衍射光栅透镜、使用该衍射光栅透镜的摄像光学系统以及摄像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种使光发生衍射而聚光的衍射光栅透镜、使用该衍射光栅透镜的摄 像光学系统以及摄像装置。
【背景技术】
[0002] 在透镜基体上设置衍射光栅，利用衍射现象进行光的聚光或者发散的衍射光学元 件，被称为衍射光栅透镜（例如，参考专利文献1)。衍射光栅透镜，因其对像面弯曲及色差 (因波长引起的成像点的偏差）等透镜的像差进行校正方面的优越性而广为人知。这是由 于衍射光栅具有与其光学材料所产生的色散性相反的色散性（逆色散性），或者具有偏离 了光学材料的色散线性度的色散性（异常色散性）。因此，通过与通常的光学元件进行组 合，衍射光栅透镜发挥更大的色差校正能力。
[0003] 参考图5A~图5C，对以往的衍射光栅透镜的形状进行说明。衍射光栅透镜的形 状，由作为设置衍射光栅的透镜基体的表面形状的基体形状、以及衍射光栅的形状形成。图 5A是表示透镜基体的基体形状Sb的图。基体形状Sb是非球面形状。图5B是表示衍射光 栅的形状Spl的图。图5B所示的衍射光栅的形状Spl，由相位函数决定。相位函数由下式 (2)表示。
[0004][数式1]
【主权项】
1. 一种衍射光栅透镜，其特征为， 具备： 透镜基体，表面形成有衍射光栅；以及 光学调整膜，配置于上述透镜基体的形成有上述衍射光栅的衍射光栅面之上， 该衍射光栅透镜具有正的光焦度， 上述光学调整膜由折射率比上述透镜基体的折射率高、折射率的波长色散性比上述透 镜基体的折射率的波长色散性低的材料形成， 在被定义为距上述衍射光栅中心的距离为有效半径的70%的位置的基准位置处，衍射 光栅面与垂直于光轴的面大致平行。
2. 如权利要求1所述的衍射光栅透镜， 在上述基准位置处的上述衍射光栅面相对于垂直于光轴的面的倾角在13度以内。
3. 如权利要求1所述的衍射光栅透镜， 在上述基准位置处的上述衍射光栅面相对于垂直于光轴的面的倾角在10度以内。
4. 一种衍射光栅透镜，其特征为， 具备： 透镜基体，表面形成有衍射光栅；以及 光学调整膜，配置于上述透镜基体的形成有上述衍射光栅的衍射光栅面之上， 该衍射光栅透镜具有正的光焦度， 上述光学调整膜由折射率比上述透镜基体的折射率高、折射率的波长色散性比上述透 镜基体的折射率的波长色散性低的材料形成， 在距基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处，非球面下垂量s，与上述衍射光栅的衍 射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍射台阶数k之积大致相同，该基准位置被定义 为距上述衍射光栅中心的距离为有效半径的70%的位置。
5. 如权利要求4所述的衍射光栅透镜， 距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，在上述衍射光栅 的衍射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的50%~150%的范围 内。
6. 如权利要求4所述的衍射光栅透镜， 距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，在上述衍射光栅 的衍射台阶的高度d和上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的65%~135%的范围内。
7. -种摄像光学系统，其特征为， 具备衍射光栅透镜以及光圈， 该衍射光栅透镜具备： 透镜基体，表面形成有衍射光栅；以及 光学调整膜，配置于上述透镜基体的形成有上述衍射光栅的衍射光栅面之上， 该衍射光栅透镜具有正的光焦度， 上述衍射光栅透镜中形成有上述衍射光栅的衍射光栅面是距上述光圈最近的透镜面， 上述光学调整膜由折射率比上述透镜基体的折射率高、折射率的波长色散性比上述透 镜基体的折射率的波长色散性低的材料形成， 上述衍射光栅的有效半径由上述光圈规定，在被定义为距上述衍射光栅中心的距离为 有效半径的70%的位置的基准位置处，衍射光栅面与垂直于光轴的面大致平行。
8. 如权利要求7所述的摄像光学系统， 在上述基准位置处的上述衍射光栅面相对于垂直于光轴的面的倾角在13度以内。
9. 如权利要求7所述的摄像光学系统， 在上述基准位置处的上述衍射光栅面相对于垂直于光轴的面的倾角在10度以内。
10. -种摄像光学系统，其特征为， 具备衍射光栅透镜以及光圈， 该衍射光栅透镜具备： 透镜基体，表面形成有衍射光栅；以及 光学调整膜，配置于上述透镜基体的形成有上述衍射光栅的衍射光栅面之上， 该衍射光栅透镜具有正的光焦度， 上述衍射光栅透镜中形成有上述衍射光栅的衍射光栅面是距上述光圈最近的透镜面， 上述光学调整膜由折射率比上述透镜基体的折射率高、折射率的波长色散性比上述透 镜基体的折射率的波长色散性低的材料形成， 上述衍射光栅的有效半径由上述光圈规定，在距基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位 置处，非球面下垂量s，与上述衍射光栅的衍射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍 射台阶数k之积大致相同，该基准位置被定义为距上述衍射光栅中心的距离为有效半径的 70 %的位置。
11. 如权利要求10所述的摄像光学系统， 距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，在上述衍射光栅 的衍射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的50%~150%的范围 内。
12. 如权利要求10所述的摄像光学系统， 距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，在上述衍射光栅 的衍射台阶的高度d和上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的65%~135%的范围内。
13. -种在透镜基体上具有衍射光栅的衍射光栅透镜的设计方法，其特征为， 设计为在距基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处，非球面下垂量s与上述衍射光 栅的衍射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍射台阶数k之积大致相同，该基准位置 被定义为距上述衍射光栅中心的距离为有效半径的70%的位置。
14. 如权利要求13所述的衍射光栅透镜的设计方法， 将距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，设计为在上述 衍射光栅的衍射台阶的高度d和到上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的50%~150% 的范围内。
15. 如权利要求13所述的衍射光栅透镜的设计方法， 将距上述基准位置最近的光轴侧的衍射台阶位置处的非球面下垂量s，设计为在上述 衍射光栅的衍射台阶的高度d和上述基准位置为止的衍射台阶数k之积的65%~135%的 范围内。
16. -种摄像装置， 具备： 权利要求1~6中任一项所述的衍射光栅透镜；以及 摄像元件，接收由上述衍射光栅透镜成像的被摄体图像并将其转换为电信号。
【专利摘要】具备表面形成有衍射光栅的透镜基体(11)、以及在透镜基体的形成有衍射光栅的衍射光栅面上配置的光学调整膜(15)，且具有正的光焦度。光学调整膜由折射率比透镜基体高、折射率的波长分散性比透镜基体低的材料形成，在被定义为距衍射光栅的中心的距离为有效半径Re的70％Rr的位置的基准位置(17)处，衍射光栅面与垂直于光轴(13)的面大致平行。能够提供一种可以抑制不需要的衍射光的产生的衍射光栅透镜以及摄像装置。
【IPC分类】G02B13-18, G02B5-18, G02B13-00, G02B3-08
【公开号】CN104813200
【申请号】CN201380058202
【发明人】安藤贵真
【申请人】松下知识产权经营株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月5日
【公告号】WO2014073199A1