JP2001356271A - 回折光学素子を用いたズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造容易な形状である回折光学面を有する回折
光学素子を用いて、広角端から望遠端、又は低倍率端か
ら高倍率端まで色収差が良好に補正され、変倍比１０以
上を有するズームレンズを提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、正屈折力を有する第１
レンズ群Ｇ１と、負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２
と、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正屈折力を
有する第４レンズ群Ｇ４と、負屈折力を有する第５レン
ズ群Ｇ５と、正屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とを有
し、変倍に際して少なくとも３箇所のレンズ群間隔が変
化し、少なくとも１つの回折光学面を備えた回折光学素
子ＤＯＥを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズ、例え
ば家庭用ビデオカメラ、デジタルカメラ、写真用カメラ
等に用いられる変倍比の高いズームレンズに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ズームレンズには小型，高性
能，高変倍比が求められてきた。このため変倍比１０を
越える多群構成ズームレンズが開示されている。これら
のほとんどは、小型高変倍を実現させるために非球面を
用いる方法を使用していた。しかし、通常の非球面では
色収差の補正は基本的に不可能である。従って、変倍比
が大きくなるにつれて焦点距離の長い望遠側において容
易に補正できる色収差ではなくなってしまっていた。

【０００３】そこで、色収差の補正を目的として結像光
学系に回折光学素子を適用することが提案されている。
回折光学素子は回折光学面の回折作用により光に偏向を
行わせるため、通常の屈折光学素子とは異なった分散特
性を示す。このことから屈折光学素子との組み合わせに
より新たな収差補正手段となることで注目されている。
この回折光学面を用いて色収差等の補正を行い、かつ小
型化を目的とした光学系に関しては、例えば、特開平9-
197273号公報，特開平11-23968号公報，特開平11-52235
号公報，特開平11-109242号公報，特開平11-149043号公
報，特開平2000-9999号公報等に提案されている。ま
た、４群構成以上の多群方式による回折光学面を含むズ
ームレンズが、例えば、特開平10-148757号公報，特開
平11-52236号公報，特開平11-52238号公報，特開平11-3
11743号公報等に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような公知例の多くは、小型化及びレンズ枚数の削減を
主目的としている。このため、変倍作用や収差感度が大
きく寄与するレンズ群に回折光学面が挿入されているも
のや、レンズ全系中最も大きな口径を持つレンズに回折
光学面を使用している等、回折光学面に多大な負荷（倍
率）がかかっているものであった。また、回折光学面に
て多くの様々な収差補正をさせるには、複雑な形状（細
かいピッチや深い格子）の回折光学面が必要になってし
まうので、実際に製造することが困難であった。さら
に、ズームレンズの変倍比も十分であるとは言い難かっ
た。

【０００５】特開平10-148757号公報に開示された光学
系では、第１レンズ群もしくは第２レンズ群、第３レン
ズ群に回折光学面を有している。しかし、第１レンズ群
と第２レンズ群に回折光学面を使用した場合、２色の色
消し（例えばｄ−ｇ線）は可能であるが２次スペクトル
の幅は広がってしまう（第１レンズ群と第２レンズ群と
は逆方向）。これを解決するためには２面の回折光学面
が必要となる。このため、特開平11-52238号公報に開示
された光学系は、２面の回折光学面を用いている。レン
ズ枚数を削減することが目的であるにもかかわらず、回
折光学面の面数が多くなってしまうことは望ましいとは
いえない。

【０００６】特開平11-52236号公報では、像面位置の補
正を行う最も像側に位置する第４レンズ群が回折光学面
を有している。この第４レンズ群は、フォーカス群であ
るので偏心感度は低いことが望まれる。しかしながら、
使用している回折光学面は収差補正の感度が厳しいの
で、このような位置へ回折光学面を挿入することは好ま
しくない。また、特開平11-311743号公報に開示された
光学系では、変倍比が３程度と小さい。さらに、回折光
学面は収差補正に対する感度が大きく、製造上容易では
ない形状となっていた。本発明は、上記問題に鑑みてな
されたものであり、製造容易な形状を有する回折光学素
子を用いて、広角端から望遠端、又は低倍率端から高倍
率端まで色収差が良好に補正され、変倍比１０以上を有
するズームレンズを提供すること目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかるズームレンズは、物体側より順に、
正屈折力を有する第１レンズ群と、負屈折力を有する第
２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群と、正屈
折力を有する第４レンズ群と、負屈折力を有する第５レ
ンズ群と、正屈折力を有する第６レンズ群とを有し、変
倍に際して少なくとも３箇所のレンズ群間隔が変化し、
少なくとも１つの回折光学面を備えた回折光学素子を有
することを特徴とする回折光学素子を用いたズームレン
ズを提供する。大きな変倍比を有するズームレンズの殆
どは、４群構成以上の多群ズームレンズの構成である。
これは、群構成の少ないズームレンズで高い変倍比を得
るためには、変倍を担うレンズ群に大きな屈折力を付与
すること、又は移動量を大きくすることしかない。この
ため、諸収差の変動が大きくなっていた。従って、群構
成の少ないズームレンズは、変倍比が小さいレンズや、
暗いレンズに応用されていた。

【０００８】本発明においては、高変倍比化を達成する
ために６群構成の多群ズーム方式を採用している。これ
により高変倍比を確保し、諸収差の変動も抑えている。
本発明にかかるズームレンズは、正負正正負正の屈折力
配置であるほぼ対称型の６群構成を有しているので、歪
曲収差を小さくすることができる。しかし、一般的には
変倍比が大きくなる程諸収差の変動が大きくなってしま
う。特に、望遠側へ変倍域を広げると色収差が増大す
る。これを補正するためには、通常各レンズ群の構成レ
ンズ枚数を増やすこと等が必要となる。そこで、本発明
では、屈折レンズだけで補正しきれない色収差をレンズ
枚数の増加をせずに回折光学面を備えた回折光学素子を
用いて補正した（色収差の絶対量を減少させた）。この
回折光学面は、基準波長における近軸的な一次回折光
（ｍ＝１）の屈折力をφとすると、回折光学面の位相を
表す次式、 ψ(ｈ)＝（2π・ｍ／λ）・（ΣＣ（2・i）・ｈ
^（2・i）） から２次項の係数をC2としたとき、 φ＝−２・C2 と表される。

【０００９】さらに、任意波長をλ、基準波長をλ0と
したとき、任意波長の基準波長に対する屈折力変化は次
式で表される。 φ＝（λ／λ0）・（−２・Ｃ２） これによって、回折光学系の特徴としてＣ２を変化させ
ることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散性が得
られることが理解できる。このことは、色収差以外の諸
収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正を行
うことが可能であることを意味している。

【００１０】また、本発明では、前記回折光学素子を含
むズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に
際して、又は低倍率端から高倍率端への変倍に際して、
第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を広げ、第２レン
ズ群と第３レンズ群との間隔を狭め、第３レンズ群と第
４レンズ群との間隔を広げる事が好ましい。多群ズーム
レンズの最大の特徴は、各レンズ群の移動量を抑えつ
つ、容易に大きな変倍比を稼ぐことができる点である。
また、他の特徴は、多群構成ということで諸収差の補正
の自由度が大きい点である。本発明では、高変倍比化を
達成するために変倍に寄与するレンズ群を１つの群にせ
ずに複数群移動させて変倍を行っている。これによっ
て、ある特定の群だけに高い屈折力をかけたりするこ
と、移動量を大きくすること、また、レンズ枚数を多く
使うこと等なくズームレンズの高変倍比化という目的を
達成することができる。

【００１１】また、本発明では、前記回折光学素子を含
むズームレンズにおいて、回折光学素子は、変倍領域の
全てにおいて、以下の条件を満足することが好ましい。 ｜ｈp／ｙ｜＜0.1 （１） ここで、 ｙ：最大像高， ｈp：前記回折光学素子の回折光学面に入射する最大像
高に対する主光線の光線高さ．

【００１２】画面全体に渡り良好な性能を確保するため
には、軸上色収差を補正することに加えて、画面周辺の
倍率色収差を良好に補正することが不可欠である。例え
ば、１枚の回折光学面を備えた回折光学素子を複数の屈
折型光学素子に組み合わせることを想定する。回折光学
素子と屈折型光学素子とでは波長に対する分散特性が大
きく異なる。一方、倍率色収差は主光線の光軸からの高
さに大きく影響される。このことは、画角が狭い光学系
の場合はほとんど問題にはならないが、本発明のように
広い画角を確保する高い変倍比をもつズームレンズで
は、回折光学面の位置での主光線高さｈが倍率色収差に
影響してしまう。

【００１３】広角端から望遠端までの変倍比の大きなズ
ームレンズに回折光学面を備えた回折光学素子を配置す
る場合に、最大像高に対する入射主光線高さｈpが変倍
によって大きく変化する位置に配置すると、それに伴っ
て倍率色収差が大きく変動してしまう。これを補正する
のは困難であり、レンズ枚数の増加等が必要になり光学
系が複雑になってしまうので好ましくない。

【００１４】条件式（１）は、回折光学面を備えた回折
光学素子を配置する適切な位置を規定するための式であ
る。回折光学面の位置での最大像高に対する入射主光線
高さと最大像高との関係を表したものである。条件式
（１）の範囲を越えると、回折光学面による倍率色収差
への影響力が強く補正過剰、又は補正不足となってしま
う。従って、ズームレンズの変倍領域の全てにわたって
条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）
を満足することで、屈折光学系によって倍率色収差を補
正し、回折光学面によって軸上色収差を補正することが
できる。

【００１５】なお、回折光学素子と絞りは、変倍中にお
いて固定である場合、または変倍に伴って移動する場合
のいずれの場合でも良い。しかし、回折光学面と絞りは
変倍中であっても常に一定の間隔にあることが好まし
い。さらに、回折光学素子は、絞りの物体側に存在する
場合、又は絞りの像側に存在する場合のいずれの場合で
も良い。加えて、回折光学素子の回折光学面は、物体側
と像側のどちら側に設けられていても良い。また、屈折
レンズのレンズ面に回折光学面を施しても、独立した回
折光学素子としても同等の効果を得ることができる。

【００１６】また、本発明では、前記回折光学素子を含
むズームレンズにおいて、以下の条件を満足することが
好ましい。 40＜ｆDOE／ｆw＜130 （２） ｆDOE：前記回折光学素子の回折光学面の焦点距離， ｆw ：前記ズームレンズの広角端又は低倍率端におけ
る焦点距離．

【００１７】条件式（２）は、回折光学素子の回折光学
面の有する屈折力の適正な範囲を示す式であり、ｆDOE
＝１／φである。条件式（２）の下限値を下回ると、回
折光学面がズームレンズ全系に与える影響が大きく、色
収差補正が過剰になってしまう。また、少なからず他の
収差にも影響を及ぼしてしまう。さらに、簡易な構造の
回折光学面とする事が困難になってしまう。逆に、条件
式（２）の上限値を上回ると、屈折光学系だけでの色収
差補正とほとんど同等であり、ズームレンズの変倍域全
てをまかなう色収差の補正が不足してしまう。なお、回
折光学面の屈折力は正であることが好ましい。

【００１８】また、本発明では、前記回折光学面を備え
た回折光学素子を含むズームレンズにおいて、回折光学
面の担う倍率は、以下の条件を満足する事が好ましい。 0.9＜βDOEw／βDOEt＜1.1 （３） βDOEw：回折光学素子の回折光学面の広角端又は低倍率
端での担う倍率， βDOEt：回折光学素子の回折光学面の望遠端又は高倍率
端での担う倍率．

【００１９】本発明による回折光学素子の回折光学面
は、ズームレンズの変倍によらず、ほぼ一定倍率として
ある。これは、回折光学面が色収差補正以外の補正には
極力影響を及ぼさないようにするためである。条件式
（３）はこのような回折光学面の倍率を規定した式であ
る。条件式（３）の上限値を上回ると、軸上色収差の補
正がズームレンズの変倍域全てにおいて困難となってし
まう。逆に、条件式（３）の下限値を下回ると、広角端
で軸上色収差の補正が不足となり、望遠端で軸上色収差
の補正が過剰となってしまう。また、上限値を上回る場
合、または下限値を下回る場合のいずれの場合でも、回
折光学面の安定した効果を変倍によって得ることが困難
になるので好ましくない。

【００２０】さらに好ましくは、回折光学面の担う倍率
は等倍に近いことが望ましい。これにより、ズームレン
ズの変倍にあまり影響を与えないようにすること、色収
差補正以外には影響を及ぼさせないこと、または回折光
学面を複雑な構成にしないこと等を達成できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる回折光学面を備え
た回折光学素子を用いたズームレンズの実施例を添付図
面に基づいて説明する。

【００２２】（第１実施例）図１は本発明の第１実施例
にかかるズームレンズの広角端におけるレンズ構成を示
す図である。物体側から順に、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ１と、両凸レンズＬ２と、物体側に
凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３とからなる正屈折
力を有する第１レンズＧ１群と、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ４と、両凹レンズＬ５と、両凹レ
ンズＬ６と両凸レンズＬ７の貼り合わせレンズとからな
る負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、回折光学素子
ＤＯＥを含む絞り群Ｓと、両凸レンズＬ８から成る正屈
折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、両凸レンズＬ９と物
体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０との貼り
合わせレンズからなる正屈折力を有する第４レンズ群Ｇ
４と、両凹レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ１２との貼り合わせレンズからなる負屈
折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、両凸レンズＬ１３、
両凸レンズＬ１４と物体側に凹面を向けた負メニスカス
レンズＬ１５との貼り合わせレンズからなる正屈折力を
有する第６レンズ群Ｇ６とから構成されている。広角端
から望遠端への変倍に伴い第２レンズ群Ｇ２が物体側か
ら像側に向かって移動し、正屈折力を有する第３レンズ
群Ｇ３は像側から物体側に向かって移動し、負屈折力を
有する第５レンズ群Ｇ５は物体側から像側に移動する。
そして、正屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６によって像
面位置の補正を行っている。回折光学素子ＤＯＥは物側
（絞りに近い側）に回折光学面を有し、軸上色収差の補
正を主にしている。他の諸収差は屈折光学素子にて補正
を行っている。

【００２３】次に、回折光学素子の設計手法について説
明する。回折光学素子の設計手法には、例えば「回折光
学入門」（応用物理学会、日本光学会、光設計研究グル
ープ；オプトロニクス社）に開示されているように、格
子モデル法と高屈折率モデル法とがある。いずれの手法
も設計段階では実形状のない仮想的な位相変換面として
回折光学面を扱い、設計の最終段階で位相関数を実形状
に置き換える手続きをとる。本実施例においては、回折
光学素子を屈折率の極めて大きな仮想の屈折レンズを用
いて設計する手法（高屈折率モデル法）を用いている。
設計基準波長λを587.56nm、仮想屈折率ｎ＝10001とす
ると、任意の波長λ’における屈折率は、 ｎ（λ’）＝１＋（λ’／λ）・（ｎ−１） となる。また、高屈折率法による回折光学面は、後述す
る通常の非球面式を用いて表記する。各実施例の諸元値
表における回折光学面には面番号の左側に＊印を、回折
光学面以外の非球面には☆印を付する。

【００２４】非球面及び回折光学面は、次式で表され
る。 Ｓ（ｈ）＝（ｈ²／ｒ）／[１＋｛１−Ｋ／（ｈ／
ｒ）²｝^1/2]＋Ｃ2・ｈ²＋Ｃ4・ｈ⁴＋Ｃ6・ｈ⁶＋… ここで、ｈは光軸に垂直な方向の高さ、Ｓ（ｈ）は高さ
ｈにおける光軸方向の変位量、ｒは基準の曲率半径即ち
頂点曲率半径、Ｋは円錐係数、Ｃｎはｎ次の非球面係数
をそれぞれ表している。また、非球面の近軸曲率半径Ｒ
は、次式で定義される。 Ｒ＝１／（２・Ｃ2＋１／ｒ）

【００２５】再び設計手法の説明に戻る。仮想レンズを
実形状に変換するには、例えば光路差関数をΔとして次
式を用いる。 Δ（ｈ）＝Ｃ2×ｈ²＋Ｃ4×ｈ⁴＋Ｃ6×ｈ⁶＋… ここで、Ｃ2，Ｃ４，Ｃ６…は係数、ｈは光軸からの高
さである。この光路差関数式に従って光路差が波長λの
整数倍になる毎に基板面に輪帯を形成してゆく。

【００２６】鋸歯状輪帯の深さ方向（格子高さ）Ｌは、
回折光学素子の基板材料の屈折率をｎ’として次式で表
される。 Ｌ（ｈ）＝Δ（ｈ）−｛ｉλ／（ｎ’−１）｝ ｉ＝１，２，３，４… また、最大値Ｌmaxは、 Ｌmax＝λ／（ｎ’−１） となる。さらに、第ｉ番目の輪帯半径ｈiは、 Ｌ（ｈi）＝Δ（ｈi）−｛ｉλ／（ｎ’−１）｝＝０ を解けば求めることができる。

【００２７】図７は本実施例で用いた回折光学面の断面
形状を示す図である。図７で示したような鋸歯状輪帯を
した回折光学面はキノフォームと呼ばれる。図の横軸は
０が回折光学面の中心部であり、数値が大きくなる程、
有効径外周方向に離れていく。縦軸は、０を回折光学面
の最も低い位置とし、マイナス側が基板材側を示してい
る。なお、回折光学面の形状は階段状（バイナリー形
状）でも良い。このときは、回折効率の観点から量子化
数は８バイナリー以上であることが好ましい。

【００２８】表１に本実施例にかかるズームレンズの諸
元値を掲げる。全体諸元におけるｆは焦点距離（第１実
施例）、βは倍率（第２実施例）、ＦnoはＦナンバー、
２ωは画角、Ｂｆはバックフォーカスをそれぞれ表す。
また、レンズデータにおいて、面は物体側から数えたレ
ンズ面の順番、ｒは各面の曲率半径、Ｄは各レンズ面間
隔、νdは各ガラスのアッベ数、Ｎdは各ガラスのｄ線
（λ＝587.56nm）での屈折率をそれぞれ表している。さ
らに、条件式対応値におけるｈpｗ，ｈpｍ，ｈpｔはそ
れぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端（第２実施例で
は、それぞれ低倍率端、中間倍率、高倍率端）での最大
像高に対する回折光学面へ入射する主光線の高さを表し
ている。さらに、回折光学素子面データ又は非球面デー
タにおける非球面係数の「Ｅ−ｎ」は「×１０^-n」を示
している。

【００２９】なお、以下全ての実施例中の非球面及び回
折光学面は上述した非球面式で記述され、以下全ての実
施例の諸元値に関しても本実施例の諸元値と同様の符号
を用いる。また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔
その他の長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光
学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得
られるので、これに限られるものではない。

【００３０】

【表１】 （全体諸元） ｆ ＝ 4.77〜120.01 Ｆno＝ 1.94〜4.44 ２ω＝66.56〜2.85° Ｂｆ＝22.28〜12.95 （レンズデータ） r D νd Nd 1) 53.8958 1.50 23.01 1.86074 2) 30.6649 0.80 3) 32.3390 4.50 60.03 1.64000 4)-1196.0602 0.10 5) 28.0000 3.50 60.64 1.60311 6) 102.2747 可変 7) 101.7276 1.00 44.69 1.80218 8) 8.8867 2.70 9) -33.2159 1.00 46.54 1.80411 10) 21.3651 1.80 11) -13.2358 1.00 35.19 1.74950 12) 12.4582 3.50 23.01 1.86074 13) -18.8915 可変 14) 絞 り 1.00 15) ∞ 0.00 -3.45 10001 ＊16) ∞ 2.00 57.88 1.49200 （回折光学面） 17) ∞ 可変 18) 66.1441 2.50 44.69 1.80218 19) -39.4339 可変 20) 52.9917 3.50 55.60 1.69680 21) -17.8414 1.10 23.01 1.86074 22) -68.2873 可変 23) -21.0579 1.50 58.50 1.65160 24) 8.9433 3.00 28.56 1.79504 25) 23.1068 可変 26) 82.5809 2.50 50.19 1.72000 27) -34.0430 0.20 28) 38.8106 4.00 82.52 1.49782 29) -14.2327 1.00 23.01 1.86074 30) -26.8759 Ｂｆ （回折光学素子の回折光学面データ） 面 K C 2 C4 C6 C8 C10 16） 0.0000 -1.21120E-7 0.0 0.0 0.0 0.0 （可変間隔データ） 1-POS 2-POS 3-POS f 4.77 38.34 120.01 D6 0.12 21.24 26.79 D13 31.52 10.39 4.85 D17 4.54 1.05 0.87 D19 0.11 4.01 3.23 D22 2.24 11.08 14.95 D25 21.00 9.26 17.63 Ｂｆ 22.28 25.19 12.95 （条件式対応値） ｈpw／ｙ＝0.044 ｈpm／ｙ＝0.029 ｈpt／ｙ＝0.023 ｆDOE／ｆw＝86.588 βDOEw／βDOEt＝1.023

【００３１】図３（ａ），図３（ｂ）はそれぞれ第１実
施例の広角端と望遠端の諸収差図である。また、図４
（ａ），図４（ｂ）はそれぞれ本実施例から回折光学素
子を取り除いた場合の広角端と望遠端の諸収差図であ
る。なお、図４（ｂ）は収差値の都合上スケールを変え
てある。これら収差図におけるｄはｄ線（587.56nm)、
ｇはｇ線（435.83nm）、ＣはＣ線（656.28nm）、ＦはＦ
線（486.13nm）での各収差をそれぞれ表している。ま
た、非点収差図における点線はメリジオナル像面、実線
はサジタル像面をそれぞれ表す。なお、以下全ての実施
例の収差図において本実施例の収差図と同様の符号を用
いる。これら諸収差図から明らかなように、回折光学面
を備えた回折光学素子により軸上色収差が極めて効果的
に補正されていることがわかる。

【００３２】（第２実施例）図２は、第２実施例にかか
るズームレンズの低倍率端におけるレンズ構成を示す図
である。本実施例は、有限距離用のズームレンズであ
る。物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカ
スレンズＬ１と両凸レンズＬ２の貼り合わせレンズ、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３からなる正
屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズＬ４、両凹レンズＬ５と物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６との貼り合わせ
レンズからなる負屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、
回折光学素子ＤＯＥ、絞りＳ、両凸レンズＬ７と物体側
に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８との貼り合わせ
レンズから成る正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、
両凸レンズＬ９からなる正屈折力を有する第４レンズ群
Ｇ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１
０と両凹レンズＬ１１との貼り合わせレンズからなる負
屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、物体側に凸面を向
けた負メニスカスレンズＬ１２と両凸レンズＬ１３との
貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ１４からなる正屈折力を有する第６レンズ群Ｇ
６とから構成されている。

【００３３】低倍率端から高倍率端への変倍に伴い第２
レンズ群Ｇ２が物体側から像側に向かって移動し、正屈
折力を有する第３レンズ群Ｇ３は絞りＳと回折光学素子
ＤＯＥと共に像側から物体側に向かって移動し、負屈折
力を有する第５レンズ群Ｇ５は像面位置の補正を行って
いる。そして、第４，１５，２６面に非球面を採用して
いる。また、回折光学素子ＤＯＥは像側（絞りに近い
側）に回折光学面を有し、軸上色収差の補正を主にして
いる。他の諸収差は屈折光学素子にて補正を行ってい
る。また、本実施例に用いている回折光学素子の回折光
学面は、鋸歯状輪帯（キノフォーム形状）を有してい
る。図８は、この回折光学面の断面形状を示す図であ
る。図８で示したような鋸歯状輪帯をした回折光学面は
キノフォームと呼ばれる。図の横軸は０が回折光学面の
中心部であり、数値が大きくなる程、有効径外周方向に
離れていく。縦軸は、０を回折光学面の最も低い位置と
し、マイナス側が基板材側を示している。なお、回折光
学面の形状は、階段状（バイナリー形状）でも良い。こ
のときは、回折効率の観点から量子化数は８バイナリー
以上であることが好ましい。以下の表２に本実施例の諸
元値を掲げる。

【００３４】

【表２】 （全体諸元） β ＝-0.025〜-0.300 Ｆno＝ 2.72〜2.96（実効） ２ω＝50.35〜4.49゜ Ｂｆ＝10.01 （レンズデータ） 面 r D νd Nd 1) 63.4826 1.20 25.80 1.78472 2) 27.8502 7.00 60.14 1.62041 3) -123.3054 0.10 ☆4) 24.5194 4.50 64.10 1.51680 5) 116.1043 可変 6) 40.6541 1.50 45.37 1.79668 7) 9.7265 4.00 8) -11.9985 1.50 45.37 1.79668 9) 8.8613 4.00 23.82 1.84666 10) 659.4573 可変 11) ∞ 2.00 57.88 1.49200 12) ∞ 0.00 -3.45 10001 ＊13) ∞ 1.66 （回折光学面） 14) 絞り 3.00 ☆15) 48.7147 3.00 52.30 1.74810 16) -16.2349 1.00 25.35 1.80518 17) -31.7827 可変 18) 22.0418 2.30 60.14 1.62041 19) -78.7100 可変 20) -15.1211 2.50 29.46 1.71736 21) -7.7777 1.00 64.10 1.51680 22) 18.5639 可変 23) 34.8539 1.00 28.56 1.79504 24) 9.2413 4.00 82.52 1.49782 25) -62.0322 0.10 ☆26) 10.5120 3.00 82.52 1.49782 27) 84.6001 Ｂｆ （非球面データ） 面 K C 2 C 4 C 6 4) 0.9640 0 -5.31000E-7 -3.70170E-10 C 8 C10 3.35350E-12 -1.62570E-14 面 K C 2 C 4 C 6 15) -9.2368 0 -7.51960E-7 -3.41220E-7 C 8 C10 -9.28620E-10 1.69890E-10 面 K C 2 C 4 C 6 26) 0.3816 0 9.99440E-5 -3.01990E-6 C 8 C10 8.94490E-8 -1.01780E-9 （回折光学素子の回折光学面データ） 面 K C 2 C 4 C 6 13) 0 -1.30313E-7 0 0 C 8 C10 0 0 （可変間隔データ） 1-POS 2-POS 3-POS β -0.025 -0.12 -0.30 D0 280.83 280.83 280.83 D5 1.61 18.03 23.63 D10 27.60 8.22 1.62 D17 2.04 4.99 6.00 D19 3.49 8.09 5.22 D22 9.68 5.08 7.95 Ｂｆ 10.01 10.01 10.01 （条件式対応値） ｈpw／ｙ＝0.064 ｈpm／ｙ＝0.060 ｈpt／ｙ＝0.060 ｆDOE／ｆw＝49.423 βDOEw／βDOEt＝1.026

【００３５】図５（ａ）と図５（ｂ）は、それぞれ本実
施例の低倍率端と高倍率端の諸収差図である。図６
（ａ）と図６（ｂ）は、それぞれ本実施例から回折光学
素子を取り除いた場合の諸収差図である。これら諸収差
図から明らかなように、回折光学素子により軸上色収差
が極めて効果的に補正されていることがわかる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造容易な形状である回折光学面を有する回折光学素子を
用いて、広角端から望遠端、又は低倍率端から高倍率端
まで色収差が良好に補正され、変倍比１０以上を有する
ズームレンズを提供することができる。特に、固体撮像
素子を用いるデジタルカメラやビデオカメラ等に好適な
ズームレンズを提供可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかるズームレンズの広角端にお
けるレンズ断面図を表す図である。

【図２】第２実施例にかかるズームレンズの低倍率端に
おけるレンズ断面図を表す図である。

【図３】(a)は第１実施例の広角端での諸収差図、(ｂ)
は望遠端での諸収差図である。

【図４】回折光学素子を除いた場合の、(a)は第１実施
例の広角端での諸収差図、(ｂ)は望遠端での諸収差図で
ある。なお、収差値の都合上スケールを変えてある。

【図５】(a)は第２実施例の低倍率端での諸収差図、
(ｂ)は高倍率端での諸収差図である。

【図６】回折光学素子を除いた場合の、(a)は第２実施
例の低倍率端での諸収差図、(ｂ)は高倍率端での諸収差
図である。

【図７】第１実施例に用いられている回折光学面のキノ
フォーム形状を表す図である。

【図８】第２実施例に用いられている回折光学面のキノ
フォーム形状を表す図である。

【符号の説明】

Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群 Ｇ５ 第５レンズ群 Ｇ６ 第６レンズ群 Ｌ１〜Ｌ１５ 各レンズ成分 Ｓ 絞り ＤＯＥ 回折光学素子

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に、正屈折力を有する第１
   レンズ群と、負屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折
   力を有する第３レンズ群と、正屈折力を有する第４レン
   ズ群と、負屈折力を有する第５レンズ群と、正屈折力を
   有する第６レンズ群とを有し、 変倍に際して少なくとも３箇所のレンズ群間隔が変化
   し、少なくとも１つの回折光学面を備えた回折光学素子
   を有することを特徴とする回折光学素子を用いたズーム
   レンズ。
2. 【請求項２】 広角端から望遠端への変倍に際して、又
   は低倍率端から高倍率端への変倍に際して、前記第１レ
   ンズ群と前記第２レンズ群との間隔を広げ、前記第２レ
   ンズ群と前記第３レンズ群との間隔を狭め、前記第３レ
   ンズ群と前記第４レンズ群との間隔を広げることを特徴
   とする請求項１に記載の回折光学素子を用いたズームレ
   ンズ。
3. 【請求項３】 前記回折光学素子が配置される位置は、
   変倍領域の全てにおいて以下の条件を満足することを特
   徴とする請求項１又は２に記載の回折光学素子を用いた
   ズームレンズ。 ｜ｈp／ｙ｜＜0.1 ここで、ｙ：最大像高， ｈp：前記回折光学素子の回折光学面に入射する最大像
   高に対する主光線の光線高さ．
4. 【請求項４】 さらに以下の条件を満足することを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回折光学
   素子を用いたズームレンズ。 40＜ｆDOE／ｆw＜130 ここで、ｆDOE：前記回折光学素子の回折光学面の焦点
   距離， ｆw：前記ズームレンズの広角端又は低倍率端における
   焦点距離．
5. 【請求項５】 前記回折光学素子の回折光学面の担う倍
   率は、以下の条件を満足する事を特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか一項に記載の回折光学素子を用いたズー
   ムレンズ。 0.9＜βDOEw／βDOEt＜1.1 ここで、βDOEw：前記回折光学素子の回折光学面の広角
   端又は低倍率端での担う倍率， βDOEt：前記回折光学素子の回折光学面の望遠端又は高
   倍率端での担う倍率．