JP4776988B2 - 光学系及びそれを有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学系及びそれを有する撮像装置に関し、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、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。

一般にデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる光学系では、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）を短縮し、光学系全体の小型化を図るほど該収差、特に軸上色収差及び倍率色収差などの色収差の発生が多くなり、光学性能が低下する傾向にある。特にレンズ全長の短縮化を図ったテレフォトタイプの光学系では、焦点距離を伸ばすほど（長くするほど）色収差の発生が多くなってくる。

このような色収差の発生を低減する方法として、光学材料に異常部分分散材料を用いる方法や光路中に回折光学素子を用いる方法が一般的によく知られている。

テレフォトタイプの光学系では近軸軸上光線と瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的に高くなる前方レンズ群に、蛍石等の異常部分分散を持った低分散の光学材料で構成した正の屈折力のレンズと高分散の光学材料で構成した負の屈折力のレンズを用いて色収差の低減を行うのが一般的であり、このようなテレフォトタイプの光学系が種々提案されている（特許文献１〜３）。

なお、近軸軸上光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化したとき、光学系の光軸と平行に、光軸からの高さを１として入射させた近軸光線である。また瞳近軸光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化したとき、光軸に対して−４５°で入射する光線の内、光学系の入射瞳と光軸との交点を通過する近軸光線である。光学系の入射角度は、光軸から測って時計回りを正、反時計回りを負とする。なお、物体は光学系の左側にあるものとし、物体側から光学系に入射する光線は左側から右へ進むものとする。

また、異常部分分散の光学材料を用いず、回折光学素子を用いてテレフォトタイプの光学系において、色収差の補正を行った光学系が知られている（特許文献４、５）。特許文献４や特許文献５には、回折型光学素子と屈折型光学素子とを組み合わせることで、色収差を比較的良好に補正したＦナンバーＦ２．８程度のテレフォトタイプの光学系が開示されている。

一般に回折光学素子は、アッベ数に相当する数値の絶対値が３．４５と小さく、回折によるパワー（焦点距離の逆数）を僅かに変化させるだけで、球面収差、コマ収差、非点収差等にほとんど影響を与えることなく、色収差を大きく変化できる特徴がある。また、扱う光が回折光であるため、入射光の波長の変化に対してパワーが線形変化し、色収差係数の波長特性は完全な直線となる。

従って、レンズ全長の短縮に際しては、主に球面収差、コマ収差、非点収差の補正に特化して収差補正を行えば良く、色収差に関しては、悪化した絶対量を気にすることなく色収差係数の波長特性の線形性が得られるように、構成レンズの材料と屈折力を最適化して設計を行えば、レンズ全長が短縮されたテレフォトタイプの光学系が得られる。

また、回折光学素子の光学特性に似た色収差の補正作用を持つ光学材料に、比較的高分散で、かつ比較的異常部分分散な特性を示す液体材料が知られており、それを用いた色消し光学系が提案されている（特許文献６，７）。
特公昭６０−４９８８３号公報 特公昭６０−５５８０５号公報 特開平１１−１１９０９２号公報 特開平６−３２４２６２号公報 特開平６−３３１８８７号公報 米国特許第５７３１９０７号明細書 米国特許第５６３８２１５号明細書

特許文献１〜３に開示されている光学材料に蛍石等を使ったテレフォトタイプの光学系では、レンズ全長を比較的長めに設定した場合は色収差の補正が容易である。

しかしながら、レンズ全長の短縮化を図ると色収差の発生が多くなり、これを良好に補正することが困難となる。この方法は、蛍石等の材料が持つ低分散と異常部分分散を利用して正の屈折力の前玉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しようとすると、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ったレンズでは、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、非点収差などの諸収差の補正との両立が困難となる。

一方、回折光学素子は十分な色収差の補正作用があるものの、実際に用いる設計回折次数の回折光以外の不要な回折次数の回折光が発生し、この不要な回折光が色の付いたフレア光となって結像性能を悪化させるという問題が生じてくる。

この不要な回折光を減ずる方法として、複数のブレーズ型の回折格子を光軸方向に積層した、所謂、積層型の回折光学素子を用い、これによって設計回折次数へエネルギーを集中させ、不要な回折光を大幅に減らす方法があるが、これでも依然として高輝度な被写体を撮影すると、不要な回折光によるフレアが現れてくるという問題がある。

また、回折光学素子の製造方法として、紫外線硬化樹脂等を金型で成型する方法が知られている。しかしながらこの方法は、回折光学素子の回折効率の敏感度が製造上極めて高い為、非常に高い金型精度や成型精度が要求され、製造コストが高いという問題がある。

特許文献６，７に開示された材料は、液体であるために、それを封止する構造が必要となり、光学材料に用いる場合、製造が難しくなる。また、温度変化による屈折率、分散などの特性が変化し、耐環境性が十分でない。更に、アッベ数が比較的大きく、異常部分分散性も比較的小さいことに加え、空気との界面が得られないために十分な色収差の補正作用が得難い。

本発明は、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る、製造が容易で、耐環境性に優れた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、光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方での、近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値が、光軸と瞳近軸光線の交わる点より後方での、近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値よりも大きい光学系において、
光軸と瞳近軸光線が交わる点より前方に、固体材料から形成される屈折光学素子ＧＮＬと、１以上の正レンズと、１以上の負レンズを有し、
該屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ（ＧＮＬ），θｇＦ（ＧＮＬ）、
該屈折光学素子ＧＮＬの屈折力をψ（ＧＮＬ）、
光軸と瞳近軸光線が交わる点より前方にある負レンズを構成する材料の平均部分分散比をθｇＦ（Ｎ）、光軸と瞳近軸光線が交わる点より前方にある正レンズを構成する材料の平均アッベ数をνｄ（Ｐ）、全系の屈折力をψ
とするとき
−２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋６．９３×１０^-1＜θｇＦ（ＧＮＬ）
０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．９
０．０３ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ７．５
０．５５ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６３５
νｄ（Ｐ） ＜ ７５
なる条件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、耐環境特性に優れた、高い光学性能を有するコンパクトな光学系が得られる。

まず本発明の光学系の構成を説明する前に最初に光学系中に用いる光学材料の分散特性の特徴について述べる。

光学材料の屈折率の波長特性（分散特性）において、アッベ数は分散特性曲線の全体の傾きを表し、部分分散比は分散特性曲線の曲がり具合を表している。

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（アッベ数が正の値）、分散特性曲線は下に凸状（部分分散比が正の値）の軌跡を描き、短波長側になるほど波長の変化に対する屈折率の変化は大きくなる。

そして、アッベ数の小さい高分散な光学材料ほど部分分散比が大きくなり、分散特性曲線は下に凸状が強まる傾向にある。

部分分散比が大きな光学材料では、その材料を用いたレンズ面の色収差係数の波長依存特性曲線は、部分分散比が小さな光学材料を用いた場合に比べて短波長側でより大きな曲がりを示す。

一方、部分分散比が小さな光学材料では、その材料を用いたレンズ面の色収差係数の波長依存特性曲線は、使用波長域全体でより直線に近い形状を示す。

硝材など一般的な光学材料の部分分散比は、アッベ数に対してほぼ直線的な分布を示し、この直線から外れた特性を持つものが異常部分分散性を示す光学材料である。

異常部分分散を持つ光学材料として、低分散側では蛍石やＵＤガラスなどのフッ素系の比較的高部分分散比の材料、そして、高分散側では、クルツフリント系や一部のランタン系の比較的低部分分散比の材料が一般的に知られている。これらの硝材の部分分散比もほぼこの直線の近傍に位置している。

次に、これらの一般的な異常部分分散材料の撮影光学系への一般的な適用方法について述べる。

望遠レンズを始め多くの撮影光学系では、光学系全体として正の屈折力を有している。これより、光学系は必然的に負（負の屈折力）レンズの枚数よりも正（正の屈折力）レンズの枚数の方が多くなるのが一般的である。

このとき、特にテレフォトタイプの望遠レンズでは、光学系全体の色収差の発生量のほとんどを開口絞りより前方（撮影光学系では物体側、液晶プロジェクター等の投射光学系では拡大側）のレンズ群が占める。

望遠レンズの開口絞りより物体側のレンズ群の構成として、正レンズ（レンズ枚数が多い）に対しては、色収差係数の波長特性曲線全体の傾き成分を軽減するために低分散の材料を選択し、負レンズ（レンズ枚数が少ない）には、高分散の材料を選択する。そして正レンズと負レンズに適切な屈折力を与え、個々の低分散材料より成る正レンズによって積算された色収差係数の波長特性曲線全体の傾き成分を打ち消すように構成している。

更に、色収差係数の波長特性の曲がり成分に関しては、低分散材料より成る正レンズに一般の低分散材料よりも比較的高部分分散比の材料を選択する。高分散材料より成る負レンズには、一般の高分散材料よりも比較的低部分分散比の材料を選択する。そして個々の低分散材料より成る正レンズによって積算された色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分を打ち消すように構成している。

つまり、正レンズの材料に蛍石やＵＤガラスなどのフッ素系の低分散かつ比較的高部分分散比の材料を選択する。負レンズの材料にクルツフリント系や一部のランタン系の高分散かつ比較的低部分分散比の材料を選択する。そして光学系全体の色収差波長特性曲線の傾き成分と曲がり成分をバランスさせる構成となっている。

しかしながら、一般的な異常部分分散材料の組み合わせのままでは、望遠レンズを始め多くの撮影光学系において、負レンズの分散特性の大きな曲がり成分に起因した色収差係数の波長特性の曲がり成分が、正レンズで積算された曲がり成分に対して補正過剰ぎみとなる。

この結果、光学系全体の軸上色収差係数の波長特性曲線でみると、上に凸状の所謂アクロマートの曲線として色収差が残存することになる。

この残存した色収差は、光学系を構成するレンズの屈折力を強め、レンズ全長を短くするほど拡大し、一般的な異常部分分散材料を使用して前述の一般的な適用方法を用いる限り、色収差を補正することは困難である。

次に、色収差の補正として効果的な回折光学素子の撮影光学系への適用方法について述べる。

一般的な光学材料は、前述した通りアッベ数は常に正の値をとり、また分散特性曲線は多かれ少なかれ下に凸状となる。

一方、回折光学素子では、長波長側の屈折率（相当値）の方が短波長側の屈折率（相当値）よりも高く、アッベ数（相当値）は−３．４５と負の値をとる。又、回折光学素子は屈折率（相当値）の波長に対する変化も一様であるため、その分散特性は直線となり、超高分散で超低部分分散比の特性を示す。

そのため、色収差係数の波長特性も完全な直線となり、回折光学素子のパワーを変化させることで、直線を維持したまま傾きを自由にコントロールできるという特徴がある。

屈折光学素子の構成は、回折光学素子の収差係数の波長特性の直線性に合わせ、傾き成分を完全に無視して直線状態を作りさえすればよく、残存した傾き成分は回折光学素子のパワーを調整することで容易に補正することができる。

その際、回折光学素子のパワー変化量は、回折光学素子が超高分散であるため、球面収差などの諸収差に対してほとんど影響しない程度の量となり、色収差の独立補正性は極めて高いという特徴がある。

色収差係数の波長特性を直線を高めるための屈折光学素子を含む光学系の具体的構成は、正レンズ及び負レンズとも、前述した一般的な異常部分分散材料での適用方法とは逆の方向に材料を選択すればよい。

つまり、分散を無視し、正レンズを高分分散比の材料として（結果として高分散寄り）、負レンズの色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分と打ち消す構成とする。又は、負レンズを低部分分散比として（結果として低分散寄り）、正レンズの色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分と打ち消す構成とする。又は、正レンズと負レンズの両方の材料を選択し直して曲がり成分を打ち消す構成とすれば良い。

ここで、屈折光学素子の色収差係数を打ち消すための回折光学素子に与えるべきパワーの符号は、特に望遠レンズにおいては、軸上色収差係数と倍率色収差係数をともに打ち消すことを鑑みて、開口絞りより物体側に配置した状態で正のパワーを与えることが必要となる。

以上、従来から良く知られている色収差の補正方法について説明した。

つまり、望遠レンズを例にとると、開口絞りより物体側のレンズ群におりて、蛍石やＵＤガラスなどのフッ素系の低分散かつ比較的高部分分散比の材料より成るレンズに正の屈折力を与える。そしてクルツフリント系や一部のランタン系の高分散かつ比較的低部分分散比の材料より成るレンズに負の屈折力を与える。

これにより色収差波長特性曲線の傾き成分と曲がり成分を低減する方法と、同様に開口絞りより物体側に配置した超高分散かつ超低部分分散比に相当する回折光学素子に正のパワーを与えて、色収差波長特性曲線の傾き成分と曲がり成分を打ち消す方法について述べた。

しかしながら、従来、望遠レンズの色消しにおいて超高部分分散比の材料を用いて色収差を積極的に補正した例は知られていない。

本発明の光学系は、従来の色収差補正方法とは全く異なる方法によって、色消しに有効な部分分散比の条件と適切な光学配置条件を特定したものである。

以下、超高部分分散比の材料より成る屈折光学素子ＧＮＬと、それ以外の材料より成る屈折光学素子Ｇとから構成される超望遠レンズを例にとり軸上色収差係数について説明する。

まず屈折光学素子Ｇが部分系としてある程度色収差が補正された状態とする。

この時、軸上色収差の波長特性曲線は、上に凸状のカーブを描く、所謂アクロマートの状態である。

この状態において屈折光学素子Ｇを構成する負レンズは、前述した通り高分散かつ比較的低部分分散の材料を選択し、正レンズは低分散かつ比較的高部分分散比の材料を選択していることになる。

この負レンズの材料を比較的高部分分散比寄りに選択すると、高部分分散比の材料は同時に高分散でもあるので、屈折光学素子Ｇの色収差係数の波長特性曲線は、もとの状態よりも大きく上に凸状の曲がりを強めながら、短波長側の色収差係数が負の方向へ変位するように全体が傾いて行く。

次に、超高部分分散比の材料を用いた屈折光学素子ＧＮＬに正の屈折力を与えていくと、屈折光学素子ＧＮＬの色収差係数の波長特性曲線は、下に凸状の曲がりを強めながら、短波長側の色収差係数が正の方向へ変位するように全体が傾いて行き、ある屈折力を持たせた状態で、屈折光学素子Ｇの色収差係数の波長特性曲線と波長軸に対して略対称形となる。

しかしながら、多くの場合、色収差係数の波長特性曲線の全体の傾き成分と曲がり成分は、同時に対称形状を得ることは困難であるので、曲がり成分のみを相殺するように屈折光学素子ＧＮＬの屈折力を調整し、残存した全体の傾き成分は、屈折光学素子Ｇを構成する正レンズの材料を選択し直して相殺を行う。

つまり、屈折光学素子Ｇを構成する正レンズは低分散側の材料であるので、部分分散比は、高分散側の材料の部分分散比とくらべると絶対値が小さい為、使用している材料の近傍で材料を変更することにより、色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分にほとんど影響を与えずに全体の傾き成分を補正することが出来る。

なお、本発明の光学系の各実施例では、屈折光学素子Ｇを構成する正レンズの材料を比較的高分散寄りに選択し、屈折光学素子Ｇの短波長側の色収差係数が正の方向へ変位するように設定している。

以上、本発明の光学系では、開口絞りより物体側（点Ｐより拡大側）で、屈折光学素子Ｇを構成する負レンズの材料を高分散（結果的に高部分分散比）として色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分を助長させる。そしてその曲がり成分を打ち消すように、開口絞りより物体側に正の屈折力を与えた屈折光学素子ＧＮＬを設け、残存した全体の傾き成分に関しては、開口絞りより物体側（点Ｐより拡大側）の正レンズの材料を変えることで相殺して、全系の色収差を良好に補正している。

以下、本発明の光学系及びそれを有する光学機器の実施例について説明する。

本発明の光学系は、デジタルカメラ・ビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置や、望遠鏡、双眼鏡等の観察装置、複写機、プロジェクター等の機器に用いられるものである。本発明の光学系は、テレフォトタイプ（レンズ全長が焦点距離よりも短い光学系）を採用し、高分散で部分分散比の低い固体材料に屈折作用を持たせた屈折光学素子を用いていることを特徴としている。

本発明の光学系に用いる屈折光学素子の固体材料とは、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も、ここでいう固体材料に該当する。

図１５は、本発明の光学系の光学作用を説明する為の近軸屈折力配置の概略図である。図１５において、ＯＬはレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が焦点距離よりも短いテレフォトタイプの光学系である。Ｇｐ、Ｇｎは、それぞれテレフォトタイプの光学系ＯＬを構成する正の屈折力の前群と負の屈折力の後群である。

ＧＮＬは、前群Ｇｐに導入した後述する条件式（１）〜（８）の１以上を満足する材料より成る屈折光学素子である。

構成を簡単にするために、前群Ｇｐ、後群Ｇｎを構成するレンズは全て薄肉単レンズとし、前群Ｇｐ、後群Ｇｎ内でそれぞれレンズ間隔が０で光軸上に配置されているものとする。

また、屈折光学素子ＧＮＬも薄肉単レンズとし、前群Ｇｐにレンズ間隔が０で光軸Ｌａ上に配置されるものとする。Ｑは近軸軸上光線、Ｒは瞳近軸光線であり、Ｐは瞳近軸光線Ｒと光軸Ｌａとの交点である。ＩＰは像面である。

図１５の光学系ＯＬは、光軸Ｌａと瞳近軸光線Ｒの交わる点Ｐより拡大側（物体側）で近軸軸上光線Ｑがレンズ面を通過する光軸Ｌａからの高さの最大値ｈ_Ｇｐが、点Ｐより縮小側（像側）で近軸軸上光線Ｑがレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値ｈ_Ｇｎよりも大きい光学系である。

実施例の光学系に用いる光学部材のアッベ数と部分分散比は次のとおりである。

今、フラウンフォーファ線のｇ線，Ｆ線，ｄ線，Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮｇ，ＮＦ，Ｎｄ，ＮＣとするとき、アッベ数νｄ、部分分散比θｇｄ，θｇＦの定義は一般に用いられるものと同じであり、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇｄ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表わされる。

実施例の光学系は、点Ｐより拡大側に、固体材料から形成される屈折光学素子ＧＮＬと１以上の正レンズと１以上の負レンズを有し、
該屈折光学素子ＧＮＬの材料の部分分散比をθｇＦ（ＧＮＬ），θｇｄ（ＧＮＬ）
該屈折光学素子ＧＮＬの材料のアッベ数をνｄ（ＧＮＬ）、
該屈折光学素子ＧＮＬの光入出射面が共に空気に接する面としたときの該屈折光学素子ＧＮＬの設計波長（ｄ線）における屈折力をψ（ＧＮＬ）、
該負レンズの材料の平均部分分散比をθｇＦ（Ｎ）、
該正レンズの材料の平均アッベ数をνｄ（Ｐ）、
全系の設計波長における屈折力をψ
とするとき
−２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋６．９３×１０^-1＜θｇＦ（ＧＮＬ）
‥‥‥（１）
０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．９ ‥‥‥（２）
０．０３ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ７．５ ‥‥‥（３）
０．５５ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６３５ ‥‥‥（４）
νｄ（Ｐ） ＜ ７５ ‥‥‥（５）
νｄ（ＧＮＬ）＜６０ ‥‥‥（６）
−２．４０７×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２０＜θｇｄ（ＧＮＬ） ‥‥‥（７）
１．２５５ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ） ＜ １．６７ ‥‥‥（８）
なる条件のうち１以上を満足している。

次に条件式（１）〜（８）の技術的意味について説明する。

条件式（１），（２）は、屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比（θｇＦ）が満足すべき数値範囲に関する。

屈折光学素子ＧＮＬは一般の光学材料と組み合わせて使用するため、屈折光学素子ＧＮＬに用いられる材料の部分分散比は一般の光学材料とは異なる値であることが必要ではあるが、あまりかけ離れすぎては良くない。一般の光学材料とかけ離れた材料をレンズとして用いた場合、そのレンズ面の色収差係数の波長特性曲線の短波長側の曲がりが大きくなる。その大きな曲がりを打ち消すために、他のレンズの屈折力を強める必要があり、その結果、球面収差、コマ収差や非点収差などの諸収差を悪化させ収差補正が困難となる。

つまり、屈折光学素子ＧＮＬの材料としては、一般の光学材料に比べて部分分散比が大きな光学材料であり、かつ一般の光学材料と比べて部分分散比がかけ離れすぎないことが重要である。

従って、条件式（１），（２）の数値範囲をはずれると、色収差を良好に補正することが困難となるので良くない。

条件式（１）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

すなわち、
−２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．６９３＜θｇＦ（ＧＮＬ）＜−１．２３１×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．９００ ‥‥‥（１ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

−２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．６９３＜θｇＦ（ＧＮＬ）＜−１．３８９×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．８２３ ‥‥‥（１ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

−１．６８２×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．７００＜θｇＦ（ＧＮＬ）＜−１．６８２×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋０．７５６ ‥‥‥（１ｃ）
条件式（２）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

すなわち、
０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．８６ ‥‥‥（２ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．８０ ‥‥‥（２ｂ）
条件式（３）は、屈折光学素子ＧＮＬが満足すべき屈折力に関し、主に色収差係数の波長特性の曲がり成分を最適な状態とし、短波長側の色収差を良好に補正するためのものである。

条件式（３）の上限を超えて屈折光学素子ＧＮＬの屈折力が強くなると、主に色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分が、全系の屈折力と相殺しきれず、補正過剰となるので良くない。

また、条件式（３）の下限値を超えた場合は、色収差の補正が不十分となるので良くない。

条件式（３）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
０．１ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ５ ‥‥‥（３ａ）
更に好ましくは、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
０．２ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ３．５ ‥‥‥（３ｂ）
条件式（４）は、点Ｐより拡大側に配置された負レンズの材料の部分分散比（θｇＦ）の平均値に関する。条件式（４）は、条件式（３）を満足した上で、屈折光学素子ＧＮＬの色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分とバランスよく相殺し合い、主に短波長側の色収差を良好に補正するためのものである。

条件式（４）の上限を超えて負レンズの材料の部分分散比の平均値が大きくなると、主に色収差係数の波長特性曲線の曲がり成分が、屈折光学系部分ＧＮＬで相殺しきれず、補正不足となるので良くない。

また、条件式（４）の下限値を超えた場合は、屈折光学素子ＧＮＬで補正過剰となるので良くない。

条件式（４）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
０．５６ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６２５ ‥‥‥（４ａ）
更に好ましくは、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
０．５７ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６１５ ‥‥‥（４ｂ）
条件式（５）は、点Ｐより拡大側に配置された正レンズの材料のアッベ数の平均値に関する。

条件式（５）は、条件式（４）を満足した上で、屈折光学素子ＧＮＬ及び負レンズの色収差係数の波長特性曲線の全体の傾き成分とバランスよく相殺し合い、全系の色収差を良好に補正するためのものである。

条件式（５）の上限を超えて、又、下限を超えても、主に色収差係数の波長特性曲線の全体の傾き成分が、屈折光学系部分ＧＮＬ及び負レンズでバランスしきれず、色収差が悪化するのでよくない。

条件式（５）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
νｄ（Ｐ） ＜ ７０ ‥‥‥（５ａ）
更に好ましくは、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
νｄ（Ｐ） ＜ ６５ ‥‥‥（５ｂ）
また屈折光学素子ＧＮＬの材料のアッベ数νｄ（ＧＮＬ）の絶対値が小さい、すなわち高分散であれば、色収差を独立に補正することが可能となるので好ましい。

このことをレンズ面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。

屈折レンズの面のパワー変化をΔψとすると、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、アッベ数をνとすると次のように表せる。

ΔＬ ∝ Δψ／ν
ΔＴ ∝ Δψ／ν
上式から明らかなとおり、レンズ面のパワー変化に対する各収差係数の変化ΔＬ，ΔＴ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。従って、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とになる。

このことは収差論上、球面収差、コマ収差や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、色収差補正の独立性が高まることを意味する。逆に、低分散材料を用いると、必要な色収差を得るためのパワー変化量は大きくなり、それに伴って球面収差などの諸収差が大きく変化し、色収差補正の独立性が弱まることになる。

従って、光学系を構成するレンズのうち、少なくとも１つのレンズ面は、高分散材料で形成された屈折レンズ面であることが収差補正上重要である。

条件式（６）は、このような理由で屈折光学素子ＧＮＬの材料のアッベ数νｄ（ＧＮＬ）の数値範囲を特定したものである。条件式（６）に示す数値範囲とすると、色収差の独立補正効果が高まり、良好な光学性能が得られる。

条件式（６）の数値は、更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

νｄ（ＧＮＬ） ＜ ４５ ‥‥‥（６ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

νｄ（ＧＮＬ） ＜ ３０ ‥‥‥（６ｂ）
条件式（７），（８）は屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比θｇｄについて特定したものである。条件式（７），（８）は波長域全体に渡って色収差を良好に補正するためのものであり、条件式（７），（８）を外れると色収差の補正が困難になる。

条件式（７）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
−２．４０７×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２０＜θｇｄ（ＧＮＬ）＜−１．１５２×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．６５１ ‥‥‥（７ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

−２．４０７×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２０＜θｇｄ（ＧＮＬ）＜−１．８６５×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．５７２ ‥‥‥（７ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

−２．０７６×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２６＜θｇｄ（ＧＮＬ）＜−２．０７６×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．５１２ ‥‥‥（７ｃ）
条件式（８）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に良好な光学性能が得られる。

即ち、
１．２５５ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ） ＜ １．６１ ‥‥‥（８ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

１．２５５ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ） ＜ １．５４ ‥‥‥（８ｂ）
次に、屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料（固体材料）の具体例について述べる。

屈折光学素子ＧＮＬの材料の具体例としては、樹脂が挙げられる。

様々な樹脂の中でも特にＵＶ硬化樹脂（ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２２．７，θｇＦ＝０．６９）やＮ−ポリビニルカルバゾール（ｎｄ＝１．６９６，νｄ＝１７．７，θｇＦ＝０．６９）は上記条件（１），（２）を満足する光学材料となるが、屈折光学素子の材料はこれ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材料として、下記の無機酸化物微粒子（無機微粒子）を合成樹脂（透明媒体）中に分散させた混合体がある。

即ち、無機酸化物としては、
ＴｉＯ₂（ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８），Ｎｂ₂Ｏ₅（ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５８１，νｄ＝５．５３），Ｃｒ₂Ｏ₃（ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ₃（ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等が適用できる。

この中では、ＴｉＯ₂（ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）微粒子を合成樹脂中に分散させた場合、上記条件式（１），（２）を満足する固体材料となる。

ＴｉＯ₂ は様々な用途で使われる材料であり、光学関連では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。

他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ₂微粒子は化粧品材料として用いられている。

しかし従来知られたＴｉＯ₂の用途では、微粒子の混合体として光学系の色収差補正用の光学部材に用いた例は存在しない。

ＴｉＯ_２微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。

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

また、ポリマーの光学定数の特性としても、部分分散比が比較的大きいポリマー、あるいはアッベ数が比較的小さいポリマーか、両者を満たすポリマーが良く、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）、などが適用できる。

後述する実施例ではＴｉＯ_２微粒子を分散させるホストポリマーとしてＵＶ硬化樹脂、Ｎ−ポリビニルカルバゾールを用いるが、これに限定するものではない。

ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。

即ち、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎ_ＴｉＯ ²（λ）−１｝＋（１−Ｖ）｛Ｎ_Ｐ ²（λ）−１｝］^１／２
ここで、λは任意の波長、Ｎ_ＴｉＯはＴｉＯ₂の屈折率、Ｎ_Ｐはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対するＴｉＯ₂微粒子の総体積の分率である。

本発明で用いる固体材料は、０℃〜４０℃におけるｄ線の屈折率の温度に対する変化率の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。

即ち、
｜ｄｎ／ｄＴ｜ ＜ ２．５×１０^-4 ‥‥‥（９）
である。

上記条件式（９）の範囲をはずれると、０℃〜４０°の温度範囲で良好な光学性能を維持することが困難になるので良くない。

後述する各実施例では、固体材料を光学系中のレンズやレンズ表面に設けられた層に適用している。

そして、屈折光学素子ＧＮＬの屈折面を非球面形状とすれば、色の球面収差などの色収差フレアを補正することができる。

また、屈折光学素子ＧＮＬと空気などの雰囲気とで界面を形成したり、比較的低屈折率な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。

また、屈折光学素子ＧＮＬを光学系中のレンズやレンズ表面に設けられた層に複数枚用いれば、それぞれのパワーを小さくでき、収差補正上有利であるので好ましい。

次に屈折光学素子を具体的な光学系に応用した各実施例について説明する。

ここでは、屈折光学素子ＧＮＬとして、ＵＶ硬化樹脂１、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、またＴｉＯ₂をホストポリマーであるＵＶ硬化樹脂、Ｎ−ポリビニルカルバゾールに分散させたＴｉＯ₂微粒子分散材料を用いている。なおＴｉＯ₂微粒子を分散させるＵＶ硬化樹脂は２種類（ＵＶ硬化樹脂１、ＵＶ硬化樹脂２）を用いている。

図１は数値実施例１の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子を用いた例である。

図１において、左側が物体側（前方）、右側が像側（後方）であり、これは他の数値実施例でも同様である。

図１中、ＵＶ硬化樹脂１で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示しており、ＳＰは開口絞りである。

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光学系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。

数値実施例１の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を導入している。

そして、ＵＶ硬化樹脂１で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図２は数値実施例１の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

収差図においては、ｄ，ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ，ΔＳはｄ線のメリディオナル像面，ｄ線のサジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表わしている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

これらは、以下の収差図でも同じである。

図３は数値実施例２の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＴｉＯ₂微粒子をＵＶ硬化樹脂１に体積比２０％で分散させた混合体より成る屈折光学素子を用いた例である。図３中、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。図４は数値実施例２の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例２の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側に物体側にＴｉＯ₂微粒子分散材料より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を導入している。そして、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図５は数値実施例３の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＴｉＯ₂微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比２０％で分散させた混合体より成る屈折光学素子を用いた例である。

図５中、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。図６は数値実施例３の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例３の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＴｉＯ₂微粒子分散材料より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を導入している。

そして、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図７は数値実施例４の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＴｉＯ₂微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比３％で分散させた混合体より成る屈折光学素子を用いた例である。

図７中、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。

図８は数値実施例４の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例４の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＴｉＯ₂微粒子分散材料より成る屈折光学素子を導入している。そして、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図９は数値実施例５の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＮ−ポリビニルカルバゾールより成る屈折光学素子を用いた例である。図９中、Ｎ−ポリビニルカルバゾールで形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。

図１０は数値実施例５の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例５の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＮ−ポリビニルカルバゾールより成る屈折光学素子を導入している。そして、Ｎ−ポリビニルカルバゾールで形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図１１は数値実施例６の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＴｉＯ₂微粒子をＮ−ポリビニルカルバゾールに体積比２０％で分散させた混合体より成る屈折光学素子を用いた例である。

図１１中、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。

図１２は数値実施例６の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例６の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＴｉＯ₂微粒子分散材料より成る屈折光学系を導入している。

そして、ＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

図１３は数値実施例７の光学系の断面図であり、焦点距離３００ｍｍの超望遠レンズにＴｉＯ₂より成る屈折光学素子を用いた例である。図１３中、ＴｉＯ₂で形成したレンズ（層）（屈折光学素子）をＧＮＬ１で示している。

図１４は数値実施例７の光学系の無限遠物体合焦状態での収差図である。

数値実施例７の光学系では、近軸軸上光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる開口絞りＳＰよりも物体側にＴｉＯ₂より成る屈折光学素子を導入している。

そして、ＴｉＯ₂で形成されたレンズ（層）ＧＮＬ１に正の屈折力を与え、色収差を補正することにより、コンパクトな超望遠レンズを得ている。

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と共に、製造が容易で、耐環境性に優れた光学系が得られる。

以下、数値実施例１〜７の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順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔、Ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目（樹脂やＴｉＯ_２微粒子分散材料で形成されたレンズ（層）（屈折光学素子）は除く）の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。樹脂やＴｉＯ₂微粒子分散材料で形成された屈折光学素子ＧＮＬ１のｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途ＮＧＮＬ１，νＧＮＬ１で示している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

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、

で表す。なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０^±ＸＸ」を意味している。

ＵＶ硬化樹脂１，ＵＶ硬化樹脂２，Ｎ−ポリビニルカルバゾール、ＴｉＯ₂単体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比を表１に示す。

ＴｉＯ₂微粒子をＵＶ硬化樹脂１に体積比率２０％で混合した混合体，ＴｉＯ₂微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比率２０％及び３％で混合した混合体Ｎ−ポリビニルカルバゾール、ＴｉＯ₂微粒子をＮ−ポリビニルカルバゾールに体積比２０％で混合した混合体、ＴｉＯ₂のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比を表２に示す。表２において、混合体の各数値は、前述のＤｒｕｄｅの式を用いて算出したものである。

また、表３に各数値実施例の前述した条件式に対する数値を示す。表３中、θｇＦ（Ｎ）およびνｄ（Ｐ）の値は、絞りＳＰより物体側に配置された負レンズおよび正レンズ（ＧＮＬ以外）に基づいて算出している。

次に実施例１〜７に示した光学系を撮像装置に適用した実施例を図１６を用いて説明する。

図１６は一眼レフカメラの要部概略図である。図１６において、１０は実施例１〜７の光学系１を有する撮影レンズである。

光学系１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体であり、撮影レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮影レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５、その正立像を観察するための接眼レンズ６等によって構成されている。

７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。

撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上（光電変換素子上）に撮影レンズ１０によって像が形成される。

実施例１〜７にて説明した利益は、本実施例に開示したような光学機器において効果的に享受される。

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。 数値実施例６の光学系の光学系断面図である。 数値実施例６の収差図である。 数値実施例７の光学系の光学系断面図である。 数値実施例７の収差図である。 本発明の光学系の光学作用を説明する為の近軸配置概略図である。 本発明の撮像装置の要部概略図である。

符号の説明

ＯＬ 光学系
ＧＮＬ１ 屈折光学素子
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ＧＰ 前群
Ｇｎ 後群
Ｑ 近軸軸上光線
Ｒ 瞳近軸光線
１ 光学系
１０ 撮影レンズ
２０ カメラ本体
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面

Claims (13)

1. 光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方での、近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値が、光軸と瞳近軸光線の交わる点より後方での、近軸軸上光線がレンズ面を通過する光軸からの高さの最大値よりも大きい光学系において、
   光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方に、固体材料から形成される屈折光学素子ＧＮＬと、１以上の正レンズと、１以上の負レンズとを有し、
   該屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ（ＧＮＬ），θｇＦ（ＧＮＬ）、該屈折光学素子ＧＮＬの屈折力をψ（ＧＮＬ）、光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方にある負レンズを構成する材料の平均部分分散比をθｇＦ（Ｎ）、光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方にある正レンズを構成する材料の平均アッベ数をνｄ（Ｐ）、全系の屈折力をψとするとき、
   −２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋６．９３×１０^-1＜θｇＦ（ＧＮＬ）
   ０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．９
   ０．０３ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ７．５
   ０．５５ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６３５
   νｄ（Ｐ） ＜ ７５
   なる条件を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料のアッベ数νｄ（ＧＮＬ）は
   νｄ（ＧＮＬ）＜６０
   なる条件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. 前記屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料の部分分散比をθｇｄ（ＧＮＬ）とするとき、
   −２．４０７×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２０ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ）
   １．２５５ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ） ＜ １．６７
   なる条件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. レンズ全長が焦点距離よりも短く、開口絞りを有する光学系であって、
   該開口絞りより前方に、固体材料から形成される屈折光学素子ＧＮＬと、１以上の正レンズと、１以上の負レンズとを有し、
   該屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄ（ＧＮＬ），θｇＦ（ＧＮＬ）、該屈折光学素子ＧＮＬの屈折力をψ（ＧＮＬ）、光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方の負レンズを構成する材料の平均部分分散比をθｇＦ（Ｎ）、光軸と瞳近軸光線の交わる点より前方の正レンズを構成する材料の平均アッベ数をνｄ（Ｐ）、全系の屈折力をψとするとき、
   −２．１００×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋６．９３×１０^-1＜θｇＦ（ＧＮＬ）
   ０．５５５ ＜ θｇＦ（ＧＮＬ） ＜ ０．９
   ０．０３ ＜ψ（ＧＮＬ）／ψ ＜ ７．５
   ０．５５ ＜ θｇＦ（Ｎ） ＜ ０．６３５
   νｄ（Ｐ） ＜ ７５
   なる条件を満足することを特徴とする光学系。
5. 前記屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料のアッベ数νｄ（ＧＮＬ）は
   νｄ（ＧＮＬ）＜６０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
6. 前記屈折光学素子ＧＮＬを構成する材料の部分分散比をθｇｄ（ＧＮＬ）とするとき、
   −２．４０７×１０^-3・νｄ（ＧＮＬ）＋１．４２０ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ）
   １．２５５ ＜ θｇｄ（ＧＮＬ） ＜ １．６７
   なる条件を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学系。
7. 前記固体材料は、樹脂であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光学系。
8. 前記固体材料は、無機微粒子を透明媒体に分散させた混合体からなることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の光学系。
9. 前記固体材料の０℃〜４０℃におけるｄ線の屈折率の温度に対する変化率の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、
   ｜ｄｎ／ｄＴ｜ ＜ ２．５×１０^-4
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の光学系。
10. 前記屈折光学素子ＧＮＬの２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面が非球面形状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学系。
11. 前記屈折光学素子ＧＮＬの２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面は空気に接することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学系。
12. 光電変換素子上に像を形成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学系。
13. 請求項１から１２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撮像装置。