CN101443689B - 衍射摄像透镜、衍射摄像透镜光学系统及使用其的摄像装置 - Google Patents

Abstract

一种具有形成为衍射光栅图样的面的衍射摄像透镜(10)，所述衍射光栅图样是形成以光轴(25)为中心的同心圆状的多个级差的衍射光栅图样，所述衍射光栅图样具有所述级差的级差量(di)在所述同心圆的径向大致相同的第1部分和所述级差的级差量(di)在所述第1部分的外侧随着远离光轴(25)而变小的第2部分、或者所述级差的级差量(di)，为沿着整个所述衍射光栅图样随着远离光轴(25)而变小。

Description

衍射摄像透镜、衍射摄像透镜光学系统及使用其的摄像装置

技术领域

本发明涉及一种设置了衍射光栅图样(diffraction grating pattern)的衍射摄像透镜和衍射摄像透镜光学系统及使用其的摄像装置。

背景技术

通过透镜系统将被摄体像成像于固体摄像元件上并图像化的照相机模块，被广泛应用于数码照相机和手机用照相机等中。近年来，要求照相机模块实现高像素化和小型化。一般，在增大像素数的同时，也对透镜系统要求高解像性能。因此，具有照相机模块的光轴方向的厚度变厚的趋势。

对此，如果缩小固体摄像元件的像素间距，则对于相同像素数也能够缩小摄像元件的尺寸。由此，尝试按比例缩减透镜系统，装配实现兼备高像素和薄型的照相机模块。但是，由于使固体摄像元件的灵敏度及饱和输出与像素尺寸成比例，所以像素间距的缩小具有限度。

另一方面，提出了以下技术，利用具有多个由透镜系统和固体摄像元件上的摄像区域构成的单元的照相机模块、即复眼式(compound-eye type)照相机模块，实现薄型化。例如，专利文献1提出了复眼式照相机模块的一例。

图13是专利文献1记载的复眼式照相机模块的主要部分的结构图。透镜阵列132具有3个透镜131a、131b、131c。在各个透镜的被摄体侧配置绿色分光滤波器133a、红色分光滤波器133b、兰色分光滤波器133c。

在固体摄像元件134内设置分别成像来自各个透镜的被摄体像的3个摄像区域。在各个摄像区域的前面配置绿色分光滤波器135a、红色分光滤波器135b、兰色分光滤波器135c。根据这种结构，可以使各个单元具有绿、红、兰中任一方，并使用针对每个单元得到的信号进行运算，由此获得合成图像。

比较只具备一对透镜系统与固体摄像元件的组合的照相机模块、与将大小与其相同的固体摄像元件分割为多个摄像区域的所述复眼式照相机模块，在复眼式照相机模块中，由于被分割为各个摄像区域，所以能够缩小像的大小，随之缩小透镜系统的焦点距离。

例如，在把固体摄像元件分割为纵横相等的四部分时，将需要4个透镜系统，但由于可以使透镜系统的焦点距离为一半，所以能够使照相机模块的光轴方向的厚度成为一半。

各个单元的各个透镜系统不限于多个组合透镜，只要利用一个透镜构成，就可以降低照相机模块的厚度。而且，在利用一个透镜构成各个透镜系统时，在球面透镜中残存有像差，导致解像度不足。因此，期望各个透镜系统至少使用非球面透镜。

另一方面，关于相比非球面透镜可以进一步提高解像度的透镜，公知有在非球面透镜的表面设置同心圆状的衍射光栅图样的衍射透镜。在非球面透镜的折射效果的基础上，通过重叠衍射效果，可以进一步降低色像差(chromatic aberration)等各种像差(aberration)。如果采用断面呈闪耀状(blazed form)或者与闪耀状内接的细小阶梯状的衍射光栅图样，则可以使相对单一波长的特定次数的衍射效率大致为100％。

图14是表示以往的衍射光栅图样的图。衍射光栅图样142形成于折射率n(λ)的基材141的表面。从理论上讲，对于以波长λ射入衍射光栅图样142的光线143，在m次衍射效率达到100％时的衍射光栅图样的深度d根据下式赋予。其中，折射率n(λ)表示波长的函数。

式(1)d＝mλ/(n(λ)—1)

根据式(1)，随着波长λ的变化，m次的衍射效率达到100％的d的值也变化。以下，说明把m设为1的1次衍射效率，但m不限于1。

图15是表示以往的衍射网格的1次衍射效率的波长依赖性的图。该图表示相对垂直射入衍射光栅图样的光线的1次衍射效率。衍射光栅图样是形成于环烯烃类树脂即ZEONEX(日本ZEON公司)的深度0.95μm的衍射光栅图样。衍射光栅图样的深度d在式(1)中是按照波长500nm设计的。因此，1次衍射光的衍射效率在波长500nm时大致达到100％。

但是，1次衍射效率存在波长依赖性，在波长400nm、波长700nm时分别为75％左右。1次衍射效率从100％降低的量形成为0次和2次或—1次这种不必要的衍射光。

这样在整个可视区域(波长400—700nm)中使用一个衍射透镜时，容易产生不必要的衍射光。另一方面，在使用图13所示的3个透镜131a、131b、131c时，在各个透镜中使用的光的波长幅度在100nm左右即可。

如图15所示，在波长450nm—550nm时，把中心波长500nm作为峰值，1次衍射效率约在95％以上，不容易产生不必要的衍射光。因此，在对图13中的3个透镜131a、131b、131c使用衍射网格时，分别对应绿、红、兰的波长，使用式(1)适当调整衍射光栅图样的深度d即可。

使用衍射透镜作为这种复眼式照相机模块的透镜，能够获得解像度较高的图像，从这一点讲非常有效。以下，把将摄像作为主要用途的衍射透镜称为衍射摄像透镜。

但是，在拍摄广角图像时，来自被摄体的光相对透镜的光轴以较大角度射入。根据发明者的研究，在利用前面叙述的以往的衍射摄像透镜拍摄广角图像时，存在图像的对比度恶化的问题。

图16是表示射入以往的衍射网格的光线配置的图。使用前面叙述的ZEONEX作为基材161，衍射光栅图样162的深度d在式(1)中按照波长500nm设计，设为0.95μm。射入角度θ表示射入衍射光栅图样162的光线的角度。图17是表示在图16的衍射网格中把射入角度θ作为参数时的1次衍射效率的波长依赖性的图。图17中的图(a)、(b)、(c)、(d)分别表示垂直射入、θ＝10°、θ＝20°、θ＝30°时的1次衍射效率的波长依赖性。

根据图17的各个附图可知，随着射入角度θ增大，1次衍射效率达到最大时的波长向长波长侧偏移。在考察波长500nm的光时，如果根据式(1)按照波长500nm设计衍射光栅图样的深度d，则可以在垂直射入时获得大致100％的1次衍射效率。但是，在射入角度θ变化时，1次衍射效率针对θ＝10°、20°、30°分别降低为99.8％、98.3％、91.5％。即，如果想要获得广角图像，则产生不必要的衍射光，导致解像度降低。

另一方面，根据图17的各个附图可知，在波长约为540nm时，即使射入角度θ变化，1次衍射效率也在98％以上，可以抑制相对射入角度θ的增大1次衍射效率的降低。

据此，使式(1)中的波长λ比实际使用的波长短，并计算设计衍射光栅图样的深度d。换言之，使比根据原来使用的波长计算的衍射光栅图样的深度浅，由此对于限定的狭小波长区域，如果在射入角度30°左右的范围内，则可以使1次衍射效率接近100％而与射入角度无关。这种衍射效率的射入角度依赖性不限于图16所示的平板，当在球面和非球面透镜上形成衍射光栅图样时也同样表现出来。

因此，在以往的衍射摄像透镜中，为了获得广角图像，需要通过具有狭小透射波长频带的滤波器等，把射入衍射摄像透镜的波长宽度限制为20—30nm左右。因此，被固体摄像元件接受的光量减少，SN比恶化，尤其在较暗的照明条件下将引起画质的劣化。

专利文献1：日本特开2001—78217号公报

发明内容

本发明就是为了解决前面叙述的以往的问题而提出的，其目的在于，提供一种可以减少不必要的衍射光、并获得广角高解像度图像的衍射摄像透镜、衍射摄像透镜光学系统、及使用其的摄像装置。

为了达到上述目的，本发明的衍射摄像透镜具有形成为衍射光栅图样的面，其特征在于，所述衍射光栅图样形成以光轴为中心的同心圆状的多个级差，所述衍射光栅图样的具有所述级差的级差量在所述同心圆的径向大致相同的第1部分和所述级差的级差量在所述第1部分的外侧随着远离所述光轴而变小的第2部分、或者所述级差的级差量，沿着整个所述衍射光栅图样随着远离所述光轴而变小。

本发明的衍射摄像透镜光学系统包括光圈和通过所述光圈将被摄体像成像的衍射摄像透镜，其特征在于，所述衍射摄像透镜具有形成为衍射光栅图样的面，所述衍射光栅图样形成以光轴为中心的同心圆状的多个级差，在把对应所述各个级差的所述同心圆的半径中从光轴侧起第i个半径设为ri(i为1以上的整数)，把对应所述各个ri的级差的级差量设为di(i为1以上的整数)，把与所述光轴平行且距离所述光轴最远的射入所述衍射摄像透镜的光线和所述衍射光栅图样交叉的点距所述光轴的距离设为R，把所述ri中的rk设为不超过所述R的最大半径时，在k≥2时，从d1到dk的级差量大致相同，对应rk的级差外侧的级差的级差量随着远离所述光轴而变小，在k＝1或r1>R时，所述级差量沿着整个所述衍射光栅图样随着远离所述光轴而变小。

本发明的摄像装置具有：所述衍射摄像透镜光学系统；接受来自通过所述光学系统的被摄体的光的固体摄像元件；和根据由所述固体摄像元件检测的电信号生成被摄体像的运算电路。

附图说明

图1是本发明的实施方式1涉及的衍射摄像透镜的剖面图。

图2是本发明的实施方式1涉及的摄像装置的结构图。

图3是在本发明的实施方式1涉及的衍射摄像透镜光学系统中，半视角为0°和30°时的光线路径图。

图4是本发明的实施方式2涉及的衍射摄像透镜的剖面图。

图5是本发明的实施方式2涉及的摄像装置的结构图。

图6是在本发明的实施方式2涉及的衍射摄像透镜光学系统中，半视角为0°和30°时的光线路径图。

图7是表示被保护膜覆盖的衍射光栅图样的结构图。

图8是表示图7所示结构中的1次衍射效率的波长依赖性的图。

图9是表示在图7所示的结构中，把射入角度作为参数时的1次衍射效率的波长依赖性的图。

图10是本发明的实施方式的第2例涉及的衍射摄像透镜的剖面图。

图11是本发明的实施方式3涉及的摄像装置的结构图。

图12是使用视差测定被摄体的距离的原理图。

图13是以往的复眼式照相机模块的主要部分的结构的一例图。

图14是表示以往的衍射光栅图样的一例图。

图15是表示以往的衍射网格的1次衍射效率的波长依赖性的一例图。

图16是表示射入以往的衍射网格的光线配置的图。

图17是表示在以往的衍射网格中，把射入角度作为参数时的1次衍射效率的波长依赖性的一例图。

具体实施方式

根据本发明的衍射摄像透镜和衍射摄像透镜光学系统，不需把衍射光栅图样的级差的级差量设为一律相同的大小，而通过使级差量具有分布，即可减少不必要的衍射光，获得广角高解像度的图像。并且，利用一个透镜即可获得广角高解像度的图像，所以使用了本发明的衍射摄像透镜的摄像装置可以实现薄型、小型化。

在本发明的衍射摄像透镜和衍射摄像透镜光学系统中，优选所述衍射光栅图样被与所述衍射光栅图样不同的材料的保护膜覆盖。根据这种结构，可以抑制衍射效率的波长依赖性，可以在更广的波长区域中保持较高的衍射效率。

并且，优选所述保护膜形成于所述衍射摄像透镜的面中的被摄体侧的面上。根据这种结构，可以减小射入衍射摄像透镜的成像侧的面上的光线的射入角度，有利于减少不必要的衍射光。

并且，优选所述衍射光栅图样和所述保护膜利用树脂形成，所述衍射光栅图样和所述保护膜中任一方利用树脂与无机粒子的混合材料形成。

并且，优选所述保护膜利用在光固化树脂中分散了氧化锆、氧化钇和氧化铝中任一种以上的粒子的材料形成。

并且，优选在所述摄像装置中还具有图像比较处理电路，包括所述光学系统和所述固体摄像元件的单元有多个，所述图像比较处理电路比较由对应所述各个单元的所述固体摄像元件检测的所述电信号，并计算所述被摄体的距离信息。该结构使用本发明涉及的衍射摄像透镜，所以能够获得解像度较高、精度较高的被摄体的距离信息。

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。在以下的说明中，把将摄像作为主要用途的衍射透镜称为衍射摄像透镜。

(实施方式1)

图1表示本实施方式1涉及的衍射摄像透镜的剖面图。衍射摄像透镜10是单透镜。透镜的基材11的第1面12a是非球面。其对峙面即第2面12b在非球面上形成有环状的衍射光栅图样13。所说第1面指透镜的两面中的被摄体侧的面，所说第2面指成像侧的面。衍射光栅图样13的各个环间距是不相等的间隔。另外，在附图中为了优先容易看清楚，简要示出衍射光栅图样的级差和透镜形状。

基材11使用日本ゼオン公司的ZEONEX480R(d线折射率1.5427，阿贝数56.2)。透镜的光轴上的厚度为0.65mm。

下面的表1示出本实施方式涉及的衍射摄像透镜的第1面的非球面系数和第2面的非球面系数及相位系数。

[表1]

衍射光栅图样可以利用相位多项式表示。对于如本实施方式这样相对光轴对称的衍射网格，衍射所需要的相位量利用距光轴的距离r的多项式表示。关于从相位多项式向衍射光栅图样的转换，在把衍射次数设为m时，可以按照每2mπ设计级差。本实施方式涉及的衍射摄像透镜的第2面的衍射光栅图样使用m＝1、即1次衍射光，可以获得最佳成像。

图2表示本实施方式涉及的衍射摄像透镜10的摄像装置。在图2的结构中，衍射摄像透镜10被用作衍射摄像透镜光学系统的构成要素。更加具体地讲，对衍射摄像透镜10加上滤色器22、遮光板23和光圈24，构成衍射摄像透镜光学系统。

来自被摄体(未图示)的光21只有波长500—600nm的光在滤色器22透射，并经过遮光板23到达光圈24。在遮光板23，半视角ω(与光轴25形成夹角)以上的光不进入光学系统。在图2的示例中，ω＝30°。

光圈24把光轴25作为中心。经过光圈24的光通过衍射摄像透镜10的第1面12a、第2面12b射入固体摄像元件26。使用由固体摄像元件26检测的信息，在运算电路27中进行处理。在该处理之后，通过连接运算电路27的合适的显示单元显示被摄体图像。在本实施方式中，光圈24的直径为0.45mm，焦点距离为1.8mm，F序号为4。

图3表示在衍射摄像透镜10中，半视角为0°和30°时的光线路径图。来自被摄体的光线经过光圈24与光轴平行地射入(半视角ω＝0°)时的主光线为主光线31a。在该ω＝0°时，通过光圈24的上端的光线是光线32a，通过光圈24的下端的光线是光线33a。同样，光线相对光轴倾斜30°射入(半视角ω＝30°)时的主光线为主光线31b。在该ω＝30°时，通过光圈24的上端的光线是光线32b，通过光圈24的下端的光线是光线33b。

另外，在图3中，省略图示第2面12b的衍射光栅图样。并且，所说主光线指通过光圈的中央射入光学系统的光线，如果指定半视角ω，则主光线被唯一确定。

根据图3可知，在第2面12b中，在远离光轴25的部分中，只有半视角ω较大的光线通过，在接近光轴25的部分中，光线在从半视角ω为0°到30°的整个区域中通过。

并且，形成于第2面12b的表面的衍射光栅图样(图2)相对光轴25对称，而且在与光轴25平行的方向具有相位量的分布。因此，所述图17的各个附图中作为参数的相对衍射光栅图样的射入角，指射入第2面12b的光线与光轴25形成的夹角。

根据图3可知，即使以相同的半视角ω射入的光线，根据是通过光圈24的哪个部位，在第1面12a的折射角度变化，相对衍射光栅图样的射入角不同。

下面的表2表示衍射摄像透镜10的数值示例。

[表2]

在表2中，环序号指从光轴25侧起顺序对衍射摄像透镜10中以光轴为中心的同心圆状的衍射环级差赋予的序号。ri(i为1以上的整数)指对应各个环序号的各个环级差的半径。即，ri为从光轴25侧起第i个衍射环级差的半径。θmin指通过各个环级差的光线组中的最小射入角度，θmax指通过各个环级差的光线组中的最大射入角度。并且，表2表示对应θmin、θmax的光线的半视角。衍射环级差有29个，透镜面中央即光轴附近比较粗，越到周边部越细。

在图3中，关于与光轴25平行地射入衍射摄像透镜10的最远离光轴25的光线，把其与衍射光栅图样交叉的点34距光轴25的距离设为R。更加具体地讲，在点34交叉的光线是以半视角0°射入第1面12a，而且通过光圈24的上端的光线。在表2的实施例中，R＝0.259mm。

如表2所示，截止到环序号1-10，半视角0°的光线射入。在环序号11之后，只有半视角大于0°的光线射入，越远离光轴25，半视角越大的光线通过。即，这意味着通过光圈24的上端的光线32a以与衍射光栅图样交叉的点34(图3)为边界，射入光线的半视角的内容变化。把半径ri不超过所述R＝0.259mm的最大环序号设为k，在表2的示例中k＝10。即，ri中的r10＝0.257mm，是不超过R＝0.259mm的最大半径。

下面，考察与光轴垂直的均匀明亮度的面状被摄体，射入透镜入射瞳孔的光束量，相对于半视角ω，与cosω的4次方成比例。即，半视角越大的光线，对图像有用的比率越小。关于所述环序号1—10的区域，半视角较小的光线的贡献较大。因此，使接近垂直射入的角度时的1次衍射效率达到最大，使各个环的级差量(衍射光栅图样的深度)相同。

另一方面，关于在其外圈的环序号11—29，根据表2可知，越是位于更外圈的级差，最小射入光线的半视角越大。因此，随着距光轴的距离变远，减小级差量。

更加具体地说明这一点。把波长λ的折射率设为n(λ)，m次衍射效率为100％时的级差量d根据下式(2)赋予。

式(2)d＝mλ/(n(λ)—1)

该式与前面的式(1)相同。如前面所述，在根据式(2)设计级差量d时，通过垂直射入可以获得大致100％的1次衍射效率，但根据射入角度θ(参照图16)，1次衍射效率降低。

在此，如前面所述，图17的各个附图按照图17(a)到图17(d)的顺序，射入角度θ增大。根据图17的各个附图可知，随着射入角度θ增大，1次衍射效率达到最大时的波长也增大。因此，如果使波长λ比使用波长的中心波长短，并设计深度d，则在使用波长的中心波长时，在垂直射入时1次衍射效率降低，但是例如在射入角度θ为30°时，1次衍射效率大致为100％。

如前面所述，随着射入角度θ增大，1次衍射效率达到最大时的波长也增大。因此，在射入角度θ时，为了使1次衍射效率达到最大，射入角度θ越大，在式(2)中，波长λ设定为短的程度也越大。另一方面，在波长λ越短时，根据式(2)得到的级差量d越小。

因此，级差量d越小，在相同的使用波长下，1次衍射效率达到最大时的射入角度θ越大。因此，越是较大的射入角度θ的光射入的比率大的部分，减小级差量，由此可以抑制1次衍射效率的降低。

例如，向根据式(2)求出的d乘以随着射入角度θ变大而变小的补正系数，可以设定级差量d的分布。在以下的实施例中，关于这种补正系数的一例采用了式(3)。

下面，表3表示表2所示的衍射摄像透镜中的衍射环的级差量的数值示例。

[表3]

级差表3中的级差量di(i为1以上的整数)为对应半径ri的位置的级差的级差量。即，di指从光轴25侧起第i个半径ri的位置的级差量。图2表示半径ri与级差量di的关系。

级差量d1—d29可以通过向根据所述式(2)求得的d乘以根据下述式(3)求得的补正系数β得到。

在式(2)中，λ为使用波长频带500—600nm的中心波长即550nm，折射率n(λ)为1.5267，衍射次数m为1。关于表3的补正系数β，考虑到(cos0°)⁴＝1、(cos30°)⁴＝0.56，采用了下式(3)。

式(3)β＝(cosθmin+0.56cosθmax)/1.56

首先，在环序号1—10中，把表2所示环序号1—10中的最小射入角度θmin的平均值设为2°，把最大射入角度θmax的平均值设为18°，根据式(3)得到β＝0.982。

关于环序号11—29，把对应表2中的各个环序号的最小射入角度θmin和最大射入角度θmax代入式(3)，得到表3的各个β。

即，与半视角0°的光线射入的环序号1—10对应的级差的级差量d1—d10为一定值。对此，对于对应环序号11—29的级差，随着序号增加而减小级差量。

另外，本实施例这样的级差量的设定的目的在于，如前面所述，根据射入角度θ的程度来设定级差量，由此抑制1次衍射效率的降低。因此，在1次衍射效率的值满足作为目标的基准值的范围内，可以适当变更数值。例如，在本实施例中，d1—d10为一定值，但d1—d10的值也可以在被当作一定值的程度上具有偏差。

同样，关于对应环序号11—29的级差，也可以在认为随着序号增加而减小级差量的程度上适当变更数值。例如，在微小的一部分中，有可能实现级差量相同的结构、和级差量的大小关系颠倒的结构。在本实施例中，虽然存在环序号11—29中相邻级差的级差量相同的部分，但只不过是微小的一部分，如果作为环序号11—29整体来看，可以认为级差量随着距光轴的距离越远而越小。

并且，设定衍射光栅图样，以使在各个级差之间级差与级差对应补正系数β平滑地连续连接。这样，本实施方式的衍射摄像透镜中的第2面的表面形状确定。

如前面所述，本实施方式的衍射摄像透镜不限于把衍射光栅图样的级差的级差量设为一律相同的大小，根据射入衍射光栅图样的射入光，使具有表3所示的分布。由此，对于从较小的半视角到30°的较大半视角的全部光线，可以使1次衍射效率接近100％。即，根据本实施方式，可以减少不必要的衍射光，实现广角而且高解像度的衍射摄像透镜。

并且，前面所述的图17的示例在中心波长500nm时，随着射入角度增大，1次衍射效率降低。图17的示例仅限于偏离中心波长的波长540nm附近的限定的狭小波长区域，在射入角度增大时可以使1次衍射效率接近100％。另一方面，如果射入角度固定，则如前面的图15所示，在夹着中心波长的波长100nm的范围内(在图15的示例中为波长450—550nm)，可以实现约95％以上的较高的衍射效率。

本实施方式在前述示例的中心波长550nm时，即使射入角度变化，也能够将1次衍射效率保持为100％附近。因此，根据图15的示例推测，认为在本实施方式中，在各个射入角度，在隔着中心波长550nm的波长100nm的范围内(波长500—600nm)，可以实现约95％以上的较高的衍射效率。因此，本实施方式与图17的示例相比，即使射入角度变化，也能够在更广的波长区域中保持较高的衍射效率。

在此，原本具有衍射光栅图样的透镜的特征是可以减小像面弯曲。由此，在利用平面的固体摄像元件摄像时，对于广角图像可以从中央到周边部减少模糊量。但是，在把以往的衍射透镜用作摄像用途时，这种效果局限于前面叙述的限定的狭小波长区域，不能发挥衍射透镜的良好特征。这是因为在扩大使用波长幅度时产生不必要的衍射光，使得图像的对比度降低，周边部没有模糊的图像变为恶化。

并且，在缩小波长幅度时，虽然图像的对比度提高，但是变暗淡，只能获得因噪声(noise)造成的不平滑更明显的图像。

本实施方式的衍射摄像透镜可以保持较高的衍射效率的波长幅度较大，对于具有较大的半视角的光线，也能够抑制不必要的衍射光的产生。因此，可以最大限度地获得衍射透镜的像面弯曲降低效果。

图2所示的本发明的摄像装置使用了本实施方式的衍射摄像透镜，所以能够利用一个透镜获得广角高解像度的图像。由于不是多个组合透镜系统，所以能够实现薄型、小型化。另外，由于不需要各个透镜的定位调整步骤，所以能够削减透镜数量，而且生产性、经济性良好。因此，本实施方式特别适合于摄像手机用的照相机、车载用照相机、监视用或医疗用照相机。

另外，在本实施方式中，说明了半径ri不超过R的值的最大环序号k为k＝10的示例，对应于环序号1—10的级差量为一定值。对此，在k＝1或r1>R时，不设使级差量为一定值的范围，对应于环序号1—29的级差随着序号增加，级差量变小。

并且，在本实施方式的衍射摄像透镜中，第1面使用了非球面，但也可以在第1面设置衍射光栅图样。在使用以往的级差相等的衍射光栅图样时，为了尽可能减少不必要衍射光的产生，优选减少第1面侧的衍射网格级差的数量。另一方面，如果光圈的位置从第1面远离被摄体侧，则在第1面的周边部只有半视角较大的光线通过，所以如果设置与本实施方式相同的衍射光栅图样的级差分布，则可以抑制不必要衍射光的产生。

并且，本实施方式涉及的衍射摄像透镜仅示出一例，透镜形状、透镜材料和光圈尺寸可以根据需要适当变更。关于使用波长也相同，说明了使用波长为500—600nm的示例，但不限于此。即，当然也可以适用其他的可视波长，对于近红外和红外摄像，根据各自的波长适当变更透镜形状即可适用。并且，也可以在透镜表面设防反射涂层。

并且，在本实施方式中，在计算第2面的衍射环的各个级差量时，采用了根据式(3)求出的补正系数β。如前面所述，较大射入角度θ的光射入的比率越大的部分，越减小级差量，由此可以抑制1次衍射效率的降低。如果较大射入角度θ的光射入的比率越大，补正系数β越小，则相应地级差量越小。式(3)表示获得这种补正系数β的一例。

因此，补正系数β不限于式(3)的设定，例如可以使用取代式(3)的下式(3′)。

式(3′)β＝(cosθmin+cosθmax)/2

并且，在式(3)、式(3′)中，只使用最小射入角度θmin和最大射入角度θmax进行计算，但根据透镜形状，也可以适当改变包括中间的射入角度在内的加权。

即，无论使用哪个计算公式，只要使衍射光栅图样构成为级差量在光轴附近一定，在其外侧随着远离光轴而减小级差量，或者从光轴附近到整个外周部随着远离光轴而减小级差量即可。此时，将各个级差之间的形状修改为使级差平滑连接即可。

(实施方式2)

以下，说明本发明的实施方式2涉及的衍射摄像透镜。对于和前述实施方式1重复的部分将省略说明。图4表示本实施方式涉及的衍射摄像透镜的剖面图。衍射摄像透镜40是单透镜。

在基材41的第1面42a，在非球面上形成有环状的衍射光栅图样43a。另外，还设有覆盖衍射光栅图样43a的保护膜44a。在第1面42a的对峙面即第2面42b，在非球面上形成有环状的衍射光栅图样43b。另外，还设有覆盖衍射光栅图样43b的保护膜44b。保护膜44a、44b被涂覆成为将基底的非球面形状体现在表面上。另外，在附图中为了优先容易看清楚，简要示出衍射光栅图样的级差和透镜形状。

作为基材41的材料，使用聚碳酸酯(d线折射率1.585，阿贝数28)。关于保护膜44a、44b的材料，使用在丙烯类紫外线固化树脂中分散了粒径在10nm以下的氧化锆的树脂(d线折射率1.623，阿贝数40)。透镜的光轴上的厚度为1.3mm。

下面的表4示出本实施方式涉及的衍射摄像透镜40的第1面42a与第2面42b的非球面系数和相位系数。

[表4]

本实施方式涉及的衍射摄像透镜40的衍射光栅图样，第1面42a、第2面42b均采用1次衍射光，可以获得最佳成像。

图5表示使用本实施方式涉及的衍射摄像透镜40的摄像装置。在图5的结构中，衍射摄像透镜40被用作衍射摄像透镜光学系统的构成要素。更加具体地讲，对衍射摄像透镜40追加近红外剪切滤波器52、遮光板53和光圈54，构成衍射摄像透镜光学系统。

来自被摄体(未图示)的光51在波长400—700nm的整个可见光区域中经过近红外剪切滤波器52进入遮光板53，并到达光圈54。在遮光板53，半视角ω(与光轴55形成的角)以上的光不会进入光学系统。在图5的示例中，ω＝30°。

光圈54把光轴55作为中心。经过光圈54的光通过透镜的第1面42a、第2面42b，射入固体摄像元件56。在固体摄像元件56的各个像素上具有RGB的各个滤色器(未图示)，可以获得颜色信息。并且，使用由固体摄像元件56检测的信息，在运算电路57中进行处理。在该处理之后，通过连接运算电路57的合适的显示单元显示被摄体的彩色图像。光圈54的直径为0.43mm，焦点距离为1.75mm，F序号为4.06。

图6表示来自被摄体的波长550nm的光线经过光圈54以半视角0°和30°射入时的光线路径。

来自被摄体的光线经过光圈54与光轴55平行地射入(半视角ω＝0°)时的主光线为主光线61a。在ω＝0°时，通过光圈54的上端的光线是光线62a，通过光圈54的下端的光线是光线63a。同样，光线相对光轴55倾斜30°射入(半视角ω＝30°)时的主光线为主光线61b。在ω＝30°时，通过光圈54的上端的光线是光线62b，通过光圈54的下端的光线是光线63b。

另外，在图6中，省略图示第1面42a和第2面42b的衍射光栅图样。并且，所说主光线指通过光圈的中央射入光学系统的光线，如果指定半视角ω，则主光线被唯一确定。

根据图6可知，在第1面42a的全部区域中，使光线在半视角ω为0°-30°的整个区域中通过。这是因为光圈54接近第1面42a。另一方面，在第2面42b中，在远离光轴55的部分中，只使半视角ω较大的光线通过，在接近光轴55的部分中，使半视角ω为0°附近的半视角ω较小的光线通过。

并且，在第1面42a和第2面42b的表面分别形成的衍射光栅图样相对光轴55对称，而且在与光轴55平行的方向具有相位量的分布。因此，相对衍射光栅图样的射入角在第1面42a指射入第1面42a的光线与光轴55形成的夹角，在第2面42b指射入第2面42b的光线与光轴55形成的夹角。

在第2面42b中，即使以相同半视角ω射入的光线，根据通过光圈54的哪个位置，在第1面42a的折射角度变化，相对衍射光栅图样的射入角不同。

在本实施方式的衍射摄像透镜40中，如图4所示，第1面42a和第2面42b两面都分别在非球面上形成有衍射光栅图样，还设有覆盖衍射光栅图样的保护膜。以下说明这种结构的特征。

图7表示被保护膜覆盖的衍射光栅图样。在基材71上形成有衍射光栅图样72。在衍射光栅图样72上接合着所涂覆的保护膜73。相对垂直射入衍射光栅图样72的光线的1次衍射效率达到100％时的衍射光栅图样的深度d′根据下式赋予。

式(4)d′＝mλ/|n1(λ)—n2(λ)|

λ表示波长，m表示衍射次数，n1(λ)表示基材71的材料折射率，n2(λ)表示保护膜73的材料折射率。式(4)的右边如果在某个波长频带是一定值，则在该波长频带时不存在m次衍射效率的波长依赖性。

实现这种效果的条件是通过组合高折射率低分散材料和低折射率高分散材料来构成基材71和保护膜73。在这种条件下，通过对基材71和保护膜73使用合适的材料，可以使在整个可见光区域中相对垂直射入光的衍射效率在95％以上。

另外，在该结构中，基材71的材料和保护膜73的材料可以替换。并且，衍射光栅图样72的深度d′大于前述式(2)表示的没有保护膜的衍射光栅图样的深度d。以下说明m＝1的1次衍射效率，但m不限定1。

本实施方式涉及的衍射摄像透镜如前面所述，基材使用聚碳酸酯，保护膜使用向紫外线固化树脂分散了氧化锆微粒的材料。

图8表示相对垂直射入组合了这种材料的闪耀状(blazed form)衍射网格的光线的1次衍射效率的波长依赖性。级差d′为14.9μm。根据图8可知，在波长400—700nm的整个可见光区域中，1次衍射效率在95％以上。

下面，在图7中，射入角度θ表示射入衍射光栅图样72的光线的角度。图9是表示在图7所示的衍射网格中，把射入角度θ作为参数时的1次衍射效率的波长依赖性的图。图9中的图(a)、(b)、(c)、(d)分别表示垂直射入、θ＝10°、θ＝20°、θ＝30°时的1次衍射效率的波长依赖性。

另外，在图7中记载了从基材71侧射入衍射光栅图样72的光线。相反，对于从保护膜73侧射入的光线，根据折射作用，与光线形成的夹角(相当于图7中的射入角度θ)小于半视角。例如，在半视角30°时约为18°。

在图9中，无论在哪个射入角度，与前述图17相比，在波长400—700nm的整个可见光区域中，都能够抑制衍射效率的降低。但是，在光线的角度增大时，1次衍射效率的波长依赖性也变化，在一部分波长区域中产生1次衍射效率的下降。该情况时，产生不必要的衍射光，导致图像中的颜色再现性降低和对比度降低。

鉴于这种问题，本实施方式涉及的衍射摄像透镜采取以下所述的结构。下面的表5表示本实施方式的衍射摄像透镜的数值示例。

[表5]

在表5中，环序号指从光轴55侧起顺序对衍射摄像透镜40的第2面42b中的同心圆状的衍射环级差赋予的序号。ri(i为1以上的整数)指对应各个环序号的各个环级差的半径。即，ri为从光轴55侧起第i个衍射环级差的半径。θmin指通过各个环级差的光线组中的最小射入角度，θmax指通过各个环级差的光线组中的最大射入角度。并且，表5表示对应θmin、θmax的光线的半视角。衍射环级差有9个，透镜面中央即光轴附近比较粗，越到周边部越细。

在图6中，关于与光轴55平行地射入衍射摄像透镜40的最远离光轴55的光线，把其与衍射光栅图样交叉的点45距光轴55的距离设为R。更加具体地讲，在点45交叉的光线是以半视角0°射入第1面42a，而且通过光圈54的上端的光线。在表5的实施例中，R＝0.214mm。

如表5所示，由于r1(0.339mm)>R(0.214mm)，所以半视角0°的光线与哪个环也不交叉。环序号越大，即越远离光轴55，只有半视角较大的光通过。

如在实施方式1中说明的那样，考察与光轴垂直的均匀明亮度的面状被摄体，射入透镜入射瞳孔的光束量，相对于半视角ω，与cosω的4次方成比例。即，半视角越大的光线，对图像有用的比率越小。另一方面，随着环序号变大，射入级差的光线的半视角变大。因此，减小距光轴的距离和级差量(衍射光栅图样的深度)。这样设定级差量的理由与在前述实施方式1中说明的相同。

下面的表6表示表5所示的衍射摄像透镜中的衍射环的级差量(级差的深度)的数值示例。

[表6]

级差表6中的级差量di(i为1以上的整数)为对应半径ri的位置的级差的级差量。即，di指从光轴55侧起第i个半径ri的位置的级差量。图5表示半径ri与级差量di的关系。

级差量d1—d9可以通过向根据所述式(4)求得的d′乘以补正系数β得到。关于补正系数β，考虑到(cos0°)⁴＝1、(cos30°)⁴＝0.56，采用了下式(5)。

式(5)β＝(cosθmin+0.56cosθmax)/1.56

在计算d′时，在式(4)中，把λ设为使用波长频带400—700nm的中心波长即550nm，透镜基材的折射率n1(λ)为1.589，保护膜的折射率n2(λ)为1.626，衍射次数m为1。此时，d′为14.9μm。

关于补正系数β，可以在式(5)中代入相对各个环序号的最小射入角度θmin和最大射入角度θmax求出。向d′乘以对应各个环序号的各个补正系数，计算衍射环的级差d1—d9。

并且，设定衍射光栅图样，以使在各个级差之间，级差级差对应补正系数β级差与级差平滑地连续连接。这样，本实施方式的衍射摄像透镜40中的第2面42b的表面形状确定。

另外，表6的数值也可以在视为随着序号增加而减小级差量的程度上适当变更数值，这与前述实施方式1相同。

另一方面，关于第1面42a，即使半视角较大的光线射入，由于在保护膜44a折射，所以以射入衍射光栅图样43a的射入角小于半视角的角度射入。例如，以半视角30°射入的光线在保护膜44a折射后与光轴形成的夹角减小为约18°的角度，并射入衍射光栅图样43a。

并且，衍射光栅图样的衍射环只有两个，即使级差相同也能够减少不必要的衍射光。本实施方式的衍射摄像透镜的两个级差相同，都是14.9μm。

本实施方式的衍射摄像透镜通过使第2面42b的衍射光栅图样的级差量具有表6所示的分布，对于从较小的半视角到30°的较大半视角的全部光线，可以使1次衍射效率接近100％。由此，可以减少不必要的衍射光，可以实现广角高解像度的衍射摄像透镜。并且，本实施方式的衍射摄像透镜由于不必要的衍射光非常少，所以能够把衍射透镜的像面弯曲象差的降低控制到最大限度。

这种效果与前述实施方式1相同，但在本实施方式中，在实施方式1的结构基础上，利用保护膜覆盖衍射光栅图样，抑制衍射效率的波长依赖性。由此，本实施方式与实施方式1相比，可以在更广的波长区域中保持较高的衍射效率。

并且，图5所示的本发明的摄像装置使用了本实施方式的衍射摄像透镜40，所以能够利用一个透镜获得高解像度的广角图像。这一点与前述实施方式1相同。即，由于不是多个组合透镜系统，所以能够实现薄型、小型化。另外，由于不需要各个透镜的定位调整步骤，所以能够削减透镜数量，而且生产性、经济性良好。因此，本实施方式特别适合于摄像手机用的照相机、车载用照相机、监视用或医疗用照相机。

下面，图10表示本实施方式的第2例涉及的衍射摄像透镜的剖面图。衍射摄像透镜100的使用波长例如为600—700nm等100nm以下的波长幅度。

基材101的第1面102a设置被保护膜104覆盖的衍射光栅图样103a。第2面102b的结构与实施方式1相同，不设置保护膜，衍射光栅图样103b随着接近周边部而减小级差量。第1面的衍射光栅图样103a的级差可以均等也可以不均等。

在图10的结构中，以半视角30°射入的光线在保护膜104折射后与光轴形成的夹角减小为18°左右，并射入衍射光栅图样103a。

在此，根据图9可知，无论是哪个射入角度，在波长600—700nm的范围中，1次衍射效率的降低变小。其中，在图9(c)所示的射入角度为20°时，展示出特别良好的结果。因此，像图10所示的结构那样，可以使以半视角30°射入的光线减小为18°左右的射入角度的结构，可以说是有利于防止1次衍射效率的降低的结构。

并且，在整个波长区域中比较图9的各个附图得知，射入角度越小，1次衍射效率的降低越小。因此，像图10所示的结构那样可以降低射入角度的结构，可以说是有利于防止1次衍射效率的降低的结构。

并且，本实施方式如图4所示，衍射摄像透镜40构成为衍射光栅图样43b被保护膜44b覆盖。如前面所述，在式(4)中，为了使1次衍射效率达到最大时的d′一定而不存在使用波长的依赖性，需要使具有衍射光栅图样43b的基材41和保护膜44b的材料利用高折射率低分散材料和低折射率高分散材料构成。

如果是满足这种折射率条件的材料，则材料不限于前述材料。在该情况下，优选基材41、保护膜44b都把树脂作为主成分，尤其基材41优选生产性良好的热塑性树脂。因此，优选像本实施方式这样，基材41使用热塑性树脂作为低折射率高分散材料，保护膜44b使用向树脂分散了无机粒子的材料作为高折射率低分散材料。

并且，在本实施方式中，作为保护膜44b的材料，如前面所述，使用了向丙烯类紫外线固化树脂分散了氧化锆微粒的材料。通过使用紫外线固化树脂等光固化树脂，可以实现借助于涂覆和模具的表面形状成型，容易形成保护膜。

并且，关于所分散的无机粒子，优选无色透明的氧化物材料。尤其为了实现高折射率低分散的保护膜，需要高折射率低分散的无机材料。具体地讲，除本实施方式示出的氧化锆之外，还可以列举氧化钇和氧化铝。这些氧化物可以单体使用也可以混合使用。

并且，关于衍射摄像透镜40，说明了第1面42a被保护膜44a覆盖的示例，但也可以是没有保护膜44a的非球面形状。

并且，本实施方式涉及的衍射摄像透镜仅示出一例，透镜形状、透镜材料、光圈尺寸可以根据需要适当变更。关于使用波长也相同，说明了使用波长为可见波长的示例，但不限于此。即，对于近红外和红外摄像，只要根据各自的波长适当变更透镜形状即可。并且，也可以在透镜表面设置防反射涂层。

并且，在表6中，关于对应环序号1—9的级差量d1—d9，说明了随着序号的增加而减小的示例，但是当存在半径ri不超过R的值的最大环序号k时，与实施方式1相同，可以把对应环序号1—k的级差量设为一定值。此时，把级差量设为一定值的结构也包括级差量被视为一定值的程度上存在偏差的结构，这与实施方式1相同。

并且，补正系数β不限于式(5)，这与前述实施方式1相同。在本实施方式中，在计算第2面的衍射环的各级差量时，使用了根据式(5)求出的补正系数β，但也可以使用前述式(3′)取代式(5)。

并且，在式(5)中只使用最小射入角度θmin和最大射入角度θmax进行计算，但也可以根据透镜形状适当变更包括中间射入角度在内的加权，这与前述实施方式1相同。

即，与前述实施方式1相同，无论使用哪个计算公式，使衍射光栅图样构成为级差量在光轴附近一定，在其外侧随着远离光轴而减小级差量，或者从光轴附近到整个外周部随着远离光轴而减小级差量。此时，将各个级差之间的形状修改为使级差平滑连接即可。

(实施方式3)

图11是沿着本发明的一个实施方式涉及的摄像装置的光轴的剖面图。摄像装置110是复眼式摄像装置，其具有多个由具有衍射摄像透镜的衍射摄像透镜光学系统和固体摄像元件构成的单元。透镜阵列111的两个透镜112a、112b形成为一体。两个透镜112a、112b是在彼此独立的双面非球面上只在单面形成有衍射光栅图样的单透镜。这些透镜分别相当于实施方式1涉及的衍射摄像透镜。向作为衍射摄像透镜的这些各个透镜组合光圈(未图示)，构成衍射摄像透镜光学系统。

透镜112a的光轴113a与透镜112b的光轴113b平行。如图11所示，把与光轴113a、113b平行的方向设为Z轴。在支架115上配置有两个固体摄像元件114a、114b。各个固体摄像元件114a、114b进行黑白感知(monochrome sensing)，在内部设置使波长500-600nm的光透射的滤色器(未图示)。

两个透镜的光轴113a、113b分别通过两个固体摄像元件114a、114b的大致中心(矩形状固体摄像元件的对角线的交点)。因此，各个固体摄像元件114a和114b的中心间隔与透镜112a和112b的中心间隔D大致相等。

来自被摄体的光通过透镜112a、112b成像，只有绿色的光分别射入固体摄像元件114a、114b，并按照每个像素被转换为电气信号。固体摄像元件114a、114b各自的电气信号信息在运算电路116a、116b中进行处理，根据任一方的运算电路信号，通过显示单元显示图像。

这种复眼式摄像装置不仅显示图像，也可以利用产生于每个透镜112a、112b的图像之间的视差，测定被摄体的距离。关于视差，可以通过由图像比较处理电路117比较并运算在运算电路116a和运算电路116b得到的像素信息而提取。

图12是使用视差测定被摄体的距离的原理图。来自被摄体121的光通过透镜122a得到的像是被摄体像123a，通过透镜122b得到的像是被摄体像123b。被摄体上的同一点仅偏移视差Δ分别到达固体摄像元件124a、124b，并被位于固体摄像元件上的像素感光，被转换为电气信号。

把透镜122a的光轴与透镜122b的光轴之间的距离设为D，把透镜122a、122b与被摄体121之间的距离设为G，把透镜122a、122b的焦点距离设为f，在使G充分大于f时，下述式(6)成立。

式(6)    G＝Df/Δ

在式(6)中，距离D和焦点距离f是已知的。并且，视差Δ如前面所述，可以通过由图像比较处理电路117比较并运算在运算电路116a和运算电路116b得到的像素信息而提取。

例如，把通过固体摄像元件124a、124b得到的图像分别分割为多个块，选择对应固体摄像元件124a的某个块，提取酷似于其的对应固体摄像元件124b的块，比较两个块的位置，由此可以计算视差。

向式(6)代入已知的D、f和所提取的Δ，可以计算距被摄体121的距离。即，复眼式摄像装置不仅可以获得图像，也具有测距传感器的功能。

本实施方式涉及的摄像装置由于使用了本发明涉及的衍射摄像透镜，所以具有以下所述的效果。即，由于解像度较高，所以可以使用像素间距细小的固体摄像元件，视差Δ的检测精度提高，被摄体的测距精度提高。并且，由于可以拍摄广角图像，所以能够测距的被摄体的位置不仅在摄像装置的光轴附近，也可以扩大到较广的视场角范围。与以往的衍射摄像透镜相比，能够扩大可以使用的波长幅度，所以能够获得明亮的图像。通常，在固体摄像元件的像素间距变小时，图像变暗，但本实施方式可以弥补这一点。

另外，由于不是利用多个透镜组合构成的光学系统而是单透镜，所以在实现相同焦点距离f时，可以使摄像装置的厚度相对变薄。并且，容易进行透镜的安装。

另外，本实施方式的摄像装置的使用波长为500—600nm，但不限于此。当然可以是其他的可视波长，对于近红外和红外摄像，也可以根据各自的波长适当变更透镜形状使用。

并且，说明了透镜的数量为两个的复眼式的示例，但也可以是透镜为3个以上的复眼式。

并且，如果使用实施方式2的衍射摄像透镜，在固体摄像元件内的内部使用贝叶斯排列等的RGB的滤色器，则可以进行彩色图像的显示和被摄体的测距。

并且，在本实施方式中，使用了多个固体摄像元件，但也可以将一个固体摄像元件的摄像区域分割使用。

本发明的衍射摄像透镜和衍射摄像透镜光学系统具有广角及高解像度，所以对照相机等摄像装置比较有用。尤其适合作为摄像手机用的照相机、车载用照相机、监视用或医疗用照相机的透镜以及透镜光学系统。

Claims (12)

1.一种具有形成有衍射光栅图样的面的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述衍射光栅图样形成了以光轴为中心的同心圆状的多个级差，

所述衍射光栅图样具有所述级差的级差量在所述同心圆的径向大致相同的第1部分和所述级差的级差量在所述第1部分的外侧随着远离所述光轴而变小的第2部分，或者所述级差的级差量，沿着整个所述衍射光栅图样，随着远离所述光轴而变小。

2.根据权利要求1所述的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述衍射光栅图样被与所述衍射光栅图样不同的材料的保护膜覆盖。

3.根据权利要求2所述的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述保护膜形成于所述衍射摄像透镜的面中的被摄体侧的面上。

4.根据权利要求2所述的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述衍射光栅图样和所述保护膜利用树脂形成，所述衍射光栅图样和所述保护膜的任一方利用树脂与无机粒子的混合材料形成。

5.根据权利要求4所述的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述保护膜利用在光固化树脂中分散了氧化锆、氧化钇和氧化铝中任一种以上的粒子的材料形成。

6.一种衍射摄像透镜光学系统，包括光圈和通过所述光圈将被摄体像成像的衍射摄像透镜，其特征在于，

所述衍射摄像透镜具有形成为衍射光栅图样的面，

所述衍射光栅图样形成了以光轴为中心的同心圆状的多个级差，

把对应所述各个级差的所述同心圆的半径中从光轴侧起第i个半径设为ri(i为1以上的整数)，把对应所述各个ri的级差的级差量设为di(i为1以上的整数)，

把与所述光轴平行且距所述光轴最远的射入所述衍射摄像透镜的光线和所述衍射光栅图样交叉的点，距所述光轴的距离设为R，

所述ri中的rk为不超过所述R的最大半径时，

在k≥2时，从d1到dk的级差量大致相同，位于对应rk的级差外侧的级差的级差量随着远离所述光轴而变小，

在k＝1或r1>R时，所述级差量在整个所述衍射光栅图样上随着远离所述光轴而变小。

7.根据权利要求6所述的衍射摄像透镜光学系统，其特征在于，

所述衍射光栅图样被与所述衍射光栅图样不同的材料的保护膜覆盖。

8.根据权利要求7所述的衍射摄像透镜光学系统，其特征在于，

所述保护膜形成于所述衍射摄像透镜的面中的被摄体侧的面上。

9.根据权利要求7所述的衍射摄像透镜光学系统，其特征在于，

所述衍射光栅图样和所述保护膜利用树脂形成，所述衍射光栅图样和所述保护膜中任一方利用树脂与无机粒子的混合材料形成。

10.根据权利要求9所述的衍射摄像透镜光学系统，其特征在于，

所述保护膜利用在光固化树脂中分散了氧化锆、氧化钇和氧化铝中任一种以上的粒子的材料形成。

11.一种摄像装置，具有：权利要求6～10中任一项所述的衍射摄像透镜光学系统；接受来自通过所述光学系统的被摄体的光的固体摄像元件；和根据由所述固体摄像元件检测的电信号生成被摄体像的运算电路。

12.根据权利要求11所述的摄像装置，还具有图像比较处理电路，包括所述光学系统和所述固体摄像元件的单元有多个，所述图像比较处理电路比较由对应所述各个单元的所述固体摄像元件检测的所述电信号，并计算所述被摄体的距离信息。

Images