．４￥点収差
係数ＩＩＩ　、ペツツヴアールＭＵＰ、歪曲収差係数Ｖ
、ｌｒｔ／ｄｌ及び（Ｉ　Ｎｏ　）　／　ｒｔ　の値を
示す。Third-order spherical aberration coefficient 1. Comatic aberration coefficient 11.4 point aberration coefficient III, Petzuvuar MUP, distortion aberration coefficient V
, lrt/dl and (I No )/rt values.

第　２　表 第２図（ａ）　（ｂ）は、前記第３実施例（Ａ３）の収
差を示す図で、８１！２図（ａ）の実線は球面収差、破
線は正弦条件、第２図（ｂ）の実線は球欠像面湾曲。Table 2 Figures 2(a) and 2(b) are diagrams showing the aberrations of the third embodiment (A3), where the solid line in Figure 2(a) is the spherical aberration, and the broken line is the sine condition. The solid line in (b) represents the spherical field curvature.

破線は子午像面湾曲を示す。第３図は、同じく前記第３
実施例に示されるレンズの光軸と直交する方向の屈折率
分布Ｎ　（ｒ）　ｋ示す図で、縦軸は屈折率Ｎ、横軸は
光軸（ｒ＝０）からの距離を集 示す０ 前記第４実施例（＆４）は、特にＮＡ力；０゜５程度の
大口径を有し、光ディスクのピックアップ用対物レンズ
等として使用可能である。Dashed lines indicate meridional field curvature. Figure 3 also shows the third
This is a diagram showing the refractive index distribution N (r) k in the direction perpendicular to the optical axis of the lens shown in the example, where the vertical axis is the refractive index N and the horizontal axis is 0, which collects the distance from the optical axis (r = 0). The fourth embodiment (&4) has a particularly large aperture with an NA of about 0°5, and can be used as an objective lens for picking up optical discs.

第２図（ａ）　（ｂ）に示す様に、各収差は良好に補正
されており、他のレンズの収差も、ＮＡ１０．２〜０．
３．半画角３°程度で良好な性能を示す。As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), each aberration is well corrected, and the aberrations of other lenses are also corrected with NA of 10.2 to 0.
3. It shows good performance with a half angle of view of about 3 degrees.

これ等、第１〜第６実施例のいずれに対しても第２表よ
り分る様に、３次球面収差係数、コマ収差係数が良好に
補正されており、大口径化にあたっては高次の屈折率分
布の係数の制御により、高次の球面収差を補正すれば良
い、また、実施例においては球面収差の補正を屈折率分
布の係数、Ｎ２．Ｎ３−・・・により行なっているが、
同様な効果は第２面に非球面を導入することによっても
得られる。As can be seen from Table 2 for all of the first to sixth embodiments, the third-order spherical aberration coefficient and coma aberration coefficient are well corrected, and when increasing the aperture, higher-order Higher-order spherical aberrations may be corrected by controlling the coefficients of the refractive index distribution, and in the embodiment, the spherical aberrations are corrected by controlling the coefficients of the refractive index distribution, N2. This is done by N3-...
A similar effect can also be obtained by introducing an aspherical surface to the second surface.

なぜなら、屈折率勾配により発生する３次の球面収差係
数に対しては、Ｎ、はＮ２　Ｘ　／　ｈ３（ｘ）　ｄ、
ｘ　＋３次コマ収差係数に対してはＮｔ　Ｘ　／ｈ２（
ｘ）　ｈ　（ｘ）　ｄ　ｘという形で寄与する。ここで
、ｈ（ｘ）Ｖｉ不均質媒質内部の点における近軸軸上光
線の高さ、ｈ　（ｘ）は近軸主光線の高さであり、積分
は不均質媒質−′の光軸方向に行なう。従って、これら
の積分値はｒ＋　＊　ｒ２＋　ｄ　＊　ＮｏＩ　Ｎ＋と
、物体、入射瞳位置のみによって定まるが、入射瞳がレ
ンズ近傍にあり、あまりレンズが長くないとすると、ｈ
（→はｈ（→よりかなり小さい値となり、Ｎ、はコマ収
差係数に対してはほとんど影響を与えない。即ち、コマ
収差係数の値はｒ＋　＋　ｒ２＋　ｄ　＊　Ｎｏ　＋　
Ｎ、と物体距離だけで定まる、 Ｎ、による球面収差の補正効果を第２面の４次の非球面
係数により得ることは容易であるが、その場合もやはり
４次非球面係数はコマ収差係数に寄与しない。球面収差
を補正した段階では、コマ収差係数は入射瞳位置に関係
しないから入射瞳が第２面にあるとすると４次非球面係
数のコマ収差係数への寄与は０となる。Because, for the third-order spherical aberration coefficient caused by the refractive index gradient, N is N2 X / h3 (x) d,
For x + third-order coma aberration coefficient, Nt
x) h (x) d x. Here, h(x)Vi is the height of the paraxial ray at a point inside the heterogeneous medium, h(x) is the height of the paraxial principal ray, and the integral is the height of the paraxial ray at a point inside the heterogeneous medium, and the integral is go to Therefore, these integral values are determined only by r+ * r2 + d * NoI N+, the object, and the entrance pupil position. However, if the entrance pupil is near the lens and the lens is not very long, h
(→ has a much smaller value than h(→, and N has almost no effect on the coma aberration coefficient. In other words, the value of the coma aberration coefficient is r+ + r2+ d * No +
It is easy to correct the spherical aberration due to N, which is determined only by N and the object distance, using the fourth-order aspherical coefficient of the second surface, but in that case, the fourth-order aspherical coefficient is also the comatic aberration coefficient. does not contribute to At the stage where the spherical aberration is corrected, the coma aberration coefficient is not related to the entrance pupil position, so if the entrance pupil is located on the second surface, the contribution of the fourth-order aspherical coefficient to the coma aberration coefficient becomes 0.

このような事情は高次収差に対しても基本的にかわりは
ないから、屈折率分布の係数Ｎ、、Ｎ３１・・・ｆｉ４
次、６次・・・の非球面係数と収差°補正上、はとんど
等価である。This situation is basically the same for higher-order aberrations, so the coefficients of refractive index distribution N, , N31...fi4
The aspherical coefficients of the order, sixth order, etc. are almost equivalent in terms of aberration degree correction.

第４図は、本発明の単レンズを光ディスクのピックアッ
プ用対物レンズとして応用した場合の一部概略図である
。第４図に於いて、ｌは本発明における単レンズ、２は
光ディスクのガラス板である。ｔはガラス板の厚さ、　
ＮＧはガラス板の屈折率、ＷＤは単レンズとガラス板の
空気間隔である。FIG. 4 is a partial schematic diagram of the case where the single lens of the present invention is applied as an objective lens for picking up an optical disk. In FIG. 4, 1 is a single lens according to the present invention, and 2 is a glass plate of an optical disc. t is the thickness of the glass plate,
NG is the refractive index of the glass plate, and WD is the air gap between the single lens and the glass plate.

このように光学系の後方に配置された平行平板ガラスは
良く知られたように球面収差を正に補正する働きをもち
、特に３次球面収差係数は増加する。（ｆは全系の焦点
距離）。従って、前述の単レンズの設計時においては、
この分だけ単レンズの球面収差を補正不足にしておく必
要があ、す、ｌｒｔ／ｄｌの値は前述の第１〜第６実施
例よりやや大きな値をとることが望ましい。As is well known, the parallel plate glass disposed at the rear of the optical system has the function of positively correcting spherical aberration, and in particular increases the third-order spherical aberration coefficient. (f is the focal length of the entire system). Therefore, when designing the single lens mentioned above,
It is necessary to under-correct the spherical aberration of the single lens by this amount, and it is desirable that the value of lrt/dl be slightly larger than those of the first to sixth embodiments described above.

第３表に、ｔ＝１．２、ＮＧ＝１．５２、ＷＤ＝０．８
７とした場合の単レンズ１のレンズデータの２例（第７
．８実施例）を示す。Table 3 shows t=1.2, NG=1.52, WD=0.8
7, two examples of lens data for single lens 1 (7th
．． Example 8) is shown.

第　３　表　゛ 第４表はこの時の焦点距離ｆ、単レンズの空気換算バク
フォーカスＳ’に、全系の３次の各収差係数　１　ｒｔ
／　ｄ　ｌ　（Ｉ　Ｎｏ　）　ｆ　／　ｒ２の値を示す
。Table 3 Table 4 shows the focal length f at this time, the air-equivalent back focus S' of the single lens, and each third-order aberration coefficient of the entire system 1 rt
/ d l (I No ) indicates the value of f / r2.

第　４　表 なお、本明細書では上記第（１）式のごとく屈折率分布
を表わしたが、Ｎ（ｒ）２＝Ｎｏ”　（１（ｇｒ）　ｔ
＋ｈ＋　（ｇｒ）　’　＋　ｈｎ　（ｇｒ）　’　＋　
＝・）　のような式で屈折率分布を表わす場合も多いの
で、上記第７実施例。Table 4 Note that in this specification, the refractive index distribution is expressed as in the above equation (1), but N(r)2=No" (1(gr) t
+h+ (gr) ' + hn (gr) ' +
=・) Since the refractive index distribution is often expressed by the formula, the above seventh embodiment is used.

及び第８実施例の屈折率分布をこのように表わした場合
のパラメータＮ。、　ｇ、　ｈ、、　ｈ、の値を第５表
に付記する。and the parameter N when the refractive index distribution of the eighth embodiment is expressed in this way. , g, h, , h, are added to Table 5.

第５表 又、第５図（ａ）　（ｂ）に前記第７実施例に示す単レ
ンズの収差を示す、、同、第５図（ａ）の実線及び破線
は第２図（ａ）のそれと、第５図（ｂ）の実線及び破線
は第２図（ｂ）のそれと同一のものを示す。Table 5 Also, Figures 5(a) and 5(b) show the aberrations of the single lens shown in the seventh embodiment.The solid lines and broken lines in Figure 5(a) are the same as those in Figure 2(a). Also, the solid lines and broken lines in FIG. 5(b) are the same as those in FIG. 2(b).

この様な本発明に係る単レンズの適用は、第１表よりス
に切なバックフォーカスをもつものを選択し、ガラス板
２による球面収差の態化を補正するだけで容易に達成さ
れる。Application of such a single lens according to the present invention can be easily achieved by simply selecting a single lens having an appropriate back focus from Table 1 and correcting the spherical aberration caused by the glass plate 2.

尚、第２表、第４表の収差係数、第２図、第５図の収差
図は、いずれも物体無限遠、入射障子 は前側主点位置に一致している状態の値である。Note that the aberration coefficients in Tables 2 and 4 and the aberration diagrams in FIGS. 2 and 5 are values when the object is at infinity and the entrance shoji coincides with the front principal point position.

また、本発明においては、第３図のごとく、レンズの光
軸付近でごく弱い負ないしは正の屈折率勾配、レンズ周
辺で強い正の屈折率勾配をもつことが渦次の球面収差の
補正の上で望ましい。このような屈折率分布はＹ、Ｋｏ
ｉｋｅ　、　Ｙ。In addition, in the present invention, as shown in Fig. 3, the correction of vortex-order spherical aberration is achieved by having a very weak negative or positive refractive index gradient near the optical axis of the lens and a strong positive refractive index gradient around the lens. preferred above. Such refractive index distribution is Y, Ko
ike, Y.

０ｈｔｓｕｋａ　：　Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　
、　２２．４１８〜４２３頁（１９８３年）にみられる
ような光共重合法等によって形成することができる。0htsuka: Applied 0ptics
, 22, pp. 418-423 (1983), etc.

また、イオン交換法においては、短時間のイオン交換に
より屈折率を上昇させる効果をもつイオン、例えばＴｌ
＋、　Ｃｓ十等をレンズ周辺部に分布させることにより
可能である。In addition, in the ion exchange method, ions that have the effect of increasing the refractive index by short-term ion exchange, such as Tl, are used.
This is possible by distributing Cs +, Cs, etc. around the lens periphery.

以上のように、本発明においては一方の端面が平面であ
りながら良好な性能を有し、このことはレンズの加工や
検査が著しく容易になるだけでなく、レンズ鏡筒の構造
も著しく簡素化される。As described above, the present invention has good performance even though one end surface is flat, and this not only greatly facilitates lens processing and inspection, but also significantly simplifies the structure of the lens barrel. be done.

例えば、第４図で説明した光ディスクのピックアップ用
対物レンズの場合、通常光ディスク面振れや偏心に対処
するため、オートフォーカス機構とオートトラッキング
機構が必要とされる。このため、対物レンズをアクチュ
エータと呼ばれる電磁駆動の可動素子に取り付け、対物
レンズを光軸方向及び光軸と直交方向に移動させる方法
が用いられている。For example, in the case of the optical disk pickup objective lens described in FIG. 4, an autofocus mechanism and an autotracking mechanism are usually required to cope with optical disk surface wobbling and eccentricity. For this reason, a method is used in which the objective lens is attached to an electromagnetically driven movable element called an actuator, and the objective lens is moved in the direction of the optical axis and in the direction perpendicular to the optical axis.

このような場合、駆動の応答性を篩めるには、対物レン
ズ自体、及びレンズを支持するレンズ鏡筒の軽量化が費
求される。In such a case, in order to improve drive responsiveness, it is necessary to reduce the weight of the objective lens itself and the lens barrel that supports the lens.

本発明においては　対物レンズが単レンズであり、軽猷
であるが対物レンズの第１面が平面であるために、レン
ズ鏡筒やアクチュエータへの取付は機構も著しく簡素化
さすしる。In the present invention, the objective lens is a single lens and is lightweight, but since the first surface of the objective lens is flat, the mechanism for attaching it to a lens barrel or actuator is significantly simplified.

＠６図は、本発明における光ディスクのピックアップ用
対物レンズとアクチュエータの取り付は方の一例を示す
。@6 Figure shows an example of how to attach the optical disc pickup objective lens and actuator in the present invention.

１は本発明における単レンズ、３は簡単化して描いたア
クチュエータの可動部であり、ｆＩｉレンズ１の平面で
ある第１面を可動部の端面に接着するだけでよい。1 is a single lens according to the present invention, and 3 is a simplified movable part of the actuator, and it is only necessary to adhere the first surface, which is a flat surface, of the fIi lens 1 to the end face of the movable part.

このように本発明の単レンズにおいては、第１面が平面
であることにより、レンズ自体の加工が著しく容易であ
り、またレンズを支持するレンズ鏡筒の構造も著しく簡
単化、軽量化される、 また、レンズ前方にプリズム等を配置して使用する場合
にもプリズム表面と本発明の単レンズ端面を接着して使
用することにより、鏡筒構造の簡単化の他、表面反射を
減少させる効果も得られる。In this way, in the single lens of the present invention, since the first surface is flat, processing of the lens itself is extremely easy, and the structure of the lens barrel that supports the lens is also significantly simplified and lightened. In addition, when a prism or the like is placed in front of the lens, the surface of the prism and the end face of the single lens of the present invention are bonded together, which not only simplifies the structure of the lens barrel but also reduces surface reflection. You can also get

以上述べた実施例では、縮小倍率で使用する場合の実施
例として、平面に対し物点が無限遠に存在する場合を例
示したが、物点は平面から有限な距離であっても、縮小
倍率で使用するならば、単レンズの性能は良好である。In the embodiments described above, the case where the object point exists at an infinite distance from the plane is illustrated as an example of using the reduction magnification. However, even if the object point is at a finite distance from the plane, the reduction magnification Single lens performance is good if used in

本願では、単レンズにより球面収差と正弦条件を補正す
るものであるが、この様な単レンズは、組み合わせレン
ズの一素子としても有効に活用され得るものであろう 以上述べた様に、本発明による屈折率分布型単レンズに
よると、球面収差と正弦条件の補正が可能で、コリメー
タレンズや光ディスクのピツクアップ用対物レンズとし
て使用可能である。In the present application, spherical aberration and sine conditions are corrected using a single lens, but such a single lens can also be effectively utilized as one element of a combination lens.As described above, the present invention According to the gradient index single lens according to , it is possible to correct spherical aberration and sine conditions, and it can be used as a collimator lens or an objective lens for picking up optical discs.

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

第１図は本発明に係る弔レンズの形状を示す図、第２図
（ａ）　（ｂ）は本発明に係る単レンズ）一実施例の収
差を示す図、第３図は本発明に１糸る単レンズの一実施
例の屈折率分布を示す図、第４図は本発明に係る単しン
ズヶ光ディスクのピックアップレンズとして使用した場
合の概略図、第５図（ａ）　（ｂ）は第４図に示す単レ
ンズの一実施例の収差図、第６図は本鯖明に係る弔レン
ズを光ディスクｈピックアップレンズとして使用した場
合のレンズ支持の一実ｈ（ｌｉ　ｆ！ｌ　’ｉｔ示す図
。 １・・・屈折率分布型単レンズ、２・・・ガラス板、３
・・・アクチュエーター可動部、ｒ＋、ｒｆｉ・・・曲
率半径、ｄ・・・軸上肉厚、Ｎ、ＮＧ・・屈折率、Ｗ、
ｌ）・・・軸上空気間隔、ｔ・・ガラス板の厚さ。 乃／霞Fig. 1 is a diagram showing the shape of the funeral lens according to the present invention, Fig. 2 (a) and (b) are diagrams showing the aberration of one example of the single lens according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the aberration of one example of the single lens according to the present invention. Figure 4 is a diagram showing the refractive index distribution of an example of a threaded single lens. Figure 4 is a schematic diagram when used as a pickup lens for a single lens optical disc according to the present invention. Figures 5 (a) and 5 (b) are Fig. 4 is an aberration diagram of an example of a single lens, and Fig. 6 is a diagram showing a lens support h(li f! 1... Gradient index single lens, 2... Glass plate, 3
...Actuator moving part, r+, rfi...Radius of curvature, d...Axis thickness, N, NG...Refractive index, W,
l)...axial air gap, t...thickness of the glass plate. No/Kasumi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （１）　光軸と垂直な方向に屈折率分布を有する単レン
ズに於いて、該単レンズを縮小倍率で使用する場合の光
束入射側の面が平面を、回じ〈光束射出側の面が凸面を
形成しており、前記光束出射側の面の曲率半径ｆｆ１ｒ
２．ｄを単レンズの肉厚、　Ｎｏを単レンズの軸上屈折
率、ｆを単レンズの焦点距離とすると、 ０．５５≦（Ｉ　Ｎｎ）・７／ｒ＋＋≦１．２００．８
≦　ｄ／ｆ　≦２．２ であることを特徴とする屈折率分布型単レンズ、 （２）前記ｄとｒ２とは ０．４５≦ｌｒ２／ｄｉ≦０．５８ なる関係である特許請求の範囲第１項記載の屈折重分Ｊ
型単レンズ、[Claims] (1) In a single lens having a refractive index distribution in a direction perpendicular to the optical axis, when the single lens is used at a reduction magnification, the surface on the light incident side rotates the plane. The surface on the light beam exit side forms a convex surface, and the radius of curvature of the surface on the light beam exit side is ff1r.
2. If d is the thickness of the single lens, No is the axial refractive index of the single lens, and f is the focal length of the single lens, then 0.55≦(INn)・7/r++≦1.200.8
≦ d/f ≦ 2.2 A gradient index single lens, (2) d and r2 have the following relationship: 0.45≦lr2/di≦0.58 Claims: Refractive weight J described in Section 1
type single lens,