JP4618371B2 - 波長選択素子を備えた光学装置 - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等に用いられ、画面全体にわたって高い光学性能を有する、波長選択素子を備えた光学装置に関する。
固体撮像素子等の撮像素子は、従来用いられている銀塩フィルムと異なり、可視光線だけでなく可視光線よりも長波長の赤外光線に対しても高感度である。従って、良好な色再現を達成するため、また長波長の光の色収差に起因するフレアを除去するために、７００ｎｍ以上の長波長の光をカットする必要がある。このため、従来固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、撮像素子の物体側に、７００ｎｍ以上の長波長の光をカットする赤外カットフィルタが配置されている。
ビデオカメラや電子スチルカメラの普及に伴い、これらのカメラの小型化、軽量化が要望されている。また一方では、固体撮像素子等の撮像素子の画素は、年々高密度化及び微細化し、これに伴い光学系の高性能化が要望されている。
球面収差やコマ収差等のいわゆる単色収差は、最近の非球面加工技術の向上によって簡単に非球面レンズを使用できるようになった結果、補正することが容易となっている。従って、光学系の高性能化を図りつつ、レンズの枚数を減らして小型化、軽量化を図ることが可能である。
これに対し色収差は、レンズの枚数を増やさなければ良好に補正することができない。従って、光学系の高性能化を図ることができない。このため、色収差は光学系の小型化、軽量化を図る際の障害となっている。特に、紫から紫外の光（紫色の光及び紫外光）の色収差は目立ちやすいため、この色収差をいかに抑えるかが光学系の高性能化を図るためのポイントである。その解決法の一つとして、特殊低分散ガラスや蛍石等を用いた光学系の設計が知られている。しかし、これら光学材料は概して屈折率が低いためにレンズの厚肉化や枚数の増加を招いてしまう。このため、光学系が大型化するばかりでなく、材料が高価であるために低コスト化を図ることが困難となってしまう。
球面収差やコマ収差等のいわゆる単色収差は、最近の非球面加工技術の向上によって簡単に非球面レンズを使用できるようになった結果、補正することが容易となっている。従って、光学系の高性能化を図りつつ、レンズの枚数を減らして小型化、軽量化を図ることが可能である。
これに対し色収差は、レンズの枚数を増やさなければ良好に補正することができない。従って、光学系の高性能化を図ることができない。このため、色収差は光学系の小型化、軽量化を図る際の障害となっている。特に、紫から紫外の光（紫色の光及び紫外光）の色収差は目立ちやすいため、この色収差をいかに抑えるかが光学系の高性能化を図るためのポイントである。その解決法の一つとして、特殊低分散ガラスや蛍石等を用いた光学系の設計が知られている。しかし、これら光学材料は概して屈折率が低いためにレンズの厚肉化や枚数の増加を招いてしまう。このため、光学系が大型化するばかりでなく、材料が高価であるために低コスト化を図ることが困難となってしまう。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、色収差が目立たず画面全体にわたって高い光学性能を有し、かつ低コストで小型、軽量の、波長選択素子を備えた光学装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群と、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群と、
撮像素子とを有し、
前記非屈折力光学群は、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子を有し、
前記波長選択素子は、有用な可視光のみを透過させるために、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を物体側の面に施し、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を像側の面に施し、長波長の光を選択的に略不透過とした、吸収フィルタから構成され、
以下の条件式を満たすことを特徴とする波長選択素子を備えた光学装置を提供する。
（１） ４２０≦λ５０＜４３０
（６） ６５０＜λＩＲ≦６８０
但し、
λ５０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
λＩＲ：前記波長選択素子において長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群と、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群と、
撮像素子とを有し、
前記非屈折力光学群は、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子を有し、
前記波長選択素子は、有用な可視光のみを透過させるために、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を物体側の面に施し、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を像側の面に施し、長波長の光を選択的に略不透過とした、吸収フィルタから構成され、
以下の条件式を満たすことを特徴とする波長選択素子を備えた光学装置を提供する。
（１） ４２０≦λ５０＜４３０
（６） ６５０＜λＩＲ≦６８０
但し、
λ５０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
λＩＲ：前記波長選択素子において長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
本発明によれば、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に適し、色収差が目立たず画面全体にわたって高い光学性能を有し、かつ低コストで小型、軽量の、波長選択素子を備えた光学装置を提供することができる。
まず、本発明について、後に詳述する第１実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置を参照して説明する。図１は、第１実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔでのレンズ断面図である。第１実施例の対物光学群ＯＢ単体の広角端状態及び望遠端状態における収差はそれぞれ、図２及び図３に示す通りである。図２及び図３より、単色収差は良好に補正されているが、倍率色収差は若干残存している。この倍率色収差図を光線の波長に対する量に書き改めたものがそれぞれ図４及び図５である。これによれば、短波長側で倍率色収差が多く発生しており、これを除去できれば倍率色収差の多くを結果的に減らしたことと同じ効果を得ることができる。
短波長の光を除去するために、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間の非屈折力光学群ＰＬに有する形で配置している。ここで、略不透過とは基本的に透過率が０％であることをいい、以下同様である。これによって、対物光学群ＯＢから射出される光線の短波長の光を非屈折力光学群ＰＬで除去している。尚、短波長の光の除去は最短で３４０ｎｍまでの光で十分である。なぜなら、光学ガラスは元々３４０ｎｍ以上の光しか透過していないからである。
短波長の光を除去するために、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間の非屈折力光学群ＰＬに有する形で配置している。ここで、略不透過とは基本的に透過率が０％であることをいい、以下同様である。これによって、対物光学群ＯＢから射出される光線の短波長の光を非屈折力光学群ＰＬで除去している。尚、短波長の光の除去は最短で３４０ｎｍまでの光で十分である。なぜなら、光学ガラスは元々３４０ｎｍ以上の光しか透過していないからである。
本発明の波長選択素子を備えた光学装置は、
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群ＯＢと、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群ＰＬと、
撮像素子Ｉとを有し、
非屈折力光学群ＰＬは、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを有し、
波長選択素子ＳＣは、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
（１） ３９０＜λ５０＜４３０
但し、
λ５０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ）．
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群ＯＢと、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群ＰＬと、
撮像素子Ｉとを有し、
非屈折力光学群ＰＬは、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを有し、
波長選択素子ＳＣは、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
（１） ３９０＜λ５０＜４３０
但し、
λ５０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ）．
条件式（１）は、短波長の光を選択的に略不透過とするような波長選択素子ＳＣの適切な特性の範囲を規定している。条件式（１）の上限値を上回った場合、目立ちやすい紫から紫外の光の倍率色収差を抑えるために紫から紫外の光を除去するだけでなく、青色の光まで除去してしまうことになる。その結果、波長選択素子ＳＣを透過して撮像素子Ｉで受光された光は、色再現に必要な青、緑、及び赤の３原色のうちの青色の光を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。従って、高性能な光学系を達成することができない。一方、条件式（１）の下限値を下回った場合、目立ちやすい紫から紫外の光の倍率色収差を抑えるために紫から紫外の光を、波長選択素子ＳＣによって十分に除去することができない。従って、高性能な光学系を達成することができない。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、短波長の光を吸収することによって当該短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタであり、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２） １０＜λ８０−λ１０＜４０
但し、
λ１０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ８０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が８０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（２） １０＜λ８０−λ１０＜４０
但し、
λ１０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ８０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が８０％となる波長（単位：ｎｍ）．
吸収フィルタにおいて、該吸収フィルタを構成する媒質の光路長が変化した場合、吸収することができる光の特性もそれに伴って変化する。
また、屈折力を有しない光学素子において、光軸に対して略平行な光線が該光学素子に入射する場合、この略平行な光線の光路長は光軸からの距離によらず略同じとなる。
従って、吸収フィルタは屈折力を有しない光学素子とすることによって、該吸収フィルタに入射する光軸に対して略平行な光線の光路長を光軸からの距離によらず略同じにすることができる。従って、吸収フィルタによって吸収される光の特性を光軸からの距離によらず略一定に保つことができる。
また、屈折力を有しない光学素子において、光軸に対して略平行な光線が該光学素子に入射する場合、この略平行な光線の光路長は光軸からの距離によらず略同じとなる。
従って、吸収フィルタは屈折力を有しない光学素子とすることによって、該吸収フィルタに入射する光軸に対して略平行な光線の光路長を光軸からの距離によらず略同じにすることができる。従って、吸収フィルタによって吸収される光の特性を光軸からの距離によらず略一定に保つことができる。
一方、固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、固体撮像素子の特性上の要求から、対物光学群ＯＢの射出瞳位置は像面から遠くに配置される。言い換えれば、対物光学群ＯＢを射出する光線は光軸に対して平行に近くなっている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである吸収フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである吸収フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
条件式（２）は、波長選択素子ＳＣである吸収フィルタの適切な特性の範囲を規定している。条件式（２）の上限値を上回った場合、吸収フィルタの吸収特性を示すグラフの形は、短波長側に向かって吸収量がなだらかに増加する形となる。従って、条件式（１）の下では、短波長側では透過率が相対的に大きくなって、紫から紫外の光を波長選択素子ＳＣによって十分に除去することができない。また、長波長側では透過率が相対的に小さくなる、即ち青色の光の一部を除去してしまう。このため、色再現に必要な青、緑、赤の３原色中の青色の光の一部を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。従って、光学系の高性能化を図ることができない。一方、条件式（２）の下限値を下回った場合、吸収フィルタの吸収特性を示すグラフの形は、短波長側に向かって吸収量が急激に増加する形となる。しかしながら、このような特性を有する吸収フィルタの製造は難易度が高い。このため、製造コストがかかり、低コストな光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、非屈折力光学群ＰＬ中の光学素子の表面に設けられた干渉膜ＵＶＣによって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであり、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） Ｄ／ＰＹ＜１．１×１０2
但し、
Ｄ：干渉膜ＵＶＣの配置位置から撮像素子Ｉまでの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：撮像素子Ｉの最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ）．
（３） Ｄ／ＰＹ＜１．１×１０2
但し、
Ｄ：干渉膜ＵＶＣの配置位置から撮像素子Ｉまでの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：撮像素子Ｉの最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ）．
干渉膜フィルタは、蒸着等によって光学素子の表面に干渉膜を形成したものである。また干渉膜フィルタは、所定の波長の光を透過し、所定の波長以外の光を反射することによって、波長毎に透過と反射の比率をコントロールすることができる。さらに、吸収フィルタは波長毎に光を吸収するのに対し、干渉膜フィルタは波長毎に光を反射する点で異なるが、両者は波長毎に光を透過する点において同じである。従って両者は、光の波長を選択するという観点から見れば、同様の効果を奏するものである。
干渉膜フィルタは、蒸着等による製造方法上、干渉膜の蒸着される面が曲率を有する場合、面の中心と面の周辺とではフィルタの特性が異なってしまう。従って、干渉膜ＵＶＣの形成される面は、屈折力を有しない平面であることが望ましい。
また、干渉膜フィルタは薄膜の干渉によってその特性を得るものであるため、原理的に、光が該フィルタに垂直に入射したときと、斜めに入射したときとでは干渉膜フィルタの特性が異なる。従って、画面全体にわたって均一な特性を得るためには、干渉膜フィルタに入射する軸上光線の入射角度と、干渉膜フィルタに入射する軸外光線の入射角度とが略同一であることが望ましい。これを実現するために、軸上光線及び軸外光線は光軸に略平行であることが望ましい。
また、上述のように固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、対物光学群ＯＢより射出される光線は光軸に対して平行に近くなっている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである干渉膜フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
また、干渉膜フィルタは薄膜の干渉によってその特性を得るものであるため、原理的に、光が該フィルタに垂直に入射したときと、斜めに入射したときとでは干渉膜フィルタの特性が異なる。従って、画面全体にわたって均一な特性を得るためには、干渉膜フィルタに入射する軸上光線の入射角度と、干渉膜フィルタに入射する軸外光線の入射角度とが略同一であることが望ましい。これを実現するために、軸上光線及び軸外光線は光軸に略平行であることが望ましい。
また、上述のように固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、対物光学群ＯＢより射出される光線は光軸に対して平行に近くなっている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである干渉膜フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
ここで、干渉膜フィルタの干渉膜ＵＶＣに関するゴーストについて、以下の３つの波長の光について述べる。
１つめの波長の光は、干渉膜フィルタを透過せずに反射する光である。この波長の光は、干渉膜ＵＶＣが形成された面（以下、「干渉膜面」という）において物体側に反射される。この反射された光は、物体側のレンズのレンズ面で再び反射してゴースト光となる可能性が考えられる。しかし実際には、斯かる光は干渉膜面を透過することができない波長の光であるため、撮像素子Ｉに入射することはない。従って、斯かる光がゴーストとなることはない。
２つめの波長の光は、干渉膜フィルタを殆ど反射せずに透過する光である。この波長の光は、干渉膜面において殆ど反射されないため、ゴーストとの原因となることはない。
１つめの波長の光は、干渉膜フィルタを透過せずに反射する光である。この波長の光は、干渉膜ＵＶＣが形成された面（以下、「干渉膜面」という）において物体側に反射される。この反射された光は、物体側のレンズのレンズ面で再び反射してゴースト光となる可能性が考えられる。しかし実際には、斯かる光は干渉膜面を透過することができない波長の光であるため、撮像素子Ｉに入射することはない。従って、斯かる光がゴーストとなることはない。
２つめの波長の光は、干渉膜フィルタを殆ど反射せずに透過する光である。この波長の光は、干渉膜面において殆ど反射されないため、ゴーストとの原因となることはない。
３つめの波長の光は、上記２つ波長の光（干渉膜フィルタを透過せずに反射する光と干渉膜フィルタを殆ど反射せずに透過する光）の間の波長の光、即ち干渉膜フィルタにおいて透過と反射をする光である。この波長の光は、波長選択素子ＳＣの干渉膜面と撮像素子Ｉとの間で、図６に示すような周期パターンゴーストを発生することがある。尚、図６は波長選択素子ＳＣの干渉膜面と、撮像素子Ｉとの間で発生する周期パターンゴーストの撮像素子Ｉ上での形状を示す図である。この周期パターンゴーストは、撮像素子Ｉの反射率が高いこととこの波長の光に対する干渉膜面の反射率が高いことから元々干渉膜面と撮像素子Ｉとの間でゴーストが発生しやすい上、図７に示すように撮像素子Ｉの表面は微細な周期パターンを有していることから発生する。ここで、図７は撮像素子Ｉの表面の微細な周期パターンによって起こる干渉の模式図である。図８は波長選択素子ＳＣの干渉膜ＵＶＣにおいて透過と反射をする光に起因して、波長選択素子ＳＣの干渉膜ＵＶＣ面と撮像素子Ｉとの間で発生する周期パターンゴーストのメカニズムを示す図である。
周期パターンゴースト発生のメカニズムは次の通りである。まず、物体側からのこの波長の光（波長選択素子ＳＣの干渉膜ＵＶＣにおいて透過と反射をする光）は、対物光学群ＯＢを経て、波長選択素子ＳＣを有する非屈折力光学群ＰＬへ入射する。そしてこの波長の光は、波長選択素子ＳＣに形成された干渉膜ＵＶＣを半透過して撮像素子Ｉに入射する。図７に示すように撮像素子Ｉ表面は周期パターンを有しているため、撮像素子Ｉに入射した光は該撮像素子Ｉ表面において、正反射されるだけでなく、光の干渉を起こして光路長差がｎλ（ｎ：整数，λ：波長）となる方向へも反射されることとなる。この光路長差がｎλとなる方向へ反射された光は、図８に示すように波長選択素子ＳＣの干渉膜面ＵＶＣにて半反射して再び撮像素子Ｉに入射する。しかし撮像素子Ｉに入射したこの光は離散的であるため、周期パターンを有するゴースト（周期パターンゴースト）となって現れることととなる。
条件式（３）は、上記３つめの波長の光による周期パターンゴーストが目立つことを防止するための干渉膜ＵＶＣの適切な配置場所を規定している。条件式（３）の上限値を上回った場合、可干渉距離が条件式（１）の下での可干渉距離を大きく上回るため、周期パターンゴーストの強度が過度に大きくなる。また、画面の大きさに対して周期パターンが大きくなって非常に目立つため、見苦しい画像となってしまう。従って、高性能な光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
さらに本発明において、条件式（３）の下限値を２×１０とすることがより望ましい。この下限値を下回った場合、干渉膜ＵＶＣを設けるための光学素子の表面が撮像素子Ｉに近接することによって、干渉膜面に付着したホコリ等が撮像素子Ｉに影を落としやすくなる。このため、ホコリ等の影が画面に写り込みやすくなるため、高い画質を得ることが困難となってしまう。従って、高性能な光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） ｜Ｙ／Ｐ０｜＜０．５５
但し、
Ｙ ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ），
Ｐ０：非屈折力光学群ＰＬの最も物体側の光学素子の表面から計った対物光学群ＯＢの射出瞳の位置（像面側方向を正、単位：ｍｍ）．
（４） ｜Ｙ／Ｐ０｜＜０．５５
但し、
Ｙ ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ），
Ｐ０：非屈折力光学群ＰＬの最も物体側の光学素子の表面から計った対物光学群ＯＢの射出瞳の位置（像面側方向を正、単位：ｍｍ）．
条件式（４）は、対物光学群ＯＢの射出瞳位置の適切な範囲を規定している。条件式（４）の上限値を上回った場合、対物光学群ＯＢの射出側にある干渉膜ＵＶＣが設けられた波長選択素子ＳＣを有する非屈折力光学群ＰＬに入射する光線のうちの軸外光線が、光軸に対して著しく非平行となってしまう。このため、軸上光線の干渉膜ＵＶＣへの入射角度と、軸外光線の干渉膜ＵＶＣへの入射角度とが大きく異なってしまう。このため、上述のように軸上光線と軸外光線のそれぞれにおいて干渉膜の特性が大きく異なってしまい、画面全体にわたって均一な特性を得ることができなくなる。従って、光学系の高性能化を図ることができない。
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） ５＜λ９０−λ１０≦４０
但し、
λ１０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ９０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が９０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（５） ５＜λ９０−λ１０≦４０
但し、
λ１０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ９０：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が９０％となる波長（単位：ｎｍ）．
条件式（５）は波長選択素子ＳＣである干渉膜フィルタの適切な特性の範囲を規定している。条件式（５）の上限値を上回った場合、干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフの形は、短波長側に向かって透過量がなだらかに減少する形となる。従って、条件式（１）の下では、短波長側では透過率が相対的に大きくなって、紫から紫外の光を波長選択素子ＳＣによって十分に除去することができない。また、長波長側では透過率が相対的に小さくなる、即ち青色の光の一部を除去してしまう。このため、色再現に必要な青、緑、赤の３原色中の青色の光の一部を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。このため、高性能な光学系を達成することができない。一方、条件式（５）の下限値を下回った場合、干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフの形は、短波長側に向かって透過量が急激に減少する形となる。しかしながら、このような特性を有する干渉膜を製造するには膜の数が異常に増えることとなって製造コストが高くなってしまい、低コストな光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させ、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
上記のように短波長の光を選択的に略不透過とするような波長選択素子ＳＣに、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過する効果、即ち赤外カットフィルタの効果を加えることによって、光学系に赤外カットフィルタを別途設ける場合に比べて光学素子の数を１つ減らすことができる。このため、低コスト化と小型化を図ることが可能となる。
条件式（６）は、赤外カットフィルタの効果の適切な特性の範囲を規定している。条件式（６）の上限値を上回った場合、赤外カットフィルタは多くの赤外の光を透過してしまう。このため、良好な色再現や赤外の光の色収差によるフレアを除去することができなくなり、高性能な光学装置を提供することができなくなってしまう。一方、条件式（６）の下限値を下回った場合、赤色の光まで除去してしまうことになる。その結果、波長選択素子ＳＣを透過し撮像素子Ｉで受光された光は、色再現に必要な青、緑、及び赤の３原色のうちの赤色の光を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。従って、高性能な光学系を達成することができない。
条件式（６）は、赤外カットフィルタの効果の適切な特性の範囲を規定している。条件式（６）の上限値を上回った場合、赤外カットフィルタは多くの赤外の光を透過してしまう。このため、良好な色再現や赤外の光の色収差によるフレアを除去することができなくなり、高性能な光学装置を提供することができなくなってしまう。一方、条件式（６）の下限値を下回った場合、赤色の光まで除去してしまうことになる。その結果、波長選択素子ＳＣを透過し撮像素子Ｉで受光された光は、色再現に必要な青、緑、及び赤の３原色のうちの赤色の光を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。従って、高性能な光学系を達成することができない。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタＩＲＣＦと、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜ＩＲＣと一体であり、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜ＩＲＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタＩＲＣＦよりも物体側に配置され、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
上記のように短波長の光を選択的に略不透過とするような波長選択素子ＳＣに、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過する吸収フィルタＩＲＣＦ及び干渉膜ＩＲＣ、即ち赤外カットフィルタ及び赤外カット干渉膜を加えることによって、光学系に赤外カットフィルタを別途設ける場合に比べて光学素子の数を１つ減らすことができる。このため、低コスト化と小型化と軽量化を図ることが可能となる。
また、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過する効果を干渉膜ＩＲＣのみで得ようとする場合、先述の短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタにおける干渉膜ＵＶＣの場合と同様の原理から、干渉膜ＩＲＣ面と撮像素子Ｉとの間で周期パターンゴーストが発生し、高性能な光学系を達成することができなくなる。そこで図９にも示すように、干渉膜ＩＲＣは吸収フィルタＩＲＣＦよりも物体側に配置することが望ましく、この配置によって周期パターンゴーストの発生を抑えることができる。図９は波長選択素子ＳＣの干渉膜ＩＲＣ及び吸収フィルタＩＲＣＦにおいて透過と反射をする光に起因して、波長選択素子ＳＣの干渉膜ＩＲＣ面と撮像素子Ｉとの間で発生する周期パターンゴーストを抑えるメカニズムを示す図である。
周期パターンゴーストを抑えるメカニズムは次の通りである。ここで、波長選択素子ＳＣの干渉膜ＩＲＣにおいてゴーストとなる可能性のある光は、干渉膜ＩＲＣを透過せずに反射する光と干渉膜ＩＲＣを殆ど反射せずに透過する光との間の波長の光、即ち干渉膜ＩＲＣにおいて透過と反射をする光である。
まず、物体側からのこの波長の光は、対物光学群ＯＢを経て、波長選択素子ＳＣを有する非屈折力光学群ＰＬへ入射する。そしてこの波長の光は、波長選択素子ＳＣに配置された干渉膜ＩＲＣを半透過する。干渉膜ＩＲＣを透過したこの光は該干渉膜ＩＲＣの像側に配置された吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光は吸収フィルタＩＲＣＦを透過して撮像素子Ｉに入射する。撮像素子Ｉ表面は周期パターンを有しているため、撮像素子Ｉに入射した光は該撮像素子Ｉ表面において、正反射されるだけでなく、光の干渉を起こして光路長差がｎλ（ｎ：整数，λ：波長）となる方向へも反射されることとなる。この光路長差がｎλとなる方向へ反射された光は、図９に示すように波長選択素子ＳＣの吸収フィルタＩＲＣＦに再度入射して該吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光のみが吸収フィルタＩＲＣＦを透過する。そして吸収フィルタＩＲＣＦを透過した光は、干渉膜ＩＲＣに入射し該干渉膜ＩＲＣにて半反射される。さらに干渉膜ＩＲＣにて反射された光は、再度吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光のみが撮像素子Ｉに入射する。しかし、撮像素子Ｉにゴーストとして入射する光は、吸収フィルタＩＲＣＦを三度通過することによって、そのほとんどが吸収されて非常に弱められるため、最終的に周期パターンゴーストとして目立つことはない。
尚、条件式（６）については上記説明と同様である。
まず、物体側からのこの波長の光は、対物光学群ＯＢを経て、波長選択素子ＳＣを有する非屈折力光学群ＰＬへ入射する。そしてこの波長の光は、波長選択素子ＳＣに配置された干渉膜ＩＲＣを半透過する。干渉膜ＩＲＣを透過したこの光は該干渉膜ＩＲＣの像側に配置された吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光は吸収フィルタＩＲＣＦを透過して撮像素子Ｉに入射する。撮像素子Ｉ表面は周期パターンを有しているため、撮像素子Ｉに入射した光は該撮像素子Ｉ表面において、正反射されるだけでなく、光の干渉を起こして光路長差がｎλ（ｎ：整数，λ：波長）となる方向へも反射されることとなる。この光路長差がｎλとなる方向へ反射された光は、図９に示すように波長選択素子ＳＣの吸収フィルタＩＲＣＦに再度入射して該吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光のみが吸収フィルタＩＲＣＦを透過する。そして吸収フィルタＩＲＣＦを透過した光は、干渉膜ＩＲＣに入射し該干渉膜ＩＲＣにて半反射される。さらに干渉膜ＩＲＣにて反射された光は、再度吸収フィルタＩＲＣＦによってある程度吸収され、一部の光のみが撮像素子Ｉに入射する。しかし、撮像素子Ｉにゴーストとして入射する光は、吸収フィルタＩＲＣＦを三度通過することによって、そのほとんどが吸収されて非常に弱められるため、最終的に周期パターンゴーストとして目立つことはない。
尚、条件式（６）については上記説明と同様である。
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７） ５＜λＩＲ−λＩＲ８０＜６０
但し、
λＩＲ ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λＩＲ８０：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が８０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（７） ５＜λＩＲ−λＩＲ８０＜６０
但し、
λＩＲ ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λＩＲ８０：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が８０％となる波長（単位：ｎｍ）．
条件式（７）は、赤外カットフィルタの効果の適切な特性の範囲を規定している。条件式（７）の上限値を上回った場合、赤外カットフィルタの効果の透過特性を示すグラフの形は、長波長側に向かって透過量がなだらかに減少する形となる。従って、波長選択素子ＳＣは赤色の光の一部を除去してしまう。このため、色再現に必要な青、緑、赤の３原色中の赤色の光の一部を失い、適正な色再現をすることができなくなってしまう。このため、高性能な光学系を達成することができない。また、赤外カットフィルタの効果を干渉膜ＩＲＣの干渉膜フィルタにて得る場合、干渉膜ＩＲＣにおいて透過と反射をする光の波長幅が過度に大きくなる。このため、上述の周期パターンゴーストが発生し目立ってしまう。従って、この場合も高性能な光学系を達成することができない。一方、条件式（７）の下限値を下回った場合、赤外カットフィルタの効果の透過特性を示すグラフの形は、長波長側に向かって透過量が急激に減少する形となる。しかし、このような特性を有する干渉膜を製造するには、膜の数を異常に増やす必要があるため製造コストが高くなってしまう。このため、低コストな光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有することが望ましい。これによって光学系にローパスフィルタを別途設ける場合に比べて光学素子の数を１つ減らすことができる。このため、低コスト化、小型化、光学素子の数が減ることによる軽量化を図ることが可能となる。
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（８），（９）を満足することが望ましい。
（８） ｄＬＰＦ／Ｙ＜０．２
（９） ｄＬＰＦ＞０．５
但し、
ｄＬＰＦ：撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する波長選択素子ＳＣの光軸方向の厚さ（単位：ｍｍ），
Ｙ ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ）．
（８） ｄＬＰＦ／Ｙ＜０．２
（９） ｄＬＰＦ＞０．５
但し、
ｄＬＰＦ：撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する波長選択素子ＳＣの光軸方向の厚さ（単位：ｍｍ），
Ｙ ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ）．
条件式（８）は、撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する波長選択素子ＳＣの適切な光軸方向の厚さ（光軸と平行な方向の厚さ）の上限値を規定している。条件式（８）の上限値を上回った場合、波長選択素子ＳＣは光軸方向の厚さが過度に大きくなるために重量が増加する。このため、軽量化を図るという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
条件式（９）は、撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する波長選択素子ＳＣの適切な光軸方向の厚さの下限値を規定している。条件式（９）の下限値を下回った場合、波長選択素子ＳＣは光軸方向の厚さが過度に小さくなるために部品としての強度を保つことができなくなる。従って、波長選択素子ＳＣは、微小な衝撃によっても破壊されてしまうため、修理が必要となってしまう。このため、低コストな光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
条件式（９）は、撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する波長選択素子ＳＣの適切な光軸方向の厚さの下限値を規定している。条件式（９）の下限値を下回った場合、波長選択素子ＳＣは光軸方向の厚さが過度に小さくなるために部品としての強度を保つことができなくなる。従って、波長選択素子ＳＣは、微小な衝撃によっても破壊されてしまうため、修理が必要となってしまう。このため、低コストな光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、撮像素子Ｉ表面を保護する機能を有することが望ましい。これによって光学系にカバーガラスを別途設ける場合に比べて光学素子の数を１つ減らすことができる。このため、低コスト化、小型化、光学素子の数が減ることによる軽量化を図ることが可能となる。
次に、別の観点による発明について説明する。
本発明の別の観点による波長選択素子を備えた光学装置は、
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群ＯＢと、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群ＰＬと、
撮像素子Ｉとを有し、
非屈折力光学群ＰＬは、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを有し、
波長選択素子ＳＣは、非屈折力光学群ＰＬの中の光学素子の表面のみに設けられた干渉膜によって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであることが望ましい。
本発明の別の観点による波長選択素子を備えた光学装置は、
光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群ＯＢと、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群ＰＬと、
撮像素子Ｉとを有し、
非屈折力光学群ＰＬは、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを有し、
波長選択素子ＳＣは、非屈折力光学群ＰＬの中の光学素子の表面のみに設けられた干渉膜によって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであることが望ましい。
残存した短波長側の倍率色収差を短波長の光の除去によって、収差の補正と同等の効果を得ることによって行い、短波長の光を選択的に略不透過とするような波長選択素子ＳＣを対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間との非屈折力光学群ＰＬに有する形で配置している点において上述の発明と同様である。
また波長選択素子ＳＣは、非屈折力光学群ＰＬ中の光学素子の表面のみに設けられた干渉膜ＵＶＣによって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであることが望ましい。
また波長選択素子ＳＣは、非屈折力光学群ＰＬ中の光学素子の表面のみに設けられた干渉膜ＵＶＣによって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであることが望ましい。
干渉膜フィルタは、蒸着等による製作方法上、干渉膜の蒸着される面が曲率を有する場合、面の中心と面の周辺とではフィルタの特性が異なってしまう。従って、干渉膜ＵＶＣの形成される面は、屈折力を有しない平面であることが望ましい。
また、干渉膜フィルタは薄膜の干渉によってその特性を得るものであるため、原理的に、光が該フィルタに垂直に入射したときと、斜めに入射したときとでは干渉膜フィルタの特性が異なる。従って、画面全体にわたって均一な特性を得るためには、干渉膜フィルタに入射する軸上光線の入射角度と、干渉膜フィルタに入射する軸外光線の入射角度とが略同一であることが望ましい。これを実現するために、軸上光線及び軸外光線は光軸に略平行であることが望ましい。
また、固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、対物光学群ＯＢより射出される光線は光軸に対して平行に近くなっている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである干渉膜フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
また、干渉膜フィルタは薄膜の干渉によってその特性を得るものであるため、原理的に、光が該フィルタに垂直に入射したときと、斜めに入射したときとでは干渉膜フィルタの特性が異なる。従って、画面全体にわたって均一な特性を得るためには、干渉膜フィルタに入射する軸上光線の入射角度と、干渉膜フィルタに入射する軸外光線の入射角度とが略同一であることが望ましい。これを実現するために、軸上光線及び軸外光線は光軸に略平行であることが望ましい。
また、固体撮像素子等を撮像素子としたビデオカメラや電子スチルカメラ等では、対物光学群ＯＢより射出される光線は光軸に対して平行に近くなっている。
これより本発明では、波長選択素子ＳＣである干渉膜フィルタを、対物光学群ＯＢと撮像素子Ｉとの間に位置する非屈折力光学群ＰＬに配置することがさらに望ましい。従って本発明において、撮像素子Ｉの画面中心及び画面周辺に入射するそれぞれの光の特性を均一化し、撮像素子Ｉに入射する光が画面全体にわたって均一な特性を有するようにして、光学系の高性能化を図っている。
また本発明の好ましい態様によれば、対物光学群ＯＢの最も像面側の光学素子は、正の屈折力を有することが望ましい。
対物光学群ＯＢの最も像面側の光学素子が正の屈折力を有する場合、対物光学群ＯＢを射出する光線は光軸に対してより平行に近くなる。この結果、干渉膜ＵＶＣに入射する光の入射角度の均一性がより向上する。このため、画面全体にわたってより均一な特性を達成することが可能となり、光学系の高性能化をさらに図ることができる。
対物光学群ＯＢの最も像面側の光学素子が正の屈折力を有する場合、対物光学群ＯＢを射出する光線は光軸に対してより平行に近くなる。この結果、干渉膜ＵＶＣに入射する光の入射角度の均一性がより向上する。このため、画面全体にわたってより均一な特性を達成することが可能となり、光学系の高性能化をさらに図ることができる。
また本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
（１０） λＤ／ＰＹ＜４．５×１０4
但し、
λ：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
Ｄ：干渉膜ＵＶＣの配置位置から撮像素子Ｉまでの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：撮像素子Ｉの最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ）．
（１０） λＤ／ＰＹ＜４．５×１０4
但し、
λ：波長選択素子ＳＣにおいて短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
Ｄ：干渉膜ＵＶＣの配置位置から撮像素子Ｉまでの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：撮像素子Ｉの最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：撮像素子Ｉの画面対角長（単位：ｍｍ）．
条件式（１０）は、上述した３つめの波長の光による周期パターンゴーストが目立つことを防止するための干渉膜ＵＶＣの適切な配置場所を規定している。尚、条件式（１０）は上記条件式（３）を別の観点にて本発明のために変換したものである。条件式（１０）の上限値を上回った場合、可干渉距離が波長λにおける可干渉距離を大きく上回るため、周期パターンゴーストの強度が過度に大きくなる。また、画面の大きさに対して周期パターンが大きくなって非常に目立つため、見苦しい画像となってしまう。従って、高性能な光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明において、条件式（１０）の下限値を８．２×１０3とすることがより望ましい。この下限値を下回った場合、干渉膜ＵＶＣを設けるための光学素子の表面が撮像素子Ｉに近接することによって、干渉膜面に付着したホコリ等が撮像素子Ｉに影を落としやすくなる。このため、ホコリ等の影が画面に写り込みやすくなるため、高い画質を得ることが困難となってしまう。従って、高性能な光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明において、条件式（１０）の下限値を８．２×１０3とすることがより望ましい。この下限値を下回った場合、干渉膜ＵＶＣを設けるための光学素子の表面が撮像素子Ｉに近接することによって、干渉膜面に付着したホコリ等が撮像素子Ｉに影を落としやすくなる。このため、ホコリ等の影が画面に写り込みやすくなるため、高い画質を得ることが困難となってしまう。従って、高性能な光学装置を提供するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
また本発明の好ましい態様によれば、上記条件式（４）を満足することが望ましい。尚、条件式（４）については上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、上記条件式（５）を満足することが望ましい。尚、条件式（５）についても上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、上記条件式（１）を満たすことがより望ましい。尚、条件式（１）についても上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、上記条件式（５）を満足することが望ましい。尚、条件式（５）についても上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、上記条件式（１）を満たすことがより望ましい。尚、条件式（１）についても上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過し、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。尚、このことについても上記説明の通りである。
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：前記波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：前記波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
尚、長波長の光を選択的に不透過として有用な可視光のみを透過する効果は、吸収フィルタ型によるものでも干渉膜フィルタ型によるものでもよく、またその両方を同時に備えてもよい。干渉膜フィルタ型の場合、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子ＳＣを光学素子の一方の表面に設け、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタを他方の表面に設ける構成としてもよい。又は、波長選択素子ＳＣが、短波長の光を選択的に略不透過とする効果に加え、長波長の光も選択的に略不透過とする効果をさらに有する構成としてもよい。
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタＩＲＣＦと、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜ＩＲＣと一体であり、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜ＩＲＣは、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタＩＲＣＦよりも物体側に配置され、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。この理由については上記説明の通りである。
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
（６） ６５０＜λＩＲ＜７５０
但し、
λＩＲ：波長選択素子ＳＣにおいて長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）．
また本発明の好ましい態様によれば、波長選択素子ＳＣは、撮像素子Ｉの限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有することが望ましい。
また本発明の好ましい態様によれば、上記条件式（８），（９）を満足することが望ましい。尚、条件式（８），（９）については上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、撮像素子Ｉの表面を保護する機能を有することが望ましい。尚、これらについても上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、上記条件式（８），（９）を満足することが望ましい。尚、条件式（８），（９）については上記説明の通りである。
また本発明の好ましい態様によれば、撮像素子Ｉの表面を保護する機能を有することが望ましい。尚、これらについても上記説明の通りである。
以下に、添付図面に基づいて本発明の各実施例及び各参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置について説明する。
各実施例及び各参考例において非球面は以下の式で表される。
各実施例及び各参考例において非球面は以下の式で表される。
［数１］
ｘ＝ｃｙ2／｛１＋（１−κｃ2ｙ2）1/2｝＋Ｃ４ｙ4＋Ｃ６ｙ6＋…
尚、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは基準曲率、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，・・・は非球面係数をそれぞれ示す。また、「Ｅ−ｎ」は「×１０-n」を表し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10-5」を表す。
ｘ＝ｃｙ2／｛１＋（１−κｃ2ｙ2）1/2｝＋Ｃ４ｙ4＋Ｃ６ｙ6＋…
尚、ｙは光軸からの高さ、ｘはサグ量、ｃは基準曲率、κは円錐定数、Ｃ４，Ｃ６，・・・は非球面係数をそれぞれ示す。また、「Ｅ−ｎ」は「×１０-n」を表し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10-5」を表す。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像面側の面が非球面の負メニスカスレンズＬ１１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２２と両凹形状の負レンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と両凸形状の正レンズＬ２５との接合正レンズとから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ３１から構成され、対物光学群ＯＢにおける最も像面側の光学素子であり、全体として正の屈折力を有している。
図１は、本発明の第１実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像面側の面が非球面の負メニスカスレンズＬ１１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２２と両凹形状の負レンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と両凸形状の正レンズＬ２５との接合正レンズとから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ３１から構成され、対物光学群ＯＢにおける最も像面側の光学素子であり、全体として正の屈折力を有している。
また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との可変空気間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３は広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、像面に対し略固定されている。
対物光学群ＯＢの像面側に配置された非屈折力光学群ＰＬは、物体側から順に、屈折力を持たない平面形状のローパスフィルタＬＰＦと、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスＣＧとからなる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、該ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図１０、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図１１にそれぞれ示す。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、該ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図１０、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図１１にそれぞれ示す。
以下の表１に本発明における第１実施例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
表中のｆは光学系全体の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角（最大入射角）で単位は度［°］、ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における媒質の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ示し、空気の屈折率１．０００００は省略してある。
また、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣ面を「ＵＶＣ面」、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦを「ＵＶＣフィルタ」、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣ面を「ＩＲＣ面」、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦを「ＩＲＣフィルタ」、ローパスフィルタを「ＬＰＦ」、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスを「ＣＧ」と表記する。
尚、以下の全実施例及び全参考例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
表中のｆは光学系全体の焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角（最大入射角）で単位は度［°］、ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における媒質の屈折率、νはアッベ数をそれぞれ示し、空気の屈折率１．０００００は省略してある。
また、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣ面を「ＵＶＣ面」、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦを「ＵＶＣフィルタ」、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣ面を「ＩＲＣ面」、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦを「ＩＲＣフィルタ」、ローパスフィルタを「ＬＰＦ」、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスを「ＣＧ」と表記する。
尚、以下の全実施例及び全参考例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
また以下の全実施例及び全参考例の諸元値において、長さの次元を持つ焦点距離や曲率半径等の単位はｍｍであって表中では省略しているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位はｍｍに限られるものではない。
［表１］
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.9 〜 5.0
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 8.1533 5.750
3 -174.3801 0.900 1.48749 70.24
4 23.4928 2.400
5 17.9444 3.200 1.84666 23.78
6 33.9654 (D6)
7 ∞ 0.500 （開口絞り）
8 10.3019 2.550 1.66547 55.18
9 -69.6160 0.100
10 14.8088 2.550 1.60562 43.73
11 -14.8001 2.000 1.80100 34.96
12 7.8543 0.900
13 27.6364 0.900 1.80100 34.96
14 8.6622 2.700 1.61272 58.75
15 -25.3313 (D15)
16 29.5916 2.300 1.66547 55.18
17 -258.5473 1.922
18 ∞(IRC面) 2.760 1.45850 68.00 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 1.441
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.18060E-04
Ｃ６ ＝+7.93980E-07
Ｃ８ ＝-2.26350E-09
Ｃ１０＝+7.95490E-11
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-6.65950E-05
Ｃ６ ＝-3.23530E-07
Ｃ８ ＝+3.34640E-09
Ｃ１０＝-1.01760E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.16570E-05
Ｃ６ ＝+1.10140E-06
Ｃ８ ＝-2.62900E-08
Ｃ１０＝+2.73560E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 27.4238 〜 4.8711
D15 8.5310 〜 26.8626
Bf 1.0300 〜 0.9880
（条件式対応値）
Ｄ＝２．８０ （広角端状態）
Ｄ＝２．７６ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２９．３ （広角端状態）
Ｐ０＝−２５４ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．５６×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．４５×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．３７
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０４
（５）λ９０−λ１０＝４０
（６）λＩＲ＝６８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１７×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１３×１０4
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.9 〜 5.0
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 8.1533 5.750
3 -174.3801 0.900 1.48749 70.24
4 23.4928 2.400
5 17.9444 3.200 1.84666 23.78
6 33.9654 (D6)
7 ∞ 0.500 （開口絞り）
8 10.3019 2.550 1.66547 55.18
9 -69.6160 0.100
10 14.8088 2.550 1.60562 43.73
11 -14.8001 2.000 1.80100 34.96
12 7.8543 0.900
13 27.6364 0.900 1.80100 34.96
14 8.6622 2.700 1.61272 58.75
15 -25.3313 (D15)
16 29.5916 2.300 1.66547 55.18
17 -258.5473 1.922
18 ∞(IRC面) 2.760 1.45850 68.00 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 1.441
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.18060E-04
Ｃ６ ＝+7.93980E-07
Ｃ８ ＝-2.26350E-09
Ｃ１０＝+7.95490E-11
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-6.65950E-05
Ｃ６ ＝-3.23530E-07
Ｃ８ ＝+3.34640E-09
Ｃ１０＝-1.01760E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.16570E-05
Ｃ６ ＝+1.10140E-06
Ｃ８ ＝-2.62900E-08
Ｃ１０＝+2.73560E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 27.4238 〜 4.8711
D15 8.5310 〜 26.8626
Bf 1.0300 〜 0.9880
（条件式対応値）
Ｄ＝２．８０ （広角端状態）
Ｄ＝２．７６ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２９．３ （広角端状態）
Ｐ０＝−２５４ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．５６×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．４５×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．３７
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０４
（５）λ９０−λ１０＝４０
（６）λＩＲ＝６８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１７×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１３×１０4
図２，３は本発明の第１実施例の各状態での諸収差図である。
各収差図において、Ｙは像高（単位：ｍｍ）を示し、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図においてはその最大値を示す。またＦＮＯはＦナンバーを示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図は、各像高におけるコマ収差をそれぞれ示す。また、各収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における収差、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。
尚、以下に示す各実施例及び各参考例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
各収差図において、Ｙは像高（単位：ｍｍ）を示し、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図においてはその最大値を示す。またＦＮＯはＦナンバーを示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図は、各像高におけるコマ収差をそれぞれ示す。また、各収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における収差、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。
尚、以下に示す各実施例及び各参考例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図４，５は、本発明の第１実施例の広角端状態Ｗ，望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、図示の通り短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４２０ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
（第１参考例）
図１２は、本発明の第１参考例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔでのレンズ断面図である。
本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。本参考例における対物光学群ＯＢは、第１実施例と同じであるため説明を省略する。
図１２は、本発明の第１参考例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔでのレンズ断面図である。
本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。本参考例における対物光学群ＯＢは、第１実施例と同じであるため説明を省略する。
対物光学群ＯＢの像面側に配置された非屈折力光学群ＰＬは、物体側から順に、屈折力を持たない平面形状のローパスフィルタＬＰＦと、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスＣＧとからなる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図１５、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦの透過率特性を図１６にそれぞれに示す。
以下の表２に本発明における第１参考例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図１５、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦの透過率特性を図１６にそれぞれに示す。
以下の表２に本発明における第１参考例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
［表２］
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.9 〜 5.0
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 8.1533 5.750
3 -174.3801 0.900 1.48749 70.24
4 23.4928 2.400
5 17.9444 3.200 1.84666 23.78
6 33.9654 (D6)
7 ∞ 0.500 （開口絞り）
8 10.3019 2.550 1.66547 55.18
9 -69.6160 0.100
10 14.8088 2.550 1.60562 43.73
11 -14.8001 2.000 1.80100 34.96
12 7.8543 0.900
13 27.6364 0.900 1.80100 34.96
14 8.6622 2.700 1.61272 58.75
15 -25.3313 (D15)
16 29.5916 2.300 1.66547 55.18
17 -258.5473 1.922
18 ∞ 2.760 1.45850 68.00 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 1.441
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.18060E-04
Ｃ６ ＝+7.93980E-07
Ｃ８ ＝-2.26350E-09
Ｃ１０＝+7.95490E-11
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-6.65950E-05
Ｃ６ ＝-3.23530E-07
Ｃ８ ＝+3.34640E-09
Ｃ１０＝-1.01760E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.16570E-05
Ｃ６ ＝+1.10140E-06
Ｃ８ ＝-2.62900E-08
Ｃ１０＝+2.73560E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 27.4238 〜 4.8711
D15 8.5310 〜 26.8626
Bf 1.0300 〜 0.9880
（条件式対応値）
Ｄ＝２．８０ （広角端状態）
Ｄ＝２．７６ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２９．３ （広角端状態）
Ｐ０＝−２５４ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４１０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．５６×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．４５×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．３７
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０４
（５）λ９０−λ１０＝２５
（６）λＩＲ＝７２０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１０×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．０５×１０4
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.9 〜 5.0
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 8.1533 5.750
3 -174.3801 0.900 1.48749 70.24
4 23.4928 2.400
5 17.9444 3.200 1.84666 23.78
6 33.9654 (D6)
7 ∞ 0.500 （開口絞り）
8 10.3019 2.550 1.66547 55.18
9 -69.6160 0.100
10 14.8088 2.550 1.60562 43.73
11 -14.8001 2.000 1.80100 34.96
12 7.8543 0.900
13 27.6364 0.900 1.80100 34.96
14 8.6622 2.700 1.61272 58.75
15 -25.3313 (D15)
16 29.5916 2.300 1.66547 55.18
17 -258.5473 1.922
18 ∞ 2.760 1.45850 68.00 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 1.441
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.18060E-04
Ｃ６ ＝+7.93980E-07
Ｃ８ ＝-2.26350E-09
Ｃ１０＝+7.95490E-11
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-6.65950E-05
Ｃ６ ＝-3.23530E-07
Ｃ８ ＝+3.34640E-09
Ｃ１０＝-1.01760E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.16570E-05
Ｃ６ ＝+1.10140E-06
Ｃ８ ＝-2.62900E-08
Ｃ１０＝+2.73560E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 27.4238 〜 4.8711
D15 8.5310 〜 26.8626
Bf 1.0300 〜 0.9880
（条件式対応値）
Ｄ＝２．８０ （広角端状態）
Ｄ＝２．７６ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２９．３ （広角端状態）
Ｐ０＝−２５４ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４１０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．５６×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝７．４５×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．３７
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０４
（５）λ９０−λ１０＝２５
（６）λＩＲ＝７２０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．１０×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．０５×１０4
図２，３は本発明の第１参考例の各状態での諸収差図である。ここで、本参考例は、対物光学群ＯＢが上記第１実施例と同じであるため、収差図も第１実施例と同等である。
各収差図から本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
各収差図から本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図１３，１４は本発明の第１参考例の広角端状態Ｗ，望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４１０ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本参考例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
以上により、本参考例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
（第２実施例）
図１７は、本発明の第２実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔでのレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳを含む第３レンズＧ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ１２との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ２２と像面側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ３３とから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ４２との接合正レンズから構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ５１と物体側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズ５２との接合正レンズから構成されている。
図１７は、本発明の第２実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔでのレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳを含む第３レンズＧ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ１２との接合正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ２２と像面側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ３３とから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ４２との接合正レンズから構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ５１と物体側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズ５２との接合正レンズから構成されている。
また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との可変空気間隔は増加し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との可変空気間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との可変空気間隔は減少し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との可変空気間隔は増加している。第５レンズ群Ｇ５は広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、像面に対し略固定されている。
対物光学群ＯＢの像面側に配置された非屈折力光学群ＰＬは、物体側から順に、屈折力を持たない平面形状のローパスフィルタＬＰＦと、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスＣＧとからなる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、該ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図２２、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図２３にそれぞれ示す。
以下の表３に本発明における第２実施例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。また、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、該ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図２２、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図２３にそれぞれ示す。
以下の表３に本発明における第２実施例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
［表３］
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
ＦＮｏ 2.9 〜 4.4
ω 31.9 〜 4.5
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 112.4351 1.300 1.84666 23.78
3 46.6040 4.100 1.78800 47.38
4-1133.2893 0.100
5 33.8557 3.150 1.49782 82.52
6 95.7487 (d6)
7 108.3076 1.200 1.80400 46.58
8 10.0068 4.300
9 -29.0221 0.900 1.72916 54.66
10 21.5697 1.700 1.84666 23.78
11 36.0418 0.700
12 22.2130 2.100 1.84666 23.78
13 133.9390 (d13)
14 ∞ 0.500 （開口絞り）
15 19.0286 3.050 1.49782 82.52
16 -26.3022 0.200
17 14.4696 4.900 1.75700 47.82
18 43.2842 0.750
19 -27.1397 0.900 1.68893 31.09
20 15.2385 (d20)
21 28.7363 0.900 1.83481 42.72
22 10.1303 3.850 1.51823 58.96
23 -21.2189 (d23)
24 27.6733 3.000 1.80400 46.58
25 -78.3460 1.000 1.84666 23.78
26 103.6796 (d26)
27 ∞(IRC面) 2.760 1.51633 64.22 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
28 ∞(UVC面) 2.470
29 ∞ 0.500 1.51633 64.22 ＣＧ
30 ∞ (Bf)
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
d6 1.6978 〜 30.9448
d13 27.1095 〜 2.5720
d20 6.2411 〜 1.4085
d23 2.3722 〜 24.4561
d26 5.5636 〜 5.5636
Bf 1.0326 〜 1.0328
（条件式対応値）
Ｄ＝３．８３ （広角端状態）
Ｄ＝３．８４ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−４６．５ （広角端状態）
Ｐ０＝−１３６ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝１．０３×１０2
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝１．０４×１０2
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．２３
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０８
（５）λ９０−λ１０＝４０
（６）λＩＲ＝６８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝４．３４×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝４．３５×１０4
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
ＦＮｏ 2.9 〜 4.4
ω 31.9 〜 4.5
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 112.4351 1.300 1.84666 23.78
3 46.6040 4.100 1.78800 47.38
4-1133.2893 0.100
5 33.8557 3.150 1.49782 82.52
6 95.7487 (d6)
7 108.3076 1.200 1.80400 46.58
8 10.0068 4.300
9 -29.0221 0.900 1.72916 54.66
10 21.5697 1.700 1.84666 23.78
11 36.0418 0.700
12 22.2130 2.100 1.84666 23.78
13 133.9390 (d13)
14 ∞ 0.500 （開口絞り）
15 19.0286 3.050 1.49782 82.52
16 -26.3022 0.200
17 14.4696 4.900 1.75700 47.82
18 43.2842 0.750
19 -27.1397 0.900 1.68893 31.09
20 15.2385 (d20)
21 28.7363 0.900 1.83481 42.72
22 10.1303 3.850 1.51823 58.96
23 -21.2189 (d23)
24 27.6733 3.000 1.80400 46.58
25 -78.3460 1.000 1.84666 23.78
26 103.6796 (d26)
27 ∞(IRC面) 2.760 1.51633 64.22 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
28 ∞(UVC面) 2.470
29 ∞ 0.500 1.51633 64.22 ＣＧ
30 ∞ (Bf)
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
d6 1.6978 〜 30.9448
d13 27.1095 〜 2.5720
d20 6.2411 〜 1.4085
d23 2.3722 〜 24.4561
d26 5.5636 〜 5.5636
Bf 1.0326 〜 1.0328
（条件式対応値）
Ｄ＝３．８３ （広角端状態）
Ｄ＝３．８４ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−４６．５ （広角端状態）
Ｐ０＝−１３６ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２０
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝１．０３×１０2
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝１．０４×１０2
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．２３
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．０８
（５）λ９０−λ１０＝４０
（６）λＩＲ＝６８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝４．３４×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝４．３５×１０4
図１８，１９は本発明の第２実施例の各状態での諸収差図である。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図２０，２１は本発明の第２実施例の広角端状態Ｗ，望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４２０ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図２０，２１は本発明の第２実施例の広角端状態Ｗ，望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４２０ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
（第２参考例）
図２４は、本発明の第２参考例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳを含む第３レンズＧ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。本参考例における対物光学群ＯＢは、第２実施例と同じであるため説明を省略する。
図２４は、本発明の第２参考例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本参考例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳを含む第３レンズＧ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。本参考例における対物光学群ＯＢは、第２実施例と同じであるため説明を省略する。
対物レンズ群ＯＢの像面側に配置された非屈折力光学群ＰＬは、物体側から順に、屈折力を持たない平面形状のローパスフィルタＬＰＦと、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスＣＧとからなる。
カバーガラスＣＧは、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＵＶＣＦの効果を有する。さらに、カバーガラスＣＧの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施されている。斯かる構成のカバーガラスＣＧが、本参考例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦの透過率特性を図２５、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣの透過率特性を図２６にそれぞれ示す。
以下の表４に本発明における第２参考例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
カバーガラスＣＧは、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＵＶＣＦの効果を有する。さらに、カバーガラスＣＧの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施されている。斯かる構成のカバーガラスＣＧが、本参考例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＵＶＣＦの透過率特性を図２５、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣの透過率特性を図２６にそれぞれ示す。
以下の表４に本発明における第２参考例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
［表４］
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
ＦＮｏ 2.9 〜 4.4
ω 31.9 〜 4.5
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 112.4351 1.300 1.84666 23.78
3 46.6040 4.100 1.78800 47.38
4-1133.2893 0.100
5 33.8557 3.150 1.49782 82.52
6 95.7487 (d6)
7 108.3076 1.200 1.80400 46.58
8 10.0068 4.300
9 -29.0221 0.900 1.72916 54.66
10 21.5697 1.700 1.84666 23.78
11 36.0418 0.700
12 22.2130 2.100 1.84666 23.78
13 133.9390 (d13)
14 ∞ 0.500 （開口絞り）
15 19.0286 3.050 1.49782 82.52
16 -26.3022 0.200
17 14.4696 4.900 1.75700 47.82
18 43.2842 0.750
19 -27.1397 0.900 1.68893 31.09
20 15.2385 (d20)
21 28.7363 0.900 1.83481 42.72
22 10.1303 3.850 1.51823 58.96
23 -21.2189 (d23)
24 27.6733 3.000 1.80400 46.58
25 -78.3460 1.000 1.84666 23.78
26 103.6796 (d26)
27 ∞ 2.760 1.51633 64.22 ＬＰＦ
28 ∞ 2.470
29 ∞(IRC面) 0.500 1.51633 64.22 ＣＧ・ＵＶＣフィルタ
30 ∞ (Bf)
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
d6 1.6978 〜 30.9448
d13 27.1095 〜 2.5720
d20 6.2411 〜 1.4085
d23 2.3722 〜 24.4561
d26 5.5636 〜 5.5636
Bf 1.0326 〜 1.0328
（条件式対応値）
Ｄ＝３．８３ （広角端状態）
Ｄ＝３．８４ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−４６．５ （広角端状態）
Ｐ０＝−１３６ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４００
（２）λ８０−λ１０＝２５
（６）λＩＲ＝６７５
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
ＦＮｏ 2.9 〜 4.4
ω 31.9 〜 4.5
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.3278 1.700 1.74001 48.16
2 112.4351 1.300 1.84666 23.78
3 46.6040 4.100 1.78800 47.38
4-1133.2893 0.100
5 33.8557 3.150 1.49782 82.52
6 95.7487 (d6)
7 108.3076 1.200 1.80400 46.58
8 10.0068 4.300
9 -29.0221 0.900 1.72916 54.66
10 21.5697 1.700 1.84666 23.78
11 36.0418 0.700
12 22.2130 2.100 1.84666 23.78
13 133.9390 (d13)
14 ∞ 0.500 （開口絞り）
15 19.0286 3.050 1.49782 82.52
16 -26.3022 0.200
17 14.4696 4.900 1.75700 47.82
18 43.2842 0.750
19 -27.1397 0.900 1.68893 31.09
20 15.2385 (d20)
21 28.7363 0.900 1.83481 42.72
22 10.1303 3.850 1.51823 58.96
23 -21.2189 (d23)
24 27.6733 3.000 1.80400 46.58
25 -78.3460 1.000 1.84666 23.78
26 103.6796 (d26)
27 ∞ 2.760 1.51633 64.22 ＬＰＦ
28 ∞ 2.470
29 ∞(IRC面) 0.500 1.51633 64.22 ＣＧ・ＵＶＣフィルタ
30 ∞ (Bf)
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 9.17 〜 69.07
d6 1.6978 〜 30.9448
d13 27.1095 〜 2.5720
d20 6.2411 〜 1.4085
d23 2.3722 〜 24.4561
d26 5.5636 〜 5.5636
Bf 1.0326 〜 1.0328
（条件式対応値）
Ｄ＝３．８３ （広角端状態）
Ｄ＝３．８４ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−４６．５ （広角端状態）
Ｐ０＝−１３６ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４００
（２）λ８０−λ１０＝２５
（６）λＩＲ＝６７５
図１８，１９は本発明の本参考例の各状態での諸収差図である。ここで、本参考例は、対物光学群ＯＢが上記第２実施例と同じであるため、収差図も第２実施例と同等である。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図２０，２１は本発明の第２参考例の広角端状態Ｗ、望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。ここでまた本参考例は、対物光学群ＯＢが上記第３実施例と同じであるため、倍率色収差量も第２実施例と同等である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４００ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本参考例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
以上により、本参考例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
（第３実施例）
図２７は、本発明の第３実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像面側の面が非球面の負メニスカスレンズＬ１１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２２と両凹形状の負レンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と両凸形状の正レンズＬ２５との接合正レンズとから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が非球面で物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１から構成され、対物光学群ＯＢにおける最も像面側の光学素子であり、全体として正の屈折力を有している。
図２７は、本発明の第３実施例の広角端状態Ｗと望遠端状態Ｔにおけるレンズ断面図である。
本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、光軸に沿って物体側から順に、対物光学群ＯＢと、非屈折力光学群ＰＬと、撮像素子Ｉとからなる。
対物光学群ＯＢは、光軸に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを含む第２レンズＧ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向け像面側の面が非球面の負メニスカスレンズＬ１１と、像面側により強い凹面を向けた両凹形状の負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として負の屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、開口絞りＳと、物体側の面が非球面で物体側により強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２２と両凹形状の負レンズＬ２３との接合負レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２４と両凸形状の正レンズＬ２５との接合正レンズとから構成され、全体として正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側の面が非球面で物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１から構成され、対物光学群ＯＢにおける最も像面側の光学素子であり、全体として正の屈折力を有している。
また、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との可変空気間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３は広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔまでズーミングする際に、像面に対し略固定されている。
対物レンズ群ＯＢの像面側に配置された非屈折力光学群ＰＬは、物体側から順に、屈折力を持たない平面形状のローパスフィルタＬＰＦと、撮像素子Ｉ表面を保護するためのカバーガラスＣＧとからなる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図３２、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図３３にそれぞれ示す。
以下の表５に本発明における第３実施例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
ローパスフィルタＬＰＦは、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと一体的に構成されており、吸収フィルタＩＲＣＦの効果を有する。さらに、ローパスフィルタＬＰＦの物体側の面には長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＩＲＣが施され、ローパスフィルタＬＰＦの像面側の面には短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣが施されている。斯かる構成のローパスフィルタＬＰＦが、本実施例における波長選択素子ＳＣである。
ここで、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜ＵＶＣの透過率特性を図３２、長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタＩＲＣＦと干渉膜ＩＲＣの透過率特性の総和を図３３にそれぞれ示す。
以下の表５に本発明における第３実施例の諸元値と条件式対応値を掲げる。
［表５］
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.8 〜 4.7
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.0783 1.500 1.74014 49.18
2 7.6961 5.800
3 -155.8785 0.900 1.58913 61.18
4 31.7824 0.550
5 16.8801 2.200 1.80518 25.43
6 44.0584 (d6)
7 ∞ 1.900 （開口絞り）
8 8.8511 2.450 1.69350 53.22
9 -166.6376 0.100
10 13.4713 2.300 1.71300 53.85
11 -13.4713 0.900 1.80440 39.59
12 6.8062 0.800
13 22.1392 0.900 1.83400 37.17
14 6.5885 2.450 1.60311 60.68
15 -34.6543 (d15)
16 17.0899 2.400 1.58313 59.62
17 46.4912 1.800
18 ∞(IRC面) 1.800 1.45850 67.85 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 2.100
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.27310E-04
Ｃ６ ＝+1.34320E-06
Ｃ８ ＝-7.35590E-09
Ｃ１０＝+1.30540E-10
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.13270E-04
Ｃ６ ＝-1.12000E-06
Ｃ８ ＝+1.65790E-08
Ｃ１０＝-7.00210E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-2.52820E-05
Ｃ６ ＝+1.92860E-06
Ｃ８ ＝-4.85170E-08
Ｃ１０＝+5.50360E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 25.0716 〜 3.0000
D15 6.7504 〜 22.6956
Bf 1.0264 〜 1.0188
（条件式対応値）
Ｄ＝３．４６ （広角端状態）
Ｄ＝３．４５ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２１．８ （広角端状態）
Ｐ０＝−８５．０ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２５
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝９．３４×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝９．３１×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．５０
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．１２
（５）λ９０−λ１０＝２０
（６）λＩＲ＝６７０
（７）λＩＲ−λＩＲ８０＝４５
（８）ｄＬＰＦ／Ｙ＝０．１６５
（９）ｄＬＰＦ＝１．８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．９７×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．９６×１０4
（全体諸元）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
ＦＮｏ 2.8 〜 4.7
ω 37.4 〜 14.4
（レンズデータ）
面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ ν
1 26.0783 1.500 1.74014 49.18
2 7.6961 5.800
3 -155.8785 0.900 1.58913 61.18
4 31.7824 0.550
5 16.8801 2.200 1.80518 25.43
6 44.0584 (d6)
7 ∞ 1.900 （開口絞り）
8 8.8511 2.450 1.69350 53.22
9 -166.6376 0.100
10 13.4713 2.300 1.71300 53.85
11 -13.4713 0.900 1.80440 39.59
12 6.8062 0.800
13 22.1392 0.900 1.83400 37.17
14 6.5885 2.450 1.60311 60.68
15 -34.6543 (d15)
16 17.0899 2.400 1.58313 59.62
17 46.4912 1.800
18 ∞(IRC面) 1.800 1.45850 67.85 ＬＰＦ・ＩＲＣフィルタ
19 ∞(UVC面) 2.100
20 ∞ 0.500 1.51680 64.20 ＣＧ
21 ∞ (Bf)
（非球面データ）
第２面と第８面と第１６面は非球面であり、非球面係数は以下に示す通りである。
［第２面］
κ ＝ 0.1000
Ｃ４ ＝+1.27310E-04
Ｃ６ ＝+1.34320E-06
Ｃ８ ＝-7.35590E-09
Ｃ１０＝+1.30540E-10
［第８面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-1.13270E-04
Ｃ６ ＝-1.12000E-06
Ｃ８ ＝+1.65790E-08
Ｃ１０＝-7.00210E-10
［第１６面］
κ ＝ 1.0000
Ｃ４ ＝-2.52820E-05
Ｃ６ ＝+1.92860E-06
Ｃ８ ＝-4.85170E-08
Ｃ１０＝+5.50360E-10
（可変間隔データ）
焦点距離状態 広角端状態 〜 望遠端状態
f 7.40 〜 21.30
D6 25.0716 〜 3.0000
D15 6.7504 〜 22.6956
Bf 1.0264 〜 1.0188
（条件式対応値）
Ｄ＝３．４６ （広角端状態）
Ｄ＝３．４５ （望遠端状態）
Ｐ＝３．４×１０-3
Ｙ＝１０．９
Ｐ０＝−２１．８ （広角端状態）
Ｐ０＝−８５．０ （望遠端状態）
（１）λ５０＝４２５
（３）広角端状態 Ｄ／ＰＹ＝９．３４×１０1
（３）望遠端状態 Ｄ／ＰＹ＝９．３１×１０1
（４）広角端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．５０
（４）望遠端状態 Ｙ／Ｐ０＝−０．１２
（５）λ９０−λ１０＝２０
（６）λＩＲ＝６７０
（７）λＩＲ−λＩＲ８０＝４５
（８）ｄＬＰＦ／Ｙ＝０．１６５
（９）ｄＬＰＦ＝１．８０
（１０）広角端状態 λＤ／ＰＹ＝３．９７×１０4
（１０）望遠端状態 λＤ／ＰＹ＝３．９６×１０4
図２８，２９は本発明の第３実施例の各状態での諸収差図である。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
各収差図から本実施例に係る波長選択素子を備えた光学装置は、単色収差が非常に少なく、高い光学性能を有していることが明らかである。
図３０，３１は本発明の第３実施例の広角端状態Ｗ、望遠端状態Ｔでの像高４ｍｍにおける波長に対する倍率色収差量である。これによれば、短波長側で倍率色収差が大きくなっているが、図示の通り短波長の光を不透過とする波長選択素子ＳＣにより４２５ｎｍ以下の色収差成分は除去され、最終的に倍率色収差が少なくなったことと同様の効果を得ていることがわかる。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
以上により、本実施例は高性能な光学装置を実現していることが明らかである。
Ｗ ・・・ 広角端状態
Ｔ ・・・ 望遠端状態
Ｇ１ ・・・ 第１レンズ群
Ｇ２ ・・・ 第２レンズ群
Ｇ３ ・・・ 第３レンズ群
Ｇ４ ・・・ 第４レンズ群
Ｇ５ ・・・ 第５レンズ群
Ｓ ・・・ 開口絞り
ＯＢ ・・・ 対物光学群
ＬＰＦ・・・ ローパスフィルタ
ＣＧ ・・・ カバーガラス
ＰＬ ・・・ 非屈折力光学群
ＳＣ ・・・ 波長選択素子
ＵＶＣ・・・ 短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜
ＵＶＣＦ・・ 短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタ
ＩＲＣ・・・ 長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜
ＩＲＣＦ・・ 長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタ
ＩＩ ・・・ 撮像素子の像面
Ｉ ・・・ 撮像素子
Ｄ ・・・ 波長選択素子の干渉膜面と撮像素子との距離
Ｔ ・・・ 望遠端状態
Ｇ１ ・・・ 第１レンズ群
Ｇ２ ・・・ 第２レンズ群
Ｇ３ ・・・ 第３レンズ群
Ｇ４ ・・・ 第４レンズ群
Ｇ５ ・・・ 第５レンズ群
Ｓ ・・・ 開口絞り
ＯＢ ・・・ 対物光学群
ＬＰＦ・・・ ローパスフィルタ
ＣＧ ・・・ カバーガラス
ＰＬ ・・・ 非屈折力光学群
ＳＣ ・・・ 波長選択素子
ＵＶＣ・・・ 短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜
ＵＶＣＦ・・ 短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタ
ＩＲＣ・・・ 長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜
ＩＲＣＦ・・ 長波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタ
ＩＩ ・・・ 撮像素子の像面
Ｉ ・・・ 撮像素子
Ｄ ・・・ 波長選択素子の干渉膜面と撮像素子との距離
Claims (13)
- 光軸に沿って物体側から順に、
屈折力を有する光学素子と絞りとからなる対物光学群と、
屈折力を有しない光学素子からなる非屈折力光学群と、
撮像素子とを有し、
前記非屈折力光学群は、短波長の光を選択的に略不透過とする波長選択素子を有し、
前記波長選択素子は、有用な可視光のみを透過させるために、長波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を物体側の面に施し、短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜を像側の面に施し、長波長の光を選択的に略不透過とした、吸収フィルタから構成され、
以下の条件式を満たすことを特徴とする波長選択素子を備えた光学装置。
（１） ４２０≦λ５０＜４３０
（６） ６５０＜λＩＲ≦６８０
但し、
λ５０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
λＩＲ：前記波長選択素子において長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）． - 前記波長選択素子は、短波長の光を吸収することによって当該短波長の光を選択的に略不透過とする吸収フィルタであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（２） １０＜λ８０−λ１０＜４０
但し、
λ１０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ８０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が８０％となる波長（単位：ｎｍ）． - 前記波長選択素子は、前記非屈折力光学群中の光学素子の表面に設けられた干渉膜によって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（３） Ｄ／ＰＹ＜１．１×１０2
但し、
Ｄ：前記干渉膜の配置位置から前記撮像素子までの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：前記撮像素子の最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ）． - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（４） ｜Ｙ／Ｐ０｜＜０．５５
但し、
Ｙ ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ），
Ｐ０：前記非屈折力光学群中の最も物体側の光学素子の表面から計った前記対物光学群の射出瞳の位置（像面側方向を正、単位：ｍｍ）． - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（５） ５＜λ９０−λ１０≦４０
但し、
λ１０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ），
λ９０：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が９０％となる波長（単位：ｎｍ）． - 前記波長選択素子はさらに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（６Ａ） ６７０≦λＩＲ≦６８０
但し、
λＩＲ：前記波長選択素子において長波長の光の透過率が１０％となる波長（単位：ｎｍ）． - 前記波長選択素子はさらに、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタと、長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜と一体であり、
前記長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる干渉膜は、前記長波長の光を選択的に略不透過として有用な可視光のみを透過させる吸収フィルタよりも物体側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。 - 前記波長選択素子はさらに、前記撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
- 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（８） ｄＬＰＦ／Ｙ＜０．２
（９） ｄＬＰＦ＞０．５
但し、
ｄＬＰＦ：前記撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットする機能を有する前記波長選択素子の光軸方向の厚さ（単位：ｍｍ），
Ｙ ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ）． - 前記波長選択素子はさらに、前記撮像素子の表面を保護する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
- 前記波長選択素子は、前記非屈折力光学群の中の光学素子の表面のみに設けられた干渉膜によって短波長の光を選択的に略不透過とする干渉膜フィルタであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
- 前記対物光学群の最も像面側の光学素子は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
- 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の波長選択素子を備えた光学装置。
（１０） λＤ／ＰＹ＜４．５×１０4
但し、
λ：前記波長選択素子において短波長の光の透過率が５０％となる波長（単位：ｎｍ），
Ｄ：前記干渉膜の配置位置から前記撮像素子までの空気換算光路長（単位：ｍｍ），
Ｐ：前記撮像素子の最も短い方向で計った画素ピッチ（単位：ｍｍ），
Ｙ：前記撮像素子の画面対角長（単位：ｍｍ）．
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