JP2001509916A - レンズ構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 負の入力マクロレンズ配列（１２）と、該入力マクロレンズ配列のレンズに対応するようにレンズが配置された負の出力マクロレンズ配列（１３）と、入力マクロレンズ配列と出力マクロレンズ配列との間の二重凸マイクロレンズ配列(14)とからなるレンズ構成を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 レンズ構成 本発明は、特に、三次元像を形成するレンズ構成に関する。 中間のいわゆる二重積分透過（double-integral transmission）マイクロレン ズスクリーンを備えた入力および出力マクロレンズまたはマクロレンズ配列から なるレンズ構成は知られている。これらの全ての構成において、入力マクロレン ズは、マイクロレンズスクリーン構成上に像を投影し、該マイクロレンズスクリ ーン構成は、光線を、デコーディングスクリーンを介して、写真乾板またはフィ ルムまたは電荷結合素子（ＣＣＤ）スクリーン等の電子装置のような増感スクリ ーン上に捕捉されるシュードスコピック像として再構成する出力レンズに伝達す る。 像をスクリーン上に投影するためには、入力配列のレンズはもちろん正のレン ズすなわち凸レンズであり、出力レンズも本来的に同様である。 入力および出力レンズは、中央マイクロレンズスクリーンから、これらの入力 および出力レンズの焦点距離にほぼ等しい間隔を隔てて配置しなければならず、 これにより、レンズ構成の長さが２つの焦点距離の長さより幾分長くなってしま う。 このようなレンズ構成には幾つかの問題があり、該問題の解決または軽減のた めには幾分費用が嵩む処置が必要になる。このような１つの問題は、入力レンズ が、マイクロレンズスクリーンの像並びに該スクリーン上に投影された像を投影 し、従って最終画像の粒状性がマイクロレンズスクリーンのピッチに基づいて定 められることである。微細ピッチのスクリーンが望ましいことは明らかであるが 、このようなスクリーンは相応に高価なものである。 本発明は、粒状性の問題がなくかつ高価でなく、これに付随して慣用レンズ構 成とは異なる態様の長所を有するレンズ構成を提供する。 本発明のレンズ構成は、 ・負の入力マクロレンズ配列と、 ・該入力マクロレンズ配列のレンズに対応するようにレンズが配置された負の出 力マクロレンズ配列と、 ・入力マクロレンズ配列と出力マクロレンズ配列との間の二重凸マイクロレン ズ配列とからなる。 入力および出力マクロレンズ配列は平凹レンズからなり、該平凹レンズの平面 は互いに対面するように配置され、二重凸マイクロレンズ配列は、入力および出 力マクロレンズ配列の平面と接触する凸マイクロレンズ面を有している。 入力および出力マクロレンズ配列の焦点距離は、単一倍率(unit magnificatio n)を与える等しい焦点距離にするか、焦点距離を異ならせることもできる。また 、入力および出力マイクロレンズ配列は、これらの対応マイクロレンズの主光軸 を有し、該主光軸は、全体としてのレンズ構成の主光軸から入力および出力マク ロレンズ配列のマイクロレンズまでの距離に比例して互いに変位している。 このような構成では、種々の要素に、異なる屈折率および分散率（dispersion ）をもつガラスを使用することにより色収差および他の収差を矯正できる。 以下、添付図面を参照して本発明のレンズ構成の実施形態を説明する。 第１図は、第１実施形態を示す断面図である。 第２図は、１対の入力および出力マクロレンズを通る光線の経跡を示す図面で ある。 第３図は、出力レンズ配列からのサンプル光線経跡を示す図面である。 第４図は、マクロレンズの一構成を示す端面図である。 第５図は、マクロレンズの第２構成を示す第４図と同様な端面図である。 第６図は、マクロレンズの第３構成を示す第４図と同様な端面図である。 第７図は、マクロレンズの第４構成を示す第４図と同様な端面図である。 第８図は、第２実施形態を示す断面図である。 図面はレンズ構成１１を示し、該レンズ構成１１は、 負の入力マクロレンズ配列１２と、 該入力配列１２のレンズ１２ａに対応して配置されたレンズ１３ａにより構成 された負の出力マクロレンズ配列１３と、 前記入力配列１２と出力配列１３との間の二重凸マイクロレンズ配列１４とか らなる。 入力および出力配列１２、１３は平凹レンズ１２ａ、１３ａからなり、該平凹 レンズ１２ａ、１３ａの平面１２ｂ、１３ｂは互いに対面するように配置されて いる。二重凸マイクロレンズ配列１４は、その凸マイクロレンズ面１４ａが入力 および出力配列１２、１３の平面１２ｂ、１３ｂと接触している。 第１図〜第７図の実施形態では、入力および出力配列１２、１３の焦点距離は 等しい。すなわち、各配列１２、１３の全てのレンズは同じ焦点距離を有する。 典型的な構成では、入力および出力マクロレンズの焦点距離ＬＡは−８０mm、 マクロレンズ口径は２１mm、マイクロレンズピッチ（口径）は９１５ミクロン、 およびマクロレンズ配列１２、１３の平面１２ｂと平面１３ｂとの間の距離「ｄ 」は2.984mmである。マイクロレンズの焦点距離は1.865mmであり、全鏡像力場（ full image field）をカバーする1.6のＦナンバーを与える。 また、典型的な構成では、そのマクロレンズ１２ａ、１３ａは、第４図に示す 円形口径レンズからなる円形対称の配列１２、１３をなすか、第５図に示す六角 形口径レンズがより大きい全レンズ面領域をカバーするようにするか、第６図（ この場合も円形口径レンズ）および第７図（矩形口径レンズ）に示すような矩形 配列にすることもできる。より大きい口径のレンズ構成（マクロレンズの口径が 大きいものでも、マクロレンズの個数が多いものでもよい）は、より多量の光お よびより多くの情報を収集して遠近感を高めることができる。 第１図の構成では、無限遠から、撮像される景色の選択した近点までの最高の 焦点、すなわち近焦点距離（near focal distance;「ｎｆｄ」）を得るには、マク ロレンズピッチｐは、次式に従って選択される。 ｐ＝1.24a（λ／ｂ）^0.5 ここで、λ＝光の波長（例えば、５００mm） ａ＝ｎｆｄ＋〔(ＬＡ−ｎｆｄ)／２＋ｔ〕＋〔(ｎ−１)ｔ／ｎ〕 ｂ＝（ＬＡ−ｎｆｄ）／２ ｔ＝最も薄い位置での負のレンズ１２ａ、１３ａの厚さ （ｎ−１）ｔ／ｎ＝レンズ厚による光路長の増大 第２図は、１対の入力および出力マクロレンズ１２ａ、１３ａを通る光線の経 跡を示し、一方第３図は、全マクロレンズ配列についての光線の経跡を示す。主 焦点３１は鮮鋭であるが、側波帯３２も存在する。しかしながら、これらの側波 帯３２は視界に悪影響を与えるものではない。なぜならば、これらの側波帯は視 界領域外に反射され、いかなる場合でも焦点に入ることがないからである。 第８図は、縮小像を形成するように構成されている点を除き第１図のレンズ構 成と同じレンズ構成を示す。出力マクロレンズ１３ａは、入力マクロレンズ12ａ よりも大きい（負の）度を有し、これらのレンズの主光軸ＰＡ１２ａ、ＰＡ13ａ は、全体として、レンズ構成の主光軸ＰＡ１１からの距離に比例して互いに変位 されている。これらの主光軸は、光線を主中心光軸に向けて曲げるため、システ ムの主光軸から外方に変位している。 本発明によるレンズ構成から得られる長所のうち、留意すべきものは、次の通 りである。 ・本発明のレンズ構成は、正のマクロレンズを用いた従前の構成よりも非常に コンパクトであること。 ・焦点合わせは、主光軸に沿う簡単な調整事項であること。 ・マイクロレンズによってはいかなる像も形成されないため、より大きいマイ クロレンズをマイクロレンズ配列に使用できること。これにより、二重配列のマ イクロレンズの整合を簡略化でき、かつより良い品質のマイクロレンズを形成で きる。 ・マイクロレンズの焦点距離を選択して、焦点を任意の距離例えば５００mmか ら無限遠に保持できること。 ・全ての物点が前方にあるので、マイクロレンズが該レンズの後方に点を結像 させる必要がないこと。これにより、正しいマイクロレンズ分離を生じさせるこ とができ、かつマイクロ像視界のその後の正しい充填が可能になる。 ・本発明のレンズ構成はマイクロレンズの像を像平面上に投影しないので、記 録像に干渉効果は全く生じない。 ・レンズの構造が簡略化されること。 ・側方解像度がマイクロレンズピッチにより影響を受けないこと。 上記のように、本発明のレンズ構成は、特に、マイクロレンズデコーディング スクリーンにより覆われるフィルムを使用するカメラの撮像レンズ、またはこの ようなスクリーンによりＣＣＤ配列が覆われているか、デコーディングが電子的 に行なわれるビデオ構成のような従来技術の凸マクロレンズ構成と同じ目的に使 用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．負の入力マクロレンズ配列と、 該入力マクロレンズ配列のレンズに対応するようにレンズが配置された負の 出力マクロレンズ配列と、 入力マクロレンズ配列と出力マクロレンズ配列との間の二重凸マイクロレン ズ配列とからなることを特徴とするレンズ構成。 ２．前記入力および出力マクロレンズ配列は平凹レンズからなり、該平凹レンズ の平面は互いに対面するように配置され、前記二重凸マイクロレンズ配列は、 入力および出力マクロレンズ配列の平面と接触する凸マイクロレンズ面を有し ている、請求の範囲第１項に記載のレンズ構成。 ３．前記入力および出力マクロレンズ配列は等しい焦点距離を有する、請求の範 囲第１項または第２項に記載のレンズ構成。 ４．前記入力および出力マクロレンズ配列は、異なる焦点距離と、入力および出 力マイクロレンズ配列の対応マイクロレンズの主光軸とを有し、該主光軸は、 全体としてのレンズ構成の主光軸から入力および出力マクロレンズ配列のマイ クロレンズまでの距離に比例して互いに変位している、請求の範囲第１項また は第２項に記載のレンズ構成。 ５．種々の要素に、異なる屈折率のガラスを使用することにより収差を矯正した 、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のレンズ構成。