形状可変素子及びそれを有するレンズ装置
【課題】 色収差及び諸収差を良好に補正可能な形状可変素子およびこれを用いた光学系を提供すること。
【解決手段】 複数の光学材料からなり、少なくとも一面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
｜θｇＦ−（１．６６５×１０-7×νｄ３＋５．２１３×１０-5×νｄ２
−５．６５６×１０-3×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足する。但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）、 θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【解決手段】 複数の光学材料からなり、少なくとも一面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
｜θｇＦ−（１．６６５×１０-7×νｄ３＋５．２１３×１０-5×νｄ２
−５．６５６×１０-3×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足する。但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）、 θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関し、特に面形状を変化させる形状可変素子及びそれを有するレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル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には高性能であり、かつ小型軽量であることが求められている。一般に、光学系は小型化を図るほど諸収差、特に軸上色収差や倍率色収差に代表される色収差が多く発生し、光学性能が低下する。
【０００３】
既存のガラス等の光学材料のみを用いた光学系では、高性能化と小型軽量化を同時に満足することは難しい。このため、光学系の一部に、界面の面形状を変化させて屈折力を変化させる形状可変素子を用いる方法が知られている。
【０００４】
このような形状可変素子は、屈折力が固定の光学素子と比較して、収差補正の自由度が大きい。色収差を考慮した形状可変素子を含む光学系が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５１８１３３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、特許文献１に開示された従来技術では、形状可変素子で発生する色収差を低減させる波長分散の条件が考慮されているが、光学系全系としての色収差を補正するための特性とはなっていない。また、可視領域における短波長側の分散特性が考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、色収差及び諸収差を良好に補正可能な形状可変素子およびこれを用いた光学系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】
【０００８】
本発明の形状可変素子は、複数の光学材料からなり、少なくとも１つの面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
【０００９】
｜θｇＦ−（１．６６５×１０−７×νｄ３＋５．２１３×１０−５×νｄ２
−５．６５６×１０−３×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足することを特徴とする。但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、面形状を変化させて屈折力を変化させる形状可変素子であって、光学系に用いた場合に色収差等を十分に補正する（低減する）ことが可能な光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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である。
【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である。
【図３】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広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図４】実施例１の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図５】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広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図６】実施例２の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図７】本発明の実施例３である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図８】実施例３の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図９】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１０】実施例４の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１１】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１２】実施例５の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１３】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１４】実施例６の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１５】本発明の実施例７である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図１６】実施例７の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図１７】本発明の実施例８である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図１８】実施例８の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図１９】本発明の実施例９である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図２０】実施例９の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図２１】本発明の実施例１０である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図２２】実施例１０の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特許文献１に開示された従来技術の形状可変素子では、形状可変素子で発生する色収差を小さくするように構成する材料を選択している。すなわち、形状可変素子自体で発生する色収差が小さくなるように構成されている。
【００１３】
しかし、形状可変素子と他の光学素子を組み合わせて使用する光学系においては、光学系全系としての色収差が小さければ良く、必ずしも形状可変素子自体の色収差が補正されている必要は無い。むしろ、形状可変素子が大きな色収差を有している場合や、異常分散特性を有している場合には、屈折力を変化させることによって光学系の色収差を補正することが可能となる。ズーミングやフォーカシングによってレンズユニットの間隔が変動する光学系においては、各配置での諸収差及び色収差が変動する。この変動を良好に補正するためには形状可変素子自体が色消しされた光学系を用いても効果を得難いが、本発明の形状可変素子の光学特性を満足することで諸収差及び色収差の変動を補正することが可能となる。
【００１４】
また、従来技術の形状可変素子を構成する材料特性においては、可視光領域の短波長側の分散特性が考慮されていないため、可視光全域において諸収差及び色収差を補正するような構成とはなっていない。可視光領域の短波長側の分散特性は材料固有であり、材料が特定されない場合にはどのような特性となるかを推定することが難しい。そこで本発明においては、形状可変素子を構成する材料の分散特性について規定することで、可視光領域の全域において色収差を補正するようにしている。
【００１５】
例えば、光学系がフォーカスする際に変動する収差は形状可変素子を用いれば補正することが可能である。特に、形状可変素子が異常分散特性を有する場合には、フォーカスによって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。また、光学系が変倍する際に変動する収差は、形状可変素子を用いれば補正することが可能である。特に、形状可変素子が異常分散特性を有する場合には、変倍によって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。
【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。
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、面形状及び素子厚が変化する素子であり、この形状可変素子を構成する材料の光学特性は後述する条件を満足する。
【００１７】
実施例の形状可変素子は、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、望遠鏡、双眼鏡、複写機、プロジェクタ等の光学機器の光学系（レンズ装置）の一部に用いられる。
実施例の形状可変素子は、複数の材料から構成されており、そ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。
【００１８】
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液体界面の形状を変化させるものである。例えば、電解液としては水（ｎｄ＝１．３３３０７、νｄ＝５５．５、θｇＦ＝０．５２７）や水の混合体等の液体材料を用いることができる。非電解液としては、オイル系媒質Ａ（ｎｄ＝１．４８，ｖｄ＝５４．６），Ｂ（ｎｄ＝２．３２，ｖｄ＝７），Ｃ（ｎｄ＝１．６４，ｖｄ＝２１．２）を任意の体積比で混合することで、これらの領域内の任意の特性を得ることができる。媒質に異常分散特性を持たせるためには、例えば無機酸化物の微粒子を混合させることが考えられる。無機酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２（ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０）、ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６９，θｇＦ＝０．２９０）がある。また、他の無機酸化物として、ＣｒＯ３（ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４）、ＢａＴｉＯ３（ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等もある。
【００１９】
異常分散特性を有する非電解液としては、水と混ざり合わないオイル系媒質であるＣＡＲＧＩＬＬＥ社の商品名標準屈折液Ｅシリーズ（ｎｄ＝１．６４２６９、νｄ＝１３．４９、θｇＦ＝０．８１０）や商品名標準屈折液ＥＨシリーズ（ｎｄ＝２．０１０８、νｄ＝１４．０、θｇＦ＝０．５４０）、商品名標準屈折液ＧＨシリーズ（ｎｄ＝２．２２１０、νｄ＝７．６、θｇＦ＝０．６１０）やこれらの混合体等の液体材料を用いることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
形状可変素子を構成する光学材料のうち、少なくとも１つ以上の光学材料の波長分散は以下の条件式を満足する。
｜θｇＦ−（−１．６６５×１０−７νｄ３＋５．２１３×１０−５νｄ２
−５．６５６×１０−３νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２ …（１）
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、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦはそれぞれ以下で表される。
【００２２】
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
一般的な光学ガラスの波長分散は類似の傾向があり、そのためにｄ線に関するアッベ数νｄに対するｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦはほぼ曲線状に分布する。これらの曲線状に分布した一般ガラスと異なる波長分散を有するとき、異常分散特性を有するという。一般的な光学材料の波長分散特性は、下記のようにθｇＦ０およびθｇｄ０等として表現できる。
【００２３】
θｇｄ０＝−１．６８７×１０−７νｄ３＋５．７０２×１０−５νｄ２
−６．６０３×１０−３νｄ＋１．４６２
θｇＦ０＝−１．６６５×１０−７νｄ３＋５．２１３×１０−５νｄ２
−５．６５６×１０−３νｄ＋０．７２７８
異常分散性とは、この標準値からの差分を示す。すなわち、異常分散性Δθｇｄ，ΔθｇＦはそれぞれ以下のように表される。
Δθｇｄ＝θｇｄ−θｇｄ０
ΔθｇＦ＝θｇＦ−θｇＦ０
式（１）は、形状可変素子を構成する光学材料のうち、少なくとも１つ以上の光学材料が異常分散特性を有することを意味している。これによれば、形状可変素子の面形状を変化させることにより、色収差を大きくコントロールすることが可能となり、ズームやフォーカスに際して変動する色収差を補正することが可能となる。
【００２４】
ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に加えｇ線の４波長光線の収差補正を考える場合、可視光領域全域において良好な性能を得ることが可能となる。このとき、色収差を補正する場合にはΔθｇＦおよびΔθｇｄの絶対値が大きいような異常分散性を有する光学材料を用いる方法等が考えられる。つまり、ｇ線に関する屈折率の変化がｄ線、Ｃ線およびＦ線に関する屈折率の変化と大きく異なるときに、色収差を良好に補正することが可能となる。光学系の色収差を補正する際には、変倍やフォーカスによって必要な異常分散特性が変化する。このため、異常分散特性を有する光学材料で構成した形状可変素子の屈折力を変化させることで、変倍やフォーカスによって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。
【００２５】
条件（１）が成り立つとき、形状可変素子が有する異常分散性がより顕著となる。条件（１）の左辺が下限値を下回る場合には、異常分散性による色収差補正効果を得ることができない。条件（１）の左辺は下限値より大きくなるほど、異常分散性が顕著となり、大きく屈折力を変動させることなく良好に色収差補正をすることが可能となる。
【００２６】
前記形状可変素子を構成する光学材料において、隣接する光学材料のｄ線に関するアッベ数を各々νｄ１、νｄ２とする時、以下の条件式を満足する。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ５．０ …（２）
界面形状が変化する形状可変素子においては、境界面によって分けられた隣接する光学材料の分散の差が大きいほど、界面における色収差をコントロールしやすい。逆に、分散の差が小さい場合には、界面の形状を大きく変動させないと色収差の補正効果を得難い。しかし、界面の形状を大きく変動させると、諸収差の変動が大きくなりやすく、色収差及び諸収差の両者を良好に補正することが困難となりやすい。また、大きく面形状を変動させるためには形状可変素子の構成を工夫する必要がある。
【００２７】
条件（２）において、左辺の値が下限値を下回ると形状を大きく変化させないと色収差の補正が困難となる。条件（２）左辺が下限値を上回る場合には、適切に形状可変素子の面形状を変化させることで色収差の補正効果を得ることができ、この値が大きいほどより効果を得やすくなる。
【００２８】
前記形状可変素子を構成する光学材料において、隣接する光学材料の異常分散性を各々ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２とするとき、以下の条件式を満足する。
｜ΔθｇＦ１−ΔθｇＦ２｜ ＞ ０．０２５０ …（３）
条件（３）は形状可変素子が異常分散特性を有するような構成材料の条件を表している。隣接する光学材料の異常分散性が同程度の値となる場合には、一般的な光学材料と同程度の波長分散となるため、形状可変素子としての異常分散性は小さくなる。つまり、条件（３）左辺の値が形状可変素子の異常分散性を表す数値であり、この値が大きくなるほど異常分散性が大きくなることを意味している。条件（３）の左辺が下限値を下回る場合に色収差補正効果を得ることが困難となる。条件（３）の左辺は下限値よりも大きくなるほど異常分散性が強まるため、大きく面形状を変化させずに色収差補正効果を得ることが可能となるため、好ましい。
【００２９】
実施例の形状可変素子は、一般の光学材料と組み合わせて、色収差をはじめとする諸収差を補正する。このため、部分分散比は異常分散性を持つことが収差補正上必要ではあるが、異常分散性が大き過ぎると色収差の補正が困難となる。
【００３０】
一般の光学材料とかけ離れた特性を有するレンズを用いた場合、色収差係数の波長依存特性の変化は特に大きくなる。その大きな変化を補正し、色収差補正をするには、他のレンズのパワーも大きく変化させる必要がある。但し、パワーを大きく変化させると球面収差やコマ収差や非点収差等の収差に大きな影響を及ぼすため、収差補正が困難となる。
【００３１】
このため、波長分散に関する条件（１）の数値範囲を以下の範囲とすれば、更に良好に色収差を補正することができる。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．８００ …（１ａ）
また、収差補正の観点から、更に望ましくは、（１ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．７５０ …（１ｂ）
【００３２】
更に望ましくは、（１ｂ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．７００ …（１ｃ）
形状可変素子を構成する光学材料の、ｄ線に関するアッベ数の条件（２）の数値範囲を以下の範囲とすれば、更に良好に色収差を補正することが可能となる。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ７．５ …（２ａ）
更に望ましくは、（１ｂ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ １０．０ …（２ｂ）
【００３３】
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。
【００３４】
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。図３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１の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。なお、各実施例の光学系をプロジェクタ等の投射レンズとして用いるときは、左方が投射面（スクリーン）側、右方が投射面に投射される原画側である。
【００３５】
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。
【００３６】
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、像面上でレンズ装置によって形成された被写体像を撮像することができる。
【００３７】
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つ含んでいる。ＢＳｊ（ｊ＝１，２，３、…）は形状可変が変化する界面を表す。界面ＢＳｊの形状を変化させる場合には界面ＢＳｊの頂点は光軸方向に移動することもあるが、素子の構成により、本発明のように頂点位置を変化させずに面形状を変化させるように制御することが可能である。
【００３８】
形状可変素子を構成する際には、液体材料は基材で封入する必要がある。例えば、複数の平板ガラスや弾性膜等の間に１以上の液体材料を入れ、周辺部分を封入することで素子を構成することが可能である。本発明の例である各実施例では、形状可変素子の基材部分を省略しているものもある。
【００３９】
図４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２の収差図において、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】
【００４０】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１によるレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例１（数値実施例１）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、形状可変素子ＡＯ１を含む第５レンズ群Ｌ５から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから６０．０２ｍｍに変倍させる、ズーム比１２．１５のズームレンズである。図３中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００４１】
実施例１では、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料１１と、非電解液の液体材料１２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料１１と、非電解液の液体材料１２が隣接する面である。非電解液の液体材料１２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例１のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例１のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例１のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例２】
【００４２】
図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例２によるレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例２（数値実施例２）のレンズ装置の光学系は、基本的な構成は、実施例１の光学系と同様の構成を有する。本実施例のレンズ装置は、変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから５８．２０ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．７８のズームレンズである点で、実施例１のレンズ装置と異なる。
【００４３】
実施例２では、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料２１と、非電解液の液体材料２２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料２１と、非電解液の液体材料２２が隣接する面である。非電解液の液体材料２２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例２のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例２のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例２のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例３】
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例３のレンズ装置の光学系の広角端及び望遠端におけるレンズ断面図である。実施例３（数値実施例３）のレンズ装置の光学系は、基本的な構成は、実施例１の光学系と同様の構成を有する。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから５９．２４ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．９９のズームレンズである点が実施例１とは異なる。
【００４５】
実施例３の、形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料３１と、非電解液の液体材料３２から構成される。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料３１と、非電解液の液体材料３２が隣接する面である。非電解液の液体材料３２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例３のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例３のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例３のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例４】
【００４６】
図９は実施例４のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例４（数値実施例４）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４から構成されている。形状可変素子ＡＯ１は、第１レンズ群Ｌ１に配置されている。実施例４のレンズ装置の光学系は、無限遠から結像倍率βが−１．０となる、等倍までフォーカシング可能なマクロレンズである。図９中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第２レンズ群Ｌ２を像面側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へと光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００４７】
実施例４では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料４１と、非電解液の液体材料４２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。実施例４の形状可変素子ＡＯ１では、２つの平板ガラスによって液体材料４１及び液体材料４２が封入されている。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料４１と、非電解液の液体材料４２が隣接する面である。非電解液の液体材料４２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例４のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例４のレンズ装置が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例４のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例５】
【００４８】
図１１は実施例５のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例５（数値実施例５）のレンズ装置の光学系は、実施例４の光学系と基本的に同様の構成を有する。図１１中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示している。
【００４９】
実施例５では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料５１と、弾性膜及び駆動装置から構成される、弾性膜駆動方式の素子で構成することが可能である。実施例５の形状可変素子ＡＯ１は、平板ガラスと弾性膜によって封入されている。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料５１と、弾性膜が隣接する面である。非電解液の液体材料５１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例５のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例５のレンズ装置の光学系が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例５の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例６】
【００５０】
図１３は実施例６のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例６（数値実施例６）のレンズ装置の光学系は、実施例４のレンズ装置の光学系と同様の構成を有する。図１３中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示す。
【００５１】
実施例６では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料６１と、弾性膜及び駆動装置から構成される、弾性膜駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料６１と、弾性膜が隣接する面である。非電解液の液体材料６１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例６のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例６のレンズ装置が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例６の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例７】
【００５２】
図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例７のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例７（数値実施例７）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、形状可変素子ＡＯ１を含む正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を６．１５ｍｍから７１．２８ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．５９のズームレンズである。図１５中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００５３】
実施例７では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料７１と、非電解液の液体材料７２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料７１と、非電解液の液体材料７２が隣接する面である。非電解液の液体材料７２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力を弱めるようにパワーが変化する。実施例７のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例７の光学系が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例７の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる望遠端の軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。
【実施例８】
【００５４】
図１７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例８のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。図１７中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。実施例８（数値実施例８）のレンズ装置の光学系は、基本的に実施例７のレンズ装置の光学系の構成と同様であるが、実施例７においては、形状可変素子ＡＯ１が正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１に含まれていたのに対し、実施例８においては、形状可変素子ＡＯ１は正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４に含まれていることが異なる。
【００５５】
実施例８では、開口絞りＳＰよりも像側の第４レンズ群Ｌ４に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料８１と、電解液の液体材料８２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料８１と、電解液の液体材料８２が隣接する面である。非電解液の液体材料８１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、負の屈折力から正の屈折力へと変化する。実施例８のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例８のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例８の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例９】
【００５６】
図１９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例９のレンズ装置の光学系の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例９（数値実施例９）のレンズ装置の光学系は、基本的に実施例７の光学系と同様の構成を有する。図１９中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示す。
【００５７】
実施例９では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料９１と、非電解液の液体材料９２と、弾性膜から構成される、機械駆動方式の素子で構成することが可能である。弾性膜は非電解液である液体材料９１と液体材料９２が混合しないよう、２材料の界面ＢＳ１に配置されており、この界面ＢＳ１を駆動させている。非電解液の液体材料９１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。非電解液の液体材料９２も異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは大きいという特徴がある。形状可変素子を構成する液体材料の異常分散特性を、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きい材料と小さい材料で構成することによって、より効果的に色収差を補正することが可能となる。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へとパワーが変化する。実施例９のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例９のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例９の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる望遠端の軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。
【実施例１０】
【００５８】
図２１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１０のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例１０（数値実施例１０）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、形状可変素子ＡＯ１を含む正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、形状可変素子ＡＯ２を含む第５レンズ群Ｌ５から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから６０．３０ｍｍに変倍させる、ズーム比１２．２１のズームレンズである。図２１中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００５９】
実施例１０では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ２が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料１０１と、非電解液の液体材料１０２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状可変素子ＡＯ２は、電解液の液体材料１０３と、非電解液の液体材料１０４から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料１０１と、非電解液の液体材料１０２が隣接する面であり、ＢＳ２は電解液の液体材料１０３と非電解液の液体材料１０４が隣接する面である。非電解液の液体材料１０２及び液体材料１０４は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力を弱めるように屈折力が変化する。形状可変素子ＡＯ２は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例１０のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例１０のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例１０の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。また、開口絞りＳＰよりも像面側に形状可変素子ＡＯ２を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
尚、上記条件（１）を満足する形状可変素子は、実施例１〜１０の光学系に限らず、種々の光学系に用いることができる。
【００６０】
以下、各実施例に対応する具体的な数値実施例を示す。各数値実施例において、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。
【００６１】
Ｎｄｉ，Ｎｇｉ，ＮＣｉ，ＮＦｉは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対するｉ番目の光学材料の屈折率を表す。νｄｉは、ｄ線に関するアッベ数を表す。
【００６２】
また、非球面形状は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量とし、ｈを光軸に直交する方向の光軸からの高さとし、ｒを近軸曲率半径とし、ｋを円錐定数とし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，…を各次数の非球面係数とするとき、
【数１】
で表す。
なお、各数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味する。
【００６３】
各実施例の形状可変素子で使用した光学材料、液体材料のｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線における屈折率、アッベ数および部分分散比等の数値を表１１に示す。尚、表１１中のΔθｇＦとは異常分散性を示す指標であり、条件式（１）の左辺を表している。また、Δνｄは条件式（２）の左辺を表している。
Ｆｎｏは有効Ｆナンバー、ωは半画角で単位は度である。
【００６４】
更に、これらの形状可変素子はフォーカス手段として用いられる場合には、物体距離変動に対して屈折力を変化させ、像面に合焦するように制御すればよい。これによればフォーカスに際して稼動させるレンズユニットの移動量を減少させたり、稼動させなくてよくなる。ズーム手段として用いる場合には、変倍に際して屈折力を変化させるように界面の面形状を制御すればよい。これによれば、ズームに際して稼動させるレンズユニットの移動量を減少させたり、移動させなくてよくなる。
【００６５】
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。
【００６６】
【表１】
ズーム比 12.15
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 23.04 60.02
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.54 2.52
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 62.70 62.70 62.70
BF 0.50 0.50 0.50
D5 0.70 14.21 18.48
D11 18.59 5.08 0.81
D18 5.60 2.21 8.58
D21 4.92 8.31 1.94
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 9.35
2 6 -6.33 5.16
3 12 16.92 11.13
4 19 17.84 2.75
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R23 27.067 336.393 -37.643
5群焦点距離 86.56 1075.80 -120.38
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -3.1985E-04 -1.9885E-06 -9.8013E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 2.6141E-05 -5.3929E-06 3.6592E-07 0.0000E+00
【００６７】
【表２】
ズーム比 11.78
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 23.20 58.20
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.49 2.60
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 60.80 60.80 60.80
BF 0.50 0.50 0.50
D5 0.70 14.29 18.58
D11 18.59 5.00 0.71
D18 5.81 2.61 8.99
D21 5.48 8.68 2.30
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 8.93
2 6 -6.32 4.90
3 12 16.50 9.16
4 19 17.84 2.73
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R24 -56.344 -68.560 -144.160
5群焦点距離 -82.76 -100.71 -211.75
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -1.3179E-04 -1.0490E-06 -1.0629E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 6.7525E-05 1.0091E-06 2.3382E-10 0.0000E+00
【００６８】
【表３】
ズーム比 11.99
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 22.96 59.24
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.56 2.55
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 62.70 62.70 62.70
BF 0.50 0.50 0.50
d5 0.70 14.22 18.50
d11 18.59 5.06 0.79
d18 5.91 2.42 8.62
d21 4.61 8.10 1.90
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 9.57
2 6 -6.26 5.06
3 12 6.59 10.66
4 19 17.84 3.10
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R23 104.307 -157.359 -53.992
5群焦点距離 244.62 -369.04 -126.62
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -1.4474E-04 -6.5763E-07 -1.7567E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 5.9433E-05 -1.1264E-06 7.4779E-08 0.0000E+00
【００６９】
【表４】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.60 4.80 5.80
画角 6.85
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 217.80 217.80 217.80
BF 65.32 65.32 65.32
D17 1.36 16.64 31.94
D22 33.25 17.97 2.66
D23 14.12 6.38 1.10
D28 26.76 34.50 39.78
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 44.50
2 18 -54.05 12.14
3 23 170.93 27.42
4 29 316.06 7.05
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R11 1770.644 1682.775 1635.969
1群焦点距離 76.55 76.50 76.48
【００７０】
【表５】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.50 4.80 5.80
画角 6.84
像高 21.60 21.60 21.60
レンズ全長 218.80 218.80 218.80
BF 50.79 50.79 50.79
d8 4.89 4.78 4.69
d9 1.51 1.62 1.71
d15 2.08 18.67 36.64
d20 36.55 19.96 1.99
d21 19.61 10.24 6.26
d26 35.96 45.34 49.31
d30 50.78 50.78 50.78
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 40.95
2 16 -63.15 11.57
3 22 158.96 11.88
4 27 463.81 9.40
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R9 321.089 276.049 253.194
1群焦点距離 84.39 82.57 81.43
【００７１】
【表６】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.50 4.80 5.80
画角 6.84
像高 21.60 21.60 21.60
レンズ全長 223.50 223.50 223.50
BF 53.35 53.35 53.35
d8 3.61 3.28 3.04
d9 3.16 3.48 3.73
d15 2.35 16.89 32.43
d20 32.05 17.50 1.96
d21 26.40 14.85 10.09
d26 34.49 46.04 50.79
d30 53.35 53.72 54.87
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 40.69
2 16 -60.28 11.88
3 22 145.77 11.90
4 27 536.09 10.40
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R9 101.095 94.155 89.949
1群焦点距離 83.32 80.91 79.34
【００７２】
【表７】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.80 3.55
画角 30.34 9.98 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 82.26 85.37 86.99
BF 10.63 13.68 7.85
d8 0.80 17.28 31.28
d14 26.78 13.07 1.32
d15 7.66 1.20 2.58
d21 4.10 7.85 11.69
d24 10.63 13.68 7.85
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 11.48
2 9 -10.94 8.90
3 16 24.41 8.41
4 22 20.84 3.50
広角端 中間位置 望遠端
R5 -225.279 -148.627 -122.414
1群焦点距離 46.15 48.52 50.15
K B C D E
第16面 -4.7373E-01 -7.6618E-05 -1.7216E-06 6.4486E-08 -1.3793E-09
【００７３】
【表８】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.48 71.28
Fナンバー 2.76 3.80 3.55
画角 30.34 9.97 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 82.86 86.47 86.98
BF 10.49 13.81 8.17
d5 0.80 17.36 29.99
d11 27.96 13.07 1.36
d12 6.42 1.20 1.88
d18 4.12 7.95 12.51
d24 10.49 13.81 8.17
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 48.17 10.19
2 6 -10.76 8.93
3 13 24.09 7.94
4 22 (可変) 6.01
広角端 中間位置 望遠端
R20 814.193 4182.087 -3177.585
4群焦点距離 21.84 21.45 21.24
K B C D E
第13面 -4.0085E-01 -6.3941E-05 -1.2480E-06 3.9745E-08 -8.6468E-10
【００７４】
【表９】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.90 3.55
画角 30.34 9.98 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 87.00 83.31 87.00
BF 3.33 9.61 3.03
d8 0.80 14.83 30.22
d14 32.82 11.19 1.31
d15 4.43 1.20 1.20
d21 12.91 13.75 18.51
d24 3.33 9.61 3.03
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 12.00
2 9 -10.63 8.45
3 16 18.17 8.78
4 22 37.10 3.50
広角端 中間位置 望遠端
R5 -102.461 -419.426 87.456
1群焦点距離 49.65 49.83 50.17
K B C D E
第16面 -4.3545E-01 -6.9874E-05 -3.1591E-08 -2.9893E-08 7.7453E-10
【００７５】
【表１０】
ズーム比 12.21
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 24.05 60.30
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.26 2.51
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 67.25 67.25 67.25
BF 0.50 0.50 0.50
D10 0.70 14.47 18.82
D16 18.59 4.81 0.46
D23 4.66 1.48 7.03
D26 4.44 7.63 2.07
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 16.53
2 11 -6.39 5.21
3 17 16.62 10.06
4 24 14.47 2.56
5 27 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R6 509.154 518.243 657.336
R28 23.054 337.735 -19.882
1群焦点距離 30.59 30.60 30.71
5群焦点距離 73.73 1080.10 -63.58
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -2.4059E-04 -2.1513E-06 -3.6755E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 -4.9430E-05 2.5661E-06 -1.2590E-07 0.0000E+00
【００７６】
【表１１】
【符号の説明】
【００７７】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ＡＯ１ 形状可変素子
ＡＯ２ 形状可変素子
ＢＳ１ 面形状が変化する面
ＢＳ２ 面形状が変化する面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関し、特に面形状を変化させる形状可変素子及びそれを有するレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル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には高性能であり、かつ小型軽量であることが求められている。一般に、光学系は小型化を図るほど諸収差、特に軸上色収差や倍率色収差に代表される色収差が多く発生し、光学性能が低下する。
【０００３】
既存のガラス等の光学材料のみを用いた光学系では、高性能化と小型軽量化を同時に満足することは難しい。このため、光学系の一部に、界面の面形状を変化させて屈折力を変化させる形状可変素子を用いる方法が知られている。
【０００４】
このような形状可変素子は、屈折力が固定の光学素子と比較して、収差補正の自由度が大きい。色収差を考慮した形状可変素子を含む光学系が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５１８１３３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、特許文献１に開示された従来技術では、形状可変素子で発生する色収差を低減させる波長分散の条件が考慮されているが、光学系全系としての色収差を補正するための特性とはなっていない。また、可視領域における短波長側の分散特性が考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、色収差及び諸収差を良好に補正可能な形状可変素子およびこれを用いた光学系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】
【０００８】
本発明の形状可変素子は、複数の光学材料からなり、少なくとも１つの面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
【０００９】
｜θｇＦ−（１．６６５×１０−７×νｄ３＋５．２１３×１０−５×νｄ２
−５．６５６×１０−３×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足することを特徴とする。但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、面形状を変化させて屈折力を変化させる形状可変素子であって、光学系に用いた場合に色収差等を十分に補正する（低減する）ことが可能な光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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である。
【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である。
【図３】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広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図４】実施例１の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図５】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広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図６】実施例２の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図７】本発明の実施例３である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図８】実施例３の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図９】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１０】実施例４の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１１】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１２】実施例５の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１３】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無限遠合焦時の断面図である。
【図１４】実施例６の光学系の無限遠合焦時（ａ）、結像倍率−０．５の場合（ｂ）、結像倍率−１．０の場合（ｃ）での収差図である。
【図１５】本発明の実施例７である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図１６】実施例７の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図１７】本発明の実施例８である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図１８】実施例８の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図１９】本発明の実施例９である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図２０】実施例９の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【図２１】本発明の実施例１０である形状可変素子を用いた光学系の広角端（ａ）及び望遠端（ｂ）の断面図である。
【図２２】実施例１０の光学系の広角端（ａ）、中間ズーム位置（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特許文献１に開示された従来技術の形状可変素子では、形状可変素子で発生する色収差を小さくするように構成する材料を選択している。すなわち、形状可変素子自体で発生する色収差が小さくなるように構成されている。
【００１３】
しかし、形状可変素子と他の光学素子を組み合わせて使用する光学系においては、光学系全系としての色収差が小さければ良く、必ずしも形状可変素子自体の色収差が補正されている必要は無い。むしろ、形状可変素子が大きな色収差を有している場合や、異常分散特性を有している場合には、屈折力を変化させることによって光学系の色収差を補正することが可能となる。ズーミングやフォーカシングによってレンズユニットの間隔が変動する光学系においては、各配置での諸収差及び色収差が変動する。この変動を良好に補正するためには形状可変素子自体が色消しされた光学系を用いても効果を得難いが、本発明の形状可変素子の光学特性を満足することで諸収差及び色収差の変動を補正することが可能となる。
【００１４】
また、従来技術の形状可変素子を構成する材料特性においては、可視光領域の短波長側の分散特性が考慮されていないため、可視光全域において諸収差及び色収差を補正するような構成とはなっていない。可視光領域の短波長側の分散特性は材料固有であり、材料が特定されない場合にはどのような特性となるかを推定することが難しい。そこで本発明においては、形状可変素子を構成する材料の分散特性について規定することで、可視光領域の全域において色収差を補正するようにしている。
【００１５】
例えば、光学系がフォーカスする際に変動する収差は形状可変素子を用いれば補正することが可能である。特に、形状可変素子が異常分散特性を有する場合には、フォーカスによって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。また、光学系が変倍する際に変動する収差は、形状可変素子を用いれば補正することが可能である。特に、形状可変素子が異常分散特性を有する場合には、変倍によって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。
【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。
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、面形状及び素子厚が変化する素子であり、この形状可変素子を構成する材料の光学特性は後述する条件を満足する。
【００１７】
実施例の形状可変素子は、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、望遠鏡、双眼鏡、複写機、プロジェクタ等の光学機器の光学系（レンズ装置）の一部に用いられる。
実施例の形状可変素子は、複数の材料から構成されており、そ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。
【００１８】
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液体界面の形状を変化させるものである。例えば、電解液としては水（ｎｄ＝１．３３３０７、νｄ＝５５．５、θｇＦ＝０．５２７）や水の混合体等の液体材料を用いることができる。非電解液としては、オイル系媒質Ａ（ｎｄ＝１．４８，ｖｄ＝５４．６），Ｂ（ｎｄ＝２．３２，ｖｄ＝７），Ｃ（ｎｄ＝１．６４，ｖｄ＝２１．２）を任意の体積比で混合することで、これらの領域内の任意の特性を得ることができる。媒質に異常分散特性を持たせるためには、例えば無機酸化物の微粒子を混合させることが考えられる。無機酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２（ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０）、ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６９，θｇＦ＝０．２９０）がある。また、他の無機酸化物として、ＣｒＯ３（ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４）、ＢａＴｉＯ３（ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等もある。
【００１９】
異常分散特性を有する非電解液としては、水と混ざり合わないオイル系媒質であるＣＡＲＧＩＬＬＥ社の商品名標準屈折液Ｅシリーズ（ｎｄ＝１．６４２６９、νｄ＝１３．４９、θｇＦ＝０．８１０）や商品名標準屈折液ＥＨシリーズ（ｎｄ＝２．０１０８、νｄ＝１４．０、θｇＦ＝０．５４０）、商品名標準屈折液ＧＨシリーズ（ｎｄ＝２．２２１０、νｄ＝７．６、θｇＦ＝０．６１０）やこれらの混合体等の液体材料を用いることができる。
【００２０】
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。
【００２１】
形状可変素子を構成する光学材料のうち、少なくとも１つ以上の光学材料の波長分散は以下の条件式を満足する。
｜θｇＦ−（−１．６６５×１０−７νｄ３＋５．２１３×１０−５νｄ２
−５．６５６×１０−３νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２ …（１）
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、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦはそれぞれ以下で表される。
【００２２】
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
一般的な光学ガラスの波長分散は類似の傾向があり、そのためにｄ線に関するアッベ数νｄに対するｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦはほぼ曲線状に分布する。これらの曲線状に分布した一般ガラスと異なる波長分散を有するとき、異常分散特性を有するという。一般的な光学材料の波長分散特性は、下記のようにθｇＦ０およびθｇｄ０等として表現できる。
【００２３】
θｇｄ０＝−１．６８７×１０−７νｄ３＋５．７０２×１０−５νｄ２
−６．６０３×１０−３νｄ＋１．４６２
θｇＦ０＝−１．６６５×１０−７νｄ３＋５．２１３×１０−５νｄ２
−５．６５６×１０−３νｄ＋０．７２７８
異常分散性とは、この標準値からの差分を示す。すなわち、異常分散性Δθｇｄ，ΔθｇＦはそれぞれ以下のように表される。
Δθｇｄ＝θｇｄ−θｇｄ０
ΔθｇＦ＝θｇＦ−θｇＦ０
式（１）は、形状可変素子を構成する光学材料のうち、少なくとも１つ以上の光学材料が異常分散特性を有することを意味している。これによれば、形状可変素子の面形状を変化させることにより、色収差を大きくコントロールすることが可能となり、ズームやフォーカスに際して変動する色収差を補正することが可能となる。
【００２４】
ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に加えｇ線の４波長光線の収差補正を考える場合、可視光領域全域において良好な性能を得ることが可能となる。このとき、色収差を補正する場合にはΔθｇＦおよびΔθｇｄの絶対値が大きいような異常分散性を有する光学材料を用いる方法等が考えられる。つまり、ｇ線に関する屈折率の変化がｄ線、Ｃ線およびＦ線に関する屈折率の変化と大きく異なるときに、色収差を良好に補正することが可能となる。光学系の色収差を補正する際には、変倍やフォーカスによって必要な異常分散特性が変化する。このため、異常分散特性を有する光学材料で構成した形状可変素子の屈折力を変化させることで、変倍やフォーカスによって変動する色収差を良好に補正することが可能となる。
【００２５】
条件（１）が成り立つとき、形状可変素子が有する異常分散性がより顕著となる。条件（１）の左辺が下限値を下回る場合には、異常分散性による色収差補正効果を得ることができない。条件（１）の左辺は下限値より大きくなるほど、異常分散性が顕著となり、大きく屈折力を変動させることなく良好に色収差補正をすることが可能となる。
【００２６】
前記形状可変素子を構成する光学材料において、隣接する光学材料のｄ線に関するアッベ数を各々νｄ１、νｄ２とする時、以下の条件式を満足する。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ５．０ …（２）
界面形状が変化する形状可変素子においては、境界面によって分けられた隣接する光学材料の分散の差が大きいほど、界面における色収差をコントロールしやすい。逆に、分散の差が小さい場合には、界面の形状を大きく変動させないと色収差の補正効果を得難い。しかし、界面の形状を大きく変動させると、諸収差の変動が大きくなりやすく、色収差及び諸収差の両者を良好に補正することが困難となりやすい。また、大きく面形状を変動させるためには形状可変素子の構成を工夫する必要がある。
【００２７】
条件（２）において、左辺の値が下限値を下回ると形状を大きく変化させないと色収差の補正が困難となる。条件（２）左辺が下限値を上回る場合には、適切に形状可変素子の面形状を変化させることで色収差の補正効果を得ることができ、この値が大きいほどより効果を得やすくなる。
【００２８】
前記形状可変素子を構成する光学材料において、隣接する光学材料の異常分散性を各々ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２とするとき、以下の条件式を満足する。
｜ΔθｇＦ１−ΔθｇＦ２｜ ＞ ０．０２５０ …（３）
条件（３）は形状可変素子が異常分散特性を有するような構成材料の条件を表している。隣接する光学材料の異常分散性が同程度の値となる場合には、一般的な光学材料と同程度の波長分散となるため、形状可変素子としての異常分散性は小さくなる。つまり、条件（３）左辺の値が形状可変素子の異常分散性を表す数値であり、この値が大きくなるほど異常分散性が大きくなることを意味している。条件（３）の左辺が下限値を下回る場合に色収差補正効果を得ることが困難となる。条件（３）の左辺は下限値よりも大きくなるほど異常分散性が強まるため、大きく面形状を変化させずに色収差補正効果を得ることが可能となるため、好ましい。
【００２９】
実施例の形状可変素子は、一般の光学材料と組み合わせて、色収差をはじめとする諸収差を補正する。このため、部分分散比は異常分散性を持つことが収差補正上必要ではあるが、異常分散性が大き過ぎると色収差の補正が困難となる。
【００３０】
一般の光学材料とかけ離れた特性を有するレンズを用いた場合、色収差係数の波長依存特性の変化は特に大きくなる。その大きな変化を補正し、色収差補正をするには、他のレンズのパワーも大きく変化させる必要がある。但し、パワーを大きく変化させると球面収差やコマ収差や非点収差等の収差に大きな影響を及ぼすため、収差補正が困難となる。
【００３１】
このため、波長分散に関する条件（１）の数値範囲を以下の範囲とすれば、更に良好に色収差を補正することができる。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．８００ …（１ａ）
また、収差補正の観点から、更に望ましくは、（１ａ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．７５０ …（１ｂ）
【００３２】
更に望ましくは、（１ｂ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
０．０３０＜｜θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜＜０．７００ …（１ｃ）
形状可変素子を構成する光学材料の、ｄ線に関するアッベ数の条件（２）の数値範囲を以下の範囲とすれば、更に良好に色収差を補正することが可能となる。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ７．５ …（２ａ）
更に望ましくは、（１ｂ）の数値範囲を以下に示す範囲とするのがよい。
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ １０．０ …（２ｂ）
【００３３】
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。
【００３４】
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。図３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１の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。なお、各実施例の光学系をプロジェクタ等の投射レンズとして用いるときは、左方が投射面（スクリーン）側、右方が投射面に投射される原画側である。
【００３５】
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。
【００３６】
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、像面上でレンズ装置によって形成された被写体像を撮像することができる。
【００３７】
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つ含んでいる。ＢＳｊ（ｊ＝１，２，３、…）は形状可変が変化する界面を表す。界面ＢＳｊの形状を変化させる場合には界面ＢＳｊの頂点は光軸方向に移動することもあるが、素子の構成により、本発明のように頂点位置を変化させずに面形状を変化させるように制御することが可能である。
【００３８】
形状可変素子を構成する際には、液体材料は基材で封入する必要がある。例えば、複数の平板ガラスや弾性膜等の間に１以上の液体材料を入れ、周辺部分を封入することで素子を構成することが可能である。本発明の例である各実施例では、形状可変素子の基材部分を省略しているものもある。
【００３９】
図４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２の収差図において、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】
【００４０】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１によるレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例１（数値実施例１）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、形状可変素子ＡＯ１を含む第５レンズ群Ｌ５から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから６０．０２ｍｍに変倍させる、ズーム比１２．１５のズームレンズである。図３中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００４１】
実施例１では、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料１１と、非電解液の液体材料１２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料１１と、非電解液の液体材料１２が隣接する面である。非電解液の液体材料１２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例１のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例１のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例１のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例２】
【００４２】
図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例２によるレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例２（数値実施例２）のレンズ装置の光学系は、基本的な構成は、実施例１の光学系と同様の構成を有する。本実施例のレンズ装置は、変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから５８．２０ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．７８のズームレンズである点で、実施例１のレンズ装置と異なる。
【００４３】
実施例２では、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料２１と、非電解液の液体材料２２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料２１と、非電解液の液体材料２２が隣接する面である。非電解液の液体材料２２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例２のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例２のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例２のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例３】
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例３のレンズ装置の光学系の広角端及び望遠端におけるレンズ断面図である。実施例３（数値実施例３）のレンズ装置の光学系は、基本的な構成は、実施例１の光学系と同様の構成を有する。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから５９．２４ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．９９のズームレンズである点が実施例１とは異なる。
【００４５】
実施例３の、形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料３１と、非電解液の液体材料３２から構成される。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料３１と、非電解液の液体材料３２が隣接する面である。非電解液の液体材料３２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例３のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例３のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例３のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例４】
【００４６】
図９は実施例４のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例４（数値実施例４）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４から構成されている。形状可変素子ＡＯ１は、第１レンズ群Ｌ１に配置されている。実施例４のレンズ装置の光学系は、無限遠から結像倍率βが−１．０となる、等倍までフォーカシング可能なマクロレンズである。図９中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第２レンズ群Ｌ２を像面側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へと光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００４７】
実施例４では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料４１と、非電解液の液体材料４２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。実施例４の形状可変素子ＡＯ１では、２つの平板ガラスによって液体材料４１及び液体材料４２が封入されている。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料４１と、非電解液の液体材料４２が隣接する面である。非電解液の液体材料４２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例４のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例４のレンズ装置が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例４のレンズ装置の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例５】
【００４８】
図１１は実施例５のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例５（数値実施例５）のレンズ装置の光学系は、実施例４の光学系と基本的に同様の構成を有する。図１１中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示している。
【００４９】
実施例５では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料５１と、弾性膜及び駆動装置から構成される、弾性膜駆動方式の素子で構成することが可能である。実施例５の形状可変素子ＡＯ１は、平板ガラスと弾性膜によって封入されている。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料５１と、弾性膜が隣接する面である。非電解液の液体材料５１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例５のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例５のレンズ装置の光学系が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例５の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例６】
【００５０】
図１３は実施例６のレンズ装置の無限遠合焦時における光学系の断面図である。実施例６（数値実施例６）のレンズ装置の光学系は、実施例４のレンズ装置の光学系と同様の構成を有する。図１３中の矢印（点線）は無限遠から至近端へフォーカシングするときのレンズ群の移動軌跡を示す。
【００５１】
実施例６では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料６１と、弾性膜及び駆動装置から構成される、弾性膜駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料６１と、弾性膜が隣接する面である。非電解液の液体材料６１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。実施例６のように比較的近距離までフォーカシング可能な光学系では、無限遠と近距離において、諸収差及び色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで変動を補正している。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例６のレンズ装置が無限遠に合焦したときの収差図、結像倍率−０．５における収差図、結像倍率−１．０における収差図である。特に、実施例６の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、フォーカシングによる球面収差及び色収差の変動を補正している。
【実施例７】
【００５２】
図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例７のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例７（数値実施例７）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、形状可変素子ＡＯ１を含む正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を６．１５ｍｍから７１．２８ｍｍに変倍させる、ズーム比１１．５９のズームレンズである。図１５中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００５３】
実施例７では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料７１と、非電解液の液体材料７２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料７１と、非電解液の液体材料７２が隣接する面である。非電解液の液体材料７２は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力を弱めるようにパワーが変化する。実施例７のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例７の光学系が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例７の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる望遠端の軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。
【実施例８】
【００５４】
図１７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例８のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。図１７中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。実施例８（数値実施例８）のレンズ装置の光学系は、基本的に実施例７のレンズ装置の光学系の構成と同様であるが、実施例７においては、形状可変素子ＡＯ１が正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１に含まれていたのに対し、実施例８においては、形状可変素子ＡＯ１は正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４に含まれていることが異なる。
【００５５】
実施例８では、開口絞りＳＰよりも像側の第４レンズ群Ｌ４に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料８１と、電解液の液体材料８２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は非電解液の液体材料８１と、電解液の液体材料８２が隣接する面である。非電解液の液体材料８１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、負の屈折力から正の屈折力へと変化する。実施例８のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例８のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例８の光学系においては、開口絞りＳＰよりも像側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
【実施例９】
【００５６】
図１９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例９のレンズ装置の光学系の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例９（数値実施例９）のレンズ装置の光学系は、基本的に実施例７の光学系と同様の構成を有する。図１９中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示す。
【００５７】
実施例９では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、非電解液の液体材料９１と、非電解液の液体材料９２と、弾性膜から構成される、機械駆動方式の素子で構成することが可能である。弾性膜は非電解液である液体材料９１と液体材料９２が混合しないよう、２材料の界面ＢＳ１に配置されており、この界面ＢＳ１を駆動させている。非電解液の液体材料９１は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは小さいという特徴がある。非電解液の液体材料９２も異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦは大きいという特徴がある。形状可変素子を構成する液体材料の異常分散特性を、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きい材料と小さい材料で構成することによって、より効果的に色収差を補正することが可能となる。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へとパワーが変化する。実施例９のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例９のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例９の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる望遠端の軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。
【実施例１０】
【００５８】
図２１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１０のレンズ装置の広角端及び望遠端における光学系の断面図である。実施例１０（数値実施例１０）のレンズ装置の光学系は、物体側から像側へ順に、形状可変素子ＡＯ１を含む正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、開口絞りＳＰを含み正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４、形状可変素子ＡＯ２を含む第５レンズ群Ｌ５から構成されている。変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４を光軸に沿って移動させて焦点距離を４．９４ｍｍから６０．３０ｍｍに変倍させる、ズーム比１２．２１のズームレンズである。図２１中の矢印（実線）は広角端から望遠端へ変倍するときのレンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに際して、第４レンズ群Ｌ４を光軸にそって移動させることで、無限遠から近距離へのフォーカシングをしている。
【００５９】
実施例１０では、開口絞りＳＰよりも物体側の第１レンズ群Ｌ１に形状可変素子ＡＯ１、開口絞りＳＰよりも像側の第５レンズ群Ｌ５に形状可変素子ＡＯ２が配置されている。形状可変素子ＡＯ１は、電解液の液体材料１０１と、非電解液の液体材料１０２から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状可変素子ＡＯ２は、電解液の液体材料１０３と、非電解液の液体材料１０４から構成される、電気駆動方式の素子で構成することが可能である。形状が変化する界面ＢＳ１は電解液の液体材料１０１と、非電解液の液体材料１０２が隣接する面であり、ＢＳ２は電解液の液体材料１０３と非電解液の液体材料１０４が隣接する面である。非電解液の液体材料１０２及び液体材料１０４は異常分散特性を有しており、一般的な光学材料と比較してθｇＦが大きいという特徴がある。形状可変素子ＡＯ１は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力を弱めるように屈折力が変化する。形状可変素子ＡＯ２は、広角端から望遠端へズームする際に、正の屈折力から負の屈折力へと変化する。実施例１０のような比較的ズーム比の大きい光学系では、広角端と望遠端において、色収差が変動しやすく、形状可変素子を導入することで諸収差の変動を補正している。図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、実施例１０のレンズ装置が広角端、中間ズーム位置、望遠端において無限遠物体に合焦したときの収差図である。特に、実施例１０の光学系においては、開口絞りＳＰよりも物体側に形状可変素子ＡＯ１を配置することにより、ズーミングによる軸上色収差及び倍率色収差の変動を補正している。また、開口絞りＳＰよりも像面側に形状可変素子ＡＯ２を配置することにより、ズーミングによる倍率色収差の変動を補正している。
尚、上記条件（１）を満足する形状可変素子は、実施例１〜１０の光学系に限らず、種々の光学系に用いることができる。
【００６０】
以下、各実施例に対応する具体的な数値実施例を示す。各数値実施例において、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。
【００６１】
Ｎｄｉ，Ｎｇｉ，ＮＣｉ，ＮＦｉは各々ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線に対するｉ番目の光学材料の屈折率を表す。νｄｉは、ｄ線に関するアッベ数を表す。
【００６２】
また、非球面形状は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量とし、ｈを光軸に直交する方向の光軸からの高さとし、ｒを近軸曲率半径とし、ｋを円錐定数とし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，…を各次数の非球面係数とするとき、
【数１】
で表す。
なお、各数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味する。
【００６３】
各実施例の形状可変素子で使用した光学材料、液体材料のｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線における屈折率、アッベ数および部分分散比等の数値を表１１に示す。尚、表１１中のΔθｇＦとは異常分散性を示す指標であり、条件式（１）の左辺を表している。また、Δνｄは条件式（２）の左辺を表している。
Ｆｎｏは有効Ｆナンバー、ωは半画角で単位は度である。
【００６４】
更に、これらの形状可変素子はフォーカス手段として用いられる場合には、物体距離変動に対して屈折力を変化させ、像面に合焦するように制御すればよい。これによればフォーカスに際して稼動させるレンズユニットの移動量を減少させたり、稼動させなくてよくなる。ズーム手段として用いる場合には、変倍に際して屈折力を変化させるように界面の面形状を制御すればよい。これによれば、ズームに際して稼動させるレンズユニットの移動量を減少させたり、移動させなくてよくなる。
【００６５】
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。
【００６６】
【表１】
ズーム比 12.15
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 23.04 60.02
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.54 2.52
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 62.70 62.70 62.70
BF 0.50 0.50 0.50
D5 0.70 14.21 18.48
D11 18.59 5.08 0.81
D18 5.60 2.21 8.58
D21 4.92 8.31 1.94
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 9.35
2 6 -6.33 5.16
3 12 16.92 11.13
4 19 17.84 2.75
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R23 27.067 336.393 -37.643
5群焦点距離 86.56 1075.80 -120.38
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -3.1985E-04 -1.9885E-06 -9.8013E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 2.6141E-05 -5.3929E-06 3.6592E-07 0.0000E+00
【００６７】
【表２】
ズーム比 11.78
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 23.20 58.20
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.49 2.60
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 60.80 60.80 60.80
BF 0.50 0.50 0.50
D5 0.70 14.29 18.58
D11 18.59 5.00 0.71
D18 5.81 2.61 8.99
D21 5.48 8.68 2.30
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 8.93
2 6 -6.32 4.90
3 12 16.50 9.16
4 19 17.84 2.73
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R24 -56.344 -68.560 -144.160
5群焦点距離 -82.76 -100.71 -211.75
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -1.3179E-04 -1.0490E-06 -1.0629E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 6.7525E-05 1.0091E-06 2.3382E-10 0.0000E+00
【００６８】
【表３】
ズーム比 11.99
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 22.96 59.24
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.56 2.55
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 62.70 62.70 62.70
BF 0.50 0.50 0.50
d5 0.70 14.22 18.50
d11 18.59 5.06 0.79
d18 5.91 2.42 8.62
d21 4.61 8.10 1.90
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 29.81 9.57
2 6 -6.26 5.06
3 12 6.59 10.66
4 19 17.84 3.10
5 22 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R23 104.307 -157.359 -53.992
5群焦点距離 244.62 -369.04 -126.62
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -1.4474E-04 -6.5763E-07 -1.7567E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 5.9433E-05 -1.1264E-06 7.4779E-08 0.0000E+00
【００６９】
【表４】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.60 4.80 5.80
画角 6.85
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 217.80 217.80 217.80
BF 65.32 65.32 65.32
D17 1.36 16.64 31.94
D22 33.25 17.97 2.66
D23 14.12 6.38 1.10
D28 26.76 34.50 39.78
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 44.50
2 18 -54.05 12.14
3 23 170.93 27.42
4 29 316.06 7.05
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R11 1770.644 1682.775 1635.969
1群焦点距離 76.55 76.50 76.48
【００７０】
【表５】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.50 4.80 5.80
画角 6.84
像高 21.60 21.60 21.60
レンズ全長 218.80 218.80 218.80
BF 50.79 50.79 50.79
d8 4.89 4.78 4.69
d9 1.51 1.62 1.71
d15 2.08 18.67 36.64
d20 36.55 19.96 1.99
d21 19.61 10.24 6.26
d26 35.96 45.34 49.31
d30 50.78 50.78 50.78
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 40.95
2 16 -63.15 11.57
3 22 158.96 11.88
4 27 463.81 9.40
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R9 321.089 276.049 253.194
1群焦点距離 84.39 82.57 81.43
【００７１】
【表６】
最大撮影倍率 1.0倍
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
焦点距離 180.00
Fナンバー 3.50 4.80 5.80
画角 6.84
像高 21.60 21.60 21.60
レンズ全長 223.50 223.50 223.50
BF 53.35 53.35 53.35
d8 3.61 3.28 3.04
d9 3.16 3.48 3.73
d15 2.35 16.89 32.43
d20 32.05 17.50 1.96
d21 26.40 14.85 10.09
d26 34.49 46.04 50.79
d30 53.35 53.72 54.87
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 40.69
2 16 -60.28 11.88
3 22 145.77 11.90
4 27 536.09 10.40
無限遠 β=-0.5 β=-1.0
R9 101.095 94.155 89.949
1群焦点距離 83.32 80.91 79.34
【００７２】
【表７】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.80 3.55
画角 30.34 9.98 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 82.26 85.37 86.99
BF 10.63 13.68 7.85
d8 0.80 17.28 31.28
d14 26.78 13.07 1.32
d15 7.66 1.20 2.58
d21 4.10 7.85 11.69
d24 10.63 13.68 7.85
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 11.48
2 9 -10.94 8.90
3 16 24.41 8.41
4 22 20.84 3.50
広角端 中間位置 望遠端
R5 -225.279 -148.627 -122.414
1群焦点距離 46.15 48.52 50.15
K B C D E
第16面 -4.7373E-01 -7.6618E-05 -1.7216E-06 6.4486E-08 -1.3793E-09
【００７３】
【表８】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.48 71.28
Fナンバー 2.76 3.80 3.55
画角 30.34 9.97 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 82.86 86.47 86.98
BF 10.49 13.81 8.17
d5 0.80 17.36 29.99
d11 27.96 13.07 1.36
d12 6.42 1.20 1.88
d18 4.12 7.95 12.51
d24 10.49 13.81 8.17
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 48.17 10.19
2 6 -10.76 8.93
3 13 24.09 7.94
4 22 (可変) 6.01
広角端 中間位置 望遠端
R20 814.193 4182.087 -3177.585
4群焦点距離 21.84 21.45 21.24
K B C D E
第13面 -4.0085E-01 -6.3941E-05 -1.2480E-06 3.9745E-08 -8.6468E-10
【００７４】
【表９】
ズーム比 11.59
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 6.15 20.45 71.28
Fナンバー 2.88 3.90 3.55
画角 30.34 9.98 2.89
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 87.00 83.31 87.00
BF 3.33 9.61 3.03
d8 0.80 14.83 30.22
d14 32.82 11.19 1.31
d15 4.43 1.20 1.20
d21 12.91 13.75 18.51
d24 3.33 9.61 3.03
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 12.00
2 9 -10.63 8.45
3 16 18.17 8.78
4 22 37.10 3.50
広角端 中間位置 望遠端
R5 -102.461 -419.426 87.456
1群焦点距離 49.65 49.83 50.17
K B C D E
第16面 -4.3545E-01 -6.9874E-05 -3.1591E-08 -2.9893E-08 7.7453E-10
【００７５】
【表１０】
ズーム比 12.21
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離 4.94 24.05 60.30
Fナンバー 1.85 2.70 3.00
画角 28.12 6.26 2.51
像高 2.64 2.64 2.64
レンズ全長 67.25 67.25 67.25
BF 0.50 0.50 0.50
D10 0.70 14.47 18.82
D16 18.59 4.81 0.46
D23 4.66 1.48 7.03
D26 4.44 7.63 2.07
群 始面 焦点距離 レンズ構成長
1 1 (可変) 16.53
2 11 -6.39 5.21
3 17 16.62 10.06
4 24 14.47 2.56
5 27 (可変) 4.00
広角端 中間位置 望遠端
R6 509.154 518.243 657.336
R28 23.054 337.735 -19.882
1群焦点距離 30.59 30.60 30.71
5群焦点距離 73.73 1080.10 -63.58
K B C D E
第12面 5.3151E-01 -2.4059E-04 -2.1513E-06 -3.6755E-08 0.0000E+00
第17面 -1.7331E+00 -4.9430E-05 2.5661E-06 -1.2590E-07 0.0000E+00
【００７６】
【表１１】
【符号の説明】
【００７７】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
ＡＯ１ 形状可変素子
ＡＯ２ 形状可変素子
ＢＳ１ 面形状が変化する面
ＢＳ２ 面形状が変化する面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学材料からなり、少なくとも１つの面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、
該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
｜θｇＦ−（１．６６５×１０-7×νｄ３＋５．２１３×１０-5×νｄ２
−５．６５６×１０-3×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足することを特徴とする形状可変素子。
但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【請求項２】
前記形状可変素子は互いに混合しない複数の液体材料からなり、
液体界面の面形状を変化させることを特徴とする請求項１に記載の形状可変素子。
【請求項３】
前記形状可変素子を構成する液体材料のうち、隣接する液体材料のｄ線に関するアッベ数をνｄ１、νｄ２とするとき、
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ５．０
を満足することを特徴とする請求項２に記載の形状可変素子。
【請求項４】
前記形状可変素子を構成する液体材料のうち、隣接する液体材料のｇ線とＦ線に関する異常分散性を各々ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２とするとき、
｜ΔθｇＦ１−ΔθｇＦ２｜ ＞ ０．０２５０
を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の形状可変素子。
但し、ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の形状可変素子を少なくとも１つ含むレンズ装置。
【請求項６】
前記形状可変素子は液体材料と弾性膜を有し、
前記レンズ装置は、該形状可変素子の該液体材料の面形状を変化させるための駆動手段を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記レンズ装置は各レンズ群の間隔を変化させて変倍をするズームレンズであり、
変倍に際して前記形状可変素子の屈折力を変化させる、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記レンズ装置は各レンズ群の間隔を変化させて合焦をするレンズ装置であり、
フォーカスに際して前記形状可変素子の屈折力を変化させる、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置によって形成される被写体像を撮像するカメラ装置を有する、撮像装置。
【請求項１】
複数の光学材料からなり、少なくとも１つの面の形状を変化させることが可能な形状可変素子であって、
該形状可変素子を構成する該複数の光学材料のうち少なくとも１つは、
｜θｇＦ−（１．６６５×１０-7×νｄ３＋５．２１３×１０-5×νｄ２
−５．６５６×１０-3×νｄ＋０．７２７８）｜ ＞ ０．０２７２
を満足することを特徴とする形状可変素子。
但し、νｄはｄ線に関するアッベ数、θｇＦはｇ線とＦ線に関する部分分散比であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣをそれぞれｇ線、Ｆ線、ｄ線およびＣ線に関する屈折率としたとき、
νｄ ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。
【請求項２】
前記形状可変素子は互いに混合しない複数の液体材料からなり、
液体界面の面形状を変化させることを特徴とする請求項１に記載の形状可変素子。
【請求項３】
前記形状可変素子を構成する液体材料のうち、隣接する液体材料のｄ線に関するアッベ数をνｄ１、νｄ２とするとき、
｜νｄ１−νｄ２｜ ＞ ５．０
を満足することを特徴とする請求項２に記載の形状可変素子。
【請求項４】
前記形状可変素子を構成する液体材料のうち、隣接する液体材料のｇ線とＦ線に関する異常分散性を各々ΔθｇＦ１、ΔθｇＦ２とするとき、
｜ΔθｇＦ１−ΔθｇＦ２｜ ＞ ０．０２５０
を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の形状可変素子。
但し、ΔθｇＦ＝θｇＦ−（−１．６６５×１０-7νｄ３＋５．２１３×１０-5νｄ２
−５．６５６×１０-3νｄ＋０．７２７８）｜
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の形状可変素子を少なくとも１つ含むレンズ装置。
【請求項６】
前記形状可変素子は液体材料と弾性膜を有し、
前記レンズ装置は、該形状可変素子の該液体材料の面形状を変化させるための駆動手段を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記レンズ装置は各レンズ群の間隔を変化させて変倍をするズームレンズであり、
変倍に際して前記形状可変素子の屈折力を変化させる、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記レンズ装置は各レンズ群の間隔を変化させて合焦をするレンズ装置であり、
フォーカスに際して前記形状可変素子の屈折力を変化させる、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置によって形成される被写体像を撮像するカメラ装置を有する、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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−９３４７１（Ｐ２０１２−９３４７１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９３０８（Ｐ２０１０−２３９３０８）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【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５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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