JPH1152237A

JPH1152237A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH1152237A
Application number: JP22105897A
Authority: JP
Inventors: Fumihito Wachi; 史仁和智
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JP3832935B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高画素ＣＣＤ対応の高度な色収差補正を達成
すると共に、良好な性能を維持しながら更なる小型化を
達成する。【解決手段】物体側から順にズーミング中に可動の負
の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、ズーミング中に可動の正
の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成る変倍群、全体で正
の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、光学フィルタ、フェース
プレートＦが配列されている。広角端から望遠端への変
倍に際して、第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させると
共に、第１レンズ群Ｌ１で変倍に伴う像面変動を補正す
る。第１レンズ群Ｌ１の物体側レンズの像面側レンズ
面、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側レンズ面と最も像面
側レンズ面が非球面とされて、回折光学面は第２レンズ
群Ｌ２の最も物体側レンズ面に施されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に写真用やビデ
オカメラやデジタルカメラ等に使用され、画角が広く、
良好な色収差を確保しながらも、全体としてコンパクト
なネガティブリードのズームレンズに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量
化に伴い、撮像用ズームレンズの小型化、高画質化に目
覚ましい進歩が見られ、特に全長の短縮化や解像力の上
昇、構成の簡略化に力が注がれている。

【０００３】これらの目的を達成する１つの手段とし
て、光学系としては物体側の第１レンズ群を負の屈折力
で構成し、この第２レンズ群を移動させてズーミングを
行う所謂レトロフォーカス式のズームレンズが知られて
いる。

【０００４】一般にレトロフォーカス式のズームレンズ
は、第１レンズ群を固定してズーミングを行うズームレ
ンズに比べて、第２レンズ群以後の有効径が小さくな
り、レンズ系全体の小型化が容易になる。また、第１レ
ンズ群でフォーカスを行えば、近接撮影時のズーミング
によるフォーカス変動がない撮影が可能となり、更に簡
略なレンズ群構成を採用することができる。また、第３
レンズ群でフォーカスを行えば、レンズ径が小さい軽い
レンズ群なので、駆動力が小さく駆動するストロークも
短く、迅速な焦点合わせができる。

【０００５】このようなレトロフォーカス式のズームレ
ンズとして、例えば特開平１−１９１８２０号公報、特
開平３−２０３７０９号公報、特開平３−２４００１１
号公報等では、物体側から順に負の第１レンズ群、正の
第２レンズ群、正の第３レンズ群を有し、第２レンズ群
を移動させて変倍を行い、第１レンズ群で変倍に伴う像
面変動を補正するズームレンズを開示している。このよ
うな構成によれば、前玉径も比較的に小型化でき、コン
パクトなズームレンズが達成できる。

【０００６】しかしながら、近年ではＣＣＤの素子数増
加による高度の色収差補正を達成するズームレンズへの
要求が大きく、良好な性能を維持しながら更なる小型化
を達成することが難しくなってきている。

【０００７】即ち、色収差補正のためには各レンズ群の
収差の発生を小さくするのに、各レンズ群を構成するレ
ンズ枚数を多くして、各レンズの収差分担を小さくする
傾向があり、小型化には逆行する。

【０００８】また、諸収差の補正とレンズ枚数の減少の
ためには、従来から非球面を用いることが知られてい
る。この非球面を用いると、レンズ枚数の削減と球面で
は得られない収差補正効果が期待でき有効である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高画質
対応のレンズにおいては諸収差の除去も重要であるが、
色収差の補正が重要である。非球面では色収差の補正は
難しい。特に、可動群の物体側にある第１レンズ群は、
色収差の発生を小さく抑えなければ、主変倍群である第
２レンズ群等の移動によって色収差のズーミングに伴う
変動が大きくなる傾向がある。

【００１０】そのために、従来では第１レンズ群を構成
するレンズは、高分散の負レンズと低分散の正レンズを
それぞれ１枚又は２枚を使って色消しを行っている。更
に、負レンズと正レンズを貼合わせることもあり、その
ため第１レンズ群を構成するレンズ枚数が多くなり適当
ではない。

【００１１】一方、色収差の発生、変動を小さく抑える
方法として、最近では回折光学面を撮像光学系に応用す
る提案が、例えば特開平４−２１３４２１号公報、特開
平６−３２４２６２号公報等でなされている。これらの
従来例は単レンズに回折光学素子を応用したものであ
り、色収差に対する言及はされているが、ズームレンズ
特有の色収差のズーミングによる変動の除去等の考察、
記載はなく、ズームレンズへの応用は行われていない。

【００１２】ズームレンズへの応用に関しては、米国特
許５２６８７９０号公報に記載があり、この従来例は主
変倍群である第２レンズ群又は補正群である第３レンズ
群に回折光学素子を用いることを提案しており、第１レ
ンズ群については従来通りの構成である。この構成で
は、第１レンズ群で発生する色収差はそのままであり、
ズーミングに伴いその色収差は第２レンズ群等の変倍群
の移動により、増倍或いは変動することになり効果的で
はない。また、実施例として約１０倍のズームレンズを
記載しているが、この公報で公知としているものよりも
高倍化を同一寸法で達成したとの記載があり、またレン
ズ枚数の減少を実行しているが、未だレンズ枚数が多く
小型化には余裕がある。

【００１３】本発明の目的は、上記の従来例の欠点を改
善し、高画素ＣＣＤ対応の高度な色収差補正を達成する
と共に、良好な性能を維持しながら更なる小型化を達成
し得るズームレンズを提供することである。

【００１４】即ち、高度な色収差補正であっても構成す
るレンズの枚数を少なくして、かつ非球面では得られな
い色収差の補正を第１レンズ群、変倍部、第３レンズ群
に施したズームレンズを提供することである。

【００１５】特に前玉の第１レンズ群の小型化を行い、
更に広角・高変倍を確保し、機構を含めた簡略化、小型
軽量化を図りながら、全ズーム域・全物体距離に渡って
良好な性能・色収差を意図したレトロフォーカス式のズ
ームレンズの提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るズームレンズは、物体側から順にズーミ
ング中に可動の負の屈折力の第１レンズ群、ズーミング
中に可動の正の屈折力を有する第２レンズ群から成る変
倍群と、第３レンズ群以降とを有し、広角端から望遠端
への変倍に際して前記第１レンズ群、第２レンズ群を移
動させるズームレンズにおいて、前記レンズ群の少なく
とも１つのレンズ群には、光軸に対して回転対称な少な
くとも１枚の回折光学面を有することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例により詳細
に説明する。図１〜図４は実施例１〜４のレンズ断面図
を示し、物体側から順にズーミング中に可動の負の屈折
力の第１レンズ群Ｌ１、ズーミング中に可動の正の屈折
力の第２レンズ群Ｌ２から成る変倍群、全体で正の屈折
力の第３レンズ群Ｌ３、光学フィルタ、フェースプレー
トＦが配列されている。広角端から望遠端への変倍に際
して、第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させると共に、
第１レンズ群Ｌ１で変倍に伴う像面変動を補正するズー
ムレンズであり、第１レンズ群Ｌ１又は第２レンズ群Ｌ
２又は第３レンズ群Ｌ３の少なくとも１つのレンズ群に
は、光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折光学
面を有している。

【００１８】特に、第３レンズ群Ｌ３はズーミング中に
固定或いは可動の何れの動きでもよい正又は負のレンズ
群であり、距離合わせをこの第３レンズ群Ｌ３により行
うことも可能である。また、第１レンズ群Ｌ１と第２レ
ンズ群Ｌ２との間に絞りＳが設けられており、特に第２
レンズ群Ｌ２の近傍に配置することが好ましい。

【００１９】第１レンズ群Ｌ１内に回折光学面を配置
し、適当に回折光学素子の位相を選択することにより、
第１レンズ群Ｌ１で発生する倍率色収差、例えばｄ線と
ｇ線といった２波長の倍率色収差は小さく抑えられ、全
体としての倍率色収差のズーミングによる変動を小さく
抑えられ、しかも望遠端の軸上色収差（２次スペクト
ル）の幅自体は悪化しない。

【００２０】また、第２レンズ群Ｌ２内に回折光学面を
配置して、適当に回折光学素子の位相を選択することに
より、第２レンズ群Ｌ２で発生する倍率色収差、例えば
ｄ線とｇ線といった２波長の倍率色収差は小さく抑えら
れ、全体としての倍率色収差のズーミングによる変動を
小さく抑えられ、しかも望遠端の軸上色収差（２次スペ
クトル）の幅自体は悪化することはない。

【００２１】第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズは、高
分散の負レンズと低分散の正レンズをそれぞれ１枚又は
２枚を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり複
数のレンズで分担して色消しを行っていたものを、回折
光学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数が減少
し、構成レンズの枚数を削減できる。また、第２レンズ
群Ｌ２を構成するレンズも、低分散の負レンズと高分散
の正レンズをそれぞれ２枚或いは１枚を有し、更に負レ
ンズと正レンズを貼合わせたり、複数のレンズで分担し
て色消しを行っていたが、回折光学素子によって色収差
の補正に使うレンズ枚数が減少し、構成レンズの枚数を
削減できることになる。

【００２２】これにより、高度な色収差補正を達成する
ズームレンズにおいても、良好な性能を維持しながら、
更なる小型化を達成できるようになる。

【００２３】上述の実施例における非球面形状は、光軸
方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正
とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆをそれぞ
れ非球面係数としたとき、

【００２４】Ｘ＝（Ｈ² ／Ｒ）／［１＋｛１＋（１＋Ｋ)(Ｈ／Ｒ)²}^1/2］＋ＢＨ⁴ ＋ＣＨ⁶ ＋ＤＨ⁸ ＋ＥＨ¹⁰＋ＦＨ¹² …(1) なる式で表している。

【００２５】回折光学面は、φ（ｈ）を位相、λを波
長、C_iを位相を表す係数、ｈを光軸からの高さとする
と、次式となる。

【００２６】 φ（ｈ）＝λ（C₁・ｈ² ＋C₂・ｈ⁴ ＋C₃・ｈ⁶ ＋・・・・＋C_i・ｈ^2・i ） …(2)

【００２７】この(2) 式において分かることは、光軸か
らの距離ｈによって位相を調節できることである。レン
ズ径が大きければ大きい程、高次の係数の影響が大きく
なる。本実施例で述べている民生用のズ−ムレンズ、特
にビデオ用のズームレンズにおいては小型化が進められ
ており、余り大きなレンズつまりｈが大きいレンズはこ
のましくない。その上で、小さなレンズにおいても効率
的に係数を生かして、有効な収差補正を達成するには、
次の条件式を満足することが好ましい。

【００２８】１・１０^-4＜｜C_2i ／C_1i ｜＜１ …(3) １・１０^-7＜｜C_3i ／C_1i ｜＜１・１０^-1 …(4)

【００２９】これらの式は前述したように、小さい径に
おいて有効に収差補正をするためのものである。これら
の条件式を外れると、収差補正が難しくなるだけでな
く、回折光学面を製作し難くなり、適当でない。

【００３０】具体的な第１レンズ群Ｌ１の構成として
は、実施例１〜３のように第１レンズ群Ｌ１を正レン
ズ、負レンズで構成し、或いは実施例４のように負レン
ズ、２枚の正レンズで構成し、何れかの面に回折光学面
を有することである。このとき、正レンズと負レンズは
貼合わせでもよい。その際に、色収差はこの貼合わせ面
と共働で補正し、回折光学素子は正の屈折力を強める必
要がある。

【００３１】また、第１レンズ群Ｌ１の別の構成として
は、第１レンズ群Ｌ１を負レンズ２枚で構成し、その前
後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学面を有するプ
レートを配置することもできる。

【００３２】具体的な第２レンズ群Ｌ２の構成として
は、第２レンズ群Ｌ２を２枚の正レンズ、１枚の負レン
ズの計３枚で構成し、その前後或いは中間に少なくとも
１枚の回折光学面を有するプレートを有することもでき
る。

【００３３】また、別な第２レンズ群Ｌ２の構成として
は、第２レンズ群Ｌ２を正レンズ、負レンズの２枚又は
負レンズ、正レンズの２枚で構成し、何れかの面に回折
光学面を有することもできる。

【００３４】何れの場合も、最も物体側の面には収差補
正上やむを得ない等の特別な場合を除いて、回折光学面
を配置しない方がよい。回折光学素子はかなり狭い幅、
例えば数μｍ或いはサブμｍのオーダの溝で構成されて
おり、塵埃等からレンズ表面を保護するには、最も物体
側に配置しない方が好ましい。

【００３５】実施例１〜３において、第１レンズ群Ｌ１
の物体側レンズの像面側レンズ面、第２レンズ群Ｌ２の
最も物体側レンズ面と最も像面側レンズ面が非球面とさ
れている。また、実施例４の第１レンズ群Ｌ１の中間レ
ンズの像面側レンズ面、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側
レンズ面が非球面とされている。

【００３６】更に、回折光学面は実施例１においては第
２レンズ群Ｌ２の最も物体側レンズ面、実施例２におい
ては第１レンズ群Ｌ１の物体側のレンズの像面側レンズ
面、実施例３においては第３レンズ群Ｌ３の最も物体側
レンズ面、実施例４においては第２レンズ群Ｌ２の最も
物体側レンズ面に施されている。

【００３７】このように、第１レンズ群Ｌ１内又は第２
レンズ群Ｌ２内又は第３レンズ群Ｌ３に配置された回折
光学面により、それぞれの群で発生する色収差（２次ス
ペクトル）を共働して小さく抑え、第２レンズ群Ｌ２の
移動による色収差のズーミングによる変動も小さく抑え
られる。この回折光学面の屈折力を強くすると、中心と
周辺の鋸状のピッチの差が大きくなり製作が難しくな
り、また完成品の回折効率も良くない。従って、第１レ
ンズ群Ｌ１又は第２レンズ群Ｌ２又は第３レンズ群Ｌ３
の貼合わせ等の色消しの代りの色収差補正を回折光学面
で行う場合には、屈折力は余り必要ではない。

【００３８】ここで、若干の軸外収差特に像面湾曲、デ
ィストーション補正のために屈折力を持たせてもよい。
その場合の第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３
の回折光学面の焦点距離をFbo1、Fbo2、Fbo3、第１、第
２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の焦点距離をF1、F
2、F3とするとき次の条件を満たしていれば、製作につ
いても難しくなく、色収差を含めた収差補正にも良好で
ある。

【００３９】０．０５＜F1／Fbo1＜３．０ …(5) ０．０５＜F2／Fbo2＜２．０ …(5)' ０．０５＜F3／Fbo2＜１．Ｏ …(5)"

【００４０】また、回折光学素子を有する第１レンズ群
Ｌ１は次の範囲にあることが好ましい。

【００４１】 −２．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）^1/2 ＜６．０ …(6)

【００４２】ただし、Ｆｗ、Ｆｔはそれぞれ広角端、望
遠端の全系の焦点距離である。この範囲内にあれば、回
折光学素子の働きを有効に引き出すことができる。この
(6)式の下限値を逸脱すると、第１レンズ群Ｌ１の屈折
力が強過ぎて色収差を回折光学系で補正しきれなくな
り、製作についても難しくなる。また、上限値を超える
と回折光学素子を使用しなくとも色収差の除去は容易に
なる。また、所望の焦点距離のレンズを得るために特に
第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり、第２レンズ群Ｌ
２で発生する収差量が大きくなり適当でない。即ち、ペ
ッツバール和が負に大きくなり、像面湾曲が補正過剰に
なる。

【００４３】一般に、回折光学面は通常の屈折により発
生する色収差と反対の色収差が発生する。例えば、従来
の貼合わせ面等により色消しを行っていたレンズを除去
し、レンズ枚数の削減をする場合は、その貼合わせ面で
発生していた色収差分担と反対の色収差分担を有する面
を回折光学面とすることがよい。かくすることにより、
通常の屈折により発生する色収差と反対の色収差が回折
光学面上で発生し、その方向は元々あった貼合わせ面で
の色収差発生方向と同じものとなり、貼合わせ等の色消
しが単レンズにより可能となる。

【００４４】色収差係数（共立出版株発行、松居吉哉著
「レンズ設計法」第８９頁）といった視点から見ると、
絞りよりも物体側の面では、軸上色収差係数Ｌと倍率色
収差係数Ｔが同一符号の面に回折光学面を配置し、絞り
よりも像面側の面では双方が逆符号の面に回折光学面を
配置することが好ましい。

【００４５】本実施例には記載していないが、第１レン
ズ群Ｌ１或いは第２レンズ群Ｌ２を回折光学素子を用い
て１枚で達成することも可能である。

【００４６】次に、実施例１〜４の数値実施例１〜４を
示す。これらの数値実施例において、riは物体側から順
に第１番目のレンズ面の曲率半径、diは第１番目のレン
ズ厚又は空気間隔、niとνi はそれぞれ第１番目のレン
ズの屈折率とアッべ数である。

【００４７】数値実施例１ f=3.74977 fno=1:2.85 2ω=63.0 r1 = 18.838 d1 = 1.00 n1=1.77250 ν1=49.6 ＊r2 = 2.842 d2 = 1.45 r3 = 5.109 d3 = 1.70 n2=1.80518 ν2=25.4 r4 = 10.190 d4 = 可変 r5 = 0.000(絞り) d5 = 可変＊r6 = 4.339(回折面)d6 = 3.25 n3=1.67790 ν3=55.3 r7 = -8.490 d7 = 0.13 r8 = -8.701 d8 = 2.00 n4=1.80518 ν4=25.4 ＊r9 = 26.030 d9 = 可変 r10= 31.840 d10= 1.10 n5=1.51633 ν5=64.1 r11=-24.514 d11= 1.00 r12= 0.000 d12= 3.10 n6=1.51633 ν6=64.2 r13= 0.000 d13=-32.57 r14= 0.000

【００４８】焦点距離 3.75 7.38 11.00 d4 5.94 1.36 1.04 d5 4.78 2.89 1.00 d9 2.00 5.89 9.77

【００４９】非球面係数 2面 r=2.84235・10⁰ k=-3.28517・10^-1 B=-2.63180・10^-4 C=2.63180・10^-4 D= 3.67708・10^-5 E=-4.60653・10^-6 6面 r=4.33890・10⁰ k=-2.13355・10^-1 B=-8.90957・10^-5 C=4.05938・10^-5 D=-2.74445・10^-5 E= 0.00000・10⁰ 9面 r=2.60299・10¹ k=-2.32563・10¹ B= 4.09405・10^-3 C=4.25310・10^-4 D=-3.66683・10^-5 E= 9.71881・10^-6

【００５０】位相係数 6面 C₁=-1.38576・10^-3 C₂=-5.51769・10^-5 C₃= 4.66871・10^-5 C₄=-6.04382・10^-6 C₅= 2.92159・10^-7

【００５１】数値実施例２ f=3.74786 fno=1:2.85 2ω=63.0 r1 = 16.518 d1 = 1.00 n1=1.77250 ν1=49.6 ＊r2 = 2.812(回折面) d2 = 1.52 r3 = 5.072 d3 = 1.70 n2=1.80518 ν2=25.4 r4 = 9.180 d4 =可変 r5 = 0.000(絞り) d5 =可変＊r6 = 4.374 d6 = 3.25 n3=1.67790 ν3=55.3 r7 = -8.279 d7 = 0.13 r8 = -8.827 d8 = 2.00 n4=1.80518 ν4=25.4 ＊r9 = 20.374 d9 =可変 r10= 18.507 d10= 1.10 n5=1.51633 ν5=64.1 r11=1586.291 d11= 1.00 r12= 0.000 d12= 3.10 n6=1.51633 ν6=64.2 r13= 0.000

【００５２】焦点距離 3.75 7.37 11.00 d4 7.64 2.55 2.10 d5 4.88 2.94 1.00 d9 2.43 6.37 10.32

【００５３】非球面係数 2面 r= 2.81245・10⁰ k=-2.82491・10^-1 B=-2.09075・10^-3 C=-2.58187・10^-4 D= 3.72765・10^-5 E=-4.99400・10^-6 6面 r= 4.37416・10⁰ k=-2.03479・10^-1 B=-2.16103・10^-4 C= 2.32139・10^-5 D=-2.69331・10^-6 E= 0.00000・10⁰ 9面 r= 2.03739・10¹ k=-3.45356・10¹ B= 3.96398・10^-3 C= 4.44621・10^-4 D=-4.41524・10^-5 E= 8.49502・10^-6

【００５４】位相係数 2面 C₁=-2.73173・10^-3 C₂= 4.79617・10^-4 C₃=-3.11298・10^-5 C₄= 5.39271・10^-7

【００５５】数値実施例３ f=3.75009 fno=1:2.8 2ω=62.9 ° r1 = 19.911 d1 = 1.00 n1=1.77250 ν1=49.6 ＊r2 = 2.924 d2 = 1.50 r3 = 5.199 d3 = 1.70 n2=1.80518 ν2=25.4 r4 = 9.470 d4 =可変 r5 = 0.000(絞り) d5 =可変＊r6 = 4.177 d6 = 3.25 n3=1.67790 ν3=55.3 r7 = -7.319 d7 = 0.13 r8 = -8.095 d8 = 2.00 n4=1.84666 ν4=23.8 ＊r9 = 23.672 d9 =可変 r10=-23.522(回折面) d10= 1.10 n5=1.51633ν5=64.1 r11=-10.465 d11= 1.00 r12= 0.000 d12= 3.10 n6=1.51633 ν6=64.2 r13= 0.000

【００５６】焦点距離 3.75 7.38 11.00 d4 6.71 1.98 1.52 d5 4.50 2.75 1.00 d9 2.20 5.96 9.71

【００５７】非球面係数 2面 r= 2.92356・10⁰ k=-2.13294・10^-1 B=-1.66532・10^-3 C=-2.65729・10^-4 D= 2.78451・10^-5 E=-4.22498・10^-6 6面 r= 4.17748・10⁰ k=-3.38936・10^-1 B=-1.38841・10^-4 C= 3.51215・10^-5 D=-4.26335・10^-6 E= 0.00000・10⁰ 9面 r= 2.36717・10¹ k=-3.79872・10¹ B= 4.11618・10^-3 C= 4.71814・10^-4 D=-2.22596・10^-5 E= 7.02493・10^-6

【００５８】位相係数 10面 C₁=-4.96638・10^-4 C₂= 4.28021・10^-4 C₃=-2.67732・10^-5 C₄=-1.43091・10^-6

【００５９】数値実施例４ f=6.00006 fno=1:2.84 2ω=54.9 ° r1 = 13.483 d1 = 1.20 n1=1.69680 ν1=55.5 r2 = 6.036 d2 = 2.00 r3 = 36.212 d3 = 1.20 n2=1.69350 ν2=53.2 ＊r4 = 7.600 d4 = 1.72 r5 = 9.515 d5 = 1.30 n3=1.80518 ν3=25.4 r6 = 20.705 d6 =可変 r7 = 0.000(絞り) d7 = 1.50 ＊r8 = 6.489(回折面) d8 = 2.30 n4=1.58313 ν4=59.4 r9 =-2149.780 d9 = 1.32 r10= 24.069 d10= 1.00 n5=1.69895ν5=30.1 r11= 5.466 d11= 0.32 r12= 11.081 d12= 1.40 n6=1.77250 ν6=49.6 r13=-116.517 d13=可変 r14= 55.036 d14= 1.50 n7=1.51633 ν7=64.1 r15=-28.037 d15= 1.00 r16= 0.000 d16= 4.13 n8=1.51633 ν8=64.2 r17= 0.000

【００６０】焦点距離 6.00 13.92 18.00 d6 16.35 3.97 1.85 d15 5.99 15.89 20.99

【００６１】非球面係数 4面 r= 7.60014・10⁰ k=-5.05839・10^-1 B=-9.16037・10^-5 C=-4.12196・10^-6 D= 0.00000・10⁰ E= 0.00000・10⁰ 8面 r= 6.48883・10⁰ k=-7.13274・10^-1 B= 1.19802・10^-4 C=-2.22194・10^-6 D=-5.49430・10^-7 E= 2.44790・10^-8

【００６２】位相係数 8面 C₁=-1.26069・10^-3 C₂= 4.67730・10^-5 C₃=-3.98604・10^-6 C₄= 1.11279・10^-5

【００６３】図５〜図１６は実施例１〜４の広角状態、
中間状態、望遠状態の収差図を示している。

【００６４】回折光学素子はホログラフィック光学素子
（ＨＯＥ）の製作手法であるリソグラフィック手法によ
って、２値的に製作した光学素子であるバイナリオプテ
ィクス（BINARY OPTICS ）で製作してもよい。この場合
に更に回折効率を上げるためにキノフォームと呼ばれる
鋸状の形状にしてもよい。また、これらの方法で作成し
た型によって成形によって製造することもできる。

【００６５】回折光学面は光学面の上に施されるのであ
るが、そのベースは球面又は平面又は非球面でも支障は
ない。また、それらの光学面にプラスチック等の膜を回
折光学面として添付する方法、所謂レプリカ非球面で作
成してもよい。

【００６６】前述の実施例における回折光学素子の回折
格子形状は、図１７に示すキノフォーム形状をしてい
る。この回折格子は基材１の表面に紫外線硬化樹脂を塗
布し、この樹脂部２に波長５３０ｎｍで１次回折効率が
１００％となるような格子厚ｄの回折格子３を形成して
いる。図１８はこの回折光学素子の１次回折効率の波長
依存特性を示し、設計次数での回折効率は最適化した波
長５３０ｎｍから離れるに従って低下し、一方で設計次
数近傍の次数０次、２次回折光が増大している。この設
計次数以外の回折光の増加はフレアとなり、光学系の解
像度の低下につながる。

【００６７】図１９は図１７の格子形状を用いた場合の
数値実施例１の空間周波数に対するＭＴＦ(Modulation
transfer function ）特性を示し、低周波数領域のＭＴ
Ｆが所望の値より低下していることが分かる。

【００６８】そこで、図２０に示す積層型の回折格子に
より格子形状と形成することが考えられる。基材１上に
紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．４９９、νｄ＝５４）から
成る第１の回折格子４を形成し、その上に別の紫外線硬
化樹脂（ｎｄ＝ｌ．５９８、νｄ＝２８）から成る第２
の回折格子５を形成している。この材質の組み合わせで
は、第１の回折格子４の格子はｄｌはｄｌ＝１８．８μ
ｍ、第２の回折格子５の格子はｄ２はｄ＝１０．５μｍ
としている。

【００６９】図２１はこの構成の回折光学素子の１次回
折効率の波長依存特性であり、この図２１から分かるよ
うに積層構造の回折格子にすることで、設計次数の回折
効率は、使用波長城全域で９５％以上の高い回折効率を
有している。図２２はこの場合の空間周波数に対する数
値実施例１のＭＴＦ特性を示し、積層構造の回折格子を
用いることで、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭ
ＴＦ特性が得られている。このように、本発明の実施例
の回折光学素子として積層構造の回折格子を用いること
で、光学性能は更に改善される。

【００７０】なお、前述の積層構造の回折光学素子とし
て、材質を紫外線硬化樹脂に限定するものではなく、他
のプラスチック材なども使用できるし、基材によっては
第１の回折格子４を直接基材１に形成してもよい。ま
た、各格子の厚さが異なる必要はなく、材料の組み合わ
せによっては図２３に示すように２つの格子の厚みを等
しくできる。この場合には、回折光学素子の表面に格子
形状が形成されないので、防塵性に優れ、回折光学素子
の組み立て作業性が向上し、より安価な光学系が得られ
る。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るズーム
レンズは、前玉径が小型で、画角が広く、高変倍比を確
保しながら、機構を含めた簡略化、小型軽量化を図った
全ズ−ム域、全物体距離に渡って良好な性能が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のレンズ構成図である。

【図２】実施例２のレンズ構成図である。

【図３】実施例３のレンズ構成図でである。

【図４】実施例４のレンズ構成図である。

【図５】実施例１の広角状態の収差図である。

【図６】実施例１の中間状態の収差図である。

【図７】実施例１の望遠状態の収差図である。

【図８】実施例２の広角状態の収差図である。

【図９】実施例２の中間状態の収差図である。

【図１０】実施例２の望遠状態の収差図である。

【図１１】実施例３の広角状態の収差図である。

【図１２】実施例３の中間状態の収差図である。

【図１３】実施例３の望遠状態の収差図である。

【図１４】実施例４の広角状態の収差図である。

【図１５】実施例４の中間状態の収差図である。

【図１６】実施例４の望遠状態の収差図である。

【図１７】回折光学素子の断面図である。

【図１８】波長依存特性のグラフ図である。

【図１９】ＭＴＦ特性のグラフ図である。

【図２０】積層構造の回折光学素子の断面図である。

【図２１】波長依存特性のグラフ図である。

【図２２】ＭＴＦ特性のグラフ図である。

【図２３】他の積層構造の回折素子の断面図である。

【符号の説明】

Ｌ１第１レンズ群Ｌ２第２レンズ群Ｌ３第３レンズ群１基材２樹脂部３、４、５回折格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順にズーミング中に可動の負
の屈折力の第１レンズ群、ズーミング中に可動の正の屈
折力を有する第２レンズ群から成る変倍群と、第３レン
ズ群以降とを有し、広角端から望遠端への変倍に際して
前記第１レンズ群、第２レンズ群を移動させるズームレ
ンズにおいて、前記レンズ群の少なくとも１つのレンズ
群には、光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折
光学面を有することを特徴とするズ−ムレンズ。
【請求項２】３つのレンズ群で構成した請求項１に記
載のズームレンズ。
【請求項３】前記回折光学面は積層した回折格子から
成る請求項１に記載のズームレンズ。