(57)【要約】【課題】製造難易度が高い高次の非球面レンズや、多数のレンズを使用することなく、大きな開口数を達成しながら、十分に収差を補正することができる受信光学系を得ることを目的とする。【解決手段】受信レンズ７の出射面と信号検出器９の間が、空気より大きな屈折率ｎ3を有する像界媒質８で満たされているように構成する。これにより、製造難易度が高い高次の非球面レンズや、多数のレンズを使用することなく、大きな開口数ＮＡを達成しながら、十分に収差を補正することができる。【選択図】図１
2014137404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状の物体から放たれた光束の径を絞る開口絞り部と、
上記開口絞り部により径が絞られた光束を入射する入射面が凸形状のコーニック面であり、上記光束を出射する出射面が平面である受信レンズと、
上記受信レンズの出射面から出射された光束を受光して、上記光束から信号を検出する信号検出器とを備え、
上記受信レンズの出射面と上記信号検出器の間が、空気より大きな屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする受信光学系。
【請求項２】
受信レンズの入射面におけるコーニック係数が、
上記受信レンズの焦点距離、上記受信レンズの屈折率、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率、上記媒質の厚さ、所望の信号対雑音比に対応する信号検出器における光束の結像スポット直径及び開口数によって決定されている
ことを特徴とする請求項１記載の受信光学系。
【請求項３】
受信レンズの焦点距離がｆ、上記受信レンズの屈折率がｎ2、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率がｎ3、上記媒質の厚さがｄ3、所望の信号対雑音比に対応する信号検出器における光束の結像スポット直径がｐ、開口数がＮＡである場合、
上記受信レンズの入射面におけるコーニック係数ｋが、下記の式によって決定されている
2014137404.tif 000016
ことを特徴とする請求項２記載の受信光学系。
【請求項４】
受信レンズの入射面におけるコーニック係数が、
上記受信レンズの焦点距離、上記受信レンズの屈折率、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率、上記媒質の厚さ、所望の信号対雑音比に対応する信号検出器における光束の結像スポット直径、開口絞り部により絞られる光束の半径及び上記開口絞り部と上記受信レンズの入射面間の距離によって決定されている
ことを特徴とする請求項１記載の受信光学系。
【請求項５】
受信レンズの焦点距離がｆ、上記受信レンズの屈折率がｎ2、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率がｎ3、上記媒質の厚さがｄ3、所望の信号対雑音比に対応する信号検出器における光束の結像スポット直径がｐ、開口絞り部により絞られる光束の半径がＲ、上記開口絞り部と上記受信レンズの入射面間の距離がｔである場合、
上記開口絞り部と上記受信レンズの入射面間の距離ｔが下記の方程式を満足する条件の下で、
2014137404.tif 000017
2014137404.tif 000018
2014137404.tif 000019
上記受信レンズの入射面におけるコーニック係数ｋが、下記の式によって決定されている
2014137404.tif 000020
ことを特徴とする請求項４記載の受信光学系。
【請求項６】
受信レンズの入射面におけるコーニック係数が、
上記受信レンズの焦点距離、上記受信レンズの屈折率、上記受信レンズの入射面における近軸曲率半径、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率、上記媒質の厚さ、信号検出器における光束の所望の結像スポット直径、上記信号検出器の対角端、開口絞り部により絞られる光束の半径及び上記開口絞り部と上記受信レンズの入射面間の距離によって決定されている
ことを特徴とする請求項１記載の受信光学系。
【請求項７】
受信レンズの焦点距離がｆ、上記受信レンズの屈折率がｎ2、上記受信レンズの入射面における近軸曲率半径がｒ、空気より大きな屈折率を有する媒質の屈折率がｎ3、上記媒質の厚さがｄ3、信号検出器における光束の所望の結像スポット直径がｐrms、上記信号検出器の対角端がｗ、開口絞り部により絞られる光束の半径がＲ、上記開口絞り部と上記受信レンズの入射面間の距離がｔである場合、
上記受信レンズの入射面におけるコーニック係数ｋが、下記の式によって決定されている
2014137404.tif 000021
2014137404.tif 000022
2014137404.tif 000023
2014137404.tif 000024
2014137404.tif 000025
2014137404.tif 000026
ことを特徴とする請求項６記載の受信光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠方の点状物体から放たれた微弱な光束を受信して、その光束から信号を検出する受信光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、以下の特許文献１には、単波長の紫外線を使用する光ピックアップレンズが開示されており、この光ピックアップレンズは、１枚の凸レンズで、０．８以上の大きな開口数を達成しながら、球面収差やコマ収差を補正するために、レンズの両面を１６次非球面で構成している。
ただし、レンズの非球面形状は、非球面性が強い程、製造難易度が上がり、製造コストの増加を招くことが知られている。
【０００３】
光ピックアップレンズを用いる製品として、例えば、ＤＶＤやブルーレイディスクドライブなどがあるが、生産台数が年間数１００万台に及ぶような製品であれば、光ピックアップレンズは、精密金型によってモールド加工により製造されるものと思われる。
非球面性が強い転写面を有する精密金型の製造コストは高額であるが、量産効果によって、光ピックアップレンズの製造単価を抑えることができる。
しかしながら、多くの生産数が全く見込めない製品の場合、量産効果を期待することができず、光ピックアップレンズの製造単価を抑えることができない。
【０００４】
また、以下の特許文献２には、単波長の紫外線を使用する露光装置の投影光学系（例えば、２３枚のレンズを使用している投影光学系）が開示されている。
この投影光学系では、０．８程度の大きな像側開口数を確保し、収差を良好に補正しながら、光学系全体のスループットを確保するために、光学系を構成するレンズの厚さを所定の条件式で決定している。
【０００５】
特許文献２に開示されている投影光学系では、レンズの枚数を増やすことで、所望の光学性能を確保できるようにしているので、特許文献１のように、高次の非球面のレンズを用いる必要がない。このため、製造難易度が低く、相対的に製造単価が低い球面レンズを用いることができる。
しかしながら、レンズの枚数の増加は、光学系の組立調整に必要な工数が増えるため、レンズ単体のコストダウンが可能であっても、光学系全体では低コスト化できない場合がある。
また、光学系に要求される寸法上の制約により、使用するレンズ枚数が制限される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９５２７７号公報（段落番号［００４５］から［００４８］）
【特許文献２】特開２０１０−９１７５１号公報（段落番号［０００６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の受信光学系は以上のように構成されているので、大きな開口数を達成しながら、球面収差やコマ収差を補正するには、製造難易度が高い高次の非球面レンズ、あるいは、多数のレンズを使用する必要がある。そのため、製造コストが高くなってしまう課題があった。また、光学系に要求される寸法上の制約により、使用可能なレンズの枚数が制限されて、十分に収差を補正できない場合もあるという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、製造難易度が高い高次の非球面レンズや、多数のレンズを使用することなく、大きな開口数を達成しながら、十分に収差を補正することができる受信光学系を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る受信光学系は、点状の物体から放たれた光束の径を絞る開口絞り部と、開口絞り部により径が絞られた光束を入射する入射面が凸形状のコーニック面であり、その光束を出射する出射面が平面である受信レンズと、受信レンズの出射面から出射された光束を受光して、その光束から信号を検出する信号検出器とを備え、受信レンズの出射面と信号検出器の間が、空気より大きな屈折率を有する媒質で満たされているようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、受信レンズの出射面と信号検出器の間が、空気より大きな屈折率を有する媒質で満たされているように構成したので、製造難易度が高い高次の非球面レンズや、多数のレンズを使用することなく、大きな開口数を達成しながら、十分に収差を補正することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による受信光学系を示す構成図である。
【図２】遠方物体の点状光源を撮像する受信光学系を示す模式図である。
【図３】像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．０の場合に、球面収差を回折限界付近に補正するレンズデータを示す説明図である。
【図４】像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．５の場合に、球面収差を回折限界付近に補正するレンズデータを示す説明図である。
【図５】受信光学系のパッケージ例を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による受信光学系の信号検出器９の信号検出例を示す模式図である。
【図７】光軸上の結像スポット直径ｐが１００μｍになるように、球面収差を残存させるコーニック係数ｋを式（５）から求めた場合のレンズデータを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による受信光学系の信号検出器９の受光面を示す平面図である。
【図９】受信レンズ７の結像スポット特性を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による受信光学系の信号検出器９の受光面を示す平面図である。
【図１１】受信レンズ７の結像スポット特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による受信光学系を示す構成図である。
図１において、点状物体１は遠方物体における光軸３上の点状光源であり、微弱光（光束）を放っている。
点状物体２は遠方物体における光軸３外の点状光源であり、微弱光（光束）を放っている。
バンドパスフィルタ４は点状物体１，２から放たれた光束に含まれている所望の波長の光を分光する光学部品である。
【００１３】
開口絞り部５はバンドパスフィルタ４により分光された所望の波長の光束の半径をＲに絞る光学部品である。
開口絞り部５によって、点状物体１から放たれた光束の径が絞られることで、当該光束の最外殻光線は、符号６のようになる。
受信レンズ７は点状物体１，２から放たれた光束を結像する光学部品であり、開口絞り部５により径が絞られた光束を入射する入射面は凸形状のコーニック面であり、その光束を出射する出射面は平面である。
【００１４】
信号検出器９は受信レンズ７の出射面から出射された光束を受光して、その光束から信号を検出する処理器である。
なお、信号検出器９の受光面には、点状物体１，２の像１’，２’が結像される。
図１の受信光学系では、受信レンズ７の出射面と信号検出器９と間には、空気より大きな屈折率を有する媒質（以下、「像界媒質８」と称する）が満たされている。
【００１５】
次に動作について説明する。
点状物体１，２から放たれた光束はバンドパスフィルタ４に入射されると、バンドパスフィルタ４によって、その光束に含まれている所望の波長の光が分光される。
バンドパスフィルタ４により分光された所望の波長の光束は、開口絞り部５によって径が絞られ、半径Ｒの光束が受信レンズ７の入射面に到達する。
【００１６】
入射面が凸形状のコーニック面で、出射面が平面である受信レンズ７は、開口絞り部５により径が絞られた光束を入射すると、その光束を信号検出器９の受光面上に結像する。
像１’は点状物体１の像であり、像２’は点状物体２の像である。
ただし、図１の受信光学系では、受信レンズ７の出射面と信号検出器９の間が、空気より大きな屈折率ｎ3を有する厚さｄ3の像界媒質８で満たされている。
このため、受信レンズ７の出射面から出射された光束は、像界媒質８を通過した後に、信号検出器９の受光面上に結像される。
【００１７】
信号検出器９は、受信レンズ７により結像された点状物体１の像１’を受光して、その像１’に対応する信号（例えば、輝度信号、色信号）を検出する。
また、信号検出器９は、受信レンズ７により結像された点状物体２の像２’を受光して、その像２’に対応する信号（例えば、輝度信号、色信号）を検出する。
【００１８】
ここで、受信レンズ７の入射面（凸面）における非球面形状は、下記の式（１）で与えられる。
2014137404.tif 000003
式（１）において、ｈは受信レンズ７の開口半径、ｒは受信レンズ７の入射面（凸面）における近軸曲率半径、ｋはコーニック係数、ａ4は４次の非球面係数、ａ6は６次の非球面係数、ａiは高次（ｉ次）の非球面係数である。
なお、式（１）で与えられる非球面形状は、コーニック係数ｋ及び高次非球面係数ａiの絶対値が大きくなる程、非球面性が強くなり、製造難易度が上がる。
【００１９】
次に、信号検出器９の受光面において、像１’，像２’内に収まる光量と、受信光学系で発生する光線収差及び光線収差の補正に必要な非球面形状の関係について説明する。
最初に、信号検出器９の受光面上の像１’，像２’の光量を表すパラメーターである開口数ＮＡについて説明する。
図２は遠方物体の点状光源を撮像する受信光学系を示す模式図である。
図２の例では、受信光学系が屈折率ｎ3の像界媒質で満たされており、点状光源から放たれた半径Ｒ’の光束は、開口絞り部によって半径Ｒに絞られ、半径Ｒの光束が受信レンズに入射されて像を結んでいる。
受信レンズの像の光量は、図２から明らかなように、焦点距離ｆが一定である場合、開口絞り部の半径Ｒが大きくなるほど増加する。
【００２０】
像の光量を表すパラメーターである開口数ＮＡは、下記の式（２）で与えられる。
2014137404.tif 000004
式（２）より、開口絞り部の半径Ｒが大きくなると、開口数ＮＡも大きくなり、開口数ＮＡが像の光量を示すパラメーターであることがわかる。
【００２１】
次に、開口数ＮＡと受信レンズ７で発生する光線収差の関係について説明する。
図１の受信光学系において、開口数ＮＡを大きくすると、式（２）のｓｉｎθが増加する。
ｓｉｎθの増加は、受信レンズ７による最外殻光線６の屈折角が大きくなることを意味し、光線収差が増加する原因となる。
この光線収差を補正するために、式（１）で与えられる非球面形状を受信レンズ７の入射面（凸面）に適用するが、補正すべき光線収差量が多いほど、式（１）のコーニック係数ｋや、高次非球面係数ａiの絶対値が大きくなり、非球面性が強くなる。
【００２２】
したがって、大きな開口数ＮＡを保ちながら、受信レンズ７での光線収差の発生量を抑えて、光線収差の補正に必要な非球面形状の非球面性を弱くするには、式（２）のｓｉｎθを小さくする必要がある。
式（２）のｓｉｎθを小さくするには、式（２）における像界媒質の屈折率ｎ3を大きくとればよい。
そこで、図１の受信光学系では、受信レンズ７の出射面と信号検出器９と間を空気より大きな屈折率ｎ3を有する像界媒質８で満たすようにしている。
【００２３】
一般に、デジタルカメラのような撮像光学系の像界媒質は、屈折率１．０の空気であるが、この実施の形態１では、空気より大きな屈折率ｎ3を有しているため、式（２）のｓｉｎθが小さくなる。このため、像界媒質が空気である場合よりも、受信レンズ７で発生する光線収差を抑えることができ、その結果、光線収差の補正に必要な非球面形状の非球面性を弱くして、製造難易度を下げることができる。
【００２４】
ここで、像界媒質８としては、例えば、ＬＥＤ発光面の密封等に使用される「透明なゲル状の電子部品用密封材」などを使用することができる。
また、検出器の受光面上に配線が無い信号検出器９が実装される場合（例えば、裏面照射型検出器）、受信レンズ７の出射面と信号検出器９の受光面上に、平板のガラスや樹脂を密着させるようにしてもよい。
【００２５】
次に、受信レンズ７の出射面と信号検出器９間の像界が空気である場合と、空気より大きな屈折率ｎ3を有する媒質で満たされている場合との実施例を明示する。
図３は物体距離ｓ＝∞、波長１．５μｍ、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離ｔ＝０、焦点距離ｆ＝２０ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．６（開口絞り部５の半径Ｒ＝１２ｍｍ）、受信レンズ７の硝材屈折率＝１．８の受信光学系において、像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．０の場合に、球面収差を回折限界付近に補正するレンズデータを示す説明図である。
図４は物体距離ｓ＝∞、波長１．５μｍ、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離ｔ＝０、焦点距離ｆ＝２０ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．６（開口絞り部５の半径Ｒ＝１２ｍｍ）、受信レンズ７の硝材屈折率＝１．８の受信光学系において、像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．５の場合に、球面収差を回折限界付近に補正するレンズデータを示す説明図である。
【００２６】
図３のように、像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．０である場合、球面収差を補正するには、放物面（ｋ＝−１）ベースの６次非球面が必要である。
一方、図４のように、像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．５である場合、球面収差を補正する際、４次や６次の非球面項を用いずに、放物面と比べて非球面性が弱い楕円面（−１＜ｋ＜０）を用いて実現することができる。
上記の例では、球面収差の補正について示したが、他の光線収差の補正でも、同様の効果が得られる。
【００２７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、受信レンズ７の出射面と信号検出器９の間が、空気より大きな屈折率ｎ3を有する像界媒質８で満たされているように構成したので、製造難易度が高い高次の非球面レンズや、多数のレンズを使用することなく、大きな開口数ＮＡを達成しながら、十分に収差を補正することができる効果を奏する。
【００２８】
また、受信レンズ７の出射面と信号検出器９の間を空気より大きな屈折率ｎ3を有する像界媒質８で満たすことで、次のような効果も得られる。
受信光学系の開口数ＮＡが大きい場合、像界が空気であれば、最外殻光線６が受信レンズ７に用いられる硝材の臨界角を超えると全反射が発生して、最外殻光線６が受信レンズ７を透過することができず、信号検出器９に到達することができない。しかし、空気より大きな屈折率ｎ3を有する像界媒質８で満たすことで、受信レンズ７の出射面における臨界角を大きくできるため、像界が空気の場合と比べて、開口数ＮＡの大きな受信光学系を実現することができる。
【００２９】
また、この実施の形態１によれば、受信レンズ７の出射面が平面であるため、受信光学系の組立性を容易にする効果がある。
図５は受信光学系のパッケージ例を示す構成図である。
図５において、受信レンズ７の出射面が平面であるため、受信レンズ７の出射面と、鏡筒１１における平面のかかり部１２とを密着させることができる。
このため、鏡筒１１の中心軸と受信レンズ７の光軸３とを容易に平行にすることができるようになり、その結果、受信レンズ７の傾きによる信号検出器９の受光面上での像の片ボケを発生し難くすることができて、組立性が容易になる。
また、受信レンズ７の出射面が平面であるため、信号検出器９が実装されている基盤１０の間に、中空の円柱形状をなす簡単な形のスペーサーを挟むことができるようになり、容易に像界媒質９を密封することが可能になる。
【００３０】
なお、この実施の形態１では、受信レンズ７が１種類の硝材からなる１枚の凸レンズであるため、色収差については補正することができない。
遠方の物体である点状物体１，２から放たれる光が白色光のような広い波長幅を有する場合、受信レンズ７の色収差を無視できるレベルの波長幅まで分光を行う必要があるため、図１の受信光学系では、バンドパスフィルタ４を用いている。
【００３１】
実施の形態２．
この実施の形態２では、信号検出器９の受光面が、単一のフォトダイオードのように、受信光学系の光軸３付近の小さな領域だけに存在している場合について説明する。
図６はこの発明の実施の形態２による受信光学系の信号検出器９の信号検出例を示す模式図である。図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図６では、遠方の物体から放たれた輝度Ｌの光束が、バンドパスフィルタ４、開口絞り部５、受信レンズ７及び像界媒質８を透過した後、多数の画素で構成される信号検出器９上に結像し、信号Ｓと雑音Ｎを含んでいる信号が検出される例を示している。
【００３２】
図６の信号検出器９における１画素の面積がＡ、受信レンズ７が無収差であるとすると、１画素で検出される信号Ｓは、下記の式（３）で与えられる。
2014137404.tif 000005
一方、信号検出器９で生じる雑音Ｎが、ほぼショットノイズのみとみなせる場合、信号対雑音比ＳＮＲは、下記の式（４）で与えられる。
2014137404.tif 000006
【００３３】
信号検出器９が信号を検出する上で、検出する信号の信号量が重要であるが、式（４）の信号対雑音比ＳＮＲも重要である。
図１の受信レンズ７による点状物体１，２の像１’，２’の結像スポット直径ｐが収差によって広がり、信号検出器９の画素サイズより大きくなると、式（４）の信号対雑音比ＳＮＲが低下する。
例えば、結像スポット直径ｐが作る面積が、信号検出器９における１画素の面積Ａのｎ倍に広がると、式（４）の信号対雑音比ＳＮＲは、１／√ｎに低下する。
しかしながら、受信光学系で要求される信号対雑音比ＳＮＲが、式（４）で与えられる値の１／√ｎでもよければ、受信レンズ７の結像スポット直径ｐは、信号検出器９における画素ｎ個分のサイズでもよいことになる。
【００３４】
したがって、所望の信号対雑音比ＳＮＲから必要な受信レンズ７の結像スポット直径ｐが決まる。
所望の信号対雑音比ＳＮＲが式（４）で与えられる値より小さいため、結像スポット直径ｐを信号検出器９の１画素の面積Ａより大きくできる場合には、受信レンズ７の収差を残存させることを意味し、受信レンズ７の入射面（凸面）の非球面性を弱くすることができる。
なお、所望の信号対雑音比ＳＮＲであるが、例えば、ノイズＮと信号Ｓを有意に分離するには、少なくとも信号対雑音比ＳＮＲが１以上である必要がある。
【００３５】
ここで、信号検出器９がフォトダイオードであり、そのフォトダイオードが受信光学系の光軸３上にある場合、受信レンズ７の入射面（凸面）である非球面で補正すべき収差は球面収差である。
所望の結像スポット直径ｐとなる球面収差を残存させるために必要な受信レンズ７の入射面（凸面）のコーニック係数ｋは、下記の式（５）で得られる値、または、その値の近傍値である。
2014137404.tif 000007
【００３６】
図７は物体距離ｓ＝∞、波長１．５μｍ、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離ｔ＝０、焦点距離ｆ＝２０ｍｍ、開口数ＮＡ＝０．６（開口絞り部５の半径Ｒ＝１２ｍｍ）、受信レンズ７の硝材屈折率＝１．８、像界媒質８の屈折率がｎ3＝１．５の受信光学系において、光軸上の結像スポット直径ｐが１００μｍになるように、球面収差を残存させるコーニック係数ｋを式（５）から求めた場合のレンズデータを示す説明図である。
球面収差を回折限界まで補正している場合の図４のコーニック係数ｋと比べて、球面収差を残存させた図７のコーニック係数ｋは、値が小さいことがわかる。
【００３７】
実施の形態３．
この実施の形態３では、受信光学系が、一定の間隔で長尺型の受光面が配置されている信号検出器９を適用する場合について説明する。
図８はこの発明の実施の形態３による受信光学系の信号検出器９の受光面を示す平面図である。
図８の信号検出器９では、複数の長尺型受光面２１が一定の間隔で配置されており、受光感度を有していない領域２２が存在している。
【００３８】
点状物体１の像１’に係る画角と、点状物体２の像２’に係る画角とが異なるため、図９に示すように、像１’の結像スポットの位置と、像２’の結像スポットの位置とが異なる。図９の例では、２３が像１’の結像スポット、２４が像２’の結像スポットである。
したがって、図８の信号検出器９を用いる場合、図９に示すように、結像スポット直径ｐが、画角ｗによらずに、長尺型受光面２１の配置間隔以上の一定値を有している必要があり、このときに補正すべき受信レンズ７の光線収差は、画角ｗに依存するコマ収差である。
一方、球面収差は、結像スポット直径ｐを得るために残存させる必要がある。
【００３９】
上記実施の形態１，２では、開口絞り部５が受信レンズ７の入射面（凸面）側に配置されているものを示したが、収差理論によれば、図１の受信光学系において、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離がｔ＝０である場合、受信レンズ７の入射面（凸面）として如何なるコーニック面を用いても、コマ収差量をコントロールすることができない。
したがって、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離がｔ＝０である場合、コマ収差を補正するには、少なくとも１枚以上のレンズを増やす必要があるが、レンズ枚数の増加は受信光学系のコスト増加を招いてしまう。
【００４０】
一方、収差理論によれば、開口絞り部５と、受信レンズ７の入射面（凸面）とを離して、距離ｔ＞０とすれば、コマ収差量をコントロールすることができる。
この実施の形態３では、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離をｔ＞０とし、かつ、受信レンズ７の入射面（凸面）としてコーニック面を用いることで、レンズ枚数を増やすことなくコマ収差の補正を行うとともに、球面収差を残存させて所望の結像スポット直径ｐを得ることができるようにする。
【００４１】
以下、コマ収差を補正しながら、所望の結像スポット直径ｐを得るコーニック係数ｋの条件について説明する。
まず、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）間の距離ｔが、式（６）の方程式を満足している必要がある。
2014137404.tif 000008
2014137404.tif 000009
2014137404.tif 000010
【００４２】
コマ収差を補正しながら、所望の結像スポット直径ｐを得るコーニック係数ｋは、式（６）の方程式を満足している距離ｔ等を用いることで、下記の式（９）から得られる。また、式（９）で得られる値の近傍値でもよい。
2014137404.tif 000011
【００４３】
実施の形態４．
この実施の形態４では、信号検出器９の受光面が、２次元ＣＣＤやＣＭＯＳセンサのように、多数の画素（受光感度を有する画素）で構成されている場合について説明する。
図１０はこの発明の実施の形態４による受信光学系の信号検出器９の受光面を示す平面図である。
図１０において、３０は受光感度を有する画素である。
【００４４】
点状物体１の像１’に係る画角と、点状物体２の像２’に係る画角とが異なるため、図１１に示すように、像１’の結像スポットの位置と、像２’の結像スポットの位置とが異なる。図１１の例では、３１が像１’の結像スポット、３２が像２’の結像スポットである。
受信レンズ７の結像スポット特性は、所望の結像スポット直径がｐである場合、図１１に示すように、信号検出器９の対角端に対応する画角ｗにおける像２’の結像スポット直径がｐであればよい。
これは、信号検出器９の対角端に対応する画角ｗでの球面収差やコマ収差を含んでいる結像スポット直径をｐにすることを意味する。
しかしながら、コマ収差を含んでいる結像スポットの形状は点対称ではなく、軸対象な分布をしているため、上記実施の形態２，３のように、結像スポット径を円の直径として定義することができない。
よって、この実施の形態４では、受信レンズ７の結像スポット直径ｐをｒｍｓ結像スポット直径ｐrmsとして定義する。図１１において、３３は像２’のｒｍｓ結像スポットである。
【００４５】
以下、結像スポット直径ｐをｒｍｓ結像スポット直径ｐrmsとして定義し、ｒｍｓ結像スポット直径ｐrmsを得るコーニック係数ｋの条件について説明する。
まず、コマ収差量をコントロールすることができるようにするため、上記実施の形態３と同様に、開口絞り部５と受信レンズ７の入射面（凸面）との間の距離をｔ＞０とする。
ｒｍｓ結像スポット直径ｐrmsを得るコーニック係数ｋは、下記の式（１０）に対して、下記の式（１１）〜式（１３）を代入することで得られる値、または、その値の近傍値である。
2014137404.tif 000012
2014137404.tif 000013
2014137404.tif 000014
2014137404.tif 000015
式（１２）（１３）中のＡは、式（７）のＡであり、式（１２）（１３）中のＢは、式（８）のＢである。
【００４６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２  点状物体、１’，２’  点状物体１，２の像、３  光軸、４  バンドパスフィルタ、５  開口絞り部、６  光束の最外殻光線、７  受信レンズ、８  像界媒質、９  信号検出器、１０  基盤、１１  鏡筒、１２  かかり部、２１  長尺型受光面、２２  受光感度を有していない領域、３０  受光感度を有する画素、３１  像１’の結像スポット、３２  像２’の結像スポット、３３  像２’のｒｍｓ結像スポット。
【図１】
2014137404.tif 000027
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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