(57)【要約】【課題】光学組立体の組立方法において、組み付け位置の調整を行うことなく簡単な作業によって良好な光学特性が得られるようにする。【解決手段】第１レンズを含む小組立体に、第２レンズを組み立てて、光学ユニットを形成する光学組立体の組立方法であって、小組立体の光学特性を測定する光学特性測定工程Ｓ２と、光学特性の測定結果に対応する第１レンズの設計値に対する誤差を評価して、この誤差による光学特性の変化を第２レンズの配置位置によって補正するための第２レンズの補正配置位置を算出する補正配置位置算出工程Ｓ３と、第２レンズを補正配置位置に位置決めするための位置修正用突起部を形成する位置修正用突起部形成工程Ｓ４と、位置修正用突起部を、小組立体に当接させて、小組立体に第２レンズを組み立てる後組み光学素子組立工程Ｓ５と、を備える。【選択図】図３
2014002253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの先組み光学素子を含む第１の光学系が構成された光学小組立体に、後組み光学素子を組み立てて、第２の光学系が構成された光学組立体を形成する光学組立体の組立方法であって、
前記光学小組立体における前記第１の光学系、または仮組みされた前記光学組立体の前記第２の光学系の光学特性を測定する光学特性測定工程と、
前記光学特性の測定結果に対応する前記第１の光学系の設計値に対する誤差を評価して、該誤差による前記光学特性の変化を前記後組み光学素子の配置位置によって補正するための前記後組み光学素子の補正配置位置を算出する補正配置位置算出工程と、
前記後組み光学素子を前記補正配置位置に位置決めして配置するための位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方に形成する位置修正用突起部形成工程と、
前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方の前記位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか他方の被当接面に当接させることにより、前記光学小組立体に前記後組み光学素子を組み立てる後組み光学素子組立工程と、
を備えることを特徴とする、光学組立体の組立方法。
【請求項２】
前記位置修正用突起部形成工程では、
前記位置修正用突起部を成形によって設ける
ことを特徴とする、請求項１に記載の光学組立体の組立方法。
【請求項３】
前記位置修正用突起部形成工程では、
前記被当接面と同じ形状を有する型部材に対して、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方を、前記補正配置位置と同じ位置に配置し、
前記後組み光学素子および前記後組み光学素子保持部のうちのいずれか一方と前記型部材との間に成形材料を充填、固化させて、前記位置修正用突起部を前記後組み光学素子および前記後組み光学素子保持部のうちのいずれか一方に成形する
ことを特徴とする、請求項２に記載の光学組立体の組立方法。
【請求項４】
前記位置修正用突起部形成工程では、
前記位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方に付加して形成する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の光学組立体の組立方法。
【請求項５】
前記後組み光学素子の形状誤差を測定する形状誤差測定工程をさらに備え、
前記補正配置位置算出工程では、
前記後組み光学素子の形状誤差を算入して前記補正配置位置を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学組立体の組立方法。
【請求項６】
少なくとも１つの光学素子を含む光学小組立体と、
該光学小組立体における最外の光学素子である第１の光学素子に対して外方側に配置され、前記光学小組立体に設けられた保持部に位置決めして組み立てられた第２の光学素子と、
前記光学小組立体に対する前記第２の光学素子の配置位置を修正するために、前記第２の光学素子および前記保持部のうちの一方に形成された位置修正用突起部と、
を備え、
前記第２の光学素子および前記保持部のうちの他方が、前記位置修正用突起部と当接することにより位置決めされて組み立てられた
ことを特徴とする、光学組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学組立体の組立方法および光学組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学機器において光学素子を使用する場合に、複数の光学素子を組み合わせて互いの相対位置を固定した光学組立体が用いられている。このような光学組立体の一例としては、例えば、複数のレンズを保持枠に固定した光学ユニットを挙げることができる。
近年、光学機器の性能向上が求められており、これに伴って光学組立体の光学特性の要求品質も高度化している。
光学組立体の光学性能を向上するには、光学組立体に含まれる各光学素子や保持枠の部品精度を向上することが必要であるが、部品精度のみで要求品質に対応しようとすると、加工限界に達したり、加工できるとしても製造コストが増大しすぎたりという問題がある。
このため、例えば、光学素子や保持枠を形状誤差で層別し組立誤差が良好となるように組み合わせて組み立てたり、光学特性を評価しつつ光学特性が良好となる位置に光学素子の位置を調整して組み立てたりする場合がある。
例えば、特許文献１には、２つのレンズをスペーサ治具によって仮支持した状態で鏡筒にそれぞれを接着固定し、その後、スペーサ治具を抜き取るレンズ間隔調整方法を用いて、各レンズを鏡筒に組み立てる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４３９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術の光学組立体の組立方法には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、スペーサ治具を用いてレンズ間の相対位置を決めているため、鏡筒への接着固定が可能であるが、レンズや鏡筒の加工誤差は一定とは限らないため、改善効果には限界があるという問題がある。種々の加工誤差に対応しようとすると、スペーサ治具の種類が膨大となり、それらを管理して正確に組立作業を行う必要があるため、作業性が悪化してしまう。
また、光学組立体は３以上の光学素子を備えることも多いが、特許文献１に記載の技術では、光学素子の個数が増えると、組立作業がさらに複雑になってしまうという問題もある。
このため、組立時に光学組立体の透過光のスポットなどを測定し、各光学素子の配置位置を微調整してから、互いの相対位置を固定することも考えられる。
この場合、精密な調整を行うほど、調整時間がかかり、計測器や調整治具等が占有されてしまうため、生産性が悪くなってしまうという問題がある。
また、部品コストの低減や光学組立体の小型化を目的として、光学素子を保持枠などに接着固定する場合があるが、多自由度の微調整を行うには、光学組立体の周囲に種々の治具や測定器を配置する必要があるため、光学素子と保持枠等との位置関係を維持して接着固定を行うことが困難になるおそれがある。接着固定ができない場合には、例えば、保持枠に予め調整用の移動機構を設けたりする必要があるため、部品コストが増大したり、小型化ができなくなったりする問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、組み付け位置の調整を行うことなく簡単な作業によって良好な光学特性が得られる光学組立体の組立方法および光学組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の光学組立体の組立方法は、少なくとも１つの先組み光学素子を含む第１の光学系が構成された光学小組立体に、後組み光学素子を組み立てて、第２の光学系が構成された光学組立体を形成する光学組立体の組立方法であって、前記光学小組立体における前記第１の光学系、または仮組みされた前記光学組立体の前記第２の光学系の光学特性を測定する光学特性測定工程と、前記光学特性の測定結果に対応する前記第１の光学系の設計値に対する誤差を評価して、該誤差による前記光学特性の変化を前記後組み光学素子の配置位置によって補正するための前記後組み光学素子の補正配置位置を算出する補正配置位置算出工程と、前記後組み光学素子を前記補正配置位置に位置決めして配置するための位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方に形成する位置修正用突起部形成工程と、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方の前記位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか他方の被当接面に当接させることにより、前記光学小組立体に前記後組み光学素子を組み立てる後組み光学素子組立工程と、を備える方法とする。
【０００７】
また、本発明の光学組立体の組立方法は、前記位置修正用突起部形成工程では、前記位置修正用突起部を成形によって設けることが可能である。
【０００８】
また、本発明の光学組立体の組立方法は、前記位置修正用突起部形成工程では、前記被当接面と同じ形状を有する型部材に対して、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方を、前記補正配置位置と同じ位置に配置し、前記後組み光学素子および前記後組み光学素子保持部のうちのいずれか一方と前記型部材との間に成形材料を充填、固化させて、前記位置修正用突起部を前記後組み光学素子および前記後組み光学素子保持部のうちのいずれか一方に成形することが可能である。
【０００９】
また、本発明の光学組立体の組立方法は、前記位置修正用突起部形成工程では、前記位置修正用突起部を、前記後組み光学素子および前記光学小組立体のうちのいずれか一方に付加して形成することが可能である。
【００１０】
また、本発明の光学組立体の組立方法の組立方法は、前記後組み光学素子の形状誤差を測定する形状誤差測定工程をさらに備え、前記補正配置位置算出工程では、前記後組み光学素子の形状誤差を算入して前記補正配置位置を算出することが可能である。
【００１１】
本発明の光学組立体は、少なくとも１つの光学素子を含む光学小組立体と、該光学小組立体における最外の光学素子である第１の光学素子に対して外方側に配置され、前記光学小組立体に設けられた保持部に位置決めして組み立てられた第２の光学素子と、前記光学小組立体に対する前記第２の光学素子の配置位置を修正するために、前記第２の光学素子および前記保持部のうちの一方に形成された位置修正用突起部と、を備え、前記第２の光学素子および前記保持部のうちの他方が、前記位置修正用突起部と当接することにより位置決めされて組み立てられた構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学組立体の組立方法および光学組立体によれば、光学小組立体または仮組みされた光学組立体の光学特性を測定した結果に基づいて、後組み光学素子の補正配置位置を算出し、この補正配置位置に後組み光学素子を位置決めする位置修正用突起部を形成してから組み立てるため、組み付け位置の調整を行うことなく簡単な作業によって良好な光学特性が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法で組み立てられた光学組立体の一例を示す断面図、およびそのＡ視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光学組立体の光軸を含む断面における模式的な分解図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法の工程フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における光学小組立体の第１の光学系および光学組立体の第２の光学系の設計状態の光路の一例を示す模式的な光路図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における光学小組立体の第１の光学系が製造誤差を含む場合、およびその場合の比較例の光学組立体の第２の光学系の光路の一例を示す模式的な光路図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法における光学特性測定工程の模式的な工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の光学組立体の第２の光学系の光路の一例を示す模式的な光路図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法における位置修正用突起部形成工程の模式的な工程説明図である。
【図９】図８におけるＢ視図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第１変形例の光学組立体の組立方法における位置修正用突起部の一例を示す模式的な平面図、およびそのＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第２変形例の光学組立体の組立方法に用いる後組み光学素子の一例を示す模式的な平面図、そのＤ−Ｄ断面図、および位置修正用突起部形成後の形状を示すＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の光学組立体の組立方法の工程フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法および光学組立体について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法で組み立てられた光学組立体の一例を示す模式的な断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ視図である。図２は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の光軸を含む断面における模式的な分解図である。
【００１６】
本実施形態の光学組立体の組立方法は、少なくとも１つの先組み光学素子を含む第１の光学系が構成された光学小組立体に、後組み光学素子を組み立てて、すべての先組み光学素子と後組み光学素子とによって第２の光学系が構成された光学組立体を組み立てることにより、光学組立体を製造する方法である。
光学組立体の先組み光学素子、後組み光学素子の種類は、特に限定されず、例えば、レンズ、ミラー、プリズム、あるいはフィルタ等の平行平板状の光学素子を採用することができる。それぞれの光学面の形状も特に限定されず、例えば、球面、非球面、自由曲面、平面等の適宜の面形状を採用することができる。
【００１７】
ここで、「光学組立体」とは、各光学素子の相対的な位置関係が固定されたひとまとまりの組立体を意味し、光学素子の固定状態は、恒久的な固定状態でもよいし、着脱可能な固定状態でもよい。
また、光学組立体は、例えば、交換レンズのように、それ自体が製品を構成する形態であってもよいし、製品の一部を構成する交換ユニット等の半製品や、製品の製造工程のみに現れる部分組立体であってもよい。例えば、ズームレンズにおいて移動レンズ群と、固定レンズ群とをそれぞれ別個のレンズ鏡筒に固定する場合、移動レンズ群を含む鏡筒ユニットと、固定レンズ群を含む鏡筒ユニットとは、それぞれ光学組立体を構成している。
また、「光学小組立体」とは、後述するように、最終の光学組立体の組み立てに先立って、適宜の基準面に対して、すべての先組み光学素子あるいは先組み光学素子の光学面の位置関係が、上記の意味で固定されたひとまとまりの組立体であって、光学組立体の一部を構成する組立単位を指している。したがって、組立体の大きさの大小を意味しているわけではない。
光学小組立体の最小構成は、後組み光学素子と組み立て可能に設けられた１つの先組み光学素子である。
【００１８】
以下では、一例として、光学組立体が、図１（ａ）、（ｂ）に示す光学ユニット１である場合の例で説明する。
光学ユニット１は、小組立体４（光学小組立体）と、第２レンズ５（後組み光学素子、第２の光学素子）とを備える。
小組立体４は、図２に示すように、第１レンズ２（先組み光学素子、第１の光学系、第１の光学素子）がレンズ保持枠３に固定されたものである。
本実施形態では、第１レンズ２と第２レンズ５とが第２の光学系を構成している。
【００１９】
第１レンズ２は、本実施形態では、凸面からなる第１レンズ面２ａと凸面からなる第２レンズ面２ｂとを有し、それぞれ外周側にフランジ形状が設けられた両凸レンズである。
第１レンズ２のフランジ形状の外形は、光軸Ｏ２を中心とした直径Ｄ２ｃの円筒面である径方向基準面２ｃと、第２レンズ面２ｂの外周と径方向基準面２ｃとの間に形成された光軸Ｏ２に直交する平面である軸方向基準面２ｄと、第１レンズ面２ａの外周と径方向基準面２ｃとの間に形成された光軸Ｏ２に直交する平面である平面部２ｅとで構成されている。
第１レンズ２は、合成樹脂成形で作製されたプラスチックレンズでもよいし、ガラスモールド成形やガラス研磨によって作製されたガラス製レンズでもよい。
【００２０】
ここで、光軸Ｏ２は、レンズ設計上の光軸を意味している。これに対して、図２では、製作誤差によって第１レンズ面２ａにチルト偏心が発生し、実際には、レンズ設計上の光軸Ｏ２に対して、わずかに傾斜した光軸Ｏ２’が形成されている様子を誇張して描いている。
以下では、これに限らず、光学素子の光軸が、光学素子の設計上または光学素子を含む光学系の設計上の理想位置からずれていることを明示する必要がある場合には、光軸の符号に「’」を付して表記する場合がある。
【００２１】
レンズ保持枠３は、第１レンズ２および第２レンズ５を内部に保持する略筒状部材であり、例えば、アルミニウム等の金属や合成樹脂などで形成されている。
レンズ保持枠３の外周面は、図２に示すように、外径ｄ３ｅの円筒面形状を有する光学ユニット径方向基準面３ｅからなり、軸方向の両端部は、光学ユニット径方向基準面３ｅの中心軸線Ｐ３に直交する平面が形成されている。軸方向の一端側（図２の下端側）の端面は、光学ユニット１の軸方向の位置決めを行う光学ユニット軸方向基準面３ｆになっている。
【００２２】
レンズ保持枠３の内部には、第１レンズ２を挿入して固定するため、光学ユニット軸方向基準面３ｆにおいて開口された穴部が設けられている。この穴部には、第１レンズ２を、レンズ保持枠３の径方向、軸方向にそれぞれ位置決めするため、内径ｄ３ｂ（ただし、ｄ３ｂ＞Ｄ２ｃ）を有し中心軸線Ｐ３と同軸に設けられた円筒面からなる第１レンズ径方向保持面３ｂと、中心軸線Ｐ３に直交する平面からなる第１レンズ軸方向保持面３ａとが、それぞれ形成されている。
第１レンズ軸方向保持面３ａの中心には、内径ｄ３ｇ（ただし、ｄ３ｇ＜Ｄ２ｃ）の貫通孔３ｇが設けられている。このため、第１レンズ軸方向保持面３ａは、内径がｄ３ｇ、外径がｄ３ｂの円環状の平面になっている。
【００２３】
本実施形態では、レンズ保持枠３に第１レンズ２を組み立てる際には、第１レンズ２の位置調整を行わない。このため、第１レンズ径方向保持面３ｂの内径ｄ３ｂと第１レンズ２の径方向基準面２ｃの外径Ｄ２ｃとの寸法差は、加工能力に負担にならない範囲でなるべく小さい方が好ましい。
【００２４】
また、レンズ保持枠３の他端側には、第２レンズ５を挿入して固定するため、光学ユニット軸方向基準面３ｆと反対側の端面において開口された穴部が設けられている。この穴部には、第２レンズ５を、レンズ保持枠３の径方向、軸方向にそれぞれ位置決めするため、内径ｄ３ｃ（ただし、ｄ３ｃ＞ｄ３ｇ）を有し中心軸線Ｐ３と同軸に設けられた円筒面からなる第２レンズ径方向保持面３ｃ（保持部、被当接面）と、中心軸線Ｐ３に直交する平面からなる第２レンズ軸方向保持面３ｄ（保持部、被当接面）とが、それぞれ形成されている。このため、第２レンズ径方向保持面３ｃは、内径がｄ３ｇ、外径がｄ３ｃの円環状の平面になっている。
【００２５】
本実施形態では、後述するように、先組み光学素子のみによって構成される第１の光学系において許容外の偏心が発生した場合には、レンズ保持枠３に対する第２レンズ５の配置位置を設計上の予定配置位置からずらすことにより、第２の光学系としての光学特性が許容範囲に補正されるように組み立てる。
第２の光学系の光学特性としては、必要に応じて種々の光学特性を採用することができる。本実施形態では第２の光学系がレンズ光学系であるため、結像性能に関する光学特性は透過波面の波面収差として評価することが可能である。
【００２６】
このような補正を可能とするため、第２レンズ軸方向保持面３ｄの軸方向の位置および第２レンズ径方向保持面３ｃの内径は、光学特性を補正するために必要な第２レンズ５の移動量を確保することができるように設定しておく。
すなわち、光学特性を補正するため、第２レンズ５の並進移動および回転移動の少なくともいずれかを行う際に、第２レンズ５の外形がレンズ保持枠３と接触しないようにしておく。
例えば、光学設計上の第２レンズ５の予定配置位置を基準として、第２レンズ５を光軸方向に±Δだけ移動させる必要がある場合には、第２レンズ軸方向保持面３ｄの位置を、Δだけ第１レンズ軸方向保持面３ａ側の位置に形成する。
また、光学設計上の光軸である中心軸線Ｐ３に対して、第２レンズ５を径方向に±δだけを動かす必要がある場合には、第２レンズ径方向保持面３ｃの内径ｄ３ｃは、第２レンズ５の外径よりも、２・δだけ大きくしておく。
【００２７】
小組立体４において、第１レンズ２は、レンズ保持枠３の第１レンズ軸方向保持面３ａ、第１レンズ径方向保持面３ｂを有する穴部に挿入され、第１レンズ軸方向保持面３ａ、第１レンズ径方向保持面３ｂによって、それぞれ第１レンズ２の軸方向、径方向の位置が位置決めされている。ただし、本実施形態では、第１レンズ２は無調整で挿入するため、作業バラツキにより、挿入隙間の範囲において、第１レンズ２の位置、姿勢がばらつく可能性がある。
また、第１レンズ２は、第１レンズ２の平面部２ｅの外周部と第１レンズ径方向保持面３ｂとで構成される隅部に形成された接着部８によって、レンズ保持枠３と固定されている。
【００２８】
接着部８は、平面視の図示は略すが、本実施形態では、例えば、平面部２ｅの外周を３等分する位置に離間して形成している。ただし、より強固に固定する必要がある場合には、接着部８の個数をさらに増やしてもよいし、平面部２ｅの全周にわたって設けてもよい。
接着部８に好適な接着剤としては、例えば、ＵＶ硬化型接着剤、二液性接着剤、熱硬化性接着剤等の例を挙げることができる。
【００２９】
第２レンズ５は、図１（ａ）、（ｂ）、図２に示すように、本実施形態では、凸面からなる第１レンズ面５ａと凹面からなる第２レンズ面５ｂとを有し、それぞれ外周側にフランジ形状が設けられた負のメニスカスレンズである。
第２レンズ５のフランジ形状の外形は、光軸Ｏ５を中心とした直径Ｄ５ｃの円筒面である径方向基準面５ｃと、第２レンズ面５ｂの外周と径方向基準面２ｃとの間に形成された光軸Ｏ５に直交する平面である軸方向基準面５ｄと、第１レンズ面５ａの外周と径方向基準面５ｃとの間に形成された光軸Ｏ５に直交する平面である平面部５ｅとで構成されている。
第２レンズ５は、合成樹脂成形で作製されたプラスチックレンズでもよいし、ガラスモールド成形やガラス研磨によって作製されたガラス製レンズでもよい。
【００３０】
また、径方向基準面５ｃおよび第２レンズ５の軸方向基準面５ｄの少なくともいずれかには、小組立体４のレンズ保持枠３に組み付ける際に、小組立体４に対する配置位置を修正するための位置修正用突起部６、７が形成されている。
このため、位置修正用突起部６（７）は、図２に示すように、光軸Ｏ５に交差する方向において径方向基準面５ｃから０以上の高さまで突出された径方向修正面６ｃ（７ｃ）と、光軸Ｏ５に沿う方向において軸方向基準面５ｄから０以上の高さまで突出された軸方向修正面６ｄ（７ｄ）とを備える。
【００３１】
径方向修正面６ｃ（７ｃ）は、第２レンズ５をレンズ保持枠３に組み付けるとき、第２レンズ径方向保持面３ｃと当接する面である。
軸方向修正面６ｄ（７ｄ）は、第２レンズ５をレンズ保持枠３に組み付けるとき、第２レンズ軸方向保持面３ｄと当接する平面である。
また、本実施形態では、第２レンズ５の周方向における位置修正用突起部６、７の形成位置は、図１（ｂ）に示すように、一例として、第２レンズ５の中心を挟んで互いに対向する位置になっており、位置修正用突起部６、７の平面視の形状は略円弧状である。
このため、径方向修正面６ｃ、７ｃは、中心軸線Ｏｈを中心とする直径Ｄｈの円筒面に整列された湾曲面からなる。
直径Ｄｈは、径方向修正面６ｃ、７ｃを第２レンズ径方向保持面３ｃに摺動可能に嵌合できる寸法とし、組み立て作業に支障がない範囲でできるだけｄ３ｃに近い寸法とする。例えば、ｄ３ｃ−Ｄｈが、５μｍ〜１５μｍ程度になるようにする。
また、軸方向修正面６ｄ、７ｄは中心軸線Ｏｈに直交する一平面に整列されている。
【００３２】
本実施形態では、位置修正用突起部６、７は、合成樹脂の成形によって形成されている。合成樹脂の種類としては、第２レンズ５の材質との固着性と、硬化後の寸法精度とが、良好な適宜の種類を採用することができる。このような成形材料としては、例えば、エネルギー硬化型樹脂、ＡＢＳ樹脂などの例を挙げることができる。
【００３３】
このような構成の第２レンズ５は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第２レンズ５の平面部５ｅの外周部と第２レンズ径方向保持面３ｃとで構成される隅部に、接着剤を滴下して硬化させて形成された接着部９によってレンズ保持枠３に対して固定されている。
本実施形態では、接着部９は、例えば、平面部５ｅの外周を３等分する位置に離間して形成されている。ただし、より強固に固定する必要がある場合には、接着部９の個数をさらに増やしてもよいし、平面部５ｅの全周にわたって設けてもよい。
接着部９に好適な接着剤としては、例えば、ＵＶ硬化型接着剤、二液性接着剤、熱硬化性接着剤等の例を挙げることができる。
【００３４】
次に、光学ユニット１の組立方法について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法の工程フローを示すフローチャートである。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における光学小組立体の第１の光学系および光学組立体の第２の光学系の設計状態の光路の一例を示す模式的な光路図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における光学小組立体の第１の光学系が製造誤差を含む場合、およびその場合の比較例の光学組立体の第２の光学系の光路の一例を示す模式的な光路図である。図６は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法における光学特性測定工程の模式的な工程説明図である。図７は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の第２の光学系の光路の一例を示す模式的な光路図である。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の光学組立体の組立方法における位置修正用突起部形成工程の模式的な工程説明図である。図９は、図８（ｃ）におけるＢ視図である
【００３５】
光学ユニット１の組立方法は、図３に示すように、光学小組立体組立工程Ｓ１、光学特性測定工程Ｓ２、補正位置算出工程Ｓ３、位置修正用突起部形成工程Ｓ４、および後組み光学素子組立工程Ｓ５を備え、これらをこの順に行う。
【００３６】
まず、光学小組立体組立工程Ｓ１を行う。本工程は、小組立体４を組み立てる工程である。
まず、第１レンズ２を第２レンズ面２ｂ側から、第１レンズ径方向保持面３ｂの内側に挿入して、第１レンズ２の軸方向基準面２ｄと第１レンズ軸方向保持面３ａとを当接させる。このとき、挿入後に第１レンズ２の位置調整は行わなくてよい。
次に、第１レンズ２の平面部２ｅの外周部と第１レンズ径方向保持面３ｂとで構成される隅部に、接着剤を滴下して硬化させて接着部８を形成し、第１レンズ２をレンズ保持枠３に対して固定する。
以上で、小組立体４が組み立てられ、光学小組立体組立工程Ｓ１が終了する。
【００３７】
次に、光学特性測定工程Ｓ２を行う。本工程は、小組立体４における第１の光学系の光学特性を測定する工程である。
【００３８】
本実施形態では、レンズ保持枠３の第１レンズ径方向保持面３ｂ、第２レンズ径方向保持面３ｃは、レンズ保持枠３の中心軸線Ｐ３と同軸に設けられており、光学ユニット１における第２の光学系の光学設計上の光軸Ｏ１は、中心軸線Ｐ３と一致されている。
例えば、第１レンズ２、第２レンズ５に製造誤差がなく、組立誤差もないものとすると、第１レンズ２、第２レンズ５を通る光線は、光線追跡によって求められる理想的な光路に沿って進み、波面収差は光学設計の設計値通りとなる。
例えば、図４（ａ）に示すように、光軸Ｏ１に沿って平行光束Ｌを入射すると、小組立体４では、平行光束Ｌは、第１レンズ面２ａ、第２レンズ面２ｂで屈折して、集光光束である光束Ｌ２として出射され、光軸Ｏ１上を進む。
また、図４（ｂ）に示すように、光学ユニット１においてさらに第２レンズ５が組み立てられた場合、光束Ｌ２は、第１レンズ面５ａ、第２レンズ面５ｂで屈折して発散され、第２の光学系の光学特性を発揮する光束Ｌ３として出射され、光軸Ｏ１上を進む。
【００３９】
しかし、実際には、第１レンズ２は、製作誤差によって、偏心が発生している場合がある。
また、光学小組立体組立工程Ｓ１では、第１レンズ２の位置、姿勢は、径方向基準面２ｃと第２レンズ径方向保持面３ｃとの間の隙間の範囲で設計上の位置、姿勢からずれる可能性があり、組み付け上の偏心が発生しうる。
例えば、図５（ａ）に示すように、光軸Ｏ１に対して何らかの偏心が発生して、第１レンズ２の光軸Ｏ２’が光軸Ｏ１に対して位置ずれおよびチルトずれを起こすと、平行光束Ｌは、第１レンズ２から出射されると偏心量に応じた波面収差を有し、光軸Ｏ２’に沿って斜めに進む光束Ｌ２’が形成される。
この状態の小組立体４に第２レンズ５を組み立てると、第２レンズ５に製作誤差がなくかつ組み付け誤差がない場合でも、図５（ｂ）に示すように、第２レンズ５から出射される光束Ｌ５’がスキューし、第１レンズ２の偏心に応じた波面収差を伴う光束Ｌ５’として進む。
このため、所定の像面における光学特性が設計値より劣るものとなる。
【００４０】
本工程では、第１の光学系の光学特性を測定する。測定する第１の光学系の光学特性としては、第２の光学系の光学特性を精度よく推定できる光学特性であれば、特に限定されない。
例えば、光源位置が特定された複数の点光源や、形状や位置が特定された検査パターンを、第１レンズ２の物体側に配置し、像側で、これらの点像分布や検査パターン画像を取得する、といった測定を挙げることができる。このような測定によれば、取得した画像の設計上の点像分布や検査パターン画像からの偏差を算出することにより、光学特性の変化から第１の光学系の光学特性を変化させた第１の光学系の偏心等の形状誤差や配置誤差を推定することが可能である。
【００４１】
また、例えば、干渉計等を用いて、第１レンズ２の透過波面の波面収差を測定することも考えられる。
本実施形態では、一例として、図６に示すようなシャックハルトマンセンサー１２を用いた測定装置２０によって測定を行う場合の例で説明する。
【００４２】
測定装置２０は、光源ユニット１０、波面変換レンズ１１、被検体保持部１４、シャックハルトマンセンサー１２、および補正配置位置解析装置１３を備える。
光源ユニット１０は、検査を行うため、均一な波面を有する基準光束Ｌ０を生成するものである。
波面変換レンズ１１は、第１レンズ２の種類に応じて、基準光束Ｌ０の波面を変換するためのものであり、本実施形態では、正の屈折力を有し、基準光束Ｌ０の光軸Ｏ０と同軸に配置されている。なお、図６は模式図のため、波面変換レンズ１１を単レンズのように図示しているが、複数枚のレンズから構成されていてもよい。
これにより、基準光束Ｌ０から第１レンズ２の焦点位置に集光する球面波を形成し第１レンズ２の透過波面が平面波となるようにすることが可能である。
【００４３】
被検体保持部１４は、小組立体４のレンズ保持枠３の光学ユニット径方向基準面３ｅ、光学ユニット軸方向基準面３ｆをそれぞれ保持し、小組立体４を波面変換レンズ１１の集光位置に対して、光軸Ｏ０に沿う方向および光軸Ｏ０に直交する方向に位置決めするものである。
本実施形態では、レンズ保持枠３の中心軸線Ｐ３が光軸Ｏ０と同軸となり、レンズ保持枠３に保持された第１レンズ２の設計上の焦点位置が、波面変換レンズ１１の集光位置に一致するように位置決めしている。
【００４４】
シャックハルトマンセンサー１２は、マイクロレンズアレイ１２ａ、撮像素子１２ｂ、および解析演算部１２ｃを備える波面センサーである。
シャックハルトマンセンサー１２は、後述する補正位置算出工程Ｓ３を行う補正配置位置解析装置１３と電気的に接続されている。
【００４５】
シャックハルトマンセンサー１２は、マイクロレンズアレイ１２ａに入射した光束の集光スポットを撮像素子１２ｂで撮像し、この画像データを用いて、解析演算部１２ｃが各集光スポットの集光位置を解析し、波面解析を行うものである。
解析演算部１２ｃでは、まず、シャックハルトマンセンサー１２から送出された各集光スポットの集光位置から、シャックハルトマンセンサー１２のマイクロレンズアレイ１２ａに理想波面が入射した場合の各集光スポットの理想集光位置との差分を求める。
次に、これらの差分を、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ、ツェルニケ）多項式を用いて解析し、ゼルニケ係数と、これらゼルニケ係数から算出されるザイデル収差を算出し、それぞれを補正配置位置解析装置１３に送出する。
【００４６】
測定装置２０を用いて行う光学特性測定工程Ｓ２では、被検体保持部１４に小組立体４を保持させ、光源ユニット１０からの基準光束Ｌ０を、波面変換レンズ１１を介して、波面収差が良好に補正された球面波として第１レンズ２に入射させる。
基準光束Ｌ０は、第１レンズ面２ａ、第２レンズ面２ｂによって屈折され、第１レンズ２の製造誤差および配置誤差にしたがって発生する波面収差を含む測定光束Ｌ２として出射される。
シャックハルトマンセンサー１２に入射した測定光束Ｌ２は、マイクロレンズアレイ１２ａによって、集光光束に分割され、撮像素子１２ｂ上に集光され、撮像素子１２ｂの画像データは、一定のサンプリング時間ごとにリアルタイムに解析演算部１２ｃに送出される。
解析演算部１２ｃでは、送出された画像データに基づいて、上記のような波面解析を行って、算出されたゼルニケ係数およびザイデル収差を、別途図示略の入力部を通して入力された測定対象の小組立体４の製造番号等の識別情報とともに、補正配置位置解析装置１３に送出する。
以上で、光学特性測定工程Ｓ２が終了する。
【００４７】
次に、補正位置算出工程Ｓ３を行う。本工程は、光学特性の測定結果に対応する第１の光学系の誤差を評価して、この誤差による光学特性の変化を後組み光学素子の配置位置によって補正するための後組み光学素子の補正配置位置を算出する工程である。
本工程は、本実施形態では、補正配置位置解析装置１３を用いて行う。
シャックハルトマンセンサー１２から送出されたゼルニケ係数およびザイデル収差は、第１レンズ２に形状誤差や配置誤差が生じていることを意味している。また、これらのゼルニケ係数を打ち消すように、第２レンズ５の配置位置を設計上の配置位置からずらした補正配置位置に配置すれば、収差発生を抑制することが可能である。
例えば、図５（ａ）に示すように図示反時計回りにチルト偏心を有する小組立体４の場合、図７に示すように、第２レンズ５を設計上の配置位置である中心軸線Ｐ３と同軸となる配置位置から、図示時計回りにチルト偏心した光軸Ｏ５’の姿勢に配置する。これにより、第２レンズ５から出射される光束Ｌ５’’を、図５（ｂ）の光束Ｌ５’よりも、設計上の光束Ｌ５に近づけることが可能である。
【００４８】
第２レンズ５の補正配置位置としては、例えば、中心軸線Ｐ３に沿う方向の位置である第１レンズ２との間の空気間隔を補正する補正位置Δ０と、中心軸線Ｐ３に直交する方向の補正位置であるシフト補正位置δＸ、δＹと、光軸Ｏ５のチルト量の補正に対応するチルト補正量θＸ、θＹとからなる５つの独立なパラメータで表すことができる。
なお、空気間隔の補正位置Δ０と、チルト補正量θＸ、θＹとは、第２レンズ５の外周部における３点以上の補正位置ｐ１、ｐ２、…、ｐｎ（ただし、ｎは３以上の整数）を特定すれば、各補正位置における中心軸線Ｐ３に沿う方向の補正位置Δ１、Δ２、…、Δｎで表すことができる。ただし、Δ１、Δ２、…、Δｎは、ｎが３以上の場合、独立に決まるのは３個のみである。
また、シフト補正位置δＸ、δＹも同様な書き換えが可能である。
【００４９】
本実施形態では、光学ユニット１における第２の光学系で重要となる光学特性に影響が大きい収差を解消するものとし、第１の光学系におけるこの収差に関するゼルニケ係数と、第２の光学系においてこれを打ち消すための第２レンズ５の補正配置位置との関係について、光学シミュレーションを行って予め求めておき、例えば、換算式、データベースなどの形で記憶しておく。
その際、補正配置位置の５つのパラメータをどのように組み合わせるかについては、第２の光学系の特性、補正する収差に応じて、それぞれの補正配置位置の寄与率が異なるため、種々の場合について光学シミュレーションを行った上で、対応のパターンを予め決めておく。
【００５０】
例えば、第２の光学系の光学特性にコマ収差の影響が特に大きい場合、第１の光学系のコマ収差が補正できるような補正配置位置とする。第１の光学系のコマ収差は、ゼルニケ係数Ｚ７、Ｚ８によって表されるため、第２の光学系の透過波面におけるゼルニケ係数Ｚ７、Ｚ８を小さくするために、第２レンズ５は、光軸対称の象限にコマ収差を発生させる補正配置位置を設定する。
このような補正配置位置を設定するためには、例えば、光学シミュレーションソフトに第２の光学系の設計基本データを入力し、第１レンズ２が１λのコマ収差を持つとする収差データを加味した上で、第２レンズ５の傾きを変化させ、第２の光学系全体のコマ収差が最小となる傾きを見つけ、この傾きを、１λ（ただし、λは、基準光束Ｌ０の波長）のコマ収差が測定された場合の第２レンズ５の補正配置位置である、チルト補正量θＸ、θＹとする。
同様にして、種々のコマ収差の大きさを変えて光学シミュレーションを行った場合の傾きの解を求め、これらから、任意のコマ収差の大きさに対するチルト補正量θＸ、θＹの換算式を求める。
【００５１】
なお、補正配置位置解析装置１３の装置構成は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータからなり、このコンピュータが上記に説明した演算処理を行うプログラムを実行するようになっている。
【００５２】
このようにして、補正配置位置が算出されたら、算出結果を、図示略の表示部やプリンタに出力する。なお、補正配置位置は、設計値と差がない場合には、０が出力される。
本実施形態では、後述する移動機構３２による型部材３１の移動位置を補正配置位置に連動させるため、各補正配置位置は、通信回線を通じて、移動機構３２に送出される。
補正配置位置は、後述する位置修正用突起部形成工程Ｓ４で使いやすいように、必要に応じて、座標変換したり、同等のパラメータに変換したりすることが可能である。
本実施形態では、一例として、補正配置位置は、補正位置Δ０、シフト補正位置δＸ、δＹ、およびチルト補正量θＸ、θＹを採用している。
以上で、補正位置算出工程Ｓ３が終了する。
【００５３】
次に、位置修正用突起部形成工程Ｓ４を行う。本工程は、後組み光学素子を補正配置位置に位置決めして配置するための位置修正用突起部を、後組み光学素子に形成する工程である。
本工程では、図１（ａ）、（ｂ）、図２に示す位置修正用突起部６、７を成形によって形成する。
このため、まず、図８（ａ）に示すように、第２レンズ５の径方向基準面５ｃを保持部３０によって保持し、第２レンズ５の位置および姿勢を固定する。このとき、第２レンズ５の光軸回りの位置は、第２レンズ５に設けられた識別マークの位置を合わせるなどして、保持部３０に対して一定の位置関係に合わせておく。
次に、第２レンズ５の内周面径方向基準面５ｃ、軸方向基準面５ｄで構成される第１レンズ面５ａ側の角部の周囲に、型部材３１を配置する。
【００５４】
型部材３１は、位置修正用突起部６、７を形成するための型部材であり、少なくとも、第２レンズ径方向保持面３ｃ、第２レンズ軸方向保持面３ｄにおいて位置修正用突起部６、７が当接する面部分である被当接面と同じ形状を有している。
本実施形態では、型部材３１は、中心軸線Ｐ３１を中心軸とする有底円筒の底面に、第１レンズ面５ａの外径よりも大きい直径ｄ３１（ただし、ｄ３１＜Ｄ５ｃ）の開口が設けられた枠体である。ただし、直径ｄ３１は、貫通孔３ｇの内径ｄ３ｇ以上であることが好ましい。
型部材３１の内面は、内径Ｄｈの円筒面からなる径方向型面３１ｃと、径方向型面３１ｃの内側に隣接し、中心軸線Ｐ３１に直交する円環状の平面からなる軸方向型面３１ｄとを備える。
型部材３１の側面には、型部材３１の内部に成形材料Ｍ（図８（ｃ）参照）を供給するため、径方向型面３１ｃに貫通する成形材料充填管路３１ａ、３１ｂが設けられている。
成形材料充填管路３１ａ、３１ｂの周方向の位置は、位置修正用突起部６、７のそれぞれの周方向の中心位置に一致されており、本実施形態では、中心軸線Ｐ３１を挟んで径方向に対向する位置になっている。
【００５５】
型部材３１は、補正配置位置の５つのパラメータに対応する５自由度の移動が可能な移動機構３２によって、保持部３０に対して、位置および姿勢を変化させることができるように可動支持されている。
図８（ａ）に示す初期状態では、径方向型面３１ｃの中心軸線Ｐ３１が光軸Ｏ５と同軸であって、軸方向型面３１ｄと軸方向基準面５ｄとの間隔がｈ０となる基準位置に配置される。
ここで、間隔ｈ０は、光学ユニット１において第２レンズ５が光学設計上の予定配置位置に配置された場合に、軸方向基準面５ｄとレンズ保持枠３の第２レンズ軸方向保持面３ｄとの間の距離に相当する寸法とする。
【００５６】
次に、図８（ｂ）に示すように、補正配置位置解析装置１３から送出された各補正配置位置に基づいて、移動機構３２を駆動して、型部材３１に対する第２レンズ５の位置が補正配置位置となるように、型部材３１を移動させる。
これにより、中心軸線Ｐ３１および軸方向型面３１ｄに対する、第２レンズ５の光軸Ｏ５および軸方向基準面５ｄの相対位置関係は、レンズ保持枠３において、第２レンズ５を補正配置位置に配置した場合の、中心軸線Ｐ３および軸方向基準面５ｄに対する、第２レンズ５の光軸Ｏ５および軸方向基準面５ｄの相対位置関係と同一となる。
ここで、「同一」という意味は、光学ユニット１に要求される光学特性によって決まる補正配置位置の許容誤差範囲内で一致していることを意味する。このため、許容誤差範囲内であれば、例えば、型部材３１の製作誤差や移動機構３２の移動誤差による誤差は許容される。
許容誤差範囲としては、光学ユニット１に要求される光学特性にもよるが、例えば、傾きの誤差で２′以内、位置の偏りの誤差で５μｍ以内とすることができる。
【００５７】
次に、図８（ｃ）に示すように、成形材料充填管路３１ａ、３１ｂから成形材料Ｍを供給して、径方向基準面５ｃと径方向型面３１ｃとの間、および軸方向基準面５ｄと軸方向型面３１ｄとの間に、成形材料Ｍを充填する。
供給された成形材料Ｍは、径方向基準面５ｃ、径方向型面３１ｃ、軸方向基準面５ｄ、および軸方向型面３１ｄに沿って軸方向、周方向に広がり、図９に示すように平面視では、円弧状の範囲に充填される。このとき、供給量や供給圧を適宜調整することにより、成形材料Ｍが第１レンズ面５ａのレンズ有効域に付着しないようにする。
位置修正用突起部６、７は、軸方向型面３１ｄ上に充填されて固化される。このため、軸方向型面３１ｄに設けられた開口の直径を適宜調整することで、位置修正用突起部６、７の径方向内側の形状を規制することができる。例えば、開口の直径ｄ３１を貫通孔３ｇの内径ｄ３ｇよりも大きくしておくと、位置修正用突起部６、７は、レンズ保持枠３の貫通孔３ｇの内側に突出しない形状に形成することができる。
【００５８】
この状態で、成形材料Ｍを硬化させて位置修正用突起部６、７を成形する。例えば、成形材料ＭがＵＶ硬化樹脂の場合には、ＵＶ光を照射して硬化させる。
成形材料Ｍの硬化が十分に進んだら、型部材３１を中心軸線Ｐ３１に沿って引き抜いて、位置修正用突起部６、７を脱型させる。
これにより、図２に示すように、位置修正用突起部６、７の外形には、径方向型面３１ｃの形状が転写されて円筒面状の径方向修正面６ｃ、７ｃが形成されるとともに、軸方向型面３１ｄの形状が転写されて軸方向修正面６ｄ、７ｄが形成される。
このようにして、位置修正用突起部６、７が形成された第２レンズ５が製造される。
以上で、位置修正用突起部形成工程Ｓ４が終了する。
【００５９】
本工程は、第２レンズ５と型部材３１とを用いて行う工程であり、第２レンズ５を組み立てる小組立体４を用いる必要はない。このため、本工程は、小組立体４に対して光学特性測定工程Ｓ２、補正配置位置算出工程Ｓ３を行った後であればいつ行ってもよい。
したがって、複数の小組立体４、第２レンズ５を組み立てる場合、光学特性測定工程Ｓ２、補正配置位置算出工程Ｓ３、および位置修正用突起部形成工程Ｓ４は、１組の組立部品に対しては時間的に直列に行う必要があるが、異なる組立部品に対しては、並行して連続的に行うことができる。また、各工程の実施タイミングをずらして互いに異なるタクトで実施することも可能である。
【００６０】
次に、後組み光学素子組立工程Ｓ５を行う。本工程は、後組み光学素子の位置修正用突起部を、光学小組立体に当接させることにより、光学小組立体に後組み光学素子を組み立てる工程である。
本実施形態では、位置修正用突起部６、７を小組立体４の径方向基準面５ｃ、軸方向基準面５ｄに当接させることにより、第２レンズ５を小組立体４に組み立てて、光学ユニット１を形成する。
すなわち、図２に示すように、第２レンズ５を、位置修正用突起部６、７が形成された方から小組立体４の第２レンズ径方向保持面３ｃ内に挿入していく。このとき、本実施形態では、第２レンズ５の図示略のマークと、小組立体４に設けられた図示略のマークとの位置とを合わせることで、第２レンズ５の中心軸線Ｄｈ回りの位置を合わせつつ挿入を行う。
第２レンズ５は、径方向修正面６ｃ、７ｃが第２レンズ径方向保持面３ｃの内側に嵌合して、径方向に位置規制された状態で、軸方向修正面６ｄ、７ｄが第２レンズ軸方向保持面３ｄと当接することで、レンズ保持枠３に対して位置決めされる。
この状態で、平面部５ｅと第２レンズ径方向保持面３ｃとで構成される隅部に接着剤を塗布し、硬化させて接着部９を形成する。
これにより、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、小組立体４に第２レンズ５が固定され、光学ユニット１が組み立てられる。
以上で、後組み光学素子組立工程Ｓ５が終了する。
【００６１】
このようにして組み立てられた第２レンズ５は、小組立体４の光学特性の測定結果に基づいて、位置修正用突起部６、７が形成されているため、無調整であっても、第１の光学系の偏心を補正する位置に位置決めされて固定されている。このため、例えば、図７に示すように、第１レンズ２の光軸Ｏ２’がチルトずれを起こしている場合には、第２レンズ５の光軸Ｏ５’は、このチルトずれと反対方向に傾斜した状態となり、第２レンズ５を透過した光束Ｌ５’の波面収差が補正される。
このように、本実施形態の組立方法によれば、組み付け位置の調整を行うことなく簡単な作業によって良好な光学特性が得られる。
位置修正用突起部６、７を形成するために必要な光学特性は、シャックハルトマンセンサー１２によって波面測定を行うことで測定されるため、きわめて迅速に測定することができる。また、位置修正用突起部６、７は、測定装置２０とは別に設けられた保持部３０、型部材３１によって形成されるため、測定装置２０では小組立体４を変えて測定のみを行えばよく、効率的に測定作業を行うことができる。
このため、光学特性測定工程Ｓ２および補正位置算出工程Ｓ３と、位置修正用突起部形成工程Ｓ４とを、異なる小組立体４、第２レンズ５に対しては並行して行うことで、生産性を向上することができる。
【００６２】
［第１変形例］
次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第１変形例の光学組立体の組立方法における位置修正用突起部の一例を示す模式的な平面図、およびそのＣ−Ｃ断面図である。
【００６３】
本変形例は、上記第１の実施形態の位置修正用突起部形成工程Ｓ４において、図１０（ａ）に示すように、位置修正用突起部６、７に代えて、位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄを形成する点が上記第１の実施形態と異なる。
これに対応して、変形例の補正位置算出工程Ｓ３では、上記第１の実施形態と同様にして算出した補正配置位置の情報を、位置修正用突起部４６ｃ、４７ｃ、４８ｃを設ける位置における径方向基準面５ｃからの高さδ４６、δ４７、δ４８と、位置修正用突起部４６ｄ、４７ｄを設ける位置における軸方向基準面５ｄからの高さΔ４６、Δ４７、Δ４８に換算して出力する（図１０（ａ）、（ｂ）参照、ただし、Δ４８は図示略）。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６４】
位置修正用突起部４６ｃ、４７ｃ、４８ｃは、径方向基準面５ｃからの突出高さがδ４６、δ４７、δ４８となるように形成された突起であり、径方向基準面５ｃを周方向に３等分する位置に形成されている。
位置修正用突起部４６ｄ、４７ｄ、４８ｄは、軸方向基準面５ｄからの突出高さがΔ４６、Δ４７、Δ４８となるように形成された突起であり、位置修正用突起部４６ｃ、４７ｃ、４８ｃの形成位置の径方向の延長線に重なる位置で、軸方向基準面５ｄを周方向に３等分する位置に形成されている。
【００６５】
位置修正用突起部４６ｄ、４７ｄ、４８ｄの側面視の形状と大きさとは、補正配置位置として許される精度で第２レンズ５を軸方向に位置決めできる形状であれば、特に限定されない。本実施形態では、形成位置を中心とする小面積の円形とすることで、第２レンズ径方向保持面３ｃとの当接時に、実際の接触位置が貼り付け位置の中心に近い位置になるようにしている。
また、位置修正用突起部４６ｄ、４７ｄ、４８ｄの平面視の形状と大きさとは、補正配置位置として許される精度で第２レンズ５を径方向に位置決めできる形状であれば、位置修正用突起部４６ｃ、４７ｃ、４８ｃと同様に、特に限定されず、本実施形態では、位置修正用突起部４６ｃ、４７ｃ、４８ｃと同様に小面積の円形としている。
【００６６】
位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄの材質は、いずれも金属や合成樹脂などで採用することができる。
位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄの形成方法としては、予め突出高さに対応する形状を形成した後、粘着剤や接着剤よって径方向基準面５ｃまたは軸方向基準面５ｄに貼り付ける方法や、径方向基準面５ｃまたは軸方向基準面５ｄ上に、必要な突出高さとなるように印刷したり、膜形成したり、堆積させたりする方法を挙げることができる。
【００６７】
次に、これら位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄが形成された第２レンズ５を用いて、上記第１の実施形態と同様な後組み光学素子組立工程Ｓ５を行って小組立体４に組み立てる。
【００６８】
本変形例によれば、位置修正用突起部６、７に代えて、３箇所に設けられた位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄを備えるため、第２レンズ５が、小組立体４の第２レンズ径方向保持面３ｃ、第２レンズ軸方向保持面３ｄに対して当接して位置決めされる。このため、上記第１の実施形態と同様の作用効果を備える。
本変形例は、型部材を用いた成形によることなく位置修正用突起部を形成する場合の例となっている。
【００６９】
［第２変形例］
次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の第２変形例の光学組立体の組立方法に用いる後組み光学素子の一例を示す模式的な平面図、そのＤ−Ｄ断面図、および位置修正用突起部形成後の形状を示すＤ−Ｄ断面図である。
【００７０】
本変形例は、上記第１の実施形態の第２レンズ５に代えて、図１１（ａ）、（ｂ）に示す第２レンズ５５を用い、位置修正用突起部形成工程Ｓ４によって図１１（ｃ）に示す第２レンズ５５’ （後組み光学素子、第２の光学素子）を形成し、この第２レンズ５５’を小組立体４に組み立てるようにしている。
第２レンズ５５’は、上記第１変形例の位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄと同様の位置に、位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄに代えて、位置修正用突起部５６ｃ’、５６ｄ’、５７ｃ’、５７ｄ’、５８ｃ’、５８ｄ’を備える点が上記第１の実施形態と異なる。
以下、上記第１の実施形態、上記第１変形例と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
第２レンズ５５は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第２レンズ５の径方向基準面５ｃ、軸方向基準面５ｄにおいて、上記第１変形例の位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄと同様の位置に、円柱状の位置修正用突起部５６ｃ、５６ｄ、５７ｃ、５７ｄ、５８ｃ、５８ｄを備え、光学特性は、第２レンズ５と同様に設計され、合成樹脂成形によって形成されたプラスチックレンズである。
位置修正用突起部５６ｃ、５７ｃ、５８ｃ（５６ｄ、５７ｄ、５８ｄ）は、補正配置位置に第２レンズ５５を配置するために必要な径方向（軸方向）の最大の突起高さを備える。
このような寸法の位置修正用突起部５６ｃ、５７ｃ、５８ｃを有するため、第２レンズ５５は、このままでは小組立体４に組み立てることはできない。
【００７２】
変形例では、上記第１変形例と同様に、光学特性測定工程Ｓ２、補正位置算出工程Ｓ３を行った後、変形例の位置修正用突起部形成工程Ｓ４を行う。
変形例の位置修正用突起部形成工程Ｓ４では、位置修正用突起部５６ｃ、５７ｃ、５８ｃを、切断するか、または除去加工することにより、それぞれ径方向基準面５ｃからの高さがδ４６、δ４７、δ４８である位置修正用突起部５６ｃ’、５７ｃ’、５８ｃ’を形成する。
また、位置修正用突起部５６ｄ、５７ｄ、５８ｄを、切断するか、または除去加工することにより、それぞれ軸方向基準面５ｄからの高さがΔ４６、Δ４７、Δ４８である位置修正用突起部５６ｄ’、５７ｄ’、５８ｄ’を形成する。
これにより、図１１（ｃ）に示す第２レンズ５５’が形成される。
【００７３】
次に、この第２レンズ５５’を用いて、上記第１の実施形態と同様な後組み光学素子組立工程Ｓ５を行って小組立体４に組み立てる。
【００７４】
本変形例によれば、位置修正用突起部６、７に代えて、３箇所に設けられた位置修正用突起部５６ｃ’、５６ｄ’、５７ｃ’、５７ｄ’、５８ｃ’、５８ｄ’を備えるため、第２レンズ５５’が、小組立体４の第２レンズ径方向保持面３ｃ、第２レンズ軸方向保持面３ｄに対して当接して位置決めされる。このため、上記第１の実施形態と同様の作用効果を備える。
本変形例は、予め後組み光学素子に設けられた突起部の高さを、切断加工、もしくは除去加工によって調整することにより、位置修正用突起部を形成する場合の例となっている。
【００７５】
［第３変形例］
次に、本実施形態の第３変形例について説明する。
変形例は、上記第１の実施形態と同様に、小組立体４と第２レンズ５とを組み立てて光学ユニット１を製造するが、図３に示すように、上記第１の実施形態の、光学特性測定工程Ｓ２、補正位置算出工程Ｓ３に代えて、光学特性測定工程Ｓ１２、補正位置算出工程Ｓ１３を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７６】
本変形例の光学特性測定工程Ｓ１２は、小組立体４に対して、光学設計の設計上の配置位置に第２レンズ５を仮組みした状態で、測定装置２０において第２の光学系の光学特性を測定する点が上記第１の実施形態と異なる。
第２レンズ５は、予め、単体の光学特性や形状誤差が測定されていれば、小組立体４に実際に組み立てる第２レンズ５でもよいが、本実施形態では、高精度に加工された略設計値通り（設計値通りの場合に含む）の治具レンズを用いる。
第２レンズ５を仮組みする方法としては、第２レンズ径方向保持面３ｃと径方向基準面５ｃとの間、および第２レンズ軸方向保持面３ｄと軸方向基準面５ｄとの間の距離を、それぞれ設計上の離間距離に保つスペーサを挿入して組み立てる方法を挙げることができる。
また、他の方法としては、保持ロボットなどにより第２レンズ５を移動可能に保持することで、第２レンズ径方向保持面３ｃと径方向基準面５ｃとの間、および第２レンズ軸方向保持面３ｄと軸方向基準面５ｄとの間に設計上の隙間を空けて配置する方法を挙げることができる。
【００７７】
また、本変形例では、測定する光学系が変わるため、波面変換レンズ１１は、光学ユニット１および第２レンズ５で構成される第２の光学系の焦点位置に基準光束Ｌ０を集光する位置に波面変換レンズ１１を配置する。
【００７８】
本変形例の補正位置算出工程Ｓ１３は、上記第１の実施形態と同様に、光学特性の測定結果に対応する第１の光学系の設計値に対する誤差を評価して、この誤差に光学特性の変化を後組み光学素子の配置位置によって補正するための後組み光学素子の補正配置位置を算出する工程である。
ただし、光学特性の測定結果が、第２の光学系の光学特性であるため、測定結果における後組み光学素子の寄与分を除去することにより、上記第１の実施形態のように、第１の光学系の収差を算出する演算処理を行う点が上記第１の実施形態と異なる。
すなわち、図５（ｂ）に示すように、偏心した第１レンズ２に治具レンズの第２レンズ５を仮組みすると、第２レンズ５を透過した光束Ｌ５’の波面収差は、第１の光学系の波面収差に、第２レンズ５による設計上の波面収差が加算されるため、光学シミュレーションソフトを用いて、光束Ｌ５’の波面収差から、第１の光学系による波面収差を算出することが可能である。
治具レンズを用いない場合には、予め測定された第２レンズ５の光学特性や形状誤差の条件を光学シミュレーションソフトに入力して、それらの寄与分を除去する。
このように、第１の光学系の波面収差が求まるため、後は、上記第１の実施形態の補正位置算出工程Ｓ３と同様にして補正配置位置を算出する。
【００７９】
本変形例によれば、光学特性測定工程Ｓ１２、補正位置算出工程Ｓ１３が異なるのみで、上記第１の実施形態と同様に、光学ユニット１の組み立てを行うことができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の光学組立体の組立方法について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態の光学組立体の組立方法の工程フローを示すフローチャートである。
【００８１】
本実施形態の光学組立体の組立方法について、上記第１の実施形態の光学ユニット１を組み立てる場合の例で説明する。
本実施形態の光学ユニット１の組立方法は、図１２に示すように、光学小組立体組立工程Ｓ２１、形状誤差測定工程Ｓ２２、光学特性測定工程Ｓ２３、補正位置算出工程Ｓ２４、位置修正用突起部形成工程Ｓ２５、および後組み光学素子組立工程Ｓ２６を備え、これらをこの順に行う。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８２】
光学小組立体組立工程Ｓ２１は、上記第１の実施形態の光学小組立体組立工程Ｓ１と同様な工程である。
【００８３】
形状誤差測定工程Ｓ２２は、後組み光学素子の形状誤差を測定する工程である。
すなわち、本工程では、光学ユニット１における収差への寄与が大きい形状誤差、例えば、第２レンズ５の第１レンズ面５ａ、第２レンズ面５ｂの曲率半径、面間隔、偏心量を測定する。
これらの測定結果は、第２レンズ５を識別する製造番号などとともに、測定装置２０の補正配置位置解析装置１３が利用できるようにしておく。例えば、補正配置位置解析装置１３の外部記憶装置にこれらの測定結果等を記憶させておく。
以上で、形状誤差測定工程Ｓ２２が終了する。
【００８４】
補正位置算出工程Ｓ２４は、上記第１の実施形態の補正位置算出工程Ｓ３と同様に、光学特性の測定結果に対応する第１の光学系の誤差を評価して、この誤差による光学特性の変化を後組み光学素子の配置位置によって補正するための後組み光学素子の補正配置位置を算出する工程である。ただし、補正配置位置の算出に当たって第２レンズ５の形状誤差の測定値を算入する点が上記第１の実施形態と異なる。
本工程では、まず、測定された小組立体４の識別情報を参照して、この小組立体４に組み立てる予定の第２レンズ５の形状誤差の情報を外部記憶装置から読み出す。
そして、上記第１の実施形態の補正位置算出工程Ｓ３と同様にして、第２レンズ５に形状誤差がない場合の補正配置位置を算出する。
次に、この補正配置位置に第２レンズ５の実測された形状誤差を算入した光学シミュレーションを行って、波面収差を算出する。そしてこの波面収差を打ち消すための補正配置位置を求めて、補正配置位置を修正する。
このように、第２レンズ５の形状誤差を算入した状態で、補正配置位置の修正と波面収差の算出を繰り返して、波面収差が許容値以下に収束したときの補正配置位置を、第２レンズ５の補正配置位置として出力する。
以上で、補正位置算出工程Ｓ２４が終了する。
【００８５】
位置修正用突起部形成工程Ｓ２５、後組み光学素子組立工程Ｓ２６は、上記第１の実施形態の位置修正用突起部形成工程Ｓ４、後組み光学素子組立工程Ｓ５と同様な工程である。
このようにして、光学ユニット１を組み立てることができる。
【００８６】
本実施形態によれば、第２レンズ５の形状誤差の実測値に基づいて、補正配置位置を算出することができるため、上記第１の実施形態に比べると、さらに良好な光学特性が得られる。
【００８７】
なお、上記の各実施形態、各変形例の説明では、一例として、第１の光学系が、第１レンズ２のみからなる場合の例で説明したが、第１の光学系は、２枚以上のレンズで構成されていたり、レンズ以外の光学素子を含む光学系からなっていたりしてもよい。
【００８８】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、光学小組立体が、第１レンズ２とレンズ保持枠３との組み合わせからなる場合の例で説明したが、第１レンズ２と第２レンズ５とを直接固定できる構成であれば、レンズ保持枠３を省略した構成としてもよい。
このようなレンズ保持枠３を有しない構成としては、例えば、複数の先組み光学素子を各光学素子間で接着するなどして形成した光学小組立体と、後組み光学素子とを互いに接着する構成の例を挙げることができる。
この場合、光学小組立体の端部に配置された先組み光学素子の光学有効域外に、後組み光学素子の位置決めを行う径方向、軸方向の基準面を設けておき、後組み光学素子の位置修正用突起部をこれらの基準面に当接させた状態で、先組み光学素子と後組み光学素子とを接着固定して、組み立てればよい。
【００８９】
また、上記の各実施形態、各変形例の説明では、位置修正用突起部を後組み光学素子に設けた場合の例で説明したが、位置修正用突起部は、光学小組立体に設けた構成としてもよい。
例えば、上記第１の実施形態において、位置修正用突起部６、７を、第２レンズ軸方向保持面３ｄ、第２レンズ軸方向保持面３ｄからの突起部として形成し、これらと第２レンズ５の径方向基準面５ｃ、軸方向基準面５ｄを当接させて、第２レンズ５を位置決めする構成としてもよい。
【００９０】
また、上記第１変形例では、位置修正用突起部４６ｃ、４６ｄ等の高さを、それぞれ補正配置位置から算出された高さに合わせて形成するものとして説明したが、光学特性の許容範囲になることが分かっている場合には、補正配置位置から算出された高さに近似した高さに形成してもよい。例えば、位置修正用突起部４６、４７を貼り付けて形成する場合に、厚さが少しずつ異なる複数種類の部材を予め用意しておき、補正配置位置の高さに最も近い厚さの部材を選択して貼り付けてもよい。
また、例えば、位置修正用突起部４６、４７を印刷で形成する場合に、一回の印刷厚さを固定しておき、補正配置位置の高さに最も近い高さが得られる回数だけ重ね印刷してもよい。
【００９１】
また、上記の各実施形態、および各変形例で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第２の実施形態の方法は、上記各変形例と組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１  光学ユニット（光学組立体）
２  第１レンズ（先組み光学素子、第１の光学系、第１の光学素子）
３  レンズ保持枠
３ｃ  第２レンズ径方向保持面（保持部、被当接面）
３ｄ  第２レンズ軸方向保持面（保持部、被当接面）
３ｅ  光学ユニット径方向基準面
３ｆ  光学ユニット軸方向基準面
４  小組立体（光学小組立体）
５、５５’  第２レンズ（後組み光学素子、第２の光学素子）
５ｃ  径方向基準面
５ｄ  軸方向基準面
５ｅ  平面部
６、７、４６ｃ、４６ｄ、４７ｃ、４７ｄ、４８ｃ、４８ｄ、５６ｃ’、５６ｄ’、５７ｃ’、５７ｄ’、５８ｃ’、５８ｄ’  位置修正用突起部
６ｃ、７ｃ  径方向修正面
６ｄ、７ｄ  軸方向修正面
８、９  接着部
１２  シャックハルトマンセンサー
１３  補正配置位置解析装置
２０  測定装置
３０  保持部
３１  型部材
３１ｃ  径方向型面
３１ｄ  軸方向型面
Ｍ  成形材料
Ｏ１、Ｏ２、Ｏ２’、Ｏ５、Ｏ５’  光軸
Ｏｈ、Ｐ３、Ｐ３１  中心軸線
Ｓ２、Ｓ１２、Ｓ２３  光学特性測定工程
Ｓ３、Ｓ１３、Ｓ２４  補正位置算出工程
Ｓ４、Ｓ２５  修正用突起部形成工程
Ｓ５、Ｓ２６  組み光学素子組立工程
Ｓ２２  形状誤差測定工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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