(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、該複数のレンズ群のうち１以上のレンズ群は、媒体材料に無機微粒子を分散させた混合体より成る層又は光学素子を有し、該層又は光学素子の屈折力は、それが含まれるレンズ群の屈折力とは反対の符号の屈折力であり、該混合体は、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線の波長における屈折率を各々Ｎｇ、ｎＦ、Ｎｄ、ｎＣとし、
νｄ  ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
とおき、
該層又は光学素子の焦点距離をｆＩＴ、該層又は光学素子が含まれるレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
３ ＜νｄ＜３０
０．１０＜θｇｄ＜ １．２５
０．１０＜θｇＦ＜ ０．６０
６．１２２０１ ≦ ｜ ｆＩＴ ／ ｆｉ ｜ ＜ １００
を満足することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記光学系は複数のレンズ群のうち２以上のレンズ群を移動させてズーミングを行っており、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記層又は光学素子が含まれるレンズ群の移動量をＭＩ、該層又は光学素子が含まれるレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
０  ≦  ｜  ＭＩ  ／  ｆｉ｜  ＜  ５  
の条件式を満足することを特徴とする請求項１の光学系。
【請求項３】
前記層又は光学素子の焦点距離をｆＩＴ、広角端及び望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
【数１】
0004630568.tif 000013
の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２の光学系。
【請求項４】
前記層又は光学素子が含まれるレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端と望遠端のズーム位置における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
【数２】
0004630568.tif 000014
の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の光学系。
【請求項５】
前記混合体は、無機酸化物微粒子を合成樹脂中に分散させて形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光学系。
【請求項６】
前記無機酸化微粒子は、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、βａＴｉｏ３のうちのいずれか１つ以上を含むことを特徴とする
請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
前記層又は光学素子は、成形型を用いて光重合成形または熱重合成形されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の光学系。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項の光学系と、該光学系によって形成された像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項の光学系と、該光学系によって原画をスクリーン上に投影することを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系及びそれを有する光学機器に関し、特に銀塩フィルム用カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、プロジェクタ装置等の光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラをはじめとしたデジタル対応の光学機器では、より高画素且つ高画質が要求され、それに用いる光学系においては、より高い光学性能が求められている。
【０００３】
一般的に撮像用や投影用の光学系は、そのレンズ全長を短縮するほど諸収差のうち軸上色収差及び倍率色収差などの色収差が増大し、光学性能が低下する傾向にある。このような色収差の発生を低減する方法として、異常部分分散材料を用いて色消しを行った光学系（特許文献１、２）や回折作用を有する回折光学素子を用いて色消しを行った光学系（特許文献３、４）が一般的によく知られている。
【０００４】
このうち回折光学素子を用いて色収差の補正を行う光学系は、光学系中の屈折面と回折面とでは、ある基準波長の光線に対する色収差の出方が逆であるという物理現象を利用している。これは、通常の光学ガラスが正の分散特性を有しているのに対し、回折光学素子は負の分散特性（νｄ＝−３．４５３）を有していることを意味している。また、回折光学素子は強い異常分散性（θｇＦ＝０．２９５６）を持ち、加えて回折光学素子の周期構造を変化させることで、非球面効果をも持たせることができるという特性を有している。以上のことから、回折光学素子は負の分散特性や強い異常分散性を利用した色収差の補正効果と非球面効果の大きな２つの効果が利用でき、光学性能の大幅な向上が期待できる。更に、回折光学素子は微細な形状していることから、空間的な占有率を非常に低くすることができ、光学系の軽量化及び小型化を達成し易い等の特徴を有している。
【０００５】
又、回折光学素子に似た色収差補正作用を持つものに、比較的高分散で、且つ比較的異常部分分散な特性を示す液体材料が知られており、それを用いた色消し光学系が提案されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開２０００−０２６７０５号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４５９０号公報
【特許文献３】特開平１０−１１５７７７号公報
【特許文献４】特開平１１−０６４７２６号公報
【特許文献５】米国特許第４．９１３．５３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に異常部分分散材料用いて光学系の色収差を補正しようとすると、光学系のレンズ枚数が増加したり、光学全長（第１レンズ面から像面までの距離）が増大する傾向がある。
また、蛍石等の異常部分分散ガラスは非常に高価であり、比重も異常部分分散を有さない他の低分散ガラスよりも比較的大きく、レンズ系全体が重くなるという問題もある。（例えば、蛍石で比重３．１８、ＦＫ０１で比重３．６３。これらに対し、異常部分分散性の小さいＦＫ５で比重２．４６、ＢＫ７で比重２．５２である。）  そして、異常部分分散ガラスは、表面が比較的傷つき易く、更にＦＫ０１等は大口径とすると、急激な温度変化に対して割れ易いという問題もあった。
【０００７】
一方回折光学素子は十分な色収差補正作用があるものの、撮影光に用いる設計回折次数の回折光以外に、不要な回折次数の回折光が存在すると、それが色付いたフレア光となって結像性能を大きく悪化させる場合がある。複数のブレーズ型回折格子を光軸方向に積層した所謂積層型回折格子により、設計回折次数へエネルギーを集中させ、不要回折光を大幅に減らす方法がある。しかしながら、不要回折光を減らしても高輝度な被写体を撮影すると不要回折光のフレアが現れてくる場合がある。また、回折格子の非レンズ面に太陽光のような高輝度光源からの光が当たると、そこを２次光源としてフレアが発生し、画面全体のコントラストを低下させる場合がある。
回折光学素子は、紫外線硬化性樹脂等を金型で成形して製造する所謂レプリカ成形方法が良く知られているが、前記回折光学素子は回折効率の製造敏感度が極めて高く、金型精度や成形精度は、通常のレプリカ非球面よりも遥かに高い精度が要求され、製造が難しい。
【０００８】
又、異常部分分散特性を有する液体材料は、液体である為にそれを封止する構造が必要となり、製造が難しい。また温度による屈折率、分散特性などの特性が変化し、耐環境性が必ずしも十分でなかった。更にアッベ数が比較的大きく、異常部分分散性も比較的小さいことに加え、空気との界面が得られない為に十分な色収差補正作用を得るのが難しい。
【０００９】
本発明は、色収差が良好に補正されるとともに、結像性能を劣化させるフレアが少ない耐環境性に優れた、高い光学性能を有する光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光学系は、複数のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系において、該複数のレンズ群のうち１以上のレンズ群は、媒体材料に無機微粒子を分散させた混合体より成る層又は光学素子を有し、該層又は光学素子の屈折力は、それが含まれるレンズ群の屈折力とは反対の符号の屈折力であり、該混合体は、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線の波長における屈折率を各々Ｎｇ、ｎＦ、Ｎｄ、ｎＣとし、
νｄ  ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
とおき、
該層又は光学素子の焦点距離をｆＩＴ、該層又は光学素子が含まれるレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
３ ＜νｄ＜３０
０．１０＜θｇｄ＜ １．２５
０．１０＜θｇＦ＜ ０．６０
６．１２２０１ ≦ ｜ ｆＩＴ ／ ｆｉ ｜ ＜ １００
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、
色収差が良好に補正されるとともに、結像性能を劣化させるフレアが少ない耐環境性に優れた、高い光学性能を有する光学系が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の光学系の実施例について説明する前に、まず高分散光学材料が光学系の収差補正に及ぼす作用について説明する。
【００１３】
屈折レンズの面の屈折力変化をΔψ、アッベ数をν、近軸軸上光線及び瞳近軸光線がレンズ面を通過する光軸からの高さをそれぞれｈ，Ｈとすると、そのレンズ面での軸上色収差係数の変化ΔＬと倍率色収差係数の変化△Ｔは、次のように表せる。
【００１４】
ΔＬ  ＝  ｈ２・Δψ／ν               …（ａ）
ΔＴ  ＝  ｈ・Ｈ・Δψ／ν            …（ｂ）
式（ａ）及び式（ｂ）から明らかな通り、レンズ面の屈折力変化Δφに対する各収差係数の変化ΔＬ、ΔＴは、アッベ数νの絶対値が小さい（すなわち分散が大きい）ほど大きくなる。したがって、アッベ数νの絶対値が小さい高分散材料を用いれば、必要な色収差を得るための屈折力変化量Δφは小さくて済むことになる。このことは収差論上、球面収差、コマ収差や非点収差などに大きな影響を及ぼすことなく色収差をコントロールでき、色収差補正の独立性が高まることを意味する。
【００１５】
逆に、低分散材料を用いると、必要な色収差を得るための屈折力変化量Δφは大きくなり、それに伴って球面収差などの諸収差が大きく変化し、色収差補正の独立性が弱まることになる。したがって、光学系を構成するレンズの内、少なくとも１つのレンズ面は、高分散材料で形成された屈折レンズ面であることが収差補正上重要である。
【００１６】
次に、高分散であることを踏まえ、低部分分散比の光学材料が、光学系の収差補正に及ぼす作用について説明する。
【００１７】
光学材料の屈折率の波長依存特性（分散特性）において、アッベ数は分散特性曲線の全体の傾きを表し、部分分散比は分散特性曲線の曲がり具合を表すものであることは周知の通りである。
【００１８】
一般的に光学材料は、短波長側の屈折率が長波長側の屈折率よりも高く（アッベ数が正の値）、分散特性曲線は下に凸形状（部分分散比が正の値）を描き、短波長側になるほど波長の変化に対する屈折率の変化は大きくなる。そして、アッベ数の小さい高分散な光学材料ほど部分分散比が大きくなり、分散特性曲線は下に凸形状が強まる傾向にある。  
【００１９】
部分分散比が大きな光学材料では、その材料を用いたレンズ面の色収差係数の波長依存特性曲線は、部分分散比が小さな光学材料を用いた場合に比べて短波長側でより大きな曲がりを示す。このとき、色収差をコントロールするためにレンズ面の屈折力を変化させると、色収差係数波長特性曲線は、設計基準波長の位置を回転中心として全体の傾きが変化する。この変化は、部分分散比が大きい材料では部分分散比が小さい材料に比べて、特に短波長側の動きが大きくなり、大きく曲がり量を変化させながら全体の傾きが変化することになる。そのため、他の屈折系部分のガラスを変更しても色収差係数波長依存特性曲線において全体の傾きと曲がりの双方でキャンセルする構成とすることが難しくなり、波長域全体で色収差を補正することができなくなってくる。
【００２０】
このことを、高分散材料を用いた屈折光学系部分ＧＩＴとそれ以外の屈折光学系部分Ｇから構成される光学系での色消しを例にして詳しく説明する。
【００２１】
高分散な光学材料を用いた色消しでは、屈折光学系部分ＧＩＴと屈折系部分Ｇとの間で、比較的大きな色収差係数同士をキャンセルして全系の色収差を得ている。このため、まず屈折光学系部分Ｇが部分系としてある程度色収差が補正された状態から、屈折光学系部分Ｇを構成する正レンズを比較的高分散寄りに選択すると共に、負レンズを比較的低分散よりに選択する。そうすると、屈折光学系部分Ｇの色収差係数波長依存特性曲線は、もとの状態よりも線形性を増しながら全体の傾きが変化する。
【００２２】
この状態で、屈折光学系部分ＧＩＴに適当な屈折力を与えて、屈折系部分Ｇの色収差波長依存特性曲線全体の傾きをキャンセルさせる。ところが、屈折光学系部分ＧＩＴを部分分散比の大きな光学材料で構成している場合、屈折光学系部分ＧＩＴは、屈折光学系部分Ｇの収差係数波長依存特性曲線の曲がりよりも逆方向に大きな曲がりを持つため、全体の傾き成分はキャンセルできても、曲がり成分をキャンセルすることができない結果となる。
【００２３】
これに対し、屈折光学系部分ＧＩＴを部分分散比の小さな光学材料で構成している場合は、屈折光学部分ＧＩＴの色収差係数波長依存特性曲線が比較的直線性を示すので、色収差をコントロールするために屈折力を変化させても、比較的直線性を維持したまま、設計波長の位置を回転中心として傾きを変化させることができる。したがって、屈折光学系部分ＧＩＴと屈折系部分Ｂとで、比較的容易に色収差係数波長依存特性曲線の傾き成分と曲がり成分を同時にキャンセルすることができる。
【００２４】
つまり、屈折光学系部分ＧＩＴとしては、高分散であると同時に、部分分散比が小さな光学材料であることも重要であり、本発明の各実施例で特定する以下に示す条件式（１）、（２）及び（３）は、上で説明した原理に基づいて色収差を良好に補正するためのアッベ数と部分分散比の関係を表したものである。
【００２５】
以上の理由により、条件式（１）〜（３）の数値範囲は
３    ＜  νｄ    ＜  ３０                   …（１）
０．１０  ＜  θｇｄ  ＜  １．２５           …（２）
０．１０  ＜  θｇＦ  ＜  ０．６０           …（３）
として設定したものである。
ここで、νｄは屈折光学系部分（レンズ又は層）ＧＩＴのアッベ数であり、ｄ線、Ｆ線及びＣ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ，ｎＦ，ｎＣとするとき、次式で表される。
【００２６】
νｄ  ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
また、θｇｄ，θｇＦは屈折光学系部分（レンズ又は層）ＧＩＴの部分分散比であり、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ，ｎＦ，ｎｄ，ｎＣとするとき、それぞれ次式で表される。
【００２７】
θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
条件式（１）の下限値を超えてアッベ数νｄを小さくしようとすると、ＩＴＯをはじめとした微粒子分散材料の混合比率を増やさなければならなく、レンズ系の透過率が悪化してしまうとともに、異常分散効果が大きくなり過ぎて色収差補正が過剰となってしまい好ましくない。一方上限値を超えると、色収差補正効果が不十分となって好ましくない。
【００２８】
条件式（２）の下限値及び条件式（３）の下限値を超えて部分分散比を小さくしようとすると、条件式（１）と同様、ＩＴＯをはじめとした微粒子分散材の混合比率を増やさなければならなく、レンズ系の透過率が悪化してしまうとともに、異常分散効果が大きくなり過ぎて色収差補正が過剰となってしまい好ましくない。一方条件式（２）の上限値及び条件式（３）の上限値を超えると、色収差補正効果が不十分となってしまい好ましくない。
【００２９】
以上より、上記（１）〜（３）式で示したいずれかの条件式をはずれても、色収差を良好に補正することが困難となるので良くない。
【００３０】
なお、上記条件式（１）〜（３）の数値範囲は、以下に示す範囲とすると、更に色収差の独立補正効果が高まり、良好な光学性能が得られる。
【００３１】
５  ＜  νｄ    ＜  ２０                          …（１ａ）
０．５０  ＜  θｇｄ  ＜  １．００                …（２ａ）
０．２０＜θｇＦ  ＜  ０．５０                    …（３ａ）
また、上記条件式（１）〜（３）を満足する固体の光学材料の具体例としては、下記の無機酸化物微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。すなわち、ＴｉＯ２（ｎｄ＝２．２６５２，νｄ＝１１．８），Ｎｂ２Ｏ５（ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５８１，νｄ＝５．５３），Ｃｒ２Ｏ３（ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ３（ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等を挙げることができる。
【００３２】
この中でも、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）は他の物質と比較して、特に小さなアッベ数を示すので好ましい。ＩＴＯは、通常の物質と異なり導電性によるフリーキャリアが屈折率に影響を与えている。ＩＴＯの分散特性（図２１（ｃ））は、通常の電子遷移による短波長域での屈折率の変化（図２１（ａ））に、フリーキャリアによる赤外域の屈折率分散（図２１（ｂ））が加わって形成される。このことによりアッベ数が５．５３という異常に大きな傾きを持った分散特性波長依存性を示す。
【００３３】
また、電子遷移による屈折率分散（図２１（ａ））は、可視域においては短波長側で急激に変化する。それに対し、フリーキャリアによる屈折率分散（図２１（ｂ））は、可視域においては長波長側でその変化が急激となる。その二つの影響が組み合わさることにより、部分分散比は通常に較べ小さなものとなる。
【００３４】
なお、透明でフリーキャリアの影響が予想される材料として、ＳｎＯ２及びＡＴＯ（アンチモンをドーピングしたＳｎＯ２）及びＺｎＯ等もその候補として挙げられる。
【００３５】
ＩＴＯは透明電極を構成する材料として知られており、通常、液晶表示素子、ＥＬ（Electroluminescent）素子等に用いられている。また、他の用途として赤外線遮蔽素子、紫外線遮断素子に用いられている。従来知られたＩＴＯの用途では、厚みが５０〜５００ｎｍの範囲に限られ、微粒子の混合体として光学系の色収差補正に用いた例は存在しない。
【００３６】
ＩＴＯ微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。
【００３７】
ＩＴＯを分散させる媒体材料としては、モノマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。
【００３８】
また、モノマーの光学定数の特性としても、アッベ数が比較的小さいモノマーか部分分散比が比較的小さいモノマー、あるいは、両者を満たすモノマーが良く、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）などが挙げられる。後述する実施例ではＩＴＯ微粒子を分散させる媒体材料としてアクリルを用いるが、これに限定するものではない。
【００３９】
ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたDrudeの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。即ち、
Ｎ(λ)＝[１＋Ｖ{ＮITO2(λ)−１}＋(１−Ｖ){ＮP2(λ)−１}  ]1/2     …（ｃ）
ここで、λは任意の波長、ＮＩＴＯはＩＴＯの屈折率、ＮＰはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対するＩＴＯ微粒子の総体積の分率である。
【００４０】
以上、屈折光学系部分ＧＩＴを形成する光学材料が満足すべき条件について述べた。
次に、物体側から像側へ正の屈折力のレンズ群から始まるポジティブリード（Ｐリード）光学系の色収差を補正するために必要な屈折光学系部分ＧＩＴに与えるべき条件について説明する。
【００４１】
図１９は、Ｐリード光学系の光学作用を説明する為の近軸配置概略図である。図１９においてＧｐ、Ｇｎは、それぞれＰリード光学系を構成する正の屈折力の前群と負の屈折力の後群であり、ＧＩＴ１、ＧＩＴ２は、それぞれ前群Ｇｐ、後群Ｇｎに導入した屈折光学素子ＧＩＴである。問題を簡単にするために、前群Ｇｐ、後群Ｇｎを構成するレンズは全て薄肉単レンズとし、前群Ｇｐ、後群Ｇｎ内にそれぞれレンズ間隔０で光軸上に配置されているものとする。また、屈折光学系部分ＧＩＴ１、ＧＩＴ２も薄肉単レンズとし、それぞれ前群Ｇｐ、後群Ｇｎにレンズ間隔０で光軸上に配置されるものとする。Ｑは近軸軸上光線、Ｒは瞳近軸光線であり、Ｐは瞳近軸光線と光軸との交点である。
【００４２】
まず、屈折光学系部分ＧＩＴを導入する前の光学系について考える。前群Ｇｐと後群Ｇｎについて軸上色収差係数（Ｌ）及び倍率色収差係数（Ｔ）の式を立てると、
【００４３】
【数３】
0004630568.tif 000002
【００４４】
【数４】
0004630568.tif 000003
【００４５】
となる。  但し、
νＧｐｉ（λ）＝｛ＮＧｐｉ（λ０）−１｝／｛ＮＧｐｉ（λ）−ＮＧｐｉ（λ０）｝
νＧｎｉ（λ）＝｛ＮＧｎｊ（λ０）−１｝／｛ＮＧｎｊ（λ）−ＮＧｎｊ（λ０）｝
ここに、
φＧｐｉ：  前群Ｇｐを構成する各薄肉単レンズの屈折力
φＧｎｉ：  後群Ｇｎを構成する各薄肉単レンズの屈折力
νＧｐｉ：  前群Ｇｐを構成する各薄肉単レンズのアッべ数
νＧｎｉ：  後群Ｇｎを構成する各薄肉単レンズのアッべ数
ｈＧｐ  ：  前群Ｇｐへ入射する近軸軸上光線の高さ
ｈＧｎ  ：  後群Ｇｎへ入射する近軸軸上光線の高さ
ＨＧｐ  ：  前群Ｇｐへ入射する瞳近軸光線の高さ
ＨＧｎ  ：  後群Ｇｎへ入射する瞳近軸光線の高さ
ＮＧｐｉ：  前群Ｇｐを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
ＮＧｎｊ：  後群Ｇｎを構成する、各薄肉単レンズの屈折率
λ：  任意波長
λ０：  設計波長
である。
【００４６】
通常Ｐリード光学系では、式（ｄ）の軸上色収差係数波長依存特性において、第１項の前群Ｇｐの軸上色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが負で、上に比較的強い凸形状の傾向を示し、第２項の後群Ｇｎの軸上色収差係数波長依存特性は、全体の傾きが正で、下に凸形状の傾向を示し、結果的に全系として前群Ｇｐの特性がやや残り、全体の傾きが負で、上に凸形状の軸上色収差係数波長依存特性を示す。
【００４７】
次に、この状態から、軸上色収差を補正する為の屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力中ＧＩＴ（λ）の符号と導入位置について考える。
導入するＧＩＴの軸上色収差係数を、
ＬＧＩＴ（λ）＝ｈＧＩＴ２（λ０）φＧＩＴ（λ０）／νＧＩＴ（λ）  …（ｆ）
とする。
但し、
νＧＩＴ（λ）＝｛ＮＧＩＴ（λ０）−１｝／｛ＮＧＩＴ（λ）−ＮＧＩＴ（λ０）｝
である。
【００４８】
（ｆ）式において、１／νＧＩＴ（λ）には屈折光学系部分ＧＩＴの分散特性ＮＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、屈折光学系部分ＧＩＴの軸上色収差係数の波長依存特性は、φＧＩＴ（λ０）＞０で、全体の傾きが負で、下に緩い凸形状の曲線となり、φＧＩＴ（λ０）＜０で、全体の傾きが正で、上に緩い凸形状の曲線となる。
【００４９】
従って、（ｄ）式の軸上色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分をキャンセルする為には、φＧＩＴ（λ０）＜０が必要となる。このとき、曲がり成分に関しては助長する方向となるが、前群Ｇｐを構成する正レンズを高分散寄り（分散特性の曲がりが大きい）硝材、負レンズを低分散寄り（分散特性の曲がりが小さい）硝材とすることにより、屈折光学系部分ＧＩＴを除いた全系の軸上色収差波長の依存特性曲線を大きな負の傾きを持った下に凸形状の曲線とすることで解決できる。硝材の変更で大きくずれた全体の傾きは、再度屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力φＧＩＴ（λ０）を負の方向へ変位させれば良く、結果的に全体の傾き成分と曲がり成分の双方で良好に補正された軸上色収差係数の波長依存特性が得られることになる。
【００５０】
屈折光学系部分ＧＩＴの導入位置に関しては、ｈＧｐ＞ｈＧｎよりｈＧｐ２＞＞ｈＧｎ２であるから、屈折光学系部分ＧＩＴが比較的小さな屈折力となり、かつ、色収差補正時の屈折力の変位量が比較的小さくて済む前群Ｇｐが良く、色収差の独立補正性が高まると共に、屈折光学系部分ＧＩＴに比較的線形性の高い軸上色収差係数の波長依存特性曲線を与えることができる。つまり、色収差補正時を含め屈折光学系部分ＧＩＴが助長する軸上色収差係数の波長依存特性曲線の上に凸形状の曲がり成分を減らすことが可能となり、屈折光学系部分ＧＩＴを除いた全系の軸上色収差の波長依存特性曲線に大きな負の傾きを与えることなく、比較的容易に下に凸形状の曲線とすることができる。
【００５１】
以上、軸上色収差の補正について説明した。
【００５２】
次に倍率色収差の補正について説明する。
【００５３】
通常Ｐリード光学系では、式（ｅ）の倍率色収差係数の波長依存特性において、第１項の前群Ｇｐの倍率色収差係数の波長依存特性は、全体の傾きが正で、下に比較的強い凸形状の傾向を示し、第２項の後群Ｇｎの倍率色収差係数波長依存特性は、全体の傾きが負で、上に凸形状の傾向を示し、結果的に全系として前群Ｇｐの特性がやや残り、全体の傾きが正で、下に凸形状の倍率色収差係数の波長依存特性を示す。
前述の軸上色収差補正のために前群Ｇｐに導入された屈折光学系部分ＧＩＴの倍率色収差係数は、
ＴＧＩＴ（λ）＝ｈＧｐ（λ０）  ＨＧｐ（λ０）φＧＩＴ（λ０）／νＧＩＴ（λ）  …（ｇ）
である。
【００５４】
（ｇ）式において、１／νＧＩＴ（λ）には屈折光学系部分ＧＩＴの分散特性ＮＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、ｈＧｐ（λ０）  ＞０、ＨＧｐ（λ０）＜０より屈折光学系部分ＧＩＴの倍率色収差係数の波長依存特性は、φＧＩＴ（λ０）＜０で、全体の傾きが負で、下に緩い凸形状の曲線となり、（ｅ）式の倍率色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分もキャンセルすることができる。このとき、曲がり成分に関しては助長する方向となるが、前述の軸上色収差の補正に際し、前群Ｇｐを構成する正レンズを高分散寄り（分散特性の曲がりが大きい）硝材、負レンズを低分散寄り（分散特性の曲がりが小さい）硝材としたことより、屈折光学系部分ＧＩＴを除いた全系の倍率色収差係数の波長依存特性曲線は、大きな正の傾きを持った上に凸形状の曲線となり、曲がり成分も同時にキャンセルされることになる。硝材の変更で大きくずれた全体の傾きも、前述の軸上色収差の補正に際し、再度屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力φＧＩＴ（λ０）を負の方向へ変位させたことで補正される。
【００５５】
以上、屈折光学系部分ＧＩＴに負の屈折力を与え、正の屈折力の前群Ｇｐに導入することで、軸上色収差と倍率色収差を同時に補正できることを説明した。
【００５６】
次に、倍率色収差の補正に特化した際の屈折光学系部分ＧＩＴの符号と導入位置について考える。
【００５７】
後群Ｇｎに屈折光学系部分ＧＩＴを導入した場合の屈折光学系部分ＧＩＴの軸上色収差係数と倍率色収差係数は、
ＬＧＩＴ（λ）＝ｈＧｎ２（λ０）φＧＩＴ（λ０）／νＧＩＴ（λ）  …（ｈ）
ＴＧＩＴ（λ）＝ｈＧｎ（λ０）  ＨＧｎ（λ０）φＧＩＴ（λ０）／νＧＩＴ（λ）
…（ｉ）
となる。
ここで、Ｐリード光学系では、
０＜ｈＧｎ（λ０）＜ＨＧｎ（λ０）
であるから、
０＜ｈＧｎ２（λ０）＜ｈＧｎ（λ０）  ＨＧｎ（λ０）
である。つまり、Ｐリード光学系の負の屈折力の後群Ｇｎに屈折光学系部分ＧＩＴを導入した場合は、軸上色収差よりも倍率色収差への寄与が大きい。従って、（ｉ）式において１／νＧＩＴ（λ）には屈折光学系部分ＧＩＴの分散特性ＮＧＩＴ（λ）の傾きと曲がり成分の傾向がそのまま反映されるので、φＧＩＴ（λ０）＞０とすることで、全体の傾きが負で、下に凸形状の倍率色収差係数の波長依存特性曲線を与えることができ、軸上色収差へ比較的影響を与えずに、全系の倍率色収差係数の波長依存特性曲線の全体の傾き成分をキャンセルできる。このとき、曲がり成分の補正に関しては、前述と同様に、前群Ｇｐを構成する硝材の選択で容易に解決できる。
【００５８】
以上、Ｐリード光学系の色収差を補正するために必要な、屈折光学系部分ＧＩＴに与えるべき条件について説明した。
【００５９】
以上をまとめると、光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとしたとき、屈折光学系部分ＧＩＴを前記点Ｐより物体側（拡大共役側）に配置した場合は屈折光学系部分ＧＩＴに負の屈折力を与え、屈折光学系部分ＧＩＴを点Ｐより像側（縮小共役側）に配置した場合は屈折光学系部分ＧＩＴに正の屈折力を与えるということである。特に、前記点Ｐより物体側（拡大共役側）の正の屈折力を有するレンズ群に負の屈折力を有する屈折光学系部分ＧＩＴを配置し、点Ｐより像側（縮小共役側）の負の屈折力を有するレンズ群に正の屈折力を有した屈折光学系部分ＧＩＴを配置すればよい。
【００６０】
次に前記Ｐリード光学系の場合と同様にして、負の屈折力から始まるネガティブリード（Ｎリード）光学系の色収差を補正するために必要な屈折光学系部分ＧＩＴに与えるべき条件についても、図２０のＮリード光学系の作用を説明するための近軸配置概略図から同様に説明できる。
【００６１】
詳細な説明に関しては、前記Ｐリード光学系の場合の考え方と基本的に同様であるため省略するが、結論としては、Ｎリード光学系の場合は、光軸と瞳近軸光線の交わる点をＰとしたとき、屈折光学系部分ＧＩＴを前記点Ｐより物体側（拡大共役側）に配置した場合は、屈折光学系部分ＧＩＴに正の屈折力を与え、屈折光学系部分ＧＩＴを点Ｐより像側（縮小共役側）に配置した場合はＧＩＴに負の屈折力を与えるということである。特に、前記点Ｐより物体側（拡大共役側）の負の屈折力を有するレンズ群に正の屈折力を有する屈折光学系部分ＧＩＴを配置し、点Ｐより像側（縮小共役側）の正の屈折力を有するレンズ群に負の屈折力を有した屈折光学系部分ＧＩＴを配置すればよい。
【００６２】
次に条件式（１）〜（３）を満足する材料を具体的な光学系に応用した実施例について説明する。
【００６３】
図１は本発明の実施例１の光学系を画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）に適用したときの要部概略図である。
【００６４】
図２、図３は本発明の実施例１に対応する後述する数値実施例１の広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）のズーム位置における収差図である。
【００６５】
図４は本発明の実施例２の光学系を画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）に適用したときの要部概略図である。
【００６６】
図５、図６は本発明の実施例２に対応する後述する数値実施例１の広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）のズーム位置における収差図である。
【００６７】
図７は、本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図である。
【００６８】
図８、図９は本発明の実施例３に対応する数値実施例３の広角端と望遠端における収差図である。
【００６９】
図１０は、本発明の実施例４の光学系のレンズ断面図である。
【００７０】
図１１、図１２は本発明の実施例４に対応する数値実施例３の広角端と望遠端における収差図である。
【００７１】
図１３は、本発明の実施例５の光学系のレンズ断面図である。
【００７２】
図１４、図１５は本発明の実施例５に対応する数値実施例３の広角端と望遠端における収差図である。
【００７３】
図１６は、本発明の実施例６の光学系のレンズ断面図である。
【００７４】
図１７、図１８は本発明の実施例６に対応する数値実施例３の広角端と望遠端における収差図である。
【００７５】
図２２は、本発明の光学系を反射型の液晶プロジェクター（画像投射装置）に適用したときの実施例の要部概略図である。
【００７６】
図２３は。本発明の光学系をデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用したときの実施例の要部概略図である。
【００７７】
図１、図４の実施例１、２における画像投射装置では液晶パネルＬＣＤ等に表示される原画（被投影画像）を光学系としてズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いてスクリーン面Ｓ上に拡大投影している状態を示している。
【００７８】
Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影画像）である。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあり、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点で拡大共役側（前方側）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点で縮小共役側（後方側）に相当している。
【００７９】
ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、赤外カットフィルター、そしてカラーフィルター等のガラスブロックである。
【００８０】
ズームレンズＰＬは接続部材（不図示）を介して液晶ビデオプロジェクター本体（不図示）に装着されている。ガラスブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。
【００８１】
図７、図１０、図１３、図６の実施例３から６の光学系は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置用の撮影レンズである。
【００８２】
ＩＰは像面であり、ＣＣＤやＭＯＳ等の撮像素子やフィルム等の感光材料が配置されている。
【００８３】
Ｌｉは第ｉレンズ群である。
【００８４】
ＧＩＴはレンズ面に付着した媒体材料に無機微粒子を分散させた混合体より成る層（又は光学素子）である。
【００８５】
各レンズ群に付けた矢印は、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際しての移動軌跡である。
【００８６】
ＦｏＣｕｓは、フォーカスの際に移動するレンズ群を示している。ＳＰは開口絞りである。
【００８７】
また各収差図に関して、実施例１及び２については、収差図中、球面収差において実線は波長５５０ｎｍ、２点鎖線は波長４４０ｎｍ、１点鎖線は波長６２０ｎｍ、鎖線は波長４７０ｎｍの値を表し、非点収差において実線は波長５５０ｎｍサジタル像面、鎖線は波長５５０ｎｍメリジオナル像面、１点鎖線は波長４４０ｎｍサジタル像面、２点鎖線は波長４４０ｎｍメリジオナル像面を表し、歪曲は波長５５０ｎｍ、倍率色収差において２点鎖線は波長４４０ｎｍ、１点鎖線は波長４７０ｎｍ、鎖線は波長６２０ｎｍを表している。残りの実施例３〜６については、収差図中、球面収差において実線はｄ線、２点鎖線はｇ線、１点鎖線はＣ線、鎖線はＦ線を表し、非点収差において実線はｄ線サジタル像面、鎖線はｄ線メリジオナル像面、１点鎖線はｇ線サジタル像面、２点鎖線はｇ線メリジオナル像面を表し、歪曲はｄ線、倍率色収差において２点鎖線はｇ線、１点鎖線はＣ線、鎖線はＦ線を表している。
【００８８】
絞りＳＰは、図１及び図４では第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間に、図７では第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に、図１０では第２レンズ群Ｌ２の内部に、残りの図１３及び図１６では第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に各々存在する。
【００８９】
次に、各実施例のレンズ構成の特徴を各図に対応させながら説明する。
【００９０】
図１の実施例１は、拡大共役側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から成る６群構成のズームレンズである。実施例１の光学系は複数のレンズ群を有しており、図１や後述する数値実施例１に示すように、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化することは、後述する各実施例においても同様である。第６レンズ群Ｌ６の拡大共役側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を、前記ＩＴＯを分散させる媒体材料としてＰＭＭＡを用い、双方を体積比率で２０％：８０％で混合；図中ＧＩＴとして示している層部）を設けている。この時、ＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴの屈折力φは、それを設けたレンズ面が含まれるレンズ群である。第６レンズ群Ｌ６の正の屈折力とは反対の屈折力である負の屈折力を有している。
【００９１】
ここでＧＩＴの屈折力φは、拡大共役側の面ＧＩＴａと縮小共役側の面ＧＩＴｂの曲率半径を各々Ｒａ、Ｒｂ、材料の屈折率をｎ、光軸上の厚さをｄとするとき、公知の式
【００９２】
【数５】
0004630568.tif 000004
【００９３】
で求められる。
【００９４】
尚、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際、第１レンズ群Ｌ１及び第６レンズ群Ｌ６は固定である。フォーカシングは第１レンズ群Ｌ１で行っている。実施例１は、最も拡大共役側に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を配置して、全体としてレトロフォーカス形のレンズ構成をとることで、縮小共役側に色合成プリズム等のガラスブロックを配置するのに必要な長いバックフォーカスを得ている。
【００９５】
又、一方最も縮小共役側に正の屈折力のレンズ群Ｌ６を配置して、縮小共役面（液晶パネル面）に対してテレセントリックにしている。また、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより縮小共役側のレンズ面にＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴを設け、且つ混合体層ＧＩＴ層に第６レンズ群Ｌ６の正の屈折力と逆の屈折力である負の屈折力を与えることにより倍率色収差を良好に補正している。
【００９６】
図４の実施例２は、拡大共役側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から成る６群構成のズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１の第１レンズの縮小共役側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を、ＩＴＯを分散させる媒体材料としてＰＭＭＡを用い、双方を体積比率で２０％：８０％で混合；図中ＧＩＴ層部）を導入した例である。この時、前記ＩＴＯの微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴの屈折力は、それを設けたレンズ面が含まれるレンズ群である第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力とは反対の正の屈折力を有している。
【００９７】
尚、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際、第１レンズ群Ｌ１及び第６レンズ群Ｌ６は固定であり、またフォーカシングは前記第１レンズ群Ｌ１で行っている。各レンズ群の光学的作用は、実施例１と基本的に同じであり、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより拡大共役側にＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴを設け、且つ混合体層ＧＩＴに第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力とは逆の正の屈折力を与えることにより倍率色収差を良好に補正している。
【００９８】
図７の実施例３は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から成る４群構成のズームレンズである。第４レンズ群Ｌ４の第１レンズ群の像側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を、前記ＩＴＯを分散させる媒体材料としてＰＭＭＡを用い、双方を体積比率で２０％：８０％で混合；図中ＧＩＴとして示している）を設けている。この時、ＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴの屈折力は、第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力とは逆の負の屈折力を有している。
【００９９】
尚、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際、各レンズ群とも図中記載の矢印のように移動させ、またフォーカシングは第１レンズ群Ｌ１で行っている。各レンズ群の光学的作用は実施例１、２と基本的に同じであり、また瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより像側のレンズ面にＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴを設け、且つ混合体層ＧＩＴに負の屈折力を与えることにより倍率色収差を良好に補正している。
図１０の実施例４は、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から成る３群構成のズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１の第１レンズ群の像側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を、前記ＩＴＯを分散させる媒体材料としてレプリカ用樹脂材料を用い、双方を体積比率で２０％：８０％で混合；図中ＧＩＴとして示している）を設けている。この時、ＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴの屈折力は、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力とは逆の正の屈折力を有している。尚、広角端から望遠端へのズーム位置へのズーミングの際、各レンズ群とも図中記載の矢印のように移動させ、またフォーカシングは前記第１レンズ群Ｌ１で行っている。各レンズ群の光学的作用は、瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより物体側にＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴを設け、且つ混合体層ＧＩＴに正の屈折力を与えることにより倍率色収差を良好に補正している。
図１３の実施例５は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から成る４群構成のズームレンズである。第１レンズ群Ｌ１の第２レンズ群の像側のレンズ面及び第２レンズ群Ｌ２の第２レンズ群の像側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を、前記ＩＴＯを分散させる媒体材料としてＰＭＭＡを用い、双方を体積比率で２０％：８０％及び１２％：８８％で混合；図中ＧＩＴ１及びＧＩＴ２で示している）を設けている。この時、ＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴ１の屈折力は、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力とは逆の負の屈折力、混合体層ＧＩＴ２の屈折力は、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力とは反対の正の屈折力を有している。
尚、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際、各レンズ群とも図中記載の矢印のように移動させ、またフォーカシングは第４レンズ群Ｌ４で行っている。各レンズ群の光学的作用は、第１レンズ群Ｌ１内のようなレンズ構成を取ることで、最小限のレンズ枚数で高い光学性能を維持でき、また各レンズ群を図に記載した矢印のように移動させることにより、レンズ全長を小型に且つズーム比を大きく取れるようにしている。
【０１００】
また瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより物体側にＩＴＯ微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴ１及びＧＩＴ２を設け、且つ正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１に設けた混合体層ＧＩＴ１に負の屈折力及び負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２に設けた混合体層ＧＩＴ２に正の屈折力を与えることにより、軸上及び倍率色収差を良好に補正している。
【０１０１】
図１６の実施例６は、物体側より順に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から成る４群構成のズームレンズである。第３レンズ群Ｌ３の第１レンズ群の像側のレンズ面に無機微粒子を分散させた混合体層（ここでは無機微粒子としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を、ＩＴＯを分散させる媒体材料としてＰＭＭＡを用い、双方を体積比率で１５％：８５％で混合；図中ＧＩＴとして示している。）を導入した例である。この時、ＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴの屈折力は、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力とは逆の負の屈折力を有している。尚、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際、各レンズ群とも図中記載の矢印のように移動させ、またフォーカシングは第４レンズ群Ｌ４で行っている。
【０１０２】
各レンズ群の光学的作用は、実施例５と基本的に同じであり、また瞳近軸光線の光軸からの通過位置が比較的高くなる、絞りＳＰより像側にＩＴＯの無機微粒子を分散させた混合体層ＧＩＴを設け、且つ正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３に設けた混合体層ＧＩＴに負の屈折力を与えることにより、軸上及び倍率色収差を良好に補正している。
【０１０３】
各実施例には、以上のようなレンズ構成を取ることにより、高い光学性能を有する光学系を達成している。
【０１０４】
また前記各実施例の光学系において、前記ＩＴＯをはじめとした微粒子を分散させた材料を用い、諸収差（特に色収差）が良好に補正されるとともに、小型で高い光学性能を有する光学系を達成するには、以下の条件式のうち１以上を満足すれば良い。
【０１０５】
各実施例の光学系がズームレンズのときには、広角端から望遠端へのズーム位置へのズーミングの際、少なくとも２つのレンズ群を移動させること、そしてＭＩを屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群がズーミングの際に移動する量とし、ｆｉを屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離とするとき、
０  ≦  ｜ＭＩ／ｆｉ｜＜５          …  （４）
を満足するのが良い。
【０１０６】
この条件式（４）は、各実施例のうち屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群がズーミングの際に移動する、又は固定の場合に設定する。
【０１０７】
上記条件式（４）は、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群のズーミングの際の移動量ＭＩと屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離ｆｉとに関するものである。実施例１では第６レンズ群Ｌ６がこれに当り、実施例２では第１レンズ群Ｌ１が、実施例３では第４レンズ群Ｌ４が、実施例４では第３レンズ群Ｌ３が、実施例５では第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が、実施例６では第３レンズ群Ｌ３が各々これに当たる。
条件式（４）の上限値を超えると、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の屈折力が弱くなり過ぎ、且つ屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の移動量が増加してしまい、光学系の小型化が実現困難となるので好ましくない。
更に光学系の小型化を実現するためには、条件式（４）の数値範囲を次の如くするのが望ましい。
【０１０８】
０．０ ≦ ｜ＭＩ／ｆｉ｜＜２．５ ・・・（４ａ）
また各実施例において、諸収差、特に色収差を良好に補正するためには、屈折光学系部分ＧＩＴの焦点距離をｆＩＴ、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離をｆｉとするとき、
６．１２２０１ ≦ ｜ ｆＩＴ ／ ｆｉ ｜ ＜ １００    ・・・（５）
を満足するのが良い。上記条件式（５）は、屈折光学系部分ＧＩＴの焦点距離ｆＩＴと屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離ｆｉとに関するものである。実施例１では第６レンズＬ６群がこれに当り、実施例２では第１レンズ群Ｌ１が、実施例３では第４レンズ群Ｌ４が、実施例４では第３レンズ群Ｌ３が、実施例５では第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が、実施例６では第３レンズ群Ｌ３が各々これに当たる。
条件式（５）の下限値を超え屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力が強くなり過ぎると、（軸上）色収差の２次スペクトルの補正が過剰になるので好ましくない。一方条件式（５）の上限値を超え屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力が弱くなり過ぎると、（軸上）色収差の２次スペクトルの補正が不足してしまうので好ましくない。
更に光学系の色収差を良好に補正するためには、条件式（５）の数値範囲を次の如くするのが望ましい。
【０１０９】
６．１２２０１ ≦ ｜ ｆＩＴ ／ ｆｉ ｜ ＜ ９０    ・・・（５ａ）
また、全変倍域で諸収差、特に色収差を良好に補正するためには、屈折光学系部分ＧＩＴの焦点距離をｆＩＴ、広角端及び望遠端のズーム位置における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
【０１１０】
【数６】
0004630568.tif 000005
【０１１１】
を満足するのが良い。
上記条件式（６）は、屈折光学系部分ＧＩＴの焦点距離ｆＩＴと光学系全系の広角端及び望遠端のズーム位置における焦点距離ｆｗ、ｆｘとに関するものである。実施例１では第６レンズ群Ｌ６がこれに当り、実施例２では第１レンズ群Ｌ１が、実施例３では第４レンズ群Ｌ４が、実施例４では第３レンズ群Ｌ３が、実施例５では第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が、実施例６では第３レンズ群Ｌ３が各々これに当たる。
【０１１２】
条件式（６）の下限値を屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力が強くなり過ぎると、軸上及び倍率色収差とも、一般の硝材で発生する色収差と屈折光学系部分ＧＩＴで発生する色収差のバランスが悪くなり、色収差が悪化するので好ましくない。一方条件式（６）の上限値を超え屈折光学系部分ＧＩＴの屈折力が弱くなり過ぎると、軸上及び倍率色収差の補正効果が不足してしまうので好ましくない。
【０１１３】
更に光学系の色収差を良好に補正するためには、条件式（６）の数値範囲を次の如くするのが望ましい。
【０１１４】
【数７】
0004630568.tif 000006
【０１１５】
また、レンズ全長の小型化と諸収差（特に色収差）の補正を両立するためには、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離をｆｉ、広角端及び望遠端のズーム位置における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
【０１１６】
【数８】
0004630568.tif 000007
【０１１７】
満足するのが良い。
【０１１８】
上記条件式（７）は、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の焦点距離ｆｉと光学系全系の広角端及び望遠端のズーム位置におけるの焦点距離ｆｗ、ｆｔとに関するものである。実施例１では第６レンズ群Ｌ６がこれに当り、実施例２では第１レンズ群Ｌ１が、実施例３では第４レンズ群Ｌ４が、実施例４では第３レンズ群Ｌ３が、実施例５では第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２が、実施例６では第３レンズ群Ｌ３が各々これに当たる。
【０１１９】
条件式（７）の下限値を超え屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の屈折力が強くなり過ぎると、色収差が発生してしまうので好ましくない。条件式（７）の上限値を超え屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の屈折力が弱くなり過ぎると、屈折光学系部分ＧＩＴを有するレンズ群の移動量が増加してしまい、レンズ全長の小型化が実現困難となるので好ましくない。
更にレンズ全長の小型化と色収差補正の両立を実現するためには、条件式（７）の数値範囲を次の如くするのが望ましい。
【０１２０】
【数９】
0004630568.tif 000008
【０１２１】
各実施例では、条件式（１）〜（３）を満足する材料を光学系中のレンズやレンズ表面に設けられた層に適用している。そして、この材料で構成された屈折面を非球面とすれば、色の球面収差などの色収差フレアを補正することができる。また、この材料と空気などの雰囲気とで界面を形成したり、比較的低屈折率な材料とで界面を形成したりすれば、界面の僅かな曲率変化で色収差を比較的大きく変化させることができるため好ましい。
【０１２２】
以上のような構成のＩＴＯをはじめとした微粒子を分散させた材料を用いることによって、各実施例とも諸収差特に色収差が十分補正され、且つレンズ全長の短縮がなされた光学系を実現している。
【０１２３】
以下、実施例１〜６に対応する数値実施例１〜６の具体的な数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側（拡大共役側）から数えた順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔、Ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【０１２４】
また、非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ．．．、ａ´ｂ´、ｃ´・・・を各次数の非球面係数とするとき、
【０１２５】
【数１０】
0004630568.tif 000009
【０１２６】
で表す。なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
【０１２７】
各数値実施例の最も像側（縮小共役側）の平面（曲率半径０の面）は、差込フィルタや、光学的ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ、色合成プリズム等に相当するものである。
【０１２８】
各数値実施例ともＩＴＯは、体積分率は１０〜２０％でアクリル（ＰＭＭＡ）に分散された状態若しくは２０％でレプリカ樹脂に分散された状態で用いている。ＩＴＯとアクリル若しくはレプリカ樹脂の混合体の屈折率は、前述の（ｉ）式を用いて計算した値を用いて算出している。
（数値実施例１）
f= 28.8〜34.4     FNo=1:1.8〜2.1     2ω=46.9°〜39.9° 
r 1=   479.991        d 1=   2.39       n 1=1.77534       ν 1=50.2
r 2=  -174.256        d 2=   0.15                          
r 3=   113.827        d 3=   1.50       n 2=1.78000       ν 2=50.0
r 4=    28.536        d 4=   4.08                          
r 5=  -142.555        d 5=   1.50       n 3=1.83417       ν 3=37.0
r 6=    54.349        d 6= 可変                            
r 7=   250.553        d 7=   3.40       n 4=1.77562       ν 4=50.2
r 8=   -52.927        d 8=   0.29                          
r 9=    36.084        d 9=   1.50       n 5=1.48700       ν 5=70.4
r10=    17.823        d10=   4.71       n 6=1.73822       ν 6=39.4
r11=    71.782        d11= 可変                            
r12=      ∞          d12=   0.00                          
r13=    47.077        d13=   2.43       n 7=1.49198       ν 7=69.8
r14=  -259.854(絞り)  d14= 可変                            
r15=   -83.027        d15=   1.50       n 8=1.54337       ν 8=65.1
r16=    36.053        d16= 可変                            
r17=   -13.389        d17=   1.50       n 9=1.85000       ν 9=23.0
r18=   -47.648        d18=   4.77       n10=1.76938       ν10=50.5
r19=   -18.838        d19=   0.15                          
r20=  -345.897        d20=   4.40       n11=1.78000       ν11=50.0
r21=   -37.216        d21= 可変                            
r22=    84.335(非球面)d22=   0.01       n12=1.57160       ν12=13.5
r23=    66.832        d23=   4.81       n13=1.78000       ν13=50.0
r24=   -96.327        d24=   1.82                          
r25=     ∞           d25=  41.50       n14=1.62299       ν14=58.2
r26=     ∞           d26=   0.00                          
r27=     ∞           d27=   2.60       n15=1.51633       ν15=64.1
r28=     ∞   
焦点距離     28.82   31.32  34.44 
可変間隔                             
d  6      4.27   3.07    1.75 
d 11     11.15  10.85    8.44 
d 14      1.85   4.76    8.77 
d 16     11.74   8.55    6.00 
d 21      0.50   2.29    4.55 
非球面係数
第22面    
k             b            c             d            e 
-7.027492e+00 -1.183492e-06 2.606798e-10 -5.197561e-12 6.728677e-15
（数値実施例２）
f= 28.8〜34.4    FNo=1:1.8〜2.0    2ω=46.9°〜39.9° 
r 1= -1000.000        d 1=   3.12       n 1=1.77583     ν 1=44.6
r 2=   -75.204        d 2=   0.30       n 2=1.57160     ν 2=13.5
r 3=   -52.577(非球面)d 3=   0.15                          
r 4=    95.547        d 4=   1.50       n 3=1.72355     ν 3=52.7
r 5=    22.798        d 5=   5.43                          
r 6=   -47.470        d 6=   1.50       n 4=1.83007     ν 4=37.9
r 7=   143.093        d 7= 可変                            
r 8=  -466.401        d 8=   2.77       n 5=1.82288     ν 5=39.2
r 9=   -49.985        d 9=   0.15                          
r10=    32.665        d10=   1.50       n 6=1.48700     ν 6=70.4
r11=    22.659        d11=   3.20       n 7=1.83364     ν 7=34.0
r12=    53.494        d12= 可変                            
r13=    25.138        d13=   3.72       n 8=1.48700     ν 8=70.4
r14=  -177.500        d14= 可変                            
r15=     (絞り)       d15=   2.04                          
r16=   104.736        d16=   1.50       n 9=1.66301     ν 9=30.9
r17=    19.977        d17= 可変                            
r18=   -13.506        d18=   1.50       n10=1.79814     ν10=28.5
r19=    82.460        d19=   6.03       n11=1.59085     ν11=61.9
r20=   -19.280        d20=   0.52                          
r21= -2066.276        d21=   5.05       n12=1.78000     ν12=50.0
r22=   -32.904        d22= 可変                            
r23=    66.123        d23=   4.50       n13=1.80841     ν13=42.1
r24=  -132.913        d24=   1.82                          
r25=     ∞           d25=  41.50       n14=1.62299     ν14=58.2
r26=     ∞           d26=   0.00                          
r27=     ∞           d27=   2.60       n15=1.51633     ν15=64.1
r28=     ∞ 
焦点距離  28.82  31.27   34.43 
可変間隔                             
d  7      4.86   3.37   1.87 
d 12      8.34   5.82   2.50 
d 14      1.85   3.68   5.80 
d 17      8.57   8.38   7.95 
d 22      0.50   2.87   6.00 
非球面係数
第 3面   
k           b            c             d            e    
-8.785724e+00 1.117266e-06 2.767939e-09 -1.361241e-11 2.009707e-14
（数値実施例３）
f=  7.5〜38.5 FNo=1:4.1    2ω=102.0°〜58.7° 
r 1=  1381.812(非球面)d 1=   3.50       n 1=1.58313     ν 1=59.4
r 2=    20.079        d 2= 可変                            
r 3=  -119.765        d 3=   1.30       n 2=1.77250     ν 2=49.6
r 4=    26.434(非球面)d 4=   1.32                          
r 5=    23.868        d 5=   4.35       n 3=1.84666     ν 3=23.9
r 6=    50.526        d 6= 可変                            
r 7=     0.000        d 7=   0.50                          
r 8=    36.740        d 8=   1.20       n 4=1.84666     ν 4=23.9
r 9=    20.162        d 9=   4.99       n 5=1.51633     ν 5=64.1
r10=   -54.769        d10=   0.15                          
r11=    33.954        d11=   3.19       n 6=1.67790     ν 6=55.3
r12=  -122.644        d12= 可変                            
r13=    (絞り)        d13=   1.50                          
r14=   -50.807        d14=   1.00       n 7=1.86300     ν 7=41.5
r15=    51.180        d15=   0.67                          
r16=   161.213        d16=   1.00       n 8=1.72342     ν 8=38.0
r17=    17.174        d17=   3.49       n 9=1.80518     ν 9=25.4
r18= -4559.135        d18= 可変                            
r19=    55.808        d19=   5.68       n10=1.48749     ν10=70.2
r20=   -25.763        d20=   0.50       n11=1.57159     ν11=13.5
r21=   -30.372(非球面)d21=   0.15                          
r22=   134.832        d22=   1.20       n12=1.83400     ν12=37.2
r23=    18.611        d23=   6.95       n13=1.48749     ν13=70.2
r24=   -56.393  
焦点距離  17.51  28.00  38.50 
可変間隔                             
d  2     13.74  13.74  13.74 
d  6     24.65  11.15   5.55 
d 12      1.01   6.28  10.73 
d 18     10.95   5.68   1.22 
非球面係数
第 1面      b             c            d           e  
1.541946e-05 -1.703973e-08 1.550544e-11 -3.917946e-15  
第 4面      b             c            d       
1.588787e-05 -1.398091e-08 7.979067e-11 
第21面      b             c            d           e    
8.893654e-06 4.019287e-08 -2.818461e-10 7.971370e-13
（数値実施例4）
f= 22.9〜52.9     FNo=1:3.9〜5.9     2ω=86.8°〜44.5° 
r 1=    36.615        d 1=   1.44       n 1=1.80610     ν 1=40.9
r 2=    15.544        d 2=   0.54       n 2=1.59629     ν 2=13.9
r 3=    16.027        d 3=   7.39                          
r 4=   165.372        d 4=   1.20       n 3=1.71999     ν 3=50.2
r 5=    21.580        d 5=   0.09       n 4=1.51282     ν 4=50.9
r 6=    18.642(非球面)d 6=   2.62                          
r 7=    24.450        d 7=   4.30       n 5=1.74077     ν 5=27.8
r 8=   152.272        d 8= 可変                            
r 9=    25.619        d 9=   2.60       n 6=1.51742     ν 6=52.4
r10=   -62.378        d10=   0.60                          
r11=     (絞り)       d11=   0.60                          
r12=    20.136        d12=   3.50       n 7=1.51742     ν 7=52.4
r13=  -177.115        d13=   0.43                          
r14=   -37.539        d14=   7.50       n 8=1.72825     ν 8=28.5
r15=    17.433        d15=   1.93                          
r16=    58.669        d16=   2.50       n 9=1.57099     ν 9=50.8
r17=   -21.352        d17= 可変                            
r18=      ∞          d18= 可変                            
r19=   -36.137        d19=   1.00       n10=1.71999     ν10=50.2
r20=    70.937        d20=   0.63                          
r21=   236.020        d21=   3.40       n11=1.71300     ν11=53.9
r22=   -29.793    
焦点距離  22.90  35.05  52.88 
可変間隔                             
d  8     26.27  10.86   1.07 
d 17      0.00   4.13  10.20 
d 18      1.80   7.88  16.80 
非球面係数
第 6面         b             c           d              e   
-2.238197e-05 -1.062584e-07 3.098938e-10  -1.455066e-12
【０１２９】
【表１】
0004630568.tif 000010
【０１３０】
焦点距離    5.88   28.88  56.58 
可変間隔                             
d  6       0.80   17.56  22.79 
d 13      24.68   5.78   1.99
d 21      5.53    4.27   9.03
非球面係数
第 15面   
k           b            c           d            e    
-3.69419e-01 -5.66270e-05 1.49315e-05 -9.82351e-08 4.33129e-11
a’         b’          c’    
-8.96331e-05 -7.26737e-05 -1.01524e-06 
【０１３１】
【表２】
0004630568.tif 000011
【０１３２】
焦点距離     5.88   28.88  56.58 
可変間隔                             
d  5       0.80   17.93  23.34 
d 12      24.86    5.78   1.96
d 20       5.47    4.43   8.99
非球面係数
第 13面   
k           b           c             d          e    
1.28803e-01 -1.93601e-05 3.49815e-05 5.87516e-07 -2.86137e-09
a’         b’          c’    
-6.69157e-05 -9.71904e-05 -6.90202e-06
また、以下に各数値実施例の条件式の値を示す。
【０１３３】
【表３】
0004630568.tif 000012
【０１３４】
図２２は、本発明の光学系を反射型の液晶プロジェクター（画像投射装置）に適用した実施形態の要部概略図である。
【０１３５】
照明手段１０１からの出射光束は、ビームスプリッタ１０２によって反射され反射型の液晶表示パネル１０３に入射して反射される、この後液晶表示パネル１０３で光変調された光束はビームスプリッタ１０２を通し、光学系１０４に入射し、光学系１０４によって液晶表示パネル１０３に基づく画像情報をスクリーン１０５に投射している。
【０１３６】
尚、本実施例において、液晶パネル１０３に透過型の液晶表示パネルを用いても良い。
【０１３７】
図２３は本発明の光学系を撮像装置に適用した実施形態の要部概略図である。本実施形態では、ビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に撮影レンズとして前述した光学系を用いた例を示している。図２３においては被写体９の像をズームレンズ８で感光体７に結像し、画像情報を得ている。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】実施例１の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図２】実施例１の広角端のズーム位置における収差図
【図３】実施例１の望遠端のズーム位置における収差図
【図４】実施例２の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図５】実施例２の広角端のズーム位置における収差図
【図６】実施例２の望遠端のズーム位置における収差図
【図７】実施例３の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図８】実施例３の広角端のズーム位置における収差図
【図９】実施例３の望遠端のズーム位置における収差図
【図１０】実施例４の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図１１】実施例４の広角端のズーム位置における収差図
【図１２】実施例４の望遠端のズーム位置における収差図
【図１３】実施例５の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図１４】実施例５の広角端のズーム位置における収差図
【図１５】実施例５の望遠端のズーム位置における収差図
【図１６】実施例６の広角端のズーム位置におけるレンズ断面図
【図１７】実施例６の広角端のズーム位置における収差図
【図１８】実施例６の望遠端のズーム位置における収差図
【図１９】本発明に係る光学系の作用を説明する為の近軸配置概略図
【図２０】本発明に係る光学系の作用を説明する為の近軸配置概略図
【図２１】ＩＴＯの分散特性の特徴を説明する概略図
【図２２】画像投射装置を反射型の液晶プロジェクターに適用したときの要部概略図
【図２３】撮像装置の実施例の要部概略図
【符号の説明】
【０１３９】
Ｌ１：第１レンズ群
Ｌ２：第２レンズ群
Ｌ３：第３レンズ群
Ｌ４：第４レンズ群
Ｌ５：第５レンズ群
Ｌ６：第６レンズ群
ＬＣＤ：液晶表示装置（像面）
ＧＢ：硝子ブロック（色合成プリズム）
Ｓ：Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
Ｍ：Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
Ｓ：スクリーン
ＳＰ：絞り
ＧＩＴ：薄膜層
【図１】
0004630568.tif 000015
【図４】
0004630568.tif 000016
【図２１】
0004630568.tif 000017
【図２】
0004630568.tif 000018
【図３】
0004630568.tif 000019
【図５】
0004630568.tif 000020
【図６】
0004630568.tif 000021
【図７】
0004630568.tif 000022
【図８】
0004630568.tif 000023
【図９】
0004630568.tif 000024
【図１０】
0004630568.tif 000025
【図１１】
0004630568.tif 000026
【図１２】
0004630568.tif 000027
【図１３】
0004630568.tif 000028
【図１４】
0004630568.tif 000029
【図１５】
0004630568.tif 000030
【図１６】
0004630568.tif 000031
【図１７】
0004630568.tif 000032
【図１８】
0004630568.tif 000033
【図１９】
0004630568.tif 000034
【図２０】
0004630568.tif 000035
【図２２】
0004630568.tif 000036
【図２３】
0004630568.tif 000037