JP2016194610A - 光学素子、それを有する光学機器及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供すること。
【解決手段】 光学素子１は、第１の光学要素１１と、第１の光学要素１１に接合された第２の光学要素１２と、第２の光学要素１２に接合された第３の光学要素１３と、を含み、第１及び第３の光学要素１１，１３の少なくとも一方と第２の光学要素１２とは、接合部材１４を介して互いに接合されており、第１乃至第３の光学要素１１，１３及び接合部材１４のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、−０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０、−０．２＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜１０なる条件式を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の光学要素が接合された光学素子及びそれを有する光学系に関する。

近年、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）として、小型軽量でかつ高い光学性能を有するものが求められている。特許文献１には、無機ガラスから成る光学要素と樹脂から成る光学要素とが接合された光学素子を採用することにより、小型化を実現しつつ色収差を良好に補正することができる光学系が記載されている。

特開２０１０−１１７４７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学素子において、無機ガラス及び樹脂の線膨張係数は互いに大きく異なるため、環境温度が変化した場合、各光学要素の形状変化が生じて、良好な光学性能が得られなくなってしまう可能性がある。

本発明は、複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光学素子は、第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された第２の光学要素と、該第２の光学要素に接合された第３の光学要素と、を含み、前記第１及び第３の光学要素の少なくとも一方と前記第２の光学要素とは、接合部材を介して互いに接合されており、前記第１乃至第３の光学要素及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、−０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０、−０．２＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜１０なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供することができる。

本発明の実施例１に係る光学素子の要部断面図 実施例１及び比較例に係る光学面の変形量を示す図 本発明の実施例２に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における断面図 本発明の実施例２に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における収差図 本発明の実施例３に係る光学素子の要部断面図 本発明の実施例４に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における断面図 本発明の実施例４に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における収差図 本発明の実施例５に係る光学素子の要部断面図 本発明の実施例６に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における断面図 本発明の実施例６に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における収差図 本発明の実施例７に係る光学素子の要部断面図 本発明の実施形態に係る光学機器の斜視図

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面は、便宜的に実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。また、各図面において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光学素子１の光軸を含む断面内における要部概略図（要部断面図）である。本実施形態に係る光学素子１は、３つの光学要素が接合（一体化）されて構成されている。具体的に、光学素子１は、第１の光学要素１１と、第１の光学要素１１に接合された第２の光学要素１２と、第２の光学要素１２に接合された第３の光学要素１３と、を含んでいる。第１及び第３の光学要素の少なくとも一方と第２の光学要素１２とは、接合部材１４を介して互いに接合されている。

そして、光学素子１は、第１乃至第３の光学要素及び接合部材１４のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、以下の条件式（１）及び（２）を満足している。
−０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０ ‥‥（１）
−０．２＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜１０ ‥‥（２）

本実施形態に係る光学素子１は、上記の構成により、優れた耐環境性を実現している。光学素子１について、以下に詳細に説明する。

本実施形態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（樹脂）等の有機材料などから成り、屈折作用を有する光学部材のことを示している。なお、各光学要素を接合するための接合部材（接着剤等）や、反射防止や接着性向上のための薄膜及び塗布材料など、実質的に屈折力を有さないものについては、本実施形態に係る光学要素には含まれない。図１に示した光学素子１は、３つの光学要素から成る構成を採っているが、第１乃至第３の光学要素を含む３つ以上の光学要素が接合された構成であれば、光学要素の数はこれに限られるものではない。

本実施形態に係る第２の光学要素１２は、有機物により構成されている。ここで、本実施形態における有機物とは、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（有機複合物）を含む。例えば、有機物として、アクリル、ポリカーボネート、ポリビニルカルバゾールや、それらの混合物、あるいは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採用することができる。なお、第２光学素子１２は、互いに異なる有機物から成る複数の光学部材で構成されていてもよい。

光学素子１は、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３を形成する工程と、第３の光学要素１３の光学面上に第２の光学要素１２を形成する工程と、第１の光学要素１１及び第２の光学要素１２の光学面同士を接合する工程と、により製造することができる。このとき、第１の光学要素１１及び第２の光学要素１２は、接合部材１４を介して接合される。

光学素子１の製造方法はこれに限られるものではなく、第１の光学要素１１の光学面上に第２の光学要素１２を形成してから、第２の光学要素１２と第３の光学要素１３とを接合部材１４により接合してもよい。あるいは、予め第２の光学要素１２を形成してから、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３の夫々と第２の光学要素１２とを接合部材１４により接合する方法などを採用してもよい。

なお、本実施形態における「光学面」とは、各光学要素において連続な曲面（曲率半径が一定の球面又は同一の定義式で定義される非球面）を有する部分を示している。また、本実施形態において、各光学要素の光学面は全て鏡面である。すなわち、各光学要素の保持等のための鏡面ではない面や、光軸を含む断面内において光軸と直交する方向（径方向）における端面などは、光学面に含まれない非光学面である。

本実施形態における「光学要素の径」とは、光軸を含む断面内での径方向における、各光学要素の端部同士の距離（幅）、又はその端部の位置、を示している。そして、非光学面を含めた光学要素の最大径を外径、光学面の最大径を内径と称する。また、本実施形態における「接合面」とは、各光学要素において、接合部材の有無を問わず他の光学要素に接合されている面のことを示している。

本実施形態に係る光学素子１において、各光学要素の形状や材料を適切に設定することにより、小型化及び良好な光学性能を実現することができる。しかし、一般的に、有機物は、ガラス等の無機材料と比較して環境変動により変形し易い。例えば、雰囲気（空気等）の温度が常温に対して大きく変化した高温環境下又は低温度環境下においては、有機物から成る光学要素が膨張又は収縮して、その屈折率などの光学特性が変化してしまう。また、高湿度環境下においては、吸水により有機物から成る光学要素の表面形状が変形して、その光学特性が変化してしまう。

このとき、有機物から成る光学要素の厚さを薄くすることにより、その表面が雰囲気に曝される面積を減らして、環境変動の影響を低減する方法も考えられる。しかし、有機物は無機ガラス等と比較して機械強度が弱いため、有機物から成る光学要素を薄く構成した場合、それを鏡筒等で保持する際に変形してしまうこと等が懸念される。

そこで、本実施形態に係る光学素子１は、有機物から成る第２の光学要素１２が有する２つの光学面（入射面及び出射面）の両方を、他の光学要素の光学面に接合した構成を採っている。これにより、第２の光学要素１２の光学面が雰囲気中に曝されることを防ぎ、環境変動による変形を抑制することができ、かつ、第２の光学要素１２の機械強度を保つことができる。

しかしながら、無機ガラス及び有機物の線膨張係数は互いに大きく異なるため、高湿度環境下においては、第２の光学要素１２及び他の光学要素が不均一に膨張及び収縮してしまう。これにより、各光学要素の形状が変化して、良好な光学性能（結像性能）が得られなくなってしまう可能性がある。ここで、温度変化による各光学要素の形状変化の度合いは、光学要素同士を接合する接合部材の機械特性、特にヤング率に相関する。

そこで、本実施形態に係る光学素子１は、上記の条件式（１）及び（２）を満足することにより、各光学要素及び接合部材１４のヤング率を好適に選択することで、耐環境性の向上を可能にしている。

具体的には、光学素子１は、接合部材１４のヤング率を第２の光学要素１２のヤング率に対して小さくすることで、温度変化により生じる第２の光学要素１２のひずみを、接合部材１４の形状変化によって吸収することができる。これにより、第１及び第３の光学要素において、第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減することができ、光学特性の変化を抑制することが可能になる。なお、第２の光学要素１２及び接合部材１４は雰囲気に曝されていないため、夫々の形状変化が光学性能に与える影響は小さい。

条件式（１）の下限を下回ると、第１及び第３の光学要素の剛性に対して第２の光学要素１２の剛性が小さくなり過ぎてしまい、第２の光学要素１２の温度変化に対するひずみが過大となる。これにより、接合部材１４による光学素子１の形状変化の低減効果が十分に得られなくなる。また、条件式（１）の上限を上回ると、第１及び第３の光学要素の剛性に対して第２の光学要素１２の剛性が十分に大きくなり、第２の光学要素１２の温度変化に対するひずみは相対的に小さくなり、光学性能に影響を及ぼす程の形状変化は生じなくなる。

条件式（２）の下限を下回ると、接合部材１４のひずみに対して第２の光学要素１２の形状変化が小さくなり、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（２）の上限を上回ると、接合部材１４のひずみに対して第２の光学要素１２の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。

さらに、以下の条件式（１ａ）及び（２ａ）〜（１ｄ）及び（２ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜９ ‥‥（１ａ）
０＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜９ ‥‥（２ａ）
０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜８ ‥‥（１ｂ）
０．２＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜８ ‥‥（２ｂ）
１＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜７ ‥‥（１ｃ）
０．４＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜７ ‥‥（２ｃ）
１．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜６ ‥‥（１ｄ）
０．６＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜６ ‥‥（２ｄ）

ここで、本実施形態に係る光学素子１は、第２の光学要素の光軸上及び最大径における光軸方向の厚さを各々ｔ２ｃ、ｔ２ｅとするとき、以下の条件式（３）又は（４）の何れか一方を満足することが望ましい。
０＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．９５ ‥‥（３）
１．０５＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜１００００ ‥‥（４）

高温環境下又は低温度環境下においては、第２の光学要素１２の光軸方向の厚さの径方向における変化量が大きいほど、第２の光学要素１２の不均一な膨張及び収縮が顕著になり、各光学面の形状変化が生じ易くなる。よって、第２の光学要素１２が正の屈折力を有する場合は条件式（３）を、第２の光学要素１２が負の屈折力を有する場合は条件式（４）を、夫々満足することで、条件式（１）及び（２）を満たすことによる形状変化の低減効果が大きくなる。

さらに、以下の条件式（３ａ）又は（４ａ）〜（３ｄ）又は（４ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０００５＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．９０ ‥‥（３ａ）
１．５＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜２０００ ‥‥（４ａ）
０．００１＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．７０ ‥‥（３ｂ）
２＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜１０００ ‥‥（４ｂ）
０．００２＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．５０ ‥‥（３ｃ）
４＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜６００ ‥‥（４ｃ）
０．００４＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．３０ ‥‥（３ｄ）
６＜ｔｒｅ／ｔ２ｃ＜２００ ‥‥（４ｄ）

また、本実施形態に係る光学素子１は、第２の光学要素１２及び接合部材１４の光軸方向の最大厚を各々ｔ２、ｔｃとするとき、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜２０ ‥‥（５）

接合部材１４の形状、すなわち光軸方向の厚さを、条件式（５）を満たすように適切に設定することにより、温度変化により発生する第２の光学要素１２のひずみを、接合部材１４の形状変化により吸収することができる。条件式（５）の下限を下回ると、接合部材１４の形状変化が小さくなり過ぎてしまい、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（５）の上限を上回ると、接合部材１４の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。

さらに、以下の条件式（５ａ）〜（５ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．１＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜１５ ‥‥（５ａ）
０．２＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜１０ ‥‥（５ｂ）
０．４＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜８ ‥‥（５ｃ）
０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜５ ‥‥（５ｄ）

各光学要素及び接合部材１４について、温度変化により生じる夫々の光軸方向の形状変化は、夫々の光軸方向の厚さに比例するため、光軸方向の厚さとヤング率との積は、夫々において生じる応力に相関する。このとき、第２の光学要素１２で発生する応力に対して、接合部材１４で発生する応力が十分に小さければ、接合部材１４を形状変化させることにより各光学要素の形状変化を低減することができる。そこで、本実施形態に係る光学素子１は、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
−２０＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜０ ‥‥（６）

条件式（６）の下限を下回ると、接合部材１４の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。条件式（６）の上限を上回ると、接合部材１４の形状変化が小さくなり過ぎてしまい、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。

さらに、以下の条件式（６ａ）〜（６ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
−１６＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜−０．２ ‥‥（６ａ）
−１２＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜−０．５ ‥‥（６ｂ）
−１０＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜−１ ‥‥（６ｃ）
−８＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜−１．５ ‥‥（６ｄ）

接合部材１４の光軸方向の厚さが径方向に変化する場合、すなわち接合部材１４が屈折力を有する形状となる場合は、光学面の形状変化の低減効果が十分に得られなくなる。そこで、第２の光学要素１２及び接合部材１４の屈折力を各々φ２、φｃとするとき、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０≦｜φｃ／φ２｜＜０．２ ‥‥（７）

条件式（７）の範囲を外れると、第２の光学要素１２の屈折力に対して接合部材１４の屈折力が相対的に大きくなり、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。

さらに、以下の条件式（７ａ）〜（７ｃ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０≦｜φｃ／φ２｜＜０．１ ‥‥（７ａ）
０≦｜φｃ／φ２｜＜０．０５ ‥‥（７ｂ）
０≦｜φｃ／φ２｜＜０．０２ ‥‥（７ｃ）

また、接合部材１４の線膨張係数に対する第２の光学要素１２の線膨張係数の比を小さくするに従い、温度変化による各光学要素の膨張又は収縮の量は小さくなる。そこで、第２の光学要素１２及び接合部材１４の線膨張係数を各々α２、αｃとするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
−１０＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜１０ ‥‥（８）

条件式（８）の上限を上回ると、接合部材１４のひずみに対して第２の光学要素１２の形状変化が小さくなり、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（８）の下限を下回ると、接合部材１４のひずみに対して第２の光学要素１２の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。

さらに、以下の条件式（８ａ）〜（８ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
−８＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜８ ‥‥（８ａ）
−６＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜６ ‥‥（８ｂ）
−４＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜４ ‥‥（８ｃ）
−２＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜２ ‥‥（８ｄ）

また、第２の光学要素１２及び接合部材１４の光軸上における光軸方向の厚さを各々ｔ２ｃ、ｔｃｃとするとき、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
０≦ｔｃｃ／ｔ２ｃ＜１ ‥‥（９）

条件式（９）を満足することで、接合部材１４の厚さが第２の光学要素１２の厚さに対して薄くなり、接合部材１４の形状変化の絶対量を小さくすることができるため、温度変化による光学面の形状変化を十分に抑制することが可能になる。

さらに、以下の条件式（９ａ）〜（９ｃ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０≦ｔｃｃ／ｔ２ｃ＜０．８５ ‥‥（９ａ）
０≦ｔｃｃ／ｔ２ｃ＜０．５ ‥‥（９ｂ）
０≦ｔｃｃ／ｔ２ｃ＜０．１５ ‥‥（９ｃ）

前述したように、接合部材１４の光軸方向の厚さが径方向において変化している場合、光学面の形状変化の低減効果が十分に得られなくなる。特に、接合部材１４の最大径、すなわち第１の光学要素１１と第２の光学要素１２との接合面の最大径における接合部材１４の厚さが、光軸上における接合部材１４の厚さに対して厚くなると、温度変化による影響が大きくなる。そこで、接合部材１４の最大径における光軸方向の厚さをｔｃｅとするとき、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．８＜ｔｃｅ／ｔｃｃ＜１．２ ‥‥（１０）

条件式（１０）を満足することで、接合部材１４の厚さを、光軸上と最大径とにおいて互いに同程度に設定することができるため、温度変化による光学面の形状変化を十分に抑制することが可能になる。

さらに、以下の条件式（１０ａ）及び（１０ｂ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．８５＜ｔｃｅ／ｔｃｃ＜１．１５ ‥‥（１０ａ）
０．９＜ｔｃｅ／ｔｃｃ＜１．１ ‥‥（１０ｂ）

以上、本実施形態に係る光学素子１によれば、優れた耐環境性を実現することができる。次に、光学素子１の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る光学素子１について詳細に説明する。本実施例に係る光学素子１の構成は、上述した実施形態に係る構成と同様である。

本実施例において、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３は、無機ガラスから成り、互いに符号が異なる屈折力を有する光学要素である。第１の光学要素１１は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ１から成る、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の光学要素である。第３の光学要素１３は、株式会社オハラのＳ−ＬＡＬ１４から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３の夫々について、片側の光学面は雰囲気に曝されている。

第２の光学要素１２は、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）微粒子を体積比１５％で分散させた混合体から成り、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第２の光学要素１２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。また、接合部材１４は、エポキシ樹脂系の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−００１Ｋから成る。

第１乃至第３の光学要素のヤング率Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は各々８８．４ＧＰａ，１．８ＧＰａ，１１１．８ＧＰａであり、接合部材１４のヤング率Ｅｃは０．００３ＧＰａであり、前述した条件式（１）及び（２）を満足している。これにより、温度変化による光学素子１の光学面の形状変化を抑制することが可能になる。

ここで、本実施例に係る光学素子１の効果を説明するために、比較例に係る光学素子について考える。比較例に係る光学素子は、接合部材としてヤング率が７．９ＧＰａであるスリーボンド株式会社のＴＢ３１１４を用いたという点を除いて、本実施例に係る光学素子１と同様の構成である。

図２（ａ）及び（ｂ）の夫々は、第１の光学要素１１の雰囲気に曝されている光学面及び第３の光学要素１３の雰囲気に曝されている光学面の夫々の、温度変化時における形状変化の度合い（変形量）を示したものである。ここでは、有限要素法を用いて、常温から＋４０℃の温度変化が生じた際に発生する光軸方向の変形量の計算結果を示している。図２において、実線は実施例１、破線は従来例を示しており、縦軸は比較例に係る光学面の最大変形量を１．０として規格化した規格化変形量を示し、横軸は光学面の最大径を１．０として規格化した径方向比率を示している。

図２（ａ）から明らかなように、第１の光学要素１１の光学面の変形量は、比較例に対して実施例１の方が最大約３５％少なく、第１の光学要素１１の光学面の変形量は、比較例に対して実施例１の方が最大約４３％少なくなっている。これより、本実施例に係る光学素子１が、優れた耐環境性を実現しているということがわかる。

［実施例２］
図３は、実施例１に係る光学素子１を有する、実施例２に係る光学系２の要部断面図である。図３において、ＩＰは像面を示し、ＯＡは光軸を示し、ＳＰは開口絞りを示し、矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングに際する、各レンズユニット及び開口絞りＳＰの光軸方向の移動軌跡を示している。図４は、光学系２が無限遠物体に合焦したときの収差図である。

本実施例に係る光学系２は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニット（レンズ群）Ｌ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第３レンズユニットＬ３は、実施例１に係る光学素子１を含んでいる。光学系２において、各レンズユニットの間隔は、フォーカシングに際して変化する。

光学素子１において、ＰＭＭＡとＩＴＯ微粒子の混合体から成る第２の光学要素１２は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して小さい。光学系２は、このような異常部分分散性を有する光学素子１を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。

また、光学素子１において、第３の光学要素１３の最大径は、第２の光学要素１２及び第１の光学要素１１の最大径よりも大きい。よって、光学系２において、鏡筒等の保持手段により光学素子１を保持（固定）する際に、第３の光学要素１３のみを介して保持することができるため、温度変化により各光学要素が膨張及び収縮した際の光学面の歪を抑制することが可能になる。ただし、第１の光学要素１１及び第３の光学要素１３の少なくとも一方を介して保持する構成であれば、これに限られるものではない。

なお、本実施例に係る光学系２は、各光学面の曲率中心及び像面の中心位置が光軸上に配置された共軸系であるが、必要に応じて光学系２を非共軸系としてもよい。また、本実施例に係る光学系２は、光学素子１を１つのみ有する構成を採っているが、これに限らず、光学素子１を複数有する構成を採ってもよい。このとき、少なくとも条件式（１）及び（２）を満足する光学素子であれば、光学素子１の代わりにそれを採用してもよい。

［実施例３］
図５は、本発明の実施例３に係る光学素子３の要部断面図である。本実施例に係る光学素子３は、実施例１に係る光学素子１と同様に３つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素及び接合部材の材料及び形状は光学素子１とは異なる。

本実施例において、第１の光学要素３１は正の屈折力を有し、第３の光学要素３３は負の屈折力を有している。第２の光学要素３２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、正の屈折力のメニスカス形状の光学要素であり、第２の光学要素３２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、接合部材３４は、エポキシ樹脂系の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−１６０から成る。本実施例では、第２の光学要素３２と第３の光学要素３３とが、接合部材３４を介して接合されている。

第１乃至第３の光学要素のヤング率Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は各々８４．９ＧＰａ，４．３ＧＰａ，１０２．４ＧＰａであり、接合部材３４のヤング率Ｅｃは０．４１４ＧＰａであり、前述した条件式（１）及び（２）を満足している。これにより、温度変化による光学素子３の光学面の形状変化を抑制することが可能になる。

［実施例４］
図６は、実施例３に係る光学素子３を有する、実施例４に係る光学系４の要部断面図であり、図７は、光学系４が無限遠物体に合焦したときの収差図である。本実施例に係る光学系４において、実施例２に係る光学系２と同等の構成については、説明を省略する。

本実施例に係る光学系２は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第２レンズユニットＬ２は、実施例３に係る光学素子３を含んでいる。光学系４において、各レンズユニットの間隔は、フォーカシングに際して変化する。

光学素子３において、ＵＶ硬化樹脂から成る第２の光学要素３２は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して大きい。光学系４は、このような異常部分分散性を有する光学素子３を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。

［実施例５］
図８は、本発明の実施例５に係る光学素子５の要部断面図である。本実施例に係る光学素子５は、実施例１及び３に係る光学素子１及び３とは異なり、有機物から成る第２の光学要素５２が２つの光学部材から成る構成を採っている。

本実施例において、第１の光学要素５１は負のメニスカス形状の光学要素であり、第３の光学要素５３は正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。第２の光学要素５２は、ＵＶ硬化樹脂から成る第１の光学部材５２ａと、ＰＭＭＡにＩＴＯ微粒子を体積比１０％で分散させた混合体から成る第２の光学部材５２ｂと、の２つの光学部材で構成される。

なお、第１の光学部材５２ａは、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の光学部材であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。第２の光学部材５２ｂは、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学部材であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。

また、接合部材５４は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成る。本実施例では、第１の光学要素５１と第１の光学部材５２ａとが、接合部材５４を介して接合されている。具体的には、光学素子５は、第３の光学要素５３の上に第２の光学部材５２ｂ及び第１の光学部材５２ａを順次形成する工程と、第１の光学部材５２ａと第１の光学要素５１とを接合部材５４を介して接合する工程と、により製造することができる。

第１乃至第３の光学要素のヤング率Ｅ１，Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ，Ｅ３は各々９６ＧＰａ，４．３ＧＰａ，１．８ＧＰａ，８８ＧＰａであり、接合部材５４のヤング率Ｅｃは０．０１ＧＰａである。本実施例に係る光学素子５も、前述した条件式（１）及び（２）を満足していため、温度変化による光学面の形状変化を抑制することができる。

なお、本実施例においては、第２の光学要素５２が２つの光学部材から成る構成を採っているが、必要に応じて、第２の光学要素５２が３つ以上の光学部材から成る構成を採用してもよい。また、必要に応じて、第２の光学要素５２を構成する光学部材同士の境界面に回折格子を形成してもよい。

［実施例６］
図９は、実施例５に係る光学素子５を有する、実施例６に係る光学系６の要部断面図である。図９において、ＦＣはフレアカット絞りを示し、矢印は、広角端から望遠端へのズーミングに際する、各レンズユニットの光軸方向の移動軌跡を示している。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々は、光学系６に係る広角端、中間のズーム位置、望遠端、の各々での収差図である。本実施例に係る光学系６において、実施例２及び４に係る光学系２及び４と同等の構成については、説明を省略する。

本実施例に係る光学系６は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、負の屈折の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、正の屈折力の第４レンズユニットＬ４、から構成される。第１レンズユニットＬ１は、実施例５に係る光学素子５を含んでいる。光学系６において、ズーミングを行う際には、各レンズユニットの間隔が変化し、フォーカシングを行う際には、第４レンズユニットＬ４の光軸方向の位置が変化する。

光学素子５において、第２の光学要素５２は異常部分分散性を有している。ＵＶ硬化樹脂から成る第１の光学部材５２ａのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは、一般的なガラス材料と比較して大きい。また、ＰＭＭＡ及びＩＴＯ微粒子の混合体から成る第２の光学部材５２ｂのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは、一般的なガラス材料と比較して小さい。光学系６は、このような異常部分分散性を有する光学素子５を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。

［実施例７］
図１１は、本発明の実施例７に係る光学素子７の要部断面図である。本実施例に係る光学素子７は、実施例１，３，５に係る光学素子１，３，５とは異なり、第１及び第３の光学要素の両方が、接合部材を介して第２の光学要素に接合された構成を採っている。

本実施例において、第１の光学要素７１は正の屈折力を有する両凸形状の光学要素であり、第３の光学要素７３は負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第２の光学要素７２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、物体側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状の光学要素であり、第２の光学要素３２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、接合部材７４ａ，７４ｂは、エン・チオール樹脂系の接着剤から成る。

本実施例では、第１の光学要素７１及び第３の光学要素７３の夫々が、接合部材７４ａ，７４ｂを介して第２の光学要素７２に接合されている。光学素子７は、第１の光学要素７１の上に接合部材７４ａを塗布する工程と、接合部材７４ａに上に第２の光学要素７２を形成する工程と、第２の光学要素７２と第３の光学要素７３とを接合部材７４ｂを介して接合する工程と、により製造することができる。

第１乃至第３の光学要素のヤング率Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は各々８４．９ＧＰａ，４．３ＧＰａ，１０２．４ＧＰａであり、接合部材７４ａ，７４ｂのヤング率Ｅｃは０．４１４ＧＰａであり、前述した条件式（１）及び（２）を満足している。これにより、温度変化による光学素子７の光学面の形状変化を抑制することが可能になる。

本実施例においては、第１及び第３の光学要素の両方を、接合部材７４ａ，７４ｂを介して第２の光学要素７２に接合しているため、光学面の形状変化の低減効果をより向上させることができる。さらに、本実施例では、接合部材７４ｂに僅かな屈折力を持たせ、その物体側及び像側の面の曲率中心が一致するように構成している。これにより、接合部材７４ｂの物体側及び像側の面の曲率中心方向の厚さは、径方向において一定となるため、温度変化による光学素子７の変形をより良好に抑制することができる。

なお、上述した各実施例において、第２の光学要素の材料として、固体材料に無機酸化物（例えばＴｉＯ_２やＩＴＯなど）の微粒子を混合した材料を用いる場合は、無機酸化物の微粒子によって光が散乱してしまうことを抑制する必要がある。そのためには、微粒子の粒径を２ｎｍから５０ｎｍの範囲内に設定することが好ましい。また、固体材料に無機酸化物の微粒子を混合する際の凝集を抑制するために、分散剤等を添加してもよい。

ここで、固体材料（母材）に微粒子を分散させた混合体において、波長λに対する屈折率ｎ（λ）は、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｇａｒｎｅｔ理論に基づく関係式から導き出すことができる。具体的に、屈折率ｎ（λ）は、固体材料の比誘電率をεｍ、微粒子の比誘電率をεｐ、固体材料の体積に対する微粒子の総体積の分率をη、とするとき、以下の式（１１）で定義される混合体の比誘電率εａｖに基づいて、以下の式（１２）のように表される。

表１に、上述した各実施例に係る光学素子についての、諸数値及び条件式（１）乃至（１０）の中辺の値を示す。なお、表１において、ｔ１，ｔ３は各々第１及び第３の光学要素の光軸方向の最大厚を示し、α１，α３は各々第１及び第３の光学要素の線膨張係数を示している。

表２に、各実施例に係る第２の光学要素の物性値を示す。

表３に、各実施例に係る接合部材の物性値を示す。

次に、上述した実施例１乃至７の夫々に対応する数値実施例１乃至７において、具体的な数値データを示す。ただし、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）の曲率半径を示し、ｄｍは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）、を示す。また、ｎｄｍ及びνｄｍの夫々は第ｍ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。ここでは、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を以下の式（１３）ように定義する。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ‥‥（１３）

なお、各数値実施例において、非球面形状の光学面については、面番号の後に＊（アスタリスク）の符号を付加している。また、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０^±ＸＸ」を意味している。光学面の非球面形状は、光軸方向における面頂点からの変位量をＸ、光軸方向に垂直な方向における光軸からの高さをｈ、近軸曲率半径をｒ、円錐定数をｋ、非球面係数をＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…、とするとき、以下の式（１４）により表される。

（数値実施例１）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 -20.859 1.40 1.71736 29.5 - 26.90
2 -526.799 0.05 1.54402 19.7 31.50 33.00
3 150.060 5.37 1.69680 55.5 33.00 35.00
4 -49.018 35.00

（数値実施例２）
面番号 r d nd vd 有効径
1 55.052 1.39 1.58313 59.4 50.00
2* 25.148 13.72 42.43
3 -106.406 2.03 1.51633 64.1 42.14
4 50.816 3.68 40.61
5 113.354 6.23 1.91082 35.3 40.83
6 -89.012 7.06 40.66
7 -44.957 2.03 1.69895 30.1 37.20
8 -336.413 0.17 37.42
9 69.607 8.37 1.59522 67.7 37.46
10 -50.652 (可変) 37.88
11 43.189 5.19 2.00100 29.1 35.48
12 1039.705 0.14 34.68
13 78.829 5.45 1.59522 67.7 32.76
14 -62.807 1.54 1.85026 32.3 31.30
15 28.545 (可変) 27.08
16(絞り) ∞ 7.24 26.48
17 -20.859 1.40 1.71736 29.5 25.82
18 -526.799 0.05 1.54402 19.6 28.63
19 150.060 5.37 1.69680 55.5 29.15
20 -49.018 0.15 30.23
21 122.455 6.57 1.65160 58.5 31.49
22 -37.407 0.19 32.50
23* -82.464 3.70 1.85400 40.4 33.20
24 -40.578 (可変) 34.31
像面 ∞

非球面データ
第2面
K=0.00000e+000 B=-1.17609e-006 C=-3.67097e-009 D=4.77220e-012 E=-1.15057e-014
第23面
K=0.00000e+000 B=-6.57816e-006 C=-1.77654e-010 D=-5.21093e-012 E=4.55629e-015

各種データ
焦点距離 34.30
Fナンバー 1.45
画角 32.24
像高 21.64
レンズ全長 133.69
BF 39.00

物体距離 無限遠 1750 300
d10 7.10 6.36 0.80
d15 5.92 5.92 5.92
d24 39.00 39.74 45.30

入射瞳位置 36.86
射出瞳位置 -36.49
前側主点位置 55.58
後側主点位置 4.70

レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 185.01 44.67 86.61 92.68
2 11 594.71 12.33 -126.75 -110.20
3 16 44.66 24.67 22.33 8.15

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -80.78
2 3 -66.32
3 5 55.56
4 7 -74.46
5 9 50.57
6 11 44.90
7 13 59.58
8 14 -22.90
9 17 -30.31
10 18 -214.68
11 19 53.62
12 21 44.70
13 23 89.89

（数値実施例３）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 333.607 4.76 1.60311 60.6 - 38.00
2 -61.478 1.00 1.63556 22.4 38.00 35.80
3 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
4 32.360 28.40 −

（数値実施例４）
面番号 r d nd vd 有効径
1 72.080 2.65 1.58313 59.4 50.00
2* 25.512 13.45 41.33
3 -96.609 2.50 1.48749 70.2 40.75
4 66.944 3.13 39.59
5 175.419 5.63 1.91082 35.3 39.68
6 -77.862 3.86 39.54
7 -44.606 2.30 1.69895 30.1 38.10
8 -178.782 0.15 38.34
9 62.257 8.11 1.59522 67.7 38.01
10 -59.637 (可変) 37.40
11 48.797 4.61 2.00100 29.1 35.03
12 9939.838 1.32 34.39
13 333.607 4.76 1.60311 60.6 32.67
14 -61.478 1.00 1.63556 22.4 31.18
15 -45.844 1.59 1.72825 28.5 30.99
16 32.360 (可変) 27.20
17(絞り) ∞ 7.17 26.60
18 -21.286 1.40 1.69895 30.1 25.93
19 177.619 4.21 1.59522 67.7 28.93
20 -52.749 0.15 29.70
21 97.355 7.19 1.59522 67.7 31.37
22 -35.549 0.15 32.12
23* -158.409 4.26 1.85400 40.4 33.44
24 -43.693 (可変) 34.50
像面 ∞

非球面データ
第2面
K=0.00000e+000 B=-1.26283e-006 C=-4.27073e-009 D= 5.04254e-012 E=-1.12945e-014
第23面
K =0.00000e+000 B=-6.35905e-006 C=-4.47403e-010 D=-4.21764e-012 E=2.36025e-015

各種データ
焦点距離 34.30
Fナンバー 1.45
画角 32.24
像高 21.64
レンズ全長 131.15
BF 39.00

物体距離 無限遠 1750 300
d10 7.06 6.32 0.80
d18 5.50 5.50 5.50
d26 39.00 39.74 45.26

入射瞳位置 35.71
射出瞳位置 -37.10
前側主点位置 54.55
後側主点位置 4.70

レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 170.03 41.79 78.71 82.50
2 11 783.13 13.28 -152.17 -134.21
3 17 44.42 24.52 22.40 8.09

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -69.17
2 3 -80.71
3 5 59.84
4 7 -85.64
5 9 52.48
6 11 48.98
7 13 86.47
8 14 276.77
9 15 -25.83
10 18 -27.12
11 19 68.80
12 21 44.65
13 23 69.46

（数値実施例５）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 64.220 1.75 1.84666 23.8 - 32.50
2 29.865 0.94 1.63556 22.8 34.50 31.50
3 35.779 0.05 1.52651 24.8 31.50 31.50
4 32.261 5.30 1.48749 70.2 31.50 33.00
5 -1189.473 0.10 33.00 −

（数値実施例６）
面番号 r d nd vd 有効径
1 64.220 1.75 1.84666 23.8 32.00
2 29.865 0.94 1.63556 22.8 29.84
3 35.779 0.05 1.52651 24.8 29.78
4 32.261 5.30 1.48749 70.2 29.66
5 -1189.473 0.10 29.22
6 32.482 3.23 1.77250 49.6 28.20
7 140.080 (可変) 27.86
8 51.133 0.90 1.88300 40.8 16.81
9 8.275 3.81 12.93
10 -38.963 0.75 1.60738 56.8 12.89
11 21.403 1.00 12.75
12 15.132 1.84 1.92286 18.9 13.20
13 36.354 (可変) 12.92
14(絞り) ∞ (可変) 6.29
15* 7.801 2.27 1.55880 62.5 7.38
16 268.502 2.06 7.12
17 20.932 0.70 1.80610 33.3 6.94
18 7.517 0.62 6.71
19 34.492 1.46 1.56873 63.1 6.71
20 -61.306 (可変) 6.99
21 ∞ (可変) 7.85
22 16.816 2.59 1.72916 54.7 9.33
23 -10.631 0.80 1.73800 32.3 9.16
24 1995.188 (可変) 9.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K=-4.19230e-001 B=-5.01477e-005 C=-1.48975e-006 D=1.05713e-007 E=-3.27034e-009

各種データ
ズーム比 11.59
広角 中間 望遠
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.62 3.44
画角 30.09 9.89 2.86
像高 3.56 3.56 3.56
レンズ全長 81.87 85.95 87.02
BF 12.65 16.24 11.72

d 7 1.68 18.58 31.68
d13 26.21 12.62 1.42
d14 7.07 2.00 2.00
d20 1.10 2.77 4.09
d21 2.99 3.56 5.93
d24 12.65 16.24 11.72

入射瞳位置 22.71 77.55 230.34
射出瞳位置 -52.67 -30.52 -57.78
前側主点位置 28.28 89.03 226.78
後側主点位置 6.49 -4.34 -61.17

レンズユニットデータ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 48.76 11.38 3.72 -3.43
2 8 -10.49 8.29 0.64 -6.09
3 15 25.04 7.12 -3.78 -8.31
4 22 23.67 3.39 -0.05 -2.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -67.51
3 2 267.77
4 3 -626.34
5 4 64.52
6 6 54.03
7 8 -11.29
8 10 -22.64
9 12 26.97
10 15 14.33
11 17 -14.90
12 19 39.03
13 22 9.30
14 23 -14.33

（数値実施例７）
面番号 r d nd vd 物体側有効径 像側有効径
1 333.607 4.76 1.60311 60.6 - 38.00
2 -61.478 0.01 1.55540 45.2 35.80 35.80
3 -61.478 1.00 1.63556 22.4 35.80 35.80
4 -45.834 0.01 1.55540 45.2 35.80 35.00
5 -45.844 1.59 1.72825 28.5 35.80 35.00
6 32.360 28.40 −

［光学機器］
図１２は、本発明の実施形態に係る光学機器としての撮像装置（デジタルスチルカメラ）の要部概略図である。本実施形態に係る撮像装置は、カメラ本体９０と、上述した各実施例のいずれかに係る光学素子を有する撮影光学系９１と、撮影光学系９１からの光を受光し、撮影光学系９１によって形成される被写体像を光電変換する受光素子（撮像素子）９２と、を備える。

本実施形態に係る撮像装置によれば、上述した各実施例のいずれかに係る光学素子を採用することにより、高い光学性能を得ることができ、高画質な画像を取得することが可能になる。なお、受光素子９２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（電子撮像素子）を用いることができる。このとき、受光素子９２により取得された画像の歪曲収差や色収差等の諸収差を電気的に補正することにより、出力画像を高画質化することが可能になる。

なお、上述した各実施例に係る光学素子は、図１２に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクター、デジタル複写機等の種々の光学機器に適用することができる。

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

１ 光学素子
１１ 第１の光学要素
１２ 第２の光学要素
１３ 第３の光学要素
１４ 接合部材

本発明は、複数の光学要素が接合された光学素子、それを有する光学機器、及びその光学素子の製造方法に関する。

本発明は、複数の光学要素が接合された構成でありながら、耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学機器、及びその光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明の一側面としての光学素子は、第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された第２の光学要素と、該第２の光学要素に接合された第３の光学要素と、を含み、前記第１及び第３の光学要素の少なくとも一方と前記第２の光学要素とは、接合部材を介して互いに接合されており、前記第１乃至第３の光学要素及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、−０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０、−０．２＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜１０なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、複数の光学要素が接合された構成でありながら、耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学機器、及びその光学素子の製造方法を提供することができる。

そして、光学素子１は、第１乃至第３の光学要素及び接合部材１４のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、以下の条件式（１）及び（２）を満足している。
−０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０ ‥‥（１）
−０．２＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜１０ ‥‥（２）

本実施形態に係る第２の光学要素１２は、有機物により構成されている。ここで、本実施形態における有機物とは、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（有機複合物）を含む。例えば、有機物として、アクリル、ポリカーボネート、ポリビニルカルバゾールや、それらの混合物、あるいは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採用することができる。なお、第２の光学要素１２は、互いに異なる有機物から成る複数の光学部材で構成されていてもよい。

しかしながら、無機ガラス及び有機物の線膨張係数は互いに大きく異なるため、高低温度環境下においては、第２の光学要素１２及び他の光学要素が不均一に膨張及び収縮してしまう。これにより、各光学要素の形状が変化して、良好な光学性能（結像性能）が得られなくなってしまう可能性がある。ここで、温度変化による各光学要素の形状変化の度合いは、光学要素同士を接合する接合部材の機械特性、特にヤング率に相関する。

条件式（１）の上限を上回ると、第１及び第３の光学要素の剛性に対して第２の光学要素１２の剛性が小さくなり過ぎてしまい、第２の光学要素１２の温度変化に対するひずみが過大となる。これにより、接合部材１４による光学素子１の形状変化の低減効果が十分に得られなくなる。また、条件式（１）の下限を下回ると、第１及び第３の光学要素の剛性に対して第２の光学要素１２の剛性が十分に大きくなり、第２の光学要素１２の温度変化に対するひずみは相対的に小さくなり、光学性能に影響を及ぼす程の形状変化は生じなくなる。

条件式（２）の下限を下回ると、接合部材１４の形状変化が小さくなり、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（２）の上限を上回ると、接合部材１４の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。

さらに、以下の条件式（１ａ）及び（２ａ）〜（１ｄ）及び（２ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜９ ‥‥（１ａ）
０＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜９ ‥‥（２ａ）
０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜８ ‥‥（１ｂ）
０．２＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜８ ‥‥（２ｂ）
１＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜７ ‥‥（１ｃ）
０．４＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜７ ‥‥（２ｃ）
１．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜６ ‥‥（１ｄ）
０．６＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）＜６ ‥‥（２ｄ）

また、接合部材１４の線膨張係数に対する第２の光学要素１２の線膨張係数の比を小さくするに従い、温度変化による各光学要素の膨張又は収縮の量は小さくなる。そこで、第２の光学要素１２及び接合部材１４の線膨張係数を各々α２、αｃとするとき、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
−１０＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜１０ ‥‥（８）

条件式（８）の上限を上回ると、接合部材１４の形状変化が小さくなり、第１及び第３の光学要素における第２の光学要素と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（８）の下限を下回ると、接合部材１４の形状変化が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１４の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。

図２（ａ）から明らかなように、第１の光学要素１１の光学面の変形量は、比較例に対して実施例１の方が最大約３５％少なく、第３の光学要素１３の光学面の変形量は、比較例に対して実施例１の方が最大約４３％少なくなっている。これより、本実施例に係る光学素子１が、優れた耐環境性を実現しているということがわかる。

本実施例に係る光学系４は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第２レンズユニットＬ２は、実施例３に係る光学素子３を含んでいる。光学系４において、各レンズユニットの間隔は、フォーカシングに際して変化する。

本実施例に係る光学系６は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、負の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、正の屈折力の第４レンズユニットＬ４、から構成される。第１レンズユニットＬ１は、実施例５に係る光学素子５を含んでいる。光学系６において、ズーミングを行う際には、各レンズユニットの間隔が変化し、フォーカシングを行う際には、第４レンズユニットＬ４の光軸方向の位置が変化する。

本実施例において、第１の光学要素７１は正の屈折力を有する両凸形状の光学要素であり、第３の光学要素７３は負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第２の光学要素７２は、ＵＶ硬化樹脂から成り、物体側に凹面を向けた正の屈折力のメニスカス形状の光学要素であり、第２の光学要素７２の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、接合部材７４ａ，７４ｂは、エン・チオール樹脂系の接着剤から成る。

次に、上述した実施例１乃至７の夫々に対応する数値実施例１乃至７において、具体的な数値データを示す。ただし、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）の曲率半径を示し、ｄｍは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）、を示す。また、ｎｄｍ及びνｄｍの夫々は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の媒質のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。ここでは、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を以下の式（１３）のように定義する。
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ‥‥（１３）

Claims (17)

1. 第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された第２の光学要素と、該第２の光学要素に接合された第３の光学要素と、を含み、
   前記第１及び第３の光学要素の少なくとも一方と前記第２の光学要素とは、接合部材を介して互いに接合されており、
   前記第１乃至第３の光学要素及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、
   −０．５＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ３／Ｅ２^２）＜１０
   −０．２＜Ｌｏｇ（Ｅｃ／Ｅ２）＜１０
   なる条件式を満足することを特徴とする光学素子。
2. 前記第２の光学要素の光軸上及び最大径における光軸方向の厚さを各々ｔ２ｃ、ｔ２ｅとするとき、
   ０＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜０．９５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第２の光学要素の光軸上及び最大径における光軸方向の厚さを各々ｔ２ｃ、ｔ２ｅとするとき、
   １．０５＜ｔ２ｅ／ｔ２ｃ＜１００００
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
4. 前記第２の光学要素及び前記接合部材の光軸方向の最大厚を各々ｔ２、ｔｃとするとき、
   ０＜Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜２０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学素子。
5. 前記第２の光学要素及び前記接合部材の光軸方向の最大厚を各々ｔ２、ｔｃとするとき、
   −２０＜Ｌｏｇ（ｔｃ×Ｅｃ／（ｔ２×Ｅ２））＜０
   なる条件式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項に記載の光学素子。
6. 前記第２の光学要素及び前記接合部材の屈折力を各々φ２、φｃとするとき、
   ０≦｜φｃ／φ２｜＜０．２
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学素子。
7. 前記第２の光学要素及び前記接合部材の線膨張係数を各々α２、αｃとするとき、
   −１０＜Ｌｏｇ（α２／αｃ）／Ｌｏｇ（ｔ２／ｔｃ）＜１０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 前記第２の光学要素及び前記接合部材の光軸上における光軸方向の厚さを各々ｔ２ｃ、ｔｃｃとするとき、
   ０≦ｔｃｃ／ｔ２ｃ＜１
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学素子。
9. 前記接合部材の最大径における光軸方向の厚さをｔｃｅとするとき、
   ０．８＜ｔｃｅ／ｔｃｃ＜１．２
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学素子。
10. 前記第２の光学要素は、有機物から成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学素子。
11. 前記第２の光学要素は、樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
12. 前記第２の光学要素は、樹脂材料に無機微粒子を分散させた混合体から成ることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
13. 前記第２の光学要素は、互いに異なる材料から成る複数の光学部材が接合されて成ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学素子。
14. 前記第２の光学要素は、樹脂材料から成る第１の光学部材と、樹脂材料に無機微粒子を分散させた混合体から成る第２の光学部材と、が接合されて成ることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
15. 前記第１及び第３の光学要素は、無機ガラスから成ることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光学素子。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光学素子と、該光学素子の物体側又は像側に配置される開口絞りと、を有することを特徴とする光学系。
17. 請求項１６に記載の光学系と、該光学系からの光を受光する受光素子と、を有することを特徴とする光学機器。