JP2000221401A - レンズ光学系 - Google Patents
レンズ光学系Info
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- JP2000221401A JP2000221401A JP11025686A JP2568699A JP2000221401A JP 2000221401 A JP2000221401 A JP 2000221401A JP 11025686 A JP11025686 A JP 11025686A JP 2568699 A JP2568699 A JP 2568699A JP 2000221401 A JP2000221401 A JP 2000221401A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折格子を効果的に用いることにより収差的
な面からコンパクト化が達成されたレンズ光学系を提供
する。 【解決手段】 物体側より順に、正のパワーを有する第
１群(Gr1)と、負のパワーを有する第２群(Gr2)と、正の
パワーを有する第３群(Gr3)と、を備える。第１群(Gr1)
と第２群(Gr2)との間隔等を変化させることによりズー
ミングを行う。第３群(Gr3)が回折格子(r11*#)を有す
る。
な面からコンパクト化が達成されたレンズ光学系を提供
する。 【解決手段】 物体側より順に、正のパワーを有する第
１群(Gr1)と、負のパワーを有する第２群(Gr2)と、正の
パワーを有する第３群(Gr3)と、を備える。第１群(Gr1)
と第２群(Gr2)との間隔等を変化させることによりズー
ミングを行う。第３群(Gr3)が回折格子(r11*#)を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレンズ光学系に関す
るものであり、更に詳しくは回折格子を有するレンズを
用いたレンズ光学系に関するものである。
るものであり、更に詳しくは回折格子を有するレンズを
用いたレンズ光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学機器(例えば、デジタルカメラ，ビ
デオカメラ，銀塩カメラ)に用いられるレンズ光学系(例
えば、ズームレンズ等の撮像光学系，ファインダー光学
系等の観察光学系)をコンパクト化するには、回折格子
を用いることが収差補正上有効である。具体的には、光
学要素の表面や媒質境界面に形成された回折格子で回折
光学面が構成され、その回折作用によってレンズ作用を
実現する回折光学素子(すなわち回折レンズ)を用いれば
よい。回折レンズを有するズームレンズは、特開平10-1
48757号公報や特開平10-161022号公報で提案されてい
る。前者は正・負・正・正の４成分タイプのズームレン
ズであり、第２群又は第３群に回折レンズを有してい
る。一方、後者は負・正の２成分タイプのズームレンズ
であり、第２群に回折レンズを有している。
デオカメラ，銀塩カメラ)に用いられるレンズ光学系(例
えば、ズームレンズ等の撮像光学系，ファインダー光学
系等の観察光学系)をコンパクト化するには、回折格子
を用いることが収差補正上有効である。具体的には、光
学要素の表面や媒質境界面に形成された回折格子で回折
光学面が構成され、その回折作用によってレンズ作用を
実現する回折光学素子(すなわち回折レンズ)を用いれば
よい。回折レンズを有するズームレンズは、特開平10-1
48757号公報や特開平10-161022号公報で提案されてい
る。前者は正・負・正・正の４成分タイプのズームレン
ズであり、第２群又は第３群に回折レンズを有してい
る。一方、後者は負・正の２成分タイプのズームレンズ
であり、第２群に回折レンズを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来例
とは異なるズームタイプに回折格子を効果的に用いるこ
とにより、収差的な面からコンパクト化が達成されたレ
ンズ光学系を提供することを目的とする。
とは異なるズームタイプに回折格子を効果的に用いるこ
とにより、収差的な面からコンパクト化が達成されたレ
ンズ光学系を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明のレンズ光学系は、物体側より順に、正
のパワーを有する第１群と、負のパワーを有する第２群
と、正のパワーを有する第３群と、を備え、前記第１群
と前記第２群との間隔を変化させることによりズーミン
グを行うレンズ光学系であって、前記第３群が回折格子
を有することを特徴とする。
に、第１の発明のレンズ光学系は、物体側より順に、正
のパワーを有する第１群と、負のパワーを有する第２群
と、正のパワーを有する第３群と、を備え、前記第１群
と前記第２群との間隔を変化させることによりズーミン
グを行うレンズ光学系であって、前記第３群が回折格子
を有することを特徴とする。
【０００５】第２の発明のレンズ光学系は、上記第１の
発明の構成において、前記回折格子について以下の条件
式を満たすことを特徴とする。 0.01＜φDOE／φgr3＜0.04 ただし、 φDOE：回折格子によるレンズパワー、 φgr3：第３群のパワー、 である。
発明の構成において、前記回折格子について以下の条件
式を満たすことを特徴とする。 0.01＜φDOE／φgr3＜0.04 ただし、 φDOE：回折格子によるレンズパワー、 φgr3：第３群のパワー、 である。
【０００６】第３の発明のレンズ光学系は、上記第１又
は第２の発明の構成において、前記回折格子について以
下の条件式を満たすことを特徴とする。 0.1＜tW／fW＜0.6 ただし、 tW：広角端での回折格子と絞りとの空気換算軸上面間
隔、 fW：広角端でのズーム全系の焦点距離、 である。
は第２の発明の構成において、前記回折格子について以
下の条件式を満たすことを特徴とする。 0.1＜tW／fW＜0.6 ただし、 tW：広角端での回折格子と絞りとの空気換算軸上面間
隔、 fW：広角端でのズーム全系の焦点距離、 である。
【０００７】第４の発明のレンズ光学系は、上記第１又
は第２の発明の構成において、以下の条件式を満たすこ
とを特徴とする。 ｜Y'max／PZ｜＜0.4 ただし、 Y'max：最大像高、 PZ：像面から射出瞳位置までの距離、 である。
は第２の発明の構成において、以下の条件式を満たすこ
とを特徴とする。 ｜Y'max／PZ｜＜0.4 ただし、 Y'max：最大像高、 PZ：像面から射出瞳位置までの距離、 である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したレンズ光
学系を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形
態のズームレンズを示すレンズ構成図であり、その広角
端[Ｗ]，ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]及び望遠端[Ｔ]
でのレンズ配置を示している。レンズ構成図中、di(i=
1,2,3,...)が付された空気間隔は、物体側から数えてi
番目の軸上面間隔のうち、ズーミングにおいて変化する
可変間隔を示している。またレンズ構成図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は物体側から数えてi番目の面{た
だし最終面は像面(I)}であり、riに*印が付された面は
非球面、riに#印が付された面は回折格子が形成された
回折レンズ面である。
学系を、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形
態のズームレンズを示すレンズ構成図であり、その広角
端[Ｗ]，ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]及び望遠端[Ｔ]
でのレンズ配置を示している。レンズ構成図中、di(i=
1,2,3,...)が付された空気間隔は、物体側から数えてi
番目の軸上面間隔のうち、ズーミングにおいて変化する
可変間隔を示している。またレンズ構成図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は物体側から数えてi番目の面{た
だし最終面は像面(I)}であり、riに*印が付された面は
非球面、riに#印が付された面は回折格子が形成された
回折レンズ面である。
【０００９】本実施の形態は、物体側より順に、正のパ
ワーを有する第１群(Gr1)と、負のパワーを有する第２
群(Gr2)と、正のパワーを有する第３群(Gr3)と、を備え
た３成分タイプのズームレンズであり、第１群(Gr1)と
第２群(Gr2)との間隔等を変化させることによりズーミ
ングを行う構成になっている。第２群(Gr2)と第３群(Gr
3)との間には第３群(Gr3)と共にズーム移動する絞り(S)
が配置されており、最も像面(I)側にはローパスフィル
ター(LPF)が配置されている。
ワーを有する第１群(Gr1)と、負のパワーを有する第２
群(Gr2)と、正のパワーを有する第３群(Gr3)と、を備え
た３成分タイプのズームレンズであり、第１群(Gr1)と
第２群(Gr2)との間隔等を変化させることによりズーミ
ングを行う構成になっている。第２群(Gr2)と第３群(Gr
3)との間には第３群(Gr3)と共にズーム移動する絞り(S)
が配置されており、最も像面(I)側にはローパスフィル
ター(LPF)が配置されている。
【００１０】実施の形態(図１)において、各群は物体側
から順に以下のように構成されている。第１群(Gr1)
は、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正
メニスカスレンズとから成る接合レンズで構成されてい
る。第２群(Gr2)は、像側に凹の負メニスカスレンズ
と、両凸の正レンズと両凹の負レンズとから成る接合レ
ンズと、で構成されている。第３群(Gr3)は、両凸の正
レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成
されており、第１１面(r11)に回折格子を有している。
このズームタイプのレンズ光学系をコンパクト化するた
めには、第３群(Gr3)に回折格子を用いることが収差補
正上有効であり、これについては後で詳しく説明する。
から順に以下のように構成されている。第１群(Gr1)
は、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正
メニスカスレンズとから成る接合レンズで構成されてい
る。第２群(Gr2)は、像側に凹の負メニスカスレンズ
と、両凸の正レンズと両凹の負レンズとから成る接合レ
ンズと、で構成されている。第３群(Gr3)は、両凸の正
レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成
されており、第１１面(r11)に回折格子を有している。
このズームタイプのレンズ光学系をコンパクト化するた
めには、第３群(Gr3)に回折格子を用いることが収差補
正上有効であり、これについては後で詳しく説明する。
【００１１】次に、本実施の形態のように第３群(Gr3)
に回折格子を有する、正・負・正の３成分を備えたズー
ムタイプのレンズ光学系が満足することの望ましい条件
式を説明する。なお、以下に示す全ての条件式を同時に
満たす必要はなく、個々の条件式をそれぞれ単独に満足
すれば対応する作用・効果を達成することが可能であ
る。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性
能，コンパクト化等の観点からより望ましいことはいう
までもない。
に回折格子を有する、正・負・正の３成分を備えたズー
ムタイプのレンズ光学系が満足することの望ましい条件
式を説明する。なお、以下に示す全ての条件式を同時に
満たす必要はなく、個々の条件式をそれぞれ単独に満足
すれば対応する作用・効果を達成することが可能であ
る。もちろん、複数の条件式を満足する方が、光学性
能，コンパクト化等の観点からより望ましいことはいう
までもない。
【００１２】前記回折格子について以下の条件式(1)を
満たすことが望ましい。 0.01＜φDOE／φgr3＜0.04 …(1) ただし、 φDOE：回折格子によるレンズパワー、 φgr3：第３群(Gr3)のパワー、 である。
満たすことが望ましい。 0.01＜φDOE／φgr3＜0.04 …(1) ただし、 φDOE：回折格子によるレンズパワー、 φgr3：第３群(Gr3)のパワー、 である。
【００１３】条件式(1)は、第３群(Gr3)のパワーφgr3
(φDOEを含む。)に対する回折格子によるレンズパワー
φDOEの比の望ましい条件範囲を規定している。この条
件式(1)を満たすことにより、コンパクトなレンズ光学
系を達成することができる。条件式(1)の下限を下回っ
た場合、回折レンズの色収差補正効果が得られなくなる
ため、レンズ光学系の大きさが大きくなる。条件式(1)
の上限を上回った場合、回折レンズの非点収差が増大す
るため、それを補正するためにレンズ光学系の大きさが
大きくなる。
(φDOEを含む。)に対する回折格子によるレンズパワー
φDOEの比の望ましい条件範囲を規定している。この条
件式(1)を満たすことにより、コンパクトなレンズ光学
系を達成することができる。条件式(1)の下限を下回っ
た場合、回折レンズの色収差補正効果が得られなくなる
ため、レンズ光学系の大きさが大きくなる。条件式(1)
の上限を上回った場合、回折レンズの非点収差が増大す
るため、それを補正するためにレンズ光学系の大きさが
大きくなる。
【００１４】前記回折格子について以下の条件式(2)を
満たすことが望ましい。この条件式(2)を満たすことに
より、色収差の良好なレンズ光学系を達成することがで
きる。条件式(2)の下限を下回った場合、レンズ保持が
できなくなる。条件式(2)の上限を上回った場合、広角
端[Ｗ]での軸上色収差補正が不十分となる。 0.1＜tW／fW＜0.6 …(2) ただし、 tW：広角端[Ｗ]での回折格子と絞り(S)との空気換算軸
上面間隔、 fW：広角端[Ｗ]でのズーム全系の焦点距離、 である。
満たすことが望ましい。この条件式(2)を満たすことに
より、色収差の良好なレンズ光学系を達成することがで
きる。条件式(2)の下限を下回った場合、レンズ保持が
できなくなる。条件式(2)の上限を上回った場合、広角
端[Ｗ]での軸上色収差補正が不十分となる。 0.1＜tW／fW＜0.6 …(2) ただし、 tW：広角端[Ｗ]での回折格子と絞り(S)との空気換算軸
上面間隔、 fW：広角端[Ｗ]でのズーム全系の焦点距離、 である。
【００１５】以下の条件式(3)を満たすことが望まし
い。この条件式(3)を満たすことにより、撮像素子を用
いた場合に画面周辺の照度低下が良好な範囲となる。 ｜Y'max／PZ｜＜0.4 …（３） ただし、 Ｙ’ｍａｘ：最大像高、 PZ：像面(I)から射出瞳位置までの距離、 である。
い。この条件式(3)を満たすことにより、撮像素子を用
いた場合に画面周辺の照度低下が良好な範囲となる。 ｜Y'max／PZ｜＜0.4 …（３） ただし、 Ｙ’ｍａｘ：最大像高、 PZ：像面(I)から射出瞳位置までの距離、 である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施したレンズ光学系の構成
等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、
更に具体的に説明する。なお、以下に挙げる実施例は、
前述した実施の形態に対応しており、実施の形態を表す
レンズ構成図(図１)は、対応する実施例のレンズ構成を
示している。また、実施例に対する比較例(回折格子を
有しない。)を併せて示すとともに、そのレンズ構成を
図３に示す。
等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、
更に具体的に説明する。なお、以下に挙げる実施例は、
前述した実施の形態に対応しており、実施の形態を表す
レンズ構成図(図１)は、対応する実施例のレンズ構成を
示している。また、実施例に対する比較例(回折格子を
有しない。)を併せて示すとともに、そのレンズ構成を
図３に示す。
【００１７】実施例及び比較例のコンストラクションデ
ータにおいて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番
目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物体側から数え
てi番目の軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,3,...),
νi(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の光学要素
のｄ線に対する屈折率(ｎd),アッベ数(νd)を示してい
る。また、コンストラクションデータ中、ズーミングに
おいて変化する軸上面間隔(可変間隔)は、広角端(短焦
点距離端)[Ｗ]〜ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]〜望遠
端(長焦点距離端)[Ｔ]での各群間の軸上空気間隔であ
る。各焦点距離状態[Ｗ],[Ｍ],[Ｔ]に対応する全系の焦
点距離f，半画角ω(°)及びＦナンバーFNO、並びに条件
式対応値を併せて示す。
ータにおいて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番
目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物体側から数え
てi番目の軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,3,...),
νi(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の光学要素
のｄ線に対する屈折率(ｎd),アッベ数(νd)を示してい
る。また、コンストラクションデータ中、ズーミングに
おいて変化する軸上面間隔(可変間隔)は、広角端(短焦
点距離端)[Ｗ]〜ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]〜望遠
端(長焦点距離端)[Ｔ]での各群間の軸上空気間隔であ
る。各焦点距離状態[Ｗ],[Ｍ],[Ｔ]に対応する全系の焦
点距離f，半画角ω(°)及びＦナンバーFNO、並びに条件
式対応値を併せて示す。
【００１８】曲率半径riに*印が付された面は、非球面
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす以下の式(AS)で定義されるものとする。また、曲率
半径riに#印が付された面は、回折格子が形成された回
折レンズ面であることを示し、回折レンズ面のピッチの
位相形状を表す以下の式(DS)で定義されるものとする。
各非球面の非球面データ及び各回折レンズ面の回折面デ
ータを他のデータと併せて示す。
で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表
わす以下の式(AS)で定義されるものとする。また、曲率
半径riに#印が付された面は、回折格子が形成された回
折レンズ面であることを示し、回折レンズ面のピッチの
位相形状を表す以下の式(DS)で定義されるものとする。
各非球面の非球面データ及び各回折レンズ面の回折面デ
ータを他のデータと併せて示す。
【００１９】 Z(H)＝(C0・H2)／{1+√(1-C02・H2)}＋(A・H4+B・H6+C・H8+D・H10) …(AS) ただし、式(AS)中、 Z(H) ：高さHの位置での光軸方向の変位量(面頂点基
準)、 H ：光軸からの高さ(光軸垂直方向高さ)、 C0 ：近軸曲率、 A,B,C,D：非球面係数、 である。
準)、 H ：光軸からの高さ(光軸垂直方向高さ)、 C0 ：近軸曲率、 A,B,C,D：非球面係数、 である。
【００２０】 Φ(H)＝(2π／λ0)・(C1・H2+C2・H4+C3・H6) …(DS) ただし、式(DS)中、 Φ(H) ：位相関数、 H ：光軸からの高さ(光軸垂直方向高さ)、 λ0 ：設計波長、 C1,C2,C3：位相係数、 である。
【００２１】 《実施例》 f= 5.2 〜12.2〜29.4 ω=30.9 〜14.2〜 6.0(°) FNO= 2.75〜 3.5〜 4.1 [曲率半径] [軸上面間隔][屈折率] [アッベ数] r1*= 9.99 d1= 0.28 N1=1.755 ν1=27.6 r2*= 6.17 d2= 2.41 N2=1.667 ν2=52.6 r3*= 59.98 d3= 0.3〜2.8〜5.9 r4*= 23.81 d4= 0.28 N3=1.72 ν3=50.3 r5*= 3.63 d5= 2.15 r6*= 19.99 d6= 1.56 N4=1.805 ν4=25.4 r7= -4.72 d7= 0.28 N5=1.75 ν5=35.2 r8*= 12.50 d8=12.8〜5.1〜0.1 r9= ∞(S) d9= 0.10 r10*= 5.63 d10=2.97 N6=1.713 ν6=53.9 r11*#=-8.33 d11=0.10 r12*= -6.42 d12=1.34 N7=1.805 ν7=25.4 r13*=-27.54 d13=6.53〜10.3〜14.6 r14= ∞ d14=3.40 N8=1.517 ν8=64.1 r15= ∞ d15=1.42 r16= ∞(I)
【００２２】 [第１面(r1)の非球面データ] A=-1.14×10-4,B= 3.31×10-6,C=-1.21×10-7,D= 2.55×10-9 [第２面(r2)の非球面データ] A=-8.21×10-4,B= 3.13×10-5,C=-1.58×10-6,D= 2.13×10-8 [第３面(r3)の非球面データ] A=-5.33×10-6,B=-1.34×10-7,C= 6.52×10-8,D=-2.45×10-10 [第４面(r4)の非球面データ] A=-1.90×10-4,B= 2.79×10-6,C= 1.01×10-6,D=-2.38×10-8 [第５面(r5)の非球面データ] A=-1.93×10-3,B=-2.31×10-5,C=-3.04×10-6,D=-1.01×10-7 [第６面(r6)の非球面データ] A=-3.98×10-3,B= 7.53×10-5,C=-2.21×10-6,D=-2.84×10-8 [第８面(r8)の非球面データ] A=-4.40×10-3,B= 1.48×10-4,C=-5.67×10-6 [第１０面(r10)の非球面データ] A=-7.81×10-4,B=-5.46×10-5,C=-7.39×10-6,D=-4.74×10-7 [第１１面(r11)の非球面データ] A= 1.99×10-3,B=-1.56×10-4,C=-1.40×10-5,D= 7.32×10-7 [第１２面(r12)の非球面データ] A= 8.10×10-3,B=-2.30×10-4,C= 4.00×10-6 [第１３面(r13)の非球面データ] A= 6.58×10-3,B= 6.09×10-5,C= 1.33×10-5
【００２３】 [第１１面(r11)の回折面データ] C1=-1.28×10-3,C2=3.05×10-5
【００２４】 [条件式対応値] 条件式(1)：φDOE／φgr3＝0.021 条件式(2)：tW／fW＝0.35 条件式(3)(広角端[Ｗ]時)：｜Y'max／PZ｜＝0.24 条件式(3)(望遠端[Ｔ]時)：｜Y'max／PZ｜＝0.15
【００２５】 《比較例》 f= 5.2 〜12.2〜29.4 ω=31.0 〜14.2〜 6.0(°) FNO= 2.75〜 3.5〜 4.1 [曲率半径] [軸上面間隔][屈折率] [アッベ数] r1*= 12.39 d1= 0.28 N1=1.697 ν1=30.4 r2*= 5.94 d2= 2.91 N2=1.675 ν2=51.5 r3*= 109.43 d3= 0.3〜3.2〜6.7 r4*= 158.75 d4= 0.28 N3=1.72 ν3=50.3 r5*= 4.24 d5= 1.98 r6*= 21.94 d6= 1.58 N4=1.805 ν4=25.4 r7= -4.79 d7= 0.28 N5=1.75 ν5=35.2 r8*= 15.57 d8=13.9〜5.4〜0.1 r9= ∞(S) d9= 0.10 r10*= 5.92 d10=3.39 N6=1.713 ν6=53.9 r11*= -5.99 d11=0.10 r12*= -5.70 d12=1.65 N7=1.805 ν7=25.4 r13*=-50.19 d13=6.58〜10.2〜14.3 r14= ∞ d14=3.40 N8=1.517 ν8=64.1 r15= ∞ d15=1.00 r16= ∞(I)
【００２６】 [第１面(r1)の非球面データ] A=-5.36×10-6,B= 1.43×10-6,C=-2.28×10-8,D= 7.88×10-10 [第２面(r2)の非球面データ] A=-1.26×10-3,B= 6.23×10-5,C=-2.44×10-6,D= 2.46×10-8 [第３面(r3)の非球面データ] A= 8.05×10-5,B=-1.51×10-6,C= 1.16×10-7,D=-1.19×10-9 [第４面(r4)の非球面データ] A= 7.22×10-4,B= 9.51×10-6,C=-1.11×10-6,D= 1.62×10-8 [第５面(r5)の非球面データ] A=-1.01×10-3,B= 1.17×10-4,C=-3.54×10-6,D= 4.70×10-7 [第６面(r6)の非球面データ] A=-4.04×10-3,B= 7.04×10-5,C= 4.41×10-6,D=-3.40×10-7 [第８面(r8)の非球面データ] A=-4.01×10-3,B= 1.34×10-4,C=-5.00×10-6 [第１０面(r10)の非球面データ] A=-8.75×10-4,B=-5.15×10-5,C=-4.27×10-6,D=-5.78×10-7 [第１１面(r11)の非球面データ] A= 2.32×10-3,B=-9.64×10-5,C=-1.10×10-5,D= 6.38×10-7 [第１２面(r12)の非球面データ] A= 6.91×10-3,B=-2.33×10-4,C= 1.10×10-5 [第１３面(r13)の非球面データ] A= 5.28×10-3,B=-2.64×10-5,C= 1.67×１０−５
【００２７】上記比較例は正・負・正の３成分ズームレ
ンズであり、第１群（Ｇｒ１）が負レンズと正レンズと
の２枚、第２群(Gr2)が負レンズと正レンズと負レンズ
との３枚、第３群(Gr3)が正レンズと負レンズとの２
枚、で構成されている。表１に、比較例の広角端[Ｗ]，
望遠端[Ｔ]における、光学系全体の色収差係数と各群(G
r1〜Gr3)の色収差係数を示す(ただし、ＬＣ：軸上色収
差係数，ＴＣ：倍率色収差係数である。)。比較例の光
学系全体での色収差係数値から、広角端[Ｗ]での軸上色
収差係数ＬＣと倍率色収差係数ＴＣが正に大きいこと、
望遠端[Ｔ]での倍率色収差係数ＴＣが正に大きいことが
分かる。この比較例の第１群(Gr1)，第２群(Gr2)又は第
３群(Gr3)に回折レンズを用いたときの色収差補正効果
を以下に検討する。
ンズであり、第１群（Ｇｒ１）が負レンズと正レンズと
の２枚、第２群(Gr2)が負レンズと正レンズと負レンズ
との３枚、第３群(Gr3)が正レンズと負レンズとの２
枚、で構成されている。表１に、比較例の広角端[Ｗ]，
望遠端[Ｔ]における、光学系全体の色収差係数と各群(G
r1〜Gr3)の色収差係数を示す(ただし、ＬＣ：軸上色収
差係数，ＴＣ：倍率色収差係数である。)。比較例の光
学系全体での色収差係数値から、広角端[Ｗ]での軸上色
収差係数ＬＣと倍率色収差係数ＴＣが正に大きいこと、
望遠端[Ｔ]での倍率色収差係数ＴＣが正に大きいことが
分かる。この比較例の第１群(Gr1)，第２群(Gr2)又は第
３群(Gr3)に回折レンズを用いたときの色収差補正効果
を以下に検討する。
【００２８】
【表１】
【００２９】上記比較例の第１群(Gr1)に回折レンズを
配置したと仮定する。第１群(Gr1)は絞り(S)から離れて
前に位置するため、倍率色収差係数ＴＣが大きくなる。
これを補正するために負の倍率色収差係数ＴＣを発生す
る回折レンズを第１群(Gr1)に用いた場合、その回折レ
ンズによって正の軸上色収差係数ＬＣが発生することに
なる。その軸上色収差係数ＬＣは大きさ的には小さい
が、光学系全体の軸上色収差係数ＬＣは正に増大するこ
とになる。したがって、第１群(Gr1)に回折レンズを配
置することは適当でない。
配置したと仮定する。第１群(Gr1)は絞り(S)から離れて
前に位置するため、倍率色収差係数ＴＣが大きくなる。
これを補正するために負の倍率色収差係数ＴＣを発生す
る回折レンズを第１群(Gr1)に用いた場合、その回折レ
ンズによって正の軸上色収差係数ＬＣが発生することに
なる。その軸上色収差係数ＬＣは大きさ的には小さい
が、光学系全体の軸上色収差係数ＬＣは正に増大するこ
とになる。したがって、第１群(Gr1)に回折レンズを配
置することは適当でない。
【００３０】上記比較例の第２群(Gr2)に回折レンズを
配置したと仮定する。第２群(Gr2)は広角端[Ｗ]では絞
り(S)から離れて前に位置し、望遠端[Ｔ]では絞り(S)直
前に位置するため、広角端[Ｗ]では倍率色収差係数ＴＣ
が大きくなり、望遠端[Ｔ]では軸上色収差係数ＬＣが大
きくなる。比較例において、広角端[Ｗ]での倍率色収差
係数ＴＣと望遠端[Ｔ]での軸上色収差係数ＬＣとは、符
号が共に正である。しかし、第２群(Gr2)の回折レンズ
では軸上色収差係数ＬＣと倍率色収差係数ＴＣとが互い
に異なる符号であるため、相性が悪いと予測される。し
たがって、第２群(Gr2)に回折レンズを配置することは
適当でない。
配置したと仮定する。第２群(Gr2)は広角端[Ｗ]では絞
り(S)から離れて前に位置し、望遠端[Ｔ]では絞り(S)直
前に位置するため、広角端[Ｗ]では倍率色収差係数ＴＣ
が大きくなり、望遠端[Ｔ]では軸上色収差係数ＬＣが大
きくなる。比較例において、広角端[Ｗ]での倍率色収差
係数ＴＣと望遠端[Ｔ]での軸上色収差係数ＬＣとは、符
号が共に正である。しかし、第２群(Gr2)の回折レンズ
では軸上色収差係数ＬＣと倍率色収差係数ＴＣとが互い
に異なる符号であるため、相性が悪いと予測される。し
たがって、第２群(Gr2)に回折レンズを配置することは
適当でない。
【００３１】上記比較例の第３群(Gr3)に回折レンズを
配置したと仮定する。この場合のレンズ構成は前記実施
例に相当する。表２に、実施例の広角端[Ｗ]，望遠端
[Ｔ]における、光学系全体の色収差係数と各群(Gr1〜Gr
3)の色収差係数を、表１と同様に示す。ただし、第３群
(Gr3)で発生する色収差係数については、第３群(Gr3)全
体での色収差係数と回折レンズが発生する色収差係数と
に分けて示す。
配置したと仮定する。この場合のレンズ構成は前記実施
例に相当する。表２に、実施例の広角端[Ｗ]，望遠端
[Ｔ]における、光学系全体の色収差係数と各群(Gr1〜Gr
3)の色収差係数を、表１と同様に示す。ただし、第３群
(Gr3)で発生する色収差係数については、第３群(Gr3)全
体での色収差係数と回折レンズが発生する色収差係数と
に分けて示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】第３群(Gr3)は絞り(S)直後に位置するた
め、軸上色収差係数ＬＣが大きくなる。したがって、第
３群(Gr3)の回折レンズで発生する広角端[Ｗ]での負の
軸上色収差係数ＬＣが、広角端[Ｗ]での全体の軸上色収
差係数ＬＣを小さくする上で効果的に作用する。また前
記実施例の場合、広角端[Ｗ]での軸上色収差係数ＬＣと
共に、望遠端[Ｔ]での倍率色収差係数ＴＣも小さくな
る。したがって、回折レンズを第３群(Gr3)に配置する
のが適当であり、このとき回折レンズによる色収差補正
効果が最も大きいことが分かる。
め、軸上色収差係数ＬＣが大きくなる。したがって、第
３群(Gr3)の回折レンズで発生する広角端[Ｗ]での負の
軸上色収差係数ＬＣが、広角端[Ｗ]での全体の軸上色収
差係数ＬＣを小さくする上で効果的に作用する。また前
記実施例の場合、広角端[Ｗ]での軸上色収差係数ＬＣと
共に、望遠端[Ｔ]での倍率色収差係数ＴＣも小さくな
る。したがって、回折レンズを第３群(Gr3)に配置する
のが適当であり、このとき回折レンズによる色収差補正
効果が最も大きいことが分かる。
【００３４】次に、回折レンズを用いたときの非点収差
とペッツバールの効果を以下に検討する。図５(ａ)〜
(ｃ)に示す３種類の薄肉レンズの光学系： (ａ)正・負の接合レンズ，(ｂ)接合面が回折レンズ面
(破線部)から成る正・負の接合レンズ，(ｃ)回折レンズ
面(破線部)を有する正の単レンズ，をモデルとして考え
る。モデル(ａ)では正・負の接合で色収差補正が行わ
れ、モデル(ｂ)では正・負の接合と回折レンズ面で色収
差補正が行われ、モデル(ｃ)では回折レンズ面のみで色
収差補正が行われる。回折レンズによる色収差補正度合
いには(ａ)＜(ｂ)＜(ｃ)の関係があるため、回折レンズ
のレンズパワーにも(ａ)＜(ｂ)＜(ｃ)の関係が生じる。
したがって、回折レンズによる色収差補正度合いの最も
大きいモデル(ｃ)の回折レンズのレンズパワーが最も大
きくなる。
とペッツバールの効果を以下に検討する。図５(ａ)〜
(ｃ)に示す３種類の薄肉レンズの光学系： (ａ)正・負の接合レンズ，(ｂ)接合面が回折レンズ面
(破線部)から成る正・負の接合レンズ，(ｃ)回折レンズ
面(破線部)を有する正の単レンズ，をモデルとして考え
る。モデル(ａ)では正・負の接合で色収差補正が行わ
れ、モデル(ｂ)では正・負の接合と回折レンズ面で色収
差補正が行われ、モデル(ｃ)では回折レンズ面のみで色
収差補正が行われる。回折レンズによる色収差補正度合
いには(ａ)＜(ｂ)＜(ｃ)の関係があるため、回折レンズ
のレンズパワーにも(ａ)＜(ｂ)＜(ｃ)の関係が生じる。
したがって、回折レンズによる色収差補正度合いの最も
大きいモデル(ｃ)の回折レンズのレンズパワーが最も大
きくなる。
【００３５】前記比較例の第３群(Gr3)は正レンズと負
レンズで構成されており、正レンズの硝種は相対的に低
屈折率・低分散、負レンズの硝種は相対的に高屈折率・
高分散である。そこで、モデル(ａ)，(ｂ)の接合レンズ
も、正レンズの硝種を相対的に低屈折率・低分散とし、
負レンズの硝種を相対的に高屈折率・高分散とする。表
３に、各硝種データ(ただし、ｎd：ｄ線に対する屈折
率，νd：アッベ数である。)を示す。
レンズで構成されており、正レンズの硝種は相対的に低
屈折率・低分散、負レンズの硝種は相対的に高屈折率・
高分散である。そこで、モデル(ａ)，(ｂ)の接合レンズ
も、正レンズの硝種を相対的に低屈折率・低分散とし、
負レンズの硝種を相対的に高屈折率・高分散とする。表
３に、各硝種データ(ただし、ｎd：ｄ線に対する屈折
率，νd：アッベ数である。)を示す。
【００３６】
【表３】
【００３７】表４に、各モデル(ａ)〜(ｃ)の光学系全体
の収差係数を示す(ただし、ＰＴ：ペッツバール係数，
ＡＳ：非点収差係数である)。比較例において第３群(Gr
3)は絞り(S)より後ろに位置するため、各モデル(ａ)〜
(ｃ)も同様に絞り(S)より後ろに位置すると仮定して、
収差係数の計算を行った。また、各モデル(ａ)〜(ｃ)の
収差係数算出に当たっては、光学系全体の球面収差係数
が最小となるベンディングを与えた。表４から、ペッツ
バール係数ＰＴは回折レンズのレンズパワーが大きくな
るほど小さくなり、非点収差係数ＡＳは回折レンズのレ
ンズパワーが大きくなるほど大きくなることが分かる。
の収差係数を示す(ただし、ＰＴ：ペッツバール係数，
ＡＳ：非点収差係数である)。比較例において第３群(Gr
3)は絞り(S)より後ろに位置するため、各モデル(ａ)〜
(ｃ)も同様に絞り(S)より後ろに位置すると仮定して、
収差係数の計算を行った。また、各モデル(ａ)〜(ｃ)の
収差係数算出に当たっては、光学系全体の球面収差係数
が最小となるベンディングを与えた。表４から、ペッツ
バール係数ＰＴは回折レンズのレンズパワーが大きくな
るほど小さくなり、非点収差係数ＡＳは回折レンズのレ
ンズパワーが大きくなるほど大きくなることが分かる。
【００３８】
【表４】
【００３９】表５に、比較例と実施例{第３群(Gr3)に回
折レンズを有する光学系}のペッツバール係数ＰＴと非
点収差係数ＡＳを示す。２つの光学系は、同等のレンズ
性能が得られる大きさで設計した。表５から分かるよう
に、比較例は広角端[Ｗ]で非点収差係数ＡＳが正に大き
い。一方、第３群(Gr3)の回折レンズのパワーを大きく
すると、色収差補正効果は得られるが、非点収差係数Ａ
Ｓが増大するため、この点では逆効果になると予測され
る。
折レンズを有する光学系}のペッツバール係数ＰＴと非
点収差係数ＡＳを示す。２つの光学系は、同等のレンズ
性能が得られる大きさで設計した。表５から分かるよう
に、比較例は広角端[Ｗ]で非点収差係数ＡＳが正に大き
い。一方、第３群(Gr3)の回折レンズのパワーを大きく
すると、色収差補正効果は得られるが、非点収差係数Ａ
Ｓが増大するため、この点では逆効果になると予測され
る。
【００４０】
【表５】
【００４１】以上の検討結果から、回折レンズを用いる
場合、色収差補正効果とペッツバール及び非点収差の影
響とのバランスにより、コンパクト化度合いが決まるこ
とが分かる。そして、本実施例のように正・負・正の３
成分を備えたズームタイプの第３群(Gr3)に回折レンズ
を用いれば、色収差補正効果によりコンパクトな光学系
を得ることができる。
場合、色収差補正効果とペッツバール及び非点収差の影
響とのバランスにより、コンパクト化度合いが決まるこ
とが分かる。そして、本実施例のように正・負・正の３
成分を備えたズームタイプの第３群(Gr3)に回折レンズ
を用いれば、色収差補正効果によりコンパクトな光学系
を得ることができる。
【００４２】図２は実施例の収差図、図４は比較例の収
差図であり、それぞれ広角端[Ｗ]，ミドル[Ｍ]，望遠端
[Ｔ]での諸収差を示している。各焦点距離状態での収差
図は、左から順に、[Ａ]球面収差，[Ｂ]非点収差，[Ｃ]
歪曲収差を表している。球面収差図[Ａ]において、縦軸
は入射瞳への入射高さHをその最大高さH0(=1)で規格化
した値(すなわち入射瞳平面を切る相対高さ)H/H0であ
り、横軸は近軸結像位置からの光軸方向のズレ量(mm)で
ある。破線はＣ線(波長:λC=656.3nm)に対する球面収差
量、実線はｄ線(波長:λd=587.6nm)に対する球面収差
量、一点鎖線はｇ線(波長:λg=435.8nm)に対する球面収
差量を表している。非点収差図[Ｂ]において、縦軸は像
高Y'(mm)であり、横軸は近軸結像位置からの光軸方向の
ズレ量(mm)である。また、実線Xはサジタル面での非点
収差を表しており、実線Yはメリディオナル面での非点
収差を表している。歪曲収差図[Ｃ]において、縦軸は像
高Y'(mm)であり、横軸は歪曲収差量(％)である。
差図であり、それぞれ広角端[Ｗ]，ミドル[Ｍ]，望遠端
[Ｔ]での諸収差を示している。各焦点距離状態での収差
図は、左から順に、[Ａ]球面収差，[Ｂ]非点収差，[Ｃ]
歪曲収差を表している。球面収差図[Ａ]において、縦軸
は入射瞳への入射高さHをその最大高さH0(=1)で規格化
した値(すなわち入射瞳平面を切る相対高さ)H/H0であ
り、横軸は近軸結像位置からの光軸方向のズレ量(mm)で
ある。破線はＣ線(波長:λC=656.3nm)に対する球面収差
量、実線はｄ線(波長:λd=587.6nm)に対する球面収差
量、一点鎖線はｇ線(波長:λg=435.8nm)に対する球面収
差量を表している。非点収差図[Ｂ]において、縦軸は像
高Y'(mm)であり、横軸は近軸結像位置からの光軸方向の
ズレ量(mm)である。また、実線Xはサジタル面での非点
収差を表しており、実線Yはメリディオナル面での非点
収差を表している。歪曲収差図[Ｃ]において、縦軸は像
高Y'(mm)であり、横軸は歪曲収差量(％)である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
折格子が効果的に用いられるため、収差的な面からレン
ズ光学系のコンパクト化を達成することができる。
折格子が効果的に用いられるため、収差的な面からレン
ズ光学系のコンパクト化を達成することができる。
【図１】実施の形態(実施例)のレンズ構成図。
【図２】実施例の収差図。
【図３】比較例のレンズ構成図。
【図４】比較例の収差図。
【図５】回折レンズを用いた場合の非点収差とペッツバ
ールの効果を説明するための図。
ールの効果を説明するための図。
Gr1 …第１群 Gr2 …第２群 Gr3 …第３群 S …絞り LPF …ローパスフィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 KA03 KA14 PA05 PA19 PB07 QA02 QA07 QA17 QA21 QA26 QA37 QA41 QA46 RA05 RA12 RA13 RA36 RA43 RA46 SA13 SA17 SA19 SA62 SA63 SA64 SB03 SB14 SB23
Claims (4)
- 【請求項１】 物体側より順に、正のパワーを有する第
１群と、負のパワーを有する第２群と、正のパワーを有
する第３群と、を備え、前記第１群と前記第２群との間
隔を変化させることによりズーミングを行うレンズ光学
系であって、前記第３群が回折格子を有することを特徴
とするレンズ光学系。 - 【請求項２】 前記回折格子について以下の条件式を満
たすことを特徴とする請求項１記載のレンズ光学系； 0.01＜φDOE／φgr3＜0.04 ただし、 φDOE：回折格子によるレンズパワー、 φgr3：第３群のパワー、 である。 - 【請求項３】 前記回折格子について以下の条件式を満
たすことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレン
ズ光学系； 0.1＜tW／fW＜0.6 ただし、 tW：広角端での回折格子と絞りとの空気換算軸上面間
隔、 fW：広角端でのズーム全系の焦点距離、 である。 - 【請求項４】 以下の条件式を満たすことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載のレンズ光学系； ｜Y'max／PZ｜＜0.4 ただし、 Y'max：最大像高、 PZ：像面から射出瞳位置までの距離、 である。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025686A JP2000221401A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | レンズ光学系 |
| US09/451,080 US7295387B1 (en) | 1998-04-21 | 1999-11-30 | Lens optical system |
| US10/096,370 US6704149B2 (en) | 1998-04-21 | 2002-03-13 | Lens optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11025686A JP2000221401A (ja) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | レンズ光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000221401A true JP2000221401A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12172683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11025686A Pending JP2000221401A (ja) | 1998-04-21 | 1999-02-03 | レンズ光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000221401A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002031755A (ja) * | 1999-11-29 | 2002-01-31 | Canon Inc | 光学系及び原稿読取装置 |
| JP2005106925A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Nikon Corp | ズームレンズ |
| JP2005148420A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Ricoh Co Ltd | ズームレンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置 |
| JP2005326743A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Ricoh Co Ltd | ズームレンズおよび撮影機能を有する情報装置 |
| JP2008225328A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Olympus Imaging Corp | ズームレンズおよびそれを用いた電子撮像装置 |
| CN104330871A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-02-04 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种短波红外望远镜头 |
-
1999
- 1999-02-03 JP JP11025686A patent/JP2000221401A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002031755A (ja) * | 1999-11-29 | 2002-01-31 | Canon Inc | 光学系及び原稿読取装置 |
| JP2005106925A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Nikon Corp | ズームレンズ |
| JP4513049B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2010-07-28 | 株式会社ニコン | ズームレンズ |
| JP2005148420A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Ricoh Co Ltd | ズームレンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置 |
| JP4548766B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2010-09-22 | 株式会社リコー | ズームレンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置 |
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