(57)【要約】【課題】  レンズ間のアライメント精度を向上させた光学レンズ系を提供し、前記レンズ間の光軸の問題となる大きさのずれを解消する。【解決手段】  本発明の光学レンズはバレル、第１のレンズ及び第２のレンズを具えている。前記バレルは光導入口及び収容スペースを有し、前記収容スペースは前記光導入口に連続している。前記第１のレンズは前記収容スペース内に配置され、前記光導入口を介して部分的に露出している。前記第１のレンズは、その外枠部分において第１の環円錐状表面を有している。前記第２のレンズは、前記収容スペース内に配置され、前記第１のレンズで嵌め込まれている。前記第２のレンズは、その外枠部分において第２の環円錐状表面を有しており、前記第１の環円錐状表面は前記第２の環円錐状表面で嵌め込まれている。結果として、前記光学レンズは優れたアライメント精度及び組み立て効率を有する。【選択図】  図３
2006010994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導入口、及びこの光導入口に連続して設けられている収容スペースを有するバレルと、
前記収容スペース内に設けられ、第１の環円錐状表面の外枠を有するとともに、前記光導入口を介して部分的に露出してなる第１のレンズと、
前記収容スペース内に設けられ、第２の環円錐状表面の外枠を有する第２のレンズとを具え、
前記第２のレンズは、前記第１の環円錐状表面が前記第２の環円錐状表面によって嵌め込まれるようにして、前記第１のレンズによって嵌め込まれていることを特徴とする、光学レンズ。
【請求項２】
前記第１のレンズの、前記第１の環円錐状表面は凹状部分を有し、前記第２のレンズの、前記第２の環円錐状表面は凸状部分を有し、前記凹状部分は前記凸状部分によって埋め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記第１のレンズの、前記第１の環円錐状表面は凸状部分を有し、前記第２のレンズの、前記第２の環円錐状表面は凹状部分を有し、前記凸状部分は前記凹状部分によって嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記収容スペースにおいて前記第２のレンズと接触するようにして固定板を具え、前記第２のレンズは、前記固定板に設けられた光出射口を介して部分的に露出していることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記固定板の後方において、光路上に配置された画像捕獲装置を具えることを特徴とする、請求項４に記載の光学レンズ。
【請求項６】
前記固定板の後方の、光路上に配置された前記画像捕獲装置上において、被覆のためのセンサ被覆板を具え、
前記センサ被覆板は、前記固定板及び前記画像捕獲装置間の光路上に配置されたことを特徴とする、請求項５に記載の光学レンズ。
【請求項７】
前記固定板及び前記画像捕獲装置間の光路上に設けられたフィルタを具えることを特徴とする、請求項５に記載の光学レンズ。
【請求項８】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、ガラスから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項９】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、プラスチックから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項１０】
第１の環円錐状表面の外枠を有する第１のレンズと、
第２の環円錐状表面の外枠を有する第２のレンズとを具え、
前記第２のレンズは、前記第１の環円錐状表面が前記第２の環円錐状表面によって嵌め込まれるようにして、前記第１のレンズによって嵌め込まれていることを特徴とする、レンズ系。
【請求項１１】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、ガラスから構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のレンズ系。
【請求項１２】
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、プラスチックから構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のレンズ系。
【請求項１３】
少なくとも複数のレンズと、このレンズの後方の光路上に設けられた画像捕獲装置とを有する、光学レンズのコンピュータ解析モデルを提供する工程と、
前記レンズに対して参照画像を投影し、前記画像捕獲装置上に所定の画像を形成する工程と、
前記画像を解析して、前記画像の非有用光の分散を得るとともに、前記レンズの非有用光反射領域を導出する工程と、
前記レンズの界面及び前記レンズの光軸によって形成される角度を補正し、前記画像の前記非有用光の光強度を低減する工程と、
を具えることを特徴とする、光学レンズの設計方法。
【請求項１４】
前記コンピュータ解析モデルにおける前記レンズの前記界面は、前記レンズの光軸に対して垂直であることを特徴とする、請求項１３に記載の光学レンズの設計方法。
【請求項１５】
前記レンズの前記界面及び前記レンズの前記光軸によって形成される前記角度を補正する工程は、前記レンズの前記界面を前記レンズの環円錐状表面に対して変化させる工程を具えることを特徴とする、請求項１３に記載の光学レンズの設計方法。
【請求項１６】
前記画像を解析する工程は、前記画像と前記参照画像とを比較して、前記画像の前記非有用光を得る工程を具えることを特徴とする、請求項１３に記載の光学レンズの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはレンズに関し、特には光学レンズ、光学レンズの設計方法及び光学レンズを用いたレンズ系に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代情報化社会においては、望遠鏡、顕微鏡、プロジェクションシステムなどの多種多様な光学システムが日常生活においても広範囲に使用されている。このような光学システムにおけるレンズは、通常画像品質を決定付ける。最初に、レンズの機能を説明するために従来のレンズ構造について説明する。
【０００３】
図１は、従来のレンズの断面図である。図１において、レンズ１００は、バレル１１０と、第１のレンズ１２０と、バッフル１３０と、第２のレンズ１４０と、固定板１５０と、フィルタ１６０と、センサ被覆板１７０と、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ１８０とを具えている。バレル１１０は、光導入口１１０ａと収容スペース１１０ｂとを有しており、光導入口１１０ａは収容スペース１１０ｂに連続している。第１のレンズ１２０、バッフル１３０、第２のレンズ１４０、及び固定板１５０は収容スペース１１０ｂ内において連続的に配置されている。光導入口１１０ａは、第１のレンズ１２０を部分的に露出させ、光出射口１５０ａは固定板１５０ａ上に形成されるとともに、第２のレンズ１４０を部分的に露出させている。ＣＣＤセンサ１８０は、固定板１５０の後方において光路上に配置されている。センサ被覆板１７０はＣＣＤセンサ１８０を保護するために設けられており、固定板１５０及びＣＣＤセンサ１８０間において、光路上に位置している。フィルタ１６０は固定板１５０及びＣＣＤセンサ１８０間において光路上に配置されている。
【０００４】
従来のレンズ１００を作製するに際して重要なポイントは、第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１４０間の正確なアライメントである。第１のレンズ１２０の光軸と第２のレンズ１４０の光軸とを合致させることは当然のことであるが、実際には、組み立て誤差によって、それらが合致しない場合がある。第１のレンズ１２０の光軸と第２のレンズ１４０の光軸とのずれの度合いが大きくなると、レンズ１００の光学特性に影響を及ぼすようになる。図１に示された拡大部分を参照すると、従来のレンズ１００においては、第１のレンズ１２０と第２のレンズ１４０とは、それらをバレル１１０の内壁面に沿って配置することによって前記アライメントを実現するようにしている。したがって、バレル１１０の前記内壁面の加工精度が第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１４０のアライメント精度に影響を及ぼす事が分かる。現在、バレル１１０はコンピュータ数値制御旋盤（ＣＮＣ旋盤）又はコンピュータ数値制御ボーリングマシン（ＣＮＣボーリングマシン）で加工されている。この場合、バレル１１０の前記内壁面の加工精度は約１０μｍである。したがって、第１のレンズ１２０と第２のレンズ１４０とのアライメント誤差は少なくとも５μｍ以上となる。このようなバレルアライメント方法を用いた従来レンズ１００は高精度な光学装置に対しては適用することができない。次に、光学シュミレーション解析に基づいて、従来レンズ１００の光学特性について論じる。
【０００５】
図２は、従来のレンズに対する光学シュミレーション解析の結果を示す線図である。光線１９０は、順次にバレル１１０の光導入口１１０ａ、第１のレンズ１２０、バッフル１３０の開口部、第２のレンズ１４０、固定板１５０の光出射口１５０ａ、フィルタ１６０及びセンサ被覆板１７０を通過し、ＣＣＤセンサ１８０に至る。光線１９０は部分的にＣＣＤセンサ１８０で受光され、画像光源１９０ａとなる。また、光線１９０は部分的に特に用途のない光１９０ｂとなる。この非有用光１９０ｂは画像品質に影響を与える。非有用光１９０ｂは主として光線１９０がフィルタ１６０又はセンサ被覆板１７０で反射され、さらに反射光が固定板１５０又は第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１４０の界面（バッフル板１３０）で反射されることによって形成される。第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１４０間のバッフル板１３０は、黒色かつ低反射率の材料からなり、非有用光１９０ｂを吸収するために用いられる。しかしながら、バッフル板１３０を用いた場合の改良は未だ十分でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した記載に従って、本発明は、レンズ間のアライメント精度を向上させた光学レンズ系を提供し、前記レンズ間の光軸の問題となる大きさのずれを解消することを目的とする。
【０００７】
本発明は、レンズ間のアライメント精度を向上させるレンズ系を提供し、前記レンズ間の光軸の過度のずれの問題を改善することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は前記光学レンズの光学特性を向上させるための、前記光学レンズに対する設計方法に関する。
【０００９】
さらに本発明は、バレル、第１のレンズ及び第２のレンズを含む光学レンズを提供することを目的とする。前記バレルは、光導入口及び収容スペースを有し、前記光導入口は前記収容スペースと連続している。前記第１のレンズは前記収容スペース内に配置され、第１の環円錐状表面の外枠を有している。前記第１のレンズは、前記光導入口を介して部分的に露出している。前記第２のレンズは前記収容スペース内に配置され、第２の環円錐状表面の外枠を有している。前記第２のレンズは、前記第１の環円錐状表面部分が前記第２の環円錐状表面部分で嵌め込まれるようにして、前記第１のレンズ中で嵌め込まれている。
【００１０】
本発明の一態様として、前記第１のレンズの前記第１の環円錐状表面は凹状部分を有することができる。また、前記第２のレンズの前記第２の環円錐状表面は凸状部分を有することができる。前記凹状部分は前記凸状部分で埋設される。
【００１１】
本発明の他の態様として、前記第１のレンズの前記第１の環円錐状表面は凸状部分を有することができる。また、前記第２のレンズの前記第２の環円錐状表面は凹状部分を有することができる。前記凸状部分は前記凹状部分で埋設される。
【００１２】
本発明のさらに他の態様として、前記光学レンズは、前記収容スペース内において、前記第２のレンズに接触するようにして設けられた固定板を具える。
【００１３】
本発明のその他の態様として、前記光学レンズは、前記固定板の後方の光路上に配列された画像捕獲装置を具えている。
【００１４】
本発明の他の態様として、前記光学レンズは、前記固定板の後方の光路上に配置された前記画像捕獲装置上に設けられた、被覆のためのセンサ被覆板を具えている。前記センサ被覆板は、前記固定板及び前記画像捕獲装置間の光路上に配置されている。
【００１５】
本発明のその他の態様として、前記光学レンズは、前記固定板及び前記画像捕獲装置間に設けられたフィルタを具えている。
【００１６】
本発明のさらに他の態様として、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを構成する材料はガラス又はプラスチックである。
【００１７】
また、本発明は、例えば第１のレンズ及び第２のレンズを具えるレンズ系を提供する。前記第１のレンズは、第１の環円錐状表面の外枠を有し、前記第２のレンズも、第２の環円錐状表面の外枠を有する。前記第２のレンズは、前記第１の環円錐状表面が前記第２の環円錐状表面で嵌め込まれるようにして、前記第１のレンズで嵌め込まれる。
【００１８】
前記レンズ系において、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、ガラス又はプラスチックから構成される。
【００１９】
また、本発明は、例えば次に示す工程を具える光学レンズの設計方法を提供する。具体的には、前記光学レンズに対するコンピュータ解析モデルが提供される。前記コンピュータ解析モデルは、少なくとも複数のレンズを具えるとともに、前記レンズの後方における光路上に位置する画像捕獲装置を具えている。所定の参照画像が前記レンズに投影され、前記画像捕獲装置上に画像を形成する。前記画像は所定の解析を受け、前記画像に対する非有用光の分散を得、その結果、前記レンズに対する非有用光の反射領域を得る。前記レンズ同士の界面及び前記レンズの光軸間で形成される角度は補正を受け、前記画像に対する前記非有用光の光強度を減少させる。
【００２０】
上述した設計方法において、前記コンピュータ解析モデルの前記レンズの界面は、前記レンズの前記光軸に垂直である。
【００２１】
上述した設計方法において、前記レンズ同士の界面及び前記レンズの光軸間で形成される角度に対する補正の工程は、例えば前記レンズの界面を前記環円錐状表面に対して変化させる工程を具える。
【００２２】
本発明の一態様において、前記画像を解析する工程は、例えば前記画像と前記参照画像とを比較し、前記画像の非有用光を得る工程を具える。
【００２３】
本発明の上記態様に従えば、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズは、前記第１の環円錐状表面及び前記第２の環円錐状表面を互いに埋設するようにして組み立てているので、本発明のレンズ系は高い組み立て精度を有する。前記第１の環円錐状表面及び前記第２の環円錐状表面を互いに埋設するようにして前記第１のレンズ及び前記第２のレンズを組み立てることによって、本発明の前記光学レンズの組み立て効率及び精度を一段と向上させることができる。加えて、前記光学レンズは、前記光学シュミレーション解析を用い、さらに前記第１の環円錐状表面及び前記第２の環円錐状表面によって形成された傾斜角度を変化させることによって、より優れた光学特性を有するように設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明のレンズ系の一例を概略的に示す断面図である。図３において、レンズ系２００は、例えば第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０を具える。第１のレンズ２１０は、第１の環円錐状表面２１２の外枠を有する。第２のレンズ２２０は、第１のレンズ２１０で嵌め込まれ、第２の環円錐状表面２２２の外枠を有する。第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２は互いに埋め込まれている。したがって、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０は、第１の環円錐状表面２１２を第２の環円錐状表面２２２で嵌め込むことによって組み立てられる。このようにして、第１のレンズ２１０と第２のレンズ２２０の組み立て精度が増し、さらに前記組み立てがより簡易化するとともに簡便化される。
【００２６】
図３において、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０は、例えば透明ガラス、透明プラスチック、又はその他の透明材料から構成することができる。第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０は、ダイアモンド研磨装置を用いて研磨することができ、第１のレンズ２１０の第１の環円錐状表面２１２の形状精度及び第２のレンズ２２０の第２の環円錐状表面２２２の形状精度を０．２μｍ以下にまで制御することができる。第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０のそれぞれの円錐状表面２１２及び２２２の形状精度が０．２μｍ以下にまで向上できることに起因して、これらレンズの組み立てに対して生じるアライメント誤差は極力小さくすることができる。加えて、本発明のレンズ系２００は優れた組み立て精度を有するので、レンズ系２００の光学的誤差は極めて小さくなるとともに、ヒーリング誤差も小さくなり、前記光軸と前記レンズとの垂直性をも十分に保持することができるようになる。
【００２７】
上述したように、本発明のレンズ系２００は優れた組み立て精度を有するので、レンズ系２００は、レーザ装置、顕微鏡、望遠鏡及び暗視鏡など、種々の高精度の光学装置に対して適用することができる。本発明は、ダイヤモンド研磨装置、レーザ複合加工工作機械や他の高精度な複合加工工作機械などによって第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０を研磨し、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０の形状精度を増大させ、さらにこれらレンズ間のアライメント精度を向上させることに限定されるものではない。加えて、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０がプラスチックからなる構成される場合においては、複合加工工作機械を用いて第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０を形成することは要求されない。プラスチックレンズを形成する際には、インジェクションモールドの方法を用いることができる。
【００２８】
図３において、現在、表面プロファイルの測定にはフォームタリサーフ（Form TalySurf:FTS）装置が用いられ、測定した表面プロファイルを光学シュミレーション解析に供するようにしている。第１のレンズ２１０に関して、測定ラインが第１のレンズ２１０のレンズ中心を通っている場合、第１の環円錐状表面２１２に相当するプロファイルラインも線状になる。また、幾何学的な原因によって、前記測定ラインが第１のレンズ２１０のレンズ中心を通っていない場合、第１の環円錐状表面２１２に相当するプロファイルラインは曲線状となる。したがって、測定者は、第１の環円錐状表面２１２に相当するプロファイルラインが直線であるか否かを見極めることによって、前記測定ラインが第１のレンズ２１０のレンズ中心を通っているか否かを判断することができる。従来のレンズ１００の、第１のレンズ１２０のプロファイルにおいては、測定ラインが第１のレンズ１２０のレンズ中心を通っているか否かについては全く問題とされないので、測定者は測定データから何らの情報も得ることができない。しかしながら、測定ラインがレンズ中心を通っていない場合、測定結果はエラーとなる。
【００２９】
上述したように、本発明のレンズ系は、第１の環円錐状表面２１２を第２の環円錐状表面２２２で嵌め込むというアライメント方法を用いている。このようにして、高いアライメント精度が実現され、レンズ系２００の光学特性を向上させることができるようになる。前記レンズの表面プロファイルを測定することに関し、第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２は、前記測定ラインが第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０のレンズ中心を通っているか否かを判断するための判定に対して重要な役割を有する。設計者は、測定結果に従って、レンズ系２００の、設計の仕様と実際の仕様との間の誤差を得、この結果に基づいて、レンズ系２００の光学的品質を改善することができる。また、本発明のレンズ系２００は、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０を組み立てることに限定されるものではない。レンズ系２００は複数のレンズを組み立てるために用いることができる。したがって、本発明のレンズ系は種々の光学装置に適用することができ、その光学的性能を向上させることができる。
【００３０】
図４は、本発明の光学レンズのコンビネーション状態の一例を概略的に示す図である。光学レンズ３００は、バレル３１０と、第１のレンズ２１０と、第２のレンズ２２０と、固定板３２０と、フィルタ３３０と、センサ被覆板３４０と、画像捕獲装置３５０とを具えている。バレル３１０は、例えば光導入口３１０ａ及び収容スペース３１０ｂを有している。光導入口３１０ａは収容スペース３１０ｂと連続している。第１のレンズ２１０は収容スペース３１０ｂ内に配置され、第１のレンズ３１０ｂは光導入口３１０ａを介して部分的に露出している。第２のレンズ２２０は収容スペース３１０ｂ内に配置され、第１のレンズ２１０を覆っている。第２のレンズ２２０の第２の環円錐状表面２２２は第１のレンズ２１０の第１の環円錐状表面２１２で嵌め込まれている。
【００３１】
固定板３２０は第２のレンズ２２０と接触するようにして収容スペース３１０ｂ内に配置されている。固定板３２０は光出射口３２０ａを有しており、第２のレンズ２２０を部分的に露出させている。画像捕獲装置３５０は固定板３２０の後方において光路上に設けられており、フィルタ３３０は、固定板３２０及び画像捕獲装置３５０間で光路上に配置されている。また、センサ被覆板３４０は画像捕獲装置３５０上にこれを被覆するようにして設けられているとともに、固定板３２０及び画像捕獲装置３５０間の光路上に設けられている。固定板３２０、フィルタ３３０、センサ被覆板３４０及び画像捕獲装置３５０は、光学部材である。
【００３２】
図４において、バレル３１０及び固定板３２０は、例えばプラスチックから構成することができる。フィルタ３４０は、ＩＲフィルタ又はその他のフィルタから構成することができる。画像捕獲装置３５０は、例えばＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、又は他の画像捕獲センサから構成することができる。光学レンズ３００を簡便に組み立てるべく、バレル３１０の外表面上にネジ山を形成することができるが、選択的なものである。第１のレンズ２１０の第１の環円錐状表面２１２は凹状とすることができ、第２のレンズの第２の環円錐状表面２２２は凸状とすることができる。また、第１のレンズ２１０の第１の環円錐状表面２１２は凸状とすることができ、第２のレンズの第２の環円錐状表面２２２は凹状とすることができる。次に、本発明の光学レンズ３００に対する光学シュミレーション解析について説明する。
【００３３】
図５は、本発明の光学レンズに対する光学シュミレーション解析の一例を示す線図である。光線３６０は、順次バレル３１０の光導入口３１０ａ、第１のレンズ２１０、第２のレンズ２２０、固定板３２０の光出射口３２０ａ、フィルタ３３０、及びセンサ被覆板３４０を通過し、ＣＣＤセンサ３５０に入射する。光線３６０はＣＣＤセンサ３５０で部分的に受光され、画像光源３６０ａとなる。また、光線３６０は部分的に非有用光３６０ａとなる。光線３６０は部分的にフィルタ３３０又はセンサ被覆板３４０で反射され、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０の界面に入射する。第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２間で形成された傾斜表面は、フィルタ３３０又はセンサ被覆板３４０で反射された前記光線を散乱させ、非有用光３６０ｂの光強度を低減させる。
【００３４】
図２における従来のレンズ１００と、図５における本発明のレンズ３００とを比較すると、本発明のレンズ３００では、第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２によって形成された傾斜表面を使用して、フィルタ３３０又はセンサ被覆板３４０で反射された光線を散乱させ、非有用光３６０ｂの光強度を効果的に減少させ、画像品質を改善するようにしている。また、従来のレンズ１００において、第１のレンズ１２０及び第２のレンズ１４０は、それらをバレル１１０の内壁面に沿って配列することによりアライメントを実現している。本発明においては、第１の環円錐状表面２１２を第２の環円錐状表面２２２で嵌め込むことによって、第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０のアライメントを実現し、これらレンズのアライメント精度を向上させるのみではなく、レンズ３００の光学的特性を向上させるようにしている。また、従来のレンズ１００はバッフル１３０を使用し、これによって非有用光の強度を減少させている。これに対し、本発明では、バッフルを使用することなく、第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２によって形成された傾斜表面によって前記非有用光の強度を減少させるようにしている。このように、本発明によれば、非有用光の強度を効果的に削減することができるとともに、バッフルを使用しないので全体的なコストを低減することができる。しかしながら、本発明においてはバッフルを使用することもでき、これによって非有用光３６０ｂの強度を低減するようにすることもできる。
【００３５】
図５に示すように、第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２によって形成された傾斜表面は、非有用光３６０ｂの光強度を低減させるように機能する。したがって、非有用光３６０ｂの光強度の減少能力は傾斜表面の傾斜角度に依存する。したがって、レンズ３００の設計方法は、例えば複数の工程を含む。最初に、従来のレンズ１００に関するコンピュータ解析モデルに関して説明する（図２参照）。光線１９０は、従来のレンズ１００上に投影され、画像光源１９０ａを形成するとともに、画像捕獲装置１８０上に非有用光１９０ｂを形成する。非有用光１９０ｂの分散に起因して、レンズ１２０及び１４０に起因した前記非有用光の反射領域が決定され、レンズ１２０及び１４０の界面は光軸に垂直となる。
【００３６】
次に、従来のレンズ１００の前記コンピュータ解析モデルに基づいて解析されたデータ（非有用光の反射領域）に基づき、レンズ３００のコンピュータ解析モデルに関して説明する。レンズ２１０、２２０（例えば、第１の環円錐状表面２１２及び第２の環円錐状表面２２２）と、レンズ２１０、２２０の光軸とは所定の角度を構成する。光線３６０はレンズ２１０及び２２０上に投影されて画像光源３６０ａを形成し、画像捕獲装置３５０上に非有用光３６０ｂを形成する。次いで、非有用光３６０ｂの光強度及び分散について解析が行われる。具体的には、光軸及びレンズ２１０、２２０の界面間の角度を繰り返し変化させ、非有用光３６０ｂの光強度及び分布を解析し、最適な角度となるようにする。
【００３７】
第１のレンズ２１０及び第２のレンズ２２０によって形成された傾斜表面は、図３及び図５に示すようなものに限定されるものではない。第１の環円錐状表面２１２を凸上とし、第２の環円錐状表面２２２を相当するような凹状とすることもできる。
【００３８】
本発明の光学レンズ及び設計方法は次のような利点を有する。バレルを用いた従来の組み立て方法では、前記バレルの内壁面の加工精度は約１０μｍである。しかしながら、本発明によれば、前記レンズを第１の環円錐状表面及び第２の環円錐状表面を互いに嵌め込むようにして組み立てており、各表面の加工精度は約０．２μｍである。したがって、本発明のレンズ系及び光学レンズのアライメント誤差は約０．２μｍ程度である。また、第１のレンズ及び第２のレンズの加工精度が向上すれば、これらレンズのアライメント精度も向上する。
【００３９】
また、第１の環円錐状表面と第２の環円錐状表面とを互いに嵌め込む方法は、２つのレンズの組み立てのみならず、３以上の多数のレンズの組み立てに対しても適している。したがって、多数のレンズを組み立てる際のアライメント誤差をも向上させることができる。
【００４０】
本発明のレンズによれば、測定者が第１の環円錐状表面及び第２の環円錐状表面に相当するプロファイルラインが直線であるか否かによって、実際のレンズプロファイルを測定することができる。
【００４１】
従来の技術と比較して、第１の環円錐状表面と第２の環円錐状表面とを互いに嵌め込むという方法を採用することにより、より優れた光学特性及び組み立て効率を実現することができる。
【００４２】
本発明の設計方法によれば、研究者は、前記光学シュミレーション解析を用い、さらに前記第１の環円錐状表面と前記第２の環円錐状表面とで形成される傾斜表面を変化させることによって、優れた光学特性を有した光学レンズを設計することができる。
【００４３】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のレンズの一例を示す断面図である。
【図２】従来のレンズに対する光学シュミレーション解析を示す線図である。
【図３】本発明のレンズ系の一例を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の光学レンズのコンビネーションの一例を概略的に示す線図である。
【図５】本発明の光学レンズに対する光学シュミレーション解析を示す線図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  従来のレンズ
１１０  バレル
１１０ａ  光導入口
１１０ｂ  収容スペース
１２０  第１のレンズ
１３０  バッフル
１４０  第２のレンズ
１５０  固定板
１５０ａ  光出射口
１６０  フィルタ
１７０  センサ被覆板
１８０  センサ
１９０  光線
１９０ａ  画像光源
１９０ｂ  非有用光
２００  本発明のレンズ系
２１０  第１のレンズ
２１２  第１の環円錐状表面
２２０  第２のレンズ
２２２  第２の環円錐状表面
３００  本発明の光学レンズ
３１０  バレル
３１０ａ  光導入口
３１０ｂ  収容スペース
３２０  固定板
３２０ａ  光出射口
３３０  フィルタ
３４０  センサ被覆板
３５０  画像捕獲装置
３６０ａ  画像光源
３６０ｂ  非有用光
【図１】
2006010994.tif 000003
【図２】
2006010994.tif 000004
【図３】
2006010994.tif 000005
【図４】
2006010994.tif 000006
【図５】
2006010994.tif 000007