(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群を有し、フォーカシングに際し、該第２レンズ群が光軸上移動する撮影光学系において、該第２レンズ群は１つの負レンズより成り、
該第１レンズ群は、光軸に対して回転対称形状の回折格子からなる少なくとも１つの正の屈折力を有する回折面と、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズを有しており、
φD：該第１レンズ群中の、正の屈折力を有する回折面の設計波長における設計回折次数の回折光に対する屈折力
φ：光学系全系の設計波長での屈折力
ν1P：該第１レンズ群中の正レンズの材質のアッベ数の平均値
ν1N：該第１レンズ群中の負レンズの材質のアッベ数の平均値
ν2：該第２レンズ群の負レンズの材質のアッベ数
としたとき、
０．００５＜φD ／φ＜０．１
５０＜ν1ｐ＜９６
２５＜ν1N＜６０
６０＜ν2 
を満足することを特徴とする撮影光学系。
【請求項２】
前記第１レンズ群中の回折面の内少なくとも１面は、平面または物体側へ凸面を向けたレンズ面に設けられていることを特徴とする請求項１の撮影光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩写真カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、デジタルカメラ等に好適な撮影光学系（撮影レンズ）に関し、更に詳しくは、光学系内部の小型・軽量なレンズ群でフォーカスを行ったオートフォーカスに最適な高い光学性能を有した撮影光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に撮影レンズにおけるフォーカシングは、光学系全体、あるいは光学系の一部のレンズ群を光軸上を移動させて行っているものが多い。
【０００３】
撮影レンズの内、特に長焦点距離を有する望遠レンズでは、短焦点距離を有する撮影レンズに比べて光学系全体が大きくレンズ重量が重くなる傾向を持っている。
【０００４】
従って、望遠レンズで光学系全体を移動させてフォーカシングを行うと、大きな重量のレンズを、焦点距離が長い分だけ、より多く移動させることが必要となり、迅速にフォーカシングを行うことが機構的に困難となる。
【０００５】
そのため、望遠レンズでは一部のレンズ群を光軸上移動させてフォーカシングを行うものが多く、特に、光学系の前方レンズ群以外で、レンズ径が比較的小さくレンズ重量の軽い中間部あるいは比較的後方部のレンズ群を移動させるインナーフォーカス方式を採用したものが種々提案されている。
【０００６】
例えば、特開昭５５−１４７６０６号公報では焦点距離３００ｍｍ、Ｆナンバー２．８のインナーフォーカス式の望遠レンズを、特開昭５９−６５８２０号公報や特開昭５９−６５８２１号公報では焦点距離１３５ｍｍ、Ｆナンバー２．８程度のインナーフォーカス式の望遠レンズを提案している。
【０００７】
これらで提案されているインナーフォーカス式の望遠レンズでは何れも物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、そして正の屈性力の第３群の３つのレンズ群を有し、第２群を光軸上移動させてフォーカシングを行っている。
【０００８】
一般的に望遠レンズでは、焦点距離を長くすればするほど、また、レンズ全長の短縮を図りコンパクトにするほど軸上色収差及び倍率色収差が拡大し像性能が悪化する傾向にある。その為、従来より近軸軸上光線と瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的に高くなる前方レンズ群に、蛍石等の異常部分分散を持った低分散の正レンズと高分散の負レンズを用いて色収差の発生を低減した望遠レンズが種々提案されている。
【０００９】
そして、近年開発が盛んなオートフォーカスカメラに装着することを前提とした望遠レンズでは、多くの場合、光学系の前方レンズ群以外で、レンズ重量が軽く鏡筒負荷トルクの小さくなる中間部あるいは、比較的後方のレンズ群を光軸方向へ移動させてフォーカシングを行う、所謂インナーフォーカス方式を採用している。そして、より高速なオートフォーカスを実現する為に、フォーカスレンズ群の重量を更に軽減することが強く望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般にインナーフォーカス方式はフォーカス用のレンズ群が小型軽量である為、操作性が容易でしかも高速操作が可能となり、又無限遠物体と至近物体にフォーカスしたときのレンズ系全体の重心位置の変化が少なく、ホールディングしやすい等の利点がある。
【００１１】
この反面、望遠レンズにおいてインナーフォーカス方式を採用すると、フォーカシングの際の球面収差及び色収差の変動が大きくなる傾向にある。特に色収差の変動を良好に補正するのは比較的難しく、近距離撮影時に結像性能を劣化させる原因となっている。
【００１２】
そのためインナーフォーカス方式の望遠レンズでは、多くの場合、フォーカスレンズ群を前方レンズ群の残存色収差とフォーカシングに伴い自らが発生する色収差の変動を補正する様に正レンズと負レンズを少なくとも１枚ずつ用いて構成している。
【００１３】
しかしながら更に高速なオートフォーカスを行うためには、従来のフォーカスレンズ群の重量では重すぎる。
【００１４】
本発明は、フォーカスレンズ群の重量が軽い撮影光学系の提供を主目的としており、更には色収差を始めとする諸収差及びフォーカシングによるこれらの諸収差の変動を良好に補正し得る、特にオートフォーカスカメラに最適な高い光学性能を有した撮影光学系の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の撮影光学系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群を有し、フォーカシングに際し、該第２レンズ群が光軸上移動する撮影光学系において、該第２レンズ群は１つの負レンズより成り、
該第１レンズ群は、光軸に対して回転対称形状の回折格子からなる少なくとも１つの正の屈折力を有する回折面と、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズを有しており、
φD：該第１レンズ群中の、正の屈折力を有する回折面の設計波長における設計回折次数の回折光に対する屈折力
φ：光学系全系の設計波長での屈折力
ν1P：該第１レンズ群中の正レンズの材質のアッベ数の平均値
ν1N：該第１レンズ群中の負レンズの材質のアッベ数の平均値
ν2：該第２レンズ群の負レンズの材質のアッベ数
としたとき、
０．００５＜φD ／φ＜０．１    ‥‥‥（４）
５０＜ν1ｐ＜９６              ‥‥‥（５）
２５＜ν1N＜６０                ‥‥‥（６）
６０＜ν2                       ‥‥‥（３）
を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第１レンズ群中の回折面の内少なくとも１面は、平面または物体側へ凸面を向けたレンズ面に設けられていることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の撮影光学系を望遠レンズに適用したときの摸式図であり、望遠レンズのリアフォーカシング（インナーフォーカシング）を想定したときの基準状態（無限遠物体合焦状態）での作用を説明する為の近軸屈折力配置を示している。
【００２２】
図中Ｌ１は正の屈折力を有する第１レンズ群、Ｌ２はフォーカシングを行う負の屈折力を有する第２レンズ群である。第２レンズ群Ｌ２は単レンズから構成されている。ＩＰは像面である。Ｐは近軸軸上光線、そしてＱは瞳近軸光線である。近軸軸上光線Ｐが第２レンズ群を通過する光軸Ｌａからの高さは正の値であり、一方、瞳近軸光線Ｑが通過する高さは負の値である。
【００２３】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、それぞれ、図１のモデルにおける第２レンズ群の軸上色の収差係数及び倍率色の収差係数の波長依存性を説明する為の概念図である。（波長範囲はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）〜Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の可視域とし、基準波長をｄ線（波長５８７．６ｎｍ）としてある。）
そして図３は、光学ガラスの分散曲線であり、曲線ＧＮ１は比較的高屈折率のガラス（一般的に高分散傾向でありＬａＳＦ系、ＳＦ系等）、曲線ＧＮ３は比較的低屈折率のガラス（一般的に低分散傾向でありＢＫ系、ＦＫ系等）及び曲線ＧＮ２はこれらの中間の屈折率のガラスの屈折率の波長依存性を示している。
【００２４】
まず図１のモデルにおける負の屈折力を有するガラス材より成る単レンズから構成される第２レンズ群の軸上色の収差係数は、近軸軸上光線Ｐが第２レンズ群を通過する光軸からの高さが正の値であることから、短波長側で負の値、長波長側で正の値となり、全体として右上がりの傾向を示す。更に、収差係数の波長に関する変化は、第２レンズ群が単レンズであるが故に、図３で示しているような単レンズの屈折率の曲りの影響をそのまま受け、軸上色の収差係数の波長に関する２回微分が負の値となり、上に凸の曲線となる。（図２（Ａ））
そして倍率色の収差係数は、瞳近軸光線Ｑが第２レンズ群を通過する光軸からの高さが負の値であることから、短波長側で正の値、長波長側で負の値となり、全体として左上がりの傾向を示す。更に、倍率色の収差係数の波長に関する２回微分は、同様に単レンズの屈折率の曲りの影響をそのまま受けて、軸上色の収差係数のときとは逆に正の値となり、下に凸の曲線となる。（図２（Ｂ））
次に、第１レンズ群の色の収差係数曲線について考える。まず、第１レンズ群全体を一つの単レンズと見なしたときのアッベ数νI（等価アッベ数）は、
【００２５】
【数１】
0003950571.tif 000002
【００２６】
となる。
【００２７】
但し、
φI：第１レンズ群全体の屈折力
φIi ：第１レンズ群の第ｉ番目の薄肉単レンズの屈折力
νIi ：第１レンズ群の第ｉ番目の薄肉単レンズの材質のアッべ数
上記の式の右辺の値は、多くの場合、第１レンズ群が本質的に正の屈折力を有することから正の値となり、等価アッべ数νIの符号は正として考えても特に差し支えない。
【００２８】
このとき図１のモデルにおいて、第１レンズ群の軸上色の収差係数曲線は、近軸軸上光線Ｐが第１レンズ群を通過する光軸からの高さが正の値であることから、短波長側で正の値、長波長側で負の値となり、全体として左上がりの傾向を示し、倍率色の収差係数曲線は、瞳近軸光線Ｑが通過する高さが負の値であることから、短波長側で負の値、長波長側で正の値となり、全体として右上がりの傾向を示すことになる。
【００２９】
従って、第１レンズ群を第２レンズ群の各収差係数曲線と逆の傾向を持たして打ち消すには、各収差係数曲線の全体の傾きは打ち消す方向にあるので、第１レンズ群の各収差係数曲線の曲りを第２レンズ群の曲りと逆方向に設定すれば良いことになる。
【００３０】
つまり、第１レンズ群の軸上色の収差係数曲線は下に凸の曲りを持った曲線とし、倍率色の収差係数曲線は上に凸の曲りを持った曲線とすれば良く、このことは条件式（１）及び（２）を満足させることに他ならない。
【００３１】
次に条件式（３）は、第２レンズ群の負の屈折力を有する単レンズの材質のアッベ数に関し、色収差を始めとする諸収差をフォーカシングによる変動を含めて良好にする為のものである。
【００３２】
条件式（３）の下限を越えてアッベ数が小さくなると、第２レンズ群の軸上及び倍率の色の各収差係数曲線全体の傾きが強まると同時に、実存ガラスの存在範囲の関係から波長の変化に対して比較的大きな屈折率の曲りを持った比較的高屈折率側のガラスを選択せざるを得なくなる。この為、軸上及び倍率の色の各収差係数曲線の曲りも強まり、それらを打ち消す様に第１レンズ群の色の収差係数曲線全体の傾きと曲りを強めていくと、球面収差、コマ収差、批点収差等がバランスできなくなってくるので良くない。
【００３３】
また、第１レンズ群と第２レンズ群が、それぞれ大きな絶対値の収差係数で打ち消しあうようになる為、物点移動に対する第１レンズ群の色収差の変動が大きくなると同時に、フォーカシングに伴う第２レンズ群の色収差の変動も大きくなり、近距離撮影時に結像性能が大きく悪化するので良くない。
【００３４】
望ましくは、条件式（３）を次の数値範囲とするのが良く、これにより更にフォーカシング伴う色収差の変動を含め結像性能を良好にできる。即ち、
ν2 ＞６０      ‥‥‥（３）′
本実施形態において更に良好な結像性能を得るためには、前述の条件式（１），（２）及び（３）を満足した上で、又は条件式（１），（２），（３）の代わりに第１レンズ群を下記の構成とするのが良い。
【００３５】
即ち、第１レンズ群を、光軸に対して回転対称形状の回折格子からなる少なくとも１つの正の屈折力を有する回折面と、少なくとも１枚の正レンズと、少なくとも１枚の負レンズから構成し、下記の条件式を満足させることである。
【００３６】
即ち、
０．００５＜φD／φ＜０．１      ‥‥‥（４）
５０＜ν1ｐ＜９６      ‥‥‥（５）
２５＜ν1N＜６０      ‥‥‥（６）
とすることである。
【００３７】
但し、
φD ：第１レンズ群中の、正の屈折力を有する回折面の設計波長における設計回折次数の回折光に対する屈折力
φ：光学系全系の設計波長での屈折力
ν1P：第１レンズ群中の正レンズの材質のアッベ数（νd 値）の平均値
ν1N：第１レンズ群中の負レンズの材質のアッベ数（νd 値）の平均値
である。
【００３８】
まず、回折面の作用について説明する。図４は、前記図１の構成での第１レンズ群Ｌ１に配置された回折面の作用を説明する為の近軸屈折力配置の概略図である。Ｍは第１レンズ群Ｌ１を構成する屈折光学系部分、Ｄは回折面であり、Ｐは近軸軸上光線、そしてＱは瞳近軸光線である。（ここでは、問題を簡単に扱う為、回折面Ｄは屈折光学系部分Ｍの物体側に配置されているものとし、屈折光学系部分Ｍはｎ個の薄肉レンズから構成され、かつ、屈折光学系部分Ｍ自体も薄肉系として考える。）
まず、第１レンズ群について任意の光の波長λに対する軸上色の収差係数Ｌ1及び倍率色の収差係数Ｔ1の式を立てると、
【００３９】
【数２】
0003950571.tif 000003
【００４０】
となる。但し、
φD：回折面Ｄの設計波長、設計回折次数の回折光に対する屈折力
φMi：屈折光学系部分Ｍの第ｉ番目の薄肉単レンズの設計波長での屈折力
ｈD：回折面Ｄへ入射する近軸軸上光線の高さ
ｈM：屈折光学系部分Ｍへ入射する近軸軸上光線の高さ
ＨD：回折面Ｄへ入射する瞳近軸光線の高さ
ＨM：屈折光学系部分Ｍへ入射する瞳近軸光線の高さ
νMi（λ）は屈折光学系部分Ｍの第ｉ番目の薄肉単レンズの材質のアッべ数であり、屈折光学系部分Ｍの第ｉ番目の薄肉単レンズの屈折率をＮMi（λ）、光学系の設計波長をλ0 としたとき、次式で表すアッべ数である。
【００４１】
即ち、
νMi（λ）＝（ＮMi（λ0）−１）／（ＮMi（λ）−ＮMi（λ0））
‥‥‥(3a)
そして、νD （λ）はW.C.SweattのUltraHigh-Index法による回折面Ｄの設計回折次数の回折光に対する換算アッべ数であり、次式で表されることが知られている。
【００４２】
即ち、
νD（λ） =λ0／（λ−λ0）‥‥‥(4a)
(1a)式、(2a)式を(3a)式、(4a)式を用いて書き直すと、
【００４３】
【数３】
0003950571.tif 000004
【００４４】
【数４】
0003950571.tif 000005
【００４５】
が得られる。
(1a')式、(2a')式をλで微分すると、
【００４６】
【数５】
0003950571.tif 000006
【００４７】
が得られ、更にλで微分すると、
【００４８】
【数６】
0003950571.tif 000007
【００４９】
が得られる。
【００５０】
(1a''')式、(2a''')から分るように、軸上色及び倍率色の各収差係数の波長に関する２回微分の値は、屈折光学系部分Ｍの構成に依存し、回折面Ｄは直接的には寄与していないことが分る。つまり、第１レンズ群の色の収差係数曲線の曲り具合を決めているのは屈折光学系部分Ｍであり、前述の（１）式及び（２）式であるところの、
ｄ2Ｌ1（λ）／ｄλ2 ＞０，ｄ2Ｔ1（λ）／ｄλ2 ＜０
を満足するためには、ｈM ＞０かつＨM＜０であるから、
【００５１】
【数７】
0003950571.tif 000008
【００５２】
でなければならない。
【００５３】
図３の光学ガラスの屈折率の波長依存性のグラフからも明らかな様に、(4a)式の屈折率の波長に関する２回微分ｄ2ＮMi（λ）／ｄλ2 ＞０であり、また、ＮMi（λ0）−１＞０である。
【００５４】
従って、第１レンズ群の屈折光学系部分Ｍを構成するレンズの内、負レンズは屈折力を弱めると同時にｄ2ＮMi（λ）／ｄλ2 が小さく屈折率の曲りの小さいガラス（結果として比較的低屈折率寄りで比較的低分散寄りのガラス）を使用し、正レンズは屈折力を強めると同時にｄ2ＮMi（λ）／ｄλ2 が大きく屈折率の曲りの大きいガラス（結果として比較的高屈折率寄りで比較的高分散寄りのガラス）を使用するようにすれば、(4a)式の値を正の値とすることが出来る。
【００５５】
ところが、もし、第１レンズ群を一般的な望遠レンズの第１レンズ群の構成である正レンズ３枚程度、負レンズ２枚程度から成る屈折光学系部分Ｍのみから構成した場合、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きと曲り成分を、同時に第１レンズ群で打ち消すことは極めて困難である。
【００５６】
つまり、前述したように、(4a)式を満足させる為に負レンズに比較的低屈折率寄り（結果的に比較的低分散寄り）のガラスを使用し、正レンズに比較的高屈折率寄り（結果的に比較的高分散寄り）のガラスを使用すると、それらの分散の影響により、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きが大きくなっていく。
【００５７】
その結果、第１レンズ群の色収差の発生量が多くなり、第２レンズ群の色収差を過剰に補正し、光学系全体の基準状態の色収差が大きく悪化する。更に、近距離物体へのフォーカシングに伴い、第１レンズ群の色収差の変動量が大きく増加するため、近距離物体時の色収差も大きく悪化することになる。
【００５８】
逆に、従来通り、負レンズに比較的高分散寄り（結果的に比較的高屈折率）のガラスを使用し、正レンズに比較的低分散寄り（結果的に比較的低屈折率）のガラスを使用すると、第１レンズ群の色収差の発生量は少なくなるものの、主に負レンズに使用した高屈折率ガラスの屈折率の波長依存性（屈折率の曲りが強い）の影響で、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲りの方向は第２レンズ群の曲りの方向と同じになり、第２レンズ群の色収差を十分に打ち消すことができなくなってくる。（図５（Ａ），図５（Ｂ））
従って、もし第１レンズ群を屈折光学系部分Ｍのみで構成する場合は、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きと曲り成分を屈折光学系部分Ｍのみで同時に打ち消す必要上、屈折光学系部分Ｍは、正レンズ３枚程度、負レンズ２枚程度では構成できず、かなり複雑な構成にならざるを得なくなってくる。
【００５９】
ところが、第１レンズ群に回折面Ｄを設けた場合は、屈折光学系部分Ｍは、正レンズ３枚程度、負レンズ２枚程度とすることができる。つまり、(1a'')式及び(2a'')式から分るように、各式の第１項目の回折面Ｄの屈折力を変化させるだけで比較的自由に収差係数曲線を傾かせることができ、屈折光学系部分Ｍは、少なくとも色収差に関しては収差係数曲線のほぼ曲りについてのみ制御すれば良い為である。
【００６０】
更に、回折面Ｄは光軸から比較的離れた周辺部の格子のピッチを適切に設定することにより非球面としての効果を得ることができる為、条件式（１）及び（２）を満足させる際、屈折光学系部分Ｍの構成レンズの屈折力とその屈折率及びアッベ数を規定したことによって、僅かに失われた球面収差、コマ収差等の諸収差の補正自由度を回折面Ｄの非球面効果で十分に補うことができ、同時に、レンズ全長の短縮に伴って悪化する球面収差、コマ収差等の補正も十分に行うことができる。
【００６１】
従って、第１レンズ群に回折面Ｄを設けることにより、回折面Ｄで軸上色及び倍率色の各収差曲線全体の傾きをほぼ制御でき、かつ、回折面Ｄの非球面効果により球面収差やコマ収差等の補正自由度が増すため、屈折光学系部分Ｍでの収差補正は、軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲りの制御に重点を置いて行うことができるので、屈折光学系部分Ｍを比較的簡易なレンズ構成としたままで、高い光学性能を有したオートフォーカスに最適なコンパクトな望遠レンズを得ることができる。
【００６２】
以下、条件式（４），（５）及び（６）について説明する。条件式（４）は、回折面Ｄの屈折力に関し、主に第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体に必要な傾きを与え、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差曲線との関係を良好に保つためのものである。
【００６３】
条件式（４）の下限値を越えて回折面Ｄの正の屈折力φDが弱まると、回折面Ｄの軸上色及び倍率色の各収差係数曲線（直線）の傾きが弱まって行く。その結果、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きが強まり、第２レンズ群の軸上色収差及び倍率色収差に対して補正過剰となるので良くない。
【００６４】
このとき、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きを屈折光学系部分Ｍで弱めようとすると、屈折光学系部分Ｍを構成するレンズの内、特に負レンズに比較的高分散のガラス（結果として比較的高屈折率のガラス）を選択せざるを得なくなり、その結果、第２レンズの軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分を打ち消すことができなくなってくるので良くない。
【００６５】
逆に、条件式（４）の上限値を越えて回折面Ｄの屈折力が強まると、回折面Ｄの軸上色及び倍率色の各収差係数曲線（直線）の傾きが強まって行く。その結果、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きが弱まり、第２レンズ群の軸上色収差及び倍率色収差に対して補正不足となるので良くない。
【００６６】
このとき、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きを屈折光学系部分Ｍで強めようとすると、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分を打ち消すのには有利となるものの、回折面Ｄ及び屈折光学系部分Ｍがそれぞれ大きな色収差の係数を持つ為、近距離被写体へのフォーカシングに伴い、第１レンズ群の色収差の変動量が大きなり、近距離時の色収差が大きく悪化することになるので良くない。
【００６７】
条件式（５）及び（６）は、それぞれ屈折光学系部分Ｍを構成する正レンズと負レンズの材質のアッベ数（νd値）の平均値に関し、条件式（４）と同様に、主に第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体に必要な傾きを与え、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差曲線との関係を良好に保つとともに、諸収差を良好に維持するためのものである。
【００６８】
条件式（５）の下限値、または、条件式（６）の上限値をこえると、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きが弱まり、特に、条件式（６）の上限値を越えた場合は、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分と同方向の曲り成分が発生する。これらを補正する為には前述したように、正レンズの屈折力を強めると同時に負レンズの屈折力を弱める必要があり、このとき球面収差が大きく補正不足となるとともに、コマ収差、批点収差も悪化するので良くない。
【００６９】
逆に、条件式（５）の上限値、または、条件式（６）の下限値をこえると、第１レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線全体の傾きが強まり、これらを補正する為に正レンズの屈折力をめ、かつ、負レンズの屈折力を強めていくと球面収差が大きく補正過剰となるとともに、コマ収差、批点収差も悪化するので良くない。
【００７０】
更に望ましくは、条件式（５）及び（６）は次の数値範囲とするのが良い、即ち、
５５＜ν1ｐ＜７５  ‥‥‥（５）′
２７＜ν1N＜５０    ‥‥‥（６）′
とすることである。
【００７１】
本実施形態において、更に良好な結像性能を得るためには、次の条件式を満足するのが良く、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分を更に良好に補正できる。
【００７２】
即ち、
ΘgF＜０．６１    ‥‥‥（７）
但し、
ΘgF：第１レンズ群中の負レンズのｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮg、ＮF、ＮCとしたとき、各負レンズの部分分散比
（Ｎg−ＮF）／（ＮF−ＮC）
の値を平均した値
条件式（７）を超えると、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分を補正することができなくなるので良くない。
【００７３】
又本発明においては第１レンズ群中の負レンズの内、最も物体側へ配置された負レンズについて次の条件式を満足するのが良く、第２レンズ群の軸上色及び倍率色の各収差係数曲線の曲り成分を更に良好に補正できる。
【００７４】
即ち、
θgF ＜０．５９１    ，    θgd＜１．３  …（８）
とすることである。
【００７５】
但し、
θgF、θgd：第１レンズ群中の負レンズの内、最も物体側へ配置された負レンズのｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮg 、ＮF 、Ｎｄ、ＮCとしたとき、部分分散比
θgF＝（Ｎg−ＮF）／（ＮF−ＮC）
θgd＝（Ｎg−Ｎd）／（ＮF−ＮC）
である。
【００７６】
次に本実施形態の具体的なレンズ構成について説明する。
【００７７】
図６は本発明の数値実施例１のレンズ断面図、図７は本発明の数値実施例１の無限遠物体のときの収差図、図８は本発明の数値実施例１の物体距離３．５ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき）の収差図である。
【００７８】
図９は本発明の数値実施例２のレンズ断面図、図１０は本発明の数値実施例２の無限遠物体のときの収差図、図１１は本発明の数値実施例２の物体距離３．５ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき）の収差図である。
【００７９】
図１２は本発明の数値実施例３のレンズ断面図、図１３は本発明の数値実施例３の無限遠物体のときの収差図、図１４は本発明の数値実施例３の物体距離３．５ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき）の収差図である。
【００８０】
図１５は本発明の数値実施例４のレンズ断面図、図１６は本発明の数値実施例４の無限遠物体のときの収差図、図１７は本発明の数値実施例４の物体距離３．５ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき）の収差図である。
【００８１】
図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第２群、Ｌ３は正又は負の屈折力の第３群、ＳＰは絞り、Ｇはフィルターやフェースプレート等のガラスブロックである。
【００８２】
第２群Ｌ２は自動焦点検出装置（不図示）からの駆動信号（焦点検出信号）に基づいて駆動手段（不図示）により又は手動により光軸上、矢印の如く像面側へ移動させて無限遠物体から至近物体へのフォーカス（合焦）を行っている。
【００８３】
図６，図９の数値実施例１，２は物体側より順に物体側に凸面を向けた正の第１１レンズと、像面側に凸面を向けた正の第１２レンズとを回折面ＤＲを挟んで接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１３レンズ、像面側に凹面を向けた負の第１４レンズ、物体側に凸面を向けた正の第１５レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１６レンズより構成している。
【００８４】
図１２の数値実施例３は物体側より順に両レンズ面が凸面の正の第１１レンズ、物体側に凸面を向けた正の第１２レンズ、物体側に凹面を向けた負の第１３レンズと像面側に凹面を向けた負の第１４レンズとを回折面ＤＲを挟んで接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１５レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１６レンズより構成している。
【００８５】
図１５の数値実施例４は物体側より順に両レンズ面が凸面の正の第１１レンズ、物体側へ凸面を向けたメニスカス状の正の第１２レンズ、両レンズ面が凹面の負の第１３レンズ、物体側へ凸面を向けた正の第１４レンズと、像面側へ凹面を向けた負の第１５レンズとを回折面を向けたメニスカス状の負の第１６レンズより構成している。
【００８６】
本実施形態では、第１レンズ群に回折面を設けることにより全系の色収差（軸上、倍率色収差）を良好に補正している。
【００８７】
本実施形態の第１レンズ群のレンズ構成は、はじめの２枚又は３枚の正レンズで光束をゆるやかに収斂させることにより、高次収差の発生を押さえ、さらに、次の負レンズによって、一度収差を補正している。
【００８８】
光束の入射高Ｈが高いうちに補正するため補正の効果が高く、色収差の変動の補正にも有効となっている。
【００８９】
そして次の正レンズにより更に収斂させ、その後ろのメニスカス状の負レンズにより、内向性コマ収差とメリディオナル像面の過剰傾向になる収差変動を良好に補正している。
【００９０】
第２レンズ群Ｌ３は像面側に凹面を向けた単一の負レンズより成っている。これによってフォーカスレンズ群を軽量化し、高速なフォーカスを容易にしている。
【００９１】
第３レンズ群Ｌ３は物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとを接合した接合レンズより成る第３１レンズ群Ｌ３１、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の負レンズとを接合した接合レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズより成る第３２レンズ群Ｌ３２、両レンズ面が凸面の正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、そして両レンズ面が凸面の正レンズより成る第３３レンズ群Ｌ３３より成っている。
【００９２】
これによって画面全体にわたり良好に補正している。尚、第３２レンズ群は光軸に対して垂直方向に変位することにより像面上の像位置を補正可能で、手振れ補正レンズ群として用いることができる。
【００９３】
次に本発明の数値実施例を示す。但し、各実施例において、ｒｉは物体側から数えて第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側から数えて第ｉ番目の基準状態の軸上面間隔を示し、ｎｉ、νｉは物体側から数えて第ｉ番目のレンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、２ωは画角を示す。
【００９４】
又前述の各条件式と数値実施例との関係を表−１に示す。なお、各実施例の回折面の位相形状ψは、次式によって表される。
【００９５】
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ0）（Ｃ1ｈ2＋Ｃ2ｈ4＋Ｃ3ｈ6…）
ここに、ｈ：光軸に対して垂直方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ0 ：設計波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝１，２，３…）
である。
【００９６】
また、任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対する回折面Ｄの屈折力φDは、最も低次の位相係数Ｃ1を用いて次のように表すことができる。
【００９７】
φD（λ，ｍ）＝−２Ｃ1ｍλ／λ0
【００９８】
【外１】
0003950571.tif 000009
【００９９】
【外２】
0003950571.tif 000010
【０１００】
【外３】
0003950571.tif 000011
【０１０１】
【外４】
0003950571.tif 000012
【０１０２】
【表１】
0003950571.tif 000013
【０１０３】
各実施例において、回折光の回折次数ｍは１であり、設計波長λ0 はｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）である。
【０１０４】
なお、本発明の実施例では、正の屈折力の回折面が１面であるが、更に回折面を追加しても良く、これにより、更に良好な光学性能が得られる。追加する回折面は、正の屈折力であっても負の屈折力であってもよく、特に負の屈折力の回折面を追加する場合は、光学系の像面寄りで瞳近軸光線の入射高が比較的高く、かつ、近軸軸上光線の入射高が比較的低くなる位置に配置するのが良い。
【０１０５】
これにより、倍率色収差を更に良好に補正することができる。また、各回折面はレンズの平面部に設けているが、球面レンズ或いは非球面をベースとしてもよく、両面に施してもよい。更に、接合レンズの接合面に施しても良く、ベースの材質は光を透過するものであれば、特にガラスでなくても良い。
【０１０６】
特に、第１レンズ群内の回折面については、軸上物点及び軸外物点からの光線が出来るだけ回折面へ垂直に入射するよう、平面または物体側へ凸面を向けたレンズ面あるいは物体へ緩い凹面を向けたレンズ面に設けるのがよく、これにより、回折効率の低下を緩和することが出来る。
【０１０７】
望ましくは、レンズ面の法線に対し、±１５°未満で光線が入射するようなレンズ面に回折面を設定するのが良い。
【０１０８】
前述の実施例における回折光学素子部の回折格子形状１０１は図１８に示すキノフォーム形状をしていた。図１９は図１８に示す回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性を示している。実際の回折格子の構成は、前述した基材１０２の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、樹脂部に波長５３０ｎｍで１次回折効率が１００％となるような格子厚ｄの格子１０３を形成している。
【０１０９】
図１９で明らかなように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。図２０に図１８の格子形状で前述の実施例を作成した場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。この図で、低周波数領域のＭＴＦが所望の値より低下していることがわかる。そこで他の実施例として図２１に示す積層型の回折格子を本発明の実施例における回折光学素子部の格子形状とする。
【０１１０】
図２２はこの構成の回折光学素子の１次回折効率の波長依存特性である。具体的な構成としては、基材上に紫外線硬化樹脂（ｎｄ=1.499、νｄ=54)からなる第１の回折格子１０４を形成し、その上に別の紫外線硬化樹脂（ｎｄ=1.598、νｄ=28)からなる第２の回折格子１０５を形成している。この材質の組み合わせでは、第１の回折格子部の格子厚ｄ１はｄ１=13 .8μｍ、第２の回折格子部の格子厚ｄ２はｄ=10.5μｍとしている。
【０１１１】
図２２からわかるように積層構造の回折格子にすることで、設計次数の回折効率は、使用波長域全域で９５％以上の高い回折効率を有している。
【０１１２】
図２３にこの場合の空間周波数に対するＭＴＦ特性を示す。積層構造の回折格子を用いることで、低周波数のＭＴＦは改善され、所望のＭＴＦ特性が得られている。このように、本発明の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、光学性能はさらに改善される。
【０１１３】
なお前述の積層構造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はなく、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の回折格子部１０４を直接基材に形成してもよい。また各格子厚が異なる必要はなく、材料の組み合わせによっては図２４に示すように２つの格子厚を等しくできる。この場合は、回折光学素子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、より安価な光学系を提供できる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、色収差を始めとする諸収差及びフォーカシングによるこれらの諸収差の変動を良好に補正し、特にオートフォーカスカメラに最適な高い光学性能を有した撮影光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を説明する為の近軸配置概略図
【図２】図１のモデルにおける第２レンズ群の軸上色の収差係数と倍率色の収差係数の波長依存性を説明する為の概念図
【図３】光学ガラスの屈折率の波長依存性を説明する概略図
【図４】第１レンズ群に配置された回折面の作用を説明する為の近軸配置概略図
【図５】従来の望遠レンズにおいて、第１レンズ群の軸上色の収差係数と倍率色の収差係数の波長依存性の傾向を説明する為の概念図
【図６】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図７】本発明の数値実施例１の無限遠物体のときの収差図
【図８】本発明の数値実施例１の物体距離３．５ｍ（数値例をｍｍで表わしたとき）の収差図
【図９】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図１０】本発明の数値実施例２の無限遠物体のときの収差図
【図１１】本発明の数値実施例２の物体距離３．５ｍ（数値例をｍｍで表わしたとき）の収差図
【図１２】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１３】本発明の数値実施例３の無限遠物体のときの収差図
【図１４】本発明の数値実施例３の物体距離３．５ｍ（数値例をｍｍで表わしたとき）の収差図
【図１５】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１６】本発明の数値実施例４の無限遠物体のときの収差図
【図１７】本発明の数値実施例４の物体距離３．５ｍ（数値例をｍｍで表わしたとき）の収差図
【図１８】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図１９】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の説明図
【図２０】本発明に係る回折光学素子ＭＴＦ特性図
【図２１】本発明に係る回折光学素子の説明図
【図２２】本発明に係る回折光学素子の波長依存特性の説明図
【図２３】本発明に係る回折光学素子のＭＴＦ特性図
【図２４】本発明に係る回折光学素子の説明図
【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
ＳＰ    絞り
ＩＰ    像面
ｄ      ｄ線
ｇ      ｇ線
Ｆ      Ｆ線
Ｓ．Ｃ  正弦条件
ΔＳ    サジタル像面
ΔＭ    メリディオナル像面
【図１】
0003950571.tif 000014
【図２】
0003950571.tif 000015
【図３】
0003950571.tif 000016
【図４】
0003950571.tif 000017
【図５】
0003950571.tif 000018
【図６】
0003950571.tif 000019
【図７】
0003950571.tif 000020
【図８】
0003950571.tif 000021
【図９】
0003950571.tif 000022
【図１０】
0003950571.tif 000023
【図１１】
0003950571.tif 000024
【図１２】
0003950571.tif 000025
【図１３】
0003950571.tif 000026
【図１４】
0003950571.tif 000027
【図１５】
0003950571.tif 000028
【図１６】
0003950571.tif 000029
【図１７】
0003950571.tif 000030
【図１８】
0003950571.tif 000031
【図１９】
0003950571.tif 000032
【図２０】
0003950571.tif 000033
【図２１】
0003950571.tif 000034
【図２２】
0003950571.tif 000035
【図２３】
0003950571.tif 000036
【図２４】
0003950571.tif 000037