JPH10311946A - トリプレットレンズ - Google Patents

トリプレットレンズ

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JPH10311946A
JPH10311946A JP12066497A JP12066497A JPH10311946A JP H10311946 A JPH10311946 A JP H10311946A JP 12066497 A JP12066497 A JP 12066497A JP 12066497 A JP12066497 A JP 12066497A JP H10311946 A JPH10311946 A JP H10311946A
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JP
Japan
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lens
diffraction
object side
triplet
aspherical
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JP12066497A
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English (en)
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Yuji Kamo
加茂裕二
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10311946A publication Critical patent/JPH10311946A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回折光学素子を用いて高性能で明るいトリプ
レットレンズを得る。 【解決手段】 明るさ絞りを有し、物体側より、正レン
ズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面
の回折面を有し、回折面内における面のパワーの変化量
の絶対値の範囲を定めた条件式を満たしている。本発明
には、明るさ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負レ
ンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面の回折面
と、少なくとも1面の非球面を有するトリプレットレン
ズも含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トリプレットレン
ズに関し、特に、回折光学素子(Diffractiv
e Optical Element:以下、DOEと
呼ぶ。)を用いた光学系であって、例えば銀塩カメラや
電子カメラ等の撮影光学系に利用されるトリプレットレ
ンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、銀塩カメラや電子カメラ等の
撮影光学系の中、高い光学性能を持つ明るい光学系とし
ては、枚数が3〜4枚で構成されたものが多く提案され
てきた。特に、特開平3−36512号のもののよう
に、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの3枚
で構成されるトリプレットレンズは、枚数が少なく、F
ナンバー3.5程度でも中心から周辺のバランスが取れ
た良好な性能を達成できるため、様々な提案がされてき
た。
【0003】しかし、このようなトリプレットレンズを
さらに明るいFナンバーで構成する場合、軸上マージナ
ル光線高が大きくなり、レンズの外周を通る光線を強く
曲げなければならないので球面収差が発生してしまう
が、何れの面のパワーも強いので収差バランスが取り難
く、良好に補正することは難しかった。また、軸上色収
差の他に、各色の球面収差の色収差が残ってしまった
り、中間画角付近から目立ち始めてくる倍率色収差のC
−g線の差や曲がり等は、ガラスの組み合わせでこれ以
上良好に補正するのは限界であった。そのため、トリプ
レットレンズでは大口径に適した性能を達成できなかっ
た。そこで、トリプレットレンズにおいてFナンバーを
2.8で構成したものとしては、特開平7−10418
3号、特開平7−168095号のものがあった。それ
らは、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの光
学系に非球面を用いたものであった。
【0004】一方、近年では、回折作用によって光線を
屈曲させる回折光学素子(DOE)が注目されてきてい
る。DOEは、一般的なガラス硝材とは異なり、アッべ
数が−3.45という逆分散の特性を有しているため、
従来の屈折系と違い、正パワーと正パワーの組み合わせ
で色消しできるという特徴がある。
【0005】ここで、まず、そのDOEについて説明を
行う。DOEに関しては、「光学」22巻635〜64
2頁及び730頁〜737頁に詳しく解説されている。
【0006】従来のレンズが媒質の界面における屈折作
用に基づいているのに対し、DOEは光の回折作用に基
づいている。一般的に、図1で示すような回折格子へ光
が入射したとき、回折作用にて射出する光は以下の関係
式を満たす。 sinθ−sinθ’=mλ/d ・・・(a) ただし、θは入射角、θ’は射出角、λは光の波長、d
は回折格子のピッチ、mは回折次数である。
【0007】したがって、リング状の回折格子のピッチ
を適切に構成してやれば、光を一点に集中させることが
でき、レンズ作用を持たせることができる。すなわち、
j番目の格子のリング半径をrj 、回折面の焦点距離を
fとすると、j番目の格子により回折された光線と中心
を通る光線との光路差が波長の整数倍になるように構成
すれば、2つの光は強め合うことになる。つまり、以下
の関係式を満たす。
【0008】 √(rj 2 +f2 )−f=jλ ・・・(b−1) また、rj が焦点距離に対してあまり大きくなければ、
格子のリング半径rjは次の式で表される。
【0009】 rj =√(2jλf) ・・・(b−2) 一方、回折格子の構成法としては、明暗のリングにて構
成する振幅変調型、屈折率あるいは光路長を変える位相
変調型等が提案されている。振幅変調型のDOEでは複
数の回折次数光が発生するため、入射光の光量と1次回
折光の光量比(以下、回折効率と呼ぶ。)は最大でも6
%程度である。あるいは、振幅変調型のDOEを漂白処
理等を施して改良したとしても、回折効率は最大で34
%程度である。しかし、同じく位相変調型のDOEで
も、その断面形状を図2に示すような鋸歯形状で構成す
れば回折効率を100%まで向上することができる。そ
のようなDOEをキノフォームと称している。このと
き、鋸歯状の山の高さは次式で与えられる。 h=mλ/(n−1) ・・・(c) ただし、hは山の高さ、mは回折次数(以下、設計回折
次数と呼ぶ。)、nは回折面を構成する光学部材の屈折
率である。
【0010】ところが、(c)式は波長の式になってい
るため、回折効率100%は只一つの波長でしか達成さ
れない。このように回折効率DM (λ)は波長に依存
し、その関係を表したものが次の式である。 DM (λ)=sinc2 [π{M −m{(1−n)/(1−nDOE )}(λDOE /λ)}] ・・・(d) ただし、M、mはそれぞれ使用回折次数、設計回折次
数、λ、λDOE はそれぞれ使用波長、設計波長、n、n
DOE はそれぞれ波長λ、λDOE のときの回折面を構成す
る光学部材の屈折率である。
【0011】また、キノフォーム形状を図3のように階
段近似したものは、バイナリー光学素子と呼ばれたりす
るが、これはリソグラフィー的手法にて比較的容易に製
作できる。バイナリー光学素子では、4段階近似で81
%、8段階近似で95%、16段階近似で99%の回折
効率が得られることが知られている。
【0012】このようなDOEを撮影光学系に応用した
例として、WO95/18393号のものがあった。こ
れは、単レンズの像側に回折面を構成したものであっ
た。また、Fナンバー9〜11であった。
【0013】また、DOEをトリプレットレンズに応用
した例としては、第10回光設計研究グループ研究会プ
ログラム「回折光学系設計の基礎とレンズ系への応用」
の講演「回折光学素子の記録・撮影系への応用」での設
計例1があった。これは、物体側から、正レンズ、負レ
ンズ、明るさ絞り、正レンズの順に配置され、第2番目
の負レンズの物体側に回折面を構成したものであった。
また、Fナンバーは4であった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの先
行例は、次に示すような様々な問題点があった。特開平
7−104183号、特開平7−168095号におい
ては、トリプレットレンズをFナンバー2.8に大口径
化して構成しているが、色収差に関しては、ガラスの組
み合わせでしか補正していなかったため、軸上と瞳周辺
の色収差と中間画角付近での倍率色収差が共に残存して
いたままであった。そのため、性能面でまだ不十分であ
った。
【0015】また、WO95/18393号において
は、単レンズにDOEを用いて性能を向上させている
が、まだ非点収差、コマ収差の補正が不十分で、性能の
レベルが低かった。また、Fナンバーも大きかった。
【0016】また、講演「回折光学素子の記録・撮影系
への応用」での設計例1は、トリプレットレンズにDO
Eを用いて高性能を達成しているが、Fナンバーが大き
く明るさの点で不十分であった。このように、先行例で
は、何れも高性能と大口径の両方を満足していなかっ
た。
【0017】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、回折光学素子を
用いて高性能で明るいトリプレットレンズを得ることで
ある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明のトリプレットレンズは、明るさ絞りを有
し、物体側より、正レンズ、負レンズ、正レンズから構
成され、少なくとも1面の回折面を有し、次の条件を満
たしていることを特徴としている。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
れぞれ最大値、最小値とし、Σは複数の回折面があると
きに全ての面の和をとることを意味している。ここで、
パワーPD (y)は、回折面をウルトラハイインデック
ス法で表した場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
面効果がない場合には、近軸曲率半径とし、非球面効果
がある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0019】第2の発明のトリプレットレンズは、明る
さ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負レンズ、正レ
ンズから構成され、少なくとも1面の回折面と、少なく
とも1面の非球面を有することを特徴としている。
【0020】第3の発明のトリプレットレンズは、明る
さ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負レンズ、正レ
ンズから構成され、少なくとも1面の回折面を有し、次
の条件を満たしていることを特徴としている。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
る。
【0021】第4の発明のトリプレットレンズは、明る
さ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負レンズ、正レ
ンズから構成され、少なくとも1面の回折面を有し、次
の条件を満たしていることを特徴としている。 10<ν1d−ν2d<30 ・・・(9) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数、ν2d
は物体側より第2レンズのアッべ数である。
【0022】第5の発明のトリプレットレンズは、明る
さ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負レンズ、正レ
ンズから構成され、少なくとも1枚のプラスチックレン
ズと、少なくとも1面の回折面を有することを特徴とし
ている。
【0023】第6の発明のトリプレットレンズは、物体
側より、正レンズ、負レンズ、正レンズ、明るさ絞りの
順で構成され、少なくとも1面の回折面を有することを
特徴としている。
【0024】以下、本発明において上記構成をとる理由
と作用について説明する。まず、第1の発明において、
このような構成をとった理由と作用を説明する。トリプ
レットレンズを大口径化したときに悪化してしまう収差
は、大きく分けて、球面収差やコマ収差等の単色収差と
色収差の2種類の収差である。球面収差は軸上マージナ
ル光線高が大きくなることによって、また、コマ収差は
軸外従属光線高が大きくなることによって悪化してい
る。これらは、トリプレットレンズを構成する面のパワ
ーが何れも強いため、収差補正のバランスがとれないの
が原因である。そのため、これらの収差は、非球面を用
いて光軸近傍と周辺で適切に面のパワーを変化させて構
成すれば、補正が可能になる。ところが、非球面では色
収差を補正できないので、収差補正が不十分で本発明の
目的を達成できない。
【0025】一般的に、色収差は分散の異なるレンズを
組み合わせて色の発生を打ち消し合って補正するが、こ
の方法では、従来技術で説明したような軸上色収差や倍
率色収差がこれ以上補正できず、Fナンバー2.8程度
の明るいレンズ系に適した十分な性能を達成するのは不
可能であった。そこで、レンズを1枚増やしてテッサー
タイプのような4枚構成にすればこれを改善できるが、
レンズが1枚増えた分コストは上がり、レンズ系の第1
面から最終面までの長さが大きくなることがあるので、
不利な面が多かった。一方、DOEは、回折面自体に分
散を有しているのでレンズを増やすことなく色収差補正
の自由度を増やすことができ、また、非常に高分散のた
め小さいパワーで構成して単色収差を悪化させずに色収
差だけを向上させられるという利点もあった。また、回
折面のピッチを適切に構成することによって非球面と同
じ補正効果を出すことができるため、単色収差も補正す
ることが可能になる。
【0026】したがって、トリプレットレンズに非球面
効果を有する回折面を用いれば、単色収差と色収差の両
方を補正することが可能になる。ところが、非球面効果
を持つ回折面では、前述したように回折面自体が非常に
高分散なので、非球面効果による面のわずかなパワー変
化によっても色収差が悪化してしまうため、これを適切
に構成しないと高性能を達成できない。
【0027】したがって、本発明の目的を達成するため
には、回折面のパワーの変化を次の条件式を満たすよう
に構成するのがよい。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは有効径内の光軸からの高さy
での回折面のパワーPD(y)の最大値と最小値とす
る。
【0028】この式は、回折面内における面のパワーの
変化量の絶対値を定めたものであり、Σは複数の回折面
があるときに全ての面の和をとることを意味している。
この式の上限の2.5を越えると、パワー変化が大きく
なりすぎ、色収差が悪化してしまい、下限の0.5を越
えると、パワー変化が小さくなりすぎ、コマ収差等の単
色収差が補正できなくなってしまう。
【0029】この条件式のパワーPD (y)は、回折面
をウルトラハイインデックス法で表した場合、近軸のパ
ワーの関係を用いて次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
面効果がない場合には、近軸曲率半径とする。また、非
球面効果がある場合には、次の式で定義した曲率半径と
する。この式は、光軸上に中心を持つ円の方程式と高さ
yでの面の法線の方程式の連立方程式から導き出すこと
ができる。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球面定義式
である。
【0030】さらに好ましくは、(1)式は次の条件式
を満たすのがよい。 0.6<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.0 ・・・(2) また、非球面の上に回折面を構成すれば、回折面のパワ
ー変化だけで単色収差と色収差を補正していたものが、
基板の非球面のパワー変化によっても単色収差の補正が
できるので、収差のバランスがとりやすくなり、特に色
収差の補正に効果がある。
【0031】次に、第2の発明について、このような構
成をとった理由と作用を説明する。第1の発明について
の説明と同様に、トリプレットレンズを大口径化すると
きには単色収差と色収差の両方を補正する必要があっ
た。そこで、第1の発明では非球面効果のある回折面の
面のパワーを適切に設定して発明の目的を達成した。と
ころが、全長を短縮したり、レンズをプラスチック化し
たりすると、コマ収差等の単色収差の発生が大きくな
り、非球面の効果を大きくしないとこれを十分に補正で
きない場合があった。このとき、分散が非常に大きい回
折面に全てこの非球面効果を与えてしまうと、面のパワ
ー変化が大きいため、倍率色収差が画面周辺に行くにつ
れて急激に曲がったり、瞳の周辺部に行くにつれて色の
球面収差が急激に曲がって色収差が悪化してしまうこと
があった。そのため、コマ収差等の単色収差と色収差の
両方を同時に補正することができなくなってしまってい
た。そこで、非球面では、面のパワー変化によって色収
差に影響を与えることがほとんどないので、非球面でコ
マ収差等の単色収差を補正するように構成し、さらに、
別の面に回折面を構成すれば、単色収差と色収差の両方
の補正が可能になる。
【0032】したがって、本発明の目的を達成するため
には、少なくとも1面の回折面と1面の非球面を用いれ
ばよい。
【0033】また、このとき、回折面のパワーと非球面
のパワーは次の条件式を満たすのがよい。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(3) 0.15<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2.5・・・(4) ただし、PDmax、PDminは有効径内の光軸からの高さy
での回折面のパワーPD(y)の最大値と最小値とし、
Amax、PAminは有効径内の光軸からの高さyでの非球
面のパワーPA (y)の最大値と最小値とする。Σは複
数の回折面、非球面があるときに全ての面の和をとるこ
とを意味している。
【0034】この式は、回折面及び非球面内における面
のパワーの変化量の絶対値を定めたものである。(3)
式の上限の2.5を越えると、回折面の非球面効果によ
って軸上色収差や倍率色収差が悪化してしまう。なお、
下限の0は回折面に非球面効果がない場合である。ま
た、(4)式の上限の2.5を越えると、非球面の形状
が加工し難いものになってしまい、生産性が悪くなり、
下限の0.15を越えると、球面収差、コマ収差等の単
色収差が十分に補正できなくなる。
【0035】この条件式のパワーPD (y)は、回折面
をウルトラハイインデックス法で表した場合、近軸のパ
ワーの関係を用いて次のように定義する。また、パワー
A(y)は次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) PA (y)=(n−1)・1/rA (y)・・・(非球
面が物体側のとき) PA (y)=(1−n)・1/rA (y)・・・(非球
面が像側のとき) ここで、nは回折面の場合はウルトラハイインデックス
法によるd線の屈折率、非球面の場合はレンズのd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、rA (y)は曲率半径、ただし、r
D1(y)、rD2(y)、rA (y)は、非球面効果がな
い場合には、近軸曲率半径とする。また、非球面効果が
ある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。この
式は、光軸上に中心を持つ円の方程式と高さyでの面の
法線の方程式の連立方程式から導き出すことができる。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球面定義式
である。
【0036】さらに好ましくは、(3)、(4)式は次
の条件式を満たすのがよい。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2 ・・・(5) 0.3<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2 ・・・(6) また、非球面と回折面の偏心による性能のばらつきが大
きい場合、非球面と回折面を別のレンズに構成すると、
精度の良い組立工数のかかる方法をとったり、組立後に
偏心量を測定して管理しなければならないため、工数が
増えて生産上不利であった。そこで、部品単品によって
この面の偏心を管理した方が組立作業に影響を与えない
ので、生産管理上有利である。そのため、非球面と回折
面を1枚のレンズに構成するのが好ましい。
【0037】次に、第3の発明について、このような構
成をとった理由と作用を説明する。従来のトリプレット
レンズの色収差は、従来技術で説明したような色収差が
残存しており、軸上色収差と倍率色収差共まだ大口径に
対して満足できるような収差ではなかった。そのため、
両方共さらに補正しないと高性能を達成できなかった。
そこで、第1の発明で説明したようにDOEを用いれば
色収差を十分に改善できるが、軸上色収差と倍率色収差
のバランスが取れなくなり、補正過剰になって逆に性能
が劣化してしまう場合があった。
【0038】ここで、色収差は、収差論で明らかなよう
に、軸上色収差は軸上マージナル光線高の2乗に、倍率
色収差は軸上マージナル光線高×周辺主光線高に関係し
ていることが知られていた。DOEは従来のレンズに比
べ非常に高分散なので、これらの光線高がわずかに変わ
っただけで、軸上色収差と倍率色収差の補正効果が従来
のレンズよりも激しく変化してしまう。つまり、周辺主
光線高は一般的に明るさ絞りからの距離に関係している
ため、DOEを明るさ絞りに余り近く配置すると、倍率
色収差が補正できなくなり、逆に明るさ絞りから遠く離
して配置すると、倍率色収差が補正過剰になってしま
う。したがって、トリプレットの場合は、軸上色収差と
倍率色収差の両方共バランスよく補正するような位置に
回折面を構成しなければならない。
【0039】したがって、本発明の目的を達成するため
には、明るさ絞りから回折面までの距離を以下の条件式
を満たすようにするのがよい。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
る。
【0040】また、一般的な撮影光学系では、画角が大
きくなると周辺主光線高が大きくなり、Fナンバーが大
きくなると軸上マージナル光線高は小さくなるので、こ
の条件式では画角とFナンバーを考慮した式にしてい
る。
【0041】この条件式の上限の0.8を越えると、倍
率色収差が補正過剰になり、下限の0.15を越える
と、倍率色収差が補正不足になり、共に周辺性能が低下
してしまう。
【0042】さらに好ましくは、(7)式は以下の条件
式を満たすのがよい。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.5 ・・・(8) 次に、第4の発明について、このような構成をとった理
由と作用を説明する。従来のトリプレットレンズの色収
差を改善するための方法として、第1〜第3の発明で説
明したようにDOEを用いてきた。ところが、DOEを
用いることによって、逆に色収差が悪化してしまい性能
が劣化する場合があった。
【0043】一般的に、従来のレンズで大きな色補正効
果を得るには、パワーを強くしなければならないので、
コマ収差等の単色収差を悪化させてしまう可能性があっ
た。一方、DOEは非常に分散が大きいので、色補正効
果を比較的大きくしても単色収差を悪化させずに光学系
を構成することが可能であるため、屈折系で色収差を大
きく残存させて構成してもDOEにより補正が可能であ
ると考えられた。ところが、DOEには波長に対して屈
折率が直線的に変化するため、いわゆる異常分散性が一
般的なガラスに比べ非常に大きいという特徴があった。
そのため、DOEによって色補正効果を大きくしすぎる
と、異常分散性の特性も強く出てしまい、例えばC−F
線の2色色消しは行うことができるが、C−d線の色収
差、すなわち2次スペクトルが大きく残ってしまい、屈
折レンズに対する色のバランスが取れなくなってしまう
ことがあった。したがって、本発明のような大口径なレ
ンズ系では、DOEによる色補正効果を大きくしすぎる
と2次スペクトルによって高性能を達成できなくなって
しまう。そのため、DOEの補正効果が大きくならない
ように、屈折系で色収差をある程度補正しなくてはなら
ない。
【0044】したがって、本発明の目的を達成するため
には、物体側より第1レンズと第2レンズのアッべ数を
次の条件式を満たすようにするのがよい。 10<ν1d−ν2d<30 ・・・(9) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数、ν2d
は物体側より第2レンズのアッべ数である。この条件式
の範囲を越えると、DOEによる補正効果が大きくなっ
てしまい、2次スペクトルが大きく発生してしまう。な
お、望ましくは、物体側より第1レンズと第2レンズの
アッべ数を次の条件式を満たすようにするのがよい。
【0045】 20<ν1d−ν2d<28 ・・・(9’) 次に、第5の発明について、このような構成をとった理
由と作用を説明する。第1〜4の発明について説明を行
ったように、トリプレットの大口径化と高性能化のため
にDOEを用いてきた。そして、次に、レンズ系の低コ
スト化について説明する。
【0046】一般的に、光学系を低コスト化する方法に
は、レンズ枚数を減らして構成する方法とレンズ自体を
低コスト化する方法の2つが考えられる。ところが、ト
リプレットレンズの場合には、レンズ枚数を減らす方法
をとると、非球面を用いてもコマ収差や非点収差等の単
色収差が十分に補正できなくなってしまうので、性能的
に不十分であった。したがって、トリプレットレンズの
場合には、レンズ自体を低コスト化する方法が望まし
い。
【0047】そこで、レンズを低コスト化する方法の中
最も効果があると考えられるのが、レンズのプラスチッ
ク化であった。しかし、プラスチックはガラスに比べ種
類が非常に少なく、分散の組み合わせでは色収差を十分
に補正できないため、Fナンバーを明るくしたまま高性
能を得ることは従来では不可能であった。プラスチック
化を行うことによって色収差は非常に悪化するため、レ
ンズ枚数を多くしても補正できるとは限らなかったが、
DOEは非常に高分散なため、比較的小さいパワーでも
大きな色補正効果が得られ、単色収差を悪化させずに補
正できるという利点がある。たま、回折面自体に分散を
有しているので、屈折面に構成することによりレンズ枚
数を増やすことなく構成できる。
【0048】したがって、本発明の目的を達成するため
には、プラスチックレンズを含むトリプレットレンズに
DOEを用いるのがよい。また、このとき、プラスチッ
クの具体的な材料としては、アクリル系やポリカーボネ
イト系を用いるのが望ましい。また、湿度変化に対する
光学性能の変化が軽減される低吸湿有機材料を用いるの
もよい。また、DOEによる色補正効果を大きくさせす
ぎると、DOEの2次スペクトルによる色収差が悪化
し、性能が低下してしまうので、屈折系である程度の色
補正を行うことが必要である。そのため、正レンズには
アクリル系又はポリオレフィン系の低吸湿有機材料、負
レンズにはポリカーボネイト系を用いるのが望ましい。
【0049】また、回折面は非常に微細な構造なので、
ガラス面に構成するには、加工、コストの面で問題が多
い。一方、プラスチックに回折面を構成するのは、射出
成形等で容易に製造でき、コスト的にも有利であるた
め、回折面はプラスチックレンズに構成するのが好まし
い。
【0050】また、プラスチックはガラスに比べ屈折率
が低いので、レンズをプラスチック化するとコマ収差等
の発生量が多くなってしまうことがある。そのため、そ
の性能低下を抑えるため、少なくとも1面の非球面を用
いて補正するのがよい。
【0051】次に、プラスチックレンズを含むトリプレ
ットレンズの詳細な構成を説明する。1つ目は、第2レ
ンズをプラスチックレンズで構成する場合について説明
する。
【0052】プラスチックはガラスとは違い屈折率が比
較的低いものしか存在していない。一方、トリプレット
レンズでは、ペッツバール和補正のため、第2レンズの
負レンズの屈折率を低くしておく必要があった。そのた
め、第2レンズの負レンズをプラスチックに置き換えれ
ば、他の第1、3レンズをプラスチック化することにに
比べ、ペッツバール和や非点収差等の変化が少なく有利
である。したがって、第2レンズをプラスチックレンズ
にするのがよい。
【0053】このとき、色収差を良好に補正するには、
次の条件を満たすのがよい。 15<fDOE /f<60 ・・・(10) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0054】この条件式の上限の60を越えると、回折
面のパワーが小さくなりすぎて十分な色補正ができなく
なり、下限の15を越えると、回折面のパワーが大きく
なりすぎて色補正が過剰になってしまう。
【0055】2つ目は、第1レンズと第2レンズ、又
は、第2レンズと第3レンズをプラスチックレンズで構
成する場合について説明する。プラスチックには、温度
や湿度等の環境の変化によって形状や屈折率が変化して
しまうという欠点がある。そのため、レンズをプラスチ
ック化すると環境変化により焦点位置が変化してしま
い、性能劣化してしまうことがある。そこで、正レンズ
と負レンズを組み合わせてお互いの焦点位置変化を相殺
するようにすれば、性能劣化は少なくなる。したがっ
て、第1レンズと第2レンズ、又は、第2レンズと第3
レンズをプラスチック化するのがよい。
【0056】しかし、プラスチックレンズを2枚用いる
と、レンズの分散を選択する自由度が少なくなってしま
い、屈折レンズで色収差補正を十分に行えなくなるの
で、主にDOEで色収差を補正する必要がある。よっ
て、次の条件を満たすのがよい。 10<fDOE /f<45 ・・・(11) この条件式の上限の45を越えると、回折面のパワーが
小さくなりすぎて十分な色補正ができなくなり、下限の
10を越えると、回折面のパワーが大きくなりすぎて色
補正が過剰になってしまう。
【0057】ここで、第1レンズへの入射角は第3レン
ズに比べ大きくなるため収差の発生量が大きく、特に非
点収差の補正が困難になる。そのため、第1レンズでは
屈折率の高いガラスを用いてなるべく収差発生を少なく
した方がよい。したがって、第1レンズをガラスレン
ズ、第3レンズをプラスチックレンズで構成するのがよ
い。
【0058】このとき、第2レンズに回折面を構成する
場合には、次の条件式を満たすのがよい。 15<fDOE /f<45 ・・・(12) この条件式の上限の45を越えると、回折面のパワーが
小さくなりすぎて十分な色補正ができなくなり、下限の
15を越えると、回折面のパワーが大きくなりすぎて色
補正が過剰になってしまう。
【0059】また、このとき、第2レンズと第3レンズ
に1面ずつ回折面を構成すると、光線高の違う所に回折
面を構成できるので、軸上色収差と倍率色収差をよりバ
ランスよく補正することができる。
【0060】また、ガラスで構成された第1レンズは、
次の条件式を満たすのがよい。 39<ν1d<56 ・・・(13) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数であ
る。この条件式の上限の56を越えると、倍率色収差が
悪化してしまい、下限の39を越えると、軸上色収差が
悪化してしまう。
【0061】また、ガラスで構成された第1レンズは次
の条件式を満たすのがよい。 1.67<n1d<1.81 ・・・(14) ただし、n1dは物体側より第1レンズのd線の屈折率で
ある。
【0062】この条件式の上限の1.81を越えると、
ガラス材料が高価になり低コストを満たせない。また、
下限の1.67を越えると、球面収差やコマ収差が発生
してしまい性能が低下してしまう。
【0063】3つ目の構成は、3枚共プラスチックレン
ズで構成する場合について説明する。3枚共プラスチッ
クで構成すると、非常に低コストで構成できる。しか
し、レンズの分散を選択する自由度が非常に少ないの
で、屈折系だけで色収差を補正することが非常に困難で
ある。そのため、回折面によって色収差を補正する必要
がある。よって、次の条件を満たすのがよい。
【0064】 3<fDOE /f<15 ・・・(15) この条件式の上限の15を越えると、回折面のパワーが
小さくなりすぎて、十分な色補正ができなくなり、下限
の3を越えると、回折面のパワーが大きくなりすぎて、
色補正が過剰になってしまう。
【0065】また、プラスチックは屈折率が低いので、
それぞれのレンズにおいて球面収差やコマ収差の収差発
生量が多くなってしまう。それらを補正するため、少な
くとも2面の非球面が必要である。このとき、特に物体
側より第1面に非球面を構成すれば、コマ収差、非点収
差が効果的に補正できる。また、両面が非球面のレンズ
を少なくとも1枚使用すると、収差が良好に補正でき
る。
【0066】また、全てがプラスチックレンズなので、
ペッツバール和の補正が難しい。そのため、第3レンズ
の屈折率は次の条件を満たすのがよい。 1.55<n3d<1.60 ・・・(16) ただし、n3dは物体側より第3レンズのd線の屈折率で
ある。
【0067】この条件式の上限の1.60を越えると、
プラスチックとしての材料がなく、下限の1.55を越
えると、ペッツバール和が悪化してしまう。
【0068】次に、第6の発明について、このような構
成をとった理由と作用を説明する。第1〜第4の発明に
関して説明を行ったように、トリプレットレンズの大口
径化と高性能化のためにDOEを用いてきた。次に、カ
メラ構造等も考慮した最適な構成について説明する。
【0069】撮影光学系の絞り位置には、絞り羽根、絞
り駆動機構等のシャッター部材を配置する必要がある。
そのため、明るさ絞りを2枚のレンズ間にして設計する
と、狭い領域に様々な部材を配置しなければならなくな
り、スペース上不利であった。また、フォーカシングの
際は絞りも一体で移動させることになるので、機構的に
も複雑になってしまっていた。そのため、トリプレット
レンズの場合は、スペース、機構的な理由から、明るさ
絞りは最も像側に配置するのがよかった。
【0070】しかし、明るさ絞りを最も像側に配置する
と、全てのレンズが明るさ絞りに対して一方の側のみに
配置されるため、軸外主光線高の符号が全て同じになっ
てしまい、倍率色収差の中間画角でのC−g線の差が補
正しきれなかった。また、そのとき、物体側のレンズの
軸外光線高も大きくなるので、非点収差、コマ収差、デ
ィストーション等が補正し難くなる。そのため、光学性
能はやや不十分であった。
【0071】そのため、倍率色収差を補正するために
は、第3の発明で説明したように、周辺主光線高の高い
位置にレンズを配置する必要があるが、パワーが強いレ
ンズを配置すると、非点収差、ディストーションを同時
に悪化させてしまう可能性がある。一方、DOEは非常
に高分散なので、比較的小さいパワーでも大きな色補正
効果が得られるため、これらの収差を悪化させずに補正
できる。したがって、本発明の目的を達成するために
は、明るさ絞りが最も像側にあるトリプレットレンズに
DOEを用いるのがよい。
【0072】また、第3〜第6の発明についても、第1
の発明で説明したように、色収差と単色収差を良好に補
正するため、次の条件式を満たすのがよい。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
れぞれ最大値、最小値とする。
【0073】このとき、さらに好ましくは次の条件式を
満たすのがよい。 0.6<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.0 ・・・(2) また、第3〜第6の発明についても、第2の発明で説明
したように、色収差と単色収差を良好に補正するため、
少なくとも1面の回折面と、少なくとも1面の非球面を
構成するのがよい。
【0074】また、このとき、回折面と非球面は次の条
件式を満たすのがよい。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(3) 0.15<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2.5・・・(4) このとき、さらに好ましくは次の条件式を満たすのがよ
い。
【0075】 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2 ・・・(5) 0.3<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2 ・・・(6) また、第1〜第2、第4〜第6の発明についても、第3
の発明で説明したように、軸上色収差と倍率色収差のバ
ランスをとるため、次の条件式を満たすのがよい。
【0076】 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
る。
【0077】このとき、さらに好ましくは次の条件式を
満たすのがよい。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.5 ・・・(8) また、第1〜第5の発明についても、第6の発明で説明
したように、明るさ絞りは最も像側に配置するのがよ
い。
【0078】また、このとき、及び、第6の発明におい
て、回折面の位置を第1レンズの物体側に構成すると、
倍率色収差が補正過剰になり、第3レンズの像側に構成
すると、倍率色収差が補正不足になってしまう。そのた
め、回折面の位置は、第1レンズの像側、第2レンズの
物体側、第2レンズの像側、第3レンズの物体側の何れ
かにするのがよい。
【0079】また、第1〜第4、第6の発明について、
回折面は次の条件式を満たすのがよい。 15<fDOE /f<60 ・・・(10) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0080】この条件式の上限の60を越えると、回折
面のパワーが小さくなりすぎて十分な色補正ができなく
なり、下限の15を越えると、回折面のパワーが大きく
なりすぎて色補正が過剰になってしまう。
【0081】また、第1〜第6の発明について、第1レ
ンズは次の条件を満たすのがよい。 0.55<f1 /f<0.9 ・・・(17) ただし、f1 は物体側より第1レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0082】この条件式の上限の0.9を越えると、全
長が大きくなってしまい、小型化を達成できず、下限の
0.55を越えると、球面収差とコマ収差が悪化する
上、正の歪曲収差が大きくなってしまう。
【0083】また、第1〜第6の発明について、第2レ
ンズは次の条件を満たすのがよい。 −0.5<f2 /f<−0.3 ・・・(18) ただし、f2 は物体側より第2レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0084】この条件式の上限の−0.3を越えると、
球面収差とコマ収差が悪化し、下限の−0.5を越える
と、像面が物体側に倒れてしまい、周辺性能が劣化す
る。
【0085】また、第1〜第6の発明について、第3レ
ンズは次の条件を満たすのがよい。 0.4<f3 /f<0.7 ・・・(19) ただし、f3 は物体側より第3レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0086】この条件式の上限の0.7を越えると、球
面収差とコマ収差が悪化し、下限の0.4を越えると、
非点隔差が大きくなってしまう。
【0087】また、第1〜第6の発明について、回折面
は撮影光学系の光利用効率を大きくした方が不要光が減
り、優れた画質が得られるため、回折効率のよいキノフ
ォーム形状で構成するのがよい。若しくは、キノフォー
ム形状を階段近似したバイナリー光学素子と呼ばれるも
のでもよい。
【0088】また、第1〜第6の発明について、設計次
数を1次にするのがよい。従来技術で説明した(c)式
において、設計次数mを1〜5にしたときの回折効率の
変化を示したのが図5である。この図から明らかなよう
に、撮影光学系で使用するような広い波長域では、設計
次数を大きくすると波長の変化による回折効率の低下が
激しくなってくる。そのため、不要次数光によるフレア
の発生を少なくなるには、設計次数を最も回折効率の低
下の少ない1次で構成するのがよい。
【0089】また、第1〜第6の発明について、回折効
率を最大にする設計波長λDOE を次のようにすればよ
い。 470nm<λDOE <550nm ・・・(20) この条件式は、レンズの透過率、フィルムやCCD等の
分光特性、光源の分光特性を考慮してDOEによるフレ
アが目立たなくなるように設計波長λDOE を設定したも
のである。上記条件式の上限550nm、下限470n
mを越えると、フレアが目立ちやすくなってしまう。な
お、図4は1次の回折効率を最大にする設計波長λDOE
を500nmをにした場合の次数0、1、2の回折効率
の変化を示している。
【0090】また、第1〜第6の発明について、DOE
をガラス等で構成する場合、レンズ表面に微細な回折格
子を構成するのは加工上問題が多い。そのため、ガラス
表面に薄い樹脂層を形成し、その樹脂面に回折格子を構
成すれば製作が容易になる。この樹脂材料は生産性を考
慮すると、紫外線によって硬化するタイプ、熱にて硬化
するタイプ等が好ましい。
【0091】
【発明の実施の形態】以下、本発明の回折光学素子を用
いたトリプレットレンズの実施例1〜14について説明
する。本発明によるレンズ系の回折面は、ウルトラ・ハ
イ・インデックス法を用いて設計しており、具体的に
は、回折面は厚みが0で波長がd線のときの屈折率が1
001の屈折型レンズとして表現されている。したがっ
て、後記する数値データにおいても、以下に示すような
通常の非球面式にて記載する。すなわち、光軸方向をZ
軸、光軸と垂直な方向をY軸とすると、非球面は以下の
式にて表せられる。また、この式は、条件式(1)〜
(6)における非球面式f(y)にも相当する。
【0092】 Z=CY2 /[1+√{1−(1+K)C2 2 }] +A4 4 +A6 6 +A8 8 +A1010+A1212・・・(e) ただし、Cは面頂における曲率(=1/r、rは曲率半
径)、Kは円錐係数、A4 、A6 、A8 、A10、A12
それぞれ4次、6次、8次、10次、12次の非球面係
数である。
【0093】また、回折面と厚みが0で接する面はDO
Eの基材表面である。そして、実際の製造においては、
回折面の非球面形状と基材表面の形状との差及び屈折率
から位相変化を求め、この位相変化を回折格子のピッチ
に換算して基材表面上に回折格子を形成する。そのた
め、回折面と示したウルトラ・ハイ・インデックス屈折
型レンズによる非球面は実際は存在しない。しかし、各
実施例に対応するレンズ断面図中には、数値データ中に
回折面として記載された面番も基材の面に表記してあ
る。
【0094】回折面の具体的な形状としては、例えば図
26に断面を示すようなものがある。図の(a)は、透
明部21と不透明部22が交互に配列され、不透明部2
2の厚みはほぼ0であるが、振幅変調型と呼ばれる回折
面である。図の(b)は、屈折率の異なる高屈折率部2
3と低屈折率部24を交互に配列して、屈折率差による
位相差にて回折作用を持たせたものである。図の(c)
は、矩形状の凹凸を交互に配列して厚みの差による位相
差にて回折作用を持たせたものである。これは2レベル
のバイナリー素子でもある。図の(d)は、表面を鋸歯
形状にしたものであり、キノフォームと呼ばれ、連続的
な厚みの差による位相差にて回折作用を持たせたもので
ある(図2)。図の(e)と(f)は、キノフォームを
4レベル及び8レベルで近似したバイナリー素子である
(図3)。このように回折面の形状にはいくつかの形式
があるが、本発明では、回折効率を高くして光量を有効
に利用したいため、図26(d)のキノフォームや図2
6(e)や図26(f)等の4レベル以上のバイナリー
素子を用いることが望ましい。
【0095】図6〜図19にそれぞれ実施例1〜14の
光軸を含むレンズ断面図を示す。以下、これらの実施例
を説明する。 実施例1〜3 実施例1〜3は、トリプレットレンズの球面基板に回折
面を構成したものである。実施例1〜3は、何れも物体
側から、物体側に凸のメニスカスの正レンズ、両凹の負
レンズ、両凸の正レンズ、明るさ絞りの順に配置し、回
折面を、実施例1では、第1レンズの像側に、実施例2
では、第2レンズの物体側に、実施例3では、第2レン
ズの像側に形成している。また、実施例1〜3では、何
れもガラスの基材上に回折面を形成している。なお、実
施例1〜3の回折面は非球面形状になっている。
【0096】実施例4〜6 実施例4〜6は、トリプレットレンズの非球面基板に回
折面を構成したものである。実施例4〜6は、何れも物
体側から、物体側に凸のメニスカスの正レンズ、両凹の
負レンズ、両凸の正レンズ、明るさ絞りの順に配置し、
回折面を、実施例4では、第1レンズの物体側に非球面
を構成し、その上に、実施例5は、第2レンズの物体側
に非球面を構成し、その上に、実施例6では、第3レン
ズの物体側に非球面を構成し、その上にそれぞれ形成し
ている。また、実施例4、6では、何れもガラス基材上
に回折面を形成しており、実施例5では、ガラス基材上
に薄い樹脂層を構成し、その表面に回折面を形成してい
る。なお、実施例4〜6の回折面は非球面形状になって
いる。
【0097】実施例7 実施例7は、プラスチックレンズを1枚含むトリプレッ
トレンズに回折面を用いたものである。実施例7は、物
体側から、物体側に凸のメニスカスの正レンズ、プラス
チックからなる両凹の負レンズ、両凸の正レンズ、明る
さ絞りの順に配置し、回折面を第2レンズの物体側に形
成している。また、第2レンズは、ポリカーボネート系
樹脂で構成し、その基材上に回折面を形成している。な
お、回折面は非球面形状になっている。
【0098】実施例8〜10 実施例8〜10は、プラスチックレンズを2枚含むトリ
プレットレンズに回折面を用いたものである。実施例8
〜10は、何れも物体側から、物体側に凸のメニスカス
の正レンズ、プラスチックからなる両凹の負レンズ、プ
ラスチックからなる両凸の正レンズ、明るさ絞りの順に
配置し、回折面を、実施例8では、第2レンズの物体側
に、実施例9では、第2レンズの像側に、実施例10で
は、第2レンズの像側と第3レンズの像側に形成してい
る。また、非球面を、実施例8では、第2レンズの像側
と第3レンズの両面に、実施例9では、第2レンズの物
体側と第3レンズの両面に、実施例10では、第2レン
ズの物体側に形成している。なお、実施例8〜10の回
折面は非球面形状になっている。
【0099】また、実施例8〜9では、第2レンズをポ
リカーボネイト系樹脂で、第3レンズを低吸湿なポリオ
レフィン系樹脂で構成し、第2レンズの基材上に回折面
を形成している。また、実施例10では、第2、第3レ
ンズはポリカーボネイト系樹脂で構成し、第2、第3レ
ンズの基材上に回折面を形成している。
【0100】実施例11〜13 実施例11〜13は、3枚共プラスチックのトリプレッ
トレンズに回折面を用いたものである。実施例11〜1
3は、何れも物体側から、プラスチックからなる物体側
に凸のメニスカスの正レンズ、プラスチックからなる両
凹の負レンズ、プラスチックからなる両凸の正レンズ、
明るさ絞りの順に配置し、回折面を、実施例11〜12
では、第2レンズの像側に、実施例13では、第3レン
ズの物体側に形成している。また、非球面を、実施例1
1では、第1レンズの両面と第2レンズの物体側に、実
施例12では、第1レンズの物体側と第2レンズの物体
側と第3レンズの両面に、実施例13では、第1レンズ
の物体側と第2レンズの両面に形成している。また、実
施例11では、第1レンズを低吸湿なポリオレフィン系
樹脂で、第2、第3レンズをポリカーボネイト系樹脂で
構成し、第2レンズの基材上に回折面を形成している。
また、実施例12では、第1レンズをアクリル系樹脂
で、第2、第3レンズをポリカーボネイト系樹脂で構成
し、第2レンズの基材上に回折面を形成している。ま
た、実施例13では、第1レンズをアクリル系樹脂で、
第2、第3レンズをポリカーボネイト系樹脂で構成し、
第3レンズの基材上に回折面を形成している。
【0101】実施例14 実施例14は、プラスチックレンズを2枚含むトリプレ
ットレンズに回折面を用いたものである。実施例14
は、物体側から、プラスチックからなる物体側に凸のメ
ニスカスの正レンズ、プラスチックからなる両凹の負レ
ンズ、両凸の正レンズ、明るさ絞りの順に配置し、回折
面を第2レンズの物体側に形成している。また、非球面
を、第1レンズの両面と第2レンズの像側に形成してい
る。また、第1レンズを低吸湿なポリオレフィン系樹脂
で、第2レンズをポリカーボネイト系樹脂で構成し、第
2レンズの基材上に回折面を形成している。なお、回折
面は非球面形状になっている。
【0102】以下に、上記実施例1〜14の数値データ
を示す。各データ中、fは焦点距離、FNOはFナンバ
ー、fB はバックフォーカス、ωは半画角、r1 、r2
…は各レンズ面の曲率半径、d1 、d2 …は各レンズ面
間の間隔、nd1、nd2…は各レンズのd線の屈折率、ν
d1、νd2…はd線のアッベ数であり、また、非球面形状
は前記(e)式にて表される。また、Rは該当面の有効
半径を表す。
【0103】 実施例1 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.79mm ,ω=32.51 ° r1 = 11.98614 d1 = 5.01810 nd1 =1.73400 νd1 =51.47 r2 = 31.56994 d2 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r3 = 31.57080 (回折面)d3 = 1.42086 r4 = -39.44642 d4 = 0.80000 nd3 =1.68893 νd3 =31.08 r5 = 12.16036 d5 = 1.74500 r6 = 34.36851 d6 = 2.53078 nd4 =1.79952 νd4 =42.22 r7 = -24.97103 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=6.145 ) K = 0 A4 = 7.3148 ×10-9 A6 =-4.1905 ×10-11 A8 = 1.0600 ×10-12 A10=-9.6302 ×10-14 A12=-1.9338 ×10-16
【0104】 実施例2 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.63mm ,ω=32.18 ° r1 = 11.78890 d1 = 5.57000 nd1 =1.72916 νd1 =54.68 r2 = 27.39632 d2 = 0.92000 r3 = -38.56164 (回折面)d3 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r4 = -38.56043 d4 = 1.00000 nd3 =1.68893 νd3 =31.08 r5 = 12.10666 d5 = 1.28394 r6 = 30.84709 d6 = 2.82247 nd4 =1.79952 νd4 =42.22 r7 = -24.62692 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=5.449 ) K = 0.0001 A4 =-1.8749 ×10-8 A6 = 4.3521 ×10-10 A8 =-3.8338 ×10-12 A10= 8.9590 ×10-14
【0105】 実施例3 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.55mm ,ω=32.41 ° r1 = 12.34975 d1 = 5.57000 nd1 =1.72916 νd1 =54.68 r2 = 29.43571 d2 = 1.31678 r3 = -39.42323 d3 = 1.00000 nd2 =1.68393 νd2 =30.85 r4 = 13.45991 d4 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r5 = 13.46018 (回折面)d5 = 1.76997 r6 = 38.46447 d6 = 2.14266 nd4 =1.79952 νd4 =42.22 r7 = -24.71598 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第5面(R=4.650 ) K = 0 A4 = 5.3894 ×10-9 A6 = 1.9310 ×10-9 A8 =-8.0404 ×10-11 A10= 1.1234 ×10-12
【0106】 実施例4 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =25.42mm ,ω=32.30 ° r1 = 12.56365 (回折面)d1 = 0.00000 nd1 =1001 νd1 =-3.45 r2 = 12.56376 (非球面)d2 = 3.59536 nd2 =1.73400 νd2 =51.47 r3 = 35.16265 d3 = 2.56481 r4 = -31.11759 d4 = 0.80000 nd3 =1.68893 νd3 =31.08 r5 = 13.64512 d5 = 1.54313 r6 = 37.31609 d6 = 2.33855 nd4 =1.79952 νd4 =42.22 r7 = -22.73772 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第1面(R=8.120 ) K = 0 A4 =-2.2713 ×10-9 A6 = 1.6094 ×10-10 A8 =-4.9476 ×10-12 A10= 5.0853 ×10-14 第2面(R=8.120 ) K = 0 A4 = 1.4301 ×10-9 A6 = 3.3546 ×10-11 A8 =-1.9644 ×10-12 A10= 2.1224 ×10-14
【0107】 実施例5 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.54mm ,ω=32.00 ° r1 = 12.06199 d1 = 5.57000 nd1 =1.72916 νd1 =54.68 r2 = 28.89299 d2 = 1.00000 r3 = -38.74064 (回折面)d3 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r4 = -38.73939 (非球面)d4 = 0.10000 nd3 =1.52288 νd3 =52.50 r5 = -38.73939 d5 = 1.00000 nd4 =1.68893 νd4 =31.08 r6 = 12.59043 d6 = 1.21925 r7 = 32.78851 d7 = 2.79766 nd5 =1.79952 νd5 =42.22 r8 = -24.59013 d8 = 1.09000 r9 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=5.449 ) K = 0.0016 A4 = 7.6781 ×10-9 A6 = 2.9027 ×10-9 A8 = 3.0250 ×10-12 A10=-9.3452 ×10-14 第4面(R=5.449 ) K = 0 A4 = 2.6085 ×10-8 A6 = 2.3713 ×10-9 A8 = 1.2009 ×10-11 A10=-2.3641 ×10-13
【0108】 実施例6 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =25.57mm ,ω=32.07 ° r1 = 10.95287 d1 = 4.61000 nd1 =1.73400 νd1 =51.47 r2 = 19.41513 d2 = 1.07471 r3 = -32.70009 d3 = 0.80000 nd2 =1.68893 νd2 =31.08 r4 = 11.47684 d4 = 0.64186 r5 = 21.75883 (回折面)d5 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r6 = 21.75910 (非球面)d6 = 3.56558 nd4 =1.79952 νd4 =42.22 r7 = -23.29470 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第5面(R=4.840 ) K = 0 A4 =-1.6673 ×10-8 A6 = 2.7598 ×10-9 A8 = 2.1566 ×10-11 A10=-8.0416 ×10-13 第6面(R=4.840 ) K = 0 A4 =-5.6569 ×10-9 A6 = 2.8880 ×10-9 A8 =-3.1692 ×10-11 A10= 3.5735 ×10-13
【0109】 実施例7 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.77mm ,ω=32.38 ° r1 = 11.95115 d1 = 4.33892 nd1 =1.72916 νd1 =54.68 r2 = 32.52751 d2 = 1.49478 r3 = -45.60540 (回折面)d3 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r4 = -45.60416 d4 = 1.00000 nd3 =1.58423 νd3 =30.49 r5 = 11.43404 d5 = 1.84873 r6 = 40.04666 d6 = 2.67757 nd4 =1.78590 νd4 =44.20 r7 = -28.76260 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=5.878 ) K =-0.0359 A4 =-7.1145 ×10-8 A6 = 4.1761 ×10-10 A8 =-1.0580 ×10-12 A10=-1.0998 ×10-14
【0110】 実施例8 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.50mm ,ω=33.20 ° r1 = 11.71404 d1 = 4.50493 nd1 =1.78590 νd1 =44.20 r2 = 30.83099 d2 = 1.04777 r3 = -69.46544 (回折面)d3 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r4 = -69.45914 d4 = 1.00000 nd3 =1.58423 νd3 =30.49 r5 = 9.90676 (非球面)d5 = 2.24910 r6 = 37.19001 (非球面)d6 = 2.83019 nd4 =1.52542 νd4 =55.78 r7 = -17.26799 (非球面)d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=6.519 ) K =-0.0002 A4 =-1.4022 ×10-8 A6 = 0 A8 = 0 A10= 0 第5面(R=5.045 ) K = 0.0861 A4 = 1.3314 ×10-5 A6 = 1.1324 ×10-6 A8 =-9.5382 ×10-8 A10= 3.0998 ×10-10 第6面(R=4.616 ) K =-16.7125 A4 =-6.1275 ×10-5 A6 =-2.0812 ×10-6 A8 =-1.1313 ×10-7 A10=-1.6903 ×10-9 第7面(R=4.658 ) K = 2.2314 A4 =-4.3346 ×10-5 A6 =-2.1498 ×10-6 A8 =-9.3538 ×10-8 A10= 4.2720 ×10-10
【0111】 実施例9 f=34.10mm ,FNO=2.9 ,fB =25.08mm ,ω=33.03 ° r1 = 11.09625 d1 = 3.88506 nd1 =1.78590 νd1 =44.20 r2 = 33.25026 d2 = 0.96066 r3 = -86.70028 (非球面)d3 = 1.00000 nd2 =1.58423 νd2 =30.49 r4 = 8.87945 d4 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r5 = 8.87954 (回折面)d5 = 2.21286 r6 = 42.88480 (非球面)d6 = 3.02664 nd4 =1.52542 νd4 =55.78 r7 = -16.75721 (非球面)d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=6.539 ) K = 0 A4 =-3.2970 ×10-5 A6 = 9.6088 ×10-7 A8 =-1.0733 ×10-8 A10= 3.0109 ×10-11 第5面(R=4.940 ) K = 0 A4 = 2.4281 ×10-8 A6 = 7.5425 ×10-10 A8 = 0 A10= 0 第6面(R=4.746 ) K =-19.2748 A4 =-4.6401 ×10-5 A6 =-5.7328 ×10-6 A8 = 1.3487 ×10-7 A10=-5.6109 ×10-9 第7面(R=4.829 ) K = 2.5253 A4 =-4.9457 ×10-5 A6 =-2.6635 ×10-6 A8 =-1.9920 ×10-8 A10=-1.4707 ×10-9
【0112】 実施例10 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =25.00mm ,ω=32.89 ° r1 = 11.69700 d1 = 4.45522 nd1 =1.72916 νd1 =54.68 r2 = 30.08720 d2 = 1.34283 r3 = -41.55025 (非球面)d3 = 1.00000 nd2 =1.58423 νd2 =30.49 r4 = 10.84053 d4 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r5 = 10.84062 (回折面)d5 = 1.87630 r6 = 26.80377 d6 = 2.46612 nd4 =1.58423 νd4 =30.49 r7 = -22.02732 d7 = 0.00000 nd5 =1001 νd5 =-3.45 r8 = -22.02630 (回折面)d8 = 1.09000 r9 = ∞(絞り) 非球面係数 第3面(R=5.906 ) K = 0 A4 =-7.7371 ×10-6 A6 = 4.5741 ×10-7 A8 =-7.2636 ×10-9 A10= 4.7881 ×10-11 第5面(R=4.723 ) K = 0 A4 = 3.1670 ×10-8 A6 = 0 A8 = 0 A10= 0 第8面(R=4.797 ) K = 0 A4 =-7.3111 ×10-9 A6 =-5.9036 ×10-11 A8 = 0 A10= 0 。
【0113】 実施例11 f=26.90mm ,FNO=3.6 ,fB =20.84mm ,ω=32.79 ° r1 = 5.37438 (非球面)d1 = 2.78272 nd1 =1.52542 νd1 =55.78 r2 = 5.79090 (非球面)d2 = 1.27294 r3 = -33.01785 (非球面)d3 = 1.00000 nd2 =1.58423 νd2 =30.49 r4 = 15.24410 d4 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r5 = 15.24554 (回折面)d5 = 0.58799 r6 = 15.24727 d6 = 1.49141 nd4 =1.58423 νd4 =30.49 r7 = -20.11088 d7 = 0.20000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第1面(R=4.308 ) K = 0.1190 A4 = 6.5071 ×10-5 A6 =-2.2132 ×10-6 A8 = 5.0934 ×10-7 A10= 0 第2面(R=3.056 ) K =-0.1131 A4 = 1.0040 ×10-3 A6 = 5.7254 ×10-5 A8 = 2.2904 ×10-6 A10= 3.0991 ×10-7 第3面(R=3.048 ) K =13.3914 A4 =-9.8739 ×10-6 A6 = 1.2344 ×10-5 A8 = 5.7100 ×10-7 A10=-5.4755 ×10-8
【0114】 実施例12 f=26.90mm ,FNO=4.6 ,fB =21.00mm ,ω=32.79 ° r1 = 5.85889 (非球面)d1 = 3.16000 nd1 =1.49241 νd1 =50.59 r2 = 9.50783 d2 = 1.02446 r3 = -9.89497 (非球面)d3 = 1.00000 nd2 =1.58423 νd2 =26.04 r4 = 21.58810 d4 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r5 = 21.58966 (回折面)d5 = 0.66830 r6 = 12.38767 (非球面)d6 = 1.05413 nd4 =1.58423 νd4 =26.04 r7 = -20.32729 (非球面)d7 = 0.20000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第1面(R=4.414 ) K = 0.0226 A4 = 6.9283 ×10-5 A6 = 5.5189 ×10-6 A8 = 2.0327 ×10-8 A10= 5.1874 ×10-10 A12= 8.1009 ×10-10 第3面(R=2.962 ) K =-0.4325 A4 = 1.1278 ×10-3 A6 =-1.3806 ×10-5 A8 = 1.3373 ×10-6 A10=-1.7370 ×10-8 第6面(R=2.351 ) K =-16.3902 A4 =-1.2882 ×10-3 A6 =-2.3357 ×10-4 A8 =-9.9458 ×10-6 A10=-1.0145 ×10-6 第7面(R=2.377 ) K = 7.9428 A4 =-3.0875 ×10-4 A6 =-2.7930 ×10-4 A8 = 5.5925 ×10-6 A10=-1.1558 ×10-6
【0115】 実施例13 f=26.90mm ,FNO=4.6 ,fB =20.99mm ,ω=32.59 ° r1 = 6.09454 (非球面)d1 = 3.16000 nd1 =1.49241 νd1 =57.66 r2 = 12.68861 d2 = 0.72634 r3 = -21.06939 (非球面)d3 = 1.00000 nd2 =1.58423 νd2 =30.49 r4 = 8.24863 (非球面)d4 = 0.75405 r5 = 12.32168 (回折面)d5 = 0.00000 nd3 =1001 νd3 =-3.45 r6 = 12.32223 d6 = 1.32602 nd4 =1.58423 νd4 =30.49 r7 = -18.53866 d7 = 0.20000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第1面(R=4.520 ) K = 0 A4 = 4.8255 ×10-5 A6 =-5.3978 ×10-7 A8 = 7.0772 ×10-7 A10=-4.8018 ×10-8 A12= 1.5015 ×10-9 第3面(R=3.464 ) K =-9.5860 A4 = 9.0515 ×10-5 A6 = 5.3225 ×10-6 A8 =-5.5508 ×10-7 A10= 1.7883 ×10-8 第4面(R=2.852 ) K = 0.9537 A4 = 3.8989 ×10-4 A6 = 5.9968 ×10-5 A8 =-6.0719 ×10-6 A10= 3.0844 ×10-7
【0116】 実施例14 f=33.90mm ,FNO=2.9 ,fB =24.11mm ,ω=32.14 ° r1 = 9.35031 (非球面)d1 = 4.48063 nd1 =1.52542 νd1 =55.78 r2 = 18.51020 (非球面)d2 = 1.85540 r3 = -61.24646 (回折面)d3 = 0.00000 nd2 =1001 νd2 =-3.45 r4 = -61.24271 d4 = 1.00000 nd3 =1.58423 νd3 =30.49 r5 = 9.56276 (非球面)d5 = 0.75367 r6 = 17.74030 d6 = 3.92632 nd4 =1.78590 νd4 =44.20 r7 = -37.27995 d7 = 1.09000 r8 = ∞(絞り) 非球面係数 第1面(R=7.848 ) K = 0.4192 A4 =-4.3309 ×10-5 A6 = 8.3453 ×10-7 A8 =-2.3090 ×10-8 A10= 2.1366 ×10-10 第2面(R=6.460 ) K =-9.6660 A4 = 4.3615 ×10-4 A6 = 2.8459 ×10-6 A8 =-7.3639 ×10-8 A10= 3.9493 ×10-9 第3面(R=5.858 ) K =-0.0448 A4 =-5.1078 ×10-8 A6 = 1.1398 ×10-9 A8 =-1.6915 ×10-11 A10= 0 第5面(R=4.722 ) K =-0.4616 A4 =-1.9069 ×10-4 A6 = 9.1144 ×10-6 A8 =-3.7767 ×10-7 A10= 6.4327 ×10-9
【0117】次に、上記実施例1、4、7、8、11、
14の無限遠物点に対する球面収差、非点収差、歪曲収
差、倍率色収差を表す収差図をそれぞれ図20〜図25
に示す。
【0118】以上の各実施例の前記条件式(1)〜(1
9)の値を下記の表に示す。
【0119】以上の本発明のトリプレットレンズは、例
えば次のように構成できる。 〔1〕 明るさ絞りを有し、物体側より、正レンズ、負
レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面の回折
面を有し、次の条件を満たしていることを特徴とするト
リプレットレンズ。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
れぞれ最大値、最小値とし、Σは複数の回折面があると
きに全ての面の和をとることを意味している。ここで、
パワーPD (y)は、回折面をウルトラハイインデック
ス法で表した場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
面効果がない場合には、近軸曲率半径とし、非球面効果
がある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0120】〔2〕 明るさ絞りを有し、物体側より、
正レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくと
も1面の回折面と、少なくとも1面の非球面を有するこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。
【0121】〔3〕 明るさ絞りを有し、物体側より、
正レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくと
も1面の回折面を有し、次の条件を満たしていることを
特徴とするトリプレットレンズ。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
る。
【0122】〔4〕 明るさ絞りを有し、物体側より、
正レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくと
も1面の回折面を有し、次の条件を満たしていることを
特徴とするトリプレットレンズ。 10<ν1d−ν2d<30 ・・・(9) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数、ν2d
は物体側より第2レンズのアッべ数である。
【0123】〔5〕 明るさ絞りを有し、物体側より、
正レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくと
も1枚のプラスチックレンズと、少なくとも1面の回折
面を有することを特徴とするトリプレットレンズ。
【0124】〔6〕 物体側より、正レンズ、負レン
ズ、正レンズ、明るさ絞りの順で構成され、少なくとも
1面の回折面を有することを特徴とするトリプレットレ
ンズ。
【0125】〔7〕 上記〔1〕において、回折面は次
の条件を満たしていることを特徴とするトリプレットレ
ンズ。 0.6<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.0 ・・・(2)。
【0126】〔8〕 上記〔1〕において、非球面上に
回折面を構成したことを特徴とするトリプレットレン
ズ。
【0127】
〔9〕 上記〔2〕において、回折面と非
球面は次の条件を満たしていることを特徴とするトリプ
レットレンズ。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(3) 0.15<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2.5・・・(4) ただし、PDmax、PDminは有効径内の光軸からの高さy
での回折面のパワーPD(y)のそれぞれ最大値、最小
値とし、PAmax、PAminは有効径内の光軸からの高さy
での非球面のパワーPA (y)の最大値、最小値とす
る。Σは複数の回折面、非球面があるときに全ての面の
和をとることを意味している。ここで、パワーP
D (y)、回折面をウルトラハイインデックス法で表し
た場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) また、パワーPA (y)は次のように定義する。 PA (y)=(n−1)・1/rA (y)・・・(非球
面が物体側のとき) PA (y)=(1−n)・1/rA (y)・・・(非球
面が像側のとき) ここで、nは回折面の場合はウルトラハイインデックス
法によるd線の屈折率、非球面の場合はレンズのd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、rA (y)は曲率半径、ただし、r
D1(y)、rD2(y)、rA (y)は、非球面効果がな
い場合には、近軸曲率半径とする。また、非球面効果が
ある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0128】〔10〕 上記〔2〕において、回折面と
非球面は次の条件を満たしていることを特徴とするトリ
プレットレンズ。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2 ・・・(5) 0.3<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2 ・・・(6)。
【0129】〔11〕 上記〔2〕において、一方の面
は回折面、他方の面は非球面からなるレンズを有するこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。
【0130】〔12〕 上記〔3〕において、回折面は
次の条件を満たしていることを特徴とするトリプレット
レンズ。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.5 ・・・(8)。
【0131】〔13〕 上記〔5〕において、プラスチ
ックレンズは正のパワーを有し、アクリル系樹脂からな
ることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0132】〔14〕 上記〔5〕において、プラスチ
ックレンズは負のパワーを有し、ポリカーボネイト系樹
脂からなることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0133】〔15〕 上記〔5〕において、プラスチ
ックレンズは正のパワーを有し、低吸湿な有機材料から
なることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0134】〔16〕 上記〔5〕において、回折面は
プラスチックレンズに構成してあることを特徴とするト
リプレットレンズ。
【0135】〔17〕 上記〔5〕において、少なくと
も1面の非球面を有していることを特徴とするトリプレ
ットレンズ。
【0136】〔18〕 上記〔5〕において、第2レン
ズがプラスチックレンズであることを特徴とするトリプ
レットレンズ。
【0137】〔19〕 上記〔18〕において、回折面
は次の条件を満たしていることを特徴とするトリプレッ
トレンズ。 15<fDOE /f<60 ・・・(10) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0138】〔20〕 上記〔5〕において、第2レン
ズと第3レンズがプラスチックレンズであることを特徴
とするトリプレットレンズ。
【0139】〔21〕 上記〔20〕において、回折面
は次の条件を満たしていることを特徴とするトリプレッ
トレンズ。 10<fDOE /f<45 ・・・(11) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0140】〔22〕 上記〔20〕において、第2レ
ンズに回折面を有し、その回折面は次の条件を満たして
いることを特徴とするトリプレットレンズ。 15<fDOE /f<45 ・・・(12) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0141】〔23〕 上記〔20〕において、第2レ
ンズと第3レンズにそれぞれ少なくとも1面の回折面を
有していることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0142】〔24〕 上記〔20〕において、第1レ
ンズは次の条件を満たしていることを特徴とするトリプ
レットレンズ。 39<ν1d<56 ・・・(13) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数であ
る。
【0143】〔25〕 上記〔20〕において、第1レ
ンズは次の条件を満たしていることを特徴とするトリプ
レットレンズ。 1.67<n1d<1.81 ・・・(14) ただし、n1dは物体側より第1レンズのd線の屈折率で
ある。
【0144】〔26〕 上記〔5〕において、全てのレ
ンズがプラスチックレンズであることを特徴とするトリ
プレットレンズ。
【0145】〔27〕 上記〔26〕において、回折面
は次の条件を満たしていることを特徴とするトリプレッ
トレンズ。 3<fDOE /f<15 ・・・(15) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0146】〔28〕 上記〔26〕において、少なく
とも2面の非球面を有していることを特徴とするトリプ
レットレンズ。
【0147】〔29〕 上記〔26〕において、少なく
とも物体側より第1面に非球面を有していることを特徴
とするトリプレットレンズ。
【0148】〔30〕 上記〔26〕において、少なく
とも1枚の両面非球面レンズを有していることを特徴と
するトリプレットレンズ。
【0149】〔31〕 上記〔26〕において、第3レ
ンズは次の条件を満たしていることを特徴とするトリプ
レットレンズ。 1.55<n3d<1.60 ・・・(16) ただし、n3dは物体側より第3レンズのd線の屈折率で
ある。
【0150】〔32〕 上記〔3〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面は次の条件を満たしていることを
特徴とするトリプレットレンズ。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
れぞれ最大値、最小値とし、Σは複数の回折面があると
きに全ての面の和をとることを意味している。ここで、
パワーPD (y)は、回折面をウルトラハイインデック
ス法で表した場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
面効果がない場合には、近軸曲率半径とし、非球面効果
がある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0151】〔33〕 上記〔3〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面は次の条件を満たしていることを
特徴とするトリプレットレンズ。 0.6<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.0 ・・・(2) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
れぞれ最大値、最小値とし、Σは複数の回折面があると
きに全ての面の和をとることを意味している。ここで、
パワーPD (y)は、回折面をウルトラハイインデック
ス法で表した場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
面効果がない場合には、近軸曲率半径とし、非球面効果
がある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0152】〔34〕 上記〔3〕から〔6〕の何れか
1項において、少なくとも1面の回折面と、少なくとも
1面の非球面を有していることを特徴とするトリプレッ
トレンズ。
【0153】〔35〕 上記〔3〕から〔6〕の何れか
1項において、少なくとも1面の回折面と、少なくとも
1面の非球面を有し、回折面と非球面は次の条件を満た
していることを特徴とするトリプレットレンズ。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(3) 0.15<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2.5・・・(4) ただし、PDmax、PDminは有効径内の光軸からの高さy
での回折面のパワーPD(y)のそれぞれ最大値、最小
値とし、PAmax、PAminは有効径内の光軸からの高さy
での非球面のパワーPA (y)の最大値、最小値とす
る。Σは複数の回折面、非球面があるときに全ての面の
和をとることを意味している。ここで、パワーP
D (y)、回折面をウルトラハイインデックス法で表し
た場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) また、パワーPA (y)は次のように定義する。 PA (y)=(n−1)・1/rA (y)・・・(非球
面が物体側のとき) PA (y)=(1−n)・1/rA (y)・・・(非球
面が像側のとき) ここで、nは回折面の場合はウルトラハイインデックス
法によるd線の屈折率、非球面の場合はレンズのd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、rA (y)は曲率半径、ただし、r
D1(y)、rD2(y)、rA (y)は、非球面効果がな
い場合には、近軸曲率半径とする。また、非球面効果が
ある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0154】〔36〕 上記〔3〕から〔6〕の何れか
1項において、少なくとも1面の回折面と、少なくとも
1面の非球面を有し、回折面と非球面は次の条件を満た
していることを特徴とするトリプレットレンズ。 0≦Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2 ・・・(5) 0.3<Σ(|(PAmax−PAmin)/PAmax|)<2 ・・・(6) ただし、PDmax、PDminは有効径内の光軸からの高さy
での回折面のパワーPD(y)のそれぞれ最大値、最小
値とし、PAmax、PAminは有効径内の光軸からの高さy
での非球面のパワーPA (y)の最大値、最小値とす
る。Σは複数の回折面、非球面があるときに全ての面の
和をとることを意味している。ここで、パワーP
D (y)、回折面をウルトラハイインデックス法で表し
た場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
(y)) また、パワーPA (y)は次のように定義する。 PA (y)=(n−1)・1/rA (y)・・・(非球
面が物体側のとき) PA (y)=(1−n)・1/rA (y)・・・(非球
面が像側のとき) ここで、nは回折面の場合はウルトラハイインデックス
法によるd線の屈折率、非球面の場合はレンズのd線の
屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
側曲率半径、rA (y)は曲率半径、ただし、r
D1(y)、rD2(y)、rA (y)は、非球面効果がな
い場合には、近軸曲率半径とする。また、非球面効果が
ある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
面定義式である。
【0155】〔37〕 上記〔1〕、〔2〕、〔4〕、
〔5〕、〔6〕の何れか1項において、回折面は次の条
件を満たしていることを特徴とするトリプレットレン
ズ。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
る。
【0156】〔38〕 上記〔1〕から〔5〕の何れか
1項において、明るさ絞りを最も像側に配置したことを
特徴とするトリプレットレンズ。
【0157】〔39〕 上記〔6〕又は〔38〕におい
て、回折面は第1レンズの像側に構成したことを特徴と
するトリプレットレンズ。
【0158】〔40〕 上記〔6〕又は〔38〕におい
て、回折面は第2レンズの物体側に構成したことを特徴
とするトリプレットレンズ。
【0159】〔41〕 上記〔6〕又は〔38〕におい
て、回折面は第2レンズの像側に構成したことを特徴と
するトリプレットレンズ。
【0160】〔42〕 上記〔6〕又は〔38〕におい
て、回折面は第3レンズの物体側に構成したことを特徴
とするトリプレットレンズ。
【0161】〔43〕 上記〔1〕、〔2〕、〔3〕、
〔4〕、〔6〕の何れか1項において、回折面は次の条
件を満たしていることを特徴とするトリプレットレン
ズ。 15<fDOE /f<60 ・・・(10) ただし、fDOE は回折面の焦点距離、fは全系の焦点距
離である。
【0162】〔44〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、第1レンズは次の条件を満たしているこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。 0.55<f1 /f<0.9 ・・・(17) ただし、f1 は物体側より第1レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0163】〔45〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、第2レンズは次の条件を満たしているこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。 −0.5<f2 /f<−0.3 ・・・(18) ただし、f2 は物体側より第2レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0164】〔46〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、第3レンズは次の条件を満たしているこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。 0.4<f3 /f<0.7 ・・・(19) ただし、f3 は物体側より第3レンズの焦点距離、fは
全系の焦点距離である。
【0165】〔47〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面はキノフォームで構成されている
ことを特徴とするトリプレットレンズ。
【0166】〔48〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面はバイナリー光学素子で構成され
ていることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0167】〔49〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、回折効率を最大にする波長を設計波長と
するとき、設計波長λDOE は、次の式を満たすことを特
徴とするトリプレットレンズ。 470nm<λDOE <550nm ・・・(20)。
【0168】〔50〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面の利用回折次数は1次であること
を特徴とするトリプレットレンズ。
【0169】〔51〕 上記〔1〕から〔6〕の何れか
1項において、回折面は基材に密着させた樹脂で構成さ
れいてることを特徴とするトリプレットレンズ。
【0170】〔52〕 上記〔2〕において、色収差を
補正する回折面と単色収差を補正する非球面をそれぞれ
少なくとも1面ずつ有することを特徴とするトリプレッ
トレンズ。
【0171】〔53〕 明るさ絞りを有し、物体側よ
り、正レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、少な
くとも1面の回折面を有し、次の条件を満たしているこ
とを特徴とするトリプレットレンズ。 20<ν1d−ν2d<28 ・・・(9’) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数、ν2d
は物体側より第2レンズのアッべ数である。
【0172】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、トリプレットレンズに回折面を適切に用いること
により、色収差やコマ収差等の単色収差の補正された大
口径な光学系を得ることができ、それによってカメラ等
に用いられる撮影光学系を明るく高性能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】回折格子の回折作用を説明するための図であ
る。
【図2】キノフォームの断面形状を示す図である。
【図3】バイナリー光学素子の断面形状を示す図であ
る。
【図4】設計次数を1、設計波長を500nmにしたと
きの波長と次数0、1、2の回折効率の関係を示す図で
ある。
【図5】設計次数を1〜5にしたときの回折効率の変化
を示す図である。
【図6】実施例1の光軸を含むレンズ断面図である。
【図7】実施例2の光軸を含むレンズ断面図である。
【図8】実施例3の光軸を含むレンズ断面図である。
【図9】実施例4の光軸を含むレンズ断面図である。
【図10】実施例5の光軸を含むレンズ断面図である。
【図11】実施例6の光軸を含むレンズ断面図である。
【図12】実施例7の光軸を含むレンズ断面図である。
【図13】実施例8の光軸を含むレンズ断面図である。
【図14】実施例9の光軸を含むレンズ断面図である。
【図15】実施例10の光軸を含むレンズ断面図であ
る。
【図16】実施例11の光軸を含むレンズ断面図であ
る。
【図17】実施例12の光軸を含むレンズ断面図であ
る。
【図18】実施例13の光軸を含むレンズ断面図であ
る。
【図19】実施例14の光軸を含むレンズ断面図であ
る。
【図20】実施例1の収差図である。
【図21】実施例4の収差図である。
【図22】実施例7の収差図である。
【図23】実施例8の収差図である。
【図24】実施例11の収差図である。
【図25】実施例14の収差図である。
【図26】本発明において用いる回折面の具体的な形状
を例示する断面図である。
【符号の説明】
21…透明部 22…不透明部 23…高屈折率部 24…低屈折率部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 明るさ絞りを有し、物体側より、正レン
    ズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面
    の回折面を有し、次の条件を満たしていることを特徴と
    するトリプレットレンズ。 0.5<Σ(|(PDmax−PDmin)/PDmax|)<2.5 ・・・(1) ただし、PDmax、PDminは次の式で定義される有効径内
    の光軸からの高さyでの回折面のパワーPD (y)のそ
    れぞれ最大値、最小値とし、Σは複数の回折面があると
    きに全ての面の和をとることを意味している。ここで、
    パワーPD (y)は、回折面をウルトラハイインデック
    ス法で表した場合、次のように定義する。 PD (y)=(n−1)・(1/rD1(y)−1/rD2
    (y)) ここで、nはウルトラハイインデックス法によるd線の
    屈折率、rD1(y)は物体側曲率半径、rD2(y)は像
    側曲率半径、ただし、rD1(y)、rD2(y)は、非球
    面効果がない場合には、近軸曲率半径とし、非球面効果
    がある場合には、次の式で定義した曲率半径とする。 r(y)=y・(1+f’(y)2 )/f”(y) ただし、ここで、yは光軸からの高さ、f(y)は非球
    面定義式である。
  2. 【請求項2】 明るさ絞りを有し、物体側より、正レン
    ズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面
    の回折面と、少なくとも1面の非球面を有することを特
    徴とするトリプレットレンズ。
  3. 【請求項3】 明るさ絞りを有し、物体側より、正レン
    ズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面
    の回折面を有し、次の条件を満たしていることを特徴と
    するトリプレットレンズ。 0.15<(d・Ih・Fno)/f2 <0.8 ・・・(7) ただし、dは明るさ絞りから回折面までの軸上距離、I
    hは像高、FnoはFナンバー、fは全系の焦点距離であ
    る。
  4. 【請求項4】 明るさ絞りを有し、物体側より、正レン
    ズ、負レンズ、正レンズから構成され、少なくとも1面
    の回折面を有し、次の条件を満たしていることを特徴と
    するトリプレットレンズ。 10<ν1d−ν2d<30 ・・・(9) ただし、ν1dは物体側より第1レンズのアッべ数、ν2d
    は物体側より第2レンズのアッべ数である。
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