JP2000121821A - 回折光学素子を有したリヤ−フォーカス式のズームレンズ - Google Patents
回折光学素子を有したリヤ−フォーカス式のズームレンズInfo
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- G02B15/167—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
- G02B15/173—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses arranged +-+
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- G02B15/145121—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +-+-+
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折光学素子を利用し、全変倍範囲に渡り高
い光学性能を有した変倍比３０程度の５つのレンズ群よ
り成るリヤーフォーカス式のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行い、該第
４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォー
カス式のズームレンズにおいて、該第１群は物体側に凸
面を向けたメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１
２レンズ、そして正の第１３レンズの３つのレンズと、
光軸に対して回転対象な回折光学素子を有していること
を特徴とする回折光学素子を有したリヤーフォーカス式
のズームレンズ。
い光学性能を有した変倍比３０程度の５つのレンズ群よ
り成るリヤーフォーカス式のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行い、該第
４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォー
カス式のズームレンズにおいて、該第１群は物体側に凸
面を向けたメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１
２レンズ、そして正の第１３レンズの３つのレンズと、
光軸に対して回転対象な回折光学素子を有していること
を特徴とする回折光学素子を有したリヤーフォーカス式
のズームレンズ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子を有し
たリヤーフォーカス式のズームレンズに関し、特にレン
ズ系の一部に回折光学素子を用いることによって諸収
差、特に色収差を良好に補正した写真用カメラやビデオ
カメラ、そして放送用カメラ等に用いられる変倍比３０
程度，広角端のＦナンバー１．７程度の大口径比で高変
倍比のレンズ系全体の小型化を図ったものである。
たリヤーフォーカス式のズームレンズに関し、特にレン
ズ系の一部に回折光学素子を用いることによって諸収
差、特に色収差を良好に補正した写真用カメラやビデオ
カメラ、そして放送用カメラ等に用いられる変倍比３０
程度，広角端のＦナンバー１．７程度の大口径比で高変
倍比のレンズ系全体の小型化を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚まし
い進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小
型化、構成の簡略化に力が注がれている。
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚まし
い進歩が見られ、特にレンズ全長の短縮化や前玉径の小
型化、構成の簡略化に力が注がれている。
【０００３】これらの目的を達成する一つの手段とし
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。
【０００４】一般にリヤーフォーカス式のズームレンズ
は第１群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに
比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行
っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な
焦点合わせができる等の特長がある。
は第１群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに
比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行
っているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な
焦点合わせができる等の特長がある。
【０００５】このようなリヤーフォーカス式のズームレ
ンズとして、例えば特開昭６２−２１５２２５号公報
や、特開昭６２−２０６５１６号公報，特開昭６２−２
４２１３号公報，特開昭６３−２４７３１６号公報、そ
して特開平４−４３３１１号公報では、物体側より順に
正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力
の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群
を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第４群を移動
させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行った４群タ
イプのリヤーフォーカス式のズームレンズが提案されて
いる。
ンズとして、例えば特開昭６２−２１５２２５号公報
や、特開昭６２−２０６５１６号公報，特開昭６２−２
４２１３号公報，特開昭６３−２４７３１６号公報、そ
して特開平４−４３３１１号公報では、物体側より順に
正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力
の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群
を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第４群を移動
させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行った４群タ
イプのリヤーフォーカス式のズームレンズが提案されて
いる。
【０００６】又特開平４−３０１６１２号公報では物体
側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、
正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして負の
屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、第２群を移動
させて変倍を行い、第４群を移動させて変倍に伴う像面
変動の補正とフォーカスを行い、レンズ系全体をテレフ
ォトタイプに近づけてレンズ全長の短縮化を図った５群
タイプのズームレンズが提案されている。
側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、
正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして負の
屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、第２群を移動
させて変倍を行い、第４群を移動させて変倍に伴う像面
変動の補正とフォーカスを行い、レンズ系全体をテレフ
ォトタイプに近づけてレンズ全長の短縮化を図った５群
タイプのズームレンズが提案されている。
【０００７】又、諸収差のうち色収差については分散の
異なる硝材を組み合わせて補正する方法の他にレンズ面
又は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設
けて補正した光学系が、例えば特開平４−２１３４２１
号公報や特開平６−３２４２６２号公報、米国特許第
５，２６８，７９０号等で提案されている。このうち、
米国特許第５，２６８，７９０号では正、負、正、そし
て正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成る４群
ズームレンズにおいて変倍用の第２群又は変倍に伴う像
面変動を補正する為の第３群に回折光学素子を用いたズ
ームレンズを提案している。
異なる硝材を組み合わせて補正する方法の他にレンズ面
又は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設
けて補正した光学系が、例えば特開平４−２１３４２１
号公報や特開平６−３２４２６２号公報、米国特許第
５，２６８，７９０号等で提案されている。このうち、
米国特許第５，２６８，７９０号では正、負、正、そし
て正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群より成る４群
ズームレンズにおいて変倍用の第２群又は変倍に伴う像
面変動を補正する為の第３群に回折光学素子を用いたズ
ームレンズを提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となり、更に
近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となり、更に
近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【０００９】しかしながら反面、フォーカスの際の収差
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しく
なってくるという問題点が生じてくる。
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しく
なってくるという問題点が生じてくる。
【００１０】例えば、大口径比で高変倍のズームレンズ
では変倍による色収差の変動が大きくなってきて全変倍
範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を
得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じてく
る。
では変倍による色収差の変動が大きくなってきて全変倍
範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を
得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じてく
る。
【００１１】特にズーム比が３０倍程度の高変倍比のズ
ームレンズでは各レンズ群内で発生する色収差を補正す
るため、張り合わせレンズを用いることが多い。そして
レンズ群に対し、非球面を用いることによりレンズ群の
レンズ枚数を削減し、レンズ全長を短くする方法がとら
れている。
ームレンズでは各レンズ群内で発生する色収差を補正す
るため、張り合わせレンズを用いることが多い。そして
レンズ群に対し、非球面を用いることによりレンズ群の
レンズ枚数を削減し、レンズ全長を短くする方法がとら
れている。
【００１２】しかしながら、レンズ枚数を減らすと色収
差の補正をする要素が不十分になってきて、変倍に伴う
色収差の変動を良好に補正することが困難になってく
る。
差の補正をする要素が不十分になってきて、変倍に伴う
色収差の変動を良好に補正することが困難になってく
る。
【００１３】一般に正レンズに低分散ガラス（例えば商
品名「ＦＫ０１」）を用いれば、色収差を軽減すること
もできる。しかしながら一般に低分散のガラスは屈折率
が低く加工が難しいレンズ形状になりやすい。この為、
例えば５群のリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て第１群の屈折力を弱くすると、これに応じて他のレン
ズ群の屈折力も弱くしなければならず、この結果、第１
群の径が大きくなり第１群の各レンズのレンズ肉厚を増
す必要が生じてレンズ全長が長大化してくる。
品名「ＦＫ０１」）を用いれば、色収差を軽減すること
もできる。しかしながら一般に低分散のガラスは屈折率
が低く加工が難しいレンズ形状になりやすい。この為、
例えば５群のリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て第１群の屈折力を弱くすると、これに応じて他のレン
ズ群の屈折力も弱くしなければならず、この結果、第１
群の径が大きくなり第１群の各レンズのレンズ肉厚を増
す必要が生じてレンズ全長が長大化してくる。
【００１４】本発明は、５群タイプの回折光学素子を有
したリヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、各レ
ンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、広角
端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体
から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる
光学性能を有した大口径比で高変倍比の回折光学素子を
有したリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を目的
とする。
したリヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、各レ
ンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、広角
端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体
から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる
光学性能を有した大口径比で高変倍比の回折光学素子を
有したリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を目的
とする。
【００１５】特に、リヤーフォーカス式のズームレンズ
を５群タイプで構成し、１群に回折光学素子を導入し、
回折光学的な作用と屈折系の作用とを合成することによ
り第１群で発生する色収差を低減させ、レンズ枚数を少
なくしてレンズ全長の短縮化を図りつつ、広角端から望
遠端に至る全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を有す
るリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を目的とす
る。
を５群タイプで構成し、１群に回折光学素子を導入し、
回折光学的な作用と屈折系の作用とを合成することによ
り第１群で発生する色収差を低減させ、レンズ枚数を少
なくしてレンズ全長の短縮化を図りつつ、広角端から望
遠端に至る全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を有す
るリヤーフォーカス式のズームレンズの提供を目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の回折光学素子を
有したリヤーフォーカス式のズームレンズは、(1-1) 物
体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２
群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、そして
正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、該第２群
と第４群を移動させて変倍を行い、該第４群を光軸上移
動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式のズーム
レンズにおいて、該第１群は物体側に凸面を向けたメニ
スカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レンズ、そし
て正の第１３レンズの３つのレンズと、光軸に対して回
転対象な回折光学素子を有していることを特徴としてい
る。
有したリヤーフォーカス式のズームレンズは、(1-1) 物
体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２
群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、そして
正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、該第２群
と第４群を移動させて変倍を行い、該第４群を光軸上移
動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式のズーム
レンズにおいて、該第１群は物体側に凸面を向けたメニ
スカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レンズ、そし
て正の第１３レンズの３つのレンズと、光軸に対して回
転対象な回折光学素子を有していることを特徴としてい
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１，図５は本発明の回折光学素
子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズの後述す
る数値実施例１，２のレンズ断面図、図２〜図４は数値
実施例１の収差図，図６〜図８は数値実施例２の諸収差
図である。収差図において図２，図６は広角端、図３，
図７は中間、図４，図８は望遠端を示す。
子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズの後述す
る数値実施例１，２のレンズ断面図、図２〜図４は数値
実施例１の収差図，図６〜図８は数値実施例２の諸収差
図である。収差図において図２，図６は広角端、図３，
図７は中間、図４，図８は望遠端を示す。
【００１８】図１，図５の数値実施例１，２のレンズ構
成の特徴について説明する。図１，図５において、Ｌ１
は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第２群、Ｌ
３は正の屈折力の第３群、Ｌ４は負の屈折力の第４群、
Ｌ５は正の屈折力の第５群である。ＳＰは開口絞りであ
り、第３群Ｌ３の前方に配置している。Ｇは色分解光学
系やフェースプレート、そしてフィルター等のガラスブ
ロックである。ＩＰは像面である。
成の特徴について説明する。図１，図５において、Ｌ１
は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第２群、Ｌ
３は正の屈折力の第３群、Ｌ４は負の屈折力の第４群、
Ｌ５は正の屈折力の第５群である。ＳＰは開口絞りであ
り、第３群Ｌ３の前方に配置している。Ｇは色分解光学
系やフェースプレート、そしてフィルター等のガラスブ
ロックである。ＩＰは像面である。
【００１９】本実施形態では広角端から望遠端への変倍
に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第４群を像面側に凸状の軌跡
を有しつつ移動させて補正している。
に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第４群を像面側に凸状の軌跡
を有しつつ移動させて補正している。
【００２０】又、第４群を光軸上移動させてフォーカス
を行うリヤーフォーカス式を採用している。同図に示す
第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠
物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端か
ら望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移
動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフ
ォーカスの際固定である。尚、第２群の変倍分担を少な
くする為に第１群を変倍の際に移動させても良い。
を行うリヤーフォーカス式を採用している。同図に示す
第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠
物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端か
ら望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移
動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフ
ォーカスの際固定である。尚、第２群の変倍分担を少な
くする為に第１群を変倍の際に移動させても良い。
【００２１】本実施形態においては第４群を移動させて
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して像面側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して像面側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。
【００２２】本実施形態において、例えば望遠端におい
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
【００２３】本実施形態では第１群を物体側に凸面を向
けたメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レン
ズ、そして正の第１３レンズの光軸に対し回転対称な回
折光学素子を有するように構成している。そして回折光
学素子の位相を適切に設定してレンズ全長の短縮化を図
りつつ、第１群で発生する色収差を良好に補正してい
る。
けたメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レン
ズ、そして正の第１３レンズの光軸に対し回転対称な回
折光学素子を有するように構成している。そして回折光
学素子の位相を適切に設定してレンズ全長の短縮化を図
りつつ、第１群で発生する色収差を良好に補正してい
る。
【００２４】第１群を回折光学素子なしで屈折面のみで
色収差を軽減しようとすると、レンズの枚数を増やす
か、さもなくば異常分散ガラスを用いる必要がある。し
かしながら異常分散ガラスは例えばＦＫ０１のような加
工しずらいレンズが多い。又、第１群は他のレンズ群と
比較し、レンズの径が大きくなることが多いため、レン
ズの枚数を増やすとレンズ全体の重量が増え、使い勝手
が悪くなってくる。
色収差を軽減しようとすると、レンズの枚数を増やす
か、さもなくば異常分散ガラスを用いる必要がある。し
かしながら異常分散ガラスは例えばＦＫ０１のような加
工しずらいレンズが多い。又、第１群は他のレンズ群と
比較し、レンズの径が大きくなることが多いため、レン
ズの枚数を増やすとレンズ全体の重量が増え、使い勝手
が悪くなってくる。
【００２５】そこで本実施形態では、第１群を物体側か
ら順にメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レ
ンズ、そして正の第１３レンズの３枚のレンズで構成し
ている。
ら順にメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１２レ
ンズ、そして正の第１３レンズの３枚のレンズで構成し
ている。
【００２６】仮に第１群の１枚目のレンズを正レンズよ
り構成すると、広角端における画角が狭くなり易く、使
い勝手の悪いレンズ系になってしまう。又、負レンズを
両凹レンズにすると広角端において像面湾曲が発生し易
くなり、望ましくない。
り構成すると、広角端における画角が狭くなり易く、使
い勝手の悪いレンズ系になってしまう。又、負レンズを
両凹レンズにすると広角端において像面湾曲が発生し易
くなり、望ましくない。
【００２７】本実施形態では、２，３枚目のレンズに正
の屈折力を持たせて屈折力を分散させている。これによ
って２枚目のレンズの物体側のレンズが極端に膨らみ、
レンズの厚みが増してレンズの全長がのびてレンズ全体
の重量が増えるのを防止している。
の屈折力を持たせて屈折力を分散させている。これによ
って２枚目のレンズの物体側のレンズが極端に膨らみ、
レンズの厚みが増してレンズの全長がのびてレンズ全体
の重量が増えるのを防止している。
【００２８】又、第１群の回折光学面は正の屈折力を有
するようにしている。これによって第１群が正の屈折力
を有し、屈折によって発生する色収差を回折光学面で打
ち消している。仮に、回折光学面の屈折力を負にすると
通常の屈折光学系と発生する色収差が同じになってしま
い回折光学面による色消し効果が出ず、光学系全域で十
分な色収差の補正が行えなくなる。
するようにしている。これによって第１群が正の屈折力
を有し、屈折によって発生する色収差を回折光学面で打
ち消している。仮に、回折光学面の屈折力を負にすると
通常の屈折光学系と発生する色収差が同じになってしま
い回折光学面による色消し効果が出ず、光学系全域で十
分な色収差の補正が行えなくなる。
【００２９】本実施形態における回折光学素子は、ホロ
グラフィック光学素子（ＨＯＥ）の製作手法であるリソ
グラフィック手法で２値的に製作している。回折光学素
子はバイナリーオプティックス（ＢＩＮＡＲＹ ＯＰＴ
ＩＣＳ）で製作しても良い。この場合、更に回折効率を
上げるためにキノフォームと呼ばれる鋸状の形状にして
も良い。またこれらの方法で製作した方によって成型に
より製造しても良い。また本実施形態における回折光学
素子の形状は、基準波長（ｄ線）をλ、光軸からの距離
をｈ、位相をφ（ｈ）としたとき φ（ｈ）＝２π／λ（Ｃ2 ・ｈ2 ＋Ｃ4 ・ｈ4 ＋‥‥Ｃ
(2i) ・ｉ・ｈ2i） の式で表されるものである。
グラフィック光学素子（ＨＯＥ）の製作手法であるリソ
グラフィック手法で２値的に製作している。回折光学素
子はバイナリーオプティックス（ＢＩＮＡＲＹ ＯＰＴ
ＩＣＳ）で製作しても良い。この場合、更に回折効率を
上げるためにキノフォームと呼ばれる鋸状の形状にして
も良い。またこれらの方法で製作した方によって成型に
より製造しても良い。また本実施形態における回折光学
素子の形状は、基準波長（ｄ線）をλ、光軸からの距離
をｈ、位相をφ（ｈ）としたとき φ（ｈ）＝２π／λ（Ｃ2 ・ｈ2 ＋Ｃ4 ・ｈ4 ＋‥‥Ｃ
(2i) ・ｉ・ｈ2i） の式で表されるものである。
【００３０】本実施例では以上のようなズーム方式及び
各レンズ群のレンズ構成を特定することにより、変倍に
伴う収差変動、特に色収差の変動を良好に補正し、全変
倍範囲に渡り高い光学性能を得ている。
各レンズ群のレンズ構成を特定することにより、変倍に
伴う収差変動、特に色収差の変動を良好に補正し、全変
倍範囲に渡り高い光学性能を得ている。
【００３１】尚、本実施例において、更に収差補正上好
ましくは、次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足さ
せるのが良い。
ましくは、次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足さ
せるのが良い。
【００３２】(ア-1) 前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ（ｉ＝
１，２…）としたとき ５．１＜｜ｆ１／ｆ２｜＜９．３・・・（１） なる条件を満足することである。
１，２…）としたとき ５．１＜｜ｆ１／ｆ２｜＜９．３・・・（１） なる条件を満足することである。
【００３３】条件式（１）の上限を上回るほど第２群の
屈折力を強くするとペッツバール和が負の方向に大きく
発生し、像面湾曲、非点収差を発生させ光学性能を悪く
してしまうため適当ではない。
屈折力を強くするとペッツバール和が負の方向に大きく
発生し、像面湾曲、非点収差を発生させ光学性能を悪く
してしまうため適当ではない。
【００３４】逆に、条件式（１）の下限を下回るほど第
１群の屈折力を強くすると屈折光学系によって発生する
色収差を回折光学面で十分打ち消すことができなくな
り、光学系全域で十分な色収差の補正が行えなくなる。
又、回折面の作成が困難になる。
１群の屈折力を強くすると屈折光学系によって発生する
色収差を回折光学面で十分打ち消すことができなくな
り、光学系全域で十分な色収差の補正が行えなくなる。
又、回折面の作成が困難になる。
【００３５】(ア-2) 前記第１群の焦点距離をｆ１、全系
の広角端と望遠端の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとすると
き、
の広角端と望遠端の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとすると
き、
【００３６】
【数２】 を満足することである。
【００３７】条件式（２）の下限を下回るほど第１群の
屈折力を強くすると、屈折光学系によって発生する色収
差を回折光学面で十分打ち消すことができなくなり、光
学系全域で十分な色収差の補正が行えなくなる。又、回
折面の作成が困難になる。
屈折力を強くすると、屈折光学系によって発生する色収
差を回折光学面で十分打ち消すことができなくなり、光
学系全域で十分な色収差の補正が行えなくなる。又、回
折面の作成が困難になる。
【００３８】逆に条件式（２）の上限を上回るほど第１
群の屈折力を弱くすると、回折光学素子を用いなくても
色収差の補正が容易になる。又、広角端におけるバック
フォーカスが短くなり、ローパスフィルターや色フィル
ター等を入れることが困難になる。
群の屈折力を弱くすると、回折光学素子を用いなくても
色収差の補正が容易になる。又、広角端におけるバック
フォーカスが短くなり、ローパスフィルターや色フィル
ター等を入れることが困難になる。
【００３９】(ア-3) 前記第１２レンズと第１３レンズの
材質のアッベ数を各々ν１２，ν１３とするとき
材質のアッベ数を各々ν１２，ν１３とするとき
【００４０】
【数３】 を満足することである。
【００４１】これを越えるような硝材はＦＫ０１に代表
されるように一般に加工が難しくなってくるので良くな
い。
されるように一般に加工が難しくなってくるので良くな
い。
【００４２】(ア-4) 本発明において第１群で十分な色収
差補正が行われるためには第１群の第１ｉレンズ（ｉ＝
１，２…）の焦点距離及びアッベ数をそれぞれｆ１ｉ，
ν１ｉ（ｉ＝１，２…）、第１群の回折光学面の２次項
の係数をＣ21とするとき、 ｜０．５７９７・Ｃ21＋Σ（１／（ｆ１ｉ・ν１ｉ）｜・ｆ１ ＜９．８×１０-3・・・（４） なる条件を満足するのが望ましい。
差補正が行われるためには第１群の第１ｉレンズ（ｉ＝
１，２…）の焦点距離及びアッベ数をそれぞれｆ１ｉ，
ν１ｉ（ｉ＝１，２…）、第１群の回折光学面の２次項
の係数をＣ21とするとき、 ｜０．５７９７・Ｃ21＋Σ（１／（ｆ１ｉ・ν１ｉ）｜・ｆ１ ＜９．８×１０-3・・・（４） なる条件を満足するのが望ましい。
【００４３】条件式（４）は第４群に関して屈折光学面
と回折光学面での色消し効果が合成されて十分に色収差
が補正するための条件である。
と回折光学面での色消し効果が合成されて十分に色収差
が補正するための条件である。
【００４４】一般に屈折光学系のアッベ数（分散値）は
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき、 νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき、 νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
【００４５】一方、回折光学面での分散値νｄはｄ線，
Ｃ線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき、 νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
Ｃ線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき、 νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
【００４６】又、回折光学面の主波長における近軸的な
一次回折光の屈折力ψは回折光学面の位相を表す前式よ
り２次項の係数をＣ2としたとき、 ψ＝−２・Ｃ2 と表される。
一次回折光の屈折力ψは回折光学面の位相を表す前式よ
り２次項の係数をＣ2としたとき、 ψ＝−２・Ｃ2 と表される。
【００４７】ある群で発生する色収差はψ／νに比例す
るのでこれに相当する量は回折光学面では、 −２・Ｃ2／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ2 となる。又、屈折光学系では、この量は、 Σ／（ｆ・ν） となる。
るのでこれに相当する量は回折光学面では、 −２・Ｃ2／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ2 となる。又、屈折光学系では、この量は、 Σ／（ｆ・ν） となる。
【００４８】従って、この和が０に近いほどその群の色
収差補正が十分に行われていることが判る。条件式
（４）の範囲内を超えてしまうと第１群で発生する色収
差の補正が不十分になってしまうので良くない。
収差補正が十分に行われていることが判る。条件式
（４）の範囲内を超えてしまうと第１群で発生する色収
差の補正が不十分になってしまうので良くない。
【００４９】本実施形態で用いている回折光学素子の構
成としては図９に示す１層のキノフォーム形状の１層構
成のものや、図１２に示すような格子厚の異なる（又は
同一の）２つの層を積層した２層構成のもの等が適用可
能である。
成としては図９に示す１層のキノフォーム形状の１層構
成のものや、図１２に示すような格子厚の異なる（又は
同一の）２つの層を積層した２層構成のもの等が適用可
能である。
【００５０】図１０は図９に示す回折光学素子１０１の
１次回折光の回折効率の波長依存特性である。実際の回
折光学素子１０１の構成は、基材１０２の表面に紫外線
硬化樹脂を塗布し、樹脂部に波長５３０ｎｍで１次回折
光の回折効率が１００％となるような格子厚ｄの層１０
３を形成している。
１次回折光の回折効率の波長依存特性である。実際の回
折光学素子１０１の構成は、基材１０２の表面に紫外線
硬化樹脂を塗布し、樹脂部に波長５３０ｎｍで１次回折
光の回折効率が１００％となるような格子厚ｄの層１０
３を形成している。
【００５１】図１０で明らかなように設計次数の回折効
率は最適化した波長５３０ｎｍから離れるに従って低下
し、一方設計次数近傍の次数の０次回折光と２次回折光
の回折効率が増大している。その設計次数以外の回折光
の増加はフレアとなり、光学系の解像度の低下につなが
る。
率は最適化した波長５３０ｎｍから離れるに従って低下
し、一方設計次数近傍の次数の０次回折光と２次回折光
の回折効率が増大している。その設計次数以外の回折光
の増加はフレアとなり、光学系の解像度の低下につなが
る。
【００５２】図１１に図９の格子形状で数値実施例２を
作成した場合の望遠端での空間周波数に対するＭＴＦ特
性を示す。
作成した場合の望遠端での空間周波数に対するＭＴＦ特
性を示す。
【００５３】図１２に示す２つの層１０４，１０５を積
層した積層型の回折光学素子の１次回折光の回折効率の
波長依存特性を図１３に示す。
層した積層型の回折光学素子の１次回折光の回折効率の
波長依存特性を図１３に示す。
【００５４】図１２では基材１０２上に紫外線硬化樹脂
（ｎｄ＝１．４９９，νｄ＝５４）からなる第１層１０
４を形成し、その上に別の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．
５９８，νｄ＝２８）からなる第２層１０５を形成して
いる。この材質の組み合わせでは、第１層１０４の格子
厚ｄ１はｄ１＝１３．８μｍ、第２の層１０５の格子厚
ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
（ｎｄ＝１．４９９，νｄ＝５４）からなる第１層１０
４を形成し、その上に別の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．
５９８，νｄ＝２８）からなる第２層１０５を形成して
いる。この材質の組み合わせでは、第１層１０４の格子
厚ｄ１はｄ１＝１３．８μｍ、第２の層１０５の格子厚
ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
【００５５】図１３から分かるように積層構造の回折光
学素子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長
全域で９５％以上の高い回折効率を有している。
学素子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長
全域で９５％以上の高い回折効率を有している。
【００５６】図１４に図１２の格子形状で数値実施例２
を作成した場合の望遠端での空間周波数に対するＭＴＦ
特性を示す。積層構造の回折光学素子を用いると、低周
波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が得られ
る。このように、本発明に係る回折光学素子として積層
構造を用いれば、光学性能を更に改善することができ
る。
を作成した場合の望遠端での空間周波数に対するＭＴＦ
特性を示す。積層構造の回折光学素子を用いると、低周
波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が得られ
る。このように、本発明に係る回折光学素子として積層
構造を用いれば、光学性能を更に改善することができ
る。
【００５７】なお、前述の積層構造の回折光学素子とし
て、材質を紫外線硬化樹脂に限定するものではなく、他
のプラスチック材等も使用できるし、基材によっては第
１の層１０４を直接基材に形成しても良い。また各格子
厚が必ずしも異なる必要はなく、材料の組み合わせによ
っては図１５に示すように２つの層１０４と１０５の格
子厚を等しくしても良い。
て、材質を紫外線硬化樹脂に限定するものではなく、他
のプラスチック材等も使用できるし、基材によっては第
１の層１０４を直接基材に形成しても良い。また各格子
厚が必ずしも異なる必要はなく、材料の組み合わせによ
っては図１５に示すように２つの層１０４と１０５の格
子厚を等しくしても良い。
【００５８】この場合は、回折光学素子の表面に格子形
状が形成されないので、防塵性に優れ、回折光学素子の
組立作業性を向上させることができる。
状が形成されないので、防塵性に優れ、回折光学素子の
組立作業性を向上させることができる。
【００５９】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及
び空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述
の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及
び空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述
の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
【００６０】非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直
方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
Ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを各々非球面係数としたとき、
方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
Ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを各々非球面係数としたとき、
【００６１】
【数４】 なる式で表している。又「Ｄ−０Ｘ」は「１０-X」を意
味している。
味している。
【００６２】
【外１】
【００６３】
【外２】
【００６４】
【表１】
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、５群タイプの回折光学
素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することによ
り、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無
限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、
良好なる光学性能を有した大口径比で高変倍比の回折光
学素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズを達
成することができる。
素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することによ
り、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無
限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般にわたり、
良好なる光学性能を有した大口径比で高変倍比の回折光
学素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズを達
成することができる。
【００６６】又、本発明によれば、リヤーフォーカス式
のズームレンズを５群タイプで構成し、１群に回折光学
素子を導入し、回折光学的な作用と屈折系の作用とを合
成することにより第１群で発生する色収差を低減させ、
レンズ枚数を少なくしてレンズ全長の短縮化を図りつ
つ、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり良好な
る光学性能を有するリヤーフォーカス式のズームレンズ
を達成することができる。
のズームレンズを５群タイプで構成し、１群に回折光学
素子を導入し、回折光学的な作用と屈折系の作用とを合
成することにより第１群で発生する色収差を低減させ、
レンズ枚数を少なくしてレンズ全長の短縮化を図りつ
つ、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり良好な
る光学性能を有するリヤーフォーカス式のズームレンズ
を達成することができる。
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図５】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図９】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図１０】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の
説明図
説明図
【図１１】本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図１２】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図１３】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の
説明図
説明図
【図１４】本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図１５】本発明に係る回折光学素子の説明図
Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA04 AA51 AA55 AA63 2H087 KA02 KA03 MA15 NA14 PA11 PA16 PB15 QA07 QA17 QA21 QA25 QA34 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA32 RA43 RA46 SA43 SA47 SA49 SA53 SA55 SA63 SA65 SA72 SA74 SA76 SB04 SB15 SB24 SB33 SB44 UA01 9A001 KK16 KK42
Claims (7)
- 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、負の屈折力の
第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行い、該第
４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォー
カス式のズームレンズにおいて、該第１群は物体側に凸
面を向けたメニスカス状の負の第１１レンズ、正の第１
２レンズ、そして正の第１３レンズの３つのレンズと、
光軸に対して回転対象な回折光学素子を有していること
を特徴とする回折光学素子を有したリヤーフォーカス式
のズームレンズ。 - 【請求項２】 前記回折光学素子は正の屈折力を有して
いることを特徴とする請求項１の回折光学素子を有した
リヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項３】 前記第ｉ群の焦点距離をｆｉ（ｉ＝１，
２…）としたとき ５．１＜｜ｆ１／ｆ２｜＜９．３ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
回折光学素子を有したリヤーフォーカス式のズームレン
ズ。 - 【請求項４】 前記第１群の焦点距離をｆ１、全系の広
角端と望遠端の焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴとするとき、 【数１】 を満足することを特徴とする請求項１，２又は３の回折
光学素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項５】 前記回折光学素子は積層構造の回折格子
を有していることを特徴とする請求項１，２，３又は４
の回折光学素子を有したリヤーフォーカス式のズームレ
ンズ。 - 【請求項６】 前記第１２レンズと第１３レンズの材質
のアッベ数を各々ν１２，ν１３とするとき ν１２＜６５ ν１３＜６５ を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか
１項の回折光学素子を有したリヤーフォーカス式のズー
ムレンズ。 - 【請求項７】 前記回折光学素子は１層構成又は互いに
分散の異なる材質より成る２層構成より成っていること
を特徴とする請求項１から６のいずれか１項の回折光学
素子を有したリヤーフォーカス式のズームレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316922A JP2000121821A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 回折光学素子を有したリヤ−フォーカス式のズームレンズ |
| US09/421,367 US6606200B1 (en) | 1996-09-19 | 1999-10-19 | Zoom lens device and optical apparatus provided with the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316922A JP2000121821A (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 回折光学素子を有したリヤ−フォーカス式のズームレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121821A true JP2000121821A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=18082421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10316922A Pending JP2000121821A (ja) | 1996-09-19 | 1998-10-20 | 回折光学素子を有したリヤ−フォーカス式のズームレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121821A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| WO2007032512A1 (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Olympus Corporation | 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置 |
| JP2007108707A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-04-26 | Olympus Imaging Corp | 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置 |
| JP2010175902A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nikon Corp | 変倍光学系、この変倍光学系を有する光学機器、及び、変倍光学系の製造方法 |
| JP2010175899A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nikon Corp | 変倍光学系、この変倍光学系を有する光学機器、及び、変倍光学系の製造方法 |
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| JP2015102852A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | 株式会社ニコン | 光学系、光学機器、および光学系の製造方法 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP10316922A patent/JP2000121821A/ja active Pending
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