专利名称：衍射光栅透镜及使用了该衍射光栅透镜的摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用衍射现象进行光的汇聚或发散的衍射光栅透镜(衍射光学元件) 及使用了该衍射光栅透镜的摄像装置。
背景技术：
在透镜表面设置了衍射光栅的衍射光栅透镜在像面弯曲或色差(随着波长而不同的成像点的偏差)等透镜象差修正方面很出色。这是因为衍射光栅具有逆散射性和反常散射性这样的特殊的性质，且具备大的色差修正能力。在摄像用光学系统中使用了衍射光栅的情况下，与仅采用了非球面透镜的摄像用光学系统相比，能够以更少的透镜数来实现同一性能。因此，具有能够降低制造成本的同时能够缩短光学长度，且能够实现低高度的优点ο参照
图18(a)至(c)，说明现有技术中的设计衍射光栅透镜的形状的方法。衍射光栅透镜主要是通过相位函数法或高折射率法设计的。在此，说明使用了相位函数法的设计方法。在利用高折射率法进行设计的情况下，最终得到的结果是相同的。衍射光栅透镜的形状是通过组合设置了衍射光栅的透镜基体的基本形状、即作为折射透镜的形状和衍射光栅的形状而构成的。图18(a)表示透镜基体的基本形状Sb为非球面时的一例，图18(b)表示衍射光栅的形状Spl的一例。图18(b)所示的衍射光栅的形状Spl是根据相位函数决定的。通过下述式(1)表示相位函数。
权利要求
1.一种衍射光栅透镜，其具备透镜基体；和衍射光栅，其包括被设置于所述透镜基体的表面且以基本形状作为基准的多个衍射阶差、以及分别被多个所述衍射阶差中的相邻的一对衍射阶差所夹持的多个同心圆状的环带，其中，所述透镜基体由在使用波长λ下具有折射率ηι(λ)的第1材料构成， 所述衍射光栅与空气相接触，将所述衍射阶差的设计阶差长设为d、且m设为衍射次数时，满足以下的关系，
2.一种衍射光栅透镜，其具备透镜基体；衍射光栅，其包括被设置于所述透镜基体的表面且以基本形状作为基准的多个衍射阶差、以及分别被多个所述衍射阶差中的相邻的一对衍射阶差所夹持的多个同心圆状的环带；和光学调整层，其覆盖所述衍射光栅，且被设置于所述透镜基体中，其中，所述透镜基体由在使用波长λ下具有折射率nl (λ)的第1材料构成， 所述光学调整层由在所述使用波长λ下具有折射率η2(λ)的第2材料构成， 将所述衍射阶差的设计阶差长设为d、且m设为衍射次数时，满足以下的关系，
3.根据权利要求1或2所述的衍射光栅透镜，其中， 多个所述衍射阶差包括多个第2衍射阶差，交替地配置各第1衍射阶差和各第2衍射阶差。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的衍射光栅透镜，其中， 所述第1面和所述第2面在所述光轴上的间隔L满足下式 0. 4d 彡 L 彡 0. 9d
5.根据权利要求4所述的衍射光栅透镜，其中，所述第1面和所述第2面在所述光轴上的间隔L满足下式 0. 4d 彡 L 彡 0. 6d
6.根据权利要求4所述的衍射光栅透镜，其中，所述第1面和所述第2面在所述光轴上的间隔L满足L = 0. 5d。
7.根据权利要求1或2所述的衍射光栅透镜，其中， 多个所述衍射阶差包括多个第2衍射阶差，分别以i个和j个连续地配置多个所述第1衍射阶差和多个所述第2衍射阶差，且交替地配置i个所述第1衍射阶差和j个所述第2衍射阶差，其中i是2以上的整数，j是2 以上的整数。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的衍射光栅透镜，其中，所述凸部和所述凹部的至少一方设置在至少1个所述环带的大致整个周围。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的衍射光栅透镜，其中，所述凸部和所述凹部的包括所述衍射光栅的光轴的平面上的、垂直于所述光轴的方向上的宽度处于以下的范围内，即至少1个所述环带的包括所述衍射光栅的光轴的平面上的、垂直于所述光轴的方向上的宽度的5%以上且25%以下的范围。
10.根据权利要求1至9的任一项所述的衍射光栅透镜，其中，所述凸部和所述凹部在所述衍射光栅的光轴方向上的高度处于所述衍射阶差的设计阶差长d的3%以上且20%以下的范围内。
11.根据权利要求1至10的任一项所述的衍射光栅透镜，其中， 在多个所述环带中设有所述凸部和所述凹部。
12.根据权利要求1至11的任一项所述的衍射光栅透镜，其中，多个所述环带中的所述衍射光栅的外周附近的至少2个以上的环带中，设有所述凸部和所述凹部。
13.一种衍射光栅透镜，其具备透镜基体；和衍射光栅，其包括被设置于所述透镜基体的表面且以基本形状作为基准的多个衍射阶差、以及分别被多个所述衍射阶差中的相邻的一对衍射阶差所夹持的多个同心圆状的环带，其中，所述透镜基体由在使用波长λ下具有折射率nl (λ)的第1材料构成， 所述衍射光栅与空气接触，将所述衍射阶差的设计阶差长设为d、且m设为衍射次数时，满足以下的关系，
14.根据权利要求1至13的任一项所述的衍射光栅透镜，其中，所述使用波长λ是可见光波段的波长，λ对所有可见光波段的波长满足不等式。
15.一种摄像装置，其具备权利要求1至14的任一项所述的衍射光栅透镜；和摄像元件。
全文摘要
本发明的衍射光栅透镜是具备了透镜基体、设置于透镜基体的表面且以基本形状为基准的多个衍射阶差、和分别被衍射阶差夹持的多个衍射光栅的衍射光栅透镜，透镜基体由在使用波长λ下具有折射率n1(λ)的第1材料构成，衍射光栅与空气相接触，将衍射阶差的设计阶差长设为d、且m设为衍射次数时，满足以下的关系。多个环带分别在半径方向上包括中央部和夹持中央部的一对端部，在多个环带中的至少1个环带中，在一对端部的一方的至少一部分设置凹部(18)和凸部(19)中的一方，在一对端部的另一方的至少一部分设置凹部和凸部中的另一方，衍射光栅的2种衍射阶差(17A、17B)中的一方被设置在与基本形状的设计波长λ0下的相位差为2nmπ以外的位置上。
文档编号G02B13/00GK102483477SQ201180003588
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月12日 优先权日2010年8月19日
发明者冈田夕佳, 安藤贵真, 是永继博 申请人:松下电器产业株式会社