JP7245447B2 - 光学系及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学系及び光学機器に関する。

従来、回折光学素子を用いて小型化された光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の光学系は、さらなる光学性能の向上が要望されている。

特開２０１５－２１５４３７号公報

本発明の第一の態様に係る光学系は、物体側から順に、回折光学素子を有し、正の屈折力を有する第１レンズ群と、合焦時に移動する合焦群であって、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レンズ群と、から構成され、次式の条件を満足する。
０．０２５ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．０５５
ＢＦ／Ｙｍａｘ ＜ ２．２００
ＴＬ／ｆ ＜ ０．６５０
０．１８０ ＜ Ｄｐｆ／ＴＬ
０．１４５ ≦ ＢＦ／ＴＬ ＜ ０．２００
但し、
ｆ：光学系の全系の焦点距離
ｆｐｆ：回折光学素子の焦点距離
ＢＦ：光学系の空気換算バックフォーカス
Ｙｍａｘ：光学系の最大像高
ＴＬ：光学系の無限遠合焦状態の光学全長
Ｄｐｆ：光学系の最も物体側の面から回折光学素子の回折光学面までの長さ

本発明の第二の態様に係る光学系は、物体側から順に、回折光学素子を有し、正の屈折力を有する第１レンズ群と、合焦時に移動する合焦群であって、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レンズ群と、から構成され、最も像側のレンズ面は、像側に凸であり、次式の条件を満足する。
０．０２５ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．０５５
ＢＦ／Ｙｍａｘ ＜ ２．２００
ＴＬ／ｆ ＜ ０．６５０
０．１８０ ＜ Ｄｐｆ／ＴＬ
０．０６０ ＜ ＢＦ／ｆ ＜ ０．２００
但し、
ｆ：光学系の全系の焦点距離
ｆｐｆ：回折光学素子の焦点距離
ＢＦ：光学系の空気換算バックフォーカス
Ｙｍａｘ：光学系の最大像高
ＴＬ：前記光学系の無限遠合焦状態の光学全長
Ｄｐｆ：前記光学系の最も物体側の面から前記回折光学素子の回折光学面までの長さ

第１実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第１実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。 第２実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第２実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。 第３実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第３実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。 第４実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第４実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。 第５実施例に係る光学系の無限遠合焦状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 第５実施例に係る光学系の無限遠合焦状態における諸収差図である。 上記光学系を搭載するカメラの断面図である。 上記光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る光学系ＯＬは、図１に示すように、合焦時に移動する合焦群Ｇｆと、この合焦群Ｇｆよりも物体側に配置された回折光学素子ＧＤと、を有して構成されている。これにより、光学系ＯＬの軸上色収差を抑えることができ、光学系ＯＬを小型軽量とするこができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（１）を満足することが望ましい。

０．０２５ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．０５５ （１）
但し、
ｆ：光学系ＯＬの全系の焦点距離
ｆｐｆ：回折光学素子ＧＤの焦点距離

条件式（１）は、回折光学素子ＧＤの焦点距離に対する無限遠合焦状態における光学系ＯＬの焦点距離の比を規定している。これにより軸上色収差を良好に補正することができる。条件式（１）の上限値を上回ると、軸上色収差の二次スペクトルの補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（１）の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．０５３、０．０５２、０．０５１、０．０５０、０．０４９、０．０４８、０．０４７、更に０．０４６にすることがより望ましい。また、条件式（１）の下限値を下回ると、軸上色収差の補正が不十分となるため好ましくない。なお、条件式（１）の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を０．０２７、０．０２８、０．０２９、０．０３０、０．０３１、０．０３２、０．０３３、更に０．０３４とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（２）を満足することが望ましい。

ＢＦ／Ｙｍａｘ ＜ ２．２００ （２）
但し、
ＢＦ：光学系ＯＬの空気換算バックフォーカス
Ｙｍａｘ：光学系ＯＬの最大像高

条件式（２）は、光学系ＯＬの最大像高に対する光学ＯＬの空気換算バックフォーカスの比を規定しいる。なお、空気換算バックフォーカスとは、屈折力のない（パワーのない）プリズムやフィルターを除く、最も像側に配置された正又は負の屈折力を有するレンズから像面までの空気換算光路長のことをいう。これにより、光学系ＯＬの小型化を実現しつつ、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（２）の上限値を上回ると、倍率色収差の補正が困難となり、無理に補正すると光学系ＯＬが大型化するため好ましくない。なお、条件式（２）の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を２．１８０、２．１５０、２．１３０、２．１００、２．０８０、２．０５０、２．０３０、２．０２０、２．０００、１．９８０、１．９７０、更に１．９６０とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（３）を満足することが望ましい。

２．００° ＜ ω ＜ １３．７０° （３）
但し、
ω：光学系ＯＬの半画角

条件式（３）は、光学系ＯＬにおける半画角の適切な値を規定している。これにより、軸上色収差、倍率色収差などの諸収差を良好に補正することができる。条件式（３）の上限値を上回ると、倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、この条件式（３）の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を１２．５０°、１１．００°、１０．００°、９．００°、８．３０°、更に８．００°にすることがより望ましい。また、条件式（３）の下限値を下回ると、軸上色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（３）の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を２．１０°、２．２０°、２．３０°、２．４０°、更に２．５０°にすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（４）を満足することが望ましい。

ＴＬ／ｆ ＜ ０．７００ （４）
但し、
ＴＬ：光学系ＯＬの無限遠合焦状態の光学全長
ｆ：光学系ＯＬの全系の焦点距離

条件式（４）は、光学系ＯＬの全系の焦点距離に対する無限遠合焦状態の光学全長の比を規定している。これにより、光学系ＯＬの小型化を実現しつつ、軸上色収差を良好に補正することができる。条件式（４）の上限値を上回ると、回折光学素子ＧＤを用いていることで逆に軸上色収差が過補正となり、無理に補正すると光学系ＯＬが大型化するため好ましくない。なお、条件式（４）の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を０．６９０、０．６８０、０．６７０、０．６６０、０．６５５、０．６５０、０．６４８、更に０．６４６とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、合焦群Ｇｆの物体側に、正の屈折力を有するレンズ群（例えば、図１に示す第１レンズ群Ｇ１）を有することが望ましい。これにより、球面収差、軸上色収差を良好に補正するとともに、合焦群Ｇｆに入射する近軸光線高さを下げることで、合焦群Ｇｆを小型化することができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（５）を満足することが望ましい。

０．１５０ ＜ Ｄｐｆ／ＴＬ （５）
但し、
Ｄｐｆ：光学系ＯＬの最も物体側の面から回折光学素子ＧＤの回折光学面までの長さ
ＴＬ：光学系ＯＬの無限遠合焦状態の光学全長

条件式（５）は、光学系ＯＬの無限遠合焦状態の光学全長に対する、最も物体側の面から回折光学素子ＧＤの最も像側の面までの長さの比を規定している。これにより、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（５）の下限値を下回ると、倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。また、条件式（５）の下限値を下回ると、回折光学素子ＧＤに画角外の光線が入射することで迷光が発生しやすくなるので好ましくない。なお、条件式（５）の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を０．１５５、０．１６０、０．１６５、０．１７０、０．１７５、０．１８０、０．１８５、更に０．１８８とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（６）を満足することが望ましい。

２０．００ ＜ νｐ （６）
但し、
νｐ：最も像側に配置された正レンズＬｐの媒質のアッベ数

条件式（６）は、光学系ＯＬの最も像側に配置された正レンズＬｐの媒質のアッベ数の適切な値を規定している。ここで、正レンズＬｐは、正の屈折力を有する、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズである。これにより、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（６）の下限値を下回ると、倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（６）の効果を確実なものとするために、条件式（６）の下限値を２３．００、２５．００、２８．００、更に３０．００とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、合焦群Ｇｆよりも像側に以下に示す条件式（７）を満足する特定負レンズＬｓｐを有することが望ましい。ここで、特定負レンズＬｓｐは、負の屈折力を有する、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズである（以降の説明においても同様である）。

νｓｐ ＜ ５０．００ （７）
但し、
νｓｐ：特定負レンズＬｓｐの媒質のアッベ数

条件式（７）は、合焦群Ｇｆよりも像側に配置された特定負レンズＬｓｐの媒質のアッベ数の適切な値を規定している。これにより、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（７）の上限値を上回ると、倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（７）の効果を確実なものとするために、条件式（７）の上限値を４５．００、４０．００、３５．００、３０．００、更に２５．００とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、合焦群Ｇｆよりも像側に以下に示す条件式（８）を満足する特定負レンズＬｓｐを有することが望ましい。

０．６４４ ＜ θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ （８）
但し、
νｓｐ：特定負レンズＬｓｐの媒質のアッベ数
θｇＦｓｐ：特定負レンズＬｓｐの媒質の二次分散

ここで、ｇ線、ｄ線、Ｆ線及びＣ線における屈折率をそれぞれｎｇ、ｎｄ、ｎＦ、ｎＣとすると、ｄ線に対するアッベ数νｓｐは次式（ａ）で定義され、二次分散θｇＦｓｐは次式（ｂ）で定義される。

νｓｐ ＝ （ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ） （ａ）
θｇＦｓｐ ＝ （ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ） （ｂ）

条件式（８）は、合焦群Ｇｆよりも像側に配置された特定負レンズＬｓｐの媒質のアッベ数の適切な値を規定している。これにより、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（８）の下限値を下回ると、特にｇ線の倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（８）の効果を確実なものとするために、条件式（８）の下限値を０．６４５、０．６５０、０．６５５、０．６６０、更に０．６６４とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、回折光学素子ＧＤよりも像側に、光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動する防振群Ｇｖｒを有することが望ましい。防振群Ｇｖｒの配置をこのようにすることで、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、上述した特定負レンズＬｓｐは、防振群Ｇｖｒより像側に配置されていることが望ましい。特定負レンズＬｓｐの配置をこのようにすることで、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、上述した特定負レンズＬｓｐは、光学系ＯＬの最も像側に配置されていることが望ましい。特定負レンズＬｓｐの配置をこのようにすることで、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬにおいて、合焦群Ｇｆは、全体として負の屈折力を有することが望ましい。このようにすると、小型軽量でありながら、合焦に伴う収差変動の少ない光学系ＯＬが得られる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（９）を満足することが望ましい。

ｎ１ ＜ １０ （９）
但し、
ｎ１：防振群Ｇｖｒより像側に配置されたレンズ要素の数
なお、レンズ要素とは、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズをいう。

条件式（９）は、防振群Ｇｖｒより像側に配置されたレンズ要素の数の適切な値を規定している。なお、レンズ要素の数に関し、例えば２枚のレンズが接合された接合レンズのレンズ要素の数は２となる。これにより、光学系ＯＬの小型化が可能となる。条件式（９）の上限値を上回ると、光学系ＯＬが大型化してしまう。無理に小型化すると、光学系ＯＬの誤差感度が上がり、製造時の誤差の影響で所望の性能を得ることが困難となるため好ましくない。なお、条件式（９）の効果を確実なものとするために、条件式（９）の上限値を９、８、更に７とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、合焦群Ｇｆよりも像側に開口絞りＳを有することが望ましい。このような配置とすることで、小型軽量でありながら、合焦に伴う収差変動の少ない光学系ＯＬが得られる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（１０）を満足することが望ましい。

０．０６０ ＜ ＢＦ／ｆ ＜ ０．２００ （１０）
但し、
ＢＦ：光学系ＯＬの空気換算バックフォーカス
ｆ：光学系ＯＬの全系の焦点距離

条件式（１０）は、光学系ＯＬの全系の焦点距離に対する空気換算バックフォーカスの比を規定している。これにより、光学系ＯＬの小型化を実現しつつ、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（１０）の上限値を満足することで、倍率色収差の補正が良好となる。なお、条件式（１０）の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の上限値を０．１９０、０．１８０、０．１７０、０．１６０、０．１５０、０．１４０、０．１３０、０．１２５、０．１２０、０．１１８、０．１１５、０．１１０、０．１０５、０．１００、０．０９５、更に０．０９０とすることがより望ましい。また、条件式（１０）の下限値を満足することで、光学系ＯＬの大型化を防ぐことができる。また、無理に小型化すると、光学系ＯＬの誤差感度が上がり、製造時の誤差の影響で所望の性能を得ることが困難となるため、条件式（１０）を満足することが好ましい。なお、条件式（１０）の効果を確実なものとするために、条件式（１０）の下限値を０．０６５、０．０７０、０．０７５、０．０８０、０．０８３、０．０８８、０．０９０、０．０９５、０．１００、０．１０５、０．１１０、更に０．１１５とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、以下に示す条件式（１１）を満足することが望ましい。

０．１２０ ＜ ＢＦ／ＴＬ ＜ ０．２００ （１１）
但し、
ＢＦ：光学系ＯＬの空気換算バックフォーカス
ＴＬ：光学系ＯＬの無限遠合焦状態の光学全長

条件式（１１）は、光学系ＯＬの無限遠合焦状態の光学全長に対する空気換算バックフォーカスの比を規定している。これにより、光学系ＯＬの小型化を実現しつつ、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（１１）の上限値を上回ると、倍率色収差の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（１１）の効果を確実なものとするために、条件式（１１）の上限値を０．１９８、０．１９５、０．１９３、０．１９０、０．１８８、更に０．１８５とすることがより望ましい。また、条件式（１１）の下限値を下回ると、光学系ＯＬが大型化してしまう。無理に小型化すると、光学系ＯＬの誤差感度が上がり、製造時の誤差の影響で所望の性能を得ることが困難となるため好ましくない。なお、条件式（１１）の効果を確実なものとするために、条件式（１１）の下限値を０．１２５、０．１３０、０．１３５、０．１４０、更に０．１４３とすることがより望ましい。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬにおいて、回折光学素子ＧＤの数は１つであることが望ましい。回折光学素子ＧＤの数が２つ以上あると、回折光学素子ＧＤによって意図せず発生する高次回折光による迷光の影響が増大するため好ましくない。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬにおいて、回折光学素子ＧＤの回折光学面は、物体側に向いた凸面又は平面であることが望ましい。このような配置にすることで、回折光学素子ＧＤによって発生する迷光の影響を抑えることができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬにおいて、最も像側のレンズ面は、像側に凸であることが望ましい。このような配置とすることで、撮像素子や光学ローパスフィルタ（図１等には図示せず）によって発射された光が像面に再度集光されて迷光となることを防ぐことができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬは、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されることが望ましい。このようにすると、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正しつつ、光学系ＯＬを小型化することができる。

また、本実施形態に係る光学系ＯＬにおいて、回折光学素子ＧＤの回折光学面以外のレンズ面は球面又は平面であることが望ましい。球面や平面は比較的安価でありながら、製造上、所望の精度を得やすいため、製造誤差による光学性能の低下を抑えることができる。

なお、以上で説明した条件及び構成は、それぞれが上述した効果を発揮するものであり、全ての条件及び構成を満たすものに限定されることはなく、いずれかの条件又は構成、或いは、いずれかの条件又は構成の組み合わせを満たすものでも、上述した効果を得ることが可能である。

次に、本実施形態に係る光学系ＯＬを備えた光学機器であるカメラを図１１に基づいて説明する。このカメラ１は、撮影レンズ２として本実施形態に係る光学系ＯＬを備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、不図示のＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）を介して撮像部３の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部３に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ１に設けられたＥＶＦ（Electronic view finder：電子ビューファインダ）４に表示される。これにより撮影者は、ＥＶＦ４を介して被写体を観察することができる。

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、撮像部３により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。なお、本実施形態では、ミラーレスカメラの例を説明したが、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに本実施形態に係る光学系ＯＬを搭載した場合でも、上記カメラ１と同様の効果を奏することができる。

なお、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。

本実施形態では、３群構成の光学系ＯＬを示したが、以上の構成条件等は、４群、５群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像面側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。具体的には、最も像面側に、変倍時又は合焦時に像面に対する位置を固定されたレンズ群を追加した構成が考えられる。また、レンズ群とは、変倍時又は合焦時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。また、レンズ成分とは、単レンズ又は複数のレンズが接合された接合レンズをいう。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦群としても良い。この場合、合焦群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モータ等の）モータ駆動にも適している。特に、第２レンズ群Ｇ２全体または第２レンズ群Ｇ２の少なくとも一部を合焦群とし、その他のレンズは合焦時に像面に対する位置を固定とするのが好ましい。モータにかかる負荷を考慮すると、合焦群は単レンズ又は１つのレンズ成分から構成するのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に直交方向の変位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、手振れによって生じる像ブレを補正する防振群としてもよい。特に、第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一部を防振群とするのが好ましい。

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、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及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）或いはプラスチックレンズとしてもよい。

開口絞りＳは、合焦群より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。

さらに、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。

以下、本実施形態に係る光学系ＯＬの製造方法の概略を、図１２を参照して説明する。まず、合焦群Ｇｆ及び回折光学素子ＧＤを準備し（ステップＳ１００）、これらの合焦群Ｇｆ及び回折光学素子ＧＤを、物体側から順に回折光学素子ＧＤ及び合焦群Ｇｆの順で、所定の条件（例えば、上述した条件式（１））を満たすように配置する（ステップＳ２００）。

以上のような構成とすると、良好な結像性能を有する光学系、光学機器及び光学系の製造方法を提供することができる。

以下、各実施例を図面に基づいて説明する。なお、図１、図３、図５、図７及び図９は、各実施例に係る光学系ＯＬ（ＯＬ１～ＯＬ５）の構成及び屈折率配分を示す断面図である。

各実施例において、回折光学素子ＧＤの回折光学面の位相形状ψは、次式（ｃ）によって表される。

ψ（ｈ，ｎ）
＝ （２π／（ｎ×λ０））×（Ｃ2ｈ²＋Ｃ4ｈ⁴＋Ｃ6ｈ⁶＋Ｃ8ｈ⁸） （ｃ）
但し、
ｈ：光軸に対する垂直方向の高さ
ｎ：回折光の次数
λ０：設計波長
Ｃi：位相係数（ｉ＝２，４，６，８）

また、任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対する式（ｃ）で表される回折光学面の屈折力φＤは、最も低次の位相係数Ｃ2を用いて、次式（ｄ）のように表される。

φＤ（λ，ｎ） ＝ －２×Ｃ2×ｎ×λ／λ０ （ｄ）

なお、各実施例の表中において、回折光学面には面番号の右側に＊印を付している。

また、各実施例において、「Ｅ－ｎ」は「×１０^-n」を示す。

［第１実施例］
図１は、第１実施例に係る光学系ＯＬ１の構成を示す図である。この光学系ＯＬ１は、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向け、像側のレンズ面に２種類の異なる材料を用いて回折光学面が形成された密着複層型の回折光学素子ＧＤが形成された正メニスカスレンズＬ１４、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６とを接合した接合レンズで構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１と両凹負レンズＬ２２とを接合した接合レンズで構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凹負レンズＬ３１と両凸正レンズＬ３２とを接合した接合レンズ、両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３５、両凸正レンズＬ３６と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３７とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３８と両凸正レンズＬ３９とを接合した接合レンズ、及び、両凸正レンズＬ３１０と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とを接合した接合レンズで構成されている。なお、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間）に配置されている。また、この光学系ＯＬ１において、最も像側に配置された正レンズＬｐは、両凸正レンズＬ３１０であり、特定負レンズＬｓｐは、負メニスカスレンズＬ３１１である。

この光学系ＯＬ１は、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦群Ｇｆである第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させるように構成されている。

また、この光学系ＯＬ１は、第３レンズ群Ｇ３内の両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合負レンズ、及び、両凹負レンズＬ３５を防振群Ｇｖｒとし、この防振群Ｇｖｒを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより、光学系ＯＬ１の振動等に起因する像位置の変更が補正されるように構成されている。

以下の表１に、光学系ＯＬ１の諸元の値を掲げる。この表１において、全体諸元に示すｆは全系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角［°］、及び、ＴＬは全長の値であって、無限遠合焦状態を表している。ここで、全長ＴＬは、最も物体側のレンズ面（第１面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示している。また、レンズデータにおける第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を、第６欄θｇＦｓｐ（特定負レンズＬｓｐのみ示す）は二次分散を示している。また、曲率半径0.0000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。なお、レンズ群焦点距離は第１～第３レンズ群Ｇ１～Ｇ３各々の始面の番号と焦点距離を示している。

ここで、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ｒ、面間隔ｄ、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、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。

（表１）第１実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ 389.88595
ＦＮＯ＝ 4.67642
ω ＝ 3.21056
ＴＬ ＝ 239.3183

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦｓｐ
物面 ∞ D0
1 103.8993 11.9308 1.487490 70.32
2 518.2982 7.0925
3 136.5664 13.4722 1.487490 70.32
4 -236.9557 3.3400 1.612660 44.46
5 282.9023 2.5000
6 100.0065 7.0000 1.516800 64.13
7 208.1501 0.2000 1.527800 33.36
8* 208.1501 0.3000 1.557147 49.98
9 208.1501 3.6329
10 67.7640 3.4543 1.883000 40.69
11 40.8749 12.4363 1.487490 70.32
12 136.9689 D1
13 169.3123 3.5 00 1.659398 26.87
14 -669.4875 2.0000 1.755000 52.33
15 64.6076 D2
16 0.0000 4.6833 開口絞りＳ
17 -369.4630 3.0000 1.902650 35.77
18 39.6317 4.5000 1.531717 48.84
19 -59.6334 4.5000
20 0.0000 0.5000
21 43.9755 3.6000 1.592701 35.31
22 -46.3893 1.6118 1.497820 82.57
23 25.6743 4.0000
24 -66.0921 1.1000 1.741000 52.76
25 45.2182 4.8224
26 34.8121 8.2149 1.575010 41.51
27 -19.7558 1.5000 1.497820 82.57
28 -56.5675 3.0000
29 -32.0726 2.0000 1.744000 44.8
30 33.8481 5.4836 1.612660 44.46
31 -213.1613 0.5000
32 53.4996 10.8434 1.531720 48.78
33 -25.0030 2.0000 1.808090 22.74 0.6288
34 -51.1313 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 127.725
第２レンズ群 13 -128.419
第３レンズ群 17 -148.178

この光学系ＯＬ１において、第８面は回折光学面である。以下の表２に回折光学面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ8の値を示す。

（表２）
［回折光学面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8
8 587.6 1.0 -4.50000E-05 2.00000E-10 0.00000E+00 0.00000E+00

また、この光学系ＯＬ１において、物体と第１レンズ群Ｇ１との軸上空気間隔Ｄ０、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ１、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの軸上空気間隔Ｄ２、及び、バックフォーカスＢＦは、合焦に際して変化する。次の表３に、無限遠合焦状態、中間距離合焦状態及び近距離合焦状態における可変間隔を示す。なお、Ｄ０は光学系ＯＬ１の最も物体側の面（第１面）から物体までの距離を示し、ｆは焦点距離、βは倍率を示し、バックフォーカスＢＦは、最も像面側の光学面（第３４面）から像面Ｉまでの光軸上の距離（空気換算長）を示している（この説明は、以降の実施例においても同様である）。

（表３）
［可変間隔データ］
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
ｆ 389.88595 － －
β － -0.03333 -0.14089
Ｄ０ ∞ 11694.6140 2759.9997
Ｄ１ 29.44295 31.73691 39.67968
Ｄ２ 31.05705 28.74308 20.88032
ＢＦ 42.09977 42.09979 42.09978

次の表４に、この光学系ＯＬ１における各条件式対応値を示す。

（表４）
［条件式対応値］
ｆｐｆ＝11111.1
Ｙｍａｘ＝21.60
Ｄｐｆ＝45.5355

（１）ｆ／ｆｐｆ＝0.035
（２）ＢＦ／Ｙｍａｘ＝1.949
（３）ω＝3.211°
（４）ＴＬ／ｆ＝0.614
（５）Ｄｐｆ／ＴＬ=0.190
（６）νｐ＝48.78
（７）νｓｐ＝22.74
（８）θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ＝0.667
（９）ｎ１＝6
（１０）ＢＦ／ｆ＝0.108
（１１）ＢＦ／ＴＬ＝0.176

このように、この光学系ＯＬ１は、上記条件式（１）～（１１）を満足している。

この光学系ＯＬ１の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図２に示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値を示し、コマ収差図では各像高の値を示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。また、以降に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの各収差図より、この光学系ＯＬ１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

［第２実施例］
図３は、第２実施例に係る光学系ＯＬ２の構成を示す図である。この光学系ＯＬ２は、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向け、像側のレンズ面に２種類の異なる材料を用いて回折光学面が形成された密着複層型の回折光学素子ＧＤが形成された正メニスカスレンズＬ１４、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６とを接合した接合レンズで構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１と両凹負レンズＬ２２とを接合した接合レンズで構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凹負レンズＬ３１と両凸正レンズＬ３２とを接合した接合レンズ、両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３５、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３６、両凸正レンズＬ３７と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３８とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３９、及び、両凸正レンズＬ３１０と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とを接合した接合レンズで構成されている。なお、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間）に配置されている。また、この光学系ＯＬ２において、最も像側に配置された正レンズＬｐは、両凸正レンズＬ３１０であり、特定負レンズＬｓｐは、負メニスカスレンズＬ３１１である。

この光学系ＯＬ２は、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦群Ｇｆである第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させるように構成されている。

また、この光学系ＯＬ２は、第３レンズ群Ｇ３内の両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合負レンズ、及び、両凹負レンズＬ３５を防振群Ｇｖｒとし、この防振群Ｇｖｒを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより、光学系ＯＬ２の振動等に起因する像位置の変更が補正されるように構成されている。

以下の表５に、光学系ＯＬ２の諸元の値を掲げる。

（表５）第２実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ 389.83172
ＦＮＯ＝ 4.22885
ω ＝ 3.18046
ＴＬ ＝ 239.3174

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦｓｐ
物面 ∞ D0
1 117.8836 12.1703 1.487490 70.32
2 611.4663 10.0000
3 127.4786 15.1549 1.487490 70.32
4 -269.9002 3.3400 1.612660 44.46
5 291.7431 2.0000
6 103.9244 8.0000 1.516800 64.13
7 221.6588 0.2000 1.527800 33.36
8* 221.6588 0.3000 1.557147 49.98
9 221.6588 6.3957
10 66.8543 2.9321 1.883000 40.69
11 41.8187 13.7474 1.487490 70.32
12 142.4497 D1
13 162.6589 2.4449 1.659398 26.87
14 -835.1148 2.5311 1.755000 52.33
15 59.7521 D2
16 0.0000 4.6833 開口絞りＳ
17 -235.2997 2.2401 1.774107 48.34
18 33.1373 4.5000 1.497820 82.57
19 -61.6490 7.7955
20 0.0000 0.5000
21 70.0819 3.6 000 1.613117 33.00
22 -47.5521 1.3000 1.519340 67.19
23 30.6910 2.8737
24 -61.2227 1.3000 1.782188 46.88
25 80.9989 3.5000
26 19.5037 2.9639 1.542480 48.87
27 25.0998 6.4812
28 39.3419 11.4332 1.571766 39.63
29 -17.0000 2.0000 2.050898 26.94
30 -24.0219 4.7217
31 -19.8420 2.0000 1.775745 48.04
32 144.5874 0.5 00
33 51.5588 15.1816 1.635628 30.95
34 -20.7424 2.0000 1.808090 22.74 0.6288
35 -44.0398 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 123.943
第２レンズ群 13 -116.984
第３レンズ群 17 -120.426

この光学系ＯＬ２において、第８面は回折光学面である。以下の表６に回折光学面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ8の値を示す。

（表６）
［回折光学面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8
8 587.6 1.0 -5.00000E-05 3.00000E-10 1.05736E-13 -5.01713E-17

また、この光学系ＯＬ２において、物体と第１レンズ群Ｇ１との軸上空気間隔Ｄ０、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ１、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの軸上空気間隔Ｄ２、及び、バックフォーカスＢＦは、合焦に際して変化する。次の表７に、無限遠合焦状態、中間距離合焦状態及び近距離合焦状態における可変間隔を示す。

（表７）
［可変間隔データ］
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
ｆ 389.83172 － －
β － -0.03333 -0.13925
Ｄ０ ∞ 11664.0900 2759.9997
Ｄ１ 31.06314 33.36745 41.36881
Ｄ２ 14.84630 12.52199 4.60064
ＢＦ 34.61735 34.61736 34.61736

次の表８に、この光学系ＯＬ２における各条件式対応値を示す。

（表８）
［条件式対応値］
ｆｐｆ＝10000.0
Ｙｍａｘ＝21.60
Ｄｐｆ＝50.8652

（１）ｆ／ｆｐｆ＝0.039
（２）ＢＦ／Ｙｍａｘ＝1.603
（３）ω＝3.180°
（４）ＴＬ／ｆ＝0.614
（５）Ｄｐｆ／ＴＬ=0.213
（６）νｐ＝30.95
（７）νｓｐ＝22.74
（８）θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ＝0.667
（９）ｎ１＝6
（１０）ＢＦ／ｆ＝0.089
（１１）ＢＦ／ＴＬ＝0.145

このように、この光学系ＯＬ２は、上記条件式（１）～（１１）を満足している。

この光学系ＯＬ２の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図４に示す。これらの各収差図より、この光学系ＯＬ２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

［第３実施例］
図５は、第３実施例に係る光学系ＯＬ３の構成を示す図である。この光学系ＯＬ３は、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向け、像側のレンズ面に２種類の異なる材料を用いて回折光学面が形成された密着複層型の回折光学素子ＧＤが形成された正メニスカスレンズＬ１４、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６とを接合した接合レンズで構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とを接合した接合レンズで構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凹負レンズＬ３１と両凸正レンズＬ３２とを接合した接合レンズ、両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３５、両凸正レンズＬ３６、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３７と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３８とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３９、及び、両凸正レンズＬ３１０と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とを接合した接合レンズで構成されている。なお、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間）に配置されている。また、この光学系ＯＬ３において、最も像側に配置された正レンズＬｐは、両凸正レンズＬ３１０であり、特定負レンズＬｓｐは、負メニスカスレンズＬ３１１である。

この光学系ＯＬ３は、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦群Ｇｆである第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させるように構成されている。

また、この光学系ＯＬ３は、第３レンズ群Ｇ３内の両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合負レンズ、及び、両凹負レンズＬ３５を防振群Ｇｖｒとし、この防振群Ｇｖｒを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより、光学系ＯＬ３の振動等に起因する像位置の変更が補正されるように構成されている。

以下の表９に、光学系ＯＬ３の諸元の値を掲げる。

（表９）第３実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ 294.99990
ＦＮＯ＝ 4.11998
ω ＝ 4.16698
ＴＬ ＝ 189.3185

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦｓｐ
物面 ∞ D0
1 136.3446 7.6950 1.487490 70.32
2 925.7165 5.0000
3 67.8980 14.4805 1.487490 70.32
4 -412.4427 3.0000 1.612660 44.46
5 138.2829 2.0000
6 65.4427 7.5114 1.516800 64.13
7 162.2408 0.2000 1.527800 33.36
8* 162.2408 0.3000 1.557147 49.98
9 162.2408 9.8131
10 47.8811 2.2000 1.883000 40.69
11 27.8316 11.1773 1.48749 70.32
12 112.1036 D1
13 106.1748 3.7815 1.659398 26.87
14 469.8864 2.0000 1.755000 52.33
15 49.7427 D2
16 0.0000 4.6833 開口絞りＳ
17 -51.3718 1.1000 2.050897 26.94
18 49.6612 3.3203 1.647690 33.72
19 -36.0128 4.0642
20 0.0000 0.5000
21 120.2009 3.6000 1.647690 33.72
22 -22.4436 1.2000 1.620410 60.24
23 34.9490 2.1040
24 -294.2373 1.1000 1.785900 44.17
25 58.7333 4.0479
26 39.7039 5.7060 1.688930 31.16
27 -32.8087 0.7611
28 -49.3280 3.9017 1.647690 33.72
29 -31.1914 1.6000 2.000690 25.46
30 -55.8407 3.0000
31 -31.1148 1.6000 1.755000 52.33
32 279.2285 0.5000
33 62.8010 11.9341 1.688930 31.16
34 -20.7294 1.6000 1.808090 22.74 0.6288
35 -102.7015 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 90.328
第２レンズ群 13 -118.465
第３レンズ群 17 -64.895

この光学系ＯＬ３において、第８面は回折光学面である。以下の表１０に回折光学面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ8の値を示す。

（表１０）
［回折光学面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8
8 587.6 1.0 -6.00000E-05 3.00000E-10 -6.31074E-13 -2.03499E-16

また、この光学系ＯＬ３において、物体と第１レンズ群Ｇ１との軸上空気間隔Ｄ０、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ１、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの軸上空気間隔Ｄ２、及び、バックフォーカスＢＦは、合焦に際して変化する。次の表１１に、無限遠合焦状態、中間距離合焦状態及び近距離合焦状態における可変間隔を示す。

（表１１）
［可変間隔データ］
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
ｆ 294.99990 － －
β － -0.03333 -0.22445
Ｄ０ ∞ 8853.2566 1309.9999
Ｄ１ 3.00000 4.68286 15.54267
Ｄ２ 26.21849 24.51563 13.73582
ＢＦ 34.61853 34.61853 34.61853

次の表１２に、この光学系ＯＬ３における各条件式対応値を示す。

（表１２）
［条件式対応値］
ｆｐｆ＝ 8333.3
Ｙｍａｘ＝21.60
Ｄｐｆ＝39.8869

（１）ｆ／ｆｐｆ＝0.035
（２）ＢＦ／Ｙｍａｘ＝1.603
（３）ω＝4.167°
（４）ＴＬ／ｆ＝0.642
（５）Ｄｐｆ／ＴＬ=0.211
（６）νｐ＝31.16
（７）νｓｐ＝22.74
（８）θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ＝0.667
（９）ｎ１＝6
（１０）ＢＦ／ｆ＝0.117
（１１）ＢＦ／ＴＬ＝0.183

このように、この光学系ＯＬ３は、上記条件式（１）～（１１）を満足している。

この光学系ＯＬ３の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図６に示す。これらの各収差図より、この光学系ＯＬ３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

［第４実施例］
図７は、第４実施例に係る光学系ＯＬ４の構成を示す図である。この光学系ＯＬ４は、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６とを接合し、その接合面に回折光学面が形成された密着複層型の回折光学素子ＧＤで構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とを接合した接合レンズで構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸正レンズＬ３２とを接合した接合レンズ、両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３５、両凸正レンズＬ３６、両凸正レンズＬ３７と両凹負レンズＬ３８とを接合した接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３９、及び、両凸正レンズＬ３１０と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とを接合した接合レンズで構成されている。なお、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間）に配置されている。また、この光学系ＯＬ４において、最も像側に配置された正レンズＬｐは、両凸正レンズＬ３１０であり、特定負レンズＬｓｐは、負メニスカスレンズＬ３１１である。

この光学系ＯＬ４は、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦群Ｇｆである第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させるように構成されている。

また、この光学系ＯＬ４は、第３レンズ群Ｇ３内の両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合負レンズ、及び、両凹負レンズＬ３５を防振群Ｇｖｒとし、この防振群Ｇｖｒを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより、光学系ＯＬ４の振動等に起因する像位置の変更が補正されるように構成されている。

以下の表１３に、光学系ＯＬ４の諸元の値を掲げる。

（表１３）第４実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ 294.99997
ＦＮＯ＝ 4.16388
ω ＝ 4.16536
ＴＬ ＝ 189.3186

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦｓｐ
物面 ∞ D0
1 114.6907 9.1297 1.487490 70.32
2 1735.4731 5.0000
3 66.8757 14.5150 1.487490 70.32
4 -333.9744 3.0000 1.612660 44.46
5 104.4608 10.5000
6 83.6648 6.3554 1.497820 82.57
7 324.6244 1.5000
8 45.8736 2.2000 1.883000 40.69
9* 29.4974 11.2013 1.487490 70.32
10 101.7110 D1
11 124.3907 3.7754 1.659398 26.87
12 598.8907 2.0000 1.755000 52.33
13 56.5788 D2
14 0.0000 4.6833 開口絞りＳ
15 709.7918 1.2000 2.050897 26.94
16 34.1054 2.8696 1.696059 26.99
17 -120257.9170 3.2362
18 58.5669 3.6000 1.696963 30.15
19 -41.4056 1.2000 1.620410 60.32
20 30.2592 2.5802
21 -179.7735 1.2000 1.785900 44.17
22 54.7313 3.5000
23 44.8511 4.7638 1.658598 29.22
24 -47.7207 0.5000
25 39.5962 6.2057 1.687960 27.42
26 -42.2243 1.6000 2.000690 25.46
27 32.9491 3.917
28 -30.6509 1.6000 1.755000 52.33
29 -65.2971 0.5000
30 42.2940 11.5428 1.618016 32.52
31 -25.4777 1.6000 1.808090 22.74 0.6288
32 -104.7360 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 90.672
第２レンズ群 13 -130.864
第３レンズ群 17 -52.109

この光学系ＯＬ４において、第９面は回折光学面である。以下の表１４に回折光学面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ8の値を示す。

（表１４）
［回折光学面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8
9 587.6 1.0 -6.29124E-05 -2.73084E-08 4.58546E-12 -5.65506E-14

また、この光学系ＯＬ４において、物体と第１レンズ群Ｇ１との軸上空気間隔Ｄ０、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ１、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの軸上空気間隔Ｄ２、及び、バックフォーカスＢＦは、合焦に際して変化する。次の表１５に、無限遠合焦状態、中間距離合焦状態及び近距離合焦状態における可変間隔を示す。

（表１５）
［可変間隔データ］
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
ｆ 294.99997 － －
β － -0.03333 -0.22468
Ｄ０ ∞ 8853.4216 1310.0013
Ｄ１ 3.00000 4.71714 15.70992
Ｄ２ 26.22458 24.48744 13.57466
ＢＦ 34.61857 34.61856 34.61852

次の表１６に、この光学系ＯＬ４における各条件式対応値を示す。

（表１６）
［条件式対応値］
ｆｐｆ＝ 7947.6
Ｙｍａｘ＝21.60
Ｄｐｆ＝52.2001

（１）ｆ／ｆｐｆ＝0.037
（２）ＢＦ／Ｙｍａｘ＝1.603
（３）ω＝4.165°
（４）ＴＬ／ｆ＝0.642
（５）Ｄｐｆ／ＴＬ=0.276
（６）νｐ＝32.52
（７）νｓｐ＝22.74
（８）θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ＝0.667
（９）ｎ１＝6
（１０）ＢＦ／ｆ＝0.117
（１１）ＢＦ／ＴＬ＝0.183

このように、この光学系ＯＬ４は、上記条件式（１）～（１１）を満足している。

この光学系ＯＬ４の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図８に示す。これらの各収差図より、この光学系ＯＬ４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

［第５実施例］
図９は、第５実施例に係る光学系ＯＬ５の構成を示す図である。この光学系ＯＬ５は、物体側から順に、回折光学素子ＧＤを有し、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、合焦群Ｇｆであって、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、を有して構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１１、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向け、像側のレンズ面に２種類の異なる材料を用いて回折光学面が形成された密着複層型の回折光学素子ＧＤが形成された正メニスカスレンズＬ１４、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６とを接合した接合レンズで構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凸正レンズＬ２１と両凹負レンズＬ２２とを接合した接合レンズで構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凹負レンズＬ３１と両凸正レンズＬ３２とを接合した接合レンズ、両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３５、両凸正レンズＬ３６と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３７とを接合した接合レンズ、両凹負レンズＬ３８と両凸正レンズＬ３９とを接合した接合レンズ、及び、両凸正レンズＬ３１０と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１１とを接合した接合レンズで構成されている。なお、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間）に配置されている。また、この光学系ＯＬ５において、最も像側に配置された正レンズＬｐは、両凸正レンズＬ３１０であり、特定負レンズＬｓｐは、負メニスカスレンズＬ３１１である。

この光学系ＯＬ５は、無限遠から近距離物体への合焦に際し、合焦群Ｇｆである第２レンズ群Ｇ２を像側に移動させるように構成されている。

また、この光学系ＯＬ５は、第３レンズ群Ｇ３内の両凸正レンズＬ３３と両凹負レンズＬ３４とを接合した接合負レンズ、及び、両凹負レンズＬ３５を防振群Ｇｖｒとし、この防振群Ｇｖｒを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより、光学系ＯＬ５の振動等に起因する像位置の変更が補正されるように構成されている。

以下の表１７に、光学系ＯＬ５の諸元の値を掲げる。

（表１７）第５実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ 489.35483
ＦＮＯ＝ 5.75090
ω ＝ 2.53986
ＴＬ ＝ 279.3186

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ θｇＦｓｐ
物面 ∞ D0
1 130.9679 11.7291 1.487490 70.32
2 -7960.0230 3.6533
3 138.1760 12.6528 1.487490 70.32
4 -364.2905 6.5083 1.612660 44.46
5 174.9403 15.4566
6 93.5594 9.5000 1.516800 64.13
7 182.0193 0.2000 1.527800 33.36
8* 182.0193 0.3000 1.557147 49.98
9 182.0193 19.7370
10 66.6041 2.7000 1.883000 40.66
11 40.6106 9.9757 1.487490 70.32
12 125.7908 D1
13 149.5784 3.5000 1.647690 33.72
14 -304.7637 2.0000 1.719990 50.27
15 71.5839 D2
16 0.0000 4.6833 開口絞りＳ
17 -89.7396 3.0000 1.81600 46.59
18 44.3620 4.5000 1.51823 58.82
19 -44.7231 5.0000
20 68.8243 4.5000 1.620040 36.4
21 -43.3004 2.0000 1.497820 82.57
22 37.2782 3.0000
23 -60.8964 1.5000 1.593190 67.9
24 44.0898 6.7639
25 26.8735 9.2578 1.575010 41.51
26 -27.1705 2.1552 1.497820 82.57
27 -39.1854 2.0000
28 -30.6749 2.0000 1.816000 46.59
29 24.0753 5.4916 1.612660 44.46
30 -257.3455 10.0000
31 52.8082 10.6355 1.581440 40.98
32 -28.5949 3.0000 1.808090 22.74 0.6288
33 -150.6121 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 154.075
第２レンズ群 13 -171.747
第３レンズ群 17 -103.195

この光学系ＯＬ５において、第８面は回折光学面である。以下の表１８に回折光学面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ8の値を示す。

（表１８）
［回折光学面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8
8 587.6 1.0 -4.61713E-05 3.00000E-10 0.00000E+00 0.00000E+00

また、この光学系ＯＬ５において、物体と第１レンズ群Ｇ１との軸上空気間隔Ｄ０、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ１、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳとの軸上空気間隔Ｄ２、及び、バックフォーカスＢＦは、合焦に際して変化する。次の表１９に、無限遠合焦状態、中間距離合焦状態及び近距離合焦状態における可変間隔を示す。

（表１９）
［可変間隔データ］
合焦状態 無限遠 中間距離 近距離
ｆ 489.35483 － －
β － -0.03333 -0.17852
Ｄ０ ∞ 14672.7820 2719.9999
Ｄ１ 19.65540 22.53440 36.52473
Ｄ２ 40.84461 37.94561 24.03527
ＢＦ 41.41858 41.41857 41.41858

次の表２０に、この光学系ＯＬ５における各条件式対応値を示す。

（表２０）
［条件式対応値］
ｆｐｆ＝10829.2
Ｙｍａｘ＝21.60
Ｄｐｆ＝59.7000

（１）ｆ／ｆｐｆ＝0.045
（２）ＢＦ／Ｙｍａｘ＝1.918
（３）ω＝2.540°
（４）ＴＬ／ｆ＝0.571
（５）Ｄｐｆ／ＴＬ=0.214
（６）νｐ＝40.98
（７）νｓｐ＝22.74
（８）θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ＝0.667
（９）ｎ１＝6
（１０）ＢＦ／ｆ＝0.085
（１１）ＢＦ／ＴＬ＝0.148

このように、この光学系ＯＬ５は、上記条件式（１）～（１１）を満足している。

この光学系ＯＬ５の無限遠合焦状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図１０に示す。これらの各収差図より、この光学系ＯＬ５は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

１ カメラ（光学機器） ＯＬ（ＯＬ１～ＯＬ５） 光学系
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２第２レンズ群（Ｇｆ 合焦群）
Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇｖｒ 防振群
ＧＤ 回折光学素子 Ｌｓｐ 特定負レンズ
Ｌｐ 最も像側に配置された正レンズ Ｓ 開口絞り

Claims (21)

1. 物体側から順に、回折光学素子を有し、正の屈折力を有する第１レンズ群と、合焦時に移動する合焦群であって、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レンズ群と、から構成され、
   次式の条件を満足する光学系。
   ０．０２５ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．０５５
   ＢＦ／Ｙｍａｘ ＜ ２．２００
   ＴＬ／ｆ ＜ ０．６５０
   ０．１８０ ＜ Ｄｐｆ／ＴＬ
   ０．１４５ ≦ ＢＦ／ＴＬ ＜ ０．２００
   但し、
   ｆ：前記光学系の全系の焦点距離
   ｆｐｆ：前記回折光学素子の焦点距離
   ＢＦ：前記光学系の空気換算バックフォーカス
   Ｙｍａｘ：前記光学系の最大像高
   ＴＬ：前記光学系の無限遠合焦状態の光学全長
   Ｄｐｆ：前記光学系の最も物体側の面から前記回折光学素子の回折光学面までの長さ
2. 物体側から順に、回折光学素子を有し、正の屈折力を有する第１レンズ群と、合焦時に移動する合焦群であって、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レンズ群と、から構成され、
   最も像側のレンズ面は、像側に凸であり、
   次式の条件を満足する光学系。
   ０．０２５ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．０５５
   ＢＦ／Ｙｍａｘ ＜ ２．２００
   ＴＬ／ｆ ＜ ０．６５０
   ０．１８０ ＜ Ｄｐｆ／ＴＬ
   ０．０６０ ＜ ＢＦ／ｆ ＜ ０．２００
   但し、
   ｆ：前記光学系の全系の焦点距離
   ｆｐｆ：前記回折光学素子の焦点距離
   ＢＦ：前記光学系の空気換算バックフォーカス
   Ｙｍａｘ：前記光学系の最大像高
   ＴＬ：前記光学系の無限遠合焦状態の光学全長
   Ｄｐｆ：前記光学系の最も物体側の面から前記回折光学素子の回折光学面までの長さ
3. 次式の条件を満足する請求項２に記載の光学系。
   ０．１２０ ＜ ＢＦ／ＴＬ ＜ ０．２００
   但し、
   ＢＦ：前記光学系の空気換算バックフォーカス
   ＴＬ：前記光学系の無限遠合焦状態の光学全長
4. 次式の条件を満足する請求項１に記載の光学系。
   ０．０６０ ＜ ＢＦ／ｆ ＜ ０．２００
   但し、
   ＢＦ：前記光学系の空気換算バックフォーカス
   ｆ：前記光学系の全系の焦点距離
5. 最も像側のレンズ面は、像側に凸である請求項１または４に記載の光学系。
6. 前記合焦群よりも像側に開口絞りを有する請求項１～５のいずれか一項に記載の光学系。
7. 次式の条件を満足する請求項１～６のいずれか一項に記載の光学系。
   ２．００° ＜ ω ＜ １３．７０°
   但し、
   ω：前記光学系の半画角
8. 前記合焦群の物体側に、正の屈折力を有するレンズ群を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の光学系。
9. 次式の条件を満足する請求項１～８のいずれか一項に記載の光学系。
   ２０．００ ＜ νｐ
   但し、
   νｐ：最も像側に配置された正レンズの媒質のアッベ数
10. 前記合焦群よりも像側に次式の条件を満足する特定負レンズを有する請求項１～９のいずれか一項に記載の光学系。
    νｓｐ ＜ ５０．００
    但し、
    νｓｐ：前記特定負レンズの媒質のアッベ数
11. 前記合焦群よりも像側に次式の条件を満足する特定負レンズを有する請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学系。
    ０．６４４ ＜ θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ
    但し、
    νｓｐ：前記特定負レンズの媒質のアッベ数
    θｇＦｓｐ：前記特定負レンズの媒質の二次分散
12. 前記特定負レンズは、当該光学系の最も像側に配置されている請求項１０または１１に記載の光学系。
13. 前記回折光学素子よりも像側に光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動する防振群を有する請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学系。
14. 前記防振群よりも像側に次式の条件を満足する特定負レンズを有する請求項１３に記載の光学系。
    νｓｐ ＜ ５０．００
    但し、
    νｓｐ：前記特定負レンズの媒質のアッベ数
15. 前記防振群よりも像側に次式の条件を満足する特定負レンズを有する請求項１３または１４に記載の光学系。
    ０．６４４ ＜ θｇＦｓｐ＋０．００１６８×νｓｐ
    但し、
    νｓｐ：前記特定負レンズの媒質のアッベ数
    θｇＦｓｐ：前記特定負レンズの媒質の二次分散
16. 次式の条件を満足する請求項１３～１５のいずれか一項に記載の光学系。
    ｎ１ ＜ １０
    但し、
    ｎ１：前記防振群より像側に配置されたレンズ要素の数
    なお、レンズ要素とは、単レンズ又は接合レンズを構成する各々のレンズをいう。
17. 前記合焦群は、負の屈折力を有する請求項１～１６のいずれか一項に記載の光学系。
18. 前記回折光学素子の数は１つである請求項１～１７のいずれか一項に記載の光学系。
19. 前記回折光学素子の回折光学面は、物体側に向いた凸面又は平面である請求項１～１８のいずれか一項に記載の光学系。
20. 前記回折光学素子の回折光学面以外のレンズ面は球面又は平面である請求項１～１９のいずれか一項に記載の光学系。
21. 請求項１～２０のいずれか一項に記載の光学系を有する光学機器。

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