TWI413795B

TWI413795B - 攝影透鏡以及照相機

Info

Publication number: TWI413795B
Application number: TW096133453A
Authority: TW
Inventors: 鈴木憲三郎
Original assignee: 尼康股份有限公司
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2013-11-01
Also published as: CN101512410B; JPWO2008032447A1; CN101512410A; WO2008032447A1; US8194321B2; US20100007957A1; TW200825447A

Description

攝影透鏡以及照相機

本發明是關於一種適用於搭載在行動電話、筆記型電腦等移動設備中的小型照相機的攝影透鏡以及照相機。

目前，對於行動電話等的小型照相機而言，使用的是透鏡片數控制在3~4片的小型攝影透鏡。近年來，為了一方面控制透鏡片數，一方面提高成像性能(尤其是為了修正色像差)，亦提出有將繞射光學元件組合至攝影透鏡中的技術(參考專利文獻1)。

專利文獻1日本專利特開2005－301048號公報

然而，於專利文獻1所揭示的攝影透鏡中，雖色像差得到良好修正，但由繞射光柵產生的多餘繞射光會變成耀斑(flare)而造成圖像渾濁。

因此，本發明的目的在於提供一種光學性能高且適合量產的小型攝影透鏡以及照相機。

本發明的第1形態提供一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，於自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型繞射光學元件，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)。

本發明的第2形態提供一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，於自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型繞射光學元件，上述密著多層型繞射光學元件，相互密著的兩個層中的一個層的光軸上的厚度d1、另一個層的光軸上的厚度d2以及作為上述密著多層型繞射光學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)。

本發明的第3形態提供一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，於自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型繞射光學元件，且自上述密著多層型繞射光學元件的繞射光學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繞射光學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)。

本發明的第4形態提供一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，於自物體面至成像面為止的任一面上形成有密著多層型繞射光學元件，且上述密著多層型繞射光學元件相互密著的兩個層中的一個層的光軸上的厚度d1、另一個層的光軸上的厚度d2以及上述密著多層型繞射光學元件的繞射光學面的最小光柵間距p滿足以下條件式(4)：0.001<p/(d1＋d2)<1.0………(4)。

再者，較理想的是，上述密著多層型繞射光學元件相互密著的兩個層中的一個層是由高折射率低色散的材料構成，而另一個層則是由低折射率高色散的材料構成，且上述兩個層的阿貝數差△vd、上述兩個層的折射率差△Nd滿足以下條件式(5)：50<△vd/△Nd<2000………(5)。

而且，較理想的是，上述密著多層型繞射光學元件對於d線的繞射效率Ed、對於g線的繞射效率Eg以及對於C線的繞射效率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繞射光學元件的角度θ滿足以下條件式(7)：θ<10°………(7)

而且，較理想的是，上述密著多層型繞射光學元件的有效直徑C、上述攝影透鏡整個系統的焦距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繞射光學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，本發明的第5形態提供一種照相機，其特徵在於具備：第1形態至第4形態中任一形態的攝影透鏡；以及配置於上述攝影透鏡的上述成像面附近的攝像元件。

根據本發明，可實現光學性能高且適合量產的小型攝影透鏡以及照相機。

首先，簡單地說明繞射光學元件。

透鏡是利用光的折射現象，鏡子是利用光的反射現象，而與此相對，繞射光學元件是利用光的繞射現象。該繞射光學元件中產生繞射現象的面(以下稱作「繞射光學面」)，在具有正折射力時，具有負的色散值，因此可進行唯藉由特殊玻璃方可實現的良好的色像差修正。

尤其是將多個繞射光學面層疊而成的多層型繞射光學元件，其於整個寬頻帶繞射效率較高，因此可有利於抑制耀斑。其中尤其是使兩個繞射光學面密著而成的密著多層型繞射光學元件，還具有容易製造及組裝的優點。密著多層型繞射光學元件的詳細情況，在由Optronics公司發行的「繞射光學元件入門增補改訂版(2006年12月8日發行)」及「光技術接觸2004年9月號」等中有作具體說明。再者，於本說明書中，將密著多層型菲涅耳繞射(Fresnel diffraction)光學元件簡稱為「密著多層型繞射光學元件」。

其次，說明攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機的實施形態。

圖1是本實施形態的攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機的示意圖。

如圖1所示，本實施形態的攝影透鏡自物體側起依序至少具有3個透鏡群G1、G2、G3。符號11所表示的是配置於攝影透鏡的像面附近的攝像元件，符號S所表示的是孔徑光闌。於該攝影透鏡的任一面上形成有密著多層型繞射光學元件。密著多層型繞射光學元件的形成位置是透鏡G1、G2、G3的任一個的表面，與透鏡群G1、G2、G3區別配置的平行平板P的表面，以及設置在攝像元件11前面的濾光片F的表面等。並且，濾光片F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面上形成有多層型繞射光柵，則可抑制攝影透鏡的色像差與耀斑二者。

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的比來規定攝影透鏡全長L的適當範圍。若Y/L低於條件式(1)的下限值，則會有損攝影透鏡的小型化，並且透鏡直徑會過大。而且，攝影透鏡的軸外像差亦會變大，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，容易產生攝影透鏡的歪曲像差(尤其是＋側的歪曲像差)。再者，若將條件式(1)的上限值設為0.7，將下限值設為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，於該攝影透鏡中，若要將色像差修正功能分配給密著多層型繞射光學元件，則亦可將3個透鏡群G1、G2、G3各自的折射力的符號均設為正。當3個透鏡群G1、G2、G3的折射力的符號均一致時，可使透鏡群G1、G2、G3各自的曲線平緩，因此各個透鏡群G1、G2、G3對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是表示密著多層型繞射光學元件的構成例的示意圖。

在圖2、圖3、圖4及圖5中，符號DOE所表示的是密著多層型繞射光學元件，符號B所表示的是作為密著多層型繞射光學元件DOE的形成位置的光學構件。光學構件B相當於圖1中的透鏡群G1、G2、G3、濾光片F、平行平板P中的任一個。在上述多個圖中，以平面的方式描繪了密著多層型繞射光學元件DOE的形成面(基底面)，並且將繞射光學面DOS的形狀描繪得較實際形狀更粗。

在圖2所示例中，在光學構件B的表面積層有兩個層14a、14b，層14a、14b各自的分界面成為繞射光學面DOS。上述相互密著的繞射光學面DOS構成密著多層型繞射光學元件DOE。

在圖3所示例中，在光學構件B的表面刻劃有凹凸圖案(relief pattern)，並在該光學構件B上密著地形成有1個層14b。光學構件B、層14b各自的分界面成為繞射光學面DOS。上述多個相互密著的繞射光學面DOS構成密著多層型繞射光學元件DOE。

在圖4所示例中，在光學構件B的表面積層有3個層14a、14b、14c，層14a、14b、14c各自的分界面成為繞射光學面DOS。上述多個相互密著的繞射光學面DOS構成密著多層型繞射光學元件DOE。

在圖5所示例中，在光學構件B的表面刻劃有凹凸圖案，並在該光學構件B上密著地形成有1個層14b。光學構件B、層14b各自的分界面成為繞射光學面DOS。上述多個相互密著的繞射光學面DOS構成密著多層型繞射光學元件DOE。而且，在圖5所示例中，在層14b的表面亦形成有凹凸圖案，並在該層14b上空開微小間隔而配置有光學構件B'。於光學構件B'的間隙側亦形成有凹凸圖案，層14b表面的凹凸圖案、間隙及光學構件B'的凹凸圖案構成分離多層型繞射光學元件DOE'。即，在圖5所示例中，組合有密著多層型繞射光學元件DOE與分離多層型繞射光學元件DOE'。

於以上密著多層型繞射光學元件DOE中，相互密著的兩個層(在圖2的示例中為層14a、14b)中，其中一個層的光軸上的厚度d1、另一個層的光軸上的厚度d2以及光學構件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)。

本條件式規定了密著多層型繞射光學元件DOE的適當的光軸上的厚度。若(d1＋d2)/d超過本條件式的上限值，則密著多層型繞射光學元件DOE的厚度會過大，從而容易造成繞射光學面DOS的成形困難，且成形時間亦變長，因此會導致成本升高。此外，密著多層型繞射光學元件DOE的材料(樹脂)的光吸收會增大，尤其是短波長的透過率會降低。

另一方面，若(d1＋d2)/d低於本條件式的下限值，則密著多層型繞射光學元件DOE的光軸上的厚度會過小，仍將會導致繞射光學面DOS的成形困難(例如，表面的面粗度容易增大)。此外，經各光柵繞射的光會於干涉之前入射至下一個光學構件，從而不僅無法獲得規定的繞射光，而且亦有可能無法獲得繞射角度較大的繞射光。再者，為了充分獲得效果，較理想的是將條件式(2)的上限值設為0.8，將下限值設為0.05。

而且，自密著多層型繞射光學元件DOE的繞射光學面DOS，至孔徑光闌S為止的光軸上的距離Z、作為密著多層型繞射光學元件DOE的形成位置的基底面的曲率半徑(於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)。

本條件式規定了繞射光學面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(於非球面的情況下為近軸曲率半徑)R的適當比例。若滿足該條件式，則耀斑的產生量將減少。尤其是當Z/R＝－1時，基底面的曲率中心與光瞳位置一致，當基底面為球面時，由於主光線是垂直入射，故而耀斑的產生量最小。

並且，當Z/R超過本條件式的上限值時，R變得過大，因此向繞射光學面DOS入射的入射角度會過大，從而導致耀斑的產生量增多。而且，主光線更上側的光線的彗形像差(coma aberration)會增大，從而導致成像性能劣化。

另一方面，當Z/R低於本條件式的下限值時，R變得過小，因此不僅基底面的加工變得困難，而且向繞射光學面DOS入射的入射角度會增大，從而導致耀斑的產生量增多。再者，為了充分獲得效果，較理想的是將條件式(3)的上限值設為－0.5，將下限值設為－1.5。

但是，當基底面為平面時，若滿足條件式(3)，則R將變得無限大而發散，因此較好的是由條件式(7)~(7")來規定(即，由最大像高的主光線入射至光柵的角度來規定)，以取代由條件式(3)來規定。

而且，密著多層型繞射光學元件DOE相互密著的兩個層中的一個層(例如，物體側的層)的光軸上的厚度d1、另一個層(例如，像側的層)的光軸上的厚度d2以及繞射光學面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)。

本條件式規定了繞射光學面DOS的最小光柵間距與密著多層型繞射光學元件DOE的厚度的適當關係。若p/(d1＋d2)超過本條件式的上限值，則繞射光學面DOS的最小光柵間距會變得過大，從而難以在機械加工上高精度地進行製作。而且，繞射角度會減小，容易導致色像差的修正不足。尤其是會出現倍率色像差的修正不足的傾向。

另一方面，若p/(d1＋d2)低於本條件式的下限值，則繞射光學面DOS的最小光柵間距會變得過小，而繞射光學面DOS的縱橫增大，從而不僅會導致光柵本身的製作變得困難，而且耀斑的產生量亦會增多而容易損傷畫質。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為0.5，將下限值設為0.002。

而且，於上述密著多層型繞射光學元件DOE中，對於相互密著的兩個層(於圖2的示例中為層14a、14b)中的一個層使用高折射率低色散的材料，而對於另一個層則使用低折射率高色散的材料。並且，上述兩個層的阿貝數差△vd、折射率差△Nd滿足以下條件式(5)：50<△vd/△Nd<2000………(5)。

若△vd/△Nd超過條件式(5)的上限值，則難以於整個寬波長帶內獲得高繞射效率。而且，即使△vd/△Nd低於條件式(5)的下限值，亦難以於整個寬波長帶內獲得高繞射效率。再者，若嚴格設定條件，將條件式(5)的上限值設為1000，將下限值設為200，則可於整個寬波長帶內充分獲得高繞射效率。

而且，對於作為密著多層型繞射光學元件DOE的形成位置的光學構件B的材料，例如可使用光學玻璃，對於該光學玻璃的加工，可使用精研削或玻璃模成形。而且，對於構成密著多層型繞射光學元件DOE的層14a、14b、14c的材料，例如可使用光學樹脂，對於該光學樹脂的加工，可使用樹脂模成形。而且，若重視生產性，則作為光學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，則可削減製程步驟數，實現成本降低。

此外，若重視生產性，則較理想的是，相互密著的兩個層(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於如下關係。亦即，兩個層中的一個層所使用的光硬化性樹脂在未硬化狀態下的黏度大於等於40 cP，而另一個層所使用的光硬化性樹脂在未硬化狀態下的黏度大於等於2000 cP。

而且，若重視生產性，則較理想的是，繞射光學面DOS的光柵間距p、光柵高度h滿足p/h>0.15。而且，較好的是，構成密著多層型繞射光學元件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50 μm或50 μm以下。

而且，為了抑制耀斑，較好的是，繞射光學面DOS的光柵高度h小於等於30 μm。其原因在於，若光柵高度h小於等於30 μm，則可充分提高以0°以外的入射角度入射至繞射光學面DOS的光的繞射效率，從而可抑制繞射光學面DOS的階差部分的光量損失及散射。

而且，密著多層型繞射光學元件DOE對於d線的繞射效率Ed、對於g線的繞射效率Eg、對於C線的繞射效率EC滿足以下條件式(6)：(Eg＋EC)/2>0.9×Ed………(6)。

若不滿足條件式(6)，則耀斑有可能會變大。再者，若使用條件式(3')來取代條件式(6)，則能夠可靠地抑制耀斑。

(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繞射光學元件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繞射光學元件DOE的光線的角度在整體上變小，因此能夠抑制耀斑。然而，於實際應用中，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")，就密著多層型繞射光學元件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，若將密著多層型繞射光學元件DOE的形成位置設為與光瞳(孔徑光闌S)具有接近同心的關係的面(於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變小，因此容易滿足條件式(7)~(7")。其中尤其是當選定第2透鏡群G2的物體側的面時，易於使入射至像面的光束接近焦闌，故而較好。再者，密著多層型繞射光學元件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，可將透鏡群G1、G3設為凸透鏡，利用整個透鏡群G1、G2、G3來修正色像差，因此可減輕對密著多層型繞射光學元件DOE的色像差修正的負擔。

而且，密著多層型繞射光學元件DOE的有效直徑C、攝影透鏡的整個系統的焦距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的比來規定有效直徑C的適當範圍。若C/f超過條件式(8)的上限值，則有效直徑會過大，因此會難以製作密著多層型繞射光學元件DOE。而且，若有效直徑較大，則來自外部的有害光易於進入繞射光學面DOS，因此容易導致畫質降低。反之，若C/f低於條件式(8)的下限值，則有效直徑會過小，因此繞射光學面DOS的光柵間距亦變得極小，從而難以製作密著多層型繞射光學元件DOE。而且，若光柵間距過小，則容易產生耀斑。再者，若將條件式(8)的上限值設為2.0，將下限值設為0.2，則可充分地獲得與密著多層型繞射光學元件DOE的製造相關的效果，以及與畫質相關的效果。

而且，形成有密著多層型繞射光學元件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的比來規定基底面的曲率半徑R的適當範圍。若不滿足條件式(9)，則基底面的曲線會變得急峻，因此會難以製作密著多層型繞射光學元件DOE。而且，若基底面的曲線變得急峻，則亦有容易產生＋側的歪曲像差的問題。再者，若將條件式(9)的下限值設為0.15，則可更充分地獲得與密著多層型繞射光學元件DOE的製造相關的效果以及與畫質相關的效果。

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△、焦距f滿足以下條件式(10)：△/f<0.1………(10)。

條件式(10)規定了軸上色像差的適當修正範圍。若△/f超過條件式(10)的上限值，則色像差會變大而產生圖像的色差。再者，由於無法完全消除軸上像差，因此上述條件式(10)實際上如條件式(10')所示：0.001<△/f<0.1………(10')。

再者，若將條件式(10')的上限值設為0.03，將下限值設為0.002，則能夠可靠地抑制圖像的色差。並且，攝影透鏡能夠滿足條件式(10)、(10')的原因在於，其使用了密著多層型繞射光學元件DOE。

而且，較理想的是，繞射光學面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的比來規定最小光柵間距的適當範圍。若p/f低於條件式(11)的下限值，則光柵間距會過小，因此難以製作密著多層型繞射光學元件DOE。而且，有可能會產生耀斑。若p/f超過條件式(11)的上限值，則光柵間距會過大，因此仍難以製作密著多層型繞射光學元件DOE。而且，亦有可能導致色像差修正不足。再者，若將條件式(11)的上限值設為0.02，將下限值設為0.003，則可更充分地獲得與製造相關的效果以及與畫質相關的效果。

如以上說明，滿足各種條件式的本實施形態的攝影透鏡，可得到小型化而收納至極小的安裝空間內。而且，本實施形態的攝影透鏡具有優秀的成像性能，並且亦適合量產。因此，本實施形態的攝影透鏡適用於移動設備，例如行動電話或筆記型電腦等的小型照相機。而且，本實施形態的攝影透鏡在將其他的數位照相機或攝影機小型化時亦有效。

再者，於本實施形態的攝影透鏡中，亦可對於透鏡群G1、G2、G3中的任一個使用折射率分佈透鏡，以進一步提高成像性能。

而且，於本實施形態的攝影透鏡中，亦可應用如下所述的聚焦(focusing)技術。於本實施形態的攝影透鏡中，在對近距離物體進行聚焦(focus)時，可應用使整個攝影透鏡向被寫體側伸出的所謂整體伸出方式、亦可僅使圖1的第1透鏡群G1向物體側伸出的所謂前聚焦(front focus)方式中的任一個。然而，為了在聚焦時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在光軸方向上移動的所謂後聚焦(rear focus)方式。

而且，於本實施形態的攝影透鏡中，亦可應用如下所述的防抖技術。通常，小型照相機中不搭載發光量大的閃光燈(strobo)的情況較多，而在暗處手持攝影的機會亦較多，因此容易發生手抖而導致畫質劣化，因此於本實施形態的攝影透鏡中搭載防抖功能將帶來便利。於此情況下，於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構、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動機構的控制部。

再者，亦可藉由使照相機的攝像元件移動而獲得同樣的防抖功能，以取代使一部分攝影透鏡移動。即，於本實施形態的照相機或攝影透鏡中，可搭載眾所周知的各種防抖功能中的任一個。

[實施例1]

以下說明攝影透鏡的第1實施例。

圖6是本實施例的攝影透鏡的光路圖。如圖6所示，本實施例的攝影透鏡自物體側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，且於第2透鏡G2的像側的面上形成有圖2所示類型的密著多層型繞射光學元件DOE。

表1是本實施例的攝影透鏡的透鏡資料。於表1中，m是面編號，r是曲率半徑，d是面間隔，n(d)是對於d線的折射率，n(g)是對於g線的折射率，n(C)是對於C線的折射率，m(F)是對於F線的折射率。

於表1中，對非球面或繞射光學面的面編號標註了＊號，繞射光學面的形狀根據超高折射率法而換算成非球面。超高折射率法的詳細情況於由Optronics公司發行的「繞射光學元件入門增補改訂版(2006年12月8日發行)」等中有所揭示。當進行換算時，將繞射光學面的d線的折射率設為1001，將g線的折射率設為7418.6853。而且，將d線的波長λ_d 、g線的波長λ_g 、C線的波長λ_C 、F線的波長λ_F 分別選定如下。

λ_d ＝587.562 nm λ_g ＝435.835 nm λ_C ＝656.273 nm λ_F ＝486.133 nm

再者，第5面與第6面之間的介質(＝構成密著多層型繞射光學元件DOE的其中一個層)在未硬化狀態下的黏度為100 cP，對於d線的折射率為1.528。而且，第7面與第8面之間的介質(＝構成密著多層型繞射光學元件DOE的另一個層)在未硬化狀態下的黏度為4800 cP，對於d線的折射率為1.557。

表2是非球面(包含繞射光學面)的資料。各非球面(包含繞射光學面)的形狀，是利用以多項式(12)來表示非球面時的各項係數(非球面係數)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(＝在非球面頂點距離切平面的光軸方向的距離)，r是非球面頂點的曲率半徑，K是圓錐係數，C_n 是n次的非球面係數。

圖7是表示本實施例的密著多層型繞射光學元件DOE的繞射效率的波長依存性的圖。圖7表示以g線的繞射效率為基準的各波長的繞射效率的比例。而且，於圖7中為了進行比較，亦表示有單層型繞射光學元件的繞射效率的波長依存性。如圖7所示，本實施例的密著多層型繞射光學元件DOE於自g線至C線為止的整個寬波長帶內可獲得0.97或0.97以上的繞射效率。該效果於後述第2實施例及第3實施例中亦相同。

本實施例的條件對應值如下：Y＝1.2、L＝5.579、△vd＝15.46、△Nd＝0.0293、Eg＝98.221、EC＝98.233、Ed＝99.999、C＝1.69、f＝3.367、R＝－1.1064、△＝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)/d＝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△vd/△Nd＝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△/f＝0.0044、條件式(11)的p/f＝0.0074，即，本實施例的攝影透鏡滿足所有條件式(1)~(11)。

圖8是本實施例的各像差圖。於圖8中，FNO表示F編號，Y表示像高。於圖8中，d是關於d線的曲線，g是關於g線的曲線，C是關於C線的曲線，F是關於F線的曲線。如圖8所示，在本實施例中，各像差均得到良好修正，可獲得優秀的成像性能。

[實施例2]

以下說明攝影透鏡的第2實施例。

圖9是本實施例的攝影透鏡的光路圖。如圖9所示，攝影透鏡自物體側起依序包括具有正折射力的第1透鏡G1、具有負折射力的第2透鏡G2、具有正折射力的第3透鏡G3以及平行平板P，且於第2透鏡G2的像側的面上形成有圖2所示類型的密著多層型繞射光學元件DOE。

表3是本實施例的攝影透鏡的透鏡資料。表3的表記方法與表1相同。而且，利用超高折射率法的換算方法亦與第1實施例相同。

[表3]

表4是非球面(包含繞射光學面)的資料。表4的表記方法與表2相同。

本實施例的條件對應值如下：Y＝1.8、L＝4.861、△vd＝15.46、△Nd＝0.0293、Eg＝98.221、EC＝98.233、Ed＝99.999、C＝1.2、f＝3.320、R＝－1.07526、△＝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△vd/△Nd＝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△/f＝0.0058、條件式(11)的p/f＝0.0011，即，本實施例的攝影透鏡滿足所有條件式(1)~(11)。

圖10是本實施例的各像差圖。圖10的表記方法與圖8相同。如圖10所示，本實施例中各像差均得到良好修正，可獲得優秀的成像性能。

[實施例3]

以下說明攝影透鏡的第3實施例。

圖11是本實施例的攝影透鏡的光路圖。如圖11所示，攝影透鏡自物體側起依序包括具有正折射力的第1透鏡G1、具有負折射力的第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，於平行平板P的物體側的面上形成有圖2所示類型的密著多層型繞射光學元件DOE。

表5是本實施例的攝影透鏡的透鏡資料。圖5的表記方法與表1相同。而且，利用超高折射率法的換算方法亦與第1實施例相同。

[表5]

再者，第8面與第9面之間的介質(＝構成密著多層型繞射光學元件DOE的其中一個層)的黏度為100 cP，對於d線的折射率為1.528。而且，第10面與第11面之間的介質(＝構成密著多層型繞射光學元件DOE的另一個層)的黏度為4800 cP，對於d線的折射率為1.557。

表6是非球面(包含繞射光學面)的資料。表6的表記方法與表2相同。

本實施例的條件對應值如下：Y＝1.8、L＝5.006、△vd＝15.46、△Nd＝0.0293、Eg＝98.221、EC＝98.233、Ed＝99.999、C＝3.06、f＝3.109、R＝無限大、△＝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＝0.789、條件式(3)的Z/R＝0、條件式(4)的p/(d1＋d2)＝0.051、條件式(5)的△vd/△Nd＝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＝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△/f＝0.0065、條件式(11)的p/f＝0.0050，即，本實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是本實施例的各像差圖。圖12的表記方法與圖8相同。如圖12所示，本實施例中，各像差均得到良好修正，可獲得優秀的成像性能。

11．．．攝像元件

14a、14b．．．層

B、B'．．．光學構件

DOE．．．密著多層型繞射光學元件

DOE'．．．分離多層型繞射光學元件

DOS．．．繞射光學面

F．．．濾光片

G1、G2、G3．．．透鏡群

P．．．平行平板

S．．．孔徑光闌

圖1是實施形態的攝影透鏡以及具備該攝影透鏡的照相機的示意圖。

圖2是表示密著多層型繞射光學元件的構成例的示意圖。

圖3是表示密著多層型繞射光學元件的構成例的示意圖。

圖4是表示密著多層型繞射光學元件的構成例的示意圖。

圖5是表示密著多層型繞射光學元件的構成例的示意圖。

圖6是第1實施例的攝影透鏡的光路圖。

圖7是表示實施例的密著多層型繞射光學元件DOE的繞射效率的波長依存性的圖。

圖8是第1實施例的各像差圖。

圖9是第2實施例的攝影透鏡的光路圖。

圖10是第2實施例的各像差圖。

圖11是第3實施例的攝影透鏡的光路圖。

圖12是第3實施例的各像差圖。

11．．．攝像元件

G1、G2、G3．．．透鏡群

F．．．濾光片

P．．．平行平板

S．．．孔徑光闌

Claims

一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，且具有比第2透鏡群更靠近物體側的孔徑光闌，其中，在比上述孔徑光闌更靠近像側而配置的光學元件的表面形成有密著多層型繞射光學元件，且上述密著多層型繞射光學元件相互密著的兩個層中的一個層的光軸上的厚度d1、另一個層的光軸上的厚度d2以及作為上述密著多層型繞射光學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)。
一種攝影透鏡，其特徵在於，自物體側起依序至少具有3個透鏡群，且具有比第2透鏡群更靠近物體側的孔徑光闌，其中，在比上述孔徑光闌更靠近像側而配置的光學元件的表面形成有密著多層型繞射光學元件，且上述密著多層型繞射光學元件相互密著的兩個層中的一個層的光軸上的厚度d1、另一個層的光軸上的厚度d2以及上述密著多層型繞射光學元件的繞射光學面的最小光柵間距p滿足以下條件式(4)：0.001<p/(d1+d2)<1.0...(4)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中最大像高Y、全長L滿足以下條件式(1)： 0.1<Y/L<3.0...(1)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中自上述密著多層型繞射光學元件的繞射光學面至上述孔徑光闌為止的光軸上的距離Z、形成有上述密著多層型繞射光學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)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中上述密著多層型繞射光學元件相互密著的兩個層中的一個層是由高折射率低色散的材料構成，而另一個層則是由低折射率高色散的材料構成，且上述兩個層的阿貝數差△νd、上述兩個層的折射率差△Nd滿足以下條件式(5)：50<△νd/△Nd<2000...(5)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中上述密著多層型繞射光學元件對於d線的繞射效率Ed、對於g線的繞射效率Eg以及對於C線的繞射效率EC滿足以下條件式(6)：(Eg+EC)/2>0.9×Ed...(6)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，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繞射光學元件的角度θ滿足以下條件式(7)：θ<10°...(7)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中上述密著多層型繞射光學元件的有效直徑C、上述攝影透鏡的整個系統的焦距f滿足以下條件式(8)：0.1<C/f<3.0...(8)。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中上述3個透鏡群各自具有正折射力。
如申請專利範圍第1項至第2項中任一項所述之攝影透鏡，其中形成有上述密著多層型繞射光學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)。
一種照相機，其特徵在於包括：申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之攝影透鏡；以及攝像元件，其配置於上述攝影透鏡的上述成像面附近。