JP2004126391A

JP2004126391A - Telephotographic lens

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Publication number: JP2004126391A
Application number: JP2002292967A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Tokiyoda; 常世田　義文
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a telephotographic lens capable of realizing a reduction in cost and a reduction in weight by drastically reducing the number of pieces of anomalous dispersion glass to be used while excellently correcting chromatic aberration. <P>SOLUTION: The telephotographic lens is equipped with a 1st lens group G1 having positive refractive power, a 2nd lens group G2 having negative refractive power, and the 3rd lens group G3 having positive refractive power in order from an object side. Besides, it has a diffraction optical surface Gf and a sticking surface Tf (or a separate chromatic aberration correction surface Hf) in the 1st lens group G1, and is set to satisfy a condition of w/F<2.1 when the half viewing angle of an image plane to be used is defined as (w) and an F-value at open aperture is defined as F. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩写真やデジタル写真などの撮影に使用する撮影用対物レンズ、特に、望遠レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
望遠レンズは、焦点距離が長く画角が狭い対物レンズであり、従来一眼レフレックスカメラや電子スチルカメラなどに用いられている。このような望遠レンズをカメラの対物レンズとして用いることにより、遠くにある被写体を引き寄せて拡大した状態で撮影することができる。
【０００３】
このような従来の望遠レンズとしては、例えば特開平１１−３２６７５４号公報の第２実施例に開示されたものがある。図１１はこの望遠レンズの構成を示すものであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１（レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４からなる前群Ｇ１１及びレンズＬ５，Ｌ６からなる後群Ｇ１２）と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２（レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３）と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３（レンズＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３）及び絞りＳ１，Ｓ２とを有して構成されている。そして、第１レンズ群Ｇ１を構成する第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第４レンズＬ４及び第６レンズＬ６に異常分散性のガラスを使用することにより、望遠レンズに発生しがちな軸上色収差を良好に補正することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２６７５４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２５８６８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、望遠レンズ中に異常分散性のガラスを用いた場合、異常分散性のガラスは比重が大きいため、望遠レンズ全体が重くなるという欠点があった。また、異常分散性のガラスは高価であり、このようなガラスを多く用いると製造コストが高くなるという欠点も有していた。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、色収差を良好に補正しつつ、異常分散性ガラスの使用枚数を大幅に低減して安価・軽量化を実現することが可能な構成の望遠レンズを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る望遠レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えてなる望遠レンズにおいて、第１レンズ群中に回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有し、各レンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群は常に固定された状態であり、使用画面の半画角をｗとし、開放Ｆ値をＦとしたときに、ｗ／Ｆ＜２．１の条件を満足するようにしたものである。ここで、貼り合わせ面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士が貼り合わされてなる部分（面）をいい、分離色収差補正面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士の曲率半径が等しいかほぼ等しく、かつ、これらの面の間隔が極めて狭くなっている部分をいう。
【０００８】
或いは、本発明に係る望遠レンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えてなる望遠レンズにおいて、第１レンズ群中に回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有し、各レンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群は常に固定された状態であり、各回折光学面は、ガラスモールド用のガラスと紫外線硬化樹脂との境界面に形成される。
【０００９】
また、本発明に係る望遠レンズは、望遠レンズ全体の焦点距離をｆとし、第１レンズ群と第２レンズ群との合成焦点距離をｆｃとしたときに、｜ｆ／ｆｃ｜＜０．８の条件を満足することが好ましい。更に、第２レンズ群全体若しくは第２レンズ群を構成する一部のレンズが光軸方向に移動可能になっていることが好ましい。
【００１０】
また、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群を構成する全てのレンズがアッベ数７５以下の材料からなっていることが好ましい。また、上記回折光学面を有する回折光学素子は、複層型の回折光学素子であることが好ましい。ここで、複層型の回折光学素子とは、回折光学面が２つ以上の物質が関与して構成される回折光学素子のことである。更に、第１レンズ群は３枚以上のガラスレンズを有して構成され、第２レンズ群は２枚以上のガラスレンズを有して構成され、第３レンズ群は２枚以上のガラスレンズを有して構成されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る望遠レンズの実施形態について説明する。図１〜図４はそれぞれ本発明の第１〜第４の実施形態に対応する望遠レンズＴＬのレンズ構成図であり、いずれの実施形態においても、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えており、第１レンズ群Ｇ１中に、回折光学面Ｇｆと貼り合わせ面Ｔｆ若しくは分離色収差補正面Ｈｆとを有している。ここで、貼り合わせ面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士が貼り合わされてなる部分（面）をいい、分離色収差補正面とは、隣接する２つのレンズの対向する面同士の曲率半径が等しいかほぼ等しく、かつ、これらの面の間隔が極めて狭くなっている部分をいう。特に分離色収差補正面は、以下の条件を満足することが好ましい。
【００１２】
【数１】
０．８５≦ｒｅｔ≦１．２　　…（ａ）
０＜ｄｃｈ≦５ｍｍ　　…（ｂ）
【００１３】
上記式（ａ）におけるｒｅｔは、隣接する２つのレンズの対向する面同士の曲率半径の比であり、式（ｂ）におけるｄｃｈは対向する面の間隔である。式（ａ）は、隣接する２つのレンズの対向する面同士がほぼ同じ曲率半径であることを意味し、式（ｂ）は、面の間隔が狭いことを意味している。これらの条件を外れると分離色収差補正面とは言い難くなり、個々のレンズ面としての作用が大きくなってくる。
【００１４】
図１に示す第１の実施形態に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１１、両凸レンズＬ１２と両凹レンズＬ１３との貼り合わせからなる接合正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５との貼り合わせからなる接合正レンズが設けられた構成となっている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）正メニスカスレンズＬ１７と両凹レンズＬ１８との貼り合わせからなる接合負レンズが設けられた構成となっている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＰ１９、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２、平板ガラスからなるフィルタＦ２３が設けられた構成となっている。ここで、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に位置する正メニスカスレンズＬ１５の像側の面には回折光学面Ｇｆが形成されている。また、第１レンズ群Ｇ１の両凸レンズＬ１２と両凹レンズＬ１３との間、及び負メニスカスレンズＬ１４と正メニスカスレンズＬ１５との間には貼り合わせ面Ｔｆが存在している。
【００１５】
図２に示す第２の実施形態に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２と両凹レンズＬ４３との貼り合わせからなる接合正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４５との貼り合わせからなる接合正レンズが設けられた構成となっている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４６、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）正メニスカスレンズＬ４７と両凹レンズＬ４８との貼り合わせからなる接合負レンズが設けられた構成となっている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＰ４９、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５２、平板ガラスからなるフィルタＦ５３が設けられた構成となっている。ここで、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に位置する正メニスカスレンズＬ４５の像側の面には回折光学面Ｇｆが形成されている。また、第１レンズ群Ｇ１の両凸レンズＬ４２と両凹レンズＬ４３との間、及び負メニスカスレンズＬ４４と正メニスカスレンズＬ４５との間には貼り合わせ面Ｔｆが存在している。
【００１６】
図３に示す第３の実施形態に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ７１、両凸レンズＬ７２、両凹レンズＬ７３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７４、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７５が設けられた構成となっている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ７６、両凸レンズＬ７７と両凹レンズＬ７８との貼り合わせからなる接合負レンズが設けられた構成となっている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＰ７９、両凸レンズＬ８０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８１、両凸レンズＬ８２、平板ガラスからなるフィルタＦ８３が設けられた構成となっている。ここで、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に位置する正メニスカスレンズＬ７５の像側の面には回折光学面Ｇｆが形成されている。また、第１レンズ群Ｇ１の両凸レンズＬ７２と両凹レンズＬ７３、及び負メニスカスレンズＬ７４と正メニスカスレンズＬ７５の間にはそれぞれ分離色収差補正面Ｈｆが存在している。
【００１７】
図４に示す第４の実施形態に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ１０１、両凸レンズＬ１０２と両凹レンズＬ１０３との貼り合わせからなる接合正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０５との貼り合わせからなる接合正レンズが設けられた構成となっている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズＬ１０６、両凸レンズＬ１０７と両凹レンズＬ１０８との貼り合わせからなる接合負レンズが設けられた構成となっている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＰ１０９、両凸レンズＬ１１０、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１１、両凸レンズＬ１１２、平板ガラスからなるフィルタＦ１１３が設けられた構成となっている。ここで、第１レンズ群Ｇ１の物体側から２番目に位置する両凸レンズＬ７２の物体側の面には回折光学面Ｇｆが形成されている。また、第１レンズ群Ｇ１の両凸レンズＬ１０２と両凹レンズＬ１０３との間、及び負メニスカスレンズＬ１０４と正メニスカスレンズＬ１０５との間には貼り合わせ面Ｔｆが存在している。
【００１８】
ここで、回折光学面について説明する。回折光学面は分散特性が通常のガラス（屈折光学素子）とは逆であるという特性（すなわち負の分散特性）を有している。このため、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｇ１中に、回折光学面を有する回折光学素子をガラスレンズとは別に設け、或いは第１レンズ群Ｇ１を構成するガラスレンズの表面に回折光学面を形成することにより、高価な異常分散性ガラスでしか得られない（通常の安価なガラスレンズでは得られない）大きな色消し効果が得られる。しかし、回折光学面のアッベ数は−３．５４と非常に大きな値となるうえ、回折光学面の波長に対する回折角の変化は、通常硝種（ガラスや樹脂など）の波長に対する屈折角の変化とは異なるため、単に回折光学面を用いただけでは色消し効果が大きくなり過ぎ、色収差が通常硝種とは逆方向に大きく発生してしまうことになる。また、波長により生ずる結像位置のずれ、すなわち二次スペクトルが大きくなる傾向があることも知られている。
【００１９】
このような不都合を解消するため、本発明に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１には回折光学面のほか、通常硝種による貼り合わせ面又は分離色収差補正面を用いている。このような貼り合わせ面や分離色収差補正面は、第１レンズ群Ｇ１より像側に位置する第２レンズ群Ｇ２又は第３レンズ群Ｇ３中に設けることもできるが、色収差補正効果を最も効果的に得るためには、最も物体側に位置する第１レンズ群Ｇ１中に設けることが好ましい。
【００２０】
更に、本発明に係る望遠レンズＴＬでは、使用画面の半画角をｗとし、開放Ｆ値をＦとしたときに、下の条件式（１）を満足する。
【００２１】
【数２】
ｗ／Ｆ＜２．１　…　（１）
【００２２】
この条件は、回折光学面の適正な使用範囲を規定する条件である。ｗ／Ｆの値が条件式（１）の上限を上回ると、本発明の望遠レンズＴＬの画角が大きくなり、これに伴って回折光学面に入射する光線の傾き角も大きくなってしまうため、不要回折次数光（すなわちフレアー光）が多くなり、良好な結像性能を得られなくなってしまう。なお、上記条件式（１）における上限値を１．８とすれば、更に良好な結果が得られる。
【００２３】
このように本発明に係る望遠レンズＴＬでは、第１レンズ群Ｇ１中に回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有することで、異常分散性のガラス部材の枚数を減らしつつ（若しくは用いずに）適正な色収差補正を行うとともに、これにより生じ得る弊害を、上記条件式（１）を満足することにより解消している。このため本発明の望遠レンズでは、軽量かつ安価な構成で優れた結像性能が得られる。なお、本発明では、望遠レンズとして優れた性能を維持するために、第１〜第３レンズ群のうち、少なくとも２つのレンズ群を固定レンズ群としている。
【００２４】
また、本発明に係る望遠レンズＴＬでは、望遠レンズＴＬ全体の焦点距離をｆとし、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離をｆｃとしたときに、下の条件式（２）を満足することが好ましい。
【００２５】
【数３】
｜ｆ／ｆｃ｜＜０．８　…　（２）
【００２６】
この条件式は、望遠レンズＴＬの形式を特定するための条件である。この条件内に当てはまる形式の望遠レンズは、内焦点方式を採用することが可能となるので、この望遠レンズＴＬがカメラ等に設けられる場合には、ピント合わせなどの操作性能を大きく向上させることができる。ここで、内焦点方式としては、第２レンズ群Ｇ２全体、若しくは第２レンズ群Ｇ２を構成する一部のレンズを光軸方向に移動させる構成とすることが好ましい。なお、上記条件式（２）における上限値を０．６とすれば、更に良い結果が得られる。
【００２７】
また、本発明に係る望遠レンズＴＬにおいては、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を構成する全てのレンズがアッベ数７５以下の材料からなっていることが好ましい。アッベ数νｄが７５より大きい材料からなるレンズは、比重が大きいガラスの可能性が大きい。このようなガラスを用いると望遠レンズＴＬ全体の軽量化が妨げられるので、できるだけ避けた方が好ましい。
【００２８】
図１〜図４に示す望遠レンズＴＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１中に設けられる回折光学素子は、第１実施形態（図１）では正メニスカスレンズＬ１５に、第２実施形態（図２）では正メニスカスレンズＬ４５に、第３実施形態（図３）では正メニスカスレンズＬ７５に、第４実施形態（図４）では両凸レンズＬ１０２にそれぞれ相当する。回折光学素子としては、例えば図９に示すようなフレネルゾーンプレート１が用いられる。ここで、図９（Ａ）は光軸方向から見たフレネルゾーンプレート１の正面図、図９（Ｂ）は光軸方向と直交する方向から見たフレネルゾーンプレート１の側面図である。この図９に示すフレネルゾーンプレート１は回折光学面を構成する回折格子溝の１ピッチが連続した曲線であるキノフォーム型であるが、その他、回折格子溝の周期構造が階段状のものや三角形状等のものとすることもできる。なお、このような回折光学素子については、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【００２９】
図９に示す回折光学素子は単一の物質から構成される単層型のものの例であるが、本発明に係る望遠レンズＴＬにおいて用いられる回折光学素子は、いわゆる複層型の回折光学素子であることが望ましい。ここで、複層型の回折光学素子とは、回折光学面が２つ以上の物質が関与して構成される回折光学素子であり、一般に、ｇ線からＣ線までの広波長領域で回折効率を９０％以上に高くすることが可能である。
【００３０】
このような複層型の回折光学素子の構成例としては、図１０（Ａ）に示すように、密着した２つの異なる物質Ａ，Ｂの接合面に回折格子溝が設けられて回折光学面が形成されているもの、図１０（Ｂ）に示すように、極めて接近した距離で対向させた２つの異なる物質Ａ，Ｂの対向面に回折格子溝が設けられて回折光学面が形成されているもの、図１０（Ｃ）に示すように、１つの物質Ａからなる回折光学素子の格子溝に、これと異なる物質Ｂ（１物質とは限らないがここでは１物質とする）を充填して回折光学面を形成したもの等がある。図１０（Ａ）に示す回折光学素子は、図１０（Ｂ）或いは図１０（Ｃ）に示す回折光学素子よりも製造工程が簡素であるので量産性が良く、しかも入射光線に対する回折効率が良いという長所がある。なお、回折格子溝はここでは鋸歯状のものを一例として示したが、その他、階段状のもの等であってもよい。
【００３１】
ここで、図１０（Ａ）に示す形態の複層型回折光学素子を用いる場合においては、用いる２つの物質の一方をガラスモールド用のガラスとするとともに、他方を紫外線硬化樹脂とすることが好ましい。ガラスモールド用のガラスが好ましいのは射出成形が可能になるからであり、これにより回折光学素子の量産性を向上させることができる。また、紫外線硬化樹脂が好ましいのはガラスとの密着性が良く、しかも成形時の収縮率が小さいからであり、やはり量産性を向上させる要因となり得る。
【００３２】
図１０（Ａ）に示す形態の複層型回折光学素子では、更に、回折格子溝の高さをｈとしたときに、式７．０μｍ≦ｈ≦１８．０μｍが満足されるとよい。この条件式は角度特性（入射光線の入射角の変化に対する回折効率の低下の度合い）に関する条件であり、この条件を満たすようにすることにより、角度特性を向上させることが可能である。すなわち、回折格子溝の高さｈを上記式の上限値（１８．０μｍ）以下にすることにより、光透過時の損失を小さくして角度特性を向上させることができる。但し、高さｈの値を無制限に小さくすることは、厳しい製造精度を満足し得なくなる可能性があるため、上記条件式においては高さｈに下限の値を設けている。ここで、更に良い結果を得るためには、上記条件式の下限の値を８．０μｍとすることが好ましい。また、上限の値は１６．５μｍとすることが好ましい。
【００３３】
更に、図１０（Ａ）に示す形態の複層型回折光学素子では、回折格子溝のピッチｐを７０μｍ以上とすることで、回折格子溝の頂角θを緩やかにすることができる。このように回折格子溝の頂角θを緩やかにしておけば、金型を用いて回折素子溝を成形するときに、その形状を正確に転写することができるとともに、このように転写成形された回折格子溝上に滴下する紫外線硬化樹脂が回折格子溝の窪み部分に充分に行き渡るようになるため、所定形状の回折格子面を容易に形成することが可能となり、ひいてはこの回折光学素子の生産性を向上させることができるようになる。回折格子溝のピッチｐを更に大きく１００μｍ以上程度とすれば、回折格子溝の頂角θは更に緩やかになるので、回折格子溝の形成はより一層容易になる。
【００３４】
また、本発明に係る望遠レンズにおいては、図１〜図４にも示したように、第１レンズ群Ｇ１が３枚以上のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２が２枚以上のレンズから構成され、そして、第３レンズ群Ｇ３が２枚以上のレンズから構成されていることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１を３枚以上のレンズから構成することにより色収差を適正に除去でき、第２レンズ群Ｇ２を２枚以上のレンズから構成することにより球面収差を適正に除去することができる。また、第３レンズ群Ｇ３を３枚以上のレンズから構成することにより非点収差を適正に除去することができる。このような構成では、上記のように本発明の望遠レンズに内焦点方式を採用した場合に特に効果がある。また、これらレンズは光屈折率、低分散の性能を得る必要から、樹脂よりもガラスを材料とすることが好ましい。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明に係る望遠レンズの具体的な実施例について説明する。下に示す４つの実施例は、上述した第１〜第４実施形態に係る望遠レンズＴＬそれぞれに対応しており、したがって、第１〜第４実施形態についてのレンズ構成図（図１〜図４）はそれぞれ、下の第１〜第４実施例のレンズ構成を示している。なお、各実施例において回折光学素子（Ｌ１５，Ｌ４５，Ｌ７５，Ｌ１０２）は、図１０（Ａ）に示したタイプのものを用いた。
【００３６】
各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（３），（４）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法は、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例において回折光学面は超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（３），（４）とその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象としてｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線を選んだ。本実施例において用いたｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した具体的な屈折率の値を下の表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
各実施例において非球面は、光軸に垂直な方向の高さ（入射高）をｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（非球面量）をＺ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径をｒとし、近軸曲率半径をＲとし、円錐係数をκとし、２次の非球面係数をＣ_２、４次の非球面係数をＣ_４、６次の非球面係数をＣ_６、８次の非球面係数をＣ_８、１０次の非球面係数をＣ_１０としたとき、下の式（３），（４）で表されるものとした。
【００３９】
【数４】
Ｚ（ｙ）＝（ｙ^２／ｒ）／（１＋（１−κ（ｙ^２／ｒ^２）^１／２）＋Ｃ_２ｙ^２＋Ｃ_４ｙ^４＋Ｃ_６ｙ^６＋Ｃ_８ｙ^８＋Ｃ_１０ｙ^１０　　…（３）
Ｒ＝１／（（１／ｒ）＋２Ｃ_２）　　　　　　　　　　　…（４）
【００４０】
なお、本実施例において用いた超高屈折率法については、前述の「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【００４１】
（第１実施例）
下の表２に、第１実施例に係る望遠レンズＴＬの構成レンズ諸元を示す。表２における面番号１〜２４はそれぞれ図１における符号１〜２４に対応する。また、表２におけるｒはレンズ面の曲率半径（非球面の場合には基準球面の曲率半径）を、ｄはレンズ面の間隔を、ν（ｄ）はアッベ数を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率を、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率を、ｎ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表２において、非球面形状に形成されたレンズ面には、面番号の右側に＊印を付している。また、非球面係数Ｃ_ｎ（ｎ＝２，４，６，８，１０）において「Ｅ−０９」等は「×１０^−０９」等を示す。また、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さの単位は、特記のない場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることもできる。以上の表２の記号の説明は、以降の実施例の表においても同様である。
【００４２】
本実施例では、望遠レンズにおける面番号８及び９に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ１５が回折光学面Ｇｆを有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する（前述）。また、面番号４及び面番号７が貼り合わせ面Ｔｆに相当する。
【００４３】
【表２】

【００４４】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２）は双方満たされることが分かる。また、図５は第１実施例における望遠レンズの諸収差図である。各収差図においてＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、Ｄはｄ線を、Ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。また、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を、非点収差図、歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。更に、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、以降の他の収差図においても同様である。各収差図から明らかなように、本第１実施例では諸収差が良好に補正されており、望遠レンズ全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００４５】
（第２実施例）
下の表３に、第２実施例に係る望遠レンズＴＬの構成レンズ諸元を示す。表３における面番号１〜２４はそれぞれ図２における符号１〜２４に対応する。
【００４６】
本実施例では、望遠レンズにおける面番号８及び９に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ４５が回折光学面Ｇｆを有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する（前述）。また、面番号４及び面番号７が貼り合わせ面Ｔｆに相当する。
【００４７】
【表３】

【００４８】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２）は双方満たされることが分かる。また、図６は第２実施例における望遠レンズの諸収差図である。各収差図から明らかなように、本第２実施例では諸収差が良好に補正されており、望遠レンズ全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００４９】
（第３実施例）
下の表４に、第３実施例に係る望遠レンズＴＬの構成レンズ諸元を示す。表４における面番号１〜２６はそれぞれ図３における符号１〜２６に対応する。
【００５０】
本実施例では、望遠レンズにおける面番号１０及び１１に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ７５が回折光学面Ｇｆを有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する。また、面番号４と面番号５の間、及び面番号８と面番号９の間の部分がそれぞれ分離色収差補正面Ｈｆに相当する。
【００５１】
【表４】

【００５２】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２）は双方満たされることが分かる。また、図７は第３実施例における望遠レンズの諸収差図である。各収差図から明らかなように、本第３実施例では諸収差が良好に補正されており、望遠レンズ全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５３】
（第４実施例）
下の表５に、第４実施例に係る望遠レンズＴＬの構成レンズ諸元を示す。表５における面番号１〜２４はそれぞれ図４における符号１〜２４に対応する。
【００５４】
本実施例では、望遠レンズにおける面番号４及び５に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ１０２が回折光学面Ｇｆを有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する。また、面番号６及び面番号９が貼り合わせ面Ｔｆに相当する。
【００５５】
【表５】

【００５６】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２）は双方満たされることが分かる。また、図８は第４実施例における望遠レンズの諸収差図である。各収差図から明らかなように、本第４実施例では諸収差が良好に補正されており、望遠レンズ全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５７】
以上の実施例からも分かるように、本発明に係る望遠レンズは、第１レンズ群Ｇ１中に回折光学面Ｇｆと、貼り合わせ面Ｔｆ若しくは分離色収差補正面Ｈｆとを設けるとともに、前述の条件式（１）を満足するようにすることにより、異常分散性のガラス部材の枚数を減らしつつも、色収差の発生が少なく、優れた結像性能を得ることができる。なお、上述の実施例では、回折光学面Ｇｆは望遠レンズＴＬの第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズ面の一つに設けられていたが、これは一例であり、回折光学面Ｇｆを第１レンズ群Ｇ１中の複数のレンズ面に設けるようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、色収差を良好に補正した状態で、異常分散性のガラス部材の使用枚数を減らして軽量かつ安価な望遠レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る望遠レンズのレンズ構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る望遠レンズのレンズ構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る望遠レンズのレンズ構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る望遠レンズのレンズ構成図である。
【図５】本発明の第１実施例における望遠レンズの諸収差図である。
【図６】本発明の第２実施例における望遠レンズの諸収差図である。
【図７】本発明の第３実施例における望遠レンズの諸収差図である。
【図８】本発明の第４実施例における望遠レンズの諸収差図である。
【図９】回折光学面を有する回折光学素子の例としてのフレネルゾーンプレートを示す図であり、（Ａ）は光軸方向から見た正面図、（Ｂ）は光軸方向と直交する方向から見た側面図である。
【図１０】複層型の回折格子の構成例を示す図であり、（Ａ）は密着した２つの異なる物質の接合面に回折光学面が形成されてなるもの、（Ｂ）は極めて接近した距離で対向させた２つの異なる物質の対向面間に回折光学面が形成されてなるもの、（Ｃ）は１つの物質からなる回折光学素子の格子溝にこれと異なる物質を充填してなるものの例である。
【図１１】従来における望遠レンズのレンズ構成図の一例である。
【符号の説明】
ＴＬ　　望遠レンズ
Ｇ１　　第１レンズ群
Ｇ２　　第２レンズ群
Ｇ３　　第３レンズ群
Ｇｆ　　回折光学面
Ｔｆ　　貼り合わせ面
Ｈｆ　　分離色収差補正面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photographing objective lens used for photographing silver halide photographs, digital photographs, and the like, and particularly to a telephoto lens.
[0002]
[Prior art]
The telephoto lens is an objective lens having a long focal length and a narrow angle of view, and is conventionally used for a single-lens reflex camera, an electronic still camera, and the like. By using such a telephoto lens as an objective lens of a camera, a distant subject can be photographed in an enlarged state.
[0003]
Such a conventional telephoto lens is disclosed in, for example, the second embodiment of Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-326754. FIG. 11 shows the configuration of this telephoto lens. In order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power (a front lens group G11 including lenses L1, L2, L3, and L4 and lenses L5 and L6) Rear group G12), a second lens group G2 (lenses L21, L22, L23) having a negative refractive power, a third lens group G3 (lenses L31, L32, L33) having a positive refractive power, and a stop S1. , S2. Further, by using anomalous dispersion glass for the first lens L1, the second lens L2, the fourth lens L4, and the sixth lens L6 constituting the first lens group G1, on-axis which is likely to occur in a telephoto lens. Chromatic aberration can be corrected well.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-326754
[Patent Document 2]
JP 2000-258865 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when anomalous dispersion glass is used in the telephoto lens, the anomalous dispersion glass has a large specific gravity, and thus has a disadvantage that the entire telephoto lens becomes heavy. Further, anomalous dispersing glass is expensive, and the use of such a large amount of glass also has the disadvantage of increasing the manufacturing cost.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and has a configuration in which the number of anomalous dispersive glass used can be significantly reduced and the cost and weight can be reduced while satisfactorily correcting chromatic aberration. It aims to provide a telephoto lens.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The telephoto lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. In a telephoto lens, a first lens group has a diffractive optical surface and a bonding surface or a separation chromatic aberration correcting surface, and at least two lens groups in each lens group are always fixed, When the half angle of view is w and the open F value is F, the condition of w / F <2.1 is satisfied. Here, the bonding surface refers to a portion (surface) where the opposing surfaces of two adjacent lenses are bonded to each other, and the separation chromatic aberration correction surface refers to a curvature of the opposing surfaces of the two adjacent lenses. It is a portion where the radii are equal or almost equal and the distance between these surfaces is extremely small.
[0008]
Alternatively, the telephoto lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power. In the telephoto lens provided, the first lens group has a diffractive optical surface and a bonding surface or a separation chromatic aberration correction surface, and at least two lens groups in each lens group are always fixed. Each diffractive optical surface is formed on the boundary surface between the glass for glass mold and the ultraviolet curable resin.
[0009]
In the telephoto lens according to the present invention, | f / fc | <0.8, where f is the focal length of the entire telephoto lens and fc is the combined focal length of the first lens group and the second lens group. It is preferable to satisfy the following condition. Further, it is preferable that the entire second lens group or a part of the lenses constituting the second lens group is movable in the optical axis direction.
[0010]
Further, it is preferable that all the lenses constituting the first lens group, the second lens group, and the third lens group are made of a material having an Abbe number of 75 or less. The diffractive optical element having the diffractive optical surface is preferably a multilayer diffractive optical element. Here, the multi-layer type diffractive optical element is a diffractive optical element whose diffractive optical surface is configured by two or more substances. Further, the first lens group has three or more glass lenses, the second lens group has two or more glass lenses, and the third lens group has two or more glass lenses. It is preferable to have it.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a telephoto lens according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 4 are lens configuration diagrams of a telephoto lens TL corresponding to the first to fourth embodiments of the present invention. In any of the embodiments, the telephoto lens TL having a positive refractive power in order from the object side. The first lens group G1 includes a second lens group G2 having a negative refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. The first lens group G1 has a diffraction optical surface Gf attached thereto. It has a mating surface Tf or a separation chromatic aberration correction surface Hf. Here, the bonding surface refers to a portion (surface) where the opposing surfaces of two adjacent lenses are bonded to each other, and the separation chromatic aberration correction surface refers to a curvature of the opposing surfaces of the two adjacent lenses. It is a portion where the radii are equal or almost equal and the distance between these surfaces is extremely small. In particular, it is preferable that the separation chromatic aberration correction surface satisfies the following conditions.
[0012]
(Equation 1)
0.85 ≦ ret ≦ 1.2 (a)
0 <dch ≦ 5 mm (b)
[0013]
Ret in the above equation (a) is the ratio of the radii of curvature of the facing surfaces of two adjacent lenses, and dch in the equation (b) is the distance between the facing surfaces. Equation (a) means that the opposing surfaces of two adjacent lenses have substantially the same radius of curvature, and equation (b) means that the distance between the surfaces is small. If these conditions are not satisfied, it is difficult to say that the surface is a separation chromatic aberration correction surface, and the effect as an individual lens surface increases.
[0014]
In the telephoto lens TL according to the first embodiment shown in FIG. 1, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L11, a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L12 and a biconcave lens L13, and an object. In this configuration, a cemented positive lens formed by bonding a negative meniscus lens L14 having a convex surface toward the side and a positive meniscus lens L15 having a convex surface toward the object side is provided. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L16 having a convex surface facing the object side, a positive meniscus lens L17 having a concave surface facing the object side (convex surface facing the image side), and a biconcave lens L18. The structure is such that a cemented negative lens formed by bonding is provided. The third lens group G3 includes, in order from the object, an aperture stop P19, a positive meniscus lens L20 having a concave surface facing the object side, a negative meniscus lens L21 having a concave surface facing the object side, and a positive meniscus lens L21 having a convex surface facing the object side. The configuration includes a meniscus lens L22 and a filter F23 made of flat glass. Here, a diffractive optical surface Gf is formed on the image side surface of the positive meniscus lens L15 located closest to the image side of the first lens group G1. A bonding surface Tf exists between the biconvex lens L12 and the biconcave lens L13 of the first lens group G1, and between the negative meniscus lens L14 and the positive meniscus lens L15.
[0015]
In the telephoto lens TL according to the second embodiment shown in FIG. 2, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L41, a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L42 and a biconcave lens L43, and an object. In this configuration, a cemented positive lens formed by bonding a negative meniscus lens L44 having a convex surface toward the side and a positive meniscus lens L45 having a convex surface toward the object side is provided. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L46 having a convex surface facing the object side, a positive meniscus lens L47 having a concave surface facing the object side (convex surface facing the image side), and a biconcave lens L48. The structure is such that a cemented negative lens formed by bonding is provided. The third lens group G3 includes, in order from the object, an aperture stop P49, a positive meniscus lens L50 having a concave surface facing the object side, a negative meniscus lens L51 having a concave surface facing the object side, and a positive meniscus lens L51 having a convex surface facing the object side. The configuration is such that a meniscus lens L52 and a filter F53 made of flat glass are provided. Here, a diffractive optical surface Gf is formed on the image side surface of the positive meniscus lens L45 located closest to the image side of the first lens group G1. A bonding surface Tf exists between the biconvex lens L42 and the biconcave lens L43 of the first lens group G1, and between the negative meniscus lens L44 and the positive meniscus lens L45.
[0016]
In the telephoto lens TL according to the third embodiment shown in FIG. 3, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L71, a biconvex lens L72, a biconcave lens L73, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side. L74, and a positive meniscus lens L75 having a convex surface facing the object side is provided. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens L76 and a cemented negative lens formed by bonding a biconvex lens L77 and a biconcave lens L78. The third lens group G3 includes, in order from the object side, an aperture stop P79, a biconvex lens L80, a negative meniscus lens L81 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L82, and a filter F83 made of flat glass. Has become. Here, a diffractive optical surface Gf is formed on the image side surface of the positive meniscus lens L75 located closest to the image side of the first lens group G1. Separate chromatic aberration correction surfaces Hf exist between the biconvex lens L72 and the biconcave lens L73 and between the negative meniscus lens L74 and the positive meniscus lens L75 of the first lens group G1.
[0017]
In the telephoto lens TL according to the fourth embodiment shown in FIG. 4, the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L101, a cemented positive lens formed by bonding a biconvex lens L102 and a biconcave lens L103, In this configuration, a cemented positive lens formed by bonding a negative meniscus lens L104 having a convex surface toward the object side and a positive meniscus lens L105 having a convex surface toward the object side is provided. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a biconcave lens L106 and a cemented negative lens formed by bonding a biconvex lens L107 and a biconcave lens L108. The third lens group G3 includes, in order from the object side, an aperture stop P109, a biconvex lens L110, a negative meniscus lens L111 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L112, and a filter F113 made of flat glass. Has become. Here, a diffractive optical surface Gf is formed on the object-side surface of the biconvex lens L72 located second from the object side of the first lens group G1. A bonding surface Tf exists between the biconvex lens L102 and the biconcave lens L103 of the first lens group G1, and between the negative meniscus lens L104 and the positive meniscus lens L105.
[0018]
Here, the diffractive optical surface will be described. The diffractive optical surface has a characteristic that the dispersion characteristic is opposite to that of ordinary glass (refractive optical element) (that is, a negative dispersion characteristic). For this reason, a diffractive optical element having a diffractive optical surface is provided separately from the glass lens in the first lens group G1 located closest to the object, or the diffractive optical surface is provided on the surface of the glass lens constituting the first lens group G1. By forming, a large achromatizing effect that can be obtained only with expensive anomalous dispersive glass (which cannot be obtained with ordinary inexpensive glass lenses) can be obtained. However, the Abbe number of the diffractive optical surface is a very large value of −3.54, and the change of the diffraction angle with respect to the wavelength of the diffractive optical surface is generally the same as the change of the refraction angle with respect to the wavelength of glass (such as glass or resin). Therefore, the mere use of the diffractive optical surface results in an excessively large achromatizing effect, and chromatic aberration is largely generated in the direction opposite to the normal glass type. It is also known that the shift of the imaging position caused by the wavelength, that is, the secondary spectrum tends to increase.
[0019]
In order to solve such inconveniences, in the telephoto lens TL according to the present invention, the first lens group G1 uses not only a diffractive optical surface but also a bonding surface or a separation chromatic aberration correcting surface usually made of glass. Such a bonding surface and a separation chromatic aberration correction surface can be provided in the second lens group G2 or the third lens group G3 located on the image side of the first lens group G1, but the chromatic aberration correction effect is most effective. In order to obtain the first lens group, it is preferable to provide the first lens group G1 located closest to the object side.
[0020]
Further, the telephoto lens TL according to the present invention satisfies the following conditional expression (1) when the half angle of view of the used screen is w and the open F value is F.
[0021]
(Equation 2)
w / F <2.1 (1)
[0022]
This condition is a condition for defining an appropriate use range of the diffractive optical surface. When the value of w / F exceeds the upper limit of the conditional expression (1), the angle of view of the telephoto lens TL of the present invention increases, and accordingly, the inclination angle of light rays incident on the diffractive optical surface also increases. In addition, unnecessary diffraction order light (that is, flare light) increases, and good imaging performance cannot be obtained. If the upper limit of conditional expression (1) is set to 1.8, more favorable results can be obtained.
[0023]
As described above, in the telephoto lens TL according to the present invention, since the first lens group G1 includes the diffractive optical surface and the bonding surface or the separation chromatic aberration correction surface, the number of the anomalous dispersion glass members is reduced ( Correction of chromatic aberration is performed (or without using it), and adverse effects that can be caused by this are eliminated by satisfying the conditional expression (1). Therefore, in the telephoto lens of the present invention, excellent imaging performance can be obtained with a lightweight and inexpensive configuration. In the present invention, in order to maintain excellent performance as a telephoto lens, at least two of the first to third lens groups are fixed lens groups.
[0024]
Further, in the telephoto lens TL according to the present invention, when the focal length of the entire telephoto lens TL is f and the combined focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2 is fc, the following conditional expression ( It is preferable to satisfy 2).
[0025]
[Equation 3]
| F / fc | <0.8 (2)
[0026]
This conditional expression is a condition for specifying the type of the telephoto lens TL. Since a telephoto lens of a type that satisfies this condition can adopt the inner focus method, when this telephoto lens TL is provided in a camera or the like, it is possible to greatly improve operation performance such as focusing. it can. Here, as the inner focus method, it is preferable that the entire second lens group G2 or a part of the lenses constituting the second lens group G2 is moved in the optical axis direction. If the upper limit value in conditional expression (2) is set to 0.6, even better results can be obtained.
[0027]
Further, in the telephoto lens TL according to the present invention, it is preferable that all the lenses constituting the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 are made of a material having an Abbe number of 75 or less. A lens made of a material having an Abbe number νd larger than 75 has a high possibility of being a glass having a large specific gravity. If such a glass is used, it is difficult to reduce the weight of the entire telephoto lens TL.
[0028]
In the telephoto lens TL shown in FIGS. 1 to 4, the diffractive optical element provided in the first lens group G1 is a positive meniscus lens L15 in the first embodiment (FIG. 1), and a diffractive optical element in the second embodiment (FIG. 2). This corresponds to the positive meniscus lens L45, the positive meniscus lens L75 in the third embodiment (FIG. 3), and the biconvex lens L102 in the fourth embodiment (FIG. 4). As the diffractive optical element, for example, a Fresnel zone plate 1 as shown in FIG. 9 is used. Here, FIG. 9A is a front view of the Fresnel zone plate 1 viewed from the optical axis direction, and FIG. 9B is a side view of the Fresnel zone plate 1 viewed from a direction orthogonal to the optical axis direction. The Fresnel zone plate 1 shown in FIG. 9 is of a kinoform type in which one pitch of a diffraction grating groove forming a diffractive optical surface is a continuous curve, but other than that, the periodic structure of the diffraction grating groove is stepwise or triangular. Shapes and the like can also be used. It should be noted that such a diffractive optical element is described in detail in “Introduction to Diffractive Optical Elements”, supervised by the Japan Society of Optical Engineers, 1997, 1st edition.
[0029]
Although the diffractive optical element shown in FIG. 9 is an example of a single-layer type diffractive optical element composed of a single substance, the diffractive optical element used in the telephoto lens TL according to the present invention is a so-called multi-layer type diffractive optical element. Desirably. Here, the multi-layer diffractive optical element is a diffractive optical element having a diffractive optical surface constituted by two or more substances, and generally has a diffraction efficiency in a wide wavelength region from the g-line to the C-line. Can be increased to 90% or more.
[0030]
As a configuration example of such a multi-layer type diffractive optical element, as shown in FIG. 10A, a diffraction grating groove is provided on a joining surface of two different materials A and B which are in close contact with each other, and the diffractive optical surface is formed. As shown in FIG. 10B, a diffraction grating groove is provided on a facing surface of two different substances A and B facing each other at an extremely short distance to form a diffractive optical surface. As shown in FIG. 10 (C), a grating B of a diffractive optical element made of one substance A is filled with a different substance B (not limited to one, but one here). Some have a diffractive optical surface. The diffractive optical element shown in FIG. 10A has a simpler manufacturing process than the diffractive optical element shown in FIG. 10B or FIG. 10C, and thus has good mass productivity and good diffraction efficiency with respect to incident light. There is an advantage. Here, the diffraction grating groove is shown as a saw-tooth shape as an example, but may be a step-like shape or the like.
[0031]
Here, in the case of using a multilayer diffractive optical element having the form shown in FIG. 10A, it is preferable that one of the two substances used is glass for glass molding and the other is an ultraviolet curable resin. . Glass for a glass mold is preferable because injection molding becomes possible, and thereby mass productivity of the diffractive optical element can be improved. In addition, UV curable resins are preferred because they have good adhesion to glass and have a low shrinkage ratio during molding, and can also be a factor in improving mass productivity.
[0032]
In the multilayer diffractive optical element having the configuration shown in FIG. 10A, when the height of the diffraction grating groove is h, it is preferable that the following expression is satisfied: 7.0 μm ≦ h ≦ 18.0 μm. This conditional expression is a condition relating to the angle characteristic (the degree of reduction of the diffraction efficiency with respect to the change in the incident angle of the incident light beam). By satisfying this condition, the angle characteristic can be improved. That is, by setting the height h of the diffraction grating groove to be equal to or less than the upper limit value (18.0 μm) of the above equation, it is possible to reduce the loss at the time of light transmission and improve the angle characteristics. However, if the value of the height h is reduced indefinitely, there is a possibility that strict manufacturing accuracy cannot be satisfied. Therefore, a lower limit value is provided for the height h in the above conditional expression. Here, in order to obtain even better results, it is preferable to set the lower limit of the above conditional expression to 8.0 μm. The upper limit is preferably 16.5 μm.
[0033]
Further, in the multilayer diffractive optical element having the configuration shown in FIG. 10A, the vertex angle θ of the diffraction grating groove can be made gentle by setting the pitch p of the diffraction grating groove to 70 μm or more. If the apex angle θ of the diffraction grating groove is made gentle, the shape of the diffraction element groove can be accurately transferred when the diffraction element groove is formed using a mold, and the transfer molding is performed in this manner. Since the ultraviolet curable resin dripped on the diffraction grating groove sufficiently spreads to the concave portion of the diffraction grating groove, it is possible to easily form a diffraction grating surface having a predetermined shape, and thus to improve the productivity of the diffraction optical element. Can be improved. If the pitch p of the diffraction grating grooves is further increased to about 100 μm or more, the apex angle θ of the diffraction grating grooves becomes further gentle, so that the formation of the diffraction grating grooves is further facilitated.
[0034]
In the telephoto lens according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 4, the first lens group G1 is composed of three or more lenses, and the second lens group G2 is composed of two or more lenses. It is preferable that the third lens group G3 be composed of two or more lenses. Chromatic aberration can be properly removed by configuring the first lens group G1 with three or more lenses, and spherical aberration can be properly removed by configuring the second lens group G2 with two or more lenses. Further, by configuring the third lens group G3 with three or more lenses, astigmatism can be properly removed. Such a configuration is particularly effective when the telephoto lens of the present invention employs the inner focus method as described above. Further, these lenses are preferably made of glass rather than resin, because it is necessary to obtain a light refractive index and low dispersion performance.
[0035]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the telephoto lens according to the present invention will be described. The following four examples correspond to the telephoto lenses TL according to the above-described first to fourth embodiments, respectively. Therefore, the lens configuration diagrams of the first to fourth embodiments (FIGS. 1 to 4) ) Respectively show the lens configuration of the first to fourth examples below. In each of the examples, the type shown in FIG. 10A was used as the diffractive optical elements (L15, L45, L75, L102).
[0036]
In each example, the phase difference of the diffractive optical surface was calculated by an ultra-high refractive index method using a normal refractive index and aspherical expressions (3) and (4) described later. The ultra-high refractive index method utilizes a certain equivalent relation between the aspherical shape and the grating pitch of the diffractive optical surface, and in this embodiment, the diffractive optical surface is used as data of the ultra-high refractive index method, that is, , And aspherical expressions (3) and (4) to be described later and their coefficients. In this embodiment, d-line, g-line, C-line, and F-line are selected as the calculation targets of the aberration characteristics. Table 1 below shows the wavelengths of the d-line, g-line, C-line, and F-line used in this example, and specific refractive index values set for each spectral line.
[0037]
[Table 1]

[0038]
In each embodiment, the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis (incident height) is y, and the distance along the optical axis from the tangent plane at the vertex of the aspheric surface to a position on the aspheric surface at height y. (Aspherical amount) is Z (y), the radius of curvature of the reference spherical surface is r, the paraxial radius of curvature is R, the conic coefficient is κ, and the secondary aspherical surface coefficient is C. ₂ The fourth order aspheric coefficient is C ₄ , The sixth-order aspherical coefficient is C ₆ , The eighth-order aspherical surface coefficient is C ₈ , The 10th order aspherical coefficient is C ₁₀ In this case, the values are expressed by the following equations (3) and (4).
[0039]
(Equation 4)
Z (y) = (y ² / R) / (1+ (1-κ (y ² / R ² ) ^1/2 ) + C ₂ y ² + C ₄ y ⁴ + C ₆ y ⁶ + C ₈ y ⁸ + C ₁₀ y ¹⁰ … (3)
R = 1 / ((1 / r) + 2C ₂ …… (4)
[0040]
The ultra-high refractive index method used in this example is described in detail in the above-mentioned "" Introduction to Diffractive Optical Elements "", published by the Japan Society of Optical Physics, First Edition in 1997.
[0041]
(First embodiment)
Table 2 below shows constituent lens data of the telephoto lens TL according to the first example. Surface numbers 1 to 24 in Table 2 correspond to reference numerals 1 to 24 in FIG. 1, respectively. In Table 2, r is the radius of curvature of the lens surface (the radius of curvature of the reference spherical surface in the case of an aspheric surface), d is the distance between the lens surfaces, ν (d) is the Abbe number, and n (d) is d. The refractive index for the line, n (g) indicates the refractive index for the g line, n (C) indicates the refractive index for the C line, and n (F) indicates the refractive index for the F line. In Table 2, an asterisk is attached to the right side of the surface number for a lens surface formed in an aspherical shape. Also, the aspheric coefficient C _n In (n = 2, 4, 6, 8, 10), “E-09” and the like are “× 10 ⁻⁰⁹ And so on. The units of the focal length f, the radius of curvature r, the surface distance d and other lengths described in all the following specification values are generally "mm" unless otherwise specified, but the optical system is proportional. Since the same optical performance can be obtained even if it is enlarged or proportionally reduced, the unit is not limited to “mm” and another appropriate unit can be used. The description of the symbols in Table 2 above is the same in the tables of the following examples.
[0042]
In this embodiment, the surfaces corresponding to the

surface numbers

8 and 9 in the telephoto lens correspond to the diffractive optical surface Gf, and therefore, the lens L15 corresponds to the lens element (diffractive optical element) having the diffractive optical surface Gf (described above). Surface number 4 and surface number 7 correspond to the bonding surface Tf.
[0043]
[Table 2]

[0044]
As described above, in the present embodiment, it is understood that both of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations of the telephoto lens according to the first example. In each aberration diagram, FNO represents an F number, Y represents an image height, D represents a d line, G represents a g line, C represents a C line, and F represents an F line. In the spherical aberration diagram, the value of the F-number corresponding to the maximum aperture is shown, in the astigmatism diagram and the distortion diagram, the maximum value of the image height is shown, and in the coma aberration diagram, the value of each image height is shown. Further, in the aberration diagram showing astigmatism, a solid line indicates a sagittal image plane, and a broken line indicates a meridional image plane. The above description of the aberration diagrams applies to other aberration diagrams thereafter. As is clear from the aberration diagrams, various aberrations are satisfactorily corrected in the first embodiment, and excellent imaging performance is secured in the entire telephoto lens.
[0045]
(Second embodiment)
Table 3 below shows constituent lens data of the telephoto lens TL according to the second example. Surface numbers 1 to 24 in Table 3 correspond to reference numerals 1 to 24 in FIG. 2, respectively.
[0046]
In this embodiment, the surfaces corresponding to the

surface numbers

8 and 9 in the telephoto lens correspond to the diffractive optical surface Gf, and therefore, the lens L45 corresponds to the lens element (diffractive optical element) having the diffractive optical surface Gf (described above). Surface number 4 and surface number 7 correspond to the bonding surface Tf.
[0047]
[Table 3]

[0048]
As described above, in the present embodiment, it is understood that both of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the telephoto lens according to the second example. As is clear from the aberration diagrams, various aberrations are satisfactorily corrected in the second embodiment, and excellent imaging performance is secured in the entire telephoto lens.
[0049]
(Third embodiment)
Table 4 below shows constituent lens data of the telephoto lens TL according to the third example. Surface numbers 1 to 26 in Table 4 correspond to reference numerals 1 to 26 in FIG. 3, respectively.
[0050]
In this embodiment, the surfaces corresponding to the surface numbers 10 and 11 in the telephoto lens correspond to the diffractive optical surface Gf, and therefore, the lens L75 corresponds to a lens element having the diffractive optical surface Gf (diffractive optical element). Further, portions between the

surface numbers

4 and 5 and between the

surface numbers

8 and 9 correspond to the separation chromatic aberration correction surfaces Hf.
[0051]
[Table 4]

[0052]
As described above, in the present embodiment, it is understood that both of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 7 is a diagram illustrating various aberrations of the telephoto lens according to the third example. As is clear from the aberration diagrams, in the third embodiment, various aberrations are satisfactorily corrected, and excellent imaging performance is secured in the entire telephoto lens.
[0053]
(Fourth embodiment)
Table 5 below shows constituent lens data of the telephoto lens TL according to the fourth example. Surface numbers 1 to 24 in Table 5 correspond to reference numerals 1 to 24 in FIG. 4, respectively.
[0054]
In this embodiment, the surfaces corresponding to the

surface numbers

4 and 5 in the telephoto lens correspond to the diffractive optical surface Gf, and therefore, the lens L102 corresponds to a lens element having the diffractive optical surface Gf (diffractive optical element). Surface number 6 and surface number 9 correspond to the bonding surface Tf.
[0055]
[Table 5]

[0056]
As described above, in the present embodiment, it is understood that both of the conditional expressions (1) and (2) are satisfied. FIG. 8 is a diagram illustrating various aberrations of the telephoto lens according to the fourth example. As is clear from the aberration diagrams, in the fourth embodiment, various aberrations are satisfactorily corrected, and excellent imaging performance is secured in the entire telephoto lens.
[0057]
As can be seen from the above embodiments, the telephoto lens according to the present invention includes the diffractive optical surface Gf and the bonding surface Tf or the separation chromatic aberration correction surface Hf in the first lens group G1, and the conditional expression described above. By satisfying the condition (1), it is possible to reduce the number of anomalous dispersion glass members, reduce chromatic aberration, and obtain excellent imaging performance. In the above-described embodiment, the diffractive optical surface Gf is provided on one of the lens surfaces constituting the first lens group G1 of the telephoto lens TL. However, this is merely an example, and It may be provided on a plurality of lens surfaces in the lens group G1.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a lightweight and inexpensive telephoto lens by reducing the number of anomalous dispersion glass members used in a state in which chromatic aberration is well corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a lens configuration diagram of a telephoto lens according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating various aberrations of the telephoto lens according to the first example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of a telephoto lens according to a second example of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating various aberrations of a telephoto lens according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating various aberrations of a telephoto lens according to a fourth example of the present invention.
9A and 9B are diagrams showing a Fresnel zone plate as an example of a diffractive optical element having a diffractive optical surface, wherein FIG. 9A is a front view seen from the optical axis direction, and FIG. It is the side view seen.
10A and 10B are diagrams illustrating a configuration example of a multi-layer diffraction grating, in which FIG. 10A shows a structure in which a diffractive optical surface is formed on a bonding surface of two different substances that are in close contact, and FIG. A diffractive optical surface is formed between opposing surfaces of two different materials opposing each other at a distance, and (C) is a diffractive optical element made of one material in which a grating groove is filled with a different material. It is an example.
FIG. 11 is an example of a lens configuration diagram of a conventional telephoto lens.
[Explanation of symbols]
TL telephoto lens
G1 First lens group
G2 Second lens group
G3 Third lens group
Gf Diffractive optical surface
Tf bonding surface
Hf separation chromatic aberration correction surface

Claims

物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えてなる望遠レンズにおいて、
前記第１レンズ群中に回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有し、
前記各レンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群は常に固定された状態であり、
使用画面の半画角をｗとし、開放Ｆ値をＦとしたときに、
ｗ／Ｆ＜２．１
の条件を満足することを特徴とする望遠レンズ。In a telephoto lens including a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power in order from the object side,
In the first lens group, having a diffractive optical surface, a bonding surface or a separation chromatic aberration correction surface,
At least two of the lens groups are always in a fixed state,
When the half angle of view of the used screen is w and the open F value is F,
w / F <2.1
A telephoto lens that satisfies the following conditions.

物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えてなる望遠レンズにおいて、
前記第１レンズ群中に回折光学面と、貼り合わせ面又は分離色収差補正面とを有し、
前記各レンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群は常に固定された状態であり、
前記各回折光学面は、ガラスモールド用のガラスと紫外線硬化樹脂との境界面に形成されることを特徴とする望遠レンズ。In a telephoto lens including a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power in order from the object side,
In the first lens group, having a diffractive optical surface, a bonding surface or a separation chromatic aberration correction surface,
At least two of the lens groups are always in a fixed state,
A telephoto lens, wherein each of the diffractive optical surfaces is formed on a boundary surface between glass for glass mold and an ultraviolet curable resin.

前記望遠レンズ全体の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆｃとしたときに、
｜ｆ／ｆｃ｜＜０．８
の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の望遠レンズ。When the focal length of the entire telephoto lens is f and the combined focal length of the first lens group and the second lens group is fc,
| F / fc | <0.8
The telephoto lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.

前記第２レンズ群全体若しくは前記第２レンズ群を構成する一部のレンズが光軸方向に移動可能になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の望遠レンズ。The telephoto lens according to any one of claims 1 to 3, wherein the entire second lens group or a part of the lenses constituting the second lens group is movable in an optical axis direction.

第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群を構成する全てのレンズがアッベ数７５以下の材料からなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の望遠レンズ。The telephoto lens according to any one of claims 1 to 4, wherein all lenses constituting the first lens group, the second lens group, and the third lens group are made of a material having an Abbe number of 75 or less.

前記回折光学面を有する回折光学素子が、複層型の回折光学素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の望遠レンズ。The telephoto lens according to any one of claims 1 to 5, wherein the diffractive optical element having the diffractive optical surface is a multi-layer type diffractive optical element.

前記第１レンズ群は３枚以上のガラスレンズを有して構成され、前記第２レンズ群は２枚以上のガラスレンズを有して構成され、前記第３レンズ群は２枚以上のガラスレンズを有して構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の望遠レンズ。The first lens group has three or more glass lenses, the second lens group has two or more glass lenses, and the third lens group has two or more glass lenses. The telephoto lens according to claim 1, wherein the telephoto lens comprises: