JP4685907B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、可変焦点レンズ、可変焦点回折光学素子、可変偏角プリズム、可変焦点ミラー等の光学特性可変光学素子、及びこれらの光学特性可変光学素子を含む光学系を備えた、例えば、カメラやデジタルカメラやTVカメラのファインダー、望遠鏡や顕微鏡や双眼鏡等の観察光学系、眼鏡、ビデオプロジェクター、カメラ、デジタルカメラ、TVカメラ、内視鏡、等の光学装置に関する。   The present invention includes a variable focus lens, a variable focus diffractive optical element, a variable deflection prism, an optical characteristic variable optical element such as a variable focus mirror, and an optical system including these optical characteristic variable optical elements, for example, a camera, The present invention relates to an optical apparatus such as a viewfinder of a digital camera or a TV camera, an observation optical system such as a telescope, a microscope, or a binocular, a spectacle, a video projector, a camera, a digital camera, a TV camera, and an endoscope.

従来のレンズは、ガラスを研磨して製造したレンズ、または成形して製造したレンズを用いており、レンズ自体で焦点距離を変化させることができないため、ある光学系においてフォーカシングやズーミングを行うためには、レンズ群を光軸方向に移動させる必要があるので、機械的構造が複雑になっている。   The conventional lens uses a lens manufactured by polishing glass or a lens manufactured by molding, and since the focal length cannot be changed by the lens itself, in order to perform focusing or zooming in a certain optical system Since the lens group needs to be moved in the optical axis direction, the mechanical structure is complicated.

特開2000-131610号公報JP 2000-131610 A

特許文献1では、レンズ群の一部を移動させるためにモーター等を用いていたため、消費電力が大きい、音がうるさい、応答時間が長くレンズの移動に時間がかかる、等の欠点があった。   In Patent Document 1, since a motor or the like is used to move a part of the lens group, there are disadvantages such as high power consumption, noisy sound, long response time, and time to move the lens.

本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラやデジタルカメラやTVカメラや撮像機能付き携帯電話の撮像光学系、ファインダー、望遠鏡や双眼鏡や顕微鏡等の観察光学系、内視鏡や監視用カメラや小型のデジタルカメラの撮像光学系等、これらの光学系において、消費電力が小さく、音が静かで、応答時間が短く、機械的構造が簡単でコストダウンに寄与するとともに、外径が細く小型であるにもかかわらず、フォーカシング、及びズーミングが可能な光学系を提供することを目的とする。また、上記光学系以外にも、ロボットの目、撮像機能付き携帯電話、ドアスコープ用カメラ、車載カメラ、などにも利用できることは言うまでもない。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to provide an imaging optical system, a finder, a telescope, a binocular, and a microscope for a camera, a digital camera, a TV camera, and a mobile phone with an imaging function. These optical systems, such as observation optical systems such as endoscopes, surveillance cameras, and imaging optical systems for small digital cameras, have low power consumption, quiet sound, short response time, and simple mechanical structure. It is an object of the present invention to provide an optical system that contributes to cost reduction and is capable of focusing and zooming despite its small outer diameter and small size. In addition to the above optical system, it goes without saying that the present invention can also be used for robot eyes, mobile phones with an imaging function, door scope cameras, in-vehicle cameras, and the like.

本発明の撮像装置は、例えば以下の内容のものである。
(1) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有し、可変ミラーがピント合わせ機能を有すズーム光学系。
(2) 移動する光学素子群が負パワーを有す(1)に記載のズーム光学系。
(3) 可変ミラーを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、前記可変ミラーの変形量QRは、ピント合わせに必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量であることを特徴とする前記撮像装置。
The imaging device of the present invention has the following contents, for example.
(1) A zoom optical system having a variable mirror and a moving optical element group, the optical element group having a zooming function, and the variable mirror having a focusing function.
(2) The zoom optical system according to (1), wherein the moving optical element group has negative power.
(3) In an imaging apparatus that performs a mountain-climbing autofocus with a variable mirror, the deformation amount QR of the variable mirror is a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of the deformation range necessary for focusing. deformed, the predetermined amount of deformation, the image pickup apparatus, which is a deformation amount required for changing the focus by one third of Sd determined by equation 370 below.

Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
(4) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有し、可変ミラーがピント合わせ機能とコンペセータ機能を有すズーム光学系。
(5) 第1光学素子群と、その後方に配置された可変ミラーまたは可変焦点レンズと、その後方に置かれた変倍光学素子群と、を有す(1)〜(4)に記載のズーム光学系。
(6) 前から順に第1光学素子群と、可変ミラーまたは可変焦点レンズと、第2光学素子群または空気間隔と変倍光学素子群と光学素子群とからなる(1)〜(5)に記載のズーム光学系。
(7) ズーミング時またはフォーカシング時に、可変ミラーの変形とともに、ミラー反射面に対してほぼ垂直な方向への可変ミラー全体の平行移動も行うことも特徴とする、撮像光学系。
(8) ズーミング時またはフォーカシング時に、可変ミラーの変形とともに、可変ミラー全体をある方向に平行移動することを特徴とする撮像光学系。
(9) 可変ミラー全体の最大の平行移動量をx、光学系の焦点距離をfとしたときに、
0 < |x|/f < 1
を満たすことを特徴とする撮像光学系。
(10) (7)又は(8)に従属する(9)に記載の撮像光学系。
(11) 移動するレンズ群が1つである(1)〜(10)に記載の撮像光学系。
(12) 可変ミラーを備え、ある光学素子群の前後の2つの光学素子群が変倍のために常に同じ移動量で動き、その移動する2つの群は同じ符号のパワーを持ち、かつ前記、移動群に挟まれた群のパワーは逆符号であり、可変ミラーがフォーカス機能、あるいはコンペセータ機能を有するズーム光学系。
(13) 移動する2つの群のパワーが正である(12)に記載のズーム光学系。
(14) 移動する2つの群のパワーが負である(12)に記載のズーム光学系。
(15) 前方から順に負のパワーを有す群、可変ミラー、移動群のうちの前方、移動群に挟まれた群、移動群の後方を有す(12)に記載のズーム光学系。
(16) 可変ミラーと変倍機能を有する変倍群を有し、可変ミラーがピント合わせ機能を有し、変倍群の前方に可変ミラーを配置したことを特徴とするズーム光学系。
(17) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有する変倍群であり、可変ミラーがピント合わせ機能とコンペセータ機能を有し、変倍群の前方に可変ミラーを配置したことを特徴とするズーム光学系。
(18) (7)〜(15)に従属する(16)〜(17)に記載のズーム光学系。
(19) 回転対称レンズと可変ミラーを有す(1)〜(18)に記載のズーム光学系。
(20) 回転対称レンズと可変ミラーとからなる(1)〜(18)に記載のズーム光学系。
(21) 式301〜304を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(22) 式305〜309を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(23) 式311〜314を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(24) 式316〜321を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(25) 式322〜323を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(26) 式324〜326を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(27) 式327〜329を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(28) 式330〜333を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(29) 式335〜336を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(30) 式340〜347を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(31) 式301〜347の少なくとも2つ以上を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(32) 式340〜347の少なくとも1つ以上と式301〜336の少なくとも1つ以上を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(33) 明るさ絞りが可変ミラーの後方にあることを特徴とする(1)〜(29)に記載のズーム光学系。
(34) 移動する光学素子群が正パワーを有す(1)〜(16)に記載のズーム光学系。
(34') 移動する光学素子群が負パワーを有す(1)〜(16)に記載のズーム光学系。
(35) 静電気により駆動される可変ミラーを有し撮影時に、撮影する物体距離の範囲内で、可変ミラーの形状が凹面であることを特徴とする撮像装置。
(36) 物体に対するピントを変化させ、撮像した物体像の高周波成分を検出し、その高周波成分が最大になったところで、合焦状態と判断する山のぼり方式のオートフォーカスを有す撮像装置において、(35)に記載の撮像装置。
(37) (36)においてオートフォーカスを行う場合に物体に対するピントを変化させるとき、可変ミラーの形状が平面になる状態を含む撮像装置。
(38) 可変ミラーを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、前記可変ミラーの変形量QRは、ピント合わせに必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し前記所定の変形量は、式370で決まるSdだけピントを変化させるのに必要な変形量であることを特徴とする前記撮像装置。
(39) 可変ミラーを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、前記可変ミラーの変形量QRは、ピント合わせとコンペセータとして必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し前記所定の変形量は式370で決まるSdだけピントを変化させるのに必要な変形量であることを特徴とする前記撮像装置。
(40) 可変ミラーを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、ピント合わせとコンペセータとして必要な可変ミラーの変形量QRにくわえて、さらに少なくとも式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量をQRの両端に有する可変ミラーを有す撮像装置。
(41) (35)に記載の特徴を有する(3)、(38)〜(40)に記載の撮像装置。
(42) 可変ミラーを備え、アクティブ方式のオートフォーカスを行う撮像装置。
(43) 可変ミラーと撮像素子を備え、アクティブ方式のオートフォーカスを行う電子撮像装置。
(44) (1)〜(34')に記載の光学系を備えた(35)〜(43)に記載の撮像装置。
(45) 式102を満たす撮像装置。
(46) 撮像素子を備え、最も物体寄りの光学素子と撮像素子の位置関係が固定されていることを特徴とする(1)〜(34')に記載の光学系を備えた撮像装置。
(47) 撮像素子を備え、最も物体寄りの光学素子と撮像素子の位置関係が固定されていることを特徴とする(44)に記載の撮像装置。
(48) 可変ミラーに代えて通常のミラーを用いたことを特徴とする(1)〜(47)に記載の光学系又は撮像装置。
(49)可変ミラーに代えて、可変焦点レンズを用いたことを特徴とする(1)〜(47)に記載の光学系又は撮像装置。


Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
(4) A zoom optical system having a variable mirror and a moving optical element group, the optical element group having a zooming function, and the variable mirror having a focusing function and a compensator function.
(5) The first optical element group, a variable mirror or variable focus lens disposed behind the first optical element group, and a variable magnification optical element group disposed behind the first optical element group, according to (1) to (4) Zoom optical system.
(6) The first optical element group, the variable mirror or the variable focus lens, the second optical element group or the air gap, the variable magnification optical element group, and the optical element group in order from the front to (1) to (5) The zoom optical system described.
(7) An imaging optical system characterized in that during zooming or focusing, the variable mirror is deformed and the entire variable mirror is translated in a direction substantially perpendicular to the mirror reflection surface.
(8) An imaging optical system characterized in that, during zooming or focusing, the entire variable mirror is translated in a certain direction along with the deformation of the variable mirror.
(9) When the maximum parallel movement amount of the entire variable mirror is x and the focal length of the optical system is f,
0 <| x | / f <1
An imaging optical system characterized by satisfying the above.
(10) The imaging optical system according to (9) subordinate to (7) or (8).
(11) The imaging optical system according to any one of (1) to (10), wherein there is one moving lens group.
(12) A variable mirror is provided, and the two optical element groups before and after a certain optical element group always move with the same movement amount for zooming, and the two moving groups have the same sign power, and A zoom optical system in which the power of the group sandwiched between the moving groups is opposite, and the variable mirror has a focus function or a compensator function.
(13) The zoom optical system according to (12), wherein the powers of the two moving groups are positive.
(14) The zoom optical system according to (12), wherein the powers of the two moving groups are negative.
(15) The zoom optical system according to (12), which includes a group having negative power in order from the front, a variable mirror, a front of the moving group, a group sandwiched between the moving groups, and a rear of the moving group.
(16) A zoom optical system having a variable mirror and a variable power group having a variable power function, wherein the variable mirror has a focusing function, and the variable mirror is disposed in front of the variable power group.
(17) A variable mirror and a moving optical element group, and the optical element group is a zooming group having a zooming function. The variable mirror has a focusing function and a compensator function, and is variable in front of the zooming group. A zoom optical system comprising a mirror.
(18) The zoom optical system according to any one of (16) to (17) subordinate to (7) to (15).
(19) The zoom optical system according to any one of (1) to (18), which includes a rotationally symmetric lens and a variable mirror.
(20) The zoom optical system according to any one of (1) to (18), which includes a rotationally symmetric lens and a variable mirror.
(21) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 301 to 304 are satisfied.
(22) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 305 to 309 are satisfied.
(23) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), which satisfies expressions 311 to 314.
(24) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 316 to 321 are satisfied.
(25) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 322 to 323 are satisfied.
(26) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 324 to 326 are satisfied.
(27) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 327 to 329 are satisfied.
(28) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 330 to 333 are satisfied.
(29) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 335 to 336 are satisfied.
(30) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 340 to 347 are satisfied.
(31) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein at least two of Expressions 301 to 347 are satisfied.
(32) The zoom optical system according to (1) to (20), wherein at least one of expressions 340 to 347 and at least one of expressions 301 to 336 are satisfied.
(33) The zoom optical system according to any one of (1) to (29), wherein the aperture stop is located behind the variable mirror.
(34) The zoom optical system according to any one of (1) to (16), wherein the moving optical element group has positive power.
(34 ′) The zoom optical system according to any one of (1) to (16), wherein the moving optical element group has negative power.
(35) An image pickup apparatus having a variable mirror driven by static electricity, wherein the shape of the variable mirror is concave within the range of the object distance to be imaged at the time of shooting.
(36) In an imaging apparatus having a hill-climbing type autofocus that changes a focus on an object, detects a high-frequency component of a captured object image, and determines that the in-focus state when the high-frequency component becomes maximum, The imaging device according to (35).
(37) An imaging apparatus including a state in which the shape of the variable mirror is flat when changing the focus with respect to the object when performing autofocus in (36).
(38) In an imaging apparatus that performs a hill-climbing autofocus with a variable mirror, the deformation amount QR of the variable mirror is a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of the deformation range necessary for focusing. deformed, the predetermined amount of deformation, the image pickup apparatus, which is a deformation amount required for changing the focus only Sd determined by the formula 370.
(39) In an imaging apparatus that performs a hill-climbing autofocus having a zoom optical system having a variable mirror, the deformation amount QR of the variable mirror is at least predetermined at both ends of a deformation range necessary for focusing and compensator The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device is deformed within a deformation range including a deformation amount, and the predetermined deformation amount is a deformation amount necessary to change the focus by Sd determined by Expression 370.
(40) In an imaging apparatus that performs a mountain climbing type autofocus with a zoom optical system with a variable mirror, in addition to the variable mirror deformation amount QR necessary as a focus and a compensator, at least Sd determined by Expression 370 An image pickup apparatus having a variable mirror that has a deformation amount necessary to change the focus by 1/3 of both ends of the QR.
(41) The imaging device according to any one of (3) and (38) to (40) having the characteristics described in (35).
(42) An imaging apparatus that includes a variable mirror and performs active autofocus.
(43) An electronic imaging apparatus that includes a variable mirror and an imaging element and performs active autofocus.
(44) The imaging device according to (35) to (43) including the optical system according to (1) to (34 ′).
(45) An imaging device that satisfies Expression 102.
(46) An image pickup apparatus including the optical system according to any one of (1) to (34 ′), including an image pickup element, wherein the positional relationship between the optical element closest to the object and the image pickup element is fixed.
(47) The imaging apparatus according to (44), further including an imaging element, wherein the positional relationship between the optical element closest to the object and the imaging element is fixed.
(48) The optical system or the imaging device according to any one of (1) to (47), wherein a normal mirror is used instead of the variable mirror.
(49) The optical system or the imaging apparatus according to any one of (1) to (47), wherein a variable focus lens is used instead of the variable mirror.


形状可変ミラーとは、可変ミラーの一つであり、表面形状を凸面、平面、凹面に自由に変化させることで、光学パワー、又は収差を自由に変化させることができるミラーである。これによって、撮像系の物体距離が変化した場合でも、可変ミラーの形状を変化させるだけでピントを合わせることができる。このとき、可変ミラーの形状は、回転対称な曲面でもよいが、収差補正をより良く行うためには、回転非対称な面、あるいは自由曲面であることが望ましい。   The deformable mirror is one of the deformable mirrors, and is a mirror that can freely change the optical power or the aberration by freely changing the surface shape to a convex surface, a flat surface, or a concave surface. As a result, even when the object distance of the imaging system changes, it is possible to focus by simply changing the shape of the variable mirror. At this time, the shape of the variable mirror may be a rotationally symmetric curved surface, but it is desirable that the variable mirror is a rotationally asymmetric surface or a free-form surface in order to improve aberration correction.

その理由を以下に詳述する。まず、用いる座標系、回転非対称な面について説明する。軸上主光線が、光学系の第1面に交差するまでの直線によって定義される光軸をZ軸とし、そのZ軸と直交し、かつ、偏心光学系を構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、前記光軸と直交し、かつY軸と直交する軸をX軸とする。光線の追跡方向は、物体から像面に向かう順光線追跡で説明する。   The reason will be described in detail below. First, the coordinate system used and the rotationally asymmetric surface will be described. The optical axis defined by the straight line until the axial principal ray intersects the first surface of the optical system is the Z axis, is orthogonal to the Z axis, and is in the decentered plane of each surface constituting the decentered optical system Is defined as the Y axis, and the axis perpendicular to the optical axis and perpendicular to the Y axis is defined as the X axis. The ray tracing direction will be described by tracing the forward ray from the object toward the image plane.

一般に、球面レンズのみで構成された球面レンズ系では、球面により発生する球面収差と、コマ収差、像面湾曲等の収差をいくつかの面で互いに補正し合い、全体として収差を少なくする構成になっている。   In general, in a spherical lens system composed only of spherical lenses, the spherical aberration generated by the spherical surface, coma aberration, field curvature, and other aberrations are corrected with each other on several surfaces to reduce the aberration as a whole. It has become.

一方、少ない面数で収差を良好に補正するためには、回転対称非球面等が用いられる。これは、球面で発生する各種収差自体を少なくするためである。
しかし、偏心した光学系においては、偏心により発生する回転非対称な収差を回転対称光学系で補正することは不可能である。この偏心により発生する回転非対称な収差は、歪曲収差、像面湾曲、さらに、軸上でも発生する非点収差、コマ収差がある。
On the other hand, a rotationally symmetric aspherical surface or the like is used to satisfactorily correct aberrations with a small number of surfaces. This is to reduce various aberrations that occur on the spherical surface.
However, in a decentered optical system, it is impossible to correct rotationally asymmetric aberration caused by the decentration with a rotationally symmetric optical system. The rotationally asymmetric aberration generated by this decentration includes distortion, curvature of field, astigmatism generated on the axis, and coma.

まず、回転非対称な像面湾曲について説明する。例えば、無限遠の物点から偏心した凹面鏡に入射した光線は、凹面鏡に当たって反射結像されるが、光線が凹面鏡に当たって以降、像面までの後側焦点距離は、像界側が空気の場合、光線が当たった部分の曲率半径の半分になる。すると、図14に示すように、軸上主光線に対して傾いた像面を形成する。このように、回転非対称な像面湾曲を補正するには回転対称な光学系では不可能である。   First, rotationally asymmetric field curvature will be described. For example, a light beam incident on a concave mirror decentered from an object point at infinity is reflected and imaged by hitting the concave mirror, but after the light beam hits the concave mirror, the back focal length to the image plane is the light beam when the image field side is air. It becomes half the radius of curvature of the part hit. Then, as shown in FIG. 14, an image plane tilted with respect to the axial principal ray is formed. Thus, it is impossible to correct rotationally asymmetric field curvature with a rotationally symmetric optical system.

この傾いた像面湾曲をその発生源である凹面鏡M自身で補正するには、凹面鏡Mを回転非対称な面で構成し、この例ではY軸正の方向に対して曲率を強く(屈折力を強く)し、Y軸負の方向に対して曲率を弱く(屈折力を弱く)すれば、補正することができる。また、上記構成と同様な効果を持つ回転非対称な面を、凹面鏡Mとは別に光学系中に配置することにより、少ない構成枚数でフラットな像面を得ることが可能となる。   In order to correct the tilted field curvature with the concave mirror M itself, which is the source of the tilt, the concave mirror M is formed of a rotationally asymmetric surface, and in this example, the curvature is strong (refractive power is increased in the positive direction of the Y axis). If the curvature is weak (refractive power is weak) with respect to the negative Y-axis direction, the correction can be made. Further, by arranging a rotationally asymmetric surface having the same effect as the above configuration in the optical system separately from the concave mirror M, a flat image surface can be obtained with a small number of components.

また、回転非対称な面は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面とすることが、自由度が増え収差補正上は好ましい。
次に、回転非対称な非点収差について説明する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡Mでは、軸上光線に対しても図15に示すような非点収差が発生する。この非点収差を補正するためには、上記説明と同様に、回転非対称面のX軸方向の曲率とY軸方向の曲率を適切に変えることによって可能となる。
In addition, the rotationally asymmetric surface preferably has a rotationally asymmetric surface shape that does not have a rotationally symmetric axis both in and out of the surface.
Next, rotationally asymmetric astigmatism will be described. As in the above description, in the concave mirror M arranged eccentrically, astigmatism as shown in FIG. In order to correct this astigmatism, it is possible to appropriately change the curvature in the X-axis direction and the curvature in the Y-axis direction of the rotationally asymmetric surface as in the above description.

次に、回転非対称なコマ収差について説明する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡Mでは、軸上光線に対しても図16に示すようなコマ収差が発生する。このコマ収差を補正するためには、回転非対称面のX軸の原点から離れるに従って面の傾きを変えると共に、Y軸の正負によって面の傾きを適切に変えることによって可能となる。   Next, rotationally asymmetric coma will be described. Similar to the above description, in the concave mirror M arranged eccentrically, coma aberration as shown in FIG. In order to correct this coma, it is possible to change the inclination of the surface as it moves away from the origin of the X axis of the rotationally asymmetric surface and to change the inclination of the surface appropriately depending on whether the Y axis is positive or negative.

また、本発明の偏心光学系では、前述の反射作用を有する少なくとも1つの面が軸上主光線に対し偏心し、回転非対称な面形状でパワーを有する構成も可能である。このような構成をとれば、その反射面にパワーを持たせることで発生する偏心収差をその面自体で補正することが可能となり、プリズムの屈折面のパワーを緩めることで、色収差の発生自体を小さくすることができる。   In the decentered optical system of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which at least one surface having the reflection action described above is decentered with respect to the axial principal ray and has a rotationally asymmetric surface shape and power. By adopting such a configuration, it becomes possible to correct the decentration aberration generated by giving power to the reflecting surface by the surface itself, and by reducing the power of the refracting surface of the prism, the occurrence of chromatic aberration can be suppressed. Can be small.

そして、本発明の偏心光学系の構成反射面の1つである形状可変ミラー、屈折率可変ミラーの面形状を回転非対称な面とすることが偏心収差を補正する上で望ましい。   In addition, it is desirable to correct the decentration aberration by making the surface shape of the variable shape mirror and refractive index variable mirror, which are one of the constituent reflecting surfaces of the decentered optical system of the present invention, into a rotationally asymmetric surface.

以上説明したように、本発明によれば、形状可変ミラーを用いることにより、レンズ群を前後に駆動することなく、ミラーの表面形状を変化させるだけで、ズーミングやフォーカシングを行うことができる光学装置などを提供することができる。
なお、本発明で使用する自由曲面とは次の式(a)で定義されるものである。この定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
As described above, according to the present invention, by using the deformable mirror, it is possible to perform zooming and focusing only by changing the surface shape of the mirror without driving the lens group back and forth. Etc. can be provided.
The free-form surface used in the present invention is defined by the following equation (a). The Z axis of this defining formula is the axis of the free-form surface.

Z=cr2/[1+√{1−(1+k)c22}]
+Σ(j=266)CjXmn ・・・(a)
ここで、上式(a)の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。
Z = cr 2 / [1 + √ {1- (1 + k) c 2 r 2 }]
+ Σ (j = 2 to 66) CjX m Y n (a)
Here, the first term of the above formula (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term.

球面項中、
c:頂点の曲率
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2+Y2
N:2以上の自然数
である。
In the spherical term,
c: curvature of vertex k: conic constant (conical constant)
r = √ (X 2 + Y 2 )
N: A natural number of 2 or more.

自由曲面項は、
Σ(j=266)CjXmn
=C2X+C3Y+
+C42+C5XY+C62
+C73+C82Y+C9XY2+C103
+C114+C123Y+C1322+C14XY3+C154
+C165+C174Y+C1832+C1923+C20XY4+C215
+C226+C235Y+C2442+C2533+C2624+C27XY5
286
+C297+C306Y+C3152+C3243+C3334+C3425
+C35XY6+C367・・・
ただし、Cj(jは2以上の整数)は係数である。
The free-form surface term is
Σ (j = 2 to 66) CjX m Y n
= C 2 X + C 3 Y +
+ C 4 X 2 + C 5 XY + C 6 Y 2
+ C 7 X 3 + C 8 X 2 Y + C 9 XY 2 + C 10 Y 3
+ C 11 X 4 + C 12 X 3 Y + C 13 X 2 Y 2 + C 14 XY 3 + C 15 Y 4
+ C 16 X 5 + C 17 X 4 Y + C 18 X 3 Y 2 + C 19 X 2 Y 3 + C 20 XY 4 + C 21 Y 5
+ C 22 X 6 + C 23 X 5 Y + C 24 X 4 Y 2 + C 25 X 3 Y 3 + C 26 X 2 Y 4 + C 27 XY 5 +
C 28 Y 6
+ C 29 X 7 + C 30 X 6 Y + C 31 X 5 Y 2 + C 32 X 4 Y 3 + C 33 X 3 Y 4 + C 34 X 2 Y 5
+ C 35 XY 6 + C 36 Y 7 ...
However, Cj (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.

上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面共に対称面を持つことはないが、Xの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。また、Yの奇数次項を全て0にすることによって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。   In general, the free-form surface does not have a symmetric surface in both the XZ plane and the YZ plane, but by setting all odd-order terms of X to 0, the plane of symmetry is parallel to the YZ plane. Is a free-form surface with only one. Further, by setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained.

また、上記の回転非対称な曲面形状の面である自由曲面の他の定義式として、Zernike多項式により定義できる。この面の形状は次式(b)により定義する。式(b)のZ軸がZernike多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、X−Y面に対するZの軸の高さの極座標で定義され、AはX−Y面内のZ軸からの距離、RはZ軸回りの方位角で、Z軸から測った回転角で表せられる。   Further, another defining formula of the free-form surface that is the surface of the rotationally asymmetric curved surface can be defined by a Zernike polynomial. The shape of this surface is defined by the following equation (b). The Z-axis in equation (b) is the axis of the Zernike polynomial. The definition of the rotationally asymmetric surface is defined by polar coordinates of the height of the Z axis with respect to the XY plane, A is the distance from the Z axis in the XY plane, R is the azimuth around the Z axis, and Z axis It is expressed by the rotation angle measured from.

x=R×cos(A)
y=R×sin(A)
Z=D2+D3Rcos(A)+D4Rsin(A)
+D52cos(2A)+D6(R2−1)+D72sin(2A)
+D83cos(3A)+D9(3R3−2R)cos(A)+D10(3R3−2R)sin(
A)
+D113sin(3A)+D124cos(4A)+D13(4R4−3R2)cos(2A)
+D14(6R4−6R2+1)+D15(4R4−3R2)sin(2A)+D164si
n(4A)
+D175cos(5A) +D18(5R5−4R3)cos(3A)
+D19(10R5−12R3+3R)cos(A)
+D20(10R5−12R3+3R)sin(A)
+D21(5R5−4R3)sin(3A)+D225sin(5A)
+D236cos(6A)+D24(6R6−5R4)cos(4A)
+D25(15R6−20R4+6R2)cos(2A)
+D26(20R6−30R4+12R2−1)
+D27(15R6−20R4+6R2)sin(2A)
+D28(6R6−5R4)sin(4A)+D296sin(6A) ・・・(b)
ただし、Dm(mは2以上の整数)は係数である。なお、X軸方向に対称な光学系として設計するには、D4,D5,D6、D10,D11,D12,D13,D14,D20,D21,D22・・・を利用する。
x = R × cos (A)
y = R × sin (A)
Z = D 2 + D 3 Rcos (A) + D 4 Rsin (A)
+ D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 −1) + D 7 R 2 sin (2A)
+ D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (
A)
+ D 11 R 3 sin (3A ) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 (4R 4 -3R 2) cos (2A)
+ D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2 ) sin (2A) + D 16 R 4 si
n (4A)
+ D 17 R 5 cos (5A) + D 18 (5R 5 -4R 3 ) cos (3A)
+ D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A)
+ D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A)
+ D 21 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) + D 22 R 5 sin (5A)
+ D 23 R 6 cos (6A ) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A)
+ D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2 ) cos (2A)
+ D 26 (20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1)
+ D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2 ) sin (2A)
+ D 28 (6R 6 -5R 4 ) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) ··· (b)
However, Dm (m is an integer of 2 or more) is a coefficient. In order to design an optical system that is symmetrical in the X-axis direction, D 4 , D 5 , D 6 , D 10 , D 11 , D 12 , D 13 , D 14 , D 20 , D 21 , D 22.・ Use.

上記定義式は、回転非対称な曲面形状の面の例示のために示したものであり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。数学的に同値ならば他の定義で曲面形状を表してもよい。   The above definition formula is shown for illustration of a rotationally asymmetric curved surface, and it goes without saying that the same effect can be obtained for any other definition formula. If mathematically equivalent, the curved surface shape may be expressed by another definition.

本発明においては、(a)式中のxの奇数次の項を全て0とすることで、y−z面と平行な対称面を持つ自由曲面としている。
また、偏心面については、光学系の基準面の中心からその面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、上記(a)式のZ軸を中心とする傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。
In the present invention, all odd-numbered terms of x in the equation (a) are set to 0, so that a free-form surface having a symmetry plane parallel to the yz plane is obtained.
For the decentered surface, the amount of decentering from the center of the reference plane of the optical system to the top position of the surface (X, Y, and Z axes are X, Y, and Z, respectively) and the center of the surface Axes (for free-form surfaces, inclination angles (α, β, γ (°), respectively) about the Z axis in the above equation (a) are given.

また、偏心の順序は、X、Y、Z方向の偏心が行われた後、α、β、γの順で座標系を回転させる。その座標系がミラー面のローカル座標となる。その後、反射された光線の座標系を定義するために、再びα、β、γの順で座標系を回転させて、定義座標系を定義する。   Further, as for the order of eccentricity, after the eccentricity in the X, Y, and Z directions is performed, the coordinate system is rotated in the order of α, β, and γ. That coordinate system becomes the local coordinates of the mirror surface. Thereafter, in order to define the coordinate system of the reflected ray, the definition coordinate system is defined by rotating the coordinate system again in the order of α, β, and γ.

また、反射面の傾きだけを示す場合も、偏心量としてその面の中心軸の傾き角が与えられている。
また、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をk、非球面係数をa、b、c、dとしたとき、次式(c)で表される。
When only the tilt of the reflecting surface is shown, the tilt angle of the central axis of the surface is given as the amount of eccentricity.
The aspherical shape is expressed by the following equation (c) where z is the optical axis direction, y is the direction orthogonal to the optical axis, k is the conic coefficient, and a, b, c, and d are the aspheric coefficients. Is done.

z=(y2/r)/[1+{1−(1+k)・(y/r)21/2]+ay4
+by6+cy8+dy10 ・・・(c)
なお、上記数値データに関する説明は、本発明の各実施例の数値データに共通である。
z = (y 2 / r) / [1+ {1− (1 + k) · (y / r) 2 } 1/2 ] + ay 4
+ By 6 + cy 8 + dy 10 (c)
The explanation regarding the numerical data is common to the numerical data of each embodiment of the present invention.

以上の説明から明らかなように、本発明の撮像装置によれば、消費電力が小さ
く、音が静かで、応答時間が短く、機械的構造が簡単でコストダウンに寄与する
とともに、外径が細く小型であるにもかかわらず、フォーカシング、及びズーミ
ングが可能な撮像装置を提供することが出来る。
As is clear from the above description, according to the imaging apparatus of the present invention, the power consumption is small, the sound is quiet, the response time is short, the mechanical structure is simple and contributes to cost reduction, and the outer diameter is small. An imaging device capable of focusing and zooming despite the small size can be provided.

図8は本発明の一例(後述の実施例8)で、可変ミラー301を用いたデジタルカメラ、TVカメラ等の電子撮像系に用いられる1.8倍のズーム光学系の例302である。   FIG. 8 shows an example 302 (Example 8 to be described later) of the present invention, which is an example 302 of a 1.8 × zoom optical system used in an electronic imaging system such as a digital camera or a TV camera using a variable mirror 301.

凸レンズ303、凹レンズ304とからなる第1群305、その後方に置かれた301、凸パワーのレンズ群306、凹パワーを持つバリエータ(変倍群)307凸レンズ308、309凹レンズ310からなる第4群311とからなる。307は直線上をZ軸に平行に移動し、変倍が行なわれる。この時ピント移動が生じるが、301を変形させることで補償している。つまり301はコンペンセータの機能を有する。また物体距離が変わった時301を変形させることで408上に結像させることができる。つまりピント合わせを行なう場合、必ずしもレンズの移動を行なわせなくてもよい。301はコンペンセータとフォーカスの二つの機能を有するのである。   A first group 305 composed of a convex lens 303 and a concave lens 304, a lens group 306 placed behind it, a variator (magnification group) 307 having a concave power 307, a convex lens 308, and a fourth group composed of a 309 concave lens 310. 311. Reference numeral 307 moves on the straight line parallel to the Z axis, and zooming is performed. At this time, focus movement occurs, but compensation is made by deforming 301. That is, 301 has the function of a compensator. Further, when the object distance is changed, the image can be formed on 408 by deforming 301. That is, when focusing, it is not always necessary to move the lens. 301 has two functions of a compensator and a focus.

凹レンズで変倍を行なうと凸レンズの移動で変倍を行なう場合に比べ少ない移動量で同じ変倍比が得られるメリットがある。より高性能のズーム光学系を得るために、以下の条件式の少なくとも一つ以上を、少なくともあるズーム状態で満たすことが望ましい。   When zooming with a concave lens, there is an advantage that the same zooming ratio can be obtained with a small amount of movement compared to when zooming is performed by moving a convex lens. In order to obtain a higher performance zoom optical system, it is desirable to satisfy at least one of the following conditional expressions in at least a certain zoom state.

βvをバリエータの倍率とすると
0.3<|βv|<6 ・・・式301
を満たすと光学系の全長が短くできてよい。なぜなら、レンズ系の物体〜像距離Ioは式306に示すように倍率が−1倍の時に最小となるからである。つまりバリエータの倍率の絶対値が1になるズーム状態を含むようにすると良い。
If βv is the magnification of the variator, 0.3 <| βv | <6 Equation 301
If the condition is satisfied, the total length of the optical system may be shortened. This is because the object-to-image distance Io of the lens system is minimum when the magnification is −1 as shown in Expression 306. That is, it is preferable to include a zoom state in which the absolute value of the variator magnification is 1.

0.5<|βv|<4.0 ・・・式302
であれば、より小型のズーム光学系が得られる。
0.6<|βv|<2.5 ・・・式303
とすれば、さらに小型化が可能である。特にバリエータが凹パワーの場合
0.7<βv<3.0 ・・・式304
であれば、より小型化が可能である。
0.5 <| βv | <4.0 Formula 302
If so, a smaller zoom optical system can be obtained.
0.6 <| βv | <2.5 Expression 303
Then, further downsizing is possible. Especially when the variator is concave power 0.7 <βv <3.0 Equation 304
If so, further miniaturization is possible.

広角端のバリエータ倍率をβvw、望遠端のバリエータ倍率をβvTとすると
βvw・βvT<5 ・・・式305
を満たすとよい。なぜなら同じズーム比を実現する場合、βvw・βvT=1の時、バリエータの物体〜像距離Ioを最小にできるからである。物体〜像距離Ioは
Io=fv(−βv−1/βv+2) ・・・式306
で与えられるので、上記の結論が得られるのである。但し、fvはバリエータの焦点距離である。
When the variator magnification at the wide-angle end is βvw and the variator magnification at the telephoto end is βvT, βvw · βvT <5 Equation 305
It is good to satisfy. This is because when the same zoom ratio is realized, the object-to-image distance Io of the variator can be minimized when βvw · βvT = 1. The object-image distance Io is Io = fv (−βv−1 / βv + 2) Equation 306
Therefore, the above conclusion can be obtained. Where fv is the focal length of the variator.

またさらに
0.3<βvw・βvT<3 ・・・式307
とすればさらに小型化できる。但し、βvはバリエータの倍率である。また、βv=−1の近傍でコンペンセータとしての可変ミラーの変形量は小さくなるので収差も良くできる。
Furthermore, 0.3 <βvw · βvT <3 (Formula 307)
If so, the size can be further reduced. Where βv is the magnification of the variator. Further, since the deformation amount of the variable mirror as the compensator becomes small near βv = −1, the aberration can be improved.

0.5<βvw・βvT<2 ・・・式308
とすればなお良い。バリエータが正パワーを持つ場合は、
0.8<βvw・βvT<1.6 ・・・式309
とすればさらに小型のズームレンズが得られる。収差も式307、308と同じ理由で良くなる。
0.5 <βvw · βvT <2 Equation 308
And that's even better. If the variator has positive power,
0.8 <βvw · βvT <1.6 Equation 309
Then, a smaller zoom lens can be obtained. Aberration is also improved for the same reason as in equations 307 and 308.

バリエータの焦点距離fvは、次式311を満たすことが望ましい。fは302全体の焦点距離である。なおfは可変ミラーが自由曲面形状になった場合、方位角によって変わるが、本発明ではY−Z平面内近軸光線によって計算された焦点距離をfと定義する。fの計算では、可変ミラーのパワーは無視してある。   The focal length fv of the variator desirably satisfies the following expression 311. f is the focal length of the entire 302. Note that f varies depending on the azimuth angle when the variable mirror has a free-form surface shape, but in the present invention, the focal length calculated by the paraxial ray in the YZ plane is defined as f. In the calculation of f, the power of the variable mirror is ignored.

−3<fv/f<15 ・・・式311
fv/fの値が下限を下回ると凹パワーによる変倍効率が小さくなりズームレンズとしての効果が薄れてくる。fv/fの値が上限を上回ると式306よりIoがのびるためレンズ全長が大きくなり好ましくない。
−3 <fv / f <15 Formula 311
If the value of fv / f falls below the lower limit, the zooming efficiency due to the concave power is reduced, and the effect as a zoom lens is diminished. If the value of fv / f exceeds the upper limit, Io increases from Equation 306, which is not preferable because the total lens length increases.

−2<fv/f<5 ・・・式312
とすれば、さらにレンズの小型化で有利になる。また式306より、|fv|が小さいほどコンペンセータとしての可変ミラーの変形量が減るので収差的にも有利になる。
-2 <fv / f <5 Formula 312
If so, it is advantageous to further reduce the size of the lens. Further, from Equation 306, the smaller | fv |

0.5<fv/f<5 ・・・式313
とすればバリエータのパワーが正になり、広角時、主光線の光線高を下げやすいので有利である。
0.5 <fv / f <5 Formula 313
This is advantageous because the power of the variator becomes positive and it is easy to lower the principal ray height at wide angle.

−3<fv/f<−0.2 ・・・式314
とすれば、バリエータのパワーが負になり少ないレンズの移動量で倍率を大きく変えることができ有利である。
−3 <fv / f <−0.2 Formula 314
If this is the case, the power of the variator becomes negative, which is advantageous because the magnification can be greatly changed with a small amount of lens movement.

また第1群の焦点距離f1は次式316を満たすことが望ましい。
f1/f<0 ・・・式316
これは第1群を凹パワーにすることでレトロフォーカスタイプとし広角レンズにするのに有利だからである。また次に示す式318の下限は第4群の倍率β4の絶対値が小さくなりすぎないためにも必要である。なぜなら、可変ミラーのパワーが小さい場合これを無視すると
f=f1・β2・βv・β4・・・式317
となるが、|β2|≒1、|βv|≒1と仮定すれば、fを固定した時f1β4は逆比例の関係になるからである。但し、β2は可変ミラーとバリエータに挟まれた光学系の倍率である。その光学系が空気間隔の場合はβ2=1である。
The focal length f1 of the first group preferably satisfies the following expression 316.
f1 / f <0 Formula 316
This is because the first lens unit has a concave power, which is advantageous for a retro-focus type and a wide-angle lens. Further, the lower limit of the following expression 318 is also necessary so that the absolute value of the magnification β4 of the fourth group does not become too small. Because, if the power of the variable mirror is small, this is ignored. F = f1 · β2 · βv · β4 Equation 317
However, assuming that | β2 | ≈1 and | βv | ≈1, f1β4 is in an inversely proportional relationship when f is fixed. Here, β2 is the magnification of the optical system sandwiched between the variable mirror and the variator. When the optical system has an air gap, β2 = 1.

−20<f1/f<−0.2 ・・・式318
とすれば、|β4|が小さくなることで4群より前のレンズ系で発生する収差の発生も抑えられてよい。式319の上限をf1/fが上回るとペッツバール和がマイナスになりすぎ像面湾曲収差が発生し不利となる。
−20 <f1 / f <−0.2 Formula 318
If this is the case, the occurrence of aberrations that occur in the lens system prior to the fourth group may be suppressed by decreasing | β4 |. If f1 / f exceeds the upper limit of Expression 319, the Petzval sum becomes too negative, and field curvature aberration occurs, which is disadvantageous.

−12<f1/f<−0.6 ・・・式319
とすれば収差的にさらに有利である。バリエータが凸パワーなら
−5<f1/f<−0.6 ・・・式320
とすれば、広角化及び収差的にさらに有利である。バリエータが凹パワーなら
−20<f1/f<−1 ・・・式321
とすれば、第1群での光線高も抑えられレンズの小型化で有利である。
−12 <f1 / f <−0.6 Formula 319
This is more advantageous in terms of aberration. If the variator has a convex power, −5 <f1 / f <−0.6 Formula 320
If so, it is more advantageous in widening the angle and aberration. If the variator is concave power −20 <f1 / f <−1 Equation 321
If so, the height of the light beam in the first lens group can be suppressed, which is advantageous in reducing the size of the lens.

バリエータより後群で像面までの光学系を第4群と呼ぶことにする。第4群の倍率をβ4としたとき、
0.1<|β4|<1.3 ・・・式322
であることが望ましい。|β4|が下限を下回ると第4群で発生する収差が増える。|β4|が上限を上回ると、式317より|f1|が小さくなりすぎペッツバール和がマイナスになりすぎる。
The optical system from the variator to the image plane in the rear group is called the fourth group. When the magnification of the fourth group is β4,
0.1 <| β4 | <1.3 Expression 322
It is desirable that When | β4 | is below the lower limit, the aberration generated in the fourth group increases. If | β4 | exceeds the upper limit, | f1 | becomes too small from Equation 317, and the Petzval sum becomes too negative.

0.2<|β4|<0.9 ・・・式323
とすれば収差的になお良い。
0.2 <| β4 | <0.9 Expression 323
If it is, it is still better in terms of aberration.

バリエータと第2群を合わせた光学系の前側焦点位置をHv(符号は、光線の進む方向を正にとり、第2群の最前面の面頂を原点として測る。第2群とは可変ミラーとバリエータの間の光学系のことで、空気間隔でもよい)とすれば、
−0.2<−Hv/fv ・・・式324
であることが望ましい。これは、バリエータの前方に可変ミラーを置くためのスペースが必要なためバリエータを前方に出すことができず、このためバリエータの変倍範囲が制限されるのを防ぐためである。
The front focal position of the optical system combining the variator and the second group is Hv (the sign is measured with the light traveling direction positive and the forefront surface top of the second group as the origin. The second group is a variable mirror and If it is an optical system between variators, air spacing may be used)
−0.2 <−Hv / fv Expression 324
It is desirable that This is because a space for placing the variable mirror in front of the variator is necessary, so that the variator cannot be put forward, and this prevents the variable range of the variator from being limited.

−0.07<−Hv/fv<30 ・・・式325
とすればなおよい。
バリエータが凸パワーの場合は
0≦−Hv/fv<2 ・・・式326
とすればバリエータが強いテレタイプにならず収差的に有利である。
−0.07 <−Hv / fv <30 Formula 325
And that's even better.
When the variator has a convex power, 0 ≦ −Hv / fv <2 Equation 326
If this is the case, the variator is not a strong teletype and is advantageous in terms of aberration.

Dkvを、可変ミラーからバリエータまでの空気換算長とすると(符号の取り方は、光線の進む方向を正とする)バリエータが凸パワーの場合
0≦|(Dkv+Hv)/fv|<3 ・・・式327
であることが望ましい。Dkv+Hvは、バリエータ+第2群の光学系の主点位置が、可変ミラーに対してどれだけ"ずれ"ているかを示す量であり、この"ずれ"が小さいほど可変ミラーの変形量を小さくでき、収差の発生が少なくなり有利である。
If Dkv is the air-converted length from the variable mirror to the variator (the sign is positive when the light travels in the positive direction) 0 ≦ | (Dkv + Hv) / fv | <3 Equation 327
It is desirable that Dkv + Hv is an amount indicating how much the principal point position of the variator + second group optical system is “deviation” with respect to the variable mirror. The smaller this “deviation”, the smaller the deformation amount of the variable mirror. This is advantageous in that the generation of aberration is reduced.

0≦|(Dkv+Hv)/fv|<2 ・・・式328
であればなお良い。
バリエータが凹パワーの場合は、
|(Dkv+Hv)/fv|<500 ・・・式329
であればよい。|(Dkv+Hv)/fv|の値が上限値を超えると、やはり収差の補正が困難となる。
0 ≦ | (Dkv + Hv) / fv | <2 Expression 328
If it is better.
If the variator is concave power,
| (Dkv + Hv) / fv | <500 Expression 329
If it is. If the value of | (Dkv + Hv) / fv | exceeds the upper limit value, it will be difficult to correct the aberration.

Dokを、第1群の最終面から可変ミラーまでの距離、Fboを第1群の最終面から測った第1群の後側焦点位置とする。Dok、Fboはともに光線の進む方向を正にとるものとする。バリエータが正パワーの場合
0<(Dok−Fbo)/fv<5 ・・・式330
を満たすとよい。Dok−Fboは可変ミラーから見た第1群の像までの距離を与えるが、バリエータ倍率は−1近傍であるからバリエータ主点が可変ミラー近傍にあれば
(Dok−Fbo)/fv≒2
となり、この時可変ミラーの変形量は最も小さくでき収差も減るのである。したがって式330の上限、下限いずれを外れても収差が増加する。
Dok is the distance from the final surface of the first group to the variable mirror, and Fbo is the back focal position of the first group measured from the final surface of the first group. Both Dok and Fbo are assumed to be positive in the direction in which the light beam travels. When the variator is positive power 0 <(Dok−Fbo) / fv <5 Formula 330
It is good to satisfy. Dok-Fbo gives the distance from the variable mirror to the first group of images. However, since the variator magnification is near -1, if the variator principal point is near the variable mirror, (Dok-Fbo) / fv≈2
At this time, the deformation amount of the variable mirror can be minimized and the aberration can be reduced. Accordingly, the aberration increases regardless of whether the upper limit or the lower limit of Expression 330 is deviated.

0.3<(Dok−Fbo)/fv<3.5 ・・・式331
であればなお良い。バリエータが凹パワーの場合は
−60<(Dok−Fbo)/fv<−3 ・・・式332
であれば、第1群より後の光学系に対する物点は充分遠方となり収差が減るので良い。但し、式332の下限を(Dok−Fbo)/fvが下回ると第1群が大きく前に出っ張り、レンズ系が大きくなるか|f1|が大きくなり広角化が困難になるので好ましくない。上限を上回ると、第1群より後の光学系に対する物点が近くなり収差が増える。
0.3 <(Dok-Fbo) / fv <3.5 Formula 331
If it is better. When the variator has a concave power, −60 <(Dok−Fbo) / fv <−3 Equation 332
If so, the object point for the optical system after the first group is sufficiently far away, and aberrations can be reduced. However, if (Dok−Fbo) / fv is lower than the lower limit of the expression 332, the first group protrudes greatly forward, and the lens system becomes large or | f1 | becomes large and it becomes difficult to widen the angle. If the upper limit is exceeded, the object point for the optical system after the first group will be close and the aberration will increase.

−30<(Dok−Fbo)/fv<−5 ・・・式333
であればなお良い。
第4群が固定群の場合、その中に非球面を設けると良い。なぜなら、近距離物体の場合に生じる像面湾曲の倒れ(光線の進む方向と逆方向への像面の曲がり)が少ないからである。
−30 <(Dok−Fbo) / fv <−5 Expression 333
If it is better.
When the fourth group is a fixed group, an aspherical surface is preferably provided therein. This is because there is little tilting of the field curvature that occurs in the case of a short-distance object (bending of the image plane in the direction opposite to the direction in which the light beam travels).

可変ミラーへの軸上光線の入射角Φは
39°<Φ<55° ・・・式335
であるのが、TVカメラ、デジタルカメラ等直方体のボディの場合にはデザイン上、機械設計上、加工上、組立て上、有利である。
The incident angle Φ of the on-axis light beam on the variable mirror is 39 ° <Φ <55 ° (Formula 335)
However, in the case of a rectangular parallelepiped body such as a TV camera or a digital camera, it is advantageous in terms of design, machine design, processing, and assembly.

40°<Φ<50° ・・・式336
であればなお良い。
なお、可変ミラーの代わりに可変焦点レンズを用いてもよい。上記の式は近軸理論に基づくものが大部分なので、それらについては可変焦点レンズについても成り立つのである。
40 ° <Φ <50 ° ・ ・ ・ Equation 336
If it is better.
A variable focus lens may be used instead of the variable mirror. Most of the above formulas are based on paraxial theory, so they are also valid for variable focus lenses.

また本発明の光学系に共通して言えることであるが、明るさ絞りは可変ミラーの後方に配置するのが良い。なぜなら可変ミラーの前方に配置すると、絞りから可変ミラー後群までの距離が長くなりすぎ、主光線の高さが絞り後群で高くなりすぎ、軸外の収差補正が困難になるからである。   In addition, as is common to the optical system of the present invention, it is preferable to arrange the aperture stop behind the variable mirror. This is because if the lens is arranged in front of the variable mirror, the distance from the stop to the rear group of the variable mirror becomes too long, and the principal ray height becomes too high in the rear group of the stop, making it difficult to correct off-axis aberrations.

図17は可変ミラーの変形量(凹み量)と、撮像系の動作を示したものである。撮像装置の光学系は、ズーム光学系でも単焦点光学系でも良い。撮影する時点では可変ミラーの形状は図のQ〜Rにある。撮影する前のオートフォーカス動作時にはP2〜R2の間の形状をとる。P〜P2、R2〜Sは製造誤差のバラツキを吸収するための余裕であるが、P2はPと一致していても良く、R2はSと一致していても良い。   FIG. 17 shows the deformation amount (dent amount) of the variable mirror and the operation of the imaging system. The optical system of the imaging apparatus may be a zoom optical system or a single focus optical system. At the time of photographing, the shape of the variable mirror is in Q to R in the figure. A shape between P2 and R2 is taken at the time of autofocus operation before photographing. P to P2 and R2 to S are margins for absorbing variations in manufacturing errors, but P2 may coincide with P and R2 may coincide with S.

P2Q及びRR2の凹みの変化量は、撮像系の焦点深度Sd:
Sd=k×P×Fno ・・・式370
分だけピントを変化させるのに必要な凹み量より大きい方がよい。これは、オートフォーカスでピントを探すときある程度大きく物体像をぼかした方がピント位置を検出しやすいからである。但し、
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
P=√(Px・Py)
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
The amount of change in the dents of P2Q and RR2 is the depth of focus Sd of the imaging system:
Sd = k × P × Fno Expression 370
It is better to be larger than the amount of dent required to change the focus by that amount. This is because it is easier to detect the focus position if the object image is blurred to some extent when searching for the focus by autofocus. However,
Px: dimension of one pixel of the image sensor in the x direction Py: dimension of one pixel of the image sensor in the y direction P = √ (Px · Py)
Fno: F number of the photographing optical system k: constant (takes a value between 2 and 3)
It is.

さらに、P2Q及びRR2の凹み量の変化としてはSdの2倍以上のピント変化に対応する量とすればオートフォーカスの精度が上がるのでなお良い。Sdの4倍以上のピント変化に対応する量とすればさらに良い。   Furthermore, if the amount of depression of P2Q and RR2 is set to an amount corresponding to a focus change that is twice or more of Sd, the accuracy of autofocusing is better. It is even better if the amount corresponds to a focus change of 4 times or more of Sd.

なお可変ミラーの変形量が大きく取れない場合には、P2Q、およびRR2の凹み量の変化としてはSdの1/3程度あれば良い。なぜならコントラストの低い被写体を除き、大体の被写体に対してはオートフォーカス可能だからである。   If the deformation amount of the variable mirror cannot be taken large, the change in the amount of depression of P2Q and RR2 may be about 1/3 of Sd. This is because autofocusing is possible for most subjects except for subjects with low contrast.

以上の議論では可変ミラーが凹む変形を行う場合について述べたが、これに限らず可変ミラ−の凸変形、凹変形いずれの場合についても、式370並びに、P2Q、およびRR2の変形量の変化に対する条件は以下の議論含めて適用できるのは言うまでもない。   In the above discussion, the case where the deformable mirror is deformed is described. However, the present invention is not limited to this, and in either case of the convex deformation or the concave deformation of the variable mirror, the change in the deformation amount of Expression 370 and P2Q and RR2 It goes without saying that the conditions can be applied including the following discussion.

ズーム光学系を有する撮像装置の場合にはQRにはズーミングに伴うコンペンセータとしての変形量を含んでいてもよい。もちろん可変ミラーにコンペンセータの機能を持たせない場合にはQRとしてはピント調整分だけを含めておけばよい。   In the case of an imaging apparatus having a zoom optical system, QR may include a deformation amount as a compensator accompanying zooming. Of course, when the variable mirror does not have the function of the compensator, it is sufficient to include only the focus adjustment amount as the QR.

オートフォーカス方式として赤外光等を被写体に投射し、反射光強度から測距を行なうアクティブ方式の場合にはP2Q、RR2に相当する変形は不要であり、可変ミラーの変形量が少なくてすむため撮像光学系の収差が減ってよい。   In the case of an active method in which infrared light or the like is projected onto a subject and distance measurement is performed from reflected light intensity as an autofocus method, deformation corresponding to P2Q and RR2 is unnecessary, and the deformation amount of the variable mirror can be reduced. The aberration of the imaging optical system may be reduced.

なお本発明の実施例の光学系は、山登り方式、アクティブ方式いずれのオートフォーカス方式とも組み合わせることができるのは言うまでもない。あるいは両方式を併用するオートフォーカスと組み合わせてもよい。   It goes without saying that the optical system according to the embodiment of the present invention can be combined with either the hill-climbing method or the active method autofocus method. Or you may combine with the autofocus which uses both systems together.

後述の実施例4は上記のコントラスト方式のオートフォーカスを用いた例であり、k=2、P=2.5μmである。   Example 4 to be described later is an example using the above-described contrast autofocus, and k = 2 and P = 2.5 μm.

本発明に共通して言えることであるが、光学系全体の焦点距離をfで表している。fは、可変ミラーが凹面又は凸面の状態でも平面と見なして計算した焦点距離、つまり可変ミラーを除いた系の焦点距離である。   As is common to the present invention, the focal length of the entire optical system is denoted by f. f is the focal length calculated by assuming that the variable mirror is concave or convex as a flat surface, that is, the focal length of the system excluding the variable mirror.

又、可変ミラーは変倍を主に行うレンズ群の前方に配置するのが望ましい。なぜなら可変ミラーがピント合わせ機能を有する場合、物体距離の変化とともに可変ミラーのパワーを変化させることになるが、変倍群が可変ミラーの後方にあれば変倍群の倍率に関係なく物体距離に応じて可変ミラーのパワーを変化させてフォーカスを行えば良く、光学設計上、可変ミラーの制御上、考え方がシンプルになり撮像系を設計しやすいからである。そしてこのメリットは、可変ミラーがコンペセータ機能を有する場合でも、有しない場合でも言える。   Further, it is desirable that the variable mirror is disposed in front of a lens group that mainly performs zooming. Because if the variable mirror has a focusing function, the power of the variable mirror is changed with the change of the object distance, but if the variable magnification group is located behind the variable mirror, the object distance is changed regardless of the magnification of the variable magnification group. Accordingly, focusing may be performed by changing the power of the variable mirror, and the concept is simple in terms of optical design and control of the variable mirror, and it is easy to design the imaging system. This merit can be said whether the variable mirror has a compensator function or not.

以下、実施例を掲げるが、バリエータを除くレンズと撮像素子は鏡枠等に固定されている。可変ミラーはその中心部が固定されている実施例と、その周辺部が固定されている実施例とがある。
以下、図面を参照して本発明の撮像装置の実施例を説明する。
Hereinafter, although an Example is hung up, the lens and imaging device except a variator are being fixed to the lens frame etc. There are an embodiment in which the center portion of the variable mirror is fixed and an embodiment in which the peripheral portion is fixed.
Embodiments of an imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施例1〜13の断面図をそれぞれ図1〜13に示す。
実施例1〜13のレンズデータ中、"ASP"は非球面、"FFS"は自由曲面、"DM"は形状可変ミラー、"OB"は物体距離を示す。屈折率、アッベ数はd線(587.56nm)のものである。長さの単位はmmである。可変の間隔Di(i=1、2、…)は、実施例1〜8及び13では順に広角端〜標準〜望遠端での値を表し、実施例9〜12では順に望遠端〜標準〜広角端での値を表す。物体距離が異なっても、ズーム状態の表記("広角"、"標準"、"望遠")が同じであれば、間隔Diは同じ値である。また各実施例とも最も像面側に2枚の平行平板が挿入されているが、これは撮像素子のカバーガラス、IRカットフィルタ、ローパスフィルタを想定したものである。
Cross-sectional views of Examples 1 to 13 are shown in FIGS.
In the lens data of Examples 1 to 13, “ASP” is an aspherical surface, “FFS” is a free-form surface, “DM” is a deformable mirror, and “OB” is an object distance. Refractive index and Abbe number are those of d line (587.56nm). The unit of length is mm. The variable distance Di (i = 1, 2,...) Represents values at the wide-angle end to the standard to the telephoto end in order in the first to eighth and thirteenth embodiments, and sequentially from the telephoto end to the standard to wide-angle in the ninth to twelfth embodiments. Represents the value at the end. Even if the object distance is different, the distance Di is the same value if the zoom state notation (“wide angle”, “standard”, “telephoto”) is the same. In each of the embodiments, two parallel flat plates are inserted on the most image plane side. This assumes a cover glass, an IR cut filter, and a low-pass filter of the image sensor.

データの記載されていない自由曲面、非球面等に関する項は0である。
又、各実施例の条件式の値を図18の表に示す。
Terms relating to free-form surfaces, aspheric surfaces, etc., for which no data is described, are zero.
The values of the conditional expressions for each example are shown in the table of FIG.

(実施例1)
物体距離 ズーム 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 4.125 62.44°
状態2 ∞ 標準 5.775 46.82°
状態3 ∞ 望遠 7.425 37.22°
状態4 300mm 広角
状態5 300mm 標準
状態6 300mm 望遠
Fno.:2.84〜3.50
撮像面サイズ:4.4mm×3.3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -20.37 1.00 1.6346 52.3
2 ASP[1] 8.53
3 ∞ 0.00
4 FFS[1] (DM) 0.00 偏心[1]
5 ∞ -4.50
6 -6.53 -1.50 1.6575 33.0
7 -4.97 -0.31
8 -5.73 -2.46 1.7440 44.8
9 -6.93 D1=-5.38〜-2.61〜-0.70
10 絞り面 -0.30
11 ASP[2] -1.65 1.5891 61.1
12 42.39 -1.13
13 -5.33 -2.23 1.4875 70.4
14 6.58 -0.87
15 5.84 -1.16 1.7545 28.2
16 -3.91 D2=-1.36〜-4.13〜-6.04
17 -9.07 -1.69 1.6167 60.5
18 ASP[3] -0.61
19 ∞ -1.44 1.5477 62.8
20 ∞ -0.80
21 ∞ -0.60 1.5163 64.1
22 ∞ -0.30
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 10.74、k 0.0000
a -3.1561×10-4、b 7.4345×10-6、c -2.9402×10-7、d 3.8352×10-9
ASP[2]
曲率半径 -7.58、k 0.0000
a 7.2406×10-4、b 3.3243×10-5、c -2.1395×10-6、d 6.9150×10-7
ASP[3]
曲率半径 6.09、k 0.0000
a -3.0714×10-3、b 1.1814×10-4、c -4.5515×10-6、d 6.6703×10-8
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -3.9028×10-4 0.0000 -2.1318×10-4 -7.1316×10-4 -2.7737×10-4
-5.3988×10-4
C6 -2.0669×10-4 0.0000 -1.1191×10-4 -3.8008×10-4 -1.4380×10-4
-2.7559×10-4
C8 -1.1153×10-5 0.0000 -1.1113×10-6 -1.1264×10-5 -1.0592×10-6
-5.0322×10-6
C10 -4.8904×10-6 0.0000 -2.1291×10-6 -6.9295×10-6 -1.7984×10-6
-4.2218×10-6
C11 1.2709×10-5 0.0000 -1.4733×10-6 1.5502×10-5 3.1151×10-7 -
1.0475×10-6
C13 1.3639×10-5 0.0000 -5.5535×10-7 1.6105×10-5 1.7493×10-6 9
.5344×10-7
C15 3.2175×10-6 0.0000 -2.1544×10-7 3.7671×10-6 -1.5870×10-7
-3.8757×10-7
偏心[1]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45.00 β 0.00 γ 0.00
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
decy 0.003 0 0.003 0.007 0.004 0.005
decz 0.003 0 0.003 0.007 0.004 0.005
Example 1
Object distance Zoom Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 4.125 62.44 °
Condition 2 ∞ Standard 5.775 46.82 °
State 3 ∞ Telephoto 7.425 37.22 °
State 4 300mm Wide angle state 5 300mm Standard state 6 300mm Telephoto
Fno .: 2.84 to 3.50
Imaging surface size: 4.4mm x 3.3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -20.37 1.00 1.6346 52.3
2 ASP [1] 8.53
3 ∞ 0.00
4 FFS [1] (DM) 0.00 Eccentricity [1]
5 ∞ -4.50
6 -6.53 -1.50 1.6575 33.0
7 -4.97 -0.31
8 -5.73 -2.46 1.7440 44.8
9 -6.93 D1 = -5.38 to -2.61 to -0.70
10 Diaphragm surface -0.30
11 ASP [2] -1.65 1.5891 61.1
12 42.39 -1.13
13 -5.33 -2.23 1.4875 70.4
14 6.58 -0.87
15 5.84 -1.16 1.7545 28.2
16 -3.91 D2 = -1.36 to -4.13 to -6.04
17 -9.07 -1.69 1.6167 60.5
18 ASP [3] -0.61
19 ∞ -1.44 1.5477 62.8
20 ∞ -0.80
21 ∞ -0.60 1.5163 64.1
22 ∞ -0.30
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 10.74, k 0.0000
a -3.1561 × 10 -4 , b 7.4345 × 10 -6 , c -2.9402 × 10 -7 , d 3.8352 × 10 -9
ASP [2]
Radius of curvature -7.58, k 0.0000
a 7.2406 × 10 -4 , b 3.3243 × 10 -5 , c -2.1395 × 10 -6 , d 6.9150 × 10 -7
ASP [3]
Curvature radius 6.09, k 0.0000
a -3.0714 × 10 -3 , b 1.1814 × 10 -4 , c -4.5515 × 10 -6 , d 6.6703 × 10 -8
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -3.9028 × 10 -4 0.0000 -2.1318 × 10 -4 -7.1316 × 10 -4 -2.7737 × 10 -4
-5.3988 × 10 -4
C6 -2.0669 × 10 -4 0.0000 -1.1191 × 10 -4 -3.8008 × 10 -4 -1.4380 × 10 -4
-2.7559 × 10 -4
C8 -1.1153 × 10 -5 0.0000 -1.1113 × 10 -6 -1.1264 × 10 -5 -1.0592 × 10 -6
-5.0322 × 10 -6
C10 -4.8904 × 10 -6 0.0000 -2.1291 × 10 -6 -6.9295 × 10 -6 -1.7984 × 10 -6
-4.2218 × 10 -6
C11 1.2709 × 10 -5 0.0000 -1.4733 × 10 -6 1.5502 × 10 -5 3.1151 × 10 -7 -
1.0475 × 10 -6
C13 1.3639 × 10 -5 0.0000 -5.5535 × 10 -7 1.6105 × 10 -5 1.7493 × 10 -6 9
.5344 × 10 -7
C15 3.2175 × 10 -6 0.0000 -2.1544 × 10 -7 3.7671 × 10 -6 -1.5870 × 10 -7
-3.8757 × 10 -7
Eccentric [1]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45.00 β 0.00 γ 0.00
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
decy 0.003 0 0.003 0.007 0.004 0.005
decz 0.003 0 0.003 0.007 0.004 0.005

実施例1は、図1に示すように、可変ミラーを用いたデジタルカメラ用の撮像装置100の例である。   The first embodiment is an example of an imaging apparatus 100 for a digital camera using a variable mirror as shown in FIG.

この実施例は、4つのレンズ群と1つの可変ミラー、平行平板、固体撮像素子から構成されている。可変ミラー102は、負のパワーを持つ第1レンズ群101とメニスカス状の正のパワーを持つ第2レンズ群103の間に配置されている。第3レンズ群104は正のパワーを持つバリエータ−で、光学系の画角を変えるために光軸と平行方向に移動する。第4レンズ群105は、固体撮像素子107の手前に配置された、正のパワーを持つレンズ群である。平行平板106は、赤外カットフィルタ、ローパスフィルタ、撮像素子のカバーガラス等を表したものである。   This embodiment includes four lens groups, one variable mirror, a parallel plate, and a solid-state image sensor. The variable mirror 102 is disposed between the first lens group 101 having negative power and the second lens group 103 having meniscus positive power. The third lens group 104 is a variator having positive power and moves in a direction parallel to the optical axis in order to change the angle of view of the optical system. The fourth lens group 105 is a lens group that is disposed in front of the solid-state image sensor 107 and has positive power. The parallel plate 106 represents an infrared cut filter, a low-pass filter, a cover glass of an image sensor, and the like.

この実施例では、第3レンズ群104がバリエータとして機能し、可変ミラーがコンペンセータ及び、物体距離が変化したときのピント合わせ用として機能することで、ズーム比1.8倍の変倍が可能な光学系となっている。   In this embodiment, the third lens group 104 functions as a variator, and the variable mirror functions as a compensator and for focusing when the object distance changes, so that a zoom ratio of 1.8 times can be achieved. It is an optical system.

(実施例2)↓
物体距離 ズーム 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 4.2 61.53°
状態2 ∞ 標準 6.3 43.29°
状態3 ∞ 望遠 8.4 33.15°
状態4 300mm 広角
状態5 300mm 標準
状態6 300mm 望遠
Fno.:2.84〜3.49
撮像面サイズ:4.4mm×3.3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -16.83 1.01 偏心[1] 1.7748 50.1
2 ASP[1] 6.51 偏心[1]
3 ∞ 0.00
4 FFS[1] (DM) 0.00 偏心[3]
5 ∞ -4.00
6 -7.66 -1.37 1.7359 31.0
7 -6.63 -0.16
8 -11.46 -1.20 1.7850 45.2
9 -26.59 D1=-8.05〜-3.73〜-0.10
10 絞り面 -0.10
11 ASP[2] -2.50 偏心[4] 1.5764 60.3
12 -43.52 -1.38 偏心[4]
13 -5.62 -2.53 偏心[5] 1.4900 70.0
14 6.86 -0.87 偏心[5]
15 5.31 -1.00 偏心[6] 1.7625 28.2
16 ASP[3] D2=-0.62〜-4.95〜-8.58
偏心[6]
17 -7.77 -2.75 1.5111 67.0
18 6.00 -0.18
19 5.46 -1.47 1.7441 42.1
20 ASP[4] -0.46
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
像 面 ∞ 0.00 偏心[7]
ASP[1]
曲率半径 8.84、k 0.0000
a -7.3333×10-4、b 2.0902×10-5、c -1.4698×10-6、d 3.8957×10-8
ASP[2]
曲率半径 -6.92、k 0.0000
a 3.4834×10-4、b 1.2367×10-5、c 6.8848×10-7、d 7.0789×10-8
ASP[3]
曲率半径 -5.12、k 0.0000
a -1.5211×10-3、b 5.1273×10-5、c -1.1665×10-5、d 6.4114×10-7
ASP[4]
曲率半径 5.65、k 0.0000
a -2.5044×10-3、b 1.0252×10-4、c -4.3124×10-6、d 8.6293×10-8
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -7.7351×10-4 0.0000 -3.6890×10-4 -1.0612×10-3 -2.8544×10-4
-6.5807×10-4
C6 -3.8970×10-4 0.0000 -1.8472×10-4 -5.3605×10-4 -1.4050×10-4
-3.3171×10-4
C8 -1.7161×10-5 0.0000 -1.0527×10-5 -2.1366×10-5 -8.9812×10-6
-1.6304×10-5
C10 -8.1320×10-6 0.0000 -5.5679×10-6 -1.0448×10-5 -3.9280×10-6
-1.0714×10-5
C11 1.2801×10-5 0.0000 -3.3904×10-7 1.5724×10-5 4.9259×10-7 -
1.4891×10-6
C13 1.3267×10-5 0.0000 -8.2321×10-7 1.5533×10-5 1.8986×10-6 -
8.0202×10-7
C15 2.9429×10-6 0.0000 -2.2205×10-7 3.3239×10-6 -2.2832×10-7
-7.4651×10-7
偏心[1]
X 0.00 Y 0.12 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
decy 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005
decz 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005
偏心[4]
X 0.00 Y -0.07 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y -0.05 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -0.04 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y -0.03 Z 0.00
α -1.74 β 0.00 γ 0.00
(Example 2) ↓
Object distance Zoom Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 4.2 61.53 °
State 2 ∞ Standard 6.3 43.29 °
State 3 ∞ Telephoto 8.4 33.15 °
State 4 300mm Wide angle state 5 300mm Standard state 6 300mm Telephoto
Fno .: 2.84 to 3.49
Imaging surface size: 4.4mm x 3.3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -16.83 1.01 Eccentricity [1] 1.7748 50.1
2 ASP [1] 6.51 Eccentricity [1]
3 ∞ 0.00
4 FFS [1] (DM) 0.00 Eccentricity [3]
5 ∞ -4.00
6 -7.66 -1.37 1.7359 31.0
7 -6.63 -0.16
8 -11.46 -1.20 1.7850 45.2
9 -26.59 D1 = -8.05 to -3.73 to -0.10
10 Diaphragm surface -0.10
11 ASP [2] -2.50 Eccentricity [4] 1.5764 60.3
12 -43.52 -1.38 Eccentricity [4]
13 -5.62 -2.53 Eccentric [5] 1.4900 70.0
14 6.86 -0.87 Eccentric [5]
15 5.31 -1.00 Eccentric [6] 1.7625 28.2
16 ASP [3] D2 = -0.62 ~ -4.95 ~ -8.58
Eccentric [6]
17 -7.77 -2.75 1.5111 67.0
18 6.00 -0.18
19 5.46 -1.47 1.7441 42.1
20 ASP [4] -0.46
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
Image plane ∞ 0.00 Eccentricity [7]
ASP [1]
Curvature radius 8.84, k 0.0000
a -7.3333 × 10 -4 , b 2.0902 × 10 -5 , c -1.4698 × 10 -6 , d 3.8957 × 10 -8
ASP [2]
Radius of curvature -6.92, k 0.0000
a 3.4834 × 10 -4 , b 1.2367 × 10 -5 , c 6.8848 × 10 -7 , d 7.0789 × 10 -8
ASP [3]
Radius of curvature -5.12, k 0.0000
a -1.5211 × 10 -3 , b 5.1273 × 10 -5 , c -1.1665 × 10 -5 , d 6.4114 × 10 -7
ASP [4]
Curvature radius 5.65, k 0.0000
a -2.5044 × 10 -3 , b 1.0252 × 10 -4 , c -4.3124 × 10 -6 , d 8.6293 × 10 -8
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -7.7351 × 10 -4 0.0000 -3.6890 × 10 -4 -1.0612 × 10 -3 -2.8544 × 10 -4
-6.5807 × 10 -4
C6 -3.8970 × 10 -4 0.0000 -1.8472 × 10 -4 -5.3605 × 10 -4 -1.4050 × 10 -4
-3.3171 × 10 -4
C8 -1.7161 × 10 -5 0.0000 -1.0527 × 10 -5 -2.1366 × 10 -5 -8.9812 × 10 -6
-1.6304 × 10 -5
C10 -8.1320 × 10 -6 0.0000 -5.5679 × 10 -6 -1.0448 × 10 -5 -3.9280 × 10 -6
-1.0714 × 10 -5
C11 1.2801 × 10 -5 0.0000 -3.3904 × 10 -7 1.5724 × 10 -5 4.9259 × 10 -7 -
1.4891 × 10 -6
C13 1.3267 × 10 -5 0.0000 -8.2321 × 10 -7 1.5533 × 10 -5 1.8986 × 10 -6 -
8.0202 × 10 -7
C15 2.9429 × 10 -6 0.0000 -2.2205 × 10 -7 3.3239 × 10 -6 -2.2832 × 10 -7
-7.4651 × 10 -7
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.12 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
decy 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005
decz 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005
Eccentric [4]
X 0.00 Y -0.07 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [5]
X 0.00 Y -0.05 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [6]
X 0.00 Y -0.04 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [7]
X 0.00 Y -0.03 Z 0.00
α -1.74 β 0.00 γ 0.00

実施例2は、図2に示すように、可変ミラーを用いたデジタルカメラ用の撮像装置108の例である。   The second embodiment is an example of an imaging apparatus 108 for a digital camera using a variable mirror as shown in FIG.

この実施例は、上記の実施例1と構成はほぼ同じであるが、第4レンズ群を2枚レンズとしたことで、倍率色収差等の諸収差を抑え、さらにズーム比2.0倍の変倍が可能な光学系となっている。   This embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment, but the fourth lens group is made up of two lenses, so that various aberrations such as lateral chromatic aberration are suppressed, and the zoom ratio is 2.0 times. The optical system can be doubled.

この実施例では、第1レンズ群109と第3レンズ群112のそれぞれのレンズと固体撮像素子の撮像面に、z軸に対して垂直方向(図2の矢印の方向)に偏心を加えている。さらに、固体撮像素子の撮像面にはX軸を回転中心とするティルトも加えてある。可変ミラー110は自由曲面形状に変形することで反射による偏心収差を抑えているが、それでも残存する偏心収差に対して、レンズの偏心や撮像面のティルトが有効である。   In this embodiment, each lens of the first lens group 109 and the third lens group 112 and the imaging surface of the solid-state imaging device are decentered in the direction perpendicular to the z axis (the direction of the arrow in FIG. 2). . Further, a tilt with the X axis as the center of rotation is added to the imaging surface of the solid-state imaging device. The deformable mirror 110 is deformed into a free-form surface to suppress decentration aberrations due to reflection. However, lens decentering and imaging surface tilt are effective for remaining decentration aberrations.

図2の矢印の方向に偏心を加えることで、屈曲光学系に特有な台形ディストーションを抑える効果がある。
それぞれのレンズに加えた偏心量をΔ、光学系の焦点距離をfとしたとき、
0 < |Δ|/f < 0.2 ・・・式101
となることが望ましい。
By adding decentration in the direction of the arrow in FIG. 2, there is an effect of suppressing trapezoidal distortion unique to the bending optical system.
When the amount of decentration added to each lens is Δ and the focal length of the optical system is f,
0 <| Δ | / f <0.2 Expression 101
It is desirable that

式101の範囲でレンズを偏心させることで、台形ディストーション等の収差を効果的に抑えることができる。上限である0.2を超えると、偏心量が大きくなりすぎてしまい、周辺光線の収差が大きくなってくるのでバランスの良い収差補正が困難になってしまう。   By decentering the lens within the range of Formula 101, it is possible to effectively suppress aberrations such as trapezoidal distortion. When the upper limit of 0.2 is exceeded, the amount of decentration becomes too large, and the aberration of peripheral rays becomes large, so that it is difficult to correct aberrations in a balanced manner.

また、固体撮像素子の撮像面に加えたティルト量をC(deg)としたとき、
0 < |C| < 15 ・・・式102
となることが望ましい。
In addition, when the tilt amount added to the imaging surface of the solid-state imaging device is C (deg),
0 <| C | <15 (Formula 102)
It is desirable that

式102の範囲でレンズを偏心させることで、非対称成分を含む収差を効果的に抑えることができる。上限である10を超えると、像面の両端における入射光の主光線傾角の差が大きくなりすぎてしまい、シェーディング等によって像面の両端での明るさが変わってきてしまう。   By decentering the lens within the range of Expression 102, it is possible to effectively suppress aberration including an asymmetric component. If the upper limit of 10 is exceeded, the difference between the principal ray tilt angles of incident light at both ends of the image surface becomes too large, and the brightness at both ends of the image surface changes due to shading or the like.

0 < |C| < 8 ・・・式103
とすればシェーディングの点ではなお良い。
0 < |C| < 3 ・・・式103−2
とすればさらに良い。
0 <| C | <8 (Formula 103)
If so, it is still better in terms of shading.
0 <| C | <3 Formula 103-2
Even better.

(実施例3)
物体距離 ズーム 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 4.2 61.53°
状態2 ∞ 標準 6.3 43.29°
状態3 ∞ 望遠 8.4 33.15°
状態4 150mm 広角
状態5 150mm 標準
状態6 250mm 望遠
Fno.:2.84〜3.49
撮像面サイズ:4.4mm×3.3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -19.22 1.00 偏心[1] 1.7800 50.0
2 ASP[1] 6.57 偏心[1]
3 ∞ 0.00
4 FFS[1] (DM) 0.00 偏心[3]
5 ∞ -4.00
6 -7.55 -1.45 1.7742 26.1
7 -6.44 -0.20
8 -10.73 -1.29 1.7888 43.6
9 -24.90 D1=-8.53〜-3.97〜-0.20
10 絞り面 -0.10
11 ASP[2] -2.35 偏心[4] 1.5755 60.3
12 -55.56 -1.34 偏心[4]
13 -5.75 -2.61 偏心[5] 1.4900 70.0
14 6.87 -0.83 偏心[5]
15 5.53 -1.00 偏心[6] 1.7646 28.8
16 ASP[3] D2=-0.62〜-5.18〜-8.95
偏心[6]
17 -7.35 -2.80 1.4900 70.0
18 6.58 -0.21
19 6.00 -2.02 1.6773 45.5
20 ASP[4] -0.30
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
像 面 ∞ 0.00 偏心[7]
ASP[1]
曲率半径 7.89、k 0.0000
a -7.8557×10-4、b 2.1256×10-5、c -1.5582×10-6、d 4.1906×10-8
ASP[2]
曲率半径 -7.08、k 0.0000
a 3.2960×10-4、b 1.0965×10-5、c 5.8519×10-7、d 9.2692×10-8
ASP[3]
曲率半径 -5.09、k 0.0000
a -1.5174×10-3、b 5.8085×10-5、c -1.6827×10-5、d 1.3452×10-6
ASP[4]
曲率半径 5.70、k 0.0000
a -2.9815×10-3、b 1.1211×10-4、c -3.8893×10-6、d 5.0634×10-8
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -7.2761×10-4 0.0000 -4.1810×10-4 -1.2865×10-3 -5.5229×10-4
-7.5325×10-4
C6 -3.6010×10-4 0.0000 -2.0911×10-4 -6.5292×10-4 -2.7621×10-4
-3.7969×10-4
C8 -1.2874×10-5 0.0000 -1.1582×10-5 -2.3385×10-5 -1.1856×10-5
-1.9045×10-5
C10 -6.2363×10-6 0.0000 -5.7799×10-6 -1.2413×10-5 -6.6142×10-6
-1.2098×10-5
C11 8.5992×10-6 0.0000 -1.2374×10-6 1.3026×10-5 4.8420×10-7 -
2.8955×10-6
C13 8.0045×10-6 0.0000 -1.7717×10-6 1.2539×10-5 2.4473×10-6 -
2.3267×10-6
C15 1.8452×10-6 0.0000 -4.6466×10-7 2.5536×10-6 -3.7355×10-7
-1.1379×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.17 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
decy 0.005 0 0.004 0.007 0.004 0.006
decz 0.005 0 0.004 0.007 0.004 0.006

偏心[4]
X 0.00 Y -0.09 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y -0.07 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y -0.06 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y -0.05 Z 0.00
α -2.16 β 0.00 γ 0.00
(Example 3)
Object distance Zoom Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 4.2 61.53 °
State 2 ∞ Standard 6.3 43.29 °
State 3 ∞ Telephoto 8.4 33.15 °
State 4 150mm Wide angle state 5 150mm Standard state 6 250mm Telephoto
Fno .: 2.84 to 3.49
Imaging surface size: 4.4mm x 3.3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -19.22 1.00 Eccentricity [1] 1.7800 50.0
2 ASP [1] 6.57 Eccentricity [1]
3 ∞ 0.00
4 FFS [1] (DM) 0.00 Eccentricity [3]
5 ∞ -4.00
6 -7.55 -1.45 1.7742 26.1
7 -6.44 -0.20
8 -10.73 -1.29 1.7888 43.6
9 -24.90 D1 = -8.53 to -3.97 to -0.20
10 Diaphragm surface -0.10
11 ASP [2] -2.35 Eccentric [4] 1.5755 60.3
12 -55.56 -1.34 Eccentricity [4]
13 -5.75 -2.61 Eccentricity [5] 1.4900 70.0
14 6.87 -0.83 Eccentric [5]
15 5.53 -1.00 Eccentric [6] 1.7646 28.8
16 ASP [3] D2 = -0.62 ~ -5.18 ~ -8.95
Eccentric [6]
17 -7.35 -2.80 1.4900 70.0
18 6.58 -0.21
19 6.00 -2.02 1.6773 45.5
20 ASP [4] -0.30
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
Image plane ∞ 0.00 Eccentricity [7]
ASP [1]
Curvature radius 7.89, k 0.0000
a -7.8557 × 10 -4 , b 2.1256 × 10 -5 , c -1.5582 × 10 -6 , d 4.1906 × 10 -8
ASP [2]
Radius of curvature -7.08, k 0.0000
a 3.2960 × 10 -4 , b 1.0965 × 10 -5 , c 5.8519 × 10 -7 , d 9.2692 × 10 -8
ASP [3]
Curvature radius -5.09, k 0.0000
a -1.5174 × 10 -3 , b 5.8085 × 10 -5 , c -1.6827 × 10 -5 , d 1.3452 × 10 -6
ASP [4]
Curvature radius 5.70, k 0.0000
a -2.9815 × 10 -3 , b 1.1211 × 10 -4 , c -3.8893 × 10 -6 , d 5.0634 × 10 -8
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -7.2761 × 10 -4 0.0000 -4.1810 × 10 -4 -1.2865 × 10 -3 -5.5229 × 10 -4
-7.5325 × 10 -4
C6 -3.6010 × 10 -4 0.0000 -2.0911 × 10 -4 -6.5292 × 10 -4 -2.7621 × 10 -4
-3.7969 × 10 -4
C8 -1.2874 × 10 -5 0.0000 -1.1582 × 10 -5 -2.3385 × 10 -5 -1.1856 × 10 -5
-1.9045 × 10 -5
C10 -6.2363 × 10 -6 0.0000 -5.7799 × 10 -6 -1.2413 × 10 -5 -6.6142 × 10 -6
-1.2098 × 10 -5
C11 8.5992 × 10 -6 0.0000 -1.2374 × 10 -6 1.3026 × 10 -5 4.8420 × 10 -7 -
2.8955 × 10 -6
C13 8.0045 × 10 -6 0.0000 -1.7717 × 10 -6 1.2539 × 10 -5 2.4473 × 10 -6 -
2.3267 × 10 -6
C15 1.8452 × 10 -6 0.0000 -4.6466 × 10 -7 2.5536 × 10 -6 -3.7355 × 10 -7
-1.1379 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.17 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
decy 0.005 0 0.004 0.007 0.004 0.006
decz 0.005 0 0.004 0.007 0.004 0.006

Eccentric [4]
X 0.00 Y -0.09 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [5]
X 0.00 Y -0.07 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [6]
X 0.00 Y -0.06 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [7]
X 0.00 Y -0.05 Z 0.00
α -2.16 β 0.00 γ 0.00

実施例3は、図3に示すように、可変ミラーを用いたデジタルカメラ用の撮像装置116の例である。   The third embodiment is an example of an imaging device 116 for a digital camera using a variable mirror as shown in FIG.

この実施例は、上記の実施例2と構成はほぼ同じであるが、それぞれのレンズの偏心と、撮像素子のティルトを大きくして、近点150mmまでのフォーカシングが可能な光学系となっている。ズーム比は2.0倍である。   This embodiment has substantially the same configuration as that of the second embodiment, but is an optical system capable of focusing up to 150 mm by increasing the decentering of each lens and the tilt of the image sensor. . The zoom ratio is 2.0 times.

(実施例4)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 広角 2.8449 4.22127
状態2 ∞ 標準 3.1912 5.75071
状態3 ∞ 望遠 3.4907 8.08140
状態5 300mm 標準 3.1912 5.75071
撮像面サイズ:X 4mm×Y 3mm
Px=Py=2.5μm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 39.4929 1.0000 1.78472 25.68
2 474.3906 7.2046
3 -42.6405 0.5000 1.88300 40.76
4 ASP[1] 8.0018
5 FFS[1] (DM) -0.0018 偏心[1]
6 999.0000 -0.3000
7 999.0000 -0.2307
8 999.0000 -0.5000
9 999.0000 D1=-10.3161〜-7.2986〜-3.0040
10 絞り面 -0.0027
11 ASP[2] -1.5000 1.58913 61.14
12 35.8649 -0.3000
13 -5.1025 -1.9963 1.49700 81.54
14 7.2438 -0.2906
15 -8.7222 -1.0482 1.51633 64.14
16 -6.4397 -0.6000
17 8.8339 -0.3631 1.78472 25.68
18 ASP[3] D2=-0.8526〜-3.8655〜-8.1673
19 -5.6538 -2.0000 1.58913 61.14
20 ASP[4] -0.7069
21 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
22 ∞ -0.1000
23 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
24 ∞ -0.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 12.5383、k 0
a -3.7625×10-4、b 1.6313×10-5、c -5.6290×10-7、d 6.9835×10-9
ASP[2]
曲率半径 -10.8213、k 0
a 1.3870×10-3、b 3.0924×10-5、c 7.9884×10-6、d -8.1500×10-7
ASP[3]
曲率半径 -3.1489、k 0
a -7.5029×10-9、b -8.0505×10-9、c -1.2342×10-5、d -1.9009×10-5
ASP[4]
曲率半径 4.6193、k 0
a -8.9627×10-3、b 4.0263×10-4、c -1.2792×10-5、d 2.4193×10-11
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3 状態5
C4 -2.7980×10-3 -1.0000×10-3 -1.4138×10-3 -1.7067×10-3
C6 -1.2465×10-3 -7.0000×10-4 -6.7280×10-4 -7.8841×10-4
C8 -1.2017×10-5 0.0000 2.7504×10-5 3.1915×10-5
C10 -8.9620×10-6 0.0000 -1.2445×10-5 2.7793×10-6
C11 3.7102×10-5 0.0000 3.3091×10-5 -1.7423×10-7
C13 1.9287×10-5 0.0000 2.5108×10-5 -3.3681×10-6
C15 4.3329×10-6 0.0000 7.7926×10-6 -2.4196×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
Example 4
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Wide angle 2.8449 4.22127
State 2 ∞ Standard 3.1912 5.75071
State 3 ∞ Telephoto 3.4907 8.08140
Condition 5 300mm Standard 3.1912 5.75071
Imaging surface size: X 4mm x Y 3mm
Px = Py = 2.5μm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 39.4929 1.0000 1.78472 25.68
2 474.3906 7.2046
3 -42.6405 0.5000 1.88300 40.76
4 ASP [1] 8.0018
5 FFS [1] (DM) -0.0018 Eccentricity [1]
6 999.0000 -0.3000
7 999.0000 -0.2307
8 999.0000 -0.5000
9 999.0000 D1 = -10.3161 to -7.2986 to -3.0040
10 Diaphragm surface -0.0027
11 ASP [2] -1.5000 1.58913 61.14
12 35.8649 -0.3000
13 -5.1025 -1.9963 1.49700 81.54
14 7.2438 -0.2906
15 -8.7222 -1.0482 1.51633 64.14
16 -6.4397 -0.6000
17 8.8339 -0.3631 1.78472 25.68
18 ASP [3] D2 = -0.8526 to -3.8655 to -8.1673
19 -5.6538 -2.0000 1.58913 61.14
20 ASP [4] -0.7069
21 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
22 ∞ -0.1000
23 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
24 ∞ -0.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 12.5383, k 0
a -3.7625 × 10 -4 , b 1.6313 × 10 -5 , c -5.6290 × 10 -7 , d 6.9835 × 10 -9
ASP [2]
Radius of curvature -10.8213, k 0
a 1.3870 × 10 -3 , b 3.0924 × 10 -5 , c 7.9884 × 10 -6 , d -8.1500 × 10 -7
ASP [3]
Radius of curvature -3.1489, k 0
a -7.5029 × 10 -9 , b -8.0505 × 10 -9 , c -1.2342 × 10 -5 , d -1.9009 × 10 -5
ASP [4]
Curvature radius 4.6193, k 0
a -8.9627 × 10 -3 , b 4.0263 × 10 -4 , c -1.2792 × 10 -5 , d 2.4193 × 10 -11
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3 State 5
C4 -2.7980 × 10 -3 -1.0000 × 10 -3 -1.4138 × 10 -3 -1.7067 × 10 -3
C6 -1.2465 × 10 -3 -7.0000 × 10 -4 -6.7280 × 10 -4 -7.8841 × 10 -4
C8 -1.2017 × 10 -5 0.0000 2.7504 × 10 -5 3.1915 × 10 -5
C10 -8.9620 × 10 -6 0.0000 -1.2445 × 10 -5 2.7793 × 10 -6
C11 3.7102 × 10 -5 0.0000 3.3091 × 10 -5 -1.7423 × 10 -7
C13 1.9287 × 10 -5 0.0000 2.5108 × 10 -5 -3.3681 × 10 -6
C15 4.3329 × 10 -6 0.0000 7.7926 × 10 -6 -2.4196 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図4に実施例4の断面図を示す。デジタルカメラ、TVカメラ等に用いられる、2倍ズームのレンズの例である。座標系の原点は第1面の中心である。5面は可変ミラーであり、すべての状態で凹面である。6〜9面は仮想面である。6面以後座標系のZが逆向きになる。このためR、D、非球面係数の符号が実際とは逆になっている。   FIG. 4 shows a sectional view of the fourth embodiment. This is an example of a 2 × zoom lens used in a digital camera, a TV camera, or the like. The origin of the coordinate system is the center of the first surface. Five surfaces are variable mirrors and are concave in all states. The 6th to 9th surfaces are virtual surfaces. After the 6th plane, Z in the coordinate system is reversed. For this reason, the signs of R, D, and aspheric coefficients are opposite to the actual ones.

可変ミラーは反射面の中心が固定されたまま変形するが、反射面の周辺が固定されたまま変形させても良い。
光軸は可変ミラーとの交点で90度曲がる。光軸と可変ミラーの交点が可変ミラーの面形状の原点である。
The variable mirror is deformed while the center of the reflecting surface is fixed, but may be deformed while the periphery of the reflecting surface is fixed.
The optical axis bends 90 degrees at the intersection with the variable mirror. The intersection of the optical axis and the variable mirror is the origin of the surface shape of the variable mirror.

図4に座標軸の方向を示した。1〜4面と5面と6面以後とで方向が異なるので注意を要する。撮像素子の撮像面は図に示すごとく、23分傾斜している。これは、可変ミラーの変形に伴って像面の傾きが変化するがその時に最良の解像を得るために行なったものである。   FIG. 4 shows the directions of the coordinate axes. Note that the directions are different between the first, fourth, fifth and sixth surfaces. As shown in the figure, the imaging surface of the imaging element is inclined for 23 minutes. This is performed in order to obtain the best resolution at the time when the tilt of the image plane changes with the deformation of the variable mirror.

可変ミラーは、レンズ群を移動して変倍する時に生ずる、ピント移動を補償するため、および物体距離が変化したとき、ピントを合わせるために変形する。
11〜18面が変倍レンズで、光軸に沿って移動する。
The variable mirror is deformed to compensate for the focus movement that occurs when the lens group is moved and zoomed, and to adjust the focus when the object distance changes.
Surfaces 11 to 18 are variable magnification lenses, which move along the optical axis.

本実施例では静電駆動可変ミラーを用いるが、静電駆動可変ミラーは変形が凹面側に限られる。このため、物体無限遠でも標準状態の可変ミラーの形状が平面でないのは、レンズ部品、枠部品、組み立て誤差等の製造誤差のために、ピント位置が設計位置からずれるが、そのときでも可変ミラーの形状を平面に近づけてピントが合わせられるようにするためである。   In this embodiment, the electrostatic drive variable mirror is used, but the deformation of the electrostatic drive variable mirror is limited to the concave side. For this reason, even if the object is at infinity, the shape of the variable mirror in the standard state is not flat. The focus position deviates from the design position due to manufacturing errors such as lens parts, frame parts, and assembly errors. This is because the shape of the lens can be brought close to a plane so that the focus can be adjusted.

また、コントラスト検出方式(山登り方式)のオートフォーカスを行う場合に、可変ミラーを変形させてピント位置を動かし、被写体像の高周波成分を検出して被写体像の高周波成分が最大になったところで合焦と判断するが、無限遠よりさらに遠方にピント位置を動かす為にもすべての状態で可変ミラーの形状を凹面にしておく必要がある。   Also, when performing contrast detection (mountain climbing) autofocus, deform the variable mirror to move the focus position, detect the high-frequency component of the subject image, and focus when the high-frequency component of the subject image becomes maximum However, in order to move the focus position further from infinity, it is necessary to make the shape of the variable mirror concave in all states.

(実施例5)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 3.022 4.801 61.2°
状態2 ∞ 標準 3.411 5.756 49.84°
状態3 ∞ 望遠 3.740 6.726 42.2°
状態4 300mm 広角 3.001 4.801
状態5 300mm 標準 3.392 5.756
状態6 300mm 望遠 3.721 6.726
撮像面サイズ:4mm×3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -24.306 1.2 1.71297 31.69
2 ASP[1] 2.2345
3 73.3434 2 1.50461 66.38
4 -70.0057 7.0688
5 FFS[1] (DM) -4.2914 偏心[1]
6 -6.4021 -1.0841 1.71164 50.41
7 -5.1257 -0.3865
8 -5.6419 -2.3267 1.89494 24.58
9 -5.7514 D1=-4.29597〜-2.53996〜-0.99848
10 絞り面 -0.835
11 ASP[2] -2.0224 1.58913 61.14
12 17.503 -1.0067
13 -6.0673 -2.153 1.497 81.54
14 8.6875 -0.8413
15 14.8278 -1.0216 1.84666 23.78
16 -3.8628 D2=-1.71739〜-3.47341〜-5.01488
17 -16.9294 -2.0604 1.58913 61.14
18 ASP[3] -1.2241
19 ∞ -1.44 1.54771 62.84
20 ∞ -0.8
21 ∞ -0.6 1.51633 64.14
22 ∞ -0.5
像 面 ∞

ASP[1]
曲率半径 9.4392、k 0.0000
a -2.0683×10-4、b 1.1006×10-6、c -8.0740×10-8、d 5.4537×10-10
ASP[2]
曲率半径 -8.9634、k 0.0000
a 8.1855×10-4、b 2.9005×10-5、c -2.9963×10-6、d 3.7358×10-7
ASP[3]
曲率半径6.9002、k 0.0000
a -1.0905×10-3、b 7.2538×10-5、c -7.1600×10-6、d 3.4177×10-7
偏心[1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -2.2433×10-4 0.0000 -9.3831×10-5 -5.0582×10-4 -2.6002×10-4
-3.8015×10-4
C6 -1.1925×10-4 0.0000 -5.1098×10-5 -2.5619×10-4 -1.2941×10-4
-1.8895×10-4
C8 -2.8598×10-6 0.0000 -1.6606×10-7 -4.9422×10-6 -1.1846×10-6
-1.0426×10-6
C10 -1.6824×10-6 0.0000 -8.8244×10-7 -2.9138×10-6 -1.4327×10-6
-2.9231×10-6
C11 6.7042×10-6 0.0000 -2.1354×10-6 8.3102×10-6 1.1080×10-6 -5
.1439×10-7
C13 6.9240×10-6 0.0000 -1.9547×10-6 8.3939×10-6 8.3965×10-7 -8
.9360×10-7
C15 1.7668×10-6 0.0000 -4.1945×10-7 1.9693×10-6 1.2489×10-7 -3
.5666×10-7
(Example 5)
Object distance Zoom Fno. Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 3.022 4.801 61.2 °
Condition 2 ∞ Standard 3.411 5.756 49.84 °
State 3 ∞ Telephoto 3.740 6.726 42.2 °
Condition 4 300mm wide angle 3.001 4.801
Condition 5 300mm Standard 3.392 5.756
Condition 6 300mm telephoto 3.721 6.726
Imaging surface size: 4mm x 3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -24.306 1.2 1.71297 31.69
2 ASP [1] 2.2345
3 73.3434 2 1.50461 66.38
4 -70.0057 7.0688
5 FFS [1] (DM) -4.2914 Eccentricity [1]
6 -6.4021 -1.0841 1.71164 50.41
7 -5.1257 -0.3865
8 -5.6419 -2.3267 1.89494 24.58
9 -5.7514 D1 = -4.29597 to -2.53996 to -0.99848
10 Diaphragm surface -0.835
11 ASP [2] -2.0224 1.58913 61.14
12 17.503 -1.0067
13 -6.0673 -2.153 1.497 81.54
14 8.6875 -0.8413
15 14.8278 -1.0216 1.84666 23.78
16 -3.8628 D2 = -1.71739 to -3.47341 to -5.01488
17 -16.9294 -2.0604 1.58913 61.14
18 ASP [3] -1.2241
19 ∞ -1.44 1.54771 62.84
20 ∞ -0.8
21 ∞ -0.6 1.51633 64.14
22 ∞ -0.5
Image plane ∞

ASP [1]
Curvature radius 9.4392, k 0.0000
a -2.0683 × 10 -4 , b 1.1006 × 10 -6 , c -8.0740 × 10 -8 , d 5.4537 × 10 -10
ASP [2]
Curvature radius -8.9634, k 0.0000
a 8.1855 × 10 -4 , b 2.9005 × 10 -5 , c -2.9963 × 10 -6 , d 3.7358 × 10 -7
ASP [3]
Curvature radius 6.002, k 0.0000
a -1.0905 × 10 -3 , b 7.2538 × 10 -5 , c -7.1600 × 10 -6 , d 3.4177 × 10 -7
Eccentric [1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -2.2433 × 10 -4 0.0000 -9.3831 × 10 -5 -5.0582 × 10 -4 -2.6002 × 10 -4
-3.8015 × 10 -4
C6 -1.1925 × 10 -4 0.0000 -5.1098 × 10 -5 -2.5619 × 10 -4 -1.2941 × 10 -4
-1.8895 × 10 -4
C8 -2.8598 × 10 -6 0.0000 -1.6606 × 10 -7 -4.9422 × 10 -6 -1.1846 × 10 -6
-1.0426 × 10 -6
C10 -1.6824 × 10 -6 0.0000 -8.8244 × 10 -7 -2.9138 × 10 -6 -1.4327 × 10 -6
-2.9231 × 10 -6
C11 6.7042 × 10 -6 0.0000 -2.1354 × 10 -6 8.3102 × 10 -6 1.1080 × 10 -6 -5
.1439 × 10 -7
C13 6.9240 × 10 -6 0.0000 -1.9547 × 10 -6 8.3939 × 10 -6 8.3965 × 10 -7 -8
.9360 × 10 -7
C15 1.7668 × 10 -6 0.0000 -4.1945 × 10 -7 1.9693 × 10 -6 1.2489 × 10 -7 -3
.5666 × 10 -7

実施例5は、図5に示すような、デジタルカメラ、テレビカメラ等の用いられる1.4倍ズーム撮像光学系である。   The fifth embodiment is a 1.4 × zoom imaging optical system used for a digital camera, a television camera, or the like as shown in FIG.

凹群211、可変ミラー212、凸群213、明るさ絞り214、凸群215、凸群216、赤外カットフィルター及びモアレ除去フィルター217で構成されており、全体でレトロフォーカスタイプの光学系となっている。凸群215は、バリエータであり、光軸方向(図のz軸方向)に移動することによって変倍を行う。   Consists of a concave group 211, a variable mirror 212, a convex group 213, an aperture stop 214, a convex group 215, a convex group 216, an infrared cut filter and a moire removal filter 217, and it becomes a retrofocus type optical system as a whole. ing. The convex group 215 is a variator, and performs zooming by moving in the optical axis direction (z-axis direction in the figure).

可変ミラー212は、コンペンセータ及びフォーカシングレンズの機能をもっており、変倍に伴うピント位置のずれ及び物体距離の変化に伴うピントずれを補償するために変形する。形状は、物体距離∞かつズーム標準状態のときに平面であり、それ以外の状態では自由曲面形状である。   The variable mirror 212 has functions of a compensator and a focusing lens, and is deformed to compensate for a focus position shift caused by zooming and a focus shift caused by a change in object distance. The shape is a plane when the object distance is ∞ and the zoom is in the standard state, and the shape is a free-form surface in other states.

凹群211は、凹レンズ218と凸レンズ219の2枚構成となっている。これによって、凹レンズ218で発生する強い負の歪曲収差を緩和する効果がある他、凹レンズ218における光線高を低くする効果がある。さらに前記2つの効果の結果として、光学系内に用いている非球面レンズの収差補正の負担を減らすことができるため、非球面量を緩和することができ、より製造しやすくなる。   The concave group 211 has a two-lens configuration including a concave lens 218 and a convex lens 219. This has the effect of alleviating strong negative distortion occurring in the concave lens 218, and also has the effect of lowering the light beam height at the concave lens 218. Further, as a result of the two effects, since the burden of aberration correction of the aspheric lens used in the optical system can be reduced, the amount of the aspheric surface can be relaxed and the manufacturing becomes easier.

図5の光線図は、代表的なものとして物体距離∞かつズーム状態が広角及び標準及び望遠のときのものである。また図5に示した座標系は、各状態共通である。ただし、可変ミラー212より物体側、可変ミラー212、可変ミラー212より像面側では、それぞれ異なる座標系を用いているため注意を要する。   The ray diagram of FIG. 5 is representative when the object distance ∞ and the zoom state are wide angle, standard and telephoto. Further, the coordinate system shown in FIG. 5 is common to each state. Note that different coordinate systems are used on the object side from the variable mirror 212 and on the image plane side from the variable mirror 212 and the variable mirror 212, respectively.

(実施例6)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 3.980 4.652 57.1°
状態2 ∞ 標準 4.477 5.453 49.2°
状態3 ∞ 望遠 5.149 6.701 40.5°
状態4 300mm 広角 3.961 4.652
状態5 300mm 標準 4.459 5.453
状態6 300mm 望遠 5.133 6.701
撮像面サイズ 4mm×3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -38.5523 2.045 1.744 44.78
2 ASP[1] 3.1074
3 63.3299 3.3731 1.51633 64.14
4 -55.7768 10.5953
5 FFS[1] (DM) -4.5963 偏心[1]
6 -106.8041 -2.0514 1.92286 18.9
7 -4240.8114 D1=-6.80213〜-4.23488〜-0.76948
8 絞り面 -0.0787
9 ASP[2] -6.2388 1.5725 57.74
10 23.4652 -1.2298
11 -8.3423 -2.3156 1.52249 59.84
12 11.2443 -0.8167
13 10.9717 -1.0734 1.84666 23.78
14 -4.447 D2=-0.68903〜-3.25628〜-6.72167
15 -9.0599 -3.7612 1.5725 57.74
16 ASP[3] -1.5817
17 ∞ -1.44 1.54771 62.84
18 ∞ -0.8
19 ∞ -0.6 1.51633 64.14
20 ∞ -0.5
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 8.6410、k 0.0000
A -4.5614×10-4、B 2.9660×10-6、C -1.3571×10-7、D 1.5429×10-9
ASP[2]
曲率半径 -9.4088、k 0.0000
a 2.6088×10-4、b 5.8088×10-6、c -2.4412×10-7、d 2.0243×10-8
ASP[3]
曲率半径9.0075、k 0.0000
a -1.3159×10-3、b 6.5552×10-5、c -5.2821×10-6、d 2.0025×10-7
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -2.4155×10-4 0.0000 2.7301×10-5 -4.2833×10-4 -1.7222×10-4 -
1.5675×10-4
C6 -1.1909×10-4 0.0000 1.5481×10-5 -2.1381×10-4 -9.1215×10-5 -
7.6576×10-5
C8 -3.5587×10-6 0.0000 3.8957×10-8 -2.8029×10-6 8.3713×10-7 5.
9061×10-7
C10 -1.6571×10-6 0.0000 -6.1292×10-8 -1.8332×10-6 -6.6528×10-7
-1.6575×10-6
C11 9.5081×10-6 0.0000 -3.0453×10-6 8.4450×10-6 -1.5904×10-6 -
4.5466×10-6
C13 8.9905×10-6 0.0000 -3.2328×10-6 8.0447×10-6 -1.2389×10-6 -
4.7765×10-6
C15 2.3001×10-6 0.0000 -8.8762×10-7 1.9921×10-6 -2.5879×10-7 -
1.2345×10-6
偏心[1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0
(Example 6)
Object distance Zoom Fno. Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 3.980 4.652 57.1 °
Condition 2 ∞ Standard 4.477 5.453 49.2 °
State 3 ∞ Telephoto 5.149 6.701 40.5 °
Condition 4 300mm wide angle 3.961 4.652
Condition 5 300mm Standard 4.459 5.453
Condition 6 300mm telephoto 5.133 6.701
Imaging surface size 4mm x 3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -38.5523 2.045 1.744 44.78
2 ASP [1] 3.1074
3 63.3299 3.3731 1.51633 64.14
4 -55.7768 10.5953
5 FFS [1] (DM) -4.5963 Eccentricity [1]
6 -106.8041 -2.0514 1.92286 18.9
7 -4240.8114 D1 = -6.80213 ~ -4.23488 ~ -0.76948
8 Aperture plane -0.0787
9 ASP [2] -6.2388 1.5725 57.74
10 23.4652 -1.2298
11 -8.3423 -2.3156 1.52249 59.84
12 11.2443 -0.8167
13 10.9717 -1.0734 1.84666 23.78
14 -4.447 D2 = -0.68903 ~ -3.25628 ~ -6.72167
15 -9.0599 -3.7612 1.5725 57.74
16 ASP [3] -1.5817
17 ∞ -1.44 1.54771 62.84
18 ∞ -0.8
19 ∞ -0.6 1.51633 64.14
20 ∞ -0.5
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 8.6410, k 0.0000
A -4.5614 × 10 -4 , B 2.9660 × 10 -6 , C -1.3571 × 10 -7 , D 1.5429 × 10 -9
ASP [2]
Curvature radius -9.4088, k 0.0000
a 2.6088 × 10 -4 , b 5.8088 × 10 -6 , c -2.4412 × 10 -7 , d 2.0243 × 10 -8
ASP [3]
Curvature radius 9.0075, k 0.0000
a -1.3159 × 10 -3 , b 6.5552 × 10 -5 , c -5.2821 × 10 -6 , d 2.0025 × 10 -7
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -2.4155 × 10 -4 0.0000 2.7301 × 10 -5 -4.2833 × 10 -4 -1.7222 × 10 -4 -
1.5675 × 10 -4
C6 -1.1909 × 10 -4 0.0000 1.5481 × 10 -5 -2.1381 × 10 -4 -9.1215 × 10 -5-
7.6576 × 10 -5
C8 -3.5587 × 10 -6 0.0000 3.8957 × 10 -8 -2.8029 × 10 -6 8.3713 × 10 -7 5.
9061 × 10 -7
C10 -1.6571 × 10 -6 0.0000 -6.1292 × 10 -8 -1.8332 × 10 -6 -6.6528 × 10 -7
-1.6575 × 10 -6
C11 9.5081 × 10 -6 0.0000 -3.0453 × 10 -6 8.4450 × 10 -6 -1.5904 × 10 -6 -
4.5466 × 10 -6
C13 8.9905 × 10 -6 0.0000 -3.2328 × 10 -6 8.0447 × 10 -6 -1.2389 × 10 -6 -
4.7765 × 10 -6
C15 2.3001 × 10 -6 0.0000 -8.8762 × 10 -7 1.9921 × 10 -6 -2.5879 × 10 -7 -
1.2345 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0

実施例6は、図6に示すような、デジタルカメラ、テレビカメラ等の用いられる1.4倍ズーム撮像光学系である。   The sixth embodiment is a 1.4 × zoom imaging optical system used for a digital camera, a television camera, or the like as shown in FIG.

凹群221、可変ミラー222、凸群223、明るさ絞り224、凸群225、凸群226、赤外カットフィルター及びモアレ除去フィルター227で構成されており、全体でレトロフォーカスタイプの光学系となっている。凸群225は、バリエータであり、光軸方向(図のz軸方向)に移動することによって変倍を行う。   Consists of a concave group 221, a variable mirror 222, a convex group 223, an aperture stop 224, a convex group 225, a convex group 226, an infrared cut filter and a moire removal filter 227, and is a retrofocus type optical system as a whole. ing. The convex group 225 is a variator and performs zooming by moving in the optical axis direction (z-axis direction in the figure).

可変ミラー222は、コンペンセータ及びフォーカシングレンズの機能をもっており、変倍に伴うピント位置のずれ及び物体距離の変化に伴うピントずれを補償するために変形する。形状は、物体距離∞かつズーム標準状態のときに平面であり、それ以外の状態では自由曲面形状である。   The variable mirror 222 has functions of a compensator and a focusing lens, and is deformed to compensate for a focus position shift caused by zooming and a focus shift caused by a change in object distance. The shape is a plane when the object distance is ∞ and the zoom is in the standard state, and the shape is a free-form surface in other states.

本実施例は、凸群223が1枚構成であり、実施例5の凸群213よりも、レンズ枚数が少ない。したがって、より低コストにすることができる。
図6の光線図は、代表的なものとして物体距離∞かつズーム状態が広角及び標準及び望遠のときのものである。また図6に示した座標系は、各状態共通である。ただし、可変ミラー222より物体側、可変ミラー222、可変ミラー222より像面側では、それぞれ異なる座標系を用いているため注意を要する。
In this embodiment, the convex group 223 has a single lens configuration, and the number of lenses is smaller than that of the convex group 213 in the fifth embodiment. Therefore, the cost can be further reduced.
The ray diagram of FIG. 6 is representative when the object distance ∞ and the zoom state are wide angle, standard and telephoto. The coordinate system shown in FIG. 6 is common to each state. However, care is required because different coordinate systems are used on the object side from the variable mirror 222 and on the image plane side from the variable mirror 222 and the variable mirror 222, respectively.

(実施例7)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 3.416 4.613 57.7°
状態2 ∞ 標準 3.859 5.452 48.8°
状態3 ∞ 望遠 4.415 6.703 39.8°
状態4 300mm 広角 3.393 4.613
状態5 300mm 標準 3.839 5.452
状態6 300mm 望遠 4.394 6.703
撮像面サイズ 4mm×3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -28.7616 1.6339 1.72916 54.68
2 ASP[1] 5.017
3 54.6152 2.9255 1.497 81.54
4 -49.9256 4.5
5 FFS[1] (DM) D1=-12.1381〜-10.03316〜-7.33504
偏心[1]
6 絞り面 -0.1297
7 ASP[2] -5.2993 1.58313 59.38
8 22.9382 -1.1742
9 -6.7237 -2.2996 1.456 90.33
10 9.6725 -0.8548
11 9.7133 -1.0241 1.72151 29.23
12 -3.9774 D2=-1.10099〜-3.20589〜-5.90401
13 -11.478 -2.244 1.603 65.44
14 ASP[3] -1.4865
15 ∞ -1.44 1.54771 62.84
16 ∞ -0.8
17 ∞ -0.6 1.51633 64.14
18 ∞ -0.5
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 10.0576、k 0.0000
a -4.0835×10-4、b 4.3979×10-6、c -1.5633×10-7、d 1.9974×10-9
ASP[2]
曲率半径 -9.1682、k 0.0000
a 3.4194×10-4、b 2.4869×10-9、c 9.8662×10-7、d -5.8064×10-8
ASP[3]
曲率半径7.7704、k 0.0000
a -1.5911×10-3、b 8.6440×10-5、c -7.3116×10-6、d 2.9293×10-7
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -3.2829×10-4 0.0000 -2.6321×10-6 -6.0794×10-4 -2.5035×10-4
-2.8099×10-4
C6 -1.6462×10-4 0.0000 -5.8132×10-6 -3.0603×10-4 -1.2764×10-4
-1.4301×10-4
C8 -8.0161×10-6 0.0000 1.3356×10-6 -5.9070×10-6 2.6211×10-6 3.
7096×10-6
C10 -3.1928×10-6 0.0000 1.6332×10-7 -2.6085×10-6 2.7854×10-7 -
8.1693×10-7
C11 1.1826×10-5 0.0000 -4.6352×10-6 1.1156×10-5 -1.8158×10-6 -
6.0249×10-6
C13 1.1056×10-5 0.0000 -4.1022×10-6 1.0686×10-5 -1.3540×10-6 -
5.7482×10-6
C15 2.8228×10-6 0.0000 -1.0533×10-6 2.5287×10-6 -5.8769×10-7 -
1.5497×10-6
偏心[1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0
(Example 7)
Object distance Zoom Fno. Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 3.416 4.613 57.7 °
Condition 2 ∞ Standard 3.859 5.452 48.8 °
State 3 ∞ Telephoto 4.415 6.703 39.8 °
Condition 4 300mm wide angle 3.393 4.613
Condition 5 300mm standard 3.839 5.452
Condition 6 300mm telephoto 4.394 6.703
Imaging surface size 4mm x 3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -28.7616 1.6339 1.72916 54.68
2 ASP [1] 5.017
3 54.6152 2.9255 1.497 81.54
4 -49.9256 4.5
5 FFS [1] (DM) D1 = -12.1381 to -10.03316 to -7.33504
Eccentric [1]
6 Diaphragm surface -0.1297
7 ASP [2] -5.2993 1.58313 59.38
8 22.9382 -1.1742
9 -6.7237 -2.2996 1.456 90.33
10 9.6725 -0.8548
11 9.7133 -1.0241 1.72151 29.23
12 -3.9774 D2 = -1.10099 ~ -3.20589 ~ -5.90401
13 -11.478 -2.244 1.603 65.44
14 ASP [3] -1.4865
15 ∞ -1.44 1.54771 62.84
16 ∞ -0.8
17 ∞ -0.6 1.51633 64.14
18 ∞ -0.5
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 10.0576, k 0.0000
a -4.0835 × 10 -4 , b 4.3979 × 10 -6 , c -1.5633 × 10 -7 , d 1.9974 × 10 -9
ASP [2]
Radius of curvature -9.1682, k 0.0000
a 3.4194 × 10 -4 , b 2.4869 × 10 -9 , c 9.8662 × 10 -7 , d -5.8064 × 10 -8
ASP [3]
Curvature radius 7.7704, k 0.0000
a -1.5911 × 10 -3 , b 8.6440 × 10 -5 , c -7.3116 × 10 -6 , d 2.9293 × 10 -7
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -3.2829 × 10 -4 0.0000 -2.6321 × 10 -6 -6.0794 × 10 -4 -2.5035 × 10 -4
-2.8099 × 10 -4
C6 -1.6462 × 10 -4 0.0000 -5.8132 × 10 -6 -3.0603 × 10 -4 -1.2764 × 10 -4
-1.4301 × 10 -4
C8 -8.0 161 × 10 -6 0.0000 1.3356 × 10 -6 -5.9070 × 10 -6 2.6211 × 10 -6 3.
7096 × 10 -6
C10 -3.1928 × 10 -6 0.0000 1.6332 × 10 -7 -2.6085 × 10 -6 2.7854 × 10 -7 -
8.1693 × 10 -7
C11 1.1826 × 10 -5 0.0000 -4.6352 × 10 -6 1.1156 × 10 -5 -1.8158 × 10 -6 -
6.0249 × 10 -6
C13 1.1056 × 10 -5 0.0000 -4.1022 × 10 -6 1.0686 × 10 -5 -1.3540 × 10 -6 -
5.7482 × 10 -6
C15 2.8228 × 10 -6 0.0000 -1.0533 × 10 -6 2.5287 × 10 -6 -5.8769 × 10 -7 -
1.5497 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0 Y 0 Z 0
α -45 β 0 γ 0

実施例7は、図7に示すような、デジタルカメラ、テレビカメラ等の用いられる1.4倍ズーム撮像光学系である。   The seventh embodiment is a 1.4 × zoom imaging optical system used for a digital camera, a television camera, or the like as shown in FIG.

凹群231、可変ミラー232、明るさ絞り233、凸群234、凸群235、赤外カットフィルター及びモアレ除去フィルター236で構成されており、全体でレトロフォーカスタイプの光学系となっている。凸群234はバリエータであり、光軸方向(図のz軸方向)に移動することによって変倍を行う。   A concave group 231, a variable mirror 232, an aperture stop 233, a convex group 234, a convex group 235, an infrared cut filter and a moire removal filter 236 are configured as a retrofocus type optical system as a whole. The convex group 234 is a variator, and performs zooming by moving in the optical axis direction (z-axis direction in the figure).

可変ミラー232は、コンペンセータ及びフォーカシングレンズの機能を持っており、変倍に伴うピント位置のずれ及び物体距離の変化に伴うピントずれを補償するために変形する。形状は、物体距離∞かつズーム標準状態のときに平面であり、それ以外の状態では自由曲面形状である。   The variable mirror 232 has functions of a compensator and a focusing lens, and is deformed to compensate for a focus position shift caused by zooming and a focus shift caused by a change in object distance. The shape is a plane when the object distance is ∞ and the zoom is in the standard state, and the shape is a free-form surface in other states.

本実施例は、実施例5の凸群213及び実施例6の凸群223に相当する凸群がない。これによって、レンズ枚数が少なくなりより低コストにすることができ、又バリエータである凸群234の移動範囲を拡大することができよりズーム比の高い光学系にすることが容易になる、という効果がある。   In the present embodiment, there is no convex group corresponding to the convex group 213 of the fifth embodiment and the convex group 223 of the sixth embodiment. As a result, the number of lenses can be reduced, the cost can be further reduced, and the movement range of the convex group 234 as a variator can be expanded, so that an optical system with a higher zoom ratio can be easily obtained. There is.

図7の光線図は、代表的なものとして物体距離∞かつズーム状態が広角及び標準及び望遠のときのものである。また図7に示した座標系は、各状態共通である。ただし、可変ミラー232より物体側、可変ミラー232、可変ミラー232より像面側では、それぞれ異なる座標系を用いているため注意を要する。   The ray diagram of FIG. 7 is representative when the object distance ∞ and the zoom state are wide angle, standard and telephoto. Further, the coordinate system shown in FIG. 7 is common to each state. However, care is required because different coordinate systems are used on the object side from the variable mirror 232 and on the image plane side from the variable mirror 232 and the variable mirror 232.

(実施例8)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 広角 5.0000 9.04749
状態2 ∞ 標準 3.8000 7.01436
状態3 ∞ 望遠 2.8000 5.08010
撮像面サイズ X 4mm×Y 3mm
Px=Py=5μm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 ∞ 0.0000
2 35.1214 1.0000 1.78472 25.68
3 167.8232 1.0000
4 130.3582 0.2969 1.51633 64.14
5 ASP[1] 18.7302
6 FFS[1] (DM) -4.3019 偏心[1]
7 ∞ 0.0000
8 -7.7555 -2.3000 1.58913 61.14
9 32.1532(絞り面) -0.1123
10 1000.0000 -0.1000
11 1000.0000 D1=-4.25292〜-2.62378〜-1.01260
12 ∞ -0.7833
13 ASP[2] -0.1000
14 1000.0000 -0.1000
15 5.7308 -0.6694 1.84666 23.78
16 -15.1681 -0.2586
17 1000.0000 -0.1000
18 ASP[3] D2=0.24107〜-1.36283〜-2.96276
19 -15.3016 -2.0000 1.69680 55.53
20 13.8966 -0.3000
21 -8.9786 -5.3922 1.58913 61.14
22 ASP[4] -0.6387
23 49.9212 -1.0000 1.51633 64.14
24 -69.5147 -1.1964
25 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
26 ∞ -0.1000
27 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
28 ∞ -2.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 11.4689、 k 0
a -1.4142×10-4、b 1.4501×10-7、c 1.0445×10-8、d -4.0703×10-13
ASP[2]
曲率半径1000.0000、k 0
ASP[3]
曲率半径1000.0000、k 0
ASP[4]
曲率半径 11.0623、k 0
a -2.8728×10-3、b 1.4022×10-4、c -3.9838×10-6、d 3.4424×10-10
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3
C4 1.6713×10-3 0.0000 -7.2848×10-4
C6 1.0083×10-3 0.0000 -8.1095×10-4
C8 -1.1132×10-4 0.0000 3.4637×10-5
C10 -1.8948×10-5 0.0000 2.3972×10-6
C11 8.9426×10-5 0.0000 -4.4633×10-5
C13 3.1405×10-5 0.0000 4.9175×10-5
C15 1.8300×10-5 0.0000 -9.5845×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
(Example 8)
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Wide angle 5.0000 9.04749
State 2 ∞ Standard 3.8000 7.01436
State 3 ∞ Telephoto 2.8000 5.08010
Imaging surface size X 4mm × Y 3mm
Px = Py = 5μm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 ∞ 0.0000
2 35.1214 1.0000 1.78472 25.68
3 167.8232 1.0000
4 130.3582 0.2969 1.51633 64.14
5 ASP [1] 18.7302
6 FFS [1] (DM) -4.3019 Eccentricity [1]
7 ∞ 0.0000
8 -7.7555 -2.3000 1.58913 61.14
9 32.1532 (Aperture surface) -0.1123
10 1000.0000 -0.1000
11 1000.0000 D1 = -4.225292 to -2.62378 to -1.01260
12 ∞ -0.7833
13 ASP [2] -0.1000
14 1000.0000 -0.1000
15 5.7308 -0.6694 1.84666 23.78
16 -15.1681 -0.2586
17 1000.0000 -0.1000
18 ASP [3] D2 = 0.204107〜-1.36283〜-2.96276
19 -15.3016 -2.0000 1.69680 55.53
20 13.8966 -0.3000
21 -8.9786 -5.3922 1.58913 61.14
22 ASP [4] -0.6387
23 49.9212 -1.0000 1.51633 64.14
24 -69.5147 -1.1964
25 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
26 ∞ -0.1000
27 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
28 ∞ -2.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Radius of curvature 11.4689, k 0
a -1.4142 × 10 -4 , b 1.4501 × 10 -7 , c 1.0445 × 10 -8 , d -4.0703 × 10 -13
ASP [2]
Curvature radius 1000.0000, k 0
ASP [3]
Curvature radius 1000.0000, k 0
ASP [4]
Curvature radius 11.0623, k 0
a -2.8728 × 10 -3 , b 1.4022 × 10 -4 , c -3.9838 × 10 -6 , d 3.4424 × 10 -10
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3
C4 1.6713 × 10 -3 0.0000 -7.2848 × 10 -4
C6 1.0083 × 10 -3 0.0000 -8.1095 × 10 -4
C8 -1.1132 × 10 -4 0.0000 3.4637 × 10 -5
C10 -1.8948 × 10 -5 0.0000 2.3972 × 10 -6
C11 8.9426 × 10 -5 0.0000 -4.4633 × 10 -5
C13 3.1405 × 10 -5 0.0000 4.9175 × 10 -5
C15 1.8300 × 10 -5 0.0000 -9.5845 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図8に実施例8の断面図を示す。15〜16面の凹レンズを動かして変倍を行う1.8倍ズームの例である。6面は可変ミラーで、変倍に伴うピント移動、物体距離変化に伴うピント移動を面形状を変化させることで行う。凹レンズで変倍を行うことで、凸レンズで変倍を行う場合に比べて少ないレンズの移動量で、大きな変倍を行うことができるメリットがある。   FIG. 8 shows a sectional view of the eighth embodiment. This is an example of 1.8 × zoom in which 15 to 16 concave lenses are moved to perform zooming. The six surfaces are variable mirrors that perform focus movement accompanying zooming and focus movement accompanying object distance change by changing the surface shape. By performing zooming with a concave lens, there is a merit that large zooming can be performed with a small amount of lens movement compared to zooming with a convex lens.

(実施例9)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 望遠 5.0000 8.15692
状態2 ∞ 標準 3.8000 6.89107
状態3 ∞ 広角 2.8000 4.52486
状態5 300mm 標準 3.8000 6.89107
撮像面サイズ X 4mm×Y 3mm
Px=Py=5μm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 ∞ 0.0000
2 -303.0641 0.7000 1.51633 64.14
3 9.2736 1.0000
4 20.6261 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP[1] 7.0000
6 FFS[1] (DM) -7.2293 偏心[1]
7 ∞ 0.0000
8 -6.7720 -2.3000 1.58913 61.14
9 70.7255(絞り面)-0.0225
10 ∞ -0.1000
11 ∞ D1=-2.74171〜-1.85566〜0.13614
12 ∞ -0.7833
13 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.53
14 189.1667 -0.4000
15 4.6448 -1.2571 1.84666 23.78
16 -22.3831 -0.1403
17 ∞ -0.1000
18 ASP[3] D2=-0.29533〜-1.23656〜-3.19451
19 -14.4658 -2.0000 1.69680 55.53
20 9.9717 -0.3000
21 -9.2901 -3.5540 1.58913 61.14
22 ASP[4] -0.3626
23 107.3171 -0.8865 1.51633 64.14
24 -291.5336 -0.6489
25 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
26 ∞ -0.1000
27 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
28 ∞ -2.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 342.4201、k 0
a -9.1895×10-5、b 5.4102×10-7、c -2.4185×10-8、d -2.3500×10-11
ASP[2]
曲率半径 -186.8247、k 0
ASP[3]
曲率半径 ∞、k 0
ASP[4]
曲率半径 9.1729、k 0
a -3.2236×10-3、b 1.6799×10-4、c -5.5687×10-6、d 5.0927×10-10
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3 状態5
C4 2.2386×10-3 1.5000×10-3 5.5152×10-4 4.7137×10-4
C6 1.4954×10-3 1.0000×10-3 3.2716×10-4 3.3428×10-4
C8 -5.4914×10-5 0.0000 -7.2448×10-6 2.5619×10-5
C10 -8.2461×10-7 0.0000 1.7986×10-6 6.2461×10-6
C11 1.0352×10-5 0.0000 1.1053×10-7 -2.7914×10-5
C13 -3.9167×10-5 0.0000 -5.9980×10-6 1.2558×10-5
C15 -1.2899×10-7 0.0000 -3.8539×10-7 -1.2580×10-5
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
Example 9
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Telephoto 5.0000 8.15692
State 2 ∞ Standard 3.8000 6.89107
State 3 ∞ Wide angle 2.8000 4.52486
Condition 5 300mm Standard 3.8000 6.89107
Imaging surface size X 4mm × Y 3mm
Px = Py = 5μm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 ∞ 0.0000
2 -303.0641 0.7000 1.51633 64.14
3 9.2736 1.0000
4 20.6261 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP [1] 7.0000
6 FFS [1] (DM) -7.2293 Eccentricity [1]
7 ∞ 0.0000
8 -6.7720 -2.3000 1.58913 61.14
9 70.7255 (diaphragm surface) -0.0225
10 ∞ -0.1000
11 ∞ D1 = -2.74171 ~ -1.85566 ~ 0.13614
12 ∞ -0.7833
13 ASP [2] -1.0000 1.69680 55.53
14 189.1667 -0.4000
15 4.6448 -1.2571 1.84666 23.78
16 -22.3831 -0.1403
17 ∞ -0.1000
18 ASP [3] D2 = -0.29533〜-1.23656〜-3.19451
19 -14.4658 -2.0000 1.69680 55.53
20 9.9717 -0.3000
21 -9.2901 -3.5540 1.58913 61.14
22 ASP [4] -0.3626
23 107.3171 -0.8865 1.51633 64.14
24 -291.5336 -0.6489
25 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
26 ∞ -0.1000
27 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
28 ∞ -2.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 342.4201, k 0
a -9.1895 × 10 -5 , b 5.4102 × 10 -7 , c -2.4185 × 10 -8 , d -2.3500 × 10 -11
ASP [2]
Radius of curvature -186.8247, k 0
ASP [3]
Radius of curvature ∞, k 0
ASP [4]
Radius of curvature 9.1729, k 0
a -3.2236 × 10 -3 , b 1.6799 × 10 -4 , c -5.5687 × 10 -6 , d 5.0927 × 10 -10
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3 State 5
C4 2.2386 × 10 -3 1.5000 × 10 -3 5.5152 × 10 -4 4.7137 × 10 -4
C6 1.4954 × 10 -3 1.0000 × 10 -3 3.2716 × 10 -4 3.3428 × 10 -4
C8 -5.4914 × 10 -5 0.0000 -7.2448 × 10 -6 2.5619 × 10 -5
C10 -8.2461 × 10 -7 0.0000 1.7986 × 10 -6 6.2461 × 10 -6
C11 1.0352 × 10 -5 0.0000 1.1053 × 10 -7 -2.7914 × 10 -5
C13 -3.9167 × 10 -5 0.0000 -5.9980 × 10 -6 1.2558 × 10 -5
C15 -1.2899 × 10 -7 0.0000 -3.8539 × 10 -7 -1.2580 × 10 -5
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図9に実施例9の断面図を示す。13〜16面の凹レンズ群を移動して変倍を行う1.8倍ズームレンズの例である。変倍レンズは凹凸の2枚構成で、収差の向上を実現している。   FIG. 9 shows a sectional view of the ninth embodiment. This is an example of a 1.8 × zoom lens that changes magnification by moving a concave lens group having 13 to 16 surfaces. The variable magnification lens has a two-concave structure, and realizes improved aberrations.

第1、第2レンズを凹、凸の構成にすることで可変ミラー6面までの距離を短くし、これにより実施例8より厚さの薄い光学系を実現することができた。
6面は可変ミラーで、変倍に伴うピント移動、物体距離変化に伴うピント移動を面形状を変化させることで行う。凹レンズで変倍を行うことで、少ないレンズの移動量で、凸レンズで変倍を行う場合に比べて大きな変倍を行うことができるメリットがある。
By making the first and second lenses concave and convex, the distance to the surface of the variable mirror 6 was shortened, and thereby an optical system having a thickness thinner than that of Example 8 could be realized.
The six surfaces are variable mirrors that perform focus movement accompanying zooming and focus movement accompanying object distance change by changing the surface shape. By performing zooming with a concave lens, there is an advantage that a large zooming can be performed with a small amount of lens movement compared to when zooming with a convex lens.

又、上記実施例8、9は凹変倍群の設計であるが、この場合、第1群〜形状可変ミラー〜第2群の系が全体として正パワーを有しており、負パワーの変倍群に対して虚物点を作るように構成されている。このようにすることで負パワーの変倍群で効果的に変倍を行なうことができる。   In addition, although the eighth and ninth embodiments are designed for the concave variable magnification group, in this case, the system of the first group, the deformable mirror, and the second group has a positive power as a whole, and the negative power is changed. It is configured to create imaginary points for double groups. By doing so, it is possible to effectively perform zooming with a zooming group of negative power.

(実施例10)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 望遠 3.9000 8.23940
状態2 ∞ 標準 3.2000 6.41384
状態3 ∞ 広角 2.8000 5.47790
状態5 300mm 標準 3.2000 6.41384
撮像面サイズ X 4mm×Y 3mm
Px=Py=2.5μm、k=2.0

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 ∞ 0.0000
2 -504.0444 0.7000 1.51633 64.14
3 8.6811 1.0000
4 20.3265 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP[1] 7.0000
6 FFS[1] (DM) -4.0000 偏心[1]
7 ∞ -2.2293
8 ∞ D1=1.20003〜0.21911〜-0.43913
9 ∞ -1.0000
10 -9.4331 -2.3000 1.58913 61.14
11 222.2495(絞り面) -1.0000
12 ∞ D2=-1.20003〜-0.21911〜0.43913
13 ∞ -0.6475
14 ∞ -1.0000
15 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.53
16 2905.0515 -0.4000
17 4.9561 -0.1711 1.84666 23.78
18 -32.876 -0.0972
19 ∞ -0.3953
20 ASP[3] D3=1.20003〜0.21911〜-0.43913
21 ∞ -1.0000
22 -11.9555 -2.0000 1.69680 55.53
23 11.2189 -0.3000
24 -6.4379 -4.2823 1.58913 61.14
25 ASP[4] -1.5598
26 ∞ D4=-1.20003〜-0.21911〜0.43913
27 ∞ -0.9296
28 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 419.2460、k 0
a -9.4595×10-5、b 7.2229×10-7、c -2.5763×10-8、d -1.0490×10-10
ASP[2]
曲率半径 -1848.9723、k 0
ASP[3]
曲率半径 ∞、k 0
ASP[4]
曲率半径 23.0340、k 0
a -2.5469×10-3、b 3.9717×10-5、c -4.6619×10-6、d 1.1907×10-8
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3 状態5
C4 2.2824×10-3 1.5000×10-3 1.9335×10-4 1.1794×10-3
C6 1.0312×10-3 1.0000×10-3 1.0345×10-4 6.0055×10-4
C8 9.4653×10-6 0.0000 7.2377×10-6 -2.1271×10-5
C10 -1.2969×10-5 0.0000 2.2733×10-7 -6.3319×10-6
C11 -2.6948×10-5 0.0000 -4.0076×10-6 -6.459×10-6
C13 7.0776×10-6 0.0000 -5.7967×10-7 5.0297×10-6
C15 -1.0268×10-6 0.0000 -9.5026×10-7 -2.6466×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
(Example 10)
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Telephoto 3.9000 8.23940
State 2 ∞ Standard 3.2000 6.41384
State 3 ∞ Wide angle 2.8000 5.47790
Condition 5 300mm Standard 3.2000 6.41384
Imaging surface size X 4mm × Y 3mm
Px = Py = 2.5μm, k = 2.0

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 ∞ 0.0000
2 -504.0444 0.7000 1.51633 64.14
3 8.6811 1.0000
4 20.3265 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP [1] 7.0000
6 FFS [1] (DM) -4.0000 Eccentricity [1]
7 ∞ -2.2293
8 ∞ D1 = 1.20003 to 0.21911 to -0.43913
9 ∞ -1.0000
10 -9.4331 -2.3000 1.58913 61.14
11 222.2495 (diaphragm surface) -1.0000
12 ∞ D2 = -1.20003 to -0.21911 to 0.43913
13 ∞ -0.6475
14 ∞ -1.0000
15 ASP [2] -1.0000 1.69680 55.53
16 2905.0515 -0.4000
17 4.9561 -0.1711 1.84666 23.78
18 -32.876 -0.0972
19 ∞ -0.3953
20 ASP [3] D3 = 1.20003 to 0.21911 to -0.43913
21 ∞ -1.0000
22 -11.9555 -2.0000 1.69680 55.53
23 11.2189 -0.3000
24 -6.4379 -4.2823 1.58913 61.14
25 ASP [4] -1.5598
26 ∞ D4 = -1.20003 to -0.21911 to 0.43913
27 ∞ -0.9296
28 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Radius of curvature 419.2460, k 0
a -9.4595 × 10 -5 , b 7.2229 × 10 -7 , c -2.5763 × 10 -8 , d -1.0490 × 10 -10
ASP [2]
Radius of curvature -1848.9723, k 0
ASP [3]
Radius of curvature ∞, k 0
ASP [4]
Curvature radius 23.0340, k 0
a -2.5469 × 10 -3 , b 3.9717 × 10 -5 , c -4.6619 × 10 -6 , d 1.1907 × 10 -8
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3 State 5
C4 2.2824 × 10 -3 1.5000 × 10 -3 1.9335 × 10 -4 1.1794 × 10 -3
C6 1.0312 × 10 -3 1.0000 × 10 -3 1.0345 × 10 -4 6.0055 × 10 -4
C8 9.4653 × 10 -6 0.0000 7.2377 × 10 -6 -2.1271 × 10 -5
C10 -1.2969 × 10 -5 0.0000 2.2733 × 10 -7 -6.3319 × 10 -6
C11 -2.6948 × 10 -5 0.0000 -4.0076 × 10 -6 -6.459 × 10 -6
C13 7.0776 × 10 -6 0.0000 -5.7967 × 10 -7 5.0297 × 10 -6
C15 -1.0268 × 10 -6 0.0000 -9.5026 × 10 -7 -2.6466 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図10に実施例10の断面図を示す。固定された15面から18面までの3群の前後の2群(10〜11面)と4群(22〜25面)が変倍のために常に同じ移動量で動く。つまり2群と4群とは機械的に一体化されていると思えば良い。そして2群と4群とは同じ符号のパワーを持ち、かつ3群とはパワーの符号が異なる。つまり3群が負パワーなら2,4群は正パワーである。3群が正パワーなら2,4群は負パワーである。   FIG. 10 shows a sectional view of the tenth embodiment. 2 groups (10 to 11 surfaces) and 4 groups (22 to 25 surfaces) before and after the 3 groups from the 15th surface to the 18th surface are always moved by the same movement amount for zooming. That is, it can be considered that the second group and the fourth group are mechanically integrated. The second group and the fourth group have the same code power, and the third group has a different power code. That is, if the third group is negative power, the second and fourth groups are positive power. If the third group is positive power, the second and fourth groups are negative power.

そして固体撮像素子のように撮像光学系から出射される主光線がテレセントリックであることを要求する用途では、3群が負パワーで2,4群が正パワーの構成にするのが良い。なぜなら4群が正パワーなら主光線をテレセントリックにしやすいからである。このようなズームレンズの形式は光学補正式ズームと呼ばれているものに似ているが、本実施例ではレンズ群の移動に伴うピント移動、並びに物体距離変化に伴うピント移動を可変ミラーで補正している。もちろん、いずれか一方を補正するのでもよい。   For applications that require that the chief ray emitted from the imaging optical system is telecentric, such as a solid-state imaging device, it is preferable that the third group has a negative power and the second and fourth groups have a positive power. This is because if the fourth group has positive power, the chief rays can be easily telecentric. This type of zoom lens is similar to what is called an optically corrected zoom, but in this embodiment, the focus movement accompanying the movement of the lens group and the focus movement accompanying the object distance change are corrected by the variable mirror. is doing. Of course, either one may be corrected.

2つのレンズ群が同じ動きをするので、カムが不要で、コストが安いこと、パワー配分を選べば変倍時のピント移動が少ないので、可変ミラーの変形量が小さくできるメリットがある。   Since the two lens groups move in the same way, no cam is required, the cost is low, and if the power distribution is selected, there is little focus movement at the time of zooming, and there is an advantage that the deformation amount of the variable mirror can be reduced.

なお、3群は動いても良い。可変ミラーは1群と2群の間に配置されているが4群の後、等に配置しても良い。
このタイプの光学系では、バリエータとは、変倍時に動く光学素子群のうちで倍率の変化の比率の最も高い群を指すことにする。実施例10で言えば4群である。4群は望遠端から広角端までで-0.976倍から-0.78倍に変わるが2群は望遠端から広角端までで、-0.325倍から-0.314倍に変わるだけである。従って4群の定義は前述の定義に加えて、4群はバリエータ自体でも良い。
Group 3 may move. Although the variable mirror is arranged between the first group and the second group, it may be arranged after the fourth group or the like.
In this type of optical system, a variator refers to a group having the highest ratio of change in magnification among optical element groups that move during zooming. In Example 10, there are 4 groups. Group 4 changes from -0.976 times to -0.78 times from the telephoto end to the wide-angle end, while Group 2 changes from -0.325 times to -0.314 times from the telephoto end to the wide-angle end. Therefore, the definition of the fourth group may be the variator itself in addition to the above definition.

このタイプの光学系にもこれまでに述べた条件式は適用されるが、式324〜329に対してはバリエータとは変倍時動くレンズ群のうち可変ミラーに近いレンズ群を指すものとする。   The conditional expressions described so far are also applied to this type of optical system, but for the expressions 324 to 329, the variator refers to a lens group that is close to a variable mirror among the lens groups that move during zooming. .

本発明のすべてに言えることであるが、光学素子群とは1つ以上の光学素子からなるブロックである。
次の条件式を満たすと良い。
As can be said for all of the present invention, an optical element group is a block composed of one or more optical elements.
The following conditional expression should be satisfied.

0.3< |f2/f| <10 ・・・式340
但し、f2は移動する光学素子群のうち前方の光学素子群の焦点距離である。
0.3 <| f2 / f | <10 Expression 340
Here, f2 is the focal length of the front optical element group among the moving optical element groups.

|f2/f|が下限を下回ると収差が増え、上限を上回ると変倍作用、あるいは
コンペセータとしての機能が不足する。あるいは
0.6< |f2/f| <5 ・・・式341
とすればなお良い。
When | f2 / f | is less than the lower limit, the aberration increases. Or 0.6 <| f2 / f | <5 Expression 341
And that's even better.

1.1< |f2/f| <5 ・・・式341−2
とすればさらに良い。
又、次の条件式を満たすと良い。
1.1 <| f2 / f | <5 Expression 341-2
Even better.
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression.

0.15< |f3/f| <6 ・・・式342
但し、f3は移動する光学素子群に挟まれた光学素子群の焦点距離である。
0.15 <| f3 / f | <6 Expression 342
Here, f3 is the focal length of the optical element group sandwiched between the moving optical element groups.

|f3/f|が下限を下回ると収差が増え、上限を上回ると移動する光学素子群と合わせた変倍作用、あるいはコンペセータとしての作用が不足する。   When | f3 / f | is below the lower limit, the aberration increases, and when it exceeds the upper limit, the zooming action combined with the moving optical element group or the action as a compensator is insufficient.

0.25< |f3/f| <3 ・・・式343
とすればなお良い。
0.35< |f3/f| <2.2 ・・・式343−2
とすればさらに良い。
0.25 <| f3 / f | <3 Expression 343
And that's even better.
0.35 <| f3 / f | <2.2 Formula 343-2
Even better.

又、次の条件式を満たすと良い。
0.15< |f4/f| <7 ・・・式344
但し、f4は移動する光学素子群のうち後方の光学素子群の焦点距離である。
Moreover, it is preferable to satisfy the following conditional expression.
0.15 <| f4 / f | <7 Expression 344
Here, f4 is the focal length of the rear optical element group among the moving optical element groups.

|f4/f|が下限を下回ると収差が増え、上限を上回ると変倍作用、あるいはコンペセータとしての機能が不足する。   When | f4 / f | is below the lower limit, the aberration increases. When | f4 / f | is higher than the upper limit, the zooming function or the function as a compensator is insufficient.

0.25< |f4/f| <3 ・・・式344−2
とすればなお良い。
0.4< |f4/f| <2 ・・・式345
とすればさらに良い。式340〜345は本発明の他の実施例に対しても支障がない限り適用してよい。
0.25 <| f4 / f | <3 Expression 344-2
And that's even better.
0.4 <| f4 / f | <2 Equation 345
Even better. Expressions 340 to 345 may be applied to other embodiments of the present invention as long as there is no problem.

(実施例11)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 望遠 4.5000 8.74026
状態2 ∞ 標準 3.2000 6.42951
状態3 ∞ 広角 2.8000 4.79958
状態5 300mm 標準 3.2000 6.42951
撮像面サイズ X 4mm×Y 3mm
Px=Py=2.5μm、k=2.1

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 ∞ 0.0000
2 -964.7304 0.7000 1.51633 64.14
3 9.5889 1.0000
4 17.7453 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP[1] 7.0000
6 FFS[1] (DM) -4.0000 偏心[1]
7 ∞ -0.5000
8 ∞ D1=1.68135〜0.59966〜-0.57528
9 ∞ -1.0000
10 -10.4257 -1.3000 1.58913 61.14
11 388.0611 -1.0000
12 ∞ D2=-1.68135〜-0.59966〜0.57528
13 ∞ 0.0000
14 絞り面 -1.0000
15 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.53
16 14410 -0.4000
17 4.1865 -0.1711 1.84666 23.78
18 -34.6352 -0.0967
19 ∞ -1.3953
20 ASP[3] D3=1.68135〜0.59966〜-0.57528
21 ∞ -1.0000
22 -15.1800 -2.0000 1.69680 55.53
23 9.5514 -0.3000
24 -6.4630 -4.8432 1.58913 61.14
25 ASP[4] -1.2137
26 ∞ D4=-1.68135〜-0.59966〜0.57528
27 ∞ -0.7234
28 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 559.6254、k 0
a -1.1630×10-4、b 8.6486×10-7、c -1.4621×10-8、d -1.0484×10-10
ASP[2]
曲率半径 -9397.6126、k 0
ASP[3]
曲率半径 ∞、k 0
ASP[4]
曲率半径 16.8496、k 0
a -3.0683×10-3、b 7.9412×10-5、c -6.1481×10-6、d 7.1383×10-10
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3 状態5
C4 -5.0000×10-4 -6.2241×10-4 -5.0000×10-3 -1.7652×10-3
C6 -1.5288×10-4 -3.4826×10-4 -2.2850×10-3 -8.0538×10-4
C8 2.1605×10-5 4.2421×10-11 5.9732×10-5 4.6464×10-5
C10 -1.4053×10-6 3.0300×10-12 4.4807×10-5 1.5296×10-5
C11 2.7287×10-6 2.1366×10-10 3.8387×10-5 8.945×10-6
C13 9.4480×10-7 7.2849×10-11 2.0863×10-5 9.2071×10-6
C15 -1.5247×10-6 9.1322×10-12 1.6418×10-6 -1.7323×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
(Example 11)
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Telephoto 4.5000 8.74026
State 2 ∞ Standard 3.2000 6.42951
State 3 ∞ Wide angle 2.8000 4.79958
Condition 5 300mm Standard 3.2000 6.42951
Imaging surface size X 4mm × Y 3mm
Px = Py = 2.5 μm, k = 2.1

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 ∞ 0.0000
2 -964.7304 0.7000 1.51633 64.14
3 9.5889 1.0000
4 17.7453 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP [1] 7.0000
6 FFS [1] (DM) -4.0000 Eccentricity [1]
7 ∞ -0.5000
8 ∞ D1 = 1.68135 ~ 0.59966 ~ -0.57528
9 ∞ -1.0000
10 -10.4257 -1.3000 1.58913 61.14
11 388.0611 -1.0000
12 ∞ D2 = -1.68135 to -0.59966 to 0.57528
13 ∞ 0.0000
14 Diaphragm surface -1.0000
15 ASP [2] -1.0000 1.69680 55.53
16 14410 -0.4000
17 4.1865 -0.1711 1.84666 23.78
18 -34.6352 -0.0967
19 ∞ -1.3953
20 ASP [3] D3 = 1.68135 ~ 0.59966 ~ -0.57528
21 ∞ -1.0000
22 -15.1800 -2.0000 1.69680 55.53
23 9.5514 -0.3000
24 -6.4630 -4.8432 1.58913 61.14
25 ASP [4] -1.2137
26 ∞ D4 = -1.68135 to -0.59966 to 0.57528
27 ∞ -0.7234
28 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Curvature radius 559.6254, k 0
a -1.1630 × 10 -4 , b 8.6486 × 10 -7 , c -1.4621 × 10 -8 , d -1.0484 × 10 -10
ASP [2]
Radius of curvature -9397.6126, k 0
ASP [3]
Radius of curvature ∞, k 0
ASP [4]
Curvature radius 16.8496, k 0
a -3.0683 × 10 -3 , b 7.9412 × 10 -5 , c -6.1481 × 10 -6 , d 7.1383 × 10 -10
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3 State 5
C4 -5.0000 × 10 -4 -6.2241 × 10 -4 -5.0000 × 10 -3 -1.7652 × 10 -3
C6 -1.5288 × 10 -4 -3.4826 × 10 -4 -2.2850 × 10 -3 -8.0538 × 10 -4
C8 2.1605 × 10 -5 4.2421 × 10 -11 5.9732 × 10 -5 4.6464 × 10 -5
C10 -1.4053 × 10 -6 3.0300 × 10 -12 4.4807 × 10 -5 1.5296 × 10 -5
C11 2.7287 × 10 -6 2.1366 × 10 -10 3.8387 × 10 -5 8.945 × 10 -6
C13 9.4480 × 10 -7 7.2849 × 10 -11 2.0863 × 10 -5 9.2071 × 10 -6
C15 -1.5247 × 10 -6 9.1322 × 10 -12 1.6418 × 10 -6 -1.7323 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図11に実施例11の断面図を示す。この実施例は実施例10と同タイプの構成である。絞りは凹パワーの固定群近傍に固定されている。このため、変倍時の光線高の変動が少ないメリットがある。   FIG. 11 shows a cross-sectional view of the eleventh embodiment. This embodiment has the same type as that of the tenth embodiment. The diaphragm is fixed in the vicinity of a fixed group of concave power. For this reason, there is an advantage that there is little fluctuation of the light beam height at the time of zooming.

各条件式は実施例10と同様に満たす。
可変ミラーはすべての撮影状態で凹面であり、静電駆動可変ミラーに適した設計となっている。そして可変ミラーの形状のうち、平面から撮影状態の凹面までの範囲はコントラスト方式のオートフォーカスの為の余裕である。つまり図17のP2Qに相当する。
Each conditional expression is satisfied similarly to the tenth embodiment.
The variable mirror is concave in all shooting states, and is designed to be suitable for an electrostatically driven variable mirror. Of the shape of the variable mirror, the range from the flat surface to the concave surface in the photographing state is a margin for contrast-type autofocus. That is, it corresponds to P2Q in FIG.

同様に、近点でのオートフォーカスのために、近点300mmの可変ミラーの形状より、さらに深い凹面に可変ミラーは変形する。つまり近点でのオートフォーカスのための余裕である。これは図17のRR2に相当する。   Similarly, for autofocusing at the near point, the variable mirror is deformed into a deeper concave surface than the shape of the variable mirror at the near point 300 mm. In other words, it is a margin for autofocus at near points. This corresponds to RR2 in FIG.

また本発明に共通して言えることであるが、画角の比較的狭いズームレンズの場合には、式316を次式347で置き換えてもよい。
f1/f<0 または f1/f>5 ・・・式347
これは、画角が狭い場合、レトロフォーカスタイプでなくても光学系の中の光線高を低く抑えられるからである。
As can be said in common with the present invention, in the case of a zoom lens having a relatively narrow angle of view, the expression 316 may be replaced by the following expression 347.
f1 / f <0 or f1 / f> 5 Formula 347
This is because when the angle of view is narrow, the light beam height in the optical system can be kept low even if it is not a retrofocus type.

(実施例12)
物体距離 ズーム Fno. 焦点距離
状態1 ∞ 望遠 4.5000 8.73317
状態2 ∞ 標準 3.2000 6.27299
状態3 ∞ 広角 2.8000 4.29905
状態5 300mm 標準 3.2000 6.27299
撮像面サイズ X 4mm×Y 3mm
Px=Py=2.5μm、k=2.5

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 ∞ 0.0000
2 -482.8203 0.7000 1.51633 64.14
3 6.3094 1.0000
4 27.9840 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP[1] 5.0000
6 FFS[1] (DM) -4.0000 偏心[1]
7 ∞ -0.5000
8 ∞ D1=2.93012〜1.71055〜0.01162
9 ∞ -1.0000
10 -9.1491 -1.3000 1.58913 61.14
11 1065.1375 -1.0000
12 ∞ D2=-2.93012〜-1.71055〜-0.01162
13 ∞ 0.5000
14 絞り面 -1.0000
15 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.53
16 290700 -0.4000
17 5.8684 -0.1711 1.84666 23.78
18 -80.3252 -0.2000
19 ∞ -1.8953
20 ASP[3] D3=2.93012〜1.71055〜0.01162
21 ∞ -1.0000
22 -15.1465 -2.0000 1.69680 55.53
23 10.5668 -0.3000
24 -8.2373 -4.3398 1.58913 61.14
25 ASP[4] -2.0230
26 ∞ D4=-2.93012〜-1.71055〜-0.01162
27 ∞ -1.2057
28 ∞ -1.4400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
像 面 ∞
ASP[1]
曲率半径 322.8961、k 0
a -1.8286×10-4、b -4.7666×10-6、c -3.6610×10-8、d -1.0357×10-9
ASP[2]
曲率半径 -125200、k 0
ASP[3]
曲率半径 ∞、k 0
ASP[4]
曲率半径 53.5355、k 0
a -2.0411×10-3、b 1.8960×10-4、c -2.1343×10-5、d 7.5729×10-7
FFS[1]
曲率半径 ∞、k 0
状態1 状態2 状態3 状態5
C4 -1.0000×10-3 8.0649×10-4 -1.0000×10-3 2.6458×10-4
C6 -3.8000×10-4 4.0553×10-4 -3.5320×10-4 1.0179×10-4
C8 -6.5634×10-7 9.6342×10-6 8.1981×10-6 8.9472×10-6
C10 -3.2350×10-6 6.8916×10-6 1.4590×10-5 3.6633×10-6
C11 -8.6083×10-6 -2.7438×10-5 3.6593×10-6 -2.4821×10-5
C13 -9.4944×10-6 -9.8705×10-6 -1.0661×10-6 -9.8971×10-7
C15 -8.2680×10-6 -8.2617×10-6 -1.2234×10-5 -6.6129×10-6
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
(Example 12)
Object distance Zoom Fno. Focal length state 1 ∞ Telephoto 4.5000 8.73317
State 2 ∞ Standard 3.2000 6.27299
State 3 ∞ Wide angle 2.8000 4.29905
Condition 5 300mm Standard 3.2000 6.27299
Imaging surface size X 4mm × Y 3mm
Px = Py = 2.5 μm, k = 2.5

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 ∞ 0.0000
2 -482.8203 0.7000 1.51633 64.14
3 6.3094 1.0000
4 27.9840 1.2000 1.78472 25.68
5 ASP [1] 5.0000
6 FFS [1] (DM) -4.0000 Eccentricity [1]
7 ∞ -0.5000
8 ∞ D1 = 2.93012 ~ 1.71055 ~ 0.01162
9 ∞ -1.0000
10 -9.1491 -1.3000 1.58913 61.14
11 1065.1375 -1.0000
12 ∞ D2 = -2.93012 ~ -1.71055 ~ -0.01162
13 ∞ 0.5000
14 Diaphragm surface -1.0000
15 ASP [2] -1.0000 1.69680 55.53
16 290 700 -0.4000
17 5.8684 -0.1711 1.84666 23.78
18 -80.3252 -0.2000
19 ∞ -1.8953
20 ASP [3] D3 = 2.93012 ~ 1.71055 ~ 0.01162
21 ∞ -1.0000
22 -15.1465 -2.0000 1.69680 55.53
23 10.5668 -0.3000
24 -8.2373 -4.3398 1.58913 61.14
25 ASP [4] -2.0230
26 ∞ D4 = -2.93012 ~ -1.71055 ~ -0.01162
27 ∞ -1.2057
28 ∞ -1.4 400 1.54771 62.84
29 ∞ -0.1000
30 ∞ -0.6000 1.51633 64.14
31 ∞ -2.1000
Image plane ∞
ASP [1]
Radius of curvature 322.8961, k 0
a -1.8286 × 10 -4 , b -4.7666 × 10 -6 , c -3.6610 × 10 -8 , d -1.0357 × 10 -9
ASP [2]
Curvature radius -125 200, k 0
ASP [3]
Radius of curvature ∞, k 0
ASP [4]
Curvature radius 53.5355, k 0
a -2.0411 × 10 -3 , b 1.8960 × 10 -4 , c -2.1343 × 10 -5 , d 7.5729 × 10 -7
FFS [1]
Radius of curvature ∞, k 0
State 1 State 2 State 3 State 5
C4 -1.0000 × 10 -3 8.0649 × 10 -4 -1.0000 × 10 -3 2.6458 × 10 -4
C6 -3.8000 × 10 -4 4.0553 × 10 -4 -3.5320 × 10 -4 1.0179 × 10 -4
C8 -6.5634 × 10 -7 9.6342 × 10 -6 8.1981 × 10 -6 8.9472 × 10 -6
C10 -3.2350 × 10 -6 6.8916 × 10 -6 1.4590 × 10 -5 3.6633 × 10 -6
C11 -8.6083 × 10 -6 -2.7438 × 10 -5 3.6593 × 10 -6 -2.4821 × 10 -5
C13 -9.4944 × 10 -6 -9.8705 × 10 -6 -1.0661 × 10 -6 -9.8971 × 10 -7
C15 -8.2680 × 10 -6 -8.2617 × 10 -6 -1.2234 × 10 -5 -6.6129 × 10 -6
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00

図12に実施例12の断面図を示す。この例も実施例10、11と同タイプであるが、可変ミラーの変形量を減らすために、凹、凸両側に変形するように設計してある。   FIG. 12 shows a sectional view of the twelfth embodiment. This example is also of the same type as the tenth and eleventh embodiments, but is designed to be deformed to both concave and convex sides in order to reduce the deformation amount of the variable mirror.

また、第1群の負パワーを強くし、広角にしてある。可変ミラーから第1レンズまでの距離が小さく、小型のデジタルカメラ、カード型デジタルカメラに向く。   In addition, the negative power of the first group is increased and the wide angle is set. The distance from the variable mirror to the first lens is small, suitable for small digital cameras and card-type digital cameras.

(実施例13)
物体距離 ズーム 焦点距離 対角画角
状態1 ∞ 広角 4.2 61.53°
状態2 ∞ 標準 6.3 43.29°
状態3 ∞ 望遠 8.4 33.15°
状態4 300mm 広角
状態5 300mm 標準
状態6 300mm 望遠
Fno.:2.82〜3.52
撮像面サイズ:4.4mm×3.3mm

面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (物体距離)
1 -14.36 1.00 偏心[1] 1.7291 45.7
2 ASP[1] 6.45 偏心[1]
3 ∞ 0.00
4 FFS[1] (DM) 0.00 偏心[3]
5 ∞ -3.80
6 -7.65 -2.19 1.6831 31.6
7 -6.02 -0.14
8 -8.31 -2.00 1.7453 41.7
9 -16.30 D1=-7.11〜-3.37〜-0.12
10 絞り面 -0.10
11 ASP[2] -2.69 偏心[4] 1.5821 62.5
12 -31.78 -1.38 偏心[4]
13 -5.27 -2.44 偏心[5] 1.4875 70.4
14 6.74 -0.96 偏心[5]
15 4.81 -0.80 偏心[6] 1.7551 27.6
16 ASP[3] D2=-0.58〜-4.32〜-7.57
偏心[6]
17 -9.41 -2.61 1.6001 61.4
18 6.52 -0.20
19 5.89 -1.54 1.7444 43.9
20 ASP[4] -0.10
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
像 面 ∞ 0.00 偏心[7]
ASP[1]
曲率半径 9.74、k 0.0000
a -6.2519×10-4、b 1.2541×10-5、c -7.6432×10-7、d 1.7319×10-8
ASP[2]
曲率半径 -6.60、k 0.0000
a 4.2068×10-4、b 2.6754×10-5、c -3.3993×10-6、d 5.4375×10-7
ASP[3]
曲率半径 -5.34、k 0.0000
a -1.4669×10-3、b -2.5868×10-5、c 2.4908×10-5、d -3.9721×10-6
ASP[4]
曲率半径 5.62、k 0.0000
a -2.9782×10-3、b 1.2391×10-4、c -4.8542×10-6、d 7.6341×10-8
FFS[1]
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
C4 -7.5312×10-4 0.0000 -3.4212×10-4 -1.0695×10-3 -3.0806×10-4
-6.5191×10-4
C6 -3.7728×10-4 0.0000 -1.7218×10-4 -5.4546×10-4 -1.5079×10-4
-3.2651×10-4
C8 -1.3987×10-5 0.0000 -7.6019×10-6 -1.5925×10-5 -6.6752×10-6
-1.7035×10-5
C10 -5.6901×10-6 0.0000 -3.6267×10-6 -8.3321×10-6 -2.9455×10-6
-7.9035×10-6
C11 1.0628×10-5 0.0000 9.5627×10-7 1.4199×10-5 1.1005×10-6 4.
3390×10-7
C13 1.0528×10-5 0.0000 8.5460×10-7 1.3836×10-5 2.1106×10-6 1.
0298×10-6
C15 2.4609×10-6 0.0000 2.2087×10-7 2.9930×10-6 -5.0391×10-8 -
1.4066×10-7
偏心[1]
X 0.00 Y 0.10 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
状態1 状態2 状態3 状態4 状態5 状態6
decy 0.009 0 0 0.008 0.002 0.001
decz 0.009 0 0 0.008 0.002 0.001
偏心[4]
X 0.00 Y -0.02 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y -0.01 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[7]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -1.86 β 0.00 γ 0.00
(Example 13)
Object distance Zoom Focal length Diagonal angle of view 1 ∞ Wide angle 4.2 61.53 °
State 2 ∞ Standard 6.3 43.29 °
State 3 ∞ Telephoto 8.4 33.15 °
State 4 300mm Wide angle state 5 300mm Standard state 6 300mm Telephoto
Fno .: 2.82 to 3.52
Imaging surface size: 4.4mm x 3.3mm

Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ (Object distance)
1 -14.36 1.00 Eccentricity [1] 1.7291 45.7
2 ASP [1] 6.45 Eccentricity [1]
3 ∞ 0.00
4 FFS [1] (DM) 0.00 Eccentricity [3]
5 ∞ -3.80
6 -7.65 -2.19 1.6831 31.6
7 -6.02 -0.14
8 -8.31 -2.00 1.7453 41.7
9 -16.30 D1 = -7.11 to -3.37 to -0.12
10 Diaphragm surface -0.10
11 ASP [2] -2.69 Eccentricity [4] 1.5821 62.5
12 -31.78 -1.38 Eccentricity [4]
13 -5.27 -2.44 Eccentricity [5] 1.4875 70.4
14 6.74 -0.96 Eccentric [5]
15 4.81 -0.80 Eccentricity [6] 1.7551 27.6
16 ASP [3] D2 = -0.58 ~ -4.32 ~ -7.57
Eccentric [6]
17 -9.41 -2.61 1.6001 61.4
18 6.52 -0.20
19 5.89 -1.54 1.7444 43.9
20 ASP [4] -0.10
21 ∞ -1.44 1.5477 62.8
22 ∞ -0.80
23 ∞ -0.60 1.5163 64.1
24 ∞ -0.50
Image plane ∞ 0.00 Eccentricity [7]
ASP [1]
Curvature radius 9.74, k 0.0000
a -6.2519 × 10 -4 , b 1.2541 × 10 -5 , c -7.6432 × 10 -7 , d 1.7319 × 10 -8
ASP [2]
Radius of curvature -6.60, k 0.0000
a 4.2068 × 10 -4 , b 2.6754 × 10 -5 , c -3.3993 × 10 -6 , d 5.4375 × 10 -7
ASP [3]
Radius of curvature -5.34, k 0.0000
a -1.4669 × 10 -3 , b -2.5868 × 10 -5 , c 2.4908 × 10 -5 , d -3.9721 × 10 -6
ASP [4]
Curvature radius 5.62, k 0.0000
a -2.9782 × 10 -3 , b 1.2391 × 10 -4 , c -4.8542 × 10 -6 , d 7.6341 × 10 -8
FFS [1]
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
C4 -7.5312 × 10 -4 0.0000 -3.4212 × 10 -4 -1.0695 × 10 -3 -3.0806 × 10 -4
-6.5191 × 10 -4
C6 -3.7728 × 10 -4 0.0000 -1.7218 × 10 -4 -5.4546 × 10 -4 -1.5079 × 10 -4
-3.2651 × 10 -4
C8 -1.3987 × 10 -5 0.0000 -7.6019 × 10 -6 -1.5925 × 10 -5 -6.6752 × 10 -6
-1.7035 × 10 -5
C10 -5.6901 × 10 -6 0.0000 -3.6267 × 10 -6 -8.3321 × 10 -6 -2.9455 × 10 -6
-7.9035 × 10 -6
C11 1.0628 × 10 -5 0.0000 9.5627 × 10 -7 1.4199 × 10 -5 1.1005 × 10 -6 4.
3390 × 10 -7
C13 1.0528 × 10 -5 0.0000 8.5460 × 10 -7 1.3836 × 10 -5 2.1106 × 10 -6 1.
0298 × 10 -6
C15 2.4609 × 10 -6 0.0000 2.2087 × 10 -7 2.9930 × 10 -6 -5.0391 × 10 -8 -
1.4066 × 10 -7
Eccentric [1]
X 0.00 Y 0.10 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [3]
X 0.00 Y decy Z decz
α 45 β 0.00 γ 0.00
State 1 State 2 State 3 State 4 State 5 State 6
decy 0.009 0 0 0.008 0.002 0.001
decz 0.009 0 0 0.008 0.002 0.001
Eccentric [4]
X 0.00 Y -0.02 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [5]
X 0.00 Y -0.01 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [6]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric [7]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -1.86 β 0.00 γ 0.00

実施例13は、図13に示すように、可変ミラーを用いたデジタルカメラ用の撮像装置101の例である。   The thirteenth embodiment is an example of an imaging apparatus 101 for a digital camera using a variable mirror as shown in FIG.

この実施例は、レンズと撮像素子に偏心を加えている点で、前記の実施例2および実施例3と構成がほぼ同じであるが、可変ミラーの変形時に、ミラー反射面に対して垂直な方向への可変ミラー全体の平行移動も同時に行っている。これによって、可変ミラーによって発生する偏心収差を抑えている。   This embodiment has substantially the same configuration as the second and third embodiments described above in that the lens and the image sensor are decentered, but is perpendicular to the mirror reflection surface when the deformable mirror is deformed. Parallel movement of the entire variable mirror in the direction is also performed at the same time. This suppresses decentration aberrations generated by the variable mirror.

この実施例では、ズーミング時やフォーカシング時に可変ミラー表面の変形とともに、可変ミラー全体の平行移動も行っている。これによって、ミラー表面の変形だけでは補正しきれない収差を、適正な範囲で抑えることができる。   In this embodiment, the entire variable mirror is also translated in parallel with the deformation of the surface of the variable mirror during zooming and focusing. As a result, aberrations that cannot be corrected only by deformation of the mirror surface can be suppressed within an appropriate range.

可変ミラー全体の最大の平行移動量をx、光学系の焦点距離をfとしたときに、
0 < |x|/f < 1
を満たすことが望ましい。上限を超えると、ミラーを平行移動するためのスペースを確保することが困難になる。また、光学系をコンパクトにすることが難しくなる。
When the maximum parallel movement amount of the entire variable mirror is x and the focal length of the optical system is f,
0 <| x | / f <1
It is desirable to satisfy. When the upper limit is exceeded, it is difficult to secure a space for moving the mirror in parallel. In addition, it becomes difficult to make the optical system compact.

本発明に共通して言えることであるが、ズーム光学系の場合、本発明の各条件式に対して少なくとも一つのズーム状態においてその条件式を満たしていればよい。又ズーム光学系の場合、変倍群が正パワーを持てばレンズ構成はレトロフォーカスタイプを取りやすく広角化が容易でよい。変倍群が負パワーを持てば変倍群の少ない移動量で大きな変倍が実現できてよい。   As is common to the present invention, in the case of a zoom optical system, it is sufficient that each conditional expression of the present invention satisfies the conditional expression in at least one zoom state. In the case of a zoom optical system, if the variable power group has positive power, the lens configuration can easily be a retrofocus type, and the wide angle can be easily increased. If the zooming group has negative power, a large zooming may be realized with a small movement amount of the zooming group.

最後に各実施例における座標系の定義について述べておく。
(実施例1〜3、13)
物体中心を出てかつ物体面に垂直な直線をz軸とする。光学系に入射する光線の進行方向をZ軸正方向とし、このZ軸と像面中心を含む平面をY‐Z平面とし、原点を通りY‐Z平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正方向とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸とする。
Finally, the definition of the coordinate system in each embodiment will be described.
(Examples 1-3, 13)
A z-axis is a straight line that exits the center of the object and is perpendicular to the object plane. The traveling direction of light incident on the optical system is the positive direction of the Z-axis, the plane that includes the Z-axis and the center of the image plane is the YZ plane, passes through the origin, is orthogonal to the YZ plane, and the back side from the front of the page The direction toward the X axis is the X axis positive direction, and the X axis, the Z axis, and the axis constituting the right-handed orthogonal coordinate system are the Y axis.

これらの実施例では、このY‐Z平面内で各面の偏心を行っており、また、各回転非対称自由曲面の唯一の対称面をY‐Z面としている。
偏心を行うときの座標系の原点は、偏心を行う面をk面としたとき、k−1面の面頂位置からZ軸方向に面間隔の分だけ移動した点とする。
In these embodiments, each surface is decentered in the YZ plane, and the only symmetric surface of each rotationally asymmetric free-form surface is the YZ plane.
The origin of the coordinate system when performing eccentricity is a point moved by the surface interval in the Z-axis direction from the surface top position of the k-1 plane when the surface to be decentered is the k plane.

偏心面については、対応する座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX、Y、Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、前記(a)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα、β、γ(°))とが与えられている。なお、その場合、αとβの符号はそれぞれX軸、Y軸の正方向に対して反時計回り正とし、γの符号はZ軸の正方向に対して時計回りを正とする。   For eccentric surfaces, from the origin of the corresponding coordinate system, the amount of eccentricity of the surface top position (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are X, Y, and Z, respectively) and the center axis of that surface ( For free-form surfaces, inclination angles (α, β, γ (°), respectively) about the X axis, the Y axis, and the Z axis of the equation (a) are given. In this case, the signs of α and β are positive counterclockwise with respect to the positive directions of the X axis and Y axis, respectively, and the sign of γ is positive with respect to the positive direction of the Z axis.

偏心はディセンタアンドリターンで行われる。つまり、k面が偏心していたときに、k+1面の面頂位置は、偏心前のk面の面頂位置からZ軸方向に面間隔の分だけ移動した点とする。   Eccentricity is done by decenter and return. That is, when the k plane is decentered, the surface top position of the (k + 1) plane is a point moved by the surface interval in the Z-axis direction from the surface top position of the k plane before decentering.

偏心の順序は、その面の面頂位置をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向にそれぞれX、Y、Zだけ偏心させた後、その面のX軸を中心とする回転角α、Y軸を中心とする回転角β、Z軸を中心とする回転角γ、の順にティルトが行われる。   The order of eccentricity is that the surface apex position of the surface is decentered by X, Y, Z in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, respectively, and then the rotation angles α, Y around the X-axis of the surface Tilt is performed in the order of rotation angle β around the axis and rotation angle γ around the Z axis.

また、反射面の偏心の表現は、以下のようになる。偏心は全てY‐Z面内で行われるので、反射面の回転角をX軸中心の回転角αだけで表現できる。β、γは常に0となる。そして、反射面をαだけ回転させたとき、光線が反射面で反射された後の光学系の座標系は、反射前の座標系を2αだけ回転させたものとして定義する。このとき、反射前と反射後で、軸上主光線の進行方向と光学系のZ軸正方向が逆になるので注意が必要である。   The expression of the eccentricity of the reflecting surface is as follows. Since all decentering is performed in the YZ plane, the rotation angle of the reflecting surface can be expressed only by the rotation angle α about the X axis. β and γ are always 0. Then, when the reflecting surface is rotated by α, the coordinate system of the optical system after the light beam is reflected by the reflecting surface is defined as the coordinate system before reflection being rotated by 2α. At this time, care should be taken because the traveling direction of the axial principal ray and the positive Z-axis direction of the optical system are reversed before and after reflection.

また、ミラー面の変形の符号については、ミラー面が自由曲面形状に変形しているとき、パワー成分であるC4、C6が正のとき、凸面ミラーになる。つまり、負のパワーを持つミラーになる。逆に、パワー成分であるC4、C6が負のとき、凹面ミラーになる。つまり、正のパワーを持つミラーになる。
(実施例4〜12)
α、β、γの符号について、それぞれX軸、Y軸、Z軸の正方向に対して時計回りを正とする点以外は上記と同様である。
Regarding the sign of the deformation of the mirror surface, when the mirror surface is deformed into a free-form surface, when the power components C4 and C6 are positive, the mirror surface is a convex mirror. In other words, it becomes a mirror with negative power. On the contrary, when C4 and C6 which are power components are negative, it becomes a concave mirror. In other words, it becomes a mirror with positive power.
(Examples 4 to 12)
The signs α, β, and γ are the same as described above except that the clockwise direction is positive with respect to the positive directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively.

以上の説明では、すべて可変ミラーを用いた光学系について述べてきた。しかしながら、可変ミラーの代わりに通常の(形状の変わらない)ミラーを用いた場合にも、特に支障を来さない限り前述の条件式・制限等を適用してよい。なぜならミラーを用いた折り曲げ光学系の小型化のメリットはそのまま保たれるからである。また可変ミラーのパワーは弱いので、通常のミラーに置き換えることも技術的に容易である。
以上のような本発明によるズーム光学系は、フィルムカメラ、デジタルカメラ、テレビカメラ、携帯端末用のカメラ、監視カメラ、ロボットの眼、電子内視鏡等に適用可能である。
In the above description, an optical system using a variable mirror has been described. However, even when a normal mirror (the shape does not change) is used in place of the variable mirror, the above-described conditional expressions and restrictions may be applied as long as there is no particular problem. This is because the merit of miniaturization of the bending optical system using the mirror is maintained as it is. Moreover, since the power of the variable mirror is weak, it is technically easy to replace it with a normal mirror.
The zoom optical system according to the present invention as described above can be applied to a film camera, a digital camera, a television camera, a camera for a mobile terminal, a surveillance camera, a robot eye, an electronic endoscope, and the like.

また、上述のズーム光学系では、レンズ群中に反射面を有する構成のズーム光学系について説明したが、反射面を有しない構成のズーム光学系についても可変形状面を備えた光学素子、例えば、可変焦点レンズ等を用いて構成すれば、小型化、低コスト化、省電力化、作動音の静音化等の効果を達成することが可能である。更に、可変形状面を有しない可変焦点ミラーを前記実施例に用いても良い。なお、可変焦点ミラーについては、その一例を図34を用いて後述する。   In the zoom optical system described above, the zoom optical system having a reflection surface in the lens group has been described. However, an optical element having a deformable surface also in a zoom optical system having a reflection surface, for example, By using a variable focus lens or the like, it is possible to achieve effects such as downsizing, cost reduction, power saving, and quiet operation noise. Further, a variable focus mirror having no variable shape surface may be used in the above embodiment. An example of the variable focus mirror will be described later with reference to FIG.

次に、本発明の光学系あるいは撮像装置に適用可能な形状可変ミラーの構成例について説明する。
図19は本発明のズーム光学系に適用可能な可変ミラーとして光学特性可変ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファインダーの概略構成図である。本例の構成は、もちろん銀塩フィルムカメラにも使うことができる。まず、光学特性可変形状鏡409について説明する。
Next, a configuration example of a deformable mirror applicable to the optical system or the imaging apparatus of the present invention will be described.
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a Kepler finder of a digital camera using a variable optical property mirror as a variable mirror applicable to the zoom optical system of the present invention. The configuration of this example can of course be used for a silver salt film camera. First, the optical property variable shape mirror 409 will be described.

光学特性可変形状鏡409は、アルミコーティングされた薄膜(反射面)409aと複数の電極409bからなる光学特性可変形状鏡(以下、単に可変形状鏡と言う。)であり、411は各電極409bにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、412は可変抵抗器411と電源スイッチ413を介して薄膜409aと電極409b間に接続された電源、414は複数の可変抵抗器411の抵抗値を制御するための演算装置、415,416及び417はそれぞれ演算装置414に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離センサーで、これらは図示のように配設されて1つの光学装置を構成している。   The optical property variable shape mirror 409 is an optical property variable shape mirror (hereinafter simply referred to as a variable shape mirror) composed of an aluminum-coated thin film (reflecting surface) 409a and a plurality of electrodes 409b, and reference numeral 411 denotes each electrode 409b. A plurality of variable resistors 412 are connected to a power source connected between the thin film 409a and the electrode 409b via a variable resistor 411 and a power switch 413, and 414 is used to control resistance values of the plurality of variable resistors 411. , 415, 416 and 417 are a temperature sensor, a humidity sensor and a distance sensor respectively connected to the arithmetic device 414, and these are arranged as shown in the figure to constitute one optical device.

なお、対物レンズ902、接眼レンズ901、及び、プリズム404、二等辺直角プリズム405、ミラー406及び可変形状鏡の各面は、平面でなくてもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球面、対称面を1つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。   Note that each surface of the objective lens 902, the eyepiece lens 901, the prism 404, the isosceles right angle prism 405, the mirror 406, and the deformable mirror does not have to be a flat surface. Spherical surface, plane, rotationally symmetric aspherical surface, aspherical surface having a symmetric surface, aspherical surface having only one symmetric surface, aspherical surface without a symmetric surface, free-form surface, non-differentiable point or line The surface may have any shape, such as a surface having any of the above, and may be a surface that can affect the light in any way, whether it is a reflective surface or a refractive surface. Hereinafter, these surfaces are collectively referred to as an extended curved surface.

また、薄膜409aは、例えば、P.Rai-choudhury編、Handbook of MichrolithoGraphy, MichromachininG and Michrofabrication, Volume 2:MichromachininG and Michrofabrication,P495,FiG.8.58, SPIE PRESS刊やOptics Communication, 140巻(1997年)P187〜190に記載されているメンブレインミラーのように、複数の電極409bとの間に電圧が印加されると、静電気力により薄膜409aが変形してその面形状が変化するようになっており、これにより、観察者の視度に合わせたピント調整ができるだけでなく、さらに、レンズ901,902及び/又はプリズム404、二等辺直角プリズム405、ミラー406の温度や湿度変化による変形や屈折率の変化、あるいは、レンズ枠の伸縮や変形及び光学素子、枠等の部品の組立誤差による結像性能の低下が抑制され、常に適正にピント調整並びにピント調整で生じた収差の補正が行われ得る。   The thin film 409a is, for example, edited by P. Rai-choudhury, Handbook of Michrolitho Graphy, Michromachinin G and Michrofabrication, Volume 2: Michromachinin G and Michrofabrication, P495, FiG.8.58, published by SPIE PRESS, Volume 140 When a voltage is applied between the plurality of electrodes 409b as in the membrane mirror described in ˜190, the thin film 409a is deformed by electrostatic force and its surface shape changes, As a result, not only can the focus be adjusted in accordance with the diopter of the observer, but also the lens 901, 902 and / or the prism 404, the isosceles right angle prism 405, the mirror 406 are deformed or the refractive index is changed due to temperature or humidity changes. Or, the lens frame expansion and contraction and deformation and the degradation of imaging performance due to assembly errors of parts such as optical elements and frames are suppressed, and the focus adjustment is always performed properly. Correction of aberrations caused by cement adjustment may be performed.

なお、電極409bの形は、例えば図21、図22に示すように、薄膜409aの変形のさせ方に応じて選べばよい。
本例によれば、物体からの光は、対物レンズ902及びプリズム404の各入射面と射出面で屈折され、可変形状鏡409で反射され、プリズム404を透過して、二等辺直角プリズム405でさらに反射され(図19中、光路中の+印は、紙面の裏側へ向かって光線が進むことを示している)、ミラー406で反射され、接眼レンズ901を介して眼に入射するようになっている。このように、レンズ901,902、プリズム404,405、及び、可変形状鏡409によって、本例の光学装置の観察光学系を構成しており、これらの各光学素子の面形状と肉厚を最適化することにより、物体面の収差を最小にすることができるようになっている。
In addition, what is necessary is just to select the shape of the electrode 409b according to how to deform | transform the thin film 409a, as shown, for example in FIG. 21, FIG.
According to this example, the light from the object is refracted by the entrance and exit surfaces of the objective lens 902 and the prism 404, reflected by the deformable mirror 409, transmitted through the prism 404, and transmitted by the isosceles right angle prism 405. Further reflected (in FIG. 19, the + mark in the optical path indicates that the light beam travels toward the back side of the paper surface), is reflected by the mirror 406, and enters the eye via the eyepiece 901. ing. Thus, the lenses 901, 902, the prisms 404, 405, and the deformable mirror 409 constitute the observation optical system of the optical device of this example, and the surface shape and thickness of each of these optical elements are optimal. As a result, the aberration of the object surface can be minimized.

すなわち、反射面としての薄膜409aの形状は、結像性能が最適になるように演算装置414からの信号により各可変抵抗器411の抵抗値を変化させることにより制御される。すなわち、演算装置414へ、温度センサー415、湿度センサー416及び距離サンサー417から周囲温度及び湿度並びに物体までの距離に応じた大きさの信号が入力され、演算装置414は、これらの入力信号に基づき周囲の温度及び湿度条件と物体までの距離による結像性能の低下を補償すべく、薄膜409aの形状が決定されるような電圧を電極409bに印加するように、可変抵抗器411の抵抗値を決定するための信号を出力する。このように、薄膜409aは電極409bに印加される電圧すなわち静電気力で変形させられるため、その形状は状況により非球面を含む様々な形状をとる。   That is, the shape of the thin film 409a as the reflecting surface is controlled by changing the resistance value of each variable resistor 411 by a signal from the arithmetic unit 414 so that the imaging performance is optimized. That is, a signal having a magnitude corresponding to the ambient temperature, humidity, and distance to the object is input from the temperature sensor 415, the humidity sensor 416, and the distance sensor 417 to the arithmetic device 414, and the arithmetic device 414 is based on these input signals. The resistance value of the variable resistor 411 is set so that a voltage that determines the shape of the thin film 409a is applied to the electrode 409b in order to compensate for a decrease in imaging performance due to the ambient temperature and humidity conditions and the distance to the object. Outputs a signal for determination. As described above, since the thin film 409a is deformed by the voltage applied to the electrode 409b, that is, electrostatic force, the shape thereof takes various shapes including an aspherical surface depending on the situation.

なお、距離センサー417はなくてもよく、その場合、固体撮像素子408からの像の信号の高周波成分が略最大になるように、デジタルカメラの撮像レンズ403を動かし、その位置から逆に物体距離を算出し、可変形状鏡を変形させて観察者の眼にピントが合うようにすればよい。   The distance sensor 417 may not be provided. In that case, the imaging lens 403 of the digital camera is moved so that the high-frequency component of the image signal from the solid-state imaging device 408 becomes substantially maximum, and the object distance is reversed from the position. And deforming the deformable mirror so that the eyes of the observer are in focus.

また、薄膜409aをポリイミド等の合成樹脂で製作すれば、低電圧でも大きな変形が可能であるので好都合である。なお、プリズム404と可変形状鏡409を一体的に形成してユニット化することができる。また、図示を省略したが、可変形状鏡409の基板上に固体撮像素子408をリソグラフィープロセスにより一体的に形成してもよい。   In addition, if the thin film 409a is made of a synthetic resin such as polyimide, it is convenient because a large deformation is possible even at a low voltage. Note that the prism 404 and the deformable mirror 409 can be integrally formed to form a unit. Although not shown, the solid-state imaging device 408 may be integrally formed on the substrate of the deformable mirror 409 by a lithography process.

また、レンズ901,902、プリズム404,405、ミラー406は、プラスチックモールド等で形成することにより任意の所望形状の曲面を容易に形成することができ、製作も簡単である。なお、本例の撮像装置では、レンズ901,902がプリズム404から離れて形成されているが、レンズ901,902を設けることなく収差を除去することができるようにプリズム404,405、ミラー406、可変形状鏡409を設計すれば、プリズム404,405、可変形状鏡409は1つの光学ブロックとなり、組立が容易となる。また、レンズ901,902、プリズム404,405、ミラー406の一部あるいは全部をガラスで作製してもよく、このように構成すれば、さらに精度の良い撮像装置が得られる。   The lenses 901 and 902, the prisms 404 and 405, and the mirror 406 can be easily formed with a curved surface having an arbitrary desired shape by forming them with a plastic mold or the like. In the imaging apparatus of this example, the lenses 901 and 902 are formed away from the prism 404. However, the prisms 404 and 405, the mirror 406, and the like can be removed without providing the lenses 901 and 902. If the deformable mirror 409 is designed, the prisms 404 and 405 and the deformable mirror 409 become one optical block, and assembly becomes easy. Further, some or all of the lenses 901 and 902, the prisms 404 and 405, and the mirror 406 may be made of glass. With such a configuration, an imaging device with higher accuracy can be obtained.

なお、図19の例では、演算装置414、温度センサー415、湿度センサー416、距離センサー417を設け、温湿度変化、物体距離の変化等も可変形状鏡409で補償するようにしたが、そうではなくてもよい。つまり、演算装置414、温度センサー415、湿度センサー416、距離センサー417を省き、観察者の視度変化のみを可変形状鏡409で補正するようにしてもよい。   In the example of FIG. 19, the arithmetic device 414, the temperature sensor 415, the humidity sensor 416, and the distance sensor 417 are provided, and the temperature and humidity change, the change of the object distance, etc. are compensated by the deformable mirror 409. It does not have to be. In other words, the arithmetic device 414, the temperature sensor 415, the humidity sensor 416, and the distance sensor 417 may be omitted, and only the observer's diopter change may be corrected by the deformable mirror 409.

図20は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409の他の例を示す概略構成図である。
本例の可変形状鏡は、薄膜409aと電極409bとの間に圧電素子409cが介装されていて、これらが支持台423上に設けられている。そして、圧電素子409cに加わる電圧を各電極409b毎に変えることにより、圧電素子409cに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜409aの形状を変えることができるようになっている。電極409bの形は、図21に示すように同心分割であってもよいし、図22に示すように矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選択することができる。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing another example of a deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention.
In the deformable mirror of this example, a piezoelectric element 409c is interposed between a thin film 409a and an electrode 409b, and these are provided on a support base 423. By changing the voltage applied to the piezoelectric element 409c for each electrode 409b, the piezoelectric element 409c can be partially expanded and contracted to change the shape of the thin film 409a. The shape of the electrode 409b may be a concentric division as shown in FIG. 21, a rectangular division as shown in FIG. 22, or any other appropriate shape.

図20中、424は演算装置414に接続された振れ(ブレ)センサーであって、例えばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄膜409aを変形させるべく、演算装置414及び可変抵抗器411を介して電極409bに印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー415、湿度センサー416及び距離センサー417からの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜409aには圧電素子409cの変形に伴う応力が加わるので、薄膜409aの厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよい。   In FIG. 20, reference numeral 424 denotes a shake (blur) sensor connected to the arithmetic device 414. For example, the arithmetic device detects the shake of the digital camera and deforms the thin film 409a so as to compensate for the image disturbance due to the shake. The voltage applied to the electrode 409b via 414 and the variable resistor 411 is changed. At this time, signals from the temperature sensor 415, the humidity sensor 416, and the distance sensor 417 are considered at the same time, and focusing, temperature / humidity compensation, and the like are performed. In this case, since stress accompanying deformation of the piezoelectric element 409c is applied to the thin film 409a, it is preferable that the thin film 409a is made thick to some extent and has a corresponding strength.

図23は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。 本例の可変形状鏡は、薄膜409aと電極409bの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られた2枚の圧電素子409c及び409c'で構成されている点で図20に示された実施例の可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子409cと409c'が強誘電性結晶で作られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場合、圧電素子409cと409c'は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜409aを変形させる力が図20に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変えることができるという利点がある。   FIG. 23 is a schematic configuration diagram showing still another example of a deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention. The deformable mirror of this example is composed of two piezoelectric elements 409c and 409c ′ in which a piezoelectric element interposed between the thin film 409a and the electrode 409b is made of a material having piezoelectric characteristics in opposite directions. This is different from the deformable mirror of the embodiment shown in FIG. That is, if the piezoelectric elements 409c and 409c ′ are made of a ferroelectric crystal, they are arranged so that the directions of the crystal axes are opposite to each other. In this case, since the piezoelectric elements 409c and 409c ′ expand and contract in the opposite direction when a voltage is applied, the force for deforming the thin film 409a is stronger than in the embodiment shown in FIG. There is an advantage that the shape can be changed greatly.

圧電素子409c,409c'に用いる材料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電気石、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二水素アンモニウム(ADP)、ニオブ酸リチウム等の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、PbZrO3とPbTiO3の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポリビニール(PVDF)等の有機圧電物質、上記以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので好ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不均一にすれば、上記例において薄膜409aの形状を適切に変形させることも可能である。   Examples of the material used for the piezoelectric elements 409c and 409c ′ include piezoelectric substances such as barium titanate, Rossiel salt, crystal, tourmaline, potassium dihydrogen phosphate (KDP), ammonium dihydrogen phosphate (ADP), and lithium niobate. There are polycrystals of the same material, crystals of the same material, piezoelectric ceramics of solid solution of PbZrO3 and PbTiO3, organic piezoelectric materials such as polyvinyl difluoride (PVDF), ferroelectrics other than the above, especially organic piezoelectric materials Is preferable because it has a small Young's modulus and can be deformed greatly even at a low voltage. Note that when these piezoelectric elements are used, the shape of the thin film 409a can be appropriately deformed in the above example if the thickness is made non-uniform.

また、圧電素子409c,409c'の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、PZT、PLZT、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現できてよい。   The piezoelectric elements 409c and 409c ′ may be made of a piezoelectric material such as polyurethane, silicone rubber, acrylic elastomer, PZT, PLZT, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene cyanide copolymer, vinylidene fluoride and tri-vinyl chloride. A copolymer of fluoroethylene or the like is used. When an organic material having piezoelectricity, a synthetic resin having piezoelectricity, an elastomer having piezoelectricity, or the like is used, a large deformation of the deformable mirror surface may be realized.

なお、図20、図24の圧電素子409cに電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合には、圧電素子409cを別の基板409c−1と電歪材料409c−2を貼り合わせた構造にしてもよい。   20 and 24, when an electrostrictive material such as acrylic elastomer or silicon rubber is used, the piezoelectric element 409c is bonded to another substrate 409c-1 and the electrostrictive material 409c-2. It may be a different structure.

図24は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。
本例の可変形状鏡は、圧電素子409cが薄膜409aと電極409dとにより挟持され、薄膜409aと電極409d間に演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別に、支持台423上に設けられた電極409bにも演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるように構成されている。したがって、本例では、薄膜409aは電極409dとの間に印加される電圧と電極409bに印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing still another example of a deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention.
In the deformable mirror of this example, the piezoelectric element 409c is sandwiched between the thin film 409a and the electrode 409d, and a voltage is applied between the thin film 409a and the electrode 409d via the drive circuit 425 controlled by the arithmetic unit 414. In addition, separately from this, a voltage is also applied to the electrode 409b provided on the support base 423 via the drive circuit 425 controlled by the arithmetic unit 414. Therefore, in this example, the thin film 409a can be deformed doubly by the voltage applied between the electrode 409d and the electrostatic force by the voltage applied to the electrode 409b, more than any of those shown in the above example. Many deformation patterns are possible and there is an advantage that the response is fast.

そして、薄膜409a、電極409d間の電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なってもよい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極409dは電極409bのように複数の電極から構成されてもよい。この様子を図24に示した。なお、本発明では、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むものとする。   If the sign of the voltage between the thin film 409a and the electrode 409d is changed, the deformable mirror can be deformed into a convex surface and a concave surface. In that case, a large deformation may be performed by the piezoelectric effect, and a minute shape change may be performed by electrostatic force. Further, the piezoelectric effect may be mainly used for the deformation of the convex surface, and the electrostatic force may be mainly used for the deformation of the concave surface. Note that the electrode 409d may be composed of a plurality of electrodes like the electrode 409b. This situation is shown in FIG. In the present invention, the piezoelectric effect, the electrostrictive effect, and the electrostriction are collectively referred to as the piezoelectric effect. Therefore, an electrostrictive material is also included in the piezoelectric material.

図25は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。
本例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台423の内部底面上には永久磁石426が、頂面上には窒化シリコン又はポリイミド等からなる基板409eの周縁部が載置固定されており、基板409eの表面にはアルミニウム等の金属コートで作られた薄膜409aが付設されていて、可変形状鏡409を構成している。
FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing still another example of a deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention.
The deformable mirror of this example can change the shape of the reflecting surface using electromagnetic force. A permanent magnet 426 is provided on the inner bottom surface of the support base 423, and silicon nitride or A peripheral portion of a substrate 409e made of polyimide or the like is placed and fixed, and a thin film 409a made of a metal coat such as aluminum is attached to the surface of the substrate 409e to constitute a deformable mirror 409.

基板409eの下面には複数のコイル427が配設されており、これらのコイル427はそれぞれ駆動回路428を介して演算装置414に接続されている。したがって、各センサー415,416,417,424からの信号によって演算装置414において求められる光学系の変化に対応した演算装置414からの出力信号により、各駆動回路428から各コイル427にそれぞれ適当な電流が供給されると、永久磁石426との間に働く電磁気力で各コイル427は反発又は吸着され、基板409e及び薄膜409aを変形させる。   A plurality of coils 427 are disposed on the lower surface of the substrate 409e, and these coils 427 are each connected to the arithmetic unit 414 via a drive circuit 428. Accordingly, an appropriate current is supplied from each drive circuit 428 to each coil 427 by an output signal from the arithmetic unit 414 corresponding to a change in the optical system required by the arithmetic unit 414 based on signals from the sensors 415, 416, 417, and 424. Is supplied, each coil 427 is repelled or attracted by an electromagnetic force acting between the permanent magnet 426 and deforms the substrate 409e and the thin film 409a.

この場合、各コイル427はそれぞれ異なる量の電流を流すようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、永久磁石426を基板409eに付設しコイル427を支持台423の内部底面側に設けるようにしてもよい。また、コイル427はリソグラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル427には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよい。   In this case, each coil 427 can flow a different amount of current. Further, the number of the coils 427 may be one, or the permanent magnet 426 may be attached to the substrate 409e and the coil 427 may be provided on the inner bottom surface side of the support base 423. The coil 427 may be made by a technique such as lithography, and the coil 427 may contain an iron core made of a ferromagnetic material.

この場合、薄膜コイル427の巻密度を、図26に示すように、場所によって変化させることにより、基板409e及び薄膜409aに所望の変形を与えるようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、また、これらのコイル427には強磁性体よりなる鉄心を挿入してもよい。   In this case, as shown in FIG. 26, the winding density of the thin film coil 427 can be changed depending on the location, whereby desired deformation can be applied to the substrate 409e and the thin film 409a. One coil 427 may be provided, and an iron core made of a ferromagnetic material may be inserted into these coils 427.

図27は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。
本例の可変形状鏡では、基板409eは鉄等の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜409aはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コストを低減することができる。また、電源スイッチ413を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル427に流れる電流の方向を変えることができ、基板409e及び薄膜409aの形状を自由に変えることができる。
FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing still another example of a deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention.
In the deformable mirror of this example, the substrate 409e is made of a ferromagnetic material such as iron, and the thin film 409a as a reflective film is made of aluminum or the like. In this case, since it is not necessary to provide a thin film coil, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced. Further, if the power switch 413 is replaced with a switching / power switch, the direction of the current flowing in the coil 427 can be changed, and the shapes of the substrate 409e and the thin film 409a can be freely changed.

図28は本例におけるコイル427の配置を示し、図29はコイル427の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図25に示した実施例にも適用することができる。なお、図30は、図25に示した例において、コイル427を図33のように配置した場合に適する永久磁石426の配置を示している。すなわち、図30に示すように永久磁石426を放射状に配置すれば、図25に示した例に比べて、微妙な変形を基板409e及び薄膜409aに与えることができる。また、このように電磁気力を用いて基板409e及び薄膜409aを変形させる場合(図25及び図27の例)は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点がある。   FIG. 28 shows the arrangement of the coil 427 in this example, and FIG. 29 shows another arrangement example of the coil 427, but these arrangements can also be applied to the embodiment shown in FIG. FIG. 30 shows the arrangement of permanent magnets 426 that is suitable when the coil 427 is arranged as shown in FIG. 33 in the example shown in FIG. That is, if the permanent magnets 426 are arranged radially as shown in FIG. 30, it is possible to give a subtle deformation to the substrate 409e and the thin film 409a compared to the example shown in FIG. Further, when the substrate 409e and the thin film 409a are deformed by using electromagnetic force in this way (examples of FIGS. 25 and 27), there is an advantage that they can be driven at a lower voltage than when electrostatic force is used.

以上いくつかの可変形状鏡の例を述べたが、ミラーの形を変形させるのに、図24の例に示すように、2種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁場、温度変化、電磁波等のうちから2つ以上を同時に用いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり2つ以上の異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度の良い鏡面が実現できる。   Although several examples of the deformable mirror have been described above, two or more kinds of forces may be used to change the shape of the mirror as shown in the example of FIG. That is, the deformable mirror may be deformed by simultaneously using two or more of electrostatic force, electromagnetic force, piezoelectric effect, magnetostriction, fluid pressure, electric field, magnetic field, temperature change, electromagnetic wave, and the like. That is, if the optical characteristic variable optical element is made by using two or more different driving methods, large deformation and fine deformation can be realized at the same time, and an accurate mirror surface can be realized.

また、形状可変ミラーの変形する部分の外形は、軸上光線の入射面に平行な方向に長い形状とするのが好ましく、このように構成すれば、収差補正に有利な楕円面に近い形状に変形させやすいという利点がある。前記入射面に平行な方向に長い形状としては、トラック形状、多角形、楕円等が利用できる。   Also, the outer shape of the deformable part of the deformable mirror is preferably long in the direction parallel to the incident surface of the axial light beam, and if configured in this way, it has a shape close to an elliptical surface advantageous for aberration correction. There is an advantage that it is easy to deform. As a shape that is long in the direction parallel to the incident surface, a track shape, a polygon, an ellipse, or the like can be used.

図31は本発明のズーム光学系を用いた撮像装置に適用可能な形状可変ミラーとして可変形状鏡409を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、PDA用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。   FIG. 31 shows an imaging system using a deformable mirror 409 as a deformable mirror applicable to an imaging apparatus using the zoom optical system of the present invention, such as a digital camera of a mobile phone, a capsule endoscope, an electronic endoscope, a personal computer 1 is a schematic configuration diagram of an imaging system used for a digital camera for a digital camera, a digital camera for a PDA, and the like.

本例の撮像系は、可変形状鏡409と、レンズ902と、固体撮像素子408と、制御系103とで一つの撮像ユニット104を構成している。本例の撮像ユニット104では、レンズ102を通った物体からの光は可変形状鏡409で集光され、固体撮像素子408の上に結像する。可変形状鏡409は、光学特性可変光学素子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれている。   In the imaging system of this example, the deformable mirror 409, the lens 902, the solid-state imaging device 408, and the control system 103 constitute one imaging unit 104. In the imaging unit 104 of this example, the light from the object that has passed through the lens 102 is collected by the deformable mirror 409 and forms an image on the solid-state imaging device 408. The deformable mirror 409 is a kind of optical characteristic variable optical element and is also called a variable focus mirror.

本例によれば、物体距離が変わっても可変形状鏡409を変形させることでピント合わせをすることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がなく、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、撮像ユニット104は本発明の撮像系としてすべての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡409を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系を作ることができる。   According to this example, even if the object distance changes, it is possible to focus by deforming the deformable mirror 409, and there is no need to drive the lens with a motor or the like, and the size, weight and power consumption are reduced. Is excellent in terms of. The imaging unit 104 can be used in all embodiments as an imaging system of the present invention. Also, by using a plurality of deformable mirrors 409, it is possible to make a zoom and variable magnification imaging system and optical system.

なお、図31では、制御系103にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いると、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電気を用いる可変形状鏡、可変焦点レンズに用いることができるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変形状鏡、可変焦点レンズに有用である。   FIG. 31 shows a configuration example of a control system including a transformer booster circuit using coils in the control system 103. In particular, when a laminated piezoelectric transformer is used, the size can be reduced. The booster circuit can be used for the variable shape mirror and variable focus lens using all the electricity of the present invention, but is particularly useful for the variable shape mirror and variable focus lens when using electrostatic force and piezoelectric effect.

図32は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能なさらに他の例に係る、マイクロポンプ180で流体161を出し入れしミラー面を変形させる可変形状鏡188の概略構成図である。本例によれば、ミラー面を大きく変形させることが可能になるというメリットがある。マイクロポンプ180は、例えば、マイクロマシンの技術で作られた小型のポンプで、電力で動くように構成されている。マイクロマシンの技術で作られたポンプの例としては、熱変形を利用したもの、圧電材料を用いたもの、静電気力を用いたものなどがある。   FIG. 32 is a schematic configuration diagram of a deformable mirror 188 in which a fluid 161 is taken in and out by a micropump 180 and a mirror surface is deformed according to still another example applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention. According to this example, there is an advantage that the mirror surface can be greatly deformed. The micropump 180 is a small-sized pump made by, for example, a micromachine technique, and is configured to move with electric power. Examples of pumps made with micromachine technology include those using thermal deformation, those using piezoelectric materials, and those using electrostatic forces.

図33は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーに適用可能なマイクロポンプの一例を示す概略構成図である。本例のマイクロポンプ180では、振動板181は静電気力、圧電効果等の電気力により振動する。図33では静電気力により振動する例を示しており、図33中、182,183は電極である。また、点線は変形した時の振動板181を示している。振動板181の振動に伴い、2つの弁184,185が開閉し、流体161を右から左へ送るようになっている。   FIG. 33 is a schematic configuration diagram showing an example of a micropump applicable to the variable shape mirror used in the zoom optical system of the present invention. In the micropump 180 of this example, the vibration plate 181 vibrates by an electric force such as an electrostatic force or a piezoelectric effect. FIG. 33 shows an example in which vibration is caused by electrostatic force. In FIG. 33, reference numerals 182 and 183 denote electrodes. A dotted line indicates the diaphragm 181 when it is deformed. With the vibration of the diaphragm 181, the two valves 184 and 185 are opened and closed to send the fluid 161 from the right to the left.

本例の可変形状鏡188では、反射膜189が流体161の量に応じて凹凸に変形することで、可変形状鏡として機能する。可変形状鏡188は流体161で駆動されている。流体としては、シリコンオイル、空気、水、ゼリー、等の有機物、無機物を用いることができる。   In the deformable mirror 188 of this example, the reflective film 189 functions as a deformable mirror by being deformed into irregularities according to the amount of the fluid 161. The deformable mirror 188 is driven by the fluid 161. As the fluid, organic substances such as silicon oil, air, water, jelly, and inorganic substances can be used.

なお、静電気力、圧電効果を用いた可変形状鏡、可変焦点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧が必要になる場合がある。その場合には、例えば図31に示すように、昇圧用のトランス、あるいは圧電トランス等を用いて制御系を構成するとよい。   Note that a high voltage may be required for driving in a deformable mirror, a variable focus lens, or the like using electrostatic force or a piezoelectric effect. In that case, for example, as shown in FIG. 31, a control system may be configured using a boosting transformer, a piezoelectric transformer, or the like.

また、反射用の薄膜409aは、変形しない部分にも設けておくと、可変形状鏡の形状を干渉計等で測定する場合に、基準面として使うことができ便利である。   In addition, if the reflective thin film 409a is also provided in a portion that is not deformed, it can be conveniently used as a reference surface when measuring the shape of the deformable mirror with an interferometer or the like.

図34は本発明のズーム光学系に適用可能な、可変焦点レンズを応用した可変焦点ミラーを示すものである。この可変焦点ミラー565は、第1,第2の面566a,566bを有する第1の透明基板566と、第3,第4の面567a,567bを有する第2の透明基板567とを有する。第1の透明基板566は、平板状またはレンズ状に形成して、内面(第2の面)566bに透明電極513aを設け、第2の透明基板567は、内面(第3の面)567aを凹面状に形成して、該凹面上に反射膜568を施し、さらにこの反射膜568上に透明電極513bを設ける。透明電極513a,513b間には高分子分散液晶層514を設け、これら透明電極513a,513bをスイッチ515および可変抵抗器519を経て交流電源516に接続して、高分子分散液晶層514に交流電界を印加するようにする。なお、図34では液晶分子の図示を省略してある。513a、514、513bからなる可変焦点レンズと、567、568からなる凹面鏡を組み合わせた構造になっている。   FIG. 34 shows a variable focus mirror using a variable focus lens, which can be applied to the zoom optical system of the present invention. The variable focus mirror 565 includes a first transparent substrate 566 having first and second surfaces 566a and 566b, and a second transparent substrate 567 having third and fourth surfaces 567a and 567b. The first transparent substrate 566 is formed in a flat plate shape or a lens shape, and a transparent electrode 513a is provided on the inner surface (second surface) 566b. The second transparent substrate 567 has an inner surface (third surface) 567a. A reflective film 568 is formed on the concave surface, and a transparent electrode 513b is provided on the reflective film 568. A polymer dispersed liquid crystal layer 514 is provided between the transparent electrodes 513a and 513b, and these transparent electrodes 513a and 513b are connected to an AC power source 516 via a switch 515 and a variable resistor 519, and an AC electric field is applied to the polymer dispersed liquid crystal layer 514. Is applied. In FIG. 34, liquid crystal molecules are not shown. It has a structure in which a variable focus lens made up of 513a, 514 and 513b and a concave mirror made up of 567 and 568 are combined.

かかる構成によれば、透明基板566側から入射する光線は、反射膜568により高分子分散液晶層514を折り返す光路となるので、高分子分散液晶層514の作用を2回もたせることができると共に、高分子分散液晶層514への印加電圧を変えることにより、反射光の焦点位置を変えることができる。この場合、可変焦点ミラー565に入射した光線は、高分子分散液晶層514を2回透過するので、高分子分散液晶層514の厚さの2倍をtとすれば、上記の各式を同様に用いることができる。なお、透明基板566または567の内面を回折格子状にして、高分子分散液晶層514の厚さを薄くすることもできる。このようにすれば、散乱光をより少なくできる利点がある。   According to such a configuration, light incident from the transparent substrate 566 side serves as an optical path for folding the polymer-dispersed liquid crystal layer 514 by the reflective film 568, so that the function of the polymer-dispersed liquid crystal layer 514 can be given twice. By changing the applied voltage to the polymer dispersed liquid crystal layer 514, the focal position of the reflected light can be changed. In this case, the light incident on the variable focus mirror 565 is transmitted twice through the polymer-dispersed liquid crystal layer 514. Therefore, if t is twice the thickness of the polymer-dispersed liquid crystal layer 514, the above formulas are the same. Can be used. Note that the inner surface of the transparent substrate 566 or 567 can be formed in a diffraction grating shape to reduce the thickness of the polymer dispersed liquid crystal layer 514. In this way, there is an advantage that scattered light can be reduced.

以上の説明では、液晶の劣化を防止するため、電源として交流電源516を用いて、液晶に交流電界を印加するようにしたが、直流電源を用いて液晶に直流電界を印加するようにすることもできる。また、液晶分子の方向を変える方法としては、電圧を変化させること以外に、液晶にかける電場の周波数、液晶にかける磁場の強さ・周波数、あるいは液晶の温度等を変化させることによってもよい。なお、本発明では図34のような形状の変化しない可変焦点ミラーも、可変形状鏡の中に含めるものとする。   In the above description, in order to prevent the deterioration of the liquid crystal, an AC electric field is applied to the liquid crystal using the AC power source 516 as a power source. However, a DC electric field is applied to the liquid crystal using a DC power source. You can also. As a method of changing the direction of the liquid crystal molecules, in addition to changing the voltage, the frequency of the electric field applied to the liquid crystal, the strength / frequency of the magnetic field applied to the liquid crystal, or the temperature of the liquid crystal may be changed. In the present invention, a variable focus mirror whose shape does not change as shown in FIG. 34 is also included in the variable shape mirror.

図35は本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡のさらに他の例を示す概略構成図である。本例では、デジタルカメラに用いられるものとして説明する。図35中、411は可変抵抗器、414は演算装置、415は温度センサー、416は湿度センサー、417は距離センサー、424は振れセンサーである。   FIG. 35 is a schematic configuration diagram showing still another example of a deformable mirror applicable as a deformable mirror used in the zoom optical system of the present invention. In this example, it is assumed that it is used for a digital camera. In FIG. 35, 411 is a variable resistor, 414 is an arithmetic unit, 415 is a temperature sensor, 416 is a humidity sensor, 417 is a distance sensor, and 424 is a shake sensor.

本例の可変形状鏡45は、アクリルエラストマー等の有機材料からなる電歪材料453と間を隔てて分割電極409bを設け、電歪材料453の上に順に電極452、変形可能な基板451を設け、さらにその上に入射光を反射するアルミニウム等の金属からなる反射膜450を設けて構成されている。このように構成すると、分割電極409bを電歪材料453と一体化した場合に比べて、反射膜450の面形状が滑らかになり、光学的に収差を発生させにくくなるというメリットがある。なお、変形可能な基板451と電極452の配置は逆でも良い。   The deformable mirror 45 of this example is provided with a divided electrode 409b spaced apart from an electrostrictive material 453 made of an organic material such as acrylic elastomer, and an electrode 452 and a deformable substrate 451 are provided on the electrostrictive material 453 in order. Further, a reflective film 450 made of a metal such as aluminum that reflects incident light is provided thereon. With this configuration, there is an advantage that the surface shape of the reflective film 450 becomes smoother and optical aberrations are less likely to occur compared to the case where the divided electrode 409b is integrated with the electrostrictive material 453. Note that the disposition of the deformable substrate 451 and the electrode 452 may be reversed.

また、図35中、449は光学系の変倍、あるいはズームを行なう釦であり、可変形状鏡45は、釦449を使用者が押すことで反射膜450の形を変形させて、変倍あるいは、ズームをすることができるように演算装置414を介して制御されている。   In FIG. 35, reference numeral 449 denotes a button for zooming or zooming the optical system, and the deformable mirror 45 deforms the shape of the reflective film 450 by pressing the button 449 by the user, Control is performed via an arithmetic unit 414 so that zooming can be performed.

なお、アクリルエラストマー等の有機材料からなる電歪材料の代わりに既に述べたチタン酸バリウム等の圧電材料を用いてもよい。
最後に、本発明で用いる用語の定義を述べておく。
Note that a piezoelectric material such as barium titanate described above may be used instead of the electrostrictive material made of an organic material such as acrylic elastomer.
Finally, definitions of terms used in the present invention will be described.

光学装置とは、光学系あるいは光学素子を含む装置のことである。光学装置単体で機能しなくてもよい。つまり、装置の一部でもよい。光学装置には、撮像装置、観察装置、表示装置、照明装置、信号処理装置等が含まれる。   An optical device is a device including an optical system or an optical element. The optical device alone may not function. That is, it may be a part of the apparatus. The optical device includes an imaging device, an observation device, a display device, a lighting device, a signal processing device, and the like.

撮像装置の例としては、フィルムカメラ、デジタルカメラ、ロボットの眼、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラ、テレビカメラ、動画記録装置、電子動画記録装置、カムコーダ、VTRカメラ、電子内視鏡等がある。デジカメ、カード型デジカメ、テレビカメラ、VTRカメラ、動画記録カメラなどはいずれも電子撮像装置の一例である。   Examples of the imaging device include a film camera, a digital camera, a robot eye, a lens interchangeable digital single-lens reflex camera, a television camera, a moving image recording device, an electronic moving image recording device, a camcorder, a VTR camera, and an electronic endoscope. A digital camera, a card-type digital camera, a TV camera, a VTR camera, a moving image recording camera, and the like are all examples of an electronic imaging device.

観察装置の例としては、顕微鏡、望遠鏡、眼鏡、双眼鏡、ルーペ、ファイバースコープ、ファインダー、ビューファインダー等がある。
表示装置の例としては、液晶ディスプレイ、ビューファインダー、ゲームマシン(ソニー社製プレイステーション)、ビデオプロジェクター、液晶プロジェクター、頭部装着型画像表示装置(head mounted display:HMD)、PDA(携帯情報端末)、携帯電話等がある。
Examples of the observation apparatus include a microscope, a telescope, glasses, binoculars, a loupe, a fiberscope, a viewfinder, a viewfinder, and the like.
Examples of the display device include a liquid crystal display, a viewfinder, a game machine (Sony PlayStation), a video projector, a liquid crystal projector, a head mounted display (HMD), a PDA (personal digital assistant), There are mobile phones.

照明装置の例としては、カメラのストロボ、自動車のヘッドライト、内視鏡光源、顕微鏡光源等がある。
信号処理装置の例としては、携帯電話、パソコン、ゲームマシン、光ディスクの読取・書込装置、光計算機の演算装置等がある。
Examples of the illumination device include a camera strobe, an automobile headlight, an endoscope light source, and a microscope light source.
Examples of the signal processing device include a mobile phone, a personal computer, a game machine, an optical disk reading / writing device, an optical computer arithmetic device, and the like.

なお、本発明の光学系は小型軽量なので、電子撮像装置、信号処理装置、特に、デジタルカメラ、携帯電話の撮像系に用いると効果がある。
撮像素子は、例えばCCD、撮像管、固体撮像素子、写真フィルム等を指す。また、平行平面板はプリズムの1つに含まれるものとする。観察者の変化には、視度の変化を含むものとする。被写体の変化には、被写体となる物体距離の変化、物体の移動、物体の動き、振動、物体のぶれ等を含むものとする。
Since the optical system of the present invention is small and light, it is effective when used in an electronic imaging device, a signal processing device, particularly a digital camera or a mobile phone imaging system.
The imaging device refers to, for example, a CCD, an imaging tube, a solid-state imaging device, a photographic film, and the like. The plane parallel plate is included in one of the prisms. The change of the observer includes the change of the diopter. The change in the subject includes a change in the object distance as the subject, movement of the object, movement of the object, vibration, blurring of the object, and the like.

拡張曲面の定義は以下の通りである。
球面、平面、回転対称非球面のほか、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは対称面を有する非球面、対称面を1つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点や線を有する面等、いかなる形をしていても良い。反射面でも、屈折面でも、光になんらかの影響を与えうる面ならば良い。本発明では、これらを総称して拡張曲面と呼ぶことにする。
The definition of the extended surface is as follows.
In addition to spherical surfaces, flat surfaces, and rotationally symmetric aspheric surfaces, spherical surfaces that are decentered with respect to the optical axis, flat surfaces, rotationally symmetric aspheric surfaces, aspheric surfaces that have a symmetric surface, aspheric surfaces that have only one symmetric surface, and non-symmetrical surfaces Any shape such as a spherical surface, a free-form surface, or a surface having non-differentiable points or lines may be used. It may be a reflective surface or a refractive surface as long as it can have some influence on light. In the present invention, these are collectively referred to as an extended curved surface.

光学特性可変光学素子とは、可変焦点レンズ、可変形状鏡、面形状の変わる偏光プリズム、頂角可変プリズム、光偏向作用の変わる可変回折光学素子、つまり可変HOE,可変DOE等を含む。可変焦点レンズには、焦点距離が変化せず、収差量が変化するような可変レンズも含むものとする。可変形状鏡についても同様である。要するに、光学素子で、光の反射、屈折、回折等の光偏向作用が変化しうるものを光学特性可変光学素子と呼ぶ。   The optical characteristic variable optical element includes a variable focus lens, a variable shape mirror, a polarization prism whose surface shape changes, a vertex angle variable prism, a variable diffractive optical element whose light deflection action changes, that is, a variable HOE, a variable DOE, and the like. The variable focus lens includes a variable lens in which the focal length does not change and the amount of aberration changes. The same applies to the deformable mirror. In short, an optical element whose light deflection action such as light reflection, refraction, and diffraction can be changed is called an optical characteristic variable optical element.

情報発信装置とは、携帯電話、固定式の電話、ゲームマシン、テレビ、ラジカセ、ステレオ等のリモコンや、パソコン、パソコンのキーボード、マウス、タッチパネル等の何らかの情報を入力し、送信することができる装置を指す。撮像装置のついたテレビモニター、パソコンのモニター、ディスプレイも含むものとする。情報発信装置は、信号処理装置の中に含まれる。   An information transmission device is a device that can input and transmit any information such as a remote control such as a mobile phone, a fixed phone, a game machine, a TV, a radio cassette, a stereo, a personal computer, a keyboard of a personal computer, a mouse, a touch panel, etc. Point to. It shall also include a television monitor with an imaging device, a personal computer monitor, and a display. The information transmission device is included in the signal processing device.

以上説明したように、本発明による撮像装置あるいは光学系は、例えば下記に示す特徴を備える。
(1) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有し、可変ミラーがピント合わせ機能を有すズーム光学系。
(2) 移動する光学素子群が負パワーを有す(1)に記載のズーム光学系。
(3) 可変ミラーを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、ピント合わせに必要な可変ミラーの変形量QRにくわえて、さらに少なくとも下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量をQRの両端に有する可変ミラーを有す撮像装置。
As described above, the imaging apparatus or optical system according to the present invention has the following features, for example.
(1) A zoom optical system having a variable mirror and a moving optical element group, the optical element group having a zooming function, and the variable mirror having a focusing function.
(2) The zoom optical system according to (1), wherein the moving optical element group has negative power.
(3) In an image pickup apparatus that performs a hill-climbing autofocus with a variable mirror, in addition to the amount of deformation QR of the variable mirror required for focusing, the focus is at least 1/3 of Sd determined by the following expression 370 An imaging device having a variable mirror that has deformation amounts necessary to change the angle at both ends of the QR.

Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
(4) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有し、可変ミラーがピント合わせ機能とコンペセータ機能を有すズーム光学系。
(5) 第1光学素子群と、その後方に配置された可変ミラーまたは可変焦点レンズと、その後方に置かれた変倍光学素子群と、を有す(1)〜(4)に記載のズーム光学系。
(6) 前から順に第1光学素子群と、可変ミラーまたは可変焦点レンズと、第2光学素子群または空気間隔と変倍光学素子群と光学素子群とからなる(1)〜(5)に記載のズーム光学系。
(7) ズーミング時またはフォーカシング時に、可変ミラーの変形とともに、ミラー反射面に対してほぼ垂直な方向への可変ミラー全体の平行移動も行うことも特徴とする、撮像光学系。
(8) ズーミング時またはフォーカシング時に、可変ミラーの変形とともに、可変ミラー全体をある方向に平行移動することを特徴とする撮像光学系。
(9) 可変ミラー全体の最大の平行移動量をx、光学系の焦点距離をfとしたときに、
0 < |x|/f < 1
を満たすことを特徴とする撮像光学系。
(10) (7)又は(8)に従属する(9)に記載の撮像光学系。
(11) 移動するレンズ群が1つである(1)〜(10)に記載の撮像光学系。
(12) 可変ミラーを備え、ある光学素子群の前後の2つの光学素子群が変倍のために常に同じ移動量で動き、その移動する2つの群は同じ符号のパワーを持ち、かつ前記、移動群に挟まれた群のパワーは逆符号であり、可変ミラーがフォーカス機能、あるいはコンペセータ機能を有するズーム光学系。
(13) 移動する2つの群のパワーが正である(12)に記載のズーム光学系。
(14) 移動する2つの群のパワーが負である(12)に記載のズーム光学系。
(15) 前方から順に負のパワーを有す群、可変ミラー、移動群のうちの前方、移動群に挟まれた群、移動群の後方を有す(12)に記載のズーム光学系。
(16) 可変ミラーと変倍機能を有する変倍群を有し、可変ミラーがピント合わせ機能を有し、変倍群の前方に可変ミラーを配置したことを特徴とするズーム光学系。
(17) 可変ミラーと移動する光学素子群を有し、光学素子群が変倍機能を有する変倍群であり、可変ミラーがピント合わせ機能とコンペセータ機能を有し、変倍群の前方に可変ミラーを配置したことを特徴とするズーム光学系。
(18) (7)〜(15)に従属する(16)〜(17)に記載のズーム光学系。
(19) 回転対称レンズと可変ミラーを有す(1)〜(18)に記載のズーム光学系。
(20) 回転対称レンズと可変ミラーとからなる(1)〜(18)に記載のズーム光学系。
(21) 式301〜304を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(22) 式305〜309を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(23) 式311〜314を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(24) 式316〜321を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(25) 式322〜323を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(26) 式324〜326を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(27) 式327〜329を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(28) 式330〜333を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(29) 式335〜336を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(30) 式340〜347を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(31) 式301〜347の少なくとも2つ以上を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(32) 式340〜347の少なくとも1つ以上と式301〜336の少なくとも1つ以上を満たす(1)〜(20)に記載のズーム光学系。
(33) 明るさ絞りが可変ミラーの後方にあることを特徴とする(1)〜(29)に記載のズーム光学系。
(34) 移動する光学素子群が正パワーを有す(1)〜(16)に記載のズーム光学系。
(34') 移動する光学素子群が負パワーを有す(1)〜(16)に記載のズーム光学系。
(35) 静電気により駆動される可変ミラーを有し撮影時に、撮影する物体距離の範囲内で、可変ミラーの形状が凹面であることを特徴とする撮像装置。
(36) 物体に対するピントを変化させ、撮像した物体像の高周波成分を検出し、その高周波成分が最大になったところで、合焦状態と判断する山のぼり方式のオートフォーカスを有す撮像装置において、(35)に記載の撮像装置。
(37) (36)においてオートフォーカスを行う場合に物体に対するピントを変化させるとき、可変ミラーの形状が平面になる状態を含む撮像装置。
(38) 可変ミラーを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、ピント合わせに必要な可変ミラーの変形量QRにくわえて、さらに少なくとも式370で決まるSdだけピントを変化させるのに必要な変形量をQRの両端に有する可変ミラーを有す撮像装置。
(39) 可変ミラーを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、ピント合わせとコンペセータとして必要な可変ミラーの変形量QRにくわえて、さらに少なくとも式370で決まるSdだけピントを変化させるのに必要な変形量をQRの両端に有する可変ミラーを有す撮像装置。
(40) 可変ミラーを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、ピント合わせとコンペセータとして必要な可変ミラーの変形量QRにくわえて、さらに少なくとも式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量をQRの両端に有する可変ミラーを有す撮像装置。
(41) (35)に記載の特徴を有する(3)、(38)〜(40)に記載の撮像装置。
(42) 可変ミラーを備え、アクティブ方式のオートフォーカスを行う撮像装置。
(43) 可変ミラーと撮像素子を備え、アクティブ方式のオートフォーカスを行う電子撮像装置。
(44) (1)〜(34')に記載の光学系を備えた(35)〜(43)に記載の撮像装置。
(45) 式102を満たす撮像装置。
(46) 撮像素子を備え、最も物体寄りの光学素子と撮像素子の位置関係が固定されていることを特徴とする(1)〜(34')に記載の光学系を備えた撮像装置。
(47) 撮像素子を備え、最も物体寄りの光学素子と撮像素子の位置関係が固定されていることを特徴とする(44)に記載の撮像装置。
(48) 可変ミラーに代えて通常のミラーを用いたことを特徴とする(1)〜(47)に記載の光学系又は撮像装置。
(49) 可変ミラーに代えて、可変焦点レンズを用いたことを特徴とする(1)〜(47)に記載の光学系又は撮像装置。
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
(4) A zoom optical system having a variable mirror and a moving optical element group, the optical element group having a zooming function, and the variable mirror having a focusing function and a compensator function.
(5) The first optical element group, a variable mirror or variable focus lens disposed behind the first optical element group, and a variable magnification optical element group disposed behind the first optical element group, according to (1) to (4) Zoom optical system.
(6) The first optical element group, the variable mirror or the variable focus lens, the second optical element group or the air gap, the variable magnification optical element group, and the optical element group in order from the front to (1) to (5) The zoom optical system described.
(7) An imaging optical system characterized in that during zooming or focusing, the variable mirror is deformed and the entire variable mirror is translated in a direction substantially perpendicular to the mirror reflection surface.
(8) An imaging optical system characterized in that, during zooming or focusing, the entire variable mirror is translated in a certain direction along with the deformation of the variable mirror.
(9) When the maximum parallel movement amount of the entire variable mirror is x and the focal length of the optical system is f,
0 <| x | / f <1
An imaging optical system characterized by satisfying the above.
(10) The imaging optical system according to (9) subordinate to (7) or (8).
(11) The imaging optical system according to any one of (1) to (10), wherein there is one moving lens group.
(12) A variable mirror is provided, and the two optical element groups before and after a certain optical element group always move with the same movement amount for zooming, and the two moving groups have the same sign power, and A zoom optical system in which the power of the group sandwiched between the moving groups is opposite, and the variable mirror has a focus function or a compensator function.
(13) The zoom optical system according to (12), wherein the powers of the two moving groups are positive.
(14) The zoom optical system according to (12), wherein the powers of the two moving groups are negative.
(15) The zoom optical system according to (12), which includes a group having negative power in order from the front, a variable mirror, a front of the moving group, a group sandwiched between the moving groups, and a rear of the moving group.
(16) A zoom optical system having a variable mirror and a variable power group having a variable power function, wherein the variable mirror has a focusing function, and the variable mirror is disposed in front of the variable power group.
(17) A variable mirror and a moving optical element group, and the optical element group is a zooming group having a zooming function. The variable mirror has a focusing function and a compensator function, and is variable in front of the zooming group. A zoom optical system comprising a mirror.
(18) The zoom optical system according to any one of (16) to (17) subordinate to (7) to (15).
(19) The zoom optical system according to any one of (1) to (18), which includes a rotationally symmetric lens and a variable mirror.
(20) The zoom optical system according to any one of (1) to (18), which includes a rotationally symmetric lens and a variable mirror.
(21) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 301 to 304 are satisfied.
(22) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 305 to 309 are satisfied.
(23) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), which satisfies expressions 311 to 314.
(24) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 316 to 321 are satisfied.
(25) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 322 to 323 are satisfied.
(26) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 324 to 326 are satisfied.
(27) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 327 to 329 are satisfied.
(28) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 330 to 333 are satisfied.
(29) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 335 to 336 are satisfied.
(30) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein Expressions 340 to 347 are satisfied.
(31) The zoom optical system according to any one of (1) to (20), wherein at least two of Expressions 301 to 347 are satisfied.
(32) The zoom optical system according to (1) to (20), wherein at least one of expressions 340 to 347 and at least one of expressions 301 to 336 are satisfied.
(33) The zoom optical system according to any one of (1) to (29), wherein the aperture stop is located behind the variable mirror.
(34) The zoom optical system according to any one of (1) to (16), wherein the moving optical element group has positive power.
(34 ′) The zoom optical system according to any one of (1) to (16), wherein the moving optical element group has negative power.
(35) An image pickup apparatus having a variable mirror driven by static electricity, wherein the shape of the variable mirror is concave within the range of the object distance to be imaged at the time of shooting.
(36) In an imaging apparatus having a hill-climbing type autofocus that changes a focus on an object, detects a high-frequency component of a captured object image, and determines that the in-focus state when the high-frequency component becomes maximum, The imaging device according to (35).
(37) An imaging apparatus including a state in which the shape of the variable mirror is flat when changing the focus with respect to the object when performing autofocus in (36).
(38) In an image pickup apparatus that performs auto-focusing of a mountain climbing method having a variable mirror, it is necessary to change the focus by at least Sd determined by Expression 370 in addition to the deformation amount QR of the variable mirror required for focusing. Imaging device with a variable mirror that has a large amount of deformation at both ends of the QR.
(39) In an image pickup apparatus that performs a hill-climbing autofocus with a zoom optical system with a variable mirror, in addition to the amount of deformation QR of the variable mirror required as a focus and a compensator, Sd determined by at least Expression 370 An imaging device that has a variable mirror that has the deformation amount necessary to change the focus at both ends of the QR.
(40) In an imaging apparatus that performs a mountain climbing type autofocus with a zoom optical system with a variable mirror, in addition to the variable mirror deformation amount QR necessary as a focus and a compensator, at least Sd determined by Expression 370 An image pickup apparatus having a variable mirror that has a deformation amount necessary to change the focus by 1/3 of both ends of the QR.
(41) The imaging device according to any one of (3) and (38) to (40) having the characteristics described in (35).
(42) An imaging apparatus that includes a variable mirror and performs active autofocus.
(43) An electronic imaging apparatus that includes a variable mirror and an imaging element and performs active autofocus.
(44) The imaging device according to (35) to (43) including the optical system according to (1) to (34 ′).
(45) An imaging device that satisfies Expression 102.
(46) An image pickup apparatus including the optical system according to any one of (1) to (34 ′), including an image pickup element, wherein the positional relationship between the optical element closest to the object and the image pickup element is fixed.
(47) The imaging apparatus according to (44), further including an imaging element, wherein the positional relationship between the optical element closest to the object and the imaging element is fixed.
(48) The optical system or the imaging device according to any one of (1) to (47), wherein a normal mirror is used instead of the variable mirror.
(49) The optical system or the imaging apparatus according to any one of (1) to (47), wherein a variable focus lens is used instead of the variable mirror.

本発明の実施例1の断面図である。It is sectional drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の断面図である。It is sectional drawing of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の断面図である。It is sectional drawing of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の断面図である。It is sectional drawing of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5の断面図である。It is sectional drawing of Example 5 of this invention. 本発明の実施例6の断面図である。It is sectional drawing of Example 6 of this invention. 本発明の実施例7の断面図である。It is sectional drawing of Example 7 of this invention. 本発明の実施例8の断面図である。It is sectional drawing of Example 8 of this invention. 本発明の実施例9の断面図である。It is sectional drawing of Example 9 of this invention. 本発明の実施例10の断面図である。It is sectional drawing of Example 10 of this invention. 本発明の実施例11の断面図である。It is sectional drawing of Example 11 of this invention. 本発明の実施例12の断面図である。It is sectional drawing of Example 12 of this invention. 本発明の実施例13の断面図である。It is sectional drawing of Example 13 of this invention. 回転非対称な像面湾曲の説明図である。It is explanatory drawing of a rotationally asymmetric field curvature. 回転非対称な非点収差の説明図である。It is explanatory drawing of a rotationally asymmetric astigmatism. 回転非対称なコマ収差の説明図である。It is explanatory drawing of a rotationally asymmetric coma aberration. 可変ミラーの変形量と撮像系の動作を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation amount of a variable mirror, and operation | movement of an imaging system. 各実施例の条件式の値を示す表である。It is a table | surface which shows the value of the conditional expression of each Example. 本発明に適用可能な形状可変ミラーとしての光学特性可変ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファインダーの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a Kepler type finder of a digital camera using an optical property variable mirror as a shape variable mirror applicable to the present invention. 本発明に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409の他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other example of the deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used for this invention. 図20の例の可変形状鏡に用いる電極の一形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one form of the electrode used for the deformable mirror of the example of FIG. 図20の例の可変形状鏡に用いる電極の他の形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other form of the electrode used for the deformable mirror of the example of FIG. 本発明に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further another example of the deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used for this invention. 本発明に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further another example of the deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used for this invention. 本発明に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further another example of the deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used for this invention. 図25の例における薄膜コイル427の巻密度の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the winding density of the thin film coil 427 in the example of FIG. 本発明のズーム光学系に用いる形状可変ミラーとして適用可能な可変形状鏡409のさらに他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further another example of the deformable mirror 409 applicable as a deformable mirror used for the zoom optical system of this invention. 図27の例におけるコイル427の一配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 arrangement | positioning of the coil 427 in the example of FIG. 図27の例におけるコイル427の他の配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of arrangement | positioning of the coil 427 in the example of FIG. 図25に示した例において、コイル427を図29のように配置した場合に適する永久磁石426の配置を示す説明図である。In the example shown in FIG. 25, it is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the permanent magnet 426 suitable when the coil 427 is arrange | positioned like FIG. 本発明のズーム光学系を用いた撮像装置に適用可能な形状可変ミラーとしての可変形状鏡409を用いた撮像系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the imaging system using the deformable mirror 409 as a deformable mirror applicable to the imaging device using the zoom optical system of the present invention. 本発明に用いる形状可変ミラーとして適用可能なさらに他の例の可変形状鏡188の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the variable shape mirror 188 of the further another example applicable as a variable shape mirror used for this invention. 本発明に用いる形状可変ミラーに適用可能なマイクロポンプの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the micropump applicable to the variable shape mirror used for this invention. 本発明に適用可能な、可変焦点レンズを応用した可変焦点ミラーを示す図である。It is a figure which shows the variable focus mirror which applied a variable focus lens applicable to this invention. 本発明に用いる形状可変ミラーに適用可能な可変形状鏡のさらに他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further another example of the deformable mirror applicable to the deformable mirror used for this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 撮像装置
101 第1レンズ群
102 可変ミラー
103 第2レンズ群
104 第3レンズ群
105 第4レンズ群
106 平行平板
107 固体撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device 101 1st lens group 102 Variable mirror 103 2nd lens group 104 3rd lens group 105 4th lens group 106 Parallel plate 107 Solid-state image sensor

Claims (6)

可変焦点レンズを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記可変焦点レンズの変形量QRは、ピント合わせに必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an imaging device that performs auto-focusing of a mountain climbing method with a variable focus lens,
The deformation amount QR of the variable focus lens is deformed within a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of the deformation range necessary for focusing,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
可変ミラーを有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記可変ミラーの変形量QRは、ピント合わせに必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an imaging device that performs auto-focusing on a mountain climbing system with a variable mirror,
The deformation amount QR of the variable mirror is deformed in a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of the deformation range necessary for focusing,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
光学特性可変光学素子を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記光学特性可変光学素子の変形量QRは、ピント合わせに必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an imaging apparatus that performs auto-focusing of a mountain climbing method having an optical element with variable optical characteristics,
The deformation amount QR of the optical property variable optical element is deformed in a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of a deformation range necessary for focusing,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
可変焦点レンズを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記可変焦点レンズの変形量QRは、ピント合わせとコンペセータとして必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an imaging apparatus that performs auto-focusing of a mountain climbing system having a zoom optical system having a variable focus lens,
The deformation amount QR of the variable focus lens is deformed in a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of a deformation range necessary for focusing and compensator,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
可変ミラーを有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記可変ミラーの変形量QRは、ピント合わせとコンペセータとして必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an imaging apparatus that performs auto-focusing of a mountain climbing method having a zoom optical system having a variable mirror
The deformation amount QR of the variable mirror is deformed within a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of a deformation range necessary for focusing and compensator,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
光学特性可変光学素子を有すズーム光学系を有す山のぼり方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、
前記光学特性可変光学素子の変形量QRは、ピント合わせとコンペセータとして必要な変形範囲の両端に少なくとも所定の変形量を加えた変形範囲で変形し
前記所定の変形量は、下記の式370で決まるSdの1/3だけピントを変化させるのに必要な変形量である
ことを特徴とする前記撮像装置。
Sd=k×P×Fno ・・・式370
但し、
P=√(Px・Py)
Px:撮像素子の1画素のx方向の寸法
Py:撮像素子の1画素のy方向の寸法
Fno:撮影光学系のFナンバー
k:定数(2〜3の間の値をとる)
である。
In an image pickup apparatus that performs auto-focusing of a mountain climbing method having a zoom optical system having a variable optical property optical element,
The deformation amount QR of the optical property variable optical element is deformed in a deformation range obtained by adding at least a predetermined deformation amount to both ends of a deformation range necessary for focusing and compensator,
The predetermined deformation amount is a deformation amount required to change the focus by one third of Sd determined by equation 370 below
The imaging apparatus as described above .
Sd = k × P × Fno Expression 370
However,
P = √ (Px · Py)
Px: Dimension in the x direction of one pixel of the image sensor Py: Dimension in the y direction of one pixel of the image sensor Fno: F number of the photographing optical system k: Constant (takes a value between 2 and 3)
It is.
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