JPH1172702A - ズームレンズ - Google Patents
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- JPH1172702A JPH1172702A JP9236718A JP23671897A JPH1172702A JP H1172702 A JPH1172702 A JP H1172702A JP 9236718 A JP9236718 A JP 9236718A JP 23671897 A JP23671897 A JP 23671897A JP H1172702 A JPH1172702 A JP H1172702A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
- G02B27/4211—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting chromatic aberrations
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
- G02B15/1425—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being negative
-
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4272—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path
- G02B27/4277—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path being separated by an air space
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少ないレンズ枚数で構成する事ができ、小型，
低コストであり、しかも高性能のズームレンズを提供す
る。 【解決手段】物体側より順に、負のパワーを有する第１
群と、正のパワーを有する第２群とから成り、各群間の
間隔を変化させる事によって変倍を行うズームレンズに
おいて、前記２つの群の内、少なくとも１つの群におい
て、以下の式による位相関数で表される回折光学面を、
少なくとも１面設けた事を特徴とする。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO 但し、φは位相関数、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高
さ、Ｒi はｉ次の位相係数、λO は設計波長である。
低コストであり、しかも高性能のズームレンズを提供す
る。 【解決手段】物体側より順に、負のパワーを有する第１
群と、正のパワーを有する第２群とから成り、各群間の
間隔を変化させる事によって変倍を行うズームレンズに
おいて、前記２つの群の内、少なくとも１つの群におい
て、以下の式による位相関数で表される回折光学面を、
少なくとも１面設けた事を特徴とする。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO 但し、φは位相関数、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高
さ、Ｒi はｉ次の位相係数、λO は設計波長である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに関
するものであり、更に詳しくは、ビデオカメラやデジタ
ルカメラ等に適したズームレンズに関するものである。
するものであり、更に詳しくは、ビデオカメラやデジタ
ルカメラ等に適したズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＣＣＤ（charge coupled device
）等の固体撮像素子を備えたビデオカメラやデジタル
カメラ等に使用されるズームレンズは、小型，低コスト
を満足しながら、しかも高性能である事が要求されてき
ている。一般に、ズームレンズにおいては、小型化を達
成するために、各レンズ群のパワーを強くして移動量を
小さくするという事が行われる。そして、そのために発
生する高次収差は、非球面を持つレンズを用いる事で、
所望の値に抑えている。けれども、非球面には色収差を
補正する能力がないので、色収差補正が必要なレンズ群
においては、少なくとも２枚以上のレンズが結果的に必
要となる。
）等の固体撮像素子を備えたビデオカメラやデジタル
カメラ等に使用されるズームレンズは、小型，低コスト
を満足しながら、しかも高性能である事が要求されてき
ている。一般に、ズームレンズにおいては、小型化を達
成するために、各レンズ群のパワーを強くして移動量を
小さくするという事が行われる。そして、そのために発
生する高次収差は、非球面を持つレンズを用いる事で、
所望の値に抑えている。けれども、非球面には色収差を
補正する能力がないので、色収差補正が必要なレンズ群
においては、少なくとも２枚以上のレンズが結果的に必
要となる。
【０００３】一方、ＣＣＤのフォーマットサイズは、年
々小型化へ進む傾向にあり、それに応じてレンズ全体の
サイズにも、益々小型化が要求されてきている。ところ
が、レンズ全体を小型化すると、それに伴って製造誤差
感度が増加しやすくなる。特に、複数のレンズで構成さ
れているレンズ群においては、その空気間隔誤差や偏心
誤差によるレンズ性能劣化の感度が強くなる。
々小型化へ進む傾向にあり、それに応じてレンズ全体の
サイズにも、益々小型化が要求されてきている。ところ
が、レンズ全体を小型化すると、それに伴って製造誤差
感度が増加しやすくなる。特に、複数のレンズで構成さ
れているレンズ群においては、その空気間隔誤差や偏心
誤差によるレンズ性能劣化の感度が強くなる。
【０００４】故に、レンズ群においてレンズの枚数をよ
り少なく構成する事ができれば、小型化しやすくなるだ
けでなく、製造上も有利となり、低コストを実現する事
が可能となる。そのためには、色収差補正が必要なレン
ズ群を、最小枚数のレンズで構成する必要があるが、上
記のように、非球面には色収差を補正する能力がないの
で、非球面のみを用いた光学系では限界がある。
り少なく構成する事ができれば、小型化しやすくなるだ
けでなく、製造上も有利となり、低コストを実現する事
が可能となる。そのためには、色収差補正が必要なレン
ズ群を、最小枚数のレンズで構成する必要があるが、上
記のように、非球面には色収差を補正する能力がないの
で、非球面のみを用いた光学系では限界がある。
【０００５】そこで、屈折率分布型レンズと非球面を併
用する事により、レンズの枚数を削減する事が提案され
ている。屈折率分布型レンズは、色収差を含む全ての収
差に対する補正能力があり、レンズの枚数削減に対して
大きな効果がある。或いは、回折光学素子と屈折光学レ
ンズを組み合わせる事により色収差を補正するというも
のが、いくつか提案されている。
用する事により、レンズの枚数を削減する事が提案され
ている。屈折率分布型レンズは、色収差を含む全ての収
差に対する補正能力があり、レンズの枚数削減に対して
大きな効果がある。或いは、回折光学素子と屈折光学レ
ンズを組み合わせる事により色収差を補正するというも
のが、いくつか提案されている。
【０００６】例えば、特開平６−３２４２６２号公報に
記載されている如く、回折光学素子の撮影レンズへの応
用が開示されている。また、特開平５−１６４９６５号
公報に記載されている如く、屈折型２群ズームレンズで
レンズ枚数の少ないレンズ系が開示されている。これ
は、低倍率の負正２成分ズームレンズにおいて、移動レ
ンズ群を１枚の屈折光学レンズで構成するものである。
記載されている如く、回折光学素子の撮影レンズへの応
用が開示されている。また、特開平５−１６４９６５号
公報に記載されている如く、屈折型２群ズームレンズで
レンズ枚数の少ないレンズ系が開示されている。これ
は、低倍率の負正２成分ズームレンズにおいて、移動レ
ンズ群を１枚の屈折光学レンズで構成するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記屈
折率分布型レンズを用いて色収差を補正しようとした場
合、その殆どは製造が非常に困難となる方向の負の分散
分布となってしまう。また、上記特開平６−３２４２６
２号公報や特開平５−１６４９６５号公報等に記載され
ているような構成では、いずれも安価なレンズ付きフィ
ルム等に応用されるズームレンズにしか用いる事ができ
ず、ＣＣＤ等を撮像素子とする撮像光学系に対しては、
十分な性能が確保されていない。
折率分布型レンズを用いて色収差を補正しようとした場
合、その殆どは製造が非常に困難となる方向の負の分散
分布となってしまう。また、上記特開平６−３２４２６
２号公報や特開平５−１６４９６５号公報等に記載され
ているような構成では、いずれも安価なレンズ付きフィ
ルム等に応用されるズームレンズにしか用いる事ができ
ず、ＣＣＤ等を撮像素子とする撮像光学系に対しては、
十分な性能が確保されていない。
【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、少ないレンズ枚数で構成する事がで
き、小型，低コストであり、しかも高性能のズームレン
ズを提供する事を目的とする。
たものであって、少ないレンズ枚数で構成する事がで
き、小型，低コストであり、しかも高性能のズームレン
ズを提供する事を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、物体側より順に、負のパワーを有する
第１群と、正のパワーを有する第２群とから成り、各群
間の間隔を変化させる事によって変倍を行うズームレン
ズにおいて、前記２つの群の内、少なくとも１つの群に
おいて、以下の式による位相関数で表される回折光学面
を、少なくとも１面設けた構成とする。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO
に、本発明では、物体側より順に、負のパワーを有する
第１群と、正のパワーを有する第２群とから成り、各群
間の間隔を変化させる事によって変倍を行うズームレン
ズにおいて、前記２つの群の内、少なくとも１つの群に
おいて、以下の式による位相関数で表される回折光学面
を、少なくとも１面設けた構成とする。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO
【００１０】但し、 φ ：位相関数 Ｈ ：光軸に対して垂直な方向の高さ Ｒi ：ｉ次の位相係数 λO ：設計波長 である。
【００１１】また、前記回折光学面を構成する回折光学
素子は、以下の条件を満たす構成とする。 ０．０２＜｜φd ／φ｜＜０．２
素子は、以下の条件を満たす構成とする。 ０．０２＜｜φd ／φ｜＜０．２
【００１２】但し、 φd ＝−２ｍＲ2 Ｒ2 ：２次の位相係数 ｍ ：回折次数 φ＝φr ＋φd φ ：レンズのパワー φr ：回折光学素子を含む群の屈折光学系の合成パワー φd ：回折光学素子のパワー である。
【００１３】或いは、前記回折光学面を設けた屈折光学
レンズの少なくとも一方の面が非球面である構成とす
る。
レンズの少なくとも一方の面が非球面である構成とす
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、それ
ぞれ第１〜第３の実施形態のレンズ系のレンズ構成を示
している。これらの図に示すように、第１〜第３の実施
形態のレンズ系は、いずれも物体側（図の左側）から順
に、第１レンズ群Ｇｒ１、絞りＡ、第２レンズ群Ｇｒ
２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４により構
成されている。
て、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、それ
ぞれ第１〜第３の実施形態のレンズ系のレンズ構成を示
している。これらの図に示すように、第１〜第３の実施
形態のレンズ系は、いずれも物体側（図の左側）から順
に、第１レンズ群Ｇｒ１、絞りＡ、第２レンズ群Ｇｒ
２、第３レンズ群Ｇｒ３、第４レンズ群Ｇｒ４により構
成されている。
【００１５】各図において、上段は広角端、中段は中間
焦点距離時、下段は望遠端を示しており、広角端から望
遠端への変倍の際、矢印で示すような各レンズ群の移動
形態をとる事により、効果的に変倍を行い、変倍時の各
レンズ群の移動量及び全長の短縮を図っている。
焦点距離時、下段は望遠端を示しており、広角端から望
遠端への変倍の際、矢印で示すような各レンズ群の移動
形態をとる事により、効果的に変倍を行い、変倍時の各
レンズ群の移動量及び全長の短縮を図っている。
【００１６】また、第１の実施形態の第１レンズ群Ｇｒ
１は、像側に強い凹面を向けていて、その像側に回折光
学面を設けた１枚の負レンズから成り、第２レンズ群Ｇ
ｒ２は、物体側に強い凸面を向けていて、像側に回折光
学面を設けた１枚の正レンズから成り、第３レンズ群Ｇ
ｒ３はローカットフィルターから成り、第４レンズ群Ｇ
ｒ４はテレセントリック光学系を構成するための凸レン
ズから成っている。
１は、像側に強い凹面を向けていて、その像側に回折光
学面を設けた１枚の負レンズから成り、第２レンズ群Ｇ
ｒ２は、物体側に強い凸面を向けていて、像側に回折光
学面を設けた１枚の正レンズから成り、第３レンズ群Ｇ
ｒ３はローカットフィルターから成り、第４レンズ群Ｇ
ｒ４はテレセントリック光学系を構成するための凸レン
ズから成っている。
【００１７】また、第２の実施形態の第１レンズ群Ｇｒ
１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニス
カスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズとから成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に強い凸
面を向けていて、像側に回折光学面を設けた１枚の正レ
ンズから成り、第３レンズ群Ｇｒ３はローカットフィル
ターから成り、第４レンズ群Ｇｒ４はテレセントリック
光学系を構成するための凸レンズから成っている。
１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニス
カスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズとから成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に強い凸
面を向けていて、像側に回折光学面を設けた１枚の正レ
ンズから成り、第３レンズ群Ｇｒ３はローカットフィル
ターから成り、第４レンズ群Ｇｒ４はテレセントリック
光学系を構成するための凸レンズから成っている。
【００１８】また、第３の実施形態の第１レンズ群Ｇｒ
１は、像側に回折光学面を設けた１枚の両凹レンズから
成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側
に強い凸面を向けていて、像側に回折光学面を設けた正
メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負メニスカス
レンズとから成り、第３レンズ群Ｇｒ３はローカットフ
ィルターから成り、第４レンズ群Ｇｒ４はテレセントリ
ック光学系を構成するための凸レンズから成っている。
１は、像側に回折光学面を設けた１枚の両凹レンズから
成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側
に強い凸面を向けていて、像側に回折光学面を設けた正
メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負メニスカス
レンズとから成り、第３レンズ群Ｇｒ３はローカットフ
ィルターから成り、第４レンズ群Ｇｒ４はテレセントリ
ック光学系を構成するための凸レンズから成っている。
【００１９】上記実施形態は、いずれも以下のような位
相関数の式で表される回折光学面を屈折レンズ面に形成
した屈折・回折型レンズを特徴としている。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO （１） 但し、 φ ：位相関数 Ｈ ：光軸に対して垂直な方向の高さ Ｒi ：ｉ次の位相係数 λO ：設計波長 である。
相関数の式で表される回折光学面を屈折レンズ面に形成
した屈折・回折型レンズを特徴としている。 φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO （１） 但し、 φ ：位相関数 Ｈ ：光軸に対して垂直な方向の高さ Ｒi ：ｉ次の位相係数 λO ：設計波長 である。
【００２０】また、回折光学素子を用いる場合、その回
折光学素子は、以下の条件を満たす事が望ましい。 ０．０２＜｜φd ／φ｜＜０．２ （２） 但し、 φd ＝−２ｍＲ2 Ｒ2 ：２次の位相係数 ｍ ：回折次数 φ＝φr ＋φd φ ：レンズのパワー φr ：回折光学素子を含むレンズ群の屈折光学系の合成
パワー φd ：回折光学素子のパワー である。
折光学素子は、以下の条件を満たす事が望ましい。 ０．０２＜｜φd ／φ｜＜０．２ （２） 但し、 φd ＝−２ｍＲ2 Ｒ2 ：２次の位相係数 ｍ ：回折次数 φ＝φr ＋φd φ ：レンズのパワー φr ：回折光学素子を含むレンズ群の屈折光学系の合成
パワー φd ：回折光学素子のパワー である。
【００２１】この条件式は、回折光学素子のパワーを規
制するものである。条件式（２）の上限値を越えると、
レンズ群内での回折光学素子のパワーが強くなりすぎる
ため、回折光学素子の色収差補正が過剰となる。反対
に、条件式（２）の下限値を越えると、レンズ群内での
回折光学素子のパワーが弱くなりすぎるため、色収差補
正が不足となる。
制するものである。条件式（２）の上限値を越えると、
レンズ群内での回折光学素子のパワーが強くなりすぎる
ため、回折光学素子の色収差補正が過剰となる。反対
に、条件式（２）の下限値を越えると、レンズ群内での
回折光学素子のパワーが弱くなりすぎるため、色収差補
正が不足となる。
【００２２】また、物体側から順に、負のパワーを有す
る第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と
から成り、その第１レンズ群と第２レンズ群との間の間
隔を変化させる事によって変倍を行うズームレンズにお
いては、以下の条件を満たす事が望ましい。 ０．５＜｜φ1 ｜／φ2 ＜０．９ （３） 但し、 φ1 ：第１レンズ群のパワー φ2 ：第２レンズ群のパワー である。
る第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と
から成り、その第１レンズ群と第２レンズ群との間の間
隔を変化させる事によって変倍を行うズームレンズにお
いては、以下の条件を満たす事が望ましい。 ０．５＜｜φ1 ｜／φ2 ＜０．９ （３） 但し、 φ1 ：第１レンズ群のパワー φ2 ：第２レンズ群のパワー である。
【００２３】この条件式において、下限値を越えると第
２群のパワーが増加し、高次の収差の発生が増大する。
また、ローカットフィルター等のための十分なバックフ
ォーカスを得る事が困難となる。反対に、上限値を越え
ると第１群のパワーが増加し、特に軸外での高次の収差
補正が困難となる。
２群のパワーが増加し、高次の収差の発生が増大する。
また、ローカットフィルター等のための十分なバックフ
ォーカスを得る事が困難となる。反対に、上限値を越え
ると第１群のパワーが増加し、特に軸外での高次の収差
補正が困難となる。
【００２４】以下、本発明によるズームレンズの構成
を、コンストラクションデータ，収差図を挙げて、更に
具体的に示す。尚、以下に挙げる実施例１〜３は、前述
した第１〜第３の実施形態にそれぞれ対応しており、第
１〜第３の形態を表すレンズ構成図（図１〜図３）は、
対応する実施例１〜３のレンズ構成をぞれぞれ示してい
る。
を、コンストラクションデータ，収差図を挙げて、更に
具体的に示す。尚、以下に挙げる実施例１〜３は、前述
した第１〜第３の実施形態にそれぞれ対応しており、第
１〜第３の形態を表すレンズ構成図（図１〜図３）は、
対応する実施例１〜３のレンズ構成をぞれぞれ示してい
る。
【００２５】各実施例において、ri(i=1,2,3...)は、物
体側から数えてi 番目の面の曲率半径を示し、di(i=1,
2,3...)は、物体側から数えてi 番目の軸上面間隔を示
し、Ni(i=1,2,3...)，νi(i=1,2,3...) は、それぞれ物
体側から数えてi 番目のレンズのｄ線に対する屈折率，
アッベ数を示す。尚、各実施例中、曲率半径に＊印を付
した面は、非球面で構成された面である事を示し、非球
面の面形状を表す式は、以下に定義する。
体側から数えてi 番目の面の曲率半径を示し、di(i=1,
2,3...)は、物体側から数えてi 番目の軸上面間隔を示
し、Ni(i=1,2,3...)，νi(i=1,2,3...) は、それぞれ物
体側から数えてi 番目のレンズのｄ線に対する屈折率，
アッベ数を示す。尚、各実施例中、曲率半径に＊印を付
した面は、非球面で構成された面である事を示し、非球
面の面形状を表す式は、以下に定義する。
【００２６】Ｘ（Ｈ）＝ＣＨ2 ／｛１＋（１−εＣ
2Ｈ2）1/2 ｝＋ΣＡiＨi 但し、 Ｈ ：光軸と垂直な方向の高さ Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点
基準） Ｃ ：近軸曲率 ε ：２次曲面パラメータ Ａi ：ｉ次の非球面係数 である。
2Ｈ2）1/2 ｝＋ΣＡiＨi 但し、 Ｈ ：光軸と垂直な方向の高さ Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点
基準） Ｃ ：近軸曲率 ε ：２次曲面パラメータ Ａi ：ｉ次の非球面係数 である。
【００２７】
【００２８】[第１面(r1)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-1.6576181×10-2 A6= 6.0052317×10-4 A8= 6.7063588×10-4 A10=-1.6933671×10-4 A12= 1.3132425×10-5
【００２９】[第２面(r2)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-3.1018270×10-2 A6= 4.7612945×10-3 A8=-9.2668884×10-4 A10= 6.1490051×10-5
【００３０】[第５面(r5)の非球面係数] ε= 1.0000 A4= 6.3412012×10-2 A6=-3.7254376×10-3 A8= 4.2815678×10-2 A10=-6.7454230×10-3
【００３１】[第２面(r2)の回折光学面の位相係数] R2= 3.5661105×10-3 R4= 5.5835819×10-4 R6=-6.1662211×10-5 R8=-1.2269394×10-6
【００３２】[第５面(r5)の回折光学面の位相係数] R2=-7.1391486×10-3 R4=-3.3402769×10-4 R6=-4.5032755×10-4 R8=-1.3562131×10-3
【００３３】
【００３４】[第３面(r3)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-2.3489225×10-3 A6=-5.4585922×10-4 A8= 4.4578691×10-4 A10=-1.2284411×10-4 A12= 1.0607672×10-5
【００３５】[第４面(r4)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-6.7193923×10-3 A6= 1.0662739×10-3 A8=-4.1692519×10-4 A10= 4.7443644×10-5 A12=-1.5612785×10-6
【００３６】[第６面(r6)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-2.0378356×10-4 A6= 1.5174875×10-3 A8=-7.6381069×10-4 A10= 4.5957841×10-4 A12=-1.1133638×10-4
【００３７】[第７面(r7)の非球面係数] ε= 1.0000 A4= 3.0832900×10-2 A6= 2.7429100×10-3 A8= 4.4052200×10-3 A10= 4.6371700×10-4
【００３８】[第７面(r7)の回折光学面の位相係数] R2=-4.7168032×10-3 R4=-8.9206717×10-4
【００３９】
【００４０】[第１面(r1)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-8.9729161×10-4 A6= 1.1694318×10-3 A8=-2.0295844×10-4 A10= 1.0926010×10-5
【００４１】[第２面(r2)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-1.3032908×10-3 A6= 1.5863549×10-3 A8=-3.2402251×10-4 A10= 2.0604660×10-5
【００４２】[第４面(r4)の非球面係数] ε= 1.0000 A4= 4.8194887×10-3 A6=-2.0974228×10-4 A8=-4.2256435×10-4 A10= 4.7075161×10-3 A12=-1.1955547×10-3
【００４３】[第５面(r5)の非球面係数] ε= 1.0000 A4= 1.2288889×10-2 A6=-7.6027425×10-3 A8= 1.4017336×10-2 A10= 6.3275903×10-3 A12=-1.9337441×10-3
【００４４】[第６面(r6)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-1.7294753×10-2 A6=-3.1952167×10-3 A8= 1.2645003×10-2 A10= 9.0620900×10-3 A12=-6.9750102×10-3
【００４５】[第７面(r7)の非球面係数] ε= 1.0000 A4=-9.9558593×10-3 A6= 6.7862898×10-3 A8= 8.9148879×10-3 A10= 7.8408570×10-3 A12=-5.9013404×１０−３
【００４６】［第１１面(r11)の非球面係数] ε= 1.0000 A4= 8.2117902×10-3 A6=-6.3200999×10-4 A8=-4.1790050×10-5 A10= 1.8541330×10-5 A12=-1.3698720×10-6
【００４７】[第２面(r2)の回折光学面の位相係数] R2= 5.1208737×10-3 R4=-2.7863689×10-4 R6= 7.3889849×10-5 R8=-7.4336868×10-6
【００４８】また、図４〜図６は、前記実施例１に対応
する収差図であり、順に、広角端、中間焦点距離時、望
遠端をそれぞれ表している。また、図７〜図９は、前記
実施例２に対応する収差図であり、順に、広角端、中間
焦点距離時、望遠端をそれぞれ表している。また、図１
０〜図１２は、前記実施例３に対応する収差図であり、
順に、広角端、中間焦点距離時、望遠端をそれぞれ表し
ている。さらに、各収差図は、左から順に、球面収差，
非点収差，歪曲収差に対応している。
する収差図であり、順に、広角端、中間焦点距離時、望
遠端をそれぞれ表している。また、図７〜図９は、前記
実施例２に対応する収差図であり、順に、広角端、中間
焦点距離時、望遠端をそれぞれ表している。また、図１
０〜図１２は、前記実施例３に対応する収差図であり、
順に、広角端、中間焦点距離時、望遠端をそれぞれ表し
ている。さらに、各収差図は、左から順に、球面収差，
非点収差，歪曲収差に対応している。
【００４９】そして、球面収差図において、実線はｄ線
に対する球面収差を表し、破線はＣ線に対する球面収差
を表し、一点鎖線はｅ線に対する球面収差を表してい
る。また、非点収差図において、ＸとＹは、それぞれサ
ジタル面とメリディオナル面でのｄ線に対する非点収差
を表している。また表１に、実施例１〜３における前記
条件式（１）乃至（３）に対応する値を示す。
に対する球面収差を表し、破線はＣ線に対する球面収差
を表し、一点鎖線はｅ線に対する球面収差を表してい
る。また、非点収差図において、ＸとＹは、それぞれサ
ジタル面とメリディオナル面でのｄ線に対する非点収差
を表している。また表１に、実施例１〜３における前記
条件式（１）乃至（３）に対応する値を示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】ところで、回折光学素子は、その位相関数
を適宜設計する事で、屈折光学面における非球面と光学
的に等価な効果を得る事が可能である。しかしながら、
回折光学面の位相形状のみで屈折光学面における非球面
の効果を得ようとすると、その回折光学面の設計波長以
外の波長では、回折による光の曲げられ方が異なり、色
の球面収差や色のコマ収差の発生が大きくなるという問
題がある。
を適宜設計する事で、屈折光学面における非球面と光学
的に等価な効果を得る事が可能である。しかしながら、
回折光学面の位相形状のみで屈折光学面における非球面
の効果を得ようとすると、その回折光学面の設計波長以
外の波長では、回折による光の曲げられ方が異なり、色
の球面収差や色のコマ収差の発生が大きくなるという問
題がある。
【００５２】従って、回折光学面を屈折光学面に形成
し、レンズ群を最小枚数とする場合、いずれかの面に非
球面を導入し、回折光学面で軸上色収差と倍率色収差の
バランスをとり、屈折光学面の非球面によって球面収差
やコマ収差等を補正するのが望ましい。また、レンズ群
を１枚で構成する場合には、収差補正に対する自由度を
増やすため、回折光学面が形成される面ともう一方の面
との両面共に非球面である事が望ましい。
し、レンズ群を最小枚数とする場合、いずれかの面に非
球面を導入し、回折光学面で軸上色収差と倍率色収差の
バランスをとり、屈折光学面の非球面によって球面収差
やコマ収差等を補正するのが望ましい。また、レンズ群
を１枚で構成する場合には、収差補正に対する自由度を
増やすため、回折光学面が形成される面ともう一方の面
との両面共に非球面である事が望ましい。
【００５３】また、回折光学素子の回折光学面をブレー
ズド化（鋸状化）する事により、回折効率を上げる事が
できる。ブレーズド化する方法としては、半導体製造技
術等により、鋸形状をステップで近似して製作する事が
挙げられる（バイナリーオプティクス）。或いは、精密
な切削加工により金型を製作し、ガラス又はプラスチッ
ク材料を成型したり、ガラス上に樹脂層を形成して製作
する事も可能である。
ズド化（鋸状化）する事により、回折効率を上げる事が
できる。ブレーズド化する方法としては、半導体製造技
術等により、鋸形状をステップで近似して製作する事が
挙げられる（バイナリーオプティクス）。或いは、精密
な切削加工により金型を製作し、ガラス又はプラスチッ
ク材料を成型したり、ガラス上に樹脂層を形成して製作
する事も可能である。
【００５４】上記ブレーズド化した回折光学素子の回折
効率は、スカラー理論的には、１波長，１画角において
１００％にする事が可能である。画角による影響として
は、本実施例に示した回折光学素子において、設計され
た位相関数を形状の関数に変換した場合、ブレーズの高
さは１μｍ程度となるため、画角による回折効率の変化
は、±２０゜程度までは殆ど影響がない。ただ、波長に
よる回折効率の低下は、高次回折光として結像性能に影
響を及ぼす。しかし、これは、設計波長の最適化や使用
波長帯域を制限する事等によって、低減する事が可能で
ある。
効率は、スカラー理論的には、１波長，１画角において
１００％にする事が可能である。画角による影響として
は、本実施例に示した回折光学素子において、設計され
た位相関数を形状の関数に変換した場合、ブレーズの高
さは１μｍ程度となるため、画角による回折効率の変化
は、±２０゜程度までは殆ど影響がない。ただ、波長に
よる回折効率の低下は、高次回折光として結像性能に影
響を及ぼす。しかし、これは、設計波長の最適化や使用
波長帯域を制限する事等によって、低減する事が可能で
ある。
【００５５】また、屈折光学レンズのレンズ面に回折光
学面を設ける場合、その製造方法として、例えば、モー
ルドにより回折光学面を持ったレンズを成型する方法
や、屈折光学レンズのレンズ面に樹脂を成型して、その
表面を回折格子とする複合型成型法、或いは異方性エッ
チング等により回折面を形成する方法等の様々な方法が
ある。
学面を設ける場合、その製造方法として、例えば、モー
ルドにより回折光学面を持ったレンズを成型する方法
や、屈折光学レンズのレンズ面に樹脂を成型して、その
表面を回折格子とする複合型成型法、或いは異方性エッ
チング等により回折面を形成する方法等の様々な方法が
ある。
【００５６】本実施例においては、回折光学面を設けた
屈折光学レンズの材質はガラスであるが、これをプラス
チックに置き換える事も可能である。その場合、プラス
チックでの分散による色収差は、回折光学素子によりパ
ワーを持たせる事で補正可能である。また、プラスチッ
クレンズの成型は、量産性に優れているため、低コスト
化への効果が大きい。
屈折光学レンズの材質はガラスであるが、これをプラス
チックに置き換える事も可能である。その場合、プラス
チックでの分散による色収差は、回折光学素子によりパ
ワーを持たせる事で補正可能である。また、プラスチッ
クレンズの成型は、量産性に優れているため、低コスト
化への効果が大きい。
【００５７】尚、屈折光学素子のみで色収差を補正しよ
うとすると、分散の値は常に正であるため、正のパワー
を持つ光学素子と負のパワーを持つ光学素子との組み合
わせによる以外には方法がない。このとき、各光学素子
のパワーが互いをキャンセルする方向となるため、これ
ら２枚の光学素子により所望の合成パワーを得るために
は、一方のパワーを全体の合成パワーに対して大きくす
る必要があり、高次の収差が発生しやすくなる。
うとすると、分散の値は常に正であるため、正のパワー
を持つ光学素子と負のパワーを持つ光学素子との組み合
わせによる以外には方法がない。このとき、各光学素子
のパワーが互いをキャンセルする方向となるため、これ
ら２枚の光学素子により所望の合成パワーを得るために
は、一方のパワーを全体の合成パワーに対して大きくす
る必要があり、高次の収差が発生しやすくなる。
【００５８】一方、屈折光学素子と回折光学素子とを組
み合わせて色収差を補正する場合には、回折光学素子が
非常に大きな負の分散値を持つので、屈折光学素子と回
折光学素子のパワーの符号は同じで良い。従って、１枚
の屈折光学素子の面に回折光学面を形成する事で、色収
差を補正する事が可能となる。また、このため、屈折光
学素子のパワーを合成パワーよりも小さくする事がで
き、収差補正上非常に有利となる。
み合わせて色収差を補正する場合には、回折光学素子が
非常に大きな負の分散値を持つので、屈折光学素子と回
折光学素子のパワーの符号は同じで良い。従って、１枚
の屈折光学素子の面に回折光学面を形成する事で、色収
差を補正する事が可能となる。また、このため、屈折光
学素子のパワーを合成パワーよりも小さくする事がで
き、収差補正上非常に有利となる。
【００５９】ここで、薄肉系の軸上色収差は、 PAC ∝φr ／νr ＋φd ／νd νr ＝（ＮOd−１）／（ＮOG−ＮOC） νd ＝λd ／（λG − λC）＝−２．６７ で与えられる。
【００６０】但し、 φr ：屈折光学素子のパワー φd ：回折光学素子のパワー このときφ＝φr ＋φd （合成パワー） νr ：屈折光学素子の分散値 νd ：回折光学素子の分散値 ＮOd：ｄ線に対する屈折率 ＮOG：Ｇ線に対する屈折率 ＮOC：Ｃ線に対する屈折率 λd ：ｄ線の波長 λG ：Ｇ線の波長 λC ：Ｃ線の波長 である。これより、回折光学素子は、−２．６７という
負の大きな分散を持つ事が分かる。
負の大きな分散を持つ事が分かる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ないレンズ枚数で構成する事ができ、小型，低コスト
であり、しかも高性能のズームレンズを提供する事がで
きる。
少ないレンズ枚数で構成する事ができ、小型，低コスト
であり、しかも高性能のズームレンズを提供する事がで
きる。
【図１】本発明の実施例１のレンズ構成図。
【図２】本発明の実施例２のレンズ構成図。
【図３】本発明の実施例３のレンズ構成図。
【図４】本発明の実施例１の収差図（広角端）。
【図５】本発明の実施例１の収差図（中間焦点距離
時）。
時）。
【図６】本発明の実施例１の収差図（望遠端）。
【図７】本発明の実施例２の収差図（広角端）。
【図８】本発明の実施例２の収差図（中間焦点距離
時）。
時）。
【図９】本発明の実施例２の収差図（望遠端）。
【図１０】本発明の実施例３の収差図（広角端）。
【図１１】本発明の実施例３の収差図（中間焦点距離
時）。
時）。
【図１２】本発明の実施例３の収差図（望遠端）。
Ｇｒ１ 第１レンズ群 Ｇｒ２ 第２レンズ群 Ｇｒ３ ローカットフィルター Ｇｒ４ テレセン用正レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 物体側より順に、負のパワーを有する第
１群と、正のパワーを有する第２群とから成り、各群間
の間隔を変化させる事によって変倍を行うズームレンズ
において、 前記２つの群の内、少なくとも１つの群において、以下
の式による位相関数で表される回折光学面を、少なくと
も１面設けた事を特徴とするズームレンズ； φ（Ｈ）＝２π（ΣＲiＨi）／λO 但し、 φ ：位相関数 Ｈ ：光軸に対して垂直な方向の高さ Ｒi ：ｉ次の位相係数 λO ：設計波長 である。 - 【請求項２】 前記回折光学面を構成する回折光学素子
は、以下の条件を満たす事を特徴とする請求項１に記載
のズームレンズ； ０．０２＜｜φd ／φ｜＜０．２ 但し、 φd ＝−２ｍＲ2 Ｒ2 ：２次の位相係数 ｍ ：回折次数 φ＝φr ＋φd φ ：レンズのパワー φr ：回折光学素子を含む群の屈折光学系の合成パワー φd ：回折光学素子のパワー である。 - 【請求項３】 前記回折光学面を設けた屈折光学レンズ
の少なくとも一方の面が非球面である事を特徴とする請
求項１に記載のズームレンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9236718A JPH1172702A (ja) | 1997-06-23 | 1997-09-02 | ズームレンズ |
| US09/102,892 US6078434A (en) | 1997-06-23 | 1998-06-23 | Zoom lens system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-165727 | 1997-06-23 | ||
| JP16572797 | 1997-06-23 | ||
| JP9236718A JPH1172702A (ja) | 1997-06-23 | 1997-09-02 | ズームレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172702A true JPH1172702A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=26490353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9236718A Pending JPH1172702A (ja) | 1997-06-23 | 1997-09-02 | ズームレンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6078434A (ja) |
| JP (1) | JPH1172702A (ja) |
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| US6791754B2 (en) | 2000-03-08 | 2004-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system having a diffractive optical element, and optical apparatus |
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| JP2006317800A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Konica Minolta Opto Inc | 変倍光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器 |
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| JP3605034B2 (ja) | 2000-12-22 | 2004-12-22 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 |
| JP3862520B2 (ja) * | 2001-06-08 | 2006-12-27 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 |
| JP4173977B2 (ja) * | 2002-07-17 | 2008-10-29 | Ｈｏｙａ株式会社 | ズームレンズ系 |
| TWI232958B (en) * | 2003-06-03 | 2005-05-21 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Method of fabricating an aspherical lens |
| JP2005189284A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ装置とズームレンズ |
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| US5717525A (en) * | 1995-08-16 | 1998-02-10 | Eastman Kodak Company | Zoom lenses |
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-
1997
- 1997-09-02 JP JP9236718A patent/JPH1172702A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-23 US US09/102,892 patent/US6078434A/en not_active Expired - Fee Related
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