JP2005292763A - Zoom lens - Google Patents
Zoom lens Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005292763A JP2005292763A JP2004259533A JP2004259533A JP2005292763A JP 2005292763 A JP2005292763 A JP 2005292763A JP 2004259533 A JP2004259533 A JP 2004259533A JP 2004259533 A JP2004259533 A JP 2004259533A JP 2005292763 A JP2005292763 A JP 2005292763A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- liquid
- zoom lens
- lens
- element group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 147
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 112
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 28
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 6
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
- G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、CCD型イメージセンサあるいはCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子に用いられる小型のズームレンズに関する。 The present invention relates to a small zoom lens used for a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
近年では、CCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサあるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化、小型化に伴い、超小型のデジタルカメラや撮像装置を備えた携帯電話、PDA(Personal Digital Assistance)が普及しつつあり、さらには、これらの撮像装置にズームレンズを搭載したいという要求も高まりつつある。 In recent years, along with the improvement in performance and size of solid-state imaging devices such as CCD (Charged Coupled Device) type image sensors or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors, ultra-small digital cameras and imaging devices have been developed. Mobile phones equipped with the device, PDA (Personal Digital Assistance) are becoming widespread, and further, there is an increasing demand for mounting zoom lenses on these imaging devices.
ところで、一般的なズームレンズでは、撮像レンズを構成するレンズ群全てまたは一部を移動させることが必要となる。例えば、3群ズームレンズの場合、焦点距離を変化させるバリエータ群、それに伴うピント移動を補正するコンペンセータ群および、物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス群の3群あるいは、バリエータ群と、コンぺンセータおよびフォーカス作用を有する群と固定群の3群等に分けられ、上記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。このようなズーム光学系の具体例として、2つの群または3つの群を移動させて変倍及びピント調整をおこなうズームレンズが開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1のように複数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場合、それらのレンズ群を移動させるための機械的機構を設ける必要があるが、それは一般的に複雑であり、さらにその機械的機構を設けるために広いスペースが必要になるという問題があった。
However, when performing zooming and focusing by moving a plurality of lens groups in the coaxial direction as in
これに対して、屈折力可変素子用いて移動群の数を減らし、変倍や物体距離変化に伴うピント移動補正機能をこの素子に負担させるようにしたズームレンズが知られている。このようなズームレンズの具体例として、反射型の屈折力可変素子を用いたズームレンズも開示されている(特許文献2参照)。 On the other hand, there is known a zoom lens in which the number of moving groups is reduced by using a refractive power variable element, and this element is loaded with a focus movement correction function associated with zooming or object distance change. As a specific example of such a zoom lens, a zoom lens using a reflective refractive power variable element is also disclosed (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2のような反射型の光学素子を用いる揚合、共軸に対して非対称な収差が発生することになり、その収差を補正するために反射面を自由曲面などの制御しにくい面にせざるを得ない。又、屈折力可変素子によっては、屈折力を細かく調整できないという問題もある。
However, astigmatism using a reflection type optical element as in
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、複数のレンズより成るレンズ系に液体光学素子を含むことにより、駆動する光学素子群数が少なく、小型であり、機械的機構が簡素なズームレンズを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems. By including a liquid optical element in a lens system including a plurality of lenses, the number of optical element groups to be driven is small, and the mechanical mechanism is small. An object is to provide a simple zoom lens.
請求項1に記載のズームレンズは、変倍時に移動する光学素子群を含むズームレンズにおいて、導電性または有極性の第1の液体および前記第1の液体とは互いに混合することがない第2の液体を、界面が所定の形状となるように容器内に密閉収容し、前記第1の液体と前記容器に設けられた電極との間に電圧を印加することにより、前記界面の曲率半径を変化させて屈折力を調整するようにした液体光学素子を有することを特徴とする。
The zoom lens according to
前記液体光学素子を構成要素とすると、前記界面の曲率半径を変化させて屈折力を調整することで、変倍に伴うピント移動を補正するコンペンセート作用および物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス作用を実現できるので、コンペンセートおよびフォーカスのために移動する光学素子群の移動量を小さく抑えたり、あるいは機械的な駆動機構が必要な光学素子群を変倍群のみとすることができ、駆動する光学素子群数の少ない、小型で機械的機構が簡素なズームレンズとすることができる。 When the liquid optical element is used as a constituent element, by adjusting the refractive power by changing the radius of curvature of the interface, the compensation action for correcting the focus movement accompanying the magnification change and the focus movement accompanying the change in the object distance are corrected. Since the focusing action can be realized, the amount of movement of the optical element group that moves for compensation and focusing can be kept small, or the optical element group that requires a mechanical drive mechanism can be only the variable power group, A zoom lens with a small number of optical elements to be driven and a simple mechanical mechanism can be obtained.
特に、前記液体光学素子は、多段階もしくは無断階で屈折力を変化させることができるため、ピントをより適切に合わせることが可能となる。 In particular, the liquid optical element can change the refractive power in multiple steps or without a step, so that the focus can be adjusted more appropriately.
請求項2に記載のズームレンズは、請求項1に記載の発明において、前記液体光学素子が絞りを含む光学素子群に配置されていることを特徴とするので、前記液体光学素子の外径を小さくすることができ、小型のズームレンズとすることができる。 A zoom lens according to a second aspect of the present invention is the zoom lens according to the first aspect, wherein the liquid optical element is arranged in an optical element group including a diaphragm. It can be made small, and a small zoom lens can be obtained.
請求項3に記載のズームレンズは、請求項1に記載の発明において、前記液体光学素子を含む光学素子群が絞りを含まない場合において、前記光学系素子群内の最も絞りに近い位置に前記液体光学素子を配置したことを特徴とするので、前記液体光学素子の外径を小さくすることができ、小型のズームレンズとすることができる。 The zoom lens according to a third aspect is the zoom lens according to the first aspect, wherein when the optical element group including the liquid optical element does not include a diaphragm, the zoom lens is located at a position closest to the diaphragm in the optical system element group. Since the liquid optical element is arranged, the outer diameter of the liquid optical element can be reduced, and a small zoom lens can be obtained.
請求項4に記載のズームレンズは、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、変倍時に移動する光学素子群が1つのみであることを特徴とするので、駆動レンズ群数が少ない、機械的機構が簡素なズームレンズとすることができる。 The zoom lens according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, there is only one optical element group that moves at the time of zooming. A zoom lens with a small mechanical mechanism can be obtained.
請求項5に記載のズームレンズは、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記液体光学素子を含む光学素子群が光軸方向に固定されており、前記液体光学素子を含む光学素子群が変倍に伴うピント移動を補正するコンペンセート作用、および物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス作用を有することを特徴とする。 A zoom lens according to a fifth aspect of the present invention is the optical system according to any one of the first to fourth aspects, wherein an optical element group including the liquid optical element is fixed in an optical axis direction, and includes the liquid optical element. The element group has a compensatory action for correcting a focus movement caused by zooming and a focus action for correcting a focus movement caused by a change in object distance.
前記液体光学素子を含む光学素子群が光軸方向に固定されており、前記液体光学素子が変倍に伴うピント移動を補正するコンペンセート作用、および物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス作用を有する構成とすると、移動する光学素子群の移動量を小さく抑えたり、あるいは機械的な駆動機構が必要な光学素子群を変倍群のみとすることができ、駆動される光学素子群数の少ない、機械的構成が簡単なズームレンズとすることができ、又、前記液体光学素子を含む光学素子群が移動する場合に比べ、前記液体光学素子用のフレキシブルケーブルの配線等、機械的機構などをより簡素化できる。 The optical element group including the liquid optical element is fixed in the optical axis direction, and the liquid optical element corrects the focus movement accompanying the magnification change and the focus action corrects the focus movement accompanying the object distance change. The amount of movement of the moving optical element group can be kept small, or the optical element group requiring a mechanical drive mechanism can be limited to the zooming group. A zoom lens with a simple mechanical configuration can be obtained, and compared to a case where an optical element group including the liquid optical element moves, a wiring mechanism of a flexible cable for the liquid optical element, a mechanical mechanism, etc. Can be further simplified.
請求項6に記載のズームレンズは、変倍時に移動する光学素子群を含むズームレンズにおいて、前記変倍時に移動する少なくとも1つの光学素子群の中に、導電性または有極性の第1の液体および前記第1の液体とは互いに混合することがない第2の液体を、界面が所定の形状となるように容器内に密閉収容し、前記第1の液体と前記容器に設けられた電極との間に電圧を印加することにより、前記界面の曲率半径を変化させて屈折力を調整するようにした液体光学素子を含み、前記液体光学素子を含む光学素子群が変倍作用、物体間距離の変化に伴うピント移動を補正するコンぺンセート作用および、物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス作用を有することを特徴とする。
7. The zoom lens according to
前記液体光学素子を構成要素とすると、それのみで、変倍作用、物像間距離の変化に伴うピント移動を補正するコンぺンセート作用、および物体距離変化に伴うピント移動を補正するフォーカス作用を実現できるため、変倍時の変倍群移動量ゃ変倍および物体距離変化に伴うピント移動を補正するために移動する光学素子群の移動量を小さく抑えたり、あるいは機械的な駆動機構が必要な光学素子群を変倍群のみとすることができ、駆動する光学素子群数の少ない、或いは駆動する光学素子群をなくした小型で機械的機構が簡素なズームレンズとすることができる。ここで「変倍作用を有する」とは、変倍する光学素子群(ここでは前記液体光学素子を含む光学素子群)が有する屈折力の絶対値が、短焦点距離端より長焦点距離端で大きくなることをいうものとする。 When the liquid optical element is a constituent element, the zooming action, the compensation action for correcting the focus movement accompanying the change in the distance between the object images, and the focusing action for correcting the focus movement accompanying the change in the object distance are performed. Because it can be realized, the amount of movement of the zooming group during zooming is reduced, and the amount of movement of the moving optical element group is required to correct the focus movement accompanying the zooming and object distance change, or a mechanical drive mechanism is required. Therefore, the zoom lens can be a zoom lens with a small number of optical element groups to be driven or a small and simple mechanical mechanism without driving optical element groups. Here, “having a zooming action” means that the absolute value of the refractive power of the optical element group (here, the optical element group including the liquid optical element) to be zoomed is longer than the short focal length end. It means to grow.
請求項7に記載のズームレンズは、請求項6に記載の発明において、前記液体光学素子を含む光学素子群が絞りを含むことを特徴とするので、前記液体光学素子の外径を小さくすることができ、小型のズームレンズとすることができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the zoom lens according to the sixth aspect, the optical element group including the liquid optical element includes a stop, so that the outer diameter of the liquid optical element is reduced. Thus, a small zoom lens can be obtained.
請求項8に記載のズームレンズは、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の一端に固定された駆動部材と、前記変倍時に移動する光学素子群に連結され、且つ前記駆動部材上に移動可能に保持された可動部材と、から構成され、前記電気機械変換素子を、伸び方向と縮み方向とで速度を変えて繰り返し伸縮させることで、前記可動部材を移動させるようになっている駆動手段を備えたことを特徴とする。 A zoom lens according to an eighth aspect of the present invention is the zoom lens according to any one of the first to seventh aspects, wherein the electromechanical conversion element, a driving member fixed to one end of the electromechanical conversion element, and the zoom lens move during the magnification change. A movable member connected to the optical element group that is movably held on the drive member, and the electromechanical conversion element is repeatedly expanded and contracted at different speeds in the extending direction and the contracting direction. And a driving means adapted to move the movable member.
前記駆動手段において、前記電気機械変換素子に対して例えば鋸歯状の波形をしたパルスなどの駆動電圧をごく短時間印加することで、前記電気機械変換素子を微少に伸長または収縮するように変形させることができるが、そのパルスの形状により伸長又は収縮の速度を変えることができる。ここで、前記電気機械変換素子を伸長または収縮方向へ速い速度で変形したとき、前記可動部材は、その質量の慣性により、前記駆動部材の動作に追随せず、そのままの位置に留まる。一方、前記電気機械変換素子がそれよりも遅い速度で反対方向へと変形したとき、前記可動部材は、その間に作用する摩擦力で駆動部材の動作に追随して移動する。したがって、前記電気機械変換素子が伸縮を繰り返すことにより、前記可動部材は一方向へ連続して移動することができる。即ち、高い応答性を有する本発明の駆動手段を用いることで、前記変倍時に移動する光学素子群を高速に移動させることもでき、且つ微小量移動させることもできる。更に、前記変倍時に移動する光学素子群を定位置に保持するような場合には、前記電気機械変換素子への電力供給を中断すれば、前記可動部材と前記駆動部材との間に作用する摩擦力によって保持されるので、省エネも図れる。加えて、前記駆動手段の構成は、簡素で小型化が可能で、低コストであるという利点もある。 In the driving means, the electromechanical conversion element is deformed so as to be slightly expanded or contracted by applying a driving voltage such as a sawtooth-shaped pulse to the electromechanical conversion element for a very short time. However, the speed of expansion or contraction can be changed depending on the shape of the pulse. Here, when the electromechanical conversion element is deformed at a high speed in the extending or contracting direction, the movable member does not follow the operation of the driving member due to the inertia of the mass and remains in the same position. On the other hand, when the electromechanical conversion element is deformed in the opposite direction at a slower speed, the movable member moves following the operation of the drive member by the friction force acting therebetween. Therefore, when the electromechanical conversion element repeats expansion and contraction, the movable member can continuously move in one direction. That is, by using the driving means of the present invention having high responsiveness, the optical element group that moves at the time of zooming can be moved at a high speed and can be moved by a minute amount. Further, in the case where the optical element group moving at the time of zooming is held at a fixed position, if the power supply to the electromechanical conversion element is interrupted, it acts between the movable member and the drive member. Since it is held by frictional force, it can save energy. In addition, the structure of the driving means is advantageous in that it is simple and can be reduced in size and is low in cost.
本発明によれば、複数のレンズより成るレンズ系に液体光学素子を含むことにより、駆動する光学素子群数が少なく、小型であり、機械的機構が簡素なズームレンズを提供することができる。 According to the present invention, by including a liquid optical element in a lens system composed of a plurality of lenses, it is possible to provide a zoom lens with a small number of optical element groups to be driven, a small size, and a simple mechanical mechanism.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるズームレンズの断面図であり、(a)は短焦点距離端の状態にあり、(b)は中間位置の状態にあり、(c)は長焦点距離端の状態にある。ここで、本実施の形態のズームレンズは、被写体像を撮像素子CCDに結像させるためにレンズ群G1〜G3を有する。第1レンズ群G1は、負の第1レンズL1と液体光学素子QLとからなり、不図示の鏡枠に固定されている。第2レンズ群G2は、絞りSと、正の第2レンズL2と、正の第3レンズL3と、負の第4レンズL4とからなり、不図示の駆動源により一体的に光軸方向に移動可能となっている。第3レンズ群G3は、正の第5レンズL5からなり、不図示の鏡枠に固定されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are cross-sectional views of the zoom lens according to the first embodiment, in which FIG. 1A is in a short focal length end state, FIG. 1B is in an intermediate position state, and FIG. It is in the distance end state. Here, the zoom lens according to the present embodiment includes lens groups G1 to G3 in order to form a subject image on the image sensor CCD. The first lens group G1 includes a negative first lens L1 and a liquid optical element QL, and is fixed to a lens frame (not shown). The second lens group G2 includes a stop S, a positive second lens L2, a positive third lens L3, and a negative fourth lens L4, and is integrally formed in the optical axis direction by a driving source (not shown). It is movable. The third lens group G3 includes a positive fifth lens L5, and is fixed to a lens frame (not shown).
図2は、液体光学素子QLおよびその駆動部の概略構成図である。QLは本実施の形態にかかる液体光学素子を示している。40は不導体で形成された下容器である。この下容器40の底面(図で右内側面)のうち周辺部には第1の凹部41が形成されているとともに、これよりも内径側(中心側)には第1の封止板2を保持する第2の凹部42が形成されている。第1の封止板(液体を密封する部材)2は、透明アクリルあるいはガラスにより形成されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the liquid optical element QL and its driving unit. QL represents the liquid optical element according to the present embodiment.
この下容器40の周辺壁部の内側全周には第2の電極リング43が設けられており、この第2の電極リング43の表面には、電極端面43aもカバーするアクリル樹脂等でできた絶縁層44が密着形成されている。
A
ここで、下容器40の周辺壁部は、光軸Xに対して図で右端側が左端側よりも光軸Xに近づくように傾いている。このため、第1の電極リング43と絶縁層44も共に光軸Xに対して傾いている。
Here, the peripheral wall portion of the
また、絶縁層44の厚さは、図で右に向かって徐々に増加している。更に、絶縁層44の内面全周の下側には、撥水処理剤が塗布されて撥水層11が形成されている。さらに、絶縁層44の内面全周の左側には、親水処理剤が塗布されて親水層12が形成されている。
Further, the thickness of the insulating
50は不導体で形成された上容器であり、その内径側で、透明アクリルあるいはガラスにより形成された第2の封止板(液体を密封する部材)6を保持する。また、上容器50の周辺部右端面には、シート状の第1の電極リング51が密着形成されている。
この第1の電極リング51の表面には、絶縁層52が密着形成されているが、後述する第1の液体21に接してこれに電圧を印加するための露出部51aが備わるように、絶縁層52は第1の電極リング51の外縁側のみをカバーするように形成されている。
An insulating
そして、下容器40の周辺壁部と上容器50とを液密に封止することにより、下容器40、上容器50、第1の封止板2および第2の封止板6で囲まれた所定体積の液室を有した筐体としての容器が形成される。
Then, the peripheral wall portion of the
この容器は、光軸Xに対して軸対称形状をなしている。そして、液室には、以下のようにして2種類の液体が充填される。 This container has an axisymmetric shape with respect to the optical axis X. The liquid chamber is filled with two types of liquids as follows.
まず、第1の封止板2を取り付けた下容器40の光軸Xを鉛直方向に向けた状態で、液室の底面である第1の封止板2の上面および下容器40の周辺側の底面すなわち(これらが界面対向面に相当する)に、第2の液体22が、その液柱の高さが周辺壁部の撥水膜11の中間の高さになる分量だけ滴下される。
First, in the state where the optical axis X of the
第2の液体22は無色透明で、比重1.06、室温での屈折率1.45のシリコーンオイルが用いられる。続いて、液室内の残りの空間には、第1の液体21が充填される。第1の液体21は、水とエチルアルコールが所定比率で混合され、更に所定量の食塩が加えられた、比重1.06、室温での屈折率1.35の電解液(導電性又は有極性を有する液体)である。
The
すなわち、第1および第2の液体21,22は、比重が等しく、屈折率が異なり、かつ互いに混ざることのない(不溶な)液体が選定される。そして、両液体21,22は界面24を形成し、混ざり合わずにそれぞれが独立して存在する。
That is, as the first and
この界面24の形状は、液室(容器)の内面、第1の液体21および第2の液体22の3物質が交わる点、すなわち界面24の外縁部に働く3つの界面張力の釣り合いで決まる。その後、第2の封止板6を取り付けた上容器50を、下容器40に取り付けることで、2種類の液体が封止される。
The shape of the
31は第1の電極リング25と第2の電極リング3とに接続された給電回路である。
給電回路31の2つの増幅器(図示せず)はそれぞれ、第1の電極リング51および第2の電極リング43から上容器50の右端面に沿って光軸直交方向に引き出された端子部51b,43bに接続されている。
Two amplifiers (not shown) of the
以上の構成において、第1の液体21に第1の電極リング51および第2の電極リング43を介して電圧が印加されると、いわゆるエレクトロウェッティング効果によって界面24が変形する。
In the above configuration, when a voltage is applied to the
次に、液体光学素子QLにおける界面24の変形と、この変形によってもたらされる光学作用について説明する。
Next, the deformation of the
まず、第1の液体21に電圧が印加されていない場合、図2に示すように、界面24の形状は、両液体21,22間の界面張力、第1の液体21と絶縁層44上の撥水膜11あるいは親水膜12との界面張力、第2の液体22と絶縁層44上の撥水膜11あるいは親水膜12との界面張力、および第2の液体22の体積で決まる。
First, when no voltage is applied to the
一方、給電回路31より第1の液体21に電圧が印加されると、エレクトロウェッティング効果によって第1の液体21と親水膜12との界面張力が減少し、第1の液体21が親水膜12と撥水膜11との境界を乗り越えて撥水膜11上に入り込む。この結果、第2の液体22の光軸上での高さが増加する。
On the other hand, when a voltage is applied to the first liquid 21 from the
このように第1および第2の電極リング51,43を通じた第1の液体21への電圧印加によって、2種類の液体の界面張力の釣り合いが変化し、両液体21,22間の界面24の形状が変わる。こうして、給電回路31の電圧制御によって界面24の形状を自在に変えられる光学素子が実現できる。
In this way, the application of voltage to the first liquid 21 through the first and second electrode rings 51 and 43 changes the balance of the interface tension between the two liquids, and the
また、第1および第2の液体21,22が異なる屈折率を有しているため、光学レンズとしての光学パワー(1/f:fは焦点距離)が付与されることになり、即ち液体光学素子QLは、界面24の形状変化によって焦点距離が変化する。
Further, since the first and
本実施の形態のズームレンズの動作を説明すると、短焦点距離端から長焦点距離端へとズーム駆動を行う場合、図1に示すように、第2レンズ群G2は(a)に示す位置から(b)に示す位置を通過し、(c)に示す位置へと光軸方向に駆動される。長焦点距離端から短焦点距離端へのズーム駆動は、この逆となる。ここで、従来のズームレンズによれば、コンペンセート作用を行うために、第2レンズ群G2の光軸方向への移動に応じて第1レンズ群G1を光軸方向に移動させる必要があり、従って第1レンズ群G1を光軸方向に駆動するために、カム機構などを設ける必要があって、構成の複雑化や、ズームレンズを搭載する撮像装置の大型化等を招いていた。 The operation of the zoom lens according to the present embodiment will be described. When zoom driving is performed from the short focal length end to the long focal length end, the second lens group G2 is moved from the position shown in FIG. It passes through the position shown in (b) and is driven in the optical axis direction to the position shown in (c). The zoom drive from the long focal length end to the short focal length end is reversed. Here, according to the conventional zoom lens, it is necessary to move the first lens group G1 in the optical axis direction in accordance with the movement of the second lens group G2 in the optical axis direction in order to perform the compensatory action. Therefore, in order to drive the first lens group G1 in the optical axis direction, it is necessary to provide a cam mechanism or the like, resulting in a complicated configuration and an increase in the size of an image pickup apparatus equipped with a zoom lens.
これに対し、本実施の形態のズームレンズによれば、図1のズームレンズにおいてズーム動作がなされたとすると、給電回路31は、ズーム信号から必要なコンペンセート量を演算して(もしくはテーブルを参照して)、液体光学素子QLに所定の電圧を印加する。このように制御することで、液体光学素子QLは所望のように光学パワーを変化させてコンペンセート作用を実現することができる。従って、第1レンズ群G1を光軸方向に移動させる機構が不要となり、構成の簡素化やコンパクト化を図ることができる。なお、光学パワーの変化は多段階であると好ましく、連続的であるとより好ましい。
On the other hand, according to the zoom lens of the present embodiment, if the zoom operation of the zoom lens in FIG. 1 is performed, the
又、従来のズームレンズによれば、カム形状によって、第2レンズ群G2の光軸方向の移動量と、第1レンズ群G1の光軸方向の移動量とは一対一に対応してしまうが、実際の撮像時には、物体距離が可変であるので、それに応じて撮像素子CCD等の受光面にピントを合わせるために、例えば第3レンズ群G3を光軸方向に変位させて、いわゆるフォーカシング作用を実現している。このような場合、第3レンズ群G3にも駆動機構を別個に設ける必要があり、構成の複雑化や大型化を招くこととなる。 According to the conventional zoom lens, the movement amount of the second lens group G2 in the optical axis direction and the movement amount of the first lens group G1 in the optical axis direction have a one-to-one correspondence depending on the cam shape. Since the object distance is variable at the time of actual imaging, for example, the third lens group G3 is displaced in the direction of the optical axis in order to focus on the light receiving surface of the imaging device CCD or the like, thereby performing a so-called focusing action. Realized. In such a case, it is necessary to provide a separate driving mechanism for the third lens group G3, which leads to a complicated configuration and an increase in size.
これに対し、本実施の形態では、給電回路31が、撮像素子CCDからの信号もしくは不図示の測距装置からの測距信号と、ズーム信号(又は第2レンズ群G2の光軸方向移動量)とに基づいて、コンペンセート作用とフォーカシング作用とを同時に実現できるように(更に変倍作用の一部を負担させても良い)、液体光学素子QLの形状を変化させることができる。かかる場合、第3レンズ群G3を光軸方向に変位させる必要がなくなるというメリットが得られる。
On the other hand, in the present embodiment, the
図3は、第2の実施の形態にかかるズームレンズの断面図であり、(a)は短焦点距離端の状態にあり、(b)は中間位置の状態にあり、(c)は長焦点距離端の状態にある。ここで、本実施の形態のズームレンズは、被写体像を撮像素子CCDに結像させるためにレンズ群G1〜G3を有する。第1レンズ群G1は、負の第1レンズL1と正の第2レンズL2とからなり、不図示の鏡枠に固定されている。第2レンズ群G2は、絞りSと、液体光学素子QLと、正の第3レンズL3と、負の第4レンズL4とからなり、不図示の駆動源により一体的に光軸方向に移動可能となっている。第3レンズ群G3は、正の第5レンズL5からなり、不図示の鏡枠に固定されている。尚、本実施の形態に用いる液体光学素子QLの基本的構成は、図2に示すものと同様であるので説明を省略する。 3A and 3B are cross-sectional views of the zoom lens according to the second embodiment, in which FIG. 3A is in a short focal length end state, FIG. 3B is in an intermediate position state, and FIG. It is in the distance end state. Here, the zoom lens according to the present embodiment includes lens groups G1 to G3 in order to form a subject image on the image sensor CCD. The first lens group G1 includes a negative first lens L1 and a positive second lens L2, and is fixed to a lens frame (not shown). The second lens group G2 includes a diaphragm S, a liquid optical element QL, a positive third lens L3, and a negative fourth lens L4, and can be moved integrally in the optical axis direction by a driving source (not shown). It has become. The third lens group G3 includes a positive fifth lens L5, and is fixed to a lens frame (not shown). The basic configuration of the liquid optical element QL used in the present embodiment is the same as that shown in FIG.
本実施の形態のズームレンズの動作を説明すると、短焦点距離端から長焦点距離端へとズーム駆動を行う場合、図2に示すように、第2レンズ群G2は(a)に示す位置から(b)に示す位置を通過し、(c)に示す位置へと光軸方向に駆動される。長焦点距離端から短焦点距離端へのズーム駆動は、この逆となる。 The operation of the zoom lens according to the present embodiment will be described. When zoom driving is performed from the short focal length end to the long focal length end, as shown in FIG. 2, the second lens group G2 is moved from the position shown in FIG. It passes through the position shown in (b) and is driven in the optical axis direction to the position shown in (c). The zoom drive from the long focal length end to the short focal length end is reversed.
本実施の形態によれば、図1のズームレンズにおいてズーム動作がなされたとすると、液体光学素子QLの給電回路は、ズーム信号から必要なコンペンセート量を演算して(もしくはテーブルを参照して)、液体光学素子QLに所定の電圧を印加する。このように制御することで、液体光学素子QLは所望のように光学パワーを変化させてコンペンセート作用を実現することができる。従って、第1レンズ群G1を光軸方向に移動させる機構が不要となり、構成の簡素化やコンパクト化を図ることができる。なお、光学パワーの変化は多段階であると好ましく、連続的であるとより好ましい。 According to the present embodiment, if the zoom operation of the zoom lens in FIG. 1 is performed, the power feeding circuit of the liquid optical element QL calculates the necessary amount of compensation from the zoom signal (or refers to the table). Then, a predetermined voltage is applied to the liquid optical element QL. By controlling in this way, the liquid optical element QL can change the optical power as desired to realize a compensatory action. Therefore, a mechanism for moving the first lens group G1 in the optical axis direction is not required, and the configuration can be simplified and made compact. The change in optical power is preferably multistage, and more preferably continuous.
更に本実施の形態では、液体光学素子QLの給電回路が、撮像素子CCDからの信号もしくは不図示の測距装置からの測距信号と、ズーム信号(又は第2レンズ群G2の光軸方向移動量)とに基づいて、コンペンセート作用とフォーカシング作用とを同時に実現できるように(更に変倍作用の一部を負担させても良い)、液体光学素子QLの形状を変化させることができる。かかる場合、第3レンズ群G3を光軸方向に変位させる必要がなくなるというメリットが得られる。 Further, in the present embodiment, the power feeding circuit of the liquid optical element QL includes a signal from the image sensor CCD or a distance measurement signal from a distance measuring device (not shown) and a zoom signal (or movement in the optical axis direction of the second lens group G2). Based on the amount, the shape of the liquid optical element QL can be changed so that the compensating action and the focusing action can be realized simultaneously (further, a part of the zooming action may be borne). In such a case, there is an advantage that it is not necessary to displace the third lens group G3 in the optical axis direction.
尚、第1,第2の実施の形態において、液体光学素子QLに完全な変倍作用をも持たせることで、全てのレンズ群を光軸方向に固定することができ、レンズ群の駆動機構を持たないズームレンズも実現できる。 In the first and second embodiments, all the lens groups can be fixed in the optical axis direction by giving the liquid optical element QL a complete zooming action, and the lens group drive mechanism. A zoom lens without a lens can also be realized.
図6は、上述した実施の形態のズームレンズと、その駆動手段とを一体的に収納したズームレンズユニットZUの斜視図である。図6において、ベースBの両端から上方に壁W1,W2が延在している。壁W1,W2(切り欠いて図示)の上端近傍を連結するようにしてガイド軸GSが延在している。壁W1,W2にはそれぞれ光束が通過する開孔HLが形成されている。 FIG. 6 is a perspective view of a zoom lens unit ZU in which the zoom lens according to the above-described embodiment and its driving means are integrally stored. In FIG. 6, walls W <b> 1 and W <b> 2 extend upward from both ends of the base B. A guide shaft GS extends so as to connect the vicinity of the upper ends of the walls W1 and W2 (notched). Openings HL through which light beams pass are formed in the walls W1 and W2.
第1レンズ群G1は、レンズホルダHD1により外周を保持され、壁W1の開孔HLを覆うようにして取り付けられる。尚、第1レンズ群G1の組み付けに当たっては、オートコリメータなどを用いて、基準軸に対しシフトやチルトを極力抑えることが望ましい。 The first lens group G1 is attached so that the outer periphery is held by the lens holder HD1 and covers the opening HL of the wall W1. When assembling the first lens group G1, it is desirable to suppress shift and tilt with respect to the reference axis as much as possible using an autocollimator or the like.
一方、変倍する光学素子群である第2レンズ群G2は、レンズホルダHD2により外周を保持されている。可動部材となるレンズホルダHD2は、ガイド軸GSに係合する係合部HDaと、駆動力を受ける連結部HDbとを有している。 On the other hand, the outer periphery of the second lens group G2, which is an optical element group that changes magnification, is held by a lens holder HD2. The lens holder HD2 as a movable member has an engaging portion HDa that engages with the guide shaft GS and a connecting portion HDb that receives a driving force.
連結部HDbは駆動軸DSと接する溝を設けてあり、上面に板ばねSGを取り付けている。連結部HDbと板ばねSGとの間には、駆動部材である駆動軸DSが配置され、板ばねSGの付勢力で適度に押圧されている。駆動軸DSの壁W1側にはスキマが設けられており、他方の端部は、壁W2を貫通し、電気機械変換素子である圧電アクチュエータPZに連結されている。圧電アクチュエータPZは、固定部Bhを有し、W2の外方でベースBに接着などにより固定されている。 The connecting portion HDb is provided with a groove in contact with the drive shaft DS, and a leaf spring SG is attached to the upper surface. A drive shaft DS, which is a drive member, is disposed between the connecting portion HDb and the leaf spring SG, and is appropriately pressed by the urging force of the leaf spring SG. A clearance is provided on the wall W1 side of the drive shaft DS, and the other end passes through the wall W2 and is connected to a piezoelectric actuator PZ that is an electromechanical conversion element. The piezoelectric actuator PZ has a fixing portion Bh, and is fixed to the base B by adhesion or the like outside W2.
壁W2の開孔HLには、第3レンズ群G3が取り付けられている。又、第3レンズ群G3に隣接して、壁W2には固体撮像素子CCDが取り付けられている。第1レンズ群G1,第2レンズ群G2,第3レンズ群G3の光軸方向の配置関係は、図1,3に示す通りである。 A third lens group G3 is attached to the opening HL of the wall W2. A solid-state imaging device CCD is attached to the wall W2 adjacent to the third lens group G3. The arrangement relationship of the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 in the optical axis direction is as shown in FIGS.
ベースB上には、連結部HDbの移動量を磁気的に(又は光学的に)検出する不図示のエンコーダ(位置検出手段であり、例えばガイド軸GSに磁気情報を配置し、係合部HDaに読み取りヘッドなどを設けることができる)から信号を受けて、圧電アクチュエータPZを駆動制御するために、配線Hを介して電圧を印加する外部の駆動回路(不図示)が配置されている。圧電アクチュエータPZと、駆動軸DSと、連結部HDbと、板ばねSGとで駆動手段を構成する。尚、駆動回路は、ベースB上に配置して、配線により連結しても良い。 On the base B, an encoder (not shown) (position detecting means) that magnetically (or optically) detects the amount of movement of the connecting portion HDb, for example, magnetic information is arranged on the guide shaft GS, and the engaging portion HDa An external drive circuit (not shown) for applying a voltage via the wiring H is disposed to receive a signal from a read head or the like and drive and control the piezoelectric actuator PZ. The piezoelectric actuator PZ, the drive shaft DS, the connecting portion HDb, and the leaf spring SG constitute drive means. The drive circuit may be disposed on the base B and connected by wiring.
圧電アクチュエータPZは、PZT(ジルコン・チタン酸鉛)などで形成された圧電セラミックスを積層してなる。圧電セラミックスは、その結晶格子内の正電荷の重心と負電荷の重心とが一致しておらず、それ自体分極していて、その分極方向に電圧を印加すると伸びる性質を有している。しかし、圧電セラミックスのこの方向への歪みは微小であり、この歪み量により被駆動部材を駆動することは困難であるため、図7に示すように、複数の圧電セラミックスPEを積み重ねてその間に電極Cを並列接続した構造の積層型圧電アクチュエータPZが実用可能なものとして提供されている。本実施の形態では、この積層型圧電アクチュエータPZを駆動源として用いている。 The piezoelectric actuator PZ is formed by laminating piezoelectric ceramics formed of PZT (zircon / lead titanate) or the like. Piezoelectric ceramics have a property in which the center of gravity of the positive charge and the center of gravity of the negative charge in the crystal lattice do not coincide with each other, are themselves polarized, and extend when a voltage is applied in the polarization direction. However, since the distortion of the piezoelectric ceramic in this direction is very small and it is difficult to drive the driven member due to the amount of distortion, a plurality of piezoelectric ceramics PE are stacked between the electrodes as shown in FIG. A laminated piezoelectric actuator PZ having a structure in which C is connected in parallel is provided as a practical one. In the present embodiment, this stacked piezoelectric actuator PZ is used as a drive source.
次に、このズームレンズユニットZUによる第2レンズ群G2の駆動方法について説明する。一般に、積層型圧電アクチュエータPZは、電圧印加時の変位量は小さいが、発生力は大でその応答性も鋭い。したがって、図8(a)に示すように立ち上がりが鋭く立ち下がりがゆっくりとした略鋸歯状波形のパルス電圧を印加すると、圧電アクチュエータPZは、パルスの立ち上がり時に急激に伸び、立ち下がり時にそれよりもゆっくりと縮む。したがって、圧電アクチュエータPZの伸長時には、その衝撃力で駆動軸DSが図6の奥側(壁W1側)へ押し出されるが、第2レンズ群G2を保持したレンズホルダHD2の連結部HDbと板ばねSGは、その慣性により、駆動軸DSと一緒には移動せず、駆動軸DSとの間で滑りを生じてその位置に留まる(わずかに移動する場合もある)。一方、パルスの立ち下がり時には立ち上がり時に比較して駆動軸DSがゆっくりと戻るので、連結部HDbと板ばねSGが駆動軸DSに対して滑らずに、駆動軸DSと一体的に図6の手前側(壁W2側)へ移動する。即ち、周波数が数百から数万ヘルツに設定されたパルスを印加することにより、レンズホルダHD2を所望の速度で連続的に移動させることができる。尚、以上より明らかであるが、図8(b)に示すように電圧の立ち上がりがゆっくりで、立ち下がりが鋭いパルスを印加すれば、レンズホルダHD2を逆の方向へ移動させることができる。特に、ガイド軸GSがまっすぐであれば、レンズホルダHD2は光軸方向に精度良く移動することとなり、駆動により光軸ずれが生じる場合に比べ、収差劣化を効果的に抑制できる。 Next, a driving method of the second lens group G2 by the zoom lens unit ZU will be described. In general, the multilayer piezoelectric actuator PZ has a small amount of displacement when a voltage is applied, but has a large generated force and sharp response. Therefore, as shown in FIG. 8 (a), when a pulse voltage having a substantially sawtooth waveform with a sharp rise and a slow fall is applied, the piezoelectric actuator PZ extends rapidly at the rise of the pulse and more than that at the fall. Shrink slowly. Therefore, when the piezoelectric actuator PZ is extended, the drive shaft DS is pushed out to the back side (wall W1 side) in FIG. 6 by the impact force, but the connecting portion HDb of the lens holder HD2 holding the second lens group G2 and the leaf spring SG does not move with the drive shaft DS due to its inertia, but slips between the drive shaft DS and stays in that position (may move slightly). On the other hand, when the pulse falls, the drive shaft DS returns more slowly than when the pulse rises. Therefore, the connecting portion HDb and the leaf spring SG do not slide with respect to the drive shaft DS, and the drive shaft DS is integrated with the drive shaft DS. Move to the side (wall W2 side). That is, the lens holder HD2 can be continuously moved at a desired speed by applying a pulse whose frequency is set to several hundred to several tens of thousands of hertz. As is clear from the above, as shown in FIG. 8B, the lens holder HD2 can be moved in the opposite direction by applying a pulse in which the voltage rises slowly and sharply falls. In particular, if the guide shaft GS is straight, the lens holder HD2 moves with high accuracy in the optical axis direction, and aberration deterioration can be effectively suppressed as compared with the case where the optical axis shift occurs due to driving.
(実施例)
以下、本発明のズームレンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f :撮像レンズ全系の焦点距離
F :Fナンバー
T :物体距離
R :曲率半径
D :軸上面間隔
Nd :レンズ材料のd線に対する屈折率
νd :レンズ材料のアッべ数
(Example)
Examples of the zoom lens according to the present invention will be described below. Symbols used in each example are as follows.
f: Focal length of the entire imaging lens system F: F number T: Object distance R: Radius of curvature D: Axial distance Nd: Refractive index νd of lens material with respect to d-line: Abbe number of lens material
各実施例において非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。
In each embodiment, the shape of the aspheric surface is expressed by the following “
m :i次の非球面係数
R :曲率半径
K :円錐定数
m: i-th aspherical coefficient R: radius of curvature K: conic constant
以下に示す実施例1は、第1の実施の形態にかかるズームレンズに対応するものである。本実施例にかかるズームレンズのデータを表1に、物体距離T=∞における短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における曲率半径R5、面間隔D4、D5及びFno,f,画角2ωの各値を表2に、非球面データを表3に、物体距離T=250mmにおける短焦点距離端、長焦点距離端での曲率半径R5、面間隔D4、D5の各値を表4に示す。また、図4に、本実施例の物体距離T=∞の短焦点距離端(a)、中間焦点距離(b)および長焦点距離端(c)における収差図を示す。ここで、物体距離とは物体からズームレンズ最物体側面頂点までの距離とする。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば 2.5×10−03)を、E(例えば 2.5E―03)を用いて表すものとする。 Example 1 described below corresponds to the zoom lens according to the first embodiment. Table 1 shows data of the zoom lens according to the present example. The radius of curvature R5, the surface distances D4, D5 and Fno, f, the angle of view at the short focal length end, the intermediate focal length, and the long focal length end at the object distance T = ∞. Table 2 shows the values of 2ω, Table 3 shows the aspheric surface data, and Table 4 shows the values of the radius of curvature R5 and the surface distances D4 and D5 at the short focal length end and the long focal length end at the object distance T = 250 mm. Show. FIG. 4 shows aberration diagrams at the short focal length end (a), the intermediate focal length (b), and the long focal length end (c) at the object distance T = ∞ in the present embodiment. Here, the object distance is a distance from the object to the vertex of the zoom lens outermost object side surface. In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10 −03 ) is represented by using E (for example, 2.5E-03).
表2に示すように、焦点距離を短焦点距離端から長焦点距離端へ変化させると共に液体光学素子QLの界面の曲率半径を変化させることで、変倍に伴うピント移動を補正するコンペンセートを行い、さらに、表4に示すように、物体距離の変化に伴い前記界面の曲率半径を変化させることで、フォーカスも行うことができるため、変倍作用を有するレンズ群である第2レンズ群G2以外を鏡枠に固定することができ、駆動レンズ群数が少ない、機械的機構が簡素なズームレンズとすることができる。また、本実施例のように界面の曲率半径が、短焦点距離端から長焦点距離端ヘ焦点距離を変化させる間に極値を持つような構成とすることで、変倍における液体光学素子QLの屈折力変化を小さくすることができ、液体光学素子QLの制御が簡単になる。 As shown in Table 2, by changing the focal length from the short focal length end to the long focal length end and changing the radius of curvature of the interface of the liquid optical element QL, the compensation for correcting the focus movement accompanying the zooming is performed. Further, as shown in Table 4, since the focus can also be performed by changing the curvature radius of the interface according to the change of the object distance, the second lens group G2 which is a lens group having a zooming action. The zoom lens can be fixed to the lens frame, has a small number of drive lens groups, and has a simple mechanical mechanism. Further, the liquid optical element QL in zooming can be obtained by adopting a configuration in which the radius of curvature of the interface has an extreme value while changing the focal length from the short focal length end to the long focal length end as in this embodiment. The refractive power change of the liquid optical element QL can be reduced, and the liquid optical element QL can be easily controlled.
更に、液体光学素子QLに電圧が印加されていない場合、あるいは印加電圧が低い場合の界面形状を、撮影時に最も使用頻度が高い屈折力が得られるようにすることにより、消費電力を抑えたズームレンズとすることができるため、より好ましい。 Further, the zoom can be performed with reduced power consumption by providing the interface shape when no voltage is applied to the liquid optical element QL or when the applied voltage is low so that the most frequently used refractive power can be obtained during photographing. Since it can be set as a lens, it is more preferable.
以下に示す実施例2は、第2の実施の形態にかかるズームレンズに対応するものである。本実施例にかかるズームレンズのデータを表5に、物体距離T=∞における短焦点距離端、中間焦点距離及び焦点距離端における曲率半径R7、面間隔D6、D7及びFno,f,画角2ωの各値を表6に、非球面データを表7に、物体距離T=250mmにおける短焦点距離端、長焦点距離端での曲率半径R7、面間隔D6、D7の各値を表8に示す。また、図5に、本実施例の物体距離T=∞の短焦点距離端(a)、中間焦点距離(b)および長焦点距離端(c)における収差図を示す。ここで、物体距離とは物体からズームレンズ最物体側面頂点までの距離とする。 Example 2 described below corresponds to the zoom lens according to the second embodiment. Table 5 shows data of the zoom lens according to the present example. The curvature radius R7, the surface distances D6, D7 and Fno, f, the angle of view 2ω at the short focal length end, the intermediate focal length, and the focal length end at the object distance T = ∞. Table 6 shows the aspherical data, Table 7 shows the aspherical data, and Table 8 shows the values of the radius of curvature R7 and the surface distances D6 and D7 at the short focal length end and the long focal length end at the object distance T = 250 mm. . FIG. 5 shows aberration diagrams at the short focal length end (a), the intermediate focal length (b), and the long focal length end (c) at the object distance T = ∞ of the present embodiment. Here, the object distance is a distance from the object to the vertex of the zoom lens outermost object side surface.
表5に示すように、焦点距離を短焦点距離端から長焦点距離端ヘ変化させると共に液体光学素子QLの界面の曲率半径を変化させることで、変倍に伴うピント移動を補正するコンペンセートを行うと共に変倍に寄与し、さらに、表8に示すように、物体距離の変化に伴い前記界面の曲率半径を変化させることで、フォーカスも行うことができるため、変倍作用を有するレンズ群である第2レンズ群G2以外を鏡枠に固定することができ、駆動レンズ群数が少なく、移動レンズ群の移動量を小さく抑えた、機械的機構が簡素なズームレンズとすることができる。また、本実施例のように液体光学素子QLの界面の曲率半径が、短焦点距離端から長焦点距離端へ焦点距離を変化させる間に極値を持つような構成とすることで、変倍における前記液体光学素子の屈折力変化を小さくすることができ、液体光学素子QLの制御が簡単になる。 As shown in Table 5, by changing the focal length from the short focal length end to the long focal length end and changing the radius of curvature of the interface of the liquid optical element QL, the compensation for correcting the focus movement accompanying the zooming is performed. In addition, as shown in Table 8, since focusing can be performed by changing the radius of curvature of the interface in accordance with the change of the object distance, a lens group having a zooming function can be used. Other than the second lens group G2 can be fixed to the lens frame, and the zoom lens can be a simple mechanical mechanism with a small number of drive lens groups and a small amount of movement of the movable lens group. Further, as in this embodiment, the curvature radius of the interface of the liquid optical element QL has an extreme value while changing the focal length from the short focal length end to the long focal length end, thereby changing the magnification. The change in the refractive power of the liquid optical element can be reduced, and the control of the liquid optical element QL is simplified.
更に、液体光学素子QLに電圧が印加されていない場合、あるいは印加電圧が低い場合の界面形状を、撮影時に最も使用頻度が高い屈折力が得られるようにすることにより、消費電力を抑えたズームレンズとすることができるため、より好ましい。 Further, the zoom can be performed with reduced power consumption by providing the interface shape when no voltage is applied to the liquid optical element QL or when the applied voltage is low so that the most frequently used refractive power can be obtained during photographing. Since it can be set as a lens, it is more preferable.
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本発明のズームレンズは、小型のデジタルスチルカメラや、携帯電話、PDA等の携帯端末等の撮像装置に搭載されることが好ましいが、それに限られることはない。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. The zoom lens of the present invention is preferably mounted on an imaging device such as a small digital still camera, a mobile terminal such as a mobile phone or a PDA, but is not limited thereto.
QL 液体光学素子
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
S 開口絞り
B ベース
Bh 固定部
C 電極
CCD 固体撮像素子
DS 駆動軸
GS ガイド軸
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
H 配線
HD1 レンズホルダ
HD2 レンズホルダ
HDa 係合部
HDb 連結部
HL 開孔
PE 圧電セラミックス
PZ 積層型圧電アクチュエータ
W1,W2 壁
ZU ズームレンズユニット
QL Liquid optical element L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens L4 4th lens L5 5th lens S Aperture stop B Base Bh Fixed part C Electrode CCD Solid imaging device DS Drive axis GS Guide axis G1 1st lens group G2 Second lens group G3 Third lens group H Wiring HD1 Lens holder HD2 Lens holder HDa Engaging portion HDb Connecting portion HL Opening PE Piezoelectric ceramics PZ Multilayer piezoelectric actuator W1, W2 Wall ZU Zoom lens unit
Claims (8)
An electromechanical conversion element, a driving member fixed to one end of the electromechanical conversion element, a movable member connected to the optical element group that moves at the time of zooming, and movably held on the driving member; The electro-mechanical conversion element is provided with driving means configured to move the movable member by repeatedly expanding and contracting the electromechanical conversion element at different speeds in an extension direction and a contraction direction. Item 8. The zoom lens according to any one of Items 1 to 7.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004259533A JP2005292763A (en) | 2004-03-12 | 2004-09-07 | Zoom lens |
| US11/077,035 US7317580B2 (en) | 2004-03-12 | 2005-03-11 | Zoom lens |
| US11/984,383 US7573648B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-11-16 | Zoom lens |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004070399 | 2004-03-12 | ||
| JP2004259533A JP2005292763A (en) | 2004-03-12 | 2004-09-07 | Zoom lens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005292763A true JP2005292763A (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35325708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004259533A Pending JP2005292763A (en) | 2004-03-12 | 2004-09-07 | Zoom lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005292763A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007272232A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Automatic focusing optical system of camera module |
| JP2007293335A (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-08 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Zoom optical system having liquid lens |
| WO2008102894A1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Nikon Corporation | Variable magnification afocal optical system |
| JP2009139397A (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Nikon Corp | Observation optical system |
| JP4831638B2 (en) * | 2007-06-29 | 2011-12-07 | バリオプテイツク | Electrowetting device with polymer electrode |
| US8427761B2 (en) | 2009-03-10 | 2013-04-23 | Konica Minolta Opto, Inc. | Image pickup optical system, image pickup optical device, and digital equipment |
| US8472122B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system |
| CN113740992A (en) * | 2020-05-13 | 2021-12-03 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | Periscopic optical zoom image module and corresponding adjustable optical assembly |
| KR20220093911A (en) * | 2020-12-28 | 2022-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Camera lens module and portable device |
| CN115793177A (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-14 | 中山联拓光学有限公司 | Automatic focusing lens |
| JP2025516191A (en) * | 2022-04-28 | 2025-05-27 | コグネックス・コーポレイション | Machine vision system and method with hybrid zoom optical assembly - Patents.com |
| US12493163B2 (en) | 2020-05-13 | 2025-12-09 | Ningbo Sunny Opotech Co., Ltd | Periscopic optical zoom module and assembly method therefor, and corresponding adjustable optical assembly |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002006200A (en) * | 2000-06-22 | 2002-01-09 | Canon Inc | Optical device and camera |
-
2004
- 2004-09-07 JP JP2004259533A patent/JP2005292763A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002006200A (en) * | 2000-06-22 | 2002-01-09 | Canon Inc | Optical device and camera |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007272232A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Automatic focusing optical system of camera module |
| JP2007293335A (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-08 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Zoom optical system having liquid lens |
| WO2008102894A1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Nikon Corporation | Variable magnification afocal optical system |
| JP4831638B2 (en) * | 2007-06-29 | 2011-12-07 | バリオプテイツク | Electrowetting device with polymer electrode |
| JP2009139397A (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Nikon Corp | Observation optical system |
| US8427761B2 (en) | 2009-03-10 | 2013-04-23 | Konica Minolta Opto, Inc. | Image pickup optical system, image pickup optical device, and digital equipment |
| US8472122B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system |
| CN113740992A (en) * | 2020-05-13 | 2021-12-03 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | Periscopic optical zoom image module and corresponding adjustable optical assembly |
| CN113740992B (en) * | 2020-05-13 | 2023-02-21 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | Periscopic optical zoom image module and corresponding adjustable optical assembly |
| US12493163B2 (en) | 2020-05-13 | 2025-12-09 | Ningbo Sunny Opotech Co., Ltd | Periscopic optical zoom module and assembly method therefor, and corresponding adjustable optical assembly |
| KR20220093911A (en) * | 2020-12-28 | 2022-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | Camera lens module and portable device |
| KR102894729B1 (en) * | 2020-12-28 | 2025-12-03 | 엘지이노텍 주식회사 | Camera lens module and portable device |
| JP2025516191A (en) * | 2022-04-28 | 2025-05-27 | コグネックス・コーポレイション | Machine vision system and method with hybrid zoom optical assembly - Patents.com |
| CN115793177A (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-14 | 中山联拓光学有限公司 | Automatic focusing lens |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7317580B2 (en) | Zoom lens | |
| US7561185B2 (en) | Shake compensation device for optical devices using a mirror to compensate for the shake | |
| US7209295B2 (en) | Optical system, and optical apparatus | |
| US6747813B2 (en) | Optical system and imaging device | |
| US6658208B2 (en) | Focal-length adjusting unit for photographing apparatuses | |
| US7170665B2 (en) | Optical unit provided with an actuator | |
| US7031071B2 (en) | Optical device | |
| US6833966B2 (en) | Optical system, and optical apparatus | |
| CN100568055C (en) | Imaging lens device and imaging device | |
| JP2004247947A (en) | Optical apparatus | |
| US20080152333A1 (en) | Shake compensating device for optical devices | |
| JP4685907B2 (en) | Imaging device | |
| JP2004004496A (en) | Imaging apparatus, method for manufacturing imaging apparatus equipped with variable mirror, or optical apparatus equipped with variable mirror manufactured by the method, method for adjusting imaging apparatus, adjusting apparatus for imaging apparatus, or imaging apparatus equipped with variable mirror adjusted by | |
| JP2004077921A (en) | Zoom optical system and imaging device using the same | |
| JP2004309684A (en) | Imaging optical system and image pickup device using the same | |
| JP2002228903A (en) | Optical unit | |
| JP4655462B2 (en) | Photography lens and imaging device | |
| JP2005292763A (en) | Zoom lens | |
| US20060170766A1 (en) | Varifocal mirror and camera module comprising the same | |
| JP2005084151A (en) | Zoom lens device | |
| US20040012710A1 (en) | Optical apparatus using deformable mirror | |
| US20050030651A1 (en) | Optical system and optical apparatus using the same | |
| JP4795083B2 (en) | Piezoelectric driving device, imaging device, and portable terminal device | |
| JP4879641B2 (en) | Piezoelectric driving device, imaging device, and portable terminal device | |
| JP2002221751A (en) | Camera using variable shape mirror |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070809 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100820 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101015 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101208 |
