專利名稱：攝影透鏡以及照相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種適用于搭載在行動(dòng)電話、筆記型電腦等移動(dòng)設(shè)備中的小型照相機(jī)的攝影透鏡以及照相機(jī)。

背景技術(shù)：
目前，對(duì)于行動(dòng)電話等的小型照相機(jī)而言，使用的是透鏡片數(shù)控制在3～4片的小型攝影透鏡。近年來，為了一方面控制透鏡片數(shù)，一方面提高成像性能(尤其是為了修正色像差)，亦提出有將衍射光學(xué)元件組合至攝影透鏡中的技術(shù)(參考專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2005-301048號(hào)公報(bào) 然而，在專利文獻(xiàn)1所揭示的攝影透鏡中，雖然色像差得到良好修正，但由衍射光柵產(chǎn)生的多余衍射光會(huì)變成眩光(flare)而造成圖像渾濁。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)性能高且適合量產(chǎn)的小型攝影透鏡以及照相機(jī)。
本發(fā)明的第1形態(tài)提供一種攝影透鏡，其特征在于，自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且最大像高Y、全長L需滿足以下條件式(1) 0.1<Y/L<3.0...(1)。
本發(fā)明的第2形態(tài)提供一種攝影透鏡，其特征在于，自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，上述密著多層型衍射光學(xué)元件，相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層的光軸上的厚度d2以及作為上述密著多層型衍射光學(xué)元件的形成位置的透鏡群的光軸上的總厚度d(包含d1、d2)滿足以下條件式(2) 0.02<(d1+d2)/d<1.0...(2)。
本發(fā)明的第3形態(tài)提供一種攝影透鏡，其特征在于，自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且自上述密著多層型衍射光學(xué)元件的衍射光學(xué)面至孔徑光闌為止的光軸上的距離Z、形成上述密著多層型衍射光學(xué)元件的基底面的近軸曲率半徑R滿足以下條件式(3) -2.0<Z/R<-0.3...(3)。
本發(fā)明的第4形態(tài)提供一種攝影透鏡，其特征在于，自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且上述密著多層型衍射光學(xué)元件相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層的光軸上的厚度d2以及上述密著多層型衍射光學(xué)元件的衍射光學(xué)面的最小光柵間距p滿足以下條件式(4) 0.001<p/(d1+d2)<1.0...(4)。
再者，較理想的是，上述密著多層型衍射光學(xué)元件相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層是由高折射率低色散的材料構(gòu)成，而另一個(gè)層則是由低折射率高色散的材料構(gòu)成，且上述兩個(gè)層的阿貝數(shù)差Δνd、上述兩個(gè)層的折射率差ΔNd滿足以下條件式(5) 50<Δνd/ΔNd<2000...(5)。
而且，較理想的是，上述密著多層型衍射光學(xué)元件對(duì)于d線的衍射效率Ed、對(duì)于g線的衍射效率Eg以及對(duì)于C線的衍射效率EC滿足以下條件式(6) (Eg+EC)/2>0.9×Ed...(6)。
而且，較理想的是，通過上述攝影透鏡的最大像高的光束的主光線入射至上述密著多層型衍射光學(xué)元件的角度θ滿足以下條件式(7) θ<10°...(7) 而且，較理想的是，上述密著多層型衍射光學(xué)元件的有效直徑C、上述攝影透鏡整個(gè)系統(tǒng)的焦距f滿足以下條件式(8) 0.1<C/f<3.0...(8)。
而且，上述3個(gè)透鏡群亦可各自具有正折射力。
而且，較理想的是，形成上述密著多層型衍射光學(xué)元件的基底面的曲率半徑R、上述攝影透鏡的全長L滿足以下條件式(9) 0.05<|R/L|...(9)。
而且，本發(fā)明的第5形態(tài)提供一種照相機(jī)，其特征在于具備第1形態(tài)至第4形態(tài)中任一形態(tài)的攝影透鏡；以及配置在上述攝影透鏡的上述成像面附近的攝像元件。
[發(fā)明效果] 根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能高且適合量產(chǎn)的小型攝影透鏡以及照相機(jī)。



圖1是實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機(jī)的示意圖。
圖2是表示密著多層型衍射光學(xué)元件的構(gòu)成例的示意圖。
圖3是表示密著多層型衍射光學(xué)元件的構(gòu)成例的示意圖。
圖4是表示密著多層型衍射光學(xué)元件的構(gòu)成例的示意圖。
圖5是表示密著多層型衍射光學(xué)元件的構(gòu)成例的示意圖。
圖6是第1實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。
圖7是表示實(shí)施例的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的衍射效率的波長依存性的圖。
圖8是第1實(shí)施例的各像差圖。
圖9是第2實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。
圖10是第2實(shí)施例的各像差圖。
圖11是第3實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。
圖12是第3實(shí)施例的各像差圖。
11攝像元件 14a、14b層 B、B′光學(xué)構(gòu)件 DOE密著多層型衍射光學(xué)元件 DOE′分離多層型衍射光學(xué)元件 DOS衍射光學(xué)面 F濾光片 G1、G2、G3透鏡群 P平行平板 S孔徑光闌
具體實(shí)施例方式 首先，簡單地說明衍射光學(xué)元件。
透鏡是利用光的折射現(xiàn)象，鏡子是利用光的反射現(xiàn)象，而與此相對(duì)，衍射光學(xué)元件是利用光的衍射現(xiàn)象。該衍射光學(xué)元件中產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的面(以下稱作“衍射光學(xué)面”)，在具有正折射力時(shí)，具有負(fù)的色散值，因此可進(jìn)行唯藉由特殊玻璃方可實(shí)現(xiàn)的良好的色像差修正。
尤其是將多個(gè)衍射光學(xué)面層疊而成的多層型衍射光學(xué)元件，其于整個(gè)寬頻帶衍射效率較高，因此可有利于抑制眩光。其中尤其是使兩個(gè)衍射光學(xué)面密著而成的密著多層型衍射光學(xué)元件，還具有容易制造及組裝的優(yōu)點(diǎn)。密著多層型衍射光學(xué)元件的詳細(xì)情況，在由奧普拓尼克司(Optronics)公司發(fā)行的“衍射光學(xué)元件入門增補(bǔ)修訂版(2006年12月8日發(fā)行)”及“光技術(shù)接觸2004年9月號(hào)”等中有作具體說明。再者，在本說明書中，將密著多層型菲涅耳衍射(Fresnel diffraction)光學(xué)元件簡稱為“密著多層型衍射光學(xué)元件”。
其次，說明攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機(jī)的實(shí)施形態(tài)。
圖1是本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機(jī)的示意圖。
如圖1所示，本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群G1、G2、G3。符號(hào)11所表示的是配置于攝影透鏡的像面附近的攝像元件，符號(hào)S所表示的是孔徑光闌。在該攝影透鏡的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件。密著多層型衍射光學(xué)元件的形成位置是透鏡G1、G2、G3的任一個(gè)的表面，與透鏡群G1、G2、G3區(qū)別配置的平行平板P的表面，以及設(shè)置在攝像元件11前面的濾光片F(xiàn)的表面等。并且，濾光片F(xiàn)是攝像元件11的防塵濾光片或低通濾光片等。
如上所述，若在攝影透鏡的任一個(gè)面上形成有多層型衍射光柵，則可抑制攝影透鏡的色像差與眩光。
此處，攝影透鏡的最大像高Y與全長L滿足以下條件式(1) 0.1<Y/L<3.0...(1)。
本條件式(1)是利用與最大像高Y的比來規(guī)定攝影透鏡全長L的適當(dāng)范圍。若Y/L低于條件式(1)的下限值，則會(huì)有損攝影透鏡的小型化，并且透鏡直徑會(huì)過大。而且，攝影透鏡的軸外像差亦會(huì)變大，從而難以獲得良好的成像性能。若Y/L超過條件式(1)的上限值，則攝影透鏡的出射光瞳靠近像面，從而難以使朝向像面的成像光束靠近焦闌。而且，容易產(chǎn)生攝影透鏡的歪曲像差(尤其是+側(cè)的歪曲像差)。再者，若將條件式(1)的上限值設(shè)為0.7，將下限值設(shè)為0.15，則可更充分地獲得小型化以及提高成像性能的效果。
而且，在該攝影透鏡中，若要將色像差修正功能分配給密著多層型衍射光學(xué)元件，則亦可將3個(gè)透鏡群G1、G2、G3各自的折射力的符號(hào)均設(shè)為正。當(dāng)3個(gè)透鏡群G1、G2、G3的折射力的符號(hào)均一致時(shí)，可使透鏡群G1、G2、G3各自的曲線平緩，因此各個(gè)透鏡群G1、G2、G3對(duì)偏心的誤差靈敏度變小，從而使攝影透鏡的組裝變得容易。
圖2、圖3、圖4及圖5是表示密著多層型衍射光學(xué)元件的構(gòu)成例的示意圖。
在圖2、圖3、圖4及圖5中，符號(hào)DOE所表示的是密著多層型衍射光學(xué)元件，符號(hào)B所表示的是作為密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成位置的光學(xué)構(gòu)件。光學(xué)構(gòu)件B相當(dāng)于圖1中的透鏡群G1、G2、G3、濾光片F(xiàn)、平行平板P中的任一個(gè)。在上述多個(gè)圖中，以平面的方式描繪了密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成面(基底面)，并且將衍射光學(xué)面DOS的形狀描繪得較實(shí)際形狀更粗。
在圖2所示例中，在光學(xué)構(gòu)件B的表面積層有兩個(gè)層14a、14b，層14a、14b各自的分界面成為衍射光學(xué)面DOS。上述相互密著的衍射光學(xué)面DOS構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
在圖3所示例中，在光學(xué)構(gòu)件B的表面刻劃有凹凸圖案(reliefpattern)，并在該光學(xué)構(gòu)件B上密著地形成有1個(gè)層14b。光學(xué)構(gòu)件B、層14b各自的分界面成為衍射光學(xué)面DOS。上述多個(gè)相互密著的衍射光學(xué)面DOS構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
在圖4所示例中，在光學(xué)構(gòu)件B的表面積層有3個(gè)層14a、14b、14c，層14a、14b、14c各自的分界面成為衍射光學(xué)面DOS。上述多個(gè)相互密著的衍射光學(xué)面DOS構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
在圖5所示例中，在光學(xué)構(gòu)件B的表面刻劃有凹凸圖案，并在該光學(xué)構(gòu)件B上密著地形成有1個(gè)層14b。光學(xué)構(gòu)件B、層14b各自的分界面成為衍射光學(xué)面DOS。上述多個(gè)相互密著的衍射光學(xué)面DOS構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，在圖5所示例中，在層14b的表面亦形成有凹凸圖案，并在該層14b上空開微小間隔而配置有光學(xué)構(gòu)件B′。在光學(xué)構(gòu)件B′的間隙側(cè)亦形成有凹凸圖案，層14b表面的凹凸圖案、間隙及光學(xué)構(gòu)件B′的凹凸圖案構(gòu)成分離多層型衍射光學(xué)元件DOE′。即，在圖5所示例中，組合有密著多層型衍射光學(xué)元件DOE與分離多層型衍射光學(xué)元件DOE′。
在以上密著多層型衍射光學(xué)元件DOE中，相互密著的兩個(gè)層(在圖2的示例中為層14a、14b)中，其中一個(gè)層的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層的光軸上的厚度d2以及光學(xué)構(gòu)件B的光軸上的總厚度d(包含d1、d2)滿足以下條件式(2) 0.02<(d1+d2)/d<1.0...(2)。
本條件式規(guī)定了密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的適當(dāng)?shù)墓廨S上的厚度。若(d1+d2)/d超過本條件式的上限值，則密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的厚度會(huì)過大，從而容易造成衍射光學(xué)面DOS的成形困難，且成形時(shí)間亦變長，因此會(huì)導(dǎo)致成本升高。此外，密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的材料(樹脂)的光吸收會(huì)增大，尤其是短波長的透過率會(huì)降低。
另一方面，若(d1+d2)/d低于本條件式的下限值，則密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的光軸上的厚度會(huì)過小，仍將會(huì)導(dǎo)致衍射光學(xué)面DOS的成形困難(例如，表面的面粗度容易增大)。此外，經(jīng)各光柵衍射的光會(huì)在干涉之前入射至下一個(gè)光學(xué)構(gòu)件，從而不僅無法獲得規(guī)定的衍射光，而且亦有可能無法獲得衍射角度較大的衍射光。再者，為了充分獲得效果，較理想的是將條件式(2)的上限值設(shè)為0.8，將下限值設(shè)為0.05。
而且，自密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的衍射光學(xué)面DOS，至孔徑光闌S為止的光軸上的距離Z、作為密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成位置的基底面的曲率半徑(在非球面的情況下為近軸曲率半徑)R滿足以下條件式(3) -2.0<Z/R<-0.3...(3)。
本條件式規(guī)定了衍射光學(xué)面DOS的位置(距離孔徑光闌S的光軸上的距離)與基底面的曲率半徑(在非球面的情況下為近軸曲率半徑)R的適當(dāng)比例。若滿足該條件式，則眩光的產(chǎn)生量將減少。尤其是當(dāng)Z/R＝-1時(shí)，基底面的曲率中心與光瞳位置一致，當(dāng)基底面為球面時(shí)，由于主光線是垂直入射，故而眩光的產(chǎn)生量最小。
并且，當(dāng)Z/R超過本條件式的上限值時(shí)，R變得過大，因此向衍射光學(xué)面DOS入射的入射角度會(huì)過大，從而導(dǎo)致眩光的產(chǎn)生量增多。而且，主光線更上側(cè)的光線的彗形像差(coma aberration)會(huì)增大，從而導(dǎo)致成像性能劣化。
另一方面，當(dāng)Z/R低于本條件式的下限值時(shí)，R變得過小，因此不僅基底面的加工變得困難，而且向衍射光學(xué)面DOS入射的入射角度會(huì)增大，從而導(dǎo)致眩光的產(chǎn)生量增多。再者，為了充分獲得效果，較理想的是將條件式(3)的上限值設(shè)為-0.5，將下限值設(shè)為-1.5。
但是，當(dāng)基底面為平面時(shí)，若滿足條件式(3)，則R將變得無限大而發(fā)散，因此較好的是由條件式(7)～(7＂)來規(guī)定(即，由最大像高的主光線入射至光柵的角度來規(guī)定)，以取代由條件式(3)來規(guī)定。
而且，密著多層型衍射光學(xué)元件DOE相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層(例如，物體側(cè)的層)的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層(例如，像側(cè)的層)的光軸上的厚度d2以及衍射光學(xué)面DOS的最小光柵間距p滿足以下條件式(4) 0.001<p/(d1+d2)<1.0...(4)。
本條件式規(guī)定了衍射光學(xué)面DOS的最小光柵間距與密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的厚度的適當(dāng)關(guān)系。若p/(d1+d2)超過本條件式的上限值，則衍射光學(xué)面DOS的最小光柵間距會(huì)變得過大，從而難以在機(jī)械加工上高精度地進(jìn)行制作。而且，衍射角度會(huì)減小，容易導(dǎo)致色像差的修正不足。尤其是會(huì)出現(xiàn)倍率色像差的修正不足的傾向。
另一方面，若p/(d1+d2)低于本條件式的下限值，則衍射光學(xué)面DOS的最小光柵間距會(huì)變得過小，而衍射光學(xué)面DOS的縱橫增大，從而不僅會(huì)導(dǎo)致光柵本身的制作變得困難，而且眩光的產(chǎn)生量亦會(huì)增多而容易損傷畫質(zhì)。再者，為了充分獲得效果，較理想的是，將本條件式的上限值設(shè)為0.5，將下限值設(shè)為0.002。
而且，在上述密著多層型衍射光學(xué)元件DOE中，對(duì)于相互密著的兩個(gè)層(在圖2的示例中為層14a、14b)中的一個(gè)層使用高折射率低色散的材料，而對(duì)于另一個(gè)層則使用低折射率高色散的材料。并且，上述兩個(gè)層的阿貝數(shù)差Δνd、折射率差ΔNd滿足以下條件式(5) 50<Δνd/ΔNd<2000...(5)。
若Δνd/ΔNd超過條件式(5)的上限值，則難以在整個(gè)寬波長帶內(nèi)獲得高衍射效率。而且，即使Δνd/ΔNd低于條件式(5)的下限值，亦難以在整個(gè)寬波長帶內(nèi)獲得高衍射效率。再者，若嚴(yán)格設(shè)定條件，將條件式(5)的上限值設(shè)為1000，將下限值設(shè)為200，則可在整個(gè)寬波長帶內(nèi)充分獲得高衍射效率。
而且，對(duì)于作為密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成位置的光學(xué)構(gòu)件B的材料，例如可使用光學(xué)玻璃，對(duì)于該光學(xué)玻璃的加工，可使用精研削或玻璃模成形。而且，對(duì)于構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的層14a、14b、14c的材料，例如可使用光學(xué)樹脂，對(duì)于該光學(xué)樹脂的加工，可使用樹脂模成形。而且，若重視生產(chǎn)性，則作為光學(xué)樹脂的種類較好的是光硬化性樹脂(UV(ultraviolet，紫外線)硬化性樹脂)。若使用光硬化性樹脂，則可削減制造工藝步驟數(shù)，實(shí)現(xiàn)成本降低。
此外，若重視生產(chǎn)性，則較理想的是，相互密著的兩個(gè)層(圖2的示例中為層14a、14b)中所使用的光硬化性樹脂的特性處于如下關(guān)系。亦即，兩個(gè)層中的一個(gè)層所使用的光硬化性樹脂在未硬化狀態(tài)下的粘度大于等于40cP，而另一個(gè)層所使用的光硬化性樹脂在未硬化狀態(tài)下的粘度大于等于2000cP。
而且，若重視生產(chǎn)性，則較理想的是，衍射光學(xué)面DOS的光柵間距p、光柵高度h滿足p/h>0.15。而且，較好的是，構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的各層(圖2的示例中為層14a、14b)的厚度(光軸上的厚度)分別控制在50μm或50μm以下。
而且，為了抑制眩光，較好的是，衍射光學(xué)面DOS的光柵高度h小于等于30μm。其原因在于，若光柵高度h小于等于30μm，則可充分提高以0°以外的入射角度入射至衍射光學(xué)面DOS的光的衍射效率，從而可抑制衍射光學(xué)面DOS的階差部分的光量損失及散射。
而且，密著多層型衍射光學(xué)元件DOE對(duì)于d線的衍射效率Ed、對(duì)于g線的衍射效率Eg、對(duì)于C線的衍射效率EC滿足以下條件式(6) (Eg+EC)/2>0.9×Ed...(6)。
若不滿足條件式(6)，則眩光有可能會(huì)變大。再者，若使用條件式(3′)來取代條件式(6)，則能夠可靠地抑制眩光。
(Eg+EC)/2>0.97×Ed...(3′) 而且，通過攝影透鏡的最大像高的光束的主光線入射至密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的角度θ滿足以下條件式(7) θ<10°...(7)。
若滿足條件式(7)，則入射至密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的光線的角度在整體上變小，因此能夠抑制眩光。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，較理想的是滿足以下條件式(7′)，而為了充分獲得效果，較理想的是滿足條件式(7＂)。
θ<7°...(7′) θ<5°...(7＂) 為滿足上述條件式(7)～(7＂)，就密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成位置而言，圖1所示的第2透鏡群G2或第3透鏡群G3較第1透鏡群G1更為合適。例如，若將密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成位置設(shè)為與光瞳(孔徑光闌S)具有接近同心的關(guān)系的面(在光瞳附近具有曲率中心的面)，即第2透鏡群G2的表面等，則光線的入射角度會(huì)變小，因此容易滿足條件式(7)～(7＂)。其中尤其是當(dāng)選定第2透鏡群G2的物體側(cè)的面時(shí)，易于使入射至像面的光束接近焦闌，故而較好。再者，密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的形成面既可為凹面，亦可為凸面。
而且，若重視色像差修正，則較理想的是，第2透鏡群G2為凹或凸的彎月形透鏡。尤其是凹的彎月形透鏡時(shí)，可將透鏡群G1、G3設(shè)為凸透鏡，利用整個(gè)透鏡群G1、G2、G3來修正色像差，因此可減輕對(duì)密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的色像差修正的負(fù)擔(dān)。
而且，密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的有效直徑C、攝影透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的焦距f滿足以下條件式(8) 0.1<C/f<3.0...(8) 條件式(8)是利用與焦距f的比來規(guī)定有效直徑C的適當(dāng)范圍。若C/f超過條件式(8)的上限值，則有效直徑會(huì)過大，因此會(huì)難以制作密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，若有效直徑較大，則來自外部的有害光易于進(jìn)入衍射光學(xué)面DOS，因此容易導(dǎo)致畫質(zhì)降低。反之，若C/f低于條件式(8)的下限值，則有效直徑會(huì)過小，因此衍射光學(xué)面DOS的光柵間距亦變得極小，從而難以制作密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，若光柵間距過小，則容易產(chǎn)生眩光。再者，若將條件式(8)的上限值設(shè)為2.0，將下限值設(shè)為0.2，則可更充分地獲得與密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的制造相關(guān)的效果，以及與畫質(zhì)相關(guān)的效果。
而且，形成有密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的基底面的曲率半徑R、攝影透鏡的全長L滿足以下條件式(9) 0.05<|R/L|...(9)。
條件式(9)是利用與全長L的比來規(guī)定基底面的曲率半徑R的適當(dāng)范圍。若不滿足條件式(9)，則基底面的曲線會(huì)變得急峻，因此會(huì)難以制作密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，若基底面的曲線變得急峻，則亦有容易產(chǎn)生+側(cè)的歪曲像差的問題。再者，若將條件式(9)的下限值設(shè)為0.15，則可更充分地獲得與密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的制造相關(guān)的效果以及與畫質(zhì)相關(guān)的效果。
此外，較理想的是，攝影透鏡的d線、g線、C線、F線的軸上色像差的最大展幅Δ、焦距f滿足以下條件式(10) Δ/f<0.1...(10)。
條件式(10)規(guī)定了軸上色像差的適當(dāng)修正范圍。若Δ/f超過條件式(10)的上限值，則色像差會(huì)變大而產(chǎn)生圖像的色差。再者，由于無法完全消除軸上像差，因此上述條件式(10)實(shí)際上如條件式(10′)所示 0.001<Δ/f<0.1...(10′)。
再者，若將條件式(10′)的上限值設(shè)為0.03，將下限值設(shè)為0.002，則能夠可靠地抑制圖像的色差。并且，攝影透鏡能夠滿足條件式(10)、(10′)的原因在于，其使用了密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
而且，較理想的是，衍射光學(xué)面DOS的最小光柵間距p、攝影透鏡的焦距f滿足以下條件式(11) 0.001<p/f<0.1...(11)。
條件式(11)是利用與焦距f的比來規(guī)定最小光柵間距的適當(dāng)范圍。若p/f低于條件式(11)的下限值，則光柵間距會(huì)過小，因此難以制作密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，有可能會(huì)產(chǎn)生眩光。若p/f超過條件式(11)的上限值，則光柵間距會(huì)過大，因此仍難以制作密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。而且，亦有可能導(dǎo)致色像差修正不足。再者，若將條件式(11)的上限值設(shè)為0.02，將下限值設(shè)為0.003，則可更充分地獲得與制造相關(guān)的效果以及與畫質(zhì)相關(guān)的效果。
如以上說明，滿足各種條件式的本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡，可得到小型化而收納至極小的安裝空間內(nèi)。而且，本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡具有優(yōu)秀的成像性能，并且亦適合量產(chǎn)。因此，本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡適用于移動(dòng)設(shè)備，例如行動(dòng)電話或筆記型電腦等的小型照相機(jī)。而且，本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡在將其他的數(shù)位照相機(jī)或攝影機(jī)小型化時(shí)亦有效。
再者，在本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡中，亦可對(duì)于透鏡群G1、G2、G3中的任一個(gè)使用折射率分布透鏡，以進(jìn)一步提高成像性能。
而且，在本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡中，亦可應(yīng)用如下所述的聚焦(focusing)技術(shù)。在本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡中，在對(duì)近距離物體進(jìn)行聚焦(focus)時(shí)，可應(yīng)用使整個(gè)攝影透鏡向被寫體側(cè)伸出的所謂整體伸出方式、亦可僅使圖1的第1透鏡群G1向物體側(cè)伸出的所謂前聚焦(front focus)方式中的任一個(gè)。然而，為了在聚焦時(shí)不降低主光線而確保周邊光量，較理想的是使第3透鏡群G3在光軸方向上移動(dòng)的所謂后聚焦(rear focus)方式。
而且，在本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡中，亦可應(yīng)用如下所述的防抖技術(shù)。通常，小型照相機(jī)中不搭載發(fā)光量大的閃光燈(strobo)的情況較多，而在暗處手持?jǐn)z影的機(jī)會(huì)亦較多，因此容易發(fā)生手抖而導(dǎo)致畫質(zhì)劣化，因此在本實(shí)施形態(tài)的攝影透鏡中搭載防抖功能將帶來便利。在此情況下，在攝影透鏡中具備使攝影透鏡的一部分透鏡群(或透鏡)向光軸方向移位的機(jī)構(gòu)、及檢測攝像元件上所形成的像的偏移量的感測器、以及使該偏移量向變小的方向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制部。
再者，亦可藉由使照相機(jī)的攝像元件移動(dòng)而獲得同樣的防抖功能，以取代使一部分?jǐn)z影透鏡移動(dòng)。即，在本實(shí)施形態(tài)的照相機(jī)或攝影透鏡中，可搭載眾所周知的各種防抖功能中的任一個(gè)。
[實(shí)施例1] 以下說明攝影透鏡的第1實(shí)施例。
圖6是本實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。如圖6所示，本實(shí)施例的攝影透鏡自物體側(cè)起依序包括具有正折射力的第1透鏡G1、具有正折射力的第2透鏡G2、具有正折射力的第3透鏡G3以及平行平板P，且于第2透鏡G2的像側(cè)的面上形成有圖2所示類型的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
表1是本實(shí)施例的攝影透鏡的透鏡資料。在表1中，m是面編號(hào)，r是曲率半徑，d是面間隔，n(d)是對(duì)于d線的折射率，n(g)是對(duì)于g線的折射率，n(C)是對(duì)于C線的折射率，m(F)是對(duì)于F線的折射率。
在表1中，對(duì)非球面或衍射光學(xué)面的面編號(hào)標(biāo)注了*號(hào)，衍射光學(xué)面的形狀根據(jù)超高折射率法而換算成非球面。超高折射率法的詳細(xì)情況在由奧普拓尼克司(Optronics)公司發(fā)行的“衍射光學(xué)元件入門增補(bǔ)改訂版(2006年12月8日發(fā)行)”等中有所揭示。當(dāng)進(jìn)行換算時(shí)，將衍射光學(xué)面的d線的折射率設(shè)為1001，將g線的折射率設(shè)為7418.6853。而且，將d線的波長λd、g線的波長λg、C線的波長λc、F線的波長λF分別選定如下。
λd＝587.562nm λg＝435.835nm λC＝656.273nm λF＝486.133nm [表1] 再者，第5面與第6面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的其中一個(gè)層)在未硬化狀態(tài)下的粘度為100cP，對(duì)于d線的折射率為1.528。而且，第7面與第8面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的另一個(gè)層)在未硬化狀態(tài)下的粘度為4800cP，對(duì)于d線的折射率為1.557。
表2是非球面(包含衍射光學(xué)面)的資料。各非球面(包含衍射光學(xué)面)的形狀，是利用以多項(xiàng)式(12)來表示非球面時(shí)的各項(xiàng)系數(shù)(非球面系數(shù))來表示的。
S(y)＝(y2/r)/{1+(1-K·y2/r2)1/2}+C2·y2+C4·y4+C6·y6+C8·y8+C10·y10...(12) 其中，y是與光軸垂直的方向的高度，S(y)是高度y上的凹陷量(＝在非球面頂點(diǎn)距離切平面的光軸方向的距離)，r是非球面頂點(diǎn)的曲率半徑，K是圓錐系數(shù)，Cn是n次的非球面系數(shù)。
[表2] 圖7是表示本實(shí)施例的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的衍射效率的波長依存性的圖。圖7表示以g線的衍射效率為基準(zhǔn)的各波長的衍射效率的比例。而且，在圖7中為了進(jìn)行比較，亦表示有單層型衍射光學(xué)元件的衍射效率的波長依存性。如圖7所示，本實(shí)施例的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE在自g線至C線為止的整個(gè)寬波長帶內(nèi)可獲得0.97或0.97以上的衍射效率。該效果在后述第2實(shí)施例及第3實(shí)施例中亦相同。
本實(shí)施例的條件對(duì)應(yīng)值如下 Y＝1.2、 L＝5.579、 Δvd＝15.46、 ΔNd＝0.0293、 Eg＝98.221、 EC＝98.233、 Ed＝99.999、 C＝1.69、 f＝3.367、 R＝-1.1064、 Δ＝0.0147、 p＝0.0248、 d1＝0.05、 d2＝0.05、 d＝0.8、 Z＝1.3345、 條件式(1)的Y/L＝0.2151、 條件式(2)的(d1+d2)＝0.125、 條件式(3)的Z/R＝-1.20615、 條件式(4)的p/(d1+d2)＝0.248、 條件式(5)的Δvd/ΔNd＝527.645、 條件式(6)的(Eg+EC)/2＝98.227、 條件式(6)的0.9×Ed＝89.999、 條件式(7)的θ＝1.004°、 條件式(8)的C/f＝0.502、 條件式(9)的|R/L|＝0.1983、 條件式(10)的Δ/f＝0.0044、 條件式(11)的p/f＝0.0074， 即，本實(shí)施例的攝影透鏡滿足所有條件式(1)～(11)。
圖8是本實(shí)施例的各像差圖。在圖8中，F(xiàn)NO表示F編號(hào)，Y表示像高。在圖8中，d是關(guān)于d線的曲線，g是關(guān)于g線的曲線，C是關(guān)于C線的曲線，F(xiàn)是關(guān)于F線的曲線。如圖8所示，在本實(shí)施例中，各像差均得到良好修正，可獲得優(yōu)秀的成像性能。
[實(shí)施例2] 以下說明攝影透鏡的第2實(shí)施例。
圖9是本實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。如圖9所示，攝影透鏡自物體側(cè)起依序包括具有正折射力的第1透鏡G1、具有負(fù)折射力的第2透鏡G2、具有正折射力的第3透鏡G3以及平行平板P，且在第2透鏡G2的像側(cè)的面上形成有圖2所示類型的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
表3是本實(shí)施例的攝影透鏡的透鏡資料。表3的標(biāo)記方法與表1相同。而且，利用超高折射率法的換算方法亦與第1實(shí)施例相同。
[表3] 再者，第5面與第6面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的其中一個(gè)層)在未硬化狀態(tài)下的粘度為100cP，對(duì)于d線的折射率為1.528。而且，第7面與第8面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的另一個(gè)層)在未硬化狀態(tài)下的粘度為4800cP，對(duì)于d線的折射率為1.557。
表4是非球面(包含衍射光學(xué)面)的資料。表4的標(biāo)記方法與表2相同。
[表4] 本實(shí)施例的條件對(duì)應(yīng)值如下 Y＝1.8、 L＝4.861、 Δvd＝15.46、 ΔNd＝0.0293、 Eg＝98.221、 EC＝98.233、 Ed＝99.999、 C＝1.2、 f＝3.320、 R＝-1.07526、 Δ＝0.0194、 p＝0.00354、 d1＝0.02、 d2＝0.02、 d＝0.39、 Z＝0.75、 條件式(1)的Y/L＝0.3703、 條件式(2)的(d1+d2)/d＝0.103、 條件式(3)的Z/R＝-0.69751、 條件式(4)的p/(d1+d2)＝0.0885、 條件式(5)的Δvd/ΔNd＝527.645、 條件式(6)的(Eg+EC)/2＝98.227、 條件式(6)的0.9×Ed＝89.999、 條件式(7)的θ＝6.431°、 條件式(8)的C/f＝0.361、 條件式(9)的|R/L|＝0.2212、 條件式(10)的Δ/f＝0.0058、 條件式(11)的p/f＝0.0011， 即，本實(shí)施例的攝影透鏡滿足所有條件式(1)～(11)。
圖10是本實(shí)施例的各像差圖。圖10的標(biāo)記方法與圖8相同。如圖10所示，本實(shí)施例中各像差均得到良好修正，可獲得優(yōu)秀的成像性能。
[實(shí)施例3] 以下說明攝影透鏡的第3實(shí)施例。
圖11是本實(shí)施例的攝影透鏡的光路圖。如圖11所示，攝影透鏡自物體側(cè)起依序包括具有正折射力的第1透鏡G1、具有負(fù)折射力的第2透鏡G2、具有正折射力的第3透鏡G3以及平行平板P。其中，在平行平板P的物體側(cè)的面上形成有圖2所示類型的密著多層型衍射光學(xué)元件DOE。
表5是本實(shí)施例的攝影透鏡的透鏡資料。圖5的標(biāo)記方法與表1相同。而且，利用超高折射率法的換算方法亦與第1實(shí)施例相同。
[表5] 再者，第8面與第9面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的其中一個(gè)層)的粘度為100cP，對(duì)于d線的折射率為1.528。而且，第10面與第11面之間的介質(zhì)(＝構(gòu)成密著多層型衍射光學(xué)元件DOE的另一個(gè)層)的粘度為4800cP，對(duì)于d線的折射率為1.557。
表6是非球面(包含衍射光學(xué)面)的資料。表6的標(biāo)記方法與表2相同。
[表6] 本實(shí)施例的條件對(duì)應(yīng)值如下 Y＝1.8、 L＝5.006、 Δvd＝15.46、 ΔNd＝0.0293、 Eg＝98.221、 EC＝98.233、 Ed＝99.999、 C＝3.06、 f＝3.109、 R＝無限大、 Δ＝0.0199、 p＝0.0153、 d1＝0.15、 d2＝0.15、 d＝0.38、 Z＝2.76、 條件式(1)的Y/L＝0.3596、 條件式(2)的(d1+d2)/d＝0.462、 條件式(3)的Z/R＝0、 條件式(4)的p/(d1+d2)＝0.051、 條件式(5)的Δvd/ΔNd＝527.645、 條件式(6)的(Eg+EC)/2＝98.227、 條件式(6)的0.9x Ed＝89.999、 條件式(7)的θ＝0.0015°、 條件式(8)的C/f＝0.984、 條件式(9)的|R/L|＝無限大、 條件式(10)的Δ/f＝0.0065、 條件式(11)的p/f＝0.0050， 即，本實(shí)施例的攝影透鏡雖未滿足條件式(3)，但滿足條件式(1)、條件式(2)以及條件式(4)～條件式(11)。
圖12是本實(shí)施例的各像差圖。圖12的標(biāo)記方法與圖8相同。如圖12所示，本實(shí)施例中，各像差均得到良好修正，可獲得優(yōu)秀的成像性能。
權(quán)利要求
1、一種攝影透鏡，其特征在于
自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，
在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且
最大像高Y、全長L滿足以下條件式(1)
0.1<Y/L<3.0...(1)。
2、一種攝影透鏡，其特征在于，
自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，
在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且
上述密著多層型衍射光學(xué)元件相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層的光軸上的厚度d2以及作為上述密著多層型衍射光學(xué)元件的形成位置的透鏡群的光軸上的總厚度d(包含d1、d2)滿足以下條件式(2)
0.02<(d1+d2)/d<1.0...(2)。
3、一種攝影透鏡，其特征在于，
自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，
在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且
自上述密著多層型衍射光學(xué)元件的衍射光學(xué)面至孔徑光闌為止的光軸上的距離Z、形成有上述密著多層型衍射光學(xué)元件的基底面的近軸曲率半徑R滿足以下條件式(3)
-2.0<Z/R<-0.3...(3)。
4、一種攝影透鏡，其特征在于，
自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群，
在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且
上述密著多層型衍射光學(xué)元件相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層的光軸上的厚度d1、另一個(gè)層的光軸上的厚度d2以及上述密著多層型衍射光學(xué)元件的衍射光學(xué)面的最小光柵間距p滿足以下條件式(4)
0.001<p/(d1+d2)<1.0...(4)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
上述密著多層型衍射光學(xué)元件相互密著的兩個(gè)層中的一個(gè)層是由高折射率低色散的材料構(gòu)成，而另一個(gè)層則是由低折射率高色散的材料構(gòu)成，且
上述兩個(gè)層的阿貝數(shù)差Δvd、上述兩個(gè)層的折射率差ΔNd滿足以下條件式(5)
50<Δvd/ΔNd<2000...(5)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
上述密著多層型衍射光學(xué)元件對(duì)于d線的衍射效率Ed、對(duì)于g線的衍射效率Eg以及對(duì)于C線的衍射效率EC滿足以下條件式(6)
(Eg+EC)/2>0.9×Ed...(6)。
7、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
通過上述攝影透鏡的最大像高的光束的主光線，入射至上述密著多層型衍射光學(xué)元件的角度θ滿足以下條件式(7)
θ<10°...(7)。
8、根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
上述密著多層型衍射光學(xué)元件的有效直徑C、上述攝影透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的焦距f滿足以下條件式(8)
0.1<C/f<3.0...(8)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
上述3個(gè)透鏡群各自具有正折射力。
10、根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡，其中
形成有上述密著多層型衍射光學(xué)元件的基底面的曲率半徑R、上述攝影透鏡的全長L滿足以下條件式(9)
0.05<|R/L|...(9)。
11、一種照相機(jī)，其特征在于包括
根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的攝影透鏡；以及
攝像元件，其配置在上述攝影透鏡的上述成像面附近。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高光學(xué)性能且適合量產(chǎn)的小型攝影透鏡。為此，本發(fā)明的攝影透鏡自物體側(cè)起依序至少具有3個(gè)透鏡群(G1、G2、G3)，在自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型衍射光學(xué)元件，且最大像高Y、全長L滿足0.1＜Y/L＜3.0…(1)。如此，若在攝影透鏡中使用多層型衍射光學(xué)元件，則可在整個(gè)寬頻帶提高衍射效率，抑制眩光。尤其是，多層型衍射光學(xué)元件亦具有容易制造及組裝的優(yōu)點(diǎn)。此外，根據(jù)條件式(1)，可一方面確保攝影透鏡的成像性能，一方面實(shí)現(xiàn)小型化。
文檔編號(hào)G02B13/18GK101512410SQ20078003302
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者鈴木憲三郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康