光学設計の過程において、光学系の性能最適化と許容差解析は分離されている。理論的性能が良好な系の許容差は厳しすぎる場合があり、したがって光学系の感度低減設計が極めて重要となる。携帯電話用レンズは通常、システムの収差と全長を低減するために偶数次非球面を採用しているが、高次項の導入により光学面のずれによる像質低下が深刻である。本稿では、偶数次非球面を含む携帯電話用レンズに対して、節点収差理論に基づく感度低減設計手法を提案する。まず、節点収差理論に従い、偶数次非球面の円錐曲面基底部分がずれた場合の3次彗差および像散のゼルニケ係数変化を解析した。次に、偶数次非球面の高次項部分におけるずれに起因する波面収差変化量を計算するため、瞳座標変換を用いてずれ状態における光学面の瞳図を得て、瞳座標の変化に基づき波面収差変化量を計算した。最後に、偶数次非球面光学系に適用可能な実性能モデルを構築し、そのモデルを用いて4枚構成の携帯電話用レンズを設計した。公差解析の結果、5 μmの偏心および5′の傾斜公差範囲内で30分間の最適化後、携帯電話用レンズのRMS波面収差平均値が既定の設計方法比で33％低減し、本手法の有効性を検証した。

節点収差理論; 感度低減設計; 非球面; 携帯電話用レンズ