JP2004212639A - 回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】デジタルカメラ等の小型撮像素子用の撮像レンズとして好適であり、特に回折光学素子を用いて小型で高性能なカタディオプトリックレンズを提供する。
【解決手段】本発明の回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズＬ１１は、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面Ｓと、該入射面Ｓを透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーＲ１１と、該主ミラーＲ１１によって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーＲ１２とを少なくとも有するカタディオプトリックレンズにおいて、該主ミラーＲ１１と該２次ミラーＲ１２との間はガラスで充填され、主ミラーＲ１１を除くいずれかの光学面に回折光学面Ｇｆを有する。なお、回折光学面Ｇｆの有効径（直径）をΦｃ、主ミラーＲ１１の有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式０．１＜Φｃ／ΦＭ＜１．０の条件を満足して構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズＬ１１は、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面Ｓと、該入射面Ｓを透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーＲ１１と、該主ミラーＲ１１によって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーＲ１２とを少なくとも有するカタディオプトリックレンズにおいて、該主ミラーＲ１１と該２次ミラーＲ１２との間はガラスで充填され、主ミラーＲ１１を除くいずれかの光学面に回折光学面Ｇｆを有する。なお、回折光学面Ｇｆの有効径（直径）をΦｃ、主ミラーＲ１１の有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式０．１＜Φｃ／ΦＭ＜１．０の条件を満足して構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カタディオプトリックレンズ（反射屈折式レンズ）に関し、特に小型撮像素子用の撮像レンズとして用いるに適したカタディオプトリックレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、３５ｍｍ版フィルムを使用する撮像装置では、長焦点距離レンズ、特に超望遠レンズとして、反射屈折式レンズがしばしば用いられている。
【０００３】
例えば、３５ｍｍ版フィルム用の撮像レンズとして用いられる従来の反射屈折式レンズとして、光線の入射方向より順に、入射面、主ミラー、２次ミラーが配置されているものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。入射面としては、平面でもよいが、一般に凸面の入射面が用いられ、主ミラーとしては凹面鏡が用いられ、２次ミラーとしては凸面鏡が用いられ、したがってそのパワー配置は、正、正、負の成分で構成されている。このような構成の反射屈折式レンズは、色収差、特に２次スペクトルの劣化を招くことなく、屈折作用のみによって長焦点距離レンズを構成する場合よりもレンズ全長を短くすることができ、操作上大変有利である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−２０５１２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年デジタルカメラ等の小型化に伴い、その撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）も小型化が進んでいる。また、高画質への要求により撮像素子の高細密化が進み、撮像レンズの性能への要求も厳しくなってきている。このような要求を解決する一つの手段として、３５ｍｍ版フィルム用の撮像レンズとして開発された反射屈折式レンズを縮小して小型の撮像素子用の撮像レンズとして利用することが考えられる。ここで、小型の撮像素子の撮像レンズとして反射屈折式レンズを用いる場合には、より小型で高性能である必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、デジタルカメラ等の小型撮像素子用の撮像レンズとして好適であり、特に回折光学素子を用いて小型で高性能なカタディオプトリックレンズを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、請求項１に記載の回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズは、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面と、該入射面を透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーと、該主ミラーによって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーとを少なくとも有するカタディオプトリックレンズにおいて、該主ミラーと該２次ミラーとの間はガラスで充填され、主ミラーを除くいずれかの光学面に回折光学面を有し、回折光学面の有効径（直径）をΦｃ、主ミラーの有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式０．１＜Φｃ／ΦＭ＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１に記載のカタディオプトリックレンズにおいて、輪帯状の入射面よりも光の進行方向手前側に透明な平行平板を有し、回折光学面は平行平板のいずれかの面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカタディオプトリックレンズ。
【０００９】
請求項３に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１又は２に記載のカタディオプトリックレンズにおいて、像面から回折光学面まで光軸に沿って測った距離をＷ、前記カタディオプトリックレンズ全体の焦点距離ｆｄとしたときに、条件式０．１＜Ｗ／ｆｄ＜１．０の条件を満足することを特徴とする
【００１０】
請求項４に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１〜３のいずれかに記載のカタディオプトリックレンズにおいて、回折光学面は、回折光学素子を有する面の曲率半径をｒａとしたとき、条件式０．０≦｜ｆｄ／ｒａ｜＜２．０の条件を満足して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１〜４のいずれかに記載のカタディオプトリックレンズにおいて、カタディオプトリックレンズを構成するレンズ面中の、いずれかの透過屈折面に回折光学面を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明のカタディオプトリックレンズのように、入射面と主ミラーと２次ミラーとを備えた反射屈折式レンズでは、各像点の結像に寄与する光束の断面は、輪帯状あるいは輪帯の一部が欠けた馬蹄形状となっている。したがって、それらの光線の重心位置となる主光線は、実際には遮光されている。しかしながら簡単のために、本明細書では、実際には遮光されていても、各光線の重心位置となる光線を主光線と呼ぶこととする。
【００１３】
本発明に係るカタディオプトリックレンズは、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面と、該入射面を透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーと、該主ミラーによって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーとを少なくとも有して構成される。そして、該主ミラーと該２次ミラーとの間はガラスで充填され、主ミラーを除くいずれかの光学面に回折光学面を有している。
【００１４】
ここで、回折光学素子について説明する。一般に、光線を曲げる方法としては屈折と反射が知られているが、第３番目の方法として回折がある。従来知られた回折格子やフレネルゾーンプレートはこのような光の回折現象を利用した光学素子であり、回折光学素子と呼ばれる。このような回折光学素子は屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その振る舞いの具体的な例としては、負の分散値を有することが挙げられる。この性質は、色収差補正に極めて有名であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能である。
【００１５】
本発明においては、ガラスやプラスチック等の光学部材の表面に回折格子やフレネルゾーンプレートのように回折現象を応用して光線を曲げる作用を有する面を創製して、その作用により良好な光学性能を得るものである。なお、このような回折光学素子については、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１発行」に詳しい。
【００１６】
上記構成である本発明のカタディオプトリックレンズにおいて、前記回折光学面の有効径（直径）をΦｃ、前記主ミラーの有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式（１）が満足されることが望ましい。
【００１７】
【数１】
０．１ ＜ Φｃ／ΦＭ ＜ １．０ （１）
【００１８】
上記条件式（１）は、前記回折光学面の適切な有効径Φｃを規定する。条件式（１）の上限値を上回ると、主ミラーに対する径が大きくなりすぎ、回折光学素子の製作が困難となりコストアップに繋がる。また、回折光学面に外部からの有害光が入りやすくなり、フレア等による画質低下を招きやすくなる。反対に、条件式（１）の下限値を下回ると、前記回折光学面を有するレンズの適切な有効径が小さくなりすぎて、回折光学面の格子ピッチが小さくなる傾向が強まり、回折光学素子の製作が困難となりコストアップに繋がるばかりか、格子によるフレア発生が大きくなり、画質の低下を招きやすくなる。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、上限値を０．８とすることが望ましい。また、下限値を０．２とすることが望ましい。
【００１９】
また、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいて、像面から回折光学面まで光軸に沿って測った距離をＷ、前記カタディオプトリックレンズ全体の焦点距離ｆｄとしたときに、条件式（２）が満足されることが望ましい。
【００２０】
【数２】
０．１ ＜ Ｗ ／ｆｄ ＜ １．０ （２）
【００２１】
上記条件式（２）は、前記回折光学面の適切な位置を規定する。条件式（２）の上限値を上回ると、回折光学素子の径が大きくなりすぎて、製造上困難となる不都合が生じる。反対に、条件式（２）の下限を下回ると、像面に近くなりすぎてしまい、格子のピッチが画像に写りこみやすくなる不都合が生じるばかりか、色収差の補正効果が弱まってしまうため、良好な結像性能が得にくくなる。
【００２２】
本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいて、前記回折光学面は、前記回折光学面の曲率半径をｒａとしたとき、条件式（３）が満足されることが望ましい。
【００２３】
【数３】
０．０ ≦｜ ｆｄ／ｒａ ｜ ＜２．０ （３）
【００２４】
上記条件式（３）は、前記回折光学面の曲率半径ｒａの適切な範囲を規定する。条件式（３）の上限値を上回ると、回折光学面の曲率半径ｒａが小さくなりすぎてしまい、回折光学素子自身を製造しづらくなる不都合が生じるばかりか、コマ収差や像面湾曲収差の発生が甚大となってしまう。なお、回折光学面が平面上に形成されているときは、ｒａは無限大なので、｜ｆｄ／ｒａ｜＝０である。また、本発明の効果を十分に発揮するには、上限値を１．０とすることが望ましい。
【００２５】
次に、本発明においては、主ミラーから２次ミラーに至る光路を満たすレンズは、少なくとも１面の貼り合わせ面を有することが好ましい。この構成により、回折光学面の作用と共同して、凹面の入射面で発生する色収差を補正することができる。また、入射面は輪帯状となっているが、この入射面の中央部は、２次ミラーと同一の曲面を共有するように形成するか、あるいは主ミラーから２次ミラーに至る光路に少なくとも一面の貼り合わせ面を設けたときには、入射面の中央部がいずれか１面の貼り合わせ面と同一の曲面を共有するように形成することが好ましい。この構成により、カタディオプトリックレンズの構成が簡素化されることとなる。
【００２６】
また、主ミラーと２次ミラーとの間をガラスで充填することは、両者の間に埃や水滴等、画質を損ねる異物が入らないので好都合である。
【００２７】
さて、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様に、回折光学面を通過する光線角度は、できるだけ小さい方が好ましい。これは、上記光線角度が大きくなると、回折光学面によるフレアが発生しやすくなり、画質を損ねてしまうからである。そこで、回折光学面によるフレアがあまり影響を及ぼさずに、良好な画像を得るためには、本光学系の場合、その角度が１０度以下とすることが望ましい。このような条件が満たされるのであれば、回折光学面は本カタディオプトリックレンズ中のどこに配置してもよいが、その効果を十分に得るには、光線角度が５度以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、前記回折光学面を有する回折光学素子の最も物体側の面から最終面までの光軸上の厚さをＬ、回折光学面を有する回折光学素子の焦点距離をｆｋとしたとき、条件式（４）が満たされることが望ましい。
【００２９】
【数４】
０．０ ≦ Ｌ／｜ｆｋ｜ ＜０．５ （４）
【００３０】
上記条件式（４）は、Ｌとｆｋとの適切なる比を規定する。条件式（４）の上限値を上回ると、ｆｋの絶対値が大きくなりすぎてしまい、回折光学素子の偏芯誤差感度が敏感となりすぎてしまい、僅かな位置誤差によっても大きな性能劣化を引き起こしてしまう不都合を生じる。なお、回折光学面が、屈折力を持たない光学素子上に形成されているときは、ｆｋ＝∞である。
【００３１】
本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、主ミラーと２次ミラーとの頂点間隔をＡ、全系の焦点距離をｆとしたとき、条件式（５）が満たされることが望ましい。
【００３２】
【数５】
０．１ ＜ Ａ／ｆ ＜０．６ （５）
【００３３】
上記条件式（５）の上限値を上回ると、全長が長くなりすぎてしまい、小型のカタディオプトリックレンズが達成できなくなる。また、条件式（５）の下限値を下回ると、現実的な設計が不可能となる。なお、条件式（５）の上限値を０．４とすることが望ましい。また、条件式（５）の下限値を０．２５とすることが望ましい。
【００３４】
なお、実際にカタディオプトリックレンズを構成するときは、前記正レンズ群中の回折光学面はレンズ面上に形成され、Ｐを前記回折光学面の最小格子ピッチとしたとき、条件式（６）が満たされることが望ましい。
【００３５】
【数６】
１０μｍ ＜ Ｐ （６）
【００３６】
上記条件式（６）の下限値を下回ると、製造技術的に製作が困難となる。
【００３７】
次に、本発明に係るカタディオプトリックレンズは、輪帯状の主ミラーの中央部は、主ミラーと曲面を共用するレンズ面に形成され、２次ミラーから、主ミラーと曲面を共有するレンズ面に至る光路は、レンズによって満たされていることが好ましい。この構成により、カタディオプトリックレンズの構成が簡素化されることとなる。その際、２次ミラーから、主ミラーと曲面を共有するレンズ面に至る光路を満たすレンズに、さらに別のレンズが貼り合わせられた構成とすることもできる。なお、さらに貼り合わせる別のレンズは、当然主ミラーと曲面とを共有するレンズ面の像側に貼り合わせられる。
【００３８】
そして、前記カタディオプトリックレンズを構成するレンズ面中の、いずれかの透過屈折面に回折光学面を設けることが好ましい。反射面に回折光学面を設けると、製作誤差に対する感度が、屈折面のそれよりも大きくなってしまい、実際に製作した際の光学性能の劣化が大きくなってしまうからである。より具体的には、回折光学面を創製するには、レンズの表面にフレネルゾーンプレートのように、光軸に対して回転対称である格子構造を作ることが製作上容易であって好ましい。このとき、通常の非球面レンズを製作するのと同じく、精研削でもガラスモールドでも可能である。さらには、レンズ表面に薄い樹脂層で格子構造を重ねることにより、回折効率の波長特性や画角特性を向上させることができるので好都合である。
【００３９】
なお、本発明に用いる回折光学面は、アッベ数νｄが６５以下の光学ガラスのレンズ面上に形成することが望ましい。これは回折格子が製造しやすく、良好な光学性能が得られるからである。
【００４０】
さらに、本発明に係るカタディオプトリックレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動シークエンスの制御を行う制御手段からの信号とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ補正量に基づき防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組みあわせ、防振レンズシステムを構成することもできる。この場合、本発明においては、小型の負レンズ群ＧＲ又はその一部を光軸と直交する方向にシフトするように構成することが好ましい。また、本発明に係るズームレンズを構成する各レンズに加えて、屈折率分布型レンズ等を用いることにより、さらに良好な光学性能が得られることは言うまでもない。
【００４１】
なお、カメラに装着した際の重量バランスやコンパクト化のために、光の進行方向より順に最も像側の面から像面までの距離をＢｆとしたとき、条件式（７）が満たされることが望ましい。
【００４２】
【数７】
０．２ ＜ Ｂｆ／ｆｄ ＜０．３５ （７）
【００４３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（８）、（９）とを用いて行う超高屈折法により計算した。超高屈折法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては回折光学面は超高屈折法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（８）、（９）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を選んでいる。本実施例において用いたこれらｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折法の計算に用いるための屈折率の値を下の表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
各実施例において、非球面は光軸に垂直な方向の高さ（入射高）をｈとし、非球面の頂点における接平面から高さｈにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（非球面量）をｘとし、基準球面の曲率半径をｒとし、近軸曲率半径をＲとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、条件式（８）、（９）で表される。
【００４６】
【数８】
ｘ＝（ｈ２／ｒ）／（１＋（１−κ（ｈ２／ｒ２）１／２）
＋Ｃ２ｈ２＋Ｃ４ｈ４＋Ｃ６ｈ６＋Ｃ８ｈ８＋Ｃ１０ｈ１０ （８）
Ｒ＝１／（（１／ｒ）＋２Ｃ２） （９）
【００４７】
なお、各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付している。また、各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と上記非球面式（８）、（９）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。このため、非球面レンズ面及び回折光学面のいずれにも非球面式（８）、（９）が用いられるが、非球面レンズ面に用いられる非球面式（８）、（９）はレンズ面の非球面形状そのものを示し、一方、回折光学面に用いられる非球面式（８）、（９）は回折光学面の性能の諸元を示す。
【００４８】
（第１実施例）
図１は、第１実施例を示し、この実施例のカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝６０．１０２４１ｍｍであり、物体側に凹面を向けた単一のメニスカスレンズＬ１１によって構成されている。この実施例では、レンズＬ１１の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ１になっており、像側レンズ面の周辺部は反射材がコーティングされて輪帯状の主ミラーＲ１１になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ１２となっており、射出面は回折光学面Ｇｆとなっている。
【００４９】
このように図１に示した本発明の第１実施例における各レンズの諸元を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（右の＊印は非球面形状に形成されているレンズ面）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径（非球面の場合には基準球面の曲率半径）、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離、さらに第４欄ｎｄ、第５欄ｎｇ、第６欄ｎＣ、第７欄ｎＦはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率をそれぞれ示している。そして、第８欄は各光学面の記号を表す。また、表中ｄと、ｎｄ，ｎｇ，ｎＣ，ｎＦについては、１回反射するたびに符号を反転して表示している。非球面データにおいて、０（ゼロ）となるｎ次の非球面係数Ｃｎは省略している。また、表には前記条件式（１）〜（７）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。以上の表の説明は、他の実施例及び比較例においても同様である。
【００５０】
なお、本実施例では、面番号１が入射面Ｓ１、面番号２が主ミラーＲ１１、面番号３が２次ミラーＲ１２、面番号４及び５が回折光学面Ｇｆに相当している。また、面番号４及び５には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００５１】
【表２】
【００５２】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。図２に第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。なお、球面収差図において最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図と歪曲収差図では、像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。図２中の各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５３】
ここで、上記の第１実施例においてレンズＬ１１の射出面に回折光学面Ｇｆを用いない場合について、以下に比較例を示して概説する。
【００５４】
（比較例）
図３は、比較例を示しており、上記の第１実施例の射出面から回折光学面Ｇｆを除いたものである。すなわち、この比較例のカタディオプトリックレンズは、物体側に凹面を向けた単一のメニスカスレンズＬ１１´によって構成されており、レンズＬ１１´の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ１ａになっており、像側レンズ面の周辺部は反射材がコーティングされて輪帯状の主ミラーＲ１１´になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ１２´となっており、射出面は非球面状に形成されている。なお、ｆｄ＝５２．０９０８７ｍｍであり、Ｂｆ＝１２．２９７７８である。
【００５５】
このように図３に示した本発明の比較例における各レンズの諸元を表３に示す。なお、本比較例では、面番号１が入射面Ｓ１´、面番号２が主ミラーＲ１１´、面番号３が２次ミラーＲ１２´に相当している。
【００５６】
【表３】
【００５７】
図４は、比較例の諸収差図である。図４中の各収差図から明らかなように、射出面に回折光学面Ｇｆを設けていない比較例では、射出面に回折光学面Ｇｆを備えている上記の第１実施例と比べて（図２参照）、諸収差の補正が劣っていることが分かる。すなわち、本発明のカタディオプトリックレンズは回折光学面を用いることにより、諸収差を良好に補正できることを示している。
【００５８】
（第２実施例）
図５は、第２実施例を示し、この実施例のカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝５４．１７０８１ｍｍであり、物体側に平行平板Ｌ２１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ２２によって構成されている。この実施例では、平行平板Ｌ２１の像側の面が回折光学面Ｇｆとなっており、レンズＬ２２の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ２１になっており、像側レンズ面の周辺部は反射材が備えられて輪帯状の主ミラーＲ２１になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ２２となっている。
【００５９】
このように図５に示した本発明の第２実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、本実施例では、面番号２及び３が回折光学面Ｇｆ、面番号４が（輪帯状の）入射面Ｓ２、面番号５が主ミラーＲ２１、面番号６が２次ミラーＲ２２に相当する。また、面番号２及び３には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００６０】
【表４】
【００６１】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。図６は、第２実施例の諸収差図である。各収差図から明らかなように、第２実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００６２】
（第３実施例）
図７は第３実施例を示し、このカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝５２．６４７５９ｍｍであり、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３１と、レンズＬ３１に貼り合わせられた両凹レンズＬ３２と、レンズＬ３２に貼り合わされた両凸レンズＬ３３と、レンズＬ３３に貼り合わせられた両凹レンズＬ３４と、レンズＬ３４に貼り合わせられた両凸レンズＬ３５によって構成されている。この実施例においても、レンズＬ３２の物体側レンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ３になっており、レンズＬ３３の像側レンズ面の周辺部が輪帯状の主ミラーＲ３１になっており、レンズＬ３１の物体側レンズ面が２次ミラーＲ３２となっている。
【００６３】
このように図７に示した本発明の第３実施例における各レンズの諸元を表５に示す。なお、本実施例では、面番号１が入射面Ｓ３、面番号３が主ミラーＲ３１、面番号６が２次ミラーＲ３２、面番号１１及び１２が回折光学面Ｇｆに相当する。また、面番号１１及び１２には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００６４】
【表５】
【００６５】
このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。図８は、第３実施例の諸収差図である。各収差図から明らかなように、第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカタディオプトリックレンズでは、諸収差（色収差も含む）が高度に補正されており、各収差図に見られる通りの高性能な反射屈折式レンズが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図２】第１実施例の光学系の諸収差図である。
【図３】比較例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図４】比較例の光学系の諸収差図である。
【図５】本発明による第２実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図６】第２実施例の光学系の諸収差図である。
【図７】本発明による第３実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図８】第３実施例の光学系の諸収差図である。
【００６７】
【符号の説明】
Ｌ１１ 第１実施例に用いられたレンズ
Ｌ２１，Ｌ２２ 第２実施例に用いられたレンズ
Ｌ３１〜Ｌ３５ 第３実施例に用いられたレンズ
Ｓ１ ，Ｓ２ ，Ｓ３ 入射面
Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１ 主ミラー
Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２ ２次ミラー
Ｇｆ 回折光学面
Ｉ 像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、カタディオプトリックレンズ（反射屈折式レンズ）に関し、特に小型撮像素子用の撮像レンズとして用いるに適したカタディオプトリックレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、３５ｍｍ版フィルムを使用する撮像装置では、長焦点距離レンズ、特に超望遠レンズとして、反射屈折式レンズがしばしば用いられている。
【０００３】
例えば、３５ｍｍ版フィルム用の撮像レンズとして用いられる従来の反射屈折式レンズとして、光線の入射方向より順に、入射面、主ミラー、２次ミラーが配置されているものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。入射面としては、平面でもよいが、一般に凸面の入射面が用いられ、主ミラーとしては凹面鏡が用いられ、２次ミラーとしては凸面鏡が用いられ、したがってそのパワー配置は、正、正、負の成分で構成されている。このような構成の反射屈折式レンズは、色収差、特に２次スペクトルの劣化を招くことなく、屈折作用のみによって長焦点距離レンズを構成する場合よりもレンズ全長を短くすることができ、操作上大変有利である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−２０５１２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年デジタルカメラ等の小型化に伴い、その撮像素子であるＣＣＤ（電荷結合素子）も小型化が進んでいる。また、高画質への要求により撮像素子の高細密化が進み、撮像レンズの性能への要求も厳しくなってきている。このような要求を解決する一つの手段として、３５ｍｍ版フィルム用の撮像レンズとして開発された反射屈折式レンズを縮小して小型の撮像素子用の撮像レンズとして利用することが考えられる。ここで、小型の撮像素子の撮像レンズとして反射屈折式レンズを用いる場合には、より小型で高性能である必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、デジタルカメラ等の小型撮像素子用の撮像レンズとして好適であり、特に回折光学素子を用いて小型で高性能なカタディオプトリックレンズを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、請求項１に記載の回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズは、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面と、該入射面を透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーと、該主ミラーによって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーとを少なくとも有するカタディオプトリックレンズにおいて、該主ミラーと該２次ミラーとの間はガラスで充填され、主ミラーを除くいずれかの光学面に回折光学面を有し、回折光学面の有効径（直径）をΦｃ、主ミラーの有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式０．１＜Φｃ／ΦＭ＜１．０の条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１に記載のカタディオプトリックレンズにおいて、輪帯状の入射面よりも光の進行方向手前側に透明な平行平板を有し、回折光学面は平行平板のいずれかの面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカタディオプトリックレンズ。
【０００９】
請求項３に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１又は２に記載のカタディオプトリックレンズにおいて、像面から回折光学面まで光軸に沿って測った距離をＷ、前記カタディオプトリックレンズ全体の焦点距離ｆｄとしたときに、条件式０．１＜Ｗ／ｆｄ＜１．０の条件を満足することを特徴とする
【００１０】
請求項４に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１〜３のいずれかに記載のカタディオプトリックレンズにおいて、回折光学面は、回折光学素子を有する面の曲率半径をｒａとしたとき、条件式０．０≦｜ｆｄ／ｒａ｜＜２．０の条件を満足して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載のカタディオプトリックレンズは、請求項１〜４のいずれかに記載のカタディオプトリックレンズにおいて、カタディオプトリックレンズを構成するレンズ面中の、いずれかの透過屈折面に回折光学面を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明のカタディオプトリックレンズのように、入射面と主ミラーと２次ミラーとを備えた反射屈折式レンズでは、各像点の結像に寄与する光束の断面は、輪帯状あるいは輪帯の一部が欠けた馬蹄形状となっている。したがって、それらの光線の重心位置となる主光線は、実際には遮光されている。しかしながら簡単のために、本明細書では、実際には遮光されていても、各光線の重心位置となる光線を主光線と呼ぶこととする。
【００１３】
本発明に係るカタディオプトリックレンズは、光の進行方向より順に、光が入射する輪帯状の入射面と、該入射面を透過した光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーと、該主ミラーによって反射した光に対して凸面を向けた２次ミラーとを少なくとも有して構成される。そして、該主ミラーと該２次ミラーとの間はガラスで充填され、主ミラーを除くいずれかの光学面に回折光学面を有している。
【００１４】
ここで、回折光学素子について説明する。一般に、光線を曲げる方法としては屈折と反射が知られているが、第３番目の方法として回折がある。従来知られた回折格子やフレネルゾーンプレートはこのような光の回折現象を利用した光学素子であり、回折光学素子と呼ばれる。このような回折光学素子は屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その振る舞いの具体的な例としては、負の分散値を有することが挙げられる。この性質は、色収差補正に極めて有名であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能である。
【００１５】
本発明においては、ガラスやプラスチック等の光学部材の表面に回折格子やフレネルゾーンプレートのように回折現象を応用して光線を曲げる作用を有する面を創製して、その作用により良好な光学性能を得るものである。なお、このような回折光学素子については、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１発行」に詳しい。
【００１６】
上記構成である本発明のカタディオプトリックレンズにおいて、前記回折光学面の有効径（直径）をΦｃ、前記主ミラーの有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式（１）が満足されることが望ましい。
【００１７】
【数１】
０．１ ＜ Φｃ／ΦＭ ＜ １．０ （１）
【００１８】
上記条件式（１）は、前記回折光学面の適切な有効径Φｃを規定する。条件式（１）の上限値を上回ると、主ミラーに対する径が大きくなりすぎ、回折光学素子の製作が困難となりコストアップに繋がる。また、回折光学面に外部からの有害光が入りやすくなり、フレア等による画質低下を招きやすくなる。反対に、条件式（１）の下限値を下回ると、前記回折光学面を有するレンズの適切な有効径が小さくなりすぎて、回折光学面の格子ピッチが小さくなる傾向が強まり、回折光学素子の製作が困難となりコストアップに繋がるばかりか、格子によるフレア発生が大きくなり、画質の低下を招きやすくなる。なお、本発明の効果を十分に発揮するには、上限値を０．８とすることが望ましい。また、下限値を０．２とすることが望ましい。
【００１９】
また、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいて、像面から回折光学面まで光軸に沿って測った距離をＷ、前記カタディオプトリックレンズ全体の焦点距離ｆｄとしたときに、条件式（２）が満足されることが望ましい。
【００２０】
【数２】
０．１ ＜ Ｗ ／ｆｄ ＜ １．０ （２）
【００２１】
上記条件式（２）は、前記回折光学面の適切な位置を規定する。条件式（２）の上限値を上回ると、回折光学素子の径が大きくなりすぎて、製造上困難となる不都合が生じる。反対に、条件式（２）の下限を下回ると、像面に近くなりすぎてしまい、格子のピッチが画像に写りこみやすくなる不都合が生じるばかりか、色収差の補正効果が弱まってしまうため、良好な結像性能が得にくくなる。
【００２２】
本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいて、前記回折光学面は、前記回折光学面の曲率半径をｒａとしたとき、条件式（３）が満足されることが望ましい。
【００２３】
【数３】
０．０ ≦｜ ｆｄ／ｒａ ｜ ＜２．０ （３）
【００２４】
上記条件式（３）は、前記回折光学面の曲率半径ｒａの適切な範囲を規定する。条件式（３）の上限値を上回ると、回折光学面の曲率半径ｒａが小さくなりすぎてしまい、回折光学素子自身を製造しづらくなる不都合が生じるばかりか、コマ収差や像面湾曲収差の発生が甚大となってしまう。なお、回折光学面が平面上に形成されているときは、ｒａは無限大なので、｜ｆｄ／ｒａ｜＝０である。また、本発明の効果を十分に発揮するには、上限値を１．０とすることが望ましい。
【００２５】
次に、本発明においては、主ミラーから２次ミラーに至る光路を満たすレンズは、少なくとも１面の貼り合わせ面を有することが好ましい。この構成により、回折光学面の作用と共同して、凹面の入射面で発生する色収差を補正することができる。また、入射面は輪帯状となっているが、この入射面の中央部は、２次ミラーと同一の曲面を共有するように形成するか、あるいは主ミラーから２次ミラーに至る光路に少なくとも一面の貼り合わせ面を設けたときには、入射面の中央部がいずれか１面の貼り合わせ面と同一の曲面を共有するように形成することが好ましい。この構成により、カタディオプトリックレンズの構成が簡素化されることとなる。
【００２６】
また、主ミラーと２次ミラーとの間をガラスで充填することは、両者の間に埃や水滴等、画質を損ねる異物が入らないので好都合である。
【００２７】
さて、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様に、回折光学面を通過する光線角度は、できるだけ小さい方が好ましい。これは、上記光線角度が大きくなると、回折光学面によるフレアが発生しやすくなり、画質を損ねてしまうからである。そこで、回折光学面によるフレアがあまり影響を及ぼさずに、良好な画像を得るためには、本光学系の場合、その角度が１０度以下とすることが望ましい。このような条件が満たされるのであれば、回折光学面は本カタディオプトリックレンズ中のどこに配置してもよいが、その効果を十分に得るには、光線角度が５度以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、前記回折光学面を有する回折光学素子の最も物体側の面から最終面までの光軸上の厚さをＬ、回折光学面を有する回折光学素子の焦点距離をｆｋとしたとき、条件式（４）が満たされることが望ましい。
【００２９】
【数４】
０．０ ≦ Ｌ／｜ｆｋ｜ ＜０．５ （４）
【００３０】
上記条件式（４）は、Ｌとｆｋとの適切なる比を規定する。条件式（４）の上限値を上回ると、ｆｋの絶対値が大きくなりすぎてしまい、回折光学素子の偏芯誤差感度が敏感となりすぎてしまい、僅かな位置誤差によっても大きな性能劣化を引き起こしてしまう不都合を生じる。なお、回折光学面が、屈折力を持たない光学素子上に形成されているときは、ｆｋ＝∞である。
【００３１】
本発明に係るカタディオプトリックレンズにおいては、主ミラーと２次ミラーとの頂点間隔をＡ、全系の焦点距離をｆとしたとき、条件式（５）が満たされることが望ましい。
【００３２】
【数５】
０．１ ＜ Ａ／ｆ ＜０．６ （５）
【００３３】
上記条件式（５）の上限値を上回ると、全長が長くなりすぎてしまい、小型のカタディオプトリックレンズが達成できなくなる。また、条件式（５）の下限値を下回ると、現実的な設計が不可能となる。なお、条件式（５）の上限値を０．４とすることが望ましい。また、条件式（５）の下限値を０．２５とすることが望ましい。
【００３４】
なお、実際にカタディオプトリックレンズを構成するときは、前記正レンズ群中の回折光学面はレンズ面上に形成され、Ｐを前記回折光学面の最小格子ピッチとしたとき、条件式（６）が満たされることが望ましい。
【００３５】
【数６】
１０μｍ ＜ Ｐ （６）
【００３６】
上記条件式（６）の下限値を下回ると、製造技術的に製作が困難となる。
【００３７】
次に、本発明に係るカタディオプトリックレンズは、輪帯状の主ミラーの中央部は、主ミラーと曲面を共用するレンズ面に形成され、２次ミラーから、主ミラーと曲面を共有するレンズ面に至る光路は、レンズによって満たされていることが好ましい。この構成により、カタディオプトリックレンズの構成が簡素化されることとなる。その際、２次ミラーから、主ミラーと曲面を共有するレンズ面に至る光路を満たすレンズに、さらに別のレンズが貼り合わせられた構成とすることもできる。なお、さらに貼り合わせる別のレンズは、当然主ミラーと曲面とを共有するレンズ面の像側に貼り合わせられる。
【００３８】
そして、前記カタディオプトリックレンズを構成するレンズ面中の、いずれかの透過屈折面に回折光学面を設けることが好ましい。反射面に回折光学面を設けると、製作誤差に対する感度が、屈折面のそれよりも大きくなってしまい、実際に製作した際の光学性能の劣化が大きくなってしまうからである。より具体的には、回折光学面を創製するには、レンズの表面にフレネルゾーンプレートのように、光軸に対して回転対称である格子構造を作ることが製作上容易であって好ましい。このとき、通常の非球面レンズを製作するのと同じく、精研削でもガラスモールドでも可能である。さらには、レンズ表面に薄い樹脂層で格子構造を重ねることにより、回折効率の波長特性や画角特性を向上させることができるので好都合である。
【００３９】
なお、本発明に用いる回折光学面は、アッベ数νｄが６５以下の光学ガラスのレンズ面上に形成することが望ましい。これは回折格子が製造しやすく、良好な光学性能が得られるからである。
【００４０】
さらに、本発明に係るカタディオプトリックレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動シークエンスの制御を行う制御手段からの信号とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ補正量に基づき防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組みあわせ、防振レンズシステムを構成することもできる。この場合、本発明においては、小型の負レンズ群ＧＲ又はその一部を光軸と直交する方向にシフトするように構成することが好ましい。また、本発明に係るズームレンズを構成する各レンズに加えて、屈折率分布型レンズ等を用いることにより、さらに良好な光学性能が得られることは言うまでもない。
【００４１】
なお、カメラに装着した際の重量バランスやコンパクト化のために、光の進行方向より順に最も像側の面から像面までの距離をＢｆとしたとき、条件式（７）が満たされることが望ましい。
【００４２】
【数７】
０．２ ＜ Ｂｆ／ｆｄ ＜０．３５ （７）
【００４３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（８）、（９）とを用いて行う超高屈折法により計算した。超高屈折法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては回折光学面は超高屈折法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（８）、（９）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を選んでいる。本実施例において用いたこれらｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折法の計算に用いるための屈折率の値を下の表１に示す。
【００４４】
【表１】
各実施例において、非球面は光軸に垂直な方向の高さ（入射高）をｈとし、非球面の頂点における接平面から高さｈにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（非球面量）をｘとし、基準球面の曲率半径をｒとし、近軸曲率半径をＲとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、条件式（８）、（９）で表される。
【００４６】
【数８】
ｘ＝（ｈ２／ｒ）／（１＋（１−κ（ｈ２／ｒ２）１／２）
＋Ｃ２ｈ２＋Ｃ４ｈ４＋Ｃ６ｈ６＋Ｃ８ｈ８＋Ｃ１０ｈ１０ （８）
Ｒ＝１／（（１／ｒ）＋２Ｃ２） （９）
【００４７】
なお、各実施例において、非球面形状に形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に＊印を付している。また、各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と上記非球面式（８）、（９）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。このため、非球面レンズ面及び回折光学面のいずれにも非球面式（８）、（９）が用いられるが、非球面レンズ面に用いられる非球面式（８）、（９）はレンズ面の非球面形状そのものを示し、一方、回折光学面に用いられる非球面式（８）、（９）は回折光学面の性能の諸元を示す。
【００４８】
（第１実施例）
図１は、第１実施例を示し、この実施例のカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝６０．１０２４１ｍｍであり、物体側に凹面を向けた単一のメニスカスレンズＬ１１によって構成されている。この実施例では、レンズＬ１１の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ１になっており、像側レンズ面の周辺部は反射材がコーティングされて輪帯状の主ミラーＲ１１になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ１２となっており、射出面は回折光学面Ｇｆとなっている。
【００４９】
このように図１に示した本発明の第１実施例における各レンズの諸元を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（右の＊印は非球面形状に形成されているレンズ面）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径（非球面の場合には基準球面の曲率半径）、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離、さらに第４欄ｎｄ、第５欄ｎｇ、第６欄ｎＣ、第７欄ｎＦはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率をそれぞれ示している。そして、第８欄は各光学面の記号を表す。また、表中ｄと、ｎｄ，ｎｇ，ｎＣ，ｎＦについては、１回反射するたびに符号を反転して表示している。非球面データにおいて、０（ゼロ）となるｎ次の非球面係数Ｃｎは省略している。また、表には前記条件式（１）〜（７）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。以上の表の説明は、他の実施例及び比較例においても同様である。
【００５０】
なお、本実施例では、面番号１が入射面Ｓ１、面番号２が主ミラーＲ１１、面番号３が２次ミラーＲ１２、面番号４及び５が回折光学面Ｇｆに相当している。また、面番号４及び５には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００５１】
【表２】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。図２に第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差及び倍率色収差を示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。なお、球面収差図において最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図と歪曲収差図では、像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、非点収差図では実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。図２中の各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５３】
ここで、上記の第１実施例においてレンズＬ１１の射出面に回折光学面Ｇｆを用いない場合について、以下に比較例を示して概説する。
【００５４】
（比較例）
図３は、比較例を示しており、上記の第１実施例の射出面から回折光学面Ｇｆを除いたものである。すなわち、この比較例のカタディオプトリックレンズは、物体側に凹面を向けた単一のメニスカスレンズＬ１１´によって構成されており、レンズＬ１１´の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ１ａになっており、像側レンズ面の周辺部は反射材がコーティングされて輪帯状の主ミラーＲ１１´になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ１２´となっており、射出面は非球面状に形成されている。なお、ｆｄ＝５２．０９０８７ｍｍであり、Ｂｆ＝１２．２９７７８である。
【００５５】
このように図３に示した本発明の比較例における各レンズの諸元を表３に示す。なお、本比較例では、面番号１が入射面Ｓ１´、面番号２が主ミラーＲ１１´、面番号３が２次ミラーＲ１２´に相当している。
【００５６】
【表３】
図４は、比較例の諸収差図である。図４中の各収差図から明らかなように、射出面に回折光学面Ｇｆを設けていない比較例では、射出面に回折光学面Ｇｆを備えている上記の第１実施例と比べて（図２参照）、諸収差の補正が劣っていることが分かる。すなわち、本発明のカタディオプトリックレンズは回折光学面を用いることにより、諸収差を良好に補正できることを示している。
【００５８】
（第２実施例）
図５は、第２実施例を示し、この実施例のカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝５４．１７０８１ｍｍであり、物体側に平行平板Ｌ２１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ２２によって構成されている。この実施例では、平行平板Ｌ２１の像側の面が回折光学面Ｇｆとなっており、レンズＬ２２の物体側のレンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ２１になっており、像側レンズ面の周辺部は反射材が備えられて輪帯状の主ミラーＲ２１になっており、物体側レンズ面の中央部は反射材がコーティングされて２次ミラーＲ２２となっている。
【００５９】
このように図５に示した本発明の第２実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、本実施例では、面番号２及び３が回折光学面Ｇｆ、面番号４が（輪帯状の）入射面Ｓ２、面番号５が主ミラーＲ２１、面番号６が２次ミラーＲ２２に相当する。また、面番号２及び３には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００６０】
【表４】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（７）は全て満たされることが分かる。図６は、第２実施例の諸収差図である。各収差図から明らかなように、第２実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００６２】
（第３実施例）
図７は第３実施例を示し、このカタディオプトリックレンズは、焦点距離ｆｄ＝５２．６４７５９ｍｍであり、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３１と、レンズＬ３１に貼り合わせられた両凹レンズＬ３２と、レンズＬ３２に貼り合わされた両凸レンズＬ３３と、レンズＬ３３に貼り合わせられた両凹レンズＬ３４と、レンズＬ３４に貼り合わせられた両凸レンズＬ３５によって構成されている。この実施例においても、レンズＬ３２の物体側レンズ面の周辺部が輪帯状の入射面Ｓ３になっており、レンズＬ３３の像側レンズ面の周辺部が輪帯状の主ミラーＲ３１になっており、レンズＬ３１の物体側レンズ面が２次ミラーＲ３２となっている。
【００６３】
このように図７に示した本発明の第３実施例における各レンズの諸元を表５に示す。なお、本実施例では、面番号１が入射面Ｓ３、面番号３が主ミラーＲ３１、面番号６が２次ミラーＲ３２、面番号１１及び１２が回折光学面Ｇｆに相当する。また、面番号１１及び１２には、この回折光学面Ｇｆの諸元を超高屈折法を用いて示している。
【００６４】
【表５】
このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。図８は、第３実施例の諸収差図である。各収差図から明らかなように、第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカタディオプトリックレンズでは、諸収差（色収差も含む）が高度に補正されており、各収差図に見られる通りの高性能な反射屈折式レンズが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図２】第１実施例の光学系の諸収差図である。
【図３】比較例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図４】比較例の光学系の諸収差図である。
【図５】本発明による第２実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図６】第２実施例の光学系の諸収差図である。
【図７】本発明による第３実施例のカタディオプトリックレンズを示す断面図である。
【図８】第３実施例の光学系の諸収差図である。
【００６７】
【符号の説明】
Ｌ１１ 第１実施例に用いられたレンズ
Ｌ２１，Ｌ２２ 第２実施例に用いられたレンズ
Ｌ３１〜Ｌ３５ 第３実施例に用いられたレンズ
Ｓ１ ，Ｓ２ ，Ｓ３ 入射面
Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１ 主ミラー
Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２ ２次ミラー
Ｇｆ 回折光学面
Ｉ 像面
Claims (5)
- 光の進行方向より順に、前記光が入射する輪帯状の入射面と、該入射面を透過した前記光に対して凹面を向けた輪帯状の主ミラーと、該主ミラーによって反射した前記光に対して凸面を向けた２次ミラーとを少なくとも有するカタディオプトリックレンズにおいて、該主ミラーと該２次ミラーとの間はガラスで充填され、前記主ミラーを除くいずれかの光学面に回折光学面を有し、前記回折光学面の有効径（直径）をΦｃ、前記主ミラーの有効径（直径）ΦＭとしたときに、条件式
０．１ ＜ Φｃ／ΦＭ ＜ １．０
の条件を満足することを特徴とする回折光学素子を備えたカタディオプトリックレンズ。 - 前記輪帯状の入射面よりも光の進行方向手前側に透明な平行平板を有し、前記回折光学面は前記平行平板のいずれかの面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカタディオプトリックレンズ。
- 像面から前記回折光学面まで光軸に沿って測った距離をＷ、前記カタディオプトリックレンズ全体の焦点距離ｆｄとしたときに、条件式
０．１ ＜ Ｗ ／ｆｄ ＜ １．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のカタディオプトリックレンズ。 - 前記回折光学面は、前記回折光学面の曲率半径をｒａとしたとき、条件式
０．０ ≦｜ ｆｄ／ｒａ ｜ ＜２．０
の条件を満足して形成されていることを特徴とする請求項１〜３に記載のカタディオプトリックレンズ。 - 前記カタディオプトリックレンズを構成するレンズ面中の、いずれかの透過屈折面に回折光学面を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカタディオプトリックレンズ。
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-
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