JP2003279853A - Design method for optical system - Google Patents

Design method for optical system

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JP2003279853A
JP2003279853A JP2002082471A JP2002082471A JP2003279853A JP 2003279853 A JP2003279853 A JP 2003279853A JP 2002082471 A JP2002082471 A JP 2002082471A JP 2002082471 A JP2002082471 A JP 2002082471A JP 2003279853 A JP2003279853 A JP 2003279853A
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optical system
manufacturing error
aberration
design
performance
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method for an optical system suitable for execution in a computer, for efficiently designing the optical system in which the performance change of the optical system by manufacture errors is suppressed in addition to the optical design of various aberrations or the like. <P>SOLUTION: In the design method for the optical system using an evaluation function, at least one evaluation item relating to the manufacture error is used as the evaluation function. The evaluation item includes a manufacture error sensitivity coefficient and the manufacture error sensitivity coefficient is indicated by the fine change of optical performance caused at the time of finely changing the component of the optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学系の設計手法
に関し、特に、コンピュータ等の設計処理装置で実行に
適した光学系の設計手法に関する。また、光学系の設計
プログラムを記録した記録媒体、及び、本光学系の設計
手法ないし光学系の設計プログラムを用いて設計した光
学系及び光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system design method, and more particularly to an optical system design method suitable for execution by a design processing device such as a computer. The present invention also relates to a recording medium having an optical system design program recorded therein, and an optical system and an optical device designed by using the present optical system design method or the optical system design program.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学系の設計手法では、最急降下法、共
役勾配法、最小二乗法等が利用されている。何れの方法
も、最適化手法と呼ばれるもので、複数の変数を有する
評価関数が用いられる。これらの最適化手法を光学系の
設計に用いた場合、評価関数の変数に相当するのが評価
項目(例えば、収差係数)である。
2. Description of the Related Art A steepest descent method, a conjugate gradient method, a least squares method and the like are used as an optical system designing method. Both methods are called optimization methods, and an evaluation function having a plurality of variables is used. When these optimization methods are used for designing an optical system, evaluation items (for example, aberration coefficients) correspond to variables of the evaluation function.

【0003】この評価項目は、光学作用面の曲率半径、
面間隔、及び、屈折率等といった光学系の構成要素の値
に基づいて算出される。よって、構成要素の値を変化さ
せると評価項目の値が変化し、評価項目の値が変化する
と評価関数の値が変化する。そこで、構成要素の値を徐
々に変化させ、評価関数の最適値(例えば、最小値や極
小値)を求める処理を行なう。このようにして、評価関
数の最適値が得られると、そのときにおける各構成要素
の値の組み合わせが最適な光学系を表すことになる。こ
の結果、理想状態に近い光学系の構成要素の値が得られ
る。なお、評価関数の最適値を求める際には、同時に評
価項目も所望の目標値へと近づけることを行なう。
This evaluation item is the radius of curvature of the optical action surface,
It is calculated based on the values of the constituent elements of the optical system such as the surface spacing and the refractive index. Therefore, the value of the evaluation item changes when the value of the component changes, and the value of the evaluation function changes when the value of the evaluation item changes. Therefore, the values of the constituent elements are gradually changed to perform the process of obtaining the optimum value (for example, the minimum value or the minimum value) of the evaluation function. In this way, when the optimum value of the evaluation function is obtained, the combination of the values of the constituent elements at that time represents the optimum optical system. As a result, the values of the constituent elements of the optical system which are close to the ideal state can be obtained. When obtaining the optimum value of the evaluation function, the evaluation items are simultaneously brought close to the desired target value.

【0004】このように、光学系の設計は、評価関数が
最適値となり、かつ、評価項目が目標値の範囲内に到達
するような、光学系の構成要素を求めるものである。上
述のように、光学系の設計に際しては、基本的な変数と
して、光学作用面の曲率半径、面間隔、及び、屈折率を
用いるのが一般的である。しかしながら、従来の光学系
の設計では、理想的な状態で光学系を設計していたた
め、光学系の製造誤差の影響を無視した設計となる傾向
がある。そのため、製造誤差による光学系の性能の変化
を考慮に入れた、最適な光学系の構成要素の値の組み合
わせ(設計値)を得ることが困難であった。
As described above, the design of the optical system seeks the constituent elements of the optical system such that the evaluation function becomes the optimum value and the evaluation items reach the range of the target value. As described above, when designing an optical system, it is common to use the radius of curvature of the optically active surface, the surface spacing, and the refractive index as basic variables. However, in the conventional optical system design, since the optical system was designed in an ideal state, there is a tendency for the design to ignore the influence of the manufacturing error of the optical system. Therefore, it is difficult to obtain an optimum combination (design value) of the values of the constituent elements of the optical system in consideration of the change in the performance of the optical system due to the manufacturing error.

【0005】従来の技術においては、設計者の経験や知
識といったノウハウなどに基づいて、製造誤差による光
学系の性能の変化が少なくなるように、コンピュータで
得た設計値から、設計者自身の手作業によって設計値に
若干の修正を加えたり、光学系の変数の一部を固定値と
し、変数の数に制限をかけるなどをして、製造に最適な
光学系の設計値を得るといった作業を行なう必要があっ
た。このため、コンピュータの計算速度の向上にもかか
わらず、従来の光学系の設計では人手と時間が必要で、
効率的な光学系の設計が行えなかった。また、製造誤差
による性能の変化を小さく抑え、かつ、設計性能が所望
の値となるような最適な光学系の設計値を得るのが難し
い。
In the conventional technology, based on the experience and knowledge of the designer, etc., the designer's own hand is calculated from the design value obtained by the computer so that the change in the performance of the optical system due to the manufacturing error is reduced. Depending on the work, some modifications may be made to the design values, or some of the optical system variables may be set to fixed values, and the number of variables may be limited to obtain the optimum optical system design values for manufacturing. I had to do it. Therefore, despite the increase in computer calculation speed, the conventional optical system design requires manpower and time,
We could not design an efficient optical system. Further, it is difficult to suppress the change in performance due to manufacturing error to a small extent and obtain the optimum design value of the optical system such that the design performance has a desired value.

【0006】近年、上記の問題点を鑑み、特開平11−
30746号公報、特開平11−23764号公報、特
開平11−223769号公報、特許第3006611
号公報等で新たな設計法が提案されている。
In recent years, in view of the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 11-
30746, JP-A-11-23764, JP-A-11-223769, and Japanese Patent No. 3006611.
A new design method has been proposed in Japanese Patent Publication.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開平11−3074
6号で開示されている方法では、光学群の偏心という製
造誤差に注目している。そのため、偏心以外の製造誤差
による性能低下が支配的な光学系では、製造誤差の影響
を受け難いレンズ系を得ることが難しくなってしまうと
いう問題がある。
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-3074
In the method disclosed in No. 6, attention is paid to a manufacturing error called decentering of the optical group. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a lens system that is not easily affected by the manufacturing error in an optical system in which the performance deterioration due to the manufacturing error other than decentering is dominant.

【0008】特開平11−23764号、特開平11−
223769号で開示されている方法では、誤差のない
理想状態での性能指標に注目している。そのため、製造
誤差による光学性能の低下との因果関係を直感的に把握
しにくく、設計の効率化という観点で問題がある。
JP-A-11-23764, JP-A-11-
The method disclosed in No. 223769 pays attention to the performance index in an ideal state without error. Therefore, it is difficult to intuitively understand the causal relationship with the deterioration of the optical performance due to the manufacturing error, and there is a problem in terms of design efficiency.

【0009】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、コンピュータで実行するのに適
し、諸収差などの光学設計に加えて、製造誤差による光
学系の性能変化を抑制した光学系の設計を効率よく行う
ための光学系の設計手法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to be suitable for execution by a computer, and to suppress a change in performance of an optical system due to a manufacturing error in addition to an optical design such as various aberrations. It is an object of the present invention to provide an optical system design method for efficiently designing the optical system.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学系の設計手法は、評価関数を用いた光
学系の設計方法において、前記評価関数は製造誤差と関
連する評価項目を少なくとも1つ有し、前記評価項目は
製造誤差感度係数を含み、前記製造誤差感度係数は前記
光学系の構成要素を微小変化させた際に生じる光学性能
の微小変化で表されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical system designing method of the present invention is an optical system designing method using an evaluation function, wherein the evaluation function is an evaluation item associated with a manufacturing error. At least one, the evaluation item includes a manufacturing error sensitivity coefficient, the manufacturing error sensitivity coefficient is represented by a minute change in optical performance that occurs when the constituent elements of the optical system is slightly changed. And

【0011】また、上記設計手法において、前記光学系
の所定状態における近軸光線の諸量を計算する過程と、
該状態での収差係数を計算する過程とを備え、該状態よ
り製造誤差感度係数を計算する過程とを備えることを特
徴とする。
In the above design method, a process of calculating various quantities of paraxial rays in a predetermined state of the optical system,
And a step of calculating an aberration coefficient in the state, and a step of calculating a manufacturing error sensitivity coefficient from the state.

【0012】また、上記設計手法において、複数の製造
誤差から製造誤差感度係数の冪乗和を計算する過程を備
え、前記評価項目は前記製造誤差感度係数の冪乗和を含
むことを特徴とする。
Further, in the above design method, a step of calculating a power sum of manufacturing error sensitivity coefficients from a plurality of manufacturing errors is provided, and the evaluation item includes a power sum of manufacturing error sensitivity coefficients. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。説明にあたって、本実施の形態では2つの異
なる状態の光学系を用いる。1つは、光学設計が終了し
た時点で得られる光学系である。この光学系は、レンズ
が設計値どおりに製作され、且つ配置されることを前提
とした光学系である。理想的に製作及び配置されている
ということで、この光学系を理想光学系とする。なお、
この理想光学系は、各収差がバランスよく小さくなって
いるが、ゼロではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. In the description, in this embodiment, two different optical systems are used. One is an optical system obtained when the optical design is completed. This optical system is an optical system on the assumption that the lens is manufactured and arranged as designed. This optical system is an ideal optical system because it is manufactured and arranged ideally. In addition,
In this ideal optical system, each aberration is small in a balanced manner, but it is not zero.

【0014】もう1つは、理想光学系に基づいて実際に
レンズを製作し、このレンズを保持部材で保持した状態
の光学系である。レンズが実装されているということ
で、この光学系を実装光学系とする。実装光学系では、
レンズが設計値どおりに製作されておらず、しかも理想
的に配置されていない。よって、実装光学系では理想光
学系とは異なる収差が発生する。
The other is an optical system in which a lens is actually manufactured based on an ideal optical system and the lens is held by a holding member. Since the lens is mounted, this optical system is referred to as a mounting optical system. In mounting optics,
The lens is not manufactured according to design values, and is not ideally placed. Therefore, an aberration different from that of the ideal optical system occurs in the mounting optical system.

【0015】理想光学系とは異なる収差が実装光学系で
発生する原因は、実装光学系が製造誤差を含んでいるこ
とによる。ここで、製造誤差としては次の2つが考えら
れる。1つはレンズ単体における誤差で、設計段階にお
けるレンズと実際に製作された段階におけるレンズとの
間に生じる差である。また、もう1つはレンズ系全体に
おける誤差で、設計段階におけるレンズの配置位置と、
実際に保持部材に保持された段階におけるレンズの配置
位置との間で生じる差である。このように、製造誤差は
理想的な光学系の性能を得ることを困難ならしめる要因
の1つとなっている。
The reason why the mounting optical system produces an aberration different from that of the ideal optical system is that the mounting optical system includes a manufacturing error. Here, there are two possible manufacturing errors. One is an error in the lens itself, which is a difference between the lens in the design stage and the lens in the actually manufactured stage. The other is the error in the entire lens system, which is the position of the lens at the design stage,
This is the difference between the position of the lens and the position where the lens is actually held by the holding member. Thus, manufacturing error is one of the factors that make it difficult to obtain ideal optical system performance.

【0016】以上の点を踏まえて、本発明では、実装光
学系で発生する収差を表わすにあたって、製造誤差のほ
かに『製造誤差感度係数』という新たな評価項目を用い
ている。この製造誤差感度係数を用いると、実装光学系
で発生する収差は以下のように表わされる。
Based on the above points, in the present invention, a new evaluation item called "manufacturing error sensitivity coefficient" is used in addition to the manufacturing error in expressing the aberration generated in the mounting optical system. By using this manufacturing error sensitivity coefficient, the aberration generated in the mounting optical system is expressed as follows.

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】次に、製造誤差感度係数について説明す
る。本発明における製造誤差感度係数とは、光学系を構
成する各要素の変化に伴う収差の変化率のことである。
収差の種類には、3次近似の範囲内で表されるザイデル
の5収差と、5次近似の範囲内で表される各収差、7次
近似の範囲内で表される球面収差などが一般に知られて
いる。また、光学系を構成する要素には、曲率(又は、
曲率半径)、面間隔、硝子の屈折率などが挙げられる。
上記の収差の導出方法は、「収差論」(松居吉哉著、
(社)日本オプトメカトロニクス協会発行、1989年)
に記述されているため割愛する。ここでは、これらの諸
量を用いた製造誤差感度係数の定義についてのみ記述す
る。
Next, the manufacturing error sensitivity coefficient will be described. The manufacturing error sensitivity coefficient in the present invention refers to the rate of change of aberration due to the change of each element constituting the optical system.
The types of aberration generally include Seidel's five aberrations expressed in the range of the third-order approximation, the respective aberrations expressed in the range of the fifth-order approximation, and the spherical aberration expressed in the range of the seventh-order approximation. Are known. In addition, the elements that make up the optical system have a curvature (or,
(Curvature radius), surface spacing, glass refractive index, and the like.
The method of deriving the above-mentioned aberration is "aberration theory" (written by Yoshiya Matsui,
(Published by Japan Optomechatronics Association, 1989)
Omitted because it is described in. Here, only the definition of the manufacturing error sensitivity coefficient using these quantities will be described.

【0019】一般に、N面の光学作用面からなる光学系
の横収差は、3次の近似の範囲内で次式のように表わさ
れる。
In general, the lateral aberration of an optical system composed of N optical action surfaces is expressed by the following equation within the range of the third approximation.

【0020】[0020]

【数2】 ただし、I,II,III,P,Vは、それぞれ球面収差係
数、コマ収差係数、非点収差係数、ペッツバール収差係
数、ディストーション収差係数である。また、αN’
は、第N面の射出光線の換算傾角である。また、Rは瞳
光線高さ、Hは入射光線角度Ωと物体側の媒質の屈折率
1によりH=n1tanΩで表される量である。
[Equation 2] However, I, II, III, P, and V are spherical aberration coefficient, coma aberration coefficient, astigmatism coefficient, Petzval aberration coefficient, and distortion aberration coefficient, respectively. Also, αN '
Is the converted tilt angle of the exit ray of the Nth surface. Further, R is the pupil ray height, and H is an amount represented by H = n 1 tan Ω depending on the incident ray angle Ω and the refractive index n 1 of the medium on the object side.

【0021】これらの収差が製造誤差によって変化する
ことになる。製造誤差δeにより発生する上記収差の変
化率は、ある製造誤差要因eiに微小な製造誤差δei
発生したときの収差ΔY(0+δei)と理想状態におけ
る収差ΔY(0)とを使って、以下のように表わされ
る。
These aberrations will change due to manufacturing errors. The rate of change of the aberration caused by the manufacturing error δe is calculated by using the aberration ΔY (0 + δe i ) when a small manufacturing error δe i occurs in a certain manufacturing error factor e i and the aberration ΔY (0) in the ideal state. , Is expressed as follows.

【0022】[0022]

【数3】 [Equation 3]

【0023】ここで、製造誤差δeが十分小さければ、
ΔY(0)の誤差要因eiによる偏微分をとったものと
なる。そこで、収差の定義式を誤差要因eiで偏微分を
とると次式のように表される。
If the manufacturing error δe is sufficiently small,
This is the partial differentiation of ΔY (0) due to the error factor e i . Therefore, the partial expression of the aberration definition equation with the error factor e i is expressed by the following equation.

【0024】[0024]

【数4】 ただし、CI,CII,CIII,CP,CVは順に球面収差誤
差感度係数、コマ収差誤差感度係数、非点収差誤差感度
係数、ディストーション誤差感度係数である。
[Equation 4] However, C I , C II , C III , C P , and C V are a spherical aberration error sensitivity coefficient, a coma aberration error sensitivity coefficient, an astigmatism error sensitivity coefficient, and a distortion error sensitivity coefficient in this order.

【0025】各感度係数は、次の式で定義される。Each sensitivity coefficient is defined by the following equation.

【0026】[0026]

【数5】 ただし、式中のabeは、I,II,III,P,Vのいずれか
である。
[Equation 5] However, abe in the formula is any of I, II, III, P, and V.

【0027】このように3次の収差にかかわる製造誤差
係数は、上記のように計算することができる。なお、3
次以上の高次収差についても、同様に製造誤差感度係数
を求めることができるのは、言うまでもない。また、上
記のような解析的に求める手法以外にも、コンピュータ
等を利用して数値微分により解を近似的に求めることも
できる。
Thus, the manufacturing error coefficient relating to the third-order aberration can be calculated as described above. 3
It goes without saying that the manufacturing error sensitivity coefficient can be similarly obtained for higher-order aberrations of the next and higher orders. In addition to the above analytically obtained method, a solution can be approximately obtained by numerical differentiation using a computer or the like.

【0028】次に、本発明の実施形態にかかる光学系の
設計手法について説明する。本発明の実施形態における
評価関数fは、以下の式で表わされる。
Next, a method of designing the optical system according to the embodiment of the present invention will be described. The evaluation function f in the embodiment of the present invention is represented by the following formula.

【0029】[0029]

【数6】 ただし、foは理想光学系における評価関数(従来の評
価関数)である。また、ferrは製造誤差感度係数の
中、少なくとも1つの製造誤差感度係数を評価項目とす
る評価関数ある。
[Equation 6] However, f o is an evaluation function in the ideal optical system (conventional evaluation function). Further, f err is an evaluation function having at least one manufacturing error sensitivity coefficient as an evaluation item among the manufacturing error sensitivity coefficients.

【0030】このような評価関数fを用いることで、従
来の評価関数foでは考慮していなかった製造誤差によ
る光学性能の変化成分を設計に加味することができる。
よって、製造誤差により発生する光学系の性能の劣化が
抑制され、かつ、製造誤差のない理想状態での光線収差
の小さい、最適な光学系の設計値を求めることができ
る。
[0030] can be taken into account in such an evaluation By using the function f, design change component of conventional evaluation function f o optical performance caused by manufacturing error in not considered.
Therefore, it is possible to obtain the optimum design value of the optical system in which the deterioration of the performance of the optical system caused by the manufacturing error is suppressed and the ray aberration is small in the ideal state without the manufacturing error.

【0031】また、ferrは、製造誤差感度係数の絶対
値の冪乗和を評価項目として備えているのが好ましい。
このような評価関数を用いることで、製造誤差感度係数
の絶対値の大きな構成要素があったとしても、その製造
誤差感度係数の絶対値を小さくすることができる。しか
も、同時に、他の構成要素における製造誤差感度係数の
絶対値が大きくなることを抑制することができる。よっ
て、本発明の設計手段では、従来の設計手法よりも効率
的な設計ができる。なお、製造誤差感度係数は、光学素
子単体の構成要素(例えば、光学作用面の曲率半径、面
間隔、屈折率など)の誤差に起因するものの他に、光学
素子どうしの構成要素(例えば、光学素子の間隔や光学
素子群の群間隔など)の誤差に起因するものがある。
Further, it is preferable that f err has a sum of powers of absolute values of manufacturing error sensitivity coefficients as an evaluation item.
By using such an evaluation function, it is possible to reduce the absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient even if there is a component having a large absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient. Moreover, at the same time, it is possible to prevent the absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient in other components from increasing. Therefore, the designing means of the present invention can design more efficiently than the conventional designing method. It should be noted that the manufacturing error sensitivity coefficient is caused by an error of a constituent element of an optical element alone (for example, a radius of curvature of an optical action surface, a surface interval, a refractive index, etc.), and a constituent element of optical elements (for example, an optical element). The distance between the elements, the group distance between the optical element groups, and the like) are caused by an error.

【0032】ここで、ferrの一例を示す。製造過程に
おいて、曲率に製造誤差が生じ易いことが判明している
とする。この場合、曲率半径の誤差によって、球面収差
が悪化する。よって、光学系を設計する上では、球面収
差性能の変動を極力抑えることが重要になる。光学系が
n面の光学作用面よりなるとすると、評価関数ferr
球面収差係数Iの第i面の曲率riの製造誤差感度係数C
(I,ri)を用いて、次式のようにするのが好ましい。
Here, an example of f err is shown. It is assumed that it is known that a manufacturing error easily occurs in the curvature in the manufacturing process. In this case, the spherical aberration becomes worse due to the error in the radius of curvature. Therefore, in designing an optical system, it is important to suppress fluctuations in spherical aberration performance as much as possible. Assuming that the optical system is composed of an n-side optical action surface, the evaluation function f err is the manufacturing error sensitivity coefficient C of the curvature r i of the i-th surface of the spherical aberration coefficient I.
It is preferable to use (I, r i ) as in the following equation.

【0033】[0033]

【数7】 ただし、式中のkは、任意の実数である。[Equation 7] However, k in the formula is an arbitrary real number.

【0034】このような評価関数を用いることで、球面
収差係数の製造誤差感度係数の絶対値の大きな光学作用
面で、該製造誤差感度係数の絶対値を小さくすることが
できる。これにより、曲率に製造誤差が生じ易い製造過
程においても、球面収差性能の変動を小さくすることが
できる。また、同時に、該製造誤差感度係数の絶対値が
既に十分小さな光学作用面についても、最適化の過程に
おいて該製造誤差感度係数の絶対値が大きくなることを
抑制することができる。この結果、従来の設計手法より
も効率的な設計ができる。
By using such an evaluation function, it is possible to reduce the absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient on the optical action surface where the absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient of the spherical aberration coefficient is large. This makes it possible to reduce fluctuations in spherical aberration performance even in the manufacturing process in which a manufacturing error is likely to occur in the curvature. At the same time, it is possible to prevent the absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient from becoming large in the process of optimization even for an optical action surface whose absolute value of the manufacturing error sensitivity coefficient is already sufficiently small. As a result, it is possible to design more efficiently than the conventional design method.

【0035】上記の例では、製造誤差感度係数が球面収
差係数に基づく場合について述べているが、コマ収差係
数、非点収差係数、ペッツバール収差係数と変更しても
同様の効果が得られることは言うまでもない。
In the above example, the case where the manufacturing error sensitivity coefficient is based on the spherical aberration coefficient is described, but the same effect can be obtained even if the coma aberration coefficient, the astigmatism coefficient, and the Petzval aberration coefficient are changed. Needless to say.

【0036】また、評価関数ferrの評価項目項(変
数)を、1種類の収差係数の製造誤差感度係数の絶対値
の冪乗和にしても良いが、複数の収差係数の製造誤差感
度係数の和の絶対値の冪乗や、絶対値の和の冪乗とする
こともできる。この場合、前述と同様な効果が得られる
ことは言うまでもなく、さらに、光学系内でそれぞれの
製造誤差による収差変化をバランス良く小さくすること
ができるので好ましい。
The evaluation item term (variable) of the evaluation function f err may be the sum of powers of the absolute values of the manufacturing error sensitivity coefficients of one type of aberration coefficient. It can also be the power of the absolute value of the sum of, or the power of the sum of the absolute values. In this case, it is needless to say that the same effect as described above can be obtained, and further, it is possible to reduce the aberration change due to each manufacturing error in the optical system in a well-balanced manner, which is preferable.

【0037】また、任意の実数は、1<k<4なる条件
を満たすことが良い。上記条件を外れると、収差値の最
適化と製造誤差による光学系の性能変化の抑制を両立さ
せることが難しくなってしまう。なお、k=2とするの
が好ましい。このようにすることで、本発明における光
学系の設計手法を最も有効に働かせることができる。ま
た、さらにコンピュータの計算を高速にできる。
Further, it is preferable that an arbitrary real number satisfy the condition of 1 <k <4. If the above conditions are not satisfied, it will be difficult to achieve both optimization of the aberration value and suppression of changes in the performance of the optical system due to manufacturing errors. It is preferable that k = 2. By doing so, the method of designing the optical system in the present invention can be operated most effectively. In addition, the speed of computer calculation can be further increased.

【0038】本実施形態にかかる光学系の設計手法の手
順を、図1に示すフローチャートを用いて説明する。
The procedure of the optical system designing method according to this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0039】まず、ステップ1で、光学系の初期データ
を用意する。この初期データは理想光学系のデータであ
る。次に、ステップ2で、諸収差の目標値やウェイトと
いった従来の評価関数にかかるパラメータ、及び、本設
計手法で導入した評価関数にかかる各パラメータを設定
する。そして、ステップ3で、ダンピングファクターを
設定する。ここで、通常はダンピングファクターのデフ
ォルト値が設定される。以上のステップにより、評価関
数を決定する。
First, in step 1, initial data of the optical system is prepared. This initial data is data of the ideal optical system. Next, in step 2, parameters related to the conventional evaluation function such as target values and weights of various aberrations and parameters related to the evaluation function introduced by the present design method are set. Then, in step 3, the damping factor is set. Here, the default value of the damping factor is usually set. The evaluation function is determined by the above steps.

【0040】次に、ステップ4において、評価関数につ
いての行列式、すなわち連立方程式を作成し、解を得
る。続くステップ5では、ステップ4で得られた解の評
価を行う。評価の具体例としては収差がある。
Next, in step 4, a determinant for the evaluation function, that is, a simultaneous equation is created to obtain a solution. In the following step 5, the solution obtained in step 4 is evaluated. A specific example of evaluation is aberration.

【0041】すなわち、ステップ4の前の光学系におけ
る収差(補正前収差)と、ステップ4の後で得られた光
学系における収差(補正後収差)の比較が行われる。こ
こで、補正後収差の値が補正前収差の値に比べて小さ
く、しかも値が大きく変化している場合、更に改善が期
待できると判断する。この場合、改善度が大きいとして
ステップ3に戻る。また、補正後収差の値が補正前収差
の値に比べて小さいものの、値が大きく変化していない
場合、これ以上は改善が期待できないと判断する。この
場合、改善度が小さいとしてステップ6に移る。
That is, the aberration in the optical system before step 4 (aberration before correction) and the aberration in the optical system obtained after step 4 (aberration after correction) are compared. Here, when the value of the post-correction aberration is smaller than the value of the pre-correction aberration and the value changes greatly, it is determined that further improvement can be expected. In this case, the degree of improvement is large, and the process returns to step 3. If the value of the post-correction aberration is smaller than the value of the pre-correction aberration, but the value does not change significantly, it is determined that further improvement cannot be expected. In this case, the degree of improvement is small, and the process proceeds to step 6.

【0042】ステップ6において、得られた設計値が設
計目標を満足するならば、設計を終了する。不満足なら
ば、ステップ2に戻り、設計条件を変更して設計を継続
する。
In step 6, if the obtained design value satisfies the design target, the design is finished. If not satisfied, the process returns to step 2, the design condition is changed and the design is continued.

【0043】上述したフローにおいて、ステップ3から
ステップ5までがコンピュータでのプログラムに適して
いる。
In the above flow, steps 3 to 5 are suitable for the computer program.

【0044】以下に、実施例を示す。 <実施例1>本実施例の光学系は、3枚のレンズよりな
る光学系である。本実施例では、製造工程において、曲
率に製造誤差が生じるものとする。光学作用面での曲率
半径の誤差をニュートン本数で与え、各面一律±20本と
している設計仕様は、像高21.6mm、焦点距離50mm、FNO=
4.0である。また、性能の評価は、画面中心のMTF(空間
周波数35ラインペア/mm)及び、周辺像高15.12mmでのラ
ジアル(R)、タンジェンシャル(T)方向のMTF(空間周波数
20ラインペア/mm)で評価する。
Examples will be shown below. Example 1 The optical system of this example is an optical system including three lenses. In this embodiment, it is assumed that a manufacturing error occurs in the curvature in the manufacturing process. The design specification that gives the error of the radius of curvature on the optical action surface by the number of Newtons and is uniformly ± 20 on each surface is image height 21.6mm, focal length 50mm, FNO =
It is 4.0. In addition, the performance is evaluated by MTF (spatial frequency 35 line pairs / mm) at the center of the screen and radial (R) and tangential (T) direction MTF (spatial frequency) at the peripheral image height of 15.12 mm.
Evaluate with 20 line pairs / mm).

【0045】まず、製造誤差を考えずに設計を行った場
合のレンズデータ(理想光学系)を表1に示す。
First, Table 1 shows lens data (ideal optical system) in the case of designing without considering manufacturing errors.

【0046】 [表1] 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 19.6999 6.8878 1.73400 51.47 2 218.2422 3.1040 3 -44.5881 1.5830 1.69895 30.13 4 18.9753 0.3814 絞り面 ∞ 3.4306 6 91.6942 5.6837 1.88300 40.76 7 -38.2543 36.4824 像 面 ∞[0046] [Table 1] Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Object plane ∞ ∞    1 19.6999 6.8878 1.73400 51.47    2 218.2422 3.1040    3 -44.5881 1.5830 1.69895 30.13    4 18.9753 0.3814 Aperture surface ∞ 3.4306    6 91.6942 5.6837 1.88300 40.76    7 -38.2543 36.4824 Image plane ∞

【0047】次に、この理想光学系における性能と各面
に誤差を与えた場合の性能は、表2のようになる。表2
において、中心性能、周辺性能(R)、(T)の隣にある数値
はMTFの値である。(R)はラジアル方向、(T)はタンジ
ェンシャル方向の意味である。また、±20本の下にある
数値はMTFの変化量をパーセンテージで示したもの
で、各面番後の面にニュートン本数で+20本あるいは-20
本の誤差を与えた場合の値である。
Table 2 shows the performance of this ideal optical system and the performance when an error is given to each surface. Table 2
In, the numerical values next to the central performance and peripheral performances (R) and (T) are MTF values. (R) means radial direction, and (T) means tangential direction. Also, the numerical value below ± 20 shows the amount of change in MTF as a percentage. +20 or -20 Newton on the surface after each surface number.
This is the value when the book error is given.

【0048】 [表2] 中心性能 55.46 周辺性能(R) 14.51 周辺性能(T) 66.49 面番号 +20本 -20本 +20本 -20本 +20本 -20本 1 -1.61 1.39 -0.29 0.71 1.25 -1.43 2 -1.60 1.30 -8.67 11.47 6.64 -17.92 3 -4.41 2.33 -5.48 9.15 3.94 -11.87 4 -3.36 2.47 -6.26 11.78 7.92 -13.91 6 -1.75 1.87 -8.65 11.57 7.13 -16.25 7 -1.77 1.54 -0.63 0.91 -0.97 0.47[0048] [Table 2]           Core performance 55.46 Peripheral performance (R) 14.51 Peripheral performance (T) 66.49  Face number +20 -20 -20 +20 -20 +20 -20   1 -1.61 1.39 -0.29 0.71 1.25 -1.43   2 -1.60 1.30 -8.67 11.47 6.64 -17.92   3 -4.41 2.33 -5.48 9.15 3.94 -11.87   4 -3.36 2.47 -6.26 11.78 7.92 -13.91   6 -1.75 1.87 -8.65 11.57 7.13 -16.25   7 -1.77 1.54 -0.63 0.91 -0.97 0.47

【0049】また、中心性能、周辺性能(R)、(T)におけ
るMTFの変化量の最大値、最小値及び分散は、それぞ
れ表3のようになる。
Table 3 shows the maximum value, the minimum value, and the variance of the amount of change in MTF in the central performance and peripheral performances (R) and (T).

【0050】 [0050]

【0051】また、曲率半径の変動による3次、5次、
7次の球面収差係数の製造誤差感度係数の2乗和と、3
次、5次のコマ収差係数の製造誤差感度係数の2乗和
は、表4のとおりである。
Also, the third, fifth, and
The square sum of the manufacturing error sensitivity coefficient of the 7th-order spherical aberration coefficient and 3
Table 4 shows the sum of squares of the manufacturing error sensitivity coefficient of the fifth-order and fifth-order coma aberration coefficients.

【0052】[表4] 3次の球面収差 0.00318 5次の球面収差 0.00031 7次の球面収差 0.000012 3次のコマ収差 0.01054 5次のコマ収差 0.00031[Table 4] Third-order spherical aberration 0.00318 5th order spherical aberration 0.00031 7th-order spherical aberration 0.000012 Third-order coma aberration 0.01054 5th-order coma aberration 0.00031

【0053】次に、表1のレンズデータを初期データと
して、評価関数ferrを設定して光学系の設計を行っ
た。評価関数ferrの評価項目は、3次、5次、7次の
球面収差係数の製造誤差感度の2乗和と、3次、5次の
コマ収差係数の製造誤差感度の2乗和である。この結
果、得られたレンズデータを表5に示す。
Next, with the lens data of Table 1 as initial data, the evaluation function f err was set to design the optical system. The evaluation items of the evaluation function f err are the sum of squares of manufacturing error sensitivity of third-order, fifth-order, and seventh-order spherical aberration coefficients and the square sum of manufacturing error sensitivity of third-order and fifth-order coma aberration coefficients. . The lens data obtained as a result are shown in Table 5.

【0054】 [表5] 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 21.7918 7.5000 1.73400 51.47 2 203.4786 3.9221 3 -40.9492 1.7126 1.69895 30.13 4 21.1934 0.5959 絞り面 ∞ 3.3196 6 86.1305 5.9747 1.88300 40.76 7 35.9098 36.5710 像 面 ∞[0054] [Table 5] Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Object plane ∞ ∞    1 21.7918 7.5000 1.73400 51.47    2 203.4786 3.9221    3 -40.9492 1.7126 1.69895 30.13    4 21.1934 0.5959 Aperture surface ∞ 3.3196    6 86.1305 5.9747 1.88300 40.76    7 35.9098 36.5710 Image plane ∞

【0055】また、各面に誤差を与えた場合の性能は、
表6のようになる。
The performance when an error is given to each surface is as follows.
It becomes like Table 6.

【0056】 [表6] 中心性能 41.7715 周辺性能(R) 19.23 周辺性能(T) 58.44 面番号 +20本 -20本 +20本 -20本 +20本 -20本 1 -1.06 1.01 0.19 -0.21 -0.09 0.19 2 -1.20 1.21 -6.03 7.28 8.49 -15.79 3 -3.86 3.01 -4.02 6.19 6.57 -12.06 4 -3.06 2.88 -3.97 7.07 5.28 -9.98 5 0.00 0.00 0.00 0.00 - 0.00 -0.00 6 -1.48 1.63 -6.25 8.23 8.23 -16.17 7 -1.71 1.66 -0.18 0.04 - 0.17 -0.01[0056] [Table 6]           Core performance 41.7715 Peripheral performance (R) 19.23 Peripheral performance (T) 58.44  Face number +20 -20 -20 +20 -20 +20 -20   1 -1.06 1.01 0.19 -0.21 -0.09 0.19   2 -1.20 1.21 -6.03 7.28 8.49 -15.79   3 -3.86 3.01 -4.02 6.19 6.57 -12.06   4 -3.06 2.88 -3.97 7.07 5.28 -9.98   5 0.00 0.00 0.00 0.00-0.00 -0.00   6 -1.48 1.63 -6.25 8.23 8.23 -16.17   7 -1.71 1.66 -0.18 0.04-0.17 -0.01

【0057】また、中心性能、周辺性能(R)、(T)におけ
るMTFの変化量の最大値、最小値及び分散は、それぞ
れ表7のようになる。
Table 7 shows the maximum value, the minimum value, and the variance of the amount of change in the MTF in the central performance and the peripheral performances (R) and (T).

【0058】 [0058]

【0059】表2と表6を比べると、中心性能と周辺性
能(T)におけるMTFの値は、理想光学系に比べてやや
小さくなっている。一方、周辺性能(R) におけるMTF
の値は、やや大きくなっている。そして、表3と表7を
比べると、MTFの値の変化のばらつき、すなわち分散
はは中心では2.27から2.18へ約4%、周辺(R)では7.58
から5.09へ約33%、周辺(T)では9.11から8.72へ約4
%と小さくなっている。すなわち、光学作用面の曲率半
径に誤差があっても、その影響が少ない光学系を得るこ
とができたことになる。
Comparing Table 2 and Table 6, the MTF values in the central performance and the peripheral performance (T) are slightly smaller than those in the ideal optical system. On the other hand, MTF in peripheral performance (R)
The value of is slightly larger. Then, comparing Table 3 and Table 7, the variation in the change in MTF value, that is, the variance is about 4% from 2.27 to 2.18 at the center and 7.58 at the periphery (R).
To 5.09, about 33%; around (T) from 9.11 to 8.72, about 4
It is as small as%. That is, even if there is an error in the radius of curvature of the optical action surface, it is possible to obtain an optical system that is less affected by the error.

【0060】また、曲率半径の変動による3次、5次、
7次の球面収差係数の製造誤差感度係数の2乗和と、3
次、5次のコマ収差係数の製造誤差感度係数の2乗和
は、表8のとおりである。表4と比べると値が小さくな
っている。このように、誤差感度が小さいということか
らも、表5の光学系が製造誤差による影響が少ない光学
系であることがわかる。
The third, fifth, and
The square sum of the manufacturing error sensitivity coefficient of the 7th-order spherical aberration coefficient and 3
Table 8 shows the sum of squares of the manufacturing error sensitivity coefficient of the fifth-order and fifth-order coma aberration coefficients. The value is smaller than that in Table 4. As described above, the fact that the error sensitivity is small shows that the optical system in Table 5 is an optical system that is less affected by manufacturing errors.

【0061】[表8] 3次の球面収差 0.00147 5次の球面収差 0.00012 7次の球面収差 0.000004 3次のコマ収差 0.00559 5次のコマ収差 0.00018[Table 8] Third-order spherical aberration 0.00147 5th-order spherical aberration 0.00012 7th-order spherical aberration 0.000004 Third-order coma aberration 0.00559 5th-order coma aberration 0.00018

【0062】<実施例2>本実施例では、製造工程にお
いて、面間隔に製造誤差が生じるものとする。本実施例
の理想光学系は、実施例1の表1に示す光学系である。
本実施例では、製造誤差により面間隔が±0.2mm変化す
るものとする。そこでえ、各間隔に誤差を与えた場合の
性能は、表9のようになる。
<Embodiment 2> In this embodiment, it is assumed that a manufacturing error occurs in the surface spacing in the manufacturing process. The ideal optical system of the present embodiment is the optical system shown in Table 1 of the first embodiment.
In this embodiment, it is assumed that the surface spacing changes by ± 0.2 mm due to manufacturing error. Therefore, the performance when an error is given to each interval is as shown in Table 9.

【0063】 [表9] 中心性能 55.46 周辺性能(R) 14.51 周辺性能(T) 64.99 面番号 +0.2mm -0.2mm +0.2mm -0.2mm +0.2mm -0.2mm 1 -3.22 2.51 7.29 -7.14 -8.96 5.71 2 -6.61 4.48 4.00 -2.99 -2.48 -2.31 3 -0.36 0.37 18.98 -14.45 -36.72 1.01 4 -0.55 0.54 14.07 -11.93 -21.15 3.80 6 0.12 -0.12 6.53 -6.04 -10.84 5.45 7 -0.21 0.21 -0.15 0.32 0.38 -0.48[0063] [Table 9]           Core performance 55.46 Peripheral performance (R) 14.51 Peripheral performance (T) 64.99  Surface number + 0.2mm -0.2mm + 0.2mm -0.2mm + 0.2mm -0.2mm   1 -3.22 2.51 7.29 -7.14 -8.96 5.71   2 -6.61 4.48 4.00 -2.99 -2.48 -2.31   3 -0.36 0.37 18.98 -14.45 -36.72 1.01   4 -0.55 0.54 14.07 -11.93 -21.15 3.80   6 0.12 -0.12 6.53 -6.04 -10.84 5.45   7 -0.21 0.21 -0.15 0.32 0.38 -0.48

【0064】また、中心性能、周辺性能(R)、(T)におけ
るMTFの変化量の最大値、最小値及び分散は、それぞ
れ表10のようになる。
Table 10 shows the maximum value, the minimum value, and the variance of the amount of change in the MTF in the central performance and the peripheral performances (R) and (T).

【0065】 [0065]

【0066】また、曲率半径の変動による3次、5次、
7次の球面収差係数の製造誤差感度係数の2乗和と、3
次、5次のコマ収差係数の製造誤差感度係数の2乗和
は、表11のとおりである。
The third, fifth, and
The square sum of the manufacturing error sensitivity coefficient of the 7th-order spherical aberration coefficient and 3
Table 11 shows the sum of squares of the manufacturing error sensitivity coefficient of the fifth-order and fifth-order coma aberration coefficients.

【0067】[表11] 3次の球面収差 0.00233 5次の球面収差 0.00016 7次の球面収差 0.000006 3次のコマ収差 0.00808 5次の球面収差 0.00032[Table 11] Third-order spherical aberration 0.00233 5th-order spherical aberration 0.00016 7th-order spherical aberration 0.000006 Third-order coma aberration 0.00808 5th-order spherical aberration 0.00032

【0068】次に、表1のレンズデータを初期データと
して、評価関数ferrを設定して光学系の設計を行っ
た。評価関数ferrの評価項目は、3次、5次、7次の
球面収差係数の製造誤差感度の2乗和と、3次、5次の
コマ収差係数の製造誤差感度の2乗和である。この結
果、得られたレンズデータを表12に示す。
Next, with the lens data of Table 1 as initial data, the evaluation function f err was set to design the optical system. The evaluation items of the evaluation function f err are the sum of squares of manufacturing error sensitivity of third-order, fifth-order, and seventh-order spherical aberration coefficients and the square sum of manufacturing error sensitivity of third-order and fifth-order coma aberration coefficients. . Table 12 shows the lens data obtained as a result.

【0069】 [表12] 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 20.6056 7.1750 1.73400 51.47 2 171.2749 3.4372 3 -45.4040 1.6212 1.69895 30.13 4 19.8138 0.0939 絞り面 ∞ 4.0494 6 78.6995 5.8624 1.88300 40.76 7 -38.9327 36.6634 像 面 ∞[0069] [Table 12] Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Object plane ∞ ∞    1 20.6056 7.1750 1.73400 51.47    2 171.2749 3.4372    3 -45.4040 1.6212 1.69895 30.13    4 19.8138 0.0939 Aperture surface ∞ 4.0494    6 78.6995 5.8624 1.88300 40.76    7 -38.9327 36.6634 Image plane ∞

【0070】また、各面に誤差を与えた場合の性能は、
表13のようになる。
The performance when an error is given to each surface is
It becomes like Table 13.

【0071】 [表13] 中心性能 46.64 周辺性能(R) 15.63 周辺性能(T) 63.24 面番号 +0.2mm -0.2mm +0.2mm -0.2mm +0.2mm -0.2mm 1 -2.78 2.57 6.25 -5.98 -7.09 3.82 2 -5.24 4.60 5.46 -5.41 -1.92 -1.55 3 -0.29 0.24 14.89 -10.77 -31.99 1.45 4 -0.66 0.66 10.48 -8.61 -17.49 6.73 6 0.12 -0.13 4.92 -4.49 -10.56 6.03 7 -0.20 0.21 -0.15 0.30 0.20 -0.19[0071] [Table 13]           Core performance 46.64 Peripheral performance (R) 15.63 Peripheral performance (T) 63.24  Surface number + 0.2mm -0.2mm + 0.2mm -0.2mm + 0.2mm -0.2mm   1 -2.78 2.57 6.25 -5.98 -7.09 3.82   2 -5.24 4.60 5.46 -5.41 -1.92 -1.55   3 -0.29 0.24 14.89 -10.77 -31.99 1.45   4 -0.66 0.66 10.48 -8.61 -17.49 6.73   6 0.12 -0.13 4.92 -4.49 -10.56 6.03   7 -0.20 0.21 -0.15 0.30 0.20 -0.19

【0072】また、中心性能、周辺性能(R)、(T)におけ
るMTFの変化量の最大値、最小値及び分散は、それぞ
れ表14のようになる。
Table 14 shows the maximum value, the minimum value, and the variance of the amount of change in the MTF in the central performance and the peripheral performances (R) and (T).

【0073】[表14] 最大 4.60 14.89 6.73 最小 -5.24 -10.77 -31.99 分散 2.31 7.62 10.67[Table 14] Maximum 4.60 14.89 6.73 Min -5.24 -10.77 -31.99 Variance 2.31 7.62 10.67

【0074】表9と表13を比べると、中心性能と周辺
性能(T)におけるMTFの値は、理想光学系に比べてや
や小さくなっている。一方、周辺性能(R) におけるMT
Fの値は、やや大きくなっている。そして、表10と表
14を比べると、MTFの値の変化のばらつき、すなわ
ち分散はは中心では2.59から2.31へ約11%、周辺(R)
では9.62から7.62へ約21%、周辺(T)では11.95から1
0.67へ約11%と小さくなっている。すなわち、光学作
用面の面間隔に誤差があっても、その影響が少ない光学
系を得ることができたことになる。
Comparing Table 9 and Table 13, the MTF values in the central performance and the peripheral performance (T) are slightly smaller than those in the ideal optical system. On the other hand, MT in peripheral performance (R)
The value of F is slightly larger. Then, comparing Table 10 and Table 14, the variation in the change in the MTF value, that is, the variance is about 11% from 2.59 to 2.31 at the center, and the peripheral (R)
21% from 9.62 to 7.62, 11.95 to 1 in the surrounding area (T)
It has decreased to 0.67, which is about 11%. That is, even if there is an error in the surface spacing of the optical action surfaces, it is possible to obtain an optical system that is less affected by the error.

【0075】また、面間隔の変動による3次、5次、7
次の球面収差係数の製造誤差感度係数の2乗和と、3
次、5次のコマ収差係数の製造誤差感度係数の2乗和
は、表15のとおりである。表11と比べると値が小さ
くなっている。このように、誤差感度が小さいというこ
とからも、表12の光学系が製造誤差による影響が少な
い光学系であることがわかる。
The third order, the fifth order, and the seventh order due to the variation of the surface spacing.
Next, the sum of squares of the manufacturing error sensitivity coefficient of the spherical aberration coefficient and 3
Table 15 shows the sum of squares of the manufacturing error sensitivity coefficient of the next-order and fifth-order coma aberration coefficients. The value is smaller than that in Table 11. As described above, the fact that the error sensitivity is small also indicates that the optical system in Table 12 is an optical system that is less affected by the manufacturing error.

【0076】[表15] 3次の球面収差 0.00145 5次の球面収差 0.00008 7次の球面収差 0.000003 3次のコマ収差 0.00650 5次のコマ収差 0.00014[Table 15] Third-order spherical aberration 0.00145 5th-order spherical aberration 0.00008 7th-order spherical aberration 0.000003 Third-order coma aberration 0.00650 5th-order coma 0.00014

【0077】以上、本発明について説明したが、本発明
には以下のものが含まれる。
The present invention has been described above, but the present invention includes the following.

【0078】[1] 評価関数を用いた光学系の設計方
法において、前記評価関数は製造誤差と関連する評価項
目を少なくとも1つ有し、前記評価項目は製造誤差感度
係数を含み、前記製造誤差感度係数は前記光学系の構成
要素を微小変化させた際に生じる光学性能の微小変化で
表されることを特徴とする光学系の設計プログラム。 [2] 上記[1]の設計プログラムを記録したことを
特徴とする光学系の設計プログラム。 [3] 請求項1ないし3に記載の設計方法、又は上記
[2]の光学系の設計プログラムを用いて設計されたこ
とを特徴とする光学系。
[1] In the method of designing an optical system using an evaluation function, the evaluation function has at least one evaluation item associated with a manufacturing error, and the evaluation item includes a manufacturing error sensitivity coefficient, A program for designing an optical system, wherein the sensitivity coefficient is represented by a minute change in optical performance that occurs when a component of the optical system is slightly changed. [2] An optical system design program characterized by recording the design program of [1] above. [3] An optical system designed using the design method according to any one of claims 1 to 3 or the design program for the optical system according to [2].

【0079】[4] 請求項1ないし3に記載の設計方
法、又は上記[2]の光学系の設計プログラムを用いて
設計されたことを特徴とする光学装置。
[4] An optical device which is designed by using the design method according to any one of claims 1 to 3 or the design program for the optical system according to the above [2].

【0080】[0080]

【発明の効果】以上、本発明によれば、コンピュータで
実行するのに適し、諸収差などの光学設計に加えて、製
造誤差による光学系の性能変化を抑制した光学系の設計
を効率よく行うための光学系の設計手法を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently design an optical system which is suitable for execution by a computer and which suppresses a change in performance of the optical system due to a manufacturing error in addition to an optical design such as various aberrations. It is possible to provide a designing method of an optical system for

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の設計方法の手順を示すフローチャート
である。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of a design method of the present invention.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 評価関数を用いた光学系の設計方法にお
いて、前記評価関数は製造誤差と関連する評価項目を少
なくとも1つ有し、前記評価項目は製造誤差感度係数を
含み、前記製造誤差感度係数は前記光学系の構成要素を
微小変化させた際に生じる光学性能の微小変化で表され
ることを特徴とする光学系の設計方法。
1. A method of designing an optical system using an evaluation function, wherein the evaluation function has at least one evaluation item associated with a manufacturing error, the evaluation item including a manufacturing error sensitivity coefficient, and the manufacturing error sensitivity. The coefficient is represented by a minute change in optical performance that occurs when a component of the optical system is minutely changed.
【請求項2】 前記光学系の所定状態における近軸光線
の諸量を計算する過程と、該状態での収差係数を計算す
る過程とを備え、該状態より製造誤差感度係数を計算す
る過程とを備えることを特徴とする請求項1記載の光学
系の設計方法。
2. A step of calculating paraxial ray quantities in a predetermined state of the optical system, a step of calculating an aberration coefficient in the state, and a step of calculating a manufacturing error sensitivity coefficient from the state. The optical system designing method according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 複数の製造誤差から製造誤差感度係数の
冪乗和を計算する過程を備え、前記評価項目は前記製造
誤差感度係数の冪乗和を含むことを特徴とする請求項2
記載の光学系の設計手法。
3. A method for calculating a power sum of manufacturing error sensitivity coefficients from a plurality of manufacturing errors, wherein the evaluation item includes a power sum of manufacturing error sensitivity coefficients.
Design method of the optical system described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008533550A (en) 2005-01-19 2008-08-21 ドゥ ラブズ Method for manufacturing an image recording and / or reproduction device and device obtained by said method
JP2012198076A (en) * 2011-03-18 2012-10-18 Ricoh Co Ltd Camera simulating device, camera simulating method and camera simulating program
CN117891069A (en) * 2024-03-14 2024-04-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Optical system optimization design method for reducing refractive index error sensitivity

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533550A (en) 2005-01-19 2008-08-21 ドゥ ラブズ Method for manufacturing an image recording and / or reproduction device and device obtained by said method
JP2012198076A (en) * 2011-03-18 2012-10-18 Ricoh Co Ltd Camera simulating device, camera simulating method and camera simulating program
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