(57)【要約】【課題】  複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供すること。【解決手段】  光学素子１は、第１の光学要素１１と、第１の光学要素１１に接合された有機材料から成る第２の光学要素１２と、第２の光学要素１２に接合された有機材料から成る第３の光学要素１３と、を含み、第２及び第３の光学要素の少なくとも一方について、光軸方向の厚さの最大値及び材料の硬化収縮率を各々ｔｏ（ｍｍ）、ｓｏとするとき、０．００１（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．４５（ｍｍ）なる条件式を満足する。【選択図】  図１
2017090710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学要素と、該第１の光学要素に接合された有機材料から成る第２の光学要素と、該第２の光学要素に接合された有機材料から成る第３の光学要素と、を含み、
前記第２及び第３の光学要素の少なくとも一方について、光軸方向の厚さの最大値及び材料の硬化収縮率を各々ｔｏ（ｍｍ）、ｓｏとするとき、
０．００１（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．４５（ｍｍ）
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２及び第３の光学要素の両方が、
０．００１（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．４５（ｍｍ）
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２及び第３の光学要素は、接合部材を介して互いに接合されてい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３の光学要素に接合された第４の光学要素を含む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乃至第４の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ１（ｍｍ）、ｔ２（ｍｍ）、ｔ３（ｍｍ）、ｔ４（ｍｍ）とし、前記第２及び第３光学要素を構成する材料の硬化収縮率を各々ｓ２、ｓ３とするとき、
０．０００１＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．２５
０．０００１＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．２５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１乃至第４の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ１（ｍｍ）、ｔ２（ｍｍ）、ｔ３（ｍｍ）、ｔ４（ｍｍ）とし、前記第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率を各々ｓ２、ｓ３とし、前記第１乃至第４の光学要素のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４とするとき、
−０．２＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．０００２
−０．２＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．０００２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１乃至第４の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ１（ｍｍ）、ｔ２（ｍｍ）、ｔ３（ｍｍ）、ｔ４（ｍｍ）とし、前記第１乃至第４の光学要素を構成する材料の線膨張係数を各々α１、α２、α３、α４とするとき、
０．０１＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜１５
０．０１＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜１５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４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２及び第３の光学要素における、前記第１及び第４の光学要素と接合されていない光学面の、曲率半径及び光軸からの最大高さを各々ｒ２、ｈ２、ｒ３、ｈ３とするとき、
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．９
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．９
なる条件式を満足することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１及び第４の光学要素は、無機ガラスから成ることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第２及び３の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ２（ｍｍ）、ｔ３（ｍｍ）とし、前記第２及び第３の光学要素の光軸方向の厚さの最小値を各々ｔｍｉｎ２、ｔｍｉｎ３とするとき、
１．６＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜１００
１．６＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜１００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記第２及び第３の光学要素とは接合部材を介して互いに接合されており、前記第２及び第３の光学要素及び前記接合部材のヤング率を各々Ｅ２、Ｅ３、Ｅｃとするとき、
−１＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜１０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第２及び第３の光学要素は、樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記第２及び第３の光学要素の少なくとも一方は、樹脂材料及び該樹脂材料の中に分散された無機微粒子を含む混合体から成ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学素子と、該光学素子の物体側又は像側に配置される開口絞りと、を有することを特徴とする光学系。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光学系と、該光学系を保持する鏡筒と、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た光学素子及びそれを有する光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラやビデオカメラ等の光学機器に用いられる光学系（撮影光学系）として、小型軽量でかつ高い光学性能を有するものが求められている。特許文献１には、無機ガラスから成る光学要素と樹脂から成る光学要素とが接合された光学素子を採用することにより、小型化を実現しつつ色収差を良好に補正することができる光学系が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１７４７２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、無機ガラス上に樹脂を形成する場合には、樹脂の硬化収縮に伴って生じる応力により各光学要素が大きく変形して、良好な光学性能が得られなくなってしまう可能性がある。また、各光学要素の弾性限界を超える応力が生じた場合には、各光学要素に亀裂や割れ等が生じてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供することを目的とする。
【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の光学要素と、該第１の光学要素に接合された有機材料から成る第２の光学要素と、該第２の光学要素に接合された有機材料から成る第３の光学要素と、を含み、前記第２及び第３の光学要素の少なくとも一方について、光軸方向の厚さの最大値及び材料の硬化収縮率を各々ｔｏ（ｍｍ）、ｓｏとするとき、０．００１（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．４５（ｍｍ）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、複数の光学要素が接合されて構成され、かつ耐環境性に優れた光学素子、それを有する光学系及び光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る光学素子の要部断面図
【図２】本発明の実施例１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３】本発明の実施例１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４】本発明の実施例２に係る光学素子の要部断面図
【図５】本発明の実施例２に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における断面図
【図６】本発明の実施例２に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における収差図
【図７】本発明の実施例３に係る光学素子の要部断面図
【図８】本発明の実施例３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９】本発明の実施例３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１０】本発明の実施例４に係る光学素子の要部断面図
【図１１】本発明の実施例４に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における断面図
【図１２】本発明の実施例４に係る光学系の無限遠物体への合焦状態における収差図
【図１３】本発明の実施例５に係る光学素子の要部断面図
【図１４】本発明の実施例５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１５】本発明の実施例５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１６】本発明の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は、本実施形態に係る光学素子１０の光軸を含む断面内における要部概略図（要部断面図）である。本実施形態に係る光学素子１０は、４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、第１の光学要素１１に接合された第２の光学要素１２と、第２の光学要素１２に接合された第３の光学要素１３と、第３の光学要素１３に接合された第４の光学要素１４と、を含んでいる。第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３は、有機材料から成る。
【００１１】
そして、光学素子１０は、第２及び第３の光学要素の少なくとも一方について、光軸方向の厚さの最大値及び材料の硬化収縮率を各々ｔｏ（ｍｍ）、ｓｏとするとき、以下の条件式（１）を満足している。
０．００１（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．４５（ｍｍ）      ・・・（１）
【００１２】
本実施形態に係る光学素子１０は、上記の構成により、優れた耐環境性を実現している。光学素子１０について、以下に詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態における光学要素とは、ガラス等の無機材料やプラスチック（樹脂）等の有機材料などから成り、屈折作用を有する光学部材のことを示している。なお、各光学要素を接合するための接合部材（接着剤等）や、反射防止や接着性向上のための薄膜及び塗布材料など、実質的に屈折力を有さないものについては、本実施形態に係る光学要素には含まれない。図１に示した光学素子１０は、４つの光学要素から成る構成を採っているが、第１乃至第３の光学要素を含む光学要素が接合された構成であれば、光学要素の数はこれに限られるものではない。
【００１４】
本実施形態における有機材料とは、樹脂材料を硬化させたものや、有機物に無機微粒子を分散させて硬化させたもの（有機複合物）を含む。例えば、有機材料として、アクリル、ポリカーボネート、ポリビニルカルバゾールや、それらの混合物、あるいはそれらと他の有機物もしくは無機物を混合させたものを採用することができる。なお、第２光学要素１２及び第３光学要素１３の夫々は、互いに異なる有機材料から成る複数の光学部材で構成されていてもよい。
【００１５】
本実施形態に係る光学素子１０の製造方法は、第１及び第４の光学要素を形成する工程と、第１の光学要素１１の光学面上に第２の光学要素１２を形成する工程と、第４の光学要素１４の光学面上に第３の光学要素１３を形成する工程と、を有する。さらに、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の光学面同士を接合部材１５により接合する工程により光学素子１０製造することができる。
【００１６】
ただし、光学素子１０の製造方法はこれに限られるものではなく、各工程の順序の入れ替えなどを行なってもよい。例えば、予め第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の少なくとも一方を形成してから、各光学要素を接合部材１５により接合してもよい。
【００１７】
なお、本実施形態における「光学面」とは、各光学要素において連続な曲面（曲率半径が一定の球面又は同一の定義式で定義される非球面）を有する部分を示しており、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）に対応する。また、本実施形態において、各光学要素の光学面は全て鏡面である。すなわち、各光学要素の保持等のための鏡面ではない面や、光軸を含む断面内において光軸と直交する方向（径方向）における端面などは、光学面に含まれない非光学面である。
【００１８】
本実施形態における「光学要素の径」とは、光軸を含む断面内での径方向における、各光学要素の端部同士の距離（幅）、又はその端部の位置、を示している。そして、非光学面を含めた光学要素の最大径を外径、光学面の最大径を内径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、接合部材の有無を問わず他の光学要素に接合されている面のことを示している。
【００１９】
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、小型化及び良好な光学性能を実現することができる。しかし、一般的に、液体状態の有機材料が固体状態になる際には、硬化収縮が生じて変形及び応力が発生する。よって、有機材料から成る光学要素を他の光学要素の光学面上に形成する場合、硬化収縮によりその光学面の変形が生じ、光学特性が変化してしまう。さらに、硬化収縮により有機材料の弾性限界を超える程の応力が生じてしまうと、各光学要素において接合面の剥離や亀裂、割れ等が生じてしまう。
【００２０】
また、雰囲気（空気等）の温度が常温に対して大きく変化した高温環境下又は低温環境下に光学素子１０が配置された場合や、雰囲気の温度に急激な変化が生じた場合にも、有機材料の膨張又は収縮により応力が生じ、上述したような問題が生じてしまう。
【００２１】
ここで、有機材料の硬化時の収縮量（硬化収縮量）は、形成される光学要素の厚さが増加するほど大きくなる。また、有機材料から成る光学要素の厚さが増加すると、有機材料を均一に硬化させることが困難となり、かつ雰囲気に曝される面積が大きくなって環境変動の影響を大きく受けてしまう。よって、有機材料からなる光学要素の厚さを十分に薄くすることが望ましい。
【００２２】
このとき、有機材料からなる光学要素を単独で形成して、他の光学要素の光学面とは接合せずに構成することで、硬化収縮による変形及び応力の影響を低減する方法も考えられる。しかし、有機材料は無機ガラス等と比較して機械強度が弱いため、有機材料から成る光学要素を単独で十分に薄く構成することは困難である。
【００２３】
そこで、本実施形態に係る光学素子１０は、有機材料から成る光学要素が有する２つの光学面（入射面及び出射面）の両方を、他の光学要素の光学面に接合した構成を採っている。これにより、有機材料から成る光学要素の機械強度を保ちつつ、その各光学面が雰囲気中に曝されることを防いで環境変動による変形を抑制することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、有機材料から成る光学要素を、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の２つに分けて形成している。これにより、有機材料から成る光学要素の厚さを、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の夫々で分担することができるため、有機材料から成る各光学要素の硬化収縮量を低減し、光学要素の割れ等の発生を抑制することが可能になる。
【００２５】
そして、本実施形態に係る光学素子１０は、上記の条件式（１）を満足するように、有機材料から成る光学要素の硬化収縮率及び形状を好適に選択することで、耐環境性の向上を可能にしている。
【００２６】
具体的には、光学素子１０において、有機材料から成る光学要素の光軸方向の厚さの最大値と硬化収縮率との積、すなわち硬化収縮量を小さくすることで、硬化収縮により生じる光学要素の応力を小さくし、形状変形を抑制することができる。これにより、有機材料から成る光学要素と接合されていない光学面（雰囲気に曝されている光学面）の形状変化を低減し、光学要素同士の接合面の剥離、亀裂や割れの発生を抑制することが可能になる。
【００２７】
条件式（１）の下限を下回ると、有機材料から成る光学要素の屈折力が小さくなり過ぎてしまい、光学素子１０を光学系に組み込んだ際に、小型化や色収差の低減等の効果を得ることが困難になる。条件式（１）の上限を上回ると、硬化収縮に伴って生じる形状変形及び応力が大きくなり、光学性能の低下や、光学要素同士の剥離、割れ等が生じてしまう恐れがある。
【００２８】
本実施形態に係る光学素子１０においては、第２及び第３の光学要素の両方が上記の条件式（１）を満たしている。すなわち、第２及び第３の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ２（ｍｍ）、ｔ３（ｍｍ）とし、第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率を各々ｓ２、ｓ３とするとき、以下の条件式（２ａ）及び（２ｂ）を満足している。
０．００１（ｍｍ）＜ｔ２×ｓ２＜０．４５（ｍｍ）    ・・・（２ａ）
０．００１（ｍｍ）＜ｔ３×ｓ３＜０．４５（ｍｍ）    ・・・（２ｂ）
【００２９】
なお、第２及び第３の光学要素の少なくとも一方の光学要素が条件式（１）を満たしていれば、すなわち条件式（２ａ）及び（２ｂ）の少なくとも一方を満たしていれば、本発明の効果を得ることができる。ただし、第２及び第３の光学要素の両方が条件式（１）を満たしていること、すなわち条件式（２ａ）及び（２ｂ）の両方を満たしていることがより好ましい。また、第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３及び接合部材１５の各光学面は雰囲気に曝されておらず、各界面での屈折率差は小さいため、夫々の形状変化が光学性能に与える影響は小さくなる。
【００３０】
さらに、以下の条件式（１ａ）〜（１ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．００２（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．３５（ｍｍ）    ・・・（１ａ）
０．００５（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．３０（ｍｍ）    ・・・（１ｂ）
０．０１０（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．２５（ｍｍ）    ・・・（１ｃ）
０．０１５（ｍｍ）＜ｔｏ×ｓｏ＜０．２０（ｍｍ）    ・・・（１ｄ）
【００３１】
第２及び第３の光学要素の硬化収縮及び温度変化により生じる応力は、特に、各光学要素の剛性に依存する。光学要素の剛性は、光軸方向の厚さ、偏肉比、曲率半径、直径、形状、機械特性等と相関があり、その中でも特に、光軸方向の厚さが光学要素の剛性に大きく影響する。具体的には、第２及び第３の光学要素と接合される第１及び第４の光学要素の光軸方向の最大厚さが薄くなるほど、各光学要素の剛性は弱くなり、第２及び第３の光学要素を形成する際の硬化収縮による形状変形量が大きくなる。そのため、形状変形に伴って生じる応力が大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、本実施形態に係る光学素子１０は、第１及び第４の光学要素の光軸方向の厚さの最大値を各々ｔ１（ｍｍ）、ｔ４（ｍｍ）とするとき、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（３）及び（４）を満足することが望ましい。
０．０００１＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．２５    ・・・（３）
０．０００１＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．２５    ・・・（４）
【００３３】
条件式（３）及び（４）の下限を下回る場合、第２及び第３の光学要素の屈折力が小さくなり過ぎてしまい、上述したような小型化や色収差の低減等の効果を得ることが困難になる。条件式（３）及び（４）の上限を上回ると、第１及び第４の光学要素の剛性が弱くなり過ぎてしまい、硬化収縮に伴って生じる形状変形及び応力が大きくなり、光学性能の低下や、光学要素同士の剥離、割れ等が生じてしまう恐れがある。
【００３４】
なお、条件式（３）及び（４）の少なくとも一方を満足すれば、本発明の効果を得ることができる。さらに、以下の条件式（３ａ）及び（４ａ）〜（３ｄ）及び（４ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０００２＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．２０    ・・・（３ａ）
０．０００２＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．２０    ・・・（４ａ）
０．０００４＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．１５    ・・・（３ｂ）
０．０００４＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．１５    ・・・（４ｂ）
０．０００８＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．１０    ・・・（３ｃ）
０．０００８＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．１０    ・・・（４ｃ）
０．００１２＜ｔ２×ｓ２／ｔ１＜０．０５    ・・・（３ｄ）
０．００１２＜ｔ３×ｓ３／ｔ４＜０．０５    ・・・（４ｄ）
【００３５】
また、第２及び第３の光学要素の硬化収縮及び温度変化により生じる応力は、各光学要素の機械特性、特に各光学要素のヤング率にも依存する。第２及び第３の光学要素のヤング率が大きくなるほど、第２及び第３の光学要素を形成する際の硬化収縮により生じる応力は大きくなり、接合面の剥離や亀裂、割れ等が生じる可能性が大きくなる。また、第１及び第４の光学要素のヤング率が小さくなるほど、第２及び第３の光学要素を形成する際の硬化収縮により生じる形状変形が大きくなり、その結果、応力も大きくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態に係る光学素子１０は、第１乃至第４の光学要素のヤング率を各々Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４とするとき、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（５）及び（６）を満足することが望ましい。
−０．２＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．０００２    ・・・（５）
−０．２＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．０００２    ・・・（６）
【００３７】
条件式（５）及び（６）の下限を下回る場合、第２及び第３の光学要素の剛性が弱くなり過ぎてしまい、温度変化等による光学要素の変形増大や、各接合面の剥離、接合部材の裂け等が生じる可能性がある。条件式（５）及び（６）の上限を上回る場合、相対的に第２及び第３の光学要素の剛性が強くなりすぎてしまい、硬化収縮に伴って生じる形状変形及び応力が大きくなり、光学性能に影響を及ぼす程の形状変形や、光学要素同士の剥離や割れ等が生じる恐れがある。
【００３８】
なお、条件式（５）及び（６）の少なくとも一方を満足すれば、本発明の効果を得ることができる。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。
−０．１５＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．０００５  ・・（５ａ）
−０．１５＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．０００５  ・・（６ａ）
−０．１２＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．００１  ・・（５ｂ）
−０．１２＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．００１  ・・（６ｂ）
−０．０８＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．００１５  ・・（５ｃ）
−０．０８＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．００１５  ・・（６ｃ）
−０．０５＜ｔ２×ｓ２／ｔ１×Ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）＜−０．００１８  ・・（５ｄ）
−０．０５＜ｔ３×ｓ３／ｔ４×Ｌｏｇ（Ｅ３／Ｅ４）＜−０．００１８  ・・（６ｄ）
【００３９】
本実施形態に係る光学素子１０において、環境温度の変化により各光学要素が膨張又は収縮した場合、各光学要素の線膨張係数が異なるため光学要素内部に応力が生じる。環境温度の変化によって生じる応力が大きくなると、各光学要素の大きな形状変形や、各光学要素同士の剥離や割れ等が生じてしまう。そこで、本実施形態に係る光学素子１０は、第１乃至第４の光学要素を構成する材料の線膨張係数を各々α１、α２、α３、α４とするとき、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（７）及び（８）を満足することが望ましい。
０．０１＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜１５    ・・・（７）
０．０１＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜１５    ・・・（８）
【００４０】
条件式（７）及び（８）の下限を下回る場合、第２及び第３の光学要素の屈折力が小さくなり過ぎてしまい、上述したような小型化や色収差の低減等の効果を得ることが困難になる。条件式（７）及び（８）の上限を上回る場合、環境温度変化に伴って生じる形状変形及び応力が大きくなり、光学性能の低下や、光学要素同士の剥離、割れ等が生じてしまう恐れがある。
【００４１】
さらに、以下の条件式（７ａ）及び（８ａ）〜（７ｄ）及び（８ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０．０４＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜１２    ・・・（７ａ）
０．０４＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜１２    ・・・（８ａ）
０．１０＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜１０    ・・・（７ｂ）
０．１０＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜１０    ・・・（８ｂ）
０．１５＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜７      ・・・（７ｃ）
０．１５＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜７      ・・・（８ｃ）
０．２０＜ｔ２×α２／（ｔ１×α１）＜４      ・・・（７ｄ）
０．２０＜ｔ３×α３／（ｔ４×α４）＜４      ・・・（８ｄ）
【００４２】
第２及び第３の光学要素を形成する際に生じる硬化収縮は、第１及び第４の光学要素と接合されていない光学面の曲率中心の方向に生じる。つまり、第２及び第３の光学要素において、第１及び第４の光学要素と接合されていない光学面の曲率半径が小さくなるにつれて、硬化収縮により生じる応力は、光軸方向の成分よりも光軸に垂直な方向の成分の方が相対的に大きくなる。よって、第２及び第３の光学要素における第１及び第４の光学要素と接合されていない光学面の曲率半径が小さくなると、各接合面におけるせん断応力が大きくなり、各光学要素の形成時や環境温度の変動時に、各接合面の剥離や接合部材との裂け等が生じる。そこで、光学素子１０は、第２及び第３の光学要素における、第１及び第４の光学要素と接合されていない光学面の、曲率半径及び光軸からの最大高さを各々ｒ２、ｈ２、ｒ３、ｈ３とするとき、以下の条件式（９）及び（１０）を満足することが望ましい。
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．９    ・・・（９）
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．９    ・・・（１０）
【００４３】
条件式（９）及び（１０）の上限を上回る場合、第２及び第３の光学要素の接合界面の曲率半径が小さくなり過ぎてしまい、各接合面におけるせん断応力が大きくなり、上述したような問題が生じる恐れがある。さらに、以下の条件式（９ａ）及び（１０ａ）〜（９ｄ）及び（１０ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．８    ・・・（９ａ）
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．８    ・・・（１０ａ）
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．７    ・・・（９ｂ）
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．７    ・・・（１０ｂ）
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．６    ・・・（９ｃ）
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．６    ・・・（１０ｃ）
０≦ｈ２／｜ｒ２｜＜０．５    ・・・（９ｄ）
０≦ｈ３／｜ｒ３｜＜０．５    ・・・（１０ｄ）
【００４４】
第２及び第３の光学要素の光軸方向における厚さの最小値に対する最大値の比（偏肉比）が大きい場合、第２及び第３の光学要素を形成する際の有機材料の硬化収縮量が領域毎に大きく変化する。このとき、有機材料は、硬化収縮量が小さい領域から大きい領域へと流動しながら硬化する。そのため、光軸に垂直な方向に応力が生じ、各光学要素同士のせん断応力が大きくなってしまう。そこで、本実施形態に係る光学素子１０は、第２及び第３の光学要素の光軸方向の厚さの最小値を各々ｔｍｉｎ２、ｔｍｉｎ３とするとき、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（１１）及び（１２）を満足することが望ましい。
１．６＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜１００    ・・・（１１）
１．６＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜１００    ・・・（１２）
【００４５】
条件式（１１）及び（１２）の下限を下回る場合、第２及び第３の光学要素の屈折力が小さくなり過ぎてしまい、上述したような小型化や色収差の低減等の効果を得ることが困難になる。条件式（１１）及び（１２）の上限を上回る場合、第２及び第３の光学要素の偏肉比が大きくなって各光学要素同士のせん断応力が大きくなり、各光学要素の形成時や環境温度の変動時に、各接合面の剥離や接合部材との裂け等が生じてしまう恐れがある。さらに、以下の条件式（１１ａ）及び（１２ａ）〜（１１ｄ）及び（１２ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
２．５＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜９０    ・・・（１１ａ）
２．５＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜９０    ・・・（１２ａ）
４．０＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜８０    ・・・（１１ｂ）
４．０＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜８０    ・・・（１２ｂ）
５．５＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜７０    ・・・（１１ｃ）
５．５＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜７０    ・・・（１２ｃ）
７．０＜ｔ２／ｔｍｉｎ２＜６０    ・・・（１１ｄ）
７．０＜ｔ３／ｔｍｉｎ３＜６０    ・・・（１２ｄ）
【００４６】
本実施形態に係る光学素子１０において、環境温度が変化した場合には、線膨張係数が異なる光学要素同士の界面で形状変化が生じる。そこで、本実施形態では、第２及び第３の光学要素を接合部材１５により接合している。これにより、第２及び第３の光学要素の界面で、夫々の膨張及び収縮による影響を接合部材１５により緩和することができ、光学性能の変化を抑制することが可能になる。
【００４７】
具体的には、接合部材１５のヤング率を適切に設定することで、第２及び第３の光学要素に生じる応力を低減することができる。本実施形態に係る光学素子１０は、接合部材１５のヤング率をＥｃとするとき、耐環境性をより高めるために、以下の条件式（１３）を満足することが望ましい。
−１＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜１０    ・・・（１３）
【００４８】
条件式（１３）の下限を下回ると、接合部材１５による形状変形を吸収する効果を十分に得ることができなくなる。これにより、第１及び第４の光学要素における第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３と接合されていない光学面の形状変化を低減する効果が十分に得られなくなる。また、条件式（１３）の上限を上回ると接合部材１５の形状変形が大きくなり過ぎてしまい、各光学要素の自重による変形や、各接合面の剥離、接合部材１５の裂け等が発生してしまう可能性が生じる。
【００４９】
さらに、以下の条件式（１３ａ）〜（１３ｄ）を順に満たしていくことがより好ましい。
０＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜９           ・・・（１３ａ）
０．４＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜８       ・・・（１３ｂ）
０．８＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜７       ・・・（１３ｃ）
１．２＜Ｌｏｇ（Ｅ２×Ｅ３／Ｅｃ２）＜６．５   ・・・（１３ｄ）
【００５０】
以上、本実施形態に係る光学素子１０によれば、優れた耐環境性を実現することができる。次に、光学素子１０の実施例について詳細に説明する。
【００５１】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１に係る光学素子１０及びそれを有する光学系１について詳細に説明する。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。
【００５２】
本実施例において、第１の光学要素１１及び第４の光学要素１４は、無機ガラスから成り、互いに符号が異なる屈折力を有する光学要素である。第１の光学要素１１は、株式会社オハラのＳ−ＴＩＨ１から成る、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の光学要素である。第４の光学要素１４は、株式会社オハラのＳ−ＬＡＬ１４から成り、正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。第１の光学要素１１及び第４の光学要素１４の夫々について、片側の光学面は雰囲気に曝されている。
【００５３】
第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３は、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）微粒子を体積比１５％で分散させた混合体から成る光学要素である。第２の光学要素１２は負の屈折力を有する両凹形状の光学要素であり、第３の光学要素１３は物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学要素である。第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。また、接合部材１５は、エポキシ樹脂系の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−００１Ｋから成る。
【００５４】
第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率ｓ２、ｓ３は各々０．１、０．１であり、光軸方向の厚さの最大値ｔ２、ｔ３は各々０．３９３ｍｍ、０．８０２ｍｍであり、第２及び第３の光学要素の両方が前述した条件式（１）を満足している。これにより、有機材料の硬化収縮や環境温度変化に伴って、光学素子１０に発生する応力を抑制することが可能になる。なお、必要に応じて、第２の光学要素１２と第３の光学要素１３の光学要素同士の境界面に回折格子を形成してもよい。
【００５５】
図２は、本実施例に係る光学素子１０を有する光学系１の要部断面図である。図２において、ＩＰは像面を示し、ＯＡは光軸を示し、ＳＰは開口絞りを示し、矢印は、無限遠から近距離へのフォーカシングの際の、各レンズユニット及び開口絞りＳＰの光軸方向の移動軌跡を示している。図３は、光学系１が無限遠物体に合焦したときの収差図であり、図３において、Ｆｎｏは光学系２のＦナンバーを示し、ωは光学系２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。
【００５６】
本実施例に係る光学系１は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニット（レンズ群）Ｌ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第３レンズユニットＬ３は、光学素子１０を含んでいる。光学系１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。
【００５７】
光学素子１０において、ＰＭＭＡとＩＴＯ微粒子の混合体から成る第２の光学要素１２及び第３の光学要素１３は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して小さい。光学系１は、このような異常部分分散性を有する光学素子１０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。
【００５８】
光学素子１０において、第４の光学要素１４の最大径は、その他の光学要素の最大径よりも大きい。よって、光学系１において、鏡筒等の保持手段により光学素子１０を保持（固定）する際に、第４の光学要素１４のみを介して保持することができるため、温度変化により各光学要素が膨張及び収縮した際の光学面のひずみの発生を抑制することが可能になる。ただし、第１の光学要素１１及び第４の光学要素１４の少なくとも一方を介して光学素子１０を保持する構成であれば、これに限られるものではない。
【００５９】
なお、本実施例に係る光学系１は、各光学面の曲率中心及び像面の中心位置が光軸上に配置された共軸系であるが、必要に応じて光学系１を非共軸系としてもよい。また、本実施例に係る光学系１は、光学素子１０を１つのみ有する構成を採っているが、これに限らず、光学素子１０を複数有する構成を採ってもよい。このとき、少なくとも条件式（１）を満足する光学素子であれば、光学素子１０の代わりにそれを採用してもよい。
【００６０】
［実施例２］
図４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４つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素及び接合部材の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００６１】
本実施例において、第１の光学要素２１は正の屈折力を有し、第４の光学要素２４は負の屈折力を有している。第２の光学要素２２及び第３の光学要素２３は、（メタ）アクリル化合物１から成る正のメニスカス形状の光学要素であり、第２の光学要素２２及び第３の光学要素２３の光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、第２の光学要素２２と第３の光学要素２３とを接合する接合部材２５は、エポキシ樹脂系の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−００１Ｋから成る。
【００６２】
第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率ｓ２、ｓ３は各々０．０７、０．０７であり、光軸方向の厚さの最大値ｔ２、ｔ３は各々０．４９ｍｍ、０．４９ｍｍであり、第２及び第３の光学要素の両方が前述した条件式（１）を満足している。これにより、有機材料の硬化収縮や環境温度変化に伴って発生する光学素子２０の応力を抑制することが可能になる。
【００６３】
図５は、本実施例に係る光学素子２０を有する光学系２の要部断面図であり、図６は、光学系２が無限遠物体に合焦したときの収差図である。本実施例に係る光学系２において、実施例１に係る光学系１と同等の構成については、説明を省略する。
【００６４】
本実施例に係る光学系２は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第２レンズユニットＬ２は、光学素子２０を含んでいる。光学系２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。
【００６５】
光学素子２０において、（メタ）アクリル化合物１から成る第２の光学要素２２及び第３の光学要素２３は異常部分分散性を有しており、そのｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは一般的なガラス材料と比較して大きい。光学系２は、このような異常部分分散性を有する光学素子２０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。
【００６６】
［実施例３］
図７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及び実施例２に係る光学素子２０と同様に４つの光学要素が接合されて構成されているが、各光学要素及び接合部材の材料及び形状は光学素子１０及び光学素子２０とは異なる。
【００６７】
本実施例において、第１の光学要素３１は負のメニスカス形状の光学要素であり、第４の光学要素３４は正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。第２の光学要素３２は、（メタ）アクリル化合物１から成る、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の光学要素であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。第３の光学要素３３は、ＰＭＭＡにＩＴＯ微粒子を体積比１０％で分散させた混合体から成る、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学要素であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。また、第２の光学要素３２と第３の光学要素３３とを接合する接合部材３５は、光硬化型の接着剤である東亞合成株式会社のＬＣＲ０６２８Ａから成る。
【００６８】
第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率ｓ２、ｓ３は各々０．０７、０．１であり、光軸方向の厚さの最大値ｔ２、ｔ３は各々０．９３０ｍｍ、０．４９３ｍｍであり、第２及び第３の光学要素の両方が前述した条件式（１）を満足している。これにより、有機材料の硬化収縮や環境温度変化に伴って、光学素子３０に発生する応力を抑制することが可能になる。
【００６９】
図８は、本実施例に係る光学素子３０を有する光学系３の広角端における要部断面図である。図８において、ＦＣはフレアカット絞りを示し、矢印は、広角端から望遠端へのズーミングの際の、各レンズユニットの光軸方向の移動軌跡を示している。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々は、光学系３に係る広角端、中間のズーム位置、望遠端、の各々での収差図である。本実施例に係る光学系３において、実施例１及び２に係る光学系１及び２と同等の構成については、説明を省略する。
【００７０】
本実施例に係る光学系３は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、負の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、正の屈折力の第４レンズユニットＬ４、から構成される。第１レンズユニットＬ１は、光学素子３０を含んでいる。光学系３において、ズーミングを行う際には、隣り合うレンズユニット同士の間隔が変化し、フォーカシングを行う際には、第４レンズユニットＬ４の光軸方向の位置が変化する。
【００７１】
光学素子３０において、第２の光学要素３２は（メタ）アクリル化合物１から成り、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く、異常分散性を有している。また、第３の光学要素３３はＰＭＭＡ及びＩＴＯ微粒子の混合体から成り、ｇ線及びＦ線に関する部分分散比θｇＦは、一般的なガラス材料と比較して小さく、異常分散性を有している。光学系３は、このような異常分散性を有する光学素子３０を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。
【００７２】
［実施例４］
図１０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３に係る光学素子３０と同様に、第２及び第３光学要素が互いに異なる有機材料で構成されているが、各光学要素及び接合部材の材料及び形状は光学素子３０とは異なる。
【００７３】
本実施例において、第１の光学要素４１は負の両凹形状の光学要素であり、第４の光学要素４４は正の屈折力を有する両凸形状の光学要素である。第２の光学要素４２は、（メタ）アクリル化合物２から成る、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状の光学要素であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって増加している。第３の光学要素４３は、（メタ）アクリル化合物２にＴｉＯ２微粒子を体積比２５％で分散させた混合体から成る、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の光学要素であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、第２の光学要素４２と第３の光学要素４３とを接合する接合部材４５は、紫外線硬化型の接着剤である電気化学工業株式会社のＵＶＸ−８４００から成る。
【００７４】
第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率ｓ２、ｓ３は各々０．０８、０．０８であり、光軸方向の厚さの最大値ｔ２、ｔ３は各々０．７５ｍｍ、１．００ｍｍであり、第２及び第３の光学要素の両方が前述した条件式（１）を満足している。これにより、有機材料の硬化収縮や環境温度変化に伴って発生する光学素子２０の応力を抑制することが可能になる。
【００７５】
図１１は、本実施例に係る光学素子４０を有する光学系４の要部断面図であり、図１２は、光学系４が無限遠物体に合焦したときの収差図である。本実施例に係る光学系４において、実施例１に係る光学系１と同等の構成については、説明を省略する。
【００７６】
本実施例に係る光学系４は、物体側から像側へ順に配置される、負の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第３レンズユニットＬ３は、光学素子４０を含んでいる。光学系４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。
【００７７】
光学素子４０において、第２の光学要素４２は（メタ）アクリル化合物２から成り、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同程度であり、異常分散性を有していない。また、第３の光学要素４３は（メタ）アクリル化合物２及びＴｉＯ２微粒子の混合体から成り、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く、異常分散性を有している。光学系４は、このような異常分散性を有する光学素子４０を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。また、第２の光学要素４２及び第３の光学要素４３の屈折力を互いに異符号とし、かつ夫々の絶対値を同程度にすることで、屈折率変化による光学性能の影響を低減することを可能にしている。
【００７８】
［実施例５］
図１３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４つの光学要素が接合されているが、各光学要素及び接合部材の材料及び形状は光学素子１０とは異なる。
【００７９】
本実施例において、第１の光学要素５１は正の両凸形状の光学要素であり、第４の光学要素５４は負の屈折力を有する両凹形状の光学要素である。第２の光学要素５２及び第３の光学要素５３は、（メタ）アクリル化合物１から成る、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の光学要素であり、その光軸方向の厚さは、光軸上から端部に向かって減少している。また、第２の光学要素５２と第３の光学要素５３とを接合する接合部材５５は、エポキシ系の接着剤であるセメダイン株式会社のＥＰ−１６０から成る。
【００８０】
第２及び第３の光学要素を構成する材料の硬化収縮率ｓ２、ｓ３は各々０．０７、０．０７であり、光軸方向の厚さの最大値ｔ２、ｔ３は各々０．３０ｍｍ、１．７０ｍｍであり、第２及び第３の光学要素の両方が前述した条件式（１）を満足している。これにより、有機材料の硬化収縮や環境温度変化に伴って発生する光学素子２０の応力を抑制することが可能になる。
【００８１】
図１４は、本実施例に係る光学素子５０を有する光学系５の要部断面図であり、図１５は、光学系５が無限遠物体に合焦したときの収差図である。本実施例に係る光学系５において、実施例１に係る光学系１と同等の構成については、説明を省略する。
【００８２】
本実施例に係る光学系５は、物体側から像側へ順に配置される、正の屈折力の第１レンズユニットＬ１、正の屈折力の第２レンズユニットＬ２、正の屈折力の第３レンズユニットＬ３、から構成される。第２レンズユニットＬ２は、光学素子５０を含んでいる。光学系５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。
【００８３】
光学素子５０において、第２の光学要素５２及び第３の光学要素５３は（メタ）アクリル化合物１から成り、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く、異常分散性を有している。光学系５は、このような異常分散性を有する光学素子５０を採用することにより、軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。
【００８４】
なお、上述した各実施例において、第２及び第３の光学要素の材料として、固体材料に無機酸化物（例えばＴｉＯ２やＩＴＯなど）の微粒子を混合した材料を用いる場合は、無機酸化物の微粒子によって光が散乱してしまうことを抑制する必要がある。そのためには、微粒子の粒径を２ｎｍから５０ｎｍの範囲内に設定することが好ましい。また、固体材料に無機酸化物の微粒子を混合する際の凝集を抑制するために、分散剤等を添加してもよい。
【００８５】
ここで、固体材料（母材）に微粒子を分散させた混合体において、波長λに対する屈折率ｎ（λ）は、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｇａｒｎｅｔ理論に基づく関係式から導き出すことができる。具体的に、屈折率ｎ（λ）は、固体材料の比誘電率をεｍ、微粒子の比誘電率をεｐ、固体材料の体積に対する微粒子の総体積の分率をη、とするとき、以下の式（１４）で定義される混合体の比誘電率εａｖに基づいて、以下の式（１５）のように表される。
【００８６】
【数１】
2017090710.tif 000003
【００８７】
【数２】
2017090710.tif 000004
【００８８】
表１に、上述した各実施例に係る光学素子についての、諸数値及び条件式（１）乃至（１３）の中辺の値を示す。
【００８９】
【表１】
2017090710.tif 000005
【００９０】
表２に、各実施例に係る第２及び第３の光学要素を構成する有機材料の物性値を示す。
【００９１】
【表２】
2017090710.tif 000006
【００９２】
表３に、各実施例に係る第２及び第３の光学要素を構成する混合体のベース材料及び混合微粒子の光学特性を示す。
【００９３】
【表３】
2017090710.tif 000007
【００９４】
表４に、各実施例に係る第２及び第３の光学要素及び接合部材の物性値を示す。
【００９５】
【表４】
2017090710.tif 000008
【００９６】
次に、上述した実施例１乃至５の夫々に対応する数値実施例１乃至５において、具体的な数値データを示す。ただし、各数値実施例において、ｍは光入射側から数えた面の番号を示し、ｒｍは第ｍ番目の光学面（第ｍ面）の曲率半径を示し、ｄｍは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）、を示す。また、ｎｄｍ及びνｄｍの夫々は第ｍ番目の光学部材のｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。ここでは、フラウンホーファー線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎＦ、ｎｄ、ｎＣとし、ｄ線に関するアッベ数νｄを以下の式（１６）で定義する。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）    ・・・（１６）
【００９７】
また、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比θｇｄを夫々以下の式（１１）及び（１２）で定義する。
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）    ・・・（１７）
θｇｄ＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎＣ）    ・・・（１８）
【００９８】
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（１９）により表される。
【００９９】
【数３】
2017090710.tif 000009
【０１００】
（数値実施例１）
面番号       r        d      nd         vd       有効径    外径     内径
1         55.052    1.39   1.58313    59.4       50.01
2*        25.148   13.72                         42.43
3       -106.406    2.03   1.51633    64.1       42.15
4         50.816    3.68                         40.61
5        113.354    6.23   1.91082    35.3       40.84
6        -89.012    7.06                         40.67
7        -44.957    2.03   1.69895    30.1       37.21
8       -336.413    0.17                         37.42
9         69.607    8.37   1.59522    67.7       37.45
10        -50.652  (可変)                         37.87
11         43.189    5.19   2.00100    29.1       35.47
12       1039.705    0.14                         34.67
13         78.829    5.45   1.59522    67.7       32.75
14        -62.807    1.54   1.85026    32.3       31.29
15         28.545  (可変)                         27.07
16(絞り)    ∞       7.24                         26.47
17        -20.859    1.40   1.71736    29.5       25.81      31.50     26.90
18       -526.799    0.03   1.54402    19.6       28.62      31.50
19       1026.423    0.01   1.56000    35.0       28.79      31.50
20       1026.423    0.03   1.54402    19.6       28.80      33.00
21        150.060    5.37   1.69680    55.5       29.14      35.00
22        -49.018    0.15                         30.22      35.00
23        122.455    6.57   1.65160    58.5       31.49
24        -37.407    0.19                         32.51
25*       -82.464    3.70   1.85400    40.4       33.21
26        -40.578  (可変)                         34.32
像面        ∞
非球面データ
第2面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ=-1.17609e-006  Ｃ=-3.67097e-009  Ｄ= 4.77220e-012  Ｅ=-1.15057e-014
第25面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ 4=-6.57816e-006  Ｃ=-1.77654e-010  Ｄ=-5.21093e-012  Ｅ= 4.55629e-015
各種データ
焦点距離      34.29
Fナンバー      1.45
画角          32.25
像高          21.64
レンズ全長   133.70
BF            38.99
物体距離      無限遠   1750   300
d10            7.10    6.36   0.80
d15            5.92    5.92   5.92
d26           38.99   39.73  45.29
入射瞳位置    36.86
射出瞳位置   -36.53
前側主点位置  55.58
後側主点位置   4.70
レンズユニットデータ
群  始面   焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     185.01        44.67        86.61         92.68
2   11     594.71        12.33      -126.75       -110.20
3   16      44.64        24.68        22.33          8.15
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -80.78
2       3    -66.32
3       5     55.56
4       7    -74.46
5       9     50.57
6      11     44.90
7      13     59.58
8      14    -22.90
9      17    -30.31
10      18   -639.91
11      19   5.241e+8
12      20   -323.07
13      21     53.62
14      23     44.70
15      25     89.89
【０１０１】
（数値実施例２）
面番号       r        d      nd         vd       有効径    外径     内径
1         72.080    2.65   1.58313    59.4      50.00
2*        25.512   13.45                        41.33
3        -96.609    2.50   1.48749    70.2      40.75
4         66.944    3.13                        39.59
5        175.419    5.63   1.91082    35.3      39.68
6        -77.862    3.86                        39.55
7        -44.606    2.30   1.69895    30.1      38.11
8       -178.782    0.15                        38.34
9         62.257    8.11   1.59522    67.7      38.01
10        -59.637  (可変)                        37.40
11         48.797    4.61   2.00100    29.1      35.03
12       9939.838    1.32                        34.40
13        333.607    4.76   1.60311    60.6      32.67       38.0
14        -61.478    0.49   1.63556    22.7      31.18       35.8
15        -52.417    0.02   1.55000    35.0      31.10       35.0
16        -52.417    0.49   1.63556    22.7      31.08       35.0
17        -45.844    1.59   1.72825    28.5      30.99       35.0
18         32.360  (可変)                        27.20       35.0    28.40
19(絞り)    ∞       7.17                        26.60
20        -21.286    1.40   1.69895    30.1      25.93
21        177.619    4.21   1.59522    67.7      28.93
22        -52.749    0.15                        29.69
23         97.355    7.19   1.59522    67.7      31.36
24        -35.549    0.15                        32.12
25*      -158.409    4.26   1.85400    40.4      33.44
26        -43.693  (可変)                        34.50
像面        ∞
非球面データ
第2面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ=-1.26283e-006  Ｃ=-4.27073e-009  Ｄ= 5.04254e-012  Ｅ=-1.12945e-014
第25面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ=-6.35905e-006  Ｃ=-4.47403e-010  Ｄ=-4.21764e-012  Ｅ= 2.36025e-015
各種データ
焦点距離      34.30  
Fナンバー      1.45  
画角          32.24  
像高          21.64  
レンズ全長   131.15  
BF            38.99  
物体距離      無限遠   1750   300
d10            7.06    6.32   0.80
d18            5.50    5.50   5.50
d26           38.99   39.74  45.26
入射瞳位置    35.71
射出瞳位置   -37.10
前側主点位置  54.55
後側主点位置   4.69
レンズユニットデータ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     170.03        41.79        78.71         82.50
2   11     782.33        13.28      -152.04       -134.10
3   19      44.42        24.52        22.40          8.09
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -69.17
2       3    -80.71
3       5     59.84
4       7    -85.64
5       9     52.48
6      11     48.98
7      13     86.47
8      14    548.03
9      15    703913.81
10      16    559.06
11      17    -25.83
12      20    -27.12
13      21     68.80
14      23     44.65
15      25     69.46
【０１０２】
（数値実施例３）
面番号       r        d      nd         vd       有効径      外径
1         64.220    1.75   1.84666    23.8      32.00       32.50
2         29.865    0.93   1.63556    22.8      29.84       30.90
3         35.779    0.03   1.50000    40.0      29.78       30.90
4         35.779    0.04   1.52651    24.8      29.78       31.50
5         32.261    5.30   1.48749    70.2      29.66       32.50
6      -1189.473    0.10                        29.22       32.50
7         32.482    3.23   1.77250    49.6      28.20
8        140.080  (可変)                        27.86
9         51.133    0.90   1.88300    40.8      16.81
10          8.275    3.81                        12.93
11        -38.963    0.75   1.60738    56.8      12.89
12         21.403    1.00                        12.75
13         15.132    1.84   1.92286    18.9      13.20
14         36.354  (可変)                        12.92
15(絞り)    ∞     (可変)                         6.29
16*         7.801    2.27   1.55880    62.5       7.38
17        268.502    2.06                         7.12
18         20.932    0.70   1.80610    33.3       6.94
19          7.517    0.62                         6.71
20         34.492    1.46   1.56873    63.1       6.71
21        -61.306  (可変)                         6.99
22          ∞     (可変)                         7.85
23         16.816    2.59   1.72916    54.7       9.33
24        -10.631    0.80   1.73800    32.3       9.16
25       1995.188  (可変)                         9.00
像面        ∞
非球面データ
第16面
ｋ=-4.19230e-001  Ｂ=-5.01477e-005  Ｃ=-1.48975e-006  Ｄ= 1.05713e-007  Ｅ=-3.27034e-009
各種データ
ズーム比     11.59
広角      中間    望遠
焦点距離       6.15    20.45    71.27
Fナンバー      2.88     3.62     3.44
画角          30.09     9.89     2.86
像高           3.56     3.56     3.56
レンズ全長    81.87    85.95    87.02
BF            12.65    16.24    11.72
d 8            1.68    18.58    31.68
d14           26.21    12.62     1.42
d15            7.07     2.00     2.00
d21            1.10     2.77     4.09
d22            2.99     3.56     5.93
d25           12.65    16.24    11.72
入射瞳位置    22.71    77.54   230.29
射出瞳位置   -52.67   -30.52   -57.78
前側主点位置  28.28    89.02   226.75
後側主点位置   6.49    -4.34   -61.16
レンズユニットデータ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      48.76        11.38         3.73         -3.42
2    9     -10.49         8.29         0.64         -6.09
3   16      25.04         7.12        -3.78         -8.31
4   23      23.67         3.39        -0.05         -2.00
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -67.51
2       2    267.93
3       3    256022.06
4       4   -625.73
5       5     64.52
6       7     54.03
7       9    -11.29
8      11    -22.64
9      13     26.97
10      16     14.33
11      18    -14.90
12      20     39.03
13      23      9.30
14      24    -14.33
【０１０３】
（数値実施例４）
面番号       r        d      nd         vd        有効径     外径     内径
1       1274.371    2.82   1.71736    29.5       55.85
2         36.328    4.71                         47.96
3         63.837    2.34   1.49700    81.5       47.95
4         42.300    5.87                         46.68
5        113.743    4.48   2.00100    29.1       47.00
6       -322.238    0.15                         46.90
7        156.309    3.45   1.58313    59.4       46.00
8*        48.427    7.01                         44.08
9         74.237    5.00   1.91082    35.3       43.04
10       -596.403  (可変)                         42.50
11         37.194    6.12   1.83481    42.7       34.53
12      -3299.180    1.54                         33.69
13         89.971    3.14   1.49700    81.5       31.00
14       -200.781    1.55   1.73800    32.3       30.12
15         30.397  (可変)                         27.04
16(絞り)    ∞       7.28                         25.38
17        -19.689    1.50   1.85478    24.8       24.48      30.00     26.90
18         82.154    0.10   1.52415    51.6       28.29      26.90
19         55.049    0.02   1.50000    40.0       28.91      26.90
20         55.049    1.00   1.69934    26.4       28.93      31.50
21         93.042    5.20   1.88300    40.8       29.06      33.50
22        -52.409    0.20                         30.01      33.50
23        102.600    7.05   1.59522    67.7       31.57
24        -35.254    0.15                         32.01
25*      -140.019    4.45   1.85400    40.4       33.14
26        -42.611  (可変)                         34.37
像面        ∞
非球面データ
第8面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ=-2.94695e-006  Ｃ=-1.29543e-009  Ｄ=-6.54449e-012  Ｅ= 1.02371e-014  A12=-7.29028e-018  
第25面
ｋ = 0.00000e+000  Ｂ=-7.48498e-006  Ｃ=-4.31890e-010  Ｄ=-8.24539e-012  Ｅ= 6.44646e-015
各種データ
焦点距離      34.30  
Fナンバー      1.45  
画角          32.24  
像高          21.64  
レンズ全長   129.49  
BF            39.05  
物体距離      無限遠  1750   300
d10            6.53    6.08   2.35
d15            8.74    8.45   6.63
d26           39.05   39.08  45.35
入射瞳位置    34.63  
射出瞳位置   -45.51  
前側主点位置  55.01  
後側主点位置   4.75  
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     7348.38        35.84       2213.37        3127.60
2   11     143.55        12.35       -24.35        -27.48
3   16      42.84        26.96        24.37         11.03
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -52.18
2       3   -261.73
3       5     84.42
4       7   -121.76
5       9     72.74
6      11     44.09
7      13    125.46
8      14    -35.67
9      17    -18.46
10      18   -318.69
11      19    909119.88
12      20    190.71
13      21     38.61
14      23     44.94
15      25     70.24
【０１０４】
（数値実施例５）
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         69.189    2.65   1.58313    59.4       51.30
2*        26.294   13.16                         42.65
3        -93.503    2.50   1.49700    81.5       42.40
4         55.863    4.61                         40.93
5        160.299    6.27   1.91082    35.3       41.22
6        -73.865    3.33                         41.12
7        -47.629    2.30   1.71736    29.5       39.81
8       -202.799    0.15                         39.99
9         58.308    8.96   1.53775    74.7       39.58
10        -59.570  (可変)                         38.90
11         46.306    5.20   2.00100    29.1       35.72
12      -16333.012   0.67                         34.92
13        225.916    4.73   1.53775    74.7       33.50
14        -82.598    1.70   1.63556    22.8       31.63
15        -42.518    0.02   1.55000    35.0       31.50
16        -42.518    0.30   1.63556    22.8       31.49
17        -39.572    1.80   1.76182    26.5       31.44
18         31.307  (可変)                         27.26
19(絞り)    ∞       6.63                         26.80
20        -23.788    1.40   1.69895    30.1       26.30
21        140.541    4.81   1.59522    67.7       28.87
22        -57.224    0.15                         29.85
23         96.500    6.56   1.59522    67.7       31.28
24        -38.797    0.15                         31.54
25*      -223.605    4.33   1.85400    40.4       32.92
26        -46.867  (可変)                         33.96
像面        ∞
非球面データ
第２面
Ｋ= 0.00000e+000  Ｂ=-1.34482e-006  Ｃ=-4.11077e-009  Ｄ= 4.27805e-012  Ｅ=-9.52747e-015
第２５面
ｋ= 0.00000e+000  Ｂ=-5.75147e-006  Ｃ= 4.25253e-010  Ｄ=-4.59764e-012  Ｅ= 3.27658e-015
各種データ
焦点距離      34.30
Fナンバー      1.45
画角          32.24
像高          21.64
レンズ全長   134.14
BF            39.00
物体距離      無限遠   1750   300
d10            7.14    6.39   0.80
d18            5.62    5.62   5.62
d26           39.00   39.74  45.33
入射瞳位置    36.81
射出瞳位置   -34.39
前側主点位置  55.08
後側主点位置   4.70
レンズユニットデータ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     179.39        43.92        84.84         92.05
2   11     1671.23        14.42      -389.28       -322.71
3   19      43.58        24.04        21.23          7.00
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -74.42
2       3    -69.97
3       5     56.23
4       7    -87.32
5       9     56.29
6      11     46.14
7      13    113.08
8      14    135.63
9      15    463145.32
10      16    864.46
11      17    -22.69
12      20    -29.01
13      21     68.95
14      23     47.35
15      25     68.66
【０１０５】
［光学機器］
図１６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（筐体）により保持され、カメラ本体９０に接続されている。
【０１０６】
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。
【０１０７】
なお、上述した各実施例に係る光学素子は、図１６に示したデジタルスチルカメラに限らず、銀塩フィルム用カメラやビデオカメラ、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクター、デジタル複写機等の種々の光学機器に適用することができる。
【０１０８】
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】
【０１０９】
１  光学素子
１１  第１の光学要素
１２  第２の光学要素
１３  第３の光学要素
【図１】
2017090710.tif 000010
【図２】
2017090710.tif 000011
【図３】
2017090710.tif 000012
【図４】
2017090710.tif 000013
【図５】
2017090710.tif 000014
【図６】
2017090710.tif 000015
【図７】
2017090710.tif 000016
【図８】
2017090710.tif 000017
【図９】
2017090710.tif 000018
【図１０】
2017090710.tif 000019
【図１１】
2017090710.tif 000020
【図１２】
2017090710.tif 000021
【図１３】
2017090710.tif 000022
【図１４】
2017090710.tif 000023
【図１５】
2017090710.tif 000024
【図１６】
2017090710.tif 000025