JP4898307B2 - 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光学機器に関し、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撮像装置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）が短いことが要望されている。

一般に光学系全体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（望遠レンズ）では、焦点距離を伸ばすほど（長くするほど）色収差が多く発生する。

光学系の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で色収差を補正している。具体的には蛍石等の異常部分分散を持った低分散の光学材料（アッベ数の大きな光学部材）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を補正している。

従来、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）。

一方、テレフォトタイプの光学系とは、逆の広角化（広画角化）に有利なレンズ系として、レトロフォーカス型（広角レンズ）レンズが知られている。このレトロフォーカス型レンズは、光学系の前方に全体として負の屈折力のレンズ群を配置し、後方に正の屈折力のレンズ群を配置することで、短い焦点距離と長いバックフォーカスを実現している。

レトロフォーカス型レンズの収差補正上の問題点としては、負の屈折力のレンズ群が先行する非対称な屈折力配置のため、負の歪曲収差（樽型の歪曲収差）が発生し易いということが挙げられる。

負の歪曲収差を補正するには、負の屈折力のレンズ群内の負レンズの材料を高屈折率材料にすればよいが、一般的に高屈折率材料は高分散であるため、負の倍率色収差が発生し易い。

この負の倍率色収差を補正する方法として、瞳近軸光線のレンズ面への入射高（光軸からの距離）が比較的高くなる、開口絞りよりも後方のレンズ群に、蛍石等の異常部分分散を持った低分散材料で構成した正レンズを用いる方法がある。

従来は、このような方法により色収差の低減を行うのが一般的で、このようなレトロフォーカス型の光学系が種々提案されている。（特許文献４，５）
ここで近軸軸上光線とは、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、光軸からの高さ１の光を入射させたときの近軸光線である。以下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から右へ進むものとして扱う。

又、瞳近軸光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化し、光軸に対して−４５°で入射する光線の内、光学系の入射瞳と光軸との交点を通過する近軸光線である。以下光学系への入射角度は、光軸から測って時計回りを正、反時計回りを負とする。

また、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を用いた色消し光学系が知られている（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０６−０８２６８９号公報 特開２００２−２８７０３１号公報 米国特許第５７３１９０７号明細書 米国特許第５６３８２１５号明細書

光学材料として蛍石等を使ったテレフォトタイプやレトロフォーカス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、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。

この原因は、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光学系の色収差を補正するには、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系では、レンズ面の屈折力を大きく変化させる必要がある。このため、色収差と、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双方を良好に補正するのが困難となる。

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、温度変化により屈折率、分散などの特性が大きく変化し、耐環境性が十分でない。更に空気との界面が得られないために十分な色収差の補正が得難い。

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も前方又は後方のどちらか一方に光入射側と光射出側が共に屈折面である固体材料から形成される２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２を有する光学系であって、
該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料のアッベ数をνｄ１、νｄ２、該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料の異常部分分散性をΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２、該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の焦点距離をｆ１、ｆ２とするとき、
０．０１２＜｜ΔθｇＦ１｜
０．０１２＜｜ΔθｇＦ２｜
４０＜｜νｄ１−νｄ２｜
０＜ΔθｇＦ１／ｆ１×ΔθｇＦ２／ｆ２
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光学系が得られる。

以下、本発明の光学系の実施例について説明する。

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光学機器に用いられるものである。

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ている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ている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ている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ている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ているときの収差図である。

図１１は、実施例６の光学系のレンズ断面図である。図１２は実施例６の光学系が無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図１３は、実施例７の光学系のレンズ断面図である。図１４は実施例７の光学系が無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図１５は、実施例８の光学系のレンズ断面図である。図１６は実施例８の光学系が無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図１７は、実施例９の光学系のレンズ断面図である。図１８は実施例９の光学系が無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図１９は本発明の光学系を備える撮像装置の要部概略図である。

レンズ断面図において、左側が前方（カメラ等に用いられる撮影光学系における物体側、液晶プロジェクタ等に用いられる投影光学系におけるスクリーン側（拡大側））、右側が後方（撮影光学系における像側、投影光学系におけるパネル側（縮小側））である。

又、レンズ断面図においてＯＬは光学系である。

ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とするとき、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

ここで１つのレンズ群とは、ズーミング、フォーカス又は防振時において光軸上の空気間隔が変化しないレンズ要素の集まりをいう。

ｊ１，ｊ２は後述する固体材料より成る屈折光学素子（レンズ）である。

２つの屈折光学素子ｊ１，ｊ２は同じレンズ群内に配置されている。

ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、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）の撮像面に相当する。

又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する。

図１、図３、図５、図７、図９の実施例１〜５はテレフォトタイプの光学系（望遠レンズ）である。

図１１、図１３、図１５、図１７の実施例６〜９は、レトロフォーカスタイプの光学系（広角レンズ）である。

図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８の収差図においてｄ，ｇ、Ｃ，Ｆは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線である。

ΔＭ、ΔＳはｄ線のメリディオナル像面、ｄ線のサジタル像面である。

図２、図４、図６、図８、図１０において倍率色収差はｇ線によって表している。

図１４、図１６、図１８において倍率色収差は、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線によって表している。

ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

各実施例の光学系ＯＬは、通常の硝材との部分分散比の差が大きい固体材料（常温常圧で固体）より成り、屈折作用（パワー）を有する屈折光学素子（光学部材）を複数枚用いている。すなわち、屈折力を有する屈折光学素子（光学部材）のうち、少なくとも２つを通常の硝材との部分分散比の差が大きい固体材料より形成している。

尚、ここで屈折光学部材とは屈折作用でパワーが生じる、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んでいない。

また、固体材料とは、光学系を使用する環境で固体の材料を指し、製造時などの光学系を使用する前は、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。

図２０は、実施例１〜５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２０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。

ｊ１，ｊ２は、前群Ｇｐの１つのレンズ群に導入した後述する条件式（１）〜（４）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ｊ１，ｊ２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２０において点Ｐは、光軸Ｌａと瞳近軸光線Ｒの交わる点である。図２０の光学系ＯＬは、点Ｐより拡大側で近軸軸上光線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１〜５の光学系において、２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２は、絞りよりも前方のレンズ群内に配置されている。

図２１は、実施例６〜９の光学系の色収差補正の作用を説明するための近軸屈折力配置の概略図である。図２１において、Ｇｎ，Ｇｐはそれぞれレトロフォーカス型の光学系を構成する負の屈折力の前群と、正の屈折力の後群である。問題を簡単にするために、前群Ｇｎ、後群Ｇｐを構成するレンズは全て薄肉単レンズとし、前群Ｇｎ、後群Ｇｐ内においてそれぞれレンズ間隔０で光軸上に配置されているものとする。Ｑは近軸軸上光線、Ｒは瞳近軸光線である。Ｐは瞳近軸光線Ｒと光軸Ｌａとの交点であり、普通、開口絞りの中心と一致する。ｈ_ｎ，ｈ_ｐは近軸軸上光線Ｑのレンズ面への入射高である。Ｈｎ，Ｈｐは、瞳近軸光線Ｒのレンズ面への入射高である。

本発明におけるレトロフォーカス型の光学系とは、最も前方のレンズ面を通過する近軸軸上光線Ｑの高さｈ_ｎが、交点Ｐより後方で近軸軸上光線Ｑがレンズ面を通過する光軸からの高さｈ_ｐの最大値よりも小さい光学系をいう。

実施例６〜９の光学系において２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２は、絞りよりも後方のレンズ群内に配置されている。

各実施例の光学系は、光軸と瞳近軸光線の交わる点よりも前方又は後方のどちらか一方に光入射側と光射出側が共に屈折面である固体材料から形成される２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２を有している。

今、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｆ線（４８６．１ｎｍ），ｄ線（５８７．６ｎｍ），Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ，Ｎｄ，ＮＦ，ＮＣとする。そしてアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦ、異常部分分散性ΔθｇＦを、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７×νｄ^３＋５．２１３×１０^−５×νｄ^２−５．６５６×１０^−３×νｄ＋７．２７８×１０^−１）
として表す。そして光学系ＯＬ中の２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料のアッベ数をνｄ１、νｄ２とする。２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料の異常部分分散性をΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２とする。

２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の焦点距離をｆ１、ｆ２とする。このとき
０．０１２ ＜ ｜ΔθｇＦ１｜ ・・・（１）
０．０１２ ＜ ｜ΔθｇＦ２｜ ・・・（２）
４０ ＜ ｜νｄ１ −νｄ２｜ ・・・（３）
０ ＜（ΔθｇＦ１／ｆ１）×（ΔθｇＦ２／ｆ２）・・・（４）
なる条件を満足している。

各実施例では、条件式（１）、（２）を満足する複数の固体材料より成る屈折光学部材を光路中に用いることによって、ｇ線〜Ｃ線の広い波長帯域にわたって色収差を良好に補正している。

又、条件式（３）を満足する高分散の固体材料と低分散の固体材料を用いることによって、それぞれの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の厚みと重量を軽減している。

又、条件式（４）はそれぞれの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の色消しの方向を揃えるための条件式である。条件式（４）を満足することによって、それぞれの屈折光学素子ｊ１、ｊ２でお互いの色収差補正能力を補いながら、全体としてｇ線〜Ｃ線間の広い波長帯域にわたって色収差の補正を良好に行っている。この条件式（４）を満足しないと、それぞれの色収差補正能力をお互いに打ち消しあってしまい、色収差補正を良好に行うことが難しくなる。

各実施例では、条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する屈折光学素子ｊ１、ｊ２が同じレンズ群内に配置されている。屈折光学素子ｊ１、ｊ２を色消し効果の高いレンズ群に集中的に配置することによって、ｇ線〜Ｃ線の広い波長帯域にわたって色収差を良好に補正している。

尚、同じレンズ群内に条件式（１）〜（４）を満足する屈折光学素子を３以上設けても良い。

各実施例において、更に好ましくは、条件式（１）〜（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．０１２５＜ ｜ΔθｇＦ１｜・・・（１ａ）
０．０１２５＜ ｜ΔθｇＦ２｜・・・（２ａ）
４５＜ ｜νｄ１ −νｄ２｜・・・（３ａ）
１×１０^−９＜（ΔθｇＦ１／ｆ１）×（ΔθｇＦ２／ｆ２）・・・（４ａ）
条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満たす複数の屈折光学素子のうち少なくとも１つは、次の条件式（５）を満足することが好ましい。

０．００１ ＜ ｜ΔθｇＦ｜／νｄ ＜ ０．００７ ・・・（５）
条件式（５）を満足する固体材料より成る屈折光学素子を少なくとも１つ以上用いることによって、十分な色消し効果を得ながら屈折光学素子の光軸方向の厚みを抑えている。条件式（５）の下限を下回る固体材料を用いる場合、厚みを抑えながら十分な色消し効果を得るのが困難になる。また条件式（５）の上限を上回る固体材料を用いる場合、異常分散性が強すぎるため、光学系の他の光学部材との色消しのバランスを取る事が困難になり、色収差を悪化させてしまう。

なお、条件式（５）の範囲は、以下の範囲とすることで更に厚みを抑えながら良好な色消し効果を得ることができる。

０．００２ ＜ ｜ΔθｇＦ｜／νｄ ＜ ０．００７ ・・・（５ａ）
条件式（１）、（２）を満足する固体材料（以下「光学材料」ともいう。）としては、低分散で異常部分分散性を持つ硝材や蛍石、また樹脂や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。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）は条件式（１）、（２）を満足する光学材料である。尚、条件式（１）、（２）を満足する樹脂であれば、これら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（透明媒体）に分散させた混合体がある。ここで無機微粒子としてはＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．７５７、νｄ＝９．５３）、Ｎｂ_２Ｏ_５（Ｎｄ＝２．３６７、νｄ＝１４．０）、ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５８１、νｄ＝５．５３）、Ｃｒ_２Ｏ_２（Ｎｄ＝２．２１７８、νｄ＝１３．４）、ＢａＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．４３６２、νｄ＝１１．３）等の無機酸化物がある。

これらの無機酸化物の中では、ＴｉＯ_２微粒子（Ｎｄ＝２．７５７、νｄ＝９．５３、θｇＦ＝０．７６）や、ＩＴＯ微粒子（Ｎｄ＝１．８５８１、νｄ＝５．５３、θｇＦ＝０．２９）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（１）、（２）を満足する光学材料が得られる。

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

また、ＩＴＯは、透明電極を構成する材料であり、通常、液晶表示素子、ＥＬ素子等、他の用途として赤外線遮蔽素子、紫外線遮断素子に用いられている。

各実施例において樹脂に分散させるＴｉＯ_２微粒子やＩＴＯ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やＩＴＯ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ている。しかし、各実施例は、これらの光学材料に限定するものではない。

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

即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎ_ＴＩ ^２（λ）−１｝＋（１−Ｖ）｛Ｎ_Ｐ ^２（λ）−１｝］^１／２
である。

ここで、λは任意の波長、Ｎ_ＴＩはＴｉＯ_２もしくはＩＴＯ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ＴｉＯ_２もしくはＩＴＯ微粒子の総体積の分率である。

また、樹脂や無機微粒子分散材料はその厚みが厚くなると成形時の硬化収縮の影響が大きくなり、製造上、面精度を出しにくくなる。さらに光軸方向の厚みが厚い分、高湿下などの環境下での光学変化の程度が大きくなる。したがって、条件式（１）、（２）を満足する樹脂や無機微粒子分散材料で構成されるレンズの最大厚をＤｍａｘ（ｍｍ）とした時、以下の条件を満足することが好ましい。なお、正（凸）レンズでは最大厚Ｄｍａｘは中心厚、負（凹）レンズでは最大厚Ｄｍａｘはレンズ周辺部の厚みとなる。

Ｄｍａｘ ≦ ５．０ ・・・（６）
条件式（６）の範囲は、以下の範囲とすることで更に製造上容易になり、所望の光学性能を得やすい。

Ｄｍａｘ ≦ ４．０ ・・・（６ａ）
更に望ましくは、以下の範囲とするのが良い。

Ｄｍａｘ ≦ ３．０ ・・・（６ｂ）
更に望ましくは、以下の範囲とするのが良い。

Ｄｍａｘ ≦ ２．０ ・・・（６ｃ）
条件式（１）、（２）、（３）を満足する光学材料として各実施例では、低分散で異常部分分散性を持つ光学材料と前述のＵＶ硬化樹脂、Ｎ−ポリビニルカルバゾールやＴｉＯ_２、ＩＴＯ微粒子分散材料を組み合わせて用いている。しかしこれに限定するものではない。

条件式（１）、（２）、（３）を満足する光学材料としては、０℃〜４０℃におけるｄ線の屈折率の温度変化の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、以下の条件を満足することが好ましい。

｜ｄｎ／ｄＴ｜＜ ２．５×１０^−４（１／℃） ・・・（７）
ここで条件式（７）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。

各実施例では、条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する光学材料より成る複数の屈折光学素子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（面）に適用している。

各実施例において、この光学材料より成る屈折光学素子の屈折面のうち少なくとももう１つを非球面形状とするのが良い。これによれば色の球面収差などの色収差フレアを良好に補正することができる。

次に通常の硝材との部分分散比の差が大きい光学材料より成るパワーのある屈折光学素子を光学系中に用いたときの収差補正について説明する。

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νｄは分散特性曲線の全体の傾きを表し、部分分散比θｇＦ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νｄが正の値）、分散特性曲線は下に凸状（部分分散比θｇＦ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νｄの小さい分散の大きな光学材料ほど部分分散比θｇＦ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θｇＦが大きな光学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θｇＦ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θｇＦが小さな光学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θｇＦは、アッベ数νｄに対してほとんど一様な変化をし、アッベ数νｄに対する部分分散比θｇＦの変化は以下の式で表すことができる。

θｇＦ（νｄ）＝−１．６６５×１０^−７×νｄ^３＋５．２１３×１０^−５×νｄ^２
−５．６５６×１０^−３×νｄ＋７．２７８×１０^−１ ・・・（ａ）
一般的には部分分散比θｇＦのアッベ数νｄに対する変化は直線で表されるが、実際の硝材の分布は曲線を描いており、上記の様な曲線で表した方が特性を良く表す。この曲線から外れた特性を持つ光学材料が、異常部分分散性を示す光学材料である。したがって、部分分散比がθｇＦである光学材料の異常部分分散性ΔθｇＦは以下の式で表される。

ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７×νｄ^３＋５．２１３×１０^−５×νｄ^２−５．６５６×１０^−３×νｄ＋７．２７８×１０^−１）・・・（ｂ）
この異常部分分散性ΔθｇＦが正の値を取る光学材料をレンズとして用いた場合、色収差係数の波長依存特性曲線は一般の硝材に比べて短波長側の曲がりが大きい。

また異常部分分散性ΔθｇＦが負の値を取る光学材料をレンズとして用いた場合、色収差係数の波長依存特性曲線は分散特性は一般の硝材に比べて短波長側の曲がりが小さい（線形性が高い）。

光学系における色収差補正では、いくつかの光学材料を組み合わせて行う。しかし上記の式（ａ）の曲線で表される様な特性を持つ通常の硝材だけ用いても、全波長帯域に渡って色収差を良好に補正することは困難である。

部分分散比θｇＦは光学材料をレンズとして用いた場合、色収差係数の波長依存特性曲線の短波長側（ｇ線〜Ｆ線）の曲がりを表す。また、アッベ数νｄはＦ線〜Ｃ線の傾きを表す。

したがってこの部分分散比θｇＦのアッベ数νｄに対する変化が一様であるということは、Ｆ線〜Ｃ線の傾きに対するｇ線〜Ｆ線の曲がりの比率が一定であるということになる。このためＦ線〜Ｃ線の色収差の傾き成分を補正するためにレンズのパワーを変化させると、一定の割合でｇ線〜Ｆ線の曲がりも変化する。そのため、通常の硝材だけを組み合わせても、色収差の傾き成分と曲がり成分を同時に補正することは困難である。

しかし、異常部分分散性を持つ材料をレンズとして用いた場合、色収差係数の曲がり成分と傾き成分の比率が通常の硝材とは異なる。このためこのような異常部分分散性を持つ光学材料をレンズとして用いた場合、色収差補正における自由度が大きく増し、全波長域（Ｆ線〜Ｃ線）に渡って色収差を良好に補正することができる。

次に光学系中に異常部分分散性を持つ光学材料を用いた場合の色消し作用を説明する。ここでは異常部分分散性ΔθｇＦが正の値を取る、すなわち部分分散比θｇＦが大きな材料を用いた屈折光学素子ＧＮＬと、通常の部分分散比θｇＦを持つ屈折光学素子Ｇから構成される図２０に示す望遠レンズでの色消し作用を例にとり説明する。

尚、以下の考え方は、図２１の広角レンズにおいても同じである。

図２０に示す望遠レンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の前群と負の屈折力の後群より成っている。

又、図２０に示す望遠レンズは、レンズ全長が焦点距離よりも短いレンズ系である。

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から、屈折光学素子Ｇを構成する負レンズに比較的、部分分散比θｇＦの大きな材料を選択する。

ここで一般的に部分分散比θｇＦの大きな材料は同時に分散も大きいので、屈折光学素子Ｇの色収差係数の波長依存特性曲線は、もとの状態よりも大きく曲がりながら全体の傾きが変化する。

この状態で、屈折光学素子ＧＮＬに適当なパワーを与えると同時に、屈折光学素子Ｇを構成する正レンズも比較的分散の大きな材料を選択する。

ところが、屈折光学素子ＧＮＬをアッベ数に対して一様な部分分散比を持つ一般の光学材料で構成している場合、屈折光学素子ＧＮＬは、屈折光学素子Ｇの収差係数の波長依存特性曲線の曲がり成分と傾き成分に同時に一定の割合で寄与する。このため、そのどちらの成分も同時にキャンセルすることができない結果となる。

これに対し、屈折光学素子ＧＮＬを一般の材料に比べて部分分散比θｇＦの大きな材料で構成している場合は、屈折光学素子ＧＮＬは主に屈折光学素子Ｇの色収差の波長依存特性曲線全体の曲がり成分に寄与する。このため、主に曲がり成分だけをキャンセルさせることができる。

その結果、屈折光学素子ＧＮＬでは主に屈折光学素子Ｇの色収差の波長依存特性曲線全体の曲がり成分を、屈折光学素子Ｇを構成する正レンズでは主に傾き成分を、それぞれ独立に同時にキャンセルさせることができる。

また屈折光学素子ＧＮＬのアッベ数νｄの絶対値が小さい、すなわち分散が大きければ、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、材料のアッベ数をν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△Ｔは、次のように表せる。

ΔＬ ∝ Δψ／ν・・・（ｃ）
ΔＴ ∝ Δψ／ν・・・（ｄ）
式（ｃ）及び式（ｄ）から明らかなとおり、レンズ面のパワー変化Δψ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。

したがって、アッベ数νの絶対値が小さい分散の大きな材料を用いれば、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、分散の小さな（アッベ数νが大きい）材料を用いると、必要な色収差を得るためのパワー変化は大きくなる。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。したがって、光学系を構成するレンズの内、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より成る面であることが収差補正上重要である。またこの高分散材料のアッベ数νｄは以下の条件を満足することが望ましい。

νｄ ＜ ３０ ・・・（８）
条件式（８）の範囲は、以下の範囲とすることで更に厚みを抑えながら良好な色消し効果を得ることができる。

νｄ ＜ ２５ ・・・（８ａ）
次に通常の硝材との部分分散比θｇＦの差が大きい光学材料より成るパワーのある屈折光学素子を光学系中に用いたときの効果について説明する。

異常部分分散性を持つ光学材料をレンズとして用いることにより、全波長域に渡って良好に色収差を補正することができる。しかし、良好に色収差を補正するためには異常部分分散性を持つ光学材料からなるレンズにある程度のパワーを与えなくてはならない。

高分散な樹脂や微粒子分散材料を用いた場合は、蛍石など低分散材料を用いた場合と比べるとパワーは小さくて済む。しかしながら望遠レンズなどの有効径の大きなレンズを有する光学系に用いた場合は、レンズの絶対厚が厚くなってしまう。樹脂や微粒子分散材料は光重合成形または熱重合成形することが望ましいが、レンズの絶対厚が厚いと樹脂の硬化収縮が大きくなり成形上困難となる。また、光学系の複数箇所に樹脂や微粒子分散材料からなるレンズを用いると、成形コストがその分増加し、さらに耐環境性の面でも好ましくない。

蛍石などの低分散材料のみを用いた場合は、その材料の屈折率が低いため、パワーを強めるためにレンズ面の屈折力を大きく変化させる必要がある。このため、色収差と、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双方を良好に補正するのが困難となる。また、パワーを分散させるために複数のレンズを用いると、その比重が大きいため光学系の重量が増してしまう。

したがって、異常部分分散性を持つ光学材料をレンズとして用い、全波長域に渡って色収差を良好に補正しながら、製造上、重量の面でメリットのある光学系とするには、レンズの厚みを抑えることが重要である。

このために各実施例では異常部分分散性を持つ樹脂や微粒子分散材料などの高分散材料
と蛍石などの低分散材料より成るレンズを組み合わせて光路中に配置している。このように組み合わせて用いることで、高分散材料と低分散材料の厚みを共に抑えながら、全波長域に渡って色収差を良好に補正することができる。

また光学系においては軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正するには、異常部分分散性の材料より成るレンズを絞りよりも物体側もしくは像側に集中して配置するのが良い。

これは、絞りより物体側か像側で倍率色収差の補正方向が逆転し、軸上色収差と倍率色収差の連立が取れなくなるからである。

さらに、多くの光学系において色消し効果の高い位置は限定される。今、ズーミング（変倍）時、フォーカス（合焦）時、あるいは防振時においても光軸上の空気間隔が変化しないレンズ要素の集まりを一つのレンズ群とする。この時に、異常部分分散性を持つ材料より成るレンズは色消し効果の高いレンズ群内に集中的に配置することで更に良好な色収差補正効果を得ることができる。

次に複数（２つ）の異常部分分散性ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２の光学材料より成る２つのレンズを光学系中に用いた場合のそのレンズの焦点距離ｆ１、ｆ２と異常部分分散性ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２との関係について説明する。

屈折光学素子Ｊの屈折レンズ面のパワーをψとする。良好な色収差の補正効果を得るためのパワーψとアッベ数νｄと異常部分分散性ΔθｇＦの関係は、次のように表せる。

ψ ∝ νｄ／ΔθｇＦ・・・（ｅ）
なお、ここで異常部分分散性ΔθｇＦは前述の式（ｂ）で表される屈折光学素子ＧＮＬと一般の硝材の、同じアッベ数における部分分散比θｇＦの差である。

光学材料ではアッベ数は常に正であるため、良好な色収差補正効果を得るためのパワーψの符号すなわち焦点距離ｆの符号は異常部分分散性ΔθｇＦの符号によって決まる。また絞りより物体側か像側では補正すべき色収差の方向は決まっている。

したがって、例えば絞りより物体側で異常部分分散性ΔθｇＦ１が正の光学材料ｊ１を正レンズ（ｆ１＞０）で用いた場合を考える。ここにさらに異常部分分散性ΔθｇＦ２が正の光学材料ｊ２を配置する場合には正レンズ（ｆ２＞０）として用いなくてはならない。逆に異常部分分散性ΔθｇＦ２が負の光学材料ｊ２を配置する場合には負レンズ（ｆ２＜０）として用いなくてはならない。この関係を示したのが上述の条件式（４）である。

この条件式（４）を満足しないと、複数の異常部分分散性の材料より成る屈折光学素子ｊ１、ｊ２でお互いの色消し効果を打ち消しあってしまう。

また式（ｅ）から明らかなとおり、屈折光学素子Ｊのパワーψはアッベ数νｄが小さくなる程（高分散）、また異常部分分散性ΔθｇＦが大きくなる程小さくなる。

光学系においてはレンズのパワーが小さくなる程、光軸に沿ったレンズの厚み（正レンズでは光軸に沿ったレンズ中心厚、負レンズでは光軸に沿ったレンズ周辺厚）が小さくなる。

したがって、レンズの厚みを減らすには、ΔθｇＦ／νｄの絶対値が大きければ良い。しかし、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。このため屈折光学素子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。この条件を示したのが条件式（５）である。

条件式（５）の下限を下回る固体材料の場合、厚みを抑えながら十分な色消し効果を得るのが困難になる。また条件式（５）の上限を上回る固体材料の場合、異常分散性が強すぎるため、光学系の他の光学部材との色消しのバランスを取る事が困難になり、色収差を悪化させてしまう。

次に各実施例の特徴について説明する。

図１の数値実施例１の光学系ＯＬは、焦点距離３００ｍｍの望遠レンズである。望遠レンズＯＬを構成する第１レンズ群Ｌ１中に異常部分分散性の商品名Ｓ−ＦＰＬ５３（株式会社ＯＨＡＲＡ社製）より成る正レンズｊ１と異常部分分散性のＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用いている。

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物体側の第１レンズ群Ｌ１に商品名Ｓ−ＦＰＬ５３より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用い、主に軸上色収差を補正している。

数値実施例１の光学系は、望遠比０．６７７と非常にコンパクトである。

数値実施例１の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカス（合焦）のため像側に移動する。また第４レンズ群Ｌ４は防振レンズ群であり、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して、像位置を変位している。

正レンズｊ２の最大厚は２．００ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は１０．９ｍｍである。絞りＳＰより物体側の同じレンズ群内に商品名Ｓ−ＦＰＬ５３より成るレンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成るレンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

図３の数値実施例２の光学系ＯＬは、焦点距離３００ｍｍの望遠レンズである。望遠レンズＯＬを構成する第１レンズ群Ｌ１中に異常部分分散性の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（株式会社ＯＨＡＲＡ社製）より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用いている。

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物体側の第１レンズ群Ｌ１に商品名Ｓ−ＦＰＬ５１より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用い、主に軸上色収差を補正している。

数値実施例２の光学系は、望遠比０．６７７と非常にコンパクトである。

数値実施例２の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため像側に移動する。また第４レンズ群Ｌ４は防振レンズ群である。

正レンズｊ２の最大厚は２．００ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は９．９ｍｍである。絞りＳＰより物体側の同じレンズ群内に商品名Ｓ−ＦＰＬ５１より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。また数値実施例２では同じ第１レンズ群Ｌ１内で像側より数えて２枚目の正レンズｊ３にも商品名Ｓ−ＦＰＬ５１より成る正レンズを（中心厚７．２ｍｍ）用い、更に良好に色収差を補正している。

図５の数値実施例３の光学系ＯＬは、焦点距離３００ｍｍの望遠レンズである。望遠レンズＯＬを構成する第１レンズ群Ｌ１に異常部分分散性の商品名Ｓ−ＦＰＬ５１（株式会社ＯＨＡＲＡ社製）より成る正レンズｊ１とＴｉＯ２微粒子１０％をＵＶ硬化樹脂に分散させた微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いている。

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物体側の第１レンズ群Ｌ１に商品名Ｓ−ＦＰＬ５１より成る正レンズｊ１とＴｉＯ_２微粒子１０％−ＵＶ硬化樹脂微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いている。これにより主に軸上色収差を補正している。

数値実施例３の光学系は、望遠比０．６７７と非常にコンパクトである。

数値実施例３の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため像側に移動する。また第４レンズ群Ｌ４は防振レンズ群である。

正レンズｊ２の最大厚は１．３６ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は９．３ｍｍである。絞りＳＰより物体側の同じレンズ群内に商品名Ｓ−ＦＰＬ５１より成る正レンズｊ１とＴｉＯ２微粒子１０％−ＵＶ硬化樹脂微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

図７の数値実施例４の光学系ＯＬは、焦点距離３００ｍｍの望遠レンズである。望遠レンズＯＬを構成する第１レンズ群Ｌ１に異常部分分散性の商品名Ｋ−ＧＦＫ７０（株式会社住田光学ガラス社製）より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子９％をＮ−ポリビニルカルバゾールに分散させた微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いている。

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物体側の第１レンズ群Ｌ１に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子９％−Ｎ−ポリビニルカルバゾール微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いている。これにより主に軸上色収差を補正している。

数値実施例４の光学系は、望遠比０．６７７と非常にコンパクトである。

数値実施例４の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため像側に移動する。また第４レンズ群Ｌ４は防振レンズ群である。

負レンズｊ２の最大厚は０．９８ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は９．１ｍｍである。絞りＳＰより物体側の同じレンズ群内に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズとＩＴＯ微粒子９％−Ｎ−ポリビニルカルバゾール微粒子分散材料より成る負レンズを用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

図９の数値実施例５の光学系ＯＬは、焦点距離３００ｍｍの望遠レンズである。望遠レンズＯＬを構成する第１レンズ群Ｌ１に異常部分分散性の商品名Ｓ−ＦＰＬ５２（株式会社ＯＨＡＲＡ社製）より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子５％をＮ−ポリビニルカルバゾールに分散させた微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いている。

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物体側の第１レンズ群Ｌ１に商品名Ｓ−ＦＰＬ５２より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子５％−Ｎ−ポリビニルカルバゾール微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いている。これにより主に軸上色収差を補正している。

数値実施例５の光学系は、望遠比０．６７７と非常にコンパクトである。

数値実施例５の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため像側に移動する。また第４レンズ群Ｌ４は防振レンズ群である。

負レンズｊ２の最大厚は０．３０ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は１０．８ｍｍである。絞りＳＰより物体側の同じレンズ群内に商品名Ｓ−ＦＰＬ５２より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子５％−Ｎ−ポリビニルカルバゾール微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

また数値実施例５では同じ第１レンズ群Ｌ１内で物体側より数えて３枚目の正レンズｊ３にも商品名Ｓ−ＦＰＬ５１を中心厚１１．８ｍｍで用い、更に良好に色収差を補正している。

図１１の数値実施例６の光学系ＯＬは、焦点距離１４ｍｍの広角レンズである。広角レンズＯＬを構成する第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に異常部分分散性の商品名Ｋ−ＧＦＫ７０（株式会社住田光学ガラス社製）より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用いている。

数値実施例６の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため物体側に移動する。

数値実施例６の光学系では、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる像側の第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用い、主に倍率色収差を補正している。

正レンズｊ２の最大厚は１．７６ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は２．８ｍｍである。同じレンズ群内の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＵＶ硬化樹脂より成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

図１３の数値実施例７の光学系ＯＬは、焦点距離１４ｍｍの広角レンズである。広角レンズＯＬを構成する第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に異常部分分散性の商品名Ｋ−ＧＦＫ７０（株式会社住田光学ガラス社製）より成る正レンズｊ１とＮ−ポリビニルカルバゾールより成る正レンズｊ２を用いている。

数値実施例７の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため物体側に移動する。

数値実施例７の光学系では、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる像側の第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＮ−ポリビニルカルバゾールより成る正レンズｊ２を用いている。これにより主に倍率色収差を補正している。

正レンズｊ２の最大厚は１．１８ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は３．５ｍｍである。同じレンズ群内の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＮ−ポリビニルカルバゾールより成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

図１５の数値実施例８の光学系ＯＬは、焦点距離１４ｍｍの広角レンズである。広角レンズＯＬを構成する第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に異常部分分散性の商品名Ｓ−ＦＰＬ５３（株式会社ＯＨＡＲＡ社製）より成る正レンズｊ１とＴｉＯ２微粒子４％をＵＶ硬化樹脂に分散させた微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いている。

数値実施例８の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため物体側に移動する。

数値実施例８の光学系では、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる像側の第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｓ−ＦＰＬ５３より成る正レンズｊ１とＴｉＯ_２微粒子４％−ＵＶ硬化樹脂微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いている。これにより主に倍率色収差を補正している。

正レンズｊ２の最大厚は０．９７ｍｍであり、正レンズｊ１の中心厚は３．５ｍｍである。同じレンズ群内の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｓ−ＦＰＬ５３より成る正レンズｊ１とＴｉＯ_２微粒子４％−ＵＶ硬化樹脂微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な性能を得ている。

図１７の数値実施例９の光学系ＯＬは、焦点距離１４ｍｍの広角レンズである。広角レンズＯＬを構成する第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に異常部分分散性の商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子９％をＮ−ポリビニルカルバゾールに分散させた微粒子分散材料より成る負レンズｊ２を用いている。

数値実施例９の光学系の第２レンズ群Ｌ２はフォーカス群であり物体距離が短くなるとフォーカスのため物体側に移動する。

数値実施例９の光学系では、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる像側の第２レンズ群Ｌ２の絞りＳＰよりも像側に前述した正レンズｊ１と前述した負レンズｊ２を用い、主に倍率色収差を補正している。

負レンズｊ２の最大厚は０．３５ｍｍであり、また正レンズｊ１の中心厚は４．３ｍｍである。同じレンズ群内の絞りＳＰよりも像側に商品名Ｋ−ＧＦＫ７０より成る正レンズｊ１とＩＴＯ微粒子９％−Ｎ−ポリビニルカルバゾール微粒子分散材料より成る正レンズｊ２を用いることで、双方の厚みと重量を抑えながら良好な光学性能を得ている。

以下、数値実施例１〜９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面の番号を表している。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（条件式を満たす異常部分分散材料で形成されたレンズ（層）は除く）の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。異常部分分散性の材料で形成されたレンズｊ１、ｊ２のｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途Ｎｊ１、Ｎｊ２，νｊ１、νｊ２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して、

で表している。

なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０^±ＸＸ」を意味している。

数値実施例３、８ではそれぞれホストポリマーであるＵＶ硬化樹脂にＴｉＯ_２微粒子体積比率でそれぞれ１０％、４％分散させた固体材料より成るレンズを用いている。ＴｉＯ_２微粒子分散材料の屈折率は、前述のＤｒｕｄｅの式を用いて計算した値を用いて算出している。数値実施例４、５、９ではそれぞれホストポリマーであるＮ−ポリビニルカルバゾールにＩＴＯ微粒子を体積比率でそれぞれ９％、５％、９％分散させた固体材料より成るレンズを用いている。ＩＴＯ微粒子分散材料の屈折率は、前述のＤｒｕｄｅの式を用いて計算した値を用いて算出している。

後述する実施例１〜９で用いている光学材料の光学定数値と条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）に相当する値を表―１に示す。また微粒子分散材料を構成するＵＶ硬化樹脂、Ｎ−ポリビニルカルバゾールとＴｉＯ_２、ＩＴＯ微粒子各単独の光学定数値を表２に示す。

次に本発明の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（撮像装置）の実施例を図１９を用いて説明する。

図１９において、２０はカメラ本体である。２１は本発明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（光電変換素子上）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等の撮像素子に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

実施例１の光学系の光学断面図 実施例１の光学系の収差図 実施例２の光学系の光学断面図 実施例２の光学系の収差図 実施例３の光学系の光学断面図 実施例３の光学系の収差図 実施例４の光学系の光学断面図 実施例４の光学系の収差図 実施例５の光学系の光学断面図 実施例５の光学系の収差図 実施例６の光学系の光学断面図 実施例６の光学系の収差図 実施例７の光学系の光学断面図 実施例７の光学系の収差図 実施例８の光学系の光学断面図 実施例８の光学系の収差図 実施例９の光学系の光学断面図 実施例９の光学系の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明の光学系の近軸屈折力配置の説明図 本発明の光学系の近軸屈折力配置の説明図

符号の説明

ＯＬ 光学系
ｊ１ 屈折光学素子
ｊ２ 屈折光学素子
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｃ Ｃ線
Ｆ Ｆ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面

Claims (8)

1. 光軸と瞳近軸光線の交わる点よりも前方又は後方のどちらか一方に光入射側と光射出側が共に屈折面である固体材料から形成される２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２を有する光学系であって、
   該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料のアッベ数をνｄ１、νｄ２、該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の材料の異常部分分散性をΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２、該２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２の焦点距離をｆ１、ｆ２とするとき、
   ０．０１２＜｜ΔθｇＦ１｜
   ０．０１２＜｜ΔθｇＦ２｜
   ４０＜｜νｄ１−νｄ２｜
   ０＜ΔθｇＦ１／ｆ１×ΔθｇＦ２／ｆ２
   なる条件を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記２つの屈折光学素子ｊ１、ｊ２は同じレンズ群内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 異常部分分散性をΔθｇＦ、アッベ数をνｄとするとき、前記２つの屈折光学素子のうち、少なくとも１つは、
   ０．００１ ＜ ｜ΔθｇＦ｜／νｄ ＜ ０．００７
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記光学系は、光軸と瞳近軸光線の交わる点よりも前方での、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も後方での、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であって、前記２つの屈折光学素子は、絞りよりも前方のレンズ群内に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３の光学系。
5. 前記光学系は、最も前方のレンズ面を通過する近軸軸上光線の光軸からの高さが、光軸と瞳近軸光線との交点より後方で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小さい光学系であって、前記２つの屈折光学素子は、絞りよりも後方のレンズ群内に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３の光学系。
6. 前記２つの屈折光学素子のうち少なくとも１つは、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１〜５のいずれか１項に記載の光学系。
7. 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１〜５のいずれか１項の光学系。
8. 請求項１〜６のいずれか１項の光学系を備えていることを特徴とする光学機器。