JP6195677B2 - レンズ製造方法及びレンズ保持装置 - Google Patents

Description

本発明はレンズ製造方法、レンズ、及びレンズ保持装置に関し、特にレンズを研削、研磨するレンズ製造方法、研削・研磨を経て製造されるレンズ、及びそのようなレンズの製造に用いるレンズ保持装置に関する。

レンズや半導体ウェーハのような加工対象物を研削・研磨加工するとき、加工対象物の裏面を保持具（治具）に接着したり保持具を介して加工対象物の裏面を吸引したりして固定し、固定した状態で加工機を用いて加工対象面を加工することが行われている。

例えば特許文献１では、レンズ研磨用の治具にレンズを取り付ける際に接着剤を用いたり裏面を吸引したりすることが記載されている。また特許文献２ではレンズを研磨する際に多数の吸着口でレンズを吸着することが記載されており、特許文献３，４では平面状の半導体ウェーハを多孔質体や多数の穴を介して吸着することが記載されている。

また、レンズのような一般的に非平面形状の加工対象物を保持具に固定する際に、保持具の保持面の形状が加工対象物の裏面形状に倣うようにすることが知られている。例えば特許文献５ではレンズ裏面を低融点合金を介してヤトイに固定することが記載されており、特許文献６，７では塑性や形状記憶性を有するレンズ保持部材がレンズの裏面形状に合わせて変形するようにすることが記載されている。

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近年、映画やテレビ放送などにおいては画像の高精細化が進んでいる。これにつれてそのような高精細な画像を撮影するセンサも高画素化して画素サイズが小さくなる。このため、光学系に要求される精度も非常に高くなっている。例えば通常の球面レンズにおいては、面形状に鞍型の誤差（いわゆるアス誤差）が発生することがあり、裏面との面形状精度の差によって、透過波面に収差が発生する。今後は、このアス誤差の許容値は０．１μｍ以下になると予想されている。

しかしながら上述したような従来の技術では、両面とも非平面形状のレンズを高精度に加工するのは困難であった。

例えば上記特許文献１に記載の技術では、位置決め部材による位置決めが行われるだけで、レンズ裏面の誤差を内在したままレンズが保持・固定されてしまい、レンズの表裏で相対的な面形状誤差が生じる。また特許文献２ではレンズ裏面（加工対象面と反対の面）は平面であり、裏面及び保持具のレンズ保持面が非平面の場合には適用できない。特許文献３，４でも加工対象物は半導体ウェーハ等平面状であり、裏面及び保持具の保持面が非平面の場合には適用できない。さらに特許文献５〜７は、いずれも保持具（の保持面）がレンズ裏面の形状に倣った状態で保持する（保持面の形状がレンズ裏面に合わせて変形し、レンズ裏面の形状自体は変化しない）ものであり、レンズ裏面に誤差（面形状誤差）がある場合、それを内在したまま保持することになる。このため、そのように保持したレンズの反対面（加工対象面）である表面を研削や研磨加工した場合、加工対象面（表面）は加工機の精度で面形状が加工されるため、保持具から脱離したレンズは裏表で面形状に相対的な誤差が生じ、その結果光学的な透過波面に収差を持つこととなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、優れた光学透過性能を持ったレンズを製造できるレンズ製造方法、優れた光学透過性能を持ったレンズ、及びそのようなレンズの製造に用いられるレンズ保持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の態様に係るレンズ製造方法は、レンズをレンズ保持具に保持する保持工程と、保持したレンズの加工対象面を加工する加工工程と、を含むレンズ製造方法であって、加工対象面の裏面は第１の面形状誤差で非平面形状に加工されており、レンズ保持具のレンズ保持面は第１の面形状誤差よりも小さな第２の面形状誤差で非平面形状と同一の形状に加工されており、保持工程では、裏面をレンズ保持面に倣わせて面接触させることにより、裏面がレンズ保持面に沿うようにレンズの形状を矯正し、加工工程では、保持工程により矯正された状態で加工対象面を加工する。

本発明の第１の態様によれば、第１の面形状誤差を有するレンズの裏面を第１の面形状誤差よりも小さな第２の面形状誤差を有するレンズ保持面に倣わせて面接触させることで、レンズの形状（表面及び裏面）を矯正（第１の面形状誤差と第２の面形状誤差との差分だけ変形）し、この矯正状態で加工対象面を加工する。これによりレンズの加工対象面（表面）は加工工具とレンズ保持具のレンズ保持面（又は保持されたレンズ裏面）との距離に依存して決まる加工精度で加工される。加工が終了し保持具からレンズを外すと矯正状態が終了してレンズ裏面が元の形状（第１の面形状誤差を持った状態）に復帰（変形）するが、矯正状態の終了により加工対象面も「第１の面形状誤差と第２の面形状誤差との差分」だけ裏面と同方向に変形する（なお、第２の面形状誤差が第１の面形状誤差に比べて極めて小さい場合は、いずれの面も第１の面形状誤差だけ変形すると考えても差し支えない）。すなわち表面と裏面とで同一の面形状誤差（第１の面形状誤差）がレンズの厚み方向（表裏方向）に関し同一の方向に生じるので、レンズの裏面と表面とで第１の面形状誤差が相殺されてレンズ厚み誤差が小さくなり、透過波面収差の小さなレンズ（優れた光学透過性能を持ったレンズ）を製造することができる。

なお第１の態様及び以下の各態様において、「非平面形状」とは球面状であってもよいし、非球面状であってもよい。またレンズ裏面とレンズ保持面とが「同一の形状である」場合としては、例えば両者が同一の半径の球面や同一の放物面・楕円面・双曲面・高次多項式面である場合が含まれる。

本発明の第２の態様に係るレンズ製造方法は第１の態様において、裏面とレンズ保持面との位置合わせを行う位置合わせ工程をさらに含み、位置合わせ工程後に保持工程を行う。位置合わせを行うことでレンズの加工誤差を小さくすることができる。

本発明の第３の態様に係るレンズ製造方法は第１または第２の態様において、位置合わせ工程ではレンズ保持面の周縁部分に設置された弾性保持部材に裏面を戴置して位置合わせを行う。本態様は、レンズ保持面の周辺部分に設置された弾性保持部材に裏面を戴置して位置合わせを行うことで、レンズ形状の矯正に影響を与えないようにしたものである。

本発明の第４の態様に係るレンズ製造方法は第１から第３の態様のいずれか一において、弾性保持部材が裏面の有効径より外側に設置される。弾性保持部材が裏面の有効径より外側に設置されることで、レンズ形状の矯正に与える影響をより少なくしたものである。なお第４の態様において、加工される径より外側やレンズ鏡筒への取付時に保持部材で保持される外周部分（周縁部分）等を「有効径より外側」とすることができる。

本発明の第５の態様に係るレンズ製造方法は第１から第４の態様のいずれか一において、位置合わせ工程ではレンズの中心とレンズ保持具の中心とを合わせる。

本発明の第６の態様に係るレンズ製造方法は第１から第５の態様のいずれか一において、保持工程ではレンズ保持具を介して裏面を吸引することにより裏面をレンズ保持面に倣わせて矯正を行う。保持具を介して裏面を吸引することで、レンズ形状が矯正された状態で保持具に固定される。

本発明の第７の態様に係るレンズ製造方法は第１から第６の態様のいずれか一において、第２の面形状誤差は、レンズの厚み分布誤差の許容値（例えばＰＶ値０．３μｍ）の２分の１以下である。なお第７の態様において、第２の面形状誤差はレンズの厚み分布誤差の許容値の５分の１以下であることがさらに好ましい。

本発明の第８の態様に係るレンズ製造方法は第１から第７の態様のいずれか一において、第１の面形状誤差及び第２の面形状誤差はＰＶ値により規定される。なおＰＶ値（Peak-to-Valley Value）とは、加工した面の設計値に対する形状の最大誤差、即ち測定範囲内での最も高い点（Peak）と最も低い点（Valley）との差であり、光学部材の形状精度を表すのに広く用いられる。

本発明の第９の態様に係るレンズは、第１から第８の態様のいずれか一に係るレンズ製造方法で製造される。第１から第８の態様のいずれか一に係るレンズ製造方法で製造されることにより、レンズの裏面と表面とで面形状誤差が相殺されてレンズ厚み誤差が小さくなり、透過波面収差の小さなレンズ（優れた光学透過性能を持ったレンズ）が得られる。

上記目的を達成するため、本発明の第１０の態様に係るレンズは表面及び裏面が非平面形状に加工されたレンズであって、表面の面形状誤差が裏面の面形状誤差により相殺される。これにより、レンズの裏面と表面とで面形状誤差が相殺されることでレンズ厚み誤差が小さくなり、透過波面収差の小さなレンズ（優れた光学透過性能を持ったレンズ）が得られる。

本発明の第１１の態様に係るレンズは第１０の態様において、表面の面形状誤差と裏面の面形状誤差とが同一の大きさであり、かつレンズの厚み方向に関し同一方向に生じている。第１１の態様は上記第１０の態様における面形状誤差の相殺を具体的に説明したものである。

上記目的を達成するため、本発明の第１２の態様に係るレンズ保持装置はレンズを保持するレンズ保持具と、レンズの被保持面がレンズ保持具のレンズ保持面に沿うようにレンズの形状を矯正する矯正部と、を備えたレンズ保持装置であって、レンズ保持面及び被保持面は同一の非平面形状に加工されており、レンズ保持面の面形状誤差が被保持面の面形状誤差よりも小さく、矯正部は被保持面をレンズ保持面に倣わせて面接触させることにより矯正を行う。第１２の態様は第１の態様に係るレンズ製造方法に対応するレンズ保持装置の発明を規定するものであり、斯かるレンズ保持装置を用いることで透過波面収差の小さなレンズ（優れた光学透過性能を持ったレンズ）を製造することができる。

本発明の第１３の態様に係るレンズ保持装置は第１２の態様において、レンズ保持面の面形状誤差及び被保持面の面形状誤差はＰＶ値により規定される。ＰＶ値の意味は第８の態様について上述したものと同じである。

本発明のレンズ製造方法、レンズ、及びレンズ保持装置によれば、優れた光学透過性能を持ったレンズを得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ製造装置を示す外観図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るレンズ保持具を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）及び（ｄ）は部分断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るレンズ製造方法を示すフローチャートである。 図４は、本発明の一実施形態に係るレンズ製造方法の様子を示す図である。 図５は、アス誤差の例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 図６は、本発明の一実施例によるレンズ加工の様子を示す図である。 図７は、レンズ加工の比較例の様子を示す図である。 図８は、レンズ加工の他の比較例の様子を示す図である。 図９は、本発明によるレンズ加工の実施例及び比較例による加工条件及び加工結果を示す表である。 図１０は、テレビレンズの構成及び当該テレビレンズにおける加工対象レンズを示す断面図である。 図１１は、図１０に示す加工対象レンズの波面収差をシミュレーションした結果を示す図である。 図１２は、レンズ保持具の他の態様を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図１３は、レンズ保持具のさらに他の態様を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るレンズ製造方法、レンズ、及びレンズ保持装置の実施の形態について説明する。

＜レンズ製造装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用されるレンズ製造装置１０（レンズ保持装置を含む）の要部構成を示す図である。レンズ製造装置１０は、レンズ保持具（保持具）１１０、ポンプ１２２（矯正部）、モータ１２４、制御器１２６（矯正部）、押し出し具１３２、測定ピック１３４、回転砥石１４２から構成され、この他図示せぬ電源装置等を含む。

レンズ保持具１１０はポンプ１２２を介してレンズ１００を吸引・保持し、またモータ１２４により軸Ｌを中心として回転する。これら吸引・保持、回転の制御は制御器１２６により行われる。押し出し具１３２はレンズ保持具１１０の中心を通る方向に進退可能に構成されており、レンズ保持具１１０に戴置されたレンズ１００の側面を押すことができるようになっている。測定ピック１３４はレンズ１００及びレンズ保持具１１０の外側に配置されレンズ１００との接触を検知することができるようになっており、押し出し具１３２及び測定ピック１３４によりレンズ１００とレンズ保持具１１０との位置合わせが行われる。

レンズ製造装置１０を用いたレンズ加工の詳細は後述する。

＜レンズ保持具の構成＞
図２はレンズ保持具１１０の構成を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の２Ｂ−２Ｂ方向断面図である。

＜弾性保持部材＞
図２（ａ）に示すようにレンズ保持具１１０のレンズ保持面１１１は中心部分の領域１１１Ａと周縁部分の領域１１１Ｂとに分かれている。領域１１１Ａはレンズ１００の裏面１００Ａの有効径（径ｒ_０）に対応する領域であり、領域１１１Ｂ（径ｒ_１＞ｒ_０）は裏面１００Ａの有効径外の領域である。ここで、有効径とは、レンズの光軸上の無限遠物点から出てレンズを通過する平行光線束の直径のことである。この領域１１１Ｂには、弾性保持部材１１２，１１３，１１４がレンズ保持面１１１の中心Ｏに対し互いに１２０°の角度をなすように配置されている。

弾性保持部材１１２はバネ１１２Ａとヘッド１１２Ｂとからなり、レンズ１００の吸引が行われない状態では、図２（ｃ）に示すようにヘッド１１２Ｂが領域１１１Ｂの上部に突出した状態になっている。そして後述するようにレンズ１００が吸引されると、図２（ｄ）に示すようにバネ１１２Ａがレンズ１００の裏面１００Ａに押されて圧縮され、ヘッド１１２Ｂの上端が領域１１１Ｂの面に位置するようになる。そしてレンズ１００の吸引が終了しレンズ保持具１１０からレンズ１００が取り外されると、弾性保持部材１１２はバネ１１２Ａの弾性力により再び図２（ｃ）に示す状態に復帰する。

弾性保持部材１１３，１１４の構造及び作用は弾性保持部材１１２と同様のため説明を省略する。

＜孔及び吸引口＞
レンズ保持具１１０には、レンズ保持面１１１から鉛直方向に貫通する複数の孔１１５が設けられている。孔１１５はレンズ保持具１１０の下部で吸引口１１６に連通しており、レンズ保持の際はこれら孔１１５及び吸引口１１６を介してレンズ１００の裏面１００Ａを吸引する。

＜レンズ加工の手順＞
次に、本実施形態に係るレンズ製造装置１０を用いたレンズ製造方法を説明する。図３はそのようなレンズ製造方法（レンズ加工方法）の手順を示すフローチャートであり、図４はレンズ加工の際のレンズ誤差の様子を示す概念図である。また図５はアス誤差の例を示す図である。なお図４以降の図において、点線はＸ軸方向の誤差、一点鎖線はＹ軸方向の誤差を示す。

まず、レンズ１００をレンズ保持具１１０に戴置する（Ｓ１００）。この状態では、裏面１００Ａは半径Ｒの球面状（非平面形状）に加工されており、図４（ａ）及び図４（ｅ）に示すように、アス誤差ＰＶ１（第１の面形状誤差）を有している。「アス」とは“astigmatism”を語源とする語で、光学部材の加工において「アス誤差」は一般に非対称な面形状誤差を意味する。例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｘ方向では下に凸、Ｙ方向では上に凸な面形状誤差（設計値と実際の形状との差）を有している場合、「アス誤差を有している」ということができる。このアス誤差はＰＶ値（Peak-to-Valley Value）、即ち加工面（ここでは裏面１００Ａ）の設計値に対する最大誤差（測定範囲内での最も高い点（Peak）と低い点（Valley）との差）で示すことができ、本実施形態では裏面１００Ａが図４（ｅ）に示すようにアス誤差ＰＶ１を有しているものとする。

上述の非球面形状及びアス誤差の形状は、以下の式により表すことができる。

＜非球面形状定義式（光軸に対して回転対象）＞

＜アス形状定義式＞

ただし、Cはレンズの近軸曲率半径の逆数、ｈは光軸からの高さ、Kは円錐定数、A4〜A20は非球面係数。球面の場合はK=0、A4〜A20=0。

なお図２（ｆ），（ｇ）に示すように、レンズ保持具１１０のレンズ保持面（保持面）１１１は、アス誤差ＰＶ２（＜ＰＶ１；第２の面形状誤差）で半径Ｒの球面状（非平面形状）に加工されている（即ちレンズ保持面１１１は、レンズ１００の裏面１００Ａのアス誤差ＰＶ１よりも小さなアス誤差ＰＶ２で、裏面１００Ａと同一の形状に加工されている）ものとする。

なおＳ１００では上述のように、レンズ１００の裏面１００Ａが、弾性保持部材１１２，１１３，１１４に当接して保持されている（図２（ｂ），（ｃ）参照）。

次に、レンズ１００とレンズ保持具１１０との調芯（位置合わせ工程）を行う（Ｓ１１０）。この調芯は上述のように、押し出し具１３２でレンズ１００の側面（端部）を押すことにより行われ、適切な押し出し量になるとレンズ１００の反対側側面が測定ピック１３４に触れて測定ピック１３４が変動し、この変動を示す信号が出力されて、押し出し量が適切になったことを知ることができる。押し出し量が過大であった場合は、モータ１２４及び制御器１２６によりレンズ保持具１１０を半回転させて反対側側面を押し出すようにすればよい。このようにレンズ保持具１１０を適宜回転させながら押し出しを繰り返すことで調芯を行い、レンズ１００の中心とレンズ保持具１１０の中心とを合わせることができる。

Ｓ１１０で調芯が行われると、調芯された状態でレンズ１００をレンズ保持具１１０に保持する（Ｓ１２０；保持工程）。レンズ１００の保持は上述のように、ポンプ１２２及び制御器１２６により、孔１１５及び吸引口１１６を介してレンズ１００の裏面１００Ａを吸引することにより行われる。そしてこのように裏面１００Ａを吸引することにより、裏面１００Ａの形状がレンズ保持具１１０のレンズ保持面１１１に倣って面接触し、これによりアス誤差ＰＶ１を有する裏面１００Ａがアス誤差ＰＶ２（＜ＰＶ１）を有するレンズ保持面１１１に沿うように、レンズ１００の形状が矯正（変形）される（図４（ｂ）参照）。即ち裏面１００Ａは、アス誤差ＰＶ１とアス誤差ＰＶ２との差分だけ変形する。

このような保持は、レンズ１００の加工（研削・研磨）が終了するまで継続して行われる。

レンズ１００が保持されると、研削及び研磨が行われる（Ｓ１３０；加工工程）。この研削及び研磨は、モータ１２４及び制御器１２６によりレンズ保持具１１０を回転させながら、図４（ｃ）に示すように回転砥石１４２を図示せぬモータにより回転させつつレンズ１００の表面１００Ｂ（加工対象面）を移動させることで行う。なおレンズ保持具１１０が回転しているので、表面１００Ｂの外周部から反対側の外周部まで研削・研磨しなくてもよく、一方の外周部から中心まで（または中心から外周部まで）までの研削・研磨を繰り返せばよい。このような研削・研磨により、表面１００Ｂは回転砥石１４２とレンズ保持具１１０のレンズ保持面１１１（又は保持された裏面１００Ａ）との距離精度に依存した加工精度で加工される。

Ｓ１３０の研削及び研磨が終了すると、レンズ保持具１１０の回転を停止して裏面１００Ａの吸引を停止し、レンズ１００をレンズ保持具１１０から分離する（Ｓ１４０）。すると、図４（ｄ）及び（ｈ）に示すように、吸引保持中はレンズ保持面１１１に倣っていた裏面１００Ａが元の形状に復帰しアス誤差ＰＶ１（ＰＶ値）を持つようになるが、同時に表面１００Ｂも裏面１００Ａと同方向に変形し、「アス誤差ＰＶ１とアス誤差ＰＶ２との差分」だけ変形する（図４（ｉ）参照）。したがって裏面１００Ａと表面１００Ｂとで同一のアス誤差（面形状誤差）ＰＶ１がレンズの厚み方向（表裏方向）に関し同一方向に生じるので、裏面１００Ａと表面１００Ｂとでアス誤差ＰＶ１が相殺される。

以上説明したように、本実施の形態に係るレンズ製造装置１０，レンズ保持具１１０，及びレンズ製造方法によれば、面形状誤差が小さく透過波面収差の小さなレンズ１００（優れた光学透過性能を持ったレンズ）を得ることができる。

＜実施例及び比較例＞
次に、上記実施の形態に係るレンズ製造装置１０，レンズ１００，レンズ保持具１１０，及びレンズ製造方法について、実施例及び比較例により具体的数値を示しつつ説明する。実施例及び比較例１，２の条件は以下の通りである。

（実施例）
レンズ裏面の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）：１５０ｎｍ
レンズ保持具の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）： ３０ｎｍ
（比較例１）
レンズ裏面の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）： ５０ｎｍ
レンズ保持具の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）：２００ｎｍ
（比較例２）
レンズ裏面の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）：１８０ｎｍ
レンズ保持具の面形状誤差（アス誤差：ＰＶ値）： ３０ｎｍ
上記実施例は（レンズ裏面の面形状誤差＜レンズ保持具の面形状誤差）であり保持具で裏面誤差が矯正される場合、即ち本発明の条件を満たす例であり、比較例１は（レンズ裏面の面形状誤差＞レンズ保持具の面形状誤差）、即ち本発明の条件を満たさない場合の例である。また比較例２は（レンズ裏面の面形状誤差＜レンズ保持具の面形状誤差）であるがレンズ裏面の面形状誤差がレンズ保持具により矯正されない場合（例えば、レンズをレンズ保持具にレンズ外周部で接着するような、従来の保持方法による場合）である。

図６は上記実施例におけるレンズ加工及びその際の誤差の様子を示す図である。本実施例に係るレンズ２００は裏面がＰＶ３Ａのアス誤差を有しており（図６（ａ），（ｊ）参照）、レンズ保持具２１０のレンズ保持面はアス誤差ＰＶ３Ｂを有している（図６（ｉ），（ｋ）参照）。このレンズ２００をレンズ保持具２１０に吸引・保持すると（図６（ｂ）参照）、レンズ２００の形状がレンズ保持具２１０により矯正されて、図６（ｆ）に示すように変形する。そして図６（ｃ）に示すようにレンズ２００の表面が加工（研削、研磨）されると、レンズ２００の表面は図６（ｇ）に示すように加工誤差を有する状態となる。そして加工が終了しレンズ２００がレンズ保持具２１０から分離されると（図６（ｄ）参照）、レンズ２００の裏面は吸引・保持前と同様にアス誤差ＰＶ３Ａを有する状態に復帰し（図６（ｌ）参照）、表面にもこのアス誤差ＰＶ３Ａが加えられた状態となる。

したがって上記加工により、上述した実施形態と同様にレンズ２００の表面と裏面とでアス誤差ＰＶ３Ａが相殺される。なお図６（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）はそれぞれ、レンズ２００の表面が初期誤差を持った状態、吸引保持により変形し誤差も変化した状態、加工による誤差を有する状態、加工誤差にアス誤差ＰＶ３Ａが加えられた状態を示す。

図７は上記比較例１における加工の様子を示す図である。比較例１ではレンズ３００がレンズ保持具３１０を用いて加工され、最終的にレンズ３００の表面と裏面とでアス誤差ＰＶ４Ａが相殺される。図７（ａ）〜（ｌ）の意味は図６（ａ）〜（ｌ）と同様なので詳細な説明は省略する。

図８は上記比較例２における加工の様子を示す図である。比較例２ではレンズ４００がレンズ保持具４１０を用いて加工される。ここでレンズ４００の裏面のアス誤差はＰＶ５Ａ，レンズ保持具４１０の誤差はＰＶ５Ｂ（＜ＰＶ５Ａ）である。図８（ａ）〜（ｌ）の意味は図６（ａ）〜（ｌ）と同様なので詳細な説明は省略する。

図９は上記実施例、及び比較例１，２の加工結果をまとめた表である。図９に示すようにレンズ保持具の面形状誤差がレンズ裏面のアス誤差より小さくレンズ裏面がレンズ保持具により矯正される実施例では透過波面収差が２５ｎｍと小さいが、レンズ保持具の面形状誤差がレンズ裏面のアス誤差より大きい比較例１では透過波面収差が１９０ｎｍであり、実施例と比較して大きな値となっている。またレンズ保持具の面形状誤差がレンズ裏面のアス誤差より小さいがレンズ裏面がレンズ保持具により矯正されない比較例２ではレンズ４００の表面と裏面とでアス誤差ＰＶ５Ａが相殺されず、透過波面収差が実施例と比較して大きな値（１４０ｎｍ）となっている。

このように、本発明によれば透過波面収差の小さなレンズ（優れた光学透過性能を持ったレンズ）を得ることができることが分かる。

＜シミュレーション結果＞
次に、本発明のレンズ製造方法をシミュレーションした結果を示す。図１０は、テレビレンズ７００の構成及び加工対象である第２レンズ７１０を示す断面図である。本シミュレーションでは、図１０中の第２レンズ７１０の裏面７１０Ａ（第１レンズの左側の面を第１面としたときの第４面；球面状）にアス誤差がある場合において、従来のレンズ製造方法（研磨方法）及び本発明のレンズ製造方法で表面７１０Ｂを研磨した場合のレンズ性能への影響を波面収差で比較した。

図１１は、図１０のレンズを用いた光軸上の結像性能のシミュレーション結果を示す図である。図１１（ａ）〜（ｅ）において、横軸は「焦点距離／ｆナンバー」で計算される入射瞳径（単位：ｍｍ）を示し、縦軸は波面収差の大きさ（基準波長１．０λ、ここではｅ線（波長約５４６ｎｍの水銀のスペクトル線）の波長を示す）を示す。図１１（ａ）は設計値を示し、レンズ周辺部分で正（＋）方向に波面収差が生じている。設計値では波面収差は方向によらず同じ（対称）である。

図１１（ｂ），（ｃ）は従来の研磨方法による結果である。従来の研磨方法の場合、表面７１０Ｂと裏面７１０Ａは独立して加工されるため、表面７１０Ｂが設計値通り加工された場合であっても、裏面７１０Ａの加工誤差が残る。図１１（ｂ）は裏面７１０ＡのＸ方向に形状誤差＋３本を与えた場合の波面収差であり、レンズ周辺部分で正（＋）方向に、設計値よりも大きな波面収差が生じている。一方図１１（ｃ）は裏面７１０ＡのＹ方向に形状誤差−３本を与えた場合の波面収差であり、レンズ周辺部分で負（−）方向に波面収差が生じている。即ち従来の研磨方法では裏面７１０Ａのアス誤差が像面のＸ方向Ｙ方向で異なる側に発生し、レンズ性能（波面収差）に影響がでていることが分かる。

これに対し、本発明の製造方法の場合、裏面７１０Ａの加工誤差がそのまま表面７１０Ｂの加工誤差として発生する。図１１（ｄ），（ｅ）は本発明の製造方法を適用したものであり、裏面７１０Ａの加工誤差と表面７１０Ｂの加工誤差が同量となる。すなわち、裏面７１０Ａと表面７１０ＢにそれぞれＸ方向に形状誤差＋３本を与え、同様にＹ方向に形状誤差−３本を与えた場合の波面収差である。共にレンズ周辺部分で正（＋）方向に波面収差が生じているが、収差はＸ方向・Ｙ方向で対称であって大きさも差がなく設計状態通りである。即ち本発明によれば、裏面７１０Ａにアス誤差があっても表面７１０Ｂと相殺され、レンズ性能（波面収差）に影響していないことが分かる。なお上記加工誤差の符号は、設計値に対して面形状が像側に変形する場合を正、物体側に変形する場合を負と定義した。

＜レンズ保持具の他の形態＞
次に、レンズ保持具の他の形態について説明する。上述の実施形態及び実施例ではレンズ保持具１１０が弾性保持部材１１２を備える態様及びこれと同様の態様について説明してきたが、本発明におけるレンズ保持具はこのような態様に限定されるものではない。上記態様の他にも図１２に示すレンズ保持具５１０のような態様も可能である。

図１２（ａ）の平面図に示すように、レンズ保持具５１０は保持部の本体５１１が中心部分の領域５１１Ａと周縁部分の領域５１１Ｂとからなり、領域５１１Ａと領域５１１Ｂとは独立した部材として構成されている。そして、領域５１１Ｂに弾性保持部材５１２，５１３，５１４が周方向に１２０°離間して設けられている。弾性保持部材５１２は上述した弾性保持部材１１２と同様にバネ５１２Ａ及びヘッド５１２Ｂを有しているが、さらにベアリング５１２Ｃを備えており、このベアリング５１２Ｃ及び他の弾性保持部材５１３，５１４が備えるベアリングにより領域５１１Ｂが領域５１１Ａに対して滑らかに回転するようになっている。

なお図１２（ｂ）の断面図（図１２（ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿った断面）に示すように、レンズ保持具５１０はレンズ保持具１１０と同様に複数の孔５１５及び吸引口５１６を備えており、これによりレンズ１００の吸引・保持を行うことができる。

レンズ保持具５１０及び上述のレンズ保持具１１０では、弾性保持部材が周方向に等間隔に離間した３個所に設けられていたが、弾性保持部材の数及び配置はこのような態様に限定されるものではない。例えば周方向に等間隔に離間して６個あるいはそれ以上設けてもよいし、略一点で保持する弾性保持部材ではなく周方向に長さを持った弾性保持部材や、レンズ保持具の全周に渡る弾性保持部材を設けてもよい。

また、レンズ保持具５１０及びレンズ保持具１１０では孔及び吸引口によりレンズの吸引・保持を行っているが、図１３に示すレンズ保持具６１０のように保持部分６１１全体を多孔質部材で構成し、底部に設けた吸引口６１６を介して吸引・保持を行うようにしてもよい。

なお、図１２及び図１３においてポンプ，モータ，制御器，押し出し具，測定ピック等の要素は図１，２に示す物と同様であるので図示及び説明を省略する。

更にまた、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０…レンズ製造装置、１００，２００，３００，４００…レンズ、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０…レンズ保持具、１１１…レンズ保持面、１１２，１１３，１１４，５１２，５１３，５１４…弾性保持部材、１１５…孔、１１６，６１６…吸引口、１２２…ポンプ、１２４…モータ、１２６…制御器、１３２…押し出し具、１３４…測定ピック、１４２…回転砥石

Claims (10)

1. レンズをレンズ保持具に保持する保持工程と、前記保持したレンズの加工対象面を加工する加工工程と、を含むレンズ製造方法であって、
   前記加工対象面の裏面は第１の面形状誤差で非平面形状に加工されており、
   前記レンズ保持具のレンズ保持面は前記第１の面形状誤差よりも小さな第２の面形状誤差で前記非平面形状と同一の形状に加工されており、
   前記保持工程では、前記裏面を前記レンズ保持面に倣わせて面接触させることにより、前記裏面が前記レンズ保持面に沿うように前記レンズの形状を矯正し、
   前記加工工程では、前記保持工程により矯正された状態で前記加工対象面を加工する、
   レンズ製造方法。
2. 前記裏面と前記レンズ保持面との位置合わせを行う位置合わせ工程をさらに含み、前記位置合わせ工程後に前記保持工程を行う、請求項１に記載のレンズ製造方法。
3. 前記位置合わせ工程では前記レンズ保持面の周縁部分に設置された弾性保持部材に前記裏面を戴置して前記位置合わせを行う、請求項２に記載のレンズ製造方法。
4. 前記弾性保持部材が前記裏面の有効径より外側に設置された、請求項３に記載のレンズ製造方法。
5. 前記位置合わせ工程では前記レンズの中心と前記レンズ保持具の中心とを合わせる、請求項２から４のいずれか１項に記載のレンズ製造方法。
6. 前記保持工程では前記レンズ保持具を介して前記裏面を吸引することにより前記裏面を前記レンズ保持面に倣わせて前記矯正を行う、請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ製造方法。
7. 前記第２の面形状誤差は、前記レンズの厚み分布誤差の許容値の２分の１以下である請求項１から６のいずれか１項に記載のレンズ製造方法。
8. 前記第１の面形状誤差及び前記第２の面形状誤差はＰＶ値により規定される、請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズ製造方法。
9. レンズを保持するレンズ保持具と、前記レンズの被保持面が前記レンズ保持具のレンズ保持面に沿うように前記レンズの形状を矯正する矯正部と、を備えたレンズ保持装置であって、
   前記レンズ保持面及び前記被保持面は同一の非平面形状に加工されており、
   前記レンズ保持面の面形状誤差が前記被保持面の面形状誤差よりも小さく、
   前記矯正部は前記被保持面を前記レンズ保持面に倣わせて面接触させることにより前記矯正を行う、
   レンズ保持装置。
10. 前記レンズ保持面の面形状誤差及び前記被保持面の面形状誤差はＰＶ値により規定される、請求項９に記載のレンズ保持装置。