JP5623286B2 - 二重の焦点距離のレンズシステム - Google Patents
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Description
この発明は、一般に、反射性の光学的なシステムの分野に、及び、特に、コンパクトなイメージングシステムにおける使用のために適切な光学的なシステムに、関係する。
屈折性の光学部品を備えた屈折性の光学部品を組み合わせる光学的なシステムは、知られたものである。例えば、Bodkinへ発行された、米国特許第7,049,597号(特許文献1)、及び、Amonへ発行された、米国特許第7,119,969号(特許文献2)は、二重のスペクトルの光学的なシステムにおける使用のための反射性の及び屈折性の素子を備えた二重の光路を開示する。各々の光学的なシステムは、可視のイメージングのための一つの光学的なシステム及びハイパースペクトルのイメージングための別の光学的なシステムを含む。ビームスプリッターは、二つの光路を形成するために使用される。
発明の一つの態様に従ったもので、二重の焦点距離の光学的なシステムは、第一の光学的なシステム及び第二の光学的なシステムを含む。第一の光学的なシステムは、光軸に沿って位置決めされたものであると共に、物体側の表面及び像側の表面を有する光学的な構造体を含む。物体側の表面及び像側の表面は、屈折性の表面の部分及び反射性の表面の部分を含む。第一の光学的なシステムは、ある焦点距離を有する。第二の光学的なシステムは、同じ光軸に位置決めされたものであると共に、ある焦点距離を有する。第一の光学的なシステムの焦点距離は、第二の光学的なシステムの焦点距離と比べてより長いものである。
より下に与えられた発明の好適な実施形態の詳細な説明において、参照は、付随するものである図面になされたものであるが、それらにおいて:
図1は、発明の第一の例の実施形態を通じて伝播する光の光線追跡を示す概略的な図である;
図2は、発明の第一の例の実施形態の光学的な構成部品の概略的な図である;
図3は、発明の第一の例の実施形態の例の実施を示す概略的な図である;
図4は、発明の第二の例の実施形態を通じて伝播する光の光線追跡を示す概略的な図である;
図5は、図4に示された発明の第二の例の実施形態の部分を通じて伝播する光の光線追跡を示す概略的な図である;
図6は、図4に示された発明の第二の例の実施形態の部分を通じて伝播する光の光線追跡を示す概略的な図である;と共に、
図7は、発明の第二の例の実施形態の例の実施を示す概略的な図である。
本記載は、特に、本発明に従った装置、の部分を形成する、又は、それとより直接的に協働する、素子へ方向付けられることになる。具体的に示された又は記載されたものではない素子が、当業者に周知の様々な形態を取ることがあることは、理解されるものである。
まだ図2を参照すると、第二の光学的なシステム300は、第一の光学的なシステム200を備えた光学的な素子140の表面105及び110を共有する。光学的な素子140を通過した後に、第二の光学的なシステム300は、一つの又はより多い追加のレンズ255を通じてイメージセンサー135へ光を方向付ける。図2に示されたように、これらのレンズは、表面260,265を有する両凸のレンズ;表面270,275を有する両凸のレンズ;及び表面280,285を有する両凹のレンズを含む。あるいは、第二の光学的なシステム300は、図2に示されたレンズの数と比べてより多い又はより少ないレンズを有することができる。
逆戻りに図1及び2を参照すると、第一の光学的なシステム200の第一の焦点距離及び第二の光学的なシステム300の第二の焦点距離の少なくとも一つは、固定された焦点距離である。しかしながら、追加の光学的な素子が、焦点距離、焦点、又はそれら両方における変化に影響を及ぼすために可動なものである、イメージセンサー130及び第一の光学的なシステム200並びにイメージセンサー135及び第二の光学的なシステム300のいずれか又は両方の間に位置決めされることができることは、企図される。これは、一つの又はより多い光学的な素子を移動させるための従来の技術を使用することで成し遂げられることができる。あるいは、イメージセンサー130及びイメージセンサー135の一つ又は両方は、焦点における変化に影響を及ぼすためにそれの関連させられた光路に沿って可動なものであることができる。イメージセンサーの移動は、従来の技術を使用することで成し遂げられる。別の代替の実施形態において、第一の光学的なシステム200又は第二の光学的なシステム300は、焦点における変化に影響を及ぼすためにそれらのそれぞれのイメージセンサー130及び135に対して相対的に移動させられることができる。再度、移動は、従来の技術を使用することで成し遂げられる。
図6を参照すると、第二の光学的なシステム600は、第一の光学的なシステム500を備えた表面505を共有する。第二の光学的なシステム600は、中間の素子515の第二の表面620を含む。この事例においては、第二の表面620は、反対の第一の表面520である。中間の素子515の第二の表面620は、第二の光学的なシステム600の光路又は光軸を再方向付けする光学的なパワーを備えたものではない平面の反射させる表面である。
逆戻りに図4−6を参照すると、第一の光学的なシステム500の第一の焦点距離及び第二の光学的なシステム600の第二の焦点距離の少なくとも一つのものは、固定された焦点距離である。しかしながら、追加の光学的な素子が、焦点距離、焦点、又はそれら両方における変化に影響を及ぼすために可動なものである、イメージセンサー530及び第一の光学的なシステム500並びにイメージセンサー675及び第二の光学的なシステム600のいずれか又は両方の間に位置決めされたものであることができることは、企図される。これは、一つの又はより多い光学的な素子を移動させるための従来の技術を使用することで成し遂げられることができる。あるいは、イメージセンサー530及び第二のイメージセンサー675の一つ又は両方は、焦点における変化に影響を及ぼすためにそれの関連させられた光路に沿って可動なものであることができる。イメージセンサーの移動は、従来の技術を使用することで成し遂げられる。別の代替の実施形態において、第一の光学的なシステム500又は第二の光学的なシステム600は、焦点における変化に影響を及ぼすためにそれらのそれぞれのイメージセンサー530及び675に対して相対的に移動させられたものであることができる。再度、移動は、従来の技術を使用することで成し遂げられる。
二重の焦点距離の光学的なシステムであって、
光軸に沿って位置決めされた第一の光学的なシステム、前記第一の光学的なシステムが物体側の表面及び像側の表面を有する光学的な構造体を含むこと、前記物体側の表面及び前記像側の表面が屈折性の表面の部分及び反射性の表面の部分を含むこと、前記第一の光学的なシステムがある焦点距離を有すること;並びに、
同じ光軸に位置決めされた第二の光学的なシステム、前記第二の光学的なシステムがある焦点距離を有すること、前記第一の光学的なシステムの焦点距離が前記第二の光学的なシステムの焦点距離と比べてより長いものであること
:を具備する、システム。
クレーム(1)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の像側の表面の反射性の表面の部分は、光学的なパワーを有する、システム。
前記光学的な構造体の物体側の表面の屈折性の表面の部分が光学的なパワーを有する、クレーム(2)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の物体側の表面の光学的なパワーは、前記光学的な構造体の像側の表面の光学的なパワーと比べてより少ないものである、システム。
クレーム(2)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の像側の表面は、非球面の表面を含む、システム。
クレーム(1)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の物体側の表面の屈折性の表面の部分は、光学的なパワーを有する、システム。
クレーム(5)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の物体側の表面は、非球面の表面を含む、システム。
クレーム(1)のシステムにおいて、
前記第一の光学的なシステムの光学的な構造体の物体側の表面及び像側の表面は、同じ光学的な素子の部分を作り上げる、システム。
クレーム(7)のシステムにおいて、
前記光学的な素子は、固体の材料の素子である、システム。
クレーム(8)のシステムにおいて、
前記固体の材料の素子は、一緒に接合された二つの素子を具備する、システム。
クレーム(1)のシステムであって、さらに、
前記第一の光学的なシステムと関連させられた第一のイメージセンサー;及び
前記第二の光学的なシステムと関連させられた第二のイメージセンサー
:を具備する、システム。
クレーム(10)のシステムであって、さらに、
前記第一のイメージセンサー及び前記第一の光学的なシステムの間に位置決めされた追加の光学的な素子
:を具備する、システム。
クレーム(11)のシステムにおいて、
前記追加の光学的な素子は、焦点距離、焦点、又はそれら両方における変化に影響を及ぼすために位置決めされた可動なものである、システム。
クレーム(10)のシステムにおいて、
前記第一のイメージセンサー及び前記第二のイメージセンサーの一つ又は両方は、焦点における変化に影響を及ぼすためのそれの関連させられた光路に沿って可動なものである、システム。
クレーム(10)のシステムであって、さらに、
前記第一の光学的なシステム及び前記第二の光学的なシステムによって生じさせられた像の両方を使用するディジタルズーミングの機能を行うために構成されたコントローラー
:を具備する、システム。
前記光学的な構造体の物体側の表面の屈折性の表面の部分が第一の屈折性の表面の部分及び第二の屈折性の表面の部分を有する、クレーム(1)のシステムにおいて、
前記第一の屈折性の表面の部分は、前記第一の光学的なシステムと関連させられたものであると共に、前記第二の屈折性の表面の部分は、前記第二の光学的なシステムと関連させられたものである、システム。
クレーム(15)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の物体側の表面の第一の屈折性の表面の部分及び第二の屈折性の表面の部分は、連続的な表面を形成する、システム。
クレーム(16)のシステムにおいて、
前記光学的な構造体の物体側の表面の第一の屈折性の表面の部分及び第二の屈折性の表面の部分は、同じ曲率半径を有する、システム。
クレーム(15)のシステムであって、さらに、
前記第一の光学的なシステムと関連させられた第一のイメージセンサー;及び
前記第二の光学的なシステムと関連させられた第二のイメージセンサー
:を具備する、システム。
クレーム(10)のシステムであって、さらに、
前記第二のイメージセンサー及び前記光学的な構造体の第二の屈折性の表面の部分の間に位置決めされた追加の光学的な素子
:を具備する、システム。
クレーム(19)のシステムにおいて、
前記追加の光学的な素子は、焦点距離、焦点、又はそれら両方における変化に影響を及ぼすために位置決めされた可動なものである、システム。
クレーム(1)のシステムにおいて、
前記第一の光学的なシステムの焦点距離及び前記第二の光学的なシステムの焦点距離の少なくとも一つのものは、固定された焦点距離である、システム。
100 二重の焦点距離のレンズシステム
105 屈折性の表面
110 屈折性の表面
115 外側の輪状の領域(第一の屈折性の表面の部分)
120 中央の領域(第二の屈折性の表面の部分)
125 光軸又は光路
130 イメージセンサー
135 イメージセンサー
140 屈折性の素子
200 第一の光学的なシステム
205 光学的な構造体
210 物体側の表面
215 像側の表面
220 屈折性の表面の部分
225 屈折性の表面の部分
230 屈折性の表面の部分
235 屈折性の表面の部分
240 屈折性の光学的な素子
245 屈折性の表面
250 屈折性の表面
255 レンズ
260 屈折性の表面
265 屈折性の表面
270 屈折性の表面
275 屈折性の表面
280 屈折性の表面
285 屈折性の表面
290 開口
300 第二の光学的なシステム
310 ピース
320 ピース
330 物体側の表面
350 光を遮る表面
360 光学的なシステムの実施
400 二重の焦点距離のレンズシステム
410 光軸
500 第一の光学的なシステム
505 物体側の表面
510 像側の表面
515 中間の光学的な素子
520 第一の屈折性の表面
525 屈折性の表面
530 イメージセンサー
550 光学的な構造体
600 第二の光学的なシステム
620 第二の屈折性の表面
625 屈折性の表面
630 屈折性の表面
635 屈折性の表面
640 屈折性の表面
645 屈折性の表面
650 屈折性の表面
655 屈折性の表面
660 屈折性の表面
665 屈折性の表面
670 屈折性の表面
675 イメージセンサー
700 実施
710 ピース
720 ピース
730 光学的な素子
Claims (1)
- 同時に第一の及び第二の像を形成するところの第一の及び第二の光学的なシステムを含むものである二重の焦点距離の光学的なシステムであって、
前記二重の焦点距離の光学的なシステムが、
固体の屈折性の光学的な材料から形成された光学的な構造物
を具備するものであると共に、
前記光学的な構造物が前記第一の及び第二の光学的なシステムの両方に共通の屈折性の物体の側の表面、反射性の像の側の表面、前記第一の光学的なシステムのための第一の屈折性の出力の表面、前記第二の光学的なシステムのための第二の屈折性の出力の表面、並びに前記光学的な構造物内に位置させられた中間の反射性の光学的な素子を有するものであると共に、
前記二重の焦点距離の光学的なシステムが、
第一の像平面に位置させられた前記第一の光学的なシステムと関連させられた第一の像のセンサー、
第二の像平面に位置させられた前記第二の光学的なシステムと関連させられた第二の像のセンサー
を具備するものであると共に、
前記第一の光学的なシステムは、第一の焦点距離及び第一の折りたたまれた光学的な経路を有すると共に、
物体からの光は、前記屈折性の物体の側の表面を通じて透過させられ、前記反射性の像の側の表面から反射させられ、前記中間の反射性の光学的な素子の第一の表面から反射させられ、及び前記第一の像のセンサーに物体の第一の像を形成する前記第一の屈折性の出力の表面を通じて透過させられると共に、
前記第二の光学的なシステムは、前記第一の焦点の距離と比べてより短いものであるところの、第二の焦点距離及び第二の折りたたまれた光学的な経路を有すると共に、
前記物体からの光は、前記屈折性の物体の側の表面を通じて透過させられ、前記中間の反射性の光学的な素子の第二の表面から反射させられ、及び前記第二の像のセンサーに前記物体の第二の像を形成するものである前記第二の屈折性の出力の表面を通じて透過させられる、
システム。
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