JP2007094168A - 像面変換素子と、この素子の製造方法と、この素子を有する光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】像面湾曲収差を有する結像光学系の像面と撮像素子との間に配置して像面湾曲収差を解消し良好な画像の撮像を可能にする像面変換素子とこの像面変換素子の製造方法とこの像面変換素子を有する光学系を提供すること。
【解決手段】結像光学系３の像面Ｉと撮像素子５の間に配置され、前記撮像素子５の複数の受光素子５ａのそれぞれに対向するそれぞれの光伝達管７が互いに非交差に形成され、前記光伝達管７で形成される第１面７ａは、前記像面Ｉにおける像面湾曲収差に対応した曲面に形成され、前記第１面７ａに対向し前記光伝達管の端面の集合体の包絡面である第２面７ｂは、前記撮像素子５の受光素子５ａの包絡面に略平行に形成されている像面変換素子１。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた撮像光学系における画質向上技術に関する。

従来、撮像素子により画像を取得する光学系では、撮像素子の受光素子が平面上に配置されているため、光学系の像面は平面に限定され像面湾曲収差量を所定値以下に抑えるように光学設計されている。また、投影光学系において、画像をドーム状のスクリーン等に投影する際に、投影画像が歪んでしまうことを軽減するための画像補正装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−３９５８６号公報

しかしながら、光学系において像面湾曲収差量を所定量以下に抑えるためには、結像光学系内に強い曲率を持つ負の屈折力の曲面を存在させるか、正の屈折力を持つ曲面と負の屈折力を持つ曲面との間隔を十分に広げるなどの構成をとる必要がある。このため、像面彎曲収差が小さい結像光学系は、構成レンズ面数の増加や、光学系の製造公差が厳しくなるなどの欠点を有している。

また、特許文献１の開示例では、光学系の像面における像面湾曲収差量は考慮されていない。また、市販のファイバー束を使ったのでは、出射端における個々の光伝達管位置を撮像装置の受光素子のサイズ及びピッチに合わせて正確に製造することが困難である為に、個々の光伝達管の光の出射端位置と受光素子の位置合わせが不正確となり出力画像にモアレが発生してしまうと言う問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、像面湾曲収差を有する結像光学系の像面と撮像素子との間に配置して像面湾曲収差を解消し良好な画像の撮像を可能にする像面変換素子と、この像面変換素子の製造方法と、この像面変換素子を有する光学系を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、結像光学系の像面と撮像素子の間に配置され、前記撮像素子の複数の受光素子のそれぞれに対向するそれぞれの光伝達管が互いに非交差に形成され、前記光伝達管で形成される第１面は、前記像面における像面湾曲収差に対応した曲面に形成され、前記第１面に対向し前記光伝達管の端面の集合体の包絡面である第２面は、前記撮像素子の受光素子の包絡面に略平行に形成されていることを特徴とする像面変換素子を提供する。

また、本発明は、物体側から順に、結像光学系と、前記像面変換素子と、撮像素子と、からなることを特徴とする光学系を提供する。

また、本発明は、前記像面変換素子の前記第１面を光軸に垂直な方向に移動する手段を有することを特徴とする光学系を提供する。

また、本発明は、像面湾曲収差に対応する曲面に形成された高分子部材と、前記高分子部材を支持する基板とからなり、加工手段で前記高分子部材と前記基板とを加工して光伝達管を形成することを特徴とする像面変換素子の製造方法を提供する。

また、本発明は、透明基板を略平面に支持する支持部材を接着する工程と、前記基板にホトレジストを塗布する工程と、前記基板に塗布されたホトレジストの表面を像面湾曲収差に対応する曲面を有する金型で成型する工程と、選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、現像工程と、前記現像工程で得られた前記ホトレジストをマスクとして前記基板をエッチングする工程と、前記支持部材を剥離する工程と、を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法を提供する。

また、本発明は、透明樹脂部材を、第１面が像面湾曲収差に対応する曲面、及び第１面に対向する第２面が略平面に成型する工程と、前記透明樹脂部材を透明基板に接着する工程と、前記透明樹脂部材の表面に透明な酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にホトレジストを塗布する工程と、選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、現像工程と、前記酸化膜をエッチングする工程と、前記酸化膜をマスクとして前記透明樹脂部材をエッチングする工程と、前記透明部材をマスクとして前記透明基板をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法を提供する。

また、本発明は、基板に導電層を形成する工程と、第１面が像面湾曲収差に対応する曲面に形成され、第１面に対向する第２面が略平面に形成された樹脂部材の前記第２面側を前記導電層の上に接着する工程と、前記樹脂部材の表面に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にホトレジストを塗布する工程と、選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、現像工程と、前記酸化膜をエッチングする工程と、前記酸化膜をマスクとして前記樹脂部材をエッチングする工程と、前記導電層を電極としてＮｉ電気メッキを行いＮｉ金型を形成する工程と、前記Ｎｉ金型から前記樹脂部材及び前記基板を剥離する工程と、前記Ｎｉ金型をにより像面変換素子を透明基板上に成型する工程と、前記透明基板をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、像面湾曲収差を有する結像光学系の像面と撮像素子との間に配置して像面湾曲収差を解消し良好な画像の撮像を可能にする像面変換素子とこの像面変換素子の製造方法とこの像面変換素子を有する光学系を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１実施の形態にかかる像面変換素子を結像光学系の像面と撮像素子の間に配置した状態を示している。図２は、図１の像面変換素子と撮像素子の拡大断面図を示す。

図１、及び図２において、本発明の第１実施の形態にかかる像面変換素子１は、結像光学系３の像面Ｉと撮像素子５（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ素子等）の間に配置されている。像面変換素子１は、ロッド状或いはファイバー状の光伝達管７から構成され、光伝達管７の端面で形成される第１面７ａが結像光学系３からの光が入射する面を構成している。この第１面７ａは結像光学系３の像面Ｉにおける結像光学系３の像面湾曲収差に対応する面形状に形成され、この第１面７ａに対向し光伝達管７の端面の集合体の包絡面である第２面７ｂが撮像素子５の受光素子５ａの包絡面に略平行形成されている。光伝達管７の端面が平面の場合、その包絡面は平面となり、光伝達管７の端面にマイクロアレイレンズ等の複数の曲面が存在する場合、包絡面は複数の曲面に接する面となる。受光素子５ａの包絡面も同様に、受光素子５ａの面が平面の場合、包絡面は平面となり、マイクロアレイレンズ等の複数の曲面が存在する場合、包絡面は複数の曲面に接する面となる。

なお、第１面７ａの表面に、光伝達管７の端面を保護及び光伝達管７を支持するための透明樹脂等で形成された支持部材７ｃを有しても良い。結像光学系３が焦点深度を有しているため、第１面７ａの表面及び支持部材７ｃの表面の面精度を特に高く製造する必要はない。また、支持部材７ｃは、光伝達管７を支持するように第１面７ａの側の近傍に設け、光伝達管７の第１面７ａが露出する構成でも良い。

像面変換素子１のそれぞれの光伝達管７は、第２面７ｂにおいて、それぞれの光伝達管７の端面が撮像素子５のそれぞれの受光素子５ａに対向して配置されている。即ち、それぞれの光伝達管７は、それぞれの受光素子５ａと１対１の関係を有するように配置されている。光伝達管７は、ＲＧＢ１ピクセルに相当する受光素子５ａに対応する面積と、受光素子５ａのピッチに対応するピッチでそれぞれ形成されている。更に、それぞれの光伝達管７は、第１面７ａ側から第２面７ｂ側に亘って交差することなく形成されている。この結果、第１面７ａに入射した光は、それぞれの光伝達管７の中を伝達され、結像光学系３から入射した光の像面Ｉ上における位置が途中で交わること無く第２面７ｂから対向する受光素子５ａに出射されるので撮像された画像が乱れることがない。

受光素子５ａはアレイレンズ５ｂを有し、第２面７ｂ側の光伝達管７の出射端面は、受光素子５ａと共役な位置に配置されており、第２面７ｂのそれぞれの光伝達管７の出射端面から出射した光は、対向するそれぞれの受光素子５ａに効率よく集光される。第２面７ｂは、受光素子５ａにより形成される包絡面に対応して平面や曲面に形成される。第２面７ｂ側には、薄いガラス或いはプラスチックなどの基板７ｄが配設され、光伝達管７を所定位置に固定、支持している。なお、受光素子５ａがアレイレンズ５ｂを有していない場合、第２面７ｂ側の光伝達管７の出射端面と受光素子５ａを共役な位置とするために基板７ｄの受光素子５ａ側にアレイレンズ７ｅを配設することも可能である。また、基板７ｄの受光素子５ａ側のアレイレンズ７ｅと受光素子５ａのアレイレンズ５ｂとで光伝達管７の出射端面と受光素子５ａを共役な位置にするように構成することも可能である。このようにして、像面変換素子１が形成され、この像面変換素子１を有する光学系が構成される。なお、アレイレンズ５ｂ、又は７ｅは無くても良く、この場合には、第２面７ｂ側の光伝達管７の出射端面と受光素子５ａは、光伝達管７からの光が他の受光素子５ａに大量に漏れることがないよう十分に近接するように、像面変換素子１と撮像素子５とを配置すればよい。

結像光学系３の像面Ｉにおいて良好な結像性能を得るために、結像光学系３は種々の収差を補正するように構成される。収差の中で像面湾曲収差を最小にするためには、結像光学系３のペッツバール和を零に近づけなければならない。その為には、結像光学系３は全体として所定の正屈折力を有しつつ他に負屈折力を有する面要素が必要となる。像面湾曲収差を最小にするためには多くの光学要素が必要となり、結像光学系３全体が大型化すると供にコスト高となってしまう。特に、全長の短い結像光学系３では、結像光学系３全体の所定パワーを確保しつつペッツバール和を零に近づける為に負屈折力の面の曲率を大きくする必要がある。面の曲率の大きな要素があると種々の収差が発生しやすくなる為、所望の結像性能を得ることが困難になる。

本実施の形態にかかる像面変換素子１は、結像光学系３の像面Ｉに配置される像面変換素子１の第１面７ａが、結像光学系３の像面Ｉにおける像面湾曲収差に対応した曲面に形成されているため、第１面７ａに焦点の合った像（像面湾曲収差が最小である像）が形成される。この像からの光は、それぞれの光伝達管７中を第２面７ｂに伝達されそれぞれの光伝達管７から出射し、アレイレンズ７ｅ、５ｂを介してそれぞれの光伝達管７に対向するそれぞれの受光素子５ａで受光されて撮像画像が取得される。第１面７ａは、結像光学系３の焦点深度内にあれば合焦した良好な像が得られるので、第１面７ａの面精度を高くする必要がなく、面の加工がし易く低コスト化を達成することができる。

なお、図１及び以降の図において、像面変換素子の各要素の大きさは説明の都合上拡大して示している。

図３（ａ）〜（ｃ）は、像面変換素子１を構成する種々の形状の光伝達管７を示した図である。

図３（ａ）は、光伝達管７の第１面７ａ側の面（同じ符号７ａと記す），及び第２面７ｂ側の面（同じ符号７ｂと記す）が光伝達管７の軸Ｏに略垂直に形成されている。光伝達管７の面７ａに入射した光は、光伝達管７の側面で全反射を繰り返して面７ｂに伝達され、面７ｂから受光素子５ａに向け出射する。面７ａ、及び面７ｂが軸Ｏに略垂直に形成されているので、面７ａにおける光の入射角度と面７ｂにおける光の出射角度はほぼ等しくなる。像面湾曲収差に対応して形成された第１面７ａの曲率が緩やかで、一つの光伝達管７の面７ａに亘って平面と見なしてよい場合にはこのような形状の光伝達管７で十分な効果を得ることができる。

図３（ｂ）は、光伝達管７の面７ａを入射光の入射角度が大きくなる方向に傾斜させて形成している。このように面７ａを傾斜して形成すると、光伝達管７を伝達する光の軸Ｏに対してなす角が小さくなり面７ｂからの出射光の広がりを抑えることができる。また、側面からの漏れ光が抑えられるため、隣接する光伝達管７の相互干渉を抑えることができ高画質の画像を得ることができる。

図３（ｃ）は、光伝達管７の面７ａを物体側に凸面に、かつ面７ａの結像光学系３の光軸２側を向いた部分７ｆを凹面に形成している。これは隣接する光伝達管７との側面付近に入射する光を光伝達管７の光の軸Ｏに対してなす角を小さくするためである。

また、結像光学系３の光軸２からの距離に応じてそれぞれの光伝達管７の面７ａの傾斜を適宜傾けることによって、光学系がテレセントリックからずれている場合でも受光素子５ａに対して光の傾斜角を大きくせずに伝達することが可能となる。光学系に対してテレセントリックの条件が緩和されると、光学系の全長をより短くする設計が可能となる。

なお、光伝達管７の軸Ｏに垂直な断面形状は、四角形に限らず円形或いは六角形などの多角形でも良く、受光素子５ａの形状に合わせて形成される。

図４は、本発明の第２実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示し、（ａ）は像面と撮像素子との間に像面変換素子を配置した状態を、（ｂ）は光伝達管の概略形状をそれぞれ示している。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図４において、イメージサイズが小さいほど結像光学系３の負担は小さくなり、撮像素子５は全体サイズが大きいほど画素数（受光素子数５ａ）の多いものが実現できる。これらの要求を同時に満たす方法として像面変換素子１１を構成する光伝達管１７の第２面１７ｂ側の面（同じ符号１７ｂと記す）の太さ（面積）を第１面１７ａ側の面（同じ符号１７ａと記す）の太さ（面積）よりも太く（広く）する。図４（ｂ）において、光伝達管１７は軸Ｏに沿った断面が略台形状に形成されている。この場合、光伝達管１７の面１７ｂから出る光の広がり角は、入射光の広がり角よりも狭くすることが可能で、面１７ｂからの光を受光素子５ａにより垂直に近い角度で入射することができるため、撮像素子５の表面構造部分による反射の影響を受け難くなる。

また、図４（ｂ）から分かるように、面７ａから面７ｂに亘って光伝達管１７の太さがしだいに太くなる場合、光伝達管１７の内部を反射しながら進行する光の光伝達管１７の軸Ｏに対する角度が小さくなり、面１７ｂを出射する光の進行方向に対する広がりがより小さくなり、隣接する光伝達管１７への迷光を減らすと供に、受光素子５ａに対してより入射角度のまとまった光束を形成することができる。このように、結像光学系３の負担が軽い小さな像面Ｉ（イメージサイズ）の場合でも、画像数（受光素子数５ａ）の多い撮像素子５を使用することが可能となる。

なお、上述とは逆に、面７ａの太さ（面積）を面７ｂの太さ（面積）より太くして、大きな像面Ｉを小さな撮像素子５で撮像することを可能にすることもできる。

図５は、本発明の第３実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図５において、本第３実施の形態では、像面湾曲収差の小さな部分（ほほ零の部分）の光伝達管２７を形成せず平面とし、像面湾曲収差の大きい周辺部分のみに光伝達管２７を形成した構成としている。このように像面湾曲収差の小さな部分の光伝達管２７を省略することによって像面変換素子２１の製造が容易となる。その他の構成、作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。

図６は、本発明の第４実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図６において、像面変換素子３１は、図２に示す支持部材７ｃの四隅に像面変換素子３１の第１面７ａを結像光学系３の光軸に垂直な方向に移動する移動手段３３に連結する連結部３０を有している。なお、移動手段３３は、像面変換素子３３の第１面７ａを光軸に垂直な面内の直交する二つの軸方向にそれぞれ移動可能に構成されている。このように構成された像面変換手段３１を不図示の手ブレ検出手段を介して検出された光学系のブレに対して、移動手段３３を介して像面変換手段３１の第１面７ａを光軸に垂直な方向に移動することで手ブレ補正を行うことができる光学系を構成することができる。像面変換素子３１は小型、軽量であるため、駆動力が小さくて済み移動手段３３を小型化、及び高速化することができる。

図７は、本発明の第５実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図７において、像面変換素子４１は、それぞれの光伝達管７の側面の一部又は全部の領域に光を吸収する物質からなる遮光部材４８を設けて構成している。このように光伝達管７の側面に遮光部材４８を設けることで、光伝達管７相互の光の干渉を抑制することができると供に、像面変換素子４１外からの迷光が受光素子５ａの受光面に達することを防ぐことができ、高画質の画像を得ることができる。なお、遮光部材４８に光伝達管７の固定機能を持たせて光伝達管７を一体的に固定しても良い。

また、上記実施の形態における光伝達管の太さのばらつきは±５％以内にすることが望ましい。太さのばらつきが±５％を超えると、光伝達管の受光面積がそれぞれ変化し受光素子に向かう光量がばらつき高い画質を得ることが難しくなる。

また、光伝達管の分離間隔のばらつきは±５％以内にすることが望ましい。分離間隔のばらつきが±５％を超えると、光伝達管の受光面積がそれぞれ変化し受光素子に向かう光量がばらつき高い画質を得ることが難しくなる。

また、光伝達管の軸間距離（ピッチ）のばらつきは±５％以内にすることが望ましい。軸間距離のばらつきが±５％を越えると、光伝達管と受光素子とがずれてしまい隣接する光伝達管からの光の干渉が増加するので好ましくない。

次に、本発明にかかる像面変換素子を用いた光学系の実施例に関し図面を参照しつつ説明する。

以下の各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（頂点曲率半径）をＲとし、円錐定数をKとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の数式で表される。
Ｓ（ｙ）＝（ｙ^２／Ｒ）／｛１＋（１−（１＋K）×ｙ^２／Ｒ^２）^1/2｝
＋Ｃ４×ｙ^４＋Ｃ６×ｙ^６＋Ｃ８×ｙ^８＋Ｃ１０×ｙ^１０
なお、各実施例において、２次の非球面係数Ｃ２は０であり、頂点曲率半径Ｒと近軸曲率半径ｒとは一致している。

（第１実施例）
図８、図９は、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子を用いた光学系の第１実施例を示す。図８は、撮像素子を含む光学系の概略構成図を、図９は像面までの光学系の概略構成図をそれぞれ示す。本第１実施例では、結像光学系の像面における像面湾曲収差が凸面形状になる場合を示している。

図８、図９において、光学系１００は、物体側から順に、開口絞りＳと、キューブ型ビームスプリッタＱＢＳと、凹面反射鏡Ｍと、像面変換素子１０１と撮像素子５とから構成されている。本光学系では、像面Ｉでの像面湾曲収差の形状は物体側に凸面の形状を有し、像面変換素子１０１の第１面１０７ａは像面Ｉにおける像面歪曲収差に対応する形状に形成されている。

物体からの光は、開口絞りＳで制限されて、キューブ型ビームスプリッタＱＢＳに入射する。入射した光は、ビームスプリッタＢＳを透過して凹面反射鏡Ｍに入射して反射され再度ビームスプリッタＢＳに入射して、略９０度偏向され図面下方に反射され、像面変換素子１０１の第１面１０７ａのそれぞれの光伝達管７上に結像する。像からの光は、それぞれの光伝達管７中を伝達されて第２面１０７ｂからそれぞれの光伝達管７に対向する受光素子５ａに向けて出射され受光素子５ａでそれぞれ受光される。像面変換素子１０１の第１面１０７ａの形状が、結像光学系３の像面湾曲収差を解消するように形成されているので、受光素子５ａでは像面湾曲収差が解消された高画質の画像が得られる。

ビームスプリッタＢＳは半透過面で形成されており、像面変換素子１０１の第１面１０７ａに到達する光は入射光の凡そ２５％となる。なお、ビームスプリッタＢＳを偏光ビームスプリッタとして、偏光ビームスプリッタと凹面反射鏡Ｍの間に１／４波長板を配置することで、第１面１０７ａへの入射光量を高めることができる。

次の表１に、本第１実施例にかかる光学系の諸元の値を掲げる。表中の（全体諸元）において、ｆは焦点距離を、Ｆ．ＮＯはＦナンバーをそれぞれ表している。（レンズデータ）では、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、曲率半径はレンズ面の曲率半径を、面間隔はレンズ面の間隔を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値をそれぞれ示している。像面Ｉは、像面の曲率半径を示す。ペッツバール和は、本結像光学系３におけるペッツバール和を示している。なお、空気の屈折率１．００００００は記載を省略し、曲率半径「∞」は平面を表している。（非球面データ）では、円錐定数K、及び非球面定数Ｃ４〜Ｃ１０の値をそれぞれ示している。

なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、面間隔その他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。また、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。

（表１）
（全体諸元）
ｆ= 7.91mm
Ｆ.ＮＯ= 1.582
水平方向半画角 ω= 20 度
垂直方向半画角 ω= 15 度
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1: ∞ 5.377800 開口絞りＳ
2: ∞ 10.000000 1.5168 64.1
3: -23.99578 -5.000000 1.5168 64.1 反射面Ｍ
4: ∞ 5.000000 1.5168 64.1 ビームスプリッタＢＳ
5: ∞ 1.317173
像面Ｉ 19.42367
ペッツバール和 = 0.05495
（非球面データ）
｛３面｝
K Ｃ４ Ｃ６ Ｃ８ Ｃ１０
0.000000 0.906482E-05 -0.271319E-06 0.449536E-08 -0.254866E-10

図１０は、本第１実施例の湾曲収差図を示し、（ａ）は像面Ｉを平面とした際の湾曲収差図を、（ｂ）は像面変換素子の受光面、即ち曲がった像面Ｉに結像させた時の湾曲収差図をそれぞれ示している。湾曲収差図においてＸはサジタル方向の値を、Ｙはメリジオナル方向の値をそれぞれ示している。なお、他の実施例でも同様の符号を用い説明を省略する。

図８に示すように、本発明にかかる像面変換素子１０１を結像光学系３の像面Ｉと撮像素子５との間に配置することによって、本第１実施例にかかる光学系は、図１０の（ａ）に示す像面湾曲収差を（ｂ）の如く解消でき、高画質の画像を得ることができることが判る。

（第２実施例）
図１１、図１２は、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子を用いた光学系の第２実施例を示す。図１１は、撮像素子を含む光学系の概略構成図を、図１２は像面までの結像光学系３の概略構成図をそれぞれ示す。本第２実施例では、結像光学系３の像面Ｉにおける像面湾曲収差が凹面形状になる場合を示している。

図１１、図１２において、光学系２００は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１とより強い凸面を物体側に向けた両凸形状の正レンズＬ２との接合レンズと、像面変換素子１と撮像素子５とから構成されている。負メニスカスレンズＬ１と両凸形状の正レンズＬ２との接合面には開口絞りＳが配置されている。本光学系では、像面Ｉでの像面湾曲収差の形状は物体側に凹面の形状を有し、像面変換素子１の第１面７ａは像面Ｉにおける像面歪曲収差に対応する形状に形成されている。

物体からの光は、負メニスカスレンズＬ１、開口絞りＳ、及び両凸形状の正レンズＬ２を介して像面変換素子１の第１面７ａのそれぞれの光伝達管７上に結像する。像からの光は、それぞれの光伝達管７中を伝達されて第２面７ｂからそれぞれの光伝達管７に対向する受光素子５ａに向けて出射され受光素子５ａでそれぞれ受光される。像面変換素子１の第１面７ａの形状が、結像光学系３の像面湾曲収差を解消するように形成されているので、受光素子５ａでは像面湾曲収差が解消された高画質の画像が得られる。

次の表２に、本第２実施例にかかる光学系の諸元の値を掲げる。

（表２）
（全体諸元）
入射瞳径 2.57mm
ｆ＝ 7.91mm
Ｆ．Ｎｏ＝ 2
最大半画角 ω＝ 45
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1: 3.60544 1.528185 1.722498 29.6
2: 2.06702 3.178679 1.542496 62.9 開口絞りＳ
3: -4.59335 2.862011
像面Ｉ -6.33419
ペッツバール和 = -0.16013
（非球面データ）
｛１面｝
K Ｃ４ Ｃ６ Ｃ８ Ｃ１０
0.000000 -0.181577E-02 0.893504E-04 -0.371334E-04 0.000000E+00
｛３面｝
K Ｃ４ Ｃ６ Ｃ８ Ｃ１０
0.000000 0.285013E-02 -0.852893E-05 0.646081E-05 0.000000E+00

図１３は、本第２実施例の湾曲収差図を示し、（ａ）は像面Ｉを平面とした際の湾曲収差図を、（ｂ）は像面変換素子の受光面、即ち曲がった像面Ｉに結像させた時の湾曲収差図をそれぞれ示している。

図１１に示すように、本発明にかかる像面変換素子１を結像光学系３の像面Ｉと撮像素子５との間に配置することによって、本第２実施例にかかる光学系は、図１３の（ａ）に示す像面湾曲収差を（ｂ）の如く解消でき、高画質の画像を得ることができることが判る。

次に、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の製造方法に関して図面を参照しつつ説明する。

像面変換素子は、撮像素子の受光素子と同程度の面積を有する細いロッド又はファイバーを束ねたものに結像光学系の像面湾曲収差に対応する曲面を形成することで製造することが可能である。

この時、選択された撮像素子の受光素子の数に対応した光ファイバーのような光伝達管を束ねた後、均一に引き伸ばして撮像素子の受光素子全体の大きさにした光伝達管群を製造することが考えられる。しかし、このような製法では、光伝達管の面積と受光素子の面積を一致させること、それぞれの受光素子に対向する光伝達管の中心間距離（ピッチ）を受光素子の中心間距離に一致させること、及び受光素子間の分離間隔と光伝達管の分離間隔を一致させることが困難である。この結果、光伝達管の位置と受光素子の位置が僅かにずれることによるモアレが発生してしまい画質の劣化を招いてしまう。

以下に説明する像面変換素子の製造方法では、光伝達管の面積と受光素子の面積をほぼ一致させ、両者のピッチずれを最小にし、分離間隔をほぼ同一にすることができる像面変換素子を製造することが可能になる。

（第１の製造方法）
図１４（ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第１の製造方法に関する概略工程図である。以下、工程に沿って説明する。

「工程１」（図１４（ａ）参照）
像面変換素子３００（図１４（ｄ）参照）の射出端側に配置され、後述する工程で形成される光伝達管を支持するガラスやプラスチック等の薄い基板３０３に、以後の工程中での基板３０３の平面性を維持するための支持基板３０５（例えば、Ｓｉ基板、プラズマＣＶＤ成膜したＳｉ薄膜層を有するセラミック板等）を接着固定する。なお、Ｓｉ基板の接着には陽極接合が好ましい。また、接着材を用いても良い。

「工程２」（図１４（ｂ）参照）
支持基板であるＳｉ基板３０５に接着された基板３０３（例えば、パイレックス（登録商標）ガラス等、以後ガラス基板と記す）の表面を洗浄して乾燥した後、ガラス基板３０３上にホトレジスト３０７を所定の厚さに塗布する。塗布は、通常のスピンコート法などが用いられる。ホトレジスト３０７は例えば、化薬マイクロケム社製の製品名ＳＵ８などが使用可能である。ホトレジスト３０７を塗布後、別に用意した金型３０９をヒーターで過熱したホトレジスト３０７の表面に押圧して、像面変換素子３００の第１面（入射面）３１１の曲面形状を創製する。金型３０９で曲面形状を創製するとともにホトレジスト３０７のプリベークも併せて行う。金型３０９で曲面が創製されたホトレジスト３０７の厚さが光伝達管の長さに相当し、数ミクロンから数ｍｍ程度となる。

「工程３」（図１４（ｃ）参照）
選択された撮像素子の受光素子の配列、及び受光素子分離間隔に対応するように形成された不図示のホトマスクを使って、光伝達管パターンをホトレジスト３０７に露光、現像する。このように、露光、現像が終わった時点でホトレジスト３０７の部分を光伝達管として使用する像面変換素子３００が形成される。なお、露光には、焦点深度の深いＸ線露光方法や、紫外線近接露光方法を用いて一括露光する方法、あるかはガラス基板３０３の底面からの高さに応じてエリア分割をし、エリア内のホトレジスト膜３０７表面の高低差が露光装置の焦点深度内になるようにエリアサイズに応じて準備されたレチクルを用いたスッテパー露光方法を用いて露光する方法、又はレーザーパターンジェネレータ（ＬＰＧ）による直接描画方法で露光する方法などが適宜選択して用いられる。

「工程４」（図１４（ｄ）参照）
支持基板であるＳｉ基板３０５を除去して像面変換素子３００が完成する。Ｓｉ基板３０５の除去には、ＸｅＦ２ガスによる等方性ドライエッチング法などを用いて行う。

なお、ホトレジスト３０７を支持するガラス基板３０３をホトレジスト３０７をマスクとしてガラス基板３０３の途中の厚さまで異方性ドライエッチングでエッチングし、受光素子と光伝達管３０７の端面（第２面）３１３を近づけるように形成することで、光伝達管３０７の端面３１３から受光素子に向けて出射する光の広がりを抑えるようにすることもできる。

このようにして、本第１の製造方法により像面変換素子３００が完成する。この後、図２に示すように、所定の撮像素子において受光素子と光伝達管３０７の出射端面３１３とを位置合わせする。なお、受光素子と光伝達管３０７との位置合わせの際の作業性及び像面変換素子３００の強度を得るために、後述する図１７に示すような枠部６００を像面変換素子３００の外周部分に形成しておくことが望ましい。なお、受光素子と光伝達管３０７との位置合わせが終了した後、接着剤等で固定して一体化した撮像素子を構成しても良い。

（第２の製造方法）
図１５（ａ）から（ｇ）は、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第２の製造方法に関する概略工程図である。以下、工程に沿って説明する。なお、第１の製造方法と同様の部材には同じ符号を付して説明する。

「工程１」（図１５（ａ）参照）
撮像素子側が平面で、この面に対向する面が結像光学系の像面湾曲収差に対応する曲面３１１を有する樹脂部材３２０を射出成型等で形成する。

「工程２」（図１５（ｂ）参照）
成型された樹脂部材３２０の撮影素子側の平面を薄い（例えば、厚さが数十ミクロン程度）ガラス基板３０３に接着する。なお、成型された樹脂部材３２０の撮影素子側の平面に数ミクロンから数十ミクロンの厚さの透明な膜（例えば、ＳｉＯ２膜）を蒸着、又はスパッタリング等で成膜して基板３０３としても良い。

「工程３」（図１５（ｃ）参照）
樹脂部材３２０をエッチングする際のマスク材３２２（例えば、ＳｉＯ２膜等の酸化膜、ＳｉＮ４等の窒化膜等）を蒸着、又はスパッタリングで樹脂部材３２０の表面に０．３〜３．０ミクロンの厚さで成膜する。成膜するＳｉＯ２膜３２２の厚さはエッチングする樹脂部材３２０の厚さによって決める。

「工程４」（図１５（ｄ）参照）
マスク材であるＳｉＯ２膜３２２の上にホトレジスト３０７を所定の厚さ塗布、プリベークする。その後、選択された撮像素子の受光素子に対応するパターンを形成されたマスクを用いて露光し、現像を行う。この結果、受光素子に対応する部分にホトレジスト３０７が残り、受光素子を分離する素子分離間隔部のホトレジスト３０７が除かれたホトレジストパターン３０７が形成される。なお、露光には、焦点深度の深いＸ線露光方法や、紫外線近接露光方法を用いて一括露光する方法、あるかは樹脂部材３２０に貼り付けられたガラス基板３０３の底面からの高さに応じてエリア分割をし、エリア内のホトレジスト膜３０７表面の高低差が露光装置の焦点深度内になるようにエリアサイズに応じて準備されたレチクルを用いたスッテパー露光方法を用いて露光する方法、又はレーザーパターンジェネレータ（ＬＰＧ）による直接描画方法で露光する方法などが適宜選択して用いられる。

「工程５」（図１５（ｅ）参照）
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法を用いてホトレジスト３０７をマスクにしてＳｉＯ２膜３２２をエッチングする。これで、ホトレジスト３０７に代わってホトレジスト３０７のエッチング残り層とＳｉＯ２膜３２２が次工程のマスクとして残る。

「工程６」（図１５（ｆ）参照）
ホトレジスト３０７のエッチング残り層とＳｉＯ２膜３２２をマスクにしてその下の樹脂部材３２０をエッチングする。エッチングは、酸素ガスを使った異方性ドライエッチング法を用い、樹脂部材３２０をほぼ垂直にエッチングしロッド状の樹脂部材３２０を形成する。このロッド状の樹脂部材３２０が光伝達管（同じ符号３２０を付して説明する）となる。この際、下層のガラス基板３０３はエッチングのストッパーとして働き、エッチング終了後は光伝達管３２０を支える支持部材３０３として機能する。

「工程７」（図１５（ｇ）参照）
光伝達管である樹脂部材３２０をマスクとして下層のガラス基板３０３を途中の厚さまでエッチングする。このエッチングにより下層のガラス基板３０３まで光伝達管３２０が形成され樹脂部材３２０及びガラス基板３０３を含めて光伝達管３２０として機能する。この結果、光伝達管３２０の受光素子側の出射端面３１３を受光素子に近づけることが可能になると供に、出射端面３１３から出射した光のガラス基板３０３中での広がりを抑えることができる。なお、ガラス基板３０３のエッチングの時に樹脂部材３２０の表面に残っているＳｉＯ２膜３２２も一緒にエッチングされるため、光伝達管３２０である樹脂部材３２０の表面にＳｉＯ２膜３２２が残ることはない。なお、ＳｉＯ２膜３２２は透明であり樹脂部材３２０の表面に残っていても問題は無い。

このようにして、本第２の製造方法により像面変換素子３３０が完成する。この後、図２に示すように、所定の撮像素子において受光素子と光伝達管３２０の出射端面３１３とを位置合わせする。なお、受光素子と光伝達管３２０との位置合わせの際の作業性及び像面変換素子の強度を得るために、後述する図１７に示すような枠部６００を像面変換素子３３０の外周部分に形成しておくことが好ましい。なお、受光素子と光伝達管３２０との位置合わせが終了した後、接着剤等で固定して一体化した撮像素子を構成しても良い。

（第３の製造方法）
図１６（ａ）から（ｊ）は、本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第３の製造方法に関する概略工程図である。本第３の製造方法は量産性を向上させることを目的にしている。以下、工程に沿って説明する。なお、第１、第２の製造方法と同様の部材には同じ符号を付して説明する。

「工程１」（図１６（ａ）参照）
ガラス、石英、又はプラスチック等からなる支持基板３５０上に、厚さ約１ミクロン程度の導電性膜３５１（例えば、Ａｕ／Ｃｒ膜等）を蒸着、又はスパッタリングによって成膜する。この導電性膜３５１は後の電気メッキ工程における電極となる。

「工程２」（図１６（ｂ）参照）
前もって成型された、撮像素子側が平面で、この面に対向する面が結像光学系の像面湾曲収差に対応する曲面３１１を有する樹脂部材３２０を、樹脂部材３２０の撮影素子側の平面を薄いＵＶ接着剤等を介して導電性膜３５１上に接着する。

「工程３」（図１６（ｃ）参照）
樹脂部材３２０をエッチングする際のマスク材となるＳｉＯ２膜３２２を蒸着、又はスパッタリングで樹脂部材３２０の表面に０．３〜３．０ミクロンの厚さで成膜する。成膜するＳｉＯ２膜３２２の厚さはエッチングする樹脂部材３２０の厚さによって決める。

「工程４」（図１６（ｄ）参照）
マスク材となるＳｉＯ２膜３２２の上にホトレジスト３０７を所定の厚さ塗布、プリベークする。その後、選択された撮像素子の受光素子に対応するパターンを形成されたマスクを用いて露光し、現像を行う。この結果、受光素子に対応する部分にホトレジスト３０７が残り、受光素子を分離する素子分離間隔部のホトレジスト３０７が除かれたホトレジストパターン３０７が形成される。なお、露光には、焦点深度の深いＸ線露光方法や、紫外線近接露光方法を用いて一括露光する方法、あるかはガラス基板３５０の底面からの高さに応じてエリア分割をし、エリア内のホトレジスト膜表面の高低差が露光装置の焦点深度内になるようにエリアサイズに応じて準備されたレチクルを用いたスッテパー露光方法を用いて露光する方法、又はレーザーパターンジェネレータ（ＬＰＧ）直接描画方法で露光する方法などが適宜選択して用いられる。

「工程５」（図１６（ｅ）参照）
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法を用いてホトレジスト３０７をマスクにしてＳｉＯ２膜３２２をエッチングする。ＳｉＯ２膜３２２をエッチングした後、残りのホトレジスト膜３０７を除去する。これで、ホトレジストに代わってＳｉＯ２膜３２２が次工程のマスクとして残る。

「工程６」（図１６（ｆ）参照）
ＳｉＯ２膜３２２をマスクにしてその下の樹脂部材３２０をエッチングする。エッチングは、酸素ガスを使った異方性ドライエッチング法を用い、樹脂部材３２０をエッチングしロッド状の樹脂部材３２０を形成する。このロッド状の樹脂部材３２０が光伝達管（同じ符号３２０を付して説明する）となる。この際、下層の導電性膜３５１はエッチングのストッパーとして働き、エッチング終了後、ガラス基板３５０は電気メッキ中の基板を支える支持部材として機能する。

「工程７」（図１６（ｇ）参照）
Ｎｉ電気メッキでＮｉの金型３６０を形成する。

「工程８」（図１６（ｈ）参照）
金型３６０からガラス基板３５０、光伝達管である樹脂部材３２０、及び導電性膜３５１をエッチング等を用いて除去し、Ｎｉ電鋳金型３６０が完成する。

「工程９」（図１６（ｉ）参照）
Ｎｉ電鋳金型３６０にＵＶ硬化樹脂、或いは熱可塑性樹脂等３７０を充填し、前記樹脂の支持基板でとなる薄板ガラス基板３７１をカバーしてＵＶ硬化、又は熱硬化させて光伝達管（同じ符号３７０を付す）を形成し像面変換素子４００を成型する。その後金型３６０から像面変換素子４００を分離する。この工程を繰り返すことにより同型の像面変換素子４００が容易に製造される。なお、Ｎｉ電鋳金型３６０を用いた射出成型法を用いて像面変換素子４００を成型しても良い。射出成型法によるときは、薄板ガラス３７１に代わり薄い樹脂板が形成される。

「工程１０」（図１６（ｊ）参照）
光伝達管である樹脂部材３７０をマスクにして下層のガラス基板３７１を異方性ドライエッチングで薄板ガラス基板３７１の途中の厚さまでエッチングする。このエッチングにより下層の薄板ガラス基板３７１まで光伝達管３７０が形成され樹脂部材３７０及びガラス基板３７１を含めて光伝達管３７０として機能する。この結果、光伝達管３７０の受光素子側の出射端面３１３を受光素子に近づけることが可能になると供に、出射端面３１３から出射した光のガラス基板３７１中での広がりを抑えることができる。なお、支持基板である薄板ガラス基板３７１が十分薄い場合（例えば、１０μ程度）には、この工程を省くことも可能である。

このようにして、本第３の製造方法により像面変換素子４００が完成する。この後、図２に示すように、所定の撮像素子において受光素子と光伝達管３７０の出射端面３１３とを位置合わせする。なお、受光素子と光伝達管３７０との位置合わせの際の作業性及び像面変換素子の強度を得るために、後述する図１７に示すような枠部６００を像面変換素子４００の外周部分に形成しておくことが好ましい。なお、受光素子と光伝達管３０７との位置合わせが終了した後、接着剤等で固定して一体化した撮像素子を構成しても良い。

なお、上述した各製造方法において説明した工程は主要な工程であり、この他にも半導体などの製造で用いられる一般的な洗浄工程、乾燥工程、素子分割工程などの加工工程、及び検査工程などがあるがその詳細は本製造方法の主要部分ではないので説明を省略している。

また、一部の工程において光伝達管の支持基板としてガラス基板を用いて説明したが、他のガラス以外の石英基板、或いはプラスチック基板で有っても良い。

図１７は、本発明にかかる像面変換素子を有する撮像素子の好ましい形態の一例を示している。上述の製造方法で製造された像面変換素子３００、３３０、４００は、所定の撮像素子５の受光面に配置され、受光素子と光伝達管とを対向させて固定する必要がある。この時、図１７に示すような枠部６００を設けておくことで位置合わせ、接着などを容易に行うことが可能になる。枠部６００は、素子位置合わせ後、取り除いても良いし、或いは素子の固定枠として活用しても良い。

また、本発明にかかる像面変換素子を選択された撮像素子の受光素子に位置合わせ固定し、一体として像面変換素子を有する撮像素子とすることも可能である。これにより、像面変換素子と撮像素子とを光学系に組込み易くすることができる。

更に、受光素子の製造工程と光伝達管の製造工程とを組み合わせて、受光素子の製造工程で形成された受光素子の上に光伝達管を直接製造して、光伝達管を有する受光素子を形成し、撮像素子とすることも可能である。

以上述べたように、本発明によれば、像面湾曲収差を有する結像光学系において、結像光学系の像面と撮像素子との間に配置して像面湾曲収差を解消して高画質の画像を撮像可能にする像面変換素子を提供することが可能になる。また、この像面変換素子を有する光学系（撮像光学系）を提供することが可能になる。また、この像面変換素子を製造する製造方法を提供することが可能になる。また、この像面変換素子と撮像素子とを一体的に形成した撮像素子を提供することが可能になる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の第１実施の形態にかかる像面変換素子を結像光学系の像面と撮像素子の間に配置した状態を示している。 図１の像面変換素子と撮像素子の拡大断面図を示す。 像面変換素子を構成する種々の形状の光伝達管（ａ）〜（ｃ）を示す。 本発明の第２実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示し、（ａ）は像面と撮像素子との間に像面変換素子を配置した状態を、（ｂ）は光伝達管の概略形状をそれぞれ示している。 本発明の第３実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。 本発明の第４実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。 本発明の第５実施の形態にかかる像面変換素子を有する光学系を示す。 本発明の実施の形態にかかる像面変換素子を用いた光学系の第１実施例を示し、撮像素子を含む光学系の概略構成図を示す。 像面Ｉまでの結像光学系の概略構成図を示す。 本第１実施例の湾曲収差図を示し、（ａ）は像面Ｉを平面とした際の湾曲収差図を、（ｂ）は像面変換素子受光面、即ち曲がった像面に結像させた時の湾曲収差図をそれぞれ示している。 本発明の実施の形態にかかる像面変換素子を用いた光学系の第２実施例を示し、撮像素子を含む光学系の概略構成図を示す。 像面Ｉまでの結像光学系の概略構成図を示す。 本第２実施例の湾曲収差図を示し、（ａ）は像面Ｉを平面とした際の湾曲収差図を、（ｂ）は像面変換素子受光面、即ち曲がった像面に結像させた時の湾曲収差図をそれぞれ示している。 本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第１の製造方法に関する概略工程図を示す。 本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第２の製造方法に関する概略工程図を示す。 本発明の実施の形態にかかる像面変換素子の第３の製造方法に関する概略工程図を示す。 本発明にかかる像面変換素子を有する撮像素子の好ましい形態の一例を示している。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１、１０１、３００、３３０、４００ 像面変換素子
２ 光軸
３ 結像光学系
１００、２００ 光学系
５ 撮像素子
５ａ 受光素子
７、１７、２７、１０７ 光伝達管
３０ 連結部
４８ 遮光部材
３０３、３５０、３７１ （ガラス）基板
３０５ 支持基板
３０７ ホトレジスト、光伝達管
３０９、３６０ 金型
３１１ 曲面
３２０ 樹脂部材、光伝達管
３７０ 樹脂、光伝達管
６００ 枠部

Claims (33)

1. 結像光学系の像面と撮像素子の間に配置され、前記撮像素子の複数の受光素子のそれぞれに対向するそれぞれの光伝達管が互いに非交差に形成され、
   前記光伝達管で形成される第１面は、前記像面における像面湾曲収差に対応した曲面に形成され、
   前記第１面に対向し前記光伝達管の端面の集合体の包絡面である第２面は、前記撮像素子の受光素子の包絡面に略平行に形成されていることを特徴とする像面変換素子。
2. 前記第１面側の前記光伝達管のそれぞれの端面は、光の入射角度が大きくなる方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の像面変換素子。
3. 前記第１面側の前記光伝達管のそれぞれの端面は、光の入射角度が大きくなる方向に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の像面変換素子。
4. 前記第１面側の前記光伝達管の端面近傍の側端部は、凹面状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の像面変換素子。
5. 前記光伝達管は、前記第１面側の面積と前記第２面側の面積が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の像面変換素子。
6. 前記撮像素子の中央部分のみ、又は周辺部分のみに前記受光素子に対向する前記光伝達管が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の像面変換素子。
7. 前記第１面側の前記光伝達管を互いに固定する固定部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の像面変換素子。
8. 前記光伝達管の側面部の一部又は全部が遮光部材で覆われていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の像面変換素子。
9. 前記第２面の近傍に前記光伝達管にそれぞれ対向して配置されたレンズを有するレンズアレイを少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の像面変換素子。
10. 前記光伝達管は、光学的に透明な部材からなることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の像面変換素子。
11. 前記光学的に透明な部材は、ガラス部材、高分子部材、酸化物部材、又は窒化物部材からなることを特徴とする請求項１０に記載の像面変換素子。
12. 前記光伝達管は、前記第１面側が高分子部材からなり、前記第２面側が前記光学的に透明な部材で支持されていることを特徴とする請求項１から１１のいすれか１項に記載の像面変換素子。
13. 前記高分子部材は、ＵＶ硬化樹脂からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の像面変換素子。
14. 前記高分子部材は、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の像面変換素子。
15. 前記高分子部材は、ホトレジストからなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の像面変換素子。
16. 前記光伝達管は、円形状、又は多角形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の像面変換素子。
17. 前記光伝達管の太さのばらつきは、±５％以内であることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の像面変換素子。
18. 前記光伝達管の分離間隔のばらつきは、±５％以内であることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の像面変換素子。
19. 物体側から順に、結像光学系と、請求項１から１８のいずれか１項に記載の像面変換素子と、撮像素子と、からなることを特徴とする光学系。
20. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の像面変換素子の前記第１面を光軸と垂直な方向に移動する手段を有することを特徴とする光学系。
21. 結像光学系の像面の像面湾曲収差に対応する曲面に形成された高分子部材と、
    前記高分子部材を支持する基板とからなり、
    加工手段で前記高分子部材と前記基板とを加工して光伝達管を形成することを特徴とする像面変換素子の製造方法。
22. 前記高分子部材は、ホトレジスト、プラスチック、ＵＶ硬化樹脂、又は熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項２１に記載の像面変換素子の製造方法。
23. 前記加工手段は、所定の光伝達管パターンを露光する工程、現像工程、及びエッチング工程を含むことを特徴とする請求項２１に記載の像面変換素子の製造方法。
24. 前記加工手段は、金属膜、酸化膜、又は窒化膜の成膜工程を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の像面変換素子の製造方法。
25. 透明基板を略平面に支持する支持部材を接着する工程と、
    前記基板にホトレジストを塗布する工程と、
    前記基板に塗布されたホトレジストの表面を像面湾曲収差に対応する曲面を有する金型で成型する工程と、
    選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、
    現像工程と、
    前記現像工程で得られた前記ホトレジストをマスクとして前記基板をエッチングする工程と、
    前記支持部材を剥離する工程と、
    を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法。
26. 前記支持部材は、シリコン板またはＣＶＤ成膜されたシリコン薄膜層を有するセラミック板またはガラス板であることを特徴とする請求項２５に記載の像面変換素子の製造工程。
27. 前記支持部材を接着する工程は、陽極接合を含むことを特徴とする請求項２５に記載の像面変換素子の製造方法。
28. 透明樹脂部材を、第１面が像面湾曲収差に対応する曲面、及び第１面に対向する第２面が略平面に成型する工程と、
    前記透明樹脂部材を透明基板に接着する工程と、
    前記透明樹脂部材の表面に透明な酸化膜を形成する工程と、
    前記酸化膜上にホトレジストを塗布する工程と、
    選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、
    現像工程と、
    前記酸化膜をエッチングする工程と、
    前記酸化膜をマスクとして前記透明樹脂部材をエッチングする工程と、
    前記透明部材をマスクとして前記透明基板をエッチングする工程と、
    を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法。
29. 基板に導電層を形成する工程と、
    第１面が像面湾曲収差に対応する曲面に形成され、第１面に対向する第２面が略平面に形成された樹脂部材の前記第２面側を前記導電層の上に接着する工程と、
    前記樹脂部材の表面に酸化膜を形成する工程と、
    前記酸化膜上にホトレジストを塗布する工程と、
    選択された撮像素子の受光素子の配列に対応するパターンを露光する工程と、
    現像工程と、
    前記酸化膜をエッチングする工程と、
    前記酸化膜をマスクとして前記樹脂部材をエッチングする工程と、
    前記導電層を電極としてＮｉ電気メッキを行いＮｉ金型を形成する工程と、
    前記Ｎｉ金型から前記樹脂部材及び前記基板を剥離する工程と、
    前記Ｎｉ金型をにより像面変換素子を透明基板上に成型する工程と、
    前記透明基板をエッチングする工程と、
    を含むことを特徴とする像面変換素子の製造方法。
30. 前記露光する工程は、紫外線近接露光、Ｘ線露光工程、又は露光する領域を複数の領域に分割して基板下部から前記ホトレジスト表面までの高さに応じて所定のレチクルを選択してそれぞれ露光するステッパー露光による露光工程を含むことを特徴とする請求項２３、２５、２８、又は２９に記載の像面変換素子の製造方法。
31. 前記エッチングする工程は、等方性ドライエッチング工程、又は異方性ドライエッチング工程を含むことを特徴とする請求項２３、２５、２８、又は２９に記載の像面変換素子の製造方法。
32. 前記成型する工程は、ＵＶ硬化樹脂又は熱可塑性樹脂硬化樹脂を用いて行われることを特徴とする請求項２９に記載の像面変換素子の製造方法。
33. 前記基板又は前記透明基板は、ガラス、又はプラスチックであることを特徴とする請求項２１、２５、２８、又は２９に記載の像面変換素子の製造方法。

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