JP5738841B2 - 可変屈折力光学系 - Google Patents
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Description
本出願は、参照によって本明細書に全体を組み込まれて本明細書の一部を構成している2009年4月10日出願の米国仮出願第61/168,524号の利益を主張する。
像表面上における光の入射角の変動を最小限に抑えるために、可変屈折力光学部品が使用されてよい。
変動をもたらす。第2の可変屈折力光学部品は、異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、これら2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む。該接触表面の形状は、第1の可変屈折力光学部品の形状を変更することによって引き起こされた、像表面上の像点における主光線角度の変動を軽減するために変更される。第1の可変屈折力光学部品の形状は、ズーム機能及び/又は焦点合わせ機能を提供するために変更されてよい。
の構造及び/又は実施形態が用いられてもよいことが理解されるべきである。
ム光線12は、液体レンズセルLLC1 20の外縁に近く、これは、液体レンズセルLLC1の直径を制限要因にしている。したがって、図1A及び図1Bに示された簡略設計は、ズーム位置の範囲の間で軸方向光ビームのリム光線12のための液体レンズセルLLC1 20上及び液体レンズセルLLC2 22上の面積を最大限に生かすように最適化されている。
センサへ成功裏に方向付けることを可能にする。図3B及び図3Cでもやはり、入射角18の変動は小さい。この場合、マイクロレンズアレイは、最適なレンズマイクロアレイを形成するようにシフトされてよく、これは、光線を画像センサへ成功裏に方向付けしなおすことを可能にする。図3D及び図3Eは、入射角18の大きさの変動がより大きく、これは、マイクロレンズが光線を画像センサへ方向付けることをより困難にする。
定のままであり、図5Eにおいてのみ大幅に変化する。これは、もしズーム位置が図5A〜5Dに示された範囲に限られる場合に、液体レンズセル44が固定レンズ素子に置き換え可能であることを意味する。したがって、液体レンズセルの数は、設計要件に応じて異なってよい。
Claims (22)
- 物体空間から発せられる放射を集めて前記放射を共通の光軸に沿って像空間内の像表面へ送るように構成された光学系であって、
前記共通の光軸上に静止しており、異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む第1の可変屈折力光学部品であって、前記接触表面の形状は、前記第1の可変屈折力光学部品における屈折力を変化させるために変更される前記第1の可変屈折力光学部品を少なくとも含む第1のレンズ群であって、屈折力の変化によって焦点合わせ及びズームを提供して、前記像表面上の像点に向かう主光線角度の変動をもたらすように構成されている、第1のレンズ群と、
前記共通の光軸上に静止しており、異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む第2の可変屈折力光学部品であって、前記接触表面の形状は、前記第2の可変屈折力光学部品における屈折力を変化させるために変更される前記第2の可変屈折力光学部品を少なくとも含む第2のレンズ群であって、ズームを提供して、前記像表面上の像点に向かう主光線角度の変動をもたらすように構成されている、第2のレンズ群と、
異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む第3の可変屈折力光学部品であって、前記接触表面の形状は、前記第1のレンズ群及び前記第2のレンズ群の屈折力の変化によって引き起こされた、前記像表面上の前記像点における前記主光線角度の変動を軽減するために変更される、第3の可変屈折力光学部品を少なくとも含む第3のレンズ群と、
を備える光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、
前記第1のレンズ群は、さらに追加の可変屈折力光学部品を含み、
少なくとも前記第1の可変屈折力光学部品及び前記追加の可変屈折力光学部品の形状は、ズーム機能及び焦点合わせ機能を提供するために変更される、光学系。 - 請求項2に記載の光学系であって、
前記ズームの範囲は、約3xを上回る、光学系。 - 請求項2に記載の光学系であって、
前記ズームの範囲は、約4xを上回る、光学系。 - 請求項2に記載の光学系であって、
前記ズームの範囲は、約5xを上回る、光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、前記第2のレンズ群は、更に、
異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む追加の可変屈折力光学部品であって、前記追加の可変屈折力光学部品の前記接触表面の形状は、前記追加の可変屈折力光学部品における屈折力を変化させるために変更され、前記変化は、少なくとも前記第2の可変屈折力光学部品における前記屈折力の変化と組み合わさって、ズームを提供するとともに前記主光線角度の変動をもたらす、追加の可変屈折力光学部品を含む光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、
前記第2のレンズ群は、前記共通の光軸に沿って、前記第1のレンズ群と前記第3のレンズ群との間に位置決めされる、光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、
前記第3のレンズ群は、前記像表面の近くに配され、前記共通の光軸に沿って、前記主光線角度に実質的に影響を及ぼす最後の光学部品である、光学系。 - 請求項8に記載の光学系であって、
前記像表面は、光を集めて感光性領域上に焦点を合わせるように構成された少なくとも1つのマイクロレンズの付近に形成される、光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、
前記第3のレンズ群は、前記主光線角度を、前記像表面に垂直から10度未満に低減させるように構成される、光学系。 - 請求項10に記載の光学系であって、
前記第3のレンズ群は、前記主光線角度を、前記像表面に垂直から5度未満に低減させるように構成される、光学系。 - 請求項1に記載の光学系であって、
少なくとも前記第1の可変屈折力光学部品の形状は、主として、焦点合わせ機能を提供するために変更される、光学系。 - 軸方向に移動する群を使用しない可変屈折力対物光学系であって、
固定の像表面に対して合わせてズーム機能を提供する少なくとも2つの可変屈折力光学部品であって、異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含み、前記接触表面の形状は、前記可変屈折力光学部品における屈折力を変化させるために変更される、少なくとも2つの可変屈折力光学部品を含む第1のレンズ群と、
固定の像表面に対して合わせて焦点合わせ機能を提供する少なくとも2つの可変屈折力光学部品であって、異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含み、前記接触表面の形状は、前記可変屈折力光学部品における屈折力を変化させるために変更される、少なくとも2つの可変屈折力光学部品を含む第2のレンズ群と、
異なる屈折特性を持つ少なくとも2つの液体と、前記2つの液体の間の少なくとも1つの接触表面とを含む少なくとも1つの可変屈折力光学部品であって、前記接触表面の形状
は、少なくとも一部には、前記ズーム及び焦点合わせ機能を提供する前記第1及び第2のレンズ群によって引き起こされた、前記像表面上の像点に向かう主光線角度の変動の変化を少なくとも部分的に補償するために変更される、少なくとも1つの可変屈折力光学部品を含む第3のレンズ群と、
を備える可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記ズーム機能の範囲は、約3xを上回る、可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記ズーム機能の範囲は、約4xを上回る、可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記ズーム機能の範囲は、約5xを上回る、可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記第3のレンズ群の前記少なくとも1つの可変屈折力光学部品は、前記主光線角度を、前記像表面に垂直から10度未満に低減させるように構成される、可変屈折力対物光学系。 - 請求項17に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記第3のレンズ群の前記少なくとも1つの可変屈折力光学部品は、前記主光線角度を、前記像表面に垂直から5度未満に低減させるように構成される、可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記第3のレンズ群の前記少なくとも1つの可変屈折力光学部品は、共通の光軸に沿って、前記第1のレンズ群及び前記第2のレンズ群よりも後ろに位置決めされる、可変屈折力対物光学系。 - 請求項19に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記第3のレンズ群の前記少なくとも1つの可変屈折力光学部品は、前記像表面の近くに配され、前記共通の光軸に沿って、前記主光線角度に実質的に影響を及ぼす最後の光学部品である、可変屈折力対物光学系。 - 請求項20に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記像表面は、光を集めて感光性領域上に焦点を合わせるように構成された少なくとも1つのマイクロレンズの付近に形成される、可変屈折力対物光学系。 - 請求項13に記載の可変屈折力対物光学系であって、
前記第1のレンズ群の前記少なくとも2つの可変屈折力光学部品のうちの1つ又は2つ以上の光学部品の接触表面の形状は、前記第2のレンズ群と組み合わせて焦点合わせ機能を提供するために変更される、可変屈折力対物光学系。
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