專利名稱：色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種也可應(yīng)對(duì)大口徑且廣角透鏡的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及對(duì)特定波長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行遮光從而進(jìn)行色差校正的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年被稱為CCTV的監(jiān)視用攝像機(jī)和例如超過(guò)200萬(wàn)像素的高清晰度數(shù)字照相機(jī)的成像光學(xué)系統(tǒng)由于其高清晰度的原因，在成像中顯著出現(xiàn)殘余橫向色差，存在滲色等問(wèn)題。特別是當(dāng)在光闌釋放狀態(tài)使在暗背景中存在小的高亮度物體那樣的被攝物體成像時(shí)，有時(shí)在高亮度物體像的周圍發(fā)生例如藍(lán)色等的滲色。
另外，大口徑·小型·低成本是普遍的愿望，最好避免透鏡片數(shù)的增加和使用特殊低色散玻璃材料。
另一方面，以往，在玻璃透鏡的表面形成作為光學(xué)系統(tǒng)發(fā)揮功能的樹(shù)脂層而構(gòu)成的復(fù)合型透鏡例如用于照相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)和復(fù)印機(jī)那樣的辦公設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)等多種光學(xué)系統(tǒng)。在使用這樣的在玻璃透鏡的表面形成樹(shù)脂層而構(gòu)成的復(fù)合型透鏡時(shí)，為了在作為光學(xué)系統(tǒng)發(fā)揮功能的樹(shù)脂層的有效范圍獲得必要的面精度，樹(shù)脂層實(shí)際上被朝周邊方向超過(guò)與成像相關(guān)的上述有效范圍地形成。
即，樹(shù)脂層不能避免發(fā)生面下垂部等，該面下垂部等不能獲得作為光學(xué)系統(tǒng)必要的面精度，實(shí)際上與成像無(wú)關(guān)的樹(shù)脂層部分形成到上述有效范圍外的相當(dāng)大的范圍。另外，形成這樣的樹(shù)脂層的玻璃透鏡自身的外徑需要比形成上述樹(shù)脂層的范圍大。這樣的情況，即在上述有效范圍的外部存在很多不對(duì)成像起作用的光學(xué)面，導(dǎo)致光斑的發(fā)生。
通過(guò)由樹(shù)脂層形成的復(fù)合型透鏡的周邊部的光線朝與對(duì)本來(lái)的成像有貢獻(xiàn)的有效光束完全不同的方向折射，在成像面例如膠片面、CCD面有時(shí)成為光斑光。在使用這樣的由樹(shù)脂層形成的復(fù)合型透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，需要防止復(fù)合型透鏡的非有效部分引起的該光斑。
不是在玻璃透鏡表面形成樹(shù)脂層而成的復(fù)合型透鏡時(shí)，將遮光構(gòu)件設(shè)置到有效范圍附近并兼作透鏡壓緊構(gòu)件，也可擋住成為上述光斑的原因的不需要的光?？墒?，在由樹(shù)脂層形成的復(fù)合型透鏡中，樹(shù)脂層的表面柔軟，對(duì)有效范圍內(nèi)的面精度產(chǎn)生影響，所以，采用這樣的方法不理想。另外，樹(shù)脂層的表面由于接近鏡面，所以，實(shí)施涂漆或涂墨的方法也不適當(dāng)。
根據(jù)上述情況，公開(kāi)了一種復(fù)合型透鏡(例如參照專利文獻(xiàn)1)，該復(fù)合型透鏡的特征在于具有玻璃透鏡，為了構(gòu)成復(fù)合型透鏡而形成于上述玻璃透鏡的表面的樹(shù)脂層，及遮光體，該遮光體設(shè)在上述玻璃透鏡與上述樹(shù)脂層之間且設(shè)在從光軸離開(kāi)的周邊的有效范圍外的部分，由至少可見(jiàn)光難以透過(guò)的材質(zhì)構(gòu)成。由該復(fù)合型透鏡可有效地防止有效范圍外的光束導(dǎo)致的光斑的發(fā)生。
另外，例如在專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了用于防止光學(xué)系統(tǒng)的殘存像差的光學(xué)光闌。這種透鏡構(gòu)成以亮度較暗、視場(chǎng)角窄、夾住光闌的前后透鏡接近對(duì)稱形的光學(xué)系統(tǒng)為前提。在該專利文獻(xiàn)2中為相同構(gòu)成，但高斯類型為前提，在前組透鏡與后組透鏡的中間位置設(shè)置了濾光器，該濾光器具有透鏡透射光的波長(zhǎng)范圍不同的多個(gè)分割區(qū)域，該濾光器分割成中央的圓形區(qū)域和其周緣的環(huán)帶區(qū)域。
作為這種技術(shù)，在專利文獻(xiàn)3中，還公開(kāi)了包含設(shè)置了用于減少軸外像差的遮光膜的透鏡構(gòu)成的圖像光學(xué)系統(tǒng)。另外，例如在專利文獻(xiàn)4中公知有具有波長(zhǎng)選擇性孔徑光闌的投射型彩色圖像顯示裝置等。
另外，例如在專利文獻(xiàn)5中還公開(kāi)了一種具有前組透鏡的電視攝像機(jī)，該前組透鏡將由涂覆一體成形的濾光器區(qū)域形成為具有距離光軸規(guī)定半徑的圓形。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平8-179105號(hào) 整體專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平11-125849專利文獻(xiàn)3日本專利第2846821號(hào)專利文獻(xiàn)4日本特開(kāi)昭57-37990號(hào)專利文獻(xiàn)5日本特開(kāi)平5-110938發(fā)明內(nèi)容在記載于專利文獻(xiàn)1的復(fù)合型透鏡中，雖然可有效地防止光斑的發(fā)生，但像差的減少，特別是所謂色差的減少，特別是光暈部分的色差成分的校正，都未進(jìn)行。其中，在由球差等諸像差使得從被攝物體的一點(diǎn)發(fā)出入射到透鏡的光束不聚集到一點(diǎn)而是展寬地分散時(shí)，光暈部分是指該展寬部分。
到目前銷售的較大口徑·小型·低成本的監(jiān)視用攝像機(jī)、高清晰度數(shù)字照相機(jī)的成像光學(xué)系統(tǒng)增加了用于使光暈部分的色差減少的透鏡片數(shù)，或使用了特殊低色散玻璃材料等，制造成本高。
另外，記載于上述專利文獻(xiàn)2的發(fā)明不過(guò)是如上述那樣，光學(xué)系統(tǒng)夾住光學(xué)光闌接近對(duì)稱形，在作為前組透鏡與后組透鏡的中間位置附近的光學(xué)光闌位置，設(shè)置具有校正效果的濾光器。一般越為大口徑，越為廣角，則入射光束的上線側(cè)即在入射光束圖中從上側(cè)入射到焦面的一側(cè)越容易成為光斑，而且上線側(cè)的光束在透鏡中間位置的光闌上通過(guò)接近光軸的位置。為此，上線側(cè)的光束通過(guò)過(guò)濾器周緣部成為校正的必要條件，但在記載于專利文獻(xiàn)2的發(fā)明中，入射角大的軸外光的上線側(cè)難以通過(guò)被分割成大致環(huán)狀的濾光器周緣部，所以，存在不能適用在視場(chǎng)角大的透鏡、大口徑透鏡的缺點(diǎn)。另一方面，如減小中央部的區(qū)域、增大周緣部，則上線側(cè)的光束也可能通過(guò)濾光器周緣部，但被截止的光量增加，彩色平衡等的缺點(diǎn)比光斑防止效果大得多。為了防止這一問(wèn)題，必須相應(yīng)于中央部區(qū)域的減少使周緣部區(qū)域也減少，但與暗的透鏡相同，失去了使用濾光器的優(yōu)點(diǎn)。另外， 當(dāng)避免該問(wèn)題時(shí)，僅能適用于入射角小的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的透鏡。
另外，在使用實(shí)施了涂覆的濾光器時(shí)，涂層具有入射特性，隨入射角不同產(chǎn)生不同的特性，例如波長(zhǎng)偏移、性能下降。在專利文獻(xiàn)2的濾光器位置，在軸上光束和軸外光束的入射角產(chǎn)生差別，色差成分校正的效果減少，并在適用到除對(duì)稱型以外的一般透鏡時(shí)，產(chǎn)生大的角度差，所以，色差成分校正的效果減半。
由于這樣的原因，不能有效而且平衡良好地減少色差成分特別是光暈部分的色差成分，不能充分地進(jìn)行色差成分的校正。
關(guān)于上述專利文獻(xiàn)3和4也同樣。
另外，專利文獻(xiàn)5的電視攝像機(jī)用透鏡裝置為在前組或后組透鏡表面、中央部分形成用于構(gòu)成濾光器的涂層的技術(shù)，由于在透鏡中央部設(shè)置減少透射率的濾光器，所以，為與本發(fā)明相反的關(guān)系，不能減少透鏡周緣部的光暈部分的色差成分。
本發(fā)明就是鑒于已往技術(shù)的上述問(wèn)題而作出的，其目的在于提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)可適用于除對(duì)稱型以外的光學(xué)系統(tǒng)，與光學(xué)性能相同的已往的成像光學(xué)系統(tǒng)相比，不增加透鏡片數(shù)，也不使用昂貴的特殊低色散玻璃材料，即可特別良好地校正色差成分。
本發(fā)明的目的還在于提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)和近紅外波長(zhǎng)區(qū)減少焦點(diǎn)位置偏移的所謂晝夜兼用透鏡、在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)和近紫外波長(zhǎng)區(qū)減少焦點(diǎn)位置偏移的紫外線應(yīng)對(duì)透鏡中，即便使用昂貴的特殊低色散玻璃材料，有時(shí)也不能良好地完全校正光暈部分的色差成分，本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)可解決這樣的問(wèn)題，良好地校正光暈部分的色差成分。
本發(fā)明的目的還在于提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)在希望除去的光線束聚集于透鏡系統(tǒng)外周部的部分、實(shí)施方式中光闌的后方配置光截止單元，從而可效率更高地僅將光暈部分的色差成分除去。
本發(fā)明的目的還在于提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)在光束的光暈部分的色差非常顯著時(shí)，使用越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的光截止單元，從而可不破壞圖像的彩色平衡、更良好地校正光暈部分的色差成分。
本申請(qǐng)的技術(shù)方案1的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)在上述透鏡系統(tǒng)中的規(guī)定透鏡面周緣部設(shè)置截止特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的光截止單元，從而除去通過(guò)透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的光暈部分的色差。
技術(shù)方案2的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有透鏡系統(tǒng)和光截止單元；該透鏡系統(tǒng)由至少包含前組和后組的透鏡組構(gòu)成；該光截止單元配置在上述透鏡系統(tǒng)的周緣部，截止通過(guò)該透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束；上述光截止單元設(shè)在上述后組以后的透鏡組的規(guī)定透鏡面，減少通過(guò)上述周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的色差成分，該規(guī)定透鏡面處于入射到該透鏡系統(tǒng)的上述光束的入射角大體一致的位置近旁。
技術(shù)方案3的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有透鏡系統(tǒng)和光截止單元；
該透鏡系統(tǒng)由至少包含前組和后組的透鏡組構(gòu)成；該光截止單元配置在上述透鏡系統(tǒng)的周緣部，截止通過(guò)該透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束；上述光截止單元設(shè)在上述前組以后的透鏡的規(guī)定透鏡面，減少通過(guò)上述周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的色差成分，該規(guī)定透鏡面處于入射到該透鏡系統(tǒng)的上述光束相對(duì)于光軸的高度大體一致的位置近旁。
本發(fā)明實(shí)施方式如下。
上述光截止單元為在周緣部具有波長(zhǎng)選擇吸收部的光學(xué)濾光器。
上述光截止單元為在上述透鏡系統(tǒng)的光學(xué)部件表面的周緣部具有波長(zhǎng)選擇反射部的涂層。
上述特定波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)樗{(lán)色的波長(zhǎng)區(qū)域。
上述光截止單元具有越往上述透鏡系統(tǒng)的周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的透射率特性。
上述光截止單元為平板狀的光學(xué)濾光器，大致環(huán)形的周緣部通過(guò)進(jìn)行具有規(guī)定透射率的特性的涂覆而形成。
上述光截止單元為形成于規(guī)定透鏡系統(tǒng)的涂層，設(shè)在上述規(guī)定透鏡的周緣部，通過(guò)實(shí)施具有規(guī)定透射率的特性的涂覆而形成。
按照本發(fā)明的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，可制造這樣的成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)與光學(xué)性能相同的已往技術(shù)的成像光學(xué)系統(tǒng)相比，不增加透鏡片數(shù)，也不使用昂貴的特殊低色散玻璃材料即可特別良好地校正色差成分。
另外，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)和近紅外波長(zhǎng)區(qū)減少焦點(diǎn)位置偏移的所謂晝夜兼用透鏡、在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)和近紫外波長(zhǎng)區(qū)減少焦點(diǎn)位置偏移的紫外線應(yīng)對(duì)透鏡中，即便使用昂貴的特殊低色散玻璃材料，有時(shí)也不能良好地完全校正光暈部分的色差成分，但按照本發(fā)明的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，可良好地校正光暈部分的色差成分。
另外，在光束的光暈部分的色差成分非常顯著時(shí)，使用越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的光截止單元時(shí)，從而可不破壞圖像的彩色平衡、更良好地校正光暈部分的色差成分。


圖1為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。
圖2為由本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的第16面和第17面表示的光學(xué)濾光器的立體圖。
圖3為由本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的第16面和第17面表示的光學(xué)濾光器的透射率曲線圖。
圖4為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的軸上像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖5為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的7成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖6為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的10成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖7為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF曲線圖。
圖8為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。
圖9為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的具有涂覆部分的透鏡的立體圖。
圖10為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的涂覆部分的透射率曲線圖。
圖11為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的軸上像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖12為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的7成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖13為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的10成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖14為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF曲線圖。
圖15為本發(fā)明第3實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的具有涂覆部分的透鏡的立體圖。
圖16為本發(fā)明第3實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的涂覆部分的透射率曲線圖。
圖17為本發(fā)明第3實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的軸上像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖18為本發(fā)明第3實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的7成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖19為本發(fā)明第3實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的10成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖20為以往的成像透鏡系統(tǒng)(比較例1)的光學(xué)圖。
圖21為以往的成像透鏡系統(tǒng)(比較例1)的軸上像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖22為以往的成像透鏡系統(tǒng)(比較例1)的7成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖23為以往的成像透鏡系統(tǒng)(比較例1)的10成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖24為以往的成像透鏡系統(tǒng)(比較例1)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF曲線圖。
圖25為比較用的成像透鏡系統(tǒng)(比較例2)的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。
圖26為比較用的成像透鏡系統(tǒng)(比較例2)的軸上像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖27為比較用的成像透鏡系統(tǒng)(比較例2)的7成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖28為比較用的成像透鏡系統(tǒng)(比較例2)的10成像高的像點(diǎn)的橫向像差的像差圖。
圖29為比較用的成像透鏡系統(tǒng)(比較例2)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF曲線圖。
附圖中附圖標(biāo)記的簡(jiǎn)單說(shuō)明O光軸110、210光學(xué)濾光器112、212濾光器部分114、214透射部分120涂覆部分122透射部分具體實(shí)施方式
下面說(shuō)明用于實(shí)施發(fā)明的最佳方式。
本發(fā)明的實(shí)施方式的特征在于，在包含多組透鏡結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)中，將濾光器或涂層設(shè)在可截止使光束距光軸的高度或光束入射角大體一致的入射光的軸上光束、軸外光束的后組透鏡內(nèi)，使得可減輕或除去通過(guò)該透鏡系統(tǒng)周緣的光束中的、特定波長(zhǎng)區(qū)的光束的色差成分，例如光暈部分的色差成分。
按照該構(gòu)成，無(wú)論為大致環(huán)形的濾光器或涂層中的任一個(gè)，都設(shè)置到光束距光軸的高度大體一致的位置、或入射角的光束大體一致的后組透鏡內(nèi)的位置，所以不配置到容易成為煩雜構(gòu)造的光闌附近，也不增加無(wú)用空間，所以，可形成為較小型的透鏡。因此，與已往技術(shù)相比，可實(shí)現(xiàn)小型化、構(gòu)造簡(jiǎn)化以及有效地降低色差成分特別是光暈部分。
即，在光截止單元為光學(xué)濾光器時(shí)，最好在后組透鏡內(nèi)設(shè)置到光束距光軸的高度大體一致的位置，或者在形成涂層時(shí)，最好使光束的入射角大體一致，這樣可有效地截止軸上光束、軸外光束。
第1實(shí)施方式下面表示本發(fā)明色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)的第1實(shí)施方式的光學(xué)數(shù)據(jù)。焦距為4.95mm，光圈數(shù)為1.2，半視場(chǎng)角38.1°。

第17面-非球面系數(shù)

第18面-非球面系數(shù)

非球面形狀取面中心部的曲率半徑為R，x取光的前進(jìn)方向?yàn)檎＞喙廨S的高度位置y處的光軸方向(通過(guò)所有透鏡中心的軸)的位移由下式表示。
X=(1/R)Y21+1-(Y/R)2+aY2+bY4+cY6+dY8+eY10]]>圖1為本發(fā)明第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。圖2為由第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的透鏡面的第15面和第16面表示的圓板狀的光學(xué)濾光器110的立體圖。在圖2中，環(huán)狀的周緣部為具有圖3所示光學(xué)特性的透射率的濾光器部分112，例如，通過(guò)在玻璃平板上實(shí)施圖3所示特性的涂覆而形成。中央部為透射部分114，但根據(jù)需要在透射部分114設(shè)置反射防止膜。
圖4～圖6為第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的橫向像差圖。在圖4～圖6中，曲線圖1表示波長(zhǎng)587.56nm的橫向像差，曲線圖2表示波長(zhǎng)435.84nm的橫向像差，曲線圖3表示波長(zhǎng)486.13nm的橫向像差，曲線圖4表示波長(zhǎng)656.28nm的橫向像差， 曲線圖5表示波長(zhǎng)546.07nm的橫向像差。
圖4表示軸上像點(diǎn)的橫向像差。圖5表示7成像高的像點(diǎn)的橫向像差。圖6表示10成像高的像點(diǎn)的橫向像差。在這些像差圖中，曲線圖2(435.84nm)和曲線圖3(486.13nm)中的通過(guò)成像透鏡系統(tǒng)周緣部的光束被濾光器單元112截止，不到達(dá)像面，不發(fā)生大的光暈。
圖7表示第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF。橫軸表示像高，縱軸表示OTF。實(shí)線曲線圖表示弧矢(sagittal)，虛線曲線圖表示子午。
作為第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)濾光器的變型例，使用環(huán)狀的玻璃板，與上述濾光器部分112對(duì)應(yīng)地配置該光學(xué)濾光器。
第2實(shí)施方式下面表示本發(fā)明色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)的第2實(shí)施方式。焦距為4.95mm，光圈數(shù)為1.2。圖8為本發(fā)明第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。第2實(shí)施方式為在后述比較例1所示的成像透鏡系統(tǒng)中的透鏡面直接設(shè)置以下表示的涂層的形式。
圖9表示第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的第14面是在其環(huán)狀的周邊部形成具有圖10所示光學(xué)特性的透射率的涂覆部分120而成的。中央部為透射部分122，但根據(jù)需要設(shè)置反射防止膜。涂覆部分120按120°間隔被切開(kāi)，這是因?yàn)樵O(shè)有用于支承用于不涂覆透射部分122的蒸鍍阻止構(gòu)件的支腳部分(未圖示)。
圖11～圖13為第2實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的橫向像差圖。在圖11～圖13中，曲線圖1表示波長(zhǎng)587.56nm的橫向像差，曲線圖2表示波長(zhǎng)435.84nm的橫向像差，曲線圖3表示波長(zhǎng)486.13nm的橫向像差，曲線圖4表示波長(zhǎng)656.28nm的橫向像差，曲線圖5表示波長(zhǎng)546.07nm的橫向像差。
圖11表示軸上像點(diǎn)的橫向像差。圖12表示7成像高的像點(diǎn)的橫向像差。圖13表示10成像高的像點(diǎn)的橫向像差。在這些像差圖中，曲線圖2(435.84nm)和曲線圖3(486.13nm)中的通過(guò)成像透鏡系統(tǒng)周緣部的光束被涂敷透鏡單元120截止，不到達(dá)像面，不發(fā)生大的光暈。
圖14表示第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF。橫軸表示像高，縱軸表示OTF。實(shí)線曲線圖表示弧矢，虛線曲線圖表示子午。
第3實(shí)施方式下面表示本發(fā)明色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)的第3實(shí)施方式。焦距為4.95mm，光圈數(shù)為1.2。第3實(shí)施方式使用與第1實(shí)施方式相同的成像透鏡系統(tǒng)，但使用具有越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的透射率特性的濾光器，代替具有圖3所示光學(xué)特性的均勻透射率的濾光器。
圖15為相當(dāng)于第1實(shí)施方式的成像透鏡系統(tǒng)中的圖2的圓盤(pán)狀的光學(xué)濾光器210的立體圖。圖15所示設(shè)于環(huán)狀周緣部的濾光器部分212的212-1、212-2、212-3具有越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的光學(xué)特性的透射率。中央部為透射部分214，但根據(jù)必要在其大體中央部214設(shè)置反射防止膜。圖16表示在圖15中表示的212-1、212-2、212-3各部中央附近的透射率特性。
圖17～圖19為第3實(shí)施方式的透鏡系統(tǒng)的橫向像差圖。在圖17～圖19中，曲線圖1表示波長(zhǎng)587.56nm的橫向像差，曲線圖2表示波長(zhǎng)435.84nm的橫向像差，曲線圖3表示波長(zhǎng)486.13nm的橫向像差，曲線圖4表示波長(zhǎng)656.28nm的橫向像差，曲線圖5表示波長(zhǎng)546.07nm的橫向像差，曲線圖6表示波長(zhǎng)460.0nm的橫向像差。
圖17表示軸上像點(diǎn)的橫向像差。圖18表示7成像高的像點(diǎn)的橫向像差。圖19表示10成像高的像點(diǎn)的橫向像差。在這些像差圖中，曲線圖2(435.84nm)、曲線圖3(486.13nm)及曲線圖6(460.0nm)中的通過(guò)成像透鏡系統(tǒng)周緣部的光束被濾光器單元212截止，不到達(dá)像面，不發(fā)生大的光暈。與第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式比較，僅截止成為光暈的部分的效果大。
作為第3實(shí)施方式的光學(xué)濾光器的變型例，使用環(huán)狀玻璃板，與上述濾光器部分212對(duì)應(yīng)地配置該環(huán)狀玻璃板。
另外，作為第3實(shí)施方式的光學(xué)濾光器的變型例，使用越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的透射率特性的涂層代替第2實(shí)施方式的透鏡中的均勻透射率的涂層，也可獲得與第3實(shí)施方式同樣的效果。
比較例1下面表示已往的小型、大口徑、低成本而且高清晰度的第1成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)。焦距為4.95mm，光圈數(shù)為1.2，半視場(chǎng)角38.1°。

第15面-非球面系數(shù)

非球面形狀取面中心部的曲率半徑為R，x取光的前進(jìn)方向?yàn)檎?。距光軸的高度位置y處的光軸方向(通過(guò)所有透鏡中心的軸)的位移由下式表示。
X=(1/R)Y21+1-(Y/R)2+aY2+bY4+cY6+dY8+eY10]]>圖20為已往的成像透鏡系統(tǒng)的光學(xué)圖。圖21～圖23為上述已往的成像透鏡系統(tǒng)的橫向像差圖。在圖21～圖23中，曲線圖1表示波長(zhǎng)587.56nm的橫向像差，曲線圖2表示波長(zhǎng)435.84nm的橫向像差，曲線圖3表示波長(zhǎng)486.13nm的橫向像差，曲線圖4表示波長(zhǎng)656.28nm的橫向像差，曲線圖5表示波長(zhǎng)546.07nm的橫向像差。
圖21表示軸上像點(diǎn)的橫向像差。圖22表示7成像高的像點(diǎn)的橫向像差。圖23表示10成像高的像點(diǎn)的橫向像差。從這些像差圖可以看出，在曲線圖2(435.84nm)和曲線圖3(486.13nm)中的通過(guò)成像透鏡系統(tǒng)周緣部的光束發(fā)生極大的球差和慧差(coma)。
上述已往的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF示于圖2 4。橫軸表示像高，縱軸表示OTF。實(shí)線曲線圖表示弧矢，虛線曲線圖表示子午。
比較例2如圖25所示，比較例2在比較例1所示已往的小型、大口徑、低成本而且高清晰度的第1成像透鏡系統(tǒng)中，不改變口徑比、透鏡片數(shù)、透鏡厚度，與其它像差取得平衡地設(shè)計(jì)曲線圖2(435.84nm)和曲線圖3(486.13nm)的球差和慧差，其光學(xué)數(shù)據(jù)如下所示。焦距為4.95mm，光圈數(shù)為1.2，半視場(chǎng)角38.2°，與比較例1相同。比較例2設(shè)計(jì)成抑制曲線圖2和曲線圖3的光斑。
非球面形狀取面中心部的曲率半徑為R，x取光的前進(jìn)方向?yàn)檎?。距光軸的高度位置y處的光軸方向(通過(guò)所有透鏡中心的軸)的位移由下式表示。

第16面-非球面系數(shù)

第17面-非球面系數(shù)

非球面形狀取面中心部的曲率半徑為R，x取光的前進(jìn)方向?yàn)檎?。距光軸的高度位置y處的光軸方向(通過(guò)所有透鏡中心的軸)的位移由下式表示。
X=(1/R)Y21+1-(Y/R)2+aY2+bY4+cY6+dY8+eY10]]>圖26～圖28為上述比較例2的成像透鏡系統(tǒng)的橫向像差圖。曲線圖1～曲線圖5與圖21～圖23相同。比較例2的成像透鏡系統(tǒng)的50條/mm的幾何光學(xué)OTF示于與圖24對(duì)應(yīng)的圖29。與比較例1相比，比較例2的OTF如圖29所示那樣，與圖7和圖14比較可以看出，在像高大于等于5成時(shí)，清晰度急劇下降，非常差。
在上述實(shí)施方式中，光截止單元在第1實(shí)施方式中適用光學(xué)濾光器，在第2實(shí)施方式中適用涂層，在第3實(shí)施方式中適用具有越往周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的透射率的濾光器。然而，本發(fā)明實(shí)施方式不限于此，通過(guò)對(duì)透明圓板玻璃板實(shí)施所期望的涂覆處理，對(duì)大體環(huán)狀的玻璃實(shí)施涂覆處理等，以及其它可得到同一作用效果的任何濾光器處理、涂覆處理等，也可有效地實(shí)施本發(fā)明。
另外，在光學(xué)透鏡系統(tǒng)中，不限于玻璃透鏡，也可在塑料透鏡中適用，另外，不限于本實(shí)施方式的大口徑或廣角系統(tǒng)的透鏡，也可對(duì)應(yīng)2組、3組、4組等的變焦透鏡系統(tǒng)，也可適用在包含標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光暈部分的色差對(duì)策。
權(quán)利要求
1.一種色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)在上述透鏡系統(tǒng)中的規(guī)定透鏡面周緣部設(shè)置截止特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的光截止單元，除去通過(guò)透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的色差成分。
2.一種色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有透鏡系統(tǒng)單元和光截止單元；該透鏡系統(tǒng)單元由至少包含前組和后組的透鏡組構(gòu)成；該光截止單元配置在上述透鏡系統(tǒng)的周緣部，截止通過(guò)該透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束；上述光截止單元設(shè)在上述后組及其后的透鏡組的規(guī)定透鏡面，減少了通過(guò)上述周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的色差成分，該規(guī)定透鏡面處于入射到該透鏡系統(tǒng)的上述光束的入射角大體一致的位置近旁。
3.一種色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，具有透鏡系統(tǒng)單元和光截止單元；該透鏡系統(tǒng)單元由至少包含前組和后組的透鏡組構(gòu)成；該光截止單元配置在上述透鏡系統(tǒng)的周緣部，截止通過(guò)該透鏡系統(tǒng)周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束；上述光截止單元設(shè)在上述后組及其后的透鏡組的規(guī)定透鏡面，減少通過(guò)上述周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的色差成分，該規(guī)定透鏡面處于入射到該透鏡系統(tǒng)的上述光束相對(duì)于光軸的高度大體一致的位置近旁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光截止單元是在周緣部具有波長(zhǎng)選擇吸收部的光學(xué)濾光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光截止單元是在上述透鏡系統(tǒng)的光學(xué)部件表面的周緣部具有波長(zhǎng)選擇反射部的涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述特定波長(zhǎng)區(qū)域?yàn)樗{(lán)色的波長(zhǎng)區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光截止單元具有越往上述透鏡系統(tǒng)的周緣部則截止波長(zhǎng)區(qū)域越寬的透射率特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光截止單元是平板狀的光學(xué)濾光器，大致環(huán)形的周緣部通過(guò)實(shí)施具有規(guī)定透射率的特性的涂覆而形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，上述光截止單元是形成于規(guī)定透鏡系統(tǒng)的涂層，設(shè)在上述規(guī)定透鏡的周緣部，通過(guò)實(shí)施具有規(guī)定透射率的特性的涂覆而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種色差校正成像光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)在上述透鏡系統(tǒng)中的規(guī)定透鏡面周緣部設(shè)置截止特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的光截止單元，從而除去通過(guò)透鏡系統(tǒng)的周緣部的特定波長(zhǎng)區(qū)域的光束的光暈部分的色差。按照本發(fā)明，可提供這樣的成像光學(xué)系統(tǒng)，該成像光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于光學(xué)性能相同的已往的成像光學(xué)系統(tǒng)，不增加透鏡片數(shù)、也不使用昂貴的特殊低色散玻璃材料就特別良好地校正光暈部分的色差成分。
文檔編號(hào)G02B5/00GK1918499SQ20058000446
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者渡邊祐子, 坂本敬志, 平廣行, 中井正剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社騰龍