JP2011133599A

JP2011133599A - 光学ユニットおよび撮像装置

Info

Publication number: JP2011133599A
Application number: JP2009291913A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Baba; 友彦馬場
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】可動部が不要で、しかも高倍率を実現することができる光学ユニットおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側から絞り１１４までの第１レンズ群Ｇ１１０と、絞り１１４から像面までの第２レンズ群Ｇ１２０と、を有し、第１レンズ群Ｇ１１０は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第１液体レンズ１１１を含み、第１液体レンズは、その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する。また、第２レンズ群Ｇ１２０は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第２液体レンズ１１７を含み、第２液体レンズは、その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像機器に適用される光学ユニットおよび撮像装置に関するものである。

近年の携帯電話やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に搭載される撮像機器には、高解像度・ローコスト・小型化、非メカニカルが強く求められている。
また、アプリケーションも豊富な光学ズームを搭載したカメラモジュールも増えてきている。

一般的な光学ズームでは可動部が多く機構が複雑なため、液体レンズを使い前後の可動部を無くしたものが提案され始めている。
このような液体レンズを使った焦点距離可変素子の例として、特許文献１に開示されているものが知られている。
ここでは、取り外しが要らないワイドコンバーターレンズが開示されている。

特開２００８−１８５６２７号公報

ところが、特許文献１に開示されているワイドコンバーターレンズは、縦方向にレンズが動かず、焦点距離可変を実現しているが、基本がワイドコンバーターなので、倍率が低いという不利益がある。

本発明は、可動部が不要で、しかも高倍率を実現することができる光学ユニットおよび撮像装置を提供することにある。

本発明の第１の観点の光学ユニットは、物体側から像面側に向かって順番に配置された複数レンズ群を有し、上記複数レンズ群の少なくとも一つが少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する液体レンズを含み、上記液体レンズは、その変形膜の形状が凹形状または凸形状に変形する。

本発明の第２の観点の撮像装置は、撮像素子と、撮像素子に被写体像を結像する光学ユニットと、を有し、上記光学ユニットは、物体側から像面側に向かって順番に配置された複数レンズ群を有し、上記複数レンズ群の少なくとも一つが少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する液体レンズを含み、上記液体レンズは、その変形膜の形状が凹形状または凸形状に変形する。

本発明によれば、可動部が不要で、しかも高倍率を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す図である。本実施形態に係る撮像レンズの各レンズ群を構成する各レンズ、撮像部を構成するカバーガラス、像面に対して付与した面番号を示す図である。実施例１において、広角時の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。実施例１において、望遠時の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。本発明の第２の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す図である。実施例２において、広角時の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。実施例２において、望遠時の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。本実施形態に係る撮像レンズが採用される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（光学ユニットを採用した撮像レンズの第１の構成例）
２．第２の実施形態（光学ユニットを採用した撮像レンズの第２の構成例）
３．第３の実施形態（撮像装置の構成例）

＜１．第１の実施形態＞
図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを採用した撮像レンズの構成例を示す図である。
図１（Ａ）は広角（Ｗｉｄｅ）時の撮像レンズの状態を、図１（Ｂ）は望遠（Ｔｅｌｅ）時の撮像レンズの状態を示している。

本第１の実施形態の撮像レンズ１００は、図１に示すように、物体側ＯＢＪＳから像面側に向かって順番に配置された、第１レンズ１１１、第２レンズ１１２、第３レンズ１１３、絞り１１４、第４レンズ１１５、および第５レンズ１１６を有する。
撮像レンズ１００は、さらに、物体側ＯＢＪＳから像面側に向かって順番に配置された、第６レンズ１１７、第７レンズ１１８、第８レンズ１１９、第９レンズ１２０、および第１０レンズ１２１を有する。
撮像レンズ１００は、さらに、物体側ＯＢＪＳから像面側に向かって順番に配置された、カバーガラス１３０、および像面１４０を有する。
この撮像レンズ１００は、可変焦点レンズとして形成されている。
そして、絞り１１４を挟んで前後に第１レンズ群Ｇ１１０および第２レンズ群Ｇ１２０に分けて光学ユニットを定義することができる。

具体的には、第１レンズ群Ｇ１１０は、物体側ＯＢＪＳから像面１４０側に向かって順番に配置された、第１レンズ１１１、第２レンズ１１２、および第３レンズ１１３により形成されている。

第２レンズ群Ｇ１２０は、物体側ＯＢＪＳから像面１４０側に向かって順番に配置された、第４レンズ１１５、第５レンズ１１６、第６レンズ１１７、第７レンズ１１８、第８レンズ１１９、第９レンズ１２０、および第１０レンズ１２１により形成されている。

そして、本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１１０の第３レンズ１１３と第２レンズ群Ｇ１２０の第４レンズ１１５との間に、絞り１１４が配置されている。

この可変焦点レンズを含む撮像レンズ１００は、たとえばデジタルカメラ、携帯電話やモバイルＰＣ等の小型情報端末機器などに搭載されている小型撮像装置に代表されるような機器に搭載されて使用可能である。
可変焦点レンズを含む撮像レンズ１００において、像面１４０は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面（受像面）が配置されることを想定している。
カバーガラス１３０は、第５レンズ１１６の像面側面と像面１４０との間に配置されている。第５レンズ１１６の像面側面と像面１４０との間には、樹脂またはガラスで形成されるカバーガラス１３０や赤外カットフィルタやローパスフィルタなどの他、光学部材が配置されていてもよい。
なお、本実施形態では、図１において、左側が物体側（前方）であり、右側が像面側（後方）である。
そして、物体側から入射した光束は像面１４０上に結像される。

以下、本実施形態の撮像レンズの構成とその作用について説明する。
望ましい光学系の概要の例は、次のようになる。
第１レンズ１１１は、光透過性の変形膜を有する第１液体レンズにより形成されている。
第２レンズ１１２は、封止用の凹メニスカスレンズ形状のレンズにより形成されている。
第３レンズ１１３は、凸形状のレンズにより形成されている。
第４レンズ１１５は、メニスカス形状のレンズにより形成されている。
第５レンズ１１６は、凸形状のレンズにより形成されている。
第６レンズ１１７は、光透過性の変形膜を有する液体レンズにより形成されている。
第７レンズ１１８は、封止用の凹メニスカス形状のレンズにより形成されている。
第８レンズ１１９は、凹メニスカス形状のレンズにより形成されている。
第９レンズ１２０は、凸形状のレンズにより形成されている。
第１０レンズ１２１は、凹メニスカス形状のレンズにより形成されている。

第１レンズ１１１を形成する第１液体レンズ、および第６レンズ１１７を形成する第２液体レンズは、その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する。その変形膜の制御は、図示しない制御系により制御される。
本実施形態において、広画角側で第１レンズ１１１である第１液体レンズの可変面が凹形状、第６レンズ１１７である第２液体レンズの可変面が凸形状になり、望遠側で第１液体レンズの可変面が凸形状、第２液体レンズの可変面が凹形状になる。

また、本実施形態においては、上述したように、物体側の最初の第１レンズ１１１から絞り１１４までを第１レンズ群Ｇ１１０、絞りから像面までの第１０レンズ１２１を第２レンズ群Ｇ１２０と定義している。
ここで、第１液体レンズを物体側の最初のレンズとしているが、この前に独立した凸レンズもしくは凹レンズを配置してもよい。
そして、可変焦点レンズである本実施形態の撮像レンズ１００は、以下の条件式（１)〜(８)を満足するように構成されている。

光学ズームで広角側を実現するには、第１レンズ群が負のレンズ効果、望遠側を実現するためには第１レンズ群が正のレンズ効果を与えることが望ましい。
この観点から、第１液体レンズの曲率が物体側に向かって広角側で凹形状、望遠側で凸形状をしていることがこれらの条件を実現するのに望ましい。
したがって、液体レンズの可変面が入射側にあり、凹凸に変化するとこの効果を得るのに最善である。

条件式（１）は、広角側の第１液体レンズの可変面の曲率半径の条件式で、下限を超えると負のレンズ効果を得ることが難しく広角を得られなくなり、上限を超えると非常に大きいコマ収差が発生してしまい、軸外特性が劣化する。

［数１］
−２０ ≦ ＲＬ１ｉ_Ｗ／ｆｗ ≦ −０．４（１)
ＲＬ１ｉ_Ｗ：第１液体レンズ入射面の広角時の曲率
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離

条件式（２）は、望遠側の第１液体レンズの可変面の曲率半径の条件式で、下限を超えると変形膜の曲率がきつくなり製造できなくなり、上限を超えると正のパワーを得るのが難しくなり望遠側で正の球面収差が発生してしまい軸外特性が劣化する。
一方、第２レンズ群に関しては、広角側で正のレンズ効果、望遠側でより広角側からの変化が大きいことが望ましい。
そこで、第２レンズ群にある第２液体レンズは第１液体レンズと同様に変形膜が入射側を向いており広角側で凸、望遠側で凹形状をしていることが最善である。

［数２］
０．１５ ≦ ＲＬ１ｉ_Ｔ／ｆｔ ≦ １．０（２）
ＲＬ１ｉ_Ｔ：第１液体レンズ入射面の望遠時の曲率
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離

条件式（３）は、広角側の第２液体レンズの曲率の条件式で、下限を超えると変形膜の曲率がきつくなり製造ができなくなり、上限を超えると十分なパワーが得られずに色収差、コマ収差、球面収差ともに取れなくなり諸特性が劣化する。

［数３］
０．４ ≦ ＲＬ６ｉ_Ｗ／ｆｗ ≦ ２．０（３）
ＲＬ６ｉ_Ｗ：第２液体レンズ入射面の広角時の曲率
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離

条件式（４）は、望遠側の第２液体レンズの曲率の条件式で、下限を超えると十分なパワーが得られずに色収差、コマ収差、球面収差ともに取れなくなり諸特性が劣化する上限を超えると変形膜の曲率がきつくなり製造ができなくなる。
全体の構成として、広角側では第１レンズ群が負の合成レンズ効果、第２レンズ群が正の合成レンズ効果になることが望ましく、望遠側では、逆に第１レンズ群が正の合成レンズ効果、第２レンズ群が弱い正の合成レンズ効果になることが望ましい。

［数４］
−１．０ ≦ ＲＬ６ｉ_Ｔ／ｆｔ ≦ −０．１５（４）
ＲＬ６ｉ_Ｔ：第２液体レンズ入射面の望遠時の曲率
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離

条件式（５）は、広角側の第１レンズ群の合成レンズ効果を表す条件式で、下限を超えると負の球面収差が発生して特性が劣化し、上限を超えると周辺で大きなコマ収差が発生してしまい第２レンズ群での補正が不可能になる。

［数５］
−２０ ≦ ｆｇ１_Ｗ／ｆｗ ≦ −１．０（５）
ｆｇ１_Ｗ : 第１レンズ群の広角時の焦点距離
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離

条件式（６）は、望遠側の第１レンズ群の合成レンズ効果を表す条件式で下限を超えると軸上色収差が補正できなくなり特性が劣化し、上限を超えると球面収差が及びコマ収差が大きくなり特性が劣化する。

［数６］
０．１５ ≦ ｆｇ１_Ｔ／ｆｔ ≦ ８．０（６）
ｆｇ１_Ｔ : 第１レンズ群の望遠時の焦点距離
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離

条件式（７）は、広角側の第２レンズ群の合成レンズ効果を表す式で下限を超えると、軸外でコマ収差が発生して特性が劣化し、上限を超えると軸上色収差および球面収差が発生して特性が劣化する。

［数７］
０．４ ≦ ｆｇ２_Ｗ／ｆｗ ≦ ２．０（７）
ｆｇ２_Ｗ : 第２レンズ群の広角時の焦点距離
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離

条条件式（８）は、望遠側の第２レンズ群の合成レンズ効果を表す式で、下限を超えると、軸上色収差が大きくなり特性が劣化する。上限を超えて負になると、画面周辺でイメージャに入射する主光線角度がきつくなり望ましくないことが多い、よってここでは弱い正の合成レンズ効果になることが望ましい。

［数８］
０．６ ≦ ｆｇ２_Ｔ／ｆｔ ≦ ８０（８)
ｆｇ２_Ｔ : 第２レンズ群の望遠時の焦点距離
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離

上記の条件式（１）〜（８）は、以下で取り扱う実施例１，２に共通するものであり、必要に応じて適宜採用することで、個々の撮像素子または撮像装置に適したより好ましい結像性能とコンパクトな光学系が実現される。

図２は、本実施形態に係る撮像レンズの各レンズ群を構成する各レンズ、撮像部を構成するカバーガラス、像面に対して付与した面番号を示す図である。
なお、図２は広角時を示している。

具体的には、第１液体レンズである第１レンズ１１１の物体側面（凸面）に第１番、第１レンズ１１１の像面側面と第２レンズ１１２の物体側面との接合面に第２番の面番号が付与されている。
第２レンズ１１２の像面側面に第３番、第３レンズ１１３の物体側面に第４番、第３レンズ１１３の像面側面に第５番の面番号が付与されている。
絞り（ＳＴＯＰ）１１４に第６番の面番号が付与されている。
第４レンズ１１５の物体側面に第７番、第４レンズ１１５の像面側面に第８番の面番号が付与されている。
第５レンズ１１６の物体側面に第９番、第５レンズ１１６の像面側面に第１０番の面番号が付与されている。
第２液体レンズである第６レンズ１１７の物体側面に第１１番、第６レンズ１１７の像面側面と第７レンズ１１８の物体側面との接合面に第１２番、第７レンズ１１８の像面側面に第１３番の面番号が付与されている。
第８レンズ１１９の物体側面に第１４番、第８レンズ１１９の像面側面に第１５番の面番号が付与されている。
第９レンズ１２０の物体側面に第１６番、第９レンズ１２０の像面側面に第１７番の面番号が付与されている。
第１０レンズ１２１の物体側面に第１８番、第１０レンズ１２１の像面側面に第１９番の面番号が付与されている。
カバーガラス１３０の物体側面に第２０番、像面１４０に第２１番の面番号が付与されている。

また、図２に示すように、本実施形態の撮像レンズ１００において、第１レンズ１１１の物体側面（第１番）１の中心曲率半径はＲ１（ＲＬ１）に設定される。
第１レンズ１１１の像面側面と第２レンズ１１２の物体側面との接続面２の中心曲率半径はＲ２に設定され、第２レンズ１１２の像面側面の中心曲率半径はＲ３に設定される。
第３レンズ１１３の物体側面の中心曲率半径はＲ４に設定され、第３レンズ１１３の像面側面の曲率半径はＲ５に設定される。
絞り（ＳＴＯＰ）１１４の曲率半径はＲ６に設定される。
第４レンズ１１５の物体側面の中心曲率半径はＲ７に設定され、第４レンズ１１５の像面側面の曲率半径はＲ８に設定される。
第５レンズ１１６の物体側面の中心曲率半径はＲ９に設定され、第５レンズ１１６の像面側面の曲率半径はＲ１０に設定される。
第６レンズ１１７の物体側面の中心曲率半径はＲ１１（ＲＬ２）に設定される。
第６レンズ１１７の像面側面と第７レンズ１１８の物体側面との接続面１２の中心曲率半径はＲ１２に設定され、第７レンズ１１８の像面側面の中心曲率半径はＲ１３に設定される。
第８レンズ１１９の物体側面の中心曲率半径はＲ１４に設定され、第８レンズ１１９の像面側面の曲率半径はＲ１５に設定される。
第９レンズ１２０の物体側面の中心曲率半径はＲ１６に設定され、第９レンズ１２０の像面側面の曲率半径はＲ１７に設定される。
第１０レンズ１２１の物体側面の中心曲率半径はＲ１８に設定され、第１０レンズ１２１の像面側面の曲率半径はＲ１９に設定される。
カバーガラス１３０の物体側面２０の中心曲率半径はＲ２０に設定される。
像面１４０の面２１の中心曲率半径はＲ２１に設定される。
なお、絞り（ＳＴＯＰ）１１４の曲率半径Ｒ６、面２０および面２１の中心曲率半径Ｒ２０およびＲ２１は無限（ＩＮＦＩＮＩＴＹ）である。

また、図２に示すように、第１レンズ１１１の厚さとなる面１と面２間の光軸ＯＸ上の可変の距離がｄ１（ｔＬ１）に設定される。
第２レンズ１１２の厚さとなる面２と第２レンズ１１２の像面側面３間の光軸ＯＸ上の距離がｄ２に設定される。
第２レンズ１１２の像面側面３と第３レンズ１１３の物体側面間の光軸ＯＸ上の距離がｄ３に設定される。
第３レンズ１１３の厚さとなる面４と面５間の光軸ＯＸ上の距離がｄ４に、第３レンズ１１３の像面側面４と絞り１１４間の光軸ＯＸ上の距離がｄ５に設定され、絞り１１４と第４レンズ１１５の物体側面６間の光軸ＯＸ上の距離がｄ６に設定される。
第４レンズ１１５の厚さとなる面７と面８間の光軸ＯＸ上の距離がｄ７に、第４レンズ１１５の像面側面８と第５レンズ１１６の物体側面９間の光軸ＯＸ上の距離がｄ８に設定される。
第５レンズ１１６の厚さとなる面９と面１０間の光軸ＯＸ上の距離がｄ９に、第５レンズ１１６の像面側面１０と第６レンズ１１７の物体側面１１間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１０に設定される。
第６レンズ１１７の厚さとなる面１１と面１２間の光軸ＯＸ上の可変の距離がｄ１１（ｔＬ２）に、第７レンズ１１８の厚さとなる面１２と面１３間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１２に設定される。
第７レンズ１１８の像面側面１３と第８レンズ１１９の物体側面１４間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１３に設定され、第８レンズ１１９の厚さとなる面１４と面１５間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１４に設定される。
第８レンズ１１９の像面側面１４と第９レンズ１２０の物体側面１６間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１５に設定され、第９レンズ１２０の厚さとなる面１６と面１７間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１６に設定される。
第９レンズ１２０の像面側面１７と第１０レンズ１２１の物体側面１８間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１７に設定され、第１０レンズ１２１の厚さとなる面１８と面１９間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１８に設定される。
第１０レンズ１２１の像面側面とカバーガラス１３０の物体側面２０間の光軸ＯＸ上の距離がｄ１９に設定される。
カバーガラス１３０の厚さとなる物体側面２０と像面側面間の光軸ＯＸ上の距離がｄ２０に設定される。
カバーガラス１３０の像面側面と像面１４０の面２１間の光軸ＯＸ上の距離がｄ２１に設定される。

以下に、実施例１および２を示す。実施例１および２は、１／４サイズ・１．１μｍピッチの１２Ｍｅｇａ用ＣＭＯＳイメージャ用撮像レンズの設計例である。

以下に、撮像レンズの具体的な数値による実施例１を示す。なお、実施例１においては、撮像レンズ１００の各レンズ、撮像部を構成するカバーガラス１３０、像面１４０に対して、図２に示すような面番号が付与されている。

実施例１の撮像レンズ１００において、広角側から望遠側に変化するに従って、第１液体レンズ（第１レンズ）１１１の面１が凹形状から凸形状に変化し、第２液体レンズ（第６レンズ）１１７の面１１が凸形状から凹形状に変化する。
ここでは第１液体レンズは、アッベ数大の物質で構成されおり、ここではたとえば、エチレングリコールを使用している。
次に、アッベ数小の物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズ１１２で液体が封止されており、これで軸上と軸外の色収差を補正する。
次にアッベ数が小さく、屈折率が大きい第３レンズ１１３が配置されており、特に広角側の軸外コマ収差補正の役割をする。
次に、絞り１１４が配置され、絞り１１４の次に物体側に凹面を向けたアッベ数の大きいメニスカスレンズである第４レンズ１１５が配置され、コマ収差、非点収差を良く補正する。
次に、アッベ数が大きい凸レンズである第５レンズ１１６が配置され、像面を補正する。
次に、第２液体レンズである第６レンズ１１７が配置され上述のように変化する。ここでは液体レンズの充填材は第１レンズと同じくエチレングリコールを使用している。
次に、アッベ数が小さく屈折率が大きい凸面を像面に向けた負のメニスカスレンズである第７レンズ１１８が配置されて、液体レンズ群として色収差を消している。
次に、凹凸凹の第８レンズ１１９、第９レンズ１２０、および第１０レンズ１２１の３枚構成で光学収差とイメージャへの主光線入射角を最適な構成としている。
第４レンズ１１５、第５レンズ１１６、第８レンズ１１９、第１０レンズ１２１がプラスチックでの整形レンズが使われる。
ここでは、小型化目的で、ディストーションが大きく出ているが、これは撮像時の後段信号処理で補正される。

［実施例１］
表１、表２、および表３に実施例１の各数値が示されている。実施例１の各数値は図１の撮像レンズ１００に対応している。

表１は、実施例１における撮像レンズの各面番号に対応した各レンズ、撮像部を構成するカバーガラス、像面の曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（ｄ：ｍｍ）、屈折率（ｎｄ）、および分散値（νｄ）を示している。

表２は、実施例１における撮像レンズ１００の焦点距離ｆ、第１液体レンズの曲率半径ＲＬ１（Ｒ１）、第２液体レンズの曲率半径ＲＬ２（Ｒ１１）、および第１液体レンズの厚さｔＬ１（ｄ１）が具体的に示されている。
さらに、表２は、実施例１における撮像レンズ１００の第５レンズ１１６の像面側面と第２液体レンズの物体側面との距離ＤＬ２（ｄ１０）、第２液体レンズの厚さｔＬ２（ｄ１１）、開口数Ｆ、半画角ω、レンズ長Ｈが具体的に示されている。
ここで、焦点距離ｆは４．９１５〜１２．９３１［ｍｍ］に、第１液体レンズの曲率半径ＲＬ１（Ｒ１）は−９．２４６〜３．４８９、第２液体レンズの曲率半径ＲＬ２（Ｒ１１）は４．４８６〜−４．７７１に設定される。
第１液体レンズの厚さｔＬ１（ｄ１）が０．２３０〜１．５００に、第５レンズ１１６の像面側面と第２液体レンズの物体側面との距離ＤＬ２（ｄ１０）が０．１００〜１．１６７に、第２液体レンズの厚さｔＬ２（ｄ１１）が１．４６８〜０．４０１に設定される。
開口数Ｆは２．８〜４．０に、半画角ωは１１．５〜３３．０［ｄｅｇ］に、レンズ長Ｈは１５．６３〜１６．９［ｍｍ］に設定される。

表３は、実施例１においては、上記各条件式（１）〜（８）を満足することを示す。

表３に示すように、実施例１では、広角側の第１液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ１ｉ_Ｗ／ｆｗが−１．８８１に設定され、条件式（１）で規定される条件を満足している。
望遠側の第１液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ１ｉ_Ｌ／ｆｔが０．２７０に設定され、条件式（２）で規定される条件を満足している。
広角側の第２液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ６ｉ_Ｗ／ｆｗが０．９１３に設定され、条件式（３）で規定される条件を満足している。
望遠側の第２液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ６ｉ_Ｌ／ｆｔが−０．３６９に設定され、条件式（４）で規定される条件を満足している。
広角側の第１レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ１_Ｗ／ｆｗが−１．７４６に設定され、条件式（５）で規定される条件を満足している。
望遠側の第１レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ１_Ｔ／ｆｔが１．４８７に設定され、条件式（６）で規定される条件を満足している。
広角側の第２レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ２_Ｗ／ｆｗが０．９６８に設定され、条件式（７）で規定される条件を満足している。
望遠側の第２レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ２_Ｔ／ｆｔが４．６６０に設定され、条件式（８）で規定される条件を満足している。

図３は、実施例１において、広角時の球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図３（Ａ）が球面収差（色収差）、図３（Ｂ）が非点収差を、図３（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ示している。
図４は、実施例１において、望遠時の球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図４（Ａ）が球面収差（色収差）、図４（Ｂ）が非点収差を、図４（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ示している。
図３および図４からわかるように、実施例１によれば、広角および望遠において、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた光学ユニットを含む撮像レンズが得られる。

＜２．第２の実施形態＞
図５（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る撮像レンズの構成例を示す図である。
図５（Ａ）は広角（Ｗｉｄｅ）時の撮像レンズの状態を、図５（Ｂ）は望遠（Ｔｅｌｅ）時の撮像レンズの状態を示している。

図５に示す第２の実施形態に係る撮像レンズ１００Ａと図１に示す第１の実施形態に係る撮像レンズ１００とは、基本的な構成は同じであり、以下に実施例２として示すように、各構成要素のパラメータ等の設定値が異なる。
したがって、ここでは、撮像レンズ１００Ａの詳細な説明は省略する。
ただし、実施例２においては、第４レンズ１１５、第５レンズ１１６、第８レンズ１１９、第９レンズ１２０、第１０レンズ１２１がプラスチックでの整形レンズが使われ、安価となっている。

以下に、撮像レンズの具体的な数値による実施例２を示す。なお、実施例２においては、撮像レンズ１００Ａの各レンズ、撮像部を構成するカバーガラス１３０、像面１４０に対して、図２に示すような面番号が付与されている。

［実施例２］
表４、表５、および表６に実施例２の各数値が示されている。実施例２の各数値は図５の撮像レンズ１００Ａに対応している。

表４は、実施例２における撮像レンズの各面番号に対応した各レンズ撮像部を構成するカバーガラス、像面の曲率半径（Ｒ：ｍｍ），間隔（ｄ：ｍｍ）、屈折率（ｎｄ）、および分散値（νｄ）を示している。

表５は、実施例２における撮像レンズ１００の焦点距離ｆ、第１液体レンズの曲率半径ＲＬ１（Ｒ１）、第２液体レンズの曲率半径ＲＬ２（Ｒ１１）、および第１液体レンズの厚さｔＬ１（ｄ１）が具体的に示されている。
さらに、表５は、実施例２における撮像レンズ１００の第５レンズ１１６の像面側面と第２液体レンズの物体側面との距離ＤＬ２（ｄ１０）、第２液体レンズの厚さｔＬ２（ｄ１１）、開口数Ｆ、半画角ω、レンズ長Ｈが具体的に示されている。
ここで、焦点距離ｆは４．９６６〜１３．０８３［ｍｍ］に、第１液体レンズの曲率半径ＲＬ１（Ｒ１）は−８．８３３〜３．３５４、第２液体レンズの曲率半径ＲＬ２（Ｒ１１）は４．４８９〜−４．７７９に設定される。
第１液体レンズの厚さｔＬ１（ｄ１）が０．２３２〜１．５００に、第５レンズ１１６の像面側面と第２液体レンズの物体側面との距離ＤＬ２（ｄ１０）が０．１００〜１．１３６に、第２液体レンズの厚さｔＬ２（ｄ１１）が１．４１７〜０．３８１に設定される。
開口数Ｆは２．８〜４．０に、半画角ωは１１．５〜３３．０［ｄｅｇ］に、レンズ長Ｈは１５．６３〜１６．９［ｍｍ］に設定される。

表６は、実施例２においては、上記各条件式（１）〜（８）を満足することを示す。

表６に示すように、実施例２では、広角側の第１液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ１ｉ_Ｗ／ｆｗが−１．７７９に設定され、条件式（１）で規定される条件を満足している。
望遠側の第１液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ１ｉ_Ｌ／ｆｔが０．２５６に設定され、条件式（２）で規定される条件を満足している。
広角側の第２液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ６ｉ_Ｗ／ｆｗが０．９０４に設定され、条件式（３）で規定される条件を満足している。
望遠側の第２液体レンズの可変面の曲率半径ＲＬ６ｉ_Ｌ／ｆｔが−０．３６５に設定され、条件式（４）で規定される条件を満足している。
広角側の第１レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ１_Ｗ／ｆｗが−１．８２０に設定され、条件式（５）で規定される条件を満足している。
望遠側の第１レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ１_Ｔ／ｆｔが１．３１３に設定され、条件式（６）で規定される条件を満足している。
広角側の第２レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ２_Ｗ／ｆｗが０．９９９に設定され、条件式（７）で規定される条件を満足している。
望遠側の第２レンズ群の合成レンズ効果条件ｆｇ２_Ｔ／ｆｔが１１．５０９に設定され、条件式（８）で規定される条件を満足している。

図６は、実施例２において、広角時の球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図６（Ａ）が球面収差（色収差）、図６（Ｂ）が非点収差を、図６（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ示している。
図７は、実施例２において、望遠時の球面収差(色収差)、非点収差、および歪曲収差を示す収差図である。図７（Ａ）が球面収差（色収差）、図７（Ｂ）が非点収差を、図７（Ｃ）が歪曲収差をそれぞれ示している。
図６および図７からわかるように、実施例２によれば、広角および望遠において、球面、非点、歪曲の諸収差が良好に補正され、結像性能に優れた光学ユニットを含む撮像レンズが得られる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態の撮像レンズ１００によれば、２つの液体レンズを使って可動部を無くすことができ、しかも３倍の焦点距離を変更できる光学装置を提供することができる。
また、より良く色収差、および球面収差、非点収差、コマ収差を補正することができる。
また、前後可動部が無いために、磨耗等によるごみ発生、および特性劣化がなく、高信頼性、高耐久性を有した焦点可変レンズを実現することができる。
また、可動部がある焦点可変レンズよりも、光学全長が短く、大幅に小型化が可能である。

以上説明したような特徴を有する撮像レンズ１００，１００Ａは、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いたデジタルカメラ、特に、携帯電話等の小型電子機器に搭載されるカメラ用レンズとして適用可能である。

＜３．第３の実施形態＞
図８は、本実施形態に係る光学ユニットを含む撮像レンズが採用される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

本撮像装置２００は、図８に示すように、本実施形態に係る撮像レンズ１００，１００Ａが適用される光学系２１０、およびＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ（固体撮像素子）が適用可能な撮像デバイス２２０を有する。
光学系２１０は、撮像デバイス２２０の画素領域を含む撮像面に入射光を導き、被写体像を結像する。
撮像装置２００は、さらに、撮像デバイス２２０を駆動する駆動回路(ＤＲＶ)２３０、および撮像デバイス２２０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)２４０を有する。

駆動回路２３０は、撮像デバイス２２０内の回路を駆動するスタートパルスやクロックパルスを含む各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ(図示せず)を有し、所定のタイミング信号で撮像デバイス２２０を駆動する。

また、信号処理回路２４０は、撮像デバイス２２０の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路２４０は、たとえば撮像素子による信号を受けてディストーションを補正する機能を有する。
信号処理回路２４０で処理された画像信号は、たとえばメモリなどの記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。また、信号処理回路２４０で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等からなるモニターに動画として映し出される。

上述したように、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、光学系２１０として、先述した撮像レンズ１００，１００Ａを搭載することで、低消費電力で、高精度なカメラが実現できる。

１００，１００Ａ・・・撮像レンズ、１１１・・・第１レンズ、１１２・・・第２レンズ、１１３・・・第３レンズ、１１４・・・絞り、１１５・・・第４レンズ、１１６・・・第５レンズ、１１７・・・第６レンズ、１１８・・・第７レンズ、１１９・・・第８レンズ、１２０・・・第９レンズ、１２１・・・第１０レンズ、Ｇ１１０・・・第１レンズ群、Ｇ１２０・・・第２レンズ群、１３０・・・カバーガラス、１４０・・・像面、２００・・・撮像装置、２１０・・・光学系、２２０・・・撮像デバイス、２３０・・・駆動回路(ＤＲＶ)、２４０・・・信号処理回路(ＰＲＣ)。

Claims

物体側から像面側に向かって順番に配置された複数レンズ群を有し、
上記複数レンズ群の少なくとも一つが少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する液体レンズを含み、
上記液体レンズは、
その変形膜の形状が凹形状または凸形状に変形する
光学ユニット。
上記複数レンズ群は、
物体側から絞りまでの第１レンズ群と、
絞りから像面までの第２レンズ群と、を有し、
上記第１レンズ群は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第１液体レンズを含み、
上記第１液体レンズは、
その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する
請求項１記載の光学ユニット。
上記第１液体レンズが、下記条件式を満足する
請求項２記載の光学ユニット。
−２０ ≦ ＲＬ１ｉ_Ｗ／ｆｗ ≦ −０．４（１)
０．１５ ≦ ＲＬ１ｉ_Ｔ／ｆｔ ≦ １．０（２）
ＲＬ１ｉ_Ｗ：第１液体レンズ入射面の広角時の曲率
ＲＬ１ｉ_Ｔ：第１液体レンズ入射面の望遠時の曲率
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離
上記複数レンズ群は、
物体側から絞りまでの第１レンズ群と、
絞りから像面までの第２レンズ群と、を有し、
上記第２レンズ群は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第２液体レンズを含み、
上記第２液体レンズは、
その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する
請求項１から３のいずれか一に記載の光学ユニット。
上記第２液体レンズが下記条件式を満足する
請求項４記載の光学ユニット。
０．４ ≦ ＲＬ６ｉ_Ｗ／ｆｗ ≦ ２．０（３）
−１．０ ≦ ＲＬ６ｉ_Ｔ／ｆｔ ≦ −０．１５（４）
ＲＬ６ｉ_Ｗ：第２液体レンズ入射面の広角時の曲率
ＲＬ６ｉ_Ｔ：第２液体レンズ入射面の望遠時の曲率
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離
上記第１レンズ群と上記第２レンズ群が下記条件式を満足する
請求項１から５のいずれか一に記載の光学ユニット。
−２０ ≦ ｆｇ１_Ｗ／ｆｗ ≦ −１．０（５）
０．１５ ≦ ｆｇ１_Ｔ／ｆｔ ≦ ８．０（６）
０．４ ≦ ｆｇ２_Ｗ／ｆｗ ≦ ２．０（７）
０．６ ≦ ｆｇ２_Ｔ／ｆｔ ≦ ８０（８)
ｆｇ１_Ｗ : 第１レンズ群の広角時の焦点距離
ｆｇ１_Ｔ : 第１レンズ群の望遠時の焦点距離
ｆｇ２_Ｗ : 第２レンズ群の広角時の焦点距離
ｆｇ２_Ｔ : 第２レンズ群の望遠時の焦点距離
ｆｗ：広角時の全レンズの合成焦点距離
ｆｔ：望遠時の全レンズの合成焦点距離
ディストーションが信号処理で補正される
請求項１から６のいずれか一に記載の光学ユニット。
撮像素子と、
撮像素子に被写体像を結像する光学ユニットと、を有し、
上記光学ユニットは、
物体側から像面側に向かって順番に配置された複数レンズ群を有し、
上記複数レンズ群の少なくとも一つが少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する液体レンズを含み、
上記液体レンズは、
その変形膜の形状が凹形状または凸形状に変形する
撮像装置。
上記複数レンズ群は、
物体側から絞りまでの第１レンズ群と、
絞りから像面までの第２レンズ群と、を有し、
上記第１レンズ群は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第１液体レンズを含み、
上記第１液体レンズは、
その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する
請求項８記載の撮像装置。
上記複数レンズ群は、
物体側から絞りまでの第１レンズ群と、
絞りから像面までの第２レンズ群と、を有し、
上記第２レンズ群は、少なくとも１枚の光透過性の変形膜を有する第２液体レンズを含み、
上記第２液体レンズは、
その変形膜が物体側面に有り、広角時と望遠時で凹形状から凸形状に変形する
請求項８または９記載の撮像装置。
上記撮像素子による信号を受けてディストーションを補正する信号処理部を有する
請求項８から１０のいずれか一に記載の撮像装置。