ズームレンズ、カメラモジュール及び電子機器
【課題】液体レンズを用いたズームレンズにおいて、小型でより大きなズーム倍率を得る。
【解決手段】ズームレンズ１を、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面１１ａ，１１ｂを２面以上有する第１レンズ群１０と、第１レンズ群１０の像面２側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群２０とを備える構成とする。そして、第１レンズ群１０は、少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し、且つ、負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズ１１を含む構成とする。
【解決手段】ズームレンズ１を、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面１１ａ，１１ｂを２面以上有する第１レンズ群１０と、第１レンズ群１０の像面２側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群２０とを備える構成とする。そして、第１レンズ群１０は、少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し、且つ、負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズ１１を含む構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ、カメラモジュール及び電子機器に関し、より詳細には、液状媒体を用いた可変焦点レンズを有するズームレンズ、並びに、それを備えるカメラモジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、焦点距離を変倍することのできるズームレンズを搭載しているものが多い。
【０００３】
従来のズームレンズでは、ガラスや樹脂等で形成された複数の固定焦点レンズをズームレンズ内で光軸方向に沿って移動させることにより、焦点距離の変倍を行う。それゆえ、従来のズームレンズでは、レンズを移動させるスペース、レンズを駆動するモータ等の駆動部、レンズを移動させるためのカム機構部等が必要となり、ズームレンズの小型化が困難であるという問題がある。また、従来のズームレンズは、モバイル製品等で要求される落下衝撃耐性の観点においても不利である。
【０００４】
このような問題を解決するため、従来、可変焦点レンズを用いたズームレンズが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズを用いてズームレンズを構成する技術が提案されている。なお、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズでは、屈折率の異なる２種類の液体の界面の曲率を電界により変化させて焦点距離を変化させる。
【０００５】
また、従来、液体レンズとしては、レンズ内部に封入した１種類の液体に圧力を印加することによりレンズ表面の形状を変化させて焦点距離を調整する液体レンズ（以下、一液性の液体レンズという）も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８１５０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】F.C.Wippermann et al.：“Bifocal liquid lens zoom objective for mobile phone applications”，Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging，SPIE Vol.6501，650109，2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記非特許文献１で提案されている二液性の液体レンズを用いたズームレンズでは、ガラスや樹脂等からなる固体レンズを用いた従来のズームレンズの上記問題を解決することができるが、次のような問題がある。
【０００９】
非特許文献１に記載の液体レンズでは、異なる２種類の液体の屈折率の差を用いて屈折パワー（屈折力）を得る。しかしながら、いまのところ、異なる２種類の液体の組み合わせ、すなわち、屈折率の差（約０．２程度）には制限があり、得られる屈折パワーにも限界がある。それゆえ、非特許文献１に記載の液体レンズを用いたズームレンズでは、２種類の液体の屈折率差を変えて大きなズーム倍率（例えば、３倍以上等）を得ることは困難である。
【００１０】
ただし、非特許文献１に記載の二液性の液体レンズを用いたズームレンズでは、レンズの全長やレンズ径を大きくすることにより大きなズーム倍率を得ることが可能である。しかしながら、この場合には、ズームレンズの小型化が困難となる。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液体レンズを用いたズームレンズにおいて、小型化を図り且つより大きなズーム倍率を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明のズームレンズは、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを備える構成とする。そして、第１レンズ群は、少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し、且つ、負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含む構成とする。
【００１３】
なお、本明細書でいう「液状媒体」とは、液体だけでなく、例えばゲル状等の流動性を有する媒体を含む意味である。また、本明細書でいう、「負の屈折力」を与える屈折面とは、凹面だけでなく平坦面（焦点距離（曲率半径）が無限大）も含む意味である。
【００１４】
また、本発明のカメラモジュールは、上記本発明のズームレンズと、ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部とを備える構成とする。
【００１５】
さらに、本発明の電子機器は、上記本発明のズームレンズと、ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、ズームレンズを駆動制御する制御部とを備える構成とする。
【００１６】
上述のように、本発明では、第１レンズ群に、一液性の負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを用いる。それゆえ、第１の可変焦点レンズにおける屈折面は、実質、空気と液体との境界面となるので、その屈折面での屈折率差は、上記非特許文献１に記載された二液性の液体レンズに比べて大きくなる。さらに、本発明では、第１レンズ群は、負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する。それゆえ、本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内でより大きな屈折パワーを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内でより大きな屈折パワーを得ることができるので、より大きなズーム倍率を得ることができる。また、本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内の第１の可変焦点レンズを移動させることなく焦点距離を調整することができるので、ズームレンズの小型化を図ることができる。すなわち、本発明によれば、より小型で且つより大きなズーム倍率を得ることができるズームレンズ、並びに、それを備えたカメラモジュール及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の可変焦点レンズの概略断面構成図である。
【図３】第１の実施形態のズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図４】第１の実施形態のズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図５】２群系ズームレンズの概略構成図である。
【図６】２群系ズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図７】２群系ズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図８】本発明のズームレンズにおけるズーム全長と、第１群の曲率半径との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図１０】第２の実施形態の可変焦点レンズの概略断面構成図である。
【図１１】第２の実施形態の第１群の概略構成図である。
【図１２】第２の実施形態のズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図１３】第２の実施形態のズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の概略ブロック構成図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る携帯通信端末装置の概略ブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態に係るズームレンズ、及び、それを備える電子機器の具体例を、図面を参照しながら以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：２つの可変面を有する可変焦点レンズを用いるズームレンズの構成例
２．第２の実施形態：１つの可変面を有する可変焦点レンズを複数用いるズームレンズの構成例
３．第３の実施形態：本発明のズームレンズを備える電子機器の構成例
４．第４の実施形態：本発明のズームレンズを備える電子機器の別の構成例
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
［ズームレンズの構成］
図１に、本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの概略構成を示す。本実施形態のズームレンズ１は、主に、可変焦点凹レンズ１１で構成される第１群１０（第１レンズ群）と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０（第２レンズ群）とを備える。そして、第１群１０及び第２群２０は、光軸ＡＸに沿って同軸上に配置され、第２群２０は、第１群１０の像面２側（物体側とは反対側）に配置される。
【００２１】
なお、図１に示す例では、第１群１０の可変焦点凹レンズ１１と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとし、ズームレンズ１の光学系の全長をｌ＝ｂ＋ｄとする。また、図１に示す例では、第１群１０の可変焦点凹レンズ１１の焦点距離をｆ１（負の値）とし、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００２２】
また、図１に示す例では、第１群１０を可変焦点凹レンズ１１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第１群１０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。また、図１に示す例では、第２群２０を可変焦点凸レンズ２１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第２群２０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。
【００２３】
可変焦点凹レンズ１１（第１の可変焦点レンズ）は、負の屈折力を有する一液性の液体レンズであり、レンズ内部の液状媒体に加える圧力に応じて、両方の表面（屈折面）１１ａ及び１１ｂの曲率が変化する。
【００２４】
図２に、可変焦点凹レンズ１１の概略断面構成図を示す。可変焦点凹レンズ１１は、主に、一対の透明膜１２及び１３と、一対の透明膜１２及び１３の外端部を保持する保持部材１４と、一対の透明膜１２及び１３並びに保持部材１４により画成されたレンズ内部の収容室に封入された液状媒体１５とで構成される。そして、一方の透明膜１２が像面２と対向するように、可変焦点凹レンズ１１がズームレンズ１内に配置される。
【００２５】
図２は、ズームレンズ１の広角端における可変焦点凹レンズ１１の状態を示しており、広角端では、可変焦点凹レンズ１１の両方の屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は凹状となる。それゆえ、以下では、本実施形態の可変焦点凹レンズ１１を両凹レンズ１１という。
【００２６】
また、本実施形態では、ズームレンズ１の広角端において、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径が最小となるように構成される。一方、望遠端では、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径が無限大、すなわち、両屈折面が平坦面になるように構成される。
【００２７】
透明膜１２（光透過性部材）は、その屈折面１１ａにおいて所望の変位量が得られる材料であり、且つ、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば、透明薄膜や、エラストマーなどの弾性膜等で透明膜１２を構成することができる。また、例えばガラス等からなる薄板で透明膜１２を構成してもよい。一方、透明膜１３は、透明膜１２と同様に構成することができる。なお、透明膜１２及び１３は同じ材料で形成してもよいし、例えば用途等に応じて互いに異なる材料で形成してもよい。
【００２８】
保持部材１４は、例えば、光学ガラス、ポリカーボネート等の光透過性材料で形成することができる。なお、保持部材１４を光透過性材料で形成する場合、保持部材１４の形成材料としては、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の材料を用いることが好ましい。ただし、本実施形態では、両凹レンズ１１を通過する光の有効径は通常、両凹レンズ１１の径より小さいので、保持部材１４を光透過性を有しない材料で形成してもよい。また、保持部材１４の形状は、例えば用途等に応じて任意の形状にすることができる。
【００２９】
液状媒体１５は、１種類の透明液体または例えばゲル状等の流動性を有する透明媒体等で構成される。より具体的には、液状媒体１５は、例えばシリコーンオイル等の光透過性を有する液体を用いることができる。なお、液状媒体１５は、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の液状媒体であれば任意の媒体を用いることができ、例えば用途、必要とする屈折率差等を考慮して適宜選択することができる。
【００３０】
本実施形態の両凹レンズ１１では、液状媒体１５に加わる圧力が変化すると、透明膜１２及び１３に加わる液状媒体１５からの押圧力が変化し、透明膜１２及び１３の表面形状、すなわち、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状が変化する。なお、本実施形態では、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状を凹状から平坦の範囲で変化させる（図２中の黒太矢印）。また、本実施形態では、液状媒体１５に加わる圧力を、ズームレンズ１の焦点距離に応じて変化させる。すなわち、本実施形態では、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率（焦点距離ｆ１）を、ズームレンズ１の焦点距離に対応して変化させる。
【００３１】
なお、液状媒体１５に圧力を加える手法としては、保持部材１４に例えば圧電素子等により圧力を加えて保持部材１４の形状を変形させる手法や、レンズ内部の液状媒体１５の充填量を変化させる手法等を用いることができる。
【００３２】
第２群２０を構成する可変焦点凸レンズ２１は、第１群１０から出射された光を像面２に集光するレンズであり、正の屈折力を有する。本実施形態では、可変焦点凸レンズ２１として、ズームレンズ１の焦点距離に対応して像面２側の屈折面２１ａの曲率が変化する凸レンズを用いる。そのような可変焦点凸レンズ２１としては、例えば、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズや一液性の液体レンズ等を用いることができる。なお、本発明はこれに限定されず可変焦点凸レンズ２１として液晶レンズを用いてもよい。この場合、液晶レンズ内の液晶に印加する電圧をズームレンズ１の焦点距離に応じて適宜調整することにより屈折率を変化させ、可変焦点凸レンズ２１の焦点距離ｆ２を調整することができる。
【００３３】
上述のように、本実施形態のズームレンズ１では、物体側（像面側とは反対側）に位置する第１群１０の両凹レンズ１１を、一液性の液体レンズで構成する。この場合、両凹レンズ１１では、実質、空気と液状媒体１５との境界面が屈折面となるので、エレクトロウェッティング現象を利用した二液性の可変焦点レンズ等に比べて、屈折面における屈折率差を大きくすることができる。さらに、本実施形態では、第１群１０を両凹レンズ１１で構成するので、第１群１０内に負の屈折力を有する屈折面を２面設けることができる。それゆえ、本実施形態では、第１群１０でより大きな屈折パワーを得ることができ、より大きなズーム倍率を有するズームレンズ１を提供することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、第１群１０及び第２群２０とも可変焦点レンズ（両凹レンズ１１及び可変焦点凸レンズ２１）で構成するので、それらの可変焦点レンズをズームレンズ１内で固定した状態（移動させることなく）で焦点距離を変化させることができる。それゆえ、本実施形態では、ズームレンズ１をより小型化することができる。さらに、本実施形態のズームレンズ１では、第１群１０を一液性の両凹レンズ１１で構成することにより、ズームレンズ１の光学系の全長（光路長）をより縮小することが可能になる。このことについては、後で詳述する。
【００３５】
［ズームレンズの動作］
次に、本実施形態のズームレンズ１の動作を、図３及び４を参照しながら簡単に説明する。なお、図３は、ズームレンズ１の広角端における動作状態を示す図であり、図４は、ズームレンズ１の望遠端における動作状態を示す図である。
【００３６】
ズームレンズ１の広角端では、図３に示すように、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径は最小となり、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は凹状となる。この場合、両凹レンズ１１は、入射光の径を広げるように入射光を屈折させる。なお、この際、両屈折面１１ａ及び１１ｂ（透明膜１２及び１３）の形状は同時に変形する。
【００３７】
一方、ズームレンズ１の望遠端では、図４に示すように、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径は無限大となり、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は平坦となる。この場合、両凹レンズ１１の両表面１１ａ及び１１ｂでは光の屈折が起こらず、両凹レンズ１１に入射された光は、その径を変えることなく両凹レンズ１１を通過する。
【００３８】
なお、本実施形態では、ズームレンズ１の焦点距離の変化に応じて、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率も適宜変化させる。具体的には、図３及び４に示すように、ズームレンズ１の焦点距離が長くなれば、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率半径が大きくなるように調整する。
【００３９】
本実施形態のズームレンズ１では、上述のようにして、第１群１０の両凹レンズ１１及び第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の各屈折面の形状（曲率）が、ズームレンズ１の焦点距離に応じて変化する。
【００４０】
［光学系の全長と両凹レンズの曲率との関係］
次に、本実施形態のズームレンズ１における光学系の全長と、第１群１０を構成する両凹レンズ１１の屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径との関係を説明する。
【００４１】
なお、ここでは、本実施形態のズームレンズ１における光学系の全長と両凹レンズ１１の曲率との関係を説明する前に、まず、最もシンプルな２群系ズームレンズにおける光学系の全長と、第１群の曲率半径との関係を求める。図５に、その２群系ズームレンズの概略構成を示す。ただし、図５において、第１の実施形態（図１）と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
【００４２】
図５に示す２群系ズームレンズ３０は、主に、可変焦点凹レンズ３２で構成される第１群３１と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０とを備える。２群系ズームレンズ３０では、可変焦点凹レンズ３２を第１の実施形態と同様に一液性の液体レンズで構成し、像面２側の表面（屈折面）３２ａの曲率のみを焦点距離に応じて変化させる。それゆえ、以下では、図５に示す可変焦点凹レンズ３２を平凹レンズ３２という。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
また、２群系ズームレンズ３０では、第１の実施形態（図１）と同様に、第１群３１の平凹レンズ３２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとする。さらに、２群系ズームレンズ３０では、平凹レンズ３２の焦点距離をｆ１（負の値）とし、可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００４４】
また、図６及び７に、２群系ズームレンズ３０の動作例を示す。２群系ズームレンズ３０の広角端では、図６に示すように、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径（焦点距離ｆ１ｗ）は最小となり、屈折面３２ａの形状は凹状となる。この場合、平凹レンズ３２は、入射光の径を広げるように入射光を屈折させる。
【００４５】
一方、２群系ズームレンズ３０の望遠端では、図７に示すように、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径（焦点距離ｆ２ｗ）は無限大となり、屈折面３２ａの形状は平坦となる。この場合、平凹レンズ３２の屈折面３２ａでは光の屈折が起こらず、平凹レンズ３２に入射された光は、その径を変えることなく平凹レンズ３２を通過する。
【００４６】
上述のような構成及び動作を行う２群系ズームレンズ３０において、２群系ズームレンズ３０全体の広角端における焦点距離ｆｗと、望遠端における焦点距離ｆｔとの関係は下記式で表される。なお、下記式中のｆ２ｔは、望遠端における第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離である（図７参照）。また、下記式中のβはズーム倍率である。
【００４７】
【数１】
【００４８】
また、２群系ズームレンズ３０の光学系の全長ｌは下記式で表される。
【００４９】
【数２】
【００５０】
上記式１及び２から、第１群３１の平凹レンズ３２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔ｄは、下記式で表される。
【００５１】
【数３】
【００５２】
上記式３を用いると、広角端における平凹レンズ３２の焦点距離ｆ１ｗ（図６参照）は、下記式で表される。
【００５３】
【数４】
【００５４】
そして、上記式４を用いて広角端における平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１を求めると下記式のようになる。なお、下記式中のΔｎ１は、平凹レンズ３２内部に封入された液状媒体と、空気との屈折率差である。
【００５５】
【数５】
【００５６】
また、第２群２０の可変焦点凸レンズ（絞り）２１の有効半径ｈｓは下記式で表される。なお、下記式中のＦｎは最大絞り時のＦ値である。
【００５７】
【数６】
【００５８】
上記式６を用いると、望遠端における平凹レンズ３２の有効半径ｈ１ｔは、下記式で表される。なお、下記式中のｈｉは、像面２における像高（対角イメージサイズの１／２）である（図７参照）。
【００５９】
【数７】
【００６０】
ここで、２群系ズームレンズ３０の第１群３１の平凹レンズ３２の広角端における曲率半径ｒ１と、平凹レンズ３２の望遠端における有効半径ｈ１ｔとの比εを下記式で定義する。
【００６１】
【数８】
【００６２】
そして、上記式１〜７を用いて、図５に示す２群系ズームレンズ３０における、レンズ系の全長ｌと、上記式８で定義される比εとの関係式を求めると、下記式のようになる。
【００６３】
【数９】
【００６４】
図８に、上記式９で表されるレンズ系の全長ｌ（以下、ズーム全長という）と、比εとの関係をより具体的に示す。図８に示す特性では、横軸に比εを示し、縦軸にズーム全長ｌを示す。図８中の破線で示した特性２５が、図５に示す２群系ズームレンズ３０のズーム全長ｌと、比εとの関係を示す特性である。
【００６５】
なお、図８に示す計算例では、ズーム倍率βを３倍とし、２群系ズームレンズ３０全体の広角端の焦点距離ｆｗを５ｍｍとし、像面２における像高ｈｉを２．２５ｍｍとし、Ｆ値Ｆｎを４とした。また、図８に示す計算例では、平凹レンズ３２の屈折面３２ａにおける屈折率差Δｎ１を０．６とした。
【００６６】
図８から明らかなように、図５に示す２群系ズームレンズ３０では、比ε（平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１）が大きくなるとズーム全長ｌが増大する。このことから、２群系ズームレンズ３０においてズーム全長ｌを短くするためには、広角端における平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１（比ε）をより小さくする必要がある。
【００６７】
次に、本実施形態のズームレンズ１におけるズーム全長ｌと、比ε（両凹レンズ１１の曲率半径）との関係を求める。
【００６８】
本実施形態のように第１群１０に両凹レンズ１１を設け、両凹レンズ１１の厚さを十分薄くした場合、その動作は、図５に示す２群系ズームレンズ３０において、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径ｒ１をｒ１／２に置き換えた場合の動作と同様になる。
【００６９】
それゆえ、上記式９において曲率半径ｒ１をｒ１／２に置き換えて、本実施形態のズームレンズ１におけるズーム全長ｌと、比εとの関係を算出すると、その特性は、図８中の実線で示す特性２６になる。なお、図８に示す特性２６を算出条件は、上述した図５に示す２群系ズームレンズ３０における算出条件と同様である。すなわち、ズーム倍率β＝３倍、ズームレンズ１全体の広角端の焦点距離ｆｗ＝５ｍｍ、像面２における像高ｈｉ＝２．２５ｍｍ、Ｆ値Ｆｎ＝４、そして、両凹レンズ１１の屈折面１１ａ及び１１ｂにおける屈折率差Δｎ１＝０．６とした場合の算出結果である。
【００７０】
ここで、図８中に示す本実施形態の特性２６と、図５に示す２群系ズームレンズ３０の特性２５とを比較する。
【００７１】
上述のように、２群系ズームレンズ３０では、例えば、比ε＝１付近となるように、平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１を小さくすることにより、ズーム全長ｌを小さくすることができる。比ε＝１は、平凹レンズ３２の最小の曲率半径ｒ１と、平凹レンズ３２の有効半径ｈ１ｔとが等しい場合を示しており、この場合、平凹レンズ３２の広角端における屈折面の形状は球面となる。しかしながら、ズームレンズの実際の設計においては、球面収差等の制約があるので、比ε＝１付近の曲率半径ｒ１を有する平凹レンズ３２を用いてズームレンズを設計することは難しい。また、ズームレンズの実際の設計においては、レンズ製造やコーティング工程の観点から曲率半径が大きい方が有利である。
【００７２】
それに対して、本実施形態のズームレンズ１では、図８に示すように、図５に示す２群系ズームレンズ３０に比べて、比εの比較的大きな領域においてもズーム全長ｌを十分に小さくすることができる。具体的には、例えば、比εが約１．５以上の領域では、本実施形態のズームレンズ１のズーム全長ｌを、図５に示す２群系ズームレンズ３０のそれの約１／２以下にすることができる。
【００７３】
すなわち、本実施形態では、ズームレンズ１の光学系の全長をより縮小することができ、且つ、広角端において曲率半径の大きな凹レンズを第１群１０に用いることができる。それゆえ、本実施形態では、ズームレンズ１の小型化を図ることができるとともに、上述したズームレンズの設計時の問題を解決することができ、設計がより容易になる。
【００７４】
＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、ズームレンズ１内の第１群１０において、焦点距離に応じて曲率が変化する屈折面を２面設けるために、両凹レンズ１１を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示す２群系ズームレンズ３０で用いた平凹レンズ３２を複数用いて、それらのレンズを光軸上に重ねて配置してもよい。第２の実施形態では、そのような構成の一例を説明する。
【００７５】
［ズームレンズの構成］
図９に、本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの概略構成を示す。なお、図９において、第１の実施形態（図１）と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
【００７６】
本実施形態のズームレンズ４０は、主に、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３で構成される第１群４１（第１レンズ群）と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０（第２レンズ群）とを備える。そして、第１群４１及び第２群２０は、光軸ＡＸに沿って同軸上に配置され、第２群２０は第１群４１の像面２側（物体側とは反対側）に配置される。
【００７７】
なお、図９に示す例では、第１群４１の物体側の可変焦点凹レンズ４２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとする。また、図９に示す例では、ズームレンズ４０の光学系の全長をｌ＝ｂ＋ｄとする。さらに、図９に示す例では、第１群４１の物体側の可変焦点凹レンズ４２の焦点距離をｆ１（負の値）とし、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００７８】
本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１の構成を変えたこと以外は、第１の実施形態と同様の構成である。それゆえ、ここでは、第１群４１の構成についてのみ説明する。
【００７９】
第１群４１を構成する２つの可変焦点凹レンズ４２（第１の可変焦点レンズ）及び４３は、ともに、負の屈折力を有する一液性の液体レンズであり、レンズ内部の液状媒体に加える圧力に応じて、レンズ面（屈折面）４２ａ及び４３ａの曲率がそれぞれ変化する。
【００８０】
図１０に、第１群４１を構成する可変焦点凹レンズ４２の概略断面構成図を示す。なお、本実施形態では、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３は同じ構成とする。ただし、本発明はこれに限定されず、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３が互いに異なる構成であってもよい。
【００８１】
可変焦点凹レンズ４２は、主に、容器本体４５（光透過性部材）と、透明膜４６（光透過性部材）と、容器本体４５及び透明膜４６により画成されたレンズ内部の収容室に封入された液状媒体４７とで構成される。
【００８２】
図１０は、ズームレンズ４０の広角端における可変焦点凹レンズ４２の状態を示しており、広角端では、可変焦点凹レンズ４２の透明膜４６側の屈折面４２ａの形状は凹状となる。それゆえ、以下では、本実施形態の可変焦点凹レンズ４２を平凹レンズ４２という。
【００８３】
また、本実施形態では、ズームレンズ４０の広角端において、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率半径が最小となるように構成される。一方、望遠端では、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率半径が無限大、すなわち、屈折面４２ａが平坦になるように構成される。
【００８４】
容器本体４５は、例えば、光学ガラス、ポリカーボネート等の光透過性材料で形成される。なお、容器本体４５の形成材料としては、平凹レンズ４２を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の材料を用いることができる。また、容器本体４５の形状は、例えば用途等に応じて任意の形状にすることができる。
【００８５】
透明膜４６は、第１の実施形態の透明膜１２及び１３（図２参照）と同様の材料で形成することができる。また、液状媒体４７もまた、第１の実施形態の液状媒体１５と同様の液状材料で構成することができる。
【００８６】
本実施形態の平凹レンズ４２では、液状媒体４７に加わる圧力が変化すると、透明膜４６に加わる液状媒体４７からの押圧力が変化し、透明膜４６の表面形状、すなわち、平凹レンズ４２の像面２側の屈折面４２ａの形状が変化する。なお、本実施形態では、屈折面４２ａの形状を凹状から平坦の範囲で変化させる（図１０中の黒太矢印）。また、本実施形態では、液状媒体４７に加わる圧力を、ズームレンズ４０の焦点距離に応じて変化させる。すなわち、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率は、ズームレンズ４０の焦点距離に対応して変化する。
【００８７】
なお、液状媒体４７に圧力を加える手法としては、第１の実施形態と同様に、容器本体４５に例えば圧電素子等により圧力を加えて容器本体４５の形状を変形させる手法や、レンズ内部の液状媒体４７の充填量を変化させる手法等を用いることができる。
【００８８】
また、図１１に、第１群４１の概略構成を示す。第１群４１は、２つの平凹レンズ４２及び４３で構成され、物体側（像面２側とは反対側）からこの順で配置される。また、２つの平凹レンズ４２及び４３は、光軸ＡＸに沿って同軸上に近接して配置される。
【００８９】
また、２つの平凹レンズ４２及び４３は、各レンズの透明膜側の表面（屈折面）が像面２と対向するように配置される。ただし、本発明はこれに限定されず、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面が物体側と対向するように、２つの平凹レンズ４２及び４３を配置してもよい。また、２つの平凹レンズ４２及び４３の構成（形状、寸法、曲率半径等）、両者間の距離Ｄ等は、例えば用途等に応じて適宜設定できる。
【００９０】
上述のように、本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１を構成する２つの平凹レンズ４２及び４３を、一液性の液体レンズで構成する。この場合、各平凹レンズでは、実質、空気と液状媒体４７との境界面が屈折面となるので、エレクトロウェッティング現象を利用した二液性の可変焦点レンズ等に比べて、屈折面における屈折率差を大きくすることができる。さらに、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズ４２及び４３で構成することにより、第１群４１内に、負の屈折力を有する屈折面を２面設けることができる。それゆえ、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１群４１でより大きな屈折パワーを得ることができ、より大きなズーム倍率を有するズームレンズ４０を提供することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、第１群４１及び第２群２０とも可変焦点レンズで構成するので、それらの可変焦点レンズをズームレンズ４０内で固定した状態で焦点距離を変化させることができる。それゆえ、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ズームレンズ４０をより小型化することができる。さらに、本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１を一液性の２つの平凹レンズ４２及び４３で構成することにより、ズームレンズ４０の光学系の全長をより縮小することが可能になる。このことについては、後で詳述する。
【００９２】
［ズームレンズの動作］
次に、本実施形態のズームレンズ４０の動作を、図１２及び１３を参照しながら簡単に説明する。なお、図１２は、ズームレンズ４０の広角端における動作状態を示す図であり、図１３は、ズームレンズ４０の望遠端における動作状態を示す図である。
【００９３】
ズームレンズ４０の広角端では、図１２に示すように、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの曲率半径はともに最小となり、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状はともに凹状となる。この際、第１群４１全体の焦点距離ｆも最小となる。この場合、第１群４１は、入射光の径を広げるように、入射光を屈折させる。なお、この際、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状制御は同時に行う。ただし、この２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状制御を行う駆動源は共通であっても良いし、互いに別の駆動源を設けてもよい。
【００９４】
一方、ズームレンズ４０の望遠端では、図１３に示すように、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの曲率半径（焦点距離）は無限大となり、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状は平坦となる。この場合、第１群４１内で光の屈折は起こらず、第１群４１に入射された光は、その径を変えることなく第１群４１を通過する。
【００９５】
また、本実施形態では、ズームレンズ４０の焦点距離の変化に応じて、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率も適宜変化させる。具体的には、図１２及び１３に示すように、ズームレンズ４０の焦点距離が長くなれば、可変焦点凸レンズ２１の屈折面２１ａの曲率半径が大きくなるように調整する。
【００９６】
本実施形態のズームレンズ４０では、上述のようにして、第１群４１の２つの平凹レンズ４２及び４３、並びに、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の各屈折面の形状が、ズームレンズ４０の焦点距離の変化に応じて変化する。
【００９７】
［光学系の全長と両凹レンズの曲率との関係］
次に、本実施形態のズームレンズ４０における光学系の全長と、第１群４１の曲率半径との関係を説明する。
【００９８】
ここで、本実施形態のズームレンズ４０において、広角端における第１群４１全体の焦点距離をｆ１ｗとし、２つの平凹レンズ４２及び４３の焦点距離をそれぞれｆ１１（＝ｆ１）及びｆ１２とする。広角端における第１群４１全体の焦点距離をｆ１ｗと、２つの平凹レンズ４２及び４３の焦点距離ｆ１１及びｆ１２との関係は、下記式で表される。
【００９９】
【数１０】
【０１００】
ここで、本実施形態のズームレンズ４０において、図９に示すレンズ系の幾何条件以外に、次のような構成条件を満たす場合を考える。まず、２つの平凹レンズ４２及び４３の厚さをできるだけ薄くし且つ近接して配置する。この場合、２つの平凹レンズ４２及び４３間の距離Ｄに対して、Ｄ≒０という構成条件が近似的に成立する。
【０１０１】
さらに、ここではズームレンズ４０の広角端における平凹レンズ４２の焦点距離ｆ１１と、平凹レンズ４３の焦点距離ｆ１２とが同じになるように構成する（構成条件ｆ１１＝ｆ１２）。なお、２つの平凹レンズ４２及び４３において、上記以外の形状及び寸法に関しては、例えば用途等に応じて適宜設定できる。
【０１０２】
上記２つの構成条件を上記式１０に適用すると、広角端における第１群４１全体の焦点距離ｆ１ｗ＝ｆ１１／２＝ｆ１２／２となる。この場合、２つの平凹レンズ４２及び４３から構成される第１群４１の動作は、第１の実施形態で説明したような両凹レンズ１１で構成した第１群１０の動作と同様になる。
【０１０３】
それゆえ、本実施形態のズームレンズ４０において、上記構成条件を満たすように、第１群４１を構成すれば、その動作は、第１の実施形態のズームレンズ１と同様になる。したがって、この場合、本実施形態のズームレンズ４０におけるズーム全長ｌと、比εとの関係を示す特性もまた、図８中の実線で示す特性２６となる。それゆえ、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ズームレンズ４０の小型化を図ることができるとともに、ズームレンズ４０の設計がより容易になる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズで構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の平凹レンズで第１群４１を構成してもよい。また、平凹レンズの代わりに、第１の実施形態で説明した両凹レンズ（図２参照）を用いてもよい。
【０１０５】
また、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズのみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第１群４１がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。さらに、本実施形態では、第２群２０を可変焦点凸レンズ２１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第２群２０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。
【０１０６】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、第２群２０を可変焦点レンズ２１で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、第２群２０が従来のズームレンズと同様に、複数の固定焦点レンズから構成されていてもよい。この場合においても、第１群は可変焦点レンズで構成するので、第１群内ではレンズを移動させるスペースを設ける必要がなくなり、その分だけ、従来のズームレンズより小型化を図ることができる。
【０１０７】
＜３．第３の実施形態＞
第３の実施形態では、本発明のズームレンズを備える電子機器の一例について説明する。なお、ここでは、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に本発明のズームレンズを適用する例を説明する。
【０１０８】
図１４に、本実施形態の撮像装置の概略ブロック構成図を示す。本実施形態の撮像装置１００は、ズームレンズ１０１と、撮像素子１０２（撮像部）と、映像信号処理部１０３と、映像信号記録／再生部１０４と、内部メモリ１０５と、表示装置１０６と、制御部１０７とを備える。各部の機能及び構成は次の通りである。
【０１０９】
ズームレンズ１０１は、被写体光を取り込んで撮像素子１０２の撮像面（不図示）に結像させる。ズームレンズ１０１としては、本発明のズームレンズを用いることができ、例えば上述した第１または第２の実施形態で説明したズームレンズ等を用いることができる。
【０１１０】
撮像素子１０２は、ズームレンズ１０１により結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。そして、撮像素子１０２の出力端子は映像信号処理部１０３の入力端子に接続されており、撮像素子１０２は、生成した画像信号を映像信号処理部１０３に出力する。なお、撮像素子１０２としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）型、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型等の各種タイプのイメージセンサを適用することができる。
【０１１１】
映像信号処理部１０３は、撮像素子１０２から入力された画像信号に対して例えば補正処理、ノイズ除去処理等の所定の画像処理を施す。そして、映像信号処理部１０３の出力端子は、映像信号処理部１０３の入力端子に接続され、映像信号処理部１０３は、画像処理が施された信号を映像信号記録／再生部１０４に出力する。
【０１１２】
映像信号記録／再生部１０４は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等からなる演算回路等で構成され、映像信号処理部１０３から入力された画像信号の記録処理及び／又は再生処理の制御を行う。具体的には、映像信号記録／再生部１０４は、内部メモリ１０５に接続されており、映像信号処理部１０３から入力された画像信号を記録する場合には、その画像信号を内部メモリ１０５に出力する。また、映像信号記録／再生部１０４は、表示装置１０６に接続されており、映像信号処理部１０３から入力された画像信号を表示再生する場合には、その画像信号を表示装置１０６に出力する。
【０１１３】
内部メモリ１０５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリ、光ディスク等で構成することができる。そして、内部メモリ１０５は、映像信号記録／再生部１０４から入力された画像信号を格納する。
【０１１４】
表示装置１０６は、映像信号記録／再生部１０４から供給された画像信号を表示モニタで表示可能な形式の信号に変換して表示する。なお、表示装置１０６は、表示モニタだけでなく、表示モニタを駆動するモニタ駆動部も備える。また、表示モニタは、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等で構成することができる。
【０１１５】
制御部１０７は、撮像装置１００の各部の動作を制御する。また、制御部１０７は、例えばズームボタン等の操作により生成される操作信号（焦点距離に対応する信号）に基づいて、ズームレンズ１０１の動作、具体的には、ズームレンズ１０１内の第１群及び第２群のレンズ面（屈折面）の曲率を制御する。
【０１１６】
上述のように、本実施形態の撮像装置１００では、ズームレンズ１０１として、例えば上記第１及び第２の実施形態で説明した本発明のズームレンズ等を用いるので、より小型で且つより高倍率ズームの機能を備えた撮像装置１００を提供することができる。
【０１１７】
＜４．第４の実施形態＞
上記第３の実施形態では、本発明のズームレンズを適用する電子機器として、撮像装置を例に挙げ説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明のズームレンズは、撮影機能（カメラモジュール）を有する例えば、携帯通信端末装置、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の情報端末装置にも適用可能である。
【０１１８】
第４の実施形態では、カメラモジュールを有する携帯通信端末装置に、本発明のズームレンズを適用した例を説明する。なお、ここでいう携帯通信端末装置は、いわゆる携帯電話と称されるものであり、無線電話用の基地局と無線通信を行う端末装置である。
【０１１９】
［携帯通信端末装置の構成］
図１５に、本実施形態の携帯通信端末装置の概略ブロック構成図を示す。携帯通信端末装置２００は、制御部２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、アンテナ２０４と、通信制御部２０５と、表示制御部２０６と、表示部２０７とを備える。また、携帯通信端末装置２００は、カメラモジュール２０８と、カメラ制御部２０９（制御部）とを備える。
【０１２０】
また、携帯通信端末装置２００は、通話時の音声データをデジタルアナログ変換する音声処理部２１１と、通話時の音声を出力するためのスピーカ２１２と、通話時の音声を吸音するためのマイクロフォン２１３とを備える。さらに、携帯通信端末装置２００は、メモリカードインターフェース２１４と、メモリカード２１５と、操作部２１６と、赤外線インターフェース２１７と、赤外線通信部２１８とを備える。そして、上述した各部は、図１５に示すように、信号バス２１０を介して電気的に直接的または間接的に接続される。各部の機能及び構成は次の通りである。
【０１２１】
制御部２０１は、例えばＣＰＵ等の演算制御装置からなり、携帯通信端末装置２００全体の動作を制御する。具体的には、制御部２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されている制御プログラムをＲＡＭ２０３に展開し、信号バス２１０を介して携帯通信端末装置２００全体の動作を制御する。
【０１２２】
通信制御部２０５は、アンテナ２０４を介して携帯電話基地局（不図示）との間で送信信号の送信及び受信信号の受信を行う。なお、通信制御部２０５では携帯電話基地局とやり取りする電波の変調及び復調も行う。具体的には、通信制御部２０５は、音声通話モードにおいては、受信した音声情報に対して所定の処理を施し、その処理後の信号を音声処理部２１１を介してスピーカ２１２に出力する。また、通信制御部２０５は、マイクロフォン２１３が集音した音声を音声処理部２１１を介して取得し、その取得した情報に対して所定の処理を施した後、その処理後の信号をアンテナ２０４を介して送信する。
【０１２３】
表示制御部２０６は、信号バス２１０を介して供給された画像信号を、表示部２０７で表示可能な形式の信号に変換し、その変換した信号を表示部２０７に出力する。また、表示部２０７は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等で構成することができ、表示制御部２０６から供給された信号を画像として表示画面上に表示する。
【０１２４】
カメラモジュール２０８は、被写体光を取り込んで結像させ、その結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。そして、カメラモジュール２０８は、その画像信号をカメラ制御部２０９に出力する。また、カメラモジュール２０８は、ズームレンズ２０８ａと、撮像素子２０８ｂ（制御部）とを備える。
【０１２５】
ズームレンズ２０８ａは、被写体光を取り込んで撮像素子２０８ｂの撮像面（不図示）に結像させる。ズームレンズ２０８ａとしては、本発明のズームレンズを用いることができ、例えば上述した第１または第２の実施形態で説明したズームレンズ等を用いることができる。
【０１２６】
また、撮像素子２０８ｂは、ズームレンズ２０８ａにより結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。なお、撮像素子２０８ｂとしては、例えば、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型等の各種タイプのイメージセンサを適用することができる。
【０１２７】
メモリカード２１５は、例えば半導体メモリ等で構成することができる。そして、メモリカード２１５は、カメラモジュール２０８で撮影した静止画、動画等の情報や、音声通話時の音声情報等をメモリカードインターフェース２１４を介して取得し格納する。
【０１２８】
操作部２１６は、ジョグダイアルやキーパッドなどから構成される。操作部２１６では、電話番号やメール文などの入力操作、各種モードの設定操作などの入力操作信号を入力することができる。また、カメラモジュール２０８での撮影操作及びモード設定操作もこの操作部２１６で行う。
【０１２９】
赤外線通信部２１８は、図示しないが、赤外線発光素子と赤外線受光素子とを備え、外部の赤外線通信可能な情報機器、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等との間で情報の送受信を行うことができる。より具体的には、赤外線通信部２１８は、メモリカード２１５等に記憶された画像情報及び音声情報等を、赤外線インターフェース２１７を介して取得し、外部情報機器に送信する。また、赤外線通信部２１８は、外部情報機器から送信された情報を受信し、その受信信号を赤外線インターフェース２１７を介してメモリカード２１５等に出力する。
【０１３０】
なお、図１５には示していないが、携帯通信端末装置２００は電源部を備えており、電源部から各部に電力が供給される。
【０１３１】
［画像情報の記録及び再生動作］
ここで、本実施形態の携帯通信端末装置２００におけるカメラモジュール２０８で撮影した画像信号の記録処理及び再生処理の動作を簡単に説明する。
【０１３２】
まず、カメラ制御部２０９は、カメラモジュール２０８を駆動制御して、静止画または動画等の画像の撮影を行う。カメラ制御部２０９は、取得した画像情報に対して、例えばＪＰＥＧ方式、ＭＰＥＧ方式等の圧縮技術を利用した圧縮加工等の処理を行う。そして、カメラ制御部２０９は、圧縮加工された画像情報を信号バス２１０に出力する。
【０１３３】
次いで、ＲＡＭ２０３は、信号バス２１０を介して、画像情報を取得し、その情報を一時保存する。この際、ＲＡＭ２０３は、撮影と同時にマイクロフォン２１３を通じて収録された音声情報を画像情報と共に取得し、一時的に保存してもよい。
【０１３４】
また、画像情報及び／又は音声情報の取得時に、制御部２０１は、必要に応じてそれらの情報を、メモリカードインターフェース２１４を介してメモリカード２１５に保存してもよい。さらに、この際、制御部２０１は、必要に応じて、画像情報を表示制御部２０６を介して表示部２０７に表示し、音声情報を音声処理部２１１を介してスピーカ２１２に出力してもよい。
【０１３５】
また、制御部２０１は、取得した画像情報や音声情報を、必要に応じて、赤外線通信部２１８を介して赤外線通信可能な外部機器に送信してもよい。
【０１３６】
なお、ＲＡＭ２０３やメモリカード２１５に保存されている画像情報を読み出して、その情報を表示部２０７に表示する際には、カメラ制御部２０９が、ＲＡＭ２０３やメモリカード２１５に保存されているデータを一旦読み出して、データのデコードや解凍を行う。そして、カメラ制御部２０９は、処理後の画像データを信号バス２１０を介して表示制御部２０６に供給する。
【０１３７】
上述のように、本実施形態の携帯通信端末装置２００では、例えば上記第１または第２の実施形態等で説明した本発明のズームレンズ１０１を含むカメラモジュール２０８を備える。それゆえ、本実施形態では、より小型で、より高倍率ズームの機能を備えた携帯通信端末装置２００を提供することができる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、カメラモジュール２０８と、カメラ制御部２０９とを別体とした例を説明しているが、本発明はこれに限定されず、カメラモジュール２０８がカメラ制御部２０９を含んでいてもよい。さらに、制御部２０１において、上述したカメラ制御部２０９の制御と同様の制御を行う場合には、カメラ制御部２０９を設けない構成にしてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１，４０，１０１，２０８ａ…ズームレンズ、２…像面、１０，４１…第１群、１１…可変焦点凹レンズ（両凹レンズ）、１１ａ，１１ｂ，２１ａ，４２ａ，４３ａ…屈折面、１２，１３，４６…透明膜、１４…保持部材、１５，４７…液状媒体、２０…第２群、２１…可変焦点凸レンズ、４２，４３…可変焦点凹レンズ（平凹レンズ）、４５…容器本体、１００…撮像装置、１０２，２０８ｂ…撮像素子、１０７，２０１…制御部、２００…携帯通信端末装置、２０８…カメラモジュール、２０９…カメラ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ、カメラモジュール及び電子機器に関し、より詳細には、液状媒体を用いた可変焦点レンズを有するズームレンズ、並びに、それを備えるカメラモジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、焦点距離を変倍することのできるズームレンズを搭載しているものが多い。
【０００３】
従来のズームレンズでは、ガラスや樹脂等で形成された複数の固定焦点レンズをズームレンズ内で光軸方向に沿って移動させることにより、焦点距離の変倍を行う。それゆえ、従来のズームレンズでは、レンズを移動させるスペース、レンズを駆動するモータ等の駆動部、レンズを移動させるためのカム機構部等が必要となり、ズームレンズの小型化が困難であるという問題がある。また、従来のズームレンズは、モバイル製品等で要求される落下衝撃耐性の観点においても不利である。
【０００４】
このような問題を解決するため、従来、可変焦点レンズを用いたズームレンズが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズを用いてズームレンズを構成する技術が提案されている。なお、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズでは、屈折率の異なる２種類の液体の界面の曲率を電界により変化させて焦点距離を変化させる。
【０００５】
また、従来、液体レンズとしては、レンズ内部に封入した１種類の液体に圧力を印加することによりレンズ表面の形状を変化させて焦点距離を調整する液体レンズ（以下、一液性の液体レンズという）も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８１５０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】F.C.Wippermann et al.：“Bifocal liquid lens zoom objective for mobile phone applications”，Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging，SPIE Vol.6501，650109，2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記非特許文献１で提案されている二液性の液体レンズを用いたズームレンズでは、ガラスや樹脂等からなる固体レンズを用いた従来のズームレンズの上記問題を解決することができるが、次のような問題がある。
【０００９】
非特許文献１に記載の液体レンズでは、異なる２種類の液体の屈折率の差を用いて屈折パワー（屈折力）を得る。しかしながら、いまのところ、異なる２種類の液体の組み合わせ、すなわち、屈折率の差（約０．２程度）には制限があり、得られる屈折パワーにも限界がある。それゆえ、非特許文献１に記載の液体レンズを用いたズームレンズでは、２種類の液体の屈折率差を変えて大きなズーム倍率（例えば、３倍以上等）を得ることは困難である。
【００１０】
ただし、非特許文献１に記載の二液性の液体レンズを用いたズームレンズでは、レンズの全長やレンズ径を大きくすることにより大きなズーム倍率を得ることが可能である。しかしながら、この場合には、ズームレンズの小型化が困難となる。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液体レンズを用いたズームレンズにおいて、小型化を図り且つより大きなズーム倍率を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明のズームレンズは、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを備える構成とする。そして、第１レンズ群は、少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し、且つ、負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含む構成とする。
【００１３】
なお、本明細書でいう「液状媒体」とは、液体だけでなく、例えばゲル状等の流動性を有する媒体を含む意味である。また、本明細書でいう、「負の屈折力」を与える屈折面とは、凹面だけでなく平坦面（焦点距離（曲率半径）が無限大）も含む意味である。
【００１４】
また、本発明のカメラモジュールは、上記本発明のズームレンズと、ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部とを備える構成とする。
【００１５】
さらに、本発明の電子機器は、上記本発明のズームレンズと、ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、ズームレンズを駆動制御する制御部とを備える構成とする。
【００１６】
上述のように、本発明では、第１レンズ群に、一液性の負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを用いる。それゆえ、第１の可変焦点レンズにおける屈折面は、実質、空気と液体との境界面となるので、その屈折面での屈折率差は、上記非特許文献１に記載された二液性の液体レンズに比べて大きくなる。さらに、本発明では、第１レンズ群は、負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する。それゆえ、本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内でより大きな屈折パワーを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内でより大きな屈折パワーを得ることができるので、より大きなズーム倍率を得ることができる。また、本発明のズームレンズでは、第１レンズ群内の第１の可変焦点レンズを移動させることなく焦点距離を調整することができるので、ズームレンズの小型化を図ることができる。すなわち、本発明によれば、より小型で且つより大きなズーム倍率を得ることができるズームレンズ、並びに、それを備えたカメラモジュール及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の可変焦点レンズの概略断面構成図である。
【図３】第１の実施形態のズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図４】第１の実施形態のズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図５】２群系ズームレンズの概略構成図である。
【図６】２群系ズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図７】２群系ズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図８】本発明のズームレンズにおけるズーム全長と、第１群の曲率半径との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの概略構成図である。
【図１０】第２の実施形態の可変焦点レンズの概略断面構成図である。
【図１１】第２の実施形態の第１群の概略構成図である。
【図１２】第２の実施形態のズームレンズの広角端における動作の様子を示す図である。
【図１３】第２の実施形態のズームレンズの望遠端における動作の様子を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の概略ブロック構成図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る携帯通信端末装置の概略ブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態に係るズームレンズ、及び、それを備える電子機器の具体例を、図面を参照しながら以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：２つの可変面を有する可変焦点レンズを用いるズームレンズの構成例
２．第２の実施形態：１つの可変面を有する可変焦点レンズを複数用いるズームレンズの構成例
３．第３の実施形態：本発明のズームレンズを備える電子機器の構成例
４．第４の実施形態：本発明のズームレンズを備える電子機器の別の構成例
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
［ズームレンズの構成］
図１に、本発明の第１の実施形態に係るズームレンズの概略構成を示す。本実施形態のズームレンズ１は、主に、可変焦点凹レンズ１１で構成される第１群１０（第１レンズ群）と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０（第２レンズ群）とを備える。そして、第１群１０及び第２群２０は、光軸ＡＸに沿って同軸上に配置され、第２群２０は、第１群１０の像面２側（物体側とは反対側）に配置される。
【００２１】
なお、図１に示す例では、第１群１０の可変焦点凹レンズ１１と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとし、ズームレンズ１の光学系の全長をｌ＝ｂ＋ｄとする。また、図１に示す例では、第１群１０の可変焦点凹レンズ１１の焦点距離をｆ１（負の値）とし、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００２２】
また、図１に示す例では、第１群１０を可変焦点凹レンズ１１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第１群１０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。また、図１に示す例では、第２群２０を可変焦点凸レンズ２１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第２群２０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。
【００２３】
可変焦点凹レンズ１１（第１の可変焦点レンズ）は、負の屈折力を有する一液性の液体レンズであり、レンズ内部の液状媒体に加える圧力に応じて、両方の表面（屈折面）１１ａ及び１１ｂの曲率が変化する。
【００２４】
図２に、可変焦点凹レンズ１１の概略断面構成図を示す。可変焦点凹レンズ１１は、主に、一対の透明膜１２及び１３と、一対の透明膜１２及び１３の外端部を保持する保持部材１４と、一対の透明膜１２及び１３並びに保持部材１４により画成されたレンズ内部の収容室に封入された液状媒体１５とで構成される。そして、一方の透明膜１２が像面２と対向するように、可変焦点凹レンズ１１がズームレンズ１内に配置される。
【００２５】
図２は、ズームレンズ１の広角端における可変焦点凹レンズ１１の状態を示しており、広角端では、可変焦点凹レンズ１１の両方の屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は凹状となる。それゆえ、以下では、本実施形態の可変焦点凹レンズ１１を両凹レンズ１１という。
【００２６】
また、本実施形態では、ズームレンズ１の広角端において、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径が最小となるように構成される。一方、望遠端では、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径が無限大、すなわち、両屈折面が平坦面になるように構成される。
【００２７】
透明膜１２（光透過性部材）は、その屈折面１１ａにおいて所望の変位量が得られる材料であり、且つ、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する材料であれば任意の材料を用いることができる。例えば、透明薄膜や、エラストマーなどの弾性膜等で透明膜１２を構成することができる。また、例えばガラス等からなる薄板で透明膜１２を構成してもよい。一方、透明膜１３は、透明膜１２と同様に構成することができる。なお、透明膜１２及び１３は同じ材料で形成してもよいし、例えば用途等に応じて互いに異なる材料で形成してもよい。
【００２８】
保持部材１４は、例えば、光学ガラス、ポリカーボネート等の光透過性材料で形成することができる。なお、保持部材１４を光透過性材料で形成する場合、保持部材１４の形成材料としては、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の材料を用いることが好ましい。ただし、本実施形態では、両凹レンズ１１を通過する光の有効径は通常、両凹レンズ１１の径より小さいので、保持部材１４を光透過性を有しない材料で形成してもよい。また、保持部材１４の形状は、例えば用途等に応じて任意の形状にすることができる。
【００２９】
液状媒体１５は、１種類の透明液体または例えばゲル状等の流動性を有する透明媒体等で構成される。より具体的には、液状媒体１５は、例えばシリコーンオイル等の光透過性を有する液体を用いることができる。なお、液状媒体１５は、両凹レンズ１１を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の液状媒体であれば任意の媒体を用いることができ、例えば用途、必要とする屈折率差等を考慮して適宜選択することができる。
【００３０】
本実施形態の両凹レンズ１１では、液状媒体１５に加わる圧力が変化すると、透明膜１２及び１３に加わる液状媒体１５からの押圧力が変化し、透明膜１２及び１３の表面形状、すなわち、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状が変化する。なお、本実施形態では、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状を凹状から平坦の範囲で変化させる（図２中の黒太矢印）。また、本実施形態では、液状媒体１５に加わる圧力を、ズームレンズ１の焦点距離に応じて変化させる。すなわち、本実施形態では、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率（焦点距離ｆ１）を、ズームレンズ１の焦点距離に対応して変化させる。
【００３１】
なお、液状媒体１５に圧力を加える手法としては、保持部材１４に例えば圧電素子等により圧力を加えて保持部材１４の形状を変形させる手法や、レンズ内部の液状媒体１５の充填量を変化させる手法等を用いることができる。
【００３２】
第２群２０を構成する可変焦点凸レンズ２１は、第１群１０から出射された光を像面２に集光するレンズであり、正の屈折力を有する。本実施形態では、可変焦点凸レンズ２１として、ズームレンズ１の焦点距離に対応して像面２側の屈折面２１ａの曲率が変化する凸レンズを用いる。そのような可変焦点凸レンズ２１としては、例えば、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズや一液性の液体レンズ等を用いることができる。なお、本発明はこれに限定されず可変焦点凸レンズ２１として液晶レンズを用いてもよい。この場合、液晶レンズ内の液晶に印加する電圧をズームレンズ１の焦点距離に応じて適宜調整することにより屈折率を変化させ、可変焦点凸レンズ２１の焦点距離ｆ２を調整することができる。
【００３３】
上述のように、本実施形態のズームレンズ１では、物体側（像面側とは反対側）に位置する第１群１０の両凹レンズ１１を、一液性の液体レンズで構成する。この場合、両凹レンズ１１では、実質、空気と液状媒体１５との境界面が屈折面となるので、エレクトロウェッティング現象を利用した二液性の可変焦点レンズ等に比べて、屈折面における屈折率差を大きくすることができる。さらに、本実施形態では、第１群１０を両凹レンズ１１で構成するので、第１群１０内に負の屈折力を有する屈折面を２面設けることができる。それゆえ、本実施形態では、第１群１０でより大きな屈折パワーを得ることができ、より大きなズーム倍率を有するズームレンズ１を提供することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、第１群１０及び第２群２０とも可変焦点レンズ（両凹レンズ１１及び可変焦点凸レンズ２１）で構成するので、それらの可変焦点レンズをズームレンズ１内で固定した状態（移動させることなく）で焦点距離を変化させることができる。それゆえ、本実施形態では、ズームレンズ１をより小型化することができる。さらに、本実施形態のズームレンズ１では、第１群１０を一液性の両凹レンズ１１で構成することにより、ズームレンズ１の光学系の全長（光路長）をより縮小することが可能になる。このことについては、後で詳述する。
【００３５】
［ズームレンズの動作］
次に、本実施形態のズームレンズ１の動作を、図３及び４を参照しながら簡単に説明する。なお、図３は、ズームレンズ１の広角端における動作状態を示す図であり、図４は、ズームレンズ１の望遠端における動作状態を示す図である。
【００３６】
ズームレンズ１の広角端では、図３に示すように、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径は最小となり、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は凹状となる。この場合、両凹レンズ１１は、入射光の径を広げるように入射光を屈折させる。なお、この際、両屈折面１１ａ及び１１ｂ（透明膜１２及び１３）の形状は同時に変形する。
【００３７】
一方、ズームレンズ１の望遠端では、図４に示すように、両凹レンズ１１の両屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径は無限大となり、両屈折面１１ａ及び１１ｂの形状は平坦となる。この場合、両凹レンズ１１の両表面１１ａ及び１１ｂでは光の屈折が起こらず、両凹レンズ１１に入射された光は、その径を変えることなく両凹レンズ１１を通過する。
【００３８】
なお、本実施形態では、ズームレンズ１の焦点距離の変化に応じて、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率も適宜変化させる。具体的には、図３及び４に示すように、ズームレンズ１の焦点距離が長くなれば、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率半径が大きくなるように調整する。
【００３９】
本実施形態のズームレンズ１では、上述のようにして、第１群１０の両凹レンズ１１及び第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の各屈折面の形状（曲率）が、ズームレンズ１の焦点距離に応じて変化する。
【００４０】
［光学系の全長と両凹レンズの曲率との関係］
次に、本実施形態のズームレンズ１における光学系の全長と、第１群１０を構成する両凹レンズ１１の屈折面１１ａ及び１１ｂの曲率半径との関係を説明する。
【００４１】
なお、ここでは、本実施形態のズームレンズ１における光学系の全長と両凹レンズ１１の曲率との関係を説明する前に、まず、最もシンプルな２群系ズームレンズにおける光学系の全長と、第１群の曲率半径との関係を求める。図５に、その２群系ズームレンズの概略構成を示す。ただし、図５において、第１の実施形態（図１）と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
【００４２】
図５に示す２群系ズームレンズ３０は、主に、可変焦点凹レンズ３２で構成される第１群３１と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０とを備える。２群系ズームレンズ３０では、可変焦点凹レンズ３２を第１の実施形態と同様に一液性の液体レンズで構成し、像面２側の表面（屈折面）３２ａの曲率のみを焦点距離に応じて変化させる。それゆえ、以下では、図５に示す可変焦点凹レンズ３２を平凹レンズ３２という。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
また、２群系ズームレンズ３０では、第１の実施形態（図１）と同様に、第１群３１の平凹レンズ３２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとする。さらに、２群系ズームレンズ３０では、平凹レンズ３２の焦点距離をｆ１（負の値）とし、可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００４４】
また、図６及び７に、２群系ズームレンズ３０の動作例を示す。２群系ズームレンズ３０の広角端では、図６に示すように、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径（焦点距離ｆ１ｗ）は最小となり、屈折面３２ａの形状は凹状となる。この場合、平凹レンズ３２は、入射光の径を広げるように入射光を屈折させる。
【００４５】
一方、２群系ズームレンズ３０の望遠端では、図７に示すように、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径（焦点距離ｆ２ｗ）は無限大となり、屈折面３２ａの形状は平坦となる。この場合、平凹レンズ３２の屈折面３２ａでは光の屈折が起こらず、平凹レンズ３２に入射された光は、その径を変えることなく平凹レンズ３２を通過する。
【００４６】
上述のような構成及び動作を行う２群系ズームレンズ３０において、２群系ズームレンズ３０全体の広角端における焦点距離ｆｗと、望遠端における焦点距離ｆｔとの関係は下記式で表される。なお、下記式中のｆ２ｔは、望遠端における第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離である（図７参照）。また、下記式中のβはズーム倍率である。
【００４７】
【数１】
【００４８】
また、２群系ズームレンズ３０の光学系の全長ｌは下記式で表される。
【００４９】
【数２】
【００５０】
上記式１及び２から、第１群３１の平凹レンズ３２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔ｄは、下記式で表される。
【００５１】
【数３】
【００５２】
上記式３を用いると、広角端における平凹レンズ３２の焦点距離ｆ１ｗ（図６参照）は、下記式で表される。
【００５３】
【数４】
【００５４】
そして、上記式４を用いて広角端における平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１を求めると下記式のようになる。なお、下記式中のΔｎ１は、平凹レンズ３２内部に封入された液状媒体と、空気との屈折率差である。
【００５５】
【数５】
【００５６】
また、第２群２０の可変焦点凸レンズ（絞り）２１の有効半径ｈｓは下記式で表される。なお、下記式中のＦｎは最大絞り時のＦ値である。
【００５７】
【数６】
【００５８】
上記式６を用いると、望遠端における平凹レンズ３２の有効半径ｈ１ｔは、下記式で表される。なお、下記式中のｈｉは、像面２における像高（対角イメージサイズの１／２）である（図７参照）。
【００５９】
【数７】
【００６０】
ここで、２群系ズームレンズ３０の第１群３１の平凹レンズ３２の広角端における曲率半径ｒ１と、平凹レンズ３２の望遠端における有効半径ｈ１ｔとの比εを下記式で定義する。
【００６１】
【数８】
【００６２】
そして、上記式１〜７を用いて、図５に示す２群系ズームレンズ３０における、レンズ系の全長ｌと、上記式８で定義される比εとの関係式を求めると、下記式のようになる。
【００６３】
【数９】
【００６４】
図８に、上記式９で表されるレンズ系の全長ｌ（以下、ズーム全長という）と、比εとの関係をより具体的に示す。図８に示す特性では、横軸に比εを示し、縦軸にズーム全長ｌを示す。図８中の破線で示した特性２５が、図５に示す２群系ズームレンズ３０のズーム全長ｌと、比εとの関係を示す特性である。
【００６５】
なお、図８に示す計算例では、ズーム倍率βを３倍とし、２群系ズームレンズ３０全体の広角端の焦点距離ｆｗを５ｍｍとし、像面２における像高ｈｉを２．２５ｍｍとし、Ｆ値Ｆｎを４とした。また、図８に示す計算例では、平凹レンズ３２の屈折面３２ａにおける屈折率差Δｎ１を０．６とした。
【００６６】
図８から明らかなように、図５に示す２群系ズームレンズ３０では、比ε（平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１）が大きくなるとズーム全長ｌが増大する。このことから、２群系ズームレンズ３０においてズーム全長ｌを短くするためには、広角端における平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１（比ε）をより小さくする必要がある。
【００６７】
次に、本実施形態のズームレンズ１におけるズーム全長ｌと、比ε（両凹レンズ１１の曲率半径）との関係を求める。
【００６８】
本実施形態のように第１群１０に両凹レンズ１１を設け、両凹レンズ１１の厚さを十分薄くした場合、その動作は、図５に示す２群系ズームレンズ３０において、平凹レンズ３２の屈折面３２ａの曲率半径ｒ１をｒ１／２に置き換えた場合の動作と同様になる。
【００６９】
それゆえ、上記式９において曲率半径ｒ１をｒ１／２に置き換えて、本実施形態のズームレンズ１におけるズーム全長ｌと、比εとの関係を算出すると、その特性は、図８中の実線で示す特性２６になる。なお、図８に示す特性２６を算出条件は、上述した図５に示す２群系ズームレンズ３０における算出条件と同様である。すなわち、ズーム倍率β＝３倍、ズームレンズ１全体の広角端の焦点距離ｆｗ＝５ｍｍ、像面２における像高ｈｉ＝２．２５ｍｍ、Ｆ値Ｆｎ＝４、そして、両凹レンズ１１の屈折面１１ａ及び１１ｂにおける屈折率差Δｎ１＝０．６とした場合の算出結果である。
【００７０】
ここで、図８中に示す本実施形態の特性２６と、図５に示す２群系ズームレンズ３０の特性２５とを比較する。
【００７１】
上述のように、２群系ズームレンズ３０では、例えば、比ε＝１付近となるように、平凹レンズ３２の曲率半径ｒ１を小さくすることにより、ズーム全長ｌを小さくすることができる。比ε＝１は、平凹レンズ３２の最小の曲率半径ｒ１と、平凹レンズ３２の有効半径ｈ１ｔとが等しい場合を示しており、この場合、平凹レンズ３２の広角端における屈折面の形状は球面となる。しかしながら、ズームレンズの実際の設計においては、球面収差等の制約があるので、比ε＝１付近の曲率半径ｒ１を有する平凹レンズ３２を用いてズームレンズを設計することは難しい。また、ズームレンズの実際の設計においては、レンズ製造やコーティング工程の観点から曲率半径が大きい方が有利である。
【００７２】
それに対して、本実施形態のズームレンズ１では、図８に示すように、図５に示す２群系ズームレンズ３０に比べて、比εの比較的大きな領域においてもズーム全長ｌを十分に小さくすることができる。具体的には、例えば、比εが約１．５以上の領域では、本実施形態のズームレンズ１のズーム全長ｌを、図５に示す２群系ズームレンズ３０のそれの約１／２以下にすることができる。
【００７３】
すなわち、本実施形態では、ズームレンズ１の光学系の全長をより縮小することができ、且つ、広角端において曲率半径の大きな凹レンズを第１群１０に用いることができる。それゆえ、本実施形態では、ズームレンズ１の小型化を図ることができるとともに、上述したズームレンズの設計時の問題を解決することができ、設計がより容易になる。
【００７４】
＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、ズームレンズ１内の第１群１０において、焦点距離に応じて曲率が変化する屈折面を２面設けるために、両凹レンズ１１を用いる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示す２群系ズームレンズ３０で用いた平凹レンズ３２を複数用いて、それらのレンズを光軸上に重ねて配置してもよい。第２の実施形態では、そのような構成の一例を説明する。
【００７５】
［ズームレンズの構成］
図９に、本発明の第２の実施形態に係るズームレンズの概略構成を示す。なお、図９において、第１の実施形態（図１）と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
【００７６】
本実施形態のズームレンズ４０は、主に、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３で構成される第１群４１（第１レンズ群）と、可変焦点凸レンズ２１で構成される第２群２０（第２レンズ群）とを備える。そして、第１群４１及び第２群２０は、光軸ＡＸに沿って同軸上に配置され、第２群２０は第１群４１の像面２側（物体側とは反対側）に配置される。
【００７７】
なお、図９に示す例では、第１群４１の物体側の可変焦点凹レンズ４２と第２群２０の可変焦点凸レンズ２１との間隔をｄとし、可変焦点凸レンズ２１と像面２との間の距離をｂとする。また、図９に示す例では、ズームレンズ４０の光学系の全長をｌ＝ｂ＋ｄとする。さらに、図９に示す例では、第１群４１の物体側の可変焦点凹レンズ４２の焦点距離をｆ１（負の値）とし、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の焦点距離をｆ２（正の値）とする。
【００７８】
本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１の構成を変えたこと以外は、第１の実施形態と同様の構成である。それゆえ、ここでは、第１群４１の構成についてのみ説明する。
【００７９】
第１群４１を構成する２つの可変焦点凹レンズ４２（第１の可変焦点レンズ）及び４３は、ともに、負の屈折力を有する一液性の液体レンズであり、レンズ内部の液状媒体に加える圧力に応じて、レンズ面（屈折面）４２ａ及び４３ａの曲率がそれぞれ変化する。
【００８０】
図１０に、第１群４１を構成する可変焦点凹レンズ４２の概略断面構成図を示す。なお、本実施形態では、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３は同じ構成とする。ただし、本発明はこれに限定されず、２つの可変焦点凹レンズ４２及び４３が互いに異なる構成であってもよい。
【００８１】
可変焦点凹レンズ４２は、主に、容器本体４５（光透過性部材）と、透明膜４６（光透過性部材）と、容器本体４５及び透明膜４６により画成されたレンズ内部の収容室に封入された液状媒体４７とで構成される。
【００８２】
図１０は、ズームレンズ４０の広角端における可変焦点凹レンズ４２の状態を示しており、広角端では、可変焦点凹レンズ４２の透明膜４６側の屈折面４２ａの形状は凹状となる。それゆえ、以下では、本実施形態の可変焦点凹レンズ４２を平凹レンズ４２という。
【００８３】
また、本実施形態では、ズームレンズ４０の広角端において、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率半径が最小となるように構成される。一方、望遠端では、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率半径が無限大、すなわち、屈折面４２ａが平坦になるように構成される。
【００８４】
容器本体４５は、例えば、光学ガラス、ポリカーボネート等の光透過性材料で形成される。なお、容器本体４５の形成材料としては、平凹レンズ４２を通過する光の波長帯域に対して所望の透過率を有する任意の材料を用いることができる。また、容器本体４５の形状は、例えば用途等に応じて任意の形状にすることができる。
【００８５】
透明膜４６は、第１の実施形態の透明膜１２及び１３（図２参照）と同様の材料で形成することができる。また、液状媒体４７もまた、第１の実施形態の液状媒体１５と同様の液状材料で構成することができる。
【００８６】
本実施形態の平凹レンズ４２では、液状媒体４７に加わる圧力が変化すると、透明膜４６に加わる液状媒体４７からの押圧力が変化し、透明膜４６の表面形状、すなわち、平凹レンズ４２の像面２側の屈折面４２ａの形状が変化する。なお、本実施形態では、屈折面４２ａの形状を凹状から平坦の範囲で変化させる（図１０中の黒太矢印）。また、本実施形態では、液状媒体４７に加わる圧力を、ズームレンズ４０の焦点距離に応じて変化させる。すなわち、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、平凹レンズ４２の屈折面４２ａの曲率は、ズームレンズ４０の焦点距離に対応して変化する。
【００８７】
なお、液状媒体４７に圧力を加える手法としては、第１の実施形態と同様に、容器本体４５に例えば圧電素子等により圧力を加えて容器本体４５の形状を変形させる手法や、レンズ内部の液状媒体４７の充填量を変化させる手法等を用いることができる。
【００８８】
また、図１１に、第１群４１の概略構成を示す。第１群４１は、２つの平凹レンズ４２及び４３で構成され、物体側（像面２側とは反対側）からこの順で配置される。また、２つの平凹レンズ４２及び４３は、光軸ＡＸに沿って同軸上に近接して配置される。
【００８９】
また、２つの平凹レンズ４２及び４３は、各レンズの透明膜側の表面（屈折面）が像面２と対向するように配置される。ただし、本発明はこれに限定されず、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面が物体側と対向するように、２つの平凹レンズ４２及び４３を配置してもよい。また、２つの平凹レンズ４２及び４３の構成（形状、寸法、曲率半径等）、両者間の距離Ｄ等は、例えば用途等に応じて適宜設定できる。
【００９０】
上述のように、本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１を構成する２つの平凹レンズ４２及び４３を、一液性の液体レンズで構成する。この場合、各平凹レンズでは、実質、空気と液状媒体４７との境界面が屈折面となるので、エレクトロウェッティング現象を利用した二液性の可変焦点レンズ等に比べて、屈折面における屈折率差を大きくすることができる。さらに、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズ４２及び４３で構成することにより、第１群４１内に、負の屈折力を有する屈折面を２面設けることができる。それゆえ、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１群４１でより大きな屈折パワーを得ることができ、より大きなズーム倍率を有するズームレンズ４０を提供することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、第１群４１及び第２群２０とも可変焦点レンズで構成するので、それらの可変焦点レンズをズームレンズ４０内で固定した状態で焦点距離を変化させることができる。それゆえ、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ズームレンズ４０をより小型化することができる。さらに、本実施形態のズームレンズ４０では、第１群４１を一液性の２つの平凹レンズ４２及び４３で構成することにより、ズームレンズ４０の光学系の全長をより縮小することが可能になる。このことについては、後で詳述する。
【００９２】
［ズームレンズの動作］
次に、本実施形態のズームレンズ４０の動作を、図１２及び１３を参照しながら簡単に説明する。なお、図１２は、ズームレンズ４０の広角端における動作状態を示す図であり、図１３は、ズームレンズ４０の望遠端における動作状態を示す図である。
【００９３】
ズームレンズ４０の広角端では、図１２に示すように、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの曲率半径はともに最小となり、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状はともに凹状となる。この際、第１群４１全体の焦点距離ｆも最小となる。この場合、第１群４１は、入射光の径を広げるように、入射光を屈折させる。なお、この際、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状制御は同時に行う。ただし、この２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状制御を行う駆動源は共通であっても良いし、互いに別の駆動源を設けてもよい。
【００９４】
一方、ズームレンズ４０の望遠端では、図１３に示すように、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの曲率半径（焦点距離）は無限大となり、２つの平凹レンズ４２及び４３の屈折面４２ａ及び４３ａの形状は平坦となる。この場合、第１群４１内で光の屈折は起こらず、第１群４１に入射された光は、その径を変えることなく第１群４１を通過する。
【００９５】
また、本実施形態では、ズームレンズ４０の焦点距離の変化に応じて、可変焦点凸レンズ２１の像面２側の屈折面２１ａの曲率も適宜変化させる。具体的には、図１２及び１３に示すように、ズームレンズ４０の焦点距離が長くなれば、可変焦点凸レンズ２１の屈折面２１ａの曲率半径が大きくなるように調整する。
【００９６】
本実施形態のズームレンズ４０では、上述のようにして、第１群４１の２つの平凹レンズ４２及び４３、並びに、第２群２０の可変焦点凸レンズ２１の各屈折面の形状が、ズームレンズ４０の焦点距離の変化に応じて変化する。
【００９７】
［光学系の全長と両凹レンズの曲率との関係］
次に、本実施形態のズームレンズ４０における光学系の全長と、第１群４１の曲率半径との関係を説明する。
【００９８】
ここで、本実施形態のズームレンズ４０において、広角端における第１群４１全体の焦点距離をｆ１ｗとし、２つの平凹レンズ４２及び４３の焦点距離をそれぞれｆ１１（＝ｆ１）及びｆ１２とする。広角端における第１群４１全体の焦点距離をｆ１ｗと、２つの平凹レンズ４２及び４３の焦点距離ｆ１１及びｆ１２との関係は、下記式で表される。
【００９９】
【数１０】
【０１００】
ここで、本実施形態のズームレンズ４０において、図９に示すレンズ系の幾何条件以外に、次のような構成条件を満たす場合を考える。まず、２つの平凹レンズ４２及び４３の厚さをできるだけ薄くし且つ近接して配置する。この場合、２つの平凹レンズ４２及び４３間の距離Ｄに対して、Ｄ≒０という構成条件が近似的に成立する。
【０１０１】
さらに、ここではズームレンズ４０の広角端における平凹レンズ４２の焦点距離ｆ１１と、平凹レンズ４３の焦点距離ｆ１２とが同じになるように構成する（構成条件ｆ１１＝ｆ１２）。なお、２つの平凹レンズ４２及び４３において、上記以外の形状及び寸法に関しては、例えば用途等に応じて適宜設定できる。
【０１０２】
上記２つの構成条件を上記式１０に適用すると、広角端における第１群４１全体の焦点距離ｆ１ｗ＝ｆ１１／２＝ｆ１２／２となる。この場合、２つの平凹レンズ４２及び４３から構成される第１群４１の動作は、第１の実施形態で説明したような両凹レンズ１１で構成した第１群１０の動作と同様になる。
【０１０３】
それゆえ、本実施形態のズームレンズ４０において、上記構成条件を満たすように、第１群４１を構成すれば、その動作は、第１の実施形態のズームレンズ１と同様になる。したがって、この場合、本実施形態のズームレンズ４０におけるズーム全長ｌと、比εとの関係を示す特性もまた、図８中の実線で示す特性２６となる。それゆえ、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ズームレンズ４０の小型化を図ることができるとともに、ズームレンズ４０の設計がより容易になる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズで構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の平凹レンズで第１群４１を構成してもよい。また、平凹レンズの代わりに、第１の実施形態で説明した両凹レンズ（図２参照）を用いてもよい。
【０１０５】
また、本実施形態では、第１群４１を２つの平凹レンズのみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第１群４１がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。さらに、本実施形態では、第２群２０を可変焦点凸レンズ２１のみで構成する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、第２群２０がさらに例えば固体レンズ、液体レンズ等を備える構成にしてもよい。
【０１０６】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、第２群２０を可変焦点レンズ２１で構成する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、第２群２０が従来のズームレンズと同様に、複数の固定焦点レンズから構成されていてもよい。この場合においても、第１群は可変焦点レンズで構成するので、第１群内ではレンズを移動させるスペースを設ける必要がなくなり、その分だけ、従来のズームレンズより小型化を図ることができる。
【０１０７】
＜３．第３の実施形態＞
第３の実施形態では、本発明のズームレンズを備える電子機器の一例について説明する。なお、ここでは、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に本発明のズームレンズを適用する例を説明する。
【０１０８】
図１４に、本実施形態の撮像装置の概略ブロック構成図を示す。本実施形態の撮像装置１００は、ズームレンズ１０１と、撮像素子１０２（撮像部）と、映像信号処理部１０３と、映像信号記録／再生部１０４と、内部メモリ１０５と、表示装置１０６と、制御部１０７とを備える。各部の機能及び構成は次の通りである。
【０１０９】
ズームレンズ１０１は、被写体光を取り込んで撮像素子１０２の撮像面（不図示）に結像させる。ズームレンズ１０１としては、本発明のズームレンズを用いることができ、例えば上述した第１または第２の実施形態で説明したズームレンズ等を用いることができる。
【０１１０】
撮像素子１０２は、ズームレンズ１０１により結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。そして、撮像素子１０２の出力端子は映像信号処理部１０３の入力端子に接続されており、撮像素子１０２は、生成した画像信号を映像信号処理部１０３に出力する。なお、撮像素子１０２としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）型、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型等の各種タイプのイメージセンサを適用することができる。
【０１１１】
映像信号処理部１０３は、撮像素子１０２から入力された画像信号に対して例えば補正処理、ノイズ除去処理等の所定の画像処理を施す。そして、映像信号処理部１０３の出力端子は、映像信号処理部１０３の入力端子に接続され、映像信号処理部１０３は、画像処理が施された信号を映像信号記録／再生部１０４に出力する。
【０１１２】
映像信号記録／再生部１０４は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等からなる演算回路等で構成され、映像信号処理部１０３から入力された画像信号の記録処理及び／又は再生処理の制御を行う。具体的には、映像信号記録／再生部１０４は、内部メモリ１０５に接続されており、映像信号処理部１０３から入力された画像信号を記録する場合には、その画像信号を内部メモリ１０５に出力する。また、映像信号記録／再生部１０４は、表示装置１０６に接続されており、映像信号処理部１０３から入力された画像信号を表示再生する場合には、その画像信号を表示装置１０６に出力する。
【０１１３】
内部メモリ１０５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリ、光ディスク等で構成することができる。そして、内部メモリ１０５は、映像信号記録／再生部１０４から入力された画像信号を格納する。
【０１１４】
表示装置１０６は、映像信号記録／再生部１０４から供給された画像信号を表示モニタで表示可能な形式の信号に変換して表示する。なお、表示装置１０６は、表示モニタだけでなく、表示モニタを駆動するモニタ駆動部も備える。また、表示モニタは、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等で構成することができる。
【０１１５】
制御部１０７は、撮像装置１００の各部の動作を制御する。また、制御部１０７は、例えばズームボタン等の操作により生成される操作信号（焦点距離に対応する信号）に基づいて、ズームレンズ１０１の動作、具体的には、ズームレンズ１０１内の第１群及び第２群のレンズ面（屈折面）の曲率を制御する。
【０１１６】
上述のように、本実施形態の撮像装置１００では、ズームレンズ１０１として、例えば上記第１及び第２の実施形態で説明した本発明のズームレンズ等を用いるので、より小型で且つより高倍率ズームの機能を備えた撮像装置１００を提供することができる。
【０１１７】
＜４．第４の実施形態＞
上記第３の実施形態では、本発明のズームレンズを適用する電子機器として、撮像装置を例に挙げ説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明のズームレンズは、撮影機能（カメラモジュール）を有する例えば、携帯通信端末装置、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の情報端末装置にも適用可能である。
【０１１８】
第４の実施形態では、カメラモジュールを有する携帯通信端末装置に、本発明のズームレンズを適用した例を説明する。なお、ここでいう携帯通信端末装置は、いわゆる携帯電話と称されるものであり、無線電話用の基地局と無線通信を行う端末装置である。
【０１１９】
［携帯通信端末装置の構成］
図１５に、本実施形態の携帯通信端末装置の概略ブロック構成図を示す。携帯通信端末装置２００は、制御部２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、アンテナ２０４と、通信制御部２０５と、表示制御部２０６と、表示部２０７とを備える。また、携帯通信端末装置２００は、カメラモジュール２０８と、カメラ制御部２０９（制御部）とを備える。
【０１２０】
また、携帯通信端末装置２００は、通話時の音声データをデジタルアナログ変換する音声処理部２１１と、通話時の音声を出力するためのスピーカ２１２と、通話時の音声を吸音するためのマイクロフォン２１３とを備える。さらに、携帯通信端末装置２００は、メモリカードインターフェース２１４と、メモリカード２１５と、操作部２１６と、赤外線インターフェース２１７と、赤外線通信部２１８とを備える。そして、上述した各部は、図１５に示すように、信号バス２１０を介して電気的に直接的または間接的に接続される。各部の機能及び構成は次の通りである。
【０１２１】
制御部２０１は、例えばＣＰＵ等の演算制御装置からなり、携帯通信端末装置２００全体の動作を制御する。具体的には、制御部２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されている制御プログラムをＲＡＭ２０３に展開し、信号バス２１０を介して携帯通信端末装置２００全体の動作を制御する。
【０１２２】
通信制御部２０５は、アンテナ２０４を介して携帯電話基地局（不図示）との間で送信信号の送信及び受信信号の受信を行う。なお、通信制御部２０５では携帯電話基地局とやり取りする電波の変調及び復調も行う。具体的には、通信制御部２０５は、音声通話モードにおいては、受信した音声情報に対して所定の処理を施し、その処理後の信号を音声処理部２１１を介してスピーカ２１２に出力する。また、通信制御部２０５は、マイクロフォン２１３が集音した音声を音声処理部２１１を介して取得し、その取得した情報に対して所定の処理を施した後、その処理後の信号をアンテナ２０４を介して送信する。
【０１２３】
表示制御部２０６は、信号バス２１０を介して供給された画像信号を、表示部２０７で表示可能な形式の信号に変換し、その変換した信号を表示部２０７に出力する。また、表示部２０７は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等で構成することができ、表示制御部２０６から供給された信号を画像として表示画面上に表示する。
【０１２４】
カメラモジュール２０８は、被写体光を取り込んで結像させ、その結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。そして、カメラモジュール２０８は、その画像信号をカメラ制御部２０９に出力する。また、カメラモジュール２０８は、ズームレンズ２０８ａと、撮像素子２０８ｂ（制御部）とを備える。
【０１２５】
ズームレンズ２０８ａは、被写体光を取り込んで撮像素子２０８ｂの撮像面（不図示）に結像させる。ズームレンズ２０８ａとしては、本発明のズームレンズを用いることができ、例えば上述した第１または第２の実施形態で説明したズームレンズ等を用いることができる。
【０１２６】
また、撮像素子２０８ｂは、ズームレンズ２０８ａにより結像された被写体光を光電変換して画像信号を生成する。なお、撮像素子２０８ｂとしては、例えば、ＣＣＤ型、ＣＭＯＳ型等の各種タイプのイメージセンサを適用することができる。
【０１２７】
メモリカード２１５は、例えば半導体メモリ等で構成することができる。そして、メモリカード２１５は、カメラモジュール２０８で撮影した静止画、動画等の情報や、音声通話時の音声情報等をメモリカードインターフェース２１４を介して取得し格納する。
【０１２８】
操作部２１６は、ジョグダイアルやキーパッドなどから構成される。操作部２１６では、電話番号やメール文などの入力操作、各種モードの設定操作などの入力操作信号を入力することができる。また、カメラモジュール２０８での撮影操作及びモード設定操作もこの操作部２１６で行う。
【０１２９】
赤外線通信部２１８は、図示しないが、赤外線発光素子と赤外線受光素子とを備え、外部の赤外線通信可能な情報機器、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等との間で情報の送受信を行うことができる。より具体的には、赤外線通信部２１８は、メモリカード２１５等に記憶された画像情報及び音声情報等を、赤外線インターフェース２１７を介して取得し、外部情報機器に送信する。また、赤外線通信部２１８は、外部情報機器から送信された情報を受信し、その受信信号を赤外線インターフェース２１７を介してメモリカード２１５等に出力する。
【０１３０】
なお、図１５には示していないが、携帯通信端末装置２００は電源部を備えており、電源部から各部に電力が供給される。
【０１３１】
［画像情報の記録及び再生動作］
ここで、本実施形態の携帯通信端末装置２００におけるカメラモジュール２０８で撮影した画像信号の記録処理及び再生処理の動作を簡単に説明する。
【０１３２】
まず、カメラ制御部２０９は、カメラモジュール２０８を駆動制御して、静止画または動画等の画像の撮影を行う。カメラ制御部２０９は、取得した画像情報に対して、例えばＪＰＥＧ方式、ＭＰＥＧ方式等の圧縮技術を利用した圧縮加工等の処理を行う。そして、カメラ制御部２０９は、圧縮加工された画像情報を信号バス２１０に出力する。
【０１３３】
次いで、ＲＡＭ２０３は、信号バス２１０を介して、画像情報を取得し、その情報を一時保存する。この際、ＲＡＭ２０３は、撮影と同時にマイクロフォン２１３を通じて収録された音声情報を画像情報と共に取得し、一時的に保存してもよい。
【０１３４】
また、画像情報及び／又は音声情報の取得時に、制御部２０１は、必要に応じてそれらの情報を、メモリカードインターフェース２１４を介してメモリカード２１５に保存してもよい。さらに、この際、制御部２０１は、必要に応じて、画像情報を表示制御部２０６を介して表示部２０７に表示し、音声情報を音声処理部２１１を介してスピーカ２１２に出力してもよい。
【０１３５】
また、制御部２０１は、取得した画像情報や音声情報を、必要に応じて、赤外線通信部２１８を介して赤外線通信可能な外部機器に送信してもよい。
【０１３６】
なお、ＲＡＭ２０３やメモリカード２１５に保存されている画像情報を読み出して、その情報を表示部２０７に表示する際には、カメラ制御部２０９が、ＲＡＭ２０３やメモリカード２１５に保存されているデータを一旦読み出して、データのデコードや解凍を行う。そして、カメラ制御部２０９は、処理後の画像データを信号バス２１０を介して表示制御部２０６に供給する。
【０１３７】
上述のように、本実施形態の携帯通信端末装置２００では、例えば上記第１または第２の実施形態等で説明した本発明のズームレンズ１０１を含むカメラモジュール２０８を備える。それゆえ、本実施形態では、より小型で、より高倍率ズームの機能を備えた携帯通信端末装置２００を提供することができる。
【０１３８】
なお、本実施形態では、カメラモジュール２０８と、カメラ制御部２０９とを別体とした例を説明しているが、本発明はこれに限定されず、カメラモジュール２０８がカメラ制御部２０９を含んでいてもよい。さらに、制御部２０１において、上述したカメラ制御部２０９の制御と同様の制御を行う場合には、カメラ制御部２０９を設けない構成にしてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１，４０，１０１，２０８ａ…ズームレンズ、２…像面、１０，４１…第１群、１１…可変焦点凹レンズ（両凹レンズ）、１１ａ，１１ｂ，２１ａ，４２ａ，４３ａ…屈折面、１２，１３，４６…透明膜、１４…保持部材、１５，４７…液状媒体、２０…第２群、２１…可変焦点凸レンズ、４２，４３…可変焦点凹レンズ（平凹レンズ）、４５…容器本体、１００…撮像装置、１０２，２０８ｂ…撮像素子、１０７，２０１…制御部、２００…携帯通信端末装置、２０８…カメラモジュール、２０９…カメラ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備えるズームレンズ。
【請求項２】
前記２つの光透過性部材の両方が変形可能であり、前記２つの光透過性部材の表面の曲率がともに前記焦点距離に応じて変化する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群が、前記第１の可変焦点レンズを複数有する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記変形可能な光透過性部材が、光透過性膜である
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群が、正の屈折力を有する第２の可変焦点レンズを含む
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１及び第２の可変焦点レンズが、固定されている
請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と
を備えるカメラモジュール。
【請求項８】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
前記ズームレンズを駆動制御する制御部と
を備える電子機器。
【請求項１】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備えるズームレンズ。
【請求項２】
前記２つの光透過性部材の両方が変形可能であり、前記２つの光透過性部材の表面の曲率がともに前記焦点距離に応じて変化する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群が、前記第１の可変焦点レンズを複数有する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記変形可能な光透過性部材が、光透過性膜である
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群が、正の屈折力を有する第２の可変焦点レンズを含む
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１及び第２の可変焦点レンズが、固定されている
請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と
を備えるカメラモジュール。
【請求項８】
少なくとも一方が変形可能な２つの光透過性部材及び該２つの光透過性部材の間に封入された光透過性の１種類の液状媒体を有し且つ負の屈折力を有する第１の可変焦点レンズを含み、焦点距離に応じて曲率が変化し且つ負の屈折力を与える屈折面を２面以上有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像面側に配置され、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有するズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射された被写体光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
前記ズームレンズを駆動制御する制御部と
を備える電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１３５７８（Ｐ２０１１−１３５７８Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５９３１５（Ｐ２００９−１５９３１５）
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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