WO2022024864A1 - レンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズ - Google Patents

レンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズ Download PDF

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WO2022024864A1
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lens
light
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ray
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ウレ ズ
アントニー ブカン
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Kyoto University
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Kyoto University
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD

Definitions

  • the present invention relates to a lens design method, a lens design device, a computer program, and a lens.
  • chromatic aberration occurs because the refractive index depends on the wavelength. Chromatic aberration significantly reduces optical performance, especially in focused optical systems and imaging optical systems.
  • a method of correcting chromatic aberration for example, by arranging a plurality of lenses on the optical axis, the focal lengths of the rays of a plurality of wavelengths on the optical axis can be made the same.
  • Patent Document 1 a plurality of discontinuous areas are provided on the light incident surface or the light emitting surface, and a red filter film, a green filter film, or a blue filter film is arranged in each of the discontinuous areas to filter each color.
  • a lens that compensates for chromatic aberration by controlling the optical distances of red, green, and blue by a film is disclosed.
  • the conventional method for correcting chromatic aberration can adjust the focal length on the optical axis and improve chromatic aberration for a light flux with an incident angle of 0 °, but on a plane orthogonal to the optical axis. Since the adjustment of the focal length is not taken into consideration, the conventional method for correcting chromatic aberration cannot improve the chromatic aberration in the required entire field of view. As described above, conventionally, there is a limit to the combined adjustment of optical characteristics with only a single lens.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lens design method, a lens design device, a computer program, and a lens capable of complexly adjusting optical characteristics.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems.
  • the vector of the refracted ray refracted by the incident ray is set for each incident point based on the optical path when the incident ray incident at each incident point reaches the required position on the image plane. It is specified and the shape of the incident surface of each lens element is determined based on the specified vector.
  • the optical characteristics can be adjusted in a complex manner.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the lens design device 100 of the present embodiment.
  • the lens design device 100 includes a control unit 11, an input unit 12, a storage unit 13, an incident point specifying unit 14, a normal vector specifying unit 15, a tangent plane specifying unit 16, an output unit 17, and a display panel 18 that control the entire device.
  • the operation unit 19 and the free curved surface determination unit 20 are provided.
  • the lens design device 100 can be configured by, for example, a personal computer (PC).
  • PC personal computer
  • the control unit 11 can be configured by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the input unit 12 acquires input data.
  • the input data contains the parameters required for lens design.
  • the input data includes, for example, the thickness of the lens (specifically, the thickness of the portion where the thickness of the center and the peripheral portion of the lens is the same, that is, the thickness of the disk-shaped plate), the opening diameter, the field of view (viewing angle), and the incident. It includes the light distribution, segment structure, offset value, target position of the image plane (image plane), specific parameters that specify the function of the lens, and so on.
  • Specific parameters include incident angle, light wavelength, light phase, polarization (specifically, the azimuth angle of an electric or magnetic field vector due to polarized light), focal length, light intensity, and the like.
  • a segment is a region corresponding to each lens element when the lens is composed of a plurality of lens elements. Each segment is placed adjacent to each other.
  • the segments have a hexagonal shape, and by arranging each Sekhmet in a honeycomb shape, a high filling rate can be realized without gaps.
  • the shape of the segment is not limited to a hexagon, but may be a shape such as a triangle, a quadrangle, or a pentagon, or may be a fan shape or a ring shape (including a part of the ring).
  • the offset value is the distance between the starting point and the exit surface of the lens when a free curved surface (rotationally asymmetric free shape) of each segment is generated.
  • the input unit 12 has a function as a receiving unit, and is incident light rays incident on each of a plurality of segments arranged adjacent to each other following the plurality of lens elements, and a predetermined number of incident rays are incident on each of the plurality of incident angles. It can accept the setting of light rays. Details of the input data will be described later.
  • the storage unit 13 is composed of a semiconductor memory, a hard disk, or the like, and can store input data acquired by the input unit 12, data obtained as a result of processing by the lens design device 100, and the like.
  • the incident point specifying unit 14 identifies an incident point at which an incident ray based on the incident ray distribution is incident on each lens element. Details of the method of specifying the incident point will be described later.
  • the normal vector specifying unit 15 is a vector of refracted rays refracted by the incident rays based on an optical path for the incident rays incident at each incident point to reach a target position (required position) on the image plane for each segment. Is specified for each incident point. Details of the method for specifying the normal vector will be described later.
  • the tangent plane specifying unit 16 specifies a tangent plane that includes the specified incident point and is orthogonal to the normal vector. Details of the method for specifying the tangent plane will be described later.
  • the free-form surface determination unit 20 determines the shape of the incident surface of each lens element based on the specified incident point and normal vector for each segment.
  • the shape of the incident surface can be a free shape with rotational asymmetry.
  • the output unit 17 outputs output data.
  • the output data includes design data of a lens designed based on the input data, and specifically includes data and mathematical formulas for determining a free curved surface of each lens element.
  • the display panel 18 can be composed of a liquid crystal panel, an organic EL (ElectroLuminescence) display, or the like.
  • the operation unit 19 can be configured by a hardware keyboard, a mouse, or the like.
  • the operation unit 19 may be configured by a touch panel incorporated in the display panel 18.
  • the display panel 18 can display an input screen in which the lens designer (user) accepts the set value of a specific parameter that specifies the function according to the function of the lens.
  • the required positions (light irradiation points) on the image plane, such as each pixel of CCD (Charge Coupled Device) are arranged in a vertical and horizontal matrix, and at each required position. Any screen may be used as long as the screen can set the value of a specific parameter.
  • the set value of the specific parameter may be a specific value or a specific numerical range.
  • the set value of the specific parameter can be input by using the operation unit 19. Further, a plurality of candidates for the setting value of the specific parameter may be displayed in a selectable manner, and a required setting value may be selected from the displayed candidates.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a setting example of a specific parameter in the first embodiment.
  • the specific parameters are the wavelength of light (here, R (red), G (green), B (blue)) and the incident angle ⁇ of the incident light beam.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as ( ⁇ R + ⁇ G + ⁇ B ) ( ⁇ 1 , 1).
  • the wavelength setting value (RGB) and the incident angle ⁇ setting value may be different for each required position.
  • the lens designer can set the wavelength and the incident angle, which are specific parameters, to the required values according to the function of the lens to be designed.
  • the wavelengths of R (red), G (green), and B (blue) may be specific values or may be in a specific range.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the structure of the lens of the present embodiment.
  • the lens includes a plurality of lens element groups, and each lens element group includes a plurality of lens elements.
  • each lens element has a hexagonal shape when viewed from the incident surface side, and each lens element is arranged adjacent to each other in a honeycomb shape. That is, the lens elements are arranged adjacent to each other.
  • three lens element groups set to transmit light rays having wavelengths corresponding to R (red), G (green), and B (blue) are arranged. That is, each lens element group includes a plurality of lens elements associated with different wavelengths (for example, R, G, B) for each lens element group.
  • the wavelength assigned to the lens element group is not limited to R, G, and B, and any color can be assigned.
  • the lens of this embodiment is optimally designed so that the incident surface of each lens element is a free shape with rotational asymmetry with respect to the plane (emission surface). Since each lens element is assigned one color (single color) of R, G, or B, it is sufficient to design the focus only for the assigned single color. As a result, each lens element does not cause the problem of chromatic aberration unlike natural light.
  • the lens (each lens element) can collect an incident ray bundle having the same incident angle at a target position on the image plane. In the example of FIG. 3, the rays of R, G, and B having an incident angle of 0 are focused at the same position on the optical axis.
  • the rays of R, G, and B having an incident angle ⁇ 0 are focused at the same position on the imaging surface orthogonal to the optical axis. Further, the lens (each lens element) can focus the incident light beam bundle on a different target position on the image plane according to the incident angle of the incident light ray bundle. In the example of FIG. 2, the light rays of R, G, and B are focused at different positions on the imaging surface depending on whether the incident angle is 0 or other than 0. As described above, the lens of the present embodiment can collect the light rays of R, G, and B having an incident angle ⁇ 0 at the same position on the imaging surface, so that chromatic aberration can be improved in the required entire field of view. ..
  • a compact monolithic lens (diameter 16 mm, thickness 4.5 mm) that has an open F value of 2.5 and operates in a 4 ° ⁇ 4 ° full FOV (Field of View) is designed.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of arrangement of each segment. Assuming that the optical axis of the lens is the Z axis and the plane orthogonal to the optical axis is the XY plane, the arrangement of the segments shown in FIG. 4 shows an arrangement example on the XY plane. In FIG. 4, seven segments are shown for convenience, but the segments can be increased (expanded) outward on the XY plane. Hexagonal segments are arranged tightly from the center to adjacent regions and assigned wavelengths of a particular color (eg R, G, B). The center of the mth segment is represented by (rm, ⁇ m ) in the global coordinate system XYZ.
  • the bundle of incident rays incident on the segment with respect to the center of the segment can be represented by the local coordinate system xmmyzm .
  • each segment is divided into J pieces around the optical axis and P pieces in the radial direction.
  • each segment can be divided into J ⁇ P small areas.
  • the plurality of adjacently arranged segments are divided into a segment group having a plurality of segments associated with specific optical parameters (for example, wavelength of light).
  • FIG. 5 is a side view of the lens in the XZ plane.
  • the lens has a central layer (first layer), a second layer, and a third layer on the surface opposite to the emission surface of the disk-shaped plate called the initial plano from the center to the peripheral portion.
  • the center layer corresponds to the center segment of FIG. 4
  • the second layer corresponds to the lower right segment of the center segment
  • the third layer corresponds to the segment to the right of the center segment. ..
  • the distance between the entrance surface and the exit surface becomes shorter in the radial direction of the optical axis.
  • the point indicated by reference numeral P31 can be determined by the offset value from the exit surface, and indicates the first incident point when the incident surface of the third layer is generated.
  • the point indicated by the reference numeral P21 indicates the first incident point when the incident surface of the second layer is generated
  • the point indicated by the reference numeral P11 indicates the first incident point when the incident surface of the central layer is generated.
  • the surfaces of the central layer, the second layer, and the third layer are continuous along the Z direction, but there may be a gap (step) along the Z direction.
  • FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory views showing an example of a method for specifying an incident point, a normal vector and a tangent plane.
  • the incident light rays are R1 to R7, R11 to R17, and R21 to R27 according to the incident angle.
  • the point indicated by the reference numeral P1 is set as the first incident point.
  • the incident point P1 is determined by an offset value from the exit surface.
  • the incident ray R1 is selected as the incident ray incident on the incident point P1.
  • the incident ray R1 is refracted on the incident surface and the emitted surface according to Snell's law, and reaches the target position T1 on the image pickup surface.
  • the optical path of a refracted ray can be determined by Fermat's principle that light propagates through the path that arrives in the shortest time.
  • the normal vector N1 at the incident point P1 can be specified by the direction of the line segment connecting the incident point P1 and the point where the refracted ray intersects the emission surface. Further, the tangent plane TP1 at the incident point P1 includes the incident point P1 and can be specified by a plane orthogonal to the normal vector N1.
  • the incident ray closest to the incident point P1 is specified from the unused incident rays intersecting the tangent plane TP1.
  • the incident ray R2 is closest to the incident point P1.
  • the perpendicular line having the minimum distance from the identified incident point (incident point P1 in the example of FIG. 8) to the incident ray R2 is found, and the intersection of the perpendicular line and the incident ray R2 is specified as the next incident point P2.
  • the intersection of the tangent plane TP1 and the incident light ray R2 is the incident point P2.
  • the incident light ray R2 is refracted at the incident surface and the exit surface according to Snell's law, and reaches the target position T2 on the image pickup surface.
  • the normal vector N2 at the incident point P2 can be specified by the direction of the line segment connecting the incident point P2 and the point where the refracted ray intersects the emission surface.
  • the tangent plane TP2 at the incident point P2 includes the incident point P2 and can be specified by a plane orthogonal to the normal vector N2.
  • the target position of the imaging surface is different when the incident angle of the incident light ray is different. That is, different required positions can be used for different incident angles.
  • the incident ray closest to the incident point P2 is specified from the unused incident rays intersecting the tangent plane TP2.
  • the incident ray R22 is closest to the incident point P2.
  • the perpendicular line having the minimum distance from the identified incident point (incident points P1 and P2 in the example of FIG. 9) to the incident ray R22 is found, and the intersection of the perpendicular line and the incident ray R22 is specified as the next incident point P3.
  • the intersection of the tangent plane TP2 and the incident light ray R22 is the incident point P3.
  • the incident points of all the incident rays and the normal vector at each incident point can be specified for each segment.
  • the shape of the incident surface of each lens element is determined based on the vector of the refracted light rays refracted so that the incident light rays reach the required position on the image plane. Further, the lens design device 100 receives a set value of the incident angle of the incident light ray for each required position on the image plane, and the incident light ray incident at each incident point is set as the incident angle of the incident light ray for each segment. The optical path can be determined to reach the required position. Further, the lens design device 100 receives a set value of the wavelength of the incident light ray for each required position on the image plane, and the incident light ray incident at each incident point is required to have the wavelength of the incident light ray set for each segment. The optical path can be determined to reach the position.
  • the lowest point (the smallest value of the Z coordinate) having the shortest distance on the optical axis from the exit surface can be set as the first incident point.
  • the first entrance point can be determined by the offset value from the exit surface.
  • each of the points P31, P21, and P11 can be the first incident point of the segment corresponding to the third layer, the segment corresponding to the second layer, and the segment corresponding to the center layer.
  • the point P1 m can be set as the first incident point of the mth segment.
  • the light is applied at the boundary portion of the adjacent segments. It is possible to eliminate a step (gap) in the axis (Z-axis) direction. As a result, it is possible to prevent the occurrence of discontinuous portions on the incident surface, and it is possible to improve the productivity of the lens.
  • the incident points of all the incident rays and the normal vector at each incident point can be specified for each segment. This makes it possible to determine the shape of the incident surface of all segments. In the following, the optimization of the incident point and the normal vector will be described.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the method of optimizing the incident point and the normal vector.
  • FIG. 10 illustrates a free-form surface determined for a segment.
  • the incident rays incident on the incident points P (i-1), P (i), P (i + 1), and P (i + 2) are R (i-1), R (i), R (i + 1), and R (i + 2).
  • the focal positions of the incident rays R (i-1), R (i), R (i + 1), and R (i + 2) are T (i-1), T (i), T (i + 1), respectively.
  • T a provisional target position
  • the provisional target position of the incident ray R (i-1) can be set as, for example, T (i-1) + ⁇ ⁇ T-T (i-1) ⁇ .
  • T is the target position.
  • the provisional target position of the incident ray R (i) can be set as, for example, T (i) + ⁇ ⁇ TT (i) ⁇
  • the provisional target position of the incident ray R (i + 1) can be, for example, T.
  • the provisional target position of the incident ray R (i + 2) can be set as, for example, T (i + 2) + ⁇ ⁇ T-T (i + 2) ⁇ .
  • the process of updating the incident point and the normal vector is repeated so that the provisional target position approaches the target position.
  • the update can be repeated until the difference between the provisional target position and the target position is within the allowable range. Since the target position differs depending on the incident angle of the incident light beam, the incident point and the normal vector can be updated for each incident angle.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a honeycomb model which is one configuration of a lens.
  • the lens is composed of seven lens elements, and each lens element is arranged in a honeycomb shape.
  • # 1 and # 4 correspond to R (red wavelength)
  • # 2, # 5 and # 7 correspond to G (green wavelength)
  • # 3 and # 6 correspond to B (blue wavelength).
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the incident surface shape of the lens element.
  • the example of FIG. 12 schematically illustrates the shape of the incident surface determined by the incident point and the normal vector specified in the hexagonal segment 1 in three dimensions of the XYZ coordinate system.
  • the lens designed by the lens design method of the present embodiment can flexibly focus light rays (different incident angles) from various fields of view to a required place on the image plane. In other words, the lens can be flexibly designed so that it can be focused on various places on the image plane.
  • the shape of the incident surface of the lens element can be formulated by the equation (1).
  • Equation 1 m indicates an identifier of the lens element (segment), and x and y indicate coordinate values in the xy plane.
  • c indicates the curvature
  • k indicates the conical constant, and is usually used as an aspherical coefficient.
  • fs (x, y) indicates a rotation asymmetry term of order s, and includes, for example, an XY polynomial, a Zernike polynomial, a Chebyshev polynomial, and the like.
  • the high-dimensional non-linear conical term may be omitted.
  • the lens of the present embodiment includes a plurality of lens elements arranged adjacent to each other, and the incident surface of each lens element is such that the incident light ray reaches a required position on the image surface. It is determined based on the vector of the refracted ray that the incident ray is refracted. Further, in a lens, each of a plurality of lens elements concentrates an incident light beam bundle having the same incident angle at a required position on the image plane, and the incident light ray bundle differs on the image plane according to the incident angle of the incident light ray bundle. It can be focused on the required position. Further, the plurality of lens elements are divided into a plurality of lens element groups associated with different wavelengths of incident light rays.
  • the lens manufacturing method of the present embodiment can be, for example, as follows. First, prepare a block of acrylic resin such as PMMA (PolyMethylMethacrylate) (for example, a substrate having a rough shape of 16 mm ⁇ 16 mm ⁇ 5 mm: a substrate having a thickness of 3 mm with a spherical cap having a height of 2 mm). Next, a spiral path along the contour of the 3D model designed by the design method of the present embodiment is generated.
  • the micromachining process may use, for example, a single point diamond machining machine with a spindle speed of 5 revolutions per minute and a radial feed rate of 5 ⁇ m per revolution.
  • the manufacturing method is not limited to the above-mentioned method, and an existing manufacturing method widely used in the industry can be used. Further, the lens may be manufactured by using a mold. This makes it possible to flexibly make new designs for various materials.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of focusing performance at a specific viewing angle.
  • six viewing angles (0 °, 0 °), (1 °, 0 °), (2 °, 0 °), (0 °, 1 °), (0 °, 2 °), (1.414 °, 1.414 °).
  • the incident light rays use three wavelengths of 637 nm (red), 520 nm (green), and 480 nm (blue).
  • the size of the small rectangle is 30 ⁇ m ⁇ 30 ⁇ m.
  • Comparative Example 1 shows a case where a conventional diffraction-restricted aspherical surface (DLA) lens having an F value of 2.5 is used.
  • DLA diffraction-restricted aspherical surface
  • the focused spot of the green light (center part in the figure) is good at the viewing angle (0 °, 0 °), but coma aberration is remarkable at other viewing angles (viewing angle other than 0).
  • Coma aberration means that light rays emitted from an off-axis object point do not gather at one point on the image plane and generate an asymmetrical blur with a tail like a comet.
  • the focused spots of the red light rays and the blue light rays are largely spread over a region of about 300 ⁇ m, and chromatic aberration cannot be corrected.
  • Comparative Example 2 shows a case where an on-axis free-form lens having an F value of 2.5 and a focal length of 40.5 mm and not being segmented is used. In Comparative Example 2, focusing deterioration is present in all three colors.
  • Comparative Example 3 shows a case where a doublet lens composed of two lenses is used.
  • chromatic aberration is reduced as compared with Comparative Example 1, but coma aberration occurs at a viewing angle other than 0. Further, it can be seen that the focusing performance deteriorates as the viewing angle increases.
  • the lens has a diameter of 16 mm, a focal length of 40.5 mm, and a viewing angle of 4 °.
  • three colors of light rays can be focused on a very narrow common spot at all viewing angles.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of focusing performance at different incident angles by the lens of the present embodiment.
  • FIG. 14 shows the focal position of the image plane on the XY plane. The focal position differs depending on the incident angle of the incident light beam.
  • the incident angles of the 13 spots are (0 °, 0 °), (0 °, ⁇ 1 °), (0 °, ⁇ 2 °), ( ⁇ 1 °, 0 °), ( ⁇ 2).
  • the XY coordinates (1.52 mm, 0 mm) correspond to the incident angle (0 °, 2 °).
  • all three colors of light rays passing through the honeycomb-structured lens are in focus at the same position.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of imaging performance.
  • FIG. 15A shows an image when a conventional diffraction-restricted aspherical surface (DLA) lens is used
  • FIG. 15B shows an image when the lens of the present embodiment is used.
  • DLA diffraction-restricted aspherical surface
  • FIG. 15A obvious chromatic aberration occurs at a relatively large incident angle, and the chromatic aberration becomes particularly remarkable at the edge of the image.
  • the chimney indicated by the reference numeral C1 and the tote bag indicated by the reference numeral C2 chromatic aberration with respect to green is observed.
  • FIG. 15B in this embodiment, there is no chromatic aberration, and there is no chromatic aberration even in the regions of reference numerals C1 and C2.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing another example of imaging performance.
  • FIG. 16A shows an image when a conventional diffraction-restricted aspherical surface (DLA) lens is used
  • FIG. 16B shows an image when the lens of the present embodiment is used.
  • DLA diffraction-restricted aspherical surface
  • FIG. 16A the red circle and the blue circle are very blurred and are shifted due to axial chromatic aberration.
  • all three-color circular images are clear and have no chromatic aberration.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens evaluation system.
  • Red, green and blue laser beams enter the fiber port and are magnified by the beam expander.
  • the laser of each color passes through a filter (mask) aligned with the lens element (segment) of the honeycomb lens.
  • the filter is configured so that only the color assigned to the lens element passes through the lens element.
  • the lens is housed in a 5-axis adjustable cage system and can adjust the focus on the image sensor. This makes it possible to focus light rays of different colors to the same spot on the image sensor without chromatic aberration.
  • the cage system can also adjust the FOV in the X-axis direction and the FOV in the Y-axis direction.
  • the control unit 11 acquires the input data (S11) and sets the incident light beam bundle (S12).
  • the setting of the incident ray bundle can be accepted from the user (lens designer), for example, the incident light rays incident on each of a plurality of segments arranged adjacent to each other following a plurality of lens elements, and a plurality of incident angles.
  • a predetermined number (for example, J ⁇ P) of incident light rays can be set for each (for example, K).
  • the control unit 11 sets a segment based on the input data (S13).
  • the segment setting for example, the number of segments, the shape (for example, a hexagon), the wavelength of the light to be assigned, the center coordinates of the segments, and the like can be set.
  • the control unit 11 sets the identifier m that specifies the order of the segments to 1 (S14), and selects the first incident point and the incident ray of the first segment (S15).
  • the control unit 11 specifies a refracted ray refracted by the incident ray, and specifies a normal vector (vector) of the refracted ray (S16).
  • the control unit 11 identifies a tangent plane orthogonal to the normal vector at the incident point (S17), and identifies the next incident ray from among the unused incident rays intersecting the tangent plane (S18).
  • the control unit 11 specifies a point at which the minimum length perpendicular line from the specified incident point to the specified next incident ray intersects with the incident ray as the next incident point (S19).
  • the control unit 11 determines whether or not the processing has been completed for all the incident rays (S20), and if it has not been completed (NO in S20), the control unit 11 continues the processing after step S16. When the processing is completed for all the incident rays (YES in S20), the control unit 11 generates a free curved surface of the segment based on the specified incident point and normal vector (S21).
  • the control unit 11 calculates an incident point actually incident on the generated incident surface (free curved surface) (S22).
  • the incident light beam bundle set in step S12 can be used.
  • the control unit 11 calculates the actual focal position of the light beam incident from the incident point (S23), and determines whether or not the error between the calculated focal position and the target position is within the allowable range (S24).
  • control unit 11 updates the normal vector and the incident point (S25), and repeats the processes after step S21.
  • the control unit 11 determines whether or not the processing is completed for all the segments (S26).
  • control unit 11 When the processing is not completed for all the segments (NO in S26), the control unit 11 adds 1 to the identifier m (S27), and continues the processing after step S15. When the processing is completed for all the segments (YES in S26), the control unit 11 determines the free curved surface (shape of the incident surface) of the lens (S28), and ends the processing.
  • the lens design method of the present embodiment can start from a simple plane and finally determine the shape of the incident surface of the lens elements arranged in a honeycomb shape with the 3D coordinates of xyz. Further, the lens of the present embodiment can realize focusing and imaging without diffraction limit and chromatic aberration.
  • the monolithic integrated structure is composed of an array of expandable hexagonal free-form surfaces, and can form a lens for multi-wavelength focusing including various wavelengths.
  • the monolithic design using a single lens material increases the topological freedom of design and is highly integrated without errors related to assembly and alignment when combining multiple lenses. It is possible to realize a refraction optical system.
  • a configuration in which two lenses are connected in cascade or a combination of three lenses has been proposed, but in each case, the shape and volume of the entire optical system increase, and assembly becomes complicated. Therefore, the manufacturing cost rises.
  • the monolithic lens of the present embodiment can reduce chromatic aberration, is composed of a single lens, has a small shape and volume of the lens, and does not require complicated assembly, so that low cost can be realized.
  • the lens of the present embodiment can realize reduction of chromatic aberration and high performance of focusing, miniaturization of the lens, and application of a simple manufacturing method, so that a small camera and a wearable can be applied. It can be used for optical equipment in a wide range of fields such as devices.
  • the colors of the incident light rays have been described as three colors of RGB, but the colors of the incident light rays are not limited to RGB, and N (4 or more) colors are incident from UV to infrared wavelengths. It can be flexibly applied to light rays.
  • the display panel 18 can display an input screen in which the lens designer (user) accepts the set value of a specific parameter that specifies the function according to the function of the lens.
  • the set value of the specific parameter may be a specific value or a specific numerical range.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the second embodiment.
  • FIG. 20A schematically shows an example of setting a specific parameter in the second embodiment.
  • the required positions on the image plane are shown in a 6 ⁇ 6 matrix, but there are many actual required positions (pixels and the like).
  • the specific parameters are the wavelength of light (here, R (red), G (green), B (blue)) and the incident angle ⁇ of the incident light beam. be.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as ( ⁇ R ) ( ⁇ 1,1 ), ( ⁇ G ) ( ⁇ 1,1 ), ( ⁇ B ) ( ⁇ 1,1 ). The same applies to the specific parameters of other required positions.
  • any one of R (red), G (green) and B (blue) and the value of the incident angle ⁇ can be set for each required position.
  • the wavelengths of R (red), G (green), and B (blue) may be specific values or may be in a specific range.
  • the image pickup device is composed of each pixel of RGB.
  • the designer can flexibly design the lens according to the pixel configuration of the image sensor. As shown in FIG. 20 (A), the designer can design the lens so as to focus the light of the RGB wavelength to each pixel corresponding to each of the RGB of each pixel of the image sensor.
  • each microlens of the aspherical microlens array is assigned one of the three colors of RGB.
  • the aspherical microlens array can be designed by the design method described in the first embodiment.
  • control unit 11 can accept the setting of the required position for each wavelength of the incident light beam from the designer and use the set required position.
  • the wavelength of the incident light ray is selected as an optical parameter, and each lens element of each lens element group has the same incident angle, and each of the incident light beam bundles having a specific wavelength different for each lens element group is specified on the image plane. It is possible to collect light at each required position divided by wavelength.
  • each of the plurality of lens elements has the same incident angle, and the incident light beam bundles having different wavelengths for each lens element group are classified for each wavelength on the image plane. It is possible to collect light at each required position.
  • the focal length is taken up as a specific parameter. This makes it possible to realize an image pickup device capable of recognizing the depth (depth of focus).
  • the display panel 18 can display an input screen in which the lens designer (user) accepts the set value of a specific parameter that specifies the function according to the function of the lens.
  • the specific parameters are focal length and incident angle.
  • FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the third embodiment.
  • the image pickup element is divided into four sections # 1 to # 4, and the lens is a composite lens divided into four sections # 1 to # 4 corresponding to the image pickup element.
  • FIG. 21A schematically shows an example of setting a specific parameter in the third embodiment.
  • the required positions on the image plane are shown in a 6 ⁇ 6 matrix, but there are many actual required positions (pixels and the like).
  • the specific parameters are the focal length and the incident angle ⁇ of the incident light beam.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as (FL1) ( ⁇ 1,1 ). The same applies to the specific parameters of other required positions.
  • FL1 ⁇ 1,1
  • the designer indicates that the light rays passing through the compartments # 1 to # 4 of the composite lens correspond to the focal lengths FL1 to FL4 of the compartments # 1 to # 4 of the image sensor.
  • the lens can be designed to focus on the image sensor.
  • focal lengths FL1 to FL4 are assigned to the four compartments # 1 to # 4.
  • the composite lens can be designed by the design method described in the first embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing an example of a method of recognizing the depth of focus using a composite lens.
  • Lenses # 1, # 2, # 3, and # 4 are arranged along the optical axis direction in order of proximity to the compound lens. It is assumed that the focal length of the lens increases in the order of lenses # 1, # 2, # 3, and # 4.
  • the spot size of the CCD increases in the order of lenses # 1, # 2, # 3, and # 4.
  • the spot size of the CCD increases in the order of lenses # 3, # 4, # 2, # 1 # 2, # 3, and # 4.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing the relationship between the focal length and the spot size.
  • the horizontal axis shows the focal length and the vertical axis shows the spot size.
  • the curve indicated by reference numeral A is a plot of the spot sizes obtained by the four lenses # 1 to # 4 of FIG. 22 (A), and the curve indicated by reference numeral B is the four lenses of FIG. 22 (B). It is a plot of the spot sizes obtained in # 1 to # 4.
  • the focal length corresponding to the position where the spot size is the smallest on the curves A and B can be recognized by the composite lens. This makes it possible to recognize the accurate depth of focus according to the movement of the light source on the optical axis.
  • control unit 11 can accept the setting of the required position for each focal length from the designer and use the set required position.
  • the focal length is selected as an optical parameter, and each lens element of each lens element group places each of the incident ray bundles of each lens element group at a required position on a different image plane on the optical axis (position where the focal length is different). It can be focused.
  • a specific focal length is associated with each of the plurality of segments, a set value of the focal length is received for each required position on the image plane, and each incident point is received for each segment.
  • the optical path can be determined so that the incident light beam incident in is reached the required position where the focal length corresponding to the segment is set.
  • each of the plurality of lens elements can condense each incident light beam bundle to a required position on a different image plane on the optical axis.
  • the image plane of the CCD is used as the image plane
  • the image plane is not limited to the image plane of the CCD.
  • the image plane can be a plane of various materials such as films, screens, plates, wafers and the like.
  • the display panel 18 can display an input screen in which the lens designer (user) accepts the set value of the specific parameter.
  • the set value of the specific parameter may be a specific value or a specific numerical range.
  • FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the fourth embodiment.
  • FIG. 24A schematically shows an example of setting a specific parameter in the fourth embodiment.
  • the required positions on the image plane for example, film
  • the specific parameter is the wavelength ⁇ of light (here, the wavelength ⁇ 1 of UV light and the wavelength ⁇ 2 of red light are set as the wavelength setting values).
  • the specific parameter of the required position can be expressed as ( ⁇ UV ) or ( ⁇ R ). The same applies to the specific parameters of other required positions.
  • the presence or absence of the pattern clearly indicates that the wavelengths are different.
  • the wavelength value can be set for each required position.
  • the wavelength ⁇ may be a specific value or a specific range. In this case, since the lens design algorithm of the present embodiment automatically assigns the incident angle, it is not necessary to set the incident angle as a specific parameter.
  • the lens is composed of seven lens elements.
  • the number of lens elements is not limited to seven.
  • the point light source can emit UV light and red light.
  • the lens element shaded with diagonal lines corresponds to the wavelength ⁇ 1 of UV light, and the remaining lens elements correspond to the wavelength ⁇ 2 of red light.
  • a filter for transmitting the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 may be provided on the incident surface side of the lens element.
  • the film is a filter containing water containing a polymer having photoresponsiveness.
  • the irradiated polymer becomes highly viscous, and when irradiated with red light, the irradiated polymer becomes low viscous, and water containing the polymer can flow. can.
  • the lens design device 100 can design the film in which the fine flow path is formed.
  • the film on which the fine flow path is formed can be used as a microdevice, for example, by incubating a mixed solution of the antibacterial agent and the test bacterial solution and observing the observation area in the flow path with a microscope against the antibacterial agent of the fungus.
  • a film with a fine flow path can perform mixed separation and chemical reaction of various chemicals, such as medical diagnosis, chemical manufacturing, and chemical analysis. It is available in various fields of.
  • the lens design method is the same as in the case of the first embodiment, but the lens design device 100 accepts a set value of the wavelength of light for each required position on the image plane, and receives a set value of the wavelength of light for each segment at each incident point.
  • the optical path can be determined so that the incident light beam reaches the required position where the wavelength of the light is set.
  • each of the plurality of lens elements can condense each incident light beam bundle having a different wavelength into a different required region corresponding to the wavelength on the image plane.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the lens of the fourth embodiment.
  • the example of FIG. 25 shows a configuration in which a part of a lens is covered with an optical member whose distribution of incident light rays can be dynamically controlled.
  • the optical member can be a disk-shaped mask provided with a slit.
  • the optical member may be, for example, a liquid crystal display (LCD) capable of controlling the transmission / non-transmission of light, a DLP (Digital Light Processor), or the distribution of incident light rays.
  • LCD liquid crystal display
  • DLP Digital Light Processor
  • Other members may be used as long as they are.
  • FIG. 1 liquid crystal display
  • the mask by rotating the mask to change the position of the slit, it is possible to control the distribution of the incident light beam to the lens in which a plurality of lens elements are arranged, and the UV light emitted to the film can be controlled.
  • the red light can be changed dynamically. This makes it possible to flexibly change the shape (flow direction) of the flow path formed on the film.
  • FIG. 26 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the fifth embodiment.
  • FIG. 26A schematically shows an example of setting a specific parameter in the fifth embodiment.
  • the required positions on the image plane for example, the screen
  • the specific parameters are the wavelength ⁇ of light and the intensity I of light.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as (I 0 ) ( ⁇ 0 ) or (I 1 ) ( ⁇ 1 ). The same applies to the specific parameters of other required positions.
  • the presence or absence of the pattern clearly indicates that the light intensity and wavelength are different.
  • the value of the wavelength ⁇ and the value of the intensity I can be set for each required position.
  • the wavelength ⁇ and the intensity I may be a specific value or a specific range. In this case, since the lens design algorithm of the present embodiment automatically assigns the incident angle, it is not necessary to set the incident angle as a specific parameter.
  • the lens is composed of seven lens elements.
  • the number of lens elements is not limited to seven.
  • the point light source can emit white light.
  • Each of the plurality of lens elements is associated with a specific wavelength (in the figure, the difference in wavelength is represented by the difference in the pattern applied to the lens element).
  • a filter that transmits a specific wavelength may be provided on the incident surface side of the lens element.
  • Various characters, figures, patterns, and textures can be displayed on the screen according to the wavelength and intensity of light.
  • the characters “KYOTO” are displayed, and the expressions such as color, tint, and lightness and darkness can be changed for each character portion according to the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • the light intensity can be, for example, I1> I2.
  • the number of wavelengths is not limited to three. Further, the strength is not limited to two, strong and weak.
  • the screen of the fifth embodiment can be used for display devices in stores, public facilities, etc., such as digital signage (electronic signboards), advertisement displays, and guidance displays.
  • the lens design method is the same as that of the first embodiment, but the lens design device 100 receives the set values of the light intensity and the light wavelength for each required position on the image plane, and receives the set values of the light intensity and the light wavelength for each segment.
  • the optical path can be determined so that the incident light beam incident at each incident point reaches a required position where the light intensity and the wavelength of the light are set.
  • each of the plurality of lens elements can collect emitted light rays having different wavelengths and intensities in different required regions corresponding to the wavelengths and intensities on the image plane.
  • FIG. 27 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the sixth embodiment.
  • FIG. 27A schematically shows an example of setting a specific parameter in the sixth embodiment.
  • the required positions on the image plane for example, a plate having a gold film formed on the surface of glass
  • the specific parameter is the light intensity I.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as (I 0 ) or (I 1 ).
  • the presence or absence of the pattern clearly indicates that the light intensity is different.
  • the value of the intensity I can be set for each required position.
  • the intensity I may be a specific value or a specific range. In this case, since the lens design algorithm of the present embodiment automatically assigns the incident angle, it is not necessary to set the incident angle as a specific parameter.
  • the glass plate on which the gold film is formed is placed in a liquid such as water.
  • the lens is composed of seven lens elements.
  • the number of lens elements is not limited to seven.
  • a point light source can emit a laser beam of a specific wavelength.
  • Each of the plurality of lens elements irradiates a required position on the gold film with a laser beam incident at each incident point. This allows the lens to focus the racer light on the focal pattern on the gold film.
  • the light intensity I is set at each required position of the focal pattern.
  • FIG. 27B illustrates a state in which a laser beam having a light intensity of I1, I2, I3, or I4 is irradiated as a part of the laser beam.
  • the light intensity can be adjusted by the thickness of the lens element, specifically, the optical path length between the incident point of the lens element and the emission point of the laser beam emitted from the lens element. In the part other than the focal pattern on the gold film, the light intensity can be reduced to the extent that the Marangoni convection described later does not occur, but the incident surface shape of the lens element is designed so that the laser light is not irradiated. You may.
  • FIG. 28 is a schematic diagram showing an example of Marangoni convection generated on the gold film.
  • FIG. 28A shows a state seen from the side surface of the glass plate.
  • the laser beam irradiated on the gold film raises the temperature at the irradiation point and its vicinity and becomes high temperature.
  • the temperature is low in the portion not irradiated with the laser beam.
  • the surface tension acting on the liquid surface becomes small in the high temperature part, and the surface tension becomes large in the low temperature part, resulting in non-uniformity of the surface tension.
  • a flow Marangoni convection caused by this difference in surface tension is generated.
  • FIG. 28B shows a state seen from the upper side of the gold film.
  • Large Marangoni convection occurs in areas where the focal patterns are closely spaced.
  • relatively small Marangoni convection occurs in the part where the interval of the focal pattern is long.
  • convection can be generated in the direction indicated by the reference numeral R. In this way, convection in various states can be generated by appropriately setting the shape, spacing, and the like of the focal pattern.
  • the lens of the sixth embodiment can freely move a small amount of liquid, and is used in the fields of chemistry, medical science, technology for producing small droplets and capsules, technology for cooling electronic components, and high-purity semiconductor crystals. It is expected to be used in various fields such as the generation technology of.
  • the lens design method is the same as that of the first embodiment, but the lens design device 100 accepts a set value of the light intensity for each required position on the image plane, and receives a set value of the light intensity for each segment at each incident point.
  • the optical path can be determined so that the incident light beam reaches the required position where the intensity of the light is set.
  • each of the plurality of lens elements can collect the emitted light rays of different intensities to the required positions according to the required positions on the image plane.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the seventh embodiment.
  • FIG. 29A schematically shows an example of setting a specific parameter in the seventh embodiment.
  • the required positions on the image plane for example, the wafer
  • the specific parameter is the phase ⁇ of light.
  • the phase ⁇ can be obtained by summing the phases ⁇ i of the light transmitted through each lens element.
  • phase ⁇ may be a phase difference (shift amount) indicating how much the phase is shifted with respect to the phase of UV light having the same phase at the time of incident.
  • the lens is composed of six lens elements.
  • the number of lens elements is not limited to six.
  • the light source can emit coherent parallel UV light. Parallel UV light has the same phase and energy of light waves.
  • Each of the plurality of lens elements can irradiate the incident UV light to all required positions on the image plane. Further, the UV light incident on the specific incident points of the plurality of lens elements # 1 to # 6 collects the UV light having a phase of ⁇ 1 to ⁇ 6 at the same required position.
  • the phases ⁇ 1 to ⁇ 6 are determined by the optical path length of each UV light.
  • the phases ⁇ 1 to ⁇ 6 are the phases at the required positions on the image plane.
  • the phases ⁇ 1 to ⁇ 6 are (0, 0, 0, 0, 0, 0)
  • the phases of the UV light are aligned (the phase difference is 0), so that the UV light interferes at a required position. Strengthen each other.
  • the phases ⁇ 1 to ⁇ 6 are (0, 60, 120, 180, 240, 300)
  • the UV light interferes at a required position and weakens each other.
  • the lens of the seventh embodiment can be used in the semiconductor lithography technique of transferring an ultrafine circuit pattern (nano pattern) onto a wafer.
  • the lens design method is the same as that of the first embodiment, but in the lens design device 100, the phases of light are associated with each of the plurality of segments, and a plurality of light rays are associated with each required position on the image plane. Accepts the phase setting value so that multiple coherent incident rays incident at each incident point reach the required position where multiple phases (or phase difference, phase shift amount, etc.) are set for each segment.
  • the optical path can be determined.
  • each of the plurality of lens elements can shift the phase of the incident light ray by a required value for each incident point of the coherent incident light ray and concentrate the light beam at a required position on the image plane. ..
  • FIG. 30 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lens of the eighth embodiment.
  • FIG. 30A schematically shows an example of setting a specific parameter in the eighth embodiment.
  • the required positions on the image plane for example, a plate of an optical material that can utilize polarized light
  • the specific parameter is the azimuth angle ⁇ of the electric field vector or the magnetic field vector due to polarization by polarized light.
  • the specific parameter of the required position can be expressed as ( ⁇ 1, 1 ). The same applies to the specific parameters of other required positions.
  • the azimuth angle ⁇ may be a specific value or a specific range.
  • the lens is composed of seven lens elements.
  • the number of lens elements is not limited to seven.
  • the material of each lens element is a dichroic crystal, and each lens element can transmit light having a specific wavelength.
  • the light source can emit parallel white light. In the case of white light, the polarized light is not observed as a whole because the polarized light overlaps with each other. Since the lens element transmits light of a specific wavelength, the light of a specific wavelength causes vibration (bias) of the electric field vector or the magnetic field vector in the plane perpendicular to the traveling direction when traveling in the lens element and the air.
  • the tip of the lens draws a circular orbit, for example (circularly polarized light). Since the light transmitted through the lens element is polarized light having a set azimuth angle at a required position on the image plane, a polarization map is generated on the optical material. The arrows on the polarization map are associated with the azimuth.
  • the lens of the eighth embodiment can be used when examining the properties of a substance using light.
  • the electronic state in a substance is changed by an electric field due to polarization, or the magnetization state in a substance is changed by a magnetic field due to polarization, and changes in these electronic states and magnetization states are observed, and based on the observation results.
  • It is possible to perform analysis such as estimating the state of the target part in a substance.
  • as an optical material it can be applied to a technique of observing the arrangement of cells by irradiating a sample containing a target cell with light using a lens.
  • the lens design method is the same as that of the first embodiment, but in the lens design device 100, a plurality of segments transmit light of a specific wavelength, and an electric field due to polarization is applied to each required position on the image plane. It accepts the set value of the azimuth angle of the vector or the magnetic field vector, and can determine the optical path so that the parallel incident light rays incident at each incident point reach the required position where the azimuth angle is set for each segment.
  • each of the plurality of lens elements transmits light of a specific wavelength, and the optical path length from the incident point of the incident light ray to the required position on the image plane is different for each incident point. There is. By having different optical path lengths, it is possible to change the azimuth due to polarized light. In order to adjust the optical path length from the incident point to the required position on the image plane, the optical path length (thickness of the lens element) from the incident point to the exit point of the lens element can be adjusted.
  • the optical characteristics can be adjusted in a complex manner.
  • the shape of the incident surface of the lens may be a flat surface, a spherical surface, or an aspherical surface.
  • a hierarchical sub-wavelength level nanostructured array may be placed on the entrance or exit surface of the lens to change the azimuth due to the phase or polarization of light. As a result, it is not necessary to change the material of the lens according to the phase and the polarization.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of the lens design device.
  • reference numeral 110 is a normal computer.
  • the computer 110 includes a control unit 111, an input unit 116, an output unit 117, and an external I / F (interface) unit 118.
  • the control unit 111 includes a CPU 112, a ROM 113, a RAM 114, and an I / F (interface) 115.
  • the input unit 116 acquires input data for lens design.
  • the output unit 117 outputs the data necessary for manufacturing the designed lens.
  • the I / F 115 has an interface function between the control unit 111, the input unit 116, the output unit 117, and the external I / F unit 118, respectively.
  • the external I / F unit 118 can read the computer program from the recording medium M (for example, a medium such as a DVD) on which the computer program is recorded.
  • the computer program includes, for example, the processing procedures shown in FIGS. 18 and 19.
  • the external I / F unit 118 includes a storage unit composed of a semiconductor memory, a hard disk, or the like, and can hold a computer program.
  • the computer program recorded on the recording medium M is not limited to the one recorded on the freely portable medium, and the computer program transmitted through the Internet or another communication line is also included. Can be included.
  • the computer also includes a single computer equipped with a plurality of processors or a computer system composed of a plurality of computers connected via a communication network.
  • a lens unit may be configured by combining a lens and an optical filter that transmits light of a specific wavelength different for each lens element group.
  • the image pickup device may be configured by combining the lens and the image pickup element.
  • one lens element in the lens element group is arranged adjacent to another lens element (for example, three or more lens elements, six or more lens elements, etc.). It shares the outer edge with all other lens elements.
  • each lens element can be densely packed to produce a more compact lens.
  • the lens design method of the present embodiment such a precise design is suitably possible.
  • the lens has a dense array structure, and by dividing the function into peripheral lens elements, it is possible to suppress size enlargement and increase the degree of freedom in lens design. Can be raised.
  • Control unit 12 Input unit 13 Storage unit 14 Incident point identification unit 15 Normal vector specification unit 16 Contact plane specification unit 17 Output unit 18 Display panel 19 Operation unit 20 Free-form surface determination unit 100 Lens design device 110 Computer 111 Control unit 112 CPU 113 ROM 114 RAM 115 I / F 116 Input section 117 Output section 118 External I / F section

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Abstract

所要の全視野において、色収差を改善することができるレンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズを提供する。　レンズ設計方法は、プロセッサが、複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線の設定を受け付け、前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の所要位置に到達する際の光路に基づいて、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定し、特定されたベクトルに基づいて各レンズ素子の入射面形状を決定する。

Description

レンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズ
　本発明は、レンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズに関する。
　屈折光学系においては、屈折率が波長に依存することよる色収差が発生する。色収差は、特に集束光学系や結像光学系において、光学性能を著しく低下させる。色収差を補整する方法としては、例えば、光軸上に複数のレンズを配置することにより、複数の波長の光線それぞれの光軸上の焦点距離を同一にすることができる。
　また、特許文献１には、光入射面又は光出射面に複数の不連続エリアを設け、不連続エリアそれぞれに赤色フィルタ膜、緑色フィルタ膜、又は青色フィルタ膜を配置することにより、各色のフィルタ膜によって赤色、緑色及び青色の光学距離を制御して、色収差を補整するレンズが開示されている。
特開２００５－２４２２８８号公報
　従来の色収差の補整方法は、光軸上での焦点距離を調整することができ、入射角度が０°の光線束については色収差を改善することができるが、光軸と直交する平面上での焦点距離の調整は考慮されていないため、従来の色収差の補整方法では、所要の全視野において、色収差を改善することができない。このように、従来、単一のレンズのみでは、光学特性を複合的に調整することに限界があった。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光学特性を複合的に調整することができるレンズ設計方法、レンズ設計装置、コンピュータプログラム及びレンズを提供することを目的とする。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、レンズ設計方法は、プロセッサが、複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線の設定を受け付け、前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の所要位置に到達する際の光路に基づいて、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定し、特定されたベクトルに基づいて各レンズ素子の入射面形状を決定する。
　本発明によれば、光学特性を複合的に調整することができる。
本実施の形態のレンズ設計装置の構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態での特定パラメータの設定例の模式図である。 本実施の形態のレンズの構造の一例を示す模式図である。 各セグメントの配置例の一例を示す模式図である。 レンズのＸＺ平面での側面図である。 入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法の一例を示す説明図である。 入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法の一例を示す説明図である。 入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法の一例を示す説明図である。 入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法の一例を示す説明図である。 入射点及び法線ベクトルの最適化方法の一例を示す模式図である。 レンズの一構成であるハニカムモデルを示す模式図である。 レンズ素子の入射面形状の一例を示す模式図である。 特定の視野角での集束性能の一例を示す説明図である。 本実施の形態のレンズによる異なる入射角度での集束性能の一例を示す説明図である。 結像性能の一例を示す説明図である。 結像性能の一例を示す説明図である。 結像性能の他の例を示す説明図である。 結像性能の他の例を示す説明図である。 レンズの評価システムの構成の一例を示す模式図である。 レンズの設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 レンズの設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第２実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第３実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第３実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 複合レンズによる焦点深度の認識方法の一例を示す模式図である。 複合レンズによる焦点深度の認識方法の一例を示す模式図である。 焦点距離とスポットサイズの関係を示す模式図である。 第４実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第４実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第４実施形態のレンズの構成の他の例を示す模式図である。 第４実施形態のレンズの構成の他の例を示す模式図である。 第４実施形態のレンズの構成の他の例を示す模式図である。 第５実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第５実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第６実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第５実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 金膜上で発生するマランゴニ対流の一例を示す模式図である。 金膜上で発生するマランゴニ対流の一例を示す模式図である。 第７実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第７実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第８実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 第８実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態のレンズ設計の構成の他の例を示す説明図である。
（第１実施形態）
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のレンズ設計装置１００の構成の一例を示すブロック図である。レンズ設計装置１００は、装置全体を制御する制御部１１、入力部１２、記憶部１３、入射点特定部１４、法線ベクトル特定部１５、接平面特定部１６、出力部１７、表示パネル１８、操作部１９、及び自由曲面決定部２０を備える。レンズ設計装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成することができる。
　制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成することができる。
　入力部１２は、入力データを取得する。入力データは、レンズの設計に必要となるパラメータを含む。入力データには、例えば、レンズの厚さ（具体的には、レンズの中央及び周辺部の厚みが同一な部分の厚み、すなわち円盤状プレートの厚み）、開口径、視野（視野角）、入射光線分布、セグメント構造、オフセット値、像面（撮像面）の目標位置、レンズの機能を特定する特定パラメータなどが含まれる。特定パラメータは、入射角度、光の波長、光の位相、偏光（具体的には、偏光による電界ベクトル又は磁界ベクトルの方位角）、焦点距離、光の強度などを含む。セグメントは、レンズを複数のレンズ素子で構成する際の各レンズ素子に対応する領域である。各セグメントは、お互いに隣接して配置される。本明細書では、セグメントは六角形状であり、各セグメトをハニカム状に配置することにより、隙間なく高い充填率を実現できる。なお、セグメントの形状は六角形に限定されるものではなく、三角形、四角形、五角形などの形状でもよく、また、扇形、リング状（リングの一部を含む）であってもよい。オフセット値は、各セグメントの自由曲面（回転非対称の自由形状）を生成する際の開始点とレンズの出射面との距離である。また、入力部１２は、受付部としての機能を有し、複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線であって、複数の入射角度毎に所定数の入射光線の設定を受け付けることができる。入力データの詳細は後述する。
　記憶部１３は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成され、入力部１２で取得した入力データ、レンズ設計装置１００による処理の結果、得られたデータなどを記憶することができる。
　入射点特定部１４は、入射光線分布に基づく入射光線が各レンズ素子に入射する入射点を特定する。入射点の特定方法の詳細は後述する。
　法線ベクトル特定部１５は、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の目標位置（所要位置）に到達するための光路に基づいて、入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定する。法線ベクトルの特定方法の詳細は後述する。
　接平面特定部１６は、特定された入射点を含み、法線ベクトルと直交する接平面を特定する。接平面の特定方法の詳細は後述する。
　自由曲面決定部２０は、セグメント毎に、特定された入射点及び法線ベクトルに基づいて、各レンズ素子の入射面形状を決定する。入射面形状は、回転非対称の自由形状とすることができる。
　出力部１７は、出力データを出力する。出力データは、入力データに基づいて設計されたレンズの設計データを含み、具体的には、各レンズ素子の自由曲面を決定するためのデータや数式を含む。
　表示パネル１８は、液晶パネル又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成することができる。
　操作部１９は、ハードウェアキーボード、マウスなどで構成することができる。なお、操作部１９は、表示パネル１８に組み込まれたタッチパネルで構成してもよい。表示パネル１８は、レンズの設計者（ユーザ）が、レンズの機能に応じて機能を特定する特定パラメータの設定値を受け付ける入力画面を表示することができる。特定パラメータの設定値を受け付ける入力画面は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）の各ピクセルのような、像面上の所要位置（光の照射点）を、縦横のマトリクス状に並べ、各所要位置での特定パラメータの値を設定することができるような画面であれば、どのような画面でもよい。特定パラメータの設定値は、特定の値でもよく、特定の数値範囲でもよい。特定パラメータの設定値は、操作部１９を用いて入力することができる。また、特定パラメータの設定値の複数の候補を選択可能に表示し、表示された候補の中から所要の設定値を選択してもよい。
　図２は第１実施形態での特定パラメータの設定例の模式図である。なお、便宜上、像面上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（ピクセルなど）は多数存在している。図２に示すように、第１実施形態では、特定パラメータは、光の波長（ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））及び入射光線の入射角度θである。所要位置の特定パラメータは、（λR ＋λG ＋λB ）（θ1,1）の如く表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。所要位置毎に、波長の設定値（ＲＧＢ）及び入射角度θの設定値は異なっていてもよい。レンズの設計者は、設計対象のレンズの機能に応じて、特定パラメータである波長及び入射角度を所要の値に設定することができる。なお、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長は、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。
　図３は本実施の形態のレンズの構造の一例を示す模式図である。レンズは、複数のレンズ素子群を備え、各レンズ素子群は、複数のレンズ素子を備える。図３の例では、各レンズ素子は、入射面側から見た形状が六角形であり、各レンズ素子は、ハニカム状に隣接して配置されている。すなわち、各レンズ素子は、お互いに隣接して配置されている。図３の例では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応する波長の光線を透過するように設定された３つのレンズ素子群が配置されている。すなわち、各レンズ素子群は、レンズ素子群毎に異なる波長（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応付けられた複数のレンズ素子を備える。なお、レンズ素子群に割り当てる波長は、Ｒ、Ｇ、Ｂに限定されるものではなく、任意の色を割り当てることができる。
　一般的なプラノ・コンベックス（平凸）レンズと異なり、本実施の形態のレンズは、平面（出射面）を基準にして各レンズ素子の入射面が回転非対称の自由形状として最適設計されている。各レンズ素子は、Ｒ、Ｇ、又はＢのいずれか１色（単色）が割り当てられているので、割り当てられた単色のみについて焦点設計をすればよい。これにより、各レンズ素子は、自然光のように色収差の問題を生じさせることがない。レンズ（各レンズ素子）は、同じ入射角度の入射光線束を像面上の目標位置に集光することができる。図３の例では、入射角度＝０のＲ、Ｇ、Ｂの光線は、光軸上の同一位置に集光している。入射角度≠０のＲ、Ｇ、Ｂの光線は、光軸と直交する撮像面の同一位置に集光している。また、レンズ（各レンズ素子）は、入射光線束の入射角度に応じて、入射光線束を像面上の異なる目標位置に集光することができる。図２の例では、入射角度が０か０以外かで、Ｒ、Ｇ、Ｂの光線は、撮像面上の異なる位置に集光している。このように、本実施の形態のレンズは、入射角度≠０のＲ、Ｇ、Ｂの光線を撮像面上の同一位置に集光できるので、所要の全視野において、色収差を改善することができる。
　以下、レンズの設計、すなわち、自由形状であって連続変形で移り変われる各セグメントの連続生成方法について説明する。本実施の形態では、開放Ｆ値が２．５であり、４°×４°全ＦＯＶ（Field of View）で動作するコンパクトなモノリシックレンズ（直径１６ｍｍ、厚さ４．５ｍｍ）を設計する。
　図４は各セグメントの配置例の一例を示す模式図である。レンズの光軸をＺ軸とし、光軸に直交する面をＸＹ平面とすると、図４に示すセグメントの配置は、ＸＹ平面上の配置例を示す。図４では、便宜上、７つのセグメントを図示しているが、セグメントは、ＸＹ平面上で外側に向かって増やす（拡張する）ことができる。六角形のセグメントを中心から隣接する領域に隙間なく並べ、特定の色（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の波長を割り当てる。ｍ番目のセグメントの中心は、グローバル座標系ＸＹＺにおいて、（ｒm 、αm ）で表す。セグメントの中心を基準として、セグメントに入射する入射光線束は、ローカル座標系ｘm ｙm ｚm で表すことができる。具体的には、各セグメントは、光軸周りにＪ個に区分し、半径方向にＰ個に区分する。これにより、各セグメントは、Ｊ×Ｐ個の小領域に区分できる。図の例では、小領域を点で表し、Ｊ＝１７とし、Ｐ＝８としている。全ＦＯＶに含まれる入射光線束の異なる入射角度の数をＫとすると、各セグメントに入射する入射光線の総数Ｉは、Ｉ＝Ｊ×Ｐ×Ｋで表すことができる。
　上述のように、隣接配置される複数のセグメントは、特定の光学パラメータ（例えば、光の波長など）が対応付けられた複数のセグメントを有するセグメント群に区分されている。
　図５はレンズのＸＺ平面での側面図である。図に示すように、レンズは、初期プラノと称する円盤状プレートの出射面と反対側の面上に、中央から周辺部に向かって、中央レイヤ（第１レイヤ）、第２レイヤ、第３レイヤを備える。中央レイヤは、図４の中央のセグメントに対応し、第２レイヤは、中央のセグメントの右下側のセグメントに対応し、第３レイヤは、中央のセグメントの右隣のセグメントに対応している。入射面と出射面との距離は、光軸の径方向に向かって短くなる。符号Ｐ３１で示す点は、出射面からのオフセット値で決定することができ、第３レイヤの入射面を生成する際の最初の入射点を示す。符号Ｐ２１で示す点は、第２レイヤの入射面を生成する際の最初の入射点を示し、符号Ｐ１１で示す点は、中央レイヤの入射面を生成する際の最初の入射点を示す。なお、図５の例では、中央レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤの表面がＺ方向に沿って連続しているが、Ｚ方向に沿ってギャップ（段差）があってもよい。
　次に、入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法について説明する。図６、図７、図８及び図９は入射点、法線ベクトル及び接平面の特定方法の一例を示す説明図である。図６に示すように、便宜上、入射光線の異なる入射角度の数Ｋを、Ｋ＝３とする。入射角度に応じて、入射光線をＲ１～Ｒ７、Ｒ１１～Ｒ１７、Ｒ２１～Ｒ２７とする。
　図７に示すように、符号Ｐ１で示す点を最初の入射点とする。入射点Ｐ１は、出射面からのオフセット値で決定される。入射点Ｐ１に入射する入射光線として入射光線Ｒ１を選択する。レンズ素材の屈折率に応じて、入射光線Ｒ１は、スネルの法則に従って、入射面及び出射面で屈折し、撮像面の目標位置Ｔ１に到達する。屈折光線の光路は、光は最短時間で到着する経路を通って伝播するというフェルマーの原理によって決定できる。入射点Ｐ１における法線ベクトルＮ１は、入射点Ｐ１と屈折光線が出射面と交差する点を結ぶ線分の方向によって特定できる。また、入射点Ｐ１における接平面ＴＰ１は、入射点Ｐ１を含み、法線ベクトルＮ１と直交する平面によって特定できる。
　次に、接平面ＴＰ１と交差する未使用の入射光線の中から、入射点Ｐ１に最も近い入射光線を特定する。図８の例では、入射光線Ｒ２が入射点Ｐ１に最も近い。特定済の入射点（図８の例では、入射点Ｐ１）から入射光線Ｒ２までの距離が最小の垂線を見つけ、垂線と入射光線Ｒ２の交点を、次の入射点Ｐ２として特定する。図８の例では、接平面ＴＰ１と入射光線Ｒ２との交点が入射点Ｐ２となっている。
　入射光線Ｒ２は、スネルの法則に従って、入射面及び出射面で屈折し、撮像面の目標位置Ｔ２に到達する。入射点Ｐ２における法線ベクトルＮ２は、入射点Ｐ２と屈折光線が出射面と交差する点を結ぶ線分の方向によって特定できる。また、入射点Ｐ２における接平面ＴＰ２は、入射点Ｐ２を含み、法線ベクトルＮ２と直交する平面によって特定できる。なお、撮像面の目標位置は、入射光線の入射角度が異なると、撮像面の目標位置は異なる。すなわち、異なる入射角度毎に異なる所要位置を用いることができる。
　次に、接平面ＴＰ２と交差する未使用の入射光線の中から、入射点Ｐ２に最も近い入射光線を特定する。図９の例では、入射光線Ｒ２２が入射点Ｐ２に最も近い。特定済の入射点（図９の例では、入射点Ｐ１、Ｐ２）から入射光線Ｒ２２までの距離が最小の垂線を見つけ、垂線と入射光線Ｒ２２の交点を、次の入射点Ｐ３として特定する。図９の例では、接平面ＴＰ２と入射光線Ｒ２２との交点が入射点Ｐ３となっている。以下、同様の処理をすべての入射光線に対して繰り返すことにより、各セグメントについて、すべての入射光線の入射点と、各入射点での法線ベクトルを特定することができる。
　上述のように、各レンズ素子の入射面形状は、入射光線が像面上の所要位置に到達するように屈折した屈折光線のベクトルに基づいて決定されている。また、レンズ設計装置１００は、像面上の所要位置毎に、入射光線の入射角度の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、入射光線の入射角度が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。また、レンズ設計装置１００は、像面上の所要位置毎に、入射光線の波長の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、入射光線の波長が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　なお、前述の処理を繰り返すためには、各セグメントについて最初の入射点が既知である必要がある。具体的には、出射面との光軸上の距離が最も小さい最低点（Ｚ座標の値が最小）を最初の入射点とすることができる。最初の入射点は、出射面からのオフセット値によって決定できる。例えば、図５の場合、点Ｐ３１、Ｐ２１、Ｐ１１それぞれを、第３レイヤに対応するセグメント、第２レイヤに対応するセグメント、中央レイヤに対応するセグメントの最初の入射点とすることができる。また、図４の場合、点Ｐ１m を第ｍセグメントの最初の入射点とすることができる。隣り合うセグメント間では、出射面に近い方のセグメントの最高点を、出射面から遠い方のセグメントの最低点に一致するようにオフセット値を決定することにより、隣り合うセグメントの境界部分において、光軸（Ｚ軸）方向の段差（ギャップ）を無くすことができる。これにより、入射面に不連続な部分が発生することを防止でき、レンズの生産性を向上させることができる。
　前述の処理によって、各セグメントについて、すべての入射光線の入射点と、各入射点での法線ベクトルを特定することができる。これにより、全てのセグメントの入射面形状を決定することができる。以下では、入射点と法線ベクトルの最適化について説明する。
　図１０は入射点及び法線ベクトルの最適化方法の一例を示す模式図である。図１０には、あるセグメントに対して決定された自由曲面を図示している。便宜上、入射点をＰ（ｉ－１）、Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）の４点だけ図示する。実際には、入射点の数は多い。入射点Ｐ（ｉ－１）、Ｐ（ｉ）、Ｐ（ｉ＋１）、Ｐ（ｉ＋２）それぞれに入射する入射光線をＲ（ｉ－１）、Ｒ（ｉ）、Ｒ（ｉ＋１）、Ｒ（ｉ＋２）とし、入射光線Ｒ（ｉ－１）、Ｒ（ｉ）、Ｒ（ｉ＋１）、Ｒ（ｉ＋２）それぞれの実施の焦点位置をＴ（ｉ－１）、Ｔ（ｉ）、Ｔ（ｉ＋１）、Ｔ（ｉ＋２）とする。ここで、暫定目標位置を設定する。入射光線Ｒ（ｉ－１）の暫定目標位置は、例えば、Ｔ（ｉ－１）＋δ{Ｔ－Ｔ（ｉ－１）}の如く設定できる。Ｔは目標位置である。同様に、入射光線Ｒ（ｉ）の暫定目標位置は、例えば、Ｔ（ｉ）＋δ{Ｔ－Ｔ（ｉ）}の如く設定でき、入射光線Ｒ（ｉ＋１）の暫定目標位置は、例えば、Ｔ（ｉ＋１）＋δ{Ｔ－Ｔ（ｉ＋１）}の如く設定でき、入射光線Ｒ（ｉ＋２）の暫定目標位置は、例えば、Ｔ（ｉ＋２）＋δ{Ｔ－Ｔ（ｉ＋２）}の如く設定できる。暫定目標位置が目標位置に近づくように、入射点及び法線ベクトルを更新する処理を繰り返す。暫定目標位置と目標位置との差が許容範囲内になるまで更新を繰り返すことができる。なお、入射光線の入射角度によって目標位置は異なるので、入射点及び法線ベクトルの更新は、入射角度毎に行うことができる。
　図１１はレンズの一構成であるハニカムモデルを示す模式図である。レンズは、７個のレンズ素子で構成され、各レンズ素子をハニカム状に配置している。＃１及び＃４がＲ（赤色波長）に対応し、＃２、＃５及び＃７がＧ（緑色波長）に対応し、＃３及び＃６がＢ（青色波長）に対応している。
　図１２はレンズ素子の入射面形状の一例を示す模式図である。前述の入射点及び法線ベクトルの最適化を行うことにより、各レンズ素子の入射面形状を決定することができる。図１２の例は、六角形のセグメント１で特定された入射点及び法線ベクトルによって決定される入射面形状をＸＹＺ座標系の３次元で模式的に図示している。本実施の形態のレンズ設計方法によって設計されたレンズは、様々な視野から（異なる入射角度）の光線を像面の所要の場所に柔軟に集光することができる。別言すれば、像面の様々な場所に集光できるように柔軟にレンズを設計することができる。
　レンズ素子の入射面形状は、式（１）で定式化することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式１において、ｍはレンズ素子（セグメント）の識別子を示し、ｘ、ｙはｘｙ平面での座標値を示す。ｃは曲率を示し、ｋは円錐定数を示し、通常、非球面係数として使用される。ｆｓ（ｘ、ｙ）は、ｓ次の回転非対称項を示し、例えば、ＸＹ多項式、ゼルニケ多項式、チェビシェフ多項式などを含む。なお、計算を容易にするために、高次元の非線形の円錐項を省略してもよい。
　上述のように、本実施の形態のレンズは、お互いに隣接して配置された複数のレンズ素子を備え、各レンズ素子の入射面は、入射光線が像面上の所要位置に到達するように入射光線が屈折した屈折光線のベクトルに基づいて決定されている。また、レンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、同じ入射角度の入射光線束を像面上の所要位置に集光し、入射光線束の入射角度に応じて、入射光線束を像面上の異なる所要位置に集光することができる。また、複数のレンズ素子は、入射光線の異なる波長に対応付けられた複数のレンズ素子群に区分されている。
　本実施の形態のレンズの製造方法は、例えば、以下のようにすることができる。ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate）などのアクリル樹脂のブロック（例えば、大まかな形状が１６ｍｍ×１６ｍｍ×５ｍｍ：高さ２ｍｍの球形キャップを備えた厚さ３ｍｍの基板）を最初に準備する。次に、本実施の形態の設計方法によって設計された３Ｄモデルの輪郭に沿ったスパイラルパスを生成する。微細加工プロセスは、例えば、シングルポイントダイヤモンド施削機械を用い、スピンドル速度が毎分５回転、半径方向の送り速度が１回転当たり５μｍとすることができる。なお、製造方法は、前述の方法に限定されるものではなく、業界で広く利用されている既存の製造方法を用いることができる。また、金型を用いてレンズを製造してもよい。これにより、様々な材料に対して新しい設計を柔軟に行うことができる。
　次に、本実施の形態のレンズの評価結果について説明する。
　図１３は特定の視野角での集束性能の一例を示す説明図である。図中、左から右に向かって、６つの視野角（０°、０°）、（１°、０°）、（２°、０°）、（０°、１°）、（０°、２°）、（１．４１４°、１．４１４°）を表す。入射光線は、６３７ｎｍ（赤）、５２０ｎｍ（緑）、４８０ｎｍ（青）の３色の波長を使用している。図中、小さな矩形の寸法は、３０μｍ×３０μｍである。
　比較例１は、Ｆ値が２．５の従来の回析制限非球面（ＤＬＡ）レンズを使用した場合を示す。比較例１では、緑色光線の集光スポット（図中の中央部）は視野角（０°、０°）では良好であるが、他の視野角（０でない視野角）ではコマ収差が顕著になる。コマ収差とは、軸外物点から出た光線が像面上の１点に集まらず、彗星のように尾を引いた非対称なボケを生成することをいう。また、赤色光線及び青色光線の集束スポット（図中の円状の点線）は、３００μｍ程度の領域に大きく広がっており、色収差を補正することができない。
　比較例２は、Ｆ値が２．５、焦点距離が４０．５ｍｍであって、セグメント化されていない軸上自由形状レンズを使用した場合を示す。比較例２では、３つの色すべてにおいて、集束劣化が存在している。
　比較例３は、２枚のレンズで構成されるダブレットレンズを使用した場合を示す。比較例３では、比較例１に比べて、色収差は低減されているものの、０でない視野角では、コマ収差が生じている。また、視野角が大きくなると集束性能が低下していることが分かる。
　本実施の形態は、入射光線パラメータを、Ｊ＝１８、Ｐ＝１０、入射角度の数Ｋ＝１３として選択し、セグメント数Ｍ＝７とし、ＲＧＢの３色に対応する波長としている。レンズは直径が１６ｍｍ、焦点距離が４０．５ｍｍ、視野角を４°としている。本実施の形態では、全ての視野角において、非常に狭い共通スポットに３色の光線を集束することができる。
　図１４は本実施の形態のレンズによる異なる入射角度での集束性能の一例を示す説明図である。図１４では、ＸＹ平面上の像面の焦点位置を示す。焦点位置は、入射光線の入射角度に応じて異なっている。図中、１３個のスポットは、入射角度が（０°、０°）、（０°、±１°）、（０°、±２°）、（±１°、０°）、（±２°、０°）、（±１°、±１°）、（±１．４１４°、±１．４１４°）に対応する。例えば、ＸＹ座標が（１．５２ｍｍ、０ｍｍ）は、入射角度（０°、２°）に対応する。図１４から分かるように、ハニカム構造のレンズを通過する３色の光線は、全て同じ位置に焦点が合っている。
　図１５は結像性能の一例を示す説明図である。図１５（Ａ）は、従来の回析制限非球面（ＤＬＡ）レンズを使用した場合の画像を示し、図１５（Ｂ）は本実施の形態のレンズを使用した場合の画像を示す。図１５（Ａ）の場合には、比較的大きな入射角度において明らかな色収差が生じ、特に画像の端部で色収差が顕著となる。例えば、符号Ｃ１で示す煙突、及び符号Ｃ２で示すトートバックでは、緑色に対する色収差が見られる。図１５（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、色収差がなく、符号Ｃ１及びＣ２の領域においても色収差がない。
　図１６は結像性能の他の例を示す説明図である。図１６（Ａ）は、従来の回析制限非球面（ＤＬＡ）レンズを使用した場合の画像を示し、図１６（Ｂ）は本実施の形態のレンズを使用した場合の画像を示す。図１６（Ａ）の場合、赤色の円と青色の円は非常にぼやけており、軸上色収差によってシフトしている。一方、図１６（Ｂ）の場合、３色の円形画像はすべて鮮明であり、色収差もない。
　図１７はレンズの評価システムの構成の一例を示す模式図である。赤色、緑色及び青色のレーザ光は、ファイバーポートに入り、ビームエキスパンダによって拡大される。各色のレーザは、ハニカムレンズのレンズ素子（セグメント）と位置合わせされたフィルタ（マスク）を通過する。フィルタは、レンズ素子に割り当てられた色だけが当該レンズ素子を通過するように構成されている。レンズは５軸調整可能なケージシステムに収容され、撮像素子上での焦点を調整することができる。これにより、異なる色の光線を色収差なしで撮像素子の同じスポットに集束させることができる。また、ケージシステムは、Ｘ軸方向のＦＯＶ、及びＹ軸方向のＦＯＶを調整することができる。
　図１８及び図１９はレンズの設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体を制御部１１として説明する。制御部１１は、入力データを取得し（Ｓ１１）、入射光線束を設定する（Ｓ１２）。入射光線束の設定は、ユーザ（レンズの設計者）から受け付けることができ、例えば、複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線であって、複数の入射角度（例えば、Ｋ個）毎に所定数（例えば、Ｊ×Ｐ）の入射光線の設定を行うことができる。入射光線の総数は、いずれのセグメントも、Ｉ＝Ｊ×Ｐ×Ｋとなる。
　制御部１１は、入力されたデータに基づいてセグメントを設定する（Ｓ１３）。セグメントの設定は、例えば、セグメントの数、形状（例えば、六角形など）、割り当てる光の波長、セグメントの中心座標などを設定することができる。
　制御部１１は、セグメントの順番を特定する識別子ｍを１にセットし（Ｓ１４）、第１セグメントの最初の入射点及び入射光線を選択する（Ｓ１５）。制御部１１は、入射光線が屈折する屈折光線を特定し、屈折光線の法線ベクトル（ベクトル）を特定する（Ｓ１６）。
　制御部１１は、入射点において法線ベクトルに直交する接平面を特定し（Ｓ１７）、接平面と交差する未使用の入射光線の中から次の入射光線を特定する（Ｓ１８）。制御部１１は、特定済の入射点から、特定した次の入射光線への最小長の垂線が当該入射光線と交差する点を次の入射点として特定する（Ｓ１９）。
　制御部１１は、すべての入射光線について処理が完了したか否かを判定し（Ｓ２０）、完了していない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ステップＳ１６以降の処理を続ける。すべての入射光線について処理が完了した場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御部１１は、特定した入射点及び法線ベクトルに基づいて、セグメントの自由曲面を生成する（Ｓ２１）。
　制御部１１は、生成した入射面（自由曲面）に実際に入射する入射点を算出する（Ｓ２２）。ここでは、ステップＳ１２で設定した入射光線束を用いることができる。制御部１１は、入射点から入射した光線の実際の焦点位置を算出し（Ｓ２３）、算出した焦点位置と目標位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２４）。
　誤差が許容範囲内でない場合（Ｓ２４でＮＯ）、制御部１１は、法線ベクトル及び入射点を更新し（Ｓ２５）、ステップＳ２１以降の処理を繰り返す。誤差が許容範囲内である場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、制御部１１は、すべてのセグメントについて処理が完了したか否かを判定する（Ｓ２６）。
　すべてのセグメントについて処理が完了していない場合（Ｓ２６でＮＯ）、制御部１１は、識別子ｍに１を加算し（Ｓ２７）、ステップＳ１５以降の処理を続ける。すべてのセグメントについて処理が完了した場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、制御部１１は、レンズの自由曲面（入射面の形状）を決定し（Ｓ２８）、処理を終了する。
　上述のように、本実施の形態のレンズ設計方法は、単純な平面から開始して、最終的にハニカム状に配置されたレンズ素子の入射面形状をｘｙｚの３Ｄ座標で決定することができる。また、本実施の形態のレンズは、回析限界と色収差のない集束と結像を実現することができる。モノリシック一体型構造は、拡張可能な六角形の自由曲面の配列で構成され、様々な波長を含む多波長集束用のレンズを構成することができる。
　本実施の形態によれば、単一のレンズ素材を用いたモノリシック設計により、設計のトポロジカルな自由度が増加し、複数のレンズを組み合わせる際のアセンブリやアライメントに関連するエラーのない高度に統合された屈折光学系を実現することができる。色収差を改善するために、従来、２つのレンズをカスケード接続する構成や、３つのレンズを組み合わせたものが提案されているが、いずれも光学システム全体の形状や体積が増加し、組立が複雑になり、製造コストが上昇する。一方、本実施の形態のモノリシックレンズは、色収差を低減でき、単一のレンズで構成され、レンズの形状や体積が小さく、複雑な組立も必要としないので、低コストを実現できる。また、レンズの体積を大幅に低減できるので、光学デバイスの小型化に貢献し、産業用及び消費者向けの様々なアプリケーションにとって非常に望ましいレンズを提供することができる。本実施の形態のレンズは、特に、色収差の低減、集束の高性能化を実現できるとともに、レンズの小型化が可能であり、また簡単な製造方法を適用することができるので、小型カメラ、ウェアラブルデバイスなどの幅広い分野での光学機器等に利用することができる。
　上述の実施の形態では、入射光線の色をＲＧＢの３色として説明したが、入射光線の色は、ＲＧＢに限定されるものではなく、ＵＶから赤外線の波長までＮ（４以上）色の入射光線に対しても柔軟に適用できる。
（第２実施形態）
　第１実施形態では、共通の目標位置にＲＧＢの各波長の光線を集束することができるレンズ及びレンズの設計方法を説明したが、設計者は、撮像素子のどの位置にどの波長の光を集束させるかを自由に設計することができる。第２実施形態では、撮像素子のＲＧＢそれぞれのピクセルにＲＧＢそれぞれの波長の光を集束させる場合について説明する。
　第１実施形態の場合と同様に、表示パネル１８は、レンズの設計者（ユーザ）が、レンズの機能に応じて機能を特定する特定パラメータの設定値を受け付ける入力画面を表示することができる。特定パラメータの設定値は、特定の値でもよく、特定の数値範囲でもよい。
　図２０は第２実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図２０（Ａ）は、第２実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（ピクセルなど）は多数存在している。図２０（Ａ）に示すように、第２実施形態では、特定パラメータは、光の波長（ここでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））及び入射光線の入射角度θである。所要位置の特定パラメータは、（λR ）（θ1,1）、（λG ）（θ1,1）、（λB ）（θ1,1）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。所要位置毎に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のいずれか１つ及び入射角度θの値を設定することができる。なお、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長は、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。撮像素子は、ＲＧＢそれぞれのピクセルで構成されている。設計者は、撮像素子のピクセルの構成に応じて、レンズの設計を柔軟に行うことができる。図２０（Ａ）に示すように、設計者は、撮像素子の各ピクセルのＲＧＢそれぞれに対応して、ＲＧＢの波長の光をそれぞれのピクセルに集束するようにレンズを設計することができる。図２０（Ｂ）に示すように、非球面マイクロレンズアレイの各マイクロレンズは、ＲＧＢの３色のいずれかの色が割り当てられている。非球面マイクロレンズアレイは、第１実施形態で説明した設計方法により設計することができる。
　上述のように、制御部１１（ＣＰＵ、プロセッサ）は、入射光線の波長毎の所要位置の設定を設計者から受け付け、設定された所要位置を用いることができる。光学パラメータとして、入射光線の波長を選定し、各レンズ素子群の各レンズ素子それぞれは、同じ入射角度であって、レンズ素子群毎に異なる特定の波長の入射光線束それぞれを像面上の特定の波長毎に区分されたそれぞれの所要位置に集光することができる。
　上述のように、第２実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、同じ入射角度であって、レンズ素子群毎に異なる波長の入射光線束それぞれを像面上の波長毎に区分されたそれぞれの所要位置に集光することができる。
（第３実施形態）
　第３実施形態では、特定パラメータとして焦点距離を取り上げる。これにより、深度（焦点深度）を認識することができる撮像装置を実現することができる。
　表示パネル１８は、レンズの設計者（ユーザ）が、レンズの機能に応じて機能を特定する特定パラメータの設定値を受け付ける入力画面を表示することができる。第３実施形態では、特定パラメータは、焦点距離及び入射角度である。
　図２１は第３実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。撮像素子は、＃１～＃４の４つの区画に区分され、レンズは、撮像素子に対応して４つの＃１～＃４の４つの区画に区分された複合レンズである。図２１（Ａ）は、第３実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（ピクセルなど）は多数存在している。図２１（Ａ）に示すように、第３実施形態では、特定パラメータは、焦点距離及び入射光線の入射角度θである。所要位置の特定パラメータは、（ＦＬ１）（θ1,1）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。図２１（Ａ）に示すように、設計者は、撮像素子の各区画＃１～＃４の焦点距離ＦＬ１～ＦＬ４それぞれに対応して、複合レンズの各区画＃１～＃４を通る光線が撮像素子上で集束するようにレンズを設計することができる。図２１（Ｂ）に示すように、複合レンズは、４つの区画＃１～＃４に焦点距離ＦＬ１～ＦＬ４が割り当てられている。複合レンズは、第１実施形態で説明した設計方法により設計することができる。
　図２２は複合レンズによる焦点深度の認識方法の一例を示す模式図である。光軸方向に沿って、複合レンズに近い順にレンズ＃１、＃２、＃３、＃４を配置してある。レンズの焦点距離は、レンズ＃１、＃２、＃３、＃４の順に長くなるとする。図２２（Ａ）の例では、レンズ＃１、＃２、＃３、＃４の順にＣＣＤでのスポットサイズが大きくなっている。また、図２２（Ｂ）の例では、レンズ＃３、＃４、＃２、＃１の＃２、＃３、＃４の順にＣＣＤでのスポットサイズが大きくなっている。
　図２３は焦点距離とスポットサイズの関係を示す模式図である。図中、横軸は焦点距離を示し、縦軸はスポットサイズを示す。符号Ａで示す曲線は、図２２（Ａ）の４つのレンズ＃１～＃４で得られたスポットサイズをプロットしたものであり、符号Ｂで示す曲線は、図２２（Ｂ）の４つのレンズ＃１～＃４で得られたスポットサイズをプロットしたものである。それぞれの曲線Ａ、Ｂ上でスポットサイズが最も小さくなる位置に対応する焦点距離が複合レンズによって認識することができる。これにより、光源の光軸上の移動に応じて、正確な焦点深度を認識することができる。
　上述のように、制御部１１（ＣＰＵ、プロセッサ）は、焦点距離毎の所要位置の設定を設計者から受け付け、設定された所要位置を用いることができる。光学パラメータとして、焦点距離を選定し、各レンズ素子群の各レンズ素子それぞれは、レンズ素子群毎の入射光線束それぞれを光軸上の異なる像面上の所要位置（焦点距離が異なる位置）に集光することができる。
　上述のように、レンズ設計装置１００は、複数のセグメントそれぞれは、特定の焦点距離が対応付けられ、像面上の所要位置毎に、焦点距離の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、セグメントに対応する焦点距離が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。また、レンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、入射光線束それぞれを光軸上の異なる像面上の所要位置に集光することができる。
　前述の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態では、像面としてＣＣＤの撮像面を用いた例を説明したが、像面はＣＣＤの撮像面に限定されるものではない。例えば、像面は、フィルム、スクリーン、プレート、ウエハなどの様々な材料の面とすることができる。以下、具体的に説明する。以下の第４実施形態から第８実施形態において、表示パネル１８は、レンズの設計者（ユーザ）が、特定パラメータの設定値を受け付ける入力画面を表示することができる。特定パラメータの設定値は、特定の値でもよく、特定の数値範囲でもよい。
（第４実施形態）
　図２４は第４実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図２４（Ａ）は、第４実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面（例えば、フィルム）上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（光の照射点など）は多数存在している。図２４（Ａ）に示すように、第４実施形態では、特定パラメータは、光の波長λ（ここでは、波長の設定値として、ＵＶ光の波長λ１、及び赤色光の波長λ２とする）である。所要位置の特定パラメータは、（λUV）、あるいは（λR ）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。なお、模様の有無は、波長が異なることを分かりやすく示したものである。所要位置毎に、波長の値を設定することができる。なお、波長λは、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。この場合、本実施の形態のレンズ設計アルゴリズムは、自動的に入射角を割り当てるので、特定パラメータとしての入射角を設定しなくてもよい。
　図２４（Ｂ）に示すように、便宜上、レンズは、７個のレンズ素子で構成されているとする。なお、レンズ素子の数は７個に限定されるものではない。点光源は、ＵＶ光と赤色光を送出することができる。複数のレンズ素子のうち、斜線が付されているレンズ素子は、ＵＶ光の波長λ１に対応し、残りのレンズ素子は、赤色光の波長λ２に対応している。レンズ素子と波長との対応付けは、レンズ素子の入射面側に波長λ１、λ２それぞれを透過させるフィルタを設ければよい。
　フィルムは、光応答性を有するポリマーを含有する水を含むフィルタである。フィルムにＵＶ光が照射されると、照射されたポリマーは高粘性の状態となり、赤色光が照射されると、照射されたポリマーは低粘性の状態となり、ポリマーを含有する水を流動させることができる。このように、設計者がフィルム上の所要位置での波長の値を設定することにより、レンズ設計装置１００は、微細な流路が形成されたフィルムを設計することができる。微細な流路が形成されたフィルムは、マイクロデバイスとして、例えば、抗菌薬と被検菌液との混合液をインキュベートし、流路における観察エリアを顕微鏡で観察することにより、菌の抗菌薬に対する感受性を確認できる検査システムなどに利用することができる。また、微細な流路が形成されたフィルムは、微量の液体を制御するマイクロフルディスク技術として、様々な薬液の混合分離や化学反応などを行うことができ、医療診断、薬品製造、化学分析などの様々な分野で利用可能である。
　レンズの設計方法は、第１実施形態の場合と同様であるが、レンズ設計装置１００は、像面上の所要位置毎に、光の波長の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、光の波長が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　また、第４実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、波長が異なる入射光線束それぞれを像面上の波長に対応する異なる所要領域に集光することができる。
　図２５は第４実施形態のレンズの構成の他の例を示す模式図である。図２５の例は、レンズの一部を、入射光線の分布を動的に制御可能な光学部材で覆う構成を示す。光学部材は、図２５に示すように、スリットが設けられた円盤状のマスクとすることができる。また、図示していないが、光学部材は、例えば、光の透過・非透過を制御可能な液晶板（ＬＣＤ）でもよく、ＤＬＰ（Digital Light Processor）でもよく、あるいは、入射光線の分布を制御できるものであれば他の部材でもよい。図２５に示すように、マスクを回転させてスリットの位置を変えることにより、複数のレンズ素子が配置されたレンズへの入射光線の分布を制御することができ、フィルムに照射されるＵＶ光と赤色光を動的に変更することができる。これにより、フィルムに形成する流路の形状（流れの方向）を柔軟に変更することができる。
（第５実施形態）
　図２６は第５実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図２６（Ａ）は、第５実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面（例えば、スクリーン）上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（光の照射点など）は多数存在している。図２６（Ａ）に示すように、第５実施形態では、特定パラメータは、光の波長λ及び光の強度Ｉである。所要位置の特定パラメータは、（Ｉ0）（λ0）、あるいは（Ｉ1）（λ1）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。なお、模様の有無は、光の強度及び波長が異なることを分かりやすく示したものである。所要位置毎に、波長λの値及び強度Ｉの値を設定することができる。なお、波長λ及び強度Ｉは、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。この場合、本実施の形態のレンズ設計アルゴリズムは、自動的に入射角を割り当てるので、特定パラメータとしての入射角を設定しなくてもよい。
　図２６（Ｂ）に示すように、便宜上、レンズは、７個のレンズ素子で構成されているとする。なお、レンズ素子の数は７個に限定されるものではない。点光源は、白色光を送出することができる。複数のレンズ素子それぞれは、特定の波長に対応付けられている（図ではレンズ素子に付与した模様の違いで波長の違いを表している）。レンズ素子と波長との対応付けは、レンズ素子の入射面側に特定の波長を透過させるフィルタを設ければよい。
　スクリーン上には、光の波長及び強度に応じて様々な文字や図形、模様、テクスチャを表示させることができる。図２６（Ｂ）の例では、「ＫＹＯＴＯ」の文字が表示され、文字の部分毎に波長λ１～λ３に応じて色や色味、明暗などの表現を変えることができる。光の強度は、例えば、Ｉ１＞Ｉ２とすることができる。なお、波長の数は３つに限定されない。また、強度も強弱の２つに限定されるものではない。
　第５実施形態のスクリーンは、デジタルサイネージ（電子看板）、広告表示、案内表示など、店舗や公共施設等におけるディスプレイ装置に利用することができる。
　レンズの設計方法は、第１実施形態の場合と同様であるが、レンズ設計装置１００は、像面上の所要位置毎に、光の強度及び光の波長の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、光の強度及び光の波長が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　また、第５実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、波長及び強度が異なる出射光線を像面上の波長及び強度に対応する異なる所要領域に集光することができる。
（第６実施形態）
　図２７は第６実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図２７（Ａ）は、第６実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面（例えば、ガラスの表面に金膜を形成したプレート）上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（光の照射点など）は多数存在している。図２７（Ａ）に示すように、第６実施形態では、特定パラメータは、光の強度Ｉである。所要位置の特定パラメータは、（Ｉ0）、あるいは（Ｉ1）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。なお、模様の有無は、光の強度が異なることを分かりやすく示したものである。所要位置毎に、強度Ｉの値を設定することができる。なお、強度Ｉは、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。この場合、本実施の形態のレンズ設計アルゴリズムは、自動的に入射角を割り当てるので、特定パラメータとしての入射角を設定しなくてもよい。金膜が形成されたガラス板は、水などの液体中に配置されている。
　図２７（Ｂ）に示すように、便宜上、レンズは、７個のレンズ素子で構成されているとする。なお、レンズ素子の数は７個に限定されるものではない。点光源は、特定の波長のレーザ光を送出することができる。複数のレンズ素子それぞれは、各入射点で入射したレーザ光を金膜上の所要位置に照射する。これにより、レンズは、金膜上の焦点パターン上にレーサ光を集光することができる。焦点パターンの各所要位置には、光の強度Ｉが設定されている。図２７（Ｂ）では、レーザ光の一部として、光の強度がＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４のレーザ光線が照射されている状態を図示している。光の強度は、レンズ素子の厚み、具体的には、レンズ素子の入射点とレーザ光がレンズ素子から出射する出射点との間の光路長によって調整することができる。なお、金膜上の焦点パターン以外の部分は、光の強度が、後述のマランゴニ対流が発生しない程度に小さくすることができるが、レーザ光が照射されないようにレンズ素子の入射面形状を設計してもよい。
　図２８は金膜上で発生するマランゴニ対流の一例を示す模式図である。図２８（Ａ）は、ガラス板の側面から見た状態を示す。金膜上に照射されたレーザ光は、照射点及びその近傍の温度を上昇させ高温となる。一方、レーザ光が照射されていない部分では、低温となる。高温部分では液体表面に作用する表面張力が小さくなり、低温部分では表面張力が大きくなる結果、表面張力の不均一が生じる。この表面張力の差によって引き起こされる流れ（マランゴニ対流）が発生する。
　図２８（Ｂ）は、金膜の上側から見た状態を示す。焦点パターンの間隔が短い部分では、大きなマランゴニ対流が発生する。また、焦点パターンの間隔が長い部分では、比較的小さなマランゴニ対流が発生する。この結果、符号Ｒで示す向きに対流を発生させることができる。このように、焦点パターンの形状、間隔などを適宜設定することにより、様々な状態の対流を発生させることができる。
　このように、第６実施形態のレンズは、少量の液体を自在に動かすことができ、化学分野、医療分野、小さな液滴やカプセルを作成する技術、電子部品の冷却技術、高純度の半導体結晶の生成技術など、様々な分野で利用することが期待される。
　レンズの設計方法は、第１実施形態の場合と同様であるが、レンズ設計装置１００は、像面上の所要位置毎に、光の強度の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、光の強度が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　また、第６実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、像面上の所要位置に応じて異なる強度の出射光線を所要位置に集光することができる。
（第７実施形態）
　図２９は第７実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図２９（Ａ）は、第７実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面（例えば、ウエハ）上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（光の集光点など）は多数存在している。図２９（Ａ）に示すように、第７実施形態では、特定パラメータは、光の位相Фである。具体的には、位相Φは、各レンズ素子を透過する光の位相φi を合計して求めることができる。所要位置の特定パラメータは、φi, 1, 1をｉ＝１～６まで合計した値とすることができる。他の所要位置も同様である。後述するように、所要位置毎の位相Фには、レンズ素子の数に対応して、６個の設定値を設定することができる。なお、位相Фは、入射する際の位相が揃ったＵＶ光の位相を基準として、どの程度位相がシフトしているかを示す位相差（シフト量）でもよい。
　図２９（Ｂ）に示すように、便宜上、レンズは、６個のレンズ素子で構成されているとする。なお、レンズ素子の数は６個に限定されるものではない。光源は、コヒーレント（可干渉性）な平行ＵＶ光を送出することができる。平行ＵＶ光は、光波の位相及びエネルギーがそろっている。複数のレンズ素子それぞれは、入射したＵＶ光を像面上の全ての所要位置に照射することができる。また、複数のレンズ素子＃１～＃６の特定の入射点に入射したＵＶ光は、それぞれ位相がФ１～Ф６のＵＶ光を同一の所要位置に集光する。なお、位相Ф１～Ф６は、それぞれのＵＶ光の光路長によって決定される。位相Ф１～Ф６は、像面上の所要位置での位相である。例えば、位相Ф１～Ф６が、（０、０、０、０、０、０）の場合、ＵＶ光の位相が揃っている（位相差が０である）ので、ＵＶ光は所要位置で干渉して強め合う。また、位相Ф１～Ф６が、（０、６０、１２０、１８０、２４０、３００）の場合、ＵＶ光は所要位置で干渉して弱め合う。
　このように、第７実施形態のレンズは、超微細な回路パターン（ナノパターン）をウエハ上に転写する半導体リソグラフィ技術に用いることができる。
　レンズの設計方法は、第１実施形態の場合と同様であるが、レンズ設計装置１００は、複数のセグメントそれぞれに光の位相が対応付けられ、像面上の所要位置毎に、光の複数の位相の設定値を受け付け、セグメント毎に、それぞれの入射点で入射した複数のコヒーレントな入射光線が、複数の位相（又は位相差、位相シフト量など）が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　また、第７実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、コヒーレントな入射光線の入射点毎に入射光線の位相を所要値だけシフトして像面上の所要位置に集光することができる。
（第８実施形態）
　図３０は第８実施形態のレンズの構成の一例を示す模式図である。図３０（Ａ）は、第８実施形態での特定パラメータの設定例を模式的に示す。なお、便宜上、像面（例えば、偏光を利用できる光学材料などのプレート）上の所要位置を、６×６のマトリクスで図示しているが、実際の所要位置（光の集光点など）は多数存在している。図３０（Ａ）に示すように、第８実施形態では、特定パラメータは、偏光による偏光による電界ベクトル又は磁界ベクトルの方位角χである。所要位置の特定パラメータは、（χ1, 1）のように表すことができる。他の所要位置の特定パラメータも同様である。なお、方位角χは、特定の値でもよく、特定の範囲でもよい。
　図３０（Ｂ）に示すように、便宜上、レンズは、７個のレンズ素子で構成されているとする。なお、レンズ素子の数は７個に限定されるものではない。各レンズ素子の材質は、ダイクロイッククリスタルであり、各レンズ素子は、特定の波長の光を透過することができる。光源は、平行白色光を送出することができる。白色光の場合、偏光した光がばらばらに重なり合うので全体としては偏光状態が観測されない。レンズ素子は、特定の波長の光を透過させるので、特定の波長の光は、レンズ素子及び空気中を進行する際に、進行方向に垂直な面内で電界ベクトル又は磁界ベクトルの振動（偏り）の先端が、例えば、円軌道を描く（円偏光）。レンズ素子を透過した光は、像面上の所要位置において、設定された方位角の偏光した光であるので、光学材料上で偏光マップが生成される。偏光マップの矢印は、方位角と関連付けられている。
　第８実施形態のレンズは、光を使って物質の性質を調べる際に利用することができる。例えば、偏光による電場によって物質中の電子状態を変化させ、あるいは、偏光による磁場によって物質中の磁化状態を変化させ、これらの電子状態の変化や磁化状態の変化を観測し、観測結果に基づいて物質中の対象部の状態を推定する、等の分析を行うことができる。例えば、光学材料として、対象の細胞が含まれる試料に対して、レンズを使って光を照射することにより、細胞の配列を観測するような技術に応用できる。
　レンズの設計方法は、第１実施形態の場合と同様であるが、レンズ設計装置１００は、複数のセグメントは、特定の波長の光を透過し、像面上の所要位置毎に、偏光による電界ベクトル又は磁界ベクトルの方位角の設定値を受け付け、セグメント毎に、各入射点で入射した平行な入射光線が、方位角が設定された所要位置に到達するように光路を決定することができる。
　また、第８実施形態のレンズにおいて、複数のレンズ素子それぞれは、特定の波長の光を透過し、入射点毎に入射光線の入射点から像面上の所要位置までの光路長を異ならせている。光路長が異なることにより、偏光による方位角を変化させることができる。入射点から像面上の所要位置までの光路長を調整するためには、レンズ素子の入射点から出射点までの光路長（レンズ素子の厚み）を調整することができる。
　上述のように、各実施形態によれば、光学特性を複合的に調整することができる。
　上述の第１実施形態から第８実施形態のレンズにおいて、レンズの入射面の形状は、平面でもよく、球面でもよく、非球面でもよい。
　上述の実施形態においては、異なる光の位相及び偏光を得るために、位相や偏光に対応させて異なる材料を用いる構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、レンズの入射面又は出射面に、階層的サブ波長レベルのナノ構造アレイを配置して、光の位相又は偏光による方位角を変えるようにしてもよい。これにより、位相や偏光に対応させてレンズの材料を異ならせる必要がない。
　図３１はレンズ設計装置の構成の他の例を示す説明図である。図３１において、符号１１０は、通常のコンピュータである。コンピュータ１１０は、制御部１１１、入力部１１６、出力部１１７、及び外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１１８を備える。制御部１１１は、ＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１３、ＲＡＭ１１４、及びＩ／Ｆ（インタフェース）１１５を備える。
　入力部１１６は、レンズ設計のための入力データを取得する。出力部１１７は、設計後のレンズを製造するために必要なデータを出力する。Ｉ／Ｆ１１５は、制御部１１１と、入力部１１６、出力部１１７及び外部Ｉ／Ｆ部１１８それぞれとの間のインタフェース機能を有する。
　外部Ｉ／Ｆ部１１８は、コンピュータプログラムを記録した記録媒体Ｍ（例えば、ＤＶＤなどのメディア）からコンピュータプログラムを読み取ることが可能である。コンピュータプログラムは、例えば、図１８及び図１９に示す処理手順を含む。外部Ｉ／Ｆ部１１８は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成される記憶部を備え、コンピュータプログラムを保持することができる。
　なお、図示していないが、記録媒体Ｍに記録されたコンピュータプログラムは、持ち運びが自由なメディアに記録されたものに限定されるものではなく、インターネット又は他の通信回線を通じて伝送されるコンピュータプログラムも含めることができる。また、コンピュータには、複数のプロセッサを搭載した１台のコンピュータ、あるいは、通信ネットワークを介して接続された複数台のコンピュータで構成されるコンピュータシステムも含まれる。
　本実施の形態において、レンズと、レンズ素子群毎に異なる特定の波長の光を透過させる光学フィルタとを組み合わせてレンズユニットを構成してもよい。また、レンズと、撮像素子とを組み合わせて撮像装置を構成してもよい。
　上述のように、本実施の形態では、レンズ素子群の中の一のレンズ素子は、他のレンズ素子（例えば、３つ以上のレンズ素子、６つ以上のレンズ素子など）と隣接して配置され、他のレンズ素子全てと外縁を共有している。これにより、各レンズ素子を密集させてよりコンパクトなレンズを生成することができる。また、本実施形態のレンズ設計方法によれば、このような緻密な設計も好適に可能となる。また、単一のレンズのような構成と比べて、密集型アレイ構造のレンズとすることで、周辺のレンズ素子に機能分割することにより、サイズ肥大化を抑制しつつ、レンズ設計の自由度を上げることができる。
　１１　制御部
　１２　入力部
　１３　記憶部
　１４　入射点特定部
　１５　法線ベクトル特定部
　１６　接平面特定部
　１７　出力部
　１８　表示パネル
　１９　操作部
　２０　自由曲面決定部
　１００　レンズ設計装置
　１１０　コンピュータ
　１１１　制御部
　１１２　ＣＰＵ
　１１３　ＲＯＭ
　１１４　ＲＡＭ
　１１５　Ｉ／Ｆ
　１１６　入力部
　１１７　出力部
　１１８　外部Ｉ／Ｆ部
 

Claims (25)

  1. 　プロセッサが、
    　複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線の設定を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の所要位置に到達する際の光路に基づいて、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定し、
    　特定されたベクトルに基づいて各レンズ素子の入射面形状を決定する、
    　レンズ設計方法。
  2. 　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、レンズの機能を特定する特定パラメータの設定値を受け付ける、
    　請求項１に記載のレンズ設計方法。
  3. 　前記特定パラメータは、
    　入射光線の入射角度、波長、焦点距離、光の位相、光の強度、及び偏光による電界ベクトル若しくは磁界ベクトルの方位角の少なくとも１つを含む、
    　請求項２に記載のレンズ設計方法。
  4. 　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、入射光線の入射角度の設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、前記入射光線の入射角度が設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  5. 　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、入射光線の波長の設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、前記入射光線の波長が設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  6. 　前記複数のセグメントは、
    　特定の波長が対応付けられたセグメントを複数有するセグメント群に区分されている、
    　請求項４又は請求項５に記載のレンズ設計方法。
  7. 　前記複数のセグメントそれぞれは、特定の焦点距離が対応付けられ、
    　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、焦点距離の設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、前記セグメントに対応する焦点距離が設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  8. 　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、光の強度及び光の波長の少なくとも１つの設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が、光の強度及び光の波長の少なくとも１つが設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  9. 　前記複数のセグメントそれぞれに光の位相が対応付けられ、
    　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、光の複数の位相の設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、それぞれの入射点で入射した複数のコヒーレントな入射光線が、
    前記複数の位相が設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  10. 　前記複数のセグメントは、特定の波長の光を透過し、
    　プロセッサが、
    　像面上の所要位置毎に、偏光による電界ベクトル又は磁界ベクトルの方位角の設定値を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した平行な入射光線が、前記方位角が設定された所要位置に到達するように光路を決定する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  11. 　プロセッサが、
    　前記セグメント毎に、一の入射点における、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを特定し、
    　前記入射点を含み、前記ベクトルと直交する接平面を特定し、
    　前記接平面と交差し、設定した入射光線のうち、未使用の入射光線の中から前記入射点に最も近い入射光線を特定し、
    　前記入射点と特定した入射光線とに基づいて、前記一の入射点の次の入射点を特定して、入射点毎に屈折光線のベクトルを特定する、
    　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のレンズ設計方法。
  12. 　複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線の設定を受け付ける受付部と、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の所要位置に到達する際の光路に基づいて、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定する特定部と、
    　特定されたベクトルに基づいて各レンズ素子の入射面形状を決定する決定部と
    　を備える、
    　レンズ設計装置。
  13. 　コンピュータに、
    　複数のレンズ素子に倣って隣接配置される複数のセグメントそれぞれに入射する入射光線の設定を受け付け、
    　前記セグメント毎に、各入射点で入射した入射光線が像面上の所要位置に到達する際の光路に基づいて、前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルを入射点毎に特定し、
    　特定されたベクトルに基づいて各レンズ素子の入射面形状を決定する、
    　処理を実行させるためのコンピュータプログラム。
  14. 　お互いに隣接して配置された複数のレンズ素子を備え、
    　各レンズ素子の入射面は、
    　入射光線が像面上の所要位置に到達するように前記入射光線が屈折した屈折光線のベクトルに基づいて決定されている、
    　レンズ。
  15. 　一のレンズ素子は、
    　３つ以上の他のレンズ素子と隣接して配置され、前記他のレンズ素子全てと外縁を共有する、
    　請求項１４に記載のレンズ。
  16. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　同じ入射角度の入射光線束を像面上の所要位置に集光し、
    　入射光線束の入射角度に応じて、前記入射光線束を前記像面上の異なる所要位置に集光する、
    　請求項１４又は請求項１５に記載のレンズ。
  17. 　前記複数のレンズ素子は、入射光線の異なる波長に対応付けられた複数のレンズ素子群に区分されている、
    　請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のレンズ。
  18. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　同じ入射角度であって、前記レンズ素子群毎に異なる波長の入射光線束それぞれを像面上の波長毎に区分されたそれぞれの所要位置に集光する、
    　請求項１７に記載のレンズ。
  19. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　入射光線束それぞれを光軸上の異なる像面上の所要位置に集光する、
    　請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のレンズ。
  20. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　波長が異なる入射光線束それぞれを像面上の前記波長に対応する異なる所要領域に集光する、
    　請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のレンズ。
  21. 　前記複数のレンズ素子に入射する入射光線束の分布を動的に制御可能な光学部材を備える、
    　請求項２０に記載のレンズ。
  22. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　像面上の所要位置に応じて異なる強度の出射光線を前記所要位置に集光する、
    　請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のレンズ。
  23. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　波長及び強度が異なる出射光線を像面上の前記波長及び強度に対応する異なる所要領域に集光する、
    　請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のレンズ。
  24. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、
    　コヒーレントな入射光線の入射点毎に前記入射光線の位相を所要値だけシフトして像面上の所要位置に集光する、
    　請求項１４に記載のレンズ。
  25. 　前記複数のレンズ素子それぞれは、特定の波長の光を透過し、
    　入射点毎に前記入射光線の入射点から所要位置までの光路長を異ならせている、
    　請求項１４に記載のレンズ。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05164906A (ja) * 1991-12-14 1993-06-29 Koito Mfg Co Ltd 灯具用レンズ及びその金型作製方法
JPH08248208A (ja) * 1995-03-10 1996-09-27 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光路追跡方法、光路表示方法、光路表示装置及びレンズ設計方法
JPH1090793A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Sharp Corp 照明装置
JP2002530711A (ja) * 1998-11-23 2002-09-17 インレイ・リミテツド 光学エレメントを決定して設計する方法
JP2006235415A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Hitachi Displays Ltd レンズアレイおよびそれを利用した表示装置
US20150094993A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Tsinghua University Design method of freeform imaging lens

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05164906A (ja) * 1991-12-14 1993-06-29 Koito Mfg Co Ltd 灯具用レンズ及びその金型作製方法
JPH08248208A (ja) * 1995-03-10 1996-09-27 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光路追跡方法、光路表示方法、光路表示装置及びレンズ設計方法
JPH1090793A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Sharp Corp 照明装置
JP2002530711A (ja) * 1998-11-23 2002-09-17 インレイ・リミテツド 光学エレメントを決定して設計する方法
JP2006235415A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Hitachi Displays Ltd レンズアレイおよびそれを利用した表示装置
US20150094993A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Tsinghua University Design method of freeform imaging lens

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