双片组摄像光学系统和具有它的摄像装置的制作方法

专利名称：双片组摄像光学系统和具有它的摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像光学系统和具有它的摄像装置，特别是涉及小型且宽视场角下也 使色像差得以良好修正的超广角透镜。
背景技术：
作为车载用途和监视用途，要求小型广角的摄像光学系统。然而，在只有非球面透 镜的光学系统中，透镜片数多达5片以上，因此光学长度变长这样的问题和材料成本耗费 这样的问题存在。作为削减透镜片数的方法，提出有使用衍射光栅的透镜结构(参照专利 文献1、2和幻。衍射光栅具有逆色散性和异常色散性，具有很大的色像差修正能力。在专利文献1中，提出有利用了衍射光栅具有的色像差修正能力的3片结构的透 镜。在专利文献2中，提出有片数被进一步削减的2片结构的广角摄像透镜。在专利文献 3中，提出有对光学系统的焦距和衍射光栅的焦距之比进行调整以修正色像差的透镜。先行技术文献专利文献专利文献1 特开平10-111449号公报、专利文献2 特开2005-U8273号专利文献3 特开2000-28913号公报但是，专利文献1中虽然削减了片数，但是依然为3片以上的透镜，因此材料和组 装成本高。另外，光学长度长的问题存在。在专利文献2中虽然是2片结构，但是仅公开了视场角至140°为止的透镜，对更 广角的透镜没有给出教导。根据本申请发明者们的研究，在使用专利文献2所公开的透镜 时，按140°以上的宽视场角入射的光线会发生很大的色像差。因此，专利文献2所公开的 2片的透镜结构中，不能实现例如150°以上的超广角的摄像。在专利文献3中，对光学系统的焦距与衍射光栅的焦距之比进行调整来尝试进行 色像差修正，但其是以视场角70°以下的低视场角的透镜结构为对象，不能适用于超广角 的摄像。另外，因为是3片以上的透镜结构，所以材料和组装成本高，并且光学长度长的问 题存在。

发明内容
本发明提供一种不仅是透镜的片数为2片的光学系统并且色像差得以良好修正 的超广角的摄像光学系统和具有它的摄像装置。本发明的双片组摄像光学系统，是具有凹透镜和凸透镜的双片组摄像装置，且在 该凸透镜设有衍射光栅，其特征在于，满足下式(1)，4. 5 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 9. 0(1)在此，f为所述双片组摄像光学系统的有效焦距，fa是在除去所述衍射光栅时的所 述双片组摄像光学系统的有效焦距，ν d是所述凸透镜的材料的在d线上的阿贝数。
根据有的实施方式，所述双片组摄像光学系统满足下式(2)，5. 0 < Pl = (l-f/fa) ‘ Vd < 7. 3(2)根据有的实施方式，所述双片组摄像光学系统满足下式(3)，5. 2 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 6. 8(3)根据有的实施方式，所述凹透镜是弯月形凹透镜。根据有的实施方式，所述弯月形凹透镜满足下式(4)，2. 8 < P2 = (CVCl2) · ndl < 4. 5(4)在此，Cl1是所述弯月形凹透镜的摄像对象侧的面的有效半径，Cl2是所述弯月形 凹透镜的像侧的面的有效半径，ndl是所述弯月形凹透镜的在d线上的折射率。根据有的实施方式，所述弯月形凹透镜满足下式(5)。ndl > 1. 5(5)根据有的实施方式，所述双片组摄像光学系统满足下式(6)，P3 = h/ [ (1-1 Ds | /100) · f] > 3. 4(6)在此，h为像高，Ds为所述双片组摄像光学系统的畸变值。根据有的实施方式，所述凹透镜由玻璃材料形成。根据有的实施方式，所述凹透镜两面都具有球面形状。根据有的实施方式，所述衍射光栅被设置在所述凸透镜的两面中的一面，而在另 一面为被设置。本发明的摄像装置，其特征在于，具有所述双片组摄像光学系统；对所述双片组 摄像光学系统的视场角和入射光量进行规定的光阑；对由所述双片组摄像光学系统形成的 像的进行光接收的摄像元件。根据本发明，150°以上的超广角能够由透镜片数为2片的光学系统实现。因为透 镜片数为2片，所以能够实现小型化，并且也能够降低成本。根据本发明，能够提供小型化 和宽视场的摄像装置。本发明能够适用于周边监视等所使用的车载用和防止犯罪用的监视 照相机等广泛的用途。


图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的剖面图。图2(a)是形成有衍射光栅的凸透镜的平面图，(b)是形成有衍射光栅的凸透镜的 剖面图，(c)是衍射光栅的表面被保护膜覆盖的凸透镜的剖面图。图3 (a)是表示不具有衍射光栅的凸透镜使光发生折射的情况的图，(b)是表示衍 射光栅使光发生衍射的情况的图，(c)是表示透过了形成有衍射光栅的凸透镜的光成像的 情况的图。图4是表示本发明的实施例1的摄像装置的剖面图。图5(a)是本发明的实施例1的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例1 的摄像装置的像散图。图6是表示本发明的实施例1的摄像装置的光斑径(spot diameter)的RMS值和 Pl值的关系的曲线图。图7是表示本发明的实施例2的摄像装置的剖面图。
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图8(a)是本发明的实施例2的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例2 的摄像装置的像散图。图9是表示本发明的实施例3的摄像装置的剖面图。图10(a)是本发明的实施例3的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例3 的摄像装置的像散图。图11是表示本发明的实施例4的摄像装置的剖面图。图12(a)是本发明的实施例4的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例4 的摄像装置的像散图。图13是表示本发明的实施例5的摄像装置的剖面图。图14(a)是本发明的实施例5的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例5 的摄像装置的像散图。图15是表示本发明的实施例6的摄像装置的剖面图。图16(a)是本发明的实施例6的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例6 的摄像装置的像散图。图17是表示本发明的实施例7的摄像装置的剖面图。图18(a)是本发明的实施例7的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例7 的摄像装置的像散图。图19是表示本发明的实施例8的摄像装置的剖面图。图20(a)是本发明的实施例8的摄像装置的球面像差图，(b)是本发明的实施例8 的摄像装置的像散图。图21是表示本发明的实施例9的摄像装置的剖面图。图22是表示本发明的实施例9的摄像装置的衍射效率的波长依存性的曲线图。图23是本发明的实施例1 8的摄像装置的光斑径的RMS值和Pl值的关系的曲 线图。图M是比较例1的摄像装置的剖面图。图25(a)是比较例1的摄像装置的球面像差图，(b)是比较例1的摄像装置的像 散图。图沈是比较例2的摄像装置的剖面图。图27(a)是比较例2的摄像装置的球面像差图，(b)是比较例2的摄像装置的像 散图。
具体实施例方式
以下，一边参照附图，一边说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式的摄像装置100的剖面图。摄像装置100具有双片 组摄像光学系统10、保护玻璃(cover glass) 13、摄像元件14、和光阑15。双片组摄像光学 系统10具有凹透镜11和凸透镜12这2片透镜。在作为拍摄对象的物体侧(图1中为左 侧)配置有凹透镜11，在摄像元件14侧配置有凸透镜12。保护玻璃13对摄像元件14表 面进行保护。光阑15规定双片组摄像光学系统10的视场角和入射光量。从拍摄对象向摄像装置100入射的光16，透过凹透镜11、凸透镜12和保护玻璃
513，在摄像元件14上作为像被观测到。为了降低透镜所发生的像差，期望使透镜面所入射的光线的入射角和折射角减 小。如果将光阑15设置在凸透镜12的像面侧，则对于按宽视场角入射的光线，也能够使在 透镜面(特别是弯月形凹透镜上)的光线的入射角和折射角减小。光阑15优选设置在凸 透镜12的物体侧或像面侧的邻域。在凸透镜12的至少一面，附加有具有正的光焦度(power)的衍射光栅，由此，能够 对因折射系统发生的透镜的色像差进行修正。图2(a)是形成有衍射光栅17的凸透镜12的平面图，图2 (b)是形成有衍射光栅 17的凸透镜12的剖面图。如图2(a)所示，在凸透镜12上以同心圆状形成有衍射光栅17。 在图2(b)所示例子中，衍射光栅17只在凸透镜12的单面形成，但在两面形成也可。还有， 如图2(c)所示，衍射光栅17的表面由保护膜18覆盖也可。图3是说明衍射光栅17修正色像差的构造的图。图3(a)表示不具有衍射光栅17 的凸透镜12 (只有折射系统)使光发生折射的情况。在凸透镜12的折射作用下，透过凸透 镜12的光之中的短波长的光在透镜跟前侧成像、长波长的光在距透镜较远处成像。即，红 色光R、绿色光G和蓝色光B之中的蓝色光B在靠近凸透镜12侧成像，红色光R在远离凸透 镜12侧成像。如此，根据光的波长域而成像的位置有所不同，由此而发生色像差。图3(b)表示衍射光栅17使光发生衍射的情况的图。在衍射光栅17的衍射作用 下，透过衍射光栅17的光之中的长波长的光在透镜跟前侧成像、短波长的光在距透镜较远 处成像。即，红色光R、绿色光G和蓝色光B之中的红色光R在靠近衍射光栅17侧成像，蓝 色光B在远离衍射光栅17侧成像。因此，通过对于蓝色光B在靠近一侧成像的凸透镜12附加蓝色光B在远离一侧 成像的衍射光栅17，能够对蓝色光B成像的位置进行修正。另外，通过对于红色光R在远 离一侧成像的凸透镜12附加红色光R在靠近一侧成像的衍射光栅17，能够对红色光R成 像的位置进行修正。图3(c)表示透过了形成有衍射光栅17的凸透镜12的光成像的情况。 通过由衍射光栅17进行色像差修正，能够使红色光R、绿色光G和蓝色光B在相同的位置成 像。0031通过对包含衍射光栅17的双片组摄像光学系统20整体的透镜光焦度(lens power)、和在除去了衍射光栅17的仅为折射系统中的透镜光焦度的比率进行调节，能够对 色像差修正进行控制。通常，透镜的光焦度由焦距的倒数求得。另外，在双片组透镜中容易 发生的是视场角越宽、色像差越大。为了针对按150°以上的超宽视场角入射的光线也使透 镜的像差得到良好地修正，还需要考虑透镜材料的折射率的波长色散。折射率的波长色散 由阿贝数定义，阿贝数越小，折射率的波长色散越大。因此，需要阿贝数越小，在整体的透镜 光焦度中所占的折射系统的光焦度的比率越减小、衍射光栅的光焦度的比率越增高。本申请发明者们对于阿贝数和焦距的关系进行研究发现，当其关系满足下式(1) 时，可恰当地进行像差修正。4. 5 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 9. 0(1)在此，f为双片组摄像光学系统20的有效焦距，fa是在除去了衍射光栅17时的双 片组摄像光学系统20中的仅为折射系统的有效焦距，ν d是凸透镜的材料的在d线上的阿 贝数。有效焦距f和fa为在波长^Onm时的值。双片组摄像光学系统20满足式(1)。
还有，更优选满足下式(2)。5. 0 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 7. 3(2)此外，进一步优选满足下式(3)。5. 2 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 6. 8(3)在此，作为阿贝数，仅考虑凸透镜12的阿贝数。将光阑15设置在凸透镜12邻域 (例如物体侧的面上或像侧的面上)时，从物体侧向凹透镜11入射的光之中被引导至摄像 元件14的光的光束宽度变小。因此，关于向凹透镜11入射的光之中应该考虑的光，其各视 场角中的上限光线和下限光线的折射角差小。另一方面，向光学系统后方(像面侧)所设 置的凸透镜12入射的光线的光束宽度扩展到透镜有效直径的极限范围，上限光线和下限 光线在折射角上产生差异。因为该折射角差引起色像差，所以需要重视凸透镜12的折射率 的波长色散(=阿贝数)而进行色像差修正。优选满足上述条件式(1) (3)的数值范围 的理由后述。另外，优选凹透镜11是其物体(拍摄对象)侧的面为凸状的、即所谓的弯月形凹 透镜。由此，能够将从物体侧向凹透镜11以宽视场角入射的光线的入射角度减小，能够将 表面的反射损失降低。这时，优选弯月形凹透镜11满足下述条件式G)。2. 8 < P2 = (Cl1An2) · ndl < 4. 5 (4)在此，Cl1是弯月形凹透镜11的物体侧的面的有效半径，Cl2是弯月形凹透镜11的 像侧的面的有效半径，ndl是弯月形凹透镜11的在d线上的折射率。若超过式的下限 值，则为了使145°以上的光线穿过透镜，就有待于增长光学长度，就又不得不变回了多片 透镜的光学长度。另外，若超过式(4)的上限值，则入射到透镜面的光线的入射角和折射角 变大，难以进行各像差的降低。另外，更优选弯月形凹透镜11满足下述条件式(5)。ndl > 1. 5(5)设置在物体侧的凹透镜11的作用是，使按宽视场角以急陡的角度入射的光线的 倾斜角度通过高折射力(也称光焦度)相对于光轴变得平缓，由此透镜系统整体上能够降 低像差。因此，优选凹透镜11的折射率高。若Hdl处于式(5)的下限值1.5以下，则为了弥 补宽视场角下的折射力，就产生了使凹透镜11的物体侧的面成为凹面的需要。另外，优选双片组摄像光学系统10满足下述条件式(6)。P3 = h/ [ (1-1 Ds | /100) · f] > 3. 4(6)在此，h为像高，Ds为所述双片组摄像光学系统10的畸变值。通过以满足该条件 的方式进行设计，能够实现150°以上的超广角化透镜。另外，由于凹透镜11设置在物体侧，所以优选由玻璃材料形成。这是因为玻璃的 硬度比树脂材料等要高由此耐抗来自外界的接触等的撞击的缘故。另外，由玻璃材料形成凹透镜11时，优选两面都是球面形状。这是因为如果为球 面形状则能够通过研磨加工制作、与挤压成形和切削加工相比其造价低廉的缘故。另外，凹透镜11为弯月形凹透镜时，优选弯月形凹透镜11的凹面的有效半径比凹 面的深度大。通过使弯月形凹透镜11薄型化，能够降低材料成本并且使透镜加工变得容 易。另外，能够不仅降低弯月形凹透镜11的弯度并且提高强度。另外，通过使弯月形凹透 镜11的厚度减薄，能够使双片组摄像光学系统10更加薄型化。
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另外，在凸透镜12的两面附加衍射光栅17也可，但优选仅在某一侧的面进行设 置。衍射光栅17能够针对于某一特定波长的光使衍射效率达到100%，但对于其以外的波 长域的光则效率降低。因此，为了在摄像用途中使用时抑制衍射效率的降低，优选仅在单面 附加衍射光栅17。就仅在单面附加衍射光栅而言，与两面附加相比，制造的容易度也得以提 高，因此成本上的优势也高。另外，在使白色区域中的衍射效率提高的目的上，将具有某一特定条件的折射率 的膜材料附加在衍射光栅17上也可。另外，透镜的非球面形状由下述的非球面式(7)表示。[算式1]
rh2(h2 = x2+y2)(7)式(7)是表示由围绕垂直于x_y平面的ζ轴的旋转所形成的非球面的算式。C是 中心曲率。A、B、C、D、E是表示从二次曲面偏离的系数。系数取至E便已充分，但也可以由 其以上的次数构成，反之也可以在其以下，是任意的。另外，根据K的值而成为如下的非球K>0时，以短径为光轴的椭圆面K = O时，球面-ι <Κ<0时，以长径为光轴的椭圆面K = -I时，抛物面Κ<_1时，双曲面另外，将透镜的衍射面通过使用相位函数法进行设计。相位函数法中，假定在透镜 面有衍射光栅，在该面进行以下式(8)所表示的波阵面的相位转换。[算式2] 2πΦΟι)=——ψ(Κ)
λψ (h) = a2h2+a4h4+a6h6+a8h8+a10h10(h2 = x2+y2)(8)在此，φ为相位函数，Ψ为光程差函数，h是径向的距离。32、 、％、彻、31(1是系数。 系数取至^11(|便已充分，但也可以由其以上的次数构成，反之也可以在其以下，是任意的。衍 射次数为1次。另外，在实际的制造中，在相位函数基础上根据材料的折射率差和设计波长来计 算衍射光栅的下垂(sag)量，由此在基材表面上形成衍射光栅。以下，说明本发明的具体的实施例。还有，本发明不受这些实施例限定。(实施例1)图4是表示实施例1的摄像装置101的剖面图。摄像装置101具有双片组摄像光 学系统20、保护玻璃23、摄像元件M、光阑25。双片组摄像光学系统20具有凹透镜21和 凸透镜22这两片透镜。
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在凸透镜22的像面侧配置光阑25，在凸透镜22的像侧的非球面的包络面上形成 有衍射光栅17(图幻。凹透镜21由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例1的摄像装置101的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。
0116]ω = 150°0117]Fno = 2. 80118]L = 8. 6mm0119]f = 1. 8456mm0120]fa = 2. 3555mm0121]Cl1 = 3. 090mm0122]Cl2 = 1. 389mm0123]h = 2. 25mm0124]Ds = -67. 3%0125]面编号 Rt0126]1 16.0905810521850127]2 1.43987318413240128]3 2. 55965122306320129]4 -2. 3629200000000130]5(光阑) 无限1. 2626230131]6 无限05509300132]7 无限16384620133](第三面的非球面系数)0134]K = O0135]A = -0. 01892570136]B = O. 003944530137]C = -0. 008353340138]D = O. 001962030139](第四面的非球面系数)0140]K = O0141]A = O. 03825780142]B = -0. 1679360143]C = O. 2513430144]D = -0. 08182710145](第四面的相位系数)0146]m = 1
设计波长λ = 538nmει2 =-0· 0321500a4 = -0. 00920476ει6 = 0. 0948648a8 = -0. 127040a10 = 0. 00954808由这样的数值数据可知，Pl = 6. 04P2 = 3. 76P3 = 3. 73并且，满足条件式(1)。图5(a)是表示实施例1的色像差的球面像差图，图5 (b)是表示实施例1的像 面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光瞳 的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm)，g为g线(435. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图5(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。图6是表示实施例1的阿贝数和光斑径的关系的图。图6表示，在将双片组摄像光 学系统20整体的光焦度和除去了衍射光栅17的双片组摄像光学系统20的光焦度保持一 定的状态下、使凸透镜22的阿贝数变化时的光斑径(直径)的RMS值(均方根)的变化。 就光斑径的评价视场角而言，可以以70%像高为代表值。这是因为，如果至70%像高为止 的性能良好，则图像整体上性能也大致得到满足。通过入射光瞳的光线条数为80条、且按 波长在640 550 440 = 1 2 1下进行评价。另外，纵轴是光斑径的RMS值由最小值 所规格化后的值。横轴为条件式(1)的Pl值。RMS值为通过入射光瞳的光线的的值， 表示其越小而透镜性能越好，理想的设计是使光斑径的RMS值与摄像元件的像素尺寸(1个 像素)一致。在本实施例中，也是使1个像素的尺寸与光斑径的RMS值的最小值一致来选 择摄像元件。虽然根据摄像装置的使用目的而选择的像素尺寸有所不同，但本发明也能与 像素尺寸无关系地被加以适用。由图6可知，通过使Pl的值为4.5 < Pl < 9. 0，能够使RMS值的规格值达到2以 下。RMS值的规格值为2，就是说光斑径比基准值大2倍。通常按照使光斑处于1个像素以 内的方式进行设计，但若其为2个像素以上，则其大小会超越了相邻的像素彼此的中央位 置，因此对相邻的像素的影响大而不为优选。因此，RMS值的规格值需要在2以下。S卩，若 Pl为9. 0以上，则RMS值的规格值变得过大，摄像透镜的性能恶化。其原因是凸透镜22的 材料的折射率的波长色散小，色像差修正过剩。另外，Pl为4. 5以下，RMS值的规格值也变 得过大，摄像透镜的性能恶化。其原因是色像差修正不足。还有，通过使Pl的值为5.0 < Pl <7. 3，能够使RMS值的规格值大约低于1.5，能 够更良好地降低色像差。这时，对相邻像素产生影响的色像差变得不再突出。通过进一步 使Pl的值为5. 2 < Pl < 6. 8，能够使RMS值的规格值大约低于1. 2，能够更加良好地进行
10色像差修正。这时，与最佳的状态(RMS值1)相比，能够将分辨率的降低抑制在5 15%以 内，因此能够得到毫不逊色于最佳状态的良好透镜性能。(实施例2)图7是表示实施例2的摄像装置102的剖面图。摄像装置102具有双片组摄像光 学系统50、保护玻璃53、摄像元件M、光阑55。双片组摄像光学系统50具有凹透镜51和 凸透镜52这两片透镜。在凸透镜52的物体侧配置光阑55，在凸透镜52的像侧的非球面的包络面上形成 衍射光栅17 (图幻。在凹透镜51和凸透镜52之间配置光阑55，能够使入射到摄像元件M 的光的入射角减小。凹透镜51由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例2的摄像装置102的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω = 150°Fno = 2. 8L = 10. 4mmf = 1. 9004mmfa = 2. 4288mmCl1 = 2. 692mmCl2 = 1. 550mmh = 2. 25mmDs = -68. 3%面编号 R112. 3570421.6867323(光阑)无限42.6558215-4.632026无限7无限(第四面的非球面系数)K = -O. 796834A = -0. 00670146B = O. 0380988C = -0. 0364111D = O. 0132840E = 5. 82320e-016
11
t
0.519999 3. 29229
0.241345 2. 047438
1.010682 0. 440999 2. 845853
nd 1.
77250
49. 62
1. 585000 27. 9
BK7
(第五面的非球面系数)K = 3. 749992A = O. 0670042B = -0. 0758092C = O. 0621387D = -O. 0152972E = 5. 824155e-016(第五面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nmει2 = -0. 0256517a4 = -0. 0252208a6 = 0. 0497239a8 = -0. 0376587a10 = 0. 00965820由这样的数值数据可知，Pl = 6. 07P2 = 3. 08P3 = 3. 73并且，满足条件式(1)。图8(a)是表示实施例2的色像差的球面像差图，图8 (b)是表示实施例2的像 面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光瞳 的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm)，g为g线(435. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图8(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例2中，关于在使凸透镜52的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值 变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果。(实施例3)图9是表示实施例3的摄像装置109的剖面图。摄像装置109具有双片组摄像光 学系统70、保护玻璃73、摄像元件74、光阑75。双片组摄像光学系统70具有凹透镜71和 凸透镜72这两片透镜。在凸透镜72的物体侧配置光阑75，在凹透镜71和凸透镜72之间配置光阑75，能 够使入射到摄像元件74的光的入射角减小。在凸透镜72的物体侧和像侧双方的非球面的 包络面上形成衍射光栅17 (图幻。在凸透镜72的两面形成衍射光栅17，能够更高效率地 修正色像差。凹透镜71由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例3的摄像装置103的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)，R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω ==150°
Fno=2. 8
L =10. 4mm
f =1. 8136mm
fa =:2. 2451mm
CV=3. 559mm
Cl2 =1. 840mm
h =2. 25mm
Ds ==-66. 8%
面编号 Rt
14. 8887900.,519999
21. 8417674.,104826
3(光阑)无限0.447600
44. 6242311.,395179
5-2.8269841.,010682
6无限0.,440999
7无限2.,546085
(第四面的非球面系数:)
K =-5. 314412
A =-0· 00182345
B =-0·0292375
C =0.0218586
D =-0·00746996
E =1.503109e-015
(第五面的非球面系数:)
K =1. 820401
A =0. 0328674
B =-0. 0292150
C =0. 0188427
D =-0. 00369989
E =1. 513207e-015
(第四面的相位系数)
m =1
设计波长λ = 538nm
a2 =:0. 0122460
1. 77250
49. 62
1. 585000 27. 9
BK7
13
a4 = 0. 0130927a6 = -0. 0325525a8 = 0. 0188769a10 = -0· 00433589(第五面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nma2 = -0. 0346966a4 = -0. 0110588a6 = 0. 0170859a8 = -0. 00954619a10 = 0. 00205933由这样的数值数据可知，Pl = 5. 36P2 = 3. 43P3 = 3. 73并且，满足条件式(1)。图10(a)是表示实施例3的色像差的球面像差图，图10(b)是表示实施例3的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm), g为g线035. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图10(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例3中，关于使凸透镜72的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值变 化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果。(实施例4)图11是表示实施例4的摄像装置104的剖面图。摄像装置104具有双片组摄像 光学系统90、保护玻璃93、摄像元件94、光阑95。双片组摄像光学系统90具有凹透镜91 和凸透镜92这两片透镜。在凸透镜92的物体侧配置光阑95，在凸透镜92的像侧的非球面的包络面上形成 衍射光栅17(图幻。在凹透镜91和凸透镜92之间配置光阑95，能够使入射到摄像元件94 的光的入射角减小。另外，凹透镜91为非球面透镜，由此能够降低像差的发生。凹透镜91 由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例4的摄像装置104的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻
14璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数cω ==150°
Fno=2. 8
L =10. 4mm
f =1. 8681mm
fa =2. 3696mm
Cl1 ==3. 012mm
Cl2=1. 702mm
h =2. 25mm
Ds ==-67. 7%
面编号 Rt
18. 8323980519999
21. 9012743656274
3(光阑)无限0.370350
43. 4423681689756
5-3.6004891010682
6无限0440999
7无限2720011
(第一面的非球面系iO
K =1. 376692
A =0.0104366
B =-0.00142524
C =7.050269e-005
D =-1.492443e-006
(第二面的非球面系iO
K =0.0945047
A =0.0136754
B =0.00741570
C =-0.00234636
D =0.000634700
(第四面的非球面系iO
K =-0.796834
A =-0.0130940
B =0.0297942
C =-0.0195985
D =0.00501894
(第五面的非球面系iO
K =3. 749992
A =0.0648057
B = -0. 0739190C = O. 0527920D = -0. 0108746(第五面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nmει2 = -0. 0258178a4 = -0. 0248857a6 = 0. 0466234a8 = -0. 0308815a10 = 0. 00682324由这样的数值数据可知，Pl = 5. 90P2 = 3. 14P3 = 3. 73并且，满足条件式(1)。图12(a)是表示实施例4的色像差的球面像差图，图12(b)是表示实施例4的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm), g为g线035. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图12(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例4中，关于在使凸透镜92的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值 变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果。(实施例5)图13是表示实施例5的摄像装置105的剖面图。摄像装置105具有双片组摄像 光学系统110、保护玻璃113、摄像元件114、光阑115。双片组摄像光学系统110具有凹透 镜111和凸透镜112这两片透镜。在凸透镜112的像面侧配置光阑115，在凸透镜112的像侧的非球面的包络面上形 成衍射光栅17(图幻。另外，凹透镜111由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例5的摄像装置105的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω = 151°Fno = 2. 8
16L = 8. Imm f = 1. 8507mm fa = 2. 2096mm Cl1 = 3. 055mm Cl2 = 1. 435mm h = 2. 24mm Ds = -68. 2%
面编号 1 2
3
4
R
24. 24031 1. 511129 1. 778637 -3.081994
t
1. 052185
1.841324
2.230632 0.000000
1. 262623
0.550930
1.181923
1. 689175 1. 585000
BK7
49. 40.
5(光阑)无限
6无限
7无限 (第三面的非球面系数) K = O
A = -0. 0182365 B = O. 00908549 C = -0. 0139380 D = O. 00389725 (第四面的非球面系数) K = O
A = O. 0693357 B = -0. 213917 C = O. 0126108 D = O. 604399 (第四面的相位系数) m = 1
设计波长λ = 538nm a2 = -0· 0279932 a4 = -0· 0130694 a6 = 0. 0691815 a8 = 0. 261774 a10 = -0. 768409 由这样的数值数据可知， Pl = 6. 50 P2 = 3. 60
P3 = 3. 81并且，满足条件式(1)。另外，作为凸透镜112的材料使用了阿贝数40
17的材料，因此与使用了阿贝数27. 9的材料的实施例1 4相比，基于衍射光栅17的色修正 少就完毕，fa的值变小。衍射光栅17带来的色修正少就完毕，能够减少衍射光栅17的圆缝 数量，能够使透镜加工容易。图14(a)是表示实施例5的色像差的球面像差图，图14(b)是表示实施例5的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm)，g为g线(435. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图14(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例5中，关于在使凸透镜112的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值 变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果，即使改变凸透镜112 的材料的阿贝数，仍在条件式(1)为最佳的范围。(实施例6)图15是表示实施例6的摄像装置106的剖面图。摄像装置106具有双片组摄像 光学系统130、保护玻璃133、摄像元件134、光阑135。双片组摄像光学系统130具有凹透 镜131和凸透镜132这两片透镜。在凸透镜132的像面侧配置光阑135，在凸透镜132的像侧的非球面的包络面上形 成衍射光栅17(图幻。另外，凹透镜131由玻璃材料形成，以提高耐撞击性。以下，表示实施例6的摄像装置106的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω = 152°
Fno = 2. 8
L = 7. 9mm
f = 1. 8507mm
fa = 2. 1077mm
Cl1 = 3. 076mm
Cl2 = 1. 476mm
h = 2. 25mm
Ds = -69. 1%
面编号 Rt
1 28.928761.052185
2 1. 5694391.841324
3 1.6028642.230632
4 -3.3826090.000000
1. 689175
1. 585000
vd
49. 9
50. 0
18
5(光阑)无限1.沈沈236无限0.550930 BK77无限0. 959707(第三面的非球面系数)K = OA = -0. 0207991B = O. 00797051C = -0. 0143581D = O. 00277102(第四面的非球面系数)K = OA = O. 101217B = -0.379935C = 0.497135D = O. 0302491(第四面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nma2 = -0. 0226794a4 = -0. 0341538a6 = 0. 246544a8 = -0. 335056a10 = -0. 0309166由这样的数值数据可知，Pl = 6. 10P2 = 3. 52P3 = 3. 93并且，满足条件式(1)。另外，作为凸透镜132的材料使用了阿贝数50的材料，因 此与使用了阿贝数27. 9的材料的实施例1 4相比，基于衍射光栅17的色修正少就完毕， fa的值变小。基于衍射光栅17的色修正少就完毕，能够减少衍射光栅17的圆缝数量，能够 使透镜加工容易。图16(a)是表示实施例6的色像差的球面像差图，图16(b)是表示实施例1的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm), g为g线035. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图16(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例6中，关于在使凸透镜132的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值
19变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果，即使改变凸透镜132 的材料的阿贝数，仍在条件式(1)为最佳的范围。(实施例7)图17是表示实施例7的摄像装置107的剖面图。摄像装置107具有双片组摄像 光学系统150、保护玻璃153、摄像元件154、光阑155。双片组摄像光学系统150具有凹透 镜151和凸透镜152这两片透镜。在凸透镜152的像面侧配置光阑155，在凸透镜152的像侧的非球面的包络面上形 成衍射光栅17 (图2)。以下，表示实施例7的摄像装置107的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω ==160°
Fno=2. 8
L =8. 2mm
f =1. 7551mm
fa =2. 2676mm
CV=3. 095mm
Cl2 =1. 330mm
h =2. 25mm
Ds ==-77. 4%
面编号 Rt
114.439491..000572
21. 3602611..751001
32. 4163042..121213
4-2.2808090..000000
5(光阑)无限1. 200687
6无限0..523905
7无限1..562170
(第三面的非球面系iO
K =0
A =-0. 0246606
B =0. 0110786
C =-0. 0152781
D =0. 00395633
(第四面的非球面系iO
K =0
A = O. 209182B = -0. 0972182C = O. 131207D = O. 00969362(第四面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nma2 = -0· 0352955a4 = 0. 00404823a6 = 0. 0426849a8 = -0. 0273222a10 = -0. 0774619由这样的数值数据可知，Pl = 6. 31P2 = 3. 93P3 = 5. 67并且，满足条件式(1)。另外，能够实现视场角ω宽至160°的摄像装置。图18(a)是表示实施例7的色像差的球面像差图，图18(b)是表示实施例7的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm), g为g线035. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图18(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例7中，关于在使凸透镜152的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值 变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果。(实施例8)图19是表示实施例8的摄像装置108的剖面图。摄像装置108具有双片组摄像 光学系统170、保护玻璃173、摄像元件174、光阑175。双片组摄像光学系统170具有凹透 镜171和凸透镜172这两片透镜。在凸透镜172的物体侧配置光阑175，在凸透镜172的像侧的非球面的包络面上形 成衍射光栅17 (图幻。另外，凹透镜171为非球面透镜，由此能够降低像差的发生。以下，表示实施例8的摄像装置108的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的在 d线上的折射率，Vd表示基材的在d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜 的物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻 璃的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω = 170°
21
Fno=2. 8
L =7. 4mm
f =1. 6378mm
fa =2. 0342mm
Cl1 ==3. 602mm
Cl2=1. 268mm
h =2. 25mm
Ds ==-88. 0%
面编号 R t
155.04482 0.927249
21. 343455 1. 622685
33. 021424 1. 965768
4-1.789619 -0. 231812
5(光阑)无限 1.1U699
6无限 0.485513 BK7
7无限 1. 339597
(第一面的非球面系数)
K =-81
A =0.00317541422078672
B =-0.000185006549754633
C =3.5799478951393e-006
(第二面的非球面系数)
K =0. 121
A =0.0193631187128404
B =0.0137489674549004
C =-0.0262033221814269
D =0.014241538433391
(第三面的非球面系数)
K =-3. 31
A =-0.0145830909159257
B =-0.0262302077166413
C =0.0164083018337394
D =-0.0183030159253571
(第四面的非球面系数)
K =-1. 5
A =0.0101082085491435
B =-0.284209744973213
C =0.68688385250565
D =-0.174221245283431
(第四面的相位系数)m = 1设计波长λ = 538nma2 = -0· 0343806431149507a4 = -0. 0224131119745009a6 = 0. 262818041720287a8 = -0. 572421611379851由这样的数值数据可知，Pl = 5. 44P2 = 4. 33P3 = 11. 43并且，满足条件式(1)。另外，能够实现视场角ω宽至170°的摄像装置。另外， 光学长度L短至7. 4mm,从而能够按该量使摄像装置薄型化。图20(a)是表示实施例8的色像差的球面像差图，图20(b)是表示实施例8的 像面弯曲量的像散图。在球面像差图中，横轴为光轴方向的距离，纵轴为光线进入入射光 瞳的高度，成为标绘有光线与光轴交叉的位置的图。在此，C为C线(656.27nm)，d为d线 (587. 56nm), g为g线035. 83nm)，这些成像位置的差为轴上色像差量。在像散图中，横轴 为光轴方向的距离，纵轴为像的高度。因此，距纵轴的距离为在各像高的像面弯曲像差量。 在此，T表示子午，S表示弧矢，分别由虚线、实线表示。由图20(b)的像散图能够确认，即使在宽视场角下，色像差也得到修正。另外，在实施例8中，关于在使凸透镜172的阿贝数变化时的、即在使常数Pl的值 变化时的光斑径的RMS值的变化，也能够得到与实施例1近似的结果。(实施例9)图21是表示实施例9的摄像装置109的剖面图。摄像装置109具有双片组摄像 光学系统190、保护玻璃193、摄像元件194、光阑195。双片组摄像光学系统190具有凹透 镜191和凸透镜192这两片透镜。凸透镜192是在实施例1的凸透镜22(图4)上追加了覆盖衍射光栅17的保护膜 196的透镜。该保护膜196与图2(c)所示的保护膜18对应。以下，表示实施例9的摄像装置109的数值数据。还有，在以下的数据中，ω表示 全视场角，而0表示相对孔径，L表示光学长度(从凹透镜的物体侧的面顶至像面的距离)， R表示面的曲率半径[mm]，t表示面间隔(光轴上的面中心间距离)[mm]，nd表示基材的d 线上的折射率，vd表示基材的d线上的阿贝数。面编号1、2、3、4、5、6、7分别是凹透镜的 物体侧的面、凹透镜的像侧的面、凸透镜的物体侧的面、凸透镜的像侧的面、光阑、保护玻璃 的物体侧的面、保护玻璃的像侧的面。另外，m表示衍射次数。ω = 151°
Fno = 2. 8
L = 8. 6mm
f = 1. 8468mm
fa = 2. 3542mm
23
Cl1 ==3. 2247mm
Cl2=1. 3931mm
h =2. 25mm
Ds ==-69. 2%
面编号 Rt
116.090581052185
21. 4398731841324
32. 5596512230632
4-2.362920030000
5-2. 362920000000
6(光阑)无限1. 262632
7无限0550930
8无限1638462
(第三面的非球面系数)
K =0
A =-0.0189257
B =0.00394453
C =-0.00835334
D =0.00196203
(第四面的非球面系数)
K =0
A =0.0382578
B =-0.167936
C =0.251343
D =-0.0818271
(第五面的非球面系数)
K =0
A =0.0382578
B =-0.167936
C =0.251343
D =-0.0818271
(第四面的相位系数)
m =1
设计波长λ = 538nm
a2 =-0.0321500
3-4 —-0.00920476
a6 =0.0948648
a8 =-0.127040
aio ==0.00954808
由这样的数值数据可知，Pl = 6. 01P2 = 3. 91P3 = 3. 96并且，满足条件式(1)。关于实施例9的摄像装置109的色像差和像面弯曲量，能够得到与图5(a)和图 5(b)所示的结果相同的结果。作为凸透镜192的材料，使用了聚碳酸酯(d线折射率1.585，d线阿贝数27.9)。 作为保护膜196的材料，使用了在丙烯酸类的紫外线硬化树脂中分散有粒径为IOnm以下的 氧化锆的树脂(d线折射率1. 632，d线阿贝数40. 0)。在此，衍射光栅17的深度为15 μ m。图22是本发明的实施例9的摄像装置109的一次衍射效率的波长依存性的曲线 图。由图22可知，在波长400nm以上、700nm以下的可视光的全部区域中，衍射效率为95% 以上(几乎可以说是100% )，利用保护膜196能够降低衍射效率的波长依存性。还有，衍射光栅17上的保护膜196虽然为了能够在宽的波长区域下维持相当高的 衍射效率而附加是期望的，但也并非一定需要。即使在没有的情况下，也能够将衍射效率保 持在大约80%以上，并且具有刻槽(O — *，blaze)深度浅且构成也容易的优点。图23是表示实施例1 9的RMS值的规格值的曲线图。以实施例各自的最小值 进行规格化。RMS值是通过入射光瞳的光线的1 σ值，表示其越小而透镜性能越良好，理想的设 计是使光斑径(直径)的RMS值与摄像元件的像素尺寸(1个像素)一致。RMS值的规格 值为2，意味着光斑占据至左右相邻的像素的中央位置。若规格值超过2，则光斑超过相邻 的像素的中央位置，对性能产生影响。因此，RMS值需要为在实施例1 9的各规范的透镜 数据中的最小值的2倍以内。这时Pl的范围由图23可知为4.5 < Pl <9.0。更优选使 RMS值低于最小值的1.5倍，这样对相邻的像素的影响更少，色像差的影响不再显著。这时 的Pl的范围是5. 0 < Pl < 7. 3。更优选使RMS值低于最小值的1. 2倍，这时Pl的范围是 5. 2 < Pl <6. 8。在该状态下，与最佳的状态(RMS值1)相比，也能够将分辨率的降低抑制 在5 15%以内，因此能够得到毫不逊色于最佳的状态的良好的透镜。接下来，说明与上述的实施例1 9相对照的比较例。(比较例1)图M是表示比较例1的摄像装置201的剖面图。摄像装置201具有双片组摄像 光学系统220、保护玻璃223、摄像元件224、光阑225。双片组摄像光学系统220具有凹透 镜221和凸透镜222这两片透镜。摄像装置201是将实施例1的摄像装置101的凸透镜 22(图4)的阿贝数从27. 9变成20的摄像装置。在比较例1的条件下，Pl = 4. 33,Pl的值比条件式(1)的下限值4. 5低。比较例 1的光斑径的RMS值的规格值为2. 30，光斑径过大，性能不良。图25(a)是表示比较例1的色像差的球面像差图，图25(b)是表示比较例1的像 面弯曲量的像散图。由图25(a)和图25(b)可知，是色修正不足的状态，未聚焦的波长的光 斑宽度大。(比较例2)
25
图沈是表示比较例2的摄像装置202的剖面图。摄像装置202具有双片组摄像 光学系统M0、保护玻璃M3、摄像元件M4、光阑M5。双片组摄像光学系统240具有凹透 镜241和凸透镜242这两片透镜。摄像装置202是将实施例1的摄像装置101的凸透镜 22(图4)的阿贝数从27. 9变成45的摄像装置。在比较例2的条件下，Pl = 9. 74，Pl的值超过条件式(1)的上限值9. 0。比较例 2的光斑径的RMS值的规格值为2. 20，光斑径过大，性能不良。图27(a)是表示比较例2的色像差的球面像差图，图27(b)是表示比较例2的像 面弯曲量的像散图。由图27(a)和图27(b)可知，是色修正过剩的状态，未聚焦的波长的光 斑宽度大。产业上的可利用性本发明在超广角的摄像要求的技术领域中特别有用。例如特别适用于车载照相机 和监视照相机的领域。符号说明11、21、51、71、91、111、131、151、171、191、221、241 凹透镜12、22、52、72、92、112、132、152、172、192、222、242 凸透镜13、23、53、73、93、113、133、153、173、193、223、243 保护玻璃14、24、54、74、94、114、134、154、174、194、224、244 摄像元件15、25、55、75、95、115、135、155、175、195、225、245 光阑16 光17衍射光栅18、196 保护膜10、20、50、70、90、110、130、150、170、190、220、240 双片组摄像光学系统100、101、102、103、104、105、106、150、107、108、109、201、202 摄像装置
2权利要求
1.一种双片组摄像光学系统，是具有凹透镜和凸透镜的双片组摄像光学系统，且在该 凸透镜设有衍射光栅，其特征在于，所述双片组摄像光学系统满足下式(1)4.5 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 9. 0 (1)在此，f为所述双片组摄像光学系统的有效 焦距，fa是在除去所述衍射光栅时的所述双片组摄像光学系统的有效焦距，ν d是所述凸透 镜的材料在d线上的阿贝数。
2.根据权利要求1所述的双片组摄像光学系统，其中，所述双片组摄像光学系统满足 下式⑵5.0 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 7. 3 (2)。
3.根据权利要求1所述的双片组摄像光学系统，其中，所述双片组摄像光学系统满足 下式⑶5. 2 < Pl = (l-f/fa) · ν d < 6. 8 (3)。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的双片组摄像光学系统，其中，所述凹透镜是弯月 形凹透镜。
5.根据权利要求4所述的双片组摄像光学系统，其中，所述弯月形凹透镜满足下式⑷2. 8 < P2 = (Cl1An2) · ndl < 4. 5 (4)在此，Cl1是所述弯月形凹透镜的摄像对象 侧的面的有效半径，Cl2是所述弯月形凹透镜的像侧的面的有效半径，ndl是所述弯月形凹透 镜的在d线上的折射率。
6.根据权利要求4或5所述的双片组摄像光学系统，其中，所述弯月形凹透镜满足下式(5)ndl > 1. 5(5) ο
7.根据权利要求1 6中任一项所述的双片组摄像光学系统，其中，所述双片组摄像光 学系统满足下式(6)P3 = h/ [ (1-1 Ds I /100) · f] > 3. 4 (6)在此，h为像高，Ds为所述双片组摄像光学系统的畸变值。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的双片组摄像光学系统，其中，所述凹透镜由玻璃 材料形成。
9.根据权利要求8所述的双片组摄像光学系统，其中，所述凹透镜两面都具有球面形状。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的双片组摄像光学系统，其中，所述衍射光栅被 设置在所述凸透镜的两面中的一面，在另一面未被设置。
11.一种摄像装置，其特征在于，具有权利要求1 10中任一项所述的双片组摄像光学系统； 对所述双片组摄像光学系统的视场角和入射光量进行规定的光阑； 对由所述双片组摄像光学系统形成的像进行光接收的摄像元件。
全文摘要
根据本发明，能够提供一种小型的双片组摄像光学系统，即使在150°以上的超广角下也能够修正色像差。本发明的双片组摄像光学系统，具有凹透镜和凸透镜，且该凸透镜设有衍射光栅，该双片组摄像光学系统满足下述条件式(1)4.5＜P1＝(1-f/fa)·νd＜9.0(1)。在此，f为所述双片组摄像光学系统的有效焦距，fa是在除去所述衍射光栅时的所述双片组摄像光学系统的有效焦距，νd是所述凸透镜的材料的在d线上的阿贝数。由此，对于从宽视场角入射的光线也能够良好地修正色像差。
文档编号G02B13/04GK102067005SQ200980122289
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月16日
发明者安藤贵真, 是永继博 申请人:松下电器产业株式会社