JP2012128151A - Optical system - Google Patents

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Mikio Kobayashi
幹生 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system which exhibits a variable apodization effect and has shape variable elements capable of satisfactorily correcting various aberrations.SOLUTION: The optical system comprises a plurality of optical materials and has shape variable elements AO1 and AO2 of which the shapes of interfaces are varied, and has two or more shape variable interfaces including shape variable interfaces A comprising two materials satisfying 0.2<|Δα|<1.5 where Δα(mm) is a difference between absorption coefficients of d lines and shape variable interfaces B comprising two materials not satisfying 0.2<|Δα|<1.5. When a refracting power variation on the i-th interface Aout of interfaces A is denoted as Δφand a refracting power variation on the i-th interface Bout of interfaces B is denoted as Δφ, the optical system satisfies Δφ×Δφ<0 where Δφis a sum total of refracting power variations of all interfaces A and Δφis a sum total of refracting power variations of all interfaces B.

Description

本発明は光学系に関し、特に異なる2つの媒質が形成する界面の形状を可変とした形状可変素子を用いることで、光学系を通過する光束の光量を制御することを可能とする撮像光学系に関するものである。 The present invention relates to an optical system, and more particularly to an imaging optical system that can control the amount of light flux that passes through an optical system by using a shape variable element in which the shape of an interface formed by two different media is variable. Is.

一般に、撮像光学系においては、合焦物体の結像性能以外にも焦点外れ像(ボケ像)の見え方も重要視される。特に望遠レンズや、マクロレンズにおいては、焦点外れ像を意図して撮影することもあり、焦点外れ像の見え方を意図した設計を行う必要性がある。   In general, in an imaging optical system, the appearance of an out-of-focus image (blurred image) is regarded as important in addition to the imaging performance of a focused object. In particular, in a telephoto lens and a macro lens, an out-of-focus image may be photographed, and it is necessary to perform a design intended to see the out-of-focus image.

焦点外れ像を美しく見せるような手法として、アポダイゼーションフィルターを備えた光学系が特許文献1に開示されている。特許文献1において、アポダイゼーションフィルターは、光軸から光軸と垂直な方向に離れるに従って次第に透過光量が減少するように構成されたフィルターである。このアポダイゼーションフィルターによって、撮像光束内に強度分布を付加することができ、焦点外れ像の輪郭を美しく見せることができる。また、アポダイゼーション効果を可変にすることが出来れば、焦点外れ像の見え方を自在にコントロールすることができ、その結果、撮影における表現力が増し、好ましい。   As a technique for making an out-of-focus image look beautiful, an optical system including an apodization filter is disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, the apodization filter is a filter configured such that the amount of transmitted light gradually decreases as the distance from the optical axis increases in the direction perpendicular to the optical axis. With this apodization filter, it is possible to add an intensity distribution in the imaging light beam, and to make the outline of the out-of-focus image look beautiful. In addition, if the apodization effect can be made variable, it is possible to freely control the appearance of an out-of-focus image, and as a result, the expressive power in photographing is increased, which is preferable.

アポダイゼーション効果を可変にする手法が、特許文献2に開示されている。特許文献2においては、透過率が異なり、互いに混合しない2種類の液体を略球面の界面を介して密閉空間内に配置し、かつ、印加電圧の出力を制御することにより液体界面形状を変化させ、アポダイゼーション効果を可変とした光学素子が提案されている。   A technique for making the apodization effect variable is disclosed in Patent Document 2. In Patent Document 2, two types of liquids having different transmittances and not mixed with each other are arranged in a sealed space through a substantially spherical interface, and the liquid interface shape is changed by controlling the output of the applied voltage. An optical element having a variable apodization effect has been proposed.

特開平11−231209号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-231209 特開2000−356792号公報JP 2000-356792 A

しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、アポダイゼーション効果を可変にすることができない。   However, the apodization effect cannot be made variable by the conventional technique disclosed in Patent Document 1 described above.

また、特許文献2においては、互いに混合せず透過率が互いに異なる2種類の液体を使用するためアポダイゼーション効果は可変であるが、2種類の液体には同じ屈折率のものが使用されている。   In Patent Document 2, the apodization effect is variable because two types of liquids that are not mixed with each other and have different transmittances are used. However, two types of liquids having the same refractive index are used.

光学系中に可変アポダイゼーション素子を用いた場合、屈折率が同じ液体にて界面を形成すれば、面形状を変化させる際に収差変動が生じないので好ましい。しかし、現実には2種類の液体の屈折率を完全に合わせることは難しく、さらには、1つの波長において屈折率を近くすることができても、波長分散(アッベ数)も同時に同じとなるように調整することは、さらに困難となる。また、屈折率、またはアッベ数が異なる2種類の液体で可変アポダイゼーション素子の界面を形成した場合、アポダイゼーション効果を変化させる際に収差変動が生じ、結像性能が劣化してしまう。   In the case where a variable apodization element is used in the optical system, it is preferable to form the interface with a liquid having the same refractive index, because aberration variation does not occur when the surface shape is changed. However, in reality, it is difficult to perfectly match the refractive indexes of the two types of liquids. Furthermore, even if the refractive index can be reduced at one wavelength, the chromatic dispersion (Abbe number) is also the same at the same time. It is even more difficult to adjust to the above. Further, when the interface of the variable apodization element is formed with two types of liquids having different refractive indices or Abbe numbers, aberration variation occurs when the apodization effect is changed, and imaging performance deteriorates.

本発明は、可変アポダイゼーション機能を持つ形状可変素子を用い、かつアポダイゼーション効果を変化させる際にも、諸収差を良好に補正可能な光学系、及びこれを用いた光学機器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical system capable of satisfactorily correcting various aberrations when using a variable shape element having a variable apodization function and changing the apodization effect, and an optical apparatus using the same. To do.

本発明の第1の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系であって、d線における吸収係数の差Δα(mm−1)が、
0.2<|Δα|<1.5
を満たす2つの材料からなる形状可変な界面A及び該条件式を満たさない2つの材料から形成される形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な界面を有し、該界面Aの内、i番目の界面Aにおける屈折力変化量をΔφAi、該界面Bの内、i番目の界面Bにおける屈折力変化量をΔφBiとしたとき、全ての該界面Aにおける屈折力変化量の総和をΔφ、及び、全ての該界面Bにおける屈折力変化量の総和をΔφとすると、
Δφ×Δφ<0
を満たすことを特徴とする。
The first optical system of the present invention is an optical system comprising a plurality of optical materials and having a shape variable element that changes the surface shape of the interface, and the difference Δα (mm −1 ) in the absorption coefficient at the d-line is
0.2 <| Δα | <1.5
Including two or more shape-variable interfaces including a shape-variable interface A composed of two materials satisfying the above condition and a shape variable interface B formed from two materials not satisfying the conditional expression. , When the refractive power change amount at the i-th interface A i is Δφ Ai , and the refractive power change amount at the i-th interface B i among the interfaces B is Δφ Bi , the refractive power change amounts at all the interfaces A Is Δφ A , and the total sum of the refractive power changes at all the interfaces B is Δφ B.
Δφ A × Δφ B <0
It is characterized by satisfying.

ただし、

Figure 2012128151
ここで、NAif、NAirはそれぞれ該界面Aを形成する物体側の材料と像側の材料のd線における屈折率であり、rAia、rAibはそれぞれ該界面Aの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、NBif、NBirはそれぞれ該界面Bを形成する物体側の材料と像側の材料のd線における屈折率であり、rBia、rBibはそれぞれ該界面Bの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。 However,
Figure 2012128151
Here, N Ai f, N Ai r is the refractive index at each d-line of the object side of the material and the image side of the material forming the interfacial A i, r Ai a, r Ai b respectively interfacial A i N Bi f and N Bi r are the refractive indices at the d-line of the object side material and the image side material forming the interface B i , respectively. Bi a, the radius of curvature of the large time and when r Bi b is the smallest respective curvature of the interface B i.

本発明の第2の光学系は、複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、d線における吸収係数の差Δα(mm−1)が、
0.2<|Δα|<1.5
を満たす2つの材料からなる形状可変な界面A及び該条件式を満たさない2つの材料から形成される形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な界面を有し、該界面Aの内、i番目の界面Aの形状が変化したときの色収差変動量をΔφcAi、該界面Bの内、i番目の界面Bにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφcBiとしたとき、全ての該界面Aの色収差変動量の総和をΔφc、全ての該界面Bの色収差変動量の総和をΔφcとすると、
Δφc×Δφc<0
を満たすことを特徴としている。
The second optical system of the present invention is composed of a plurality of optical materials and has an optical system having a shape variable element that changes the surface shape of the interface. In the optical system having the absorption coefficient difference Δα (mm −1 ) at the d-line,
0.2 <| Δα | <1.5
Including two or more shape-variable interfaces including a shape-variable interface A composed of two materials satisfying the above condition and a shape variable interface B formed from two materials not satisfying the conditional expression. When the shape of the i-th interface A i changes, Δφc Ai is the amount of chromatic aberration fluctuation, and the amount of chromatic aberration when the interface shape changes in the i-th interface B i of the interfaces B is Δφc Bi. When the total sum of the chromatic aberration variation amounts of all the interfaces A is Δφc A and the total sum of the chromatic aberration variation amounts of all the interfaces B is Δφc B ,
Δφc A × Δφc B <0
It is characterized by satisfying.

ただし、

Figure 2012128151
ここで、rAia、rAibはそれぞれ該界面Aの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νAif、νAirはそれぞれ該界面Aの物体側の材料と像側の材料のアッベ数であり、、rBia、rBibはそれぞれ該界面Bの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、νBif、νBirはそれぞれ該界面Bの物体側の材料と像側の材料のアッベ数である。 However,
Figure 2012128151
Here, r Ai a, r Ai b is the radius of curvature of the time respectively as large as when the curvature of the interface A i is the smallest, ν Ai f, ν Ai r is the object side of the material of each the interface A i ,, r Bi a is the Abbe number of the image side of the material, r Bi b is the radius of curvature of the time respectively as large as when the curvature of the interface B i is smallest, ν Bi f, ν Bi r each the interface the Abbe number of the object side of the material and the image-side material B i.

本発明によれば、界面の形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができ、かつ、形状可変時にも諸収差を十分に補正する(低減する)ことが可能な光学系を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical system that can change the shape of the interface to make the apodization effect variable, and can sufficiently correct (reduce) various aberrations even when the shape is variable. Can do.

電気駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of the shape variable element of an electric drive system. 弾性膜駆動方式の形状可変素子の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of the shape variable element of an elastic film drive system. 形状可変素子の界面変化を示す模式図。The schematic diagram which shows the interface change of a shape variable element. 光束内の透過率分布の変化を示す模式図。The schematic diagram which shows the change of the transmittance | permeability distribution in a light beam. 本発明の実施例1である形状可変素子を用いた光学系の断面図。1 is a cross-sectional view of an optical system using a shape variable element that is Embodiment 1 of the present invention. 実施例1の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 1. 本発明の実施例2である形状可変素子を用いた光学系の断面図。Sectional drawing of the optical system using the shape variable element which is Example 2 of this invention. 実施例2の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 2. 本発明の実施例2である形状可変素子を用いた光学系の断面図。Sectional drawing of the optical system using the shape variable element which is Example 2 of this invention. 実施例3の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 3. 本発明の実施例4である形状可変素子を用いた光学系の断面図。Sectional drawing of the optical system using the shape variable element which is Example 4 of this invention. 実施例4の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 4. 本発明の実施例5である形状可変素子を用いた光学系の断面図。Sectional drawing of the optical system using the shape variable element which is Example 5 of this invention. 実施例5の収差図。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 5. 本発明の実施例6である形状可変素子を用いた光学系の断面図。Sectional drawing of the optical system using the shape variable element which is Example 6 of this invention. 実施例6の収差図。FIG. 10 is an aberration diagram of Example 6.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、後述する本発明の実施例に共通する事項について説明する。実施例の形状可変素子は、界面の面形状を変化させてアポダイぜーション効果、及び屈折力または色収差量を変化させる。そして、この形状可変素子を構成する材料は、後述する条件を満足する。
実施例の光学系は、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ビデオカメラ、等の光学機器に最適な構成となるものである。
First, items common to embodiments of the present invention to be described later will be described. The shape variable element of the embodiment changes the surface shape of the interface to change the apodization effect and the refractive power or the amount of chromatic aberration. And the material which comprises this shape variable element satisfies the conditions mentioned later.
The optical system of the embodiment has an optimum configuration for optical devices such as a digital still camera, a silver salt film camera, and a video camera.

実施例の形状可変素子は、複数の光学材料から構成されており、その界面の面形状を変化させることで屈折力を変化させており、凸レンズもしくは凹レンズとして作用する。形状可変素子としては、電気駆動方式の素子によって実現することが可能である。図1に示す電気駆動方式とは、互いに混合しない2以上の液体材料からなり、電圧を印加することによって界面形状を変化させるものである。例えば、電解液としては水や、エタノール、エチレングリコール等の液体(Nd:約1.33〜1.5程度)を任意の体積比で混合することで、ある程度任意の光学特性を持った材料を得られる。同様に、非電解液としては、シリコンオイル等の液体(Nd:約1.37〜1.6程度)を任意の体積比で混合することで、ある程度の任意の光学特性を持った材料を得ることができる。   The shape variable element of the embodiment is composed of a plurality of optical materials, and the refractive power is changed by changing the surface shape of the interface, and acts as a convex lens or a concave lens. The shape variable element can be realized by an electric drive type element. The electric drive system shown in FIG. 1 is made of two or more liquid materials that do not mix with each other, and changes the interface shape by applying a voltage. For example, as an electrolytic solution, water, a liquid such as ethanol or ethylene glycol (Nd: about 1.33 to 1.5) is mixed at an arbitrary volume ratio, and a material having an optical characteristic to some extent is obtained. can get. Similarly, as a non-electrolytic solution, a liquid having a certain degree of optical characteristics is obtained by mixing a liquid such as silicon oil (Nd: about 1.37 to 1.6) at an arbitrary volume ratio. be able to.

また、図2に示す界面に弾性膜を使用してアクチュエーターなどの駆動手段を設け、機構的制御を加えることでも形状可変の効果を得ることが可能である。これによれば、互いに混合する液体であっても実現が可能であり、材料の選択性が高いという利点がある。   Further, it is possible to obtain the effect of variable shape by providing a driving means such as an actuator using an elastic film at the interface shown in FIG. 2 and applying mechanical control. According to this, even if it is the liquid mixed with each other, it is realizable and there exists an advantage that the selectivity of material is high.

次に、図1、図2に示したような形状可変素子の一方の液体に透過率が低い材料を用いた場合について考える。   Next, consider a case where a material having low transmittance is used for one liquid of the variable shape element as shown in FIGS.

図3に透過率が低い液体を用いた形状可変素子の模式図を示す。電解液31と非電解液32の間に界面を設けており、さらに電解液31には透過率が低い材料を用いている。また、印加する電圧によって、界面の形状は図3(a)から図3(b)のように変化する。   FIG. 3 shows a schematic diagram of a variable shape element using a liquid with low transmittance. An interface is provided between the electrolytic solution 31 and the non-electrolytic solution 32, and a material with low transmittance is used for the electrolytic solution 31. Further, the shape of the interface changes from FIG. 3A to FIG. 3B depending on the applied voltage.

図4に、入射光束位置に対する透過率の値を模式的に示す。このとき、透過率が低い液体を作成するためには、例えば電解液の場合はカーボンブラックや酸化チタン等の材料を加えることで得られる。非電解質液において、透過率が低い液体を作成するためには、例えば油脂に溶解する染料を混合させることで得られる。該染料は、キレートアゾ顔料やニトロソ顔料等が好適である。
一般に該顔料は、色をもっていることが多いため、これらを所定比率で混合することで無彩色顔料が得られる。
FIG. 4 schematically shows the transmittance value with respect to the incident light beam position. At this time, in order to create a liquid with low transmittance, for example, in the case of an electrolytic solution, it can be obtained by adding a material such as carbon black or titanium oxide. In order to create a liquid with low transmittance in the non-electrolyte liquid, it can be obtained, for example, by mixing a dye that dissolves in fats and oils. The dye is preferably a chelate azo pigment or a nitroso pigment.
In general, since the pigment often has a color, an achromatic pigment can be obtained by mixing them at a predetermined ratio.

図3に示す構成の素子の場合、電解液31が成す液体部は一点鎖線で示す光軸から高さが高くなるほど光路長が長くなる構成となっているため、入射光束のうち光軸から高い位置を通る光線の透過率が下がる構成となっている。 このため、図3(a)に示すように、界面の曲率がきつい状態であるほど、焦点外れ像の輪郭が大きくボケていくように見える。
逆に図3(b)のように、界面の曲率をゆるくしていくと、入射光束内の透過率分布が均一になっていき、焦点外れ像の輪郭がはっきりした像となる。
以上のように、形状可変素子の一方の材料に透過率が低い材料を用いて、界面形状を変化させることで、焦点外れ像の様子を変えられることを説明した。
In the case of the element having the configuration shown in FIG. 3, the liquid portion formed by the electrolytic solution 31 has a configuration in which the optical path length increases as the height from the optical axis indicated by the alternate long and short dash line increases. The transmittance of light passing through the position is reduced. For this reason, as shown in FIG. 3A, the contour of the out-of-focus image appears to blur more greatly as the curvature of the interface is tighter.
Conversely, as shown in FIG. 3B, when the curvature of the interface is reduced, the transmittance distribution in the incident light beam becomes uniform, and the outline of the out-of-focus image becomes clear.
As described above, it has been described that the state of an out-of-focus image can be changed by changing the interface shape by using a material having low transmittance as one material of the shape variable element.

通常の光学系においては、焦点外れ像の輪郭は比較的はっきりしているものが多い。通常の光学系に対し焦点外れ像の見え方に差をつけるためには、図3(a)に示すような界面の曲率がきつい状態を有する必要がある。 しかしながら、界面を成す2つの材料の屈折率やアッベ数が異なっていた場合、その強い曲率のため、非常に大きな収差が生じてしまい、他のレンズでの補正が困難となる。そのうえ界面形状を変化させると、さらに収差変動が大きく発生し、補正はより困難となる。
上記のような液体材料を用いた形状可変素子の場合、数種類の材料を混合することで、界面を成す2つの材料の光学特性をある程度調整することができるが、それ以外の比重や耐環境性等に関する物性を所望の値にすることも考えると、完全に一致させることは難しい。
In an ordinary optical system, the outline of an out-of-focus image is often relatively clear. In order to make a difference in the appearance of an out-of-focus image with respect to a normal optical system, the curvature of the interface as shown in FIG. However, if the refractive index and Abbe number of the two materials forming the interface are different, a very large aberration occurs due to the strong curvature, and correction with other lenses becomes difficult. In addition, when the interface shape is changed, aberration fluctuations further occur and correction becomes more difficult.
In the case of the variable shape element using the liquid material as described above, the optical characteristics of the two materials forming the interface can be adjusted to some extent by mixing several kinds of materials, but other specific gravity and environmental resistance are also available. Considering that the physical properties related to etc. are set to desired values, it is difficult to make them completely coincide.

そこで、本発明の光学系においては、まず、少なくとも1つの界面の面形状を変化させる形状可変素子を有し、該形状可変な界面Aを成す材料MAf、MArのd線における吸収係数の差Δα(mm−1)を以下の条件を満たすような構成としている。
0.2<|Δα|<1.5 ・・・(1)
ここで吸収係数αとは、厚さd(mm)の材料に光が入射するときに、入射する光の光量をI、出射する光の光量をIとしたとき、

Figure 2012128151
なる式を満たすものとする。 Therefore, in the optical system of the present invention, first, there is a shape variable element that changes the surface shape of at least one interface, and the difference Δα in the absorption coefficient at the d-line of the materials MAf and MAr that form the shape variable interface A. (Mm −1 ) is configured to satisfy the following condition.
0.2 <| Δα | <1.5 (1)
Here, the absorption coefficient α means that when light is incident on a material having a thickness d (mm), the amount of incident light is I 0 , and the amount of emitted light is I.
Figure 2012128151
The following expression is satisfied.

上記(1)式を満たす材料を用いることで、界面Aの界面形状を変化させてアポダイゼーション効果を可変とすることができる。(1)式の下限の条件が満たされないと、十分なアポダイゼーション効果を得るためには界面の曲率をかなりきつくしなければならず、界面における収差の発生が大きくなってしまうため好ましくない。(1)式の上限の条件がみたされないと、光束内の平均透過率が下がってしまい、かつ、製造誤差や界面形状変化誤差による透過率の敏感度が高くなり、所望の透過率分布を得にくくなってしまうため、好ましくない。
(1)式はさらに望ましくは、以下の範囲とするのがよい。
0.25<|Δα|<1.0 ・・・(1a)
By using a material that satisfies the above equation (1), the interface shape of the interface A can be changed to make the apodization effect variable. If the lower limit condition of the expression (1) is not satisfied, it is not preferable because the curvature of the interface must be considerably tight in order to obtain a sufficient apodization effect, and the generation of aberrations at the interface becomes large. If the upper limit condition of the expression (1) is not satisfied, the average transmittance in the light beam is lowered, and the sensitivity of the transmittance due to the manufacturing error and the interface shape change error is increased, and a desired transmittance distribution is obtained. Since it becomes difficult, it is not preferable.
The expression (1) is more preferably within the following range.
0.25 <| Δα | <1.0 (1a)

また、本発明の光学系は、上記のアポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面A以外に、(1)式の条件を満足しない1つ以上の形状可変な界面Bを有する。さらに、アポダイゼーション効果を可変にするための形状可変な界面Aにおける屈折力変化量の総和Δφ、界面Bにおける屈折力変化量の総和Δφは、下記の条件式を満足する。
Δφ×Δφ<0 ・・・(2)
The optical system of the present invention has one or more shape-variable interfaces B that do not satisfy the condition of the expression (1), in addition to the shape-variable interface A for making the apodization effect variable. Furthermore, the sum [Delta] [phi A refractive power variation in shape variable interface A to the apodization effect variable, the sum [Delta] [phi B refracting power variation at the interface B satisfies the following conditional expression.
Δφ A × Δφ B <0 (2)

なお、界面i(i=A,B)における屈折力変化量Δφは、界面iを形成する材料のd線における屈折率を物体側からそれぞれNf、Nr、界面iの曲率変化量をΔRとしたとき、以下の式であらわされる。
Δφ=(Nr−Nf)×ΔR・・・(b)
但し、ΔR=1/ra−1/rb ・・・(c)
ここで、
aは、界面iの曲率が最も小さい値をとるときの曲率半径、
bは、界面iの曲率が最も大きい値をとるときの曲率半径
である。式(2)中のΔφ、Δφに対しては、具体的には、形状可変な界面Aの内、i番目の形状可変な界面Aにおける屈折力変化量をΔφAiとし、形状可変な界面Bの内、i番目の形状可変な界面Bにおける屈折力変化量をΔφBiとしたとき、

Figure 2012128151
と表せる。なお、界面Aにおける屈折力変化量をΔφAi、及び、界面Bにおける屈折力変化量をΔφBiは、以下のように表せる。 Incidentally, the interface i (i = A, B) power variation [Delta] [phi i in each N i f the refractive index from the object side at the d-line of the material forming the interface i, N i r, curvature change of the interface i When the amount is ΔR, it is expressed by the following equation.
Δφ i = (N i r−N i f) × ΔR (b)
However, ΔR = 1 / r i a-1 / r i b (c)
here,
r i a is a radius of curvature when the curvature of the interface i takes the smallest value,
r i b is a radius of curvature when the curvature of the interface i takes the largest value. Specifically, for Δφ A and Δφ B in equation (2), the amount of change in refractive power at the i-th shape variable interface A i in the shape-variable interface A is Δφ Ai , and the shape is variable. When the refractive power change amount at the i-th shape-variable interface B i among the various interfaces B is Δφ Bi ,
Figure 2012128151
It can be expressed. Incidentally, the interface A i in power change amount [Delta] [phi Ai, and the [Delta] [phi Bi refractive power variation at the interface B i, can be expressed as follows.

Figure 2012128151
ここで、
Aif:形状可変な界面Aを形成する物体側の材料のd線における屈折率、
Air:形状可変な界面Aを形成する像側の材料のd線における屈折率、
Aia:形状可変な界面Aの曲率が最も小さい時の曲率半径、
Aib:形状可変な界面Aの曲率が最も大きい時の曲率半径、
Bif:形状可変な界面Bを形成する物体側の材料のd線における屈折率、
Bir:形状可変な界面Bを形成する像側の材料のd線における屈折率、
Bia:形状可変な界面Bの曲率が最も小さい時の曲率半径、
Bib:形状可変な界面Bの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。
Figure 2012128151
here,
N Aif : the refractive index at the d-line of the material on the object side that forms the deformable interface A i ,
N Air : the refractive index at the d-line of the image-side material that forms the shape-variable interface A i ,
r Ai a: the radius of curvature when the curvature of the shape-variable interface A i is the smallest,
r Ai b: radius of curvature when the curvature of the variable shape interface A i is the largest,
N Bif : the refractive index at the d-line of the material on the object side that forms the shape variable interface B i ,
N Bi r: the refractive index at the d-line of the image-side material forming the deformable interface B i ,
r Bi a: radius of curvature when the curvature of the shape variable interface B i is the smallest,
r Bi b: radius of curvature when the curvature of the shape variable interface B i is the largest,
It is.

(2)式は、界面Aの形状変化の際に生じる屈折力変動を、他の形状可変な界面Bで打ち消す事を意味する。
形状可変な界面を変化させてアポダイゼーション効果を変化させる際に、光学系全体のパワーが変化してしまうと、焦点距離が変わり物像倍率が変わってしまうため好ましくない。
Equation (2) means that the refractive power fluctuation that occurs when the shape of the interface A changes is canceled by another shape-variable interface B.
When the apodization effect is changed by changing the shape variable interface, if the power of the entire optical system changes, the focal length changes and the object image magnification changes, which is not preferable.

さらには、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔf、光学系の焦点距離をfとしたとき、以下の条件式を満たすことで、物像倍率を大きく変えることなくアポダイゼーション効果を変えることができるため、より好ましい。
−0.05<Δf/f<0.05 ・・・(3)
ただし、焦点距離fは無限遠物体合焦時の値であり、界面の形状変化によって焦点距離が変化する場合は、界面の曲率が最も大きい値をとるときの焦点距離の値を示す。
さらに、形状可変な界面iを形成している、物体側の材料Mfと像側の材料Mrの、d線における屈折率をそれぞれNf、Nrとし、かつ界面iが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔPとしたとき、以下の条件式を満たす構成としている。
|ΣΔP×f|<0.1 ・・・(4)
ただし、ΔP=(1/Nr−1/Nf)×ΔR・・・(d)
Furthermore, when the change amount of the focal length when changing the shape-variable interface when photographing the same distance object is Δf and the focal length of the optical system is f, the following conditional expression is satisfied, so that the object image magnification is It is more preferable because the apodization effect can be changed without greatly changing.
−0.05 <Δf / f <0.05 (3)
However, the focal length f is a value at the time of focusing on an object at infinity, and when the focal length changes due to a change in the shape of the interface, it indicates the value of the focal length when the curvature of the interface takes the largest value.
Further, the refractive index at the d-line of the object-side material M i f and the image-side material M i r forming the variable-shape interface i is N i f and N i r, respectively, and the interface i is When the amount of change in Petzval sum when the shape changes is ΔP i , the following conditional expression is satisfied.
| ΣΔP i × f | <0.1 (4)
However, ΔP i = (1 / N i r−1 / N i f) × ΔR (d)

(4)式の上限の条件が満たされないと、界面形状変更時に生じる像面湾曲変化が大きくなり、諸収差の補正が困難となる。さらに望ましくは以下の範囲とするとよい。
|ΣΔP×f|<0.08 ・・・(4a)
また、形状可変な界面Aを形成する材料の、d線における屈折率をそれぞれNf、Nrとしたとき、以下の条件を満たす構成としている。
0.0005<|Nf−Nr|<0.2 ・・・(5)
(5)式の上限の条件が満たされないと、界面Aの形状変形の際に生じる収差が増大し、他の形状可変な界面で補正がしきれなくなる。また、下限の条件が満たされないと、材料選択の自由度が無くなり、材料作製の難易度が上がってしまう。
(5)式は好ましくは以下の範囲とするのがよい。
0.001<|Nf−Nr|<0.1 ・・・(5a)
If the upper limit condition of the expression (4) is not satisfied, the field curvature change that occurs when the interface shape is changed becomes large, and it becomes difficult to correct various aberrations. More preferably, the following range is used.
| ΣΔP i × f | <0.08 (4a)
Further, when the refractive index at the d-line of the material forming the interface A having a variable shape is N A f and N A r, the following conditions are satisfied.
0.0005 <| N A f-N A r | <0.2 ··· (5)
If the condition of the upper limit of the expression (5) is not satisfied, the aberration generated when the shape of the interface A is deformed increases, and the correction cannot be completely performed at another interface having a variable shape. Further, if the lower limit condition is not satisfied, the degree of freedom of material selection is lost, and the difficulty of material production increases.
The formula (5) is preferably set within the following range.
0.001 <| N A f-N A r | <0.1 ··· (5a)

また、形状可変な界面Aを形成する2つの材料の、d線における屈折率が実質的に同じである場合にも、下記の(6)式の条件を満たす形状可変な界面Bを少なくとも1つ以上有する構成とすることで、界面の形状変化の際に生じる色収差変動を抑えた構成とすることができる。
Δφc×Δφc<0 ・・・(6)
In addition, when the two materials forming the shape-variable interface A have substantially the same refractive index at the d-line, at least one shape-variable interface B that satisfies the following expression (6) is satisfied. With the above-described configuration, it is possible to have a configuration in which chromatic aberration fluctuations that occur when the shape of the interface changes are suppressed.
Δφc A × Δφc B <0 (6)

ここで、Δφc、Δφcは、それぞれ形状可変な界面Aと形状可変な界面Bの色収差変動量であり、

Figure 2012128151
で与えられる。また、形状可変な界面Aと形状可変な界面Bのいずれか又は双方が複数含まれている場合は、界面Aiの形状が変化したときの色収差変動量をΔφcAi、界面Biの界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφcBiとしたとき、全ての該界面Aiの色収差変動量の総和ΔφcA、全ての界面Biの色収差変動量の総和ΔφcBは、
Figure 2012128151
で与えられる。ただし、
Aia:形状可変な界面Aの曲率が最も小さい時の曲率半径、
Aib:形状可変な界面Aの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νAif:形状可変な界面Aの物体側の材料のアッベ数、
νAir:形状可変な界面Aの像側の材料のアッベ数、
Bia:形状可変な界面Bの曲率が最も小さい時の曲率半径、
Bib:形状可変な界面Bの曲率が最も大きい時の曲率半径、
νBif:形状可変な界面Bの物体側の材料のアッベ数、
νBir:形状可変な界面Bの像側の材料のアッベ数、
である。 Here, Δφc A and Δφc B are chromatic aberration fluctuation amounts of the shape-variable interface A and the shape-variable interface B, respectively.
Figure 2012128151
Given in. In addition, when one or both of the shape-variable interface A and the shape-variable interface B are included, the amount of chromatic aberration variation when the shape of the interface Ai changes is ΔφcAi, and the interface shape of the interface Bi changes. When the amount of chromatic aberration fluctuation at that time is ΔφcBi, the total amount ΔφcA of the chromatic aberration variation amount of all the interfaces Ai and the total amount ΔφcB of the chromatic aberration variation amounts of all the interfaces Bi are
Figure 2012128151
Given in. However,
r Ai a: the radius of curvature when the curvature of the shape-variable interface A i is the smallest,
r Ai b: radius of curvature when the curvature of the variable shape interface A i is the largest,
[nu Ai f: Abbe number of the object side of the material of the deformable interface A i,
[nu Ai r: Abbe number of the image side of the material of the deformable interface A i,
r Bi a: radius of curvature when the curvature of the shape variable interface B i is the smallest,
r Bi b: radius of curvature when the curvature of the shape variable interface B i is the largest,
ν Bif : Abbe number of material on the object side of the shape variable interface B i ,
ν Bi r: Abbe number of the material on the image side of the shape variable interface B i ,
It is.

このとき、波長λの光線に関する屈折率をnλとする時、フラウンフォーファー線であるg線(435.8nm)、F線(486.1nm)、d線(587.6nm)およびC線(656.3nm)に関する屈折率はそれぞれng、nF、nd、nCで表される。d線に関するアッベ数νdはそれぞれ以下で表される。
νd=(nd−1)/(nF−nC)
At this time, when the refractive index relating to the light beam having the wavelength λ is nλ, the g-line (435.8 nm), the F-line (486.1 nm), the d-line (587.6 nm), and the C-line ( The refractive index for 656.3 nm is expressed as ng, nF, nd, nC, respectively. The Abbe numbers νd for the d-line are respectively expressed as follows.
νd = (nd−1) / (nF−nC)

さらに、形状可変な界面iにおける色収差変動量Δφcの全ての界面iに対する総和をΔφCとしたとき、総和ΔφCが下記の条件を満たすと、より色収差変動を抑えた光学系を得ることが出来る。
−0.05<ΔφC×f<0.05 ・・・(7)
Furthermore, when the sum of all of the interface i deformable chromatic aberration variation at the interface i Derutafaishi i and DerutafaiC, and total DerutafaiC satisfies the condition below, it is possible to obtain an optical system which suppresses a more chromatic variations.
−0.05 <ΔφC × f <0.05 (7)

ただし、

Figure 2012128151
である。ここで、
νf:形状可変な界面iを形成する物体側の材料のd線におけるアッベ数、
νr:形状可変な界面iを形成する像側の材料のd線におけるアッベ数、
a:界面iの曲率が最も小さい時の曲率半径、
b:界面iの曲率が最も大きい時の曲率半径、
である。 However,
Figure 2012128151
It is. here,
ν i f: Abbe number in d-line of the material on the object side that forms the variable-shape interface i,
ν i r: Abbe number at the d-line of the image-side material forming the variable-shape interface i,
r i a: radius of curvature when the curvature of the interface i is the smallest,
r i b: radius of curvature when the curvature of the interface i is the largest,
It is.

このとき、形状可変な界面Aを成す材料のアッベ数をそれぞれνf、νrとしたとき、以下の条件を満たすことで、界面形状を変化させた場合にも色収差変動が少ない構成とすることができる。
0.1<|νf−νr|<30 ・・・(8)
また、可変アポダイゼーション効果を持つ形状可変な界面Aは、絞り近傍にあることが好ましい。
At this time, the deformable interface A to form, respectively [nu A f the Abbe number of the material, when formed into a [nu A r, that the following conditions are satisfied, the configuration also chromatic aberration fluctuation is small in the case of changing the interface shape can do.
0.1 <| ν A f−ν A r | <30 (8)
Further, the shape-variable interface A having a variable apodization effect is preferably in the vicinity of the stop.

界面Aを絞り位置から離していくと、軸上光束と軸外光束が界面Aに入射する位置が異なってくる。そのため、焦点外れ像の画角によってアポダイゼーション効果が異なってあらわれてしまうこととなる。
具体的には、無限物体合焦時における形状可変な界面Aと絞り位置の間隔をLA、光学全長をLとした時、以下の条件式を満たす構成とすることで、全画角において同様のアポダイゼーション効果を得ることができる。
0.01<LA/L<0.15 ・・・(9)
ただし、(9)式の値が界面形状変化によって変わる際は、LA、及びLは界面Aの曲率の絶対値が最も大きい時の値のことをしめす。
When the interface A is moved away from the stop position, the positions where the on-axis light beam and the off-axis light beam enter the interface A are different. For this reason, the apodization effect varies depending on the angle of view of the out-of-focus image.
Specifically, when the distance between the shape-variable interface A and the aperture position at the time of focusing on an infinite object is LA and the optical total length is L, the following conditional expression is satisfied. An apodization effect can be obtained.
0.01 <LA / L <0.15 (9)
However, when the value of the equation (9) changes due to the change in the interface shape, LA and L indicate values when the absolute value of the curvature of the interface A is the largest.

上記式(6)において、界面Aと界面Bの色収差変動量の符号が逆であることが望ましいことを述べた。これを軸上色収差と倍率色収差に当てはめて考える。
軸上色収差に関しては、収差量が軸上光高さの二乗に比例するため、絞りの前後に関わらず、式(6)に示したように、界面形状変化時の色収差変動量の符号が逆とならないと、軸上色収差が補正できない。
しかし、倍率色収差に関しては、収差量が軸外光束高さに比例するため、絞りの前後にそれぞれ形状可変な界面がある場合、それぞれの収差量をキャンセルすることができず、逆に収差量が増大してしまうことになる。
In the above formula (6), it has been described that it is desirable that the signs of the chromatic aberration fluctuation amounts at the interfaces A and B are opposite. This is considered by applying to axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration.
Regarding axial chromatic aberration, since the amount of aberration is proportional to the square of the axial light height, the sign of the amount of chromatic aberration variation when the interface shape changes is reversed, as shown in equation (6), regardless of the front and rear of the aperture. Otherwise, axial chromatic aberration cannot be corrected.
However, with respect to lateral chromatic aberration, since the amount of aberration is proportional to the off-axis light flux height, if there is a variable shape interface before and after the stop, each amount of aberration cannot be canceled. It will increase.

そのため上記形状可変な界面Aとは異なる形状可変な界面のうち、少なくとも一つ以上を絞りに対して、界面Aと同じ側に配置することで、軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正することができる。
また、上記形状可変な界面Aの界面形状を変化させる際に、同時に少なくとも一つ以上の群間隔を移動させることで収差補正の自由度が増し、諸収差を良好に補正することが容易となる。
Therefore, by arranging at least one of the shape-variable interfaces different from the shape-variable interface A on the same side as the interface A with respect to the stop, both axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration are corrected well. be able to.
Further, when changing the interface shape of the shape-variable interface A, by simultaneously moving at least one group interval, the degree of freedom of aberration correction increases, and it becomes easy to correct various aberrations satisfactorily. .

以下、上述した形状可変素子を用いた光学系の具体的な実施例について説明する。
各実施例の光学系は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側(前方)、右方が像側(後方)である。
レンズ群とは、ズーミングもしくはフォーカシングによって変化する光軸方向のレンズ間隔によって分けられる部分とする。また、光学防振のために、光軸と垂直方向に稼動させるブロックについてもレンズ群としてもよい。
レンズ断面図において、iは物体側からのレンズの順番を示し、Liは第iレンズ群である。SPは開口絞りである。IPは像面であり、撮像装置における固体撮像素子の撮像面や銀塩フィルムカメラのフィルム面に相当する感光面が配置される。
Hereinafter, specific examples of the optical system using the shape variable element described above will be described.
The optical system of each embodiment is a photographic lens system used in an imaging apparatus such as a video camera, a digital still camera, or a silver salt film camera. In the lens cross-sectional view, the left side is the object side (front), and the right side is the image side (rear).
The lens group is a portion divided by the lens interval in the optical axis direction that changes by zooming or focusing. In addition, for optical image stabilization, a block that operates in a direction perpendicular to the optical axis may be used as a lens group.
In the lens cross-sectional view, i indicates the order of the lenses from the object side, and Li is the i-th lens group. SP is an aperture stop. IP is an image plane, and a photosensitive surface corresponding to an imaging surface of a solid-state imaging device and a film surface of a silver salt film camera in the imaging apparatus is disposed.

AOj(j=1、2、3…)は形状可変素子を表す。各実施例の光学系は、形状可変素子を少なくとも1つ含む。
収差図において、d、g、C、Fはそれぞれd線、g線、C線およびF線に関する収差であることを示す。ΔMおよびΔSはそれぞれメリディオナル像面およびサジタル像面である。倍率色収差はg線によって表している。ωは半画角、FnoはFナンバーである。
AOj (j = 1, 2, 3,...) Represents a shape variable element. The optical system of each embodiment includes at least one shape variable element.
In the aberration diagrams, d, g, C, and F indicate aberrations related to the d-line, g-line, C-line, and F-line, respectively. ΔM and ΔS are a meridional image plane and a sagittal image plane, respectively. Lateral chromatic aberration is represented by the g-line. ω is a half angle of view, and Fno is an F number.

図5(a)、(b)は実施例1(数値実施例1)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、開口絞りSP、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離135mmF2.83の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−0.25倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 5A and 5B are optical systems of Example 1 (Numerical Example 1), and the lens cross section in the state where the curvature of the interface A is the largest and the smallest when the object at infinity is in focus. FIG.
In order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, an aperture stop SP, and a second lens unit L2 having a positive refractive power are provided, and the shape variable element AO1 and the shape variable element AO2 are opened. This is an optical system with a focal length of 135 mmF2.83 arranged on the image side of the stop SP.
The optical system moves the entire lens (L1, L2) to the object side during focusing, and at the same time moves the second lens unit L2, so that close-up photography from an infinite object to an imaging magnification of -0.25 times is performed. Is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.4)からなるレンズ部L1fと、像側に電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に非電解質からなるレンズ部L2fと、像側に電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせている。
The variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a non-electrolyte material on the object side and a low transmittance (absorption coefficient α = 0.4), and a lens made of an electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
In addition, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of a non-electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of an electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.
In the variable shape element AO1, the lens portion L1f made of a material having low transmittance has a negative power.

図5(a)において、形状可変素子AO1の曲率が最も大きい状態となっている。このとき、レンズ部L1fを通る光線は、光束の光軸からの高さが高くなるにつれて透過率が低くなる構成となり、焦点外れ像の輪郭をぼやかすことができる。 図5(b)は、形状可変素子AO1の曲率が最も小さい状態を示している。このとき、レンズ部L1fを通る光線は、光束内の透過率分布が均一に近くなり、焦点外れ像の輪郭を図5(a)の状態に比べてはっきりと写すことができる。
さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に形状可変素子AO2の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
In FIG. 5A, the curvature of the shape variable element AO1 is the largest. At this time, the light beam passing through the lens portion L1f has a configuration in which the transmittance decreases as the height of the light beam from the optical axis increases, and the outline of the out-of-focus image can be blurred. FIG. 5B shows a state where the curvature of the shape variable element AO1 is the smallest. At this time, the light beam passing through the lens portion L1f has a uniform transmittance distribution in the light beam, and the outline of the out-of-focus image can be clearly seen as compared with the state of FIG.
Further, by changing the curvature of the variable shape element AO1 and simultaneously changing the curvature of the variable shape element AO2, the aberration variation occurring in the variable shape element AO1 is corrected, and the optical system as a whole is corrected for various aberrations. ing.

図6(a)、(b)はそれぞれ、実施例1の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図6(c)は、結像倍率−0.25において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図6(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。   FIGS. 6A and 6B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 1, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest at an imaging magnification of −0.25. 6A, 6B, and 6C show that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

図7(a)、(b)は実施例2(数値実施例2)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、開口絞りSP、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離135mmF2.83の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−0.25倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 7A and 7B are optical systems of Example 2 (Numerical Example 2), and the lens cross section in the state where the curvature of the interface A is the largest and the smallest when the object at infinity is in focus. FIG.
In order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, an aperture stop SP, and a second lens unit L2 having a positive refractive power are provided, and the shape variable element AO1 and the shape variable element AO2 are opened. This is an optical system with a focal length of 135 mmF2.83 arranged on the image side of the stop SP.
The optical system moves the entire lens (L1, L2) to the object side during focusing, and at the same time moves the second lens unit L2, so that close-up photography from an infinite object to an imaging magnification of -0.25 times is performed. Is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.51)からなるレンズ部L1fと、像側に非電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に電解質からなるレンズ部L2fと、像側に非電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
The variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a material (absorption coefficient α = 0.51) made of an electrolyte on the object side and a non-electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
Further, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of an electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of a non-electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.

さらに、形状可変素子AO1とAO2は、共にd線における屈折率を実質的に同一としてアッベ数のみ異なる構成としている。
形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせており、実施例1と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に形状可変素子AO2の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる色収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
Further, the variable shape elements AO1 and AO2 are configured such that the refractive index at the d-line is substantially the same and only the Abbe number is different.
The variable shape element AO1 gives negative power to the lens portion L1f made of a material with low transmittance, and the apodization effect of the out-of-focus image can be changed by changing the curvature of the interface shape as in the first embodiment. It can be configured.
Further, by changing the curvature of the variable shape element AO1 and simultaneously changing the curvature of the variable shape element AO2, the chromatic aberration variation caused by the variable shape element AO1 is corrected, and the optical system as a whole is corrected for various aberrations. ing.

図8(a)、(b)はそれぞれ、実施例2の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図8(c)は、結像倍率−0.25において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図8(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。   FIGS. 8A and 8B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 2, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest at an imaging magnification of −0.25. 8A, 8B, and 8C that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

図9(a)、(b)は、実施例3(数値実施例例3)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、開口絞りSP、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離135mmF2.83の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−0.25倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 9A and 9B show the optical system of Example 3 (Numerical Example 3), in which the curvature of the interface A is the largest and the smallest when the object at infinity is in focus. It is lens sectional drawing.
In order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, an aperture stop SP, and a second lens unit L2 having a positive refractive power are provided, and the shape variable element AO1 and the shape variable element AO2 are opened. This is an optical system with a focal length of 135 mmF2.83 arranged on the image side of the stop SP.
The optical system moves the entire lens (L1, L2) to the object side during focusing, and at the same time moves the second lens unit L2, so that close-up photography from an infinite object to an imaging magnification of -0.25 times is performed. Is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.67)からなるレンズ部L1fと、像側に電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に非電解質からなるレンズ部L2fと、像側に電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせており、実施例1と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
The variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a non-electrolyte material (absorption coefficient α = 0.67) on the object side and a lens made of an electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
In addition, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of a non-electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of an electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.
The variable shape element AO1 gives negative power to the lens portion L1f made of a material with low transmittance, and the apodization effect of the out-of-focus image can be changed by changing the curvature of the interface shape as in the first embodiment. It can be configured.

さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に形状可変素子AO2の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
図10(a)、(b)はそれぞれ、実施例3の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図10(c)は、結像倍率−0.25において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図10(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。
Further, by changing the curvature of the variable shape element AO1 and simultaneously changing the curvature of the variable shape element AO2, the aberration variation occurring in the variable shape element AO1 is corrected, and the optical system as a whole is corrected for various aberrations. ing.
FIGS. 10A and 10B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 3, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest at an imaging magnification of −0.25. 10A, 10B, and 10C that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

図11(a)、(b)は、実施例4(数値実施例例4)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、開口絞りSP、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離135mmF2.83の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−0.25倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 11A and 11B show the optical system of Example 4 (Numerical Example 4), which has a state in which the curvature of the interface A is the largest and a state in which it is the smallest when an object at infinity is in focus. It is lens sectional drawing.
In order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a positive refractive power, an aperture stop SP, and a second lens unit L2 having a positive refractive power are provided, and the shape variable element AO1 and the shape variable element AO2 are opened. This is an optical system with a focal length of 135 mmF2.83 arranged on the image side of the stop SP.
The optical system moves the entire lens (L1, L2) to the object side during focusing, and at the same time moves the second lens unit L2, so that close-up photography from an infinite object to an imaging magnification of -0.25 times is performed. Is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.49)からなるレンズ部L1fと、像側に非電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に電解質からなるレンズ部L2fと、像側に非電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせており、実施例1と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
The variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a material (absorption coefficient α = 0.49) made of an electrolyte on the object side and a non-electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
Further, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of an electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of a non-electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.
The variable shape element AO1 gives negative power to the lens portion L1f made of a material with low transmittance, and the apodization effect of the out-of-focus image can be changed by changing the curvature of the interface shape as in the first embodiment. It can be configured.

さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に形状可変素子AO2の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
さらに、実施例4においては、至近物体撮影時にも、形状可変素子AO2の曲率も変えられる構成としている。その結果、物体距離変化による収差変動をより抑えることができ、無限遠物体から至近物体までの収差が良好に補正された光学系を得ている。
Further, by changing the curvature of the variable shape element AO1 and simultaneously changing the curvature of the variable shape element AO2, the aberration variation occurring in the variable shape element AO1 is corrected, and the optical system as a whole is corrected for various aberrations. ing.
Further, in the fourth embodiment, the curvature of the shape variable element AO2 can be changed even during close-up object shooting. As a result, an aberration variation due to a change in object distance can be further suppressed, and an optical system in which aberrations from an object at infinity to a close object are well corrected is obtained.

図12(a)、(b)はそれぞれ、実施例4の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図12(c)は、結像倍率−0.25において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図12(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。   FIGS. 12A and 12B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 4, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest at an imaging magnification of −0.25. 12A, 12B, and 12C show that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

図13(a)、(b)は示す実施例5(数値実施例例5)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1、開口絞りSP、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2、及び形状可変素子AO3を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離135mmF2.83の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から結像倍率−0.25倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 13A and 13B show the optical system of Example 5 (Numerical Example 5) shown in FIG. 13, in which the curvature of the interface A is the largest and the smallest when the object at infinity is in focus. It is lens sectional drawing.
In order from the object side to the image side, the lens unit includes a first lens unit L1 having positive refractive power, an aperture stop SP, and a second lens unit L2 having positive refractive power, and includes a shape variable element AO1, a shape variable element AO2, and a shape. This is an optical system having a focal length of 135 mmF2.83, in which the variable element AO3 is disposed on the image side of the aperture stop SP.
The optical system moves the entire lens (L1, L2) to the object side during focusing, and at the same time moves the second lens unit L2, so that close-up photography from an infinite object to an imaging magnification of -0.25 times is performed. Is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.37)からなるレンズ部L1fと、像側に電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に非電解質からなるレンズ部L2fと、像側に電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
また、形状可変素子AO3は、その物体側に電解質からなるレンズ部L3fと、像側に非電解質からなるレンズ部L3rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L3fとL3rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
Further, the variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a material (absorption coefficient α = 0.37) made of a non-electrolyte on the object side and a lens made of an electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
In addition, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of a non-electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of an electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.
The variable shape element AO3 includes a lens portion L3f made of an electrolyte on the object side and a lens portion L3r made of a non-electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L3f and L3r is substantially transparent in the visible range.

形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせており、実施例1と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に、形状可変素子AO2の曲率と形状可変素子AO3の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
The variable shape element AO1 gives negative power to the lens portion L1f made of a material with low transmittance, and the apodization effect of the out-of-focus image can be changed by changing the curvature of the interface shape as in the first embodiment. It can be configured.
Further, by changing the curvature of the shape variable element AO1 and simultaneously changing the curvature of the shape variable element AO2 and the curvature of the shape variable element AO3, the aberration variation generated in the shape variable element AO1 is corrected, and various aberrations of the entire optical system are achieved. Is a corrected optical system.

図14(a)、(b)はそれぞれ、実施例5の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図14(c)は、結像倍率−0.25において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図14(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。   FIGS. 14A and 14B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 5, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest at an imaging magnification of −0.25. 14A, 14B, and 14C that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

図15(a)、(b)は実施例6(数値実施例6)の光学系であって、無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態のレンズ断面図である。
物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第1レンズ群L1(開口絞りSPを含む)、正の屈折力を有する第2レンズ群L2からなり、形状可変素子AO1と形状可変素子AO2を、開口絞りSPの像側に配置した、焦点距離180mmF3.5の光学系である。
該光学系はフォーカシングの際に、レンズ全体(L1,L2)を物体側にくりだすと同時に、第2レンズ群L2を動かすことで、無限遠物体から物体距離結像倍率−0.11倍までの近接撮影を可能にしている。
FIGS. 15A and 15B show the optical system of Example 6 (Numerical Example 6), and the lens cross section in the state where the curvature of the interface A is the largest and the smallest when the object at infinity is in focus. FIG.
In order from the object side to the image side, the lens unit includes a first lens unit L1 having positive refractive power (including an aperture stop SP) and a second lens unit L2 having positive refractive power, and includes a shape variable element AO1 and a shape variable element AO2. Is an optical system having a focal length of 180 mmF3.5, arranged on the image side of the aperture stop SP.
During focusing, the entire lens (L1, L2) is moved toward the object side and at the same time, the second lens unit L2 is moved to increase the object distance imaging magnification from -infinity to -0.11 times. Close-up photography is possible.

また、開口絞りSPに近い形状可変素子AO1は、その物体側に非電解質からなり、透過率が低い材料(吸収係数α=0.50)からなるレンズ部L1fと、像側に電解質からなるレンズ部L1rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。
また、形状可変素子AO2は、その物体側に非電解質からなるレンズ部L2fと、像側に電解質からなるレンズ部L2rを有し、界面形状を電気的に変更できる構成としている。レンズ部L2fとL2rを成す液体は、可視域において実質的に透明である。
形状可変素子AO1は透過率が低い材料からなるレンズ部L1fに負のパワーを持たせており、実施例1と同様に界面形状の曲率を変化させることで、焦点外れ像のアポダイゼーション効果を可変とできる構成となっている。
さらに、形状可変素子AO1の曲率を変えると同時に形状可変素子AO2の曲率も同時に変えることで、形状可変素子AO1で生じる収差変動を補正し、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっている。
The variable shape element AO1 close to the aperture stop SP has a lens portion L1f made of a non-electrolyte on the object side and made of a material having a low transmittance (absorption coefficient α = 0.50), and a lens made of an electrolyte on the image side. A portion L1r is included, and the interface shape can be changed electrically.
In addition, the shape variable element AO2 has a lens portion L2f made of a non-electrolyte on the object side and a lens portion L2r made of an electrolyte on the image side, and is configured to be able to electrically change the interface shape. The liquid that forms the lens portions L2f and L2r is substantially transparent in the visible range.
The variable shape element AO1 gives negative power to the lens portion L1f made of a material with low transmittance, and the apodization effect of the out-of-focus image can be changed by changing the curvature of the interface shape as in the first embodiment. It can be configured.
Further, by changing the curvature of the variable shape element AO1 and simultaneously changing the curvature of the variable shape element AO2, the aberration variation occurring in the variable shape element AO1 is corrected, and the optical system as a whole is corrected for various aberrations. ing.

図16(a)、(b)はそれぞれ、実施例6の光学系の無限遠物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態と、最も小さい状態の収差図であり、図16(c)は、至近物体合焦時において、界面Aの曲率が最も大きい状態の収差図である。図16(a)、(b)、(c)より、光学系全体として諸収差が補正された光学系となっていることがわかる。   FIGS. 16A and 16B are aberration diagrams of the state in which the curvature of the interface A is the largest and the state in the smallest state at the time of focusing on an object at infinity of the optical system of Example 6, respectively. ) Is an aberration diagram in a state where the curvature of the interface A is the largest when the closest object is in focus. 16A, 16B, and 16C show that the optical system as a whole is an optical system in which various aberrations are corrected.

以下、各実施例(数値例)の具体的な数値データを示す。各実施例において、iは物体側から数えた面の番号を示す。Riはi番目の光学面(第i面)の曲率半径であり、Diは第i面と第(i+1)面との間の軸上間隔である。距離の単位はミリメートルとして表記している。   Hereinafter, specific numerical data of each example (numerical example) is shown. In each embodiment, i represents the surface number counted from the object side. Ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), and Di is the axial distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface. The unit of distance is expressed as millimeters.

Ndi,νdiはそれぞれ、d線に対するi番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を表す。
なお、各数値における「E±XX」は「×10±XX」を意味する。
Fnoは有効Fナンバー、ωは半画角で単位は度である。
又前述の条件式(1)〜(9)と数値実施例との関係を表7に示す。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Ndi and νdi represent the refractive index and Abbe number of the material of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively.
In addition, “E ± XX” in each numerical value means “× 10 ± XX ”.
Fno is an effective F number, ω is a half angle of view, and the unit is degrees.
Table 7 shows the relationship between the conditional expressions (1) to (9) and numerical examples.
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

Figure 2012128151
Figure 2012128151

Figure 2012128151
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Figure 2012128151
Figure 2012128151

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Figure 2012128151
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Figure 2012128151
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Figure 2012128151
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Figure 2012128151
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上記した実施例1乃至4、6においては、d線における吸収係数の差Δα(mm−1)が、
0.2<|Δα|<1.5 (1)
を満たす2つの材料からなる形状可変な界面Aと、(1)式を満たさない形状可変な界面Bとを1面ずつ有する光学系を例示して説明した。上記した実施例5においては、(1)式を満たす形状可変な界面Aを1面有し、(1)式を満たさない形状可変な界面Bを2面有する光学系を例示して説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されることはない。(1)式を満たす形状可変な界面A、(1)式を満たさない形状可変な界面Bのいずれか又は双方が複数であっても本発明の効果を得ることができる。その場合には、屈折力変化量ΔφAについては個々の界面Aに対する屈折力変化量ΔφAの和で、屈折力変化量ΔφBについては個々の界面Bに対する屈折力変化量ΔφBの和に対して、式(2)を適用すればよい。また、色収差変動量ΔφcAについては個々の界面Aに対する色収差変動量ΔφcAの和で、色収差変動量ΔφcBについては個々の界面Bに対する色収差変動量ΔφcBの和に対して、式(6)を適用すればよい。
In Examples 1 to 4 and 6 described above, the difference Δα (mm −1 ) in the absorption coefficient at the d line is
0.2 <| Δα | <1.5 (1)
The optical system having one surface each having the shape variable interface A made of two materials satisfying the above and the shape variable interface B not satisfying the expression (1) has been described. In the fifth embodiment described above, an optical system having one shape-variable interface A that satisfies the equation (1) and two shapes-variable interfaces B that do not satisfy the equation (1) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this configuration. The effect of the present invention can be obtained even when there is a plurality of either or both of the shape-variable interface A that satisfies the equation (1) and the shape-variable interface B that does not satisfy the equation (1). In that case, for the power variation Derutafaiei by the sum of the power variation Derutafaiei i for the individual interfacial A i, for power variation DerutafaiB the sum of power variation DerutafaiB i for the individual interfacial B i On the other hand, the formula (2) may be applied. Also, the chromatic aberration variation DerutafaicA by the sum of the chromatic aberration variation DerutafaicA i for the individual interfacial A i, the chromatic aberration variation DerutafaicB with respect to the sum of the chromatic variation DerutafaicB i for the individual interfacial B i, equation (6) Should be applied.

また、実施例1乃至6においては、1つの形状可変素子は、1つの形状可変な界面を有する例を例示したが本発明はこれに限定されることはない。1つの形状可変素子に、2以上の形状可変な界面を有するよう場合でも、それぞれの形状可変な界面について、(1)式を満たす界面Aであるのか、見たさない界面Bであるかを判断して本発明を適用することによって、本発明の効果を享受できる。   In the first to sixth embodiments, an example in which one shape variable element has one shape variable interface is described, but the present invention is not limited to this. Even when one shape variable element has two or more shape-variable interfaces, whether each shape-variable interface is an interface A that satisfies the expression (1) or an interface B that is not seen. By judging and applying the present invention, the effects of the present invention can be enjoyed.

また、上記の実施例1乃至6の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含みレンズ装置によって撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置とを含む撮像装置を構成することによって、本発明のアポダイゼーション効果を実現しつつ諸収差を良好に補正した撮像装置を実現することができる。   In addition, by configuring an imaging apparatus including the lens apparatus including the optical system of the first to sixth embodiments and a camera apparatus that includes the imaging element and captures a subject image formed on the imaging element by the lens apparatus. It is possible to realize an image pickup apparatus in which various aberrations are favorably corrected while realizing the apodization effect of the present invention.

AO1 形状可変素子
AO2 形状可変素子
AO1 variable shape element AO2 variable variable element

Claims (13)

複数の光学材料からなり界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する、光学系であって、
d線における吸収係数の差Δα(mm−1)が、
0.2<|Δα|<1.5
を満たす2つの材料から形成される形状可変な界面A及び上記条件式を満たさない2つの材料から形成される形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な界面を有し、
該界面Aの内、i番目の界面Aにおける屈折力変化量をΔφAi、該界面Bの内、i番目の界面Bにおける屈折力変化量をΔφBiとしたとき、全ての該界面Aにおける屈折力変化量の総和Δφ、及び、全ての該界面Bにおける屈折力変化量の総和Δφは、
Δφ×Δφ<0、
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
Figure 2012128151
ここで、NAif、NAirはそれぞれ該界面Aを形成する物体側の材料と像側の材料のd線における屈折率であり、rAia、rAibはそれぞれ該界面Aの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径であり、NBif、NBirはそれぞれ該界面Bを形成する物体側の材料と像側の材料のd線における屈折率であり、rBia、rBibはそれぞれ該界面Bの曲率が最も小さい時と大きい時の曲率半径である。
An optical system comprising a shape variable element made of a plurality of optical materials and changing the surface shape of the interface,
The difference Δα (mm −1 ) in the absorption coefficient at the d line is
0.2 <| Δα | <1.5
Two or more shape-variable interfaces, including a shape-variable interface A formed from two materials satisfying the above and a shape-variable interface B formed from two materials not satisfying the above conditional expression,
When the refractive power change amount at the i-th interface A i of the interface A is Δφ Ai and the refractive power change amount at the i-th interface B i of the interface B is Δφ Bi , all the interfaces A The total Δφ A of the refractive power change amount at λ and the total Δφ B of the refractive power change amount at all the interfaces B are
Δφ A × Δφ B <0,
An optical system characterized by satisfying
However,
Figure 2012128151
Here, N Ai f, N Ai r is the refractive index at each d-line of the object side of the material and the image side of the material forming the interfacial A i, r Ai a, r Ai b respectively interfacial A i N Bi f and N Bi r are the refractive indices at the d-line of the object side material and the image side material forming the interface B i , respectively. Bi a, the radius of curvature of the large time and when r Bi b is the smallest respective curvature of the interface B i.
前記形状可変な界面iを形成している、物体側の材料と像側の材料の、d線における屈折率がそれぞれNf、Nrであり、かつ該界面iが形状変化する時のペッツバール和の変化量をΔPとしたとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学系。
|ΣΔP×f|<0.1
ただし、
Figure 2012128151
ここで、fは無限遠物体合焦時、かつ界面iの曲率が最も大きい時における、光学系の焦点距離、raは界面iの曲率が最も小さい時の曲率半径、rbは界面iの曲率が最も大きい時の曲率半径である。
Forming the variable shape interface i, of the object-side material and the image side of the material, the refractive index of each N i f, N i r at the d-line, and when the interface i is shape change 2. The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied, where ΔP i is a change amount of the Petzval sum.
| ΣΔP i × f | <0.1
However,
Figure 2012128151
Here, f is the focal length of the optical system when the object at infinity is in focus and the curvature of the interface i is the largest, r i a is the radius of curvature when the curvature of the interface i is the smallest, and r i b is the interface This is the radius of curvature when i has the largest curvature.
前記形状可変な界面Aをなす材料のd線における屈折率をそれぞれNf、Nrとしたとき、
0.0005<|Nf−Nr|<0.2
を満たすことを特徴とする、請求項1乃至に記載の光学系。
When the refractive index at the d-line of the material forming the variable interface A is N A f and N A r respectively,
0.0005 <| N A f-N A r | <0.2
The optical system according to claim 1, wherein:
複数の光学材料からなり、界面の面形状を変化させる形状可変素子を有する光学系において、
d線における吸収係数の差Δα(mm−1)が、
0.2<|Δα|<1.5
を満たす2つの材料から形成される形状可変な界面A及び上記条件式を満たさない2つの材料から形成される形状可変な界面Bを含む、2以上の形状可変な面を有し、
該界面Aの内、i番目の該界面Aの形状が変化したときの色収差変動量をΔφcAi、該界面Bの内、i番目の界面Biにおいて界面形状が変化したときの色収差変動量をΔφcBiとしたとき、全ての該界面Aの色収差変動量の総和Δφc、及び、全ての界面Bの色収差変動量の総和Δφcは、
Δφc×Δφc<0
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、
Figure 2012128151
ここで、rAia、rAibはそれぞれ該界面Aの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νAif、νAirはそれぞれ該界面Aの物体側及び像側の材料のアッベ数であり、rBia、rBibはそれぞれ該界面Bの曲率が最も小さい時及び大きい時の曲率半径であり、νBif、νBirはそれぞれ該界面Bの物体側及び像側の材料のアッベ数である。
In an optical system comprising a plurality of optical materials and having a variable shape element that changes the surface shape of the interface,
The difference Δα (mm −1 ) in the absorption coefficient at the d line is
0.2 <| Δα | <1.5
Two or more shape-variable surfaces including a shape-variable interface A formed from two materials that satisfy the above condition and a shape-variable interface B formed from two materials that do not satisfy the above conditional expression,
Among the interface A, i th interfacial A i Δφc Ai chromatic aberration variation amount when the shape is changed in, among the interface B, the chromatic aberration fluctuation amount when the interface shape changes in i-th surface B i Is Δφc Bi , the total Δφc A of all the chromatic aberration variations of the interface A and the total Δφc B of all the chromatic aberration variations of the interface B are:
Δφc A × Δφc B <0
An optical system characterized by satisfying
However,
Figure 2012128151
Here, r Ai a, r Ai b is the radius of curvature of the time when and large respectively curvature of the interface A i is the smallest, ν Ai f, the object side and the image side of the [nu Ai r each the interface A i materials are the Abbe number, r Bi a, r Bi b is the radius of curvature of the time when and large respectively curvature of the interface B i is smallest, ν Bi f, ν Bi r is the interfacial B i respectively It is the Abbe number of the material on the object side and the image side.
無限物体合焦時における前記形状可変な界面Aと絞りの間の距離をLA、光学全長をLとした時、
0.01<LA/L<0.15
を満たすことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学系。
When the distance between the shape-variable interface A and the stop when focusing on an infinite object is LA and the optical total length is L,
0.01 <LA / L <0.15
The optical system according to claim 1, wherein:
前記形状可変な界面iの形状を変化させた時の色収差変動量Δφcの、全ての該界面iについての総和ΔφC、無限遠物体合焦時の焦点距離fは、以下の条件式を満たすことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学系。
−0.05<ΔφC×f<0.05
ただし、
Figure 2012128151
ここで、前記形状可変な界面iを形成する、物体側の材料と像側の材料の、d線におけるアッベ数をそれぞれνf、νr、該界面iの曲率が最も小さい時の曲率半径をra、該界面iの曲率が最も大きい時の曲率半径をrbである。
Chromatic aberration variation Derutafaishi i when changing the shape of the deformable interface i, the sum of all the interfacial i DerutafaiC, the focal length f at the time of infinite object if, to satisfy the following condition The optical system according to claim 1, wherein:
−0.05 <ΔφC × f <0.05
However,
Figure 2012128151
Here, the Abbe numbers in the d-line of the object side material and the image side material forming the shape-variable interface i are v i f and v i r, respectively, and the curvature when the curvature of the interface i is the smallest. The radius is r i a, and the radius of curvature when the curvature of the interface i is the largest is r i b.
前記形状可変な界面Aを形成する、物体側及び像側の材料の、d線におけるアッベ数をそれぞれνf、νrとしたとき、
0.1<|νf−νr|<30
を満たすことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学系。
When the Abbe numbers in the d-line of the object-side and image-side materials that form the shape-variable interface A are ν A f and ν A r, respectively.
0.1 <| ν A f−ν A r | <30
The optical system according to claim 1, wherein:
前記形状可変な界面Aと、界面Aとは異なる1つ以上の形状可変な界面とが、絞りに対して同じ側に配置されていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学系。   The shape changeable interface A and one or more shape changeable interfaces different from the interface A are arranged on the same side with respect to the stop. The optical system according to item. 前記光学系は、同距離物体撮影時において、2つ以上の形状可変な界面を同時に変化させることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光学系。   The optical system according to any one of claims 1 to 8, wherein the optical system changes two or more shape-variable interfaces at the same time when photographing an object at the same distance. 前記光学系において、同距離物体撮影時に形状可変な界面を変化させた時の焦点距離の変化量をΔf、該光学系の焦点距離をf、としたとき、
−0.05<Δf/f<0.05
を満たすことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光学系。
In the optical system, when the amount of change in the focal length when the shape-variable interface is changed at the same distance object shooting is Δf, and the focal length of the optical system is f,
−0.05 <Δf / f <0.05
The optical system according to claim 1, wherein:
前記形状可変な界面Aの界面形状を変化させる際に、1つ以上のレンズ群の間隔を変化させることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学系。   11. The optical system according to claim 1, wherein when the interface shape of the shape-variable interface A is changed, the interval between the one or more lens groups is changed. 前記形状可変な界面は、互いに混合しない複数の液体材料からなることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光学系。   The optical system according to claim 1, wherein the shape-variable interface is made of a plurality of liquid materials that are not mixed with each other. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光学系を含むレンズ装置と、撮像素子を含み該レンズ装置によって該撮像素子上に結像する被写体像を撮像するカメラ装置と、を含む撮像装置。   An imaging apparatus comprising: a lens apparatus including the optical system according to any one of claims 1 to 12; and a camera apparatus that includes an imaging element and images a subject image formed on the imaging element by the lens apparatus. .
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