JP5121469B2 - 光学系及びそれを有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学系に関し、例えば銀塩フィルム用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラ、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクター、複写機等の光学機器に好適なものである。

デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられる光学系には、レンズ全長（光学全長、物体側の第１レンズ面から像面までの長さ）が短く、光学系全体が小型であることが求められている。一般に、光学系の小型化を図るほど諸収差、特に軸上色収差及び倍率色収差などの色収差が多く発生し、光学性能が低下してくる。

小型の光学系として開口絞りに対して各レンズを略対称型に配置したガウス型タイプや、オルソメタータイプ、クセノタータイプ等の変形ガウスタイプ（略対称型）の光学系が知られている。これらの光学系では、開口絞りよりも物体側に正の屈折力の前群を配置し、開口絞りよりも像側に正の屈折力の後群を配置している。

これらの光学系は、開口絞りに対して対称型もしくは略対称型の屈折力配置をとることで、球面収差やコマ収差、像面湾曲等を良好に補正することが容易である。また、比較的Ｆナンバーを小さく（明るく）することができ、かつ画角を比較的広くすることができるため、一眼レフレックスカメラの標準レンズや、原稿読み取りレンズ等によく用いられている。

ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系では、球面収差、コマ収差、非点収差等の諸収差を良好に補正するために、比較的高屈折率の光学材料が用いられる。しかしながら高屈折率の光学材料は一般的に高分散であるため、軸上色収差と倍率色収差との両者を同時に良好に補正することが困難である。

このような課題に対して、ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプ等の光学系において軸上色収差と倍率色収差を同時に良好に補正する方法として、蛍石等の異常分散材料を用いる方法が知られている（特許文献１）。

又、異常分散性を持つ固体材料である、透明媒体にＴｉＯ_２微粒子やＩｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）微粒子等を分散させた混合体や樹脂から成る固体材料を用いて、色消しを行った光学系が知られている。（特許文献２、３）
特開２００１−３３７２７１号公開 特開２００７−０２５６５３号公開 特開２００５−３５２２６６号公開

カメラ等の標準レンズとして、よく用いられるガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系では、蛍石等に代表される比較的分散が小さい光学材料を用いて色消しを行っている。この光学系では、レンズ全長を焦点距離に比べて長めに設定した場合は色収差の補正が容易となる。

しかし、レンズ全長を焦点距離に比べて短くすると色収差が多く発生し、これを良好に補正することが困難となる。これは、色収差の補正方法が、蛍石等の材料が持つ低分散特性と異常分散性を利用して正の屈折力のレンズ系で発生する色収差を単に低減するに留まるためである。

レンズ全長の短縮に伴って悪化した色収差を補正するために、例えば、蛍石のようなアッベ数の大きい低分散ガラスを使う場合には、レンズ面の屈折力を大きく変化させないと色収差が大きく変化しない。

このため、色収差の補正と、屈折力を大きくしたことによって発生する球面収差、コマ収差、非点収差等の諸収差の補正との両立が困難となる。また、蛍石等の異常分散特性を有するガラス材料は、非常に加工が難しいという問題や、表面が傷つきやすいため光学系への使用箇所が制限されるという問題がある。

又、異常分散性を有する固体材料は、一般の光学材料と比べて透過率が低い。光学系全系として透過率の低下を防ぐためには、この異常分散性を有する固体材料より成る光学素子の光軸方向の厚さが薄い方が望ましい。しかしながら、異常分散性を有する固体材料より成る光学素子を用いて色収差を良好に補正するためには、一定の厚さの光学素子が必要となる。

光路中において固体材料より成る光学素子の厚みが増すと、環境変化に伴って光学特性の変動が大きくなり、耐環境性が悪化してくる。更に、固体材料より成る光学素子の厚みが増すと、成形が困難になり、製造が困難となる。

そのため、異常分散性を有する固体材料より成る光学素子を光学系中に、レンズもしくは屈折力のある層として用いる場合には、なるべく光軸方向の厚さを薄くしつつ、かつ色収差を効率的に補正をすることができるように構成することが重要になってくる。

このようにレンズ全長の短縮化を図りつつ、色収差を含む諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有し、耐環境性が良く、透過率が高く、しかも製造が容易な光学系を得るには各要素を適切に設定することが重要になってくる。

例えば、異常分散性を有する固体材料から成る光学素子を光路中に適切なる状態で用いることが重要となってくる。

本発明は、レンズ全長の短縮化を図ったときに生ずる諸収差、特に色収差を、透過率の低下を防ぎつつ、また耐環境性の悪化を防止しつつ、良好に補正することができる光学系及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。

本発明の光学系は、開口絞りと、該開口絞りよりも物体側に正の屈折力の前群と、該開口絞りよりも像側に正の屈折力の後群が配置された光学系において、
該前群は、光入射面と光射出面が共に屈折面で、第１の固体材料から成る少なくとも１つの第１光学素子、
該開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＦ、該負レンズＬｎＦよりも物体側に正レンズＬｐＦを有しており、
前記後群は、光入射面と光射出面が共に屈折面で、第２の固体材料から成る少なくとも１つの第２光学素子、
該開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＲ、該負レンズＬｎＲよりも像側に正レンズＬｐＲを有しており、
該前群と該後群の焦点距離を各々ｆＦ、ｆＲ、全系の焦点距離をｆ、
該第１、第２の固体材料のｇ線とＦ線に関する異常分散性を各々ΔθｇＦＦ、ΔθｇＦＲ、
該第１、第２光学素子の光入出射面がともに空気に接する面としたときの屈折力を各々φＦ（１／ｍｍ）、φＲ（１／ｍｍ）とするとき、
０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０
０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０
０．３＜ｆＦ／ｆＲ＜１０．０
なる条件式を満足し、
ΔθｇＦＦ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＦ＞ ０．０２７２
のいずれか一方を満足し、かつ
ΔθｇＦＲ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＲ＞ ０．０２７２
のいずれか一方を満足し、かつ
φＦ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＦ＞０
φＲ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＲ＞０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、製造が容易で、耐環境性に優れた、高い光学性能を有するレンズ全長の短い光学系が得られる。

以下、本発明の光学系およびそれを有する光学機器について説明する。

本発明の光学系においては、開口絞りよりも物体側に正の屈折力の前群と、開口絞りよりも像側に正の屈折力の後群が配置されている。

本発明の光学系は、例えばガウス型レンズやクセノター型レンズに相当する。光学系における前群は、光路中に光入射面と光射出面が共に屈折面で、第１の固体材料で形成されたレンズ（層）より成る少なくとも１つの第１光学素子、開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＦ、負レンズＬｎＦよりも物体側に正レンズＬｐＦを有している。

後群は、光路中に光入射面と光射出面が共に屈折面で、第２の固体材料から成る少なくとも１つの第２光学素子、開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＲ、負レンズＬｎＲよりも像側に正レンズＬｐＲを有している。

図１は実施例１の光学系のレンズ断面図である。図２は実施例１の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図３は実施例２の光学系のレンズ断面図である。図４は実施例２の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図５は実施例３の光学系のレンズ断面図である。図６は実施例３の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図７は実施例４の光学系のレンズ断面図である。図８は実施例４の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図９は実施例５の光学系のレンズ断面図である。図１０は実施例５の光学系が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図１４は本発明の光学系を備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例の光学系は、ビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系や画像読取装置に用いられる画像読取レンズや投射装置に用いられる投射レンズである。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

尚、各実施例の光学系をプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。

又、各実施例の光学系を画像読取レンズとして用いるときは左方が読取画像側、右方が撮像素子側となる。

レンズ断面図において、ＯＬは光学系である。ＧｐＦは開口絞りＳＰよりも物体側に配置された正の屈折力の前群、ＧｐＲは開口絞りＳＰよりも像側に配置された正の屈折力の後群である。

開口絞りＳＰは前群ＧｐＦと後群ＧｐＲとの間に配置されている。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影レンズとして使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

ＧｅＦ１は光入射側と光射出側が共に屈折面で第１の固体材料で形成されたレンズ（層）より成る第１光学素子である。以下「ＧｅＦ１」を単に「ＧｅＦ」と略することもある。

ＬｎＦは開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズである。ＬｐＦは負レンズＬｎＦよりも物体側に配置された正レンズである。

ＧｅＲ１、ＧｅＲ２は光入射側と光射出側が共に屈折面で第２の固体材料で形成されたレンズ（層）より成る第２光学素子である。以下「ＧｅＲ１、ＧｅＲ２」を単に「ＧｅＲ」と略することもある
ＬｎＲは開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズである。ＬｐＲは負レンズＬｎＲよりも像側に配置された正レンズである。

各実施例の具体的なレンズ構成は物体側から像側へ順に次のとおりである。

図１の実施例１において、前群ＧｐＦは正レンズＬｐＦ、物体側に凸のメニスカス形状の正レンズＧｐａ、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦ、第１光学素子ＧｅＦ１より成っている。

第１光学素子ＧｅＦ１は負レンズＬｎＦの開口絞りＳＰ（像側）側のレンズ面に接合されている。

後群ＧｐＲは第２光学素子ＧｅＲ１、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲ、正レンズＧｐｂより成っている。

第２光学素子ＧｅＲ１は負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ（物体側）側のレンズ面に接合されている。

図３の実施例２において前群ＧｐＦは実施例１と同じである。後群ＧｐＲは第２光学素子ＧｅＲ１、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲ、像側の面が凸形状の正レンズＧｐｂ１、像側の面が凸形状の正レンズＧｐｂ２、正レンズＬｐＲより成っている。

第２光学素子ＧｅＲ１は負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側のレンズ面に接合されている。

図５の実施例３において、前群ＧｐＦは実施例１と同じである。後群ＧｐＲは第２光学素子ＧｅＲ１、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲ、両凸形状の正レンズＧｐｂ１、両凹形状の負レンズＧｎｂ１、両凸形状の正レンズＧｐｂ２、正レンズＬｐＲより成っている。

第２光学素子ＧｅＲ１は負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側（物体側）のレンズ面に接合されている。

図７の実施例４において前群ＧｐＦは正レンズＬｐＦ、物体側の面が凸形状の正レンズＧｐａ、第１光学素子ＧｅＦ１、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦより成っている。

第１光学素子ＧｅＦ１は正レンズＧｐａと負レンズＬｎＦとの間に双方のレンズに接合され配置されている。

後群ＧｐＲは第２光学素子ＧｅＲ１、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲ、正レンズＬｐＲより成っている。第２光学素子ＧｅＲ１は負レンズＬｎＲ、開口絞りＳＰ（物体）側のレンズ面に接合されている。

図９の実施例５では、前群ＧｐＦは物体側の面が凸形状の正レンズＬｐＦ、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦ、正レンズＧｐａ、第１光学素子ＧｅＦ１より成っている。

第１光学素子ＧｅＦ１は正レンズＧｐａの開口絞りＳＰ側（像側）のレンズ面に接合されている。後群ＧｐＲは第２光学素子ＧｅＲ１、第２光学素子ＧｅＲ２、両凹形状の負レンズＧｎｂ、両凸形状の正レンズＧｐｂ、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲ、正レンズＬｐＲより成っている。

負レンズＧｎｂと正レンズＧｐｂは接合されている。２つの第２光学素子ＧｅＲ１、ＧｅＲ２は接合され、更に負レンズＧｎｂの開口絞りＳＰ側（物体側）のレンズ面に接合されている。

収差図においてｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線である。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。

各実施例の光学系において、前群ＧｐＦと後群ＧｐＲの焦点距離を各々ｆＦ、ｆＲとする。全系の焦点距離をｆとする。

第１、第２の固体材料のｇ線とＦ線に関する異常分散性を各々ΔθｇＦＦ、ΔθｇＦＲとする。

第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲの光入出射面がともに空気に接する面としたとき（即ち空気中に配置したとき）の屈折力を各々φＦ（１／ｍｍ）、φＲ（１／ｍｍ）とする。このとき、
０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０ ‥‥‥（１）
０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０ ‥‥‥（２）
０．３＜ｆＦ／ｆＲ＜１０．０ ‥‥‥（３）
なる条件式を満足している。

更に
ΔθｇＦＦ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＦ＞ ０．０２７２ ‥‥‥（４）
のいずれか一方を満足している。更に
ΔθｇＦＲ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＲ＞ ０．０２７２ ‥‥‥（５）
のいずれか一方を満足している。更に
φＦ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＦ＞０ ‥‥‥（６）
φＲ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＲ＞０ ‥‥‥（７）
なる条件式を満足している。

尚、第１、第２光学素子が各々複数存在するときは、各々少なくとも１つの第１、第２光学素子が前記条件式（１）〜（７）を満足すれば良い。このことは以下の記載においても同様である。

尚、各実施例において、更に好ましくは次の（条件Ａ１）〜（条件Ａ６）のうちの１以上を満足するのが良い。

（条件Ａ１）
第１、第２の固体材料のｇ線とｄ線に関する異常分散性を各々ΔθｇｄＦ、ΔθｇｄＲとする。このとき、
ΔθｇＦＦ×ΔθｇｄＦ＞０ ‥‥‥（８）
ΔθｇＦＲ×ΔθｇｄＲ＞０ ‥‥‥（９）
なる条件式を各々満足し、
ΔθｇｄＦ＞０．０３８ 又は ΔθｇｄＦ＜−０．０３７ ‥‥‥（１０）
のいずれか一方を満足し、かつ
ΔθｇｄＲ＞０．０３８ 又は ΔθｇｄＲ＜−０．０３７ ‥‥‥（１１）
のいずれか一方を満足することである。

（条件Ａ２）
第１、第２の固体材料のｄ線におけるアッベ数を各々νｄＦ、νｄＲとする。このとき、
νｄＦ＜６０ ‥‥‥（１２）
νｄＲ＜６０ ‥‥‥（１３）
なる条件式を満足することである。

（条件Ａ３）
最も物体側のレンズ面が光軸と交わる点から最も像側のレンズ面が光軸と交わる点までの光軸に沿う距離をＬとする。第１光学素子ＧｅＦの像側の面が光軸と交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離をＤｅＦとする。第２光学素子ＧｅＲの物体側の面が光軸と交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離をＤｅＲとする。このとき、
ＤｅＦ／Ｌ＜０．４ ‥‥‥（１４）
ＤｅＲ／Ｌ＜０．４ ‥‥‥（１５）
なる条件式を満足することである。

尚、距離に関する符号は全て正として取扱う。このことは本明細書中で全て同じである。

（条件Ａ４）
第１、第２の固体材料のｄ線におけるアッベ数を各々νｄＦ、νｄＲとする。このとき、
０．０５＜（ΔθｇＦＦ×φＦ／νｄＦ）／（ΔθｇＦＲ×φＲ／νｄＲ）＜１０
‥‥‥（１６）
なる条件式を満足することである。

（条件Ａ５）
負レンズＬｎＦの像側の面が光軸と交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離をＤＬｎＦとする。負レンズＬｎＲの物体側の面が光軸と交わる点から、開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離をＤＬｎＲとする。このとき、
ＤＬｎＦ／Ｌ＜０．４ ‥‥‥（１７）
ＤＬｎＲ／Ｌ＜０．４ ‥‥‥（１８）
なる条件式を満足することである。

（条件Ａ６）
負レンズＬｎＦのうち像側の面の曲率半径をＲｎＦとする。負レンズＬｎＲのうち物体側の面の曲率半径をＲｎＲとする。このとき、
０．０＜ＲｎＦ／ｆ＜０．６ ‥‥‥（１９）
−０．６＜ＲｎＲ／ｆ＜０．０ ‥‥‥（２０）
なる条件式を満足することである。

ここで第１光学素子ＧｅＦと第２光学素子ＧｅＲ（複数ある場合には少なくとも一方）は、前述した条件を満足する屈折作用を有する屈折型の光学素子（以下単に「光学素子」ともいう）である。

又、ここで屈折型の光学素子における固体材料とは、光学系を使用する状態で固体の材料を指し、製造時などの光学系を使用する前での状態は、どのような状態であっても良い。例えば、製造時には液体材料であっても、それを硬化させて固体材料としたものは、ここでいう固体材料に該当する。

各実施例の光学系ＯＬに用いる光学素子の固体材料の異常分散性ΔθｇＦ、Δθｇｄとアッベ数νｄは次のとおりである。

フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。このときアッベ数νｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比θｇｄ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは次のとおりである。

νｄ ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇｄ ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
そしてｇ線とｄ線に関する異常分散性Δθｇｄ、及びｇ線とＦ線に関する異常分散性ΔθｇＦは次のとおりである。異常分散性とは部分分散比の標準値θｇｄ０、θｇＦ０を
θｇｄ０＝−１．６８７×１０^−７νｄ^３＋５．７０２×１０^−５νｄ^２
−６．６０３×１０^−３νｄ＋１．４６２
θｇＦ０＝−１．６６５×１０^−７νｄ^３＋５．２１３×１０^−５νｄ^２
−５．６５６×１０^−３νｄ＋０．７２７８
としたとき、この標準曲線からの差分を指す。

すなわち異常分散性Δθｇｄ、ΔθｇＦは各々、
Δθｇｄ＝θｇｄ−θｇｄ０
ΔθｇＦ＝θｇＦ−θｇＦ０
と表される。

各実施例の光学系ＯＬは、屈折力を有する屈折光学素子として、比較的高分散で異常分散性を有する第１の固体材料で形成した第１光学素子ＧｅＦを、開口絞りＳＰよりも物体側に少なくとも１つ用いている。

それに加え、比較的高分散で異常分散性を有する第２の固体材料で形成した第２光学素子ＧｅＲを、開口絞りＳＰよりも物体側に少なくとも１つ用いている。

尚、ここでいう屈折光学素子とは、屈折作用でパワー（屈折力）を生じる、例えば屈折レンズ等を意味し、回折作用でパワーが生じる回折光学素子を含まない。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

各実施例の光学系は条件式（１）から（３）を満足するようなガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系であることを前提としている。

開口絞りＳＰよりも物体側に条件式（４）を満足する第１の固体材料で形成される第１光学素子ＧｅＦと、開口絞りＳＰよりも像側に条件式（５）を満足する第２の固体材料で形成される第２光学素子ＧｅＲとを各々少なくとも1つ光学系ＯＬ中に用いている。これによれば、特に可視域の短波長側における色収差の補正を良好に行うことが容易となる。

このとき、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲの空気中での屈折力（焦点距離の逆数）φＦ、φＲは、条件式（６）、（７）を満足するように構成している。これによれば広い波長域にわたり色収差を良好に補正することが容易となる。

各実施例においては、条件式（８）、条件式（９）及び条件式（１０）、条件式（１１）を満足する第１、第２の固体材料を用いるのがより好ましい。これによれば、可視域の波長域全域にわたって、良好に色収差を補正することが容易となる。

又、各実施例においては、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲには、条件式（１２）、（１３）を満足する比較的高分散の固体材料を用いるのがより好ましい。これによれば色収差の補正を容易に行うことができる。

又、各実施例においては、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲは、条件式（１４）、（１５）を満足するように配置するのが好ましい。これによれば、良好に色収差を補正することが容易となる。

又、各実施例においては、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲの屈折力とそれらの固体材料の特性は条件式（１６）を満足するのが良い。これによれば各実施例の光学系ＯＬをガウスタイプもしくは変形ガウスタイプで構成したとき色収差を良好に補正するのが容易となる。

又、各実施例においては、負レンズＬｎＦ及び負レンズＬｎＲは条件式（１７）、（１８）を満足するような構成をとるのが好ましい。これによれば、良好な色収差補正効果を得ることが容易となる。

又、各実施例においては、負レンズＬｎＦの曲率半径ＲｎＦ及び負レンズＬｎＲの曲率半径ＲｎＲは条件式（１９）、（２０）を満足するような構成をとることが好ましい。これによれば良好な色収差補正効果を得ることが容易となる。

前述の条件式（４）、（５）を満足する固体材料（以下、「光学材料」ともいう。）の具体例としては、例えば樹脂がある。

樹脂の中でも特にＵＶ硬化樹脂１（屈折率Ｎｄ＝１．６３５，アッベ数νｄ＝２２．７，部分分散比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）は条件式（４）、（５）を満足する光学材料である。

尚、各実施例において適用可能な光学材料は条件式（４）、（５）を満足すれば、これらの材料に限定するものではない。

また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。すなわち、ＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８）、Ｎｂ_２Ｏ_５（Ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０）、ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６９）がある。更に、ＣｒＯ_３（Ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４）、ＢａＴｉＯ_３（Ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等が挙げられる。

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（４）、（５）を満足する光学材料が得られる。

また、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）（Ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６９，θｇＦ＝０．２９０）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（４）、（５）を満足する光学材料が得られる。

例えば、上記の微粒子等を、後述するＵＶ硬化樹脂２に適切なる体積比で分散させることで上記条件式（４）、（５）を満足する光学材料が得られる。

尚、各実施例において適用可能な光学材料は条件式（４）、（５）を満足すれば、これらの微粒子分散材料に限定するものではない。

各実施例では、一般的な光学材料に比べて、異常分散性を有する光学材料を、開口絞りよりも物体側と、開口絞りよりも像側に各々配置させることで、良好な色収差補正を行っている。

光学材料の屈折率の波長依存特性（分散特性）において、アッベ数は分散特性曲線の傾きを表し、部分分散比は分散特性曲線の曲がり具合を表すものである。

一般的に光学材料は、短波長側の屈折率が長波長側の屈折率よりも高く、ｄ線におけるアッベ数、ｇ線とF線に関する部分分散比、ｇ線とｄ線に関する部分分散比は各々正の値をとる。

このため、分散特性曲線（波長に対する屈折率の特性）は下に凸状を描く。さらに短波長側になるにつれて波長の変化に対する屈折率の変化は大きくなる。

例えば、（株）ＯＨＡＲＡ社の商品名Ｓ−ＢＳＬ７（Ｎｄ＝１．５１６、νｄ＝６４．１）、商品名Ｓ−ＴＩＨ５３（Ｎｄ＝１．８４７、νｄ＝２３．８）の屈折率の波長特性は図１１のようになる。

そして、アッベ数の小さい高分散な光学材料ほど、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦ及びｇ線とｄ線に関する部分分散比θｇｄの値は大きくなる傾向がある。

一般の光学材料において、部分分散比はアッベ数に対して低分散領域ではほぼ直線的な変化をし、高分散になるにつれて変化の度合いは大きくなる傾向にある。このような曲線的な変化から外れたものが異常分散性を有する光学材料であり、一般的には蛍石等が挙げられる。

一般の光学材料と比較して、部分分散比が大きい光学材料では、色収差係数の波長特性曲線が、短波長側で比較的大きく曲がっているという特性を持つ。

色収差をコントロールするために、部分分散比の大きな光学材料のレンズ面のパワーを変化させると、色収差係数の波長特性は設計基準波長の位置を回転中心として全体に傾きが変化する。

この変化は、部分分散比が大きい材料では特に短波長側での変化が大きくなる。結果として、短波長側で大きく曲がり量を変化させながら全体の傾きが変化することになる。

これを利用することで、補正が比較的困難であった色収差係数の波長特性の短波長側における曲がりをキャンセルすることができる。

一方、部分分散比が小さい光学材料では、色収差係数の波長特性曲線における短波長側での曲がりが比較的小さい。このため、一般の光学材料と比較して、波長の変化に対して色収差係数がより直線的に変化するという特性を持つ。色収差をコントロールするために、部分分散比の小さな光学材料でレンズ面のパワーを変化させると、色収差係数の波長特性は、設計基準波長の位置を回転中心として、波長に対して比較的直線性を保ちつつ傾きが変化する。それに加えて、一般硝材と比較して色収差係数が波長に対して比較的直線性を持つために、短波長側における曲がりをキャンセルすることができる。

つまり、光学系において一般硝材では補正が困難な色収差係数の波長特性における短波長側の曲がりの補正には、異常分散性を有する光学素子を用いることが効果的である。尚、この色収差補正効果には、作用の違いはあるが、部分分散比が一般硝材よりも大きい光学材料と部分分散比が一般硝材よりも小さい光学材料のどちらでも得ることが出来る。これによれば、光学系全体としての色収差を、ｇ線からＣ線までの広い波長領域において、良好に補正することが出来る。

図１２、図１３は各々ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系における軸上色収差係数Ｌtotと倍率色収差係数Ｔtotの波長特性を概略的に図示したものである。次にこれらの図を用いて、本実施例では可視域の波長全域において、軸上色収差と倍率色収差を同時に補正できることを説明する。

ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプが有する軸上色収差係数Ｌの波長特性の特徴としては、開口絞りよりも物体側の前群での軸上色収差係数ＬＦと、開口絞りよりも像側の後群での軸上色収差係数ＬＲの傾向が類似していることが挙げられる。すなわち、図１２においては上に凸状で、短波長側に曲がりを有している。

光学系全体での軸上色収差係数Ｌtotは前群での軸上色収差係数ＬＦと後群での軸上色収差係数ＬＲの和となる。このため、ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系では、軸上色収差係数Ｌtotは上に凸状で短波長側に曲がりを有する特徴を得やすい。

また、倍率色収差係数Ｔtotでは、前群での倍率色収差係数ＴＦと後群での倍率色収差係数ＴＲは互いに対称的な波長特性を有している。すなわち、図３において、前群での倍率色収差係数ＴＦは波長に対して単調に増加傾向を示し、後群での倍率色収差係数ＴＲは波長に対して単調に減少傾向を有している。

このため、光学系全体での倍率色収差係数Ｔtotは前群での倍率色収差係数ＴＦと後群での倍率色収差係数ＴＲの和となる。このため、互いにキャンセルして、広い波長域においてよく補正されているという特徴を得やすい。

一般硝材のみを用いた光学系では、倍率色収差が良く補正された状態で軸上色収差の短波長側の曲がりを補正するには、光学材料のパワーや屈折率を比較的大きく変動させる必要がある。この時、球面収差やコマ収差等の諸収差も大きく変動しやすい。このため、諸収差の補正と、軸上色収差と倍率色収差の同時補正を、両立することは困難である。

この時、異常分散性を有する光学材料を開口絞り近傍の物体側もしくは像側のどちらか一方に配置させることで、ある程度の色収差補正効果を得ることができる。この時、更なる色収差補正効果を得るためには、異常分散性を有する光学材料の屈折力を大きく変化させる必要がある。しかし、前群もしくは後群のどちらか一方のみに配置されている場合には、光学系全体としての軸上色収差と倍率色収差のバランスを悪化させることになり、十分な効果を得ることが困難である。また、屈折力を大きくすれば、光学材料の光軸方向の厚みが増加する。その結果、光学材料が成形を前提とした樹脂である場合には環境変動が大きくなり、更に成形がより困難となる。

ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系においては、開口絞りより物体側の前群に配置された異常分散性を有する第１光学素子ＧｅＦと、開口絞りより像側の後群に配置された異常分散性を有する第２光学素子ＧｅＲの両方を用いることが好ましい。これによれば、軸上色収差と倍率色収差を同時に比較的良好に補正することが出来る。また、光学材料の光軸方向の厚みを比較的厚くせずに色収差補正効果を得られるため、耐環境性がよく、成形が容易となる。さらに、色収差を独立に補正するという観点から、第１光学素子ＧｅＦ、第２光学素子ＧｅＲは共にアッベ数が比較的小さい、すなわち高分散材料から形成されていることが好ましい。

次にこのことをレンズ面での軸上色収差係数及び倍率色収差係数を用いて説明する。

屈折レンズの面におけるパワー変化をΔψ、アッベ数をν、近軸軸上光線及び瞳近軸光線がレンズ面を通過する光軸からの高さをそれぞれｈ、Ｈとする。このとき、レンズ面での軸上色収差係数の変化ΔＬと倍率色収差係数の変化ΔＴは、以下のように表すことができる。

ΔＬ ＝ ｈ^２・Δψ／ν …（ａ）
ΔＴ ＝ ｈ・Ｈ・Δψ／ν …（ｂ）
尚、近軸軸上光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化し、光学系の光軸と平行に、光軸から高さ１の光を入射させたときの近軸光線である。また、瞳近軸光線とは、光学系ＯＬ全系の焦点距離を１に正規化し、光軸に対して−４５°で入射する光線の内、光学系ＯＬの入射瞳と光軸との交点を通過する近軸光線である。

式（ａ）及び式（ｂ）から明らかなように、レンズ面のパワー変化に対する各収差係数ΔＬ、ΔＴの変化は、アッベ数νの絶対値が小さい（すなわち分散が大きい）ほど大きくなる。したがって、アッベ数νの絶対値が小さい高分散材料を用いれば、必要な色収差を得るためのパワー変化量は小さくて済む。

このことは収差論上、球面収差、コマ収差、非点収差などに大きな影響を及ぼすことなく色収差をコントロールできるため、色収差補正の独立性が高まることを意味する。

また、式（ａ）及び式（ｂ）から、軸上色収差係数ΔＬ、倍率色収差係数ΔＴの変化量は高さｈ及びＨの値によって決まることが分かる。次にこのことから、第１、第２光学素子ＧｅＦ，ＧｅＲの適当な配置箇所について説明する。

色収差を良好に補正するには、色収差係数の波長特性の傾き成分と曲がり成分を同時に補正する必要がある。パワー変化Δψを小さくすると十分な色収差の補正効果を得ることはできない。逆に、パワー変化Δψを大きくすると、レンズとしての光学素子の厚さが厚くなってしまう。

第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲを構成する異常分散性を有する光学材料では、レンズとして用いる場合には厚みを比較的薄くする必要がある。これは、このような光学材料では一般的に比較的透過率が低いためである。また、厚みがより薄ければ、環境変化に対する性能変化が小さいため耐環境性がよくなり、さらに成形がより容易になる。

つまり、十分な色収差の補正効果を得つつ、第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲの厚みを薄くするためには、色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分と傾き成分の補正量を適度に調整することが好ましい。

この補正量は（ａ）、（ｂ）式より高さｈ、Ｈに影響されるため、光学系中のどの位置に第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲを配置するかによって変化する。つまり、色収差を良好に補正し、かつその時の第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲのパワー変化を小さくするためには、光学系中に第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲを配置させる場所を適切に選択することが重要である。

第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲの、適切な配置箇所は光学系が有する収差構造によって異なる。また、その収差構造は光学系のタイプによって差異がある。

収差係数ΔＬとΔＴの符号関係について考えると、式（ａ）及び式（ｂ）より各々の符号は高さｈと高さＨの符号によって決まる。一般的に高さｈは開口絞りの前後でその符号は変化しない。高さＨは開口絞りの前後でその符号は逆となる。

ガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系では、良く補正されている倍率色収差への影響をなるべく少なくして、軸上色収差を補正することが好ましい。つまり、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲを開口絞り付近の高さＨが小さくなる箇所に配置させるのが効果的である。

また、開口絞りよりも物体側と像側では高さＨは異符号となるため、第１、第２光学素子ＧｅＦ、ＧｅＲを開口絞りの前後に用いることで、互いの倍率色収差への影響を打ち消すことができる。これによれば、倍率色収差が比較的良く補正された状態を維持しつつ、さらに軸上色収差を比較的良く補正することが可能である。

これより、各実施例のようなガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系では、第１光学素子ＧｅＦを開口絞りよりも物体側に配置させ、第２光学素子ＧｅＲを開口絞りよりも像側に配置するのが良い。これによれば軸上色収差と倍率色収差を同時に、比較的良好に補正することが容易となる。
このとき、第１、第２光学素子ＧｅＦ及びＧｅＲの各々の厚みを薄くするには、条件式（１６）を満足することが好ましい。さらに、第１、第２光学素子の各々の屈折力（φＦ、φＲ）と、ｇ線とＦ線に関する異常分散性（ΔθｇＦＦ、ΔθｇＦＲ）との積が条件式（６）及び（７）の如く正となれば色収差係数の波長特性を補正が容易となる。これらはガウスタイプもしくは変形ガウスタイプの光学系が有する色収差の波長依存特性によるものである。

第１、第２光学素子は一般の光学材料と組み合わせて、色収差をはじめとする諸収差を補正する。このため、それらの部分分散比は一般の光学材料とは異なる特性を持つことが収差補正上必要ではあるが、異常分散性が強すぎると良くない。

一般の光学材料とかけ離れた特性を持つ材料から成るレンズを用いた場合、そのレンズ面での色収差係数の波長特性曲線の曲がりは特に大きくなる。その大きな曲がり成分を補正するためには、他のレンズのパワーも大きく変化させることになる。このとき、球面収差やコマ収差や非点収差などに大きな影響を及ぼすため、収差補正が困難となる。

第１光学素子ＧｅＦを構成する第１の固体材料に関する条件式（４）の異常分散性ΔθｇＦＦの数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差の補正効果が期待できる。

０．０２７２ ＜ ΔθｇＦＦ ＜ ０．２８３２ 、又は
−０．４２７８ ＜ ΔθｇＦＦ ＜ −０．０５２８ …（４ａ）
である。

また収差補正上の観点から、更に望ましくは、（４ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

０．０３４２ ＜ ΔθｇＦＦ ＜ ０．２８３２ 、又は
−０．４２７８ ＜ ΔθｇＦＦ ＜ −０．０７７８ …（４ｂ）
である。

第２光学素子ＧｅＲを構成する第２の固体材料に関する条件式（５）の異常分散性ΔθｇＦＲの数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差の補正効果が期待できる。

０．０２７２ ＜ ΔθｇＦＲ ＜ ０．２８３２ 、又は
−０．４２７８ ＜ ΔθｇＦＲ ＜ −０．０５２８ …（５ａ）
である。

また収差補正上の観点から、更に望ましくは、（５ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

０．０３４２ ＜ ΔθｇＦＲ ＜ ０．２８３２ 、又は
−０．４２７８ ＜ ΔθｇＦＲ ＜ −０．０７７８ …（５ｂ）
である。

第１の固体材料に関して、条件式（１０）の異常分散性ΔθｇｄＦの数値範囲は、以下の範囲とすることで、更に良好な色収差の補正効果が期待できる。

０．０３８ ＜ ΔθｇｄＦ ＜ ０．３４７ 、又は
−０．５６２ ＜ ΔθｇｄＦ ＜ −０．０６２ …（１０ａ）
である。

更に望ましくは、（１０ａ）式の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

０．０５１ ＜ ΔθｇｄＦ ＜ ０．３４７ 、又は
−０．５６２ ＜ ΔθｇｄＦ ＜ −０．１１２ …（１０ｂ）
である。

第２の固体材料に関して、条件式（１１）の異常分散性ΔθｇｄＲの数値範囲は、以下の範囲とすることで、更に良好な色収差の補正効果が期待できる。

０．０３８ ＜ ΔθｇｄＲ ＜ ０．３４７ 、又は
−０．５６２ ＜ ΔθｇｄＲ ＜ −０．０６２ …（１１ａ）
である。

更に望ましくは、（１１ａ）式の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

０．０５１ ＜ ΔθｇｄＲ ＜ ０．３４７ 、又は
−０．５６２ ＜ ΔθｇｄＲ ＜ −０．１１２ …（１１ｂ）
である。

条件式（１２）、（１３）のアッベ数νｄＦ、νｄＲの数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。

νｄＦ ＜ ５０ …（１２ａ）
νｄＲ ＜ ５０ …（１３ａ）
更に望ましくは、（１２ａ）、（１３ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

νｄＦ ＜ ４５ …（１２ｂ）
νｄＲ ＜ ４５ …（１３ｂ）
更に望ましくは、（１２ｂ）、（１３ｂ）条件式の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

νｄＦ ＜ ４０ …（１２ｃ）
νｄＲ ＜ ４０ …（１３ｃ）
各実施例では、条件式（４）及び（５）を満足する光学材料より成る第１光学素子ＧｅＦと第２光学素子ＧｅＲを光学系中のレンズやレンズ表面に設けられた屈折力のある層に適用している。

そして、これらの光学材料で構成された屈折面を非球面形状とするのが良く、これによれば色の球面収差などの色収差フレアを更に良好に補正することができる。

また、これらの光学素子と空気などの雰囲気とで界面を形成したり、比較的、屈折率の低い光学材料とで界面を形成したりすれば、界面の僅かな曲率変化で色収差を比較的大きく変化させることができるため好ましい。

以上のように各実施例によれば、色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができ、製造が容易で、耐環境性に優れた光学系が得られる。

尚、条件式（８）〜（２０）は、必ずしも満足しなければならないものではなく、本発明の目的とする光学系を得るための、より好ましい条件である。

図１の実施例１は、正の屈折力の前群ＧｐＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＧｐＲから成る、画角４６°、Ｆナンバー１．９６のガウスタイプの光学系（撮影レンズ）である。

実施例１の光学系は、後述する数値実施例１の数値をｍｍ単位で表わしたとき焦点距離５１ｍｍである。

図１において、ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰよりも物体側に配置したＵＶ硬化樹脂１（第１の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第１光学素子である。ＧｅＲ１は開口絞りＳＰよりも像側に配置したＵＶ硬化樹脂２にＴｉＯ_２微粒子を体積比で２０％分散させた混合体（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子である。

第１光学素子ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。第２光学素子ＧｅＲ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。

第１光学素子ＧｅＦ１は負レンズＬｎＦと接合されている状態において、負の屈折力の作用をするが、空気中に配置したとき（光入射面が空気に接する面としたとき）は正の屈折力の作用をする。

これは第２光学素子ＧｅＲ１においても同様である。即ち、
０＜φＦ
０＜φＲ
である。

実施例１の光学系では、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍に、ＵＶ硬化樹脂１から成る正のパワーを持つ第１光学素子ＧｅＦ１と、微粒子の混合体から成る正のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ１を配置している。

これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。

図３の実施例２は、正の屈折力の前群ＧｐＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＧｐＲから成る、画角４６°、Ｆナンバー１．５２のガウスタイプの光学系である。

実施例２の光学系は後述する数値実施例２の数値をｍｍ単位で表わしたとき焦点距離５１ｍｍである。

図３においてＧｅＦ１は、開口絞りＳＰよりも物体側に配置した、ＵＶ硬化樹脂２にＴｉＯ_２微粒子を体積比で３％分散させた混合体（第１の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第１光学素子である。ＧｅＲ１は開口絞りＳＰよりも像側に配置したＵＶ硬化樹脂２にＩＴＯを体積比で２０％分散させた混合体（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子である。

第１光学素子ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。第２光学素子ＧｅＲ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。

第１光学素子ＧｅＦ１は負レンズＬｎＦと接合されている状態において、負の屈折力の作用をするが、空気中に配置したときは正の屈折力の作用をする。

第２光学素子ＧｅＲ１は負レンズＬｎＲと接合されている状態において、負の屈折力の作用をする。又、空気中に配置したときも負の屈折力の作用をする。

即ち
０＜φＦ
φＲ＜０
である。

実施例２の光学系では、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍に、ＴｉＯ_２微粒子の混合体から成る正のパワーを持つ第１光学素子ＧｅＦ１と、ＩＴＯ微粒子の混合体からなる負のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ１を配置している。

これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。

図５の実施例３は、正の屈折力の前群ＧｐＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＧｐＲからなる画角４５．４°、Ｆナンバー１．３０のダウスタイプの光学系である。実施例３の光学系は後述する数値実施例３の数値をｍｍ単位で表わしたとき、焦点距離５２ｍｍである。

図５において、ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰよりも物体側に配置した、ＵＶ硬化樹脂２にＩＴＯ微粒子を体積比で１４．２％分散させた混合体（第１の固体材料）で形成したレンズ（層）をより成る第１光学素子である。ＧｅＲ１は開口絞りＳＰよりも像側に配置したＵＶ硬化樹脂２にＩＴＯを体積比で２０％分散させた混合体（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子である。

第１光学素子ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。第２光学素子ＧｅＲ１は、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。

第１光学素子ＧｅＦ１は負レンズＬｎＦと接合されている状態において、負の屈折力の作用をする。又空気中に配置したときも負の屈折力の作用をする。

これは第２光学素子ＧｅＲ１についても同様である。

即ち、
φＦ＜０
φＲ＜０
である。

実施例３の光学系では、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍に、ＩＴＯ微粒子の混合体から成る負のパワーを持つ第１光学素子ＧｅＦ１と、ＩＴＯ微粒子の混合体からなる負のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ１を配置している。

これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。また、第２光学素子ＧｅＲ１の物体側の面を非球面形状とすることで、球面収差や色収差等を良好に補正している。

図７の実施例４は、正の屈折力の前群ＧｐＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＧｐＲからなる、画角４０°、Ｆナンバー３．１６、倍率−０．１１倍、クセノター型の画像読み取り用の光学系である。

実施例４の光学系は後述する数値実施例４の数値をｍｍ単位で表わしたとき焦点距離１００ｍｍである。

図７において、ＧｅＦ１は、開口絞りＳＰよりも物体側に配置したＵＶ硬化樹脂２にＩＴＯ微粒子を体積比で５％分散させた混合体（第１の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第１光学素子である。ＧｅＲ１は開口絞りＳＰよりも像側に配置したＮ−ポリビニルカルバゾール（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子である。

第１光学素子ＧｅＦ１は正レンズＧｐａと、開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＦとの間に接合されている。

第２光学素子ＧｅＲ１は開口絞りＳＰ側の面が凹形状の負レンズＬｎＲの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。

第１光学素子ＧｅＦ１は接合状態において正の屈折力の作用をするが、空気中に配置したときは負の屈折力の作用をする。

第２光学素子ＧｅＲ１は接合状態において負の屈折力の作用をするが空気中に配置したときは正の屈折力の作用をする。

即ち、
φＦ＜０
０＜φＲ
である。

実施例４の光学系では、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍に、ＩＴＯ微粒子の混合体からなる負のパワーを持つ第１光学素子ＧｅＦ１を配置している。更に、Ｎ−ポリビニルカルバゾールから成る正のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ１を配置している。

これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。

図９の実施例５は、正の屈折力の前群ＧｐＦ、開口絞りＳＰ、正の屈折力の後群ＧｐＲからなる、画角６４．７°、Ｆナンバー４．３２の光学系である。

実施例５の光学系は、後述する数値実施例５の数値をｍｍ単位で表わしたとき焦点距離５５ｍｍである。

図９においてＧｅＦ１は開口絞りＳＰよりも物体側に配置したＮ−ポリビニルカルバゾール（第１の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第１光学素子である。ＧｅＲ１は開口絞りＳＰよりも像側に配置したＵＶ硬化樹脂２にＩＴＯを体積比で５％分散させた混合体（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子ｂ１である。ＧｅＲ２はＵＶ硬化樹脂１（第２の固体材料）で形成したレンズ（層）より成る第２光学素子ｂ２である。

第１光学素子ＧｅＦ１は開口絞りＳＰの物体側に配置した正レンズＧｐａの開口絞りＳＰ側の面に接合されている。

第２光学素子ｂ１は第２光学素子ｂ２と接合され、第２光学素子ｂ２は開口絞りＳＰの像側に配置した両レンズ面が凹形状の負レンズＧｎｂと接合している。

負レンズＧｎｂと正レンズＧｐｂとは接合された接合レンズを構成している。

第１光学素子ＧｅＦ１は正レンズＧｐａと接合している状態において、負の屈折力の作用をし、空気中に配置したときは正の屈折力の作用をする。

第２光学素子ｂ１は第２光学素子ｂ２と接合している状態において負の屈折力の作用をし、空気中に配置したときも負の屈折力のφＲ１の作用をする。

第２光学素子ｂ２は接合状態において正の屈折力の作用をし、空気中に配置したときも正の屈折力のφＲ２の作用をする。

即ち、
０＜φＦ
φＲ１＜０
０＜φＲ２
である。

実施例５の光学系では、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍に、Ｎ−ポリビニルカルバゾールから成る正のパワーを持つ第１光学素子ＧｅＦ１を配置している。

また、瞳近軸光線の通過する光軸からの高さが比較的低い開口絞りＳＰ近傍にＩＴＯ微粒子の混合体から成る負のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ１と、ＵＶ硬化樹脂１から成る正のパワーを持つ第２光学素子ＧｅＲ２を配置している。

これにより、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。

以下、実施例１から５に対応する数値実施例１から５について具体的な数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔である。

Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目（第１、第２光学素子は除く）の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を表す。

第１光学素子ＧｅＦ１の材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途ＮＧｅＦ１、νＧｅＦ１で示す。また、第２光学素子ＧｅＲｊの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途ＮＧｅＲｊ、νＧｅＲｊ（ｊ＝１，２）で示す。画角の単位は「度」である。

また、非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…を各次数の非球面係数とするとき、

で表わす。

なお、各非球面係数、表中の数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０^±ＸＸ」を意味している。

各数値実施例に用いた第１、第２光学素子ＧｅＦ１及びＧｅＲ１、ＧｅＲ２の材料のｄ線、ｇ線、Ｃ線、及びＦ線に対する屈折率、及びアッベ数、部分分散比、パワーに対応する数値を表１に示す。

表−１には関係する条件式も併記している。また、表−２にＵＶ硬化樹脂２及びＩＴＯ及びＴｉＯ_２のｄ線、ｇ線、Ｃ線、及びＦ線に対する屈折率、及びアッベ数、部分分散比を示す。表−３に各数値実施例における第１、第２光学素子ＧｅＦ１及びＧｅＲ１、ＧｅＲ２の条件式（１６）に対応した数値を示す。表４には、条件式（１）から（３）及び条件式（１４）、（１５）及び条件式（１７）から（２０）に対応した数値を示す。

（数値実施例１）
焦点距離 51.00
Fナンバー 1.96
画角 45.97
像高 21.64
レンズ全長 35.37
バックフォーカス 37.50

Ｒ１＝ 38.463 Ｄ１＝ 3.19 Ｎ１＝ 1.7190 ν１＝ 53.0
Ｒ２＝287.736 Ｄ２＝ 0.15
Ｒ３＝ 23.857 Ｄ３＝ 2.67 Ｎ２＝ 1.8619 ν２＝ 42.5
Ｒ４＝ 37.690 Ｄ４＝ 1.43
Ｒ５＝ 66.719 Ｄ５＝ 3.21 Ｎ３＝ 1.7002 ν３＝ 28.5
Ｒ６＝ 14.246 Ｄ６＝ 0.90 NＧｅＦ１ 1.6355 νGｅＦ１ 22.7
Ｒ７＝ 17.200 Ｄ７＝ 4.86
Ｒ８＝ ∞（開口絞り）Ｄ８＝ 5.45
Ｒ９＝-20.310 Ｄ９＝ 0.54 NＧｅＲ１ 1.7088 νGｅＲ１ 21.6
Ｒ１０-17.207 Ｄ１０ 2.50 Ｎ４＝ 1.7508 ν４＝ 26.1
Ｒ１１261.185 Ｄ１１ 6.29 Ｎ５＝ 1.8083 ν５＝ 47.0
Ｒ１２-27.283 Ｄ１２ 0.15
Ｒ１３152.024 Ｄ１３ 2.62 Ｎ６＝ 1.8595 ν６＝ 42.7
Ｒ１４-66.561

（数値実施例2）
焦点距離 51.00
Fナンバー 1.52
画角 45.98
像高 21.64
レンズ全長 48.42
バックフォーカス 37.50

Ｒ１＝ 49.896 Ｄ１＝ 3.59 Ｎ１＝ 1.8500 ν１＝ 43.4
Ｒ２＝267.058 Ｄ２＝ 0.29
Ｒ３＝ 29.633 Ｄ３＝ 3.24 Ｎ２＝ 1.8834 ν２＝ 39.6
Ｒ４＝ 46.536 Ｄ４＝ 2.32
Ｒ５＝ 70.831 Ｄ５＝ 2.29 Ｎ３＝ 1.6864 ν３＝ 30.3
Ｒ６＝ 17.430 Ｄ６＝ 1.02 NＧｅＦ１ 1.5532 νGｅＦ１ 39.8
Ｒ７＝ 20.371 Ｄ７＝ 6.08
Ｒ８＝ ∞（開口絞り）Ｄ８＝ 11.48
Ｒ９＝-18.999 Ｄ９＝ 0.07 NＧｅＲ１ 1.5963 νGｅＲ１ 13.9
Ｒ１０-21.067 Ｄ１０ 3.00 Ｎ４＝ 1.8500 ν４＝ 23.0
Ｒ１１-200.021 Ｄ１１ 7.46 Ｎ５＝ 1.8848 ν５＝ 41.0
Ｒ１２-30.580 Ｄ１２ 0.17
Ｒ１３-102.791 Ｄ１３ 4.17 Ｎ６＝ 1.8496 ν６＝ 43.4
Ｒ１４-37.839 Ｄ１４ 0.15
Ｒ１５ 78.385 Ｄ１５ 3.10 Ｎ７＝ 1.8786 ν７＝ 41.4
Ｒ１６608.715

（数値実施例３）
焦点距離 51.70
Fナンバー 1.30
画角 45.42
像高 21.64
レンズ全長 61.88
バックフォーカス 37.50

Ｒ１＝ 60.702 Ｄ１＝ 4.16 Ｎ１＝ 1.7800 ν１＝ 50.0
Ｒ２＝527.517 Ｄ２＝ 0.15
Ｒ３＝ 35.174 Ｄ３＝ 6.00 Ｎ２＝ 1.8850 ν２＝ 41.0
Ｒ４＝ 48.933 Ｄ４＝ 1.43
Ｒ５＝ 80.331 Ｄ５＝ 2.50 Ｎ３＝ 1.6247 ν３＝ 34.1
Ｒ６＝ 23.347 Ｄ６＝ 0.08 NＧｅＦ１ 1.5648 νGｅＦ１ 20.0
Ｒ７＝ 22.759 Ｄ７＝ 8.36
Ｒ８＝∞ （開口絞り） Ｄ８＝ 11.01
Ｒ９＝-25.141（非球面）Ｄ９＝ 0.05 NＧｅＲ１ 1.5963 νGｅＲ１ 13.9
Ｒ１０-26.336 Ｄ１０ 2.28 Ｎ４＝ 1.6546 ν４＝ 31.5
Ｒ１１103.553 Ｄ１１ 8.50 Ｎ５＝ 1.8850 ν５＝ 41.0
Ｒ１２-32.918 Ｄ１２ 1.37
Ｒ１３-26.579 Ｄ１３ 1.20 Ｎ６＝ 1.6950 ν６＝ 28.8
Ｒ１４137.806 Ｄ１４ 6.76 Ｎ７＝ 1.8850 ν７＝ 41.0
Ｒ１５-43.483 Ｄ１５ 0.15
Ｒ１６179.221（非球面）Ｄ１６ 8.00 Ｎ８＝ 1.7800 ν８＝ 50.0
Ｒ１７-61.836

非球面係数
ｋ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
第９面 -2.768E-02 8.760E-07 -4.854E-09 3.641E-11 -3.199E-14
第１６面-1.326E+01 -1.717E-06 5.764E-10 -1.267E-12 7.932E-16

（数値実施例４）
焦点距離 100.00
Fナンバー 3.16
画角 39.80
像高 36.20
レンズ全長 71.11
バックフォーカス 50.40

Ｒ１＝ 58.623 Ｄ１＝ 5.67 Ｎ１＝ 1.8770 ν１＝ 34.9
Ｒ２＝124.818 Ｄ２＝ 8.74
Ｒ３＝ 28.587 Ｄ３＝ 9.89 Ｎ２＝ 1.8240 ν２＝ 45.5
Ｒ４＝ 66.759 Ｄ４＝ 0.10 NＧｅＦ１ 1.5425 νGｅＦ１ 29.1
Ｒ５＝ 58.129 Ｄ５＝ 1.20 Ｎ３＝ 1.8500 ν３＝ 23.0
Ｒ６＝ 21.035 Ｄ６＝ 10.93
Ｒ７＝∞ （開口絞り） Ｄ７＝ 15.92
Ｒ８＝-22.443 Ｄ８＝ 0.50 NＧｅＲ１ 1.6959 νGｅＲ１ 17.7
Ｒ９＝-21.545 Ｄ９＝ 5.00 Ｎ４＝ 1.8500 ν４＝ 23.0
Ｒ１０-30.039 Ｄ１０ 0.15
Ｒ１１-261.062 Ｄ１１ 13.00 Ｎ５＝ 1.7794 ν５＝ 50.0
Ｒ１２-47.514


（数値実施例５）
焦点距離 55.00
Fナンバー 4.32
画角 64.72
像高 34.85
レンズ全長 32.33
バックフォーカス 40.72

Ｒ１＝ 19.446 Ｄ１＝ 5.80 Ｎ１＝ 1.8774 ν１＝ 35.2
Ｒ２＝ 66.062 Ｄ２＝ 2.55 Ｎ２＝ 1.7962 ν２＝ 24.5
Ｒ３＝ 15.487 Ｄ３＝ 0.96
Ｒ４＝ 30.638 Ｄ４＝ 1.95 Ｎ３＝ 1.5093 ν３＝ 68.1
Ｒ５＝ 73.107 Ｄ５＝ 0.12 NＧｅＦ１ 1.6959 νGｅＦ１ 17.7
Ｒ６＝111.539 Ｄ６＝ 2.69
Ｒ７＝∞ （開口絞り） Ｄ７＝ 2.33
Ｒ８＝-37.625 Ｄ８＝ 0.05 NＧｅＲ１ 1.5425 νGｅＲ１ 29.1
Ｒ９＝-47.897 Ｄ９＝ 0.16 NＧｅＲ２ 1.6355 νGｅＲ２ 22.7
Ｒ１０-34.950 Ｄ１０ 1.20 Ｎ４＝ 1.8251 ν４＝ 45.3
Ｒ１１ 23.692 Ｄ１１ 4.07 Ｎ５＝ 1.8022 ν５＝ 47.6
Ｒ１２-21.426 Ｄ１２ 1.12
Ｒ１３-13.897 Ｄ１３ 2.50 Ｎ６＝ 1.6846 ν６＝ 29.4
Ｒ１４-102.677 Ｄ１４ 6.83 Ｎ７＝ 1.8850 ν７＝ 41.0
Ｒ１５-22.371

次に各実施例に示した光学系を撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図１４を用いて説明する。

図１４において、２０はカメラ本体である。２１は実施例１〜５で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。

２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

このように本発明の光学系をデジタルスチルカメラに適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器が実現できる。

数値実施例１の光学系の光学系断面図である。 数値実施例１の収差図である。 数値実施例２の光学系の光学系断面図である。 数値実施例２の収差図である。 数値実施例３の光学系の光学系断面図である。 数値実施例３の収差図である。 数値実施例４の光学系の光学系断面図である。 数値実施例４の収差図である。 数値実施例５の光学系の光学系断面図である。 数値実施例５の収差図である。 一般的なガラス材料の屈折率の波長特性に関する説明図である。 本発明における軸上色収差係数の波長特性に関する説明図である。 本発明における倍率色収差係数の波長特性に関する説明図である。 本発明の撮像装置の要部概略図である。

符号の説明

ＬＦ 開口絞りより物体側に配置された前群における軸上色収差係数
ＬＲ 開口絞りより像側に配置された後群における軸上色収差係数
Ｌｔｏｔ 光学系全系の軸上色収差係数
ＴＦ 開口絞りよりも物体側に配置された前群における倍率色収差係数
ＴＲ 開口絞りよりも像側に配置された後群における倍率色収差係数
Ｔｔｏｔ 光学系全系の倍率色収差係数
ＯＬ 光学系
ＧｐＦ 開口絞りより物体側に配置された正の屈折力の前群
ＧｐＲ 開口絞りより像側に配置された正の屈折力の後群
ＧｅＦ、ＧｅＦ１ 第１光学素子
ＧｅＲ、ＧｅＲ１、ＧｅＲ２ 第２光学素子
ＬｎＦ、ＬｎＲ 負レンズ
ＬｐＦ、ＬｐＲ 正レンズ
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
Ｌａ 光軸
Ｌ 最も物体側のレンズ面が光軸と交わる点から最も像側のレンズ面が光軸と交わる点
までの光軸に沿う距離
ＤｅＦ 第1光学素子ＧｅＦの像側の面が光軸Ｌａと交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離
ＤｅＲ 第２光学素子ＧｅＲの物体側の面が光軸Ｌａと交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離
ＤＬｎＦ 負レンズＬｎＦの像側の面が光軸Ｌａと交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離
ＤＬｎＲ 負レンズＬｎＲの物体側の面が光軸Ｌａと交わる点から開口絞りＳＰまでの光軸に沿う距離
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面

Claims (15)

1. 開口絞りと、該開口絞りよりも物体側に正の屈折力の前群と、該開口絞りよりも像側に正の屈折力の後群が配置された光学系において、
   該前群は、光入射面と光射出面が共に屈折面で、第１の固体材料から成る少なくとも１つの第１光学素子、
   該開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＦ、該負レンズＬｎＦよりも物体側に正レンズＬｐＦを有しており、
   前記後群は、光入射面と光射出面が共に屈折面で、第２の固体材料から成る少なくとも１つの第２光学素子、
   該開口絞り側のレンズ面が凹形状の負レンズＬｎＲ、該負レンズＬｎＲよりも像側に正レンズＬｐＲを有しており、
   該前群と該後群の焦点距離を各々ｆＦ、ｆＲ、全系の焦点距離をｆ、
   該第１、第２の固体材料のｇ線とＦ線に関する異常分散性を各々ΔθｇＦＦ、ΔθｇＦＲ、
   該第１、第２光学素子の光入出射面がともに空気に接する面としたときの屈折力を各々φＦ（１／ｍｍ）、φＲ（１／ｍｍ）とするとき、
   ０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０
   ０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０
   ０．３＜ｆＦ／ｆＲ＜１０．０
   なる条件式を満足し、
   ΔθｇＦＦ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＦ＞ ０．０２７２
   のいずれか一方を満足し、かつ
   ΔθｇＦＲ＜−０．０２７８ 又は ΔθｇＦＲ＞ ０．０２７２
   のいずれか一方を満足し、かつ
   φＦ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＦ＞０
   φＲ（１／ｍｍ）×ΔθｇＦＲ＞０
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記第１、第２の固体材料のｇ線とｄ線に関する異常分散性を各々ΔθｇｄＦ、ΔθｇｄＲとするとき、
   ΔθｇＦＦ×ΔθｇｄＦ＞０
   ΔθｇＦＲ×ΔθｇｄＲ＞０
   なる条件式を各々満足し、
   ΔθｇｄＦ＞０．０３８ 又は ΔθｇｄＦ＜−０．０３７
   のいずれか一方を満足し、かつ
   ΔθｇｄＲ＞０．０３８ 又は ΔθｇｄＲ＜−０．０３７
   のいずれか一方を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記第１、第２の固体材料のｄ線におけるアッベ数を各々νｄＦ、νｄＲとするとき、
   νｄＦ＜６０
   νｄＲ＜６０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
4. 最も物体側のレンズ面が光軸と交わる点から最も像側のレンズ面が光軸と交わる点までの光軸に沿う距離をＬ、前記第１光学素子の像側の面が光軸と交わる点から前記開口絞りまでの光軸に沿う距離をＤｅＦ、前記第２光学素子の物体側の面が光軸と交わる点から該開口絞りまでの光軸に沿う距離をＤｅＲとするとき、
   ＤｅＦ／Ｌ＜０．４
   ＤｅＲ／Ｌ＜０．４
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学系。
5. 前記第１、第２の固体材料のｄ線におけるアッベ数を各々νｄＦ、νｄＲとするとき、
   ０．０５＜（ΔθｇＦＦ×φＦ／νｄＦ）／（ΔθｇＦＲ×φＲ／νｄＲ）＜１０
   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。
6. 前記負レンズＬｎＦの像側の面が光軸と交わる点から前記開口絞りまでの光軸に沿う距離をＤＬｎＦ、前記負レンズＬｎＲの物体側の面が光軸と交わる点から、該開口絞りまでの光軸に沿う距離をＤＬｎＲとするとき、
   ＤＬｎＦ／Ｌ＜０．４
   ＤＬｎＲ／Ｌ＜０．４
   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。
7. 前記負レンズＬｎＦのうち像側の面の曲率半径をＲｎＦ、前記負レンズＬｎＲのうち物体側の面の曲率半径をＲｎＲとするとき、
   ０．０＜ＲｎＦ／ｆ＜０．６
   −０．６＜ＲｎＲ／ｆ＜０．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
8. 前記少なくとも１つの第１光学素子は、前記負レンズＬｎＦの前記開口絞り側のレンズ面に接合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項の光学系。
9. 前記少なくとも１つの第２光学素子は前記負レンズＬｎＲの前記開口絞り側のレンズ面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項の光学系。
10. 前記正レンズＬｐＦと前記負レンズＬｎＦとの間には、物体側に凸のメニスカス形状の正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項の光学系。
11. 前記負レンズＬｎＲと前記正レンズＬｐＲとの間には、少なくとも１つの像側のレンズ面が凸形状の正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項の光学系。
12. 前記正レンズＬｐＦと前記負レンズＬｎＦとの間には物体側のレンズ面が凸形状の正レンズＧｐａが配置されており、前記少なくとも１つの第１光学素子は、該正レンズＧｐａと該負レンズＬｎＦとの間に配置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項の光学系。
13. 前記負レンズＬｎＦの像側には、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズＧｐａが配置されており、前記少なくとも１つの第１光学素子は該正レンズＧｐａの像側のレンズ面に接合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項の光学系。
14. 前記負レンズＬｎＲの物体側には両レンズ面が凹形状の負レンズＧｎｂと両レンズ面が凸形状の正レンズＧｐｂとを接合した接合レンズが配置されており、前記少なくとも１つの第２光学素子は該負レンズＧｎｂの物体側のレンズ面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至７、１３のいずれか１項の光学系。
15. 請求項１から１４のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する光電変換素子とを備えることを特徴とする光学機器。