JPH1152238A

JPH1152238A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH1152238A
Application number: JP22105997A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nakayama; 博喜中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JP3792847B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの枚数を少なくし、非球面では得られ
ない色収差の補正を変倍部に施し、良好な性能を維持し
ながら小型化を達成するズームレンズを得る。【解決手段】物体側から順に、ズーミング中に固定の
正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１ズーミング中に可動の負
の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成る変倍群、絞りＳ、
正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４以降
のレンズ群から成る結像群を有し、広角端から望遠端へ
の変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２を像面側に移動させ
ると共に、第４レンズ群Ｌ４以降のレンズ群により変倍
に伴う像面変動を補正する。第１レンズ群Ｌ１は２枚の
正レンズで構成し、その物体側のレンズの像面側レンズ
の面に少なくとも１枚の回折光学面を有している。ま
た、第２レンズ群Ｌ２は２枚の負レンズで構成し、その
像面側のレンズの物体側レンズ面に回折光学面を有して
いる。更に、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の最
も物体側のレンズ面はそれぞれ非球面とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に写真用やビデ
オカメラ等に使用され、画角が広く、高変倍比を確保し
ながらも、前玉径が小さく全体としてコンパクトなリア
フオーカス式のズームレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ホームビデオカメラ等の小型軽量
化に伴い、撮像用ズームレンズの小型化にも見覚しい進
歩が見られ、特に全長の短縮化や前玉径の小型化、構成
の簡略化に力が注がれている。

【０００３】これらの目的を達成する１つの手段とし
て、光学系としては物体側の第１レンズ群以外のレンズ
群を移動させてフォーカスを行う所謂リアフォーカス式
のズームレンズが知られている。

【０００４】一般にリアフォーカス式のズームレンズ
は、第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズーム
レンズに比べて、第１レンズ群の有効径が小さくなり、
レンズ系全体の小型化が容易になる。また、近接撮影、
特に極近接撮影が可能となり、更に比較的小型軽量のレ
ンズ群を移動させて行っているので、レンズ群の駆動力
が小さくて済み迅速な焦点合わせができる。

【０００５】このようなリアフォーカス式のズームレン
ズとして、例えば特開昭６２−２４２１３号公報、特開
昭６２−２４７３１６号公報等では、物体側から順に正
の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ
群、正の第４レンズ群を有し、第２レンズ群を移動させ
て変倍を行い、第４レンズ群で変倍に伴う像面変動を補
正すると共に、フォーカシングを行うズームレンズを開
示している。このような構成によれば、比較的前玉径も
小型化でき、コンパクトなズームレンズが達成できる。

【０００６】しかしながら、近年では１０倍以上の高変
倍化を達成するズームレンズへの要求が大きく、良好な
性能を維持しながら更なる小型化を達成することが難し
くなってきている。

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

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

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１０倍
を越える高変倍においては諸収差の除去も重要である
が、色収差の補正が重要であり、非球面では色収差の補
正は難しい。

【００１０】特に、可動群の物体側にある第１レンズ群
は、色収差の発生を小さく抑えなければ、主変倍群であ
る第２レンズ群等の移動によって色収差のズーミングに
伴う変動が大きくなる傾向がある。そのために、従来で
は第１レンズ群を構成するレンズは、高分散の負レンズ
と低分散の正レンズをそれぞれ１枚又は２枚を有して色
消しを行っている。更に、負レンズと正レンズを貼合わ
せることもあり、そのため第１レンズ群を構成するレン
ズ枚数が多くなり適当ではない。

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

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

【００１３】本発明の目的は、上述の従来例の欠点を改
善し、１０倍以上の高変倍化を達成すると共に、高倍化
であっても構成するレンズの枚数を少なくして、かつ非
球面では得られない色収差の補正を変倍部に施し、良好
な性能を維持しながら更なる小型化を達成するズームレ
ンズを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るズームレンズは、物体側から順にズーミ
ング中に固定の正の屈折力の第１レンズ群とズーミング
中に可動の負の屈折力の第２レンズ群から成る変倍群
と、正の屈折力の第３レンズ群と第４レンズ群以降のレ
ンズ群から成る結像群とを有し、広角端から望遠端への
変倍に際して前記第２レンズ群を像面側に移動させると
共に、前記第４レンズ群以降のレンズ群により変倍に伴
う像面変動を補正するズームレンズにおいて、前記第１
レンズ群と第２レンズ群にはそれぞれ光軸に対して回転
対称な少なくとも１枚の回折光学面を有することを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例により詳細
に説明する。図１、図２はそれぞれ実施例１、２のレン
ズ断面図を示し、物体側から順にズーミング中に固定の
正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１とズーミング中に可動の
負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から成る変倍群、絞り
Ｓ、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４
以降のレンズ群から成る結像群を有し、広角端から望遠
端への変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２を像面側に移動
させると共に、第４レンズ群Ｌ４以降のレンズ群により
変倍に伴う像面変動を補正するズームレンズにおいて、
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２にはそれぞれ光軸
に対して回転対称な回折光学面を有する。

【００１６】実施例１においては、第１レンズ群Ｌ１は
２枚の正レンズで構成し、その物体側のレンズの像面側
レンズの面に回折光学面を有している。また、第２レン
ズ群Ｌ２は２枚の負レンズで構成し、その像面側のレン
ズの物体側レンズ面に回折光学面を有している。更に、
第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４の最も物体側のレ
ンズ面はそれぞれ非球面とされている。

【００１７】実施例２においては、第１レンズ群Ｌ１は
負レンズと正レンズで構成し、像面側のレンズの像面側
レンズ面に回折光学面を有している。また、第２レンズ
群Ｌ２は２枚の正レンズで構成し、像面側のレンズの物
体側レンズ面に回折光学面を有している。更に、第３レ
ンズ群Ｌ３の最も物体側レンズ面は非球面とされてい
る。

【００１８】これらの実施例では、第３レンズ群Ｌ３は
絞りを有するズーミング中に固定の正のレンズ群であ
り、第４レンズ群Ｌ４は変倍による像面変動を補正する
と共に、距離合わせも第４レンズ群Ｌ４により行うこと
が好ましい。

【００１９】また、第１レンズ群Ｌ１の別な構成として
は、実施例１のように第１レンズ群Ｌ１を２枚の正レン
ズで構成し、その前後或いは中間に少なくとも１枚の回
折光学面を有するプレートを有するようにしてもよい。

【００２０】更に、別な第１レンズ群Ｌ１の構成として
は、正レンズ、負レンズ又は負レンズ、正レンズの２枚
で構成し何れかの面に回折光学素子を有することであ
る。このとき、正レンズと負レンズは貼合わせでもよ
い。その際に色収差はこの貼合わせ面と共働で補正し、
回折光学素子は正の屈折力を強める必要がある。

【００２１】また、第２レンズ群Ｌ２の別の構成として
は、実施例１、２のように２枚の負レンズで構成し、そ
の前後或いは中間に少なくとも１枚の回折光学面を有す
るプレートを有するようにしてもよい。

【００２２】更に、別の第２レンズ群Ｌ２の構成として
は、正レンズ、負レンズの２枚又は負レンズ、正レンズ
の２枚で構成し、何れかの面に回折光学素子を有するよ
うにしてもよい。

【００２３】何れの場合も最も物体側のレンズ面には、
収差補正上やむを得ない等の特別な場合を除いて、回折
光学面は配置しない方がよい。回折光学素子はかなり狭
い幅、例えば数μｍ或いはサブμｍのオーダの溝で構成
されており、塵埃等からレンズ表面を保護するには、最
も物体側に配置しない方が好ましい。

【００２４】第１レンズ群Ｌ１内に回折光学素子を配置
すると、適当に回折光学素子の位相を選択することによ
り、第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差、例えばｄ線と
ｇ線といった２波長の色収差は小さく抑えられ、全体と
しての色収差のズーミングによる変動を小さく抑えられ
るが、特に望遠端に残存する色収差（２次スペクトル）
の幅自体は大きなものとなる。

【００２５】また、第２レンズ群Ｌ２内に回折光学素子
を配置しても、適当に回折光学素子の位相を選択するこ
とにより、第２レンズ群Ｌ２で発生する色収差、例えば
ｄ線とｇ線といった２波長の色収差は小さく抑えられ、
全体としての色収差のズーミングによる変動を小さく抑
えられるが、特に望遠端残存する色収差（２次スペクト
ル）の幅自体は、第１レンズ群Ｌ１とは反対の方向に大
きなものとなる。

【００２６】このように、絞りＳよりも物体側の変倍群
の何れかのレンズ群、つまり第１レンズ群Ｌ１及び第２
レンズ群Ｌ２に回折光学素子を用いると、変倍により２
次スペクトルの幅が大きくなり、現実に用いるには問題
がある。

【００２７】そうした中で、上述したように変倍群であ
る第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２には、それぞれ
光軸に対して回転対称な少なくとも１枚の回折光学面を
配置することにより、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２内
で基準波長（ｄ線とｇ線）の色収差を小さく抑え、変倍
群でそれぞれで発生する２次スペクトルを逆方向に発生
させて、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２により共
働して全体として良好な色収差を達成することができ
る。

【００２８】このように構成することにより、第１レン
ズ群Ｌ１を構成するレンズは、高分散の負レンズと低分
散の正レンズをそれぞれ１枚或いは２枚を有し、更に負
レンズと正レンズを貼合わせたり複数のレンズで分担し
て色消しを行っているが、回折光学素子によって色収差
の補正に使うレンズ枚数が減少し、構成レンズ枚数を削
減でき、また第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズも低分
散の負レンズと高分散の正レンズをそれぞれ２枚或いは
１枚を有し、更に負レンズと正レンズを貼合わせたり、
複数のレンズで分担して色消しを行っているが、回折光
学素子によって色収差の補正に使うレンズ枚数が減少
し、構成レンズ枚数を削減できる。

【００２９】これにより１０倍以上の高変倍化を達成す
るズームレンズにおいても、良好な性能を維持しなが
ら、更なる小型化を達成できるようになる。

【００３０】回折光学面は、φ(h) を位相、λを波長、
C_iを位相を表す係数、ｈを光軸からの高さとすると、次
式となる。

【００３１】 φ(h) ＝ (２π／λ)(C₁・ｈ² ＋C₂・ｈ⁴ ＋C₃・ｈ⁶ ＋・・・＋C_i・ｈ^2・i) …(1)

【００３２】具体的なズームレンズの色収差を軽減する
方法としては、回折光学素子を有する第ｉレンズ群の屈
折力をＦｉとするときには、次の式を満たす面を少なく
とも１面有することが好ましい。

【００３３】Ｆｉ・C_i＜０（i ＝１、２） …(2)

【００３４】ここで、C_iは第１レンズ群Ｌ１内にある回
折光学面による近軸的屈折力を表し、この近軸的屈折力
C_iが正の値を持つときは屈折力は負、負の値を持つとき
は正の屈折力を有する。正レンズ群のときも負レンズ群
のときも、そのレンズ群の曲率を緩くできる構成にな
り、収差補正上有効である。

【００３５】(1) 式において分かることは、光軸からの
距離ｈによって位相を調節できることである。レンズ径
が大きければ大きい程、高次の係数の影響が大きくな
る。本実施例で述べている民生用のズームレンズ、特に
ビデオ用のズームレンズにおいては小型化が進められて
おり、余り大きなレンズつまりｈが大きいレンズは少な
い。その上で、小さなレンズにおいても効率的に係数を
生かして、有効な収差補正を達成するには次の条件式を
満足することが好ましい。ただし、C_2i 、C_3i はそれぞ
れ第ｉレンズ群内にある回折光学面の(1) 式における４
次項、６次項の係数である。

【００３６】１・１０^-4＜｜C_2i ／C_i｜＜１・１０^-1 …(3) １・１０^-7＜｜C_3i ／C_i｜＜１・１０^-2 …(4)

【００３７】これらの式は前述したように、小さい径に
おいて有効に収差補正をするためのものである。これら
の条件式を外れると、収差補正が難しくなるだけでな
く、回折光学面を製作し難くなり、適当でない。

【００３８】上述したように、第１レンズ群Ｌ１内と第
２レンズ群Ｌ２内に配置された回折光学面により、それ
ぞれのレンズ群で発生する色収差（２次スペクトル）を
共働して小さく抑え、第２レンズ群Ｌ２の移動による色
収差のズーミングによる変動も小さく抑えられる。この
とき、第４レンズ群Ｌ４の像面側に更に固定の第５の負
レンズ群を配することもできる。このとき、第５レンズ
群は全体が望遠タイプとなるように構成して、更なる小
型化を図ってもよい。

【００３９】実施例のように、第１レンズ群Ｌ１及び第
２レンズ群Ｌ２の貼合わせ等の色消しの代りの色収差補
正を、回折光学面で行う場合の屈折力は余り必要ではな
い。

【００４０】ここで、若干の軸外収差特に像面湾曲、デ
ィストーション補正のために屈折力を持たせてもよい。
その場合の第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２の回折光学面
の焦点距離をFbo1、Fbo2、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ
２の焦点距離をF1、F2とするとき以下の条件を満たして
いれば、製作についても難しくなく、色収差を含めた収
差補正にも良好である。

【００４１】０．０５＜F1／Fbo1＜０．７ …(5) ０．０５＜F2／Fbo2＜０．７ …(6)

【００４２】特に、回折光学素子を有するレンズ群は、
次の数値範囲内にあることが好ましい。

【００４３】１．０＜F1/ （Ｆｗ・Ｆｔ）^1/2 ＜２．５ …(7)

【００４４】ただし、Ｆｗ、Ｆｔはそれぞれ広角端、望
遠端の全系の焦点距離である。この範囲内にあれば、回
折光学素子の働きを有効に引き出すことができる。この
(7)式の下限値を逸脱すると、第１レンズ群Ｌ１の屈折
力が強過ぎて色収差を回折光学系で補正しきれなくな
り、製作についても難しくなる。また、上限値を超える
と回折光学素子を使用しなくとも、色収差の除去は容易
になる。また、所望の焦点距離のレンズを得るために特
に第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり、第２レンズ群
Ｌ２で発生する収差量が大きくなり適当でない。即ち、
ペッツヴァール和が負に大きくなり、像面湾曲が補正過
剰になる。

【００４５】また、回折光学面が１面しかない場合に
は、次の式を満足していることが好ましい。

【００４６】｜Fi／Rboi| ＜１．８ …(8)

【００４７】ここで、Rboiは回折光学素子を形成してい
るｉ群内の面の曲率半径である。Rboi＝∞のときはベー
ス面が平面である。この(8) 式を逸脱するとベースの曲
面で発生する収差を回折光学系で補正しきれずに、回折
光学系の効果を充分に引き出せず適当ではない。

【００４８】一般に、回折光学面は通常の屈折により発
生する色収差と反対の色収差が発生する。例えば、従来
の貼合わせ面等により色消しを行っていたレンズを除去
し、レンズ枚数を削減をする場合は、その貼合わせ面で
発生していた色収差分担と反対の色収差分担を有する面
を回折光学面とすることがよい。そのようすれば、通常
の屈折により発生する色収差と反対の色収差が回折光学
面上で発生し、その方向は元々有する貼合わせ面での色
収差発生方向と同じものとなり、貼合わせ等の色消しが
単レンズ上で可能となる。

【００４９】色収差係数（共立出版株発行、松居吉哉著
「レンズ設計法」第８９頁）といった視点から見ると、
絞りＳよりも物体側の面では、軸上色収差係数Ｌと倍率
色収差係数Ｔが同一符号の面に回折光学面を配置し、絞
りＳよりも像面側の面では双方が逆符号の面に回折光学
面を配置することが好ましい。

【００５０】これにより、第１レンズ群Ｌ１を構成する
レンズは回折光学素子によって色収差が低減され、構成
レンズ枚数を削減でき、良好な性能を維持しながら更な
る小型化を達成できるようになる。

【００５１】特に、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ
の光軸上の厚みをｔ１とするとき、次の条件式を満たす
ことが好ましい。

【００５２】０．１＜ｔ１／F1＜０．３３ …(9)

【００５３】特に、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズ
の光軸上の厚みをｔ２とするとき、次の条件式を満たす
のが好ましい。

【００５４】０．５５＜ｔ２／F1＜０．４ …(10)

【００５５】この(9) 式、(10)式は、回折光学素子を有
効に用いられた範囲を示し、回折光学素子を用いると
(2) 式の個所で述べたように、曲率が緩くても所望の屈
折力が得られる。また、色収差補正のための凹レンズ
（第１レンズ群Ｌ１）、凸レンズ（第２レンズ群Ｌ２）
との組み合わせを回折光学素子によって廃止できれば、
更にレンズの厚みが薄くなり有効に使われたことにな
る。

【００５６】(9) 、(10)式の上限を逸脱すれば、通常の
ガラスレンズにおいても可能な厚みであり、回折光学素
子を有効に使用していない。また、下限値を逸脱すると
回折による屈折力が多大に必要となり、収差の発生が大
きくなり適当でない。

【００５７】なお、本実施例には記載していないが、第
１レンズ群Ｌ１或いは第２レンズ群Ｌ２を回折光学素子
を用いて１枚で達成することも可能である。

【００５８】非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂
直な方向に距離Ｙ、光の進行方向を正とし、レンズの頂
点とＸ軸の交点を原点に採り、ｒをレンズ面の近軸曲率
半径、ｋ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを非球面係数とするとき、次
式で表される。

【００５９】Ｘ＝（Ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ)(Ｙ／ｒ)²}^1/2］＋ＢＹ⁴ ＋ＣＹ⁶ ＋ＤＹ⁸ ＋ＥＹ¹⁰ …(11)

【００６０】次に、実施例１、２の数値実施例１、２を
示す。これらの数値実施例において、riは物体側から順
に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、diは第ｉ番目のレン
ズ厚及び空気間隔、niとνi は第ｉ番目のレンズの屈折
力とアッべ数である。

【００６１】数値実施例１ｆ=4.19000〜4.19 fno=1:1.850〜2.81 2ω= 60.6〜 6.7° r1 = 42.051 d1 = 2.80 n1=1.51633 ν1=64.2 r2 =-95.964(回折面)d2 = 0.17 r3 = 14.187 d3 = 2.60 n2=1.51633 ν2=64.2 r4 = 61.567 d4 = 可変 r5 = 50.589 d5 = 0.50 n3=1.72000 ν3=50.3 r6 = 4.533 d6 = 2.17 r7 = -5.516(回折面)d7 = 0.50 n4=1.53172 ν4=48.8 r8 =-12.444 d8 = 1.53 r9 = 0.000(絞り) d9 = 1.00 ＊r10= 5.044 d10= 3.02 n5=1.58313 ν5=59.4 r11=-77.651 d11= 0.08 r12= 6.832 d12= 0.55 n6=1.84666 ν6=23.8 r13= 4.350 d13= 可変＊r14= 9.425 d14= 2.09 n7=1.58313 ν7=59.4 r15= -6.413 d15= 0.50 n8=1.84666 ν8=23.8 r16=-12.465 d16= 1.50 r17= 0.000 d17= 3.27 n9=1.51633 ν9=64.2 r18= 0.000

【００６２】焦点距離 4.19 22.02 41.89 d4 0.70 9.40 11.85 d8 11.95 3.25 0.80 d13 6.22 2.50 6.20

【００６３】非球面係数 10面 K=-1.35672・10⁰ B= 4.42384・10^-4 C= 1.54512・10^-7 D=-5.25350・10^-9 E=-2.87640・10^-10 14面 K=-1.65726・10⁰ B=-8.73147・10^-5 C=-2.54226・10^-7 D= 7.20396・10^-7 E=-5.63081・10^-9

【００６４】位相係数 2面 C₁=-1.58547・10^-3 C₂= 3.74388・10^-6 C₃=-2.07446・10^-9 C₄= 2.71374・10^-11 7面 C₁= 9.12449・10^-3 C₂=-4.40286・10^-4 C₃= 4.76936・10^-5 C₄=-5.12756・10^-6

【００６５】数値実施例２ｆ=4.19000〜4.19 fno=1:1.85 〜2.59 2ω= 60.6〜 6.7° r1 = 13.837 d1 = 0.70 n1=1.84666 ν1=23.8 r2 = 10.944 d2 = 0.81 r3 = 12.206 d3 = 4.60 n2=1.69680 ν2=55.5 r4 =-164.997 (回折面)d4=可変 r5 =100.902 d5 = 0.50 n3=1.72000 ν3=50.3 r6 = 4.643 d6 = 1.98 r7 = -6.408 (回折面)d7 = 0.50 n4=1.53172 ν4=48.8 r8 =-32.148 d8 = 可変 r9 = 0.000(絞り) d9 = 1.00 ＊r10= 4.930 d10= 3.02 n5=1.58313 ν5=59.4 r11=176.932 d11= 0.08 r12= 6.674 d12= 0.55 n6=1.84666 ν6=23.8 r13= 4.350 d13= 可変＊r14= 9.369 d14= 2.60 n7=1.58313 ν7=59.4 r15= -5.726 d15= 0.50 n8=1.80518 ν8=25.4 r16=-11.150 d16= 1.50 r17= 0.000 d17= 3.27 n9=1.51633 ν9=64.2 r18= 0.000

【００６６】焦点距離 4.19 22.12 41.91 d4 11.95 9.70 12.15 d8 11.95 3.25 0.80 d13 5.98 2.49 6.13

【００６７】非球面係数 10面 K=-1.55272・10⁰ B= 7.38545・10^-4 C=-9.57222・10^-7 D=-4.39693・10^-9 E= 5.99116・10^-10 14面 K=-1.81706・10⁰ B=-1.36047・10^-4 C= 7.60311・10^-7 D= 7.13090・10^-7 E=-6.08475・10^-9

【００６８】位相係数 4面 C₁=-1.27721・10^-3 C₂= 1.64604・10^-5 C₃=-7.08588・10^-8 C₄=-5.54317・10^-10 7面 C₁= 8.60805・10^-3 C₂=-3.89554・10^-4 C₃= 4.77344・10^-5 C₄=-5.12753・10^-6

【００６９】次の表は各値の数値実施例１、２における
数値である。数値実施例１数値実施例２第１レンズ群Ｌ１内｜C₂／C₁｜ 2.36・10^-3 1.29・10^-2 ｜C₃／C₁｜ 1.31・10^-6 5.55・10^-5 第２レンズ群Ｌ２内｜C₂／C₁｜ 4.82・10^-2 4.53・10^-2 ｜C₃／C₁｜ 5.23・10^-3 5.54・10^-3 Ｆ1 20.53 20.84 Ｆ2 -3.914 -3.936 Ｆｗ 4.19 4.19 Ｆｔ 41.886 41.91 （Ｆｗ・Ｆｔ)^1/2 13.248 13.251 Fbo1 116.94 147.55 Fbo2 -8.723 -9.981 Rbo1 -94.96 -164.99 Rbo2 -5.516 -6.408 Ｆ1 ／Fbo1 0.176 0.141 Ｆ2 ／Fbo2 0.449 0.394 Ｆ1 ／（Ｆｗ・Ｆ_t)^1/2 1.549 1.573 Ｆ1 ／Rbo1 0.214 0.126 Ｆ2 ／Rbo2 0.710 0.614 ｔ1 ／Ｆ1 0.271 0.293 ｔ2 ／Ｆ2 0.154 0.143

【００７０】図３〜図６はそれぞれ数値実施例１、２の
広角状態、望遠状態の収差図である。

【００７１】ここまで述べてきた回折光学素子は、ホロ
グラフィック光学素子（ＨＯＥ）の製作手法であるリソ
グラフィック手法によって、２値的に製作した光学素子
であるバイナリオプティクス（BINARY OPTICS ）で製作
してもよい。この場合に、更に回折効率を上げるために
キノフォームと呼ばれる鋸状の形状にしてもよい。ま
た、これらの方法で作成した型によって成形によって製
造することもできる。

【００７２】これらの回折光学素子は、光学面の上に施
されるのであるが、そのベースは球面又は平面又は非球
面でも支障はない。また、それらの光学面にプラスチッ
ク等の膜を回折光学面として添付する方法、所謂レプリ
カ非球面で作成してもよい。

【００７３】前述の実施例における回折光学素子の回折
格子形状は、図７に示すキノフォーム形状をしている。
この回折格子は基材１の表面に紫外線硬化樹脂を塗布
し、この樹脂部２に波長５３０ｎｍで１次回折効率が１
００％となるような格子厚ｄの回折格子３を形成してい
る。図８はこの回折光学素子の１次回折効率の波長依存
特性を示し、設計次数での回折効率は最適化した波長５
３０ｎｍから離れるに従って低下し、一方で設計次数近
傍の次数０次、２次回折光が増大している。この設計次
数以外の回折光の増加はフレアとなり、光学系の解像度
の低下につながる。

【００７４】図９は図７の格子形状の数値実施例１の空
間周波数に対するＭＴＦ（Modulation transfer functi
on）特性を示し、低周波数領域のＭＴＦが所望の値より
低下していることが分かる。

【００７５】そこで、図１０に示す積層型の回折格子に
より格子形状と形成することが考えられる。基材１上に
紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．４９９、νｄ＝５４）から
成る第１の回折格子４を形成し、その上に別の紫外線硬
化樹脂（ｎｄ＝ｌ．５９８、νｄ＝２８）から成る第２
の回折格子５を形成している。この材質の組み合わせで
は、第１の回折格子４の格子はｄｌはｄｌ＝１８．８μ
ｍ、第２の回折格子５の格子はｄ２はｄ＝１０．５μｍ
としている。

【００７６】図１１はこの構成の回折光学素子の１次回
折効率の波長依存特性であり、この図１１から分かるよ
うに積層構造の回折格子にすることで、設計次数の回折
効率は、使用波長城全域で９５％以上の高い回折効率を
有している。図１２はこの場合の数値実施例１の空間周
波数に対するＭＴＦ特性を示し、積層構造の回折格子を
用いることで、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭ
ＴＦ特性が得られている。このように、本発明の実施例
の回折光学素子として積層構造の回折格子を用いること
で、光学性能は更に改善される。

【００７７】なお、前述の積層構造の回折光学素子とし
て、材質を紫外線硬化樹脂に限定するものではなく、他
のプラスチック材なども使用できるし、基材によっては
第１の回折格子４を直接基材１に形成してもよい。ま
た、各格子の厚さが異なる必要はなく、材料の組み合わ
せによっては図１３に示すように２つの格子の厚みを等
しくできる。この場合には、回折光学素子の表面に格子
形状が形成されないので、防塵性に優れ、回折光学素子
の組み立て作業性が向上し、より安価な光学系が得られ
る。

【００７８】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のレンズ断面図である。

【図２】実施例２のレンズ断面図である。

【図３】実施例１の広角状態の収差図である。

【図４】実施例１の広角状態の収差図である。

【図５】実施例１の広角状態の収差図である。

【図６】実施例１の広角状態の収差図である。

【図７】回折格子の断面図である。

【図８】波長依存特性のグラフ図である。

【図９】ＭＴＦのグラフ図である。

【図１０】積層構造の回折格子の断面図である。

【図１１】波長依存特性のグラフ図である。

【図１２】ＭＴＦのグラフ図である。

【図１３】他の積層構造の回折格子の断面図である。

【符号の説明】

Ｌ１第１レンズ群Ｌ２第２レンズ群１基材２樹脂部３、４、５回折格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順にズーミング中に固定の正
の屈折力の第１レンズ群とズーミング中に可動の負の屈
折力の第２レンズ群から成る変倍群と、正の屈折力の第
３レンズ群と第４レンズ群以降のレンズ群から成る結像
群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際して前記第
２レンズ群を像面側に移動させると共に、前記第４レン
ズ群以降のレンズ群により変倍に伴う像面変動を補正す
るズームレンズにおいて、前記第１レンズ群と第２レン
ズ群にはそれぞれ光軸に対して回転対称な少なくとも１
枚の回折光学面を有することを特徴とするズームレン
ズ。
【請求項２】前記第３レンズ群は絞りを有するズーミ
ング中に固定の正のレンズ群であり、前記第４レンズ群
は変倍による像面変動を補正すると共に距離合わせを行
う請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】前記回折光学面は積層した回折格子から
成る請求項１に記載のズームレンズ。