特許 7528644 レンズ、光学系、プロジェクター、および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】レンズ、光学系、プロジェクター、および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20240730BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20240730BHJP

   G02B 17/08 20060101ALI20240730BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20240730BHJP

   G03B 21/28 20060101ALI20240730BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 B

G02B3/00

G02B17/08

G02B13/18

G03B21/28

G03B21/00 E

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020145440

(22)【出願日】2020-08-31

(65)【公開番号】P2022040642

(43)【公開日】2022-03-11

【審査請求日】2023-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】守国 栄時

(72)【発明者】

【氏名】伏見 拓朗

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１４６２９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－０１１８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１６３０９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０２ － ７／１６

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

Ｇ０２Ｂ １／００ － １／０８

Ｇ０２Ｂ ３／００ － ３／１４

Ｇ０３Ｂ ２１／００ － ２１／１０

Ｇ０３Ｂ ２１／１２ － ２１／１３

Ｇ０３Ｂ ２１／１３４ － ２１／３０

Ｇ０３Ｂ ３３／００ － ３３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と、
前記第１面に対向する第２面と、
前記第１面の外周側に設けられた第１外周部と、
前記第２面の外周側に設けられた第２外周部と、
前記第１外周部に設けられた３以上の複数の第１基準部と、
前記第２外周部に設けられた３以上の複数の第２基準部と、
前記第１外周部および前記第２外周部の外周側に設けられた基準面と、を有し、
前記第１面および前記第２面は、共通の設計軸を備え、
複数の前記第１基準部を含む第１仮想面、および複数の前記第２基準部を含む第２仮想面を規定したときに、前記第１仮想面および前記第２仮想面は、前記設計軸と直交し、
前記基準面は、前記設計軸と平行に延び、
前記基準面として、第１基準面と、前記第１基準面と垂直な第２基準面と、を備えることを特徴とするレンズ。

【請求項2】

複数の前記第１基準部は、それぞれ前記第１外周部に設けられた第１突起であり、
前記第１仮想面は、各第１突起の先端を含み、
複数の前記第２基準部は、それぞれ前記第２外周部に設けられた第２突起であり、
前記第２仮想面は、各第１突起の先端を含む面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。

【請求項3】

各第１突起は、半球形状であり、
各第２突起は、半球形状であることを特徴とする請求項２に記載のレンズ。

【請求項4】

前記設計軸から各第１突起の先端までの第１距離は、同一であり、
前記設計軸から各第２突起の先端までの第２距離は、同一であり、
前記第１距離と前記第２距離とは同一であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ。

【請求項5】

各第１突起は、先端に平坦な第１平面を備え、
前記第１平面には、半球面の全部または一部分を転写した形状の第１凹部が一つ設けられており、
各第２突起は、先端に平坦な第２平面を備え、
前記第２平面には、半球面の全部または一部分を転写した形状の第２凹部が一つ設けられていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ。

【請求項6】

前記設計軸から各第１凹部の中心までの第１距離は、同一であり、
前記設計軸から各第２凹部の中心までの第２距離は、同一であり、
前記第１距離と前記第２距離とは同一であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ。

【請求項7】

前記第１基準部は、３つ設けられており、前記設計軸回りで互いに等角度間隔で離間し、
前記第２基準部は、３つ設けられており、前記設計軸回りを互いに等角度間隔で離間することを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のレンズ。

【請求項8】

前記第１面は、凸形状を備え、
前記第２面は、凸形状を備え、
前記第１面は、前記設計軸上に第１変曲点を備え、
前記第２面は、前記設計軸上に第２変曲点を備えることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のレンズ。

【請求項9】

前記第１面または前記第２面は、非球面であることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載のレンズ。

【請求項10】

前記第２面には、反射コーティング層が設けられており、
前記反射コーティング層は、前記第２面の表面形状が転写された凹形状の反射面であることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載のレンズ。

【請求項11】

請求項１０に記載のレンズを備える光学系において、
前記レンズを通過する光線は、前記第１面の一部分である第１領域、前記反射面、および前記第１面において前記第１領域とは異なる第２領域を、この順に経由することを特徴とする光学系。

【請求項12】

請求項１１に記載の光学系と、前記光学系の縮小側結像面に投写画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とするプロジェクター。

【請求項13】

請求項１１に記載の光学系と、前記光学系の縮小側結像面に配置された撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ、光学系、プロジェクター、および撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３次元測定機のプローブを光学素子の被検面に沿って走査させて立体形状を測定する光学素子の形状測定方法は、特許文献１に記載されている。同文献では、測定対象の光学素子は、当該光学素子を固定するための取付け基準面と、被検面における光路外の領域に設けた複数の測定基準マークと、を備える。取付け基準面は、被検面と交差する光学素子の厚み方向に延びる。表面形状を測定する際に、取付け基準面は測定治具によって把持される。これにより、光学素子は、被検面がプローブと対向する所定の姿勢となる。表面形状の測定では、プローブによって測定基準マークが検出され、測定基準マークの位置が基準座標とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１６０１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、光学素子の厚み方向で対向する第１面と第２面のそれぞれを被検面として表面形状を測定したときに、第１面に発生しているチルト、および第２面に発生しているチルトを精度よく検出する技術は、開示されていない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のレンズは、第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記第１面の外周側に設けられた第１外周部と、前記第２面の外周側に設けられた第２外周部と、前記第１外周部に設けられた３以上の複数の第１基準部と、前記第２外周部に設けられた３以上の複数の第２基準部と、前記第１外周部および前記第２外周部の外周側に設けられた基準面と、を有し、前記第１面および前記第２面は、共通の設計軸を備え、複数の前記第１基準部を含む第１仮想面、および複数の前記第２基準部を含む第２仮想面を規定したときに、前記第１仮想面および前記第２仮想面は、前記設計軸と直交し、前記基準面は、前記設計軸と平行に延びることを特徴とする。
また、本発明のレンズは、第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記第１面の外周側に設けられた第１外周部と、前記第２面の外周側に設けられた第２外周部と、前記第１外周部に設けられた３以上の複数の第１基準部と、前記第２外周部に設けられた３以上の複数の第２基準部と、前記第１外周部および前記第２外周部の外周側に設けられた基準面と、を有し、前記第１面および前記第２面は、共通の設計軸を備え、複数の前記第１基準部を含む第１仮想面、および複数の前記第２基準部を含む第２仮想面を規定したときに、前記第１仮想面および前記第２仮想面は、前記設計軸と直交し、前記基準面は、前記設計軸と平行に延び、前記基準面として、第１基準面と、前記第１基準面と垂直な第２基準面と、を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明のレンズを第１面の側から見た場合の斜視図である。

【図2】図１のレンズを第２面の側から見た場合の斜視図である。

【図3】図１のレンズを設計軸に沿って切断した場合の断面図である。

【図4】レンズの製造に用いられる金型の説明図である。

【図5】レンズを支持する測定治具の概略斜視図である。

【図6】第１面を測定する場合のレンズおよび測定治具の概略平面図である。

【図7】第１面を測定する場合のレンズおよび測定治具の概略断面図である。

【図8】第２面を測定する場合のレンズおよび測定治具の概略平面図である。

【図9】第２面を測定する場合のレンズおよび測定治具の概略断面図である。

【図10】変形例１のレンズの部分断面図である。

【図11】変形例２のレンズの斜視図である。

【図12】プロジェクターの説明図である。

【図13】撮像装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係るレンズ、およびレンズの形状測定方法を説明する。また、かかるレンズを有する光学系、プロジェクター、および撮像装置を説明する。

【0008】

（レンズ）
図１は、本発明を適用したレンズをおもて面の側から見た場合の斜視図である。図２は、図１のレンズをうら面の側から見た場合の斜視図である。図３は、図１のレンズを設計軸に沿って切断した場合の断面図である。

【0009】

本例のレンズ１は、樹脂製である。図１、図２に示すように、レンズ１は、レンズ本体部２と、レンズ本体部２の外周側に設けられた環状の鍔部３と、を備える。鍔部３はレンズ本体部２を囲む。レンズ本体部２は、第１面５と、第１面５に対応する第２面６と、を備える。鍔部３は、第１面５の外周側に設けられた第１外周部７と、第２面６の外周側に設けられた第２外周部８と、を備える。また、鍔部３は、第１外周部７の外周端と第２外周部８の外周端とを接続する環状の外周面９を備える。第１面５と第２面６とは、共通の設計軸Ｌを有する。本例において、設計軸Ｌは、レンズ１の光軸である。

【0010】

図１に示すように、第１面５、および第１外周部７は、レンズ１のおもて面１１に設けられている。図２に示すように、第２面６、および第２外周部８は、レンズ１のうら面１２に設けられている。なお、おもて面１１とうら面１２とは、便宜的に定めたものであり、第２面６の側をレンズ１のおもて面１１とし、第１面５の側をレンズ１のうら面１２ということもできる。

【0011】

図３に示すように、第１面５は、凸形状を備える。また、第１面５は、設計軸Ｌ上に第１変曲点１３を備える。本例では第１面５は、非球面形状を備える。第２面６は、凸形状を備える。また、第２面６は、設計軸Ｌ上に第２変曲点１４を備える。本例では、第２面６は、非球面形状を備える。第２面６には、反射コーティング層１５が設けられている。反射コーティング層１５は、第２面６の表面形状が転写された凹形状である。従って、レンズ１は、第２面６に凹形状の反射面１６を備える。

【0012】

レンズ１に第１面５から入射した光線は、反射面１６により折り返されて、第１面５の側に向かう。より具体的には、レンズ１を通過する光線は、第１面５の第１領域５ａ、反射面１６、および第１面５において第１領域５ａとは異なる第２領域５ｂを、この順に経由する。図１に示すように、第１面５の第１領域５ａは、設計軸Ｌの一方側に位置し、第２領域５ｂは、設計軸Ｌの他方側に位置する。また、反射面１６は、第１領域５ａから入射した光線を設計軸Ｌの一方側において反射して、設計軸Ｌの他方側に位置する第２領域５ｂに向かわせる。第１面５において、第１領域５ａと第２領域５ｂとは、重ならない。

【0013】

第１外周部７は、第１面５の外周端から外周側に広がる環状の平面である。第１外周部７には、３つの第１基準部２１が設けられている。各第１基準部２１は、それぞれ第１外周部７から設計軸Ｌ方向に突出する半球形状の第１突起２２である。３つの第１基準部２１は、設計軸Ｌ回りで、互いに等角度間隔で離間する。言い換えれば、各第１突起２２の先端は、設計軸Ｌ回りで、互いに１２０°離間する。図３に示すように、設計軸Ｌから各第１突起２２の先端までの第１距離Ｄ１は、同一である。

【0014】

図３に示すように、第２外周部８は、第２面６の外周端から外周側に向かって第１面５とは反対側に延びる環状のテーパー面部分８ａと、テーパー面部分８ａの外周端から外周側に広がる環状の平面部分８ｂと、を備える。平面部分８ｂには、３つの第２基準部２４が設けられている。各第２基準部２４は、それぞれ第２外周部８から設計軸Ｌ方向に突出する半球形状の第２突起２５である。３つの第２基準部２４は、設計軸Ｌ回りで、互いに等角度間隔で離間する。言い換えれば、各第２突起２５の先端は、設計軸Ｌ回りで、互いに１２０°離間する。図３に示すように、設計軸Ｌから各第２突起２５の先端までの第２距離Ｄ２は、同一である。また、設計軸Ｌから各第１突起２２の先端までの第１距離Ｄ１と、設計軸Ｌから各第２突起２５の先端までの第２距離Ｄ２とは、同一である。

【0015】

図１、図２に示すように、鍔部３の外周面９には、設計軸Ｌと平行に延びる基準面２６が設けられている。本例では、基準面２６として、鍔部３の外周面９の周方向で離間する２か所に第１基準面２７と第２基準面２８とを備える。第１基準面２７および第２基準面２８は、いずれも設計軸Ｌと平行である。第１基準面２７に対して、第２基準面２８は垂直である。

【0016】

（レンズの製造方法）
図４は、レンズ１の製造に用いられる金型の説明図である。金型３０は、固定側金型３１と、固定側金型３１に対して所定の方向に移動する可動側金型３２とを備える。固定側金型３１と可動側金型３２とが型締めされたときに、固定側金型３１と可動側金型３２との間には、レンズ１の形状に対応するキャビティ３３が形成される。固定側金型３１において可動側金型３２と対向する面３１ａには、レンズ１のおもて面１１を転写した転写形状が形成されている。可動側金型３２において固定側金型３１と対向する面３２ａには、レンズ１のうら面１２を転写した転写形状が形成されている。固定側金型３１と可動側金型３２のパーティングライン３４は、可動側金型３２の移動方向Ｍと垂直である。可動側金型３２の移動方向Ｍは、金型３０により成形されるレンズ１の設計軸Ｌに沿った方向である。

【0017】

固定側金型３１は、キャビティ３３の外周側にスプルー３５を備える。スプルー３５は可動側金型３２の移動方向Ｍに延びる。また、固定側金型３１は、スプルー３５からキャビティ３３に延びるランナー３６を備える。ランナー３６は、キャビティ３３の周壁面３３ａに連通する。周壁面３３ａは、レンズ１の外周面９を成形する部位である。従って、ゲート３７は、レンズ１の外周面９を成形する部位に設けられる。

【0018】

レンズ１を成形する際には、固定側金型３１と可動側金型３２とを型締めした状態とする。その後に、射出成型機３８をスプルー３５に接続し、射出成型機３８から樹脂を射出する。射出成型機３８からの樹脂は、スプルー３５から、ランナー３６およびゲート３７を介して、キャビティ３３に充填される。これにより、キャビティ３３内には、キャビティ３３の形状が転写されたレンズ１が形成される。

【0019】

かかる製造方法によれば、金型３０のパーティングライン３４は、レンズ１のおもて面１１、およびうら面１２と干渉しない位置に設けられる。また、ゲート３７も、レンズ１のおもて面１１、およびうら面１２と干渉しない位置に設けられる。従って、レンズ１のおもて面１１、およびうら面１２を精度よく成型できる。

【0020】

（レンズの形状測定方法）
次に、レンズ１の形状測定方法を説明する。図５は、レンズ１を支持する測定治具の概略斜視図である。図６は、レンズ１の第１面５の形状測定を行う場合のレンズ１および測定治具の概略平面図である。図７は、レンズ１の第１面５の形状測定を行う場合のレンズ１および測定治具の概略断面図である。図８は、レンズ１の第２面６の形状測定を行う場合のレンズ１および測定治具の概略平面図である。図９は、レンズ１の第２面６の形状測定を行う場合のレンズ１および測定治具の概略断面図である。なお、以下の例では、レンズ１の第２面６に反射コーティング層１５を設ける前の状態で、レンズ１の形状測定を行う。

【0021】

（測定治具）
図５に示すように、測定治具４１は、矩形板状のステージ４２と、ステージ４２の表面４２ａに固定された基準部材４３と、を備える。ステージ４２は、中央に円形の開口部４２ｂを備える。以下の説明では、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。ステージ４２の表面４２ａは、Ｘ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面である。Ｚ軸は、上下方向であり、ステージ４２の表面４２ａからの高さ方向である。

【0022】

基準部材４３は、開口部４２ｂのＹ軸方向の一方側でＸ軸方向に延びる第１延設部４４と、開口部４２ｂのＸ軸方向の一方側でＹ軸方向に延びる第２延設部４５と、を備える。第１延設部４４の開口部４２ｂの側の面には、ステージ４２の表面４２ａからＺ軸方向に垂直に延びる治具側第１基準部４４ａが設けられている。治具側第１基準部４４ａは、Ｘ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面である。第２延設部４５の開口部４２ｂの側の面には、ステージ４２の表面４２ａからＺ軸方向に垂直に延びる治具側第２基準部４５ａが設けられている。治具側第２基準部４５ａは、Ｙ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面である。

【0023】

第１延設部４４と第２延設部４５とが交わる角部の入隅部分には、円形の凹部４６が設けられている。Ｘ軸とＹ軸とは、凹部４６の中心で交わる。凹部４６の中心は、レンズ１の形状測定を行うための座標系の原点となる。

【0024】

（形状測定の手順）
レンズ１の第１面５の形状測定を行う際には、図６、図７に示すように、レンズ１の第２面６を下にして、レンズ１をステージ４２に載置する。また、レンズ１の第１基準面２７を基準部材４３の治具側第１基準部４４ａに当接させ、かつ、レンズ１の第２基準面２８を基準部材４３の治具側第２基準部４５ａに当接させる。しかる後に、不図示の付勢機構により、レンズ１を、治具側第１基準部４４ａ、および治具側第２基準部４５ａに押し付ける。レンズ１が治具側第１基準部４４ａ、および治具側第２基準部４５ａに押し付けられた状態をＺ軸方向から見た場合には、第１面５および第２面６は、開口部４２ｂの内側に位置する。また、第１外周部７の各第１突起２２および第２外周部８の各第２基準部２４は、開口部４２ｂの外側に位置する。

【0025】

ここで、レンズ１が設計どおりの理想の形状を備えている場合には、レンズ１の３つの第２突起２５は、それらの先端がステージ４２の表面４２ａに接触する。また、レンズ１が設計どおりの理想の形状を備えている場合には、Ｚ軸方向から見た場合に、３つの第１突起２２のそれぞれは、３つの第２突起２５のそれぞれと重なる。

【0026】

次に、３次元測定機のプローブＰを、Ｚ軸方向の上方からレンズ１に接触させて、レンズ１のおもて面１１に沿って、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に走査させる。プローブＰの走査範囲には、レンズ１の第１面５および第１外周部７が含まれる。

【0027】

形状測定では、まず、プローブＰを第１突起２２に接触させて、各第１突起２２の先端の３次元座標を取得する。そして、図７に示すように、これら３つの３次元座標から、各第１突起２２の先端を含む第１仮想面Ｓ１を算出する。また、第１仮想面Ｓ１、第１基準面２７、および第２基準面２８の位置関係に基づいて、レンズ１のおもて面１１のチルト量を取得する。

【0028】

その後、プローブＰを第１面５に沿って走査させて、第１面５の表面形状の３次元座標を取得する。これにより、第１面５の表面形状の計測が完了する。ここで、第１面５の計測結果と、第１面５の設計式の面形状との差が最小となるようにフィッチングを行い、フィッチングの後の面形状と設計式の面形状との差を算出する。第１面５の光学面精度は、フィッチングの後の面形状と設計式の面形状との差に基づいて、評価する。

【0029】

また、第１面５の表面形状の３次元座標を結んだ曲線を求め、その曲線を微分して、微分値がゼロとなる点を求める。これにより、設計軸Ｌと第１面５とが交差する第１変曲点１３を取得する。次に、Ｚ軸方向において、第１変曲点１３を第１仮想面Ｓ１に投写した第１投写点４８の座標を算出する。また、第１仮想面Ｓ１上において、３つの第１突起２２の先端の中心に位置する第１中心点４９の座標を算出する。しかる後に、第１投写点４８の座標と、第１中心点４９の座標との差を算出する。第１投写点４８の座標と、第１中心点４９の座標との差は、第１面５の偏芯量である。

【0030】

次に、レンズ１の第２面６の形状測定を行う。第２面６の形状測定は、第１面５の形状測定と同様に行うことができる。すなわち、図７、図８に示すように、第１面５を下にしてレンズ１をステージ４２に載置する。また、レンズ１の第１基準面２７を基準部材４３の治具側第１基準部４４ａ治具側第２基準部４５ａに当接させ、かつ、レンズ１の第２基準面２８を基準部材４３の治具側第１基準部４４ａに当接させる。しかる後に、不図示の付勢機構により、レンズ１を、治具側第１基準部４４ａ、および治具側第２基準部４５ａに押し付ける。ここで、レンズ１が設計どおりの理想の形状を備えている場合には、レンズ１の３つの第１突起２２は、それらの先端がステージ４２の表面４２ａに接触する。また、レンズ１が設計どおりの理想の形状を備えている場合には、Ｚ軸方向から見た場合に、３つの第１突起２２のそれぞれは、３つの第２突起２５のそれぞれと重なる。

【0031】

次に、３次元測定機のプローブＰを、Ｚ軸方向の上方からレンズ１に接触させて、レンズ１のうら面１２に沿って、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に走査させる。形状測定では、まず、プローブＰを各第２突起２５に接触させて、各第２突起２５の先端の３次元座標を取得する。そして、これら３つの３次元座標から、各第２突起２５の先端を含む第２仮想面Ｓ２を算出する。また、第２仮想面Ｓ２、第１基準面２７、および第２基準面２８との位置関係に基づいて、レンズ１のうら面１２のチルト量を取得する。ここで、第１仮想面Ｓ１と第２仮想面Ｓ２とを比較して、レンズ１のおもて面１１と、うら面１２との相対的なチルト量を取得することもできる。

【0032】

その後、プローブＰを第２面６に沿って走査させて、第２面６の表面形状の３次元座標を取得する。これにより、第２面６の表面形状の計測が完了する。ここで、第２面６の計測結果と、第２面６の設計式の面形状との差が最小となるようにフィッチングを行い、フィッチングの後の面形状と設計式の面形状との差を算出する。第２面６の光学面精度は、ここで、フィッチングの後の面形状と設計式の面形状との差に基づいて、評価する。

【0033】

また、第２面６の表面形状の３次元座標を結んだ曲線を求め、その曲線を微分して、微分値がゼロとなる点を求める。これにより、設計軸Ｌと第２面６とが交差する第２変曲点１４を取得する。次に、Ｚ軸方向において、第２変曲点１４を第２仮想面Ｓ２に投写した第２投写点５１の座標を算出する。また、第２仮想面Ｓ２上において、３つの第２突起２５の先端の中心に位置する第２中心点５２の座標を算出する。しかる後に、第２投写点５１の座標と、第２中心点５２の座標との差を算出する。第２投写点５１の座標と、第２中心点５２の座標との差異は、第２面６の偏芯量である。

【0034】

（理想のレンズ）
ここで、レンズ１が設計どおりの理想の形状を備える理想のレンズである場合には、第１基準面２７、および第２基準面２８は、設計軸Ｌと平行である。また、第１仮想面Ｓ１と、第１基準面２７および第２基準面２８とは、垂直である。すなわち、理想のレンズでは、第１仮想面Ｓ１基づいて取得したレンズ１のおもて面１１のチルト量はゼロである。従って、第１仮想面Ｓ１は、設計軸Ｌと直交する。また、第２仮想面Ｓ２と、第１基準面２７および第２基準面２８とは、垂直である。すなわち、理想のレンズでは、第２仮想面Ｓ２に基づいて取得したレンズ１のうら面１２のチルト量はゼロである。従って、第１仮想面Ｓ１と第２仮想面Ｓ２とは、平行である。よって、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２は、設計軸Ｌと直交する。

【0035】

また、第１面５の第１変曲点１３を第１仮想面Ｓ１に投写した第１投写点４８の座標と、３つの第１基準部２１の先端の中心に位置する第１中心点４９の座標とは、一致する。すなわち、理想のレンズでは、第１面５の偏芯量はゼロである。同様に、第２面６の第２変曲点１４を第２仮想面Ｓ２に投写した第２投写点５１の座標と、３つの第２基準部２４の先端の中心に位置する第２中心点５２の座標とは、一致する。すなわち、理想のレンズでは、第２面６の偏芯量はゼロである。

【0036】

（作用効果）
本例のレンズ１は、第１面５と、第１面５に対向する第２面６と、第１面５の外周側に設けられた第１外周部７と、第２面６の外周側に設けられた第２外周部８と、を有する。また、レンズ１は、第１外周部７に設けられた３つの複数の第１基準部２１と、第２外周部８に設けられた３つの複数の第２基準部２４と、第１外周部７および第２外周部８の外周側に設けられた基準面２６と、を有する。第１面５および第２面６は、共通の設計軸Ｌを備える。複数の第１基準部２１を含む第１仮想面Ｓ１、および複数の第２基準部２４を含む第２仮想面Ｓ２を規定したときに、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２は、設計軸Ｌと直交する。基準面２６は、設計軸Ｌと平行に延びる。

【0037】

本例によれば、レンズ１が備える３つ第１基準部２１は、それぞれ第１面５の外周側に設けられる。従って、レンズ１の成型時に、各第１基準部２１は、第１面５と同等の精度で形成される。同様に、レンズ１が備える３つ第２基準部２４は、第２面６の外周側に設けられる。よって、レンズ１の成型時に、各第２基準部２４は、第２面６と同等の精度で形成される。また、基準面２６である第１基準面２７と第２基準面２８は、レンズ１の設計軸Ｌと平行である。従って、基準面２６は、レンズ１に精度よく設けることができる。よって、基準面２６を測定治具４１の基準部材４３に当接させた状態で、レンズ１のおもて面１１を測定して複数の第１基準部２１を含む第１仮想面Ｓ１を規定すれば、基準面２６と第１仮想面Ｓ１との位置関係から第１面５のチルト量を精度よく取得できる。また、基準面２６を測定治具４１の基準部材４３に当接させた状態で、レンズ１のうら面１２を測定して複数の第２基準部２４を含む第２仮想面Ｓ２を規定すれば、基準面２６と第２仮想面Ｓ２との位置関係から第２面６のチルト量を精度よく取得できる。

【0038】

ここで、第１面５にチルトが発生している場合には、基準面２６に対して第１仮想面Ｓ１が傾斜する。また、第２面６にチルトが発生している場合には、基準面２６に対して第２仮想面Ｓ２が傾斜する。この一方で、第１面５および第２面６にチルトが発生していない場合には、基準面２６に対して第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２が垂直となる。言い替えれば、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２は、互いに平行となる。従って、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２は、いずれも設計軸Ｌと直交する。よって、本例のレンズ１によれば、第１面５および第２面６にチルトが発生しているか否かを、高い精度で検出できる。

【0039】

なお、３つ第１基準部２１は、それぞれ第１面５の外周側に設けられる。従って、３つ第１基準部２１が、第１面５を通過する光線と干渉することがない。また、３つ第２基準部２４は、それぞれ第２面６の外周側に設けられる。従って、３つ第２基準部２４が、第２面６を通過する光線と干渉することがない。

【0040】

また、基準面２６は、設計軸Ｌと平行である。従って、第１面５および第２面６のそれぞれを被検面として表面形状の測定を行う場合に、基準面２６を測定治具４１の基準部材４３に当接させることにより、レンズ１の設計軸ＬをプローブＰの進退方向と平行な方向に向けることができる。よって、第１面５および第２面６のそれぞれの表面形状を高精度に測定できる。

【0041】

ここで、本例のレンズ１では、基準面２６は、設計軸Ｌと平行に延びており、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２が設計軸Ｌと直交する。従って、第１面５および第２面６に、チルトは発生していない。

【0042】

次に、本例において、複数の第１基準部２１は、それぞれ第１外周部７に設けられた第１突起２２である。第１仮想面Ｓ１は、各第１突起２２の先端を含む。複数の第２基準部２４は、それぞれ第２外周部８に設けられた第２突起２５である。第２仮想面Ｓ２は、各第２突起２５の先端を含む。従って、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２を規定しやすい。

【0043】

また、本例において、第１基準部２１は、３つ設けられており、設計軸Ｌ回りを互いに等角度間隔で離間する。第２基準部２４は、３つ設けられており、設計軸Ｌ回りを互いに等角度間隔で離間する。各第１基準部２１は、等角度間隔に設けられているので、各第１基準部２１の座標を取得する際の測定誤差を抑制しやすい。従って、第１仮想面Ｓ１を精度よく規定できる。同様に、各第２基準部２４は、等角度間隔に設けられているので、各第２基準部２４の座標を取得する際の測定誤差を抑制しやすい。従って、第２仮想面Ｓ２を精度よく規定できる。

【0044】

また、各第１突起２２は、半球形状である。従って、プローブＰにより第１面５の第１外周部７を走査したときに、第１突起２２の先端を検出できる。よって、各第１突起２２の座標を正確に取得できる。また、各第２突起２５は、半球形状である。従って、プローブＰにより第２面６の第２外周部８を走査したときに、第２突起２５の先端を検出できる。よって、各第２突起２５の座標を正確に取得できる。これにより、各第１突起２２の座標から第１仮想面Ｓ１を正確に規定できる。また、各第２突起２５の座標から第２仮想面Ｓ２を正確に規定できる。

【0045】

本例において、第１面５は、凸形状を備える。第２面６は、凸形状を備える。また、第１面５は、設計軸Ｌ上に第１変曲点１３を備える。第２面６は、設計軸Ｌ上に第２変曲点１４を備える。従って、プローブＰにより第１面５を走査したときに、第１変曲点１３を検出できる。また、プローブＰにより第２面６を走査したときに、第２変曲点１４を検出できる。よって、第１変曲点１３の座標および第２変曲点１４の座標に基づいて、設計軸Ｌの座標を取得できる。

【0046】

ここで、本例において、設計軸Ｌから各第１突起２２の先端までの第１距離Ｄ１は、同一である。設計軸Ｌから各第２突起２５の先端までの第２距離Ｄ２は、同一である。また、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２とは同一である。従って、各第１突起２２の先端の座標から、第１仮想面Ｓ１上において３つの第１突起２２の第１中心点４９の座標を取得しやすい。また、各第２突起２５の先端の座標から、第２仮想面Ｓ２上において３つの第２突起２５の第２中心点５２の座標を取得しやすい。従って、第１面５の第１変曲点１３をＺ軸方向で第１仮想面Ｓ１に投写した第１投写点４８の座標と第１中心点４９の座標に基づいて第１面５の偏芯量を取得することが容易である。また、第２面６の第２変曲点１４をＺ軸方向で第２仮想面Ｓ２に投写した第２投写点５１の座標と、第２中心点５２の座標とに基づいて第２面６の偏芯量を取得することが容易である。

【0047】

また、本例では、基準面２６として、第１基準面２７と、第１基準面２７と垂直な第２基準面２８と、を備える。従って、これら第１基準面２７および第２基準面２８を測定治具４１に互いに垂直に設けられた治具側第１基準部４４ａおよび治具側第２基準部４５ａを当接させることにより、設計軸Ｌと直交する２軸方向でレンズ１を位置決めできる。従って、被検面の表面形状を精度よく計測できる。ここで、基準面２６は、第１基準面２７および第２基準面２８の一方のみとしてもよい。

【0048】

なお、上記のレンズ１において、第１基準部２１を、４つ以上設けてもよい。同様に、第２基準部２４を４つ以上設けてもよい。これらの場合にも、各第１基準部２１は、設計軸Ｌ回りで互いに等角度間隔で離間させることが望ましい。また、第２基準部２４も、設計軸Ｌ回りで互いに等角度間隔で離間させることが望ましい。

【0049】

（変形例）
図１０は、変形例１のレンズの第１基準部２１の断面図である。本例のレンズ１Ｂは、第１基準部２１および第２基準部２４を除き、他の構成は上記のレンズ１と同一である。従って、以下では、第１基準部２１および第２基準部２４を説明して、他の説明は省略する。

【0050】

各第１基準部２１は、それぞれ第１外周部７に設けられた第１突起２２である。各第１突起２２は、先端に平坦な第１平面２２ａを備える。第１平面２２ａには、半球面の全部または一部分を転写した形状の第１凹部２２ｂが一つ設けられている。本例において、設計軸Ｌから各第１凹部２２ｂの中心までの第１距離Ｄ１は、同一である。各第２基準部２４は、それぞれ第２外周部８に設けられた第２突起２５である。各第２突起２５は、先端に平坦な第２平面２５ａを備える。第２平面２５ａには、半球面の全部または一部分を転写した形状の第２凹部２５ｂが一つ設けられている。図３に示す場合と同様に、設計軸Ｌから各第２凹部２５ｂの中心までの第２距離Ｄ２は、同一である。また、第１距離Ｄ１と第２距離Ｄ２とは同一である。

【0051】

本例において、各第１基準部２１を含む第１仮想面Ｓ１は、各第１突起２２の先端である第１平面２２ａを含むものとなる。各第２基準部２４を含む第２仮想面Ｓ２は、各第２突起２５の先端である第２平面２５ａを含むものとなる。

【0052】

ここで、第１平面２２ａに設けられた第１凹部２２ｂは半球形状の全部または一部分を転写した形状である。従って、プローブＰにより第１面５の第１外周部７を走査したときに、第１凹部２２ｂの中心を検出できる。よって、各第１突起２２の座標を正確に取得できる。また、第２平面２５ａに設けられた第２凹部２５ｂは半球形状の全部または一部分を転写した形状である。従って、プローブＰにより第２面６の第２外周部８を走査したときに、第２凹部２５ｂの中心を検出できる。よって、各第２突起２５の座標を正確に取得できる。

【0053】

また、レンズ１Ｂが樹脂製の射出成形品である場合には、レンズ成型用の金型３０のキャビティ３３の内壁面に凸部を形成することにより、レンズ１Ｂに第１凹部２２ｂ、第２凹部２５ｂを形成できる。ここで、キャビティ３３の内壁面に凸部を設ける加工精度は、一般的に、キャビティ３３の内壁面に凹部を設ける加工精度よりも高い。従って、本例によれば、各第１凹部２２ｂおよび各第２凹部２５ｂを精度よく形成できる。よって、各第１突起２２の座標の精度、および各第２突起２５の座標の精度が、高くなる。従って、第１仮想面Ｓ１および第２仮想面Ｓ２を精度よく取得できる。

【0054】

図１１は、変形例２のレンズをおもて面１１から見た場合の斜視図である。本例のレンズ１Ｃは、第１面５、第２面６、および基準面２６の形状が上記のレンズ１とは相違するが、他の構成は上記のレンズ１と同一である。従って、以下では、上記のレンズ１に対応する構成には、同一の符号を付す。また、第１面５、第２面６、および基準面２６を説明して、他の説明は省略する。

【0055】

本例では、第１面５および第２面６は、設計軸Ｌ回りで回転対称である。設計軸Ｌに平行に設けられた基準面２６は、設計軸Ｌを中心とする円弧面である。基準面２６は一つである。本例では、測定治具４１に設けられた円弧形状の治具側基準部に基準面２６を当接させることにより、レンズ１Ｃを位置決めする。

【0056】

（光学系）
ここで、プロジェクターの投写光学系を構成するレンズとして、本例のレンズ１を採用できる。また、撮像装置の撮像光学系を構成するレンズとして、本例のレンズ１を採用できる。

【0057】

（プロジェクター）
図１２は、本例のレンズ１を採用した投写光学系の備えるプロジェクターの説明図である。図１２に示すように、本例の光学系６０は、複数枚のレンズからなるレンズ群６１を備える屈折光学系と、レンズ群６１の光軸Ｎ上に配置された本例のレンズ１と、を備える。レンズ１には、レンズ群６１からの光線Ｏ１が、第１面５における光軸Ｎの一方側の第１領域５ａに入射する。レンズ１に入射した光線は、反射面１６で光軸Ｎと交差する方向に向かって折り返される。反射面１６で折り返された光線Ｏ２は、第１面５における光軸Ｎの他方側の第２領域５ｂから射出される。ここで、光学系６０は、レンズ群６１のレンズ１とは反対側に縮小側結像面Ｅを備える。また、光学系６０は、光軸Ｎの他方側であって、第２領域５ｂの前方に、縮小側結像面Ｅと共役の拡大側結像面Ｆを備える。

【0058】

プロジェクター７０は、光学系６０の縮小側結像面Ｅに投写画像を形成する画像形成部７１を備える。画像形成部７１は、光源７２と、光源７２からの光線を変調させる光変調素子７３と、を備える。光変調素子７３は、例えば、液晶ライトバルブである。光変調素子７３は、投写画像を形成するための画像信号に基づいて、光源７２からの光線を変調させる。縮小側結像面Ｅに形成された投写画像は、光学系６０の拡大側結像面Ｆに設置されたスクリーンに投写される。なお、光学系６０は、レンズ１のみを備えるものとすることもできる。

【0059】

図１３は、本例のレンズ１を採用した撮像光学系を備える撮像装置の説明図である。本例の光学系６０は、プロジェクターに用いた光学系６０と同一である。すなわち、光学系６０複数枚のレンズからなるレンズ群６１を備える屈折光学系と、レンズ群６１の光軸Ｎ上に配置された本例のレンズ１と、を備える。撮像装置７５では、光学系６０の縮小側結像面Ｅに撮像素子７６を配置する。

【0060】

本例では、レンズ１には、拡大側結像面Ｆからの光線Ｑ１が、第１面５における光軸Ｎの他方側の第２領域５ｂに入射する。レンズ１に入射した光線は、光軸Ｎの一方側に位置する反射面１６で折り返される。反射面１６で折り返された光線Ｑ２は、第１面５における光軸Ｎの他方側の第１領域５ａから射出されて、レンズ群６１に向かう。レンズ群６１に入射した光線は、縮小側結像面Ｅに配置された撮像素子７６上で結像する。

【0061】

本例のレンズ１は、第１面５および第２面６にチルトが発生していない。従って、投写画像をスクリーンに投写したときに、拡大側結像面Ｆに形成される像にゆがみが発生することを防止或いは抑制できる。

【0062】

また、本例のレンズ１は、第１面５および第２面６にチルトが発生していない。従って、本例のレンズ１を備える光学系６０を撮像装置７５に採用した場合には、撮像素子７６上の像に、ゆがみが発生することを防止或いは抑制できる。

【符号の説明】

【0063】

１,１Ｂ,１Ｃ…レンズ、２…レンズ本体部、３…鍔部、５…第１面、５ａ…第１領域、５ｂ…第２領域、６…第２面、７…第１外周部、８…第２外周部、８ａ…テーパー面部分、８ｂ…平面部分、９…外周面、１１…おもて面、１２…うら面、１３…第１変曲点、１４…第２変曲点、１５…反射コーティング層、１６…反射面、２１…第１基準部、２２…第１突起、２２ａ…第１平面、２２ｂ…第１凹部、２４…第２基準部、２５…第２突起、２５ａ…第２平面、２５ｂ…第２凹部、２６…基準面、２７…第１基準面、２８…第２基準面、３０…金型、３１…固定側金型、３１ａ…固定側金型の側の面、３２…可動側金型、３２ａ…可動側金型の側の面、３３…キャビティ、３３ａ…キャビティの周壁面、３４…パーティングライン、３５…スプルー、３６…ランナー、３７…ゲート、３８…射出成型機、４１…測定治具、４２…ステージ、４２ａ…表面、４２ｂ…開口部、４３…基準部材、４４…第１延設部、４４ａ…治具側第１基準部、４５…第２延設部、４５ａ…治具側第２基準部、４６…凹部、４８…第１投写点、４９…第１中心点、５１…第２投写点、５２…第２中心点、６０…光学系、６１…レンズ群、７０…プロジェクター、７１…画像形成部、７２…光源、７３…光変調素子、７５…撮像装置、７６…撮像素子、Ｄ１…第１距離、Ｄ２…第２距離、Ｓ１…第１仮想面、Ｓ２…第２仮想面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】