JPH1152244A

JPH1152244A - 小型のズームレンズ

Info

Publication number: JPH1152244A
Application number: JP22105797A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hamano; 博之浜野
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: JP3792846B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広角端から望遠端に至る全変倍範囲に渡り良
好な光学性能を有する小型のズームレンズを得る。【解決手段】物体側から順に正の屈折力の第１レンズ
群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の
第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４が配
列されている。第１レンズ群Ｌ１を負メニスカスレンズ
と両凸レンズの２枚のレンズで構成し、負メニスカスレ
ンズの像面側レンズ面に回折光学面を有するようにし
て、その位相を適切に設定することで、第１レンズ群Ｌ
１で発生する色収差を低減し、変倍全域に渡って色収差
を良好に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にビデオカメラ
や電子スチルカメラ、銀塩写真用カメラに好適な変倍比
１０程度以上でＦナンバ１．８程度以上の高変倍比、大
口径比を持ち、かつ良好な光学性能を維持しながら小型
化を図った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、撮像用のズームレンズの小型化にも目覚しい
進歩が見られ、特にレンズ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、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。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り、また近接撮影
特に極至近撮影が容易となり、更に小型軽量のレンズ群
を移動させているので、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等の利点がある。

【０００４】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号公報や特開
昭６３−２４７３１６号公報では、物体側から順に正の
屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正
の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群の
４つのレンズ群を有し、第２レンズ群を移動させて変倍
を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動
とフォーカスを行っている。

【０００５】また、特開平２−３９０１１号公報や特開
平６−１８７８２号公報では、６〜８倍の変倍比を持つ
ズームレンズの第１レンズ群を、正負２枚のレンズ構成
とすることで、レンズ枚数の削減を図っている。

【０００６】一方、色収差の発生を抑制する方法とし
て、近年では回折光学素子を撮像光学系に応用する提案
がなされている。例えば、特開平４−２１８４２１号公
報、特開平６−３２４２６２号公報では、単レンズに回
折光学素子を応用することで色収差の低減を図ってい
る。

【０００７】また、米国特許第５２６８７９０号公報で
はズームレンズの第２レンズ群又は第８レンズ群に回折
光学素子を用いることが提案され、従来例に対してレン
ズ枚数の削減や小型化に寄与しているが、レンズ枚数の
削減や小型化は十分には達成されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、光学系を小型
化するために屈折力を強めながら、レンズ枚数を削減し
ようとすると、レンズ肉厚が増してしまい効果が不十分
になってしまう。

【０００９】特に、ズーム比が１０倍以上の高変倍比の
ズームレンズでは、第１レンズ群内で発生する色収差を
或る程度補正しないと、変倍に伴う色収差の変動を補正
することは困難である。従って、単に非球面を用いてレ
ンズ枚数を削減しようとすると、正レンズの屈折力が強
くなり過ぎて実現不可能な形状になり、結局は変倍部の
屈折力を弱くする必要が生じて、レンズ全長の小型化は
達成されない。

【００１０】本発明の目的は、第１レンズ群に回折光学
面を導入し、回折光学的な作用と屈折系の色消し効果を
合成することで第１レンズ群で発生する色収差を低減
し、変倍部の屈折力を維持しながらレンズ枚数を削減す
ることで、レンズ全長の小型化を達成すると共に、広角
端から望遠端に至る全変倍範囲に渡り良好な光学性能を
有する小型のズームレンズを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る小型のズームレンズは、物体側から順に
正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する
第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の
屈折力を有する第４レンズ群を有し、少なくとも前記第
２レンズ群と第４レンズ群を移動させて変倍を行うと共
に、フォーカシングを前記第４レンズ群を移動させて行
い、前記第１レンズ群は正、負それぞれ１枚ずつの２枚
のレンズで構成し、光軸に対して回転対称な少なくとも
１つの回折光学面を有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の実施例１のレンズ断面
図であり、物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ
１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３
レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４が配列さ
れている。広角端から望遠端への変倍に際しては、少な
くとも第２レンズ群Ｌ２を像面側に移動させると共に、
変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を矢印のように
移動させて補正している。

【００１３】また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させ
てフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用してお
り、第４レンズ群Ｌ４の実線の軌跡４ａと点線の軌跡４
ｂはそれぞれ無限遠物体と近距離物体にフォーカスして
いるときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動を
補正するための移動軌跡を示している。

【００１４】なお、本実施例では第１レンズ群Ｌ１、第
３レンズ群Ｌ３は変倍及びフォーカスの際には固定とし
ているが、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担を少なくするた
めに、少なくとも第１レンズ群Ｌ１を移動させることも
可能である。

【００１５】本実施例においては、第４レンズ群Ｌ４を
移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うと共に、第
４レンズ群Ｌ４を移動させてフォーカスを行うようにし
ている。特に、曲線４ａ、４ｂに示すように広角端から
望遠端への変倍に際しては、物体側へ凸状の軌跡を有す
るように移動させている。これにより、第３レンズ群Ｌ
３と第４レンズ群Ｌ４の間の空間の有効利用を図り、レ
ンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

【００１６】そして実施例１では、第１レンズ群Ｌ１を
負メニスカスレンズと両凸レンズの２枚のレンズで構成
し、少なくとも１面の具体的には最も像面側に回折光学
面を有するようにして、その位相を適切に設定すること
で、第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差を低減し、変倍
全域に渡って色収差を良好に補正するようにしている。

【００１７】第１レンズ群Ｌ１を正レンズのみで構成し
回折光学面を設けても、例えばｄ線とｇ線といった２波
長のみの色収差を考えたときは色収差を抑えることがで
きる。しかし、回折光学面は異常分散性を有しているた
め、特に望遠端ではそれ以外の波長に対する色収差、所
謂２次スペクトルが大きくなってしまい、全可視波長範
囲内で色収差を補正することができない。

【００１８】回折光学面を用いることなく屈折面のみで
色収差を補正しようとすると、色消しのために正レンズ
と負レンズの屈折力が強くなってしまうために、その屈
折力を維持したまま、第１レンズ群Ｌ１を正負の単レン
ズの２枚構成といった少ない枚数で構成することは困難
になる。

【００１９】第１レンズ群Ｌ１の色消し効果を回折光学
面に分担させるには、回折光学面の屈折力は正の屈折力
を持つことが望ましい。回折光学面の屈折力が負になる
と、通常の屈折光学系と発生する色収差が同じになって
しまい、回折光学面による色消し効果が生ぜず、光学系
全域で十分な色収差の補正が行えない。

【００２０】第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差を補正
しながら、レンズ枚数の削減を達成するには、第１レン
ズ群Ｌ１の全体、及びその負レンズの焦点距離をそれぞ
れｆ1 、ｆ1nとするとき、次の条件式を満足するように
することが好ましい。

【００２１】２．２＜｜ｆ1n／ｆ1 ｜＜４．５ …(1)

【００２２】条件式(1) の下限を超えて負レンズの屈折
力が強くなり過ぎると、正レンズの屈折力も強くなり、
その曲率も大きくなって第１レンズ群Ｌ１を２枚構成に
することが困難になる。逆に、負レンズの屈折力が弱く
なり過ぎると、回折光学面での色消し効果が大きくなり
過ぎて、２次スペクトルによる光学性能劣化が大きくな
るので好ましくない。

【００２３】変倍全域で球面収差やコマ収差、歪曲等の
諸収差の補正を十分に行うには、第１レンズ群Ｌ１で発
生する球面収差やコマ収差、歪曲等を補正する必要があ
り、このためには第１レンズ群Ｌ１内の少なくとも１面
に非球面を設けることがよい。

【００２４】この非球面形状は、光軸方向にＸ、光軸と
垂直方向にＨ、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半
径、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをそれぞれ非球面係数としたと
き、次式で表している。

【００２５】Ｘ＝（Ｈ² ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ)(Ｈ／Ｒ)²}^1/2］＋ＢＨ⁴ ＋ＣＨ⁶ ＋ＤＨ⁸ ＋ＥＨ¹⁰ …(2)

【００２６】実施例１では、第１レンズ群Ｌ１の最も物
体側のレンズ面に非球面を設けることにより、特に望遠
端で発生する球面収差やコマ収差を良好に補正してい
る。第１レンズ群Ｌ１の非球面は周辺にゆくに従って正
の屈折力が弱まる形状が、球面収差やコマ収差の補正に
は効果的である。

【００２７】また、第２レンズ群Ｌ２を２枚の負レンズ
と１枚の正レンズで構成して、第２レンズ群Ｌ２で発生
する色収差や他の諸収差を良好に補正することが好まし
い。更に、この第２レンズ群Ｌ２は物体側から順に像側
に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、
物体側に強い凸面を向けた正レンズで構成することが望
ましい。

【００２８】更に、第３レンズ群Ｌ３の最も物体側のレ
ンズ面と第４レンズ群Ｌ４の最も物体側のレンズ面が非
球面とされている。

【００２９】また、第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレン
ズ面が回折光学面とされている。

【００３０】図２、図３はそれぞれ実施例２、３のレン
ズ断面図である。これらの実施例２、３では、第２レン
ズ群Ｌ２は２枚の負レンズで構成されている。実施例
２、３における非球面は実施例１の場合以外に、第２レ
ンズ群Ｌ２の物体側のレンズの像面側レンズ面が非球面
とされている。

【００３１】また、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレ
ンズ面及び第２レンズ群Ｌ２の像面側のレンズの物体側
レンズ面に回折光学面が設けられ、少ない枚数で第２レ
ンズ群Ｌ２内の色収差を補正し、変倍全域に渡って色収
差の発生を低減している。また、第２レンズ群Ｌ２を２
枚といった少ない枚数で構成することができるため、更
にレンズ全長を短縮することができる。

【００３２】第２レンズ群Ｌ２の回折光学面は負の屈折
力を持つことが、第２レンズ群Ｌ２内で色収差補正を行
う点で効果的である。特に、第２レンズ群Ｌ２のみに回
折光学面を設けた場合に、２波長に限っては色収差が補
正できるが、２次スペクトルの補正が困難になる。

【００３３】それに対して、前述のように第１レンズ群
Ｌ１を正レンズ、負レンズの２枚構成として回折光学面
を設けることで、第２レンズ群Ｌ２で発生する色の２次
スペクトルの影響を相殺することができ、変倍全域、全
可視波長範囲で良好に色収差を補正することが可能とな
る。

【００３４】実施例２、３と同様の構成のレンズにおい
て、第２レンズ群Ｌ２で発生する歪曲や非点収差を補正
し、変倍に伴うこれらの収差の変動を抑制するために
は、第２レンズ群Ｌ２は物体側から順に像面側に強い凹
面を向けた負メニスカスレンズと物体側に強い凹面を向
けた負メニスカスレンズで構成することがよい。

【００３５】更に、第２レンズ群Ｌ２中の像側の負レン
ズの物体側面、及び像側の曲率半径（非球面の場合は軸
上と有効径で決定される参照球面）を、それぞれＲａ、
Ｒｂとするとき、次の条件式を満足することが好まし
い。

【００３６】１＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜２ …(3)

【００３７】条件式(3) の下限を超えると広角端で発生
する歪曲収差が負に大きくなり過ぎ、逆に上限を超える
と望遠端での歪曲収差が補正しきれなくなる。

【００３８】また、第２レンズ群Ｌ２中に回折光学面と
は別に、実施例２、３のように少なくとも１面の非球面
を設けるか、回折光学面のベースの面を非球面にする
と、更に光学性能が改善される。

【００３９】実施例１〜３において、回折光学面は位相
をφ（ｈ）、λを基準波長（ｄ線）、ｈを光軸からの距
離とすると、次の式で表される。

【００４０】 φ（ｈ）＝２π／λ（C₂・ｈ² ＋C₄・ｈ⁴ ＋・・＋C_2・i・ｈ^2・i ）…(4)

【００４１】第１レンズ群Ｌ１で十分な色収差補正が行
うためには、第１レンズ群Ｌ１の２枚のレンズの焦点距
離、アッべ数をそれぞれｆ1i、ν1i（ｉ＝１、２）、第
１レンズ群Ｌ１の回折光学面の２次項の係数をC₂とする
とき、次式の条件を満足することが望ましい。

【００４２】｜０．５７９７・C₂＋Σ（１／（ｆ1i・ν1i）｜・ｆ1 ＜０．０２…(5)

【００４３】条件式(5) は第１レンズ群Ｌ１に関して屈
折光学面と回折光学面での色消し効果が合成されて、十
分に色収差が補正されるための条件である。条件式(5)
の範囲内を超えると、第１レンズ群Ｌ１で発生する色収
差の補正が不十分になってしまうので好ましくない。

【００４４】一般に、屈折光学系のアッべ数（分散値）
は、ｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ、Ｎ
Ｃ、ＮＦとしたとき、次式で表される。

【００４５】νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）

【００４６】一方、回折光学面でのｄ線による分散値ν
ｄは、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線の各波長をλｄ、λＣ、λＦと
したとき、νｄ＝λｄ／（λＦ一λＣ）で表され、νｄ
＝−３．４５となる。

【００４７】また、回折光学面の主波長における近軸的
な１次回折光の屈折力ψは、回折光学面の位相を表す前
式から２次項の係数をC₂としたとき、ψ＝−２・C₂で表
される。

【００４８】或るレンズ群で発生する色収差はψ／νに
比例するので、これに相当する量は回折光学面では、次
の通りとなる。

【００４９】 −２・C₂／（−３．４５）＝０．５７９７・C₂ … (6)

【００５０】また、屈折光学系ではこの量はΣ１／（ｆ
・ν）となる。従って、この和が０に近い程、そのレン
ズ群の色収差補正が十分に行われていることが分かる。

【００５１】実施例において、第２レンズ群Ｌ２の移動
量を少なくして、ズーム部のレンズ全長を短縮するに
は、第２レンズ群Ｌ２、全系の広角端、望遠端の焦点距
離をそれぞれｆ2 、ｆｗ、ｆｔとするとき、次の条件式
を満足することが好ましい。

【００５２】０．２５＜｜ｆ2 ／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ｜＜０．３５ …(7)

【００５３】条件式(7) は第２レンズ群Ｌ２の屈折力に
関するものであり、変倍に伴う収差変動を少なくしなが
ら所定の変倍比を効果的に得るためのものである。下限
値を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなり過ぎる
と小型化には有利になるが、べッツヴァール和が負の方
向に増大し、像面湾曲が大きくなると共に変倍に伴う収
差変動が大きくなり過ぎるので良くない。逆に、上限値
を超えると第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり過ぎ
て、レンズ全長が長くなってしまう。

【００５４】次に、実施例１〜３の数値実施例１〜３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
ズ厚又は空気間隔、niとνi は第ｉ番目のレンズのガラ
スの屈折率とアッべ数である。なお、数値実施例におけ
る最も像面側の屈折力を持たない１７面、１８面は、光
学フィルタ、フェースプレート等を表している。

【００５５】数値実施例１ f ＝4.19000 〜41.78 fno ＝1:1.85〜2.37 2ω＝59.6°〜 6.6° r1 = 14.921(非球面) d1 =0.70 n1 =1.84666 ν1 =23.8 r2 = 11.300 d2 =4.90 n2 =1.69680 ν2 =55.5 r3 = -263.343(回折面） d3 =可変 r4 = 11.229 d4 =0.50 n3 =1.83481 ν3 =42.7 r5 = 3.919 d5 =2.44 r6 = -5.438 d6 =0.50 n4 =1.67003 ν4 =47.3 r7 = 5.605 d7 =1.80 n5 =1.84666 ν5 =23.8 r8 = 350.015 d8 =可変 r9 = 0.000(絞り） d9 =1.00 r10= 5.130(非球面） d10 =3.02 n6 =1.58313 ν6 =59.4 r11=-2039.298 d11 =0.08 r12= 7.029 d12 =0.55 n7 =1.84666 ν7 =23.8 r13= 4.337 d13 = 可変 r14= 8.962(非球面） d14 =2.09 n8 =1.58313 ν8 =59.4 r15= -9.351 d15 =0.50 n9 =1.84666 ν9 =23.8 r16= -15.459 d16 =0.75 r17= ∞ d17 =3.27 n10 =1.51633 ν10 =64.2 r18= ∞

【００５６】非球面係数 1面Ｋ=-5.34084・10^-1 Ｂ= 6.74185・10^-6 Ｃ=-9.64841・10^-9 Ｄ= 2.43360・10^-10 Ｅ= 0.00000・10⁰ 10面Ｋ=-1.31216・10⁰ Ｂ= 4.96251・10^-4 Ｃ=-2.61862・10^-7 Ｄ= 3.09567・10^-8 Ｅ= 1.87661・10^-9 14面Ｋ=-1.97016・10^-1 Ｂ=-2.58615・10^-4 Ｃ= 2.43614・10^-7 Ｄ= 4.02213・10^-7 Ｅ=-1.92905・10^-8

【００５７】位相係数 3面 C₂=-6.49067・10^-4 C₄=3.43622・10^-6

【００５８】焦点距離 4.19 4.07 41.78 d3 0.52 7.32 11.66 d8 11.95 5.15 0.80 d13 5.45 2.36 5.37

【００５９】数値実施例２ f ＝4.19000 〜41.75 fno ＝1:1.85〜2.45 2ω＝59.6°〜 6.6° r1 = 16.059(非球面) d1 =0.70 n1 =1.84666 ν1 =23.8 r2 = 12.399 d2 =0.10 r3 = 12.343 d3 =4.60 n2 =1.69680 ν2 =55.5 r4 = -115.928(回折面） d4 =可変 r5 = 20.044 d5 =0.50 n3 =1.83481 ν3 =42.7 r6 = 4.936(非球面) d6 =2.20 r7 = -6.451(回折面） d7 =0.70 n4 =1.60311 ν4 =60.7 r8 = -26.325 d8 =可変 r9 = 0.000(絞り） d9 =1.00 r10= 4.702(非球面） d10 =2.70 n5 =1.58313 ν5 =59.4 r11= -254.183 d11 =0.08 r12= 7.971 d12 =0.55 n6 =1.84666 ν6 =23.8 r13= 4.274 d13 = 可変 r14= 7.324(非球面） d14 =2.40 n7 =1.48749 ν7 =70.2 r15= -7.852 d15 =0.50 n8 =1.84666 ν8 =23.8 r16= -9.884 d16 =0.75 r17= ∞ d17 =3.27 n9 =1.51633 ν9 =64.2 r18= ∞

【００６０】非球面係数 1面Ｋ=-7.63654・10^-1 Ｂ= 8.96265・10^-6 Ｃ=3.99567・10^-9 Ｄ= 0.00000・10⁰ Ｅ= 0.00000・10⁰ 6面Ｋ=-1.93285・10^-1 Ｂ= 1.97008・10^-4 Ｃ=1.70009・10^-5 Ｄ= 0.00000・10⁰ Ｅ= 0.00000・10⁰ 10面Ｋ=-1.23635・10⁰ Ｂ= 5.72033・10^-4 Ｃ=4.16392・10^-6 Ｄ=-4.05099・10^-7 Ｅ= 1.41200・10^-8 14面Ｋ=-2.64097・10⁰ Ｂ=-5.22539・10^-5 Ｃ=2.27981・10^-5 Ｄ=-1.19783・10^-6 Ｅ= 2.91817・10^-8

【００６１】位相係数 4面 C₂=-1.13061・10^-3 C₄=6.25966・10^-6 7面 C₂=-8.67646・10^-3 C₄=-1.66169・10^-4

【００６２】焦点距離 4.19 13.50 41.75 d4 0.50 7.32 11.68 d8 12.00 5.18 0.82 d13 5.67 3.44 7.53

【００６３】数値実施例３ f ＝4.19000 〜41.75 fno ＝1:1.85〜2.44 2ω＝59.6°〜 6.6° r1 = 15.874 d1 =0.70 n1 =1.84666 ν1 =23.8 r2 = 12.311 d2 =0.10 r3 = 12.308 d3 =4.60 n2 =1.69680 ν2 =55.5 r4 = -110.908(回折面） d4 =可変 r5 = 17.955 d5 =0.50 n3 =1.83481 ν3 =42.7 r6 = 4.856(非球面） d6 =2.20 r7 = -6.316(回折面） d7 =0.70 n4 =1.60311 ν4 =60.7 r8 = -31.296 d8 =可変 r9 = 0.000(絞り） d9 =1.00 r10= 4.743(非球面） d10 =2.70 n5 =1.58313 ν5 =59.4 r11= 516.605 d11 =0.08 r12= 7.272 d12 =0.55 n6 =1.84666 ν6 =23.8 r13= 4.165 d13 = 可変 r14= 7.478(非球面） d14 =2.40 n7 =1.48749 ν7 =70.2 r15= -7.398 d15 =0.50 n8 =1.84666 ν8 =23.8 r16= -9.458 d16 =0.75 r17= ∞ d17 =3.27 n9=1.51633 ν9 =64.2 r18= ∞

【００６４】非球面係数 4面Ｋ=-1.97516・10² Ｂ= 1.81711・10^-5 Ｃ=-7.53338・10^-9 Ｄ=-1.04227・10^-10 Ｅ= 0.00000・10⁰ 6面Ｋ=-7.82659・10^-1 Ｂ= 6.74067・10^-4 Ｃ= 5.62605・10^-5 Ｄ= 0.00000・10⁰ Ｅ= 0.00000・10⁰ 10面Ｋ=-1.29090・10⁰ Ｂ= 6.39965・10^-4 Ｃ= 3.53800・10^-6 Ｄ=-1.82729・10^-8 Ｅ= 1.82729・10^-8 14面Ｋ=-3.70606・10⁰ Ｂ= 2.46517・10^-4 Ｃ= 1.39476・10^-5 Ｄ=-1.20129・10^-6 Ｅ=-1.76827・10^-9

【００６５】位相係数 4面 C₂=-1.10208 ・10^-3 C₄= 4.86972 ・10^-6 7面 C₂= 8.20287 ・10^-3 C₄=-2.26796 ・10^-4

【００６６】焦点距離 4.19 13.60 41.75 d4 0.46 7.20 11.51 d8 11.87 5.13 0.82 d13 5.52 3.24 7.36

【００６７】なお、次表は前述の各条件式(1) 、(3) 、
(5) 、(7) と数値実施例１〜３の関係を示す。

【００６８】数値実施例１数値実施例２数値実施例３条件式(1) 2.844 3.410 3.479 条件式(3) 1.649 1.506 条件式(5) 9.64・10^-3 1.062・10^-2 1.078・10^-2 条件式(7) 0.296 0.323 0.318

【００６９】図４〜図１２は実施例１〜３の広角状態、
中間状態、望遠状態の収差図である。

【００７０】回折光学面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で２
値的に製作した光学素子であるバイナリオプテイックス
（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、図１２に示すようなキノフ
ォームと呼ばれる鋸状の形状にすることもできる。ま
た、これらの方法で製作した型によって成形により製造
してもよい。

【００７１】図１３は回折光学素子の断面図を示し、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１００％となるような
格子厚ｄの格子３を成形している。図１４はこの回折光
学素子の１次回折効率の波長依存性を示し、設計次数で
の回折効率は最適化した波長５３０ｎｍ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。

【００７２】図１５は図１３の格子形状を前述の数値実
施例１を作成した場合の場合の望遠端の軸上における空
間周波数に対するＭＴＦ（Modulation Transfer Functi
on）特性を示しており、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。

【００７３】更に、回折効率を改善するためには、次に
説明するような積層構造の回折光学素子にすることが好
ましい。そこで、図１６に示すような積層型の回折格子
を実施例における回折光学素子の格子形状とすることが
考えられる。基材１上に紫外線硬化樹脂（Ｎｄ＝１．４
９９、νｄ＝５４）から成る第１の回折格子４が構成さ
れ、その上に別の紫外線硬化樹脂（ｎｄ＝１．５９８、
νｄ＝２８）から成る第２の回折格子５が形成されてい
る。

【００７４】この材質の組み合わせでは、第１の回折格
子４の格子厚ｄｌはｄｌ＝１３．８μｍ、第２の回折格
子５の格子厚ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。図
１７はこの構成の回折光学素子の１次回折効率の波長依
存性を示し、このように積層構造の回折格子にすること
により、設計次数の回折効率は使用波長全域で９５％以
上の高い回折劾率が得られる。

【００７５】図１８はこの場合の空間周波数に対するＭ
ＴＦ特性を示し、積層構造の回折格子を用いることで、
低周波のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が得られ
ている。このように、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。

【００７６】なお、前述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を直接基材に形成してもよい。また、各格子の厚み
が必ずしも異なる必要はなく、材料の組み合わせによっ
ては図１９に示すように２つの格子厚を等しくできる。
この場合に、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。

【００７７】

【発明の効果】本発明に係る小型のズームレンズによれ
ば、第１レンズ群を正、負それぞれ１枚ずつの２枚のレ
ンズで構成し、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ような構成とすることにより、レ
ンズ枚数の削減を可能とし、光学性能を良好に維持した
ままレンズ全長の短縮化を達成することが可能になる。

【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３のレンズ断面図である。

【図４】実施例１の広角状態の収差図である。

【図５】実施例１の中間状態の収差図である。

【図６】実施例１の望遠状態の収差図である。

【図７】実施例２の広角状態の収差図である。

【図８】実施例２の中間状態の収差図である。

【図９】実施例２の望遠状態の収差図である。

【図１０】実施例３の広角状態の収差図である。

【図１１】実施例３の中間状態の収差図である。

【図１２】実施例３の望遠状態の収差図である。

【図１３】回折光学素子の断面図である。

【図１４】１次回折効率波長特性のグラフ図である。

【図１５】ＭＴＦ特性のグラフ図である。

【図１６】多層構造の回折光学素子の断面図である。

【図１７】１次回折効率波長特性多層構造のグラフ図で
ある。

【図１８】ＭＴＦ特性のグラフ図である。

【図１９】他の多層構造の回折光学素子の断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｌ１第１レンズ群Ｌ２第２レンズ群Ｌ３第３レンズ群Ｌ４第４レンズ群１基材２樹脂部３、４、５回折格子 △Ｍメリディオナル像面 △Ｓサジタル像面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に正の屈折力を有する第１
レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折
力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レン
ズ群を有し、少なくとも前記第２レンズ群と第４レンズ
群を移動させて変倍を行うと共に、フォーカシングを前
記第４レンズ群を移動させて行い、前記第１レンズ群は
正、負それぞれ１枚ずつの２枚のレンズで構成し、光軸
に対して回転対称な少なくとも１つ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１レンズ群の回折光学面は正の屈
折力を有する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】前記第１レンズ群全体、及びその負レン
ズの焦点距離をそれぞれｆ1 、ｆ1nとするとき、２．２＜｜ｆ1n／ｆ1 ｜＜４．５なる条件式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】前記第１レンズ群は前記回折光学面以外
に少なくとも１枚の非球面を有する請求項１に記載のズ
ームレンズ。
【請求項５】前記第２レンズ群は少なくとも２枚の負
レンズと１枚の正レンズを有する請求項１〜３の何れか
１つの請求項に記載のズームレンズ。
【請求項６】前記第２レンズ群は少なくとも２枚以上
の負レンズのみで構成した請求項１〜３の何れか１つの
請求項に記載のズームレンズ。
【請求項７】前記第２レンズ群は少なくとも１枚の前
記回折光学面を有する請求項５又は６に記載のズームレ
ンズ。
【請求項８】前記回折光学面は基板ガラス上に２つの
回折格子を積層して形成した積層型回折格子とした請求
項１に記載の小型のズームレンズ。