(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料からなる第１レンズエレメントと、
第２の材料からなる第２レンズエレメントと、
第３の材料からなる第３レンズエレメントとからなり、
前記第１レンズエレメントと前記第２レンズエレメントと前記第３レンズエレメントとは相互に略密着して配置されているアサーマルレンズ系であって、
前記アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号と、前記第１レンズエレメントの屈折力の符号及び前記第３レンズエレメントの屈折力の符号とは同一であり、
前記アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号と、前記第２レンズエレメントの屈折力の符号とは反対の符号であり、
さらに以下の条件式を満足することを特徴とするアサーマルレンズ系。
７５＜ν1
ν２＜ν1
ν３＜ν１
θ１＜θ２＜θ３
０＜ｃ１／ｃ２＜４
ｃ３＜０
ただし、
ν１：前記第１の材料のアッベ数,
θ１：前記第１の材料の部分分散比,
ｃ１：前記第１の材料の温度係数,
ν２：前記第２の材料のアッベ数,
θ２：前記第２の材料の部分分散比,
ｃ２：前記第２の材料の温度係数,
ν３：前記第３の材料のアッベ数,
θ３：前記第３の材料の部分分散比,
ｃ３：前記第３の材料の温度係数,
また、前記アッベ数と前記部分分散比は次式で定義される.
νi=(ｎｄｉ−１)/(ｎＦｉ−ｎＣｉ) ｉ＝１，２，３
θi=(ｎＦｉ−ｎＣｉ)/(ｎｇｉ−ｎＦｉ)
ただし、
ｎＣｉ：前記第ｉ番の材料のＣ線（波長６５６．２７３ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎｄｉ：前記第ｉ番の材料のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎＦｉ：前記第ｉ番の材料のＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎｇｉ：前記第ｉ番の材料のｇ線（波長４３５．８３４ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｃｉ＝αｉ−（１／（ｎｄｉ−１））・（d（ｎｄｉ）／ｄｔ）
αｉ：前記第ｉ番の材料の線膨脹率
ｔ：当該材料の温度.
【請求項２】
請求項１に記載のアサーマルレンズ系を含むことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度変化による焦点位置の変動が少ないアサーマルレンズ系、特にアポクロマートアサーマルレンズ系、及びこれを含む光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学系の焦点位置は環境温度の変化によって変動する。その原因としては、光学部材自体の熱膨脹収縮、光学部材の保持材の熱膨脹収縮、および屈折レンズを用いる場合のレンズ屈折力の温度変動などが挙げられる。そして、環境温度の変化による焦点位置の変動（以下、「焦点位置の温度変動」という。）は、特に、屈折レンズを用いる光学系において顕著である。焦点位置の温度変動をなるべく抑えるために、例えば、特開昭５５−１４３５１８号公報ではレンズエレメントの光学材料を適切に選択する方法が提案されている。また、特開昭６０−２５０３１６号公報には、光学部品を保持する部材の温度変化に起因する伸縮によるレンズエレメントやレンズ群間隔の変動を積極的に用いて焦点位置の温度変動を低減する方法が提案されている。
【０００３】
また、屈折型光学系においては色収差が必ず発生する。この色収差を極力低減して、いわゆるアポクロマートレンズ系とするためには、光学系の結像機能を主として果たす部材に異常分散性光学材料を用いれば良いことが知られている。そして、現在生産されているアポクロマートレンズ系の多くに異常分散性光学材料が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３（ａ）は、第１の従来技術による正の屈折力を持つ典型的なダブレットアポクロマートレンズ系のレンズ構成を示す図、図３（ｂ）はその軸上色収差と球面収差とを示す図である。収差図において、ＣはＣ線（λ＝６５６．２７３ｎｍ）,ｄはｄ線（λ＝５８７．５６２ｎｍ）,ＦはＦ線（λ＝４８６．１３３ｎｍ）,ｇはｇ線（λ＝４３５．８３４ｎｍ）をそれぞれ示している。以下、本明細書の全ての収差図において同様の符号を用いる。
また、このレンズ系の諸元値を表１、温度変化に関する諸特性値を表２にそれぞれ掲げる。ここで、物体は無限遠に位置するものとする。なお、本明細書における全ての透過光学材料の名称とその物性値は、(株)オハラの２０００年版電子カタログに記載されているものを使用する。また、表２における「Ｅ-ｎ」は、「×１０-n」を示している。以下、本明細書の全ての温度変化に対する諸特性値について同様の表記をする。
【０００５】
【表１】
0004802372.tif 000002
【０００６】
【表２】
0004802372.tif 000003
【０００７】
また、さらに比較として、第２の従来技術による正の屈折力を持つ典型的なダブレットアクロマートレンズ系の設計例について、レンズ構成図を図４（ａ）に、軸上色収差と球面収差を図４（ｂ）にそれぞれ示す。さらに、その諸元値を表３、温度変化に関する諸特性値を表４にそれぞれ掲げる。なお、物体は無限遠に位置するものとする。
【０００８】
【表３】
0004802372.tif 000004
【０００９】
【表４】
0004802372.tif 000005
【００１０】
次に、レンズエレメントの温度変化の影響を考察する。大気または真空中の薄肉単レンズの屈折力Φｓは下式で与えられる。
【００１１】
Φｓ＝（ｎ−１）（１／Ｒ１−１／Ｒ２）
ただし、
ｎ：レンズエレメントの屈折率
Ｒ１：レンズエレメントの第１面の曲率半径
Ｒ２：レンズエレメントの第２面の曲率半径
【００１２】
よって、Φｓを温度ｔで微分して次式が得られる。
ｄΦｓ／ｄｔ＝−Φｓ・ｃ
ただし、
ｃ＝α−（１／（ｎ−１））・（ｄｎ／ｄｔ）
α：熱膨脹係数
【００１３】
各レンズエレメントＬ１、Ｌ２、Ｌ３について、上式を書き直すと、以下の通りである。
【００１４】
ΔΦｉ＝−Φｉ・ｃｉ・Δｔ   ｉ＝１，２，３    （１）
ただし、
ｃｉ＝αｉ−（１／（ｎｉ−１））・（ｄｎｉ／ｄｔ）
αｉ：第ｉ番レンズエレメントを構成する光学材料の熱膨脹係数
【００１５】
従来技術によるダブレットアポクロマートを例にして、焦点位置の温度変動を考えてみる。簡単化のため近似的に２枚のレンズエレメントＬ１、Ｌ２を薄肉密着系とすると、合成屈折力Φは次式となる。
【００１６】
Φ＝Φ１＋Φ２
ただし、
Φ１：レンズエレメントＬ１の屈折力
Φ２：レンズエレメントＬ２の屈折力
【００１７】
両辺の微小変動ΔΦ、ΔΦ１、ΔΦ２は次式（２）となる
ΔΦ＝ΔΦ１＋ΔΦ２     （２）
【００１８】
一方、屈折力Φは、次式のように焦点距離ｆの逆数で定義される。
ｆ＝１／Φ
【００１９】
従って、焦点距離の微小変動Δｆは次式（３）となる。
Δｆ＝−（１／Φ2）・ΔΦ    （３）
【００２０】
薄肉密着系では、焦点距離の変動と焦点位置の変動とは一致する。現実の厚肉系の場合においても、概ね各レンズエレメントが密着していれば近似的に焦点距離の変動と焦点位置の変動とは一致すると考えられる。
【００２１】
上記第１の従来技術例では、第１レンズエレメントＬ１に異常分散性光学材料を用いている。この異常分散性光学材料は屈折率の温度についての微分係数が、通常のガラスに比べて大きい。また、屈折率の温度についての微分係数の符号が大半の光学材料とは逆向きの負である。さらに、一般的に異常分散性光学材料の線膨脹率は、多くの光学材料の線膨脹率に比べて大きい。
【００２２】
例えば、表２に示した上記第１の従来例の諸特性値を参照すると、レンズエレメントＬ１については式（１）より線膨脹率αと屈折率変動項が共に正になるため、ｃ１は2.468E-5と正の比較的大きい値になる。よって、ΔΦ１は負の比較的大きな値-6.04E-8となる。一方、レンズエレメントＬ２については、ｃ２はｃ１よりもかなり小さい3.496E-7になる。この結果、ΔΦ２は5.07E-10となる。すなわちΔΦ１とは異符号となるが絶対値が大きく異なるため、式（２）よりΔΦはΔΦ１の値が支配的となり、ΔｆはほとんどレンズエレメントＬ１の焦点変動によって決まるといえる。
【００２３】
レンズエレメントＬ１を構成する材料として、レンズエレメントＬ２と同じように屈折率の温度係数が正の光学ガラスを用いた場合は、ｃ１の値は小さくなる。そして、ΔΦ１とΔΦ２の打ち消しあいの効果がより大きくなる。この結果、ΔΦの絶対値が小さくなり、焦点位置変動も小さくなることが予想される。しかし、そのような透過光学材料は異常分散性を持たないため色消し性能が劣化することが想定される。
【００２４】
例えば、表３にレンズデータを示した第２の従来技術のダブレットアクロマートでは、ΔΦ１とΔΦ２が適度に互いに打ち消し合っている。この結果、レンズ群に起因する焦点位置の温度変動がダブレットアポクロマートに比べて非常に小さくなっていることがわかる。しかしながら、図４（ｂ）を参照すると軸上色収差がダブレットアポクロマートに比べるとかなり大きい。
【００２５】
このように、異常分散性光学材料を用いると色消し性能には優れているが、焦点位置の温度変動を招きやすい。特に、長い焦点距離の光学系の場合、またはレンズエレメントの最終面と焦点面との間の距離が比較的大きいような場合は、レンズエレメント間やレンズ群間の保持材料を適切に選択しても焦点位置の温度変動を十分に低減できないことが多い。
【００２６】
また、常分散性光学材料を用いると焦点位置の温度変動を低減したレンズ設計が可能である。しかし、色消し性能が十分でないと考えられてきたものである。
【００２７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、優れた色消し性能を有し、かつ焦点位置の温度変動を低減したアサーマルレンズ系、及びこれを含む光学装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、
第１の材料からなる第１レンズエレメントＬ１と、
第２の材料からなる第２レンズエレメントＬ２と、
第３の材料からなる第３レンズエレメントＬ３とからなり、
前記第１レンズエレメントＬ１と前記第２レンズエレメントＬ２と前記第３レンズエレメントＬ３とは相互に略密着して配置されているアサーマルレンズ系であって、
前記アサーマルレンズ系全体の屈折力φの符号と、前記第１レンズエレメントの屈折力φ１の符号及び前記第３レンズエレメントの屈折力φ３の符号とは同一であり、
前記アサーマルレンズ系全体の屈折力φの符号と、前記第２レンズエレメントの屈折力φ２の符号とは反対の符号である。そして、さらに以下の条件式を満足することを特徴とするアサーマルレンズ系を提供する。
【００２９】
７５＜ν１              （４）
ν２＜ν１              （５）
ν３＜ν１              （６）
θ１＜θ２＜θ３        （７）
０＜ｃ１／ｃ２＜４      （８）
ｃ３＜０                （９）
ただし、
ν１：前記第１の材料のアッベ数,
θ１：前記第１の材料の部分分散比,
ｃ１：前記第１の材料の温度係数,
ν２：前記第２の材料のアッベ数,
θ２：前記第２の材料の部分分散比,
ｃ２：前記第２の材料の温度係数,
ν３：前記第３の材料のアッベ数,
θ３：前記第３の材料の部分分散比,
ｃ３：前記第３の材料の温度係数,
また、前記アッベ数と前記部分分散比は次式で定義される.
νi=(ｎｄｉ−１)/(ｎＦｉ−ｎＣｉ) ｉ＝１，２，３
θi=(ｎＦｉ−ｎＣｉ)/(ｎｇｉ−ｎＦｉ)
ただし、
ｎＣｉ：第ｉ番の材料のＣ線（波長６５６．２７３ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎｄｉ：第ｉ番の材料のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎＦｉ：第ｉ番の材料のＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｎｇｉ：第ｉ番の材料のｇ線（波長４３５．８３４ｎｍ）の屈折率（ｉ＝１，２，３）,
ｃｉ＝αｉ−（１／（ｎｄｉ−１））・（d（ｎｄｉ）／ｄｔ）
αｉ：第ｉ番の材料の線膨脹率
ｔ：当該材料の温度.
【００３０】
また、本発明によれば、請求項１に記載のアサーマルレンズ系を含むことを特徴とする光学装置を提供する。
【００３１】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
３つのレンズエレメントＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いた、いわゆる３波長色消しであるアポクロマートについて、薄肉密着系での近似のもとでは下記の３式（１０），（１１），（１２）が成立する。
【００３３】
合成屈折力
Φ＝Φ１＋Φ２＋Φ３        （１０）
３波長色消し条件
０＝Φ１／ν１＋Φ２／ν２＋Φ３／ν３    （１１）
０＝Φ１／ν１’＋Φ２／ν２’＋Φ３／ν３’     （１２）
【００３４】
ただし、
Φｉ：第ｉ番レンズエレメントのｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）における屈折力,
νｉ＝（ｎｄｉ−１）／（ｎＦｉ−ｎＣｉ）,
νｉ’＝（ｎｄｉ−１）／（ｎｇｉ−ｎＦｉ）,
ｎＣｉ：第ｉ番レンズエレメントを構成する光学材料のＣ線（波長６５６．２７３ｎｍ）の屈折率,
ｎｄｉ：第ｉ番レンズエレメントを構成する光学材料のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）の屈折率,
ｎＦｉ：第ｉ番レンズエレメントを構成する光学材料のＦ線（波長４８６．１３３ｎｍ）の屈折率,
ｎｇｉ：第ｉ番レンズエレメントを構成する光学材料のｇ線（波長４３５．８３４ｎｍ）の屈折率.
【００３５】
ここで、（１０）式,（１１）式,（１２）式をΦ１、Φ２、Φ３について解くと次式が得られる。
Φ１＝（θ２−θ３）・ν１・K・Φ     （１３）
Φ２＝（θ３−θ１）・ν２・K・Φ     （１４）
Φ３＝（θ１−θ２）・ν３・K・Φ     （１５）
【００３６】
ただし、
K＝１／（（θ２−θ３）・ν１＋（θ３−θ１）・ν２＋（θ１−θ２）・ν３）
【００３７】
また、（１０）式より、
ΔΦ＝ΔΦ１＋ΔΦ２＋ΔΦ３    （１６）
である。
【００３８】
薄肉密着系で考えているから合成焦点距離ｆの変動量Δｆと焦点位置の変動量は一致する。このΔｆとΔΦの関係は（３）式に示した。
このレンズ群の２次分散をなるべく小さくするには、ダブレットアポクロマートと同じように、レンズ群全体の屈折力と同符号の屈折力を持つレンズエレメントのうち、その屈折力の絶対値が最大であるレンズエレメントに異常分散性光学材料を用いるのが効果的である。そこで、レンズエレメントＬ１に異常分散性光学材料を適用するレンズエレメントとして選択することにすると、異常分散性光学材料の一般的な屈折率分散についての特徴から（４）式に示した条件がレンズエレメントＬ１の材料条件として規定される。
【００３９】
７５＜ν１                 （４）
ただし、
ν１＝（ｎｄ１−１）／（ｎＦ１−ｎＣ１）
【００４０】
次に、（１３）,（１４）,（１５）式から、各レンズエレメントの屈折力について以下のことがわかる。色消しレンズとするには、かならず正と負の屈折力のレンズエレメントを両方用いる必要がある。例えば、レンズエレメントＬ２とＬ３が同一符号の屈折力を持つ場合、
０＜Φ２／Φ３
が成立する。
【００４１】
この場合、（１４）式,（１５）式より、
０＜（（θ３−θ１）／（θ１−θ２））・（ν２／ν３）
を満足する必要がある。
【００４２】
ここで、ν２、ν３は共に常に正の値を持つから、
０＜（θ３−θ１）／（θ１−θ２）
が成立する必要がある。
【００４３】
言い換えれば、
θ３＜θ１＜θ２,  またはθ２＜θ１＜θ３
が成立する必要がある。
【００４４】
ここで、常分散性光学材料のθより小さい値を取るのが異常分散性光学材料であることの主要な特徴であるから、上記条件は現実には成立しないと言える。したがって、レンズエレメントＬ２とレンズエレメントＬ３の屈折力は異符号でなければならない。そこで、レンズエレメントＬ１とレンズエレメントＬ３の屈折力を同符号とし、レンズエレメントＬ２の屈折力をレンズエレメントＬ１の屈折力とは異符号とする。
【００４５】
この場合、（１３）式,（１４）式,（１５）式より、（７）式が導かれる。
θ１＜θ２＜θ３               （７）
これが、３つのレンズエレメントから成るアポクロマートレンズ系を成立させる必要条件となる。
【００４６】
また、（１６）式において、合成屈折力Φの変動量ΔΦを小さくするのは、ΔΦ１、ΔΦ２およびΔΦ３が互いに打ち消し合えば良い。特に、ΔΦ１を主としてΔΦ２で打ち消すことが効果的である理由を以下述べる。
【００４７】
レンズエレメントＬ１の屈折力の温度による変動が比較的大きくなる理由は、異常分散性光学材料ではα１、ｄｎ１／ｄｔとも絶対値が比較的大きく、かつα１が正、ｄｎ１／ｄｔが負の値を示すことから両者の効果が加算され、ｃ１の値が大きくなることによる。一方、レンズエレメントＬ３はレンズエレメントＬ１と屈折力が同符号であるので、レンズエレメントＬ３まで異常分散性光学材料を用いるとΔΦ１とΔΦ３が同符号になってしまい、ΔΦの圧縮が困難になる。したがって、レンズエレメントＬ３には常分散性光学材料を用いなければならない。
【００４８】
常分散性光学材料の通常特性によって、（６）式に示した条件によりレンズエレメントＬ３の材料は規定される。すなわち、
ν３＜ν１     （６）
である。
【００４９】
大部分の透過光学材料の線膨脹率αは正であるが、異常分散性光学材料の線膨張率αよりは小さく、またｄｎ／ｄｔも正の値を取ることが多い。このため、結果的にほとんどの場合ｃの絶対値が異常分散性光学材料にくらべてかなり小さくなる。この結果、ΔΦ１をΔΦ３で打ち消す効果は弱くなる。ただし、ΔΦ１とΔΦ３は異符号になることが好ましい。
【００５０】
異常分散性光学材料の場合、
０＜ｃ１
である。このため、（９）式の条件、
ｃ３＜０                （９）
であることがΔΦの絶対値を小さくするには必要である。
【００５１】
次に、レンズエレメントＬ２について同様の検討をしてみる。収差補正の観点からは、各レンズエレメントの面の曲率半径が小さくなりすぎないことが望ましい。そのためには、│Φ１│、│Φ２│、│Φ３│の値をなるべく小さく保つよう配慮する必要がある。
【００５２】
（７）式から、
│θ３−θ１│ ＞│θ２−θ３│が成り立つ。これと（１３）式,（１４）式を参照すると、│Φ２│をなるべく小さく抑えるには、レンズエレメントＬ２の光学材料のアッベ数について（５）式の条件、
ν２ ＜ ν１          （５）
を満たすことが望ましいことがわかる。
【００５３】
さらに、ｄｎ／ｄｔの値がなるべく小さくできれば負であることが望ましい。
（１）式で考えると、ΔΦ１とΔΦ２が打ち消し合うためには、Φ１とΦ２は異符号だから、ｃ１とｃ２が同符号である必要がある。一般に│Φ２│は│Φ１│のおおよそ２倍の値になるので、ｃ２はｃ１の１／２程度の値が望ましい。しかし、（８）式の条件、
０＜ｃ１／ｃ２＜４      （８）
の範囲にあれば、ΔΦの打ち消し効果が得られる。
【００５４】
以上述べた手順により、各レンズエレメントＬ１，Ｌ２，Ｌ３の材料を選択すれば、焦点位置の温度変動が低減されたアポクロマートレンズ系が設計できる。
なお、必ずしもΔΦを０にすることが望ましいわけではない。レンズと焦点面との間は現実には何らかの保持部材で結合されており、この保持部材自身も温度変動により収縮する。したがって、理想的には機械的に規定される焦点面と光学的焦点とが常に一緒に動くことが望ましい。
【００５５】
しかし、複数のレンズ群からなるような光学系では、各レンズ群間隔も保持部材の収縮により変化し、それに原因する焦点の移動が、レンズ系自体に起因する焦点移動に合成される。そのような場合でも、特に焦点位置の移動に対して寄与の大きいレンズ群に上述した諸条件を満足する光学材料を選択することにより大きな効果を得ることができる。
【００５６】
【実施例】
（第１実施例）
以下、第1実施例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系について説明する。図１（ａ）は本実施例のレンズ構成を示す図である。第１の材料からなる第１レンズエレメントＬ１と、第２の材料からなる第２レンズエレメントＬ２と、第３の材料からなる第３レンズエレメントＬ３とを有し、第１レンズエレメントＬ１と第２レンズエレメントＬ２と第３レンズエレメントＬ３とは相互に略密着して配置されている。
【００５７】
また、アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号（正）と、第１レンズエレメントＬ１の屈折力の符号（正）及び前記第３レンズエレメントＬ３の屈折力の符号（正）とは同一である。さらに、アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号（正）と、第２レンズエレメントＬ２の屈折力の符号（負）とは反対の符号である。
【００５８】
以下の表５に本実施例の諸元値を掲げる。ここで、物体は無限遠に位置するとする。また、本実施例の温度変化に関する諸特性値を表６に掲げる。なお、表６中の総合ｆおよびΦは、厚肉レンズの間隔の効果も含めて算出された値であり、薄肉系における総合屈折力の式
Φ＝Φ1＋Φ2＋Φ3                  （１０）
による値とは異なる値を示しているが、本発明の主旨を逸脱するものではない。
【００５９】
【表５】
0004802372.tif 000006
【００６０】
【表６】
0004802372.tif 000007
【００６１】
図１（ｂ）は本実施例の軸上色収差と球面収差を示す図である。図１（ｂ）から明らかなように、上記従来技術例の軸上色収差と球面収差（図３（ｂ），図４（ｂ））に比べて、良好に軸上色収差と球面収差とが補正されていることがわかる。
【００６２】
次に、表６に基づいて本実施例の温度変化に関する特性を説明する。本実施例では、第1レンズエレメントＬ１に異常分散性光学材料を使用している。表６によれば該第1レンズエレメントＬ１の屈折力変動ΔΦ１は比較的大きな値であるが、第２レンズエレメントＬ２の屈折力変動ΔΦ２によってかなり打ち消されている。また、第３レンズエレメントＬ３の屈折力変動ΔΦ３も該ΔΦ２ほどではないが、ΔΦ１を打ち消すように作用している。この結果、焦点位置変動量は、0.0159mm/degreeに圧縮される。なお、焦点位置の温度変動量の符号が正の場合は、レンズ群から遠ざかる方向に光学的焦点が移動することを意味する。
【００６３】
上記説明は、本アサーマルレンズ系が薄肉密着系であると近似した場合についてのものである。このため、各レンズエレメントの中心厚や間隔の変動が考慮されていないので、上記諸特性値には若干の誤差が含まれる。そこで、実際のレンズ形状やレンズ間隔、および実際の撮像素子の位置の熱変動などの要素も含めてより厳密な温度変動シミュレーションをしてみる。
【００６４】
レンズエレメント、および焦点位置に配置される撮像部材の保持部材をすべてアルミニウム製とする。この場合、撮像部材の機械的焦点位置と光学的焦点位置のずれ量は、-0.002mm/degreeになる。ここで、アルミニウムの線膨脹率は2.36E-6（degree-1）とした。これは、アポクロマートレンズ系としては非常に小さいずれ量といえる。よって、優秀な色消し性能を有し、かつ環境温度が変化しても比較的焦点位置の変動量が小さい光学系が実現できるという本発明の効果が得られる。
【００６５】
（第２実施例）
次に、第２実施例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系について説明する。図２（ａ）は本実施例のレンズ構成を示す図である。第１の材料からなる第１レンズエレメントＬ１と、第２の材料からなる第２レンズエレメントＬ２と、第３の材料からなる第３レンズエレメントＬ３とを有し、第１レンズエレメントＬ１と第２レンズエレメントＬ２と第３レンズエレメントＬ３とは相互に略密着して配置されている。また、アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号（正）と、第１レンズエレメントＬ１の屈折力の符号（正）及び前記第３レンズエレメントＬ３の屈折力の符号（正）とは同一である。さらに、アサーマルレンズ系全体の屈折力の符号（正）と、第２レンズエレメントＬ２の屈折力の符号（負）とは反対の符号である。
以下の表７に本実施例の諸元値を掲げる。ここで、物体は無限遠に位置するとする。また、本実施例の温度変化に関する諸特性値を表８に掲げる。なお、表８中の総合ｆおよびΦは、厚肉レンズの間隔の効果も含めて算出された値であり、薄肉系における総合屈折力の式
Φ＝Φ1＋Φ2＋Φ3                  （１０）
による値とは異なる値を示しているが、本発明の主旨を逸脱するものではない。
【００６６】
【表７】
0004802372.tif 000008
【００６７】
【表８】
0004802372.tif 000009
【００６８】
図２（ｂ）は本実施例の軸上色収差と球面収差を示す図である。図２（ｂ）から明らかなように、上記従来技術例の軸上色収差と球面収差（図３（ｂ），図４（ｂ））に比べて、軸上色収差と球面収差とが良好に補正されていることがわかる。
【００６９】
次に、本実施例の温度変化に対する諸特性を説明する。本実施例では、第1レンズエレメントＬ１に異常分散性光学材料を使用している。表８によれば該第1レンズエレメントＬ１の屈折力変動ΔΦ１は比較的大きな値だが、第２レンズエレメントＬ２の屈折力変動ΔΦ２によってかなり打ち消されている。また、第３レンズエレメントＬ３の屈折力変動ΔΦ３も該ΔΦ２ほどではないが、ΔΦ１を打ち消すよう作用している。この結果、焦点位置の温度変動量は、0.0272mm/degreeに圧縮される。なお、焦点位置の温度変動量の符号が正の場合は、レンズ群から遠ざかる方向に光学的焦点が移動することを意味する。
【００７０】
次に、上記第１実施例と同様に、実際のレンズ形状やレンズ間隔、および実際の撮像素子の位置の熱変動などの要素も含めてより厳密な温度変動シミュレーションをしてみる。レンズエレメント、および焦点位置に置かれる撮像部材の保持部材をすべてアルミニウム製とする。この場合、撮像部材の機械的焦点位置と光学的焦点位置のずれ量は、0.011mm/degreeになる。アルミニウムの線膨脹率は2.36E-6（degree-1）とした。これは、アポクロマートとしては非常に小さいずれ量といえる。よって、優秀な色消し性能を有し、かつ環境温度が変化しても比較的焦点位置の変動量が小さい光学系が実現できるという本発明の効果が得られる。
【００７１】
また、上記各実施例では、無限遠物体の場合について説明している。しかし、本発明はこれにかぎられるものではなく、例えば上記各実施例にかかるアサーマルレンズ系を相互に対向させて配置して、有限距離物体についてのリレー光学装置を構成することもできる。
【００７２】
また、例えば潜望鏡等のペリスコープのように長い距離の像のリレーを要求されるような光学装置の一部または全部に本発明にかかるアサーマルレンズ系を用いると、温度変化の激しい環境下においても像の移動が少なくなる。よって、光学系の調整の頻度が少なくて済むという効果が得られる。
【００７３】
また、上記リレー光学装置や上記ペリスコープ光学装置において、結像作用に最も寄与する部分に本発明にかかるアサーマルレンズ系を用いることが望ましい。これにより、焦点位置の温度変動量をより低減できるという効果を奏する。
【００７４】
さらに、レンズエレメント保持部材の種類を適切に選択することにより、優秀な色消し性能を有し、かつ焦点位置の温度変動が低減された光学系が実現できるという本発明の効果を一層高めることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、優れた色消し性能を有し、かつ焦点位置の温度変動が低減されたアサーマルレンズ系、及びこれを含む光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系のレンズ構成図、（ｂ）はその軸上色収差および球面収差図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系のレンズ構成図、（ｂ）はその軸上色収差および球面収差図である。
【図３】（ａ）は第１の従来例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系のレンズ構成図、（ｂ）はその軸上色収差および球面収差図である。
【図４】（ａ）は第２の従来例にかかるアサーマルアポクロマートレンズ系のレンズ構成図、（ｂ）はその軸上色収差および球面収差図である。
【符号の説明】
Ｌ１  第１レンズエレメント
Ｌ２  第２レンズエレメント
Ｌ３  第３レンズエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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