(57)【要約】【課題】  互いに異なる材料で構成される光学要素が接合されて成る光学素子において、優れた耐環境性を実現すること。【解決手段】  光学素子１０は、第１及び第２の光学要素１１，１２と、第１及び第２の光学要素１１，１２を互いに接合する接合部材１３と、を含み、第１及び第２の光学要素１１，１２の線膨張係数を各々α１及びα２、光軸ＯＡ上における接合部材１３の光軸方向の厚さをｔｃ、第１及び第２の光学要素１１，１２と接合部材１３との界面の最大径における接合部材１３の光軸方向の厚さをｔｅ、とするとき、α２＜α１、０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜６．０なる条件式を満足する。【選択図】  図１
2018005012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の光学要素と、該第１及び第２の光学要素を互いに接合する接合部材と、を含み、
前記第１及び第２の光学要素の線膨張係数を各々α１及びα２、光軸上における前記接合部材の光軸方向の厚さをｔｃ、前記第１及び第２の光学要素と前記接合部材との界面の最大径における前記接合部材の光軸方向の厚さをｔｅ、とするとき、
α２＜α１
０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜６．０
なる条件式を満足することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の光学要素、及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、及びＥｃとするとき、
１．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜２０
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。
【請求項３】
前記第１及び第２の光学要素、及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、及びＥｃとするとき、
０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜２５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１及び第２の光学要素、及び前記接合部材の屈折力を各々φ１、φ２、及びφｃとするとき、
−６．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−０．３０
−６．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−０．３０
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。
【請求項５】
前記第１及び第２の光学要素と前記接合部材との界面の曲率半径の平均をＲｃ、前記第１及び第２の光学要素と前記接合部材との界面の最大径をＤｃ、とするとき、
１．３＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜４０
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。
【請求項６】
１．２≦α１／α２
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。
【請求項７】
前記第１の光学要素は凸形状の光学面を有し、前記第２の光学要素は凹形状の光学面を有し、前記接合部材は前記凸形状の光学面と前記凹形状の光学面とを接合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。
【請求項８】
前記第１及び第２の光学要素は無機材料で構成され、前記接合部材は有機材料で構成され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。
【請求項９】
前記接合部材は、負の屈折力を有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。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学素子と、開口絞りと、該光学素子及び開口絞りを保持する保持部材と、を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学要素が接合されて成る光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光学要素が接着剤により接合されて構成される光学素子が知られている。特許文献１には、接着剤により接合される２つの光学要素の間の外周部にスペーサーを設けることで、接着剤が所望の均一な厚さとなるように構成された光学素子が記載されている。この光学素子によれば、２つの光学要素の線膨張係数が互いに異なる場合においても、温度変化等の環境変動による各光学要素の変形や接着剤の剥離を抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３９９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光学素子においては、接着剤とスペーサーとの機械特性や熱的性質が互いに異なる上に、接着剤を厚くする必要がある。よって、環境変動により接着剤自体が変形し、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。
【０００５】
本発明は、互いに異なる材料で構成される光学要素が接合されて成る光学素子において、優れた耐環境性を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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及び第２の光学要素と、該第１及び第２の光学要素を互いに接合する接合部材と、を含み、前記第１及び第２の光学要素の線膨張係数を各々α１及びα２、光軸上における前記接合部材の光軸方向の厚さをｔｃ、前記第１及び第２の光学要素と前記接合部材との界面の最大径における前記接合部材の光軸方向の厚さをｔｅ、とするとき、α２＜α１、０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜６．０なる条件式を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、互いに異なる材料で構成される光学要素が接合されて成る光学素子において、優れた耐環境性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る光学素子の要部断面図
【図２】実施例１に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図３】実施例２に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図４】実施例３に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図５】実施例４に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図６】実施例５に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図７】実施例６に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図８】実施例７に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図９】実施例８に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図１０】実施例９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
【図１１】実施例９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
【図１２】実施例１０に係る光学素子の要部断面図及び光学面の変形量を示す図
【図１３】実施形態に係る光学機器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１（ａ）は、本実施形態に係る光学素子１０の光軸ＯＡを含む断面内における要部概略図（要部断面図）である。また、図１（ｂ）は、光学素子１０の外周部の拡大図であり、図１（ｃ）は、光学素子１０の光軸ＯＡ近傍の拡大図である。ただし、図１においては、後述する接合部材１３の光軸方向の厚さの縮尺を、他の部材の光軸方向の厚さの縮尺よりも大きくしている。
【００１１】
本実施形態に係る光学素子１０は、２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１０は、第１の光学要素１１と、接合部材１３を介して第１の光学要素１１に接合された第２の光学要素１２と、を含んでいる。なお、光学素子１０は、少なくとも第１及び第２の光学要素を含む構成であれば、必要に応じて３つ以上の光学要素で構成されていてもよい。
【００１２】
ここで、第１及び第２の光学要素の線膨張係数を各々α１及びα２、光軸ＯＡ上における接合部材１３の光軸方向の厚さをｔｃ、第１及び第２の光学要素と接合部材１３との界面の最大径における接合部材１３の光軸方向の厚さをｔｅ、とする。このとき、光学素子１０は、以下の条件式（１）及び（２）を満足することにより、優れた耐環境性を実現している。
α２＜α１      ‥‥（１）
０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜６．０      ‥‥（２）
【００１３】
本実施形態に係る光学素子１０について、以下に詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態において、光学要素とは屈折力（屈折作用）を有する光学部材を示し、接合部材とは各光学要素を接合するための部材（接着剤）を示している。なお、接合部材が屈折力を有する場合は、その接合部材も光学要素として考えることができる。一方、実質的に屈折力を持た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。
【００１５】
光学要素は、ガラス等の無機材料や、プラスチック（樹脂）等の有機材料などにより形成される。また、接合部材は、光硬化型（可視光線硬化型又は紫外線硬化型）の樹脂や熱硬化性樹脂等の有機材料などで構成される。なお、本実施形態に係る有機材料は、有機物を主成分とする材料、すなわち有機物の割合が最も高い材料のことを示しており、複数の有機物の混合物や、有機物に無機微粒子を分散させたもの（有機複合物）などを含む。
【００１６】
光学要素を形成する無機材料としては、結晶材料、無機ガラス、セラミックスなどを採用することができる。結晶材料としては、例えば、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化リチウム等の立方晶や、フッ化マグネシウム等の正方晶、合成石英等の六方晶、などが挙げられる。無機ガラスとしては、例えば、ホウケイ酸ガラス、フツリン酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、フツケイ酸ガラス、テルライトガラスなどが挙げられる。セラミックスとしては、例えば、ＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、サファイア、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ３系のものなどが挙げられる。
【００１７】
結晶材料の具体例としては、例えばキヤノンオプトロン株式会社のホタル石などが挙げられる。無機ガラスの具体例としては、例えば、株式会社オハラのＳ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＦＳＬ５、Ｓ−ＦＰＬ５１，５３、Ｓ−ＦＰＭ２、Ｓ−ＬＡＨ６０，６６、Ｓ−ＴＩＨ１，１０、Ｓ−ＴＩＨ５３、Ｓ−ＮＢＨ５２，５３、Ｓ−ＴＩＭ３５、などが挙げられる。セラミックスの具体例としては、例えば株式会社村田製作所のルミセラなどが挙げられる。
【００１８】
また、光学要素を形成する有機材料としては、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂などを採用することができる。汎用プラスチックとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルカルバゾール、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリアミドなどが挙げられる。スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアミドイミドなどが挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
【００１９】
接合部材に用いる有機材料としては、メタクリレート、アクリレート、ウレタンアクリレート等の光硬化型樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などを採用することができる。光硬化型樹脂で構成される接合部材の具体例としては、ＭＳアーデル株式会社のＵＴ２０、ＨＲ１５４、ＨＶ１５３、Ｖ３００、ＯＰＭ５５、株式会社スリーボンドのＴＢ３０３０，３１１４，３１７０Ｄ、などが挙げられる。さらに、東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａ、セメダイン株式会社のＥＰ−００１Ｋ、ＥＰ−１６０、などが挙げられる。また、熱硬化性樹脂で構成される接合部材の具体例としては、株式会社スリーボンドのＴＢ３１１４、ＴＢ３１１３Ｂや、セメダイン株式会社のＥＰ００１Ｋ、ＥＰ１６０などが挙げられる。
【００２０】
本実施形態では、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）から成る部分を光学面とする。この光学面は、光学要素のうち、使用状態において結像に寄与する有効光線が通過する領域（有効面）に相当する。なお、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。
【００２１】
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、各光学要素の両端部の間の距離（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又は有効径と称する。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、他の光学要素に接合されている面（界面）のことを示している。
【００２２】
本実施形態に係る光学素子１０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、良好な光学性能を実現することができる。また、光学素子１０によれば、各光学要素を接合せずに雰囲気（空気等）を介して配置したものと比較して、各光学要素の界面における雰囲気に接する部分を低減することができる。よって、界面での反射率を低減してゴースト及びフレアの発生を抑制することが可能になる。また、光学素子１０では、各光学要素が互いに接合されているため、光学要素同士の相対位置ずれ（偏心）などによる光学性能の低下を抑制することができる。
【００２３】
しかし、一般的に、複数の光学要素が接合された光学素子は、各光学要素の線膨張係数が互いに異なる場合、環境変動により変形し易い。例えば、雰囲気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環境下においては、各光学要素の膨張量又は収縮量の差が大きくなるため、各光学面が変形してしまう。また、各光学要素と接合部材との接合面においては熱応力が生じるため、各接合面の剥離等が発生してしまう。
【００２４】
したがって、上述した条件式（１）は、温度変化による形状変化等の課題が生じる条件を示している。条件式（１）を満足しない場合、すなわち第１及び第２の光学要素の線膨張係数が互いに等しい場合は、温度変化により生じる熱応力は十分小さく、各光学要素の変形による光学性能の低下等の課題が生じない。
【００２５】
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、各光学要素及び接合部材の構成や、各光学要素の熱的性質（特に線膨張係数）に相関する。そこで、本実施形態では、接合部材１３の形状及び各光学要素の線膨張係数を適切に設定することで、光学素子１０の耐環境性の向上を可能にしている。具体的には、光学素子１０を上述した条件式（２）を満足するように構成することで、第１及び第２の光学要素の線膨張係数の比に応じて、接合部材１３の偏肉比を適切に設定している。なお、ここでの偏肉比とは、接合部材１３の光軸ＯＡ上における光軸方向の厚さに対する、最大径における光軸方向の厚さの比の値を示している。
【００２６】
一般的に、接合部材に生じる応力は、その外周部（最大径）において最大となる。また、接合部材に生じる応力を低減する効果は、接合部材の偏肉比の対数に相関する。よって、条件式（２）を満足するように接合部材１３の偏肉比を設定することで、接合部材１３の外周部で生じる応力を低減し、高低温環境下における各光学面の形状変化や各接合面の剥離等を抑制することが可能になる。条件式（２）の下限を下回ると、接合部材１３の偏肉比が小さくなり、外周部で生じる応力を十分に低減することが困難になる。条件式（２）の上限を上回ると、接合部材１３の偏肉比が大きくなり過ぎてしまい、接合部材１３自体の変形に起因して各光学要素の形状変化が生じてしまう。
【００２７】
また、本実施形態に係る光学素子１０においては、上述した特許文献１に記載の光学素子のようにスペーサーを設ける必要が無いため、簡易な構成で良好な耐環境性を得ることができる。そして、光学素子１０においては、特許文献１に記載の光学素子のように接合部材を均一に厚くする必要が無いため、接合部材１３の体積を小さくすることができる。よって、光学要素１０の製造時において、接合部材１３が硬化する際の膨張又は収縮を抑制し、各光学要素の形状変化を低減することが可能になる。さらに、高湿度環境下においては、接合部材１３が吸水して膨張又は収縮することで、各光学要素の光学面が変形してしまうことを抑制することができる。
【００２８】
なお、第１及び第２の光学要素の線膨張係数の差が大きいほど、接合部材１３に生じる応力も大きくなる。例えば、分散が低い無機材料（低分散ガラス等）や有機材料の線膨張係数は、一般的な無機材料と比較して特に大きい。よって、色収差を低減するために、分散が低い無機材料や有機材料と一般的な無機材料とを接合した光学素子においては、環境変動による各光学面の変形や各接合面の剥離等が顕著になる。
【００２９】
すなわち、第１及び第２の光学要素の線膨張係数の差が大きいほど、条件式（２）を満足することによる応力を低減する効果が大きくなる。よって、本実施形態に係る光学素子１０は、以下の条件式（１ａ）〜（１ｃ）を順に満たしていくことがより好ましい。
１．２≦α１／α２      ‥‥（１ａ）
１．３≦α１／α２      ‥‥（１ｂ）
１．４≦α１／α２      ‥‥（１ｃ）
【００３０】
さらに、以下の条件式（２ａ）〜（２ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．１６＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜５．０    ‥‥（２ａ）
０．１８＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜４．０    ‥‥（２ｂ）
０．２０＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜２．５    ‥‥（２ｃ）
０．２４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×（α１／α２）０．５＜１．５    ‥‥（２ｄ）
【００３１】
ここで、本実施形態に係る第１及び第２の光学要素の材料としては、無機ガラス等の無機材料を採用することが好ましい。第１及び第２の光学要素を有機材料により形成した場合、有機材料は機械強度が十分でないため、光学素子１０を鏡筒等の保持部材によって保持することが容易ではなくなる。また、有機材料は無機ガラスと比較して線膨張係数が大きいため、環境変動により各光学要素の光学面が変形し易くなってしまう。ただし、各光学要素を有機材料により形成した場合でも、少なくとも一方の光学要素に無機材料で構成される光学要素を接合することで、光学素子１０の機械強度を上げることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る光学素子１０は、第１及び第２の光学要素、及び接合部材１３のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、及びＥｃとするとき、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。条件式（３）を満足することにより、第１及び第２の光学要素と比較して接合部材１３のヤング率が小さくなり、接合部材１３に生じる応力が小さくなるため、各光学面の形状変化を低減することができる。これにより、各光学要素と接合部材１３と接合面の剥離等を抑制し、光学特性の変化を低減することができる。
１．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜２０      ‥‥（３）
【００３３】
条件式（３）の下限を下回ると、接合部材１３の剛性が大きくなり過ぎてしまい、接合部材１３の偏肉比を大きくしても応力を十分に低減することができなくなる可能性が生じる。条件式（３）の上限を上回ると、接合部材１３の剛性が小さくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による接合部材１３の変形や、各接合面の剥離、接合部材１３の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。
【００３４】
さらに、以下の条件式（３ａ）〜（３ｅ）を順に満たしていくことがより好ましい。
１．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１６      ‥‥（３ａ）
２．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１４      ‥‥（３ｂ）
３．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１２      ‥‥（３ｃ）
４．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１０      ‥‥（３ｄ）
７．０＜Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜９．５    ‥‥（３ｅ）
【００３５】
また、本実施形態に係る光学素子１０は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。光学素子１０において、接合部材１３に生じる応力を低減する効果は、接合部材１３のヤング率に対する第１及び第２光学要素のヤング率の比の値の対数に相関する。そこで、条件式（４）を満足するように、接合部材１３の偏肉比及びヤング率の比の値を適切に設定することにより、接合部材１３に生じる応力を十分に低減することが可能になる。
０．１４＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜２５  ‥‥（４）
【００３６】
条件式（４）の下限を下回ると、接合部材１３の偏肉比が小さくなり過ぎてしまい、各界面の外周部で生じる応力の影響を緩和することが難しくなる可能性が生じる。条件式（４）の上限を上回ると、接合部材１３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接合部材１３の変形や、各接合面の剥離、接合部材１３の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。
【００３７】
さらに、以下の条件式（４ａ）〜（４ｅ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．２５＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜２０
‥‥（４ａ）
０．３５＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１５
‥‥（４ｂ）
１．０＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜１０
‥‥（４ｃ）
１．５＜Ｌｏｇ（ｔｅ／ｔｃ）×Ｌｏｇ（Ｅ１×Ｅ２／Ｅｃ２）＜５．０
‥‥（４ｄ）
【００３８】
また、第１及び第２の光学要素、及び接合部材１３の屈折力を各々φ１、φ２、及びφｃとするとき、以下の条件式（５）及び（６）を満足することが望ましい。
−６．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−０．３０      ‥‥（５）
−６．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−０．３０      ‥‥（６）
【００３９】
条件式（５）及び（６）の下限を下回ると、接合部材１３の偏肉比が小さくなり過ぎてしまい、各界面の外周部で生じる応力の影響を緩和することが難しくなる可能性が生じる。条件式（５）及び（６）の上限を上回ると、接合部材１３の偏肉比が大きくなり過ぎてしまい、接合部材１３自体の変形が大きくなり、第１及び第２の光学要素が変形してしまう可能性が生じる。
【００４０】
さらに、以下の条件式（５ａ）及び（６ａ）〜（５ｄ）及び（６ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
−５．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−０．６０      ‥‥（５ａ）
−５．０＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−０．６０      ‥‥（６ａ）
−４．４＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−０．８０      ‥‥（５ｂ）
−４．４＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−０．８０      ‥‥（６ｂ）
−３．８＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−１．０        ‥‥（５ｃ）
−３．８＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−１．０        ‥‥（６ｃ）
−３．５＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ１｜＜−１．２        ‥‥（５ｄ）
−３．５＜Ｌｏｇ｜φｃ／φ２｜＜−１．２        ‥‥（６ｄ）
【００４１】
また、第１及び第２の光学要素と接合部材１３との界面の曲率半径の平均（接合部材１３の平均曲率半径）をＲｃ、第１及び第２の光学要素と接合部材１３との界面の最大径をＤｃとするとき、条件式（７）を満足することが望ましい。
１．３＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜４０      ‥‥（７）
【００４２】
第１及び第２の光学要素と接合部材１３との各界面の曲率半径が互いに等しい場合、各界面の開角が大きくなるにつれて、接合部材１３の球心方向の厚さは減少する。なお、ここでの開角とは、各界面の曲率中心（球心）と各界面の最大径の位置とを結ぶ直線と、光軸ＯＡと、がなす角度を示し、球心方向の厚さとは、各界面の曲率中心から各界面の最大径の位置までの距離を示す。
【００４３】
具体的には、接合部材１３の球心方向の厚さの減少量は、開角の二乗に比例して大きくなるため、開角が大きい光学面同士を接合した場合には、接合部材１３の外周部において生じる応力が大きくなりやすい。そこで、上述した条件式（７）を満足するように、接合部材１３の偏肉比及び各界面の開角を適切に設定することにより、接合部材１３に生じる応力を十分に低減することが可能になる。
【００４４】
条件式（７）の下限を下回ると、接合部材１３の偏肉比に対して、各界面の開角に基づく接合部材１３の球心方向の厚さの減少量が大きくなり過ぎてしまい、接合部材１３の外周部に生じる応力を十分に低減することが難しくなる可能性が生じる。条件式（７）の上限を上回ると、接合部材１３の偏肉比が大きくなり過ぎてしまい、接合部材１３自体の変形が大きくなり、第１及び第２の光学要素が変形してしまう可能性が生じる。
【００４５】
さらに、以下の条件式（７ａ）〜（７ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
１．４＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜３０    ‥‥（７ａ）
１．５＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜２５    ‥‥（７ｂ）
２．０＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜２０    ‥‥（７ｃ）
２．５＜ｔｅ／ｔｃ／｛１−０．６（Ｄｃ／２Ｒｃ）２｝＜１５    ‥‥（７ｄ）
【００４６】
なお、接合部材１３の線膨張係数をαｃとするとき、第１及び第２の光学要素、及び接合部材１３の夫々の線膨張係数及びヤング率は、以下の条件式（８）〜（１３）を満足することが好ましい。ただし、線膨張係数の単位は［１×１０−７／℃］であり、ヤング率の単位は［ＧＰａ］である。
４０＜α１＜２０×１０２                ‥‥（８）
４０＜α２＜２．６×１０２              ‥‥（９）
４．０×１０２＜αｃ＜３２×１０２      ‥‥（１０）
０．６０＜Ｅ１＜３．０×１０２          ‥‥（１１）
４８＜Ｅ２＜３．０×１０２              ‥‥（１２）
１．０×１０−３＜Ｅｃ＜１２            ‥‥（１３）
【００４７】
また、接合部材１３の光軸ＯＡ上及び最大径における厚さは、以下の条件式（１４）及び（１５）を満足することが好ましい。ただし、厚さの単位は［ｍｍ］である。
１．０×１０−３＜ｔｃ＜８．０×１０−２      ‥‥（１４）
１．０×１０−３＜ｔｅ＜０．２０            ‥‥（１５）
【００４８】
さらに、各光学要素のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を各々ｎｄｌ、νｄｌとし、接合部材１３のｄ線に対する屈折率をｎｄｃとするとき、以下の条件式（１６）〜（１８）を満足することが好ましい。
１．４＜ｎｄｌ＜２．３              ‥‥（１６）
７．０＜νｄｌ＜１．０×１０２      ‥‥（１７）
１．４＜ｎｄｃ＜１．８              ‥‥（１８）
【００４９】
上述した条件式（１）及び（２）を満足しつつ、条件式（８）〜（１８）の少なくとも１つを満たすように、各光学要素及び接合部材１３の材料や形状を選択することにより、光学素子１０において良好な光学性能及び耐環境性を実現することができる。さらに、以下の条件式（８ａ）〜（１５ａ）の少なくとも１つを満足することがより好ましい。
９５＜α１＜７．５×１０２                ‥‥（８ａ）
５０＜α２＜１．１×１０２                ‥‥（９ａ）
６．３×１０２＜αｃ＜１１×１０２        ‥‥（１０ａ）
２．０＜Ｅ１＜９７                       ‥‥（１１ａ）
６５＜Ｅ２＜１．０×１０２               ‥‥（１２ａ）
２．５×１０−３＜Ｅｃ＜９．２            ‥‥（１３ａ）
２．８×１０−３＜ｔｃ＜４．３×１０−２   ‥‥（１４ａ）
７．６×１０−３＜ｔｅ＜０．１５          ‥‥（１５ａ）
【００５０】
以上、本実施形態に係る光学素子１０によれば、複数の光学要素が接合された構成において、優れた耐環境性を実現することができる。次に、光学素子１０の実施例について詳細に説明する。なお、各実施例に係る光学素子についての諸数値及び各条件式の中辺の値は、後述する表１及び２に示す。
【００５１】
［実施例１］
図２（ａ）は、本発明の実施例１に係る光学素子１０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子１０の構成は、上述した実施形態に係る構成と同様である。ただし、図２（ａ）においては、図１（ａ）とは異なり、接合部材１３の光軸方向の厚さの縮尺を、他の部材の光軸方向の厚さの縮尺と等しくしている。
【００５２】
本実施例において、第１の光学要素１１は、無機ガラスである株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５１から成る、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１２は、無機ガラスである株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ６０から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第１及び第２の光学要素の夫々について、片側の光学面は雰囲気に曝されている。また、接合部材１３は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成り、負の屈折力を有している。
【００５３】
第１の光学要素１１は、第２の光学要素１２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材１３の光軸方向の厚さは０．０１０ｍｍ、界面の最大径における接合部材１３の光軸方向の厚さは０．０２０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。これにより、温度変化に起因して接合部材１３に生じる応力を低減し、各光学面の形状変化を抑制することが可能になる。
【００５４】
ここで、本実施例に係る光学素子１０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、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しく、接合部材の偏肉が無い（偏肉比が１である）という点を除いて、本実施例に係る光学素子１０と同様の構成である。なお、比較例に係る接合部材の光軸上における光軸方向の厚さは、本実施例に係る接合部材１３の光軸上における光軸方向の厚さと等しいものとする。
【００５５】
図２（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第２の光学要素１２の雰囲気に曝されている光学面及び第１の光学要素１１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、４０℃の温度上昇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（ｂ）及び（ｃ）において、実線は実施例１、破線は比較例を示しており、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、横軸は光学面の有効径を１．０として規格化した径方向比率を示している。
【００５６】
図２（ｂ）に示すように、第２の光学要素１２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例１の方が約１７％少ない。また、図２（ｃ）に示すように、第１の光学要素１１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例１の方が約２５％少なくなっている。
【００５７】
そして、第１及び第２光学要素と接合部材１３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約４０％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子１０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００５８】
［実施例２］
図３（ａ）は、本発明の実施例２に係る光学素子２０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子２０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００５９】
本実施例において、第１の光学要素２１は、株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５１から成る、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２２は、株式会社オハラのＳ−ＬＡＨ６６から成る、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。また、接合部材２３は、光硬化型の接着剤である株式会社スリーボンドのＴＢ３１１４から成り、負の屈折力を有している。
【００６０】
実施例１と同様に、第１の光学要素２１は、第２の光学要素２２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材２３の光軸方向の厚さは０．０２０ｍｍ、界面の最大径における接合部材２３の光軸方向の厚さは０．０３０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００６１】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子２０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図３（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第１の光学要素２１の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素２２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００６２】
図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１及び第２の光学要素の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例とほぼ同程度である。一方で、第１及び第２光学要素と接合部材２３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約４．９％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子２０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００６３】
［実施例３］
図４（ａ）は、本発明の実施例３に係る光学素子３０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子３０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００６４】
本実施例において、第１の光学要素３１は、株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５３から成る、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素３２は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ５３から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。また、接合部材３３は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成り、負の屈折力を有している。
【００６５】
実施例１と同様に、第１の光学要素３１は、第２の光学要素３２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材３３の光軸方向の厚さは０．０１５ｍｍ、界面の最大径における接合部材３３の光軸方向の厚さは０．０６０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００６６】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子３０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図４（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第１の光学要素３１の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素３２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、第１の光学要素３１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例３の方が約８％少ない。また、図４（ｃ）に示すように、第２の光学要素３２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例３の方が約１４％少なくなっている。そして、第１及び第２光学要素と接合部材３３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約７４％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子３０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００６８】
［実施例４］
図５（ａ）は、本発明の実施例４に係る光学素子４０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子４０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００６９】
本実施例において、第１の光学要素４１は、キヤノンオプトロン株式会社のホタル石から成る、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素４２は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ１０から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。また、接合部材４３は、光硬化型の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−００１Ｋから成り、負の屈折力を有している。
【００７０】
第１の光学要素４１は、第２の光学要素４２と比較して線膨張係数が大きい低分散な無機材料から成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材４３の光軸方向の厚さは０．００５０ｍｍ、界面の最大径における接合部材４３の光軸方向の厚さは０．０１５ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００７１】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子４０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図５（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第２の光学要素４２の雰囲気に曝されている光学面及び第１の光学要素４１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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００７２】
図５（ｂ）に示すように、第２の光学要素４２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例４の方が約３３％少ない。また、図５（ｃ）に示すように、第１の光学要素４１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例４の方が約４２％少なくなっている。そして、第１及び第２光学要素と接合部材４３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約６０％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子４０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００７３】
［実施例５］
図６（ａ）は、本発明の実施例５に係る光学素子５０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子５０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００７４】
本実施例において、第１の光学要素５１は、株式会社オハラのＳ−ＦＰＭ２から成る、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、株式会社オハラのＳ−ＮＢＨ５３から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。また、接合部材５３は、光硬化型の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−１６０から成り、負の屈折力を有している。
【００７５】
実施例１と同様に、第１の光学要素５１は、第２の光学要素５２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材５３の光軸方向の厚さは０．０１０ｍｍ、界面の最大径における接合部材５３の光軸方向の厚さは０．１０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００７６】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子５０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図６（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第１の光学要素５１の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素５２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００７７】
図６（ｂ）に示すように、第１の光学要素５１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例５の方が約２４％少ない。また、図６（ｃ）に示すように、第２の光学要素５２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例５の方が約２％少なくなっている。そして、第１及び第２光学要素と接合部材５３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約６１％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子５０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００７８】
［実施例６］
図７（ａ）は、本発明の実施例６に係る光学素子６０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子６０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００７９】
本実施例において、第１の光学要素６１は、株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５１から成る、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６２は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ５３から成る、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。また、接合部材６３は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成り、負の屈折力を有している。
【００８０】
実施例１と同様に、第１の光学要素６１は、第２の光学要素６２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材６３の光軸方向の厚さは０．００５０ｍｍ、界面の最大径における接合部材６３の光軸方向の厚さは０．０１０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００８１】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子６０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図７（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第２の光学要素６２の雰囲気に曝されている光学面及び第１の光学要素６１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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００８２】
図７（ｂ）に示すように、第２の光学要素６２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例６の方が約１２％少ない。一方で、図７（ｃ）に示すように、第１の光学要素６１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例６の方が約９％大きくなっている。ただし、第２の光学要素６２における光学面の変形量の低減効果が十分に大きいため、光学素子６０全体としては形状変化を十分に低減できている。
【００８３】
そして、第１及び第２光学要素と接合部材６３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約５０％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子６０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００８４】
［実施例７］
図８（ａ）は、本発明の実施例７に係る光学素子７０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子７０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００８５】
本実施例において、第１の光学要素７１は、キヤノンオプトロン株式会社のホタル石から成る、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素７２は、株式会社オハラのＳ−ＮＢＨ５２から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。また、接合部材７３は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成り、負の屈折力を有している。
【００８６】
第１の光学要素７１は、第２の光学要素７２と比較して線膨張係数が大きい低分散な無機材料から成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材７３の光軸方向の厚さは０．００８０ｍｍ、界面の最大径における接合部材７３の光軸方向の厚さは０．０２０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００８７】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子７０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図８（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第１の光学要素７１の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素７２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００８８】
図８（ｂ）に示すように、第１の光学要素７１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例７の方が約３４％少ない。また、図８（ｃ）に示すように、第２の光学要素７２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例７の方が約２１％少なくなっている。そして、第１及び第２光学要素と接合部材７３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約５１％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子７０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００８９】
［実施例８］
図９（ａ）は、本発明の実施例８に係る光学素子８０の要部断面図である。本実施例に係る光学素子８０は、実施例１に係る光学素子１０と同様に２つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００９０】
本実施例において、第１の光学要素８１は、株式会社オハラのＳ−ＦＰＬ５１から成る、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素８２は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＭ３５から成る、負の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。また、接合部材８３は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成り、負の屈折力を有している。
【００９１】
実施例１と同様に、第１の光学要素８１は、第２の光学要素８２と比較して線膨張係数が大きい低分散ガラスから成るため、条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材８３の光軸方向の厚さは０．０１６ｍｍ、界面の最大径における接合部材８３の光軸方向の厚さは０．０２５ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【００９２】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子８０と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図９（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第１の光学要素８１の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素８２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【００９３】
図９（ｂ）に示すように、第１の光学要素８１の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例８の方が約４％少ない。また、図９（ｃ）に示すように、第２の光学要素８２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例８の方が約４％少なくなっている。そして、第１及び第２光学要素と接合部材８３との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約３５％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子８０の方が、優れた耐環境性を実現している。
【００９４】
［実施例９］
図１０は、上述した実施例７に係る光学素子７０及び実施例８に係る光学素子８０を有する光学系９の要部断面図である。図１０において、ＩＰは像面を示し、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の際の、各レンズユニットの光軸方向における移動軌跡を示している。図１１は、光学系９が無限遠物体に合焦したときの収差図であり、図１１において、Ｆｎｏは光学系９のＦナンバーを示し、ωは光学系９の画角を示している。また、ｄ，ｇ，Ｃ，Ｆの夫々は、ｄ線，ｇ線，Ｃ線，Ｆ線についての各収差を示し、Ｓ，Ｍの夫々は、ｄ線のサジタル光線及びメリディオナル光線についての非点収差を示している。
【００９５】
本実施例に係る光学系９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１レンズユニットＬ１は光学素子７０を含み、第３レンズユニットＬ３は開口絞りＳＰ及び光学素子８０を含んでいる。光学系９において、隣り合うレンズユニット同士の間隔は、フォーカシングに際して変化する。
【００９６】
キヤノンオプトロン株式会社のホタル石から成る第１の光学要素７１及びオハラ株式会社のＳ−ＦＰＬ５１から成る光学要素８１は、異常部分分散性を有しており、夫々の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９は、このような異常部分分散性を有する光学要素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している。
【００９７】
なお、本実施例に係る光学系９は、各光学面の曲率中心及び像面ＩＰの中心位置が光軸ＯＡ上に配置された共軸系であるが、必要に応じて光学系９を非共軸系としてもよい。また、本実施例に係る光学系９は、光学素子７０及び光学素子８０を各々１つずつ有する構成を採っているが、この構成に限られるものではなく、条件式（１）及び（２）を満足する光学素子を少なくとも１つ有する構成であればよい。
【００９８】
［実施例１０］
図１２（ａ）は、本発明の実施例１０に係る光学素子１００の要部断面図である。本実施例に係る光学素子１００は、上述した各実施例に係る光学素子とは異なり、３つの光学要素が接合されて構成されている。
【００９９】
本実施例において、第１の光学要素１０１は、（メタ）アクリル化合物から成る、正の屈折力を有するメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素１０２は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ１から成る、負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第３の光学要素１０３は、株式会社オハラのＳ−ＢＳＭ１４から成る、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。また、接合部材１０４は、光硬化型の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−１６０から成り、負の屈折力を有している。本実施例では、第１の光学要素１０１と第２の光学要素１０２とが、接合部材１０４によって接合されている。
【０１００】
本実施例に係る光学素子１００は、第２及び第３の光学要素を形成する工程と、第３の光学要素１０３の光学面上に第１の光学要素１０１を形成する工程と、第１及び第２の光学要素の光学面同士を接合部材１０４によって接合する工程と、により製造される。ただし、光学素子１００の製造方法はこれに限られるものではなく、第３の光学要素１０３の光学面上に第１の光学要素１０１を形成してから、第２の光学要素１０２を形成してもよい。あるいは、予め第１の光学要素１０１を形成しておき、第２及び第３の光学要素の夫々と第１の光学要素１０１とを接合部材により接合する方法などを採用してもよい。
【０１０１】
上述した他の実施例とは異なり、本実施例に係る第１の光学要素１０１は樹脂から成るが、樹脂は一般的な無機ガラスから成る第２の光学要素１０２と比較して線膨張係数が大きいため、本実施例に係る光学素子１００も条件式（１）を満足している。また、光軸ＯＡ上における接合部材１０４の光軸方向の厚さは０．０１０ｍｍ、界面の最大径における接合部材１０４の光軸方向の厚さは０．０５０ｍｍ、であり、条件式（２）を満足している。
【０１０２】
ここで、実施例１と同様に、第１及び第２の光学要素と接合部材との各界面の曲率半径が互いに等しいという点を除いて、本実施例に係る光学素子１００と同様の構成である比較例に係る光学素子について考える。図１２（ｂ）及び（ｃ）の夫々は、第３の光学要素１０３の雰囲気に曝されている光学面及び第２の光学要素１０２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規格化変形量と径方向比率との関係を示したものである。
【０１０３】
図１２（ｂ）に示すように、第３の光学要素１０３の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例に対して実施例１０の方が約１８％少ない。一方で、図１２（ｃ）に示すように、第２の光学要素１０２の光学面の規格化変形量の最大値は、比較例とほぼ同じである。そして、第１及び第２光学要素と接合部材１０４との接合面の外周部において生じる応力をシミュレーションにより算出した結果、比較例に対して本実施例の方が約１３％少なくなっていることがわかった。このように、比較例に係る光学素子よりも本実施例に係る光学素子１００の方が、優れた耐環境性を実現している。
【０１０４】
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（２）乃至（７）の中辺の値を示す。
【０１０５】
【表１】
2018005012.tif 000003
【０１０６】
表２に、各実施例に係る接合部材の物性値を示す。
【０１０７】
【表２】
2018005012.tif 000004
【０１０８】
次に、上述した実施例１乃至１０の夫々に対応する数値実施例１乃至１０について、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、面番号は光入射側から数えた光学面の番号を示し、ｒは光学面の曲率半径を示し、ｄはその面番号の光学面と次の面番号の光学面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を示す。また、ｎｄ及びνｄの夫々は、その面番号の光学面と次の面番号の光学面との間の媒質の、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（１９）で定義する。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）    ‥‥（９）
【０１０９】
数値実施例９におけるＢＦは、光学系のバックフォーカスを示す。各数値実施例において、長さ（距離）の単位は［ｍｍ］であり、画角の単位は［ｄｅｇ］である。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（２０）により表される。
【０１１０】
【数１】
2018005012.tif 000005
【０１１１】
（数値実施例１）
面番号       r        d      nd         vd       外径    内径
1        146.200    2.60   1.49700    81.5       68.00
2         72.937    0.010  1.50000    45.0       68.00   65.00
3         72.850    9.80   1.83400    37.2       65.00
4       -618.800                                65.00
各種データ
焦点距離     107.76
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     107.76        12.41         1.89         -5.24
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -296.35
2       2   -127014.99
3       3     78.66
【０１１２】
（数値実施例２）
面番号       r        d      nd         vd       外径
1         90.600   14.85   1.49700    81.5       78.40
2       -190.740    0.020  1.56000    34.0       78.40
3       -191.200    3.90   1.77250    49.6       78.40
4        223.400                                78.40
各種データ
焦点距離     1130.81
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     1130.81        18.77       -63.75        -71.87
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    125.79
2       2   -143818.76
3       3   -132.82
【０１１３】
（数値実施例３）
面番号       r        d      nd         vd       外径    内径
1        -18.220    3.70   1.43875    94.9       25.50
2        -16.423    0.015  1.50000    45.0       25.50
3        -16.500    1.65   1.84666    23.8       30.00   25.50
4        -44.300                                30.00
各種データ
焦点距離     -34.25
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     -34.25         5.37        -0.13         -3.67
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    233.14
2       2   -7527.21
3       3    -31.92
【０１１４】
（数値実施例４）
面番号       r        d      nd         vd       外径    内径
1         94.500    2.00   1.72825    28.5       52.00
2         58.097    0.005  1.50000    38.0       52.00   49.00
3         58.000    6.00   1.43387    95.1       49.00
4        400.000                                49.00
各種データ
焦点距離     617.36
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     617.36         8.00        -7.22        -12.44
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -212.00
2       2   -70691.45
3       3    155.53
【０１１５】
（数値実施例５）
面番号       r        d      nd         vd       外径
1         90.900   10.50   1.59522    67.7       42.00
2        -37.557    0.010  1.53000    36.0       42.00
3        -38.000    1.80   1.73800    32.3       42.00
4        -81.400                                42.00
各種データ
焦点距離      86.06
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      86.06        12.31         3.85         -3.98
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     46.05
2       2   -6126.38
3       3    -98.31
【０１１６】
（数値実施例６）
面番号       r        d      nd         vd       外径
1        -45.548    0.90   1.84666    23.8        8.50
2         18.217    0.005  1.50000    45.0        8.50
3         18.043    2.85   1.49700    81.5       10.50
4        -17.125                                10.50
各種データ
焦点距離    -152.15
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    -152.15         3.75        -9.23        -12.39
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -15.27
2       2   -3814.58
3       3     18.17
【０１１７】
（数値実施例７）
面番号       r        d      nd         vd       外径
1      -1091.422    7.15   1.43387    95.1       40.00
2        -37.396    0.008  1.50000    45.0       40.00
3        -37.462    1.80   1.67300    38.1       40.00
4       -105.779                                40.00
各種データ
焦点距離    -2666.07
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    -2666.07         8.96       -18.54        -24.81
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     89.07
2       2   -44239.86
3       3    -87.11
【０１１８】
（数値実施例８）
面番号       r        d      nd         vd       外径    内径
1        -22.300    4.25   1.49700    81.5       28.00
2        -17.289    0.016  1.50000    45.0       28.00
3        -17.302    1.50   1.69895    30.1       31.50   28.00
4        -52.827                                31.50
各種データ
焦点距離     -49.45
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     -49.45         5.76        -0.82         -4.65
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    120.79
2       2   -80069.3
3       3    -37.46
【０１１９】
（数値実施例９）
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         80.638    3.65   1.58313    59.4       53.07
2*        27.990   10.97                         43.83
3       -300.298    2.00   1.48749    70.2       43.56
4         47.192    3.85                         41.11
5        191.015    4.60   1.91082    35.3       41.10
6        -97.757    3.90                         40.94
7        -45.409    1.84   1.59270    35.3       39.98
8        122.533    2.85                         39.97
9         61.121    8.00   1.88300    40.8       40.89
10        -78.649    0.15                         40.47
11      -1091.422    7.15   1.43387    95.1       37.60
12        -37.396    0.008  1.50000    45.0       37.30
13        -37.462    1.80   1.67300    38.1       37.30
14       -105.779    7.25                         37.58
15         41.729    5.51   1.91082    35.3       35.62
16       8447.144    0.60                         34.82
17        154.585    4.40   1.59349    67.0       33.23
18        -65.857    1.56   1.73800    32.3       32.13
19         29.779    5.83                         27.90
20(絞り)    ∞       7.13                         27.21
21        -22.300    4.25   1.49700    81.5       26.40
22        -17.289    0.016  1.50000    45.0       27.01
23        -17.302    1.50   1.69895    30.1       27.02
24        -52.827    0.19                         30.00
25         93.554    7.40   1.59522    67.7       31.71
26        -33.188    0.15                         32.00
27*      -100.115    4.43   1.85400    40.4       32.95
28        -41.598   39.01                         34.34
像面        ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000  B=-1.78328e-006  C=-2.44070e-009  D=-1.84376e-012  E= 1.12712e-015  F=-9.41946e-018
第27面
K = 0.00000e+000  B=-7.39047e-006  C= 1.75756e-009  D=-2.71533e-011  E= 7.65390e-014  F=-9.32642e-017
各種データ
焦点距離      34.31
Fナンバー      1.45
画角          32.24
像高          21.64
レンズ全長   139.98
BF            39.01
入射瞳位置    38.18
射出瞳位置   -37.19
前側主点位置  57.04
後側主点位置   4.71
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     218.61        50.76        98.65        107.93
2   15     363.85        12.07       -64.27        -60.66
3   20      46.36        25.07        22.78          7.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -75.44
2       3    -83.50
3       5     71.54
4       7    -55.67
5       9     40.02
6      11     89.07
7      12   -44239.86
8      13    -87.11
9      15     46.03
10      17     78.40
11      18    -27.60
12      21    120.79
13      22   -80069.30
14      23    -37.46
15      25     42.07
16      27     80.53
【０１２０】
（数値実施例１０）
面番号       r        d      nd         vd        外径    内径
1        333.607    4.76   1.60311    60.6       38.50
2        -61.478    1.00   1.63556    22.73      38.50
3        -45.844    0.010  1.53000    36.0       34.42
4        -46.357    1.59   1.72825    28.5       34.42
5         32.360                               34.42   28.40
各種データ
焦点距離     -43.37
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     -43.37         7.36         4.78          0.24
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     86.47
2       2    276.77
3       3   -7867.45
4       4    -25.95
【０１２１】
［光学機器］
図１３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。撮影光学系９１は、鏡筒（保持部材）により保持され、カメラ本体９０に接続されている。
【０１２２】
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。
【０１２３】
なお、図１３では、カメラ本体９０と撮影光学系９１とが一体化されたものを本実施形態に係る光学機器として示しているが、カメラ本体９０と撮影光学系９１とを互いに着脱可能に構成してもよい。すなわち、本実施形態に係る光学機器として、撮影光学系９１と鏡筒（保持部材）とを備える交換レンズを構成してもよい。また、上述した各実施例に係る光学素子は、図１３に示したような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。
【０１２４】
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。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  光学素子
１１  第１の光学要素
１２  第２の光学要素
１３  接合部材
ＯＡ  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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