(57)【要約】【課題】  色収差を十分に補正した高ズーム比でコンパクトなズームレンズ及びそれを使用した撮像装置を得ること。【解決手段】  最も物体側に正の屈折力の第１レンズ群、絞り、後側レンズ群を有し、第１レンズ群に正の屈折力を有する第１の回折光学部、後側レンズ群に正の屈折力を有する第２の回折光学部を有し、２つの回折光学部のパワーの関係と回折光学部の位置を適切な関係に設定すること。【選択図】  図１
2008209866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最も物体側に正の屈折力の第１レンズ群、該第１レンズ群よりも像側に開口絞り、該開口絞りの像側に１以上のレンズ群を含む後側レンズ群を有し、
該第１レンズ群と該後側レンズ群中の少なくとも１つのレンズ群がズーミングに際して移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有し、該後側レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有し、該第１の回折光学部の焦点距離をｆｄ１、該第２の回折光学部の焦点距離をｆｄ２、望遠端において該第１の回折光学部と該開口絞りとの距離をＬ１、広角端において該第２の回折光学部と開口絞りの距離をＬ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
４．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１５．０
０．３＜Ｌ１／ｆｔ＜０．９
１．５＜Ｌ２／ｆｗ＜７．０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記ズームレンズは、
５０．０＜ｆｄ１／ｆｔ＜５００．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記ズームレンズは、
８０．０＜ｆｄ２／ｆｗ＜５００．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
該第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき
０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のズームレンズ。
【請求項５】
物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有し、該第４レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有し、該第１の回折光学部の焦点距離をｆｄ１、該第２の回折光学部の焦点距離をｆｄ２、望遠端において該第１の回折光学部と該開口絞りとの距離をＬ１、広角端において該第２の回折光学部と開口絞りの距離をＬ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
４．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１５．０
０．３＜Ｌ１／ｆｔ＜０．９
１．５＜Ｌ２／ｆｗ＜７．０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき
５０．０＜ｆｄ１／ｆｔ＜５００．０
８０．０＜ｆｄ２／ｆｗ＜５００．０
０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有し、該第５レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有し、該第１の回折光学部の焦点距離をｆｄ１、該第２の回折光学部の焦点距離をｆｄ２、望遠端において該第１の回折光学部と該開口絞りとの距離をＬ１、広角端において該第２の回折光学部と開口絞りの距離をＬ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
４．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１５．０
０．３＜Ｌ１／ｆｔ＜０．９
１．５＜Ｌ２／ｆｗ＜７．０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき
５０．０＜ｆｄ１／ｆｔ＜５００．０
８０．０＜ｆｄ２／ｆｗ＜５００．０
０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像装置に用いられている撮像素子は、高画素化が進んでいる。それに対応して高画素の撮像素子を備える撮像装置で用いる撮影レンズ（撮像光学系）には、高解像力であることが求められている。高解像力の撮影レンズであるためには、まず球面収差やコマ収差等の単色（単波長）での像性能に関わる諸収差が良く補正されていることが必要である。
【０００３】
そしてそれに加え、白色光の照明光を用いたときに得られる像に色にじみがないように、色収差が十分良く補正されていることが必要である。
【０００４】
一方、撮影領域の拡大のため、撮影レンズが高ズーム比のズームレンズであることが要望されている。一般に高ズーム比にするために、望遠端のズーム位置での焦点距離をより長くすると、望遠側のズーム位置では倍率色収差及び軸上色収差が多く発生してくる。
【０００５】
そのため色収差の補正として、一次スペクトルのみならず、二次スペクトルでの補正を良好に行うことが高画質な像性能を得るために重要になっている。
【０００６】
従来、望遠端において色収差の二次スペクトルを補正するためにズームレンズを構成する各レンズ群のうち物体側のレンズ群に異常部分分散性のガラスより成るレンズを配置することが知られている。
【０００７】
これに対して、異常部分分散材料を用いず、回折光学部（回折光学面）を用いて色収差の補正を行ったズームレンズが知られている。
【０００８】
このうち、光学系中の絞りの前後に回折光学部を複数配置したズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００９】
一方、物体側より像側に順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行った高ズーム比の４群構成のズームレンズが知られている（特許文献４）。
【００１０】
又、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行った高ズーム比の５群構成のズームレンズが知られている（特許文献５、６）。
【特許文献１】特開２００４−１１７８２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７８２７号公報
【特許文献３】特開平１１−２９５５９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１０６１９１号公報
【特許文献５】特開２００２−１０７６２５号公報
【特許文献６】特開２００５−１０７２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般にズームレンズにおいてズーム比を大きくすると、ズーミングによる色収差の変動及び色収差の発生が大きくなる。特に望遠側において軸上色収差と倍率色収差の２次スペクトルが多く発生し、これを良好に補正するのが困難になる。
【００１２】
これに対して物体側のレンズ群に回折光学部を設けると、その異常分散効果により望遠側において色収差の発生を少なくすることができる。
【００１３】
しかし、物体側のレンズ群に回折光学部を設けて望遠側における色収差を補正した場合、この回折光学部は、広角端における色収差の補正効果が少ない。逆に回折光学部の屈折力を大きくして望遠側における色収差を大幅に改善しようとすると、広角端における倍率色収差が増加してくる。
【００１４】
これに対して光学系中に複数の回折光学部を設けると、広角端と望遠端において色収差を補正するのが容易となる。
【００１５】
しかしながらズームレンズに複数の回折光学部を設けるときには、その屈折力と光学系中の位置を適切に設定しないと、色収差を大幅に改善することが難しくなる。
【００１６】
特許文献１〜３では回折光学部を複数設けているが、回折光学部のパワーが必ずしも望遠端と広角端において色収差を補正するのに最適な関係となっていない。また回折光学部の光学系中の位置も望遠端と広角端において色収差の補正を優先したものとはいえない。
【００１７】
ズーム比を大きくしつつ、全ズーム範囲にわたり色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るには光学系中の回折光学部を設ける位置やそのパワー等を適切に設定することが重要になってくる。
【００１８】
本発明は、色収差を全ズーム域にわたって良好に補正することができ、高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のズームレンズは、最も物体側に正の屈折力の第１レンズ群、該第１レンズ群よりも像側に開口絞り、該開口絞りの像側に１以上のレンズ群を含む後側レンズ群を有し、
該第１レンズ群と該後側レンズ群中の少なくとも１つのレンズ群がズーミングに際して移動するズームレンズであって、
該第１レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有し、該後側レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有し、該第１の回折光学部の焦点距離をｆｄ１、該第２の回折光学部の焦点距離をｆｄ２、望遠端において該第１の回折光学部と該開口絞りとの距離をＬ１、広角端において該第２の回折光学部と開口絞りの距離をＬ２、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
４．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１５．０
０．３＜Ｌ１／ｆｔ＜０．９
１．５＜Ｌ２／ｆｗ＜７．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、色収差を始めとする諸収差を良好に補正することが容易なズームレンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。
【００２３】
本発明のズームレンズは、最も物体側に正の屈折力の第１レンズ群、第１レンズ群よりも像側に開口絞り、開口絞りの像側に１以上のレンズ群を含む後側レンズ群を有している。そしてズーミングに際して第１レンズ群と後側レンズ群中の少なくとも１つのレンズ群が移動する。
【００２４】
そして第１レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有している。又後側レンズ群は少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有している。
【００２５】
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
【００２６】
図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２７】
図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２８】
図１３〜図１７は、各々本発明に係る回折光学素子の説明図である。
【００２９】
図１８は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００３０】
図１９は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラの要部概略図である。
【００３１】
各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で右方が像側（後方）である。
【００３２】
尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。
【００３３】
レンズ断面図において、Ｌｉは物体側から数えた第ｉ番目の第ｉレンズ群である。Ｌ１は最も物体側に配置された第１レンズ群である。ＳＰは第１レンズ群Ｌ１よりも像側に位置する開口絞りである。
【００３４】
Ｌｒは開口絞りＳＰの像側に配置された１以上のレンズ群を含む後側レンズ群である。ＦＰはフレアカット絞りである。
【００３５】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。
【００３６】
ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面、銀塩フィルム用カメラの際にはフィルム面等の感光面に相当する。
【００３７】
実線及び点線の矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００３８】
収差図において、ｄ，ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００３９】
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００４０】
各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は少なくとも１つの正のパワーを有する第１の回折光学部を有している。又、後側レンズ群Ｌｒは少なくとも１つの正のパワーを有する第２の回折光学部を有している。
【００４１】
第１の回折光学部の焦点距離をｆｄ１、第２の回折光学部の焦点距離をｆｄ２とする。
【００４２】
望遠端において第１の回折光学部と開口絞りＳＰとの距離をＬ１、広角端において第２の回折光学部と開口絞りＳＰの距離をＬ２とする。
【００４３】
広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとする。このとき、
４．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１５．０    ‥‥‥（１）
０．３＜Ｌ１／ｆｔ＜０．９          ‥‥‥（２）
１．５＜Ｌ２／ｆｗ＜７．０          ‥‥‥（３）
なる条件式を満足している。
【００４４】
回折光学部は、レンズ面上に形成した紫外線硬化型の樹脂より成る回折格子より成っている。
【００４５】
回折光学素子は、レンズや平板等の光学部材とその面上に形成した回折光学部より成っている。
【００４６】
ここで回折光学部（回折光学面）の屈折力φＤは次の如く求められる。
【００４７】
回折光学部の回折格子の形状を、基準波長（ｄ線）をλｄ、光軸からの距離をｈ、位相をφ（ｈ）とする。
【００４８】
そして、位相φ（ｈ）を、
φ（ｈ）＝（２π／λｄ）・（Ｃ２×ｈ２＋Ｃ４×ｈ４＋‥‥‥Ｃ２×ｉ・ｈ２ｉ）
なる式で表わす。このとき、２次項の係数Ｃ２より、屈折力φＤは、
φＤ＝−２・Ｃ２
となる。
【００４９】
従って回折光学部の焦点距離ｆｄは
【００５０】
【数１】
2008209866.tif 000003
【００５１】
となる。
【００５２】
次に条件式（１）〜（３）の技術的意味について説明する。
【００５３】
条件式（１）の下限を超えて第２の回折光学部のパワーが弱くなり過ぎると、広角端において倍率色収差が補正不足になるので良くない。逆に上限を超えて第１の回折光学部のパワーが弱くなると望遠端において軸上色収差や倍率色収差が補正不足になってしまう。
【００５４】
条件式（２）の下限を超えた位置に第１の回折光学部を設けてしまうと回折光学部を通る軸外光線の高さが低すぎて望遠端において倍率色収差の補正が不十分になってくる。逆に上限を超えてしまうと、レンズ全長が長くなってくる。
【００５５】
条件式（３）の下限を超えた位置に第２の回折光学部を設けてしまうと回折光学部を通る軸外光線の高さが低すぎて広角端において倍率色収差の補正が不十分になってくる。逆に上限を超えてしまうと、レンズ全長が長くなってくる。
【００５６】
各実施例では単に回折光学面を複数設けるだけでなく条件式（１）から（３）を満足するように第１の回折光学部と第２の回折光学部のパワー関係を最適範囲に設定し、更にその位置を規定している。これによって、望遠端と広角端において色収差の補正を良好に行っている。
【００５７】
尚、各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。但し以下の条件式は更に好ましい条件である。即ちズームレンズに要求される様々な技術課題を解決する上で、本実施例にとってより好ましい付加的な要件である。
【００５８】
第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。このとき
５０．０＜ｆｄ１／ｆｔ＜５００．０    ‥‥‥（４）
８０．０＜ｆｄ２／ｆｗ＜５００．０    ‥‥‥（５）
０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．５            ‥‥‥（６）
なる条件式を満足することである。
【００５９】
次に前述の各条件式（４）〜（６）の技術的意味について説明する。
【００６０】
条件式（４）は、望遠端における色収差を更に良好に補正するためのものである。
【００６１】
条件式（４）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の第１の回折光学部のパワーが強くなり過ぎると異常分散効果が大きくなり過ぎて望遠端において軸上色収差が補正過剰になる。
【００６２】
逆に上限を超えると望遠端において軸上色収差が補正不足になる。
【００６３】
条件式（５）は広角端において倍率色収差を更に良好に補正するためのものである。
【００６４】
条件式（５）の下限を超えて第２の回折光学部のパワーが強くなり過ぎると望遠端において倍率色収差の２次スペクトル成分の補正が困難になる。
【００６５】
逆に上限を超えてパワーが弱くなると広角端において倍率色収差の補正が不十分になってくる。
【００６６】
条件式（６）はズーム領域全域に渡って球面収差やコマ収差等の諸収差を補正しつつ光学系の小型化を達成するために更に好ましい条件式である。
【００６７】
条件式（６）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなりすぎると望遠端において球面収差やコマ収差の補正が困難になる。
【００６８】
逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると光学系全体が大型化してしまう。
【００６９】
尚、各実施例において更に好ましくは、条件式（１）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００７０】
６．０＜ｆｄ１／ｆｄ２＜１０．０      ‥‥‥（１ａ）
０．４＜Ｌ１／ｆｔ＜０．７５          ‥‥‥（２ａ）
１．９＜Ｌ２／ｆｗ＜５．０            ‥‥‥（３ａ）
７０．０＜ｆｄ１／ｆｔ＜４００．０      ‥‥‥（４ａ）
１２０．０＜ｆｄ２／ｆｗ＜３００．０  ‥‥‥（５ａ）
０．４＜ｆ１／ｆｔ＜１．２            ‥‥‥（６ａ）
尚、これらの条件式（１ａ）〜（６ａ）の上限値を条件式（１）〜（６）の上限値としても良い。又条件式（１ａ）〜（６ａ）の下限値を条件式（１）〜（６）の下限値としても良い。
【００７１】
以上のように各実施例では、ズーム全域にわたって色収差が良好に補正された高い光学性能を有するズームレンズを達成している。
【００７２】
次に各実施例のズームレンズの構成について説明する。
【００７３】
図１の実施例１のズームレンズにおいて、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。
【００７４】
ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に位置しており、ズーミングに際して光軸上を移動する。Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ズーミングに際して各レンズ群が移動している。
【００７５】
本実施例では第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ヤーフォーカス式を採用している。
【００７６】
同図に示す第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々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ズーミング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。
【００７７】
本実施例では第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ともに、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。
【００７８】
特に、同図の曲線４ａ、４ｂに示すように、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動させている。これによれば第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４と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することができる。
【００７９】
また比較的有効径が小さい第４レンズ群でフォーカスを行うことでアクチュエーターの負荷を低減することが出来、フォーカスを高速に行うことができる。
【００８０】
尚、望遠端のズーム位置において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方（物体側）に繰り出すことで行っている。
【００８１】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｌ１は望遠端で広角端よりも物体側に位置するように移動する。第２レンズ群Ｌ２は望遠端で広角端よりも像面側に位置するように移動する。第３レンズ群Ｌ３は望遠端で広角端よりも物体側に位置するように移動する。
【００８２】
本実施例では第３レンズ群Ｌ３は物体側に凸状の軌跡を有するように移動している。これによればズーム中間において、画面周辺光線を十分確保するために前玉径が増大しないようにして、前玉径を小型にすることが容易になる。
【００８３】
実施例１において、第１レンズ群Ｌ１は、以下のレンズ構成より成っている。最も物体側には物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負（負の屈折力の）レンズＧ１と正（正の屈折力の）レンズＧ２からなる貼合せレンズが設けられている。
【００８４】
更にその像側には、屈折力の絶対値が像側に比べ物体側に強く、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ３、屈折力の絶対値が像側に比べ物体側に強く物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ４を配置している。
【００８５】
そしてレンズＧ１とレンズＧ２の貼合せ面に、光軸に対して回転対称で正のパワーを有する回折格子で構成される第１の回折光学部（第１の回折光学部）を設け、貼合せレンズとともに回折光学素子を構成している。
【００８６】
この回折光学部を設けた貼合せ面の曲率を適切に設定することで、各画角に基づく光線の回折光学部（回折光学面）への入射光線の角度が適切な範囲内となるようにしている。
【００８７】
これよりズーム全域及び全画角に渡り高い回折効率を維持している。
【００８８】
尚、各実施例において回折光学部（回折光学面）とは、基板（平板又はレンズ）上に設けた１以上の回折格子をいう。又、回折光学素子とは１以上の回折格子より成る回折光学部を基板（平板又はレンズ）上に設けた素子をいう。
【００８９】
第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、正レンズより成っている。
【００９０】
これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。
【００９１】
第３レンズ群Ｌ３は物体側が凸面の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより成っている。
【００９２】
物体側の正レンズの物体側の面は非球面形状である。この非球面を用いると広角端における軸上の球面収差を更に良好に補正することができる。又このときの非球面形状はレンズ中心からレンズの周辺にいくに従って正の屈折力が弱くなる形状とするのが収差補正に好ましい。
【００９３】
第４レンズ群Ｌ４は両凸形状の正レンズと負レンズの貼合わせレンズにより成っている。そして貼合わせ面に光軸に対し、回転対称の正のパワーを有する回折格子で構成される第２の回折光学部を設けている。
【００９４】
これにより第４レンズ群Ｌ４でフォーカスするときの色収差の変動を少なくしている。
【００９５】
又、高ズーム比（ズーム比１０以上）になると、第１レンズ群Ｌ１に設けた回折光学部で大きな異常分散性を発生させて望遠端の色収差を補正しようとすると、広角端において倍率色収差が多く発生してくる。
【００９６】
そこで本実施例では像面付近に配置された第４レンズ群Ｌ４に正のパワーを有する第２の回折光学部を設けることで、広角端における倍率色収差の２次スペクトルを良好に補正している。
【００９７】
次に図５の実施例２のズームレンズについて説明する。
【００９８】
実施例２のズームレンズは、図１の実施例１のズームレンズと同じズームタイプである。又、第１レンズ群Ｌ１中の回折光学部を設ける位置も実施例１と同じである。
【００９９】
実施例２は実施例１に比べて第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ枚数が異なっているだけであり、第２、第３、第４レンズ群のレンズ構成は同じである。
【０１００】
実施例２において、第１レンズ群Ｌ１は物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ３より成っている。
【０１０１】
そして負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合面に正のパワーの回折光学部を設けている。
【０１０２】
本実施例では回折光学部の色収差の補正効果によって第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差を低減し、収差補正と全系の小型化を容易にしている。
【０１０３】
従来、硝材だけで全系の小型化を図ろうとすると、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズに異常分散性が大きい硝材を使うことになり、正レンズの材料の屈折率が低くなってくる。その結果、第１レンズ群Ｌ１を負レンズ１枚、正レンズ２枚のレンズで構成しようとすると球面収差やコマ収差の補正が困難になる。
【０１０４】
本実施例では第１レンズ群Ｌ１に回折光学部を設けて異常分散効果を持たせることで正レンズの自由度を増やし、色収差の補正効果とレンズ枚数の削減を容易にしている。
【０１０５】
次に図９の実施例３のズームレンズについて説明する。
【０１０６】
図９の実施例３のズームレンズにおいて、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ズーミングに際して各レンズ群が移動する。
【０１０７】
ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に位置しており、ズーミングに際して光軸上を移動する。開口絞りＳＰはズーミングに際して独立に移動しても良いし、第３レンズ群Ｌ３と一体に移動しても良い。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５は物体側に、第２レンズ群Ｌ２は非線形に移動している。各移動レンズ群の移動軌跡や屈折力を適切に設定することで、レンズ系全体の小型化を容易にしている。フォーカスは第２レンズ群Ｌ２を光軸上に移動させる事で行っている。
【０１０８】
第２レンズ群Ｌ２に関する実線の曲線２ａと点線の曲線２ｂは、各々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ズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。
【０１０９】
本実施例において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、同図の直線２ｃに示すように第２レンズ群Ｌ２を前方へ繰り出すことによって行っている。
【０１１０】
実施例３において第１レンズ群Ｌ１は以下のレンズ構成より成っている。
【０１１１】
物体側から像側へ順に、負レンズＧ１、正レンズＧ２、正レンズＧ３で構成している。
【０１１２】
そして負レンズＧ１と正レンズＧ２の接合面に正のパワーの第１の回折光学部を設けている。この回折光学部を用いれば望遠端における軸上及び倍率色収差の補正を良好に行うことが容易になる。
【０１１３】
第２レンズ群Ｌ２は、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像側の面が大きい負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズより構成している。
【０１１４】
第３レンズ群Ｌ３は負レンズと正レンズとの貼合わせレンズ、正レンズと負レンズの貼合わせレンズより構成している。
【０１１５】
第４レンズ群Ｌ４は正レンズと負レンズとの貼合わせレンズ、物体側の面が凹形状の負レンズより構成している。
【０１１６】
第５レンズ群Ｌ５は両凸形状の正レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、像側が凸面でメニスカス形状の負レンズより構成している。
【０１１７】
そして物体側から２番目の正レンズの像側の面に光軸に対し、回転対称で正の屈折力の第２の回折光学部を設けている。
【０１１８】
第５レンズ群Ｌ５に正のパワーを有する第２の回折光学部を設けて広角端における倍率色収差を効果的に補正している。
【０１１９】
又本実施例では、広角端から望遠端におけるズーミングに際し、第１の回折光学部を有する第１レンズ群Ｌ１を物体側に大きく移動させることで、軸外光線の高さを広角端においては小さく、望遠端では大きくしている。
【０１２０】
これによれば望遠端において倍率色収差を効果的に補正しながら、広角端における収差の影響を小さくすることができる。
【０１２１】
又第２の回折光学部を有する第５レンズ群Ｌ５の軸外光線を広角端では高く、望遠端では低くなるように第５レンズ群Ｌ５を移動させている。これによれば第２の回折光学部による色収差への影響を広角端では大きく、望遠端では小さくすることができる。
【０１２２】
第５レンズ群Ｌ５はズーミング時における非点収差の変動を抑制するためには、少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズを有する構成にするのがより好ましい。
【０１２３】
尚、以上の各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の物体側や第４レンズ群Ｌ４又は第５レンズ群Ｌ５の像側に屈折力の小さなレンズ群を付加しても良い。
【０１２４】
又、テレコンバーターレンズやワイドコンバーターレンズ等を物体側や像側に配置しても良い。
【０１２５】
以上のように各実施例では２つの回折光学部を使って広角端から望遠端までの全ズーム領域にわたって良好に色収差を補正したズームレンズを得ている。
【０１２６】
ここで、各実施例１のズームレンズで用いた回折光学素子の構成について説明する。
図１３は回折光学素子１の回折光学部の一部拡大断面図であり、レンズを構成する基板（透明基板）２上に１つの層よりなる回折格子３を設けている。
【０１２７】
図１４は、この回折光学素子１の回折効率の特性を示す図である。図１４において横軸は波長を表し、縦軸は回折効率を表している。
【０１２８】
なお、回折効率は全透過光束に対する回折光の光量の割合であり、格子境界面での反射光などは説明が複雑になるのでここでは考慮していない。
【０１２９】
回折格子３の光学材料は、紫外線硬化樹脂（屈折率ｎd＝１．５１３、アッベ数νd＝５１．０）を用い、格子厚ｄ1を１．０３μｍと設定し、波長５３０ｎｍ、＋１次の回折光の回折効率が最も高くなるようにしている。すなわち設計次数が＋１次で、設計波長が波長５３０ｎｍである。図１４中において＋１次の回折光の回折効率は実線で示している。
【０１３０】
さらに、図１４では設計次数近傍の回折次数（＋１次±１次である０次と＋２次）の回折効率も併記している。図から分かるように、設計次数での回折効率は設計波長近傍で最も高くなり、それ以外の波長では徐々に低くなる。
【０１３１】
この設計次数での回折効率の低下分が他の次数の回折光となり、フレアの要因となる。また、回折光学素子を光学系中の複数箇所に使用した場合には、設計波長以外の波長での回折効率の低下は透過率の低下にもつながることになる。
【０１３２】
次に、異なる材料よりなる複数の回折格子を積層した積層型の回折光学素子について説明する。図１５は積層型の回折光学素子の一部拡大断面図であり、図１６は図１５に示す回折光学素子の＋１次の回折光の回折効率の波長依存性を表す図である。
【０１３３】
図１５の回折光学素子では、基板１０２上に紫外線硬化樹脂（屈折率ｎｄ＝１．４９９、アッベ数νｄ＝５４）からなる第１の回折格子１０４を形成している。
【０１３４】
更にその上に第２の回折格子１０５（屈折率ｎｄ＝１．５９８、アッベ数νｄ＝２８）を形成している。この材料の組み合わせにおいて、第１の回折格子１０４の格子厚ｄ１はｄ１＝１３．８μｍ、第２の回折格子１０５の格子厚ｄ２はｄ２＝１０．５μｍとしている。
【０１３５】
図１６からも分かるように、積層構造の回折格子を備えた回折光学素子にすることで、設計次数の回折光において使用波長全域（ここでは可視域）で９５％以上という高い回折効率を得ている。
【０１３６】
なお、前述の積層構造の回折光学素子としては、回折格子を構成する材料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等も使用できるし、基材によっては第１の層を直接基材に形成しても良い。また各格子厚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２つの層１０４と１０５の格子厚を図１７のように等しくしても良い。この場合は表面に格子形状が形成されないことになるので、防塵性に優れ、回折光学素子の組立作業性を向上させることができる。更には２つの回折格子１０４と１０５を必ずしも密着させる必要はなく、空気層を隔てて２つの回折格子の層を配置しても良い。
【０１３７】
回折光学素子は大きな異常分散性を有することから、このように第１レンズ群Ｌ１に回折光学面を設けることで、望遠側における軸上色収差、倍率色収差の補正を効果的に行うことが出来る。
【０１３８】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（撮像装置）の実施例を図１８を用いて説明する。
【０１３９】
図１８において、２０はデジタルカメラ本体である。２１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２が受光した被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察する為のファインダーである。
【０１４０】
上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。
【０１４１】
このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
【０１４２】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ（撮像装置）の実施例を図１９を用いて説明する。
【０１４３】
図１９において、１０はビデオカメラ本体である。１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の固体撮像素子である。１３は撮像素子１２が受光した被写体像に対応する情報を記録するメモリである。１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察する為のファインダーである。
【０１４４】
上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。
【０１４５】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
【０１４６】
本発明は、一眼レフカメラにも同様に適用することができる。
【０１４７】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順序を示す。Ｒｉは物体側より順に第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々ｄ線を基準としたときの材料の屈折率とアッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
【０１４８】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｋ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき
【０１４９】
【数２】
2008209866.tif 000004
【０１５０】
なる式で表している。
また本発明における回折光学面は以下の式で表されるものである。
位相をφ（ｈ）として
φ（ｈ）＝２π／λ（Ｃ２・ｈ２）
但し λ：基準波長（ｄ線）
ｈ：光軸からの距離
【０１５１】
数値実施例  1
ｆ＝ 6.10 〜 104.00  Ｆｎｏ＝ 2.85 〜 3.99  ２ω＝60.6゜〜 3.9゜
R 1 =   81.394      D 1 =  1.60      N 1 = 1.806100      ν 1 = 33.3
R 2 =38.009(回折面) D 2 =  4.50      N 2 = 1.487490      ν 2 = 70.2
R 3 =-1023.597      D 3 =  0.20
R 4 =   35.708      D 4 =  3.90      N 3 = 1.487490      ν 3 = 70.2
R 5 =  418.621      D 5 =  0.20
R 6 =   36.184      D 6 =  2.00      N 4 = 1.487490      ν 4 = 70.2
R 7 =   56.284      D 7 =  可変
R 8 =   62.609      D 8 =  0.90      N 5 = 1.882997      ν 5 = 40.8
R 9 =    8.417      D 9 =  4.52
R10 =  -20.991      D10 =  0.75      N 6 = 1.603112      ν 6 = 60.6
R11 =   35.844      D11 =  0.20
R12 =   18.033      D12 =  1.90      N 7 = 1.922860      ν 7 = 18.9
R13 =   71.769      D13 =  可変
R14 =    絞り       D14 =  8.76
R15 =    8.958      D15 =  2.50      N 8 = 1.772499      ν 8 = 49.6
R16 =   63.956      D16 =  1.85
R17 =   15.673      D17 =  0.70      N 9 = 1.846660      ν 9 = 23.9
R18 =    6.792      D18 =  0.98
R19 =   23.154      D19 =  1.40      N10 = 1.487490      ν10 = 70.2
R20 =  180.990      D20 =  1.20
R21 =フレアカット絞り     D21 =  可変
R22 =   15.975      D22 =  2.50      N11 = 1.518229      ν11 = 58.9
R23 =-12.118(回折面)D23 =  0.60      N12 = 1.772499      ν12 = 49.6
R24 =  -29.625      D24 =  可変
R25 =    ∞         D25 =  0.80      N13 = 1.516330      ν13 = 64.1
R26 =    ∞
＼焦点距離     6.10    39.30    104.00
可変間隔＼
D 7            0.80    25.01     33.59
D13           29.45     8.14      2.13
D21            5.00     3.38     15.55
D24            7.00    14.38      1.40
非球面係数
R15 ｋ=-2.94241 Ｂ=4.29441e-4 Ｃ=-4.84425e-6 Ｄ=1.25873e-7 Ｅ=-1.96953e-9 
R22 ｋ=-7.76517 Ｂ=2.55931e-4 Ｃ=-1.12751e-6 
位相係数
２面    C2=-9.2117e-5
２３面  C2=-6.33713e-4
【０１５２】
数値実施例  ２
ｆ＝ 6.10 〜 97.80  Ｆｎｏ＝ 2.85 〜 3.95  ２ω＝60.6゜〜 4.2゜
R 1 =   75.174      D 1 =  1.40      N 1 = 1.806100      ν 1 = 33.3
R 2 = 35.060(回折面)D 2 =  5.20      N 2 = 1.487490      ν 2 = 70.2
R 3 = -215.348      D 3 =  0.20
R 4 =   31.682      D 4 =  4.10      N 3 = 1.603112      ν 3 = 60.6
R 5 =  123.855      D 5 =  可変
R 6 =   49.655      D 6 =  0.90      N 4 = 1.882997      ν 4 = 40.8
R 7 =    8.681      D 7 =  4.79
R 8 =  -23.532      D 8 =  0.75      N 5 = 1.603112      ν 5 = 60.6
R 9 =   38.960      D 9 =  0.20
R10 =   18.157      D10 =  1.90      N 6 = 1.922860      ν 6 = 18.9
R11 =   58.411      D11 =  可変
R12 =    絞り       D12 =  8.76
R13 =    9.450      D13 =  2.50      N 7 = 1.772499      ν 7 = 49.6
R14 =   84.703      D14 =  1.85
R15 =   16.697      D15 =  0.70      N 8 = 1.846660      ν 8 = 23.9
R16 =    7.239      D16 =  0.98
R17 =   26.238      D17 =  1.40      N 9 = 1.487490      ν 9 = 70.2
R18 = -367.715      D18 =  0.50
R19 =フレアカット絞り     D19 =  可変
R20 =   17.564      D20 =  2.50      N10 = 1.516330      ν10 = 64.1
R21 =-41.074(回折面)D21 =  0.60      N11 = 1.772499      ν11 = 49.6
R22 =  -78.230      D22 =  可変
R23 =    ∞         D23 =  0.80      N12 = 1.498310      ν12 = 65.1
R24 =    ∞
＼焦点距離     6.10    38.32     97.80
可変間隔＼
D 5            0.80    26.86     35.96
D11           31.94     8.78      2.24
D19            6.00     4.91     16.24
D22            6.00    12.85      0.72
非球面係数
R13 ｋ=-4.21927 Ｂ=5.40575e-4 Ｃ=-7.88847e-6 Ｄ=1.45357e-7 Ｅ=-1.65364e-9 
R20 ｋ=-6.81291 Ｂ=1.57658e-4 Ｃ=-4.99286e-7 
位相係数
２面    C2=-1.0277e-4
２１面  C2=-6.944d-4
【０１５３】
数値実施例  ３
ｆ＝ 34.60 〜 155.00  Ｆｎｏ＝ 4.12 〜 5.77  ２ω＝64.0゜〜 15.9゜
R 1 =  200.758      D 1 =  4.00      N 1 = 1.846660      ν 1 = 23.9
R 2 = 97.459(回折面)D 2 =  8.50      N 2 = 1.638539      ν 2 = 55.4
R 3 = 2953.469      D 3 =  0.20
R 4 =   77.444      D 4 =  6.50      N 3 = 1.712995      ν 3 = 53.9
R 5 =  168.405      D 5 =  可変
R 6 =  137.914      D 6 =  2.30      N 4 = 1.772499      ν 4 = 49.6
R 7 =   21.134      D 7 =  9.36
R 8 = -263.959      D 8 =  2.50      N 5 = 1.882997      ν 5 = 40.8
R 9 =   57.025      D 9 =  0.20
R10 =   33.116      D10 =  6.70      N 6 = 1.805181      ν 6 = 25.4
R11 = -151.512      D11 =  0.60
R12 =  -87.303      D12 =  1.70      N 7 = 1.670029      ν 7 = 47.2
R13 =   86.486      D13 =  可変
R14 =    絞り       D14 =  6.59
R15 =  137.778      D15 =  1.50      N 8 = 1.712995      ν 8 = 53.9
R16 =   28.866      D16 =  5.50      N 9 = 1.487490      ν 9 = 70.2
R17 =  -86.148      D17 =  0.25
R18 =   40.249      D18 =  7.00      N10 = 1.487490      ν10 = 70.2
R19 =  -24.238      D19 =  1.38      N11 = 1.698947      ν11 = 30.1
R20 =  -39.354      D20 =  可変
R21 = -100.568      D21 =  4.10      N12 = 1.805181      ν12 = 25.4
R22 =  -29.570      D22 =  1.50      N13 = 1.743997      ν13 = 44.8
R23 =  120.580      D23 =  9.60
R24 =  -36.779      D24 =  2.38      N14 = 1.603112      ν14 = 60.6
R25 =  -56.686      D25 =  可変
R26 =  161.283      D26 =  9.00      N15 = 1.570989      ν15 = 50.8
R27 =  -37.521      D27 =  0.30
R28 = -120.394      D28 =  6.00      N16 = 1.639300      ν16 = 44.9
R29 =-46.399(回折面)D29 =  1.80
R30 =  -33.596      D30 =  2.20      N17 = 1.846660      ν17 = 23.9
R31 =  -74.424      D31 =  可変
＼焦点距離    34.60    111.66    155.00
可変間隔＼
D 5            3.75     48.49     61.60
D13           39.99     10.31      1.45
D20            2.61     12.68     13.91
D25           18.38      4.90      2.70
非球面係数
R27 ｋ=4.92522e-1 Ｂ=2.13209e-6 Ｃ=-6.68465e-11 Ｄ=3.42029e-12
Ｅ=-4.67615e-15 
位相係数
２面    C2=-1.6956e-4
２９面  C2=-1.5e-4
【０１５４】
【表１】
2008209866.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】数値実施例１のレンズ断面図
【図２】数値実施例１の広角端における収差図
【図３】数値実施例１の中間のズーム位置における収差図
【図４】数値実施例１の望遠端における収差図
【図５】数値実施例２のレンズ断面図
【図６】数値実施例２の広角端における収差図
【図７】数値実施例２の中間のズーム位置における収差図
【図８】数値実施例２の望遠端における収差図
【図９】数値実施例３のレンズ断面図
【図１０】数値実施例３の広角端における収差図
【図１１】数値実施例３の中間のズーム位置における収差図
【図１２】数値実施例３の望遠端における収差図
【図１３】単層構造の回折光学素子の断面図
【図１４】単層構造の回折光学素子の回折効率の説明図
【図１５】積層構造の回折光学素子の断面図
【図１６】積層構造の回折光学素子の回折効率の説明図
【図１７】積層構造の回折光学素子の断面図
【図１８】本発明の撮像装置の要部概略図
【図１９】本発明の撮像装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１５６】
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
ＳＰ    絞り
ＩＰ    像面
ｄ      ｄ線
ｇ      ｇ線
ΔＭ    メリディオナル像面
ΔＳ    サジタル像面
Ｇ      ガラスブロック
Ｌｒ    後側レンズ群
ＦＰ    フレアカット絞り
【図１】
2008209866.tif 000006
【図２】
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【図３】
2008209866.tif 000008
【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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