JPH11119136A - 光学機器の設計支援方法、光学機器の設計支援装置及び光学機器の設計支援プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光学機器の最適な機械特性パラメータを算出
しその結果を設計者に与えることにより光学系の設計者
に要求される機械系の知識およびノウハウを軽減する。 【解決手段】 光学機器の機械系解析モデル、光学系解
析モデル及び機械特性パラメータの初期値を作成する
（Ｓ１）。機械系解析モデルに械特性パラメータの初期
値を代入して光学部品の変形状態を算出する（Ｓ２）。
光学系解析モデルを用いて光学部品の変形時の光学的性
能を計算する（Ｓ３）。予め計算しておいた静止時の光
学的性能とを比較し、その差が許容値以内かどうか判断
する（Ｓ４）。許容値以内でなければ（Ｓ４でＮｏ）、
光学的性能の変化を求め、その結果を基に最適化計算を
行って機械特性パラメータの最適化計算を行い（Ｓ
５）、機械特性パラメータの値をＳ５で得られた値に変
更する（Ｓ６）。以上の処理を、許容値以内に収まるま
で繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やレーザプ
リンタなど電子写真方式の画像形成装置に装備される光
書込みユニットなどの光学機器の設計支援技術に関し、
特に、機械的挙動による光学的性能への影響を軽減する
のに最適な機械構造を、光路解析及び機械系解析の手法
を用いて、且つ使用する光学部品の変形を考慮しつつ行
えるようにした光学機器の設計支援装置、光学部品の設
計支援方法及び光学部品の設計支援プログラムを記録し
た記憶媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機やレーザプリンタ等に装
備される光書き込みユニットなどの光学機器の設計は、
その光学機器の機械的挙動が光学的性能に及ぼす影響を
考慮して行う必要がある。光書き込みユニットの場合、
例えばスポット位置ずれを引き起こす要因としてハウジ
ングの変形、振動等を挙げることができ、その影響を受
けないようにユニット全体及びユニットを構成する各光
学部品を設計する必要がある。そのためには、第１にユ
ニット全体で位置ずれとなる要因が発生したときにどの
程度スポット位置がずれるのかについて事前に検証して
おく必要がある。この点に関する従来の技術として、ス
ポット位置がずれなどの要因となる機械的な挙動を有限
要素法により解析し、光路については光学式を設定して
光線の変位量を解析することで、機械的な要因による光
線の変位量を予測する方法がある。しかし、この方法で
は具体的な設計指針を得るまでには至っていない。この
ため従来の開発設計プロセスでは、機械系のシミュレー
ション解析技術を用いた機械系の設計パラメータの最適
化、および光学系のシミュレーション解析技術を用いた
光学系設計パラメータの最適化を行っており、最適な設
計パラメータを算出する際に、機械系と光学系を別々に
評価していた。よって、光学機器の設計者には、機械系
が光学系にもたらす影響等、光学系と機械系の両分野に
またがる広範な知識およびノウハウが要求されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、機械
系解析技術と光学系解析技術とを用いて光学機器の最適
な機械特性パラメータ（構造パラメータ）を算出し、そ
の結果を設計者に与えることにより光学系の設計者に要
求される機械系の知識およびノウハウを軽減することが
できる光学部品の設計支援装置、及び設計支援方法、更
にはこの設計支援方法により光学機器の最適な機械構造
を算出するためのプログラムを記録した記録媒体を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、光学機器を構成する光学部
品の機械的挙動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽
減する上で最適な光学部品の機械特性パラメータを、光
路解析及び機械系解析により算出する光学部品の設計支
援方法に関する発明であり、対象となる光学機器の機械
系解析モデル、光学系解析モデル、及び機械系解析に使
用する機械特性パラメータを作成して記憶手段に登録す
るとともに、該記憶手段から前記機械系解析モデル、前
記光学系解析モデル、及び前記機械特性パラメータを適
宜読み出して演算処理を行う処理手段とを用意し、前記
処理手段により、前記機械系解析モデルに前記機械特性
パラメータを代入して光学部品の機械的挙動状態を算出
する機械的挙動状態算出処理、前記機械的挙動状態算出
処理の結果に基づき、前記光学系解析モデルを用いて前
記光学部品の機械的挙動時の光学的性能を解析する光学
的性能算出処理、前記光学的性能算出処理による解析結
果と予め計算しておいた静止時の光学的性能とを比較
し、その差が許容値以内であるかどうかを判断する評価
処理、前記評価処理の結果、前記差が予め設定した許容
値以内でなかった場合、前記機械特性パラメータの変化
に対する前記光学部品の光学的性能の変化を求め、その
結果を基に機械特性パラメータを最適化する計算を行う
最適化計算処理、及び前記機械系解析モデルに代入する
機械特性パラメータの値を、前記最適化計算処理により
得られた値に変更するパラメータ変更処理を、前記評価
処理により前記差が許容値以内であると判断されるまで
繰り返すことにより、機械特性パラメータの最適値を求
めるようにしたことを特徴としている。請求項１記載の
方法によれば、機械系解析技術と光学系解析技術とを用
いて光学機器の最適な機械特性パラメータを算出し、そ
の結果を設計者に与えることができるので、光学系の設
計者に要求される機械系の知識およびノウハウを軽減す
ることができる。また、光学系の問題を解決する際に、
光学部品の変形を含めた光学的な評価を直接行うことが
できるので、実際の系に合った効果的な機械特性パラメ
ータを得ることができる。

【０００５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の方法において、光学部品の装着方法と機械特性パラ
メータとを対応させた情報をデータベース化しておき、
前記機械特性パラメータの最適値に最も近い機械特性パ
ラメータに対応する装着方法を前記データベース内から
選出するようにしたことを特徴としている。請求項２記
載の方法によれば、データベースに登録されている実際
に存在する装着方法の中から、最適な機械特性パラメー
タを自動的に選出できるので、実用的な結果を得ること
ができる。また、請求項３記載の発明は、請求項２記載
の方法において、前記機械的挙動状態算出処理の際、前
記データベース内の機械特性パラメータのみを使用する
ようにしたことを特徴としている。請求項３記載の方法
によれば、実際に存在する装着方法を基に機械特性パラ
メータの最適化を行うので、算出結果が実在する装着方
法と比較してかけ離れている場合、実在する装着方法の
中で最も適したものを選定することができる。また、光
学部品の種類や装着する場所によって装着方法に制限が
ある場合、予め可能な装着方法を選択しておくことによ
り、限定した装着方法の中で最適な装着方法を算出する
ことができる。また、請求項４記載の発明は、請求項１
〜３のいずれかに記載の方法において、前記機械特性パ
ラメータの変化を観察しつつ前記機械特性パラメータの
最適値を求めるようにしたことを特徴としている。請求
項４記載の方法によれば、光学部品の配置等の問題によ
り、光学的性能の許容値内に収まる最適な装着方法が存
在しない場合でも、機械特性パラメータの変化をモニタ
することにより、算出状態を知ることができ、許容値内
に収まる最適な機械特性パラメータが存在するかどうか
を判断することができる。

【０００６】また、請求項５記載の発明は、請求項１〜
４のいずれかに記載の方法において、前記機械特性パラ
メータの値に制限を設けたことを特徴としている。請求
項５記載の方法によれば、算出する機械特性パラメータ
の値に上限値、下限値などを設け、計算途中でその範囲
外になった場合、例えば上限値を越えた場合は上限値
を、下限値を下回った場合は下限値を機械特性パラメー
タの値に変更することにより、必ず指定した範囲内で機
械特性パラメータを算出することができ、実用上不可能
な機械的パラメータを算出しないようにすることができ
る。したがって無駄な計算時間を省くことができる。ま
た、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに
記載の方法において、前記光学部品を振動させる振動源
の情報をデータベース化しておき、実際に使用する振動
源に最も近い振動源の情報を前記データベース内から選
出して前記機械特性パラメータの最適値に反映させるよ
うにしたことを特徴としている。請求項６記載の方法に
よれば、光学機器に外乱（例えば読み取りユニット等の
振動）や内乱（例えばポリゴンモータなどの振動）を与
える振動源の情報をデータベース化することにより、複
数の環境試験下での最適化を行うことができ、より実用
的な機械的パラメータを自動的に得ることができる。ま
た、請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに
記載の方法において、前記光学部品の光学面の有限要素
モデルの形状データを用いて光学的な解析を行うことを
特徴としている。請求項７記載の方法によれば、光学部
品の光学面の有限要素モデルの形状データを用いて光学
的な解析を行うことにより、光学機器の光学的挙動を計
算機上でシミュレートすることができる。また、請求項
８記載の発明は、請求項７記載の方法において、前記光
学部品が変形する場合、前記光学部品の光学面の有限要
素モデルにおける変形前と変形後の光学面のメッシュデ
ータを比較して光路解析を行うようにしたことを特徴と
している。請求項８記載の方法によれば、光学部品が変
形する場合、光学部品の光学面の有限要素モデルにおけ
る変形前と変形後の光学面のメッシュデータを比較して
光路解析を行うようにしたので、振動などの外因により
変形する光学機器の光路解析を計算機上でシミュレート
することができる。

【０００７】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載の方法において、前記光学部品の変形後の光学面の有
限要素モデルを自由曲面で近似して光路解析を行うよう
にしたことを特徴としている。請求項９記載の方法によ
れば、光学部品の変形後の光学面の有限要素モデルを自
由曲面で近似して光路解析を行うようにしたので、光路
計算の精度を向上させることができる。また、請求項１
０記載の発明は、請求項９記載の方法において、予め求
めてあるビームのスポット位置を含む微少領域の光学面
を自由曲面で近似して光路計算を行うようにしたことを
特徴としている。請求項１０記載の方法によれば、近似
する自由曲面をビームのスポット位置を含む微少領域の
光学面に限ることで曲面生成に要する計算量を減らすこ
とができる。また、請求項１１記載の発明は、請求項７
記載の方法において、前記光学部品の構造上有限要素モ
デルで光学的な面を正しく表せない部分に関しては、当
該光学的な面に位置する点の位置情報を基に当該光学的
な面の偏心を算出し、それを光路解析に反映させるよう
にしたことを特徴としている。請求項１１記載の方法に
よれば、ミラー面、レンズ面等の光学的な面が有限要素
モデルで正しく表せない部分に関しても、当該光学的な
面に位置する点の位置情報を基に当該光学的な面の偏心
を算出し、それを光路解析に反映させることにより、光
学部品を有限要素モデル化する際に３次元シェル要素を
用いて正確にモデル化することが可能になり、機械系解
析において精度の良い結果を得ることができる。

【０００８】また、請求項１２記載の発明は、光学機器
を構成する光学部品の機械的挙動が該機器の光学的性能
に及ぼす影響を軽減する上で最適な光学機器の機械特性
パラメータを、光路解析及び機械系解析により算出する
光学機器の設計支援装置に関する発明であり、解析対象
となる光学機器の機械系解析モデル、光学系解析モデ
ル、及び機械系解析に使用する機械特性パラメータを登
録しておくための記憶手段と、前記機械系解析モデルに
前記機械特性パラメータを代入して光学部品の機械的挙
動状態を算出する機械的挙動算出手段と、前記機械的挙
動算出手段の算出結果に基づき、前記光学系解析モデル
を用いて前記光学部品の機械的挙動時の光学的性能を解
析する光学的性能算出手段と、前記光学的性能算出手段
算出された光学的性能と、予め計算しておいた静止時の
光学的性能とを比較し、その差が許容値以内であるかど
うかを判断する評価手段と、前記評価手段による判断の
結果、前記差が許容値以内でなかった場合、前記機械特
性パラメータの変化に対する前記光学部品の光学的性能
の変化を求め、その結果を基に機械特性パラメータを最
適化する計算を行う最適化計算手段と、前記機械的挙動
算出手段において前記機械系解析モデルに代入する機械
特性パラメータの値を、前記最適化計算手段により得ら
れた値に変更するパラメータ変更手段と、前記評価手段
により前記差が許容値以内であると判断されたときの機
械特性パラメータを機械特性パラメータの最適値として
出力する最適値出力手段とを備えたことを特徴としてい
る。請求項１２記載の装置によれば、機械系解析技術と
光学系解析技術とを用いて光学機器の最適な機械特性パ
ラメータを算出し、その結果を設計者に与えることがで
きるので、光学系の設計者に要求される機械系の知識お
よびノウハウを軽減することができる。

【０００９】また、請求項１３記載の発明は、光学機器
を構成する光学部品の機械的挙動が該機器の光学的性能
に及ぼす影響を軽減する上で最適な光学機器の機械特性
パラメータを、光路解析及び機械系解析により算出する
光学機器の設計支援装置に関する発明であり、解析対象
となる光学部品の形状データ及び前記機械特性パラメー
タに基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し３次元形
状を表すメッシュデータを生成する機械系解析モジュー
ルと、前記メッシュデータで表された３次元形状を滑ら
かな自由曲面で近似した自由曲面データを生成するソリ
ッドモデラと、前記光学部品の光学特性データ及び前記
自由曲面データに基づいて前記光学部品の光路解析を行
う光学系解析モジュールと、前記光学部品の形状デー
タ、機械特性パラメータ、及び光学特性データを格納す
るデータベースと、これらを統合して解析を実行するた
めの制御モジュールとを備えたことを特徴としている。
請求項１３記載の装置によれば、機械系解析技術と光学
系解析技術とを用いて光学機器の最適な機械特性パラメ
ータを算出し、その結果を設計者に与えることができる
ので、光学系の設計者に要求される機械系の知識および
ノウハウを軽減することができ、しかも、機能ごとにモ
ジュール化することで自由度の高い、カスタマイズ可能
な装置構成にすることができる。

【００１０】また、請求項１４記載の発明は、光学機器
を構成する光学部品の機械的挙動が該機器の光学的性能
に及ぼす影響を軽減する上で最適な光学機器の機械特性
パラメータを、光路解析及び機械系解析により算出する
光学機器の設計支援装置に関する発明であり、解析対象
となる光学部品の形状データ及び機械特性パラメータに
基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し３次元形状を
表すメッシュデータを生成する機械系解析サーバと、前
記メッシュデータで表された３次元形状を滑らかな自由
曲面で近似した自由曲面データを生成するソリッドモデ
リングサーバと、前記光学部品の光学特性データ及び前
記自由曲面データに基づいて前記光学部品の光路解析を
行う光学系解析サーバと、前記光学部品の形状データ、
機械特性データ、及び光学特性データを管理するデータ
管理サーバと、を通信ネットワークを介して相互接続し
てなることを特徴としている。請求項１４記載の装置に
よれば、機械系解析技術と光学系解析技術とを用いて光
学機器の最適な機械特性パラメータを算出し、その結果
を設計者に与えることができるので、光学系の設計者に
要求される機械系の知識およびノウハウを軽減すること
ができ、しかも通信ネットワークを介してクライアント
・サーバ環境を構築することで、装置資源を複数のユー
ザにより効率的に活用することが可能となる。また、あ
るサーバの障害時や高負荷時には通信ネットワーク上の
他の同機能のサーバで処理を行うことができる。また、
同機能のサーバに分散させて並列的に処理を行うことも
可能となる。

【００１１】また、請求項１５記載の発明は、請求項１
４記載の装置において、前記通信ネットワークを経由し
て前記形状データ、機械特性パラメータ、及び光学特性
データが各サーバに送られる際に、これらの送信データ
を送り先のサーバが読み込み可能なデータ形式に変換す
るデータ変換サーバを備えたことを特徴としている。請
求項１５記載の装置によれば、解析処理などを行うサー
バ相互間で扱うデータ形式が異なる場合でも、データの
交換が可能となる。また、請求項１６記載の発明は、光
学機器の設計支援プログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体であって、請求項１〜１１のいず
れかに記載の方法を用いて、光学機器を構成する光学部
品の機械的挙動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽
減する上で最適な光学機器の機械特性パラメータを算出
するためのプログラムを記録したことを特徴とするもの
である。請求項１６の記録媒体によれば、請求項１〜１
１のいずれか一つに記載された動作をコンピュータに実
行させるプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶
媒体に記録したことで、そのプログラムをコンピュータ
に読み取らせることにより、請求項１〜１１のいずれか
の方法で光学機器の設計支援を行うシステムを構築する
ことが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す動
作フロー図である。なお第１の実施の形態は請求項１及
び請求項１２に記載の発明に対応している。この実施の
形態では、初めに初期設定を行う（Ｓ１）。この初期設
定では、対象となる光学機器の機械系解析モデル、光学
系解析モデル、及び機械系解析に使用する機械特性パラ
メータの初期値を作成し、これらのデータを処理手段と
してのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す。）
の管理する記憶手段としてのハードディスク装置（以
下、ＨＤＤと記す。）に記憶させる。そして、ＰＣによ
り以下の処理を実行させる。なお、ＰＣはＨＤＤから前
記機械系解析モデル、前記光学系解析モデル、及び前記
機械特性パラメータを適宜読み出して演算処理を行うた
めのプログラムを保有しており、このプログラムに従っ
て各種動作を行う。このプログラムはフロッピーディス
クや光ディスクなどコンピュータ読取可能な記録媒体に
記録された状態で供給され、ＰＣはこの記録媒体からプ
ログラムデータを読み出しＨＤＤ上などに格納してい
る。まず、前記機械系解析モデルに前記機械特性パラメ
ータの初期値を代入して光学部品の変形状態を算出する
（Ｓ２、機械的挙動状態算出処理）。次に、Ｓ２の処理
結果に基づき、光学部品のミラー面、レンズ面等の光路
に影響する面の変形状態を求め、これを反映させた前記
光学系解析モデルを用いて光学部品の変形時の光学的性
能を計算する（Ｓ３、光学的性能算出処理）。次に、Ｓ
３で算出された光学的性能と、予め計算しておいた静止
時の光学的性能とを比較し、その差が許容値以内である
かどうかを判断する（Ｓ４、評価処理）。そして、Ｓ４
の判断の結果、光学部品の変形時の光学的性能と静止時
の光学的性能との差が許容値以内でなかった場合（Ｓ４
でＮｏ）、機械特性パラメータの変化に対する光学的性
能の変化を感度解析の手法により求め、その結果を基に
非線形計画法等の最適化計算を行って機械特性パラメー
タを最適化する計算を行い（Ｓ５、最適化計算処理）、
前記機械系解析モデルに代入する機械特性パラメータの
値を、Ｓ５で得られた値に変更する（Ｓ６、パラメータ
変更処理）。以上の処理を、Ｓ４において前記差が許容
値以内であると判断されるまで繰り返し（Ｓ２〜Ｓ
６）、許容値以内であると判断されたら（Ｓ４でＹｅ
ｓ）、そのときの機械特性パラメータの値を機械特性パ
ラメータの最適値として出力する（Ｓ７）。

【００１３】次に、具体例として、書き込みユニットの
機械特性パラメータの最適値を求める場合について説明
する。図２は書き込みユニットと感光体の主要部を概念
的に示したものであり、書き込みユニット１００のハウ
ジング１０１上にはポリゴンミラー１０２、レンズ１０
３Ａ、１０３Ｂ、ミラー１０３Ｃ、１０３Ｄ、及び、ポ
リゴンミラー１０２を駆動するポリゴンモータ１０４が
それぞれ所定の位置に配設されている。上記のよな書き
込みユニット１００では、ポリゴンモータ１０４の起振
力によりハウジング１０１が振動することにより、感光
体２００上に照射するレーザ光線Ｌのスポット位置Ｐが
ずれるという問題が発生する。そこで、この例では最適
化すべき機械特性パラメータとして、ハウジング１０１
の底板１０１Ａの板厚ｔ、及びレンズ１０３Ａ、１０３
Ｂ及びミラー１０３Ｃ、１０３Ｄなどの光学部品１０３
をハウジング１０１に固定する部分（固定治具、接着材
など。図中に☆で示す。）の剛性ｓを選ぶ。まず、ハウ
ジング１０１、光学部品１０３などを有限要素解析モデ
ル化する。そして、レーザ光源Ｓから出射されるレーザ
ー光線Ｌが各光学部品１０３を通ってスポット位置Ｐに
届くまでの光路を光路解析プログラム（光学的性能計算
プログラム）用にモデル化しておく。また、板厚ｔの初
期値ｔ0 を設定しておく。また、光学部品１０３を固定
する部分をばねモデル化し、その剛性ｓの初期値ｓ0を
設定しておく。（図１中のＳ１に相当） 次に、有限要素解析により光学部品１０３等の変形状態
を算出する。この結果より、レーザ光源Ｓから照射され
るレーザ光線Ｌの角度、光学部品１０３のミラー面、レ
ンズ面等の光路に影響する面の変形状態等、レーザ光線
Ｌの光路に影響する情報を光路解析プログラムに反映さ
せる。この光路解析プログラムを用いて、スポット位置
Ｐｆの位置を求める。（図１中のＳ２、Ｓ３に相当） 次に、上記光路解析プログラムを用いて算出されたスポ
ット位置Ｐｆと、予め計算しておいた静止時（ポリゴン
モータ停止時）のスポット位置Ｐｇとを比較し、その差
｜Ｐｆ−Ｐｇ｜、すなわち両者の位置ずれ量が許容値以
内であるかどうか評価する。（図１中のＳ４に相当） そして、上記位置ずれ量が許容値以内ではない場合、機
械特性パラメータの変化に対するスポット位置Ｐの変化
量、この例では、ハウジング底板１０１Ａの板厚ｔの変
化に対するスポット位置ずれの変化量、および光学部品
１０３を固定する部分の剛性ｓに対するスポット位置ず
れの変化量を感度解析により求めて、スポット位置ずれ
が小さくなるように非線形計画法等の最適化計算によ
り、ハウジング底板１０１Ａの板厚ｔ、および光学部品
１０３を固定する部分の剛性ｓを変更する。（図１中の
Ｓ５、Ｓ６に相当） 以上の処理をスポット位置ずれ量が許容値内に収まるま
で繰り返すことにより、最適な機械特性パラメータ、こ
の例ではハウジング底板１０１Ａの板厚ｔと、光学部品
１０３を固定する部分の剛性ｓの最適値が求められる。

【００１４】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。この実施の形態では、図１で説明した方法を実施す
るに際し、ハウジング１０１に対する各光学部品１０３
の装着（固定）方法と各方向の機械特性パラメータの情
報を予めデータベース化しておく。そして、請求項１の
方法で求めた機械特性パラメータの最適値に最も近い機
械特性パラメータに対応する装着方法をデータベース全
体、またはデータベース内の指定された範囲から選び出
す。例えば、書込みユニット１００のハウジング底板１
０１Ａにレンズ１０３Ａを装着する方法として、図３
（ａ）に示すように板ばね１１０を用いる方法と図３
（ｂ）に示すように接着材１１１を用いる方法とを想定
し、それぞれの方法を用いた場合における剛性を図４の
ようなデータベースに登録しておき、最適な剛性が算出
された後に最も近い装着方法を、例えば最小二乗法によ
りこのデータベースより選び出すのである。（請求項２
に対応） 図５は本発明の第３の実施の形態を示す動作フロー図で
ある。この実施の形態においても、初めに図１の場合と
同様の初期設定を行う（Ｓ１１）。また、この初期設定
では、ＰＣの管理するＨＤＤのに前記機械系解析モデ
ル、前記光学系解析モデル、及び前記機械特性パラメー
タ記憶させるだけでなく、図４に示したような装着方法
データベースをＨＤＤに格納しておく。そして、ＰＣに
より以下の処理を実行させる。まず、前記機械系解析モ
デルに前記機械特性パラメータの初期値を代入して光学
部品の変形状態を算出する（Ｓ１２）。次に、Ｓ１２の
処理結果に基づき、光学部品のミラー面、レンズ面等の
光路に影響する面の変形状態を求め、これを反映させた
前記光学系解析モデルを用いて光学部品の変形時の光学
的性能を計算する（Ｓ１３）。次に、Ｓ１３で算出され
た光学的性能と、予め計算しておいた静止時の光学的性
能とを比較し、その差が許容値以内であるかどうかを判
断する（Ｓ１４）。そして、Ｓ１４の判断の結果、光学
部品の変形時の光学的性能と静止時の光学的性能との差
が許容値以内でなかった場合（Ｓ１４でＮｏ）、機械構
造の最適な機械特性パラメータの変化に対する光学的性
能の変化を感度解析の手法により求め、その結果を基に
非線形計画法等の最適化計算を行って機械特性パラメー
タを最適化する計算を行う（Ｓ１５） そして、Ｓ１５
で得られた値に最も近い機械特性パラメータの値をデー
タベースから選出し、前記機械系解析モデルに代入する
機械特性パラメータの値をデータベースから選出した値
に変更する（Ｓ１６）。以上の処理を、Ｓ１４において
前記差が許容値以内であると判断されるまで繰り返し
（Ｓ１２〜Ｓ１６）、許容値以内であると判断されたら
（Ｓ１４でＹｅｓ）、そのときの機械特性パラメータの
値を機械特性パラメータの最適値として出力する（Ｓ１
７）。

【００１５】このように反復計算時の機械特性パラメー
タの変更を、図４に示したような光学部品の装着方法の
データベースに登録された機械特性パラメータのみによ
り行うことにより、実際に存在する装着方法を元に最適
化を行うことができる。したがって、機械特性パラメー
タの算出結果が実在する装着方法と比較してかけ離れて
いる場合でも、この方法を用いることにより、実在する
装着方法の中で最も適したものを選定することができ
る。（請求項３に対応） また、以上の実施の形態では、光学部品１０３の配置等
の問題により、光学的性能の許容値内に収まる最適な装
着方法が存在しない場合があるが、図１あるいは図２に
示したような機械特性パラメータの算出過程で、機械特
性パラメータの値をリアルタイムでモニタし、値の増減
変化を監視することにより、許容値内に収まる最適な機
械特性パラメータが存在するかどうかを判断することが
できる。（請求項４に対応） また、光学部品によっては弾性的な挙動を示してはいけ
ない機械特性を持つ装着部が必要である場合があり、そ
の場合、機械特性パラメータである剛性ｓの値が反復計
算を行う毎に上がっていってしまう。このような場合、
算出する剛性ｓの値に上限値を設け、反復計算の途中で
その上限値を上回ったらその上限値を剛性ｓの値に変更
すればよい。また、機械特性パラメータの値が反復計算
を行う毎に下がってしまうような場合には、機械特性パ
ラメータの値に下限値を設け、反復計算の途中でその下
限値を下回ったらその下限値を機械特性パラメータの値
に変更すればよい。このように、算出する機械特性パラ
メータの値に上限値、下限値を設け、どちらかの反復計
算途中でその範囲外になった場合、上限値を越えた場合
は上限値を、下限値を下回ったら下限値を機械特性パラ
メータの値に変更することにより、必ず指定した範囲内
で機械特性パラメータを算出することができ、実用上不
可能な機械的パラメータを算出しないようにすることが
できる。（請求項５に対応） また、予め光学的性能に影響を及ぼす要因、例えば変
形、振動等を起こす要因（強制変位、振動源）の実測デ
ータ、経験値等の情報をデータベース化して登録してお
き、機械特性パラメータの算出時に考慮すべき数種類の
環境試験を自動的に行うようにすれば、複数の環境試験
下で機械特性パラメータを最適化することができ、より
実用的な機械的パラメータを得ることができる。（請求
項６に対応） 次に、本発明の第４の実施の形態を図６、図７を用いて
説明する。図６は図２中の一部の光学系を示したもので
あり、レンズ１０３Ｂを通ったレーザ光線Ｌがミラー１
０３Ｃで反射する様子を示している。すなわちこの実施
の形態ではレンズ１０３Ｂが外因によって変形した場合
に、レーザ光線Ｌがどのような経路を通るかを考えてい
る。その際、図７に示すように、レンズ１０３Ｂの機械
的挙動解析用の変形前の有限要素モデルＭ１を作成し、
解析によって得られた変形後の有限要素モデルＭ２の形
状データを用いて光路計算を行うことにより、レンズ１
０３Ｂの光学的な解析を計算機上でシミュレートするこ
とができる。（請求項７に対応） 次に、本発明の第５の実施の形態を図８、図９を用いて
説明する。光学部品の内部が変形の影響を受けても等方
で一様であるとすれば、レーザ光線Ｌがレンズ面に当た
るスポット位置および境界面の法線ベクトルがわかれば
光路を計算することができる。図８中のＭ１及び図９中
のＭ２はレンズ１０３Ｂの機械的挙動解析による有限要
素モデルであり、それぞれ変形前、変形後の有限要素モ
デルを示している。また、図８及び図９の右側には、そ
れぞれレンズ面８Ａ及び９Ａ内のレーザ光線Ｌが当たる
スポット位置を含む微少領域の様子がメッシュデータ８
−２、９−２として拡大して示されている。そして８−
１、９−１は、それぞれメッシュデータ８−２、９−２
中においてレーザ光線Ｌが当たるスポット位置を示して
いる。この実施の形態では、図８及び図９中に示すよう
なレンズ面をあらわす有限要素モデルのメッシュデータ
８−２、９−２を用いて光路計算を行う。すなわち、一
般的に光学系の定義において光学部品の偏心パラメータ
があるが、上記レンズ面の偏心量はレーザ光線Ｌが光学
面をあらわす有限要素モデルのメッシュデータ（並進
量、回転量など）を比較することにより計算することが
できる。したがって上記の例では、変形前と変形後の２
つのメッシュデータ８−２、９−２のそれぞれについて
の並進量と回転量から偏心量を算出することが可能であ
る。上記のようにして得られた光学面の偏心量を用いて
光路計算を行うことにより、外乱を受けて変形するレン
ズ１０３Ｂなどの光学部品の光学的な解析を計算機上で
より正確にシミュレートすることができる。（請求項８
に対応） しかし、上記の実施の形態のように光学面が解析曲面で
定義されている場合においても、その後の光学部品の変
形により同様の定義が不可能となる場合がある。このよ
うな場合においてレーザ光線Ｌがスキャンされると、ス
ポット位置がメッシュデータのどの部分にくるかを予め
知ることができない。このとき隣り合うメッシュ境界を
横切る際に不連続な光路になる。そこで、例えば図１０
に示すように、レンズ１０３Ｂの有限要素モデルＭ２の
光学面のメッシュデータ１０−１に対して、自由曲面１
０−２をフィッティングさせてメッシュ境界を無くした
状態で光路解析を行うことが望ましい。この場合、メッ
シュの接点を通過し隣接パッチと滑らかに接続するよう
にパラメトリック曲面、例えばＢｅｚｉｅr 曲面やＮＵ
ＲＢＳなどで近似することも可能である。この生成され
た曲面を変形した光学部品の光学面として光路計算を行
うことにより、光学部品の光学的な解析を計算機上でよ
り正確にシミュレートすることができる。（請求項９に
対応） また、例えば図１１に示すように、レンズ１０３Ｂの変
形した光学面の有限要素モデルＭ２から自由曲面を算出
する際に、スポット位置１１−１を含む微少領域のメッ
シュデータ１１−２を用いて局所的な自由曲面１１−３
を生成して光路計算をするようにしてもよい。ただし自
由曲面１１−３上のスポット位置１１−４はメッシュデ
ータ１１−２上のスポット位置１１−１とは異なる。こ
のように、近似する自由曲面をスポット位置１１−１を
含む微少領域に限ることで、自由曲面を生成するために
必要とする計算量を減らすことができる。（請求項１０
に対応） 次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。この実施
の形態では光学部品の構造上、有限要素モデルでミラー
面、レンズ面等など光学的な面を正しく表せない場合、
その部分に関しては、その部分を形成している点の位置
ずれ量から、元の位置に対する並進、回転量を算出し、
これを光学的な面の偏心として、光路解析プログラムに
反映させる。例えば、ポリゴンミラー１０２のような板
形状の光学部品の場合、図１２に示すように、有限要素
解析で用いられる３次元シェル要素により解析モデル化
すると、ミラー面１０２Ａが線状になってしまい、面を
形成することができない。そこで、例えば、接点Ａの変
位量（ｘ、ｙ、ｚ方向の変位とｘ、ｙ、ｚ軸廻りの回転
方向）をミラー面１０２Ａの偏心量とする方法、または
ミラー面１０２Ａを形成する両端の接点Ａ及びＢの変位
量の平均など、複数の接点の変位量の平均をミラー面１
０２Ａの偏心量とする方法、または３個以上の接点（例
えば、接点Ａ、Ｂ、Ｃ）を用いて、各接点のｘ、ｙ、ｚ
方向の変位量の平均をミラー面１０２Ａの偏心の並進量
とし、接点Ａ、Ｂ、Ｃで形成される面の変形前と変形後
の傾きの差をミラー面１０２Ａの偏心の回転量とする方
法、などによって求めたミラー面１０２Ａの偏心を用い
て、光路解析プログラムに反映させる。このように、光
学部品の構造上有限要素モデルで光学的な面を正しく表
せない部分に関しては、当該光学的な面に位置する点の
位置情報を基に当該光学的な面の偏心を算出し、それを
光路解析に反映させることにより、ポリゴンミラー１０
２のような板形状の光学部品を機械系解析モデル化する
際に３次元シェル要素を用いることが可能になる。（請
求項１１に対応） 以上の実施の形態においては本発明に係る光学機器の設
計支援方法について主に説明した。以下の実施の形態で
は本発明に係る光学機器の設計支援装置について説明す
る。図１３は本発明の第７の実施の形態を示す設計支援
装置のブロック図である。この設計支援装置３００は、
解析対象である光学部品の形状データ及び機械特性パラ
メータに基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し３次
元形状を表すメッシュデータを生成する機械系解析モジ
ュール３０１と、前記メッシュデータで表された３次元
形状を滑らかな自由曲面で近似した自由曲面データを生
成するソリッドモデラ３０３と、前記光学部品の光学特
性データ及び前記自由曲面データに基づいて前記光学部
品の光路解析を行う光学系解析モジュール３０２と、前
記光学部品の形状データ、機械特性パラメータ、及び光
学特性データを格納するデータベース３０３と、これら
を統合して光路解析を実行するための制御モジュール３
０５とを備えている。制御モジュール３０５にはユーザ
インターフェース３０６を介してＣＡＤ端末、プリポス
ト端末などのユーザ端末３０７が接続されている。

【００１６】上記構成において、ユーザはユーザ端末３
０７から解析対象である光学部品の形状データ、有限要
素モデルデータ、光学特性データ、機械特性パラメータ
を入力する。すると制御モジュール３０６がこれらのデ
ータをユーザインターフェース３０４を介して受け取り
データベース３０４に格納する。そして、ユーザ端末３
０７から解析実行が指示されると、制御モジュール３０
６は機械系解析モジュール３０１に指示を与え、光学部
品の機械的挙動解析を実行させて３次元形状を表すメッ
シュデータを生成させる。次に制御モジュール３０６は
機械系解析モジュール３０１で生成されたメッシュデー
タをソリッドモデラ３０３に渡し、メッシュデータで表
された３次元形状を滑らかな自由曲面で近似した自由曲
面データを生成させる。次に制御モジュール３０６はソ
リッドモデラ３０３で生成された自由曲面データを光学
系解析モジュール３０２に渡して光路解析を実行させ、
得られた光路解析データをデータベース３０４に蓄積す
る。その後制御モジュール３０６は、光路解析データか
ら得られる光学部品の光学的性質、例えば変形による光
路のずれやスポット位置のずれ等に基づいて、前述した
方法で機械特性パラメータの最適値を求め、その最適値
データをユーザー端末３０７に送る。（請求項１３に対
応） 図１４は本発明の第８の実施の形態を示す設計支援装置
のブロック図である。この設計支援装置４００は、解析
対象となる光学部品の形状データ及び機械特性パラメー
タに基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し３次元形
状を表すメッシュデータを生成する機械系解析サーバ４
０１と、メッシュデータで表された３次元形状を滑らか
な自由曲面で近似した自由曲面データを生成するソリッ
ドモデリングサーバ４０２と、光学部品の光学特性デー
タ及び自由曲面データに基づいて光学部品の光路解析を
行う光学系解析サーバ４０３と、光学部品の形状デー
タ、機械特性パラメータ、及び光学特性データを管理す
るデータ管理サーバ４０４と、プリポスト端末４０５、
ＣＡＤ端末４０６などのユーザ端末とを通信ネットワー
ク４０７を介して相互接続してなる。データ管理サーバ
４０４には、光学部品の形状データ、機械特性パラメー
タ、及び光学特性データなどが蓄積されたデータベース
４０８が接続されている。

【００１７】上記構成において、ユーザは通信ネットワ
ーク４０７に接続されたＣＡＤ端末４０６、プリポスト
端末４０５などのユーザ端末から光学部品の形状デー
タ、有限要素モデルデータ、光学特性データ、機械特性
パラメータなどを入力する。データ管理サーバ４０４は
これらのデータをデータベース４０８に格納する。そし
て、ユーザ端末から解析実行が指示されると、データ管
理サーバ４０４は機械系解析サーバ４０１に指示を与
え、光学部品の機械的挙動解析を実行させて３次元形状
を表すメッシュデータを生成させる。次にデータ管理サ
ーバ４０４は機械系解析サーバ４０１で生成されたメッ
シュデータをソリッドモデリングサーバ４０２に渡し、
メッシュデータで表された３次元形状を滑らかな自由曲
面で近似した自由曲面データを生成させる。次にデータ
管理サーバ４０４はソリッドモデリングサーバ４０２で
生成された自由曲面データを光学系解析サーバ４０３に
渡して光路解析を実行させ、得られた光路解析データを
データベース４０８に蓄積する。その後データ管理サー
バ４０４は、光路解析データから得られる光学部品の光
学的性質、例えば変形による光路のずれやスポット位置
のずれ等に基づいて、前述した方法で機械特性パラメー
タの最適値を求め、その最適値データをＣＡＤ端末４０
６、プリポスト端末４０５などのユーザー端末に送る。
（請求項１４に対応） また、上記の例では、機械系解析サーバ、ソリッドモデ
リングサーバ、光学系解析サーバなど、各々別々の機能
を持たせたサーバを通信ネットワークで接続している
が、このように各サーバの機能を特化することなく、例
えば図１５に示すように、解析、計算などを行う同機能
の複数のアプリケーションサーバ５０１−１〜５０１−
Ｎを用いてもよい。この場合、データ管理サーバ４０４
は、あるアプリケーションサーバに障害が発生した場合
や、特定のアプリケーションサーバの負荷が高い場合、
通信ネットワーク４０７に接続された同機能の別のアプ
リケーションサーバを用いて効率的に処理を行う。ま
た、解析処理を同機能のアプリケーションサーバに分散
させることによって並列計算を行ってもよい。また、上
記の構成に加え、図１６に示すように通信ネットワーク
４０７にデータ変換サーバ６０１を接続し、通信ネット
ワーク４０７を経由して形状データ、機械特性パラメー
タ、光学特性データなどが各サーバに送られる際に、こ
れらのデータを送り先のサーバが読み込み可能なデータ
形式に変換するようにしてもよい。このようにすれば解
析処理などを行うアプリケーションサーバ５０１−１〜
５０１−Ｎ間で扱うデータ形式が異なる場合でも、デー
タの交換が可能となる。（請求項１５に対応）

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような優れた効果を発揮できる。請求項１記載の方
法によれば、機械系解析技術と光学系解析技術とを用い
て光学機器の最適な機械特性パラメータを算出し、その
結果を設計者に与えることができるので、光学系の設計
者に要求される機械系の知識およびノウハウを軽減する
ことができる。請求項２記載の方法によれば、請求項１
の効果に加え、データベースに登録されている実際に存
在する装着方法の中から、最適な機械特性パラメータを
自動的に選出できるので、実用的な結果を得ることがで
きる。請求項３記載の方法によれば、請求項２の効果に
加え、実際に存在する装着方法を基に機械特性パラメー
タの最適化を行うので、算出結果が実在する装着方法と
比較してかけ離れている場合、実在する装着方法の中で
最も適したものを選定することができる。請求項４記載
の方法によれば、請求項１、２、３の効果に加え、光学
部品の配置等の問題により、光学的性能の許容値内に収
まる最適な装着方法が存在しない場合でも、機械特性パ
ラメータの変化をモニタすることにより、算出状態を知
ることができ、許容値内に収まる最適な機械特性パラメ
ータが存在するかどうかを判断することができる。請求
項５記載の方法によれば、請求項１、２、３、４の効果
に加え、算出する機械特性パラメータの値に上限値、下
限値などの制限を設け、計算途中でその範囲外になった
場合、例えば上限値を越えた場合は上限値を、下限値を
下回った場合は下限値を機械特性パラメータの値に変更
することにより、必ず指定した範囲内で機械特性パラメ
ータを算出することができ、実用上不可能な機械的パラ
メータを算出しないようにすることができる。

【００１９】請求項６記載の方法によれば、請求項１〜
５の効果に加え、光学機器に振動を与える振動源の情報
をデータベース化することにより、複数の環境試験下で
の最適化を行うことができ、より実用的な機械的パラメ
ータを自動的に得ることができる。請求項７記載の方法
によれば、請求項１〜６の効果に加え、光学部品の光学
面の有限要素モデルの形状データを用いて光学的な解析
を行うことにより、光学機器の光学的挙動を計算機上で
シミュレートすることができる。請求項８記載の方法に
よれば、請求項７の効果に加え、光学部品が変形する場
合、光学部品の光学面の有限要素モデルにおける変形前
と変形後の光学面のメッシュデータを比較して光路解析
を行うようにしたので、振動などの外因により変形する
光学機器の光路解析を計算機上でシミュレートすること
ができる。請求項９記載の方法によれば、請求項８の効
果に加え、光学部品の変形後の光学面の有限要素モデル
を自由曲面で近似して光路解析を行うようにしたので、
光路計算の精度を向上させることができる。請求項１０
記載の方法によれば、請求項９の効果に加え、近似する
自由曲面をビームのスポット位置を含む微少領域の光学
面に限ることで曲面生成に要する計算量を減らすことが
できる。

【００２０】請求項１１記載の方法によれば、請求項７
の効果に加え、ミラー面、レンズ面等の光学的な面が有
限要素モデルで正しく表せない部分に関しても、当該光
学的な面に位置する点の位置情報を基に当該光学的な面
の偏心を算出し、それを光路解析に反映させることによ
り、光学部品を有限要素モデル化する際に３次元シェル
要素を用いて正確にモデル化することが可能になり、機
械系解析において精度の良い結果を得ることができる。
請求項１２記載の装置によれば、機械系解析技術と光学
系解析技術とを用いて光学機器の最適な機械特性パラメ
ータを算出し、その結果を設計者に与えることができる
ので、光学系の設計者に要求される機械系の知識および
ノウハウを軽減することができる。請求項１３記載の装
置によれば、機械系解析技術と光学系解析技術とを用い
て光学機器の最適な機械特性パラメータを算出し、その
結果を設計者に与えることができるので、光学系の設計
者に要求される機械系の知識およびノウハウを軽減する
ことができ、しかも、機能ごとにモジュール化すること
で自由度の高い、カスタマイズ可能な装置構成にするこ
とができる。請求項１４記載の装置によれば、機械系解
析技術と光学系解析技術とを用いて光学機器の最適な機
械特性パラメータを算出し、その結果を設計者に与える
ことができるので、光学系の設計者に要求される機械系
の知識およびノウハウを軽減することができ、しかも通
信ネットワークを介してクライアント・サーバ環境を構
築することで、装置資源を複数のユーザにより効率的に
活用することが可能となる。請求項１５記載の装置によ
れば、請求項１４の効果に加え、解析処理などを行うサ
ーバ相互間で扱うデータ形式が異なる場合でも、データ
の交換が可能となる。請求項１６の記録媒体によれば、
請求項１〜１１のいずれか一つに記載された動作をコン
ピュータに実行させるプログラムをコンピュータ読み取
り可能な記憶媒体に記録したので、そのプログラムをコ
ンピュータに読み取らせることにより、請求項１〜１１
のいずれか一つの方法により光学機器の設計支援を行う
システムを構築することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す動作フロー図
である。

【図２】書き込みユニットと感光体の主要部を概念的に
示した説明図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は書込みユニットのハウジング
底板にレンズを装着する方法を例示した部分斜視図であ
る。

【図４】光学部品の装着方法のデータベースを例示した
説明図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す動作フロー図
である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の説明図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態の別の説明図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施の形態の説明図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態の別の説明図であ
る。

【図１０】光学面のメッシュデータを自由曲面で近似し
て光路解析を行う方法に関する説明図である。

【図１１】スポット位置を含む微少領域のメッシュデー
タを用いて局所的な自由曲面を生成して光路計算をする
方法に関する説明図である。

【図１２】光学的な面が有限要素モデルで正しく表せな
い部分についての説明図である。

【図１３】本発明の第７の実施の形態を示す設計支援装
置のブロック図である。

【図１４】本発明の第８の実施の形態を示す設計支援装
置のブロック図である。

【図１５】本発明の第９の実施の形態を示す設計支援装
置のブロック図である。

【図１６】本発明の第９の実施の形態の変形例を示す設
計支援装置のブロック図である。

【符号の説明】

８Ａ、９Ａ レンズ面、８−２ メッシュデータ、９
−２ メッシュデータ、１０−１ メッシュデータ、１
０−２ 自由曲面、１１−１ スポット位置、１１−２
メッシュデータ、１１−３ 局所的な自由曲面、１１
−４ スポット位置、１００ 書き込みユニット（光学
機器）、１０１ ハウジング（構造体）、１０１Ａ 底
板、１０２ ポリゴンミラー（振動源）、１０３Ａ レ
ンズ（光学部品）、１０３Ｂ レンズ（光学部品）、１
０３Ｃ ミラー（光学部品）、１０３Ｄ ミラー（光学
部品）、１０４ ポリゴンモータ（振動源）、１１０
板ばね、１１１ 接着材、１０２Ａ ミラー面、２００
感光体、３００ 設計支援装置、３０１ 機械系解析
モジュール、３０２ 光学系解析モジュール、３０３
ソリッドモデラ、３０４ データベース、３０５ 制御
モジュール、３０６ユーザインターフェース、３０７
ユーザ端末、４００ 設計支援装置、４０１ 機械系解
析サーバ、４０２ ソリッドモデリングサーバ、４０３
光学系解析サーバ、４０４ データ管理サーバ、４０
５ プリポスト端末、４０６ ＣＡＤ端末（ユーザ端
末）、４０７ 通信ネットワーク、４０８ データベー
ス、５０１−１〜５０１−Ｎ アプリケーションサー
バ、６０１ データ変換サーバ、Ｌ レーザー光線、Ｐ
スポット位置、Ｍ１ 変形前の有限要素モデル、Ｍ２
変形後の有限要素モデル、Ｓ レーザ光源。

【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 光学機器の設計支援方法、光学機器
の設計支援装置及び光学機器の設計支援プログラムを記
録した記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平栗 和美 東京都大田区中馬込一丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学機器を構成する光学部品の機械的挙
   動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽減する上で最
   適な光学機器の機械特性パラメータを、光路解析及び機
   械系解析により算出する光学機器の設計支援方法であっ
   て、 解析対象となる光学機器の機械系解析モデル、光学系解
   析モデル、及び機械系解析に使用する機械特性パラメー
   タを作成して記憶手段に登録するとともに、該記憶手段
   から前記機械系解析モデル、前記光学系解析モデル、及
   び前記機械特性パラメータを適宜読み出して演算処理を
   行う演算処理手段とを用意し、 前記前記処理手段を用いて、 前記機械系解析モデルに前記機械特性パラメータを代入
   して光学部品の機械的挙動状態を算出する機械的挙動状
   態算出処理、 前記機械的挙動状態算出処理の結果に基づき、前記光学
   系解析モデルを用いて前記光学部品の機械的挙動時の光
   学的性能を解析する光学的性能算出処理、 前記光学的性能算出処理による解析結果と予め計算して
   おいた静止時の光学的性能とを比較し、その差が許容値
   以内であるかどうかを判断する評価処理、 前記評価処理の結果、前記差が予め設定した許容値以内
   でなかった場合、前記機械特性パラメータの変化に対す
   る前記光学部品の光学的性能の変化を求め、その結果を
   基に機械特性パラメータを最適化する計算を行う最適化
   計算処理、及び、前記機械系解析モデルに代入する機械
   特性パラメータの値を、前記最適化計算処理により得ら
   れた値に変更するパラメータ変更処理を、 前記評価処理により前記差が許容値以内であると判断さ
   れるまで繰り返すことにより、前記機械特性パラメータ
   の最適値を求めるようにしたことを特徴とする光学機器
   の設計支援方法。
2. 【請求項２】 光学部品の装着方法と機械特性パラメー
   タとを対応させた情報をデータベース化しておき、請求
   項１記載の方法で求めた前記機械特性パラメータの最適
   値に最も近い機械特性パラメータに対応する装着方法を
   前記データベース内から選出することを特徴とする光学
   機器の設計支援方法。
3. 【請求項３】 前記機械的挙動状態算出処理の際、前記
   データベース内の機械特性パラメータのみを使用するこ
   とを特徴とする請求項２記載の光学機器の設計支援方
   法。
4. 【請求項４】 前記機械特性パラメータの変化を観察し
   つつ前記機械特性パラメータの最適値を求めることを特
   徴とした請求項１〜３のいずれかに記載の光学機器の設
   計支援方法。
5. 【請求項５】 前記機械特性パラメータの値に制限を設
   けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   光学機器の設計支援方法。
6. 【請求項６】 前記光学部品を振動させる振動源の情報
   をデータベース化しておき、実際に使用する振動源に最
   も近い振動源の情報を前記データベース内から選出して
   前記機械特性パラメータの最適値に反映させることを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学機器の設
   計支援方法。
7. 【請求項７】 前記光学部品の光学面の有限要素モデル
   の形状データを用いて光学的な解析を行うことを特徴と
   する請求項１〜６のいずれかに記載の光学機器の設計支
   援方法。
8. 【請求項８】 前記光学部品が変形する場合、前記光学
   部品の光学面の有限要素モデルにおける変形前と変形後
   の光学面のメッシュデータを比較して光路解析を行うこ
   とを特徴とする請求項７記載の光学機器の設計支援方
   法。
9. 【請求項９】 前記光学部品の変形後の光学面の有限要
   素モデルを自由曲面で近似して光路解析を行うことを特
   徴とする請求項８記載の光学機器の設計支援方法。
10. 【請求項１０】 予め求めてあるビームのスポット位置
    を含む微少領域の光学面を自由曲面で近似して光路計算
    を行うことを特徴とする請求項９記載の光学機器の設計
    支援方法。
11. 【請求項１１】 前記光学部品の構造上有限要素モデル
    で光学的な面を正しく表せない部分に関しては、当該光
    学的な面に位置する点の位置情報を基に当該光学的な面
    の偏心を算出し、それを光路解析に反映させることを特
    徴とする請求項７記載の光学機器の設計支援方法。
12. 【請求項１２】 光学機器を構成する光学部品の機械的
    挙動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽減する上で
    最適な光学機器の機械特性パラメータを、光路解析及び
    機械系解析により算出する光学機器の設計支援装置であ
    って、 解析対象となる光学機器の機械系解析モデル、光学系解
    析モデル、及び機械系解析に使用する機械特性パラメー
    タを登録しておくための記憶手段と、 前記機械系解析モデルに前記機械特性パラメータを代入
    して光学部品の機械的挙動状態を算出する機械的挙動算
    出手段と、 前記機械的挙動算出手段の算出結果に基づき、前記光学
    系解析モデルを用いて前記光学部品の機械的挙動時の光
    学的性能を解析する光学的性能算出手段と、前記光学的
    性能算出手段算出された光学的性能と、 予め計算しておいた静止時の光学的性能とを比較し、そ
    の差が許容値以内であるかどうかを判断する評価手段
    と、 前記評価手段による判断の結果、前記差が許容値以内で
    なかった場合、前記機械特性パラメータの変化に対する
    前記光学部品の光学的性能の変化を求め、その結果を基
    に機械特性パラメータを最適化する計算を行う最適化計
    算手段と、 前記機械的挙動算出手段において前記機械
    系解析モデルに代入する機械特性パラメータの値を、前
    記最適化計算手段により得られた値に変更するパラメー
    タ変更手段と、 前記評価手段により前記差が許容値以内であると判断さ
    れたときの機械特性パラメータを機械特性パラメータの
    最適値として出力する最適値出力手段とを備えたことを
    特徴とする光学機器の設計支援装置。
13. 【請求項１３】 光学機器を構成する光学部品の機械的
    挙動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽減する上で
    最適な光学機器の機械特性パラメータを、光路解析及び
    機械系解析により算出する光学機器の設計支援装置であ
    って、 解析対象となる光学部品の形状データ及び前記機械特性
    パラメータに基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し
    ３次元形状を表すメッシュデータを生成する機械系解析
    モジュールと、 前記メッシュデータで表された３次元形状を滑らかな自
    由曲面で近似した自由曲面データを生成するソリッドモ
    デラと、 前記光学部品の光学特性データ及び前記自由曲面データ
    に基づいて前記光学部品の光路解析を行う光学系解析モ
    ジュールと、 前記光学部品の形状データ、機械特性パラメータ、及び
    光学特性データを格納するデータベースと、 これらを統合して解析を実行するための制御モジュール
    と、 を備えたことを特徴とする光学機器の設計支援装置。
14. 【請求項１４】 光学機器を構成する光学部品の機械的
    挙動が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽減する上で
    最適な光学機器の機械特性パラメータを、光路解析及び
    機械系解析により算出する光学機器の設計支援装置であ
    って、 解析対象となる光学部品の形状データ及び機械特性パラ
    メータに基づいて該光学部品の機械的挙動を解析し３次
    元形状を表すメッシュデータを生成する機械系解析サー
    バと、 前記メッシュデータで表された３次元形状を滑らかな自
    由曲面で近似した自由曲面データを生成するソリッドモ
    デリングサーバと、 前記光学部品の光学特性データ及び前記自由曲面データ
    に基づいて前記光学部品の光路解析を行う光学系解析サ
    ーバと、 前記光学部品の形状データ、機械特性データ、及び光学
    特性データを管理するデータ管理サーバと、 を通信ネットワークを介して相互接続してなることを特
    徴とする光学機器の設計支援装置。
15. 【請求項１５】 前記通信ネットワークを経由して前記
    形状データ、機械特性パラメータ、及び光学特性データ
    が各サーバに送られる際に、これらのデータを送り先の
    サーバが読み込み可能なデータ形式に変換するデータ変
    換サーバを備えたことを特徴とする請求項１４記載の光
    学機器の設計支援装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１１のいずれかに記載の方
    法を用いて、光学機器を構成する光学部品の機械的挙動
    が該機器の光学的性能に及ぼす影響を軽減する上で最適
    な光学機器の機械特性パラメータを算出するためのプロ
    グラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取
    り可能な記録媒体。