JP3197913U - マイクロレンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】マイクロレンズを提供する。【解決手段】第１のレンズＥ１、第２のレンズＥ２および第３のレンズＥ３を含む。第１のレンズＥ１は、正の焦点力を有する両凸レンズである；第２のレンズＥ２は、負の焦点力を有する凹面画像側表面を有するレンズである；および第３のレンズＥ３は、負の焦点力を有するレンズである。第１、第２および第３のレンズの少なくとも１つの表面は、非球形である。本明細書のマイクロ光学レンズは、３つの非球形レンズを用い、異なる焦点力を分配させることにより、仕様および性能に関する新規の解決手段を設定する。一方、本考案の光学レンズは小型なサイズおよび高度な光学的品質を有し、それゆえ携帯可能な画像化を要するさまざまなデジタル製品に容易に取り付けることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、光学画像化システムに、特に３つのレンズで構成されるマイクロピックアップレンズに関する。
光学レンズの携帯性に対する増大する需要ならびにデジタル画像化における継続するイノベーションおよび変化のため、画像化デバイス、例えば携帯電話、カメラ、ラップトップコンピューターなどは小型化される傾向にあり、そのため上記の製品のためのレンズは小型化されそして高光量（high light）であるべきである。また、良好な光学的品質が利用可能であるべきである。
本発明は、小型化されかつ高性能の両方である、光学レンズを提供する。
光学レンズは第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズを含み、第１のレンズは正の焦点力（focal power）を有する両凸レンズであり；第２のレンズは負の焦点力を有する凹面画像側表面を有するレンズであり；および第３のレンズは負の焦点力を有するレンズであり、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズの表面は、少なくとも１つの非球面表面を含む。
光学レンズは、以下の要件を充足し得る：

０＜ｆ２／ｆ３＜１．５

式中、ｆ２は第２のレンズに関する焦点距離であり、ｆ３は第３のレンズに関する焦点距離である；

｜ｆ３｜／ｆ＞２．０

式中、｜ｆ３｜は第３のレンズに関する焦点距離の絶対値であり、ｆはシステム全体の焦点距離である；

０．８＜ＴＴＬ／ｆ＜２．５

式中、ＴＴＬは第１のレンズの対象側の中心点から画像化表面への距離であり、ｆはシステム全体の焦点距離である。
絞りは、第１のレンズと対象の間にまたは第１のレンズと第２のレンズの間にある。
加えて、第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズの位置は固定されている。
本明細書において提供されるマイクロ光学レンズは、３つの非球面レンズを採用し、異なる焦点力を分配させることにより、現行の特許の阻害を打ち破る。それゆえ、現在必要とされる仕様および性能に関する新規の解決手段が、利用可能である。また、本明細書において提供されるマイクロ光学レンズは、小型なサイズおよび高度な光学的品質を有し、それゆえ携帯可能な画像化を要するさまざまなデジタル製品に容易に取り付けることができる。
図１は、本発明の態様１によるマイクロレンズを示した概略図である； 図２は、態様１による軸上色収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図３は、態様１による非点収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図４は、態様１による歪み（％）を示したグラフである； 図５は、態様１による倍率色収差（μｍ）を示したグラフである；
図６は、本発明の態様２によるマイクロレンズを示した概略図である； 図７は、態様２による軸上色収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図８は、態様２による非点収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図９は、態様２による歪み（％）を示したグラフである； 図１０は、態様２による倍率色収差（μｍ）を示したグラフである；
図１１は、本発明の態様３によるマイクロレンズを示した概略図である； 図１２は、態様３による軸上色収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図１３は、態様３による非点収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図１４は、態様３による歪み（％）を示したグラフである； 図１５は、態様３による倍率色収差（μｍ）を示したグラフである；
図１６は、本発明の態様４によるマイクロレンズを示した概略図である； 図１７は、態様４による軸上色収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図１８は、態様４による非点収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図１９は、態様４による歪み（％）を示したグラフである； 図２０は、態様４による倍率色収差（μｍ）を示したグラフである；
図２１は、本発明の態様５によるマイクロレンズを示した概略図である； 図２２は、態様５による軸上色収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図２３は、態様５による非点収差（ｎｍ）を示したグラフである； 図２４は、態様５による歪み（％）を示したグラフである；および 図２５は、態様５による倍率色収差（μｍ）を示したグラフである；
発明の詳細な説明
本発明による光学レンズが、様々な態様において記載されるであろう。
態様１：
態様１において、図１から分かるように、対象側から画像側へ、絞りＥ４、第１のレンズＥ１、第２のレンズＥ２、第３のレンズＥ３、光学フィルターＥ５および光学レンズＥ６である。第１のレンズＥ１は、正の焦点力を有する両凸レンズである。第２のレンズは、負の焦点力を有する画像表面アンダーカットレンズである（凹面表面が画像側に仕上げられている）。第３のレンズＥ３は、負のパワーを有するレンズである。加えて、レンズの少なくとも１つの表面は非球面である。加えて、光学フィルターおよびレンズのそれぞれが固定され、可動でない。
絞りＥ４の表面が、Ｓ１である。第１のレンズＥ１の２つの表面が、Ｓ２およびＳ３である。第２のレンズＥ２の２つの表面が、Ｓ４およびＳ５である。第３のレンズＥ３のレンズの２つの表面が、Ｓ６およびＳ７である。光学フィルターＥ５の２つの表面が、Ｓ８およびＳ９である。光学レンズＥ６の表面が、Ｓ１０である。
TTL = 3.444; f1 = 1.959; f2 = -3.589; f3 = -17.986; f = 3.151
F2/f3 = 0.200
|f3|/f = 5.709
TTL/f = 1.093
システムパラメーター: 1/5” センサーデバイスの絞り値: 2.8
表２は、非球面を有するレンズに関する非球面表面の高次の項の係数、つまりＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を示す：
態様２：
態様２において、図６から分かるように、対象側から画像側へ、第１のレンズＥ１、絞りＥ４、第２のレンズＥ２、第３のレンズＥ３、光学フィルターＥ５および光学レンズＥ６である。第１のレンズＥ１は、正の焦点力を有する両凸レンズである。第２のレンズＥ２は、負の焦点力を有する画像表面アンダーカットレンズである。第３のレンズＥ３は、負のパワーを有するレンズである。加えて、レンズの少なくとも１つの表面は、非球面である。加えて、光学フィルターおよびレンズのそれぞれが固定され、可動でない。
第１のレンズの２つの表面は、Ｓ１およびＳ２である。絞りＥ４の表面は、Ｓ３である。第２のレンズＥ２の２つの表面は、Ｓ４およびＳ５である。第３のレンズＥ３の２つの表面は、Ｓ６およびＳ７である。光学フィルターＥ５の２つの表面は、Ｓ８およびＳ９である。光学レンズＥ６の表面は、Ｓ１０である。
TTL = 3.45; f1 = 1.973; f2 = -3.692; f3 = -16.815; f = 3.155
F2/f3 = 0.220
|f3|/f = 5.329
TTL/f = 1.094
システムパラメーター: 1/5” センサーデバイスの絞り値: 2.8
表２は、非球面を有するレンズに関する非球面表面の高次の項の係数、つまりＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を示す；
態様３：
態様３において、図１１から分かるように、対象側から画像側へ、絞りＥ４、第１のレンズＥ１、第２のレンズＥ２、第３のレンズＥ３、光学フィルターＥ５および光学レンズＥ６である。第１のレンズは、正の焦点力を有する両凸レンズである。第２のレンズＥ２は負の焦点力を有する画像表面アンダーカットレンズである。第３のレンズＥ３は、負のパワーを有するレンズである。加えて、レンズの少なくとも１つの表面は、非球面である。加えて、光学フィルターおよびレンズのそれぞれは固定され、可動でない。
絞りＥ４の表面は、Ｓ１である。第１のレンズＥ１の２つの表面は、Ｓ２およびＳ３である。第２のレンズＥ２の２つの表面は、Ｓ４およびＳ５である。第３のレンズＥ３の２つの表面は、Ｓ６およびＳ７である。光学フィルターＥ５の２つの表面は、Ｓ８およびＳ９である。光学レンズＥ６の表面は、Ｓ１０である。
TTL = 3.280; f1 = 1.978; f2 = -3.795; f3 = -68.851; f = 2.908
F2/f3 = 0.055
|f3|/f = 23.674
TTL/f = 1.128
システムパラメーター: 1/5”センサーデバイスの絞り値: 2.8
以下の表は、非球面を有するレンズに関する非球面表面の高次の項の係数、つまりＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を示す
態様４：
態様４において、図１６から分かるように、対象側から画像側へ、絞りＥ４、第１のレンズＥ１、第２のレンズＥ２、第３のレンズＥ３、光学フィルターＥ５および光学レンズＥ６である。第１のレンズＥ１は、正の焦点力を有する両凸レンズである。第２のレンズＥ２は、負の焦点力を有する画像表面アンダーカットレンズである。第３のレンズＥ３は、負のパワーを有するレンズである。加えて、レンズの少なくとも１つの表面は、非球面である。加えて、光学フィルターおよびレンズのそれぞれは固定され、可動でない。
絞りＥ４の表面は、Ｓ１である。第１のレンズＥ１の２つの表面は、Ｓ２およびＳ３である。第２のレンズＥ２の２つの表面は、Ｓ４およびＳ５である。第３のレンズＥ３の２つの表面は、Ｓ６およびＳ７である。光学フィルターＥ５の２つの表面は、Ｓ８およびＳ９である。光学レンズＥ６の表面は、Ｓ１０である。
TTL = 2.526; f1 = 1.438; f2 = -2.636; f3 = -13.207; f = 2.313
F2/f3 = 0.200
|f3|/f = 5.709
TTL/f = 1.093
システムパラメーター: 1/7”センサーデバイスの絞り値: 2.8
以下の表は、非球面を有するレンズに関する非球面表面の高次の項の係数、つまりＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を示す
態様５
態様５において、図２１から分かるように、対象側から画像側へ、絞りＥ４、第１のレンズＥ１、第２のレンズＥ２、第３のレンズＥ３、光学フィルターＥ５および光学レンズＥ６である。第１のレンズＥ１は、正の焦点力を有する両凸レンズである。第２のレンズＥ２は、負の焦点力を有する画像表面アンダーカットレンズである。第３のレンズＥ３は、負のパワーを有するレンズである。加えて、レンズの少なくとも１つの表面は、非球形である。加えて、光学フィルターおよびレンズのそれぞれは固定され、可動でない。
絞りＥ４の表面は、Ｓ１である。第１のレンズＥ１の２つの表面は、Ｓ２およびＳ３である。第２のレンズＥ２の２つの表面は、Ｓ４およびＳ５である。第３のレンズＥ３の２つの表面は、Ｓ６およびＳ７である。光学フィルターＥ５の２つの表面は、Ｓ８およびＳ９である。光学レンズＥ６の表面は、Ｓ１０である。
TTL = 2.052; f1 = 1.165; f2 = -2.042; f3 = -311.900; f = 1.767
F2/f3 = 0.007
|f3|/f = 176.546
TTL/f = 1.161
システムパラメーター: 1/9”センサーデバイスの絞り値: 2.8
以下の表は、非球面を有するレンズに関する非球面表面の高次の項の係数、つまりＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４およびＡ１６を示す
図２は、態様１による軸上色収差（ｎｍ）を説明する；図３は、態様１による非点収差（ｎｍ）を説明する；図４は、態様１による歪み（％）を説明する；図５は、態様１による倍率色収差（μｍ）を説明する。
図７は、態様２による軸上色収差（ｎｍ）を説明する；図８は、態様２による非点収差（ｎｍ）を説明する；図９は、態様２による歪み（％）を説明する；図１０は、態様２による倍率色収差（μｍ）を説明する
図１２は、態様３による軸上色収差（ｎｍ）を説明する；図１３は、態様３による非点収差（ｎｍ）を説明する；図１４は、態様３による歪み（％）を説明する；図１５は、態様３による倍率色収差（μｍ）を説明する。
図１７は、態様４による軸上色収差（ｎｍ）を説明する；図１８は、態様４による非点収差（ｎｍ）を説明する；図１９は、態様４による歪み（％）を説明する；図２０は、態様４による倍率色収差（μｍ）を説明する。
図２２は、態様５による軸上色収差（ｎｍ）を説明する；図２３は、態様５による非点収差（ｎｍ）を説明する；図２４は、態様５による歪み（％）を説明する；図２５は、態様５による倍率色収差（μｍ）を説明する。
それぞれの態様の軸上色収差、非点収差、歪みおよび倍率色収差に基づき、本発明の光学レンズは良好な光学的品質を有することが理解できる。
マイクロレンズに基づき、本発明に関する法則および実行の特定の方式が記載される。しかし、本明細書中の上記の教示により、本分野の技術者は、上の態様に基づいて、さまざまな改良形および変形を作製することができるであろう。これらの改良形および変形は全て、本発明の保護範囲内にあるというべきである。本分野の技術者は、かかる記載は、その限定というよりむしろ、本発明の目的の解釈のためにのみ用いられると理解すべきである。本発明の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲およびその均等物により限定されるべきである。

Claims (7)

  1. 第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズを含むマイクロレンズであって、前記第１のレンズが正の焦点力を有する両凸レンズであり；前記第２のレンズが負の焦点力を有する凹面画像側表面を有するレンズであり；および前記第３のレンズが負の焦点力を有するレンズであり、ならびに前記第１のレンズ、前記第２のレンズおよび前記第３のレンズの表面の少なくとも１つの表面が非球形である、前記マイクロレンズ。
  2. 請求項１に記載のマイクロレンズであって、

    ０＜ｆ２／ｆ３＜１．５

    式中、ｆ２は第２のレンズの焦点距離であり、およびｆ３は第３のレンズの焦点距離である、
    前記マイクロレンズ。
  3. 請求項１に記載のマイクロレンズであって、

    ｜ｆ３｜／ｆ＞２．０

    式中、｜ｆ３｜は第３のレンズの焦点距離の絶対値であり、およびｆはシステム全体の焦点距離である、
    前記マイクロレンズ。
  4. 請求項１に記載のマイクロレンズであって、

    ０．８＜ＴＴＬ／ｆ＜２．５

    式中、ＴＴＬは第１のレンズの対象側の中心点と画像化表面の間の距離であり、ｆはシステム全体の焦点距離である、
    前記マイクロレンズ。
  5. さらに絞りを含み、および前記絞りが第１のレンズと対象の間にある、請求項１に記載のマイクロレンズ。
  6. さらに絞りを含み、および前記絞りが第１のレンズと第２のレンズの間にある、請求項１に記載のマイクロレンズ。
  7. 第１のレンズ、第２のレンズおよび第３のレンズの位置が固定されている、請求項１に記載のマイクロレンズ。
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