(57)【要約】    【課題】  全系の小型化及びレンズ重量の軽減化を図りつつ、高い光学性能が容易に得られる撮像光学系を得ること。    【解決手段】  物体側から像側へ順に配置された、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、第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して第２レンズ群が移動する撮像光学系において、第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１ａレンズ要素、負の屈折力の第１ｂレンズ要素、正の屈折力の第１ｃレンズ要素より構成され、第１ｂレンズ要素の焦点距離ｆ１ｂ、全系の焦点距離ｆを各々適切に設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に配置された、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、第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して前記第２レンズ群が移動する撮像光学系において、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１ａレンズ要素、負の屈折力の第１ｂレンズ要素、正の屈折力の第１ｃレンズ要素より構成され、前記第１ｂレンズ要素の焦点距離をｆ１ｂ、全系の焦点距離をｆとするとき、
−０．６５＜ｆ１ｂ／ｆ＜−０．０５
なる条件式を満足することを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記第１ａレンズ要素と前記第１ｂレンズ要素との間隔をｄ１ａ、前記第１ａレンズ要素の焦点距離をｆ１ａとするとき、
０．４３＜ｄ１ａ／ｆ１ａ＜０．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
前記第１ｂレンズ要素と前記第１ｃレンズ要素との間隔をｄ１ｂ、前記第１ｂレンズ要素の焦点距離をｆ１ｂとするとき、
０．０７＜ｄ１ｂ／｜ｆ１ｂ｜＜０．３５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
前記第１ｂレンズ要素は回折光学部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項に記載の撮像光学系。
【請求項５】
前記第１ａレンズ要素の像側の面は非球面形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項６】
前記第１ｂレンズ要素は正レンズと負レンズが接合された接合レンズからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項７】
前記負レンズは両凹形状であることを特徴とする請求項６に記載の撮像光学系。
【請求項８】
前記負レンズの物体側の面の曲率半径をｒａ、前記負レンズの像側の面の曲率半径をｒｂとするとき、
−０．２０＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜０．２０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載の撮像光学系。
【請求項９】
無限遠から至近へのフォーカシングに際し、前記第２レンズ群は像側へ移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１０】
前記光学系が無限遠に合焦している時において、前記第１ｃレンズ要素と前記第２レンズ群との間隔をｄ１ｃ、前記第１ｃレンズ要素の焦点距離をｆ１ｃとするとき、
０．１２＜ｄ１ｃ／ｆ１ｃ＜０．４５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１１】
前記第１ｂレンズ要素の最も物体側のレンズ面の有効径をｅａ１ｂとするとき、
１０．４＜ｆ／ｅａ１ｂ＜１６．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１２】
前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の有効径をｅａ２とするとき、
１７．０＜ｆ／ｅａ２＜２４．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１３】
前記第１ｂレンズ要素は回折光学部を有し、前記回折光学部における１次回折光の焦点距離をｆＣ２とするとき、
５．０＜ｆＣ２／ｆ＜１６．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１４】
前記第１ａレンズ要素の焦点距離をｆ１ａとするとき、
０．２０＜ｆ１ａ／ｆ＜０．６０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１５】
前記第１ｃレンズ要素の焦点距離をｆ１ｃとするとき、
０．１０＜ｆ１ｃ／ｆ＜０．３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像光学系と該撮像光学系によって形成される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、撮像光学系に関し、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視用カメラ、ＴＶカメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、長焦点距離の撮像光学系として、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前方レンズ群と、負の屈折力の後方レンズ群より成る、所謂、望遠タイプの撮像光学系（望遠レンズ）が知られている。
【０００３】
一般的に焦点距離の長い望遠タイプの撮像光学系では、焦点距離が延びる（長くなる）にしたがって光学系全体が大型化し、高重量になってくる。特に開口絞りより物体側に配置された前方レンズ群の重量の増加が著しい。また諸収差のうち、特に球面収差や色収差のうち軸上色収差が多く発生してくる。この色収差を、蛍石等の異常部分分散性を持った低分散材料を用いて色消しを行った撮像光学系が種々提案されている。
【０００４】
撮像光学系の色収差を含めた諸収差を良好に補正しつつ、レンズ重量を軽減する方法として、撮像光学系の一部に、回折作用を有する回折光学部を用いる方法が知られている。回折作用を利用し、従来収差補正に必要であった前方レンズ群のレンズ枚数を削減しつつ、前方レンズ群を蛍石等の異常部分分散性を持った低分散材料よりも屈折率の高い硝材で構成し全系の小型、軽量化を図った撮像光学系が知られている（特許文献１，２）。
【０００５】
特許文献１では、正の屈折力の前方レンズ群に回折光学部（回折面）を設けた焦点距離６００ｍｍ前後の望遠レンズを開示している。特許文献２では、正の屈折力の前方レンズ群に回折光学部を設け、前方レンズ群を構成するレンズの材料の比重を適切に設定することで全系の軽量化を図った焦点距離４００ｍｍ前後の望遠レンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−８８４２７号公報
【特許文献２】特開２０１４−５６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
望遠タイプの撮像光学系は一般に、焦点距離が長くなるにつれて全系が大型化し重量が増加する。このため、望遠タイプの撮像光学系はレンズ系全体の小型化及び重量の低減を図ることが重要になってくる。さらに、望遠タイプの撮像光学系は一般に、焦点距離が長くなるにつれて色収差等の諸収差が多く発生してくる。
【０００８】
一般に望遠タイプの撮像光学系は、正の屈折力の前方レンズ群が大型化しやすいため、全系の小型化及び軽量化を図りつつ、色収差を良好に補正し、高い光学性能を得るためには前方レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。前方レンズ群のレンズ構成が不適切であると、全系が大型化し、かつ諸収差が増大し、高い光学性能を得るのが困難になる。
【０００９】
本発明は、全系の小型化及びレンズ重量の軽減化を図りつつ、高い光学性能が容易に得られる撮像光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置された、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、第３レンズ群より構成され、フォーカシングに際して前記第２レンズ群が移動する撮像光学系において、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１ａレンズ要素、負の屈折力の第１ｂレンズ要素、正の屈折力の第１ｃレンズ要素より構成され、前記第１ｂレンズ要素の焦点距離をｆ１ｂ、全系の焦点距離をｆとするとき、
−０．６５＜ｆ１ｂ／ｆ＜−０．０５
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】
【００１１】
本発明によれば、全系の小型化及びレンズ重量の軽減化を図りつつ、高い光学性能が容易に得られる撮像光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１のレンズ断面図
【図２】実施例１の物体距離無限遠時における収差図
【図３】実施例２のレンズ断面図
【図４】実施例２の物体距離無限遠時における収差図
【図５】実施例３のレンズ断面図
【図６】実施例３の物体距離無限遠時における収差図
【図７】本発明の撮像装置の要部概略図
【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説明する。本発明の撮像光学系は、物体側から像側へ順に配置された、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、第３レンズ群より構成される。フォーカシングに際して第２レンズ群が移動する。
【００１４】
図１は本発明の実施例１の撮像光学系のレンズ断面図である。図２は本発明の実施例１の撮像光学系の縦収差図である。実施例１はＦナンバー５．８０、撮像画角３．１８度の撮像光学系である。図３は本発明の実施例２の撮像光学系のレンズ断面図である。図４は本発明の実施例２の撮像光学系の縦収差図である。実施例２はＦナンバー５．８０、撮像画角３．１８度の撮像光学系である。
【００１５】
図５は本発明の実施例３の撮像光学系のレンズ断面図である。図６は本発明の実施例３の撮像光学系の縦収差図である。実施例３はＦナンバー５．８０、撮像画角３．１８度の撮像光学系である。図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。
【００１６】
レンズ断面図において、左側が物体側、右側が像側である。Ｌ０は撮像光学系、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は第３レンズ群である。Ｌ１ａは正の屈折力の第１ａレンズ要素、Ｌ１ｂは負の屈折力の第１ｂレンズ要素、Ｌ１ｃは正の屈折力の第１ｃレンズ要素である。ここでレンズ要素とは単一レンズ、又は複数のレンズを接合した接合レンズより構成されるレンズ系をいう。
【００１７】
ＤＯＥは回折光学部（回折面）、ＳＰは開口絞りである。ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する像面である。また、Ｇはローパスフィルター等の平行平板を表し、必要に応じて撮像面の前方に配置している。
【００１８】
球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーである。また実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図で点線のΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面、実線のΔＳはｄ線におけるサジタル像面である。歪曲収差図はｄ線について示している。倍率色収差図はｇ線について示している。ωは半画角（度）である。
【００１９】
以下に、本発明の軽量かつ高画質が容易に得られる撮像光学系Ｌ０のレンズ構成について説明する。
【００２０】
本発明の撮像光学系Ｌ０は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、開口絞りＳＰ、正または負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３よりなる、所謂、望遠型のレンズ配置としている。これにより、全系のレンズ全長を短縮しつつ、良好な光学性能を得ている。また第１レンズ群Ｌ１は、１枚の正レンズからなる第１ａレンズ要素Ｌ１ａ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズからなる第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂ、正レンズからなる第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃから構成されている。
【００２１】
全系を軽量化するには、物体側のレンズ群のレンズ枚数を少なくしつつ、有効径を小径化することが重要である。最も物体側に配置された第１ａレンズ要素Ｌ１ａは１枚の正レンズよりなる。
【００２２】
一般に望遠型の撮像光学系の前玉有効径はＦナンバーにより決定され、撮像光学系の中で最も有効径の大きいレンズとなる。全系の軽量化のためには有効径の大きいレンズの枚数を少なくすることが重要であり、この構成は撮像光学系の軽量化に有効である。
【００２３】
第１ａレンズ要素Ｌ１ａを１枚の正レンズより構成すると、色収差が発生しやすくなる。そこで第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは負の屈折力で構成している。この構成により、第１ａレンズ要素Ｌ１ａより発生する色収差を効果的に補正している。
【００２４】
また、第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃは正の屈折力としている。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは負の屈折力（パワー）であり、第２レンズ群Ｌ２を小径化し軽量化を図るには軸上光束を収斂させる必要がある。この構成は撮像光学系の軽量化に有効である。また、前記第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの焦点距離をｆ１ｂ、全系の焦点距離をｆとする。このとき、
−０．６５＜ｆ１ｂ／ｆ＜−０．０５  ・・・（１）
なる条件式を満足する。
【００２５】
条件式（１）は全系の軽量化を図りつつ、高画質を得るためのものである。条件式（１）の上限値を超えて第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの負の焦点距離が短くなりすぎると（負の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎると）、球面収差や色収差等の諸収差が増加し高画質を得ることが困難になる。条件式（１）の下限値を超えて第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの負の焦点距離が長くなりすぎると（負の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎると）、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの有効径が大きくなり全系の軽量化が困難となる。
【００２６】
各実施例では、以上の構成により、全系が軽量でかつ高画質を得ることが容易な撮像光学系を得ている。各実施例において好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．４５＜ｆ１ｂ／ｆ＜−０．１３  ・・・（１ａ）
更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．３４＜ｆ１ｂ／ｆ＜−０．１７  ・・・（１ｂ）
【００２７】
各実施例において更に好ましくは、次に述べる条件のうち１つ以上を満足するのが良い。第１ａレンズ要素Ｌ１ａと第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの間隔をｄ１ａとする。第１ａレンズ要素Ｌ１ａの焦点距離をｆ１ａとする。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂと第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃの間隔をｄ１ｂとする。無限遠合焦時における第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃと第２レンズ群Ｌ２の間隔をｄ１ｃとする。第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃの焦点距離をｆ１ｃとする。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの最も物体側のレンズ面の有効径をｅａ１ｂとする。第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面の有効径をｅａ２とする。
【００２８】
このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
０．４３＜ｄ１ａ／ｆ１ａ＜０．８０      ・・・（２）
０．０７＜ｄ１ｂ／｜ｆ１ｂ｜＜０．３５  ・・・（３）
０．１２＜ｄ１ｃ／ｆ１ｃ＜０．４５      ・・・（４）
１０．４＜ｆ／ｅａ１ｂ＜１６．０        ・・・（５）
１７．０＜ｆ／ｅａ２＜２４．０          ・・・（６）
【００２９】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（２）は全系の軽量化を図りつつ、高画質を得るためのものである。条件式（２）の上限値を超えて間隔ｄ１ａが広くなりすぎると、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに入射する軸上光束の光軸からの入射高さが低くなりすぎ球面収差等の諸収差を補正することが困難となる。条件式（２）の下限値を超えて間隔ｄ１ａが狭くなりすぎると、物体側に位置するレンズを小径化するのが困難となり、全系の軽量化が困難となる。
【００３０】
条件式(３)は高画質を得るためのものである。条件式（３）の上限値を超えて間隔ｄ１ａが広くなりすぎると、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）が長くなりすぎるので良くない。条件式（３）の下限値を超えて間隔ｄ１ａが狭くなりすぎると、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂによる軸外光束の縮小作用を十分に活用するのが難しくなり、片絞りが顕著になる。ここで片絞りとは、軸外子午光束の主光線が上光線と下光線の中心位置と一致しないことをさす。片絞りになるとＦナンバーを大きくしたとき、画面外の光量減少が顕著になり画質上良くない。
【００３１】
条件式（４）は全系の軽量化を得るためのものである。条件式（４）の上限値を超えて間隔ｄ１ｃが広くなりすぎると、レンズ全長が長くなりすぎるので良くない。条件式（４）の下限値を超えて間隔ｄ１ｃが狭くなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２を小径化するのが困難となり、全系の軽量化が困難となる。
【００３２】
条件式（５）は全系の軽量化を図りつつ、高画質を得るためのものである。条件式（５）の上限値を超えて第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの最も物体側のレンズ面の有効径が小さくなりすぎると、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂによる色収差や球面収差、コマ収差等の収差補正作用が弱くなり、高画質を得ることが困難となる。条件式（５）の下限値を超えて第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの最も物体側のレンズ面の有効径が大きくなりすぎると、全系の軽量化が困難となる。
【００３３】
条件式（６）は全系の軽量化を図りつつ、高画質を得るためのものである。条件式（６）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面の有効径が小さくなりすぎると、第２レンズ群Ｌ２の色収差や球面収差等の収差補正作用が弱くなりすぎ高画質を得ることが困難となる。条件式（６）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の最も物体側のレンズ面の有効径が大きくなりすぎると全系の軽量化が困難となる。
【００３４】
好ましくは条件式（２）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４５＜ｄ１ａ/ｆ１ａ＜０．６５      ・・・（２ａ）
０．０９＜ｄ１ｂ/｜ｆ１ｂ｜＜０．２８  ・・・（３ａ）
０．１７＜ｄ１ｃ/ｆ１ｃ＜０．３７      ・・・（４ａ）
１１．３＜ｆ/ｅａ１ｂ＜１５．０        ・・・（５ａ）
１７．５＜ｆ/ｅａ２＜２２．５          ・・・（６ａ）
【００３５】
更に好ましくは条件式（２ａ）乃至（６ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４６＜ｄ１ａ/ｆ１ａ＜０．５５      ・・・（２ｂ）
０．１１＜ｄ１ｂ/｜ｆ１ｂ｜＜０．２０  ・・・（３ｂ）
０．１９＜ｄ１ｃ/ｆ１ｃ＜０．３０      ・・・（４ｂ）
１２．０＜ｆ/ｅａ１ｂ＜１４．０        ・・・（５ｂ）
１８．５＜ｆ/ｅａ２＜２１．０          ・・・（６ｂ）
【００３６】
また、各実施例において第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの接合面に回折光学部（回折面）ＤＯＥを有するのが良い。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに回折光学部を設定することで色収差を良好に補正することが容易となり、高画質化が容易になる。また、各実施例において、第１ａレンズ要素Ｌ１ａの像側のレンズ面を非球面形状とするのが良い。第１ａレンズ要素Ｌ１ａに非球面を設定することで球面収差やコマ収差を良好に補正でき高画質が容易に得られる。
【００３７】
また、各実施例において第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは正レンズと負レンズから成ると良い。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂを２枚のレンズより構成することで全系の軽量化が容易になる。また、各実施例において無限遠から至近へのフォーカシングに際し、第２レンズ群Ｌ２を物体側から像側へ移動させるのが良い。これによれば開口絞りＳＰの有効径が小さくなり、光学系の軽量化が容易に得られる。
【００３８】
さらに、各実施例において第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの接合面に回折光学素子ＤＯＥを設け、回折光学部ＤＯＥの光路差関数による１次回折光の基準波長（ｄ線）での焦点距離をｆＣ２とするとき以下の条件式を満足するのが良い。
５．００＜ｆＣ２／ｆ＜１６．５０  ・・・（７）
ここで焦点距離ｆＣ２は回折光学部ＤＯＥにおける回折による集光作用の焦点距離である。ｆＣ２は光路差関数の位相係数Ｃ２を用いて以下の式で表される。
ｆＣ２＝−１／（２×Ｃ２）
条件式（７）は高画質化を図るためのものである。条件式（７）の上限値を超えてｆＣ２が長くなりすぎると色収差を容易に補正することが困難となる。条件式（７）の下限値を超えてｆＣ２が短くなりすぎると回折フレアが多く発生しやすくなり良くない。
【００３９】
好ましくは条件式（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
７．００＜ｆＣ２／ｆ＜１４．００  ・・・（７ａ）
更に好ましくは条件式（７ａ）の範囲を次の如く設定するのが良い。
９．００＜ｆＣ２／ｆ＜１２．００  ・・・（７ｂ）
【００４０】
さらに、各実施例の光学系は以下の条件式（８）、（９）の少なくとも一方を満足することが好ましい。
０．２０＜ｆ１ａ／ｆ＜０．６０  ・・・（８）
０．１０＜ｆ１ｃ／ｆ＜０．３０  ・・・（９）
【００４１】
条件式（８）は第１ａレンズ要素Ｌ１ａの焦点距離に関する。条件式（８）の下限値を超えて焦点距離ｆ１ａが小さくなりすぎると、第１ａレンズ要素Ｌ１ａにおいて生じる収差を第１ａレンズ要素Ｌ１ａより像側に配置されたレンズで十分に補正することが困難となる。また、条件式（８）の上限値を超えて焦点距離ｆ１ａが大きくなりすぎると、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂを十分に小径化することが困難となる。
【００４２】
条件式（９）は第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃの焦点距離に関する。条件式（９）の下限値を超えて焦点距離ｆ１ｃが小さくなると、球面収差や色収差等の諸収差が増大してしまう。条件式（９）の上限値を超えて焦点距離ｆ１ｃが大きくなると、第２レンズ群Ｌ２を十分に小径化することが困難となる。
【００４３】
好ましくは条件式（８）、（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．２７＜ｆ１ａ／ｆ＜０．５０  ・・・（８ａ）
０．１３＜ｆ１ｃ／ｆ＜０．３０  ・・・（９ｂ）
より好ましくは条件式（８）、（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３２＜ｆ１ａ／ｆ＜０．４５  ・・・（８ａ）
０．１５＜ｆ１ｃ／ｆ＜０．２５  ・・・（９ｂ）
【００４４】
さらに、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは両凹形状である負レンズを含んで形成されていることが好ましい。これによって第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの焦点距離を適切な大きさにしつつ第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂを小型に構成することができる。またこの場合、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに含まれる両凹形状の負レンズは以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
−０．２０＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜０．２０  ・・・（１０）
【００４５】
条件式（１０）において、ｒａは第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに含まれる両凹形状の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径である。ｒｂは第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに含まれる両凹形状の負レンズの像側のレンズ面の曲率半径である。条件式（１０）は第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂに含まれる両凹形状の負レンズのシェープファクタに関する。式（１０）の上限値または下限値を超える場合、第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂの焦点距離を適切な長さにしつつ第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂを小型に構成することが困難となる。
【００４６】
好ましくは条件式（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．１５＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜０．１５  ・・・（１０ａ）
【００４７】
より好ましくは条件式（１０）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．１２＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜０．１２  ・・・（１０ｂ）
【００４８】
各実施例は、いずれかのレンズもしくはレンズ要素またはセンサを光軸と垂直方向の成分を有するように移動させて像ぶれを補正するようにしても良い。また、歪曲収差については、各種公知の手法を適用し電子的に補正しても良い。
【００４９】
次に、各実施例における各レンズ群のレンズ構成に関して説明する。
［実施例１］
実施例１は焦点距離７８０．００ｍｍ、Ｆナンバー５．８０程度の撮像光学系である。第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１ａレンズ要素Ｌ１ａ、負の屈折力の第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂ、正の屈折力の第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃにより構成されている。
【００５０】
第１ａレンズ要素Ｌ１ａは両凸形状の正レンズからなり、像側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により球面収差等の諸収差を良好に補正している。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズより構成されている。接合レンズの接合面は回折光学部（回折面）である。これにより色収差を良好に補正している。
【００５１】
第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃは両凸形状の正レンズより構成されている。これにより後述する第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の小径化を図っている。負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２は両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズより構成されている。無限遠から至近へのフォーカシングに際し、第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ移動する。
【００５２】
第３レンズ群Ｌ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凹形状の負レンズで構成されている。
【００５３】
更に、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凹形状の負レンズより構成されている。更に、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカスレンズ形状の負レンズを接合した接合レンズで構成されている。これにより像面湾曲や倍率色収差等を良好に補正している。
【００５４】
［実施例２］
実施例２は焦点距離７８０．００ｍｍ、Ｆナンバー５．８０程度の撮像光学系である。第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１ａレンズ要素Ｌ１ａ、負の屈折力の第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂ、正の屈折力の第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃにより構成されている。
【００５５】
第１ａレンズ要素Ｌ１ａは両凸形状の正レンズからなり、像側のレンズ面は非球面形状である。この非球面により球面収差等の諸収差を良好に補正している。第１ｂレンズ要素Ｌ１ｂは両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズより構成されている。接合レンズの接合面は回折光学部（回折面）である。これにより色収差を良好に補正している。
【００５６】
第１ｃレンズ要素Ｌ１ｃは両凸形状の正レンズより構成されている。これにより後述する第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の小径化を図っている。第２レンズ群Ｌ２のレンズ構成は実施例１と同じである。第３レンズ群Ｌ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凹形状の負レンズで構成されている。
【００５７】
更に両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、像側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凹形状の負レンズで構成されている。更に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズで構成されている。これにより像面湾曲や倍率色収差等を良好に補正している。
【００５８】
［実施例３］
実施例３は焦点距離７８０．００ｍｍ、Ｆナンバー５．８０程度の撮像光学系である。第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成は実施例１と同じである。負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２は両凹形状の負レンズより構成されている。無限遠から至近へのフォーカシングに際し、第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３のレンズ構成は、実施例１と同じである。
【００５９】
次に本発明の撮像光学系を撮像装置（カメラシステム）に適用した実施例を説明する。
図７は一眼レフカメラの要部概略図である。図７において、１０は実施例１乃至３のいずれか１つの撮像光学系１を有する撮像レンズである。撮影光学系１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体である。カメラ本体は撮像レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮像レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５を有している。更に、その正立像を観察するための接眼レンズ６等によって構成されている。
【００６０】
７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮像レンズ１０によって像が形成される。撮像素子７は撮像光学系１によって形成される像を受光する。
【００６１】
本発明の撮像装置としては、クイックリターンミラー３のないミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用できる。
【００６２】
各実施例における回折光学部ＤＯＥの回折格子の形状は、その２ｉ次項の位相係数をＣ２ｉとした時、光軸からの距離Ｈにおける位相φ（Ｈ）は次式で表される。ただしｍは回折次数、λ０は基準波長である。
【００６３】
【数１】
2018087965.tif 000003
一般に、レンズ、プリズム等の屈折光学材料のアッベ数（分散値）νｄは、ｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長における屈折力をＮｄ、ＮＣ、ＮＦとした時、次式で表される。
【００６４】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）＞０      ・・・（ｂ）
一方、回折光学部のアッベ数νｄはｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長をλｄ、λＣ、λＦとした時
νｄ＝λｄ／（λＦ−λＣ）                  ・・・（ｃ）
と表され、νｄ＝−３．４５となる。
【００６５】
これにより、任意波長における分散性は、屈折光学素子と逆作用を有する。また、回折光学部の基準波長における近軸的な一時回折光（ｍ＝１）の屈折力φは、回折光学部の位相を表す前式（ａ）から２次項の係数をＣ２としたとき、φＤ=−２×Ｃ２と表される。さらに、任意波長をλ、基準波長をλ０としたとき、任意波長の基準波長に対する屈折力変化は、次式となる。
【００６６】
φＤ’＝（λ／λ０）×（−２×Ｃ２）            ・・・（ｄ）
これにより、回折光学部の特徴として、前式（ａ）の位相係数Ｃ２を変化させることにより、弱い近軸屈折力変化で大きな分散性が得られる。これは色収差以外の諸収差に大きな影響を与えることなく、色収差の補正を行うことを意味している。また位相係数Ｃ４以降の高次数の係数については、回折光学部の光線入射高の変化に対する屈折力変化は非球面と類似した効果を得ることができる。
【００６７】
それと同時に、光線入射高の変化に応じて基準波長に対し任意波長の屈折力変化を与えることができる。このため、倍率色収差の補正に有効である。さらに本発明の撮像光学系の第１レンズ群Ｌ１のように、軸上光線がレンズ面を通過する際、光軸からの高さが高い位置を通過する面に回折光学部を配置すれば、軸上色収差の補正にも有効である。
【００６８】
以下に本発明の実施例１乃至３に対応する数値データ１乃至３を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。無限遠に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、半画角（度）、像高、レンズ全長、バックフォーカスを示す。
【００６９】
バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの空気換算距離である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。回折光学部（回折面）は前述（ａ）式の位相関数の位相係数を与えることで表している。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、Ｒを近軸曲率半径、ｋを離心率、A4、A6、A8、A10、A12を各々非球面係数としたとき、
【００７０】
【数２】
2018087965.tif 000004
なる式で表している。例えば「ｅ−ｚ」の表示は「１０-Z」を意味している。前述の各条件式と数値データにおける諸数値との関係を表１に示す。 
【００７１】
［数値データ１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1        155.316   19.75   1.48749    70.2      134.48
2*     -11936.522  149.66                       133.10
3        141.692   11.62   1.43875    94.7       63.51
4(回折) -129.418    2.95   1.85478    24.8       61.55
5        138.580   25.24                         59.24
6        148.568    6.77   1.80810    22.8       57.68
7       -430.938   36.30                         57.05
8        376.152    3.64   1.80810    22.8       38.04
9       -341.903    2.41   1.91082    35.3       37.19
10         81.473   37.49                         35.74
11(絞り)    ∞       5.00                         30.10
12         59.113    1.51   1.95375    32.3       29.02
13         32.603    5.41   1.48749    70.2       28.08
14       -132.255    7.19                         27.87
15        144.910    2.87   1.85478    24.8       25.20
16        -73.159    1.31   1.76385    48.5       24.89
17         60.985    1.97                         23.89
18       -103.864    1.26   1.76385    48.5       23.87
19        101.074    3.51                         23.85
20         44.068    6.16   1.65412    39.7       24.93
21       -221.182    1.26   1.59522    67.7       25.11
22         43.719    5.06                         25.26
23        111.425    7.42   1.65412    39.7       27.09
24        -32.515    1.36   1.43875    94.9       27.68
25        -71.229    0.32                         27.85
26        -65.657    1.36   1.49700    81.5       27.83
27         91.771    0.10                         28.15
28         70.818    6.82   1.65412    39.7       28.27
29        -36.701    1.38   1.80810    22.8       28.28
30      -1117.363   66.61                         28.59
31          ∞       2.20   1.51633    64.1       50.00
32          ∞      60.71                         50.00
像面        ∞   
【００７２】
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000  A 4= 1.33317e-008  A 6=-2.16396e-013  A 8= 1.24478e-017  A10=-7.29012e-022  
第4面(回折面)
C2=-6.17761e-005  C4= 2.95632e-009  C6= 1.29493e-012  C8=-1.75952e-015  
C10= 5.04522e-019  
各種データ
焦点距離     780.00  
Fナンバー      5.80  
半画角（度）   1.59  
像高          21.64  
レンズ全長   485.85  
BF           128.77 
入射瞳位置   1529.20 
射出瞳位置    -51.23  
前側主点位置-1070.79  
後側主点位置 -651.23  
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     272.27       215.99       154.27       -159.51
2    8    -108.04         6.05         4.02          0.72
3   12    1845.10        56.25        68.75         25.59
1a   1     314.68        19.75         0.17        -13.11
1b   3    -168.62        14.56         14.30         4.24
1c   6     137.43         6.77         0.97         -2.80
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    314.68
2       3    156.20
3       4    -78.66
4       6    137.43
5       8    222.14
6       9    -72.04
7      12    -78.41
8      13     54.24
9      15     57.22
10      16    -43.36
11      18    -66.88
12      20     56.70
13      21    -61.22
14      23     39.28
15      24   -137.82
16      26    -76.79
17      28     37.91
18      29    -46.99
【００７３】
［数値データ２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1        155.647   21.59   1.48749    70.2      134.48
2*     -1114.571  139.48                        133.04
3       -161.207    2.84   1.85478    24.8       63.51
4(回折)  127.094   11.14   1.43875    94.7       62.79
5       -156.440   29.50                         62.99
6        228.731    6.40   1.80810    22.8       59.19
7       -289.712   34.69                         58.66
8        228.801    4.36   1.80810    22.8       40.00
9       -379.033    2.40   1.91082    35.3       38.94
10         73.684   37.82                         37.21
11(絞り)    ∞       5.00                         31.66
12         55.564    1.58   1.95375    32.3       30.54
13         32.399    6.06   1.48749    70.2       29.48
14       -207.155    3.88                         29.16
15        154.516    4.01   1.85478    24.8       27.61
16        -66.541    1.36   1.76385    48.5       27.12
17         69.812    3.00                         25.98
18       -106.915    1.29   1.76385    48.5       25.77
19        100.460    7.56                         25.73
20         66.635    6.22   1.65412    39.7       27.37
21        -54.067    1.30   1.59522    67.7       27.67
22       -615.289   10.52                         27.92
23       -256.386    4.46   1.65412    39.7       29.04
24        -38.652    1.38   1.43875    94.9       29.26
25        -74.872    2.52                         29.27
26        -94.269    1.39   1.49700    81.5       28.79
27         44.161    0.42                         28.75
28         50.666    7.24   1.65412    39.7       28.78
29        -34.245    1.40   1.80810    22.8       28.71
30        784.994   62.87                         28.93
31          ∞       2.20   1.51633    64.1       50.00
32          ∞      60.71                         50.00
像面        ∞   
【００７４】
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.09277e-008  A 6=-4.70861e-013  A 8= 1.93144e-017  A10=-8.69953e-022  
第4面(回折面)
C2=-5.93393e-005  C4= 3.90393e-010  C6= 1.88978e-012  C8=-6.92242e-016  
C10=-5.02508e-021  
各種データ
焦点距離     780.00  
Fナンバー      5.80  
半画角（度）    1.59  
像高          21.64  
レンズ全長   485.85  
BF           125.03  
入射瞳位置   1446.52  
射出瞳位置    -54.97   
前側主点位置-1153.47 
後側主点位置 -654.97  
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     272.72       210.96       173.29       -157.32
2    8    -111.83         6.75         5.14          1.41
3   12    3012.50        65.60       -45.25        -94.69
1a   1     281.73        21.59         1.79        -12.80
1b   3    -182.79        13.99        -3.89        -13.49
1c   6     159.05         6.40         1.57         -1.99
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    281.73
2       3    -82.76
3       4    158.78
4       6    159.05
5       8    177.13
6       9    -67.56
7      12    -84.28
8      13     57.95
9      15     54.87
10      16    -44.41
11      18    -67.62
12      20     46.58
13      21    -99.67
14      23     69.02
15      24   -184.26
16      26    -60.31
17      28     32.33
18      29    -40.58
【００７５】
［数値データ３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1        156.273   19.10   1.48749    70.2      134.48
2*     -24883.763  151.56                       133.26
3        135.673   11.87   1.43875    94.7       63.34
4(回折) -125.010    2.95   1.85478    24.8       61.36
5        132.968   20.35                         59.01
6        140.658    5.93   1.80810    22.8       58.10
7       -461.544   37.23                         57.68
8       -688.978    2.41   1.88300    40.8       38.71
9        125.930   40.18                         37.75
10(絞り)    ∞       5.00                         31.12
11         61.430    1.51   1.95375    32.3       29.95
12         32.808    5.81   1.48749    70.2       28.95
13       -110.302    1.15                         28.74
14        187.739    3.10   1.85478    24.8       27.86
15        -71.920    1.31   1.76385    48.5       27.55
16         68.565    3.05                         26.43
17       -113.322    1.26   1.76385    48.5       26.23
18        113.731    3.59                         26.19
19         45.862    6.63   1.65412    39.7       26.94
20       -142.991    1.26   1.59522    67.7       26.35
21         45.848    6.33                         25.75
22        117.974    7.03   1.65412    39.7       27.16
23        -36.165    1.36   1.43875    94.9       27.63
24        -88.833    4.25                         27.73
25        -71.971    1.36   1.49700    81.5       27.36
26         61.745    0.11                         27.65
27         62.183    7.70   1.65412    39.7       27.68
28        -37.559    1.38   1.80810    22.8       27.74
29       -638.763   68.94                         28.07
30          ∞       2.20   1.51633    64.1       50.00
31          ∞      60.71                         50.00
像面        ∞   
【００７６】
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000  A 4= 1.06987e-008  A 6=-1.34605e-013  A 8= 5.73865e-018  A10=-3.16749e-022  
第4面(回折面)
C2=-6.27977e-005  C4= 2.74753e-009  C6=-1.32756e-012  C8= 5.75052e-016  
C10=-2.69884e-019  
各種データ
焦点距離     780.00  
Fナンバー      5.80  
半画角（度）    1.59  
像高          21.64  
レンズ全長   485.85  
BF           131.10  
入射瞳位置   1464.99  
射出瞳位置    -48.92  
前側主点位置-1134.88  
後側主点位置 -648.91  
レンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     273.02       211.77       136.38       -157.92
2    8    -120.41         2.41         1.08         -0.20
3   11   -8404.54        58.16      -119.87       -165.38
1a   1     318.65        19.10         0.08        -12.77
1b   3    -162.90        14.82        14.65          4.38
1c   6     133.40         5.93         0.77         -2.53
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    318.65
2       3    150.38
3       4    -75.71
4       6    134.00
5       8   -120.41
6      11    -75.78
7      12     52.57
8      14     61.17
9      15    -45.77
10      17    -74.13
11      19     53.83
12      20    -58.18
13      22     43.09
14      23   -140.12
15      25    -66.64
16      27     36.92
17      28    -49.43
【００７７】
【表１】
2018087965.tif 000005
【符号の説明】
【００７８】
Ｌ０  撮像光学系      Ｌ１  第１レンズ群      Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群      Ｌ１ａ  第１ａレンズ要素      Ｌ１ｂ  第１ｂレンズ要素
Ｌ１ｃ  第１ｃレンズ要素      ＳＰ  開口絞り
【図１】
2018087965.tif 000006
【図２】
2018087965.tif 000007
【図３】
2018087965.tif 000008
【図４】
2018087965.tif 000009
【図５】
2018087965.tif 000010
【図６】
2018087965.tif 000011
【図７】
2018087965.tif 000012