TW396278B - Rod lens array and life-size imaging optical apparatus using the same - Google Patents

Rod lens array and life-size imaging optical apparatus using the same Download PDF

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TW396278B
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rod lens
rod
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TW087113490A
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Shigeo Tachitaka
Kiyosumi Fujii
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Description

Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 1 ) 發 明 背 景 發 明 領 域 本 發 明 係 關 於 一 種 原 尺 寸 映 像 棒 型 透 鏡 陣 列 9 其 包 含 複 數 小 直 徑 棒 型 透 鏡 排 列 成 一 列 0 本 發 明 亦 係 關 於 一 種 原 尺 寸 映 像 光 學 裝 置 其 具 有 文 件 表 面 及 感 測 器 設 置 於 棒 型 透 鏡 陣 列 之 相 對 兩 側 故 文 件 表 面 之 影 像 被 讀 取 及 透 射 至 感 測 器 〇 本 發 明 技 術 可 蓮 用 於 傳 真 機 及 其 他 光 學 機 器 之 光 學 元 件 〇 相 關 技 術 光 學 機 器 例 如 傳 真 機 9 影 印 撒 9 印 表 機 及 掃 描 器 使 用 各 型 掃 描 裝 置 俾 轉 換 文 件 表 面 資 訊 成 為 可 讀 電 信 號 〇 常 見 掃 描 裝 置 屬 於 ”接觸” 型 其 包 含 照 明 光 學 元 件 棒 型 透 A-a? m 陣 列 作 為 原 尺 寸 映 像 光 學 元 件 感 測 器 S 蓋 玻 璃 (透明基材) 及 其 他 部 件 安 裝 於 健 機 架 内 0 文 件 接 觸 放 置 蓋 玻 璃 表 面 及 Μ 來 自 眧 明 光 學 元 件 之 光 線 照 明 〇 文 件 上 被 昭 光 影 像 通 適 棒 型 透 鏡 陣 列 待 聚 隹 於 感 測 器 於 此 處 轉 成 電 信 號 〇 榛 型 光 學 透 鏡 為 原 尺 寸 映 像 光 學 元 件 t 其 中 排 列 典 型 排 成 一 列 或 兩 列 複 數 棒 型 透 鏡 J 其 各 白 具 有 折 射 指 數 分 佈 於 徑 向 方 向。 棒 型 透 鏡 陣 列 之 透 鏡 材 料 為 玻 璃 或 塑 膠 製 成 0 具 有 折 射 指 數 分 佈 之 玻 璃 棒 型 透 鏡 係 藉 離 子 交 換 或 熱 交 互 擴 散 等 方 法 製 造 0 例 如 商 業 玻 璃 棒 型 透 鏡 陣 列 之 棒 型 透 鏡 具 有 最 小 外 側 直 徑 0 . 6 π \ m 0 單 一 棒 型 透 鏡 於 由 半 徑 Xc (亦即檢視半徑) 之 圓 界 定 之 範 圍 形 成 原 尺 寸 影 像 9 光 量 於 光 軸 為 最 大 5 隨 著 徑 向 之 距 離 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(2 ) I 1 加 大 而 減 小 〇 因 此 順 著 透 鐙 *76 陣 列 長度方向之光量分佈於等 1 1 I 於 毗 鄰 透 鏡 間 距 之 時 間 出 現 不 均 匀。不均勻幅度係由重疊 1 1 | 程 度 m決定, m 係 由 m= XQ/2R 定義 ,此處2R為毗鄰棒型透鏡 請 先 1 1 之 光 軸 間 距 〇 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 1 I 圖 1顯示所謂” 線 掃 描 系 統 ”之單列棒型透鏡陣列之光量 1 1 之 非 均 匀 度 如 何 隨 著 重 疊 程 度 IB之函數改變,線掃描糸統 1 ,1 於接近遠镜4列總光軸之極為狹窄範圍利用光線。顯然光 量之不均勻程度傾向於隨著重疊程度之加大而減小;但 再 填 寫 本 頁 1 裝 1 減 小 並 非 單 調 變 化 9 反 而 於 m等於 1,09 , 1.59 , 2.09 , 1 1 3. 09 > * * ♦ « 出 現 取 小 值 〇 感測器之光量不均句量愈小,則其 1 1 性 能 愈 佳 因 此若_減小光量 之 非 均匀度相當重要,則設計 1 訂 透 鏡 陣 列 確 保 重 疊 程 度 1Π獲#釣述數值。 1 I 光 量 之 非 均 勻 度 數 值 m 示 於 圖 1,其發生於感測器準確 1 1 設 置 於 透 鏡 陣 列 之 總 光 軸 上 0 但 實際量產的掃描裝置無可 1 1 避 免 的 由 某 種 量 之 某 種 感 測 器 與 透鏡陣列總光軸間之橫向 1 -線 未 對 正 > 其 原 因 為 部 件 之 尺 寸 誤 差及組裝誤差故。 1 I 習 知 透 鏡 陣 列 f 其 中 榛 型 透 鏡 之外側直徑為0 . 6 in m或以 1 Ί | 上 9 前 文定義之橫 向 未 對 正 比 較 檢視半徑X。夠小而可毫無 1 1 問 題 地 忽 略 〇 但 晚 近 重 新 檢 梘 縮 小棒型透鏡直徑的夠小俾 1 1 實 現 輕 薄 短 小 的 掃 描 裝 置 « f 若 採 用直徑小於0 . 5 m m之棒型 1 I 透 鏡 9 感 測 器 與 透 鏡 陣 列 總 光 軸 間之橫向未對正之相對量 1 I 增 高 而 可 能 引 起 光 量 之 非 均 匀 度 超過設計值。 1 1 I 發 明 概 述 1 1 因 此 本 發 明 之 巨 的 係 提 供 一 種 原尺寸映像棒型透鏡陣列 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 hi B7 五、發明説明(3 ) ,其即使由於使用較小直徑棒型透鏡,由於部件尺寸誤差 及組裝誤差導致感測器與透鏡陣列總光軸間發生橫1¾未對 正,仍可工作而產生最小量之光量不均勻;因此不僅可縮 小原尺寸映像光學裝置大小同時也方便製造。 本發明之另一目的係提供一種使用該棒型透鏡陣列之原 尺寸映像光學裝置。 本發明之第一態樣為一種原尺寸映像棒型透鏡陣列,其 中複數各自具有折射指數分佈於徑向方向之棒型透鏡設置 成一列,故其光軸彼此平行。該棒型透鏡陣列配合滿足下 列條件: (1) 各個棒型透鏡外側直徑為0.05111111客1?5 0.25111111及0.5{?
^ r 〇 ^ 1. OR 此處2 R :毗鄰棒型透鏡之光軸間距; ra:提供透鏡作用之各個棒型透鏡之有效面積之半徑; (2) 當各棒型透鏡之折射指數分佈係藉11(1〇2=11[]2{1-(g.r)2 },0.05Sn〇.g.r〇S0.50,及 1.40 客 n〇Sl,75 求 出估值時, 此處r :距光軸間距; n(r·):於距雛光軸r處之祈射指數; n〇:於光軸之折射指數; g :折射指數分佈係數; (3 )各棒型透鏡县度Z 0為0 . 5 < Z D / P < 1 . 0 此處P:各棒型透鏡之週期長度如P=2/r/g;及 (4)重疊程度111由111=乂〇/2[?定義,故1.61客1113 1.80或2,06 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -β _ I 裝 訂 „ . 务 -~ 产 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ 7 Β7 五、發明説明(4 ) 各 mg 2 . 50, 此處XD :單一棒型透鏡之檢視半徑其係M5U = -r Q/C〇S ( Ζ〇π/Ρ)表示。 本發明之第二態樣為一種原尺寸映像光學裝置其使用一 種原尺寸映像棒型透鏡之陣列,其中複數各自具有折射指 數分佈於徑向方向乏棒型透鏡設置成一列,故光軸彼此平行 ,文件表面及感測器係設置於棒型透鏡之兩相對側,該棒 型透鏡陣列為前段引述者,及文件表面與各近側棒型透鏡 端面間距L及感測器與各近側棒型透鏡端面間·距L,各距離 係如空氣層計算,二距雛滿足下述條件:L = L 〇, 此處L〇 :透鏡工作距離Μ丄〇 = - (l/n〇g)tan(Zu7r /Ρ)表 示0 圖式之簡單說明 圖1為線圖顯示重疊程度m與光量之非淳m之關係; 圖2為線圖顯示橫向東對〜正量除i l均句度間之 關係; 圖3為線圖顯示橫—向—未對」量_—量名 關係; 圖4為線圖顯示三麗.丕同规,此—處先量之非均—立 過' 1 0 Γ,丄3 %及,1』1之重叠程度成揽横向未,對正之最;^ .關係;
p H實曝JM —量資料之線圖,其顯示構^向-未對l i量除M R i '------ 與光量非均句鹿嚴$關係; 圖6另一實際測/量一資料之,線圆,其顯示横_向未對正量除 ( CNS ) A4M.#- ( 210X 297^1 ) - 7 - I 种衣 訂 ; 备 1 一 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明(5 ) M R與光量非均勻度間之關.係; 圖7為又另一實際測量資料-之線圖,其顯承恩,向未對正 量除M R與亮度間之關係; 圖8為又另一實際測量資料之4^圖_,_其顯_iiL遍_囱_直對正_ 量除MR與光量jU.包度乞關」I;及 屬-9為又另二^實-際^測―量—資一料-之線其顯示橫向未對正 --------------. 量除M R與光量非均勻度之關係。 - ..... 較佳具體例之詳细說明 若作為透鏡陣列組件之棒型透鏡彼此接觸及若其有效半 徑r· D等於透鏡半徑,則r Q等於R。但實際上,由於某種透 鏡陣列組裝過程之理由,毗鄰棒型透鏡隔開某個距離,或 各棒型透鏡緣區偶爾變成不透明俾遮斷將通過可能發生非 預定折射指數分佈區域的光線。此等情況下,重疊程度係 MR定義。若棒型透鏡具有小直徑(RSO.5mm),如感測器 與棒型透鏡陣列總光軸間之橫向未對正·成問題。本發明中 ,R規定為至少0 . 0 5 in m,由於多種原因例如製造上相關原 因(例如處理極為困難),更小的透鏡直徑實際上不可行。 另一要求為rQ為0.5R或K上但不大於1.0R。若小於0.5R ,則影像亮度將降至非期望之低程度。 棒型透鏡陣列亮度係Μ於半徑之孔隙角Θ Q = η。. g . r α表 示,θ 值愈大則產生的影像愈亮。供用於原尺寸映像光 學裝置,希望棒型透鏡陣列具有Θ。為0.05或Μ上。它方 面,由於指數分佈成分(例如用於玻璃透鏡之Τ1Ζ0及Li20) 含量限制,具有Θ Q超過0.50之棒型透鏡製造困難。此等 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ g _ I 抑衣 訂 - ^ 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 6 ) 1 1 情 況 下 孔 隙 角 Θ α規定為贫 ^ 0 . 05 S Θ D 0 . 50之 範 圍 0 1 1 各 棒 型 透 m 於 光 軸 之 折 射指 數 以rr〇 表 示 較 佳 儘 可 能 大 > 1 1 原 因 為 孔 隙 角 Θ α隨著η D增高。 例如於玻璃透鏡之例 請 1 先 1 價 陽 離 子 成 分 含 量 高 許 可 η α具 有 實際 值 於 1 . 40 η 〇 1 . 75 閱 讀 背 1 之 範 圍 〇 面 之 1 注 為 了 滿 足 形 成 正 像 之 條 件, 各 棒型 透 鏡 長 度 Zd 需 為 0 . 5 意 事 1 項 I < Ζο /P < 1 . 0 此處P為 各 棒型 透 鏡之 週 期 長 度 9 由 Ρ = 2 η 再 ύ I / ε 定 義 〇 寫 本 裝 頁 1 非 均 匀 度 為 當 感 測 器 與 透鏡 陣 列總 光 軸 間 存 在 有 橫 向 未 1 1 對 正 時 出 現 之 先 量 之 非 均勻 度 可使 用 數 學 表 示 式 決 定 供 1 1 I 分 佈 光 量 於 檢 視 半 徑 範 圍 內0 如 已述 f 檢 視 半 徑 Χα 表 示 為 1 1 : 訂 I Χο = -r 〇 / C 0 S ( Z 0 η /Ρ) 1 1 及 檢 視 半 徑 範 圍 内 之 亮 度分 佈 表不 為 1 I E (X) = Εα U -(Χ/Χσ )2 } ^ % I 1 -線 此 處 Ed * 於 光 軸 之 光 量 » 1 X :距光軸之距離 ;及 1 Ί E X) 於 距 光 軸 之 距 離 X處之光量 0 1 1 使 用 本 式 9 光 量 之 非 均 勻度 Δ i對不等重疊程度值1 (圖2 1 I = 1 5£ , 1 7C 及 2 · 00及 圖3 = 2 .09 -2 .29 ’及2 .50) 之 横 1 1 I 向 之 未 對 正 量 除 以 R分別作圖於圖2及 3 0 1 1 如 圖 2所示 ’當 in = 1 . 59時, 光 軸之 光 量 之 非 均 勻 度 最 小 1 1 9 一 旦 發 生 谱 很 向 未 對 正 9 光量 之 非均 匀 度 顯 著 增 高 0 於 m 1 = 1 70之 例 t 光 量 之 軸 上 非均 勻 度比 較 大 t 它 方 面 9 即 使 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) -9 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(7 ) 橫向未對正增加,光量之非均勻度保持低程度;因此顯然 若m=l.70*則光量之非均勻度對横向未對正不敏感。 掃描条統可忍受之光量之非均匀度通常於設計階段為 15¾或K下,較佳13¾或K下,更加10¾或Μ下。最大量橫 向未對正係於圖4對三種不同例的重疊程度m作圖,例中光 量之非均匀度Λί不大於15¾,13%及10¾。於業界現況,組 裝過程發生之橫向未對正約為0.2ΙΠ1Η。為了容許此種橫向 未對正量,R=0.2mm之棒型透鏡需設計成可容許至少1.0R 之橫向未對正。若R進一步縮小,則無庸待言組裝之精確 度必須進一步改良俾獲得橫向未對正之容許範圍。此外* 由橫向未對正發生之光量減少需要保持不大於10¾。若橫 向未對正量除MR超過1.0,則平均光量降至約90¾及Μ下 ;因此橫向未對正量需保持低於1 . 0R。 若重疊程度m大於2 . 5,則橫向未對正之最大量增高,它 方面影像亮度將非期望地降低。重疊程度in低於1.5之棒型 透鏡陣列可產生明亮影像,但它方面不合實際,原因為其 容許極小範圍之橫向未對正。因此由圖4可歸结重疊程度m 需於1.61 运1.80或2.06客mg 2. 50之範圍,此處光量之 非均勻度不大於15¾及橫向未對正之最大量至少1.0R或Μ 上。使用實際棒型透鏡陣列,由於個別透鏡之性能及排列 變化故光量之非均匀度常大於計算值。因此於設計階段需 儘量早期許可足夠邊際,鑑於圖4,重疊程度m需指定於 1 . 6 2 (含)至1 . 7 2 (含)間或2 . 0 7 (含)至2 . 4 δ (含)間,此處光 量之非均勻度不大於13¾ ;較佳範圍為2.09SmS 2.29,此 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 1. 私衣 訂 線 一 .. - (諳先間讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ 7 Β7 五、發明説明(8 ) 處光量之非均匀度不大於10¾。 發明之具體例 本發明也提供一種原尺寸映像光學装置其使用一種原尺 寸映像棒型透鏡陣列,其中複數各自具有折射指數分佈於 徑向方向之棒型透鏡設置成兩列,故其光軸彼此平行,文 件表面及感測器係設置於透鏡陣列之兩相對側,該等透鏡 陣列滿足下列條件: (1) 各個棒型透鏡外側直徑為
0.05ram^ 0.2'5mmS.0.5R^ rQ^ 1.0R 此處2R :毗鄰棒型透鏡之光軸間距; r>a:提供透鏡作用之各個棒型透鏡之有效面積之半徑; (2) 當各棒型透鏡之折射指數分佈係藉 n(r)2 =nQ2 { l-(g.r)2 },0,05Sna.g· r'〇 S0.50,及 1.40Snci 各 1.75 求出估值時, 此處r :距光軸間距; n(r«):於距離光軸r處之祈射指數; η0:於光軸之折射指數; g :折射指數分佈係數; (3) 各棒型透鏡長度Z0為 0 . 5 < Z a/P < 1.0 此處P:各棒型透鏡之週期長度如P=2/r/g;及 (4) 重疊程度in'由m’=X'/2R定義,故 1.61S in’忘 1.80或 2.06S ιπ’έ 2.50, 此處X’ :單一棒型透鏡之檢視半徑其係MX’=-L.nQ,g 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -11 - ------1---裝------訂------線 ^ 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 B7
經濟部中央標準局員工消費合作社印I n (r) 五、發明説明(9 .r〇/sin(Zu7r/P)表示;及 (5 )文件表面與各近側棒型透鏡端面間距L及感測器與各 近側棒型透鏡端面間距L,各距離係如空氣層計算,其係 0.8L〇S L< L〇 或 L〇< 1.2L〇 此處1^:透鏡工作距離以[。=-(1/11(11)七3«(2。花/卩) 表不。 棒型透鏡陣列之特徵性特點之一為即使文件表面與各近 側棒型透鏡端面間距L及感測器與各近側棒型透鏡端面間 距L(各距離係Μ空氣層距離計算),略微偏雛透鏡工作距 離LQ(亦即形成略為散焦影像)*其解析倍率將不會極端劣 化。一般而言,L為0.8U (含)至1.2U (含)間,MTF值不會 顯著下降,但光量之非均勻度可經由調整L改變名目重疊 程度m’調整,因此光量之非均勻度不大於15¾及橫向未對 正之最大量不大於1.OR之範圍也可就名目重疊程度m’=X’ /2R設定,對於文件表面與各近側棒型透鏡端面間距及感 測器與各近側棒型透鏡端面間距(各距離係Μ空氣層計算) KL表示之例,名目重疊程度nt'係參照名目檢視半徑X’=L .n〇.g,ra/sin(Ztj7t /P) * 如此設定範園為 1.61 忘 si'含 1.80 或2.06各in'客2.50,再度較佳範園為1.62g ra’S 1.72或 2. 07 S m’ S 2.48,此處光量之非均勻1子大於13%,及更佳 範圍為2.09客m’S2.29,此處光量之非均勻度不大於10%。 棒型透鏡之折射指數分佈嚴格Μ下式表示: il-(g.r)2 +h4.(g.r)4 +hB.(g.r) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 12 辦衣 訂 . p ^ ., - (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (10 ) 1 1 此 處 h 4及 h e 為 指 數 分 佈 係 數 0 1 1 | 係 數 h 4 影 響 球 面 光 行 差 及 場 曲 率 S 因 此 對 透 鏡 之 解 析 倍 1 1 率 有 實 質 影 響 0 為 了 產 生 滿 意 影 像 1 h 4 較 佳 為 -0 .5 (含)至 ^—\ 讀 kj 1 1 . 5 (含 )0 閱 讀 1 背 1 若 根 據 本 發 明 之 第 二 態 樣 之 原 尺 寸 映 像 光 學 装 置 待 用 於 之 1 注 m 取 文 件 9 則 通 常 配 備 有 蓋 玻 璃 〇 為 了 因 懕 此 種 情 況 9 其 意 事 1 項 1 反 面 提 供 文 件 表 面 之 透 明 基 材 設 置 成 文 件 表 面 疊 合 透 鏡 V76 陣 再 填 丨 裝 1 列 之 前 隹 點 〇 透 明 基 材 可 為 玻 璃 或 塑 膠 製 成 〇 於 考 慮 之 情 本 頁 況 下 透 鏡 陣 列 之 端 面 較 佳 接 觸 透 明 基 材 反 面 〇 此 種 情 況 1 1 透 明 基 材 不 僅 作 為 個 別 棒 型 透 鏡 之 保 護 材 同 時 也 保 持 1 I 文 件 表 面 與 各 近 側 棒 型 透 鏡 端 面 間 之 恆 定 距 離 0 無 庸 待 —X,. 1 訂 若 使 用 透 明 基 材 文 件 表 面 與 各 近 側 棒 型 透 鏡 端 面 間 距 L 1 以 及 感 測 器 與 各 近 側 棒 型 透 Λ-Μ 鏡 端 面 間 距 L (各 距 離 係 如 空 氣 1 1 層 計 算 )需依照透明基材厚度及其折射指數調整 >若透明 1 1 基 材 厚 度 變 成 等 於 距 離 L則唯- -需要使棒型透鏡陣列之透 1 Μ 鏡 表 面 接 觸 透 明 基 材 反 面 而 透 鏡 陣 列 之 前 焦 距 經 常 疊 合 I 文 件 表 面 (亦即透明基材反面)而 /far 須 做 任 何 位 置 調 整 0 结 1 I 果 可 免 除 透 鏡 陣 列 刖 隹 /\v\ 點 之 定 位 而 可 簡 化 整 體 製 造 過 程 〇 1 1 實 例 1 1 光 量 之 非 均 句 度 相 對 於 橫 向 未 對 正 係 對 多 個 榛 型 透 鏡 陣 1 I 列 樣 本 測 量 9 其 中 複 數 玻 璃 棒 型 透 鏡 排 列 於 一 列 〇 各 棒 型 1 I 透 鏡 之 外 側 直 徑 為 0 4 n 及其緣部塗成黑色f 单遮斷4 括法ί 1 1 1 成 有 效 聚 焦 影 像 之 邊 緣 光 線 〇 如 此 有 效 透 鏡 半 徑 Γ [ ,約 為 1 1 0 1 4 m I π ° 各 棒 型 透 Λ-a* 鏡 陣 列 樣 本 之 光 學 參 數 及 其 數 值 示 表 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -13 - ΑΊ Β7 五、發明説明(1 1 ) 及2。測量光量之非均匀度之實驗裝備構造方式係將均勻 擴散板及線性CCD陣列(裝置距離:7um)固定於棒型透鏡 陣列之兩相對側;擴散板設置成對正文件表面及C CD陣列 於感測器位置。光量之非均勻度百分比係由2 0 0 C C D之輸出 強度資料決定(晶片寬度約:1 . 4ιηπι)。測量结果示於圖5及 6。表 1及 2之 MTF 值(6-lp/mm: λ = 570nm)也 MCCD 感測器 測量。A、E、I及J為比較樣本及B至D及F至Η為屬於本發朋 之範圍。對若干式樣回合實際測量平均光量相對於橫向未 對正量除MR(於不存在有横向未對正情況下亮度為100¾) ,结果示於圖7供參考用。 II-------批衣--.-----1Τ—-----^ i .- (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -ΙΑ- 五、發明説明(12 ) Λ7B7 表 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 回合 A B C D E η □ 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59· r 〇 (mm) 0.141 0.141 0.141 0.142 0.144 g ( a m - 1 ) 1.008 0.990 0.995 0.994 0.989 n □ . g . r 〇 0.226 0.221 0 . 223 0.224 0 . 226 P ( ffl ΗΪ ) 6.233 6 . 347 6.315 6.321 6 . 353 乙 〇 ( ffl ffl ) 3.613 3 . 608 3 . 565 3.563 3.565 Z〇/P 0 . 580 0.568 0.565 0,564 0.561 2R (mm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 r 〇 / R 0.705 0 . 705 0.705 0.710 0.720 La ( ΗΠΠ ) 2 . 442 2.907 3.074 3.121 3.270 X 〇 (mm) 0.570 0.660 0.700 0.715 0.754 L (in m ) L a L Q L〇 L □ L 〇 重疊程度 1.42 1.65 1.75 1.79 1.89 m= X〇/2R MTF (¾) 82.13 80.76 78.74 78.58 75.33 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 15 7 Λ 7 Β 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(13 ) 表 2 回合 F G H I J η 〇 1.59 1.59 1 . 59 1.59 1.59 ;r 〇 (in in) 0.145 0.141 0.140 0.142 0.144 g (is m ' 1 ) 0.994 0.998 0.989 0.996 0.987 n 〇 . g , r 〇 0.229 0 . 224 0.220 0.225 0.226 P (in in ) 6.321 6.296 6.353 6 . 308 6.366 Z 〇 ( mm ) 3.505 3.463 3.464 3.405 3.407 Za/P 0.554 0.550 0 . 545 .0.540 0.535 2 R (mm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 r a / R 0.725 0.705 0.700 0.710 0.720 L a ( m m ) 3.660 3.975 4.443 5.030 5 . 740 X 〇 ( m m ) 0.851 0.900 0 . 988 1.140 1.305 L (nna) La L a La L 〇 L 〇 重疊程度 2.13 2.25 2.47 2.85 ' 3.26 ra= X0/2R MTF U) 77.13 75.61 73.02 6 3.24 50.48 ---------批本------一1Τ------^ - ... .3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 16 A1 B7 14 五、發明説明( 一個額外棒型透鏡陣列樣本亦經由排列複數玻璃棒型透 鏡於一列製造,光量之非均勻度係於此樣本測量,僅改變 L值,亦即文件表面與各近側棒型透鏡端面間距及感測器 與各近側棒型透鏡端面間距,各距離係Μ空氣層計算。測 量用感測器屬於獲得表1及2所示資料之相同類型。測量條 件示於表3。測量結果示於表8及9。表3中Κ、Ν、0及R回合 為比較回合及L、Μ、Ρ及Q回合屬於本發明之範圍。 _ 批衣 訂 备 - 、 j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ 297公釐) 五、發明説明(i5 表 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 回合 K L M N 0 P Q R η 〇 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 r 〇 (Him) 0.145 .0.145 0.145 0.145 0.145 0.145 0.145 'P,145 g (nun 1 ) 0.994 0.994 0.994 0.994 0.994 0.994 9.994 0.994 n 〇 . g · r 〇 0.229 0.229 0.229 0,229 0.229 0.229 0.229 0.229 P (inffl) 6.321 6.321 6.321 6.321 6.321 6.321 6.321 6.321' Zq (龍) 3,505 3.505 3.505 3.505 3.505 3.505 3.505 3.505 Zd/P 0.554 0.554 0.554 0.554 0.554 0.554 0.554 0.554 2R (mm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 r 〇/R 0.725 0.725 0.725 0.725 0.725 0.725 0.725 0.725 L Q (fflffl) 3.660 3.660 3.660 3.660 3.660 3.660 3.660 3.660 X〇 (mm) 2.648 2.848 3.048 3,248 3.448 3.848 4.248 4.448 L (mm) 0.724 0.778 0.833 0.887 0.942 1.05 1.161 1.215 重疊程度 1.54 1.66 1.77 1.89 2.00 2.23 2.47 2.59 ra= X〇/2R MTF«) .46.11 58.22 68.86 75.04 76.88 76.69 67.36 56.24 ^ —批衣 訂 各 .- (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS〉A4規格(2U)'X297公釐〉 18 hi B7 五、發明説明(16 如此根據本發明,某些棒型透鏡陣列參數規定成即使伴 隨著採用較小直徑棒型透鏡,因部件尺寸誤差及組裝誤差 而於感測器與透鏡陣列總光軸間出現撗向未對正,光量之 非均勻度仍可減至最低俾實規輕薄短小之原尺寸映像光學 裝置及使其製造大為容易。 I-------^——辦衣------1T-----丨線 - - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐)

Claims (1)

  1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製. 六、申請專利範圍 1 . 一種原尺寸映像棒型透鏡P車列,包含,: 複數各自具有折射指數分佈於徑向方I,之Λ 成一列,故其光軸彼此平行」該_棒-型-透-鏡-陣一到-配^J8L足下 ...— 列條件: (1 )各個棒蟹透鏡外側直徑為0.05mmS R‘ 0 . 2 5 m m及0 . 5 R Sr 1.0R 此處2R :舭鄰棒型透鏡之光軸間距; r0:提供透鏡作用之各個棒型透鏡之有效面積之半徑; (2)當:各屬型透鏡之折射指敷分佈係藉^(「)2=1£12{1-(g.r)2 },0..0 5 忘 n〇.g_, r. 〇 忘 0*50,及 1.40 忘 ηαέΐ.75 求 出.估時, 此處厂軸間距X n (r·):於距離光軸r處之折射指數; n〇 :於光軸.之折射指數 g:折射指數分佈係數_L (3 )各棒型透鏡I度一Z-&為0,5 < —Z. J 此處P:各棒型透鏡之週期長度如P = _2 7T / g ;及 ,(4)重疊程度m由m = X α / 2 R定義,故.1 . 6 1忘m. g 1 . 8 0或2 . 0 6 ^ m ^ 2 . 5 0 > 此:處X,:單一棒型透鏡之檢視半徑其係M XQ= -ra/cos( Ζ 0 ττ / P )表示。 2.—種原R寸映像光學裝置包含: 原尺寸映像棒型透鏡,其中複數各自具-有_折_射」旨數分佈 於-徑-向方向之棒型透鏡設置成一列,故其光蚰彼此平行, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS )八4規格(210X25»7公釐) 1 申請專利範園 文件表面及感測器係位於霞鏡j車—列之、里„1祖_對_側_,_|^覆肩透 鏡陣列配合滿足下列條件.I (.1)各個棒型透鏡外側直徑為0.05nnnS.R分0.25ιι1 0.5R ^ r □ ^ 1 . 0 R 此處2 R :毗鄰棒型透鏡之光軸間距; r〇 :提供透鏡作用之各、假棒型透鏡之有敫面積之半徑; 」2)當各棒型透鏡之折射指數分佈係藉n(r)2 =n02 {1- (g‘T)2 },0.05έη〇. g_,〇一_ 0.50,<^J_‘40Sna 客 1.75 求 出估值時, 此處r :距光軸間距; (r) *.於距離光軸r處之近1指f ; η a :於光軸之折射指數; g :折射指數分佈係數;-(3 )各棒型透鏡長度Z D為0 . 5 < Z D / P < 1.0 此處P :各棒型透鏡之-韻一期-备度-如—R兰1宂/ g ;_及 (4)重疊程度 ra 由 m = X 0 / 2 11定義,故 1.6 IS m S 1 . 80 或 2 , 0 6 S m S 2 . 50, 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此處XD:單一棒型透鏡之檢視半徑其係Μ X。= - r D / c o s ( Ζ Ο 7Τ / Ρ )表示 5 其中文件表面與各近側棒型透鏡端面間距L及感測器與 . - -..................... 各近側捧P透鏡端面間距L,各距雛係如空氣層計算,二 距離滿足下述條件^ L = L □ 此處1^11:透鏡工作距離以1^=-(1^[^)七3“2(^/卩)表 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 示。 /3.—種原尺寸映像棒型透鏡陣列,其中複數各自具有折 . —一.· *——·_、—一.. '——. _ _ . 射指數分佈於徑向方向之蘼型透農設置虚一现,故其复軸 彼此平行,文件表面及感測器係設置於透鏡篮gL之兩相對 ...... ' 、+-~ 側。該透鏡陣列滿足下列條件: (1) 各個棒型透鏡外側直凰為-冬0 5 -—0—2.5juh及、0 . 5 R . ' · .·+..· · ^ r 〇 ^ 1 . 0 R 此處2R :紙鄰棒型透鏡1之光輸間距; r α :提供透鏡作用之各麗棒型透鏡之有〜效面積之半徑; (2) 1各棒型,透鏡之折射—指戴分佈係藉―」n (r ) 2 in Q 2 { :l - j . g . r ) 2 },Ο . Ο 5 ^ηο.δ.ί>^0.50,&1.40^η〇§1.75 求出估值時, 此處r :距光軸間距; n ( r ):於距離集殖jr直之折射指數; η 〇 :於光檀之折射指數; g :折射指數分佈係數; (3 )各棒型透鏡長度Z D H5<Za/P<1.0 此處Ρ:各棒型透鏡之週期畏度如Ρ=2 π /g;及 . .. —.— ............... ..... ^ - (4)重®程度m '由ji」=—[羞,故1 . 6 1客m I备1 . 8 0或 2 . 06 S m' 忘 2.50, 此處X ’ :單一棒型透鏡之檢視半徑其i Μ X ’ = - L . η α . g_. r』/ s. .i__ru(—Ζ—ο .7Γ . / ·Ρ )表示;及 -----> (5 )文件表面與各近側棒型透鏡端面間距L及感測器與各 近側.棒型霞鏡端面間.距L _,各距離暴如〜空氣層計算,其係 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 〇 _ ------,1--η--裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 0.8L〇S L< L〇 或 L〇< LS 1 v 2 L 〇 -/ 此處1^:透鏡工作距離以1^[1= -(1/11(1.2)七3!1(2[1冗/?)表 .·''.. _______.' 示。 ( 4 .如申請專利範圍第2項之原尺寸映像光,學裝置,其中 其'反面提供文件表面之透明基材設置成文件表面疊合透鏡 - ................. 〆.1 , j· 陣列之前焦點位置。 5 .如申請專利範圍第3項之原尺寸映像光學裝置,其中 ..... ...... --------------------------- ----1—产* 其反面提供文件表面之跋服碁jmgic件表面疊合透鏡 陣列之前焦點位置。 6 .如申請專利範圍第4項之原尺首辨_像光學裝置,其中 該透鏡陣列之一端面係接觸透明基材反面。 7 .如申請專利範圍第5項之原尺寸映像光學裝置,其中 .、 該透鏡陣列之一端面係接觸透明基材反面。 ^ I 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐) -4 -
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