RU2017178C1 - Monochromatic lens - Google Patents

Abstract

FIELD: optical instrument engineering. SUBSTANCE: objective has single positive lens, made to be flat convex with aspheric convex surface, which is given by the relation, described in the invention. EFFECT: improved efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам для оптической записи и воспроизведения информации, и найдет применение в бытовой видеоаппаратуре и оптических дисковых запоминающих устройствах. The invention relates to optical instrumentation, and in particular to lenses for optical recording and playback of information, and will find application in household video equipment and optical disk storage devices.

Известен объектив данного назначения [1]. Объектив состоит из одной линзы, обе поверхности которой выполнены асферическими. A known lens for this purpose [1]. The lens consists of one lens, both surfaces of which are aspherical.

Недостаток системы - технологические трудности, связанные с изготовлением линз, обе поверхности которой выполнены асферическими. The disadvantage of the system is the technological difficulties associated with the manufacture of lenses, both surfaces of which are made aspherical.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является объектив [2], состоящий из одиночной положительной линзы, выполненной плосковыпуклой с эллипсоидальной поверхностью, заданной уравнением
y² = 2 rx - ( 1 - e² ) x², где r - радиус кривизны при вершине поверхности;
е - эксцентриситет, причем квадрат эксцентриситета изменяется в пределах 0,55-0,65. Линза обращена плоской поверхностью к плоскости расположения информации. Объектив имеет фокусное расстояние 3,0 мм, числовая апертура А = 0,40. Основной недостаток - малая числовая апертура.The closest in technical essence to this invention is a lens [2], consisting of a single positive lens made plano-convex with an ellipsoidal surface, given by the equation
y ² = 2 rx - (1 - e ² ) x ² , where r is the radius of curvature at the top of the surface;
e - eccentricity, and the square of the eccentricity varies in the range of 0.55-0.65. The lens faces a flat surface to the plane of information. The lens has a focal length of 3.0 mm, a numerical aperture A = 0.40. The main disadvantage is the small numerical aperture.

Цель изобретения - увеличение числовой апертуры при сохранении качества изображения. Цель достигается тем, что в объективе, содержащем одиночную плосковыпуклую линзу, выпуклая асферическая поверхность задана уравнением
Z =

y²+K₁y⁴, где r_o - радиус кривизны при вершине поверхности;
K₁ - коэффициент, изменяющийся в пределах 0,002-0,003;
z и y - координаты асферической поверхности.The purpose of the invention is to increase the numerical aperture while maintaining image quality. The goal is achieved by the fact that in a lens containing a single plano-convex lens, the convex aspherical surface is given by the equation
Z =

y ² + K ₁ y ⁴ , where r _o is the radius of curvature at the top of the surface;
K ₁ - coefficient varying in the range of 0.002-0.003;
z and y are the coordinates of the aspherical surface.

На фиг.1 приведена принципиальная оптическая схема объектива; на фиг.2 - его аберрации для точки на оси - поперечная сферическая Δ y¹, отступление от условия неизопланазии η и волновая аберрация W.Figure 1 shows a schematic optical diagram of the lens; figure 2 - its aberration for a point on the axis is the transverse spherical Δ y ¹ , the deviation from the conditions of nonisoplanasia η and wave aberration W.

Объектив состоит из одиночной плосковыпуклой линзы 1 с асферической поверхностью, заданной уравнением
Z =

y²+K₁y⁴, где z, y - координаты асферической поверхности;
r_о - радиус кривизны при вершине поверхности;
K₁ - коэффициент, изменяющийся в пределах 0,002-0,003.The lens consists of a single plano-convex lens 1 with an aspherical surface defined by the equation
Z =

y ² + K ₁ y ⁴ , where z, y are the coordinates of the aspherical surface;
r _o is the radius of curvature at the top of the surface;
K ₁ - coefficient varying in the range of 0.002-0.003.

Плоская поверхность линзы обращена к плоскости расположения информации. The flat surface of the lens faces the plane of information.

В качестве примера конкретной реализации конструкции приводим конструктивные параметры объектива: N пов-ти Радиус Толщина Показатель преломления 1 3,02^* 1,6 1,731222 (СТК9) 2 ∞ ^* - радиус кривизны при вершине асферической поверхности.As an example of a specific implementation of the construction, we give the design parameters of the lens: N radius Radius Thickness Refractive index 1 3.02 ^* 1.6 1.731222 (STK9) 2 ∞ ^* is the radius of curvature at the apex of the aspherical surface.

Фокусное расстояние объектива 4,13 мм; числовая апертура 0,55; рабочее расстояние 3,6 мм; рабочая длина волны 0,82 мкм. The focal length of the lens is 4.13 mm; numerical aperture 0.55; working distance 3.6 mm; working wavelength of 0.82 microns.

Из фиг. 2 видно, что в объективе обеспечено практически дифракционное качество изображения: неизопланазия не превышает 0,6%, а волновая аберрация не превышает 0,1λ , что соответствует критерию Марешаля. From FIG. Figure 2 shows that the lens provides practically diffractive image quality: nonisoplanasia does not exceed 0.6%, and wave aberration does not exceed 0.1λ, which meets the Marechal criterion.

Таким образом, за счет рационального выбора формы сферической поверхности и значения коэффициента К₁ для нее по сравнению с прототипом увеличена числовая апертура в 1,2 раза при сохранении качества изображения.Thus, due to the rational choice of the shape of the spherical surface and the value of the coefficient K _{1, the} numerical aperture is increased by 1.2 times compared to the prototype while maintaining image quality.

Применение предложенного объектива в различных устройствах, основанных на принципах оптической записи, позволит создать современную аппаратуру, отвечающую мировым стандартам. The use of the proposed lens in various devices based on the principles of optical recording will allow the creation of modern equipment that meets international standards.

Claims (1)

МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, выполненный в виде одиночной плосковыпуклой линзы с асферической выпуклой поверхностью, отличающийся тем, что, с целью увеличения числовой апертуры при сохранении качества изображения, асферическая поверхность выполнена соответствующей уравнению
Z =

y²+K₁y⁴,,
где z, y - координаты асферической поверхности;
r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности;
k₁ - коэффициент, изменяющийся в пределах 0,002-0,003.Monochromatic lens made in the form of a single plane-convex lens with an aspherical convex surface, characterized in that, in order to increase the numerical aperture while maintaining image quality, the aspherical surface is made in accordance with the equation
Z =

y ² + K ₁ y ⁴ ,,
where z, y are the coordinates of the aspherical surface;
r ₀ is the radius of curvature at the top of the surface;
k ₁ - coefficient, varying in the range of 0.002-0.003.

Images