JP2017026713A

JP2017026713A - 光学系および撮像装置

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Publication number: JP2017026713A
Application number: JP2015143135A
Authority: JP
Inventors: 薫江口; Kaoru Eguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: JP6584184B2

Abstract

【課題】製造容易で小型および軽量な光学系を提供する。【解決手段】物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３を有し、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動し、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１部分レンズ群Ｌ３１、負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｌ３２、正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ３３からなり、第１部分レンズ群Ｌ３１は１つの接合レンズからなり、光学系の焦点距離、第１レンズ群の焦点距離、レンズ全長、Ｆナンバー、第１部分レンズ群Ｌ３１の焦点距離、第３レンズ群の焦点距離に関する条件式を満足する光学系。【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやビデオカメラ、銀塩フィルムを用いたカメラなどの撮像装置に適して用いられる光学系に関する。

望遠レンズに適した撮影光学系として、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群を有する撮影光学系が知られている（特許文献１、特許文献２）。

特開２０１３−２５０８７号公報特開２０１３−９２５７５号公報

一般的に、望遠レンズでは、焦点距離が延びるにしたがって、レンズ全長が長くなる。また、Ｆナンバー（口径比）が小さい望遠レンズを得ようとすると、特に第１レンズ群のレンズ径が大きくなると同時に重くなる。

第１レンズ群の小型化を図るために単純にレンズの屈折力を強めると、製造誤差に対して収差の発生量が増大しやすくなる。すなわち、製造誤差に対する敏感度が高くなる。このとき、各レンズ群に要求される面精度や組み込み精度が高くなって製造が困難となり、結果的に所望の光学性能を得るのが難しくなる。このため、製造誤差により生じる収差が小さい小型の望遠レンズを得ようとする場合、各レンズ群の構成を適切に設定することが重要である。

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、負の屈折力を有する第３レンズ群を有し、フォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸方向に移動し、前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１部分レンズ群、負の屈折力を有し、像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する第２部分レンズ群、正の屈折力を有する第３部分レンズ群からなり、前記第１部分レンズ群は１つの接合レンズからなり、該接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズからなり、無限遠にフォーカスしているときの全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３、前記第１部分レンズ群の焦点距離をｆ_３１、光学系の最も物体側の面から像面までの光軸上の長さをＬ、無限遠にフォーカスしているときの開放ＦナンバーをＦｎｏとするとき、
０．５０＜ｆ^２／（ｆ_１×Ｌ×Ｆｎｏ）＜３．００
−４．００＜ｆ_３１／ｆ_３＜−０．５０
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明の撮像装置は、上記の光学系と、該光学系により形成された像を撮像する撮像素子を有する。

本発明によれば、製造容易で小型かつ軽量な光学系および撮像装置を提供することができる。

実施例１において無限遠にフォーカスしているときの光学系の断面図、収差図実施例２において無限遠にフォーカスしているときの光学系の断面図、収差図実施例３において無限遠にフォーカスしているときの光学系の断面図、収差図光学材料の部分分散比θｇＦとアッベ数νｄを示すグラフ本発明の実施例における撮像装置の概略図本発明の実施例における光学作用の説明図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の光学系（撮影光学系）は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３を有する。フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に移動する。フォーカシングとは、無限遠物体や有限距離物体に焦点を合わせる操作のことをいう。

図１乃至図３において、（Ａ）は無限遠にフォーカスしているときの光学系の断面図であり、（Ｂ）は無限遠にフォーカスしているときの光学系の縦収差図である。

図５は、本発明の実施例の光学系をカメラ本体（撮像装置本体）に装着して構成された一眼レフカメラシステム（撮像装置）の概略図である。図６は、本発明の実施例の光学系の光学作用の説明図である。

図１乃至図３の（Ａ）の断面図において、Ｌ０は撮影光学系（光学系）である。ＳＰは開口絞りである。撮影光学系Ｌ０は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３を有する。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、第１部分レンズ群Ｌ３１、像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する第２部分レンズ群Ｌ３２、第３部分レンズ群Ｌ３３からなる。

ＩＰは像面である。本実施例の光学系が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られる場合、像面ＩＰは、この光学系により形成された像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また、光学系が銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として用いられる場合、像面ＩＰはフィルム面に相当する。

図１乃至図３の（Ｂ）の収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線である。Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表されている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。全ての収差図では、後述する各数値実施例をｍｍ単位で表した場合、球面収差０．２ｍｍ、非点収差０．２ｍｍ、歪曲２％、倍率色収差０．０２ｍｍのスケールで描かれている。

各実施例の撮影光学系Ｌ０は望遠レンズであり、例えば以下のような特徴を有する。物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３を有する。無限遠から至近距離へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｌ１は不動であり、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は不動である。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１部分レンズ群Ｌ３１、負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｌ３２、正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ３３からなる。

第１部分レンズ群Ｌ３１は１つの接合レンズからなる。この接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズからなる。

また、各実施例の撮影光学系Ｌ０は、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
０．５０＜ｆ^２／（ｆ_１×Ｌ×Ｆｎｏ）＜３．００ … （１）
−４．００＜ｆ_３１／ｆ_３＜−０．５０ … （２）

ここで、ｆは無限遠にフォーカスしているときの光学系の焦点距離、ｆ_１は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離、ｆ_３は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離、ｆ_３１は第１部分レンズ群Ｌ３１の焦点距離である。Ｌは光学系の最も物体側の面から像面までの光軸上の長さ（レンズ全長）である。ただし、最も像側のレンズと像面の間にガラスブロックＧが配置されている場合は、ガラスブロックＧについて空気換算長を用いる。無限遠物体にフォーカシングした場合の開放ＦナンバーをＦｎｏとする。

図６は、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と負の屈折力の第３レンズにより構成された望遠レンズにおいて、軸上光束のうちレンズの最周辺を通る光線をＰ、軸外主光線をＱで表したものである。

光線Ｐのレンズへの入射高さは、光軸ＯＡと光線Ｑの交わる点より物体側で高く、像側で低くなっている。この場合、Ｆナンバーを小さく保ちつつ、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を強めることで全長を短縮していくと、第１レンズ群Ｌ１や第２レンズ群Ｌ２だけでなく第３レンズ群Ｌ３の屈折力も強くなる。

従来、レンズ全長が長いとき（例えば、レンズ全長Ｌと光学系の焦点距離ｆの比が０．６５以上）の第３レンズ群Ｌ３の屈折力は、正又は負で非常に弱い屈折力を有していた。これは、第３レンズ群Ｌ３内に手ブレ防止機構が入ったことで、フォーカス群である第２レンズ群Ｌ２から射出された光線を、第３レンズ群Ｌ３を経由して像面へリレーする役割があったためである。

しかし、レンズ全長を短くした場合（例えば、レンズ全長Ｌと光学系の焦点距離ｆの比が０．５５程度）の第３レンズ群Ｌ３は、従来の比較的弱い屈折力では成り立たなくなる。具体的には、第１レンズ群Ｌ１で強めた正の屈折力の分だけ、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３で分担して負の屈折力を強める必要が生じる。例えば、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を単純に強めてしまうと、無限遠から至近距離へのフォーカシングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量が非常に小さくなり、制御が難しくなる。

また、例えば第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力を単純に強めると、第３レンズ群Ｌ３内の各レンズの曲率半径が小さくなってしまう。そうすると、軸上光束径が小さく、軸外主光線Ｑが光軸ＯＡと交わる点よりも像側にレンズが多く配置されている第３レンズ群Ｌ３にとっては、コマ収差や非点収差等の非対称収差が増大してしまう。

また、非球面を多用して収差を補正できたとしても、各レンズ面や鏡筒への組み込み時の製造誤差に対する諸収差の変化量（以下、「敏感度」という）が大きくなってしまう場合がある。これは各レンズ１枚１枚が担当する収差補正量が多いために、小さな誤差によって収差補正量もしくは発生量が大きく変化してしまうからである。

敏感度が高いと、所望の光学性能を得ようとしたときに非常に高い製造精度が要求される。この場合、設計段階で高い結像性能を導き出せたとしても、実際の製造時には結像性能がばらつき、所望の結像性能を得ることが困難となる。

通常のフルハイビジョン（画素数１９２０×１０８０、画素サイズ数μｍ）相当の画質であれば、多少の製造誤差による収差のばらつきも許容される。しかし、画素数のアップと画素サイズの縮小による高画質化を考慮すると、一定の製造誤差に対する諸収差の変化量を小さくして（敏感度を小さくして）製造時の結像性能のばらつきを従来以上に低減させることが必要である。しかし、敏感度を低く維持するためにレンズ枚数を増やすと、全長短縮と軽量化の両立も難しくなる。

そこで、本発明は第３レンズ群Ｌ３内の各レンズに注目して、負の屈折力を強めても敏感度の増大が低減できる構成とした。

各実施例では、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めることでレンズ全長を短縮したことに加えて、次のような構成を採用している。

第３レンズ群Ｌ３を、物体側から像側へ順に、第１部分レンズ群Ｌ３１、第２部分レンズ群Ｌ３２、第３部分レンズ群Ｌ３３の計３つの部分レンズ群に分けている。

第１部分レンズ群Ｌ３１は第３レンズ群Ｌ３の中でも最も物体側に位置するため、第３レンズ群Ｌ３の中では軸上光束径が比較的大きい。また、軸外主光線Ｑと光軸ＯＡの交点付近に位置する。このため、コマ収差に加えて軸上色収差も補正することができる。そこで第１部分レンズ群Ｌ３１にレンズを多く配置すれば収差補正力が増大するが、それぞれのレンズを組み立てる時に各レンズで組み立て誤差が生じると、レンズ枚数を増やしただけの効果を得にくい。

そこで、第１部分レンズ群Ｌ３１を２枚の負レンズと１枚の正レンズを接合した１つの接合レンズのみで構成した。第１部分レンズ群Ｌ３１を１つの接合レンズにより構成することで、それぞれ各レンズを個別に配置するよりも組み立て誤差要因を少なくすることができる。また、レンズ同士の界面を空気ではなく接合面とすることで、界面の屈折率差を小さくすることができ、界面での収差発生量を低減できる。このように、各レンズを接合することで、製造誤差による敏感度を低減することができる。

第２部分レンズ群Ｌ３２は、像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する。負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｌ３２は、正の屈折力を有する第１部分レンズ群Ｌ３１と正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｌ３３の間に配置されている。これにより、第２部分レンズ群Ｌ３２の屈折力を、適切な像ぶれ補正効果が得られる程度に強くできると共に、第２部分レンズ群Ｌ３２が移動した際にも偏心収差を良好に補正することができる。

焦点距離が長くＦナンバー（開放Ｆナンバー）が小さい望遠レンズの場合、レンズ系全体が大型となり、Ｆナンバーの大きい望遠レンズに比べて高重量となる。このため、望遠レンズ全体を移動させてフォーカシングを行うのが機構的に困難となる。

そこで、各実施例の光学系は、第１レンズ群Ｌ１よりも像側に位置する小型軽量なレンズ群である第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させることによってフォーカシングを行っている。これにより、光学系全体や第１レンズ群Ｌ１全体を移動させてフォーカスする場合に比べて格段に小さい駆動装置でフォーカスすることができる。

また、開口絞りＳＰを第１レンズ群Ｌ１よりも像側に配置するのが良い。これにより、第１レンズ群Ｌ１のレンズ有効径を大きくすることなく画面周辺の光束を十分に取り込むことができる。

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（１）は、第１部分レンズ群Ｌ１の焦点距離とレンズ全長に関する。条件式（１）の上限値を超えると、Ｆナンバーとレンズ全長に比べて第１部分レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなりすぎる。このとき、第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差やコマ収差等を第１レンズ群Ｌ１内で補正することが難しくなる。

一方、条件式（１）の下限値を超えると、Ｆナンバーとレンズ全長に比べて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなり、レンズ全長を短縮できなくなるため好ましくない。

条件式（１）は、好ましくは次のように設定される。
０．７５＜ｆ^２／（ｆ_１×Ｌ×Ｆｎｏ）＜２．００ … （１ａ）
条件式（１ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
１．００＜ｆ^２／（ｆ_１×Ｌ×Ｆｎｏ）＜１．７０ … （１ｂ）

条件式（２）は、第１部分レンズ群Ｌ３１と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比に関する。レンズ全長の短縮と敏感度の低減を両立するためには、各部分レンズ群の屈折力の分担を適切に設定すると共に、組み立て誤差要因を少なくすることが重要である。第３レンズ群Ｌ３は全体として負の屈折力を有しているが、第１部分レンズ群Ｌ３１は正の屈折力を有しており、第３レンズ群Ｌ３の中では収差補正を担当している。

条件式（２）の上限値を超えると、第１部分レンズ群Ｌ３１の焦点距離が短くなりすぎる。このとき、第３レンズ群Ｌ３が全体として負の屈折力を有しているため、群全体のパワーを維持しようとすると第２部分レンズ群Ｌ３２の負の屈折力を大きくしなくてはならない。しかし第２部分レンズ群Ｌ３２の負の屈折力を大きくすると非対称収差が多く発生してしまい、補正が困難になるため好ましくない。

条件式（２）の下限値を超えると、第１部分レンズ群Ｌ３１の焦点距離が長くなりすぎる。このとき、第１レンズ群Ｌ３１の収差補正力が低下してしまい、第３レンズ群Ｌ３で発生するコマ収差や非点収差が残存してしまうため好ましくない。

条件式（２）は、好ましくは次のように設定される。
−３．５０＜ｆ_３１／ｆ_３＜−０．７５ … （２ａ）
また条件式（２ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
−３．００＜ｆ_３１／ｆ_３＜−１．００ … （２ｂ）

本実施形態の光学系は以上のように構成されるが、更に好ましくは、次に述べる条件のうち少なくとも１つを満足するように構成される。これによれば、高い結像性能を維持しつつ、更なるレンズ全長の短縮効果と敏感度低減効果を容易に得ることができる。

第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ_１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ_２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ_３、第１部分レンズ群Ｌ３１の焦点距離をｆ_３１、第２部分レンズ群Ｌ３２の焦点距離をｆ_３２、第３部分レンズ群Ｌ３３の焦点距離をｆ_３３とする。

第１部分レンズ群Ｌ３１中の負レンズのｄ線の屈折率をＮ_Ｎ、第１部分レンズ群Ｌ３１中の正レンズのｄ線の屈折率をＮ_Ｐとする。第１部分レンズ群Ｌ３１に含まれる各レンズの総数をｎｕｍ（＝３）とする。第１部分レンズ群Ｌ３１に含まれる各レンズの部分分散比差をΔθ_ｇＦｉ、ｄ線を基準としたアッベ数をν_３１ｉ、パワー（焦点距離の逆数）をφ_３１ｉとする。ここでｉは第１部分レンズ群Ｌ３１に含まれる各レンズの物体側から順につけた番号である。

ν_３１ｉ、Δθ_ｇＦｉは、第１部分レンズ群Ｌ３１に含まれる各レンズを構成する材料のｄ線における屈折率をＮ_ｄｉ、ｇ線における屈折率をＮ_ｇｉ、Ｃ線における屈折率をＮ_Ｃｉ、Ｆ線における屈折率をＮ_Ｆｉとするとき、次式で定義される。
ν_３１ｉ＝（Ｎ_ｄｉ−１）／（Ｎ_Ｆｉ−Ｎ_Ｃｉ）
θ_ｇＦｉ＝（Ｎ_ｇｉ−Ｎ_Ｆｉ）／（Ｎ_Ｆｉ−Ｎ_Ｃｉ）
Δθ_ｇＦｉ＝θ_ｇＦｉ−（−１．６１７８３×１０^−３×ν_３１ｉ＋０．６４１４６）

また、第１部分レンズ群Ｌ３１の最も物体側に位置する負レンズの最も物体側の面の曲率半径をＲ_１とする。第１部分レンズ群Ｌ３１に配置された両凸レンズの物体側の面（接合面）の曲率半径をＲ_２、両凸レンズの像側の面（接合面）の曲率半径をＲ_３とする。第１部分レンズ群Ｌ３１の最も像側に位置する負レンズの最も像側の面の曲率半径をＲ_４とする。

無限遠にフォーカスしているときの全系の焦点距離をｆ、無限遠にフォーカスしているときの光学系のパワーをφとする。無限遠にフォーカスしているときの第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離をｆ_１２とする。

このとき、以下の条件式（３）〜（１２）のいずれかを満足することが好ましい。
４．０＜ｆ_３１／ｆ_３３＜３０．０ … （３）
−３０＜ｆ_３１／ｆ_３２＜−３ … （４）
−１．０＜ｆ_３／ｆ＜−０．２ … （５）
０．１０＜ｆ_２／ｆ_３＜１．００ … （６）
Ｎ_Ｎ＞Ｎ_Ｐ … （７）

０．１０＜（Ｒ_１−Ｒ_２）／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＜１．００ … （９）
０．１０＜（Ｒ_４−Ｒ_３）／（Ｒ_４＋Ｒ_３）＜１．００ … （１０）
０．３＜ｆ_１２／ｆ＜１．０ … （１１）
−４．０＜ｆ_１／ｆ_２＜−０．５ … （１２）

条件式（３）は、第１部分レンズ群Ｌ３１と第３部分レンズ群Ｌ３３の焦点距離に関する。第１部分レンズ群Ｌ３１の屈折力を第３部分レンズ群Ｌ３３の屈折力よりも小さくすることで収差補正と敏感度低減を両立している。

条件式（３）の下限値を超えて第１部分レンズ群Ｌ３１の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差などの非対称収差が多く発生してしまい、補正が難しくなる、もしくは敏感度が増大してしまうため好ましくない。また、条件式（３）の上限値を超えて第１部分レンズ群Ｌ３１の屈折力が小さくなると、収差補正効果が薄れてしまうため好ましくない。

条件式（３）は、好ましくは次のように設定される。
４．５＜ｆ_３１／ｆ_３３＜２５．０ … （３ａ）
また、条件式（３ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
５．０＜ｆ_３１／ｆ_３３＜１５．０ … （３ｂ）

条件式（４）は、第１部分レンズ群Ｌ３１と第２部分レンズ群Ｌ３２の焦点距離に関する。第１部分レンズ群Ｌ３１の屈折力の絶対値よりも第２部分レンズ群Ｌ３２の屈折力をかなり大きくしている。これにより、第３レンズ群Ｌ３全体としての負の屈折力を維持しつつ、第２部分レンズ群Ｌ３２が移動した際に発生する偏心収差を低減して良好な像ぶれ補正効果を得ることができる。第１部分レンズ群Ｌ３１の屈折力を小さくしすぎると収差補正効果が薄れてしまうため好ましくない。よって、条件式（４）の上限値もしくは下限値を超えると、結像性能の維持が難しくなってしまうため好ましくない。

条件式（４）は、好ましくは次のように設定される。
−２５＜ｆ_３１／ｆ_３２＜−５ … （４ａ）
また条件式（４ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
−２０＜ｆ_３１／ｆ_３２＜−８ … （４ｂ）

条件式（５）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に関する。前述のように第１レンズ群Ｌ１の屈折力を大きくすることで全長を短縮すると、結像性能と仕様の両立のためには第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力を強める必要がある。

条件式（５）の上限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力が大きくなりすぎて、バックフォーカスが長くなりすぎるため、全長短縮が困難になり好ましくない。

一方、条件式（５）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなりすぎる。そうすると全長短縮には効果があるが、第１レンズ群Ｌ１で発生した非対称収差を第３レンズ群内で補正することができなくなるため好ましくない。

条件式（５）は、好ましくは次のように設定される。
−０．８＜ｆ_３／ｆ＜−０．３ … （５ａ）
条件式（５ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
−０．７＜ｆ_３／ｆ＜−０．３５ … （５ｂ）

条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に関する。前述のように全長短縮するために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を大きくすると、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３とで分担して負の屈折力を大きくする必要がある。

条件式（６）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなりすぎる。このとき、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなりすぎてしまい、物体距離によって収差変化量が大きくなってしまう。もしくは、第３レンズ群Ｌ３との干渉により、至近距離の物体にフォーカスできなくなってしまう。

一方、条件式（６）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなりすぎてしまう。このとき、フォーカシングに際して第２レンズ群Ｌ２が少し移動しただけでピント面が大きく動いてしまい、制御するのが難しくなるため好ましくない。

条件式（６）は、好ましくは次のように設定される。
０．１５＜ｆ_２／ｆ_３＜０．８０ … （６ａ）
条件式（６ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
０．２０＜ｆ_２／ｆ_３＜０．６０ … （６ｂ）

条件式（７）は、第１部分レンズ群Ｌ３１の全ての負レンズと正レンズの屈折率に関する。条件式（７）を満たすことにより、全体として正の屈折力を維持しつつ、接合面を弱い発散面とすることができ、第１部分レンズ群Ｌ３１で発生する収差を補正することができる。

第１部分レンズ群Ｌ３１は全体として正の屈折力を有しており、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズが接合された接合レンズにより構成されている。

２つの負レンズは共にメニスカス形状であり、曲率半径の絶対値が小さい面を互いに対向させて、その間を両凸レンズで接合している。よって、接合レンズの最も物体側の面と、最も像側の面はどちらも凸面であり、光線を収束させる作用を有する。これにより正の屈折力を得ており、全体として負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｌ３２で発生する収差を補正している。

そして、第１部分レンズ群Ｌ３１の２つの負レンズの間に、２つの負レンズよりも屈折率が小さい媒質で満たす（両凸レンズで２つの負レンズを接合する）ことで、接合面を弱い発散面とすることができる。これにより、第１部分レンズ群Ｌ３１内で発生する収差や全系で残存した収差補正などの微小な収差制御が可能になり、結像性能を良好に維持することができる。

条件式（７）の範囲を満たさなければ、第１部分レンズ群Ｌ３１内に発散面がなくなってしまい、第１部分レンズ群Ｌ３１内の収差補正ができなくなってしまうため好ましくない。

条件式（８）は、第１部分レンズ群Ｌ３１の色収差補正力に関する。前述のように第１部分レンズ群Ｌ３１は第３レンズ群Ｌ３の中で最も物体側に位置しているため軸上光束径が比較的大きく、軸外主光線Ｑと光軸ＯＡの交点付近にレンズが多く配置されている。したがって、第１部分レンズ群Ｌ３１は、特に軸上色収差の補正効果が期待できる。条件式（８）の下限値を超えると、色収差補正力が弱くなりすぎてしまい軸上色収差が残存してしまう。

一方、上限値を超えると、色収差補正力が強くなりすぎてしまい軸上色収差（特にｇ線とＦ線間の軸上色収差）が過補正になってしまう。そうすると、逆補正のために他のレンズ群で色収差補正を行う必要が生じ、色収差補正の敏感度も増大してしまうため好ましくない。

条件式（８）は、好ましくは次のように設定される。

条件式（８ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。

条件式（９）と条件式（１０）は第１部分レンズ群Ｌ３１内の各レンズの面形状に関する。第１部分レンズ群Ｌ３１内の各レンズの面形状が条件式（９）乃至（１０）を満たすことで、収差補正と屈折力の維持を行っている。条件式（９）乃至（１０）の上限値もしくは下限値を超えてしまうと、収差補正と屈折力のバランスを保つことが難しくなってしまうため好ましくない。

条件式（９）乃至（１０）は、好ましくは次のように設定される。
０．２０＜（Ｒ_１−Ｒ_２）／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＜０．７０ … （９ａ）
０．１５＜（Ｒ_４−Ｒ_３）／（Ｒ_４＋Ｒ_３）＜０．６０ … （１０ａ）

また条件式（９ａ）乃至（１０ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
０．３０＜（Ｒ_１−Ｒ_２）／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＜０．５０ … （９ｂ）
０．２０＜（Ｒ_４−Ｒ_３）／（Ｒ_４＋Ｒ_３）＜０．４０ … （１０ｂ）

条件式（１１）は、無限遠にフォーカスしているときの第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離に関する。条件式（１１）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離が長くなりすぎて、全長の短縮が困難となるため、好ましくない。一方、条件式（１１）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離が短くなりすぎる。このとき、第２レンズ群Ｌ２までに発生した球面収差やコマ収差を第３レンズ群Ｌ３で補正することが困難となるため、好ましくない。

条件式（１１）は、好ましくは次のように設定される。
０．４＜ｆ_１２／ｆ＜０．９ … （１１ａ）
また条件式（１１ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
０．６＜ｆ_１２／ｆ＜０．８ … （１１ｂ）

条件式（１２）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との焦点距離に関する。条件式（１２）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離に比べて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなりすぎる。このとき、第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差の補正が困難になる。また、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなり、フォーカシングの際の第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大して、レンズ全体が大型化してしまうため好ましくない。

一方、条件式（１２）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離に比べて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎる。このとき、レンズ全長を短縮することが困難になるため好ましくない。

条件式（１２）は、好ましくは次のように設定される。
−３．０＜ｆ_１／ｆ_２＜−０．８０ … （１２ａ）
条件式（１２ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
−２．０＜ｆ_１／ｆ_２＜−１．２５ … （１２ｂ）

第２部分レンズ群Ｌ３２は、１つの正レンズと１つの負レンズが接合された１つの接合レンズと、１つの負レンズで構成されていることが好ましい。こうすることで、第２部分レンズ群Ｌ３２内で発生する色収差を補正しつつ、強い負の屈折力を最小限のレンズ枚数で維持できる。このため、第２部分レンズ群Ｌ３２を光軸ＯＡに対し垂直方向の成分を持つように移動させても色収差を良好に補正できる。

第３部分レンズ群Ｌ３３は、正レンズと負レンズが接合された少なくとも２つの接合レンズで構成されていることが好ましい。こうすることで、単レンズで別々に構成するよりも鏡筒に組み入れるレンズユニット数を低減させることができ、更には接合レンズに焦点距離が異符号のレンズを含ませることで倍率色収差も補正できる。鏡筒に組み入れるレンズユニット数を低減させることにより、組み立てる際の誤差要因を少なくすることができる。

また、第１レンズ群Ｌ１は少なくとも１つの回折光学部Ｄを有する回折光学素子ＤＯＥが設けられていることが好ましい。回折光学素子ＤＯＥを設けることで、レンズ枚数を増やすことなく色収差を補正することが容易となり、比重が比較的重い蛍石などの異常分散ガラスを使用しなくても色収差が補正可能となる。このとき、更なる軽量化が達成できるため好ましい。

後述する実施例１、３において、回折光学部Ｄが光学面の上に施されているが、その光学面の形状は球面、平面、または、非球面のいずれでもよい。また回折光学部Ｄは、それらの光学面にプラスチックなどの膜を回折光学部（回折面）として添付する方法である所謂レプリカで作成してもよい。回折格子の形状について、その２ｉ次項の位相係数をＣ_２ｉとしたとき、光軸ＯＡからの距離Ｈにおける位相φ（Ｈ）は以下の式（ａ）で表される。ただし、ｍは回折次数、λ_０は基準波長である。

一般に、レンズ、プリズム等の屈折光学材料のｄ線基準のアッベ数（分散値）ν_ｄは、ｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長におけるパワーをＮ_ｄ、Ｎ_Ｃ、Ｎ_Ｆとしたとき、次式で表される。
ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）＞０ … （ｂ）

一方、回折光学部のアッベ数ν_ｄはｄ、Ｃ、Ｆ線の各波長をλ_ｄ、λ_Ｃ、λ_Ｆとしたとき、
ν_ｄ＝λ_ｄ／（λ_Ｆ−λ_Ｃ） … （ｃ）
と表され、ν_ｄ＝−３．４５３となる。

また、部分分散比θ_ｇＦは
θ_ｇＦ＝（λ_ｇ−λ_Ｆ）／（λ_Ｆ−λ_Ｃ） … （ｄ）
と表され、θ_ｇＦ＝０．２９５６となる。

そして部分分散比差は、
Δθ_ｇＦ＝θ_ｇＦ−（−１．６１７８３×１０^−３×ν_ｄ＋０．６４１４６）
… （ｅ）
の定義式より、Δθ_ｇＦ＝−０．３５１４５となる。

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）のパワーφ_Ｄは、回折光学部の位相を表す前式（ａ）から２次項の係数をＣ_２としたとき、
φ_Ｄ＝−２・Ｃ_２
と表される。これより回折光学素子ＤＯＥの回折成分のみによる焦点距離ｆ_ＤＯＥは

となる。さらに、任意波長をλ、基準波長をλ_０としたとき、任意波長の基準波長に対するパワー変化は、次式となる。
φ_Ｄ’＝（λ／λ_０）×（−２・Ｃ_２） … （ｇ）

これにより、回折光学部Ｄの特徴として、前式（ａ）の位相係数Ｃ_２を変化させることにより、弱い近軸パワー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。

位相係数Ｃ_４以降の高次数の係数については、回折光学部Ｄの光線入射高の変化に対するパワー変化が非球面と類似した効果を得ることができる。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パワー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。

さらに本発明の光学系のように、軸上光束がレンズ面を通過する際、光束の周辺部が光軸から高い位置を通過する面に回折光学素子を配置すれば、軸上色収差の補正にも有効である。

条件式（１３）は、第１レンズ群Ｌ１内に回折光学素子を使用した際の回折光学部Ｄのみによる焦点距離に関する。条件式（１３）の上限値または下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１内で軸上色収差と倍率色収差の補正バランスが取りにくくなる。このため、軸上色収差か倍率色収差の一方が補正不足になり、他方が補正過剰になる。

条件式（１３）は、好ましくは次のように設定される。
１３＜ｆ_ＤＯＥ／ｆ＜７０ … （１３ａ）
また条件式（１３ａ）は、更に好ましくは次のように設定される。
１７＜ｆ_ＤＯＥ／ｆ＜５０ … （１３ｂ）

また、第１レンズ群Ｌ１もしくは第３レンズ群Ｌ３内の第３部分レンズ群Ｌ３３は、色収差補正を目的とした樹脂材料からなる光学素子Ａを少なくとも１つ有することが好ましい。各実施例において、第１レンズ群Ｌ１もしくは第３部分レンズ群Ｌ３３には、表２に示すような樹脂材料からなる光学素子Ａが配置されている。

図４は、光学ガラスの部分分散比θｇＦとアッベ数νｄを示すグラフ（以下「θｇＦ−νｄ図」と呼ぶ）である。縦軸は部分分散比θｇＦであり、横軸はアッベ数νｄである。一般的な光学ガラスは、ほぼ直線に沿って分布することが知られている。また、一般的な光学ガラスは、部分分散比が大きくなると、アッベ数は小さくなり、分散が大きくなる傾向がある。

これに対して、様々な樹脂の中でも一部の紫外線硬化樹脂やＮ−ポリビニルカルバゾールは、θｇＦ−νｄ図において通常の光学ガラスとは異なる領域に存在する。紫外線硬化樹脂（Ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２２．７，θｇＦ＝０．６９）やＮ−ポリビニルカルバゾール（Ｎｄ＝１．６９６，νｄ＝１７．７，θｇＦ＝０．６９）は、同じアッベ数を有する光学ガラスに比べて、部分分散比が大きい。これらは下記条件式（１４）乃至条件式（１５）を満足する材料である。樹脂材料からなる光学素子Ａのｄ線を基準としたアッベ数をν_ｄＡ、部分分散比をθ_ｇＦＡ、とするとき、
０．０２７２＜Ａ_θ１＜０．３０００ … （１４）
５＜ν_ｄＡ＜４５ … （１５）
なる条件を満足することが好ましい。

ただし、Ａ_θ１は以下で定義されるものである。
Ａ_θ１＝θ_ｇＦＡ−θ_{ｇＦＢａｓｅ}
θ_{ｇＦＢａｓｅ}＝−１×１０^−９×ν_ｄＡ ^４＋５×１０^−８×ν_ｄＡ ^３＋７．５×１０^−５×ν_ｄＡ ^２−７×１０^−３×ν_ｄＡ＋０．７２１

ここでθ_ｇＦＡとは光学素子Ａを構成する材料のｄ線における屈折率をＮ_ｄＡ、ｇ線における屈折率をＮ_ｇＡ、Ｃ線における屈折率をＮ_ＣＡ、Ｆ線における屈折率をＮ_ＦＡとすると次に示す式で定義するものである。
ν_ｄＡ＝（Ｎ_ｄＡ−１）／（Ｎ_ＦＡ−Ｎ_ＣＡ）
θ_ｇＦＡ＝（Ｎ_ｇＡ−Ｎ_ＦＡ）／（Ｎ_ＦＡ−Ｎ_ＣＡ）

条件式（１４）を満足する光学素子Ａを光学系内に使用することで、色収差（特にｇ線とＦ線間の色収差）を補正することが可能になり、全長短縮時の結像性能を向上させることができる。軸上光束がレンズ面を通過する際、光束の周辺部が光軸から高い位置を通過する位置に光学素子Ａを配置すれば軸上色収差補正に効果があり、軸外主光線がレンズ周辺部を通るような位置に配置すれば倍率色収差補正に効果がある。

尚、条件式（１４）を満足する材料であれば、これらに限定するものではない。

また、他にも一般の硝材とは異なる特性を持つ材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子（無機微粒子）を合成樹脂（透明媒体）中に分散させた混合体がある。無機酸化物の例としては、ＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８），Ｎｂ_２Ｏ_５（Ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６８），Ｃｒ_２Ｏ_３（Ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ_３（Ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等がある。

これらの無機酸化物の中では、ＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）微粒子を合成樹脂中に適切なる体積比で分散させた場合、上記条件式（１４）を満足する材料が得られる。

ＴｉＯ_２は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ_２微粒子は化粧品材料として用いられている。

各実施例において合成樹脂に分散させるＴｉＯ_２微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。

またＴｉＯ_２を分散させる合成樹脂材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。

そして、合成樹脂の光学定数の特性としても、部分分散比が比較的大きい合成樹脂、あるいはアッベ数が比較的小さい合成樹脂か、両者を満たす合成樹脂が良い。例えば、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）、などが適用できる。

後述する実施例ではＴｉＯ_２微粒子を分散させる合成樹脂として紫外線硬化性の（メタ）アクリルモノマー１（Ｎｄ＝１．５２４，νｄ＝５１．５，θｇＦ＝０．５６）を用いている。しかし、これに限定するものではない。

ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎ_Ｍ ^２（λ）−１｝＋（１−Ｖ）｛Ｎ_Ｐ ^２（λ）−１｝］^１／２ … （ｉ）
である。

ここで、λは任意の波長、Ｎ_ＭはＴｉＯ_２の屈折率、Ｎ_Ｐは合成樹脂の屈折率、Ｖは合成樹脂体積に対するＴｉＯ_２微粒子の総体積の分率である。

条件式（１４）は光学素子Ａを構成する材料の部分分散比差に関する。

条件式（１４）の上限値を超えると、光学素子Ａにおいてアッベ数に対して部分分散比差が大きくなりすぎる。そうなると、ｇ線とＦ線間の色収差が補正されるのは良いが、Ｃ線とＦ線間の色収差が悪化する。このため、他のレンズでＣ線とＦ線間の色収差補正を強める必要が出てしまい、色収差以外の収差補正バランスが難しくなるため好ましくない。

一方、条件式（１４）の下限値を超えると、光学素子Ａにおいてアッベ数に対して部分分散比差が小さくなりすぎる。そうなるとｇ線とＦ線間の色収差が補正できなくなるため好ましくない。

条件式（１４）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
０．０５５０＜Ａ_θ１＜０．２７００ … （１４ａ）

条件式（１５）は光学素子Ａを構成する材料のアッベ数に関する。

条件式（１５）の上限値を超えると、光学素子Ａを構成する材料のアッベ数が大きくなり低分散となる。そうするとｇ線とＦ線間の色収差を補正しようとすると大きなパワーが必要となる。パワーを大きくすることで、色収差以外のコマ収差や非点収差が多く発生し、補正困難になるため好ましくない。

一方、条件式（１５）の下限値を超えると、光学素子Ａを構成する材料のアッベ数が小さくなり高分散となる。そうすると特にｇ線とＦ線間の色収差は弱いパワーで補正しやすくなるが、同時に色収差補正の敏感度が増加することになるため製造難易度が上がり好ましくない。

条件式（１５）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
７＜ν_ｄＡ＜４２ … （１５ａ）
条件式（１５ａ）は更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
１３＜ν_ｄＡ＜３５ … （１５ｂ）

以上の通り、本実施形態の光学系（望遠レンズ）によれば、製造容易で小型および軽量な光学系および撮像装置を提供することができる。

次に、実施例１〜３の光学系の構成について詳述する。各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズの物体側の面は非球面形状である。第２レンズ群Ｌ２よりも像側に開口絞りＳＰが配置されている。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、第１部分レンズ群Ｌ３１、第２部分レンズ群Ｌ３２、第３部分レンズ群Ｌ３３から構成される。

第２部分レンズ群Ｌ３２は、光軸ＯＡに直交方向（矢印ＬＴ）に移動することにより、画像のブレ補正を行うことが可能である。第１部分レンズ群Ｌ３１の最も物体側のレンズの物体側の面は非球面形状である。また、第３部分レンズ群Ｌ３３の最も物体側のレンズの物体側の面は非球面形状である。

無限遠から至近距離へのフォーカシングは、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させることで行われる。

図１（Ａ）を参照して、本発明の実施例１における撮影光学系Ｌ０（光学系）について説明する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、１つの両凸レンズ、正の屈折力を有し物体側に凸形状の２つのメニスカスレンズ、１つの接合レンズ、正の屈折力を有し物体側に凸形状の１つのメニスカスレンズで構成されている。

接合レンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズと、正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズにより構成されている。また、接合レンズは回折光学素子ＤＯＥを構成している。回折光学素子ＤＯＥを構成する回折光学部Ｄは、接合レンズの接合面に配置されている。

第２レンズ群Ｌ２は、両凸レンズと両凹レンズが接合されている接合レンズにより構成されている。開口絞りＳＰは、開口径可変の開口絞りとして、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に配置されている。

第３レンズ群Ｌ３において、第１部分レンズ群Ｌ３１は、１つの接合レンズからなる。接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズと両凸レンズと負の屈折力を有する像側に凸形状のメニスカスレンズにより構成されている。

第２部分レンズ群Ｌ３２は、両凸レンズと両凹レンズとを接合して構成された１つの接合レンズと、１つの両凹レンズで構成されている。

第３部分レンズ群Ｌ３３は、２つの接合レンズで構成されている。物体側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、両凸レンズと両凹レンズにより構成されている。像側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、両凸レンズと負のパワーを有する像側に凸形状の２つのメニスカスレンズにより構成されている。第３部分レンズ群Ｌ３３の像側の接合レンズを構成するレンズのうち、中間に位置するメニスカスレンズは、光学素子Ａからなっている。

図２（Ａ）を参照して、本発明の実施例２における撮影光学系Ｌ０（光学系）について説明する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、１つの両凸レンズ、正の屈折力を有する物体側に凸形状の２つのメニスカスレンズ、１つの接合レンズ、正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズで構成されている。

接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズと、正の屈折力を有する物体側に凸形状の２つのメニスカスレンズにより構成されている。また、この接合レンズの最も物体側に位置する正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズは光学素子Ａからなっている。

第３部分レンズ群Ｌ３３は、２つの接合レンズで構成されている。物体側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、両凸レンズと両凹レンズにより構成されている。像側の接合レンズは、物体側から順に配置された、両凸レンズと負の屈折力を有する像側に凸形状のメニスカスレンズと両凹レンズにより構成されている。第３部分レンズ群Ｌ３３の像側の接合レンズを構成するレンズのうち、中間に位置するメニスカスレンズは、光学素子Ａからなっている。

図３（Ａ）を参照して、本発明の実施例３における撮影光学系Ｌ０（光学系）について説明する。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に配置された、接合レンズ、物体側に凸形状の２つのメニスカスレンズ、接合レンズ、正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズで構成されている。第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズと両凸レンズにより構成されている。

また、他方の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズと、正の屈折力を有する物体側に凸形状のメニスカスレンズにより構成されている。また、第１レンズ群Ｌ１の最も像側の接合レンズは回折光学素子ＤＯＥを構成している。回折光学素子ＤＯＥを構成する回折光学部Ｄは、接合レンズの接合面に配置されている。

第２レンズ群Ｌ２は、両凸レンズと両凹レンズの接合により構成されている。また、開口絞りＳＰは、開口径可変の開口絞りとして、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に配置されている。

第３部分レンズ群Ｌ３３は、２つの接合レンズで構成されている。物体側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、両凸レンズと両凹レンズにより構成されている。像側の接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、両凸レンズと負の屈折力を有する像側に凸形状の２つのメニスカスレンズにより構成されている。第３部分レンズ群Ｌ３３の像側の接合レンズを構成するレンズのうち、中間に位置するメニスカスレンズは、光学素子Ａからなっている。

以下に、実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒ_ｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄ_ｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄ_ｉとνｄ_ｉはそれぞれ、第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。ｆ、Ｆｎｏ、２ωはそれぞれ、無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、画角（度）を表している。各数値実施例において、最も像側の２つの面はフィルター等のガラスブロックＧである。ＢＦは最終レンズ面（ガラスブロックＧはレンズとみなさない）から像面までの空気換算値でのバックフォーカスである。回折光学部Ｄ（回折面）は、式（ａ）の位相関数の位相係数を与えることで表される。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を各々非球面係数としたとき、以下の式（ｈ）で表される。

以下の各数値実施例において、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。また、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。

（数値実施例１）
f= 585.01mm Fno= 4.12 ２ω=4.24
面データ
面番号 r d nd vd 有効径 θgF ΔθgF
1 236.836 14.66 1.48749 70.2 142.00
2 -12278.983 1.50 141.28
3 101.862 26.00 1.43387 95.1 133.06
4 474.371 30.44 129.11
5 125.148 12.60 1.43875 94.9 97.01
6 626.048 0.20 93.01
7 699.200 4.60 1.88300 40.8 92.99
8(回折) 87.268 13.00 1.48749 70.2 83.65
9 317.318 16.20 80.79
10(非球面)111.291 6.20 1.51633 64.1 66.95
11 142.419 18.00 63.56
12 470.559 4.50 1.84666 23.9 51.61
13 -437.937 2.60 1.78590 44.2 50.20
14 76.259 38.69 46.82
15(絞り) ∞ 10.50 34.28 開口絞りSP
16(非球面) 76.958 1.80 1.88300 40.8 29.97 0.566944 -0.008570
17 41.233 11.20 1.48749 70.2 28.86 0.530259 0.002439
18 -49.294 1.80 1.88300 40.8 26.88 0.566944 -0.008570
19 -97.255 7.30 26.59
20 86.385 3.35 1.84666 23.9 22.45
21 -86.385 1.80 1.83481 42.7 22.09
22 39.179 2.42 21.65
23 -115.841 1.80 1.69680 55.5 21.76
24 66.503 4.39 22.57
25(非球面) 51.640 11.95 1.61340 44.3 26.19
26 -33.673 1.80 1.59522 67.7 27.71
27 256.410 3.00 28.74
28 68.145 11.95 1.61340 44.3 30.44
29 -35.681 0.10 1.69934 26.4 30.85 0.758113 0.159346
30 -51.438 3.50 1.88300 40.8 30.97
31 -228.092 5.00 31.80
32 ∞ 2.00 1.51633 64.1 32.74
33 ∞ 61.14 32.96
像面 ∞
Δθ_gF＝θ_gF−（−1.61783×10^-3×ν_ｄ＋0.64146）
なる式で定義されるものである。
非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000 A4=-2.65959e-007 A6=-4.93899e-011 A8=-5.35993e-015
第16面
K = 0.00000e+000 A4= 6.74344e-007 A6= 2.84537e-010 A8= 1.09269e-014
第25面
K = 0.00000e+000 A4=-8.55719e-007 A6=-1.37747e-010
第8面(回折面)
C2=-3.10268e-005 C4=-1.49191e-009 C6= 4.77924e-013 C8=-1.41082e-016
各種データ
焦点距離 585.01
Fナンバー 4.12
半画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 335.32
BF 67.46
入射瞳位置 848.92
射出瞳位置 -69.61
前側主点位置 -1183.48
後側主点位置 -523.86
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
1 1 189.12 125.40 -12.72 -103.50
2 12 -120.57 7.10 4.80 0.87
3 15 -243.94 78.66 14.13 -49.93
31 15 326.16 25.30 13.51 -6.64
32 20 -36.44 9.37 5.82 -0.60
33 25 60.80 32.30 3.47 -17.83
G 32 ∞ 2.00 0.66 -0.66
単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 476.82
2 3 292.79
3 5 353.79
4 7 -113.33(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
5 8 242.43(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
6 10 923.53
7 12 268.52
8 13 -82.46
9 16 -103.03
10 17 48.00
11 18 -115.23
12 20 51.47
13 21 -32.08
14 23 -60.39
15 25 35.10
16 26 -49.89
17 28 39.93
18 29 -166.99
19 30 -75.92
G 32 0.00
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離
f₁₂= 394.94

（数値実施例２）
f= 585.00mm Fno= 4.12 ２ω=4.24
面データ
面番号 r d nd vd 有効径 θgF ΔθgF
1 230.884 15.84 1.43387 95.1 142.00
2 -2039.032 1.50 141.34
3 102.196 26.48 1.43387 95.1 132.88
4 564.319 28.08 128.99
5 131.698 12.60 1.43387 95.1 98.01
6 400.509 1.17 92.87
7 723.934 4.60 1.88300 40.8 92.91
8 85.748 1.44 1.63555 22.7 83.75 0.689465 0.084768
9 92.981 13.38 1.43387 95.1 83.51
10 336.063 16.87 80.38
11(非球面)103.275 6.20 1.43387 95.1 67.30
12 134.171 30.08 64.17
13 545.548 4.25 1.84666 23.9 45.47
14 -308.059 2.60 1.78590 44.2 44.26
15 76.875 31.42 41.60
16(絞り) ∞ 10.50 32.45 開口絞りSP
17(非球面)162.951 1.80 1.88300 40.8 28.88 0.566944 -0.008570
18 65.070 11.99 1.48749 70.2 28.17 0.530259 0.002439
19 -38.705 1.80 1.88300 40.8 26.43 0.566944 -0.008570
20 -69.450 7.24 26.39
21 84.246 5.02 1.84666 23.9 23.22
22 -115.951 1.80 1.83481 42.7 22.92
23 40.135 2.37 22.58
24 -168.821 1.80 1.69680 55.5 22.71
25 88.593 3.33 23.48
26(非球面) 66.437 15.60 1.61340 44.3 26.02
27 -27.155 1.80 1.59522 67.7 28.50
28 528.006 2.07 29.90
29 55.361 9.43 1.61340 44.3 31.60
30 -60.771 0.10 1.63555 22.7 31.66 0.689465 0.084768
31 -198.414 3.50 1.88300 40.8 31.70
32 297.337 5.00 31.88
33 ∞ 2.20 1.51633 64.1 32.65
34 ∞ 61.14 32.90
像面 ∞
Δθ_gF＝θ_gF−（−1.61783×10^-3×ν_ｄ＋0.64146）
なる式で定義されるものである。
非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000 A4=-2.80822e-007 A6=-5.69658e-011 A8=-5.14718e-015
第17面
K = 0.00000e+000 A4= 7.74984e-007 A6= 4.48745e-011 A8= 5.78682e-013
第26面
K = 0.00000e+000 A4=-1.14034e-006 A6=-2.88890e-010
各種データ
焦点距離 585.00
Fナンバー 4.12
半画角 2.12
像高 21.64
レンズ全長 344.25
BF 67.59
入射瞳位置 943.16
射出瞳位置 -69.23
前側主点位置 -1096.89
後側主点位置 -523.86
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
1 1 210.63 128.15 -26.48 -114.05
2 13 -118.88 6.85 4.51 0.73
3 16 -387.24 80.16 2.94 -59.86
31 16 500.16 26.09 25.59 5.13
32 21 -45.83 10.99 7.37 -0.04
33 26 65.99 32.51 3.28 -17.21
G 33 ∞ 2.20 0.73 -0.73
単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 479.03
2 3 282.73
3 5 445.93
4 7 -110.53
5 8 1610.25
6 9 291.43
7 11 974.52
8 13 233.07
9 14 -78.05
10 17 -123.75
11 18 51.74
12 19 -101.81
13 21 58.30
14 22 -35.53
15 24 -83.15
16 26 33.55
17 27 -43.34
18 29 48.73
19 30 -137.88
20 31 -134.33
G 33 0.00
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離
f₁₂= 440.14

（数値実施例３）
f= 489.98mm Fno= 4.12 ２ω=5.06
面データ
面番号 r d nd vd 有効径 θgF ΔθgF
1 236.836 12.00 1.48749 70.2 118.94
2 1000.000 8.00 1.43387 95.1 117.90
3 -12278.983 1.50 116.85
4 92.821 23.00 1.43387 95.1 111.77
5 372.246 28.20 106.88
6 88.935 12.60 1.43875 94.9 81.46
7 440.570 0.10 77.78
8 461.752 4.60 1.88300 40.8 77.76
9(回折) 78.323 9.00 1.48749 70.2 70.34
10 299.920 16.00 68.83
11(非球面)102.391 6.20 1.51633 64.1 55.61
12 159.052 18.00 52.45
13 377.525 4.50 1.84666 23.9 38.81
14 -221.671 2.60 1.78590 44.2 37.27
15 49.472 10.61 34.04
16(絞り) ∞ 8.50 31.54 開口絞りSP
17(非球面) 93.005 1.80 1.88300 40.8 28.35 0.566944 -0.008570
18 41.212 10.69 1.49700 81.5 27.36 0.538588 0.029155
19 -49.654 1.80 1.91082 35.3 25.76 0.582430 -0.002010
20 -98.545 7.30 25.58
21 100.531 3.35 1.84666 23.9 22.28
22 -100.531 1.80 1.83481 42.7 22.04
23 42.416 2.11 21.87
24 -208.214 1.80 1.69680 55.5 22.01
25 95.691 4.00 22.75
26(非球面) 64.152 11.95 1.61340 44.3 25.75
27 -21.826 1.80 1.59522 67.7 27.09
28 256.410 2.50 28.53
29 56.147 11.95 1.61340 44.3 30.24
30 -38.084 0.10 1.69934 26.4 30.43 0.758113 0.159346
31 -52.974 3.50 1.88300 40.8 30.51
32 -538.336 5.00 31.18
33 ∞ 2.00 1.51633 64.1 32.11
34 ∞ 61.14 32.35
像面 ∞
Δθ_gF＝θ_gF−（−1.61783×10^-3×ν_ｄ＋0.64146）
なる式で定義されるものである。
非球面データ
第11面
K = 0.00000e+000 A4=-4.07023e-007 A6=-8.56458e-011 A8=-2.20870e-015
第17面
K = 0.00000e+000 A4= 1.09836e-006 A6= 2.40181e-010 A8=-4.26026e-013
第26面
K = 0.00000e+000 A4=-6.77077e-007 A6= 1.55724e-010
第9面(回折面)
C2=-3.10268e-005 C4=-1.49191e-009 C6= 4.77924e-013 C8=-1.41082e-016
各種データ
焦点距離 489.98
Fナンバー 4.12
半画角 2.53
像高 21.64
レンズ全長 299.32
BF 67.46
入射瞳位置 515.94
射出瞳位置 -65.65
前側主点位置 -887.70
後側主点位置 -428.84
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 1 150.26 121.20 13.13 -84.30
2 13 -75.61 7.10 4.62 0.69
3 16 -318.97 74.95 1.87 -57.47
31 16 846.20 22.79 15.13 -2.56
32 21 -46.72 9.06 5.44 -0.64
33 26 67.35 31.80 2.56 -17.69
G 33 ∞ 2.00 0.66 -0.66
単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 633.33
2 2 2131.66
3 4 278.08
4 6 251.22
5 8 -107.42(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
6 9 214.60(回折光学素子を除いたレンズ単体の値)
7 11 536.67
8 13 165.53
9 14 -51.25
10 17 -85.20
11 18 47.15
12 19 -111.84
13 21 59.83
14 22 -35.53
15 24 -93.86
16 26 28.03
17 27 -33.71
18 29 38.87
19 30 -194.29
20 31 -66.77
G 33 0.00
第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離
f₁₂= 352.09

（表１中の「−−」は、その数値実施例には該当しない条件式であることを示す。）

次に、図５を参照して、本実施形態の光学系を適用した撮像装置（カメラシステム）について説明する。図５は、一眼レフカメラの概略構成図である。図５において、１０は実施例１〜３のいずれか１つの撮影光学系１（光学系）を備えた撮像レンズである。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２０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、および、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を有する。またカメラ本体２０は、その正立像を観察するための接眼レンズ６等を備えている。

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）や銀塩フィルムが感光面７に配置される。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、感光面７上に撮影レンズ１０によって像が形成される。なお、本実施形態の撮影光学系１はクイックリターンミラー３のない撮像装置にも適用可能である。

このように、実施例１〜３の撮影光学系１を写真用カメラや、ビデオカメラ、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、製造容易な軽量で高い光学性能を有する撮像装置を実現できる。したがって上記各実施例によれば、製造容易で小型および軽量な撮影光学系および撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｌ０撮影光学系（光学系）
Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
Ｌ３１第１部分レンズ群
Ｌ３２第２部分レンズ群
Ｌ３３第３部分レンズ群

Claims

物体側から像側へ順に配置された、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、負の屈折力を有する第３レンズ群を有し、フォーカシングに際して前記第２レンズ群が光軸方向に移動し、
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力を有する第１部分レンズ群、負の屈折力を有し、像ぶれ補正に際して光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する第２部分レンズ群、正の屈折力を有する第３部分レンズ群からなり、
前記第１部分レンズ群は１つの接合レンズからなり、該接合レンズは、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凸形状を有し負の屈折力を有するメニスカスレンズからなり、
無限遠にフォーカスしているときの全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_３、前記第１部分レンズ群の焦点距離をｆ_３１、光学系の最も物体側の面から像面までの光軸上の長さをＬ、無限遠にフォーカスしているときの開放ＦナンバーをＦｎｏとするとき、
０．５０＜ｆ^２／（ｆ_１×Ｌ×Ｆｎｏ）＜３．００
−４．００＜ｆ_３１／ｆ_３＜−０．５０
なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
前記第２部分レンズ群の焦点距離をｆ_３２、前記第３部分レンズ群の焦点距離をｆ_３３とするとき、
４．０＜ｆ_３１／ｆ_３３＜３０．０
−３０＜ｆ_３１／ｆ_３２＜−３
−１．０＜ｆ_３／ｆ＜−０．２
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。
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２とするとき、
０．１０＜ｆ_２／ｆ_３＜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。
前記第１部分レンズ群の負レンズのｄ線の屈折率をＮ_Ｎ、前記第１部分レンズ群の正レンズのｄ線の屈折率をＮ_Ｐとするとき、
Ｎ_Ｎ＞Ｎ_Ｐ
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１項に記載の光学系。
無限遠にフォーカスしているときの全系の屈折力をφ、第１部分レンズ群に含まれるレンズの総数をｎｕｍ、前記第１部分レンズ群に含まれる各レンズの物体側から順につけた番号をｉ、第１部分レンズ群に含まれる各レンズの部分分散比差をΔθ_ｇＦｉ、ｄ線を基準としたアッベ数をν_３１ｉ、屈折力をφ_３１ｉとするとき、

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１項に記載の光学系。
前記第１部分レンズ群の最も物体側に位置する負レンズの最も物体側の面の曲率半径をＲ_１、前記両凸レンズの物体側の面の曲率半径をＲ_２、前記両凸レンズの像側の面の曲率半径をＲ_３、前記第１部分レンズ群の最も像側に位置する負レンズの最も像側の面の曲率半径をＲ_４とするとき、
０．１０＜（Ｒ_１−Ｒ_２）／（Ｒ_１＋Ｒ_２）＜１．００
０．１０＜（Ｒ_４−Ｒ_３）／（Ｒ_４＋Ｒ_３）＜１．００
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１項に記載の光学系。
前記第２部分レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズと負レンズが接合された接合レンズと、負レンズからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
前記第３部分レンズ群は少なくとも２つの接合レンズで構成され、それぞれの接合レンズは、少なくとも１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズが接合されて構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_２、無限遠にフォーカスしているときの前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_１２とするとき、
０．３＜ｆ_１２／ｆ＜１．０
−４．０＜ｆ_１／ｆ_２＜−０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１レンズ群は回折光学部を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
前記回折光学部Ｄの回折成分のみによる焦点距離をｆ_ＤＯＥ、無限遠にフォーカスしているときの全系の焦点距離をｆとするとき、
１０＜ｆ_ＤＯＥ／ｆ＜１００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の光学系。
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系と、
前記光学系により形成された像を撮像する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。