JPH10186227A - 望遠レンズ - Google Patents
望遠レンズInfo
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- JPH10186227A JPH10186227A JP23133697A JP23133697A JPH10186227A JP H10186227 A JPH10186227 A JP H10186227A JP 23133697 A JP23133697 A JP 23133697A JP 23133697 A JP23133697 A JP 23133697A JP H10186227 A JPH10186227 A JP H10186227A
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- JP
- Japan
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- lens
- positive
- telephoto
- diffractive
- negative
- Prior art date
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Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 35mmカメラやビデオカメラ等に好適な、
レンズ構成枚数が少なく安価で非常に色収差の小さな望
遠レンズを提供すること。 【構成】 望遠レンズを、正の第1レンズと負の第2レ
ンズからなる正の前群と、正レンズと負レンズからなる
負の後群の4枚で構成し、前記前群中にブレーズ化され
た正の回折レンズ作用を持つ輪帯状構造と非球面形状を
持たせる。
レンズ構成枚数が少なく安価で非常に色収差の小さな望
遠レンズを提供すること。 【構成】 望遠レンズを、正の第1レンズと負の第2レ
ンズからなる正の前群と、正レンズと負レンズからなる
負の後群の4枚で構成し、前記前群中にブレーズ化され
た正の回折レンズ作用を持つ輪帯状構造と非球面形状を
持たせる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、35mmカメラやビデ
オカメラ等に好適な良好に色収差が補正された望遠レン
ズに関するものである。
オカメラ等に好適な良好に色収差が補正された望遠レン
ズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】望遠レンズでは、レンズの性能はおもに
色収差によって制限され、レンズ製造に用いることので
きる素材の特性から、可視域全域にわたる補正のために
は異常分散性を持つ高価な硝材を用いる必要があった。
その場合にも十分に色収差補正を行う場合には負レンズ
にアッベ数の小さい硝材を選択することができないた
め、正負のレンズそれぞれに強いパワーを持たせ色収差
を打ち消し合わせざるをえず、2次スペクトルの補正度
合いはレンズの重さとのバランスで決定されるものであ
った。
色収差によって制限され、レンズ製造に用いることので
きる素材の特性から、可視域全域にわたる補正のために
は異常分散性を持つ高価な硝材を用いる必要があった。
その場合にも十分に色収差補正を行う場合には負レンズ
にアッベ数の小さい硝材を選択することができないた
め、正負のレンズそれぞれに強いパワーを持たせ色収差
を打ち消し合わせざるをえず、2次スペクトルの補正度
合いはレンズの重さとのバランスで決定されるものであ
った。
【0003】
【発明の目的】本発明は、回折レンズの色収差補正効果
を利用して、高価な異常分散性硝材を用いることなく、
少ないレンズ枚数で良好に色収差補正をされた小型、軽
量な望遠レンズを作ることを目的としている。
を利用して、高価な異常分散性硝材を用いることなく、
少ないレンズ枚数で良好に色収差補正をされた小型、軽
量な望遠レンズを作ることを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる望遠レン
ズは、物体側から順に、正の第1レンズと負の第2レン
ズからなる前群と、正レンズと負レンズの2枚のレンズ
からなる後群で構成し、前記前群中にブレーズ化された
正の回折レンズ作用を持つ輪帯状構造を有する回折屈折
ハイブリッド面を配置し、さらに、前記第1レンズのア
ッベ数νd をν1 、部分分散比θgFをθ1 、前記第2レ
ンズのアッベ数νd をν2 、部分分散比θgFをθ2 とし
たとき ν2 /ν1 < 0.55 (1) 0.040 < θ2 −θ1 (2) なる条件を満足する。『ブレーズ化』とは、回折レンズ
(回折格子)の回折効率を上げるために回折面形状を最
適化することを意味し、『回折屈折ハイブリッド面』と
は、回折作用と屈折作用を合わせ持つ面をいう。
ズは、物体側から順に、正の第1レンズと負の第2レン
ズからなる前群と、正レンズと負レンズの2枚のレンズ
からなる後群で構成し、前記前群中にブレーズ化された
正の回折レンズ作用を持つ輪帯状構造を有する回折屈折
ハイブリッド面を配置し、さらに、前記第1レンズのア
ッベ数νd をν1 、部分分散比θgFをθ1 、前記第2レ
ンズのアッベ数νd をν2 、部分分散比θgFをθ2 とし
たとき ν2 /ν1 < 0.55 (1) 0.040 < θ2 −θ1 (2) なる条件を満足する。『ブレーズ化』とは、回折レンズ
(回折格子)の回折効率を上げるために回折面形状を最
適化することを意味し、『回折屈折ハイブリッド面』と
は、回折作用と屈折作用を合わせ持つ面をいう。
【0005】さらに好ましくは、前記第1レンズの屈折
率nd をn1 、前記第2レンズの屈折率nd をn2 、前
記前群中の回折レンズ成分のd線における焦点距離をf
D 、全系の焦点距離をfとして 0.180 < n2 −n1 (3) 0.018 < f/fD < 0.040 (4) を満足するものである。
率nd をn1 、前記第2レンズの屈折率nd をn2 、前
記前群中の回折レンズ成分のd線における焦点距離をf
D 、全系の焦点距離をfとして 0.180 < n2 −n1 (3) 0.018 < f/fD < 0.040 (4) を満足するものである。
【0006】さらに、明るいレンズとするためには、前
記前群中に少なくとも光軸近傍では周辺部に向かって正
のパワーが弱くなる非球面を持つことが好ましく、安価
に作製するためには、前記正の第1レンズが、前記前群
中の非球面と回折屈折ハイブリッド面の両者を持つこと
が好ましい。
記前群中に少なくとも光軸近傍では周辺部に向かって正
のパワーが弱くなる非球面を持つことが好ましく、安価
に作製するためには、前記正の第1レンズが、前記前群
中の非球面と回折屈折ハイブリッド面の両者を持つこと
が好ましい。
【0007】前記後群は、前側から順に前群側に強い凹
面を有する負の第3レンズと正の第4レンズで構成さ
れ、第3レンズのシェーピングファクターSF3を、第
3レンズの前側面の曲率半径をr5 、後側面の曲率半径
をr6 としてSF3=(r5 +r6 )/(r6 −r5 )
とするとき 0.70 < SF3 (5) なる条件を満足することが好ましい。また、前群中の第
2レンズの形状として好ましい形態の一つが、前記第2
レンズが第1レンズ側に凸のメニスカスレンズであり、
第2レンズのシェーピングファクターSF2を、第2レ
ンズの前側面の曲率半径をr3 、後側面の曲率半径をr
4 とするとき、SF2=(r4 +r3 )/(r4 −r3
) として SF2< −3.4 (6) なる条件を満足するものである。
面を有する負の第3レンズと正の第4レンズで構成さ
れ、第3レンズのシェーピングファクターSF3を、第
3レンズの前側面の曲率半径をr5 、後側面の曲率半径
をr6 としてSF3=(r5 +r6 )/(r6 −r5 )
とするとき 0.70 < SF3 (5) なる条件を満足することが好ましい。また、前群中の第
2レンズの形状として好ましい形態の一つが、前記第2
レンズが第1レンズ側に凸のメニスカスレンズであり、
第2レンズのシェーピングファクターSF2を、第2レ
ンズの前側面の曲率半径をr3 、後側面の曲率半径をr
4 とするとき、SF2=(r4 +r3 )/(r4 −r3
) として SF2< −3.4 (6) なる条件を満足するものである。
【0008】
【作用】望遠レンズの軸上色収差はマージナル光線の入
射高さの2乗で寄与するため、前群中で十分な色収差補
正を行う必要がある。そのために、本発明にかかる望遠
レンズは、前群中の面に回折レンズ作用を持たせ2次ス
ペクトルの補正をおこなっている。ここで、前群を正レ
ンズと負レンズと回折レンズの3レンズの3レンズであ
ると考え、簡単化のためにレンズがそれぞれ薄肉レンズ
であり密着しているとすると、従来より、いわゆる3色
色補正のための条件として、薄肉の3レンズが密着して
配置する場合、3つのレンズのパワーをφ1 、φ2 、φ
3 、アッベ数をν1、ν2 、ν3 、部分分散比をθ1 、
θ2 、θ3 とするとき φ1 /ν1 +φ2 /ν2 +φ3 /ν3 =0 (7) φ1 θ1 /ν1 +φ2 θ2 /ν2 +φ3 θ3 /ν3 =0 (8) の2式が同時に満足されればよいことが知られている。
この(7)(8)の式から、 ( θ2 −θ1)φ2 /ν2 =−( θ3 −θ1)φ3 /ν3 (9) なる関係が導かれる。
射高さの2乗で寄与するため、前群中で十分な色収差補
正を行う必要がある。そのために、本発明にかかる望遠
レンズは、前群中の面に回折レンズ作用を持たせ2次ス
ペクトルの補正をおこなっている。ここで、前群を正レ
ンズと負レンズと回折レンズの3レンズの3レンズであ
ると考え、簡単化のためにレンズがそれぞれ薄肉レンズ
であり密着しているとすると、従来より、いわゆる3色
色補正のための条件として、薄肉の3レンズが密着して
配置する場合、3つのレンズのパワーをφ1 、φ2 、φ
3 、アッベ数をν1、ν2 、ν3 、部分分散比をθ1 、
θ2 、θ3 とするとき φ1 /ν1 +φ2 /ν2 +φ3 /ν3 =0 (7) φ1 θ1 /ν1 +φ2 θ2 /ν2 +φ3 θ3 /ν3 =0 (8) の2式が同時に満足されればよいことが知られている。
この(7)(8)の式から、 ( θ2 −θ1)φ2 /ν2 =−( θ3 −θ1)φ3 /ν3 (9) なる関係が導かれる。
【0009】薄肉レンズが密着している場合、色収差補
正についてレンズの並び順は影響を与えないので、ここ
では第1番めのレンズを正レンズ、第2番めのレンズを
負レンズ、第3番目のレンズを回折レンズであるとして
考えると、(9) 式より第1レンズで発生する色収差( φ
1 /ν1)を負レンズと回折レンズで補正するとき、その
補正の割合を、部分分散比の差とするときに3色色補正
が達成される事がわかる。
正についてレンズの並び順は影響を与えないので、ここ
では第1番めのレンズを正レンズ、第2番めのレンズを
負レンズ、第3番目のレンズを回折レンズであるとして
考えると、(9) 式より第1レンズで発生する色収差( φ
1 /ν1)を負レンズと回折レンズで補正するとき、その
補正の割合を、部分分散比の差とするときに3色色補正
が達成される事がわかる。
【0010】一方、3レンズの合成パワーφは単に φ1 +φ2 +φ3 =φ の関係であり、負レンズのパワーφ2 が負の大きな値に
なると正レンズのパワーの増加が必要となる。それぞれ
のパワーを小さくしてトータルのパワーを確保すること
が、収差の発生の減少と、レンズの質量の減少のために
好ましい。正レンズのパワーφ1 に対する負レンズのパ
ワーφ2 の比を小さくしてレンズ全体の軽量、小型化、
および収差発生を少なくするための条件が以下の(1)(2)
式である。 ν2 /ν1 < 0.55 (1) 0.040 < θ2 −θ1 (2) 各レンズが、同じ部分分散比であったとすれば、負レン
ズと正レンズのパワーの比はアッベ数の比になるため条
件式(1) が定まる。
なると正レンズのパワーの増加が必要となる。それぞれ
のパワーを小さくしてトータルのパワーを確保すること
が、収差の発生の減少と、レンズの質量の減少のために
好ましい。正レンズのパワーφ1 に対する負レンズのパ
ワーφ2 の比を小さくしてレンズ全体の軽量、小型化、
および収差発生を少なくするための条件が以下の(1)(2)
式である。 ν2 /ν1 < 0.55 (1) 0.040 < θ2 −θ1 (2) 各レンズが、同じ部分分散比であったとすれば、負レン
ズと正レンズのパワーの比はアッベ数の比になるため条
件式(1) が定まる。
【0011】(9) 式より( θ3 −θ1)/( θ2 −θ1)を
小さくすると負レンズのパワーφ2を小さくすることが
できる。回折レンズの場合屈折力は波長に比例するた
め、θ3 は0.2956で一定である。屈折レンズでは光学ガ
ラスの部分分散比θgFは0.530から0.631 の間に分布し
ており、一般に低分散硝材の方が高分散硝材よりθgFが
小さい。条件式(2) を満足するように、負レンズに部分
分散θ2 が大きい材料を用い、正レンズにθ1 の小さい
ものを用い、色収差補正の回折レンズ寄与分を大きく、
負レンズの寄与分を小さくする。
小さくすると負レンズのパワーφ2を小さくすることが
できる。回折レンズの場合屈折力は波長に比例するた
め、θ3 は0.2956で一定である。屈折レンズでは光学ガ
ラスの部分分散比θgFは0.530から0.631 の間に分布し
ており、一般に低分散硝材の方が高分散硝材よりθgFが
小さい。条件式(2) を満足するように、負レンズに部分
分散θ2 が大きい材料を用い、正レンズにθ1 の小さい
ものを用い、色収差補正の回折レンズ寄与分を大きく、
負レンズの寄与分を小さくする。
【0012】望遠レンズの望遠比を小さくした場合に像
面湾曲がオーバーにならないための条件が以下の(3) 式
である。 0.180 < n2 −n1 (3) 本発明にかかる望遠レンズは、前述のように各レンズの
パワーを弱くしていることと、レンズ枚数が少ないこと
のため全長を短くしても像面湾曲がオーバーになりにく
いが、(3) 式を満足することでさらにレンズ全長の短縮
化を行っても像面湾曲が発生しにくい。
面湾曲がオーバーにならないための条件が以下の(3) 式
である。 0.180 < n2 −n1 (3) 本発明にかかる望遠レンズは、前述のように各レンズの
パワーを弱くしていることと、レンズ枚数が少ないこと
のため全長を短くしても像面湾曲がオーバーになりにく
いが、(3) 式を満足することでさらにレンズ全長の短縮
化を行っても像面湾曲が発生しにくい。
【0013】回折レンズの実際の形状には、透過、不透
過による振幅型、位相値として2値を取るバイナリー型
等もあるが写真など画像を利用する用途の場合像のコン
トラストが重要であり、また使用光源の波長幅が広いた
め、フレネルレンズ状にブレーズ化された輪帯状構造の
ものでなければならない。条件式(4) は回折レンズのパ
ワーを規定する式である。 0.018 <f/fD < 0.040 (4) 前述の(7)(8)式は、cgFのスペクトルで完全に3色の
色補正をする条件であるが、実際のレンズ設計では補正
後に残る他の波長の色収差や球面収差の色収差変化のバ
ランスで回折レンズのパワーは決定される。下限より回
折レンズのパワーが弱い場合は短波長側の軸上色収差が
オーバーに残ってしまい、上限を超えて回折レンズのパ
ワーが強い場合は長波長側で軸上色収差がアンダーにな
り、どちらも残留色収差が目立ってしまうため条件式
(4) を満足することが好ましい。
過による振幅型、位相値として2値を取るバイナリー型
等もあるが写真など画像を利用する用途の場合像のコン
トラストが重要であり、また使用光源の波長幅が広いた
め、フレネルレンズ状にブレーズ化された輪帯状構造の
ものでなければならない。条件式(4) は回折レンズのパ
ワーを規定する式である。 0.018 <f/fD < 0.040 (4) 前述の(7)(8)式は、cgFのスペクトルで完全に3色の
色補正をする条件であるが、実際のレンズ設計では補正
後に残る他の波長の色収差や球面収差の色収差変化のバ
ランスで回折レンズのパワーは決定される。下限より回
折レンズのパワーが弱い場合は短波長側の軸上色収差が
オーバーに残ってしまい、上限を超えて回折レンズのパ
ワーが強い場合は長波長側で軸上色収差がアンダーにな
り、どちらも残留色収差が目立ってしまうため条件式
(4) を満足することが好ましい。
【0014】前述のように、負レンズのパワーを弱くす
るための硝材選択を行うと、第2レンズが球面収差を補
正する能力が低下してしまうデメリットがある。とくに
本発明にかかるレンズタイプでは前群中の正レンズが1
枚であるため正レンズで発生する球面収差が大きく、球
面のみの設計では球面収差による性能の低下のためレン
ズの明るさはF値が5程度までが限界である。このため
前群中に少なくとも光軸近傍では周辺部に向かって正の
パワーが弱くなる非球面を持たせ、球面収差を補正する
ことが好ましい。非球面を1面持つことでF値が4より
明るいレンズとすることができる。
るための硝材選択を行うと、第2レンズが球面収差を補
正する能力が低下してしまうデメリットがある。とくに
本発明にかかるレンズタイプでは前群中の正レンズが1
枚であるため正レンズで発生する球面収差が大きく、球
面のみの設計では球面収差による性能の低下のためレン
ズの明るさはF値が5程度までが限界である。このため
前群中に少なくとも光軸近傍では周辺部に向かって正の
パワーが弱くなる非球面を持たせ、球面収差を補正する
ことが好ましい。非球面を1面持つことでF値が4より
明るいレンズとすることができる。
【0015】回折レンズはガラスモールドや貼り合わせ
型非球面のようにガラスレンズに樹脂の薄膜を設けるこ
とで作ることも可能であるが、本発明の目的とする安価
なレンズとするためには、材料費が安価であるととも
に、成形性が良く、成形型のコストも安くなる樹脂モー
ルドとすることが好ましい。さらに、樹脂モールドレン
ズは重量が軽くなると言うメリットも併せ持っている。
このときに、レンズの製造上は非球面と回折屈折ハイブ
リッド面を一つのレンズ上に設け、モールド等の手法で
1工程で製造できるようにすることが好ましい。特に低
分散低屈折率の樹脂レンズで正の第1レンズを作りその
表面に非球面、回折屈折ハイブリッド面を設けること
が、効果的である。
型非球面のようにガラスレンズに樹脂の薄膜を設けるこ
とで作ることも可能であるが、本発明の目的とする安価
なレンズとするためには、材料費が安価であるととも
に、成形性が良く、成形型のコストも安くなる樹脂モー
ルドとすることが好ましい。さらに、樹脂モールドレン
ズは重量が軽くなると言うメリットも併せ持っている。
このときに、レンズの製造上は非球面と回折屈折ハイブ
リッド面を一つのレンズ上に設け、モールド等の手法で
1工程で製造できるようにすることが好ましい。特に低
分散低屈折率の樹脂レンズで正の第1レンズを作りその
表面に非球面、回折屈折ハイブリッド面を設けること
が、効果的である。
【0016】前記後群は、前側から順に前群側に強い凹
面を有する負の第3レンズと正の第4レンズで構成し、
第3レンズのシェーピングファクターSF3を、第3レ
ンズの前側面の曲率半径をr5 、後側面の曲率半径をr
6 として、SF3=(r5 +r6 )/(r6 −r5 )
とするとき、 0.70 < SF3 (5) なる条件を満足することにより、パワー配置がアンバラ
ンスな望遠レンズでありながら正の歪曲収差を小さく抑
えることができる。
面を有する負の第3レンズと正の第4レンズで構成し、
第3レンズのシェーピングファクターSF3を、第3レ
ンズの前側面の曲率半径をr5 、後側面の曲率半径をr
6 として、SF3=(r5 +r6 )/(r6 −r5 )
とするとき、 0.70 < SF3 (5) なる条件を満足することにより、パワー配置がアンバラ
ンスな望遠レンズでありながら正の歪曲収差を小さく抑
えることができる。
【0017】前記第2レンズの形状には、前後面ともに
緩い面になる場合と、第1レンズ側に凸面を向けたメニ
スカスレンズ形状になる場合の2タイプが存在する。前
者の場合、第2レンズが高分散硝材であり入射側面で球
面収差補正効果があるので、球面収差の高次成分が波長
によって変化してしまい、軸上色収差の補正がなされた
ときに球面収差の形状をそろえることができない。それ
に対し、第2レンズのシェーピングファクターSF2
を、第2レンズの前側面の曲率半径をr3 、後側面の曲
率半径をr4 とするとき、SF2=(r4 +r3 )/
(r4 −r3 ) として、 SF2< −3.4 (6) なる条件を満足するような後者のタイプの場合、第2レ
ンズの球面収差補正効果が非常に小さいため球面収差の
波長変化がほとんどない収差補正が可能になる。このレ
ンズタイプでは、球面のみでの構成では球面収差が補正
不足になるので、前群中の非球面は必須のものである。
緩い面になる場合と、第1レンズ側に凸面を向けたメニ
スカスレンズ形状になる場合の2タイプが存在する。前
者の場合、第2レンズが高分散硝材であり入射側面で球
面収差補正効果があるので、球面収差の高次成分が波長
によって変化してしまい、軸上色収差の補正がなされた
ときに球面収差の形状をそろえることができない。それ
に対し、第2レンズのシェーピングファクターSF2
を、第2レンズの前側面の曲率半径をr3 、後側面の曲
率半径をr4 とするとき、SF2=(r4 +r3 )/
(r4 −r3 ) として、 SF2< −3.4 (6) なる条件を満足するような後者のタイプの場合、第2レ
ンズの球面収差補正効果が非常に小さいため球面収差の
波長変化がほとんどない収差補正が可能になる。このレ
ンズタイプでは、球面のみでの構成では球面収差が補正
不足になるので、前群中の非球面は必須のものである。
【0018】
【発明の実施例】以下に本発明の数値実施例を示す。以
下の実施例1ないし9はいずれも、物体側より順に、物
体側に凸の第1レンズ11と、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズの第2レンズ12、物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズの第3レンズ21、及び両凸の
正の第4レンズ22から構成されている。第1レンズ1
1と第2レンズ12が前群10、第3レンズ21と第4
レンズ22が後群20を構成する。実施例9を除き、第
1レンズ11の物体側面が回転対称非球面であり、実施
例5と6を除き、第1レンズ11の像側面に回折レンズ
構造を持っている。実施例5と6は、第2レンズ12の
物体側面に、回折レンズ構造を持っている。実施例の中
でrは面の曲率半径、dは面間隔、nd はd線における
屈折率、νd はアッベ数、θgFは部分分散比を示す。f
は焦点距離、FNO はFナンバー、2ωは画角である。面
番号の後ろに * を付した面が回折屈折ハイブリッド面
である。非球面は、光軸に垂直な方向の高さをh 、高さ
h における光軸方向の変位量をΔX(h) 、光軸近傍の曲
率半径をr 、円錐係数をK 、n次の非球面係数をAnとし
て以下の数式で表される。 ΔX(h) =(h2/r)/(1+(1-(1+K)h2/r2)1/2)+A2h2 +A4h4
+ ・・・ また、回折レンズは回折レンズが持つべき光路長の付加
量を光軸からの高さhの関数( 光路差関数) ψ(h) とし
て表す。n次の光路差関数係数をPn、波長をλとして光
路差関数は以下の数式で表される。 ψ(h) =(P2h2+P4h4+・・・)λ 1次回折光の評価をする場合に波長λは任意の波長とす
ることができる。この表現形式ではh2 の項の係数が負
の時に近軸的に正のパワーを持ち、h4の項の係数が正
の時に周辺に向かって負のパワーが増加する。なお表示
していない非球面係数、光路差関数の係数は0である。
下の実施例1ないし9はいずれも、物体側より順に、物
体側に凸の第1レンズ11と、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズの第2レンズ12、物体側に凹面を向
けた負メニスカスレンズの第3レンズ21、及び両凸の
正の第4レンズ22から構成されている。第1レンズ1
1と第2レンズ12が前群10、第3レンズ21と第4
レンズ22が後群20を構成する。実施例9を除き、第
1レンズ11の物体側面が回転対称非球面であり、実施
例5と6を除き、第1レンズ11の像側面に回折レンズ
構造を持っている。実施例5と6は、第2レンズ12の
物体側面に、回折レンズ構造を持っている。実施例の中
でrは面の曲率半径、dは面間隔、nd はd線における
屈折率、νd はアッベ数、θgFは部分分散比を示す。f
は焦点距離、FNO はFナンバー、2ωは画角である。面
番号の後ろに * を付した面が回折屈折ハイブリッド面
である。非球面は、光軸に垂直な方向の高さをh 、高さ
h における光軸方向の変位量をΔX(h) 、光軸近傍の曲
率半径をr 、円錐係数をK 、n次の非球面係数をAnとし
て以下の数式で表される。 ΔX(h) =(h2/r)/(1+(1-(1+K)h2/r2)1/2)+A2h2 +A4h4
+ ・・・ また、回折レンズは回折レンズが持つべき光路長の付加
量を光軸からの高さhの関数( 光路差関数) ψ(h) とし
て表す。n次の光路差関数係数をPn、波長をλとして光
路差関数は以下の数式で表される。 ψ(h) =(P2h2+P4h4+・・・)λ 1次回折光の評価をする場合に波長λは任意の波長とす
ることができる。この表現形式ではh2 の項の係数が負
の時に近軸的に正のパワーを持ち、h4の項の係数が正
の時に周辺に向かって負のパワーが増加する。なお表示
していない非球面係数、光路差関数の係数は0である。
【0019】[実施例1]図1は本発明の第1実施例に
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表1は数値デ
ータである。
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表1は数値デ
ータである。
【表1】 f=300.00 FNo=4.0 画角2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 58.835 15.000 1.51633 64.1 0.5352 2* 285.500 1.000 3 89.463 7.500 1.80518 25.4 0.6153 4 62.478 100.000 5 -46.123 3.000 1.53172 48.9 0.5595 6 -198.349 4.200 7 291.571 5.000 1.67270 32.1 0.5922 8 -184.267 114.248 非球面係数 1 面 K=-0.3349、 A4= 0.000×10-8 A6=-3.000×10-13、 A8=-4.000×10-16 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.079741、 P4= 2.3541 ×10-6、 P6=-2.3476×10-10
【0020】図2は実施例1の諸収差図である。球面収
差図において、SAは球面収差を示しSCは正弦条件を
示す。また実線、各点線はそれぞれのスペクトル線の波
長に対する球面収差の色収差を示す。倍率色収差図にお
いて各点線はd線に対するそれぞれのスペクトル線の波
長の倍率色収差を示す。非点収差図において、実線Sが
サジタル像、波線Mがメリディオナル像の像面を示して
いる。歪曲収差図は主波長の歪曲収差を示している。
差図において、SAは球面収差を示しSCは正弦条件を
示す。また実線、各点線はそれぞれのスペクトル線の波
長に対する球面収差の色収差を示す。倍率色収差図にお
いて各点線はd線に対するそれぞれのスペクトル線の波
長の倍率色収差を示す。非点収差図において、実線Sが
サジタル像、波線Mがメリディオナル像の像面を示して
いる。歪曲収差図は主波長の歪曲収差を示している。
【0021】回折レンズのパワーφD は −2×P2×
λ で求められ、実施例1の場合、波長0.00058756mm
(d線)では −2×−0.079741×0.00058756 = 0.000093705/mm 焦点距離fD は1 /φD より 10672. mmである。
λ で求められ、実施例1の場合、波長0.00058756mm
(d線)では −2×−0.079741×0.00058756 = 0.000093705/mm 焦点距離fD は1 /φD より 10672. mmである。
【0022】実施例のデータから実際のレンズの微視的
形状を決定するには光路差関数ψ(h) から、輪帯の境に
なる点の高さhと、光路長の波長の整数倍の成分を消去
したフレネルレンズ状の光路差関数ψ’を求める。輪帯
の切り替え点の高さh は、位相差関数ψ(h) をλで割っ
たものの小数点以下部分が等しい値になる点、つまりM
OD(ψ(h),1)=C となる点である。ただし、MO
D(X、Y) はXをYで割った剰余を与える関数とす
る。定数項Cは輪帯の境界位置の位相を設定する定数で
あり、0から1の任意の値をとる。図3に、Cを0.5 と
した場合の回折レンズの微視的形状の模式図を示す。輪
帯の境では破線で示す巨視的形状に対し実線で示す微視
的形状は±0.5 λの位相差を持っている。定数項Cを持
つ場合、微視的形状用の光路差関数ψ’は以下に示す形
になり ψ'(h)=(MOD(ψ(h) −C, 1)+C)λ この光路長差を満足するよう巨視的形状と微細形状の光
軸方向の差Sを決定し、レンズ加工用データをつくるこ
とで回折屈折ハイブリッド面を製造することができる。
形状を決定するには光路差関数ψ(h) から、輪帯の境に
なる点の高さhと、光路長の波長の整数倍の成分を消去
したフレネルレンズ状の光路差関数ψ’を求める。輪帯
の切り替え点の高さh は、位相差関数ψ(h) をλで割っ
たものの小数点以下部分が等しい値になる点、つまりM
OD(ψ(h),1)=C となる点である。ただし、MO
D(X、Y) はXをYで割った剰余を与える関数とす
る。定数項Cは輪帯の境界位置の位相を設定する定数で
あり、0から1の任意の値をとる。図3に、Cを0.5 と
した場合の回折レンズの微視的形状の模式図を示す。輪
帯の境では破線で示す巨視的形状に対し実線で示す微視
的形状は±0.5 λの位相差を持っている。定数項Cを持
つ場合、微視的形状用の光路差関数ψ’は以下に示す形
になり ψ'(h)=(MOD(ψ(h) −C, 1)+C)λ この光路長差を満足するよう巨視的形状と微細形状の光
軸方向の差Sを決定し、レンズ加工用データをつくるこ
とで回折屈折ハイブリッド面を製造することができる。
【0023】[実施例2]図4は本発明の第2実施例に
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表2は数値デ
ータ、図5は諸収差図である。
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表2は数値デ
ータ、図5は諸収差図である。
【表2】 f=300.00 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 90.687 15.000 1.48749 70.2 0.5297 2* -577.131 7.000 3 -475.930 6.000 1.80518 25.4 0.6153 4 3686.742 146.100 5 -36.794 2.500 1.62041 60.3 0.5425 6 -88.395 4.200 7 -58.155 4.000 1.62004 36.3 0.5829 8 -40.243 63.755 非球面係数 1 面 A4=-5.120×10-8、 A6=-5.500 ×10-11、 A8=-4.000×10-16 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.072822、 P4= 5.4454 ×10-6、 P6=-8.3552×10-12
【0024】[実施例3]図6は本発明の第3実施例に
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表3は数値デ
ータ、図7は諸収差図である。
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表3は数値デ
ータ、図7は諸収差図である。
【表3】 f=300.00 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 90.824 15.000 1.48749 70.2 0.5297 2* -518.334 7.000 3 -442.322 6.000 1.80518 25.4 0.2956 4 4941.808 146.100 5 -52.195 2.500 1.62041 60.3 0.5425 6 2438.317 4.200 7 149.035 4.000 1.62004 36.3 0.5829 8 -213.801 61.014 非球面係数 1 面 A4=-5.230×10-8、 A6=-5.500 ×10-12 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.071685、 P4= 6.2333 ×10-6、 P6=-1.1876 ×10-11
【0025】[実施例4]図8は本発明の第4実施例に
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表4は数値デ
ータ、図9は諸収差図である。
かかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表4は数値デ
ータ、図9は諸収差図である。
【表4】 f=300.00 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 84.943 15.000 1.49176 57.4 0.5607 2* -403.642 7.000 3 -372.072 6.000 1.80518 25.4 0.6153 4 767.168 144.700 5 -48.518 2.500 1.51633 64.1 0.5352 6 -119.326 3.300 7 65.005 4.000 1.67270 32.1 0.5922 8 93.730 75.918 非球面係数 1 面 A4=-5.110×10-8、 A6=-5.200 ×10-12、 A8=-9.500×10-16 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.059066、 P4= 7.8094 ×10-6、 P6=-2.4609×10-11
【0026】実施例4はアクリル系の樹脂を第1レンズ
に用いた例である。望遠レンズでは、前群の正レンズは
低分散、低屈折率の素材が好ましいため、ガラス材料を
用いた他の実施例と比較し収差補正上のデメリットはほ
とんど存在しない。樹脂レンズを第1レンズとして使う
場合、樹脂レンズ上の回折屈折ハイブリッド面には、ハ
ードコートを行うことが困難なためユーザーにより拭か
れる可能性のある第1面は通常の屈折面にしてハードコ
ートを行い、第2面側を回折屈折ハイブリッド面とする
事が望ましい。
に用いた例である。望遠レンズでは、前群の正レンズは
低分散、低屈折率の素材が好ましいため、ガラス材料を
用いた他の実施例と比較し収差補正上のデメリットはほ
とんど存在しない。樹脂レンズを第1レンズとして使う
場合、樹脂レンズ上の回折屈折ハイブリッド面には、ハ
ードコートを行うことが困難なためユーザーにより拭か
れる可能性のある第1面は通常の屈折面にしてハードコ
ートを行い、第2面側を回折屈折ハイブリッド面とする
事が望ましい。
【0027】[実施例5]図10は本発明の第5実施例
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表5は数値
データ、図11は諸収差図である。
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表5は数値
データ、図11は諸収差図である。
【表5】 f=300.00 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 84.811 15.000 1.49176 57.4 0.5607 2 -413.169 7.000 3* -376.268 6.000 1.80518 25.4 0.6153 4 758.507 144.700 5 -48.518 2.500 1.51633 64.1 0.5352 6 -119.326 3.300 7 65.005 4.000 1.67270 32.1 0.5922 8 94.150 76.289 非球面係数 1 面 A4=-5.100×10-8、 A6=-5.200 ×10-12、 A8=-9.500×10-16 光路差関数ψ(h) の係数 3 面 P2=-0.065349、 P4= 9.2147×10-6、 P6=-3.3471 ×10-11
【0028】実施例5は実施例4とほぼ同じ近軸配置で
回折屈折ハイブリッド面を第2レンズに設けた例であ
る。実施例4の収差図と比較してほとんど違いは存在し
ない。回折屈折ハイブリッド面は前群中のどの面に置い
てもほぼ同等な性能を得ることができるため、製造の容
易性で位置を決定することができる。
回折屈折ハイブリッド面を第2レンズに設けた例であ
る。実施例4の収差図と比較してほとんど違いは存在し
ない。回折屈折ハイブリッド面は前群中のどの面に置い
てもほぼ同等な性能を得ることができるため、製造の容
易性で位置を決定することができる。
【0029】[実施例6]図12は本発明の第6実施例
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表6は数値
データ、図13は諸収差図である。
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表6は数値
データ、図13は諸収差図である。
【表6】 f=300.00 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 91.457 15.000 1.51633 64.1 0.5352 2 -686.243 7.390 3* ∞ 6.000 1.84666 23.8 0.6211 4 396.069 145.350 5 -36.994 3.000 1.58313 59.4 0.5432 6 344.762 6.300 7 ∞ 5.000 1.54814 45.8 0.5654 8 -44.912 60.304 非球面係数 1 面 A4=-7.230 ×10-8、 A6=-7.300 ×10-12、 A8=-1.000×10-15 光路差関数ψ(h) の係数 3 面 P2=-0.084281、 P4= 2.8000×10-6
【0030】[実施例7]図14は本発明の第7実施例
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表7は数値
データ、図15は諸収差図である。
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表7は数値
データ、図15は諸収差図である。
【表7】 f=300.13 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 48.650 20.000 1.49176 57.4 0.5607 2* 202.222 1.000 3 58.372 7.500 1.80518 25.4 0.6153 4 38.696 139.790 5 -59.565 3.000 1.62041 60.3 0.5425 6 -541.819 1.000 7 68.820 6.000 1.60342 38.0 0.5795 8 465.499 非球面係数 1 面 K=-0.3240 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.0661453、 P4=-4.7911×10-6、 P6= 1.2202×10-9
【0031】[実施例8]図16は本発明の第8実施例
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表8は数値
データ、図17は諸収差図である。
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表8は数値
データ、図17は諸収差図である。
【表8】 f=399.84 FNO =4.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 64.578 15.000 1.51633 64.1 0.5352 2* 238.447 1.000 3 81.231 7.500 1.78472 25.7 0.6128 4 57.433 90.000 5 385.709 6.000 1.59551 39.2 0.5771 6 -263.233 30.000 7 -81.964 4.000 1.51633 64.1 0.5352 8 -516.585 111.871 非球面係数 1 面 K=-0.3142 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.0736243、 P4= 3.5745×10-6、 P6=-2.5354×10-10
【0032】実施例8は、第3レンズを正レンズ、第4
レンズを負レンズとした例である。他の実施例と比較す
ると後群径が大きく、全長が長くなっているが、結像性
能は十分なレベルに達している。
レンズを負レンズとした例である。他の実施例と比較す
ると後群径が大きく、全長が長くなっているが、結像性
能は十分なレベルに達している。
【0033】[実施例9]図18は本発明の第9実施例
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表9は数値
データ、図19は諸収差図である。
にかかる望遠レンズのレンズ構成を示す図、表9は数値
データ、図19は諸収差図である。
【表9】 f=300.00 FNO =5.0 2ω=8.2 ° 面 r d nd νd θgF 1 73.925 11.000 1.51633 64.1 0.5352 2* -1229.234 8.000 3 -322.381 5.000 1.72825 28.5 0.6042 4 1015.211 100.000 5 -45.609 3.000 1.52630 51.1 0.5568 6 -147.421 7.000 7 -7412.876 5.000 1.71736 29.5 0.5975 8 -164.514 111.099 光路差関数ψ(h) の係数 2 面 P2=-0.093998 、 P4= 1.5980 ×10-5
【0034】実施例9は前群中に非球面を用いない場合
の例である。球面収差の膨らみが大きくF5.0 としてい
る。
の例である。球面収差の膨らみが大きくF5.0 としてい
る。
【0035】表10に各実施例の条件式に対応する値を
示す。 条件式 (1) ν2 /ν1 < 0.55 条件式 (2) 0.040 < θ2 −θ1 条件式 (3) 0.180 < n2 −n1 条件式 (4) 0.018 < f/fD < 0.040 条件式 (5) 0.70 < SF3 条件式 (6) SF2 < −3.4
示す。 条件式 (1) ν2 /ν1 < 0.55 条件式 (2) 0.040 < θ2 −θ1 条件式 (3) 0.180 < n2 −n1 条件式 (4) 0.018 < f/fD < 0.040 条件式 (5) 0.70 < SF3 条件式 (6) SF2 < −3.4
【表10】
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、4
群4枚構成という少ない構成枚数であるにもかかわら
ず、軸上色収差、倍率色収差、球面収差、コマ収差、像
面湾曲、非点隔差、歪曲収差を十分に補正でき、安価な
望遠レンズを提供することが可能である。さらに、第1
レンズを樹脂製レンズとすれば、レンズの軽量化、生産
性の向上に効果が大きい。
群4枚構成という少ない構成枚数であるにもかかわら
ず、軸上色収差、倍率色収差、球面収差、コマ収差、像
面湾曲、非点隔差、歪曲収差を十分に補正でき、安価な
望遠レンズを提供することが可能である。さらに、第1
レンズを樹脂製レンズとすれば、レンズの軽量化、生産
性の向上に効果が大きい。
【図1】本発明の望遠レンズの実施例1のレンズ構成図
である。
である。
【図2】実施例1の諸収差図である。
【図3】回折レンズの微細形状決定の説明図である。
【図4】本発明の望遠レンズの実施例2のレンズ構成図
である。
である。
【図5】実施例2の諸収差図である。
【図6】本発明の望遠レンズの実施例3のレンズ構成図
である。
である。
【図7】実施例3の諸収差図である。
【図8】本発明の望遠レンズの実施例4のレンズ構成図
である。
である。
【図9】実施例4の諸収差図である。
【図10】本発明の望遠レンズの実施例5のレンズ構成
図である。
図である。
【図11】実施例5の諸収差図である。
【図12】本発明の望遠レンズの実施例6のレンズ構成
図である。
図である。
【図13】実施例6の諸収差図である。
【図14】本発明の望遠レンズの実施例7のレンズ構成
図である。
図である。
【図15】実施例7の諸収差図である。
【図16】本発明の望遠レンズの実施例8のレンズ構成
図である。
図である。
【図17】実施例8の諸収差図である。
【図18】本発明の望遠レンズの実施例9のレンズ構成
図である。
図である。
【図19】実施例9の諸収差図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 物体側から順に、正の第1レンズと負の
第2レンズからなる前群と、正レンズと負レンズの2枚
のレンズからなる後群とからなり、 前記前群中にブレーズ化された正の回折レンズ作用を持
つ輪帯状構造を有する回折屈折ハイブリッド面を持ち、 さらに、前記第1レンズのアッベ数νd をν1 、部分分
散比θgFをθ1 、前記第2レンズのアッベ数νd をν2
、部分分散比θgFをθ2 としたとき ν2 /ν1 < 0.55 0.040 < θ2 −θ1 なる条件を満足することを特徴とする望遠レンズ。 - 【請求項2】 前記第1レンズの屈折率nd をn1 、前
記第2レンズの屈折率nd をn2 、前記前群中の回折レ
ンズ成分のd線における焦点距離をfD 、全系の焦点距
離をfとするとき 0.180 < n2 −n1 0.018 < f/fD < 0.040 なる条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の
望遠レンズ。 - 【請求項3】 前記前群中に少なくとも光軸近傍では周
辺部に向かって正のパワーが弱くなる非球面を持つこと
を特徴とする請求項1、または2に記載の望遠レンズ。 - 【請求項4】 前記正の第1レンズが、前記前群中の非
球面と回折屈折ハイブリッド面の両者を持つことを特徴
とする請求項1、2または3に記載の望遠レンズ。 - 【請求項5】 前記後群が、物体側から順に、前群側に
強い凹面を有する負の第3レンズと、正の第4レンズで
構成され、第3レンズのシェーピングファクターSF3
を第3レンズの前側面の曲率半径をr5 、後側面の曲率
半径をr6 として、 SF3=(r5 +r6 )/(r6 −r5 )とするとき 0.70 <SF3 なる条件を満足することを特徴とする請求項1、2、3
または4に記載の望遠レンズ。 - 【請求項6】 前記第2レンズが、第1レンズ側に凸の
メニスカスレンズであり、該第2レンズのシェーピング
ファクターSF2を、第2レンズの前側面の曲率半径を
r3 、後側面の曲率半径をr4 として、SF2=(r4
+r3 )/(r4 −r3 ) とするとき、 SF2< −3.4 なる条件を満足することを特徴とする請求項3、4また
は5に記載の望遠レンズ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23133697A JPH10186227A (ja) | 1996-10-24 | 1997-08-27 | 望遠レンズ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-282096 | 1996-10-24 | ||
JP28209696 | 1996-10-24 | ||
JP23133697A JPH10186227A (ja) | 1996-10-24 | 1997-08-27 | 望遠レンズ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10186227A true JPH10186227A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=26529812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23133697A Pending JPH10186227A (ja) | 1996-10-24 | 1997-08-27 | 望遠レンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10186227A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR100405660B1 (ko) * | 2001-10-10 | 2003-11-14 | 엘지전자 주식회사 | 텔레포토 형태의 회절광학계 |
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JP2009286677A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Ohara Inc | 光学ガラス、プリフォーム、及び光学素子 |
JP2012145789A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Nikon Corp | 光学系、光学機器、および回折光学素子の配置方法 |
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