JP5713555B2 - 複合型レンズ、それを有する光学系及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は複合型レンズ、それを有する光学系及び光学機器に関し、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、デジタル複写機等の光学機器に好適なものである。

近年の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(撮影光学系）は高性能であること、そして全体が小型軽量であること等が求められている。一般的に、光学系は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に代表される色収差が多く発生し、光学性能が低下する傾向にある。既存のガラス等の光学材料のみを用いた光学系では、高性能化と小型軽量化を同時に満足することが難しい。

このような課題を解決する手段として、複合型非球面レンズを用いて諸収差を補正する方法や、有機無機複合材料を使用した複合型レンズを用いて諸収差を補正する方法等が知られている（特許文献１、２参照）。

特開平５−３３７９５９号公報 特開２００７−１６３９６４号公報

特許文献１にはガラス材より成る球面形状のレンズの表面に非球面形状となるような有機複合物を成形した複合型非球面レンズが開示されている。特許文献２には異常部分分散性を有する有機複合物を用いた複合型レンズが開示されている。

特許文献１、２で開示されている光学素子は、材料として無機ガラス材料のみで構成した場合と比較して、耐熱性や耐環境性が必ずしも十分ではなかった。

球面形状のレンズ表面を非球面形状とするために合成樹脂層を成形した複合型非球面レンズでは、合成樹脂層が雰囲気中に露出しているため、温度や湿度などの環境変化によって表面形状及び光学特性が変動しやすい傾向がある。また、硬度が弱い場合には傷がつきやすく、割れに対する懸念もある。複合型レンズを構成する場合には、有機複合物の光学有効面を雰囲気に露出しない構成とすることは容易だが、雰囲気に曝される端部から湿度や温度などの影響を受けやすい。耐環境性を向上させるには雰囲気中に曝される端部の面積を小さくすれば良い。

しかしながら、特許文献１、２に開示されている光学素子は、耐環境性を向上させるための工夫が必ずしも十分ではなかった。

本発明は色収差をはじめとする諸収差を補正することができ、製造が容易で耐環境性に優れた複合型レンズ、それを有する光学系及び光学機器の提供を目的とする。

本発明に係る複合型レンズは、３つ以上の光学要素が接合された複合型レンズであって、第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された有機複合物から成る第２の光学要素と、前記第２の光学要素に対して前記第１の光学要素とは反対側に配置される第３の光学要素と、を含み、前記複合型レンズの光軸を含む断面内において、前記第２の光学要素は、有効面径内の領域と有効面径外の領域との境界で曲率半径が変化する第１の面を有しており、前記断面内において、前記第１の光学要素の前記第２の光学要素との接合面における有効面径をφ１ｅａ、前記第２の光学要素の前記第１の面における有効面径をφ２ｅａ、前記第２の光学要素の外径をφ２、径φにおける第ｉの光学要素（ｉ＝１，２，３）の厚さをｔｉ（φ）、とするとき、
φ１ｅａ≦φ２ｅａ＜φ２
ｔ２（φ１ｅａ）／ｔ２（０）＜１．０
ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．２０
なる条件を満足することを特徴とする。
また、本発明に係る光学系は、上記複合型レンズを有することを特徴とする。
また、本発明に係る光学機器は、上記光学系と、該光学系からの光を受光する光電変換素子と、を有することを特徴とする。

本発明によれば色収差をはじめとする諸収差を補正することができ、製造が容易で耐環境性に優れた複合型レンズ及びそれを有する光学系を達成することができる。

本発明の実施例１の複合型レンズの要部断面図 本発明の実施例１の複合型レンズの端部を拡大した拡大図 本発明の実施例２の複合型レンズの要部断面図 本発明の実施例２の複合型レンズの端部を拡大した拡大図 本発明の実施例３の複合型レンズの要部断面図 本発明の実施例３の複合型レンズの端部を拡大した拡大図 本発明の実施例４の複合型レンズの要部断面図 本発明の実施例４の複合型レンズの端部を拡大した拡大図 本発明の実施例５の複合型レンズの要部断面図 本発明の実施例５の複合型レンズの端部を拡大した拡大図 本発明の実施例５の光学系の収差図 本発明の複合型レンズを鏡筒で保持した場合の要部断面図 本発明の光学機器（撮像装置）の要部概略図 従来の複合型レンズの要部断面図 従来の複合型レンズの端部を拡大した拡大図

以下に、本発明の好ましい実施例の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の光学素子としての複合型レンズは第１、第２、第３の光学要素を含む３以上の光学要素が接合され一体化されており、光学要素同士は接着剤などの接合手段により接合されている。第２の光学要素の材料は有機複合物であり、該第２の光学要素の１つの面に第１の光学要素が接合されている。第３の光学要素は、第１の光学要素から光軸方向に最も離れた位置に配置されている。

本発明の複合型レンズは、第１の光学要素以外の光学要素の有効面上に第２の光学要素を形成する工程と、第１の光学要素以外の光学要素と接合していない第２の光学要素の有効面に第１の光学要素を接合する工程と、を用いて製造されている。(請求項７）
本発明における光学要素とは、ガラス等の無機材料や、プラスチック材料、樹脂などで構成され、実質的な屈折作用を有する光学素子のことを称す。複数の光学要素を接合するための、実質的に屈折力を有さない形状で成形されている接着剤層や、反射防止や接着性向上のための薄膜及び塗布材料は、ここでいう光学要素には含まれない。

本発明における有機複合物とは、樹脂材料を硬化させたものや、有機材料に無機微粒子を分散させて硬化させたものであり、アクリル、ポリカーボネート、ポリビニルカルバゾールや、それらと他の有機物もしくは無機物を混合させたものを称す。

一般的に第２の光学要素の材料を構成する有機複合物は、ガラス等の無機材料と比較して環境変動が大きい。雰囲気(空気）の温度変化に対して有機複合物は変形しやすく、例えば高温下においては、膨張して変形しやすく、また、屈折率などの光学特性が変化しやすい。更に、高湿度下においては、吸水による面形状の変形、光学特性の変動が大きくなりやすい。

本発明の複合型レンズでは、第２の光学要素の一方の面に第１の光学要素が接合され、他方の面側には第３の光学要素が接合または他の光学要素を介して接合されている。このため、第２の光学要素の光学有効面は雰囲気中に曝されることがなく、環境変動を抑制することができる。

しかしながら、第２の光学要素の端部は雰囲気に曝されているため、環境化における変動を抑制するには、雰囲気に曝される第２の光学要素の端部の面積を小さくすれば良い。そのためには、光学有効面間の光軸方向の距離、すなわち光学要素の光軸方向の厚み(厚さ）をより薄く形成することが望ましい。

本発明の複合型レンズでは、第１の光学要素と第２の光学要素の接合面における、第１の光学要素の有効面径をφ１ｅａ、第２の光学要素の有効面径をφ２ｅａ、第２の光学要素の外径をφ２とする。そのとき、
φ１ｅａ≦φ２ｅａ＜φ２ ‥‥（１）
なる条件を満足している。

なお、本発明は第１、第２、第３の３以上の光学要素を有する複合型レンズが光学系中に複数あっても良い。このような場合は、上記条件式（１）は次のように置き換わる。

φ１ｊｅａ≦φ２ｊｅａ＜φ２ｊ ‥‥（１´）
なお、添え字ｊは、以下、複合型レンズが複数個、ある場合の第ｊ番目の複合型レンズにおける光学要素の有効面径、外径、光学有効面間の距離等を表わす。以下、同様である。

次に上記の条件式（１）の技術的意味について説明する。なお、本発明における光学有効面とは、使用状態において光線が通過する境界面及びその境界面と同形状で延長されている面のことを意味する。一般的には光学有効面は鏡面であり、光学要素の保持のための鏡面ではない面やコバ部分を含めない。有効面径とは、光学有効面の最大径(内径）のことを称す。外径とは、非光学有効面も含めた光学要素の最大径を称す。

第２の光学要素を成形型などの成形手段を用いて成形する場合、第２の光学要素の外径φ２は、第１の光学要素と第２の光学要素の接合面における第１の光学要素の有効面径φ１ｅａよりも大きくする。これにより、第２の光学要素の端部より屈折、反射、散乱する不要光の影響を抑制することが容易となる。また、予め形成された第２の光学要素を第１の光学要素に接合する場合においても、条件式（１）を満足することで同様の効果を得ることが容易となる。

さらに、本発明において、直径をφとし、該直径φにおける第ｉの光学要素（ｉ＝１，２，３）の光学有効面間の光軸方向の距離をｔｉ（φ）とする。そのとき、
ｔ２（φ１ｅａ）／ｔ２（０）＜１．０ ‥‥（２）
ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．２０‥‥（３）
なる条件を満足している。（請求項１）
例えば、光学有効面間の距離ｔｉ（φ）とは各光学要素の光軸方向の厚みを表しており、以下、単に「厚み（厚さ）」とも称す。尚、ｔｉ（０）とは共軸系の複合型（接合）レンズにおいて、第ｊの光学要素の光軸上の厚みを意味する。なお、複合型レンズが複数、ある場合は、上記条件式（２）、（３）は次のように置き換わる。

ｔ２ｊ（φ１ｊｅａ）／ｔ２ｊ（０）＜１．０ ‥‥（２´）
ｔ２ｊ（φ１ｊｅａ）／｛ｔ１ｊ（φ１ｊｅａ）＋ｔ３ｊ（φ１ｊｅａ）｝＜０．２０
‥‥（３´）
但し、ｊ＝１，２，３…ｎ
次に上記の条件式（２）、（３）の技術的意味について説明する。条件式（２）は第２の光学要素において、光軸上の厚みに対して有効面径の位置での厚みが薄いことを表していて、例えば光入出射面が共に空気と接する面としたときの屈折力が正となる構成がある。条件式（２）を満足する構成において本発明の複合型レンズを適用することが容易となる。

条件式（３）は第１の光学要素及び第３の光学要素に対する第２の光学要素の厚みを規定しており、上記数値範囲にすることで耐環境性の変動を抑制することができ、本発明の複合型レンズを適用することが容易となる。この条件式（３）を満足する場合には、第１、第３の光学要素の剛性によって、環境変動による第２の光学要素の変動の影響を抑制することができるため、耐環境性に優れた複合型レンズを実現することが容易となる。

本発明において、第２の光学要素は有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量が小さくなるような形状である。前述のように、第２の光学要素の端部による不要光の影響を抑制するために条件式（１）を満足する必要があった。一方で、製造誤差による光学要素の径のばらつきを考慮すると、第１の光学要素の有効面径よりも、第２の光学要素の外径を大きくしておく必要がある。このとき、容易に製造できるようにするためには、第１の光学要素の有効面径に対して、第２の光学要素の外径をより大きくしておけば良いが、製品の小型化の観点では径はできるだけ小さいことが好ましい。

また、耐環境性の向上のために、第２の光学要素の厚みを薄くするためには、第２の光学要素の有効面径部外において、光学有効面間の光軸方向の距離の減少量が小さくなる形状とすればよい。耐環境性の観点から、更に望ましくは、条件式（３）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．１７５
‥‥（３ａ）
更に望ましくは、条件式（３ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．１５０
‥‥（３ｂ）
更に望ましくは、条件式（３ｂ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．１２５
‥‥（３ｃ）
更に望ましくは、条件式（３ｃ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．１００
‥‥（３ｄ）
また、本発明において、第２の光学要素の有効面径部外の径をφ２ｅｘｔとするとき、以下の微分式で表わすことができる。

ｄｔ２(φ２ｅａ)／ｄφ＜ｄｔ２(φ２ｅｘｔ)／ｄφ‥‥（４）
このとき、径φ２ｅｘｔは以下のように定義する。

φ２ｅａ＜φ２ｅｘｔ≦φ２‥‥（５）
条件式（２）を満足するような正の屈折力を有する光学要素の場合、厚みは径方向に対して単調に減少する。本発明においては、条件式（４）を満足することで、第２の光学要素の有効面径部外において、光軸方向の厚みの減少量が小さくなる形状としている。（請求項１）
曲線が不連続に変化する場合には、上記のような微分を定義することは困難である。その場合には、微分ではなく極限を用いて左側微分係数及び右側微分係数を用いればよい。すなわち、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。

ここで、Δγは外径の変化量である。前述のように、第２の光学要素の端部による不要光の影響を抑制するためには条件式（１）を満足する必要があるが、小型化の観点から、各光学要素の最大径は小さいことが好ましい。そこで、第１の光学要素の有効面径φ１ｅａと第２の光学要素の外径φ２との比に関しては、以下の数値範囲を満足することが望ましい。

φ１ｅａ／φ２≧０．８０ ‥‥（７）
更に望ましくは、条件式（７）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

φ１ｅａ／φ２≧０．８５ ‥‥（７ａ）
更に望ましくは、条件式（７ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのが良い。

φ１ｅａ／φ２≧０．９０ ‥‥（７ｂ）
上記の構成を満足することで、耐環境性の優れた、製造が容易な複合型レンズを構成することが容易となる。また、本発明においては、第２の光学要素は、有効面径以内の領域と有効面径以外の領域との境界において、曲率半径を変化させた形状より成る第１の面を有している。次に各実施例の複合型レンズについて説明する。
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の複合型レンズの要部断面図である。同図において、第ｊ番目の複合型レンズをＯＧｊ、複合型レンズＯＧｊを構成する第１の光学要素をＧ１ｊ、第２の光学要素をＧ２ｊ、第３の光学要素をＧ３ｊ（ｊ＝１，２，３…ｎ）と表す。以下の実施例も同様である。図１は第１番目（ｊ＝１）の複合型レンズＯＧ１を示している。

本実施例において、第１の光学要素Ｇ１１及び第３の光学要素Ｇ３１は無機ガラスで構成されている。第２の光学要素Ｇ２１はＵＶ硬化樹脂で構成されており、正の屈折力のメニスカス形状より成っている。また、第２の光学要素Ｇ２１の光軸方向の厚みは、光軸から周辺方向へ向かって減少している。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の光入射面に第１の光学要素Ｇ１１、光射出面に第３の光学要素Ｇ３１が各々接合されており、この３つの光学要素Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１で複合型レンズＯＧ１を構成している。

本実施例では、第１の光学要素Ｇ１１の第２の光学要素Ｇ２１との接合面Ｒａ側において、第１の光学要素Ｇ１１の有効面径φ１１ｅａの方が、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径φ２１ｅａよりも小さい(短い）構成となっている。これにより第２の光学要素Ｇ２１の端部より屈折、反射、散乱する不要光の影響を抑制している。

図２は本発明の実施例１の複合型レンズＯＧ１の端部を拡大した拡大図である。同図において、複合型レンズＯＧ１の第１の光学要素の有効面径をφ１１ｅａ、第２の光学要素の有効面径をφ２１１ｅａ、外径をφ２１と表わす。以下の実施例も同様である。

本実施例では、有効面径φ１１ｅａにおける、第２の光学要素Ｇ２１の厚みｔ２１（φ１１ｅａ）を、第１の光学要素Ｇ１１の厚みｔ１１（φ１１ｅａ）及び第３の光学要素Ｇ３１の厚みｔ３１（φ１１ｅａ）と比較して薄くして形成している。（ｔ２１＜ｔ１１、ｔ２１＜ｔ３１）。これにより、本実施例では、耐環境性を向上させている。

また、本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外（非光学有効面）Ｇ２１ａにおいて、曲率半径を局所的に変化させており、これにより第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外(周辺方向）の光軸方向の厚み(距離）の減少量を小さくしている。

図１４は従来の複合型レンズの要部断面図である。同図の複合型レンズＯＣ１は、第１の光学要素Ｃ１、第２の光学要素Ｃ２、第３の光学要素Ｃ３から構成されており、光学有効面における曲率半径は実施例１と同様の形状である。

図１５は図１４の従来の複合型レンズの端部を拡大した拡大図である。同図においてＤ１ｅａは複合型レンズＯＣ１の第１の光学要素Ｃ１の有効面径、Ｄ２ｅａ（Ｄ２）は第２の光学要素Ｃ２の有効面径(外径）である。同図における複合型レンズＯＣ１の第２の光学要素Ｃ２は、第１の面における有効面径部外において、光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状（構成）にはなっていない。

本実施例において、第１の光学要素Ｇ１ｊ（Ｇ１１）と第２の光学要素Ｇ２ｊ（Ｇ２１）の接合面の有効面径φ１ｊｅａ（φ１１ｅａ）以内における第２の光学要素Ｇ２ｊ（Ｇ２１）の体積を体積ａとする。また、有効面径φ１ｊｅａ（φ１１ｅａ）以外における第２の光学要素Ｇ２ｊ（Ｇ２１）の体積を体積ｂとする。このとき体積の比率ｂ／ａを第２の光学要素Ｇ２ｊ（Ｇ２１）の内外体積比とする。この内外体積比が大きいほど、製造時に第２の光学要素Ｇ２ｊ（Ｇ２１）の径方向の誤差の影響を少なくすることが容易となる。しかしながら、内外体積比を大きくするほど、光軸方向の厚みが増加する傾向にあるため、耐環境性と製造の容易性はトレードオフとなっていた。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２１の内外体積比は０．０２０であり、従来例における内外体積比は０．０２０である。このとき、光学有効面（有効面径φ２１ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２１の光軸方向の厚さは、図１５に示す従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることが容易となる。これによって色収差をはじめとする諸収差を補正することが容易で、製造が容易で、しかも耐環境性の優れた複合型レンズを構成することができる。
［実施例２］
図３は本発明の実施例２の複合型レンズＯＧ１の要部断面図である。本実施例において、第１の光学要素Ｇ１１及び第３の光学要素Ｇ３１は無機ガラスで構成されている。

本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１と第３の光学要素Ｇ３１との間に、他の光学要素Ｇ４１が接合されており、この４つの光学要素Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１、Ｇ４１で複合型レンズＯＧ１を構成している。第２の光学要素Ｇ２１はＵＶ硬化樹脂で構成されており、メニスカス形状より成っている。

図４は本発明の実施例２の複合型レンズＯＧ１の端部を拡大した拡大図である。同図において図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外において、第１の光学要素Ｇ１１側の第３面（非光学有効面）Ｇ２１ａを平面形状としている。これにより第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外の光軸方向の厚みの減少量を小さくしている。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２１の内外体積比は０．０２０である。このとき、光学有効面（有効面径φ２１ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２１の光軸方向の厚さは、有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状となっていない従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることができる。これによって前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
［実施例３］
図５は本発明の実施例３の複合型レンズＯＧ１の要部断面図である。本実施例において、第１の光学要素Ｇ１１及び第３の光学要素Ｇ３１は無機ガラスで構成されている。第２の光学要素Ｇ２１はベース合成樹脂にＴｉＯ２微粒子を体積比２０％で分散させた混合体で構成されており、両凸形状である。

図６は本発明の実施例３の複合型レンズＯＧ１の端部を拡大した拡大図である。同図において図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外において、第１の光学要素Ｇ１１側の第３面（非光学有効面）Ｇ２１ａの曲率半径を局所的に変化させている。これにより第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外の光軸方向の厚みの減少量を小さくしている。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２１の内外体積比は０．０１５である。このとき、光学有効面（有効面径φ２１ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２１の光軸方向の厚さは、有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状となっていない従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることができる。これによって前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
［実施例４］
図７は本発明の実施例４の複合型レンズＯＧ１の要部断面図である。本実施例において、第１の光学要素Ｇ１１及び第３の光学要素Ｇ３１は無機ガラスで構成されている。第２の光学要素Ｇ２１はＵＶ硬化樹脂１で構成されており、両凸形状である。

図８は本発明の実施例４の複合型レンズＯＧ１の端部を拡大した拡大図である。同図において図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外において、第３の光学要素Ｇ３１の第２の光学要素Ｇ２１側の第５面（非光学有効面）Ｇ３１ａの曲率半径を局所的に変化させている。これにより第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外の光軸方向の厚みの減少量を小さくしている。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２１の内外体積比は０．０７０である。このとき、光学有効面（有効面径φ２１ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２１の光軸方向の厚さは、有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状となっていない従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることができる。これによって前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。
［実施例５］
図９は本発明の実施例５の複合型レンズを用いた光学系の要部断面図である。本実施例の光学系ＯＬは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成される、ズーム比約１２倍の４群構成のズームレンズである。図９中の矢印は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群及び絞りＳＰ、フレアカッターＦＣの移動軌跡を示している。物体距離の変化に際してフォーカスする場合には、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させる。

ＯＧ１は、第１レンズ群Ｌ１に設けた第１番目の複合型レンズ、ＯＧ２は第４レンズ群Ｌ４を構成する第２番目の複合型レンズである。第１レンズ群Ｌ１の複合型レンズＯＧ１において、第１の光学要素Ｇ１１及び第３の光学要素Ｇ３１は無機ガラスで構成されている。第２の光学要素Ｇ２１はＵＶ硬化樹脂１で構成されており、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である。第４レンズ群Ｌ４の複合型レンズＯＧ２において、第１の光学要素Ｇ１２及び第３の光学要素Ｇ３２は無機ガラスで構成されている。第２の光学要素Ｇ２２はＵＶ硬化樹脂１で構成されており、像側に凸面を向けたメニスカス形状である。

図１０（ａ）は実施例５の光学系において、第１レンズ群Ｌ１に適用した第１の複合型レンズＯＧ１の端部を拡大した拡大図である。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外において、曲率半径を局所的に変化させており、これにより第２の光学要素Ｇ２１の有効面径部外の光軸方向の厚みの減少量を小さくしている。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２１の内外体積比は０．０２０である。このとき、光学有効面（有効面径φ２１ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２１の厚さは、有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状となっていない従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることができる。これによって前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１０（ｂ）は実施例５の光学系において、第４レンズ群Ｌ４に適用した第２の複合型レンズＯＧ２の端部を拡大した拡大図である。本実施例では、第２の光学要素Ｇ２２の有効面径部外において、曲率半径を局所的に変化させており、これにより第２の光学要素Ｇ２２の有効面径部外の光軸方向の厚みの減少量を小さくしている。

本実施例における第２の光学要素Ｇ２２の内外体積比は０．０３０である。このとき、光学有効面（有効面径φ２２ｅａ）における第２の光学要素Ｇ２２の厚さは、有効面径部外において光軸方向の厚みの減少量を小さくするような形状となっていない従来例の第２の光学要素Ｃ２の厚さに対して薄くすることができる。これによって前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例５では、ＵＶ硬化樹脂１の異常部分分散性によって、広角端から望遠端までのズーム範囲において、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々実施例５の光学系における、広角端・中間のズーム位置・望遠端での収差図である。実施例５では第１の光学要素Ｇ１１の有効面径の方が、第３の光学要素Ｇ３１の有効面径よりも大きい構成となっている。鏡筒等のレンズ保持手段によってレンズを保持する場合、第１の光学要素Ｇ１１のみで保持することで、第２の光学要素Ｇ２１が膨張及び収縮したときの光学面歪の発生を抑制することができる。

図１２は複合型レンズＯＧ１を保持手段としての鏡筒Ｈで保持したときの要部断面図である。同図において図１０（ａ）に示した要素と同一要素には同符番を付している。

なお、本実施例では第１の光学要素Ｇ１１のみをレンズ保持手段としての鏡筒Ｈで固定（保持）したが、これに限らず、第１、第３の光学要素のうち、いずれか一方、もしくは双方をレンズ保持手段に固定すれば良い。

以下、実施例１〜５に対応する数値実施例１〜５と従来例について具体的な数値データを示す。なお、数値実施例５において、数値実施例５−１は第１レンズ群Ｌ１の複合型レンズＯＧ１を示し、数値実施例５−２は第４レンズ群Ｌ４の複合型レンズＯＧ２を示す。各数値実施例において、ｍは光入射側から数えた面の番号を示し、ｒｍは第ｍ番目の光学面（第ｍ面）の曲率半径である。ｄｍは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔、ｎｄｍ、νｄｍはそれぞれｄ線に対する第ｍ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を表す。また、第ｍ番目の光学面（第ｍ面）の有効面径も合わせて示す。

各屈折率は、フラウンホーファー線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を各々ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、ｄ線に関するアッベ数νｄは以下のように定義する。

νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
また、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。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。そのとき、

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。各数値実施例に用いたφ１ｅａ、φ２ｅａ、φ２、第２の光学要素Ｇ２ｉ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、条件式（２）、（３）及び（７）に対応する数値を表１に示す。

（数値実施例１）
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.50 1.84666 23.8 32.20
2 28.533 0.00 29.00
3* 28.533 1.35 1.63429 23.3 29.30
4 40.000 0.00 29.30
5 40.000 4.60 1.48749 70.2 31.60
6 ∞ 31.60

（数値実施例２）
面番号 r d nd vd 有効径
1 80.000 1.50 1.84666 23.8 32.10
2 28.533 0.00 29.00
3* 28.533 1.45 1.63429 23.3 29.30
4 40.000 0.00 29.30
5 40.000 6.50 1.48749 70.2 29.30
6 34.500 30.30
7 -90.000 30.30

（数値実施例３）
面番号 r d nd vd 有効径
1 200.000 1.40 1.8052 25.4 31.60
2 63.051 0.00 29.00
3* 63.051 2.50 1.7088 23.3 29.30
4 -200.000 0.00 29.30
5 -200.000 2.20 1.6204 60.3 31.60
6 -70.000 31.60

（数値実施例４）
面番号 r d nd vd 有効径
1 -80.000 1.00 1.8340 37.2 12.80
2 19.848 0.00 11.02
3 19.848 0.50 1.6343 23.3 11.23
4* 42.000 0.00 11.23
5* 42.000 2.00 1.5174 52.4 12.80
6 -40.000 12.80

（数値実施例５−１）
面番号 r d nd vd 有効径
1 58.801 1.80 1.8467 23.8 29.80
2 27.400 0.00 26.30
3* 27.400 0.78 1.6356 22.7 26.60
4 33.928 0.00 26.60
5 33.928 4.50 1.6031 60.6 27.80
6 902.237 27.80

（数値実施例５−２）
面番号 r d nd vd 有効径
1 13.046 1.80 1.7130 53.9 10.80
2 -24.861 0.00 8.90
3 -24.861 0.78 1.6356 22.7 9.00
4* -9.512 0.00 9.00
5 -9.512 0.80 1.6727 32.1 10.80
6 20.974 10.80

（数値実施例５）
面番号 r d nd vd 有効径
1 58.801 1.80 1.8467 23.8 28.60
2 27.400 0.78 1.6356 22.7 25.85
3 33.928 4.50 1.6031 60.6 25.79
4 902.237 0.15 24.97
5 30.468 2.60 1.6204 60.3 24.38
6 163.714 (可変) 24.15
7 62.482 0.90 1.7725 49.6 17.42
8 8.767 3.65 13.43
9 -56.585 0.75 1.7725 49.6 13.37
10 19.670 2.40 13.02
11 18.101 3.00 1.9229 18.9 13.76
12 42.728 (可変) 13.22
13(絞り) ∞ (可変) 7.30
14* 8.433 2.70 1.5891 61.1 9.00
15 413.602 3.32 8.60
16 126.728 0.70 1.9037 31.3 8.10
17 8.905 0.60 7.90
18 18.544 1.70 1.4875 70.2 8.10
19 -16.066 (可変) 8.40
20 ∞ (可変) 8.30
21 13.046 2.30 1.7130 53.9 9.01
22 -24.861 0.73 1.6356 22.7 8.79
23 -9.512 0.80 1.6727 32.1 8.78
24 20.974 (可変) 8.33
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-6.56135e-001 A 4= 7.61281e-006 A 6= 2.28418e-007
A 8=-1.80542e-009 A10= 2.02947e-010

（従来例）
面番号 r d nd vd 有効面径
1 ∞ 1.50 1.8467 23.8 32.20
2 28.533 0.00 29.00
3 28.533 1.50 1.6343 23.3 30.40
4 40.000 0.00 30.40
5 40.000 4.60 1.6031 70.2 31.60
6 ∞ 31.60

次に本発明の光学系を撮影光学系として用い、それを有する本発明の光学機器であるデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例を図１３を用いて説明する。

図１３において、２０はカメラ本体、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(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。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｇ１ｊ 第１の光学要素、Ｇ２ｊ 第２の光学要素、Ｇ３ｊ 第３の光学要素、φ１ｊｅａ 第１の光学要素と第２の光学要素の接合面における第１の光学要素の有効面径、φ２ｊｅａ 第２の光学要素の有効面径、φ２ｊ 第２の光学要素の外径

Claims (11)

1. ３つ以上の光学要素が接合された複合型レンズであって、
   第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された有機複合物から成る第２の光学要素と、前記第２の光学要素に対して前記第１の光学要素とは反対側に配置される第３の光学要素と、を含み、
   前記複合型レンズの光軸を含む断面内において、前記第２の光学要素は、有効面径内の領域と有効面径外の領域との境界で曲率半径が変化する第１の面を有しており、
   前記断面内において、前記第１の光学要素の前記第２の光学要素との接合面における有効面径をφ１ｅａ、前記第２の光学要素の前記第１の面における有効面径をφ２ｅａ、前記第２の光学要素の外径をφ２、径φにおける第ｉの光学要素（ｉ＝１，２，３）の厚さをｔｉ（φ）、とするとき、
   φ１ｅａ≦φ２ｅａ＜φ２
   ｔ２（φ１ｅａ）／ｔ２（０）＜１．０
   ｔ２（φ１ｅａ）／｛ｔ１（φ１ｅａ）＋ｔ３（φ１ｅａ）｝＜０．２０
   なる条件を満足することを特徴とする複合型レンズ。
2. 前記断面内において、前記第２の光学要素は、前記有効面径φ２ｅａよりも外側で厚さの減少量が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１に記載の複合型レンズ。
3. 前記断面内における径φ２ｅｘｔが
   φ２ｅａ＜φ２ｅｘｔ≦φ２
   なる条件を満たすとき、
   ｄｔ２（φ２ｅａ）／ｄφ＜ｄｔ２（φ２ｅｘｔ）／ｄφ
   なる微分式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の複合型レンズ。
4. 前記接合面は、前記第１の面と接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合型レンズ。
5. φ１ｅａ／φ２≧０．８０
   なる条件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項に記載の複合型レンズ。
6. 前記第２の光学要素に接合された第４の光学要素を含み、前記第３の光学要素は前記第４の光学要素に接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合型レンズ。
7. 前記第３の光学要素は、前記第２の光学要素に接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合型レンズ。
8. 前記第３の光学要素は、前記第２の光学要素の前記第１の面に接合されていることを特徴とする請求項７に記載の複合型レンズ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の複合型レンズを有することを特徴とする光学系。
10. 前記第１及び第３の光学要素のいずれか一方を保持する保持手段を有することを特徴とする請求項９に記載の光学系。
11. 請求項９又は１０に記載の光学系と、該光学系からの光を受光する光電変換素子と、を有することを特徴とする光学機器。