光學系統和光學裝置的製作方法

2023-06-14 20:50:41

專利名稱：光學系統和光學裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括變焦透鏡、變焦衍射光學元件、可調偏角稜鏡、變焦反射鏡等光學特性可調光學元件的光學系統。並且，例如涉及照相機和數位相機、電視攝像機的取景器、望遠鏡、雙筒望遠鏡、顯微鏡等的觀察光學系統、眼鏡、視頻投影儀、照相機、數位相機、電視攝像機、內視鏡、等光學裝置。
背景技術：
過去的透鏡採用對玻璃進行研磨而製成的透鏡或者進行成形而製造的透鏡，透鏡本身不能調節焦距，所以，為了在某光學系統中進行調焦和變焦，必須在光軸方向上移動透鏡組，因此，機械結構很複雜。
並且，為了使透鏡組的一部分移動，採用了馬達等，所以，其缺點是消耗功率大、聲音刺耳、響應時間長，透鏡移動所需要的時間長等。
發明的內容本發明正是鑑於現有技術存在的這種問題而提出的，其目的在於提供以下光學系統，例如照相機和數位相機、電視攝像機和帶有攝像機功能的行動電話的攝像光學系統、取景器、望遠鏡、雙筒望遠鏡、顯微鏡等的觀察光學系統、內視鏡、監視用攝像機和小型數位相機的攝像光學系統等，在這些光學系統中，消耗功率小，聲音小，響應時間短，機械結構簡單，有助於降低成本，同時儘管外徑細，體積小，但仍能調焦和變焦。並且，不言而喻本發明除了用於上述光學系統外，還能用於機器人的眼睛、帶有攝像功能的行動電話機、門鏡用相機和車載相機等。
本發明的光學系統和光學裝置例如有以下內容。
變焦光學系統，其特徵在於具有光學特性可調光學元件以及移動的光學元件組，上述移動的光學元件組具有改變放大倍數功能；上述光學特性可調光學元件具有對焦功能。
光學系統，其特徵在於具有附帶變焦或聚焦功能的光學特性可調光學元件，該光學特性可調光學元件的結構是當變焦時或聚焦時向規定方向上移動。
光學系統，其特徵在於具有其結構是向規定方向移動的光學特性可調光學元件，它能滿足以下條件o＜|x|/f＜1其中，x是上述光學特性可調光學元件可調的最大移動量，f是在除掉光學特性可調光學元件的狀態下的上述光學系統的焦距。
變焦光學系統其特徵在於具有光學特性可調光學元件、移動的2個光學元件組、以及布置在該移動的光學元件之間的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有聚焦功能或補償功能，上述移動的2個光學元件組具有相同符號的折射力，同時按相同的移動量進行移動，上述光學元件組的折射力的符號與上述移動的光學元件組的折射力的符號相反。
變焦光學系統，其特徵在於具有光學特性可調光學元件、以及具有改變放大倍數功能的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有調焦功能，上述光學特性可調光學元件被布置在具有上述改變放大倍數功能的光學元件組的前方。
變焦光學系統，其特徵在於具有一個光學元件組、光學特性可調光學元件、以及移動的光學元件組。
光學系統，其特徵在於具有反射鏡和移動的光學元件組，該移動的光學元件組具有可變放大率功能，梯度方式的自動聚焦功能。
光學裝置，其特徵在於具有反射鏡和移動的光學元件組，該移動的光學元件組具有可變放大率功能，具有梯度方式的自動聚焦功能。
光學裝置，其具有梯度方式的自動聚焦功能，其特徵在於具有光學系統以及能從第1狀態變化到第4狀態的光學特性可調光學元件，上述光學特性可調光學元件，為了對焦從第2狀態變化到第3狀態、為了從第1狀態變化到第2狀態、以及從第3狀態變化到第4狀態，至少具有相當於由下式370決定的Sd的1/3的變形量。
Sd＝k×P×Fno …式370式中，P＝√(Px·Py)Px是攝像器件的1個像素的x方向的尺寸(μm)，Py是攝像器件的1個像素的y方向的尺寸(μm)，Fno是上述光學系統的F數K是常數(取2/3之間的值)。
光學裝置，其特徵在於具有用靜電來驅動的光學特性可調光學元件，該光學特性可調光學元件，當攝影時在攝影的物體距離的範圍內反射面的形狀是凹面。
光學裝置，其特徵在於具光學特性可調光學元件以及有源方式自動聚焦功能。
光學裝置，其特徵在於能滿足下式102。
0＜|C|＜15 …式102式中，C是加在攝像器件攝影面上的傾斜量(單位為°)附圖的簡要說明

圖1是本發明的第1實施例的斷面圖。
圖2是本發明的第2實施例的斷面圖。
圖3是本發明的第3實施例的斷面圖。
圖4是本發明的第4實施例的斷面圖。
圖5是本發明的第5實施例的斷面圖。
圖6是本發明的第6實施例的斷面圖。
圖7是本發明的第7實施例的斷面圖。
圖8是本發明的第8實施例的斷面圖。
圖9是本發明的第9實施例的斷面圖。
圖10是本發明的第10實施例的斷面圖。
圖11是本發明的第11實施例的斷面圖。
圖12是本發明的第12實施例的斷面圖。
圖13是本發明的第13實施例的斷面圖。
圖14是旋轉非對稱像面彎曲的說明圖。
圖15是旋轉非對稱像散現象的說明圖。
圖16是旋轉非對稱彗形像差的說明圖。
圖17是表示可調反射鏡的變形量和攝影系統的動作的圖。
圖18是表示各實施例的條件式的值的表。
圖19是作為本發明光學裝置使用的數位相機的克卜勒取景器作為觀察光學系統，在該觀察光學系統中採用可變形反射鏡的情況下的概要構成圖。
圖20是表示能用作可變形反射鏡的可變形鏡409的另一例的概要構成圖。
圖21是表示圖20的例子可調形狀反射鏡使用的電極的一種形態的說明圖。
圖22是表示圖20的例子可調形狀反射鏡使用的電極的另一種形態的說明圖。
圖23是表示能用作可變形反射鏡的可變形鏡409的另一例的概要構成圖。
圖24是適用於可變形反射鏡的可變形鏡409的另一其他示例的概要構成圖。
圖25是適用於可變形反射鏡的可變形鏡409的另一其他示例的概要構成圖。
圖26是表示圖25的示例中的薄膜線圈427的纏繞密度狀態的說明圖。
圖27是適用於可變形反射鏡的可變形鏡409的另一其他示例的概要構成圖。
圖28是表示圖27示例中的線圈427的一布置例的說明圖。
圖29是表示圖27示例中的線圈427的另一布置例的說明圖。
圖30是圖25示例中按圖29布置線圈427的情況下所適用的永久磁鐵426布置的說明圖。
圖31是作為能適用於攝像裝置的可變形反射鏡的可變形鏡409的攝像系統的概要構成圖。
圖32是作為能適用於可變形反射鏡的另一可變形鏡188的攝像系統的概要構成圖。
圖33是能適用於可變形反射鏡的微型泵一例的概要構成圖。
圖34是表示變焦透鏡的原理性構成的圖。
圖35是表示單軸性向列液晶分子的折射率橢圓體的圖。
圖36是表示圖34所示的高分子分散液晶層上施加電場的狀態圖。
圖37是表示圖34所示的高分子分散液晶層上外加電壓可調時的一例的構成圖。
圖38是採用變焦透鏡的數位相機用攝像光學系統一例的構成圖。
圖39是可調焦點衍射光學元件一例的構成圖。
圖40是具有採用了扭轉向列液晶的可調焦點透鏡的可調焦點眼鏡的構成圖。
圖41是圖40所示扭轉向列液晶層上的外加電壓提高時的液晶分子取向狀態圖。
圖42是可調偏角稜鏡的2個例子的構成圖。
圖43是圖42所示的可調偏角稜鏡的使用狀態的說明圖。
圖44是作為可調焦點透鏡的可調焦點反射鏡一例的構成圖。
圖45是作為本發明的光學裝置使用的攝像裝置141和攝像裝置141的光學系統中採用了可調焦點透鏡140的概要構成圖。
圖46是圖45例子中的可調焦點透鏡的變形例的說明圖。
圖47是圖46的可調焦點透鏡的變形狀態的說明圖。
圖48是涉及可調焦點透鏡的另一其他例子的、用微型泵160來存取流體161，使透鏡面變形的可調焦點透鏡167的概要構成圖。
圖49是光學特性可調光學元件的另一例子，是採用壓電材料200的可調焦點透鏡201的概要構成圖。
圖50是涉及圖49的變形例的可調焦點透鏡的狀態說明圖。
圖51是光學特性可調光學元件的另一其他例子，是採用由壓電材料構成的2塊薄板200A、200B的可調焦點透鏡的概要構成圖。
圖52是可調焦點透鏡的另一其他例子的概要構成圖。
圖53是涉及圖52例子的可調焦點透鏡的狀態說明圖。
圖54是光學特性可調光學元件的另一其他例子，是採用光電效應的可調焦點透鏡的概要說明圖。
圖55是涉及圖54的例子的可調焦點透鏡內採用的偶氮苯結構的說明圖。(a)是反式，(b)是順式。
圖56是可變形鏡的另一其他例的概要構成圖。
發明的
具體實施例方式
在說明本發明的實施例之前，首先說明本專利說明書所述的發明內容(發明內容分項書寫)(1)～(47)。然後，說明本發明的光學系統和採用該光學系統的光學裝置等所利用的光學面的內容(旋轉非對稱面)。此後，說明本發明的光學系統和採用該光學系統的光學裝置的例子(實施例)。
再後面，說明能用於本發明的光學系統和採用該光學系統的光學裝置內的光學特性可調光學元件的例子(可調光學元件)。
(1)變焦光學系統，其具有可調反射鏡和移動的光學元件組，光學元件組具有可變放大率功能，可調反射鏡具有對焦功能。
(2)如權利要求(1)所述的變焦光學系統，其移動的光學元件組具有負功率。
(3)攝像裝置，用於進行梯度方式的自動聚焦功能，其中，具有可調反射鏡，該可調反射鏡除了具有對焦所必須的可調反射鏡的變形量QR外，在QR的兩端還具有至少按由下式370決定的Sd的1/3來改變焦點時所必須的變形量。
Sd＝k×P×Fno……式370式中，P＝√(Px.Py)Px是攝像器件的1個像素的x方向的尺寸，Py是攝像器件的1個像素的y方向的尺寸，
Fno是攝影光學系統的F數K是常數(取2～3之間的值)。
(4)變焦光學系統，其具有可調反射鏡和移動的光學元件組，光學元件組具有可變放大率功能，可調反射鏡具有對焦功能和補償功能。
(5)權利要求(1)～(4)所述的變焦光學系統，其具有第1光學元件組、其後面布置的可調反射鏡或可調焦點透鏡、以及其後面布置的可變放大率光學元件組。
(6)如權利要求(1)～(5)所述的變焦光學系統，其構成部分從前面開始依次為第1光學元件組、可調反射鏡或變焦透鏡、第2光學元件組或空氣間隔、可變放大率光學元件組和光學元件組。
(7)攝像光學系統，其特徵在於當變焦或聚焦時，可調反射鏡變形的同時，可調反射鏡還整體向與反射鏡反射面基本垂直的方向進行平行移動。
(8)攝像光學系統，其特徵在於變焦或聚焦時，可調反射鏡變形的同時，可調反射鏡還整體向某一方向進行平行移動。
(9)攝像光學系統，其特徵在於當設可調反射鏡整體的最大的平行移動量為x，設光學系統的焦距為f時，可滿足下式0＜|x|/f＜1(10)如權利要求(9)所述的攝像光學系統，從屬於權利要求(7)或(8)。
(11)如權利要求(1)～(10)所述的攝像光學系統，移動的透鏡組是一個。
(12)變焦光學系統，其特徵在於具有可調反射鏡，某光學元件組的前後的2個光學元件組因為是可變放大率，所以，平常按相同的移動量進行移動，該移動的2個組具有相同符號的功率，而且上述被移動組夾持的組的功率是相反的符號，可調反射鏡具有聚焦功能或補償功能。
(13)如權利要求(12)所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的2個組的功率為正的。
(14)如權利要求(12)所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的2個組的功率為負的。
(15)如權利要求(12)所述的變焦光學系統，其特徵在於從前方起依次具有具有負的功率的組、可調反射鏡、移動組中的前方，被移動組夾持的組、以及移動組的後方。
(16)一種變焦光學系統，其特徵在於具有可調反射鏡和具有可變放大率功能的可變放大率組，可變反射鏡具有對焦功能，把可調反射鏡布置在可變放大率組的前方。
(17)一種變焦光學系統，其特徵在於具有可調反射鏡和移動的光學元件組，光學元件組是具有可變放大率功能的可變放大率組，可調反射鏡具有對焦功能和補償功能，把可調反射鏡布置在可變放大率組的前方。
(18)如權利要求(16)～(17)所述的變焦光學系統，其特徵在於從屬於權利要求(7)～(15)。
(19)如權利要求(1)～(18)所述的變焦光學系統，其特徵在於具有旋轉對稱透鏡和可調反射鏡。
(20)如權利要求(1)～(18)所述的變焦光學系統，其特徵在於由旋轉對稱透鏡和可調反射鏡構成。
(21)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式301～304。
(22)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式305～309。
(23)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式311～314。
(24)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式316～321。
(25)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式322～323。
(26)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式324～326。
(27)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式327～329。
(28)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式330～333。
(29)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式335～336。
(30)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式340～347。
(31)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式301～347的至少2個以上。
(32)如權利要求(1)～(20)所述的變焦光學系統，其特徵在於能滿足式340～347的至少一個以上以及式301～336的至少一個以上。
(33)如權利要求(1)～(29)所述的變焦光學系統，其特徵在於亮度光圈位於可調反射鏡的後方。
(34)如權利要求(1)～(16)所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的光學元件組具有正功率。
(34′)如權利要求(1)～(16)所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的光學元件組具有負功率。
(35)一種攝像裝置，其特徵在於具有用靜電驅動的可調反射鏡，當攝影時，在攝影的物體距離的範圍內可調反射鏡的形狀是凹面。
(36)如權利要求(35)所述的攝像裝置，其特徵在於具有一種梯度方式的自動聚焦功能，它使調整焦點使其對準物體，檢測出拍攝的物體圖像的高頻成分，在該高頻成分為最大時，判斷為調焦狀態。
(37)一種攝像裝置，其特徵在於包括這樣一種狀態，即在權利要求(36)中進行自動聚焦的情況下當調整焦點使其對準物體時，可調反射鏡的形狀為平面。
(38)一種攝像裝置，用於進行梯度方式的自動聚焦，其中，具有可調反射鏡，其特徵在於該可調反射鏡除了具有對焦所必須的可調反射鏡的變形量QR外，在QR的兩端還具有至少按由下式370決定的Sd來改變焦點時所必須的變形量。
(39)一種攝像裝置，用於進行梯度方式的自動聚焦，其中，具有可調反射鏡，其特徵在於該可調反射鏡除了具有對焦和補償所必須的可調反射鏡的變形量QR外，在QR的兩端還具有至少按由下式370決定的Sd來改變焦點時所必須的變形量。
(40)一種攝像裝置，用於進行梯度方式的自動聚焦功能，其是具有變焦光學系統，該系統具有可調反射鏡，其特徵在於，該可調反射鏡除了具有對焦和補償所必須的可調反射鏡的變形量QR外，在QR的兩端還具有至少按由下式370決定的Sd的1/3來改變焦點時所必須的變形量。
(41)如權利要求(3)、(38)～(40)所述的攝像裝置，其具有權利要求(35)所述的特徵。
(42)一種攝像裝置，其特徵在於具有可調反射鏡，進行有源方式的自動調焦。
(43)一種電子攝像裝置，其特徵在於具有可調反射鏡和攝像器件，用於進行有源方式的自動調焦。
(44)如權利要求(35)～(43)所述的攝像裝置，其特徵在於具有權利要求(1)～(34′)所述的光學系統。
(45)能滿足式102的攝像裝置。
(46)一種攝像裝置，其具有權利要求(1)～(34′)所述的光學系統，其特徵在於具有攝像器件，最靠近物體的光學元件和攝像器件的位置關係被固定。
(47)如權利要求(44)所述的攝像裝置，其特徵在於具有攝像器件，最靠近物體的光學元件和攝像器件的位置關係被固定。
(48)如權利要求(1)～(47)所述的光學系統或攝像裝置，其特徵在於採用通常的反射鏡來代替可調反射鏡。
(49)如權利要求(1)～(47)所述的光學系統或攝像裝置，其特徵在於採用可調焦點透鏡來代替可調反射鏡。
所謂可變形反射鏡，是指可調反射鏡的之一種，是通過自由地把表面形狀調整成凸面、平面、凹面，即可自由地調整光學功率或像差的反射鏡。這樣一來，即使在攝像的物體距離發生變化的情況下，也能僅僅調整可調反射鏡的形狀即可對準焦點。這時，可調反射鏡的形狀也可以是旋轉對稱曲面的，但為了便於進行像差校正，最好是旋轉非對稱面或自由曲面。
其原因詳述如下。首先，說明所用的坐標系、旋轉非對稱面。假定軸上主光線與光學系統的第1面相交叉之前的直線所定義的光軸為Z軸，與該Z軸相垂直而且構成偏心光學系統的各面的偏心面內的軸為Y軸，與上述光軸相垂直而且與Y軸相垂直的軸為X軸。光線的跟蹤方向按照從物體向像面的順序進行光線跟蹤加以說明。而且，所謂偏心(decentration)是指位移(displacement(shift))和傾斜(tilt)中的一個或者兩個。
一般，僅由球面透鏡構成的球面透鏡系統中，從結構上看，由球面產生的球面像差、彗形像差、像彎曲等像差，在幾個面上互相補償，使整體的像差減小。
另一方面，為了用較少的面數能很好地校正像差，採用旋轉對稱非球面等。這是為了減少球面產生的各種像差本身。
但是，在偏心的光學系統中，由於偏心而產生的旋轉非對稱的像差不能用旋轉對稱光學系統來校正。由於該偏心而產生的旋轉非對稱的像差有歪曲像差、像面彎曲、以及軸上也產生的像散現象和彗形像差。
首先，說明旋轉非對稱像面彎曲。例如從無限遠的物點射入到偏心的凹面鏡內的光線射到凹面鏡上進行反射成像。光線射到凹面鏡上以後，到像面止的後側焦距，在像場側為空氣的情況下，相當於光線射到的部分的曲率半徑的一半。於是，如圖14所示，形成相對於軸上主光線產生傾斜的像面。這樣，用旋轉對稱光學系統不能校正旋轉非對稱的像面彎曲。
為了對該傾斜的像面彎曲利用其發生源的凹面鏡M本身來進行校正，如果由旋轉非對稱面來構成凹面鏡M，在該例中增大對Y軸正方向的曲率(增強折射率)，減小對Y軸負方向的曲率(減小折射率)，那麼，能夠進行校正。並且，把具有與上述構成相同的效果的旋轉非對稱面布置在凹面鏡M以外的光學系統中，即能夠以較少的構成張數獲得平坦(フラット)的像面。
並且，旋轉非對稱面作為其面內和面外均無旋轉對稱軸的旋轉非對稱面形狀的面，能增加自由度，有助於校正像差。
以下說明旋轉非對稱的像散現象。與上述說明一樣，偏心布置的凹面鏡M，對軸上光線也產生圖15所示的像散現象。為了校正該像差，與上述說明一樣，可以適當改變旋轉非對稱面的X軸方向的曲率和Y軸方向的曲率。
以下說明旋轉非對稱彗形像差。與上述說明一樣，偏心布置的凹面鏡M，對軸上光線也會產生圖16所示的彗形像差。為了校正該彗形像差，可以根據離開旋轉非對稱面的X軸的原點的程度來改變面的傾斜度，利用Y軸的正負來適當調整面的傾斜率。
並且，在本發明的偏心光學系統中，也可以是具有上述反射作用的至少一個面相對於軸上主光線偏心，利用旋轉非對稱面形狀來形成具有功率的構成。若採用這種構成，則由於使其反射面具有功率而產生的偏心像差可以用該面本身來進行校正，通過減小稜鏡折射面的功率，能減小色差本身的產生。
並且，本發明的偏心光學系統的構成反射面之一的可變形反射鏡、折射率可調反射鏡的面形狀作為旋轉非對稱面，有助於校正偏心像差。
如以上說明的那樣，若採用本發明，則能提供這樣的光學裝置等，即通過採用可變形反射鏡，即可不在前後驅動透鏡組，僅調整反射鏡的表面形狀即可進行變焦和聚焦。
而且，本發明中使用的自由曲線是由下式(a)定義的。該定義式的Z軸成為自由曲面的軸。
Z＝cr2/[1+√{1-(1+k)c2r2}]+∑(j＝2～66)CjXmYn…(a)
式中，上式(a)的第1項是球面項，第2項是自由曲面項。
球面項中，c頂點的曲率k圓錐常數r√(X2+Y2)N2以上的自然數自由曲面項為∑(j＝2～66)Cj XmYn＝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…式中Cj(j為2以上的整數)為係數。
上述自由曲面，一般X-Z面、Y-Z面均不會有對稱面。但通過把X的奇數次項全部設定為0，使其變成只有一個與Y-Z面相平行的對稱面的自由曲面。並且，通過把Y的奇數次項全部設定為零，使其變成只有一個與X-Z面相平行的對稱面的自由曲面。
再者，上述旋轉非對稱的曲面形狀的面即自由曲面的另一定義式，可以由Zernike多項式進行定義。該面的形狀由下式(b)進行定義。式(b)的Z軸變成Zernike多項式的軸。旋轉非對稱而的定義按照與X-Y面相對的Z軸高度的極坐標進行定義，R表示離開X-Y面內的Z軸的距離，A表示Z軸周圍的方位角，從Z軸測量的旋轉角。
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)+D16R4sin(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)式中，Dm(m為2以上的整數)是係數。而且，為了設計成與X軸方向相對稱的光學系統，利用D4、D5、D6、D10、D11、D12、D13、D14、D20、D21、D22……。
上述定義式是為了旋轉非對稱的曲面形狀的面的示例而表示的。不言而喻，對其他任何定義式也都能獲得同樣的效果。如果從數學來看，是同值的，那麼，也可以用其他定義來表示曲面形狀。
在本發明中，把(a)式中的X的奇數次的項全部設定為0，能形成的自由曲面具有與y-z面相平行的對稱面。
並且，對於偏心面，從光學系統的基準面的中心，給出該面的面頂位置的偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向分別為X、Y、Z)、和該面的中心軸(對於自由曲面，為以上述(a)式的Z軸為中心的傾斜角(分別為α、β、γ(°))並且，偏心的順序，在進行了X、Y、Z方向的偏心之後，按照α、β、γ的順序使坐標系旋轉。該坐標系成為反射鏡面的局部坐標。然後，為了定義被反射的光線的坐標系，再次按α、β、γ的順序來旋轉坐標系，對定義坐標系進行定義。
並且，在僅表示反射面的傾斜的情況下，也是給出該面的中心軸的傾斜角作為偏心量。
再者，非球面形狀，當設光軸方向為z，與光軸相垂直的方向為y，圓錐係數為k，非球面係數為a、b、c、d時，由下式(c)來表示。z＝(y2/r)/[1+{1-(1+k)·(y/r)2}1/2]
+ay4+by6+cy8+dy10…(c)而且，關於上述數值數據的說明對本發明的各個實施例的數值數據都是通用的。
(實施例)圖8是本發明的一例(下述第8實施例)，是1.8倍的變焦光學系統的例302，它用於採用可調反射鏡301作為光學特性可調光學元件的數位相機、電視攝像機等電子攝像系統。
其構成部分有由凸透鏡303、凹透鏡304構成的第1組305、放置在其後面的301、正折射力的透鏡組306、具有負折射力的改變放大率組307、由凸透鏡308、309、凹透鏡310構成的第4組311。307在直線上沿Z軸平行移動，進行改變放大率。這時產生焦點移動，並通過使301變形而進行補償。也就是說，301具有補償功能。並且，當物體距離變化時使301變形，即可在408上成像。即在進行對焦的情況下，也不一定要移動透鏡。301具有補償和聚焦兩種功能。
其優點是與利用凸透鏡的移動來進行改變放大率時相比，若利用凹透鏡來進行改變放大率，則能以較少的移動量來得到相同的改變放大率比。為了獲得更高性能的變焦光學系統，最好至少用某一變焦狀態來滿足以下條件式中的至少一個以上。
假定βv為放大率變換器(移動的光學元件組)的倍率，若滿足下式0.3＜|βv|＜6 …式301則可縮短光學系統的總長。這是因為透鏡系統的物體～像距離Io如式306所示，當倍率為一倍時，為最小。也就是說，包括放大率變換器(バリエ一タ)的倍率的絕對值為1的變焦狀態即可。如果是0.5＜|βv|＜4.0 …式302那麼，可以獲得更小型的變焦光學系統。如果是0.6＜|βv|＜2.5 …式303那麼，能進一步小型化。尤其在放大率變換器為負折射力(パヮ一)的情況下，如果是
0.7＜βv＜3.0 …式304那麼，能更加小型化。
假定廣角端的放大率變換器倍率為βvw，望遠端的放大率變換器的倍率為βvT，那麼，滿足下式即可。
βvw·βvT＜5 …式305這是因為在實現相同變焦比的情況下，當βvw·βvT＝1時，能使放大率變換器的物體～像距離Io達到最小。物體～像距離Io可由下式決定。
Io＝fv(-βv-1/βv+2) …式306所以可得上述結論，式中，fv是放大率變換器的焦距。
並且，若進一步使0.3＜βvw·βvT＜3 …式307則能進一步小型化。式中，βv是放大率變換器的倍數。並且，在βv＝-1的附近，作為補償器的可調反射鏡的變形量減小，所以，像差也能改善。如果是0.5＜βvw·βvT＜2 …式308那麼會更好。在放大率變換器具有正能力的情況下，如果是0.8＜βvw·βvT＜1.6 …式309那麼，能獲得更加小型化的變焦透鏡。像差也是和式307、308相同的原因而得到改善。
放大率變換器的焦距fv最好能滿足下式311。f為302整體的焦距。而且，f在可調反射鏡為自由曲面形狀的情況下，隨方位角而變化。但是在本發明中利用Y-Z平面內近軸光線計算出的焦距定義為f。f的計算中對可調反射鏡的焦度忽略不計。
-3＜fv/f＜15…式311fv/f值若低於下限，則負折射力的改變放大率效率降低，作為變焦透鏡的效果減小。fv/f值若超過上限，則與式306相比，Io增長，所以透鏡總長增加，效果不好。如果是-2＜fv/f＜5 …式312
那麼，透鏡進一步小型化，是有利條件。並且，與式306相比，|fv|越小，作為補償器的可調反射鏡的變形量減小，所以對像差也有利。如果0.5＜fv/f＜5 …式313那麼，放大率變換器的能力為正，廣角時，容易降低主光線的光線高度，所以是有利的。如果-3＜fv/f＜-0.2 …式314那麼，放大率變換器的能力為負，用較小的透鏡移動量就能大幅度調整倍率，是有利的。
並且，第1組的焦距f1，最好滿足下式316f1/f＜0 …式316這是因為把第1組製成負折射力，作為焦點後移型有利於形成廣角透鏡。並且，以下所示的式318的下限，對防止第4組的倍率β4的絕對值過度減小也是必須的。這是因為在可調反射鏡的焦度小的情況下，若對其忽略不計，則f＝f1·β2·βv·β4 …式317若假定|β2|1、|βv|1，則在固定了f時f1β4形成反比例關係。式中，β2是被夾持在可調反射鏡和放大率變換器內的光學系統的倍率。在該光學系統為空氣間隔的情況下，β2＝1。如果-20＜f1/f＜-0.2…式318那麼，|β4|減小，與4組相比，前面的透鏡系統中產生的像差也可得到抑制。若f1/f超過式319的上限，則珀茲瓦爾和過分變成負，產生像面彎曲像差，是不利的。如果-12＜f1/f＜-0.6…式319那麼，對像差更有利。放大率變換器如果是正折射力，-5＜f1/f＜-0.6…式320那麼，對廣角和像差更有利，若放大率變換器為負折射力，如果-20＜f1/f＜-1 …式321那麼，第1組的光線高也被抑制，對透鏡小型化有利。
從放大率變換器，在後組中到像面前的光學系統稱為第4組。當把第4組的倍率定為β4時，最好0.1＜|β4|＜1.3…式322若/β4/低於下限，則在第4組中產生的像差增大。若|β4|超過上限，則與式317相比，/f1/過分減小，珀茲瓦爾和過分變負。如果0.2＜|β4|＜0.9…式323那麼，對像差更有利。
如果把放大率變換器和第2組合併的光學系統的前側焦點位置定為Hv(符號以光線前進方向為正，以第2組的最前面的面頂為原點進行測量。所謂第2組是指可調反射鏡和放大率變換器之間的光學系統，也可以是空氣間隔)，那麼，最好-0.2＜-Hv/fv…式324這時因為在放大率變換器的前方放置可調反射鏡，需要空間，因此，放大率變換器不能向前方伸出，防止放大率變換器的改變放大率範圍受到限制。如果-0.07＜-Hv/fv＜30…式325那麼更好。
在放大率變換器為正折射力的情況下，如果0≤-Hv/fv＜2…式326那麼，不能成為放大率變換器強的電傳機，對像差有利。
若把Dkv作為從可調反射鏡到放大率變換器的空氣換算長度(符號的定法，以光線的前進方向為正)，則在放大率變換器為正折射力的情況下，最好0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜3…式327Dkv+Hv是表示放大率變換器十第2組的光學系統的主點位置相對於可調反射鏡的「偏離」量。該「偏離」越小，可調反射鏡的變形量就越小，像差的產生減少，是有利的。如果0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜2…式328
那麼更好。
在放大率變換器為負折射力的情況下，如果|(Dkv+Hv)/fv|＜500…式329那麼，較好。若|(Dkv+Hv)/fv|值超過上限值，則很難校正像差。
假定Dok為從第1組的最終面到可調反射鏡的距離，Fbo為從第1組的最終面測量的第1組的後側焦點位置。Dok、Fbo均以光線的前進方向為正。在放大率變換器為正能力的情況下，滿足下式即可。
0＜(Dok-Fbo)/fv＜5…式330Dok-Fbo給出從可調反射鏡看的第1組的像為止的距離。因為放大率變換器倍率在-1附近，所以，如果放大率變換器主點位於可調反射鏡附近，那麼(Dok-Fbo)/fv2這時可調反射鏡的變形量最小，像差也減小，所以，超過式330的上限、下限中的任一個，也都會使像差增大。若是下式，則更好。
0.3＜(Dok-Fbo)/fv＜3.5…式331在放大率變換器為負折射力的情況下，如果-60＜(Dok-Fbo)/fv＜-3…式332那麼，與第1組相比，相對於後邊的光學系統的物點變得很遠，像差減小，所以，良好。但(Dok-Fbo)/fv低於332的下限，則第1組向前伸出很多，透鏡系統增大、或者|fl|增大，廣角化困難，所以，效果不好。若超過上限，則與第1組相比，相對於後邊的光學系統的物點變近，像差增大，若是-30＜(Dok-Fbo)/fv＜-5 …式333則更好。
在第4組為固定組的情況下，其中可以設置非球面。這是因為在近距離物體的情況下所產生的像面彎曲的傾斜(像面向光線的前進方向及其相反方向上的彎曲)較小。
軸上光線向可調反射鏡的入射角φ為
39°＜Φ＜55° …式335這在電視攝像機，數位相機等直方體機身的情況下，有利於外觀設計、機械設計、加工和裝配。如果40°＜Φ＜50° …式336則更好。
而且，為了取代可調反射鏡，也可以使用可調焦點透鏡。上述式子大部分是根據近軸理論建立的，所以，這些對可調焦點透鏡也能成立。
並且，對本發明的光學系統可以通用的事項是亮度調節用的光圈可以布置在可調反射鏡的後方。這是因為若布置在可調反射鏡的前方，則從光圈到可調反射鏡後組的距離太長，主光線的高度在光圈後的組處太高，很難校正軸外的像差。
圖17表示可調反射鏡的變形量(凹入量)和攝像系統的動作。
攝像裝置光學系統既可以是變焦光學系統，也可以是單焦光學系統。在拍攝時，可調反射鏡的形狀為從圖的第2狀態Q變化到第3狀態R。在拍攝前的自動聚焦動作時形成第1狀態P2～第4狀態R2之間的形狀。P-P2、R2～S是為適應製造誤差的分散性所需的餘量。P2也可以與P一致，R2也可以與S一致。
從P2到Q和從R到R2的凹入變化量，最好大於規定的凹入量，該規定的凹入量是使攝像系統的焦點深度僅變化Sd時所需要的凹入量，該Sd是攝像系統的焦點深度，用下式表示Sd＝k×P×Fno…式370這是因為當按自動聚焦來尋找焦點時，若在一定程度上使物體像模糊，則容易檢測出焦點位置。
式中，Px是攝像器件的1個像素的x方向的尺寸(μm)，py是攝像器件的1個像素的y方向的尺寸(μm)，P＝√(Px.Py)Fno攝影光學系統的F數k常數(取2～3之間的值)。
再者，從P2到Q和從R到R2的凹入量的變化，如果能適應Sd的2倍以上的焦點變化，那麼，自動聚焦的精度將提高，所以，效果良好。如果能適應Sd的4倍以上的焦點變化，那麼效果更好。
而且，在可調反射鏡的變形量不能增大的情況下，從P2到Q和從R到R2的凹入量的變化能達到Sd的1/3左右即可。這是因為除了對比度低的被攝體外，對大多數被攝體，這樣能夠進行自動聚焦。
以上敘述了使可調反射鏡進行凹入變形的情況，但並不能僅限於此。也就是說，能夠適用於可調反射鏡的凸變形、凹變形中任一種情況。並且，式370和P2Q及RR2」的變形量的變化所相對的條件也能夠適用於可調反射鏡的凸變形、凹變形中任一種情況。不言而喻，以下討論內容也能夠適用於可調反射鏡的凸變形、凹變形中任一種情況。
在具有變焦光學系統的攝像裝置的情況下，QR內也可以包括作為伴隨變焦的補償器的變形量。當然，在可調反射鏡內沒有補償功能的情況下，作為QR，可以僅把焦點調整量包括在內。
作為自動聚焦方式，在把紅外線等投射到被攝體上，根據反射光強度來進行測距的有源方式的情況下，不需要相當於P2Q、RR2的變形，由於可調反射鏡的變形量減小，因此攝像光學系統的像差可以減小。
而且，本發明實施例的光學系統，不言而喻，可以和梯度上升方式、有源方式中任一自動聚焦方式相組合。或者與兩種方式並用的自動聚焦方式相組合。
下述的第4實施例是採用上述對比度方式的自動聚焦的例子，K＝2，P＝2.5μm。
而且，在圖17中，其前題是光學特性可調光學元件是可調反射鏡，所以，以橫軸為可變量。但是，像液晶透鏡等那樣，也有可調反射鏡以外的光學特性可調光學元件，在這種情況下，橫軸的參數最好選擇與該元件相符合的。因此，也能適用於採用了形狀不變化的可調反射鏡、可調焦點透鏡等一般的光學特性可調光學元件的光學裝置。
也就是說，圖17的橫軸可以用光學特性可調光學元件的焦距來置換。在此情況下，如下所示可以改讀符號。
Q……物體無限遠時的光學特性可調光學元件的焦距。
R……物體距離最近時的光學特性可調光學元件的焦距。
P2Q……自動聚焦用的光學特性可調光學元件的遠點側餘量。
RR2……自動聚焦用的光學特性可調光學元件的近點側餘量。
PP2……為適應製造誤差的分散性而用的光學特性可調光學元件的焦距變化餘量。
P2S……為適應製造誤差的分散性而用的光學特性可調光學元件的焦距變化餘量。
並且，同樣，如果考慮從P2到Q和從R到R2的焦距的變化最好大於以下所述光學特性可調光學元件的焦距變化。使焦點變化所必須的該光學特性可調光學元件的焦距變化，為式370所決定的Sd或Sd的1/3或只是Sd的2倍，這樣的話，以上討論內容也能適用於採用了一般的光學特性可調光學元件的光學裝置。
對本發明可以通用事項是用f來表示光學系統整體的焦距。f是即便可調反射鏡是凹面或凸面狀態，也看作是平面而進行計算的焦距，也就是說是除去可調反射鏡外的系統的焦距。
再者，在可調反射鏡具有對焦功能的情況下，使可調反射鏡的焦度隨物體距離的變化而變化。所以，如果改變放大率透鏡組在可調反射鏡的後方，那麼與改變放大率透鏡組的倍率無關，可以根據物體距離來改變可調反射鏡的焦度，進行聚焦，此外，從光學設計、可調反射鏡的控制方面簡化思路，便於設計攝像系統。由此，最好把可調反射鏡布置在主要進行改變放大率的透鏡組的前方。並且，該優點無論在可調反射鏡具有補償功能的情況下，還是沒有補償功能的情況下都是如此。
以下列舉實施例。放大率變換器除外的透鏡和攝像器件被固定在鏡框內。可調反射鏡具有固定其中心部的實施例和固定其周圍部的實施例。
以下參照附圖，詳細說明本發明攝像裝置的實施例。
實施例1～13的斷面圖分別示於圖1～13。
在實施例1～13的透鏡數據中，「ASP」表示非球面，「FFS」表示自由曲面，「DM」表示可變形反射鏡，「OB」表示物體距離。折射率、阿貝數為d線(587.56nm)，長度單位為mm。可調間隔Di(i＝1.2……)在實施例1～8和13中依次表示廣角端～標準～望遠端的值，在實施例9～12中依次表示望遠端～標準～廣角端的值。即使物體距離不同，如果變焦狀態的標記(「廣角」、「標準」、「望遠」)相同，那麼間隔Di相同。並且，各實施例均在最靠像面側插入2塊平行平板。這是假定了攝像器件的玻璃罩、IR載止濾波器，低通濾波器。
與沒有註明數據的自由曲面，非球面等有關的項為0。並且，各實施例的條件式的值示於表18。
(実施例1)物體距離 變焦焦距 對角畫面視角狀態1 ∞ 廣角4.12562.44°狀態2 ∞ 標準5.77546.82°狀態3 ∞ 望遠7.42537.22°狀態4 300mm 廣角狀態5 300mm 標準狀態6 300mm 望遠Fno.2.84～3.50撮像面尺寸4.4mm×3.3mm面編號 曲率半徑 面間隔偏心 折射率 阿貝數物體面∞ (物體距離)1 -20.37 1.00 1.634652.32 ASP[1] 8.533∞ 0.004 FFS[1](DM) 0.00 偏心[1]5∞ -4.506-6.53-1.50 1.657533.07-4.97-0.318-5.73-2.46 1.744044.89-6.93D1＝-5.38～-2.61～-0.7010 光圈面 -0.3011 ASP[2] -1.65 1.589161.112 42.39-1.1313 -5.33-2.23 1.487570.414 6.58 -0.8715 5.84 -1.16 1.754528.216 -3.91D2＝-1.36～-4.13～-6.0417 -9.07-1.69 1.616760.518 ASP[3] -0.6119 ∞ 1.44 1.547762.820 ∞ 0.8021 ∞ -0.60 1.516364.122 ∞ -0.30像面 ∞ASP[1]曲率半徑 10.74、k 0.0000a -3.1561×10-4、b 7.4345×10-6、c -2.9402×10-7、d3.8352×10-9ASP[2]曲率半徑-7.58、k 0.0000a 7.2406×10-4、b 33243×10-5、c -2.1395×10-6、d 6.9150×10-7ASP[3]曲率半徑6.09、k 0.0000a-3.0714×10-3、b 1.1814×10-4、c -4.5515×10-6、d 6.6703×10-8
FFS[1]狀態1 狀態2 狀態3 狀態4 狀態5C4 -3.9028×10-40.0000 -2.1318×10-4-7.1316×10-4-2.7737×10-4C6 -2.0669×10-40.0000 -1.1191×10-4-3.8008×10-4-1.4380×10-4C8 -1.1153×10-50.0000 -1.1113×10-6-1.1264×10-5-1.0592×10-6C10 -4.8904×10-60.0000 -2.1291×10-6-6.9295×10-6-1.7984×10-6C11 1.2709×10-50.0000 -1.4733×10-61.5502×10-53.1151×10-7C13 1.3639×10-50.0000 -5.5535×10-71.6105×10-51.7493×10-6C15 3.2175×10-60.0000 -2.1544×10-73.7671×10-6-1.5870×10-7狀態6C4 -5.3988×10-4C6 -2.7559×10-4C8 -5.0322×10-6C10 -4.2218×10-6C11 -1.0475×10-6C13 9.5344×10-7C15 -3.8757×10-7偏心[1]X 0.00 Y decy Z deczα45.00 β 0.00 γ 0.00狀態1 狀態2 狀態3 狀態4 狀態5 狀態6decy 0.0030 0.003 0.007 0.004 0.005decz 0.0030 0.003 0.007 0.004 0.005實施例1如圖1所示，是採用了可調反射鏡的數位相機用的攝像裝置100的例。
該實施例由4個透鏡組和一個可調反射鏡、平行平板、固體攝像器件構成。可調反射鏡102被布置在具有負的能力的第1透鏡組101和具有凹凸透鏡狀的正能力的第2透鏡組103之間。第3透鏡組104是具有正能力的放大率變換器，為了改變光學系統的畫面視角在與光軸平行的方向上移動。第4透鏡組105是被布置在固體攝像器件107前邊的、具有正能力的透鏡組。平行平板106表示紅外截止濾波器、低通濾波器、攝像器件的玻璃罩等。
在該實施例中，第3透鏡組104作為放大率變換器使用，可調反射鏡作為補償器使用，並且在物體距離變化時能用於對焦，是變焦比1.8倍的能改變放大率的光學系統。
(実施例2)物體距離 變焦焦距 対角畫面視角狀態1 ∞ 廣角 4.2 61.53°狀態2 ∞ 標準 6.3 43.29°狀態3 ∞ 望遠 8.4 33.15°狀態4 300mm 廣角狀態5 300mm 標準狀態6 300mm 望遠Fno.2.84～3.49撮像面尺寸4.4mm×3.3mm面編號 曲率半徑 面間隔 偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 -16.83 1.01 偏心[1] 1.774850.12 ASP[1] 6.51 偏心[1]3 ∞ 0.004 FFS[1](DM) 0.00 偏心[3]5 ∞ -4.006 -7.66 -1.37 1.735931.07 -6.63 -0.168 -11.46-1.20 1.785045.29 -26.59D1＝-8.05 ～-3.73 ～-0.1010 光圈面-0.1011 ASP[2]-2.50 偏心[4] 1.576460.312 -43.52-1.38 偏心[4]13 -5.62 -2.53 偏心[5] 1.490070.014 6.86 -0.87 偏心[5]15 5.31 -1.00 偏心[6] 1.762528.216 ASP[3]D2＝-0.62 ～-4.95 ～-8.58偏心[6]17 -7.77 -2.75 1.511167.018 6.00 -0.1819 5.46 -1.47 1.744142.120 ASP[4]-0.4621 ∞-1.44 1.547762.822 ∞-0.8023 ∞-0.60 1.516364.124 ∞-0.50像面 ∞0.00 偏心[7]ASP[1]曲率半徑8.84、k 0.0000a-7.3333×10-4、b 2.0902×10-5、c -1.4698×10-6、d 3.8957×10-8ASP[2]曲率半徑-6.92、k 0.0000a 3.4834×10-4、b 1.2367×10-5、c 6.8848×10-7、d 7.0789×10-8ASP[3]曲率半徑-5.12、k 0.0000a-1.5211×10-3、b 5.1273×10-5、c-1.1665×10-5、d 6.4114×10-7ASP[4]曲率半徑5.65、k 0.0000a -2.5044×10-3、b 1.0252×10-4、c -4.3124×10-6、d 8.6293×10-8FFS[1]狀態1 狀態2 狀態3 狀態4 狀態5C4 -7.7351×10-40.0000 -3.6890×10-4-1.0612×10-3-2.8544×10-4C6 -3.8970×10-40.0000 -1.8472×10-4-5.3605×10-4-1.4050×10-4C8 -1.7161×10-50.0000 -1.0527×10-5-2.1366×10-5-8.9812×10-6C10 -8.1320×10-60.0000 -5.5679×10-6-1.0448×10-5-3.9280×10-6C11 1.2801×10-50.0000 -3.3904×10-71.5724×10-54.9259×10-7C13 1.3267×10-50.0000 -8.2321×10-71.5533×10-51.8986×10-6C15 2.9429×10-60.0000 -2.2205×10-73.3239×10-6-2.2832×10-7狀態6C4 -6.5807×10-4C6 -3.3171×10-4C8 -1.6304×10-5C10 -1.0714×10-5C11 -1.4891×10-6C13 -8.0202×10-7C15 -7.4651×10-7偏心[1]X 0.00 Y 0.12 Z0.00α0.00 β 0.00 γ0.00偏心[3]X 0.00 Y decy Zdeczα 45 β 0.00 γ0.00狀態1 狀態2狀態3 狀態4 狀態5狀態6decy 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005decz 0.005 0 0.003 0.007 0.004 0.005偏心[4]X 0.00Y-0.07Z 0.00α0.00β 0.00 γ 0.00偏心[5]X 0.00Y-0.05Z 0.00α0.00β 0.00 γ 0.00偏心[6]X 0.00Y-0.04Z 0.00α0.00β 0.00 γ 0.00偏心[7]X 0.00Y-0.03Z 0.00α-1.74 β 0.00 γ 0.00實施例2如圖2所示，是採用了可調反射鏡的數位相機用的攝像裝置108的例。該實施例，與上述實施例1的構成基本相同。把第4透鏡組製成2片透鏡，抑制了倍率色差等各像差，形成了變焦比為2.0倍的能改變放大率的光學系統。
在該實施例中，在第1透鏡組109和第3透鏡組112的各透鏡和固體攝像器件的攝像面上，在與z軸垂直的方向(圖2的箭頭方向)上施加了偏心(displacement)。在固體攝像器件115的攝像面上，也施加了以X軸為旋轉中心的傾斜。可調反射鏡110變形成為自由曲面形狀，來抑制反射造成的偏心像差。對儘管如此仍然存在的偏心像差，透鏡的偏心(displacement)和攝像面的傾斜是有效的方法。
在圖2的箭頭方向上施加偏心(displacement)，能有效地抑制折彎光學系統特有的梯形畸變。
分別加到各透鏡上的偏心量為Δ，光學系統的焦距為f時，最好變成0＜|Δ|/f＜0.2 …式101
在式101的範圍內使透鏡偏心(displacement)，能有效的抑制梯形畸變等像差。若超過上限的0.2，則偏心量過大，周圍光線的像差增大，所以很難進行平衡性良好的像差校正。
並且，當加在固體攝像器件的攝像面上的傾斜量為c(度)時，最好變成0＜|C|＜15 …式102在式102的範圍內使透鏡偏G(tilt傾斜)，能有效地抑制包括非對稱成分在內的像差。若超過上限的10，則像面兩端上的入射光的主光線傾角的差變得過大，由於遮光等而使像面兩端的亮度改變。如果0＜|C|＜8 …式103那麼，在遮光這一點上較好。如果0＜|C|＜3 …式103-2那麼更好。
(実施例3)物體距離 變焦焦距 対角畫面視角狀態1 ∞ 廣角4.2 61.53°狀態2 ∞ 標準6.3 43.29°狀態3 ∞ 望遠8.4 33.15°狀態4 150mm 廣角狀態5 150mm 標準狀態6 250mm 望遠Fno.2.84～3.49撮像面尺寸4.4mm×3.3mm面編號 曲率半徑面間隔偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 -19.22 1.00 偏心[1] 1.7800 50.02ASP[1] 6.57 偏心[1]3∞ 0.004FFS[1](DM) 0.00 偏心[3]5∞ -4.006-7.55 -1.45 1.774226.17-6.44 -0.208-10.73 -1.29 1.788843.69-24.90 D1＝-8.53 ～-3.97 ～-0.2010 光圈面 -0.1011 ASP[2] -2.35 偏心[4] 1.575560.312 -55.56 -1.34 偏心[4]13 -5.75 -2.61 偏心[5] 1.490070.014 6.87-0.83 偏心[5]15 5.53-1.00 偏心[6] 1.764628.816 ASP[3] D2＝-0.62 ～-5.18 ～-8.95偏心[6]17 -7.35 -2.80 1.490070.018 6.58-0.2119 6.00-2.02 1.677345.520 ASP[4] -0.3021 ∞ -1.44 1.547762.822 ∞ -0.8023 ∞ -0.60 1.516364.124 ∞ -0.50像面 ∞ 0.00偏心[7]ASP[1]曲率半徑7.89、k 0.0000a -7.8557×10-4、b 2.1256×10-5、c -1.5582×10-6、d 4.1906×10-8ASP[2]曲率半徑-7.08、k 0.0000a 3.2960×10-4、b 1.0965×10-5、c 5.8519×10-7、d 9.2692×10-8ASP[3]曲率半徑-5.09、k 0.0000a-1.5174×10-3、b 5.8085×10-5、c-1.6827×10-5、d 1.3452×10-6ASP[4]曲率半徑5.70、k 0.0000a -2.9815×10-3、b 1.1211×10-4、c -3.8893×10-6、d 5.0634×10-8FFS[1]狀態1狀態2 狀態3狀態4 狀態5C4 -7.2761×10-40.0000 -4.1810×10-4-1.2865×10-3-5.5229×10-4C6 -3.6010×10-40.0000 -2.0911×10-4-6.5292×10-4-2.7621×10-4C8 -1.2874×10-50.0000 -1.1582×10-5-2.3385×10-5-1.1856×10-5C10 -6.2363×10-60.0000 -5.7799×10-6-1.2413×10-5-6.6142×10-6C11 8.5992×10-60.0000 -1.2374×10-61.3026×10-54.8420×10-7C13 8.0045×10-60.0000 -1.7717×10-61.2539×10-52.4473×10-6C15 1.8452×10-60.0000 4.6466×10-72.5536×10-6-3.7355×10-7狀態6C4 -7.5325×10-4C6 -3.7969×10-4C8 -1.9045×10-5C10 -1.2098×10-5C11 -2.8955×10-6C13 -2.3267×10-6C15 -1.1379×10-6偏心[1]X0.00 Y0.17Z0.00α0.00 β0.00 γ0.00偏心[3]X0.00 Ydecy Zdeczα45 β0.00 γ0.00狀態1狀態2 狀態3狀態4狀態5 狀態6decy 0.0050 0.0040.0070.004 0.006decz 0.0050 0.0040.0070.004 0.006偏心[4]X0.00 Y-0.09 Z 0.00α0.00 β0.00γ 0.00偏心[5]X0.00 Y-0.07 Z 0.00α0.00 β0.00γ 0.00偏心[6]X0.00 Y-0.06 Z 0.00α0.00 β0.00γ 0.00偏心[7]X0.00 Y-0.05 Z 0.00α -2.16 β 0.00γ 0.00實施例3如圖3所示，是採用了可調反射鏡的數位相機用的攝像裝置116的例，該實施例與上述實施例2的構成基本相同，是對各透鏡偏心(displacement)和攝像器件的傾斜進行增大，能夠聚焦到近點150mm的光學系統。變焦比為2.0倍。
(実施例4)物體距離 變焦 Fno. 焦距狀態1 ∞ 廣角2.8449 4.22127狀態2 ∞ 標準3.1912 5.75071狀態3 ∞ 望遠3.4907 8.08140狀態5 300mm 標準3.1912 5.75071撮像面尺寸X4mm×Y3mmPx＝Py＝2.5μm面編號 曲率半徑面間隔 偏心折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 39.4929 1.0000 1.78472 25.682 474.39067.20463 -42.64050.5000 1.88300 40.764 ASP[1] 8.00185 FFS[1](DM) -0.0018偏心[1]6 999.0000-0.30007 999.0000-0.23078 999.0000-0.50009 999.0000D1＝-10.3161～-7.2986 ～-3.004010 光圈面 -0.002711 ASP[2] -1.50001.58913 61.1412 35.8649 -0.300013 -5.1025 -1.99631.49700 81.5414 7.2438 -0.290615 -8.7222 -1.04821.51633 64.1416 -6.4397 -0.600017 8.8339 -0.36311.78472 25.6818 ASP[3] D2＝-0.8526 ～-3.8655 ～-8.167319 -5.6538 -2.00001.58913 61.1420 ASP[4] -0.706921∞ -1.4400 1.5477162.8422∞ -0.100023∞ -0.6000 1.5163364.1424∞ -0.1000像面 ∞ASP[1]曲率半徑12.5383、k 0a -3.7625×10-4、b 1.6313×10-5、c -5.6290×10-7、d 6.9835×10-9ASP[2]曲率半徑-10.8213、k 0a 1.3870×10-3、b 3.0924×10-5、c 7.9884×10-6、d -8.1500×10-7ASP[3]曲率半徑-3.1489、k 0a-7.5029×10-9、b-8.0505×10-9、c-1.2342×10-5、d-1.9009×10-5ASP[4]曲率半徑4.6193、k 0a -8.9627×10-3、b 4.0263×10-4、c -1.2792×10-5、d 2.4193×10-11FFS[1]曲率半徑∞、k 0狀態1 狀態2 狀態3 狀態5C4 -2.7980×10-3-1.0000×10-3-1.4138×10-3-1.7067×10-3C6 -1.2465×10-3-7.0000×10-4-6.7280×10-4-7.8841×10-4C8 -1.2017×10-50.0000 2.7504×10-53.1915×10-5C10 -8.9620×10-60.0000 -1.2445×10-52.7793×10-6C11 3.7102×10-50.0000 3.3091×10-5-1.7423×10-7C13 1.9287×10-50.0000 2.5108×10-5-3.3681×10-6C15 4.3329×10-60.0000 7.7926×10-6-2.4196×10-6偏心[1]X 0.00 Y 0.00 Z 0.00α -45.00 β0.00 γ0.00圖4表示實施例4的斷面圖。實施例4是數位相機、電視攝像機等內使用的2倍變焦的透鏡的例。本實施例的變焦透鏡，第1透鏡組為負的折射力，第2透鏡組和第3透鏡組均為正的折射力。坐標系的原點為第1面的中心。5面是可調反射鏡，全部狀態為凹面。6～9面為虛擬面。6面以後坐標系的Z為反向。因此，R、D，非球面係數的符號與實際相反。
可調反射鏡在反射面的中心被固定的狀態下產生變形，但也可以使其在反射面的周圍被固定的狀態下產生變形。
光軸在與可調反射鏡的交點上彎曲90度。光軸和可調反射鏡的交點是可調反射鏡的面形狀的原點。
圖4表示坐標軸的方向。1～4面和5面及6面以後，方向不同，故需要注意。攝像器件的攝像面如圖所示，傾斜23分。這是因為，隨可調反射鏡的變形使像面的傾斜產生變化，這時為了獲得最佳解析度而進行傾斜。
可調反射鏡進行變形，其目的是對移動透鏡組進行改變放大率時所產生的焦點移動進行補償，以及當物體距離變化時進行對焦。
11～18面用改變放大率透鏡G2，沿光軸移動。
在本實施例中，採用靜電驅動可調反射鏡，靜電驅動可調反射鏡，其變形僅限於凹面側(包括平面)。因此，在本實施例中，即使物體無限遠也不把標準狀態的可調反射鏡的形狀製成平面。這是因為透鏡零件、框零件、裝配誤差等，造成焦點位置偏離設計位置，即使這時也是讓可調反射鏡的形狀接近平面進行對焦。
並且，在進行對比度檢測方式(梯度方式)自動聚焦的情況下，使可調反射鏡變形，移動焦點位置，檢測出被攝體圖像的高頻成分，在被攝體圖像的高頻成分達到最大時判斷為調焦。為了從無限遠進一步向遠方移動焦點位置，也必須在所有狀態下都把可調反射鏡的形狀調到凹面。
(実施例5)
物體距離 變焦 Fno.焦距 対角畫面視角狀態1 ∞ 廣角 3.022 4.80161.2°狀態2 ∞ 標準 3.411 5.75649.84°狀態3 ∞ 望遠 3.740 6.72642.2°狀態4 300mm 廣角 3.001 4.801狀態5 300mm 標準 3.392 5.756狀態6 300mm 望遠 3.721 6.726撮像面尺寸4mm×3mm面編號 曲率半徑 面間隔 偏心 折射率阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 -24.306 1.2 1.71297 31.692 ASP[1] 2.23453 73.3434 2 1.50461 66.384 -70.0057 7.06885 FFS[1](DM) -4.2914 偏心[1]6 -6.4021 -1.0841 1.71164 50.417 -5.1257 -0.38658 -5.6419 -2.3267 1.89494 24.589 -5.7514 D1＝-4.29597～-2.53996～-0.9984810 光圈面-0.83511 ASP[2]-2.0224 1.58913 61.1412 17.503-1.006713 -6.0673 -2.1531.497 81.5414 8.6875-0.841315 14.8278 -1.0216 1.84666 23.7816 -3.8628 D2＝-1.71739～-3.47341～-5.0148817 -16.9294 -2.0604 1.58913 61.1418ASP[3] -1.224119∞ -1.441.54771 62.8420∞ -0.821∞ -0.6 1.51633 64.1422∞ -0.5像面 ∞ASP[1]曲率半徑9.4392、k 0.0000a -2.0683×10-4、b 1.1006×10-6、c-8.0740×10-8、d 5.4537×10-10ASP[2]曲率半徑-8.9634、k 0.0000a 8.1855×10-4、b 2.9005×10-5、c -2.9963×10-6、d 3.7358×10-7ASP[3]曲率半徑6.9002、k 0.0000a -1.0905×10-3、b 7.2538×10-5、c -7.1600×10-6、d 3.4177×10-7偏心[1]X0Y0Z0α-45 β0γ0FFS[1]狀態1 狀態2狀態3 狀態4 狀態5C4 -2.2433×10-40.0000 -9.3831×10-5-5.0582×10-4-2.6002×10-4C6 -1.1925×10-40.0000 -5.1098×10-5-2.5619×10-4-1.2941×10-4C8 -2.8598×10-60.0000 -1.6606×10-7-4.9422×10-6-1.1846×10-6C10 -1.6824×10-60.0000 -8.8244×10-7-2.9138×10-6-1.4327×10-6C11 6.7042×10-60.0000 -2.1354×10-68.3102×10-61.1080×10-6C13 6.9240×10-60.0000 -1.9547×10-68.3939×10-68.3965×10-7C15 1.7668×10-60.0000 -4.1945×10-71.9693×10-61.2489×10-7狀態6C4 -3.8015×10-4C6 -1.8895×10-4C8 -1.0426×10-6C10 -2.9231×10-6C11 -5.1439×10-7C13 -8.9360×10-7C15 -3.5666×10-7實施例5是圖5所示的數位相機、電視攝像機等內所使用的1.4倍變焦攝像光學系統。
其構成部分有負的折射力的透鏡組211、可調反射鏡212、正的折射率的凸透鏡組213、亮度光圈214、正的折射力的凸透鏡組215、正的折射率的凸透鏡組216，紅外截止濾波器和消除莫爾條紋濾波器217。整體上構成焦點後移型光學系統。正的折射力的透鏡組215是放大率變換器，通過沿光軸方向(圖的z軸方向)移動而進行改變放大率。
可調反射鏡212還具有補償和聚焦透鏡的功能，變形是為了補償隨改變放大率而產生的焦點位置偏移以及隨物體距離變化而產生的焦點偏移。形狀在物體距離∞而且變焦標準狀態時為平面，在其他狀態時為自由曲面形狀。
負的折射力的透鏡組211由凹透鏡218和凸透鏡219這2塊構成。這樣的效果是減小由凹透鏡218產生的強的負畸變像差，此外，能降低凹透鏡218中的光線高度。再者，作為上述2種效果的結果，能減輕光學系統內所使用的非球面透鏡的像差校正負擔，因此能放寬非球面量，更容易製造。
圖5的光線圖是指作為代表性的，在物體距離∞而且變焦狀態為廣角、標準和望遠時。並且，圖5所示的坐標系是各狀態通用的。但是，從可調反射鏡212到物體側、可調反射鏡212、從可調反射鏡212到像面側，分別採用不同的坐標系，故需要注意。

(実施例6)物體距離 變焦 Fno.焦距 対角畫面視角狀態1∞ 廣角 3.980 4.652 57.1°狀態2∞ 標準 4.477 5.453 49.2°狀態3∞ 望遠 5.149 6.701 40.5°狀態4 300mm廣角 3.961 4.652狀態5 300mm標準 4.459 5.453狀態6 300mm望遠 5.133 6.701撮像面尺寸4mm×3mm面編號 曲率半徑 面間隔偏心折射率 阿貝數物體面 ∞(物體距離)1 -38.5523 2.045 1.744 44.7822 ASP[1]3.10743 63.3299 3.37311.51633 64.144 -55.7768 10.59535 FFS[1](DM)-4.5963 偏心[1]6 -106.8041 -2.0514 1.92286 18.97 -4240.8114D1＝-6.80213～-4.23488～-0.769488 光圈面-0.07879 ASP[2]-6.2388 1.5725 57.7410 23.4652 -1.229811 -8.3423 -2.3156 1.52249 59.8412 11.2443 -0.816713 10.9717 -1.0731.84666 23.7814 -4.447D2＝-0.68903～-3.25628～-6.7216715 -9.0599 -3.7612 1.5725 57.7416 ASP[3]-1.581717 ∞ -1.44 1.5477162.8418 ∞ -0.819 ∞ -0.6 1.5163364.1420 ∞ -0.5像面∞ASP[1]曲率半徑 8.6410、k 0.0000A -4.5614×10-4、B 2.2.9660×10-6、C -1.3571×10-7、D 1.5429×10-9ASP[2]曲率半徑 -9.4088、k 0.0000a 2.6088×10-4、b 5.8088×10-6、c -2.4412×10-7、d 2.0243×10-8ASP[3]曲率半徑 9.0075、k 0.0000a -1.3159×10-3、b 6.5552×10-5、c -52821×10-6、d 2.0025×10-7FFS[1]狀態1 狀態2 狀態3狀態4 狀態5C4 -2.4155×10-4 0.0000 2.7301×10-5 -4.2833×10-4 -1.7222×10-4C6 -1.1909×10-4 0.0000 1.5481×10-5 -2.1381×10-4 -9.1215×10-5C8 -3.5587×10-6 0.0000 3.8957×10-8 -2.8029×10-6 8.3713×10-7C10 -1.6571×10-6 0.0000 -6.1292×10-8 -1.8332×10-6 -6.6528×10-7C11 9.5081×10-6 0.0000 -3.0453×10-6 8.4450×10-6 -1.5904×10-6C13 8.9905×10-6 0.0000 -3.2328×10-6 8.0447×10-6 -1.2389×10-6C15 2.3001×10-6 0.C000 -8.8762×10-7 1.9921×10-6 -2.5879×10-7狀態6C4 -1.5675×10-4C6 -7.6576×10-5C8 5.9061×10-7C10 -1.6575×10-6C11 -4.5466×10-6C13 -4.7765×10-6C15 -1.2345×10-6偏心[1]X0 Y0Z 0α-45β0γ 0實施例6是圖6所示的數位相機、電視攝像機等內所使用的1.4倍變焦攝像光學系統。
其構成部分有負的折射力的透鏡組221、可調反射鏡222、正的折射率的凸透鏡組223、亮度光圈224、正的折射力的透鏡組225、正的折射率的透鏡組226，紅外截止濾波器和消除莫爾條紋濾波器227。整體上構成焦點後移型光學系統。正的折射力的透鏡組225是放大率變換器，通過沿光軸方向(圖的z軸方向)移動而進行改變放大率。
可調反射鏡222還具有補償和聚焦透鏡的功能，變形是為了補償隨改變放大率而產生的焦點位置偏移以及隨物體距離變化而產生的焦點偏移。形狀在物體距離∞而且變焦標準狀態時為平面，在其他狀態時為自由曲面形狀。
本實施例，正的折射力的透鏡組223由一片構成，與實施例5的正的折射力的透鏡組213相比，透鏡片數少。所以，能進一步降低成本。
圖6的光線圖是指作為代表性的，在物體距離∞而且變焦狀態為廣角、標準和望遠時。並且，圖6所示的坐標系是各狀態通用的。但是，從可調反射鏡222到物體側、可調反射鏡222、從可調反射鏡222到像面側，分別採用不同的坐標系，故需要注意。
(実施例7)物體距離 變焦Fno.焦距 対角畫面視角狀態1∞ 廣角3.416 4.61357.7°狀態2∞ 標準3.859 5.45248.8°
狀態3 ∞ 望遠4.415 6.70339.8°狀態4 300mm廣角3.393 4.613狀態5 300mm標準3.839 5.452狀態6 300mm望遠4.394 6.703撮像面尺寸 4mm×3mm面編號曲率半徑面間隔 偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 -28.76161.6339 1.72916 54.682 ASP[1] 5.0173 54.6152 2.9255 1.49781.544 -49.92564.55 FFS[1] (DM)D1＝-12.1381～-10.03316～-7.33504偏心[1]6 光圈面 -0.12977 ASP[2] -5.2993 1.58313 59.388 22.9382 -1.17429 -6.7237 -2.2996 1.45690.3310 9.6725 -0.854811 9.7133 -1.0241 1.72151 29.2312 -3.9774 D2＝-1.10099～-3.20589～-5.9040113 -11.478 -2.244 1.60365.4414 ASP[3] -1.486515 ∞ -1.44 1.54771 62.8416 ∞ -0.817 ∞ -0.61.51633 64.1418 ∞ -0.5像面 ∞ASP[1]曲率半徑 10.0576、k 0.0000a -4.0835×10-4、b 4.3979×10-6、c -1.5633×10-7、d 1.9974×10-9ASP[2]曲率半徑 -9.1682、k 0.0000a 3.4194×10-4、b 2.4869×10-9、c 9.8662×10-7、d-5.8064×10-8ASP[3]曲率半徑 7.7704、k 0.0000a -1.5911×10-3、b 8.6440×10-5、c -7.3116×10-6、d 2.9293×10-7FFS[1]狀態1 狀態2 狀態3狀態4 狀態5C4 -3.2829×10-4 0.0000 -2.6321×10-6 -6.0794×10-4 -2.5035×10-4C6 -1.6462×10-4 0.0000 -5.8132×10-6 -3.0603×10-4 -1.2764×10-4C8 -8.0161×10-6 0.0000 1.3356×10-6 -5.9070×10-6 2.6211×10-6C10 -3.1928×10-6 0.0000 1.6332×10-7 -2.6085×10-6 2.7854×10-7C11 1.1826×10-50.0000 -4.6352×10-6 1.1156×10-5 -1.8158×10-6C13 1.1056×10-50.0000 -4.1022×10-6 1.0686×10-5 -1.3540×10-6C15 2.8228×10-60.0000 -1.0533×10-6 2.5287×10-6 -5.8769×10-7狀態6C4 -2.8099×10-4C6 -1.4301×10-4C8 3.7096×10-6C10 -8.1693×10-7C11 -6.0249×10-6C13 -5.7482×10-6C15 -1.5497×10-6偏心[1]X0Y0Z0α -45β 0γ0實施例7是圖7所示的數位相機、電視攝像機等內所使用的1.4倍變焦攝像光學系統。
其構成部分有負的折射力的透鏡組231、可調反射鏡232、正的折射率的透鏡組234、亮度光圈233、正的折射力的透鏡組235、紅外截止濾波器和消除莫爾條紋濾波器236。整體上構成焦點後移型光學系統。正的折射力的透鏡組234是放大率變換器，通過沿光軸方向(圖的z軸方向)移動而進行改變放大率。
可調反射鏡232還具有補償和聚焦透鏡的功能，變形是為了補償隨改變放大率而產生的焦點位置偏移以及隨物體距離變化而產生的焦點偏移。形狀在物體距離∞而且變焦標準狀態時為平面，在其他狀態時為自由曲面形狀。
本發明實施例沒有相當於實施例5的正的折射力的透鏡組213和實施例6的正的折射力的透鏡組223的正的折射力的透鏡組。因此，其效果是透鏡片數減少，能進一步降低成本，並能擴大作為放大率變換器的正的折射力的透鏡組234的移動範圍，容易製成變焦比高的光學系統。
圖7的光線圖是指作為代表性的，在物體距離∞而且變焦狀態為廣角、標準和望遠時。並且，圖7所示的坐標系是各狀態通用的。但是，從可調反射鏡232到物體側、可調反射鏡232、從可調反射鏡232到像面側，分別採用不同的坐標系，故需要注意。
(実施例8)物體距離 變焦Fno. 焦距狀態1∞廣角 5.0000 9.04749狀態2∞標準 3.8000 7.01436狀態3∞望遠 2.8000 5.08010撮像面尺寸X4mm×Y3mmPx＝Py＝5μm面編號 曲率半徑 面間隔 偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1∞ 0.00002 35.1214 1.0000 1.78472 25.683 167.8232 1.00004 130.3582 0.2969 1.51633 64.145 ASP[1]18.73026 FFS[1](DM)-4.3019 偏心[1]7 ∞0.00008 -7.7555 -2.3000 1.58913 61.149 32.1532(光圈面) -0.112310 1000.0000 -0.100011 1000.0000 D1＝-4.25292～-2.62378～-1.0126012 ∞-0.783313 ASP[2]-0.100014 1000.0000 -0.100015 5.7308-0.6694 1.84666 23.7816 -15.1681 -0.258617 1000.0000 -0.100018 ASP[3]D2＝0.24107～-1.36283～-2.9627619 -15.3016 -2.0000 1.69680 55.5320 13.8966 -0.300021 -8.9786 -5.3922 1.58913 61.1422 ASP[4]-0.638723 49.9212 -1.0000 1.51633 64.1424 -69.5147 -1.196425 ∞-1.4400 1.54771 62.8426∞ -0.100027∞ -0.6000 1.51633 64.1428∞ -2.1000像面∞ASP[1]曲率半徑 11.4689、 k 0a -1.4142×10-4、b 1.4501×10-7、c 1.0445×10-8、d -4.0703×10-13ASP[2]曲率半徑1000.0000、k 0ASP[3]曲率半徑1000.0000、k 0ASP[4]曲率半徑11.0623、k 0a -2.8728×10-3、b 1.4022×10-4、c -3.9838×10-6、d 3.4424×10-10FFS[1]曲率半徑∞、k 0狀態1 狀態2 狀態3C41.6713×10-30.0000 -7.2848×10-4C61.0083×10-30.0000 -8.1095×10-4C8-1.1132×10-40.0000 3.4637×10-5C10 1.8948×10-50.0000 2.3972×10-6C11 8.9426×10-50.0000 -4.4633×10-5C13 3.1405×10-50.0000 4.9175×10-5C15 1.8300×10-50.0000 -9.5845×10-6偏心[1]X 0.00Y0.00 Z 0.00α -45.00 β0.00 γ 0.00圖8表示實施例8的斷面圖。305是第1透鏡組，306是第2透鏡組，307是第3透鏡組，311是第4透鏡組。這是移動15～16面的凹透鏡307進行改變放大率的1.8倍變焦的例。6面是可調反射鏡，它通過使面形狀變化，來進行隨改變放大率的焦點移動以及隨物體距離變化的焦點移動。其優點是用凹透鏡307來進行改變放大率，與用正透鏡進行改變放大率時相比，能以較少的透鏡移動量來進行大的改變放大率。[實施例9](実施例9)物體距離 變焦Fno. 焦距狀態1∞ 望遠5.0000 8.15692狀態2∞ 標準3.8000 6.89107狀態3∞ 廣角2.8000 4.52486狀態5 300mm標準3.8000 6.89107撮像面尺寸X4mm×Y3mmPx＝Py＝5μm面編號 曲率半徑 面間隔 偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1∞ 0.00002 -303.0641 0.7000 1.51633 64.143 9.27361.00004 20.6261 1.2000 1.78472 25.685 ASP[1]7.00006 FFS[1](DM)-7.2293 偏心[1]7 ∞0.00008 -6.7720 -2.30001.58913 61.149 70.7255(光圈面)-0.022510 ∞ -0.100011 ∞ D1＝-2.74171～-1.85566～0.1361412 ∞ -0.783313ASP[2] -1.0000 1.6968055.5314189.1667 -0.4000154.6448 -1.2571 1.8466623.7816-22.3831 -0.140317∞ -0.100018ASP[3] D2＝-0.29533～-1.23656～-3.1945119-14.4658 -2.0000 1.6968055.53209.9717 -0.300021-9.2901 -3.5540 1.5891361.1422ASP[4] -0.362623107.3171 -0.8865 1.5163364.1424-291.5336-0.648925∞ -1.4400 1.5477162.8426∞ -0.100027∞ -0.6000 1.5163364.1428∞ -2.1000像面∞ASP[1]曲率半徑342.4201、k 0a-9.1895×10-5、b 5.4102×10-7、c -2.4185×10-8、d -2.3500×10-11ASP[2]曲率半徑-186.8247、k 0ASP[3]曲率半徑∞、k 0ASP[4]曲率半徑 9.1729、k 0a-3.2236×10-3、b 1.6799×104、c-55687×10-6、d 5.0927×10-10FFS[1]曲率半徑∞、k 0
狀態1狀態2 狀態3 狀態5C4 2.2386×10-31.5000×10-3 5.5152×10-44.7137×10-4C6 1.4954×10-31.0000×10-3 3.2716×10-43.3428×10-4C8 -5.4914×10-5 0.0000 -7.2448×10-6 2.5619×10-5C10 -8.2461×10-7 0.0000 1.7986×10-66.2461×10-6C11 1.0352×10-50.0000 1.1053×10-7-2.7914×10-5C13 -3.9167×10-5 0.0000 -5.9980×10-6 1.2558×10-5C15 -1.2899×10-7 0.0000 -3.8539×10-7 -1.2580×10-5偏心[1]X 0.00Y0.00 Z 0.00α-45.00 β0.00 γ 0.00圖9表示實施例9的斷面圖。在本實施例中是移動13～16面的負折射力的透鏡組G3，進行改變放大率的1.8倍變焦透鏡的例。第3透鏡組G3採用凹凸的2片結構，提高了像差。
把第3透鏡組的第1、第2透鏡製成凹、凸結構，縮短到可調反射鏡6面的距離，這樣，能實現比實施例8薄的光學系統。
6面是可調反射鏡，通過改變面形狀來進行隨改變放大率的焦點移動以及隨物體距離變化的焦點移動。利用凹透鏡進行改變放大率，其優點是與利用正透鏡進行改變放大率時相比較，能以較小的透鏡移動量來進行大的改變放大率。
並且，上述實施例8、9是以負的折射力的透鏡組作為改變放大率透鏡組的設計。在此情況下，第1透鏡組G1～可變形反射鏡～第2透鏡組G2的系統，從整體上看具有正能力，其構成對負能力的第3透鏡組G3形成虛物點。這樣一來，能用負能力改變放大率透鏡組有效地進行改變放大率。
(実施例10)物體距離 變焦 Fno.焦距狀態1 ∞ 望遠 3.9000 8.23940
狀態2 ∞ 標準3.20006.41384狀態3 ∞ 廣角2.80005.47790狀態5300mm 標準3.20006.41384撮像面尺寸 X4mm×Y3mmPx＝Py＝2.5μm、k＝2.0面編號曲率半徑 面間隔偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 ∞ 0.00002-504.0444 0.7000 1.51633 64.1438.6811 1.0000420.32651.2000 1.78472 25.685ASP[1] 7.00006FFS[1](DM) -4.0000偏心[1]7 ∞ 2.22938 ∞ D1＝1.20003～0.21911～-0.439139 ∞ 1.000010 -9.4331-2.3000 1.58913 61.1411 222.2495(光圈面)-1.000012 ∞ D2＝-1.20003～-0.21911～0.4391313 ∞ -0.647514 ∞ -1.000015 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.5316 2905.0515 -0.400017 4.9561 -0.1711 1.84666 23.7818 -32.876-0.097219 ∞ -0.395320 ASP[3] D3＝1.20003～0.21911～-0.4391321 ∞ -1.000022-11.9555 -2.0000 1.6968055.532311.2189-0.300024-6.4379-4.2823 1.5891361.1425ASP[4] -1.559826 ∞D4＝-1.20003～-0.21911～0.4391327 ∞-0.929628 ∞-1.4400 1.5477162.8429 ∞-0.100030 ∞-0.6000 1.5163364.1431 ∞-2.1000像面 ∞ASP[1]曲率半徑419.2460、k 0a -9.4595×10-5、b 7.2229×10-7、c -2.5763×10-8、d -1.0490×10-10ASP[2]曲率半徑-1848.9723、k 0ASP[3]曲率半徑∞、k 0ASP[4]曲率半徑23.0340、k 0a -2.5469×10-3、b 3.9717×10-5、c -4.6619×10-6、d 1.1907×10-8FFS[1]曲率半徑∞、k 0狀態1 狀態2 狀態3狀態5C42.2824×10-3 1.5000×10-31.9335×10-4 1.1794×10-3C61.0312×10-3 1.0000×10-31.0345×10-4 6.0055×10-4C89.4653×10-6 0.0000 7.2377×10-6 -2.1271×10-5C10-1.2969×10-5 0.0000 2.2733×10-7 -6.3319×10-6C11-2.6948×10-5 0.0000 -4.0076×10-6 -6.459×10-6C13 7.0776×10-6 0.0000 -5.7967×10-7 5.0297×10-6C15-1.0268×10-6 0.0000 -9.5026×10-7 -2.6466×10-6偏心[1]X0.00 Y0.00 Z0.00α -45.00 β0.00 γ0.00圖10表示實施例10的斷面圖。在本實施例中，從被固定的15面到18面是第3透鏡組G3。並且，第3透鏡組G3的前後的第2透鏡組G2(10～11面)和第4透鏡組G4(22～25面)為進行改變放大率，平常按相同的移動量進行移動。也就是說，可以認為，第2透鏡組G2和第4透鏡組G4從機械方面看是一體化的。並且，第2透鏡組G2和第4透鏡組G4具有相同符號的能力，而且與第3透鏡組G3相比，能力的符號不同。也就是說，若第3透鏡組G3為負能力，則第2透鏡組、第4透鏡組G2、G4為正能力。若第3透鏡組G3為正能力，則第2透鏡組、第4透鏡組G2、G4為負能力。
並且，要求像固體攝像器件那樣從攝像光學系統射出的主光線是遠心的用途，其結構可以是第3透鏡組G3為負能力，第2透鏡組、第4透鏡組G2、G4為正能力。這是因為若4透鏡組為正能力，則容易使主光線遠心。這種變焦透鏡形式類似於所謂光學校正式變焦形式。在本實施例中利用可調反射鏡來校正隨透鏡組移動而進行的焦點移動、以及隨物體距離變化而進行的焦點移動。當然，也可以校正其中的某一種。
在本實施例中，因為2個透鏡組進行相同的移動，所以，其優點是不需要凸輪，成本較低，若選擇能力(パヮ一)分配，則改變放大率時的焦點移動少，所以，能減小可調反射鏡的變形量。
而且，第3透鏡組G3也可以移動。可調反射鏡布置在第1透鏡組G1和第2透鏡組G2之間，但也可以布置在第4透鏡組G4之後等。
該類型的光學系統中，所謂放大率變換器是指在改變放大率時移動的光學元件組中，倍率變化比率最高的光學元件組。在實施例10中，是指第4透鏡組G4。第4透鏡組G4從望遠端到廣角端，是從-0.976倍變化到-0.78倍。第2透鏡組G2從望遠端到廣角端，是僅僅從-0.325倍變化到-0.314倍。所以第4透鏡組G4的定義除上述定義外，第4透鏡組G4也可以是放大率變換器本身。
在該類型的光學系統中也適用以上所述的條件式。但對式324～329來說，放大率變換器是指改變放大率時移動的透鏡組中靠可調反射鏡的透鏡組。
對本發明的全部內容都能通用的定義是光學元件組是指由一個以上的光學元件構成的組件。並且，實施例中的透鏡組也可以包括透鏡以外的光學元件。
本發明的光學系統滿足下列條件式即可。
0.3＜|f2/f|＜10…式340式中，f2是移動的光學元件組中前方的光學元件組的焦距。|f2/f|若低於下限，則像差增加，若高於上限，則改變放大率作用或補償功能不足。或者若0.6＜|f2/f|＜5 …式341則良好。若1.1＜|f2/f|＜5 …式341-2則更好。
並且，本發明的光學系統若滿足以下條件式，即可。
0.15＜|f3/f|＜6…式342式中，f3是被移動的光學元件組夾持的光學元件組的焦距。
|f3/f|若低於下限，則像差增大，若超過上限，則與光學元件組相組合的改變放大率作用或補償作用不足。如果0.25＜|f3/f|＜3…式343那麼良好。如果0.35＜|f3/f|＜2.2 …式343-2那麼更好。
並且本發明的光學系統，滿足以下條件式即可。
0.15＜|f4/f|＜7…式344式中，f4是移動的光學元件組中後方的光學元件組的焦距。
|f4/f|若低於下限，則像差增大，若高於上限，則改變放大率作用或補償作用不足。若0.25＜|f4/f|＜3…式344-2則良好。若0.4＜|f4/f|＜2 …式345則更好。式340～345對本發明的其他實施例在無妨礙的情況下，也可以適用。
(実施例11)物體距離變焦 Fno.焦距狀態1 ∞望遠 4.5000 8.74026狀態2 ∞標準 3.2000 6.42951狀態3 ∞廣角 2.8000 4.79958狀態5 300mm 標準 3.2000 6.42951撮像面尺寸 X4mm×Y3mmPx＝Py＝2.5μm、k＝2.1面編號曲率半徑 面間隔偏心折射率 阿貝數物體面 ∞(物體距離)1 ∞ 0.00002 -964.7304 0.70001.51633 64.143 9.5889 1.00004 17.74531.20001.78472 25.685 ASP[1] 7.00006 FFS[1](DM) -4.0000 偏心[1]7 ∞ -0.50008 ∞ D1＝1.68135～0.59966～-0.575289 ∞ -1.000010 -10.4257 -1.30001.58913 61.1411 388.0611 -1.000012 ∞ D2＝-1.68135～-0.59966～0.5752813 ∞ 0.000014 光圈面 -1.000015 ASP[2] -1.00001.69680 55.5316 14410 -0.400017 4.1865 -0.17111.84666 23.7818 -34.6352 -0.096719 ∞ -1.395320 ASP[3] D3＝1.68135～0.59966～-0.5752821 ∞ -1.000022 -15.1800 -2.00001.69680 55.5323 9.5514 -0.300024 -6.4630-4.84321.58913 61.1425 ASP[4] -1.213726 ∞ D4＝-1.68135～-0.59966～0.5752827 ∞ -0.723428 ∞ -1.44001.54771 62.8429 ∞ -0.100030 ∞ -0.60001.51633 64.1431 ∞ -2.1000像面 ∞ASP[1]曲率半徑559.6254、k 0a -1.1630×10-4、b 8.6486×10-7、c -1.4621×10-8、d -1.0484×10-10ASP[2]曲率半徑-9397.6126、k 0ASP[3]曲率半徑∞、k 0ASP[4]曲率半徑 16.8496、k 0a -3.0683×10-3、b 7.9412×10-5、c -6.1481×10-6、d 7.1383×10-10FFS[1]曲率半徑∞、k 0狀態1 狀態2 狀態3 狀態5C4 -5.0000×10-4 -6.2241×10-4 -5.0000×10-3 -1.7652×10-3C6 -1.5288×10-4 -3.4826×10-4 -2.2850×10-3 -8.0538×10-4C8 2.1605×10-54.2421×10-11 5.9732×10-5 4.6464×10-5C10 -1.4053×10-6 3.0300×10-12 4.4807×10-5 1.5296×10-5C11 2.7287×10-62.1366×10-10 3.8387×10-5 8.945×10-6C13 9.4480×10-77.2849×10-11 2.0863×10-5 9.2071×10-6C15 -1.5247×10-6 9.1322×10-12 1.6418×10-6 -1.7323×10-6偏心[1]X0.00Y 0.00 Z 0.00α -45.00 β 0.00 γ 0.00圖11表示實施例11的斷面圖。該實施例的構成與實施例10是同一類型。光圈被固定在負折射力的固定透鏡組旁邊。因此，優點是改變放大率時的光線高度變動小。
各條件式與實施例10一樣可以滿足。
可調反射鏡在所有的攝影狀態下均為凹面，其設計適合於靜電驅動可調反射鏡。並且，在可調反射鏡的形狀中，從平面到攝影狀態的範圍是對比度方式的自動聚焦用的餘量。即相當於圖17的P2Q。
同樣，由於在近點的自動聚焦，與近點300mm的可調反射鏡的形狀相比，該可調反射鏡變形成為更深的凹面。即近點處的自動聚焦用的餘量。這相當於圖17的RR2。
並且，對本發明可以通用的事項是，在畫面視角比較窄的變焦透鏡的情況下，也可以用下式347來置換式316。
f1/f＜0 または f1/f＞5 …347這是因為在畫面視角窄的情況下，不是焦點後移型也能降低光學系統中的光線高度。
(実施例12)物體距離 變焦 Fno.焦距狀態1 ∞ 望遠4.5000 8.73317狀態2 ∞ 標準3.2000 6.27299狀態3 ∞ 廣角2.8000 4.29905狀態5 300mm 標準3.2000 6.27299撮像面尺寸X4mm×Y3mmPx＝Py＝2.5μm、k＝2.5面編號曲率半徑 面間隔偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 ∞0.00002-482.8203 0.7000 1.51633 64.1436.3094 1.0000427.9840 1.2000 1.78472 25.685ASP[1] 5.00006FFS[1](DM) -4.0000 偏心[1]7 ∞-0.50008 ∞ D1＝2.93012～1.71055～0.011629 ∞-1.000010-9.1491 -1.3000 1.58913 61.14111065.1375 -1.000012 ∞ D2＝-2.93012～-1.71055～-0.0116213 ∞ 0.500014 光圈面 -1.000015 ASP[2] -1.0000 1.69680 55.5316 290700 -0.400017 5.8684 -0.1711 1.84666 23.7818-80.3252-0.200019 ∞ -1.895320 ASP[3] D3＝2.93012～1.71055～0.0116221 ∞ -1.000022-15.1465-2.0000 1.69680 55.532310.5668 -0.300024-8.2373 -4.3398 1.58913 61.1425ASP[4] -2.023026 ∞D4＝-2.93012～-1.71055～-0.0116227 ∞-1.205728 ∞-1.4400 1.54771 62.8429 ∞-0.100030 ∞-0.6000 1.51633 64.1431 ∞-2.1000像面∞ASP[1]曲率半徑322.8961、k 0a -1.8286×10-4、b -4.7666×10-6、c -3.6610×10-8、d -1.0357×10-9ASP[2]曲率半徑-125200、k 0ASP[3]曲率半徑∞、k 0ASP[4]曲率半徑 53.5355、k 0a -2.0411×10-3、b 1.8960×10-4、c -2.1343×10-5、d 7.5729×10-7FFS[1]曲率半徑∞、k 0狀態1 狀態2 狀態3 狀態5C4 -1.0000×10-3 8.0649×10-4 -1.0000×10-32.6458×10-4C6 -3.8000×10-4 4.0553×10-4 -3.5320×10-41.0179×10-4C8 -6.5634×10-7 9.6342×10-6 8.1981×10-6 8.9472×10-6C10 -3.2350×10-6 6.8916×10-6 1.4590×10-5 3.6633×10-6C11 -8.6083×10-6 -2.7438×10-5 3.6593×10-6 -2.4821×10-5C13 -9.4944×10-6 -9.8705×10-6 -1.0661×10-6-9.8971×10-7C15 -8.2680×10-6 -8.2617×10-6 -1.2234×10-5-6.6129×10-6偏心[1]X0.00 Y 0.00 Z0.00α -45.00 β 0.00 γ 0.00圖12表示實施例12的斷面圖。該例也和實施例10、11是同一類型。為了減少可調反射鏡的變形量，設計成向凹、凸側變形。並且，對第1透鏡組G1的負能力進行加強，形成廣角。從可調反射鏡到第1透鏡的距離小，適合於小型數位相機、卡式數位相機。[實施例13](実施例13)物體距離 變焦 焦距 対角畫面視角狀態1 ∞ 廣角4.2 61.53°狀態2 ∞ 標準6.3 43.29°狀態3 ∞ 望遠 8.4 33.15°狀態4 300mm廣角狀態5 300mm標準狀態6 300mm望遠Fno.2.82～3.52撮像面尺寸4.4mm×3.3mm面編號 曲率半徑 面間隔偏心 折射率 阿貝數物體面 ∞ (物體距離)1 -14.36 1.00偏心[1] 1.7291 45.72 ASP[1]6.45偏心[1]3 ∞ 0.004 FFS[1](DM) 0.00偏心[3]5 ∞ -3.806 -7.65 2.19 1.6831 31.67 -6.02 -0.148 -8.31 -2.00 1.7453 41.79 -16.30D1＝-7.11～-3.37～-0.1210 光圈面-0.1011 ASP[2]-2.69 偏心[4] 1.5821 62.512 -31.78-1.38 偏心[4]13 -5.27-2.44偏心[5] 1.4875 70.414 6.74 -0.96偏心[5]15 4.81 -0.80偏心[6] 1.7551 27.616 ASP[3] D2＝-0.58 ～-4.32 ～-7.57偏心[6]17 -9.41-2.611.6001 61.418 6.52 -0.20195.89 -1.541.744443.920ASP[4]-0.1021∞-1.441.547762.822∞-0.8023∞-0.601.516364.124∞-0.50像面 ∞0.00 偏心[7]ASP[1]曲率半徑 9.74、k 0.0000a -62519×10-4、b 1.2541×10-5、c -7.6432×10-7、d 1.7319×10-8ASP[2]曲率半徑 -6.60、k 0.0000a 4.2068×10-4、b 2.6754×10-5、c -3.3993×10-6、d 5.4375×10-7ASP[3]曲率半徑 -5.34、k 0.0000a -1.4669×10-3、b -2.5868×10-5、c 2.4908×10-5、d -3.9721×10-6ASP[4]曲率半徑 5.62、k 0.0000a -2.9782×10-3、b 1.2391×10-4、c -4.8542×10-6、d 7.6341×10-8FFS[1]狀態1狀態2 狀態3 狀態4 狀態5C4 -7.5312×10-4 0.0000 -3.4212×10-4 -1.0695×10-3 -3.0806×10-4C6 -3.7728×10-4 0.0000 -1.7218×10-4 -5.4546×10-4 -1.5079×10-4C8 -1.3987×10-5 0.0000 -7.6019×10-6 -1.5925×10-5 -6.6752×10-6C10 -5.6901×10-6 0.0000 -3.6267×10-6 -8.3321×10-6 -2.9455×10-6C11 1.0628×10-50.0000 9.5627×10-7 1.4199×10-5 1.1005×10-6C13 1.0528×10-50.0000 8.5460×10-7 1.3836×10-5 2.1106×10-6C15 2.4609×10-60.0000 2.2087×10-7 2.9930×10-6 -5.0391×10-8
狀態6C4 -6.5191×10-4C6 -3.2651×10-4C8 -1.7035×10-5C10 -7.9035×10-6C11 4.3390×10-7C13 1.0298×10-6C15 -1.4066×10-7偏心[1]X 0.00 Y 0.10 Z0.00α 0.00 β 0.00 γ0.00偏心[3]X 0.00 Y decy Zdeczα 45 β 0.00 γ0.00狀態1 狀態2 狀態3 狀態4 狀態5 狀態6decv 0.0090 00.008 0.002 0.001decz 0.0090 00.008 0.002 0.001偏心[4]X0.00 Y -0.02 Z 0.00α0.00 β0.00 γ 0.00偏心[5]X0.00 Y -0.01 Z 0.00α0.00 β0.00 γ 0.00偏心[6]X0.00 Y 0.00 Z 0.00α0.00 β0.00 γ 0.00偏心[7]X0.00 Y 0.00 Z 0.00α -1.86 β 0.00 γ 0.00實施例13如圖13所示，是採用可調反射鏡的數位相機用的光學裝置的例。
該實施例，在對透鏡和攝像器件施加displacement這一點上，與上述實施例2和實施例3的結構基本相同。但在可調反射鏡變形時可調反射鏡整體向垂直於反射鏡反射面的方向的平行移動也同時進行。這樣來抑制由於可調反射鏡而產生的偏心像差。
在本實施例中，變焦時和聚焦時，可調反射鏡表面變形的同時，可調反射鏡整體也進行平行移動。這樣，僅靠反射鏡表面變形還不能校正的像差可以在適當範圍內減小。
當可調反射鏡整體的最大平行移動量為x，光學系統的焦距為f時，最好滿足下式。
0＜|x|/f＜1若超過上限，則很難確保使反射鏡平行移動所需的空間。並且，很難使光學系統減小。
對本發明可以通用的事項是，在變焦光學系統的情況下，對本發明的各條件式至少在一個變焦狀態下能滿足該條件式即可。並且，在變焦光學系統的情況下，若改變放大率組具有正能力，則透鏡構成容易採取焦點後移型，容易廣角化。若改變放大率組具有負能力，則改變放大率組以較小的移動量，即可實現大的改變放大率。
最後說明各實施例的坐標系的定義。
假定從物體中心伸出而且與物體面相垂直的直線為Z軸。把射入到光學系統內的光線的前進方向作為Z軸正方向，把包括該Z軸和像面中心的平面作為Y-Z平面，把通過原點，垂直於Y-Z平面，從紙面的前方向裡面側的方向作為X軸正方向，與X軸、Z軸構成右手直角坐標系的軸為Y軸。
在這些實施例中，在該Y-Z平面內進行各面的偏心，並且，把各旋轉非對稱自由曲面的唯一對稱面作為Y-Z面。
進行偏心時的坐標系的原點作為以進行偏心的面為k面時，從k-1面的面頂位置向Z軸方向上按面間隔的大小而進行移動後的點。
關於偏心面，根據對應的坐標系的原點，給出了該面的面頂位置的偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向分別為X、Y、Z)、以及該面的中心軸(對自由曲面，為上述(a)式的Z軸)分別以X軸、Y軸、Z軸為中心傾斜角(分別為α、β、γ(°))。而且，在此情況下，α和β符號分別相對於X軸、Y軸的正方向以反時針旋轉為正；γ符號相對於Z軸正方向以順時針旋轉為正。
進行偏心的方法是離開中心並返回，也就是說，當k面偏心時k+1面的面頂位置作為從偏心前的k面的面頂位置在Z軸方向上按面之間隔的大小進行移動後的點。
偏心的順序是，使該面的面頂位置分別在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向上按照X、Y、Z進行偏心後，按照以該面的X軸為中心的旋轉角α、以及以Y軸為中心的旋轉角β，以Z軸為中心的旋轉角γ的順序，依次進行傾斜。
並且，反射面的偏心的表現如下。偏心全部在Y-Z面內進行，所以，對反射面的旋轉角能按照軸中心的旋轉角α來進行表現。β、γ總是為0。並且，當使反射面按α旋轉時，光線在反射面上被反射後的光學系統的坐標系，定義為使反射前的坐標系旋轉2α。這時，反射前和反射後，軸上主光線的前進方向和光學系統的Z軸正方向相反，故必須注意。
並且，關於反射鏡面的變形符號，當反射鏡面變形成為自由曲面形狀時，作為能力成分的c4、c6為正時，形成凸面反射鏡。也就是說形成具有負反射力的反射鏡。相反，當作為能力成分的c4、c6為負時，形成凹面反射鏡。即具有正的反射力(パヮ一)的反射鏡。
α、β、γ符號分別相對於X軸、Y軸、Z軸的正方向，以順時針旋轉為正，其餘和上述情況相同。在以上的說明中，全都是說明採用可調反射鏡的光學系統。但是，在利用通常的(形狀不變的)反射鏡來代替可調反射鏡的情況下，尤其在沒有妨礙的條件下也可以適用上述條件式限制等。這是因為採用可調反射鏡的折彎光學系統的小型化的優點仍保持原封不動。並且，因為可調反射鏡的焦度(パヮ一)弱，所以從技術上看，置換成通常反射鏡很容易。
採用上述本發明的變焦光學系統能適用於膠捲像機、數位相機、電視攝像機、便攜終端用的相機、監視相機、機器人的眼睛、電子內視鏡等。
並且，在上述變焦光學系統中，說明了透鏡組中有反射面的構成的變焦光學系統，但對於沒有反射面的構成的變焦光學系統，如果是利用具有可變形狀面的光學元件，例如可調焦點透鏡等的結構，那麼也能達到小型化、低成本、省電力、動作靜音化等效果。再者，在上述實施例中也可以採用沒有可變形狀面的可調焦點反射鏡。而且，關於可調焦點反射鏡，將在以後用圖34來說明其一例。
以下說明能適用於本發明光學系統或攝像裝置的可變形反射鏡的構成例。
圖19是數位相機的克卜勒式取景器的概要構成圖。其中採用光學特性可調反射鏡作為能適用於本發明的變焦光學系統的可調反射鏡。本例的構成當然也能使用於銀鹽膠捲照相機。首先說明光學特性可變形鏡409。
光學特性可變形鏡409(以下簡稱為可變形鏡)，其中，由電極409k和可變形基板409j、以及在該基板409j上鍍敷鋁膜作為反射面使用的薄膜(反射面)409a這3層構成的變形層的周圍部被固定在支承臺階423上，並且，相對於電極409k設置了間隔的多個電極409b被固定在上述支承臺階423的下側，411a是分別與各電極409b相連接的多個可變電阻器；412是通過可變電阻器411b和電源開關413而被連接在電極409k和電極409b之間的電源；414是對多個可變電阻器411a的電阻值進行控制用的運算裝置；415、416和417是分別與運算裝置414相連接的溫度傳感器、溼度傳感器、和距離傳感器，這些部分如圖所示進行布置，共同構成一個光學裝置。
而且，物鏡902、目鏡901和稜鏡404、二等邊直角稜鏡405、反射鏡406和可變形鏡409的各個面也可以不是平面，而是球面、旋轉對稱非球面，此外也可以是對光軸偏心的球面、平面、旋轉對稱非球面或具有對稱面的非球面、只有一個對稱面的非球面、沒有對稱面的非球面、自由曲面、具有不能微分的點或線的面等，形成各種形狀。另外，無論是反射面，還是折射面，只要是對光能有某種影響的面即可。以下將這些面總稱為擴展曲面。而且，所謂偏心(decentration)是指displacement(shift)和tilt中的一個或兩者。
並且，薄膜409a，例如、P.Rai-choudhury編、Handbook ofMichrolithography，Michromachining and Michrofabrication，Volume2Michromachining and Michrofabrication，P495，Fig.8.58，SPIE PRESS刊和Optics Communication，140卷(1997年)P187～190中所述的薄膜反射鏡，若在多個電極409b和409k之間加上電壓，則由於靜電力的作用而使薄膜409a變形，使其面形狀發生變化。這樣，不僅能根據觀察者的視力來對焦，而且，能控制透鏡901、902和/或稜鏡404、二等邊直角稜鏡405、J406受溫度和溼度變化所造成的變形和折射率變化，或者，透鏡框架的伸縮和變形以及光學元件、框架等的零件裝配誤差所造成的成像性能下降。能隨時適當進行對焦，以及對對焦所產生的像差進行校正。
而且，電極409b的形狀，例如圖21、圖22所示，可以進行相同的分割、或者矩形分割，根據薄膜的變形方法來選擇。
在採用上述可變形鏡409的情況下，來自物體的光在物鏡902和稜鏡404的各入射面和射出面上進行折射，在可變形鏡409上進行反射，透過稜鏡404，在二等邊直角稜鏡405上進一步進行反射(在圖19中，光路中的十標記表示光線向紙面的裡側前進)，在反射鏡406上進行反射，通過目鏡901而射入眼內。這樣，由透鏡901、902、稜鏡404、405和可變形鏡409，來構成光學裝置的觀察光學系統，通過對這些光學元件的面形狀和厚度進行優化，即可使物體面的像差達到最小。
也就是說，作為反射面使用的薄膜409a的形狀，為了獲得最佳成像性能，採用以下控制方法，即利用從運算裝置414來的信號，來使各可變電阻器411a的阻值進行變化。也就是說，從溫度傳感器415、溼度傳感器416和距離傳感器417向運算裝置414內輸入信號，該信號的大小對應於周圍溫度和溼度以及離物體的距離，運算裝置414輸出一種決定可變電阻器411a的阻值的信號，以便在電極409b上加適當的電壓，該電壓能決定薄膜409a的形狀，該薄膜的形狀能根據上述輸入信號來補償周圍溫度和溼度條件以及離物體的距離所造成的成像性能下降。這樣，薄膜409a在加到電極409b上的電壓即靜電力的作用下產生變形，所以，其形狀根據狀況而變成包括非球面在內的各種形狀。而且，也可以沒有距離傳感器417，在此情況下，可以移動數位相機的攝像光學系統的攝像透鏡403，使從固體攝像器件408來的圖像信號的高頻成分大體達到最大，從該位置相反地計算出物體距離，使可變形鏡變形，根據觀察者的眼睛來調整焦點。
並且，如果用聚醯胺等合成樹脂來製作能變形的基板409j，那麼，即使低電壓也能產生大的變形，所以效果良好。而且，能把稜鏡404和可變形鏡409形成一體，製成一個單元。
並且，也可以利用刻蝕工藝在可變形鏡409的基板上形成一體化的固體攝像器件408(無圖示)。
再者，透鏡901、902、稜鏡404、405，J406，可以利用塑料模壓等方法來成形，很容易形成任意的所需形狀的曲面，製作方法也很簡單。而且，在上述說明中，透鏡901、902離開稜鏡404面而形成。如果把稜鏡404、405、J406、可變形鏡409設計成不設置透鏡901、902，即可消除像差，那麼，稜鏡404、405、可變形鏡409變成一個光學模塊，便於裝配。並且，透鏡901、902、稜鏡404、405、反射鏡406也可以部分或全部用玻璃製作，若採用這種結構，則能獲得精度更高的觀察光學系統。
而且，在圖19的例中，設置了運算裝置414，溫度傳感器415、溼度傳感器416、距離傳感器417，溫溼度變化、物體距離的變化等也用可變形鏡409進行補償，但也可以不是這樣，即也可以省略運算裝置414、溫度傳感器415、溼度傳感器416、距離傳感器417，利用可變形鏡409僅對觀察者的視力變化進行補償。
圖20是在本發明的變焦光學系統中能作為可變形反射鏡使用的可變形鏡409的另一例的概要構成圖。
本例的可變形鏡，在薄膜409a和多個電極409b之間安裝壓電元件409c，這些都設置在支承臺423上。並且，通過在每個電極上改變加在壓電元件409c上的電壓，即可使壓電元件409c局部產生不同的伸縮，能改變薄膜409a的形狀。電極409b的形狀如圖21所示，也可以是同心分割，如圖22所示，也可以是矩形分割。此外，可以選擇適當的形狀。
在圖20中，424是與運算裝置414相連接的擺動傳感器，例如，攝影時檢測出數位相機的擺動，為了補償因擺動而造成的圖像失真，通過運算裝置414和可變電阻器411來改變加在電極409b上的電壓，使薄膜(反射面)409a變形。這時，對從溫度傳感器415、溼度傳感器416和距離傳感器417來的信號也同時考慮，進行對焦、溫度和溼度補償等。在此情況下，因為在薄膜409a上施加因壓電元件409c變形而產生的應力，所以，最好在一定程度上把薄膜409a的厚度製作得厚一些，使其具有相應的強度。而且，壓電元件409c也可以通過所用的材料，如後所述，製成409c-1、409c-2那樣的2層結構。
圖23是在本發明的變焦光學系統中能作為可變形反射鏡使用的可變形鏡409的再另一個例子的概要構成圖。
本例的可變形鏡與圖20所示的可變形鏡的不同之處是介於薄膜409a和多個電極409b之間的壓電元件，其構成部分是利用具有反向壓電特性的材料而製成的2片壓電元件409c和409C′。也就是說，如果壓電元件409c和409C′用強介電性晶體製成，那麼，被布置成結晶軸方向互為相反。在此情況下，其優點是若在壓電元件409c和409C′上加電壓，則產生反向伸縮，所以，使薄膜(反射面)409a變形的力大於圖20所示的例的情況，結果能使反射鏡表面形狀產生巨大變化。圖23所示的其他符號與圖20相同。
壓電元件409c和409C′中所用的材料，例如有鈦酸鋇、四水酒石酸鉀鈉、水晶、電石、磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氫銨(ADP)、鈮酸鋰、等壓電物質、同物質的多晶體、同物質的晶體、PbZrO3和PbTiO3的固溶體壓電陶瓷、二氟化聚乙烯(PVDF)等有機壓電物質、上述以外的強電介質等，尤其有機壓電物質，拉伸彈性模量小，即使用低電壓也能產生大的變形，所以，效果良好。而且，在利用這些壓電元件時，若厚度不均勻，則在上述各例中，也能使薄膜409a適當變形。
並且，壓電元件409c和409c′的材料採用聚氨酯、有矽橡膠，丙烯酸彈性體，PZT，PLZT，聚氟乙烯(PVDF)等高分子壓電體，亞乙烯基二氰共聚物，二氟乙烯和三孵氟代乙烯共聚物等。
在利用具有壓電性的有機材料，具有壓電性的合成樹脂，具有壓電性的彈性體時，可以實現可變形鏡的大的變形。
此外，在圖20、圖24的壓電元件409c中使用的電致伸縮材料，例如，丙烯酸彈性體，有機矽橡膠等的情況下，也可以將基板409c-1和電致伸縮材料409c-2粘貼，將壓電元件409c的層製成雙層結構。
圖24是用於本發明的變焦光學系統中的可變形鏡409的進一步的另外一個例子的簡略結構圖。
本例的可變形鏡，利用薄膜409a和多個電極409d夾持壓電元件409c，將它們設置在支持臺423上。並且，經由利用運算裝置414控制的驅動電路425a將電壓外加到薄膜409a和電極409d之間的壓電元件409c上。進而與此不同，也可以經由利用運算裝置414控制的驅動電路425b將電壓外加到設置在支持臺423的內部底面上的多個電極409b上。從而，能夠藉助外加到薄膜409a和電極409d之間的電壓和外加到電極409b上的電壓產生的靜電力，使薄膜409a雙重變形，可以比前面所述的實施例中的任何一個有更多的變形圖樣，並且，還具有響應性快的優點。圖24中所示的其它標號和圖20相同。
同時，如果改變薄膜409a、電極409d之間的電壓的符號的話，可以使可變形鏡的薄膜409a變形成凸面和凹面。在這種情況下，用壓電效應可以進行大的變形，也可以用靜電力進行微細的變形。此外，對於凸面變形，主要利用壓電效應，對於凹面變形主要利用靜電力。此外，電極409d可以用一個電極構成，或者像電極409b那樣，由多個電極構成。由多個電極構成的電極409d的形式示於圖24。此外，在說明中，將壓電效應和電致伸縮效應，電致伸縮歸納起來描述成壓電效應。從而，電致伸縮材料也包含在壓電材料中。
圖25是用於本發明的變焦光學系統中的可變形鏡409的進一步的另外一個例子的簡略結構圖。
本例的可變形鏡，由於利用電磁力使反射面的形狀發生變化，所以，在支持臺423的內部底面上固定有永磁鐵426，在頂面上載置固定有氮化矽或聚醯亞胺等構成的基板409e的周緣部，在基板409e的表面上，附設鋁等金屬塗敷製成的薄膜409a，構成可變形鏡409。
在基板409e的下表面上，固定安裝多個線圈427，這些線圈427分別經由驅動電路428連接到運算裝置414上。圖25中所示的其它標號與圖20中的相同。從而，利用各傳感器415、416、417、424來的信號，在運算裝置414中求出光學系統的變化，當利用從運算裝置414中出來的與所求出的光學系統的變化相對應的輸出信號，從各個驅動電路428向各個線圈427分別提供適當的電流時，作用在各線圈427和永磁鐵426之間的電磁力將線圈427排斥或吸引，使基板409e和薄膜409a變形。
在這種情況下，各個線圈427可以分別流過不同量的電流。此外，線圈427也可以是一個。也可以將永磁鐵426安裝到基板409e的下面，將線圈427設置在支持臺423的內部底面一側。此外，線圈427可以用光刻等方法製成薄膜線圈，進而，也可以在線圈427內插入強磁性體構成的鐵心。
在薄膜線圈的情況下，如圖26所示，通過將薄膜線圈427的線圈密度製成根據在基板409e的下面的部位的不同而變化的線圈428』，可以使基板409e及薄膜409a產生所需的變形。此外，線圈427可以是一個，也可以在這些線圈427中插入強磁性鐵心。
圖27是用於本發明的變焦光學系統中的可變形鏡409的進一步的另外一個例子簡略結構圖。在圖9中，其它標號和圖2相同。
在本例的可變形鏡中，基板409e用鐵等強磁性體製作，作為反射膜的薄膜409a由鋁等構成。並且，基板409e的周緣部，載置固定於支持臺423的頂面上。線圈427被固定在支持臺423的內部底面一側。在這種情況下，由於不把薄膜線圈設置在基板409e的下面也可以，所以，結構簡單，可以降低製造成本。此外，如果把電源開關413換成切換兼電源通斷用開關的話，可以改變流過線圈427的電流的方向，可以自由地改變基板409e及薄膜409a的形狀。
圖28是表示相對於薄膜409a和基板409e配置的線圈427的配置例，圖29是表示線圈427的另外一個配置例，這些配置，也可以用於圖25所示的例子。此外，圖30表示在以圖33的放射狀的方式配置線圈427時，永磁鐵426的配置。即，如圖30所示，如果將棒狀永磁鐵426配置成放射狀時，與圖25所示的例子相比，可以給予基板409e及薄膜409a以微小的變形。此外，在這樣用電磁力使基板409e及薄膜409a變形的情況下(圖25及圖27的例子)，具有可以用比使用靜電力時低的電壓進行驅動的優點。
上面敘述了幾個可變形鏡的例子，為了使用薄膜形成的鏡的形狀發生變形，如圖24所示，可以利用兩種以上的力。即，可以同時利用靜電力，電磁力，壓電效應，磁致伸縮，流體的壓力，電場，磁場，溫度變化，電磁波等當中的兩種以上使可變形鏡變形。即，如果製造用兩種以上不同的驅動方法使光學特性改變的光學元件的話，可以同時實現大的變形和微細的變形，實現高精度的鏡面。
圖31是在光學裝置的攝像光學系統中採用可變形鏡409的結構，例如，用於可攜式電話的數字攝像機，被膜內窺鏡，電子內窺鏡，個人計算機用數位照相機，PDA用數位照相機等的攝像光學系統中採用的可變形鏡時的簡略結構圖。
本例的攝像光學系統，用可變形鏡409，透鏡902，固體攝像元件408，控制系統103構成一個攝像單元104，即，一個光學裝置。在本例的攝像單元104中，來自於物體通過透鏡902的光，在被可變形鏡409的薄膜(反射面)409a反射時，被聚光，成像在固體攝像元件408上。可變形鏡409是光學特性可變的光學元件的一種，也稱之為可變焦點鏡。
根據本例，即使物體的距離變化，通過使可變形鏡409的反射面409a變形，也可以對焦點，不必用馬達等驅動透鏡902，在小型化，輕量化，耗電量低等方面十分優異。此外，攝像單元104，作為本發明的攝像光學系統，可以用於所有的實施例。此外，通過利用多個可變形鏡409，可以製成變焦攝像光學系統，可變放大率攝像光學系統等各種光學系統。
此外，在圖31中，表示了在控制系統103中包括採用線圈的變壓器的升壓迴路的控制系統的結構例。特別是，當利用疊層型壓電變壓器時，可以小型化。升壓迴路可以用於本發明中全部利用電的可變形鏡、可變焦點透鏡，特別是，對於利用靜電力、壓電效應時的可變形鏡，可變焦點透鏡非常有用。
圖32是可變形鏡進一步的另外一個例子的簡略結構圖。該圖32表示，用微型泵180使管路161a中的流體161進出，使架設在支持臺189a的上表面上的作為反射膜189的表面的鏡面變形的可變形鏡188的結構。根據本例，具有可以使鏡面進行大的變形的優點。此外，在支持臺189a和連接微型泵180的管路之間設置液體儲存槽168，以便可以向前述支持臺189a的內部供應規定量的流體161。
微型泵180，例如為利用微型機械加工技術製作的小型泵，利用電力驅動。
作為利用微型機械加工技術製作的泵的例子，有利用熱變形型的，利用壓電材料型的，以及利用靜電力型的。
圖33是前述微型泵180的簡略結構圖。在微型泵180中，使液體16出入的振動板181，藉助靜電力，壓電效應等的電力產生振動。在圖33中，表示利用靜電力振動的例子，圖33中，182、183是電極。此外，虛線表示變形時的振動板181。伴隨著振動板181的振動，兩個閥184、185的前端部184a、185a開關，將流體從右送往左。
在圖32所示的可變形鏡188中，通過反射膜189根據流體161的量凹凸變形，反射膜189的表面起著可變形鏡的作用。可變形鏡188被流體161驅動。作為流體，可以使用矽油，空氣，水，膠狀物等有機物、無機物。
此外，在利用靜電力、壓電效應的可變形鏡，可變焦點透鏡等中，在驅動時，有時需要高電壓。在這種情況下，例如，如圖31所示，可以用升壓用變壓器，或者壓電變壓器等，構成控制系統。
此外，反射用薄膜409a及反射膜189，當把固定在支持臺423或支持臺189a上的部分作為不變形部分設置，在用幹涉計測定可變形鏡的形狀時，可以作為基準面使用，非常便利。
圖34和36是表示適用於本發明的光學系統和光學裝置的可變焦點透鏡的原理的結構。該可變焦點透鏡511包括具有作為第一、第二面的透鏡面508a、508b的第一透鏡512a，具有作為第三、第四面的透鏡面509a、509b的第二透鏡512b，以及在這些透鏡之間、經由透明電極513a、513b設置的高分子分散液晶層514，將入射光經過第一、第二透鏡512a、512b聚光。透明電極513a、513b，經由開關515連接到交流電源516上，將交流電場選擇性地外加到高分子分散液晶層514上。此外，高分子分散液晶層514，由分別含有液晶分子517的球狀、多面體等任意形狀的大量的微小高分子盒518構成，其體積與構成高分子盒518的高分子和液晶分子517各自所佔的體積之和一致。
這裡，高分子盒518的大小，在所使用的光的波長為λ時，例如在球狀的情況下，令其平均直徑D為
2nm≤D≤λ/5 …(1)即，由於液晶分子517的大小在2nm以上，所以，令平均直徑D的下限值為2nm以上。此外，D的上限值，也依賴於可變焦點透鏡511的光軸方向的高分子分散液晶層514的厚度t，但是，當大於λ時，由構成高分子盒518的高分子的折射率和液晶分子517的折射率之差，在高分子盒518的交界面上，光發生散射高分子分散液晶層514變成不透明的，所以，優選地，D在λ/5以下。藉助採用可變焦點透鏡的光學製品，也有時不要求很高的精度，這時，D可以在λ以下。此外，當厚度t越厚時，高分子分散液晶層514的透明度越差。
此外，液晶分子517，例如，採用單軸性向列液晶分子。該液晶分子517的折射率橢圓體具有圖35所示的形狀，nox＝noy＝no…(2)其中，no表示正常光線的折射率，nox和noy表示在包含正常光線的面內相互正交的方向的折射率。
這裡，如圖34所示，在開關515斷開，即，在不向高分子分散液晶層514外加電場的狀態下，液晶分子517向各種方向取向，所以，相對於入射光，高分子分散液晶層514的折射率高，成為折射力強的透鏡。與此相對，如圖36所示，當開關515接通，向高分子分散液晶層514上外加交流電場時，液晶分子517的取向方式為，其折射率橢圓體的長軸方向與可變焦點透鏡511的光軸平行，所以，折射率變低，成為折射力弱的透鏡。
此外，外加到高分子分散液晶層514上的電壓，例如，如圖37所示，可以利用可變電阻器519分階段的或連續的變化。這樣，隨著外加電壓的增高，液晶分子517以其橢圓長軸逐漸地與可變焦點透鏡511的光軸平行地取向，所以，其折射力可以階梯式的或連續的變化。
這裡，圖34所示的狀態，即，不向高分子分散液晶層514上外加電場的狀態下，液晶分子517的平均折射率nLC』，如圖35所示，當令折射率橢圓體的長軸方向的折射率為nZ時，基本上成為(nox+noy+nz)/3≡nLC』 …(3)此外，當上述(2)式成立時的液晶分子517的平均折射率nLC，當nz表示異常光線的折射率ne時，有(2no+ne)/3≡nLC…(4)這時，高分子分散液晶層514的折射率nA，當令構成高分子盒518的高分子的折射率為nP，液晶分子517的體積佔據的高分子分散液晶層514體積的比例為ff時，根據麥克斯威·加尼特法則，有nA＝ff·nLC』+(1-ff)nP…(5)從而，如圖34、37所示，當令透鏡512a和512b的內側的面、即高分子分散液晶層514一側的面的曲率半徑分別為R1和R2時，用高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距f1為，1/f1＝(nA-1)(1/R1-1/R2)…(6)此外，R1和R2，當曲率中心位於像點側時，為正的。此外，除去透鏡512a和512b的外側的面形成的折射。即，僅由高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距，由(6)式給出。
此外，當正常光線的平均折射率為
(nox+noy)/2＝no』 …(7)時，如圖36所示的狀態、即向高分子分散液晶層514上外加電場的狀態的高分子分散液晶層514的折射率nB為nB＝ff·no』+(1-ff)nP…(8)所以，在這種情況下僅用高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距f2，由公式(9)給出，1/f2＝(nB-1)(1/R1-1/R2) …(9)此外，在高分子分散液晶層514上，外加比圖36所示的電壓低的電壓時的焦距，為(6)式給出的焦距f1和(9)式給出的焦距f2之間的值。
從上述(6)和(9)式，利用高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距的變化率，由(10)式給出，|(f2-f1)/f2|＝|(nB-nA)/(nB-1)| …(10)從而，為了加大該變化率，只要加大|nB-nA|即可。這裡，由於nB-nA＝ff(no』-nLC』)…(11)所以如果加大|no』-nLC』|的話，就可以加大變化率。在實際應用當中，由於高分子分散液晶層514的折射率nB為1.3～2左右，所以，如果0.01≤|no』-nLC』|≤10 …(12)的話，ff＝0.5時，可以使利用高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距變化0.5％以上，所以，可以獲得有效的可變焦點透鏡。此外，|no』-nLC』|由於液晶物質的限制，不會超過10。
下面，對於上述(1)式的上限值的根據進行說明。在「Solar EnergyMaterials and Solar cells」31卷，Wilson and Eck，1993，EleevierScirice Publishers B.v.發行的第197～214頁，「Transmissionvariation using scattering/transparent switching films」中，指出了在使高分子分散液晶的大小變化時，透過率τ的變化。同時，在該文獻的第206頁，圖6中，令高分子分散液晶的半徑為r，t＝300μm，ff＝0.5，nP＝1.45，nLC＝1.585，λ＝500nm時，透過率τ，其理論值，當r＝5nm(D＝λ/50、D·t＝λ·6μm(其中D和λ的單位為nm，以下相同))時，τ 90％，r＝25nm時(D＝λ/10)時，τ 50％。
這裡，例如，當推斷t＝150μm的情況時，假定透過率τ以t的指數函數變化，當推斷t＝150gm的情況時的透過率τ時，當r＝25nm(D＝λ/10，D·t＝λ·15μm)時，τ 71％。此外，t＝75μm時，同樣地，當r＝25nm(D＝λ/10，D·t＝λ·7.5gm)時，τ 80％。
由這些結果，如果D·t≤λ·15μm …(13)的話，τ在70％～80％以上，作為透鏡是十分實用的。所以，例如，t＝75gm時，由於D≤λ/5，就能夠得到充分的透過率。
從而，高分子分散液晶層514的透過率，nP值越接近nLC』的值越好。另一方面，當nP與no』成為不同的值時，高分子分散液晶層514的透過率變差。在圖34和圖36的狀態，平均的，高分子分散液晶層514的透過率良好，可以滿足nP＝(no』+nLC』)/2…(14)這裡，由於是在第一透鏡512a和第二透鏡512b之間具有用高分子分散液晶層514形成的透鏡的可變焦點透鏡511，作為透鏡使用，在圖34的狀態和圖36的狀態，透過率基本相同，並且透過率高的比較好。因此，構成高分子盒518的高分子材料及液晶分子517的材料有一定的限制，在實際應用當中，當no』≤nP≤nLC』…(15)即可。
如果滿足上述(14)式的話，上述(13)式進一步緩和，只要D·t≤λ·60μm…(16)即可。這是因為，根據菲涅爾反射法則，反射率與折射率之差的平方成比例，所以，在構成高分子盒518的高分子與液晶分子51的界面上的光的反射，即，高分子分散液晶層514的透過率的減少，基本上和上述高分子與液晶分子517的折射率之差的平方成比例的緣故。
上面所述是no』 1.45，nLC』 1.585時的情況，當更一般地公式化時，可以使D·t≤λ·15μm·(1.585-1.45)2/(nu-nP)2…(17)其中，(nu-nP)2是(nLC』-nP)2和(no』-nP)2中大的一個。
此外，為了增大用高分子分散液晶層514形成的透鏡的焦距變化，ff值大時比較好，由於在ff＝1時，高分子的體積為零，不能形成高分子盒518，所以，令0.1≤ff≤0.999…(18)另一方面，由於ff越小τ越提高，所以上述公式(17)優選地為4×10-6[μm]2≤D·t≤λ·45μm·(1.585-1.45)2/(nu-nP)2…(19)
此外，t的下限值，如可以從圖34中看出的，在t＝D時，由於如上所述，D在2nm以上，所以，D·t的下限值，成為(2×10-3μm)2，即，4×10-6[μm]2。
此外，用折射率表示物質光學特性近似成立時，如「巖波科學ラィブラリ-8小惑星がゃてぃる」向井正著，1994，巖波書店發行的第58頁所述，是D較大，在10nm～5nm時的情況。此外，當D超過500λ時，光的散射成為幾何學的，構成高分子盒518的高分子和液晶分子517的界面處的光散射，根據菲涅爾的反射公式增大，所以，在實際應用當中，D為7nm≤D≤500λ …(20)圖38是表示利用圖37所示的可變焦點透鏡511的數位照相機用的攝像光學系統的結構的圖示。在該攝像光學系統中，經由光圈521，可變焦點透鏡511和透鏡522，將物體(圖中未示出)的像成像在例如由CCD構成的固體攝像元件523上。此外，在圖38中，省略了液晶分子的圖示。
根據這種攝像光學系統，利用可變電阻器519調整外加到可變焦點透鏡511的高分子分散液晶層514上的交流電壓，通過改變可變焦點透鏡511的焦距，不必將可變焦點透鏡511和透鏡522沿光軸方向移動，例如，可以相對於從無限遠到600mm處的物體的距離，可以連續的對焦。
圖39是表示作為光學特性可變光學元件的可變焦點衍射光學元件的一個例子的結構的圖示。
該可變焦點衍射光學元件531，包括具有平行的第一、第二面的532a、532b的第一透明基板532，具有形成槽的深度為光的波長數量級的截面為鋸齒波形狀的環形衍射光柵的第三面533a和平坦的第四面533b的第二透明基板533，使入射光經過第一、第二透明基板532、533出射。在第一、第二透明基板532、533之間，和圖34中說明的一樣，經由透明電極513a、513b設置高分子分散液晶層514，將透明電極513a、513b經由開關515連接到交流電源516上，將交流電壓外加到高分子分散液晶層514上。
在這種結構中，當令第三面533a的光柵的間距為p，m為整數時，使入射到可變焦點衍射光學元件531上的光線以滿足(21)式的只偏轉角度θ出射，psinθ＝mλ …(21)此外，令槽深為h，透明基板533的折射率為n33，k為整數，如果滿足，h(nA-n33)＝mλ …(22)h(nB-n33)＝kλ …(23)的話，在波長λ，衍射效率為100％，可以防止發生光斑。nA為不將交流電壓外加到高分子分散液晶層514上時的狀態時的折射率。另外，nB為將交流電壓外加到高分子分散液晶層514上時的狀態的折射率。
這裡，當求出上述公式(22)和(23)兩邊的差時，得到h(nA-nB)＝(m-k)λ …(24)從而，例如，當λ＝500nm，nA＝1.55，nB＝1.5時，成為0.05h＝(m-k)·500nm，
當m＝1，k＝0時，h＝10000nm＝10μm。
在這種情況下，透明基板533的折射率n33，從上述公式(22)，可以是n33＝1.5。此外，在可變焦點衍射光學元件531的周邊部的光柵間距p為10μm時，θ 2.87°，可以獲得F數為10的透鏡。
這種可變焦點衍射光學元件531，由於通過向高分子分散液晶層514外加的電壓的接通和斷開改變光路的長度，例如，配置在透鏡系統的光束不平行的部分，可以用於進行焦點的調整，或者用於改變透鏡系統整體的焦距。
此外，在該實施形式中，上述(22)～(24)式，在實際應用中，滿足以下各公式即可0.7mλ≤h(nA-n33)≤1.4mλ …(25)0.7kλ≤h(nB-n33)≤1.4kλ …(26)0.7(m-k)λ≤h(nA-nB)≤1.4(m-k)λ…(27)此外，也有利用螺旋狀向列液晶的可變焦點透鏡。圖40及圖41表示這種情況的可變焦點眼鏡550的結構，是眼鏡550的側面剖視圖。可變焦點透鏡551，包括透鏡552和553，分別經由透明電極513a、513b在這些透鏡的內表面上設置的取向膜539a、539b，以及設置在這些取向膜之間的螺旋狀向列液晶層554。將所述透明電極513a、513b經過可變電阻器519連接到交流電源516上，將交流電壓外加到螺旋狀向列液晶層554上。
在這種結構中，當外加到螺旋狀液晶層554上的電壓增高時，液晶分子555成為圖41所示的軸向極面垂直均勻取向，與圖40所示的外加電壓低的螺旋狀狀態的情況相比，螺旋狀液晶層554的折射率變小，焦距變長。
這裡，圖40所示的處於螺旋狀狀態的液晶分子555的螺距P，和光的波長λ相比，有必要基本上相同或是充分小，例如為2nm≤P≤2λ/3 …(28)此外，該條件的下限值，由液晶分子555的大小決定，上限值，在入射光為自然光的情況下，在圖40的狀態，為螺旋狀液晶層554作為各向同性媒質動作所必須的數值。當不滿足該上限值的條件時，可變焦點透鏡551成為由偏振光方向而焦距不同的透鏡，因此，只能形成雙重像。
圖42(a)是表示作為光學特性可變的光學元件的可變偏轉角稜鏡的結構圖示。該可變偏轉角稜鏡561，包括具有第一、第二面的562a、562b的入射一側的第一透明基板562，具有第三、第四面563a、563b的出射一側的平行平板狀的第二透明基板563。入射側透明基板562的內表面(第二面)562b，形成菲涅爾狀，在該透明基板562和出射側的透明基板563之間，與圖34中說明的一樣，經由透明電極513a、513b設置高分子分散液晶層514。透明電極513a、513b，經由可變電阻器519連接到交流電源516上，藉此，將交流電壓外加到高分子分散液晶層514上，控制透過可變偏轉角稜鏡561的光的偏轉角θ。藉此，控制透過的光的偏轉方向。此外，在圖42(a)中，將基板562的內表面562b形成菲涅爾狀，但也可以如圖42(b)所示，形成具有使透明基板562和563的內表面相互傾斜的傾斜面的通常的稜鏡的形狀，或者，也可以形成如圖39所示的衍射光柵的形狀。在形成衍射光柵狀的情況下，上述公式(21)～(27)同樣適用。
這種結構的可變偏轉角稜鏡561，例如，可以有效地作為TV攝像機，數位照相機，膠片照相機，雙筒望遠鏡等的防止模糊用光學系統。在這種情況下，可變偏轉角稜鏡561的折射方向(偏轉方向)，最好是上下方向。進而，為了提高其性能，利用兩個如圖42(a)所示的可變偏轉角稜鏡561，令它們的偏轉方向不同，例如，如圖43所示，最好是以在與上下和左右垂直的方向上改變折射角的方式進行配置。此外，在圖42和圖43中，省略了液晶分子的圖示。
圖44表示在光學系統中，作為可變焦點鏡使用可變焦點透鏡的例子。該可變焦點鏡565包括具有第一、第二面566a、566b的第一透明基板566，具有第三、第四面567a、567b的第二透明基板567。第一透明基板566形成平板狀或透鏡狀，在內表面(第二面)566b上設置透明電極513a，第二透明基板567，將內表面(第三面)567a形成凹面狀，在該凹面上加上反射膜568，進而，在該反射膜568上設置透明電極513b。在透明電極513a、513b之間，和圖34中說明的一樣，設置高分子分散液晶層514，將這些透電極513a、513b經由開關515和可變電阻器519連接到交流電源516上，將交流電壓外加到高分子分散液晶層514上。此外，在圖44中，省略了液晶的圖示。
根據這種結構，從透明基板566側入射的光線，其光路成為利用反射膜(反射面)568折回到高分子分散液晶層514，所以，可以使高分子分散液晶層514作用兩次，同時，通過改變加到高分子分散液晶層514上的外加電壓，可以改變反射光的焦點位置。在這種情況下，由於入射到可變焦點鏡565上的光線，兩次透過高分子分散液晶層514，所以，如果令高分子分散液晶層514的厚度的2倍為t的話，同樣可以利用上述各公式。此外，將透明基板566或567的內表面製成圖21所示的衍射光柵狀，可以將高分子分散液晶層514的厚度減薄。這樣，有可以減少散射光的優點。
此外，在上面的說明中，為了防止液晶的惡化，作為電源利用交流電源516，在液晶層上外加交流電壓，但利用直流電源向液晶層上外加直流電壓也可以。此外，作為改變液晶分子的方向的方法，除使電壓變化之外，也可以是加在液晶層上的電場的頻率變化，加在液晶層上的磁場的強度、頻率變化，或者液晶層的溫度變化。在上面的說明中，由於高分子分散液晶層不是液態狀的，而是接近固體狀的，所以，在這種情況下，圖34中所示的透鏡512a、512b中之一，圖39中所示的透明基板532、透明基板533、圖40中所示的透鏡552、553中之一，圖42(a)所示的透明基板563、圖42(b)所示的透明基板562、563中之一，圖44中所示的透明基板566、567中之一，也可以不存在。
如上面圖34至圖44中所述，通過形成高分子分散液晶層的媒質的折射率的變化，光學元件的焦距等變化型的光學元件的優點是，由於形狀不發生變化，所以機械設計容易，機械結構簡單等。
圖45是在本發明的光學裝置的攝像光學系統中，採用可變焦點透鏡140的攝像單元141的簡略結構圖。攝像單元141可以作為本發明的攝像光學系統使用。
在本例中，用透鏡102和可變焦點透鏡140構成攝像透鏡。同時，用該攝像透鏡和固體攝像元件408構成攝像單元141。可變焦點透鏡140由以下部分構成平板狀的透明構件142，夾持一對透明電極145a、145b之間的具有壓電性能的合成樹脂等柔性的透明物質143，夾持在前述透明構件142與透明電極145b之間的透過光的流體或膠狀物質144。
作為流體或膠狀物質144，可以使用矽油，特性橡膠，凝膠，水等。通過經由迴路103向夾持透明物質143的透明電極145a和145b上加電壓，利用透明物質143的壓電效應，透明物質143變形，可變焦點透鏡140的焦距發生變化。此外，在迴路103內，備有電源，可變電阻器，開關等。當前述透明物質143變形時，為了使流體或膠體狀物質144跟著變形，經由缸體146向流體或膠體狀物質144上施加壓力。
從而，根據本例，即使物體距離變化時，也不必用馬達等驅動攝像光學系統就可以聚焦，具有小型，輕量，耗電少等優點。
此外，在圖45中，145a、145b是透明電極，146是儲存流體或膠體狀物質144的缸體。此外，作為透明物質143的材料，使用聚氨酯，有機矽橡膠，丙烯酸彈性體，PZT，PLZT，聚氟乙烯(PVDF)等高分子壓電體，亞乙烯基二氰共聚物，二氟乙烯和三孵氟代乙烯共聚物等。
當使用具有壓電性的有機材料，具有壓電性的合成樹脂，具有壓電性的彈性體等材料時，也可以實現可變焦點透鏡140的透鏡面大的變形。對於可變焦點透鏡140的透明物質143，可以使用透明的壓電材料。
此外，在圖45的例子中，可變焦點透鏡140代替設置缸體146，如圖46所示，也可以採用設置支援構件147，以及在外周側將流體或膠體物質144密閉用的可變形構件148，省略缸體146的結構。
支援構件147由相對於透明構件142設置一定的間隔固定的輪帶狀構件構成。在該支援構件147和透明構件142之間，具有用透明構件142和電極145b及前述構件148密閉的前述物質144，該物質144追隨一對透明電極145a、145b之間的透明物質143的變形進行變形。透明物質143的周邊部分是密閉的。根據本例，通過經由透明電極145a、145b向透明物質143上加電壓，即使透明物質143變形，如圖47所示，為了使可變形構件148能夠以流體或膠體狀物質144的總體積不變的方式變形，所以，不需要缸體146。此外，在圖46、47中，148是可變形構件，可以用彈性體，手風琴狀的合成樹脂或者金屬等構成。
在圖45、圖46所示的例子中，由於當反向地外加電壓時，透明物質143反向變形，所以，也可以形成凹透鏡。
在圖45、圖46所示的例子中，在透明物質上使用電致伸縮材料，例如丙烯酸彈性體、有機矽橡膠等時，可以將透明物質143製成透明基板和電致伸縮材料粘貼的結構。
圖48是有關可變焦點透鏡的進一步的另外一個例子的、利用微型泵160使流體161出入，使透鏡面變形的可變焦點透鏡167的簡略結構圖。
微型泵160，例如是用微型機械加工技術製作的小型泵，用電力進行驅動。流體161被夾持在透明基板163和透明的彈性體164之間。該彈性體164由流體161構成變形的面。圖48中，165是保護彈性體164用的透明基板，不一定必須設置。
作為用微型機械加工技術製作的泵，有利用熱變形的泵，使用壓電材料的泵，以及利用靜電力的泵等。
同時，對於圖33中的微型泵180，例如，也可以像用於圖48中所示的可變焦點透鏡的微型泵160那樣，採用兩個。
在這種結構中，當通過微型泵160的驅動，讓流體161流動，使彈性體164變形時，對於通過透明基板163和流體161及彈性體164的光，通過透鏡面的形狀發生變化，可以改變焦點的位置。
此外，在使用靜電力、壓電效應的可變焦點透鏡等中，有的情況下，需要高的驅動電壓。在這種情況下，可以用升壓變壓器，或者壓電變壓器等構成控制系統。特別是，當採用疊層壓電變壓器的話，可以小型化。
圖49是光學特性可變焦點透鏡的另外一個例子，是代替圖48的彈性體164，採用壓電材料200的可變焦點透鏡201的簡略結構圖。在該例中，流體161被密封在透明基板163和透明電極59a之間。
對於壓電材料200採用和透明物質143相同的材料，壓電材料200設置在透明柔性的基板202上。此外，對於基板202，優選地使用合成樹脂，有機材料。
在本例中，通過經由兩個透明電極59a、59b將電壓加在壓電材料200上，壓電材料變形，在圖49中，起著凸透鏡的作用。
此外，預先將基板202的形狀形成凸狀，並且，在兩個透明電極59a、59b中，至少其中一個電極的大小與基板202的大小不同，例如，當一個透明電極59b小於基板202時，當切斷電壓時，如圖50所示，只有兩個透明電極59a、59b對向的規定部分變形成凹形，具有凹透鏡的作用，作為可變焦點透鏡動作。
由於這時的基板202以流體161的體積不變的方式變形，所以，具有無需液體存儲容器的優點。
在本例中，用壓電材料使保持流體161的基板202的一部分變形，所以無需液體儲存容器有很大的好處。
此外，對於圖48的例子也可以說，透明基板163、165可以作為透鏡構成，或者，也可以用平面構成。
圖51是光學特性可變焦點透鏡的進一步的另外一個例子，是代替圖50的壓電材料200，採用由壓電材料構成的兩個薄板200A、200B的可變焦點透鏡的簡略結構圖。
本例的可變焦點透鏡，通過使薄板200A和200B的壓電材料的方向性反轉，具有加大變形量，獲得大的可變焦點範圍的優點。
此外，圖51中，204為透鏡形的透明基板，161是流體。
即使在本例中，紙面右側的透明電極50b也小於基板202。
此外，在圖49～圖51的例子中，也可以使基板202，壓電材料200，薄板200A、200B的厚度不均勻，控制外加電壓時的變形的形狀。
這樣，也可以進行透鏡像差的修正等，十分方便。
圖52是表示可變焦點透鏡的進一步的另外一個例子的簡略結構圖。
本例的可變焦點透鏡207，由在一對透明電極59a、59b之間，採用例如有機矽橡膠和丙烯酸彈性體等電致伸縮材料206構成。
根據本例的結構，當電壓低時，如圖52所示，中央部分隆起，起著凸透鏡的作用，當提高電壓時，如圖53所示，電致伸縮材料206沿上下方向伸長，沿左右方向收縮，所以，焦距伸長。從而，起著可變焦點透鏡的作用。
根據本例的可變焦點透鏡，由於無需大的電源，所以有耗電少的優點。
上面所述的從圖45至圖52的可變焦點透鏡的共同點是，通過起著透鏡作用的媒質的形狀發生變化，實現可變焦點。與變化折射率的可變焦點透鏡相比，具有可以自由選擇焦距的變化範圍，自由選擇大小等優點。
圖54是光學特性可變焦點透鏡的進一步的另外一個例子，是利用光機械效應的可變焦點透鏡的簡略結構圖。
本例的可變焦點透鏡214，用透明彈性體208、209夾持偶氮苯210，光經由透明墊圈211照射到偶氮苯210上形成。
圖54中，212、213分別是中心波長為λ1，λ2的例如LED、半導體雷射等光源。
在本例中，當中心波長為λ1的光照射到圖55(a)所示的反式偶氮苯上時，偶氮苯210變化成如圖55(b)所示的順式，體積減少。因此，可變焦點透鏡214的形狀變薄，減少凸透鏡的作用。
另一方面，當中心波長為λ2的光照射到順式偶氮苯210上時，偶氮苯210從順式變化為反式，體積增加。因此，可變焦點透鏡214的的形狀變厚，增加凸透鏡的作用。
這樣，本例的光學元件214起著可變焦點透鏡的作用。
此外，在可變焦點透鏡214中，由於光在透明彈性體208、209與空氣的界面處全反射，光不會洩漏到外部，所以效率高。此外，作為透鏡利用的光的波長，不限於可見光，紅外線等也可以。此外，作為偶氮苯210，也可以是偶氮苯和其它液體的混合物。
圖56是表示可變形鏡的另一個例子的簡略結構圖。在本例中，對於用於數位照相機的情況進行了說明。此外，圖56中，411是可變電阻器，414是運算裝置，415是溫度傳感器，416是溼度傳感器，417是距離傳感器，424是振動傳感器。
本例的可變形鏡45，設置與丙烯酸彈性體等有機材料構成的電致伸縮材料453隔開間隔的分割成多個的分割電極409b，在電致伸縮材料453上依次設置電極452，可變形基板451，進而，在其上設置將入射光反射的由鋁等金屬構成的反射膜450。從而，可變形鏡45的變形層成為四層結構。
當製成這種結構時，與將分割電極409b與電致伸縮材料453一體化的情況相比，反射膜(反射面)450的表面形狀變得順滑，具有在光學上不容易產生像差的優點。
此外，可變形的基板451和電極452的配置也可以反過來。
此外，圖56中，449進行是改變光學系統的放大率、或者進行變焦的鈕，可變形鏡45，當使用者通過按壓鈕449使反射膜450變形時，可以控制改變放大率或者控制通過運算裝置414進行變焦。
此外，也可以代替丙烯酸彈性體等有機材料構成的電致伸縮材料，使用已經描述過的鈦酸鋇等壓電材料。
此外，可以說是對於上面所說明的各可變形鏡是共同的，從垂直於反射面的方向觀察時所看到的反射面的變形部分的形狀，在軸上光線的入射面的方向上，是長的形狀，例如，可以是橢圓，卵形，多角形等。因為，如圖31的例子那樣，可變形鏡，在大多數情況下，用於光線傾斜入射的狀態。為抑制這時發生的像差，反射面的形狀可以是近於旋轉橢圓面，旋轉拋物面，旋轉雙曲面的形狀。為了使可變形鏡的反射面變形成這種形狀，從垂直於反射面的方向觀察反射面的變形部分時，在軸上光線的入射面方向上製成長的形狀即可。
最後，敘述本發明中所使用的術語的定義。
所謂光學裝置，是指包括光學系統或光學元件在內的裝置。也可以不是單獨使用光學裝置，即也可以是裝置的一部分。光學裝置包括攝像裝置、觀察裝置、顯示裝置、照明裝置、信號處理裝置等。
作為攝像裝置，例如有膠片相機、數位相機、機器人的眼、鏡頭更換式數碼單鏡頭反射式照相機、電視攝像機、動畫記錄裝置、電子動畫記錄裝置、攝像機、磁帶錄像機、電子內視鏡等。數位相機、卡式數位相機、電視攝像機、磁帶錄像機、動畫記錄攝像機等均為電子攝像裝置的例子。
觀察裝置，例如有顯微鏡、望遠鏡、眼鏡、雙筒望遠鏡、放大鏡、纖維顯示器、探測器、取景器等。
顯示裝置，例如有液晶顯示器、取景器、遊戲機(索尼公司制Playstation)視頻投影儀、液晶投影儀、頭戴式圖像顯示裝置(head mounteddisplayHMD)、PDA(便攜信息終端)、行動電話機等。
照明裝置，例如有相機閃光燈、汽車前燈、內視鏡光源、顯微鏡光源等。
信號處理裝置，例如有行動電話機、微機、遊戲機、光碟讀寫裝置、光計算機的運算裝置等。
而且，因為本發明的光學系統是小型輕量型的，所以，若用於電子攝像裝置、信號處理裝置、尤其用於數位相機、行動電話機的攝像系統，則效果良好。
攝像器件是指例如CCD、攝像管、固體攝像器件、照相膠片等。並且，平行平面板是包括在稜鏡之一中的。觀察者的變化，包括視力的變化。被攝體的變化包括作為被攝體的物體距離的變化、物體的移動、物體的動作、振動、物體的擺動等。
擴展曲面的定義如下。
除球面、平面、旋轉對稱非球面外，也可以是相對光軸偏心的球面、平面、旋轉對稱非球面、或具有對稱面的非球面、僅有一個對稱面的非球面，沒有對稱面的非球面、自由曲面、具有不能微分的點和線的面等任何形狀。無論是反射面，還是折射面，只要對光有某種影響的面即可。在本發明中將其統稱為擴展曲面。
所謂光學特性可調光學元件包括可調焦點透鏡、可變形鏡、面形狀可變的偏光稜鏡、頂角可變稜鏡、光旋轉作用可變的可變衍射光學元件，即可變HOE、可變DOE。可調焦點透鏡也包括焦距不變，像差量變化的可變透鏡。可變形鏡也是如此。總之，在光學元件中光的反射、折射、衍射等光偏轉作用能發生變化的均稱為光學特性可調光學元件。
所謂信息發送裝置是指行動電話機、固定式電話機、遊戲機、電視機、收錄機、立體聲音響等的遙控器、微機、微機的鍵盤、滑鼠器、觸摸式盤等能輸入、發送某種信息的裝置。帶有攝像裝置的電視監視器、微機監視器、顯示器也包括在內。信息發送裝置包括在信號處理裝置內。
從以上的說明中可以看出若採用本發明的攝像裝置，則能提供功耗小，動作聲音輕，應答時間短，機械結構簡單，有助於降低成本，同時，儘管外徑細，體積小巧，但仍能聚焦和變焦的攝像裝置。
權利要求
1.一種變焦光學系統，其特徵在於在變焦光學系統中具有光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述移動的光學元件組具有改變放大率功能，上述光學特性可調光學元件具有對焦功能。
2.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有負能力。
3.一種光學裝置，其特徵在於在具有梯度方式的自動聚焦功能的光學裝置中，具有光學系統、以及從第1狀態變化到第4狀態的光學特性可調光學元件，上述光學特性可調光學元件為了對焦，從第2狀態變化到第3狀態；從第1狀態變化到第2狀態以及從第3狀態變化到第4狀態時，至少具有由下式370決定的相當於Sd的1/3的變形量，Sd＝k×P×Fno …式370式中，P＝√(Px·Py)Px是攝像器件的1個像素的x方向的尺寸(μm)，Py是攝像器件的1個像素的y方向的尺寸(μm)，Fno是上述光學系統的F數，k是常數(取2～3之間的值)。
4.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述光學特性可調光學元件具有補償功能。
5.如權利要求1所述變焦光學系統，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件的前方的第1光學元件組。
6.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於具有第1光學元件組，它設置在上述光學特性可調光學元件的前方；第2光學元件組，它設置在上述光學特性可調光學元件的後方；或者空氣間隔，它設置在上述光學特性可調光學元件的後方；以及光學元件組，它設置在上述移動的光學元件組的後方。
7.一種光學系統，其特徵在於包括，具有變焦或對焦功能的光學特性可調光學元件，該光學特性可調光學元件被構成為當變焦時或聚焦時向規定方向移動。
8.如權利要求7所述的變焦光學系統，其特徵在於上述光學特性可調光學元件的移動方向，是與上述光學特性可調光學元件的面基本垂直的方向。
9.一種光學系統，其特徵在於具有向規定方向移動功能的光學特性可調光學元件，此光學系統滿足以下條件，o＜|x|/f＜1式中，x是上述光學特性可調光學元件可調的最大移動量，f是在除去光學特性可調光學元件的狀態下的上述光學系統的焦距。
10.如權利要求7、8所述的光學系統，其特徵在於滿足以下條件，o＜|x|/f＜1式中，x是上述光學特性可調光學元件可調的最大移動量，f是把光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述光學系統的焦距。
11.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的光學元件組只有上述移動的光學元件組。
12.一種變焦光學系統，其特徵在於具有光學特性可調光學元件、移動的2個光學元件組、以及設置在該移動的光學元件組之間的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有對焦功能或者補償功能，上述移動的2個光學元件組具有相同符號的折射力，同時按相同的移動量進行移動，上述光學元件組的折射力的符號與上述移動的光學元件組的折射力的符號相反。
13.如權利要求12所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的2個光學元件組的折射力是正。
14.如權利要求12所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的2個光學元件組的折射力是負。
15.如權利要求12所述的變焦光學系統，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件的前方的具有負折射力的光學元件組。
16.一種變焦光學系統，其特徵在於具有光學特性可調光學元件和能夠改變放大率的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有對焦功能，上述光學特性可調光學元件被設置在具有上述改變放大率功能的光學元件組的前方。
17.如權利要求16所述的變焦光學系統，其特徵在於上述光學特性可調光學元件具有補償功能。
18.如權利要求7所述的光學系統，其特徵在於包括具有能改變放大率功能的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有對焦功能，上述光學特性可調光學元件被設置在具有上述改變放大率功能的光學元件組的前方。
19.如權利要求12所述的變焦光學系統，其特徵在於上述光學特性可調光學元件具有對焦功能，上述光學特性可調光學元件被設置在上述移動的2個光學元件組的前方。
20.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於具有旋轉對稱透鏡。
21.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有旋轉對稱透鏡。
22.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於僅由上述光學特性可調光學元件和旋轉對稱透鏡構成。
23.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於僅由上述光學特性可調光學元件和旋轉對稱透鏡構成。
24.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式301，0.3＜|βv|＜6 …式301式中，βv是上述移動的光學元件組的倍率。
25.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式302，0.5＜|βv|＜4 …式302式中，βv是上述移動的光學元件組的倍率。
26.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式303，0.6＜|βv|＜2.5 …式303式中，βv是上述移動的光學元件組的倍率。
27.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式304，0.7＜|βv|＜3.0 …式304式中，βv是上述移動的光學元件組的倍率。
28.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式301，0.3＜|βv|＜6 …式301式中，βv是上述移動的光學元件組的放大倍率。
29.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式302，0.5＜|βv|＜4 …式302式中，βv是上述移動的光學元件組的放大倍率。
30.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式303，0.6＜|βv|＜2.5 …式303式中，βv是上述移動的光學元件組的放大倍率。
31.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有負折射力並移動的光學元件組，滿足下式304，0.7＜|βv|＜3.0 …式304式中，βv是上述移動的光學元件組的放大倍率。
32.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式305，βvw·βvI＜5 …式305式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
33.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式307，0.3＜βvw·βvT＜3…式307式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
34.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式308，0.5＜βvw·βvT＜2…式308式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
35.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有正的折射力，滿足下式3090.8＜βvw·βvT＜1.6 …式309式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
36.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式305，βvw·βvT＜5…式305式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
37.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式3070.3＜βvw·βvT＜3…式307式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
38.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式3080.5＜βvw·βvT＜2…式308式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠鏡、端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
39.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，該元件組具有正的折射力，滿足下式3090.8＜βvw·βvT＜1.6…式309式中，βvw是廣角端的上述移動的光學元件組的放大倍率，βvT是望遠端的上述移動的光學元件組的放大倍率。
40.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式311-3＜fv/f＜15…式311式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
41.如權利要求1所述的光學系統，其特徵在於滿足下式312-2＜fv/f＜5 …式312式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
42.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有正的折射力，滿足下式3130.5＜fv/f＜5…式313式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
43.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式314-3＜fv/f＜-0.2 …式314式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
44.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式311-3＜fv/f＜15 …式311式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
45.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有移動的光學元件組，滿足下式312-2＜fv/f＜5…式312式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
46.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於包括具有正折射力的、移動的光學元件組，滿足下式3130.5＜fv/f＜5 …式313式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
47.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於包括具有負的折射力的、移動的光學元件組，滿足下式314-3＜fv/f＜-0.2…式314式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
48.如權利要求5所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式316f1/f＜0…式316式中，f1是上述第1光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
49.如權利要求5所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式318-20＜f1/f＜-0.2…式318式中，f1是上述第1光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
50.如權利要求5所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式319-12＜f1/f＜-0.6…式319式中，f1是上述第1光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
51.如權利要求5所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的光學元件組具有正的折射力，滿足下式320-5＜f1/f＜-0.6…式320式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
52.如權利要求5所述的變焦光學系統，其特徵在於移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式321-20＜f1/f＜-1…式321式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
53.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件之前方的第1光學元件組，滿足下式316f1/f＜0…式316式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
54.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件之前方的第1光學元件組，滿足下式318-20＜f1/f＜-0.2…式318式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
55.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件之前方的第1光學元件組滿足下式319-12＜f1/f＜-0.6…式319式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
56.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件之前方的第1光學元件組，以及具有正的折射力並移動的光學元件組，滿足下式320-5＜f1/f＜-0.6…式320式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
57.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件之前方的第1光學元件組，以及具有負的折射力並移動的光學元件組，滿足下式321-20＜f1/f＜-1…式321式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
58.一種變焦光學系統，其特徵在於具有一個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組。
59.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於還具有2個光學元件組，一個光學元件組是設置在從上述移動的光學元件組到像面之間的第4光學元件組，滿足下式322，0.1＜|β4|＜1.3…式322式中，β4是上述第4光學元件組的放大倍數。
60.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式323，0.2＜|β4|＜0.9…式323式中，β4是上述第4光學元件組的放大倍數。
61.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，一個光學元件組是被設置在從上述移動的光學元件組到像面之間的第4光學元件組，滿足下式322，0.1＜|β4|＜1.3…式322式中，β4是上述第4光學元件組的放大倍數。
62.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，一個光學元件組是被設置在從上述移動的光學元件組到像面之間的第4光學元件組，滿足下式323，0.2＜|β4|＜0.9 …式323式中，β4是上述第4光學元件組的放大倍數。
63.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式324，-0.2＜-Hv/fv …式324式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
64.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式325，-0.07＜-Hv/fv＜30…式325式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
65.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，上述移動的光學元件組具有正的折射力，滿足下式326，0≤-Hv/fv＜2…式326式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
66.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式324，-0.2＜-Hv/fv…式324式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
67.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式325，-0.07＜-Hv/fv＜30 …式325式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
68.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，上述移動的光學元件組具有正的折射力，滿足下式326，0≤-Hv/fv＜2…式326式中，fv是上述移動的光學元件組的焦距，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
69.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式327，0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜3…式327式中，Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
70.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式328，0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜2…式328式中，Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
71.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式329，|(Dkv+Hv)/fv|＜500…式329式中，Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
72.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式327，0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜3…式327式中Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
73.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，滿足下式328，0≤|(Dkv+Hv)/fv|＜2…式328式中Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
74.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是設置在上述光學特性可調光學元件和上述移動的光學元件組之間的第2光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式329，|(Dkv+Hv)/fv|＜500…式329式中Dkv是從上述光學特性可調光學元件到上述移動的光學元件組的空氣換算長度，Hv是把上述移動的光學元件組和上述第2光學元件組結合起來的光學系統的前側焦點位置。
75.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是第1光學元件組，滿足下式330，0＜(Dok-Fbo)/fv＜5…式330式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
76.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是第1光學元件組，滿足下式331，0.3＜(Dok-Fbo)/fv＜3.5…式331式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
77.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是第1光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式332，-60＜(Dok-Fbo)/fv＜-3…式332式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
78.如權利要求58所述的變焦光學系統，其特徵在於上述一個光學元件組是第1光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式333，-30＜(Dok-Fbo)/fv＜-5…式333式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
79.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是第1光學元件組，滿足下式330，0＜(Dok-Fbo)/fv＜5…式330式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
80.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是第1光學元件組，滿足下式331，0.3＜(Dok-Fbo)/fv＜3.5…式331式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
81.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是第1光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式332，-60＜(Dok-Fbo)/fv＜-3…式332式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
82.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有3個光學元件組、光學特性可調光學元件和移動的光學元件組，上述一個光學元件組是第1光學元件組，上述移動的光學元件組具有負的折射力，滿足下式333，-30＜(Dok-Fb0)/fv＜-5…式333式中Dok是從上述第1光學元件組的最終面到上述光學特性可調光學元件的距離，Fbo是從上述第1光學元件組的最終面測量的上述第1光學元件組的後側焦點位置。
83.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式335，39°＜Φ＜55°…式335式中，Φ是向上述光學特性可調光學元件入射的軸上光線的入射角。
84.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式336，40°＜Φ＜50°…式336式中，Φ是射入到上述光學特性可調光學元件內的軸上光線的入射角。
85.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式335，39°＜Φ＜55°…式335式中，Φ是射入到上述光學特性可調光學元件內的軸上光線的入射角。
86.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式336，40°＜Φ＜50°…式336式中，Φ是射入到上述光學特性可調光學元件內的軸上光線的入射角。
87.如權利要求13所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組是第2光學元件組和第4光學元件組，設置在上述移動的光學元件組之間的光學元件組是第3光學元件組，滿足下式340、342、344，0.3＜|f2/f|＜10…式3400.15＜|f3/f|＜6…式3420.15＜|f4/f|＜7…式344式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f3是上述第3光學元件組的焦距，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
88.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式341，以取代式340，0.6＜|f2/f|＜5…式341式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
89.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式341-2，以取代式340，1.1＜|f2/f|＜5 …式341-2式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
90.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式343，以取代式342，0.25＜|f3/f|＜3…式343式中，f3是上述第3光學元件組的焦距，是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
91.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式343-2，以取代式342，0.35＜|f3/f|＜2.2…式343-2式中，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
92.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式344-2，以取代式344，0.25＜|f4/f|＜3…式344-2式中，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
93.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於滿足下式345，以取代式344，0.4＜|f4/f|＜2…式345或中，f4是上述第4光學元件組的焦距。f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
94.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有光學特性可調光學元件、移動的2個光學元件組、以及設置在該移動的光學元件組之間的光學元件組，上述光學特性可調光學元件具有聚焦功能或補償功能，上述移動的2個光學元件組具有相同符號的折射力，並且按相同的移動量進行移動，上述光學元件組的折射力的符號與上述移動的光學元件組的折射力的符號相反，上述移動的2個光學元件組的折射力為正，上述移動的光學元件組是第2光學元件組和第4光學元件組，設置在上述移動的光學元件組之間的光學元件組是第3光學元件組，滿足下式340、342、344，0.3＜|f2/f|＜10…式3400.15＜|f3/f|＜6…式3420.15＜|f4/f|＜7 …式344式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f3是上述第3光學元件組的焦距，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
95.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式341以代替式340，0.6＜|f2/f|＜5…式341式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
96.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式341-2以代替式340，1.1＜|f2/f|＜5…式341-2式中，f2是上述第2光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
97.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式343，以代替式342，0.25＜|f3/f|＜3…式343式中，f3是上述第3光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
98.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式343-2，以代替式342，0.35＜|f3/f|＜2.2…式343-2式中，f3是上述第3光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
99.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式344-2，以代替式344，0.25＜|f4/f|＜3…式344-2式中，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
100.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式345，以代替式344，0.4＜|f4/f|＜2…式345式中，f4是上述第4光學元件組的焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
101.如權利要求87所述的變焦光學系統，其特徵在於還具有第1光學元件組，滿足下式347，f1/f＜0或f1/f＞5…式347式中f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
102.如權利要求94所述的光學裝置，其特徵在於還具有第1光學元件組，滿足下式347，f1/f＜0或f1/f＞5 …式347式中，f1是上述第1光學元件組焦距，f是把上述光學特性可調光學元件除去的狀態下的上述變焦光學系統的焦距。
103.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件的後方的亮度光圈。
104.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有設置在上述光學特性可調光學元件的後方的亮度光圈。
105.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有正的折射力。
106.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於包括具有正的折射力的、可移動的光學元件組。
107.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述移動的光學元件組具有負的折射力。
108.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於包括具有負的折射力的、可移動的光學元件組。
109.一種光學裝置，其特徵在於具有用靜電來驅動的光學特性可調光學元件，該光學特性可調光學元件在攝影時，在攝影的物體距離的範圍內，反射面的形狀是凹面。
110.如權利要求109所述的光學裝置，其特徵在於具有梯度方式的自動聚焦功能，上述自動聚焦功能具有以下過程調整焦點使其對準物體；檢測出已拍攝的物體像的高頻成分；在該高頻成分為最大時，判斷為對焦狀態。
111.如權利要求110所述的光學裝置，其特徵在於包括這樣的狀態，即當把焦點調整到物體上時，上述光學特性可調光學元件的面形狀成為平面。
112.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於在QR的兩端具有為按照式370所決定的Sd來改變焦點所必須的變形量。
113.如權利要求112所述的光學裝置，其特徵在於上述變形量QR是對焦和補償所必須的變形量。
114.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於上述變形量QR是對焦和補償所必須的變形量。
115.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於上述光學特性可調光學元件是由靜電驅動的元件，該光學特性可調光學元件在攝影時在攝影的物體距離範圍內，反射面的形狀是凹面。
116.一種光學裝置，其特徵在於具有光學特性可調光學元件和有源方式的自動聚焦功能。
117.如權利要求116所述的光學裝置，其特徵在於具有攝像器件。
118.一種光學裝置，其特徵在於滿足下式102，0＜|C|＜15…式102式中，C是攝像器件的攝像面上所加的傾斜量(單位為度)。
119.如權利要求118所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式103，以取代式102，0＜|C|＜8 …式103式中，C是加到攝像器件的攝像面上的傾斜量(單位為度)
120.如權利要求118所述的光學裝置，其特徵在於滿足下式103-2，以取代式102，0＜|C|＜3 …式103-2式中，C是加到攝像器件的攝像面上的傾斜量(單位為度)
121.如權利要求109所述的光學裝置，其特徵在於具有攝像器件以及設置在最靠近物體的光學元件，該光學元件和上述攝像器件的位置關係是固定的。
122.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於具有攝像器件以及設置在最靠近物體的光學元件，該光學元件和上述攝像器件的位置關係是固定的。
123.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於具有攝像器件以及設置在最靠近物體的光學元件，該光學元件和上述攝像器件的位置關係是固定的。
124.一種光學系統，其特徵在於具有反射鏡和移動的光學元件組，該移動的光學元件組具有改變放大率功能，具有梯度方式的自動聚焦功能。
125.一種光學裝置，其特徵在於具有反射鏡和移動的光學元件組，該移動的光學元件組具有改變放大率功能，具有梯度方式的自動聚焦功能。
126.如權利要求1所述的變焦光學系統，其特徵在於上述光學特性可調光學元件是可調焦點透鏡。
127.如權利要求3所述的光學裝置，其特徵在於上述光學特性可調光學元件是可調焦點透鏡。
全文摘要
本發明提供的光學系統和光學裝置，該光學系統是功耗小，聲音靜，應答時間短，機械結構簡單，有助於降低成本，同時儘管外徑細，體積小，但仍能聚焦和變焦。本發明的光學系統具有可調反射鏡和移動的光學元件組。並且，光學元件組具有改變放大率功能，可調反射鏡具有對焦功能。本發明的光學裝置具有上述光學系統。
文檔編號G02B17/08GK1437038SQ0310435
公開日2003年8月20日 申請日期2003年2月8日 優先權日2002年2月8日
發明者西岡公彥, 安田英治, 關山健太郎, 永田哲生 申請人:奧林巴斯光學工業株式會社