JP2005215387A - 光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、耐環境性に優れたコンパクトなテレフォトタイプの光学系を提供すること。
【解決手段】 光学系中に、光入射側と光射出側が共に屈折面であり、アッベ数をν_ｄ、部分分散比θ_ｇｄ、θ_ｇＦとするとき、
ν_ｄ＜３０
θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７
なる条件を満足する固体材料から形成される屈折光学素子ＧＩＴを光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとしたとき、屈折光学素子ＧＩＴを点Ｐより拡大側に配置した場合は、屈折光学素子ＧＩＴに負の屈折力を与え、屈折光学素子ＧＩＴを点Ｐより縮小側に配置した場合は、屈折光学素子ＧＩＴに正の屈折力を与えて設ける。
【選択図】 図１

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（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。）と瞳近軸光線（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。）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）
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。

したがって、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、構成レンズの材料の硝材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いおり、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）。
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４９１３５３５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をＰとするとき、点Ｐより拡大側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が、点Ｐより縮小側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大きい光学系において、
ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する材料の屈折率をそれぞれＮ_ｇ、Ｎ_ｄ、Ｎ_Ｆ、Ｎ_Ｃとし、
ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇｄ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_ｄ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇＦ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_Ｆ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
とおくとき、
ν_ｄ＜３０
θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７
を満足する固体材料から形成される屈折光学素子ＧＩＴであって、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力を拡大側と縮小側の２つの屈折面が共に空気に面するとしたときの屈折力の合成とするとき、
点Ｐより拡大側に負の屈折力の１以上の屈折光学素子又は／及び点Ｐより縮小側に正の屈折力の１以上の屈折光学素子が設けられていることを特徴としている。

この他、本発明の光学系は、レンズ全長が焦点距離よりも短い光学系であって、ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮ_ｇ、Ｎ_ｄ、Ｎ_Ｆ、Ｎ_Ｃとし、
ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇｄ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_ｄ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇＦ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_Ｆ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
とおくとき、
ν_ｄ＜３０
θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７
を満足する固体材料から形成される少なくとも１つの屈折光学素子ＧＩＴを有してい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。

以下、本発明の光学系及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１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１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。ＧＩＴ１、ＧＩＴ２は、それぞれ前群Ｇｐと後群Ｇｎに導入した後述する条件式（１）〜（３）を満足する材料より成る屈折光学素子ＧＩＴ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ＧＩＴ１、屈折光学素子ＧＩＴ２も薄肉単レンズとし、それぞれ前群Ｇｐ、後群Ｇｎ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１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よりも大きい光学系である。

本発明の光学系に用いる光学部材の固体材料のアッベ数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Ｎ_ｇ、Ｎ_Ｆ、Ｎ_ｄ、Ｎ_Ｃとするとき、アッベ数ν_ｄ、部分分散比θ_ｇｄ、θ_ｇＦの定義は一般に用いられるものと同じであり、
ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇｄ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_ｄ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
θ_ｇＦ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_Ｆ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
で表わされる。

本発明の光学系は、アッベ数をν_ｄ、部分分散比θ_ｇｄ、θ_ｇＦが
ν_ｄ＜３０ ・・・・・（１）
θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０ ・・・・・（２）
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７ ・・・・・（３）
の条件を満足する固体材料から形成される少なくとも１つの屈折光学素子ＧＩＴを有している。

条件式（１）〜（３）を満足する固体材料としては、例えばIndium-Tin Oxide（ＩＴＯ）微粒子より成る材料がある。図１の光学系は、
◎屈折光学素子ＧＩＴが、点Ｐより拡大側に配置された場合には、屈折光学素子ＧＩＴは、屈折光学素子ＧＩＴの拡大側と縮小側の２つ屈折面が共に空気に面するとしたときの厚肉単レンズの屈折力として、負の屈折力を有している。

◎屈折光学素子ＧＩＴが、点Ｐより縮小側に配置された場合には、屈折光学素子ＧＩＴは、屈折光学素子ＧＩＴの拡大側と縮小側の２つ屈折面が共に空気に面するとしたときの厚肉単レンズの屈折力として、正の屈折力を有している。

尚、図１の実施例において、前群Ｇｐ又は後群Ｇｎの少なくとも一方に屈折光学素子ＧＩＴを用いれば、本発明の目的に合った光学系が得られる。

本発明の光学系に前述の条件式（１）〜（３）を満足する固体材料から成る光学部材を用いたことの特徴について説明する。

まず、高分散より成る光学材料を用いたときの光学系の収差補正に及ぼす作用について説明する。

屈折レンズの面の屈折力変化をΔψ、材料のアッベ数を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とすると、その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、次のように表せる。

ΔＬ＝ｈ^２・Δψ／ν ・・・・・（ａ）
ΔＴ＝ｈ・Ｈ・Δψ／ν ・・・・・（ｂ）
式（ａ）及び式（ｂ）から明らかなとおり、レンズ面の屈折力変化Δψ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屈折力変化量Δψ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屈折力変化量ψ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。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面であることが収差補正上重要である。

次に、高分散であることを踏まえ、低部分分散比の光学材料が、光学系の収差補正に及ぼす作用について説明する。

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すものであることは周知のとおりである。

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（アッベ数が正の値）、分散特性曲線は下に凸（部分分散比が正の値）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。このとき、色収差をコントロールするためにレンズ面の屈折力を変化させると、色収差係数波長特性曲線は、設計基準波長の位置を回転中心として全体の傾きが変化する。この変化は、部分分散比が大きい材料では部分分散比が小さい材料に比べて、特に短波長側の動きが大きくなり、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。そのため、他の屈折系部分の材料を変更しても色収差係数波長依存特性曲線において全体の傾きと曲がりの双方でキャンセルする構成とすることが難しくなり、波長域全体で色収差を補正することができなくなってくる。

このことを、条件式（１）〜（３）を満足する高分散材料を用いた屈折光学系部分（屈折光学素子）ＧＩＴとそれ以外の条件式（１）〜（３）を満足しない屈折光学系部分（屈折光学素子）Ｇから構成される光学系での色消しを例にして詳しく説明する。

高分散な光学材料を用いた色消しを行った光学系では、屈折光学系部分ＧＩＴと屈折光学系部分Ｇとの間で、比較的大きな色収差係数同士をキャンセルして全系の色収差を補正している。このため、まず屈折光学系部分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、屈折光学系部分Ｇを構成する正レンズ（正の屈折力のレンズ）の材料を比較的高分散寄りに選択すると共に、負レンズ（負の屈折力のレンズ）の材料を比較的低分散よりに選択する。

そうすると、屈折光学系部分Ｇの色収差係数波長依存特性曲線は、もとの状態よりも線形性を増しながら全体の傾きが変化する。

この状態で、屈折光学系部分ＧＩＴに適当な屈折力を与えて、屈折光学系部分Ｇの色収差波長依存特性曲線全体の傾きをキャンセルさせる。ところが、屈折光学系部分ＧＩＴを部分分散比の大きな光学材料で構成している場合、屈折光学系部分ＧＩＴは、屈折光学系部分Ｇの収差係数波長依存特性曲線の曲がりよりも逆方向に大きな曲がりを持つため、全体の傾き成分はキャンセルできても、曲がり成分をキャンセルすることができない結果となる。

これに対し、屈折光学系部分ＧＩＴを部分分散比の小さな光学材料で構成している場合は、屈折光学系部分ＧＩＴの色収差係数波長依存特性曲線が比較的直線性を示すので、色収差をコントロールするために屈折力を変化させても、比較的直線性を維持したまま、設計波長の位置を回転中心として傾きを変化させることができる。したがって、屈折光学系部分ＧＩＴと屈折光学系部分Ｂとで、比較的容易に色収差係数波長依存特性曲線の傾き成分と曲がり成分を同時にキャンセルすることができる。

つまり、屈折光学系部分ＧＩＴとしては、高分散であると同時に、部分分散比が小さな光学材料であることも重要である。本発明の光学系で用いる屈折光学素子は、条件式（１）、（２）及び（３）を満足するものであり、これは、上で説明した原理に基づいて色収差を良好に補正するためのアッベ数と部分分散比の関係を表したものである。

前述したアッベ数ν_ｄは、屈折光学系部部分（レンズ又は層）ＧＩＴのアッベ数である。

また、前述した部分分散比θ_ｇｄ、θ_ｇＦは屈折光学系部分（レンズ又は層）ＧＩＴの部分分散比である。

光学系に用いる屈折光学素子の材料が、上記（１）〜（３）式で示したいずれかの条件式をはずれても、光学系全体の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。

なお、条件式（１）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に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。

ν_ｄ＜２０ ・・・・・（１ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

ν_ｄ＜１８ ・・・・・（１ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

ν_ｄ＜１６ ・・・・・（１ｃ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

ν_ｄ＜１４ ・・・・・（１ｄ）
条件式（２）及び（３）の数値範囲は、条件式（１）、（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）又は（１ｄ）を満足した上で、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、
θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．３０ ・・・・・（２ａ）
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．５９ ・・・・・（３ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０−３・ν_ｄ＋１．２５ ・・・・・（２ｂ）
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０−３・ν_ｄ＋０．５６ ・・・・・（３ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０−３・ν_ｄ＋１．２３７５ ・・・・・（２ｃ）
θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０−３・ν_ｄ＋０．５５ ・・・・・（３ｃ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。

θ_ｇｄ＜１．１１３７ ・・・・・（２ｄ）
θ_ｇＦ＜０．４７ ・・・・・（３ｄ）
以上、光学系に用いる屈折光学素子ＧＩＴを形成する光学材料が満足すべき条件について述べた。

次に、テレフォトタイプの光学系の色収差を補正するために有効な、屈折光学素子ＧＩＴに与えるべき条件について図１を用いて説明する。

まず、屈折光学素子ＧＩＴを導入する前の光学系について考える。前群Ｇｐと後群Ｇｎについて軸上色収差係数Ｌ（λ）及び倍率色の収差係数Ｔ（λ）の式を立てると、

となる。但し、
ν_Ｇｐｉ（λ）＝｛Ｎ_Ｇｐｉ（λ_０）−１｝／｛Ｎ_Ｇｐｉ（λ）−Ｎ_Ｇｐｉ（λ_０）｝
ν_Ｇｎｉ（λ）＝｛Ｎ_Ｇｎｊ（λ_０）−１｝／｛Ｎ_Ｇｎｊ（λ）−Ｎ_Ｇｎｊ（λ_０）｝
ここに、
φ_Ｇｐｉ：前群Ｇｐを構成する、各薄肉単レンズの屈折力
φ_Ｇｎｉ：後群Ｇｎを構成する、各薄肉単レンズの屈折力
ν_Ｇｐｉ：前群Ｇｐを構成する、各薄肉単レンズのアッべ数
ν_Ｇｎｉ：後群Ｇｎを構成する、各薄肉単レンズのアッべ数
ｈ_Ｇｐ：前群Ｇｐへ入射する近軸軸上光線の高さ
ｈ_Ｇｎ：後群Ｇｎへ入射する近軸軸上光線の高さ
Ｈ_Ｇｐ：前群Ｇｐへ入射する瞳近軸光線の高さ
Ｈ_Ｇｎ：後群Ｇｎへ入射する瞳近軸光線の高さ
Ｎ_Ｇｐｉ：前群Ｇｐを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
Ｎ_Ｇｎｊ：後群Ｇｎを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
λ：任意波長
λ_０：設計波長
である。

通常テレフォトタイプの光学系では、式（ｃ）の軸上色収差係数Ｌ（λ）の波長依存特性において、第１項の前群Ｇｐの軸上色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが負で、上に比較的強い凸の傾向を示し、第２項の後群Ｇｎの軸上色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが正で、下に凸の傾向を示し、結果的に全系として前群Ｇｐの特性がやや残り、全体の傾きが負で、上に凸の軸上色収差係数波長依存特性を示す。

次に、この状態から、軸上色収差を補正する為の屈折光学素子ＧＩＴの符号と光学系中への導入位置について説明する。

φ_ＧＩＴ（λ_０）：屈折光学素子の屈折力
ｈ_ＧＩＴ（λ_０）：屈折光学素子へ入射する近軸軸上光線の高さ
とし、導入する屈折光学素子ＧＩＴの軸上色収差係数Ｌ_ＧＩＴ（λ）を、
Ｌ_ＧＩＴ（λ）＝ｈ_ＧＩＴ ^２（λ_０）φ_ＧＩＴ（λ_０）／ν_ＧＩＴ（λ） ・・・・（ｅ）
とする。但し、
ν_ＧＩＴ（λ）＝｛Ｎ_ＧＩＴ（λ_０）−１｝／｛Ｎ_ＧＩＴ（λ）−Ｎ_ＧＩＴ（λ_０）｝
である。

（ｅ）式において、１／ν_ＧＩＴ（λ）には、屈折光学素子ＧＩＴの材料の分散特性Ｎ_ＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、屈折光学素子ＧＩＴの軸上色収差係数の波長依存特性は、φ_ＧＩＴ（λ_０）＞０で、全体の傾きが負で、下に緩い凸の曲線となり、φ_ＧＩＴ（λ_０）＜０で、全体の傾きが正で、上に緩い凸の曲線となる。

従って、（ｃ）式の軸上色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分をキャンセルする為には、φ_ＧＩＴ（λ_０）＜０が必要となる。このとき、曲がり成分に関しては助長する方向となるが、前群Ｇｐを構成する正レンズの材料を高分散寄り（分散特性の曲がりが大きい）硝材、負レンズの材料を低分散寄り（分散特性の曲がりが小さい）硝材とすることにより、屈折光学素子ＧＩＴを除いた全系の軸上色収差の波長依存特性曲線を大きな負の傾きを持った下に凸の曲線とすることで解決できる。

硝材の変更で大きくずれた全体の傾きは、再度屈折光学素子ＧＩＴの屈折力φ_ＧＩＴ（λ_０）を負の方向へ変位させれば良く、結果的に全体の傾き成分と曲がり成分の双方で良好に補正された軸上色収差係数の波長依存特性が得られることになる。

屈折光学素子ＧＩＴの光学系中への導入位置に関しては、ｈ_Ｇｐ＞ｈ_Ｇｎよりｈ_Ｇｐ ^２＞＞ｈ_Ｇｎ ^２であるから、屈折光学素子ＧＩＴが比較的小さな屈折力となり、かつ、色収差補正時の屈折力の変位量が比較的小さくて済む前群Ｇｐが良く、色収差の独立補正性が高まると共に、屈折光学素子ＧＩＴに比較的線形性の高い軸上色収差係数の波長依存特性曲線を与えることができる。つまり、色収差補正時を含め屈折光学素子ＧＩＴが助長する軸上色収差係数の波長依存特性曲線の上に凸の曲がり成分を減らすことが可能となり、屈折光学素子ＧＩＴを除いた全系の軸上色収差の波長依存特性曲線に大きな負の傾きを与えることなく、比較的容易に下に凸の曲線とすることができる。

以上、軸上色収差の補正について説明した。

次に倍率色収差の補正について説明する。

通常テレフォトタイプの光学系では、式（ｄ）の倍率色収差係数の波長依存特性Ｔ（λ）において、第１項の前群Ｇｐの倍率色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが正で、下に比較的強い凸の傾向を示し、第２項の後群Ｇｎの倍率色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが負で、上に凸の傾向を示し、結果的に全系として前群Ｇｐの特性がやや残り、全体の傾きが正で、下に凸の倍率色収差係数の波長依存特性を示す。

前述の軸上色収差補正のために前群Ｇｐに導入された屈折光学素子ＧＩＴの倍率色収差係数Ｔ_ＧＩＴ（λ）は、
Ｔ_ＧＩＴ（λ）＝ｈ_Ｇｐ（λ_０）Ｈ_Ｇｐ（λ_０）φ_ＧＩＴ（λ_０）／ν_ＧＩＴ（λ） ・・・(ｆ)
である。

（ｆ）式において、１／ν_ＧＩＴ（λ）には屈折光学素子ＧＩＴの分散特性Ｎ_ＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、ｈ_Ｇｐ（λ_０）＞０、Ｈ_Ｇｐ（λ_０）＜０より屈折光学素子ＧＩＴの倍率色収差係数の波長依存特性は、φ_ＧＩＴ（λ_０）＜０で、全体の傾きが負で、下に緩い凸の曲線となり、（ｄ）式の倍率色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分もキャンセルすることができる。このとき、曲がり成分に関しては助長する方向となるが、前述の軸上色収差の補正に際し、前群Ｇｐを構成する正レンズの材料を高分散寄り（分散特性の曲がりが大きい）硝材、負レンズの材料を低分散寄り（分散特性の曲がりが小さい）硝材としたことより、屈折光学素子ＧＩＴを除いた全系の倍率色収差波長依存特性曲線は、大きな正の傾きを持った上に凸の曲線となり、曲がり成分も同時にキャンセルされることになる。硝材の変更で大きくずれた全体の傾きも、前述の軸上色収差の補正に際し、再度屈折光学素子ＧＩＴの屈折力φ_ＧＩＴ（λ_０）を負の方向へ変位させたことで補正される。

以上、屈折光学素子ＧＩＴに負の屈折力を与え、正の屈折力の前群Ｇｐに導入することで、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した。

次に、倍率色収差の補正に特化した際の屈折光学素子ＧＩＴの符号と光学系中への導入位置について考える。

後群Ｇｎに屈折光学素子ＧＩＴを導入した場合の屈折光学素子ＧＩＴの軸上色収差係数
_ＧＩＴ（λ）と倍率色収差係数Ｔ_ＧＩＴ（λ）は、
Ｌ_ＧＩＴ（λ）＝ｈ_Ｇｎ ^２（λ_０）φ_ＧＩＴ（λ_０）／ν_ＧＩＴ（λ） ・・・・・（ｇ）
Ｔ_ＧＩＴ（λ）＝ｈ_Ｇｎ（λ_０）Ｈ_Ｇｎ（λ_０）φ_ＧＩＴ（λ_０）／ν_ＧＩＴ（λ） ・・・(ｈ)
となる。

ここで、テレフォトタイプの光学系では、図１に示すように
０＜ｈ_Ｇｎ（λ_０）＜Ｈ_Ｇｎ（λ_０）
であるから、
０＜ｈ_Ｇｎ ^２（λ_０）＜ｈ_Ｇｎ（λ_０）Ｈ_Ｇｎ（λ_０）
である。つまり、テレフォトタイプの光学系の後群Ｇｎに屈折光学素子ＧＩＴを導入した場合は、軸上色収差よりも倍率色収差への寄与が大きい。従って、（ｈ）式において１／ν_ＧＩＴ（λ）には屈折光学素子ＧＩＴの分散特性Ｎ_ＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、後群Ｇｎに用いるときは、φ_ＧＩＴをφ_ＧＩＴ（λ_０）＞０とすることで、全体の傾きが負で、下に凸の倍率色収差係数の波長依存特性曲線を与えることができ、軸上色収差へ比較的影響を与えずに、全系の倍率色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分をキャンセルできる。このとき、曲がり成分の補正に関しては、前述と同様に、前群Ｇｐを構成する硝材の選択で容易に解決できる。

以上、テレフォトタイプの光学系の色収差を補正するために必要な、屈折光学素子ＧＩＴに与えるべき条件について説明した。

以上のように本発明の光学系では、光軸Ｌａと瞳近軸光線Ｒの交わる点をＰとしたとき、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からの高さの最大値ｈ_{ＧＰｍａｘ}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_{Ｇｎｍａｘ}よりも大きい光学系において、屈折光学素子ＧＩＴを前記点Ｐより拡大側に配置した場合は、屈折光学素子ＧＩＴに負の屈折力を与え、屈折光学素子ＧＩＴを点Ｐより縮小側に配置した場合は、屈折光学素子ＧＩＴに正の屈折力を与えている。

屈折光学素子ＧＩＴを点Ｐより拡大側に配置した場合、屈折光学素子ＧＩＴに与える屈折力は、次の数値範囲とするのが良く、色収差と球面収差などの諸収差をバランスさせ、良好な光学性能が得られる。即ち、
−２＜ψＧＩＴ１／ψ＜０ ・・・・・（４ａ）
但し、
ψＧＩＴ１：点Ｐより拡大側に配置されたＧＩＴの２つ屈折面が共に空気に面するとし、
厚肉単レンズとして求めた設計波長における屈折力
ψ：光学系全系の設計波長における屈折力
である。

そして、屈折光学素子ＧＩＴを点Ｐより縮小側に配置した場合、屈折光学素子ＧＩＴに与える屈折力は、次の数値範囲とするのが良く、色収差と球面収差などの諸収差をバランスさせ、良好な光学性能が得られる。即ち、
０＜ψＧＩＴ２／ψ＜４ ・・・・・（５ａ）
但し、
ψＧＩＴ２：点Ｐより縮小側に配置された屈折光学素子ＧＩＴの２つ屈折面が共に空気
に面するとし、厚肉単レンズとして求めた設計波長における屈折力
である。条件式（４ａ）は、更に望ましくは、次の数値範囲とするのが良い。即ち、
−０．５＜ψＧＩＴ１／ψ＜０ ・・・・・（４ｂ）
また、条件式（５ａ）は、更に望ましくは、次の数値範囲とするのが良い。即ち、
０＜ψＧＩＴ２／ψ＜１ ・・・・・（５ｂ）
次に、屈折光学素子ＧＩＴの材料の具体例について述べる。

条件式（１）〜（３）を満足する固体材料（光学材料）の具体例の１つとしては、下記の無機酸化物微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。無機酸化物としては、ＴｉＯ_２（ｎｄ＝２．２６５２、νｄ＝１１．８）、Ｎｂ_２Ｏ_５（ｎｄ＝２．３６７、ν_ｄ＝１４．０）、ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５８１、ν_ｄ＝５．５３）、Ｃｒ_２Ｏ_３（ｎｄ＝２．２１７８、ν_ｄ＝１３．４）、ＢａＴｉＯ_３（ｎｄ＝２．４３６２、ν_ｄ＝１１．３）等が使用可能である。

この中でも、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）は他の物質と比較して、特に小さなアッベ数を示すので好ましい。ＩＴＯは、通常の物質と異なり導電性によるフリーキャリアが屈折率に影響を与えている。ＩＴＯの屈折率分散特性（図６（ｃ））は、通常の電子遷移による短波長域での屈折率の変化屈折率分散（図６（ａ））に、フリーキャリアによる赤外域の屈折率分散（図６（ｂ））が加わって形成される。このことによりアッベ数ν_ｄが５．５３という異常に大きな傾きを持った分散特性波長依存性を示す。

また、電子遷移による屈折率分散（図６（ａ））は、可視域においては短波長側で急激に変化する。それに対し、フリーキャリアによる屈折率分散（図６（ｂ））は、可視域においては長波長側でその変化が急激となる。その二つの影響が組み合わさることにより、部分分散比は通常に較べ小さなものとなる。

なお、透明でフリーキャリアの影響が予想される材料として、ＳｎＯ_２及びＡＴＯ（アンチモンをドーピングしたＳｎＯ_２）及びＺｎＯ等もその候補として挙げられる。

ＩＴＯは透明電極を構成する材料として知られており、通常、液晶表示素子、ＥＬ（Electroluminescent）素子等に用いられている。また、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。従来知られたＩＴＯの用途では、厚みが５０〜５００ｎｍの範囲に限られ、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。

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。

ＩＴＯを分散させる媒体材料としては、モノマーが良く、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、モノマーの光学定数の特性としても、アッベ数が比較的小さいモノマーか部分分散比が比較的小さいモノマー、あるいは、両者を満たすモノマーが良く、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）などが挙げられる。後述する実施例ではＩＴＯ微粒子を分散させる媒体材料としてアクリルを用いているが、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_ＩＴＯ ^２(λ)−１｝＋(１−Ｖ)｛Ｎ_Ｐ ^２(λ)−１｝]^１／２ ・・・(ｃ)
である。

ここで、λは任意の波長、Ｎ_ＩＴＯ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ＩＴＯ微粒子の総体積の分率である。

本発明の光学系では、条件式（１）〜（３）を満足する材料より成る光学部材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、この材料で構成された屈折面を非球面とすれば、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、この材料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。

次に条件式（１）〜（３）を満足する材料より成る屈折光学素子を具体的に光学系に応用した実施例について説明する。ここでは、条件式（１）〜（３）を満足する材料として、ＩＴＯ微粒子分散材料を用いている。

図２は数値実施例１の光学系ＯＬの断面図である。数値実施例１は、焦点距離４００ｍｍのテレフォトタイプの光学系にＩＴＯ微粒子の混合体を用いた例である。

図２において、ＧＩＴ１は、ＩＴＯで形成した屈折光学素子としてのレンズ（層）である。ＳＰは開口絞りである。図３は数値実施例１の光学系の無限遠物体に合焦した状態での収差図である。収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｓ.Ｃ.は正弦条件、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表わしている。図２において、左側が物体側（拡大側、前方）、右側が像側（縮小側、後方）であり、これは他の数値実施例でも同様である。

数値実施例１の光学系では、近軸軸上光線Ｑの光軸Ｌａからの通過位置が比較的高くなる物体側にＩＴＯを用いた屈折光学素子ＧＩＴ１を導入している。そして、ＩＴＯで形成されたレンズ（層）ＧＩＴ１に負の屈折力を与え、主に軸上色収差を補正することにより、望遠比０．５９５と非常にコンパクトなテレフォトタイプの光学系を実現している。

図４は数値実施例２の光学系ＯＬの断面図である。数値実施例２は、焦点距離４００ｍｍのテレフォトタイプの光学系にＩＴＯ微粒子の混合体を用いた例である。図４において、ＧＩＴ１、ＧＩＴ２はＩＴＯで形成した屈折光学素子としてのレンズ（層）である。ＳＰは開口絞りである。図５は数値実施例２の光学系の無限遠物体に合焦した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Ｑの光軸Ｌａからの通過位置が比較的高くなる物体側に屈折光学素子ＧＩＴ１を導入している。又、近軸軸上光線Ｑの通過位置が比較的低く、かつ瞳近軸光線Ｐの通過位置が比較的高くなる絞りＳＰより像側に屈折光学素子ＧＩＴ２を導入している。そして、ＩＴＯで形成されたレンズ（層）ＧＩＴ１を負の屈折力とし、レンズ（層）ＧＩＴ２を正の屈折力として、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することにより、望遠比０．５７３と非常にコンパクトなテレフォトタイプの光学系を実現している。

以下、数値実施例１、２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（ＩＴＯ微粒子分散材料以外の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。ＩＴＯで形成されたレンズＧＩＴｊのｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途ＮＧＩＴｊ、νＧＩＴｊ、（ｊ＝１，２，・・・）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。

各数値実施例の最も像側の平面（曲率半径∞の面）は、差込フィルターや、光学的ローパスフィルター、赤外カットフィルター等の光学ブロックに相当するものである。

各数値実施例ともＩＴＯは、体積分率は２０％でアクリル（ＰＭＭＡ）に分散された状態で用いている。ＩＴＯとアクリルの混合体の屈折率は、前述の（ｃ）式を用いて計算した値を用いて算出しており、ＩＴＯ単体とアクリル単体およびアクリルに対するＩＴＯ微粒子の体積混合比率２０％とした混合体の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。また、各数値実施例の条件式（４ａ），（５ａ）に対する数値を表２に示す。

なお、本実施例は単焦点の望遠レンズであるが、光軸と瞳近軸光線の交わる点Ｐに対して、点Ｐより拡大側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が、点Ｐより縮小側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大きい光学系あれば、単焦点の光学系に限定するものでなく、ズームレンズであっても良い。特に、点Ｐより拡大側にＩＴＯより成る屈折光学素子を設ける場合は、単焦点の光学系であってもズームレンズであっても、光軸から測った近軸軸上光線の通過位置が最も高くなるレンズ群に設けるのが良い。

なお、本発明の光学系は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の他に望遠鏡や双眼鏡等の観察光学系、プロジェクター、半導体製造装置に用いられる撮影光学系等の撮影装置、複写機等の画像読取装置等に用いられる光学系にも同様に適用することができる。

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。 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の光学系の光学系断面図である。 数値実施例２の光学系の無限遠物体合焦状態の収差図である。 ＩＴＯの分散特性の特徴を説明する概略図である。

符号の説明

ＯＬ 光学系
Ｇｐ 前群
Ｇｎ 後群
ＧＩＴ１、ＧＩＴ２ 屈折光学素子
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｓ.Ｃ. 正弦条件
ΔＭ ｄ線に対するメリディオナル像面
ΔＳ ｄ線に対するサジタル像面

Claims (13)

1. 光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとするとき、点Ｐより拡大側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が、点Ｐより縮小側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大きい光学系において、
   ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する材料の屈折率をそれぞれＮ_ｇ、Ｎ_ｄ、Ｎ_Ｆ、Ｎ_Ｃとし、
   ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   θ_ｇｄ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_ｄ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   θ_ｇＦ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_Ｆ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   とおくとき、
   ν_ｄ＜３０
   θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０
   θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７
   を満足する固体材料から形成される屈折光学素子ＧＩＴであって、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力を拡大側と縮小側の２つの屈折面が共に空気に面するとしたときの屈折力の合成とするとき、
   点Ｐより拡大側に負の屈折力の１以上の屈折光学素子又は／及び点Ｐより縮小側に正の屈折力の１以上の屈折光学素子が設けられていることを特徴とする光学系。
2. 前記屈折光学素子ＧＩＴは、前記点Ｐよりも拡大側に設けられており、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力をψＧＩＴ１、前記光学系全系の屈折力をψとするとき、
   −２＜ψＧＩＴ１＜０
   の条件式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ＧＩＴは、前記点Ｐよりも縮小側に設けられており、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力をψＧＩＴ２、前記光学系全体の屈折力をψとするとき、
   ０＜ψＧＩＴ２／ψ＜４
   の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. レンズ全長が焦点距離よりも短い光学系であって、ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれＮ_ｇ、Ｎ_ｄ、Ｎ_Ｆ、Ｎ_Ｃとし、
   ν_ｄ＝（Ｎ_ｄ−１）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   θ_ｇｄ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_ｄ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   θ_ｇＦ＝（Ｎ_ｇ−Ｎ_Ｆ）／（Ｎ_Ｆ−Ｎ_Ｃ）
   とおくとき、
   ν_ｄ＜３０
   θ_ｇｄ＜−３．３３３×１０^−３・ν_ｄ＋１．４０
   θ_ｇＦ＜−２．６１５×１０^−３・ν_ｄ＋０．６７
   を満足する固体材料から形成される少なくとも１つの屈折光学素子ＧＩＴを有していることを特徴とする光学系。
5. 光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとするとき、点Ｐより拡大側に負の屈折力の屈折光学素子又は／及び点Ｐより縮小側に正の屈折力の屈折光学素子が設けられていることを特徴とする請求項４の光学系。
6. 光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとするとき、前記屈折光学素子ＧＩＴは、前記点Ｐよりも拡大側に設けられており、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力をψＧＩＴ１、前記光学系全系の屈折力をψとするとき、
   −２＜ψＧＩＴ１＜０
   の条件式を満足することを特徴とする請求項４の光学系。
7. 光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとするとき、前記屈折光学素子ＧＩＴは、前記点Ｐよりも縮小側に設けられており、該屈折光学素子ＧＩＴの屈折力をψＧＩＴ２、前記光学系全体の屈折力をψとするとき、
   ０＜ψＧＩＴ２／ψ＜４
   の条件式を満足することを特徴とする請求項４又は６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のいずれか１項に記載の光学系。
9. 前記無機微粒子は、Indium-Tin Oxide（ＩＴＯ）微粒子であることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 前記固体材料は、成形型を用いて光重合成形または熱重合成形されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学系。
11. 前記屈折光学素子の少なくとも１つは、拡大側と縮小側の２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面が非球面であ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. 前記屈折光学系の少なくとも１つは、拡大側と縮小側の２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面は空気に面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項の光学系を備えていることを特徴とする光学機器。