(57)【要約】【課題】  小型かつ軽量で、さらにフォーカシングによる光学性能の変化の小さい光学系を提供することを目的とする。【解決手段】  光学系Ｌ０は物体側から像側へ順に配置された、正のパワーの第１レンズ群Ｌ１、正のパワーを有しフォーカシングに際して移動する第２レンズ群Ｌ２、負のパワーの第３レンズ群Ｌ３から成る。フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の光軸上の間隔が変化する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に配置された回折光学素子ＤＯＥ、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧＮから成る。【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、正のパワーの第１レンズ群、正のパワーを有しフォーカシングに際して移動する第２レンズ群、負のパワーの第３レンズ群から成り、
フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の光軸上の間隔が変化し、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、回折光学素子、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズから成ることを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
−０．５５＜ｆ３／ｆ＜−０．０６
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．５０＜ｆ１／ｆ＜１．００
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に記載の光学系。
【請求項４】
前記光学系の全長をＬ、前記光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．４０＜Ｌ／ｆ＜０．７０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．１８＜ｆ２／ｆ＜０．７５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項６】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記負レンズの焦点距離をｆｎとするとき、
−１．００＜ｆｎ／ｆ＜−０．１５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項７】
前記負レンズのｄ線に対するアッベ数をνｎとするとき、
２７．０＜νｎ＜４１．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項８】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記回折光学素子の回折面における焦点距離をｆｄｏｅとするとき、
２０．０＜ｆｄｏｅ／ｆ＜４０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項９】
前記光学系の焦点距離をｆ、前記光学系のバックフォーカスをｓｋｄとするとき、
０．１０＜ｓｋｄ／ｆ＜０．４０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学系と、前記光学系によって形成される光学像を光電変換する撮像素子と、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、光学系に関し、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
光学系の一部に回折光学素子を用いることで色収差を良好に補正することできることが知られている。
【０００３】
特許文献１には、回折光学素子を用いた望遠レンズとして、正のパワーの第１レンズ群、フォーカシングに際して移動する第２レンズ群、第３レンズ群から成る光学系が記載されている。特許文献１の光学系において、回折光学素子は第１レンズ群に配置されている。特許文献１の光学系は、第２レンズ群でフォーカスを行ういわゆるインナーフォーカス方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インナーフォーカス方式の光学系では、フォーカス群の位置に依ってフォーカス群を通過する光束の高さが大きく変化するため、光学性能が変化しやすいという課題がある。また、光学系の小型化、軽量化のために少ないレンズ枚数で光学系を構成しつつ第１レンズ群の正パワーを強くすると、第１レンズ群内で生じる収差を十分に補正することが困難となり、良好な光学性能を得ることが困難となるという課題もある。
【０００６】
物体距離に応じた光学性能の変化の低減と光学系の小型、軽量化をバランス良く両立させるという観点では、特許文献１の光学系では不十分であった。
【０００７】
本発明は、小型かつ軽量で、フォーカシングによる光学性能の変化が小さく、良好な光学性能を有する光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正のパワーの第１レンズ群、正のパワーを有しフォーカシングに際して移動する第２レンズ群、負のパワーの第３レンズ群から成り、フォーカシングに際して隣り合うレンズ群の光軸上の間隔が変化し、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、回折光学素子、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズから成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型かつ軽量で、フォーカシングによる光学性能の変化が小さく、良好な光学性能を有する光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の光学系の断面図である。
【図２】実施例１の光学系の収差図である。
【図３】実施例２の光学系の断面図である。
【図４】実施例２の光学系の収差図である。
【図５】実施例３の光学系の断面図である。
【図６】実施例３の光学系の収差図である。
【図７】実施例４の光学系の断面図である。
【図８】実施例４の光学系の収差図である。
【図９】実施例５の光学系の断面図である。
【図１０】実施例５の光学系の収差図である。
【図１１】撮像装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光学系及びそれを有する撮像装置の実施例について、添付の図面に基づいて説明する。
【００１２】
各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、正のパワー（光学的パワー）の第１レンズ群、正のパワーの第２レンズ群、負のパワーの第３レンズ群からなる。フォーカシングに際して第２レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の光軸上の間隔が変化する。なおレンズ群は１枚以上のレンズを含んで構成されていれば良い。レンズ群は開口絞りを含んでいても良い。
【００１３】
図１、３、５、７、９は、それぞれ実施例１乃至５の光学系の無限遠合焦時における断面図である。各実施例の光学系はビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、テレビカメラ等の撮像装置に用いられる光学系である。
【００１４】
各レンズ断面図において左方が物体側で、右方が像側である。また、Ｌ０は各実施例の光学系であり、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群である。各実施例の光学系Ｌ０における第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された正のパワーを有する回折光学素子ＤＯＥと、負レンズＧＮから成る。負レンズＧＮは物体側に凹面を向けたメニスカス形状となっている。回折光学素子ＤＯＥは回折面を含む光学素子であって、単レンズのレンズ面に回折面が形成されたものであっても良いし、接合レンズの接合面に回折面が形成されたものでも良い。また、回折光学素子は、回折面が設けられた２つのレンズを、回折面が対向するように空隙を挟んで近接配置したレンズユニットであっても良い。
【００１５】
回折光学素子ＤＯＥの回折面に入射した光は、光の回折作用により収斂される。
【００１６】
また、各レンズ断面図において、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面を表す。各実施例の光学系Ｌ０において、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の最も物体側に設けられている。各実施例の光学系Ｌ０をビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として用いる際には像面ＩＰにＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）が配置される。各実施例の光学系Ｌ０を銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として用いる際にはフィルムが配置される。なお、図示していないが像面ＩＰの物体側にフェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどの光学ブロックを配置しても良い。
【００１７】
各レンズ断面図に示した矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動方向を表している。各実施例の光学系Ｌ０において、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２は物体側へ移動する。
【００１８】
図２、４、６、８、１０は、それぞれ実施例１乃至５の光学系Ｌ０の収差図である。各収差図において（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は有限距離物体に合焦時（図２（ｂ）は６ｍ、図４（ｂ）は５ｍ、図６（ｂ）は７ｍ、図８（ｂ）は６ｍ、図１０（ｂ）は５ｍ）の収差図である。球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差量を示している。非点収差図においてΔＳはサジタル像面における非点収差量、ΔＭはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図においてｄ線に対する歪曲収差量を示している。色収差図ではｇ線における色収差量を示している。ωは撮像半画角（°）である。
【００１９】
次に、各実施例の光学系Ｌ０における特徴的な構成について述べる。
【００２０】
各実施例の光学系Ｌ０では、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２からなる合成パワーが正である前群と、負のパワーの第３レンズ群を後群としたテレフォトタイプのパワー配置をとることで、レンズ全長を短縮している。
【００２１】
各実施例の光学系Ｌ０では、前群におけるパワーを第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２で分担している。これによって、近軸軸上光線が高く、球面収差、コマ収差、軸上色収差等が大きく発生する傾向がある第１レンズ群Ｌ１の正のパワーを弱くすることができ、特に高次の収差を良好に補正することができる。さらに、偏芯時の光学性能の変化を低減させることができ、製造の難易度を減じることができる。
【００２２】
また、第１レンズ群Ｌ１で収斂した光束が第２レンズ群Ｌ２へ入射するため、第２レンズ群Ｌ２でフォーカシングを行う場合、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２が移動すると、第２レンズ群Ｌ２を通過する光束の高さが変化してしまうことが考えられる。このため、物体距離に応じて光学性能が大きく変化してしまう場合がある。
【００２３】
これに対して、各実施例の光学系Ｌ０では、前述のように、第１レンズ群Ｌ１の正のパワーを比較的弱くすることができるため、第１レンズ群Ｌ１から出射される光束（軸上光束）の角度は比較的緩やかとなる。加えて、各実施例の光学系Ｌ０では、第１レンズ群Ｌ１を正のパワーの回折光学素子ＤＯＥと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧＮで構成している。第１レンズ群Ｌ１の最も像側に負のパワーのレンズ（負レンズＧＮ）を配置することで、第１レンズ群Ｌ１から出射される光束の角度をより緩やかにすることができる。これらによって、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２を移動させた場合の第２レンズ群Ｌ２に入射する光線の高さの変化を小さくすることができる。これにより、高い光学性能を実現することが可能となる。
【００２４】
ここで、第２レンズ群Ｌ２を正のパワーとすると、第１レンズ群Ｌ１で生じる軸上色収差および倍率色収差を第２レンズ群Ｌ２で補正することができない。そこで、各実施例の光学系Ｌ０では、光学系の中で最も近軸軸上光線、瞳近軸光線が高くなる最も物体側の位置に回折光学素子ＤＯＥを配置している。回折光学素子ＤＯＥの回折面は負の分散を有するため、回折面に正のパワーを与えることで、第１レンズ群Ｌ１で発生する軸上色収差、倍率色収差を効果的に補正できる。さらに、回折面に正パワーを与えることで、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズのパワーをより小さくすることができ、第１レンズ群Ｌ１で生じる球面収差、コマ収差をより低減させることができる。
【００２５】
また、回折光学素子ＤＯＥは回折格子の周期を変化させることで容易に非球面効果を得ることができる。これによって、第１レンズ群Ｌ１の正レンズの枚数を少なくしつつ高い光学性能を得ることができるため、光学系Ｌ０の軽量化と高性能化の両立を達成することができる。
【００２６】
ただし、回折光学素子ＤＯＥの回折面における非球面効果を大きくして、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズで発生する球面収差を主として回折面で補正しようとすると場合、色の球面収差が発生し、良好な光学性能を得ることが難しくなる。これは回折光学素子ＤＯＥの回折面の分散の絶対値が大きいためである（ｄ線に対するアッベ数で換算した場合、νｄ＝−３．４５３）。
【００２７】
そこで、回折光学素子ＤＯＥの像側に配置した負レンズＧＮを、物体側に凹面を向けたメニスカス形状とし、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズで発生する球面収差を回折光学素子ＤＯＥの回折面と負レンズＧＮで補正することで、良好な光学性能を得ることができる。加えて、第１レンズ群Ｌ１内のパワー配置もテレフォト構成となるため、レンズ全長の短縮も容易となる。
【００２８】
仮に負レンズＧＮを像側に凹面を向けたメニスカス形状とした場合には、球面収差補正効果が小さくなるため、色の球面収差を十分に小さくすることが難しくなる。また、負レンズＧＮを両凹形状とする場合には、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズのパワーを強くする必要が生じ、良好な光学性能を得ることが困難となる。
【００２９】
各実施例の光学系Ｌ０は、以上の構成により、小型かつ軽量で、フォーカシングによる光学性能の変化の小さく、良好な光学性能とすることができている。
【００３０】
次に、各実施例の光学系Ｌ０が満足すべき好ましい構成について述べる。
【００３１】
光学系Ｌ０の焦点距離をｆ、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
−０．５５＜ｆ３／ｆ＜−０．０６  （１）
【００３２】
条件式（１）は第３レンズ群Ｌ３のパワーに関し、光学系Ｌ０の十分に小型化しつつ十分に良好な光学性能を得るための条件を規定するものである。
【００３３】
条件式（１）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の負のパワーが強くなると（パワーの絶対値が大きくなると）、テレフォトタイプの非対称なパワー配置の傾向が著しく強くなりすぎ、像面湾曲、歪曲等の軸外収差が増大するため好ましくない。
【００３４】
条件式（１）の下限値を下回って第３レンズ群Ｌ３の負のパワーが弱くなると（パワーの絶対値が小さくなると）、テレフォトタイプのパワー配置の傾向が弱まり、光学系Ｌ０を十分小型に構成することが困難となる。
【００３５】
条件式（１）の範囲は、以下の条件式（１ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（１ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
−０．５２＜ｆ３／ｆ＜−０．０８  （１ａ）
−０．４８＜ｆ３／ｆ＜−０．１０  （１ｂ）
【００３６】
また、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．５０＜ｆ１／ｆ＜１．００  （２）
【００３７】
条件式（２）は第１レンズ群Ｌ１のパワーに関し、光学系Ｌ０を十分に小型化しつつ十分に高い光学性能得るための条件を規定するものである。
【００３８】
条件式（２）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１のパワーが小さくなると、テレフォトタイプのパワー配置の傾向が弱まり、光学系Ｌ０を十分に小型化することが困難となる。
【００３９】
条件式（２）の下限値を下回って第１レンズ群Ｌ１のパワーが大きくなると、第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差が大きくなりすぎる。この結果、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３でこれらの収差を補正し十分に良好な光学性能を得ることが困難となる。また、第１レンズ群Ｌ１で入射光束が強く収斂される結果、第２レンズ群Ｌ２をフォーカシングに際して移動させた際の光学性能の変化を十分に補正することが困難となる。
【００４０】
条件式（２）の範囲は、以下の条件式（２ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（２ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
０．５５＜ｆ１／ｆ＜０．９８  （２ａ）
０．５８＜ｆ１／ｆ＜０．９５  （２ｂ）
【００４１】
また、光学系Ｌ０の全長をＬとするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．４０＜Ｌ／ｆ＜０．７０  （３）
【００４２】
条件式（３）は、光学系Ｌ０のテレ比に関する条件式である。
【００４３】
条件式（３）の上限を超えて全系の焦点距離に対して全長を長くしすぎると、光学系を十分小型に構成することが困難となる。
【００４４】
条件式（３）の下限値を下回って全長を短くしすぎると、第１レンズ群Ｌ１内の正レンズで発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差が大きくなりすぎる。これらの収差を良好に補正するためには第１レンズ群Ｌ１内のレンズ枚数を増加させる必要があり、光学系を小型、軽量に構成しつつ十分高い光学性能を得ることが困難となる。
【００４５】
条件式（３）の範囲は、以下の条件式（３ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（３ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
０．４４＜Ｌ／ｆ＜０．６８  （３ａ）
０．４８＜Ｌ／ｆ＜０．６５  （３ｂ）
【００４６】
また、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．１８＜ｆ２／ｆ＜０．７５  （４）
【００４７】
条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２のパワーに関し、光学系Ｌ０を十分に小型化しつつフォーカシングによる光学性能の変化を十分に低減するための条件を規定するものである。
【００４８】
条件式（４）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなると、第２レンズ群のフォーカシングによる繰り出し量が大きくなりすぎるため、光学系Ｌ０が大型化してしまい好ましくない。
【００４９】
条件式（４）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなると、第２レンズ群Ｌ２で発生する収差が大きくなる。そのため、第２レンズ群Ｌ２への光束の入射角を緩やかにしても、フォーカシングによる光学性能の変化が大きくなり、十分に良好な光学性能を得ることが困難となる。
【００５０】
条件式（４）の範囲は、以下の条件式（４ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（４ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
０．２０＜ｆ２／ｆ＜０．７０  （４ａ）
０．２５＜ｆ２／ｆ＜０．６５  （４ｂ）
【００５１】
また、第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧＮの焦点距離をｆｎとするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
−１．００＜ｆｎ／ｆ＜−０．１５  （５）
【００５２】
条件式（５）は、フォーカシングによる収差変動を良好に低減しつつ光学系Ｌ０をより小型化するための条件を規定するものである。
【００５３】
条件式（５）の上限値を超えて負レンズＧＮの負のパワーが大きくなると（パワーの絶対値が大きくなると）、負レンズＧＮで高次の球面収差やコマ収差が発生してしまい、高い光学性能を得ることが困難となる。
【００５４】
条件式（５）の下限値を下回って負レンズＧＮの負のパワーが弱くなりすぎると（パワーの絶対値が小さくなると）、フォーカシングに伴う光学性能の変動を十分に低減することが困難となる。また、第１レンズ群Ｌ１内のテレフォト配置による全長短縮効果が低減するため、レンズ全長を十分に小型化することが困難となる。
【００５５】
条件式（５）の範囲は、以下の条件式（５ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（５ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
−０．９５＜ｆｎ／ｆ＜−０．１８  （５ａ）
−０．９２＜ｆｎ／ｆ＜−０．２０  （５ｂ）
【００５６】
また、負レンズＧＮのｄ線に対するアッベ数をνｎとするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
２７．０＜νｎ＜４１．０  （６）
【００５７】
条件式（６）は、負レンズＧＮで生じる色収差に関する条件式である。各実施例の光学系Ｌ０は、第１レンズ群Ｌ１を回折光学素子ＤＯＥと負レンズＧＮのみで構成している。また、第２レンズ群Ｌ２は正のパワーを有している。このような構成では、第２レンズ群のパワーが負である構成と比較して前群における負のパワーの成分が少ない。それゆえ、第１レンズ群Ｌ１で発生する軸上色収差、倍率色収差を前群内で十分に補正するためには、回折光学素子ＤＯＥと負レンズＧＮで適切に色収差を生じさせる必要がある。
【００５８】
条件式（６）の上限値を超えて、負レンズＧＮのアッベ数が大きくなると、回折光学素子ＤＯＥの色収差の補正分担が大きくなり、高次の色の球面収差が発生し易くなる。結果として、十分に高い光学性能を得ることが困難となる。
【００５９】
条件式（６）の下限値を下回って、負レンズＧＮのアッベ数が小さくなると、負レンズＧＮで発生する高次の色収差が大きくなり、フォーカシング時の光学性能の変動を十分小さく抑えることが困難となるため好ましくない。
【００６０】
条件式（６）の範囲は、以下の条件式（６ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（６ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
２７．５＜νｎ＜３８．０  （６ａ）
２８．０＜νｎ＜３５．０  （６ｂ）
【００６１】
また、回折光学素子ＤＯＥの回折面における回折作用による焦点距離をｆｄｏｅとしたとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
２０．０＜ｆｄｏｅ／ｆ＜４０．０  （７）
【００６２】
条件式（７）は回折光学素子ＤＯＥの回折によるパワーに関し、十分に良好な光学性能を得るための条件を規定するものである。
【００６３】
ここで、回折光学素子ＤＯＥの回折面における回折作用による焦点距離をｆｄｏｅについて説明する。光軸からの高さＨの位置における回折面の位相Φ（Ｈ）は、回折次数をｍ、基準波長をλ０、位相係数をＣ２ｎ（ｎは１以上の整数）としたとき、以下の式（Ａ）で与えられる。
Φ（Ｈ）＝（２π×ｍ／λ０）×（Ｃ２×Ｈ２＋Ｃ４×Ｈ４＋・・・＋Ｃ２ｎ×Ｈ２ｎ）  （Ａ）
【００６４】
また、回折面の基準波長λ０における近軸的な一次回折光（ｍ＝１）の光学的パワーφＤは、φＤ＝−２Ｃ２と表される。これより回折光学素子ＤＯＥの回折光学部の回折成分のみによる焦点距離ｆｄｏｅは以下の式（Ｂ）で与えられる。
ｆｄｏｅ＝１／φＤ＝−１／（２×Ｃ２）  （Ｂ）
【００６５】
条件式（７）の上限値を超えると、回折面のパワーが小さくなりすぎるため、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正することが困難となる。
【００６６】
条件式（７）の下限値を下回って回折面のパワーが大きくなりすぎると、軸上色収差、倍率色収差を過剰に補正してしまうため好ましくない。また、球面収差補正のため回折面に非球面効果を持たせる場合には、色の球面収差が過剰に発生してしまうため好ましくない。
【００６７】
条件式（７）の範囲は、以下の条件式（７ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（７ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
２２．０＜ｆｄｏｅ／ｆ＜３６．０  （７ａ）
２５．０＜ｆｄｏｅ／ｆ＜３３．０  （７ｂ）
【００６８】
また、光学系Ｌ０のバックフォーカスをｓｋｄとするとき、各実施例の光学系Ｌ０は以下の条件式（８）を満足するが好ましい。
０．１０＜ｓｋｄ／ｆ＜０．４０  （８）
【００６９】
条件式（８）は、光学系Ｌ０のバックフォーカスに関する。正のパワーの前群（第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２）と負のパワーの後群（第３レンズ群Ｌ３）を近接させて配置することで、前群と後群のパワーを大きくすることができ、像側主点位置をより物体側へ移動させてレンズ全長を短縮することができる。
【００７０】
条件式（８）の下限値を超えると、前群（第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２）、後群（第３レンズ群Ｌ３）の間隔が広くなり、各群のパワーも小さくなくなるため、全長を十分に短縮することが困難となる。
【００７１】
条件式（８）の上限値を超えると、各群のパワーが強くなりすぎ、十分に高い光学性能を達成することが困難となる。
【００７２】
条件式（８）の範囲は、以下の条件式（８ａ）の範囲とすることが好ましく、条件式（８ｂ）の範囲とすることがより好ましい。
０．１２＜ｓｋｄ／ｆ＜０．３５  （８ａ）
０．１４＜ｓｋｄ／ｆ＜０．３０  （８ｂ）
【００７３】
次に、各実施例の光学系Ｌ０における詳細な構成について述べる。
【００７４】
まず、実施例毎の回折光学素子ＤＯＥの構成について述べる。実施例１、２、３、５において、回折光学素子ＤＯＥは、両凸レンズと、その像側に接合された物体側へ凹面を向けたメニスカス形状の負レンズで構成されている。回折面は接合面に形成されている。実施例４において、回折光学素子ＤＯＥは、像側に回折面が形成された両凸レンズで構成されている。
【００７５】
次に第２レンズ群Ｌ２について述べる。各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズのみで構成されている。第２レンズ群Ｌ２を正レンズ１枚のみで構成することで、第２レンズ群Ｌ２を軽量に構成することができ、高速なフォーカシングが可能となる。
【００７６】
次に第３レンズ群Ｌ３について述べる。各実施例の光学系Ｌ０では、第３レンズ群Ｌ３に含まれる一部のレンズを光軸と垂直に移動させることによって防振を行うことができる。各実施例では、第３レンズ群Ｌ３に含まれる像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと両凹レンズを接合した接合レンズを光軸に対して垂直に移動させることにより防振を行っている。
【００７７】
以下に、実施例１から５にそれぞれ対応する数値実施例１から５を示す。
【００７８】
各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表わしている。
【００７９】
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（°）は全て各実施例の光学系が無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの距離である。レンズ全長（光学系Ｌ０の全長Ｌ）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。
【００８０】
また各数値実施例の面データにおいて、回折面となる光学面については面番号の後に（回折）を付している。
【００８１】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1         78.602   15.51   1.48749    70.2       71.34
2(回折) -209.211    3.50   1.83481    42.7       70.04
3       -738.700   83.55                         68.93
4        -59.111    2.00   1.90366    31.3       32.54
5       -125.999  (可変)                         32.74
6         91.988    3.13   1.54072    47.2       30.00
7      -1133.476  (可変)                         29.66
8(絞り)    ∞       5.53                         19.19
9       -100.065    1.00   1.90043    37.4       17.53
10         39.579    3.92   1.51742    52.4       17.34
11        -39.790   10.22                         17.35
12        -66.970    2.16   2.00100    29.1       17.75
13        -26.838    1.32   1.77250    49.6       17.97
14         53.830    4.67                         18.37
15         62.566    2.77   1.59270    35.3       20.69
16       -142.343  123.14                         20.94
像面        ∞
回折面データ
第2面(回折面)
C2=-3.29884e-005  C4= 4.36686e-009  C6=-7.88819e-013  C8=-7.31492e-016
C10= 3.22851e-019
各種データ
焦点距離     585.00
Fナンバー      8.20
半画角（°）   2.12
像高          21.64
レンズ全長   319.25
BF           123.14
無限遠物体合焦時   物体距離６ｍ合焦時
d 5           35.74              24.90
d 7           21.10              31.94
入射瞳位置   673.19
射出瞳位置   -29.25
前側主点位置-987.42
後側主点位置-461.86
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
L1    1     464.67       104.56      -355.11       -257.25
L2    6     157.49         3.13         0.15         -1.88
L3    8     -92.36        31.58         1.89        -27.40
【００８２】
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1         70.844    9.01   1.48749    70.2       47.56
2(回折) -303.177    3.00   1.80610    33.3       46.64
3       -738.700   47.54                         46.06
4        -65.330    2.00   1.90366    31.3       29.87
5        -83.586  (可変)                         29.98
6         65.692    2.44   1.51633    64.1       24.99
7        135.525  (可変)                         24.48
8(絞り)    ∞       5.53                         17.07
9       -344.288    1.00   1.95375    32.3       15.19
10         31.093    3.35   1.51742    52.4       14.88
11        -62.419   11.45                         14.92
12        -58.776    2.19   2.00100    29.1       16.58
13        -23.279    1.32   1.77250    49.6       16.83
14         45.467    4.23                         17.37
15         53.077    2.81   1.64769    33.8       19.96
16       -153.513  101.37                         20.25
像面        ∞
回折面データ
第2面(回折面)
C2=-4.67285e-005  C4= 1.06360e-008  C6=-2.54280e-012  C8=-1.35285e-014
C10= 1.20444e-017
各種データ
焦点距離     390.00
Fナンバー      8.20
半画角（°）   3.18
像高          21.64
レンズ全長   239.25
BF           101.37
無限遠物体合焦時   物体距離５ｍ合焦時
d 5           26.47             18.35
d 7           15.55             23.67
入射瞳位置   282.61
射出瞳位置   -29.47
前側主点位置-489.88
後側主点位置-288.63
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
L1    1     193.96        61.55       -27.92        -74.23
L2    6     244.01         2.44        -1.50         -3.09
L3    8     -70.85        31.86         4.14        -25.56
【００８３】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1        113.931   13.16   1.48749    70.2       70.91
2(回折) -176.722    3.50   1.80400    46.6       70.06
3       -331.361   96.70                         69.53
4        -87.176    2.00   1.95375    32.3       35.42
5       -192.131  (可変)                         35.52
6        158.595    2.81   1.51633    64.1       29.71
7       -347.032  (可変)                         29.46
8(絞り)    ∞       5.53                         19.29
9        -76.700    1.00   1.88300    40.8       18.02
10         44.414    4.13   1.51742    52.4       17.96
11        -33.981   34.47                         18.11
12        -73.377    2.12   2.00069    25.5       18.67
13        -29.742    1.32   1.77250    49.6       18.85
14         56.213    2.00                         19.18
15         59.880    2.57   1.58144    40.8       20.07
16       -238.984  127.73                         20.29
像面        ∞
回折面データ
第2面(回折面)
C2=-2.22456e-005  C4= 1.67106e-009  C6= 6.28781e-013  C8=-1.09699e-015
C10= 3.78650e-019
各種データ
焦点距離     780.00
Fナンバー     11.00
半画角（°）   1.59
像高          21.64
レンズ全長   389.25
BF           127.73
無限遠物体合焦時   物体距離７ｍ合焦時
d 5           75.53              59.45
d 7           14.68              30.77
入射瞳位置   892.94
射出瞳位置   -41.29
前側主点位置-1926.54
後側主点位置-652.27
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
L1    1     488.71       115.36      -300.36       -253.34
L2    6     211.21         2.81         0.58         -1.27
L3    8     -84.82        53.14        20.32        -24.90
【００８４】
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1         82.611   10.67   1.48749    70.2       55.03
2(回折) -382.988   49.69                         53.93
3        -80.743    2.00   1.80610    33.3       34.06
4       -492.100  (可変)                         33.98
5        211.302    2.51   1.51742    52.4       32.02
6      -1159.477  (可変)                         31.81
7(絞り)    ∞       5.53                         19.14
8      -4485.184    1.00   1.90043    37.4       18.09
9         43.868    3.53   1.51742    52.4       17.90
10        -65.315   31.59                         17.86
11        -78.086    2.04   2.00100    29.1       18.62
12        -32.066    1.32   1.77250    49.6       18.79
13         62.309    2.97                         19.11
14         65.732    2.51   1.59270    35.3       20.37
15       -257.055  134.40                         20.57
像面        ∞
回折面データ
第2面(回折面)
C2=-2.71139e-005  C4=-5.97321e-009  C6= 1.52580e-011  C8=-2.83014e-014
C10= 1.67271e-017
各種データ
焦点距離     585.00
Fナンバー     10.99
半画角（°）   2.12
像高          21.64
レンズ全長   334.87
BF           134.40
無限遠物体合焦時   物体距離６ｍ合焦時
d 4           46.96              26.32
d 6           38.13              58.77
入射瞳位置   477.43
射出瞳位置   -41.60
前側主点位置-881.96
後側主点位置-450.59
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
L1    1     464.67        62.37      -212.97       -185.89
L2    5     345.64         2.51         0.26         -1.40
L3    7    -139.92        50.49        25.77        -19.84
【００８５】
［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd        νd       有効径
1         65.475   10.66   1.48749    70.2       47.56
2(回折) -105.351    2.50   1.67790    55.3       46.66
3       -269.692   50.88                         45.96
4        -62.366    1.40   1.72825    28.5       25.46
5       -535.670  (可変)                         25.35
6        127.047    1.62   1.51742    52.4       24.14
7       12888.359  (可変)                         24.00
8(絞り)    ∞       3.69                         18.95
9       -163.699    1.10   1.69680    55.5       18.21
10         36.526    3.26   1.51742    52.4       18.00
11        -59.263   25.51                         17.96
12       -345.769    2.54   1.80610    33.3       19.32
13        -35.434    1.10   1.77250    49.6       19.43
14         62.052   13.52                         19.66
15         77.810    2.12   1.57501    41.5       24.95
16       1643.939   92.99                         25.08
像面        ∞
回折面データ
第2面(回折面)
C2=-4.19396e-005  C4= 3.13194e-009  C6= 2.06084e-011  C8=-6.06674e-014
C10= 4.52640e-017
各種データ
焦点距離     390.00
Fナンバー      8.20
半画角（°）   3.18
像高          21.64
レンズ全長   250.00
BF            92.99
無限遠物体合焦時   物体距離５ｍ合焦時
d 5           27.12             11.75
d 7           10.01             25.37
入射瞳位置   296.21
射出瞳位置   -51.13
前側主点位置-369.19
後側主点位置-297.01
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     359.56        65.44      -215.08       -172.39
2    6     247.97         1.62        -0.01         -1.08
3    8    -169.97        52.84        11.45        -40.40
【００８６】
各数値実施例における種々の値を、以下の表１にまとめて示す。
【００８７】
【表１】
2019200248.tif 000003
【００８８】
［撮像装置］
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例について、図１１を用いて説明する。図１１において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至５で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１０はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。
【００８９】
このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型かつ軽量で、フォーカシングによる光学性能の変化の小さく、良好な光学性能を有する撮像装置を得ることができる。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
Ｌ０  光学系
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
ＤＯＥ  回折光学素子
ＧＮ  負レンズ
【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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