CN100470291C - 光学系统和包含该光学系统的光学设备 - Google Patents

光学系统和包含该光学系统的光学设备 Download PDF

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Abstract

光学系统包含由作为通过在透明介质中散布无机微粒而制备的混合物的固体材料制成的光学构件。设置固体材料的透明介质和无机微粒以及无机微粒与透明介质的体积比，使得光学系统可以恰当地校正例如色差的象差。

Description

光学系统和包含该光学系统的光学设备
技术领域
本发明涉及光学系统和包含该光学系统的光学设备，例如银盐胶片照相机、数字静止图片照相机、摄像机、望远镜、双眼望远镜、投影仪和复印机。
背景技术
人们希望摄像设备中使用的光学系统，例如数字照相机和摄像机具有较短的光学总长度(从最靠近被摄物侧的透镜表面到像面的长度)。
通常，随着光学系统尺寸的降低，象差(尤其是色差，例如纵向色差和横向色差)容易降低光学性能。具体地，在降低了光学总长度的望远光学系统中，随着焦距增加，色差的出现也增加。
为了减少光学系统中色差的出现，具有异常部分色散(extraordinary partial dispersion)的材料通常被用作光学材料。
在望远光学系统中，色差可以在具有前透镜的单元中校正，其中旁轴边缘光线和旁轴主光线以相对光轴的较大高度穿过该前透镜。更具体地，使用具有正折光力、由例如萤石的具有异常部分色散(具有较大阿贝数)的低色散(dispersion)光学材料形成的透镜，以及具有负折光力、由高色散光学材料形成的透镜来校正色差。
这种望远光学系统已经在例如美国专利4,241,983(日本专利公布60-49883)，美国专利4,348,084(日本专利公布60-55805)以及美国专利6,115,188(日本专利特许公开11-119092)中公开。
旁轴边缘光线是指在整个光学系统的焦距规格化为1的情况下，与光学系统的光轴平行到达并且相对光轴的高度为1的旁轴光线。在下面的描述中，将被摄物描述为放置在光学系统的左边，并且从被摄物进入光学系统的光线被描述为从左到右穿行。
旁轴主光线是指在光学系统的焦距规格化为1的情况下，相对光轴成-45度角到达并且穿过入射光瞳和光学系统的光轴的交点的旁轴光线。在下面的描述中，当相对光轴入射角度处于顺时针方向时，入射角度被定义成正的，并且当入射角度处于逆时针方向时则为负。
美国专利5,731,907和5,638,215公开了使用表现出相对高色散和相对异常部分色散的液体材料的消色差光学系统。
在使用萤石等等作为光学材料的望远光学系统中，如上述三个专利文献中所公开的，通过设置相对较大的光学总长度，可以轻易地校正色差。相反，降低的光学总长度可以导致色差的经常出现，并且使得难以校正色差。
这是由于这类望远光学系统使用例如萤石的光学材料，其具有低色散以及异常部分色散，以便简单地降低出现在具有正折光力的前透镜单元中的色差。为了校正伴随例如使用具有高阿贝数的低色散玻璃(例如萤石玻璃)的透镜系统中光学总长度的降低而出现的光学系统的色差，有必要大量改变透镜表面的折光力。因此，难于恰当地校正色差和因增加折光力而出现的其它象差，例如球形象差，慧差和象散。
在上述引用的专利文献中公开的液体材料需要一种把它包在其中的结构。这使得使用这种材料制造光学系统复杂化。另外，液体材料对环境的承受能力不足，并且其例如折射系数和色散的性质随温度而变化。此外，液体材料未形成与空气的界面，并且因此难于充分地校正色差。
发明内容
本发明提供了环境承受能力强的光学系统，其可以校正包含色差的象差，并且可以容易地制造。
光学系统包含作为混合物的固体材料，其中无机微粒被散布在透明介质中。光学构件具有光线入射侧和光线退出侧的折射表面。该固体材料满足下列表达式：
-2.100×10-3·vd+0.693<θgF；
0.555<θgF<0.9；
vdp<35；
vdn<30；以及
Vn<0.35.
在表达式中，vdp表示透明介质的阿贝数，vdn表示无机微粒的阿贝数，vd表示混合物的阿贝数，θgF表示混合物的部分色散比(partialdispersion ratio)，并且Vn表示无机微粒与透明介质的体积比。
当混合物的部分色散比是θgd时，混合物可满足下列表达式：
-2.407×10-3·vd+1.420<θgd；以及
1.255<θgd<1.67.
在这些表达式中，阿贝数vd，部分色散比θgF和θgd被定义如下：
vd＝(Nd-1)/(NF-NC)；
θgd＝(Ng-Nd)/(NF-NC)；以及
θgF＝(Ng-NF)/(NF-NC)，
其中Ng，Nd，NF和NC分别表示固体材料针对g线(波长：435.8纳米)的折射系数，针对F线(波长：486.1纳米)的折射系数，针对d线(波长：587.6纳米)的折射系数以及针对C线(波长：656.3纳米)的折射系数。
根据下面参考附图对示例性实施例的描述会明白本发明的其它特性。
附图说明
图1是基于本发明的例1的光学系统的剖视图。
图2是例1的光学系统的象差的图形表示。
图3是基于本发明的例2的光学系统的剖视图。
图4是例2的光学系统的象差的图形表示。
图5是基于本发明的例3的光学系统的剖视图。
图6是例3的光学系统的象差的图形表示。
图7是基于本发明的例4的光学系统的剖视图。
图8是例4的光学系统的象差的图形表示。
图9是基于本发明的例5的光学系统的剖视图。
图10是例5的光学系统的象差的图形表示。
图11是基于本发明的例6的光学系统的剖视图。
图12是例6的光学系统的象差的图形表示。
图13是基于本发明的例7的光学系统的剖视图。
图14是例7的光学系统的象差的图形表示。
图15是基于本发明的例8的光学系统的剖视图。
图16是例8的光学系统的象差的图形表示。
图17是示出降低透镜厚度的效果的曲线图。
图18是摄像设备的示意图。
图19是示出阿贝数和部分色散比之间的关系的图形表示。
图20是示出阿贝数和部分色散比之间的关系的图形表示。
具体实施方式
现在使用例子进一步描述本发明的光学系统。每个例子的光学系统可被用于摄像设备，例如数字静止图片照相机或摄像机，和银盐胶片照相机，观察设备(例如望远镜和双眼望远镜)，以及光学设备(例如复印机和投影仪)。
图1是基于例1的光学系统的透镜的剖视图。图2示出聚焦在无穷远处的例1的光学系统的象差。
图3是基于例2的光学系统的透镜的剖视图。图4示出聚焦在无穷远处的例2的光学系统的象差。
图5是基于例3的光学系统的透镜的剖视图。图6示出聚焦在无穷远处的例3的光学系统的象差。
图7是基于例4的光学系统的透镜的剖视图。图8示出聚焦在无穷远处的例4的光学系统的象差。
图9是基于例5的光学系统的透镜的剖视图。图10示出聚焦在无穷远处的例5的光学系统的象差。
图11是基于例6的光学系统的透镜的剖视图。图12示出聚焦在无穷远处的例6的光学系统的象差。
图13是基于例7的光学系统的透镜的剖视图。图14示出聚焦在无穷远处的例7的光学系统的象差。
图15是基于例8的光学系统的透镜的剖视图。图16示出聚焦在无穷远处的例8的光学系统的象差。
在图1，3，5，7，9，11，13和15的每个剖视图中，前端(例如照相机的光学拍摄系统的物侧，或例如液晶投影仪的投影光学系统的屏幕侧或放大侧)在左边，并且后端(光学拍摄系统的像侧，投影光学系统的显示面板侧或缩小侧)在右边。
在透镜的剖视图中，OL表示光学系统，GNL1表示由以后描述的固体材料制成的光学构件(透镜)，SP表示孔径光阑，并且IP表示像面。当光学系统被用作摄像机或数字静止图片照相机的光学拍摄系统时，像面IP是例如CCD传感器或CMOS传感器的固态摄像元件(光电转换元件)的摄像区。当光学系统被用作银盐胶片照相机的光学拍摄系统时，IP是胶片表面。
在图2，4，6，8，10，12，14和16中示出的象差的图形表示中，d和g分别表示d线和g线。ΔM和ΔS分别表示d线的子午像面和弧矢像面。由g线表示横向色差。Fno表示F数并且ω表示半视场角(半视角)。
各个例子的每个光学系统在光路中包含由具有高色散和高部分色散比的固体材料制成的折射光学构件。换言之，光学构件具有折光力并且由具有高色散和高部分色散比的固体材料制成。
这里使用的折射光学构件是指例如通过折射产生折光力的折射透镜，其不包含通过衍射产生折光力的衍射光学元件。
固体材料在使用光学系统的环境中处于固态，并且在使用光学系统之前可以处于任何状态。例如，固体材料可以在制造之前处于液体状态，并且液体状态可以被固化成固体材料。
各个例子的每个光学系统中使用的光学构件在光线入射侧和光线退出侧具有折射表面，并且至少一个折射表面具有折光力。固体材料是混合物，其中具有阿贝数vdn的无机微粒被散布在具有阿贝数vdp的透明介质中。混合物具有阿贝数vd，和部分色散比θgF。光学构件由在正常压力和温度下处于固态的材料制成，并且满足下列条件表达式(1)，(2)，(3)和(4)：
-2.100×10-3·vd+0.693<θgF           (1)
0.555<θgF<0.9                        (2)
vdp<35                               (3)
vdn<30                               (4)
每个例子在光路中使用由满足条件表达式(1)和(2)的固体材料制成的折射光学构件，使得色差可以在从g线到C线的大范围波长中被适当校正。
另外，混合物包含满足条件表达式(3)和(4)的高色散材料，使得光学构件的厚度可以被降低。
满足条件表达式(1)和(2)的混合物也可以满足下列条件表达式(5)和(6)：
-2.407×10-3·vd+1.420<θgd        (5)
1.255<θgd<1.67                    (6)
满足条件表达式(5)和(6)以及条件表达式(1)和(2)的混合物可以校正g线和d线之间的大范围波长中的色差。因而，色差可以在从g线到C线的大范围波长中被精确地校正。
从色差的校正和混合物的准备的角度看，无机微粒与透明介质的体积比Vn最好满足：
Vn<0.35             (7)
更优选的是，体积比Vn的范围如下：
0.02<Vn<0.32         (7a)
满足条件表达式(1)，(2)，(3)和(4)的固体材料(此后可以被称作光学材料)可以是通过在合成树脂中散布无机氧化物纳米微粒来制备的混合物。
这里使用的无机微粒的例子包含无机氧化物，例如TiO2(Nd＝2.757，vd＝9.53)，Nb2O5(Nd＝2.367，vd＝14.0)，ITO(Nd＝1.8581，vd＝5.53)，Cr2O3(Nd＝2.2178，vd＝13.4)，和BaTiO3(Nd＝2.4362，vd＝11.3)。
在这些无机氧化物中，优选地以适当体积比在UV可固化树脂(Nd＝1.635，vd＝22.7，θgF＝0.69)或聚N乙烯基咔唑(Nd＝1.696，vd＝17.7，θgF＝0.69)中散布TiO2(Nd＝2.757，vd＝9.53，θgF＝0.76)微粒。因而，所得到的光学材料满足条件表达式(1)，(2)，(3)以及(4)。
光学材料未被特别限制，只要它满足条件表达式(1)，(2)，(3)以及(4)。
TiO2被用于各种应用。在光学领域中，TiO2被用作例如消反射涂层的光学薄膜的蒸汽沉积材料。在其它应用中，它被用作光催化剂以及白色素(white pigment)。TiO2微粒被用于化妆品制备。
从散射方面考虑，散布在树脂中的TiO2微粒(无机氧化物纳米微粒)具有大约2到50纳米的平均微粒大小。可以把分散剂加到TiO2微粒上以防止结块。
其中散布TiO2的介质可以是聚合物。通过光致聚合作用或热聚合能够用模具使聚合物成形，并且因而适于大量生产。
优选地，聚合物具有相对高的部分色散比或相对低的阿贝数，或者两者兼有。这种聚合物包含聚N乙烯基咔唑，苯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯(压克力)。
在下面描述的例子中，UV可固化树脂和聚N乙烯基咔唑被用作其中散布TiO2微粒的聚合物(基质聚合物(host polymer))。
然而，基质聚合物不限于此。
可以根据由众所周知的Drude等式导出的下列等式计算包含纳米微粒的混合物的色散特性(折射系数N(λ))。
具体地，波长λ处的折射系数N(λ)可以被表示为：
N(λ)＝[1+V{NTiO 2(λ)-1}+(1-V){NP 2(λ)-1}]1/2
在等式中，λ表示所使用的波长，NTiO表示TiO2的折射系数，NP表示聚合物的折射系数，并且V表示TiO2微粒与聚合物的体积分数(volume fraction)。
优选地，满足条件表达式(1)，(2)，(3)以及(4)的光学材料进一步满足下列表达式：
|dn/dT|<2.5×10-4(1/℃)          (8)
其中|dn/dT|表示对于0到40℃范围内的温度，d线的折射系数的变化的绝对值。
如果|dn/dT|值在条件表达式(8)的范围外，则难于在0到40℃的范围中保持良好的光学特征。
在每个实施例中，由满足条件表达式(1)，(2)，(3)以及(4)的光学材料制成的折射光学构件被用作光学系统中的透镜或透镜表面的折射层。
由光学材料制成的折射光学构件的至少一个折射表面可以是非球面的。因而，例如球面色差(spherical aberration of color)的色差光斑(chromatic aberration flare)可以被适当地校正。同样，如果在光学构件和例如空气的环境，或具有相对低折射系数的光学材料之间形成界面，则可以通过略微改变界面的曲率来实现色差的相对大的变化。
现在描述在光学系统中如何使用具有折光力、由具有高部分色散比的光学材料制成的折射光学构件来校正象差。
在光学材料的折射系数(色散特性)的波长相关性中，阿贝数表示色散曲线的总梯度，并且部分色散比表示色散曲线的曲度(degree ofcurvature)。
通常，光学材料在短波长侧的折射系数比长波长侧的折射系数高(正阿贝数)，并且其色散曲线具有凹陷形状(正部分色散比)。随着波长降低，波长的折射系数的变化变大。同样，随着光学材料具有更低阿贝数以及更高色散，部分色散比提高，并且色散曲线的凹陷曲率变大。
表示由具有高部分色散比的光学材料制成的透镜表面的色差系数的波长相关性的曲线在短波长侧具有的曲率比使用具有低部分色散比的光学材料的情况下的曲率更大。
另一方面，表示由具有低部分色散比的光学材料制成的透镜表面的色差系数的波长相关性的曲线在整个波长范围上具有几乎平直的形状。
当对照阿贝数画出时，普通光学材料的部分色散比具有基本上直线的关系。具有偏离这个直线关系的特性的光学材料是表现出异常部分色散特性的光学材料。
例如，已知低色散萤石是具有异常部分色散的光学材料。然而，具有异常部分色散的低色散光学材料在部分色散比对照阿贝数方面也表现出基本相同的变化。
当具有异常部分色散的光学材料被用作具有折光力的透镜时，表示透镜表面的色差系数的波长相关性的曲线与使用普通玻璃材料的情况比较提高了线性(降低了部分色散比)或提高了曲率(提高了部分色散比)。
在各例子中，通过使用由具有比普通玻璃材料更高的部分色散比的光学材料(从异常部分色散材料中选择)制成的折射光学构件在整个波长范围上校正色差。
将具有比普通玻璃材料低的部分色散比的光学材料用作透镜和将具有较高部分色散比的光学材料用作透镜之间的差别在于，表示透镜表面处的色差系数的波长相关性的曲线分别提高或降低短波长侧的曲率。
短波长侧的曲率起因于光学材料的色散曲线的曲率。为了简单，现在描述对d线具有相同折射系数和阿贝数的光学材料。假定使用具有相同折光力的三种材料：一种具有高部分色散比；一种具有正常部分色散比(普通光学材料)；并且另一种具有低部分色散比。当短波长侧和长波长侧之间三种材料的色差系数的差由ΔNH，ΔNM和ΔNL表示时，下列关系成立：
ΔNH>ΔNM>ΔNL>0        (a)
现在描述包含两个透镜的光学系统，这两个透镜之一由异常部分色散材料制成。
假定在相同轴上提供具有相同折光力的两个透镜，一个透镜由具有正常部分色散比的材料制成，并且另一个透镜由具有低部分色散比的材料制成。在这种情况下，短波长侧和长波长侧之间光学系统的色差系数的差由ΔNM+ΔNL表示。这个数值与具有正常部分色散比的材料被用于两个透镜的情况相比低ΔNM-ΔNL。
换言之，与具有正常部分色散比的材料被用于两个透镜的情况比较，可以降低色差。
现在描述其中光学系统包含由具有正常部分色散比的材料制成的透镜和由具有高部分色散比的材料制成的透镜的组合的情况。短波长侧和长波长侧之间光学系统的色差系数的差由ΔNM+ΔNH表示。
这个数值比具有正常部分色散比的材料被用于两个透镜的情况高ΔNH-ΔNM。这意味着如果具有低部分色散比、表现出较小曲率的材料可以降低短波长侧的色差，则具有高部分色散比、表现出较大曲率的材料提高短波长侧的色差。然而，这适用于把具有高部分色散比的材料和具有低部分色散比的材料用于相同折光力的情况。
在这种状态下，由具有高部分色散比的材料制成的透镜的折光力的符号被反置。换言之，两个透镜中的一个的折光力的符号在透镜由具有高部分色散比的材料制成时被反置。与具有正常部分色散比的材料被用于两个透镜的情况比较，具有高部分色散比的材料可以将短波长侧的象差降低ΔNH-ΔNM。
即使组合具有正常部分色散比的材料，仍然难于同时校正表示整个波长范围上色差系数的波长相关性的曲线的曲率分量和梯度分量。通过恰当地使用比具有正常部分色散比的玻璃材料更加降低短波长侧曲率分量、具有低部分色散比的材料，可以校正色差。
从降低短波长侧的色差的角度看，通过将具有高部分色散比的材料用于符号与具有低部分色散比的材料相反的折光力，能够产生相同的效果。
具有高部分色散比和低部分色散比的材料被用于不同折光力意味着在短波长侧之外的波长范围上，透镜甚至产生相反效果。
为了平衡，以相反的方式选择光学系统的其它玻璃材料。
下面将利用望远透镜系统中的消色差效果来进一步对此进行详细描述，该望远透镜系统包含由具有高部分色散比的材料制成的折射光学部分GNL和由具有正常部分色散比的材料制成的折射光学部分G。
望远透镜系统按从物侧到像侧的顺序包含具有正折光力的前端透镜单元和具有负折光力的后端透镜单元。望远透镜系统具有短于焦距的光学总长度。
与把折射光学部分G的色差校正到某种程度的状态比较，构成折射光学部分G的负透镜由具有相对较高部分色散比的材料制成。
通常，具有高部分色散比的材料也具有高色散。因此，表示折射光学部分G的色差系数的波长相关性的曲线在总梯度方面发生变化，同时增加曲率。
在这种状态下，折光力被赋予折射光学部分GNL，并且构成折射光学部分G的正透镜由具有相对较高色散的材料制成。
然而，在折射光学部分GNL由对照阿贝数表现出恒定部分色散比的普通光学材料形成的情况下，折射光学部分GNL同时对折射光学部分G的象差系数的波长相关性的曲率分量和梯度分量有相同程度的贡献。因此，这些分量不能被同时消除。
另一方面，在折射光学部分GNL由具有比普通材料高的部分色散比的材料形成的情况下，折射光学部分GNL主要对表示折射光学部分G的色差的波长相关性的整个曲线的曲率分量有贡献。因此，只有曲率分量能够被消除。
结果，折射光学部分GNL能够主要只消除折射光学部分G的色差的波长相关性的曲率分量，而折射光学部分G的正透镜只消除梯度分量。
如果折射光学部分GNL具有较小阿贝数绝对值，即，具有高色散，则色差可以被有利地独立校正。下面将利用透镜表面处的纵向色差系数和横向色差系数来进一步对此进行描述。
当折射物表面处的折光力变化是Δψ时，在透镜表面处的纵向色差系数的变化ΔL和横向色差系数的变化ΔT由下式表示：
ΔL∝Δψ/v     (b)
ΔT∝Δψ/v     (c)
从表达式(b)和(c)可知，随着阿贝数v的绝对值的降低(即，随着色散的提高)，针对透镜表面处折光力变化Δψ的纵向和横向色差系数变化ΔL和ΔT提高。
因此，通过使用具有较小阿贝数v绝对值，或具有高色散的材料，为获得期望色差而对折光力进行改变可以较小。
这在象差理论上意味着可以控制色差，而无需较大地影响例如球面象差、慧差和象散的其它象差，并且加强了校正色差的独立性。
相反，使用具有低色散(或具有高阿贝数v)的材料提高了为获得期望色差而对折光力进行的改变。因此，球面象差和其它象差被较大地改变，并且校正色差的独立性被降低。为了校正象差，重要的是通过由高色散材料形成的折射透镜来限定构成光学系统的透镜的至少一个透镜表面。
结合普通光学材料来使用折射光学部分GNL。因此，折射光学部分GNL的材料需要具有不同于普通光学材料的部分色散比，但是非常大的不同是不适合的。
如果使用由部分色散比大大地不同于普通光学材料的材料形成的透镜，则表示透镜表面处色差系数的波长相关性的曲线的曲率在短波长侧被特别提高。为了消除提高的曲率，需要加强其它透镜的折光力。最终，例如球面象差、慧差和象散的象差被大大地影响并且变得难于校正。
因而，重要的是折射光学部分GNL的材料具有比普通光学材料高的部分色散比，并且部分色散比未过分不同于普通光学材料。
为例子的光学系统指定的条件表达式(1)和(2)表示阿贝数vd和部分色散比θgF之间的关系，以根据上述原理恰当地校正色差。
为了更恰当地校正色差，条件表达式(1)的数值范围可以被设置如下：
-2.100×10-3·vd+0.693<θgF<
                                -1.231×10-3·vd+0.900  (1a)
优选地，范围可以被设置如下：
-2.100×10-3·vd+0.693<θgF<
                               -1.389×10-3·vd+0.823  (1b)
更优选地，范围可以被设置如下：
-1.682×10-3·vd+0.700<θgF<
                                -1.682×10-3·vd+0.756  (1c)
当条件表达式(1)，(1a)，(1b)或(1c)成立时，条件表达式(2)的数值范围可以被设置如下，使得色差可以被更恰当地校正：
0.555<θgF<0.86  (2a)
优选地，范围可以被设置如下：
0.555<θgF<0.80  (2b)
为了更恰当地校正色差，条件表达式(5)的数值范围可以被设置如下：
-2.407×10-3·vd+1.420<θgd<
                              -1.152×10-3·vd+1.651  (5a)
优选地，范围可以被设置如下：
-2.407×10-3·vd+1.420<θgd<
                                -1.865×10-3·vd+1.572  (5b)
更优选地，范围可以被设置如下：
-2.076×10-3·vd+1.426<θgd<
                                -2.076×10-3·vd+1.512  (5c)
当条件表达式(5)，(5a)，(5b)或(5c)成立时，条件表达式(6)的数值范围可以被设置如下以更恰当地校正色差：
1.255<θgd<1.61    (6a)
优选地，范围可以被设置如下：
1.255<θgd<1.54   (6b)
现在描述透镜厚度、阿贝数和部分色散比间的关系。
折射光学部分GNL的折射表面具有折光力ψ。为了恰当地校正色差，折光力ψ、阿贝数v和部分色散比θ间的关系如下：
ψ∝v/Δθ   (d)
在表达式(d)中，Δθ表示折射光学部分GNL和普通玻璃材料之间在相同阿贝数处的部分色散比的差。Δθ也被用作表示普通玻璃材料的特性的数值，并且通常被表示成相对标准线的差，如下：
ΔθgF＝θgF(GNL)-(0.6438-1.682×10-3·vd)   (e)
Δθgd＝θgd(GNL)-(1.3647-2.076×10-3·vd)    (f)
其中θgF(GNL)和θgd(GNL)表示折射光学部分GNL的部分色散比。
等式(d)明确表明随着阿贝数v的降低(色散提高)，或部分色散比的差Δθ的提高，折射光学部分GNL的折光力ψ降低。
在光学系统中，随着透镜的折光力的降低，沿着光轴的透镜的中央厚度(正透镜沿光轴的中央厚度，负透镜沿光轴的外围厚度)降低。为了降低透镜的厚度，透镜具有高色散以及较大的部分色散比差Δθ。
满足条件表达式(1)和(2)的混合物是可获得的，并且通过在合成树脂中散布作为高色散光学材料的某些树脂或无机氧化物纳米微粒来制备混合物。
然而，为了获得较高色散材料，优选地在固有地具有高色散的合成树脂中散布具有更高色散的无机氧化物纳米微粒。基于这个原理，提供条件表达式(3)和(4)以通过在合成树脂中散布无机氧化物纳米微粒来获得高色散光学材料。
为了获得具有较高色散的光学材料，由条件表达式(3)表示的vdp的范围如下：
vdp<30        (3a)
优选地，范围被设置如下：
vdp<25      (3b)
更优选地，范围可以被设置如下：
vdp<20      (3c)
为了获得具有较高色散的光学材料，由条件表达式(4)表示的vdn的范围如下：
vdn<25      (4a)
优选地，范围可以被设置如下：
vdn<20      (4b)
更优选地，范围可以被设置如下：
vdn<15      (4c)
现在描述混合物中无机氧化物纳米微粒和合成树脂的比例。由于树脂和无机氧化物纳米微粒通常具有不同于彼此的特性，所以通过改变无机氧化物纳米微粒与合成树脂的混合比来改变部分色散比的差Δθ。如上所述，大的部分色散比差Δθ允许透镜厚度的降低。
然而，由于结合其它玻璃材料来校正色差，所以部分色散比的非常大的差Δθ使其难于产生良好特性。相反，部分色散比的较小的差Δθ使其难于校正色差。因此，优选地在合成树脂中散布无机氧化物纳米微粒，使得部分色散比的差Δθ在某个范围内。
无机氧化物纳米微粒与合成树脂的体积比Vn越高，则光学材料具有的色散能力也越高。因此，可以降低透镜的厚度。然而，如果无机氧化物纳米微粒的体积比Vn被提高，则阿贝数v的变化被降低，并且对照体积比Vn的透镜厚度改变也被降低。
图17是示出透镜厚度随体积比Vn的变化的图形表示。由通过在合成树脂中散布无机氧化物纳米微粒而制备的混合物形成的折射光学部分GNL被用于焦距为300毫米的望远透镜。图17表示无机氧化物纳米微粒的体积比Vn和折射光学部分GNL的中央厚度之间的关系。
在这种情况下，TiO2微粒(Nd＝2.757，vd＝9.53，θgF＝0.76)被用作无机氧化物微粒，并且UV可固化树脂(Nd＝1.635，vd＝22.7，θgF＝0.69)被用作透明介质，或合成树脂。
在图17中，垂直轴表示具有TiO2体积比Vn的折射光学部分GNL与具有为0的TiO2体积比Vn的折射光学部分GNL的厚度比，并且水平轴表示TiO2体积比Vn。图17表示当TiO2体积比Vn提高时，折射光学部分GNL的厚度降低，并且尤其当TiO2体积比Vn是30％或更多时，厚度的变化度逐渐变小。
图17还表示对照体积比Vn的整个光学系统的远距照相比的变化。通过用折射光学部分GNL恰当地校正色差，降低这个光学系统的光学总长度。远距照相比的变化表示折射光学部分GNL校正色差的能力，并且当远距照相比被降低时这个能力提高。图17表示当TiO2体积比Vn被提高时，远距照相比提高，即折射光学部分GNL校正色差的能力降低。
如果散布在合成树脂中的无机氧化物纳米微粒的体积比Vn被过度地提高，则微粒变得易于凝聚。用作光学材料的微粒的凝聚不利地导致光线散射。
基于上述描述，条件表达式(7)表示对具有降低折射光学部分GNL厚度的效果，校正色差的能力，以及恰当地控制微粒的结块的效果的光学材料的要求。
为了获得更好的光学材料，由条件表达式(7)表示的Vn的范围如下：
0.03<Vn<0.2      (7b)
更优选地，范围可以被设置如下：
0.03<Vn<0.15      (7c)
现在描述使用由满足条件表达式(1)，(2)，(3)以及(4)的光学材料形成的光学构件的光学系统的例子。在例子中，满足条件表达式的光学材料是通过在充当基质聚合物的UV可固化树脂或聚N乙烯基咔唑中散布TiO2而制备的散布有TiO2微粒的材料。
在表格1中示出对应于下述例1到8的数值例1到8中使用的光学材料(散布有TiO2微粒的材料)的光学常数。在表格2中独立地示出UV可固化树脂、聚N乙烯基咔唑以及TiO2的光学常数。
现在描述例子的特征。
在图1示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例1中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜由通过在UV可固化树脂中散布体积占3％的TiO2微粒而制备的材料形成。在图1中，由这个散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例1的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1是布置在物侧的、旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过的折射光学构件。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。
数值例1的光学系统是远距照相比为0.677的非常紧凑的望远透镜系统。
透镜GNL1的中央厚度为大约3.1毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的66％。
在图3示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例2中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜由通过在UV可固化树脂中散布体积占7％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图3中，由这个散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例2的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例2的光学系统是远距照相比为0.678的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约2.3毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的48％。
在图5示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例3中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在UV可固化树脂中散布体积占15％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图5中，由这个散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例3的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例3的光学系统是远距照相比为0.678的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约1.6毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的33％。
在图7示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例4中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在UV可固化树脂中散布体积占30％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图7中，由这个散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例4的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例4的光学系统是远距照相比为0.678的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约1.1毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的23％。
在图9示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例5中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在聚N乙烯基咔唑中散布体积占3％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图9中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例5的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例5的光学系统是远距照相比为0.685的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约3.0毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的72％。
在图11示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例6中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在聚N乙烯基咔唑中散布体积占7％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图11中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例6的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例6的光学系统是远距照相比为0.683的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约2.2毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的54％。
在图13示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例7中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在聚N乙烯基咔唑中散布体积占15％的TiO2微粒而制备的混合物形成。
在图13中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例7的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例7的光学系统是远距照相比为0.682的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约1.6毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的38％。
在图15示出的光学系统(望远透镜系统)的数值例8中，焦距为300毫米的望远透镜系统的透镜是由通过在聚N乙烯基咔唑中散布体积占30％的TiO2微粒而制备的混合物形成。在图15中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜(层)由GNL1表示。
在数值例8的光学系统中，由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1被布置在物侧，其中旁轴边缘光线在相距光轴的相对较大高度上穿过。由散布有TiO2微粒的材料形成的透镜GNL1具有正折光力。透镜GNL1主要校正纵向色差。数值例8的光学系统是远距照相比为0.680的非常紧凑的望远透镜系统。透镜GNL1的中央厚度为大约1.1毫米，其大约是由不包含TiO2微粒的材料形成的透镜的厚度的27％。
在下面示出数值例1到8的具体数据。在每个数值例中，i表示从物侧计数的透镜表面的编号。Ri表示第i个透镜表面(第i个表面)的曲率半径；Di表示第i个表面和第i+1个表面之间的距离；并且Ni和vi分别表示第i个光学构件(除了由树脂或散布有TiO2微粒的材料形成的透镜或层)针对d线的折射系数和阿贝数。透镜GNLj针对d线的折射系数和阿贝数被分别作为NGNLj和vGNLj(j＝1，2，...)单独示出。f表示焦距；Fno表示F数；并且ω表示半视场角。
非球面形状由下式表示：
x ( h ) = ( 1 / R ) h 2 1 + { 1 - ( 1 + k ) ( h / R ) 2 } + Bh 4 + Ch 6 + Dh 8 + Eh 10 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot;
其中x表示在光轴方向相对表面顶点的位移；h表示在垂直于光轴的方向相距光轴的高度；R表示旁轴曲率半径；k表示锥形常数；并且B，C，D，E，...是各个阶的非球面系数。
每个非球面系数中的＂E±XX＂表示＂×10±XX＂。
数值例1到4均使用由通过在充当基质聚合物的UV可固化树脂中散布体积占3％到30％的TiO2而制备的固体材料形成的透镜。数值例5到8均使用由通过在充当基质聚合物的聚N乙烯基咔唑中散布体积占3％到30％的TiO2而制备的固体材料形成的透镜。根据上述Drude等式计算这些散布有TiO2微粒的材料的折射系数。
表格1表示混合物或固体材料针对d，g，C和F线的折射系数、阿贝数以及部分色散比，其中该混合物或固体材料包含在UV可固化树脂或聚N乙烯基咔唑中体积占3％到30％的TiO2微粒。
表1
 
例1 例2 例3 例4
3％ TiO<sub>2</sub>-UV可固化树脂 7％ TiO<sub>2</sub>-UV可固化树脂    15％ TiO<sub>2</sub>-UV可固化树脂 30％ TiO<sub>2</sub>-UV可固化树脂
d线折射系数 1.68015 1.73783 1.84780 2.03807
g线折射系数 1.73168 1.80408 1.94081 2.17412
C线折射系数 1.67078 1.72608 1.83168 2.01482
F线折射系数 1.70634 1.77118 1.89422 2.10562
vd 19.1 16.4 13.6 11.4
θgd 1.449 1.469 1.487 1.498
θgF 0.713 0.730 0.745 0.754
vdp(条件表达式3) 22.7 22.7 22.7 22.7
vdn(条件表达式4) 9.5 9.5 9.5 9.5
Vn(条件表达式7) 0.03 0.07 0.15 0.30
 
例5 例6 例7 例8
3％ TiO<sub>2</sub>-聚N乙烯基咔唑 7％ TiO<sub>2</sub>-聚N乙烯基咔唑 15％ TiO<sub>2</sub>-聚N乙烯基咔唑  30％ TiO<sub>2</sub>-聚N乙烯基咔唑 
d线折射系数 1.73722 1.79083 1.89349 2.07231
g线折射系数 1.80344 1.87028 1.99726 2.21582
C线折射系数 1.72492 1.77641 1.87515 2.04748
F线折射系数 1.77104 1.83106 1.94556 2.14383
vd 16.0 14.5 12.7 11.1
θgd 1.436 1.454 1.474 1.490
θgF 0.703 0.718 0.734 0.747
vdp(条件表达式3) 17.7 17.7 17.7 17.7
vdn(条件表达式4) 9.5 9.5 9.5 9.5
Vn(条件表达式7) 0.03 0.07 0.15 0.30
表2
 
UV可固化树脂 聚N乙烯基咔唑 TiO<sub>2</sub>
d线折射系数 1.63555 1.69591 2.75753
g线折射系数 1.67532 1.75164 3.03431
C线折射系数 1.62807 1.68528 2.71051
F线折射系数 1.65604 1.72465 2.89478
vd 22.7 17.7 9.5
θgd 1.422 1.415 1.502
θgF 0.689 0.686 0.757
  (数值例1)
     f＝ 294           Fno＝ 4.14      2ω＝8.42°
  R1＝  ∞                      D1＝  3.30     N1＝     1.58600     v1＝     58.6
  R2＝  ∞                      D2＝  0.15
  R3＝  162.690                 D3＝  8.21     N2＝     1.55890     v2＝     64.0
  R4＝  -251.172                D4＝  0.15
  R5＝  66.606                  D5＝  8.75     N3＝     1.60481     v3＝     61.1
  R6＝  265.183                 D6＝  3.14     NGNL 1＝ 1.68015     vGNL 1＝ 19.1
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ -532.002    (非球面)     D7＝  0.57
　R8＝  -383.453                D8＝  3.40     N4＝     1.85000     v4＝     23.0
　R9＝  104.191                 D9＝  0.15
　R10＝ 48.321                  D10＝ 7.57     N5＝     1.49985     v5＝     62.6
　R11＝ 107.313                 D11＝ 5.35
　R12＝ 46.458                  D12＝ 3.00     N6＝     1.88500     v6＝     41.0
　R13＝ 33.368                  D13＝ 11.75
　R14＝ ∞       (孔径光阑)     D14＝ 4.00
　R15＝ 187.724                 D15＝ 2.78     N7＝     1.80157     v7＝     24.3
　R16＝ -316.556                D16＝ 2.00     N8＝     1.88500     v8＝     41.0
　R17＝ 81.708                  D17＝ 31.91
　R18＝ 69.788                  D18＝ 1.60     N9＝     1.85000     v9＝     23.0
　R19＝ 23.904                  D19＝ 6.34     N10＝    1.61148     v10＝     35.5
　R20＝ -104.831                D20＝ 0.15
　R21＝ 87.745                  D21＝ 3.69     N11＝    1.85932     v11＝     26.1
　R22＝ -59.288                 D22＝ 1.50     N12＝    1.78000     v12＝     50.0
　R23＝ 26.884                  D23＝ 8.31
　R24＝ -37.061                 D24＝ 1.50     N13＝    1.78000     v13＝     50.0
　R25＝ -106.602                D25＝ 0.16
　R26＝ 50.963                  D26＝ 11.04    N14＝    1.50384     v14＝     60.8
　R27＝ -18.774                 D27＝ 1.80     N15＝    1.48700     v15＝     70.4
　R28＝ -92.230
非球面系数
        K               B               C               D               E
第7面   -2.048601Ef01   4.397810E-09    -1.499800E-11   1.168120E-15    1.003050E-19
  (数值例2)
     f＝ 294        Fno＝4.14     2ω＝8.42°
  R1＝  ∞                   D1＝  3.30      N1＝     1.58600     v1＝     58.6
  R2＝  ∞                   D2＝  0.15
  R3＝　162.822              D3＝  8.27      N2＝     1.56698     v2＝     63.4
  R4＝　-245.139             D4＝  0.15
  R5＝　65.334               D5＝　9.28      N3＝     1.57869     v3＝     62.6
  R6＝　330.305              D6＝　2.27      NGNL 1＝ 1.73783     vGNL 1＝ 16.4
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ -999.417  (非球面)    D7＝　0.73
  R8＝  -493.828             D8＝　3.40      N4＝     1.85000     v4＝     23.0
  R9＝  99.171               D9＝　0.15
  R10＝ 47.904               D10＝ 7.65      N5＝     1.50541     v5＝     59.9
  R11＝ 106.822              D11＝ 5.14
  R12＝ 45.129               D12＝ 3.00      N6＝     1.88500     v6＝     41.0
  R13＝ 32.982               D13＝ 11.93
  R14＝ ∞ r    (孔径光阑)   D14＝ 4.00
  R15＝ 183.761              D15＝ 2.82      N7＝     1.79561     v7＝     24.5
  R16＝ -309.083             D16＝ 2.00      N8＝     1.88500     v8＝     41.0
  R17＝ 81.708               D17＝ 31.89
  R18＝ 69.022               D18＝ 1.60      N9＝     1.85000     v9＝     23.0
  R19＝ 23.838               D19＝ 6.36      N10＝    1.61050     v10＝    35.6
  R20＝ -104.944             D20＝ 0.15
  R21＝ 87.987               D21＝ 3.70      N11＝    1.85934     v11＝    26.2
  R22＝ -58.833              D22＝ 1.50      N12＝    1.78000     v12＝    50.0
  R23＝ 26.904               D23＝ 8.30
  R24＝ -36.998              D24＝ 1.50      N13＝    1.78000     v13＝    50.0
  R25＝ -107.405             D25＝ 0.17
  R26＝ 51.424               D26＝ 11.05     N14＝    1.50479     v14＝    60.9
  R27＝ -18.723              D27＝ 1.80      N15＝    1.48700     v15＝    70.4
  R28＝ -91.072
非球面系数
        k                B              C               D              E
第7面   -8.069647E+01    1.762750E-08   -1.363130E-11   4.711310E-16   1.804270E-19
  (数值例3)
     f＝ 294       Fno＝4.14    2ω＝8.42°
  R1＝  ∞                    D1＝　3.30   N1＝    1.58600    v1＝    58.6
  R2＝　∞                    D2＝　0.15
  R3＝　160.801               D3＝　8.29   N2＝    1.58618    v2＝    62.2
  R4＝　-247.973              D4＝　0.15
  R5＝　64.636                D5＝　9.65   N3＝    1.56785    v3＝    63.4
  R6＝　409.693               D6＝　1.57   NGNL 1＝1.84780    vGNL 1＝13.6
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ -4177.366   (非球面)   D7＝　0.93
  R8＝　-597.305              D8＝　3.40   N4＝    1.85000    v4＝    23.0
  R9＝　95.139                D9＝　0.15
  R10＝ 47.608                D10＝ 7.69   N5＝    1.50715    v5＝    59.1
  R11＝ 106.797               D11＝ 4.90
  R12＝ 44.280                D12＝ 3.00   N6＝    1.88500    v6＝    41.0
  R13＝ 32.715                D13＝ 12.03
  R14＝ ∞(孔径光阑)          D14＝ 4.00
  R15＝ 181.632               D15＝ 2.83   N7＝    1.79253    v7＝    24.6
  R16＝ -310.398              D16＝ 2.00   N8＝    1.88500    v8＝    41.0
  R17＝ 81.708                D17＝ 31.88
  R18＝ 68.001                D18＝ 1.60   N9＝    1.85000    v9＝    23.0
  R19＝ 23.825                D19＝ 6.37   N10＝   1.60942    v10＝   35.7
  R20＝ -105.367              D20＝ 0.15
  R21＝ 89.938                D21＝ 3.69   N11＝   1.85889    v11＝   26.0
  R22＝ -58.478               D22＝ 1.50   N12＝   1.78051    v12＝   49.9
  R23＝ 26.993                D23＝ 8.31
  R24＝ -36.914               D24＝ 1.50   N13＝   1.78000    v13＝   50.0
  R25＝ -105.160              D25＝ 0.15
  R26＝ 51.601                D26＝ 11.10  N14＝   1.50430    v14＝   61.0
  R27＝ -18.626               D27＝ 1.80   N15＝   1.48700    v15＝   70.4
  R28＝ -90.723
非球面系数
        k              B              C               D              E
第7面   4.248174E+01   1.804250E-08   -1.097370E-11   1.323540E-16   1.224010E-19
  (数值例4)
     f＝ 294      Fno＝4.14     2ω＝8.42°
  R1＝  ∞                  D1＝　3.30    N1＝     1.58600    v1＝     58.6
  R2＝　∞                  D2＝　0.15
  R3＝  149.932             D3＝　8.33    N2＝     1.62000    v2＝     60.3
  R4＝　-275.392            D4＝　0.15
  R5＝  63.691              D5＝　9.79    N3＝     1.55064    v3＝     64.6
  R6＝  432.709             D6＝　1.11    NGNL 1＝ 2.03807    vGNL 1＝ 11.4
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝  1903.473　(非球面)  D7＝　1.10
  R8＝  -794.061            D8＝　3.40    N4＝     1.85000    v4＝     23.0
  R9＝  89.371              D9＝　0.15
  R10＝ 47.809              D10＝ 7.70    N5＝     1.50503    v5＝     60.1
  R11＝ 110.075             D11＝ 4.54
  R12＝ 43.430              D12＝ 3.00    N6＝     1.88500    v6＝     41.0
  R13＝ 32.562              D13＝ 12.11
  R14＝ ∞　　 (孔径光阑)   D14＝ 4.00
  R15＝ 185.552             D15＝ 2.81    N7＝     1.79648    v7＝     24.5
  R16＝ -314.843            D16＝ 2.00    N8＝     1.88500    v8＝     41.0
  R17＝ 81.708              D17＝ 31.89
  R18＝ 66.313              D18＝ 1.60    N9＝     1.85000.   v9＝     23.0
  R19＝ 23.797              D19＝ 6.36    N10＝    1.60787    v10＝    35.9
  R20＝ -108.085            D20＝ 0.15
  R21＝ 91.110              D21＝ 3.70    N11＝    1.85859    v11＝    25.9
  R22＝ -57.576             D22＝ 1.50    N12＝    1.78310    v12＝    49.6
  R23＝ 27.149              D23＝ 8.30
  R24＝ -37.012             D24＝ 1.50    N13＝    1.78000    v13＝    50.0
  R25＝ -104.688            D25＝ 0.15
  R26＝ 52.036              D26＝ 11.14   N14＝    1.50429    v14＝    60.9
  R27＝ -18.537             D27＝ 1.80    N15＝    1.48700    v15＝    70.4
  R28＝ -89.955
非球面系数
        k               B              C              D               E
第7面   -2.262309E+02   1.499600E-08   8.067630E-12   -2.201080E-16   1.427770E-19
  (数值例5)
     f＝ 294          Fno＝4.14      2ω＝8.42°
  R1＝　∞                    D1＝　3.30   N1＝    1.58600    v1＝     58.6
  R2＝　∞                    D2＝　0.15
  R3＝　260.123               D3＝　7.71   N2＝    1.50976    v2＝     68.0
  R4＝　-181.846              D4＝　0.15
  R5＝　61.820                D5＝　9.62   N3＝    1.60089    v3＝     61.3
  R6＝　268.044               D6＝　2.96   NGNL 1＝1.73722    vGNL 1＝ 16.0
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ -643.102　(非球面)     D7＝　0.72
  R8＝　-394.076              D8＝　3.40   N4＝    1.85000    v4＝     23.0
  R9＝　85.612                D9＝　0.15
  R10＝ 49.908                D10＝ 7.86   N5＝    1.52804    v5＝     62.8
  R11＝ 123.970               D11＝ 4.70
  R12＝ 39.457                D12＝ 3.00   N6＝    1.88500    v6＝     41.0
  R13＝ 31.253                D13＝ 12.75
  R14＝ ∞　　　(孔径光阑)    D14＝ 4.00
  R15＝ 184.004               D15＝ 2.86   N7＝    1.79937    v7＝     24.4
  R16＝ -302.225              D16＝ 2.00   N8＝    1.88500    v8＝     41.0
  R17＝ 81.708                D17＝ 31.90
  R18＝ 67.955                D18＝ 1.60   N9＝    1.85000    v9＝     23.0
  R19＝ 23.759                D19＝ 6.35   N10＝   1.60824    v10＝    35.9
  R20＝ -108.292              D20＝ 0.15
  R21＝ 90.254                D21＝ 3.71   N11＝   1.85924    v11＝    26.1
  R22＝ -57.443               D22＝ 1.50   N12＝   1.78000    v12＝    50.0
  R23＝ 27.032                D23＝ 8.29
  R24＝ -36.833               D24＝ 1.50   N13＝   1.78000    v13＝    50.0
  R25＝ -106.888              D25＝ 0.23
  R26＝ 52.506                D26＝ 11.09  N14＝   1.50523    v14＝    61.4
  R27＝ -18.583               D27＝ 1.80   N15＝   1.48700    v15＝    70.4
  R28＝ -87.338
非球面系数
        k               B              C               D              E
第7面   -3.064038E+01   2.394410E-08   -2.044280E-11   1.278840E-15   1.114520E-19
  (数值例6)
    f＝294              Fno＝4.14     2ω＝8.42°
  R1＝　∞                    D1＝　3.30     N1＝     1.58600    v1＝    58.6
  R2＝　∞                    D2＝　0.15
  R3＝　226.682               D3＝　7.76     N2＝     1.54842    v2＝    64.7
  R4＝　-198.808              D4＝　0.15
  R5＝　61.266                D5＝　9.94     N3＝     1.58242    v3＝    62.4
  R6＝　316.789               D6＝　2.23     NGNL 1＝ 1.79083    vGNL 1＝14.5
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝-1288.957   (非球面)    D7＝　0.85
  R8＝　-493.191              D8＝　3.40     N4＝  　 1.85000    v4＝    23.0
  R9＝　84.952                D9＝　0.15
  R10＝ 48.369                D10＝ 7.95     N5＝ 　  1.51395    v5＝    59.6
  R11＝ 117.840               D11＝ 4.23
  R12＝ 40.000                D12＝ 3.00     N6＝　　 1.88500    v6＝    41.0
  R13＝ 31.318                D13＝ 12.72
  R14＝ ∞　　　(孔径光阑)    D14＝ 4.00
  R15＝ 181.429               D15＝ 2.87     N7＝　 　1.79497    v7＝    24.5
  R16＝ -304.832              D16＝ 2.00     N8＝　 　1.88500    v8＝    41.0
  R17＝ 81.708                D17＝ 31.87
  R18＝ 66.804                D18＝ 1.60     N9＝　　 1.85000    v9＝    23.0
  R19＝ 23,686                D19＝ 6.38     N10＝　　1.60711    v10＝   36.0
  R20＝ -108.026              D20＝ 0.15
  R21＝ 90.358                D21＝ 3.71     N11＝　　1.85907    v11＝   26.1
  R22＝ -57.398               D22＝ 1.50     N12＝　　1.78000    v12＝   50.0
  R23＝ 26.982                D23＝ 8.29
  R24＝ -36.747               D24＝ 1.50     N13＝　　1.78000    v13＝   50.0
  R25＝ -107.048              D25＝ 0.15
  R26＝ 52.408                D26＝ 11.12    N14＝　　1.50542    v14＝   61.2
  R27＝ -18.498               D27＝ 1.80     N15＝　　1.48700    v15＝   70.4
  R28＝ -87.117
非球面系数
　　　　k　　　　　　　　B　　　　　　 　　C　　　　　　　　D　　　　   　　E
第7面   -4.747131E+01　　2.716100E-08　　　-1.697160E-11　　6.307630E-16　　1.630510E-19
  (数值例7)
     f＝ 294             Fno＝4.14     2ω＝8.42°
  R1＝　∞                    D1＝　3.30    N1＝    1.58600   v1＝     58.6
  R2＝　∞                    D2＝　0.15
  R3＝　180.910               D3＝　8.00    N2＝    1.58808   v2＝     62.1
  R4＝　-233.927              D4＝　0.15
  R5＝　61.720                D5＝　9.98    N3＝    1.56600   v3＝     63.5
  R6＝　364.260               D6＝　1.58    NGNL 1＝1.89349   vGNL 1＝ 12.7
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ 20917.130  (非球面)    D7＝　0.98
  R8＝　-684.184              D8＝　3.40    N4＝    1.85000   v4＝     23.0
  R9＝　84.195                D9＝　0.15
  R10＝ 47.964                D10＝ 7.89    N5＝    1.50739   v5＝     59.0
  R11＝ 115.288               D11＝ 4.17
  R12＝ 41.271                D12＝ 3.00    N6＝    1.88500   v6＝     41.0
  R13＝ 31.864                D13＝ 12.48
  R14＝ ∞       (孔径光阑)   D14＝ 4.00
  R15＝ 180.508               D15＝ 2.87    N7＝    1.79136   v7＝     24.6
  R16＝ -307.110              D16＝ 2.00    N8＝    1.88500   v8＝     41.0
  R17＝ 81.708                D17＝ 31.87
  R18＝ 66.734                D18＝ 1.60    N9＝    1.85000   v9＝     23.0
  R19＝ 23.734                D19＝ 6.38    N10＝   1.60728   v10＝    36.0
  R20＝ -107.697              D20＝ 0.15
  R21＝ 91.352                D21＝ 3.71    N11＝   1.85911   v11＝    26.1
  R22＝ -57.206               D22＝ 1.50    N12＝   1.78000   v12＝    50.0
  R23＝ 27.071                D23＝ 8.29
  R24＝ -36.781               D24＝ 1.50    N13＝   1.78000   v13＝    50.0
  R25＝ -105.589              D25＝ 0.15
  R26＝ 52.467                D26＝ 11.13   N14＝   1.50513   v14＝    60.9
  R27＝ -18.503               D27＝ 1.80    N15＝   1.48700   v15＝    70.4
  R28＝ -87.737
非球面系数
       k             B             C              D             E
第7面  0.000000E+00  2.181800E-08  -1.202290E-11  2.500520E-17  2.047440E-19
  (数值例8)
     f＝294     Fno＝4.14      2ω＝8.42°
  R1＝　∞                D1＝　3.30      N1＝     1.58600     v1＝     58.6
  R2＝　∞                D2＝　0.15
  R3＝　149.703           D3＝　8.35      N2＝     1.61687     v2＝     60.5
  R4＝　-273.806          D4＝　0.15
  R5＝　62.783            D5＝　9.96      N3＝     1.55341     v3＝     64.4
  R6＝　443.952           D6＝　1.12      NGNL 1＝ 2.07231     vGNL 1＝ 11.1
Figure C200610164169D0028113446QIETU
 R7＝ 2314.684 (非球面)  D7＝　1.06
  R8＝　-783.184          D8＝　3.40      N4＝     1.85000     v4＝     23.0
  R9＝　84.263            D9＝　0.15
  R10＝ 48.012            D10＝ 7.69      N5＝     1.50808     v5＝     58.7
  R11＝ 112.027           D11＝ 4.39
  R12＝ 42.859            D12＝ 3.00      N6＝     1.88500     v6＝     41.0
  R13＝ 32.512            D13＝ 12.15
  R14＝ ∞    (孔径光阑)  D14＝ 4.00
  R15＝ 183.080           D15＝ 2.84      N7＝     1.79138     v7＝     24.6
  R16＝ -306.051          D16＝ 2.00      N8＝     1.88500     v8＝     41.0
  R17＝ 81.708            D17＝ 31.86
  R18＝ 65.709            D18＝ 1.60      N9＝     1.85000     v9＝     23.0
  R19＝ 23.781            D19＝ 6.39      N10＝    1.60627     v10＝     36.1
  R20＝ -107.687          D20＝ 0.15
  R21＝ 90.900            D21＝ 3.72      N11＝    1.85883     v11＝     26.0
  R22＝ -57.389           D22＝ 1.50      N12＝    1.78226     v12＝     49.7
  R23＝ 27.128            D23＝ 8.28
  R24＝ -36.970           D24＝ 1.50      N13＝    1.78000     v13＝     50.0
  R25＝ -106.109          D25＝ 0.15
  R26＝ 52.337            D26＝ 11.16     N14＝    1.50467     v14＝     60.8
  R27＝ -18.497           D27＝ 1.80      N15＝    1.48700     v15＝     70.4
  R28＝ -88.434
非球面系数
       k             B             C              D              E
第7面  5.257843E+01  1.472590E-08  -8.872300E-12  -2.023010E-16  1.567250E-19
现在参考图18描述基于本发明的实施例的作为摄像设备的数字静止图片照相机。数字静止图片照相机包含基于本发明的一个实施例、作为光学拍摄系统的光学系统。
如图18所示，照相机主体20具有光学系统21。照相机主体20包含固态摄像元件(光电转换元件)22(例如CCD传感器或CMOS传感器)，其接收由光学系统21形成的图像。存储器23也被提供给照相机20。存储器23记录对应于通过摄像元件22光电转换的图像的信息。照相机也具有取景器24，其包含用于观察在固态摄像元件22上形成的被摄物图像的液晶显示板。
通过在摄像元件，例如数字静止图片照相机中使用本发明的光学系统，所得到的摄像设备可以较小并且表现出高光学特性。
图19针对条件表达式(1)和(2)的范围示出表格1和2中说明的材料的阿贝数vd和部分色散比θgF和普通光学玻璃之间的关系。图20针对条件表达式(5)和(6)的范围示出表格1和2中说明的材料的阿贝数vd和部分色散比θgd和通常使用的光学玻璃之间的关系。
虽然参考示例性实施例描述了本发明，然而应当理解，本发明不仅限于已公开的示例性实施例。下面权利要求书的范围应当进行广义的解释，以便涵盖所有修改、等效结构和功能。

Claims (6)

1.一种光学系统，包括：
由作为混合物的固体材料制成的光学构件，在该混合物中无机微粒被散布在透明介质中，该光学构件在光线进入侧和光线退出侧上具有折射表面，
其中该固体材料满足下列表达式：
-2.100×10-3·vd+0.693<θgF；
555<θgF<0.9；
vdp<35；
vdn<30；以及
Vn<0.35，
其中vdp表示透明介质的阿贝数，vdn表示无机微粒的阿贝数，vd表示混合物的阿贝数，θgF表示混合物的部分色散比(Ng-NF)/(NF-NC)，并且Ng，NF和NC分别是混合物针对g，F和C线的折射系数，并且Vn表示无机微粒与透明介质的体积比。
2.如权利要求1所述的光学系统，其中混合物满足下列表达式：
-2.407×10-3·vd+1.420<θgd；以及
1.255<θgd<1.67，
其中θgd表示混合物的部分色散比(Ng-Nd)/(NF-NC)，并且Nd是混合物针对d线的折射系数。
3.如权利要求1所述的光学系统，还包括孔径光阑，其中光学系统具有短于其焦距的光学总长度，并且光学构件具有正折光力并且布置在孔径光阑的前侧。
4.如权利要求1所述的光学系统，其中光学系统在光电转换元件上形成图像。
5.一种光学设备，包括如权利要求1所述的光学系统。
6.一种摄像设备，包括：
如权利要求1所述的光学系统；以及
用于接收由该光学系统形成的图像的光电转换元件。
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