[其他]具有一个非球面的单透镜

说明书

本发明涉及具有一个非球面的单透镜，该透镜用来在透明记录载体基片的信息面上产生受衍射限制的扫描辐射光点，即由辐射光束穿过基片而形成该辐射光点，基片的厚度约为１．２ｍｍ。本发明还涉及一种使用上述透镜而制成的光学扫描装置。

本发明涉及具有一个非球面的单透镜，该透镜用来在透明记录载体基片的信息面上产生受衍射限制的扫描辐射光点，即由辐射光束穿过基片而形成此辐射光点，基片的厚度约为1.2mm。本发明还涉及一种使用上述透镜而制成的光学扫描装置。

此外，“厚度约为1.2mm”应被理解为1.2±0.3mm。

荷兰专利申请号81.03323（PHN10101）公开了一种单透镜，它的一侧为球面而另一侧为非球面，简称之为单侧非球面透镜，该透镜具有一个较大的受衍射限制范围和一个比较大的数值孔径（N.A.＞0.25）。这种透镜的设计是基于对下述情况的考虑：如果要求有较大的数值孔径，则由于可以用更高级的差作补偿而使三级差可故意忽略，以致于单侧非球面透镜仍可具有较大的受衍射限制范围。

当单侧非球面透镜用作光学扫描装置中的物镜而借助该扫描装置对光学记录载体上的信息面进行读出或写入时，尤其需要有较大的数值孔径和较大的受衍射限制范围。此信息面必须以瞬时的辐射光点来进行扫描，其直径为1μm的数量级。但要求此物镜有较大的受衍射限制范围，以便容许在径向偏离了物镜光轴的那些点上仍能够形成轮廓清晰的辐射光点，这样作之所以需要，是为了让信息面上辐射光点相对信息轨迹图案的少量位置偏差能够得到校正。

为了对光记录载体进行读出和写入，比较有利的做法是让在信息面上聚焦的光束穿过透明的基片。此基片本身有一定的厚度，故它可使尘粒、指纹、细屑片及其它类似微粒与信息面相隔一定的距离，从而起到一个保护层的作用，因此可保证记录和读出的过程不受影响。

按照荷兰专利申请号NO.81.03323（PHN10101）的单侧非球面透镜，是被设计成在自由空间成象的，因此它难以适应通过记录载体基片后对信息面读出或写入的要求。

本发明的目的是提供一种非常适合上述要求的具有一个非球面的单透镜。本透镜的设计是基于对下列事实的考虑，即在经过透明平板成象的情况下，由此平板产生的球差必须在该透镜的表面曲率及厚度中予以考虑。

按照本发明所述的单侧非球面透镜，其特征在于它的形状因数C₁/C₂和透镜因数F＝d/（n-1）f表现有如下关系：

若透镜的放大倍率在M＝0和M＝-0.222之间，则在不同的数值孔径N.A.和不同的透镜材料折射率n下，对应放大倍率的a、b、c系数及透镜因数F，可由下表给出（见下页）₁。

其中，d为透镜的轴向厚度;

f为透镜的焦距;

C₁为非球面的近轴曲率;

C₂为透镜另一表面的曲率。

透镜的轴向厚度是沿透镜光轴所测的厚度。非球面的近轴曲率是该面与光轴相交处的曲率。

非球面可以用近轴曲率来明确地加以定义，非球面的其余各点按符合某一象差判据计算出来，以使该透镜必须消除球面象差，此即意味着，从轴上物点至相应的轴上象点的所有光线的光程长度是一样的。

通常不可能找到所需非球面座标的解析方程式。但这问题可借助计算机来解决，使光程长度相等或者实际上相同，即以迭代法使离光轴不同高度的一组光线的所有成象光线都能经过某一点。

为了减少计算时间，要么有可能就真可能性以解析法对此问题作出详尽描述，要么有可能仅实现此最后一步，具体说来就是求超越方程的数字解。可以参见物理学会会刊61494（1948）E.Wolf所著的文章。

这些方法最后能够产生一组所要求非球面的离散点。若将这些点相连即可画出所要求的近似曲线，该曲线可用一列展开式来表示，那么这列展开式的系数即可明确地确定出非球面来。