JPS62123419A - 結像レンズ - Google Patents
結像レンズInfo
- Publication number
- 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
- Prior art keywords
- refractive index
- lens
- spherical
- face
- apex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0095—Relay lenses or rod lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−−−−(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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
−−−−−−−−−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)
- (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)1.56<N_0≦1.63
- (3)0.35<d/f<0.60
- (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
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60263078A JPS62123419A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 結像レンズ |
US07/358,497 US4964703A (en) | 1985-11-22 | 1989-05-30 | Image-forming lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60263078A JPS62123419A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 結像レンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62123419A true JPS62123419A (ja) | 1987-06-04 |
Family
ID=17384527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60263078A Pending JPS62123419A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 結像レンズ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4964703A (ja) |
JP (1) | JPS62123419A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2001048549A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-07-05 | Alcatel | Shutter for satellite tracking antenna |
JP3859416B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2006-12-20 | 株式会社日立製作所 | 対物レンズ、これを用いた光ヘッドおよび光ディスク装置 |
JP2007322839A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Fu Tech Kk | 結像レンズおよび携帯情報端末装置 |
Family Cites Families (24)
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US4457590A (en) * | 1982-01-11 | 1984-07-03 | Corning Glass Works | Spherical gradient-index lens designs for video-disk pickup lens or the like |
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US4647159A (en) * | 1984-12-26 | 1987-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Gradient index type single lens |
JPS61194416A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Canon Inc | 屈折率分布型レンズ |
JPS6265008A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-24 | Canon Inc | 屈折率分布型単レンズ |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP60263078A patent/JPS62123419A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-30 US US07/358,497 patent/US4964703A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4964703A (en) | 1990-10-23 |
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