JP3792847B2

JP3792847B2 - ズームレンズ

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Publication number: JP3792847B2
Application number: JP22105997A
Authority: JP
Inventors: 博喜中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JPH1152238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に写真用やビデオカメラ等に使用され、画角が広く、高変倍比を確保しながらも、前玉径が小さく全体としてコンパクトなリアフオーカス式のズームレンズに関するものである。
【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、撮像用ズームレンズの小型化にも見覚しい進歩が見られ、特に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１つの手段として、光学系としては物体側の第１レンズ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アフォーカス式のズームレンズが知られている。
【０００４】
一般にリアフォーカス式のズームレンズは、第１レンズ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レンズ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る。また、近接撮影、特に極近接撮影が可能となり、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済み迅速な焦点合わせができる。
【０００５】
このようなリアフォーカス式のズームレンズとして、例えば特開昭６２−２４２１３号公報、特開昭６２−２４７３１６号公報等では、物体側から順に正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群を有し、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群で変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行うズームレンズを開示している。このような構成によれば、比較的前玉径も小型化でき、コンパクトなズームレンズが達成できる。
【０００６】
しかしながら、近年では１０倍以上の高変倍化を達成するズームレンズへの要求が大きく、良好な性能を維持しながら更なる小型化を達成することが難しくなってきている。
【０００７】
即ち、高倍化のためには各レンズ群の収差の発生を小さくするのに、各レンズ群を構成するレンズ枚数を多くして、各レンズの収差分担を小さくする傾向があり、小型化には逆行する。
【０００８】
また、諸収差の補正とレンズ枚数の減少のためには、従来から非球面を用いることが知られている。この非球面を用いると、レンズ枚数の削減と球面では得られない収差補正効果が期待でき有効である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１０倍を越える高変倍においては諸収差の除去も重要であるが、色収差の補正が重要であり、非球面では色収差の補正は難しい。
【００１０】
特に、可動群の物体側にある第１レンズ群は、色収差の発生を小さく抑えなければ、主変倍群である第２レンズ群等の移動によって色収差のズーミングに伴う変動が大きくなる傾向がある。そのために、従来では第１レンズ群を構成するレンズは、高分散の負レンズと低分散の正レンズをそれぞれ１枚又は２枚を有して色消しを行っている。更に、負レンズと正レンズを貼合わせることもあり、そのため第１レンズ群を構成するレンズ枚数が多くなり適当ではない。
【００１１】
一方、色収差の発生、変功を小さく抑える方法として、最近では回折光学面を撮像光学系に応用する提案が、例えば特開平４−２１３４２１号公報、特開平６−３２４２６２号公報等でなされている。これらの従来例は、単レンズに回折光学素子を応用したものであり、色収差に対する言及はあるが、ズームレンズ特有の色収差のズーミングによる変動の除去等の考察、記載はなく、ズームレンズへの応用は行われていない。
【００１２】
ズームレンズへの応用に関しては、米国特許５２６８７９０号公報に記載があり、この従来例は主変倍群である第２レンズ群又は補正群である第３レンズ群に回折光学素子を用いることが開示されており、第１レンズ群については従来通りの構成である。この構成では、第１レンズ群で発生する色収差はそのままであり、ズーミングに伴いその色収差は、第２レンズ群等変倍群の移動により増倍或いは変動することになり効果的ではない。また、実施例として約１０倍のズームレンズが記載されているが、この公報で公知としているものよりも高倍化を同一寸法で達成したとの記載があり、またレンズ枚数の減少を実行しているが、未だレンズ枚数が多く小型化には余裕がある。
【００１３】
本発明の目的は、上述の従来例の欠点を改善し、１０倍以上の高変倍化を達成すると共に、高倍化であっても構成するレンズの枚数を少なくして、かつ非球面では得られない色収差の補正を変倍部に施し、良好な性能を維持しながら更なる小型化を達成するズームレンズを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、ズーミング中に固定の正の屈折力の第１レンズ群と、ズーミング中に可動の負の屈折力の第２レンズ群から成る変倍群と、正の屈折力の第３レンズ群と、第４レンズ群から成る結像群とで構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第２レンズ群を像面側に移動させると共に、前記第４レンズ群により変倍に伴う像面変動を補正するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群と第２レンズ群にはそれぞれ光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折光学面を有し、前記回折光学面の位相φ（ｈ）を、
φ（ｈ）＝（２π／λ）（C₁・ｈ²＋C₂・ｈ⁴＋C₃・ｈ⁶＋…＋C_i・ｈ² ^・ ⁱ）
λ：基準波長
C_i：係数
ｈ：光軸からの高さ
とし、第ｉレンズ群内の回折光学面の２次項、４次項、６次項の係数をそれぞれC_1i，C_2i，C_3iとするとき、
１・１０^-4＜｜C_2i／C_1i｜＜１・１０^-1
１・１０^-7＜｜C_3i／C_1i｜＜１・１０^-2
なる条件を満足すると共に、前記第１レンズ群の焦点距離を F1 、前記第２レンズ群の焦点距離を F2 、前記第１レンズ群中の回折光学面の焦点距離を Fbo1 、前記第２レンズ群中の回折光学面の焦点距離を Fbo2 とするとき、
０．０５＜ F1 ／ Fbo1 ＜０．７
０．０５＜ F2 ／ Fbo2 ＜０．７
なる条件を満足することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
図１、図２はそれぞれ実施例１、２のレンズ断面図を示し、物体側から順にズーミング中に固定の正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１とズーミング中に可動の負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成る変倍群、絞りＳ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４以降のレンズ群から成る結像群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２を像面側に移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４以降のレンズ群により変倍に伴う像面変動を補正するズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２にはそれぞれ光軸に対して回転対称な回折光学面を有する。
【００１６】
実施例１においては、第１レンズ群Ｌ１は２枚の正レンズで構成し、その物体側のレンズの像面側レンズの面に回折光学面を有している。また、第２レンズ群Ｌ２は２枚の負レンズで構成し、その像面側のレンズの物体側レンズ面に回折光学面を有している。更に、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面とされている。
【００１７】
実施例２においては、第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズで構成し、像面側のレンズの像面側レンズ面に回折光学面を有している。また、第２レンズ群Ｌ２は２枚の正レンズで構成し、像面側のレンズの物体側レンズ面に回折光学面を有している。更に、第３レンズ群Ｌ３の最も物体側レンズ面は非球面とされている。
【００１８】
これらの実施例では、第３レンズ群Ｌ３は絞りを有するズーミング中に固定の正のレンズ群であり、第４レンズ群Ｌ４は変倍による像面変動を補正すると共に、距離合わせも第４レンズ群Ｌ４により行うことが好ましい。
【００１９】
また、第１レンズ群Ｌ１の別な構成としては、実施例１のように第１レンズ群Ｌ１を２枚の正レンズで構成し、その前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学面を有するプレートを有するようにしてもよい。
【００２０】
更に、別な第１レンズ群Ｌ１の構成としては、正レンズ、負レンズ又は負レンズ、正レンズの２枚で構成し何れかの面に回折光学素子を有することである。このとき、正レンズと負レンズは貼合わせでもよい。その際に色収差はこの貼合わせ面と共働で補正し、回折光学素子は正の屈折力を強める必要がある。
【００２１】
また、第２レンズ群Ｌ２の別の構成としては、実施例１、２のように２枚の負レンズで構成し、その前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学面を有するプレートを有するようにしてもよい。
【００２２】
更に、別の第２レンズ群Ｌ２の構成としては、正レンズ、負レンズの２枚又は負レンズ、正レンズの２枚で構成し、何れかの面に回折光学素子を有するようにしてもよい。
【００２３】
何れの場合も最も物体側のレンズ面には、収差補正上やむを得ない等の特別な場合を除いて、回折光学面は配置しない方がよい。回折光学素子はかなり狭い幅、例えば数μｍ或いはサブμｍのオーダの溝で構成されており、塵埃等からレンズ表面を保護するには、最も物体側に配置しない方が好ましい。
【００２４】
第１レンズ群Ｌ１内に回折光学素子を配置すると、適当に回折光学素子の位相を選択することにより、第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線といった２波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての色収差のズーミングによる変動を小さく抑えられるが、特に望遠端に残存する色収差（２次スペクトル）の幅自体は大きなものとなる。
【００２５】
また、第２レンズ群Ｌ２内に回折光学素子を配置しても、適当に回折光学素子の位相を選択することにより、第２レンズ群Ｌ２で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線といった２波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての色収差のズーミングによる変動を小さく抑えられるが、特に望遠端残存する色収差（２次スペクトル）の幅自体は、第１レンズ群Ｌ１とは反対の方向に大きなものとなる。
【００２６】
このように、絞りＳよりも物体側の変倍群の何れかのレンズ群、つまり第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２に回折光学素子を用いると、変倍により２次スペクトルの幅が大きくなり、現実に用いるには問題がある。
【００２７】
そうした中で、上述したように変倍群である第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２には、それぞれ光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折光学面を配置することにより、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２内で基準波長（ｄ線とｇ線）の色収差を小さく抑え、変倍群でそれぞれで発生する２次スペクトルを逆方向に発生させて、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２により共働して全体として良好な色収差を達成することができる。
【００２８】
このように構成することにより、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズは、高分散の負レンズと低分散の正レンズをそれぞれ１枚或いは２枚を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり複数のレンズで分担して色消しを行っているが、回折光学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数が減少し、構成レンズ枚数を削減でき、また第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズも低分散の負レンズと高分散の正レンズをそれぞれ２枚或いは１枚を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり、複数のレンズで分担して色消しを行っているが、回折光学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数が減少し、構成レンズ枚数を削減できる。
【００２９】
これにより１０倍以上の高変倍化を達成するズームレンズにおいても、良好な性能を維持しながら、更なる小型化を達成できるようになる。
【００３０】
回折光学面は、φ(h) を位相、λを波長、C_iを位相を表す係数、ｈを光軸からの高さとすると、次式となる。
【００３１】
φ(h) ＝ (２π／λ)(C₁・ｈ² ＋C₂・ｈ⁴ ＋C₃・ｈ⁶ ＋・・・＋C_i・ｈ^2・i)…(1)
【００３２】
具体的なズームレンズの色収差を軽減する方法としては、回折光学素子を有する第ｉレンズ群の屈折力をＦｉとするときには、次の式を満たす面を少なくとも１面有することが好ましい。
【００３３】
Ｆｉ・C _1i＜０（i ＝１、２）・・・(2)
【００３４】
ここで、C _1iは第ｉレンズ群内にある回折光学面による近軸的屈折力を表し、この近軸的屈折力C _1iが正の値を持つときは屈折力は負、負の値を持つときは正の屈折力を有する。正レンズ群のときも負レンズ群のときも、そのレンズ群の曲率を緩くできる構成になり、収差補正上有効である。
【００３５】
(1)式において分かることは、光軸からの距離ｈによって位相を調節できることである。レンズ径が大きければ大きい程、高次の係数の影響が大きくなる。本実施例で述べている民生用のズームレンズ、特にビデオ用のズームレンズにおいては小型化が進められており、余り大きなレンズつまりｈが大きいレンズは少ない。その上で、小さなレンズにおいても効率的に係数を生かして、有効な収差補正を達成するには次の条件式を満足することが好ましい。ただし、C _1i 、C_2i 、C_3i はそれぞれ第ｉレンズ群内にある回折光学面の(1) 式における２次項、４次項、６次項の係数である。
【００３６】
１・１０^-4＜｜C_2i ／C _1i｜＜１・１０^-1 ・・・(3)
１・１０^-7＜｜C_3i ／C _1i｜＜１・１０^-2 ・・・(4)
【００３７】
これらの式は前述したように、小さい径において有効に収差補正をするためのものである。これらの条件式を外れると、収差補正が難しくなるだけでなく、回折光学面を製作し難くなり、適当でない。
【００３８】
上述したように、第１レンズ群Ｌ１内と第２レンズ群Ｌ２内に配置された回折光学面により、それぞれのレンズ群で発生する色収差（２次スペクトル）を共働して小さく抑え、第２レンズ群Ｌ２の移動による色収差のズーミングによる変動も小さく抑えられる。このとき、第４レンズ群Ｌ４の像面側に更に固定の第５の負レンズ群を配することもできる。このとき、第５レンズ群は全体が望遠タイプとなるように構成して、更なる小型化を図ってもよい。
【００３９】
実施例のように、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２の貼合わせ等の色消しの代りの色収差補正を、回折光学面で行う場合の屈折力は余り必要ではない。
【００４０】
ここで、若干の軸外収差特に像面湾曲、ディストーション補正のために屈折力を持たせてもよい。その場合の第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２の回折光学面の焦点距離をFbo1、Fbo2、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２の焦点距離をF1、F2とするとき以下の条件を満たしていれば、製作についても難しくなく、色収差を含めた収差補正にも良好である。
【００４１】
０．０５＜F1／Fbo1＜０．７ …(5)
０．０５＜F2／Fbo2＜０．７ …(6)
【００４２】
特に、回折光学素子を有するレンズ群は、次の数値範囲内にあることが好ましい。
【００４３】
１．０＜F1/ （Ｆｗ・Ｆｔ）^1/2 ＜２．５ …(7)
【００４４】
ただし、Ｆｗ、Ｆｔはそれぞれ広角端、望遠端の全系の焦点距離である。この範囲内にあれば、回折光学素子の働きを有効に引き出すことができる。この(7) 式の下限値を逸脱すると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強過ぎて色収差を回折光学系で補正しきれなくなり、製作についても難しくなる。また、上限値を超えると回折光学素子を使用しなくとも、色収差の除去は容易になる。また、所望の焦点距離のレンズを得るために特に第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり、第２レンズ群Ｌ２で発生する収差量が大きくなり適当でない。即ち、ペッツヴァール和が負に大きくなり、像面湾曲が補正過剰になる。
【００４５】
また、回折光学面が１面しかない場合には、次の式を満足していることが好ましい。
【００４６】
｜Fi／Rboi| ＜１．８ …(8)
【００４７】
ここで、Rboiは回折光学素子を形成しているｉ群内の面の曲率半径である。Rboi＝∞のときはベース面が平面である。この(8) 式を逸脱するとベースの曲面で発生する収差を回折光学系で補正しきれずに、回折光学系の効果を充分に引き出せず適当ではない。
【００４８】
一般に、回折光学面は通常の屈折により発生する色収差と反対の色収差が発生する。例えば、従来の貼合わせ面等により色消しを行っていたレンズを除去し、レンズ枚数を削減をする場合は、その貼合わせ面で発生していた色収差分担と反対の色収差分担を有する面を回折光学面とすることがよい。そのようすれば、通常の屈折により発生する色収差と反対の色収差が回折光学面上で発生し、その方向は元々有する貼合わせ面での色収差発生方向と同じものとなり、貼合わせ等の色消しが単レンズ上で可能となる。
【００４９】
色収差係数（共立出版株発行、松居吉哉著「レンズ設計法」第８９頁）といった視点から見ると、絞りＳよりも物体側の面では、軸上色収差係数Ｌと倍率色収差係数Ｔが同一符号の面に回折光学面を配置し、絞りＳよりも像面側の面では双方が逆符号の面に回折光学面を配置することが好ましい。
【００５０】
これにより、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズは回折光学素子によって色収差が低減され、構成レンズ枚数を削減でき、良好な性能を維持しながら更なる小型化を達成できるようになる。
【００５１】
特に、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの光軸上の厚みをｔ１とするとき、次の条件式を満たすことが好ましい。
【００５２】
０．１＜ｔ１／F1＜０．３３ …(9)
【００５３】
特に、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズの光軸上の厚みをｔ２とするとき、次の条件式を満たすのが好ましい。
【００５４】
０．５５＜ｔ２／F2＜０．４・・・(10)
【００５５】
この(9) 式、(10)式は、回折光学素子を有効に用いられた範囲を示し、回折光学素子を用いると(2) 式の個所で述べたように、曲率が緩くても所望の屈折力が得られる。また、色収差補正のための凹レンズ（第１レンズ群Ｌ１）、凸レンズ（第２レンズ群Ｌ２）との組み合わせを回折光学素子によって廃止できれば、更にレンズの厚みが薄くなり有効に使われたことになる。
【００５６】
(9) 、(10)式の上限を逸脱すれば、通常のガラスレンズにおいても可能な厚みであり、回折光学素子を有効に使用していない。また、下限値を逸脱すると回折による屈折力が多大に必要となり、収差の発生が大きくなり適当でない。
【００５７】
なお、本実施例には記載していないが、第１レンズ群Ｌ１或いは第２レンズ群Ｌ２を回折光学素子を用いて１枚で達成することも可能である。
【００５８】
非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直な方向に距離Ｙ、光の進行方向を正とし、レンズの頂点とＸ軸の交点を原点に採り、ｒをレンズ面の近軸曲率半径、ｋ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを非球面係数とするとき、次式で表される。
【００５９】

【００６０】
次に、実施例１、２の数値実施例１、２を示す。これらの数値実施例において、riは物体側から順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、diは第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、niとνi は第ｉ番目のレンズの屈折力とアッべ数である。
【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】
次の表は各値の数値実施例１、２における数値である。

【００７０】
図３〜図６はそれぞれ数値実施例１、２の広角状態、望遠状態の収差図である。
【００７１】
ここまで述べてきた回折光学素子は、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によって、２値的に製作した光学素子であるバイナリオプティクス（BINARY OPTICS ）で製作してもよい。この場合に、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よい。また、これらの方法で作成した型によって成形によって製造することもできる。
【００７２】
これらの回折光学素子は、光学面の上に施されるのであるが、そのベースは球面又は平面又は非球面でも支障はない。また、それらの光学面にプラスチック等の膜を回折光学面として添付する方法、所謂レプリカ非球面で作成してもよい。
【００７３】
前述の実施例における回折光学素子の回折格子形状は、図７に示すキノフォーム形状をしている。この回折格子は基材１の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、この樹脂部２に波長５３０ｎｍで１次回折効率が１００％となるような格子厚ｄの回折格子３を形成している。図８はこの回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性を示し、設計次数で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、一方で設計次数近傍の次数０次、２次回折光が増大している。こ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。
【００７４】
図９は図７の格子形状の数値実施例１の空間周波数に対するＭＴＦ（Modulation transfer function）特性を示し、低周波数領域のＭＴＦが所望の値より低下していることが分かる。
【００７５】
そこで、図１０に示す積層型の回折格子により格子形状と形成することが考えられる。基材１上に紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．４９９、νｄ＝５４）から成る第１の回折格子４を形成し、その上に別の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝ｌ．５９８、νｄ＝２８）から成る第２の回折格子５を形成している。この材質の組み合わせでは、第１の回折格子４の格子はｄｌはｄｌ＝１８．８μｍ、第２の回折格子５の格子はｄ２はｄ＝１０．５μｍとしている。
【００７６】
図１１はこの構成の回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性であり、この図１１から分かるように積層構造の回折格子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長城全域で９５％以上の高い回折効率を有している。図１２はこの場合の数値実施例１の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示し、積層構造の回折格子を用いることで、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が得られている。このように、本発明の実施例の回折光学素子として積層構造の回折格子を用いることで、光学性能は更に改善される。
【００７７】
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なども使用できるし、基材によっては第１の回折格子４を直接基材１に形成してもよい。また、各格子の厚さが異なる必要はなく、材料の組み合わせによっては図１３に示すように２つの格子の厚みを等しくできる。この場合には、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、回折光学素子の組み立て作業性が向上し、より安価な光学系が得られる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るズームレンズは、前玉径が小型で、画角が広く、高変倍比を確保しつつ、機構を含めた簡略化・小型軽量化を図った全ズーム域・全物体距離に渡って良好な性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレンズ断面図である。
【図２】実施例２のレンズ断面図である。
【図３】実施例１の広角状態の収差図である。
【図４】実施例１の広角状態の収差図である。
【図５】実施例１の広角状態の収差図である。
【図６】実施例１の広角状態の収差図である。
【図７】回折格子の断面図である。
【図８】波長依存特性のグラフ図である。
【図９】ＭＴＦのグラフ図である。
【図１０】積層構造の回折格子の断面図である。
【図１１】波長依存特性のグラフ図である。
【図１２】ＭＴＦのグラフ図である。
【図１３】他の積層構造の回折格子の断面図である。
【符号の説明】
Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
１基材
２樹脂部
３、４、５回折格子

Claims

物体側から順に、ズーミング中に固定の正の屈折力の第１レンズ群と、ズーミング中に可動の負の屈折力の第２レンズ群から成る変倍群と、正の屈折力の第３レンズ群と、第４レンズ群から成る結像群とで構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第２レンズ群を像面側に移動させると共に、前記第４レンズ群により変倍に伴う像面変動を補正するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群と第２レンズ群にはそれぞれ光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折光学面を有し、前記回折光学面の位相φ（ｈ）を、
φ（ｈ）＝（２π／λ）（C₁・ｈ²＋C₂・ｈ⁴＋C₃・ｈ⁶＋…＋C_i・ｈ² ^・ ⁱ）
λ：基準波長
C_i：係数
ｈ：光軸からの高さ
とし、第ｉレンズ群内の回折光学面の２次項、４次項、６次項の係数をそれぞれC_1i，C_2i，C_3iとするとき、
１・１０^-4＜｜C_2i／C_1i｜＜１・１０^-1
１・１０^-7＜｜C_3i／C_1i｜＜１・１０^-2
なる条件を満足すると共に、前記第１レンズ群の焦点距離を F1 、前記第２レンズ群の焦点距離を F2 、前記第１レンズ群中の回折光学面の焦点距離を Fbo1 、前記第２レンズ群中の回折光学面の焦点距離を Fbo2 とするとき、
０．０５＜ F1 ／ Fbo1 ＜０．７
０．０５＜ F2 ／ Fbo2 ＜０．７
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
広角端及び望遠端での全系の焦点距離をそれぞれＦｗ，Ｆｔとするとき、
１．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）^1/2＜２．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群及び第２レンズ群のそれぞれが有する回折光学面は１面のみであり、第ｉレンズ群の焦点距離をFi（ｉ＝１，２）、第ｉレンズ群内の回折光学面が形成されている面の曲率半径をRboiとするとき、
｜Fi／Rboi｜＜１．８
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚みをｔ１とするとき、
０．１＜ｔ１／F1＜０．３３
なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は絞りを有するズーミング中に固定の正のレンズ群であり、前記第４レンズ群は変倍による像面変動を補正すると共に距離合わせを行う請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のズームレンズ。
前記回折光学面は積層した回折格子から成る請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載のズームレンズ。
請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載のズームレンズを有することを特徴とするカメラ。