DE69931992T2

DE69931992T2 - Bilderzeugendes optisches System mit einem optischen Beugungselement

Info

Publication number: DE69931992T2
Application number: DE69931992T
Authority: DE
Inventors: Hideki Ohta-ku Ogawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP3342400B2; EP0950911A3; US6268969B1; DE69931992D1; EP0950911B1; EP0950911A2; JPH11295590A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Bilderzeugungssystem mit einem optischen Brechungselement und genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein photographisches optisches System der Telephotoart mit einer großen Relativblende mit einem optischen Brechungselement und einem optischen Beugungselement, die in Kombination verwendet werden, um die Abbildungsleistung zu verbessern, wobei dieses für Silberhalogenid-Photographiekameras, Videokameras, elektronische Stehbildkameras und dergleichen geeignet ist.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Im Allgemeinen neigen bei den Linsen mit langer Fokussierlänge (Brennweite) oder den Telephotolinsen, da die Fokussierlänge länger wird, verschiedene Aberrationen, insbesondere die chromatische Aberration in Längsrichtung und die chromatische Aberration in lateraler Richtung, zu einer Verschlechterung. Um diese chromatischen Aberrationen zu korrigieren, ist bislang eine Kombination vorgeschlagen worden aus einer positiven Linse, die aus einem Material mit geringer Dispersion hergestellt ist, das eine extraordinäre Teildispersion hat, wie beispielsweise Fluorid, mit einer negativen Linse, die aus einem Material mit einer hohen Dispersion gestaltet ist, um so einen Achromatismus zu erhalten. Ein derartiges Verfahren hat seine Verwendung bei vielen Telephotolinsen erhalten.
Die optischen Gläser mit extraordinärer Teildispersion, wie beispielsweise Fluorid, sind für eine Korrektur von chromatischen Aberrationen von Vorteil, haben jedoch einen Nachteil dahingehend, dass sie sehr kostspielig sind. Auch ist die relative Dichte (spezifisches Gewicht) relativ größer als bei den anderen Gläsern mit geringer Dispersion, deren Teildispersionen nicht extraordinär sind. Daher führt die Verwendung von Fluorid ebenfalls zu einem Nachteil dahingehend, dass das gesamte Linsensystem schwerer wird (beispielsweise hat Fluorid eine spezifische Dichte von 3,18 und FK01 hat eine spezifische Dichte von 3,63. Im Gegensatz dazu hat FK5 eine geringe extraordinäre Teildispersion von 2,46 und BK7 hat eine spezifische Dichte von 2,52). Darüber hinaus ist eine Glasfläche mit extraordinärer Teildispersion gegenüber Kratzern relativ anfällig. Des Weiteren ergeben FK01 oder dergleichen, wenn sie in der Form von großen Relativaperturlinsen gestaltet sind, einen weiteren Nachteil dahingehend, dass diese Linsen anfällig sind, wenn die Umgebungstemperaturen sich schnell ändern.
Telephotolinsen, bei denen eine chromatische Aberration lediglich unter Verwendung von einem Glas, das keine extraordinäre Teildispersion hat, korrigiert worden ist, sind in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei 6-324 262 und Hei 6-331 887 vorgeschlagen worden.
Die Telephotolinse, die in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-324 262 vorgeschlagen worden ist, besteht aus zumindest einem optischen Beugungselement mit einer positiven Brechkraft, zumindest einem optischen Brechungselement mit einer positiven Brechkraft und zumindest einem optischen Brechungselement mit einer negativen Brechkraft, hat eine F-Zahl von F2,8 oder um diesen Wert herum und wird im Hinblick auf die chromatische Aberration relativ gut korrigiert. Außerdem besteht die Telephotolinse, die in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-331 887 offenbart ist, aus einer Kombination aus einem optischen Beugungselement und optischen Brechungselementen, hat sie eine F-Zahl von F2,8 oder um diesen Wert herum und wird im Hinblick auf die chromatische Aberration relativ gut korrigiert.
Bei Telephotolinsen, die daran angepasst sind, dass sie an Kameras mit der automatischen Fokussierfunktion montiert sind, die in den letzten Jahren besonders stark entwickelt worden sind, ist es üblich geworden, dass ein Fokussieren bewirkt wird, indem entlang einer optischen Achse eine Linseneinheit bewegt wird, die an einem relativ weit hinten befindlichen Abschnitt angeordnet ist, ein geringes Gewicht hat und eine geringfügige Belastung auf die Linsenfassung aufbringt.
Bei einem Fall, bei dem bei dem optischen photographischen System, das in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-324 262 offenbart ist, ein Fokussieren so gestaltet wird, dass es durch ein Bewegen einer hinteren Linseneinheit bewirkt wird, werden verschiedene Aberrationen inklusive der chromatischen Aberration schlechter. Daher ist es schwierig, ein derartiges photographisches optisches System als eine Telephotolinse anzuwenden, die für Kameras mit der automatischen Fokussierfunktion angepasst ist.
Des Weiteren ist bei dem optischen System der Telephotolinse, die in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-331 887 offenbart ist, wie dies in 10 oder in 12 von dieser gezeigt ist, als eine Linseneinheit, die ein relativ geringes Gewicht hat und die eine relativ geringe Schwankung der monochromatischen Aberration während des Fokussierens hat, eine Linseneinheit vorgesehen, die geringfügig in der nach hinten weisenden Richtung (Bildseite) von dem Mittelpunkt des optischen Systems angeordnet ist und die aus einer zementierten Linse besteht, die aus einer positiven Linse und einer negativen Linse zusammengesetzt ist und eine negative Brechkraft als Ganzes hat. Jedoch ist eine derartige Telephotolinse nicht unbedingt ausreichend für die Verteilung der Brechkraft zwischen der Beugungsfläche (optisches Beugungselement) und dem optischen Brechungselement und zum Einstellen der Glasmaterialien. Wenn daher die vorstehend erwähnte negative Linseneinheit für das Fokussieren verwendet wird, wird die Schwankung der chromatischen Aberration groß.
Die Druckschrift US 5 490 014 offenbart eine Innenfokus-Telephotolinse mit verringerten chromatischen Aberrationen.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Bilderzeugungssystem zu schaffen, wie beispielsweise eine Telephotolinse, das dazu in der Lage ist, chromatische Aberrationen ausreichend gering zu gestalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Bilderzeugungssystem zu schaffen, wie beispielsweise eine Telephotolinse, deren chromatische Aberrationen in einem geringen Maß bei dem Fokussieren variieren.
Um diese Aufgaben zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein optisches Bilderzeugungssystem gemäß der Definition von Anspruch 1 geschaffen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung von dem paraxialen Aufbau eines optischen Systems zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Die 2A, 2B und 2C zeigen graphische Darstellungen zur Erläuterung der Korrektur der chromatischen Aberrationen bei der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 1 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 2 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 3 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 4 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 5 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 6 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 7 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 8 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt von einem numerischen Beispiel 9 von dem optischen System der vorliegenden Erfindung.
Die 12A1 bis 12A4 und die 12B1 bis 12B4 zeigen graphische Darstellungen der Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand und bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 4 Metern.
Die 13A1 bis 13A4 und die 13B1 bis 13B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 6 Metern.
Die 14A1 bis 14A4 und die 14B1 bis 14B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 3 Metern.
Die 15A1 bis 15A4 und die 15B1 bis 15B4 zeigen graphische Darstellungen der Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 4 Metern.
Die 16A1 bis 16A4 und die 16B1 bis 16B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 6 Metern.
Die 17A1 bis 17A4 und die 17B1 bis 17B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen für das numerische Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 3 Metern.
Die 18A1 bis 18A4 und die 18B1 bis 18B4 zeigen graphische Darstellungen der Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 4 Metern.
Die 19A1 bis 19A4 und die 19B1 bis 19B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 6 Metern.
Die 20A1 bis 20A4 und die 20B1 bis 20B4 zeigen graphische Darstellungen von den Längsaberrationen von dem numerischen Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung während eines Fokussierens für einen unendlichen Abstand bzw. während eines Fokussierens für einen Objektabstand von 3 Metern.
21 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab von einem optischen Beugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine graphische Darstellung der von der Wellenlänge abhängigen Eigenschaften von dem in 21 gezeigten optischen Beugungselement.
23 zeigt eine graphische Darstellung von der MTF-Charakteristik des in 21 gezeigten optischen Beugungselements.
24 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab von einem anderen optischen Beugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt eine graphische Darstellung von von der Wellenlänge abhängigen Eigenschaften des in 24 gezeigten optischen Beugungselements.
26 zeigt eine graphische Darstellung von der MTF-Charakteristik des in 24 gezeigten optischen Beugungselements.
27 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab von einem weiteren optischen Beugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein optisches System mit einem optischen Beugungselement gemäß der vorliegenden Erfindung als ein dünnes System dargestellt mit einem paraxialen Brechkraftaufbau, das gezeigt ist, um die optischen Vorgänge in dem normalen Zustand zu erläutern. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt das optische System die Form einer Telephotolinse ein, wobei sie ein optisches Brechungssystemteil M und ein optisches Beugungselement mit einem Beugungsgitter, das an seiner Oberfläche D ausgebildet ist, aufweist. Mit P ist ein paraxialer an der Achse befindlicher Lichtstrahl bezeichnet und mit Q ist ein paraxialer Pupillenlichtstrahl bezeichnet. (Hierbei wird zum Zwecke des einfachen Behandelns der Probleme angenommen, dass die Beugungsfläche D an der Objektseite von dem optischen Brechungssystemteil M angeordnet ist, und das optische Brechungssystemteil M wird als eine dünne einzelne Linse erachtet.) Die 2A, 2B und 2C zeigen graphische Darstellungen zur Erläuterung der Korrektur der chromatischen Aberrationen bei der vorliegenden Erfindung.
Die 3 bis 11 zeigen als Blockdarstellung numerische Beispiele 1 bis 9 der vorliegenden Erfindung. Die 12A1 bis 12A4 und die 12B1 bis 12B4 bis hin zu den 20A1 bis 20A4 und 20B1 bis 20B4 zeigen in graphischer Weise die Aberrationen der numerischen Beispiele 1 bis 9 der vorliegenden Erfindung. Von diesen graphischen Darstellungen der Aberration werden jene, die in der Zeichnung den Buchstaben „A" haben, während des Fokussierens an einem unendlich weit entfernten Objekt erhalten, und die anderen, die in der Zeichnung den Buchstaben „B" haben, werden während eines Fokussierens an einem Objekt bei einem endlichen Abstand erhalten.
Bei den 3 bis 11 ist mit D•O ein optisches Beugungselement bezeichnet, das eine positive Brechkraft hat und das aus einem Beugungsgitter mit einer Revolutionssymmetrie in Bezug auf eine optische Achse des optischen Systems besteht. Mit L1 ist eine erste Linseneinheit bezeichnet, die eine positive Brechkraft hat. Mit L2 ist eine zweite Linseneinheit bezeichnet, die eine negative Brechkraft hat und die so gestaltet ist, dass sie zu der Bildseite hin während eines Fokussierens von einem unendlich weit entfernten Objekt zu einem bei dem minimalen Abstand befindlichen Objekt axial bewegt wird. Mit L3 ist eine dritte Linseneinheit bezeichnet, die eine positive Brechkraft hat. Mit SP ist eine Blende bezeichnet und mit Geschäftsbetrieb ist ein Glasblock bezeichnet, wie beispielsweise ein optischer Filter oder ein Frontglas.
Bei den numerischen Beispielen 1, 2, 4, 5, 7 und 8, die in den 3, 4, 6, 7, 9 und 10 jeweils gezeigt sind, besteht die erste Linseneinheit L1 aus einem optischen Beugungselement D•O, einer ersten Linsenuntereinheit L1a mit einer positiven Brechkraft, einer positiven Linse L1p und einer negativen Linse L1n in Meniskusform, die zu der Bildseite hin konkav ist.
Bei den numerischen Beispielen 3, 6 und 9, die in den 5, 8 und 11 jeweils gezeigt sind, besteht die erste Linseneinheit L1 aus dem optischen Beugungselement D•O, einer ersten Linsenuntereinheit L1a mit einer positiven Brechkraft und einer negativen Linse L1n in Meniskusform, die zu der Bildseite hin konkav ist.
Bei den numerischen Beispielen 1 bis 9 hat die erste Linsenuntereinheit L1a eine bikonvexe positive Linse G1, eine positive Linse G2 und eine bikonkave negative Linse G3.
Die zweite Linseneinheit L2 ist mit einer zementierten Linse aufgebaut, die aus einer positiven Linse und einer negativen Linse besteht.
Bei den numerischen Beispielen 1, 3, 4, 6, 7 und 9, die in den 3, 5, 6, 8, 9 und 11 jeweils gezeigt sind, ist an der Bildseite von der zweiten Linseneinheit L2 eine dritte Linseneinheit L3 vorgesehen, die mit einer zementierten Linse aufgebaut ist, die aus einer positiven Linse und einer negativen Linse besteht.
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf 1 die Merkmale von dem optischen System der vorliegenden Erfindung erläutert.
Zunächst werden an der Beugungsfläche D und dem optischen Brechungssystemteil M in Kombination die Formeln für den chromatischen Längsaberrationskoeffizienten (L) und den chromatischen Lateralaberrationskoeffizienten (seitliche Aberration) (T) wie folgt erhalten: L = hD 2ΦD/νD + hM 2ΦM/νM (4) T = hD h DΦD/νD + hM h MΦM/νM (5) wobei
Φ_D: die Brechkraft für das gebeugte Licht in der Gestaltungsbeugungsordnung der Beugungsfläche D ist,
Φ_M: die Brechkraft von dem optischen Brechungssystem M ist,
ν_D: eine verringerte Abbe-Zahl (äquivalent zu -3,45) von der Beugungsfläche D ist,
ν_M: eine Abbe-Zahl von dem optischen Brechungssystemteil M (die dünne einzelne Linse) ist,
h_D: die Einfallhöhe von dem paraxialen an der Achse befindlichen Strahl an der Beugungsfläche D ist,
h_M: die Einfallhöhe von dem paraxial an der Achse befindlichen Strahl an dem optischen Brechungssystemteil M ist,
h _D: die Einfallhöhe von dem paraxialen Pupillenstrahl an der Beugungsfläche D ist und
h _M: die Einfallhöhe von dem paraxialen Pupillenstrahl an dem optischen Brechungssystemteil M ist.
In der eigentlichen Praxis ist das optische Brechungssystemteil M mit einer Vielzahl an Linsenflächen i aufgebaut (wobei i = 1,... und n). Daher sollten die zweiten Ausdrücke der Gleichungen (4) und (5) jeweils durch die Gesamtsumme der Aberrationskoeffizienten von sämtlichen Flächen ausgedrückt werden, d. h. die erste Fläche bis zu der n-ten Fläche, und zwar wie folgt:
Da nunmehr die Gleichungen (6) und (7) ihre zweiten Ausdrücke dergestalt haben, dass sie das optische Brechungssystemteil M betreffen, nehmen, da ihre Gesamtbrechkraft im Wesentlichen positiv ist, die zweiten Ausdrücke der Gleichungen (6) und (7) in den meisten Fällen Werte mit dem gleichen Vorzeichen wie von dem Einzellinsenmodell an. Daher kann anhand der Gleichungen (4) und (5) für das Einzellinsenmodell diskutiert werden, ohne irgendwelche spezielle Schwierigkeit zu verursachen. Somit wird nachstehend anhand der Gleichungen (4) und (5) erläutert.
In der Gleichung (4) ist der zweite Ausdruck für den chromatischen Längsaberrationskoeffizienten von dem optischen Brechungssystemteil M gedacht.
Da Φ_M < 0 und ν_M > 0 der Fall ist, ergibt sich die folgende Beziehung:
h_M ² Φ_M/ν_M > 0
Um den chromatischen Längsaberrationskoeffizienten des gesamten optischen Systems zu verringern, muss daher der erste Ausdruck für den chromatischen Längsaberrationskoeffizienten der Beugungsfläche D einen negativen Wert einnehmen. Das heißt, es wird die folgende Beziehung erhalten:
h_D ² Φ_D/ν_D < 0
Hierbei sollte, da ν_D < 0 der Fall ist, die Brechkraft der Beugungsfläche D wie folgt sein:
Φ_D > 0
In diesem Beispiel ergibt sich in der Gleichung (5) der erste Ausdruck für den lateralen chromatischen Aberrationskoeffizienten der Beugungsfläche D aus
h_D > 0, h _D > 0 und ν_D < 0, so dass sich ergibt
h_D h _D Φ_D/ν_D < 0.
Außerdem ergibt sich bei der Gleichung (5) der zweite Ausdruck für den lateralen chromatischen Aberrationskoeffizienten von dem optischen Brechungssystemteil M aus
h_M > 0, h _M > 0, Φ_M > 0 und ν_M > 0, wobei sich ergibt
h_M h _M Φ_M/ν_M > 0.
Demgemäß wird der laterale chromatische Aberrationskoeffizient von dem optischen Brechungssystemteil M durch den lateralen chromatischen Aberrationskoeffizienten von der Beugungsfläche D aufgehoben, womit ermöglicht wird, den lateralen chromatischen Aberrationskoeffizienten des gesamten optischen Systems auf ein Minimum zu verringern.
Schließlich wird, da die Brechkraft der Beugungsfläche D einen positiven Wert erhalten hat, der chromatische Längsaberrationskoeffizient und der laterale chromatische Aberrationskoeffizient von dem optischen Beugungssystemteil M jeweils mit einem Mal aufgehoben, so dass es möglich wird, den Achromatismus von dem gesamten optischen System zu verbessern.
Unter diesen Umständen sollte berücksichtigt werden, dass die Einfallhöhen von dem paraxialen an der Achse befindlichen Strahl und dem paraxialen Pupillenstrahl jeweils positive Werte haben und die Absolutwerte von ihnen groß sind. In diesem Sinne hat die erste Linseneinheit mit der positiven Brechkraft einen hohen Anteil an der chromatischen Aberration. Folglich wird es eine notwendige Bedingung, die erste Linse mit zumindest einer Beugungsfläche mit einer positiven Brechkraft zu versehen, so dass die chromatische Aberration bei zumindest einer Referenzeinstellung gut korrigiert wird.
Die Diskussion der vorstehend beschriebenen Art an Achromatismus durch die chromatischen Aberrationskoeffizienten betrifft zwei Wellenlängen und ist nicht immer bei dem gesamten sichtbaren Spektrum gültig. Mit der Variation der chromatischen Aberrationen beim Fokussieren muss die chromatische Korrektur über das gesamte sichtbare Spektrum weiter verbessert werden. Zu diesem Zweck sind bestimmte Gestaltungsregeln wie nachstehend erläutert aufgeführt.
Zunächst wird ein Fall erachtet, bei dem das optische Brechungssystemteil M im Hinblick auf die chromatische Längsaberration in ihm selbst ohne Verwendung des extraordinären Teildispersionsglases korrigiert wird. In diesem Fall hat die Spektrumskurve üblicherweise die in 2A gezeigte Form, deren Krümmung nach unten konvex ist und die die Abszisse bei einer Gestaltungswellenlänge und einer anderen Wellenlänge kreuzt oder in zwei Farben achromatisiert ist. Das heißt, sie wird die Spektrumskurve der so genannten „achromatischen Art".
Nachstehend wird eine Spektrumskurve erörtert, die die Beugungsfläche D liefern kann.
Die Phasenform ψ_D von der Beugungsfläche D kann durch den folgenden polynomialen Ausdruck geliefert werden: ψD(h, m) =(2π/mλ0)(C1h2 + C2h4 + C3h6 + ...) (8)wobei
h: die Höhe in einer vertikalen Richtung zu der optischen Achse ist,
m: die Ordnungszahl von dem gebeugten Strahl ist,
λ₀: eine Gestaltungswellenlänge ist, und
C_i: Phasenkoeffizienten sind (i = 1, 2, 3,...).
Eine derartige Form verleiht der Beugungsfläche D eine Brechkraft Φ_D, die für eine beliebige Wellenlänge λ und eine beliebige Ordnungszahl m unter Verwendung des Phasenkoeffizienten C₁ wie folgt definiert werden kann: ΦD (λ, m) = -2C1 mλ/λ0 (9)
Wenn in der Gleichung (9) die Brechungsordnungszahl m als beispielsweise „1" genommen wird und der Phasenkoeffizient als ein negativer Wert gewählt wird, kann die Brechkraft von der Beugungsfläche D positiv gestaltet werden. Wie dies aus der Gleichung (9) hervorgeht, geschieht es in einem Wellenlängenbereich von „λ > λ₀", dass bei der Zunahme der Wellenlänge die positive Brechkraft der Beugungsfläche D als eine lineare Funktion der Variation der Wellenlänge zunimmt. Anders herum nimmt in dem anderen Wellenlängenbereich von „λ < λ₀" bei der Abnahme der Wellenlänge die positive Brechkraft der Beugungsfläche D als die lineare Funktion der Variation der Wellenlänge ab.
Anders ausgedrückt ergibt sich unter der Annahme, dass das optische Brechungssystem M frei von chromatischer Längsaberration ist, daraus, dass, wenn der Strahl der Gestaltungswellenlänge λ₀ bei einer Position fokussiert wird, an der die Bildebene von dem gesamten optischen System gesetzt wird, die paraxialen Strahlen, deren Wellenlängen länger als die Gestaltungswellenlänge λ₀ sind, ihre Fokussierorte dergestalt haben, dass sie vor die Bildebene fallen, während die paraxialen Strahlen, deren Wellenlängen kürzer als die Gestaltungswellenlänge λ₀ sind, ihre Fokussierorte dergestalt haben, dass sie hinter der Bildebene sind, und darüber hinaus die Fokussierposition sich als eine lineare Funktion der Variation der Wellenlänge verschiebt (siehe 2B).
Dies führt dazu, dass sich eine Möglichkeit zum Aufheben der chromatischen Restaberration von dem optischen Brechungssystemteil M ergibt durch die Beugungsfläche D, so dass eine Achromatisation für das gesamte sichtbare Spektrum ermöglicht wird. Da zu diesem Zweck die Beugungsfläche D allein keinerlei Lösung für das Spektrum mit einer nach oben gerichteten konvexen Krümmung liefern kann, wurde schließlich herausgefunden, dass ein Bedarf besteht an einem Einstellen der Gestaltung des optischen Brechsystemteils M im Hinblick auf die lineare Korrekturcharakteristik der Beugungsfläche D, so dass eine chromatische Längsaberration, die sich linear in der Neigung rückwärts zu der linearen Korrekturcharakteristik der Beugungsfläche D verschiebt zuvor in dem sichtbaren Spektrum durch das optische Brechungssystemteil M erzeugt wird.
Um die vorstehende Darlegung sicherzustellen, wird es erforderlich, dass die erste Linseneinheit L1 des optischen Brechungssystemteils M mit der ersten Linsenuntereinheit L1a versehen ist, die aus zumindest einer positiven Linse und zumindest einer negativen Linse besteht und eine positive Brechkraft als Ganzes hat, und dass die Bedingungen (1), (2) und (3), die vorstehend beschrieben sind, erfüllt sind.
Durch das Aufstellen von derartigen Gestaltungsregeln kann die Spektrumskurve von dem optischen Brechungssystemteil M mit der Gestaltungswellenlänge in der Mitte so gesteuert werden, dass der längere Wellenlängenbereich als die Gestaltungswellenlänge so gestaltet wird, dass er stärker unterkorrigiert wird, und der kürzere Wellenlängenbereich wird so gestaltet, dass er stärker überkorrigiert wird. Durch diese Steuerung kann die Position von dem minimalen Punkt der Spektrumskurve so gestaltet werden, dass sie zu kürzeren Wellenlängen verschoben wird. Als ein Ergebnis wird die Spektrumskurve von dem optischen Brechungssystemteil M annähernd linear im Hinblick auf die Form über das gesamte sichtbare Spektrum (siehe 2C). Außerdem wird die vorstehend beschriebene Bedingung (1) berücksichtigt beim Bestimmen der Brechkraft von der Beugungsfläche D. Eine Achromatisation für das gesamte sichtbare Spektrum, die eine gute Stabilität der chromatischen Korrektur beim Fokussieren umfasst, kann somit erzielt werden.
Die Bedingungen (1), (2) und (3) sind nachstehend erläutert.
Die Ungleichungen der Bedingung (1) betreffen das Verhältnis der Brechkräfte der Beugungsfläche D und der ersten Linsenuntereinheit L1a. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (1) überschritten wird, was bedeutet, dass die Brechkraft der Beugungsfläche D zu stark ist, wird die Spektrumslinie von der chromatischen Längsaberration der Beugungsfläche D zu einem großen Absolutwert im Hinblick auf die Neigung. Konform zu dem großen Absolutwert der Neigung muss die Spektrumskurve von dem optischen Brechungssystemteil M ebenfalls stark geneigt sein, während die lineare Form beibehalten wird. Es wird bewirkt, dass sich die sphärische Aberration, die sphärischen Farbaberrationen und andere Aberrationen verschlechtern, die die Beugungsfläche D nicht ausreichend durch ihren asphärischen Effekt korrigieren kann (entsprechend den Ausdrücken für die Phasen höherer Ordnung von der Gleichung (8)). Außerdem nimmt, wie dies aus den ersten Drücken der Gleichungen (5) und (6) verständlich ist, wenn die Brechkraft der Beugungsfläche D zunimmt, der Absolutwert von dem chromatischen Aberrationskoeffizienten der Beugungsfläche D ebenfalls zu. Als ein Ergebnis variiert für die Objektbewegung ebenfalls der chromatische Aberrationskoeffizient der Beugungsfläche D in großem Maße. Die hintere Stufe der Beugungsfläche D, d. h. die erste und die zweite Linseneinheit, können die Variation der chromatischen Aberration nicht gänzlich korrigieren. Des Weiteren wird die Teilung von dem Beugungsgitter zu fein, als dass dieses ökonomisch hergestellt werden kann. Somit wird die Übertretung/der Fehler unzulässig (störend). Wenn andererseits die Brechkraft von der Beugungsfläche D schwächer als der untere Grenzwert von der Bedingung (1) ist, kann, da dies mit sich bringt, dass der Absolutwert der Neigung von der Längsspektrumslinie der Beugungsfläche D zu gering ist, die Spektrumskurve von dem optischen Brechungssystemteil M nicht im Hinblick auf die Neigung gering gestaltet werden, während die lineare Form beibehalten bleibt. Bei dem kürzeren Wellenlängenbereich als die Gestaltungswellenlänge wird daher eine starke Krümmung, die konvex nach unten ist, erzeugt, was es unmöglich macht, dass die Beugungsfläche D die chromatische Längsaberration aufhebt, somit ist der Fehler/die Übertretung unzulässig (störend).
Die Ungleichungen der Bedingungen (2) und (3) streben an, dass, während die anderen Aberrationen von dem optischen Brechungssystemteil M als die chromatische Aberration günstig gehalten werden, die Spektrumskurve insbesondere im Hinblick auf die chromatische Längsaberration eine geeignete Neigung erhält und ihre Krümmung freier gestaltet wird, um die annähernd lineare Form zu halten. Wenn der obere Grenzwert von der Bedingung (2) oder der untere Grenzwert von der Bedingung (3) überschritten wird, wird es, da dies mit sich bringt, dass die Spektrumskurve in dem kürzeren Wellenlängenbereich als die Gestaltungswellenlänge eine zu starke Krümmung hat, schwierig für die Beugungsfläche D, die chromatische Aberration gänzlich zu korrigieren. Wenn der untere Grenzwert von der Bedingung (2) oder der obere Grenzwert von der Bedingung (3) überschritten wird, wird die Linearität der Spektrumskurve verbessert, jedoch leidet jede der Bestandteillinsen von dem optischen Brechungssystemteil M an einem Kollabieren der Verteilung der Brechkräfte über ihre Oberflächen, was es unmöglich macht, die anderen Aberrationen außer der chromatischen Aberration in einem günstigen Gleichgewicht zu korrigieren. Somit ist ein Fehler/eine Übertretung unzulässig (störend). Zusammen damit ist es außerdem erforderlich geworden, die Brechkraft von der Beugungsfläche D zu stärken. Daher wird bewirkt, dass der chromatische Aberrationskoeffizient von der Beugungsfläche D ebenfalls im Hinblick auf den Absolutwert zunimmt. Als ein Ergebnis variiert der chromatische Aberrationskoeffizient für die Objektbewegung von der Beugungsfläche D in einem großem Maße. Eine derartige Variation der chromatischen Variation wird durch die hintere Stufe, d. h. die zweite Linseneinheit, kaum gänzlich korrigiert.
Für eher erwünschte Ergebnisse wird bevorzugt, dass die Bedingungen (1), (2) und (3) ihre numerischen Bereiche für die Werte Φ_D/Φ_1a, ν_1aP und ν_1an jeweils stärker eingeschränkt wie folgt haben: 0,009 < ΦD/Φ1a < 0,021 (10) 56 < ν1ap < 71 (11) 30 < ν1an < 50 (12)
Das Erfüllen der vorstehend dargelegten Bedingungen (10), (11) und (12) kann die Korrektur der chromatischen Aberration und der anderen Aberrationen und außerdem ihre Schwankungen mit dem Fokussieren weiter verbessern.
Des Weiteren wird eine Verringerung von dem Bereich der Variation der Aberrationen beim Fokussieren und das Erzielen einer hohen Bildqualität über den gesamten Bereich des Einzelbildes erzielt, indem zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird:

(i) Die Brechkraft Φ_1a von der ersten Linsenuntereinheit L1a liegt innerhalb des folgenden Bereichs: 0,5 < Φ1a/Φ < 5 (13)wobei Φ die Brechkraft von dem gesamten optischen System ist.

Die Ungleichungen von der Bedingung (13) sind gültig, nachdem die Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt worden sind, und streben eine Verbesserung der chromatischen Aberration und der anderen verschiedenen Aberrationen und deren Variationen beim Fokussieren an.
Wenn entweder der obere Grenzwert der Bedingung (13) überschritten wird oder wenn der untere Grenzwert von dieser überschritten wird, wird es schwierig, sämtliche Aberrationen, d. h. die chromatische Aberration und die anderen verschiedenen Aberrationen weiter zu verbessern.
Für noch eher erwünschte Ergebnisse wird der numerische Bereich von der Bedingung (13) vorzugsweise so gestaltet, dass er sich wie folgt ändert: 0,95 < Φ1a/Φ < 1.9 (13)'

(ii) Die zweite Linseneinheit L2 hat eine positive Linse und eine negative Linse und erfüllt die folgenden Bedingungen: -5 < Φ2/Φ < -1 (14) 20 < ν2p < 30 (15) 30 < ν2n < 50 (16)wobei Φ₂: die Brechkraft der zweiten Linseneinheit ist, ν_2p: die Abbe-Zahl von einem Material der positiven Linse ist, die in der zweiten Linseneinheit umfasst ist, und ν_2n: die Abbe-Zahl von einem Material der negativen Linse ist, die bei der zweiten Linseneinheit umfasst ist.

Die Bedingungen (14), (15) und (16) sind gültig, nachdem die Bedingungen (1), (2) und (3) oder die Bedingung (13) erfüllt worden ist, und streben ein weiteres Verbessern der chromatischen Aberration und der anderen verschiedenen Aberrationen und ihre Variationen beim Fokussieren an und streben außerdem an, dass das optische System an eine Kamera anpassbar ist, die die Autofokusfähigkeit hat, indem das Gewicht verringert ist und die nach vorne gerichtete Bewegung der Fokussierlinseneinheit verkürzt ist.
Die Ungleichungen der Bedingung (14) liefern einen angemessenen Bereich für das Verhältnis der Brechkräfte der zweiten Linseneinheit und des gesamten optischen Systems. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (14) überschritten wird, ergibt sich, da dies bedeutet, dass die Brechkraft der zweiten Linseneinheit zu stark ist, eine Zunahme ebenfalls der Brechkraft von der ersten Linseneinheit. Außerdem nehmen der Durchmesser und die Fokussierbewegung von der zweiten Linseneinheit ab, wobei bewirkt wird, dass die Aberration bei der Referenzeinstellung und die Variation der Aberrationen beim Fokussieren beide sich unzulässig verschlechtern. Wenn anders herum die Brechkraft von der zweiten Linseneinheit sich bis über den unteren Grenzwert von der Bedingung (14) abschwächt, wird ein Vorteil bei der Korrektur der Aberrationen erzielt, jedoch nehmen der Durchmesser und die Fokussierbewegung von der zweiten Linseneinheit unzulässig zu.
Die Bedingungen (15) und (16) sind zu dem Zweck aufgeführt, dass sie die Variation der chromatischen Aberration gut korrigieren. Wenn entweder der obere Grenzwert überschritten wird oder wenn der untere Grenzwert überschritten wird, nimmt der Bereich der Variation der chromatischen Aberration in großem Maße zu. Somit sind diese Faktoren besser gestaltet, so dass sie in die spezifischen numerischen Bereiche fallen.
Für noch stärker erwünschte Ergebnisse wird bevorzugt, dass die Bedingungen (14), (15) und (16) ihre numerischen Bereiche für die Werte Φ₂/Φ, ν_2p und ν_2n jeweils stärker eingeschränkt wie folgt haben: -2,8 < Φ2/Φ < -1,7 (17) 22 < ν2p < 25 (18) 33 < ν2n < 47 (19)
Außerdem wird, wenn die Bedingungen (1), (2) und (3), insbesondere die Bedingungen (10), (11) und (12) oder die Bedingung (13) oder die Bedingungen (14), (15) und (16), insbesondere die Bedingungen (17), (18) und (19) erfüllt sind, bevorzugt, die ersten Linsenuntereinheit L1a so aufzubauen, dass sie in der Reihenfolge von der Objektseite aus zu der Bildseite eine positive Linse, eine positive Linse und eine negative Linse hat, insgesamt drei Linsen, wodurch ein Vorteil im Hinblick auf das gute Korrigieren einer sphärischen Aberration, eines Koma und eines Astigmatismus und deren Variationen beim Fokussieren erzeugt wird.
Des Weiteren kann eine negative Linse mit einer Meniskusform, die zu der Bildseite hin konkav ist, an der Bildseite von der ersten Linsenuntereinheit L1a hinzugefügt werden, wodurch die Variation von der hauptsächlichen sphärischen Aberration beim Fokussieren noch stärker verbessert wird.
Nachstehend sind neun numerische Beispiele 1 bis 9 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei den numerischen Daten für die Beispiele 1 bis 9 ist ri der Krümmungsradius von der i-ten Linsenfläche, gezählt von der Objektseite aus, ist di der axiale Abstand zwischen der i-ten und der (i+1)-ten Fläche bei der Referenzeinstellung, gezählt von der Objektseite aus, und sind ni bzw. νi jeweils der Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl für die d-Linie im Spektrum (spektrale d-Linie) von dem i-ten Linsenelement, gezählt von der Objektseite aus. Im Übrigen ist mit f die Fokussierlänge (Brennweite) gemeint und ist mit Fno die F-Zahl gemeint, und mit 2ω ist der Feldwinkel gemeint.
Es ist hierbei zu beachten, dass bei jedem numerischen Beispiel die Phasenform ψ von der Brechungsfläche durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
ψ (h, m) =(2π/mλ₀) (C₁h² + C₂h⁴ + C₃h⁶ + ...)
wobei
h: die Höhe in einer Richtung vertikal zu der optischen Achse ist,
m: die Ordnungszahl der gebeuten Strahlen ist,
λ₀: die Gestaltungswellenlänge ist, und
C_i: die Phasenkoeffizienten sind (i = 1, 2, 3,...).
Bei jedem numerischen Beispiel wird die Ordnungszahl „m" der gebeugten Strahlen bei „1" genommen, und die Gestaltungswellenlänge λ₀ wird bei der spektralen d-Linie (587,56 nm) genommen. Numerisches Beispiel 1:

*: Beugungsfläche

*: Beugungsfläche

*: Beugungsfläche

C₁ = -3,7600 × 10^-5	C₂ = 2,0170 × 10^-9
C₃ = -3,0380 × 10^-13	C₄ = 8,1254 × 10^-19

*: Beugungsfläche

C₁ = -2,3125 × 10^-5	C₂ = 2,1079 × 10^-10
C₃ = -4,7078 × 10^-14	C₄ = 2,9442 × 10^-18

*: Beugungsfläche

C₁ = -1,8170 × 10^-5	C₂ = 1,0117 × 10^-10
C₃ = -1,6581 × 10^-14	C₄ = 5,2668 × 10^-19

*: Beugungsfläche

C₁ = -3,6388 × 10^-5	C₂ = 2,0260 × 10^-9
C₃ = -2,7330 × 10^-13	C₄ = 3,8783 × 10^-18

*: Beugungsfläche

C₁ = -2,1950 × 10^-5	C₂ = 2,2712 × 10^-10
C₃ = -4,4010 × 10^-14	C₄ = 2,8811 × 10^-18

*: Beugungsfläche

C₁ = -1,7925 × 10^-5	C₂ = 1,3699 × 10^-10
C₃ = -1,7985 × 10^-14	C₄ = 4,8512 × 10^-19

*: Beugungsfläche

C₁ = -3,7400 × 10^-5	C₂ = 2,3674 × 10^-9
C₃ = -2,5645 × 10^-13	C₄ = 3,0641 × 10^-18

Es sollte in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beachtet werden, dass die Beugungsfläche mit der positiven Brechkraft die erste ist, jedoch kann eine zusätzliche Beugungsfläche verwendet werden, um dadurch eine bessere optische Leistung zu erhalten. Die hinzuzufügende Beugungsfläche kann entweder eine positive oder eine negative Brechkraft haben. Insbesondere ist es im Falle eines Hinzufügens einer Beugungsfläche mit einer negativen Brechkraft besser, wenn diese in der Nähe der Bildebene von dem optischen System an einer Position angeordnet wird, bei der der paraxiale Pupillenstrahl relativ hoch einfällt und der paraxiale an der Achse befindliche Strahl relativ niedrig einfällt.
Durch diesen Aufbau wird eine laterale chromatische Aberration sogar besser korrigiert. Es sollte außerdem beachtet werden, dass jede Beugungsfläche bei einer parallelen flachen Platte aus Glas (mit Ausnahme des Filters, der, obwohl er eine parallele flache Glasplatte hat, keine angewendete Beugungsfläche hat) als eine Basis an einer Seite von dieser angewendet wird. Jedoch kann die sphärische Linse oder die asphärische Linse als die Basis für die Beugungsfläche verwendet werden, und beide Flächen der Basis können als Beugungsflächen ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Beugungsfläche bei einer Zementierfläche einer zementierten Linse angewendet werden. Das Material der Basis kann ein beliebiges Material sein, jedoch insbesondere Glas, vorausgesetzt, dass es gegenüber Licht transparent ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Beugungsgitter 101 von dem optischen Beugungselement eine Wellenform (Kino), wie dies in 21 gezeigt ist. 22 zeigt die von der Wellenlänge abhängigen Eigenschaften der Beugungseffizienz in der ersten Ordnung von dem in 21 gezeigten optischen Beugungselement. Ein praktisches Beispiel von dem Beugungsgitter ist an einer Oberfläche von einem Substrat 102 mit einer Lage aus an diesem aufgetragenen durch ultraviolette Strahlung aushärtendem Harz aufgebaut. Ein Beugungsgitter 103 ist somit in einer derartigen Dicke „d" ausgebildet, dass die Beugungseffizienz in der ersten Ordnung zu 100 % bei einer Wellenlänge von 530 μm wird. Wie dies aus 22 hervorgeht, nimmt die Beugungseffizienz in der Gestaltungsordnung ab, wenn die Wellenlänge von der optimierten Wellenlänge oder 530 μm weggeht. Außerdem nimmt in der Nachbarschaft der Gestaltungsordnung, d. h. in der nullten Ordnung und in der zweiten Ordnung die Menge an gebeugten Strahlen zu. Eine derartige Zunahme der gebeugten Strahlen in den anderen Ordnungen außer der Gestaltungsordnung bewirkt eine Erzeugung von Flackern (flare) und führt zu einer Verringerung der Auflösungsleistung von dem optischen System. In 23 ist die MTF-Eigenschaft (MTF = Modulationsübertragungsfunktion) in Bezug auf die räumliche Frequenz gezeigt, wenn das vorstehend beschriebene praktische Beispiel in der in 21 gezeigten Gitterform aufgebaut ist. Aus dieser graphischen Darstellung ist verständlich, dass die MTF-Eigenschaft von dem erwünschten Wert in dem Niedrigfrequenzbereich abfällt. Somit ist als ein anderes praktisches Beispiel eine laminierte Art eines Beugungsgitters in 24 gezeigt, das bei dem optischen Beugungselement anwendbar ist, das eine Form der vorliegenden Erfindung ausführt. 25 zeigt die von der Wellenlänge abhängigen Eigenschaften der Beugungseffizienz in der ersten Ordnung von dem optischen Beugungselement in dieser Form. Um tatsächlich die laminierte Art an Beugungsgittern herzustellen, wird ein erstes Beugungsgitter 104 aus einem ultraviolett aushärtenden Harz (Nd = 1,499, νd = 54) an dem Substrat 102 ausgebildet. Gestapelt an dem ersten Beugungsgitter 102 wird ein zweites Beugungsgitter 105 aus einem anderen ultraviolett aushärtenden Harz (Nd = 1,598, νd = 28) ausgebildet. Bei einer derartigen Kombination an Materialien wird die Dicke d1 von dem ersten Beugungsgitter 104 so bestimmt, dass sie d1 = 13,8 μm beträgt, und die Dicke d2 von dem Beugungsgitter 105 wird so bestimmt, dass sie d2 = 10,5 μm beträgt. Wie dies aus 25 verständlich ist, kann die Beugungseffizienz in der Gestaltungsordnung auf höher als 95 % über den gesamten Bereich der verwendbaren Wellenlängen erhöht werden. Die MTF-Eigenschaften in Bezug auf die räumliche Frequenz in diesem Fall ist in 26 gezeigt. Die Anwendung von dem Beugungsgitter der laminierten Art verbessert die MTF-Eigenschaften in dem Niedrigfrequenzbereich. Die erwünschten MTF-Eigenschaften werden somit erzielt. Aus der vorstehend dargelegten Beschreibung wird gewürdigt, dass, wenn als das optische Beugungselement der laminierte Aufbau angewendet wird, weitere Verbesserungen der optischen Leistung erzielt werden können.
Im Übrigen sind für das optische Beugungselement mit dem vorstehend beschriebenen laminierten Aufbau die Materialien nicht auf das ultraviolett aushärtende Harz beschränkt. Andere Materialien wie beispielsweise Kunststoffe können ebenfalls stattdessen verwendet werden. In einigen Fällen der Substrate kann das erste Beugungsgitter 104 direkt an dem Substrat ausgebildet sein. Darüber hinaus besteht kein Bedarf dahingehend, die Dicken der beiden Gitter voneinander unterschiedlich zu gestalten. Bei einigen Kombinationen an Materialien können die Dicken der beiden Gitter gleich zueinander gestaltet werden, wie dies in 27 gezeigt ist. Da in diesem Fall keine Nuten oder Rinnen zu der Außenseite von der Fläche des optischen Beugungselements hin freigelegt sind, ist die Staubbeständigkeit ausgezeichnet, was zu einer Zunahme der Produktivität bei der Zusammenbaulinie beim Herstellen der optischen Beugungselemente beiträgt. Demgemäß können mehr kostengünstige optische Systeme hergestellt werden.

Claims

Optisches Bilderzeugungssystem mit, in der Reihenfolge von einer Objektseite zu einer Bildseite, einer ersten Linseneinheit (L1) mit einer positiven Brechkraft und einer zweiten Linseneinheit (L2) mit einer negativen Brechkraft, wobei die zweite Linseneinheit entlang einer optischen Achse des optischen Systems für ein Fokussieren beweglich ist, wobei die erste Linseneinheit eine erste Linsenuntereinheit (L1a) mit einer positiven Brechkraft hat, wobei die erste Linsenuntereinheit (L1a) zumindest eine positive Linse (G1, G2) und zumindest eine negative Linse (G3) aufweist, und wobei die zweite Linseneinheit (L2) eine positive Linse und eine negative Linse hat, wobei die Brechungslinsenflächen ein optisches Brechsystemteil (M) ausbilden, wobei das optische System die folgenden Bedingungen erfüllt: -5 < ϕ2/ϕ < -1 (a) 20 < ν2p < 30 (b) 25 < ν1an < 60 (c)wobei ϕ die Brechkraft der Gesamtheit von dem optischen System ist, ϕ₂ die Brechkraft von der zweiten Linseneinheit (L2) ist, ν_2p die Abbe-Zahl von dem Material der positiven Linse ist, die in der zweiten Linseneinheit (L2) umfasst ist, und ν_1an die Abbe-Zahl von dem Material der negativen Linse (G3) oder ein Durchschnittswert der Abbe-Zahlen von den Materialien der negativen Linsen, die in der ersten Linsenuntereinheit (L1a) umfasst ist/sind, ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linseneinheit (L1) eine Beugungsfläche D mit positiver Brechkraft hat, und das optische System darüber hinaus die folgenden Bedingungen erfüllt: 0,005 < ϕD/ϕ1a < 0,05 (d) 50 < ν1ap < 75 (e) 30 < ν2n < 50 (f)wobei ϕ_D die Brechkraft der Beugungsfläche (D) mit der positiven Brechkraft bei der ersten Linseneinheit (L1) ist, ϕ_1a die Brechkraft von der ersten Linsenuntereinheit (L1a) ist, ν_1ap die Abbe-Zahl von dem Material der positiven Linse oder ein Durchschnittswert der Abbe-Zahlen der Materialien der positiven Linsen (G1, G2) ist, die bei der ersten Linsenuntereinheit (L1a) umfasst ist/sind, und ν_2n die Abbe-Zahl von dem Material der negativen Linse ist, die bei der zweiten Linseneinheit (L2) umfasst ist, und wobei das optische Brechungssystemteil (M) derart aufgebaut ist, dass in dem sichtbaren Spektrum eine chromatische Längsaberration erzeugt wird, die sich linear bei der Neigungsumkehr zu der linearen chromatischen Längsaberrationsspektrumlinie der Beugungsfläche (D) verschiebt.
Optisches System gemäß Anspruch 1, das des Weiteren die folgende Bedingung erfüllt: 0,5 < ϕ_1a/ϕ < 5.
Optisches System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Linsenuntereinheit (L1a) in der Reihenfolge von der Objektseite zu der Bildseite aus gesehen aus einer ersten positiven Linse (G1), einer zweiten positiven Linse (G2) und einer negativen Linse (G3) besteht.
Optisches System gemäß Anspruch 3, wobei die erste Linseneinheit (L1) eine negative Linse (L1n) in Meniskusform hat, die zu der Bildseite hin konkav ist, und an der Bildseite von der ersten Linsenuntereinheit (L1a) angeordnet ist.