特開 2016-197169 光学系及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-197169(P2016-197169A)

(43)【公開日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】光学系及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20161028BHJP

   G02B 15/16 20060101ALI20161028BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20161028BHJP

   G03B 5/00 20060101ALI20161028BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20161028BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/00

   G02B15/16

   G02B13/18

   G03B5/00 J

   G02B5/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】48

(21)【出願番号】特願2015-76839(P2015-76839)

(22)【出願日】2015年4月3日

(71)【出願人】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100124327

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】野田 隆行

(72)【発明者】

【氏名】田口 博規

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 敏也

(72)【発明者】

【氏名】平川 純

(72)【発明者】

【氏名】太幡 浩文

(72)【発明者】

【氏名】河合 祥子

(72)【発明者】

【氏名】山根 宏大

(72)【発明者】

【氏名】森 勇輝

【テーマコード（参考）】

2H087

2H249

2K005

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087NA07

2H087NA08

2H087PA06

2H087PA07

2H087PA09

2H087PA18

2H087PA20

2H087PB09

2H087PB10

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA22

2H087QA25

2H087QA26

2H087QA34

2H087QA41

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA43

2H087RA46

2H087SA07

2H087SA09

2H087SA13

2H087SA17

2H087SA19

2H087SA23

2H087SA24

2H087SA26

2H087SA27

2H087SA29

2H087SA30

2H087SA32

2H087SA62

2H087SA63

2H087SA64

2H087SA65

2H087SA72

2H087SA74

2H087SA75

2H087SB03

2H087SB04

2H087SB05

2H087SB14

2H087SB17

2H087SB22

2H087SB23

2H087SB25

2H087SB32

2H087SB34

2H087UA01

2H249AA04

2H249AA14

2H249AA51

2H249AA55

2K005CA23

(57)【要約】

【課題】本発明の課題は、小型化及び軽量化を図りつつ、高度な色収差補正を実現すると共に、雰囲気温度の変化によらず良好な結像性能を維持することのできる光学系及び撮像装置を提供することにある。
【解決手段】上記課題を解決するため、回折面を含むレンズ群を少なくとも一群備え、その少なくともいずれかのレンズ群が、当該レンズ群全体と同符号で最も屈折力が大きく、所定の条件式を満足する第１のレンズと、当該レンズ群全体と同符号で所定の条件式を満足する第１のレンズ以外の第ｉのレンズとを備えることを特徴とする光学系及び当該光学系を備えた撮像装置を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回折面を含むレンズ群を少なくとも一群備え、
当該回折面を含むレンズ群のうち少なくともいずれかを、回折面を含む所定のレンズ群としたとき、
当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きいレンズを第１のレンズとし、
当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、前記第１のレンズ以外の少なくともいずれか一のレンズを第ｉのレンズとし、
前記第１のレンズが以下の条件式（１）を満足し、
前記第ｉのレンズが以下の条件式（２）を満足すること、
を特徴とする光学系。
ｄｎｄｔＰ１×１０^６ ＞ −５ ・・・（１）
Ｎｄｉ ≧ −０．０１４×νｄｉ＋２．５ ・・・（２）
但し、
「ｄｎｄｔ」は、２０℃以上４０℃以下の温度範囲における６３２．８ｎｍの波長の光線に対する真空中におけるレンズの絶対屈折率の温度係数（ａｂｓｏｌｕｔｅｄｎ／ｄＴ）であり、
「ｄｎｄｔＰ１」は、前記第１のレンズのｄｎｄｔであり、
「Ｎｄｉ」は、前記第ｉのレンズのｄ線に対する屈折率であり、
「νｄｉ」は、前記第ｉのレンズのｄ線に対するアッベ数であり、
「ｄ線」は、５８７．５６ｎｍの波長の光線である。

【請求項2】

前記第１のレンズが以下の条件式（３）を満足する請求項１に記載の光学系。
Ｎｄ１ ＜ −０．０２×νｄ１＋２．９５ ・・・（３）
但し、
「Ｎｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対する屈折率であり、
「νｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対するアッベ数である。

【請求項3】

前記第１のレンズが以下の条件式（４）を満足する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
αＰ１×１０^７＞ １２０ ・・・（４）
但し、
「αＰ１」は、前記第１のレンズの０℃以上４０℃以下の温度範囲を含む所定の温度範囲における平均線膨張係数α（−３０／７０）の値である。

【請求項4】

前記回折面を含む所定のレンズ群が以下の条件式（５）を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
−６５ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｆｇ×Ｐｗ１×１０^７ ＜ ６５ ・・・（５）
但し、
「Ｆｇ」は、前記回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離であり、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力である。

【請求項5】

前記回折面を含む所定のレンズ群は、前記第１のレンズ及び前記第ｉのレンズの他に、少なくとも１枚のレンズを備え、
以下の条件式（６）を満足する請求項１から請求項４のいずれか一項に光学系。
０ ＜ Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝×ｆｔ ≦ １５０ ・・・（６）
但し、
「Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝」は、前記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズの｛νｄ／ｆｉ｝の値の和であり、
「νｄｘ」は、前記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数であり、
「ｆｘ」は、前記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズの焦点距離であり、
「ｆｔ」は、当該光学系が示し得る最大焦点距離である。

【請求項6】

前記回折面を以下の位相差関数式φ（ｈ）で表したとき、以下の条件式（７）を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学系。
φ（ｈ）＝ｍ／λ（Ｃ０１・ｈ^２＋Ｃ０２・ｈ^４＋Ｃ０３・ｈ^６＋Ｃ０４・ｈ^８）
−２５ ＜ Ｃ０１×Ｆｇ×１０００ ＜ ５ ・・・（７）
但し、
「ｍ」は、回折次数であり、
「λ」は、規格化波長であり、
「Ｃ０１」、「Ｃ０２」、「Ｃ０３」、「Ｃ０４」は、回折面係数であり、
「ｈ」は、同径方向における光軸からの長さであり、
「Ｆｇ」は、前記回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離である。

【請求項7】

前記回折面を以下の位相差関数式φ（ｈ）で表したとき、以下の条件式（８）を満足する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学系。
φ（ｈ）＝ｍ／λ（Ｃ０１・ｈ^２＋Ｃ０２・ｈ^４＋Ｃ０３・ｈ^６＋Ｃ０４・ｈ^８）
−１．５ ＜ Ｃ０１×ｔａｎ（ωｗ）×ｆｗ×１０００ ＜ ０・・・（８）
但し、
「ｍ」は、回折次数であり、
「λ」は、規格化波長であり、
「Ｃ０１」、「Ｃ０２」、「Ｃ０３」、「Ｃ０４」は、回折面係数であり、
「ｈ」は、同径方向における光軸からの長さであり、
「ωｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離における半画角であり、
「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【請求項8】

以下の条件式（９）を満足する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学系。 −０．０５≦ Δ（ｄ−ｓ）／ｆ ≦ ０．０５・・・（９）
但し、
「ｆ」は、当該光学系全系が示し得る任意の焦点距離であり、
「Δ（ｄ−ｓ）」は、当該光学系全系が示し得る任意の焦点距離におけるｄ線に対するｓ線の近軸結像位置であり、
「ｓ線」は、８５２．１１ｎｍの波長の光線である。

【請求項9】

前記回折面を有するレンズは、以下の条件式（１０）を満足する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学系。
−３．０≦Σ｛θＣｓ／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝≦３．０・・・（１０）
但し、
「θＣｓ」＝「（ｎＣ−ｎｓ）／（ｎＦ−ｎＣ）」であり、
「ｎＣ」は、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｎｓ」は、ｓ線（８５２．１１ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｎＦ」は、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｆｄ」は、ｄ線に対する当該回折面を有するレンズの焦点距離であり、
「νｄ」は、ｄ線に対する当該回折面を有するレンズのアッベ数である。

【請求項10】

前記回折面を有するレンズは、以下の条件式（１１）を満足する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学系。
−１５≦Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛θｇＦ／（ｆｄ×νｄ）｝≦１５・・・（１１）
但し、
「θｇＦ」＝「（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）」であり、
「ｎｇ」は、ｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｎＦ」は、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｎＣ」は、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｎｓ」は、ｓ線（８５２．１１ｎｍ）に対する前記回折面を有するレンズの屈折率であり、
「ｆｄ」は、ｄ線に対する前記回折面を有するレンズの焦点距離であり、
「νｄ」は、ｄ線に対する前記回折面を有するレンズのアッベ数である。

【請求項11】

前記回折面を含む所定のレンズ群において、以下の条件式（１２）を満足する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学系。
０ ＜ νｄ１／Ｐｗ１／ｆｗ ＜ １３００ ・・・（１２）
但し、
「νｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対するアッベ数であり、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、
「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【請求項12】

以下の条件式（１３）を満足する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学系。
−１００ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ ４０ ・・・（１３）
但し、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、
「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【請求項13】

以下の条件式（１４）を満足する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光学系。
−１３０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜２６０ ・・・（１４）
但し、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、
「ｆｔ」は、当該光学系が示し得る最大焦点距離である。

【請求項14】

前記回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、二番目に屈折力の大きいレンズを第２のレンズとしたとき、
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズが以下の条件式（１５）を満足する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学系。
−１３０＜ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２×ｆｗ×１０^７＜０ ・・・（１５）
但し、
「ｄｎｄｔＰ２」は、前記第２のレンズの前記ｄｎｄｔであり、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、
「Ｐｗ２」は、前記第２のレンズの屈折力であり、
「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【請求項15】

前記回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、二番目に屈折力の大きいレンズを第２のレンズとしたとき、
前記第１のレンズ及び前記第２のレンズが以下の条件式（１６）を満足する請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光学系。
−２００＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）×１０^７＜１００・・・（１６）
但し、
「ｄｎｄｔＰ２」は、前記第２のレンズの前記ｄｎｄｔであり、
「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、
「Ｐｗ２」は、前記第２のレンズの屈折力であり、
「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離であり、
「ｆｔ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【請求項16】

前記第１のレンズが以下の条件式（３−ａ）を満足する請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の光学系。
Ｎｄ１ ＜ −０．０１４×νｄ１＋２．５ ・・・（３−ａ）
但し、
「Ｎｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対する屈折率であり、
「νｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対するアッベ数である。

【請求項17】

前記回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、二番目に屈折力の大きいレンズを第２のレンズとしたとき、
前記第２のレンズが以下の条件式（１７）を満足する請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の光学系。
Ｎｄ２ ≧ −０．０１４×νｄ２＋２．５ ・・・（１７）
但し、
「Ｎｄ２」は、前記第２のレンズのｄ線に対する屈折率であり、
「νｄ２」は、前記第２のレンズのｄ線に対するアッベ数である。

【請求項18】

前記回折面を含むレンズ群を構成するレンズの枚数が、３枚以上６枚以下である請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項19】

前記回折面を含むレンズ群は正の屈折力を有する請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項20】

複数のレンズ群を備え、当該複数のレンズ群のうち少なくともいずれか一のレンズ群が前記回折面を含む所定のレンズ群であり、各レンズ群の間隔を変化させることにより変倍する変倍光学系である請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の光学系。

【請求項21】

最も物体側に配置されると共に正の屈折力を有する第一レンズ群を備え、
当該第一レンズ群は、二枚のレンズからなる接合レンズを少なくとも一つ含み、
当該第一レンズ群において、最も物体側に配置される接合レンズは以下の条件式（１８）を満足する請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の光学系。
３０ ＜ ｜νａ１−νａ２｜ ＜ ５０ ・・・（１８）
但し、
「νａ１」は、前記接合レンズを構成する物体側レンズのｄ線に対するアッベ数であり、
「νａ２」は、前記接合レンズを構成する像面側レンズのｄ線に対するアッベ数である。

【請求項22】

最も物体側に配置されると共に正の屈折力を有する第一レンズ群を備え、
当該第一レンズ群は、二枚のレンズからなる接合レンズと、両面が空気層に接する単レンズとを含み、
以下の条件式（１９）を満足する請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の光学系。
０．２１ ＜ ｜ＮＰａ１−ＮＰ１｜ ＜ ６ ・・・（１９）
但し、
「ＮＰａ１」は、前記第一レンズ群において、最も物体側に配置される接合レンズを構成する正の屈折力を有するレンズのｄ線に対する屈折率であり、
「ＮＰ１」は、前記第１レンズ群において、最も物体側に配置される正の屈折力を有する前記単レンズのｄ線に対する屈折率である。

【請求項23】

請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の光学系と、当該学系の像面側に、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えた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】

本件発明は、光学系及び撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な光学系及び当該光学系を備えた撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。このような撮像装置に用いられる撮像光学系として、焦点距離を変更可能な変倍光学系が広く用いられている。変倍光学系ではレンズ群間隔を変化させることにより、焦点距離を変化させる。この際、各レンズ群に入射する光線高さや入射角も変化するため、軸上色収差や倍率色収差等の諸収差も変動する。これらの諸収差の変動を抑制し、変倍域全域において高い結像性能を実現すると共に、変倍光学系の大型化、重量化を抑制するには、高度な光学設計が求められていた。

【0003】

そこで、近年、屈折光学系と異なる光学特性を有する回折光学素子を用いて高度な色収差補正を実現した変倍光学系が提案されている。例えば、特許文献１に記載の変倍光学系では、従来、色収差補正のために用いられていた異常低分散材に加えて、回折光学素子を用いることにより、収差補正に要するレンズ枚数の増加を抑制しつつ、１００万画素以上の高解像度の撮像が可能な固体撮像素子にも対応可能な高い結像性能を実現している。

【0004】

このような変倍光学系は、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ等のユーザによって携帯可能な撮像装置の他、車載用撮像装置、監視用撮像装置等のように、車体或いは建造物等に据付固定されて特定の目的の下で使用される据付固定型の撮像装置の撮像光学系としても広く用いられている。いずれの用途においても、より結像性能が高く、小型・軽量であり、Ｆ値の小さいより明るい変倍光学系が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１３４３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、撮像光学系を構成する各光学要素の屈折力は温度によって変化する。そのため、雰囲気温度が設計時の温度（常温）と大きく異なると、その撮像光学系の光学性能も変化する場合がある。上記異常低分散材は、その他の硝材と比較すると、雰囲気温度の変化に伴う屈折力の変化が大きい傾向にあるため、異常低分散材を含む光学系、特に異常低分散材を含む変倍光学系は雰囲気温度の変化によりピント位置やバックフォーカス量が変化する恐れが高い。また、屈折力が大きいレンズが異常低分散材からなる場合、雰囲気温度の変化により、球面収差等の変動が大きくなる傾向にある。変倍光学系の中でも、バリフォーカルレンズで雰囲気温度の変化に伴いピント位置やバックフォーカス量が変化すると、著しく結像性能が低下する。

【0007】

上述した据付固定型の撮像装置では、バリフォーカルレンズが撮像光学系として用いられることが多く、雰囲気温度の変化の大きい環境下で使用される場合も多い。据付固定型の撮像装置は設置時に画角が調整され、オートフォーカス機能を備えていない機種も多い。このため、雰囲気温度によっては被写体像の輪郭が不鮮明になり、監視等の当該据付固定型の撮像装置に課された目的を達成することができない場合があった。

【0008】

本発明の課題は、小型化及び軽量化を図りつつ、高度な色収差補正を実現すると共に、雰囲気温度の変化によらず良好な結像性能を維持することのできる光学系及び撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本件発明の光学系は、回折面を含むレンズ群を少なくとも一群備え、当該回折面を含むレンズ群のうち少なくともいずれかを、回折面を含む所定のレンズ群とし、当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きいレンズを第１のレンズとし、当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、前記第１のレンズ以外の少なくともいずれか一のレンズを第ｉのレンズとしたとき、前記第１のレンズが以下の条件式（１）を満足し、前記第ｉのレンズが以下の条件式（２）を満足することを特徴とする。

【0010】

ｄｎｄｔＰ１×１０^６ ＞ −５ ・・・（１）
Ｎｄｉ ≧ −０．０１４×νｄｉ＋２．５ ・・・（２）

【0011】

但し、「ｄｎｄｔ」は、２０℃以上４０℃以下の温度範囲における６３２．８ｎｍの波長の光線に対する真空中におけるレンズの絶対屈折率の温度係数（ａｂｓｏｌｕｔｅｄｎ／ｄＴ）であり、「ｄｎｄｔＰ１」は、前記第１のレンズのｄｎｄｔであり、「Ｎｄｉ」は、前記第ｉのレンズのｄ線に対する屈折率であり、「νｄｉ」は、前記第ｉのレンズのｄ線に対するアッベ数であり、「ｄ線」は、５８７．５６ｎｍの波長の光線である。

【0012】

また、本件発明の撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該学系の像面側に、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本件発明によれば、小型化及び軽量化を図りつつ、高度な色収差補正を実現すると共に、雰囲気温度の変化によらず良好な結像性能を維持することのできる光学系及び撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本件発明の実施例１の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図2】実施例１の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図3】実施例１の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図4】実施例１の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図5】本件発明の実施例２の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図6】実施例２の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図7】実施例２の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図8】実施例２の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図9】本件発明の実施例３の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図10】実施例３の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図11】実施例３の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図12】実施例３の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図13】本件発明の実施例４の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図14】実施例４の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図15】実施例４の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図16】実施例４の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図17】本件発明の実施例５の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図18】実施例５の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図19】実施例５の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図20】実施例５の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図21】本件発明の実施例６の光学系の広角端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図22】実施例６の光学系の望遠端におけるレンズ構成例を示す断面図である。

【図23】実施例６の光学系の望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図24】実施例６の光学系の広角端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

【図25】実施例１の光学系のバックフォーカスの温度変動を示す図である。

【図26】比較例の光学系のバックフォーカスの温度変動を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本件発明に係る光学系及び撮像装置の実施の形態を説明する。

【0016】

１．光学系
１−１．光学系の基本構成
本実施の形態の光学系は、回折面を含むレンズ群を少なくとも一群備え、当該回折面を含むレンズ群のうち少なくともいずれかを回折面を含む所定のレンズ群とし、当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きいレンズを第１のレンズとし、当該回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、前記第１のレンズ以外の少なくともいずれか一のレンズを第ｉのレンズとしたとき、第１のレンズが後述する条件式（１）を満足し、第ｉのレンズが後述する条件式（２）を満足することを特徴とする。以下、当該光学系の構成について説明する。

【0017】

１−１−１．回折面を含むレンズ群
まず、回折面を含むレンズ群について説明する。回折面を含むレンズ群とは、当該レンズ群を構成する光学要素のうち、少なくともいずれか一の光学要素の光学面が回折面であることを意味する。

【0018】

ここで、回折面は下記式で表される位相差関数により規定される回折格子構造を有するものとする。例えば、硝材製レンズ、プラスチック製レンズ等の光学要素の光学面に、切削法、フォトリソグラフィー法、モールド法等により、回折格子構造を形成することにより、回折光学素子を得ることができる。また、上記光学要素の光学面（球面／非球面）に回折格子構造を有する一層又は複数層の樹脂層を設け、当該樹脂層により光学面に回折格子構造が付与された複層回折光学素子であってもよい。本件出願では、このような回折光学素子を含むレンズ群を回折面を含むレンズ群と称する。

【0019】

【数1】

【0020】

但し、上記式において、φ（ｈ）は位相差関数であり、「ｍ」は回折次数であり、「λ」は規格化波長である。また、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ３」、「Ｃ４」はそれぞれ回折面係数であり、「ｈ」は同径方向における光軸からの長さである。なお、規格化波長は、当該光学系の使用波長域内の波長であり、例えば、可視光波長域内の波長であることが好ましい。

【0021】

回折光学素子として、空気層と接する側の面にのみ上記回折面を備える単層回折光学素子を用いることができる。また、例えば、上述した態様の複層回折光学素子の他、接合レンズの接合面を上記回折面とするなど、一の硝材層と、他の硝材層との間に回折面が形成された積層型の複層回折光学素子を用いることもできる。単層回折光学素子よりも複層回折光学素子を用いた方が、より広い波長範囲において色収差等を良好に補正することができる。但し、複層回折光学素子において、硝材層は光学ガラス材からなる層に限らず、光学プラスチック等の光学ガラス以外の光学素子形成材からなる層であってもよい。

【0022】

また、当該回折面は、球面であってもよく、非球面であってもよい。回折面を非球面とすることにより、より少ない枚数の光学要素で色収差等の諸収差を更に良好に補正することができる。

【0023】

本実施の形態の光学系では、上記回折面を含む所定のレンズ群を備えるため、回折面を備えない通常の屈折光学系と比較すると、少ない光学要素で色収差等を良好に補正することができる。このため、当該光学系の小型化及び軽量化を図りつつ、高度な色収差補正を実現することができる。

【0024】

また、当該光学系を回折面を含む構成とすることにより、光学系全体の温度特性を改善することもできる。具体的には、光学系が回折面を備えることにより、上述のように少ない光学要素で色収差等の補正を良好に行うことができる。このため、色収差等の補正には有効であるが温度特性の悪い硝材、例えば、異常低分散材等からなる光学要素の枚数を減らすことができる。そして、回折面を含む所定のレンズ群が、次に説明する条件式（１）を満足する第１のレンズと条件式（２）を満足する第ｉのレンズとを含む構成とすることにより、光学系全体において、雰囲気温度の変化によらず良好な結像性能を維持することができる。

【0025】

ここで、回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力は、正であってもよく、負であってもよく、特に限定されるものではないが、色収差等の補正がより良好になるという観点から正の屈折力を有することが好ましい。

【0026】

また、当該光学系内に複数の回折面が含まれる場合、各回折面をそれぞれ異なるレンズ群に配置することが好ましい。例えば、変倍光学系は複数のレンズ群を備え、各レンズ群の間隔に変化させることにより焦点距離を変化させる。従って、各レンズ群の位置によって、回折面により色収差等の諸収差を補正する上で、最も効果的な配置が異なる。このため、変倍光学系では複数の回折面を含む場合、異なるレンズ群に各回折面を配置することが、より結像性能の高い光学系を得る上で好ましい。

【0027】

なお、当該光学系は、回折面を少なくとも一面含むレンズ群が少なくとも一群あればよく、一つの回折面を含むレンズ群を一又は複数備えていてもよいし、複数の回折面を含むレンズ群を一又は複数備えていてもよい。回折面を含むレンズ群が複数ある場合、そのいずれか一のレンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であればよく、二以上のレンズ群が上記回折面を含むレンズ群であってもよく、回折面を含む全てのレンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であってもよい。

【0028】

（１）レンズ構成
次に、回折面を含む所定のレンズ群のレンズ構成について説明する。当該所定のレンズ群は、上記第１のレンズと上記第ｉのレンズの少なくとも２枚のレンズを含み、当該レンズ群内に回折面が含まれるものであれば、その他の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。第１のレンズ及び／又は第ｉのレンズの光学面が上記回折面であってもよいし、当該レンズ群を構成する第１のレンズ及び第ｉのレンズ以外のレンズの光学面が上記回折面であってもよい。当該回折面を含む所定のレンズ群の具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、より良好な色収差補正を行うと共に、当該光学系の大型化・重量化を防止するという観点から、当該レンズ群を構成するレンズ枚数は３枚以上６枚以下であることが好ましい。

【0029】

また、当該レンズ群は、当該レンズ群全体と異なる符号の屈折力を有するレンズを含むことも好ましい。第１のレンズ群及び第ｉのレンズ群は、当該回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有する。このため、第１のレンズ及び第ｉのレンズと異なる符号の屈折力を有するレンズを含む構成とすることにより、色収差等の諸収差をさらに良好に補正することができ、且つ、雰囲気温度が変化したときにも第１のレンズ及び第ｉのレンズとは符号の異なる屈折力を有するレンズにより収差を相殺することができ、収差変動を抑制することができる。

【0030】

（２）第１のレンズ
次に、第１のレンズについて説明する。第１のレンズは、上記回折面を含む所定のレンズ群を構成する光学要素の一つで、当該所定のレンズ群と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きいレンズである。すなわち、回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力が正である場合、第１のレンズの屈折力は正であり、当該回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力が負である場合、第１のレンズの屈折力は負である。第１のレンズは、当該所定のレンズ群全体と同符号であり、且つ、最大の屈折力を有するレンズであるため、雰囲気温度が変化したときに、第１のレンズの光学特性が変化すると、当該回折面を含むレンズ群の光学特性も変化する恐れが高い。その結果、当該光学系の光学特性も変化し、特に、焦点距離、ピント位置、バックフォーカス量などが変化すると、像面に正しく被写体像を結像することができなくなり、結像性能が著しく低下する恐れがある。そこで、本実施の形態の光学系では、第１のレンズを条件式（１）を満足するレンズとすることにより、後述するとおり、雰囲気温度の変化に伴う当該第１のレンズの光学特性の変化を抑制することができ、当該光学系の焦点距離、ピント位置、バックフォーカス量等の変化を抑制して、高い結像性能を維持することができる。なお、条件式（１）については、後で詳細に説明する。

【0031】

（３）第ｉのレンズ
第ｉのレンズは、第１のレンズと同様に、上記回折面を含む所定のレンズ群を構成する光学要素の一つで、当該所定のレンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有する。第ｉのレンズの屈折力は第１のレンズよりも小さい。このため、雰囲気温度が変化したときに当該第ｉのレンズの光学特性が変化しても、上記回折面を含む所定のレンズ群の光学特性の変化を抑制することができる。また、第ｉのレンズを条件式（２）を満足するレンズとすることにより、後述するとおり、色収差等の補正をより良好に行うことができ、結像性能の高い光学系を得ることができる。なお、条件式（２）についても、後で詳細に説明する。

【0032】

第ｉのレンズは、上記回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有し、第１のレンズ以外のレンズであれば、特に限定されるものではない。しかしながら、色収差等の補正をさらに良好に行い、結像性能のより高い光学系を得ると共に、当該レンズ群を構成するレンズ枚数の増加を抑制するという観点から、当該第ｉのレンズは、上記同符号の屈折力を有するレンズのうち、第１のレンズの次に屈折力の大きいレンズであることが色収差を改善する上でより好ましい。すなわち、第ｉのレンズは、上記回折面を含む所定のレンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、二番目に屈折力の大きいレンズ（以下、「第２のレンズ」と称する。）であることが好ましい。

【0033】

但し、本実施の形態において、レンズの焦点距離及び屈折力は、当該レンズが接合レンズの一部を構成する場合であっても、当該レンズの両面が空気層に接する単レンズであると仮定して求めた値を意味し、当該レンズの各面の曲率半径（Ｒ_１、Ｒ_２）と、当該レンズ材料自体の屈折率（ｎ）と、当該レンズの中心厚（ｔｃ）に基づいて求めた値を用いるものとする。具体的には下記式により求めた値を用いる。なお、屈折力は焦点距離（ｆ）の逆数（１／ｆ）である。

【0034】

【数2】

【0035】

１−１−２．他のレンズ群
当該光学系は、上記回折面を含むレンズ群以外に、回折面を含まないレンズ群を備えていてもよい。回折面を含まないレンズ群の屈折力の符号やレンズ構成などは特に限定されるものではなく、適宜、当該光学系に要求される光学特性に応じて適切な態様を採用することができる。

【0036】

１−２．レンズ群構成例

【0037】

次に、当該光学系のレンズ群構成例について説明する。当該光学系は焦点距離が固定の単焦点光学系であってもよいし、焦点距離が可変の変倍光学系であってもよい。いずれの場合も、具体的なレンズ群構成等は特に限定されるものではないが、以下の構成例が挙げられる。なお、本件出願において変倍光学系には、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ等が含まれる。

【0038】

１−２−１．単焦点光学系
当該光学系が単焦点光学系である場合、２群構成、３群構成等の種々のレンズ群構成を採用することができ、レンズ群の数、パワー配置、各レンズ群の具体的なレンズ構成等は特に限定されるものではない。例えば、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群の二群構成、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群の二群構成、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群、正の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群の三群構成、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群、負の屈折力を有するレンズ群、正の屈折力を有するレンズ群の三群構成、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ群、正の屈折力を有するレンズ群、正の屈折力を有するレンズ群の三群構成等が挙げられる。

【0039】

これらのいずれの構成を採用する場合であっても、上述の観点から、正の屈折力を有するレンズ群の少なくともいずれかが上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。また、当該単焦点光学系が正の屈折力を有するレンズ群を複数備え、そのいずれかを上記回折面を含む所定のレンズ群とする場合、当該単焦点光学系において軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群が上記回折面を含むレンズ群であることが好ましい。軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群に回折面を設けることにより、各波長域の光線についてそれぞれ最も効率良く諸収差を補正することができる。

【0040】

１−２−２．変倍光学系
当該光学系が変倍光学系である場合、複数のレンズ群を備え、広角端から望遠端への変倍時に各レンズ群間の間隔を変化させることにより、焦点距離を変化させるものであれば、レンズ群の数やパワー配置、各レンズ群の具体的なレンズ構成、変倍時の各レンズ群の動作等は特に限定されるものではない。

【0041】

また、当該変倍光学系についても、単焦点光学系の場合と同様の観点から、正の屈折力を有するレンズ群の少なくともいずれかが上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。また、当該変倍光学系が正の屈折力を有するレンズ群を複数備え、そのいずれかを上記回折面を含む所定のレンズ群とする場合、当該変倍光学系において軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群が上記回折面を含むレンズ群であることが好ましい。軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群に回折面を設けることにより、各波長域の光線についてそれぞれ最も効率良く諸収差を補正することができる。但し、変倍光学系の場合、一般に、広角端と望遠端とでは、軸上光線が最も大きな光束径で通過するレンズ群が異なる。従って、変倍域全域において色収差をはじめとする諸収差の補正が良好になるという観点から、広角端において軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群と、望遠端において軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群とのそれぞれに回折面が含まれることがより好ましい。なお、回折面を含むレンズ群を複数備える場合、その少なくともいずれか一のレンズ群が上記第１のレンズ及び第ｉのレンズを含めばよい。しかしながら、望遠端では、被写体像が広角端よりも大きくなるため、広角端と比較するとピント位置等のズレや諸収差の変動が結像性能に大きく影響を与える。このため、望遠端において軸上光線が最も大きな光束径で通過する正の屈折力を有するレンズ群を上記回折面を含む所定のレンズ群とすることが好ましい。以下、変倍光学系の具体的な構成例をいくつか列挙する。

【0042】

（１）２群構成
当該光学系を２群構成の変倍光学系とする場合、上記回折面を含む正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも一群備え、広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を変化させるように各レンズ群を相対的に移動させることが好ましい。例えば、物体側から順に、負の屈折力を有する第一レンズ群と、回折面を含む正の屈折力を有する第二レンズ群とを備えた負・正の２群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が小さくなるように第１レンズ群及び／又は第２レンズ群を移動させることが好ましい。

【0043】

（２）３群構成
当該光学系を３群構成の変倍光学系とする場合、上記回折面を含む正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも一群備え、広角端から望遠端への変倍時に各レンズ群の間隔を変化させるように各レンズ群を相対的に移動させることが好ましい。

【0044】

具体的には、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正又は負の屈折力を有する第３レンズ群とを備えた負・正・正又は負・正・負の３群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に第３レンズ群を固定し、第１レンズ群及び／又は第２レンズ群を移動させることが好ましい。なお、第３レンズ群は屈折力は限りなく小さくてもよい。このような構成の変倍光学系では、雰囲気温度が変化したときも諸収差の変動をより良好に抑制することができるという観点から、第２レンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0045】

また、回折面を含む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、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備えた正・負・正の３群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群を固定し、第２レンズ群及び／又は第３レンズ群を移動させることが好ましい。このような構成の変倍光学系では、雰囲気温度が変化したときも変倍域全域において諸収差の変動をより良好に抑制して、良好な結像性能を維持することができるという観点から、第１レンズ群及び／又は第２レンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0046】

（３）４群構成
当該光学系を４群構成の変倍光学系とする場合、上記回折面を含む正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも一群備え、広角端から望遠端への変倍時に各レンズ群の間隔を変化させるように各レンズ群を相対的に移動させることが好ましい。

【0047】

具体的には、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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えた正・負・正・正の４群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群を固定し、他のレンズ群のうち少なくともいずれか一のレンズ群を移動させることが好ましい。当該構成の変倍光学系では、可視光波長域から近赤外波長域まで広い波長範囲において諸収差等をより良好に補正することができるという観点から、第１レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群のうち、少なくともいずれか一のレンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0048】

また、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えた負・正・正・正の４群構成とすることもできる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に第４レンズ群を固定し、他のレンズ群のうち少なくともいずれか一のレンズ群を移動させることが好ましい。当該構成の変倍光学系では、雰囲気温度が変化したときも諸収差の変動をより良好に抑制して、良好な結像性能を維持することができるという観点から、第２レンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0049】

（４）５群構成
当該光学系を５群構成の変倍光学系とする場合、上記回折面を含む正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも一群備え、広角端から望遠端への変倍時に各レンズ群の間隔を変化させるように各レンズ群を相対的に移動させることが好ましい。

【0050】

具体的には、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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを備えた正・負・正・正・負の５群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群を固定し、他のレンズ群のうち少なくともいずれか一のレンズ群を移動させることが好ましい。当該構成の変倍光学系では、雰囲気温度が変化したときも諸収差の変動をより良好に抑制して、良好な結像性能を維持することができるという観点から、第１レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群のうち、少なくともいずれか一のレンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0051】

また、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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とを備えた正・負・正・正・正の５群構成とすることができる。この場合、広角端から望遠端への変倍時に、少なくともいずれか一のレンズ群を移動させることが好ましい。当該構成の変倍光学系では、雰囲気温度が変化したときも諸収差の変動をより良好に抑制して、良好な結像性能を維持することができるという観点から、第４レンズ群が上記回折面を含む所定のレンズ群であることが好ましい。

【0052】

なお、当該光学系において、単焦点光学系及び変倍光学系のいずれの場合においても最も物体側に配置されると共に正の屈折力を有する第一レンズ群を備え、当該第一レンズ群は、二枚のレンズからなる接合レンズを少なくとも一つ含むことも好ましい。当該第一レンズ群を上記接合レンズを少なくとも一つ含む構成とすることにより、当該光学系が示す最大焦点距離において軸上色収差の補正を良好に行うことができる。また、当該光学系が示す最小焦点距離において倍率色収差の補正を良好に行うことができる。このとき、接合レンズを構成するレンズのうち、いずれかが異常低分散材からなる場合、より一層良好に上記色収差の補正を行うことができる。

【0053】

また、第一レンズ群は、上記接合レンズの他に、両面が空気層に接する単レンズを含むことも好ましい。この場合、当該光学系が示す最小焦点距離において、像面湾曲の補正を良好に行うことができる。

【0054】

１−３．防振群
なお、本件発明に係る光学系が単焦点光学系及び変倍光学系のいずれの場合であっても、当該光学系に含まれるレンズ群のうち、いずれか一のレンズ群の全部又は一部を光軸に垂直方向に移動させて、撮像時の振動等に起因する像ブレ等を補正する防振群として用いてもよい。

【0055】

１−４．条件式
次に、本件発明に係る光学系において、上述したとおり、第１のレンズは以下の条件式（１）を満足し、第ｉのレンズは以下の条件式（２）を満足する。また、当該光学系は、後述する条件式（３）から条件式（１９）を満足することが好ましい。以下、各条件式について、順に説明する。

【0056】

ｄｎｄｔＰ１×１０^６ ＞ −５ ・・・（１）
Ｎｄｉ ≧ −０．０１４×νｄｉ＋２．５ ・・・（２）

【0057】

但し、「ｄｎｄｔ」は２０℃以上４０℃以下の温度範囲における６３２．８ｎｍの波長の光線に対する真空中におけるレンズの絶対屈折率の温度係数（ａｂｓｏｌｕｔｅｄｎ／ｄＴ）であり、「ｄｎｄｔＰ１」は第１のレンズのｄｎｄｔであり、「Ｎｄｉ」は第ｉのレンズのｄ線に対する屈折率であり、「νｄｉ」は前記第ｉのレンズのｄ線に対するアッベ数であり、「ｄ線」は、５８７．５６ｎｍの波長の光線である。

【0058】

１−４−１．条件式（１）
条件式（１）は、第１のレンズが満足すべき条件である。条件式（１）を満足する場合、雰囲気温度が変化したときの単位温度あたりの当該第１のレンズの屈折率の変化量が小さい。上述したとおり、第１のレンズは、当該所定のレンズ群と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きいレンズである。条件式（１）を満足するレンズは、雰囲気温度が変化したときの屈折率の変化が小さい。このため、第１のレンズを条件式（１）を満足するレンズとすることにより、雰囲気温度が変化したときに第１のレンズの光学特性の変化を抑制することができる。その結果、当該光学系の光学特性、特に、焦点距離、ピント位置、バックフォーカス量等の変化を抑制することができる。また、球面収差の変動を良好に抑制することができる。これらのことから、雰囲気温度が変化したときも、当該光学系の結像性能を維持することができる。

【0059】

第１のレンズが条件式（１）を満足しない場合、雰囲気温度が変化したときの第１のレンズの屈折率の変化量が条件式（１）を満足する場合と比較すると大きくなる。第１のレンズは、当該回折面を含む所定のレンズ群において最も屈折力の大きいレンズであるため、雰囲気温度の変化によって当該第１のレンズの屈折率が変化すると、当該回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離等が変化し、その結果、当該光学系の焦点距離、ピント位置、バックフォーカス量などが変化する恐れが高くなる。また、球面収差の変動も大きくなる。そのため、雰囲気温度によっては、像面に正しく被写体像を結像することができなくなり、結像性能が著しく低下する可能性があり好ましくない。

【0060】

これらの効果を得る上で、第１のレンズは以下の条件式（１−ａ）を満足することがより好ましい。

【0061】

ｄｎｄｔＰ１×１０^６ ＞ −４．５ ・・・（１−ａ）

【0062】

１−４−２．条件式（２）
条件式（２）は、第ｉのレンズを構成する材料（硝材）の光学特性に関する式である。硝材のアッベ数を横軸とし、縦軸をｄ線に対するその硝材の屈折率とした硝材特性図において、「−０．０１４×νｄｉ＋２．５」で表される直線上、或いは、その直線よりも大きい屈折率を示す硝材からなる第ｉのレンズを含むことで、色収差等の補正をより良好に行うことができ、高い結像性能を有する光学系を得ることができる。ここで、条件式（２）を満足する硝材は、いわゆる異常低分散材に該当するものが多く、雰囲気温度が変化したときに光学特性が変化する恐れが高い。しかしながら、上述したとおり、第ｉのレンズの屈折力は、第１のレンズの屈折力よりも小さい。このため、雰囲気温度が変化したときに当該第ｉのレンズの光学特性が変化しても、当該光学系の光学特性の変化を抑制することができ、高い結像性能を維持することができる。

【0063】

これに対して、条件式（２）を満足する第ｉのレンズを含まない場合、色収差等の補正が不十分になる恐れがあり、結像性能の高い光学系を得ることが困難になる。

【0064】

１−４−３．条件式（３）
当該光学系において、第１のレンズが以下の条件式（３）を満足することが好ましい。

【0065】

Ｎｄ１ ＜ −０．０２×νｄ１＋２．９５ ・・・（３）
但し、「Ｎｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対する屈折率であり、「νｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対するアッベ数である。

【0066】

条件式（３）は、条件式（２）と同様の式であり、第１のレンズの硝材に関する式である。第１のレンズが条件式（３）を満足する場合、雰囲気温度が変化しても第１のレンズの光学特性がより変化しにくく、当該光学系の結像性能をより良好に維持することができる。

【0067】

第１のレンズが条件式（３）を満足しない場合、第１のレンズの屈折力は大きいため、条件式（１）において述べた理由と同様の理由から、雰囲気温度によっては、像面に正しく被写体像を結像することができなくなる場合があり、結像性能が低下する恐れがあるため好ましくない。

【0068】

これらの効果を得る上で、第１のレンズは以下の条件式（３−ａ）を満足することがより好ましい。

【0069】

Ｎｄｉ ＜ −０．０１４×νｄｉ＋２．５ ・・・（３−ａ）

【0070】

１−４−４．条件式（４）
当該光学系において、第１のレンズが以下の条件式（４）を満足することが好ましい。

【0071】

αＰ１×１０^７ ＜ １２０ ・・・（４）
但し、「αＰ１」は、前記第１のレンズの０℃以上４０℃以下の温度範囲を含む所定の温度範囲における平均線膨張係数αの値である。ここで、所定の温度範囲は、例えば、−３０℃以上７０℃以下の温度範囲とすることができ、当該温度範囲における平均膨張係数であることが好ましい。−３０℃以上７０℃以下の温度範囲における平均線膨張係数α（−３０／７０）の値が不明である場合は、０℃以上４０℃以下の温度範囲を含み、−５０℃以上９０℃以下の任意の温度範囲における平均膨張係数αを用いてもよい。

【0072】

条件式（４）も第１のレンズの硝材に関する式である。第１のレンズが条件式（４）を満足する場合、−３０℃以上７０℃以下の温度範囲における線膨張係数が小さいため、雰囲気温度が変化しても、第１のレンズの厚み等の変化を抑制することができる。このため、雰囲気温度が変化しても、第１のレンズの屈折力の変動や、第１のレンズと、他のレンズとのレンズ間隔の変動を抑制することができ、これらの変動に伴うピント位置やバックフォーカス量のずれを抑制することができる。その結果、雰囲気温度が変化したときも当該光学系の結像性能をより良好に維持することができる。

【0073】

これらの効果を得る上で、第１のレンズは以下の条件式（４−ａ）を満足することがより好ましく、条件式（４−ｂ）を満足することがさらに好ましいい。

【0074】

αＰ１×１０^７ ＜ １００ ・・・（４−ａ）
αＰ１×１０^７ ＜ ９０ ・・・（４−ｂ）

【0075】

１−４−５．条件式（５）
当該光学系において、上記回折面を含む所定のレンズ群が以下の条件式（５）を満足することが好ましい。

【0076】

−６５ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｆｇ×Ｐｗ１×１０^７ ＜ ６５ ・・・（５）
但し、「Ｆｇ」は、上記回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離であり、「Ｐｗ１」は、第１のレンズの屈折力である。

【0077】

条件式（５）は、第１のレンズの単位温度あたりの屈折率の変化量と、上記回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離と、第１のレンズの屈折力とに関する式である。条件式（５）を満足する場合、第１のレンズの単位温度あたりの屈折率変化及び屈折力の値が、当該回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離に対して適正な範囲内にあり、雰囲気温度の変化に伴う当該光学系のピント位置やバックフォーカス量のずれをより良好に抑制することができ、球面収差の変動もより良好に抑制することができる。その結果、雰囲気温度が変化したときも当該光学系の結像性能をより良好に維持することができる。

【0078】

これらの効果を得る上で、上記回折面を含む所定のレンズ群は以下の条件式（５−ａ）を満足することがより好ましい。

【0079】

−６０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｆｇ×Ｐｗ１×１０^７ ＜ ６０ ・・・（５−ａ）

【0080】

また、当該光学系が２群構成の変倍光学系である場合、上記回折面を含む所定のレンズ群は以下の条件式（５−ｂ）を満足することが上記効果を得る上でさらに好ましい。
−２５ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｆｇ×Ｐｗ１×１０^７ ＜ ２５ ・・・（５−ｂ）

【0081】

１−４−６．条件式（６）
当該光学系において、上記回折面を含む所定のレンズ群は、第１のレンズ及び第ｉのレンズの他に、少なくとも１枚のレンズを備え、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。

【0082】

０ ＜ Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝×ｆｔ ≦ １５０ ・・・（６）

【0083】

但し、「Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝」は、上記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズの｛νｄ／ｆｉ｝の値の和であり、「νｄｘ」は、上記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数であり、「ｆｘ」は、上記回折面を含むレンズ群を構成する各レンズの焦点距離であり、「ｆｔ」は、当該光学系が示し得る最大焦点距離である。

【0084】

上記回折面を含む所定のレンズ群が第１のレンズ及び第ｉのレンズの他に、少なくとも１枚のレンズを備え、上記回折面を含む所定のレンズ群を構成する各レンズのｄ線に対するアッベ数と、焦点距離等が条件式（６）を満足する場合、雰囲気温度が変化したときの諸収差の変動がより小さくなる傾向があり、結像性能をより良好に維持することができる。

【0085】

これらの効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（６−ａ）を満足することがより好ましい（但し、２群構成の変倍光学系である場合を除く）。

【0086】

２０ ＜ Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝×ｆｔ ≦ １３０ ・・・（６−ａ）

【0087】

当該光学系が２群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（６−ｂ）を満足することが好ましく、以下の条件式（６−ｃ）を満足することがより好ましい。

【0088】

０ ＜ Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝×ｆｔ ≦ １３０ ・・・（６−ｂ）
０ ＜ Σｄｏｅ｛νｄｘ／ｆｘ｝×ｆｔ ≦ ３５ ・・・（６−ｃ）

【0089】

１−４−７．条件式（７）
上記回折面を上述した位相差関数式φ（ｈ）で表したときに、当該光学系は以下の条件式（７）を満足することが好ましい。

【0090】

−２５ ＜ Ｃ０１×Ｆｇ×１０００ ＜ ５ ・・・（７）
但し、「Ｃ０１」は上述のとおり回折面係数であり、「ｈ」は同径方向における光軸からの長さであり、「Ｆｇ」は上記回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離である。

【0091】

条件式（７）は、回折面の形状と、当該回折面を含む所定のレンズ群の焦点距離と、に関する式である。条件式（７）を満足する場合、色収差等の補正をより良好に行うことができ、より結像性能の高い光学系を得ることができる。なお、回折面による近軸的な一次回折光の焦点距離（ｆＤ）はｆＤ＝−１／（２×Ｃ０１）で表すことができる。

【0092】

１−４−８．条件式（８）
また、上記回折面を上述した位相差関数式φ（ｈ）で表したときに、当該光学系は以下の条件式（８）を満足することが好ましい。

【0093】

−１．５ ＜ Ｃ０１×ｔａｎ（ωｗ）×ｆｗ×１０００ ＜ ０・・・（８）
但し、「Ｃ０１」は、上述のとおり回折面係数であり、「ωｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離における半画角であり、「ｆｗ」は当該光学系が示し得る最小焦点距離である。なお、当該光学系が示し得る最小焦点距離とは、当該光学系が単焦点光学系である場合は当該光学系の焦点距離であり、当該光学系が変倍光学系である場合には広角端における当該光学系の焦点距離である。

【0094】

条件式（８）は、回折面の形状と、当該光学系が示し得る最小焦点距離と、そのときの画角とに関する式である。条件式（８）を満足する場合、当該光学系が示し得る最小焦点距離における色収差補正をより良好に行うことができる。

【0095】

１−４−９．条件式（９）
当該光学系は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。

【0096】

−０．０５≦ Δ（ｄ−ｓ）／ｆ ≦ ０．０５・・・（９）
但し、「ｆ」は、当該光学系全系が示し得る任意の焦点距離であり、「Δ（ｄ−ｓ）」は、当該光学系全系が示し得る任意の焦点距離におけるｄ線に対するｓ線の近軸結像位置であり、「ｓ線」は、８５２．１１ｎｍの波長の光線である。

【0097】

ここで、当該光学系が変倍光学系である場合、以下の条件式（９−ａ）及び／又は条件式（９−ｂ）を満足することがより好ましい。

【0098】

−０．０５≦ ＷΔ（ｄ−ｓ）／ｆＷ ≦ ０．０５・・・（９−ａ）
−０．０１≦ ＴΔ（ｄ−ｓ）／ｆＴ ≦ ０．０１・・・（９−ｂ）

【0099】

但し、「ｆＷ」は広角端における当該光学系全系の焦点距離であり、「ｆＴ」は望遠端における当該光学系全系の焦点距離であり、「ＷΔ（ｄ−ｓ）」は広角端におけるｄ線に対するｓ線の近軸結像位置であり、「ＴΔ（ｄ−ｓ）」は望遠端におけるｄ線に対するｓ線の近軸結像位置であり、「ｄ線」は上述したとおりであり、「ｓ線」は８５２．１１ｎｍの波長の光線である。

【0100】

条件式（９）を満足する場合、可視光波長域の光線であるｄ線の近軸結像位置と、近赤外波長域の光線であるｓ線の近軸結像位置との差（ピントズレ）が微小であるため、当該光学系が使用する光線の波長が可視光波長域と近赤外波長域との間で変化した場合もピント位置が変化せず、諸収差の変動を抑制することができる。従って、条件式（９）を満足する光学系とすることにより、雰囲気温度が変化した場合に加えて、当該光学系が使用する光線の波長が可視光波長域と近赤外波長域との間で変化した場合も、ピント位置やバックフォーカス量のずれなどを抑制して、高い結像性能を維持することができる。

【0101】

当該光学系が変倍光学系である場合、条件式（９）に加えて、条件式（９−ａ）及び／又は条件式（９−ｂ）を満足させることにより、変倍光学系が示す任意の焦点距離において、使用する光線の波長が可視光波長域と、近赤外波長域との間で変化した場合も、ピント位置の変化を防止し、諸収差の変動を抑制することができる。すなわち、当該変倍光学系の変倍域全域において、雰囲気温度が変化した場合に加えて、当該光学系が使用する光線の波長が可視光波長域と近赤外波長域との間で変化した場合も、ピント位置やバックフォーカス量のずれなどを抑制して、高い結像性能を維持することができる。

【0102】

これらの効果を得る上で、当該光学系が変倍光学系である場合、以下の条件式（９−ａ）’及び条件式（９−ｂ）’を満足することがより好ましい。

【0103】

−０．０２ ≦ ＷΔ（ｄ−ｓ）／ｆＷ ≦ ０．０２ ・・・（９−ａ）’
−０．００５≦ ＴΔ（ｄ−ｓ）／ｆＴ ≦ ０．００５・・・（９−ｂ）’

【0104】

なお、条件式（９）は、条件式（９−ａ）において、「ｆ」が広角端における焦点距離である場合、当該条件式（９）と同一の式となる。また、望遠端では、被写体像が広角端よりも大きくなるため、広角端と比較すると上記近軸結像位置の差が結像性能に与える影響が大きくなる。このため、望遠端において条件式（９−ｂ）を満足させることにより、使用する光線の波長域が変化した場合も、被写体像の輪郭が不鮮明になるのを防止することができ、変倍域全域において良好な結像性能を有することができる。

【0105】

１−４−１０．条件式（１０）
当該光学系において、回折面を有するレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

【0106】

−３．０≦Σ｛θＣｓ／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝≦３．０・・・（１０）

【0107】

但し、「θＣｓ」＝「（ｎＣ−ｎｓ）／（ｎＦ−ｎＣ）」であり、「ｎＣ」は、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する上記回折面を有するレンズの屈折率であり、「ｎｓ」は、ｓ線に対する上記回折面を有するレンズの屈折率であり、「ｎＦ」はＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する上記回折面を有するレンズの屈折率であり、「ｆｄ」はｄ線に対する上記回折面を有するレンズの焦点距離であり、「νｄ」はｄ線に対する上記回折面を有するレンズのアッベ数である。

【0108】

ここで、「回折面を有するレンズ」は、上記回折光学素子を意味するものとし、当該回折光学素子は単層回折光学素子及び複層回折光学素子のいずれの場合も含むものとする。また、「回折面を有するレンズの屈折率」は、当該回折光学素子の屈折率を意味し、複層回折光学素子の場合、回折面よりも像面側に配置される層（レンズ）の屈折率を意味するものとする。

【0109】

条件式（１０）は、回折光学素子の可視光波長域内における屈折力の変化率と、Ｃ線からｓ線における屈折力の変化率とに関する式である。条件式（１０）を満足する場合、当該回折光学素子の異常分散性がＣ線からｓ線までの波長域において低く、これらの波長域において、一次スペクトルは勿論、二次スペクトルについても、色収差補正を良好に行うことができる。従って、広い波長範囲において高い結像性能を有する光学系を得ることができる。

【0110】

これに対して、条件式（１０）を満足しない場合、当該回折光学素子がＣ線からｓ線までの波長域において異常分散性を示す範囲があり、Ｃ線〜ｓ線の波長域において二次スペクトルの補正が困難になり、これらの波長域では良好な結像性能を得ることが困難になる場合がある。

【0111】

上記効果を得る上で、下記の条件式（１０−ａ）を満足することがより好ましい。

【0112】

−１．０≦Σ｛θＣｓ／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝≦２．０・・・（１０−ａ）

【0113】

なお、当該光学系に複数の回折面が含まれる場合、少なくともいずれか一の回折面に関して、当該条件式（１０）を満足することが好ましく、全ての回折面に関して、当該条件式（１０）を満足することがより好ましい。条件式（１０−ａ）についても同様である。また、第１のレンズ及び第ｉのレンズを含まない回折面を含むレンズ群に配置された回折面についても同様である。

【0114】

１−４−１１．条件式（１１）
当該光学系において、回折面を有するレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。但し、当該回折面を有するレンズは、条件式（１１）の場合と同じである。

【0115】

−１５≦Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛θｇＦ／（ｆｄ×νｄ）｝≦１５・・・（１１）

【0116】

但し、「θｇＦ」＝「（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）」であり、「ｎｇ」はｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する上記回折面を有するレンズの屈折率であり、「ｎＦ」は上述したとおりであり、「ｎＣ」はＣ線（６５６．２７ｎｍ）に対する上記回折面を有するレンズの屈折率であり、「ｎｓ」、「ｆｄ」、「νｄ」はそれぞれ上述したとおりである。

【0117】

条件式（１１）は、回折光学素子の可視光波長域内における屈折力の変化率と、Ｆ線からｇ線における屈折力の変化率との差とに関する式である。条件式（３）を満足する場合、当該回折光学素子の異常分散性がＦ線からｇ線までの波長域において低く、これらの波長域において、一次スペクトルは勿論、二次スペクトルについても、色収差補正を良好に行うことができる。従って、広い波長範囲において高い結像性能を有する光学系を得ることができる。

【0118】

これに対して、条件式（１１）を満足しない場合、当該回折光学素子がＦ線からｇ線までの波長域において異常分散性を示す範囲があり、Ｆ線〜ｇ線の波長域において二次スペクトルの補正が困難になり、これらの波長域では良好な結像性能を得ることが困難になる場合がある。

【0119】

上記効果を得る上で、当該光学系は下記の条件式（１１−ａ）を満足することがより好ましい。

【0120】

−１３≦Σ｛１／（ｆｄ×νｄ）｝／Σ｛θｇＦ／（ｆｄ×νｄ）｝≦７．０・・・（１１−ａ）

【0121】

なお、当該光学系に複数の回折面が含まれる場合、少なくともいずれか一の回折面に関して、当該条件式（１１）を満足することが好ましく、全ての回折面に関して、当該条件式（１１）を満足することがより好ましい。条件式（１１−ａ）についても同様である。

【0122】

１−４−１２．条件式（１２）
当該光学系では、回折面を含む所定のレンズ群において、以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。

【0123】

０ ＜ νｄ１／Ｐｗ１／ｆｗ ＜ １３００ ・・・（１２）

【0124】

但し、「νｄ１」は、前記第１のレンズのｄ線に対するアッベ数であり、「Ｐｗ１」は、前記第１のレンズの屈折力であり、「ｆｗ」は、当該光学系が示し得る最小焦点距離である。

【0125】

条件式（１２）を満足する場合、雰囲気温度が変化したときもピント位置やバックフォーカス量のずれ等を抑制することができる。また、当該条件式（１２）を満足する場合、当該光学系の色収差補正をより良好に行うことができる。このため、結像性能がより高い光学系を得ることができ、且つ、雰囲気温度の変化によらず高い結像性能を維持することができる。

【0126】

１−４−１３．条件式（１３）
当該光学系において、以下の条件式（１３）を満足することが好ましい。

【0127】

−１００ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ ４０ ・・・（１３）
但し、「Ｐｗ１」及び「ｆｗ」は上述したとおりである。

【0128】

条件式（１３）は、第１のレンズの単位温度当たりの屈折率の変化量と、第１のレンズの屈折力と、当該光学系が示す得る最小焦点距離とに関する式である。条件式（１３）を満足する場合、第１のレンズの単位温度あたりの屈折率変化及び屈折力の値が、当該光学系が示し得る最小焦点距離に対して適正な範囲内にあり、当該最小焦点距離において、雰囲気温度が変化したときも当該光学系の結像性能をより良好に維持することができる。

【0129】

上記効果を得る上で、当該光学系は下記の条件式（１３−ａ）を満足することがより好ましい。

【0130】

−１００ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ ４０ ・・・（１３−ａ）

【0131】

当該光学系が２群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１３−ｂ）を満足することが更に好ましい。

【0132】

− ６ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ ６ ・・・（１３−ｂ）

【0133】

当該光学系が３群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１３−ｃ）を満足することが更に好ましい。

【0134】

−５０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ ５０ ・・・（１３−ｃ）

【0135】

当該光学系が４群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１３−ｄ）を満足することが更に好ましい。

【0136】

−１２ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ×１０^７ ＜ １２ ・・・（１３−ｄ）

【0137】

１−４−１４．条件式（１４）
当該光学系において、以下の条件式（１４）を満足することが好ましい。

【0138】

−１３０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜２６０ ・・・（１４）
但し、「Ｐｗ１」及び「ｆｔ」は上述したとおりである。

【0139】

条件式（１４）は、第１のレンズの単位温度当たりの屈折率の変化量と、第１のレンズの屈折力と、当該光学系が示す得る最大焦点距離とに関する式である。条件式（１４）を満足する場合、第１のレンズの単位温度あたりの屈折率変化及び屈折力の値が、当該光学系が示し得る最大焦点距離に対して適正な範囲内にあり、当該最大焦点距離において、雰囲気温度が変化したときも当該光学系の結像性能をより良好に維持することができる。

【0140】

上記効果を得る上で、当該光学系は下記の条件式（１４−ａ）を満足することがより好ましい。

【0141】

−１３０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜ ６０ ・・・（１４−ａ）

【0142】

当該光学系が２群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１４−ｂ）を満足することが更に好ましい。

【0143】

−１２ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜ １３ ・・・（１４−ｂ）

【0144】

当該光学系が３群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１４−ｃ）を満足することが更に好ましい。

【0145】

−１２０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜ １２０ ・・・（１４−ｃ）

【0146】

当該光学系が４群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、当該光学系は以下の条件式（１４−ｄ）を満足することが更に好ましい。

【0147】

−８０ ＜ ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｔ×１０^７ ＜ ８０ ・・・（１４−ｄ）

【0148】

１−４−１５．条件式（１５）
当該光学系では、上記回折面を含む所定のレンズ群において、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、二番目に屈折力の大きいレンズを第２のレンズとしたとき、第１のレンズ及び前記第２のレンズが以下の条件式（１５）を満足することが好ましい。

【0149】

−１３０＜ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２×ｆｗ＜０・・・（１５）

【0150】

但し、「ｄｎｄｔＰ２」は、第２のレンズの上述した「ｄｎｄｔ」であり、「Ｐｗ２」は第２のレンズの屈折力であり、「ｄｎｄｔＰ１」、「Ｐｗ１」及び「ｆｗ」は上述したとおりである。

【0151】

回折面を含む所定のレンズ群にいて、当該レンズ群全体が示す屈折力と同符号の屈折力を有するレンズのうち、最も屈折力の大きい第１のレンズと、次に屈折力の大きい第２のレンズとが上記条件式（１５）の関係を満足することにより、第２のレンズの単位温度当たりの屈折率の変化量と、屈折力とが適正な範囲内になり、雰囲気温度が変化したときもより良好に結像性能を維持することができる。

【0152】

上記効果を得る上で、当該光学系は下記の条件式（１５−ａ）を満足することがより好ましい。

【0153】

−１２０＜ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１×ｆｗ＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２×ｆｗ＜０・・・（１５−ａ）

【0154】

１−４−１６．条件式（１６）
当該光学系において、第１のレンズ及び上記第２のレンズが以下の条件式（１６）を満足することが好ましい。
−２００＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）＜１００・・・（１６）

【0155】

条件式（１６）を満足する場合、当該光学系が変倍光学系であるとき、雰囲気温度が変化しても変倍域全域において良好に結像性能を維持することができる。

【0156】

上記効果を得る上で、第１のレンズ及び上記第２のレンズが以下の条件式（１６−ａ）を満足することがより好ましい。

【0157】

−１３０＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）＜６０・・・（１６−ａ）

【0158】

当該光学系が２群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、第１のレンズ及び上記第２のレンズは以下の条件式（１６−ｂ）を満足することが更に好ましい。

【0159】

−１２＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）＜１２・・・（１６−ｂ）

【0160】

当該光学系が３群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、第１のレンズ及び上記第２のレンズは以下の条件式（１６−ｃ）を満足することが更に好ましい。

【0161】

−１２０＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）＜１２０・・・（１６−ｃ）

【0162】

当該光学系が４群構成の変倍光学系である場合、上記効果を得る上で、第１のレンズ及び上記第２のレンズは以下の条件式（１６−ｄ）を満足することが更に好ましい。

【0163】

−８０＜（ｄｎｄｔＰ１×Ｐｗ１＋ｄｎｄｔＰ２×Ｐｗ２）×√（ｆｗ×ｆｔ）＜８０・・・（１６−ｄ）

【0164】

１−４−１７．条件式（１７）
当該光学系において、上記第２のレンズは以下の条件式（１７）を満足することが好ましい。

【0165】

Ｎｄ２ ≧ −０．０１４×νｄ２＋２．５ ・・・（１７）

【0166】

但し、「Ｎｄ２」は、第２のレンズのｄ線に対する屈折率であり、「νｄ２」は、第２のレンズのｄ線に対するアッベ数である。

【0167】

第２のレンズが条件式（１７）を満足する場合、上記第ｉのレンズを第２のレンズとすることができる。その結果、上述したように、色収差等の補正をさらに良好に行い、結像性能のより高い光学系を得ると共に、当該レンズ群を構成するレンズ枚数の増加を抑制することができ、当該光学系をコンパクトに構成することができる。

【0168】

１−４−１８．条件式（１８）
当該光学系において、最も物体側に配置されると共に正の屈折力を有する第一レンズ群を備え、当該第一レンズ群は、二枚のレンズからなる接合レンズを少なくとも一つ含み、当該第一レンズ群において、最も物体側に配置される接合レンズは以下の条件式（１８）を満足することが好ましい。

【0169】

３０ ＜ ｜νａ１−νａ２｜ ＜ ５０ ・・・（１８）

【0170】

但し、「νａ１」は、前記接合レンズを構成する物体側レンズのｄ線に対するアッベ数であり、「νａ２」は、前記接合レンズを構成する像面側レンズのｄ線に対するアッベ数である。

【0171】

当該光学系が条件式（１８）を満足する場合、回折光学素子による色収差補正に加えて、接合レンズのアッベ数差により色収差をより良好に補正することができ、結像性能の高い光学系を得ることができる。

【0172】

条件式（１８）の数値が下限値以下である場合、接合レンズを構成する正・負２枚のレンズのアッベ数差が小さく、特に当該光学系が変倍率の高い変倍光学系である場合、望遠端側の軸上色収差を十分に行えない場合があり、好ましくない。一方、上限式（１８）の数値が上限値以上になると、接合レンズを構成する上記２枚のレンズのアッベ数差が大きくなりすぎる。この場合、接合レンズを構成する上記第ｉのレンズが異常分散材になってしまい、軸上色収差を十分に行えない場合があり、好ましくない。

【0173】

色収差には波長に依存して線形に変化する線形成分と非線形成分（異常分散性）が存在する。第１のレンズが接合レンズを構成するレンズの場合、第１のレンズが単レンズで存在する場合に比べ、非線形成分の色収差の補正を行う上で有利になる。第２のレンズが接合レンズを構成するレンズの場合、接合レンズにおいて第２のレンズと組み合わせる他のレンズにより、更に非線形成分の色収差を補正することが可能になる。そして、回折面が接合レンズに含まれる場合、線形成分の色収差をさらに良好に保つ事が可能になる。

【0174】

１−４−１９．条件式（１９）
当該光学系において、上記第一レンズ群を備える場合、当該第一レンズ群は、上記接合レンズに加えて両面が空気層に接する単レンズとを含み、以下の条件式（１９）を満足することが好ましい。

【0175】

０．２１ ＜ ｜ＮＰａ１−ＮＰ１｜ ＜ ６ ・・・（１９）

【0176】

但し、「ＮＰａ１」は、前記第一レンズ群において、最も物体側に配置される接合レンズを構成する正の屈折力を有するレンズのｄ線に対する屈折率であり、「ＮＰ１」は、前記第１レンズ群において、最も物体側に配置される正の屈折力を有する前記単レンズのｄ線に対する屈折率である。

【0177】

当該条件式（１９）を満足する場合、第１レンズ群において光束径を収束することができ、当該光学系をコンパクトに構成することができる。また、当該光学系が変倍光学系である場合、当該条件式（１９）を満足することで、特に広角端側の像面湾曲を良好に補正することができる。

【0178】

また、当該光学系が４群以上のレンズ群を備える高変倍率を有する変倍光学系である場合、第一レンズ群を物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ及び正の屈折力を有するレンズを接合した接合レンズと、両面が空気層に接する正の屈折力を有する単レンズとから構成し、この正の屈折力を有する単レンズが上記条件式（１９）を満足することにより、望遠端側における軸上色収差をさらに良好に補正することができる。

【0179】

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係る光学系と、当該光学系の像面側に設けられた、当該光学系によって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

【0180】

次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系である。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。

【実施例1】

【0181】

（１）光学系の構成
図１は、本件発明に係る実施例１の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図２は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、正の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇとから構成される。

【0182】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、負の屈折力を有する両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズと、正の屈折力を有する両凸レンズと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ、正の屈折力を有する両凸レンズ及び負の屈折力を有する両凹レンズを接合した接合レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとから構成される。ここで、第２レンズ群２Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群であり、第２レンズ群２Ｇに含まれる上記接合レンズを構成する上記凹レンズの空気層と接する物体側の面が回折面ＤＯＥとなっている。この接合レンズを構成する両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズである。また、第２レンズ群２Ｇの物体側から二番目に配置された両凸レンズが本件出願にいう第２のレンズである。いずれも第２レンズ群全体と同符号の屈折力を有する。また、第１レンズ群１Ｇと第２レンズ群２Ｇとの間に開口絞りが配置されている。また、第１レンズ群１Ｇと、第２レンズ群２Ｇとの間に開口絞りが配置されている。

【0183】

当該実施例１の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは像面側に移動し、第２レンズ群２Ｇは物体側に移動する。

【0184】

なお、第２レンズ群２Ｇの像面側に示す「ＣＧ」は保護ガラスやカバーガラスであり、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等を表す。また、「ＩＭＧ」は像面であり、具体的には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。これらの符号等は実施例２〜実施例１６で示す各レンズ断面図においても同様である。

【0185】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該光学系のレンズデータを示す。表１において、「面Ｎｏ．」は物体側から数えたレンズ面の順番（面番号）、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」はレンズ面の光軸上の間隔、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「νｄ」はｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号の後に「＊（アスタリスク）」を付している。また、レンズ面が回折面である場合には、面番号の後に「♯（シャープ）」を付している。レンズ面が非球面及び／又は回折面である場合は、曲率半径「ｒ」の欄には曲率半径を示している。

【0186】

また、表１に示した非球面について、その形状を下記式で定義した場合の非球面係数を表２（２−１）に示す。表２（２−１）において、「Ｅ−ａ」は、「×１０−ａ」を示す。

【0187】

【数3】

【0188】

但し、上記式において、「Ｒ」は曲率、「ｈ」は光軸からの高さ、「ｋ」は円錐係数、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」・・・は各次数の非球面係数を示す。

【0189】

さらに、表２（２−２）に当該光学系全系の焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、表１に示す可変間隔を示す。表２（２−２）において、「６」、「７」、「１９」はそれぞれ表１に示す可変間隔「ｄ６」、「ｄ７」、「ｄ１９」を意味し、表２（２−２）においては「ｄ」の表示を省略している。表（２−３）は当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離を示す。

【0190】

表３は、回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。但し、Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４はそれぞれ上記位相差関数のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に対応する。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。これらの表に関する事項は実施例２〜実施例９で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0191】

また、図３に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図４に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。それぞれの縦収差図は、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を表す図では、縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線（波長λ＝５８７．５６１８ｎｍ）、破線がｓ線（波長λ＝８５２．１１００ｎｍ）、一点鎖線がｇ線（波長λ＝４３５．８３４３ｎｍ）における球面収差を表す。非点収差を表す図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がサジタル面、破線がメリジオナル面での非点収差を表す。歪曲収差を表す図では、縦軸は像高、横軸に％をとり、歪曲収差を表す。これらの縦収差図に関する事項は実施例２〜実施例９で示す各縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0192】

【表1】

【0193】

【表2】

【0194】

【表3】

【実施例2】

【0195】

（１）光学系の構成
図５は、本件発明に係る実施例２の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図６は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇと、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇとから構成されている。

【0196】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとを接合した接合レンズから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、負の屈折力を有する両凹レンズ及び物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを接合した接合レンズとから構成される。第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、正の屈折力を有する両凸レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズ及び負の屈折力を有する両凹レンズを接合した接合レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとから構成される。ここで、第３レンズ群３Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群であり、そして、第３レンズ群３Ｇの最も物体側に配置された両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズであり、第３レンズ群３Ｇの物体側から２番目に配置された両凸レンズ、つまり接合レンズを構成する正レンズが本件出願にいう第２のレンズである。

【0197】

当該実施例２の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは固定であり、第２レンズ群２Ｇは像面側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動する。

【0198】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表４は、当該光学系のレンズデータであり、表５（５−１）は、表４に示した非球面の非球面係数であり、表５（５−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。表５（５−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離を示す。表６は、第３レンズ群３Ｇに含まれる回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。

【0199】

また、図７に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図８に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。

【0200】

【表4】

【0201】

【表5】

【0202】

【表6】

【実施例3】

【0203】

（１）光学系の構成
図９は、本件発明に係る実施例３の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図１０は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇと、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇとから構成されている。

【0204】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとを接合した接合レンズから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、負の屈折力を有する両凹レンズ及び物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを接合した接合レンズとから構成される。第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、正の屈折力を有する両凸レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズ及び負の屈折力を有する両凹レンズを接合した接合レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとから構成される。ここで、第３レンズ群３Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群である。そして、第３レンズ群３Ｇの最も物体側に配置される両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズであり、上記接合レンズを構成する両凸レンズが本件出願にいう第２のレンズである。第１レンズ群１Ｇを構成する接合レンズの接合面及び第３レンズ群３Ｇに含まれる上記接合レンズの接合面がそれぞれ回折面ＤＯＥとなっている。また、第２レンズ群２Ｇと、第３レンズ群３Ｇとの間に開口絞りが配置されている。

【0205】

当該実施例３の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは固定であり、第２レンズ群２Ｇは像面側に移動し、第３レンズ群３Ｇは物体側に移動する。

【0206】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表７は、当該光学系のレンズデータであり、表８（８−１）は、表７に示した非球面の非球面係数であり、表８（８−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。表８（８−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離を示す。表９は、第１レンズ群１Ｇ及び第３レンズ群３Ｇに含まれる回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。

【0207】

また、図１１に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図１２に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。

【0208】

【表7】

【0209】

【表8】

【0210】

【表9】

【実施例4】

【0211】

（１）光学系の構成
図１３は、本件発明に係る実施例４の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図１４は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、正の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇと、負の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇと、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇとから構成されている。

【0212】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、負の屈折力を有する両凹レンズと、正の屈折力を両凸レンズと、負の屈折力を有する両凹レンズとから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、正の屈折力を有する両凸レンズと、開口絞りと、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズとから構成される。第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、負の屈折力を有する両凹レンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとから構成される。第４レンズ群４Ｇは、正の屈折力を有する両凸レンズから構成される。ここで、第２レンズ群２Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群である。第２レンズ群２Ｇを構成する接合レンズの接合面が回折面ＤＯＥとなっている。そして、上記接合レンズを構成する両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズであり、第２レンズ群２Ｇの最も物体側に配置される両凸レンズが本件出願にいう第２のレンズである。

【0213】

当該実施例４の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは像面側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群２Ｇは物体側に移動し、第３レンズ群３Ｇは物体側に凸の軌跡を描いて移動し、第４レンズ群４Ｇは固定である。

【0214】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１０は、当該光学系のレンズデータであり、表１１（１１−１）は、表１０に示した非球面の非球面係数であり、表１１（１１−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。表１１（１１−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４は第４レンズ群４Ｇの焦点距離を示す。表１２は、第２レンズ群２Ｇに含まれる回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。

【0215】

また、図１５に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図１６に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。

【0216】

【表10】

【0217】

【表11】

【0218】

【表12】

【実施例5】

【0219】

（１）光学系の構成
図１７は、本件発明に係る実施例５の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図１８は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇと、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇと、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇとから構成されている。

【0220】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、負の屈折力を有する両凹レンズと、負の屈折力を有する両凹レンズ及び物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズを接合した接合レンズとから構成される。第３レンズ群３Ｇは、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズから構成される。第４レンズ群４Ｇは、正の屈折力を有する両凸レンズと、負の屈折力を有する両凹レンズレンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズとから構成される。ここで、第４レンズ群４Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群である。第４レンズ群４Ｇを構成する接合レンズの接合面が回折面ＤＯＥとなっている。そして、第４レンズ群４Ｇにおいて、上記接合レンズを構成する両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズであり、最も物体側に配置された両凸レンズが本件出願にいう第２のレンズである。また、第３レンズ群３Ｇの物体側に開口絞りが配置されている。

【0221】

当該実施例５の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは固定であり、第２レンズ群２Ｇは像面側に移動し、第３レンズ群３Ｇは固定であり、第４レンズ群は異なる軌跡でそれぞれ物体側側に移動し、第４レンズ群４Ｇは物体側に凸の軌跡を描きながら移動する。

【0222】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１３は、当該光学系のレンズデータであり、表１４（１４−１）は、表１３に示した非球面の非球面係数であり、表１４（１４−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。表１４（１４−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４は第４レンズ群４Ｇの焦点距離を示す。表１５は、第４レンズ群４Ｇに含まれる回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。

【0223】

また、図１９に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図２０に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。

【0224】

【表13】

【0225】

【表14】

【0226】

【表15】

【実施例6】

【0227】

（１）光学系の構成
図２１は、本件発明に係る実施例６の光学系の広角端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図２２は望遠端における無限遠合焦時のレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該光学系は、焦点距離が可変の変倍光学系であり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇと、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇと、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇと、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇとから構成されている。

【0228】

第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとから構成される。第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、負の屈折力を有する両凹レンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズとから構成される。第３レンズ群３Ｇは、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズから構成される。第４レンズ群４Ｇは、正の屈折力を有する両凸レンズと、負の屈折力を有する両凹レンズレンズ及び正の屈折力を有する両凸レンズを接合した接合レンズとから構成される。ここで、第１レンズ群１Ｇは、本件出願にいう回折面を含む所定のレンズ群である。第１レンズ群１Ｇを構成する接合レンズの接合面及び第３レンズ群を構成するメニスカスレンズの物体側の面がそれぞれ回折面ＤＯＥとなっている。そして、第１レンズ群１Ｇにおいて、上記接合レンズを構成する両凸レンズが本件出願にいう第１のレンズであり、最も物体側に配置された両凸レンズが本件出願にいう第２のレンズである。また、第３レンズ群３Ｇの物体側に開口絞りが配置されている。

【0229】

当該実施例６の光学系において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群１Ｇは固定であり、第２レンズ群２Ｇは像面側に移動し、第３レンズ群３Ｇは固定であり、第４レンズ群は異なる軌跡でそれぞれ物体側側に移動し、第４レンズ群４Ｇは物体側に凸の軌跡を描きながら移動する。

【0230】

（２）数値実施例
次に、当該光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１６は、当該光学系のレンズデータであり、表１７（１７−１）は、表１６に示した非球面の非球面係数であり、表１７（１７−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。表１７（１７−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４は第４レンズ群４Ｇの焦点距離を示す。表１８は、第１レンズ群１Ｇ及び第３レンズ群３Ｇに含まれる回折面について、その面番号（面Ｎｏ）、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。また、条件式（１）〜条件式（１９）の数値を表１９に示す。

【0231】

また、図２３に、当該光学系の広角端における無限遠合焦時の縦収差図を示し、図２４に当該光学系の望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。

【0232】

【表16】

【0233】

【表17】

【0234】

【表18】

【0235】

【表19】

【比較例】

【0236】

次に、比較例を説明する。ここでは、比較例として、実施例１とほぼ同様のレンズ構成を有する負・正２群構成の変倍光学系を例に挙げる。比較例の光学系のレンズ構成は実施例２とほぼ同様であるため、ここでは説明及び図示を省略する。また、当該光学系のレンズデータを表２０に示す。また、表２１は（２１−１）表２０に示した非球面の非球面係数であり、表２１（２１−２）は当該光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端のそれぞれにおける焦点距離（Ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、光軸上の各可変間隔を示す。また、表２１（２１−３）は、当該光学系が備える各レンズ群の焦点距離であり、ｆ１は第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２は第２レンズ群２Ｇの焦点距離を示す。

【0237】

【表20】

【0238】

【表21】

【0239】

実施例２の光学系及び上記比較例の光学系について、ｔ線、ｓ線、ｄ線及びＦ線におけるバックフォーカスの温度変動を図２５及び図２６にそれぞれ示す。実施例２及び比較例の光学系はいずれも雰囲気温度の変化に伴いバックフォーカスも変化するが、実施例２の光学系は比較例の光学系よりもその変動量が小さいことが分かる。実施例２の光学系では２０℃のときのバックフォーカスを基準としたとき、６０℃におけるバックフォーカスの変動量は０．０１ｍｍ以下であった（図２５参照）。これに対して、比較例の光学系では、２０℃のときのバックフォーカスを基準としたとき、６０℃におけるバックフォーカスの変動量は０．０２ｍｍ以上あった（図２６参照）。特に、比較例の光学系では雰囲気温度の変化に伴う軸上色収差量の変動が大きく、常温時と比較するとＦ線とｄ線の差分が広角端において０．５μｍ、望遠端において３μｍであった。実施例２の光学系では、当該差分が広角端において０．２μｍ、望遠端において０．６μｍであり、比較例の光学系は実施例２の光学系に対して、倍以上の大きさで変動した。なお、比較例の光学系の場合、条件式（１）の値は−６．２であり、負に大きな値を示した。

【0240】

また、他の実施例の光学系についても、雰囲気温度の変化に伴うバックフォーカスの変化は少なく、軸上色収差等の諸収差の変動も抑制することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0241】

本件発明によれば、小型化及び軽量化を図りつつ、高度な色収差補正を実現すると共に、雰囲気温度の変化によらず良好な結像性能を維持することのできる光学系及び撮像装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0242】

１Ｇ ・・・第１レンズ群
２Ｇ ・・・第２レンズ群
３Ｇ ・・・第３レンズ群
４Ｇ ・・・第４レンズ群
ＣＧ ・・・カバーガラス
ＩＭＧ・・・像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】