JP2003098435A - ズーム光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非常に小型で消費電力が極めて少なく、動作音
が静かな撮像装置に適用可能なズーム光学系を提供する
非常に小型で消費電力が極めて少なく、動作音が静かな
撮像装置に適用可能なズーム光学系を提供する。 【解決手段】物体側から順に、負パワーを有する第１群
Ｇ１と、正パワーを有する第２群Ｇ２と、正パワーを有
する第３群Ｇ３とからなり、第２群Ｇ２を移動させるこ
とにより変倍作用をもたせ、それにより生じる焦点ずれ
を、第１群Ｇ１中に設けた形状可変ミラーＭの反射面を
介して補正することができるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子撮像装置に用
いるズーム光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ズー
ム光学系は、焦点距離を変化させる群（バリエータ）
と、それにともなう像面ずれ及び収差を補償する群（コ
ンペンセータ）と、被写体にフォーカスをあわせる群
と、収差性能を補正する固定群とのレンズ群に分けられ
る。そして、ズーム光学系は、上記各々のレンズ群のう
ち所定のレンズ群を共軸方向に移動させて、変倍及びピ
ント調整を行うように構成されている。しかし、それら
のレンズ群を移動させる為の機械的機構は複雑であり、
また、その機械的機構を設ける為に広いスペースが必要
になるという問題があった。

【０００３】また、ズーム光学系のレンズ群を移動させ
る方式としては、一眼レフカメラのようにズームリング
を介して手動で行う手動方式と、装置全体に取り付けら
れたズームレバーまたはボタンの操作によりモーターを
駆動してレンズを移動させるモーター駆動方式とがあ
る。しかし、手動方式の場合は、レンズを沈胴化するこ
とが困難であり、未使用時にレンズが飛び出したままと
なり、携帯に邪魔になるという問題があった。他方、モ
ーター駆動方式の場合は、ズームの動作が緩慢であった
り、作動音がうるさかったり、電力消費量が大きいとい
った問題があった。しかも、モーターやそれを動作させ
る駆動回路を設ける必要があり、装置が大型化してしま
うという問題もあった。

【０００４】しかも、撮像装置におけるズーム光学系の
フォーカス機構に関しても、オートフォーカスが主流で
あり、モーター駆動が必須であるため、動作が緩慢であ
り、作動音がうるさく、電力消費が大きいという問題が
あった。

【０００５】しかも、未使用時にレンズを沈胴させるモ
ータ駆動方式の場合、使用開始時および終了時に、レン
ズを大きく移動させることになり、電力消費量がより一
層大きくなる原因となる。

【０００６】また、近年、小型で高解像なズーム光学系
を用いた撮像装置が要求されてきており、例えば、特開
平11-220646号公報には、光路を折り返すことでコンパ
クト化したズーム光学系を用いた撮像装置が提案されて
いるが、単純に光路を折り返しただけに過ぎず、消費電
力が小さくない。

【０００７】本発明は上記の課題を解決する為になされ
たものであり、非常に小型で消費電力が極めて少なく、
動作音が静かな撮像装置に適用可能なズーム光学系を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、上
記目的を達成するため、電子撮像装置用のズーム光学系
に、形状の変化する反射面を設けることにより、焦点ず
れを補正することが可能な撮像装置を構成することがで
きるようにしている。即ち、本第１の発明によるズーム
光学系は、少なくとも１つ以上の変倍作用を有するレン
ズ群と、少なくとも１つ以上のコンペンセータ作用及び
フォーカス作用を有する形状可変反射面とを用いたこと
を特徴とする。

【０００９】また、本第２の発明によるズーム光学系
は、少なくとも２つ以上の変倍作用及びコンペンセータ
作用を有するレンズ群と、少なくとも１つ以上のフォー
カス作用を有する形状可変反射面とを用いたことを特徴
とする。

【００１０】また、本第３の発明によるズーム光学系
は、本第１又は第２の発明のズーム光学系において、少
なくともある動作状態で、次の条件式(1)，(2)を満足す
ることを特徴とする。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．５ …(1) ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．５ …(2) ただし、ψｘは形状可変反射面の偏心方向に垂直な軸の
パワー、ψｙは形状可変反射面の偏心方向に平行な軸の
パワー、φは光学系全系のパワーである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施例の説明に先立ち、本発明の
作用を説明する。本第１の発明、又は本第２の発明によ
れば、フォーカシング作用及びコンペンセータ作用、又
はフォーカシング作用を形状可変反射面に持たせること
で、モーター及び駆動回路などのレンズ移動機構を設け
る必要がなく、小型化、低コスト化できる。また、反射
面の形状を瞬間的に変化させることが可能であることか
ら、フォーカシングが非常に高速で、しかも動作音が静
かな撮像装置を実現することが可能となる。

【００１２】ところで、形状可変反射面が形状を変化さ
せることによりパワーを持つとき、反射面が偏心配置さ
れているため、偏心収差が発生する。従って、良好な光
学性能を得るためには、本第３の発明のように、次の条
件式(1)，(2)を満足するのが望ましい。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．５ …(1) ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．５ …(2) ただし、ψｘは形状可変反射面の偏心方向に垂直な軸の
パワー、ψｙは形状可変反射面の偏心方向に平行な軸の
パワー、φは光学系全系のパワーである。

【００１３】上記条件式（1），（2）において、下限は
形状可変反射面が平面であることを表しており、これよ
り小さくなることはない。平面の場合は、反射面がパワ
ーを持たないことから、偏心収差が発生せず、光学性能
は良好である。他方、上限を超えて値が大きくなると、
形状可変反射面のパワーが大きくなりすぎ、偏心収差の
発生量が大きくなるため、光学性能が悪くなってしま
う。

【００１４】更に望ましくは、次の条件式(3)，(4)を満
足することが重要である。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．１ …(3) ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．１ …(4) 条件式(3)，(4)の下限及び上限の意味は上述の条件式
(1)，(2)と同様である。

【００１５】更に望ましくは、次の条件式(5)，(6)を満
足することが重要である。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．０５ …(5) ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．０５ …(6) 条件式(5)，(6)の下限及び上限の意味は上述の条件式
(1)，(2)と同様である。

【００１６】さらに、バリエータを１つのレンズ群のみ
で構成すれば、従属的に他のレンズ群を動かすためのカ
ム等の部材を設ける必要がなく、小型化、低コスト化が
可能となり望ましい。加えて、電力を消費しないでバリ
エータ群を移動させるような構成、例えば、モーター等
の駆動手段を用いずに、手動でズーム操作を行うように
構成したズーム光学系に上述の本発明を適用すれば、大
幅に省電力化ができ、しかも形状可変反射面を用いたこ
とと相俟って、バリエータ及びバリエータに追従させて
動かすためのコンペンセータを動かすための部材及びス
ペースを省くことができ携帯に邪魔になるという、手動
方式を採用した場合に内在していた問題を解消できるの
で望ましい。バリエータとなるレンズ群は凸作用を持つ
ようにすれば、広角のズームレンズが実現しやすくて良
い。また、バリエータとなるレンズ群が凹作用を持つよ
うにすれば、全長の短いズームレンズ系が実現しやすく
て良い。

【００１７】また、形状可変反射面の変型量を小さくす
る為には次の条件式(7)を満足することが望ましい。 ０．０１ ＜ ｜η｜ ＜ ３．０ …(7) ただし、ηはバリエータ群の倍率である。バリエータ群
の倍率の絶対値｜η｜が、上記条件式(7)の上限を超え
て大きくなる場合および下限を超えて小さくなる場合、
コンペンセータのパワーが大きくなるため、形状可変ミ
ラーに必要な変形量が大きくなりすぎ、そのような、形
状を保つことが不可能であるか、あるいは可能であって
も偏心収差の発生量が大きすぎるため、良好な光学性能
が得られない。

【００１８】更に望ましくは、次の条件式(8)を満足す
ることが重要である。 ０．１ ＜ ｜η｜ ＜ ２．０ …(8) 条件式(8)の下限及び上限の意味は上述の条件式(7)と同
様である。

【００１９】更に望ましくは、次の条件式(9)を満足す
ることが重要である。 ０．５ ＜ ｜η｜ ＜ １．７ …(9) 条件式(9)の下限及び上限の意味は上述の条件式(7)と同
様である。

【００２０】また、形状可変反射面の光線有効径をＤと
するとき、次の条件式(10)を満足することが望ましい。 Ｄ ＜ ２０．０ ｍｍ …(10) 形状可変反射面の光線有効径Ｄが上記条件式(10)の上限
を超えて大きくなると、形状の変型量が大きくなり、面
形状の制御が困難になる。また、制御が可能であっても
変型に要するエネルギーが大きくなるので、省エネ化に
不適切である。

【００２１】更に望ましくは、次の条件式(11)を満足す
ることが重要である。 Ｄ ＜１７．０ ｍｍ …(11) 条件式(11)の下限の意味は上述の条件式(10)と同様であ
る。

【００２２】更に望ましくは、次の条件式(12)を満足す
ることが重要である。 Ｄ ＜１５．０ ｍｍ …(12) 条件式(12)の下限の意味は上述の条件式(10)と同様であ
る。

【００２３】従って、ズーム時において、絞り面を独立
に移動させて、絞り面をできる限り形状可変反射面の近
くに配置すれば、形状可変反射面の光線有効径を小さく
することができるため好ましい。

【００２４】また、折り返しプリズムを用いて、形状可
変反射面への光線入射角度が小さくなるようにすれば、
形状可変反射面の光線有効径を小さくすることができる
ため好ましい。

【００２５】なお、プリズムの屈折面および反射面は、
形状可変反射面で生じた偏心収差を打ち消すために、自
由曲面で構成しても良い。

【００２６】また、形状可変反射面の偏心方向に対し
て、撮像素子の短辺方向が平行になるように配置すれ
ば、形状可変反射面の光線有効径を小さくすることがで
き、かつ、収差補正上も有利なため望ましい。一方、デ
ジタルカメラ等でデザイン上のメリット等の為に、形状
可変反射面の偏心方向に対して撮像素子の長辺方向が平
行になるように配置してもよい。

【００２７】また、形状可変反射面を自由曲面となるよ
うに構成すれば、偏心収差の発生量を軽減できることか
ら好ましい。

【００２８】また、形状可変反射面をレンズの製作誤差
による光学性能の劣化を補正するような形状に変形する
ように構成すれば、不良品の数を極端に減らすことがで
き、製作コストを抑えることができる。

【００２９】その他、形状可変反射面がコンペンセータ
作用のみを有するようにし、その他のレンズ群を介して
パンフォーカスとなるようにズーム光学系を構成して
も、小型化、低コスト化できるので良い。

【００３０】なお、本発明で使用する自由曲面とは次の
式(13)で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自
由曲面の軸となる。 …(13) ここで、式(13)の第１項は球面項、第２項は自由曲面項
である。

【００３１】球面項中、 ｃ：頂点の曲率 ｋ：コーニック定数（円錐定数） ｒ＝√（Ｘ² ＋Ｙ² ） N：2以上の自然数 である。

【００３２】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【００３３】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項
を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面
が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次
項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称
面が１つだけ存在する自由曲面となる。

【００３４】また、上記の回転非対称な曲面形状の面で
ある自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項
式により定義できる。この面の形状は次の式(14)により
定義する。その定義式(14)のＺ軸がＺｅｒｎｉｋｅ多項
式の軸となる。回転非対称面の定義は、Ｘ−Ｙ面に対す
るＺの軸の高さの極座標で定義され、ＡはＸ−Ｙ面内の
Ｚ軸からの距離、ＲはＺ軸回りの方位角で、Ｚ軸から測
った回転角で表せられる。

【００３５】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A)＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A)＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）s in(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A) …(14) ただし、Ｄ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。な
お、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、Ｄ
₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆ 、Ｄ₁₀，Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，Ｄ₁₃，Ｄ₁₄，
Ｄ₂₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂…を利用する。

【００３６】上記定義式は、回転非対称な曲面形状の面
の例示のために示したものであり、他のいかなる定義式
に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
数学的に同値ならば他の定義で曲面形状を表してもよ
い。

【００３７】本発明においては、(13)式中のxの奇数時の
項を全て０とすることで、ｙ-ｚ面と平行な対称面を持つ
自由曲面としている。

【００３８】次に、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。なお、以下の説明において、ＤＭは形状可変反射
面、ＦＦＳは自由曲面、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状
態、ＴＥは望遠端、Ｓｏは物点距離を表している。ま
た、偏心面については、光学系の基準面の中心からその
面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向
をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（自由曲面
については、上記(13)式のＺ軸を中心とする傾き角（そ
れぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場
合、αとβとγの正はそれぞれの軸の正方向に対して反
時計回りを意味する。

【００３９】また、偏心の順序は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の偏
心が行われた後、α、β、γの順で座標系を回転させ
る。その座標系がミラー面のローカル座標となる。その
後、反射された光線の座標系を定義するために、再び
α、β、γの順で座標系を回転させて、定義座標系を定
義する。

【００４０】また、反射面の傾きだけを示す場合も、偏
心量としてその面の中心軸の傾き角が与えられている。

【００４１】また、データの記載されていない自由曲
面、非球面等に関する項は０である。屈折率について
は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記
してある。長さの単位はｍｍである。

【００４２】また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸
に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数
をａ、ｂ、ｃ、ｄとしたとき、次の式(15)で表される。 ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（ｙ／ｒ）²｝^1/2］＋ａｙ⁴ ＋ｂｙ⁶＋ｃｙ⁸＋ｄｙ¹⁰ …(15) なお、上記数値データに関する説明は、本発明の各実施
例の数値データに共通である。

【００４３】第１実施例 図１は本発明にかかる第１実施例のズーム光学系のレン
ズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、
(b)は中間状態、(c)は望遠端の状態を示している。第１
実施例のズーム光学系は、物体側から順に、負パワーを
有する第１群Ｇ１と、正パワーを有する第２群Ｇ２と、
正パワーを有する第３群Ｇ３とからなり、第２群Ｇ２を
移動させることにより変倍作用をもたせ、それにより生
じる焦点ずれを、第１群Ｇ１中に設けた形状可変ミラー
Ｍの反射面を介して補正することができるように構成さ
れている。また、第１実施例のズーム光学系は、焦点距
離が６．０mm〜１２．０mm、開放Fナンバーが２．８〜
３．６mm、撮像面のサイズが５．３mm×４．０mm、広角
端における水平画角が４７．６６°、垂直画角が３６．
８７°、望遠端における水平画角が２４．９１°、垂直
画角が２８．０７°に設計されている。

【００４４】次に、第１実施例のズーム光学系の数値デ
ータ及び条件式の値を示す。また、第１実施例の撮像光
学系の広角端、中間状態、望遠端ごとの各波長域におけ
る、横収差を表す収差図を図２〜４に、形状可変反射面
に入射する光線を示す状態説明図を図５〜７にそれぞれ
示す。図２〜４中、夫々(a)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ方
向画角がゼロを通る主光線のＹ方向の横収差、(b)はＸ
方向画角がゼロ、Ｙ方向画角がゼロを通る主光線のＸ方
向の横収差、(c)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ負方向最大画
角を通る主光線のＹ方向の横収差、(d)はＸ方向画角が
ゼロ、Ｙ負方向最大画角を通る主光線のＸ方向の横収
差、(e)はＸ正方向最大画角、Ｙ負方向最大画角を通る
主光線のＹ方向の横収差、(f)はＸ正方向最大画角、Ｙ
負方向最大画角を通る主光線のＸ方向の横収差、(Ｇ)は
Ｘ正方向最大画角、Ｙ方向画角がゼロを通る主光線のＹ
方向の横収差、(h)はＸ正方向最大画角、Ｙ方向画角が
ゼロを通る主光線のＸ方向の横収差、(i)はＸ正方向最
大画角、Ｙ正方向最大画角を通る主光線のＹ方向の横収
差、(j)はＸ正方向最大画角、Ｙ正方向最大画角を通る
主光線のＸ方向の横収差、(k)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ
正方向最大画角を通る主光線のＹ方向の横収差、(l)は
Ｘ方向画角がゼロ、Ｙ正方向最大画角を通る主光線のＸ
方向の横収差を示している。また、図５〜７中、Ｏは形
状可変反射面の中心を示している。なお、上記収差図の
説明は、本発明の実施例中の収差図に共通である。

【００４５】数値データ１ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 12.07 4.00 1.7725 49.6 2 5.96 9.56 3 FFS[1]（ＤＭ） -4.70 偏心(1) 4 -170.38 -1.81 1.6968 55.5 5 非球面[1] -0.50 6 -7.91 -1.00 1.6086 36.1 7 -5.61 D1 8 絞り面 -0.50 9 -7.98 -4.00 1.7912 28.4 10 3.42 -4.00 1.8467 23.8 11 -15.49 D2 12 非球面[2] -2.27 1.7726 43.6 13 10.71 -1.49 14 5.84 -1.00 1.8329 26.1 15 14.65 -1.00 1.6906 29.5 16 -9.07 -0.53 17 -10.87 -3.79 1.7674 49.9 18 非球面[3] -0.50 19 ∞ -1.44 1.5477 62.8 20 ∞ -0.80 21 ∞ -0.60 1.5163 64.1 22 ∞ -1.38 像 面 ∞ 0.00

【００４６】 非球面[1] 曲率半径 26.41 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝3.6555×10^-4 ｂ＝-6.4240×10^-7 ｃ＝-4.7211×10^-8 ｄ＝5.9844×10^-10 非球面[2] 曲率半径 -18.21 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-7.4468×10^-5 ｂ＝-1.8085×10^-5 ｃ＝-5.1569×10^-7 ｄ＝3.4693×10^-8 非球面[3] 曲率半径 5.37 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-2.5655×10^-3 ｂ＝4.9251×10^-5 ｃ＝-1.5318×10^-6 ｄ＝-1.9138×10^-8

【００４７】 偏心[1] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 0.00 Ｚ＝ 0.00 α＝ 45.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00

【００４８】 [ＷＥ] D1 : -9.47 D2 : -0.51 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₀＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₁＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₃＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₅＝0.0000×10⁰

【００４９】 [ＳＴ] D1 : -7.68 D2 : -2.30 FFS[1] Ｃ₄ ＝-3.6528×10^-4 Ｃ₆ ＝-4.0771×10^-5 Ｃ₈ ＝-3.6985×10^-6 Ｃ₁₀＝-2.5020×10^-7 Ｃ₁₁＝-8.7318×10^-6 Ｃ₁₃＝-8.2266×10^-6 Ｃ₁₅＝-4.8478×10^-6

【００５０】 [ＴＥ] D1 : -0.94 D2 : -9.04 FFS[1] Ｃ₄ ＝5.5060×10^-5 Ｃ₆ ＝-3.2403×10^-5 Ｃ₈ ＝3.2557×10^-5 Ｃ₁₀＝5.2688×10^-6 Ｃ₁₁＝-8.3582×10^-5 Ｃ₁₃＝-7.7416×10^-5 Ｃ₁₅＝-1.8438×10^-5

【００５１】 条件式の値 ［ＷＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．００００ ｜η｜＝０．８１ Ｄ＝１３．００ ｍｍ ［ＳＴ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００３０７ ｜ψｙ／φ｜＝０．０００３４ ｜η｜＝０．８６ Ｄ＝１１．１１ ｍｍ ［ＴＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．０００６９ ｜ψｙ／φ｜＝０．０００４１ ｜η｜＝１．１８ Ｄ＝８．０７ ｍｍ

【００５２】第２実施例 図８は本発明にかかる第２実施例のズーム光学系のレン
ズ構成を示す光軸に沿う断面図である。第２実施例のズ
ーム光学系は、物体側から順に、負パワーを有する第1
群Ｇ１と、絞り面のみの第２群Ｇ２と、正パワーを有す
る第３群Ｇ３と、正パワーを有する第４群Ｇ４とからな
り、第３群Ｇ３を移動させることにより変倍作用をもた
せ、それにより生じる焦点ずれを、第１群Ｇ１中に設け
た形状可変ミラーＭの反射面を介して補正することがで
きるように構成されている。また、第２実施例では、そ
の際、ミラー径を小さく保つように瞳位置が移動するよ
うに構成されている。また、第２実施例のズーム光学系
は、焦点距離が６．０mm〜１２．０mm、開放Fナンバー
が２．８〜４．３mm、撮像面のサイズが５．３mm×４．
０mm、広角端における水平画角が４７．６６°、垂直面
角が３６．８７°、望遠端における水平画角が２４．９
１°、垂直画角が２８．０７°に設計されている。

【００５３】次に、第２実施例のズーム光学系の数値デ
ータ及び条件式の値を示す。また、第２実施例の撮像光
学系の広角端、中間状態、望遠端ごとの各波長域におけ
る、横収差を表す収差図を図９〜１１に、形状可変反射
面に入射する光線を示す状態説明図を図１２〜１４にそ
れぞれ示す。図１２〜１４中、Ｏは形状可変反射面の中
心を示している。数値データ２ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 11.98 4.00 1.7910 38.4 2 4.65 6.61 3 FFS[1]（ＤＭ） -4.00 偏心(1) 4 15.85 -1.54 1.7725 49.6 5 非球面[1] -0.50 6 -18.66 -1.00 1.8304 26.6 7 -12.10 D1 8 絞り面 D2 9 -14.10 -6.16 1.7173 30.0 10 7.67 -1.00 1.8467 23.8 11 -84.69 D3 12 非球面[2] -3.93 1.7754 47.4 13 39.06 -3.25 14 11.87 -1.00 1.7346 27.7 15 49.79 -1.00 1.8467 23.8 16 -7.44 -0.54 17 -8.64 -3.97 1.6820 56.1 18 非球面[3] -0.57 19 ∞ -1.44 1.5477 62.8 20 ∞ -0.80 21 ∞ -0.60 1.5163 64.1 22 ∞ -1.38 像 面 ∞

【００５４】 非球面[1] 曲率半径 8.13 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-2.4592×10^-5 ｂ＝7.1762×10^-6 ｃ＝-3.8853×10^-7 ｄ＝7.7225×10^-9 非球面[2] 曲率半径 -13.07 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-6.6592×10^-5 ｂ＝2.1610×10^-6 ｃ＝-7.2551×10^-8 ｄ＝5.5059×10^-10 非球面[3] 曲率半径 6.01 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-2.6909×10^-3 ｂ＝7.0023×10^-5 ｃ＝-1.7726×10^-6 ｄ＝1.3787×10^-10

【００５５】 偏心[1] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 0.00 Ｚ＝ 0.00 α＝ 45.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00

【００５６】 [ＷＥ] D1 : -3.61 D2 : -13.97 D3 : -0.50 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₀＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₁＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₃＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₅＝0.0000×10⁰

【００５７】 [ＳＴ] D1 : -7.87 D2 : -5.94 D3 : -4.27 FFS[1] Ｃ₄ ＝-3.1575×10^-4 Ｃ₆ ＝5.4047×10^-6 Ｃ₈ ＝-1.4554×10^-5 Ｃ₁₀＝-5.4077×10^-6 Ｃ₁₁＝-1.0082×10^-6 Ｃ₁₃＝-3.9100×10^-7 Ｃ₁₅＝-5.3885×10^-6

【００５８】 [ＴＥ] D1 : -0.69 D2 : -0.50 D3 : -16.89 FFS[1] Ｃ₄ ＝-1.5681×10^-4 Ｃ₆ ＝-1.3345×10^-4 Ｃ₈ ＝-9.7877×10^-6 Ｃ₁₀＝-3.0864×10^-6 Ｃ₁₁＝-6.5207×10^-5 Ｃ₁₃＝-7.6455×10^-5 Ｃ₁₅＝-9.9537×10^-6

【００５９】 条件式の値 ［ＷＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．００００ ｜η｜＝０．８２ Ｄ＝９．２０ ｍｍ ［ＳＴ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００２６５ ｜ψｙ／φ｜＝０．００００５ ｜η｜＝０．８９ Ｄ＝９．２７ ｍｍ ［ＴＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００１９８ ｜ψｙ／φ｜＝０．００１６８ ｜η｜＝１．２０ Ｄ＝６．４０ ｍｍ

【００６０】第３実施例 図１５は本発明にかかる第３実施例のズーム光学系のレ
ンズ構成を示す光軸に沿う断面図である。第３実施例の
ズーム光学系は、物体側から順に、負パワーを有する第
１群Ｇ１と、正パワーを有する第２群Ｇ２と、正パワー
を有する第３群Ｇ３とからなり、第２群Ｇ２を移動させ
ることにより変倍作用をもたせ、それにより生じる焦点
ずれを、第１群Ｇ１中に設けた形状可変ミラーＭの反射
面を介して補正することができるように構成されてい
る。また、第３実施例では、その際、ミラー径を小さく
する為に、第１群Ｇ１中にプリズムＰを設け、形状可変
ミラーＭの反射面ヘの入射角が小さくなるようにしてい
る。この入射角は５５°以下で構成することが望まし
く、４０°以下で構成すると更に望ましい。また、第３
実施例のズーム光学系は、焦点距離が６．０ｍｍ〜１
２．０ｍｍ、開放Fナンバーが２．８〜３．８ｍｍ、撮
像面のサイズが５．３ｍｍ×４．０ｍｍ、広角端におけ
る水平画角が４７．６６°、垂直面角が３６．８７°、
望遠端における水平画角が２４．９１°、垂直画角が２
８．０７°に設計されている。

【００６１】次に、第３実施例のズーム光学系の数値デ
ータ及び条件式の値を示す。また、第３実施例の撮像光
学系の広角端、中間状態、望遠端ごとの各波長域におけ
る、横収差を表す収差図を図１６〜１８に、形状可変反
射面に入射する光線を示す状態説明図を図１９〜２１に
それぞれ示す。図１９〜２１中、Ｏは形状可変反射面の
中心を示している。なお、第３実施例では、偏心の原点
は、第３面の座標を原点とし、第９面以降は、偏心
（１）を座標原点としている。数値データ３ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 15.38 3.80 1.7368 52.0 2 7.14 3.42 3 FFS[1] 0.00 1.5254 56.2 4 ∞ 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2 5 FFS[2] 0.00 偏心(2) 6 FFS[3] 0.00 偏心(3) 7 FFS[2] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2 8 ∞ 0.50 偏心(1) 9 6.33 1.00 1.6567 57.2 10 非球面[1] 1.22 11 9.80 1.23 1.8466 23.8 12 16.88 D1 13 絞り面 0.50 14 6.30 3.80 1.7748 32.0 15 -2.65 3.80 1.8466 23.8 16 26.15 D2 17 非球面[2] 1.03 1.4907 67.5 18 5.26 3.30 19 7.19 3.64 1.7612 49.9 20 -30.76 1.00 1.8459 23.8 21 16.83 0.56 22 18.17 2.19 1.6821 56.1 23 非球面[3] 0.50 24 ∞ 1.44 1.5477 62.8 25 ∞ 0.80 26 ∞ 0.60 1.5163 64.1 27 ∞ 1.39 像 面 ∞ 0.00

【００６２】 非球面[1] 曲率半径 3.91 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝-1.2268×10^-3 ｂ＝-2.1917×10^-4 ｃ＝1.6701×10^-5 ｄ＝-1.1442×10^-6 非球面[2] 曲率半径 161.20 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝1.0967×10^-3 ｂ＝1.8687×10^-5 ｃ＝6.3331×10^-6 ｄ＝-3.1901×10^-7 非球面[3] 曲率半径 -5.27 ｋ＝0.0000×10⁰ ａ＝5.7769×10^-3 ｂ＝-1.9362×10^-4 ｃ＝8.0712×10^-6 ｄ＝-4.6917×10^-8

【００６３】 FFS[1] Ｃ₄ ＝7.7408×10^-3 Ｃ₆ ＝1.2130×10^-2 Ｃ₈ ＝-9.5088×10^-5 Ｃ₁₀＝4.9058×10^-5 Ｃ₁₁＝6.6613×10^-5 Ｃ₁₃＝-1.5596×10^-6 Ｃ₁₅＝4.3465×10^-5 FFS[2] Ｃ₄ ＝-3.8674×10^-4 Ｃ₆ ＝-4.3299×10^-4 Ｃ₈ ＝5.3805×10^-5

【００６４】 偏心[1] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 2.50 Ｚ＝ 12.80 α＝-60.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00 偏心[2] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 4.57 Ｚ＝ 11.60 α＝-90.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00 偏心[3] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 4.76 Ｚ＝ 11.36 α＝-90.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00

【００６５】 [ＷＥ] D1 : 6.09 D2 : 0.54 FFS[3] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₀＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₁＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₃＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₅＝0.0000×10⁰

【００６６】 [ＳＴ] D1 : 4.94 D2 : 1.69 FFS[3] Ｃ₄ ＝-3.1791×10^-4 Ｃ₆ ＝-1.1944×10^-3 Ｃ₈ ＝-1.5277×10^-5 Ｃ₁₀＝3.3405×10^-5 Ｃ₁₁＝6.2822×10^-6 Ｃ₁₃＝4.5325×10^-5 Ｃ₁₅＝4.3404×10^-5

【００６７】 [ＴＥ] D1 : 0.57 D2 : 6.06 FFS[3] Ｃ₄ ＝-9.6676×10^-4 Ｃ₆ ＝-1.5055×10^-3 Ｃ₈ ＝-1.9864×10^-5 Ｃ₁₀＝1.6222×10^-5 Ｃ₁₁＝1.3029×10^-4 Ｃ₁₃＝2.7205×10^-4 Ｃ₁₅＝9.9496×10^-5

【００６８】 条件式の値 ［ＷＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．００００ ｜η｜＝０．６９ Ｄ＝９．２０ ｍｍ ［ＳＴ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００２６７ ｜ψｙ／φ｜＝０．０１００４ ｜η｜＝０．８１ Ｄ＝７．０８ ｍｍ ［ＴＥ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．０１２１９ ｜ψｙ／φ｜＝０．０１８９９ ｜η｜＝１．１１ Ｄ＝４．８９ ｍｍ

【００６９】第４実施例 図２２は本発明にかかる第４実施例のズーム光学系のレ
ンズ構成を示す光軸に沿う断面図である。第４実施例の
ズーム光学系は、物体側から順に、負パワーを有する第
１群Ｇ１と、正パワーを有する第２群Ｇ２と、正パワー
を有する第３群Ｇ３と、正パワーを有する第４群Ｇ４と
からなり、第２群Ｇ２を移動させることにより変倍作用
をもたせ、それにより生じる焦点ずれを、第３群Ｇ３を
移動させることで補正することができ、また、第１群Ｇ
１中に設けた形状可変ミラーＭの反射面を介してフォー
カシングを行うことができるように構成されている。ま
た、第４実施例のズーム光学系は、焦点距離が６．１ｍ
ｍ〜１４．３ｍｍ、開放Ｆナンバーが２．８〜４．２ｍ
ｍ、撮像面のサイズが５．３ｍｍ×４．０ｍｍ、広角端
における水平画角が４７．３１°、垂直画角が３６．５
９°、望遠端における水平画角が２１．０７°、垂直画
角が１５．９８°に設計されている。

【００７０】次に、第４実施例のズーム光学系の数値デ
ータ及び条件式の値を示す。また、第４実施例の撮像光
学系の広角端、中間状態、望遠端ごとの各波長域におけ
る、横収差を表す収差図を図２３〜２５に、形状可変反
射面に入射する光線を示す状態説明図を図２６〜２８に
それぞれ示す。図２６〜２８中、Ｏは形状可変反射面の
中心を示している。数値データ４ 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 28.08 1.50 1.7725 49.6 2 7.72 9.50 3 FFS[1] -5.89 偏心(1) 4 -12.26 -1.00 1.7725 49.6 5 非球面[1] -1.23 6 -11.87 -5.93 1.7697 26.0 7 -26.90 D1 8 絞り面 -0.50 9 -19.52 -6.00 1.6909 55.7 10 8.52 -1.00 1.7927 37.7 11 38.37 D2 12 非球面[2] -6.00 1.7135 53.9 13 14.55 -0.75 14 18.27 -1.22 1.8182 29.3 15 -58.64 -1.05 1.7454 51.4 16 -57.48 D3 17 -53.58 -6.00 1.4878 70.1 18 非球面[3] -0.50 19 ∞ -1.44 1.5477 62.8 20 ∞ -0.80 21 ∞ -0.60 1.5163 64.1 22 ∞ -1.34 像 面 ∞ 0.00

【００７１】 非球面[1] 曲率半径 -6.52 ｋ＝-8.4413×10^-1 ａ＝3.1018×10^-5 ｂ＝-9.0911×10^-7 ｃ＝4.6008×10^-8 ｄ＝-7.2232×10^-10 非球面[2] 曲率半径 -26.78 ｋ＝-4.1909×10^-1 ａ＝6.8294×10^-5 ｂ＝-1.2811×10^-7 ｃ＝3.4132×10^-8 ｄ＝-5.8522×10^-10 非球面[3] 曲率半径 118.63 ｋ＝-7.3566×10³ ａ＝-3.4192×10^-4 ｂ＝-1.2533×10^-4 ｃ＝1.0897×10^-5 ｄ＝-3.5236×10^-7

【００７２】 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₀＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₁＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₃＝0.0000×10⁰ Ｃ₁₅＝0.0000×10⁰

【００７３】 偏心[1] Ｘ＝ 0.00 Ｙ＝ 0.00 Ｚ＝ 0.00 α＝ 45.00 β＝ 0.00 γ＝ 0.00

【００７４】 [ＷＥ / Ｓｏ＝∞] D1 : -14.38 D2 : -2.56 D3 : -8.20 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰

【００７５】 [ＳＴ / Ｓｏ＝∞] D1 : -6.20 D2 : -5.24 D3 : -13.70 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰

【００７６】 [ＴＥ / Ｓｏ＝∞] D1 : -0.80 D2 : -1.30 D3 : -23.04 FFS[1] Ｃ₄ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₆ ＝0.0000×10⁰ Ｃ₈ ＝0.0000×10⁰

【００７７】 [ＷＥ / Ｓｏ＝300mm] D1 : -14.38 D2 : -2.56 D3 : -8.20 FFS[1] Ｃ₄ ＝-3.8497×10^-4 Ｃ₆ ＝-1.7444×10^-4 Ｃ₈ ＝-1.3688×10^-5

【００７８】 [ＳＴ / Ｓｏ＝300mm] D1 : -6.20 D2 : -5.24 D3 : -13.70 FFS[1] Ｃ₄ ＝-4.1117×10^-4 Ｃ₆ ＝-2.0527×10^-4 Ｃ₈ ＝-1.3665×10^-5

【００７９】 [ＴＥ / Ｓｏ＝300mm] D1 : -0.80 D2 : -1.30 D3 : -23.04 FFS[1] Ｃ₄ ＝-4.2915×10^-4 Ｃ₆ ＝-2.1052×10^-4 Ｃ₈ ＝-1.6682×10^-5

【００８０】 条件式の値 ［ＷＥ ／ Ｓｏ＝∞ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．００００ ｜η｜＝０．６７ Ｄ＝１２．７５ ｍｍ ［ＳＴ ／ Ｓｏ＝∞ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．０００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．０００００ ｜η｜＝１．０６ Ｄ＝１０．３３ ｍｍ ［ＴＥ ／ Ｓｏ＝∞ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．０００００ ｜ψｙ／φ｜＝０．０００００ ｜η｜＝１．６０ Ｄ＝１０．４９ ｍｍ ［ＷＥ ／ Ｓｏ＝３００ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００２４３ ｜ψｙ／φ｜＝０．００２４３ Ｄ＝１２．７５ ｍｍ ［ＳＴ ／ Ｓｏ＝３００ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００３４６ ｜ψｙ／φ｜＝０．００１７３ Ｄ＝１０．３３ ｍｍ ［ＴＥ ／ Ｓｏ＝３００ｍｍ］ ｜ψｘ／φ｜＝０．００５４１ ｜ψｙ／φ｜＝０．００２６５ Ｄ＝１０．４９ ｍｍ 上記実施例では、軸上物体からの軸上入射光と、同光線
が撮像素子へ入射する時の光線との成す角が、９０°±
５°あるいは６０°±５°になっている。このようにす
ることで機械設計が容易になるメリットがある。

【００８１】以上のような本発明によるズーム光学系
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、上述のズーム光学系
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
ミラーを上記実施例に用いても良い。なお、可変焦点ミ
ラーについては、その一例を図５４を用いて後述する。

【００８２】次に、本発明の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。

【００８３】図２９は本発明の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４０
９について説明する。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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３１、３２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。

【００８７】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２９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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】なお、図２９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。

【００９３】図３０は本発明の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４０９ｃ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３１に示すように、同心分割であってもよい
し、図３２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３０
中、４２４は演算装置４１４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４１
１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４１
６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４０９ｃ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。

【００９４】図３３は本発明の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４０９ｂ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４０９ｃ’で構成されている点
で、図３０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３０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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】なお、図３０、３４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。

【００９８】図３４は本発明の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４０９ａ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。

【００９９】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３４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。

【０１００】図３５は本発明の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４２３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４２
７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４１５，４１
６，４１７，４２４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４
１４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。

【０１０１】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。

【０１０２】この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、
図３６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。

【０１０３】図３７は本発明の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４０９ａ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４２７に流れる電流の方向
を変えることができ、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａの
形状を自由に変えることができる。図３８は本実施例に
おけるコイル４２７の配置を示し、図３９はコイル４２
７の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図３
５に示した実施例にも適用することができる。なお、図
４０は、図３５に示した実施例において、コイル４２７
の配置を図３９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４０に示す
ように、永久磁石４２６を放射状に配置すれば、図３５
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４０９ｅ及び薄膜４０９ａを変
形させる場合（図３５及び図３７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。

【０１０４】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３４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。

【０１０５】図４１は本発明のさらに他の実施例に係
る、ズーム光学系を用いた撮像装置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１
０４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。

【０１０６】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４１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。

【０１０７】図４２は本発明の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
を変形させる可変形状鏡１８８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。

【０１０８】図４３は本発明のズーム光学系に用いる可
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４３では静電気力により振動する例を示
しており、図４３中、１８２，１８３は電極である。ま
た、点線は変形した時の振動板１８１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。

【０１０９】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。

【０１１０】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４１
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。

【０１１１】図４４は本発明にかか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，５０８ｂを有する第１のレンズ５１
２ａと、第３，第４の面としてのレンズ面５０９ａ，５
０９ｂ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，５１３ｂ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，５１３ｂ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５
１８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。

【０１１２】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 …(16) 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。

【０１１３】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４５に示すような形状となり、 ｎ_ox＝ｎ_oy＝ｎ_o …(17) 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。

【０１１４】ここで、図４４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４６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。

【０１１５】なお、高分子分散液晶層５１４に印加する
電圧は、例えば、図４７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。

【０１１６】ここで、図４４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４５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’ …(18) となる。また、上記(17)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 …(19) 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 …(20) で与えられる。

【０１１７】したがって、図４７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） …(21) 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、(21)式で与えられる。

【０１１８】また、常光線の平均屈折率を、 （ｎ_ox＋ｎ_oy）／２＝ｎ_o’ …(22) とすれば、図４６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 …(23) 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） …(24) で与えられる。なお、高分子分散液晶層５１４に、図４
６におけるよりも低い電圧を印加する場合の焦点距離
は、(21)式で与えられる焦点距離ｆ₁と、(24)式で与え
られる焦点距離ｆ₂との間の値となる。

【０１１９】上記(21)および(24)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）｜ …(25) 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’） …(26) 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 …(27) 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。

【０１２０】次に、上記(16)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。

【０１２１】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。

【０１２２】これらの結果から、 Ｄ・ｔ≦λ・１５μｍ …(28) 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。

【０１２３】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４４の状態と図４６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 …(29) を満足するときである。

【０１２４】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４４の状態でも、図
４６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’ …(30) とすればよい。

【０１２５】上記(29)式を満足すれば、上記(28)式は、
さらに緩和され、 Ｄ・ｔ≦λ・６０μｍ …(31) 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。

【０１２６】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 …(32) 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。

【０１２７】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 …(33) とする。一方、ｆｆは、小さいほどτは向上するので、
上記(32)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…(34) とする。なお、ｔの下限値は、図４４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。

【０１２８】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 …(35) とする。

【０１２９】図４８は図４７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４８では、液晶分
子の図示を省略してある。

【０１３０】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。

【０１３１】図４９は本発明にかか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，５３２ｂ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５３
２，５３３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４４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、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。

【０１３２】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 …(36) 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 …(37) ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）＝ｋλ …(38) 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。

【０１３３】ここで、上記(37)および(38)式の両辺の差
を求めると、 ｈ（ｎ_A−ｎ_B）＝（ｍ−ｋ）λ …(39) 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(37)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。

【０１３４】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。

【０１３５】なお、この実施形態において、上記(37)〜
(39)式は、実用上、 ０．７ｍλ≦ｈ（ｎ_A−ｎ₃₃）≦１．４ｍλ …(40) ０．７ｋλ≦ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）≦１．４ｋλ …(41) ０．７（ｍ−ｋ）λ≦ｈ（ｎ_A−ｎ_B）≦１．４（ｍ−ｋ）λ …(42) を満たせば良い。

【０１３６】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５０および図５１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。

【０１３７】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５１に示すようにホメオトロピック配向と
なり、図５０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。

【０１３８】ここで、図５０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 …(43) 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５０
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。

【０１３９】図５２(a)は、本発明にかかるズーム光学
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５６１は、第１，第２の面５
６２ａ，５６２ｂを有する入射側の第１の透明基板５６
２と、第３，第４の面５６３ａ，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４４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５
１４を設ける。透明電極５１３ａ，５１３ｂは、可変抵
抗器５１９を経て交流電源５１６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５２(a)では、透明基板５６２の内面５
６２ｂをフレネル状に形成したが、例えば、図５２(b)
に示すように、透明基板５６２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４９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(36)〜(42)式が同様にあてはまる。

【０１４０】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５３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５２および図５
３では、液晶分子の図示を省略してある。

【０１４１】図５４は本発明にかか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５６
６と、第３，第４の面５６７ａ，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５１３ａ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５１
３ａ，５１３ｂ間には、図４４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５１３
ａ，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５
１４に交流電界を印加するようにする。なお、図５４で
は、液晶分子の図示を省略してある。

【０１４２】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４９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。

【０１４３】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５２(a)における透明基板５６３、図５
２(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５４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。

【０１４４】図５５は本発明の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。

【０１４５】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。

【０１４６】なお、図５５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。

【０１４７】なお、図５５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５６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５７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５６、５７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。

【０１４８】図５５、５６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。

【０１４９】図５８は本発明の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１６７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１６
４との間に挟まれている。図５８中、１６５は弾性体１
６４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。

【０１５０】そして、図４３で示したようなマイクロポ
ンプ１８０を、例えば、図５８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。

【０１５１】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。

【０１５２】図５９は本発明にかか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２０
２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５９において凸レンズとしての作用を持ってい
る。

【０１５３】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６０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。

【０１５４】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５８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。

【０１５５】図６１は本発明にかか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２００Ａ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
６１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。

【０１５６】なお、図５９〜図６１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。

【０１５７】図６２は本発明にかか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６２に示すように、凸レン
ズとして作用し、電圧を上げると、図６３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。

【０１５８】図６４は本発明にかか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２１０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
６４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。

【０１５９】本実施例において、中心波長がλ₁の光が
図６５(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６５(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。

【０１６０】図６６は本発明にかか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６６
中、４１１は可変抵抗器、４１４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４
５０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６
６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。

【０１６１】最後に、本発明で用いる用語の定義を述べ
ておく。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】以上説明したように、本発明の光学系は、
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。

【０１７６】（１）次の条件式を満足することを特徴と
する請求項１又は２に記載のズーム光学系。 ０．０１ ＜ ｜η｜ ＜ ３．０ ただし、ηはバリエータ群の倍率である。

【０１７７】（２）電力を消費しないでバリエータ群を
移動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２
に記載のズーム光学系を用いた撮像装置。

【０１７８】（３）形状可変反射面の光線有効径をＤと
するとき、次の条件式を満足することを特徴とする請求
項１又は２に記載のズーム光学系。Ｄ ＜ ２０．０
ｍｍ

【０１７９】（４）次の条件式を満足することを特徴と
する請求項３に記載のズーム光学系。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．１ ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．１ ただし、ψｘは形状可変反射面の偏心方向に垂直な軸の
パワー、ψｙは形状可変反射面の偏心方向に平行な軸の
パワー、φは光学系全系のパワーである。

【０１８０】（５）次の条件式を満足することを特徴と
する請求項３に記載のズーム光学系。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．０５ ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．０５ ただし、ψｘは形状可変反射面の偏心方向に垂直な軸の
パワー、ψｙは形状可変反射面の偏心方向に平行な軸の
パワー、φは光学系全系のパワーである。

【０１８１】（６）バリエータを１つのレンズ群で構成
したことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）、
（３）〜（５）のいずれかに記載のズーム光学系。

【０１８２】（７）次の条件式を満足することを特徴と
する請求項１又は２に記載のズーム光学系。 ０．１ ＜ ｜η｜ ＜ ２．０ ただし、ηはバリエータ群の倍率である。

【０１８３】（８）次の条件式を満足することを特徴と
する請求項１又は２に記載のズーム光学系。 ０．５ ＜ ｜η｜ ＜ １．７ ただし、ηはバリエータ群の倍率である。

【０１８４】（９）形状可変反射面の光線有効径をＤと
するとき、次の条件式を満足することを特徴とする請求
項１又は２に記載のズーム光学系。 Ｄ ＜ １７．０ ｍｍ

【０１８５】（１０）形状可変反射面の光線有効径をＤ
とするとき、次の条件式を満足することを特徴とする請
求項１又は２に記載のズーム光学系。 Ｄ ＜ １５．０ ｍｍ

【０１８６】（１１）ズーム時において、絞り面を独立
に移動させて、形状可変反射面の近くに配置するように
したことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）、
（３）〜（１０）のいずれかに記載のズーム光学系。

【０１８７】（１２）プリズムを用いて、形状可変反射
面への光線入射角度が小さくなるようにしたことを特徴
とする請求項１〜３、上記（１）、（３）〜（１１）の
いずれかに記載のズーム光学系。

【０１８８】（１３）前記プリズムの屈折面および反射
面が自由曲面で構成されていることを特徴とする上記
（１２）に記載のズーム光学系。

【０１８９】（１４）撮像素子の短辺方向が、形状可変
反射面の偏心方向に対して平行になるように配置したこ
とを特徴とする請求項１〜３、上記（１）、（３）〜
（１３）のいずれかに記載のズーム光学系。

【０１９０】（１５）形状可変反射面を自由曲面となる
ように構成したことを特徴とする請求項１〜３、上記
（１）、（３）〜（１４）のいずれかに記載のズーム光
学系。

【０１９１】（１６）形状可変反射面をレンズあるいは
レンズ系の製作誤差による光学性能の劣化を補正するよ
うな形状に変形するように構成したことを特徴とする請
求項１〜３、上記（１）、（３）〜（１５）のいずれか
に記載のズーム光学系。

【０１９２】（１７）形状可変反射面がコンペンセータ
作用のみを有するようにし、その他のレンズ群を介して
パンフォーカスとなるように構成されたズーム光学系。

【０１９３】（１８）請求項１〜３、上記（１）、
（３）〜（１７）のいずれかに記載のズーム光学系を用
いた撮像装置。

【０１９４】（１９）可変ミラーと軸対称レンズを備
え、撮像素子の長辺方向が、前記可変ミラーの偏心方向
に対して平行になるように配置したことを特徴とする光
学系。

【０１９５】（２０）可変ミラーと軸対称レンズとを備
え、撮像素子の長辺方向が、前記可変ミラーの偏心方向
に対して平行になるように配置したことを特徴とする請
求項１〜３、上記（１）、（３）〜（１１）のいずれか
に記載のズーム光学系。

【０１９６】（２１）可変ミラーと、移動するレンズ群
とを備え、前記可変ミラーが、コンペセータとして機能
し、移動するレンズ群で変倍を行うことを特徴とするパ
ンフォーカスなズーム光学系。

【０１９７】（２２）１つ以上の移動するレンズ群と、
可変ミラーとを備え、変倍を行うことを特徴とするズー
ム光学系。

【０１９８】（２３）２つ以上の移動するレンズ群と、
可変ミラーとを備え、変倍を行うことを特徴とするズー
ム光学系。

【０１９９】（２４）最も変倍に寄与する、移動するレ
ンズ群が凸作用を有することを特徴とする上記（２０）
〜（２３）のいずれかに記載の光学系。

【０２００】（２５）最も変倍に寄与する、移動するレ
ンズ群が凹作用を有することを特徴とする上記（２０）
〜（２３）のいずれかに記載の光学系。

【０２０１】（２６）ズーム時に絞りが移動することを
特徴とする上記（２０）〜（２５）のいずれかに記載の
光学系。

【０２０２】（２７）ズーム時に移動するレンズ群と共
に絞りが移動することを特徴とする上記（２０）〜（２
６）のいずれかに記載の光学系。

【０２０３】（２８）フォーカス時に可変ミラーだけを
動作させてフォーカスを行うことを特徴とする請求項1
〜３、上記（２０）〜（２７）のいずれかに記載のズー
ム光学系。

【０２０４】（２９）軸上物体からの軸上入射光と、撮
像素子への軸上入射光とのなす角が９０°±５°あるい
は６０°±５°であることを特徴とする請求項１〜３、
上記（２０）〜（２８）のいずれかに記載の光学系。

【０２０５】（３０）形状の変化しない反射面を有し、
可変ミラーへの軸上光線入射角が５５°以下であること
を特徴とする請求項１〜３、上記（２０）〜（２８）の
いずれかに記載のズーム光学系。

【０２０６】（３１）プリズムを有し、可変ミラーへの
軸上光線入射角が５５°以下であることを特徴とする請
求項１〜３、上記（２０）〜（２８）のいずれかに記載
のズーム光学系。

【０２０７】（３２）非球面レンズを有することを特徴
とする請求項１〜３、上記（１）〜（３１）のいずれか
に記載のズーム光学系。

【０２０８】（３３）１つ又は２つ以上のレンズに２つ
以上の非球面を設けたことを特徴とする請求項１〜３、
上記（１）〜（３２）のいずれかに記載の光学系。

【０２０９】（３４）形状可変ミラーの変形するミラー
面が、有機材料からなることを特徴とする請求項１〜
３、上記（１）〜（３３）のいずれかに記載の光学系。

【０２１０】（３５）形状可変ミラーの変形するミラー
面が、ポリイミドからなることを特徴とする請求項１〜
３、上記（１）〜（３３）のいずれかに記載の光学系。

【０２１１】（３６）形状可変ミラーの変形するミラー
面が、光の入射面に平行な方向に長い形状であることを
特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（３５）のいず
れかに記載の光学系。

【０２１２】（３７）変形するミラー面の形状が凸でな
いことを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（３
６）のいずれかに記載の光学系。

【０２１３】（３８）形状可変ミラーが静電気力、電磁
気力、圧電効果、電歪、流体のいずれかで駆動されるこ
とを特徴とする請求項１〜３、上記（１）〜（３７）の
いずれかに記載の光学系。

【０２１４】（３９）請求項１〜３、上記（１）〜（３
８）のいずれかに記載の光学系を用いたことを特徴とす
る電子撮像装置。

【０２１５】（４０）請求項１〜３、上記（１）〜（３
９）のいずれかに記載の光学系を用いたことを特徴とす
るデジタルカメラ。

【０２１６】（４１）上記（３９）を備えたことを特徴
とする携帯電話。

【０２１７】

【発明の効果】本発明のズーム光学系によれば、消費電
力が小さく、音が静かで、応答時間が短くなり、機械的
構造が簡単となり、コストダウンに寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１実施例のズーム光学系のレ
ンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角
端、(b)は中間状態、(c)は望遠端の状態を示している。

【図２】第１実施例の撮像光学系の広角端での各波長域
における、横収差を表す収差図である。

【図３】第１実施例の撮像光学系の中間状態での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図４】第１実施例の撮像光学系の望遠端での各波長域
における、横収差を表す収差図である。

【図５】第１実施例の撮像光学系の広角端での各波長域
における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説明
図である。

【図６】第１実施例の撮像光学系の中間状態での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図７】第１実施例の撮像光学系の望遠端での各波長域
における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説明
図である。

【図８】本発明にかかる第２実施例のズーム光学系のレ
ンズ構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図９】第２実施例の撮像光学系の広角端での各波長域
における、横収差を表す収差図である。

【図１０】第２実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における、横収差を表す収差図である。

【図１１】第２実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図１２】第２実施例の撮像光学系の広角端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図１３】第２実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態
説明図である。

【図１４】第２実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図１５】本発明にかかる第３実施例のズーム光学系の
レンズ構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１６】第３実施例の撮像光学系の広角端での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図１７】第３実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における、横収差を表す収差図である。

【図１８】第３実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図１９】第３実施例の撮像光学系の広角端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図２０】第３実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態
説明図である。

【図２１】第３実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図２２】本発明にかかる第４実施例のズーム光学系の
レンズ構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図２３】第４実施例の撮像光学系の広角端での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図２４】第４実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における、横収差を表す収差図である。

【図２５】第４実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における、横収差を表す収差図である。

【図２６】第４実施例の撮像光学系の広角端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図２７】第４実施例の撮像光学系の中間状態での各波
長域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態
説明図である。

【図２８】第４実施例の撮像光学系の望遠端での各波長
域における形状可変反射面に入射する光線を示す状態説
明図である。

【図２９】本発明の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３０】本発明の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。

【図３１】図３０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３２】図３０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３３】本発明の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。

【図３４】本発明の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。

【図３５】本発明の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。

【図３６】図３５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３７】本発明の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。

【図３８】図３７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３９】図３７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４０】図３５に示した実施例において、コイル４２
７の配置を図３９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４１】本発明のさらに他の実施例に係る、ズーム光
学系を用いた撮像装置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４２】本発明の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４３】本発明のズーム光学系に用いる可変ミラーに
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４４】本発明にかか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４５】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４６】図４２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４７】図４４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４８】図４７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４９】本発明にかか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５０】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５１】図５０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５２】本発明にかか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５３】図５２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５４】本発明にかか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５５】本発明の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１４
０を用いた撮像ユニット１４１の概略構成図である。

【図５６】図５５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５７】図５６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５８】本発明の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１６
０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５９】本発明にかか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２０
０を用いた可変焦点レンズ２０１の概略構成図である。

【図６０】図５９の変形例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図６１】本発明にかか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。

【図６２】本発明にかか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６３】図６２の実施例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図６４】本発明にかか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６５】図６４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６６】本発明にかか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】

Ｇ１ 第１群 Ｇ２ 第２群 Ｇ３ 第３群 Ｇ４ 第４群 Ｍ 形状可変ミラー Ｐ プリズム 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） Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｊ Ｆターム(参考） 2H042 DD08 DD13 2H044 BE01 DA01 DA02 DB00 DB04 EC01 2H087 KA01 PA07 PA08 PA19 PB09 PB10 QA02 QA06 QA07 QA17 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA38 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA36 RA41 SA14 SA16 SA19 SA24 SA26 SA29 SA32 SA63 SA64 SA72 SA75 SB04 SB13 SB25 SB33

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つ以上の変倍作用を有する
   レンズ群と、少なくとも１つ以上のコンペンセータ作用
   及びフォーカス作用を有する形状可変反射面とを用いた
   ことを特徴とするズーム光学系。
2. 【請求項２】 少なくとも２つ以上の変倍作用及びコン
   ペンセータ作用を有するレンズ群と、少なくとも１つ以
   上のフォーカス作用を有する形状可変反射面とを用いた
   ことを特徴とするズーム光学系。
3. 【請求項３】 少なくともある動作状態で、次の条件式
   を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズ
   ーム光学系。 ０ ≦ ｜ψｘ／φ｜ ＜ ０．５ ０ ≦ ｜ψｙ／φ｜ ＜ ０．５ ただし、ψｘは形状可変反射面の偏心方向に垂直な軸の
   パワー、ψｙは形状可変反射面の偏心方向に平行な軸の
   パワー、φは光学系全系のパワーである。