[其他]具有一個(gè)非球面的單透鏡

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000002094
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN1005933B
• 公開（公告）日: 1989-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布拉脫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 菲利浦光燈制造公司
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 吳增勇;董江雄

本發(fā)明涉及具有一個(gè)非球面的單透鏡，該透鏡用來在透明記錄載體基片的信息面上產(chǎn)生受衍射限制的掃描輻射光點(diǎn)，即由輻射光束穿過基片而形成該輻射光點(diǎn)，基片的厚度約為１．２ｍｍ。本發(fā)明還涉及一種使用上述透鏡而制成的光學(xué)掃描裝置。

本發(fā)明涉及具有一個(gè)非球面的單透鏡，該透鏡用來在透明記錄載體基片的信息面上產(chǎn)生受衍射限制的掃描輻射光點(diǎn)，即由輻射光束穿過基片而形成此輻射光點(diǎn)，基片的厚度約為1.2mm。本發(fā)明還涉及一種使用上述透鏡而制成的光學(xué)掃描裝置。

此外，“厚度約為1.2mm”應(yīng)被理解為1.2±0.3mm。

荷蘭專利申請(qǐng)?zhí)?1.03323（PHN10101）公開了一種單透鏡，它的一側(cè)為球面而另一側(cè)為非球面，簡(jiǎn)稱之為單側(cè)非球面透鏡，該透鏡具有一個(gè)較大的受衍射限制范圍和一個(gè)比較大的數(shù)值孔徑（N.A.＞0.25）。這種透鏡的設(shè)計(jì)是基于對(duì)下述情況的考慮：如果要求有較大的數(shù)值孔徑，則由于可以用更高級(jí)的差作補(bǔ)償而使三級(jí)差可故意忽略，以致于單側(cè)非球面透鏡仍可具有較大的受衍射限制范圍。

當(dāng)單側(cè)非球面透鏡用作光學(xué)掃描裝置中的物鏡而借助該掃描裝置對(duì)光學(xué)記錄載體上的信息面進(jìn)行讀出或?qū)懭霑r(shí)，尤其需要有較大的數(shù)值孔徑和較大的受衍射限制范圍。此信息面必須以瞬時(shí)的輻射光點(diǎn)來進(jìn)行掃描，其直徑為1μm的數(shù)量級(jí)。但要求此物鏡有較大的受衍射限制范圍，以便容許在徑向偏離了物鏡光軸的那些點(diǎn)上仍能夠形成輪廓清晰的輻射光點(diǎn)，這樣作之所以需要，是為了讓信息面上輻射光點(diǎn)相對(duì)信息軌跡圖案的少量位置偏差能夠得到校正。

為了對(duì)光記錄載體進(jìn)行讀出和寫入，比較有利的做法是讓在信息面上聚焦的光束穿過透明的基片。此基片本身有一定的厚度，故它可使塵粒、指紋、細(xì)屑片及其它類似微粒與信息面相隔一定的距離，從而起到一個(gè)保護(hù)層的作用，因此可保證記錄和讀出的過程不受影響。

按照荷蘭專利申請(qǐng)?zhí)朜O.81.03323（PHN10101）的單側(cè)非球面透鏡，是被設(shè)計(jì)成在自由空間成象的，因此它難以適應(yīng)通過記錄載體基片后對(duì)信息面讀出或?qū)懭氲囊蟆?/p>

本發(fā)明的目的是提供一種非常適合上述要求的具有一個(gè)非球面的單透鏡。本透鏡的設(shè)計(jì)是基于對(duì)下列事實(shí)的考慮，即在經(jīng)過透明平板成象的情況下，由此平板產(chǎn)生的球差必須在該透鏡的表面曲率及厚度中予以考慮。

按照本發(fā)明所述的單側(cè)非球面透鏡，其特征在于它的形狀因數(shù)C₁/C₂和透鏡因數(shù)F＝d/（n-1）f表現(xiàn)有如下關(guān)系：

若透鏡的放大倍率在M＝0和M＝-0.222之間，則在不同的數(shù)值孔徑N.A.和不同的透鏡材料折射率n下，對(duì)應(yīng)放大倍率的a、b、c系數(shù)及透鏡因數(shù)F，可由下表給出（見下頁）₁。

其中，d為透鏡的軸向厚度;

f為透鏡的焦距;

C₁為非球面的近軸曲率;

C₂為透鏡另一表面的曲率。

透鏡的軸向厚度是沿透鏡光軸所測(cè)的厚度。非球面的近軸曲率是該面與光軸相交處的曲率。

非球面可以用近軸曲率來明確地加以定義，非球面的其余各點(diǎn)按符合某一象差判據(jù)計(jì)算出來，以使該透鏡必須消除球面象差，此即意味著，從軸上物點(diǎn)至相應(yīng)的軸上象點(diǎn)的所有光線的光程長(zhǎng)度是一樣的。

通常不可能找到所需非球面座標(biāo)的解析方程式。但這問題可借助計(jì)算機(jī)來解決，使光程長(zhǎng)度相等或者實(shí)際上相同，即以迭代法使離光軸不同高度的一組光線的所有成象光線都能經(jīng)過某一點(diǎn)。

為了減少計(jì)算時(shí)間，要么有可能就真可能性以解析法對(duì)此問題作出詳盡描述，要么有可能僅實(shí)現(xiàn)此最后一步，具體說來就是求超越方程的數(shù)字解。可以參見物理學(xué)會(huì)會(huì)刊61494（1948）E.Wolf所著的文章。

這些方法最后能夠產(chǎn)生一組所要求非球面的離散點(diǎn)。若將這些點(diǎn)相連即可畫出所要求的近似曲線，該曲線可用一列展開式來表示，那么這列展開式的系數(shù)即可明確地確定出非球面來。