(57)【要約】【課題】諸収差を良好に補正でき、製造が容易、軽量で小型化の結像光学系を提供する。【解決手段】結像光学系は、焦点調節に際して互いの間隔が変化する３つのレンズユニットとして、物体側から像側に順に、正の屈折力を有する第１レンズユニットＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズユニットＬ２と、負の屈折力を有する第３レンズユニットＬ３とを有する。第１レンズユニットは４枚以下のレンズにより構成され、第２レンズユニットは焦点調節のために移動する。全系の焦点距離をｆ、第３レンズユニットの焦点距離をｆ３とするとき、−０．６０≦ｆ３／ｆ≦−０．０５なる条件を満足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節に際して互いの間隔が変化する３つのレンズユニットとして、物体側から像側に順に、
正の屈折力を有する第１レンズユニットと、
正の屈折力を有する第２レンズユニットと、
負の屈折力を有する第３レンズユニットとを有し、
前記第１レンズユニットは、４枚以下のレンズにより構成され、
前記第２レンズユニットは、焦点調節のために移動し、
全系の焦点距離をｆ、第３レンズユニットの焦点距離をｆ３とするとき、
−０．６０≦ｆ３／ｆ≦−０．０５
なる条件を満足することを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記第１レンズユニットは、回折光学素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記回折光学素子の回折面の焦点距離をｆＤＯＥとするとき、
４．５０≦ｆＤＯＥ／ｆ≦３０．００
なる条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記第１レンズユニットの焦点距離をｆ１とするとき、
０．２０≦ｆ１／ｆ≦１．６０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記第２レンズユニットの焦点距離をｆ２とするとき、
０．１０≦ｆ２／ｆ≦０．７２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記第１レンズユニットは、物体側から像側に順に、前記回折光学素子を含む正の屈折力を有する第１ａレンズユニットと、前記第１ａレンズユニットと間隔を隔てて配置された負の屈折力を有する第１ｂレンズユニットとにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記回折光学素子が、前記第１ａレンズユニットのうち最も物体側のレンズに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記回折光学素子が、前記第１ａレンズユニットのうち物体側から２番目のレンズに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記第１ａレンズユニットの焦点距離をｆ１ａとするとき、
０．０９≦ｆ１ａ／ｆ１≦１．２０
なる条件を満足することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記第１ｂレンズユニットの焦点距離をｆ１ｂとするとき、
−１．６０≦ｆ２ｂ／ｆ１≦−０．０３
なる条件を満足することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１１】
前記第２レンズユニットは、正の屈折力を有する１枚のレンズにより構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記第１レンズユニットと前記第２レンズユニットのうち少なくとも一方に含まれる全ての正レンズの材料の比重をρＧｐとするとき、
ρＧｐ≦３.００［ｇ／ｃｍ３］
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１３】
前記第１レンズユニットにおける最も物体側の光学面から前記結像光学系の像面までの距離をＬとするとき、
０．３５≦Ｌ／ｆ≦０．７４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１４】
１１枚以下のレンズにより構成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の結像光学系と、前記結像光学系によって形成された像を受光する撮像素子とを有す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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ等の撮像装置に好適な結像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズユニット、正または負の屈折力を有する第２レンズユニットおよび正または負の屈折力を有する第３レンズユニットを有するインナーフォーカス方式の結像光学系では、第２レンズユニットを移動させて焦点調節を行う。また、結像光学系は、焦点距離が長くなると、大型化し、かつ重くなる。特許文献１および特許文献２は、色収差を含む諸収差を補正しつつ軽量化するために、回折光学素子を用いた結像光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８９６７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−００２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて開示された結像光学系は、回折光学素子を用いることで軽量化されているものの十分に小型化されていない。また特許文献２では、第１レンズユニットの正の屈折力を強めることで光学系全体を小型化しているが、第１レンズユニットで発生する軸上色収差や球面収差が大きくなり、良好な光学性能を得ること難しい。しかも、第１レンズユニットの偏芯による光学性能の変化が大きいため、製造が容易ではない。
【０００５】
本発明は、色収差を含めた諸収差を良好に補正でき、かつ製造が容易であるとともに、軽量化と小型化が可能な結像光学系およびこれを有する光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての結像光学系は、焦点調節に際して互いの間隔が変化する３つのレンズユニットとして、物体側から像側に順に、正の屈折力を有する第１レンズユニットと、正の屈折力を有する第２レンズユニットと、負の屈折力を有する第３レンズユニットとを有する。第１レンズユニットは４枚以下のレンズにより構成され、第２レンズユニットは焦点調節のために移動する。そして、全系の焦点距離をｆ、第３レンズユニットの焦点距離をｆ３とするとき、
−０．６０≦ｆ３／ｆ≦−０．０５
なる条件を満足することを特徴とする。
【０００７】
なお、上記結像光学系を有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、色収差を含めた諸収差を良好に補正でき、かつ製造が容易であるとともに軽量化と小型化が可能な結像光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図２】実施例２の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図３】実施例３の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図４】実施例４の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図５】実施例５の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図６】実施例６の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図７】実施例７の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図８】実施例８の無限遠合焦状態での（Ａ）レンズ断面図と（Ｂ）収差図。
【図９】撮像装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１（Ａ）は、実施例（数値実施例）１の結像光学系（撮像光学系）としての撮像レンズの無限遠物体に合焦した状態（以下、無限遠合焦状態という）におけるレンズ断面図を示す。図１（Ｂ）は、実施例１の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例１の撮像レンズの焦点距離は５８２ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１２】
図２（Ａ）は、実施例（数値実施例）２の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図２（Ｂ）は、実施例２の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例２の撮像レンズの焦点距離は７７６ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１３】
図３（Ａ）は、実施例（数値実施例）３の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図３（Ｂ）は、実施例３の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例３の撮像レンズの焦点距離は４１２ｍｍ、Ｆナンバーは８．２である。
【００１４】
図４（Ａ）は、実施例（数値実施例）４の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図４（Ｂ）は、実施例４の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例４の撮像レンズの焦点距離は５８２ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１５】
図５（Ａ）は、実施例（数値実施例）５の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図５（Ｂ）は、実施例５の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例５の撮像レンズの焦点距離は７７６ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１６】
図６（Ａ）は、実施例（数値実施例）６の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図６（Ｂ）は、実施例６の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例６の撮像レンズの焦点距離は５８５ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１７】
図７（Ａ）は、実施例（数値実施例）７の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図７（Ｂ）は、実施例７の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例７の撮像レンズの焦点距離は７７６ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１８】
図８（Ａ）は、実施例（数値実施例）８の撮像レンズの無限遠合焦状態におけるレンズ断面図を示す。図８（Ｂ）は、実施例８の無限遠合焦状態での収差図を示す。実施例８の撮像レンズの焦点距離は５８２ｍｍ、Ｆナンバーは１１．３である。
【００１９】
各実施例の撮像レンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラおよび銀塩フィルムカメラ等の撮像装置やそれに交換（着脱）可能な交換レンズといった光学機器に用いられる。各レンズ断面図において、左側が物体側（前側）であり、右側が像側（後側）である。また、ｉを物体側から数えたレンズユニットの順番とするとき、Ｌｉは第ｉレンズユニットを示す。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面であり、撮像レンズが変倍可能なズームレンズとして用いられる際には、該像面ＩＰにはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面や銀塩フィルムのフィルム面が配置される。図示はしていないが、像面ＩＰよりも物体側には、光学フィルタ、フェースプレート、ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等の光学ブロックを配置することもできる。
【００２０】
また、各実施例の撮像レンズと同じ構成を有する結像光学系は、光学機器としての画像投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系（投射レンズ）として用いることもできる。この場合、各レンズ断面図において、左側が拡大共役側（スクリーン等の被投射面側）であり、右側が縮小共役側（液晶パネル等の光変調素子側）である。
【００２１】
各球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーを示し、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差を、二点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差をそれぞれ示している。非点収差図において、実線はサジタル像面（ΔＳ）を、破線はメリディオナル像面（ΔＭ）を示している。歪曲収差はｄ線に対するものを示している。色収差図はｇ線における倍率色収差を示している。ωは半画角（°）である。
【００２２】
各実施例の撮像レンズは、物体側から像側に順に、正の屈折力を有する第１レンズユニットと、正の屈折力を有する第２レンズユニットと、負の屈折力を有する第３レンズユニットにより構成されている。この撮像レンズは、第１および第２レンズユニットにより構成される前レンズユニットが正の合成屈折力を有し、第３レンズユニットにより構成される後レンズユニットが負の屈折力を有するテレフォトタイプの屈折力配置を有する。
【００２３】
第２レンズユニットの屈折力を負とした場合には、撮像レンズの小型化のために第１レンズユニットの正の屈折力を強める必要がある。この結果、近軸軸上光線が通過する光軸からの高さが高くなり、大きい球面収差、コマ収差および軸上色収差等が発生する。また、第１レンズユニットの偏芯時の光学性能の変化が大きくなるため、撮像レンズの製造が容易ではなくなる。このため、各実施例では、第２レンズユニットの屈折力を正として、前レンズユニットの正の屈折力を第１レンズユニットと第２レンズユニットとに分担させることで、特に高次の収差の発生を低減するとともに、第１レンズユニットの偏芯時の光学性能の変化を抑えて撮像レンズの製造を容易にしている。
【００２４】
各撮像レンズは、第２レンズユニットを撮像レンズの光軸が伸びる方向（光軸方向）に移動させることで焦点調節（フォーカシング）を行う。第１から第３レンズユニットのうち光軸方向において隣り合うレンズユニット間の間隔は、フォーカシングにおいて変化する。また各実施例の撮像レンズは、回折面Ｄを有する回折光学素子（ＤОＥ）を含む。
【００２５】
各実施例の撮像レンズは、第３レンズユニットの焦点距離をｆ３、撮像レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、以下の条件式を満足する。
−０．６０≦ｆ３／ｆ≦−０．０５      （１）
条件式（１）は、第３レンズユニットの屈折力に関するものであり、撮像レンズの光学全長の短縮と光学性能を両立させるための条件を示す。ｆ３／ｆの値が条件式（１）の上限値を超えるように第３レンズユニットＬ３の屈折力が大きくなると、テレフォトタイプの屈折力配置の絞りに対する非対称性が強くなりすぎるため、像面湾曲や歪曲等の軸外収差が増加するため、好ましくない。ｆ３／ｆの値が条件式（１）の下限値を下回るように第３レンズユニットＬ３の屈折力が小さくなると、上述したテレフォトタイプの屈折力配置の非対称性が弱まって光学全長が長くなるため、好ましくない。
【００２６】
好ましくは、条件式（１）の範囲を以下のようにすると良い。
−０．４５≦ｆ３／ｆ≦−０．０６        （１ａ）
さらに好ましくは、条件式（１）の範囲を以下のようにすると良い。
−０．３５≦ｆ３／ｆ≦−０．０７        （１ｂ）
また、他のレンズユニットに比べて径が大きい第１レンズユニットＬ１を構成するレンズ枚数を４枚以下とすることで、軽量化を図ることができる。しかし、レンズ枚数を減らすと、第１レンズユニットで発生する軸上色収差や倍率色収差を補正するためのレンズが不足するため、これらの色収差の補正が困難となる。そこで、各実施例では、撮像レンズにおいて近軸軸上光線と瞳近軸光線が最も光軸から離れた位置を通過する第１レンズユニットに回折光学素子を含ませる。これにより、色収差を大きく減少させることができる。さらに、回折光学素子を設けることで、その周期構造を変化させることによって非球面効果が得られるとともに、第１レンズユニット内の正レンズの枚数を最小とすることが可能となり、色収差を含む諸収差を良好に補正しつつ、第１レンズユニットと撮像レンズの軽量化を達成することができる。
【００２７】
以上により、各実施例の撮像レンズは、色収差を含む諸収差を良好に補正でき、製造が容易であるとともに、全系の軽量化と小型化が可能である。
【００２８】
さらに、本発明の実施例としての撮像レンズが満足することが好ましい条件について説明する。まず、第１レンズユニットに含まれる回折光学素子の回折面Ｄの焦点距離をｆＤＯＥとするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
４．５０≦ｆＤＯＥ／ｆ≦３０．００      （２）
条件式（２）は、回折光学素子の回折面Ｄの屈折力に関するものであり、良好な光学性能を得るための条件を示す。回折面で与えることができるスペクトル曲線について考えると、回折面Ｄの位相形状ψは、次のような多項式で与えることができる。
ψ（ｈ，ｍ）
＝｛２πｍ／（λ０）｝（Ｃ２ｈ２＋Ｃ４ｈ４＋Ｃ６ｈ６＋Ｃ８ｈ８＋Ｃ１０ｈ１０…）
（１１）
ｈ：光軸からそれに直交する方向の高さ
ｍ：回折光の回折次数
λ０：基準波長
Ｃｉ：位相係数（ｉ＝２，４，６，８，１０，…）
このとき、基準波長λ０で回折次数ｍ＝１の光に対する回折面の屈折力φは、位相係数Ｃ２を用いて次のように表すことができる。基準波長としては例えばｄ線を用いることができる。
φ＝−２Ｃ２    （１２）
また、回折面の焦点距離は、
ｆＤＯＥ＝−１／（２×Ｃ２）      （１３）
で与えられる。
【００２９】
回折光学素子の材料は負のアッベ数（νｄ＝−３．４５３）を有するため、回折面に正の屈折力を与えることで、第１レンズユニットで発生する軸上色収差と倍率色収差の補正が可能となる。また、回折面が正の屈折力を有するため、回折面と第１レンズユニットとの間で正の屈折力を分担させることができる。このため、球面収差とコマ収差の補正を行うことが可能となる。さらに前述したように、回折光学素子の周期構造を変化させて非球面効果を得るとともに、第１レンズユニット内の正レンズを最小枚数とすることができるため、第１レンズユニットと撮像レンズの軽量化を達成することができる。
【００３０】
ｆＤＯＥ／ｆの値が条件式（２）の上限値を超えるように回折面の屈折力が小さすぎると、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正することができないため、好ましくない。一方、ｆＤＯＥ／ｆの値が条件式（２）の下限値を下回るように回折面の屈折力が大きすぎると、軸上色収差や倍率色収差の補正が過補正となり、色の球面収差が大きく発生するため、好ましくない。
【００３１】
好ましくは、条件式（２）の範囲を以下のようにすると良い。
５．５０≦ｆＤＯＥ／ｆ≦２８．００      （２ａ）
さらに好ましくは、条件式（２）の範囲を以下のようにすると良い。
６．５０≦ｆＤＯＥ／ｆ≦２６．００      （２ｂ）
また、第１レンズユニットの焦点距離をｆ１、第２レンズユニットの焦点距離をｆ２とするとき、以下の条件式のうち少なくとも一方を満足することが好ましい。
０．２０≦ｆ１／ｆ≦１．６０        （３）
０．１０≦ｆ２／ｆ≦０．７２        （４）
条件式（３）は、第１レンズユニットの屈折力（焦点距離の逆数）に関するものであり、撮像レンズの小型化と光学性能とを両立させるための条件を示す。ｆ１／ｆの値が条件式（３）の上限値を超えるように第１レンズユニットの屈折力が小さくなると、テレフォトタイプの屈折力配置の傾向が弱まり、撮像レンズの小型化が困難となるため、好ましくない。ｆ１／ｆの値が条件式（３）の下限値を下回るように第１レンズユニットの屈折力が大きくなると、第１レンズユニットで発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差および倍率色収差が大きくなって、回折光学素子を用いた第１レンズユニットの最小レンズ枚数の構成によって高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
【００３２】
条件式（４）は、第２レンズユニットの屈折力に関するものであり、撮像レンズの小型化と光学性能とを両立させるための条件を示す。ｆ２／ｆの値が条件式（４）の下限値を下回るように第２レンズユニットの屈折力が大きくなると、第２レンズユニットで発生する収差が大きくなり、フォーカシングによる光学性能の変化が大きくなる。この結果、高い光学性能を達成することが困難となるため、好ましくない。ｆ２／ｆの値が条件式（４）の上限値を超えるように第２レンズユニットの屈折力が弱くなると、第２レンズユニットのフォーカシングによる移動量が大きくなりすぎて撮像レンズが大型化するため、好ましくない。
【００３３】
好ましくは、条件式（３）の範囲を以下のようにすると良い。
【００３４】
０．２５≦ｆ１／ｆ≦１．４０        （３ａ）
さらに好ましくは、条件式（３）の範囲を以下のようにすると良い。
【００３５】
０．３０≦ｆ１／ｆ≦１．２０        （３ｂ）
好ましくは、条件式（４）の範囲を以下のようにすると良い。
【００３６】
０．１２≦ｆ２／ｆ≦０．７０        （４ｂ）
さらに好ましくは、条件式（４）の範囲を以下のようにすると良い。
【００３７】
０．１４≦ｆ２／ｆ≦０．６５        （４ｂ）
また、各実施例において、第１レンズユニットは、物体側から像側に順に、回折光学素子を含む正の屈折力を有する第１ａレンズユニットと、第１ａレンズユニットと間隔を隔てて配置された負の屈折力を有する第１ｂレンズユニットとにより構成されている。第１レンズユニットにおける物体側に正の屈折力の第１ａレンズユニットを配置することで、第１レンズユニットよりも像側のレンズ径を小さくすることができ、撮像レンズの軽量化を達成することができる。また、撮像レンズのうち近軸軸上光線と瞳近軸光線が通過する光軸からの高さが最も高い第１ａレンズユニットに回折光学素子を含ませることで、色収差を大きく低減することができる。さらに回折光学素子は高分散で色の球面収差を発生させる。このため、第１レンズユニットにおける像側に負の屈折力を有する第１ｂレンズユニットを配置することで、正の第１ａレンズユニットで発生する球面収差を回折面と負の第１ｂレンズユニットで補正して、良好な光学性能を得ることができる。
【００３８】
また、第１ａレンズユニットの焦点距離をｆ１ａ、第１ｂレンズユニットの焦点距離をｆ１ｂとするとき、以下の条件式のうち少なくとも一方を満足することが好ましい。
０．０９≦ｆ１ａ／ｆ１≦１．２０        （５）
−１．６０≦ｆ２ｂ／ｆ１≦−０．０３    （６）
条件式（５）は、第１ａレンズユニットの屈折力に関するものであり、撮像レンズの小型化と光学性能とを両立させるための条件を示す。ｆ１ａ／ｆ１の値が条件式（５）の上限値を超えるように第１ａレンズユニットの屈折力が小さくなると、第１レンズユニットよりも像側のレンズ径が大きくなり、撮像光学系の軽量化を達成することができないため、好ましくない。しかも、第１レンズユニットは、正の屈折力を有する第１ａレンズユニットと負の屈折力を有する第１ｂレンズユニットとによるテレフォトタイプの屈折力配置を有する。しかし、第１ａレンズユニットの屈折力が小さくなると、第１レンズユニットの全長を短縮することができないため、好ましくない。ｆ１ａ／ｆ１の値が条件式（５）の下限値を下回るように第１レンズユニットの屈折力が大きくなると、第１ａレンズユニットで発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差および倍率色収差が大きくなる。このため、回折光学素子を用いた第１レンズユニットの最小レンズ枚数の構成によって高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
【００３９】
条件式（６）は、第１ｂレンズユニットの屈折力に関するものであり、撮像レンズの小型化と光学性能とを両立させるための条件を示す。前述したように第１レンズユニットはテレフォトタイプの屈折力配置を有する。しかし、ｆ２ｂ／ｆ１の値が条件式（６）の上限値を超えるように第１ｂレンズユニットの屈折力が小さくなると、上述した第１レンズユニットのテレフォトタイプの屈折力配置での屈折力が弱まり、第１レンズユニットの全長を短縮することができないため、好ましくない。ｆ２ｂ／ｆ１の値が条件式（６）の下限値を下回るように第１レンズユニットの屈折力が大きくなると、第１ａレンズユニットで発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差および倍率色収差の補正が困難となるため、好ましくない。
【００４０】
好ましくは、条件式（５）の範囲を以下のようにすると良い。
【００４１】
０．１２≦ｆ１ａ／ｆ１≦１．００      （５ａ）
さらに好ましくは、条件式（５）の範囲を以下のようにすると良い。
【００４２】
０．１５≦ｆ１ａ／ｆ１≦０．９０      （５ｂ）
好ましくは、条件式（６）の範囲を以下のようにすると良い。
−１．５０≦ｆ２ｂ／ｆ１≦−０．０５    （６ａ）
さらに好ましくは、条件式（６）の範囲を以下のようにすると良い。
【００４３】
−１．２０≦ｆ２ｂ／ｆ１≦−０．０６    （６ｂ）
また、第２レンズユニットが、正の屈折力を有する１枚のレンズにより構成されることが好ましい。フォーカシングにおいて移動する第２レンズユニットを軽量化することができるためである。
【００４４】
また、第１レンズユニットと第２レンズユニットのうち少なくとも一方に含まれる全ての正レンズＧｐの材料の比重をρＧｐとするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００４５】
ρＧｐ≦３.００［ｇ／ｃｍ３］        （７）
条件式（７）は、正レンズＧｐの材料の比重ρＧｐを規定する。条件式（７）の上限値を超えて正レンズＧｐの材料の比重ρＧｐが大きくなると、正レンズＧｐの重量が大きくなってしまい、撮像レンズの軽量化が困難になるため、好ましくない。
【００４６】
好ましくは、条件式（７）の範囲を以下のようにすると良い。
ρＧｐ≦２．９０［ｇ／ｃｍ３］      （７ａ）
さらに好ましくは、条件式（７）の範囲を以下のようにすると良い。
ρＧｐ≦２．８０［ｇ／ｃｍ３］      （７ｂ）
また、第１レンズユニットにおける最も物体側の光学面から撮像レンズの像面までの距離をＬとするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３５≦Ｌ／ｆ≦０．７４        （８）
条件式（６）は、撮像レンズの全長に関する条件を示す。Ｌ／ｆの値が条件式（８）の上限値を超えると、撮像レンズが大型化するため、好ましくない。Ｌ／ｆの値が条件式（８）の下限値を下回るように撮像レンズの全長が短くなりすぎると、第１レンズユニットで発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差および倍率色収差が大きくなりすぎる。このため、回折光学素子を用いた第１レンズユニットの最小レンズ枚数の構成によって高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。しかも、高い光学性能を実現するには、第１レンズユニットのレンズ枚数を増加させる必要があり、軽量化が困難となるため、好ましくない。
【００４７】
好ましくは、条件式（８）の範囲を以下のようにすると良い。
０．３８≦Ｌ／ｆ≦０．６５        （８ａ）
さらに好ましくは、条件式（８）の範囲を以下のようにすると良い。
０．４１≦Ｌ／ｆ≦０．６０        （８ｂ）
また、各実施例の撮像レンズは、１１枚以下のレンズにより構成されている。各実施例では、径が大きい第１レンズユニットと第２レンズユニットのそれぞれを構成するレンズ枚数を最小とすることで軽量化を図る一方、径が小さい第３レンズユニットに第１および第２レンズユニットにおいて発生する収差の補正を分担させている。この場合、第３レンズユニットのレンズ枚数が多いほど良好な収差補正が可能であるが、全系のレンズ枚数が１２枚以上となると軽量化が達成できないため、１１枚以下のレンズ枚数が好ましい。
【００４８】
次に、各実施例の構成について説明する。実施例１から８は、フォーカシングに際して互いの間隔が変化する３つのレンズユニットとして、物体側から像側に順に、正の屈折力を有する第１レンズユニットＬ１、正の屈折力を有する第２レンズユニットＬ２および負の屈折力を有する第３レンズユニットＬ３を有する。各実施例では、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、１枚の正レンズにより構成された第２レンズユニットＬ２を光軸方向のうち物体側に移動させる。
【００４９】
また、各実施例では、第１レンズユニットＬ１のうち第１ａレンズユニットが、回折面Ｄを有する回折光学素子ＤОＥを含む。実施例１，３，４，６，８では回折光学素子ＤОＥは第１ａレンズユニットＬ１ａのうち最も物体側のレンズに設けられており、実施例２，５，７では回折光学素子ＤОＥは第１ａレンズユニットＬ１ａのうち物体側から２番目のレンズに設けられている。
【００５０】
また、実施例１，３，８では第１レンズユニットＬ１が３枚のレンズにより構成され、実施例２，４，５，７では第１レンズユニットＬ１が４枚のレンズにより構成されている。実施例６では、第１のレンズユニットＬ１が２枚のレンズにより構成されている。また、各実施例において第１ｂレンズユニットＬ１ｂは１枚の負レンズで構成されている。このように、実施例１〜８では、第１レンズユニットＬ１を構成するレンズの枚数を４枚以下としている。
【００５１】
さらに、実施例１，３，８は全系が１０枚のレンズにより構成され、実施例２，４，５，７は全系が１１枚のレンズにより構成されている。実施例６は全系が８枚のレンズにより構成されている。このように、実施例１〜８では、全系を構成するレンズの枚数を１１枚以下としている。
【００５２】
以下、実施例１〜８の具体的数値データをそれぞれ[数値実施列１]〜[数値実施列８]に示す。数値データにおいて、ｒｉは物体側からｉ番目の面の曲率半径（mm）、ｄｉはｉ番目と（ｉ＋１）番目の面間のレンズ厚または空気間隔（mm）、ｎｄｉはそれぞれｉ番目の光学部材の材料のｄ線における屈折率である。νｄｉはｉ番目の光学部材の材料のｄ線を基準としたアッベ数である。ＢＦはバックフォーカス（mm）を表す。「バックフォーカス（ＢＦ）」は、ズームレンズの最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。
【００５３】
ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）で表される。
【００５４】
回折格子の位相形状ψは、前述した式（１１）により表され、位相係数Ｃ２〜Ｃ１０を数値データ内に示す。「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。
また、実施例１〜５における前述した条件式（１）〜（８）に対応する値を表１にまとめて示す。なお、表１の条件式（７）の数値は、第１レンズユニットと第２レンズユニットの全ての正レンズＧｐの材料の比重ρＧｐのうち最大の値を示している。
【００５５】
[数値実施例１]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd     比重
1         56.252   12.20   1.48749    70.2    2.46   
2(回折) -180.408    2.77   1.59551    39.2           
3        785.004   59.15                             
4        -42.901    1.30   1.83481    42.7           
5        -92.466  (可変)                             
6         98.007    2.09   1.48749    70.2    2.46   
7          ∞     (可変)                             
8(絞り)    ∞       6.44                             
9        -42.741    1.00   1.90043    37.4           
10         42.741    3.85   1.65412    39.7           
11        -29.300   12.20                             
12        107.876    3.70   1.65412    39.7           
13        -22.269    0.80   1.59282    68.6           
14        300.803    0.64                             
15        -75.518    0.80   1.80400    46.5           
16         54.756    1.33                             
17         63.816    2.10   1.59551    39.2           
18       -675.205  138.06                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
5             16.25            3.50
7             22.19           34.94
非球面データ
第2面(回折面)
C 2=-4.69717e-005  C 4= 1.13471e-008  C 6=-2.69625e-012  C 8=-4.35136e-015  
C10= 2.95662e-018  
各種データ
焦点距離       581.65  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）     2.13  
像高            21.64  
レンズ全長     286.87  
BF             138.06  
入射瞳位置     399.66  
射出瞳位置     -24.31  
前側主点位置 -1102.24  
後側主点位置  -443.59  
レンズユニットデータ
L  始面    焦点距離  
L1    1      384.29  
L1a  1      133.27  
L1b  4      -97.03  
L2    6      201.04  
L3    8      -86.51  
[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd     比重
1         82.842    9.45   1.48749    70.2    2.46   
2        780.100   40.42                             
3         81.828    9.23   1.48749    70.2    2.46   
4(回折) -194.436    2.76   1.74400    44.8           
5        105.769   70.95                             
6        -53.038    1.35   1.69680    55.5           
7       -106.842  (可変)                             
8         69.898    2.40   1.48749    70.2    2.46   
9        455.147  (可変)                             
10(絞り)    ∞       6.44                             
11        -42.741    1.00   1.90043    37.4           
12         42.741    3.85   1.65412    39.7           
13        -29.300   12.20                             
14        107.876    3.70   1.65412    39.7           
15        -22.269    0.80   1.59282    68.6           
16        300.803    0.64                             
17        -75.518    0.80   1.80400    46.5           
18         54.756    1.33                             
19         63.816    2.10   1.59551    39.2           
20       -675.205  138.30                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
7             35.90           21.25
9             21.43           36.08
非球面データ
第4面(回折面)
C 2=-5.38010e-005  C 4= 6.66877e-009  C 6=-3.04640e-013  C 8=-3.57268e-015  
C10= 2.50469e-018  
各種データ
焦点距離       776.37  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）     1.60  
像高            21.64  
レンズ全長     365.06  
BF             138.30  
入射瞳位置     951.06  
射出瞳位置     -24.31  
前側主点位置 -1979.36  
後側主点位置  -638.08  
レンズユニットデータ
L    始面    焦点距離  
L1    1      600.53  
L1a  1      239.98  
L1b  6     -152.73  
L2    8      169.05  
L3   10      -86.51  
[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd     比重
1         47.109   11.13   1.48749    70.2    2.46   
2(回折) -161.186    2.50   1.90043    37.4           
3       -576.342   47.21                             
4        -36.445    1.19   2.05090    26.9           
5        -82.087  (可変)                             
6         68.410    2.33   1.64769    33.8    2.79   
7       -231.542  (可変)                             
8(絞り)    ∞      24.17                             
9       -274.246    0.80   1.95375    32.3           
10         16.747    3.62   1.58144    40.8           
11        -21.207    1.50                             
12         31.700    2.65   1.84666    23.9           
13        -26.941    0.79   1.88300    40.8           
14         16.874    2.44                             
15        -14.125    0.51   1.77250    49.6           
16        -31.144    0.88                             
17         36.246    2.05   1.51742    52.4           
18        -58.836   73.20                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
5              8.12            2.30
7              4.43           10.25
非球面データ
第2面(回折面)
C 2=-5.69880e-005  C 4= 2.16776e-008  C 6=-4.89942e-012  C 8=-1.44578e-014  
C10= 9.74023e-018  
各種データ
焦点距離       412.00  
Fナンバー        8.24  
半画角（°）     3.01  
像高            21.64  
レンズ全長     189.54  
BF              73.20  
入射瞳位置     194.73  
射出瞳位置     -22.69  
前側主点位置  -1163.39  
後側主点位置  -338.80  
レンズユニットデータ
L    始面   焦点距離  
L1    1     470.83  
L1a  1     105.10  
L1b  4     -63.22  
L2    6      81.78  
L3    8     -37.61  
[数値実施例４]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd     比重
1         58.132   11.73   1.48749    70.2    2.46   
2(回折) -183.877    2.75   1.83481    42.7           
3      -2442.019   27.53                             
4        385.426    3.00   1.48749    70.2    2.46   
5       -340.328   26.95                             
6        -49.614    1.30   1.88300    40.8           
7       -162.317  (可変)                             
8         56.698    2.67   1.48749    70.2    2.46   
9        875.669  (可変)                             
10(絞り)    ∞       2.54                             
11        -48.041    1.00   1.95375    32.3           
12         30.730    4.26   1.56732    42.8           
13        -24.036   11.80                             
14         72.747    3.61   1.75520    27.5           
15        -18.920    0.78   1.59522    67.7           
16         77.087    1.03                             
17        -39.298    0.79   1.95375    32.3           
18         41.161    1.91                             
19         48.822    2.51   1.63980    34.5           
20        -73.664  120.88                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
7             15.03            9.03
9             19.84           25.85
非球面データ
第2面(回折面)
C 2=-3.73550e-005  C 4= 7.81816e-009  C 6=-1.24575e-012  C 8=-3.88784e-015  
C10= 2.19731e-018  
各種データ
焦点距離       582.00  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）     2.13  
像高            21.64  
レンズ全長     261.90  
BF             120.88  
入射瞳位置     386.37  
射出瞳位置     -21.89  
前側主点位置  -1404.10  
後側主点位置  -461.12  
レンズユニットデータ
L    始面   焦点距離  
L1    1     322.40  
L1a  1     111.66  
L1b  6     -81.36  
L2    8     124.23  
L3   10     -48.54  
[数値実施例５]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd    比重
1         77.775    9.98   1.48749    70.2   2.46    
2        774.937   52.13                            
3         69.150    8.02   1.48749    70.2   2.46   
4(回折) -124.624    2.76   1.76200    40.1           
5        118.413   38.66                             
6        -59.314    1.35   1.64769    33.8           
7        -91.629  (可変)                             
8         88.027    1.89   1.48749    70.2   2.46    
9        139.929  (可変)                             
10(絞り)    ∞       1.88                             
11        -35.848    0.97   1.90043    37.4           
12         30.925    4.10   1.65412    39.7           
13        -25.007    4.60                             
14         98.931    3.78   1.65412    39.7           
15        -17.371    0.80   1.59282    68.6           
16         78.416    1.05                             
17        -46.364    0.78   1.80400    46.5           
18         51.873    0.92                             
19         49.190    2.54   1.59551    39.2           
20        -67.246  160.08                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
7             27.95            2.00
9             10.31           36.25
非球面データ
第4面(回折面)
C 2=-8.46209e-005  C 4= 8.05036e-009  C 6= 4.47418e-012  C 8=-3.09391e-014  
C10= 2.99779e-017  
各種データ
焦点距離       776.05  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）     1.60  
像高            21.64  
レンズ全長     334.54  
BF             160.08  
入射瞳位置     712.36  
射出瞳位置     -15.90  
前側主点位置 -1934.01  
後側主点位置  -615.98  
レンズユニットデータ
L    始面    焦点距離  
L1    1     263.99  
L1a  1     189.07  
L1b  6    -264.00  
L2    8     481.10  
L3   10     -73.30  
[数値実施例６]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd     比重
1         84.313    7.95   1.48749    70.2    2.46   
2(回折) -525.375   53.22                             
3        -81.420    1.67   2.00100    29.1           
4       -192.692  (可変)                             
5        175.326    2.34   1.48749    70.2    2.46   
6       -305.845  (可変)                             
7(絞り)    ∞       1.26                             
8       -114.251    1.06   1.88300    40.8           
9         42.112    4.40   1.54072    47.2           
10        -40.104   27.32                             
11        -77.775    3.07   1.61340    44.3           
12        -17.459    0.86   1.59522    67.7           
13         56.405    3.41                             
14         60.077    1.51   1.62004    36.3           
15        452.064  160.81                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
4             15.97            3.00
6             35.15           48.12
非球面データ
第2面(回折面)
C 2=-3.44607e-005  C 4= 3.35845e-009  C 6= 2.47911e-012  C 8=-6.28763e-015  
C10= 3.08099e-018  
各種データ
焦点距離       585.00  
Fナンバー       11.30  
半画角（°）     2.12  
像高            21.64  
レンズ全長     320.00  
BF             160.81  
入射瞳位置     306.60  
射出瞳位置     -34.06  
前側主点位置  -864.62  
後側主点位置  -424.19  
レンズユニットデータ
L    始面   焦点距離  
L1    1     413.05  
L1a  1     148.19  
L1b  3    -141.92  
L2    5     228.97  
L3    7     -96.18  
[数値実施例７]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd    比重
1         84.469    9.72   1.48749    70.2   2.46    
2        758.042   41.57                            
3         82.242    9.23   1.48749    70.2   2.46   
4(回折) -199.734    2.75   1.74400    44.8           
5        104.584   74.52                             
6        -51.516    1.35   1.69680    55.5           
7        -99.349  (可変)                             
8         72.041    2.64   1.48749    70.2   2.46    
9      -1173.384  (可変)                             
10(絞り)    ∞       2.82                             
11        -43.157    1.00   1.90043    37.4           
12         45.912    3.77   1.65412    39.7           
13        -29.920   11.53                             
14        100.023    3.78   1.65412    39.7           
15        -23.407    0.80   1.59282    68.6           
16        195.124    0.66                             
17        -78.068    0.80   1.80400    46.5           
18         56.712    2.50                             
19         75.308    2.54   1.59551    39.2           
20       -462.040  150.59                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
7             31.57           20.19
9             20.65           32.03
非球面データ
第4面(回折面)
C 2=-5.30685e-005  C 4= 6.50309e-009  C 6= 8.51402e-014  C 8=-4.32035e-015  
C10= 3.14377e-018  
各種データ
焦点距離       776.02  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）     1.60  
像高            21.64  
レンズ全長     374.79  
BF             150.59  
入射瞳位置     895.32  
射出瞳位置     -22.62  
前側主点位置 -1805.39  
後側主点位置  -625.42  
レンズユニットデータ
L    始面    焦点距離  
L1    1     659.61  
L1a  1     251.57  
L1b  6    -155.36  
L2    8     139.33  
L3   10     -82.02  
[数値実施例８]
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd    比重
1         53.783   13.04   1.48749    70.2   2.46   
2(回折) -146.944    2.81   1.59551    39.2           
3          ∞      52.78                             
4        -40.947    1.30   1.83481    42.7           
5       -150.785  (可変)                             
6         61.183    2.06   1.48749    70.2   2.46    
7        118.977  (可変)                             
8(絞り)    ∞       4.95                             
9        -82.802    0.82   1.90043    37.4           
10         29.433    3.88   1.65412    39.7           
11        -31.450    1.48                             
12         60.580    3.84   1.65412    39.7           
13        -22.269    0.72   1.59282    68.6           
14       -576.977    0.62                             
15        -56.343    0.57   1.88300    40.8           
16         70.834    1.43                             
17         33.642    1.61   1.59551    39.2           
18         44.099  149.11                             
像面        ∞   
可変間隔データ
面番号    無限遠合焦状態  近距離合焦状態
5             28.72            3.00
7             32.93           58.65
非球面データ
第2面(回折面)
C 2=-4.37921e-005  C 4= 3.40067e-009  C 6= 2.13340e-012  C 8=-5.07199e-015  
C10= 3.39504e-018  
各種データ
焦点距離       582.00  
Fナンバー       11.31  
半画角（°）    2.13  
像高            21.64  
レンズ全長     302.66  
BF             149.11  
入射瞳位置     565.18  
射出瞳位置     -13.76  
前側主点位置  -932.46  
後側主点位置  -432.88  
レンズユニットデータ
L    始面    焦点距離  
L1    1     601.26  
L1a  1     118.06  
L1b  4     -67.70  
L2    6     255.39  
L3    8    -167.01  
【００５６】
【表１】
2020173350.tif 000003
【００５７】
[撮像装置]
図９は、撮像装置（デジタルスチルカメラ）１０を示している。この撮像装置１０は、カメラ本体１３と、上述した実施例１〜５のいずれかと同様に構成された結像光学系１１と、結像光学系１１によって形成される光学像を光電変換する撮像素子１２とを備えている。本実施例の撮像装置１０は、小型かつ軽量であって、さらに色収差等の諸収差が良好に補正された結像光学系１１を用いることで、高品位な撮像画像を得ることができる。
【００５８】
なお、撮像素子１２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子を用いることができる。このとき、撮像素子１２を通じて取得された撮像画像の歪曲収差や色収差等の諸収差を電気的に補正することにより、出力される撮像画像を高画質化することもできる。
【００５９】
なお、上述した各実施例の結像光学系は、図６に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡等の種々の光学機器に用いることができる。
【００６０】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｌ１   第１レンズユニット
Ｌ１ａ  第１ａレンズユニット
Ｌ１ｂ  第１ｂレンズユニット
Ｌ２   第２レンズユニット
Ｌ３   第３レンズユニット
【図１】
2020173350.tif 000004
【図２】
2020173350.tif 000005
【図３】
2020173350.tif 000006
【図４】
2020173350.tif 000007
【図５】
2020173350.tif 000008
【図６】
2020173350.tif 000009
【図７】
2020173350.tif 000010
【図８】
2020173350.tif 000011
【図９】
2020173350.tif 000012