成像光学系统技术方案

本发明专利技术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。根据本发明专利技术的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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于数字相机、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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述情况下而进行的。即，本专利技术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。本专利技术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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。本专利技术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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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。根据本专利技术的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，将中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：幡手公英，坂上典久，
申请(专利权)人：纳卢克斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]