CN102472838B - 衍射透镜 - Google Patents

Abstract

本发明的衍射透镜具有聚光作用，所述衍射透镜在有效区域中具有沿着非球面或球面设有衍射光栅的面，所述衍射光栅具有以所述衍射透镜的光轴为中心的同心圆状的n₀个相位台阶，形成从所述衍射透镜的光轴侧计数的第n个(n为0以上且n₀以下的整数)所述相位台阶的圆的半径r_n满足下式，a、b、c、m是a＞0，0≤c＜1，m＞1，及下式所表示的范围的常数，d_n是-0.25＜d_n＜0.25的范围的任意的值。0.05b₀＜b＜b₀

Description

衍射透镜

技术领域

本发明涉及利用衍射进行光的聚集的衍射透镜及使用了该衍射透镜的摄像装置。

背景技术

具有对光进行聚集的功能的光学元件包括利用折射的光学元件和利用衍射的光学元件。而且，可以将具有这些功能的光学元件组合。以下，将利用折射的光学元件和利用衍射的光学元件组合而成的光学元件称为衍射透镜。衍射透镜通过在透镜折射面设置衍射光栅(grating)而形成，可以较大地增加调整光学特性的设计参数。因此，具有能够维持光学性能并削减透镜个数的优点。

另外，衍射透镜在补偿像面弯曲或颜色像差(波长引起的成像点的偏差)等的透镜的像差方面较为优异的情况广为周知。这是因为衍射光栅具有与光学材料所产生的色散性相反的色散性(反色散性)。

衍射透镜的形状通过将设有衍射光栅的透镜基体的基础(base)形状即作为折射透镜的形状、和衍射光栅的形状组合而构成。作为一例，图13

(a)表示透镜基体的非球面形状Sb，图13(b)表示衍射光栅的形状Sp1。衍射光栅的形状Sp1由下式(1)所示的相位函数决定。

〔数学式1〕

$\mathrm{\φ}\left(r\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}_0}\{\mathrm{\ψ}\left(r\right)-{\mathrm{\λ}}_0\mathrm{int}\left(\frac{\mathrm{\ψ}\left(r\right)}{{\mathrm{\λ}}_0}\right)\}$

ψ(r)＝a₁r+a₂r²+a₃r³+a₄r⁴+a₅r⁵+a₆r⁶+…+a_irⁱ    (1)

(r²＝x²+y²)

在此，是图13(b)中的由曲线Sp表示的相位函数，Ψ(r)是光路长度差函数(z＝Ψ(r))。int表示整数化算子，r是距光轴的径向的距离，λ₀是设计波长，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，…，a_i是相位系数。从图13(b)可知，形状Sp1的相位每跨2π产生相位台阶。

在以往的设计衍射透镜的形状的方法中，以假定衍射光栅处于非球面形状Sb且基于相位函数Sp的光路长度差为非球面形状Sb时得到的光学特性成为所希望的程度的方式，同时求出决定非球面形状Sb的非球面系数及决定相位函数sp的相位系数。衍射光栅面的形状Sbp1通过将非球面形状Sb加上与相位差函数相当的形状Sp1来决定(参照图13(c))。图13(c)所示的相位台阶的高度d通常满足式(2)。

〔数学式2〕

$d=\frac{q\·\mathrm{\λ}}{n_1\left(\mathrm{\λ}\right)-1}---\left(2\right)$

在此，q为设计级数(1级的衍射光时，q＝1)，λ为使用波长，d为衍射光栅的台阶高度，n₁(λ)为使用波长λ下的构成透镜基体的透镜材料的折射率。透镜材料的折射率具有波长依赖性，是波长的函数。若是满足式(2)的衍射光栅，则在相位台阶的根部和前端，相位函数上的相位差为2π，相对于使用波长λ的光，光路差成为波长的整数倍。因此，能够使对于使用波长的光的q级衍射光的衍射效率(以下，称为“q级衍射效率”)为大致100％。

在此种衍射透镜中，当从式(2)背离时，会产生设计级数以外的衍射光，这会成为闪烁或幻像而遍布在像面上，从而使图像劣化。

专利文献1公开了如下的一种方法：在使用了此种衍射透镜的图像处理装置中，为了除去设计级数以外的衍射光引起的闪烁，而检测亮度饱和的像素位置，并推定以此为基点的闪烁的位置和强度，通过图像的信号处理，来除去闪烁的影响。

另外，专利文献2公开了如下的一种方法：在使用了衍射透镜的数码相机中，在第一彗形像差的摄影中存在饱和的像素时，以该像素不饱和的方式进行第二彗形像差的摄影，通过对第一彗形像差及第二彗形像差的摄影图像进行运算处理，来除去闪烁的影响。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-167485号公报

专利文献2：日本特开2000-333076号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，专利文献1、2所公开的方法是通过摄影图像的运算处理来减少闪烁的影响的方法，并不是除去闪烁其本身。因此，不能说是彻底的对策。例如，在专利文献1所公开的图像处理装置中，难以推定闪烁的位置或强度，若推定不准确，则表现在得到的图像上的闪烁会更显眼。根据专利文献2的数码相机，需要两次的摄影，而且在第二次的摄影中需要进行用于使像素不饱和的灵敏度调节，有损摄影的简便性。

另外，本申请发明者在拍摄光强度非常高的被拍体时，若缩小衍射透镜的衍射光栅面上的波带间距，则上述的设计级数以外的衍射光的影响不同，发现了因相位台阶部的遮光的影响而产生的衍射光所引起的闪烁的产生。该闪烁被称为衍射引起闪烁。此种衍射引起闪烁在衍射透镜中发生的情况还未被了解。而且，根据本申请发明者的研究可知，在特定的条件下，衍射引起闪烁可能成为使拍摄到的图像的品质下降的原因之一。

本发明为了解决此种课题而作出，其目的在于提供一种能够抑制衍射引起闪烁即因相位台阶部处的遮光的影响而产生的衍射光所引起的闪烁、或设计级数以外的衍射光引起的闪烁的衍射透镜及使用了该衍射透镜的摄像装置。

发明解决问题的手段

本发明的衍射透镜具有聚光作用，所述衍射透镜在有效区域中具有沿着非球面或球面设有衍射光栅的面，所述衍射光栅具有以所述衍射透镜的光轴为中心的同心圆状的n₀个相位台阶，形成从所述衍射透镜的光轴侧计数的第n个(n为0以上且n₀以下的整数)所述相位台阶的圆的半径r_n满足

〔数学式3〕

$r_n=\sqrt{a\{(n+c+d_n)-b{(n+c+d_n)}^m\}}$

其中，a，b，c，m是a＞0，0≤c＜1，m＞1，及

〔数学式4〕

0.05b₀＜b＜b₀

$b_0=\frac{1}{{\mathrm{mn}}_0^{m-1}}$

的范围的常数，d_n是-0.25＜d_n＜0.25的范围的任意的值。

本发明的衍射透镜具有聚光作用，其中，所述衍射透镜在有效区域中具有沿着非球面或球面设有衍射光栅的面，所述衍射光栅具有呈以所述衍射透镜的光轴为中心的同心圆状的多个波带及分别位于所述多个波带之间的同心圆状的多个相位台阶，透过构成从所述光轴侧计数的第n个波带的面并发生衍射的光的聚光点与通过和从所述光轴侧计数的第n个相位台阶相对应的影区域的光发生衍射而求出的聚光点之间的距离相对于n为恒定，或随着n的增大而增加。

在一优选的实施方式中，衍射透镜还具备覆盖所述衍射光栅的光学调整膜。

本发明的摄像装置具备上述任一项所述的衍射透镜和摄像元件。

发明效果

根据本发明的衍射透镜，通过在规定位置设置相位台阶，衍射引起的闪烁相互不干涉地扩展，而到达衍射透镜的聚光点上的与光轴垂直的面。因此，能够减少衍射光栅引起的闪烁的强度。

附图说明

图1是表示本发明的衍射透镜的第一及第二实施方式的示意性剖视图。

图2是以相对于光轴成60度的角度使光向第一实施方式的衍射透镜入射时的刚透过衍射光栅之后的光线的束斑图。

图3(a)是表示第一实施方式的衍射透镜的聚光的情况的光线跟踪图，(b)是表示第一实施方式的衍射透镜的-1级衍射光的聚光的情况的光线跟踪图，(c)是表示以往的衍射透镜的聚光的情况的光线跟踪图。

图4是表示第一实施方式及以往的衍射透镜中的相位函数的曲线及相位台阶的位置的图。

图5表示通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第一实施方式的衍射光栅入射时的摄像面上的光强度分布的结果。

图6是表示第二实施方式的衍射透镜的聚光的情况的光线跟踪图。

图7A是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第二实施方式的m＝1.5的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，(a)表示b/b₀＝-0.05时的结果，(b)表示b/b₀＝0.05时的结果，(c)表示b/b₀＝0.075时的结果，(d)表示b/b₀＝0.10时的结果，(e)表示b/b₀＝0.15时的结果，(f)表示b/b₀＝0.20时的结果。

图7B是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第二实施方式的m＝1.5的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，(g)表示b/b₀＝0.30时的结果，(h)表示b/b₀＝0.40时的结果，(i)表示b/b₀＝0.50时的结果。

图7C是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第二实施方式的m＝2.0的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，(a)表示b/b₀＝-0.05时的结果，(b)表示b/b₀＝0.05时的结果，(c)表示b/b₀＝0.075时的结果，(d)表示b/b₀＝0.10时的结果，(e)表示b/b₀＝0.15时的结果，(f)表示b/b₀＝0.20时的结果。

图7D是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第二实施方式的m＝2.0的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，(g)表示b/b₀＝0.30时的结果，(h)表示b/b₀＝0.40时的结果，(i)表示b/b₀＝0.50时的结果。

图7E是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向第二实施方式的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，表示b/b₀的值与将闪烁(フレア)9的能量(强度的面内积分值)除以聚光束斑8的能量所得到的值(闪烁的能量比)的关系。

图8是与图7同样地通过波动计算求出的摄像面上的光强度分布的结果，(a)表示-0.25＜d_n＜0.25，b＝0.0时的结果，(b)表示-0.25＜d_n＜0.25，m＝2.0，b/b₀＝0.5时的结果，(c)表示-0.5＜d_n＜0.5，m＝2.0，b＝0.0时的结果，(d)表示-0.5＜d_n＜0.5，m＝2.0，b/b₀＝0.5时的结果。

图9是表示本发明的衍射透镜的第三实施方式的示意性局部剖视图。

图10是表示本发明的衍射透镜的第四实施方式的示意性剖视图。

图11(a)及(b)是本发明的层叠型光学系统的实施方式的剖视图及俯视图，(c)及(d)是本发明的层叠型光学系统的另一实施方式的剖视图及俯视图。

图12是本发明的摄像装置的实施方式的剖视图。

图13(a)至(c)是表示以往的衍射透镜的衍射光栅面形状的导出方法的图，(a)是表示基础形状的图，(b)是表示相位差函数的图，(c)是表示衍射光栅的表面形状的图。

图14是表示以往的衍射透镜中的与光轴平行的入射光的聚光的情况的图。

图15是表示以往的衍射透镜中的相对于光轴倾斜入射的光的聚光的情况的图。

图16是刚透过以往的衍射透镜之后的光线的束斑图。

图17是通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向以往的衍射透镜入射时的摄像面上的光强度分布的结果，(a)是不存在影区域的情况的结果，(b)是存在影区域的情况的结果。

具体实施方式

首先，说明本申请发明者发现的衍射引起闪烁。图14示意性地表示以往的衍射透镜101的截面。衍射透镜101具备透镜基体10和在透镜基体10的表面10a设置的衍射光栅2’。衍射光栅2’包括沿着以衍射透镜101的光轴3为中心的同心圆设置的相位台阶2a和由相位台阶2a夹持的圈状的波带2b。

如参照图13说明所示，各波带2b的表面的形状具有将透镜基体10的基础形状和相位函数合成所得到的形状。因此，通过包含透镜基体10的表面10a在内的透镜系统折射面处的折射效果以及由衍射光栅2产生的衍射效果，能够将从波带2b的表面2bs射出的光转换成使入射光线4聚光在例如摄像元件的摄像面5上的点F上而成的光线6。

从相位台阶2a的表面2as射出的光相对于透过了各波带2b的光的波面具有不连续的波面，成为杂散光而向所有的方向行进，因此实际上对向聚光点F的聚光不起作用。因此，在包括相位台阶2a的表面2as和聚光点F的区域6’中，实际上不存在从表面2as射出而到达点F的光。在向聚光点F收敛的光束中，出于表达不存在有助于聚光的光的意思，可将区域6’称为“影”区域。以下，将区域6’称为影区域6’。

在向聚光点F会聚的会聚光中存在相位台阶2a的个数的影区域6’。但是，若相位台阶2a的表面2as与光轴3平行，则能够减小影区域6’的面积。图15表示入射光线4相对于衍射透镜的光轴倾斜入射时的衍射透镜的聚光的情况。由于入射光线4相对于光轴3倾斜，因此摄像面5上的聚光点F从光轴3偏离，且影区域6’的宽度显著增大。

图16是实际的设计例中的以相对于光轴成60度的角度使光向两组衍射透镜入射时的刚透过衍射光栅之后的光线的束斑图(スポットダイアグラム)。作为光未向相位台阶2a的表面2as(图14)入射的情况进行模拟。光的倾斜方向与图16中的y轴方向一致，在图16所示的圆形区域内表示为白色的月牙形的部分相当于影区域6’。影区域6’在与y轴平行的方向上具有最大的宽度。在图16所示的设计例中，在通过了圆的中心的与y轴平行的直线上，在半径0.72mm中存在有24个宽度9μm的影区域6’。另外，实际的影区域6’的宽度因位置不同而变化，但在以下的实施方式中，为了使比较条件一致，而固定为一样的值(9μm)进行说明。

图17表示通过波动计算求出的波长0.538μm的入射光线4的入射角相对于光轴3成60度时的透过了衍射透镜的光的摄像面上的光强度分布的结果。利用分割了10000份的等高线来表示底部与顶部之间即摄像面上的光度强度。在图17中，(a)如以下详细说明那样，表示假定在影区域6’也存在具有与透过波带6的光连续的波面的光来进行计算的情况，(b)表示图16所示的条件的影区域6’存在而进行计算的以往的衍射透镜的计算结果。如图17(b)所示，在聚光束斑8的周围产生衍射光栅引起的衍射引起闪烁9。该闪烁9的强度水平最大为聚光束斑8的峰值的6/10000左右。

如图17(a)所示，在影区域6’也存在具有与透过波带6的光连续的波面的光时，未观察到此种闪烁9的产生。因此，如上所述，闪烁9因影区域6’存在而产生，换言之，由于构成衍射光栅的相位台阶而实际上引起被遮光的情况。

本申请发明者如此着眼于影区域的存在，在使用了衍射透镜时，想到了减少闪烁的强度的结构，其中该闪烁由因相位台阶对遮光的影响而产生的衍射光所引起。以下，说明本发明的衍射透镜及摄像装置的实施方式。

(第一实施方式)

对本发明的衍射透镜的第一实施方式进行说明。

图1是表示本发明的衍射光栅透镜的第一实施方式的剖视图。第一实施方式的衍射光栅透镜51具备透镜基体10。透镜基体10具有第一表面510a及第二表面10b，在第一表面10a设有衍射光栅2。

在本实施方式中，衍射光栅2设置在第一表面10a，但也可以设置在第二表面10b，也可以设置在第一表面10a及第二表面10b这双方。

另外，在本实施方式中，第一表面10a及第二表面10b的基础形状为非球面形状，但基础形状也可以是球面或平板形状。第一表面51a及第二表面51b这双方的基础形状既可以相同，也可以不同。但是，设有衍射光栅2的表面优选非球面或球面形状。通过在非球面形状或球面形状的表面设置衍射光栅2，是为了较大地改变入射光的行进方向。而且，第一表面10a及第二表面10b的基础形状分别为凸型非球面形状，但也可以是凹型非球面形状。而且，还可以是第一表面10a及第二表面10b的基础形状中的一方是凸型，且另一方为凹型。

在本申请说明书中，“基础形状”是指在附加衍射光栅2的形状之前的透镜基体10的表面的设计上的形状。若衍射光栅2等结构物未附着于表面，则透镜基体10的表面具有基础形状。在本实施方式中，由于在第二表面10b未设置衍射光栅，因此第二表面10b具有基础形状即非球面形状。

第一表面10a通过将衍射光栅2设置在基础形状即非球面形状而构成。在第一表面10a设有衍射光栅52，因此在设有衍射光栅2的状态下，透镜基体10的第一表面10a不是非球面形状。然而，衍射光栅2如以下说明那样具有基于规定的条件的形状，因此通过从设有衍射光栅2的第一表面10a的形状减去衍射光栅2的形状，而能够确定第一表面10a的基础形状。基础形状是设计上的形状，因此形成衍射光栅2之前的透镜基体10无需具有基础形状的表面。

衍射光栅2在衍射透镜51的有效区域内，沿着第一表面10a的基础形状设置。有效区域10e是指衍射透镜51在第一表面10a及第二表面10b上具有聚光作用的区域。该区域是将衍射透镜51使用于摄像装置时，有助于在摄像元件的摄像面上形成像的区域。衍射光栅2具有以衍射透镜51的光轴3为中心的多个同心圆状的波带2b、以及分别位于多个波带2b之间的多个相位台阶2a。多个相位台阶2a也位于以光轴3为中心且半径不同的同心圆形上。

各相位台阶2a的高度d由下式(2)表示。

〔数学式5〕

$d=\frac{q\·\mathrm{\λ}}{n_1\left(\mathrm{\λ}\right)-1}---\left(2\right)$

在此，q是设计级数(1级的衍射光时，q＝1)，λ是使用波长，n₁(λ)是使用波长λ下的构成透镜基体的透镜材料的折射率。透镜材料的折射率具有波长依赖性，是波长的函数。若为满足式(2)的衍射光栅，则在相位台阶的根部和前端，相位函数上的相位差成为2π，相对于使用波长λ的光，光路差成为波长的整数倍。因此，能够使对于使用波长的光的q级衍射光的衍射效率(以下，称为“q级衍射效率”)大致为100％。

但是，即使衍射效率不为100％，实际上在满足式(2)时，在实用方面，衍射透镜51也能够具有充分的聚光作用。具体而言，若相位台阶2a的高度d满足下式(3)，则实用上能够具有充分的聚光作用，实际上满足式(2)。

〔数学式6〕

$0.9\×\frac{q\·\mathrm{\λ}}{n_1\left(\mathrm{\λ}\right)-1}\≤d\≤1.1\×\frac{q\·\mathrm{\λ}}{n_1\left(\mathrm{\λ}\right)-1}---\left(3\right)$

在衍射透镜51中，在透镜基体10的第一表面10a设置的衍射光栅2的波带2b的表面2bs如上所述通过使衍射光栅的形状与基础形状重合来形成。因此，通过基础形状产生的折射效果及衍射光栅2产生的衍射效果，具有使入射光线4聚光在摄像元件的摄像面5上的点F上的作用。

然而，与以往的衍射透镜同样地，从相位台阶2a的表面2as射出的光对向聚光点F的聚光不起作用。因此，在包括相位台阶2a的表面2as和聚光点F在内的影区域6’中，不存在从表面2as射出而到达点F的光，从而形成影区域6’。

如上所述，可以认为，透过衍射透镜51并有助于聚光的光因衍射光栅2的相位台阶2b而实际上被遮挡，而产生影区域，从而产生衍射引起闪烁。在本发明中，为了抑制该衍射引起闪烁的发生，而将相位台阶2b形成在特定的位置。具体而言，如图1所示，在将各相位台阶2a的位置表示为以光轴3为中心的半径r_n时，从中心O开始计数的第n个相位台阶2a位置的半径r_n满足下式(4)。

〔数学式7〕

$r_n=\sqrt{a(n+c+d_n)}---\left(4\right)$

在此，a、c是a＞0，0≤c＜1的范围的常数，dn是-0.25＜dn＜0.25的范围的任意的值。而且，在相位台阶2a的个数为n₀时，n为0以上且n₀以下的整数，对于全部的n，均满足式(4)。在某衍射透镜51中，a、c分别是满足上述的条件的一个值，但d_n也可以按照相位台阶2b而不同。即，d₁、d₂、…d_n0可以互不相同。

c对应于相位函数中的常数项，与相位台阶2a的开始位置相关。在以中心O为基准来设计衍射光栅2的相位差(光路差)时，c＝0。d_n相当于相位台阶2a的位置精度，-0.25＜d_n＜0.25表示因位置误差而产生的像差为0.25波长以下的情况。

在c＝d_n＝0时，式(4)表示相位台阶2a的位置符合根号(ル一ト)规则的情况。即，当第一个相位台阶的半径为1时，第n个半径成为n^1/2。在以下的说明中，为了便于理解，而说明c及d_n为零的情况。

这种情况下，衍射光栅2的相位差函数(r)满足下式(5)。

其中，q为整数。

图2是以相对于光轴成60度的角度使光向本实施方式的衍射透镜51入射时的刚透过在最终面上形成的衍射光栅之后的光线的束斑图。与以往的衍射透镜的束斑图同样地，光的倾斜方向与图2中的y轴方向一致。在图2所示的圆形区域内表示为白色的影区域6’是对向焦点F的聚光不起作用的区域。在半径0.72mm中存在有24个宽度9μm的该影区域6’，但其位置符合式(4)、即根号规则。图2中的月牙型的区域的位置与图16所示的位置不同。由此，能抑制衍射引起闪烁的发生。

影区域6’对摄像面5上的光分布的影响可以使用巴比涅(バビネ)的原理如下所述推定。

(通过影区域的光的衍射像振幅分布)+

(通过影区域以外的区域的光的衍射像振幅分布)

＝(通过整个区域〔影区域+影区域以外的区域〕的光的衍射像振幅分布)

                            (6)

在此，“通过影区域的光”是指强度或波面与通过影区域以外的区域的光连续的光。因此，求出如下的关系。

(通过影区域以外的区域的光的衍射像振幅分布)

＝(通过整个区域的光的衍射像振幅分布)-

(通过影区域的光的衍射像振幅分布)                (7)

如图17(a)所示，在通过整个区域的光的衍射像振幅分布中不存在聚光束斑8的周围的闪烁9。因此，在通过影区域6’以外的区域的光的衍射像中出现的闪烁与通过影区域6’的光的衍射像等价。如上所述，“通过影区域的光”是指强度或波面与通过影区域以外的区域的光连续的光。换言之，假设利用影区域6’来定义具有与通过影区域以外的区域(即波带)的光连续的波面的光，则“通过影区域的光”是指通过该影区域而衍射的光。以后，将“通过影区域的光”使用在上述的意思中。

在使光向本实施方式的衍射透镜51入射时，“通过影区域的光”并不是实际存在。实际上认为，在透过波带2b的表面2bs的光中，透过表面2bs的两端部分的光的波面向影区域6’蔓延，发生衍射，从而产生衍射引起闪烁。“通过影区域的光”具有与此种向影区域6’蔓延的光大致相等的振幅分布及相反的相位。因此，若“通过影区域的光”存在，则消除向影区域6’蔓延的光，从而闪烁不再产生。

在这些研究中，实际上未考虑从相位台阶2a的表面2as射出的光。如上所述，从相位台阶2a的表面2as实际射出的光成为杂散光，不会成为强度或波面与通过影区域以外的区域的光连续的光。因此，“通过影区域的光”不是这种杂散光。

另外，影区域6’是以各相位台阶2a的表面2as为底面且以衍射透镜51的聚光点F为顶点的锥体的区域。具体而言，是通过绕光轴3旋转三角形而形成的区域，其中该三角形是将包含衍射透镜51的光轴3在内的面与各相位台阶2a的表面2as交叉的线段的两端、和衍射透镜51的聚光点F分别连结而成的三角形。

本发明不是直接考虑上述的透过波带2b的端部的光向影区域6’蔓延所产生的衍射光，而是考虑具有与该衍射光相反的相位的“通过影区域的光”。以下，考察通过影区域的光的衍射像。如图1所示，以通过影区域6’以外的区域的光的摄像面5上的聚光点为F，通过与从中心计数的第n个相位台阶2ab对应的影区域的光若向从摄像面5离开了Δ的点F’聚光，则第n个相位台阶2ab的表面2as上的任意的点为P_n，与向焦点F聚光时的光路长度差(F’P_n-FP_n)由下式(8)表示。

(F’P_n-FP_n)＝-Δ·cosθ_n         (8)

其中，θ_n＝∠P_nFO

中心O相当于第0个(θ₀＝0)相位台阶2a的位置P₀。因此，若以第0个相位台阶2a(位于光轴3上)时的光路长度差Δ为基准，则通过与第n个相位台阶对应的影区域的光的相位差δn由下式(9)表示。

δ_n＝(1-cosθ_n)·Δ               (9)

当会聚光的开口数小时，θ_n也小，上式可以由下式(10)来近似。

相位差

另一方面，当会聚光的开口数小时，下式(11)成立。

其中，f＝OF

因此，相位差δn由下式(12)表示。

在式(12)中，若Δ满足下式(13)，且相位台阶满足式(4)的关系，则式(12)由下式(14)表示。

Δ＝2f²λ/a    (13)

δ_n＝nλ       (14)

即，通过与各相位台阶2a对应的影区域的光与波长无关地(无像差)地向点F’聚光。如上所述，通过影区域的光与由透过了波带2b的端部的光向影区域6’蔓延所引起的衍射光的相位彼此相反，但振幅分布大致相等。因此，通过影区域的光和由透过了波带2b的端部的光向影区域6’蔓延所引起的衍射光与波长无关地向点F’聚光。

图3(a)是表示衍射透镜51的聚光的情况的光线跟踪图。点F是衍射透镜51的会聚光线6的聚光点。通过影区域的光的衍射光(光线组6a)无像差地向点F’聚光的情况在光线跟踪法中如图3(a)所示，相当于光线组6a在一点F’处相交。该光线组6a通过了点F’后，不彼此相交而到达摄像面5。在摄像面5上，光线组6a没有交叉的情况，表示在波动光学方面光的干涉少的情况。因此，光线组6a所产生的衍射光在摄像面5上不加强干涉而均匀地扩散，能够实现其光强度的极小化。即，能够减少在通过影区域以外的区域的光的衍射像中出现的闪烁的摄像面上的干涉。只要通过影区域的光的聚光点F’比通过影区域以外的区域的光的聚光点F更靠衍射透镜51侧，即Δ为正值就能够得到该效果。为了使Δ为正值，而在式(13)中，只要a＞0即可，因此在相位台阶2a的位置满足式(4)时，式(13)成立。

在本实施方式中，通过与相位台阶2a对应的影区域的光的衍射光与相位台阶2a的位置无关地向点F’聚光。因此，透过面2bs的光的聚光点F与通过从光轴3侧数第n个相位台阶2a相对应的影区域的光的聚光点F’的距离与n的值无关地为恒定，所述面2bs构成从光轴3侧计数为第n个波带2b。

向点F’会聚的光是通过影区域的光发生衍射的1级衍射光，0级衍射光相当于会聚光线6。而且，实际上作为-1级衍射光，如图3(b)所示，存在向点F”会聚的光线组6a’，该点F”处于与点F’关于摄像面5对称的位置。然而，该光线组6a’与摄像面5交叉所形成的图案和光线组6a与摄像面5交叉所形称的图案相同，因此从光线组6a来看，摄像面5上的光的干涉的方法可以认为-1级衍射光所产生的干涉。因此，在本实施方式及以下的实施方式中仅叙述1级衍射光的光线组6a。

图3(c)是表示以往的衍射透镜的聚光的情况的光线跟踪图。与本实施方式的衍射透镜51不同，在以往例子的衍射透镜中，光线组6a不会向一点F’会聚。而且，光线组6a中，存在必然交叉在摄像面5上的光线，光线的密度会发生疏密变化。因此，摄像面5上的光的干涉增强。其结果是，如图17(b)所示那样产生闪烁9。

如此，根据本实施方式的衍射透镜51，相位台阶2a的位置由于设置在满足式(4)的位置，因此如图3(a)所示，通过影区域的光6a所产生的衍射不依赖于波长，而在比衍射光栅2的聚光点F更靠衍射透镜51侧的点F’处聚光。而且，通过了点F’后，彼此相交，不加将干涉地到达摄像面5。即，能够减少在通过影区域以外的区域的光的衍射像中出现的闪烁的摄像面上的干涉。因此，能够抑制衍射引起闪烁。

但是，光相对于衍射透镜的光轴倾斜入射时，通过影区域的光的衍射光不再是无像差的聚光。可是，由于能大幅抑制与光轴平行的光入射时的衍射引起闪烁的发生，因此即使在光相对于光轴倾斜入射的情况下，摄像面5上的光线的交叉也少，从而较大地抑制光的干涉。

另外，根据光的入射角度的不同，而因相位台阶所产生的光学性的相位移动量变化。由此，产生设计级数以外的级数的衍射光，这成为闪烁的原因。此种闪烁的聚光的表现与上述的通过影区域的光的衍射相同。因此，基于上述的原理，能够减小相同条件下的设计级数以外的级数(所谓不需要衍射级数)的衍射光所产生的闪烁的最大强度。

衍射透镜51通过与以往不同的设计方法来设计。在使用市售的光学设计软件的以往的衍射透镜的设计中，对衍射透镜的非球面形状进行定义的多个非球面系数和对衍射光栅的相位函数进行定义的多个相位系数作为没有区别的独立的参数来处理，为了满足所希望的光学性能，而归纳求出各自的最佳值。在此种方法中，在整体的结构中，只要满足光学性能即可，衍射光栅的相位台阶的位置处于何种关系能够求出解的情况不确定。在大多数的情况下，由于吸收在折射侧产生的高次的像差，而相位函数残留有高次成分，相位台阶的位置几乎不满足式(4)。而且，大多情况下，向获得较多相位台阶的个数的b＜0的侧收敛。

相对于此，在设置本实施方式的衍射透镜51的情况下，首先，按照式(4)，决定相位台阶的位置。由于与相邻的相位台阶的相位差为2π(或2qπ)，因此决定相位台阶的位置的情况表示先决定相位函数。接着，以决定基础形状例如非球面形状的函数的非球面系数为参数，以得到所希望的光学特性的方式决定参数。

图4示意性地表示在以往的衍射透镜中决定的相位函数sp’的一例及本实施方式的衍射透镜51的相位函数Sp的一例。如上所述，在以往的衍射透镜中，决定了相位函数后，按照能得到距基准位置(图中的原点)2π的相位差的位置来决定相位台阶的位置r’₁，r’₂，r’₃，r’₄…。相对于此，在本实施方式的衍射透镜51的设计中，首先，按照式(4)来决定相位台阶的位置r₁，r₂，r₃，r₄…。从图4可知，本实施方式的衍射透镜51的相位台阶随着从透镜的中心朝向周边，而相位台阶的间距比以往急剧地变窄。

图5表示通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向衍射透镜51入射时的摄像面上的光强度分布的结果。底部与顶部之间、即摄像面上的光度强度由分割成10000份的等高线表示。影区域的宽度和个数的条件与图17的条件相同。在聚光束斑8的周围产生的由衍射光栅引起的、衍射引起闪烁9的强度水平最大为聚光束斑8的峰值的3/10000左右，与以往例子相比减少一半。

(第二实施方式)

参照图1，说明本发明的衍射透镜的第二实施方式。第二实施方式的衍射透镜52的相位台阶2a的位置与第一实施方式的衍射透镜51不同。因此，详细地说明相位台阶2a的位置。

在衍射透镜52中，利用以光轴3为中心的半径r_n来表示各相位台阶2a的位置时，从中心O开始数的第n个相位台阶2a的半径r_n满足下式(15)。

〔数学式8〕

$r_n=\sqrt{a\{(n+c+d_n)-b{(n+c+d_n)}^m\}}---\left(15\right)$

在此，a、b、c、m是a＞0，b＞0，0≤c＜1，m＞1的范围的常数，d_n是相对于全部的n为-0.25＜d_n＜0.25的范围的任意的值。而且，相位台阶2a的个数为n₀时，n为0以上且n₀以下的整数，对于全部的n，满足式(15)。在某衍射透镜51中，a、b、c分别是满足上述的条件的1个值，但d_n可以按照各相位台阶2b而不同。即，d₁、d₂、…d_n0互不相同。

与第一实施方式的区别在于式(15)是含有b项的点。c与第一实施方式同样地，对应于相位函数中的常数项，与相位台阶2a的起始位置相关。在以中心O为基准来设计衍射光栅2的相位差(光路差)时，c＝0。d_n相当于相位台阶2a的位置精度，-0.25＜d_n＜0.25表示因位置误差而产生的像差为0.25波长以下的情况。在以下的说明中，为了便于理解，而说明c及d_n为零的情况。

在m＞1及b＞0时，式(15)表示与第一实施方式(b＝0)相比，相位台阶靠内侧，其倾向伴随着n的增大而增大的情况。

当相位台阶的半径为r，设从中心开始计数的相位台阶数为x，并将x认为实数时，式(15)由下式(16)表示。

〔数学式9〕

$r=\sqrt{a(x-{\mathrm{bx}}^m)}---\left(16\right)$

因此，下式(17)成立。

〔数学式10〕

$\frac{\mathrm{dr}}{\mathrm{dx}}=\frac{a(1-{\mathrm{mbx}}^{m-1})}{2\sqrt{a(x-{\mathrm{bx}}^m)}}---\left(17\right)$

在式(17)中，b满足式(18)时，式(19)成立。

〔数学式11〕

$b<\frac{1}{{\mathrm{mx}}^{m-1}}---\left(18\right)$

〔数学式12〕

$\frac{\mathrm{dr}}{\mathrm{dx}}>0---\left(19\right)$

衍射透镜52的有效区域10e中的相位台阶2a的总数为n₀(在图2的例子中，n₀＝24)时，x的最大值为n₀，满足下式(20)。式(20)成为用于使相邻的相位台阶2a的间隔不再成为零的条件。

0＜b＜b₀(20)

其中，b₀满足下式(21)。

〔数学式13〕

$b_0=\frac{1}{{{\mathrm{mn}}_0}^{m-1}}---\left(21\right)$

图6是表示第二实施方式的衍射透镜52的聚光的情况的光线跟踪图。在衍射透镜52的情况下，通过影区域的光线组中，通过与接近光轴的相位台阶2a相对应的影区域的光线6a1向点F’的附近会聚，通过与位于外周侧的相位台阶2a相对应的影区域的光线6a2的光线的聚光点F’2向衍射透镜侧移动。即，在本实施方式中，通过构成从光轴3侧计数的第n个波带2b的面的光的聚光点，和通过与从光轴3侧计数的第n个相位台阶相对应的影区域的光的聚光点之间的距离随着n的增大而增加。

如此，即使在透过相位台阶2a的表面2as的光线组6a1、6b2行进的情况下，也与第一实施方式同样地，光线组6a1、6a2在摄像面5上不交叉，而与第一实施方式相比，光线6a1、6b2的间隔在摄像面5上增大。因此，光线组6a1、6a2所产生的衍射光在摄像面5上不会增加干涉地扩展，从而能够比第一实施方式更加抑制闪烁。

与第一实施方式同样地，在光相对于衍射透镜52的光轴倾斜入射的情况下，通过影区域的光的衍射光不再是无像差的聚光。然而，由于与光轴平行的光入射时的衍射引起闪烁的发生被大幅地抑制，因此即使在光相对于光轴倾斜入射的情况下，摄像面5上的光线的交叉也少，从而能够较大地抑制光的干涉、即闪烁的产生。

图7A的(a)至(f)、图7B的(g)至(i)、图7C的(a)至(f)、图7D的(g)至(i)表示通过波动计算求出的使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向衍射透镜52入射时的摄像面上的光强度分布的结果。底部与顶部之间、即摄像面上的光度强度由分割成10000份的等高线表示。影区域的宽度和个数的条件与图17的条件相同。

为了得到这些图所示的计算结果而使用的上式(15)中的m及b如以下的表1所示。b的值使用其上限值b₀被标准化的值。

[表1]

图	m	b/b 0
			图7A的(a)	1.5	-0.050
图7A的(b)	1.5	0.050
			图7A的(c)	1.5	0.075
图7A的(d)	1.5	0.10
			图7A的(e)	1.5	0.15
图7A的(f)	1.5	0.20
			图7B的(g)	1.5	0.30
图7B的(h)	1.5	0.40
			图7B的(i)	1.5	0.50
图7C的(a)	2.0	-0.050
			图7C的(b)	2.0	0.050
图7C的(c)	2.0	0.075
			图7C的(d)	2.0	0.10
图7C的(e)	2.0	0.15
			图7C的(f)	2.0	0.20
图7D的(g)	2.0	0.30
			图7D的(h)	2.0	0.40
图7D的(i)	2.0	0.50

从这些图可知，在使用本实施方式的衍射光栅透镜时，在聚光束斑8的周围产生闪烁9，但闪烁9的强度均小于以往例子(图17(b))。而且可知，b/b₀越大，闪烁9的强度越下降。例如，图7B的(i)及图7D的(i)所示的闪烁9的强度水平最大为聚光束斑8的峰值的1～2/10000左右。

图7E表示b/b₀的值与将图7A至图7D所示的计算结果中的闪烁9的能量(强度的面内积分值)除以聚光束斑8的能量所得到的值(闪烁的能量比)的关系。b/b₀＝0时，式(15)与式(4)一致。即，b/b₀＝0时，表示第一实施方式的衍射光栅透镜的结果。

人眼对某强度以下的明亮度没有感觉。因此，以s倍以下的程度的闪烁的光强度为零而计算了聚光束斑8的峰值强度。使用的s为0.001和0.0002。图7E表示各m及各s的b/b₀与闪烁的能量比的关系。另外，图17所示的以往例子中，相对于s＝0.0001，0.0002的能量比分别为0.0668，0.0345。

如图7E所示，所有的曲线都是b/b₀越大而闪烁的能量比越下降。尤其是s＝0.0002的条件下，b/b₀≥0.05下的闪烁的能量比成为以往例子的30％(0.0345×0.3＝0.010)以下。在s＝0.0001的条件下，b/b₀≥0.20下的闪烁的能量比成为以往例子的55％(0.0668×0.55＝0.037)以下。而且，从图7E可知，闪烁的能量比虽然较大地依赖于s及b/b₀，但对于m的依赖性小。

根据上述的结果，b的值优选满足下式(22)，更优选满足下式(22’)。

0.05b₀＜b＜b₀ (22)

0.2b₀＜b＜b₀  (22’)

其中，b₀满足下式(21)。

〔数学式14〕

$b_0=\frac{1}{{{\mathrm{mn}}_0}^{m-1}}---\left(21\right)$

图8表示使波长0.538μm的光以相对于光轴成60度的角度向衍射透镜52入射时的摄像面上的光强度分布，表示相对于各个n而使d_n在某范围内任意变化时的摄像面上的光强度分布的计算结果。(a)、(b)是d_n为-0.25至0.25之间的值，(c)、(d)是d_n为-0.5至0.5之间的值。而且，(a)、(c)是在b＝0.0的条件下进行的计算，(b)、(d)是在m＝2.0，b/b₀＝0.5的条件下进行的计算。其他的条件与图16相同。

对图5及图7C、图7D所示的d_n＝0.0的情况进行比较时，在图8(a)及(b)所示的光强度分布中，闪烁9的强度水平不变，闪烁面积限于微增。相对于此，在图8(c)中，闪烁的最大强度不变，在图8(d)中，最大强度成为约2倍，在这些图中，闪烁面积显著增大。相对于s＝0.0001，0.0002的闪烁的能量比在图8(a)至(d)所示的光强度分布中，如以下的表2所示。

[表2]

从表2可知，在s＝0.0002的情况下，闪烁能量比在图8(c)的光强度分布中，成为图8(a)的光强度分布的约2倍。而且可知，闪烁能量比在图8(d)的光强度分布中，成为图8(b)的光强度分布的约4倍。根据上述的结果可知，d_n的范围优选-0.25至0.25之间，若超过该范围，则闪烁能量的增大变得显著。

如此，衍射透镜52也与第一实施方式同样地设置在相位台阶2a满足式(15)的位置，如图5所示，随着相位台阶2a从光轴侧朝向外周侧，通过与相位台阶2a对应的影区域的光6a的焦点向衍射透镜52侧移动。因此，在摄像面5上，通过了影区域的光6a彼此不会交叉、发生干涉而相互加强，因此能够抑制衍射引起闪烁。

另外，因相位台阶而产生的光学性的相位移动量随光的入射角度的不同而发生变化。由此，产生设计级数以外的级数(所谓不需要衍射级数)的衍射光，这成为闪烁的原因。此种闪烁的聚光的表现与上述的通过影区域的光的衍射相同。因此，基于上述的原理，能够减小相同条件下的设计级数以外的级数的衍射光所产生的闪烁的最大强度。

衍射透镜52也与第一实施方式同样地，首先，以满足式(15)的方式决定相位台阶的位置、即相位函数的相位系数。接着，以决定基础形状例如非球面形状的函数的非球面系数为参数，以能得到所希望的光学特性的方式决定参数。在本实施方式中，尤其是式(15)包含能够调整的b作为参数。因此，以b为参数，来决定相位函数的相位系数，能够在式(22)的范围内调整b的值并决定非球面系数，从而容易求出具有所希望的特性的衍射透镜52的设计解。

如此，根据第一及第二实施方式，通过在满足式(4)或式(15)的位置设置相位台阶，而能够抑制闪烁的产生。而且，这种情况下，透过构成从光轴侧计数的第n个波带的面的光的聚光点，和通过与从光轴侧计数的第n个相位台阶相对应的影区域的光的聚光点之间的距离相对于n为恒定，或随着n的增大而增加。因此，以满足此种关系的方式来决定相位台阶的位置。

(第三实施方式)

参照图9，说明本发明的衍射透镜的第三实施方式。在第三实施方式的衍射透镜53中，衍射光栅2’的波带2b的形状与第一及第二实施方式不同。具体而言，在第一及第二实施方式中，包含光轴的平面上的各波带2b的截面在光轴3侧具有前端且在外周侧具有根部。相对于此，在本实施方式的衍射透镜53中，包含光轴的平面上的各波带2b的截面在光轴3侧具有根部且在外周侧具有前端。即，由各波带2a的截面所形成的锯齿形状的方向与第一及第二实施方式相反。其他的结构与第一或第二实施方式相同。尤其是相位台阶2a的位置与第一及第二实施方式同样地，满足式(4)或式(15)。

由各波带2a的截面形成的锯齿形状的方向是由衍射能量为正还是负，以及与形成有衍射光栅2’的透镜基体10相邻的介质的介质折射率的关系来决定的设计事项。例如，衍射透镜53适合于比构成透镜基体10的材料的折射率及比衍射光栅2’相接的介质13的折射率大的情况。

如第一及第二实施方式中说明所示，衍射透镜53也设置在相位台阶2a满足式(4)或式(15)的关系的位置，因此能够抑制闪烁。

(第四实施方式)

图10是表示本发明的衍射光栅透镜的第四实施方式的剖视图。图10所示的衍射光栅透镜54例如具备第一实施方式的衍射透镜51和以覆盖设置于衍射透镜51的衍射光栅2的方式设置的光学调整膜11。以完全填埋衍射光栅2的相位台阶的方式设有光学调整膜11。也可以取代第一实施方式的衍射透镜51，而使用第二实施方式的衍射透镜52或第三实施方式的衍射透镜53。

衍射透镜51由在使用波长λ下折射率为n₁(λ)的第一材料构成。而且，光学调整膜11由在使用波长λ下折射率为n₂(λ)的第二材料构成。

当衍射光栅2的相位台阶的高度为d，q为衍射级数时，相位台阶具有下述(23)所示的高度d。

〔数学式15〕

$d=\frac{q\&CenterDot;\mathrm{\&lambda;}}{n_1\left(\mathrm{\&lambda;}\right)-n_2\left(\mathrm{\&lambda;}\right)}---\left(23\right)$

优选，使用波长λ是可视光域的波长，使式(23)实质上满足可视光域的整个区域的波长λ。实质上满足是指满足例如以下的式(24)的关系。

〔数学式16〕

$0.9d\&le;\frac{q\&CenterDot;\mathrm{\&lambda;}}{n_1\left(\mathrm{\&lambda;}\right)-n_2\left(\mathrm{\&lambda;}\right)}\&le;1.1d---\left(24\right)$

这种情况下，抑制不需要级数衍射光的产生，而在可视光整个区域上能得到高的衍射效率。

为了在可视光整个区域上满足式(23)或式(24)，而只要将可视光域中具有d大致恒定的波长依赖性的折射率n₁(λ)的第一材料和折射率n₂(λ)的第二材料组合即可，例如，第二材料只要是与第一材料相比低折射率高色散材料即可。换言之，优选第二材料的折射率小于第一材料的折射率，且第二材料的阿贝数小于第一材料的阿贝数。

当然，作为第一材料及第二材料，可以使用使无机粒子色散在玻璃或树脂中而调整折射率或波长色散性的合成材料。在折射率n₂(λ)大于折射率n₁(λ)时，d成为负值。这种情况下，代替衍射透镜51而使用衍射透镜53。

如上所述，本实施方式的衍射光学透镜54在利用光学调整膜11覆盖衍射光栅2的方面与第一实施方式的衍射光学透镜54不同，但若光学调整膜11为空气层，则衍射光学透镜54和衍射光学透镜51为相同的结构。对式(23)和式(2)进行比较可知，通常作为光学材料的第二材料的折射率n₂(λ)大于1，因此与第一实施方式的衍射光学透镜51的情况相比，相位台阶的高度d增大。相位台阶部的遮光宽度变大，但与第一实施方式同样地，能抑制衍射引起闪烁的发生。而且，通过满足式(23)，而能够减少由使用波长域的整个区域的不需要级数衍射光引起的闪烁。

(第五实施方式)

图11(a)是表示本发明的光学系统的实施方式的示意性剖视图，图11(b)是其俯视图。光学元件55具备衍射透镜21和衍射透镜22。衍射透镜21是例如第一实施方式的衍射透镜51，且设有具备第一实施方式中说明的结构的衍射光栅2。衍射透镜22设有具备与衍射光栅2对应的形状的衍射光栅2’。衍射透镜21和衍射透镜22隔开规定的间隙23而被保持。

图11(c)是表示本发明的光学系统的另一实施方式的示意性剖视图，图11(d)是其俯视图。光学元件55’具备衍射透镜21A、衍射透镜21B及光学调整膜24。在衍射透镜21A的一面设有具备第一实施方式中说明的结构的衍射光栅2。同样地，在衍射透镜21B也设有衍射光栅2。光学调整膜24覆盖衍射透镜21A的衍射光栅2。衍射透镜21A和衍射透镜21B以在衍射透镜21B的表面设置的衍射光栅2与光学调整膜24之间形成间隙23的方式被保持。

在层叠有衍射透镜的光学元件55及光学元件55’中，如第一实施方式中说明所示，由于具备在规定的位置设有相位台阶的衍射光栅2，因此像第一实施方式中说明那样，能抑制衍射引起闪烁的发生。

(第六实施方式)

图12是表示本发明的摄像装置的实施方式的示意性剖视图。摄像装置56具备透镜31、衍射透镜33、光阑32及摄像元件34。

透镜31包括透镜基体55。透镜基体55的第一表面55a及第二表面55b具有球面形状、非球面形状等公知的透镜的表面形状。在本实施方式中，透镜基体35的第一表面55a具有凹形状，第二表面55b具有凸形状。

衍射透镜32包括基体36。基体36的第一表面36a及第二表面36b的基础形状具有球面形状、非球面形状等公知的透镜的表面形状。在本实施方式中，第一表面36a具有凸形状，第二表面36b具有凹形状。在第二表面36b设有第一实施方式中说明的衍射光栅2。

从透镜31的第二面35b入射的来自被拍体的光被透镜31及衍射透镜33聚光，而在摄像元件34的表面上成像，并通过摄像元件34转换成电信号。

本实施方式的摄像装置56具备两个透镜，但透镜的个数或透镜的形状并未特别受限制，也可以具备一个透镜，还可以具备三个以上的透镜。通过增加透镜个数，而能够提高光学性能。在摄像装置56具备多个透镜时，衍射光栅2可以设置在多个透镜中的任一个透镜上。而且，设有衍射光栅2的面可以配置在被拍体侧或摄像侧，也可以是多个面。而且，也可以没有光阑56。

本实施方式的摄像装置由于具备设有第一实施方式中说明的衍射光栅的衍射透镜，因此在拍摄强光源时，能够得到衍射引起闪烁少的图像。

另外，在上述第一至第六实施方式中，为了说明通过衍射光栅产生的闪烁，而列举了从设有衍射光栅的面射出的光向摄像元件的摄像面照射的例子，说明了本发明。然而，本发明并不局限于使光向摄像元件的摄像面聚光的用途，能够在各种光学系统中适用本发明。

工业实用性

本发明的衍射透镜及使用该衍射透镜的摄像装置具有减少衍射引起的闪烁的功能，作为高品质的透镜及相机特别有用。

符号说明：

2、2’衍射光栅

2a    相位台阶

2b    波带

4     入射光

5     摄像面

6、6a 光线

6’   影区域

10    透镜基体

10a   第一表面

10b   第二表面

10e   有效区域

51、52、53衍射透镜

Claims (3)

1.一种衍射透镜，其具有聚光作用，其中，

所述衍射透镜在有效区域中具有沿着非球面或球面设有衍射光栅的面，

所述衍射光栅具有以所述衍射透镜的光轴为中心的同心圆状的n₀个相位台阶，

从所述衍射透镜的光轴侧数第n个所述相位台阶所形成的圆的半径r_n满足：

$r_n=\sqrt{a\{(n+c+d_n)-b{(n+c+d_n)}^m\}},$

其中，a、b、c、m是a＞0，0≤c＜1，m＞1，以及

0.05b₀＜b＜b₀

$b_0=\frac{1}{{\mathrm{mn}}_0^{m-1}}$

的范围内的常数，n为0以上且n₀以下的整数，

d_n是-0.25＜d_n＜0.25的范围的任意的值。

2.根据权利要求1所述的衍射透镜，其特征在于，

还具备覆盖所述衍射光栅的光学调整膜。

3.一种摄像装置，其中，

具备：

权利要求1或2所述的衍射透镜；以及

摄像元件。