JP5601586B2

JP5601586B2 - 光学系および光学機器

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Publication number: JP5601586B2
Application number: JP2011004542A
Authority: JP
Inventors: 誠藤本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2031-01-13
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Description

本発明は、回折光学素子を備えた光学系および光学機器に関する。

回折光学素子を備えた光学系は種々知られており、例えば、２枚のレンズの接合面に回折光学素子を配置した光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−７２０８１号公報

しかしながら、従来の回折光学素子を備えた光学系では、ゴーストの発生を考慮していないため、ゴーストによる不具合が発生するおそれがあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ゴーストの発生を抑えた光学系および光学機器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、光軸に沿って物体側から順に並んだ複数のレンズと、光軸に対して回転対称形状の回折格子を有する回折光学素子とを備えた光学系であって、前記光学系は、前記複数のレンズを用いて、光軸に沿って物体側から順に並んだ、いずれかのレンズ面に前記回折光学素子が配置された正の屈折力を有する第１レンズ群と、１組の接合レンズからなり負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群との間に絞りが配置される第３レンズ群とにより実質的に３つのレンズ群から構成され、前記複数のレンズにおける最も物体側のレンズから前記回折光学素子が設けられたレンズまでの各レンズの合成焦点距離をｆａとし、前記回折光学素子が配置されたレンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、次式
０．５０＜ｆａ／Ｒｄ＜０．９０
の条件、および、次式
１．１０＜ｆａ／Ｒｄ＜２．００
の条件のうちいずれか一方を満足し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、次式
０．５０＜ｆ１／ｆａ＜０．７５
の条件を満足し、
前記光学系の焦点距離をｆとし、前記回折光学素子の焦点距離をｆｄとしたとき、次式
０．０３０＜ｆ／ｆｄ＜０．０６０
の条件を満足している。

なお、上述の光学系において、前記第１レンズ群におけるいずれかのレンズ面は像側のレンズ面であることが好ましい。

また、上述の光学系において、前記光学系の全長をＬとし、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、次式
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．７５
の条件を満足することが好ましい。

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。

本発明によれば、ゴーストの発生を抑えることができる。

第１実施例に係る望遠レンズの断面図である。第１実施例に係る望遠レンズの諸収差図である。ゴーストが発生する光学系におけるゴースト光の光路図である。条件式（１）もしくは条件式（２）を満たす光学系におけるゴースト光の光路図である。第２実施例に係る望遠レンズの断面図である。第２実施例に係る望遠レンズの諸収差図である。第３実施例に係る望遠レンズの断面図である。第３実施例に係る望遠レンズの諸収差図である。デジタル一眼レフカメラの断面図である。回折光学素子の配置方法を示すフローチャートである。

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。本願に係る光学系の一例である望遠レンズＴＬを備えたデジタル一眼レフカメラＣＡＭが図９に示されている。図９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、望遠レンズ（撮影レンズ）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、望遠レンズ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９に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭは、望遠レンズＴＬを着脱可能に保持する構成であってもよく、望遠レンズＴＬと一体に構成されるものであってもよい。

望遠レンズＴＬは、例えば図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ複数のレンズＬ１，Ｌ２，…と、光軸に対して回転対称形状の回折格子（図示せず）を有する回折光学素子ＤＯＥとを備え、これら複数のレンズＬ１，Ｌ２，…におけるいずれかのレンズ面（例えば、第４面）に回折光学素子ＤＯＥが配置されるようになっている。このような構成の望遠レンズＴＬにおいて、複数のレンズＬ１，Ｌ２，…における最も物体側のレンズから回折光学素子ＤＯＥが設けられたレンズまでの各レンズの合成焦点距離をｆａとし、回折光学素子ＤＯＥが配置されたレンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、次の条件式（１）および条件式（２）のうちいずれか一方を満足することが好ましい。

０．５０＜ｆａ／Ｒｄ＜０．９０ …（１）
１．１０＜ｆａ／Ｒｄ＜２．００ …（２）

本実施形態の回折光学素子ＤＯＥとして、例えば、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で接する、いわゆる密着複層型の回折光学素子が用いられる。本実施形態における２種類の回折素子要素の材質は、それぞれ、第１の紫外線硬化樹脂と、該第１の紫外線硬化樹脂とは異なる第２の紫外線硬化樹脂である。一般に、紫外線硬化樹脂による成形では、余分な樹脂を逃がすための樹脂溜を外周部に設ける必要があり、レンズ外径を多少大きくする必要がある。製品の外径を極力抑えるため、例えば図３に示すように、配置対象のレンズＬｄにおける像面側のレンズ面Ｓｄに回折光学素子ＤＯＥを配置するのが望ましい。

一般に、回折光学素子への入射光は、素子に対して略垂直に入射し、略垂直に射出されるように構成されることが望ましい。しかしながら、図３に示すように、回折光学素子ＤＯＥを配置したレンズ面Ｓｄへの入射光が、当該レンズ面Ｓｄに対して略垂直に入射し、略垂直に射出されるように構成されると、像面Ｉ近傍からの反射光が当該レンズ面Ｓｄで反射し、再度像面Ｉに到達するゴーストが発生する。像面Ｉ近傍の反射面とは、銀塩写真カメラにおいてはフィルム面であり、デジタル一眼レフカメラにおいては、センサー面やローパスフィルター面である。特に、デジタル一眼レフカメラにおいては、顕著なゴーストが発生してしまう。

条件式（１）および条件式（２）は、上記ゴーストを回避するための条件式である。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への入射光の角度がつきすぎ、回折効率が低下してしまう。一方、条件式（１）の上限値を上回る条件である場合、式の値が１に近くなると、ゴースト光が問題となる。

なお、条件式（１）の上限値を０．８８とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（１）の上限値を０．８５とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（２）の下限値を下回る条件である場合、式の値が１に近くなると、ゴースト光が問題となる。一方、条件式（２）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯ
Ｅへの入射光の角度がつきすぎ、回折効率が低下してしまう。

なお、条件式（２）の下限値を１．１５とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（２）の下限値を１．２０とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

条件式（１）もしくは条件式（２）を満足する場合の、像面Ｉと（回折光学素子ＤＯＥが配置された）レンズ面Ｓｄとの間のゴースト光を図４に示す。図４に示すように、像面Ｉで反射し、回折光学素子ＤＯＥが配置されたレンズ面Ｓｄで反射して、再度像面Ｉに到達する光は分散し、ゴースト光としては問題とならない。このように、条件式（１）もしくは条件式（２）を満足することで、ゴーストの発生を抑えた光学系（望遠レンズ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）を得ることが可能になる。

なお、このような望遠レンズＴＬは、例えば図１に示すように、複数のレンズＬ１，Ｌ２，…を用いて、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とを備えることが好ましい。このようにすれば、全長が短縮された望遠レンズＴＬを得ることができ、このような全長が短縮された望遠レンズＴＬで発生するゴーストを効果的に抑えることができる。

また、このような望遠レンズＴＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１におけるいずれかのレンズ面（例えば、第４面）に回折光学素子ＤＯＥが配置されることが好ましい。このようにすれば、第１レンズ群Ｇ１には幅の広い光が入るので、当該第１レンズ群Ｇ１に回折光学素子ＤＯＥを設けることで、回折光学素子ＤＯＥによる効果を高めることができる。

また、このような望遠レンズＴＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１におけるいずれかのレンズ面は像側のレンズ面（例えば、第４面）であることが好ましい。このようにすれば、第１レンズ群Ｇ１には幅の広い光が入るので、当該第１レンズ群Ｇ１に回折光学素子ＤＯＥを設けることで、回折光学素子ＤＯＥによる効果を高めることができる。

また、このような望遠レンズＴＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき、次の条件式（３）で表される条件を満足することが好ましい。

０．５０＜ｆ１／ｆａ＜０．８０ …（３）

条件式（３）は、回折光学素子ＤＯＥの最適な配置を示す条件式である。条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥが物体側すぎて、回折光学素子ＤＯＥの格子面の拡散によるフレアが目立ってしまう。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が像面側すぎて、軸上色収差等の補正が困難となり、回折光学素子ＤＯＥのメリットである全長短縮を達成できない。

なお、条件式（３）の下限値を０．５２、または条件式（３）の上限値を０．７８とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（３）の下限値を０．５５、または条件式（３）の上限値を０．７５とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このような望遠レンズＴＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１におけるいずれかのレンズ面に回折光学素子ＤＯＥが配置されており、望遠レンズＴＬの焦点距離をｆとし、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離をｆｄとしたとき、次の条件式（４）で表される条件を満足することが好ましい。

０．０３０＜ｆ／ｆｄ＜０．０６０ …（４）

条件式（４）は、回折光学素子ＤＯＥの最適な屈折力を示す条件式である。条件式（４）の下限値を下回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥの効果が十分に得られず、回折光学素子ＤＯＥのメリットである全長短縮を達成できない。一方、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の屈折力が強すぎて、回折格子のピッチが細かくなりすぎ、回折効率の低下を招いてしまう。

なお、条件式（４）の下限値を０．０３２、または条件式（４）の上限値を０．０５７とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（４）の下限値を０．０３３、または条件式（４）の上限値を０．０５５とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このような望遠レンズＴＬにおいて、望遠レンズＴＬの全長をＬとし、望遠レンズＴＬの焦点距離をｆとしたとき、次の条件式（５）で表される条件を満足することが好ましい。

０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．７５ …（５）

条件式（５）は、テレ比に関する条件式である。条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、すなわち光学全長が短くなると、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差等の諸収差が増大し、補正しきれなくなる。一方、条件式（４）の上限値を上回る条件である場合、すなわち光学全長が長くなると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱まるとともに、必要となる回折光学素子ＤＯＥの屈折力も弱まり、所望の波長域における軸上の色収差を補正しきれなくなる。

なお、条件式（５）の下限値を０．５５、または条件式（５）の上限値を０．７３とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（５）の下限値を０．６０、または条件式（５）の上限値を０．７０とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

ここで、以上のような構成の望遠レンズＴＬにおける回折光学素子ＤＯＥの配置方法について、図１０を参照しながら説明する。まず、望遠レンズＴＬの各レンズＬ１，Ｌ２，…における所定のレンズ面（例えば、第４面）に回折光学素子ＤＯＥを配置する（ステップＳ１）。次に、円筒状の鏡筒内に、各レンズＬ１，Ｌ２，…を回折光学素子ＤＯＥとともにそれぞれ組み込む（ステップＳ２）。各レンズを鏡筒内に組み込む際、光軸に沿った順にレンズを１つずつ鏡筒内に組み込んでもよく、一部または全てのレンズを保持部材で一体保持してから鏡筒部材と組み立ててもよい。鏡筒内に各レンズを組み込んだ後、鏡筒内に各レンズが組み込まれた状態で物体の像が形成されるか、すなわち各レンズの中心が揃っているかを確認する（ステップＳ３）。そして、像が形成されるか確認した後、望遠レンズＴＬの各種動作を確認する（ステップＳ４）。

各種動作の一例としては、遠距離物体から近距離物体への合焦を行うレンズ群が光軸方向に沿って移動する合焦動作、少なくとも一部のレンズが光軸と直交方向の成分を持つように移動する手ブレ補正動作などが挙げられる。なお、各種動作の確認順番は任意である。このような方法によれば、ゴーストの発生を抑えた光学系（望遠レンズＴＬ）を得ることができる。

また、本実施形態によれば、上述のように光学系中に回折光学素子ＤＯＥを適切に用い
ることで、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ＴＬ）および、これを用いた光学機器（デジタル一眼レフカメラＣＡＭ）を達成することができる。

（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２および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る望遠レンズＴＬの断面図である。第１実施例に係る望遠レンズＴＬ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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３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、両凸形状の正レンズである第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、接合レンズである第３レンズＬ３と、接合レンズである第４レンズＬ４とを有して構成され、第２レンズＬ２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２レンズ群Ｇ２は、接合レンズである第５レンズＬ５から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、接合レンズである第６レンズＬ６と、接合レンズである第７レンズＬ７と、単レンズである第８レンズＬ８と、接合レンズである第９レンズＬ９と、単レンズである第１０レンズＬ１０とから構成される。また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に、絞りＳが設けられる。

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、Ｌはレンズ全長（空気換算長）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それぞれ示す。

また、［回折面データ］において示す回折面の位相形状ψは、光軸に対して垂直な方向の高さをｈとし、回折光の回折次数をｍとし、設計波長をλ0とし、位相係数をＣi（ただし、i＝１，２，３，…）としたとき、次式（６）によって表わされる。

ψ（ｈ，ｍ）＝｛２π／（ｍ×λ0）｝×（Ｃ2×ｈ²＋Ｃ4×ｈ⁴＋Ｃ6×ｈ⁶…） …（
６）

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（７）のように表わすことができる。

φＤ（ｈ，ｍ）＝−２×Ｃ1×ｍ×λ／λ0 …（７）

また、［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。
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における面番号１〜２９は、図１における面１〜２９と対応している。また、第１実施例において、第５面が回折面となっている。

（表１）
［全体諸元］
ｆ＝291.00
ＦＮＯ＝4.1
２ω＝8.5
Ｙ＝21.64
Ｂｆ＝54.79
Ｌ＝189.71
［レンズ諸元］
面番号ｒｉｄｉｎｄ νｄ
１ 222.223 6.51 1.6968 55.5
２ -1018.757 0.25
３ 94.019 6.70 1.5168 64.1
４ 201.901 0.20 1.5278 33.4
５ 201.901 0.20 1.5571 50.0 （回折面）
６ 201.901 1.23
７ 62.102 10.50 1.4875 70.4
８ 452.388 3.00 1.7495 35.3
９ 138.578 22.74
１０ 60.577 2.00 1.8038 33.9
１１ 29.653 9.40 1.4875 70.4
１２ 352.726 3.99
１３ 381.762 1.68 1.8467 23.8
１４ -324.449 1.15 1.6584 50.9
１５ 40.263 19.61
１６ ∞ 7.80 （絞り）
１７ -73.930 1.00 1.8467 23.8
１８ 77.336 3.31 1.6727 32.1
１９ -46.458 1.65
２０ 174.607 2.72 1.8467 23.8
２１ -37.433 1.00 1.8830 40.8
２２ 41.156 1.27
２３ -335.567 0.80 1.8830 40.8
２４ 97.108 3.50
２５ 88.419 5.11 1.6200 36.3
２６ -27.129 1.00 1.8830 40.8
２７ -88.112 11.85
２８ 70.183 4.76 1.5796 53.7
２９ -214.607 54.79
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-6.049E-05
Ｃ2＝9.191E-10

図２は、第１実施例に係る望遠レンズＴＬ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は像高をそれぞれ示す。また、各収差図において、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、収差図の説明は他の実施例においても同様である。

そして、各収差図より、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実施例の望遠レンズＴＬ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。

（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図５〜図６および表２を用いて説明する。図５は、第２実施例に係る望遠レンズＴＬの断面図である。第２実施例に係る望遠レンズＴＬ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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、接合レンズである第３レンズＬ３と、接合レンズである第４レンズＬ４とを有して構成され、第２レンズＬ２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２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、単レンズである第５レンズＬ５と、接合レンズである第６レンズＬ６と、接合レンズである第７レンズＬ７と、接合レンズである第８レンズＬ８と、単レンズである第９レンズＬ９と、単レンズである第１０レンズＬ１０とから構成される。また、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８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における面番号１〜２９は、図５における面１〜２９と対応している。また、第２実施例において、第５面が回折面となっている。

（表２）
［全体諸元］
ｆ＝291.04
ＦＮＯ＝4.1
２ω＝8.5
Ｙ＝21.64
Ｂｆ＝53.00
Ｌ＝189.99
［レンズ諸元］
面番号ｒｉｄｉｎｄ νｄ
１ 89.990 10.13 1.7243 46.0
２ 14513.032 0.15
３ 113.223 4.09 1.5168 64.1
４ 133.781 0.10 1.5278 33.4
５ 133.781 0.10 1.5571 50.0 （回折面）
６ 133.781 0.15
７ 65.200 12.00 1.4875 70.4
８ -343.150 3.00 1.8108 29.4
９ 130.199 15.25
１０ 39.040 2.20 1.8671 36.8
１１ 25.522 11.15 1.4875 70.4
１２ 501.499 5.50
１３ 296.544 1.50 1.8794 38.2
１４ 28.025 4.10
１５ -135.618 3.08 1.7664 25.8
１６ -47.760 1.20 1.6635 49.2
１７ 25.863 4.06 1.8467 23.8
１８ 72.963 7.00
１９ 60.989 5.12 1.4905 68.1
２０ -42.595 1.20 1.8830 40.8
２１ -78.784 3.00
２２ ∞ 1.60 （絞り）
２３ 308.686 1.50 1.8763 36.1
２４ 37.619 4.79 1.5590 41.0
２５ -40.022 7.00
２６ -45.886 1.17 1.8830 40.8
２７ 182.232 22.57
２８ 95.044 4.29 1.6421 31.4
２９ -193.719 53.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-7.024E-05
Ｃ2＝5.060E-09

図６は、第２実施例に係る望遠レンズＴＬの諸収差図である。そして、各収差図より、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実施例の望遠レンズＴＬ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。

（第３実施例）
以下、本願の第３実施例について図７〜図８および表３を用いて説明する。図７は、第３実施例に係る望遠レンズの断面図である。第３実施例に係る望遠レンズＴＬ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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３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、両凸形状の正レンズである第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、両凹形状の負レンズである第３レンズＬ３と、単レンズである第４レンズＬ４と、単レンズである第５レンズＬ５とを有して構成され、第３レンズＬ３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２レンズ群Ｇ２は、接合レンズである第６レンズＬ６から構成される。第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、接合レンズである第７レンズＬ７と、接合レンズである第８レンズＬ８と、単レンズである第９レンズＬ９と、接合レンズである第１０レンズＬ１０と、単レンズである第１１レンズＬ１１とから構成される。また、第２
レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に、絞りＳが設けられる。

下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における面番号１〜２９は、図７における面１〜２９と対応している。また、第３実施例において、第７面が回折面となっている。

（表３）
［全体諸元］
ｆ＝291.65
ＦＮＯ＝4.1
２ω＝8.5
Ｙ＝21.64
Ｂｆ＝56.27
Ｌ＝190.44
［レンズ諸元］
面番号ｒｉｄｉｎｄ νｄ
１ 92.854 12.06 1.4875 70.4
２ -257.102 0.15
３ 63.888 9.22 1.4875 70.4
４ 252.914 2.77
５ -756.295 2.50 1.7015 41.2
６ 101.400 0.10 1.5278 33.4
７ 101.400 0.10 1.5571 50.0 （回折面）
８ 101.400 0.15
９ 52.645 8.65 1.4875 70.4
１０ 186.838 1.06
１１ 39.633 4.21 1.6477 33.8
１２ 29.099 24.87
１３ -4126.337 2.05 1.8467 23.8
１４ -198.225 1.36 1.5638 60.7
１５ 45.285 22.66
１６ ∞ 7.96 （絞り）
１７ -367.329 1.00 1.8467 23.8
１８ 42.139 3.82 1.6200 36.3
１９ -55.046 1.00
２０ 128.741 4.96 1.7283 28.5
２１ -29.702 1.00 1.6700 47.2
２２ 557.255 0.68
２３ -135.519 1.00 1.8830 40.8
２４ 41.443 1.50
２５ 55.304 4.45 1.6200 36.3
２６ -36.951 1.06 1.8830 40.8
２７ 832.057 10.23
２８ 56.156 3.59 1.5407 47.2
２９ 11740.530 56.27
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-8.605E-05
Ｃ2＝-1.979E-09

図８は、第３実施例に係る望遠レンズＴＬの諸収差図である。そして、各収差図より、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実施例の望遠レンズＴＬ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。

下の表４に、各実施例における条件式対応値を示す。表４において、ｆは望遠レンズＴＬ全系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｆａは最も物体側のレンズから回折光学素子ＤＯＥが設けられたレンズまでの各レンズの合成焦点距離を、ｆｄは回折光学素子ＤＯＥの焦点距離を、Ｒｄは回折光学素子ＤＯＥが配置されたレンズ面の曲率半径を、Ｌはレンズ全長（空気換算長）をそれぞれ示す。

（表４）
第１実施例第２実施例第３実施例
ｆ 291.00 291.04 291.65
ｆ１ 87.50 68.05 109.32
ｆ２ -74.12 -48.27 -89.14
ｆ３ -247.07 ― -364.79
ｆａ 144.18 111.95 155.51
ｆｄ 8266.51 7118.76 5810.84
Ｒｄ 201.90 133.78 101.40
Ｌ 189.71 189.99 190.44
ｆａ／Ｒｄ 0.71 0.84 1.53
ｆ１／ｆａ 0.61 0.61 0.70
ｆ／ｆｄ 0.035 0.041 0.050
Ｌ／ｆ 0.65 0.65 0.65

このように各実施例では、上述した各条件式がそれぞれ満たされていることが分かる。

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、３群構成を示したが、４群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、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。特に、第２レンズ群又は第３レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

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、開口絞りは第２レンズ群又は第３レンズ群近傍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、本実施形態の望遠レンズ（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望遠レンズ（光学系）
Ｇ１第１レンズ群Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｓ絞りＩ像面
Ｌ１第１レンズＬ２第２レンズ
Ｌ３第３レンズＬ４第４レンズ
Ｌ５第５レンズＬ６第６レンズ
Ｌ７第７レンズＬ８第８レンズ
Ｌ９第９レンズＬ１０第１０レンズ
Ｌ１１第１１レンズ

Claims

光軸に沿って物体側から順に並んだ複数のレンズと、光軸に対して回転対称形状の回折格子を有する回折光学素子とを備えた光学系であって、
前記光学系は、前記複数のレンズを用いて、光軸に沿って物体側から順に並んだ、いずれかのレンズ面に前記回折光学素子が配置された正の屈折力を有する第１レンズ群と、１組の接合レンズからなり負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群との間に絞りが配置される第３レンズ群とにより実質的に３つのレンズ群から構成され、
前記複数のレンズにおける最も物体側のレンズから前記回折光学素子が設けられたレンズまでの各レンズの合成焦点距離をｆａとし、前記回折光学素子が配置されたレンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、次式
０．５０＜ｆａ／Ｒｄ＜０．９０
の条件、および、次式
１．１０＜ｆａ／Ｒｄ＜２．００
の条件のうちいずれか一方を満足し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、次式
０．５０＜ｆ１／ｆａ＜０．７５
の条件を満足し、
前記光学系の焦点距離をｆとし、前記回折光学素子の焦点距離をｆｄとしたとき、次式
０．０３０＜ｆ／ｆｄ＜０．０６０
の条件を満足することを特徴とする光学系。
前記第１レンズ群におけるいずれかのレンズ面は像側のレンズ面であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
前記光学系の全長をＬとし、前記光学系の焦点距離をｆとしたとき、次式
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．７５
の条件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。
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３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。