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特開2024-128369可変レンズ、可変レンズユニット、光学系、プロジェクターおよび撮像装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024128369
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】可変レンズ、可変レンズユニット、光学系、プロジェクターおよび撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 3/14 20060101AFI20240913BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20240913BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240913BHJP
G02B 13/00 20060101ALN20240913BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20240913BHJP
【ＦＩ】
G02B3/14
G03B21/14 Z
G03B21/00 E
G02B13/00
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023037311
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】守国 栄時
【テーマコード（参考）】
2H087
2K203
【Ｆターム（参考）】
2H087KA06
2H087KA07
2H087LA01
2H087NA00
2H087PA09
2H087PA19
2H087QA03
2H087QA06
2H087QA18
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA32
2H087QA41
2H087QA45
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA27
2H087RA45
2H087UA09
2K203FA02
2K203FA23
2K203FA32
2K203GC03
2K203GC16
2K203GC20
2K203HA73
2K203HB07
2K203HB22
2K203HB25
2K203HB26
2K203HB27
2K203MA32
2K203MA35
(57)【要約】
【課題】光学性能の優れた可変レンズを提供すること。
【解決手段】可変レンズは、光軸に沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１基材と、第１液体と、第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、可動膜に接する第２液体と、透光性を有する第２基材と、を有する。第１液体の屈折率は、第２液体の屈折率とは異なる。可変レンズは、第１液体および第２液体の圧力が調整されることにより、可動膜を光軸に沿った方向に湾曲する。第１基材および第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有する。
【選択図】図３
【解決手段】可変レンズは、光軸に沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１基材と、第１液体と、第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、可動膜に接する第２液体と、透光性を有する第２基材と、を有する。第１液体の屈折率は、第２液体の屈折率とは異なる。可変レンズは、第１液体および第２液体の圧力が調整されることにより、可動膜を光軸に沿った方向に湾曲する。第１基材および第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光軸に沿って光線が透過する順に、
透光性を有する第１基材と、
第１液体と、
前記第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、
前記可動膜に接する第２液体と、
透光性を有する第２基材と、
を有し、
前記第１液体の屈折率は、前記第２液体の屈折率とは異なり、
前記第１液体および前記第２液体の圧力が調整されることにより、前記可動膜を前記光軸に沿った方向に湾曲され、
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする可変レンズ。
透光性を有する第１基材と、
第１液体と、
前記第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、
前記可動膜に接する第２液体と、
透光性を有する第２基材と、
を有し、
前記第１液体の屈折率は、前記第２液体の屈折率とは異なり、
前記第１液体および前記第２液体の圧力が調整されることにより、前記可動膜を前記光軸に沿った方向に湾曲され、
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする可変レンズ。
【請求項2】
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の可変レンズ。
【請求項3】
前記第１基材は、前記第２基材の側とは反対側を向く第１面と、前記第２基材の側を向く第２面と、前記第２面を外周側で囲うとともに前記第２面より前記第２基材の側に位置する第１フランジ面と、を備え、
前記第２基材は、前記第１基材の側を向く第３面と、前記第１基材の側とは反対側を向く第４面と、前記第３面を外周側で囲うとともに前記第３面より前記第１基材の側に位置する第２フランジ面と、を備え、
前記可動膜は、外周部分が前記第１フランジ面と前記第２フランジ面との間に設けられて固定され、
前記第１液体は、前記第２面と前記可動膜との間に形成された第１空間に充填され、
前記第２液体は、前記可動膜と前記第３面との間に形成された第２空間に充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の可変レンズ。
前記第２基材は、前記第１基材の側を向く第３面と、前記第１基材の側とは反対側を向く第４面と、前記第３面を外周側で囲うとともに前記第３面より前記第１基材の側に位置する第２フランジ面と、を備え、
前記可動膜は、外周部分が前記第１フランジ面と前記第２フランジ面との間に設けられて固定され、
前記第１液体は、前記第２面と前記可動膜との間に形成された第１空間に充填され、
前記第２液体は、前記可動膜と前記第３面との間に形成された第２空間に充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の可変レンズ。
【請求項4】
前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする請求項３に記載の可変レンズ。
【請求項5】
前記第１面および前記第４面は、非球面形状であることを特徴とする請求項４に記載の可変レンズ。
【請求項6】
前記第２面および前記第３面の少なくとも一方は、非球面形状であることを特徴とする請求項５に記載の可変レンズ。
【請求項7】
請求項３に記載の可変レンズと、
前記可変レンズの焦点距離を可変させる調整機構と、を有し、
前記可変レンズは、前記第１空間に連通する第１連通口と、前記第２空間に連通する第２連通口と、を備え、
前記調整機構は、前記第１連通口を介して前記第１空間に注入される前記第１液体の圧力を調整するともに、前記第２連通口を介して前記第２空間に注入される前記第２液体の圧力を調整することを特徴とする可変レンズユニット。
前記可変レンズの焦点距離を可変させる調整機構と、を有し、
前記可変レンズは、前記第１空間に連通する第１連通口と、前記第２空間に連通する第２連通口と、を備え、
前記調整機構は、前記第１連通口を介して前記第１空間に注入される前記第１液体の圧力を調整するともに、前記第２連通口を介して前記第２空間に注入される前記第２液体の圧力を調整することを特徴とする可変レンズユニット。
【請求項8】
拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、請求項１に記載の可変レンズと、第１光学系と、有し、
前記可変レンズは、最も前記拡大側に配置されることを特徴とする光学系。
前記可変レンズは、最も前記拡大側に配置されることを特徴とする光学系。
【請求項9】
前記可動膜は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなることを特徴とする請求項８項に記載の光学系。
【請求項10】
請求項８に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有し、
前記画像形成部は、光源と、前記光源からの光線を変調させる光変調素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
前記光学系の縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有し、
前記画像形成部は、光源と、前記光源からの光線を変調させる光変調素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項11】
請求項８に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に配置された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記光学系の縮小側共役面に配置された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可変レンズ、可変レンズユニット、光学系、プロジェクターおよび撮像装置
に関する。
に関する。
【背景技術】
【0002】
焦点距離を可変させることが可能な可変レンズは、非特許文献１に記載されている。同文献の可変レンズは、光軸に沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１部材と、第１液体と、透明で弾性変形可能な可動膜と、第２液体と、透光性を有する第２部材と、を有する。第１部材および第２部材は、レンズとしてのパワーを有さない平板部材である。第１液体は、第１部材と可動膜との間の空間に充填されている。第２液体は、可動膜と第２部材との間の空間に充填されている。第１液体の屈折率は、第２液体の屈折率とは異なる。可変レンズは、第１液体および第２液体の圧力が調整されることにより、可動膜を光軸に沿った方向に湾曲させて焦点距離を可変させることが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Lihui Wang, Hiromasa Oku, and Masatoshi Ishikawa, “ Paraxial ray solution for liquid-filled variable focus lenses”, Japanese Journal of Applied Physics 56, 122501 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１の可変レンズでは、可動膜の変化量のみが光学的な作用を及ぼすので、可変レンズ単体で使用した場合、レンズとしての適用範囲が限られ、可変レンズの光学性能は高くない。また、可変レンズと他のレンズとを組み合わせて使用した場合、可動膜と他のレンズとの距離が大きく離れるので、可変レンズで発生する諸収差を他のレンズで補正する際、他のレンズの設計が容易ではない。また、他のレンズを組み合わせるので、可変レンズを含む光学系のサイズが大型化する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本発明の可変レンズは、光軸に沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１基材と、第１液体と、前記第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、前記可動膜に接する第２液体と、透光性を有する第２基材と、を有し、前記第１液体の屈折率は、前記第２液体の屈折率とは異なり、前記第１液体および前記第２液体の圧力が調整されることにより、前記可動膜を前記光軸に沿った方向に湾曲され、前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする。
【0006】
本発明の可変レンズユニットは、上記の可変レンズと、前記可変レンズの焦点距離を可変させる調整機構と、を有し、前記可変レンズは、前記第１空間に連通する第１連通口と、前記第２空間に連通する第２連通口と、を備え、前記調整機構は、前記第１連通口を介して前記第１空間に注入される前記第１液体の圧力を調整するともに、前記第２連通口を介して前記第２空間に注入される前記第２液体の圧力を調整することを特徴とする。
【0007】
本発明の光学系は、拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、上記の可変レンズと、第１光学系と、有し、前記可変レンズは、最も前記拡大側に配置されることを特徴とする。
【0008】
本発明のプロジェクターは、上記の光学系と、前記光学系の縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有し、前記画像形成部は、光源と、前記光源からの光線を変調させる光変調素子と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明の撮像装置は、上記の光学系と、前記光学系の縮小側共役面に配置された撮像素子と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態１のプロジェクターの説明図である。
【図2】可変レンズユニットの概略図である。
【図3】可変レンズの断面斜視図である。
【図4】実施形態１の光学系の光線図である。
【図5】実施形態１における可変レンズの焦点距離を変更させた場合の概略図である。
【図6】実施形態１における基準距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図7】実施形態１における近距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図8】実施形態１における遠距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図9】実施形態２の光学系の光線図である。
【図10】実施形態２における可変レンズの焦点距離を変更させた場合の概略図である。
【図11】実施形態２における基準距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図12】実施形態２における近距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図13】実施形態２における遠距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図14】実施形態３の光学系の光線図である。
【図15】実施形態３における可変レンズの焦点距離を変更させた場合の概略図である。
【図16】実施形態３における基準距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図17】実施形態３における近距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図18】実施形態３における遠距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図19】実施形態４の光学系の光線図である。
【図20】実施形態４における可変レンズの焦点距離を変更させた場合の概略図である。
【図21】実施形態４における基準距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図22】実施形態４における近距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図23】実施形態４における遠距離における光学系のＭＴＦを示す図である。
【図24】本形態の撮像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る可変レンズ、可変レンズユニット、光学系、プロジェクターおよび撮像装置を説明する。
【0012】
（プロジェクター）
図１は、実施形態１のプロジェクター１００の説明図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、可変レンズユニット２と、第１光学系５と、画像形成部１と、を備える。可変レンズユニット２は、可変レンズ３と、可変レンズ３の焦点距離を可変させる調整機構４と、を備える。可変レンズ３と第１光学系５とは、プロジェクター１００の光学系６を構成する。拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３、第１光学系５が配置されている。光学系６において、可変レンズ３は、最も拡大側に配置されている。画像形成部１は、光学系６の縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。画像形成部１は、光源１１と、光源１１からの光線を変調させる光変調素子１２と、プリズム１３とを備える。光変調素子１２は、投写画像を形成するための画像信号に基づいて光源１１からの光線を変調させて、縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。本形態では、光変調素子１２は、液晶パネルである。なお、不図示であるが、光変調素子１２は、３枚設けられている。プリズム１３は、３枚の光変調素子１２から出射した光線を合成した合成光を光学系６に向けて出射する。
図１は、実施形態１のプロジェクター１００の説明図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、可変レンズユニット２と、第１光学系５と、画像形成部１と、を備える。可変レンズユニット２は、可変レンズ３と、可変レンズ３の焦点距離を可変させる調整機構４と、を備える。可変レンズ３と第１光学系５とは、プロジェクター１００の光学系６を構成する。拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３、第１光学系５が配置されている。光学系６において、可変レンズ３は、最も拡大側に配置されている。画像形成部１は、光学系６の縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。画像形成部１は、光源１１と、光源１１からの光線を変調させる光変調素子１２と、プリズム１３とを備える。光変調素子１２は、投写画像を形成するための画像信号に基づいて光源１１からの光線を変調させて、縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する。本形態では、光変調素子１２は、液晶パネルである。なお、不図示であるが、光変調素子１２は、３枚設けられている。プリズム１３は、３枚の光変調素子１２から出射した光線を合成した合成光を光学系６に向けて出射する。
【0013】
（可変レンズユニット）
図２は、可変レンズユニット２の概略図である。図３は、可変レンズ３の断面斜視図である。図２に示すように、可変レンズユニット２は、可変レンズ３と、可変レンズ３の焦点距離を可変させる調整機構４と、を備える。
図２は、可変レンズユニット２の概略図である。図３は、可変レンズ３の断面斜視図である。図２に示すように、可変レンズユニット２は、可変レンズ３と、可変レンズ３の焦点距離を可変させる調整機構４と、を備える。
【0014】
可変レンズ３は、負のパワーを有する。図２および図３に示すように、可変レンズ３は、光軸Ｎに沿って光線が通過する順に、透光性を有する第１基材３１と、第１液体３２と、第１液体３２に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜３３と、可動膜３３に接する第２液体３４と、透光性を有する第２基材３５と、を有する。本形態では、第１基材３１の位置する側は、拡大側であり、第２基材３５が位置する側は、縮小側である。
【0015】
第１基材３１は、樹脂材料からなる。第１基材３１は、本体部３１１と、本体部３１１の外周部分を囲うフランジ部３１２と、を備える。本体部３１１は、拡大側を向く第１面３１３と、縮小側を向く第２面３１４と、を備える。第１面３１３は、凸面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第１面３１３は、非球面形状を備える。第２面３１４は、平面形状である。よって、第１基材３１は、レンズとしてのパワーを有する。フランジ部３１２は、第２面３１４を外周側で囲うとともに第２面３１４より縮小側に位置する第１フランジ面３１５を備える。
【0016】
第２基材３５は、樹脂材料からなる。第２基材３５は、本体部３５１と、本体部３５１の外周部分を囲うフランジ部３５２と、を備える。本体部３５１は、拡大側を向く第３面３５３と、縮小側を向く第４面３５４と、を備える。第３面３５３は、平面形状である。第４面３５４は、凹面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第４面３５４は、非球面形状を備える。よって、第２基材３５は、レンズとしてのパワーを有する。フランジ部３５２は、第３面３５３を外周側で囲うとともに第３面３５３より拡大側に位置する第２フランジ面３５５を備える。
【0017】
第１基材３１と第２基材３５とは、第１フランジ面３１５と第２フランジ面３５５とに塗布した接着剤等により、一体に固定されている。
【0018】
可動膜３３は、透明または半透明であり、透光性を有する。可動膜３３は、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などのポリマーからなる。可動膜３３は、外周部分が第１フランジ面３１５と第２フランジ面３５５との間に設けられて固定されている。
【0019】
第１液体３２は、第２面３１４と可動膜３３との間に形成された第１空間３０Ａに充填されている。第２液体３４は、可動膜３３と第３面３５３との間に形成された第２空間３０Ｂに充填されている。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なる。第１液体３２および第２液体３４は、純水、スクロースを含有する純水、シリコーンオイルなどであり、互いの屈折率が異なるように、適宜、選択される。本形態では、第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率より大きい。
【0020】
可変レンズ３は、第１空間３０Ａに連通する第１連通口３６と、第２空間３０Ｂに連通する第２連通口３７と、を備える。
【0021】
図２に示すように、調整機構４は、第１連通口３６と連通する第１連通管４１と、第１連通口３６および第１連通管４１を介して第１空間３０Ａに注入される第１液体３２の圧力を調整する第１圧力調整部４２と、第２連通口３７と連通する第２連通管４３と、第２連通口３７および第２連通管を介して第２空間３０Ｂに注入される第２液体３４の圧力を調整する第２圧力調整部４４と、を備える。第１連通管４１には、第１液体３２が満たされている。第２連通管４３には、第２液体３４が満たされている。第１圧力調整部４２および第２圧力調整部４４は、ポンプである。
【0022】
第１圧力調整部４２および第２圧力調整部４４は、第１液体３２および第２液体３４の圧力を調整することにより、可動膜３３を光軸Ｎに沿った方向に湾曲させるとともに、湾曲量を調整することが可能である。例えば、第１圧力調整部４２および第２圧力調整部４４が、第１液体３２の圧力を第２液体３４の圧力より大きくなるように調整すると、可動膜３３は、第２基材３５の方向に凸形状となるように、光軸Ｎに沿った方向に湾曲する。また、第１圧力調整部４２および第２圧力調整部４４が、第２液体３４の圧力を第１液体３２の圧力より大きくなるように調整すると、可動膜３３は、第１基材３１の方向に凸形状となるように、光軸Ｎに沿った方向に湾曲する。よって、第１圧力調整部４２および第２圧力調整部４４が、可動膜３３を光軸Ｎに沿った方向に湾曲させることにより、可動膜３３はレンズパワーを有するレンズ面となり、第１液体３２、可動膜３３および第２液体３４は、焦点距離が可変するレンズとして機能する。すなわち、可変レンズ３は、第１液体３２および第２液体３４の圧力が調整されることにより、可動膜３３を光軸Ｎに沿った方向に湾曲させて焦点距離を可変させることが可能である。
【0023】
（第１光学系）
図４は、光学系６の光線図である。図４では、調整機構４を省略している。第１光学系５は、複数の光学素子からなる。本形態では、図４に示すように、第１光学系５は、９枚のレンズＬ１～Ｌ９からなる。レンズＬ１～Ｌ９は、拡大側から縮小側に向かってこの順に配置されている。レンズＬ１は、負のパワーを有する。レンズＬ１は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ２は、負のパワーを有する。レンズＬ２は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ３は、正のパワーを有する。レンズＬ３は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。レンズＬ４は、正のパワーを有する。レンズＬ４は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ５は、負レンズである。レンズＬ５は、拡大側および縮小側の面に凹形状を備える。レンズＬ６は、正のパワーを有する。レンズＬ６は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ５およびレンズＬ６は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ７は、正のパワーを有する。レンズＬ７は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ８は、正のパワーを有する。レンズＬ８は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ９は、正のパワーを有する。レンズＬ９は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。９枚のレンズＬ１～Ｌ９は、第１光学系５の光軸Ｍに沿って配置されている。第１光学系５の光軸Ｍは、可変レンズ３の光軸Ｎと一致する。
図４は、光学系６の光線図である。図４では、調整機構４を省略している。第１光学系５は、複数の光学素子からなる。本形態では、図４に示すように、第１光学系５は、９枚のレンズＬ１～Ｌ９からなる。レンズＬ１～Ｌ９は、拡大側から縮小側に向かってこの順に配置されている。レンズＬ１は、負のパワーを有する。レンズＬ１は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ２は、負のパワーを有する。レンズＬ２は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ３は、正のパワーを有する。レンズＬ３は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。レンズＬ４は、正のパワーを有する。レンズＬ４は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ５は、負レンズである。レンズＬ５は、拡大側および縮小側の面に凹形状を備える。レンズＬ６は、正のパワーを有する。レンズＬ６は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ５およびレンズＬ６は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ７は、正のパワーを有する。レンズＬ７は、拡大側の面に凹形状を備え、縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ８は、正のパワーを有する。レンズＬ８は、拡大側および縮小側の面に凸形状を備える。レンズＬ９は、正のパワーを有する。レンズＬ９は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。９枚のレンズＬ１～Ｌ９は、第１光学系５の光軸Ｍに沿って配置されている。第１光学系５の光軸Ｍは、可変レンズ３の光軸Ｎと一致する。
【0024】
（光学系）
光学系６は、拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３と第１光学系５と、を備える。光学系６は、可変レンズ３の焦点距離を可変することにより、光学系６の投写距離を可変することが可能である。
光学系６は、拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３と第１光学系５と、を備える。光学系６は、可変レンズ３の焦点距離を可変することにより、光学系６の投写距離を可変することが可能である。
【0025】
（光学系のレンズデータ）
光学系６のレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
光学系６のレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
【0026】
符号 面番号 R D nd vd モード Y
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -244.73904 9.915981 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 2 0.00000 可変間隔2 1.42160 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.33000 55.00 屈折 44.000
35 4 0.00000 7.705633 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 42.50833 14.818151 屈折 22.075
L1 6 -40.00000 16.966102 1.44181 92.79 屈折 21.992
7 -35.84644 0.562379 屈折 23.391
L2 8 -34.21570 5.246290 1.79410 46.86 屈折 23.390
9 -46.16473 37.125395 屈折 25.218
L3 10 207.09845 20.000000 1.86966 20.02 屈折 23.936
11 268.05612 9.701068 屈折 22.583
L4 12 145.09881 6.000000 1.80784 46.02 屈折 22.000
13 -200.45266 57.892504 屈折 22.276
L5 14 -200.82057 5.793231 1.88551 26.45 屈折 26.352
L6 15 65.42958 14.006619 1.44491 85.33 屈折 27.719
16 -99.87879 0.100000 屈折 28.817
L7 17 -916.96935 5.817513 1.80420 46.50 屈折 30.000
18 -174.72890 0.100000 屈折 30.648
L8 19 66.74485 12.000000 1.45329 84.53 屈折 32.711
20 -2612.20845 6.250177 屈折 32.523
L9 21 94.64430 20.000000 1.79907 46.68 屈折 31.450
22 233.88931 10.000000 屈折 28.109
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.831
24 0.00000 11.800000 屈折 19.231
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.010
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -244.73904 9.915981 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 2 0.00000 可変間隔2 1.42160 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.33000 55.00 屈折 44.000
35 4 0.00000 7.705633 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 42.50833 14.818151 屈折 22.075
L1 6 -40.00000 16.966102 1.44181 92.79 屈折 21.992
7 -35.84644 0.562379 屈折 23.391
L2 8 -34.21570 5.246290 1.79410 46.86 屈折 23.390
9 -46.16473 37.125395 屈折 25.218
L3 10 207.09845 20.000000 1.86966 20.02 屈折 23.936
11 268.05612 9.701068 屈折 22.583
L4 12 145.09881 6.000000 1.80784 46.02 屈折 22.000
13 -200.45266 57.892504 屈折 22.276
L5 14 -200.82057 5.793231 1.88551 26.45 屈折 26.352
L6 15 65.42958 14.006619 1.44491 85.33 屈折 27.719
16 -99.87879 0.100000 屈折 28.817
L7 17 -916.96935 5.817513 1.80420 46.50 屈折 30.000
18 -174.72890 0.100000 屈折 30.648
L8 19 66.74485 12.000000 1.45329 84.53 屈折 32.711
20 -2612.20845 6.250177 屈折 32.523
L9 21 94.64430 20.000000 1.79907 46.68 屈折 31.450
22 233.88931 10.000000 屈折 28.109
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.831
24 0.00000 11.800000 屈折 19.231
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.010
【0027】
ここで、光学系６は、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、可変レンズ３の焦点距離を変更することにより、フォーカシングを行う。図５は、可変レンズ３の焦点距離を変更させた場合の概略図である。図５に示すように、投写距離が基準距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力が第２液体３４の圧力より大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が縮小側に湾曲した凸形状となる。
【0028】
投写距離が近距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力が第２液体３４の圧力より、更に大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が縮小側に更に大きく湾曲した凸形状となる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、短くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは大きくなる。
【0029】
投写距離が遠距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力と第２液体３４とが同じになるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が湾曲しない平面状になる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、長くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは小さくなる。よって、可動膜３３は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなる。
【0030】
フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変曲率半径を以下に示す。可変間隔１は、投写距離である。可変間隔２は、第１基材３１の第２面３１４と可動膜３３との軸上面間隔、すなわち、第１液体３２の軸上の厚みである。可変間隔３は、可動膜３３と第２基材３５の第３面３５３との軸上面間隔、すなわち、第２液体３４の軸上の厚みである。可変曲率半径は、可動膜３３の曲率半径である。
【0031】
基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 12.036493 14.457126 10.000000
可変間隔３ 7.963507 5.542874 10.000000
可変曲率半径 -476.34531 -219.40885 無限
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 12.036493 14.457126 10.000000
可変間隔３ 7.963507 5.542874 10.000000
可変曲率半径 -476.34531 -219.40885 無限
【0032】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0033】
面番号 1 5
コーニック定数 7.127571E+00 -1.753983E+00
4次の係数 2.9429E-06 8.532093E-06
6次の係数 -1.185737E-09 1.501953E-09
8次の係数 3.987802E-13 -4.000129E-12
10次の係数 -5.387882E-17 1.020233E-14
コーニック定数 7.127571E+00 -1.753983E+00
4次の係数 2.9429E-06 8.532093E-06
6次の係数 -1.185737E-09 1.501953E-09
8次の係数 3.987802E-13 -4.000129E-12
10次の係数 -5.387882E-17 1.020233E-14
【0034】
（作用効果）
可変レンズ３は、光軸Ｎに沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１基材３１と、第１液体３２と、第１液体３２に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜３３と、可動膜３３に接する第２液体３４と、透光性を有する第２基材３５と、を有する。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なり、第２液体３４の屈折率より大きい。第１基材３１および第２基材３５は、レンズとしてのパワーを有する。可変レンズ３は、第１液体３２および第２液体３４の圧力が調整されることにより、可動膜３３を光軸Ｎに沿った方向に湾曲させて焦点距離を可変させることが可能である。
可変レンズ３は、光軸Ｎに沿って光線が透過する順に、透光性を有する第１基材３１と、第１液体３２と、第１液体３２に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜３３と、可動膜３３に接する第２液体３４と、透光性を有する第２基材３５と、を有する。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なり、第２液体３４の屈折率より大きい。第１基材３１および第２基材３５は、レンズとしてのパワーを有する。可変レンズ３は、第１液体３２および第２液体３４の圧力が調整されることにより、可動膜３３を光軸Ｎに沿った方向に湾曲させて焦点距離を可変させることが可能である。
【0035】
本形態によれば、焦点距離が可変するレンズとして機能する第１液体３２、可動膜３３および第２液体３４は、レンズとしてのパワーを有する第１基材３１および第２基材３５に挟まれている。これにより、可動膜３３と第１基材３１および第２基材３５との距離を近くすることができるので、第１基材３１および第２基材３５により、可変レンズ３で発生する諸収差を良好に補正することができる。また、第１基材３１および第２基材３５のレンズのパワーを調整することによって、可変レンズ３の適用範囲を広くすることができる。また、本形態の可変レンズ３は、可変レンズで発生する諸収差を補正するための他のレンズを必要としないので、本形態の可変レンズ３を含む光学系のサイズをコンパクトにすることができる。
【0036】
本形態の可変レンズ３において、第１基材３１および第２基材３５は、樹脂材料からなる。よって、第１基材３１および第２基材３５にレンズ面を形成することが容易となる。
【0037】
本形態において、第１基材３１は、第２基材３５の側とは反対側を向く第１面３１３と、第２基材３５の側を向く第２面３１４と、第２面３１４を外周側で囲うとともに第２面３１４より第２基材３５の側に位置する第１フランジ面３１５と、を備える。第２基材３５は、第１基材３１の側を向く第３面３５３と、第１基材３１の側とは反対側を向く第４面３５４と、第３面３５３を外周側で囲うとともに第３面３５３より第１基材３１の側に位置する第２フランジ面３５５と、を備える。可動膜３３は、外周部分が第１フランジ面３１５と第２フランジ面３５５との間に設けられて固定される。第１液体３２は、第２面３１４と可動膜３３との間に形成された第１空間３０Ａに充填される。第２液体３４は、可動膜３３と第３面３５３との間に形成された第２空間３０Ｂに充填される。これにより、第１基材３１および第１液体３２が接するとともに、第２液体３４および第２基材３５が接する状態で、可変レンズ３を一体に形成することができる。
【0038】
本形態の可変レンズ３において、第１面３１３および第４面３５４は、非球面形状である。これにより、可変レンズ３で発生する諸収差を、より良好に補正することができる。また、本形態の可変レンズ３は、可変レンズで発生する諸収差を補正するための他のレンズを必要としないので、本形態の可変レンズ３を含む光学系のサイズを、よりコンパクトにすることができる。
【0039】
本形態の可変レンズユニット２は、可変レンズ３と、可変レンズ３の焦点距離を可変させる調整機構４と、を有する。可変レンズ３は、第１空間３０Ａに連通する第１連通口３６と、第２空間３０Ｂに連通する第２連通口３７と、を備える。調整機構４は、第１連通口３６を介して第１空間３０Ａに注入される第１液体３２の圧力を調整するともに、第２連通口３７を介して第２空間３０Ｂに注入される第２液体３４の圧力を調整する。これにより、調整機構４により、可変レンズ３の焦点距離を容易に可変させることができる。
【0040】
本形態の光学系６は、拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３と、第１光学系５と、有する。可変レンズ３は、最も拡大側に配置される。よって、可変レンズ３の焦点距離を可変さることにより、光学系６の投写距離を容易に変更することができる。また、可変レンズ３が最も拡大側に配置されるので、可変レンズ３を通過する各像高の光束は広がっている。このため、可変レンズ３が非球面形状を備えているので、第１光学系５で発生する諸収差を、非球面形状によって補正することが容易である。
【0041】
本形態の光学系６において、可動膜３３は、光学系６の投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなる。ここで、光学系６をプロジェクター１００に使用した場合には、光学系６は、投写距離が基準距離より遠距離で使用されることが多い。よって、光学系６をプロジェクター１００に使用した場合には、可変レンズ３の焦点距離は長いので、可動膜３３の湾曲量を小さくすることができる。これにより、可動膜３３にかかる圧力が小さいので、可動膜３３の信頼性を向上させることができる。また、基準距離と遠距離との間で投写距離を可変させる際に、調整機構４が第１液体３２および第２液体３４に加える圧力が小さいので、基準距離と近距離との間で投写距離を可変させる場合と比較して、調整機構４によって可動膜３３を湾曲させる際の可動膜３３の応答性が高い。これにより、プロジェクター１００の使用に適した範囲で、可変レンズ３の応答性を高めることができる。
【0042】
本形態のプロジェクター１００は、光学系６と、光学系６の縮小側共役面Ｐに投写画像を形成する画像形成部１と、を有する。画像形成部１は、光源１１と、光源１１からの光線を変調させる光変調素子１２と、を備える。これにより、諸収差を良好に補正することができるとともにコンパクトなプロジェクター１００を提供することできる。
【0043】
図６は、基準距離における光学系６のＭＴＦを示す図である。図７は、近距離における光学系６のＭＴＦを示す図である。図８は、遠距離における光学系６のＭＴＦを示す図である。図６～図８の横軸は空間周波数であり、縦軸はコントラスト再現比である。図６～図８に示すように、本形態の光学系６は、高い解像度を有する。
【0044】
［実施形態２］
図９は、実施形態２の光学系６Ａの光線図である。実施形態２の光学系６Ａは、可変レンズ３の形状が異なる点を除き、実施形態１の光学系６と同じである。よって、実施形態２では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図９では、調整機構４を省略している。
図９は、実施形態２の光学系６Ａの光線図である。実施形態２の光学系６Ａは、可変レンズ３の形状が異なる点を除き、実施形態１の光学系６と同じである。よって、実施形態２では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図９では、調整機構４を省略している。
【0045】
図９に示すように、可変レンズ３は、光軸Ｎに沿って光線が通過する順に、透光性を有する第１基材３１と、第１液体３２と、第１液体３２に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜３３と、可動膜３３に接する第２液体３４と、透光性を有する第２基材３５と、を有する。
【0046】
第１基材３１は、樹脂材料からなる。第１基材３１は、本体部３１１と、本体部３１１の外周部分を囲うフランジ部３１２と、を備える。本体部３１１は、拡大側を向く第１面３１３と、縮小側を向く第２面３１４と、を備える。第１面３１３は、凸面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第１面３１３は、非球面形状を備える。第２面３１４は、凹面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第２面３１４は、非球面形状を備える。よって、第１基材３１は、レンズとしてのパワーを有する。フランジ部３１２は、第２面３１４を外周側で囲うとともに第２面３１４より縮小側に位置する第１フランジ面３１５を備える。
【0047】
第２基材３５は、樹脂材料からなる。第２基材３５は、本体部３５１と、本体部３５１の外周部分を囲うフランジ部３５２と、を備える。本体部３５１は、拡大側を向く第３面３５３と、縮小側を向く第４面３５４と、を備える。第３面３５３は、凸面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第３面３５３は、非球面形状を備える。第４面３５４は、凹面形状であり、パワーを有するレンズ面である。第４面３５４は、非球面形状を備える。よって、第２基材３５は、レンズとしてのパワーを有する。フランジ部３５２は、第３面３５３を外周側で囲うとともに第３面３５３より拡大側に位置する第２フランジ面３５５を備える。
【0048】
第１基材３１と第２基材３５とは、第１フランジ面３１５と第２フランジ面３５５とに塗布した接着剤等により、一体に固定されている。
【0049】
可動膜３３は、透明または半透明であり、透光性を有する。可動膜３３は、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などのポリマーからなる。可動膜３３は、外周部分が第１フランジ面３１５と第２フランジ面３５５との間に設けられて固定されている。
【0050】
第１液体３２は、第２面３１４と可動膜３３との間に形成された第１空間３０Ａに充填されている。第２液体３４は、可動膜３３と第３面３５３との間に形成された第２空間３０Ｂに充填されている。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なる。第１液体３２および第２液体３４は、純水、スクロースを含有する純水、シリコーンオイルなどであり、互いの屈折率が異なるように、適宜、選択される。本形態では、第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率より大きい。
【0051】
可変レンズ３は、第１空間３０Ａに連通する第１連通口３６と、第２空間３０Ｂに連通する第２連通口３７と、を備える。
【0052】
（光学系のレンズデータ）
光学系６Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
光学系６Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
【0053】
符号 面番号 R D nd vd モード Y
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -247.02901 9.915981 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 *2 83.55050 可変間隔2 1.42160 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.33000 55.00 屈折 44.000
35 *4 86.54753 7.429394 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 43.34137 16.488502 屈折 22.650
L1 6 -40.00000 25.448961 1.43700 95.10 屈折 22.355
7 -34.82206 0.117861 屈折 24.307
L2 8 -34.69946 5.134756 1.84390 35.98 屈折 24.263
9 -48.39896 35.683225 屈折 26.203
L3 10 198.79956 20.000000 1.86966 20.02 屈折 24.682
11 329.67474 14.136447 屈折 23.209
L4 12 164.13510 6.000000 1.79454 46.85 屈折 22.000
13 -212.97732 59.644872 屈折 22.273
L5 14 -190.17291 5.470429 1.88467 26.02 屈折 25.942
L6 15 66.78737 13.603516 1.44377 85.29 屈折 27.216
16 -97.07183 0.100000 屈折 28.267
L7 17 -2583.40817 5.660771 1.80404 46.51 屈折 29.454
18 -203.41681 0.100000 屈折 30.029
L8 19 64.16861 12.000000 1.45786 84.66 屈折 31.842
20 -2280.84949 1.955601 屈折 31.609
L9 21 93.14087 20.000000 1.80420 46.50 屈折 30.797
22 165.78574 10.000000 屈折 27.144
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.163
24 0.00000 11.799982 屈折 19.007
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.007
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -247.02901 9.915981 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 *2 83.55050 可変間隔2 1.42160 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.33000 55.00 屈折 44.000
35 *4 86.54753 7.429394 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 43.34137 16.488502 屈折 22.650
L1 6 -40.00000 25.448961 1.43700 95.10 屈折 22.355
7 -34.82206 0.117861 屈折 24.307
L2 8 -34.69946 5.134756 1.84390 35.98 屈折 24.263
9 -48.39896 35.683225 屈折 26.203
L3 10 198.79956 20.000000 1.86966 20.02 屈折 24.682
11 329.67474 14.136447 屈折 23.209
L4 12 164.13510 6.000000 1.79454 46.85 屈折 22.000
13 -212.97732 59.644872 屈折 22.273
L5 14 -190.17291 5.470429 1.88467 26.02 屈折 25.942
L6 15 66.78737 13.603516 1.44377 85.29 屈折 27.216
16 -97.07183 0.100000 屈折 28.267
L7 17 -2583.40817 5.660771 1.80404 46.51 屈折 29.454
18 -203.41681 0.100000 屈折 30.029
L8 19 64.16861 12.000000 1.45786 84.66 屈折 31.842
20 -2280.84949 1.955601 屈折 31.609
L9 21 93.14087 20.000000 1.80420 46.50 屈折 30.797
22 165.78574 10.000000 屈折 27.144
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.163
24 0.00000 11.799982 屈折 19.007
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.007
【0054】
ここで、光学系６Ａは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、可変レンズ３の焦点距離を変更することにより、フォーカシングを行う。図１０は、可変レンズ３の焦点距離を変更させた場合の概略図である。図１０に示すように、投写距離が基準距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力が第２液体３４の圧力より大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が縮小側に湾曲した凸形状となる。
【0055】
投写距離が近距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力が第２液体３４の圧力より、更に大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が縮小側に更に大きく湾曲した凸形状となる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、短くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは大きくなる。
【0056】
投写距離が遠距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力と第２液体３４とが同じになるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が湾曲しない平面状になる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、長くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは小さくなる。よって、可動膜３３は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなる。
【0057】
フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変曲率半径を以下に示す。可変間隔１は、投写距離である。可変間隔２は、第１基材３１の第２面３１４と可動膜３３との軸上面間隔、すなわち、第１液体３２の軸上の厚みである。可変間隔３は、可動膜３３と第２基材３５の第３面３５３との軸上面間隔、すなわち、第２液体３４の軸上の厚みである。可変曲率半径は、可動膜３３の曲率半径である。
【0058】
基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 12.065732 14.479164 10.000000
可変間隔３ 7.934268 5.520836 10.000000
可変曲率半径 -469.63199 -218.35133 無限
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 12.065732 14.479164 10.000000
可変間隔３ 7.934268 5.520836 10.000000
可変曲率半径 -469.63199 -218.35133 無限
【0059】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0060】
面番号 1 2 4 5
コーニック定数 5.870315E+00 -4.134648E-01 -1.17042E+00 -1.902551E+00
4次の係数 2.950505E-06 7.544222E-08 6.951796E-07 8.388071E-06
6次の係数 -1.170448E-09 1.060303E-10 -1.259043E-09 1.461547E-09
8次の係数 4.038055E-13 2.22508E-14 1.811317E-14 -4.465009E-12
10次の係数 -5.47523E-17 8.355153E-17 2.312475E-17 9.386279E-15
コーニック定数 5.870315E+00 -4.134648E-01 -1.17042E+00 -1.902551E+00
4次の係数 2.950505E-06 7.544222E-08 6.951796E-07 8.388071E-06
6次の係数 -1.170448E-09 1.060303E-10 -1.259043E-09 1.461547E-09
8次の係数 4.038055E-13 2.22508E-14 1.811317E-14 -4.465009E-12
10次の係数 -5.47523E-17 8.355153E-17 2.312475E-17 9.386279E-15
【0061】
（作用効果）
本形態では、第２面３１４および第３面３５３は、非球面形状である。これにより、可変レンズ３で発生する諸収差をより良好に補正することができる。本形態では、実施形態１と同様な構成については、実施形態１と同様な作用効果を得ることができる。
本形態では、第２面３１４および第３面３５３は、非球面形状である。これにより、可変レンズ３で発生する諸収差をより良好に補正することができる。本形態では、実施形態１と同様な構成については、実施形態１と同様な作用効果を得ることができる。
【0062】
図１１は、基準距離における光学系６ＡのＭＴＦを示す図である。図１２は、近距離における光学系６ＡのＭＴＦを示す図である。図１３は、遠距離における光学系６ＡのＭＴＦを示す図である。図１１～図１３に示すように、本形態の光学系６Ａは、実施形態１と同様に、高い解像度を有する。また、実施形態１と比較すると、本形態の光学系６Ａは、近距離において、より高い解像度を有する。
【0063】
［実施形態３］
図１４は、実施形態３の光学系６Ｂの光線図である。実施形態３の光学系６Ｂは、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい点を除き、実施形態１の光学系６と同じである。よって、実施形態３では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図１４では、調整機構４を省略している。
図１４は、実施形態３の光学系６Ｂの光線図である。実施形態３の光学系６Ｂは、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい点を除き、実施形態１の光学系６と同じである。よって、実施形態３では、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図１４では、調整機構４を省略している。
【0064】
図１４に示すように、第１液体３２は、第２面３１４と可動膜３３との間に形成された第１空間３０Ａに充填されている。第２液体３４は、可動膜３３と第３面３５３との間に形成された第２空間３０Ｂに充填されている。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なる。本形態では、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい。
【0065】
（光学系のレンズデータ）
光学系６Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
光学系６Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
【0066】
符号 面番号 R D nd vd モード Y
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -332.04748 6.249111 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 2 0.00000 可変間隔2 1.33000 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.42160 55.00 屈折 44.000
35 4 0.00000 9.129166 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 41.35681 17.864425 屈折 22.472
L1 6 -39.20574 17.076013 1.43757 94.82 屈折 22.064
7 -35.90550 0.140433 屈折 23.623
L2 8 -35.49047 5.336303 1.78685 41.26 屈折 23.623
9 -48.13300 37.197151 屈折 25.385
L3 10 194.68837 20.000000 1.86896 20.03 屈折 24.136
11 280.04995 10.363116 屈折 22.723
L4 12 155.01914 6.000000 1.80385 46.51 屈折 22.000
13 -201.65251 56.971189 屈折 22.292
L5 14 -197.02405 3.600000 1.88495 26.27 屈折 26.370
L6 15 65.84590 13.879367 1.44777 84.58 屈折 27.531
16 -98.53502 0.100000 屈折 28.621
L7 17 -1625.85676 5.716596 1.80323 46.54 屈折 29.852
18 -195.33105 0.100000 屈折 30.467
L8 19 66.29241 12.000000 1.45375 83.76 屈折 32.460
20 -2023.37423 6.163442 屈折 32.271
L9 21 95.46661 20.000000 1.79758 46.74 屈折 31.196
22 227.99267 10.000000 屈折 27.858
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.631
24 0.00000 11.800000 屈折 19.163
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.002
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -332.04748 6.249111 1.50940 56.47 屈折 44.000
32 2 0.00000 可変間隔2 1.33000 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.42160 55.00 屈折 44.000
35 4 0.00000 9.129166 1.50940 56.47 屈折 44.000
*5 41.35681 17.864425 屈折 22.472
L1 6 -39.20574 17.076013 1.43757 94.82 屈折 22.064
7 -35.90550 0.140433 屈折 23.623
L2 8 -35.49047 5.336303 1.78685 41.26 屈折 23.623
9 -48.13300 37.197151 屈折 25.385
L3 10 194.68837 20.000000 1.86896 20.03 屈折 24.136
11 280.04995 10.363116 屈折 22.723
L4 12 155.01914 6.000000 1.80385 46.51 屈折 22.000
13 -201.65251 56.971189 屈折 22.292
L5 14 -197.02405 3.600000 1.88495 26.27 屈折 26.370
L6 15 65.84590 13.879367 1.44777 84.58 屈折 27.531
16 -98.53502 0.100000 屈折 28.621
L7 17 -1625.85676 5.716596 1.80323 46.54 屈折 29.852
18 -195.33105 0.100000 屈折 30.467
L8 19 66.29241 12.000000 1.45375 83.76 屈折 32.460
20 -2023.37423 6.163442 屈折 32.271
L9 21 95.46661 20.000000 1.79758 46.74 屈折 31.196
22 227.99267 10.000000 屈折 27.858
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 25.631
24 0.00000 11.800000 屈折 19.163
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.002
【0067】
ここで、光学系６Ｂは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、可変レンズ３の焦点距離を変更することにより、フォーカシングを行う。図１５は、可変レンズ３の焦点距離を変更させた場合の概略図である。図１５に示すように、投写距離が基準距離の場合、可変レンズ３では、第２液体３４の圧力が第１液体３２の圧力より大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が拡大側に湾曲した凸形状となる。
【0068】
投写距離が近距離の場合、可変レンズ３では、第２液体３４の圧力が第１液体３２の圧力より、更に大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が拡大側に更に大きく湾曲した凸形状となる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、短くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは大きくなる。
【0069】
投写距離が遠距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力と第２液体３４とが同じになるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が湾曲しない平面状になる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、長くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは小さくなる。よって、可動膜３３は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなる。
【0070】
フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変曲率半径を以下に示す。可変間隔１は、投写距離である。可変間隔２は、第１基材３１の第２面３１４と可動膜３３との軸上面間隔、すなわち、第１液体３２の軸上の厚みである。可変間隔３は、可動膜３３と第２基材３５の第３面３５３との軸上面間隔、すなわち、第２液体３４の軸上の厚みである。可変曲率半径は、可動膜３３の曲率半径である。
【0071】
基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 7.935770 5.181414 10.000000
可変間隔３ 12.064230 14.818586 10.000000
可変曲率半径 469.97219 203.29809 無限
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 7.935770 5.181414 10.000000
可変間隔３ 12.064230 14.818586 10.000000
可変曲率半径 469.97219 203.29809 無限
【0072】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0073】
面番号 1 5
コーニック定数 1.043068E+01 -1.7038E+00
4次の係数 2.893868E-06 8.712047E-06
6次の係数 -1.159359E-09 2.264682E-09
8次の係数 4.03645E-13 -3.620397E-12
10次の係数 -6.141651E-17 9.934457E-15
コーニック定数 1.043068E+01 -1.7038E+00
4次の係数 2.893868E-06 8.712047E-06
6次の係数 -1.159359E-09 2.264682E-09
8次の係数 4.03645E-13 -3.620397E-12
10次の係数 -6.141651E-17 9.934457E-15
【0074】
（作用効果）
本形態のように、第２液体３４の屈折率が第１液体３２の屈折率より大きい場合であっても、本形態の光学系６Ｂは、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
本形態のように、第２液体３４の屈折率が第１液体３２の屈折率より大きい場合であっても、本形態の光学系６Ｂは、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【0075】
図１６は、基準距離における光学系６ＢのＭＴＦを示す図である。図１７は、近距離における光学系６ＢのＭＴＦを示す図である。図１８は、遠距離における光学系６ＢのＭＴＦを示す図である。図１６～図１８に示すように、本形態の光学系６Ｂは、実施形態１と同様に、高い解像度を有する。
【0076】
［実施形態４］
図１９は、実施形態４の光学系６Ｃの光線図である。実施形態４の光学系６Ｃは、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい点を除き、実施形態２の光学系６Ａと同じである。よって、実施形態４では、実施形態２と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図１９では、調整機構４を省略している。
図１９は、実施形態４の光学系６Ｃの光線図である。実施形態４の光学系６Ｃは、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい点を除き、実施形態２の光学系６Ａと同じである。よって、実施形態４では、実施形態２と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、図１９では、調整機構４を省略している。
【0077】
図１９に示すように、第１液体３２は、第２面３１４と可動膜３３との間に形成された第１空間３０Ａに充填されている。第２液体３４は、可動膜３３と第３面３５３との間に形成された第２空間３０Ｂに充填されている。第１液体３２の屈折率は、第２液体３４の屈折率とは異なる。本形態では、第２液体３４の屈折率は、第１液体３２の屈折率より大きい。
【0078】
（光学系のレンズデータ）
光学系６Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
光学系６Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、拡大側から縮小側に順番に付してある。符号は、スクリーン、可変レンズ、レンズ、プリズム、および液晶パネルの符号である。面番号に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。ｎｄは屈折率である。νｄはｄ線のアッベ数である。Ｙは有効半径である。Ｒ、Ｄ、Ｙの単位はｍｍである。
【0079】
符号 面番号 R D nd vd モード Y
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -268.82075 9.915981 1.48573 77.34 屈折 44.000
32 *2 367.99736 可変間隔2 1.33000 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.42160 55.00 屈折 44.000
35 *4 62.91245 7.398931 1.50856 53.74 屈折 44.000
*5 42.83256 19.170375 屈折 23.114
L1 6 -40.00000 25.120179 1.43700 95.10 屈折 22.512
7 -34.99237 0.220207 屈折 24.609
L2 8 -35.01356 5.841252 1.82188 44.32 屈折 24.471
9 -48.80877 35.003957 屈折 26.540
L3 10 203.33257 20.000000 1.85458 20.30 屈折 24.824
11 330.68172 15.281067 屈折 23.326
L4 12 175.10075 6.000000 1.79048 47.00 屈折 22.000
13 -191.02377 56.048052 屈折 22.283
L5 14 -188.02861 5.423318 1.88497 26.17 屈折 25.621
L6 15 67.11981 13.575966 1.44582 85.07 屈折 26.854
16 -95.64059 0.100000 屈折 27.936
L7 17 -1798.09470 5.738311 1.79933 46.68 屈折 29.049
18 -203.27176 0.100000 屈折 29.644
L8 19 62.08628 12.000000 1.47256 81.13 屈折 31.417
20 -15972.31050 17.801884 屈折 31.134
L9 21 82.09144 20.000000 1.85241 41.18 屈折 28.326
22 122.70554 10.000000 屈折 24.272
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 22.298
24 0.00000 0.100036 屈折 16.018
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.008
S 0 0.00000 可変間隔1 屈折
31 *1 -268.82075 9.915981 1.48573 77.34 屈折 44.000
32 *2 367.99736 可変間隔2 1.33000 55.00 屈折 44.000
33,34 3 可変曲率半径 可変間隔3 1.42160 55.00 屈折 44.000
35 *4 62.91245 7.398931 1.50856 53.74 屈折 44.000
*5 42.83256 19.170375 屈折 23.114
L1 6 -40.00000 25.120179 1.43700 95.10 屈折 22.512
7 -34.99237 0.220207 屈折 24.609
L2 8 -35.01356 5.841252 1.82188 44.32 屈折 24.471
9 -48.80877 35.003957 屈折 26.540
L3 10 203.33257 20.000000 1.85458 20.30 屈折 24.824
11 330.68172 15.281067 屈折 23.326
L4 12 175.10075 6.000000 1.79048 47.00 屈折 22.000
13 -191.02377 56.048052 屈折 22.283
L5 14 -188.02861 5.423318 1.88497 26.17 屈折 25.621
L6 15 67.11981 13.575966 1.44582 85.07 屈折 26.854
16 -95.64059 0.100000 屈折 27.936
L7 17 -1798.09470 5.738311 1.79933 46.68 屈折 29.049
18 -203.27176 0.100000 屈折 29.644
L8 19 62.08628 12.000000 1.47256 81.13 屈折 31.417
20 -15972.31050 17.801884 屈折 31.134
L9 21 82.09144 20.000000 1.85241 41.18 屈折 28.326
22 122.70554 10.000000 屈折 24.272
13 23 0.00000 37.300000 1.51680 64.17 屈折 22.298
24 0.00000 0.100036 屈折 16.018
12 25 0.00000 0.000000 屈折 16.008
【0080】
ここで、光学系６Ｃは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、可変レンズ３の焦点距離を変更することにより、フォーカシングを行う。図２０は、可変レンズ３の焦点距離を変更させた場合の概略図である。図２０に示すように、投写距離が基準距離の場合、可変レンズ３では、第２液体３４の圧力が第１液体３２の圧力より大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が拡大側に湾曲した凸形状となる。
【0081】
投写距離が近距離の場合、可変レンズ３では、第２液体３４の圧力が第１液体３２の圧力より、更に大きくなるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が拡大側に更に大きく湾曲した凸形状となる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、短くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは大きくなる。
【0082】
投写距離が遠距離の場合、可変レンズ３では、第１液体３２の圧力と第２液体３４とが同じになるように、調整機構４により調整され、可動膜３３が湾曲しない平面状になる。このとき、投写距離が基準距離の場合と比較して、可変レンズ３の焦点距離は、長くなる。すなわち、可変レンズ３のパワーは小さくなる。よって、可動膜３３は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなる。
【0083】
フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変曲率半径を以下に示す。可変間隔１は、投写距離である。可変間隔２は、第１基材３１の第２面３１４と可動膜３３との軸上面間隔、すなわち、第１液体３２の軸上の厚みである。可変間隔３は、可動膜３３と第２基材３５の第３面３５３との軸上面間隔、すなわち、第２液体３４の軸上の厚みである。可変曲率半径は、可動膜３３の曲率半径である。
【0084】
基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 7.845638 5.103056 10.000000
可変間隔３ 12.154362 14.896944 10.000000
可変曲率半径 450.39813 200.12276 無限
可変間隔１ 4000.000000 2000.000000 20000.000000
可変間隔２ 7.845638 5.103056 10.000000
可変間隔３ 12.154362 14.896944 10.000000
可変曲率半径 450.39813 200.12276 無限
【0085】
各非球面係数は以下のとおりである。
【0086】
面番号 1 2 4 5
コーニック定数 5.304177E+00 -1.397295E+00 -1.295239E+00 -1.867743E+00
4次の係数 2.959993E-06 1.509083E-08 5.628564E-07 8.443247E-06
6次の係数 -1.170127E-09 4.738863E-11 -1.208885E-09 1.68065E-09
8次の係数 4.013149E-13 -2.527007E-14 2.849717E-13 -3.761454E-12
10次の係数 -5.656545E-17 4.56503E-17 1.363324E-15 9.684354E-15
コーニック定数 5.304177E+00 -1.397295E+00 -1.295239E+00 -1.867743E+00
4次の係数 2.959993E-06 1.509083E-08 5.628564E-07 8.443247E-06
6次の係数 -1.170127E-09 4.738863E-11 -1.208885E-09 1.68065E-09
8次の係数 4.013149E-13 -2.527007E-14 2.849717E-13 -3.761454E-12
10次の係数 -5.656545E-17 4.56503E-17 1.363324E-15 9.684354E-15
【0087】
（作用効果）
本形態のように、第２液体３４の屈折率が第１液体３２の屈折率より大きい場合であっても、本形態の光学系６Ｃは、実施形態２と同様の作用効果を得ることができる。
本形態のように、第２液体３４の屈折率が第１液体３２の屈折率より大きい場合であっても、本形態の光学系６Ｃは、実施形態２と同様の作用効果を得ることができる。
【0088】
図２１は、基準距離における光学系６ＣのＭＴＦを示す図である。図２２は、近距離における光学系６ＣのＭＴＦを示す図である。図２３は、遠距離における光学系６ＣのＭＴＦを示す図である。図２１～図２３に示すように、本形態の光学系６Ｃは、実施形態２と同様に、高い解像度を有する。
【0089】
（他の実施形態）
上記形態では、プロジェクター１００は、可変レンズユニット２として可変レンズ３および調整機構４を備えていたが、調整機構４を備えていなくてもよい。すなわち、プロジェクター１００は、可変レンズ３のみを備えてもよい。この場合、可変レンズ３は、製造時などにおいて、第１液体３２および第２液体３４の圧力が調整されることにより、可変レンズ３の焦点距離が調整された後、第１連通口３６および第２連通口３７が封止される。
上記形態では、プロジェクター１００は、可変レンズユニット２として可変レンズ３および調整機構４を備えていたが、調整機構４を備えていなくてもよい。すなわち、プロジェクター１００は、可変レンズ３のみを備えてもよい。この場合、可変レンズ３は、製造時などにおいて、第１液体３２および第２液体３４の圧力が調整されることにより、可変レンズ３の焦点距離が調整された後、第１連通口３６および第２連通口３７が封止される。
【0090】
上記形態では、第１基材３１および第２基材３５は、それぞれ、レンズとしてのパワーを有していたが、これに限定されない。第１基材３１および第２基材３５の少なくとも一方が、レンズとしてのパワーを有していればよい。この場合、レンズとしてのパワーを有さない方の基材は、拡大側および縮小側の面に平面形状を備える。このように構成しても、レンズとしてのパワーを有する基材により、可変レンズ３で発生する諸収差を良好に補正することができる。
【0091】
上記形態では、第１基材３１および第２基材３５は、それぞれ、非球面形状を備えていたが、非球面形状を備えていなくてもよい。
【0092】
（撮像装置）
上記の光学系６は、撮像装置２００に用いることができる。図２４は、本形態の光学系６を備える撮像装置２００の説明図である。撮像装置２００は、可変レンズユニット２と、第１光学系５と、撮像素子７と、を備える。可変レンズ３と第１光学系５とは、撮像装置２００の光学系６を構成する。拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３、第１光学系５が配置されている。光学系６において、可変レンズ３は、最も拡大側に配置されている。撮像素子７は、縮小側共役面Ｐに配置されている。上記の光学系６を撮像装置２００に用いた場合でも、上記の光学系６をプロジェクター１００に用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
上記の光学系６は、撮像装置２００に用いることができる。図２４は、本形態の光学系６を備える撮像装置２００の説明図である。撮像装置２００は、可変レンズユニット２と、第１光学系５と、撮像素子７と、を備える。可変レンズ３と第１光学系５とは、撮像装置２００の光学系６を構成する。拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、可変レンズ３、第１光学系５が配置されている。光学系６において、可変レンズ３は、最も拡大側に配置されている。撮像素子７は、縮小側共役面Ｐに配置されている。上記の光学系６を撮像装置２００に用いた場合でも、上記の光学系６をプロジェクター１００に用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0093】
［本開示のまとめ］
以下、本開示のまとめを付記する。
以下、本開示のまとめを付記する。
【0094】
（付記１）
光軸に沿って光線が透過する順に、
透光性を有する第１基材と、
第１液体と、
前記第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、
前記可動膜に接する第２液体と、
透光性を有する第２基材と、
を有し、
前記第１液体の屈折率は、前記第２液体の屈折率とは異なり、
前記第１液体および前記第２液体の圧力が調整されることにより、前記可動膜を前記光軸に沿った方向に湾曲され、
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする可変レンズ。
光軸に沿って光線が透過する順に、
透光性を有する第１基材と、
第１液体と、
前記第１液体に接するとともに透光性を有する弾性変形可能な可動膜と、
前記可動膜に接する第２液体と、
透光性を有する第２基材と、
を有し、
前記第１液体の屈折率は、前記第２液体の屈折率とは異なり、
前記第１液体および前記第２液体の圧力が調整されることにより、前記可動膜を前記光軸に沿った方向に湾曲され、
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする可変レンズ。
【0095】
これにより、可動膜と第１基材および第２基材との距離を近くすることができるので、レンズとしてのパワーを有する第１基材または第２基材により、可変レンズで発生する諸収差を良好に補正することができる。また、可変レンズは、可変レンズで発生する諸収差を補正するための他のレンズを必要としないので、可変レンズを含む光学系のサイズをコンパクトにすることができる。
【0096】
（付記２）
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、樹脂材料からなることを特徴とする付記１に記載の可変レンズ。
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は、樹脂材料からなることを特徴とする付記１に記載の可変レンズ。
【0097】
これにより、第１基材および第２基材にレンズ面を形成することが容易となる。
【0098】
（付記３）
前記第１基材は、前記第２基材の側とは反対側を向く第１面と、前記第２基材の側を向く第２面と、前記第２面を外周側で囲うとともに前記第２面より前記第２基材の側に位置する第１フランジ面と、を備え、
前記第２基材は、前記第１基材の側を向く第３面と、前記第１基材の側とは反対側を向く第４面と、前記第３面を外周側で囲うとともに前記第３面より前記第１基材の側に位置する第２フランジ面と、を備え、
前記可動膜は、外周部分が前記第１フランジ面と前記第２フランジ面との間に設けられて固定され、
前記第１液体は、前記第２面と前記可動膜との間に形成された第１空間に充填され、
前記第２液体は、前記可動膜と前記第３面との間に形成された第２空間に充填されることを特徴とする付記１または２に記載の可変レンズ。
前記第１基材は、前記第２基材の側とは反対側を向く第１面と、前記第２基材の側を向く第２面と、前記第２面を外周側で囲うとともに前記第２面より前記第２基材の側に位置する第１フランジ面と、を備え、
前記第２基材は、前記第１基材の側を向く第３面と、前記第１基材の側とは反対側を向く第４面と、前記第３面を外周側で囲うとともに前記第３面より前記第１基材の側に位置する第２フランジ面と、を備え、
前記可動膜は、外周部分が前記第１フランジ面と前記第２フランジ面との間に設けられて固定され、
前記第１液体は、前記第２面と前記可動膜との間に形成された第１空間に充填され、
前記第２液体は、前記可動膜と前記第３面との間に形成された第２空間に充填されることを特徴とする付記１または２に記載の可変レンズ。
【0099】
これにより、第１基材および第１液体が接するとともに、第２液体および第２基材が接する状態で、可変レンズを一体に形成することができる。
【0100】
（付記４）
前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする付記３に記載の可変レンズ。
前記第１基材および前記第２基材は、それぞれ、レンズとしてのパワーを有することを特徴とする付記３に記載の可変レンズ。
【0101】
これにより、可変レンズで発生する諸収差を、より良好に補正することができる。
【0102】
（付記５）
前記第１面および前記第４面は、非球面形状であることを特徴とする付記４に記載の可変レンズ。
前記第１面および前記第４面は、非球面形状であることを特徴とする付記４に記載の可変レンズ。
【0103】
これにより、可変レンズで発生する諸収差を、より良好に補正することができる。
【0104】
（付記６）
前記第２面および前記第３面の少なくとも一方は、非球面形状であることを特徴とする付記５に記載の可変レンズ。
前記第２面および前記第３面の少なくとも一方は、非球面形状であることを特徴とする付記５に記載の可変レンズ。
【0105】
これにより、可変レンズで発生する諸収差を、より良好に補正することができる。
【0106】
（付記７）
付記３から６のうち何れか一項に記載の可変レンズと、
前記可変レンズの焦点距離を可変させる調整機構と、を有し、
前記可変レンズは、前記第１空間に連通する第１連通口と、前記第２空間に連通する第２連通口と、を備え、
前記調整機構は、前記第１連通口を介して前記第１空間に注入される前記第１液体の圧力を調整するともに、前記第２連通口を介して前記第２空間に注入される前記第２液体の圧力を調整することを特徴とする可変レンズユニット。
付記３から６のうち何れか一項に記載の可変レンズと、
前記可変レンズの焦点距離を可変させる調整機構と、を有し、
前記可変レンズは、前記第１空間に連通する第１連通口と、前記第２空間に連通する第２連通口と、を備え、
前記調整機構は、前記第１連通口を介して前記第１空間に注入される前記第１液体の圧力を調整するともに、前記第２連通口を介して前記第２空間に注入される前記第２液体の圧力を調整することを特徴とする可変レンズユニット。
【0107】
これにより、可変レンズの焦点距離を容易に可変させることができる。
【0108】
（付記８）
拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、付記１から６のうち何れか一項に記載の可変レンズと、第１光学系と、有し、
前記可変レンズは、最も前記拡大側に配置されることを特徴とする光学系。
拡大側から縮小側に向かって光線が通過する順に、付記１から６のうち何れか一項に記載の可変レンズと、第１光学系と、有し、
前記可変レンズは、最も前記拡大側に配置されることを特徴とする光学系。
【0109】
これにより、可変レンズの焦点距離を可変さることによって、光学系の投写距離を容易に変更することができる。また、可変レンズを通過する各像高の光束は広がっているので、第１光学系で発生する諸収差を、非球面形状によって補正することが容易である。
【0110】
（付記９）
前記可動膜は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなることを特徴とする付記８項に記載の光学系。
前記可動膜は、投写距離が長くなるにつれて、湾曲した際の曲率半径の絶対値が小さくなることを特徴とする付記８項に記載の光学系。
【0111】
光学系を投写距離が長い領域で使用する場合には、可変レンズの焦点距離は長いので、可動膜の湾曲量を小さくすることができる。これにより、可動膜にかかる圧力が小さいので、可動膜の信頼性を向上させることができる。
【0112】
（付記１０）
付記８または９に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有し、
前記画像形成部は、光源と、前記光源からの光線を変調させる光変調素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
付記８または９に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に投写画像を形成する画像形成部と、を有し、
前記画像形成部は、光源と、前記光源からの光線を変調させる光変調素子と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【0113】
これにより、諸収差を良好に補正することができるとともに、光学系がコンパクトなプロジェクターを提供することできる。
【0114】
（付記１１）
付記８または９に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に配置された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
付記８または９に記載された光学系と、
前記光学系の縮小側共役面に配置された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【0115】
これにより、諸収差を良好に補正することができるとともに、光学系がコンパクトな撮像装置を提供することできる。
【符号の説明】
【0116】
１…画像形成部、２…可変レンズユニット、３…可変レンズ、４…調整機構、５…第１光学系、６・６Ａ・６Ｂ・６Ｃ…光学系、７…撮像素子、１１…光源、１２…光変調素子、１３…プリズム、３０Ａ…第１空間、３０Ｂ…第２空間、３１…第１基材、３２…第１液体、３３…可動膜、３４…第２液体、３５…第２基材、３６…第１連通口、３７…第２連通口、４１…第１連通管、４２…第１圧力調整部、４３…第２連通管、４４…第２圧力調整部、１００…プロジェクター、２００…撮像装置、３１１…本体部、３１２…フランジ部、３１３…第１面、３１４…第２面、３１５…第１フランジ面、３５１…本体部、３５２…フランジ部、３５３…第３面、３５４…第４面、３５５…第２フランジ面、Ｌ１～Ｌ９…レンズ、Ｍ…第１光学系の光軸、Ｎ…可変レンズの光軸、Ｐ…縮小側共役面。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】