JP2006343745A - 静止レンズ系および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】改良されたレンズを提供する。
【解決手段】ズームおよび／またはオートフォーカスレンズを提供するための系および方法をここに開示する。例えば、本発明の実施形態によれば、レンズに、少なくとも１つの調整可能なレンズを設ける。１つまたはそれ以上のレンズ素子同士を機械的に移動させるかまたはその間隔を変更することなく、レンズの焦点距離および／または焦点を変化させ得る。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、発明の名称が「Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ」であり、出願日が２００４年３月９日の米国特許出願第１０／７９７，８０９号の一部継続出願であって、当該出願明細書は、参照により全体がここに組み込まれる。
本発明は、概ね、光デバイスに関し、特に、ズームおよびオートフォーカス用などのレンズに関する。
ズームレンズおよびオートフォーカスレンズの機能は、周知であり、種々の応用に利用されている。例えば、通常のズームレンズ（すなわち、焦点距離が可変の種々のタイプのレンズ）は、少なくとも２つのレンズ素子を含み、その形状および間隔によって、ズームレンズの焦点距離が決定される。一例として、カメラ用の自動補正式ズームレンズが、一般に、像の位置または像平面が一定のままになるように、その２つの素子の動きを調整し得る。別の例として、ズームレンズは、対物レンズ、結像レンズ（対眼レンズともいう）、および対物レンズと結像レンズとの間の視野レンズを具え得る。視野レンズを、あるいは対物レンズを移動させることによって、ズームレンズの焦点距離が変化する。
通常のズームレンズの一つの欠点は、ズームレンズが大きく重い場合が多く、それによって、ズームレンズを小型デバイス（例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、またはコンパクトカメラ）内に組み込みにくいことである。通常のズームレンズ、さらにオートフォーカスレンズによくある別の欠点は、焦点距離を変更するために複数のレンズ素子の１つまたはそれ以上のレンズ素子を移動させる（例えば、レンズ群内に自動的に再配置する）必要があり、このように移動するには、一般に、その移動に対応する空間と電力とが必要なことである。一例として、一般に電力要件が厳しくかつ充電池の性能により制限を受ける、携帯電話、ＰＤＡ、および小型デジタルカメラ用小型カメラの開発が行われ市場へ急速に導入されたことで、ズームおよび／またはオートフォーカス機能を提供する、改良されたレンズが、明らかに必要とされている。
ズームおよび／またはオートフォーカス応用のためのレンズを提供するための系および方法をここに開示する。例えば、本発明の実施形態によれば、ズームおよび／またはオートフォーカスを得るために、１つまたはそれ以上の調整可能なレンズ素子を有するレンズを提供する。調整可能なレンズ素子にかける電圧レベルを変更することによって、ズームレンズの焦点距離を変化させるか、またはレンズの焦点を変化させる。よって、レンズ素子を機械的に移動させずに、ズームレンズの焦点距離またはオートフォーカスレンズの焦点を変化させ得る。その結果として、そのレンズから、電力要件が低いこと、機械的な駆動機構がないこと、より小さく、明るく、小型な形態に製造し得ること、および／または（例えば、レンズ、またはレンズを組み込んだデバイスが落下することによる、または他の力による）衝撃に耐え得ることなどの、通常のレンズを超えるある利点を得られる。
さらに詳細には、本発明の一実施形態によれば、レンズは、ネマティック液晶からなり屈折率を変更し得るように適合された第１のレンズと、第２および第３のレンズとを含んでおり、第１のレンズ、第２のレンズ、および第３のレンズは、第１のレンズの屈折率に基づいて焦点を変更して、レンズ用の焦点距離を提供するように固定位置に配置される。
本発明の別の実施形態によれば、レンズは、屈折率を変更し得るように適合された第１のレンズと、第２のレンズとを含んでおり、第１のレンズおよび第２のレンズは、第１のレンズの屈折率に基づいて焦点を変更して、レンズ用の焦点距離を提供するように固定位置に配置され、また、焦点は、第１のレンズを回転させて第１のレンズの屈折率が変化することにより、変更される。
本発明の別の実施形態によれば、光デバイスは、屈折率を変更し得る第１のレンズと、第２のレンズおよび第３のレンズであって、光デバイスの第１のレンズ、第２のレンズ、および第３のレンズを光が透過するように、第１のレンズに対して固定位置に配置される第２のレンズおよび第３のレンズと、光デバイスの焦点を変化させるように第１のレンズの屈折率を変更するための手段とを含む。
本発明の別の実施形態によれば、静止レンズの焦点を変化させるための方法は、屈折率を変更する第１のレンズを設けるステップと、第１のレンズから対応の一定の距離をおいて配置される少なくとも１つの第２のレンズを設けるステップと、静止レンズの焦点を調節するように第１のレンズの屈折率を変更するステップと、を含む。
本発明の別の実施形態によれば、レンズを作製する方法は、基板を準備するステップと、基板上に誘電層を堆積するステップと、誘電層上にパターン層を堆積するステップと、レンズ形状に成形するためにパターン層の一部分を除去するステップと、レンズテンプレートを形成するためにレンズ形状に基づいて誘電層の一部分を除去するステップとを含む。
本発明の別の実施形態によれば、レンズを作製する方法は、基板を準備するステップと、基板上にパターン層を堆積するステップと、レンズ形状に成形するためにパターン層の一部分を除去するステップと、レンズテンプレートを形成するためにパターン層の下の１つまたはそれ以上の層にレンズ形状を転写するステップと、を含む。
本発明の別の実施形態によれば、レンズは、屈折率を変更するように適合されたネマティック液晶と、ネマティック液晶に結合され電圧をネマティック液晶に供給するように適合された少なくとも１つの導体と、ネマティック液晶に結合された少なくとも１つの基板と、ネマティック液晶と少なくとも１つの基板との間に配置される、第１の液晶分子配向補助材料からなる少なくとも１つの層と、を含む。
本発明の範囲は、特許請求の範囲により定められ、特許請求の範囲は、参照によりこの欄に組み込まれる。１つまたはそれ以上の実施形態の以下の詳細な説明を検討することによって、当業者は、本発明の実施形態をより完全に理解することができ、さらに利点を得られるだろう。添付の図面を参照してまず簡単に説明する。
本発明の実施形態およびそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解される。図の１つまたはそれ以上の図において同様の部材を特定するために同様の符号を使用していることを理解すべきである。
本発明の実施形態に係るレンズ１００を図１に示す。レンズ１００は、対物レンズ１０２と、調整可能な視野レンズ１０４と、結像レンズ１０６とを含む。対物レンズ１０２（ｆＯとする）および結像レンズ１０６（ｆｉとする）は、通常の対物レンズおよび通常の像形成レンズ（結像レンズまたは対眼レンズともいう）をそれぞれ示し、ガラス、プラスチック、または他の既知の通常のレンズの材料から作製し得る。
結像レンズ１０６は、調整可能なレンズの一組として、調整可能な視野レンズ１０４（ｆＬＣとする）とは離してまたはそれと隣接させて配置するか、あるいはその一部分として形成する場合がある。調整可能な視野レンズ１０４は、ここにさらに詳細に説明するように、例えば、調整可能な視野レンズ１０４に電圧をかけることなどにより屈折率を変更し得るレンズである。調整可能な視野レンズ１０４の屈折率を変更することによって、レンズ１００の焦点距離または焦点が変化し得る。
図１に一例として示すように、対物レンズ１０２、調整可能な視野レンズ１０４、および結像レンズ１０６は、例えば、光１１０を像平面１０８に向け（例えば、拡大し）かつ／または集束させるように機能する。例えば、ユーザーは、調整可能な視野レンズ１０４の屈折率を変更して、（例えば、ズームレンズおよび／またはオートフォーカスレンズなどの）レンズ１００の焦点距離（応用により異なるが、ズーム、オートフォーカス、倍率、電力、視野を指す場合もある）を変化させ得る。対照的に、通常のレンズ（例えば、ズームレンズまたはオートフォーカスレンズ）では、一般に、別の焦点距離または焦点にするために、レンズ素子の１つまたはそれ以上のレンズ素子を物理的に移動させるかまたは再配置する必要がある。
例えば、レンズ１００は、焦点距離を調節するために、レンズ素子（例えば、対物レンズ１０２、調整可能な視野レンズ１０４、および／または結像レンズ１０６）を、移動させまたは自動的に再配置する必要がないので、（ここに説明する１つまたはそれ以上の他の実施形態とともに）レンズ１００によって、通常のレンズを超えるある利点を得られる。例えば、レンズ１００は、携帯デバイス（例えば、カメラ、携帯電話、またはＰＤＡ）用の静止コンパクトズームレンズまたはオートフォーカスレンズとなり得る。さらに、レンズ１００は、例えば、広視野角および可変焦点距離のままで、小型になるように（例えば、レンズ系の経路の全長が１センチメートルまたはそれ以下になるように）設計し得る。
レンズ１００は、レンズ素子の例示的な構成を示しているが、この構成は、限定するものではなく、本発明の原理は、調整可能なレンズ向けの幅広いレンズ構成および応用に用い得ることを理解すべきである。例えば、図２に本発明の実施形態に係るレンズ２００を示す。レンズ２００は、対物レンズ２０２と、視野レンズ２０４と、調整可能な対眼レンズ２０６とを含む。対物レンズ２０２および視野レンズ２０４は、それぞれ、通常の（例えば、ガラス、プラスチック、または他の既知の通常のレンズ材料からなる）レンズ、あるいは調整可能なレンズの場合がある。視野レンズ２０４が通常のレンズである場合、レンズ２００は、オートフォーカス機能を果たすように構成し得る。あるいは、対物レンズ２０２および／または視野レンズ２０４が別の調整可能なレンズであって単独制御され得る場合、レンズ２００は、ズームおよびオートフォーカス機能を果たすように構成し得る。
対眼レンズ２０６は、調整可能なレンズであり、当該レンズは、（例えば、図５ａ〜図５ｆを参照して）ここにさらに詳細に説明するように、例えば、対眼レンズ２０６にかける電圧２０８を変更することにより調整し得る。電圧２０８の電圧レベルを変更することによって、対眼レンズ２０６は、光１１０の屈折量を変化させ（例えば、対眼レンズ２０６の屈折率を変化させ）、よって、オートフォーカスレンズ２００の調節も変化する。
対眼レンズ２０６が調整可能なレンズであることに加えて、視野レンズ２０４が、（例えば、対眼レンズ２０６について説明したのと同様に、視野レンズ２０４にかける電圧を変更することにより調整される）調整レンズである場合、レンズ２００は、ズーム機能も果たし得る。例えば、調整可能な視野レンズ２０４に個別の電圧レベルをかけることにより、光１１０の屈折量が変化する（例えば、視野レンズ２０４の屈折率が変化する）。したがって、レンズ２００は、視野レンズ２０４および対眼レンズ２０６の屈折率（例えば、焦点距離）を個別に変化させることにより、ズームおよびオートフォーカス機能を果たし得る。
別の例として、図３に本発明の実施形態に係るレンズ３００を示す。レンズ３００は、対物レンズ３０２と、視野レンズ３０４と、対眼レンズ３０６とを含む。視野レンズ３０４は、調整可能な視野レンズであって、当該レンズは、例えば、視野レンズ３０４にかける電圧３０８の電圧レベルを変更することにより調整される。対物レンズ３０２、視野レンズ３０４、および対眼レンズ３０６は、例えば、静止ズームレンズとして焦点距離を変化させるように機能するように、またはオートフォーカスレンズとして焦点を変化させ光１１０を像平面３１０に向けるように実施し得る。
視野レンズ３０４は、例えば、電力が正または負になり、また電圧３０８の電圧レベル（すなわち、視野レンズ３０４への外部バイアス）により調整し得る液晶充填レンズとして、実施し得る。視野レンズ３０４の電力を調整することによって、視野レンズ３０４の有効屈折率が変更され、よって、レンズ３００の焦点距離または焦点が変化する。
別の例として、図４ａに本発明の実施形態に係るズームレンズ４００を示す。ズームレンズ４００は、対物レンズ４０２と、視野レンズ４０４と、対眼レンズ４０６とを含む。ズームレンズ４００は、レンズ３００（図３）と同様だが、視野レンズ３０４（図３）が調整可能なものであるというよりむしろ対物レンズ４０２を調整可能なものにし得る。
対物レンズ４０２は、電圧４０８をかけることにより調整可能であり、電圧４０８の電圧レベルを変更すると、対物レンズ４０２の屈折率が変化する。対物レンズ４０２、視野レンズ４０４、および対眼レンズ４０６は、例えば、静止ズームレンズとして、焦点距離を変化させて光１１０を像平面３１０に向け得る機能を果たすように実施し得る。
同様に、図４ｂに本発明の実施形態に係るオートフォーカスレンズ４５０を示す。オートフォーカスレンズ４５０は、対物レンズ４５２と、視野レンズ４５４と、対眼レンズ４５６とを含む。オートフォーカスレンズ４５０は、レンズ３００（図３）と同様だが、視野レンズ３０４が調整可能であるというよりは対眼レンズ４５６を調整可能なものにし得る。
対眼レンズ４５６は、対物レンズ４０２（図４ａ）について同様に説明したように、電圧４０８をかけることにより調整可能である。対物レンズ４５２、視野レンズ４５４、および対眼レンズ４５６は、例えば、静止オートフォーカスレンズとして、焦点を変化させて光１１０を像平面３１０に向け得る機能を果たすように実施し得る。
一般に、オートフォーカスレンズ系は、ズームレンズと同様に、対物レンズと対眼レンズとの間に調整可能な視野レンズを含み得る。あるいは、オートフォーカスレンズ系は、視野レンズおよび対物レンズとともに、調整可能な対眼レンズを提供し得る。さらに、レンズ系が、調整可能な視野レンズおよび調整可能な対眼レンズとともに対物レンズを含む場合、レンズ系は、調整可能な視野レンズおよび調整可能な対眼レンズをそれぞれ調節することにより、ズームおよびオートフォーカスを行い得る。したがって、ここに開示するように、また当業者が理解するように、調節可能な対物、視野および／または対眼レンズ素子を種々に組み合わせることによって、ズーム、オートフォーカス、またはズームおよびオートフォーカスの特徴を組み合わせたものを提供するレンズ系が得られる。
図５ａに、本発明の実施形態に係る調整可能なレンズ５００の上部斜視図を、また図５ｂに、本発明の実施形態に係る調整可能なレンズ５００の側面図を示す。調整可能なレンズ５００は、基板５０２およびレンズ５０４を含む。基板５０２は、例えば、ガラスまたはプラスチック、あるいはレンズ５０４を支持するのに望ましい他の材料からなり得る。
レンズ５０４は、例えば、当業者に知られているネマティック液晶（例えば、純ネマティック液晶またはねじれネマティック液晶など）からなり得る。液晶からなるレンズ５０４によって、低コストの調整可能なレンズを得られ、当該レンズは、通常の半導体加工技術を用いて製造し得る。外部バイアス５０６（例えば、可変電圧源）をレンズ５０４にかけ得るように、１つまたはそれ以上の導体５０８（例えば、導電性ガラス（ＩＴＯ）などの透明導体）を、調整可能なレンズ５００内に含ませ得る。さらに、第１の液晶分子配向補助材料からなる層５１２を塗布してもよい。当業者に理解されるように、（例えば、レンズ５０４の片側または両側のポリマーなどの誘電）層５１２に、一定方向のラビングを行い、イオンビームを放射し、または紫外光を照射する。
一例として、本発明の実施形態によれば、外部直流（ＤＣ）バイアスをかけて、ネマティック液晶分子が、電界に対して再配向して、レンズ５０４のレンズ材料の屈折率を有効に変更して、よって、調整可能なレンズ５００の焦点距離または焦点が変化する（例えば、１つまたはそれ以上の調整可能なレンズ５００を組み込んだレンズに、ズームおよび／またはオートフォーカス機能が備わる）。したがって、例えば、外部バイアス５０６の電圧レベルを変更することによって、レンズ５０４の屈折率は変化し、これによって、調整可能なレンズ５００を使用したズームレンズの焦点距離またはオートフォーカスレンズの焦点が、変化する。
一例として、本発明の実施形態によれば、（例えば、第１の液晶分子配向を補助する薄い透明材料）層５１２を、調整可能なレンズ５０４の片側または両側に施し得る。第１の液晶分子配向補助材料からなるこの層５１２は、例えば、誘電体（例えば、ポリマー）であり得、当業者に理解されるように、この誘電体に、一定方向のラビングを行い、イオンビームを照射し、または紫外光を照射し得る。
さらに、本発明の実施形態によれば、外部バイアス５０６によりレンズ５０４への電圧を変更するというより、レンズ５０４の屈折率を変更するために、異なるタイプのエネルギー源をレンズ５０４に使用し得る。例えば、加熱またはエネルギー源（例えば、レーザー、加熱要素、またはエネルギービーム）を、レンズ５０４の屈折率を変更するために使用してもよい。
調整可能なレンズ５００には、レンズ５１０（例えば、固定焦点レンズ）も含まれ得る。調整可能なレンズ５００の一体化した部分として、レンズ５１０を調整可能なレンズ５００内に組み込んでもよい。例えば、レンズ５１０は、拡散、堆積、リソグラフィーパターン形成によるスピンコートポリマー、または当業者に知られている他の技術によって形成し得る。
調整可能なレンズ５００は、レンズ５０４の片側または両側にレンズ５１０を含み得、レンズ５１０は、種々の構成および形状である。例えば、図５ｃから図５ｆに、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る例示的なレンズ５１０を有する調整可能なレンズ５００の例示的な実施の側面図を示す。図５ｃから図５ｆに示すように、レンズ５０４は、レンズ５１０（１）およびレンズ５１０（２）と呼ぶレンズ５１０同士の間に別々に配置され（例えば、挟まれ）得る。
ここに説明するように、例えば、調整可能な液晶レンズ５０４の両側の透明電極５０８（例えば、ＩＴＯ）によりレンズ５０４に外部バイアス５０６をかけて、レンズ５０４の屈折率を変化させ得る。透明電極５０８は、例えば、レンズ５１０（１）およびレンズ５１０（２）の内側の面、および／またはレンズ５１０（１）およびレンズ５１０（２）の外側の面に形成し得る。さらに、当業者に理解されるように、第１の液晶分子配向補助材料からなる層５１２を施し、層５１２（例えば、レンズ５０４の片側または両側のポリマーなどの誘電体）に、一定方向のラビングを行い、イオンビームを照射し、または紫外光を照射し得る。
レンズ５１０（１）および５１０（２）は、例えば、特定の応用、機能、または要件により望ましい、個別の形状としまたは個別に形成し得る従来のレンズの代表になり得る。例えば、レンズ５１０（１）および５１０（２）は、特定の機能を果たしまたは設計された特定の特徴を具えるために、凸状、凹状、または共焦点のレンズ形状または他のどんな形状、あるいは複数の形状の望ましい組み合わせにしてもよい。複数のレンズ５１０は、通常の技術（例えば、研磨、または適切なガラスまたはプラスチック材料を使用した、ガラスまたはプラスチック成形）を用いて作製し、あるいは本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、ここに開示する種々の技術を用いて作製し得る。
本発明の１つまたはそれ以上の実施形態によれば、視野レンズ１０４、視野レンズ２０４、対眼レンズ２０６、視野レンズ３０４、対物レンズ４０２、および／または対眼レンズ４５６は、調整可能なレンズ５００について説明したように実施し得る。さらに、例えば、調整可能なレンズ５００は、レンズ５１０を含む場合、図１の調整可能な視野レンズ１０４および結像レンズ１０６の組み合わせの代わりに用い得る（すなわち、レンズ５００のレンズ５０４およびレンズ５１０は、調整可能な視野レンズ１０４および結像レンズ１０６とそれぞれ入れ替え得る）。したがって、ここに説明する調整可能なレンズ５００の作製技術は、（例えば、図１〜図４を参照して）ここに説明する調整可能なレンズに適用して、調整可能な焦点距離または焦点特性を有するポジ型および／またはネガ型のレンズが得られる。
例えば、本発明の実施形態によって、ここに説明するズームレンズに調整可能なレンズを組み込むことによって、例えば、倍率量を変更し得る（例えば、倍率を３倍またはそれ以上に変更し得る）。有効焦点距離を、例えば外部バイアスにより制御することができ、この外部バイアスは、（例えば、電気光学ズームレンズを得られるような）特定の液晶の選択、望ましい応用または倍率要件により異なるが、１ボルトから２０ボルトまたはそれ以上に変更し得る。
別の例として、本発明の実施形態により、ここに述べるように、オートフォーカスレンズに調整可能なレンズを組み込むことによって、例えば焦点を変化させ得る。焦点は、さらに説明するように、画質に基づくフィードバックを利用することによって変化および制御して、焦点が改善され画質が最適化され得る。焦点は、例えば外部バイアスにより制御することができ、この外部バイアスは、（例えば、可変焦点距離および／または画質のフィードバック調整に基づいて電気光学オートフォーカスレンズを得られるように）特定の液晶の選択、望ましい応用またはオートフォーカス要件により異なるが、１ボルトから２０ボルトまで変化させ得る。
本発明の実施形態によれば、１つまたはそれ以上の調整可能なレンズをレンズ素子内に組み込んだ静止ズームおよび／またはオートフォーカスレンズが、提供される。例えば、ズームレンズは、焦点距離を連続して変更可能な光学系を提供し得るが、これは限定するものではない。一例として、像平面は、固定位置のままであるか、または（例えば、バリフォーカルレンズの場合と同様に）焦点距離を徐々に変化させる度に、再度焦点合わせを必要とする場合がある。
オートフォーカスレンズについて、一例として、連続して焦点を変化させ得る光学系を得られる。例えば、オートフォーカス機能を得るために、ここに開示するように、（例えば、レンズ群の対物、視野、または対眼レンズの位置に）調整可能なレンズを設け得る。オートフォーカス機能に加えてズーム機能を得るために、１つまたはそれ以上の追加の調整可能なレンズをレンズ系内に設けてもよい。
例えば、図７〜図９を少し参照すると、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る例示的なレンズの実施が示されている。特に、図７〜図９には、レンズ７００、８００、および９００をそれぞれ示している。
レンズ７００は、対物レンズ７０２と、視野レンズ７０４と、対眼レンズ７０６とを含む。対眼レンズ７０６は、（例えば、調整可能なレンズ５００について説明したように）レンズ５０４と、レンズ５１０（１）および５１０（２）とを有する調整可能なレンズとして実施し得る。例示的な光線がレンズ７００から像平面７０８に透過する様子を示す。
レンズ８００は、対物レンズ８０２と、視野レンズ８０４と、対眼レンズ８０６とを含み、視野レンズ８０４は、（例えば、調整可能なレンズ５００について説明したように）調整可能なレンズとして実施されている。レンズ９００は、対物レンズ９０２と、視野レンズ９０４と、対眼レンズ９０６とを含む。視野レンズ９０４および対眼レンズ９０６は、それぞれ、（例えば、調整可能なレンズ５００について説明したように）調整可能なレンズとして実施し得る。したがって、例えば、視野レンズ９０４を、ズーム機能を果たすように制御し、かつ対眼レンズ９０６をオートフォーカス機能を果たすように制御することにより、レンズ９００は、ズームおよびオートフォーカスを行い得る。図９に示すように、像平面７０８は、（例えば、センサ（図示せず）の前に）保護ガラスまたはプラスチックも含み、これらの保護ガラスまたはプラスチックは、応用または特定の要件により異なるフィルタ（例えば、カラーフィルタまたは赤外線フィルタ）の場合もある。
一般に、本発明の実施形態によれば、レンズ素子の１つまたはそれ以上のレンズ素子の有効屈折率を制御または変更することに基づく静止ズームおよび／またはオートフォーカスレンズが、提供される。したがって、レンズ内において１つまたはそれ以上のレンズ素子を機械的に動かしまたは物理的に再配置する必要がない。
本発明の実施形態に係る調整可能なレンズは、液晶ベースの調整可能なレンズとして提供し得る。しかしながら、液晶ベースの調整可能なレンズに限定するものではなく、調整可能なレンズは、有効屈折率を変更し得る他のタイプの材料により実施し得る。例えば、選択されたレンズ材料の有効屈折率の変更を制御するのに適切な対応の技術に加えて、圧電材料、または非線形光軸依存型複屈折材料（non-linear optical axis dependent birefringence material）を使用してもよい。
例えば、可変焦点レンズは、非線形光学材料からなり得、可変焦点レンズを組み込むズームレンズの焦点距離は、拡大方向に沿って可変焦点レンズを物理的に押したり、引いたり、または滑動させずに（すなわち、可変焦点レンズは、通常のズームレンズにおけるように、他方のレンズ素子へ近づけまたはそれから遠ざけずに）、非線形光学材料を１つの光軸から別の光軸に回転させることにより、制御される。同様に、例えば、可変焦点レンズを組み込んだオートフォーカスレンズの焦点は、非線形光学材料を１つの光軸から別の光軸へ回転させることにより、制御される。
例えば、本発明の実施形態によれば、調整可能なレンズ５００をズームおよび／またはオートフォーカスレンズ内において実施するというよりは、屈折率を変更し得る非線形光学材料を使用することにより、１つまたはそれ以上の調整可能なレンズをズームおよび／またはオートフォーカスレンズ内において実施し得る。一例として、調整可能なレンズは、圧電材料、または非線形光学結晶を組み込み得る。非線形光学結晶（例えば、図６を参照して説明する結晶６０２）は、それぞれの光軸（例えば、結晶６０２の「Ｘ」、「Ｙ」、および／または「Ｚ」軸）に沿って屈折率が異なる。屈折率の変更は、例えば、非線形光学結晶を１つの光軸から別の光軸へ回転させることにより制御し得る。
例えば、図６に、本発明の実施形態に係る非線形光学結晶６０２および調整可能なレンズ６０４を図示する。調整可能なレンズ６０４は、（例えば、結晶６０２などの）非線形光学結晶からなり得、この光学結晶は、（すなわち、結晶６０２について）その複数の軸の１つまたはそれ以上の軸に沿って屈折率が異なっている。例えば、調整可能なレンズ６０４は、（例えば、図６に示すように）回転させて、屈折率を、よって、調整可能なレンズ６０４を組み込んでいるズームレンズの倍率を変更し得る。一例として、調整可能なレンズ６０４は、Ｘ軸からＹ軸に、あるいはＸ軸またはＹ軸からＺ軸に回転させて、徐々にまたは連続して屈折率を変更し得る（例えば、ズームおよび／またはオートフォーカス機能を働かせ得る）。
調整可能なレンズ６０４は、屈折率を変更し得るどんなレンズ位置に配置してもよい。例えば、調整可能なレンズ６０４の代わりに、対応の図１から図４ｂの、視野レンズ１０４、視野レンズ２０４、対眼レンズ２０６、視野レンズ３０４、対物レンズ４０２、または対眼レンズ４５６を使用してもよい（すなわち、レンズ１００、レンズ２００、レンズ３００、レンズ４００、またはレンズ４５０を得られる）。したがって、ここに説明するように電圧バイアスを変更するというよりは、別の屈折率にするような回転を調整可能なレンズ６０４にさせる。一般に、別の屈折率にするために調整可能なレンズ６０４を回転させることによって、機械的にレンズ素子を前後に移動してレンズ素子同士の間の間隔を変化させる通常の技術を超える、ある利点（例えば、大きさまたは重さに関する利点）を得られる。
図６に例示的に示すように、結晶６０２を、調整可能なレンズ６０４（例えば、ボールレンズ）と同様の形状に成形、切削、形成し得る。調整可能なレンズ６０４は、例えば、当業者に知られているＫＤＰ結晶、ＫＴＰ結晶、β−ＢａＢ２Ｏ２結晶、ＬｉＢ３Ｏ５結晶または種々の他のタイプの非線形光学結晶であり得る。例えば、ＫＤＰ結晶は、屈折率が、（例えば、ｚ軸について）ｎｏ＝１．４９３８であり、（例えば、ｘまたはｙ軸について）ｎｅ＝１．４５９９であり得る。ＫＴＰ結晶は、屈折率が、（例えば、それぞれＺ、Ｘ、およびＹ軸について）ｎｚ＝ｃ＝１．８３０５、ｎｘ＝ａ＝１．７３９５、ｎｙ＝ｂ＝１．７３６７であり得る。β−ＢａＢ２Ｏ２結晶は、屈折率が、（例えば、ｚ軸について）ｎｏ＝１．６５５１であり、また（例えば、ＸまたはＹ軸について）ｎｅ＝１．５４２５であり得る。ＬｉＢ３Ｏ５結晶は、屈折率が、（例えば、それぞれＺ、Ｘ、およびＹ軸について）ｎｚ＝ｃ＝１．６０５５、ｎｘ＝ａ＝１．５６５６、ｎｙ＝ｂ＝１．５９０５であり得る。
一例として、調整可能なレンズ６０４は、β−ＢａＢ２Ｏ２結晶からなるボールレンズの場合がある。調整可能なレンズ６０４を回転させることによって、屈折率は、光軸に沿って変化し得る。例えば、調整可能なレンズ６０４は、ズームレンズを一つの倍率レベルにするために、屈折率が（例えば、光軸Ｙに沿って）ｎｅ＝１．５４２５となるように配置し得る。次いで、調整可能なレンズ６０４は、別の倍率にするために、屈折率が（例えば、その光軸Ｚに沿って）ｎｏ＝１．６５５１になるように回転させ得る。調整可能なレンズ（例えば、調整可能なレンズ５００および６００）およびレンズ系ならびに方法のさらに詳細については、２００５年５月２４日付発行の米国特許第６，８９８，０２１号明細書に見いだせ、それは、参照によりここに全体が組み込まれる。
ここに説明するように、レンズは、オートフォーカス機能を得るために調整可能なレンズ（例えば、調整可能なレンズ５００または調整可能なレンズ６００）を含み得る。オートフォーカス機能は、例えば、フィードバックコントロールシステムにより得られる。例えば、図１０に、本発明の実施形態に係るオートフォーカスシステム１０００を示す。
オートフォーカスシステム１０００は、レンズ１００４と、センサ１００６と、フィードバックコントロールシステム１００８とを含む。レンズ１００４は、（例えば、図１〜図４ｂおよび図７〜図９を参照して説明するように）少なくとも１つの調整可能なレンズを有するレンズ素子の一群に相当し得る。コントロールシステム１００８（例えば、デジタル信号処理装置または他の通常のタイプの画質処理システム）が、センサ１００６（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、または他の通常のタイプの画像センサ）において画像をモニターし、レンズ１００４内の１つまたはそれ以上の調整可能なレンズを調節して、センサ１００６において画像（例えば、物体１００２）の焦点を最適化する。
一般に、ズームおよび／またはオートフォーカスレンズを提供するためのシステムおよび方法は、種々の応用において実施され得る。例えば、１つまたはそれ以上のレンズは、カメラ（例えば、デジタルカメラ、監視カメラ、または携帯電話または他の携帯型電子機器内に組み込まれるカメラ）内において実施され得る。別の例として、光学式読み取り装置および／または書き込みシステム（例えば、単一または複数のレーザー光線を使用するＣＤまたはＤＶＤプレーヤー、ＣＤまたはＤＶＤレコーダー、および／またはＣＤまたはＤＶＤ書き換え型システム）、あるいは投影系（例えば、小画像投影レンズ系）内に１つまたはそれ以上のレンズを実施し得る。
図１１は、レンズまたはマイクロレンズ、レンズまたはマイクロレンズアレイ、および／または球面または非球面レンズのマスターテンプレート（master template）を作製するための、本発明の実施形態に係る方法１１００を示すフローチャートである。まず、ステップ１１０２において基板を準備する。次に、ステップ１１０４において、任意の誘電層を基板に堆積させる。ステップ１１０６において、スピンコートフォトレジストまたは他の感光性材料などのパターン層を誘電層に堆積させる。ステップ１１０８において、通常のフォトリソグラフィー加工などによりパターン層の選択部分を画定する。パターン層の除去される部分を誘電層の領域（または誘電層がない場合は基板）に露出し、ここで、ステップ１１１０において、レンズまたはマイクロレンズの形状が形成される。
ステップ１１１２において、誘電層（および／または基板層）の露出された部分に対応する形状は、ウェットエッチング、ドライエッチング、グレースケールマスク、またはシャドウマスクなどで選択的にエッチングされ転写されて、湾曲を調節した凹所が形成される。湾曲した凹所は、設計したように、中央が最も深く、側部または周縁に向かってテーパーをつけ得るが、応用により相違し得る。エッチングでは、任意の誘電材料または基板材料の表面に凹形状を転写し得る。ステップ１１１４においてパターン層の残りの部分を除去し、その結果生じるテンプレートは、それ以降の加工ステップに使用でき、または特別に設計されたレンズのプラスチック成形に使用できる。さらに、湾曲した凹所は、応用により異なる、半球、非球面などのどんな適切な形状にもすることができる。
必要に応じて、ステップ１１１６において、ステップ１１１４で形成した誘電テンプレートを、ガラス成形用の基板にさらに転写し得る。レンズをガラス成形するマスターテンプレートに使用する基板材料は、レンズをガラス成形またはプラスチック成形する全工程中に変形しないように、非常に硬質な材料（例えば、ＳｉＣなど）にする。次に、ステップ１１１６の後に、硬化した誘電層を保護する層を凹状のテンプレート上に堆積するなど、さらに加工を行い得るが、最後のマスタープレート１１１８の使用準備ができる。
図１２ａ、図１２ｂおよび図１３ａ〜図１３ｃに、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る例示的なグレースケールマスク工程を用いて湾曲を調節した凹所を形成する方法を示す。図１２ａに、グレースケールマスクの一つの開口部１２００の一例を示し、一般的なグレースケールマスクは、不透明部分により間を隔てられたこのような多くの開口部１２００を有する。グレースケールマスクは、図１２ｂに示すような、開口部の、半径が異なる複数の場所を透過する光量を相違させる。グレースケールマスク上における、開口部１２００の半径ごとの階調によって、その下の、フォトレジストなどの感光誘電性のある層の対応の複数の場所における露光程度が決まる。
ここに示すように、透過する光は、（例えば、図１２ａおよび図１２ｂに示すように）開口部の中心から径方向外側へ移行する間に、中心の最大約１００％から、縁または外側周縁の約０％まで少なくなる。光の透過曲線「ａ」は、所望のマイクロレンズまたはレンズを形成するのに適切などんな形状であってもよい。
図１３ａ〜図１３ｃに、例示的なグレースケールマスク（例えば、図１２ａのマスク）を使用して湾曲を調節した凹所を形成する一連のステップを示す。図１３ａでは、（ポジ型フォトレジストなどの）パターン層１３１０のわずかな部分が、グレースケールマスクの一つの開口部１２００から露光される。パターン層１３１０は、現像され、図１３ｂおよび図１３ｃに示すように、ドライエッチングが行われて、露光パターンが下の誘電層１３０８に転写され、湾曲した凹所１３１４が形成される。したがって、グレースケールマスクの階調およびドライエッチングを調節することによって、球面および非球面マイクロレンズ、ならびに設計の異なるレンズが、迅速にかつ安価に形成され得る。
グレースケールマスクの設計のタイプ、パターン形成、エッチングによって、湾曲した凹所１３１４を異なる形状にすることができ、これらの形状を用いて、球面、非球面、凸面、凹面、もしくは共焦点レンズ形状、または他の形状、複数の形状を望ましい組み合わせにした形状にし得る。さらに、湾曲した凹所１３１４はまた、湾曲した凹所の表面の凹凸を滑らかにする処理を行ってもよい。湾曲した凹所の粗さは、可視光の波長と細かく比較すべきである。
例えば、一実施形態によれば、粗さは、可視光の波長の約１／１０またはそれ以下にすべきである。ここに定める「粗さ」は、湾曲した凹所表面の山部と谷部との間の距離と変化のことをいう。一例として、ドライエッチングを用いて湾曲した凹所１３１４を形成するとき、湾曲した凹所１３１４の表面の粗さを滑らかにするために、簡易ウェットエッチングまたは洗浄をさらに行い得る。簡易ウェットエッチングの代替法は、湾曲した凹所１３１４の表面を硬化誘電材料でコーティングすることである。凹所１３１４の表面領域を滑らかにするのに適切な他の方法には、適切に設計された化学機械研磨（ＣＭＰ）などの方法が含まれる。
誘電層１３０８または基板の湾曲した凹所１３１４を形成し（必要に応じて研磨した）後、構造体を、ガラス成形によりガラスを形成しまたはプラスチック成形によりプラスチックレンズを形成するためのテンプレートとして使用し得る。半導体加工法を用いて、別々のレンズ、または別々のレンズからなるアレイを形成する別の加工を続ける。レンズをガラス成形またはプラスチック成形するために、同じパターン設計および湾曲形状の、また異なる設計および形状の複数のテンプレートを、特定の応用によって使用し得る。
図１４ａおよび図１４ｂに、異なる形状１４０２および１４０４の、２つの例示的な半体型マスターテンプレートを示し、この半体型マスターテンプレートは、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る種々のレンズまたはマイクロレンズをガラス成形またはプラスチック成形するために使用し得る。テンプレートの形状１４０２および１４０４は、レンズアレイマスターテンプレートの一部分の場合がある。どんな形状のレンズまたはマイクロレンズを成形するためにも、テンプレート形状１４０２および１４０４などの、これらのマスターテンプレートを組み合わせた使用法を用いることができ、テンプレート形状１４０２および１４０４には、球面、非球面、凸面、凹面、もしくは共焦点レンズ形状、または他の種々の形状、あるいは複数の形状を望ましい組み合わせにした形状を含むがこれらに限定はしない。これらのマスターテンプレートに使用する基板材料は、レンズのガラス成形またはプラスチック成形の全工程の間に変形しないように、非常に硬質な材料（例えば、ＳｉＣなど）にすべきである。
本発明の１つまたはそれ以上の実施形態によって、あるいは別々のレンズ球面、非球面、または異なる大きさまたは形状のマイクロレンズまたはレンズを有するマイクロレンズまたはレンズアレイを容易に製造し得る。非球面または特別な大きさまたは形状のレンズを作製する通常の工程では、レンズは、一般に、手作業で時に一つずつ成形され研磨されるが、これは、時間と労力についてコストが高くつく場合がある。
他方で、球面レンズアレイは、通常の機械を使用することにより迅速に製造し得る。しかしながら、その機械は、非球面レンズを形成することができず、同じアレイに形状または大きさが異なるレンズを形成することもできない。本発明の１つまたはそれ以上の実施形態によって、非球面マイクロレンズもしくは形状または大きさが異なるレンズを有するマイクロレンズアレイ、またはレンズアレイ、あるいはレンズを、迅速に安価に作製することができることが好ましく、これらのアレイまたはレンズを本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に使用し得る。レンズ、およびレンズ作製方法についてのさらに詳細は、２００４年３月９日付で出願され、発明の名称が「Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ」である米国特許出願第１０／７９７，８０９号明細書にあり、参照により全体がここに組み込まれる。
上述の実施形態は、本発明を示しているが限定するものではない。本発明の原理により多数の変更および変形が可能であることも理解すべきである。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定められる。
本発明の実施形態に係る可変焦点レンズを示す図である。 本発明の実施形態に係る可変焦点レンズを示す図である。 本発明の実施形態に係る可変焦点レンズを示す図である。 本発明の実施形態に係るズームレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係るオートフォーカスレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係る調整可能なレンズの上部斜視図である。 本発明の実施形態に係る調整可能なレンズの側面図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る調整可能なレンズの例示的な実施の側面図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る調整可能なレンズの例示的な実施の側面図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る調整可能なレンズの例示的な実施の側面図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る調整可能なレンズの例示的な実施の側面図である。 本発明の実施形態に係る、非線形結晶および調整可能なレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係るオートフォーカスレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係るオートフォーカスレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係る、オートフォーカス機能を有するズームレンズを示す図である。 本発明の実施形態に係るオートフォーカスシステムを示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、レンズをガラス成形および／またはプラスチック成形する半体型マスターテンプレートを製造する工程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、例示的なグレースケールマスクを示す図である。 本発明の実施形態に係る、例示的なグレースケールマスクの特性を示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、グレースケールマスクを使用して湾曲を調節した凹所を形成する工程の段階を示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、グレースケールマスクを使用して湾曲を調節した凹所を形成する工程の段階を示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、グレースケールマスクを使用して湾曲を調節した凹所を形成する工程の段階を示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、レンズをプラスチック成形および／またはガラス成形する際に使用する例示的な半体型マスターテンプレートを示す図である。 本発明の１つまたはそれ以上の実施形態に係る、レンズをプラスチック成形および／またはガラス成形する際に使用する例示的な半体型マスターテンプレートを示す図である。

Claims (48)

  1. ネマティック液晶からなり、屈折率を変更し得るように適合された第１のレンズと、
    第２および第３のレンズと、
    を含み、
    前記第１のレンズ、第２のレンズ、および第３のレンズは、前記第１のレンズの屈折率に基づいて焦点を変化させることでレンズ用の焦点距離を得られるように、固定位置に配置されるレンズ。
  2. 前記第１のレンズは調整可能な視野レンズであり、前記第２のレンズは対物レンズであり、前記第３のレンズは像形成レンズである請求項１に記載のレンズ。
  3. 前記第１のレンズは調整可能な像形成レンズであり、前記第２のレンズは対物レンズであり、前記第３のレンズは視野レンズである請求項１に記載のレンズ。
  4. 前記焦点は、前記第１のレンズに供給される電圧のレベルを変更することにより変化して、それにより、前記第１のレンズの屈折率が変化する請求項１に記載のレンズ。
  5. 前記第１のレンズは、前記ネマティック液晶に前記電圧レベルを供給するための導体をさらに含む請求項４に記載のレンズ。
  6. 前記第１のレンズは、ガラスまたはプラスチックからなる少なくとも１つの基板をさらに含む請求項１に記載のレンズ。
  7. 前記基板は、拡散、堆積、スピンコートポリマー、およびリソグラフィーパターン形成技術の少なくとも１つにより形成される請求項６に記載のレンズ。
  8. 前記第１のレンズは、第１の液晶分子配向補助材料からなる少なくとも１つの層をさらに含む請求項１に記載のレンズ。
  9. 前記第２のレンズには、屈折率を変更し得るように適合されたネマティック液晶が含まれ、前記焦点距離は、前記第２のレンズの屈折率に基づいて変化する請求項１に記載のレンズ。
  10. 前記焦点距離は、前記第２のレンズの屈折率に基づいて変化し、前記第１のレンズおよび第２のレンズが、当該レンズに対して焦点およびズーム機能を果たす請求項９に記載のレンズ。
  11. 前記レンズは、オートフォーカス光学系内に組み込まれ、当該オートフォーカス光学系は、前記レンズを通って受け取られる像をモニターし前記第１のレンズの屈折率により前記焦点を調整するように適合されたコントロールシステムを有する請求項１に記載のレンズ。
  12. 前記レンズは、カメラ、携帯情報端末、電話、ＣＤデバイス、ＤＶＤデバイス、光ディスクドライブ、画像プロジェクタの少なくとも１つに組み込まれる請求項１に記載のレンズ。
  13. 屈折率を変更し得るように適合された第１のレンズと、
    第２のレンズと、
    を含み、
    前記第１のレンズおよび第２のレンズは、前記第１のレンズの屈折率に基づいて焦点を変化させることで前記レンズ用の焦点距離を提供するように、固定位置に配置され、また、前記焦点は、前記第１のレンズを回転させて前記第１のレンズの屈折率が変化することにより、変更されるレンズ。
  14. 前記第１のレンズは、非線形結晶を含む請求項１３に記載のレンズ。
  15. 前記非線形結晶は、ＫＤＰ結晶、ＫＴＰ結晶、β−ＢａＢ２Ｏ２結晶、およびＬｉＢ３Ｏ５結晶の少なくとも１つを含む請求項１４に記載のレンズ。
  16. 前記レンズは、オートフォーカス光学系内に組み込まれ、当該オートフォーカス光学系は、前記レンズを通って受け取られる像をモニターし前記第１のレンズの屈折率により焦点を調整するように適合されたコントロールシステムを有する請求項１３に記載のレンズ。
  17. 第３のレンズをさらに含み、前記第１、第２および第３のレンズは、当該レンズ用の視野レンズ、対物レンズ、像形成レンズとなるように機能する請求項１３に記載のレンズ。
  18. 前記レンズは、カメラ、携帯情報端末、電話、ＣＤデバイス、ＤＶＤデバイス、光ディスクドライブ、および画像プロジェクタの少なくとも１つの中に組み込まれる請求項１３に記載のレンズ。
  19. 屈折率を変更し得る第１のレンズと、
    前記光デバイスの前記第１のレンズ、第２のレンズ、および第３のレンズを光が透過するような、前記第１のレンズに対する固定位置に配置される第２のレンズおよび第３のレンズと、
    前記光デバイスの焦点を変化させるように前記第１のレンズの屈折率を変更するための手段と、
    を含む光デバイス。
  20. 前記光デバイスは、カメラ、携帯情報端末、電話、ＣＤデバイス、ＤＶＤデバイス、光ディスクドライブ、画像プロジェクタの少なくとも１つを含む請求項１９に記載の光デバイス。
  21. 前記第２のレンズは、屈折率を変更し得、前記光デバイスは、前記光デバイスの焦点距離を変化させるように前記第２のレンズの屈折率を変更し得る手段をさらに含む請求項１９に記載の光デバイス。
  22. 前記第１のレンズは、ネマティック液晶材料を含む請求項２１に記載の光デバイス。
  23. 前記第１のレンズは、第１の液晶分子配向補助材料からなる少なくとも１つの層をさらに含む請求項２２に記載の光学デバイス。
  24. 前記第１のレンズは、ガラスまたはプラスチックからなる少なくとも１つの基板をさらに含む請求項１９に記載の光デバイス。
  25. 前記第１のレンズの屈折率により前記焦点を自動調節するための手段をさらに含む請求項１９に記載の光デバイス。
  26. 前記第１のレンズは、非線形結晶を含む請求項１９に記載の光デバイス。
  27. 静止レンズの焦点を変更する方法であって、
    屈折率を変更し得る第１のレンズを設けるステップと、
    少なくとも第２のレンズを前記第１のレンズから対応の一定の間隔で配置して設けるステップと、
    前記静止レンズの焦点を調節するために前記第１のレンズの屈折率を変更するステップと、
    を含む方法。
  28. 前記第１のレンズは、ネマティック液晶材料を含む請求項２７に記載の方法。
  29. 前記第１のレンズは、非線形結晶を含む請求項２７に記載の方法。
  30. 前記第２のレンズは、屈折率を変更し得、前記静止レンズの焦点距離を調節するように前記第２のレンズの屈折率を変更し得るステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
  31. 前記変更ステップは、前記第１のレンズを回転させることにより行われる請求項２７に記載の方法。
  32. 前記静止レンズにより得られる像をモニターし、当該モニターに基づいて自動的に前記変更を行うステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
  33. レンズを作製する方法であって、
    基板を準備するステップと、
    前記基板上に誘電層を堆積させるステップと、
    前記誘電層上にパターン層を堆積させるステップと、
    レンズ形状に成形するために前記パターン層の一部分を除去するステップと、
    レンズテンプレートを形成するために、前記レンズ形状に基づいて前記誘電層の一部分を除去するステップと、
    を含む方法。
  34. 前記レンズのテンプレートを形成するように前記レンズの形状に基づいて前記基板の一部分を除去するステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
  35. 前記基板上に硬化誘電層を堆積させるステップをさらに含む請求項３４に記載の方法。
  36. 前記除去ステップには、ウェットエッチング、ドライエッチング、グレースケールマスク、およびシャドウマスクの少なくとも１つが含まれる請求項３３に記載の方法。
  37. 前記レンズを形成するために前記レンズテンプレートにレンズ材料を充填するステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
  38. 前記レンズを形成するために前記レンズテンプレートにレンズ材料を充填するステップをさらに含み、前記レンズは、球面、非球面、凸面、凹面、および共焦点の少なくとも１つを含む形状である請求項３３に記載の方法。
  39. 粗さを可視光の波長の約１／１０またはそれ以下に減少させるように、前記レンズテンプレートを滑らかにするステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
  40. レンズを作製する方法であって、
    基板を準備するステップと、
    基板上にパターン層を堆積させるステップと、
    レンズ形状に成形するために前記パターン層の一部分を除去するステップと、
    レンズテンプレートを形成するために、前記レンズ形状を前記パターン層の下の１つまたはそれ以上の層に転写するステップと、
    を含む方法。
  41. 前記転写ステップは、前記レンズテンプレートを形成するために、前記レンズ形状に基づいて前記基板の一部分を除去するステップを含む請求項４０に記載の方法。
  42. 前記パターン層と前記基板との間に誘電層を堆積させるステップと、
    前記レンズテンプレートを形成するために、前記レンズ形状に基づいて前記誘電層および基板の少なくとも一方の一部分を除去するステップと、
    をさらに含む請求項４０に記載の方法。
  43. 前記除去ステップとは、ウェットエッチング、ドライエッチング、グレースケールマスクおよびシャドウマスクの少なくとも１つを含む請求項４０に記載の方法。
  44. 前記レンズを形成するために、前記レンズテンプレートにレンズ材料を充填するステップをさらに含む請求項４０に記載の方法。
  45. 粗さを可視光の波長の約１／１０またはそれ以下に減少させるように、前記レンズテンプレートを滑らかにするステップをさらに含む請求項４０に記載の方法。
  46. 屈折率を変更し得るように適合されたネマティック液晶と、
    前記ネマティック液晶に結合され、前記ネマティック液晶に電圧を供給するように適合された少なくとも１つの導体と、
    前記ネマティック液晶に結合された少なくとも１つの基板と、
    前記ネマティック液晶と少なくとも１枚の基板との間に配置された第１の液晶分子配向補助材料からなる少なくとも１つの層と、
    を含むレンズ。
  47. 前記レンズ材料には、ガラスおよびプラスチックの少なくとも１つが含まれる請求項４６に記載のレンズ。
  48. 前記レンズは、焦点距離を変化させることおよび前記光デバイス用の焦点を変化させることの少なくとも一方を行い得るように、光デバイス内に組み込まれる請求項４６に記載のレンズ。
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