JP4323595B2 - 撮影光学系及びカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩写真カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適な撮影光学系に関し、更に詳しくは、屈折光学素子と回折光学素子を組み合わせて結像性能を良好に保ったバックフォーカスの長いレトロフォーカス型の撮影光学系及びカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より長い物体側から順に、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群を有するレトロフォーカス型光学系は、前玉径を小さくしたり、バックフォーカスを長くとるのに有利であることから、特に一眼レフカメラ用の広角レンズに広く用いられており、特開平6-324262号公報に開示されている。
【０００３】
一方、撮影レンズの収差補正、特に色収差の補正を分散の異なる材質より成る複数のレンズ（屈折光学素子）を用いて行う方法の他に、回折光学素子を用いる方法がある。回折光学素子を用いて色収差を含めた諸収差の補正を行った撮影レンズが、例えば特開平6-324262号公報で提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、広画角でしかも長いバックフォーカスを確保するためには、物体側のレンズ群を強い負の屈折力、像側のレンズ群を正の屈折力とした所謂、逆望遠型（レトロフォーカス型）となるようにレンズ系を構成するのが望ましい。
【０００５】
しかしながら一般に、レトロフォーカス型の撮影レンズは、負の屈折力の第１レンズ群において軸外光線が光軸から比較的離れた位置を通過するために、負の倍率色収差が発生しやすい。
【０００６】
この倍率色収差を補正するための手法として、負の屈折力の第１レンズ群内部や近傍に高分散ガラスを使用した凸レンズ（正レンズ）を配置することが行われている。しかしながら、この凸レンズだけで前記倍率色収差を完全に補正しようとすると、像高の高い部分で、倍率色収差が補正過剰（正の色の歪曲収差）となるので、全画面での倍率色収差のバランスをとるために、前記倍率色収差を中間像高でアンダー、最大像高でオーバーというように残存させざるを得なかった。
【０００７】
また、前記凸レンズの倍率色収差の補正負担を小とし、前記色の歪曲収差を低減する手法として、正の屈折力の第２レンズ群内の絞りよりも像側の光学系において、凸レンズの材質に低分散ガラスを使用したり、接合レンズを配置することなども行われている。しかしながら、正の屈折力の第２レンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群にくらべて、軸外光線の通過位置が光軸に近いので、倍率色収差の補正効果が少なく、十分な補正ができない。更に、前記低分散ガラスは屈折率が低いので、正の屈折力の第２レンズ群の屈折力をある程度確保するためには、レンズ枚数を多くする必要があり、接合レンズについても、一つのレンズユニットを最低２枚（正レンズと負レンズ）で構成しなければならないことから、光学系の大型化を招いていた。
【０００８】
本発明の目的は、広画角レンズでありながら、特に倍率色収差が良好に補正されたレトロフォーカス型の撮影レンズ及びカメラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の撮影光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、正レンズと負レンズの貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、像側に凹面を向けた負レンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ０：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃn を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）（Ｃ2ｈ2＋Ｃ4ｈ4＋Ｃ6ｈ6…）
Ｃ2＜０
を満足することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明の撮影光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、正レンズと負レンズの貼合わせレンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ ０ ：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃ n を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ ０ ）（Ｃ 2 ｈ 2 ＋Ｃ 4 ｈ 4 ＋Ｃ 6 ｈ 6 …）
Ｃ 2 ＜０
を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第２レンズ群はフレアーカット絞りを有していることを特徴としている。
請求項４の発明のカメラは、請求項１、２又は３の撮影光学系を有していることを特徴としている。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の撮影光学系（撮影レンズ）の光学作用を説明する為の近軸屈折力配置の説明図である。
【００１８】
本発明は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有するレトロフォーカス型の撮影光学系において、少なくとも１つのレンズ面に光軸に対して回転対称形状の回折光学面（回折面又は回折光学素子ともいう）を設けたことを特徴としている。
【００１９】
以下、本発明の光学作用について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明の光学作用を説明するための近軸配置概略図である。図１（Ａ）は回折面Ａが絞りＳＰより物体側に配置された場合で、図１（Ｂ）は回折面Ａが絞りＳＰより像側に配置された場合をそれぞれ示す。Ｍは光学系（撮影光学系）を構成する屈折光学部分（ここでは、問題を簡単に扱うため、薄肉単レンズとして考える。）、Ａは回折面であり、Ｐは近軸軸上光線、Ｑは瞳近軸光線である。ＩＰは像面である。
【００２１】
上記の光学配置について、倍率色の収差係数（Ｔ）の式を立てると、
【００２２】
【数１】
となる。但し、
φM ：光学系を構成する屈折光学系部分の屈折力
φA ：回折面の設計次数回折光の屈折力
νM ：光学系を構成する屈折光学系部分の（薄肉単レンズの）アッべ数
νA ：回折面の換算アッべ数（−３．４５相当）
ｈM ：光学系を構成する屈折光学系部分へ入射する近軸軸上光線の高さ
ｈA ：回折面へ入射する近軸軸上光線の高さ
【００２３】
【数２】
である。
【００２４】
前述したように広画角の撮影レンズの場合、一般に負の倍率色収差が残存する傾向にある。この場合、倍率色収差係数は正であるから、（１）式で、第１項の屈折光学系部分の倍率色の収差係数は、
【００２５】
【数３】
となる。従って、全系の倍率色の収差係数を小さくする為には、第２項の回折面の倍率色の収差係数が負の値とすればよい。すなわち、
【００２６】
【数４】
である。
【００２７】
ここで、図１（Ａ）のように、回折面Ａが絞りＳＰよりも物体側に配置された場合、
【００２８】
【数５】
であるので、回折面Ａの屈折力は、
φA ＜０と
すればよい。逆に、図１（Ｂ）のように、回折面Ａが絞りＳＰよりも像側に配置された場合、
【００２９】
【数６】
であるので、回折面の屈折力は、
φA ＞０
とすればよい。
【００３０】
回折面の屈折力φは、回折面の位相形状ψを、次の様な多項式で与えた場合、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ0 ）（Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ4ｈ4 ＋Ｃ6 ｈ6 …）…（２）
ただし、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ0 ：設計波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝１，２，３…）
である。
【００３１】
任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対して、位相係数Ｃ2 を用いて次のようになる。
φ（λ，ｍ）＝−２Ｃ2 ・ｍλ／λ0 …（３）
したがって、図１（Ａ）のように、回折部分が絞りよりも物体側に配置された場合、ｍ＞０、λ＞０、λ0 ＞０、φA ＜０より
位相係数Ｃ2 ＞０
としている。逆に、図１（Ｂ）のように、回折部分が絞りよりも像側に配置された場合、
位相係数Ｃ2 ＜０
としている。
【００３２】
さらに、軸上色収差を考慮した場合について説明する。これまで述べた光学系について、軸上色収差係数（Ｌ）をたてると、
Ｌ= ｈM 2・φM ／νM ＋ｈA 2・φA／νA …（４）
広画角の撮影レンズの場合、焦点距離が比較的短いので、一般に負の軸上色収差が残存する傾向にある。この場合、軸上色収差係数は正であるから、（４）式で、第１項の屈折光学系部分の軸上収差係数は、
ｈM 2・φM／νM ＞０
となる。
【００３３】
従って、全系の軸上色収差係数を小さくする為には、第２項の回折面の軸上色の収差係数が負の値とすればよい。すなわち、
ｈA 2・φA／νA ＜０
である。ここで、ｈA ＞０、νA ＜０であるので、回折面の屈折力は、
φA ＞０
とすればよい。
【００３４】
回折面の位相係数Ｃ2 は（３）式を用いて、
位相係数Ｃ2 ＜０
となる。
【００３５】
したがって、倍率色収差と軸上色収差を同一の回折面で補正するには、回折面を絞りより像側に配置し、
位相係数Ｃ2 ＜０
とすればよく、これによってさらに良好な結像性能が得られる。
【００３６】
また、光学系全系で正の色の歪曲収差が著しく大きい場合は、回折面周辺部の光軸に対して垂直方向の高さをＨｈ、回折面中間部（中心部と周辺部の間）の光軸に対して垂直方向の高さをＨｍとしたとき、（２）式で与えられる位相形状ψが図１（Ａ）のように、回折部分が絞りよりも物体側に配置された場合、
ψ（Ｈｈ，ｍ）＜ψ（Ｈｍ，ｍ）
逆に、図１（Ｂ）のように、回折部分が絞りよりも像側に配置された場合、
ψ（Ｈｈ，ｍ）＞ψ（Ｈｍ，ｍ）
となるように、高次の位相係数を設定すれば良い。本発明の撮影光学系は以上の光学的性質を利用して各要素を適切に構成している。
【００３７】
次に具体的なレンズ構成について説明する。
【００３８】
図２，図３は本発明の数値実施例１のレンズ断面図と収差図である。図４，図５は本発明の数値実施例２のレンズ断面図と収差図である。図６，図７は本発明の参考例１のレンズ断面図と収差図である。図８，図９は本発明の参考例２のレンズ断面図と収差図である。図１０，図１１は本発明の参考例３のレンズ断面図と収差図である。図１２，図１３は本発明の参考例４のレンズ断面図と収差図である。図１４，図１５は本発明の参考例５のレンズ断面図と収差図である。図１６，図１７は本発明の参考例６のレンズ断面図と収差図である。図１８，図１９は本発明の数値実施例３のレンズ断面図と収差図である。図２０，図２１は本発明の数値実施例４のレンズ断面図と収差図である。図中（Ａ）は無限遠物体の合焦時のレンズ断面図と収差図を示し、（Ｂ）は近距離物体（数値実施例１，２，参考例３〜６は−２５０、参考例１，２，数値実施例３，４は−３００）の合焦時のレンズ断面図と収差図を示している。
【００３９】
本実施形態ではこれらの数値実施例で示す撮影光学系をカメラ本体（不図示）に固着又は着脱可能に装着してカメラを構成している。
【００４０】
次に各図の数値実施例について順に説明する。
【００４１】
図２は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群（第１群）Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂで正の屈折力の第２レンズ群（第２群）Ｌ２を構成している。ＦＳはフレアーカッター（フレアー絞り）、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行うフローティングを採用している。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００４２】
第１群は物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３を有している。第２ａ群は正レンズＧ４と負レンズＧ５の貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズＧ６、像面側に凹面を向けた負レンズＧ７を有している。第２ｂ群は物体側に凹面を向けた負レンズＧ８と正レンズＧ９の貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズＧ１０, Ｇ１１を有している。最終レンズＧ１１の物体側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４３】
図４は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂで正の屈折力の第２群Ｌ２を構成している。ＦＳはフレアーカッター（フレアー絞り）、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行うフローティングを採用している。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００４４】
レンズ構成は図２の数値実施例１に比べて、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂを物体側に凹面を向けた負レンズＧ８, 像面に凸面を向けた２つの正レンズＧ９, Ｇ１０より構成した点が異なっており、その他の構成は同じである。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４５】
図６，８は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２が配置されている。ＦＳはフレアーカッター、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を一体に物体側へ移動させて行っている。
【００４６】
図６の参考例１は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１より構成し、第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ２, 両レンズ面が凹面の負レンズＧ３、２つの正レンズＧ４，Ｇ５より構成している。正レンズＧ４の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４７】
図８の参考例２は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１より構成し、第２群を正レンズＧ２と負レンズＧ３の貼合わせレンズ、両レンズ面が凹面の負レンズＧ４、負レンズＧ５と正レンズＧ６の貼合わせレンズ、正レンズＧ７より構成している。正レンズＧ６の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４８】
図１０, 図１２, 図１４, 図１６は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群が配置されている。ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側へ移動させて行っている。
【００４９】
図１０の参考例３は第１群を正レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ２, 正レンズＧ３で構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ４, ３つの正レンズＧ５, Ｇ６, Ｇ７、両レンズ面が凹面の負レンズＧ８、そして２つの正レンズＧ９, Ｇ１０で構成している。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５０】
図１２の参考例４は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズＧ２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ３, Ｇ４、負レンズＧ５と正レンズＧ６の貼合わせレンズより構成している。第２群を正レンズＧ７と負レンズＧ８の貼合わせレンズ、負レンズＧ９、正レンズＧ１０と負レンズＧ１１の貼合わせレンズ、負レンズＧ１２と正レンズＧ１３との貼合わせレンズ、正レンズＧ１４より構成している。正レンズＧ１３の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５１】
図１４の参考例５は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、正レンズＧ３より構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ４、正レンズＧ５、正レンズＧ６、負レンズＧ７と正レンズＧ８の貼合わせレンズ、負レンズＧ９と正レンズＧ１０の貼合わせレンズ、正レンズＧ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５２】
図１６の参考例６は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１、両レンズ面が凸面の正レンズＧ２より構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ３、両レンズ面が凹面の負レンズＧ４、両レンズ面が凸面の正レンズＧ５，負レンズＧ６、非球面形成用のレンズＧ７、正レンズＧ８と負レンズＧ９の貼合わせレンズ、正レンズＧ１０、正レンズＧ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５３】
図１８、図２０は物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂとで正の屈折力の第２群Ｌ２を構成している。ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群を固定とし、第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行っている。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００５４】
図１８の数値実施例３は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３より構成している。第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ５、正レンズＧ６と負レンズＧ７の貼合わせレンズ、負レンズＧ８と正レンズＧ９の貼合わせレンズ、２つの正レンズＧ１０，Ｇ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５５】
図２０の数値実施例４は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３より構成している。第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ５、正レンズＧ６と負レンズＧ７の貼合わせレンズ、物体側に凹面を向けた負レンズＧ８、２つの正レンズＧ９, Ｇ１０より構成している。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５６】
なお、本発明の各実施例では、正の屈折力の回折面を１面設けた場合を示したが、更に回折面を１つ以上追加しても良く、これにより、更に良好な光学性能が得られる。また、回折面は球面レンズをベースとして片面に施しているが、非球面レンズ或いは平行平板ガラス（回折面を施していない平行平板ガラスはフィルター）をベースとしてもよく、両面に施してもよい。更に、接合レンズの接合面に施しても良く、ベースの材質は光を透過するものであれば、特にガラスでなくても良い。
【００５７】
前述の実施例における回折光学素子部の回折格子形状１０１は図２２に示すキノフォーム形状をしている。図２３は図２２に示す回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性を示している。実際の回折格子の構成は、前述した基材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次回折効率が１００％となるような格子厚ｄの格子１０３を形成している。図２３で明らかなように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。図２４に図２２の格子形状で前述の実施例を作成した場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。この図で、低周波数領域のＭＴＦが所望の値より低下していることがわかる。そこで図２５に示す積層型の回折格子を本発明の実施例における回折光学素子部の格子形状とする。図２６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る。具体的な構成としては、基材上に紫外線硬化樹脂（ｎｄ=1.499、νｄ=54)からなる第１の回折格子１０４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の回折格子１０５を形成している。この材質の組み合わせでは、第１の回折格子部の格子厚ｄ１はｄ１=13.8 μｍ、第２の回折格子部の格子厚ｄ２はｄ=10.5 μｍとしている。図２６からわ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、使用波長域全域で９５％以上の高い回折効率を有している。図２７にこの場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。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、光学性能はさらに改善される。
【００５８】
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の回折格子部１０４を直接基材に形成してもよい。また各格子厚が異なる必要はなく、材料の組み合わせによっては図２８に示すように２つの格子厚を等しくできる。この場合は、回折光学素子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、より安価な光学系を提供できる。
【００５９】
以下、本発明と参考例の数値実施例を示す。但し、各実施例において、ｒｉは物体側から数えて第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側から数えて第ｉ番目の基準状態の軸上面間隔を示し、ｎｉ、νｉは物体側から数えて第ｉ番目のレンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。
【００６０】
また、ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，……は非球面係数であり、非球面の形状は光の進行方向を正としレンズ面と光軸との交点と非球面との光軸方向の距離をＸ、光軸と垂直方向の光軸と非球面の距離をＹとしたとき
【００６１】
【数７】
なる式であらわされるものとする。
【００６２】
なお、各実施例の回折面の位相形状ψは、次式によって表される。
【００６３】
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ0 ）（Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ4ｈ4 ＋Ｃ6 ｈ6 …）
ここに、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ0 ：設計波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝１，２，３…）
である。
【００６４】
各実施例において、回折光の回折次数ｍは１であり、設計波長λ0 はｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）である。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【００６８】
【表４】
【００６９】
【表５】
【００７０】
【表６】
【００７１】
【表７】
【００７２】
【表８】
【００７３】
【表９】
【００７４】
【表１０】
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広画角でありながら、色収差、特に倍率色収差等の色収差が良好に補正されたレトロフォーカス型の撮影レンズ及びカメラを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の撮影光学系の光学作用を説明する為の近軸屈折力の配置図
【図２】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図３】 本発明の数値実施例１の収差図
【図４】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例２の収差図
【図６】 本発明の参考例１のレンズ断面図
【図７】 本発明の参考例１の収差図
【図８】 本発明の参考例２のレンズ断面図
【図９】 本発明の参考例２の収差図
【図１０】 本発明の参考例３のレンズ断面図
【図１１】 本発明の参考例３の収差図
【図１２】 本発明の参考例４のレンズ断面図
【図１３】 本発明の参考例４の収差図
【図１４】 本発明の参考例５のレンズ断面図
【図１５】 本発明の参考例５の収差図
【図１６】 本発明の参考例６のレンズ断面図
【図１７】 本発明の参考例６の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１９】 本発明の数値実施例３の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図２１】 本発明の数値実施例４の収差図
【図２２】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２３】 本発明に係る回折光学素子の波長依存性の説明図
【図２４】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２５】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２６】 本発明に係る回折光学素子の波長依存性の説明図
【図２７】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２８】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ａ 第２ａ群
Ｌ２ｂ 第２ｂ群
Ｌ２ 第２群
ＳＰ 絞り
ＦＳ フレアーカット絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
ΔＭ ｄ線に対するメリディオナル像面
△Ｓ ｄ線に対するサジタル像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩写真カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適な撮影光学系に関し、更に詳しくは、屈折光学素子と回折光学素子を組み合わせて結像性能を良好に保ったバックフォーカスの長いレトロフォーカス型の撮影光学系及びカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より長い物体側から順に、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群を有するレトロフォーカス型光学系は、前玉径を小さくしたり、バックフォーカスを長くとるのに有利であることから、特に一眼レフカメラ用の広角レンズに広く用いられており、特開平6-324262号公報に開示されている。
【０００３】
一方、撮影レンズの収差補正、特に色収差の補正を分散の異なる材質より成る複数のレンズ（屈折光学素子）を用いて行う方法の他に、回折光学素子を用いる方法がある。回折光学素子を用いて色収差を含めた諸収差の補正を行った撮影レンズが、例えば特開平6-324262号公報で提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、広画角でしかも長いバックフォーカスを確保するためには、物体側のレンズ群を強い負の屈折力、像側のレンズ群を正の屈折力とした所謂、逆望遠型（レトロフォーカス型）となるようにレンズ系を構成するのが望ましい。
【０００５】
しかしながら一般に、レトロフォーカス型の撮影レンズは、負の屈折力の第１レンズ群において軸外光線が光軸から比較的離れた位置を通過するために、負の倍率色収差が発生しやすい。
【０００６】
この倍率色収差を補正するための手法として、負の屈折力の第１レンズ群内部や近傍に高分散ガラスを使用した凸レンズ（正レンズ）を配置することが行われている。しかしながら、この凸レンズだけで前記倍率色収差を完全に補正しようとすると、像高の高い部分で、倍率色収差が補正過剰（正の色の歪曲収差）となるので、全画面での倍率色収差のバランスをとるために、前記倍率色収差を中間像高でアンダー、最大像高でオーバーというように残存させざるを得なかった。
【０００７】
また、前記凸レンズの倍率色収差の補正負担を小とし、前記色の歪曲収差を低減する手法として、正の屈折力の第２レンズ群内の絞りよりも像側の光学系において、凸レンズの材質に低分散ガラスを使用したり、接合レンズを配置することなども行われている。しかしながら、正の屈折力の第２レンズ群は、負の屈折力の第１レンズ群にくらべて、軸外光線の通過位置が光軸に近いので、倍率色収差の補正効果が少なく、十分な補正ができない。更に、前記低分散ガラスは屈折率が低いので、正の屈折力の第２レンズ群の屈折力をある程度確保するためには、レンズ枚数を多くする必要があり、接合レンズについても、一つのレンズユニットを最低２枚（正レンズと負レンズ）で構成しなければならないことから、光学系の大型化を招いていた。
【０００８】
本発明の目的は、広画角レンズでありながら、特に倍率色収差が良好に補正されたレトロフォーカス型の撮影レンズ及びカメラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の撮影光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、正レンズと負レンズの貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、像側に凹面を向けた負レンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ０：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃn を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）（Ｃ2ｈ2＋Ｃ4ｈ4＋Ｃ6ｈ6…）
Ｃ2＜０
を満足することを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明の撮影光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、正レンズと負レンズの貼合わせレンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ ０ ：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃ n を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ ０ ）（Ｃ 2 ｈ 2 ＋Ｃ 4 ｈ 4 ＋Ｃ 6 ｈ 6 …）
Ｃ 2 ＜０
を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記第２レンズ群はフレアーカット絞りを有していることを特徴としている。
請求項４の発明のカメラは、請求項１、２又は３の撮影光学系を有していることを特徴としている。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の撮影光学系（撮影レンズ）の光学作用を説明する為の近軸屈折力配置の説明図である。
【００１８】
本発明は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有するレトロフォーカス型の撮影光学系において、少なくとも１つのレンズ面に光軸に対して回転対称形状の回折光学面（回折面又は回折光学素子ともいう）を設けたことを特徴としている。
【００１９】
以下、本発明の光学作用について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明の光学作用を説明するための近軸配置概略図である。図１（Ａ）は回折面Ａが絞りＳＰより物体側に配置された場合で、図１（Ｂ）は回折面Ａが絞りＳＰより像側に配置された場合をそれぞれ示す。Ｍは光学系（撮影光学系）を構成する屈折光学部分（ここでは、問題を簡単に扱うため、薄肉単レンズとして考える。）、Ａは回折面であり、Ｐは近軸軸上光線、Ｑは瞳近軸光線である。ＩＰは像面である。
【００２１】
上記の光学配置について、倍率色の収差係数（Ｔ）の式を立てると、
【００２２】
【数１】
となる。但し、
φM ：光学系を構成する屈折光学系部分の屈折力
φA ：回折面の設計次数回折光の屈折力
νM ：光学系を構成する屈折光学系部分の（薄肉単レンズの）アッべ数
νA ：回折面の換算アッべ数（−３．４５相当）
ｈM ：光学系を構成する屈折光学系部分へ入射する近軸軸上光線の高さ
ｈA ：回折面へ入射する近軸軸上光線の高さ
【００２３】
【数２】
である。
【００２４】
前述したように広画角の撮影レンズの場合、一般に負の倍率色収差が残存する傾向にある。この場合、倍率色収差係数は正であるから、（１）式で、第１項の屈折光学系部分の倍率色の収差係数は、
【００２５】
【数３】
となる。従って、全系の倍率色の収差係数を小さくする為には、第２項の回折面の倍率色の収差係数が負の値とすればよい。すなわち、
【００２６】
【数４】
である。
【００２７】
ここで、図１（Ａ）のように、回折面Ａが絞りＳＰよりも物体側に配置された場合、
【００２８】
【数５】
であるので、回折面Ａの屈折力は、
φA ＜０と
すればよい。逆に、図１（Ｂ）のように、回折面Ａが絞りＳＰよりも像側に配置された場合、
【００２９】
【数６】
であるので、回折面の屈折力は、
φA ＞０
とすればよい。
【００３０】
回折面の屈折力φは、回折面の位相形状ψを、次の様な多項式で与えた場合、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ0 ）（Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ4ｈ4 ＋Ｃ6 ｈ6 …）…（２）
ただし、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ0 ：設計波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝１，２，３…）
である。
【００３１】
任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対して、位相係数Ｃ2 を用いて次のようになる。
φ（λ，ｍ）＝−２Ｃ2 ・ｍλ／λ0 …（３）
したがって、図１（Ａ）のように、回折部分が絞りよりも物体側に配置された場合、ｍ＞０、λ＞０、λ0 ＞０、φA ＜０より
位相係数Ｃ2 ＞０
としている。逆に、図１（Ｂ）のように、回折部分が絞りよりも像側に配置された場合、
位相係数Ｃ2 ＜０
としている。
【００３２】
さらに、軸上色収差を考慮した場合について説明する。これまで述べた光学系について、軸上色収差係数（Ｌ）をたてると、
Ｌ= ｈM 2・φM ／νM ＋ｈA 2・φA／νA …（４）
広画角の撮影レンズの場合、焦点距離が比較的短いので、一般に負の軸上色収差が残存する傾向にある。この場合、軸上色収差係数は正であるから、（４）式で、第１項の屈折光学系部分の軸上収差係数は、
ｈM 2・φM／νM ＞０
となる。
【００３３】
従って、全系の軸上色収差係数を小さくする為には、第２項の回折面の軸上色の収差係数が負の値とすればよい。すなわち、
ｈA 2・φA／νA ＜０
である。ここで、ｈA ＞０、νA ＜０であるので、回折面の屈折力は、
φA ＞０
とすればよい。
【００３４】
回折面の位相係数Ｃ2 は（３）式を用いて、
位相係数Ｃ2 ＜０
となる。
【００３５】
したがって、倍率色収差と軸上色収差を同一の回折面で補正するには、回折面を絞りより像側に配置し、
位相係数Ｃ2 ＜０
とすればよく、これによってさらに良好な結像性能が得られる。
【００３６】
また、光学系全系で正の色の歪曲収差が著しく大きい場合は、回折面周辺部の光軸に対して垂直方向の高さをＨｈ、回折面中間部（中心部と周辺部の間）の光軸に対して垂直方向の高さをＨｍとしたとき、（２）式で与えられる位相形状ψが図１（Ａ）のように、回折部分が絞りよりも物体側に配置された場合、
ψ（Ｈｈ，ｍ）＜ψ（Ｈｍ，ｍ）
逆に、図１（Ｂ）のように、回折部分が絞りよりも像側に配置された場合、
ψ（Ｈｈ，ｍ）＞ψ（Ｈｍ，ｍ）
となるように、高次の位相係数を設定すれば良い。本発明の撮影光学系は以上の光学的性質を利用して各要素を適切に構成している。
【００３７】
次に具体的なレンズ構成について説明する。
【００３８】
図２，図３は本発明の数値実施例１のレンズ断面図と収差図である。図４，図５は本発明の数値実施例２のレンズ断面図と収差図である。図６，図７は本発明の参考例１のレンズ断面図と収差図である。図８，図９は本発明の参考例２のレンズ断面図と収差図である。図１０，図１１は本発明の参考例３のレンズ断面図と収差図である。図１２，図１３は本発明の参考例４のレンズ断面図と収差図である。図１４，図１５は本発明の参考例５のレンズ断面図と収差図である。図１６，図１７は本発明の参考例６のレンズ断面図と収差図である。図１８，図１９は本発明の数値実施例３のレンズ断面図と収差図である。図２０，図２１は本発明の数値実施例４のレンズ断面図と収差図である。図中（Ａ）は無限遠物体の合焦時のレンズ断面図と収差図を示し、（Ｂ）は近距離物体（数値実施例１，２，参考例３〜６は−２５０、参考例１，２，数値実施例３，４は−３００）の合焦時のレンズ断面図と収差図を示している。
【００３９】
本実施形態ではこれらの数値実施例で示す撮影光学系をカメラ本体（不図示）に固着又は着脱可能に装着してカメラを構成している。
【００４０】
次に各図の数値実施例について順に説明する。
【００４１】
図２は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群（第１群）Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂで正の屈折力の第２レンズ群（第２群）Ｌ２を構成している。ＦＳはフレアーカッター（フレアー絞り）、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行うフローティングを採用している。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００４２】
第１群は物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３を有している。第２ａ群は正レンズＧ４と負レンズＧ５の貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズＧ６、像面側に凹面を向けた負レンズＧ７を有している。第２ｂ群は物体側に凹面を向けた負レンズＧ８と正レンズＧ９の貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズＧ１０, Ｇ１１を有している。最終レンズＧ１１の物体側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４３】
図４は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂで正の屈折力の第２群Ｌ２を構成している。ＦＳはフレアーカッター（フレアー絞り）、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１を固定とし、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行うフローティングを採用している。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００４４】
レンズ構成は図２の数値実施例１に比べて、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂを物体側に凹面を向けた負レンズＧ８, 像面に凸面を向けた２つの正レンズＧ９, Ｇ１０より構成した点が異なっており、その他の構成は同じである。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４５】
図６，８は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２が配置されている。ＦＳはフレアーカッター、ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を一体に物体側へ移動させて行っている。
【００４６】
図６の参考例１は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１より構成し、第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ２, 両レンズ面が凹面の負レンズＧ３、２つの正レンズＧ４，Ｇ５より構成している。正レンズＧ４の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４７】
図８の参考例２は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１より構成し、第２群を正レンズＧ２と負レンズＧ３の貼合わせレンズ、両レンズ面が凹面の負レンズＧ４、負レンズＧ５と正レンズＧ６の貼合わせレンズ、正レンズＧ７より構成している。正レンズＧ６の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００４８】
図１０, 図１２, 図１４, 図１６は、物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群が配置されている。ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側へ移動させて行っている。
【００４９】
図１０の参考例３は第１群を正レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ２, 正レンズＧ３で構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ４, ３つの正レンズＧ５, Ｇ６, Ｇ７、両レンズ面が凹面の負レンズＧ８、そして２つの正レンズＧ９, Ｇ１０で構成している。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５０】
図１２の参考例４は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズＧ２、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ３, Ｇ４、負レンズＧ５と正レンズＧ６の貼合わせレンズより構成している。第２群を正レンズＧ７と負レンズＧ８の貼合わせレンズ、負レンズＧ９、正レンズＧ１０と負レンズＧ１１の貼合わせレンズ、負レンズＧ１２と正レンズＧ１３との貼合わせレンズ、正レンズＧ１４より構成している。正レンズＧ１３の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５１】
図１４の参考例５は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、正レンズＧ３より構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ４、正レンズＧ５、正レンズＧ６、負レンズＧ７と正レンズＧ８の貼合わせレンズ、負レンズＧ９と正レンズＧ１０の貼合わせレンズ、正レンズＧ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５２】
図１６の参考例６は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ１、両レンズ面が凸面の正レンズＧ２より構成している。第２群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ３、両レンズ面が凹面の負レンズＧ４、両レンズ面が凸面の正レンズＧ５，負レンズＧ６、非球面形成用のレンズＧ７、正レンズＧ８と負レンズＧ９の貼合わせレンズ、正レンズＧ１０、正レンズＧ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５３】
図１８、図２０は物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが配置されている。第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂとで正の屈折力の第２群Ｌ２を構成している。ＳＰは絞り、ＩＰは像面である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群を固定とし、第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群の間隔を小としつつ、各々を物体側へ移動させて行っている。その際絞りＳＰは第２ｂレンズ群と一体に移動している。
【００５４】
図１８の数値実施例３は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３より構成している。第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ５、正レンズＧ６と負レンズＧ７の貼合わせレンズ、負レンズＧ８と正レンズＧ９の貼合わせレンズ、２つの正レンズＧ１０，Ｇ１１より構成している。正レンズＧ１０の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５５】
図２０の数値実施例４は第１群を物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズＧ１, Ｇ２、両レンズ面が凸面の正レンズＧ３より構成している。第２群を両レンズ面が凸面の正レンズＧ４、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＧ５、正レンズＧ６と負レンズＧ７の貼合わせレンズ、物体側に凹面を向けた負レンズＧ８、２つの正レンズＧ９, Ｇ１０より構成している。正レンズＧ９の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けている。
【００５６】
なお、本発明の各実施例では、正の屈折力の回折面を１面設けた場合を示したが、更に回折面を１つ以上追加しても良く、これにより、更に良好な光学性能が得られる。また、回折面は球面レンズをベースとして片面に施しているが、非球面レンズ或いは平行平板ガラス（回折面を施していない平行平板ガラスはフィルター）をベースとしてもよく、両面に施してもよい。更に、接合レンズの接合面に施しても良く、ベースの材質は光を透過するものであれば、特にガラスでなくても良い。
【００５７】
前述の実施例における回折光学素子部の回折格子形状１０１は図２２に示すキノフォーム形状をしている。図２３は図２２に示す回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性を示している。実際の回折格子の構成は、前述した基材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次回折効率が１００％となるような格子厚ｄの格子１０３を形成している。図２３で明らかなように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。図２４に図２２の格子形状で前述の実施例を作成した場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。この図で、低周波数領域のＭＴＦが所望の値より低下していることがわかる。そこで図２５に示す積層型の回折格子を本発明の実施例における回折光学素子部の格子形状とする。図２６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る。具体的な構成としては、基材上に紫外線硬化樹脂（ｎｄ=1.499、νｄ=54)からなる第１の回折格子１０４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の回折格子１０５を形成している。この材質の組み合わせでは、第１の回折格子部の格子厚ｄ１はｄ１=13.8 μｍ、第２の回折格子部の格子厚ｄ２はｄ=10.5 μｍとしている。図２６からわ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、使用波長域全域で９５％以上の高い回折効率を有している。図２７にこの場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。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、光学性能はさらに改善される。
【００５８】
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の回折格子部１０４を直接基材に形成してもよい。また各格子厚が異なる必要はなく、材料の組み合わせによっては図２８に示すように２つの格子厚を等しくできる。この場合は、回折光学素子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、より安価な光学系を提供できる。
【００５９】
以下、本発明と参考例の数値実施例を示す。但し、各実施例において、ｒｉは物体側から数えて第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側から数えて第ｉ番目の基準状態の軸上面間隔を示し、ｎｉ、νｉは物体側から数えて第ｉ番目のレンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。
【００６０】
また、ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，……は非球面係数であり、非球面の形状は光の進行方向を正としレンズ面と光軸との交点と非球面との光軸方向の距離をＸ、光軸と垂直方向の光軸と非球面の距離をＹとしたとき
【００６１】
【数７】
なる式であらわされるものとする。
【００６２】
なお、各実施例の回折面の位相形状ψは、次式によって表される。
【００６３】
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ0 ）（Ｃ2 ｈ2 ＋Ｃ4ｈ4 ＋Ｃ6 ｈ6 …）
ここに、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ0 ：設計波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝１，２，３…）
である。
【００６４】
各実施例において、回折光の回折次数ｍは１であり、設計波長λ0 はｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）である。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【００６８】
【表４】
【００６９】
【表５】
【００７０】
【表６】
【００７１】
【表７】
【００７２】
【表８】
【００７３】
【表９】
【００７４】
【表１０】
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広画角でありながら、色収差、特に倍率色収差等の色収差が良好に補正されたレトロフォーカス型の撮影レンズ及びカメラを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の撮影光学系の光学作用を説明する為の近軸屈折力の配置図
【図２】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図３】 本発明の数値実施例１の収差図
【図４】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例２の収差図
【図６】 本発明の参考例１のレンズ断面図
【図７】 本発明の参考例１の収差図
【図８】 本発明の参考例２のレンズ断面図
【図９】 本発明の参考例２の収差図
【図１０】 本発明の参考例３のレンズ断面図
【図１１】 本発明の参考例３の収差図
【図１２】 本発明の参考例４のレンズ断面図
【図１３】 本発明の参考例４の収差図
【図１４】 本発明の参考例５のレンズ断面図
【図１５】 本発明の参考例５の収差図
【図１６】 本発明の参考例６のレンズ断面図
【図１７】 本発明の参考例６の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１９】 本発明の数値実施例３の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図２１】 本発明の数値実施例４の収差図
【図２２】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２３】 本発明に係る回折光学素子の波長依存性の説明図
【図２４】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２５】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２６】 本発明に係る回折光学素子の波長依存性の説明図
【図２７】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２８】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ａ 第２ａ群
Ｌ２ｂ 第２ｂ群
Ｌ２ 第２群
ＳＰ 絞り
ＦＳ フレアーカット絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
ΔＭ ｄ線に対するメリディオナル像面
△Ｓ ｄ線に対するサジタル像面
Claims (4)
- 物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、正レンズと負レンズの貼合わせレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、像側に凹面を向けた負レンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ０：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃn を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）（Ｃ2ｈ2＋Ｃ4ｈ4＋Ｃ6ｈ6…）
Ｃ2＜０
を満足することを特徴とする撮影光学系。 - 物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成される撮影光学系において、
前記第２レンズ群は正の屈折力の第２ａレンズ群と正の屈折力の第２ｂレンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の２つの負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成され、
前記第２ａレンズ群は、両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、正レンズと負レンズの貼合わせレンズより構成され、
前記第２ｂレンズ群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズ又は負レンズと正レンズの貼合わせレンズ、像面側に凸面を向けた２つの正レンズより構成され、
無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いの間隔を縮小させつつ物体側へ移動し、
前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群の間に絞りを有し、該絞りと前記第２ｂレンズ群はフォーカシングに際して一体に移動し、
前記絞りよりも像側に回折光学面を有しており、
ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ ０ ：設計波長
とし、前記回折光学面の位相形状をψ（ｈ，ｍ）とし、Ｃ n を下記の多項式のｎ次の位相係数としたとき、
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ ０ ）（Ｃ 2 ｈ 2 ＋Ｃ 4 ｈ 4 ＋Ｃ 6 ｈ 6 …）
Ｃ 2 ＜０
を満足することを特徴とする撮影光学系。 - 前記第２レンズ群はフレアーカット絞りを有していることを特徴とする請求項１又は２の撮影光学系。
- 請求項１、２又は３の撮影光学系を有していることを特徴とするカメラ。
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