(57)【要約】      （修正有）【課題】光を分離するための構成要素を追加することなくレンズを伝播する有効光束の光強度を測定可能なレンズを提供する。【解決手段】少なくとも1つの物体側屈折面１７及び少なくとも1つの像側屈折面１８を備え、物体側屈折面１７と像側屈折面１８との間に配置され光軸２に対して斜めに配置される反射面５を備える。入射光束１２の一部は反射面５に当たり、この一部は入射光束１２から部分光束１３として分離し、レンズ１の周辺領域１４へ入射する。光強度を測定するための計測装置１５は、周辺領域１４の後方に配置されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの物体側屈折面１７及び少なくとも１つの像側屈折面１８を備えたレンズ１であって、前記レンズ１の光軸２に対して斜めに配向された反射面５を備え、当該反射面５は前記物体側屈折面１７と前記像側屈折面１８との間に配置されていることを特徴とするレンズ１。
【請求項２】
前記反射面５が、前記レンズ１の物体側に入射し、前記レンズ１の周辺領域１４に向かう光束１２の一部を反射するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のレンズ１。
【請求項３】
前記反射面５が平面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレンズ１。
【請求項４】
前記反射面５が前記レンズ１の表面によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のレンズ１。
【請求項５】
前記反射面５と前記光軸２とがなす角度６が、物体側に前記光軸２と平行に入射する光が全反射する臨界角よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のレンズ１。
【請求項６】
前記反射面５が前記レンズ１の内部へ延びる開口８の底部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のレンズ１。
【請求項７】
前記開口８が前記物体側屈折面１７と反対側に開いていることを特徴とする、請求項６に記載のレンズ１。
【請求項８】
前記物体側屈折面１７と前記像側屈折面１８との間に配置された複数の反射面５'を備えていることを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載のレンズ１。
【請求項９】
前記反射面５，５'が前記光軸２に対して異なる方向に傾斜していることを特徴とする、請求項８に記載のレンズ１。
【請求項１０】
複数の物体側屈折面１７及び複数の像側屈折面１８とを備えるハニカムコンデンサレンズであることを特徴とする、請求項１〜９の何れかに記載のレンズ１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つの物体屈折面と少なくとも1つの像側屈折面とを備えたレンズに関するものである。
【０００２】
上述したタイプのレンズは、周知であり撮像に広く用いられている。しかしながら、撮像の際、例えば撮像装置によって光束の光強度を測定する際には、レンズを通過する光束の一部を分離しなければならないことが多い。現在までのところ、部分透過ミラーがその目的のために使用されており、それはレンズの前又は後に、光束に沿うように配置される。しかしながら、半透明ミラーの使用には追加のスペースが必要であり、特に小型の撮像装置用では（使用が）限定される。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、本発明は、光強度を簡単かつ省スペースな方法で測定可能なレンズを提供することを目的とする。
【０００４】
この目的は、上述したレンズ、すなわち、物体側と像側との間に、光軸に対して斜めに配置される反射面を有するレンズによって達成される。
【０００５】
レンズに入射する光束（から）の光は、反射面において反射によって分離（ｃｏｕｐｌｅ  ｏｕｔ）されるため、光束はその一部のみが有効光束としてレンズの像側面に伝播できる。反射面で反射する光は、したがって、部分透過ミラー等の追加の光学部品を必要とすることなく反射し、又は光束から抽出される。そのため、本発明に係るレンズによって、撮像装置をコンパクトな設計にすることが可能となる。また、光を光束から分離する追加の光学部品のためのコストも必要がない。さらに、反射面はレンズの一部であり、撮像装置を組み立てる際に位置合わせが必要ないため、レンズは許容範囲内のわずかな影響のみで光束を分離する。
【０００６】
本発明に係る解決方法は、任意の方法で組み合わせることのできる、様々な個別の有利な実施形態によって、改良することができる。それらの実施形態及び、それらに関連する効果を以下に説明する。
【０００７】
例えば、反射面は、物体側のレンズに入射したレンズの周辺領域へ向かう光束の光を部分的に反射するよう形成してもよい。レンズの周辺領域は、反射面で反射した部分光束がレンズの周辺領域を容易に通過できるよう構成してもよい。
【０００８】
光強度を測定するため、レンズを有する撮像装置は光強度計測装置とともに設けられ、この光強度計測装置は、反射面に臨むよう、周辺領域の後方に配置される。散乱光又はレンズを通過した光束の一部は、分離した部分光束の強度測定と干渉しないようになっている。入射光束及び有効光束の光強度は、部分光束の光強度から導出できる。光強度の測定の代わりに、もしくはそれに加えて、部分光束の色や色温度などの他のパラメータを測定することもでき、光強度計測装置の代わり、もしくはそれに加えて、適切な計測装置を設けても良い。
【０００９】
好ましくは、周辺領域は、分離面（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）とともに設けられ、又は分離面から構成される。部分光束がほとんど反射されることなく分離面を通過し、計測装置に到達できるよう、分離面は、例えばコーティングされて形成される。分離面も、屈折面として設計することが可能である。
【００１０】
具体的には、反射面が、光軸と平行にレンズに入射した光をレンズの周辺領域に向けて反射するように設計することができる。レンズの周辺領域は、光軸と平行にレンズに入射した光が反射面で反射した後周辺領域と垂直に配向されるよう配置することができる。したがって、反射した部分光束は、部分光束の光があまり屈折又は反射しない周辺領域を通って、わずかな損失のみで伝達される。
【００１１】
反射面は、光軸と平行にレンズに入射する光が略一定の幅を有する部分光束の形で反射されるよう、平面とするのが好ましい。これによって、計測装置上の部分光束の配置が簡素化される。 
【００１２】
反射面は、レンズ内に配置された、例えば鏡面板のようにレンズとともに形成される反射素子として形成できる。ただし、特に簡単な好ましい実施形態では、反射面は、レンズの表面によって形成される。その場合は、もはや反射面を備えた反射素子をレンズに取り付ける必要がない。レンズの光軸に関連した反射面の向きを略不変とし、光束から分離して反射する光の割合と部分光束の配向とを一定に保つため、レンズの表面は通常容易に置換可能ではなく、レンズの他の部分に対して回転可能でもない。
【００１３】
反射面は反射可能に設計することができ、例えばアルミニウムを含む反射層を備えることができる。しかしながら、反射面とレンズの光軸とがなす角度は全反射する角度よりも大きくするのが好ましい。
その角度は、物体側において光軸と平行にレンズに入射する光が内部全反射する臨界角よりも大きいことがより好ましい。その結果、光束の一部としてレンズに入射し、反射面に入射する光は、反射面を通過する望ましくない領域を照らす光を許容することなく、反射面を介して、部分光束としてほぼ完全に分離することができる。その際、反射層を取り付ける必要はない。 
【００１４】
反射面は、好ましくは、レンズ内へ延びる開口の底部に配置される。開口は、止まり孔又は溝としてレンズ内へ延びている。この配置は、レンズの組み立て時に問題を生じさせ得る、反射面から突出してこの反射面を支持する要素のための追加のスペースを不要とする。そのため、本発明のレンズでは、追加のスペースを必要とすること無く、容易に設置することができる。さらに、反射面は、開口を介して、または開口を設ける際に容易に形成することができる。
【００１５】
開口は、物体側面を通ってレンズに入射した光がレンズの組成物を通って反射面に当たるように物体側面と反対側に開いており、その光は、全内部反射によって、プリズム内の光のように、低損失で分離可能になっている。
【００１６】
レンズの形成時等に、容易に開口及び反射面を設けることができるよう、開口は、光軸に対して横方向に一定の断面を有していることが好ましい。開口は、射出成形又は加圧成形により形成することができ、断面は円形、楕円形あるいは長方形などの多角形とすることができる。
【００１７】
開口は、光軸に対して横方向に閉じるように、すなわち完全にレンズの組成物によって囲まれるように形成されてもよい。
【００１８】
レンズの使用中に反射面に当たらない入射光束の一部への影響を最小限にするため、開口は、光軸と平行に延びていることが好ましい。
【００１９】
他の有利な実施形態においては、レンズは、物体側面と像側面との間に配置される第２の反射面を有することができる。光束の異なる領域又は部分が２つの反射面に当たるよう、これら２つの反射面は、光軸に対して横方向に間隔を空けて設けることができる。したがって、例えばレンズに入射する光束の異なる部分の光強度を測定することができる。また、２つの反射面によって、光束から２つの部分光束を分離することができる。
【００２０】
２つの反射面は光軸に沿ってレンズ内の異なる深さ位置に配置されてもよく、部分光束が全く重ね合わさることなく、又は不完全に重ね合わさることなくことなく同一の周辺領域を伝播するよう、反射面は、例えば互いに平行になるように延びていてもよい。一方で、反射面は、部分光束が異なる周辺領域に伝播し、例えば、互いに離間し、各反射面から最も近い周辺領域に達するよう、異なる方向、例えばレンズの光軸に対して反対方向に傾斜することが好ましい。これによって、１つの部分光束の光強度が別の部分光束の影響を受けることを防止することができる。
【００２１】
特に、レンズは物体側面と像側面との間に複数の反射面を含んでいてもよい。例えば、レンズは、３、４またはそれ以上の反射面を含んでいてもよい。これらの反射面は、光を入力光束から別々の方向、例えば異なる周辺領域に向かうよう分離する。一方、少なくとも２つの反射面を、分離した部分光束の少なくとも一部又は全てが、例えば周辺領域又はレンズの外部において重ね合わさるよう配置してもよい。
【００２２】
複数の小さな反射面は、個々の反射面あるいは単一の大きな反射面よりも、有効光束の均質性の低下を抑えることができる。さらに、有効拘束の均質性は複数の小さな反射面の適切な配置によって、より改善することができる。部分光束を重ね合わせることで、測定装置の必要数を低減することができる。
【００２３】
レンズは、例えばコンデンサレンズであり、特に光束の均質化のためには、ハニカムコンデンサレンズとする。ハニカムコンデンサレンズは複数の物体側屈折面及び複数の像側屈折面を有しており、そこでは、反射面は例えば、光軸に対して横方向に配置される並列するマイクロレンズを形成する。
【００２４】
撮像装置の有効光束は、本発明のハニカムコンデンサレンズを用いることで均質化することができるため、特定の時間における有効光束の光強度の設定値からのばらつきをできる限り小さくすることができる。さらに、撮像装置によって、少なくとも１つの部分光束に基づいて、有効光束の光強度も長期間に亘って測定することができ、有効光束の光強度は、その測定結果に基づいて、常に略一定に維持されるよう制御できる。１つ以上の反射面は、ハニカムコンデンサレンズがあるため、均質性にほとんど影響を与えない。考え得る影響は、ハニカムコンデンサレンズを調整することによって補償することができる。
【００２５】
光軸に対して直角方向の１つ以上の反射面の大きさは、部分的なレンズ又はハニカムコンデンサレンズの一部のレンズの整数倍の大きさに対応する。１つ以上の反射面は、光軸と平行に、少なくとも１つのハニカムコンデンサレンズの一部のレンズの後方に配置することができ、部分的なレンズ又は部分的なレンズの隣接したグループに整列することができる。以下、本発明を、例示的な実施形態及び図面を参照しつつ説明する。すでに個々の実施形態について説明したような実施形態の別の特徴は、独立に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレンズの例を示す、概略断面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係るレンズの例を示す、概略断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係るレンズの例を示す、概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
まず、本発明に係るレンズの構造及び機能を、図１を参照して説明する。
【００２８】
図１は、レンズ１を模式的に示す断面図である。レンズ１の光軸２は、断面図の断面を走行する。
【００２９】
レンズ１は物体側面３及び像側面４を有し、これらは光軸２と平行な方向に連続的に配置されている。これらの側面３，４は、それぞれ少なくとも１つの屈折面から構成することができる。
【００３０】
レンズ1は、物体側面３と像側面４との間に配置された反射面５を備えており、反射面５は光軸2に対して斜めに配向されている。光軸２と反射面５とがなす角度６は、レンズ１に入射する光、例えば物体側面３を光軸２と平行に通過する光が全反射する臨界角よりも大きいことが好ましい。
【００３１】
反射面５は、レンズ１内に延びる開口８の底部７上に配置されており、開口８はレンズ１の物体側面３と反対方向に開いている。そのため、開口８によって形成される通過口９は、像側面４に配置される。開口８の側壁１０，１１は、光軸２と略平行に延びるのが好ましい。レンズ１に入射した、例えば光軸２と平行な光は、側壁１０，１１に全く入射しないか、又は影響のない程度にしか入射しないため、その光は、側壁１０，１１に対して全く反射しないか、影響のない程度にしか反射しないか、あるいは側壁１０，１１によって屈折することになる。
【００３２】
レンズ１の機能を説明するため、図１には光束１２が複数の矢印によって示されており、その光束１２は、物体側面３を通ってレンズ１に入射している。入射した光束１２は、方向Ｒに向かってレンズ１内を伝播し、レンズ１の像側面の少なくとも一部から出射する。方向Ｒは、光軸２と平行である。
【００３３】
レンズ１を通る方向Ｒの経路に沿って、入射光束１２の一部は反射面５に当たり、そのため、この一部は入射光束１２から部分光束１３として分離し、反射面５によって光軸２に対して斜め方向又は横方向に反射する。特に、部分光束１３は光軸２に対して直角に進み、その経路に沿ってレンズ１の周辺領域１４へ入射する。部分光束１３は分離方向Ａに沿って周辺領域１４を伝播する。そして、分離方向Ａは周辺領域１４に対して垂直に配向するのが好ましい。反射面５からの分離方向Ａに見られるように、部分光束１３の光強度を測定するための、撮像装置等の計測装置１５は、周辺領域１４の後方に配置されてもよい。入射光束１２の測定結果は、計測装置１５に入射する部分光束１３から導出することができる。特に、入射光束１２の光強度の測定結果は、部分光束１３の光強度から導出することができる。
【００３４】
有効光束１６は、像側面４を通過するが、それは基本的に、入射光束１２から部分光束１３を除いたものに対応する。有効光束１６の光強度の測定結果は、部分光束１３の光強度に基づいて導出される。
【００３５】
図１のレンズ１は例示的なハニカムコンデンサレンズとして示され、その物体側面３は少なくとも１つ、一般的には複数の屈折面１７を有し、像側面４は少なくとも１つ、一般的には複数の屈折面１８を有する。ハニカムコンデンサレンズは光束を均質化するために用いられる。ハニカムコンデンサの特性により、有効光束１６の均質性は、反射面５あるいは開口８を備えることによってはほとんど影響しない。このように、入射光束１２、すなわち有効光束１６の光強度は、本発明に係るレンズ１によって、有効光束１６の均質性をほとんど低下させることなく容易に測定することができる。
【００３６】
図２は、本発明の他の実施形態に係るレンズ１を模式的に示す断面図である。図１に示す実施形態の要素と機能的及び／又は構造的に対応する要素には、同一の符号が用いられている。簡潔にするため、図１に示す実施形態との相違点のみ、以下で説明する。
【００３７】
図２の（例示的な）実施形態に係るレンズ１は、例えば開口８の底部７に配置される反射面５を有する、図１の実施形態に係るレンズ１と同様に示されている。加えて、レンズ１は、もう一つの反射面５と光軸２に対して垂直な、例えば分離方向Ａに離間されたもうひとつの反射面５'を含む。他の反射面５'は、開口８'の底部７'に配置される。２つの開口８，８'は方向Ｒに開かれており、方向Ｒと反対の方向に同一の最大深さを有している。反射面５，５'は、そのため、物体側面３から同じ間隔を有していることになる。特に、開口８，８'は、それらの投像が光軸２に対して垂直な方向に完全に重複するように、光軸２の垂直方向にそれぞれを整列させることができる。
【００３８】
反射面５と光軸２との間の角度６の大きさは、反射面５と光軸２との間の角度６'と略対応する。ただし、反射面５'は、光軸２に対して反射面５と異なる方向、特に光軸２の反対の方向に傾斜していることが好ましい。反射面５によって分離した部分光束は、そのため、周辺領域１４に向かって伝播する。
反射面５'によって分離した部分光束１３'は、周辺領域１４とは反対に位置する別の周辺領域１４'に向かう。したがって、部分光束１３'は、他方の反射面５'からさらなる分離方向Ａ'に向かい、他方の周辺領域１４'に達する。なお、これらの２つの分離方向Ａ，Ａ'は反対の方向を向いていてもよい。
【００３９】
図２のレンズ１も、部分光束１３，１３'の光束１２からの分離が有効光束１６の均質性をほとんど低下させないようにするため、ハニカムコンデンサとするのが好ましい。
【００４０】
図３は本発明の別の実施形態に係るレンズ１を模式的に示す斜視図である。上述した実施形態の要素と機能的及び／又は構造的に対応する要素には、同一の符号が用いられている。簡潔にするため、上述した実施形態との相違点のみ、以下で説明する。
【００４１】
図３のレンズ１は、複数の物体側屈折面及び像側屈折面１７，１８を備えたハニカムコンデンサレンズとして形成される。光軸２と平行な方向に配置された対向する屈折面１７，１８は、ハニカムコンデンサレンズのレンズの一部を形成する。
【００４２】
図２に示す実施形態とは対照的に、図３に示すレンズ１は、３つ以上、一般には４つ以上の反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備える。この例において、各反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、開口８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの底部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに配置される。各開口８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、光軸２と平行に延びるのが好ましく、レンズ１の物体側面３と反対方向に開いているのが好ましい。.
【００４３】
反射面のうちの２つ、例えば反射面５ａ，５ｂは、光軸２と周辺領域１４との間に配置される。反射面５ａ，５ｂで分離した部分拘束１３ａ，１３ｂは、部分光束１３ａ及び１３ｂの強度差を１つの計測装置１５を用いて測定するために、少なくとも周辺領域１４又は周辺領域１４の先に設けられた計測装置１５の（位置する）領域で重ね合わせられる。
【００４４】
必要に応じて設けられる他の２つの反射面５ｃ及び５ｄは、光軸２ともう一方の周辺領域１４'との間に配置されるように示されている。これらの反射面５ｃ，５ｄは、分離した部分光束１３'ａ，１３'ｂが追加の周辺領域１４'又はその先に設けられる追加の計測装置１５'の（位置する）領域で重ね合わさるよう並んでいる。
【００４５】
計測装置１５，１５'が周辺領域１４，１４'と隣接する場合、部分光束１３ａ，１３ｂ又は１３ａ'，１３ｂ'を、周辺領域１４，１４ 'において重ね合わせることができる。特に、それぞれの計測装置１５，１５'が部分光束１３ａ，１３ｂ又は１３ａ'，１３ｂ'を同じ割合だけ受けることを確実にするため、部分光束を完全に重ね合わせることもできる。
【００４６】
図３の実施形態の他の例として、部分光束１３ａ，１３ｂ，１３ａ'，１３ｂ'が重なり合わないよう、また、例えば、各部分光束１３ａ，１３ｂ，１３ａ'，１３ｂ'がレンズ１の対応する周辺領域に直接向かうよう、反射面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを配置してもよい。
【図１】
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【図２】
2015166863.tif 000004
【図３】
2015166863.tif 000005
【外国語明細書】
2015166863000001.pdf