專利名稱：：衍射攝像透鏡和衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)及使用其的攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種設(shè)置了衍射光柵圖樣(diffractiongratingpattern)的衍射攝像透鏡和衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)及使用其的攝像裝置。
背景技術(shù)：
：通過透鏡系統(tǒng)將被攝體像成像于固體攝像元件上并圖像化的照相機模塊，被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼照相機和手機用照相機等中。近年來，要求照相機模塊實現(xiàn)高像素化和小型化。一般，在增大像素數(shù)的同時，也對透鏡系統(tǒng)要求高解像性能。因此，具有照相機模塊的光軸方向的厚度變厚的趨勢。對此，如果縮小固體攝像元件的像素間距，則對于相同像素數(shù)也能夠縮小攝像元件的尺寸。由此，嘗試按比例縮減透鏡系統(tǒng)，裝配實現(xiàn)兼?zhèn)涓呦袼睾捅⌒偷恼障鄼C模塊。但是，由于使固體攝像元件的靈敏度及飽和輸出與像素尺寸成比例，所以像素間距的縮小具有限度。另一方面，提出了以下技術(shù)，利用具有多個由透鏡系統(tǒng)和固體攝像元件上的攝像區(qū)域構(gòu)成的單元的照相機模塊、即復眼式(compound-eyetype)照相機模塊，實現(xiàn)薄型化。例如，專利文獻1提出了復眼式照相機模塊的一例。圖13是專利文獻1記載的復眼式照相機模塊的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。透鏡陣列132具有3個透鏡131a、131b、131c。在各個透鏡的被攝體側(cè)配置綠色分光濾波器133a、紅色分光濾波器133b、蘭色分光濾波器133c。在固體攝像元件134內(nèi)設(shè)置分別成像來自各個透鏡的被攝體像的3個攝像區(qū)域。在各個攝像區(qū)域的前面配置綠色分光濾波器135a、紅色分光濾波器135b、蘭色分光濾波器135c。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以使各個單元具有綠、紅、蘭中任一方，并使用針對每個單元得到的信號進行運算，由此獲得合成圖像。比較只具備一對透鏡系統(tǒng)與固體攝像元件的組合的照相機模塊、與將大小與其相同的固體攝像元件分割為多個攝像區(qū)域的所述復眼式照相機模塊，在復眼式照相機模塊中，由于被分割為各個攝像區(qū)域，所以能夠縮小像的大小，隨之縮小透鏡系統(tǒng)的焦點距離。例如，在把固體攝像元件分割為縱橫相等的四部分時，將需要4個透鏡系統(tǒng)，但由于可以使透鏡系統(tǒng)的焦點距離為一半，所以能夠使照相機模塊的光軸方向的厚度成為一半。各個單元的各個透鏡系統(tǒng)不限于多個組合透鏡，只要利用一個透鏡構(gòu)成，就可以降低照相機模塊的厚度。而且，在利用一個透鏡構(gòu)成各個透鏡系統(tǒng)時，在球面透鏡中殘存有像差，導致解像度不足。因此，期望各個透鏡系統(tǒng)至少使用非球面透鏡。另一方面，關(guān)于相比非球面透鏡可以進一步提高解像度的透鏡，公知有在非球面透鏡的表面設(shè)置同心圓狀的衍射光柵圖樣的衍射透鏡。在非球面透鏡的折射效果的基礎(chǔ)上，通過重疊衍射效果，可以進一步降低色像差(chromaticaberration)等各種像差(aberration)。如果采用斷面呈閃耀狀(blazedform)或者與閃耀狀內(nèi)接的細小階梯狀的衍射光柵圖樣，則可以使相對單一波長的特定次數(shù)的衍射效率大致為100%。圖14是表示以往的衍射光柵圖樣的圖。衍射光柵圖樣142形成于折射率n(X)的基材141的表面。從理論上講，對于以波長X射入衍射光柵圖樣142的光線143，在m次衍射效率達到100%時的衍射光柵圖樣的深度d根據(jù)下式賦予。其中，折射率n("表示波長的函數(shù)。式(1)d=mV(na)—1)根據(jù)式(1)，隨著波長X的變化，m次的衍射效率達到100X的d的值也變化。以下，說明把m設(shè)為l的l次衍射效率，但m不限于l。圖15是表示以往的衍射網(wǎng)格的1次衍射效率的波長依賴性的圖。該圖表示相對垂直射入衍射光柵圖樣的光線的1次衍射效率。衍射光柵圖樣是形成于環(huán)烯烴類樹脂即ZE0NEX(日本ZE0N公司)的深度0.95pm的衍射光柵圖樣。衍射光柵圖樣的深度d在式(1)中是按照波長500nm設(shè)計的。因此，1次衍射光的衍射效率在波長500nm時大致達到100%。但是，1次衍射效率存在波長依賴性，在波長400nm、波長700nm時分別為75。"左右。1次衍射效率從100%降低的量形成為0次和2次或一l次這種不必要的衍射光。這樣在整個可視區(qū)域(波長400—700mn)中使用一個衍射透鏡時，容易產(chǎn)生不必要的衍射光。另一方面，在使用圖13所示的3個透鏡131a、131b、131c時，在各個透鏡中使用的光的波長幅度在lOOnm左右即可。如圖15所示，在波長450nm—550nm時，把中心波長500nm作為峰值，1次衍射效率約在95%以上，不容易產(chǎn)生不必要的衍射光。因此，在對圖13中的3個透鏡131a、131b、131c使用衍射網(wǎng)格時，分別對應(yīng)綠、紅、蘭的波長，使用式(1)適當調(diào)整衍射光柵圖樣的深度d即可。使用衍射透鏡作為這種復眼式照相機模塊的透鏡，能夠獲得解像度較高的圖像，從這一點講非常有效。以下，把將攝像作為主要用途的衍射透鏡稱為衍射攝像透鏡。但是，在拍攝廣角圖像時，來自被攝體的光相對透鏡的光軸以較大角度射入。根據(jù)發(fā)明者的研究，在利用前面敘述的以往的衍射攝像透鏡拍攝廣角圖像時，存在圖像的對比度惡化的問題。圖16是表示射入以往的衍射網(wǎng)格的光線配置的圖。使用前面敘述的ZE0NEX作為基材161，衍射光柵圖樣162的深度d在式(l)中按照波長500醒設(shè)計，設(shè)為0.95^。射入角度e表示射入衍射光柵圖樣162的光線的角度。圖17是表示在圖16的衍射網(wǎng)格中把射入角度e作為參數(shù)時的1次衍射效率的波長依賴性的圖。圖17中的圖(a)、(b)、(c)、(d)分別表示垂直射入、e=io°、e=2o°、e二3o。時的i次衍射效率的波長依賴性。根據(jù)圖17的各個附圖可知，隨著射入角度e增大，i次衍射效率達到最大時的波長向長波長側(cè)偏移。在考察波長500nm的光時，如果根據(jù)式(1)按照波長500nm設(shè)計衍射光柵圖樣的深度d，則可以在垂直射入時獲得大致100%的1次衍射效率。但是，在射入角度e變化時，i次衍射效率針對e二10。、20°、30。分別降低為99.8%、98.3%、91.5%。即，如果想要獲得廣角圖像，則產(chǎn)生不必要的衍射光，導致解像度降低。另一方面，根據(jù)圖17的各個附圖可知，在波長約為540nm時，即使射入角度e變化，i次衍射效率也在98%以上，可以抑制相對射入角度e的增大1次衍射效率的降低。據(jù)此，使式(1)中的波長U匕實際使用的波長短，并計算設(shè)計衍射光柵圖樣的深度d。換言之，使比根據(jù)原來使用的波長計算的衍射光柵圖樣的深度淺，由此對于限定的狹小波長區(qū)域，如果在射入角度30。左右的范圍內(nèi)，則可以使1次衍射效率接近100%而與射入角度無關(guān)。這種衍射效率的射入角度依賴性不限于圖16所示的平板，當在球面和非球面透鏡上形成衍射光柵圖樣時也同樣表現(xiàn)出來。因此，在以往的衍射攝像透鏡中，為了獲得廣角圖像，需要通過具有狹小透射波長頻帶的濾波器等，把射入衍射攝像透鏡的波長寬度限制為20一30nm左右。因此，被固體攝像元件接受的光量減少，SN比惡化，尤其在較暗的照明條件下將引起畫質(zhì)的劣化。專利文獻l:日本特開2001—78217號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決前面敘述的以往的問題而提出的，其目的在于，提供一種可以減少不必要的衍射光、并獲得廣角高解像度圖像的衍射攝像透鏡、衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)、及使用其的攝像裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明的衍射攝像透鏡具有形成為衍射光柵圖樣的面，其特征在于，所述衍射光柵圖樣形成以光軸為中心的同心圓狀的多個級差，所述衍射光柵圖樣的具有所述級差的級差量在所述同心圓的徑向大致相同的第1部分和所述級差的級差量在所述第1部分的外側(cè)隨著遠離'所述光軸而變小的第2部分、或者所述級差的級差量，沿著整個所述衍射光柵圖樣隨著遠離所述光軸而變小。本發(fā)明的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)包括光圈和通過所述光圈將被攝體像成像的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述衍射攝像透鏡具有形成為衍射光柵圖樣的面，所述衍射光柵圖樣形成以光軸為中心的同心圓狀的多個級差，;在把對應(yīng)所述各個級差的所述同心圓的半徑中從光軸側(cè)起第i個半徑設(shè)為ri(i為1以上的整數(shù))，把對應(yīng)所述各個ri的級差的級差量設(shè)為di(i為1以上的整數(shù))，把與所述光軸平行且距離所述光軸最遠的射入所述衍射攝像透鏡的光線和所述衍射光柵圖樣交叉的點距所述光軸的距離設(shè)為R，把所述ri中的rk設(shè)為不超過所述R的最大半徑時，在k》2時，從dl到dk的)級差量大致相同，對應(yīng)rk的級差外側(cè)的級差的級差量隨著遠離所述光軸而變小，在k二l或rl〉R時，所述級差量沿著整個所述衍射光柵圖樣隨著遠離所述光軸而變小。本發(fā)明的攝像裝置具有所述衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)；接受來自通過所述光學系統(tǒng)的被攝體的光的固體攝像元件；和根據(jù)由所述固體攝像元件檢測的電信號生成被攝體像的運算電路。圖1是本發(fā)明的實施方式1涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。圖2是本發(fā)明的實施方式1涉及的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是在本發(fā)明的實施方式1涉及的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)中，半視角為0°和30。時的光線路徑圖。圖4是本發(fā)明的實施方式2涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。圖5是本發(fā)明的實施方式2涉及的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖6是在本發(fā)明的實施方式2涉及的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)中，半視角為0°和30。時的光線路徑圖。圖7是表示被保護膜覆蓋的衍射光柵圖樣的結(jié)構(gòu)圖。圖8是表示圖7所示結(jié)構(gòu)中的1次衍射效率的波長依賴性的圖。圖9是表示在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，把射入角度作為參數(shù)時的1次衍射效率的波長依賴性的圖。圖10是本發(fā)明的實施方式的第2例涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。圖11是本發(fā)明的實施方式3涉及的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖12是使用視差測定被攝體的距離的原理圖。圖13是以往的復眼式照相機模塊的主要部分的結(jié)構(gòu)的一例圖。圖14是表示以往的衍射光柵圖樣的一例圖。圖15是表示以往的衍射網(wǎng)格的1次衍射效率的波長依賴性的一例圖。圖16是表示射入以往的衍射網(wǎng)格的光線配置的圖。圖17是表示在以往的衍射網(wǎng)格中，把射入角度作為參數(shù)時的1次衍射效率的波長依賴性的一例圖。具體實施方式根據(jù)本發(fā)明的衍射攝像透鏡和衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，不需把衍射光柵圖樣的級差的級差量設(shè)為一律相同的大小，而通過使級差量具有分布，即可減少不必要的衍射光，獲得廣角高解像度的圖像。并且，利用一個透鏡即可獲得廣角高解像度的圖像，所以使用了本發(fā)明的衍射攝像透鏡的攝像裝置可以實現(xiàn)薄型、小型化。在本發(fā)明的衍射攝像透鏡和衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)中，優(yōu)選所述衍射光柵圖樣被與所述衍射光柵圖樣不同的材料的保護膜覆蓋。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以抑制衍射效率的波長依賴性，可以在更廣的波長區(qū)域中保持較高的衍射效率。并且，優(yōu)選所述保護膜形成于所述衍射攝像透鏡的面中的被攝體側(cè)的面上。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以減小射入衍射攝像透鏡的成像側(cè)的面上的光線的射入角度，有利于減少不必要的衍射光。并且，優(yōu)選所述衍射光柵圖樣和所述保護膜利用樹脂形成，所述衍射光柵圖樣和所述保護膜中任一方利用樹脂與無機粒子的混合材料形成。并且，優(yōu)選所述保護膜利用在光固化樹脂中分散了氧化鋯、氧化釔和氧化鋁中任一種以上的粒子的材料形成。并且，優(yōu)選在所述攝像裝置中還具有圖像比較處理電路，包括所述光學系統(tǒng)和所述固體攝像元件的單元有多個，所述圖像比較處理電路比較由對應(yīng)所述各個單元的所述固體攝像元件檢測的所述電信號，并計算所述被攝體的距離信息。該結(jié)構(gòu)使用本發(fā)明涉及的衍射攝像透鏡，所以能夠獲得解像度較高、精度較高的被攝體的距離信息。以下，參照本發(fā)明的一個實施方式。在以下的說明中，把將攝像作為主要用途的衍射透鏡稱為衍射攝像透鏡。(實施方式1)圖1表示本實施方式1涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。衍射攝像透鏡10是單透鏡。透鏡的基材11的第1面12a是非球面。其對峙面即第2面12b在非球面上形成有環(huán)狀的衍射光柵圖樣13。所說第1面指透鏡的兩面中的被攝體側(cè)的面，所說第2面指成像側(cè)的面。衍射光柵圖樣13的各個環(huán)間距是不相等的間隔。另外，在附圖中為了優(yōu)先容易看清楚，簡要示出衍射光柵圖樣的級差和透鏡形狀?；?1使用日本七才y公司的ZE0NEX480R(d線折射率1.5427，阿貝數(shù)56.2)。透鏡的光軸上的厚度為0.65mm。下面的表1示出本實施方式涉及的衍射攝像透鏡的第1面的非球面系數(shù)和第2面的非球面系數(shù)及相位系數(shù)。第l面第2面非球面系數(shù)非球面系數(shù)相位系數(shù)衍射光柵圖樣可以利用相位多項式表示。對于如本實施方式這樣相對光軸對稱的衍射網(wǎng)格，衍射所需要的相位量利用距光軸的距離r的多項式表示。關(guān)于從相位多項式向衍射光柵圖樣的轉(zhuǎn)換，在把衍射次數(shù)設(shè)為ni時，可以按照每2nm設(shè)計級差。本實施方式涉及的衍射攝像透鏡的第2面的衍射光柵圖樣使用m二l、即1次衍射光，可以獲得最佳成像。圖2表示本實施方式涉及的衍射攝像透鏡10的攝像裝置。在圖2的結(jié)構(gòu)中，衍射攝像透鏡10被用作衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)的構(gòu)成要素。更加具體地講，對衍射攝像透鏡10加上濾色器22、遮光板23和光圈24，構(gòu)成衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)。來自被攝體(未圖示)的光21只有波長500—600nm的光在濾色器22透射，并經(jīng)過遮光板23到達光圈24。在遮光板23，半視角co(與光軸25形成夾角)以上的光不進入光學系統(tǒng)。在圖2的示例中，co二30。。曲率半徑r(mm)曲面常數(shù)k4次6次8次10次12次08.33X10—20-5.79X10—08.04X10-60-1.40X10—02.69X10+00曲率半徑r(腿)曲面常數(shù)k次次次次次次次次^&^&、6、/>、/乂、/乂、/.-7、/>、/o12123456789111次次次次次、/、/、/o246001110光圈24把光軸25作為中心。經(jīng)過光圈24的光通過衍射攝像透鏡10的第l面12a、第2面12b射入固體攝像元件26。使用由固體攝像元件26檢測的信息，在運算電路27中進行處理。在該處理之后，通過連接運算電路27的合適的顯示單元顯示被攝體圖像。在本實施方式中，光圈24的直徑為O.45mm，焦點距離為1.8mm，F(xiàn)序號為4。圖3表示在衍射攝像透鏡10中，半視角為0°和30。時的光線路徑圖。來自被攝體的光線經(jīng)過光圈24與光軸平行地射入(半視角0)=0°)時的主光線為主光線31a。在該co二0。時，通過光圈24的上端的光線是光線32a，通過光圈24的下端的光線是光線33a。同樣，光線相對光軸傾斜30°射入(半視角co二30。)時的主光線為主光線31b。在該co二30。時，通過光圈24的上端的光線是光線32b，通過光圈24的下端的光線是光線33b。另外，在圖3中，省略圖示第2面12b的衍射光柵圖樣。并且，所說主光線指通過光圈的中央射入光學系統(tǒng)的光線，如果指定半視角co，則主光線被唯一確定。根據(jù)圖3可知，在第2面12b中，在遠離光軸25的部分中，只有半視角co較大的光線通過，在接近光軸25的部分中，光線在從半視角co為0°到30。的整個區(qū)域中通過。并且，形成于第2面12b的表面的衍射光柵圖樣(圖2)相對光軸25對稱，而且在與光軸25平行的方向具有相位量的分布。因此，所述圖17的各個附圖中作為參數(shù)的相對衍射光柵圖樣的射入角，指射入第2面12b的光線與光軸25形成的夾角。根據(jù)圖3可知，即使以相同的半視角co射入的光線，根據(jù)是通過光圈24的哪個部位，在第1面12a的折射角度變化，相對衍射光柵圖樣的射入角不同。下面的表2表示衍射攝像透鏡10的數(shù)值示例。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在表2中，環(huán)序號指從光軸25側(cè)起順序?qū)ρ苌鋽z像透鏡10中以光軸為中心的同心圓狀的衍射環(huán)級差賦予的序號。ri(i為1以上的整數(shù))指對應(yīng)各個環(huán)序號的各個環(huán)級差的半徑。即，ri為從光軸25側(cè)起第i個衍射環(huán)級差的半徑。emin指通過各個環(huán)級差的光線組中的最小射入角度，emax指通過各個環(huán)級差的光線組中的最大射入角度。并且，表2表示對應(yīng)emin、emax的光線的半視角。衍射環(huán)級差有29個，透鏡面中央即光軸附近比較粗，越到周邊部越細。在圖3中，關(guān)于與光軸25平行地射入衍射攝像透鏡10的最遠離光軸25的光線，把其與衍射光柵圖樣交叉的點34距光軸25的距離設(shè)為R。更加具體地講，在點34交叉的光線是以半視角0°射入第1面12a，而且通過光圈24的上端的光線。在表2的實施例中，R二0.259mm。如表2所示，截止到環(huán)序號I一IO，半視角0。的光線射入。在環(huán)序號ll之后，只有半視角大于0。的光線射入，越遠離光軸25，半視角越大的光線通過。即，這意味著通過光圈25的上端的光線32a以與衍射光柵圖樣交叉的點34(圖3)為邊界，射入光線的半視角的內(nèi)容變化。把半徑ri不超過所述R=0.259mm的最大環(huán)序號設(shè)為k，在表2的示例中k二10。即，ri中的rlO=0.257腿，是不超過R二O.259mm的最大半徑。下面，考察與光軸垂直的均勻明亮度的面狀被攝體，射入透鏡入射瞳孔的光束量，相對于半視角o)，與cosco的4次方成比例。g卩，半視角越大的光線，對圖像有用的比率越小。關(guān)于所述環(huán)序號1_10的區(qū)域，半視角較小的光線的貢獻較大。因此，使接近垂直射入的角度時的1次衍射效率達到最大，使各個環(huán)的級差量(衍射光柵圖樣的深度)相同。另一方面，關(guān)于在其外圈的環(huán)序號11一29，根據(jù)表2可知，越是位于更外圈的級差，最小射入光線的半視角越大。因此，隨著距光軸的距離變遠，減小級差量。更加具體地說明這一點。把波長X的折射率設(shè)為na)，m次衍射效率為100X時的級差量d根據(jù)下式(2)賦予。式(2)d二m人/(n(人)一1)該式與前面的式(1)相同。如前面所述，在根據(jù)式(2)設(shè)計級差量d時，通過垂直射入可以獲得大致100%的i次衍射效率，但根據(jù)射入角度e(參照圖16)，l次衍射效率降低。在此，如前面所述，圖17的各個附圖按照圖17(a)到圖17(d)的順序，射入角度e增大。根據(jù)圖n的各個附圖可知，隨著射入角度e增大，1次衍射效率達到最大時的波長也增大。因此，如果使波長x比使用波長的中心波長短，并設(shè)計深度d，則在使用波長的中心波長時，在垂直射入時l次衍射效率降低，但是例如在射入角度e為30°時，i次衍射效率大致為ioo/o。如前面所述，隨著射入角度e增大，i次衍射效率達到最大時的波長也增大。因此，在射入角度e時，為了使i次衍射效率達到最大，射入角度e越大，在式(2)中，波長人設(shè)定為短的程度也越大。另一方面，在波長x越短時，根據(jù)式(2)得到的級差量d越小。因此，級差量d越小，在相同的使用波長下，l次衍射效率達到最大時的射入角度e越大。因此，越是較大的射入角度e的光射入的比率大的部分，減小級差量，由此可以抑制i次衍射效率的降低。例如，向根據(jù)式(2)求出的d乘以隨著射入角度e變大而變小的補正系數(shù)，可以設(shè)定級差量d的分布。在以下的實施例中，關(guān)于這種補正系數(shù)的一例采用了式(3)。下面，表3表示表2所示的衍射攝像透鏡中的衍射環(huán)的級差量的數(shù)值示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>級差表3中的級差量di(i為1以上的整數(shù))為對應(yīng)半徑ri的位置的級差的級差量。即，di指從光軸25側(cè)起第i個半徑ri的位置的級差量。圖2表示半徑ri與級差量di的關(guān)系。級差量dl—d29可以通過向根據(jù)所述式(2)求得的d乘以根據(jù)下述式(3)求得的補正系數(shù)P得到。在式(2)中，X為使用波長頻帶500—600nm的中心波長即550nm，折射率na)為1.5267，衍射次數(shù)m為1。關(guān)于表3的補正系數(shù)P，考慮到(cosO。)4=1、(cos30。)4=0.56，采用了下式(3)。式(3)p=(cos9min+0.56cos6max)/1.56首先，在環(huán)序號I一IO中，把表2所示環(huán)序號I一IO中的最小射入角度6min的平均值設(shè)為2°，把最大射入角度emax的平均值設(shè)為18°，根據(jù)式(3)得到(3=0.982。關(guān)于環(huán)序號11一29，把對應(yīng)表2中的各個環(huán)序號的最小射入角度emin和最大射入角度emax代入式(3)，得到表3的各個p。艮P，與半視角0。的光線射入的環(huán)序號1一10對應(yīng)的級差的級差量dl—dlO為一定值。對此，對于對應(yīng)環(huán)序號11一29的級差，隨著序號增加而減小級差量。另外，本實施例這樣的級差量的設(shè)定的目的在于，如前面所述，根據(jù)射入角度e的程度來設(shè)定級差量，由此抑制l次衍射效率的降低。因此，在1次衍射效率的值滿足作為目標的基準值的范圍內(nèi)，可以適當變更數(shù)值。例如，在本實施例中，dl—dlO為一定值，但dl—d10的值也可以在被當作一定值的程度上具有偏差。同樣，關(guān)于對應(yīng)環(huán)序號11一29的級差，也可以在認為隨著序號增加而減小級差量的程度上適當變更數(shù)值。例如，在微小的一部分中，有可能實現(xiàn)級差量相同的結(jié)構(gòu)、和級差量的大小關(guān)系顛倒的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，雖然存在環(huán)序號11一29中相鄰級差的級差量相同的部分，但只不過是微小的一部分，如果作為環(huán)序號11一29整體來看，可以認為級差量隨著距光軸的距離越遠而越小。并且，設(shè)定衍射光柵圖樣，以使在各個級差之間級差與級差對應(yīng)補正系數(shù)f3平滑地連續(xù)連接。這樣，本實施方式的衍射攝像透鏡中的第2面的表面形狀確定。如前面所述，本實施方式的衍射攝像透鏡不限于把衍射光柵圖樣的級差的級差量設(shè)為一律相同的大小，根據(jù)射入衍射光柵圖樣的射入光，使具有表3所示的分布。由此，對于從較小的半視角到30。的較大半視角的全部光線，可以使1次衍射效率接近100%。g卩，根據(jù)本實施方式，可以減少不必要的衍射光，實現(xiàn)廣角而且高解像度的衍射攝像透鏡。并且，前面所述的圖17的示例在中心波長500rim時，隨著射入角度增大，1次衍射效率降低。圖17的示例僅限于偏離中心波長的波長540rnn附近的限定的狹小波長區(qū)域，在射入角度增大時可以使1次衍射效率接近100°%。另一方面，如果射入角度固定，則如前面的圖15所示，在夾著中心波長的波長lOOmn的范圍內(nèi)(在圖15的示例中為波長450—550nm)，可以實15現(xiàn)約95%以上的較高的衍射效率。本實施方式在前述示例的中心波長550nra時，即使射入角度變化，也能夠?qū)?次衍射效率保持為100%附近。因此，根據(jù)圖15的示例推測，認為在本實施方式中，在各個射入角度，在隔著中心波長550nm的波長100nm的范圍內(nèi)(波長500—600nm)，可以實現(xiàn)約95%以上的較高的衍射效率。因此，本實施方式與圖17的示例相比，即使射入角度變化，也能夠在更廣的波長區(qū)域中保持較高的衍射效率。在此，原本具有衍射光柵圖樣的透鏡的特征是可以減小像面彎曲。由此，在利用平面的固體攝像元件攝像時，對于廣角圖像可以從中央到周邊部減少模糊量。但是，在把以往的衍射透鏡用作攝像用途時，這種效果局限于前面敘述的限定的狹小波長區(qū)域，不能發(fā)揮衍射透鏡的良好特征。這是因為在擴大使用波長幅度時產(chǎn)生不必要的衍射光，使得圖像的對比度降低，周邊部沒有模糊的圖像變?yōu)閻夯?。并且，在縮小波長幅度時，雖然圖像的對比度提高，但是變暗淡，只能獲得因噪聲(noise)造成的不平滑更明顯的圖像。本實施方式的衍射攝像透鏡可以保持較高的衍射效率的波長幅度較大，對于具有較大的半視角的光線，也能夠抑制不必要的衍射光的產(chǎn)生。因此，可以最大限度地獲得衍射透鏡的像面彎曲降低效果。圖2所示的本發(fā)明的攝像裝置使用了本實施方式的衍射攝像透鏡，所以能夠利用一個透鏡獲得廣角高解像度的圖像。由于不是多個組合透鏡系統(tǒng)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)薄型、小型化。另外，由于不需要各個透鏡的定位調(diào)整步驟，所以能夠削減透鏡數(shù)量，而且生產(chǎn)性、經(jīng)濟性良好。因此，本實施方式特別適合于攝像手機用的照相機、車載用照相機、監(jiān)視用或醫(yī)療用照相機。另外，在本實施方式中，說明了半徑ri不超過R的值的最大環(huán)序號k為k二10的示例，對應(yīng)于環(huán)序號1一10的級差量為一定值。對此，在k二l或rl〉R時，不設(shè)使級差量為一定值的范圍，對應(yīng)于環(huán)序號l一29的級差隨著序號增加，級差量變小。并且，在本實施方式的衍射攝像透鏡中，第1面使用了非球面，但也可以在第1面設(shè)置衍射光柵圖樣。在使用以往的級差相等的衍射光柵圖樣時，為了盡可能減少不必要衍射光的產(chǎn)生，優(yōu)選減少第1面?zhèn)鹊难苌渚W(wǎng)格級差的數(shù)量。另一方面，如果光圈的位置從第l面遠離被攝體側(cè)，則在第l面的周邊部只有半視角較大的光線通過，所以如果設(shè)置與本實施方式相同的衍射光柵圖樣的級差分布，則可以抑制不必要衍射光的產(chǎn)生。并且，本實施方式涉及的衍射攝像透鏡僅示出一例，透鏡形狀、透鏡材料和光圈尺寸可以根據(jù)需要適當變更。關(guān)于使用波長也相同，說明了使用波長為500—600nm的示例，但不限于此。即，當然也可以適用其他的可視波長，對于近紅外和紅外攝像，根據(jù)各自的波長適當變更透鏡形狀即可適用。并且，也可以在透鏡表面設(shè)防反射涂層。并且，在本實施方式中，在計算第2面的衍射環(huán)的各個級差量時，采用了根據(jù)式(3)求出的補正系數(shù)p。如前面所述，較大射入角度e的光射入的比率越大的部分，越減小級差量，由此可以抑制1次衍射效率的降低。如果較大射入角度e的光射入的比率越大，補正系數(shù)p越小，則相應(yīng)地級差量越小。式(3)表示獲得這種補正系數(shù)P的一例。因此，補正系數(shù)(3不限于式(3)的設(shè)定，例如可以使用取代式(3)的下式(3')。式(3')P二(cos0min+cos6raax)/2并且，在式(3)、式(3')中，只使用最小射入角度emin和最大射入角度emax進行計算，但根據(jù)透鏡形狀，也可以適當改變包括中間的射入角度在內(nèi)的加權(quán)。艮口，無論使用哪個計算公式，只要使衍射光柵圖樣構(gòu)成為級差量在光軸附近一定，在其外側(cè)隨著遠離光軸而減小級差量，或者從光軸附近到整個外周部隨著遠離光軸而減小級差量即可。此時，將各個級差之間的形狀修改為使級差平滑連接即可。(實施方式2)以下，說明本發(fā)明的實施方式2涉及的衍射攝像透鏡。對于和前述實施方式1重復的部分將省略說明。圖4表示本實施方式涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。衍射攝像透鏡40是單透鏡。在基材41的第1面42a，在非球面上形成有環(huán)狀的衍射光柵圖樣43a。另外，還設(shè)有覆蓋衍射光柵圖樣43a的保護膜44a。在第1面42a的對峙面即第2面42b，在非球面上形成有環(huán)狀的衍射光柵圖樣43b。另夕卜，還設(shè)有覆蓋衍射光柵圖樣43b的保護膜44b。保護膜44a、44b被涂覆成為將基底的非球面形狀體現(xiàn)在表面上。另外，在附圖中為了優(yōu)先容易看清楚，簡要示出衍射光柵圖樣的級差和透鏡形狀。作為基材41的材料，使用聚碳酸酯(d線折射率1.585，阿貝數(shù)28)。關(guān)于保護膜44a、44b的材料，使用在丙烯類紫外線固化樹脂中分散了粒徑在lOmn以下的氧化鋯的樹脂(d線折射率1.623，阿貝數(shù)40)。透鏡的光軸上的厚度為1.3mm。下面的表4示出本實施方式涉及的衍射攝像透鏡40的第1面42a與第2面42b的非球面系數(shù)和相位系數(shù)。第l面第2面非球面系數(shù)相位系數(shù)非球面系數(shù)相位系數(shù)本實施方式涉及的衍射攝像透鏡40的衍射光柵圖樣，第1面42a、第2面42b均采用1次衍射光，可以獲得最佳成像。圖5表示使用本實施方式涉及的衍射攝像透鏡40的攝像裝置。在圖5的結(jié)構(gòu)中，衍射攝像透鏡40被用作衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)的構(gòu)成要素。更加具體地講，對衍射攝像透鏡40追加近紅外剪切濾波器52、遮光板53和光圈54，構(gòu)成衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)。來自被攝體(未圖示)的光51在波長400—700nni的整個可見光區(qū)域曲率半徑r(mm)曲面常數(shù)k4次6次8次10次12次02.08X10-20-9.04X10-607.85X10—0-8.52X10-'201.04X10-'10-1.35X10—17曲率半徑r(mra)曲面常數(shù)k4次6次8次10次12次0004.17X1CT2000-7.23X10—0002.51X1(T7次次次次次次次次次次次次次次次次次次次次次次次次中經(jīng)過近紅外剪切濾波器52進入遮光板53，并到達光圈54。在遮光板53，半視角co(與光軸55形成的角)以上的光不會進入光學系統(tǒng)。在圖5的示例中，co二30。。光圈54把光軸55作為中心。經(jīng)過光圈54的光通過透鏡的第1面42a、第2面42b，射入固體攝像元件56。在固體攝像元件56的各個像素上具有RGB的各個濾色器(未圖示)，可以獲得顏色信息。并且，使用由固體攝像元件56檢測的信息，在運算電路57中進行處理。在該處理之后，通過連接運算電路57的合適的顯示單元顯示被攝體的彩色圖像。光圈54的直徑為O.43m，焦點距離為1.75mm，F(xiàn)序號為4.06。圖6表示來自被攝體的波長550nm的光線經(jīng)過光圈54以半視角0°和30。射入時的光線路徑。來自被攝體的光線經(jīng)過光圈54與光軸55平行地射入(半視角co二0。)時的主光線為主光線61a。在co二0。時，通過光圈54的上端的光線是光線62a，通過光圈54的下端的光線是光線63a。同樣，光線相對光軸55傾斜30°射入(半視角co二30。)時的主光線為主光線61b。在co二30。時，通過光圈54的上端的光線是光線62b，通過光圈54的下端的光線是光線63b。另外，在圖6中，省略圖示第l面42a和第2面42b的衍射光柵圖樣。并且，所說主光線指通過光圈的中央射入光學系統(tǒng)的光線，如果指定半視角(D，則主光線被唯一確定。根據(jù)圖6可知，在第1面42a的全部區(qū)域中，使光線在半視角co為0°一30。的整個區(qū)域中通過。這是因為光圈54接近第l面42a。另一方面，在第2面42b中，在遠離光軸55的部分中，只使半視角co較大的光線通過，在接近光軸55的部分中，使半視角co為0。附近的半視角co較小的光線通過。并且，在第1面42a和第2面42b的表面分別形成的衍射光柵圖樣相對光軸55對稱，而且在與光軸55平行的方向具有相位量的分布。因此，相對衍射光柵圖樣的射入角在第1面42a指射入第1面42a的光線與光軸55形成的夾角，在第2面42b指射入第2面42b的光線與光軸55形成的夾角。在第2面42b中，即使以相同半視角co射入的光線，根據(jù)通過光圈54的哪個位置，在第1面42a的折射角度變化，相對衍射光柵圖樣的射入角不同。在本實施方式的衍射攝像透鏡40中，如圖4所示，第l面42a和第2面42b兩面都分別在非球面上形成有衍射光柵圖樣，還設(shè)有覆蓋衍射光柵圖樣的保護膜。以下說明這種結(jié)構(gòu)的特征。圖7表示被保護膜覆蓋的衍射光柵圖樣。在基材71上形成有衍射光柵圖樣72。在衍射光柵圖樣72上接合著所涂覆的保護膜73。相對垂直射入衍射光柵圖樣72的光線的1次衍射效率達到100%時的衍射光柵圖樣的深度d'根據(jù)下式賦予。式(4)d'二mX/lnla)—n2(人)|入表示波長，m表示衍射次數(shù)，nl(X)表示基材71的材料折射率，n2(入)表示保護膜73的材料折射率。式(4)的右邊如果在某個波長頻帶是一定值，則在該波長頻帶時不存在m次衍射效率的波長依賴性。實現(xiàn)這種效果的條件是通過組合高折射率低分散材料和低折射率高分散材料來構(gòu)成基材71和保護膜73。在這種條件下，通過對基材71和保護膜73使用合適的材料，可以使在整個可見光區(qū)域中相對垂直射入光的衍射效率在95%以上。另外，在該結(jié)構(gòu)中，基材71的材料和保護膜73的材料可以替換。并且，衍射光柵圖樣72的深度d'大于前述式(2)表示的沒有保護膜的衍射光柵圖樣的深度d。以下說明111=1的1次衍射效率，但m不限定l。本實施方式涉及的衍射攝像透鏡如前面所述，基材使用聚碳酸酯，保護膜使用向紫外線固化樹脂分散了氧化鋯微粒的材料。圖8表示相對垂直射入組合了這種材料的閃耀狀(blazedform)衍射網(wǎng)格的光線的1次衍射效率的波長依賴性。級差cT為14.9pm。根據(jù)圖8可知，在波長400—700nm的整個可見光區(qū)域中，1次衍射效率在95%以上。下面，在圖7中，射入角度e表示射入衍射光柵圖樣72的光線的角度。圖9是表示在圖7所示的衍射網(wǎng)格中，把射入角度e作為參數(shù)時的1次衍射效率的波長依賴性的圖。圖9中的圖(a)、(b)、(c)、(d)分別表示垂直射入、e=io°、e=20°、e二3o。時的i次衍射效率的波長依賴性。另外，在圖7中記載了從基材71側(cè)射入衍射光柵圖樣72的光線。相反，對于從保護膜73側(cè)射入的光線，根據(jù)折射作用，與光線形成的夾角(相20當于圖7中的射入角度e)小于半視角。例如，在半視角30°時約為18。。在圖9中，無論在哪個射入角度，與前述圖17相比，在波長400—700nm的整個可見光區(qū)域中，都能夠抑制衍射效率的降低。但是，在光線的角度增大時，1次衍射效率的波長依賴性也變化，在一部分波長區(qū)域中產(chǎn)生1次衍射效率的下降。該情況時，產(chǎn)生不必要的衍射光，導致圖像中的顏色再現(xiàn)性降低和對比度降低。鑒于這種問題，本實施方式涉及的衍射攝像透鏡采取以下所述的結(jié)構(gòu)。下面的表5表示本實施方式的衍射攝像透鏡的數(shù)值示例。[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在表5中，環(huán)序號指從光軸55側(cè)起順序?qū)ρ苌鋽z像透鏡40的第2面42b中的同心圓狀的衍射環(huán)級差賦予的序號。ri(i為1以上的整數(shù))指對應(yīng)各個環(huán)序號的各個環(huán)級差的半徑。即，ri為從光軸55側(cè)起第i個衍射環(huán)級差的半徑。emin指通過各個環(huán)級差的光線組中的最小射入角度，emax指通過各個環(huán)級差的光線組中的最大射入角度。并且，表5表示對應(yīng)0min、emax的光線的半視角。衍射環(huán)級差有9個，透鏡面中央即光軸附近比較粗，越到周邊部越細。在圖6中，關(guān)于與光軸55平行地射入衍射攝像透鏡40的最遠離光軸55的光線，把其與衍射光柵圖樣交叉的點45距光軸55的距離設(shè)為R。更加具體地講，在點45交叉的光線是以半視角0。射入第l面42a，而且通過光圈54的上端的光線。在表5的實施例中，R二0.214rran。如表5所示，由于rl(0.339mm)>R(0.214mra)，所以半視角0°的光線與哪個環(huán)也不交叉。環(huán)序號越大，即越遠離光軸55，只有半視角較大的光通過。如在實施方式1中說明的那樣，考察與光軸垂直的均勻明亮度的面狀被攝體，射入透鏡入射瞳孔的光束量，相對于半視角O)，與COSC0的4次方成比例。g卩，半視角越大的光線，對圖像有用的比率越小。另一方面，隨著環(huán)序號變大，射入級差的光線的半視角變大。因此，減小距光軸的距離和級差量(衍射光柵圖樣的深度)。這樣設(shè)定級差量的理由與在前述實施方式l中說明的相同。下面的表6表示表5所示的衍射攝像透鏡中的衍射環(huán)的級差量(級差的深度)的數(shù)值示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>級差表6中的級差量di(i為l以上的整數(shù))為對應(yīng)半徑ri的位置的級差的級差量。S卩，di指從光軸55側(cè)起第i個半徑ri的位置的級差量。圖5表示半徑ri與級差量di的關(guān)系。級差量dl—d9可以通過向根據(jù)所述式(4)求得的d'乘以補正系數(shù)(3得到。關(guān)于補正系數(shù)P，考慮到(cos0。)4=1、(cos30。)4二0.56，采用了下式(5)。式(5)P二(cosQmin+0.56cos9max)/1.56在計算d'時，在式(4)中，把人設(shè)為使用波長頻帶400—700nm的中心波長即550nm，透鏡基材的折射率nla)為1.589，保護膜的折射率n2a)為1.626，衍射次數(shù)m為l。此時，d'為14.9pm。關(guān)于補正系數(shù)P，可以在式(5)中代入相對各個環(huán)序號的最小射入角度emin和最大射入角度emax求出。向d'乘以對應(yīng)各個環(huán)序號的各個補正系數(shù)，計算衍射環(huán)的級差dl—d9。并且，設(shè)定衍射光柵圖樣，以使在各個級差之間，級差級差對應(yīng)補正系數(shù)P級差與級差平滑地連續(xù)連接。這樣，本實施方式的衍射攝像透鏡40中的第2面42b的表面形狀確定。另外，表6的數(shù)值也可以在視為隨著序號增加而減小級差量的程度上適當變更數(shù)值，這與前述實施方式l相同。另一方面，關(guān)于第l面42a，即使半視角較大的光線射入，由于在保護膜44a折射，所以以射入衍射光柵圖樣43a的射入角小于半視角的角度射入。例如，以半視角30。射入的光線在保護膜44a折射后與光軸形成的夾角減小為約18°的角度，并射入衍射光柵圖樣43a。并且，衍射光柵圖樣的衍射環(huán)只有兩個，即使級差相同也能夠減少不必要的衍射光。本實施方式的衍射攝像透鏡的兩個級差相同，都是14.9)im。本實施方式的衍射攝像透鏡通過使第2面42b的衍射光柵圖樣的級差量具有表6所示的分布，對于從較小的半視角到30。的較大半視角的全部光線，可以使1次衍射效率接近100%。由此，可以減少不必要的衍射光，可以實現(xiàn)廣角高解像度的衍射攝像透鏡。并且，本實施方式的衍射攝像透鏡由于不必要的衍射光非常少，所以能夠把衍射透鏡的像面彎曲象差的降低控制到最大限度。這種效果與前述實施方式1相同，但在本實施方式中，在實施方式1的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用保護膜覆蓋衍射光柵圖樣，抑制衍射效率的波長依賴性。由此，本實施方式與實施方式1相比，可以在更廣的波長區(qū)域中保持較高的衍射效率。并且，圖5所示的本發(fā)明的攝像裝置使用了本實施方式的衍射攝像透鏡40，所以能夠利用一個透鏡獲得高解像度的廣角圖像。這一點與前述實施方式1相同。即，由于不是多個組合透鏡系統(tǒng)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)薄型、小型化。另外，由于不需要各個透鏡的定位調(diào)整步驟，所以能夠削減透鏡數(shù)量，而且生產(chǎn)性、經(jīng)濟性良好。因此，本實施方式特別適合于攝像手機用的照相機、車載用照相機、監(jiān)視用或醫(yī)療用照相機。下面，圖10表示本實施方式的第2例涉及的衍射攝像透鏡的剖面圖。衍射攝像透鏡100的使用波長例如為600—700nm等100nm以下的波長幅度?；?01的第1面102a設(shè)置被保護膜104覆蓋的衍射光柵圖樣103a。第2面102b的結(jié)構(gòu)與實施方式1相同，不設(shè)置保護膜，衍射光柵圖樣103b隨著接近周邊部而減小級差量。第1面的衍射光柵圖樣103a的級差可以均等也可以不均等。在圖10的結(jié)構(gòu)中，以半視角30。射入的光線在保護膜104折射后與光軸形成的夾角減小為18°左右，并射入衍射光柵圖樣103a。在此，根據(jù)圖9可知，無論是哪個射入角度，在波長600—700nm的范圍中，l次衍射效率的降低變小。其中，在圖9(c)所示的射入角度為20。時，展示出特別良好的結(jié)果。因此，像圖10所示的結(jié)構(gòu)那樣，可以使以半視角30。射入的光線減小為18°左右的射入角度的結(jié)構(gòu)，可以說是有利于防止1次衍射效率的降低的結(jié)構(gòu)。并且，在整個波長區(qū)域中比較圖9的各個附圖得知，射入角度越小，1次衍射效率的降低越小。因此，像圖IO所示的結(jié)構(gòu)那樣可以降低射入角度的結(jié)構(gòu)，可以說是有利于防止1次衍射效率的降低的結(jié)構(gòu)。并且，本實施方式如圖4所示，衍射攝像透鏡40構(gòu)成為衍射光柵圖樣43b被保護膜44b覆蓋。如前面所述，在式(4)中，為了使l次衍射效率達到最大時的d'—定而不存在使用波長的依賴性，需要使具有衍射光柵圖樣43b的基材41和保護膜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構(gòu)成。如果是滿足這種折射率條件的材料，則材料不限于前述材料。在該情況下，優(yōu)選基材41、保護膜44b都把樹脂作為主成分，尤其基材41優(yōu)選生產(chǎn)性良好的熱塑性樹脂。因此，優(yōu)選像本實施方式這樣，基材41使用熱塑性樹脂作為低折射率高分散材料，保護膜44b使用向樹脂分散了無機粒子的材料作為高折射率低分散材料。并且，在本實施方式中，作為保護膜44b的材料，如前面所述，使用了向丙烯類紫外線固化樹脂分散了氧化鋯微粒的材料。通過使用紫外線固化樹脂等光固化樹脂，可以實現(xiàn)借助于涂覆和模具的表面形狀成型，容易形成保護膜。并且，關(guān)于所分散的無機粒子，優(yōu)選無色透明的氧化物材料。尤其為了實現(xiàn)高折射率低分散的保護膜，需要高折射率低分散的無機材料。具體地講，除本實施方式示出的氧化鋯之外，還可以列舉氧化釔和氧化鋁。這些氧化物可以單體使用也可以混合使用。并且，關(guān)于衍射攝像透鏡40，說明了第l面42a被保護膜44a覆蓋的示例，但也可以是沒有保護膜44a的非球面形狀。24并且，本實施方式涉及的衍射攝像透鏡僅示出一例，透鏡形狀、透鏡材料、光圈尺寸可以根據(jù)需要適當變更。關(guān)于使用波長也相同，說明了使用波長為可見波長的示例，但不限于此。即，對于近紅外和紅外攝像，只要根據(jù)各自的波長適當變更透鏡形狀即可。并且，也可以在透鏡表面設(shè)置防反射涂層。并且，在表6中，關(guān)于對應(yīng)環(huán)序號l一9的級差量dl—d9，說明了隨著序號的增加而減小的示例，但是當存在半徑ri不超過R的值的最大環(huán)序號k時，與實施方式l相同，可以把對應(yīng)環(huán)序號l一k的級差量設(shè)為一定值。此時，把級差量設(shè)為一定值的結(jié)構(gòu)也包括級差量被視為一定值的程度上存在偏差的結(jié)構(gòu)，這與實施方式l相同。并且，補正系數(shù)P不限于式(5)，這與前述實施方式l相同。在本實施方式中，在計算第2面的衍射環(huán)的各級差量時，使用了根據(jù)式(5)求出的補正系數(shù)P，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emin和最大射入角度emax進行計算，但也可以根據(jù)透鏡形狀適當變更包括中間射入角度在內(nèi)的加權(quán)，這與前述實施方式l相同。艮P，與前述實施方式1相同，無論使用哪個計算公式，使衍射光柵圖樣構(gòu)成為級差量在光軸附近一定，在其外側(cè)隨著遠離光軸而減小級差量，或者從光軸附近到整個外周部隨著遠離光軸而減小級差量。此時，將各個級差之間的形狀修改為使級差平滑連接即可。(實施方式3)圖11是沿著本發(fā)明的一個實施方式涉及的攝像裝置的光軸的剖面圖。攝像裝置110是復眼式攝像裝置，其具有多個由具有衍射攝像透鏡的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)和固體攝像元件構(gòu)成的單元。透鏡陣列111的兩個透鏡112a、112b形成為一體。兩個透鏡112a、112b是在彼此獨立的雙面非球面上只在單面形成有衍射光柵圖樣的單透鏡。這些透鏡分別相當于實施方式1涉及的衍射攝像透鏡。向作為衍射攝像透鏡的這些各個透鏡組合光圈(未圖示)，構(gòu)成衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)。透鏡112a的光軸113a與透鏡112b的光軸113b平行。如圖11所示，把與光軸113a、113b平行的方向設(shè)為Z軸。在支架115上配置有兩個固體攝像元件114a、114b。各個固體攝像元件114a、114b進行黑白感知(monochromesensing),在內(nèi)部設(shè)置使波長500—600nm的光透射的濾色器(未圖示)。兩個透鏡的光軸113a、113b分別通過兩個固體攝像元件114a、114b的大致中心(矩形狀固體攝像元件的對角線的交點)。因此，各個固體攝像元件114a和114b的中心間隔與透鏡112a和112b的中心間隔D大致相等。來自被攝體的光通過透鏡112a、112b成像，只有綠色的光分別射入固體攝像元件114a、114b，并按照每個像素被轉(zhuǎn)換為電氣信號。固體攝像元件114a、114b各自的電氣信號信息在運算電路116a、116b中進行處理，根據(jù)任一方的運算電路信號，通過顯示單元顯示圖像。這種復眼式攝像裝置不僅顯示圖像，也可以利用產(chǎn)生于每個透鏡112a、112b的圖像之間的視差，測定被攝體的距離。關(guān)于視差，可以通過由圖像比較處理電路117比較并運算在運算電路116a和運算電路116b得到的像素信息而提取。圖12是使用視差測定被攝體的距離的原理圖。來自被攝體121的光通過透鏡122a得到的像是被攝體像123a，通過透鏡122b得到的像是被攝體像123b。被攝體上的同一點僅偏移視差A分別到達固體攝像元件124a、124b，并被位于固體攝像元件上的像素感光，被轉(zhuǎn)換為電氣信號。把透鏡122a的光軸與透鏡122b的光軸之間的距離設(shè)為D，把透鏡112a、112b與被攝體121之間的距離設(shè)為G，把透鏡112a、112b的焦點距離設(shè)為f，在使G充分大于f時，下述式(6)成立。式(6)G二Df/A在式(6)中，距離D和焦點距離f是已知的。并且，視差A如前面所述，可以通過由圖像比較處理電路117比較并運算在運算電路116a和運算電路116b得到的像素信息而提取。例如，把通過固體攝像元件124a、124b得到的圖像分別分割為多個塊，選擇對應(yīng)固體攝像元件124a的某個塊，提取酷似于其的對應(yīng)固體攝像元件124b的塊，比較兩個塊的位置，由此可以計算視差。向式(6)代入己知的D、f和所提取的A，可以計算距被攝體121的距離。即，復眼式攝像裝置不僅可以獲得圖像，也具有測距傳感器的功能。本實施方式涉及的攝像裝置由于使用了本發(fā)明涉及的衍射攝像透鏡，所以具有以下所述的效果。即，由于解像度較高，所以可以使用像素間距細小的固體攝像元件，視差A的檢測精度提高，被攝體的測距精度提高。并且，由于可以拍攝廣角圖像，所以能夠測距的被攝體的位置不僅在攝像裝置的光軸附近，也可以擴大到較廣的視場角范圍。與以往的衍射攝像透鏡相比，能夠擴大可以使用的波長幅度，所以能夠獲得明亮的圖像。通常，在固體攝像元件的像素間距變小時，圖像變暗，但本實施方式可以彌補這一點。另外，由于不是利用多個透鏡組合構(gòu)成的光學系統(tǒng)而是單透鏡，所以在實現(xiàn)相同焦點距離f時，可以使攝像裝置的厚度相對變薄。并且，容易進行透鏡的安裝。另外，本實施方式的攝像裝置的使用波長為500—600nm，但不限于此。當然可以是其他的可視波長，對于近紅外和紅外攝像，也可以根據(jù)各自的波長適當變更透鏡形狀使用。并且，說明了透鏡的數(shù)量為兩個的復眼式的示例，但也可以是透鏡為3個以上的復眼式。并且，如果使用實施方式2的衍射攝像透鏡，在固體攝像元件內(nèi)的內(nèi)部使用貝葉斯排列等的RGB的濾色器，則可以進行彩色圖像的顯示和被攝體的測距。并且，在本實施方式中，使用了多個固體攝像元件，但也可以將一個固體攝像元件的攝像區(qū)域分割使用。本發(fā)明的衍射攝像透鏡和衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)具有廣角及高解像度，所以對照相機等攝像裝置比較有用。尤其適合作為攝像手機用的照相機、車載用照相機、監(jiān)視用或醫(yī)療用照相機的透鏡以及透鏡光學系統(tǒng)。權(quán)利要求1.一種具有形成有衍射光柵圖樣的面的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述衍射光柵圖樣形成了以光軸為中心的同心圓狀的多個級差，所述衍射光柵圖樣具有所述級差的級差量在所述同心圓的徑向大致相同的第1部分和所述級差的級差量在所述第1部分的外側(cè)隨著遠離所述光軸而變小的第2部分，或者所述級差的級差量，沿著整個所述衍射光柵圖樣，隨著遠離所述光軸而變小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述衍射光柵圖樣被與所述衍射光柵圖樣不同的材料的保護膜覆蘭JULo3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述保護膜形成于所述衍射攝像透鏡的面中的被攝體側(cè)的面上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述衍射光柵圖樣和所述保護膜利用樹脂形成，所述衍射光柵圖樣和所述保護膜的任一方利用樹脂與無機粒子的混合材料形成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述保護膜利用在光固化樹脂中分散了氧化鋯、氧化釔和氧化鋁中任一種以上的粒子的材料形成。6.—種衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，包括光圈和通過所述光圈將被攝體像成像的衍射攝像透鏡，其特征在于，所述衍射攝像透鏡具有形成為衍射光柵圖樣的面，所述衍射光柵圖樣形成了以光軸為中心的同心圓狀的多個級差，把對應(yīng)所述各個級差的所述同心圓的半徑中從光軸側(cè)起第i個半徑設(shè)為ri(i為1以上的整數(shù))，把對應(yīng)所述各個ri的級差的級差量設(shè)為di(i為1以上的整數(shù))，把與所述光軸平行且距所述光軸最遠的射入所述衍射攝像透鏡的光線和所述衍射光柵圖樣交叉的點，距所述光軸的距離設(shè)為R，所述ri中的rk為不超過所述R的最大半徑時，在k》2時，從dl到dk的級差量大致相同，位于對應(yīng)rk的級差外側(cè)的級差的級差量隨著遠離所述光軸而變小，在k=l或rl>R時，所述級差量在整個所述衍射光柵圖樣上隨著遠離所述光軸而變小。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光柵圖樣被與所述衍射光柵圖樣不同的材料的保護膜覆主rm.。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，其特征在于，所述保護膜形成于所述衍射攝像透鏡的面中的被攝體側(cè)的面上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光柵圖樣和所述保護膜利用樹脂形成，所述衍射光柵圖樣和所述保護膜中任一方利用樹脂與無機粒子的混合材料形成。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)，其特征在于，所述保護膜利用在光固化樹脂中分散了氧化鋯、氧化釔和氧化鋁中任一種以上的粒子的材料形成。11.一種攝像裝置，具有權(quán)利要求610中任一項所述的衍射攝像透鏡光學系統(tǒng)；接受來自通過所述光學系統(tǒng)的被攝體的光的固體攝像元件；和根據(jù)由所述固體攝像元件檢測的電信號生成被攝體像的運算電路。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的攝像裝置，還具有圖像比較處理電路，包括所述光學系統(tǒng)和所述固體攝像元件的單元有多個，所述圖像比較處理電路比較由對應(yīng)所述各個單元的所述固體攝像元件檢測的所述電信號，并計算所述被攝體的距離信息。全文摘要一種具有形成為衍射光柵圖樣的面的衍射攝像透鏡(10)，所述衍射光柵圖樣是形成以光軸(25)為中心的同心圓狀的多個級差的衍射光柵圖樣，所述衍射光柵圖樣具有所述級差的級差量(di)在所述同心圓的徑向大致相同的第1部分和所述級差的級差量(di)在所述第1部分的外側(cè)隨著遠離光軸(25)而變小的第2部分、或者所述級差的級差量(di)，為沿著整個所述衍射光柵圖樣隨著遠離光軸(25)而變小。文檔編號G02B5/18GK101443689SQ20078001753公開日2009年5月27日申請日期2007年5月11日優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日發(fā)明者安藤貴真,是永繼博,鈴木正明申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社