(57)【要約】【課題】使用波長域全体における色収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい、高い光学性能を有した光学系を提供する。【解決手段】物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズＬＦと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された回折光学素子ＤＯＥと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された、条件式（１）「ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2」および条件式（２）「νd2＞３５」を満足する負レンズＬ１３とを有している。但し、負レンズＬ１３のｄ線に対する屈折率をｎd2とし、負レンズＬ１３のｄ線に対するアッベ数をνd2とする。【選択図】図１
2015172710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズと、
前記合焦レンズよりも物体側に配設された回折光学素子と、
前記合焦レンズよりも物体側に配設された、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の負レンズとを有していることを特徴とする光学系。
ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2
νd2＞３５
但し、
ｎd2：前記負レンズのｄ線に対する屈折率、
νd2：前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【請求項２】
前記合焦レンズよりも物体側に配設された、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の正レンズを有していることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＞０．０３０
νd1＞７０
但し、
νd1：前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
θgF1：前記正レンズの部分分散比であり、前記正レンズのｇ線に対する屈折率をｎg1とし、前記正レンズのＦ線に対する屈折率をｎF1とし、前記正レンズのＣ線に対する屈折率をｎC1としたとき、次式で定義される。
θgF1＝（ｎg1−ｎF1）／（ｎF1−ｎC1）
【請求項３】
前記合焦レンズよりも物体側に配設された光学素子からなる第１レンズ群は、正の屈折力を有して以下の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。
０．００１＜ｆ1／ｆdoe＜０．０３０
但し、
ｆ1：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆdoe：前記回折光学素子の焦点距離。
【請求項４】
前記合焦レンズよりも像側に配設された、正レンズと負レンズとからなる色消しレンズを有し、
前記色消しレンズは以下の条件式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光学系。
−１５＜νd3−νd4＜１５
但し、
νd3：前記色消しレンズにおける前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
νd4：前記色消しレンズにおける前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【請求項５】
以下の条件式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光学系。
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０
但し、
Ｌ：前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。
【請求項６】
物体の像を所定の面上に結像させる光学系を備えた光学機器であって、
前記光学系が請求項１から５のいずれか一項に記載の光学系であることを特徴とする光学機器。
【請求項７】
物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズを配置し、
前記合焦レンズよりも物体側に回折光学素子を配置し、
前記合焦レンズよりも物体側に、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の負レンズを配置することを特徴とする光学系の製造方法。
ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2
νd2＞３５
但し、
ｎd2：前記負レンズのｄ線に対する屈折率、
νd2：前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子を備えた光学系、光学機器、および光学系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長焦点距離の撮影光学系に好適なレンズタイプとして、物体側から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レンズ群と、を有する光学系である、いわゆる望遠レンズが知られている。
【０００３】
焦点距離の長い望遠レンズでは、焦点距離が延びるにしたがって、諸収差のうち、特に軸上色収差及び倍率色収差等の色収差が悪化する傾向にある。これらの色収差を良好に補正する為に、低分散の硝材を用いた正レンズと高分散の硝材を用いた負レンズを組み合わせて色消しを行った望遠レンズが種々提案されている。一方、光学系の色収差を補正する方法として、分散の異なる２つの材質の硝材（レンズ）を組み合わせる方法に対して、レンズ面あるいは光学系の一部に回折作用を有する回折格子を設けた回折光学素子を用いて、色収差を減じる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
回折光学素子は、微小間隔（１ｍｍ）当たり数本程度の細い等間隔のスリット状もしくは溝状の格子構造を備えて作られた光学素子であり、光が入射されると、スリットや溝のピッチ（間隔）と光の波長とで定まる方向に回折光束を生じさせる性質を有している。このような回折光学素子は種々の光学系に用いられており、例えば、最近では、特定次数の回折光を一点に集めてレンズとして使用するものなどが知られている。
【０００５】
このような回折光学素子を用いることにより、色収差等の諸収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい（レンズ全長の短い）、高い光学性能を有した望遠型の光学系（望遠レンズ）を実現することができる。特に、軸上色収差においては、一般的な２波長で軸上色収差が補正されるアクロマート補正に対し、回折光学素子を用いることにより３波長で軸上色収差が補正されるアポクロマート補正が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７１３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような回折光学素子をより長い焦点距離の光学系に適用する場合や、回折光学素子を用いた光学系においてテレ比をより小さくしようとする場合、使用波長域での軸上色収差がゼロとなる波長以外の波長での軸上色収差量が問題となってくる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、使用波長域全体における色収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい、高い光学性能を有した光学系、光学機器、および光学系の製造方法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】
【０００９】
このような目的達成のため、本発明に係る光学系は、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズと、前記合焦レンズよりも物体側に配設された回折光学素子と、前記合焦レンズよりも物体側に配設された、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の負レンズとを有している。
ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2
νd2＞３５
但し、
ｎd2：前記負レンズのｄ線に対する屈折率、
νd2：前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【００１０】
上述の光学系において、前記合焦レンズよりも物体側に配設された、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の正レンズを有していることが好ましい。
θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＞０．０３０
νd1＞７０
但し、
νd1：前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
θgF1：前記正レンズの部分分散比であり、前記正レンズのｇ線に対する屈折率をｎg1とし、前記正レンズのＦ線に対する屈折率をｎF1とし、前記正レンズのＣ線に対する屈折率をｎC1としたとき、次式で定義される。
θgF1＝（ｎg1−ｎF1）／（ｎF1−ｎC1）
【００１１】
上述の光学系において、前記合焦レンズよりも物体側に配設された光学素子からなる第１レンズ群は、正の屈折力を有して以下の条件式を満足することが好ましい。
０．００１＜ｆ1／ｆdoe＜０．０３０
但し、
ｆ1：前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆdoe：前記回折光学素子の焦点距離。
【００１２】
上述の光学系において、前記合焦レンズよりも像側に配設された、正レンズと負レンズとからなる色消しレンズを有し、前記色消しレンズは以下の条件式を満足することが好ましい。
−１５＜νd3−νd4＜１５
但し、
νd3：前記色消しレンズにおける前記正レンズのｄ線に対するアッベ数、
νd4：前記色消しレンズにおける前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【００１３】
上述の光学系において、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０
但し、
Ｌ：前記光学系における最も物体側のレンズ面から像面までの距離、
ｆ：前記光学系の無限遠合焦時における焦点距離。
【００１４】
また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させる光学系を備えた光学機器であって、前記光学系として本発明に係る光学系を用いている。
【００１５】
また、本発明に係る光学系の製造方法は、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズを配置し、前記合焦レンズよりも物体側に回折光学素子を配置し、前記合焦レンズよりも物体側に、以下の条件式を満足する少なくとも１枚の負レンズを配置するようにしている。
ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2
νd2＞３５
但し、
ｎd2：前記負レンズのｄ線に対する屈折率、
νd2：前記負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、使用波長域全体における色収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい、高い光学性能を有した光学系および、これを備えた光学機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施例に係る光学系の断面図である。
【図２】第１実施例に係る光学系の諸収差図である。
【図３】第１実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。
【図４】第２実施例に係る光学系の断面図である。
【図５】第２実施例に係る光学系の諸収差図である。
【図６】第２実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。
【図７】第３実施例に係る光学系の断面図である。
【図８】第３実施例に係る光学系の諸収差図である。
【図９】第３実施例に係る光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。
【図１０】デジタル一眼レフカメラの断面図である。
【図１１】光学系の製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】従来の光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。
【図１３】回折光学素子を用いた従来の光学系の軸上色収差の波長特性を示すグラフであって、（ａ）は光学系単独の状態を示し、（ｂ）はテレコンバータを取り付けたときの状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願に係る光学系ＴＬを備えたデジタル一眼レフカメラＣＡＭが図１０に示されている。図１０に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいて、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズとしての光学系（望遠レンズ）ＴＬで集光されて、クイックリターンミラーＭを介して焦点板Ｆ上に結像される。焦点板Ｆ上に結像された光は、ペンタプリズムＰ中で複数回反射されて接眼レンズＥへと導かれる。これにより、撮影者は、接眼レンズＥを介して物体（被写体）の像を正立像として観察することができる。
【００１９】
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラーＭが光路外へ退避し、光学系ＴＬで集光された物体（被写体）からの光は、撮像素子Ｃ上に結像されて被写体の像を形成する。これにより、物体（被写体）からの光は、撮像素子Ｃ上に結像されて当該撮像素子Ｃにより撮像され、物体（被写体）の画像として不図示のメモリーに記録される。このようにして、撮影者はデジタル一眼レフカメラＣＡＭによる物体（被写体）の撮影を行うことができる。なお、クイックリターンミラーＭを有しないカメラであっても、上記カメラＣＡＭと同様の効果を得ることができる。また、図１０に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭは、光学系ＴＬを着脱可能に保持する構成であってもよく、光学系ＴＬと一体に構成されるものであってもよい。
【００２０】
光学系ＴＬは、例えば図１に示すように、物体に対してフォーカシングを行うための合焦レンズＬＦと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された回折光学素子ＤＯＥと、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された、次の条件式（１）〜（２）を満足する少なくとも１枚の負レンズとを有している。
【００２１】
ｎd2＜１．８９−０．００６３７×νd2    …（１）
νd2＞３５    …（２）
但し、
ｎd2：負レンズのｄ線に対する屈折率、
νd2：負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【００２２】
条件式（１）〜（２）は、合焦レンズＬＦよりも物体側に、比較的分散が大きくて屈折率が低い硝材を用いた負レンズが、少なくとも１枚配置されることを示している。条件式（１）〜（２）を満足することにより、屈折光学系で発生する高次の軸上色収差を小さくすることができる。よって、条件式（１）〜（２）を満足する負レンズと回折光学素子ＤＯＥとを用いることで、テレ比が大きくなることを回避しつつ、使用波長域全体に亘り軸上色収差の変動を小さくすることが可能となる。このように、本実施形態によれば、使用波長域全体における色収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい、高い光学性能を有した望遠型の光学系ＴＬおよび、これを備えた光学機器（デジタル一眼レフカメラＣＡＭ）を得ることができる。また、アッベ数が３５程度の比較的分散が大きくて屈折率が低い硝材は、旧ガラスと称され、硝材の中で最も比重が小さくて安価である。このような比重の小さい光学材料をレンズ径の大きい前側のレンズに使用することにより、光学系の軽量化も可能となる。
【００２３】
なお、回折光学素子を用いた従来の光学系にテレコンバータ（光学系の焦点距離を伸ばすためのコンバータ）を取り付けた場合、このテレコンバータにより収差量が拡大され、また、テレコンバータがアクロマート補正のレンズに特化されているために色収差がより増大してしまう。
【００２４】
図１２（ａ）は、回折光学素子を用いていない、焦点距離が３００ｍｍの従来の光学系の軸上色収差の波長特性を示しており、この光学系は２波長で軸上色収差が補正されるアクロマート補正となっている。この従来の光学系に２倍のテレコンバータを付けた場合、その軸上色収差の波長特性は図１２（ｂ）のようになる。テレコンバータの軸上色収差を従来の光学系の軸上色収差と逆の特性とすることによって、図１２（ｂ）に示すように、テレコンバータを取り付けても全体の軸上色収差が極端に悪化することがないよう構成されている。
【００２５】
一方、図１３（ａ）に、回折光学素子を用いた焦点距離が３００ｍｍの光学系の軸上色収差の波長特性を示す。図１３（ａ）に示すように、この光学系は３波長で軸上色収差が補正されるアポクロマート補正となっている。図１３（ａ）に示す従来の光学系によるアクロマート補正は、長波長側の軸上色収差の符号が逆であることが特徴である。この回折光学素子を用いた光学系に上述のテレコンバータを取り付けた場合、その軸上色収差の波長特性は図１３（ｂ）のようになる。図１３（ｂ）に示すように、従来のアクロマート補正光学系と波長特性が異なるため、テレコンバータを取り付けることにより、極端に軸上色収差が悪化することがわかる。
【００２６】
これに対し、本実施形態によれば、上述したように使用波長域の全体に亘り軸上色収差の変動を小さくすることが可能であり、テレコンバータを取り付けた場合でも、使用波長域全体における色収差を良好に補正することができる。
【００２７】
また、このような光学系ＴＬにおいて、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された、次の条件式（３）〜（４）を満足する少なくとも１枚の正レンズを有していることが好ましい。
【００２８】
θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＞０．０３０    …（３）
νd1＞７０    …（４）
但し、
νd1：正レンズのｄ線に対するアッベ数、
θgF1：正レンズの部分分散比。
【００２９】
なお、正レンズのｇ線（波長λ＝４３５．８ｎｍ）に対する屈折率をｎg1とし、正レンズのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をｎd1とし、正レンズのＦ線（波長λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎF1とし、正レンズのＣ線（波長λ＝６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をｎC1とする。このとき、正レンズのｄ線に対するアッベ数νd1は次式（Ａ）で定義され、正レンズの部分分散比θgF1は次式（Ｂ）で定義される。
【００３０】
νd1＝（ｎd1―１）／（ｎF1−ｎC1）    …（Ａ）
θgF1＝（ｎg1−ｎF1）／（ｎF1−ｎC1）    …（Ｂ）
【００３１】
また、正レンズの異常分散性ΔＰgF1は、次式（Ｃ）で求められる。
【００３２】
ΔＰgF1＝θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）    …（Ｃ）
【００３３】
条件式（３）〜（４）は、合焦レンズＬＦよりも物体側に、異常分散性を有する硝材を用いた正レンズが、少なくとも１枚配置されることを示している。条件式（３）〜（４）を満足することにより、屈折光学系で発生する高次の軸上色収差を小さくすることができるため、回折光学素子ＤＯＥと組み合わせることで、使用波長域全体に亘り軸上色収差の変動を小さくすることが可能となる。
【００３４】
また、このような光学系ＴＬにおいて、合焦レンズＬＦよりも物体側に配設された光学素子からなる第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有して次の条件式（５）を満足することが好ましい。
【００３５】
０．００１＜ｆ1／ｆdoe＜０．０３０    …（５）
但し、
ｆ1：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
ｆdoe：回折光学素子ＤＯＥの焦点距離。
【００３６】
条件式（５）は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１に、比較的焦点距離の短い回折光学素子ＤＯＥが配置されることを示している。条件式（５）を満足することにより、屈折光学系で発生する高次の軸上色収差を小さくすることができるため、回折光学素子ＤＯＥと組み合わせることで、使用波長域全体に亘り軸上色収差の変動を小さくすることが可能となる。なお、条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥ周辺での格子ピッチが細かくなりすぎ、回折効率が落ちる。また、光学系全体の高次の軸上色収差が残り、使用波長域における軸上色収差の変動が大きくなる。一方、条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥを入れる効果（全長短縮）が得られない。
【００３７】
なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（５）の上限値を０．０２０に設定することが望ましい。また、本願の効果をさらに確実にするために、条件式（５）の上限値を０．０１０に設定することが望ましい。
【００３８】
また、本実施形態における回折光学素子ＤＯＥは、鋸歯状の回折格子溝が形成された面を持つ回折素子要素を積み重ねてなるものであり、所望の広波長領域（例えば、可視光領域）のほぼ全域で高い回折効率が保たれる、すなわち波長特性が良好であるという特徴を有している。一般に、複層型の回折光学素子として、例えば、互いに異なる材料からなる２種類の回折素子要素から構成され、同一の回折格子溝で密着している、いわゆる密着複層型の回折光学素子が知られている。
【００３９】
なお、密着複層型の回折光学素子を配置する場合、２枚のガラスレンズの接合面に配置する構成があるが、２枚のガラスレンズの接合面に回折光学素子を配置すると、応力により回折光学素子の屈折率が変化し、回折効率の低下を招きやすいという問題がある。そのため、密着複層型の回折光学素子を配置する場合、レンズの片側の面上に回折光学素子を配置する方法が適している。また、回折光学素子ＤＯＥは、光軸に対して回転対称形状であることが好ましい。
【００４０】
また、このような光学系ＴＬにおいて、合焦レンズＬＦよりも像側に配設された、正レンズと負レンズとからなる色消しレンズを有し、当該色消しレンズは次の条件式（６）を満足することが好ましい。
【００４１】
−１５＜νd3−νd4＜１５    …（６）
但し、
νd3：色消しレンズにおける正レンズのｄ線に対するアッベ数、
νd4：色消しレンズにおける負レンズのｄ線に対するアッベ数。
【００４２】
条件式（６）は、合焦レンズＬＦよりも像側に、分散の差が所望の値以下の正レンズと負レンズとからなる色消しレンズが配置されることを示している。この色消しレンズにおける正レンズと負レンズは、貼り合わせてもよく、隣接して配置してもよい。なお、色消しレンズにおける正レンズと負レンズのアッベ数は、前述の式（Ａ）と同様の式で定義される。条件式（６）を満足することにより、高次の軸上色収差をより小さくすることができる。なお、条件式（６）の上限値および下限値を超える条件である場合、光学系ＴＬの全系で、使用波長域における軸上色収差の変動を小さくすることが困難となる。
【００４３】
なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（６）の上限値を１０に設定することが望ましい。一方、本願の効果をより確実にするために、条件式（６）の下限値を−１０に設定することが望ましい。
【００４４】
また、このような光学系ＴＬにおいて、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
【００４５】
０．５０＜Ｌ／ｆ＜０．８０    …（７）
但し、
Ｌ：光学系ＴＬにおける最も物体側のレンズ面から像面までの距離、
ｆ：光学系ＴＬの無限遠合焦時における焦点距離。
【００４６】
条件式（７）は、光学系ＴＬ全系での光学全長を焦点距離で割ったテレ比を規定するための条件式である。条件式（７）の上限値を上回る条件である場合、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離が長くなりすぎ、回折光学素子ＤＯＥを入れる意味がなくなる。一方、条件式（７）の下限値を下回る条件である場合、光学系ＴＬ全系での発生収差が大きくなりすぎ、性能が悪化する。
【００４７】
なお、本願の効果をより確実にするために、条件式（７）の上限値を０．７５に設定することが望ましい。
【００４８】
ここで、上述のような構成の光学系ＴＬの製造方法について、図１１を参照しながら説明する。まず、円筒状の鏡筒内に、合焦レンズＬＦを配置し、合焦レンズＬＦよりも物体側に回折光学素子ＤＯＥを配置し、合焦レンズＬＦよりも物体側に前述の条件式（１）〜（２）を満足する少なくとも１枚の負レンズを配置する（ステップＳＴ１０）。そして、合焦レンズＬＦを光軸に沿って移動させることにより、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングが行われるように、合焦レンズＬＦを駆動可能に構成する（ステップＳＴ２０）。このような製造方法によれば、使用波長域全体における色収差を良好に補正しつつ、テレ比の小さい（レンズ全長の短い）、高い光学性能を有した望遠型の光学系ＴＬを得ることができる。
【実施例】
【００４９】
（第１実施例）
以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、本願の第１実施例について図１〜図３および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ１）の断面図である。第１実施例に係る光学系ＴＬ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えて構成される。
【００５０】
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前群Ｇ１ａと、この前群Ｇ１ａに対し第１レンズ群Ｇ１の中で最も長い空気間隔を隔てた後群Ｇ１ｂとから構成される。第１レンズ群Ｇ１の前群Ｇ１ａは、物体側から順に、単レンズである第１正レンズＬ１１と、第２正レンズＬ１２と第１負レンズＬ１３とが貼り合わされた接合レンズと、回折光学素子ＤＯＥが配置される第３正レンズＬ１４とから構成される。なお、第３正レンズＬ１４における像面Ｉ側のレンズ面に、回折光学素子ＤＯＥが配置される。回折光学素子ＤＯＥは、互いに異なる材質の２種類の回折素子要素が同一の回折格子溝で接する密着複層型の回折光学素子であり、２種類の紫外線硬化樹脂によって格子高さが約２０μｍの１次の回折格子（光軸に対して回転対称形状の回折格子）が形成される。第１レンズ群Ｇ１の後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、第２負レンズＬ１５と第４正レンズＬ１６とが貼り合わされた接合レンズから構成される。
【００５１】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第５正レンズＬ２１と第３負レンズＬ２２とが貼り合わされた合焦レンズＬＦと、第４負レンズＬ２３と第６正レンズＬ２４とが貼り合わされた第１色消しレンズＬＣ１と、第７正レンズＬ２５と第５負レンズＬ２６とが貼り合わされた接合レンズと、単レンズである第６負レンズＬ２７と、第８正レンズＬ２８と第７負レンズＬ２９とが貼り合わされた第２色消しレンズＬＣ２と、単レンズである第９正レンズＬ３０とから構成される。そして、無限遠物体から近距離（有限距離）物体への合焦（フォーカシング）の際、合焦レンズＬＦが光軸に沿って像面Ｉ側に移動するようになっている。また、第２レンズ群Ｇ２における合焦レンズＬＦと第１色消しレンズＬＣ１との間に、絞りＳが配設される。
【００５２】
以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１〜第３実施例に係る光学系（望遠レンズ）の諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の［全体諸元］において、ｆは焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、ωは半画角（最大入射角：単位は「°」）を、Ｙは像高を、Ｂｆはバックフォーカス（空気換算長）をそれぞれ示す。また、［全体諸元］において、Ｌは光学系の全長（１番目のレンズ面から像面Ｉまでの距離）を、ｆ1は第１レンズ群の焦点距離を、ｆdoeは回折光学素子の焦点距離をそれぞれ示す。また、［レンズデータ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面の番号を、Ｒｉは物体側からｉ番目のレンズ面の曲率半径を、Ｄｉは物体側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との間のレンズ厚または空気間隔を、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を、θｇＦは部分分散比をそれぞれ示す。
【００５３】
なお、曲率半径「∞」は平面を示し、空気の屈折率ｎｄ＝1.0000はその記載を省略している。また、各レンズの部分分散比θｇＦは前述の式（Ｂ）と同様の式で定義される。
【００５４】
また、［回折面データ］において示す回折面の位相形状ψは、次式（Ｄ）によって表わされる。
【００５５】
ψ（ｈ，ｍ）＝｛２π／（ｍ×λ0）｝×（Ｃ2×ｈ2＋Ｃ4×ｈ4＋Ｃ6×ｈ6…）  …（Ｄ）
但し、
ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、
ｍ：回折光の回折次数、
λ0：設計波長、
Ｃi：位相係数（i＝１，２，３，…）。
【００５６】
また、任意の波長λおよび任意の回折次数ｍにおける回折面の屈折力φＤは、最も低次の位相係数Ｃ1を用いて、次式（Ｅ）のように表わすことができる。
【００５７】
φＤ（ｈ，ｍ）＝−２×Ｃ1×ｍ×λ／λ0  …（Ｅ）
【００５８】
［回折面データ］において位相係数を示すが、「E-n」は「×１０−ｎ」を示す。また、［条件式対応値］には、各条件式の対応値をそれぞれ示す。なお、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒｉ、面間隔Ｄｉ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、後述の第２〜第３実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
【００５９】
下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図１における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第１実施例において、第８面が回折面となっている。
【００６０】
（表１）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝190.5
ｆ1＝100.53
ｆdoe＝12320
［レンズ諸元］
面番号      Ｒｉ        Ｄｉ      ｎｄ        νｄ      θｇＦ
1        112.614      7.31      1.4875      70.3      0.5291
2       1198.911      0.27
3         80.591     11.45      1.4978      82.6      0.5386
4       -504.430      2.50      1.5750      41.5      0.5764
5        215.439      2.00
6         77.236      5.00      1.5168      63.9      0.5359
7        106.549      0.20      1.5278      33.4        ―
8        106.549      0.30      1.5572      50.0        ―  （回折面）
9        106.549     26.05
10        40.477      1.50      1.9108      35.2      0.5822
11        26.124      7.51      1.4875      70.3      0.5291
12        71.781      6.54
13       124.603      2.59      1.6200      36.4      0.5877
14      -321.404      1.20      1.6968      55.5      0.5430
15        42.442     23.41
16          ∞        2.99                                  （絞り）
17        53.509      1.78      1.9108      35.2      0.5822
18        23.591      2.77      1.5750      41.5      0.5764
19       222.119      2.69
20        64.088      2.37      1.7283      28.4      0.6069
21       -67.244      0.85      1.7292      54.6      0.5442
22        29.850      2.27
23       -66.093      0.80      1.7292      54.6      0.5442
24       107.388      2.17
25        69.491      3.09      1.5481      45.5      0.5684
26       -55.525      1.00      1.7880      47.4      0.5559
27      -315.000     10.29
28        68.665      5.55      1.4875      70.3      0.5291
29       -68.665     54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-4.058E-05
Ｃ2＝-3.974E-09
［条件式対応値］
条件式（１）  １．８９−０．００６３７×νd2＝1.63（＞ｎd2＝1.5750）
条件式（２）  νd2＝41.5
条件式（３）  θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＝0.0333
条件式（４）  νd1＝82.6
条件式（５）  ｆ1／ｆdoe＝0.0082
条件式（６）  νd3−νd4＝6.3               （第１色消しレンズＬＣ１）
νd3−νd4＝-1.9              （第２色消しレンズＬＣ２）
条件式（７）  Ｌ／ｆ＝0.65
【００６１】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）が全て満たされていることが分かる。
【００６２】
図２は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１の諸収差図である。諸収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高をそれぞれ示す。また、諸収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上、諸収差図の説明は他の実施例においても同様である。図２より、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第１実施例の光学系ＴＬ１を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
【００６３】
図３（ａ）は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図３（ａ）より、第１実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図３（ｂ）は、第１実施例に係る光学系ＴＬ１にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図３（ｂ）より、第１実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６４】
（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図４〜図６および表２を用いて説明する。図４は、第２実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ２）の断面図である。第２実施例に係る光学系ＴＬ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えて構成される。
【００６５】
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前群Ｇ１ａと、この前群Ｇ１ａに対し第１レンズ群Ｇ１の中で最も長い空気間隔を隔てた後群Ｇ１ｂとから構成される。第１レンズ群Ｇ１の前群Ｇ１ａは、物体側から順に、単レンズである第１正レンズＬ１１と、第２正レンズＬ１２と第１負レンズＬ１３とが貼り合わされた接合レンズと、回折光学素子ＤＯＥが配置される第３正レンズＬ１４とから構成される。なお、第３正レンズＬ１４における像面Ｉ側のレンズ面に、回折光学素子ＤＯＥが配置される。回折光学素子ＤＯＥは、第１実施例の回折光学素子と同様であり、詳細な説明を省略する。第１レンズ群Ｇ１の後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、第２負レンズＬ１５と第４正レンズＬ１６とが貼り合わされた接合レンズから構成される。
【００６６】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第５正レンズＬ２１と第３負レンズＬ２２とが貼り合わされた合焦レンズＬＦと、第４負レンズＬ２３と第６正レンズＬ２４とが貼り合わされた第１色消しレンズＬＣ１と、第７正レンズＬ２５と第５負レンズＬ２６とが貼り合わされた接合レンズと、単レンズである第６負レンズＬ２７と、第８正レンズＬ２８と第７負レンズＬ２９とが貼り合わされた第２色消しレンズＬＣ２と、単レンズである第９正レンズＬ３０とから構成される。そして、無限遠物体から近距離（有限距離）物体への合焦（フォーカシング）の際、合焦レンズＬＦが光軸に沿って像面Ｉ側に移動するようになっている。また、第２レンズ群Ｇ２における合焦レンズＬＦと第１色消しレンズＬＣ１との間に、絞りＳが設けられる。
【００６７】
下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図４における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第２実施例において、第８面が回折面となっている。
【００６８】
（表２）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝191.2
ｆ1＝100.89
ｆdoe＝12176
［レンズ諸元］
面番号      Ｒｉ        Ｄｉ      ｎｄ        νｄ      θｇＦ
1        115.035      7.27      1.4875      70.3      0.5291
2       1569.495      0.25
3         81.363     11.29      1.4978      82.6      0.5386
4       -504.430      2.50      1.5750      41.5      0.5764
5        237.414      2.00
6         69.392      5.00      1.5168      63.9      0.5359
7         91.430      0.20      1.5278      33.4        ―
8         91.430      0.30      1.5572      50.0        ―  （回折面）
9         91.430     25.64
10        41.929      1.50      1.9108      35.2      0.5822
11        26.360      7.48      1.4875      70.3      0.5291
12        75.456      6.47
13       132.140      2.50      1.6200      36.4      0.5877
14      -380.902      1.20      1.6968      55.5      0.5430
15        43.133     23.98
16          ∞        2.81                                  （絞り）
17        53.404      2.10      1.9108      35.2      0.5822
18        23.876      2.91      1.5750      41.5      0.5764
19       211.100      2.48
20        65.496      2.33      1.7283      28.4      0.6069
21       -64.938      0.85      1.7292      54.6      0.5442
22        29.867      2.33
23       -65.880      0.80      1.7292      54.6      0.5442
24       112.996      2.13
25        70.766      3.08      1.5481      45.5      0.5684
26       -54.825      1.00      1.7880      47.4      0.5559
27      -274.728     10.60
28        69.243      5.50      1.4875      70.3      0.5291
29       -69.243     54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-4.106E-05
Ｃ2＝-4.838E-09
［条件式対応値］
条件式（１）  １．８９−０．００６３７×νd2＝1.63（＞ｎd2＝1.5750）
条件式（２）  νd2＝41.5
条件式（３）  θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＝0.0333
条件式（４）  νd1＝82.6
条件式（５）  ｆ1／ｆdoe＝0.0083
条件式（６）  νd3−νd4＝6.3               （第１色消しレンズＬＣ１）
νd3−νd4＝-1.9              （第２色消しレンズＬＣ２）
条件式（７）  Ｌ／ｆ＝0.65
【００６９】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）が全て満たされていることが分かる。
【００７０】
図５は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２の諸収差図である。図５より、第２実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第２実施例の光学系ＴＬ２を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
【００７１】
図６（ａ）は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図６（ａ）より、第２実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図６（ｂ）は、第２実施例に係る光学系ＴＬ２にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図６（ｂ）より、第２実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００７２】
（第３実施例）
以下、本願の第３実施例について図７〜図９および表３を用いて説明する。図７は、第３実施例に係る光学系ＴＬ（ＴＬ３）の断面図である。第３実施例に係る光学系ＴＬ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えて構成される。
【００７３】
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前群Ｇ１ａと、この前群Ｇ１ａに対し第１レンズ群Ｇ１の中で最も長い空気間隔を隔てた後群Ｇ１ｂとから構成される。第１レンズ群Ｇ１の前群Ｇ１ａは、物体側から順に、単レンズである第１正レンズＬ１１と、第２正レンズＬ１２と第１負レンズＬ１３とが貼り合わされた接合レンズと、回折光学素子ＤＯＥが配置される第３正レンズＬ１４とから構成される。なお、第３正レンズＬ１４における像面Ｉ側のレンズ面に、回折光学素子ＤＯＥが配置される。回折光学素子ＤＯＥは、第１実施例の回折光学素子と同様であり、詳細な説明を省略する。第１レンズ群Ｇ１の後群Ｇ１ｂは、物体側から順に、第２負レンズＬ１５と第４正レンズＬ１６とが貼り合わされた接合レンズから構成される。
【００７４】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第５正レンズＬ２１と第３負レンズＬ２２とが貼り合わされた合焦レンズＬＦと、第４負レンズＬ２３と第６正レンズＬ２４とが貼り合わされた第１色消しレンズＬＣ１と、第７正レンズＬ２５と第５負レンズＬ２６とが貼り合わされた接合レンズと、単レンズである第６負レンズＬ２７と、第８正レンズＬ２８と第７負レンズＬ２９とが貼り合わされた第２色消しレンズＬＣ２と、単レンズである第９正レンズＬ３０とから構成される。そして、無限遠物体から近距離（有限距離）物体への合焦（フォーカシング）の際、合焦レンズＬＦが光軸に沿って像面Ｉ側に移動するようになっている。また、第２レンズ群Ｇ２における合焦レンズＬＦと第１色消しレンズＬＣ１との間に、絞りＳが設けられる。
【００７５】
下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における第１面〜第２９面の曲率半径Ｒｉは、図７における第１面〜第２９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ２９に対応している。また、第３実施例において、第８面が回折面となっている。
【００７６】
（表３）
［全体諸元］
ｆ＝294
ＦＮＯ＝4.08
２ω＝8.4
Ｙ＝21.63
Ｂｆ＝54.00
Ｌ＝190.5
ｆ1＝102.52
ｆdoe＝13756
［レンズ諸元］
面番号      Ｒｉ        Ｄｉ      ｎｄ        νｄ      θｇＦ
1        112.614      7.47      1.4875      70.3      0.5291
2       1198.911      0.25
3         80.591     12.82      1.4978      82.6      0.5386
4       -504.430      2.50      1.5317      48.8      0.5621
5        215.439      2.02
6         77.236      5.00      1.5168      63.9      0.5359
7        106.549      0.20      1.5278      33.4        ―
8        106.549      0.20      1.5572      50.0        ―  （回折面）
9        106.549     24.12
10        40.477      1.50      1.9027      35.7      0.5804
11        26.124      7.68      1.4875      70.3      0.5291
12        71.781      7.27
13       124.603      2.88      1.6034      38.0      0.5829
14      -321.404      1.20      1.7130      54.0      0.5451
15        42.442     23.52
16          ∞        2.69                                  （絞り）
17        53.509      2.90      1.9027      35.7      0.5804
18        23.591      2.31      1.5186      69.9      0.5318
19       222.119      2.85
20        64.088      2.49      1.7283      28.4      0.6069
21       -67.244      0.85      1.7130      54.0      0.5451
22        29.850      2.04
23       -66.093      0.80      1.7410      52.8      0.5471
24       107.388      1.87
25        69.491      3.77      1.5814      41.0      0.5763
26       -55.525      1.00      1.7292      54.6      0.5442
27      -315.000     10.00
28        68.665      4.31      1.4875      70.3      0.5291
29       -68.665     54.00
［回折面データ］
ｍ＝１
Ｃ1＝-3.635E-05
Ｃ2＝-4.806E-09
［条件式対応値］
条件式（１）  １．８９−０．００６３７×νd2＝1.58（＞ｎd2＝1.5317）
条件式（２）  νd2＝48.8
条件式（３）  θgF1−（０．６４４−０．００１６８×νd1）＝0.0333
条件式（４）  νd1＝82.6
条件式（５）  ｆ1／ｆdoe＝0.0075
条件式（６）  νd3−νd4＝-13.6              （第２色消しレンズＬＣ２）
条件式（７）  Ｌ／ｆ＝0.65
【００７７】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（７）が全て満たされていることが分かる。
【００７８】
図８は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３の諸収差図である。図８より、第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第３実施例の光学系ＴＬ３を搭載することにより、デジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
【００７９】
図９（ａ）は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３の軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図９（ａ）より、第３実施例では、使用波長域全体において軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。図９（ｂ）は、第３実施例に係る光学系ＴＬ３にテレコンバータを取り付けたときの軸上色収差の波長特性を示すグラフである。図９（ｂ）より、第３実施例では、テレコンバータを取り付けた場合でも軸上色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００８０】
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
【００８１】
上述の各実施例において、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。例えば、絞りＳよりも像側に配置されるレンズのうち少なくとも一部を防振レンズ群とすることができ、特に、第７正レンズＬ２５、第５負レンズＬ２６、第６負レンズＬ２７を防振レンズ群とすることが好ましい。また、第７正レンズＬ２５、第５負レンズＬ２６、第６負レンズＬ２７の物体側および像側の少なくとも一方に、正レンズと負レンズとからなる色消しレンズＬＣ１，ＬＣ２を配置することがより好ましく、当該色消しレンズＬＣ１，ＬＣ２は前述の条件式（６）を満足することがより好ましい。また、当該色消しレンズＬＣ１，ＬＣ２は接合レンズとしてもよい。
【００８２】
また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
【００８３】
また、開口絞りは合焦レンズＬＦよりも像側に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。
【００８４】
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、回折光学素子ＤＯＥを第３正レンズＬ１４に配置したが、回折光学素子は合焦レンズよりも物体側に配置されていればよく、これに限られるものではない。なお、回折光学素子は、第１レンズ群を最もレンズ面の間隔が大きい空気間隔で前群と後群とに分けた場合、前群に配置するのが好ましい。また、第１レンズ群の前群は、回折光学素子と、上記条件式（１）〜（２）を満たす負レンズと、上記条件式（３）〜（４）を満たす正レンズとを有するのが好ましい。
【００８６】
また、本実施形態では、光学系の一例として望遠レンズを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ズームレンズ等の光学系であってもよい。なお、本実施形態では、焦点距離が３００ｍｍ程度としたが、これに限られるものではなく、焦点距離が２００〜８００ｍｍ（３５ｍｍ換算）程度の望遠レンズであってもよい。
【００８７】
また、本実施形態の光学系をデジタル一眼レフカメラに使用しているが、これに限られるものではなく、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の光学機器にも使用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
ＣＡＭ  デジタル一眼レフカメラ（光学機器）
ＴＬ  光学系
Ｇ１  第１レンズ群                      Ｇ２  第２レンズ群
ＬＦ  合焦レンズ
ＬＣ１  第１色消しレンズ                ＬＣ２  第２色消しレンズ
Ｌ１２  第２正レンズ                    Ｌ１３  第１負レンズ
ＤＯＥ  回折光学素子
Ｓ  絞り                                Ｉ  像面
【図１】
2015172710.tif 000003
【図２】
2015172710.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015172710.tif 000007
【図６】
2015172710.tif 000008
【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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