CN1754110A - 成像光学系统 - Google Patents

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CN1754110A CN 200480004938 CN200480004938A CN1754110A CN 1754110 A CN1754110 A CN 1754110A CN 200480004938 CN200480004938 CN 200480004938 CN 200480004938 A CN200480004938 A CN 200480004938A CN 1754110 A CN1754110 A CN 1754110A
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Abstract

本发明是提供一种既满足小型低廉要求的，又能减小像面弯曲和象散现象的成像光学系统。含有至少1个光学元件，将至少1个光学元件的至少1个面，分割成围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域，在至少1个带状区域和中心区域之间设置阶差，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。根据本发明的1种实施方式，分别单独地决定构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。

Description

成像光学系统
技术领域
本发明是关于数字相机、带摄像功能的移动电话机、扫描器等固体摄像元件用透镜和激光打印机等扫描透镜等的成像光学系统。
背景技术
对于数字相机、移动电话机等便携式设备的固体摄像元件用透镜和激光打印机等打印设备的扫描光学系统，小型化的要求越来越强烈。为此，对于这些设备中使用的成像光学系统，小型化的要求也很强烈。为使成像光学系统小型化的方法，有减小透镜数量的方法、缩小透镜到像面距离的方法，扩大视场角的方法等，对于这些情况，都会产生像面弯曲和象散现象很大的问题。
作为减小像面弯曲和象散现象的方法，以前所采用的方法是将成像光学系统的透镜形状形成最佳化、增加透镜的个数、进而将折射率、色散值等变化大的玻璃用作透镜的材质等。
然而，以前的这些方法，成像光学系统的构造极为复杂，不可能满足小型化的要求，就材质和加工而言，价格高昂。
在影像扫描仪、复印机、传真机等图像读取装置中，提出了一种图像读取装置，即在成像系统和图像读取装置之间的光路中，通过设置光学部件，使相对光轴垂直方向的折射能力呈旋转非对称，可很好地矫正象散现象(例如，参照特开平5-14602号公报(第15-32段落，图1-6))。进而提出了一种图像读取装置，即，在将原稿图像信息在图像读取装置中用以成像的图像读取用成像透镜中，使用了构成该成像透镜的多个面中至少一个面对光轴具有旋转非对称折射能力的成像透镜(例如，参照特开平2000-171705号公报(第92-93段落、图1和图2))。然而，前者的情况，存在的问题是光路中必须配置新型的光学部件，装置整体大型化，组装时增加了调整项目。后者的情况，存在的问题是由于使用具有旋转对称折射率分布的透镜，所以将光轴作为Z轴时，需要组合X、Y轴的透镜，由此需要组装的工时数。
因此，尤其在数字相机、移动电话机等便携式设备等中，从小型化的要求和简化加工组装方面考虑，对于像面弯曲和象散现象，要对应调整像面(CCD等固体摄像元件的传感器面)的位置。由此带来耗用调整工时数，即使作最佳的调整，也要牺牲视场角的大部分的析像力等问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况下而进行的。即，本发明的目的是提供一种能以较简单的构造和廉价的材质实现的，因此，既能满足小型。价廉的要求，又能减小像面弯曲和象散现象的成像光学系统。
本发明的成像光学系统含有至少1个光学元件，将至少1个光学元件的至少1个面，分割成围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域，在至少1个带状区域和中心区域间设置阶差以便补偿由该成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。因此，通过调整至少1个带状区域和中心区域的配置和数量及阶差，可补偿成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，分别单独决定构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，以便补偿由该成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。因此，通过单独调整构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，将构成至少1个带状区域和中心区域的面，以将各个面与光轴的交点作原点的定义式表现时，各个面在光轴上的原点位置不同。因此，通过调整构成至少1个带状区域和中心区域的面的定义式原点，可补偿成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
本发明的成像光学系统含有至少1个光学元件，将至少1个光学元件的至少1个面，分割成围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴中心区域，分别单独决定构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。因此，通过单独调整至少1个带状区域和中心区域的配置和数量以及构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，在至少1个带状区域和中心区域之间设置阶差，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。因此，通过调整至少1个带状区域和中心区域配置间的阶差，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，决定中心区域和带状区域或多个带状区域之间边界处光轴方向的阶差，将光的波长取为λ，透镜的折射率取为n，满足下式1＜λ(n-1)。通过如此决定，可排除映入图像中的阶差，并能抑制由阶差产生的光干涉。
根据本发明的1种实施方式，将构成至少1个带状区域和中心区域的面，以将各个面与光轴的交点作为原点的定义式表现时，各个面在光轴上的原点位置不同。因此，通过调整构成至少1个带状区域和中心区域的定义式原点，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，以非球面式定义构成至少1个带状区域和中心区域的面。因此，通过个别调整构成至少1个带状区域和中心区域面的非球面式系数，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
根据本发明的1种实施方式，决定将中心区域和带状区域或多个带状区域之间边界阶差面的倾斜度，作为光线通过该边界部分的角度函数。因此，通过使面的倾斜度接近于通过该边界部分的光线角度，可缓解因阶差不连续性而带给像差中的影响。
根据本发明的1种实施方式，将中心区域和带状区域或多个带状区域之间的界面中的阶差面与光轴设为平行时，确定阶差面对光轴的倾斜度，以使射入阶差面的光，形成最小角度和最大角度之间的角度倾斜度。因此，通过使面的倾斜度接近于通过该边界部分的光线角度，可缓解因阶差不连续性而带给像差中的影响。
根据本发明的1种实施方式，在将中心区域和带状区域或多个带状区域之间的边界阶差面形成与光轴平行时，确定阶差面对光轴的倾斜度，以使射入阶差面的光成为平均角度的倾斜度。因此，通过使面的倾斜度接近于通过该边界部分的光线角度，可缓解因阶差不连续性而产生的像差中的影响。
根据本发明的1种实施方式，以将光轴上的点作为中心的圆，定义至少1个带状区域和中心区域周围。因此，只确定构成区域周围圆的半径，就能确定区域的边界。
本发明的1种实施方式，在至少1个光学元件的至少1个面上设置衍射元件。因此，利用衍射元件具有的负阿贝数效应进行色像差的矫正。
根据本发明的1种实施方式，至少1种光学元件是透镜。因此，广泛使用于以往存在像面弯曲和/或象散现象问题的数字相机、带摄像功能的移动电话机、扫描器等固体摄像元件用透镜和激光打印机等扫描透镜等成像光学系统中。
根据本发明的1种实施方式，成像光学系统含有具有正焦点距离的透镜和具有负焦点距离的透镜，具有负焦点距离的透镜的阿贝数小于具有正焦点距离的透镜阿贝数。因此，通过适当确定正负焦点距离和阿贝数，可矫正轴上色像差。
根据本发明的1种实施方式，成像光学系统由3个透镜形成，其中2个具有正的焦点距离，1个具有负的焦点距离。因此，通过适当确定3个透镜的正负焦点距离和阿贝数，可矫正轴上色像差。
根据本发明的1种实施方式，成像光学系统含有具有共同光轴的多个透镜，通过改变透镜之间光轴方向的间距，改变整个系统的焦点距离。因此，既能满足小型低廉的要求，又能实现可减小像面弯曲和象散现象的光学图像电子放大的成像光学系统。
根据本发明的1种实施方式，以Z表示光轴、以X、Y表示与光轴垂直面的座标，K为确定2次曲线形态的常数，C为中心曲率，A为矫正系数，j为中心区域及其周围带状区域的识别号码，将中心区域取为1，从内侧开始依次付与号码，将中心区域光轴上的原点作为基准，作为确定中心偏移量dj，表示中心区域和至少1个带状区域的面是将2次曲线
h = x 2 + y 2
c j = 1 R j
Z j = c j h 2 1 + 1 - ( 1 + k j ) c j 2 h 2 + Σ i = 1 m A ij h i + d j
围绕光轴旋转了的光轴对称旋转面。因此，通过个别调整上述非球面式的系数，可补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
附图说明
第1图是表示本发明的数值实施例1的透镜截面和光路图。
第2图是表示本发明的数值实施例1的像差图。
第3图是表示本发明的数值实施例2的透镜截面和光路图。
第4图是表示本发明的数值实施例2的像差图。
第5图是表示本发明的数值实施例3的透镜截面和光路图。
第6图是表示本发明的数值实施例3的像差图。
第7图是表示与数值实施例1比较的现有数值实施例A的透镜截面和光路图。
第8图是表示与数值实施例1比较的现有数值实施例A的像差图。
第9图是表示与数值实施例2比较的现有数值实施例B的像差图。
第10图是表示与数值实施例3比较的现有数值实施例C的像差图。
第11图是表示本发明的数值实施例4的透镜截面和光路图。
第12图是表示本发明的数值实施例4的像差图。
第13图是表示本发明的数值实施例5的透镜截面和光路图。
第14图是表示本发明的数值实施例5的像差图。
第15图是表示本发明的数值实施例6的透镜截面和光路图。
第16图是表示本发明的数值实施例6的像差图。
第17图是表示本发明的数值实施例7的透镜截面和光路图。
第18图是表示本发明的数值实施例7的像差图。
第19图是表示与数值实施例4比较的现有数值实施例D的像差图。
第20图是表示与数值实施例5比较的现有数值实施例E的像差图。
第21图是表示与数值实施例7比较的现有数值实施例F的像差图。
第22图是表示本发明的数值实施例8的透镜截面和光路图。
第23图是表示本发明的数值实施例8的像差图。
第24图是表示透镜驱动方式图像电子放大摄像透镜的焦点距离与像高的关系。
实施发明的最佳形态
图1、图3、图5、图11、图13、图15、图17和图22分别表示本发明下述数值实施例1至8的透镜截面和光路图。图2、图4、图6、图12、图14、图16、图18和图23分别表示本发明下述数值实施例1至8的像差图。图2、图4、图6中，像差图的左侧图表示对像高的切向像面(左图的点线)和球缺像面(左图的实线)的位置(由像面的偏差，单位mm)，即，像面弯曲和象散现象。像差图的右侧表示对像高的畸变像差(右图，单位百分比)。图12、图14、图16、图18和图23中的左图表示轴上色像差。中央的图表示对像高的切向像面(左图的点线)和球缺像面(左图的实线)的位置(由像面的偏差，单位mm)，即，像面弯曲和象散现象。右侧的图表示对像高的畸变像差(右图，单位百分比)。
在此数值实施例1至3是分别由2、1和3个透镜构成成像光学系统的情况。分别设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域，以便补偿在1个透镜的1个面上由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
数值实施例4至8是分别由3个透镜构成成像光学系统的情况，分别设置围绕光轴周围的至少1个带状区域和含光轴的中心区域。
另外，图7表示与数值实施例1比较的利用现有技术的数值实施例A的透镜截面和光路图。图8表示数值实施例A的像差图。即，图9、10、19、20和21分别表示与本发明的数值实施例2、3、4、5和7比较的，利用现有技术的数值实施例B至F的像差图。
在中心区域和带状区域的边界或多个带状区域的边界处，可以存在光轴方向上的阶差。因此，对阶差面的构造进行说明。射入阶差面的光线会发生反射光斑。为了减少反射光斑量，在阶差面与光轴形成平行时，最好确定阶差面对光轴的倾斜度，使射入阶差面的光在最小角度和最大角度之间形成角度倾斜度，在阶差面与光轴平行时，也可确定阶差面对光轴的倾斜度，使射入阶差面的光形成平均角度的倾斜度。
中心区域和带状区域的边界或多个带状区域的边界光轴方向上的阶差1，将光的波长取为λ，透镜的折射率取为n，最好满足下式：
1＜λ(n-1)通过确定阶差以满足上式，可排除映入图像中的阶差，并能抑制阶差引起的光干涉。
以下对各数值实施例进行说明。
(数值实施例1)
如图1所示，数值实施例1中的成像光学系统由2个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈面10射入的光，通过第1透镜1、第2透镜2、玻璃板4，到达传感器面5上。第1透镜1的射入面和射出面、第2透镜2的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至5和8、9面。2、3和5定义为单一的非球面式。4面，即第2透镜2的射入面是象散现象矫正面，即设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域面。本实施例中，设置以圆定义周围的2个带状区域和中心区域，将各个区域的面定义为3种非球面式。而且，非球面的基准球面中心即光轴上的原点位置是不相同的，彼此形成偏移。把该量称作中心偏移量dj。j是中心区域及其周围带状区域的识别号码。将中心区域取为1，从内侧开始依次付与号码。将中心区域光轴上的原点作为基准，定为中心偏移量dj。即do＝0。
2、3和5面是单一的非球面，是使以下2次曲线围绕光轴旋转的光轴对称旋转面。其中，将光轴取为Z、将垂直光轴面的座标以X、Y表示。K是确定2次曲线形状的常数、C是中心曲率，A是矫正系数。
h = x 2 + y 2
c = 1 R
Z = c h 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 h 2 + Σ i = 1 m A i h i
4面的象散现象矫正面中心区域或带状区域j的非球面，以下式表示，
h = x 2 + y 2
c j = 1 R j
Z j = c j h 2 1 + 1 - ( 1 + k j ) c j 2 h 2 + Σ i = 1 m A ij h i + d j
作为表示面的式，根据需要也可以使用上述以外的其他式。以上数值实施例的非球面定义和数值实施例1的情况一样。
另外，至少1个带状区域和中心区域的边界部分面倾斜度，以通过该边界部分的光线角度函数确定。通过使面的倾斜度接近于通过该边界部分的光线角度，可缓解因阶差不连续性而带来的像差中的影响。
在5面，即第2透镜2的射出面，设置色像差的衍射元件(衍射光栅、DOE)。衍射元件，设计具有决定间距的形状，在相邻衍射元件的波带处设置阶差，以产生1个波长的光路差，并得到随光路差函数的折射角。利用具有这种衍射元件的负阿贝数效果，可进行色像差矫正。
Φ＝c2r2+c4r4+c6r6+c8r8
在此，玻璃板4，作为隔断红外线滤光片代用品使用。
(数值实施例A)
如图7所示，在数值实施例A中的成像光学系统，和数值实施例1一样，由2个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、第2透镜2、玻璃板4到达传感器面。第1透镜1的射入面和射出面、第2透镜2的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至5和8、9面。2至5面定义为单一的非球面式。在5面，即第2透镜2的射出面处设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
将图2所示的数值实施例1的像差图与图8所示的数值实施例A的像差图比较时，图8的情况下，球缺像面在像高2mm附近具有很大的像差，与其相反，图2的情况下，切向像面和球缺像面都收容在像面附近。畸变像差在两者之间没有观察到太大的差异。
(数值实施例2)
如图3所示，在数值实施例2中的成像光学系统，由1个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、玻璃板4到达传感器面5。第1透镜1的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至5面。2面定义为单一的非球面式。3面，即第1透镜1的射出面是象散现象的矫正面，即，设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域的面，本实施例中，设置以圆定义周围的2个带状区域和中心区域，各区域的面定义为3种非球面式，各个非球面式的中心即光轴上的原点位置不同。
(数值实施例B)
数值实施例B中的成像光学系统和数值实施例2一样，由1个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、玻璃板4到达传感器面5。第1透镜1的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至5面。2和3面定义为单一的非球面式。3面具有DOE。
将图4所示的数值实施例2的像差图与图9中数值实施例B的现有技术的像差图比较。图9中的现有技术的情况下，随着从像高1mm附近像高变大，球缺像面也急剧变大。而且子午像面，在像高0.5mm附近作为峰而变大。与其相反，图4中本发明的情况下，切向像面和球缺像面收容在像面附近。畸变像差在两者之间没有观察到太大的差异。
(数值实施例3)
如图5所示，数值实施例3中的成像光学系统，由3个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面5。第1透镜1的射入面和射出面、第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至9面。2至6面定义为单一的非球面。7面，即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即，设置了围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，将各个区域的面定义为2种非球面式。另外，非球面式的中心，即光轴上的点(原点)位置彼此偏移。把该量称作中心偏移量。在5面即第2透镜2的射出面上设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
(数值实施例C)
数值实施例C中的成像光学系统，和数值实施例3一样，由3个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面5。第1透镜1的射入面和射出面、第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作2至9面。2至7面定义为单一的非球面式。在5面，即第2透镜2的射出面上设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
将图6所示的数值实施例3的像差图与图10中的数值实施例C的现有技术的像差图进行比较。图10中现有技术情况下，将像高2mm附近作为峰，球缺像面的像差变大。与其相反，图6中本发明的情况下，球缺像面的像差峰比较小。畸变像差在两者间未观察到太大的差异。
(数值实施例4)
如图11所示，数值实施例4中的成像光学系统，由3个透镜和玻璃板构成。从物体通过光圈射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至6面定义为单一的非球面式。7面即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即设置了围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，各个面定义为2种非球面式。另外，非球面式的中心，即光轴上的点(原点)的位置彼此产生偏移。将该量称作中心偏移量。数值实施例4的表中，以dj表示中心偏移量。在5面，即第2透镜2的射出面上设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
(数值实施例D)
数值实施例D中的成像光学系统，和数值实施例4一样，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至7面定义为单一的非球面式。
将图12所示的数值实施例4的像差图与图19中数值实施例D中的现有技术像差图进行比较。像面弯曲和象散现象小于图19所示现有技术的情况。
(数值实施例5)
如图13所示，数值实施例5中的成像光学系统，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至6面定义为单一的非球面式。7面，即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即，设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，各个面定义以2种非球面式而定义。非球面式的中心，即光轴上的点(原点)的位置彼此产生偏移。将该偏移量称作中心偏移量。数值实施例5的表中，以dj表示中心偏移量。
数值实施例5中，第1透镜和第3透镜的阿贝数相等，但第2透镜的阿贝数不同。第1至3透镜的焦点距离示于以下表1中。
表1
  焦点距离
  第1透镜   4.57
  第2透镜   -35.23
  第3透镜   21.81
如表1所知，通过适当选择多个透镜的焦点距离和阿贝数，可减小轴上色像差。具体讲，使第1至第3透镜的任何一个都具有负的焦点距离，该透镜的阿贝数都比其他的小。本实施例中，使第2透镜具有负的焦点距离，阿贝数小于第1和第3透镜的。
(数值实施例E)
数值实施例5中的成像光学系统，和数值实施例5一样，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至7面以单一的非球面式定义。
数值实施例E中，和数值实施例5一样，第1透镜和第3透镜的阿贝数相等，第2透镜的阿贝数不同。
将图14所示的数值实施例5的像差图与图20中的数值实施例E的现有技术像差图比较，像面弯曲和象散现象都小于图20所示的现有技术。将图14所示的数值实施例5的像差图与图12所示的数值实施例4的像差图比较时，轴上色像差的降低与使用DOE面的数值实施例4大致一样。
(数值实施例6)
如图15所示，数值实施例6中的成像光学系统，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至6面定义为单一的非球面式。7面，即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即，设置了围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，各个面定义以2种非球面式而定义。非球面式的中心，即光轴上的点(原点)的位置彼此产生偏移。将该量称作中心偏移量。数值实施例6的表中，以di表示中心偏移量。
数值实施例6中，第1透镜和第3透镜的阿贝数相等，但第2透镜的阿贝数不同。第1至3透镜的焦点距离示于下表2。
表2
  焦点距离
  第1透镜   4.50
  第2透镜   -64.09
  第3透镜   26.91
如表2所知，通过适当选择多个透镜的焦点距离和阿贝数，可减小轴上色像差。具体是第1至第3透镜都具有负的焦点距离，该透镜的阿贝数比其他的小。本实施例中，第2透镜具有负的焦点距离，阿贝数也比第1和第3透镜小。
数值实施例6中，在5面，即第2透镜2的射出面上进而设置用于矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。使用阿贝数与DOE不同的透镜，并用此方法时，可分别分散作为目标矫正消色的量，提高设计的自由度。
将图16所示的数值实施例6的像差图与图20中数值实施例E的现有技术像差图进行比较。像面弯曲和象散现象都小于图20所示的现有技术。利用DOE补偿图16中所示的数值实施例6的轴上色像差，利用不同阿贝数的透镜进行补偿，与图14所示的数值实施例5的轴上色像差比较时，小于任何一种情况。
(数值实施例7)
如图17所示，数值实施例7的对象是透镜驱动方式图像电子放大摄像透镜。如图24所示，将像高取为y(mm)、视场角取为θ(度)、焦点距离取为f(mm)时，摄像透镜中成立下式。
y＝f×tanθ
当摄像元件(传感器)的大小未改变时，只要改变焦点距离就能改变视场角。即，只要增大焦点距离就能减小视场角(望远侧)，只要减小焦点距离就能变大视场角(广角侧)。通过如此改变焦点距离而改变视场角的方式，称作光学图像电子放大方式。
数值实施例7中的成像光学系统，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至6面以单一的非球面式定义。7面，即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即，设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，各个面定义以2种非球面式而定义。另外，非球面式的中心，即光轴上的点(原点)的位置彼此偏移。将该量称作中心偏移量。数值实施例7的表中，以dj表示中心偏移量。在5面即第2透镜2的射出面上，设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
使第2透镜和第3透镜沿光轴方向移动，在望远侧和广角侧之间进行切换。
在图18中表示数值实施例7的像差图。
(数值实施例F)
数值实施例F中的成像光学系统，和数值实施例7一样，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至7面以单一的非球面式定义。
和数值实施例7一样，沿光轴方向移动第2透镜和第3透镜，进行望远侧和广角侧切换。
将图18所示的数值实施例7的像差图与图21中数值实施例F的现有技术像差图进行比较，在广角侧，像面弯曲和象散现象都小于现有技术。
(数值实施例8)
如图22所示，数值实施例8中的成像光学系统，和数值实施例4一样，由3个透镜和玻璃板构成。从物体射入的光，通过第1透镜1、光圈面、第2透镜2、第3透镜3、玻璃板4到达传感器面(像面)5。将第1透镜1的射入面和射出面称作1面和2面。第2透镜2的射入面和射出面、第3透镜3的射入面和射出面、玻璃板4的射入面和射出面，分别称作4至9面。1、2面和4至6面以单一的非球面式定义。7面，即第3透镜3的射出面是象散现象矫正面，即设置围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域的面。本实施例中，设置以圆定义周围的1个带状区域和中心区域，各个面以2种非球面式而定义。非球面式的中心，即光轴上的点(原点)的位置彼此产生偏移。将该量称作中心偏移量。数值实施例8的表中，以di表示中心偏移量。本数值实施例中，确定中心区域和带状区域的边界处光轴方向的阶差，将光的波长取为λ、透镜的折射率取为n，要满足下式。
1＜λ(n-1)具体讲，中心区域和带状区域的边界处光轴方向的阶差量为0.000061mm。通过如此确定，可排除映入图像中的阶差，并能抑制由阶差引起的光干涉。在5面即第2透镜2的射出面上，设置矫正色像差的衍射元件(衍射光栅，DOE)。
将图23中所示的数值实施例8的像差图与图19的数值实施例D的现有技术像差图进行比较，像面弯曲和象散现象都小于图19所示的现有技术，与图12所示的数值实施例4的情况一样。
数值实施例4的中心区域和带状区域的边界处光轴方向的阶差量为0.018mm。数值实施例8中，在第3透镜的像侧面具有变形点。使该数值减少到上述值。数值实施例4的第3透镜，由于像侧面上没有变形点，所以制造过程中对透镜的处理比数值实施例8的第3透镜更容易。
根据本发明，除了现有技术的参量外，还将围绕光轴周围至少1个带状区域的数和位置、每个区域的面形状、中心偏移量作为参量加进去，与现有技术比较，像面弯曲或象散现象都进一步减小。
另外，本发明的成像光学元件，没有折射率和色散值的变化，利用对矫正像差不利的塑料材料形成时，就此点，应特别注意。
而且，在上述中，作为成像光学元件，虽然以透镜为例作了说明，但本发明也适用于反射镜等其他的成像光学元件。例如，在扫描器中的反射镜部分，设置带有曲率的本发明成像光学系统进行聚光，或者在扫描光学系统的反射镜中设置本发明的成像光学系统，等等。
以下具体示出了本发明的数值实施例。将中心区域和带状区域都表示为波带。F数表示为Fno。
数值实施例1
Fno.＝2.7焦点距离＝3.499mm
面号码 注释   面间距(mm) 面形状
  物体面   物体   500
  光圈面   光圈   0.1
  2面   第一透镜   0.863   非球面
  3面   第一透镜   0.349   非球面
  4面   第二透镜   1.245   象散现象矫正面
  5面   第二透镜   1.06   DOE面
  8面   玻璃板   0.3
  9面   玻璃板   0.74
  像面   传感器
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   5面
  R   1.473   1.605   -9.224
  K   0   0   0
  A4   -0.3160E-01   -0.2545E-01   0.2453E-01
  A6   0.3599E-01   0.7511E-02   -0.7399E-02
  A8   -0.1967E-01   0.6067E-01   -0.2350E-02
  A10   0   -0.2344E-01   0.6771E-04
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   -0.1425E-01
  C4   0.5566E-02
  C6   -0.1545E-04
象散现象矫正面形状(各个波带：j)
                  (各个波带中的中心阶差量d)
  面系数   j＝1   j＝2   j＝3
  面最内半径   0   0.35   0.55
  dj   0   0.054   0.095
  Rj   3.055   0.054   3.117
  kj   0   0   0
  A4j   -0.1749E-01   -0.2008E-02   -0.6787E-02
  A6j   0.1426   -0.6198E-01   -0.1878E-01
  A8j   -0.9036   0.6343E-01   -0.3700E-03
  A10j   0   0   0
数值实施例A
Fno.＝2.7焦点距离＝3.514mm
面号码 注释   面间距(mm) 面形状
  物体面   物体   500
  光圈面   光圈   0.1
  2面   第一透镜   0.863   非球面
  3面   第一透镜   0.428   非球面
  4面   第二透镜   1.188   非球面
  5面   第二透镜   1.05   DOE面
  8面   玻璃板   0.3
  9面   玻璃板   0.74
  像面   传感器
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面
  R   1.473   1.605   2.861   -15.788
  K   0   0   0   0
  A4   -0.3160E-01   -0.2545E-01   -0.1233E-01   0.1974E-01
  A6   0.3599E-01   0.7511E-02   -0.2533E-01   -0.1060E-01
  A8   -0.1967E-01   0.6067E-01   0.5044E-2   -0.1637E-02
  A10   0   -0.2344E-01   0   0.3052E-03
数值实施例2
Fno.＝2.8焦点距离＝2.050mm
面号码 注释   面间距(mm) 面形状
  物体面   物体   500
  光圈面   光圈   0.25
  2面   第一透镜   1.65   非球面
  3面   第一透镜   1.0   象散现象矫正面
  4面   玻璃板   0.3
  5面   玻璃板   0.3
  像面   传感器
非球面形状
  非球面系数   2面
  R   2.097
  K   -2.427
  A4   0.6389E-01
  A6   -0.5471E-01
  A8   0.1585
  A10   -0.2322
象散现象矫正面形状
  面系数   第一面   第二面   第三面
  面最内半径   0   0.3101   0.5851
  dj   0   0.05935   0.1488
  Rj   -1.448   -1.523   -2.249
  kj   -9.166   -10.185   -6.353
  A4j   -0.1384   -0.2941   -0.3463
  A6j   1.3600   0.4276   0.5055
  A8j   -40.7482   -0.1647   -0.3343
  A10j   235.5219   0.2145   0.1000
数值实施例B
Fno.＝2.8焦点距离＝1.96mm
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   500   0   1
  光圈面   光圈   0.25   0   1
  2面   第一透镜   1.65   56.74   1.494   非球面
  3面   第一透镜   1.0   0   1   DOE面
  4面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  5面   玻璃板   0.3   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面
  R   2.428   -1.361
  K   -0.371   -10.284
  A4   -9.6995E-03   -2.4687E-01
  A6   1.0087E-01   2.6208E-01
  A8   -1.5045E-01   -1.3874E-01
  A10   2.0026E-02   4.0346E-02
光路差函数系数
  非球面系数   2面
  C2   -1.6825E-02
  C4   -1.1202E-02
  C6   1.9336E-02
  C8   -1.1003E-02
数值实施例3
Fno.＝2.8焦点距离＝4.157mm
光学配置
面号码 注释   面间距(mm) 面形状
  物体面   物体   900
  光圈面   光圈   0.1
  2面   第一透镜   0.912   非球面
  3面   第一透镜   0.400   非球面
  4面   第二透镜   0.776   非球面
  5面   第二透镜   0.134   DOE面
  6面   第三透镜   1.000   非球面
  7面   第三透镜   1.639   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3
  9面   玻璃板   0.74
  像面   传感器
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   3.175   -26.831   -1.306   -1.640   1.962
  K   0   0   0   0   0
  A4   -0.1783E-01   -0.3550E-01   0.1079   0.1708E-01   -0.7416E-01
  A6   -0.7402E-03   -0.3702E-01   -0.9719E-01   -0.2454E-02   0.9214E-02
  A8   -0.9385E-02   0.1193E-01   0.8431E-01   0.1289E-01   -0.3657E-02
  A10   0   0   0   0.5059E-03   0
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   0.7724E-02
  C4   -0.1301E-02
  C6   0.5826E-03
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0   0.80
  dj   0   -0.06
  Rj   2.057   2.112
  kj   0   0
  A4j   -0.4089E-01   -0.3998E-01
  A6j   -0.1212E-01   -0.3757E-02
  A8j   0.1367E-01   0.6548E-03
  A10j   -0.7024E-02   -0.1981E-03
数值实施例C
Fno.＝2.8焦点距离＝4.15(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   900   0   1
  光圈面   光圈   0.1   0   1
  2面   第一透镜   0.92   52.85   1.546   非球面
  3面   第一透镜   0.4   0   1   非球面
  4面   第二透镜   0.78   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.13   0   1   DOE面
  6面   第三透镜   1.0   52.85   1.546   非球面
  7面   第三透镜   1.64   0   1   非球面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数 2面 3面 4面 5面 6面 7面
  R   3.175   -26.831   -1.306   -1.640   1.962   2.062
  K   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000
  A4   -1.7825E-02   -3.5500E-02   1.0791E-01   1.7077E-02   -7.4160E-02   -4.1757E-02
  A6   -7.4017E-04   -3.7025E-02   -9.7194E-02   -2.4545E-03   9.2144E-03   -4.3381E-03
  A8   -9.3846E-03   1.1925E-02   8.4313E-02   1.2895E-02   -3.6571E-03   1.1449E-03
  A10   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   5.0588E-04   0.0000E+00   -3.3252E-04
光路差函数系数
  非球面系数   5面
  C2   -7.7241E-03
  C4   1.3012E-03
  C6   -5.8259E-04
数值实施例4
Fno.＝3.5焦点距离＝4.9(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.14   52.85   1.546   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.66   0   1
  4面   第二透镜   0.94   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.45   0   1   DOE面
  6面   第三透镜   1.2   52.85   1.546   非球面
  7面   第三透镜   0.91   0   1   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.409   -43.369   -1.223   -1.506   5.724
  K   0   0   0   0   0
  A4   -7.8709E-03   -2.3163E-02   6.0064E-02   5.6082E-02   -9.2468E-04
  A6   1.2644E-03   -1.4715E-02   3.3630E-02   2.8995E-02   3.1645E-04
  A8   -4.7514E-03   -3.1645E-03   7.2581E-02   8.0468E-03   0.0000E+00
  A10   0.0000E+00   9.7319E-03   -6.3905E-02   0.0000E+00   0.0000E+00
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0.00   1.30
  dj   0.00   0.03
  Rj   3.772   4.804
  kj   0   0
  A4j   -4.5022E-02   -2.0288E-02
  A6j   9.6590E-03   1.0616E-03
  A8j   -1.2577E-03   7.4542E-06
  A10j   0.0000E+00   0.0000E+00
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   -6.9541E-03
  C4   1.0493E-02
  C6   -5.7904E-03
数值实施例D
Fno.＝3.5焦点距离＝4.9(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.17   52.85   1.546   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.65   0   1
  4面   第二透镜   0.98   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.38   0   1   非球面
  6面   第三透镜   1.2   52.85   1.546   非球面
  7面   第三透镜   0.92   0   1   非球面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数 2面 3面 4面 5面 6面 6面
  R   2.053   9.900   -1.687   -2.450   3.973   5.911
  K   0   0   0   0   0   0
  A4   2.5436E-04   -7.4178E-03   1.8687E-02   3.1196E-02   -6.7846E-03   -8.6485E-03
  A6   -3.8387E-04   1.9203E-03   -1.2545E-02   4.2876E-03   1.5758E-04   -1.5268E-04
  A8   -4.7728E-06   4.3270E-04   -2.2988E-03   1.1396E-04   -1.0963E-07   1.3142E-07
  A10   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
数值实施例5
Fno.＝3.5焦点距离＝4.9(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.14   62.35   1.511   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.66   0   1
  4面   第二透镜   0.94   29.29   1.588   非球面
  5面   第二透镜   0.45   0   1   非球面
  6面   第三透镜   1.2   62.35   1.511   非球面
  7面   第三透镜   0.91   0   1   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.131   20.048   -1.640   -2.159   3.720
  K   0   0   0   0   0
  A4   2.8089E-04   2.8774E-04   2.2262E-02   2.8980E-02   -1.0761E-02
  A6   8.9929E-04   -1.1312E-02   2.7861E-02   5.9386E-03   -3.5966E-05
  A8   -8.1657E-04   9.0086E-03   -1.7442E-02   1.5612E-03   0.0000E+00
  A10   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0.00   1.15
  dj   0.00   0.03
  Rj   4.976   5.142
  kj   0   0
  A4j   -1.0941E-02   -8.7075E-03
  A6j   -5.6840E-04   -7.3611E-04
  A8j   0.0000E+00   0.0000E+00
  A10j   0.0000E+00   0.0000E+00
数值实施例E
Fno.＝3.5焦点距离＝4.84(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.14   62.35   1.511   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.66   0   1
  4面   第二透镜   0.94   29.29   1.588   非球面
  5面   第二透镜   0.45   0   1   非球面
  6面   第三透镜   1.2   62.35   1.511   非球面
  7面   第三透镜   0.91   0   1   非球面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数 2面 3面 4面 5面 6面 6面
  R   2.133   20.237   -1.614   -2.119   3.689   5.032
  K   0   0   0   0   0   0
  A4   2.4538E-04   1.6643E-04   2.2594E-02   2.9200E-02   -1.0924E-02   -1.2438E-02
  A6   9.1072E-04   -1.1418E-02   2.8037E-02   6.0198E-03   -3.2699E-05   -2.2851E-04
  A8   -8.1097E-04   9.1113E-03   -1.7602E-02   1.5921E-03   3.6804E-07   -1.0915E-05
  A10   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
数值实施例6
Fno.＝3.5焦点距离＝4.9(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.14   62.35   1.511   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.66   0   1
  4面   第二透镜   0.94   29.29   1.588   非球面
  5面   第二透镜   0.45   0   1   DOE面
  6面   第三透镜   1.2   62.35   1.511   非球面
  7面   第三透镜   1.06   0   1   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.079   17.624   -1.238   -1.710   3.464
  K   0   0   0   0   0
  A4   -9.5770E-04   -8.4709E-03   2.3514E-02   1.6891E-02   -1.7806E-02
  A6   2.8511E-03   -2.7958E-02   2.3282E-02   4.8867E-03   1.2091E-03
  A8   -3.4398E-03   1.8176E-02   3.1049E-03   7.8011E-03   0.0000E+00
  A10   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0.00   1.4
  dj   0.00   0.0
  Rj   4.087   4.706
  kj   0   0
  A4j   -1.8453E-02   -1.0151E-02
  A6j   -1.1148E-04   -1.3562E-03
  A8j   2.0663E-04   1.9353E-04
  A10j   0.0000E+00   0.0000E+00
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   -7.2614E-03
  C4   4.9224E-03
  C6   -1.8178E-03
数值实施例7
Fno.＝2.5(广角侧)Fno.＝3.8(望远侧)焦点距离＝2.0(mm)广角侧4.0(mm)望远侧
光学配置
面号码 注释   面间距广角侧(mm) 面间距望角侧 色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   250   0   1
  1面   第一透镜   0.8   0.8   52.85   1.546   非球面
  2面   第一透镜   3.0   0.99   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.3   0.3   0   1
  4面   第二透镜   0.95   0.95   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.61   3.27   0   1   DOE面
  6面   第三透镜   1.2   1.2   52.85   1.546   非球面
7面 第三透镜 1.14 0.5 0 1   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.744   1.481   3.042   -6.287   -4.882
  K   0   0   0   0   0
  A4   -1.4101E-02   8.1044E-03   -4.9287E-03   1.2663E-02   -2.7903E-02
  A6   1.7603E-02   -1.3433E-02   -5.9235E-03   -5.9148E-02   2.3341E-02
  A8   -3.1312E-03   5.3696E-02   1.0912E-01   1.0228E-01   -4.2183E-02
  A10   0.0000E+00   -2.6706E-02   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0.00   1.20
  dj   0.00   0.02
  Rj   -1.515   -1.763
  kj   0   0
  A4j   5.2554E-02   -1.6003E-02
  A6j   1.0740E-02   2.3405E-02
  A8j   -3.2720E-03   -9.9267E-03
  A10j   -1.1968E-03   6.4561E-04
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   -1.843E-02
  C4   7.374E-03
  C6   -5.419E-03
数值实施例F
Fno.＝2.5(广角侧)Fno.＝3.8(望远侧)焦点距离＝2.0(mm)广角侧3.9(mm)望远侧
光学配置
面号码 注释   面间距广角侧(mm) 面间距望角侧 色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   250   0   1
  1面   第一透镜   0.8   0.8   52.85   1.546   非球面
  2面   第一透镜   3.0   1.02   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.3   0.3   0   1
  4面   第二透镜   1.0   1.0   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.57   3.23   0   1   非球面
  6面   第三透镜   1.14   1.14   52.85   1.546   非球面
  7面   第三透镜   1.19   0.5   0   1   非球面
  8面   玻璃板   0.3   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.753   1.482   3.082   -4.289   -4.907
  K   0   0   0   0   0
  A4   -1.4128E-02   9.4320E-03   -6.8055E-03   2.2965E-02   -2.2360E-02
  A6   1.8568E-02   -9.2702E-03   -2.3350E-03   -5.7420E-02   2.1159E-02
  A8   -3.2655E-03   5.4418E-02   9.8359E-02   8.6401E-02   -4.0470E-02
  A10   0.0000E+00   -2.7459E-02   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00
数值实施例8
Fno.＝3.5焦点距离＝4.9(mm)阶差量(境界半径中的阶差量)＝0.000061(mm)
光学配置
面号码 注释   面间距(mm)   色散值(阿贝数) 折射率 面形状
  物体面   物体   1200   0   1
  1面   第一透镜   1.14   52.85   1.546   非球面
  2面   第一透镜   0.2   0   1   非球面
  光圈面   光圈   0.66   0   1
  4面   第二透镜   0.94   52.85   1.546   非球面
  5面   第二透镜   0.45   0   1   DOE面
  6面   第三透镜   1.2   52.85   1.546   非球面
  7面   第三透镜   0.9   0   1   象散现象矫正面
  8面   玻璃板   0.3   64.17   1.518
  9面   玻璃板   0.7   0   1
  像面
非球面形状
  非球面系数   2面   3面   4面   5面   6面
  R   2.409   -43.369   -1.223   -1.506   5.724
  K   0   0   0   0   0
  A4   -7.8709E-03   -2.3163E-02   6.0064E-02   5.6082E-02   -9.2468E-04
  A6   1.2644E-03   -1.4715E-02   3.3630E-02   2.8995E-02   3.1645E-04
  A8   -4.7514E-03   -3.1645E-03   7.2581E-02   g.0468E-03   0.0000E+00
  A10   0.0000E+00   9.7319E-03   -6.3905E-02   0.0000E+00   0.0000E+00
象散现象矫正面形状
  面系数   j＝1   j＝2
  面最内半径   0.00   1.30
  dj   0.00   0.03
  Rj   3.851   4.998
  kj   0   0
  A4j   -4.4218E-02   -2.0091E-02
  A6j   9.1475E-03   9.9901E-04
  A8j   -1.1151E-03   1.4673E-06
  A10j   0.0000E+00   0.0000E+00
第二透镜5面光路差函数系数
  5面
  C2   -6.9541E-03
  C4   1.0493E-02
  C6   -5.7904E-03

Claims (19)

1.一种成像光学系统，是含有至少1个光学元件的成像光学系统，其中，将至少1个光学元件的至少1个面，分割成围绕光轴周围至少1个带状区域和含光轴的中心区域，在至少1个带状区域和中心区域之间设置阶差，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，分别单独地决定了构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
3.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，对构成至少1个带状区域和中心区域的面，以将各个面与光轴的交点作为原点的定义式表现时，各个面在光轴上的原点位置不同。
4.一种成像光学系统，是含有至少1个光学元件的成像光学系统，其中，将至少1个光学元件的至少1个面，分割成围绕光轴周围至少1个带状区域和含有光轴的中心区域，分别单独地决定了构成至少1个带状区域和中心区域的面形状，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
5.根据权利要求4所述的成像光学系统，其中，在至少1个带状区域和中心区域之间设置了阶差，以便补偿由成像光学系统产生的像面弯曲和/或象散现象。
6.根据权利要求5所述的成像光学系统，其中，将光的波长取为λ、透镜的折射率取为n，使中心区域和带状区域或多个带状区域之间的边界处光轴方向的阶差满足下式：
1＜λ(n-1)。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的成像光学系统，其中，对构成至少1个带状区域和含有光轴的中心区域的面，以将各个面与光轴的交点作为原点的定义式表现时，通过改变构成至少1个带状区域和中心区域的面的定义式，分别单独地决定了面的形状。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的成像光学系统，其中，对构成至少1个带状区域和中心区域的面，以非球面式定义。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的成像光学系统，其中，将中心区域和带状区域或多个带状区域之间的边界处阶差面的倾斜度，作为通过该边界部分的光线角度的函数进行确定。
10.根据权利要求9所述的成像光学系统，其中，在中心区域和带状区域或多个带状区域之间的边界处的阶差面与光轴平行时，确定阶差面对光轴的倾斜度，使射入阶差面的光，形成最小角度和最大角度之间的角度的倾斜度。
11.根据权利要求9所述的成像光学系统，其中，在中心区域和带状区域或多个带状区域之间边界的阶差面与光轴平行时，确定阶差面对光轴的倾斜度，使射入阶差面的光，成为平均角度的倾斜度。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的成像光学系统，其中，以将光轴上的点作为中心的圆，定义至少1个带状区域和中心区域的周围。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的成像光学系统，其中，在至少1个光学元件的至少1个面上设置衍射元件。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的成像光学系统，其中，在像侧的最外面上，具有至少1个带状区域和中心区域。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的成像光学系统，其中，至少1个光学元件是透镜。
16.根据权利要求15所述的成像光学系统，其中，含有具有正焦点距离的透镜和具有负焦点距离的透镜，具有负焦点距离的透镜阿贝数，小于具有正焦点距离的透镜阿贝数。
17.根据权利要求16所述的成像光学系统，由3个透镜构成，其中2个具有正焦点距离，1个具有负焦点距离。
18.根据权利要求15所述的成像光学系统，其中，含有具有共同光轴的多个透镜，通过改变透镜之间光轴方向的间距，改变整个系统的焦点距离。
19.根据权利要求8所述的成像光学系统，其中，光轴取为Z，与光轴垂直面的座标以X、Y表示，K为确定2次曲线形状的常数，C为中心曲率，A为矫正系数，j为中心区域及其周围带状区域的总识别号码，将中心区域作为1，从内侧依次付与号码，将中心区域光轴上的原点作为基准，确定中心偏移量dj，表示中心区域和至少1个带状区域的面，是将2次曲线
h = x 2 + y 2 c j = 1 R j Z j = c j h 1 + 1 - ( 1 + k j ) c j 2 h 2 + Σ i = 1 m A ij h i + d j
围绕光轴旋转了的光轴对称旋转面。
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