JPH1152236A - リヤーフォーカス式のズームレンズ - Google Patents
リヤーフォーカス式のズームレンズInfo
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- JPH1152236A JPH1152236A JP9221951A JP22195197A JPH1152236A JP H1152236 A JPH1152236 A JP H1152236A JP 9221951 A JP9221951 A JP 9221951A JP 22195197 A JP22195197 A JP 22195197A JP H1152236 A JPH1152236 A JP H1152236A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
- G02B15/163—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
- G02B15/167—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
- G02B15/173—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses arranged +-+
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- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
- G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
- G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
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- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/145—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
- G02B15/1451—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive
- G02B15/145113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +-++-
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわた
り、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に
わたり、良好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式
のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈
折力の第４群の４つのレンズ群を有し、該第２群と第４
群を移動させて変倍を行い、該第４群を移動させてフォ
ーカスを行うリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て、該第４群は光軸に対して回転対称な回折光学素子を
有していること。
り、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に
わたり、良好なる光学性能を有したリヤーフォーカス式
のズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈
折力の第４群の４つのレンズ群を有し、該第２群と第４
群を移動させて変倍を行い、該第４群を移動させてフォ
ーカスを行うリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て、該第４群は光軸に対して回転対称な回折光学素子を
有していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリヤーフォーカス式
のズームレンズに関し、特にレンズ系の一部に回折光学
素子を用いることによって諸収差、特に色収差を良好に
補正した写真用カメラやビデオカメラ、そして放送用カ
メラ等に用いられる変倍比１０以上，広角端のＦナンバ
ー１．６〜１．８程度の大口径比で高変倍比のレンズ系
全体の小型化を図ったリヤーフォーカス式のズームレン
ズに関するものである。
のズームレンズに関し、特にレンズ系の一部に回折光学
素子を用いることによって諸収差、特に色収差を良好に
補正した写真用カメラやビデオカメラ、そして放送用カ
メラ等に用いられる変倍比１０以上，広角端のＦナンバ
ー１．６〜１．８程度の大口径比で高変倍比のレンズ系
全体の小型化を図ったリヤーフォ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、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚まし
い進歩が見られ、特にレンズ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。
化に伴い、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚まし
い進歩が見られ、特にレンズ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一つの手段とし
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。
て、物体側の第１群以外のレンズ群を移動させてフォー
カスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが
知られている。
【０００４】一般にリヤーフォーカス式のズームレンズ
は第１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
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
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すみ迅速な
焦点合わせができる等の特長がある。
は第１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
型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易
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すみ迅速な
焦点合わせができる等の特長がある。
【０００５】このようなリヤーフォーカス式のズームレ
ンズとして、例えば特開昭６２−２１５２２５号公報
や、特開昭６２−２０６５１６号公報，特開昭６２−２
４２１３号公報，特開昭６３−２４７３１６号公報、そ
して特開平４−４３３１１号公報では、物体側より順に
正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力
の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群
を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第４群を移動
させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行った４群タ
イプのリヤーフォーカス式のズームレンズが提案されて
いる。
ンズとして、例えば特開昭６２−２１５２２５号公報
や、特開昭６２−２０６５１６号公報，特開昭６２−２
４２１３号公報，特開昭６３−２４７３１６号公報、そ
して特開平４−４３３１１号公報では、物体側より順に
正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力
の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群
を有し、第２群を移動させて変倍を行い、第４群を移動
させて変倍に伴う像面変動とフォーカスを行った４群タ
イプのリヤーフォーカス式のズームレンズが提案されて
いる。
【０００６】又、４群タイプのリヤーフォーカス式のズ
ームレンズとして特開平４−４３３１１号公報，特開平
４−１５３６１５号公報，特開平５−１９１６５号公
報，特開平５−２７１６７号公報及び特開平５−６０９
７３号公報では、第４レンズ群を正レンズ１枚又は正レ
ンズ２枚で構成したレンズ全長の短いズームレンズが提
案されている。特開平５−６０９７４号公報では、第４
レンズ群が正レンズと負レンズの２枚で構成されたズー
ムレンズが提案されている。
ームレンズとして特開平４−４３３１１号公報，特開平
４−１５３６１５号公報，特開平５−１９１６５号公
報，特開平５−２７１６７号公報及び特開平５−６０９
７３号公報では、第４レンズ群を正レンズ１枚又は正レ
ンズ２枚で構成したレンズ全長の短いズームレンズが提
案されている。特開平５−６０９７４号公報では、第４
レンズ群が正レンズと負レンズの２枚で構成されたズー
ムレンズが提案されている。
【０００７】又、特開平２−３９０１１号公報や特開平
６−１８７８２号公報では４群タイプのリヤーフォーカ
ス式のズームレンズにおいて、第１群を正レンズと負レ
ンズの２枚より構成した変倍比６〜８のズームレンズが
提案されている。
６−１８７８２号公報では４群タイプのリヤーフォーカ
ス式のズームレンズにおいて、第１群を正レンズと負レ
ンズの２枚より構成した変倍比６〜８のズームレンズが
提案されている。
【０００８】又特開平４−３０１６１２号公報では物体
側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、
正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして負の
屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、第２群を移動
させて変倍を行い、第４群を移動させて変倍に伴う像面
変動の補正とフォーカスを行い、レンズ系全体をテレフ
ォトタイプに近づけてレンズ全長の短縮化を図った５群
タイプのズームレンズが提案されている。
側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、
正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして負の
屈折力の第５群の５つのレンズ群を有し、第２群を移動
させて変倍を行い、第４群を移動させて変倍に伴う像面
変動の補正とフォーカスを行い、レンズ系全体をテレフ
ォトタイプに近づけてレンズ全長の短縮化を図った５群
タイプのズームレンズが提案されている。
【０００９】一方、多くのズームレンズにおいては、レ
ンズ系中に非球面を設けることによって諸収差を良好に
補正しつつ、レンズ系全体の小型化を図りつつ、高い光
学性能を得ている。
ンズ系中に非球面を設けることによって諸収差を良好に
補正しつつ、レンズ系全体の小型化を図りつつ、高い光
学性能を得ている。
【００１０】又、諸収差のうち色収差については分散の
異なる硝材を組み合わせて補正する方法の他にレンズ面
又は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設
けて補正した光学系が、例えば特開平４−２１３４２１
号公報や特開平６−３２４２６２号公報、米国特許第
５，２６８，７９０号等で提案されている。このうち、
米国特許第５，２６８，７９０号では第２群と第３群に
回折光学素子を用いたズームレンズを提案している。
異なる硝材を組み合わせて補正する方法の他にレンズ面
又は光学系の一部に回折作用を有する回折光学素子を設
けて補正した光学系が、例えば特開平４−２１３４２１
号公報や特開平６−３２４２６２号公報、米国特許第
５，２６８，７９０号等で提案されている。このうち、
米国特許第５，２６８，７９０号では第２群と第３群に
回折光学素子を用いたズームレンズを提案している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】一般にズームレンズに
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となり、更に
近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
おいてリヤーフォーカス方式を採用するとレンズ系全体
が小型化され又迅速なるフォーカスが可能となり、更に
近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【００１２】しかしながら反面、フォーカスの際の収差
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しく
なってくるという問題点が生じてくる。
変動が大きくなり、無限遠物体から近距離物体に至る物
体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変難しく
なってくるという問題点が生じてくる。
【００１３】例えば、大口径比で高変倍のズームレンズ
では変倍による色収差の変動が大きくなってきて全変倍
範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を
得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じてく
る。
では変倍による色収差の変動が大きくなってきて全変倍
範囲にわたり、又物体距離全般にわたり高い光学性能を
得るのが大変難しくなってくるという問題点が生じてく
る。
【００１４】特にズーム比が１０倍以上の高変倍比の４
群又は５群より成るズームレンズでは第１群や第４群内
で発生する色収差を補正するため、張り合わせレンズを
用いることが多い。そしてレンズ群に対し、非球面を用
いることによりレンズ群のレンズ枚数を削減し、レンズ
全長を短くする方法がとられている。
群又は５群より成るズームレンズでは第１群や第４群内
で発生する色収差を補正するため、張り合わせレンズを
用いることが多い。そしてレンズ群に対し、非球面を用
いることによりレンズ群のレンズ枚数を削減し、レンズ
全長を短くする方法がとられている。
【００１５】しかしながら、レンズ枚数を減らすと色収
差の補正をする要素が不十分になってきて、変倍に伴う
色収差の変動を良好に補正することが困難になってく
る。
差の補正をする要素が不十分になってきて、変倍に伴う
色収差の変動を良好に補正することが困難になってく
る。
【００１６】一般に正レンズに低分散ガラスを用いれ
ば、色収差を軽減することもできる。しかしながら一般
に低分散のガラスは屈折率が低く加工が難しいレンズ形
状になりやすい。この為、第１群又は第４群の屈折力を
弱くすると、これに応じて他のレンズ群の屈折力も弱く
しなければならず、第１群又は第４群の径が大きくなり
結果として第１群や第４群のレンズ肉厚を増す必要が生
じてレンズ全長が長大化してくる。
ば、色収差を軽減することもできる。しかしながら一般
に低分散のガラスは屈折率が低く加工が難しいレンズ形
状になりやすい。この為、第１群又は第４群の屈折力を
弱くすると、これに応じて他のレンズ群の屈折力も弱く
しなければならず、第１群又は第４群の径が大きくなり
結果として第１群や第４群のレンズ肉厚を増す必要が生
じてレンズ全長が長大化してくる。
【００１７】本発明は、４群タイプ又は５群タイプのリ
ヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、各レンズ群
のレンズ構成を適切に設定することにより、広角端から
望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超
至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性
能を有した大口径比で高変倍比のリヤーフォーカス式の
ズームレンズの提供を目的とする。
ヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、各レンズ群
のレンズ構成を適切に設定することにより、広角端から
望遠端に至る全変倍範囲にわたり、又無限遠物体から超
至近物体に至る物体距離全般にわたり、良好なる光学性
能を有した大口径比で高変倍比のリヤーフォーカス式の
ズームレンズの提供を目的とする。
【００１８】特に、４群タイプのリヤーフォーカス式の
ズームレンズでは第４群に回折光学素子を導入し、回折
光学的な作用を利用することで第４群で発生する色収差
を低減しつつ第４群のレンズ枚数を削減し、レンズ全長
の小型化を達成し、かつ第４群を軽量化すると共に、広
角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり良好なる光学
性能を有するリヤーフォーカス式のズームレンズの提供
を目的とする。
ズームレンズでは第４群に回折光学素子を導入し、回折
光学的な作用を利用することで第４群で発生する色収差
を低減しつつ第４群のレンズ枚数を削減し、レンズ全長
の小型化を達成し、かつ第４群を軽量化すると共に、広
角端から望遠端に至る全変倍範囲にわたり良好なる光学
性能を有するリヤーフォーカス式のズームレンズの提供
を目的とする。
【００１９】又、５群タイプのリヤーフォーカス式のズ
ームレンズでは第１群に回折光学素子を導入し、回折光
学的な作用と屈折系の作用とを合成することにより第１
群で発生する色収差を低減させ、レンズ枚数を少なくし
てレンズ全長の短縮化を図りつつ、広角端から望遠端に
至る全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を有するリヤ
ーフォーカス式のズームレンズの提供を目的とする。
ームレンズでは第１群に回折光学素子を導入し、回折光
学的な作用と屈折系の作用とを合成することにより第１
群で発生する色収差を低減させ、レンズ枚数を少なくし
てレンズ全長の短縮化を図りつつ、広角端から望遠端に
至る全変倍範囲にわたり良好なる光学性能を有するリヤ
ーフォーカス式のズームレンズの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明のリヤーフォーカ
ス式のズームレンズは、 (1-1) 物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力
の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第
４群の４つのレンズ群を有し、該第２群と第４群を移動
させて変倍を行い、該第４群を移動させてフォーカスを
行うリヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、該第
４群は光軸に対して回転対称な回折光学素子を有してい
ることを特徴としている。
ス式のズームレンズは、 (1-1) 物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力
の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第
４群の４つのレンズ群を有し、該第２群と第４群を移動
させて変倍を行い、該第４群を移動させてフォーカスを
行うリヤーフォーカス式のズームレンズにおいて、該第
４群は光軸に対して回転対称な回折光学素子を有してい
ることを特徴としている。
【００２１】(1-2) 物体側より順に正の屈折力の第１
群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈
折力の第４群、そして負の屈折力の第５群の５つのレン
ズ群を有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行
い、該第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤ
ーフォーカス式のズームレンズにおいて、該第１群は１
枚ずつの正レンズと負レンズ、そして光軸に対して回転
対称な回折光学素子を有していることを特徴としてい
る。
群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈
折力の第４群、そして負の屈折力の第５群の５つのレン
ズ群を有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行
い、該第４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤ
ーフォーカス式のズームレンズにおいて、該第１群は１
枚ずつの正レンズと負レンズ、そして光軸に対して回転
対称な回折光学素子を有していることを特徴としてい
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明のリヤーフォ
ーカス式のズームレンズの後述する数値実施例１〜５の
レンズ断面図、図６〜図８は数値実施例１，図９〜図１
１は数値実施例２，図１２〜図１４は数値実施例３，図
１５〜図１７は数値実施例４，図１８〜図２０は数値実
施例５の諸収差図である。
ーカス式のズームレンズの後述する数値実施例１〜５の
レンズ断面図、図６〜図８は数値実施例１，図９〜図１
１は数値実施例２，図１２〜図１４は数値実施例３，図
１５〜図１７は数値実施例４，図１８〜図２０は数値実
施例５の諸収差図である。
【００２３】収差図において図６，９，１２，１５，１
８は広角端、図７，１０，１３，１６，１９は中間、図
８，１１，１４，１７，２０は望遠端を示す。
８は広角端、図７，１０，１３，１６，１９は中間、図
８，１１，１４，１７，２０は望遠端を示す。
【００２４】まず、図１，図２の数値実施例１，２のレ
ンズ構成の特徴について説明する。図１，図２におい
て、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第
２群、Ｌ３は正の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の
第４群である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の前
方に配置している。Ｇは色分解光学系やフェースプレー
ト、そしてフィルター等のガラスブロックである。ＩＰ
は像面である。
ンズ構成の特徴について説明する。図１，図２におい
て、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第
２群、Ｌ３は正の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の
第４群である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の前
方に配置している。Ｇは色分解光学系やフェースプレー
ト、そしてフィルター等のガラスブロックである。ＩＰ
は像面である。
【００２５】本実施形態では広角端から望遠端への変倍
に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第４群を物体側に凸状の軌跡
を有しつつ移動させて補正している。
に際して矢印のように第２群を像面側へ移動させると共
に、変倍に伴う像面変動を第４群を物体側に凸状の軌跡
を有しつつ移動させて補正している。
【００２６】又、第４群を光軸上移動させてフォーカス
を行うリヤーフォーカス式を採用している。同図に示す
第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠
物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端か
ら望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移
動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフ
ォーカスの際固定である。
を行うリヤーフォーカス式を採用している。同図に示す
第４群の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠
物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端か
ら望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正する為の移
動軌跡を示している。尚、第１群と第３群は変倍及びフ
ォーカスの際固定である。
【００２７】尚、第２群の変倍分担を少なくする為に第
１群を変倍の際に移動させても良い。
１群を変倍の際に移動させても良い。
【００２８】本実施形態においては第４群を移動させて
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第３群と第４群との空間の有効利用を図
りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第３群と第４群との空間の有効利用を図
りレンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００２９】本実施形態において、例えば望遠端におい
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
【００３０】本実施形態では第４群に少なくとも１つの
回折光学素子を設け、その位相を適切に設定し、これに
より第４群で発生する色収差を低減し、全変倍範囲にわ
たり色収差を良好に補正している。
回折光学素子を設け、その位相を適切に設定し、これに
より第４群で発生する色収差を低減し、全変倍範囲にわ
たり色収差を良好に補正している。
【００３１】本実施形態における回折光学素子は、ホロ
グラフィック光学素子（ＨＯＥ）の製作手法であるリソ
グラフィック手法で２値的に製作している。回折光学素
子はバイナリーオプティックス（ＢＩＮＡＲＹ ＯＰＴ
ＩＣＳ）で製作しても良い。この場合、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
も良い。またこれらの方法で製作した方によって成型に
より製造しても良い。
グラフィック光学素子（ＨＯＥ）の製作手法であるリソ
グラフィック手法で２値的に製作している。回折光学素
子はバイナリーオプティックス（ＢＩＮＡＲＹ ＯＰＴ
ＩＣＳ）で製作しても良い。この場合、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
も良い。またこれらの方法で製作した方によって成型に
より製造しても良い。
【００３２】また本実施形態における回折光学素子の形
状は、基準波長（ｄ線）をλ、光軸からの距離をｈ、位
相をφ（ｈ）としたとき φ（ｈ）＝２π／λ（Ｃ2 ・ｈ2 ＋Ｃ4 ・ｈ4 ＋‥‥Ｃ
(2i) ・ｉ・ｈ2i） の式で表されるものである。
状は、基準波長（ｄ線）をλ、光軸からの距離をｈ、位
相をφ（ｈ）としたとき φ（ｈ）＝２π／λ（Ｃ2 ・ｈ2 ＋Ｃ4 ・ｈ4 ＋‥‥Ｃ
(2i) ・ｉ・ｈ2i） の式で表されるものである。
【００３３】次に数値実施例１，２のこの他の構成の特
徴について説明する。
徴について説明する。
【００３４】(イ-1) 第４群に設ける回折光学素子が負の
屈折力であると、それより発生する色収差は屈折光学系
から発生する色収差と同符号となり、回折光学素子によ
る色消し効果が得られなくなる。
屈折力であると、それより発生する色収差は屈折光学系
から発生する色収差と同符号となり、回折光学素子によ
る色消し効果が得られなくなる。
【００３５】そこで本実施形態では回折光学素子が正の
屈折力を持つようにして、色消しを効果的に行って全変
倍範囲にわたり色収差を良好に補正している。
屈折力を持つようにして、色消しを効果的に行って全変
倍範囲にわたり色収差を良好に補正している。
【００３６】(イ-2) 第４群に少なくとも１つの非球面を
施して、特に最も物体側のレンズ面に施して球面収差、
コマ収差、そして歪曲等の諸収差を良好に補正し、高い
光学性能を得ている。このときの非球面形状としてはレ
ンズ周辺部にいくに従い正の屈折力が弱まる形状とし、
球面収差やコマ収差をバランス良く補正している。
施して、特に最も物体側のレンズ面に施して球面収差、
コマ収差、そして歪曲等の諸収差を良好に補正し、高い
光学性能を得ている。このときの非球面形状としてはレ
ンズ周辺部にいくに従い正の屈折力が弱まる形状とし、
球面収差やコマ収差をバランス良く補正している。
【００３７】(イ-3) 第４群を１枚の正レンズ又は１枚の
正レンズと１枚の負レンズより構成している。これによ
り像面湾曲を補正しつつレンズ全長の短縮化を図ってい
る。これにより単レンズと比較し、像面湾曲、像面歪曲
の補正を行う上で有利となっている。
正レンズと１枚の負レンズより構成している。これによ
り像面湾曲を補正しつつレンズ全長の短縮化を図ってい
る。これにより単レンズと比較し、像面湾曲、像面歪曲
の補正を行う上で有利となっている。
【００３８】(イ-4) 前記第４群の焦点距離をｆ４、前記
回折光学素子は該第４群中のレンズの一面に形成されて
おり、該レンズの焦点距離をｆ４ｄ、該レンズから該回
折光学素子を取り除いた後の該レンズの焦点距離をｆ４
ｄ′とするとき ｆ４｛（１／ｆ４ｄ）−（１／ｆ４ｄ′）｝＜１．５６×１０4 ‥‥‥（１） なる条件を満足するようにしている。
回折光学素子は該第４群中のレンズの一面に形成されて
おり、該レンズの焦点距離をｆ４ｄ、該レンズから該回
折光学素子を取り除いた後の該レンズの焦点距離をｆ４
ｄ′とするとき ｆ４｛（１／ｆ４ｄ）−（１／ｆ４ｄ′）｝＜１．５６×１０4 ‥‥‥（１） なる条件を満足するようにしている。
【００３９】これにより色消し効果を増大させている。
条件式（１）の上限値を越えて回折光学素子の屈折力が
強くなりすぎると色消し効果が大きくなりすぎて２次ス
ペクトルによる光学性能の劣化が大きくなってくるので
良くない。
条件式（１）の上限値を越えて回折光学素子の屈折力が
強くなりすぎると色消し効果が大きくなりすぎて２次ス
ペクトルによる光学性能の劣化が大きくなってくるので
良くない。
【００４０】(イ-5) 図１では第４群中の最も像面側のレ
ンズ面に回折光学素子を設けている。又、図２では第４
群中の最も物体側のレンズ面に回折光学素子を設けてい
る。これにより第２群から発生する色収差を全変倍範囲
にわたり補正し、高い光学性能を得ている。
ンズ面に回折光学素子を設けている。又、図２では第４
群中の最も物体側のレンズ面に回折光学素子を設けてい
る。これにより第２群から発生する色収差を全変倍範囲
にわたり補正し、高い光学性能を得ている。
【００４１】(イ-6) 図１では物体側より第３群を物体側
から凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス
状の負レンズより構成して諸収差をバランス良く補正し
ている。
から凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス
状の負レンズより構成して諸収差をバランス良く補正し
ている。
【００４２】(イ-7) 図２では物体側より第３群を像面側
に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと物体側が凸面
の正レンズより構成し、これにより変倍範囲に伴う球面
収差やコマ収差等を良好に補正している。
に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと物体側が凸面
の正レンズより構成し、これにより変倍範囲に伴う球面
収差やコマ収差等を良好に補正している。
【００４３】本発明において第４レンズ群で十分な色収
差補正が行われるためには第４レンズ群のすべてのレン
ズの、焦点距離及びアッベ数をそれぞれｆ４ｉ、ν４ｉ
（ｉ＝１，２‥‥）、第４レンズ群の回折光学面の２次
項の係数をＣ24 とするとき ｜０．５７９７・Ｃ24 ＋Σ｛１／（ｆ４ｉ・ν４ｉ）｝｜・ｆ４ ＜９．８×１０-3 ‥‥（２） なる条件を満足するのが望ましい。
差補正が行われるためには第４レンズ群のすべてのレン
ズの、焦点距離及びアッベ数をそれぞれｆ４ｉ、ν４ｉ
（ｉ＝１，２‥‥）、第４レンズ群の回折光学面の２次
項の係数をＣ24 とするとき ｜０．５７９７・Ｃ24 ＋Σ｛１／（ｆ４ｉ・ν４ｉ）｝｜・ｆ４ ＜９．８×１０-3 ‥‥（２） なる条件を満足するのが望ましい。
【００４４】条件式（２）では第４レンズ群に関して屈
折光学面と回折光学面での色消し効果が合成されて十分
に色収差が補正するための条件である。
折光学面と回折光学面での色消し効果が合成されて十分
に色収差が補正するための条件である。
【００４５】一般に屈折光学系のアッベ数（分散値）は
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
【００４６】一方回折光学面での分散値νｄはｄ線，Ｃ
線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
【００４７】また回折光学面の主波長における近軸的な
１次回折光の屈折力ψは回折光学面の位相を表す前式よ
り２次項の係数をＣ2 としたとき ψ＝−２・Ｃ2 と表される。
１次回折光の屈折力ψは回折光学面の位相を表す前式よ
り２次項の係数をＣ2 としたとき ψ＝−２・Ｃ2 と表される。
【００４８】ある群で発生する色収差はψ／νに比例す
るのでこれに相当する量は回折光学面では −２・Ｃ2 ／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ2 となる。
るのでこれに相当する量は回折光学面では −２・Ｃ2 ／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ2 となる。
【００４９】また屈折光学系ではこの量は Σ１／（ｆ・ν） となる。
【００５０】従ってこの和が０に近いほどその群の色収
差補正が十分に行われていることが判る。
差補正が十分に行われていることが判る。
【００５１】条件式（２）の範囲内を越えてしまうと第
１レンズ群で発生する色収差の補正が不十分になってし
まうので良くない。
１レンズ群で発生する色収差の補正が不十分になってし
まうので良くない。
【００５２】第３レンズ群の焦点距離と第４レンズ群の
焦点距離は ０．３＜ｆ４／ｆ３＜１．３ ‥‥‥（３） なる条件を満たすことが望ましい。
焦点距離は ０．３＜ｆ４／ｆ３＜１．３ ‥‥‥（３） なる条件を満たすことが望ましい。
【００５３】条件式（３）の上限を越えて第３レンズ群
の屈折力を強くしすぎるとバックフォーカスが短くなり
すぎ、光学フィルター等を挿入する空間が足りなくなっ
てしまう。
の屈折力を強くしすぎるとバックフォーカスが短くなり
すぎ、光学フィルター等を挿入する空間が足りなくなっ
てしまう。
【００５４】逆に条件式（３）の下限を越えて第３レン
ズ群の屈折力を弱くしすぎるとバックフォーカスが長く
なりすぎコンパクト化する事ができなくなってしまう。
ズ群の屈折力を弱くしすぎるとバックフォーカスが長く
なりすぎコンパクト化する事ができなくなってしまう。
【００５５】次に図３，図４，図５の数値実施例３，
４，５のレンズ構成の特徴について説明する。
４，５のレンズ構成の特徴について説明する。
【００５６】図３，図４，図５において図中、Ｌ１は正
の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は負の屈折力
の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群
（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レ
ンズ群）、Ｌ５は負の屈折力の第５群（第５レンズ群）
である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の後方に配
置している。ＩＰは像面である。
の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は負の屈折力
の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群
（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レ
ンズ群）、Ｌ５は負の屈折力の第５群（第５レンズ群）
である。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｌ３の後方に配
置している。ＩＰは像面である。
【００５７】Ｇは色分解光学系やフェースプレート、そ
してフィルター等のガラスブロックである。広角端から
望遠端への変倍に際して矢印のように第２群Ｌ２を像面
側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を第４群を
物体側に凸状の軌跡を有するように移動させて補正しい
てる。又、第４群を光軸上移動させてフォーカスを行う
リヤーフォーカス式を採用している。
してフィルター等のガラスブロックである。広角端から
望遠端への変倍に際して矢印のように第２群Ｌ２を像面
側へ移動させると共に、変倍に伴う像面変動を第４群を
物体側に凸状の軌跡を有するように移動させて補正しい
てる。又、第４群を光軸上移動させてフォーカスを行う
リヤーフォーカス式を採用している。
【００５８】図３〜図５に示す第４群の実線の曲線４ａ
と点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォ
ーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う
際の像面変動を補正する為の移動軌跡を示している。第
１群，第３群，第５群は変倍及びフォーカスの際、固定
である。
と点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォ
ーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う
際の像面変動を補正する為の移動軌跡を示している。第
１群，第３群，第５群は変倍及びフォーカスの際、固定
である。
【００５９】本実施形態においては第４群を移動させて
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第３群と第４群との空気の有効利用を図
り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に第４群を移動さ
せてフォーカスを行うようにしている。特に同図の曲線
４ａ，４ｂに示すように広角端から望遠端への変倍に際
して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させてい
る。これにより第３群と第４群との空気の有効利用を図
り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００６０】本実施形態において、例えば望遠端におい
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
て無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合は
同図の直線４ｃに示すように第４群を前方へ繰り出すこ
とにより行っている。
【００６１】本実施形態における５群ズームレンズにお
いて第１群を正レンズのみで構成し、第１群に回折光学
素子を設けると、例えばｄ線とｇ線といった２波長のみ
の色収差を考えたときは色収差を抑えることができる。
しかしながら回折光学素子は異常分散性を有しているた
め、特に望遠端ではそれ以外の波長に対する色収差いわ
ゆる２次スペクトルが大きくなってしまい、可視波長域
内で色収差を良好に補正することが難しい。
いて第１群を正レンズのみで構成し、第１群に回折光学
素子を設けると、例えばｄ線とｇ線といった２波長のみ
の色収差を考えたときは色収差を抑えることができる。
しかしながら回折光学素子は異常分散性を有しているた
め、特に望遠端ではそれ以外の波長に対する色収差いわ
ゆる２次スペクトルが大きくなってしまい、可視波長域
内で色収差を良好に補正することが難しい。
【００６２】又、第１群に回折光学素子を用いないで屈
折面のみで色収差を補正しようとすると、色消しのため
に正レンズと負レンズの屈折力が強くなってくる。
折面のみで色収差を補正しようとすると、色消しのため
に正レンズと負レンズの屈折力が強くなってくる。
【００６３】そこで本実施形態では第１群を１枚ずつの
両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の負レンズ、そして光軸に対し回転対称な
回折光学素子を有するように構成している。そして回折
光学素子の位相を適切に設定してレンズ全長の短縮化を
図りつつ、第１群で発生する色収差を良好に補正してい
る。
両レンズ面が凸面の正レンズと物体側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の負レンズ、そして光軸に対し回転対称な
回折光学素子を有するように構成している。そして回折
光学素子の位相を適切に設定してレンズ全長の短縮化を
図りつつ、第１群で発生する色収差を良好に補正してい
る。
【００６４】次に数値実施例３，４，５のこの他の構成
の特徴について説明する。
の特徴について説明する。
【００６５】(ロ-1) 第１群に設ける回折光学素子が負の
屈折力であると、それより発生する色収差は屈折光学系
から発生する色収差と同程度となってきて回折光学素子
による色消し効果が不十分となってくる。
屈折力であると、それより発生する色収差は屈折光学系
から発生する色収差と同程度となってきて回折光学素子
による色消し効果が不十分となってくる。
【００６６】そこで本実施形態では回折光学素子が正の
屈折力を持つようにして、色消しを効果的に行い、全変
倍範囲にわたり色収差を良好に補正している。
屈折力を持つようにして、色消しを効果的に行い、全変
倍範囲にわたり色収差を良好に補正している。
【００６７】(ロ-2) 前記第１群の焦点距離をｆ１、該第
１群中の負レンズの焦点距離をｆ１ｎとしたとき １．９＜｜ｆ１ｎ／ｆ１｜＜５ ‥‥‥（２） なる条件を満足するようにしている。
１群中の負レンズの焦点距離をｆ１ｎとしたとき １．９＜｜ｆ１ｎ／ｆ１｜＜５ ‥‥‥（２） なる条件を満足するようにしている。
【００６８】条件式（２）の下限値を越えて第１群中の
負レンズの屈折力が強くなりすぎると正レンズの屈折力
も強くなり、そのレンズ面の曲率も大きくなって第１群
を２枚構成にするのが困難になる。
負レンズの屈折力が強くなりすぎると正レンズの屈折力
も強くなり、そのレンズ面の曲率も大きくなって第１群
を２枚構成にするのが困難になる。
【００６９】逆に負レンズの屈折力が弱くなりすぎると
回折光学素子で色消し効果を大きくしすぎて、２次スペ
クトルによる光学性能の劣化が大きくなるので良くな
い。
回折光学素子で色消し効果を大きくしすぎて、２次スペ
クトルによる光学性能の劣化が大きくなるので良くな
い。
【００７０】(ロ-3) 前記第５群の横倍率をβ５とすると
き １．２＜β５＜２ ‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
き １．２＜β５＜２ ‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
【００７１】条件式（３）を満足することにより光学性
能を維持しつつレンズ全長短縮を達成している。
能を維持しつつレンズ全長短縮を達成している。
【００７２】条件式（３）の下限値を越えて第５群の倍
率が小さくなると十分なレンズ全長短縮効果が得られな
い。逆に上限値を越えて倍率が大きくなるとレンズ全長
の短縮には有利だがペッツバール和が負の方向に増大
し、像面湾曲の補正が困難になると共に像面から射出瞳
までの距離が短くなりすぎて、例えばビデオカメラ等に
用いるのは困難になってしまう。
率が小さくなると十分なレンズ全長短縮効果が得られな
い。逆に上限値を越えて倍率が大きくなるとレンズ全長
の短縮には有利だがペッツバール和が負の方向に増大
し、像面湾曲の補正が困難になると共に像面から射出瞳
までの距離が短くなりすぎて、例えばビデオカメラ等に
用いるのは困難になってしまう。
【００７３】(ロ-4) 第１群に非球面を有するようにして
いる。これにより変倍全域で球面収差やコマ収差、歪曲
等の諸収差の補正を十分に行っている。
いる。これにより変倍全域で球面収差やコマ収差、歪曲
等の諸収差の補正を十分に行っている。
【００７４】特に本実施形態では第１群の最も物体側の
レンズ面に非球面を設けることにより、特に望遠端で発
生する球面収差やコマ収差を良好に補正している。第１
群に設ける非球面は周辺に行くに従って正の屈折力が弱
まる形状が球面収差やコマ収差の補正には効果的であ
る。
レンズ面に非球面を設けることにより、特に望遠端で発
生する球面収差やコマ収差を良好に補正している。第１
群に設ける非球面は周辺に行くに従って正の屈折力が弱
まる形状が球面収差やコマ収差の補正には効果的であ
る。
【００７５】(ロ-5) 第２群を少なくとも２枚の負レンズ
と１枚の正レンズで構成して、第２群で発生する色収差
や他の諸収差を良好に補正している。特に第２群は物体
側から順に像面側に強い凹面を向けたメニスカス状の負
レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、物体側に強い凸
面を向けた正レンズで構成するのが良い。
と１枚の正レンズで構成して、第２群で発生する色収差
や他の諸収差を良好に補正している。特に第２群は物体
側から順に像面側に強い凹面を向けたメニスカス状の負
レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、物体側に強い凸
面を向けた正レンズで構成するのが良い。
【００７６】(ロ-6) 第２群を２枚の負レンズで構成し、
そのうち少なくとも１面に回折光学素子を有するように
している。これにより少ない枚数で第２群内の色収差を
良好に補正し、変倍全域に渡って色収差の発生を低減し
ている。
そのうち少なくとも１面に回折光学素子を有するように
している。これにより少ない枚数で第２群内の色収差を
良好に補正し、変倍全域に渡って色収差の発生を低減し
ている。
【００７７】このとき第２群の回折光学素子は負の屈折
力を持つのが第２群内で色収差補正を行う点で効果的で
ある。
力を持つのが第２群内で色収差補正を行う点で効果的で
ある。
【００７８】(ロ-7) 第１群と第２群に各々少なくとも１
つの回折光学素子を設けている。第２群のみに回折光学
素子を設ける場合、２波長に限っては色収差を良好に補
正することができるが、２次スペクトルの補正が困難に
なる。
つの回折光学素子を設けている。第２群のみに回折光学
素子を設ける場合、２波長に限っては色収差を良好に補
正することができるが、２次スペクトルの補正が困難に
なる。
【００７９】それに対して前述のように第１群を正，負
レンズの２枚構成として回折光学素子を設けることによ
り第２群で発生する色の２次スペクトルの影響をキャン
セルして変倍全域及び全可視波長範囲で良好に色収差を
補正している。
レンズの２枚構成として回折光学素子を設けることによ
り第２群で発生する色の２次スペクトルの影響をキャン
セルして変倍全域及び全可視波長範囲で良好に色収差を
補正している。
【００８０】本実施形態では第２群を２枚といった少な
いレンズ枚数で構成することができるため、更にレンズ
全長を短縮することができる。
いレンズ枚数で構成することができるため、更にレンズ
全長を短縮することができる。
【００８１】特に本実施形態において第２群で発生する
歪曲や非点収差を補正し、変倍に伴うこれらの収差の変
動を抑制するためには第２群を物体側から順に像面側に
強い凹面を向けたメニスカス状の負レンズと物体側に強
い凹面を向けたメニスカス状の負レンズで構成するのが
良い。
歪曲や非点収差を補正し、変倍に伴うこれらの収差の変
動を抑制するためには第２群を物体側から順に像面側に
強い凹面を向けたメニスカス状の負レンズと物体側に強
い凹面を向けたメニスカス状の負レンズで構成するのが
良い。
【００８２】(ロ-8) 第２群中に独立した２つの負レンズ
を有するときは、像面側の負レンズの物体側のレンズ
面、及び像面側のレンズ面の曲率半径（非球面の場合は
軸上と有効径で決定される参照球面）をそれぞれＲａ，
Ｒｂとするとき １＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜２．５ ‥‥‥（４） なる条件を満足するのが良い。
を有するときは、像面側の負レンズの物体側のレンズ
面、及び像面側のレンズ面の曲率半径（非球面の場合は
軸上と有効径で決定される参照球面）をそれぞれＲａ，
Ｒｂとするとき １＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜２．５ ‥‥‥（４） なる条件を満足するのが良い。
【００８３】条件式（４）の下限値を越えると広角端で
発生する歪曲収差が負に大きくなりすぎ、逆に上限値を
越えると望遠端での歪曲収差が補正しきれなくなるので
良くない。
発生する歪曲収差が負に大きくなりすぎ、逆に上限値を
越えると望遠端での歪曲収差が補正しきれなくなるので
良くない。
【００８４】(ロ-9) 第２群中に回折光学素子とは別に少
なくとも１面の非球面を設けるか、回折光学素子のベー
スのレンズ面を非球面にするのが良く、これによれば光
学性能を更に改善することができる。
なくとも１面の非球面を設けるか、回折光学素子のベー
スのレンズ面を非球面にするのが良く、これによれば光
学性能を更に改善することができる。
【００８５】(ロ-10) 第１群の２枚のレンズの焦点距離
とアッベ数をそれぞれｆ１ｉ，ν１ｉ（ｉ＝１，２）、
第１群の回折光学素子の２次項の係数をＣ２１とすると
き ｜0.5797・Ｃ２１＋Σ｛１／（ｆ１ｉ・ν１ｉ）｝｜・ｆ１＜4.5 ×10-3 ‥‥‥（５） なる条件を満足するのが望ましい。
とアッベ数をそれぞれｆ１ｉ，ν１ｉ（ｉ＝１，２）、
第１群の回折光学素子の２次項の係数をＣ２１とすると
き ｜0.5797・Ｃ２１＋Σ｛１／（ｆ１ｉ・ν１ｉ）｝｜・ｆ１＜4.5 ×10-3 ‥‥‥（５） なる条件を満足するのが望ましい。
【００８６】これにより第１群で十分な色収差の補正を
行っている。条件式（５）は第１群に関して屈折光学面
と回折光学素子での色消し効果が合成されて十分に色収
差が補正する為の条件である。
行っている。条件式（５）は第１群に関して屈折光学面
と回折光学素子での色消し効果が合成されて十分に色収
差が補正する為の条件である。
【００８７】一般に屈折光学系のアッベ数（分散値）は
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
ｄ，Ｃ，Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ，ＮＣ，Ｎ
Ｆとしたとき νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） で表される。
【００８８】一方、回折光学素子での分散値νｄはｄ
線，Ｃ線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
線，Ｃ線，Ｆ線の各波長をλｄ，λＣ，λＦとしたとき νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ） で表され、νｄ＝−３．４５となる。
【００８９】また回折光学素子の主波長における近軸的
な一次回折光の屈折力ψは回折光学素子の位相を表す２
次項の係数をＣ２としたとき ψ＝−２・Ｃ２ と表される。
な一次回折光の屈折力ψは回折光学素子の位相を表す２
次項の係数をＣ２としたとき ψ＝−２・Ｃ２ と表される。
【００９０】あるレンズ群で発生する色収差はψ／νに
比例するのでこれに相当する量は回折光学素子では −２・Ｃ２／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ２ となる。
比例するのでこれに相当する量は回折光学素子では −２・Ｃ２／（−３．４５）＝０．５７９７・Ｃ２ となる。
【００９１】また屈折光学系ではこの量は Σ１／（ｆ・ν） となる。
【００９２】従ってこの和が０に近いほどそのレンズ群
の色収差の補正が十分に行われていることが判る。
の色収差の補正が十分に行われていることが判る。
【００９３】条件式（５）の範囲内を越えてしまうと第
１群で発生する色収差の補正が不十分になってしまうの
で良くない。
１群で発生する色収差の補正が不十分になってしまうの
で良くない。
【００９４】(ロ-11) 第２群，全系の広角端と、望遠端
の焦点距離を各々ｆ２，ｆＷ，ｆＴとするとき
の焦点距離を各々ｆ２，ｆＷ，ｆＴとするとき
【００９５】
【数１】 なる条件式を満足するのが良い。
【００９６】条件式（６）は第２群の屈折力に関するも
のであり、変倍に伴う収差変動を少なくしつつ所定の変
倍比を効果的に得るためのものである。下限値を越えて
第２群の屈折力が強くなりすぎると小型化には有利にな
るが、ペッツバール和が負の方向に増大し、像面湾曲が
大きくなると共に変倍に伴う収差変動が大きくなりすぎ
るので良くない。逆に下限値を越えると第２群の移動量
が大きくなりすぎてレンズ全長が長くなってしまう。
のであり、変倍に伴う収差変動を少なくしつつ所定の変
倍比を効果的に得るためのものである。下限値を越えて
第２群の屈折力が強くなりすぎると小型化には有利にな
るが、ペッツバール和が負の方向に増大し、像面湾曲が
大きくなると共に変倍に伴う収差変動が大きくなりすぎ
るので良くない。逆に下限値を越えると第２群の移動量
が大きくなりすぎてレンズ全長が長くなってしまう。
【００９７】本実施形態で用いている回折光学素子の構
成としては図２１に示す１層のキノフォーム形状の１層
構成のものや、図２４に示すような格子厚の異なる（又
は同一の）２つの層を積層した２層構成のもの等が適用
可能である。
成としては図２１に示す１層のキノフォーム形状の１層
構成のものや、図２４に示すような格子厚の異なる（又
は同一の）２つの層を積層した２層構成のもの等が適用
可能である。
【００９８】図２２は図２１に示す回折光学素子１０１
の１次回折光の回折効率の波長依存特性である。実際の
回折光学素子１０１の構成は、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
折光の回折効率が１００％となるような格子厚ｄの層１
０３を形成している。
の１次回折光の回折効率の波長依存特性である。実際の
回折光学素子１０１の構成は、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
折光の回折効率が１００％となるような格子厚ｄの層１
０３を形成している。
【００９９】図２２で明らかなように設計次数の回折効
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の０次回折光と２次回折光
の回折効率が増大している。そ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。
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の０次回折光と２次回折光
の回折効率が増大している。そ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。
【０１００】図２３（Ａ），（Ｂ）に図２１の格子形状
で数値実施例１，３を作成した場合の空間周波数に対す
るＭＴＦ特性を示す。（Ａ）は広角端軸上、（Ｂ）は望
遠端軸上を示しており、その図で低周波数領域のＭＴＦ
がやや低下している。
で数値実施例１，３を作成した場合の空間周波数に対す
るＭＴＦ特性を示す。（Ａ）は広角端軸上、（Ｂ）は望
遠端軸上を示しており、その図で低周波数領域のＭＴＦ
がやや低下している。
【０１０１】図２４に示す２つの層１０４，１０５を積
層した積層型の回折光学素子の１次回折光の回折効率の
波長依存特性を図２５に示す。
層した積層型の回折光学素子の１次回折光の回折効率の
波長依存特性を図２５に示す。
【０１０２】図２４では基材１０２上に紫外線硬化樹脂
（ｎｄ＝１．４９９，νｄ＝５４）からなる第１層１０
４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層１０５を形成して
いる。この材質の組み合わせでは、第１層１０４の格子
厚ｄ１はｄ１＝１３．８μｍ、第２の層１０５の格子厚
ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
（ｎｄ＝１．４９９，νｄ＝５４）からなる第１層１０
４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層１０５を形成して
いる。この材質の組み合わせでは、第１層１０４の格子
厚ｄ１はｄ１＝１３．８μｍ、第２の層１０５の格子厚
ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
【０１０３】図２５から分かるように積層構造の回折光
学素子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長
全域で９５％以上の高い回折効率を有している。
学素子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長
全域で９５％以上の高い回折効率を有している。
【０１０４】図２６（Ａ），（Ｂ）に図２４の格子形状
で数値実施例１，３を作成した場合の空間周波数に対す
るＭＴＦ特性を示す。積層構造の回折光学素子を用いる
と、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が
得られる。このように、本発明に係る回折光学素子とし
て積層構造を用いれば、光学性能を更に改善することが
できる。
で数値実施例１，３を作成した場合の空間周波数に対す
るＭＴＦ特性を示す。積層構造の回折光学素子を用いる
と、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が
得られる。このように、本発明に係る回折光学素子とし
て積層構造を用いれば、光学性能を更に改善することが
できる。
【０１０５】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
のプラスチック材等も使用できるし、基材によっては第
１の層１０４を直接基材に形成しても良い。また各格子
厚が必ずしも異なる必要はなく、材料の組み合わせによ
っては図に示すように２つの層１０４と１０５の格子厚
を等しくしても良い。
て、材質を紫外線硬化樹脂に限定するものではなく、他
のプラスチック材等も使用できるし、基材によっては第
１の層１０４を直接基材に形成しても良い。また各格子
厚が必ずしも異なる必要はなく、材料の組み合わせによ
っては図に示すように２つの層１０４と１０５の格子厚
を等しくしても良い。
【０１０６】この場合は、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
組立作業性を向上させることができる。
状が形成されないので、防塵性に優れ、回折光学素子の
組立作業性を向上させることができる。
【０１０７】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及
び空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述
の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及
び空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述
の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
【０１０８】非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直
方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
Ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを各々非球面係数としたとき、
方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
Ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを各々非球面係数としたとき、
【０１０９】
【数２】 なる式で表している。又「Ｄ−０Ｘ」は「１０-X」を意
味している。
味している。
【０１１０】
【外１】
【０１１１】
【外２】
【０１１２】
【外３】
【０１１３】
【外４】
【０１１４】
【外５】
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、４群タイ
プ又は５群タイプのリヤーフォーカス式のズームレンズ
において、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定するこ
とにより、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわた
り、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に
わたり、良好なる光学性能を有した大口径比で高変倍比
のリヤーフォーカス式のズームレンズを達成することが
できる。
プ又は５群タイプのリヤーフォーカス式のズームレンズ
において、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定するこ
とにより、広角端から望遠端に至る全変倍範囲にわた
り、又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に
わたり、良好なる光学性能を有した大口径比で高変倍比
のリヤーフォーカス式のズームレンズを達成することが
できる。
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図４】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図５】本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図６】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図７】本発明の数値実施例１の中間の収差図
【図８】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図９】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図１０】本発明の数値実施例２の中間の収差図
【図１１】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図１２】本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図１３】本発明の数値実施例３の中間の収差図
【図１４】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１５】本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１６】本発明の数値実施例４の中間の収差図
【図１７】本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１８】本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１９】本発明の数値実施例５の中間の収差図
【図２０】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図２１】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２２】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の
説明図
説明図
【図２３】本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２４】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２５】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の
説明図
説明図
【図２６】本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２７】本発明に係る回折光学素子の説明図
Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 １０１ 回折光学素子 １０２ 基盤 １０３，１０４，１０５ 層
Claims (15)
- 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈
折力の第４群の４つのレンズ群を有し、該第２群と第４
群を移動させて変倍を行い、該第４群を移動させてフォ
ーカスを行うリヤーフォーカス式のズームレンズにおい
て、該第４群は光軸に対して回転対称な回折光学素子を
有していることを特徴とするリヤーフォーカス式のズー
ムレンズ。 - 【請求項２】 前記回折光学素子は正の屈折力を有して
いることを特徴とする請求項１のリヤーフォーカス式の
ズームレンズ。 - 【請求項３】 前記第４群は非球面を有していることを
特徴とする請求項１又は２のリヤーフォーカス式のズー
ムレンズ。 - 【請求項４】 前記第４群は１枚の正レンズより成って
いることを特徴とする請求項１，２又は３のリヤーフォ
ーカス式のズームレンズ。 - 【請求項５】 前記第４群は１枚の正レンズと１枚の負
レンズより成っていることを特徴とする請求項１，２又
は３のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項６】 前記第４群の焦点距離をｆ４、前記回折
光学素子は該第４群中のレンズの一面に形成されてお
り、該レンズの焦点距離をｆ４ｄ、該レンズから該回折
光学素子を取り除いた後の該レンズの焦点距離をｆ４
ｄ′とするとき ｆ４｛（１／ｆ４ｄ）−（１／ｆ４ｄ′）｝＜１．５６
×１０4 なる条件を満足することを特徴とする請求項２から５の
いずれか１項のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項７】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、正の屈折力の
第４群、そして負の屈折力の第５群の５つのレンズ群を
有し、該第２群と第４群を移動させて変倍を行い、該第
４群を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォー
カス式のズームレンズにおいて、該第１群は１枚ずつの
正レンズと負レンズ、そして光軸に対して回転対称な回
折光学素子を有していることを特徴とするリヤーフォー
カス式のズームレンズ。 - 【請求項８】 前記回折光学素子は正の屈折力を有して
いることを特徴とする請求項７のリヤーフォーカス式の
ズームレンズ。 - 【請求項９】 前記第１群の焦点距離をｆ１、該第１群
中の負レンズの焦点距離をｆ１ｎとしたとき １．９＜｜ｆ１ｎ／ｆ１｜＜５ なる条件を満足することを特徴とする請求項７又は８の
リヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項１０】 前記第５群の横倍率をβ５とするとき １．２＜β５＜２ なる条件を満足することを特徴とする請求項７，８又は
９のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項１１】 前記第１群は非球面を有していること
を特徴とする請求項７，８，９又は１０のリヤーフォー
カス式のズームレンズ。 - 【請求項１２】 前記第２群は少なくとも２枚の負レン
ズと１枚の正レンズを有していることを特徴とする請求
項７から１１のいずれか１項のリヤーフォーカス式のズ
ームレンズ。 - 【請求項１３】 前記第２群は少なくとも２枚の負レン
ズを有していることを特徴とする請求項７から１１のい
ずれか１項のリヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項１４】 前記第２群は回折光学素子を有してい
ることを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項の
リヤーフォーカス式のズームレンズ。 - 【請求項１５】 前記回折光学素子は１層構成又は互い
に分散の異なる材質より成る２層構成より成っているこ
とを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項のリヤ
ーフォーカス式のズームレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221951A JPH1152236A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | リヤーフォーカス式のズームレンズ |
| US09/421,367 US6606200B1 (en) | 1996-09-19 | 1999-10-19 | Zoom lens device and optical apparatus provided with the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9221951A JPH1152236A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | リヤーフォーカス式のズームレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152236A true JPH1152236A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16774722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9221951A Pending JPH1152236A (ja) | 1996-09-19 | 1997-08-04 | リヤーフォーカス式のズームレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1152236A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-08-04 JP JP9221951A patent/JPH1152236A/ja active Pending
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