JPH1068878A - レンズ - Google Patents
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- JPH1068878A JPH1068878A JP18642497A JP18642497A JPH1068878A JP H1068878 A JPH1068878 A JP H1068878A JP 18642497 A JP18642497 A JP 18642497A JP 18642497 A JP18642497 A JP 18642497A JP H1068878 A JPH1068878 A JP H1068878A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
- G02B27/4211—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting chromatic aberrations
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 収差の補正された単一要素のレンズを提供す
る。 【解決手段】 その上に回折手段を設けられた第一の凸
面からなる光センサ上に画像を形成するレンズ。第二の
面は非球面であり、実質的に該第一の面に対向し、凸面
として形成される。第二の面は光軸付近で凸状で、レン
ズの縁に向かって凹面に移行する。
る。 【解決手段】 その上に回折手段を設けられた第一の凸
面からなる光センサ上に画像を形成するレンズ。第二の
面は非球面であり、実質的に該第一の面に対向し、凸面
として形成される。第二の面は光軸付近で凸状で、レン
ズの縁に向かって凹面に移行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレンズに関し、より
詳細には光センサに関連して用いられるレンズに関す
る。
詳細には光センサに関連して用いられるレンズに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】後方焦点距離はレンズの形状及びレンズ
の要素の数の関数である。カメラの厚さを最小化し、カ
メラのコストを最小にする目的のためにレンズの要素の
数を最小化することが望ましい。通常色収差に対する補
正をなすときには２つ以上の要素を有することが必要で
ある。本発明はこの制限を克服する。
の要素の数の関数である。カメラの厚さを最小化し、カ
メラのコストを最小にする目的のためにレンズの要素の
数を最小化することが望ましい。通常色収差に対する補
正をなすときには２つ以上の要素を有することが必要で
ある。本発明はこの制限を克服する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
問題を解決することにある。
問題を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】要約すると本発明の一つ
の特徴によれば、その上に回折手段を設けられた第一の
凸面と；非球面であり、実質的に該第一の面に対向し、
レンズの縁に向かって凹面に移行する光軸付近で凸面と
して形成された第二の面とからなる光センサ上に画像を
形成するレンズが提供される。
の特徴によれば、その上に回折手段を設けられた第一の
凸面と；非球面であり、実質的に該第一の面に対向し、
レンズの縁に向かって凹面に移行する光軸付近で凸面と
して形成された第二の面とからなる光センサ上に画像を
形成するレンズが提供される。
【０００５】上記のことから本発明の好ましい目的は色
消しレンズを提供することであり、収差の補正された単
一要素のレンズを提供することである。本発明の他の目
的は非球面として開口にわたる途中の変曲点を提供する
非球面を用いることにより、歪み、ペッツバル湾曲、非
点収差を最小化した平坦な画像視野を提供することにあ
る。
消しレンズを提供することであり、収差の補正された単
一要素のレンズを提供することである。本発明の他の目
的は非球面として開口にわたる途中の変曲点を提供する
非球面を用いることにより、歪み、ペッツバル湾曲、非
点収差を最小化した平坦な画像視野を提供することにあ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のこれらの及び他の特徴、
目的、利点は以下に図を参照して好ましい実施例の詳細
な説明及び請求項の検討からより明確に理解されるもの
である。本発明の理解を助けるために同一の符号が図に
共通な同一の要素を示すために可能な場合には用いられ
る。
目的、利点は以下に図を参照して好ましい実施例の詳細
な説明及び請求項の検討からより明確に理解されるもの
である。本発明の理解を助けるために同一の符号が図に
共通な同一の要素を示すために可能な場合には用いられ
る。
【０００７】図１の（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、レン
ズ１０は回折表面であり、球面２０上に形成される第一
の表面１８及び非球面である第二の面２２で形成され
る。点１４で第二の表面は凸であり、半径１２で凹面に
変わる。第二の表面２２は半径１６で変曲点を示す多項
式非球面で決定される。第一、第二の面の両方はレンズ
の光軸２４に実質的に垂直である。レンズ１０はＢＫ７
のような光学ガラス、射出成型プラスチック、又はエポ
キシレプリカにより製造される。
ズ１０は回折表面であり、球面２０上に形成される第一
の表面１８及び非球面である第二の面２２で形成され
る。点１４で第二の表面は凸であり、半径１２で凹面に
変わる。第二の表面２２は半径１６で変曲点を示す多項
式非球面で決定される。第一、第二の面の両方はレンズ
の光軸２４に実質的に垂直である。レンズ１０はＢＫ７
のような光学ガラス、射出成型プラスチック、又はエポ
キシレプリカにより製造される。
【０００８】図２を参照するに、入射光線３０は開口し
ぼり４０を通過し、レンズ１０により焦点面５０上に合
焦される。回折表面１８からなる回折／屈折表面及び球
面２０は色収差を補正し、合焦の大部分をなし、一方で
非球面２２はペッツバル湾曲、非点収差、コマ収差のよ
うな視野に依存する補正をなす。示されているレンズは
２０゜の視野をカバーする。レンズは２．０のＦ＃を有
する。
ぼり４０を通過し、レンズ１０により焦点面５０上に合
焦される。回折表面１８からなる回折／屈折表面及び球
面２０は色収差を補正し、合焦の大部分をなし、一方で
非球面２２はペッツバル湾曲、非点収差、コマ収差のよ
うな視野に依存する補正をなす。示されているレンズは
２０゜の視野をカバーする。レンズは２．０のＦ＃を有
する。
【０００９】図３の（Ａ）から図５の（Ｂ）までを参照
するに、これは０゜、１４゜、２０゜の視野角に対する
接線及びサジタル曲線を示す。スポットは１０ミクロン
以下の広がりで、ＣＣＤのフォトサイトの寸法と同等で
ある。回折及びホログラフ光学系の画像化特性は波長に
強く依存する。回折光学系を設計するときにこの現象は
波長での等価的な屈折率に直接依存するように表され
る：
するに、これは０゜、１４゜、２０゜の視野角に対する
接線及びサジタル曲線を示す。スポットは１０ミクロン
以下の広がりで、ＣＣＤのフォトサイトの寸法と同等で
ある。回折及びホログラフ光学系の画像化特性は波長に
強く依存する。回折光学系を設計するときにこの現象は
波長での等価的な屈折率に直接依存するように表され
る：
【００１０】
【数１】
【００１１】回折要素はその波面の曲がりの全てを極度
に薄い層に伝達する。これは回折を各表面で非常に低い
曲率（弱い表面（ｗｅａｋ ｓｕｒｆａｃｅｓ））を有
する非常に高い屈折率（ｎc＝１００００）の材料とし
てモデル化することによりスエット（Ｓｗｅａｔ）モデ
ルで説明される。対応する焦点距離は以下により決定さ
れる：
に薄い層に伝達する。これは回折を各表面で非常に低い
曲率（弱い表面（ｗｅａｋ ｓｕｒｆａｃｅｓ））を有
する非常に高い屈折率（ｎc＝１００００）の材料とし
てモデル化することによりスエット（Ｓｗｅａｔ）モデ
ルで説明される。対応する焦点距離は以下により決定さ
れる：
【００１２】
【数２】
【００１３】それにより、
【００１４】
【数３】
【００１５】ここでλc＝設計中心波長である。回折要
素のえられた分散Ｖdiffは：
素のえられた分散Ｖdiffは：
【００１６】
【数４】
【００１７】これは以下のように変形される：
【００１８】
【数５】
【００１９】設計に用いるために：
【００２０】
【数６】
【００２１】問題の他の波長帯域に対して適切なＶdiff
及び要素のパワー分布が計算されうる。波長への等価屈
折率の直接の依存は小さい負のＶdiff及び一次（ｍ＝
１）回折光学要素と関連する高レベルの波長分散を導
く。波長による屈折率の変動により単一要素レンズは波
長による焦点距離の変動を有する。異なる分散を有する
２つの材料は２つの波長で同じ焦点距離を有する二重
（ダブレット）レンズを形成するために用いられ、スペ
クトル全体にわたる変動を減少する。これを達成するた
めの合焦パワーの相対的な分布は以下により得られる：
及び要素のパワー分布が計算されうる。波長への等価屈
折率の直接の依存は小さい負のＶdiff及び一次（ｍ＝
１）回折光学要素と関連する高レベルの波長分散を導
く。波長による屈折率の変動により単一要素レンズは波
長による焦点距離の変動を有する。異なる分散を有する
２つの材料は２つの波長で同じ焦点距離を有する二重
（ダブレット）レンズを形成するために用いられ、スペ
クトル全体にわたる変動を減少する。これを達成するた
めの合焦パワーの相対的な分布は以下により得られる：
【００２２】
【数７】
【００２３】回折表面の負のＶdiffは単一要素ハイブリ
ッド屈折率／回折レンズの色消しに正の焦点距離回折及
び屈折率部品を用いることを許容する。それはまた二重
の部品レンズの必要とされる焦点距離及びＦ／＃を減少
する。何故ならば屈折二重レンズはより短い焦点距離と
単一レンズに要求されるより小さなＦ／＃とを有する正
のクラウン（低分散）レンズ及び二重レンズの焦点距離
を正確な値に増加し、正のレンズの分散に対して補正を
なす負のフリント要素からなるからである。この効果は
またハイブリッド屈折率／回折要素の正の要素の大きさ
及び重さを減少する。
ッド屈折率／回折レンズの色消しに正の焦点距離回折及
び屈折率部品を用いることを許容する。それはまた二重
の部品レンズの必要とされる焦点距離及びＦ／＃を減少
する。何故ならば屈折二重レンズはより短い焦点距離と
単一レンズに要求されるより小さなＦ／＃とを有する正
のクラウン（低分散）レンズ及び二重レンズの焦点距離
を正確な値に増加し、正のレンズの分散に対して補正を
なす負のフリント要素からなるからである。この効果は
またハイブリッド屈折率／回折要素の正の要素の大きさ
及び重さを減少する。
【００２４】ＰＭＭＡプラスチックレンズで可視的な一
定の型（ｄ−ｅ−ｆライン）での従来技術の色消しのた
めに屈折及び回折部分でのパワーのフラクションは以下
のようになる：
定の型（ｄ−ｅ−ｆライン）での従来技術の色消しのた
めに屈折及び回折部分でのパワーのフラクションは以下
のようになる：
【００２５】
【数８】
【００２６】水晶又はＢＫ７のような光学ガラスのよう
なサブストレート、又はガラスサブストレート上のエポ
キシレプリカを用いうることは当業者には明らかであ
る。回折／屈折ハイブリッド色消しの使用はより長い焦
点距離及びより高いＦ／＃を有する回折表面を用いるこ
とを許容する。高いＦ／＃は大きなゾーン間隔により回
折要素の製造を容易にする。例えばＦＬ＝０．５ｍｍ，
Ｆ／＃＝２．０のレンズに対して屈折及び回折部分の一
次解析は以下のような焦点距離及びＦ／＃を提供する：
なサブストレート、又はガラスサブストレート上のエポ
キシレプリカを用いうることは当業者には明らかであ
る。回折／屈折ハイブリッド色消しの使用はより長い焦
点距離及びより高いＦ／＃を有する回折表面を用いるこ
とを許容する。高いＦ／＃は大きなゾーン間隔により回
折要素の製造を容易にする。例えばＦＬ＝０．５ｍｍ，
Ｆ／＃＝２．０のレンズに対して屈折及び回折部分の一
次解析は以下のような焦点距離及びＦ／＃を提供する：
【００２７】
【数９】
【００２８】レンズの回折部分が一次の色収差補正に純
粋に用いられることを仮定している。以下のレンズ特性
はデジタル画像センサ上に画像を形成するために用いら
れる第二の非球面を有する屈折／回折レンズの例であ
る。特定の例は０．５ｍｍの焦点距離と２．０のＦ／＃
を有する。このレンズは０．５ｍｍから１０ｍｍの焦点
距離を有するようにスケールされる。
粋に用いられることを仮定している。以下のレンズ特性
はデジタル画像センサ上に画像を形成するために用いら
れる第二の非球面を有する屈折／回折レンズの例であ
る。特定の例は０．５ｍｍの焦点距離と２．０のＦ／＃
を有する。このレンズは０．５ｍｍから１０ｍｍの焦点
距離を有するようにスケールされる。
【００２９】
【表１】
【００３０】以下のレンズ特性は１０ｍｍの焦点距離と
２．８のＦ／＃を有する屈折／回折レンズの例である。
２．８のＦ／＃を有する屈折／回折レンズの例である。
【００３１】
【表２】
【００３２】上記の表で非球面プロファイルは以下のよ
うに決定され、
うに決定され、
【００３３】
【数１０】
【００３４】回折位相プロファイルは以下のように決定
される：
される：
【００３５】
【数１１】
【００３６】ここで
【００３７】
【数１２】
【００３８】である。レンズの背面で変曲点を有する非
球面の使用の効果は非点収差、ペッツバル湾曲、歪み、
コマのような視野に依存する収差を補正することであ
る。レンズの軸上の凸面から縁の凹面への移行は視野の
縁の光線に対する局部の有効な焦点距離を長くすること
を許容する。ペッツバル湾曲は大きな視野角度から入射
する光をレンズの後方により近く合焦させる故に局部で
変化する有効焦点距離の使用は視野の縁で焦点距離を長
くすることによりこの効果の打ち消しを許容する。
球面の使用の効果は非点収差、ペッツバル湾曲、歪み、
コマのような視野に依存する収差を補正することであ
る。レンズの軸上の凸面から縁の凹面への移行は視野の
縁の光線に対する局部の有効な焦点距離を長くすること
を許容する。ペッツバル湾曲は大きな視野角度から入射
する光をレンズの後方により近く合焦させる故に局部で
変化する有効焦点距離の使用は視野の縁で焦点距離を長
くすることによりこの効果の打ち消しを許容する。
【００３９】本発明は好ましい実施例を参照して説明さ
れてきた。しかしながら本発明の範囲を離れることなく
変更及び改良は当業者によりなされるものである。
れてきた。しかしながら本発明の範囲を離れることなく
変更及び改良は当業者によりなされるものである。
【図１】本発明の技術により製造されたレンズの（Ａ）
は前面の、（Ｂ）は背面の斜視図である。
は前面の、（Ｂ）は背面の斜視図である。
【図２】図１の（Ａ）のレンズのＡＡに沿った断面図で
ある。
ある。
【図３】軸上の（Ａ）は接線、（Ｂ）はサジタル光線収
差曲線を示す。
差曲線を示す。
【図４】０．６９の相対視野の（Ａ）は接線、（Ｂ）は
サジタル光線収差曲線を示す。
サジタル光線収差曲線を示す。
【図５】全視野の（Ａ）は接線、（Ｂ）はサジタル光線
収差曲線を示す。
収差曲線を示す。
１０ レンズ １２、１６ 半径 １４ 点 １８ 回折表面 ２０ 球面 ２２ 非球面 ２４ 光軸 ３０ 入射光 ４０ 開口絞り ５０ 焦点面
Claims (2)
- 【請求項１】その上に回折手段を設けられた第一の凸面
と；非球面であり、実質的に該第一の面に対向し、レン
ズの縁に向かって凹面に移行する光軸付近で凸面として
形成された第二の面とからなる光センサ上に画像を形成
するレンズ。 - 【請求項２】開口絞りと；該開口絞りから距離を置いて
その上に回折手段を設けられた第一の凸状の球面を有す
るレンズとからなり、該レンズは該第一の面と実質的に
反対側に形成された非球面である第二の表面を有し、非
球面の変形は中心付近で凸状であり、レンズの縁に向か
って凹状に移行する光センサ上に画像を形成するレンズ
配置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68407396A | 1996-07-18 | 1996-07-18 | |
| US684073 | 1996-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068878A true JPH1068878A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=24746588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18642497A Pending JPH1068878A (ja) | 1996-07-18 | 1997-07-11 | レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0819952A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1068878A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518341A (ja) * | 2008-02-29 | 2011-06-23 | グローバル バイオニック オプティクス リミテッド | 単一レンズの拡張被写界深度の撮像システム |
| US8009370B2 (en) | 2008-11-10 | 2011-08-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of constructing physical lens based on depth-of-focus characteristics, and lens with extended depth of focus constructed by the method |
| JP2014053068A (ja) * | 2013-10-11 | 2014-03-20 | Hitachi Maxell Ltd | 光ディスク装置 |
| WO2014050442A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | コニカミノルタ株式会社 | 光通信用のレンズ及び光通信モジュール |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3716805B2 (ja) * | 2002-03-18 | 2005-11-16 | 日本ビクター株式会社 | 光ピックアップ装置 |
| CN100419488C (zh) | 2004-08-27 | 2008-09-17 | 清华大学 | 微型摄像镜头系统 |
| CN100462770C (zh) | 2004-10-28 | 2009-02-18 | 清华大学 | 微型摄像镜头系统 |
| JP4856947B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2012-01-18 | 株式会社エンプラス | 固体撮像素子用広角光学系 |
| JP2007322839A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Fu Tech Kk | 結像レンズおよび携帯情報端末装置 |
| DE102013000913B4 (de) * | 2013-01-12 | 2016-03-31 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Suchkopf für einen gelenkten Flugkörper |
| US9465144B2 (en) | 2013-12-30 | 2016-10-11 | Raytheon Company | Hybrid grin diffractive optics |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0416910A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-21 | Omron Corp | 光学レンズ |
| US5629799A (en) * | 1992-07-16 | 1997-05-13 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Chromatic aberration correcting element and its application |
-
1997
- 1997-07-04 EP EP97202081A patent/EP0819952A3/en not_active Withdrawn
- 1997-07-11 JP JP18642497A patent/JPH1068878A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011518341A (ja) * | 2008-02-29 | 2011-06-23 | グローバル バイオニック オプティクス リミテッド | 単一レンズの拡張被写界深度の撮像システム |
| US8009370B2 (en) | 2008-11-10 | 2011-08-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of constructing physical lens based on depth-of-focus characteristics, and lens with extended depth of focus constructed by the method |
| WO2014050442A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | コニカミノルタ株式会社 | 光通信用のレンズ及び光通信モジュール |
| CN104662461A (zh) * | 2012-09-28 | 2015-05-27 | 柯尼卡美能达株式会社 | 光通信用的透镜和光通信模块 |
| JP2014053068A (ja) * | 2013-10-11 | 2014-03-20 | Hitachi Maxell Ltd | 光ディスク装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0819952A3 (en) | 1998-06-10 |
| EP0819952A2 (en) | 1998-01-21 |
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