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公開番号2025140976
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040653
出願日2024-03-15
発明の名称光学系及びそれを有する撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 13/00 20060101AFI20250919BHJP(光学)
要約【課題】小型でありながら深い被写界深度を有する光学系を提供すること。
【解決手段】光学系は、少なくとも一つのレンズユニットと回折光学素子とを有する光学系であって、少なくとも一つのレンズユニットの夫々は、フォーカシングに際して不動であり、光学系の波長850nmにおける焦点距離、光学系の波長950nmにおける焦点距離を各々適切に設定すること。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも一つのレンズユニットと回折光学素子とを有する光学系であって、
前記少なくとも一つのレンズユニットの夫々は、フォーカシングに際して不動であり、
前記光学系の波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆ８５、前記光学系の波長９５０ｎｍにおける焦点距離をｆ９５とするとき、
０．００４＜｜（ｆ８５－ｆ９５)／（ｆ８５＋ｆ９５)｜＜０．２００
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
開口絞りを更に有し、
前記回折光学素子から前記開口絞りまでの光軸上の距離をＬｄ、前記光学系の設計波長における焦点距離をｆとするとき、
０．０５＜Ｌｄ／ｆ＜０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記回折光学素子の回折による焦点距離をｆｄｏ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
１．０＜｜ｆｄｏ／ｆ｜＜１５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
前記回折光学素子の回折による焦点距離をｆｄｏとするとき、
０．００１０＜（ｆ８５―ｆ９５）／ｆｄｏ＜０．０４００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項５】
前記回折光学素子から像面までの光軸上の距離をＬｄｓ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
１．０＜Ｌｄｓ／ｆ＜４．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項６】
前記少なくとも一つのレンズユニットは、基板と該基板上に配置されたレンズとを備えるレンズユニットを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項７】
前記レンズは、負レンズであることを特徴とする請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記負レンズの焦点距離をｆｎ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
－３．０＜ｆｎ／ｆ＜－０．２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記回折光学素子の回折面は、少なくとも一部が空気に面した面上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項１０】
前記回折光学素子の回折格子の格子高さをｄ（μｍ）、前記光学系の使用波長範囲の中間値をλｍ（μｍ）、前記回折格子を形成する材料の波長λｍにおける屈折率をＮｍとするとき、
０．７＜（Ｎｍ－１）×ｄ／λｍ＜１．３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に用いられる光学系に関し、例えば内視鏡やヘッドマウントディスプレイ等に好適なものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、内視鏡やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に用いられる小型な光学系を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第９７９８１１５号明細書
特許５４３４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小型化を重視した光学系においては、フォーカス機構を設けることが困難であるため、設計上の物体距離から被写体がずれるとデフォーカスによる結像性能の劣化が生じやすい。
【０００５】
本発明は、小型でありながら深い被写界深度を有する光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての光学系は、少なくとも一つのレンズユニットと回折光学素子とを有する光学系であって、少なくとも一つのレンズユニットの夫々は、フォーカシングに際して不動であり、光学系の波長８５０ｎｍにおける焦点距離をｆ８５、光学系の波長９５０ｎｍにおける焦点距離をｆ９５とするとき、
０．００４＜｜（ｆ８５－ｆ９５)／（ｆ８５＋ｆ９５)｜＜０．２００
なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型でありながら深い被写界深度を有する光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１の光学系の断面図である。
実施例１の光学系の収差図である。
実施例１の光学系の横収差図である。
実施例１の回折光学素子の回折効率を示す図である。
実施例２の光学系の断面図である。
実施例２の光学系の収差図である。
実施例３の光学系の断面図である。
実施例３の光学系の収差図である。
実施例４の光学系の断面図である。
実施例４の光学系の収差図である。
実施例４の回折光学素子の回折効率を示す図である。
実施例５の光学系の断面図である。
実施例５の光学系の収差図である。
電子機器の要部概略図である。
撮像装置の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
各実施例では、ウェハレベルオプティクスと呼ばれる技術を用いて得られる光学系について説明する。ウェハレベルオプティクスとは、半導体製造技術を利用してウェハ上に多数のレンズを作成し、複数のウェハ（平面基板）を重ね合わせて接着した後、切断し、多数の光学系を一度に製造する技術（ウェハプロセス）である。ウェハレベルオプティクスを用いて製造された光学系はウェハレベルレンズと呼ばれ、ウェハレベルレンズを撮像光学系として用いた撮像装置はウェハレベルカメラと呼ばれる。各実施例の光学系は、ビューファインダーやＨＭＤ等の観察光学系と共に用いられる、視線検出用の光学系等に用いられる。また、携帯電話、スマートフォン、及びウェアラブル端末等の電子機器の組み込み用カメラや、内視鏡の対物光学系等にも用いられる。なお、各実施例の光学系はウェハレベルレンズであるが、本発明はこれに限定されない。図１、図５、図７、図９、図１２は、実施例１乃至５の光学系（ウェハレベルレンズ）の断面図である。各断面図において、左方が物体側（前方）、右方が像側（後方）である。ＳＰは開口絞りであり、ＩＰは像面である。像面ＩＰには、撮像装置におけるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（イメージセンサ）の撮像面や、銀塩フィルムカメラのフィルム面に相当する感光面が配置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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