JP2017097185A - アレイレンズシステム - Google Patents

Abstract

【課題】アレイレンズシステムを提供する。
【解決手段】複数のアレイレンズを備えると共に各アレイレンズは第１反射ミラーを有する第１光学装置と、正屈折力第１レンズ群（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｆｉｒｓｔ ｌｅｎｓ ｇｒｏｕｐ）と、正屈折力第２レンズ群（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｓｅｃｏｎｄ ｌｅｎｓ ｇｒｏｕｐ）と、負屈折力第３レンズ群（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｔｈｉｒｄ ｌｅｎｓ ｇｒｏｕｐ）と、第２反射ミラーを有する第２光学装置と、負屈折力第４レンズ群（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｆｏｕｒｔｈ ｌｅｎｓ ｇｒｏｕｐ）と、をさらに備え、物体側から像側にかけて順に配列される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、直角プリズムを有するアレイレンズシステムに関する。

ウェーハレベルオプティクス（ＷＬＯ）技術、はウェーハレベルの半導体技術を使用してレンズモジュール或いはカメラモジュール等のマイクロ光学装置を製造する。また、ウェーハレベルオプティクス技術はモバイル装置或いは携帯装置に適用され、カメラはこれらの装置の必須機能となっている。

しかしながら、イメージセンサ（例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）或いはＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ））のサイズが小型化するほど、組み合わされる結像レンズのサイズも縮小させねばならなくなる。従って、結像レンズの設計は極めて綿密に行い、小型化、軽量化、低コスト、高い解像度等の要求に応えねばならない。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。

本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明の目的は、本発明は、アレイレンズシステムを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明に係るアレイレンズシステムは、複数のアレイレンズを備え、各前記アレイレンズは、第１反射ミラーを有する第１光学装置と、正屈折力第１レンズ群と、正屈折力第２レンズ群と、負屈折力第３レンズ群と、第２反射ミラーを有する第２光学装置と、負屈折力第４レンズ群とを備え、ここでは、前記第１光学装置、前記正屈折力第１レンズ群、前記正屈折力第２レンズ群、前記負屈折力第３レンズ群、前記第２光学装置及び前記負屈折力第４レンズ群は物体側から像側にかけて順に配列されることを特徴とする。

本発明によれば、高影像品質を有し、小型で軽量なアレイレンズシステムを提供できる。

本発明の好ましい実施形態に係るアレイレンズのレンズ配列を示す図である。 図１Ａに示す複数個のアレイレンズにより組み立てられるアレイレンズシステムを示す上面図である。 図１Ａに示すアレイレンズのレンズ経路である。 本発明の他の実施形態に係るアレイレンズのレンズ経路である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

＜実施形態＞
図１Ａは本発明の好ましい実施形態に係るアレイレンズ１００のレンズ配列を示す図であり、図１Ｂは複数個（例えば、四つ）のアレイレンズ１００により組み立てられるアレイレンズシステム２００を示す上面図である。ここで、符号（・）は入射光線を表し、符号（ｘ）は射出光線を表す。
図２は図１Ａに示すアレイレンズ１００のレンズ経路である。本実施形態に係るアレイレンズ１００は、ウェーハレベルオプティクス技術を使用して製造される。本実施形態に係るアレイレンズ１００の材質は透明材質であり、例えば、ガラス或いはプラスチック等である。図中では、アレイレンズ１００の左上角は物体（ｏｂｊｅｃｔ）に対向させ、アレイレンズ１００の右上角は像平面（ｉｍａｇｅ ｐｌａｎｅ）に対向させる。

本実施形態では、アレイレンズ１００は物体側から像側にかけて（第１反射ミラー２１１を有する）第１光学装置２１と、正屈折力（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ）第１レンズ群１と、正屈折力第２レンズ群２と、負屈折力第３レンズ群３と、（第２反射ミラー２２２を有する）第２光学装置２２と、負屈折力第４レンズ群４とを順に備える。

図１Ａに示す実施の形態において、第１光学装置２１は反射ミラーを備える。他の実施形態では、第１光学装置２１はプリズムを含む。本実施形態の第１光学装置２１を調整させることで、入射光線を必要な角度に調整させる。第２光学装置２２はプリズムを含む。他の実施形態では、第２光学装置２２は反射ミラーを備える。

正屈折力第１レンズ群１は物体側から像側にかけて凸面第１レンズ１１と、アパーチャ２３と、平面第２レンズ１２と、凹面第３レンズ１３とを順に備える。
詳しくは、凸面第１レンズ１１は非球面（ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）凸面物体表面ｓ１及び平面像側表面ｓ２を有する。平面第２レンズ１２は平面物体側表面ｓ２及び平面像側表面ｓ３を有する。凹面第３レンズ１３は平面物体側表面ｓ３及び凹面像側表面ｓ４を有する。本実施形態では、凸面第１レンズ１１は平面第２レンズ１２に実質的に接触され、且つ平面第２レンズ１２は凹面第３レンズ１３に実質的に接触される。

正屈折力第２レンズ群２は物体側から像側にかけて凸面第４レンズ１４と、平面第５レンズ１５と、凹面第６レンズ１６とを順に備える。
詳しくは、凸面第４レンズ１４は非球面凸面物体表面ｓ５及び平面像側表面ｓ６を有する。平面第５レンズ１５は平面物体側表面ｓ６及び平面像側表面ｓ７を有する。凹面第６レンズ１６は平面物体側表面ｓ７及び凹面像側表面ｓ８を有する。本実施形態では、凸面第４レンズ１４は平面第５レンズ１５に実質的に接触され、且つ平面第５レンズ１５は凹面第６レンズ１６に実質的に接触される。

負屈折力第３レンズ群３は物体側から像側にかけて凹面第７レンズ１７及び平面第８レンズ１８を順に備える。
詳しくは、凹面第７レンズ１７は非球面凹面物体表面ｓ９及び平面像側表面ｓ１０を有する。平面第８レンズ１８は平面物体側表面ｓ１０及び平面像側表面ｓ１１を有する。本実施形態では、凹面第７レンズ１７は平面第８レンズ１８に実質的に接触される。

負屈折力第４レンズ群４は物体側から像側にかけて凹面第９レンズ１９及び平面第１０レンズ２０を順に備える。
即ち、凹面第９レンズ１９は非球面凹面物体表面ｓ１２及び平面像側表面ｓ１３を有する。平面第１０レンズ２０は平面物体側表面ｓ１３及び平面像側表面ｓ１４を有する。本実施形態では、凹面第９レンズ１９は平面第１０レンズ２０に実質的に接触される。

図１Ａに示すように、入射光線は第２光学装置２２の第１表面２２１に進入し、第２反射ミラー２２２を経て反射され、続いて第２光学装置２２の第３表面２２３から離れる。本実施形態では、第１表面と第３表面２２３との間は直角になり、これにより直角プリズムが形成される。

実施形態において、アレイレンズ１００は赤外線フィルタ（図示せず）をさらに備え、平面第２レンズ１２、平面第５レンズ１５、平面第８レンズ１８或いは平面第１０レンズ２０の内の少なくとも何れか１つの表面に塗布される。

本実施形態の特徴の一つによると、凸面第１レンズ１１、凸面第４レンズ１４及び凹面第６レンズ１６の屈折率は１．５１２から１．５２の間であり、アッベ数（Ａｂｂｅ ｎｕｍｂｅｒ）は４８．７から５６．５の間である。
他の実施形態によると、凸面第１レンズ１１のアッベ数Ｖ１及び凹面第３レンズ１３のアッベ数Ｖ２の差値は１７から２５の間である（即ち、１７＜Ｖ１−Ｖ２＜２５）。

本実施形態の他の特徴に基づくと、平面第２レンズ１２、平面第５レンズ１５、平面第８レンズ１８及び平面第１０レンズ２０の屈折率は１．５から１．６の間であり、アッベ数は４０から６０の間である。
他の実施形態によれば、正屈折力第２レンズ群２の焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）ＥＦ３４及び正屈折力第１レンズ群１の焦点距離ＥＦ１２の比率は０．０１から０．２８の間である（即ち、０．０１＜ＥＦ３４／ＥＦ１２＜０．２８）。

図３は本発明の他の実施形態に係るアレイレンズ３００のレンズ経路である。本実施形態では、負屈折力第４レンズ群４は物体側から像側にかけて平面第１１レンズ３１と、凹面第１２レンズ３２と、平面第１３レンズ３３とを順に備える。詳しくは、平面第１１レンズ３１は平面物体側表面ｓ１５及び平面像側表面ｓ１６を有する。凹面第１２レンズ３２は平面物体側表面ｓ１６及び非球面凹面像側表面ｓ１７を有する。平面第１３レンズ２３は平面物体側表面ｓ１８及び平面像側表面ｓ１９を有する。本実施形態によると、平面第１１レンズ３１は凹面第１２レンズ３２に実質的に接触される。

本実施形態の屈折率及びアッベ数は１つ前の実施形態に類似する。このほか、平面第１１レンズ３１及び平面第１３レンズ３３の屈折率は１．５から１．６の間であり、アッベ数は４０から６０の間である。
非球面（例えば、ｓ１、ｓ４、ｓ５、ｓ８、ｓ９、ｓ１２或いはｓ１７）は以下の方程式により定義される。

ここで、ｚは光軸方向のレンズの頂点の距離であり、ｒは光軸方向に垂直になる距離であり、ｃはレンズの頂点の曲率半径の逆数であり、ｋはコーニック定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、α１乃至α８は非球面係数（ａｓｐｈｅｒｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。注意すべき点は、アレイレンズシステム２００（図１Ｂ参照）の各アレイレンズ１００に対して、上述の方程式のパラメータは同じでも異なってもよい点である。

本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１００ アレイレンズ
２００ アレイレンズシステム
３００ アレイレンズ
１ 正屈折力第１レンズ群
２ 正屈折力第２レンズ群
３ 負屈折力第３レンズ群
４ 負屈折力第４レンズ群
１１ 凸面第１レンズ
１２ 平面第２レンズ
１３ 面第３レンズ
１４ 凸面第４レンズ
１５ 平面第５レンズ
１６ 凹面第６レンズ
１７ 凹面第７レンズ
１８ 平面第８レンズ
１９ 凹面第９レンズ
２０ 平面第１０レンズ
２１ 第１光学装置
２１１ 第１反射ミラー
２２ 第２光学装置
２２１ 第１表面
２２２ 第２反射ミラー
２２３ 第３表面
２３ アパーチャ
３１ 平面第１１レンズ
３２ 凹面第１２レンズ
３３ 平面第１３レンズ
ｓ１ 非球面凸面物体表面
ｓ２ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ３ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ４ 凹面像側表面
ｓ５ 非球面凸面物体表面
ｓ６ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ７ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ８ 凹面像側表面
ｓ９ 非球面凹面物体表面
ｓ１０ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ１１ 平面像側表面
ｓ１２ 非球面凹面物体表面
ｓ１３ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ１４ 平面像側表面
ｓ１５ 平面物体側表面
ｓ１６ 平面像側表面／平面物体側表面
ｓ１７ 非球面凹面像側表面
ｓ１８ 平面物体側表面
ｓ１９ 平面像側表面

Claims (15)

1. 複数のアレイレンズからなるアレイレンズシステムであって、各前記アレイレンズは、
   第１反射ミラーを有する第１光学装置と、
   正屈折力第１レンズ群と、
   正屈折力第２レンズ群と、
   負屈折力第３レンズ群と、
   第２反射ミラーを有する第２光学装置と、
   負屈折力第４レンズ群と、を備え、
   前記第１光学装置、前記正屈折力第１レンズ群、前記正屈折力第２レンズ群、前記負屈折力第３レンズ群、前記第２光学装置及び前記負屈折力第４レンズ群は物体側から像側にかけて順に配列されることを特徴とする、
   アレイレンズシステム。
2. 前記第２光学装置は直角プリズムを備えることを特徴とする、請求項１に記載のアレイレンズシステム。
3. 前記正屈折力第１レンズ群は物体側から像側にかけて凸面第１レンズと、アパーチャと、平面第２レンズと、凹面第３レンズとを順に備えることを特徴とする、請求項１に記載のアレイレンズシステムズ。
4. 前記正屈折力第２レンズ群は物体側から像側にかけて凸面第４レンズと、平面第５レンズと、凹面第６レンズとを順に備えることを特徴とする、請求項３に記載のアレイレンズシステム。
5. 前記負屈折力第３レンズ群は物体側から像側にかけて凹面第７レンズ及び平面第８レンズを順に備えることを特徴とする、請求項４に記載のアレイレンズシステム。
6. 前記負屈折力第４レンズ群は物体側から像側にかけて凹面第９レンズ及び平面第１０レンズを順に備えることを特徴とする、請求項５に記載のアレイレンズシステム。
7. 前記凸面第１レンズ、前記凸面第４レンズ及び前記凹面第６レンズの屈折率は１．５１２から１．５２の間であることを特徴とする、請求項５に記載のアレイレンズシステム。
8. 前記凸面第１レンズ、前記凸面第４レンズ及び前記凹面第６レンズのアッベ数は４８．７から５６．５の間であることを特徴とする、請求項５に記載のアレイレンズシステム。
9. 前記凸面第１レンズのアッベ数及び前記凹面第３レンズのアッベ数の差値は１７から２５の間であることを特徴とする、請求項５に記載のアレイレンズシステム。
10. 前記平面第２レンズ、前記平面第５レンズ、前記平面第８レンズ及び前記平面第１０レンズの屈折率は１．５から１．６の間であることを特徴とする、請求項６に記載のアレイレンズシステム。
11. 前記平面第２レンズ、前記平面第５レンズ、前記平面第８レンズ及び前記平面第１０レンズのアッベ数は４０から６０の間であることを特徴とする、請求項６に記載のアレイレンズシステム。
12. 前記正屈折力第２レンズ群の焦点距離及び前記正屈折力第１レンズ群の焦点距離の比率は０．０１から０．２８の間であることを特徴とする、請求項１に記載のアレイレンズシステム。
13. 前記負屈折力第４レンズ群は物体側から像側にかけて平面第１１レンズと、凹面第１２レンズと、平面第１３レンズとを順に備えることを特徴とする、請求項５に記載のアレイレンズシステム。
14. 前記平面第２レンズ、前記平面第５レンズ、前記平面第８レンズ、前記平面第１１レンズ及び前記平面第１３レンズの屈折率は１．５から１．６の間であることを特徴とする、請求項１３に記載のアレイレンズシステム。
15. 前記平面第２レンズ、前記平面第５レンズ、前記平面第８レンズ、前記平面第１１レンズ及び前記平面第１３レンズのアッベ数は４０から６０の間であることを特徴とする、請求項１３に記載のアレイレンズシステム。

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