JP2003107310A - ズームレンズ鏡胴 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ミラー部、被写体側レンズ保持部、撮像素子側
レンズ保持部を個別に管理、点検でき、レンズ駆動源を
配置しても小型化することが可能であり、レンズ及びレ
ンズ保持部材の加工精度のバラツキに左右されずに、加
工の出来栄え寸法にあわせて、組み立て治具を介してレ
ンズ性能を確保可能なズームレンズ鏡胴を提供する。 【解決手段】可変ミラー４を介して光路が被写体側と撮
像素子側とに屈曲された屈曲ズーム光学系のズームレン
ズ鏡胴において、被写体側の第１群レンズ枠１と、可変
ミラー４の保持部と、レンズＬ２〜Ｌ５の撮像素子側レ
ンズ群を保持する第２群レンズ枠２と、撮像素子側レン
ズＬ６、フィルタＦ１，Ｆ２を保持する第３群レンズ枠
３と、ＣＣＤを保持するＣＣＤ保持枠５₁とに分割され
た鏡枠構造に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばズームレン
ズ鏡胴に関し、詳しくはミラーを介して光路が屈曲され
た屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡胴において該ミラ
ーによってＡＦ（オートフォーカス）を機能させるズー
ムレンズ鏡胴、あるいは単焦点光学系の鏡胴等に関す
る。さらに詳しくは、可変焦点レンズ、可変焦点回折光
学素子、可変偏角プリズム、可変焦点ミラー等の光学特
性可変光学素子、及びこれらの光学特性可変光学素子を
含む光学系を備えた、例えば眼鏡、ビデオプロジェクタ
ー、デジタルカメラ、テレビカメラ、内視鏡、望遠鏡、
カメラのファインダー、光情報処理装置等の光学装置に
用いるズームレンズ鏡胴、あるいは単焦点光学系の鏡胴
等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の屈曲ズーム光学系におい
ては、ＡＦに寄与する光学系の一部を光軸方向に移動さ
せることによってＡＦを機能させている。また、一般
に、レンズ鏡枠内にズーム駆動源を配置してズームに寄
与する光学系を駆動させている。また、光学レンズ群を
組み込んでズーム光学系を製造する場合、光学レンズ群
の保持方法として、保持されるレンズと保持部材の加工
精度を厳密にすることにより光学性能を達成するのが一
般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の屈曲ズ
ーム光学系は、ズーム駆動源の他にもＡＦを機能させる
為にレンズ鏡胴内にＡＦ駆動モータ等の駆動源と減速ギ
ア等の駆動機構を必要としており、小型化、低コスト化
を阻害する要因になっていた。更に、そのような駆動機
構を用いた場合、減速ギア等のバックラッシュによりＡ
Ｆ停止精度が低下したり、音が発生する等、品質面に問
題があった。

【０００４】また、そのような屈曲ズーム光学系では、
ＡＦ駆動源のほかに、ズーム駆動源、セクタ（絞り）、
及びシャッタを駆動させる為の駆動源を必要としてお
り、レンズ鏡胴内にこれらの駆動源を配置することが小
型化を阻害する要因になっていた。

【０００５】また、他の課題として、小型化にともなう
レンズ群間の光軸に対する偏心（シフト、チルト）につ
いて、数十ミクロンのオーダーを要求されるようになっ
てきている。しかし、レンズ及びレンズ保持部材の加工
精度によっては、そのようなオーダーを達成することが
困難になってきている。特に、屈曲光学系においては、
光路が曲がっているという構造上からその困難性が顕著
である。

【０００６】更なる課題として、本件出願人により、小
型化、低コスト化等のためにミラーを可変ミラーで構成
したズーム光学系が提案されており、この場合、構成部
品の保護や運搬の便宜を考慮すれば、可変ミラーをズー
ム光学系から単独で点検及び管理する必要性がある。し
かし、従来の提案による可変ミラーで構成したズーム光
学系では、可変ミラーをレンズ鏡胴に組み込んだ場合、
ミラー保持部、被写体側レンズ部、撮像素子側レンズ部
を個別に点検管理することが出来なかった。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたものであり、ミラー部、被写体側レンズ保
持部、撮像素子側レンズ保持部を個別に管理、点検でき
るズームレンズ鏡胴を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、レンズ駆動源を配置しても小型化するこ
とが可能なズームレンズ鏡胴を提供することを目的とす
る。更に、レンズ及びレンズ保持部材の加工精度のバラ
ツキに左右されずに、加工の出来栄え寸法にあわせて、
組み立て治具を介してレンズ性能を確保可能なズームレ
ンズ鏡胴を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本第１の発明によるズームレンズ鏡胴は、ミ
ラーを介して光路が被写体側と撮像素子側とに屈曲され
た屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡胴において、被写
体側のレンズ保持部と、ミラー保持部と、撮像素子側の
レンズ保持部とに分割された鏡枠構造に構成したことを
特徴とする。より具体的には、屈曲された光学系に配置
された、ミラー自体を凹状に変化させることによってＡ
Ｆを機能させる可変ミラーを採用したズームレンズ鏡胴
において、ミラー保持部と、被写体側レンズ保持部と、
撮像側レンズ保持部との３分割鏡胴に構成する。これに
より、ミラー保持部等を単独で点検管理することができ
る。

【０００９】また、本第２の発明によるズームレンズ鏡
胴は、ミラーを介して光路が被写体側と撮像素子側とに
屈曲された屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡胴におい
て、前記ミラーの反射面の裏側に、前記屈曲光学系の光
学レンズを駆動する光学レンズ駆動源を配置したことを
特徴とする。より具体的には、屈曲されたミラー反射の
裏面側にズーム駆動源を配置し、鏡胴内に該ズーム駆動
源を配置しない構造とする。これにより、鏡胴内のスペ
ースを効率的に活用してズーム鏡筒を小型化することが
できる。

【００１０】また、本第３の発明によるズームレンズ鏡
胴は、ミラーを介して光路が被写体側と撮像素子側とに
屈曲された屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡胴におい
て、前記ミラーの保持部に対して、被写体側光学系の保
持部、撮像素子側光学系の保持部が治具を介して所定位
置に位置決めされるようにしたことを特徴とする。より
具体的には、２分割された鏡胴（後述する実施形態にお
ける被写体側の鏡胴は第１レンズ枠である。撮像素子側
の鏡胴は第２群レンズ枠、第３群レンズ枠及びＣＣＤ保
持枠を含む。）を予めミラー面に対して調整されたレン
ズ組み立て治具によって所定位置にそれぞれのレンズ群
を位置決めすることにができるように構成している。こ
れにより、ミラーに対するレンズ保持位置の精度を向上
させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１、図２は本発明の一実施
形態にかかるズームレンズ鏡胴におけるレンズ群及び鏡
枠の配置を示す構成図であり、図１は広角（Ｗ：短焦
点）時、図２は望遠（Ｔ：長焦点）時の状態を示してい
る。本実施形態のズームレンズ鏡胴に用いるズーム光学
系は、被写体側より順に、レンズＬ１を備えた群（第１
群）と、可変ミラー４と、レンズＬ２〜Ｌ５を備えた群
（第２群）と、レンズＬ６とフィルタＦ１〜Ｆ３とを備
えた群（第３群）と、ＣＣＤを備えた群とで構成されて
おり、レンズ可変ミラー４を介して、光路が被写体側と
撮像素子側とに屈曲されている。

【００１２】そして、このズーム光学系を保持する本実
施形態のズームレンズ鏡胴は、被写体側のレンズＬ１を
保持する第１群レンズ枠１と、図示省略した可変ミラー
４の保持部と、レンズＬ２〜Ｌ５の撮像素子側レンズ群
を保持する第２群レンズ枠２と、撮像素子側レンズＬ
６、フィルタＦ１，Ｆ２を保持する第３群レンズ枠３
と、フィルタ３とＣＣＤを保持するＣＣＤ保持枠５₁と
に鏡枠がそれぞれ分割されている。また、本実施形態の
ズーム光学系は、可変ミラー４の反射面４₁の形状を変
形させることで物体距離が変った場合のピント合わせと
ズームに伴うピント移動を補償し、さらに、第２群レン
ズ群のみがズーム時に移動するように構成されており、
モータでピント合わせを行なう場合より消費電力を小さ
くできるメリットがある。また、可変ミラーの反射面の
形状は自由曲面にすると光学系の収差補正上有利であ
る。また、第１群レンズは凹レンズを含んでおり、凹作
用を持っている。第２群レンズは凸レンズを含んでお
り、凸作用を持っている。なお図中、５₁₁はＣＣＤ面で
ある。

【００１３】図３〜図６は本実施形態のズームレンズ鏡
胴に備わるズーム駆動部の構成を示す図であり、図３は
広角時のズーム状態を示す図、図４は図３を矢印Ａ方向
からみた部分図、図５は図４の構成にＣＣＤ保持部を組
み込むときの状態を示す説明図、図６は図３を矢印Ｂ方
向からみた第２群レンズ枠２の形状を示す図である。

【００１４】ズーム駆動部は、図３に示すように、駆動
源としてズームモータ７が可変ミラー４の反射面４₁と
は反対側（反射面４₁の裏側）に配置されており、ズー
ムモータ７の回転がズームモータギア７₀、減速ギア７₁
〜７₃を介して減速され、減速ギア７₃がカム枠７₄に設
けられたギアラック７₄₀に歯合し、ガイドピン７₅と第
１ガイドカム７₄₁とを介してズームモータ７の駆動に応
じて光軸方向にガイドされて直進し、第２ガイドカム７
₄₂と第２群レンズ枠２に設けられたズームピン２ ₁とが
係合し、第２群レンズ群を光軸方向に移動させるように
構成されている。なお、第２群レンズ群は、モータでな
く手動で動かしてもよい。手動にした場合には、消費電
力を小さくすることができるというメリットがある。

【００１５】ズームモータ７のズームモータギア７₀と
は反対側には、図４に示すように、回転軸７₆に円周放
射状にすり割が所定数設けられたすり割板７₇が固定さ
れているとともに、すり割板７₇のすり割数をカウント
するフォトインタインタラプタ７₉が設けられており、
フォトインタラプタ７₉を介してズームモータ７の回転
数を読み込むことによって第２群レンズ群の光軸方向移
動量を制御するように構成されている。

【００１６】また、ズームモータ７はズームモータカバ
ー７₈の内部に保持され、フォトインタラプタ７₉はズー
ムモータカバー７₈の外部突起７₈₁に固定されている。
また、基盤６に固定されたギア保持枠７₁₀には、ズーム
ギアーカバー７₁₁と、ズームモータカバー７₈が固定さ
れている。また、ズームモータギア７₀、減速ギア７₁〜
７₃はギア保持枠７₁₀とズームギアーカバー７₁₁との間
に保持されている。

【００１７】第２群レンズ群は、図５に示すように、光
軸方向に移動させるロッド２₂、スリーブ２₃を介して組
み込まれる。ロッド２₂はスリーブ２₃に対して精密嵌合
されているとともに、後述する治具組み立てにおける調
整の為、第２群レンズ枠２の穴部２₀₁とはガタ嵌合にな
るように構成されている。また、ロッド２₂は、基盤６
に固定されているとともに、後述する治具組み立てにお
ける位置調整の為、基盤６に固定されたロッド受け６ ₁
にガタ嵌合されている。なお、変倍の為に第２群レンズ
を手動で動かす場合、第２群レンズの位置を検出するた
めのエンコーダを設けるとよい。エンコーダで検出した
第２群レンズの位置を基にして可変ミラーを最適な形状
にすることでズーム状態の収差とピント移動を補償する
ことができる。また、第２群レンズを電動で動かす場合
でもエンコーダを設け、同様にして可変ミラーを最適な
形状にすればよい。

【００１８】図７〜図１１は本実施形態のズームレンズ
鏡胴に備わるシャッタ駆動部の構成図であり、図７はシ
ャッタ羽根８₁が開いた状態、図８はシャッタ羽根８₁が
閉じた状態、図９は図７を矢印Ｃ方向からみたシャッタ
羽根８₁とＰロッド８₂との係合関係、図１０は図７を矢
印Ｄ方向からみたシャッタ羽根８₁と羽根回転ピン８_{1 0}
との係合関係を示している。

【００１９】シャッタ駆動部は、図７に示すように、く
の字形状をしたＰロッド８₂の一端に設けられたシャッ
タ羽根係合部８₂₁が、２枚のシャッタ羽根８₁に設けら
れたシャッタカム部８₁₁に係合し、かつ、羽根保持部材
８に設けられたガイド穴８₁₂に挿入されており、シャッ
タ羽根係合部８₂₁をガイド穴８₁₂の長手方向に移動させ
ることで、シャッタ羽根８₁を、羽根保持部材８に設け
られた羽根回転ピン８_{1 0}を回転中心として図の平面上を
回転させることができるように構成されている。Ｐロッ
ド８₂は、紙面に平行な面上で反時計方向に回転させら
れる力をバネ８₃によって受けるようになっている。Ｐ
ロッド８₂の近傍には、プランジャ９が設けられてお
り、プランジャ９は、先端駆動部９₁を駆動してＰロッ
ド８₂の他端部をバネ８₃の力に抗して押し上げることが
できるようになっている。

【００２０】そして、プランジャ９の先端駆動部９₁が
内部に引き込まれたときには、バネ８₃の力により、シ
ャッタ羽根係合部８₂₁がガイド穴８₁₂を長手方向に沿っ
て図８に示す位置に移動してシャッタ羽根８₁が閉じ
る。また、プランジャ９の先端駆動部９₁がＰロッド８₂
のシャッタ羽根係合部８₂₁とは反対側の端部を押し上げ
たときには、シャッタ羽根係合部８₂₁がガイド穴８₁₂を
長手方向に沿って図７に示す位置に移動してシャッタ羽
根８₁が開くようになっている。また、シャッタ保持枠
８は、図１１に示すように、第２群レンズ枠２に固定さ
れる。

【００２１】図１２〜図１６は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴に備わるセクタ（絞り）１０の駆動部の構成図で
あり、図１２は図１と同じ方向からみた図、図１３は図
１２を矢印Ｅ方向からみた図、図１４は図１２とは反対
側の方向からみた図、図１５は図１４を矢印Ｆ方向から
みたセクタカバー１４及びセクタ１０を示す図、図１６
は図１４を矢印Ｇ方向からみたセクタ１０及びシャッタ
保持枠８を示す図である。

【００２２】セクタ（絞り）１０の駆動部は、図１２〜
図１４に示すように、セクタモータ１１の回転がセクタ
モータギア１１₁、減速ギア１１₂，１１₃によって減速
され、減速ギア１１₃とセクタギアラック１０₁とが図１
３に示すように歯合することにより、セクタ１０が光軸
を遮るように移動するように構成されている。また、セ
クタケース１２とセクタギアカバー１３は、第１群レン
ズ枠１の斜め下方に設けられ、その間に、セクタモータ
ギア１１₁、減速ギア１１₂，１１₃を保持している。

【００２３】セクタ１０は、図１５に示すように、開口
部１０ａ，１０ｂが形成され、図１６に示すように、シ
ャッタ保持枠８のセクタガイド８₀₁にセクタ駆動縁１０
₀₁がガイドされて光軸を横切る、ターレットタイプのセ
クタとして構成されており、セクタモータ１１を正逆回
転させることによって２種類の絞り口径を作り出すよう
になっている。

【００２４】図１７〜図１９はプランジャ９、セクタモ
ータ１１の第２群レンズ枠２への保持状態を示す説明図
であり、図１７は図６と同じ方向からみた図、図１８は
図１７を矢印Ｈ方向からみた図、図１９は図１８を矢印
Ｉ方向からみた図である。プランジャ９は、図１７に示
すようにケース１５に収納され、図１８に示すようにケ
ース１５を第２群レンズ枠２に螺子１５ａ等で取り付け
ることによって固定されている。セクタモータ１１はセ
クタケース１２に収納され、図１８に示すように、セク
タケース１２を第２群レンズ枠２に螺子１２ａ等で取り
付けることによって固定されている。

【００２５】図２０〜図２２は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における可変ミラー４の基盤６への固定状態と第
１群レンズ枠１と基盤６との固定状態を示す図であり、
図２０は図１と同じ方向からみた図、図２１は図２０を
矢印Ｊ方向からみた図、図２２は可変ミラー４のカバー
部を図２０の矢印Ｋ方向からみた図である。

【００２６】可変ミラー４は、図２０に示すように、可
変ミラー基盤４₀₁と、可変ミラー接続盤４₀₂と、電装部
品４₄₁を備えた可変ミラー電装盤４₄とで構成されてい
る。また、可変ミラー４の反射面４₁とは反対側には可
変ミラー４を保護する為にミラーカバー４₃が配置され
ている。可変ミラー固定部材１６は、図２０〜２２に示
すように、基盤６に対して基盤保持ピン１６₀₁，１６₀₂
を介して基盤６の穴６ａ，６ｂに嵌合されて位置決め固
定されている。可変ミラー基盤４₀₁は、図２０に示すよ
うに、可変ミラー固定部材１６の溝１６ａに嵌合されて
位置決め固定されている。ミラーカバー４₃は、図２２
に示すように、可変ミラー固定部材１６に対して基盤保
持ピン４₃₀₁、４_{3 02}を介して可変ミラー固定部材１６の
穴１６ｂに嵌合されて位置決め固定されている。また、
図２０に示すように、第１群レンズ枠１は、第１群レン
ズ枠穴１₀₁が、基盤６に取り付けられたピン６₀₁に、後
述する治具組み立てにおける位置調整の為にガタ嵌合さ
れている。

【００２７】図２３〜図２７は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴におけるＣＣＤ部の構成図であり、図２３はＣＣ
Ｄ保持部を図６と同じ方向からみた図、図２４は図２３
を矢印Ｌ方向からみた図、図２５はＣＣＤ枠５を第３群
レンズ枠３に取りつけた状態を示す図、図２６は第３群
レンズ枠３をロッド２₂に組み込むときの状態を示す
図、図２７は第３群レンズ枠３を図２５の矢印Ｍ方向か
らみた図である。

【００２８】図２４に示すように、ＣＣＤ部は、内部に
ＣＣＤを装備したＣＣＤ保持枠５₁と、放熱板５₃と、Ｃ
ＣＤ基盤５₂と、ＣＣＤ基盤５₂に実装されたＣＣＤ電装
部品５₄とを備えて構成されている。ＣＣＤ枠５は、Ｃ
ＣＤ基盤５₂に固定され、その内壁部で第３フィルタＦ
３及びＣＣＤ保持枠５₁を嵌合、固定している。また、
ＣＣＤ枠５は、図２５に示すように、ＣＣＤ保持突起５
₀₁が、第３群レンズ枠穴３₀₁に対し、後述する治具組み
立てにおける位置調整の為に、ガタ嵌合されている。な
お、ＣＣＤの向きは、光軸に垂直であるとともにＣＣＤ
の撮像エリアの短辺方向が図２０の紙面に平行になるよ
うにすると、光学系の収差を減らすことができてよい。
つまり、撮像素子の撮像エリアの短辺方向が可変ミラー
へ入射する軸上光線の入射面に平行であればよい。ま
た、ＣＤＤの代わりにＣ−ＭＯＳ等の固体撮像素子を用
いてもよい。第３群レンズ枠３は、図２７に示すよう
に、ロッド２₂が挿入する第３群レンズ枠穴３₀₁と後述
する治具組み立てにおける位置調整の為にガタ嵌合され
ている。

【００２９】図２８〜図３４は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における可変ミラー４と第１群レンズ枠１との治
具による組み立て構造を示す図であり、図２８は可変ミ
ラー保持枠（固定部材）１６の治具（可変ミラー用冶具
２０₁）保持部１６₀₃，１６_{0 4}を示す図、図２９は第１
群レンズ枠１の治具（第１群レンズ用治具２０₂）保持
部１₂₀を示す図、図３０は可変ミラー用冶具２０₁と第
１群レンズ用治具２０₂とを示す図２８と同じ方向から
みた図、図３１は図３０を矢印Ｎ方向からみた図、図３
２は第１群レンズ用治具２０₂による偏心方向を示す説
明図、図３３、図３４は第１群レンズ用治具２０₂の調
整冶具２０₂₁による偏心構造の説明図である。

【００３０】なお、ここでの治具組み立てとは、所定の
位置精度を要する光学素子間の光学位置精度を治具によ
って保証しようとする方式である。具体的には、予め光
学素子間の光学位置を、バラツキのない信頼できる部材
寸法（レンズ、ロッド、成形品の出来栄え寸法等）を測
定しておき、該部材寸法を治具によって保持し、それぞ
れの光学素子保持部材を固定する方法であり、光学性能
を基本的に治具精度によって保証しようとする方式であ
る。

【００３１】本実施形態における可変ミラー４と第１群
レンズ枠１との治具による組み立て構造では、可変ミラ
ー保持枠用治具保持部１６₀₃，１６₀₄は、図２８に示す
ように、可変ミラー保持部材１６の成形寸法に応じて保
持位置を調整可能な形状に形成されている。第１群レン
ズ用治具保持部１₂₀は、第１群レンズＬ１の外形寸法及
び胴付け寸法に合わせて第１群レンズ枠１に形成されて
いる。

【００３２】第１群レンズ用治具保持部１₂₀には、図３
０に示すように、第１群レンズ用冶具２０₂が嵌め込ま
れている。第１群レンズ用冶具２０₂には、調整治具２
０₂₁が設けられている。調整冶具２０₂₁は、調整冶具２
０₂₁₁と、調整冶具２０₂₁₂とを備えている。調整冶具２
０₂₁₁は、図３３に示すように、ガイド溝_211aを有して
おり、第１群レンズ用冶具２０₂の突部２０₂₀₂を矢印方
向に案内可能に構成されている。調整冶具２０₂₁₂は、
図３４に示すように、ガイド溝２０_212aをガイド溝２０
_211aに対し垂直な方向に有しており、調整冶具２０₂₁₁
の突部２０_211bを矢印方向に案内可能に構成されてい
る。また、調整冶具２０₂₁₂は、ガイド溝２０_212aとは
反対側の面の中央部にすり鉢状の溝２０_212bを有してお
り、その溝に例えば球状のベアリング部材２０₂₁₃を介
在させることにより溝２０_212bを中心に３６０度回転可
能に構成されている。なお、図３０、図３１中、２０₂₃
は第１群レンズ用冶具２０₂の土台である。

【００３３】第１群レンズ用治具２０₂に調整治具２０
₂₁を設けた理由は、次の理由による。即ち、治具保持部
１６₀₃，１６₀₄，１₂₀が生産時のロット変更、成形型の
更新等を原因として、治具により保持される保持寸法の
中心値が変更になった場合において、所定の位置に調整
するためである。また、第１群レンズ、ミラー、第２群
レンズを治具によって組み立てた後に、性能検査機、偏
心測定機等を用いて所定性能、所定偏心の光学位置を治
具の調整によって決定し、該決定値を治具の所定状態と
することができるようにする為である。

【００３４】このため、最初の組み立て段階では、即
ち、図３０、図３１に示すように、第１群レンズ用治具
の土台２０₂₃をピン２０ａを介して可変ミラー用冶具２
０₁に組み込み、第１群レンズ枠１を基板６に組み込ん
だ段階では、図２０に示すように、第１群レンズ枠穴１
₀₁と基盤ピン６₀₁とをガタ嵌合させておく。その後、可
変ミラー用治具２０₁と第１群レンズ用治具２０₂を介し
て保持した状態で調整治具２０₂₁を介して図３２に示す
ように、最適な方向に偏心（シフト、チルト）させて、
第１群レンズ枠１及びレンズＬ１の位置を調整し、その
後、基盤６と第１群レンズ枠１とを接着固定する。

【００３５】図３５、図３６は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における撮像素子側枠用治具２０₁₀にロッド２₂
を着脱可能に保持し、第３群レンズ枠３を治具を介して
接着固定する組立構造を示す説明図であり、図３５は組
み立て構造を示す構成図、図３６は第３群レンズ枠３を
図３５の矢印Ｏ方向からみた図である。

【００３６】図３６に示すように、第３群レンズ枠３に
は、レンズＬ６の外周及び胴付部の形状に合わせて第３
群レンズ用治具保持部３₂₀が形成されている。第３群レ
ンズ用治具保持部３₂₀には、図３５に示すように、第３
群レンズ用冶具２０₃が嵌め込まれている。第３群レン
ズ用冶具２０₃には、調整治具２０₃₁が設けられてい
る。調整冶具２０₃₁は、調整冶具２０₃₁₁，２０₃₁₂を備
えており、これらを介して、図３０に示した第１群レン
ズ用治具２０₂と同様に最適な方向に偏心（シフト、チ
ルト）させて、第３群レンズ枠３の位置を調整すること
ができるようになっている。なお、図３５中、２０₃₃は
第３群レンズ用冶具２０₃の土台である。

【００３７】図３５に示すように、第３群レンズ用治具
の土台２０₃₃をピン２０ｂを介して撮像素子側枠用治具
２０₁₀に組み込んだ段階では、第３群レンズ枠穴３₀₁と
ロッド２₂とは、上記と同様の理由により、ガタを持た
せた状態で嵌合させておく。そして、調整冶具２０₃₁を
介して位置を調整した後に接着固定する。

【００３８】図３７、図３８は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における撮像素子側枠用治具２０₁₀にロッド２₂
を着脱可能に保持し、第２群レンズ枠２を治具を介して
所定位置に配置する組立構造を示す説明図であり、図３
７は組み立て構造を示す構成図、図３８は第２群レンズ
枠２を図３７の矢印Ｐ方向からみた図である。

【００３９】図３７に示すように、第２群レンズ枠２に
は、レンズＬ３の外周及び胴付部の形状に合わせて第２
群レンズ用治具保持部２０₂₀が形成されている。第２群
レンズ用治具保持部２０₂₀には、第２群レンズ用冶具２
０₄が嵌め込まれている。第２群レンズ用冶具２０₄に
は、調整治具２０₄₁が設けられている。第２群レンズ用
冶具２０₄₁は、調整冶具２０₄₁₁，２０₄₁₂を備えてお
り、これらを介して、図３０に示した第１群レンズ用治
具２０₂と同様に最適な方向に偏心（シフト、チルト）
させて、第２群レンズ枠２の位置を調整することができ
るようになっている。なお、図３７中、２０₄₃は第２群
レンズ用冶具２０₄₁の土台である。

【００４０】図３７に示すように、第２群レンズ用治具
の土台２０₄₃をピン２０ｃを介して撮像素子側枠用治具
２０₁₀に組み込んだ段階では、第２群レンズ枠２の第２
群レンズ枠穴２₀₁とスリーブ２₃とは、上記と同様の理
由によりガタを持たせた状態で嵌合させておく。そし
て、調整冶具２０₄₁を介して位置を調整した後にスリー
ブ２₃を第２群レンズ枠穴２₀₁に接着することにより第
２群レンズ枠２を固定する。

【００４１】次いで、図３９に示すように、可変ミラー
用冶具２０₁と撮像素子側枠用治具２０₁₀とをピン２０
ｄを介して組み込み、ロッド２₂を基盤６に固定された
ロッド受け６₁に固定する。この場合、上記と同様の理
由により、ロッド受け６₁とロッド２₂とは、ガタ嵌合さ
せておき、位置調整の後に接着、固定する。

【００４２】図４０、図４１は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における第３群レンズ枠３にＣＣＤ枠５を固定す
る構成を示す図であり、図４０は図１と同じ方向からみ
た図、図４１は図４０を矢印Ｑ方向からみた図である。
図４０、図４１に示すように、ＣＣＤ枠５の外形寸法に
合わせてＣＣＤ用治具保持部２０₆₀₁が設けられてい
る。ＣＣＤ用治具保持部２０₆₀₁には、ＣＣＤ用冶具２
０₆が嵌め込まれている。ＣＣＤ用冶具２０₆₀₁には、調
整治具２０₆₁が設けられている。調整治具２０₆₁は、調
整冶具２０₆₁₁，２０₆₁₂を備えており、これらを介し
て、図３０に示した第１群レンズ用治具２０₂と同様に
最適な方向に偏心（シフト、チルト）させて、ＣＣＤ保
持枠５の位置を調整することができるようになってい
る。なお、ＣＣＤ用冶具２０₆₀₁は、これらの治具の土
台をなしている。

【００４３】図４０に示すように、ＣＣＤ用治具２０
₆₀₁をピン２０ｅを介して可変ミラー用冶具２０₁に組み
込んだ段階では、第３群レンズ枠穴３₀₁とＣＣＤ保持突
起５_{0 1}とは、上記と同様の理由によりガタを持たせた状
態で嵌合させておく。そして、調整冶具２０₆₁を介して
位置を調整した後に接着固定する。

【００４４】図４２、図４３は本実施形態のズームレン
ズ鏡胴における鏡枠の枠組を示す概略構成図である。上
述のように、それぞれ３分割された可変ミラー部４の鏡
枠と、被写体側レンズ１の鏡枠と、撮像素子側レンズ群
（即ち、第２群レンズ枠２、第３群レンズ枠３、ＣＣＤ
枠５₁）の鏡枠とが組み込まれてズームレンズ鏡胴が構
成される。鏡胴にはズームモータ７、プランジャ９、セ
クタモータ１１の駆動源が配置され、さらにズーム、シ
ャッタ、セクタ（絞り）駆動される部材が配置されてい
る。

【００４５】なお、以上のような本発明によるズームレ
ンズ鏡胴を用いるズーム光学系は、フィルムカメラ、デ
ジタルカメラ、テレビカメラ、携帯端末用のカメラ、監
視カメラ、ロボットの眼、電子内視鏡等に適用可能であ
る。また、上述のズームレンズ鏡胴では、レンズ群中に
反射面を有する構成のズーム光学系について説明した
が、反射面を有しない構成のズーム光学系についても可
変形状面を備えた光学素子、例えば、可変焦点レンズ等
を用いて構成すれば、小型化、低コスト化、省電力化、
作動音の静音化等の効果を達成することが可能である。
更に、可変形状面を有しない可変焦点ミラーを上記実施
形態に用いても良い。なお、可変焦点ミラーについて
は、その一例を図６９を用いて後述する。

【００４６】次に、本発明のズームレンズ鏡胴を用いる
ズーム光学系に適用可能な可変ミラー、可変焦点レンズ
の構成例について説明する。

【００４７】図４４は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系に適用可能な可変ミラーとして光学特性
可変ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファイ
ンダーの概略構成図である。本実施例の構成は、もちろ
ん、銀塩フィルムカメラにも使うことができる。まず、
光学特性可変形状鏡４０９について説明する。

【００４８】光学特性可変形状鏡４０９は、アルミコー
ティングされた薄膜（反射面）４０９ａと複数の電極４
０９ｂからなる光学特性可変形状鏡（以下、単に可変形
状鏡と言う。）であり、４１１は各電極４０９ｂにそれ
ぞれ接続された複数の可変抵抗器、４１２は可変抵抗器
４１１と電源スイッチ４１３を介して薄膜４０９ａと電
極４０９ｂ間に接続された電源、４１４は複数の可変抵
抗器４１１の抵抗値を制御するための演算装置、４１
５，４１６及び４１７はそれぞれ演算装置４１４に接続
された温度センサー、湿度センサー及び距離センサー
で、これらは図示のように配設されて１つの光学装置を
構成している。

【００４９】なお、対物レンズ９０２、接眼レンズ９０
１、及び、プリズム４０４、二等辺直角プリズム４０
５、ミラー４０６及び可変形状鏡の各面は、平面でなく
てもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏
心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面
を有する非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称
面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有
する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反
射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面なら
ばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。

【００５０】また、薄膜４０９ａは、例えば、P.Rai-ch
oudhury編、Handbook of MichrolithoＧraphy, Michrom
achininＧ and Michrofabrication, Volume 2:Michroma
chininＧ and Michrofabrication,P495,FiＧ.8.58, SPI
E PRESS刊やOptics Communication, 140巻（1997年）P1
87〜190に記載されているメンブレインミラーのよう
に、複数の電極４０９ｂとの間に電圧が印加されると、
静電気力により薄膜４０９ａが変形してその面形状が変
化するようになっており、これにより、観察者の視度に
合わせたピント調整ができるだけでなく、さらに、レン
ズ９０１，９０２及び／又はプリズム４０４、二等辺直
角プリズム４０５、ミラー４０６の温度や湿度変化によ
る変形や屈折率の変化、あるいは、レンズ枠の伸縮や変
形及び光学素子、枠等の部品の組立誤差による結像性能
の低下が抑制され、常に適正にピント調整並びにピント
調整で生じた収差の補正が行われ得る。なお、電極４０
９ｂの形は、例えば図４６、４７に示すように、薄膜４
０９ａの変形のさせ方に応じて選べばよい。

【００５１】本実施例によれば、物体からの光は、対物
レンズ９０２及びプリズム４０４の各入射面と射出面で
屈折され、可変形状鏡４０９で反射され、プリズム４０
４を透過して、二等辺直角プリズム４０５でさらに反射
され（図４４中、光路中の＋印は、紙面の裏側へ向かっ
て光線が進むことを示している。）、ミラー４０６で反
射され、接眼レンズ９０１を介して眼に入射するように
なっている。このように、レンズ９０１，９０２、プリ
ズム４０４，４０５、及び、可変形状鏡４０９によっ
て、本実施例の光学装置の観察光学系を構成しており、
これらの各光学素子の面形状と肉厚を最適化することに
より、物体面の収差を最小にすることができるようにな
っている。

【００５２】すなわち、反射面としての薄膜４０９ａの
形状は、結像性能が最適になるように演算装置４１４か
らの信号により各可変抵抗器４１１の抵抗値を変化させ
ることにより制御される。すなわち、演算装置４１４
へ、温度センサー４１５、湿度センサー４１６及び距離
サンサー４１７から周囲温度及び湿度並びに物体までの
距離に応じた大きさの信号が入力され、演算装置４１４
は、これらの入力信号に基づき周囲の温度及び湿度条件
と物体までの距離による結像性能の低下を補償すべく、
薄膜４０９ａの形状が決定されるような電圧を電極４０
９ｂに印加するように、可変抵抗器４１１の抵抗値を決
定するための信号を出力する。このように、薄膜４０９
ａは電極４０９ｂに印加される電圧すなわち静電気力で
変形させられるため、その形状は状況により非球面を含
む様々な形状をとり、印加される電圧の極性を変えれば
凸面とすることもできる。なお、距離センサー４１７は
なくてもよく、その場合、固体撮像素子４０８からの像
の信号の高周波成分が略最大になるように、デジタルカ
メラの撮像レンズ４０３を動かし、その位置から逆に物
体距離を算出し、可変形状鏡を変形させて観察者の眼に
ピントが合うようにすればよい。なお、可変形状鏡４０
９は、リソグラフィーを用いて作ると、加工精度が良
く、良い品質のものが得られやすく、良い。

【００５３】また、薄膜４０９ａをポリイミド等の合成
樹脂で製作すれば、低電圧でも大きな変形が可能である
ので好都合である。なお、プリズム４０４と可変形状鏡
４０９を一体的に形成してユニット化することができ
る。また、図４４の例では、反射面と電極とを兼用して
いるが、別々に構成してもよい。つまり、変形する基板
４０９ｂに近い側に変形する電極を設けて、変形する基
板を反射面と変形する電極とで挟んで一体化してもよ
い。このようにすると、製造プロセスを選択できるメリ
ットがある。

【００５４】また、図示を省略したが、可変形状鏡４０
９の基板上に固体撮像素子４０８をリソグラフィープロ
セスにより一体的に形成してもよい。

【００５５】また、レンズ９０１，９０２、プリズム４
０４，４０５、ミラー４０６は、プラスチックモールド
等で形成することにより任意の所望形状の曲面を容易に
形成することができ、製作も簡単である。なお、本実施
例の撮像装置では、レンズ９０１，９０２がプリズム４
０４から離れて形成されているが、レンズ９０１，９０
２を設けることなく収差を除去することができるように
プリズム４０４，４０５、ミラー４０６、可変形状鏡４
０９を設計すれば、プリズム４０４，４０５、可変形状
鏡４０９は１つの光学ブロックとなり、組立が容易とな
る。また、レンズ９０１，９０２、プリズム４０４，４
０５、ミラー４０６の一部あるいは全部をガラスで作製
してもよく、このように構成すれば、さらに精度の良い
撮像装置が得られる。また、可変形状鏡の反射面の形状
は、自由曲面に構成すれば収差の補正上有利である。

【００５６】なお、図４４の例では、演算装置４１４、
温度センサー４１５、湿度センサー４１６、距離センサ
ー４１７を設け、温湿度変化、物体距離の変化等も可変
形状鏡４０９で補償するようにしたが、そうではなくて
もよい。つまり、演算装置４１４、温度センサー４１
５、湿度センサー４１６、距離センサー４１７を省き、
観察者の視度変化のみを可変形状鏡４０９で補正するよ
うにしてもよい。

【００５７】図４５は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡４０９の他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、薄膜４０９ａと電極４０９ｂ
との間に圧電素子４０９ｃが介装されていて、これらが
支持台４２３上に設けられている。そして、圧電素子４
０９ｃに加わる電圧を各電極４０９ｂ毎に変えることに
より、圧電素子４０９ｃに部分的に異なる伸縮を生じさ
せて、薄膜４０９ａの形状を変えることができるように
なっている。電極４０９ｂの形は、図４６に示すよう
に、同心分割であってもよいし、図４７に示すように、
矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選
択することができる。図４５中、４２４は演算装置４１
４に接続された振れ（ブレ）センサーであって、例えば
デジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを
補償するように薄膜４０９ａを変形させるべく、演算装
置４１４及び可変抵抗器４１１を介して電極４０９ｂに
印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー
４１５、湿度センサー４１６及び距離センサー４１７か
らの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償
等が行われる。この場合、薄膜４０９ａには圧電素子４
０９ｃの変形に伴う応力が加わるので、薄膜４０９ａの
厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるよ
うにするのがよい。

【００５８】図４８は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例の可変形状鏡は、薄膜４０９ａと電極４
０９ｂの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を
持つ材料で作られた２枚の圧電素子４０９ｃ及び４０９
ｃ’で構成されている点で、図４５に示された実施例の
可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子４０９ｃと
４０９ｃ’が強誘電性結晶で作られているとすれば、結
晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場
合、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’は電圧が印加される
と逆方向に伸縮するので、薄膜４０９ａを変形させる力
が図４５に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的
にミラー表面の形を大きく変えることができるという利
点がある。

【００５９】圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’に用いる材
料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、
水晶、電気石、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン
酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等
の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、ＰｂＺ
ｒＯ₃とＰｂＴｉＯ₃の固溶体の圧電セラミックス、二フ
ッ化ポリビニール（ＰＶＤＦ）等の有機圧電物質、上記
以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率
が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好
ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さ
を不均一にすれば、上記実施例において薄膜４０９ａの
形状を適切に変形させることも可能である。

【００６０】また、圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’の材
質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエ
ラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共
重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレ
ンの共重合体等が用いられる。圧電性を有する有機材料
や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラスト
マー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現でき
てよい。

【００６１】なお、図４５、４９の圧電素子４０９ｃに
電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴ
ム等を用いる場合には、圧電素子４０９ｃを別の基板４
０９ｃ−１と電歪材料４０９ｃ−２を貼り合わせた構造
にしてもよい。

【００６２】図４９は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例の可変形状鏡は、圧電素子４０９ｃが薄
膜４０９ａと電極４０９ｄとにより挟持され、薄膜４０
９ａと電極４０９ｄ間に演算装置４１４により制御され
る駆動回路４２５を介して電圧が印加されるようになっ
ており、さらにこれとは別に、支持台４２３上に設けら
れた電極４０９ｂにも演算装置４１４により制御される
駆動回路４２５を介して電圧が印加されるように構成さ
れている。したがって、本実施例では、薄膜４０９ａは
電極４０９ｄとの間に印加される電圧と電極４０９ｂに
印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され
得、上記実施例に示した何れのものよりもより多くの変
形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利
点がある。

【００６３】そして、薄膜４０９ａ、電極４０９ｄ間の
電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも
変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電
効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なっても
よい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面
の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極４
０９ｄは電極４０９ｂのように複数の電極から構成され
てもよい。この様子を図４９に示した。なお、本願で
は、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効
果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むも
のとする。

【００６４】図５０は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反
射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台４
２３の内部底面上には永久磁石４２６が、頂面上には窒
化シリコン又はポリイミド等からなる基板４０９ｅの周
縁部が載置固定されており、基板４０９ｅの表面にはア
ルミニウム等の金属コートで作られた薄膜４０９ａが付
設されていて、可変形状鏡４０９を構成している。基板
４０９ｅの下面には複数のコイル４２７が配設されてお
り、これらのコイル４２７はそれぞれ駆動回路４２８を
介して演算装置４１４に接続されている。したがって、
各センサー４１５，４１６，４１７，４２４からの信号
によって演算装置４１４において求められる光学系の変
化に対応した演算装置４１４からの出力信号により、各
駆動回路４２８から各コイル４２７にそれぞれ適当な電
流が供給されると、永久磁石４２６との間に働く電磁気
力で各コイル４２７は反発又は吸着され、基板４０９ｅ
及び薄膜４０９ａを変形させる。

【００６５】この場合、各コイル４２７はそれぞれ異な
る量の電流を流すようにすることもできる。また、コイ
ル４２７は１個でもよいし、永久磁石４２６を基板４０
９ｅに付設しコイル４２７を支持台４２３の内部底面側
に設けるようにしてもよい。また、コイル４２７はリソ
グラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル４２
７には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよ
い。

【００６６】この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、
図５１に示すように、場所によって変化させることによ
り、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに所望の変形を与え
るようにすることもできる。また、コイル４２７は１個
でもよいし、また、これらのコイル４２７には強磁性体
よりなる鉄心を挿入してもよい。

【００６７】図５２は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。本実施例の可変形状鏡では、基板４０９ｅは鉄等
の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜４０９
ａはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コ
イルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コス
トを低減することができる。また、電源スイッチ４１３
を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル４
２７に流れる電流の方向を変えることができ、基板４０
９ｅ及び薄膜４０９ａの形状を自由に変えることができ
る。図５３は本実施例におけるコイル４２７の配置を示
し、図５４はコイル４２７の他の配置例を示している
が、これらの配置は、図５０に示した実施例にも適用す
ることができる。なお、図５５は、図５０に示した実施
例において、コイル４２７の配置を図５４に示したよう
にした場合に適する永久磁石４２６の配置を示してい
る。すなわち、図５５に示すように、永久磁石４２６を
放射状に配置すれば、図５０に示した実施例に比べて、
微妙な変形を基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに与えるこ
とができる。また、このように電磁気力を用いて基板４
０９ｅ及び薄膜４０９ａを変形させる場合（図５０及び
図５２の実施例）は、静電気力を用いた場合よりも低電
圧で駆動できるという利点がある。

【００６８】以上いくつかの可変形状鏡の実施例を述べ
たが、ミラーの形を変形させるのに、図４９の例に示す
ように、２種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気
力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁
場、温度変化、電磁波等のうちから２つ以上を同時に用
いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり２つ以上の
異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れ
ば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度
の良い鏡面が実現できる。また、形状可変ミラーの変形
する部分の外形は、軸上光線の入射面に平行な方向に長
い形状とするのが好ましく、このように構成すれば、収
差補正に有利な楕円面に近い形状に変形させやすいとい
う利点がある。上記入射面に長い形状としては、トラッ
ク形状、多角形、楕円等が利用できる。

【００６９】図５６は本発明のさらに他の実施例に係
る、ズームレンズ鏡胴を用いるズーム光学系に適用可能
な可変ミラーとして可変形状鏡４０９を用いた撮像系、
例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電
子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、ＰＤＡ用デジタ
ルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。本
実施例の撮像系は、可変形状鏡４０９と、レンズ９０２
と、固体撮像素子４０８と、制御系１０３とで一つの撮
像ユニット１０４を構成している。本実施例の撮像ユニ
ット１０４では、レンズ１０２を通った物体からの光は
可変形状鏡４０９で集光され、固体撮像素子４０８の上
に結像する。可変形状鏡４０９は、光学特性可変光学素
子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれている。

【００７０】本実施例によれば、物体距離が変わっても
可変形状鏡４０９を変形させることでピント合わせをす
ることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がな
く、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。
また、撮像ユニット１０４は本発明の撮像系としてすべ
ての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡４
０９を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系
を作ることができる。なお、図５６では、制御系１０３
にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構
成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いる
と、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電
気を用いる可変形状鏡、可変焦点レンズに用いることが
できるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変
形状鏡、可変焦点レンズに有用である。なお、可変形状
鏡４０９でピント合わせを行なう為には、例えば固体撮
像素子４０８に物体像を結像させ、可変形状鏡４０９の
焦点距離を変化させながら物体像の高周波成分が最大に
なる状態を見つければよい。高周波成分を検出するに
は、固体撮像素子４０８にマイクロコンピュータ等を含
む処理回路を接続し、その処理回路の中で行なえばよ
い。

【００７１】図５７は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系に係る可変ミラーとして適用可能なさら
に他の実施例に係る、マイクロポンプ１８０で流体１６
１を出し入れし、ミラー面を変形させる可変形状鏡１８
８の概略構成図である。本実施例によれば、ミラー面を
大きく変形させることが可能になるというメリットがあ
る。マイクロポンプ１８０は、例えば、マイクロマシン
の技術で作られた小型のポンプで、電力で動くように構
成されている。マイクロマシンの技術で作られたポンプ
の例としては、熱変形を利用したもの、圧電材料を用い
たもの、静電気力を用いたものなどがある。

【００７２】図５８は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系の可変ミラーに適用可能なマイクロポン
プの一実施例を示す概略構成図である。本実施例のマイ
クロポンプ１８０では、振動板１８１は静電気力、圧電
効果等の電気力により振動する。図５８では静電気力に
より振動する例を示しており、図５８中、１８２，１８
３は電極である。また、点線は変形した時の振動板１８
１を示している。振動板１８１の振動に伴い、２つの弁
１８４，１８５が開閉し、流体１６１を右から左へ送る
ようになっている。

【００７３】本実施例の可変形状鏡１８８では、反射膜
１８９が流体１６１の量に応じて凹凸に変形すること
で、可変形状鏡として機能する。可変形状鏡１８８は流
体１６１で駆動されている。流体としては、シリコンオ
イル、空気、水、ゼリー、等の有機物、無機物を用いる
ことができる。

【００７４】なお、静電気力、圧電効果を用いた可変形
状鏡、可変焦点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧
が必要になる場合がある。その場合には、例えば図５６
に示すように、昇圧用のトランス、あるいは圧電トラン
ス等を用いて制御系を構成するとよい。また、反射用の
薄膜４０９ａは、変形しない部分にも設けておくと、可
変形状鏡の形状を干渉計等で測定する場合に、基準面と
して使うことができ便利である。

【００７５】図５９は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な可変焦点レンズの原
理的構成を示す図である。この可変焦点レンズ５１１
は、第１，第２の面としてのレンズ面５０８ａ，５０８
ｂを有する第１のレンズ５１２ａと、第３，第４の面と
してのレンズ面５０９ａ，５０９ｂを有する第２のレン
ズ５１２ｂと、これらレンズ間に透明電極５１３ａ，５
１３ｂを介して設けた高分子分散液晶層５１４とを有
し、入射光を第１，第２のレンズ５１２ａ，５１２ｂを
経て収束させるものである。透明電極５１３ａ，５１３
ｂは、スイッチ５１５を介して交流電源５１６に接続し
て、高分子分散液晶層５１４に交流電界を選択的に印加
するようにする。なお、高分子分散液晶層５１４は、そ
れぞれ液晶分子５１７を含む球状、多面体等の任意の形
状の多数の微小な高分子セル５１８を有して構成し、そ
の体積は、高分子セル５１８を構成する高分子および液
晶分子５１７がそれぞれ占める体積の和に一致させる。

【００７６】ここで、高分子セル５１８の大きさは、例
えば球状とする場合、その平均の直径Ｄを、使用する光
の波長をλとするとき、例えば、 ２ｎｍ≦Ｄ≦λ／５ …(1) とする。すなわち、液晶分子５１７の大きさは、２ｎｍ
程度以上であるので、平均の直径Ｄの下限値は、２ｎｍ
以上とする。また、Ｄの上限値は、可変焦点レンズ５１
１の光軸方向における高分子分散液晶層５１４の厚さｔ
にも依存するが、λに比べて大きいと、高分子の屈折率
と液晶分子５１７の屈折率との差により、高分子セル５
１８の境界面で光が散乱して高分子分散液晶層５１４が
不透明になってしまうため、後述するように、好ましく
はλ／５以下とする。可変焦点レンズが用いられる光学
製品によっては高精度を要求しない場合もあり、そのと
きＤはλ以下でよい。なお、高分子分散液晶層５１４の
透明度は、厚さｔが厚いほど悪くなる。

【００７７】また、液晶分子５１７は、例えば、一軸性
のネマティック液晶分子を用いる。この液晶分子５１７
の屈折率楕円体は、図６０に示すような形状となり、 ｎ_ox＝ｎ_oy＝ｎ_o …(2) である。ただし、ｎ_oは常光線の屈折率を示し、ｎ_oxお
よびｎ_oyは、常光線を含む面内での互いに直交する方向
の屈折率を示す。

【００７８】ここで、図５９に示すように、スイッチ５
１５をオフ、すなわち高分子分散液晶層５１４に電界を
印加しない状態では、液晶分子５１７が様々な方向を向
いているので、入射光に対する高分子分散液晶層５１４
の屈折率は高く、屈折力の強いレンズとなる。これに対
し、図６１に示すように、スイッチ５１５をオンとして
高分子分散液晶層５１４に交流電界を印加すると、液晶
分子５１７は、屈折率楕円体の長軸方向が可変焦点レン
ズ５１１の光軸と平行となるように配向するので、屈折
率が低くなり、屈折力の弱いレンズとなる。

【００７９】なお、高分子分散液晶層５１４に印加する
電圧は、例えば、図６２に示すように、可変抵抗器５１
９により段階的あるいは連続的に変化させることもでき
る。このようにすれば、印加電圧が高くなるにつれて、
液晶分子５１７は、その楕円長軸が徐々に可変焦点レン
ズ５１１の光軸と平行となるように配向するので、屈折
力を段階的あるいは連続的に変えることができる。

【００８０】ここで、図５９に示す状態、すなわち高分
子分散液晶層５１４に電界を印加しない状態での、液晶
分子５１７の平均屈折率ｎ_LC’は、図６０に示すように
屈折率楕円体の長軸方向の屈折率をｎ_zとすると、およ
そ （ｎ_ox＋ｎ_oy＋ｎ_Z）／３≡ｎ_LC’ …(3) となる。また、上記(2)式が成り立つときの平均屈折率
ｎ_LCは、ｎ_zを異常光線の屈折率ｎ_eと表して、 （２ｎ_o＋ｎ_e）／３≡ｎ_LC …(4) で与えられる。このとき、高分子分散液晶層５１４の屈
折率ｎ_Aは、高分子セル５１８を構成する高分子の屈折
率をｎ_Pとし、高分子分散液晶層５１４の体積に占める
液晶分子５１７の体積の割合をｆｆとすると、マックス
ウェル・ガーネットの法則により、 ｎ_A＝ｆｆ・ｎ_LC’＋（１−ｆｆ）ｎ_P …(5) で与えられる。

【００８１】したがって、図６２に示すように、レンズ
５１２ａおよび５１２ｂの内側の面、すなわち高分子分
散液晶層５１４側の面の曲率半径を、それぞれＲ₁およ
びＲ₂とすると、可変焦点レンズ５１１の焦点距離ｆ
₁は、 １／ｆ₁＝（ｎ_A−１）（１／Ｒ₁−１／Ｒ₂） …(6) で与えられる。なお、Ｒ₁およびＲ₂は、曲率中心が像点
側にあるとき、正とする。また、レンズ５１２ａおよび
５１２ｂの外側の面による屈折は除いている。つまり、
高分子分散液晶層５１４のみによるレンズの焦点距離
が、(6)式で与えられる。

【００８２】また、常光線の平均屈折率を、 （ｎ_ox＋ｎ_oy）／２＝ｎ_o’ …(7) とすれば、図６１に示す状態、すなわち高分子分散液晶
層５１４に電界を印加した状態での、高分子分散液晶層
５１４の屈折率ｎ_Bは、 ｎ_B＝ｆｆ・ｎ_o’＋（１−ｆｆ）ｎ_P …(8) で与えられるので、この場合の高分子分散液晶層５１４
のみによるレンズの焦点距離ｆ₂は、 １／ｆ₂＝（ｎ_B−１）（１／Ｒ₁−１／Ｒ₂） …(9) で与えられる。なお、高分子分散液晶層５１４に、図６
１におけるよりも低い電圧を印加する場合の焦点距離
は、(6)式で与えられる焦点距離ｆ₁と、(9)式で与えら
れる焦点距離ｆ₂との間の値となる。

【００８３】上記(6)および(9)式から、高分子分散液晶
層５１４による焦点距離の変化率は、 ｜（ｆ₂−ｆ₁）／ｆ₂｜＝｜（ｎ_B−ｎ_A）／（ｎ_B−１）｜ …(10) で与えられる。したがって、この変化率を大きくするに
は、｜ｎ_B−ｎ_A｜を大きくすればよい。ここで、 ｎ_B−ｎ_A＝ｆｆ（ｎ_o’−ｎ_LC’） …(11) であるから、｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜を大きくすれば、変化
率を大きくすることができる。実用的には、ｎ_Bが、
１．３〜２程度であるから、 ０．０１≦｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜≦１０ …(12) とすれば、ｆｆ＝０．５のとき、高分子分散液晶層５１
４による焦点距離を、０．５％以上変えることができる
ので、効果的な可変焦点レンズを得ることができる。な
お、｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜は、液晶物質の制限から、１０
を越えることはできない。

【００８４】次に、上記(1)式の上限値の根拠について
説明する。「Solar EnerＧy Materials and Solar Cell
s」31巻,Wilson and Eck,1993, Eleevier Science Publ
ishers B.v.発行の第197 〜214 頁、「Transmission va
riation usinＧ scatterinＧ/transparent switchinＧ
films 」には、高分子分散液晶の大きさを変化させたと
きの透過率τの変化が示されている。そして、かかる文
献の第206 頁、図６には、高分子分散液晶の半径をｒと
し、ｔ＝３００μｍ、ｆｆ＝０．５、ｎ_P ＝１．４５、
ｎ_LC＝１．５８５、λ＝５００ｎｍとするとき、透過率
τは、理論値で、ｒ＝５ｎｍ（Ｄ＝λ／５０、Ｄ・ｔ＝
λ・６μｍ（ただし、Ｄおよびλの単位はｎｍ、以下も
同じ））のときτ≒９０％となり、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝
λ／１０）のときτ≒５０％になることが示されてい
る。

【００８５】ここで、例えば、ｔ＝１５０μｍの場合を
推定してみると、透過率τがｔの指数関数で変化すると
仮定して、ｔ＝１５０μｍの場合の透過率τを推定して
みると、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝λ／１０、Ｄ・ｔ＝λ・１
５μｍ）のときτ≒７１％となる。また、ｔ＝７５μｍ
の場合は、同様に、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝λ／１０、Ｄ・
ｔ＝λ・７．５μｍ）のときτ≒８０％となる。

【００８６】これらの結果から、 Ｄ・ｔ≦λ・１５μｍ …(13) であれば、τは７０％〜８０％以上となり、レンズとし
て十分実用になる。したがって、例えば、ｔ＝７５μｍ
の場合は、Ｄ≦λ／５で、十分な透過率が得られること
になる。

【００８７】また、高分子分散液晶層５１４の透過率
は、ｎ_Pの値がｎ_LC’の値に近いほど良くなる。一方、
ｎ_o’とｎ_Pとが異なる値になると、高分子分散液晶層５
１４の透過率は悪くなる。図５９の状態と図６１の状態
とで、平均して高分子分散液晶層５１４の透過率が良く
なるのは、 ｎ_P＝（ｎ_o’＋ｎ_LC’）／２ …(14) を満足するときである。

【００８８】ここで、可変焦点レンズ５１１は、レンズ
として使用するものであるから、図５９の状態でも、図
６１の状態でも、透過率はほぼ同じで、かつ高い方が良
い。そのためには、高分子セル５１８を構成する高分子
の材料および液晶分子５１７の材料に制限があるが、実
用的には、 ｎ_o’≦ｎ_P≦ｎ_LC’ …(15) とすればよい。

【００８９】上記(14)式を満足すれば、上記(13)式は、
さらに緩和され、 Ｄ・ｔ≦λ・６０μｍ …(16) であれば良いことになる。なぜなら、フレネルの反射則
によれば、反射率は屈折率差の２乗に比例するので、高
分子セル５１８を構成する高分子と液晶分子５１７との
境界での光の反射、すなわち高分子分散液晶層５１４の
透過率の減少は、およそ上記の高分子と液晶分子５１７
との屈折率の差の２乗に比例するからである。

【００９０】以上は、ｎ_o’≒１．４５、ｎ_LC’≒１．
５８５の場合であったが、より一般的に定式化すると、 Ｄ・ｔ≦λ・１５μｍ・（１．５８５−１．４５）²／（ｎ_u−ｎ_P）² …(17) であればよい。ただし、（ｎ_u−ｎ_P）²は、（ｎ_LC’−
ｎ_P）²と（ｎ_o’−ｎ_P）²とのうち、大きい方である。

【００９１】また、可変焦点レンズ５１１の焦点距離変
化を大きくするには、ｆｆの値が大きい方が良いが、ｆ
ｆ＝１では、高分子の体積がゼロとなり、高分子セル５
１８を形成できなくなるので、 ０．１≦ｆｆ≦０．９９９ …(18) とする。一方、ｆｆは、小さいほどτは向上するので、
上記(17)式は、好ましくは、 4×10^-6〔μｍ〕²≦Ｄ・ｔ≦λ・45μｍ・(1.585−1.45)²/(ｎ_u−ｎ_P)²…(19) とする。なお、ｔの下限値は、図５９から明らかなよう
に、ｔ＝Ｄで、Ｄは、上述したように２ｎｍ以上である
ので、Ｄ・ｔの下限値は、（２×１０^-3μｍ）²、すな
わち４×１０^-6〔μｍ〕²となる。

【００９２】なお、物質の光学特性を屈折率で表す近似
が成り立つのは、「岩波科学ライブラリー８ 小惑星が
やってくる」向井正著,1994,岩波書店発行の第５８頁に
記載されているように、Ｄが１０ｎｍ〜５ｎｍより大き
い場合である。また、Ｄが５００λを越えると、光の散
乱は幾何学的となり、高分子セル５１８を構成する高分
子と液晶分子５１７との界面での光の散乱がフレネルの
反射式に従って増大するので、Ｄは、実用的には、 ７ｎｍ≦Ｄ≦５００λ …(20) とする。

【００９３】図６３は図６２に示す可変焦点レンズ５１
１を用いたデジタルカメラ用の撮像光学系の構成を示す
ものである。この撮像光学系においては、物体（図示せ
ず）の像を、絞り５２１、可変焦点レンズ５１１および
レンズ５２２を介して、例えばＣＣＤよりなる固体撮像
素子５２３上に結像させる。なお、図６３では、液晶分
子の図示を省略してある。

【００９４】かかる撮像光学系によれば、可変抵抗器５
１９により可変焦点レンズ５１１の高分子分散液晶層５
１４に印加する交流電圧を調整して、可変焦点レンズ５
１１の焦点距離を変えることより、可変焦点レンズ５１
１およびレンズ５２２を光軸方向に移動させることな
く、例えば、無限遠から６００ｍｍまでの物体距離に対
して、連続的に合焦させることが可能となる。

【００９５】図６４は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な可変焦点回折光学素
子の一例の構成を示す図である。この可変焦点回折光学
素子５３１は、平行な第１，第２の面５３２ａ，５３２
ｂを有する第１の透明基板５３２と、光の波長オーダー
の溝深さを有する断面鋸歯波状のリング状回折格子を形
成した第３の面５３３ａおよび平坦な第４の面５３３ｂ
を有する第２の透明基板５３３とを有し、入射光を第
１，第２の透明基板５３２，５３３を経て出射させるも
のである。第１，第２の透明基板５３２，５３３間に
は、図５９で説明したと同様に、透明電極５１３ａ，５
１３ｂを介して高分子分散液晶層５１４を設け、透明電
極５１３ａ，５１３ｂをスイッチ５１５を経て交流電源
５１６に接続して、高分子分散液晶層５１４に交流電界
を印加するようにする。

【００９６】かかる構成において、可変焦点回折光学素
子５３１に入射する光線は、第３の面５３３ａの格子ピ
ッチをｐとし、ｍを整数とすると、 ｐsinθ＝ｍλ …(21) を満たす角度θだけ偏向されて出射される。また、溝深
さをｈ、透明基板３３の屈折率をｎ₃₃とし、ｋを整数と
すると、 ｈ（ｎ_A−ｎ₃₃）＝ｍλ …(22) ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）＝ｋλ …(23) を満たせば、波長λで回折効率が１００％となり、フレ
アの発生を防止することができる。

【００９７】ここで、上記(22)および(23)式の両辺の差
を求めると、 ｈ（ｎ_A−ｎ_B）＝（ｍ−ｋ）λ …(24) が得られる。したがって、例えば、λ＝５００ｎｍ、ｎ
_A＝１．５５、ｎ_B＝１．５とすると、 ０．０５ｈ＝（ｍ−ｋ）・５００ｎｍ となり、ｍ＝１，ｋ＝０とすると、 ｈ＝１００００ｎｍ＝１０μｍ となる。この場合、透明基板５３３の屈折率ｎ₃₃は、上
記(22)式から、ｎ₃₃＝１．５であればよい。また、可変
焦点回折光学素子５３１の周辺部における格子ピッチｐ
を１０μｍとすると、θ≒２．８７°となり、Ｆナンバ
ーが１０のレンズを得ることができる。

【００９８】かかる可変焦点回折光学素子５３１は、高
分子分散液晶層５１４への印加電圧のオン・オフで光路
長が変わるので、例えば、レンズ系の光束が平行でない
部分に配置して、ピント調整を行うのに用いたり、レン
ズ系全体の焦点距離等を変えるのに用いることができ
る。

【００９９】なお、この実施形態において、上記(22)〜
(24)式は、実用上、 ０．７ｍλ≦ｈ（ｎ_A−ｎ₃₃）≦１．４ｍλ …(25) ０．７ｋλ≦ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）≦１．４ｋλ …(26) ０．７（ｍ−ｋ）λ≦ｈ（ｎ_A−ｎ_B）≦１．４（ｍ−ｋ）λ …(27) を満たせば良い。

【０１００】また、ツイストネマティック液晶を用いる
可変焦点レンズもある。図６５および図６６は、この場
合の可変焦点眼鏡５５０の構成を示すものであり、可変
焦点レンズ５５１は、レンズ５５２および５５３と、こ
れらレンズの内面上にそれぞれ透明電極５１３ａ，５１
３ｂを介して設けた配向膜５３９ａ，５３９ｂと、これ
ら配向膜間に設けたツイストネマティック液晶層５５４
とを有して構成し、その透明電極５１３ａ，５１３ｂを
可変抵抗器５１９を経て交流電源５１６に接続して、ツ
イストネマティック液晶層５５４に交流電界を印加する
ようにする。

【０１０１】かかる構成において、ツイストネマティッ
ク液晶層５５４に印加する電圧を高くすると、液晶分子
５５５は、図６６に示すようにホメオトロピック配向と
なり、図６５に示す印加電圧が低いツイストネマティッ
ク状態の場合に比べて、ツイストネマティック液晶層５
５４の屈折率は小さくなり、焦点距離が長くなる。

【０１０２】ここで、図６５に示すツイストネマティッ
ク状態における液晶分子５５５の螺旋ピッチＰは、光の
波長λに比べて同じ程度か十分小さくする必要があるの
で、例えば、 ２ｎｍ≦Ｐ≦２λ／３ …(28) とする。なお、この条件の下限値は、液晶分子の大きさ
で決まり、上限値は、入射光が自然光の場合に、図６５
の状態でツイストネマティック液晶層５５４が等方媒質
として振る舞うために必要な値であり、この上限値の条
件を満たさないと、可変焦点レンズ５５１は偏光方向に
よって焦点距離の異なるレンズとなり、これがため二重
像が形成されてぼけた像しか得られなくなる。

【０１０３】図６７(a)は本発明にかかるズームレンズ
鏡胴を用いるズーム光学系に適用可能な可変偏角プリズ
ムの構成を示すものである。この可変偏角プリズム５６
１は、第１，第２の面５６２ａ，５６２ｂを有する入射
側の第１の透明基板５６２と、第３，第４の面５６３
ａ，５６３ｂを有する出射側の平行平板状の第２の透明
基板５６３とを有する。入射側の透明基板５６２の内面
（第２の面）５６２ｂは、フレネル状に形成し、この透
明基板５６２と出射側の透明基板５６３との間に、図５
９で説明したと同様に、透明電極５１３ａ，５１３ｂを
介して高分子分散液晶層５１４を設ける。透明電極５１
３ａ，５１３ｂは、可変抵抗器５１９を経て交流電源５
１６に接続し、これにより高分子分散液晶層５１４に交
流電界を印加して、可変偏角プリズム５６１を透過する
光の偏角を制御するようにする。なお、図６７(a)で
は、透明基板５６２の内面５６２ｂをフレネル状に形成
したが、例えば、図６７(b)に示すように、透明基板５
６２および５６３の内面を相対的に傾斜させた傾斜面を
有する通常のプリズム状に形成することもできるし、あ
るいは図６４に示した回折格子状に形成することもでき
る。回折格子状に形成する場合には、上記の(21)〜(27)
式が同様にあてはまる。

【０１０４】かかる構成の可変偏角プリズム５６１は、
例えば、ＴＶカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメ
ラ、双眼鏡等のブレ防止用として有効に用いることがで
きる。この場合、可変偏角プリズム５６１の屈折方向
（偏向方向）は、上下方向とするのが望ましいが、さら
に性能を向上させるためには、２個の可変偏角プリズム
５６１を偏向方向を異ならせて、例えば図６８に示すよ
うに、上下および左右の直交する方向で屈折角を変える
ように配置するのが望ましい。なお、図６７および図６
８では、液晶分子の図示を省略してある。

【０１０５】図６９は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な可変焦点レンズを応
用した可変焦点ミラーを示すものである。この可変焦点
ミラー５６５は、第１，第２の面５６６ａ，５６６ｂを
有する第１の透明基板５６６と、第３，第４の面５６７
ａ，５６７ｂを有する第２の透明基板５６７とを有す
る。第１の透明基板５６６は、平板状またはレンズ状に
形成して、内面（第２の面）５６６ｂに透明電極５１３
ａを設け、第２の透明基板５６７は、内面（第３の面）
５６７ａを凹面状に形成して、該凹面上に反射膜５６８
を施し、さらにこの反射膜５６８上に透明電極５１３ｂ
を設ける。透明電極５１３ａ，５１３ｂ間には、図５９
で説明したと同様に、高分子分散液晶層５１４を設け、
これら透明電極５１３ａ，５１３ｂをスイッチ５１５お
よび可変抵抗器５１９を経て交流電源５１６に接続し
て、高分子分散液晶層５１４に交流電界を印加するよう
にする。なお、図６９では、液晶分子の図示を省略して
ある。

【０１０６】かかる構成によれば、透明基板５６６側か
ら入射する光線は、反射膜５６８により高分子分散液晶
層５１４を折り返す光路となるので、高分子分散液晶層
５１４の作用を２回もたせることができると共に、高分
子分散液晶層５１４への印加電圧を変えることにより、
反射光の焦点位置を変えることができる。この場合、可
変焦点ミラー５６５に入射した光線は、高分子分散液晶
層５１４を２回透過するので、高分子分散液晶層５１４
の厚さの２倍をｔとすれば、上記の各式を同様に用いる
ことができる。なお、透明基板５６６または５６７の内
面を、図６４に示したように回折格子状にして、高分子
分散液晶層５１４の厚さを薄くすることもできる。この
ようにすれば、散乱光をより少なくできる利点がある。

【０１０７】なお、以上の説明では、液晶の劣化を防止
するため、電源として交流電源５１６を用いて、液晶に
交流電界を印加するようにしたが、直流電源を用いて液
晶に直流電界を印加するようにすることもできる。ま
た、液晶分子の方向を変える方法としては、電圧を変化
させること以外に、液晶にかける電場の周波数、液晶に
かける磁場の強さ・周波数、あるいは液晶の温度等を変
化させることによってもよい。以上に示した実施形態に
おいて、高分子分散液晶は液状ではなく固体に近いもの
もあるので、その場合はレンズ５１２ａ，５１２ｂの一
方、透明基板５３２、レンズ５３８、レンズ５５２，５
５３の一方、図６７(a)における透明基板５６３、図６
７(b)における透明基板５６２，５６３の一方、透明基
板５６６，５６７の一方はなくてもよい。なお、本願で
は図６９のような、形状の変化しない可変焦点ミラー
も、可変形状鏡の中に含めるものとする。

【０１０８】図７０は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系に適用可能な可変焦点レンズのさらに他
の実施例に係る、可変焦点レンズ１４０を用いた撮像ユ
ニット１４１の概略構成図である。撮像ユニット１４１
は本発明の撮像系として用いることができる。本実施例
では、レンズ１０２と可変焦点レンズ１４０とで、撮像
レンズを構成している。そして、この撮像レンズと固体
撮像素子４０８とで撮像ユニット１４１を構成してい
る。可変焦点レンズ１４０は、透明部材１４２と圧電性
のある合成樹脂等の柔らかい透明物質１４３とで、光を
透過する流体あるいはゼリー状物質１４４を挟んで構成
されている。

【０１０９】流体あるいはゼリー状物質１４４として
は、シリコンオイル、弾性ゴム、ゼリー、水等を用いる
ことができる。透明物質１４３の両面には透明電極１４
５が設けられており、回路１０３’を介して電圧を加え
ることで、透明物質１４３の圧電効果により透明物質１
４３が変形し、可変焦点レンズ１４０の焦点距離が変わ
るようになっている。従って、本実施例によれば、物体
距離が変わった場合でも光学系をモーター等で動かすこ
となくフォーカスができ、小型、軽量、消費電力が少な
い点で優れている。

【０１１０】なお、図７０中、１４５は透明電極、１４
６は流体をためるシリンダーである。また、透明物質１
４３の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、ア
クリルエラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニ
リデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオ
ロエチレンの共重合体等が用いられる。圧電性を有する
有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有する
エラストマー等を用いると可変焦点レンズ面の大きな変
形が実現できてよい。可変焦点レンズには透明な圧電材
料を用いるとよい。

【０１１１】なお、図７０の例で、可変焦点レンズ１４
０は、シリンンダー１４６を設けるかわりに、図７１に
示すように、支援部材１４７を設けてシリンダー１４６
を省略した構造にしてもよい。支援部材１４７は、間に
透明電極１４５を挟んで、透明物質１４３の一部の周辺
部分を固定している。本実施例によれば、透明物質１４
３に電圧をかけることによって、透明物質１４３が変形
しても、図７２に示すように、可変焦点レンズ１４０全
体の体積が変わらないように変形するため、シリンダー
１４６が不要になる。なお、図７１、７２中、１４８は
変形可能な部材で、弾性体、アコーディオン状の合成樹
脂または金属等でできている。

【０１１２】図７０、７１に示す実施例では、電圧を逆
に印加すると透明物質１４３は逆向きに変形するので凹
レンズにすることも可能である。なお、透明物質１４３
に電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコン
ゴム等を用いる場合は、透明物質１４３を透明基板と電
歪材料を貼り合わせた構造にするとよい。

【０１１３】図７３は本発明のズームレンズ鏡胴を用い
るズーム光学系に適用可能な可変焦点レンズのさらに他
の実施例に係る、マイクロポンプ１６０で流体１６１を
出し入れし、レンズ面を変形させる可変焦点レンズ１６
７の概略構成図である。マイクロポンプ１６０は、例え
ば、マイクロマシンの技術で作られた小型のポンプで、
電力で動くように構成されている。流体１６１は、透明
基板１６３と、弾性体１６４との間に挟まれている。図
７３中、１６５は弾性体１６４を保護するための透明基
板で、設けなくてもよい。マイクロマシンの技術で作ら
れたポンプの例としては、熱変形を利用したもの、圧電
材料を用いたもの、静電気力を用いたものなどがある。

【０１１４】そして、図５８で示したようなマイクロポ
ンプ１８０を、例えば、図７３に示す可変焦点レンズに
用いるマイクロポンプ１６０のように、２つ用いればよ
い。

【０１1５】なお、静電気力、圧電効果を用いた可変焦
点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧が必要になる
場合がある。その場合には、昇圧用のトランス、あるい
は圧電トランス等を用いて制御系を構成するとよい。特
に積層型圧電トランスを用いると小型にできてよい。

【０１１６】図７４は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素
子の他の実施例であって圧電材料２００を用いた可変焦
点レンズ２０１の概略構成図である。圧電材料２００に
は透明物質１４３と同様の材料が用いられており、圧電
材料２００は、透明で柔らかい基板２０２の上に設けら
れている。なお、基板２０２には、合成樹脂、有機材料
を用いるのが望ましい。本実施例においては、２つの透
明電極５９を介して電圧を圧電材料２００に加えること
で圧電材料２００は変形し、図７４において凸レンズと
しての作用を持っている。

【０１１７】なお、基板２０２の形をあらかじめ凸状に
形成しておき、かつ、２つの透明電極５９のうち、少な
くとも一方の電極の大きさを基板２０２と異ならせてお
く、例えば、一方の透明電極５９を基板２０２よりも小
さくしておくと、電圧を切ったときに、図７５に示すよ
うに、２つの透明電極５９が対向する所定部分だけが凹
状に変形して凹レンズの作用を持つようになり、可変焦
点レンズとして動作する。このとき基板２０２は、流体
１６１の体積が変化しないように変形するので、液溜１
６８が不要になるというメリットがある。

【０１１８】本実施例では、流体１６１を保持する基板
の一部分を圧電材料で変形させて、液溜１６８を不要と
したところに大きなメリットがある。なお、図７３の実
施例にも言えることであるが、透明基板１６３，１６５
はレンズとして構成しても、或いは平面で構成してもよ
い。

【０１１９】図７６は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素
子のさらに他の実施例であって圧電材料からなる２枚の
薄板２００Ａ，２００Ｂを用いた可変焦点レンズの概略
構成図である。本実施例の可変焦点レンズは、薄板２０
０Ａと２００Ｂの材料の方向性を反転させることで、変
形量を大きくし、大きな可変焦点範囲が得られるという
メリットがある。なお、図７６中、２０４はレンズ形状
の透明基板である。本実施例においても、紙面の右側の
透明電極５９は基板２０２よりも小さく形成されてい
る。

【０１２０】なお、図７４〜図７６の実施例において、
基板２０２、薄板２００，２００Ａ，２００Ｂの厚さを
不均一にして、電圧を掛けたときの変形のさせかたをコ
ントロールしてもよい。そのようにすれば、レンズの収
差補正等もすることができ、便利である。

【０１２１】図７７は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な可変焦点レンズのさ
らに他の実施例を示す概略構成図である。本実施例の可
変焦点レンズ２０７は、例えばシリコンゴムやアクリル
エラストマー等の電歪材料２０６を用いて構成されてい
る。本実施例の構成によれば、電圧が低いときには、図
７７に示すように、凸レンズとして作用し、電圧を上げ
ると、図７８に示すように、電歪材料２０６が上下方向
に伸びて左右方向に縮むので、焦点距離が伸びる。従っ
て、可変焦点レンズとして動作する。本実施例の可変焦
点レンズによれば、大電源を必要としないので消費電力
が小さくて済むというメリットがある。

【０１２２】図７９は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素
子のさらに他の実施例であってフォトメカニカル効果を
用いた可変焦点レンズの概略構成図である。本実施例の
可変焦点レンズ２１４は、透明弾性体２０８，２０９で
アゾベンゼン２１０が挟まれており、アゾベンゼン２１
０には、透明なスペーサー２１１を経由して光が照射さ
れるようになっている。図７９中、２１２，２１３はそ
れぞれ中心波長がλ₁，λ₂の例えばＬＥＤ、半導体レー
ザー等の光源である。

【０１２３】本実施例において、中心波長がλ₁の光が
図８０(a)に示すトランス型のアゾベンゼンに照射され
ると、アゾベンゼン２１０は、図８０(b)に示すシス型
に変化して体積が減少する。このため、可変焦点レンズ
２１４の形状はうすくなり、凸レンズ作用が減少する。
一方、中心波長がλ₂の光がシス型のアゾベンゼン２１
０に照射されると、アゾベンゼン２１０はシス型からト
ランス型に変化して、体積が増加する。このため、可変
焦点レンズ２１４の形状は厚くなり、凸レンズ作用が増
加する。このようにして、本実施例の光学素子２１４は
可変焦点レンズとして作用する。また、可変焦点レンズ
２１４では、透明弾性体２０８，２０９の空気との境界
面で光が全反射するので外部に光がもれず、効率がよ
い。なお、レンズとして利用する光の波長は可視光に限
らず赤外光等でもよい。また、アゾベンゼン２１０とし
ては、アゾベンゼンと他の液体の混合物を用いてもよ
い。

【０１２４】図８１は本発明にかかるズームレンズ鏡胴
を用いるズーム光学系に可変ミラーとして適用可能な可
変形状鏡のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例では、デジタルカメラに用いられるものとして
説明する。なお、図８１中、４１１は可変抵抗器、４１
４は演算装置、４１５は温度センサー、４１６は湿度セ
ンサー、４１７は距離センサー、４２４は振れセンサー
である。本実施例の可変形状鏡４５は、アクリルエラス
トマー等の有機材料からなる電歪材料４５３と間を隔て
て分割電極４０９ｂを設け、電歪材料４５３の上に順に
電極４５２、変形可能な基板４５１を設け、さらにその
上に入射光を反射するアルミニウム等の金属からなる反
射膜４５０を設けて構成されている。このように構成す
ると、分割電極４０９ｂを電歪材料４５３と一体化した
場合に比べて、反射膜４５０の面形状が滑らかになり、
光学的に収差を発生させにくくなるというメリットがあ
る。なお、変形可能な基板４５１と電極４５２の配置は
逆でも良い。また、図８１中、４４９は光学系の変倍、
あるいはズームを行なう釦であり、可変形状鏡４５は、
釦４４９を使用者が押すことで反射膜４５０の形を変形
させて、変倍あるいは、ズームをすることができるよう
に演算装置４１４を介して制御されている。なお、アク
リルエラストマー等の有機材料からなる電歪材料のかわ
りに既に述べたチタン酸バリウム等の圧電材料を用いて
もよい。

【０１２５】最後に、本発明で用いる用語の定義を述べ
ておく。

【０１２６】光学装置とは、光学系あるいは光学素子を
含む装置のことである。光学装置単体で機能しなくても
よい。つまり、装置の一部でもよい。

【０１２７】光学装置には、撮像装置、観察装置、表示
装置、照明装置、信号処理装置等が含まれる。

【０１２８】撮像装置の例としては、フィルムカメラ、
デジタルカメラ、ロボットの眼、レンズ交換式デジタル
一眼レフカメラ、テレビカメラ、動画記録装置、電子動
画記録装置、カムコーダ、ＶＴＲカメラ、電子内視鏡等
がある。デジカメ、カード型デジカメ、テレビカメラ、
ＶＴＲカメラ、動画記録カメラなどはいずれも電子撮像
装置の一例である。

【０１２９】観察装置の例としては、顕微鏡、望遠鏡、
眼鏡、双眼鏡、ルーペ、ファイバースコープ、ファイン
ダー、ビューファインダー等がある。

【０１３０】表示装置の例としては、液晶ディスプレ
イ、ビューファインダー、ゲームマシン（ソニー社製プ
レイステーション）、ビデオプロジェクター、液晶プロ
ジェクター、頭部装着型画像表示装置（ｈｅａｄ ｍｏ
ｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＭＤ）、ＰＤＡ（携帯
情報端末）、携帯電話等がある。

【０１３１】照明装置の例としては、カメラのストロ
ボ、自動車のヘッドライト、内視鏡光源、顕微鏡光源等
がある。

【０１３２】信号処理装置の例としては、携帯電話、パ
ソコン、ゲームマシン、光ディスクの読取・書込装置、
光計算機の演算装置等がある。

【０１３３】なお、本願の光学系は小型軽量なので、電
子撮像装置、信号処理装置、特に、デジタルカメラ、携
帯電話の撮像系に用いると効果がある。

【０１３４】撮像素子は、例えばＣＣＤ、撮像管、固体
撮像素子、写真フィルム等を指す。また、平行平面板は
プリズムの１つに含まれるものとする。観察者の変化に
は、視度の変化を含むものとする。被写体の変化には、
被写体となる物体距離の変化、物体の移動、物体の動
き、振動、物体のぶれ等を含むものとする。

【０１３５】拡張曲面の定義は以下の通りである。球
面、平面、回転対称非球面のほか、光軸に対して偏心し
た球面、平面、回転対称非球面、あるいは対称面を有す
る非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称面のな
い非球面、自由曲面、微分不可能な点、線を有する面
等、いかなる形をしていても良い。反射面でも、屈折面
でも、光になんらかの影響を与えうる面ならば良い。本
発明では、これらを総称して拡張曲面と呼ぶことにす
る。

【０１３６】光学特性可変光学素子とは、可変焦点レン
ズ、可変形状鏡、面形状の変わる偏光プリズム、頂角可
変プリズム、光偏向作用の変わる可変回折光学素子、つ
まり可変ＨＯＥ，可変ＤＯＥ等を含む。

【０１３７】可変焦点レンズには、焦点距離が変化せ
ず、収差量が変化するような可変レンズも含むものとす
る。可変形状鏡についても同様である。要するに、光学
素子で、光の反射、屈折、回折等の光偏向作用が変化し
うるものを光学特性可変光学素子と呼ぶ。

【０１３８】情報発信装置とは、携帯電話、固定式の電
話、ゲームマシン、テレビ、ラジカセ、ステレオ等のリ
モコンや、パソコン、パソコンのキーボード、マウス、
タッチパネル等の何らかの情報を入力し、送信すること
ができる装置を指す。撮像装置のついたテレビモニタ
ー、パソコンのモニター、ディスプレイも含むものとす
る。情報発信装置は、信号処理装置の中に含まれる。

【０１３９】以上説明したように、本発明のズームレン
ズ鏡胴又はズームレンズ鏡枠は、特許請求の範囲に記載
された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。

【０１４０】（１）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、被写体側のレン
ズ保持部と、ミラー保持部と、撮像素子側のレンズ保持
部とに分分離された鏡枠構造を備えていることを特徴と
するズーム光学系。

【０１４１】（２）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、前記ミラーの反
射面の裏側に、前記屈曲光学系の光学レンズを駆動する
光学レンズ駆動源を配置したことを特徴とするズーム光
学系。

【０１４２】（３）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、前記ミラーの保
持部に対して、被写体側光学系の保持部、撮像素子側光
学系の保持部が治具を介して所定位置に位置決めされる
ようにしたことを特徴とする上記（１）に記載のズーム
光学系。

【０１４３】（４）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、被写体側のレン
ズ保持部と、ミラー保持部と、撮像素子側のレンズ保持
部とに分分離された鏡枠構造を備えていることを特徴と
する単焦点光学系。

【０１４４】（５）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、前記ミラーの反
射面の裏側に、前記屈曲光学系の光学レンズを駆動する
光学レンズ駆動源を配置したことを特徴とする単焦点光
学系。

【０１４５】（６）ミラーによって被写体側と撮像素子
側とに分離された屈曲光学系において、前記ミラーの保
持部に対して、被写体側光学系の保持部、撮像素子側光
学系の保持部が治具を介して所定位置に位置決めされる
ようにしたことを特徴とする上記（４）に記載の単焦点
光学系。

【０１４６】（７）前記ミラーが可変ミラーであること
を特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光
学系。

【０１４７】（８）前記可変ミラーが、静電気力、電磁
気力、圧電効果、電歪、流体のいずれかによって駆動さ
れるようにしたことを特徴とする上記（７）に記載の光
学系。

【０１４８】（９）前記可変ミラーのミラー面を構成す
る変形する光反射部材が、有機材料を用いてなることを
特徴とする上記（７）又は（８）に記載の光学系。

【０１４９】（１０）前記ズーム光学系が、凹レンズ作
用を持つ群と、可変ミラーを含む光学素子の群と、光軸
にほぼ沿って移動する凸レンズを含むレンズ群を含むこ
とを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに従属す
る上記（７）に記載のズーム光学系。

【０１５０】（１１）前記ズーム光学系が、物体側から
順に、凹レンズを含むレンズ群と、可変ミラーを含む群
と、光軸にほぼ沿って移動する凸レンズを含むレンズ群
を含むことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか
に従属する上記（７）に記載のズーム光学系。

【０１５１】（１２）光軸にほぼ沿って移動するレンズ
群が１つであることを特徴とする上記上記（７）〜（１
１）のいずれかに記載の光学系。

【０１５２】（１３）前記ズーム光学系が移動するレン
ズ群を含み、モーター又は手動で前記移動するレンズ群
を駆動することを特徴とする上記（１）〜（３）、（１
０）、（１１）、上記（１）〜（３）のいずれかに従属
する上記（７）〜（９）、（１２）のいずれかに記載の
ズーム光学系。

【０１５３】（１４）可変ミラーを複数個含むことを特
徴とする上記（１）〜（３）、（７）〜（１３）のいず
れかに記載の光学系。

【０１５４】（１５）複数の移動するレンズ群を含むこ
とを特徴とする上記（１）〜（３）、（７）〜（１４）
のいずれかに記載の光学系。

【０１５５】（１６）撮像素子の撮像エリアの短辺方向
が、可変ミラーへ入射する軸上光線の入射面に対しほぼ
平行（±５°以内）であることを特徴とする上記（１）
〜（１５）のいずれかに記載の光学系。

【０１５６】（１７）可変ミラーの形状がある状態で自
由曲面になるようにしたことを特徴とする上記（１）〜
（１６）のいずれかに記載の光学系。

【０１５７】（１８）前記ズーム光学系がレトロフォー
カスタイプであることを特徴とする上記（１）〜
（３）、（１０）、（１１）、（１３）、上記（１）〜
（３）のいずれかに従属する上記（７）〜（９）、（１
２）、（１４）〜（１７）のいずれかに記載のズーム光
学系。

【０１５８】（１９）移動するレンズ群が複数あること
を特徴とする上記（１）〜（３）、（７）〜（１８）の
いずれかに記載の光学系。

【０１５９】（２０）ズーム光学系の移動するレンズ群
を手動又は電動で駆動する場合における前記移動するレ
ンズ群の位置を検出するためのエンコーダーを備えた可
変ミラーを有するズーム光学系。

【０１６０】（２１）ズーム光学系の移動するレンズ群
を手動又は電動で駆動する場合における前記移動するレ
ンズ群の位置を検出するためのエンコーダーを備え、検
出したレンズ群の位置に応じて可変ミラーを所望の形状
に変形させることを特徴とする可変ミラーを有するズー
ム光学系。

【０１６１】（２２）ズーム光学系の移動するレンズ群
を手動又は電動で駆動する場合における前記移動するレ
ンズ群の位置を検出するためのエンコーダーを備え、検
出したレンズ群の位置に応じて可変ミラーを所望の形状
に変形させることを特徴とする可変ミラーを有する上記
（１）〜（３）、（１０）、（１１）、（１３）、上記
（１）〜（３）のいずれかに従属する上記（７）〜
（９）、（１２）、（１４）のいずれかに記載のズーム
光学系。

【０１６２】（２３）絞りが可変ミラーに対して移動し
ないことを特徴とする上記（１）〜（３）、（７）〜
（２２）のいずれかに記載の光学系。

【０１６３】（２４）絞りとシャッターとが凸レンズ群
の前方にあることを特徴とする上記（１）〜（２３）の
いずれかに記載の光学系。

【０１６４】（２５）絞りとシャッターとが凹レンズ群
の後方にあることを特徴とする上記（１）〜（２３）の
いずれかに記載の光学系。

【０１６５】（２６）撮像素子上に物体像を結像させ
て、可変ミラーの焦点距離を変化させながら物体像の高
周波成分が最大になる状態を探すことによって、ピント
位置を検出するようにしたことを特徴とする上記（１）
〜（２５）のいずれかに記載の光学系を備えた撮像装
置。

【０１６６】

【発明の効果】本発明によれば、鏡胴を可変ミラー４と
被写体側、撮像素子側に鏡胴を分割構成にしたので、可
変ミラー部４を単独で点検管理することができる。具体
的には、該可変ミラー４単独での性能チェックが出来、
該可変ミラー部を防塵キャップ等によって保護し単独で
搬送できる。または被写体側、撮像素子側のレンズの違
ったレンズタイプに対しても可変ミラー４を採用できる
等の効果がある。

【０１６７】また、可変ミラー４の裏面側に駆動源を設
置できるようにしたので、駆動源を鏡胴外のデッドスペ
ースを有効利用して配置するができ鏡胴全体を小型化す
ることができる。

【０１６８】なお、本発明の上記実施形態においては、
ズームモータ７を配置した構成について説明したが、該
デッドスペースには他のシャッタ、セクタ（絞り）の駆
動源や該駆動源の検出センサー等を配置しても、小型化
に大きく寄与できる効果がある。

【０１６９】また、本発明によれば、部品精度に依存し
ない治具組み立て方式を採用したので、治具精度、治具
保持部材寸法、調整精度のみによって性能が確保され、
性能確保の為の管理数が減少し、コスト低減の効果もあ
る。

【０１７０】特に、治具組み立ての場合は、本発明によ
れば、例えば、上記実施形態で示したプランジャ９、セ
クタモータ１１を第２群レンズ枠２に固定した状態で基
盤６に固定することが出来るため、従来、第２群組み立
て後に上記駆動源を固定すると生じていた固定時の変形
により第２群レンズ枠２の変位による性能劣化を防止で
きるという効果が顕著である。

【０１７１】以上の本発明の実施形態では、１つのレン
ズ群のみが移動するズーム光学系の例を示したが、２つ
以上のレンズ群が移動するズームレンズにも本発明は適
用できる。また、以上の実施形態では、可変ミラーを１
つ含む光学系の例を示したが、可変ミラーを２つ以上含
むズーム光学系にも本発明は適用できる。また、ズーム
光学系に限らず、単焦点の光学系にも本発明は適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるズームレンズ鏡胴
におけるレンズ群及び鏡枠の配置を示す構成図であり、
広角（Ｗ：短焦点）時の状態を示している。

【図２】図１の構成における望遠（Ｔ：長焦点）時の状
態を示す図である。

【図３】本実施形態のズームレンズ鏡胴に備わるズーム
駆動部の構成を示す図であり、広角時のズーム状態を示
している。

【図４】図３を矢印Ａ方向からみた部分図である。

【図５】図４の構成にＣＣＤ保持部を組み込むときの状
態を示す説明図である。

【図６】図３を矢印Ｂ方向からみた第２群レンズ枠２の
形状を示す図である。

【図７】本実施形態のズームレンズ鏡胴に備わるシャッ
タ駆動部の構成図であり、シャッタ羽根８₁が開いた状
態を示している。

【図８】図７のシャッタ羽根８₁が閉じた状態を示す図
である。

【図９】図７を矢印Ｃ方向からみたシャッタ羽根８₁と
Ｐロッド８₂との係合関係を示す図である。

【図１０】図７を矢印Ｄ方向からみたシャッタ羽根８₁
と羽根回転ピン８₁₀との係合関係を示す図である。

【図１１】シャッタ保持枠８が第２群レンズ枠２に固定
された状態を示す図である。

【図１２】本実施形態のズームレンズ鏡胴に備わるセク
タ（絞り）１０の駆動部を図１と同じ方向からみた構成
図である。

【図１３】図１２を矢印Ｅ方向からみた図である。

【図１４】図１２とは反対側の方向からみた図である。

【図１５】図１４を矢印Ｆ方向からみたセクタカバー１
４及びセクタ１０を示す図である。

【図１６】図１４を矢印Ｇ方向からみたセクタ１０及び
シャッタ保持枠８を示す図である。

【図１７】本実施形態のズームレンズ鏡胴に備わるプラ
ンジャ９、セクタモータ１１の第２群レンズ枠２への保
持状態を図６と同じ方向からみた図である。

【図１８】図１７を矢印Ｈ方向からみた図である。

【図１９】図１８を矢印Ｉ方向からみた図である。

【図２０】本実施形態のズームレンズ鏡胴における可変
ミラー４の基盤６への固定状態と第１群レンズ枠１と基
盤６との固定状態を図１と同じ方向からみた図である。

【図２１】図２０を矢印Ｊ方向からみた図である。

【図２２】可変ミラー４のミラーカバー４₃を図２０の
矢印Ｋ方向からみた図である。

【図２３】本実施形態のズームレンズ鏡胴におけるＣＣ
Ｄ保持部の構成を図６と同じ方向からみた図である。

【図２４】図２３を矢印Ｌ方向からみた図である。

【図２５】ＣＣＤ枠５を第３群レンズ枠３に取りつけた
状態を示す図である。

【図２６】ＣＣＤ枠５を第３群レンズ枠３に組み込むと
きの状態を示す図である。

【図２７】第３群レンズ枠３を図２５の矢印Ｍ方向から
みた図である。

【図２８】本実施形態のズームレンズ鏡胴における可変
ミラー４と第１群レンズ枠１との治具による組み立て構
造を示す図であり、可変ミラー保持枠（固定部材）１６
の治具（可変ミラー用冶具２０₁）保持部１６₀₃，１６
₀₄を示している。

【図２９】第１群レンズ枠１の治具（第１群レンズ用治
具２０₂）保持部１₂₀を示す図である。

【図３０】可変ミラー用冶具２０₁と第１群レンズ用治
具２０₂とを示す図２８と同じ方向からみた図である。

【図３１】図３０を矢印Ｎ方向からみた図である。

【図３２】第１群レンズ用治具２０₂による偏心方向を
示す説明図である。

【図３３】第１群レンズ用治具２０₂の調整冶具２０₂₁₁
の偏心構造の説明図である。

【図３４】第１群レンズ用治具２０₂の調整冶具２０₂₁₂
の偏心構造の説明図である。

【図３５】本実施形態のズームレンズ鏡胴における撮像
素子側枠用治具２０₁₀にロッド２ ₂を着脱可能に保持
し、第３群レンズ枠３を治具を介して接着固定する組立
構造を示す説明図であり、組み立て構造を示す構成図で
ある。

【図３６】第３群レンズ枠３を図３５の矢印Ｏ方向から
みた図である。

【図３７】本実施形態のズームレンズ鏡胴における撮像
素子側枠用治具２０₁₀にロッド２ ₂を着脱可能に保持
し、第２群レンズ枠２を治具を介して所定位置に配置す
る組立構造を示す図である。

【図３８】第２群レンズ枠２を図３７の矢印Ｐ方向から
みた図である。

【図３９】本実施形態のズームレンズ鏡胴における撮像
素子側枠用治具２０₁₀に保持されたるロッド２₂を基盤
６に固定されたロッド受け６₁に固定した状態を示す図
である。

【図４０】本実施形態のズームレンズ鏡胴における第３
群レンズ枠３にＣＣＤ枠５を固定する構成を図１と同じ
方向からみた図である。

【図４１】図４０を矢印Ｑ方向からみた図である。

【図４２】本実施形態のズームレンズ鏡胴における鏡枠
の枠組を示す概略構成図である。

【図４３】図４２を矢印Ｒ方向からみた図である。

【図４４】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系に適用可能な可変ミラーとして光学特性可変ミラー
を用いたデジタルカメラのケプラー式ファインダーの概
略構成図である。

【図４５】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡４
０９の他の実施例を示す概略構成図である。

【図４６】図４５の実施例の可変形状鏡に用いる電極の
一形態を示す説明図である。

【図４７】図４５の実施例の可変形状鏡に用いる電極の
他の形態を示す説明図である。

【図４８】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡４
０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図４９】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡４
０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図５０】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡４
０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図５１】図５０の実施例における薄膜コイル４２７の
巻密度の状態を示す説明図である。

【図５２】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系にかかる可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡４
０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図５３】図５２の実施例におけるコイル４２７の一配
置例を示す説明図である。

【図５４】図５２の実施例におけるコイル４２７の他の
配置例を示す説明図である。

【図５５】図５０に示した実施例において、コイル４２
７の配置を図５４に示したようにした場合に適する永久
磁石４２６の配置を示す説明図である。

【図５６】本発明のさらに他の実施例に係る、ズームレ
ンズ鏡胴を用いるズーム光学系に適用可能な可変ミラー
として可変形状鏡４０９を用いた撮像系、例えば携帯電
話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パ
ソコン用デジタルカメラ、ＰＤＡ用デジタルカメラ等に
用いられる撮像系の概略構成図である。

【図５７】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系に係る可変ミラーとして適用可能なさらに他の実施
例に係る、マイクロポンプ１８０で流体１６１を出し入
れし、ミラー面を変形させる可変ミラーとして用いる可
変形状鏡１８８の概略構成図である。

【図５８】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系の可変ミラーに適用可能なマイクロポンプの一実施
例を示す概略構成図である。

【図５９】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な可変焦点レンズの原理的構成を
示す図である。

【図６０】一軸性のネマティック液晶分子の屈折率楕円
体を示す図である。

【図６１】図５７に示す高分子分散液晶層に電界を印加
状態を示す図である。

【図６２】図５９に示す高分子分散液晶層への印加電圧
を可変にする場合の一例の構成を示す図である。

【図６３】図６２に示す可変焦点レンズ５１１を用いた
デジタルカメラ用の撮像光学系の構成を示す図である。

【図６４】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な可変焦点回折光学素子の一例の
構成を示す図である。

【図６５】ツイストネマティック液晶を用いる可変焦点
レンズを有する可変焦点眼鏡の構成を示す図である。

【図６６】図６５に示すツイストネマティック液晶層へ
の印加電圧を高くしたときの液晶分子の配向状態を示す
図である。

【図６７】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な可変偏角プリズムの２つの例の
構成を示す図である。

【図６８】図６７に示す可変偏角プリズムの使用態様を
説明するための図である。

【図６９】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な可変焦点レンズを応用した可変
焦点ミラーを示す図である。

【図７０】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系に適用可能な可変焦点レンズのさらに他の実施例に
係る、可変焦点レンズ１４０を用いた撮像ユニット１４
１の概略構成図である。

【図７１】図７０の実施例における可変焦点レンズの変
形例を示す説明図である。

【図７２】図７１の可変焦点レンズが変形した状態を示
す説明図である。

【図７３】本発明のズームレンズ鏡胴を用いるズーム光
学系に適用可能な可変焦点レンズのさらに他の実施例に
係る、マイクロポンプ１６０で流体１６１を出し入れ
し、レンズ面を変形させる可変焦点レンズ１６２の概略
構成図である。

【図７４】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素子の他の実
施例であって圧電材料２００を用いた可変焦点レンズ２
０１の概略構成図である。

【図７５】図７４の変形例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図７６】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素子のさらに
他の実施例であって圧電材料からなる２枚の薄板２００
Ａ，２００Ｂを用いた可変焦点レンズの概略構成図であ
る。

【図７７】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な可変焦点レンズのさらに他の実
施例を示す概略構成図である。

【図７８】図７７の実施例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図７９】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に適用可能な光学特性可変光学素子のさらに
他の実施例であってフォトメカニカル効果を用いた可変
焦点レンズの概略構成図である。

【図８０】図７９の実施例に係る可変焦点レンズに用い
るアゾベンゼンの構造を示す説明図であり、(a)はトラ
ンス型、(b)はシス型を示している。

【図８１】本発明にかかるズームレンズ鏡胴を用いるズ
ーム光学系に可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡の
さらに他の実施例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 第１群レンズ枠 １₀₁ 第１群レンズ枠穴 １₂₀ 治具保持部 ２ 第２群レンズ枠 ２₀₁ 穴部 ２₁ ズームピン ２₂ ロッド ２₃ スリーブ ３ 第３群レンズ枠 ３₂₀ 第３群レンズ用治具保持部 ４ 可変ミラー ４₁ 反射面 ４₀₁ 可変ミラー基盤 ４₀₂ 可変ミラー接続盤 ４₃ ミラーカバー ４₄ 可変ミラー電装盤 ４₄₁ 電装部品 ４₃₀₁，４₃₀₂ 基盤保持ピン ５ ＣＣＤ枠 ５₁ ＣＣＤ保持枠 ５₀₁ ＣＣＤ保持突起 ５₂ ＣＣＤ基盤 ５₃ 放熱板 ５₄ ＣＣＤ電装部品 ５₁₁ ＣＣＤ面 ６ 基盤 ６₁ ロッド受け ７ ズームモータ ７₀ ズームモータギア ７₁，７₂，７₃ 減速ギア ７₄ カム枠 ７₅ ガイドピン ７₆ 回転軸 ７₇ すり割板 ７₈ ズームモータカバー ７₉ フォトインタインタラプタ ７₁₀ ギア保持枠 ７₁₁ ズームギアーカバー ７₄₀ ギアラック ７₄₁ 第１ガイドカム ７₄₂ 第２ガイドカム ７₈₁ 外部突起 ８ 羽根保持部材 ８₀₁ セクタガイド ８₁ シャッタ羽根 ８₂ Ｐロッド ８₃ バネ ８₁₀ 羽根回転ピン ８₁₁ シャッタカム部 ８₁₂ ガイド穴 ８₂₁ シャッタ羽根係合部 ９ プランジャ ９₁ 先端駆動部 １０ セクタ １０₀₁ セクタ駆動縁 １０₁ セクタギアラック １０ａ，１０ｂ 開口部 １１ セクタモータ １１₁ セクタモータギア １１₂，１１₃ 減速ギア １６ 可変ミラー固定部材 １６₀₁，１６₀₂ 基盤保持ピン １６ａ 溝 １６ｂ 穴 １６₀₃，１６₀₄ 治具保持部 ２０₁ 可変ミラー用冶具 ２０₂ 第１群レンズ用治具 ２０₃ 第３群レンズ用冶具 ２０₄ 第２群レンズ用冶具 ２０₆ ＣＣＤ用冶具 ２０₁₀ 撮像素子側枠用治具 ２０₂₀ 第２群レンズ用治具保持部 ２０₂₁，２０₃₁，２０₄₁，２０₆₁，２０₂₁₁，２０₂₁₂，
２０₃₁₁，２０₃₁₂，２０ ₄₁₁，２０₄₁₂，２０₆₁₁，２０
₆₁₂ 調整冶具 ２０₂₃，２０₃₃，２０₄₃ 土台 ２０₂₀₂，２０_211b 突部 ２０_211a，２０_212a ガイド溝 ２０_212b 溝 ２０₂₁₃ ベアリング部材 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ ピン ２０₆₀₁ ＣＣＤ用治具保持部 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６ レンズ Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ フィルタ ４５，１８８ 可変形状鏡 １４０，１６７，２０１，２０７，２１４，５１１，５
５１可変焦点レンズ １６１ 流体 １６３，１６５，２０４，５３２，５３３，５６２，５
６３，５６６，５６７透明基板 ５９，１４５，５１３ａ，５１３ｂ 透明電極 １０２，５１２ａ，５１２ｂ，５２２，５５２，５５３
レンズ １０３ 制御系 １０３’ 回路 １０４，１４１ 撮像ユニット １４２ 透明部材 １４３ 圧電性のある透明物質 １４４ 流体あるいはゼリー状物質 １４６ シリンダー １４７ 支援部材 １４８ 変形可能な部材 １６０，１８０ マイクロポンプ １６４ 弾性体 １６８ 液溜 １８１ 振動板 １８２，１８３，４０９ｂ，４０９ｄ，４５２
電極 １８４，１８５ 弁 １８９，４５０ 反射膜 ２００ 圧電材料 ２００Ａ，２００Ｂ 薄板 ２０２ 透明で柔らかい基板 ２０６，４０９ｃ−２ 電歪材料 ２０８，２０９ 透明弾性体 ２１０ アゾベンゼン ２１１ スペーサー ２１２，２１３ 光源 ４０３ 撮像レンズ ４０４ プリズム ４０５ 二等辺直角プリズム ４０６ ミラー ４０８，５２３ 固体撮像素子 ４０９ 光学特性可変形状鏡 ４０９ａ 薄膜 ４０９ｃ，４０９ｃ’ 圧電素子 ４０９ｃ−１，４０９ｅ 基板 ４１１ 可変抵抗器 ４１２ 電源 ４１３ 電源スイッチ ４１４ 演算装置 ４１５ 温度センサー ４１６ 湿度センサー ４１７ 距離センサー ４２３ 支持台 ４２４ 振れセンサー ４２５，４２８ 駆動回路 ４２６ 永久磁石 ４２７ コイル ４４９ 釦 ４５１ 変形可能な基板 ４５３ 電歪材料 ５０８ａ，５３２ａ，５６２ａ，５６６ａ 第
１の面 ５０８ｂ，５３２ｂ，５６２ｂ，５６６ｂ 第
２の面 ５０９ａ，５３３ａ，５６３ａ，５６７ａ 第
３の面 ５０９ｂ，５３３ｂ，５６３ｂ，５６７ｂ 第
４の面 ５１４ 高分子分散液晶層 ５１５ スイッチ ５１６ 交流電源 ５１７ 液晶分子 ５１８ 高分子セル ５１９ 可変抵抗器 ５２１ 絞り ５３１ 可変焦点回折光学素子 ５３９ａ，５３９ｂ 配向膜 ５５０ 可変焦点眼鏡 ５５４ ツイストネマティック液晶層 ５５５ 液晶分子 ５６１ 可変偏角プリズム ５６５ 可変焦点ミラー ５６８ 反射膜 ９０１ 接眼レンズ ９０２ 対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/09 Ｇ０３Ｂ 9/04 Ｇ０３Ｂ 3/06 9/10 Ａ 9/02 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ａ 9/04 Ｅ 9/10 Ｇ０３Ｂ 3/06 13/32 Ｆターム(参考） 2H044 AC01 AG01 AJ04 AJ06 BA00 BE02 BE11 BF03 BF07 DA01 DA02 DB01 DB02 DD08 DD09 EF03 2H080 AA19 AA45 AA66 CC07 DD07 2H081 AA41 AA48 BB16 BB26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミラーを介して光路が被写体側と撮像素
   子側とに屈曲された屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡
   胴において、 被写体側のレンズ保持部と、ミラー保持部と、撮像素子
   側のレンズ保持部とに分割された鏡枠構造に構成したこ
   とを特徴とするズームレンズ鏡胴。
2. 【請求項２】 ミラーを介して光路が被写体側と撮像素
   子側とに屈曲された屈曲ズーム光学系のズームレンズ鏡
   胴において、 前記ミラーの反射面の裏側に、前記屈曲光学系の光学レ
   ンズを駆動する光学レンズ駆動源を配置したことを特徴
   とするズームレンズ鏡胴。
3. 【請求項３】 ミラーによって光路が被写体側と撮像素
   子側とに分離された屈曲光学系において、 前記ミラーの保持部に対して、被写体側光学系の保持
   部、撮像素子側光学系の保持部が治具を介して所定位置
   に位置決めされるようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載のズームレンズ鏡胴。
4. 【請求項４】 前記ミラーが可変ミラーであることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のズームレンズ
   鏡胴。