JP2007025653A - 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ことが可能な略対称型の光学系を提供すること。
【解決手段】 ガウス型の光学系や、変形ガウス型の光学系において、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが以下の条件を満足する固体材料で構成される屈折光学素子を設ける。
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
【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、複写機等の光学系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、複写機等の光学機器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が多く発生し、光学性能が低下する傾向にある。

特に開口絞りに対し略対称にレンズを配置したガウスタイプの光学系や変形ガウスタイプであるクセノタータイプ、オルソメタータイプの光学系では、比較的Ｆナンバーが小さく（明るく）、かつ比較的画角が広い。このため、球面収差、コマ収差、非点収差等の諸収差を良好にしつつ色収差を画面全体にわたって良好に補正することが困難であった。

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。

広帯域の波長範囲に対して軸上色収差を補正する一方法として、低屈折低分散で異常部分分散を持つ蛍石等の光学材料を使用して、残存色収差を補正した画像読取用レンズが知られている（特許文献１）。

光学材料として蛍石等の異常部分分散材料は屈折率が１．５程度と低い。このため、中望遠レンズ以上の長焦点距離で画角変化に伴う収差変動が比較的少ない光学系にこれらの材料を用いるのは良い。しかしながらこの光学系以外の光学系に異常部分分散材料を使用することは諸収差をバランス良く補正するのが難しい。

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色収差の補正を行ったガウスタイプの光学系が知られている（特許文献２）。

また、回折光学素子に似た色収差補正作用を持つものに、比較的高分散で、かつ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３，特許文献４）。
特開２００１−３３７２７１号公報 特開平１０−１７０８１８号公報 米国特許第５７３１９０７号明細書 米国特許第５６３８２１５号明細書

３５ｍｍ一眼レフレックスカメラの標準レンズとして、よく用いられるガウスタイプの光学系や変形ガウスタイプであるクセノタータイプ、オルソメタータイプの光学系に、低屈折低分散の蛍石等のガラスより成るレンズを使用した場合、広画角のため収差の画角変化が大きく、さらにレンズ面の屈折力を大きく変化させないと色収差が所定量以上変化しない。この為、色収差の補正と、球面収差、コマ収差、非点収差などの諸収差の補正の双方を良好に行うのが困難である。

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する。

特許文献３，４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の提供を目的とする。

本発明の例示的な光学系は、開口絞りに対して対称、もしくは実質的に対称に複数の屈折光学素子を配置した光学系において、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが以下の条件を満足する固体材料で構成された屈折光学素子を有することを特徴としている。

θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
‥‥‥（１）
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
‥‥‥（２）
更に、この固体材料は、部分分散比θｇｄが以下の条件を満足することが好ましい。
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．５００） ＞ ０
‥‥‥（３）
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．８０９） ＜ ０
‥‥‥（４）
更に、この固体材料は、アッベ数νｄが以下の条件を満足することが好ましい。
νｄ ＜ ６０ ‥‥‥（５）

なお、本発明において、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、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、それぞれ次式で表される。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇｄ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
また、「開口絞りに対して実質的に対称」の技術的範囲については、後述の実施例において明らかにする。

本発明によれば、高い光学性能を有する光学系が得られる。

以下、本発明の光学系及びそれを有する光学機器について説明する。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時の収差図である。

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の無限遠物体合焦時のときの収差図である。

図１９は実施例１０の光学系のレンズ断面図である。図２０は実施例１０の無限遠物体合焦時のときの収差図である。

図２１は実施例１１の光学系のレンズ断面図である。図２２は実施例１１の無限遠物体合焦時のときの収差図である。

図２３は実施例１２の光学系のレンズ断面図である。図２３は実施例１２の無限遠物体合焦時のときの収差図である。

実施例１〜７は、ガウス型のレンズ系の実施例である。実施例８は、クセノター型のレンズ系の実施例である。実施例９〜１２は、オルソメター型のレンズ系の実施例である。

レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ＯＢは光学系、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）の撮像面が、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。

収差図において、ｄ，ｇは各々ｄ線及びｇ線、△Ｍ，△Ｓはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。

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。

本発明は、開口絞りに対して対称又は略対称に複数の屈折光学素子を配置した光学系であって、１つ以上の屈折光学素子を部分分散比の大きい（高い）固体材料（常温常圧）より構成し、それに屈折作用を持たせたことを特徴としている。

特に本発明の光学系は所謂ガウス型のレンズ系や、変形ガウス型であるクセノタータイプやオルソメタータイプのレンズ系に好適なものである。

ここでガウス型のレンズ系とは例えば開口絞りよりも物体側に、物体側から像側へ順に、メニスカス形状の正レンズを含む１以上の正レンズと、開口絞りの直前の面が凹形状の負レンズと、開口絞りよりも像側に物体側から像側へ順に、該開口絞りの直後の面が凹形状の負レンズと、メニスカス形状の正レンズを含む１以上の正レンズを有するレンズ系である。

変形ガウス型のレンズ系とは、例えば開口絞りよりも物体側に、物体側から像側へ順に、メニスカス形状の正レンズを含む１以上の正レンズと、開口絞り側の面が強い凹形状の負レンズと、該開口絞りよりも像側に、物体側から像側へ、開口絞り側の面が強い凹形状の強い負レンズと、１以上の正レンズを有するレンズ系である。

そして更に詳細に説明すると、
ガウス型のレンズ系や変形ガウス型のレンズ系とは、開口絞りの物体側に正の屈折力の前群ＧＦ、像側に正の屈折力の後群ＧＲを有し、該前群は正レンズと最も該開口絞り側の面Ｒａが凹形状の負レンズを有し、
該後群は最も該開口絞り側の面Ｒｂが凹形状の負レンズと正レンズとを有し、
該前群と該後群の焦点距離をｆＦ，ｆＲ、全系の焦点距離をｆとするとき、
０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０ ‥‥‥（６）
０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０ ‥‥‥（７）
０．２＜ｆＦ／ｆＲ＜１０ ‥‥‥（８）
を満足するレンズ系である。

そして面Ｒａ，Ｒｂの曲率半径を各々Ｒａ，Ｒｂとするとき、
０．１＜Ｒａ／ｆ＜ ０．５ ‥‥‥（９）
−０．５＜Ｒｂ／ｆ＜−０．１ ‥‥‥（１０）
なる条件を満足するレンズ系をいう。

更に、ガウス型のレンズ系において好ましい条件式（６）〜（１０）の数値範囲は次の如くである。
１．０＜ｆＦ／ｆ＜５．０ ‥‥‥（６ａ）
０．４＜ｆＲ／ｆ＜１．０ ‥‥‥（７ａ）
１．０＜ｆＦ／ｆＲ＜１０ ‥‥‥（８ａ）
０．２＜Ｒａ／ｆ＜ ０．５ ‥‥‥（９ａ）
−０．５＜Ｒｂ／ｆ＜−０．２ ‥‥‥（１０ａ）
更に、ガウス型のレンズ系において好ましい条件式（６）〜（１０）の数値範囲は次の如くである。
１．５＜ｆＦ／ｆ＜４．５ ‥‥‥（６ｂ）
０．５＜ｆＲ／ｆ＜０．９５ ‥‥‥（７ｂ）
１．５＜ｆＦ／ｆＲ＜８ ‥‥‥（８ｂ）
０．２２＜Ｒａ／ｆ＜ ０．４５ ‥‥‥（９ｂ）
−０．４６＜Ｒｂ／ｆ＜−０．２２ ‥‥‥（１０ｂ）

一方、クセノタータイプやオルソメタータイプの変形ガウス型のレンズ系において好ましい条件式（６）〜（８）の数値範囲は次の如くである。
０．８＜ｆＦ／ｆ＜４．０ ‥‥‥（６ｃ）
０．６＜ｆＲ／ｆ＜３．０ ‥‥‥（７ｃ）
０．２＜ｆＦ／ｆＲ＜５．０ ‥‥‥（８ｃ）
更に、変形ガウス型のレンズ系において好ましい条件式（６）〜（１０）の数値範囲は次の如くである。
０．９＜ｆＦ／ｆ＜３．０ ‥‥‥（６ｄ）
０．８＜ｆＲ／ｆ＜２．５ ‥‥‥（７ｄ）
０．４＜ｆＦ／ｆＲ＜３．０ ‥‥‥（８ｄ）
０．１８＜Ｒａ／ｆ＜ ０．４０ ‥‥‥（９ｄ）
−０．４０＜Ｒｂ／ｆ＜−０．１８ ‥‥‥（１０ｄ）
また、実施例８〜１２に示す変形ガウス型のレンズ系とは、前群の一部であるレンズ群ＧＦＳの焦点距離をｆＦＳ、後群の一部であるレンズ群ＧＲＳの焦点距離をｆＲＳ、レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、
ｆＦＳ／ｆ ＜ −０．７ ‥‥‥（１１）
ｆＲＳ／ｆ ＜ −０．７ ‥‥‥（１２）
なる条件の少なくとも一方を満足するレンズ系である。

ここで、レンズ群ＧＦＳとは、前群中の開口絞り側の面が凹形状の負レンズが最も物体側に配置されたレンズ群である。その負レンズから開口絞りまでの間には光学成分がある場合とない場合とがある。また、レンズ群ＧＲＳとは、後群中の開口絞り側の面が凹形状の負レンズが最も像側に配置されたレンズ群である。やはり、開口絞りからその負レンズまでの間には、光学成分がある場合とない場合とがある。

本発明は、このようなガウス型又は変形ガウス型の光学系に、部分分散比が大きい固体材料で形成した屈折光学素子（光学部材）を設けたことを特徴としている。

尚、ここで屈折光学素子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。

各実施例の光学系中に用いられる部分分散比が大きい屈折光学素子（光学部材）は、光入射側（前方、拡大側）と光射出側（後方、縮小側）が共に屈折面であり、このうち少なくとも一方の屈折面に屈折力があり、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとするとき、以下の条件式（１），（２））を満足する常温常圧で固体材料より成っている。
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
‥‥‥（１）
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
‥‥‥（２）
条件式（１），（２）を満足する固体材料より成る屈折光学素子を光学系中に用いることによって、ｇ線からＣ線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。

更に、固体材料は、以下の条件式（３），（４）をも満足することが好ましい。
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．５００） ＞ ０
‥‥‥（３）
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．８０９） ＜ ０
‥‥‥（４）
条件式（１），（２）に加えて、又は条件式（１），（２）とは別に条件式（３），（４）を満足することによって、ｇ線とｄ線間の色収差補正を行うことが容易になる。これにより、ｇ線からＣ線の広い波長帯域でより緻密な色収差の補正が容易となる。

色収差の補正の観点から、
νｄ ＜ ６０ ‥‥‥（５）
を満足する固体材料とすることが好ましい。

条件式（１），（２）を満足する固体材料（以下「光学材料」ともいう。）の具体例としては、例えば樹脂がある。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に分散させた混合体がある。

すなわち、ＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８），Ｎｂ_２Ｏ_５（Ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５８１，νｄ＝５．５３），Ｃｒ_２Ｏ_３（Ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ_３（Ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等がある。

これらの無機酸化物の中では、ＴｉＯ_２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）微粒子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。

各実施例において樹脂に分散させるＴｉＯ_２微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍから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硬化樹脂を用いている。しかし、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、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛Ｎ_ＴｉＯ ^２（λ）−１｝
＋（１−Ｖ）｛Ｎ_Ｐ ^２（λ）−１｝］^１／２ ‥‥‥（ａ）
である。

ここで、λは任意の波長、ＮＴｉＯはＴｉＯ_２の屈折率、ＮＰはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対するＴｉＯ_２微粒子の総体積の分率である。

各実施例では、条件式（１），（２）を満足する光学材料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。

そして、この光学材料で構成された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良好に補正することができる。

また、この光学部材と空気などの雰囲気とで界面を形成したり、比較的屈折率の低い光学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。

次に部分分散比が大きい光学材料でパワーのある光学部材を光学系中に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。

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、アッベ数の小さい分散の大き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は、アッベ数に対してほとんど直線的な変化をする。この直線的な変化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。異常部分分散を持つ光学材料として、一般的には分散の小さな蛍石などがある。しかし、分散が小さく異常部分分散を持つ光学材料もアッベ数に対する変化はほとんど一様である。

異常部分分散を持つ光学材料をパワーのあるレンズとして用いた場合、レンズ面の色収差係数の波長依存特性曲線は一般の硝材を用いた場合と比べると、より線形性が高くなるか（部分分散比が小さい）又は、より曲がりが大きくなる（部分分散比が大きい）。

色収差係数の波長依存特性曲線の線形性が高いという点で、回折光学素子は部分分散比が極めて小さい。回折光学素子を用いた光学系では、全波長域に渡って色収差を良好に補正できる。しかし回折と屈折では光への影響が全く異なる。一般の光学材料は、上述の様に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。

これに対して回折光学素子では逆に長波長側の屈折率の方が短波長側の屈折率よりも高くなり、また屈折率の波長に対する変化も一様となる。したがって回折光学素子のアッベ数は−３．４５と負の値をとり、またその分散特性は直線となる。

このような一般の屈折材料とは全く異なる特性を活かした、回折光学素子を用いた光学系では、回折光学素子以外の部分で発生した比較的大きな色収差を回折光学素子部分でキャンセルすることにより、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。

このように、部分分散比が極めて小さな光学材料を用いて光学系全体で全波長域に渡って色収差を良好に補正できる。

後述する各実施例では異常部分分散材料のうち一般の硝材と比べて部分分散比が高い光学材料を用いて光学系全体で全波長域に渡って色収差を良好に補正している。

一般の硝材と比べて部分分散比の小さな光学材料と部分分散比の高い光学材料とをレンズに用いた場合の違いは、そのレンズ面における色収差係数の波長依存特性曲線の短波長側の曲がりが少なくなるか大きくなるかということである。

また、この短波長側の曲がりは光学材料の分散特性の曲がりによるものである。ここで今、単純化のためにｄ線の屈折率とアッベ数が等しい光学材料について説明する。部分分散比が大きい材料、普通の部分分散比が普通の材料（一般の光学材料）、そして部分分散比が小さな材料を同じパワーでレンズとして使った時の、この短波長側と長波長側の色収差係数の差をそれぞれ△Ｎ_高、△Ｎ_中、△Ｎ_低とすると、これらの関係は以下の式で表される。
△Ｎ_高 ＞ △Ｎ_中 ＞ △Ｎ_低 ＞ ０ ‥‥‥（ｂ）

片方のレンズを異常部分分散の材料で構成した２枚のレンズの組み合わせから成る光学系について説明する。

まず部分分散比が普通の材料と部分分散比が小さな材料で構成される同じパワーのレンズが２枚並んでいるとすると、この光学系の短波長側と長波長側の色収差係数の差は、△Ｎ_中＋△Ｎ_低となる。これは部分分散比の普通の材料を２枚用いた時と比べると、△Ｎ_中−△Ｎ_低だけ減っていることになる。

つまり部分分散比が普通の材料を２枚用いたときに比べて色収差を減らすことができる。

次に部分分散比が普通の材料と、部分分散比が大きな材料の組み合わせについて説明する。この光学系の短波長側と長波長側の色収差係数の差は、△Ｎ_中＋△Ｎ_高となる。

これは部分分散比が普通の材料を２枚用いた時と比べると、△Ｎ_高−△Ｎ_中だけ増えている。したがって、曲がりの少ない部分分散比が小さい材料を用いた場合に、短波長側の色収差を減らすことができるとすれば、曲がりの大きい部分分散比が大きな材料を用いた場合は、逆に短波長側の色収差を増やしてしまう。しかし、これは部分分散比が大きな材料と部分分散比が小さな材料を同じパワーで用いた場合である。

この状態で部分分散比が大きな材料を用いたレンズのパワーを正，負逆にする、つまり２枚並んでいるレンズのうち片方のレンズのパワーを正，負逆にして、そこに部分分散比が大きな材料を用いる。すると部分分散比の大きな材料を用いた場合は、部分分散比が普通の材料を２枚用いたときと比べると逆に△Ｎ_高−△Ｎ_中だけ短波長側の収差を減らすことができる。

部分分散比が普通の材料を組み合わせても、色収差係数の波長依存特性曲線の曲がり成分と傾き成分を同時に波長域全体で色収差を良好に補正することは困難である。そこで部分分散比が普通の硝材に比べて短波長側の曲がり成分を減らすことのできる部分分散比が小さな材料を適切に用いて色収差を補正することができる。しかし短波長側の色収差を減らすという観点では、部分分散比が大きな材料を部分分散比が小さな材料とは逆のパワーで用いてやれば同様なことが可能である。なお、パワーの正負が異なるということは、部分分散比が大きな材料と部分分散比が小さな材料では短波長側以外でも逆の作用をする。したがって、それとバランスを取るための光学系の他の硝材の動かし方も逆になる。

このことを、高部分分散比な材料を用いた１以上の屈折光学素子ＧＮＬとそれ以外の材料より成る１以上の屈折光学素子Ｇから構成されるガウスタイプのレンズ系（光学系）での色消しを例にとり説明する。

一般に略対称系のレンズ系であるガウスタイプ、クセノタータイプ、オルソメタータイプのレンズ系においては、絞り近傍に負のパワー（屈折力）を持つ屈折光学素子Ｇが配置されている。この屈折光学素子Ｇは他の比較的レンズ枚数が多い正のパワーを持つレンズの色収差を相殺する関係にあることから、屈折光学素子Ｇの色収差係数はレンズ全系に対し高い割合を占めている。これより屈折光学素子Ｇの色収差を減らすか、他の光学部材でキャンセルする事でレンズ全系の色収差を減らす事が出来る。

このような略対称型のレンズ系においては、一般に屈折光学素子Ｇを構成する負レンズの材料を比較的高部分分散比よりに選択している。

ここで一般的に高部分分散比な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し、他の正レンズで生じる収差をキャンセルしている。

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の色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。

これに対し、屈折光学素子ＧＮＬを一般の光学材料に比べて高部分分散比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の色収差係数の波長依存特性曲線全体の曲がり成分に寄与するため、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、色収差係数の波長依存特性曲線全体の曲がり成分を屈折光学素子ＧＮＬに、傾き成分を屈折光学素子Ｇの他のレンズへと分配することができ、それぞれ独立に同時にキャンセルさせることができる。このため、設計の自由度が増し収差補正が容易になる。

また屈折光学素子ＧＮＬの材料のアッベ数の絶対値が小さい、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容易となるので好ましい。

次に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△ψとするとレンズ面での軸上色収差係数の変化△Ｌと倍率色収差係数の変化△Ｔは、次のように表せる。
△Ｌ ∝ △ψ／ν ‥‥‥（ｃ）
△Ｔ ∝ △ψ／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に対する各収差係数の変化は、アッベ数の絶対値が小さい（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。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。特に略対称系の光学系中では、開口絞りより物体側及び像側のそれぞれに、１つ以上の高分散材料で形成された屈折レンズ面を配置することが望ましい。

また屈折光学素子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。

あまりに一般の光学材料とかけ離れた材料より成る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依存特性曲線の短波長側の曲がりが特に大きくなる。その大きな曲がりを打ち消すためには、他のレンズのパワーも強くしなければならず、結局、球面収差、コマ収差や非点収差などに大きな影響を及ぼし、収差補正上困難となる。

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も重要である。本発明で特定する以下に示す条件式（１），（２）及び（３），（４）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。

なお、条件式（１）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．６６２） ＞ ０・・（１ａ）
条件式（２）の数値範囲は、条件式（１）又は（１ａ）を満足した上で、以下の範囲とすると更に良好な色収差補正効果が期待できる。
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．８７０） ＜ ０・・（２ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
−５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．８２５） ＜ ０・・（２ｂ）
条件式（３）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．５１３） ＞ ０・・（３ａ）
条件式（４）の数値範囲は、条件式（３）又は（３ａ）を満足した上で、以下の範囲とすると更に良好な色収差補正効果が期待できる。
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．６２０） ＜ ０・・（４ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
−６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．５８０） ＜ ０・・（４ｂ）
条件式（５）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。
νｄ ＜ ４５ ・・・（５ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
νｄ ＜ ３０ ・・・（５ｂ）
条件式（１）から（５）を満足する光学材料としては、０℃から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。

すなわち、
｜ｄｎ／ｄＴ｜＜ ２．５×１０^−４（１／℃） ・・・（１３）
ここで条件式（１３）の範囲をはずれると、０℃から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。

また、開口絞りに対し略対称型のレンズ系では、物体側のレンズ群と像側のレンズ群の対称性を利用し、軸上及び軸外の諸収差を補正する。このため、その対称性をくずさずに収差補正をすることが、収差のバランスを取る上で重要となってくる。特にクセノタータイプやオルソメタータイプのレンズ系は、広画角において使用されることが多く、軸上光線と軸外光線の収差変動が大きくなる。

一般に、開口絞り近傍のレンズでは軸外光線の光軸からの通過位置が低い為、主に球面収差と軸上色収差に作用し、軸外収差へはあまり作用しない。

従って、開口絞り近傍のレンズに異常分散性を持つ光学材料を用いることで、軸外収差へほとんど影響を与えずに、全系の収差をバランスよく補正することができる。

以上のことから、略対称型のレンズ系においては、開口絞り近傍の負レンズに高分散、高部分分散な材料を用いることで色収差を良好に補正できる。

具体的には、略対称型の光学系において、前群中の像側の面が凹形状の負レンズのアッベ数をνａ、後群中の物体側の面が凹形状の負レンズのアッベ数をνｂとするとき、以下の条件式を満足するように設定すると良好な色収差補正効果が期待できる。
νａ＜４０ ・・・（１４）
νｂ＜４０ ・・・（１５）
また、略対称型の光学系では、開口絞り近傍の強い凹面によって発散性のフレアが生じやすく、凹面近傍の屈折面のパワーを強くすると、高次収差成分の補正が難しくなる。そのため、高次の収差成分が発生しやすい広画角のレンズにおいては、開口絞り近傍に配置されたレンズのパワーを抑える必要がある。

上述の条件式（１１），（１２）は、上で説明した原理に基づいて開口絞り近傍のパワーを最適に設定したものである。以下は条件式（１１），（１２）の更に好ましい数値範囲である。
ｆＦＳ／ｆ ＜ −０．８ ・・・（１１ａ）
ｆＲＳ／ｆ ＜ −０．８ ・・・（１２ａ）
以下に示す条件式（１６）は、上で説明した光学原理に基づいて色収差を良好に補正するための屈折光学素子ＧＮＬの配置を特定したものである。

光学系において最も物体側の屈折面から最も像側の屈折面までの距離をＬ、屈折光学素子ＧＮＬの光軸と瞳近軸光線が交わる点Ｐに近い側の屈折面から点Ｐまでの距離をＸとするとき、
Ｘ／Ｌ ＜ ０．４ ・・・（１６）
を満足している。

なお、瞳近軸光線とは光学系全体の焦点距離を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。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。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側へ進むものとする。

これによって屈折光学素子ＧＮＬを用いて色収差の補正を効果的に行っている。

条件式（１６）の数値範囲は、以下の範囲とすると更に良好な色収差補正効果が期待できる。
Ｘ／Ｌ ＜ ０．３ ・・・（１６ａ）
また、屈折光学素子Ｇと屈折光学素子ＧＮＬが光軸方向に離れて配置されると、色収差係数の波長依存特性曲線全体の曲がり成分と傾き成分のキャンセル関係のバランスがくずれる。その結果、他の諸収差、例えば球面収差、非点隔差、像面湾曲等が悪化するため、光学系全体として収差補正をすることが困難となる。

屈折光学素子ＧＮＬは、開口絞り近傍に配置されつつ、屈折光学素子Ｇの近傍に配置されていることが好ましい。

条件式（１７）は屈折光学素子ＧＮＬが開口絞りより物体側に配置されている場合に、条件式（１８）は屈折光学素子ＧＮＬが開口絞りより像側に配置されている場合に、良好な光学性能を得る為のものである。屈折光学素子ＧＮＬが開口絞りより物体側に配置されている場合、点Ｐより物体側において最も強い負の屈折力を持つ屈折光学素子（接合レンズのときはＧ１の物体側の屈折面）から屈折光学素子ＧＮＬの屈折光学素子Ｇ１に近い方の屈折面までの距離をＸ１とする。屈折光学素子ＧＮＬが開口絞りより像側に配置されている場合、点Ｐより像側において最も強い負の屈折力を持った屈折光学素子Ｇ２の像側の屈折面から屈折光学素子ＧＮＬの屈折光学素子Ｇ２に近い方の屈折面までの距離をＸ２とする。そのとき、
Ｘ１／Ｌ ＜ ０．２ ・・・（１７）
または、
Ｘ２／Ｌ ＜ ０．２ ・・・（１８）
を満足している。

又、屈折光学素子ＧＮＬの屈折力φＧＮＬが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。
φＧＮＬ ＞ ０ ・・・（１９）
条件式（１）から（１９）を満足する光学系の実施例の具体例について説明する。

ここでは、条件式（１）から（５）及び（１３）を満足する材料として、ＵＶ硬化樹脂１、またＴｉＯ_２をホストポリマーであるＵＶ硬化樹脂２に分散させたＴｉＯ_２微粒子分散材料を用いている。

〈数値実施例１〉
図１は数値実施例１の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．４のガウス型の光学系（レンズ系）にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。

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、△Ｍ，△Ｓ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。

数値実施例１の光学系では、開口絞りＳＰ近傍にＵＶ硬化樹脂１からなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差を良好に補正している。

〈数値実施例２〉
図３は数値実施例２の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．４のガウス型の光学系にＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子（層）ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。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、開口絞りＳＰ近傍、かつ開口絞りＳＰより物体側の位置にＴｉＯ２微粒子分散材料からなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差を良好に補正している。

〈数値実施例３〉
図５は数値実施例３の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．４のガウス型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。

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、開口絞りＳＰに限りなく近傍の位置にＴｉＯ２微粒子の分散材料からなる屈折光学素子（層）ＧＭＬ１を導入することにより、主に軸上色収差を良好に補正している。

〈数値実施例４〉
図７は数値実施例４の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．４のガウス型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。

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、開口絞りＳＰより近傍の接合レンズの張り合わせ面中にＴｉＯ_２微粒子の分散材料からなる屈折光学素子（層）ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差が良好に補正されつつ、耐環境性にも優れた光学系を得ている。

〈数値実施例５〉
図９は数値実施例５の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．４のガウス型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子（層）ＧＮＬ１を用いた例である。また、ＴｉＯ２微粒子の分散材料で形成した屈折光学素子ＧＮＬ１の空気と接する面を非球面形状としている。ＳＰは開口絞りである。

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、開口絞りＳＰ近傍かつ開口絞りＳＰより像面側の位置にＴｉＯ_２微粒子分散材料からなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入している。そして、ＴｉＯ_２微粒子の分散材料で形成された屈折光学素子（層）ＧＮＬ１の空気と接する面を非球面形状とすることにより、軸外における球面収差や、他収差がバランスよく補正された光学系を得ている。

〈数値実施例６〉
図１１は数値実施例６の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー１．８のガウス型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。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、開口絞りＳＰ近傍の位置にＴｉＯ_２微粒子の分散材料からなる屈折光学素子ＧＮＬ１レンズを導入することにより、主に軸上色収差を良好に補正している。

〈数値実施例７〉
図１３は数値実施例７の光学系のレンズ断面図であり、画像読み取り用のガウス型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。図１４は数値実施例７の光学系の倍率−０．２２Ｘにおける収差図である。

数値実施例７の光学系では、開口絞りＳＰ近傍の位置にＴｉＯ_２微粒子の分散材料からなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、広画角の範囲において色収差を良好に補正している。

〈数値実施例８〉
図１５は数値実施例８の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離１００ｍｍ、Ｆナンバー３．０の画像読み取り用のクセノター型の光学系にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。図１６は数値実施例８の光学系の光学系の倍率−０．１１Ｘにおける収差図である。

数値実施例８の光学系では、開口絞りＳＰより近傍の接合レンズの張り合わせ面中にＵＶ硬化樹脂１からなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差が良好に補正されつつ、耐環境性にも優れた光学系を得ている。

〈数値実施例９〉
図１７は数値実施例９の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５５ｍｍ、Ｆナンバー４．１のオルソメター型の光学系にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。また、屈折光学素子ＧＮＬ１の空気と接する面を非球面形状としている。ＳＰは開口絞りである。図１８は数値実施例９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９の光学系では、開口絞りＳＰ近傍、かつ開口絞りＳＰより物体側の位置にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、軸外における球面収差や他収差がバランスよく補正された光学系を得ている。

〈数値実施例１０〉
図１９は数値実施例１０の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー２．５のオルソメター型の光学系にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。図２０は数値実施例１０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１０の光学系では、開口絞りＳＰ近傍の接合レンズの張り合わせ面中にＵＶ硬化樹脂１より成る屈折光学素子（層）ＧＭＬ１を導入することにより、主に軸上色収差が良好に補正されつつ、耐環境性にも優れた光学系を得ている。

〈数値実施例１１〉
図２１は数値実施例１１の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離５０ｍｍ、Ｆナンバー２．５のオルソメター型の光学系にＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に分散させた混合体より成る屈折光学素子ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。図２２は数値実施例１１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１１の光学系では、開口絞りＳＰの近傍にＴｉＯ_２微粒子の分散材料からなる屈折光学素子（層）ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差が良好に補正された光学系を得ている。

〈数値実施例１２〉
図２３は数値実施例１２の光学系のレンズ断面図であり、焦点距離１００ｍｍ、Ｆナンバー４．０のオルソメター型の光学系にＮ−ポリビニルカルバゾールより成る屈折光学素子（層）ＧＮＬ１を用いた例である。ＳＰは開口絞りである。図２４は数値実施例１２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１２の光学系では、開口絞りＳＰ近傍の位置にＮ−ポリビニルカルバゾールよりなる屈折光学素子ＧＮＬ１を導入することにより、主に軸上色収差が良好に補正された光学系を得ている。

以下、数値実施例１から１２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）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ＴｉＯ_２微粒子分散材料で形成されたレンズＧＮＬｊのｄ線に対する屈折率、アッベ数は別途ＮＧＮＬｊ，νＧＮＬｊ（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。

数値実施例１ではＵＶ硬化樹脂１を単体で用いている。数値実施例２から７ではＴｉＯ_２をホストポリマーであるＵＶ硬化樹脂２に体積分率として７％分散させた状態で用いており、ＴｉＯ_２微粒子分散材料の屈折率は、前述の（ａ）式を用いて計算した値を用いて算出している。

表−１は、実施例中で使用した、ＵＶ硬化樹脂１，ＴｉＯ_２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比率７％で混合した混合体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比の値を示す。

表−２はＵＶ硬化樹脂２，及びＴｉＯ_２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、部分分散比を示している。

又前述の条件式（７），（８ａ），（８ｂ），（９），（１０ａ）〜（１０ｅ）と数値実施例との関係を表−３に示す。

各収差図において、符号ｇ、ｄはそれぞれｇ線、ｄ線の波長を示しており、符号Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ６２０ｎｍ、５４６．０７ｎｍ（ｅ線）、４６０ｎｍを表している。また、符号△Ｍ、△Ｓはそれぞれメリディオナル像面、サジタル像面を表している。

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２５を用いて説明する。

図２５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、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）、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、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、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

図２６はアッベ数と部分分散比θｇＦについて、本発明の条件式（１），（２）の範囲と、表１，表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。図２７はアッベ数と部分分散比θｇｄについて、本発明の条件式（３），（４）の範囲と、表１，表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。

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 実施例１０の光学系の光学断面図 実施例１０の光学系の収差図 実施例１１の光学系の光学断面図 実施例１１の光学系の収差図 実施例１２の光学系の光学断面図 実施例１２の光学系の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明の条件式（１），（２）の範囲を説明する図 本発明の条件式（３），（４）の範囲を説明する図

符号の説明

ＯＢ 光学系
ＳＰ 絞り
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
△Ｓ サジタル像面
△Ｍ メリディオナル像面

Claims (10)

1. アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが以下の条件を満足する固体材料で構成される屈折光学素子を備えたガウス型の光学系。
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
2. 開口絞りの物体側に配置された正の屈折力の前群と、前記開口絞りの像側に配置された正の屈折力の後群とで構成される光学系において、
   前記前群は、前記開口絞り側の面が凹形状の第１負レンズと、該第１凹レンズの物体側に配置された第１正レンズとを有し、前記後群は、前記開口絞り側の面が凹形状の第２負レンズと、前記第２負レンズの像側に配置された第２正レンズとを有し、前記前群と前記後群の焦点距離をｆＦ，ｆＲ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０
   ０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０
   ０．２＜ｆＦ／ｆＲ＜１０
   なる条件を満足すると共に、
   前記光学系は、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが以下の条件を満足する固体材料で構成される屈折光学素子を有することを特徴とする光学系。
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
3. 開口絞りの物体側に配置された正の屈折力の前群と、前記開口絞りの像側に配置された正の屈折力の後群とで構成される光学系であって、
   前記前群は、前記開口絞り側の面が凹形状の第１負レンズが最も物体側に配置されたレンズ群と、前記第１負レンズの物体側に配置された第１正レンズとを有し、前記後群は、前記開口絞り側の面が凹形状の第２負レンズが最も像側に配置されたレンズ群と、前記第２負レンズの像側に配置された第２正レンズとを有し、
   前記第１負レンズが最も物体側に配置されたレンズ群の焦点距離をｆＦＳ、前記第２負レンズが最も像側に配置されたレンズ群の焦点距離をｆＲＳ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ｆＦＳ／ｆ ＜ −０．７
   ｆＲＳ／ｆ ＜ −０．７
   なる条件の少なくとも一方を満足すると共に、
   前記光学系は、アッベ数νｄ、部分分散比θｇＦが以下の条件を満足する固体材料で構成される屈折光学素子を有することを特徴とする光学系。
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋０．７５５） ＞ ０
   θｇＦ−（−１．６６５×１０^−７・νｄ^３＋５．２１３×１０^−５・νｄ^２
   −５．６５６×１０^−３・νｄ＋１．０１１） ＜ ０
   なる条件を満足する。
4. 前記前群と前記後群の焦点距離をｆＦ，ｆＲ、全系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．８＜ｆＦ／ｆ＜５．０
   ０．４＜ｆＲ／ｆ＜３．０
   ０．２＜ｆＦ／ｆＲ＜１０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３の光学系。
5. 前記第１負レンズの前記開口絞り側の面の曲率半径をＲａ、前記第２負レンズの前記開口絞り側の面の曲率半径をＲｂとするとき、
   ０．１＜Ｒａ／ｆ＜ ０．５
   −０．５＜Ｒｂ／ｆ＜−０．１
   なる条件を満足することを特徴とする請求項２〜４いずれかの光学系。
6. 前記第１負レンズのアッベ数νａ、前記第２負レンズのアッベ数νｂは、
   νａ＜４０
   νｂ＜４０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項２〜５いずれかの光学系。
7. 前記固体材料の部分分散比θｇｄは、
   θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
   −６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．５００） ＞ ０
   θｇｄ−（−１．６８７×１０^−７・νｄ^３＋５．７０２×１０^−５・νｄ^２
   −６．６０３×１０^−３・νｄ＋１．８０９） ＜ ０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜６いずれかの光学系。
8. 前記光学系の最も物体側の屈折面から最も像側の屈折面までの距離をＬ、光軸と瞳近軸光線との交点に近い側の前記屈折光学素子の屈折面から前記交点までの距離をＸとするとき、
   Ｘ／Ｌ ＜ ０．４
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜７いずれかの光学系。
9. 前記固体材料のアッベ数νｄは、
   νｄ ＜ ６０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜８いずれかの光学系。
10. 請求項１〜９いずれかの光学系と、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有することを特徴とする光学機器。

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