(57)【要約】【課題】  倍率色収差を始めとする諸収差が良好に補正された高性能なリアアタッチメントレンズを提供すること。【解決手段】  撮影光学系である主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長距離側に拡大可能なリアアタッチメントレンズにおいて、前記リアアタッチメントレンズは屈折レンズと屈折レンズを接合した接合レンズを少なくとも一枚は有し、前記接合レンズのうち最も物体側に配置された接合レンズの接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を有することを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系である主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長距離側に拡大可能なリアアタッチメントレンズにおいて、
前記リアアタッチメントレンズは屈折レンズと屈折レンズを接合した接合レンズを少なくとも一枚は有し、
前記接合レンズのうち最も物体側に配置された接合レンズの接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を有することを特徴とするリアアタッチメントレンズ。
【請求項２】
前記回折光学素子の有効径内における光軸からの距離ｒの位置での光路差関数の絶対値の最大値を｜Ψｍａｘ（ｒ）｜とした時に以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のリアアタッチメントレンズ。
｜Ψｍａｘ（ｒ）｜／（５８７．６×１０−６）  ＜  １３
【請求項３】
前記リアアタッチメントレンズ全系の焦点距離をｆとした時に、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のリアアタッチメントレンズ。
５０  ＜  ｜１／（φＤＯＥ×ｆ）｜
【請求項４】
物体側より順に正の屈折力を有する第１群とその像側に配置され負の屈折力を有する第２群とその像側に配置される後群を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリアアタッチメントレンズ。
【請求項５】
前記第１群は負レンズと正レンズの接合レンズからなり、前記第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズからなり、前記第３群は少なくとも１枚の正レンズと負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリアアタッチメントレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長焦点距離に拡大可能なリアアタッチメントレンズに関し、例えば銀塩フィルムカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮影光学系のリアアタッチメントレンズに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮影光学系である主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長焦点距離に拡大可能な種々のリアアタッチメントレンズが広く知られている。
【０００３】
このようなリアアタッチメントレンズを用いることで、主レンズの焦点距離を容易に拡大することができ、また主レンズの物体側に装着して焦点距離を拡大させるフロントアタッチメントレンズに比べて光学系全体が小型化でき有利であった。
【０００４】
一般にリアアタッチメントレンズはそれ自体が無収差になるように設計されていたとしても、拡大倍率が大きくなるほど、それに比例して主レンズの残存収差を拡大し画質を劣化させている。例えば拡大倍率が２倍であった場合は、単純にコマ収差や倍率色収差等の横収差は２倍に拡大され、画質が劣化する。また、球面収差や像面湾曲そして軸上色収差等の縦収差は、拡大倍率の自乗倍、つまりこの場合は４倍に拡大される。しかし、リアアタッチメントレンズの場合主レンズのＦナンバーも２倍に拡大、つまり暗くなるため、単位焦点深度当たりの収差は結局は２倍に拡大され低下していくことになる。
【０００５】
特にリアアタッチメントレンズを使用することの多い望遠レンズでは、焦点距離が伸びるに従って、色収差が低下する傾向にある。そして、従来リアアタッチメントレンズを装着した際には、特に拡大された倍率色収差が画質劣化の主原因となっていた。この倍率色収差を良好に補正するためにリアアタッチメントレンズに強い色収差補正能力を有する回折光学素子を用いる提案が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１では主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長焦点距離に拡大可能なリアアタッチメントレンズにおいて近軸軸上光線よりも瞳近軸光線のレンズ内を通過する位置が比較的高い像面側に回折光学素子を用いる例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８３８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、倍率色収差を補正するために回折面に比較的大きなパワーを与えている。そのため回折光学素子の格子数（格子壁面の数）が増え、格子壁面で発生する不要光が多くなる傾向にある。リアアタッチメントレンズに回折光学素子を用いた場合、回折面と像面が比較的近くに存在するため、回折光学素子の格子壁面で発生した不要光は像面に到達しやすい。像面に到達する不要光は画質の劣化を招くため好ましくない。回折光学素子を用いたリアアタッチメントレンズにおいて倍率色収差を始めとする諸収差を良好に補正しながら、かつ回折光学素子の格子壁面で発生する不要光も十分に低減させることは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、倍率色収差を始めとする諸収差が良好に補正された高性能なリアアタッチメントレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系である主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長距離側に拡大可能なリアアタッチメントレンズにおいて、
前記リアアタッチメントレンズは屈折レンズと屈折レンズを接合した接合レンズを少なくとも一枚は有し、
前記接合レンズのうち最も物体側に配置された接合レンズの接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば倍率色収差を始めとする諸収差が良好に補正された高性能なリアアタッチメントレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１のリアアタッチメントレンズの断面図
【図２】実施例２のリアアタッチメントレンズの断面図
【図３】実施例３のリアアタッチメントレンズの断面図
【図４】実施例４のリアアタッチメントレンズの断面図
【図５】実施例５のリアアタッチメントレンズの断面図
【図６】撮像光学系である主レンズの断面図
【図７】主レンズに実施例１のリアアタッチメントレンズを装着した際の断面図
【図８】主レンズに実施例１のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【図９】主レンズに実施例２のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【図１０】主レンズに実施例３のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【図１１】主レンズに実施例４のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【図１２】主レンズに実施例５のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【図１３】主レンズの無限遠合焦時の縦収差図
【図１４】本発明に係わる回折光学素子の説明図
【図１５】本発明に係わる回折光学素子の説明図
【図１６】本発明に係わる回折光学素子の説明図
【図１７】本発明に係わる図１４の回折光学素子の回折効率の波長依存特性の説明図
【図１８】本発明に係わる図１５の回折光学素子の回折効率の波長依存特性の説明図
【図１９】本発明に係わる図１６の回折光学素子の回折効率の波長依存特性の説明図
【図２０】本発明との比較例のリアアタッチメントレンズの断面図
【図２１】主レンズに本発明との比較例のリアアタッチメントレンズを装着した際の縦収差図（無限遠合焦時）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のリアアタッチメントレンズは、撮影光学系である主レンズの像面側に装着し、主レンズの焦点距離を長距離側に拡大する。
【００１４】
図１〜５は、本発明の実施形態にかかわるリアアタッチメントレンズの断面図である。
【００１５】
図６は、主レンズＬＭの断面図である。
【００１６】
図７は、主レンズＬＭに本発明の実施例１のリアアタッチメントレンズを装着した際の断面図である。
【００１７】
図８〜１２は主レンズＬＭに本発明の実施例１〜５のリアアタッチメントレンズを装着した際の、無限遠に合焦時の縦収差図である。
【００１８】
図１３は主レンズＬＭの無限遠に合焦時の縦収差図である。
【００１９】
図１〜７及び図２０のレンズ断面図において左側が物体側（前方、拡大側）、右側が像側（後方、縮小側）である。ＬＡはリアアタッチメントレンズ、ＬＭは主レンズを表す。ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とする時、Ｌｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は第ｉレンズ群を表す。ＳＰは開口絞りであり、ＩＰは像面である。ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として用いる際には像面はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また銀塩フィルムカメラ用として用いる際には、像面はフィルム面に相当する。ＯＡは光軸を表す。さらにＤＯＥは回折光学素子を表す。
【００２０】
図８〜１３及び図２１の収差図において、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線を表す。ΔＭ、ΔＳはそれぞれｄ線のメリディオナル像面、サジタル像面を表す。また歪曲収差はｄ線によって表している。またＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００２１】
各実施例のリアアタッチメントレンズは屈折レンズ同士の接合レンズを少なくとも１枚は有している。そしてその接合レンズのうち最も物体側に配置された物の接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を設けている。したがって回折光学素子のパワーをφＤＯＥとした時に、φＤＯＥは負の値となる。
【００２２】
回折光学素子のパワーφＤＯＥについて説明する。回折光学素子の位相差関数Φ（ｒ，ｍ）は光路差関数Ψ（ｒ）を用いて以下の式で表される。
Φ（ｒ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）×Ψ（ｒ）  ・・・（ａ）
Ψ（ｒ）＝Ｃ２×ｒ２＋Ｃ4×ｒ４＋Ｃ６×ｒ６＋・・・＋Ｃ２ｎ×ｒ２ｎ  ・・・（ｂ）
なお、ここでｍは回折次数、λ０は基準波長であり、ｒは光軸からの距離である。またＣ２ｉ（ｉ＝１，２，・・・,ｎ）は第２ｉ次の位相係数である。このとき、任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対する回折光学素子のパワーφＤＯＥは以下の式で表される
φＤＯＥ＝−２×Ｃ２×ｍ×λ／λ0              ・・・（ｃ）
次に回折光学素子を用いた場合の色収差補正について説明する。一般に、硝材やプラスチック等の屈折材料のアッベ数νｄと部分分散比θｇＦはｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線における屈折率をそれぞれＮｄ、Ｎｇ、ＮＣ、ＮＦとした時に以下の式で表される。
【００２３】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）      ・・・（ｄ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）  ・・・（ｅ）
一方、回折光学素子のアッベ数νｄＤＯＥと部分分散比θｇＦＤＯＥはｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の各波長をλｄ、λｇ、λＣ、λＦとした時に以下の式で表される。
【００２４】
νｄＤＯＥ＝λｄ／（λＦ−λＣ） ・・・（ｆ）
θｇＦＤＯＥ＝（λｇ−λＦ）／（λＦ−λＣ）   ・・・（ｇ）
これにより計算するとνｄＤＯＥ＝−３．４５、θｇＦＤＯＥ＝０．２９６となり、一般的な光学材料である硝材と比べると、強い異常分散性を持ち高い色収差補正能力を有することがわかる。
【００２５】
また、光学系の色収差は軸上色収差係数Ｌと倍率色収差係数Ｔを用いて以下のように表すことができる。
【００２６】
Ｌ＝Σｈｊ２×φｊ／νｊ  （ｊ＝１，２，・・・，ｋ）  ・・・（ｈ）
Ｔ＝Σｈｊ×Ｈｊ×φｊ／νｊ  （ｊ＝１，２，・・・，ｋ）     ・・・（ｉ）
ここでｈｊ、Ｈｊ、φｊ、νｊはそれぞれ光学系中の第ｊ面における、近軸軸上光線の高さ、瞳近軸光線の高さ、屈折力、アッベ数である。上述の式（ｈ）及び（ｉ）は光学系中に回折光学素子が存在する場合にも成り立ち、φｊ、νjにそれぞれφＤＯＥとνｄＤＯＥの値を代入すれば良い。
【００２７】
リアアタッチメントレンズ中に回折光学素子を配置して倍率色収差補正を行う場合について以下で説明する。
【００２８】
一般的にリアアタッチメントレンズ中には開口絞りはなく装着する主レンズ中に開口絞りが存在する。したがってリアアタッチメントレンズの中では近軸軸上光線の高さｈｊも瞳近軸光線の高さＨｊも常に正の値を取る。リアアタッチメントレンズ全系の屈折力は本質的に負であり、一般的な光学材料のアッベ数νｄは常に正の値を取るため、リアアタッチメントレンズ中の前述の式（ｉ）で表される倍率色収差係数は負の値を取りやすい。リアアタッチメントレンズ中に回折光学素子を配置した場合、回折光学素子のアッベ数は負の値を取るため、パワーφDOEも負にすれば、回折光学素子部分の倍率色収差係数は正となり、他の部分で発生する倍率色収差を低減することができる。回折光学素子のパワーが正であれば倍率色収差を低減させることができずに好ましくない。
【００２９】
次に回折光学素子を配置する位置についても説明する。前述の式（ｉ）からわかるように各面で発生する倍率色収差係数は近軸軸上光線の通過する高さｈｊと瞳近軸光線の通過高さＨｊの積に依存する。つまり、回折光学素子を配置する場所としてはｈｊとＨｊの積が比較的大きくなる所であればより少ないパワーを回折光学素子に与えるだけで倍率色収差を低減することができ望ましい。しかし、リアアタッチメントレンズ中では近軸軸上光線の高さｈｊは物体側から像面に向かって減少していくのに対して、瞳近軸光線の高さＨｊは増加していく傾向にある。したがって、リアアタッチメントレンズ中ではｈｊとＨｊの積の値は大きくは変わらず、回折光学素子のパワーが同じであればどこに配置しても倍率色収差補正効果に大差はない。このように近軸的には回折光学素子のパワーが同じであれば、リアアタッチメントレンズ中のどこに回折光学素子を配置しても大差はないが、ここで同じパワーの回折光学素子をリアアタッチメントレンズの物体側と像側に配置した場合について考える。
【００３０】
リアアタッチメントレンズの物体側では当然瞳近軸光線の高さＨｊは低く、近軸軸上光線の高さｈｊは高い。像面側に配置した場合は逆になる。倍率色収差の低減を考える場合、前述の式（ａ）及び（ｂ）で表される位相差関数Φ（ｒ，ｍ）及び光路差関数Ψ（ｒ）中の光軸からの距離ｒは、瞳近軸光線の高さＨｊで考えることもできる。今、回折光学素子のパワーが同じ場合を考えているので、単純化のために物体側と像側に配置した回折光学素子の位相係数Ｃ２ｉの値が全て同じでｍ＝１（１次の回折）とする。この場合、光軸からの距離ｒの値が大きければ当然Φ（ｒ，ｍ）及びΨ（ｒ）の絶対値は大きくなる傾向にある。Φ（ｒ，ｍ）やΨ（ｒ）の値が大きいということは、回折光学素子を構成する回折格子の数もしくは輪帯数が多くなることに相当する。そして、画質を劣化させる原因となる不要光を発生させる格子壁面の数も多くなることになる。したがって、不要光を低減させるためには回折光学素子のパワーが同じ場合でも、格子壁面の数がより少なくなる物体側に回折光学素子を配置する方が好ましい。また、逆に考えると回折格子の数もしくは輪帯数の数が同じであれば、物体側にリアアタッチメントレンズを配置した方が回折光学素子にパワーをつけられることになり、その分倍率色収差をより良好に補正することができて好ましい。
【００３１】
また回折光学素子は防塵性、組立作業性、機械強度を向上させるためには、接合面に配置することが好ましい。
【００３２】
したがって、リアアタッチメントレンズにおいては、負のパワーを持つ回折光学素子を最も物体側の接合面に配置することが、倍率色収差の低減、不要光の低減、防塵性や組立作業性の面から好ましい。
【００３３】
また、各実施例のリアアタッチメントレンズは、回折光学素子の有効径内における光軸からの距離ｒの位置での前述の式（ｂ）で表される光路差関数の絶対値の最大値を｜Ψｍａｘ（ｒ）｜とした時に以下の条件を満足することを特徴としている。
【００３４】
｜Ψｍａｘ（ｒ）｜／（５８７．６×１０−６）  ＜  １３       ・・・（１）
上記の式（１）の左辺は光路差をｄ線の波長で割ったものであり回折光学素子の輪帯数に相当する量である。輪帯数が多ければ当然回折格子の格子壁面の数も多くなり、格子壁面で発生する不要光の画質への影響が多くなる。式（１）の範囲内であれば、輪帯数そして格子壁面の数が増えすぎず、不要光の画質への影響も実用上問題ないレベルに抑えることができる。式（１）の上限を超えると不要光が多くなり好ましくない。
【００３５】
なお式（１）は有効径内の輪帯数で表しているが、回折光学素子において、組み付け誤差等を考慮して有効径外にも輪帯及び格子壁面が存在する場合がある。この場合有効径外の輪帯に付随した格子壁面によっても不要光が発生し画質に影響を及ぼす可能性がある。したがって、回折光学素子の外径内において格子壁面の数が上記式（１）の上限を超えなければ、有効径内外の格子壁面による不要光の影響も抑えられてなお好ましい。
【００３６】
さらに式（１）は以下の範囲とすることがより好ましい。
【００３７】
２  ＜  ｜Ψｍａｘ（ｒ）｜／（５８７．６×１０−６）  ＜  １３   ・・・（１a）
式（１ａ）の下限を下回ると、回折光学素子による色収差補正効果を十分に発揮できないので好ましくない。
【００３８】
さらに、各実施例のリアアタッチメントレンズはリアアタッチメントレンズ全系の焦点距離をｆとした時に、以下の条件を満足することを特徴としている。
【００３９】
５０  ＜  ｜１／（φＤＯＥ×ｆ）｜      ・・・（２）
上記の式（２）の左辺は、全系の焦点距離の逆数つまり全系の屈折力と回折光学素子のパワーの比を表している。式（２）の下限を下回ると、相対的に回折光学素子のパワーが強くなり、画質に影響を及ぼす不要光を発生しやすくなる。また倍率色収差以外の収差、特に軸上色収差を低下させてしまうため好ましくない。
【００４０】
さらに式（２）は以下の範囲とすることがより好ましい。
【００４１】
５０  ＜  ｜１／（φＤＯＥ×ｆ）｜  ＜  １２０    ・・・（２ａ）
式（２ａ）の上限を上回ると、相対的に回折光学素子のパワーが弱くなり、十分な色収差補正効果を発揮できないので好ましくない。
【００４２】
また、各実施例のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群とその像側に配置され負の屈折力を有する第２群とその像側に配置される第３群から成っている。このような構成とすることで色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる。
【実施例１】
【００４３】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、リアアタッチメントレンズについて説明する。図１のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に回折光学素子を有している。第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成り、第３群は２組正レンズと負レンズの接合レンズから成る。実施例１の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−１．０４１×１０−４であり、前述の式（１）で表される数値は５．８５である。また全系の焦点距離ｆは−１０９．０９である。さらに前述の式（２）で表される数値は８８．０２となる。
【００４４】
実施例１ではリアアタッチメントレンズの最も物体側の接合レンズの接合面に回折光学素子を配置することで、不要光の原因となる格子壁面の数を低減させながら図８の収差図からわかるように倍率色収差を良好に補正できている。
【実施例２】
【００４５】
以下、図２を参照して、本発明の第２の実施例による、リアアタッチメントレンズについて説明する。図２のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に回折光学素子を有している。第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成り、第３群は正の単レンズと正レンズと負レンズの接合レンズから成る。実施例２の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−１．７３４×１０−４であり、前述の式（１）で表される数値は１２．０１である。また全系の焦点距離ｆは−１１３．５４である。さらに前述の式（２）で表される数値は５０．７８となる。
【００４６】
実施例２ではリアアタッチメントレンズの最も物体側の接合レンズの接合面に回折光学素子を配置することで、不要光の原因となる格子壁面の数を低減させながら図９の収差図からわかるように倍率色収差を良好に補正できている。
【実施例３】
【００４７】
以下、図３を参照して、本発明の第３の実施例による、リアアタッチメントレンズについて説明する。図３のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に回折光学素子を有している。第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成り、第３群は２枚の負レンズと正レンズから成る。実施例３の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−１．９０１×１０−４であり、前述の式（１）で表される数値は７．５９である。また全系の焦点距離ｆは−９１．０８である。さらに前述の式（２）で表される数値は５７．７４となる。
【００４８】
実施例３ではリアアタッチメントレンズの最も物体側の接合レンズの接合面に回折光学素子を配置することで、不要光の原因となる格子壁面の数を低減させながら図１０の収差図からわかるように倍率色収差を良好に補正できている。
【実施例４】
【００４９】
以下、図４を参照して、本発明の第４の実施例による、リアアタッチメントレンズについて説明する。図４のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に回折光学素子を有している。第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成り、第３群は２枚の負レンズと２枚の正レンズから成る。実施例４の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−１．６９６×１０−４であり、前述の式（１）で表される数値は７．８６である。また全系の焦点距離ｆは−１０７．５１である。さらに前述の式（２）で表される数値は５４．８４なる。
実施例４ではリアアタッチメントレンズの最も物体側の接合レンズの接合面に回折光学素子を配置することで、不要光の原因となる格子壁面の数を低減させながら図１１の収差図からわかるように倍率色収差を良好に補正できている。
【実施例５】
【００５０】
以下、図５を参照して、本発明の第５の実施例による、リアアタッチメントレンズについて説明する。図５のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に回折光学素子を有している。第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成り、第３群は正レンズと負レンズの接合レンズと正レンズから成る。実施例５の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−９．４９２×１０−５であり、前述の式（１）で表される数値は４．００である。また全系の焦点距離ｆは−１４０．９６である。さらに前述の式（２）で表される数値は７４．７４となる。
【００５１】
実施例５ではリアアタッチメントレンズの最も物体側の接合レンズの接合面に回折光学素子を配置することで、不要光の原因となる格子壁面の数を低減させながら図１２の収差図からわかるように倍率色収差を良好に補正できている。
【００５２】
なお、各実施例において回折光の設計次数ｍは１であり設計波長λ０はｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）である。さらに、各実施例において回折光学素子には光軸からの距離ｒの４乗以降の項を用いた非球面効果を持たせて、色収差以外の球面収差、コマ収差、像面湾曲等の諸収差も良好に補正している。
【００５３】
以上のように各実施例によれば、倍率色収差を始めとする諸収差が良好に補正された高性能なリアアタッチメントレンズを得ることができる。
【００５４】
次に、撮像光学系である主レンズの例について説明する。図６の主レンズＬＭはリアアタッチメントレンズを装着する主レンズの一例であり、焦点距離２９３．７６ｍｍ、Ｆナンバー２．９１の望遠レンズである。この望遠レンズは正の屈折力を有する第１群と負の屈折力を有する第２群と正の屈折力を有する第３群からなる。またこのレンズの第２群はフォーカス群であり、物体距離が無限から至近に近づくにつれて像面側に移動する。なおこの主レンズは本発明のリアアタッチメントレンズが装着されるレンズの一例であり、これに限定するものではない。
【００５５】
ここで、各実施例のリアアタッチメントレンズ内に配置された回折光学素子の構成について説明する。各実施例のリアアタッチメントレンズ内に配置された回折光学素子は光軸に対して回転対称な回折格子から成っている。
【００５６】
回折光学素子を構成する回折光学部の構成としては、図１４に示すような空気層を挟んで２つの回折格子を積層した２積層構成のものや、同じく図１５に示すような空気層を挟んで３つの回折格子を積層した３積層構成のものが適用できる。
更に、図１６に示すような格子部の格子厚が同一の２つの回折格子を密着した密着２層構成のもの等が適用可能である。
【００５７】
図１４の回折光学素子１は、基材（例えばレンズ）４上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折格子６を形成して、第１の素子部２を構成している。又、もう１つの基材（例えばレンズ）５上に前記と異なる紫外線硬化樹脂からなる第２の回折格子７を形成して、第２の素子部３を構成している。そして第１、第２の素子部２、３を空気層８を介して近接配置した構成になっている。
【００５８】
第１、第２の回折格子６、７で回折光学部（回折光学面）を構成している。これら第１、第２の素子部２、３を合わせて、１つの回折光学素子としての働きをなしている。この時、第１の回折格子６の格子部６ａの格子厚はｄ１、第２の回折格子７の格子部７ａの格子厚はｄ２である。
【００５９】
格子部６ａ、７ａの向きは、第１の回折格子６は上から下に向かうに連れ、格子部６ａの格子厚が単調減少するが、一方第２の回折格子７は上から下に向かうに連れ、格子部７ａの格子厚が単調増加する方向である。また、図１４に示したように入射光を左側から入れると、右斜め下方向に進むのが１次光であり、直進するのが０次光である。
【００６０】
図１７は、図１４に示す２積層構成の回折光学部における設計次数である１次回折光及び設計次数±１次である０次回折光、２次回折光の回折効率の波長依存特性である。１次項の回折効率は図の左側の縦軸で、０次光、２次光の回折効率は図の右側の縦軸で表している。
【００６１】
なお素子構成としては、第１の回折格子６の材料は（ｎｄ１，νｄ１）＝（１．６３６，２２．８）で格子部６ａの格子厚ｄ１＝７．８８μｍである。第２の回折格子７の材料は（ｎｄ２，νｄ２）＝（１．５２４，５１．６）で格子部７ａの格子厚ｄ２＝１０．７１μｍである。空気間隔Ｄ＝１．５μｍとしている。
【００６２】
図１７からわかるように、設計次数光（１次光）の回折効率は使用波長全域で約９０％以上の高い回折効率で、不要回折次数光（０、２次光）の回折効率も使用波長全域で約５％以下と抑制されている。
【００６３】
図１５の回折光学素子は、基材４上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折格子６を形成して第１の素子部２を構成している。もう１つの基材５上に前記と同じ紫外線硬化樹脂からなる第２の回折格子７を形成した後、その上に異なる紫外線効果樹脂から成る第３の回折格子９を形成し素子部３としている。そして第１の素子部２と第２の素子部３を、空気層８を介して近接配置させている。これら３つの回折格子６、７、９を合わせて、１つの回折光学部（回折光学面）としての働きをなしている。この時、第１の回折格子６の格子部６ａの格子厚はｄ１である。第２、第３の回折格子７、９の格子部７ａ、９ａの格子厚はｄ２である。格子部の向きは、第１の回折格子６及び第２の回折格子７とも上から下に向かうに連れ格子厚が単調増加する方向である。
【００６４】
なお、第３の回折格子９は第２の回折格子７と逆である。また、図１５に示したように入射光を左側から入れると、右斜め下方向に進むのが１次光であり、直進するのが０次光である。
【００６５】
図１８は、図１５に示す３積層構成の回折光学部における設計次数である１次回折光及び設計次数±１次である０次回折光、２次回折光の回折効率の波長依存特性である。１次項の回折効率は図の左側の縦軸で、０次光、２次光の回折効率は図の右側の縦軸で表している。
【００６６】
なお素子構成としては、第１の回折格子６の材料は（ｎｄ１，νｄ１）＝（１．６３６，２２．８）で、格子部６ａの格子厚ｄ１＝２．８３μｍである。第２、第３の回折格子７、９の材料は（ｎｄ２−１，νｄ２−１）＝（１．５２４，５１．６）と（ｎｄ３−２，νｄ３−２）＝（１．６３６，２２．８）で格子部７ａ、９ａの格子厚ｄ２＝７．８８μｍで、空気間隔Ｄ＝１．５μｍとしている。
【００６７】
図１８からわかるように、図１７と同様に設計次数光（１次光）の回折効率は使用波長全域で約９０％以上の高い回折効率で、不要回折次数光（０、２次光）の回折効率も使用波長全域で約５％以下と抑制されている。
【００６８】
図１６の回折光学素子は、基材４上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折格子６を形成して第１の素子部２を構成している。もう１つの基材５上に前記と異なる紫外線硬化樹脂からなる第２の回折格子７を形成して、第２の素子部３を構成している。第１、第２の回折格子６、７の格子部６ａ、７ａの格子厚は同じ格子厚ｄであり、図１６の回折光学素子は双方を密着させた構成になっている。
【００６９】
これら２つの回折格子を合わせて、１つの回折光学部（回折光学面）としての働きをなしている。格子部６ａ、７ａの格子の向きは、第１の回折格子６は上から下に向かうに連れ格子厚が単調増加するが、一方第２の回折格子７は上から下に向かうに連れ格子厚が単調減少する方向である。また、図１６に示したように入射光を左側から入れると、右斜め下方向に進むのが１次光であり、直進するのが０次光である。
【００７０】
図１９は、図１６に示す密着２層構成の回折光学部における設計次数である１次回折光及び設計次数±１次である０次回折光、２次回折光の回折効率の波長依存特性を示す。１次項の回折効率は図の左側の縦軸で、０次光、２次光の回折効率は図の右側の縦軸で表している。
【００７１】
因みに素子構成としては、第１の回折格子６の材料は（ｎｄ１，νｄ１）＝（１．５６７，４６．６）で、第２の回折格子７の材料は（ｎｄ２，νｄ２）＝（１．５０４，１６．３）である。格子部６ａ、７ａは同一の格子厚ｄ＝９．２９μｍとしている。
【００７２】
図１９からわかるように、図１７、図１８より設計次数光（１次光）の回折効率は使用波長全域で約９９．５％以上のかなり高い回折効率で、不要回折次数光（０、２次光）の回折効率も使用波長全域で約０．０５％以下とかなり抑制されている。
【００７３】
前述のように、本発明に用いる回折光学素子について説明したが、回折効率等の基本性能が前述の回折光学部と同等以上であれば、これらの構成に限定されるものではない。
各実施例における回折光学素子の製法としては、バイナリオプティクス形状をフォトレジストにより直接レンズ表面（基板）に回折光学部を成形して形成する方法がある。この方法によって作成した型を用いるレプリカ成形やモールド成形を行う方法が適用可能である。また、鋸状形状のキノフォームにすれば、回折効率が上がり、理想値に近い回折効率が期待できる。
【００７４】
なお、図１４〜図１６の回折光学素子は間に空気層を挟むかどうかに関わらず、２つ以上の向かい合う回折格子の山、谷の周期構造から成っている。これは図１４及び図１６の回折光学素子では６ａと７ａの回折格子の周期構造であり、図１５の回折光学素子では６ａ、７ａ及び９ａの周期構造がこれにあたる。図１４〜図１６のどのタイプの回折光学素子においても、周期構造の繰り返しパターンの最小単位が一つの輪帯にあたり、周期構造の繰り返しの数だけ輪帯が存在することになる。したがって回折光学素子内の壁面数もこの周期構造の繰り返しの数に付随したものとなる。したがって図１４〜図１６のどのタイプの回折光学素子においても前述の式（１）で表される輪帯数はこの周期構造の繰り返しの数となる。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７６】
以下、数値実施例１〜５のリアアタッチメントレンズの具体的な数値データを表１〜５に示す。また主レンズの具体的な数値データを表６に示す。それぞれの光学系において面番号は物体側から順に数えている。Ｒは曲率半径、Ｄは面間隔、Ｎｄ、νｄはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を表す。
【００７７】
また、各実施例において回折面は面番号の後に（回折）と記している。さらに前述の（ａ）式の位相差関数の位相係数を与えることで表している。
【００７８】
なお、各位相係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
さらに、表７に前述の条件式（１）〜（２）に相当する数値を示す。
なお、数値実施例１〜５において、主レンズＬＭの最も像側の面からリアアタッチメントレンズＬＡの最も物体側の面までの光軸上の空気間隔は４．７９ｍｍに設定して収差図を出している。
【００７９】
また図２０及び図２１に、本発明との比較として、最も像側に配置された接合レンズの接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を配置した例の、断面図と無限遠合焦時の収差図を示す。
【００８０】
また表８に本発明との比較として、最も像側に配置された接合レンズの接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を配置した例の具体的データを示す。
【００８１】
図２０のリアアタッチメントレンズは物体側から順に正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群、正の屈折力を有する第３群から成っている。第１群は負レンズと正レンズの接合レンズから成り、第２群は２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚接合レンズから成る。第３群は正の単レンズと負レンズと正レンズの接合レンズから成り、その接合面に負のパワーを持つ回折光学素子を有する。この比較例の回折光学素子のパワーφＤＯＥは−１．７７５×１０−４であり、前述の式（１）で表される数値は２７．００である。この比較例では、前記実施例２と同程度まで色収差を補正できているが、最も像側の接合面に回折光学素子を配置しているため、実施例２と比べて回折光学素子のパワーφＤＯＥは小さいにも関わらず輪帯数は２７と多い。当然壁面の数も多くなる。したがって格子壁面で発生する不要光によるフレアもその分だけ多くなる。また、回折光学素子が比較的像面の近くに配置されているため発生した不要光は像面に容易に到達し、結局、この比較例では不要光によるフレアは実用上適さないレベルとなる。
【００８２】
なお、この比較例において、主レンズＬＭの最も像側の面からリアアタッチメントレンズＬＡの最も物体側の面までの光軸上の空気間隔も４．７９に設定して収差図を出している。
【００８３】
［表１］
数値実施例１                              
単位 mm                                   
面番号 R              D      Nd           νd    光線有効径
1      113.892       2.00   1.83481       42.7   26.80
2(回折)25.983        7.85   1.62588       35.7   24.99
3      -67.284       5.65                        23.84
4      -60.089       1.30   1.77250       49.6   20.02
5      17.466        10.44  1.61340       44.3   20.34
6      -24.323       1.30   1.83481       42.7   21.35
7      87.254        0.40                        22.72
8      44.837        11.12  1.51823       58.9   23.79
9      -19.027       1.60   1.59282       68.7   25.26
10     -160.145      3.34                        27.41
11     -34.313       1.80   1.84666       23.8   27.89
12     -60.205       5.90   1.61340       44.3   29.83
13     -24.949                            
非球面データ                              
第2面(回折面) 
C2=5.20727E-05    C4=-3.42127E-07   C6=2.60440E-09    C8=-2.46989E-11  
C10=7.98709E-14   C12=-8.63214E-18  C14=2.76153E-18   C16=-2.49418E-20  
C18=7.81422E-23   C20=-7.15033E-26
各種データ                                
焦点距離      -109.09                          
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  -5.50                            
後側主点位置  -55.66                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -40.580                     
2      2      31.050               
3      4      -17.390                     
4      5      18.310               
5      6      -22.660                     
6      8      27.410               
7      9      -36.580                     
8      11     -97.340                     
9      12     65.300               
【００８４】
［表２］
数値実施例２                              
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd           νd    光線有効径
1      202.352       1.80   1.83481       42.7   27.00
2(回折)42.651        5.80   1.58144       40.8   25.00
3      -56.713       7.22                        25.00
4      -42.867       1.40   1.77250       49.6   25.00
5      16.108        14.18  1.65412       39.7   25.00
6      -16.476       1.40   1.80400       46.6   25.00
7      74.883        0.15                        26.00
8      50.297        5.27   1.51742       52.4   28.00
9      -74.572       3.05                        29.00
10     -33.884       1.40   1.84666       23.9   30.00
11     -71.275       7.21   1.51742       52.4   32.00
12     -22.626                            
非球面データ                              
第2面(回折面)
C2=8.67244E-05   C4=-2.80246E-07  C6=7.90635E-10   C8=-7.10862E-12  
C10=1.72704E-14  C12=0.00000E+00  C14=0.00000E+00  C16=.00000E+00
C18=.00000E+00   C20=.00000E+00
各種データ                                
焦点距離      -113.54                          
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  -7.74                            
後側主点位置  -56.17                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -64.350                     
2      2      43.090               
3      4      -15.000                     
4      5      15.040               
5      6      -16.680                     
6      8      58.900               
7      10     -77.620                     
8      11     60.990               
【００８５】
［表３］
数値実施例３                              
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd           νd    光線有効径
1      77.804        1.40   1.83481       42.7   26.56
2(回折)20.736        10.33  1.59551       39.2   24.59
3      -50.273       2.48                        22.98
4      -59.688       1.40   1.77250       49.6   20.36
5      15.398        15.98  1.65412       39.7   20.61
6      -13.867       1.20   1.77250       49.6   21.82
7      -78.061       1.68                        23.60
8      -33.806       1.60   1.84666       23.9   23.74
9      117.641       0.15                        26.06
10     88.456        10.83  1.61340       44.3   26.67
11     -21.668       0.15                        29.15
12     -55.705       1.70   1.59240       68.3   28.86
13     2290.478                           
非球面データ                              
第2面(回折面)
C2=9.50688E-05   C4=-4.15251E-07  C6=-1.81183E-09  C8=1.44538E-11
C10=-5.91010E-14 C12=0.00000E+00  C14=0.00000E+00  C16=0.00000E+00
C18=0.00000E+00  C20=0.00000E+00
各種データ                                
焦点距離      -91.08                           
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  3.55                             
後側主点位置  -33.47                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -34.030                     
2      2      26.190               
3      4      -15.720                     
4      5      14.230               
5      6      -22.010                     
6      8      -30.870                     
7      10     29.480               
8      12     -94.200                     
【００８６】
［表４］
数値実施例４                              
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd     νd    光線有効径
1      96.755        2.30   1.83481       42.7   26.68
2(回折)21.265        6.72   1.59551       39.2   24.45
3      -60.976       4.87                        23.96
4      -65.610       1.40   1.77250       49.6   20.29
5      15.299        15.85  1.65412       39.7   20.75
6      -15.639       1.20   1.77250       49.6   22.33
7      -126.455      0.76                        24.10
8      -68.311       4.34   1.69895       30.1   24.21
9      -32.298       0.87                        25.36
10     -26.914       1.60   1.84666       23.9   25.39
11     112.870       0.60                        28.42
12     104.771       10.36  1.65412       39.7   29.55
13     -23.750       0.150                       31.600
14     -169.907      1.7    1.7725        49.6   31.3
15     205.093                            
非球面データ                              
第2面(回折面) 
C2=8.48072E-05   C4=-2.82766E-07  C6=-1.17467E-09  C8=4.91580E-13   
C10=1.02029E-14  C12=0.00000E+00  C14=0.00000E+00  C16=0.00000E+00
C18=0.00000E+00  C20=0.00000E+00
各種データ                                
焦点距離      -107.51                          
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  -4.65                            
後側主点位置  -49.84                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -32.920                     
2      2      27.430               
3      4      -15.940                     
4      5      14.830               
5      6      -23.210                     
6      8      83.510               
7      10     -25.530                     
8      12     30.570               
9      14     -120.050                    
【００８７】
［表５］
数値実施例５                              
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd            νd    光線有効径
1      71.979        1.50   1.83481       42.7   26.55
2(回折)27.102        6.87   1.62588       35.7   24.98
3      -105.936      6.31                        23.71
4      -81.798       1.30   1.83481       42.7   19.37
5      15.104        13.72  1.65412       39.7   19.41
6      -18.107       1.30   1.80400       46.6   20.81
7      43.325        2.34                        22.60
8      47.406        7.77   1.58144       40.8   25.75
9      -28.366       1.60   2.00069       25.5   26.83
10     -113.449      2.38                        29.02
11     -43.631       9.91   1.61340       44.3   29.63
12     -23.457                                   33.88
非球面データ                              
第2面(回折面) 
C2=4.74615E-05    C4=-1.28576E-07   C6=-4.26971E-09   C8=5.08563E-11   
C10=-1.24307E-13  C12=-6.94536E-16  C14=-2.14585E-18  C16=-6.52855E-20  
C18=1.35899E-21   C20=-4.80003E-24
各種データ                                
焦点距離      -140.96                          
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  -21.44                           
後側主点位置  -89.82                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -52.610                     
2      2      35.300               
3      4      -15.180                     
4      5      15.050               
5      6      -15.730                     
6      8      31.720               
7      9      -38.160                     
8      11     69.680               
【００８８】
［表６］
主レンズ                                  
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd            νd    光線有効径
1      ∞            5.00   1.51633       64.1   102.97
2      ∞            1.00                        102.49
3      136.414       18.29  1.49700       81.5   100.93
4      -330.549      9.99                        99.68
5      94.444        12.19  1.49700       81.5   86.04
6      1409.657      3.01                        84.31
7      -405.730      5.38   1.80400       46.6   84.09
8      111.785       4.60                        77.66
9      71.868        14.00  1.43387       95.1   75.91
10     -2718.032     2.67                        74.53
11     50.736        6.01   1.48749       70.2   64.26
12     39.142        24.53                       57.33
13     285.337       5.090  1.847         23.900 48.000
14     -123.824      2.50   1.91082       35.3   47.28
15     97.713        40.91                       44.53
16(絞り）      ∞    9.00                        33.42
17     600.000       2.00   1.80518       25.4   31.51
18     48.590        5.35   1.88300       40.8   31.87
19     -407.733      1.50                        31.98
20     136.413       4.37   1.84666       23.9   32.04
21     -109.939      1.80   1.61772       49.8   31.82
22     50.452        3.69                        30.99
23     -150.663      1.80   1.80400       46.6   31.06
24     72.080        3.69                        31.83
25     134.438       8.00   1.80000       29.8   33.77
26     -38.407       2.00   1.84666       23.9   34.55
27     -293.784      7.26                        36.17
28     75.902        6.00   1.60311       60.6   40.86
29     -651.564      8.00                        41.01
30     ∞            2.00   1.51633       64.1   50.00
31     ∞                                        50.00
各種データ                                
焦点距離      293.76                           
Fナンバー     2.91                             
画角(ω）°   4.21                        
像高   21.64                            
レンズ全長    275.41                           
BF     53.79                            
入射瞳位置    476.54                           
射出瞳位置    -67.24                           
前側主点位置  57.35                            
後側主点位置  -239.97                          
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      0.000                
2      3      196.850                     
3      5      203.050                     
4      7      -108.500                    
5      9      161.620                     
6      11     -423.230                    
7      13     102.580                     
8      14     -59.640                     
9      17     -65.770                     
10     18     49.440               
11     20     72.490               
12     21     -55.740                     
13     23     -60.420                     
14     25     38.130               
15     26     -52.370                     
16     28     113.070                     
17     30     0.000                
【００８９】
【表７】
2014145870.tif 000003
【００９０】
［表８］
比較例                             
単位 mm                                   
面番号 R             D      Nd            νd    光線有効径
1      142.389       1.50   1.83481       42.7   27.00
2      24.692        8.30   1.59551       39.2   25.00
3      -53.884       6.66                        25.00
4      -44.305       1.40   1.77250       49.6   25.00
5      17.546        10.83  1.65412       39.7   25.00
6      -22.834       1.40   1.80400       46.6   25.00
7      80.000        0.15                        26.00
8      46.257        4.20   1.65412       39.7   28.00
9      -350.772      4.95                        29.00
10     -40.039       1.40   1.84666       23.9   30.00
11(回折)-169.197     7.11   1.51742       52.4   32.00
12     -24.598                            
非球面データ                              
第11面(回折面) 
C2=8.87474E-05   C4=-1.62581E-07   C6=8.08851E-10    C8=-3.25158E-12
C10=3.81518E-15  C12=0.00000E+00   C14=0.00000E+00   C16=0.00000E+00
C18=0.00000E+00  C20=0.00000E+00
各種データ                                
焦点距離      -103.91                          
拡大倍率      2.00                             
前側主点位置  -2.93                            
後側主点位置  -46.56                           
単レンズデータ                                   
レンズ 始面   焦点距離                    
1      1      -35.990                     
2      2      29.600               
3      4      -16.110                     
4      5      16.970               
5      6      -21.960                     
6      8      62.740               
7      10     -61.570                     
8      11     55.190               
【符号の説明】
【００９１】
ＬＡ   リアアタッチメントレンズ
ＬＭ   主レンズ
Ｌ１   光学系の第１群
Ｌ２   光学系の第２群
Ｌ３   光学系の第３群
ＤＯＥ 回折光学素子
ＯＡ   光軸
ＳＰ   開口絞り
ＩＰ   像面
ｄ     ｄ線
ｇ     ｇ線
Ｃ     Ｃ線
Ｆ     Ｆ線
ΔＭ   メリディオナル像面
ΔＳ   サジタル像面
１：回折光学素子
２：第１の素子部
３：第２の素子部
４：第１の素子部を形成する基材
５：第２の素子部を形成する基材
６：第１の回折格子
７：第２の回折格子
８：空気層
９：第３の回折格子
Ｄ：空気間隔
ｄ１：第１の回折格子の格子部の格子厚
ｄ２：第２の回折格子の格子部の格子厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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