JP2015102852A

JP2015102852A - 光学系、光学機器、および光学系の製造方法

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Publication number: JP2015102852A
Application number: JP2013245879A
Authority: JP
Inventors: 誠藤本; Makoto Fujimoto
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: JP6273797B2

Abstract

【課題】フレアの発生を抑えて高い光学性能を有した光学系を提供する。
【解決手段】光学系ＴＬが、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズＬＦと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された複数枚のレンズと、複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズＬ１１よりも像側のレンズＬ１４に配設された回折光学素子ＤＯＥとを有し、条件式「０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５」を満足している。但し、光学系ＴＬにおける最も物体側のレンズ面から回折光学素子ＤＯＥにおける回折面までの距離をＬdoeとし、光学系ＴＬの無限遠合焦時における焦点距離をｆとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回折光学素子を備えた光学系、光学機器、および光学系の製造方法に関する。

従来、長焦点距離の撮影光学系に好適なレンズタイプとして、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、を有する光学系である、いわゆる望遠レンズが知られている。

焦点距離の長い望遠レンズでは、焦点距離が延びるにしたがって、諸収差のうち、特に軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が悪化する傾向にある。これらの色収差を良好に補正する為に、低分散の硝材を用いた正レンズと高分散の硝材を用いた負レンズを組み合わせて色消しを行った望遠レンズが種々提案されている。一方、光学系の色収差を補正する方法として、分散の異なる２つの材質の硝材（レンズ）を組み合わせる方法に対して、レンズ面あるいは光学系の一部に回折作用を有する回折格子を設けた回折光学素子を用いて、色収差を減じる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

回折光学素子は、微小間隔（１mm）当たり数本程度の細い等間隔のスリット状もしくは溝状の格子構造を備えて作られた光学素子であり、光が入射されると、スリットや溝のピッチ（間隔）と光の波長とで定まる方向に回折光束を生じさせる性質を有している。このような回折光学素子は種々の光学系に用いられており、例えば、最近では、特定次数の回折光を一点に集めてレンズとして使用するものなどが知られている。

このような回折光学素子を用いることにより、色収差等の諸収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい（レンズ全長の短い）、高い光学性能を有した望遠型の光学系（望遠レンズ）を実現することができる。

特開２００９−２７１３４５号公報

しかしながら、回折光学素子を用いた従来の光学系では、回折面での光の拡散によるフレアが比較的多く発生する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、フレアの発生を抑えて高い光学性能を有した光学系、光学機器、および光学系の製造方法を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係る光学系は、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズと、前記合焦レンズよりも物体側に配設された複数枚のレンズと、前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに配設された回折光学素子とを有し、以下の条件式を満足している。
０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５
但し、
Ｌdoe：前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記回折光学素子における回折面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。

上述の光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３０＜ｆ1a／ｆ＜０．４０
但し、
ｆ1a：前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから前記回折光学素子が配設されたレンズまでのレンズ群の焦点距離。

上述の光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．０２＜Ｒdoe／Ｄdoe＜１．３５
但し、
Ｒdoe：前記回折光学素子における回折面の曲率半径、
Ｄdoe：前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから前記回折光学素子が配設されたレンズまでのレンズ群の後側の焦点の位置から、前記回折光学素子における回折面までの距離。

上述の光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０
但し、
Ｌ：前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの距離。

また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させる光学系を備えた光学機器であって、前記光学系として本発明に係る光学系を用いている。

また、本発明に係る光学系の製造方法は、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズを配置し、前記合焦レンズよりも物体側に複数枚のレンズを配置し、前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに回折光学素子を配置し、以下の条件式を満足するようにしている。
０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５
但し、
Ｌdoe：前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記回折光学素子における回折面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。

本発明によれば、フレアの発生を抑えて高い光学性能を有した光学系および、これを備えた光学機器を得ることができる。

第１実施例に係る光学系の断面図である。第１実施例に係る光学系の諸収差図である。第１実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。第２実施例に係る光学系の断面図である。第２実施例に係る光学系の諸収差図である。第２実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。第３実施例に係る光学系の断面図である。第３実施例に係る光学系の諸収差図である。第３実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。デジタル一眼レフカメラの断面図である。光学系の製造方法を示すフローチャートである。回折光学素子の一例を示す断面図である。（ａ）は従来の光学系に斜め方向から光が入射する状態を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態の光学系に斜め方向から光が入射する状態を示す断面図である。

以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願に係る光学系ＴＬを備えたデジタル一眼レフカメラＣＡＭが図１０に示されている。図１０に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいて、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズとしての光学系（望遠レンズ）ＴＬで集光されて、クイックリターンミラーＭを介して焦点板Ｆ上に結像される。焦点板Ｆ上に結像された光は、ペンタプリズムＰ中で複数回反射されて接眼レンズＥへと導かれる。これにより、撮影者は、接眼レンズＥを介して物体（被写体）の像を正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラーＭが光路外へ退避し、光学系ＴＬで集光された物体（被写体）からの光は、撮像素子Ｃ上に結像されて被写体の像を形成する。これにより、物体（被写体）からの光は、撮像素子Ｃ上に結像されて当該撮像素子Ｃにより撮像され、物体（被写体）の画像として不図示のメモリーに記録される。このようにして、撮影者はデジタル一眼レフカメラＣＡＭによる物体（被写体）の撮影を行うことができる。なお、クイックリターンミラーＭを有しないカメラであっても、上記カメラＣＡＭと同様の効果を得ることができる。また、図１０に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭは、光学系ＴＬを着脱可能に保持する構成であってもよく、光学系ＴＬと一体に構成されるものであってもよい。

光学系ＴＬは、例えば図１に示すように、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズＬＦと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された複数枚のレンズと、複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに配設された回折光学素子ＤＯＥとを有し、次の条件式（１）を満足している。

０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５ …（１）
但し、
Ｌdoe：光学系ＴＬにおける最も物体側のレンズ面から回折光学素子ＤＯＥにおける回折面までの距離、
ｆ：光学系ＴＬの無限遠合焦時における焦点距離。

本実施形態における回折光学素子ＤＯＥは、例えば図１２に示すように、鋸歯状の回折格子溝が形成された面を持つ回折素子要素を積み重ねてなるものであり、所望の広波長領域（例えば、可視光領域）のほぼ全域で高い回折効率が保たれる、すなわち波長特性が良好であるという特徴を有している。一般に、複層型の回折光学素子として、例えば、互いに異なる材料からなる２種類の回折素子要素から構成され、同一の回折格子溝で密着している、いわゆる密着複層型の回折光学素子が知られている。

図１２に示すように、回折光学素子ＤＯＥにはエッジ面ＰＥが形成されており、回折光学素子ＤＯＥに斜め方向から（例えば４５度の入射角で）強い光が入射すると、このエッジ面ＰＥで生じた高次回折光や拡散光によってフレアが発生する。図１３（ａ）に示すように、回折光学素子ＤＯＥを用いた従来の光学系ＴＬＡでは、回折光学素子ＤＯＥが物体側に近い位置に設けられているため、回折光学素子ＤＯＥの広い範囲に斜め方向からの光が届いてしまう。図１３（ａ）に例示した光学系ＴＬＡの半画角は４．２°程度であり、この光学系ＴＬＡに４５度の入射角で入射する光は、原則として像面ＩＡに届くことはない。ところが、回折光学素子ＤＯＥの広い範囲に斜め方向（入射角が４５°の方向）からの光が入射して、エッジ面ＰＥで生じた高次回折光や拡散光がフレアとして像面ＩＡに到達し、画質の低下を招く。

これに対し、条件式（１）は、回折光学素子ＤＯＥの適切な位置を規定する条件式である。条件式（１）を満足することにより、図１３（ｂ）に示すように、回折光学素子ＤＯＥが従来よりも像面Ｉ側に位置して、半画角よりも大きい入射角で光学系ＴＬに入射する斜め方向からの光が回折光学素子ＤＯＥに届きにくくなるため、フレアの発生を抑えることが可能になる。このように、本実施形態によれば、フレアの発生を抑えて、色収差等の諸収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい、高い光学性能を有した望遠型の光学系ＴＬおよび、これを備えた光学機器（デジタル一眼レフカメラＣＡＭ）を得ることができる。

なお、条件式（１）の下限値を下回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥの位置が物体側に寄り過ぎるため、太陽等からの強い直接光が回折光学素子ＤＯＥにおける回折面で拡散し、フレアの原因となる。なお、レンズフードはフレアを防ぐ効果が期待できるが、条件式（１）の下限値を下回る条件である場合、レンズフードの効果も限定的となる。一方、条件式（１）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥの位置が像面Ｉ側に寄り過ぎるため、回折光学素子ＤＯＥの光学的な効果が限定的となり、光学性能の低下を招く。

なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（１）の上限値を０．１２０に設定することが望ましい。一方、本願の効果をより確実にするために、条件式（１）の下限値を０．０８０に設定することが望ましい。

また、密着複層型の回折光学素子を配置する場合、２枚のガラスレンズの接合面に配置する構成があるが、２枚のガラスレンズの接合面に回折光学素子を配置すると、応力により回折光学素子の屈折率が変化し、回折効率の低下を招きやすいという問題がある。そのため、密着複層型の回折光学素子を配置する場合、レンズの片側の面上に回折光学素子を配置する方法が適している。また、回折光学素子ＤＯＥは、光軸に対して回転対称形状であることが好ましい。

また、このような光学系ＴＬにおいて、次の条件式（２）を満足することが好ましい。

０．３０＜ｆ1a／ｆ＜０．４０ …（２）
但し、
ｆ1a：複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから回折光学素子ＤＯＥが配設されたレンズまでのレンズ群の焦点距離。

条件式（２）は、最も物体側のレンズから回折光学素子ＤＯＥが配設されたレンズまでのレンズ群のパワーを規定する条件式である。以降、このレンズ群を便宜的に前群Ｇ１ａと称することがある。テレ比が０．６５程度の望遠型の光学系（望遠レンズ）において、正のパワーを有する前群Ｇ１ａの焦点距離は、光学系全系の焦点距離の３５％程度が適正である。条件式（２）は、回折光学素子ＤＯＥが正のパワーを有する前群Ｇ１ａの最終面近傍に配置されることを示している。条件式（２）の下限値を下回る条件である場合、前群Ｇ１ａの焦点距離が短くなりすぎるため、収差の悪化を招く。一方、条件式（２）の上限値を上回る条件である場合、前群Ｇ１ａの焦点距離が長くなりすぎるため、回折光学素子ＤＯＥよりも像側に配置されるレンズのパワーを強くする必要があり、収差の悪化を招く。

なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（２）の上限値を０．３９に設定することが望ましい。一方、本願の効果をより確実にするために、条件式（２）の下限値を０．３１に設定することが望ましい。

また、このような光学系ＴＬにおいて、次の条件式（３）を満足することが好ましい。

１．０２＜Ｒdoe／Ｄdoe＜１．３５ …（３）
但し、
Ｒdoe：回折光学素子ＤＯＥにおける回折面の曲率半径、
Ｄdoe：複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから回折光学素子ＤＯＥが配設されたレンズまでのレンズ群の後側の焦点の位置から、回折光学素子ＤＯＥにおける回折面までの距離。

条件式（３）は、回折光学素子ＤＯＥへ入射する光を回折面に対して略垂直に保ちながら、当該回折面で発生するゴーストを回避するための条件式である。なお、条件式（３）において、Ｒdoe／Ｄdoe＝１の状態が、回折光学素子ＤＯＥの回折面に対して軸上光束が垂直に入射する状態である。条件式（３）を満足することにより、Ｒdoe／Ｄdoe＝１の状態から外れるので、容易にゴーストを回避することができる。また、回折光学素子ＤＯＥにおける回折面の全面に対して光束を略垂直に入射させることができるため、回折光学素子ＤＯＥの格子高さを一定にできる等、回折光学素子ＤＯＥの形状を単純化することが可能となる。なお、条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、Ｒdoe／Ｄdoe＝１の状態に近くなるので、ゴーストを回避することが困難となる。一方、条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥへ入射する光の入射角に応じて格子高さ等を変える必要があり、回折光学素子ＤＯＥの形状が複雑となる。

なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（３）の上限値を１．３０に設定することが望ましい。一方、本願の効果をより確実にするために、条件式（３）の下限値を１．０３に設定することが望ましい。

また、このような光学系ＴＬにおいて、次の条件式（４）を満足することが好ましい。

０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０ …（４）
但し、
Ｌ：光学系ＴＬにおける最も物体側のレンズ面から像面までの距離。

条件式（４）は、光学系ＴＬ全系での光学全長を焦点距離で割ったテレ比を規定するための条件式である。条件式（４）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離が長くなりすぎ、回折光学素子ＤＯＥを入れる意味がなくなる。一方、条件式（４）の下限値を下回る条件である場合、光学系ＴＬ全系での発生収差が大きくなりすぎ、性能が悪化する。

なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（４）の上限値を０．７５に設定することが望ましい。

ここで、上述のような構成の光学系ＴＬの製造方法について、図１１を参照しながら説明する。まず、円筒状の鏡筒内に、合焦レンズＬＦを配置し、合焦レンズＬＦよりも物体側に複数枚のレンズを配置し、複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに回折光学素子ＤＯＥを配置する（ステップＳＴ１０）。そして、合焦レンズＬＦを光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われるように、合焦レンズＬＦを駆動可能に構成する（ステップＳＴ２０）。

レンズの組み込みを行うステップＳＴ１０において、前述の条件式（１）等を満足するように回折光学素子ＤＯＥ等を配置する。このような製造方法によれば、フレアの発生を抑えて、色収差等の諸収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい（レンズ全長の短い）、高い光学性能を有した望遠型の光学系ＴＬを得ることができる。

（第１実施例）
以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、本願の第１実施例について図１〜図３および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ１）の断面図である。第１実施例に係る光学系ＴＬ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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とを備えて構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前群Ｇ１ａと、この前群Ｇ１ａに対し第１レンズ群Ｇ１の中で最も長い空気間隔を隔てた後群Ｇ１ｂとから構成される。第１レンズ群Ｇ１の前群Ｇ１ａは、物体側から順に、単レンズである第１正レンズＬ１１と、第２正レンズＬ１２と第１負レンズＬ１３とが貼り合わされた接合レンズと、回折光学素子ＤＯＥが配置される第３正レンズＬ１４とから構成される。なお、第３正レンズＬ１４における像面Ｉ側のレンズ面に、回折光学素子ＤＯＥが配置される。回折光学素子ＤＯＥは、互いに異なる材質の２種類の回折素子要素が同一の回折格子溝で接する密着複層型の回折光学素子であり、２種類の紫外線硬化樹脂によって格子高さが約２０μｍの１次の回折格子（光軸に対して回転対称形状の回折格子）が形成される。第１レンズ群Ｇ１の後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、第２負レンズＬ１５と第４正レンズＬ１６とが貼り合わされた接合レンズから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第５正レンズＬ２１と第３負レンズＬ２２とが貼り合わされた合焦レンズＬＦと、第４負レンズＬ２３と第６正レンズＬ２４とが貼り合わされた第１色消しレンズＬＣ１と、第７正レンズＬ２５と第５負レンズＬ２６とが貼り合わされた接合レンズと、単レンズである第６負レンズＬ２７と、第８正レンズＬ２８と第７負レンズＬ２９とが貼り合わされた第２色消しレンズＬＣ２と、単レンズである第９正レンズＬ３０とから構成される。そして、無限遠物体から近距離（有限距離）物体への合焦（フォーカシング）の際、合焦レンズＬＦが光軸に沿って像面Ｉ側に移動するようになっている。また、第２レンズ群Ｇ２における合焦レンズＬＦと第１色消しレンズＬＣ１との間に、絞りＳが配設される。

以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１〜第３実施例に係る光学系（望遠レンズ）の諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の［全体諸元］において、ｆは焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、ωは半画角（最大入射角：単位は「°」）を、Ｙは像高を、Ｂｆはバックフォーカス（空気換算長）をそれぞれ示す。また、［全体諸元］において、Ｌは光学系の全長（１番目のレンズ面から像面Ｉまでの距離）を、Ｌdoeは１番目のレンズ面から回折面までの距離を、ｆ1aは前群の焦点距離を、Ｄdoeは前群の後側の焦点の位置から回折面までの距離をそれぞれ示す。また、［レンズデータ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号を、Ｒｉは物体側からｉ番目のレンズ面の曲率半径を、Ｄｉは物体側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との間のレンズ厚または空気間隔を、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を、θｇＦは部分分散比をそれぞれ示す。

なお、曲率半径「∞」は平面を示し、空気の屈折率ｎｄ＝1.0000はその記載を省略している。また、各レンズのｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）に対する屈折率をｎｇとし、各レンズのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をｎｄとし、各レンズのＦ線（波長λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎＦとし、各レンズのＣ線（波長λ＝６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をｎＣとする。このとき、各レンズの部分分散比θｇＦは次式（Ａ）で定義される。

θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ） …（Ａ）

また、［回折面データ］において示す回折面の位相形状ψは、次式（Ｂ）によって表わされる。

ψ（ｈ，ｍ）＝｛２π／（ｍ×λ0）｝×（Ｃ2×ｈ²＋Ｃ4×ｈ⁴＋Ｃ6×ｈ⁶…） …（Ｂ）
但し、
ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
ｍ：回折光の回折次数、
λ0：設計波長、
Ｃi：位相係数（i＝１，２，３，…）。

また、任意の波長λおよび任意の回折次数ｍにおける回折面の屈折力φＤは、最も低次の位相係数Ｃ1を用いて、次式（Ｃ）のように表わすことができる。

φＤ（ｈ，ｍ）＝−２×Ｃ1×ｍ×λ／λ0 …（Ｃ）

［回折面データ］において位相係数を示すが、「E-n」は「×10^-n」を示す。また、［条件式対応値］には、各条件式の対応値をそれぞれ示す。なお、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Ｒｉ、面間隔Ｄｉ、その他長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、後述の第２〜第３実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。

下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図１における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第１実施例において、第８面が回折面となっている。

（表１）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝190.5
Ｌdoe＝28.73
ｆ1a＝106.69
Ｄdoe＝87.77
［レンズ諸元］
面番号ＲｉＤｉｎｄ νｄ θｇＦ
1 112.614 7.31 1.4875 70.3 0.5291
2 1198.911 0.27
3 80.591 11.45 1.4978 82.6 0.5386
4 -504.430 2.50 1.5750 41.5 0.5764
5 215.439 2.00
6 77.236 5.00 1.5168 63.9 0.5359
7 106.549 0.20 1.5278 33.4 ―
8 106.549 0.30 1.5572 50.0 ― （回折面）
9 106.549 26.05
10 40.477 1.50 1.9108 35.2 0.5822
11 26.124 7.51 1.4875 70.3 0.5291
12 71.781 6.54
13 124.603 2.59 1.6200 36.4 0.5877
14 -321.404 1.20 1.6968 55.5 0.5430
15 42.442 23.41
16 ∞ 2.99 （絞り）
17 53.509 1.78 1.9108 35.2 0.5822
18 23.591 2.77 1.5750 41.5 0.5764
19 222.119 2.69
20 64.088 2.37 1.7283 28.4 0.6069
21 -67.244 0.85 1.7292 54.6 0.5442
22 29.850 2.27
23 -66.093 0.80 1.7292 54.6 0.5442
24 107.388 2.17
25 69.491 3.09 1.5481 45.5 0.5684
26 -55.525 1.00 1.7880 47.4 0.5559
27 -315.000 10.29
28 68.665 5.55 1.4875 70.3 0.5291
29 -68.665 54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-4.058E-05
Ｃ2＝-3.974E-09
［条件式対応値］
条件式（１）Ｌdoe／ｆ＝0.10
条件式（２）ｆ1a／ｆ＝0.36
条件式（３）Ｒdoe／Ｄdoe＝1.21
条件式（４）Ｌ／ｆ＝0.65

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（４）が全て満たされていることが分かる。

図２は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１の諸収差図である。諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高をそれぞれ示す。また、諸収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。また、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、諸収差図の説明は他の実施例においても同様である。図２より、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第１実施例の光学系ＴＬ１を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

図３（ａ）は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図３（ａ）より、第１実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図３（ｂ）は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図３（ｂ）より、第１実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。

（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図４〜図６および表２を用いて説明する。図４は、第２実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ２）の断面図である。第２実施例に係る光学系ＴＬ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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とを備えて構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前群Ｇ１ａと、この前群Ｇ１ａに対し第１レンズ群Ｇ１の中で最も長い空気間隔を隔てた後群Ｇ１ｂとから構成される。第１レンズ群Ｇ１の前群Ｇ１ａは、物体側から順に、単レンズである第１正レンズＬ１１と、第２正レンズＬ１２と第１負レンズＬ１３とが貼り合わされた接合レンズと、回折光学素子ＤＯＥが配置される第３正レンズＬ１４とから構成される。なお、第３正レンズＬ１４における像面Ｉ側のレンズ面に、回折光学素子ＤＯＥが配置される。回折光学素子ＤＯＥは、第１実施例の回折光学素子と同様であり、詳細な説明を省略する。第１レンズ群Ｇ１の後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、第２負レンズＬ１５と第４正レンズＬ１６とが貼り合わされた接合レンズから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第５正レンズＬ２１と第３負レンズＬ２２とが貼り合わされた合焦レンズＬＦと、第４負レンズＬ２３と第６正レンズＬ２４とが貼り合わされた第１色消しレンズＬＣ１と、第７正レンズＬ２５と第５負レンズＬ２６とが貼り合わされた接合レンズと、単レンズである第６負レンズＬ２７と、第８正レンズＬ２８と第７負レンズＬ２９とが貼り合わされた第２色消しレンズＬＣ２と、単レンズである第９正レンズＬ３０とから構成される。そして、無限遠物体から近距離（有限距離）物体への合焦（フォーカシング）の際、合焦レンズＬＦが光軸に沿って像面Ｉ側に移動するようになっている。また、第２レンズ群Ｇ２における合焦レンズＬＦと第１色消しレンズＬＣ１との間に、絞りＳが設けられる。

下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図４における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第２実施例において、第８面が回折面となっている。

（表２）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝191.2
Ｌdoe＝28.51
ｆ1a＝104.65
Ｄdoe＝85.88
［レンズ諸元］
面番号ＲｉＤｉｎｄ νｄ θｇＦ
1 115.035 7.27 1.4875 70.3 0.5291
2 1569.495 0.25
3 81.363 11.29 1.4978 82.6 0.5386
4 -504.430 2.50 1.5750 41.5 0.5764
5 237.414 2.00
6 69.392 5.00 1.5168 63.9 0.5359
7 91.430 0.20 1.5278 33.4 ―
8 91.430 0.30 1.5572 50.0 ― （回折面）
9 91.430 25.64
10 41.929 1.50 1.9108 35.2 0.5822
11 26.360 7.48 1.4875 70.3 0.5291
12 75.456 6.47
13 132.140 2.50 1.6200 36.4 0.5877
14 -380.902 1.20 1.6968 55.5 0.5430
15 43.133 23.98
16 ∞ 2.81 （絞り）
17 53.404 2.10 1.9108 35.2 0.5822
18 23.876 2.91 1.5750 41.5 0.5764
19 211.100 2.48
20 65.496 2.33 1.7283 28.4 0.6069
21 -64.938 0.85 1.7292 54.6 0.5442
22 29.867 2.33
23 -65.880 0.80 1.7292 54.6 0.5442
24 112.996 2.13
25 70.766 3.08 1.5481 45.5 0.5684
26 -54.825 1.00 1.7880 47.4 0.5559
27 -274.728 10.60
28 69.243 5.50 1.4875 70.3 0.5291
29 -69.243 54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-4.106E-05
Ｃ2＝-4.838E-09
［条件式対応値］
条件式（１）Ｌdoe／ｆ＝0.10
条件式（２）ｆ1a／ｆ＝0.36
条件式（３）Ｒdoe／Ｄdoe＝1.06
条件式（４）Ｌ／ｆ＝0.65

図５は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２の諸収差図である。図５より、第２実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第２実施例の光学系ＴＬ２を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

図６（ａ）は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図６（ａ）より、第２実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図６（ｂ）は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図６（ｂ）より、第２実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。

（第３実施例）
以下、本願の第３実施例について図７〜図９および表３を用いて説明する。図７は、第３実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ３）の断面図である。第３実施例に係る光学系ＴＬ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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とを備えて構成される。

下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図７における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第３実施例において、第８面が回折面となっている。

（表３）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝190.5
Ｌdoe＝30.26
ｆ1a＝106.81
Ｄdoe＝85.88
［レンズ諸元］
面番号ＲｉＤｉｎｄ νｄ θｇＦ
1 112.614 7.47 1.4875 70.3 0.5291
2 1198.911 0.25
3 80.591 12.82 1.4978 82.6 0.5386
4 -504.430 2.50 1.5317 48.8 0.5621
5 215.439 2.02
6 77.236 5.00 1.5168 63.9 0.5359
7 106.549 0.20 1.5278 33.4 ―
8 106.549 0.20 1.5572 50.0 ― （回折面）
9 106.549 24.12
10 40.477 1.50 1.9027 35.7 0.5804
11 26.124 7.68 1.4875 70.3 0.5291
12 71.781 7.27
13 124.603 2.88 1.6034 38.0 0.5829
14 -321.404 1.20 1.7130 54.0 0.5451
15 42.442 23.52
16 ∞ 2.69 （絞り）
17 53.509 2.90 1.9027 35.7 0.5804
18 23.591 2.31 1.5186 69.9 0.5318
19 222.119 2.85
20 64.088 2.49 1.7283 28.4 0.6069
21 -67.244 0.85 1.7130 54.0 0.5451
22 29.850 2.04
23 -66.093 0.80 1.7410 52.8 0.5471
24 107.388 1.87
25 69.491 3.77 1.5814 41.0 0.5763
26 -55.525 1.00 1.7292 54.6 0.5442
27 -315.000 10.00
28 68.665 4.31 1.4875 70.3 0.5291
29 -68.665 54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-3.635E-05
Ｃ2＝-4.806E-09
［条件式対応値］
条件式（１）Ｌdoe／ｆ＝0.10
条件式（２）ｆ1a／ｆ＝0.36
条件式（３）Ｒdoe／Ｄdoe＝1.13
条件式（４）Ｌ／ｆ＝0.65

図８は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３の諸収差図である。図８より、第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第３実施例の光学系ＴＬ３を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。

図９（ａ）は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図９（ａ）より、第３実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図９（ｂ）は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図９（ｂ）より、第３実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。

なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

上述の各実施例において、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。例えば、絞りＳよりも像側に配置されるレンズのうち少なくとも一部を防振レンズ群とすることができ、特に、第７正レンズＬ２５、第５負レンズＬ２６、第６負レンズＬ２７を防振レンズ群とすることが好ましい。また、第７正レンズＬ２５、第５負レンズＬ２６、第６負レンズＬ２７の物体側および像側に、正レンズと負レンズとからなる色消しレンズＬＣ１，ＬＣ２を配置することがより好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

また、開口絞りは合焦レンズＬＦよりも像側に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。

また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。

また、本実施形態では、光学系の一例として望遠レンズを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ズームレンズ等の光学系であってもよい。

また、本実施形態の光学系をデジタル一眼レフカメラに使用しているが、これに限られるものではなく、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器にも使用することができる。

ＣＡＭデジタル一眼レフカメラ（光学機器）
ＴＬ光学系
Ｇ１第１レンズ群Ｇ２第２レンズ群
Ｇ１ａ前群Ｇ１ｂ後群
ＬＦ合焦レンズ
ＤＯＥ回折光学素子
Ｓ絞りＩ像面

Claims

物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズと、
前記合焦レンズよりも物体側に配設された複数枚のレンズと、
前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに配設された回折光学素子とを有し、
以下の条件式を満足することを特徴とする光学系。
０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５
但し、
Ｌdoe：前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記回折光学素子における回折面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
０．３０＜ｆ1a／ｆ＜０．４０
但し、
ｆ1a：前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから前記回折光学素子が配設されたレンズまでのレンズ群の焦点距離。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
１．０２＜Ｒdoe／Ｄdoe＜１．３５
但し、
Ｒdoe：前記回折光学素子における回折面の曲率半径、
Ｄdoe：前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズから前記回折光学素子が配設されたレンズまでのレンズ群の後側の焦点の位置から、前記回折光学素子における回折面までの距離。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学系。
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０
但し、
Ｌ：前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの距離。
物体の像を所定の面上に結像させる光学系を備えた光学機器であって、
前記光学系が請求項１から４のいずれか一項に記載の光学系であることを特徴とする光学機器。
物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズを配置し、
前記合焦レンズよりも物体側に複数枚のレンズを配置し、
前記複数枚のレンズのうち最も物体側のレンズよりも像側のいずれかのレンズに回折光学素子を配置し、
以下の条件式を満足するようにしたことを特徴とする光学系の製造方法。
０．０７５＜Ｌdoe／ｆ＜０．１２５
但し、
Ｌdoe：前記光学系における最も物体側のレンズ面から前記回折光学素子における回折面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。