JP2003233007A

JP2003233007A - ズーム光学系及びそれを用いた撮像装置

Info

Publication number: JP2003233007A
Application number: JP2002031404A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nagata; 哲生永田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22
Also published as: US6906867B2; US20040252382A1

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの可動群を極力少なくし、非常に小型
で、消費電力が極めて少なく、動作音が静かなズーム光
学系及びそれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】変倍作用、もしくはその変倍に伴う像面
ずれを補正するコンペンセート作用を有し、変倍時に可
動な少なくとも２つのレンズ群と、フォーカシング作用
を有する形状可変ミラーとを有し、前記形状可変ミラー
は前記変倍作用を有するレンズ群よりも像側に配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子撮像装置に用
いるズーム光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子撮像装置は、年々小型化、薄型化の
要求が高くなっている。そのため撮像装置に用いられる
撮影光学系やファインダー光学系等の光学系は全長を短
くすることが非常に重要である。

【０００３】このような光学系において、構成枚数の削
減による全長の短縮には限界があり、そのためミラーを
用いて光学系を折り曲げることにより光学系全体として
の小型化、薄型化がはかられる。さらに、光学系を折り
曲げる場合、折り曲げ部分のスペースが必要になる。ま
たズーム光学系には、変倍作用を有するバリーエータ群
と、それに伴う像面ずれ及び収差を補償するコンペンセ
ータ群と、被写体にフォーカスを合わせるフォーカシン
グ群等があり、前記各々のレンズ群のうち、所定のレン
ズ群を光軸方向に移動させて、変倍及びピント調整、フ
ォーカシングを行うように構成されているため、レンズ
群の可動スペース等が必要となる。

【０００４】このような光学系として、例えば、特開平
8-248318号公報、特開平11-220646号公報に、光路を折
り返すことでコンパクト化したズーム光学系を用いた撮
像装置が開示されている。

【０００５】これらの光学系においては、変倍時やフォ
ーカシングの際にはモーターを駆動してレンズを移動さ
せるため、ズームの動作が緩慢であったり、動作音が大
きかったり、電力消費量が大きいといった問題があっ
た。しかも、モーターやそれを動作させる駆動回路を設
ける必要があり、レンズ群を移動させる為の機械的機構
は複雑であり、またその機械的機構を設ける為に広いス
ペースが必要になるため、装置が大型化してしまうとい
う問題もあった。また折り曲げ部材を物体側に近いレン
ズ群に挿入するため、折り曲げ部材、あるいはそれを挿
入するスペースが非常に大きく必要になってしまうとい
う問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決する為になされたものであり、レンズの可動群を極
力少なくし、非常に小型で、消費電力が極めて少なく、
動作音が静かなズーム光学系及びそれを用いた撮像装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のズーム光学系
は、（１）変倍作用、もしくはその変倍に伴う像面ずれを
補正するコンペンセート作用を有し、変倍時に可動な少
なくとも２つのレンズ群と、フォーカシング作用を有す
る形状可変ミラーとを有し、前記形状可変ミラーは前記
変倍作用を有するレンズ群よりも像側に配置されること
を特徴とするズーム光学系。

【０００８】この構成によれば、フォーカシング作用を
形状可変ミラーに持たせることで、フォーカシングのた
めに必要なモーター及び駆動回路などのレンズ移動機構
を設ける必要がなく、小型化、低コスト化できる。さら
に、反射面の形状を瞬間的に変化させることが可能であ
ることから、フォーカシングが非常に高速で、しかも動
作音が静かで低消費電力の撮像装置を実現することが可
能となる。

【０００９】また、変倍作用、もしくはその変倍に伴う
像面ずれを補正するコンペンセート作用を有し変倍時に
可動な少なくとも２つのレンズ群よりも像側に形状可変
ミラーを配置することで、広角端から望遠端にかけて形
状可変ミラーに入射する光線高を小さくすることが可能
であるため、形状可変ミラーの大きさを非常に小さくす
ることが可能であり、低価格化を実現できる。（２）前記形状可変ミラーが最も像側のレンズ群に配
置されることを特徴とする（１）項に記載のズーム光学
系。

【００１０】一般的に撮像系のズームレンズは像側に略
テレセントリックにする必要がある。そのためそのよう
な配置構成にすることで、変倍時、形状可変ミラーに入
射する光線の入射角変動を最も小さく抑えることが可能
となる。

【００１１】例えば変倍作用を用いたレンズ群よりも物
体側に形状可変ミラーを挿入した場合、変倍時における
形状可変ミラーに入射する光線角度が非常に大きく変動
する。そのため、形状可変ミラーで発生する偏心コマ収
差の、変倍による変動を小さく抑えることは難しい。し
かし、前記の構成とすることによって、入射角度の変動
を小さく抑えることが可能となり、偏心コマ収差の変動
を非常に小さく抑えることができ、変倍時のすべての状
態において良好な結像性能を維持したまま、フォーカシ
ングを行うことが可能である。（３）前記形状可変ミラーは、偏心収差補正機能を有
する回転非対称な曲面形状であることを特徴とする
（１）、（２）項に記載のズーム光学系。

【００１２】これにより、形状可変ミラーで発生する偏
心コマ収差を非常に小さくすることが可能となる。（４）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【００１３】０．５＜ EXW／ｆW ＜５０．０（１−１）０．５＜ EXT／ｆT ＜５０．０（２−１）ただし、EXW、EXTはそれぞれ広角端、望遠端における、
可変形状ミラーから見た光学系の射出瞳位置から形状可
変ミラーまでの物理的な距離、ｆW、ｆTはそれぞれ広角
端、望遠端における全系の焦点距離である。

【００１４】条件式（１−１）、（２−１）は、形状可
変ミラーに入射する光線角度を規定したもので、軸上光
線から軸外光線まで、入射角度を極力一定とするための
条件式である。

【００１５】条件式（１−１）、（２−１）の下限を超
えると、形状可変ミラーから見た射出瞳位置が近くな
り、テレセントリック性が崩れ、軸上から軸外にかけ
て、形状可変ミラーに入射する角度が大きく変化し、偏
心コマ収差の発生量が大きくなり好ましくない。また条
件式（１−１）、（２−１）の上限を超えると、偏心コ
マ収差の発生量は小さく抑えることができるが、そのよ
うな完全なテレセントリックにするように変倍レンズ系
を構成しなければならなくなり、レンズ枚数が増加し、
小型化を達成することができず好ましくない。（５）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【００１６】１．０＜ EXW／ｆW ＜４０．０（１−２）１．０＜ EXT／ｆT ＜４０．０（２−２）条件式（１−１）、（２−１）に代えて条件式（１−
２）、（２−２）を満足すれば、レンズ枚数削減、小型
化を達成しつつ、偏心コマ収差の発生を小さく抑えるこ
とが可能である。（６）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【００１７】２．０＜ EXW／ｆW ＜３０．０（１−３）２．０＜ EXT／ｆT ＜３０．０（２−３）条件式（１−２）、（２−２）に代えて条件式（１−
３）、（２−３）を満足すれば最も効果的である。（７）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【００１８】０．３＜ ζW ＜０．９（３−１）条件式（３−１）は前記形状可変ミラーの変形量を小さ
く抑えるための条件式で、条件式（３−１）の下限を超
えると、前記レンズ群の焦点距離が短くなり、形状可変
ミラーの変形量を小さくすることが可能であるが、この
レンズ群で発生する収差が大きくなり、これを抑えるた
めには複数枚のレンズ構成にする必要があり好ましくな
い。また撮像系全体の小型化を達成できない。条件式
（３−１）の下限を超えると、形状可変ミラーの変形量
を小さくすることができず、特に望遠端において大きな
変形量が必要となり好ましくない。条件式（３−１）の
範囲内であれば、良好な結像性能を保ちながら変形量を
小さくすることが可能となる。（８）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【００１９】０．４＜ ζW ＜０．８（３−２）条件式（３−１）に代えて条件式（３−２）を満足すれ
ば、より効果的である。（９）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【００２０】０．５＜ ζW ＜０．７（３−３）条件式（３−２）に代えて条件式（３−３）を満足すれ
ば、さらに効果的である。（１０）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【００２１】 −５．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −０．５（４−１）ただし、ｆWは広角端における全系の焦点距離である。
条件式（４−１）は、ズーム光学系の開口絞りを挟んだ
前群と後群のパワー比を、全系の焦点距離で規格化した
値であり、形状可変ミラーを挿入するスペースを確保す
るための条件式である。

【００２２】条件式（４−１）の下限を超えると、弱い
レトロフォーカスタイプとなり、形状可変ミラーを挿入
するスペースがなくなり、好ましくない。また条件式
（４−１）の上限を超えると、レンズ系全体のレトロ比
が大きくなるためスペース確保には有利であるが、開口
絞りの前後群で非対称なパワー配置となるため、コマ収
差、倍率色収差、ディストーション等の収差が悪化し、
好ましくない。条件式（４−１）の範囲内であれば、諸
収差を悪化させることなく、形状可変ミラーのスペース
を確保することが可能となる。（１１）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【００２３】 −４．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −０．８（４−２）条件式（４−１）に代えて条件式（４−２）を満足すれ
ば、より効果的である。（１２）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【００２４】 −３．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −１．０（４−３）条件式（４−２）に代えて条件式（４−３）を満足すれ
ば、さらに効果的である。（１３）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【００２５】Ｄ＜２０．０mm （５−１）ただし、Ｄは前記形状可変ミラーの有効径である。形状
可変ミラーの光線有効径Ｄが条件式（５−１）の上限を
超えて大きくなると、形状の変形量が大きくなり、面形
状の制御が困難になると同時に安価に製造できなくな
る。また、制御が可能であっても変形に要するエネルギ
ーが大きくなるので、省電力化に不適切である。（１４）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【００２６】Ｄ＜１５．０mm （５−２）条件式（５−１）に代えて条件式（５−２）を満足すれ
ば、より効果的である。（１５）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【００２７】Ｄ＜１２．０mm （５−３）条件式（５−２）に代えて条件式（５−３）を満足すれ
ば、さらに効果的である。（１６）物体側から順に、負のパワーの第１群、正の
パワーの第２群、正のパワーの第３群、正のパワーの第
４群で構成され、少なくとも第２群もしくは第３群が変
倍作用を有することを特徴とする（１）〜（１５）項に
記載のズーム光学系を用いた撮像装置。（１７）物体側から順に、負のパワーの第１群、正の
パワーの第２群、正のパワーの第３群で構成され、少な
くとも第２群が変倍作用を有することを特徴とする
（１）〜（１５）項に記載のズーム光学系を用いた撮像
装置。

【００２８】これらの構成のズーム光学系は、撮影光学
系としてデジタルカメラにおける代表的なタイプであ
る、第１群が負の屈折力で第２群以降の合成系が正の屈
折力のズームタイプのレンズ系を基礎とした光学系であ
る。（１８）物体側から順に、正のパワーの第１群、負の
パワーの第２群、正のパワーの第３群、正のパワーの第
４群で構成され、少なくとも第２群が変倍作用を有する
ことを特徴とする（１）〜（１５）項に記載のズーム光
学系を用いた撮像装置。（１９）形状可変ミラーによる光軸の折り曲げ角Φが７０°≦Φ≦１１０° を満足することを特徴とする（１）〜（１８）項に記載
のズーム光学系。（２０）（１）〜（１９）項に記載のズーム光学系を
用いた撮像装置。（２１）静電気駆動又は電磁気力駆動又は圧電効果又
は流体駆動の形状可変ミラーを用いたことを特徴とする
（１）〜（２０）に記載のズーム光学系又は撮像装置。（２２）形状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）〜（２１）に記載のズーム光
学系又は撮像装置。また、形状可変ミラーを、レンズの
製作誤差による光学性能の劣化を補正するような形状に
変形するように構成すれば、不良品の数を極端に減らす
ことができ、製作コストを抑えることができる。

【００２９】また、形状可変ミラーの偏心方向に対し
て、撮像素子の短辺方向が平行になるように配置すれ
ば、形状可変ミラーの光線有効径を小さくすることがで
き、かつ、収差補正上も有利なため望ましい。デジタル
カメラ等でデザイン上のメリット等の為に、形状可変ミ
ラーの偏心方向に対して撮像素子の長辺方向が平行にな
るように配置してもよい。

【００３０】その他、形状可変ミラーがコンペンセート
作用のみを有するようにし、その他のレンズ群を介して
パンフォーカスとなるようにズーム光学系を構成して
も、小型化、低コスト化できるので良い。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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】自由曲面項は、 Σ_(j=2〜₆₆₎ＣjＸ^mＹⁿ ＝Ｃ₂Ｘ＋Ｃ₃Ｙ＋＋Ｃ₄Ｘ²＋Ｃ₅ＸＹ＋Ｃ₆Ｙ² ＋Ｃ₇Ｘ³＋Ｃ₈Ｘ²Ｙ＋Ｃ₉ＸＹ²＋Ｃ₁₀Ｙ³ ＋Ｃ₁₁Ｘ⁴＋Ｃ₁₂Ｘ³Ｙ＋Ｃ₁₃Ｘ²Ｙ²＋Ｃ₁₄ＸＹ³＋Ｃ₁₅Ｙ⁴ ＋Ｃ₁₆Ｘ⁵＋Ｃ₁₇Ｘ⁴Ｙ＋Ｃ₁₈Ｘ³Ｙ²＋Ｃ₁₉Ｘ²Ｙ³＋Ｃ₂₀ＸＹ⁴＋Ｃ₂₁Ｙ⁵ ＋Ｃ₂₂Ｘ⁶＋Ｃ₂₃Ｘ⁵Ｙ＋Ｃ₂₄Ｘ⁴Ｙ²＋Ｃ₂₅Ｘ³Ｙ³＋Ｃ₂₆Ｘ²Ｙ⁴＋Ｃ₂₇ＸＹ⁵＋Ｃ₂₈Ｙ⁶ ＋Ｃ₂₉Ｘ⁷＋Ｃ₃₀Ｘ⁶Ｙ＋Ｃ₃₁Ｘ⁵Ｙ²＋Ｃ₃₂Ｘ⁴Ｙ³＋Ｃ₃₃Ｘ³Ｙ⁴＋Ｃ₃₄Ｘ²Ｙ⁵ ＋Ｃ₃₅ＸＹ⁶＋Ｃ₃₆Ｙ⁷・・・ただし、Ｃj（ｊは２以上の整数）は係数である。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂＋Ｄ₃Ｒcos(A)＋Ｄ₄Ｒsin(A) ＋Ｄ₅Ｒ²cos(2A)＋Ｄ₆（Ｒ²−１）＋Ｄ₇Ｒ²sin(2A) ＋Ｄ₈Ｒ³cos(3A)＋Ｄ₉（３Ｒ³−２Ｒ）cos(A)＋Ｄ₁₀（３Ｒ³−２Ｒ）sin( A) ＋Ｄ₁₁Ｒ³sin(3A)＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴−３Ｒ²）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴−６Ｒ²＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴−３Ｒ²）sin(2A)＋Ｄ₁₆Ｒ⁴si n(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵−４Ｒ³）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵−１２Ｒ³＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵−１２Ｒ³＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵−４Ｒ³）sin(3A)＋Ｄ₂₂Ｒ⁵sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(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)＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(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，
Ｄ₂ ₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂・・・を利用する。

【００３７】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。

【００３８】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。その場合、αとβとγの正はそれぞ
れの軸の正方向に対して反時計回りを意味する。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（ｙ／ｒ）²｝^1/2］＋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。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のズ
ーム光学系の実施例を説明する。実施例１〜４の形状可
変ミラーには、フォーカシング機能を持たせている。そ
の場合メカ機構でフォーカシングするよりも低消費電力
が可能となり、フォーカスに必要なメカ機構がなくなる
ため、鏡枠構造の簡素化が達成できる。

【００４３】さらに最も像側の群に形状可変ミラーを配
置しているため、ミラーの大きさが非常に小さく、低価
格化を実現できる。また一般的に撮像系のズームレンズ
は像側に略テレセントリックにする必要がある。そのた
めそのような配置構成にすることで、変倍時、形状可変
ミラーに入射する光線の入射角変動を最も小さく抑える
ことが可能となり、形状可変ミラーで発生する偏心収差
を小さく抑えることができ、良好な結像性能を維持した
まま、フォーカシングを行うことが可能である。

【００４４】実施例１〜４のレンズ断面図をそれぞれ図
１〜４に示す。又、実施例１の収差図を図６〜８に示
す。図６〜８中、それぞれ(a)はＸ正方向最大画角28.8
°、Ｙ負方向最大画角-22.4°を通る主光線のＹ方向の
横収差、(b)はＸ正方向最大画角28.8°、Ｙ負方向最大
画角-22.4°を通る主光線のＸ方向の横収差、(c)はＸ方
向画角がゼロ、Ｙ負方向最大画角-22.4°を通る主光線
のＹ方向の横収差、(d)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ負方向
最大画角-22.4°を通る主光線のＸ方向の横収差、(e)は
Ｘ方向画角がゼロ、Ｙ方向画角がゼロを通る主光線のＹ
方向の横収差、(f)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ方向画角が
ゼロを通る主光線のＸ方向の横収差、(g)はＸ方向画角
がゼロ、Ｙ正方向最大画角22.4°を通る主光線のＹ方向
の横収差、(h)はＸ方向画角がゼロ、Ｙ正方向最大画角2
2.4°を通る主光線のＸ方向の横収差、(i)はＸ正方向最
大画角28.8°、Ｙ正方向最大画角22.4°を通る主光線の
Ｙ方向の横収差、(j)はＸ正方向最大画角28.8°、Ｙ正
方向最大画角22.4°を通る主光線のＸ方向の横収差、
(k)はＸ正方向最大画角28.8°、Ｙ方向画角がゼロを通
る主光線のＹ方向の横収差、(l)はＸ正方向最大画角28.
8°、Ｙ方向画角がゼロを通る主光線のＸ方向の横収差
を表している。

【００４５】実施例１〜４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、"O
B"は物体距離を示す。屈折率、アッベ数はd線のもので
ある。可変の間隔Ｄi（i＝１、２、…）は順に広角端〜
中間状態〜望遠端での値を表す。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。またそれぞれの定義は
ηＷ、ηS、ηTはそれぞれ広角端、中間状態及び望遠端
における、上記形状可変ミラーと像面との間にあるレン
ズ群の倍率である。（実施例１）焦点距離：４．０mm〜７．０mm〜１０．０mm、開放Fナンバー：２．８〜４．２、撮像面のサイズ：４．０mm×３．０mm 至近（OB=300）における形状可変ミラーのX方向、Y方向の焦点距離（Yが偏心方向）： X Y Ｗ 813.0 925.9 Ｓ 305.8 359.7 Ｔ 134.4 152.0 条件式の値： EXW/fW＝19.5、EXS/fS＝10.4、EXT/fT＝15.1 fa（前群）＝-7.54、ｆｂ（後群）＝11.96、(fa/fb)×ｆW＝-2.52、Ｄ＝8.8 面番号曲率半径面間隔偏心屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 16.47 1.20 1.7725 49.6 2 4.81 2.06 3 162.21 0.80 1.6180 63.3 4 8.65 0.24 5 6.72 1.75 1.8467 23.8 6 ASP[1] D1＝10.11〜3.53〜2.08 7 絞り面 1.00 8 32.80 2.49 1.6869 41.0 9 -4.10 1.37 1.8010 35.0 10 -16.86 D2＝6.24〜5.43〜1.23 11 16.08 2.22 1.4970 81.5 12 -8.88 1.07 13 -7.49 1.14 1.8467 23.8 14 ASP[2] D3＝1.00〜8.38〜14.03 15 -10.82 1.00 1.8467 23.8 16 -20.92 2.00 1.7292 54.7 17 ASP[3] 4.00 18 FFS[1] (DM) 0.00 偏心[1] 19 ∞ 4.43 20 ∞ 1.00 1.5477 62.8 21 ∞ 0.50 22 ∞ 0.50 1.5163 64.1 23 ∞ 0.50 像面 ∞ ASP[1] 曲率半径 10.91、k 0.0000 a -4.5842×10^-4、b -2.1403×10^-6、c 6.6036×10^-7、d -2.8931×10^-8 ASP[2] 曲率半径 -10.45、k 0.0000 a 5.6674×10^-5、b -2.2981×10^-6、c 1.2154×10^-7、d -6.0421×10^-9 ASP[3] 曲率半径 -7.05、k -2.1588×10^-1 a 4.1176×10^-4、b 1.2627×10^-6、c 9.1551×10^-9、d 1.3215×10^-9 FFS[1] W OB=∞ S OB=∞ T OB=∞ W OB=300 S OB=300 T OB=300 C4 0.000 0.000 0.000 -0.4312×10^-3 -0.1108×10^-2 -0.2613×10 ^-2 C6 0.000 0.000 0.000 -0.2273×10^-3 -0.5955×10^-3 -0.1381×10 ^-2 C8 0.000 0.000 0.000 0.4060×10^-4 0.1304×10^-3 0.2183×10^-3 C10 0.000 0.000 0.000 0.1992×10^-4 0.6697×10^-4 0.1230×10^- ³ C11 0.000 0.000 0.000 -0.1372×10^-5 -0.2383×10^-4 -0.9181×10^- ⁵ C13 0.000 0.000 0.000 -0.4923×10^-5 -0.2967×10^-4 -0.2217×1 0^-4 C15 0.000 0.000 0.000 -0.1499×10^-5 -0.9592×10^-5 -0.1017×1 0^-4 偏心[1] Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 （実施例２）焦点距離：４．０mm〜７．０mm〜１０．０mm、開放Fナンバー：２．８〜４．２、撮像面のサイズ：４．０mm×３．０mm 至近（OB=300）における形状可変ミラーのX方向、Y方向の焦点距離（Yが偏心方向）： X Y Ｗ 1298.7 1388.9 Ｓ 454.5 476.2 Ｔ 208.3 216.5 条件式の値： EXW/fW＝6.2、EXS/fS＝4.6、EXT/fT＝3.0 ζW＝0.62、ζS＝0.62、ζT＝0.62 fa（前群）＝-8.27、ｆｂ（後群）＝29.51、(fa/fb)×ｆW＝-1.12、Ｄ＝9.0 面番号曲率半径面間隔偏心屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 23.31 1.20 1.7725 49.6 2 4.74 1.97 3 -52.35 1.29 1.7433 49.3 4 ASP[1] 0.52 5 11.52 5.16 1.8467 23.8 6 -66.74 D1＝11.10〜3.25〜1.04 7 絞り面 1.00 8 56.17 5.40 1.7034 52.8 9 -5.63 1.50 1.7644 38.2 10 -23.83 D2＝6.39〜5.77〜1.00 11 ASP[2] 4.00 1.6883 53.4 12 -22.28 0.15 13 23.11 2.00 1.7615 50.6 14 -19.32 1.00 1.7269 32.5 15 9.72 D3＝4.50〜12.96〜19.95 16 FFS[1] (DM) 4.50 偏心[1] 17 ASP[3] 3.20 1.6935 53.2 18 -61.27 1.48 19 ∞ 1.00 1.5477 62.8 20 ∞ 0.50 21 ∞ 0.50 1.5163 64.1 22 ∞ 0.50 像面 ∞ ASP[1] 曲率半径 9.11、k 8.6365×10^-1 a -8.8266×10^-4、b -1.9953×10^-6、c -3.6159×10^-7、d -1.2075×10^-8 ASP[2] 曲率半径 18.26、k 2.6780 a -1.4977×10^-4、b 1.4241×10^-6、c -1.7758×10^-7、d 5.8316×10^-9 ASP[3] 曲率半径 10.67、k 0.0000 a -1.8514×10^-4、b -3.7065×10^-6、c 1.3231×10^-7、d -5.1639×10^-9 FFS[1] W OB=∞ S OB=∞ T OB=∞ W OB=300 S OB=300 T OB=300 C4 0.000 0.000 0.000 -0.2717×10^-3 -0.7620×10^-3 -0.1704×10 ^-2 C6 0.000 0.000 0.000 -0.1354×10^-3 -0.3933×10^-3 -0.8725×10 ^-3 C8 0.000 0.000 0.000 0.1001×10^-4 0.2991×10^-4 0.5158×10^-4 C10 0.000 0.000 0.000 0.4227×10^-5 0.1350×10^-4 0.2646×1 0^-4 C11 0.000 0.000 0.000 -0.8646×10^-6 -0.7241×10^-5 0.2807×10 ^-5 C13 0.000 0.000 0.000 -0.1088×10^-5 -0.5882×10^-5 0.5567×10 ^-5 C15 0.000 0.000 0.000 -0.3590×10^-6 -0.1756×10^-5 0.2367×10 ^-6 偏心[1] Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 実施例１、２のズーム光学系は、物体側から順に、負の
パワーを有しズーム時固定の第１群Ｇ１と、正のパワー
を有する第２群Ｇ２と、正のパワーを有する第３群Ｇ３
と、正のパワーの第４群Ｇ４とで構成されている。広角
端から望遠端への変倍の際に第２群Ｇ２及び第３群Ｇ３
を物体側に別々に移動させることで、変倍及びそれに伴
って生じる焦点位置の変動を補正している。又、第４群
Ｇ４中に設けた形状可変ミラーＭによってフォーカシン
グを行うことができるように構成されている。

【００４６】実施例１は前記形状可変ミラーを第４群Ｇ
４の最も像側に配置し、実施例２は第４群Ｇ４を最も物
体側から順に形状可変ミラー、正レンズという順に配置
している。（実施例３）焦点距離：４．０mm〜７．０mm〜１０．０mm、開放Fナンバー：２．８〜４．４、撮像面のサイズ：４．０mm×３．０mm 至近（OB=300）における形状可変ミラーのX方向、Y方向の焦点距離（Yが偏心方向）： X Y Ｗ 1098.9 1149.4 Ｓ 383.1 398.4 Ｔ 191.6 199.2 条件式の値： EXW/fW＝3.2、EXS/fS＝2.8、EXT/fT＝2.6 ζW＝0.65、ζS＝0.66、ζT＝0.66 fa（前群）＝-7.68、ｆｂ（後群）＝13.75、(fa/fb)×ｆW＝-2.23、Ｄ＝8.7 面番号曲率半径面間隔偏心屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 19.62 1.20 1.7725 49.6 2 3.95 1.92 3 259.50 0.87 1.7433 49.3 4 ASP[1] 0.78 5 14.23 2.09 1.8467 23.8 6 -50.48 D1＝9.59〜3.49〜1.05 7 絞り面 1.00 8 14.29 2.61 1.6843 36.5 9 -4.00 1.42 1.7813 35.0 10 34.35 1.22 11 ASP[2] 2.03 1.7386 51.4 12 -8.89 0.15 13 27.38 2.00 1.7767 50.1 14 -8.76 1.00 1.7065 29.5 15 8.70 D2＝4.50〜11.30〜18.06 16 FFS[1] (DM) 4.59 偏心[1] 17 9.45 2.69 1.6935 53.2 18 ASP[3] 1.00 19 ∞ 1.00 1.5477 62.8 20 ∞ 0.50 21 ∞ 0.50 1.5163 64.1 22 ∞ 0.50 像面 ∞ ASP[1] 曲率半径 9.68、k -2.4920 a -7.8720×10^-4、b -3.4128×10^-5、c 1.4344×10^-6、d -2.0198×10^-7 ASP[2] 曲率半径 20.64、k -5.6838 a -3.9523×10^-4、b 7.6145×10^-6、c -4.4208×10^-7、d 1.7720×10^-8 ASP[3] 曲率半径 -154.68、k -3.2742×10²³ a 3.0474×10^-4、b -1.8266×10^-5、c 1.9831×10^-6、d -7.4439×10^-8 FFS[1] W OB=∞ S OB=∞ T OB=∞ W OB=300 S OB=300 T OB=300 C4 0.000 0.000 0.000 -0.3230×10^-3 -0.9158×10^-3 -0.1831× 10^-2 C6 0.000 0.000 0.000 -0.1663×10^-3 -0.4744×10^-3 -0.9507×10 ^-3 C8 0.000 0.000 0.000 0.9096×10^-5 0.2975×10^-4 0.6359×1 0^-4 C10 0.000 0.000 0.000 0.5969×10^-5 0.1655×10^-4 0.3414×10^-4 C11 0.000 0.000 0.000 0.7262×10^-6 -0.4247×10^-5 -0.6693× 10^-5 C13 0.000 0.000 0.000 0.4576×10^-5 0.1657×10^-6 -0.2643×10^-5 C15 0.000 0.000 0.000 0.1261×10^-6 -0.1100×10^-5 -0.1896×10^-5 偏心[1] Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 実施例３のズーム光学系は、物体側から順に、負のパワ
ーを有する第１群G１、正のパワーを有する第２群G２、
正のパワーを有する第３群G３で構成されている。第１
群及び第２群を光軸方向に移動することで変倍を行う。
広角端から望遠端への変倍の際に、第２群Ｇ２を物体側
へ移動し、それに伴って生ずる焦点位置の変動を、第１
群Ｇ１を像側に凸の軌跡を描きながら移動することによ
って補正する。又、第３群Ｇ３中に設けた形状可変ミラ
ーＭによってフォーカシングを行うことができるように
構成されている。

【００４７】実施例３の光学系収納の時の断面図を図５
に示す。形状可変ミラーを垂直の状態に移動すること
で、第１群Ｇ１、第２群Ｇ２の収納スペースを確保する
ような構成となる。このように、実施例３においては、
収納時にコンパクトな光学系が実現可能である。（実施例４）焦点距離：４．５mm〜９．０ｍｍ〜１３．５mm、開放Fナンバー：２．８〜４．８、撮像面のサイズ：４．４８mm×３．３６mm 至近（OB=300）における形状可変ミラーのX方向、Y方向の焦点距離（Yが偏心方向）： X Y Ｗ 840.3 943.4 Ｓ 219.8 245.7 Ｔ 99.3 109.3 条件式の値： EXW/fW＝3.8、EXS/fS＝2.9、EXT/fT＝2.8 fa（前群）＝-9.25、ｆｂ（後群）＝14.67、(fa/fb)×ｆW＝-2.84、Ｄ＝11.1 面番号曲率半径面間隔偏心屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 43.06 4.00 1.7725 49.6 2 ∞ D1＝1.00〜8.25〜8.93 3 19.74 1.00 1.7725 49.6 4 7.15 2.96 5 432.39 1.00 1.4875 70.2 6 19.19 4.50 7 -9.25 1.00 1.4875 70.2 8 21.83 3.50 1.8052 25.4 9 -103.66 D2＝8.93〜1.68〜1.00 10 絞り面 D3＝10.98〜5.98〜0.80 11 ASP[1] 3.00 1.5891 61.3 12 -13.72 0.20 13 -26.29 3.00 1.7725 49.6 14 -163.98 1.00 1.8010 35.0 15 61.02 D4＝2.15〜2.45〜2.00 16 -39.10 1.20 1.8075 26.4 17 16.03 0.20 18 ASP[2] 4.63 1.5891 61.1 19 -10.62 0.15 20 -28.14 3.50 1.7322 27.6 21 -6.28 1.00 1.8173 29.2 22 -19.35 D5＝5.00〜9.71〜15.33 23 FFS[1] (DM) 5.00 偏心[1] 24 ∞ 0.40 1.5163 64.1 25 ∞ 0.90 1.5477 62.8 26 ∞ 0.40 27 ∞ 0.38 1.5163 64.1 28 ∞ 0.50 像面 ∞ ASP[1] 曲率半径 12.23、k 2.6846×10^-1 a -1.4355×10^-4、b -3.6950×10^-6、c 6.4302×10^-8、d -1.0561×10^-9 ASP[2] 曲率半径 9.59、k -4.9694 a 1.9685×10^-4、b -5.9577×10^-6、c 1.3864×10^-7、d -1.0045×10^-9 FFS[1] W OB=∞ S OB=∞ T OB=∞ W OB=300 S OB=300 T OB=300 C4 0.000 0.000 0.000 -0.4174×10^-3 -0.1591×10^-2 -0.3530×10 ^-2 C6 0.000 0.000 0.000 -0.2283×10^-3 -0.8523×10^-3 -0.1858×10 ^-2 C8 0.000 0.000 0.000 0.3750×10^-4 0.1378×10^-3 0.2460×10^-3 C10 0.000 0.000 0.000 0.2178×10^-4 0.7433×10^-4 0.1351×10^- ³ C11 0.000 0.000 0.000 -0.1816×10^-5 -0.9126×10^-5 -0.1579×10^- ⁴ C13 0.000 0.000 0.000 -0.3857×10^-5 -0.1775×10^-4 -0.2547×1 0^-4 C15 0.000 0.000 0.000 -0.1527×10^-5 -0.5854×10^-5 -0.1071×10^- ⁴ 偏心[1] Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 第４の実施例のズーム光学系は、物体側から順に、正の
パワーを有する第１群Ｇ１と、負のパワーを有する第２
群Ｇ２と、正パワーを有する第３群Ｇ３と、正のパワー
の第４群G４とで構成されている。第２群Ｇ２、第３群G
３及び第４群G４を移動させることにより変倍作用を持
たせ、変倍時に第１群、開口絞りは固定であり、第４群
Ｇ４より像面側に配置した形状可変ミラーＭによってフ
ォーカシングを行うように構成されている。

【００４８】この構成の光学系も、ビデオカメラの場合
に代表的なズームタイプのレンズ系で、デジタルカメラ
にも使用し得るタイプの一つである、正の第１群と負の
第２群と正の第３群よりなるタイプのレンズ系を基本に
したものである。形状可変ミラーによる光軸の折り曲げ
角Φは上記の実施例では９０°の例が多いが、これに限
らない。Φは小さいほど収差が減って良いが、小さすぎ
ると光学部品、電子部品とぶつかる。Φが大きいとスペ
ース的には楽であるが収差が増える。したがって、７０°≦Φ≦１１０° が良い。

【００４９】８０°≦Φ≦１００° とするとなお良い。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。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。

【００５０】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２４を用いて後述する。

【００５１】次に、本発明のズーム光学系に適用可能な
形状可変ミラーの構成例について説明する。図９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。

【００５２】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４
０９ｂ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、４１
５，４１６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。

【００５３】なお、対物レンズ９０２、接眼レンズ９０
１、及び、プリズム４０４、二等辺直角プリズム４０
５、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。

【００５４】また、薄膜４０９ａは、例えば、P.Rai-ch
oudhury編、Handbook of MichrolithoＧraphy, Michrom
achininＧ and Michrofabrication, Volume 2:Michroma
chininＧ and Michrofabrication,P495,FiＧ.8.58, SPI
E PRESS刊やOptics Communication, 140巻（1997年）P1
87〜190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。

【００５５】なお、電極４０９ｂの形は、例えば図１
１、図１２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９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。

【００５６】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４０
９ｂ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４０９
ａ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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】また、レンズ９０１，９０２、プリズム４
０４，４０５、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４
０９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４０４，４０
５、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。

【００６０】なお、図９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。

【００６１】図１０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４
０９ｂ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１１に示すように同心分割であってもよいし、図
１２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。

【００６２】図１０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。

【００６３】図１３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
１０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４０９
ｃ’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１０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。

【００６４】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、ＰｂＺ
ｒＯ3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。

【００６５】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。

【００６６】なお、図１０、図１４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。

【００６７】図１４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。

【００６８】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４
０９ｄ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１４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。

【００６９】図１５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４
０９を構成している。

【００７０】基板４０９ｅの下面には複数のコイル４２
７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。

【００７１】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４０
９ｅ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４２
７には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよ
い。

【００７２】この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、
図１６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。

【００７３】図１７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。

【００７４】図１８は本例におけるコイル４２７の配置
を示し、図１９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１５に示した実施例にも適用
することができる。なお、図２０は、図１５に示した例
において、コイル４２７を図２３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２０に示すように永久磁石４２６を放射状に配置
すれば、図１５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１５及び図１７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。

【００７５】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１４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。

【００７６】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。

【００７７】図２１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４
０９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。

【００７８】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４０
８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。

【００７９】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。

【００８０】なお、図２１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。

【００８１】図２２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。

【００８２】図２３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２３では静電気力により振動する例を示して
おり、図２３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。

【００８３】本例の可変形状鏡１８８では、反射膜１８
９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１６
１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。

【００８４】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２１
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。

【００８５】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。

【００８６】図２４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）５
６６ｂに透明電極５１３ａを設け、第２の透明基板５６
７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５６
８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２４では液晶分子の図示を省略してある。

【００８７】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。

【００８８】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２４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。

【００８９】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２５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、４
２４は振れセンサーである。

【００９０】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。

【００９１】また、図２５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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。以
上説明したように、本発明によるズーム光学系は、下記
に示す特徴を備える。（１）変倍作用、もしくはその変倍に伴う像面ずれを
補正するコンペンセート作用を有し、変倍時に可動な少
なくとも２つのレンズ群と、フォーカシング作用を有す
る形状可変ミラーとを有し、前記形状可変ミラーは前記
変倍作用を有するレンズ群よりも像側に配置されること
を特徴とするズーム光学系。（２）前記形状可変ミラーが最も像側のレンズ群に配
置されることを特徴とする（１）項に記載のズーム光学
系。（３）前記形状可変ミラーは、偏心収差補正機能を有
する回転非対称な曲面形状であることを特徴とする
（１）、（２）項に記載のズーム光学系。（４）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【０１０１】０．５＜ EXW／ｆW ＜５０．０（１−１）０．５＜ EXT／ｆT ＜５０．０（２−１）ただし、EXW、EXTはそれぞれ広角端、望遠端における、
可変形状ミラーから見た光学系の射出瞳位置から形状可
変ミラーまでの物理的な距離、ｆW、ｆTはそれぞれ広角
端、望遠端における全系の焦点距離である。（５）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【０１０２】１．０＜ EXW／ｆW ＜４０．０（１−２）１．０＜ EXT／ｆT ＜４０．０（２−２）ただし、EXW、EXTはそれぞれ広角端、望遠端における、
可変形状ミラーから見た光学系の射出瞳位置から形状可
変ミラーまでの物理的な距離、ｆW、ｆTはそれぞれ広角
端、望遠端における全系の焦点距離である。（６）前記形状可変ミラーより物体側の光学系から見
た射出瞳位置から前記形状可変ミラーまでの距離が以下
の条件式を満足することを特徴とする（１）〜（３）項
に記載のズーム光学系。

【０１０３】２．０＜ EXW／ｆW ＜３０．０（１−３）２．０＜ EXT／ｆT ＜３０．０（２−３）ただし、EXW、EXTはそれぞれ広角端、望遠端における、
可変形状ミラーから見た光学系の射出瞳位置から形状可
変ミラーまでの物理的な距離、ｆW、ｆTはそれぞれ広角
端、望遠端における全系の焦点距離である。（７）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【０１０４】０．３＜ ζW ＜０．９（３−１）（８）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【０１０５】０．４＜ ζW ＜０．８（３−２）（９）前記形状可変ミラーと像面との間にあるレンズ
群の倍率ζが、以下の条件式を満足することを特徴とす
る（１）〜（６）項に記載のズーム光学系。

【０１０６】０．５＜ ζW ＜０．７（３−３）（１０）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【０１０７】 −５．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −０．５（４−１）ただし、ｆWは広角端における全系の焦点距離である。（１１）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【０１０８】 −４．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −０．８（４−２）ただし、ｆWは広角端における全系の焦点距離である。（１２）広角端において、開口絞りよりも物体側のレ
ンズ群の焦点距離をfa、開口絞りよりも像側のレンズ群
の焦点距離をfbとしたとき、以下の条件式を満足するこ
とを特徴とする（１）〜（９）項に記載のズーム光学
系。

【０１０９】 −３．０＜（ｆａ／ｆｂ）×ｆW ＜ −１．０（４−３）ただし、ｆWは広角端における全系の焦点距離である。（１３）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【０１１０】Ｄ＜２０．０mm （５−１）ただし、Ｄは前記形状可変ミラーの有効径である。（１４）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【０１１１】Ｄ＜１５．０mm （５−２）ただし、Ｄは前記形状可変ミラーの有効径である。（１５）以下の条件式を満足することを特徴とする
（１）〜（１２）項に記載のズーム光学系。

【０１１２】Ｄ＜１２．０mm （５−３）ただし、Ｄは前記形状可変ミラーの有効径である。（１６）物体側から順に、負のパワーの第１群、正の
パワーの第２群、正のパワーの第３群、正のパワーの第
４群で構成され、少なくとも第２群もしくは第３群が変
倍作用を有することを特徴とする（１）〜（１５）項に
記載のズーム光学系を用いた撮像装置。（１７）物体側から順に、負のパワーの第１群、正の
パワーの第２群、正のパワーの第３群で構成され、少な
くとも第２群が変倍作用を有することを特徴とする
（１）〜（１５）項に記載のズーム光学系を用いた撮像
装置。（１８）物体側から順に、正のパワーの第１群、負の
パワーの第２群、正のパワーの第３群、正のパワーの第
４群で構成され、少なくとも第２群が変倍作用を有する
ことを特徴とする（１）〜（１５）項に記載のズーム光
学系を用いた撮像装置。（１９）形状可変ミラーによる光軸の折り曲げ角Φが７０°≦Φ≦１１０° を満足することを特徴とする（１）〜（１８）項に記載
のズーム光学系。（２０）（１）〜（１９）項に記載のズーム光学系を
用いた撮像装置。（２１）静電気駆動又は電磁気力駆動又は圧電効果又
は流体駆動の形状可変ミラーを用いたことを特徴とする
（１）〜（２０）に記載のズーム光学系又は撮像装置。（２２）形状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）〜（２１）に記載のズーム光
学系又は撮像装置。

【０１１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のズーム光学系によれば、レンズの可動群を極力少なく
し、非常に小型で、消費電力が極めて少なく、動作音が
静かなズーム光学系及びそれを用いた撮像装置を提供す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のレンズ断面図である。

【図２】本発明の実施例２のレンズ断面図である。

【図３】本発明の実施例３のレンズ断面図である。

【図４】本発明の実施例４のレンズ断面図である。

【図５】本発明の実施例３の光学系収納時のレンズ断
面図である。

【図６】本発明の実施例１の物点距離無限遠時、広角
端における横収差を表す図である。

【図７】本発明の実施例１の物点距離無限遠時、中間
状態における横収差を表す図である。

【図８】本発明の実施例１の物点距離無限遠時、望遠
端における横収差を表す図である。

【図９】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。

【図１０】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。

【図１１】図１０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。

【図１２】図１０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。

【図１３】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。

【図１４】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。

【図１５】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。

【図１６】図１５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。

【図１７】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。

【図１８】図１７の例におけるコイル４２７の一配置
例を示す説明図である。

【図１９】図１７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。

【図２０】図１５に示した例において、コイル４２７
を図１９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。

【図２１】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。

【図２２】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。

【図２３】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。

【図２４】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。

【図２５】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。

【符号の説明】

Ｇ１第１群Ｇ２第２群Ｇ３第３群Ｇ４第４群ＤＭ形状可変ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H044 DA01 DA02 DB04 DC00 DC02 DE01 2H051 AA00 CD13 CD21 CD22 CD29 FA01 FA07 FA61 2H087 KA02 KA03 KA14 PA07 PA09 PA18 PA19 PA20 PB08 PB09 PB12 QA02 QA05 QA07 QA13 QA17 QA22 QA25 QA26 QA32 QA33 QA34 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA13 RA32 RA42 RA43 SA14 SA16 SA19 SA23 SA24 SA26 SA27 SA29 SA32 SA62 SA63 SA64 SA65 SA72 SA74 SA75 SB02 SB04 SB13 SB15 SB16 SB22 SB23 SB24 SB32 SB33 SB35 TA01 TA03 TA06 TA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍作用、もしくはその変倍に伴う像面
ずれを補正するコンペンセート作用を有し、変倍時に可
動な少なくとも２つのレンズ群と、フォーカシング作用
を有する形状可変ミラーとを有し、前記形状可変ミラー
は前記変倍作用を有するレンズ群よりも像側に配置され
ることを特徴とするズーム光学系。
【請求項２】前記形状可変ミラーが最も像側のレンズ
群に配置されることを特徴とする請求項１に記載のズー
ム光学系。
【請求項３】前記形状可変ミラーは、偏心収差補正機
能を有する回転非対称な曲面形状であることを特徴とす
る請求項１、２に記載のズーム光学系。