JP2000147379A - ズームレンズ - Google Patents
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- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広角端から望遠端に至る全変倍範囲に渡り、
又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に渡
り、良好なる光学性能を有し回折光学素子を利用したリ
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
て変倍を行うズームレンズにおいて、該第１群と第２群
はそれぞれ光軸に対して回転対称な回折光学素子を少な
くとも１つ有しており、該第１群が有するレンズ枚数を
Ｎ１Ｃ、全系の変倍比をＺ、該第１群と第２群が有する
レンズの任意のレンズの材質のアッベ数をνとしたと
き、 【数１】 を満足すること。
又無限遠物体から超至近物体に至る物体距離全般に渡
り、良好なる光学性能を有し回折光学素子を利用したリ
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
て変倍を行うズームレンズにおいて、該第１群と第２群
はそれぞれ光軸に対して回転対称な回折光学素子を少な
くとも１つ有しており、該第１群が有するレンズ枚数を
Ｎ１Ｃ、全系の変倍比をＺ、該第１群と第２群が有する
レンズの任意のレンズの材質のアッベ数をνとしたと
き、 【数１】 を満足すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はズームレンズに関
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
大口径比で高変倍比のレンズ系全体の小型化を図ったズ
ームレンズに関するものである。
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
大口径比で高変倍比のレンズ系全体の小型化を図ったズ
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は小型化されている。
特にズームレンズにおいては、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は小型化されている。
特にズームレンズにおいては、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】又、最近のビデオカメラ用のズームレンズ
に対しては１０倍以上の高変倍比を有し、しかもレンズ
系全体が小型のズームレンズが強く要望されている。
に対しては１０倍以上の高変倍比を有し、しかもレンズ
系全体が小型のズームレンズが強く要望されている。
【０００４】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。
【０００５】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。
【０００６】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。
【０００７】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。
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。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高変倍比のズ
ームレンズにおいて色収差を補正する為には、第１群に
高分散の負レンズと低分散の正レンズを多用し、又、変
倍用の第２群にも低分散の負レンズと高分散の正レンズ
を用いる必要がある。
ームレンズにおいて色収差を補正する為には、第１群に
高分散の負レンズと低分散の正レンズを多用し、又、変
倍用の第２群にも低分散の負レンズと高分散の正レンズ
を用いる必要がある。
【００１１】特に、変倍比１０倍以上の５０倍程度のズ
ームレンズでは、色収差の補正が重要となり、第１群内
に低分散の正レンズを２枚又は３枚以上用いる必要があ
り、この結果、第１群のレンズ枚数が増加して、レンズ
系全体が大型化してくる傾向があった。
ームレンズでは、色収差の補正が重要となり、第１群内
に低分散の正レンズを２枚又は３枚以上用いる必要があ
り、この結果、第１群のレンズ枚数が増加して、レンズ
系全体が大型化してくる傾向があった。
【００１２】一方、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。
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。
【００１３】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。
【００１４】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。
【００１５】特にズーム比が１０倍以上、例えば５０倍
程度の高変倍比の４群又は５群より成るズームレンズで
は各レンズ群内で発生する色収差を補正するため、低分
散ガラスより成るレンズや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。
程度の高変倍比の４群又は５群より成るズームレンズで
は各レンズ群内で発生する色収差を補正するため、低分
散ガラスより成るレンズや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。
【００１６】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。
【００１７】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、例えば第１群又は第２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、この結果、第１群の径が大き
くなり結果として第１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、例えば第１群又は第２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、この結果、第１群の径が大き
くなり結果として第１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。
【００１８】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ズームレンズの提供を
目的とする。
【００１９】特に、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第１群と第２群に
各々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１群と第２群で発生する色収差を低減しつつ
第１群と第２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１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
を有するズームレンズの提供を目的とする。
フォーカス式のズームレンズにおいて第１群と第２群に
各々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１群と第２群で発生する色収差を低減しつつ
第１群と第２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１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
行うズームレンズにおいて、該第１群と第２群はそれぞ
れ光軸に対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１
つ有しており、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、
全系の変倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの
任意のレンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
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
行うズームレンズにおいて、該第１群と第２群はそれぞ
れ光軸に対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１
つ有しており、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、
全系の変倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの
任意のレンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
【００２１】
【数３】 を満足することを特徴としている。
【００２２】(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、第４
群、そして正の屈折力の第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うズームレ
ンズにおいて、該第１群と第２群はそれぞれ光軸に対し
て回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有してお
り、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変倍
比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレン
ズの材質のアッベ数をνとしたとき、
群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、第４
群、そして正の屈折力の第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うズームレ
ンズにおいて、該第１群と第２群はそれぞれ光軸に対し
て回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有してお
り、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変倍
比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレン
ズの材質のアッベ数をνとしたとき、
【００２３】
【数４】 を満足することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の数値実施
例１の広角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端
の収差図である。図４〜図６は、本発明の数値実施例２
の広角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収
差図である。図７〜図９は、本発明の数値実施例３の広
角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図
である。
例１の広角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端
の収差図である。図４〜図６は、本発明の数値実施例２
の広角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収
差図である。図７〜図９は、本発明の数値実施例３の広
角端のレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図
である。
【００２５】まず、図１，図４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４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４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。
【００２６】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。
【００２７】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。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。
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。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。
【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１群と第２群に各々少な
くとも１つの光軸に対して回転対称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１群と第２
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。
くとも１つの光軸に対して回転対称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１群と第２
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（Ｃ1・ｈ2+Ｃ2・ｈ4+Ｃ3・ｈ6+…Ｃ(i)・ｈ2i ）・・・(1) 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（Ｃ1・ｈ2+Ｃ2・ｈ4+Ｃ3・ｈ6+…Ｃ(i)・ｈ2i ）・・・(1) 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】(ア-1) 該第１群と第２群はそれぞれ光軸に
対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有して
おり、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変
倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレ
ンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有して
おり、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変
倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレ
ンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
【００３５】
【数５】 を満足している。
【００３６】これによって、第１群と第２群のレンズ枚
数を少なくしつつ、全変倍範囲に渡り色収差を良好に補
正している。尚、条件式（ａ２）は更に光学性能上好ま
しくは、 ２３＜ν＜７２・・・（ａ２’） を満足させるのが良い。
数を少なくしつつ、全変倍範囲に渡り色収差を良好に補
正している。尚、条件式（ａ２）は更に光学性能上好ま
しくは、 ２３＜ν＜７２・・・（ａ２’） を満足させるのが良い。
【００３７】(ア-2) 数値実施例１においては、第１群Ｌ
１は２枚の正レンズＧ１，Ｇ２で構成し、その物体側の
正レンズＧ１の像面側のレンズ面に回折光学素子を設け
ている。又、第２群Ｌ２は２枚の負レンズＧ３，Ｇ４で
構成し、その像面側の負レンズのＧ４の物体側のレンズ
面に回折光学素子を設けている。第３群Ｌ３と第４群Ｌ
４の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面より構成し
ている。
１は２枚の正レンズＧ１，Ｇ２で構成し、その物体側の
正レンズＧ１の像面側のレンズ面に回折光学素子を設け
ている。又、第２群Ｌ２は２枚の負レンズＧ３，Ｇ４で
構成し、その像面側の負レンズのＧ４の物体側のレンズ
面に回折光学素子を設けている。第３群Ｌ３と第４群Ｌ
４の最も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面より構成し
ている。
【００３８】(ア-3) 数値実施例２においては、第１群Ｌ
１は負レンズＧ１と正レンズＧ２で構成し、像面側の正
レンズＧ２の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けて
いる。又、第２群Ｌ２は２枚の負レンズＧ３，Ｇ４で構
成し、像面側の負レンズＧ４の物体側のレンズ面に回折
光学素子を設けている。第３群Ｌ３と第４群Ｌ４の最も
物体側のレンズ面は各々非球面より構成している。
１は負レンズＧ１と正レンズＧ２で構成し、像面側の正
レンズＧ２の像面側のレンズ面に回折光学素子を設けて
いる。又、第２群Ｌ２は２枚の負レンズＧ３，Ｇ４で構
成し、像面側の負レンズＧ４の物体側のレンズ面に回折
光学素子を設けている。第３群Ｌ３と第４群Ｌ４の最も
物体側のレンズ面は各々非球面より構成している。
【００３９】(ア-4) これらの数値実施例１，２では、第
３群Ｌ３は絞りＳＰを前方に有しズーミング中に固定の
正レンズ群であり、正の第４群Ｌ４は変倍による像面変
動を補正すると共に、距離合わせも第４群Ｌ４により行
っている。
３群Ｌ３は絞りＳＰを前方に有しズーミング中に固定の
正レンズ群であり、正の第４群Ｌ４は変倍による像面変
動を補正すると共に、距離合わせも第４群Ｌ４により行
っている。
【００４０】(ア-5) 第１群Ｌ１の別なレンズ構成として
は、数値実施例１では第１群Ｌ１を２枚の正レンズで構
成し、その前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学
面を有するプレートを有するようにしている。
は、数値実施例１では第１群Ｌ１を２枚の正レンズで構
成し、その前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学
面を有するプレートを有するようにしている。
【００４１】更に別な第１群Ｌ１の構成としては、正レ
ンズ、負レンズ、又は負レンズ、正レンズの２枚で構成
し、いずれかの面に回折光学素子を有するようにしてい
る。このとき、正レンズと負レンズは貼合わせでも良
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。
ンズ、負レンズ、又は負レンズ、正レンズの２枚で構成
し、いずれかの面に回折光学素子を有するようにしてい
る。このとき、正レンズと負レンズは貼合わせでも良
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。
【００４２】(ア-6) 第２群Ｌ２の別の構成としては、数
値実施例１，２のように２枚の負レンズで構成し、その
前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学素子を有す
るプレートを有するようにしている。
値実施例１，２のように２枚の負レンズで構成し、その
前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学素子を有す
るプレートを有するようにしている。
【００４３】更に別の第２群Ｌ２の構成としては、正レ
ンズ、負レンズの２枚、又は負レンズ、正レンズの２枚
で構成し、いずれかの面に回折光学素子を有するように
しても良い。
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、いずれかの面に回折光学素子を有するように
しても良い。
【００４４】次に図７の数値実施例３のレンズ構成の特
徴について説明する。数値実施例３は変倍比５０倍程度
の高変倍比の５群ズームレンズである。
徴について説明する。数値実施例３は変倍比５０倍程度
の高変倍比の５群ズームレンズである。
【００４５】図７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は負の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ
５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）である。ＳＰ
は開口絞りであり、第３群Ｌ３の前方に配置している。
ＩＰは像面である。
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は負の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ
５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）である。ＳＰ
は開口絞りであり、第３群Ｌ３の前方に配置している。
ＩＰは像面である。
【００４６】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。
【００４７】図７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。
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。
【００４８】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。
【００４９】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。
【００５０】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１枚の負レンズと３枚の正レンズで構成
し、負レンズと正レンズの貼合わせレンズの像面側のレ
ンズ面に光軸に対して回転対称の回折光学素子を設けて
いる。回折光学素子の形状は式(1) で示す数値実施例
１，２と同様である。
いて第１群を１枚の負レンズと３枚の正レンズで構成
し、負レンズと正レンズの貼合わせレンズの像面側のレ
ンズ面に光軸に対して回転対称の回折光学素子を設けて
いる。回折光学素子の形状は式(1) で示す数値実施例
１，２と同様である。
【００５１】又、第２群Ｌ２は２枚の負レンズと、負レ
ンズと正レンズの貼合わせレンズの４枚のレンズで構成
し、２枚目の負レンズの像面側のレンズ面に回折光学素
子を設けている。
ンズと正レンズの貼合わせレンズの４枚のレンズで構成
し、２枚目の負レンズの像面側のレンズ面に回折光学素
子を設けている。
【００５２】次に数値実施例３のこの他の構成の特徴に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００５３】(イ-1) 該第１群と第２群はそれぞれ光軸に
対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有して
おり、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変
倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレ
ンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
対して回転対称な回折光学素子を少なくとも１つ有して
おり、該第１群が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変
倍比をＺ、該第１群と第２群が有するレンズの任意のレ
ンズの材質のアッベ数をνとしたとき、
【００５４】
【数６】 を満足している。
【００５５】これによって、第１群と第２群のレンズ枚
数を少なくしつつ、全変倍範囲に渡り色収差を良好に補
正している。尚、条件式（ａ２）は更に光学性能上好ま
しくは、 ２３＜ν＜７２・・・（ａ２’） を満足させるのが良い。
数を少なくしつつ、全変倍範囲に渡り色収差を良好に補
正している。尚、条件式（ａ２）は更に光学性能上好ま
しくは、 ２３＜ν＜７２・・・（ａ２’） を満足させるのが良い。
【００５６】(イ-2) 第３群Ｌ３は正レンズ、正レンズと
負レンズの貼合わせレンズ、そして正レンズの４つのレ
ンズより構成している。
負レンズの貼合わせレンズ、そして正レンズの４つのレ
ンズより構成している。
【００５７】(イ-3) 第４群Ｌ４は正レンズと負レンズの
貼合わせレンズより構成している。
貼合わせレンズより構成している。
【００５８】(イ-4) 第５群Ｌ５は正レンズ、負レンズと
正レンズの貼合わせレンズの３つのレンズより構成して
いる。
正レンズの貼合わせレンズの３つのレンズより構成して
いる。
【００５９】次に、本発明の各数値実施例の特徴につい
て説明する。
て説明する。
【００６０】いずれの実施例の場合も最も物体側のレン
ズ面には、収差補正上やむを得ない等の特別な場合を除
いて、回折光学素子は配置しない方が良い。これは回折
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
を保護する為である。
ズ面には、収差補正上やむを得ない等の特別な場合を除
いて、回折光学素子は配置しない方が良い。これは回折
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
を保護する為である。
【００６１】第１群Ｌ１内に回折光学素子を配置して、
適当に回折光学素子の位相を選択することにより、第１
群Ｌ１で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線といった２
波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての色収差の
ズーミングによる変動を小さく抑えている。尚、このと
き望遠端に色収差（２次スペクトル）が残存してくる。
適当に回折光学素子の位相を選択することにより、第１
群Ｌ１で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線といった２
波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての色収差の
ズーミングによる変動を小さく抑えている。尚、このと
き望遠端に色収差（２次スペクトル）が残存してくる。
【００６２】一方、第２群Ｌ２内に回折光学素子を配置
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群Ｌ２で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線と
いった２波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての
色収差のズーミングによる変動を小さく抑えている。こ
のとき望遠端に残存する色収差（２次スペクトル）は、
第１群Ｌ１とは反対の方向になる。
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群Ｌ２で発生する色収差、例えばｄ線とｇ線と
いった２波長の色収差は小さく抑えられ、全体としての
色収差のズーミングによる変動を小さく抑えている。こ
のとき望遠端に残存する色収差（２次スペクトル）は、
第１群Ｌ１とは反対の方向になる。
【００６３】本発明では、このように絞りＳよりも物体
側のレンズ群と変倍群、つまり第１群Ｌ１及び第２群Ｌ
２に回折光学素子を用いて、変倍により２次スペクトル
を少なくしている。
側のレンズ群と変倍群、つまり第１群Ｌ１及び第２群Ｌ
２に回折光学素子を用いて、変倍により２次スペクトル
を少なくしている。
【００６４】即ち、上述したように第１群Ｌ１と変倍用
の第２群Ｌ２は、それぞれ光軸に対して回転対称な少な
くとも１枚の回折光学面を配置することにより、第１群
Ｌ１、第２群Ｌ２内で基準波長（ｄ線とｇ線）の色収差
を小さく抑え、変倍群でそれぞれで発生する２次スペク
トルを逆方向に発生させて、第１群Ｌ１と第２群Ｌ２に
より共働して全体として良好な色収差を達成している。
の第２群Ｌ２は、それぞれ光軸に対して回転対称な少な
くとも１枚の回折光学面を配置することにより、第１群
Ｌ１、第２群Ｌ２内で基準波長（ｄ線とｇ線）の色収差
を小さく抑え、変倍群でそれぞれで発生する２次スペク
トルを逆方向に発生させて、第１群Ｌ１と第２群Ｌ２に
より共働して全体として良好な色収差を達成している。
【００６５】このように構成することにより、第１群Ｌ
１を構成するレンズは低分散の２つの正レンズ、又は高
分散の負レンズと低分散の正レンズをそれぞれ１枚或い
は２枚以上を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせ
たり複数のレンズで分担して色消しを行っている。そし
て回折光学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数
を減少させ、全体として構成レンズ枚数を削減してい
る。又、第２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枚以上、或いは１枚
を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり、複数
のレンズで分担して色消しを行っている。そして回折光
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、全体として構成レンズ枚数を削減している。
１を構成するレンズは低分散の２つの正レンズ、又は高
分散の負レンズと低分散の正レンズをそれぞれ１枚或い
は２枚以上を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせ
たり複数のレンズで分担して色消しを行っている。そし
て回折光学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数
を減少させ、全体として構成レンズ枚数を削減してい
る。又、第２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枚以上、或いは１枚
を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり、複数
のレンズで分担して色消しを行っている。そして回折光
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、全体として構成レンズ枚数を削減している。
【００６６】このような構成とすることにより、高変倍
化や小型化を行っても、高分散や低分散の高価な硝材を
用いることなく安価な構成でズームレンズが達成でき
る。１０倍を超え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が達成できるようにな
る。具体的には第１レンズ群と第２レンズ群を構成する
レンズのアッベ数は２３＜ν＜７２の範囲で可能である
が１０倍程度の変倍では２３＜ν＜６５の範囲程度でも
可能である。
化や小型化を行っても、高分散や低分散の高価な硝材を
用いることなく安価な構成でズームレンズが達成でき
る。１０倍を超え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が達成できるようにな
る。具体的には第１レンズ群と第２レンズ群を構成する
レンズのアッベ数は２３＜ν＜７２の範囲で可能である
が１０倍程度の変倍では２３＜ν＜６５の範囲程度でも
可能である。
【００６７】具体的なズームレンズの色収差を軽減する
方法としては、回折光学素子を有する第ｉ群の屈折力を
Ｆｉとするときには、次の式を満たす面を少なくとも１
面有することが好ましい。
方法としては、回折光学素子を有する第ｉ群の屈折力を
Ｆｉとするときには、次の式を満たす面を少なくとも１
面有することが好ましい。
【００６８】 Ｆｉ・Ｃi ＜０ （ｉ＝１，２）・・・(2) ここで、Ｃi は第ｉ群Ｌｉ内にある回折光学面による近
軸的屈折力を表し、この近軸的屈折力Ｃi が正の値を持
つときは第ｉ群の屈折力は負、屈折力Ｃi が負の値を持
つときは第ｉ群の屈折力は正を有する。正レンズ群のと
きも負レンズ群のときも、そのレンズ群の曲率を緩くで
きる構成になり、収差補正上有効である。
軸的屈折力を表し、この近軸的屈折力Ｃi が正の値を持
つときは第ｉ群の屈折力は負、屈折力Ｃi が負の値を持
つときは第ｉ群の屈折力は正を有する。正レンズ群のと
きも負レンズ群のときも、そのレンズ群の曲率を緩くで
きる構成になり、収差補正上有効である。
【００６９】(1) 式において分かることは、光軸からの
距離ｈによって位相を調節できることである。レンズ径
が大きければ大きい程、高次の係数の影響が大きくな
る。本実施例で述べている民生用のズームレンズ、特に
ビデオ用のズームレンズにおいては小型化が進められて
おり、余り大きなレンズ、つまり距離ｈが大きいレンズ
は少ない。その上で、小さなレンズにおいても効率的に
係数を生かして、有効な収差補正を達成するには次の条
件式を満足することが好ましい。但し、Ｃ2i，Ｃ3iはそ
れぞれ第ｉ群内にある回折光学素子の(1) 式における４
次項、６次項の係数である。
距離ｈによって位相を調節できることである。レンズ径
が大きければ大きい程、高次の係数の影響が大きくな
る。本実施例で述べている民生用のズームレンズ、特に
ビデオ用のズームレンズにおいては小型化が進められて
おり、余り大きなレンズ、つまり距離ｈが大きいレンズ
は少ない。その上で、小さなレンズにおいても効率的に
係数を生かして、有効な収差補正を達成するには次の条
件式を満足することが好ましい。但し、Ｃ2i，Ｃ3iはそ
れぞれ第ｉ群内にある回折光学素子の(1) 式における４
次項、６次項の係数である。
【００７０】 １・１０-4＜｜Ｃ2i／Ｃi ｜＜１・１０-1・・・(3) １・１０-7＜｜Ｃ3i／Ｃi ｜＜１・１０-2・・・(4) これらの式は前述したように、小さい径において有効に
収差補正をする為のものである。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。
収差補正をする為のものである。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。
【００７１】上述したように、第１群Ｌ１内と第２群Ｌ
２内に配置された回折光学素子により、それぞれのレン
ズ群で発生する色収差（２次スペクトル）を共働して小
さく抑え、第２群Ｌ２の移動による色収差のズーミング
による変動も小さく抑えられる。このとき、第４群Ｌ４
の像面側に更に固定の第５の負レンズ群を配することも
できる。このとき、第５群は全体が望遠タイプとなるよ
うに構成して、更なる小型化を図っても良い。
２内に配置された回折光学素子により、それぞれのレン
ズ群で発生する色収差（２次スペクトル）を共働して小
さく抑え、第２群Ｌ２の移動による色収差のズーミング
による変動も小さく抑えられる。このとき、第４群Ｌ４
の像面側に更に固定の第５の負レンズ群を配することも
できる。このとき、第５群は全体が望遠タイプとなるよ
うに構成して、更なる小型化を図っても良い。
【００７２】実施例のように、第１群Ｌ１及び第２群Ｌ
２の貼合わせ等の色消しの代わりの色収差補正を、回折
光学素子で行う場合の屈折力は余り必要ではない。
２の貼合わせ等の色消しの代わりの色収差補正を、回折
光学素子で行う場合の屈折力は余り必要ではない。
【００７３】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為に屈折力を持たせても良い。
その場合の第１，第２群Ｌ１，Ｌ２の回折光学素子の焦
点距離をFbo1，Fbo2、第１，第２群Ｌ１，Ｌ２の焦点距
離をF1，F2とするとき以下の条件を満たしていれば、製
作についても難しくなく、色収差を含めた収差補正にも
良好である。
ディストーション補正の為に屈折力を持たせても良い。
その場合の第１，第２群Ｌ１，Ｌ２の回折光学素子の焦
点距離をFbo1，Fbo2、第１，第２群Ｌ１，Ｌ２の焦点距
離をF1，F2とするとき以下の条件を満たしていれば、製
作についても難しくなく、色収差を含めた収差補正にも
良好である。
【００７４】 ０．０５＜F1／Fbo1＜０．７・・・(5) ０．０５＜F2／Fbo2＜０．７・・・(6) 特に、回折光学素子を有するレンズ群は、次の数値範囲
内にあることが好ましい。特に１０倍以上の高変倍比の
ときは、 １．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）1/2 ＜３．０・・・(7) 特に、１０倍程度の変倍の場合は、 １．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）1/2 ＜２．５・・・(7') ただし、Ｆｗ，Ｆｔはそれぞれ広角端、望遠端の全系の
焦点距離である。この範囲内にあれば、回折光学素子の
働きを有効に引き出すことができる。この(7)式の下限
値を逸脱すると、第１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。又、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。又、所望の焦点
距離のレンズを得る為に特に第２群Ｌ２の屈折力が強く
なり、第２群Ｌ２で発生する収差量が大きくなり適用で
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。
内にあることが好ましい。特に１０倍以上の高変倍比の
ときは、 １．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）1/2 ＜３．０・・・(7) 特に、１０倍程度の変倍の場合は、 １．０＜F1／（Ｆｗ・Ｆｔ）1/2 ＜２．５・・・(7') ただし、Ｆｗ，Ｆｔはそれぞれ広角端、望遠端の全系の
焦点距離である。この範囲内にあれば、回折光学素子の
働きを有効に引き出すことができる。この(7)式の下限
値を逸脱すると、第１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。又、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。又、所望の焦点
距離のレンズを得る為に特に第２群Ｌ２の屈折力が強く
なり、第２群Ｌ２で発生する収差量が大きくなり適用で
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。
【００７５】又、回折光学素子が１面しかない場合に
は、次の式を満足していることが好ましい。
は、次の式を満足していることが好ましい。
【００７６】 ｜Fｉ／Rboi｜＜１．８・・・(8) ここで、Rboiは回折光学素子を形成しているｉ群内の面
の曲率半径である。Rbo1＝∞のときはベース面が平面で
ある。この(8) 式を逸脱するとベースの曲面で発生する
収差を回折光学系で補正しきれずに、回折光学系の効果
を十分に引き出せず適当ではない。
の曲率半径である。Rbo1＝∞のときはベース面が平面で
ある。この(8) 式を逸脱するとベースの曲面で発生する
収差を回折光学系で補正しきれずに、回折光学系の効果
を十分に引き出せず適当ではない。
【００７７】一般に、回折光学素子は通常の屈折により
発生する色収差と反対の色収差が発生する。例えば、従
来の貼合わせ面等により色消しを行っていたレンズを除
去し、レンズ枚数を削減する場合は、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
を回折光学素子とすることが良い。そのようにすれば、
通常の屈折により発生する色収差と反対の色収差が回折
光学素子上で発生し、その方向は元々有する貼合わせ面
での色収差発生方向と同じものとなり、貼合わせ等の色
消しが単レンズ上で可能となる。
発生する色収差と反対の色収差が発生する。例えば、従
来の貼合わせ面等により色消しを行っていたレンズを除
去し、レンズ枚数を削減する場合は、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
を回折光学素子とすることが良い。そのようにすれば、
通常の屈折により発生する色収差と反対の色収差が回折
光学素子上で発生し、その方向は元々有する貼合わせ面
での色収差発生方向と同じものとなり、貼合わせ等の色
消しが単レンズ上で可能となる。
【００７８】色収差係数（共立出版株発行、松井吉哉著
「レンズ設計法」第８９頁）といった視点から見ると、
絞りＳよりも物体側の面では、軸上色収差係数Ｌと倍率
色収差係数Ｔが同一符号の面に回折光学素子を配置し、
絞りＳよりも像面側の面では双方が逆符号の面に回折光
学素子を配置することが好ましい。
「レンズ設計法」第８９頁）といった視点から見ると、
絞りＳよりも物体側の面では、軸上色収差係数Ｌと倍率
色収差係数Ｔが同一符号の面に回折光学素子を配置し、
絞りＳよりも像面側の面では双方が逆符号の面に回折光
学素子を配置することが好ましい。
【００７９】これにより、第１群Ｌ１を構成するレンズ
は回折光学素子によって色収差が低減され、構成レンズ
枚数を削減でき、良好な性能を維持しながら更なる小型
化を達成できるようになる。
は回折光学素子によって色収差が低減され、構成レンズ
枚数を削減でき、良好な性能を維持しながら更なる小型
化を達成できるようになる。
【００８０】特に、第１群Ｌ１を構成するレンズの光軸
上の厚みをｔ１とするとき、次の条件式を満たすことが
好ましい。
上の厚みをｔ１とするとき、次の条件式を満たすことが
好ましい。
【００８１】 ０．１＜ｔ１／F1＜０．３３・・・(9) 特に、第２群Ｌ２を構成するレンズの光軸上の厚みをｔ
２とするとき、次の条件式を満たすのが好ましい。特に
１０倍以上の高倍のときは、 ０．０５＜ｔ２／F1＜１．５・・・(10) 更に１０倍程度のときは、 ０．５５＜ｔ２／F1＜０．４・・・(10') この(9) 式，(10)式は、回折光学素子を有効に用いられ
た範囲を示し、回折光学素子を用いると(2) 式の個所で
述べたように、曲率が緩くても所望の屈折力が得られ
る。又、色収差補正の為の凹レンズ（第１レンズ群Ｌ
１）、凸レンズ（第２レンズ群Ｌ２）との組み合わせを
回折光学素子によって廃止できれば、更にレンズの厚み
が薄くなり有効に使われたことになる。
２とするとき、次の条件式を満たすのが好ましい。特に
１０倍以上の高倍のときは、 ０．０５＜ｔ２／F1＜１．５・・・(10) 更に１０倍程度のときは、 ０．５５＜ｔ２／F1＜０．４・・・(10') この(9) 式，(10)式は、回折光学素子を有効に用いられ
た範囲を示し、回折光学素子を用いると(2) 式の個所で
述べたように、曲率が緩くても所望の屈折力が得られ
る。又、色収差補正の為の凹レンズ（第１レンズ群Ｌ
１）、凸レンズ（第２レンズ群Ｌ２）との組み合わせを
回折光学素子によって廃止できれば、更にレンズの厚み
が薄くなり有効に使われたことになる。
【００８２】１０倍以上の高倍のときは、収差の変動を
抑える為厚くなりがちであるが、回折光学素子により薄
くすることが可能である。
抑える為厚くなりがちであるが、回折光学素子により薄
くすることが可能である。
【００８３】(9) ，(10)式の上限を逸脱すれば、通常の
ガラスレンズにおいても可能な厚みであり、回折光学素
子を有効に使用していない。又、下限値を逸脱すると回
折による屈折力が多大に必要となり、収差の発生が大き
くなり適当でない。
ガラスレンズにおいても可能な厚みであり、回折光学素
子を有効に使用していない。又、下限値を逸脱すると回
折による屈折力が多大に必要となり、収差の発生が大き
くなり適当でない。
【００８４】尚、本実施例には記載していないが、第１
群レンズ群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。
群レンズ群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。
【００８５】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１０に示す１層のキノフォーム形状の１層
構成のものや、図１３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１０に示す１層のキノフォーム形状の１層
構成のものや、図１３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。
【００８６】図１１は図１０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。
【００８７】図１１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。
【００８８】図１２（Ａ），（Ｂ）に図１０の格子形状
で数値実施例１を作成した場合の空間周波数に対するＭ
ＴＦ特性を示す。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を作成した場合の空間周波数に対するＭ
ＴＦ特性を示す。その図で低周波数領域のＭＴＦがやや
低下している。
【００８９】図１３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１４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１４に示す。
【００９０】図１３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＝１８．８μｍ、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＝１８．８μｍ、第２の層１０５の格子厚
ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
【００９１】図１４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。
【００９２】図１５（Ａ），（Ｂ）に図１４の格子形状
で数値実施例１を作成した場合の空間周波数に対するＭ
ＴＦ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を作成した場合の空間周波数に対するＭ
ＴＦ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。
【００９３】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１６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１６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。
【００９４】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。
【００９５】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。
【００９６】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、
なる式で表している。又「Ｄ−０Ｘ」は「１０-X」を意
味している。
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、
なる式で表している。又「Ｄ−０Ｘ」は「１０-X」を意
味している。
【００９７】
【数７】 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。
【００９８】
【外１】
【００９９】
【外２】
【０１００】
【外３】
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【発明の効果】本発明によれば、 (ウ-1) 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
比で高変倍比のズームレンズを達成することができる。
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
比で高変倍比のズームレンズを達成することができる。
【０１０３】(ウ-2) 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第１群と第２群に
各々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１群と第２群で発生する色収差を低減しつつ
第１群と第２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１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
を有するズームレンズを達成することができる。
フォーカス式のズームレンズにおいて第１群と第２群に
各々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１群と第２群で発生する色収差を低減しつつ
第１群と第２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１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１の広角端の収差図
【図３】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【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の広角端の収差図
【図６】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図７】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図８】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図９】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１０】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図１１】 本発明に係る回折光学素子の波長依存特性
の説明図
の説明図
【図１２】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図１３】 本発明に係る回折光学素子の説明図
【図１４】 本発明に係る回折光学素子の波長依存特性
の説明図
の説明図
【図１５】 本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図１６】 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
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 KA03 MA15 NA14 PA07 PA12 PA16 PA18 PB08 PB17 QA02 QA07 QA14 QA17 QA21 QA25 QA26 QA34 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA32 RA41 RA42 RA43 RA46 SA23 SA27 SA29 SA31 SA32 SA33 SA43 SA47 SA49 SA53 SA55 SA63 SA65 SA72 SA74 SA76 SB03 SB05 SB13 SB15 SB23 SB25 SB33 SB44 UA01
Claims (7)
- 【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
て変倍を行うズームレンズにおいて、該第１群と第２群
はそれぞれ光軸に対して回転対称な回折光学素子を少な
くとも１つ有しており、該第１群が有するレンズ枚数を
Ｎ１Ｃ、全系の変倍比をＺ、該第１群と第２群が有する
レンズの任意のレンズの材質のアッベ数をνとしたと
き、 【数１】 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項２】 前記第４群は正の屈折力を有しているこ
とを特徴とする請求項１のズームレンズ。 - 【請求項３】 前記第４群は負の屈折力を有しているこ
とを特徴とする請求項１のズームレンズ。 - 【請求項４】 前記回折光学素子は積層した回折格子よ
り成っていることを特徴とする請求項１，２又は３のズ
ームレンズ。 - 【請求項５】 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、第４群、そし
て正の屈折力の第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うズームレンズにおい
て、該第１群と第２群はそれぞれ光軸に対して回転対称
な回折光学素子を少なくとも１つ有しており、該第１群
が有するレンズ枚数をＮ１Ｃ、全系の変倍比をＺ、該第
１群と第２群が有するレンズの任意のレンズの材質のア
ッベ数をνとしたとき、 【数２】 を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 【請求項６】 前記第４群を光軸上移動させてフォーカ
スを行っていることを特徴とする請求項１から５のいず
れか１項のズームレンズ。 - 【請求項７】 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６のいずれか１項のズームレ
ンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10328882A JP2000147379A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | ズームレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10328882A JP2000147379A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | ズームレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000147379A true JP2000147379A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18215158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10328882A Pending JP2000147379A (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | ズームレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000147379A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1865351A1 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-12 | Fujinon Corporation | Telephoto-type zoom lens comprising four lens groups with rear-focusing |
| US7505210B2 (en) | 2004-01-28 | 2009-03-17 | Sony Corporation | Zoom lens and imaging device |
| JP2010032701A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Nikon Corp | ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法 |
| JP2010044190A (ja) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Nikon Corp | ズームレンズ、このズームレンズを備えた光学機器、及び、ズームレンズの製造方法 |
| JP2010197860A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Tamron Co Ltd | ズームレンズ |
| JP2013134303A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Nikon Corp | ズームレンズおよび撮像装置 |
| US8736968B2 (en) | 2008-07-28 | 2014-05-27 | Nikon Corporation | Zoom lens, optical apparatus having same, and method of manufacturing zoom lens |
| JP2017191126A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | キヤノン株式会社 | ズームレンズおよびこれを用いた撮像装置 |
| JP2018101156A (ja) * | 2013-11-22 | 2018-06-28 | 株式会社ニコン | ズームレンズおよび光学機器 |
| CN108732733A (zh) * | 2017-04-17 | 2018-11-02 | 佳能株式会社 | 变焦镜头、包括变焦镜头的摄像装置和摄像*** |
| CN108732730A (zh) * | 2017-04-17 | 2018-11-02 | 佳能株式会社 | 变焦镜头、包括变焦镜头的摄像装置和摄像*** |
-
1998
- 1998-11-04 JP JP10328882A patent/JP2000147379A/ja active Pending
Cited By (12)
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| CN108732733A (zh) * | 2017-04-17 | 2018-11-02 | 佳能株式会社 | 变焦镜头、包括变焦镜头的摄像装置和摄像*** |
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