WO2009098930A1 - 撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens system having an automatic focusing function and an imaging apparatus using the same.
  • Non-Patent Document 1 As an electrowetting device utilizing the electrowetting phenomenon, a variable focus lens device using a liquid lens has been announced by Varioptic in France and Philips in The Netherlands (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • an imaging lens system having a configuration having an automatic focusing function using a liquid lens has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • a lens of four groups is configured, and a liquid lens is used as a lens of the first group on the object side.
  • a lens configuration of three groups is used, and a liquid lens is also used for the lens of the first group.
  • the imaging lens system is configured with a smaller number of lenses to achieve miniaturization.
  • the purpose is
  • the imaging lens system according to the present invention has a first lens group and a second lens group in order from the object side, and the first lens group is provided with an insulating liquid according to an applied voltage. It has a liquid lens system in which the radius of curvature of the interface with the conductive liquid changes. The center of curvature of the interface between the insulating liquid and the conductive liquid in the liquid lens system is on the side of the conductive liquid when the object distance is infinite.
  • the liquid lens system preferably has a configuration in which a light transmitting substrate, an insulating liquid, a conductive liquid, and a light transmitting substrate are disposed in order from the object side.
  • An imaging apparatus is configured to use the above-described imaging lens system. That is, it has an imaging lens system, a stop, and an imaging unit, and the imaging lens system has a first lens group and a second lens group in order from the object side, and an applied voltage is applied to the first lens group.
  • the radius of curvature of the interface between the insulating liquid and the conductive liquid changes.
  • the center of curvature of the interface between the insulating liquid and the conductive liquid in the liquid lens system is on the side of the conductive liquid when the object distance is infinite.
  • the imaging lens system and the imaging apparatus using the same have the first lens group and the second lens group in order from the object side, and the first lens group responds to the applied voltage. It has a liquid lens system in which the radius of curvature of the interface between the insulating liquid and the conductive liquid changes. As described above, with the configuration of the lens system of two groups, the total number of lenses can be reduced as compared with the conventional imaging lens system using a liquid lens, and downsizing can be achieved.
  • the chromatic aberration correction is suppressed by providing the conductive liquid on the side of the conductive liquid.
  • the liquid lens system will be described later by arranging the light transmitting substrate, the insulating liquid, the conductive liquid, and the light transmitting substrate in this order from the object side.
  • spherical aberration, astigmatism and distortion can be sufficiently suppressed practically. Therefore, an imaging lens system and an imaging device with good characteristics can be provided.
  • the number of lenses can be reduced and the size can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging lens system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing spherical aberration, astigmatism and distortion in the first to third states of the imaging lens system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. It is a schematic block diagram of the imaging lens system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing spherical aberration, astigmatism and distortion in the first to third states of the imaging lens system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing spherical aberration, astigmatism and distortion in the first to third states of the imaging lens system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIGS. It is a schematic block diagram of the imaging lens system which concerns on the 4th Embodiment of this invention.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing spherical aberration, astigmatism and distortion in the first to third states of the imaging lens system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an imaging lens system according to an embodiment of the present invention and an imaging apparatus using the imaging lens system.
  • the imaging lens system 50 in the imaging apparatus 100 is composed of a first lens group 1 and a second lens group 2, and a variable focus lens by a liquid lens system is used as the first lens group 1.
  • the second lens group 2 can be configured of one lens.
  • the light transmitting substrate 11 is disposed in the opening on the object side of the container 10, and the light transmitting substrate 14 is disposed in the opening on the opposite side. Is kept liquid tight.
  • the shape of the container 10 may be a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis C, such as a cylindrical shape or a shape in which the top of a conical portion is cut off, and in the illustrated example, the conical top is The case where it is set as the shape cut off in the perpendicular surface is shown. Then, in the container 10, the insulating liquid 12 and the conductive liquid 13 are accommodated in order from the object side.
  • An insulating material can be used as the container 10, and a transparent resin such as glass or plastic can be used as the light transmitting substrates 11 and 14.
  • a transparent resin such as glass or plastic
  • the opening on the object side can function as the stop S.
  • the insulating liquid 12 and the conductive liquid 13 are both materials having optical transparency, different refractive indexes, and the same density (specific gravity).
  • the insulating liquid 12 for example, various oils such as silicone oil can be used, and as the conductive liquid 13, an aqueous solution having no solubility in oil, for example, brine can be used.
  • the first electrode 15 is formed conically in this case from the inner wall of the container 10 to the opening on the object side.
  • the terminal part leading to the is formed.
  • a second electrode 16 is formed which has a terminal portion that comes in contact with the conductive liquid 13 inside and leads out to the outside.
  • the end of the first electrode 15 extending to the inner wall of the container 10 is disposed to be separated from the image-side opening, and is formed to be separated from the second electrode 16.
  • a dielectric film 17 and a water repellent film 18 are provided on the surface of the first electrode 15 in the container 10.
  • the imaging unit 51 is disposed on the image side of the imaging lens system 50.
  • a CCD Charge Coupled Device
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • a voltage application unit 54 for applying a voltage is provided to constitute the imaging device 100.
  • variable-focus lens using such an electrowetting phenomenon has the advantage that no current flows except when it is essentially discharged, and power consumption is extremely small. Further, since there is no mechanically movable part, there is also an advantage that the life is long as compared with the conventional variable focus lens in which the lens is moved by a motor or the like. Furthermore, since the motor is not required, space saving can be achieved, and the autofocus mechanism can be provided with a simple configuration.
  • the refractive index and Abbe number of the insulating liquid are n1 and ⁇ 1, and the refractive index and Abbe number of the conductive liquid are Assuming n2 and 22, in general, n1> n2 11 ⁇ 2 It becomes. Therefore, the interface of the two liquids has positive power and positive chromatic aberration if it is convex with respect to the insulating liquid whose refractive index is n1, and has negative power and negative chromatic aberration if it is concave.
  • the correction of the chromatic aberration is likely to be insufficient as the entire optical system of the imaging device, so it may be desirable that the interface between the two liquids be concave with respect to the insulating liquid. Therefore, in the first lens group 1 configured of a liquid lens system, the light transmitting substrate 11, the insulating liquid 12, the conductive liquid 13, and the light transmitting substrate 14 are arranged in this order from the object side The curvature of the two-liquid interface is preferably concave with respect to the insulating liquid 12.
  • the imaging lens system 50 when the center of curvature of the interface between the insulating liquid 12 and the conductive liquid 13 in the first lens group 1 has an object distance of To be present on the side of the With such a configuration, the curvature of the interface between the two liquids becomes concave with respect to the insulating liquid at least when the object distance is infinite, and the chromatic aberration correction insufficiency of the entire imaging lens system 50 can be suppressed. .
  • the first lens group 1 has a positive power (refractive power)
  • the second lens group 2 has a negative power (refractive power).
  • the focal length of the imaging lens system 50 is f
  • the F number is Fno
  • the angle of view is 2 ⁇ ( ⁇ is a half angle of view) when used as the imaging lens system 50 of the imaging device 100 described in FIG.
  • the light transmitting substrate 11 of the first lens group 1, the insulating liquid 12, the conductive liquid 13, the light transmitting substrate 14, and the respective entrance and exit surfaces of the second lens group 2 The first to seventh surfaces S1 to S7 are respectively from the side.
  • parts corresponding to FIG. 1 are given the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the refractive index of the d-line (wavelength 587.56 nm) in the above medium, and the Abbe number of the d-line and the like are similarly shown in Table 1 below.
  • the second surface S2 is configured to double as the aperture S by the edge of the container 10 described in FIG.
  • Equation 1 The aspheric surface coefficients of the first, second and fourth to seventh surfaces S1, S2 and S4 to S7 are shown in Table 2 below, where the aspheric surface equation is represented by the following equation 1.
  • Z is the distance in the optical axis direction from the lens surface when the traveling direction of light is positive
  • h is the height in the direction perpendicular to the optical axis
  • R is the radius of curvature
  • k is the conical constant
  • a and B respectively indicate fourth and sixth order aspheric coefficients.
  • spherical aberration, astigmatism and distortion when the object distance is 600 mm, 120 mm and 50 mm are respectively shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the spherical aberration at the C-line of wavelength 656.2700 nm as the alternate long and short dash line a the spherical aberration at the d-line of wavelength 587.5600 nm as the solid line b
  • the spherical aberration in F line is shown, respectively. From the results of FIGS.
  • the practical imaging lens system 50 in which the aberration is sufficiently suppressed can be configured by the two groups of lenses. Therefore, the imaging device 100 using the imaging lens system 50 can be miniaturized.
  • the entrance and exit surfaces of the first lens group 1 and the second lens group 2 are respectively referred to as first to seventh surfaces S1 to S7 from the object side.
  • first to seventh surfaces S1 to S7 parts corresponding to FIG. 1 are given the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the radius of curvature in the first to seventh surfaces S1 to S7, the surface separation on the optical axis, the refractive index of the d-line in the medium between the surfaces, and the Abbe number of the d-line are similarly shown in Table 4 below.
  • the second surface S2 doubles as the aperture S by the edge of the container 10 shown in FIG.
  • FIGS. 5A to 5C spherical aberration, astigmatism and distortion when the object distance is 600 mm, 120 mm and 50 mm are shown in FIGS. 5A to 5C, respectively. From the results of FIGS. 5A to 5C, it can be seen that also in this case, spherical aberration, astigmatism and distortion can be sufficiently suppressed practically for each object distance. In addition, it is understood that the difference in spherical aberration with respect to light of each wavelength is sufficiently small, and the chromatic aberration is sufficiently suppressed. Therefore, also in the second embodiment, the practical imaging lens system 50 in which the aberration is sufficiently suppressed can be configured by the two lens groups. Therefore, the imaging device 100 using the imaging lens system 50 can be miniaturized.
  • the entrance and exit surfaces of the first lens group 1 and the second lens group 2 are respectively referred to as first to seventh surfaces S1 to S7 from the object side.
  • first to seventh surfaces S1 to S7 parts corresponding to FIG.
  • the radius of curvature in the first to seventh surfaces S1 to S7, the surface separation on the optical axis, the refractive index of the d-line in the medium between the surfaces, and the Abbe number of the d-line are similarly shown in Table 7 below.
  • the second surface S2 doubles as the aperture S by the edge of the container 10 shown in FIG.
  • the spherical aberration, the astigmatism and the distortion when the object distance is 600 mm, 120 mm and 50 mm are respectively shown in FIGS. 7A to 7C. From the results of FIGS. 7A to 7C, it can be seen that also in this case, spherical aberration, astigmatism and distortion can be sufficiently suppressed practically for each object distance. In addition, it is understood that the difference in spherical aberration with respect to light of each wavelength is sufficiently small, and the chromatic aberration can be suppressed. Therefore, also in the third embodiment, the practical imaging lens system 50 in which the aberration is sufficiently suppressed can be configured by the two lens groups. Therefore, the imaging device 100 using the imaging lens system 50 can be miniaturized.
  • the entrance and exit surfaces of the first lens group 1 and the second lens group 2 are respectively referred to as first to seventh surfaces S1 to S7 from the object side.
  • first to seventh surfaces S1 to S7 parts corresponding to FIG. 1 are given the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the radius of curvature in the first to seventh surfaces S1 to S7, the surface separation on the optical axis, the refractive index of the d-line in the medium between the surfaces, and the Abbe number of the d-line are similarly shown in Table 10 below.
  • the second surface S2 doubles as the aperture S by the edge of the container 10 shown in FIG.
  • FIGS. 9A to 9C spherical aberration, astigmatism and distortion when the object distance is 600 mm, 120 mm and 50 mm are shown in FIGS. 9A to 9C, respectively. From the results of FIGS. 9A to 9C, it can be seen that also in this case, spherical aberration, astigmatism, and distortion can be sufficiently suppressed practically for each object distance. In addition, it is understood that the difference in spherical aberration with respect to light of each wavelength is sufficiently small, and the chromatic aberration can be suppressed. Therefore, also in the fourth embodiment, the practical imaging lens system 50 in which the aberration is sufficiently suppressed can be configured by the two lens groups. Therefore, the imaging device 100 using the imaging lens system 50 can be miniaturized.
  • the present invention it is possible to provide an imaging lens system having an automatic focusing function using a liquid lens and an imaging apparatus using the same with only two lens groups.
  • the center of curvature of the interface between the insulating liquid and the conductive liquid in the liquid lens system used for the first lens group on the object side exists on the conductive liquid side.
  • the curvature of the interface between the two liquids becomes concave with respect to the insulating liquid, and it is possible to suppress the insufficient chromatic aberration correction of the entire imaging lens system.
  • the liquid lens system is configured such that the light transmitting substrate, the insulating liquid, the conductive liquid, and the light transmitting substrate are disposed in order from the object side. As described above, the aberration can be sufficiently suppressed in practical use.
  • the stop by configuring the stop to be disposed on the object side of the interface position between the insulating liquid and the conductive liquid in the liquid lens system, it is possible to realize a configuration that sufficiently suppresses aberration as well.
  • the stop as the liquid lens system container, the structure can be simplified and the size can be reduced.
  • First lens group 2. Second lens group, 10. A container, 11. A light transmitting substrate, 12. Insulating liquid, 13. Conductive liquid, 14. A light transmitting substrate, 15. First electrode, 16. Second electrode, 17. 18. dielectric film Water repellent film, 50. 51. Imaging lens system An imaging unit, 52. Signal conversion unit, 53. Control unit, 54. Voltage application unit, 100. Imaging device

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Abstract

　液体レンズを用いた自動焦点調節機能を有する撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置において、より少ないレンズ枚数で構成することを実現し、小型化を図る。 　物体側から順に第１のレンズ群１及び第２のレンズ群２を有し、第１のレンズ群１に、印加電圧に応じて絶縁性液体１２と導電性液体１３との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有する。液体レンズ系の絶縁性液体１２と導電性液体１３との界面の曲率中心を、物体距離を無限大としたときに、導電性液体１３側に存在する構成とする。

Description

撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置
　本発明は、自動焦点調節機能を有する撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置に関する。
　エレクトロウエッティング現象を利用したエレクトロウエッティング装置として、液体レンズを用いた可変焦点レンズデバイスが、フランスのバリオプティック社やオランダのフィリップス社によって発表されている（例えば非特許文献１参照。）。
　また、同様に液体レンズを用いて自動焦点調節機能を有する構成とした撮像レンズ系が提案されている（例えば特許文献１及び２参照。）。
　特許文献１に提案されている撮像レンズ系においては、４群のレンズを構成して、その物体側の第１群のレンズに液体レンズを用いている。
　また、特許文献２に提案されている撮像レンズ系においては、３群のレンズ構成としており、やはり第１群のレンズに液体レンズを用いている。
S. Kuiper et al., "Variable-focus liquid lens for miniature cameras", Applied Physics Letters, Vol.85, No.7, 16 August 2004, pp.1128-1130 特開２００５－８４３８７号公報 特開２００６－７２２９５号公報
　しかしながら、特許文献１及び２に提案されている撮像レンズ系においては、レンズ群が３以上であるため合計のレンズ枚数が多くなってしまい、撮像レンズ系やこれを有する撮像装置を小型化するには不利であった。特に携帯電話等の小型の機器に撮像装置を設ける場合において、液体レンズを有する撮像レンズ系を実用化するには、レンズ枚数の更なる低減化が必須の課題となっている。
　以上の問題に鑑みて、本発明は、液体レンズを用いた自動焦点調節機能を有する撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置において、より少ないレンズ枚数で撮像レンズ系を構成し、小型化を図ることを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明による撮像レンズ系は、物体側から順に第１のレンズ群及び第２のレンズ群を有し、第１のレンズ群に、印加電圧に応じて絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有する。そして、液体レンズ系の絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率中心が、物体距離を無限大としたときに、導電性液体側に存在する構成とする。
　本発明の撮像レンズ系において、液体レンズ系は、物体側から順に光透過性基体、絶縁性液体、導電性液体、光透過性基体が配置されて成る構成とすることが好ましい。
　また、本発明による撮像装置は、上述の撮像レンズ系を用いる構成とする。すなわち、撮像レンズ系と、絞りと、撮像部とを有し、撮像レンズ系は、物体側から順に第１のレンズ群及び第２のレンズ群を有し、第１のレンズ群に、印加電圧に応じて絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有する。そして、液体レンズ系の絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率中心が、物体距離を無限大としたときに、導電性液体側に存在する構成とする。
　上述したように、本発明の撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置は、物体側から順に第１のレンズ群及び第２のレンズ群を有し、第１のレンズ群に、印加電圧に応じて絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有するものである。このように２群のレンズ系の構成とすることにより、従来の液体レンズを用いた撮像レンズ系と比較して、レンズの総枚数を低減化することができ、小型化を図ることができる。
　また、液体レンズ系の絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率中心を、物体距離を無限大としたときに、導電性液体側に存在する構成とすることで、色収差補正不足を抑制することができる。
　更に、本発明の撮像レンズ系において、液体レンズ系を、物体側から順に光透過性基体、絶縁性液体、導電性液体、光透過性基体が配置されて成る構成とすることによって、後述するように、球面収差、非点収差及び歪曲収差を実用上十分に抑制することができる。したがって、特性の良好な撮像レンズ系及び撮像装置を提供することができる。
　本発明によれば、液体レンズを用いた自動焦点調節機能を有する撮像レンズ系において、より少ないレンズ枚数で構成し、小型化を図ることができる。
本発明の実施の形態に係る撮像レンズ系を備える撮像装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像レンズ系の概略構成図である。 Ａ～Ｃは本発明の第１の実施形態に係る撮像レンズ系の第１～第３の状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像レンズ系の概略構成図である。 Ａ～Ｃは本発明の第２の実施形態に係る撮像レンズ系の第１～第３の状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る撮像レンズ系の概略構成図である。 Ａ～Ｃは本発明の第３の実施形態に係る撮像レンズ系の第１～第３の状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る撮像レンズ系の概略構成図である。 Ａ～Ｃは本発明の第４の実施形態に係る撮像レンズ系の第１～第３の状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
　以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
　本発明の実施の形態に係る撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置の概略構成図を図１に示す。この撮像装置１００における撮像レンズ系５０は、第１のレンズ群１及び第２のレンズ群２より構成され、第１のレンズ群１として液体レンズ系による可変焦点レンズが用いられる。第２のレンズ群２としては、例えば両面が非球面とされるレンズを用いる場合は、１枚のレンズで構成することが可能である。
　撮像レンズ系５０の第１のレンズ群１として用いる液体レンズ系は、容器１０の物体側の開口に光透過性基体１１、これとは反対側の開口に光透過性基体１４が配置されて内部が液密に保持される。容器１０の形状としては、円筒形や、円錐形の頂部を切除した形状等の、光軸Ｃに回転対称な形状とすることができ、図示の例においては円錐形の頂部を光軸Ｃに垂直な面で切除した形状とする場合を示す。そしてこの容器１０内に、物体側から順に絶縁性液体１２と導電性液体１３とが収容される。容器１０としては絶縁性材料を用いることができ、光透過性基体１１及び１４としてはガラスやプラスチック等の透明樹脂を用いることができる。容器１０の材料を非光透過性とすることで、物体側の開口を絞りＳとして機能させることができる。一方絶縁性液体１２及び導電性液体１３としては、共に光透過性を有し、異なる屈折率をもち、且つ同じ密度（比重）を有する材料とする。絶縁性液体１２としては例えばシリコーンオイル等の各種オイル、導電性液体１３としてはオイルに対し可溶性を有さない水溶液、例えば塩水を用いることができる。
　図１に示す例では、第１のレンズ群１を構成する液体レンズ系において、容器１０の内壁から物体側の開口にかけてこの場合円錐状に第１の電極１５が形成され、その一部に外部に導出する端子部が形成される。また容器１０の像側の開口に、内部の導電性液体１３に接触し、外部に導出する端子部を有する形状の第２の電極１６が形成される。容器１０の内壁に延在する第１の電極１５の端部は、像側の開口から離間するように配置され、第２の電極１６と離間するように形成される。また第１の電極１５の容器１０内の表面上には、誘電体膜１７及び撥水膜１８が設けられる。
　また、この撮像装置１００においては、撮像レンズ系５０の像側に撮像部５１が配置される。撮像部５１としては、照射された光エネルギーを電荷に変換する複数の光電変換部、この電荷を蓄積する電荷蓄積部、電荷を転送し、外部に送出する電荷転送部からなるＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイス等を用いることが可能である。更に、撮像部５１において検出された光信号を変換する信号変換部５２、信号を処理する制御部５３、液体レンズ系より成る第１のレンズ群１の第１及び第２の電極１５及び１６に電圧を印加する電圧印加部５４が設けられて撮像装置１００が構成される。
　このような構成とする場合、第１のレンズ群１において、各電極１５及び１６の間に電圧印加部５４によって適切な電圧を印加することによって、絶縁性液体１２と導電性液体１３との界面の曲率が変化する。これにより、入射光に対するレンズ作用を変化させ、焦点距離を変化させることができる。
　これについて説明すると、先ず、第１及び第２の電極１５及び１６に電圧を印加しない場合、充填されている絶縁性液体１２及び導電性液体１３と、容器１０の内壁面の表面張力の釣り合いによって、これらの液体１２及び１３の界面はある半径の球面の一部になる。
　一方、第１及び第２の電極１５及び１６の間に電圧印加部５４によって電圧を印加すると、容器１０の内壁面において、導電性液体１３の「ぬれ性」が向上したかのようになり（この現象をエレクトロウエッティングという）、接触角が小さくなる。すなわち、絶縁性液体１２及び導電性液体１３の界面はその曲率半径が大となるように変化して、より平坦面に近い球面となる。
　したがって、絶縁性液体１２及び導電性液体１３の間の屈折率差と界面曲率によりレンズ効果があり、且つ電圧を印加するとこのようにエレクトロウエッティングにより液体界面曲率が変化するため、その焦点距離が変化する。
　このようなエレクトロウエッティング現象を利用した可変焦点レンズは、本質的に放電するとき以外は電流が流れず、消費電力がきわめて小さいという利点を有する。また機械的可動部がないので、モータ等によりレンズを移動させている従来の可変焦点レンズと比較して寿命が長いという利点も有する。更に、モータが不要となるため省スペース化を図り、簡単な構成でオートフォーカス機構を提供することが可能である。
　ところで、絶縁性液体（オイル）及び導電性液体（水）の２液体で構成される液体レンズにおいて、絶縁性液体の屈折率及びアッベ数をｎ１及びν１、導電性液体の屈折率及びアッベ数をｎ２及びν２とすると、一般的には、
　ｎ１＞ｎ２
　ν１＜ν２
となる。よって、２液体の界面は、屈折率がｎ１である絶縁性液体に対して凸であれば正のパワー及び正の色収差を有し、凹であれば負のパワー及び負の色収差を有する。
　一般的に、撮像装置の光学系全体として色収差補正不足となりやすいので、２液体の界面は、絶縁性液体に対して凹である方が望ましいといえる。
　したがって、液体レンズ系より構成される第１のレンズ群１においては、物体側から光透過性基体１１、絶縁性液体１２、導電性液体１３、光透過性基体１４の順に配置する構成とする場合、２液体界面の曲率は絶縁性液体１２に対して凹であることが好ましい。
　このため、本実施の形態の撮像レンズ系５０においては、第１のレンズ群１の絶縁性液体１２と導電性液体１３との界面の曲率中心が、物体距離を無限大としたときに、導電性液体１３側に存在するように構成する。このような構成とすることで、少なくとも物体距離が無限大の場合に、２液体の界面の曲率が絶縁性液体に対して凹となり、撮像レンズ系５０全体の色収差補正不足を抑制することができる。
　またこのような構成とする場合、図１に示すように、第１のレンズ群１の液体レンズ系において、物体側に絶縁性液体１２、像側に導電性液体１３を配置することが望ましい。このように配置することよって、電圧無印加状態で、両液体１２及び１３の界面を導電性液体１３側に存在する構成とすることができる。
　次に、本発明の実施形態に係る撮像レンズ系の具体的な数値例を第１～第４の実施の形態として以下に説明する。なお、以下の各実施の形態においては、第１のレンズ群１は正のパワー（屈折力）、第２のレンズ群２は負のパワー（屈折力）を有する構成とする。
［１］第１の実施の形態
　先ず、第１の実施形態として適用可能な具体的なレンズ構造の数値例について説明する。この例においては、図１において説明した撮像装置１００の撮像レンズ系５０として用いる場合で、撮像レンズ系５０の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎｏ、画角を２ω（ωは半画角）とすると、
　ｆ＝３．７ｍｍ
　Ｆｎｏ＝２．７
　２ω＝６３°
である。
　図２に示すように、第１のレンズ群１の光透過性基体１１、絶縁性液体１２、導電性液体１３及び光透過性基体１４、更に第２のレンズ群２の各入出射面を物体側からそれぞれ第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７とする。図２において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。そしてこれら第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７における曲率半径、光軸上の面間隔（次の面との面間隔、第７の面Ｓ７においては撮像部５１の表面との間隔）、面間の媒質におけるｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の屈折率、同様にｄ線のアッベ数等を下記の表１に示す。なお、第２の面Ｓ２は図１において説明した容器１０の縁によって、絞りＳを兼ねる構成とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　また、非球面式を下記の数１としたときの第１、第２、第４～第７の面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４～Ｓ７における非球面係数を下記の表２に示す。なお、数１において、Ｚは光の進行方向を正としたときのレンズ面からの光軸方向の距離、ｈは光軸と垂直な方向の高さ、Ｒは曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ、Ｂはそれぞれ４次及び６次の非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　また、図２に示す第１及び第２のレンズ群１及び２において、物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの上記表１中のＲ３の数値例を下記の表３に示す。なお、物体距離が６００ｍｍである場合は、物体距離が無限大である場合と殆ど同じ数値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
　このような数値例をもって構成した撮像レンズ系５０において、同様に物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの球面収差、非点収差及び歪曲収差を、それぞれ図３Ａ～Ｃに示す。なお、以下に示す球面収差の各図においては、一点鎖線ａとして波長６５６．２７００ｎｍのＣ線における球面収差、実線ｂとして波長５８７．５６００ｎｍのｄ線における球面収差、破線ｃとして波長４８６．１３００ｎｍのＦ線における球面収差をそれぞれ示す。
　図３Ａ～Ｃの結果から、この場合各物体距離に対して球面収差、非点収差、歪曲収差を実用上十分に抑制できることが分かる。各波長の光に対する球面収差の差も十分小さく、色収差も抑えられることが分かる。
　したがって、第１の実施の形態においては、２群のレンズによって収差を十分抑えた実用的な撮像レンズ系５０を構成できる。このため、この撮像レンズ系５０を用いた撮像装置１００の小型化を図ることができる。
［２］第２の実施の形態
　次に、第２の実施形態として適用可能な具体的なレンズ構造の数値例について説明する。この場合も、図１に示す撮像装置１００の撮像レンズ系５０として用いる場合で、撮像レンズ系５０の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎｏ、画角を２ω（ωは半画角）とすると、
　ｆ＝３．７ｍｍ
　Ｆｎｏ＝２．７
　２ω＝６３°
である。
　図４に示すように、第１のレンズ群１及び第２のレンズ群２の各入出射面を物体側からそれぞれ第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７とする。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７における曲率半径、光軸上の面間隔、面間の媒質におけるｄ線の屈折率、同様にｄ線のアッベ数等を下記の表４に示す。この場合においても、第２の面Ｓ２は図１に示す容器１０の縁によって、絞りＳを兼ねる構成とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
　また、非球面式を上記数１としたときの第１、第２、第４～第７の面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４～Ｓ７における非球面係数を下記の表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
　また、図４に示す第１及び第２のレンズ群１及び２において、物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの上記表４中のＲ３の数値例を下記の表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
  
　このような数値例をもって構成した撮像レンズ系５０において、同様に物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの球面収差、非点収差及び歪曲収差を、それぞれ図５Ａ～Ｃに示す。
　図５Ａ～Ｃの結果から、この場合においても、各物体距離に対して球面収差、非点収差、歪曲収差を実用上十分に抑制できることが分かる。また各波長の光に対する球面収差の差も十分小さく、色収差も十分に抑えられることが分かる。
　したがって、第２の実施の形態においても、２群のレンズにて収差を十分抑えた実用的な撮像レンズ系５０を構成できる。このため、この撮像レンズ系５０を用いた撮像装置１００の小型化を図ることができる。
［３］第３の実施の形態
　次に、第３の実施形態として適用可能な具体的なレンズ構造の数値例について説明する。この例においても、図１に示す撮像装置１００の撮像レンズ系５０として用いる場合で、撮像レンズ系５０の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎｏ、画角を２ω（ωは半画角）とすると、
　ｆ＝３．７ｍｍ
　Ｆｎｏ＝２．７
　２ω＝６３°
である。
　図６に示すように、第１のレンズ群１及び第２のレンズ群２の各入出射面を物体側からそれぞれ第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７とする。図６において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７における曲率半径、光軸上の面間隔、面間の媒質におけるｄ線の屈折率、同様にｄ線のアッベ数等を下記の表７に示す。この場合においても、第２の面Ｓ２は図１に示す容器１０の縁によって、絞りＳを兼ねる構成とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
  
　また、非球面式を上記数１としたときの第１、第２、第４～第７の面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４～Ｓ７における非球面係数を下記の表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
  
　また、図６に示す第１及び第２のレンズ群１及び２において、物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの上記表７中のＲ３の数値例を下記の表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
  
　このような数値例をもって構成した撮像レンズ系５０において、同様に物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの球面収差、非点収差及び歪曲収差を、それぞれ図７Ａ～Ｃに示す。
　図７Ａ～Ｃの結果から、この場合においても、各物体距離に対して球面収差、非点収差、歪曲収差を実用上十分に抑制できることが分かる。また各波長の光に対する球面収差の差も十分小さく、色収差も抑えられることが分かる。
　したがって、第３の実施の形態においても、２群のレンズにて収差を十分抑えた実用的な撮像レンズ系５０を構成できる。このため、この撮像レンズ系５０を用いた撮像装置１００の小型化を図ることができる。
［４］第４の実施の形態
　次に、第４の実施形態として適用可能な具体的なレンズ構造の数値例について説明する。この例においても、図１に示す撮像装置１００の撮像レンズ系５０として用いる場合で、撮像レンズ系５０の焦点距離をｆ、ＦナンバーをＦｎｏ、画角を２ω（ωは半画角）とすると、
　ｆ＝３．７ｍｍ
　Ｆｎｏ＝２．７
　２ω＝６３°
である。
　図８に示すように、第１のレンズ群１及び第２のレンズ群２の各入出射面を物体側からそれぞれ第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７とする。図８において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１～第７の面Ｓ１～Ｓ７における曲率半径、光軸上の面間隔、面間の媒質におけるｄ線の屈折率、同様にｄ線のアッベ数等を下記の表１０に示す。この場合においても、第２の面Ｓ２は図１に示す容器１０の縁によって、絞りＳを兼ねる構成とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
  
　また、非球面式を上記数１としたときの第１、第２、第４～第７の面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４～Ｓ７における非球面係数を下記の表１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
  
　また、図８に示す第１及び第２のレンズ群１及び２において、物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの上記表１０中のＲ３の数値例を下記の表１２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
  
　このような数値例をもって構成した撮像レンズ系５０において、同様に物体距離が６００ｍｍ、１２０ｍｍ、５０ｍｍのときの球面収差、非点収差及び歪曲収差を、それぞれ図９Ａ～Ｃに示す。
　図９Ａ～Ｃの結果から、この場合においても、各物体距離に対して球面収差、非点収差、歪曲収差を実用上十分に抑制できることが分かる。また各波長の光に対する球面収差の差も十分小さく、色収差も抑えられることが分かる。
　したがって、第４の実施の形態においても、２群のレンズにて収差を十分抑えた実用的な撮像レンズ系５０を構成できる。このため、この撮像レンズ系５０を用いた撮像装置１００の小型化を図ることができる。
　以上説明したように、本発明によれば、２つのレンズ群のみによって、液体レンズを用いた自動焦点調整機能を有する撮像レンズ系及びこれを用いた撮像装置を提供することができる。
　本発明においては、物体距離が無限大の場合において、物体側の第１のレンズ群に用いる液体レンズ系中の絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率中心が導電性液体側に存在するように構成する。このような構成とすることで、少なくとも物体距離が無限大の場合に、２液体の界面の曲率が絶縁性液体に対して凹となり、撮像レンズ系全体の色収差補正不足を抑制することができる。
　更に、液体レンズ系を、物体側から順に光透過性基体、絶縁性液体、導電性液体、光透過性基体が配置される構成とすることで、上述の第１～第４の実施の形態において説明したように、実用上十分に収差を抑えることができる。
　また、液体レンズ系の絶縁性液体と導電性液体との界面位置よりも物体側に、絞りが配置される構成とすることで、同様に、収差を十分に抑える構成を実現することができる。
　更に、絞りを液体レンズ系の容器と兼用して構成することで、構成の簡易化、小型化を図ることが可能となる。
　なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
引用符号の説明
　１．第１のレンズ群、２．第２のレンズ群、１０．容器、１１．光透過性基体、１２．絶縁性液体、１３．導電性液体、１４．光透過性基体、１５．第１の電極、１６．第２の電極、１７．誘電体膜、１８．撥水膜、５０．撮像レンズ系、５１．撮像部、５２．信号変換部、５３．制御部、５４．電圧印加部、１００．撮像装置

Claims (6)

  1. 　物体側から順に第１のレンズ群及び第２のレンズ群を有し、
    　前記第１のレンズ群に、印加電圧に応じて絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有し、
    　前記液体レンズ系の前記絶縁性液体と前記導電性液体との界面の曲率中心が、物体距離を無限大としたときに、前記導電性液体側に存在する
    　撮像レンズ系。
  2. 　請求項１記載の撮像レンズ系において、
    　前記液体レンズ系は、物体側から順に光透過性基体、前記絶縁性液体、前記導電性液体、光透過性基体が配置されて成る撮像レンズ系。
  3. 　請求項１記載の撮像レンズ系において、
    　前記液体レンズ系の前記絶縁性液体と前記導電性液体との界面位置よりも物体側に、絞りが配置される撮像レンズ系。
  4. 　請求項３記載の撮像レンズ系において、
    　前記絞りが、前記液体レンズ系の容器と兼用されて成る撮像レンズ系。
  5. 　撮像レンズ系と、絞りと、撮像部とを有し、
    　前記撮像レンズ系は、
    　物体側から順に第１のレンズ群及び第２のレンズ群を有し、
    　前記第１のレンズ群に、印加電圧に応じて絶縁性液体と導電性液体との界面の曲率半径が変化する液体レンズ系を有し、
    　前記液体レンズ系の前記絶縁性液体と前記導電性液体との界面の曲率中心が、物体距離を無限大としたときに、前記導電性液体側に存在する
    　撮像装置。
  6. 　請求項５記載の撮像装置において、
    　前記撮像レンズ系の前記液体レンズ系は、物体側から順に光透過性基体、前記絶縁性液体、前記導電性液体、光透過性基体が配置されて成る撮像装置。
    　
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