光学系
【課題】アポダイゼーション効果が可変であり、諸収差を良好に補正可能な形状可変素子を有する光学系を提供する。
【解決手段】複数の光学材料からなり、界面の形状が変化する形状可変素子ＡＯ１，ＡＯ２を有する光学系であって、d線の吸収係数の差Δα(mm-1)が0.2<|Δα|<1.5を満たす2材料からなる形状可変な界面A及び満たさない2材料からなる形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な界面を有し、該界面Aの内i番目の界面Aiにおける屈折力変化量をΔφAi、該界面Bの内i番目の界面Biにおける屈折力変化量をΔφBiとしたとき、全ての該界面Aの屈折力変化量の総和をΔφA、及び全て該界面Bの屈折力変化量の総和をΔφBとすると、ΔφA×ΔφB<0を満たす。
【解決手段】複数の光学材料からなり、界面の形状が変化する形状可変素子ＡＯ１，ＡＯ２を有する光学系であって、d線の吸収係数の差Δα(mm-1)が0.2<|Δα|<1.5を満たす2材料からなる形状可変な界面A及び満たさない2材料からなる形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な界面を有し、該界面Aの内i番目の界面Aiにおける屈折力変化量をΔφAi、該界面Bの内i番目の界面Biにおける屈折力変化量をΔφBiとしたとき、全ての該界面Aの屈折力変化量の総和をΔφA、及び全て該界面Bの屈折力変化量の総和をΔφBとすると、ΔφA×ΔφB<0を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系に関し、特に異なる２つの媒質が形成する界面の形状を可変とした形状可変素子を用いることで、光学系を通過する光束の光量を制御することを可能とする撮像光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像光学系においては、合焦物体の結像性能以外にも焦点外れ像（ボケ像）の見え方も重要視される。特に望遠レンズや、マクロレンズにおいては、焦点外れ像を意図して撮影することもあり、焦点外れ像の見え方を意図した設計を行う必要性がある。
【０００３】
焦点外れ像を美しく見せるような手法として、アポダイゼーションフィルターを備えた光学系が特許文献１に開示されている。特許文献１において、アポダイゼーションフィルターは、光軸から光軸と垂直な方向に離れるに従って次第に透過光量が減少するように構成されたフィルターである。このアポダイゼーションフィルターによって、撮像光束内に強度分布を付加することができ、焦点外れ像の輪郭を美しく見せることができる。また、アポダイゼーション効果を可変にすることが出来れば、焦点外れ像の見え方を自在にコントロールすることができ、その結果、撮影における表現力が増し、好ましい。
【０００４】
アポダイゼーション効果を可変にする手法が、特許文献２に開示されている。特許文献２においては、透過率が異なり、互いに混合しない２種類の液体を略球面の界面を介して密閉空間内に配置し、かつ、印加電圧の出力を制御することにより液体界面形状を変化させ、アポダイゼーション効果を可変とした光学素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３１２０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、アポダイゼーション効果を可変にすることができない。
【０００７】
また、特許文献２においては、互いに混合せず透過率が互いに異なる２種類の液体を使用するためアポダイゼーション効果は可変であるが、２種類の液体には同じ屈折率のものが使用されている。
【０００８】
光学系中に可変アポダイゼーション素子を用いた場合、屈折率が同じ液体にて界面を形成すれば、面形状を変化させる際に収差変動が生じないので好ましい。しかし、現実には２種類の液体の屈折率を完全に合わせることは難しく、さらには、１つの波長において屈折率を近くすることができても、波長分散（アッベ数）も同時に同じとなるように調整することは、さらに困難となる。また、屈折率、またはアッベ数が異なる２種類の液体で可変アポダイゼーション素子の界面を形成した場合、アポダイゼーション効果を変化させる際に収差変動が生じ、結像性能が劣化してしまう。
【０００９】
本発明は、可変アポダイゼーション機能を持つ形状可変素子を用い、かつアポダイゼーション効果を変化させる際にも、諸収差を良好に補正可能な光学系、及びこれを用いた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】
【００１０】
本発明の第１の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系であって、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａ及び該条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、全ての該界面Ａにおける屈折力変化量の総和をΔφＡ、及び、全ての該界面Ｂにおける屈折力変化量の総和をΔφＢとすると、
ΔφＡ×ΔφＢ＜０
を満たすことを特徴とする。
【００１１】
ただし、
【数１】
ここで、ＮＡｉｆ、ＮＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、ＮＢｉｆ、ＮＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。
【００１２】
本発明の第２の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａ及び該条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａの色収差変動量の総和をΔφｃＡ、全ての該界面Ｂの色収差変動量の総和をΔφｃＢとすると、
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０
を満たすことを特徴としている。
【００１３】
ただし、
【数２】
ここで、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νＡｉｆ、νＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉの物体側の材料と像側の材料のアッベ数であり、、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νＢｉｆ、νＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉの物体側の材料と像側の材料のアッベ数である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、界面の形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができ、かつ、形状可変時にも諸収差を十分に補正する（低減する）ことが可能な光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電気駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。
【図２】弾性膜駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。
【図３】形状可変素子の界面変化を示す模式図。
【図４】光束内の透過率分布の変化を示す模式図。
【図５】本発明の実施例１である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図６】実施例１の収差図。
【図７】本発明の実施例２である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図８】実施例２の収差図。
【図９】本発明の実施例２である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１０】実施例３の収差図。
【図１１】本発明の実施例４である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１２】実施例４の収差図。
【図１３】本発明の実施例５である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１４】実施例５の収差図。
【図１５】本発明の実施例６である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１６】実施例６の収差図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、後述する本発明の実施例に共通する事項について説明する。実施例の形状可変素子は、界面の面形状を変化させてアポダイぜーション効果、及び屈折力または色収差量を変化させる。そして、この形状可変素子を構成する材料は、後述する条件を満足する。
実施例の光学系は、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ビデオカメラ、等の光学機器に最適な構成となるものである。
【００１８】
実施例の形状可変素子は、複数の光学材料から構成されており、その界面の面形状を変化させることで屈折力を変化させており、凸レンズもしくは凹レンズとして作用する。形状可変素子としては、電気駆動方式の素子によって実現することが可能である。図１に示す電気駆動方式とは、互いに混合しない２以上の液体材料からなり、電圧を印加することによって界面形状を変化させるものである。例えば、電解液としては水や、エタノール、エチレングリコール等の液体（Ｎｄ：約１．３３〜１．５程度）を任意の体積比で混合することで、ある程度任意の光学特性を持った材料を得られる。同様に、非電解液としては、シリコンオイル等の液体（Ｎｄ：約１．３７〜１．６程度）を任意の体積比で混合することで、ある程度の任意の光学特性を持った材料を得ることができる。
【００１９】
また、図２に示す界面に弾性膜を使用してアクチュエーターなどの駆動手段を設け、機構的制御を加えることでも形状可変の効果を得ることが可能である。これによれば、互いに混合する液体であっても実現が可能であり、材料の選択性が高いという利点がある。
【００２０】
次に、図１、図２に示したような形状可変素子の一方の液体に透過率が低い材料を用いた場合について考える。
【００２１】
図３に透過率が低い液体を用いた形状可変素子の模式図を示す。電解液３１と非電解液３２の間に界面を設けており、さらに電解液３１には透過率が低い材料を用いている。また、印加する電圧によって、界面の形状は図３（ａ）から図３（ｂ）のように変化する。
【００２２】
図４に、入射光束位置に対する透過率の値を模式的に示す。このとき、透過率が低い液体を作成するためには、例えば電解液の場合はカーボンブラックや酸化チタン等の材料を加えることで得られる。非電解質液において、透過率が低い液体を作成するためには、例えば油脂に溶解する染料を混合させることで得られる。該染料は、キレートアゾ顔料やニトロソ顔料等が好適である。
一般に該顔料は、色をもっていることが多いため、これらを所定比率で混合することで無彩色顔料が得られる。
【００２３】
図３に示す構成の素子の場合、電解液３１が成す液体部は一点鎖線で示す光軸から高さが高くなるほど光路長が長くなる構成となっているため、入射光束のうち光軸から高い位置を通る光線の透過率が下がる構成となっている。 このため、図３（ａ）に示すように、界面の曲率がきつい状態であるほど、焦点外れ像の輪郭が大きくボケていくように見える。
逆に図３（ｂ）のように、界面の曲率をゆるくしていくと、入射光束内の透過率分布が均一になっていき、焦点外れ像の輪郭がはっきりした像となる。
以上のように、形状可変素子の一方の材料に透過率が低い材料を用いて、界面形状を変化させることで、焦点外れ像の様子を変えられることを説明した。
【００２４】
通常の光学系においては、焦点外れ像の輪郭は比較的はっきりしているものが多い。通常の光学系に対し焦点外れ像の見え方に差をつけるためには、図３（ａ）に示すような界面の曲率がきつい状態を有する必要がある。 しかしながら、界面を成す２つの材料の屈折率やアッベ数が異なっていた場合、その強い曲率のため、非常に大きな収差が生じてしまい、他のレンズでの補正が困難となる。そのうえ界面形状を変化させると、さらに収差変動が大きく発生し、補正はより困難となる。
上記のような液体材料を用いた形状可変素子の場合、数種類の材料を混合することで、界面を成す２つの材料の光学特性をある程度調整することができるが、それ以外の比重や耐環境性等に関する物性を所望の値にすることも考えると、完全に一致させることは難しい。
【００２５】
そこで、本発明の光学系においては、まず、少なくとも１つの界面の面形状を変化させる形状可変素子を有し、該形状可変な界面Ａを成す材料ＭＡｆ、ＭＡｒのｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）を以下の条件を満たすような構成としている。
０．２＜｜Δα｜＜１．５ ・・・（１）
ここで吸収係数αとは、厚さｄ（ｍｍ）の材料に光が入射するときに、入射する光の光量をＩ０、出射する光の光量をIとしたとき、
【数３】
なる式を満たすものとする。
【００２６】
上記（１）式を満たす材料を用いることで、界面Ａの界面形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができる。（１）式の下限の条件が満たされないと、十分なアポダイゼーション効果を得るためには界面の曲率をかなりきつくしなければならず、界面における収差の発生が大きくなってしまうため好ましくない。（１）式の上限の条件がみたされないと、光束内の平均透過率が下がってしまい、かつ、製造誤差や界面形状変化誤差による透過率の敏感度が高くなり、所望の透過率分布を得にくくなってしまうため、好ましくない。
（１）式はさらに望ましくは、以下の範囲とするのがよい。
０．２５＜｜Δα｜＜１．０ ・・・（１ａ）
【００２７】
また、本発明の光学系は、上記のアポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面Ａ以外に、（１）式の条件を満足しない１つ以上の形状可変な界面Ｂを有する。さらに、アポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面Ａにおける屈折力変化量の総和ΔφＡ、界面Ｂにおける屈折力変化量の総和ΔφＢは、下記の条件式を満足する。
ΔφＡ×ΔφＢ＜０ ・・・（２）
【００２８】
なお、界面ｉ（ｉ＝Ａ，Ｂ）における屈折力変化量Δφｉは、界面ｉを形成する材料のｄ線における屈折率を物体側からそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒ、界面ｉの曲率変化量をΔＲとしたとき、以下の式であらわされる。
Δφｉ＝（Ｎｉｒ−Ｎｉｆ）×ΔＲ・・・（ｂ）
但し、ΔＲ＝１／ｒｉａ−１／ｒｉｂ ・・・（ｃ）
ここで、
ｒｉａは、界面ｉの曲率が最も小さい値をとるときの曲率半径、
ｒｉｂは、界面ｉの曲率が最も大きい値をとるときの曲率半径
である。式（２）中のΔφＡ、ΔφＢに対しては、具体的には、形状可変な界面Ａの内、ｉ番目の形状可変な界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉとし、形状可変な界面Ｂの内、ｉ番目の形状可変な界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、
【数４】
と表せる。なお、界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、及び、界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉは、以下のように表せる。
【００２９】
【数５】
ここで、
ＮＡｉｆ：形状可変な界面Ａｉを形成する物体側の材料のｄ線における屈折率、
ＮＡｉｒ：形状可変な界面Ａｉを形成する像側の材料のｄ線における屈折率、
ｒＡｉａ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＡｉｂ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
ＮＢｉｆ：形状可変な界面Ｂｉを形成する物体側の材料のｄ線における屈折率、
ＮＢｉｒ：形状可変な界面Ｂｉを形成する像側の材料のｄ線における屈折率、
ｒＢｉａ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＢｉｂ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。
【００３０】
（２）式は、界面Ａの形状変化の際に生じる屈折力変動を、他の形状可変な界面Ｂで打ち消す事を意味する。
形状可変な界面を変化させてアポダイゼーション効果を変化させる際に、光学系全体のパワーが変化してしまうと、焦点距離が変わり物像倍率が変わってしまうため好ましくない。
【００３１】
さらには、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔｆ、光学系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満たすことで、物像倍率を大きく変えることなくアポダイゼーション効果を変えることができるため、より好ましい。
−０．０５＜Δｆ／ｆ＜０．０５ ・・・（３）
ただし、焦点距離ｆは無限遠物体合焦時の値であり、界面の形状変化によって焦点距離が変化する場合は、界面の曲率が最も大きい値をとるときの焦点距離の値を示す。
さらに、形状可変な界面ｉを形成している、物体側の材料Ｍｉｆと像側の材料Ｍｉｒの、ｄ線における屈折率をそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒとし、かつ界面ｉが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔＰｉとしたとき、以下の条件式を満たす構成としている。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．１ ・・・（４）
ただし、ΔＰｉ＝（１／Ｎｉｒ−１／Ｎｉｆ）×ΔＲ・・・（ｄ）
【００３２】
（４）式の上限の条件が満たされないと、界面形状変更時に生じる像面湾曲変化が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。さらに望ましくは以下の範囲とするとよい。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．０８ ・・・（４ａ）
また、形状可変な界面Ａを形成する材料の、ｄ線における屈折率をそれぞれＮＡｆ、ＮＡｒとしたとき、以下の条件を満たす構成としている。
０．０００５＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．２ ・・・（５）
（５）式の上限の条件が満たされないと、界面Ａの形状変形の際に生じる収差が増大し、他の形状可変な界面で補正がしきれなくなる。また、下限の条件が満たされないと、材料選択の自由度が無くなり、材料作製の難易度が上がってしまう。
（５）式は好ましくは以下の範囲とするのがよい。
０．００１＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．１ ・・・（５ａ）
【００３３】
また、形状可変な界面Ａを形成する２つの材料の、ｄ線における屈折率が実質的に同じである場合にも、下記の（６）式の条件を満たす形状可変な界面Ｂを少なくとも１つ以上有する構成とすることで、界面の形状変化の際に生じる色収差変動を抑えた構成とすることができる。
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０ ・・・（６）
【００３４】
ここで、ΔφｃＡ、ΔφｃＢは、それぞれ形状可変な界面Ａと形状可変な界面Ｂの色収差変動量であり、
【数６】
で与えられる。また、形状可変な界面Ａと形状可変な界面Ｂのいずれか又は双方が複数含まれている場合は、界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、界面Ｂiの界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａiの色収差変動量の総和ΔφｃＡ、全ての界面Ｂｉの色収差変動量の総和ΔφｃＢは、
【数７】
で与えられる。ただし、
ｒＡｉａ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＡｉｂ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νＡｉｆ：形状可変な界面Ａｉの物体側の材料のアッベ数、
νＡｉｒ：形状可変な界面Ａｉの像側の材料のアッベ数、
ｒＢｉａ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＢｉｂ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νＢｉｆ：形状可変な界面Ｂｉの物体側の材料のアッベ数、
νＢｉｒ：形状可変な界面Ｂｉの像側の材料のアッベ数、
である。
【００３５】
このとき、波長λの光線に関する屈折率をｎλとする時、フラウンフォーファー線であるｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）およびＣ線（６５６．３ｎｍ）に関する屈折率はそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣで表される。ｄ線に関するアッベ数νｄはそれぞれ以下で表される。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【００３６】
さらに、形状可変な界面ｉにおける色収差変動量Δφｃｉの全ての界面ｉに対する総和をΔφＣとしたとき、総和ΔφＣが下記の条件を満たすと、より色収差変動を抑えた光学系を得ることが出来る。
−０．０５＜ΔφＣ×ｆ＜０．０５ ・・・（７）
【００３７】
ただし、
【数８】
である。ここで、
νｉｆ：形状可変な界面ｉを形成する物体側の材料のｄ線におけるアッベ数、
νｉｒ：形状可変な界面ｉを形成する像側の材料のｄ線におけるアッベ数、
ｒｉａ：界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒｉｂ：界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。
【００３８】
このとき、形状可変な界面Ａを成す材料のアッベ数をそれぞれνＡｆ、νＡｒとしたとき、以下の条件を満たすことで、界面形状を変化させた場合にも色収差変動が少ない構成とすることができる。
０．１＜｜νＡｆ−νＡｒ｜＜３０ ・・・（８）
また、可変アポダイゼーション効果を持つ形状可変な界面Ａは、絞り近傍にあることが好ましい。
【００３９】
界面Ａを絞り位置から離していくと、軸上光束と軸外光束が界面Ａに入射する位置が異なってくる。そのため、焦点外れ像の画角によってアポダイゼーション効果が異なってあらわれてしまうこととなる。
具体的には、無限物体合焦時における形状可変な界面Ａと絞り位置の間隔をＬＡ、光学全長をＬとした時、以下の条件式を満たす構成とすることで、全画角において同様のアポダイゼーション効果を得ることができる。
０．０１＜ＬＡ／Ｌ＜０．１５ ・・・（９）
ただし、（９）式の値が界面形状変化によって変わる際は、ＬＡ、及びＬは界面Ａの曲率の絶対値が最も大きい時の値のことをしめす。
【００４０】
上記式（６）において、界面Ａと界面Ｂの色収差変動量の符号が逆であることが望ましいことを述べた。これを軸上色収差と倍率色収差に当てはめて考える。
軸上色収差に関しては、収差量が軸上光高さの二乗に比例するため、絞りの前後に関わらず、式（６）に示したように、界面形状変化時の色収差変動量の符号が逆とならないと、軸上色収差が補正できない。
しかし、倍率色収差に関しては、収差量が軸外光束高さに比例するため、絞りの前後にそれぞれ形状可変な界面がある場合、それぞれの収差量をキャンセルすることができず、逆に収差量が増大してしまうことになる。
【００４１】
そのため上記形状可変な界面Ａとは異なる形状可変な界面のうち、少なくとも一つ以上を絞りに対して、界面Ａと同じ側に配置することで、軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正することができる。
また、上記形状可変な界面Ａの界面形状を変化させる際に、同時に少なくとも一つ以上の群間隔を移動させることで収差補正の自由度が増し、諸収差を良好に補正することが容易となる。
【００４２】
以下、上述した形状可変素子を用いた光学系の具体的な実施例について説明する。
各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）、右方が像側（後方）である。
レンズ群とは、ズーミングもしくはフォーカシングによって変化する光軸方向のレンズ間隔によって分けられる部分とする。また、光学防振のために、光軸と垂直方向に稼動させるブロックについてもレンズ群としてもよい。
レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズの順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面であり、撮像装置における固体撮像素子の撮像面や銀塩フィルムカメラのフィルム面に相当する感光面が配置される。
【００４３】
ＡＯｊ（ｊ＝１、２、３…）は形状可変素子を表す。各実施例の光学系は、形状可変素子を少なくとも１つ含む。
収差図において、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線およびＦ線に関する収差であることを示す。ΔＭおよびΔＳはそれぞれメリディオナル像面およびサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。
【実施例１】
【００４４】
図５（ａ）、（ｂ）は実施例１（数値実施例１）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００４５】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．４）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせている。
【００４６】
図５（ａ）において、形状可変素子ＡＯ１の曲率が最も大きい状態となっている。このとき、レンズ部Ｌ１ｆを通る光線は、光束の光軸からの高さが高くなるにつれて透過率が低くなる構成となり、焦点外れ像の輪郭をぼやかすことができる。 図５（ｂ）は、形状可変素子ＡＯ１の曲率が最も小さい状態を示している。このとき、レンズ部Ｌ１ｆを通る光線は、光束内の透過率分布が均一に近くなり、焦点外れ像の輪郭を図５（ａ）の状態に比べてはっきりと写すことができる。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００４７】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図６（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例２】
【００４８】
図７（ａ）、（ｂ）は実施例２（数値実施例２）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００４９】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．５１）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
【００５０】
さらに、形状可変素子ＡＯ１とＡＯ２は、共にｄ線における屈折率を実質的に同一としてアッベ数のみ異なる構成としている。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる色収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００５１】
図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例２の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図８（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例３】
【００５２】
図９（ａ）、（ｂ）は、実施例３（数値実施例例３）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００５３】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．６７）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
【００５４】
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例３の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１０（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例４】
【００５５】
図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例４（数値実施例例４）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００５６】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．４９）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
【００５７】
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
さらに、実施例４においては、至近物体撮影時にも、形状可変素子ＡＯ２の曲率も変えられる構成としている。その結果、物体距離変化による収差変動をより抑えることができ、無限遠物体から至近物体までの収差が良好に補正された光学系を得ている。
【００５８】
図１２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例４の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１２（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例５】
【００５９】
図１３（ａ）、（ｂ）は示す実施例５（数値実施例例５）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２、及び形状可変素子ＡＯ３を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００６０】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．３７）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
また、形状可変素子ＡＯ３は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ３ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ３ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ３ｆとＬ３ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
【００６１】
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に、形状可変素子ＡＯ２の曲率と形状可変素子ＡＯ３の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００６２】
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例５の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１４（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例６】
【００６３】
図１５（ａ）、（ｂ）は実施例６（数値実施例６）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１（開口絞りＳＰを含む）、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１８０ｍｍＦ３．５の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から物体距離結像倍率−０．１１倍までの近接撮影を可能にしている。
【００６４】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．５０）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００６５】
図１６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例６の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１６（ｃ）は、至近物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【００６６】
以下、各実施例（数値例）の具体的な数値データを示す。各実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。Ｒｉはｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径であり、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔である。距離の単位はミリメートルとして表記している。
【００６７】
Ｎｄｉ，νｄｉはそれぞれ、ｄ線に対するｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を表す。
なお、各数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味する。
Ｆｎｏは有効Ｆナンバー、ωは半画角で単位は度である。
又前述の条件式（１）〜（９）と数値実施例との関係を表７に示す。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
【表７】
【００７５】
【表８】
【００７６】
【表９】
【００７７】
【表１０】
【００７８】
【表１１】
【００７９】
【表１２】
【００８０】
【表１３】
【００８１】
上記した実施例１乃至４、６においては、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５ （１）
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａと、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂとを１面ずつ有する光学系を例示して説明した。上記した実施例５においては、（１）式を満たす形状可変な界面Ａを１面有し、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂを２面有する光学系を例示して説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されることはない。（１）式を満たす形状可変な界面Ａ、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂのいずれか又は双方が複数であっても本発明の効果を得ることができる。その場合には、屈折力変化量ΔφＡについては個々の界面Ａｉに対する屈折力変化量ΔφＡｉの和で、屈折力変化量ΔφＢについては個々の界面Ｂｉに対する屈折力変化量ΔφＢｉの和に対して、式（２）を適用すればよい。また、色収差変動量ΔφｃＡについては個々の界面Ａｉに対する色収差変動量ΔφｃＡｉの和で、色収差変動量ΔφｃＢについては個々の界面Ｂｉに対する色収差変動量ΔφｃＢｉの和に対して、式（６）を適用すればよい。
【００８２】
また、実施例１乃至６においては、１つの形状可変素子は、１つの形状可変な界面を有する例を例示したが本発明はこれに限定されることはない。１つの形状可変素子に、２以上の形状可変な界面を有するよう場合でも、それぞれの形状可変な界面について、（１）式を満たす界面Ａであるのか、見たさない界面Ｂであるかを判断して本発明を適用することによって、本発明の効果を享受できる。
【００８３】
また、上記の実施例１乃至６の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含みレンズ装置によって撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置とを含む撮像装置を構成することによって、本発明のアポダイゼーション効果を実現しつつ諸収差を良好に補正した撮像装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００８４】
ＡＯ１ 形状可変素子
ＡＯ２ 形状可変素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系に関し、特に異なる２つの媒質が形成する界面の形状を可変とした形状可変素子を用いることで、光学系を通過する光束の光量を制御することを可能とする撮像光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像光学系においては、合焦物体の結像性能以外にも焦点外れ像（ボケ像）の見え方も重要視される。特に望遠レンズや、マクロレンズにおいては、焦点外れ像を意図して撮影することもあり、焦点外れ像の見え方を意図した設計を行う必要性がある。
【０００３】
焦点外れ像を美しく見せるような手法として、アポダイゼーションフィルターを備えた光学系が特許文献１に開示されている。特許文献１において、アポダイゼーションフィルターは、光軸から光軸と垂直な方向に離れるに従って次第に透過光量が減少するように構成されたフィルターである。このアポダイゼーションフィルターによって、撮像光束内に強度分布を付加することができ、焦点外れ像の輪郭を美しく見せることができる。また、アポダイゼーション効果を可変にすることが出来れば、焦点外れ像の見え方を自在にコントロールすることができ、その結果、撮影における表現力が増し、好ましい。
【０００４】
アポダイゼーション効果を可変にする手法が、特許文献２に開示されている。特許文献２においては、透過率が異なり、互いに混合しない２種類の液体を略球面の界面を介して密閉空間内に配置し、かつ、印加電圧の出力を制御することにより液体界面形状を変化させ、アポダイゼーション効果を可変とした光学素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３１２０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、アポダイゼーション効果を可変にすることができない。
【０００７】
また、特許文献２においては、互いに混合せず透過率が互いに異なる２種類の液体を使用するためアポダイゼーション効果は可変であるが、２種類の液体には同じ屈折率のものが使用されている。
【０００８】
光学系中に可変アポダイゼーション素子を用いた場合、屈折率が同じ液体にて界面を形成すれば、面形状を変化させる際に収差変動が生じないので好ましい。しかし、現実には２種類の液体の屈折率を完全に合わせることは難しく、さらには、１つの波長において屈折率を近くすることができても、波長分散（アッベ数）も同時に同じとなるように調整することは、さらに困難となる。また、屈折率、またはアッベ数が異なる２種類の液体で可変アポダイゼーション素子の界面を形成した場合、アポダイゼーション効果を変化させる際に収差変動が生じ、結像性能が劣化してしまう。
【０００９】
本発明は、可変アポダイゼーション機能を持つ形状可変素子を用い、かつアポダイゼーション効果を変化させる際にも、諸収差を良好に補正可能な光学系、及びこれを用いた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】
【００１０】
本発明の第１の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系であって、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａ及び該条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、全ての該界面Ａにおける屈折力変化量の総和をΔφＡ、及び、全ての該界面Ｂにおける屈折力変化量の総和をΔφＢとすると、
ΔφＡ×ΔφＢ＜０
を満たすことを特徴とする。
【００１１】
ただし、
【数１】
ここで、ＮＡｉｆ、ＮＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、ＮＢｉｆ、ＮＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。
【００１２】
本発明の第２の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａ及び該条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａの色収差変動量の総和をΔφｃＡ、全ての該界面Ｂの色収差変動量の総和をΔφｃＢとすると、
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０
を満たすことを特徴としている。
【００１３】
ただし、
【数２】
ここで、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νＡｉｆ、νＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉの物体側の材料と像側の材料のアッベ数であり、、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νＢｉｆ、νＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉの物体側の材料と像側の材料のアッベ数である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、界面の形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができ、かつ、形状可変時にも諸収差を十分に補正する（低減する）ことが可能な光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電気駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。
【図２】弾性膜駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。
【図３】形状可変素子の界面変化を示す模式図。
【図４】光束内の透過率分布の変化を示す模式図。
【図５】本発明の実施例１である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図６】実施例１の収差図。
【図７】本発明の実施例２である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図８】実施例２の収差図。
【図９】本発明の実施例２である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１０】実施例３の収差図。
【図１１】本発明の実施例４である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１２】実施例４の収差図。
【図１３】本発明の実施例５である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１４】実施例５の収差図。
【図１５】本発明の実施例６である形状可変素子を用いた光学系の断面図。
【図１６】実施例６の収差図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、後述する本発明の実施例に共通する事項について説明する。実施例の形状可変素子は、界面の面形状を変化させてアポダイぜーション効果、及び屈折力または色収差量を変化させる。そして、この形状可変素子を構成する材料は、後述する条件を満足する。
実施例の光学系は、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ビデオカメラ、等の光学機器に最適な構成となるものである。
【００１８】
実施例の形状可変素子は、複数の光学材料から構成されており、その界面の面形状を変化させることで屈折力を変化させており、凸レンズもしくは凹レンズとして作用する。形状可変素子としては、電気駆動方式の素子によって実現することが可能である。図１に示す電気駆動方式とは、互いに混合しない２以上の液体材料からなり、電圧を印加することによって界面形状を変化させるものである。例えば、電解液としては水や、エタノール、エチレングリコール等の液体（Ｎｄ：約１．３３〜１．５程度）を任意の体積比で混合することで、ある程度任意の光学特性を持った材料を得られる。同様に、非電解液としては、シリコンオイル等の液体（Ｎｄ：約１．３７〜１．６程度）を任意の体積比で混合することで、ある程度の任意の光学特性を持った材料を得ることができる。
【００１９】
また、図２に示す界面に弾性膜を使用してアクチュエーターなどの駆動手段を設け、機構的制御を加えることでも形状可変の効果を得ることが可能である。これによれば、互いに混合する液体であっても実現が可能であり、材料の選択性が高いという利点がある。
【００２０】
次に、図１、図２に示したような形状可変素子の一方の液体に透過率が低い材料を用いた場合について考える。
【００２１】
図３に透過率が低い液体を用いた形状可変素子の模式図を示す。電解液３１と非電解液３２の間に界面を設けており、さらに電解液３１には透過率が低い材料を用いている。また、印加する電圧によって、界面の形状は図３（ａ）から図３（ｂ）のように変化する。
【００２２】
図４に、入射光束位置に対する透過率の値を模式的に示す。このとき、透過率が低い液体を作成するためには、例えば電解液の場合はカーボンブラックや酸化チタン等の材料を加えることで得られる。非電解質液において、透過率が低い液体を作成するためには、例えば油脂に溶解する染料を混合させることで得られる。該染料は、キレートアゾ顔料やニトロソ顔料等が好適である。
一般に該顔料は、色をもっていることが多いため、これらを所定比率で混合することで無彩色顔料が得られる。
【００２３】
図３に示す構成の素子の場合、電解液３１が成す液体部は一点鎖線で示す光軸から高さが高くなるほど光路長が長くなる構成となっているため、入射光束のうち光軸から高い位置を通る光線の透過率が下がる構成となっている。 このため、図３（ａ）に示すように、界面の曲率がきつい状態であるほど、焦点外れ像の輪郭が大きくボケていくように見える。
逆に図３（ｂ）のように、界面の曲率をゆるくしていくと、入射光束内の透過率分布が均一になっていき、焦点外れ像の輪郭がはっきりした像となる。
以上のように、形状可変素子の一方の材料に透過率が低い材料を用いて、界面形状を変化させることで、焦点外れ像の様子を変えられることを説明した。
【００２４】
通常の光学系においては、焦点外れ像の輪郭は比較的はっきりしているものが多い。通常の光学系に対し焦点外れ像の見え方に差をつけるためには、図３（ａ）に示すような界面の曲率がきつい状態を有する必要がある。 しかしながら、界面を成す２つの材料の屈折率やアッベ数が異なっていた場合、その強い曲率のため、非常に大きな収差が生じてしまい、他のレンズでの補正が困難となる。そのうえ界面形状を変化させると、さらに収差変動が大きく発生し、補正はより困難となる。
上記のような液体材料を用いた形状可変素子の場合、数種類の材料を混合することで、界面を成す２つの材料の光学特性をある程度調整することができるが、それ以外の比重や耐環境性等に関する物性を所望の値にすることも考えると、完全に一致させることは難しい。
【００２５】
そこで、本発明の光学系においては、まず、少なくとも１つの界面の面形状を変化させる形状可変素子を有し、該形状可変な界面Ａを成す材料ＭＡｆ、ＭＡｒのｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）を以下の条件を満たすような構成としている。
０．２＜｜Δα｜＜１．５ ・・・（１）
ここで吸収係数αとは、厚さｄ（ｍｍ）の材料に光が入射するときに、入射する光の光量をＩ０、出射する光の光量をIとしたとき、
【数３】
なる式を満たすものとする。
【００２６】
上記（１）式を満たす材料を用いることで、界面Ａの界面形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができる。（１）式の下限の条件が満たされないと、十分なアポダイゼーション効果を得るためには界面の曲率をかなりきつくしなければならず、界面における収差の発生が大きくなってしまうため好ましくない。（１）式の上限の条件がみたされないと、光束内の平均透過率が下がってしまい、かつ、製造誤差や界面形状変化誤差による透過率の敏感度が高くなり、所望の透過率分布を得にくくなってしまうため、好ましくない。
（１）式はさらに望ましくは、以下の範囲とするのがよい。
０．２５＜｜Δα｜＜１．０ ・・・（１ａ）
【００２７】
また、本発明の光学系は、上記のアポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面Ａ以外に、（１）式の条件を満足しない１つ以上の形状可変な界面Ｂを有する。さらに、アポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面Ａにおける屈折力変化量の総和ΔφＡ、界面Ｂにおける屈折力変化量の総和ΔφＢは、下記の条件式を満足する。
ΔφＡ×ΔφＢ＜０ ・・・（２）
【００２８】
なお、界面ｉ（ｉ＝Ａ，Ｂ）における屈折力変化量Δφｉは、界面ｉを形成する材料のｄ線における屈折率を物体側からそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒ、界面ｉの曲率変化量をΔＲとしたとき、以下の式であらわされる。
Δφｉ＝（Ｎｉｒ−Ｎｉｆ）×ΔＲ・・・（ｂ）
但し、ΔＲ＝１／ｒｉａ−１／ｒｉｂ ・・・（ｃ）
ここで、
ｒｉａは、界面ｉの曲率が最も小さい値をとるときの曲率半径、
ｒｉｂは、界面ｉの曲率が最も大きい値をとるときの曲率半径
である。式（２）中のΔφＡ、ΔφＢに対しては、具体的には、形状可変な界面Ａの内、ｉ番目の形状可変な界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉとし、形状可変な界面Ｂの内、ｉ番目の形状可変な界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、
【数４】
と表せる。なお、界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、及び、界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉは、以下のように表せる。
【００２９】
【数５】
ここで、
ＮＡｉｆ：形状可変な界面Ａｉを形成する物体側の材料のｄ線における屈折率、
ＮＡｉｒ：形状可変な界面Ａｉを形成する像側の材料のｄ線における屈折率、
ｒＡｉａ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＡｉｂ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
ＮＢｉｆ：形状可変な界面Ｂｉを形成する物体側の材料のｄ線における屈折率、
ＮＢｉｒ：形状可変な界面Ｂｉを形成する像側の材料のｄ線における屈折率、
ｒＢｉａ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＢｉｂ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。
【００３０】
（２）式は、界面Ａの形状変化の際に生じる屈折力変動を、他の形状可変な界面Ｂで打ち消す事を意味する。
形状可変な界面を変化させてアポダイゼーション効果を変化させる際に、光学系全体のパワーが変化してしまうと、焦点距離が変わり物像倍率が変わってしまうため好ましくない。
【００３１】
さらには、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔｆ、光学系の焦点距離をｆとしたとき、以下の条件式を満たすことで、物像倍率を大きく変えることなくアポダイゼーション効果を変えることができるため、より好ましい。
−０．０５＜Δｆ／ｆ＜０．０５ ・・・（３）
ただし、焦点距離ｆは無限遠物体合焦時の値であり、界面の形状変化によって焦点距離が変化する場合は、界面の曲率が最も大きい値をとるときの焦点距離の値を示す。
さらに、形状可変な界面ｉを形成している、物体側の材料Ｍｉｆと像側の材料Ｍｉｒの、ｄ線における屈折率をそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒとし、かつ界面ｉが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔＰｉとしたとき、以下の条件式を満たす構成としている。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．１ ・・・（４）
ただし、ΔＰｉ＝（１／Ｎｉｒ−１／Ｎｉｆ）×ΔＲ・・・（ｄ）
【００３２】
（４）式の上限の条件が満たされないと、界面形状変更時に生じる像面湾曲変化が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。さらに望ましくは以下の範囲とするとよい。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．０８ ・・・（４ａ）
また、形状可変な界面Ａを形成する材料の、ｄ線における屈折率をそれぞれＮＡｆ、ＮＡｒとしたとき、以下の条件を満たす構成としている。
０．０００５＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．２ ・・・（５）
（５）式の上限の条件が満たされないと、界面Ａの形状変形の際に生じる収差が増大し、他の形状可変な界面で補正がしきれなくなる。また、下限の条件が満たされないと、材料選択の自由度が無くなり、材料作製の難易度が上がってしまう。
（５）式は好ましくは以下の範囲とするのがよい。
０．００１＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．１ ・・・（５ａ）
【００３３】
また、形状可変な界面Ａを形成する２つの材料の、ｄ線における屈折率が実質的に同じである場合にも、下記の（６）式の条件を満たす形状可変な界面Ｂを少なくとも１つ以上有する構成とすることで、界面の形状変化の際に生じる色収差変動を抑えた構成とすることができる。
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０ ・・・（６）
【００３４】
ここで、ΔφｃＡ、ΔφｃＢは、それぞれ形状可変な界面Ａと形状可変な界面Ｂの色収差変動量であり、
【数６】
で与えられる。また、形状可変な界面Ａと形状可変な界面Ｂのいずれか又は双方が複数含まれている場合は、界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、界面Ｂiの界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａiの色収差変動量の総和ΔφｃＡ、全ての界面Ｂｉの色収差変動量の総和ΔφｃＢは、
【数７】
で与えられる。ただし、
ｒＡｉａ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＡｉｂ：形状可変な界面Ａｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νＡｉｆ：形状可変な界面Ａｉの物体側の材料のアッベ数、
νＡｉｒ：形状可変な界面Ａｉの像側の材料のアッベ数、
ｒＢｉａ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒＢｉｂ：形状可変な界面Ｂｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νＢｉｆ：形状可変な界面Ｂｉの物体側の材料のアッベ数、
νＢｉｒ：形状可変な界面Ｂｉの像側の材料のアッベ数、
である。
【００３５】
このとき、波長λの光線に関する屈折率をｎλとする時、フラウンフォーファー線であるｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）およびＣ線（６５６．３ｎｍ）に関する屈折率はそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣで表される。ｄ線に関するアッベ数νｄはそれぞれ以下で表される。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
【００３６】
さらに、形状可変な界面ｉにおける色収差変動量Δφｃｉの全ての界面ｉに対する総和をΔφＣとしたとき、総和ΔφＣが下記の条件を満たすと、より色収差変動を抑えた光学系を得ることが出来る。
−０．０５＜ΔφＣ×ｆ＜０．０５ ・・・（７）
【００３７】
ただし、
【数８】
である。ここで、
νｉｆ：形状可変な界面ｉを形成する物体側の材料のｄ線におけるアッベ数、
νｉｒ：形状可変な界面ｉを形成する像側の材料のｄ線におけるアッベ数、
ｒｉａ：界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、
ｒｉｂ：界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。
【００３８】
このとき、形状可変な界面Ａを成す材料のアッベ数をそれぞれνＡｆ、νＡｒとしたとき、以下の条件を満たすことで、界面形状を変化させた場合にも色収差変動が少ない構成とすることができる。
０．１＜｜νＡｆ−νＡｒ｜＜３０ ・・・（８）
また、可変アポダイゼーション効果を持つ形状可変な界面Ａは、絞り近傍にあることが好ましい。
【００３９】
界面Ａを絞り位置から離していくと、軸上光束と軸外光束が界面Ａに入射する位置が異なってくる。そのため、焦点外れ像の画角によってアポダイゼーション効果が異なってあらわれてしまうこととなる。
具体的には、無限物体合焦時における形状可変な界面Ａと絞り位置の間隔をＬＡ、光学全長をＬとした時、以下の条件式を満たす構成とすることで、全画角において同様のアポダイゼーション効果を得ることができる。
０．０１＜ＬＡ／Ｌ＜０．１５ ・・・（９）
ただし、（９）式の値が界面形状変化によって変わる際は、ＬＡ、及びＬは界面Ａの曲率の絶対値が最も大きい時の値のことをしめす。
【００４０】
上記式（６）において、界面Ａと界面Ｂの色収差変動量の符号が逆であることが望ましいことを述べた。これを軸上色収差と倍率色収差に当てはめて考える。
軸上色収差に関しては、収差量が軸上光高さの二乗に比例するため、絞りの前後に関わらず、式（６）に示したように、界面形状変化時の色収差変動量の符号が逆とならないと、軸上色収差が補正できない。
しかし、倍率色収差に関しては、収差量が軸外光束高さに比例するため、絞りの前後にそれぞれ形状可変な界面がある場合、それぞれの収差量をキャンセルすることができず、逆に収差量が増大してしまうことになる。
【００４１】
そのため上記形状可変な界面Ａとは異なる形状可変な界面のうち、少なくとも一つ以上を絞りに対して、界面Ａと同じ側に配置することで、軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正することができる。
また、上記形状可変な界面Ａの界面形状を変化させる際に、同時に少なくとも一つ以上の群間隔を移動させることで収差補正の自由度が増し、諸収差を良好に補正することが容易となる。
【００４２】
以下、上述した形状可変素子を用いた光学系の具体的な実施例について説明する。
各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）、右方が像側（後方）である。
レンズ群とは、ズーミングもしくはフォーカシングによって変化する光軸方向のレンズ間隔によって分けられる部分とする。また、光学防振のために、光軸と垂直方向に稼動させるブロックについてもレンズ群としてもよい。
レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズの順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面であり、撮像装置における固体撮像素子の撮像面や銀塩フィルムカメラのフィルム面に相当する感光面が配置される。
【００４３】
ＡＯｊ（ｊ＝１、２、３…）は形状可変素子を表す。各実施例の光学系は、形状可変素子を少なくとも１つ含む。
収差図において、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線およびＦ線に関する収差であることを示す。ΔＭおよびΔＳはそれぞれメリディオナル像面およびサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。
【実施例１】
【００４４】
図５（ａ）、（ｂ）は実施例１（数値実施例１）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００４５】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．４）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせている。
【００４６】
図５（ａ）において、形状可変素子ＡＯ１の曲率が最も大きい状態となっている。このとき、レンズ部Ｌ１ｆを通る光線は、光束の光軸からの高さが高くなるにつれて透過率が低くなる構成となり、焦点外れ像の輪郭をぼやかすことができる。 図５（ｂ）は、形状可変素子ＡＯ１の曲率が最も小さい状態を示している。このとき、レンズ部Ｌ１ｆを通る光線は、光束内の透過率分布が均一に近くなり、焦点外れ像の輪郭を図５（ａ）の状態に比べてはっきりと写すことができる。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００４７】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図６（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例２】
【００４８】
図７（ａ）、（ｂ）は実施例２（数値実施例２）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００４９】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．５１）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
【００５０】
さらに、形状可変素子ＡＯ１とＡＯ２は、共にｄ線における屈折率を実質的に同一としてアッベ数のみ異なる構成としている。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる色収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００５１】
図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例２の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図８（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例３】
【００５２】
図９（ａ）、（ｂ）は、実施例３（数値実施例例３）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００５３】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．６７）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
【００５４】
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例３の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１０（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例４】
【００５５】
図１１（ａ）、（ｂ）は、実施例４（数値実施例例４）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００５６】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．４９）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
【００５７】
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
さらに、実施例４においては、至近物体撮影時にも、形状可変素子ＡＯ２の曲率も変えられる構成としている。その結果、物体距離変化による収差変動をより抑えることができ、無限遠物体から至近物体までの収差が良好に補正された光学系を得ている。
【００５８】
図１２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例４の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１２（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例５】
【００５９】
図１３（ａ）、（ｂ）は示す実施例５（数値実施例例５）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２、及び形状可変素子ＡＯ３を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１３５ｍｍＦ２．８３の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−０．２５倍までの近接撮影を可能にしている。
【００６０】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．３７）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
また、形状可変素子ＡＯ３は、その物体側に電解質からなるレンズ部Ｌ３ｆと、像側に非電解質からなるレンズ部Ｌ３ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ３ｆとＬ３ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
【００６１】
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に、形状可変素子ＡＯ２の曲率と形状可変素子ＡＯ３の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００６２】
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例５の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１４（ｃ）は、結像倍率−０．２５において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【実施例６】
【００６３】
図１５（ａ）、（ｂ）は実施例６（数値実施例６）の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１（開口絞りＳＰを含む）、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２からなり、形状可変素子ＡＯ１と形状可変素子ＡＯ２を、開口絞りＳＰの像側に配置した、焦点距離１８０ｍｍＦ３．５の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体（Ｌ１，Ｌ２）を物体側にくりだすと同時に、第２レンズ群Ｌ２を動かすことで、無限遠物体から物体距離結像倍率−０．１１倍までの近接撮影を可能にしている。
【００６４】
また、開口絞りＳＰに近い形状可変素子ＡＯ１は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料（吸収係数α＝０．５０）からなるレンズ部Ｌ１ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ１ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子ＡＯ２は、その物体側に非電解質からなるレンズ部Ｌ２ｆと、像側に電解質からなるレンズ部Ｌ２ｒを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部Ｌ２ｆとＬ２ｒを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子ＡＯ１は透過率が低い材料からなるレンズ部Ｌ１ｆに負のパワーを持たせており、実施例１と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子ＡＯ１の曲率を変えると同時に形状可変素子ＡＯ２の曲率も同時に変えることで、形状可変素子ＡＯ１で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
【００６５】
図１６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例６の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図１６（ｃ）は、至近物体合焦時において、界面Ａの曲率が最も大きい状態の収差図である。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
【００６６】
以下、各実施例（数値例）の具体的な数値データを示す。各実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。Ｒｉはｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径であり、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔である。距離の単位はミリメートルとして表記している。
【００６７】
Ｎｄｉ，νｄｉはそれぞれ、ｄ線に対するｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を表す。
なお、各数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味する。
Ｆｎｏは有効Ｆナンバー、ωは半画角で単位は度である。
又前述の条件式（１）〜（９）と数値実施例との関係を表７に示す。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６８】
【表１】
【００６９】
【表２】
【００７０】
【表３】
【００７１】
【表４】
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
【表７】
【００７５】
【表８】
【００７６】
【表９】
【００７７】
【表１０】
【００７８】
【表１１】
【００７９】
【表１２】
【００８０】
【表１３】
【００８１】
上記した実施例１乃至４、６においては、ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５ （１）
を満たす２つの材料からなる形状可変な界面Ａと、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂとを１面ずつ有する光学系を例示して説明した。上記した実施例５においては、（１）式を満たす形状可変な界面Ａを１面有し、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂを２面有する光学系を例示して説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されることはない。（１）式を満たす形状可変な界面Ａ、（１）式を満たさない形状可変な界面Ｂのいずれか又は双方が複数であっても本発明の効果を得ることができる。その場合には、屈折力変化量ΔφＡについては個々の界面Ａｉに対する屈折力変化量ΔφＡｉの和で、屈折力変化量ΔφＢについては個々の界面Ｂｉに対する屈折力変化量ΔφＢｉの和に対して、式（２）を適用すればよい。また、色収差変動量ΔφｃＡについては個々の界面Ａｉに対する色収差変動量ΔφｃＡｉの和で、色収差変動量ΔφｃＢについては個々の界面Ｂｉに対する色収差変動量ΔφｃＢｉの和に対して、式（６）を適用すればよい。
【００８２】
また、実施例１乃至６においては、１つの形状可変素子は、１つの形状可変な界面を有する例を例示したが本発明はこれに限定されることはない。１つの形状可変素子に、２以上の形状可変な界面を有するよう場合でも、それぞれの形状可変な界面について、（１）式を満たす界面Ａであるのか、見たさない界面Ｂであるかを判断して本発明を適用することによって、本発明の効果を享受できる。
【００８３】
また、上記の実施例１乃至６の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含みレンズ装置によって撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置とを含む撮像装置を構成することによって、本発明のアポダイゼーション効果を実現しつつ諸収差を良好に補正した撮像装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００８４】
ＡＯ１ 形状可変素子
ＡＯ２ 形状可変素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学材料からなり界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する、光学系であって、
ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料から形成される形状可変な界面Ａ及び上記条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、
該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、全ての該界面Ａにおける屈折力変化量の総和ΔφＡ、及び、全ての該界面Ｂにおける屈折力変化量の総和ΔφＢは、
ΔφＡ×ΔφＢ＜０、
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
【数１】
ここで、ＮＡｉｆ、ＮＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、ＮＢｉｆ、ＮＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。
【請求項２】
前記形状可変な界面ｉを形成している、物体側の材料と像側の材料の、ｄ線における屈折率がそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒであり、かつ該界面ｉが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔＰｉとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．１
ただし、
【数２】
ここで、ｆは無限遠物体合焦時、かつ界面ｉの曲率が最も大きい時における、光学系の焦点距離、ｒｉａは界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、ｒｉｂは界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径である。
【請求項３】
前記形状可変な界面Ａをなす材料のｄ線における屈折率をそれぞれＮＡｆ、ＮＡｒとしたとき、
０．０００５＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．２
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至に記載の光学系。
【請求項４】
複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、
ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料から形成される形状可変な界面Ａ及び上記条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な面を有し、
該界面Ａの内、ｉ番目の該界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂiにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａの色収差変動量の総和ΔφｃＡ、及び、全ての界面Ｂの色収差変動量の総和ΔφｃＢは、
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
【数３】
ここで、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νＡｉｆ、νＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉの物体側及び像側の材料のアッベ数であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νＢｉｆ、νＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉの物体側及び像側の材料のアッベ数である。
【請求項５】
無限物体合焦時における前記形状可変な界面Ａと絞りの間の距離をＬＡ、光学全長をＬとした時、
０．０１＜ＬＡ／Ｌ＜０．１５
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記形状可変な界面ｉの形状を変化させた時の色収差変動量Δφｃｉの、全ての該界面ｉについての総和ΔφＣ、無限遠物体合焦時の焦点距離ｆは、以下の条件式を満たすことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
−０．０５＜ΔφＣ×ｆ＜０．０５
ただし、
【数４】
ここで、前記形状可変な界面ｉを形成する、物体側の材料と像側の材料の、ｄ線におけるアッベ数をそれぞれνｉｆ、νｉｒ、該界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径をｒｉａ、該界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径をｒｉｂである。
【請求項７】
前記形状可変な界面Ａを形成する、物体側及び像側の材料の、ｄ線におけるアッベ数をそれぞれνＡｆ、νＡｒとしたとき、
０．１＜｜νＡｆ−νＡｒ｜＜３０
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記形状可変な界面Ａと、界面Ａとは異なる１つ以上の形状可変な界面とが、絞りに対して同じ側に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記光学系は、同距離物体撮影時において、２つ以上の形状可変な界面を同時に変化させることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学系において、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔｆ、該光学系の焦点距離をｆ、としたとき、
−０．０５＜Δｆ／ｆ＜０．０５
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記形状可変な界面Ａの界面形状を変化させる際に、１つ以上のレンズ群の間隔を変化させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記形状可変な界面は、互いに混合しない複数の液体材料からなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含み該レンズ装置によって該撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置と、を含む撮像装置。
【請求項１】
複数の光学材料からなり界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する、光学系であって、
ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料から形成される形状可変な界面Ａ及び上記条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な界面を有し、
該界面Ａの内、ｉ番目の界面Ａｉにおける屈折力変化量をΔφＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂｉにおける屈折力変化量をΔφＢｉとしたとき、全ての該界面Ａにおける屈折力変化量の総和ΔφＡ、及び、全ての該界面Ｂにおける屈折力変化量の総和ΔφＢは、
ΔφＡ×ΔφＢ＜０、
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
【数１】
ここで、ＮＡｉｆ、ＮＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、ＮＢｉｆ、ＮＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉを形成する物体側の材料と像側の材料のｄ線における屈折率であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。
【請求項２】
前記形状可変な界面ｉを形成している、物体側の材料と像側の材料の、ｄ線における屈折率がそれぞれＮｉｆ、Ｎｉｒであり、かつ該界面ｉが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔＰｉとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
｜ΣΔＰｉ×ｆ｜＜０．１
ただし、
【数２】
ここで、ｆは無限遠物体合焦時、かつ界面ｉの曲率が最も大きい時における、光学系の焦点距離、ｒｉａは界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径、ｒｉｂは界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径である。
【請求項３】
前記形状可変な界面Ａをなす材料のｄ線における屈折率をそれぞれＮＡｆ、ＮＡｒとしたとき、
０．０００５＜｜ＮＡｆ−ＮＡｒ｜＜０．２
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至に記載の光学系。
【請求項４】
複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、
ｄ線における吸収係数の差Δα（ｍｍ−１）が、
０．２＜｜Δα｜＜１．５
を満たす２つの材料から形成される形状可変な界面Ａ及び上記条件式を満たさない２つの材料から形成される形状可変な界面Ｂを含む、２以上の形状可変な面を有し、
該界面Ａの内、ｉ番目の該界面Ａｉの形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＡｉ、該界面Ｂの内、ｉ番目の界面Ｂiにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφｃＢｉとしたとき、全ての該界面Ａの色収差変動量の総和ΔφｃＡ、及び、全ての界面Ｂの色収差変動量の総和ΔφｃＢは、
ΔφｃＡ×ΔφｃＢ＜０
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
【数３】
ここで、ｒＡｉａ、ｒＡｉｂはそれぞれ該界面Ａｉの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νＡｉｆ、νＡｉｒはそれぞれ該界面Ａｉの物体側及び像側の材料のアッベ数であり、ｒＢｉａ、ｒＢｉｂはそれぞれ該界面Ｂｉの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νＢｉｆ、νＢｉｒはそれぞれ該界面Ｂｉの物体側及び像側の材料のアッベ数である。
【請求項５】
無限物体合焦時における前記形状可変な界面Ａと絞りの間の距離をＬＡ、光学全長をＬとした時、
０．０１＜ＬＡ／Ｌ＜０．１５
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記形状可変な界面ｉの形状を変化させた時の色収差変動量Δφｃｉの、全ての該界面ｉについての総和ΔφＣ、無限遠物体合焦時の焦点距離ｆは、以下の条件式を満たすことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
−０．０５＜ΔφＣ×ｆ＜０．０５
ただし、
【数４】
ここで、前記形状可変な界面ｉを形成する、物体側の材料と像側の材料の、ｄ線におけるアッベ数をそれぞれνｉｆ、νｉｒ、該界面ｉの曲率が最も小さい時の曲率半径をｒｉａ、該界面ｉの曲率が最も大きい時の曲率半径をｒｉｂである。
【請求項７】
前記形状可変な界面Ａを形成する、物体側及び像側の材料の、ｄ線におけるアッベ数をそれぞれνＡｆ、νＡｒとしたとき、
０．１＜｜νＡｆ−νＡｒ｜＜３０
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記形状可変な界面Ａと、界面Ａとは異なる１つ以上の形状可変な界面とが、絞りに対して同じ側に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記光学系は、同距離物体撮影時において、２つ以上の形状可変な界面を同時に変化させることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学系において、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔｆ、該光学系の焦点距離をｆ、としたとき、
−０．０５＜Δｆ／ｆ＜０．０５
を満たすことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記形状可変な界面Ａの界面形状を変化させる際に、１つ以上のレンズ群の間隔を変化させることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記形状可変な界面は、互いに混合しない複数の液体材料からなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含み該レンズ装置によって該撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置と、を含む撮像装置。
【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１６】
【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１６】
【公開番号】特開２０１２−１２８１５１（Ｐ２０１２−１２８１５１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９０３９（Ｐ２０１０−２７９０３９）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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