JP2005283783A - 成形光学素子を有する光学系、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形により屈折率分布が不均一となった場合においても、それに起因する収差を補正し、必要な光学性能を確保することができるようにする。
【解決手段】 成形による屈折率分布の不均一性のデータをあらかじめ取得し、その不均一性のデータに基づいて、その不均一性に起因する収差が補正されるような成形光学素子の成形面の補正形状を算出する。その補正形状に対応した転写面を有する成形型により成形光学素子を成形する。これにより、成形光学素子自体がすでに、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような形状に成形される。従って、この成形光学素子を組み込んだ光学系では、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形により屈折率分布が不均一となった成形光学素子を有する光学系、およびその製造方法に関する。

従来、プラスチック材料を用いた光学素子は成形加工により製造されるのが一般的であるが、最近ではガラス材料を用いたレンズの製造にも、ガラスモールド法と呼ばれる成形加工が用いられるようになってきている。例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラに用いられる撮像光学系においては、近年非球面レンズが広く用いられているため、その非球面レンズの加工法として、量産に適している成形加工が広く用いられている。

ガラスレンズの成形加工は、ガラス素材を加熱して軟化させる加熱工程、その軟化したガラス素材を成形型で押圧成形するプレス工程、その押圧成形後に冷却する冷却工程、および冷却された成形品を成形型から取り出す取出工程などからなる。この場合、理想的には均一となるべき成形品内部の屈折率分布が、成形により不均一になってしまう場合がある。この屈折率分布が不均一となった成形光学素子を用いて光学系を製造した場合、その屈折率分布の不均一性に起因して収差が発生し、光学性能を劣化させる。

特許文献１には、露光装置に用いられる投影光学系および照明光学系に関して、レンズ内部に屈折率分布の不均一性（光軸を中心とする半径方向の屈折率の不均一性）があった場合に、それに起因する収差を非球面を用いて補正する手法が記載されている。ただし、この特許文献１には、レンズ加工として研磨加工を用いる旨が記載されており、成形による屈折率分布の不均一性に関する記載はない。
特開２０００−２４９９１７号公報

近年、デジタルスチルカメラ等に使用されるＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの撮像素子は、その総画素数が５００万を越えるものまで開発され、それが今後さらに増えていく傾向にある。そのため、デジタルスチルカメラ等に用いられる撮影レンズには、ますます高い解像力が要求されている。そのため、成形によるレンズ内部の屈折率分布の不均一性が、光学性能上無視できない状況になってきている。

特許文献１には、成形による屈折率分布の不均一性に関する記載はなく、そこで言及されている屈折率分布の不均一性とは、加工により生じたものではなく、実質的にレンズの素材自体が持つ屈折率分布の不均一性を考慮したものであると考えられる。また、屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するために非球面を用いているが、その非球面加工は、一度製造したレンズそのものを再加工することにより行っている。これは、例えばレンズを再研磨加工することで行うものと考えられるが、成形レンズの場合には、成形後にそれを再成形するようなことは困難であるから、この特許文献１に記載の手法を、成形光学素子を有する光学系に対してただちに採用することはできない。特に、一度製造したレンズそのものを個々に再加工することは、露光装置という比較的生産量が少なく高価な製品の光学系に対しては有効であると考えられるが、デジタルスチルカメラ等の大量生産される製品の光学系に対しては、手間が掛かりすぎ、またコストの点で不向きである。

一方、成形による屈折率分布の不均一性は、特にレンズ形状が凹面を有していたり、中心部と周辺部との肉厚差が大きい場合などに生じやすい。これは、押圧成形後の冷却工程において、レンズの位置により冷却の進行度合いや収縮度合いが異なり、それにより構造的に内部歪みが生ずるためと考えられる。このため、同一形状の成型品では、互いに似た傾向の不均一性が発生する場合が多い。成形光学素子を有する光学系を製造する場合においては、このような成形による特性を考慮する必要がある。なお、冷却工程に長い時間をかけるか、成形後のアニール工程などで屈折率分布の不均一性を緩和する手法も考えられるが、これらの手法は生産コストを上げてしまう要因となり好ましくない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、成形により屈折率分布が不均一となった場合においても、アニール工程を行わずに、それに起因する収差を補正し、必要な光学性能を確保することができる成形光学素子を有する光学系、およびその製造方法を提供することにある。

本発明による成形光学素子を有する光学系は、成形により屈折率分布が不均一となった成形光学素子を有する光学系であって、成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性のデータがあらかじめ取得され、その不均一性のデータに基づいて、屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面の形状があらかじめ算出されており、成形光学素子が、その屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面を少なくとも１面有しているものである。

ここで、この光学系において、屈折率分布の不均一性のデータは、例えば、あらかじめ測定用の成形光学素子を初期設計値に基づいて実際に成形して製造し、その製造された測定用の成形光学素子の屈折率分布を実際に測定することにより得ることができる。非球面の形状は、例えば、その不均一性のデータに基づいて、初期設計値を補正することにより算出することができる。

また、この光学系において、成形光学素子を複数有していてもよい。この場合、複数の成形光学素子のうち屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子についてのみ、不均一性のデータがあらかじめ取得され、その成形光学素子が、屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面を少なくとも１面有するようにしても良い。ここで、屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子としては、例えば凹面を有するレンズがある。

本発明による成形光学素子を有する光学系では、成形による屈折率分布の不均一性のデータがあらかじめ取得され、その不均一性のデータに基づいて、屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面の形状があらかじめ算出され、成形光学素子が、その非球面を少なくとも１面有する。あらかじめ取得された不均一性のデータに基づいて、成形光学素子自体がすでに、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような非球面形状に成形されているので、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保される。

本発明による成形光学素子を有する光学系の製造方法は、成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性のデータを取得する工程と、屈折率分布の不均一性に起因する収差を算出する工程と、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような成形光学素子の成形面の補正形状を算出する工程と、補正形状に対応した転写面を有する成形型により成形光学素子の成形を行う工程とを含むものである。

ここで、この製造方法において、屈折率分布の不均一性を取得する工程として、あらかじめ測定用の成形光学素子を初期設計値に基づいて実際に成形して製造する工程と、製造された測定用の成形光学素子の屈折率分布を実際に測定し、屈折率分布の不均一性のデータを算出する工程とを含んでいても良い。この場合、補正形状を算出する工程において、補正形状を、不均一性のデータに基づいて初期設計値を補正することにより算出することができる。

また、この製造方法において、成形光学素子を複数有し、そのうち屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子についてのみ、不均一性のデータを取得する工程、補正形状を算出する工程、および成形を行う工程を実施するようにしても良い。ここで、屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子としては、例えば凹面を有するレンズがある。

本発明による成形光学素子を有する光学系の製造方法では、成形による屈折率分布の不均一性のデータがあらかじめ取得され、その不均一性のデータに基づいて、その不均一性に起因する収差が補正されるような成形光学素子の成形面の補正形状が算出される。そして、その補正形状に対応した転写面を有する成形型により成形光学素子が成形される。あらかじめ取得された不均一性のデータに基づいて、成形光学素子自体がすでに、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような形状に成形されるので、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保された光学系が得られる。

なお、本発明による成形光学素子を有する光学系、およびその製造方法において、「成形光学素子」とは、成形により製造され、かつ内部屈折率分布を有する光学素子全般を指し、例えば、撮影光学系に用いられる非球面レンズなどのレンズ成分のほか、プリズムなどの光学素子をも含むものである。

本発明による成形光学素子を有する光学系によれば、あらかじめ取得された成形による屈折率分布の不均一性のデータに基づいて、屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面の形状があらかじめ算出され、成形光学素子が、その非球面を少なくとも１面有するようにしたので、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、アニール工程を行わずに、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能を確保することができる。

本発明による成形光学素子を有する光学系の製造方法によれば、あらかじめ取得された不均一性のデータに基づいて、成形光学素子自体を、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような形状に成形するようにしたので、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、アニール工程を行わずに、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保された光学系を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る成形光学素子を有する光学系の製造方法の一例を示している。この製造方法は、成形により製造され、かつ成形により内部屈折率分布が不均一（例えば、光軸を中心とする半径方向の屈折率が不均一）となる成形光学素子を１または複数有する光学系に対して適用される。具体的には例えば、成形光学素子として非球面レンズを有する撮像光学系（例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像光学系）に対して適用される。成形光学素子は、非球面レンズなどのレンズ成分のほか、プリズムなどの光学素子であっても良い。

まず、例えば光学設計ソフトウェアを組み込んだコンピュータを用いて、光学系の初期設計を行う（ステップＳ１）。この初期の光学設計は、成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性が無いものとして行う。この際、この初期設計値での光学系全体の収差を、コンピュータによるシミュレーションにより算出しておく。この初期設計値での光学系全体の収差は、成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性が無いものとした場合の理想的な収差である。

次に、成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性のデータを算出する（ステップＳ２）。これは例えば、測定用の成形光学素子を初期設計値に基づいて実際に成形して製造し（ステップＳ２１，Ｓ２２）、その製造された測定用の成形光学素子の屈折率分布を実際に測定（ステップＳ２３）することにより算出する。

図２（Ａ），（Ｂ）は、成形光学素子の成形方法を模式的に示している。成形に用いる装置は、成形型（金型）としての上型１１、下型１２および胴型１３と、ヒータ１４とを備えている。上型１１および下型１２は、成形光学素子の所望の形状に対応した転写面１１Ａ，１２Ａを有している。このような装置において、図２（Ａ）に示したように、上型１１、下型１２および胴型１３により囲まれた空間内に成形光学素子となる光学素子素材（例えばガラス素材）１０を載置する。そして、ヒータ１４により光学素子素材１０を加熱して軟化させ、その軟化した光学素子素材１０を、図２（Ｂ）に示したように、上型１１および下型１２によって押圧して成形する。次に、上型１１および下型１２によって押圧している状態で、装置ならびに光学素子素材１０を冷却する。冷却後、成形された光学素子素材１０を装置から取り出す。

このような成形工程において、理想的には均一となるべき成形品内部の屈折率分布が、成形により不均一になってしまう場合がある。屈折率分布の不均一性が生じやすい形状としては、特に成形面として凹面を有していたり、中心部と周辺部との肉厚差が大きい場合などに生じやすい。これは、押圧成形後の冷却工程において、成形素子の位置により冷却の進行度合いや収縮度合いが異なり、それにより構造的に内部歪みが生ずるためと考えられる。このため、同一形状の成型品では、互いに似た傾向の不均一性が発生する場合が多い。この成形による屈折率分布の不均一性のデータを算出する。

なお、上述したように、成形による屈折率分布の不均一性には形状などによる傾向があるので、その傾向に基づいて、成形光学素子を実際に製造することなく、コンピュータなどにより推測して不均一性の算出を行うようにしても良い。例えば形状（主に外径や中心部と周辺部の肉厚差）および材料などのデータから推測して求めるようにしても良い。

次に、算出された屈折率分布の不均一性のデータを加味して、成形光学素子が屈折率分布の不均一性を持つ場合の光学系全体の収差をコンピュータによるシミュレーションにより算出する（ステップＳ３）。これにより、屈折率分布の不均一性に起因する収差が算出される。次に、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような成形光学素子の成形面の補正形状を算出する（ステップＳ４）。具体的には例えば、光学設計ソフトウェアを組み込んだコンピュータを用いて、不均一性のデータを加味した光学系全体の収差が、ステップＳ１において算出した初期設計値での理想的な収差に近づくように、光学系の再設計を行い、初期設計値の補正を行う。例えば成形光学素子が非球面レンズであれば、その非球面の補正形状を算出する。なお、屈折率分布が不均一であっても、例えばレンズの場合、その不均一性は主に光軸を中心とする半径方向にあり、円周方向および光軸方向については均一とみなすことができる。このような場合、不均一性のデータの算出および補正形状の算出は、半径方向についてのみ行えば十分である。

次に、算出された補正形状に対応する転写面を有する成形型を作成し（ステップＳ５）、その成形型により実際の成形光学素子の成形を行う（ステップＳ６）。これにより、成形による屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような形状の成形光学素子が得られる。以後、同一の光学系の製造には同一の成形型を用いることができ、大量生産にも対応できる。

以上のようにして、本実施の形態に係る製造方法によれば、成形による屈折率分布の不均一性のデータをあらかじめ取得し、その不均一性のデータに基づいて、その不均一性に起因する収差が補正されるような成形光学素子の成形面の補正形状を算出し、その補正形状に対応した転写面を有する成形型により成形光学素子を成形するようにしたので、成形光学素子自体がすでに、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような形状に成形される。従って、この成形光学素子を組み込んだ光学系では、一度製造された光学素子を個々に再加工する場合に比べて、手間も掛からず、アニール工程を行わずに、低コストで、屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保される。

図３（Ａ），（Ｂ）は、この製造方法により製造される光学系の一構成例としてのズームレンズを示している。なお、図３（Ａ）では広角端におけるレンズ配置を示し、図３（Ｂ）では望遠端におけるレンズ配置を示す。

図において、符号Ｒｉは、絞りＳｔも含めて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１６）の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変動する部分の面間隔のみ符号を付す。

このズームレンズは、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラに用いられる撮像光学系に搭載して好適なものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを備えている。絞りＳｔは、例えば第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に設けられている。

このズームレンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍｇには、図示しないＣＣＤなどの撮像素子が配置される。最終レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｓｉｍｇとの間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材が配置されていても良い。図示した構成例では、撮像面Ｓｉｍｇを保護するためのカバーガラスＬＣが配置されている。その他、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの光学部材が配置されていても良い。

このズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを光軸上で移動させることによりズームが行われる。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端へとズーミングさせるに従い、おおよそ図に実線で示した軌跡を描くように移動する。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔Ｄ４は、広角端から望遠端へとズーミングさせる際に減少するように変動する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズＬ１１と、正レンズＬ１２とで構成されている。負レンズＬ１１は、凹面を有する非球面レンズとなっている。第２レンズ群Ｇ２は、４枚のレンズＬ２１〜Ｌ２４で構成されている。第３レンズ群Ｇ３は、１枚の正レンズＬ３１のみで構成されている。このズームレンズにおいて、少なくとも負レンズＬ１１が成形により製造される。すなわち、少なくとも負レンズＬ１１が成形光学素子となっている。

次に、このズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。図４（Ａ），（Ｂ）、図５、および図６（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ），（Ｂ）に示した断面構成に対応する数値実施例としての具体的なレンズデータを示している。

図４（Ａ），（Ｂ）および図５は、このズームレンズの初期設計値を示している。特に図４（Ａ）には、レンズデータのうち基本的なデータ部分を示し、図４（Ｂ）には、ズームに伴って変動するズームデータを示す。図５にはレンズデータのうち非球面形状に関するデータ部分を示す。

図４（Ａ）の各レンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、このズームレンズについて、絞りＳｔ，カバーガラスＬＣも含めて最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜１６）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。Ｎｄｊ，νdｊの欄には、カバーガラスＬＣも含めて、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜８）の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、およびアッベ数の値を示す。

このズームレンズは、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ４，Ｄ１２の値は、可変となっている。これらの値の変倍時のデータとして、広角端および望遠端における値を、図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）にはまた、広角端および望遠端での焦点距離ｆの値（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）の値、および画角２ω（ωは半画角）の値についても示す。

図４（Ａ）に示したレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。このズームレンズは、レンズＬ１１の両面Ｓ１，Ｓ２、レンズＬ２１の両面Ｓ６，Ｓ７、レンズＬ２４の両面Ｓ１１，Ｓ１２が非球面形状となっている。図４（Ａ）の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍（近軸近傍）の曲率半径の数値を示している。

図５の非球面データには、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａ_i，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。

Ｚ＝Ｃ・ｈ²／［１＋｛１−（１＋ＫＡ）・Ｃ²・ｈ²｝^1/2］＋ΣＡ_i・ｈⁱ ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：円錐定数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａ_i：第ｉ次（ｉ＝４，６，８，１０）の非球面係数

図６（Ａ）には、成形光学素子としての負レンズＬ１１の屈折率分布の不均一性のデータを示す。この不均一性のデータは、以下の式（Ｂ）によって定義される屈折率Ｎにおける係数の値を、ｄ線、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ）について記したものである。なおここでは、屈折率分布の不均一性は光軸を中心とする半径方向にあり、円周方向および光軸方向については均一であるものとみなしている。
Ｎ＝Ｎ₀＋Ｎ₂ｈ²＋Ｎ₄ｈ⁴＋Ｎ₆ｈ⁶＋Ｎ₈ｈ⁸ ……（Ｂ）
ただし、
Ｎ：距離ｈにおける屈折率
Ｎ₀：軸上屈折率
Ｎ₂，Ｎ₄，Ｎ₆，Ｎ₈：高次の屈折率分布係数
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）

図７には、この不均一性のデータをグラフ化したものを示す。図７において横軸は光軸Ｚ１からの距離ｈ、縦軸は軸上屈折率Ｎ₀を基準とした、距離ｈでの軸上屈折率Ｎ₀との屈折率差ΔＮを示している。

図６（Ｂ）には、この不均一性のデータに基づいて補正されたレンズデータを示す。本実施例では、負レンズＬ１１の物体側の面Ｓ１の形状のみを補正しているため、その補正データとして、面Ｓ１の補正後の曲率半径と非球面データとを示す。他の部分については、初期設計値と同一である。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、このズームレンズの初期設計値での広角端における球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、望遠端での同様の収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図には、Ｆ線およびＣ線についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はメリディオナル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。これら図８（Ａ）〜（Ｃ）および図９（Ａ）〜（Ｃ）は、成形による屈折率分布の不均一性が無いものとした場合の、初期設計値での理想的な収差である。

一方、成形による屈折率分布の不均一性を持ち、かつ設計値の補正を行わなかった場合における諸収差を図１０（Ａ）〜（Ｃ）（広角端）、および図１１（Ａ）〜（Ｃ）（望遠端）に示す。屈折率分布の不均一性により、理想的な収差に比べて特に非点収差に変動が見られる。

これに対し設計値の補正を行った場合における諸収差を図１２（Ａ）〜（Ｃ）（広角端）、および図１３（Ａ）〜（Ｃ）（望遠端）に示す。設計値の補正を行ったことにより、理想的な収差に近づいていることが分かる。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、本実施例のズームレンズは、成形により屈折率分布が不均一となった場合においても、それに起因する収差が補正され、必要な光学性能が確保されている。

なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

本発明の一実施の形態に係る成形光学素子を有する光学系の製造方法を示す流れ図である。 成形光学素子の成形方法の一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る成形光学素子を有する光学系の一構成例としてのズームレンズを示すレンズ断面である。 本発明の実施例に係るズームレンズのレンズデータを示す図である。 本発明の実施例に係るズームレンズの非球面データを示す図である。 本発明の実施例に係るズームレンズの屈折率不均一性のデータ（Ａ）およびそれに基づくレンズ面の補正データ（Ｂ）を示す図である。 本発明の実施例に係るズームレンズの屈折率不均一性のデータをグラフ化して示した特性図である。 本発明の実施例に係るズームレンズの初期設計値での広角端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 本発明の実施例に係るズームレンズの初期設計値での望遠端における球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 屈折率不均一性を持った場合における広角端での球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 屈折率不均一性を持った場合における望遠端での球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 屈折率不均一性に基づく補正をした場合における広角端での球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。 屈折率不均一性に基づく補正をした場合における望遠端での球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。

符号の説明

１０…光学素子素材、１１…上型、１２…下型、１３…胴型、１４…ヒータ、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｓｉｍｇ…結像面（撮像面）、Ｚ１…光軸。

Claims (9)

1. 成形により屈折率分布が不均一となった成形光学素子を有する光学系であって、
   前記成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性のデータがあらかじめ取得され、その不均一性のデータに基づいて、前記屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための非球面の形状があらかじめ算出されており、
   前記成形光学素子が、前記屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための前記非球面を少なくとも１面有する
   ことを特徴とする成形光学素子を有する光学系。
2. 前記屈折率分布の不均一性のデータは、あらかじめ測定用の成形光学素子を初期設計値に基づいて実際に成形して製造し、その製造された前記測定用の成形光学素子の屈折率分布を実際に測定することにより得られたものであり、
   前記非球面の形状は、その不均一性のデータに基づいて、前記初期設計値を補正することにより算出された形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形光学素子を有する光学系。
3. 前記成形光学素子を複数有し、そのうち前記屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子についてのみ、前記不均一性のデータがあらかじめ取得され、その成形光学素子が、前記屈折率分布の不均一性に起因する収差を補正するための前記非球面を少なくとも１面有している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の成形光学素子を有する光学系。
4. 前記成形光学素子は、凹面を有するレンズである
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形光学素子を有する光学系。
5. 成形光学素子を有する光学系の製造方法であって、
   前記成形光学素子の成形による屈折率分布の不均一性のデータを取得する工程と、
   前記屈折率分布の不均一性に起因する収差を算出する工程と、
   前記屈折率分布の不均一性に起因する収差が補正されるような前記成形光学素子の成形面の補正形状を算出する工程と、
   前記補正形状に対応した転写面を有する成形型により前記成形光学素子の成形を行う工程と
   を含むことを特徴とする成形光学素子を有する光学系の製造方法。
6. 前記屈折率分布の不均一性を取得する工程として、
   あらかじめ測定用の成形光学素子を初期設計値に基づいて実際に成形して製造する工程と、
   前記製造された測定用の成形光学素子の屈折率分布を実際に測定し、前記屈折率分布の不均一性のデータを算出する工程とを含み、
   前記補正形状を算出する工程において、前記補正形状を、前記不均一性のデータに基づいて前記初期設計値を補正することにより算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の成形光学素子を有する光学系の製造方法。
7. 前記成形光学素子を複数有し、そのうち前記屈折率分布の不均一性が生じやすい形状を有する成形光学素子についてのみ、前記不均一性のデータを取得する工程、前記補正形状を算出する工程、および前記成形を行う工程を実施する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の成形光学素子を有する光学系の製造方法。
8. 前記成形光学素子は、凹面を有するレンズである
   ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の成形光学素子を有する光学系の製造方法。
9. 前記成形光学素子は、少なくとも１面に非球面を有するレンズであり、
   前記補正形状を算出する工程において、前記補正形状として、前記非球面の補正形状を算出する
   ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の成形光学素子を有する光学系の製造方法。
   

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