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JP4670299B2 - レンズユニット、カメラ、光学機器、およびプログラム - Google Patents

レンズユニット、カメラ、光学機器、およびプログラム Download PDF

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JP4670299B2
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Description

本発明は、複数のレンズを備えるレンズユニットと、このレンズユニットを制御するカメラ及び光学機器と、このカメラを制御するプログラムに関する。
従来、カメラ等の光学機器の光学ユニットは複数のレンズを備えており、一部のレンズの交換や移動によって焦点距離や倍率などの調整が可能となっている。しかし、レンズを交換する場合には、交換の手間などがかかるとともに、レンズ交換時にカメラ内部に塵埃が混入するおそれがある。また、レンズを移動させる場合には、レンズの形状自体が変化しないため、調整範囲に限界がある。
ところで、近年、焦点距離などの光学特性を調整可能な、いわゆる特性可変レンズを備えた光学ユニットが開発されている（例えば、特許文献１参照）。この光学ユニットによれば、特性可変レンズの光学特性を調整することによって光学ユニット全体の光学特性を広い範囲で調整可能とすることも考えられる。
特開２００２−６２００号公報
しかしながら、レンズの光学特性を変更できるとしても、各レンズの光学特性を組み合わせて光学ユニットを設計するには、高度な専門知識や豊富な経験を要する。そのため、一般の操作者にとっては、自分の好みに合わせて光学ユニットの光学特性を調整するのは困難である。
本発明の課題は、所望の光学特性を容易に得ることができるレンズユニット、カメラ、光学機器及びプログラムを提供することである。
前記課題を解決するため請求項１記載の発明にあっては、光学特性をプログラム可能なレンズユニットを備えたカメラであって、前記レンズユニットの光軸上に配置された複数の特性可変光学素子であって、各々の特性可変光学素子が単体で光学特性を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子と、前記レンズユニット内における前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させることで、前記レンズユニット全体の光学特性を変化させる電子制御手段と、前記レンズユニット全体における所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を記憶する記憶手段と、ユーザーの指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された制御情報の編集または新たな作成を行う編集手段と、撮影時において、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて前記電子制御手段に制御させる撮影制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は更に、前記複数の特性可変光学素子は、各々の特性可変光学素子が電子制御によって単体で焦点距離を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子であることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は更に、前記記憶手段は、前記所定の光学特性の変化可能な範囲が各々異なる複数の制御情報を記憶し、
ユーザーによる指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された複数の制御情報の中から、撮影時において前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を選択する選択手段を更に備えたことを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は更に、前記編集手段は、ユーザーの指示操作に応じて新たに作成された制御情報を前記記憶手段に追加して記憶、またはユーザーが指示する編集内容に従って前記記憶手段に記憶されている当該制御情報を更新することを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は更に、前記記憶手段は、前記制御情報と該制御情報に対応する光学特性に関する情報とを関連付けて記憶し、
前記選択手段は、前記記憶手段に記憶された複数の制御情報の各々に対応した光学特性に関する情報を選択候補として表示し、この表示された選択候補の中から１つの光学特性に関する情報をユーザーに選択させることにより対応する制御情報を選択することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５記載のカメラにおいて、
前記記憶手段は、前記光学特性に関する情報として、前記レンズユニットの設計図、断面図、光跡図、のうちの１または複数の情報を記憶し、
前記選択手段は、前記レンズユニットの設計図、断面図、光跡図、のうちの１または複数の画像情報を選択候補として表示することを特徴とする。
また、請求項７の発明、請求項５記載のカメラにおいて、
前記記憶手段は、既存のレンズユニットまたは既存のカメラが有する光学特性を当該カメラの備える前記レンズユニットに模擬させるための制御情報を、該制御情報に対応する前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラを特定することが可能な情報と関連付けて記憶し、
前記選択手段は、前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラを特定することが可能な情報を選択候補として表示し、この表示された選択候補の中から１つの前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラの情報をユーザーに選択させることにより対応する制御情報を選択することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７記載のカメラにおいて、
前記記憶手段は、前記既存のレンズユニットまたは既存のカメラを特定することが可能な情報として、前記既存のレンズユニットまたは既存のカメラの製品名、製品番号、メーカ名、外観図、のうちの１または複数の情報を記憶し、
前記選択手段は、前記既存のレンズユニットまたは既存のカメラの製品名、製品番号、メーカ名、外観図、のうちの１または複数の情報を選択候補として表示することを特徴とする。
また、請求項９記載の発明は更に、前記レンズユニット全体におけるどのような光学特性をどのような範囲に収まるようにするかの条件をユーザーに任意に指定させる指定手段と、前記指定手段により指定された条件を満たすように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を自動生成する第１の生成手段とを更に備え、前記編集手段は、前記第１の生成手段により自動生成された制御情報を前記記憶手段に記憶することを特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は更に、前記複数の光学素子の状態を規定するレンズ設計データを複数自動生成する第２の生成手段と、前記第２の生成手段により自動生成された複数のレンズ設計データの各々に対応する前記レンズユニット全体の光学特性を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各々の光学特性が、前記指定手段により指定された条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を備え、前記第１の生成手段は、前記判定手段により条件を満たすと判定された光学特性に対応するレンズ設計データに基づいて、前記指定手段により指定された条件を満たすように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を生成することを特徴とする。
また、請求項１１記載の発明は更に、撮影モードと設計モードとをユーザーに任意に選択させるモード選択手段を備え、前記設計モードが選択されている状態では、前記編集手段により、ユーザーの指示操作に応じて前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させるための前記制御情報を作成して前記記憶手段に記憶し、前記撮影モードが選択されている状態では、前記記憶手段に記憶されている前記制御情報に基づいて、前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項１１記載のカメラにおいて、
前記モード選択手段は、前記撮影モードと前記設計モードに加え更に設定モードをユーザーに任意に選択させ、
前記設定モードが選択されている状態では、ユーザーによる指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶されている複数の制御情報のいずれか１つを撮影時に利用することを設定し、
前記撮影モードが選択されている状態では、前記記憶手段に記憶されている複数の制御情報のうち、前記設定モードが選択されている状態で設定された制御情報に基づいて、前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させることを特徴とする。
また、請求項１３記載の発明は更に、前記電子制御手段は、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させるとともに、前記レンズユニット内における前記光学素子の光軸上の位置を電子制御によって変化させることを特徴とする。
また、請求項１４記載の発明は更に、前記特性可変光学素子は、電子制御によって流動する導電性の液体が注入された液体レンズであることを特徴とする。
また、請求項１５の発明は、請求項１記載のカメラにおいて、
前記レンズユニット全体における光学特性は、レンズユニット全体の光路に関する光学特性であることを特徴とする。
また、請求項１６の発明は、請求項１５記載のカメラにおいて、
前記レンズユニット全体の光路に関する光学特性は、レンズユニット全体における、焦点距離、フォーカス位置、光路特性、収差特性、スポットダイアグラム特性、ＭＴＦ特性、ＯＴＦ特性、のうちの１または複数の光学特性を含むことを特徴とする。
また、請求項１７記載の発明は更に、前記制御情報に基づいて制御された場合における前記レンズユニット全体の光路に関する所定の光学特性の状態をシミュレーション演算により算出し、その算出されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション手段を備えることを特徴とする。
また、請求項１８の発明は、請求項１７記載のカメラにおいて、
前記シミュレーション手段による演算および表示は、光線追跡のシミュレーション演算による光跡図の表示、収差特性のシミュレーション演算による収差図の表示、スポットダイアグラム特性のシミュレーション演算によるスポットダイアグラム図の表示、ＭＴＦ特性のシミュレーション演算によるＭＴＦ図の表示、ＯＴＦ特性のシミュレーション演算によるＯＴＦ図の表示、のうちの１または複数を含むことを特徴とする。
また、請求項１９の発明は、請求項１７記載のカメラにおいて、
前記シミュレーション手段は、前記制御情報に対応した前記複数の光学素子の状態を示す設計図を表示するとともに、この設計図上に前記シミュレーション演算の結果を表示させることを特徴とする。
また、請求項２０記載の発明は更に、前記記憶手段は、前記レンズユニットを所定の固定焦点レンズユニットまたは所定のズームレンズユニットとして機能させるための複数の制御情報を記憶し、各制御情報には、調整可能な焦点距離の範囲が各々異なるとともに結像性能が各々異なるように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための情報が含まれ、前記撮影制御手段は、前記選択手段による選択に応じて、前記レンズユニットを所定の固定焦点レンズユニットまたは所定のズームレンズユニットとして機能させることを特徴とする。
また、請求項２１の発明は、請求項２０記載のカメラにおいて、
前記記憶手段は、前記レンズユニットを、焦点距離の可変範囲がより高いズーム倍率に対応して設定されている望遠ズームレンズとして機能させるための第１の制御情報と、前記レンズユニットを、焦点距離の可変範囲がより低いズーム倍率に対応して設定されている広角ズームレンズとして機能させるための第２の制御情報とを記憶し、
前記撮影制御手段は、前記選択手段により前記第１の制御情報または前記第２の制御情報のいずれかが選択されたかに応じて、前記レンズユニットを、前記望遠ズームレンズまたは前記広角ズームレンズとして機能させることを特徴とする。
また、請求項２２記載の発明は更に、外部との通信により前記制御情報を受信する受信手段と、前記受信手段により受信した制御情報を前記記憶手段に追加して記憶する追加記憶手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２３記載の発明は、光学特性をプログラム可能なレンズユニットであって、当該レンズユニットの光軸上に配置された複数の特性可変光学素子であって、各々の特性可変光学素子が単体で光学特性を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子と、当該レンズユニット内における前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させることで、当該レンズユニット全体の光学特性を変化させる電子制御手段と、当該レンズユニット全体における所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を、ユーザーの指示操作に応じて新たに作成または編集する編集手段と、撮影時において、前記電子制御手段により変化させる前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて制御する撮影制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２４記載の発明は更に、前記カメラ装置に装着された状態で該カメラ装置と通信する通信手段と、前記通信手段によって前記カメラ装置から前記制御情報を取得する取得手段とを更に備えたことを特徴とする。
また、請求項２５記載の発明は、光学機器において、請求項２３または２４に記載のレンズユニットを備えることを特徴とする。
また、請求項２６記載の発明は、複数の特性可変光学素子が光軸上に配置され、各々の特性可変光学素子の光学特性を電子制御手段によって個別に変化させることの可能なカメラを制御するプログラムであって、前記カメラを、前記カメラにおける所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を複数記憶する記憶手段と、ユーザーの指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された制御情報の編集または新たな作成を行う編集手段と、撮影時において、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて前記電子制御手段に制御させる撮影制御手段と、して機能させることを特徴とする。
本発明によれば、従来と異なり、レンズユニットを交換することなく広い範囲でレンズユニットの光学特性を調整することができ、所望の光学特性を有するレンズユニットを容易に選択して使用することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係るカメラ１の外観を示す図である。
この図に示すように、カメラ１は、いわゆるコンパクトカメラであり、筐体１０の前面にストロボ１１、ファインダー１２、撮影用受光窓１３及び測光・測距センサ１４（図２参照）を備えている。
ストロボ１１は、被写体に閃光を照射するものである。このストロボ１１としては、従来より公知のものが用いられている。ファインダー１２は、操作者が撮影範囲を確認するための窓であり、撮影用受光窓１３と並んで設けられている。撮影用受光窓１３は、被写体からの光を筐体１０の内部に取り込むための窓である。この撮影用受光窓１３よりも筐体１０の内側には、図２に示すように、温度センサ１５と、本発明に係る光学ユニットとしてのズームレンズユニット２とが互いに近接して配設されている。
温度センサ１５は、筐体１０の内部の温度、より詳細にはズームレンズユニット２の近傍の温度を測定するものである。
ズームレンズユニット２は、本発明における光学素子群として、プリズム２０、可変焦点レンズ３ａ，３ｂ及び剛体レンズ２１を備えている。これらの光学素子は、光軸Ｌに沿ってこの順で上下に配列されている。
プリズム２０は、撮影用受光窓１３から入射した光を屈折させて下方の可変焦点レンズ３ａに入射させるものである。
可変焦点レンズ３ａ，３ｂは、本発明における可変焦点光学素子であり、水平な状態で光軸上に固設されている。これら可変焦点レンズ３ａ，３ｂは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、２枚の透明板３０ａ，３０ｂを備えている。
透明板３０ａ，３０ｂは、ガラスやアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂製の円板であり、透明板３０ａが透明板３０ｂの直上に位置するよう配設されている。ここで、これら透明板３０ａをレンズとして見た場合、その焦点距離ｆTa，ｆTbは以下の式（１），（２）のように示される。
1/fTa=(nTa‐1)(1/RTa1‐1/RTa2)+(nTa‐1)2・dLTa/(nTa・RTa1・RTa2)…（１）
1/fTb=(nTb‐1)(1/RTb1‐1/RTb2)+(nTb‐1)2・dLTb/(nTb・RTb1・RTb2)…（２）
但し、式（１）中、「RTa1」，「RTa2」は透明板３０ａの上下面の曲率半径、「nTa」は透明板３０ａの屈折率、「dLTa」は透明板３０ａの厚さである。同様に、式（２）中、「RTb1」，「RTb2」は透明板３０ｂの上下面の曲率半径、「nTb」は透明板３０ｂの屈折率、「dLTb」は透明板３０ｂの厚さである。
透明板３０ａ，３０ｂの間には、本発明における流体として、２種類の液体３１ａ，３１ｂが介在している。
これら液体３１ａ，３１ｂは、互いに混合せずにこの順で上下に分離した状態となっており、かつ、屈折率が異なっている。そのため、液体３１ａ，３１ｂの間には、これら液体間の界面により光学面Ｓが形成されている。
また、液体３１ａ，３１ｂの一方は非導電性、他方は導電性の液体である。
このような液体３１ａ，３１ｂとしては、例えば以下の表１に示す液体を用いることができる。液体３１ａ，３１ｂの組合せとしては、例えば、液体３１ａがシリコンオイル、液体３１ｂが水溶液である組合せや、液体３１ａがイマージョンオイル、液体３１ｂがグリコール系の不凍液である組合せ、液体３１ａがフッ素系不活性液体、液体３１ｂが水溶液である組合せ等がある。ここで、重力や姿勢による光学面Ｓの変化を少なくする観点からは、液体３１ａ，３１ｂの比重は略等しく調製されていることが好ましい。本実施の形態においては、液体３１ａとしてイマージョンオイルまたはジメチルシリコン・オイル、液体３１ｂとして水溶液が用いられている。
Figure 0004670299
 なお、表１中、「フロリナート」とは、３Ｍ社製の商品の商品名である。
また、表１中、水溶液の溶質としては、無機物でも良いし、有機物でも良い。溶解される無機物としては、例えば、塩化カリウム（KCl）や塩化ナトリウム（NaCl）、塩化バリウム（BaCl2）、ヘキサシアノ鉄（III）カリウム（K3[Fe(Cl6)]）、ヘキサシアノ鉄（II）カリウム（K4[Fe(Cl6)]）、チオシアン酸カリウム（KCNS）等の無機塩類がある。また、有機物としては、例えばアルコールやアミノ酸、各種の界面活性剤などがある。ここで、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、水溶液の界面張力（表面張力）は濃度に応じて変化する。そのため、水溶液の濃度は、光学面Ｓの曲率が所定の範囲内となるように設定されることが好ましい。
更に、表１中、イマージョンオイルとしては、「Ｔｙｐｅ A」や、「Ｔｙｐｅ NVH」の代わりに、以下の表２に示すイマージョンオイルを用いることとしても良いし、更に、市販の油浸顕微鏡用のイマージョンオイルを組み合わせたものを用いることとしても良い。ここで、「Ｔｙｐｅ A」のオイルはテルフェニルや水素化テルフェニル、ポリブタン、炭化水素などを混合した短焦点観察用の低粘度合成オイルであり、「Ｔｙｐｅ B」のオイルは医療機器レンズ用の中粘度合成オイルであり、「Ｔｙｐｅ NVH」や「Ｔｙｐｅ OVH」は長距離観察用の高粘度合成オイルである。
Figure 0004670299
 なお、上記の表２には、イマージョンオイルの光学特性の他に、参考として、ショットグラス社製の光学ガラス「ＢＫ７」（商品名）等の光学特性も示している。
ここで、これら液体３１ａ，３１ｂをレンズとして見た場合、その焦点距離ｆEa，ｆEbは以下の式（３），（４）のように示される。
1/fEa=(nEa‐1)(1/REa1‐1/REa2)+(nEa‐1)2・dLEa/(nEa・REa1・REa2)…（３）
1/fEb=(nEb‐1)(1/REb1‐1/REb2)+(nEb‐1)2・dLEb/(nEb・REb1・REb2)…（４）
但し、式（３）中、「REa1」，「REa2」は液体３１ａの上下面の曲率半径、「nEa」は液体３１ａの屈折率、「dLEa」は光軸上における液体３１ａの厚さである。同様に、式（４）中、「REb1」，「REb2」は液体３１ｂの上下面の曲率半径、「nEb」は液体３１ｂの屈折率、「dLEb」は光軸上における液体３１ｂの厚さである。
なお、液体３１ａ，３１ｂの半径を「ｒ」、高さを「ｈ」とすると、液体３１ａ，３１ｂの接触角θ及び曲率半径Ｒは以下の式（５），（６）のように求めることができる。
θ＝２tan-1（ｈ／ｒ） …（５）
Ｒ＝ｒ／sinθ …（６）
液体３１ａ，３１ｂの外側には、環状の電極部３２が配設されている。
この電極部３２は、図３（ｃ）に示すように、絶縁層３３及び電極３４ａ，３４ｂを備えており、透明板３０ａ，３０ｂと一体となって液体３１ａ，３１ｂを内部に封入している。
絶縁層３３は、電気を通さない性質を有しており、液体３１ａ，３１ｂを側方から囲むとともに、外周部において電極３４ａ及び電極３４ｂの間に介在している。絶縁層３３の内周面と前記透明板３０ａの下面とには、撥水層３５が設けられ、液体３１ｂとで液体３１ａを囲んだ状態となっている。
撥水層３５は、例えば、以下の表３に示す化合物の何れかによって形成されている。ここで、この表に示すように、液体３１ａの接触角は撥水層３５の化合物によって変化する。そのため、化合物の種類は、光学面Ｓの曲率が所定の範囲内となるように設定されることが好ましい。
Figure 0004670299
なお、撥水層３５としては、表３の化合物の代わりに、ポリエチレンテレフタレート（PET）やエチレン４フッ化エチレン共重合体（ETFE）、アクリルウレタンクリアー、アクリルメラミンクリアー、ポリ塩化ビニル等を塗膜処理したものを用いることとしても良いし、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポリカーボネート（PB）等の疎水性フィルムを用いることとしても良い。更に、ジメチルシリコンオイルやメチルハイドロジェン・シリコンオイル等を一様に塗布してから加熱処理することにより形成される膜を用いることとしても良い。このように加熱処理を行う場合には、ジブチル錫ジラウレートや鉄オクトエート等の金属の有機酸塩を硬化触媒として用いることにより、加熱温度を下げることが好ましい。
また、撥水層３５の代わりにポリビニルアルコール等の水溶性樹脂や、「ＳＣフィルム」（商品名：関西ペイント株式会社製）等の親水性フィルム等を設けることによって、液体３１ａ，３１ｂの界面張力を調整することとしても良い。ここで、ＳＣフィルムとは、ポリエチレンテレフタレートのフィルムに親水性クリヤーを塗装したものである。
電極３４ａ，３４ｂは、酸化スズ（SnO2）や酸化インジウム（In2O3）、インジウム−スズ酸化物（ITO）等によって形成された透明の導電性膜である。これら電極３４ａ，３４ｂは、絶縁層３３及び撥水層３５を介して液体３１ａ，３１ｂに電圧を印加することにより、光学面Ｓの形状を変化させ、その結果、図３（ａ），（ｂ）に示すように、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離を変化させるようになっている。
具体的には、電圧を印加しない状態では、図３（ａ）に示すように、光学面Ｓは液体３１ａ，３１ｂの界面張力により、下方から上方に向かって中心部が突き出た曲面状となっている。ここで、液体３１ａの屈折率（約１．４〜１．５）は液体３１ｂの屈折率（約１．３３）や空気の屈折率（約１．０）よりも大きいため、上記のように光学面Ｓが上向き凸状である場合には、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは全体として負の屈折力を有し、凹レンズとして機能する。なお、液体３１ａの屈折率が液体３１ｂの屈折率よりも小さい場合には、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの屈折力の正負は逆となる。また、液体３１ａと液体３１ｂとの間の界面張力γEaEbは、液体３１ｂと透明板３０ｂとの間の界面張力γEbTb、液体３１ａと透明板３０ｂとの間の界面張力γEaTb及び液体３１ｂの接触角θを用いて、以下の式（７）のように示される。
γEaTb＝γEbTb＋γEaEb・cosθ …（７）
この状態から電極３４ａ，３４ｂが電圧を印加すると、図３（ｃ）に示すように、界面静電現象によって液体３１ｂの電極３４ａ側の界面と液体３１ｂの内部とに電気二重層が形成され、液体３１ａ，３１ｂの界面張力や接触角が変化する結果、上方への光学面Ｓの膨らみが小さくなる。そして、印加電圧を大きくすると、光学面は平坦となり、更には、図３（ｂ）に示すように、下方に突き出た曲面状となる。このように光学面Ｓの膨らみが上側から下側に変化すると、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの全体としての屈折力は負から正に変化する。つまり、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの機能が凹レンズから凸レンズに変化する。
ここで、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの印加電圧と曲率ディオプトリー（diopter＝媒質の屈折率ｎ／焦点距離ｆ）との関係を図５（ａ）に、印加電圧と焦点距離ｆとの関係を図５（ｂ）に例示する。これらの図に示すように、電圧を印加しないときや印加電圧が小さいときには、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは負の屈折率を有する凹レンズとして機能する。一方、印加電圧が所定の電圧（図では約４５Ｖ）より大きいときには、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは正の屈折率を有する凸レンズとして機能する。
以上の可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離ｆa，ｆbは、以下の式（８），（９）のように算出される。
ｆa＝ｆa1×ｆa2／（ｆa1＋ｆa2） …（８）
ｆb＝ｆb1×ｆb2／（ｆb1＋ｆb2） …（９）
但し、下記の式（１０），（１１）に示すように、ｆa1，ｆb1は、透明板３０ａ及び液体３１ａの部分の焦点距離であり、ｆa2，ｆb2は透明板３０ｂ及び液体３１ｂの部分の焦点距離である。
ｆa1，ｆb1＝ｆTa×ｆEa／（ｆTa＋ｆEa） …（１０）
ｆa2，ｆb2＝ｆTb×ｆEb／（ｆTb＋ｆEb） …（１１）
なお、このような可変焦点レンズ３ａ，３ｂとしては、例えば「Fluid Focus Lens」（商品名：Royal Philips Electronics社製）等を用いることができるが、図６に示すような「PDN-1000 可変レンズユニット」（商品名：Varioptic社製）を用いることとしても良い。
また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは界面静電現象によって焦点距離を変化させることとして説明したが、他の原理や現象によって変化させることとしても良い。
具体的には、例えば“Electrocapillarity and wetting of insulator films by water , C.R.Acad.Sci.Paris, t.137,p.157 (1993)”や特表２００１−５１９５３９号公報などに開示のように、電気濡れ現象（エレクトロウェッティング）によって液体の接触角を調整し、光学面を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。このような場合には、印加電圧がＶのときの接触角を「cosθ（Ｖ）」、印加電圧が０のときの接触角を「cosθ（０）」とすると、印加電圧Ｖと接触角θとの関係は、概ね以下の式（１２）のように示される（浅野浩一、“溶融炭酸塩形燃料電池における陽極反応場評価手法の開発−印加電圧による溶融炭酸塩の濡れメカニズムの検討−”［online]、（財）電力中央研究所、［平成１６年９月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://ge-rd-info.denken.or.jp/ge_cgi-bin/rep_details.cgi?rep_num=W00022&host=＞参照）。
cosθ（Ｖ）＝cosθ（０）＋（１／２)×（Ｃｄ／γLG）×Ｖ2 …（１２）
（但し、Cd:電気二重層容量[μF/cm2]、γLG:気相−液相間の表面張力[N/m]）
また、例えば特表平１１−５１３１２９号公報や特表２００１−５１９５３９号公報、特開２００１−１３３０６号公報に開示のように、液体の界面と内部とに生じる電気二重層の近傍の液体を電気泳動現象や電気浸透現象などの界面動電現象で流動させることによって接触角を調整し、光学面を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
また、例えば米国特許第３５９８４７９号明細書や米国特許第５１３８４９４号明細書、米国特許第５６６８６２０号明細書、実公昭４０−２８６１４号公報、実公昭５１−４９９５６号公報、特開昭５５−３６８５７号公報、特開平６−３０８３０３号公報、特開２００２−３１１２１３号公報などに開示のように、膨張性の薄膜の間に液体を満たしたものを可変焦点レンズとして用い、液体の容積や圧力を調整することによって液面（光学面）を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
また、例えば特開２０００−８１５０４号公報や特許第３４００２７０号公報、特開２００２−３１１２１３号公報、特開２００３−１４９０９号公報に開示のように、液体と密着した弾性膜に圧電素子や圧電アクチュエータ等で外圧を加えることによって光学面を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
また、「ハイブリッド配向液晶電気光学マイクロレンズにおける光学特性及び分子配向」（「光学」第２０巻第４号（１９９１，４））や特許第３１５８０１６号公報に開示のように、透明な基板間の液晶分子の配向状態を電界によって変化させることにより焦点距離を変化させることとしても良い。
また、特開２００２−２４３９１８号公報に開示のように、液体の表面（光学面）に密着する透明な基板を静電吸引力で変形することによって光学面を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
また、図７に示すように、液体中に立設された管の内部の液体を可変光学素子として用い、管内部の毛細管または多孔性プラグの両端に電位差（流動電位）を生じさせることによって、管内の液面（光学面）の形状や高さを変化させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
また、図８に示すように、透明な浴槽内に立設された毛管内部の液体を可変光学素子として用い、浴槽内の液面に加わる圧力Ｆを調整することによって、毛管内部の液面（光学面）の形状や高さを変化させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。このような場合には、液面の表面張力を「γ」、圧力変化量を「ΔＦ」、液相と気相との密度差を「Δρ」、重力加速度を「ｇ」、毛管の半径を「ｒ」とし、図８に示すように角度θをおくと、毛管内部の液面の曲率Ｃと高さｈとは以下の式（１３），（１４）のように示される。
Ｃ＝２γ／ΔＦ（＝２γ／Δρｇｈ） …（１３）
ｈ＝２γcosθ／Δρｒｇ …（１４）
また、図９に示すように、Lippmannの電気毛管装置中の２種の液体を可変光学素子として用い、毛管内の界面（光学面）の高さや界面張力を電気毛管現象で変化させることによって光学面を変形させる結果、焦点距離を変化させることとしても良い。
剛体レンズ２１は、図２に示すように、本実施の形態においては、凸レンズとなっており、ズームレンズユニット２の屈折力を正の側に偏らせている。また、この剛体レンズ２１は、本発明における第２移動装置（図示せず）によって移動可能に設けられており、ズームレンズユニット２の光学特性を調整可能となっている。つまり、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの光学特性の可変域に制限がある場合であっても、剛体レンズ２１の位置調整によってズームレンズユニット２の屈折力を正または負の側に偏らせ、全体としての焦点距離やフォーカス位置が広い範囲で調整可能となっている。
剛体レンズ２１と可変焦点レンズ３ｂとの間には、絞り２２が配設されている。
剛体レンズ２１の下方には、シャッター２３及び撮像素子２４が配設されている。シャッター２３は、後述のシャッターボタン４１（図１参照）が押されると開状態となり、ズームレンズユニット２からの光を所定の時間だけ撮像素子２４に当てるようになっている。撮像素子２４は、例えばＣＣＤ等、受光量に応じてアナログ信号を生じるものである。
測光・測距センサ１４は、被写体周辺の光量や色温度、カメラ１から被写体までの距離（以下、被写体距離とする）を測定するものであり、撮影用受光窓１３に近接して設けられている。
また、図１（ｂ）に示すように、筐体１０の裏面には表示部１６が設けられている。
表示部１６は、表示駆動部１６０（図２参照）によって駆動されて撮影画像や、操作者への操作案内などを表示するものである。この表示部１６には、ズームレンズユニット２の設計パラメータの値や、ズームレンズユニット２の光学特性についてのシミュレーション演算の結果などが表示されるようになっている。
表示部１６の周辺には操作部４が配設されている。
操作部４は、操作者から操作指示が入力される複数のキーを備えており、本実施の形態においては、図１（ａ），（ｂ）に示すように、電源のオン／オフを切り換えるための電源スイッチ４０、シャッター２３の開閉を指示するシャッターボタン４１、各モードにおいて決定を指示する決定キー４２、上下左右方向に選択操作を行うためのカーソルキー４３、数値を入力するためのテンキー４４、ズーム操作を指示するズームキー（図示せず）等を備えている。
これらのキーを介すことにより、操作部４にはズームレンズユニット２の可変設計パラメータの制御情報や、後述のプログラムメモリ６６の内部の設計データについての選択指示などが入力されるようになっている。ここで、本実施の形態においては、可変設計パラメータとして、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの光学面Ｓの曲率半径や位置、剛体レンズ２１の位置などが用いられている。
また、図２に示すように、筐体１０の内部には、制御装置５が配設されている。
制御装置５は、演算処理部５０と撮影制御部５１とを備えている。
演算処理部５０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ等によって構成されている。この演算処理部５０は、操作部４から送信される操作指示信号に基づいてカメラ１を撮影モードやレンズユニット設計モード、プログラム設計モード、再生モード等に切り換えるようになっている。
また、演算処理部５０は、撮影モードにおいて、操作部４からの操作指示信号や、測光・測距センサ１４による測定結果などに基づき、ズームレンズユニット２の焦点距離やフォーカス位置、撮影画像のホワイトバランス（ＷＢ）などの撮影条件を算出するようになっている。また、演算処理部５０は、後述のプログラムメモリ６６に記憶されたテーブルに基づいて、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの電極３４ａ，３４ｂへの印加電圧を算出するようになっている。更に、演算処理部５０は、温度センサ１５による測定温度や、測光・測距センサ１４による測定光量及び被写体距離、撮像素子からの電気信号から算出されるコントラストなどに基づいて、可変焦点レンズ３ａ，３ｂへの印加電圧の補正量を計算するようになっている。
また、この演算処理部５０は、操作部４から送信される指示情報に基づいて、ズームレンズユニット２の光学特性、本実施の形態においては、光路や収差、スポットダイアグラム、ＭＴＦ(Modulation Transfer Function)特性などをシミュレーション演算によって求めるようになっている。また、演算処理部５０は、収差やスポットダイアグラム、ＭＴＦ特性について、所定の基準特性との比較によって評価を行うようになっている。なお、収差とは、本実施の形態においては、いわゆるザイデル（Seidel）の５収差や色収差などである。
撮影制御部５１は、後述の標準設計データ６６ａやカスタム設計データ６６ｂに基づいて、ズームレンズユニット２の可変設計パラメータ、つまり可変焦点レンズ３ａ，３ｂの光学面Ｓの曲率半径や位置、剛体レンズ２１の位置などを制御するようになっている。また、この撮影制御部５１は、演算処理部５０によって算出された撮影条件や補正量などに基づいて、ストロボ１１や絞り２２、可変焦点レンズ３ａ，３ｂ等を制御するようになっている。
この撮影制御部５１には、レンズ駆動部６０ａ，６０ｂや絞り駆動部６１、シャッター駆動部６２、タイミング制御部６３、画像信号処理部６５、ストロボ駆動部６４等が接続されている。
レンズ駆動部６０ａ，６０ｂは、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの電極３４ａ，３４ｂに電圧を印加するものであり、印加電圧を調整できるようになっている。
絞り駆動部６１は、絞り２２の絞り量を調整するものである。
シャッター駆動部６２は、操作部４のシャッターボタン４１から送信される信号に基づいてシャッター２３の開閉を制御するものである。
タイミング制御部６３は、撮像素子２４による撮影タイミングと同期して画像信号処理部６５に信号処理を行わせるものである。
画像信号処理部６５は、撮像素子２４から送信されるアナログ信号にCDS（Correlated Double Sampling）処理や、AGC（Automatic Gain Control）処理、Ａ／Ｄ変換処理などを施すものである。
ストロボ駆動部６４は、ストロボ１１を駆動して閃光を照射させるものである。
以上の制御装置５には、上述の操作部４及び表示部１６の他、プログラムメモリ６６やメモリインターフェース６７、内部メモリ６８、画像処理部６９、圧縮解凍部７０、情報通信部７２、電源制御部７１等が接続されている。
プログラムメモリ６６は、本発明における記憶部であり、ズームレンズユニット２の標準設計データ６６ａ及びカスタム設計データ６６ｂと、カメラ１の標準制御プログラム６６ｃ及びカスタム制御プログラム６６ｄと、他機種ライブラリ６６ｅとを記憶している。また、このプログラムメモリ６６は、図５（ｂ）に示すように、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離と、電極３４ａ，３４ｂへの印加電圧とを対応付け、テーブルとして記憶している。
ここで、標準設計データ６６ａ及びカスタム設計データ６６ｂは、本発明におけるパラメータ群として、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離や光学面Ｓの曲率、位置、剛体レンズ２１の位置などのうち、少なくとも２つを除いた残りの可変設計パラメータの固定値の組合せについての情報を有している。なお、ここで除かれる２つ以上の可変設計パラメータ、例えば可変焦点レンズ３ａ，３ｂの各焦点距離などは、ズームレンズユニット２の合焦位置及び焦点距離を調整するために用いられる。
また、標準設計データ６６ａとは、製造メーカ等によって作成されたデフォルトの設計データであり、カスタム設計データ６６ｂとは、操作者によって作成された設計データである。
また、標準制御プログラム６６ｃ及びカスタム制御プログラム６６ｄは、カメラ１の各部の動作や、前記組合せから除かれた２つ以上の可変設計パラメータ同士の関係式などについての情報を有している。また、標準制御プログラム６６ｃとは、製造メーカ等によって作成されたデフォルトの制御プログラムであり、カスタム制御プログラム６６ｄとは、操作者によって作成された制御プログラムである。
また、他機種ライブラリ６６ｅは、本発明における制御情報として、擬似化設計データ６６ｆ及び擬似化制御プログラム６６ｇを備えている。これら擬似化設計データ６６ｆ，擬似化制御プログラム６６ｇは、市販のズームレンズユニットや、市販のカメラ内部のズームレンズユニットの光学特性にズームレンズユニット２の光学特性を一致させるための設計データ，制御プログラムであり、ファイル名として市販のズームレンズユニットの名称や市販のカメラの名称が付されている。ここで、ズームレンズユニット２の光学特性とは、例えばズームレンズユニット２の収差特性と、スポットダイアグラム特性と、ＭＴＦ特性と、焦点距離と、フォーカス位置などとの何れかについての値または範囲である。
メモリインターフェース（ＩＦ）６７は、外部メモリ６７ａと内部メモリ６８との間において、画像データや撮影条件などを送信可能にするものである。
内部メモリ６８は、撮像素子２４による撮影画像の画像データや、メモリインターフェース６７を介して外部メモリ６７ａから入力された画像データ等を記憶するものである。また、この内部メモリ６８は、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離などの撮影条件を画像データと対応付けて記憶するようになっている。
画像処理部６９は、内部メモリ６８の内部に記憶された画像データに対し、種々の画像処理を行うものである。
圧縮解凍部７０は、撮像素子２４による撮影画像の画像データを圧縮符号化したり、外部メモリ６７ａや内部メモリ６８に記憶された画像データを解凍して復号化したりするものである。
情報通信部７２は、標準設計データ６６ａやカスタム設計データ６６ｂ、擬似化設計データ６６ｆ、標準制御プログラム６６ｃ、カスタム制御プログラム６６ｄ、擬似化制御プログラム６６ｇ等についての情報の送受信を行うものであり、外部機器で設計した設計データや制御プログラムをプログラムメモリ６６に記憶させたり、プログラムメモリ６６に記憶された設計データや制御プログラムを外部機器に送信し、他のカメラに使用させたりすることを可能としている。この情報通信部７２は、無線通信部７２０及び入出力ＩＦ７２２を備えている。
無線通信部７２０はアンテナ７２１を介して外部機器（図示せず）との間で情報の送受信を無線方式で行うものであり、入出力ＩＦ７２２は外部機器（図示せず）との間で情報の送受信を有線方式で行うものである。
電源制御部７１は、電池７１ａから制御装置５に電力を供給するものである。
続いて、ズームレンズユニット２の動作について、図面を参照しながら説明する。
まず、図１０に示すように、カメラ１の電源がオンになると、制御装置５は初期設定を行った後、プログラムメモリ６６や前記外部機器から標準設計データ６６ａ、カスタム設計データ６６ｂ、擬似化設計データ６６ｆ，標準制御プログラム６６ｃ，カスタム制御プログラム６６ｄ及び擬似化制御プログラム６６ｇを読み出す。次に、制御装置５は、読み出した設計データ及び制御プログラムの内容またはファイル名を、例えば図１１（ａ）〜（ｃ）のような順序の操作案内によって表示部１６に表示させる（ステップＳ１）。ここで、図１１（ｃ）に示すように、表示部１６には擬似化設計データ６６ｆ及び擬似化制御プログラム６６ｇの内容として既存のカメラや既存のズームレンズユニットの名称が表示されるので、これら擬似化設計データ６６ｆ及び擬似化制御プログラム６６ｇの内容は容易かつ正確に把握可能となる。
なお、図１１（ｃ）では、擬似化制御プログラム６６ｇの内容を擬似化されるカメラのメーカや製品名、仕様などによって表示しているが、図１１（ｄ）に示すように、擬似化されるカメラ内部のレンズユニットの製品名や仕様、光学特性、外観図、設計図、光跡図などによって表示することとしても良い。このような場合にも、擬似化設計データ６６ｆ及び擬似化制御プログラム６６ｇの内容は容易かつ正確に把握可能となる。
次に、制御装置５は、表示されたカスタム設計データ６６ｂが選択されたか否かを判別し（ステップＳ２）、カスタム設計データ６６ｂが選択された場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）には、カスタム設計データ６６ｂに基づいてズームレンズユニット２の可変設計パラメータを制御する（ステップＳ３）。
次に、制御装置５は、カスタム制御プログラム６６ｄが選択されたか否かを判別し（ステップＳ４）、カスタム制御プログラム６６ｄが選択された場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）には、カスタム制御プログラム６６ｄに基づいてカメラ１の各部を制御する（ステップＳ５）。
一方、ステップＳ２においてカスタム設計データ６６ｂが選択されなかった場合（ステップＳ２；Ｎｏ）には、制御装置５は擬似化設計データ６６ｆが選択されたか否かを判別する（ステップＳ６）。
このステップＳ６において擬似化設計データ６６ｆが選択された場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）には、撮影制御部５１は擬似化設計データ６６ｆに基づいてズームレンズユニット２の可変設計パラメータを制御する（ステップＳ７）。これにより、プログラムメモリ６６中の擬似化設計データ６６ｆに基づいて、各可変設計パラメータの値は所定の状態、より詳細には、ズームレンズユニット２と既存のズームレンズユニットやカメラとが等しい光学特性を有する状態にされる。
また、ステップＳ６において擬似化設計データ６６ｆが選択されなかった場合（ステップＳ６；Ｎｏ）には、撮影制御部５１は標準設計データ６６ａに基づいてズームレンズユニット２の可変設計パラメータを制御する（ステップＳ８）。
また、ステップＳ４においてカスタム制御プログラム６６ｄが選択されなかった場合（ステップＳ４；Ｎｏ）には、制御装置５は、擬似化制御プログラム６６ｇが選択されたか否かを判別する（ステップＳ９）。
このステップＳ９において擬似化制御プログラム６６ｇが選択された場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）には、制御装置５は擬似化制御プログラム６６ｇに基づいてカメラ１の各部を制御する（ステップＳ１０）。これにより、プログラムメモリ６６中の擬似化制御プログラム６６ｇに基づいて、カメラ１は既存のカメラと等しい光学特性を有する状態にされる。
また、ステップＳ９において擬似化制御プログラム６６ｇが選択されなかった場合（ステップＳ９；Ｎｏ）には、制御装置５は標準制御プログラム６６ｃに基づいてカメラ１の各部を制御する（ステップＳ１１）。
次に、図１２，図１３に示すように、制御装置５は、カメラ１のモードについての選択指示を表示部１６に表示させ、レンズユニット設計モード、プログラム設計モード、プログラムデバッグモード、カスタム制御プログラム６６ｄによる撮影モード（以下、カスタム撮影モードとする）、擬似化制御プログラム６６ｇによる撮影モード（以下、他機種撮影モードとする）、標準制御プログラム６６ｃによる撮影モード（以下、標準撮影モードとする）及び再生モードについて、操作者による選択の有無を順次判別する（ステップＳ１２〜Ｓ１８）。
このステップＳ１２においてレンズユニット設計モードが選択された場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）には、制御装置５はレンズユニット設計モード処理を行う（ステップＳ１９）。
具体的には、図１４に示すように、演算処理部５０は、カスタム設計データを新たに設計するか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、新規設計が選択されたか否かを判別する（ステップＴ１）。
このステップＴ１において新規設計が選択された場合（ステップＴ１；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの曲率や位置、屈折率、剛体レンズ２１の位置など、可変設計パラメータについての設計データの入力指示を表示部に表示させた後、操作部４から設計データの指示信号を受信する（ステップＴ２）。次に、演算処理部５０は、必要な設計データが揃ったか否かを判別し（ステップＴ３）、設計データが揃っていない場合（ステップＴ３；Ｎｏ）には前記ステップＴ２の処理に戻り、揃っている場合（ステップＴ３；Ｙｅｓ）には後述のステップＴ５の処理を行う。ここで、ズームレンズユニット２に備えられた複数の可変焦点レンズ３ａ，３ｂの光学特性を調整することにより、従来と異なり、レンズを交換することなく広い範囲でズームレンズユニット２の光学特性が調整可能となる。また、設計データは可変設計パラメータについての固定値の情報を有するので、後述のステップＴ６，Ｔ８，Ｔ１０．Ｔ１２において具体的なシミュレーション演算を行うことが可能となる。
一方、ステップＴ１において新規設計が選択されなかった場合（ステップＴ１；Ｎｏ）には、演算処理部５０は、操作者によって指定された標準設計データ６６ａまたはカスタム設計データ６６ｂをプログラムメモリ６６から読み出す（ステップＴ４）。
次に、制御装置５は、得られた設計データに基づいて制御した場合のズームレンズユニット２における光路をシミュレーション演算によって求めるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、シミュレーション演算する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ５）。
このステップＴ５においてシミュレーション演算する選択がされなかった場合（ステップＴ５；Ｎｏ）には、演算処理部５０は後述のステップＴ７の処理を行い、シミュレーション演算する選択がされた場合（ステップＴ５；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は光線追跡のシミュレーション演算を行う（ステップＴ６）。
具体的には、図１５に示すように、まず演算処理部５０は設計データに基づいてズームレンズユニット２の設計図面を表示部１６に表示させる（ステップＵ１）。
次に、演算処理部５０は、ズームレンズユニット２における光学面の面番号ｊを１に設定する（ステップＵ２）。なお、以下の説明においては、便宜的にズームレンズユニット２の光学面の数をｋ個とする。
次に、演算処理部５０は、パラメータα1（＝ｎ1・u1）と、面番号１の光学面（以下、第１面とする）を光線が切る高さｈ1とを算出する（ステップＵ３）。ここで、図１６に示すように、「ｎ」は媒質の屈折率、「ｕ」は入射光が光軸Ｌとなす角である。また、各記号の沿え字「ｊ」や「ｊ＋１」は光学面の面番号を示す値である。
次に、演算処理部５０は、以下の式（２０），（２１）を用い、各光学面についてαj，ｈjを求め、プログラムメモリ６６に記憶させる（ステップＵ４）。なお、式中、「ｒ」は光学面の曲率半径、「ｄ」は次の光学面までの光軸上での距離を示す。また、記号に「’」が付されている場合は光学面に対して像側（後側）のパラメータであることを示し、付されていない場合は物体側（前側）のパラメータであることを示す。
α'j＝αj+1＝αj＋ｈj・（ｎ'j−ｎj）／rj …（２０）
ｈ'j＝ｈj+1＝ｈj−α'j・ｄj／ｎ’j …（２１）
次に、演算処理部５０は、面番号ｊの値がｋであるか否かを判別し（ステップＵ５）、ｋでない場合（ステップＵ５；Ｎｏ）には面番号の値に１を加え（ステップＵ６）、ステップＵ４の処理に戻る。
一方、ステップＵ５において面番号ｊがｋである場合、つまり最終面についてαj，ｈjを求めた場合（ステップＵ５；Ｙｅｓ）には、以下の式（２２）〜（２４）から最終面についての角度u’k及び像点位置ｓ’kと、ズームレンズユニット２の像側焦点距離ｆ’とを求め、表示部１６に表示させる（ステップＵ７）。また、このとき、演算処理部５０は、公知の手法によりズームレンズユニット２の有効径や開口比、入射瞳、出射瞳などを求め、表示部１６に表示させる。
u’k＝α’k／ｎ’k …（２２）
ｓ’k＝ＢＦ＝ｈk／u’k …（２３）
ｆ’＝h1／u’k …（２４）
但し、式（２３）中、「ＢＦ」はズームレンズユニット２のバックフォーカスである。
次に、演算処理部５０は、ズームレンズユニット２の各面における高さｈjの点を結ぶことによりズームレンズユニット２における光線追跡をシミュレーション演算し、シミュレーション演算の結果として光跡図を表示部１６に表示させ（ステップＵ８）、光線追跡のシミュレーション演算を終了する。
このように、ズームレンズユニット２の光線追跡のシミュレーション演算の結果が表示部１６に表示されるので、高度な専門知識や豊富な経験の有無に関わらず、ズームレンズユニット２の設計内容が正確に評価可能となる。
次に、図１４に示すように、演算処理部５０は、設計されたズームレンズユニット２における収差をシミュレーション演算によって求めるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、シミュレーション演算する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ７）。
このステップＴ７において、シミュレーション演算する選択がされなかった場合（ステップＴ７；Ｎｏ）には、演算処理部５０は後述のステップＴ９の処理を行い、シミュレーション演算する選択がされた場合（ステップＴ８；Ｙｅｓ）には、収差測定のシミュレーション演算を行う（ステップＴ８）。
具体的には、図１７に示すように、まず演算処理部５０は、ズームレンズユニット２における光学面の面番号ｊを１に設定する（ステップＵ１１）。
次に、演算処理部５０は、近軸光線をズームレンズユニット２への入射光線として設定する（ステップＵ１２）。このとき、演算処理部５０は、例えばｕ1＝１／ａ、ｈ1＝ｓ1・ｕ1、α1＝ｎ1・ｕ1と設定して物体側主面の透過光線の高さｈが１になるよう正規化することにより、焦点距離や口径の異なる光学系でも収差性能を比較できるようにする。なお、「ａ」は物点から物体側の主点までの距離である。また、この正規化は、焦点距離ｆを１としたり、撮像画角の対角長を１としたりすることにより行っても良い。
次に、演算処理部５０は、上述の式（２０）〜（２２）と以下の式（２５），（２６）とから各光学面についてα’j，ｈ’j，ｓ’jを求め、プログラムメモリ６６に記憶させる（ステップＵ１３）。
ｓ'j＝ｈj／u'j＝hj・n'j/α'j …（２５）
ｓj+1＝ｓ'j−dj …（２６）
次に、演算処理部５０は、面番号ｊの値がｋであるか否かを判別し（ステップＵ１４）、ｋでない場合（ステップＵ１４；Ｎｏ）には面番号の値に１を加え（ステップＵ１５）、ステップＵ１３の処理に戻る。これにより、物体側から像側に向かって、近軸光線の光線追跡が順次行われる。
一方、ステップＵ１４において面番号ｊがｋである場合、つまり最終面についてα’j，ｈ’j，ｓ’jを求めた場合（ステップＵ１４；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、ズームレンズユニット２における光学面の面番号ｊを再び１に設定する（ステップＵ１６）。
次に、演算処理部５０は、軸外物点から入射瞳への主光線をズームレンズユニット２への入射光線として設定する（ステップＵ１７）。このとき、演算処理部５０は、例えばｕ1*＝−ａ／ａ*、ｈ1*＝ｚ*・ｕ1*、α1*＝ｎ1・ｕ1*と設定して物体側主点から物体高に対する角ωが（−１）になるよう正規化することにより、焦点距離や口径の異なる光学系でも収差性能を比較できるようにする。
次に、演算処理部５０は、以下の式（２７）〜（３０）から各光学面についてα’j *，ｈ’j *，ｓ’j *を求め、プログラムメモリ６６に記憶させる（ステップＵ１８）。
α’j *＝αj+1 *＝αj *＋ｈj *・（ｎ’j−ｎj）／ｒj …（２７）
ｈ’j *＝ｈj+1 *＝ｈj *−α’j・ｄj／ｎ’j …（２８）
ｓ'j *＝ｈj *／u'j *＝ｈj *・ｎ'j/α'j * …（２９）
ｓj+1 *＝ｓ'j *−ｄj …（３０）
次に、演算処理部５０は、面番号ｊの値がｋであるか否かを判別し（ステップＵ１９）、ｋでない場合（ステップＵ１９；Ｎｏ）には面番号の値に１を加え（ステップＵ２０）、ステップＵ１８の処理に戻る。これにより、物体側から像側に向かって、前記主光線の光線追跡が順次行われる。
一方、ステップＵ１９において面番号ｊがｋである場合、つまり最終面についてα’j *，ｈ’j *，ｓ’j *を求めた場合（ステップＵ１９；Ｙｅｓ）には、図１８に示すように、演算処理部５０は、ズームレンズユニット２における光学面の面番号ｊを再び１に設定する（ステップＵ２１）。
次に、演算処理部５０は、図１９（ａ）に示す式を用いて補助量Ｑj，Ｑj *，Δ（１／ｎjｓj），Δ（１／ｎj），Ｊjを計算し（ステップＵ２２）、更に以下の式（３１）〜（３６）を用いて収差係数Ｉj〜Ｖj，Ｐjを計算する（ステップＵ２３）。
Ij=h4Q2・Δ(1/njsj) …（３１）
IIj=Jj・Ij …（３２）
IIIj=Jj・IIj …（３３）
IVj=IIIj+Pj …（３４）
Vj= Jj・IVj …（３５）
Pj=-(1/rj)・Δ(1/nj) …（３６）
次に、演算処理部５０は、面番号ｊの値がｋであるか否かを判別し（ステップＵ２４）、ｋでない場合（ステップＵ２４；Ｎｏ）には面番号の値に１を加え（ステップＵ２５）、ステップＵ２２の処理に戻る。これにより、物体側から像側に向かって、収差係数の計算が順次行われる。
一方、ステップＵ２４において面番号ｊがｋである場合、つまり最終面についてＩj〜Ｖj，Ｐjを求めた場合（ステップＵ２４；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、図１９（
ｂ）に示すように、各面の収差係数をそれぞれ総和して各収差係数のザイデル和Ｉ〜Ｖ，Ｐを求める（ステップＵ２６）。また、演算処理部５０は、以下の式（３７），（３８）等から軸上色収差ΔＳ’及び倍率色収差ΔY’を求める。但し、式中、「νj」はＡｂｂ
ｅ数（＝(nd−1)／（nF−nc））であり、「nc」，「nd」，「nF」はＣ線、ｄ線、Ｆ線の波長における屈折率である。
ΔＳ’＝−(1／α’k 2）・Σｈj 2／（νj・ｆj） …（３７）、
ΔY’＝−(1／α’k）・Σｈj 2・ｑj／（νj・ｆj） …（３８）
次に、演算処理部５０は、各収差係数、ザイデル和、軸上色収差及び倍率色収差を表示部１６に表示させる（ステップＵ２７）。また、演算処理部５０は、計算結果に基づいてズームレンズユニット２の結像性能を評価し、この評価結果を表示部１６に表示させる。これにより、操作者が結像性能を評価する場合と比較して、容易かつ正確にズームレンズユニット２の設計内容を評価することが可能となる。
次に、演算処理部５０は、収差曲線を表示させるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、表示させる選択がされたか否かを判別する（ステップＵ２８）。そして、表示させる選択がされなかった場合（ステップＵ２８；Ｎｏ）には、演算処理部５０はそのまま収差測定のシミュレーション演算を終了する。
一方、ステップＵ２８において表示させる選択がされた場合（ステップＵ２８；Ｙｅｓ）には、例えば以下の式（３９），（４０）などを用いてレンズ面または像高の高さ（角度）に対する各収差曲線を計算して表示部１６に表示させ（ステップＵ２９）、収差測定のシミュレーション演算を終了する。このように、ズームレンズユニット２の収差測定のシミュレーション演算の結果が表示部１６に表示されるので、高度な専門知識や豊富な経験の有無に関わらず、ズームレンズユニット２の設計内容が正確に評価可能となる。
Δy=−(1/2α'k)[I・h3cosΦ−II・(n1・tanω)h2(2＋cos2Φ)
＋(3III＋P)・(n1・tanω)2・h・cosΦ−V・(n1・tanω）3] …（３９）
Δx=−(1/2α'k)[I・h3sinΦ−II・(n1・tanω)h2・sin2Φ)
＋(III＋P)・(n1・tanω)2・h・sinΦ] …（４０）
次に、図１４に示すように、制御装置５は、設計されたズームレンズユニット２のスポットダイアグラムをシミュレーション演算によって求めるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、シミュレーション演算する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ９）。
シミュレーション演算する選択がされなかった場合（ステップＴ９；Ｎｏ）には、制御装置５は後述のステップＴ１１の処理を行い、シミュレーション演算する選択がされた場合（ステップＴ９；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０はスポットダイアグラムの計算を行う（ステップＴ１０）。
具体的には、図２０に示すように、まず演算処理部５０は、前記ステップＵ１〜ステップＵ７と同様にして最終面の角度u’k，像点位置ｓ’kや、ズームレンズユニット２の像側焦点距離ｆ’、有効径、開口比、入射瞳、出射瞳などを求める（ステップＵ３１）。
次に、演算処理部５０は、操作者からの指示に基づいて、レンズ面または入射瞳面の分割数Ｎ×Ｎと、スポットダイアグラムの表示範囲（ＸＹ座標の範囲Ｘｓ，Ｙｓ）または表示スケール（倍率）との設定を行う（ステップＵ３２，ステップＵ３３）。
次に、演算処理部５０は、入射光線の初期値と、最終面から焦点面までの距離ｄkまたは最終面の像点位置からのデフォーカス量（±ｄｚ）とを設定し（ステップＵ３４，ステップＵ３５）、光線の波長λを設定する（ステップＵ３６）。ここで、入射光線の初期値とは、例えば物点位置ｄ0や入射角、入射光線の初期単位ベクトルなどである。また、前記デフォーカス量とは、ｄk＝ＢＦ±ｄｚで表される値である。
次に、図２１に示すように、演算処理部５０は、前記ステップＵ３２，ステップＵ３３で設定したｘｓ及びＮの値からｄｘ＝ｘｓ／Ｎを算出するとともに、変数ｘを０に設定する（ステップＵ３７）。
次に、演算処理部５０は、前記ステップＵ３２，ステップＵ３３で設定したｙｓ及びＮの値からｄｙ＝ｙｓ／Ｎを算出するとともに、変数ｙを０に設定する（ステップＵ３８）。
次に、演算処理部５０は、ズームレンズユニット２における光学面の面番号ｊを１に設定し（ステップＵ３９）、光線と第１面との交点Ａ1の座標を（ｘ，ｙ，０）に設定する（ステップＵ４０）。
次に、演算処理部５０は、図２２に示すように、（ｊ−１）面の点Ａj-1から出て（ｊ）面の点Ａjに入射する光線の単位ベクトルＱj-1の方向余弦（Lj-1，Mj-1，Nj-1）や、（ｊ−１）面と光軸との交点Ｓj-1から点Ａj-1へのベクトルＴj-1、（ｊ）面の曲率ｃj、点Ｓjから単位ベクトルQj-1への垂線ベクトルＷj、光軸の単位ベクトルｋ、（ｊ）面の曲率半径ｒ、ベクトルＱj-1方向における点Ｑj-1から点Ｑjまでの距離ｑj-1、点Ｑj-1からＱj-1及び垂線ベクトルＷjの交点までの距離ｐj-1、ベクトルＷjの方向成分Ｗｘj，Ｗｙj，Ｗｚj等を以下の式（４１）〜（４４）に代入し、Ｐj-1，Ｗｚj，Ｍj 2，ｑjを求める（ステップＵ４１）。
Pj-1＝−[xj-1Lj-1+yj-1Mj-1+(zj-1−dj-1)Nj-1] …（４１）
Wzj＝(zj-1−dj-1)＋pj-1Nj-1 …（４２）
Mj 2＝−[x2 j-1+y2 j-1+(zj-1−dj-1)2−pj-1 2] …（４３）
qj-1＝pj-1＋(cMj-1 2−2Wxj)／Nj-1[1+｛1−(cj／Nj-1 2)(cjMj-1 2−2Wxj)｝1/2] …（４４）
なお、これらの式（４１）〜（４４）は、以下の式（４５）〜（４８）から導入されるものである。
Tj-1＋pj-1Qj-1＝dj-1・k＋Wj …（４５）
Wj＋(qj-1−pj-1)・Qj-1＝Tj …（４６）
Tj＋r・Ej＝r・k …（４７）
nj・(Ej×Qj)＝nj+1・(Ej×Qj+1) …（４８）
次に、図２１に示すように、演算処理部５０は、以下の式（４９）〜（５１）を用い、光線と（ｊ）面との交点Ａjの座標（ｘj，ｙj，ｚj）を求める（ステップＵ４２）。
xj＝xj-1＋qj-1L j-1 …（４９）
yj＝yj-1＋q j-1M j-1 …（５０）
zj＝(zj-1−dj-1)＋q j-1N j-1 …（５１）
次に、演算処理部５０は、点Ａjで屈折して(ｊ＋１)面（図示せず）に入射する光線のベクトルＱjの方向余弦（Ｌj，Ｍj，Ｎj）を以下の式（５２）〜（５４）から求めた後、上記と同様の手順により点Ａj+1の座標（ｘj+1，ｙj+1，ｚj+1）を求める（ステップＵ４３）。
Lj＝（n／n’）・L＋g・ex …（５２）
Mj＝（n／n’）・M＋g・ey …（５３）
Nj＝（n／n’）・N＋g・ez …（５４）
また、演算処理部５０は、Ａ点における（ｊ）面の法線ベクトルＥjの方向余弦（ｅxj，ｅyj，ｅzj）と、屈折率比（ｎ／ｎ'）と、（ｊ）面での入射角の余弦ζj及び出射角の余弦ζ’jと、係数ｇjとを以下の式（５５）〜（５８）から求める。
exj＝−cxj、eyj＝−cyj、ez＝1−czj …（５５）
（n／n’）＝（nλ／n’λ）＝（n’(j-1)λ／n’jλ） …（５６）
ξ'j＝[1−（n／n’）2・(1−ξj 2)]1/2 …（５７）
ｇj＝ξ'j−（n／n’）・ξj …（５８）
次に、演算処理部５０は、面番号ｊの値がｋであるか否かを判別し（ステップＵ４４）、ｋでない場合（ステップＵ４４；Ｎｏ）には面番号の値に１を加え（ステップＵ４５）、ステップＵ４１の処理に戻る。
一方、ステップＵ４４において面番号ｊがｋである場合、つまり最終面についてベクトルＱjの方向余弦（Ｌj，Ｍj，Ｎj）を求めた場合（ステップＵ４４；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、例えば図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、光線と最終像面との交点（Δｘ，Δｙ）を、表示部１６の表示範囲または表示スケールのＸＹ座標上にプロットさ
せる（ステップＵ４６）。
次に、演算処理部５０は、前記変数ｙの値がｙｓ以上であるか否かを判別し（ステップＵ４７）、ｙｓ未満の場合（ステップＵ４７；Ｎｏ）には変数ｙの値に１を加え（ステップＵ４８）、ステップＵ３９の処理に戻る。
一方、ステップＵ４７において変数ｙの値がｙｓ以上である場合、つまり、レンズ面または入射瞳面においてｙ軸方向に並ぶ微小エリアのそれぞれについての入射光の像点をプロットした場合（ステップＵ４７；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、前記変数ｘの値がｘｓ以上であるか否かを判別し（ステップＵ４９）、ｘｓ未満の場合（ステップＵ４９；Ｎｏ）には変数ｘの値に１を加え（ステップＵ５０）、ステップＵ３８の処理に戻る。
そして、変数ｘの値がｘｓ以上である場合、つまり、レンズ面または入射瞳面においてｘ軸方向に並ぶ微小エリアのそれぞれについての入射光の像点をプロットした場合（ステップＵ４９；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０は、得られたスポットダイアグラムに基づいてズームレンズユニット２の結像性能を評価し、この評価結果を表示部１６に表示させてスポットダイアグラム測定のシミュレーション演算を終了する。このように、ズームレンズユニット２のスポットダイアグラム測定のシミュレーション演算の結果が表示部１６に表示されるので、高度な専門知識や豊富な経験の有無に関わらず、ズームレンズユニット２の設計内容が正確に評価可能となる。また、演算処理部５０による評価結果が示されるので、操作者が結像性能を評価する場合と比較して、容易かつ正確にズームレンズユニット２の設計内容を評価することが可能となる。
次に、図１４に示すように、制御装置５は、設計されたズームレンズユニット２のＭＴＦ特性をシミュレーション演算によって求めるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、シミュレーション演算する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ１１）。
ステップＴ１１において、シミュレーション演算する選択がされなかった場合（ステップＴ１１；Ｎｏ）には、制御装置５は後述のステップＴ１３の処理を行い、シミュレーション演算する選択がされた場合（ステップＴ１１；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０はＭＴＦ特性の測定のシミュレーション演算を行う（ステップＴ１２）。
具体的には、演算処理部５０は、スポット密度の強度分布を像面の強度分布として用い、以下の式（５９）または（６０）からＭＴＦ値を｜Ｒｔ（ｕ）｜または｜Ｒｓ（ｕ）｜として計算し、空間周波数（ｕ）やデフォーカス量（±ｄｚ）、像高、ズーム比などに対するＭＴＦの変化として表示部１６に表示させる。また、演算処理部５０は、得られたＭＴＦ特性に基づいてズームレンズユニット２の結像性能を評価し、この評価結果を表示部１６に表示させる。このように、ズームレンズユニット２のＭＴＦ値測定のシミュレーション演算の結果が表示部１６に表示されるので、高度な専門知識や豊富な経験の有無に関わらず、ズームレンズユニット２の設計内容が正確に評価可能となる。また、演算処理部５０による評価結果が示されるので、操作者が結像性能を評価する場合と比較して、容易かつ正確にズームレンズユニット２の設計内容を評価することが可能となる。
｜Ｒｔ（ｕ）｜＝｛A（ｕ）2＋B（ｕ）2｝1/2 …（５９）
｜Ｒｓ（ｕ）｜＝（1／N）Σicos（２πｕ・Δxi） …（６０）
但し、式中、Δｘi，Δｙiはスポット座標であり、Ａ（ｕ），B（ｕ）は、Ａ（ｕ）
＝（1／N）Σicos（２πｕ・Δyi），B（ｕ）＝（1／N）Σisin（２πｕ・Δy
i）で示される値である。
なお、演算処理部５０は、基本周波数をu0＝1/p［line pair/mm］（ｐは基本周期）とし、周波数u＝m/p＝ｍu0（ｍは正の整数）の格子の強度分布Ｉ（ｘ）を以下の式（６１），（６２）のようにフーリエ変換することにより、ＭＴＦの値を振幅Ｃmとして求めることとしても良いし、いわゆるスリット法やコントラスト法を模擬的に行ったり、点像分布関数（PSF）や線像分布関数（LSF）をフーリエ変換したりすることによってＭＴＦ値を求めることとしても良い。
Ｉ（ｘ）＝ΣＣm・exp（−i・２π・ｍu0x）、 ・・・・（６１）
Ｃm＝∫Ｉ（ｘ）exp（i・２π・ｍu0x）dx、 ・・・・（６２）
次に、制御装置５は、設計データをプログラムメモリ６６に記憶させるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、記憶させる選択がされたか否かを判別する（ステップＴ１３）。
ステップＴ１３において、記憶させる選択がされなかった場合（ステップＴ１３；Ｎｏ）には、制御装置５は、レンズユニット設計モード処理を終了する。
一方、ステップＴ１３において記憶させる選択がされた場合（ステップＴ１３；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、設計データにファイル名を付けてプログラムメモリ６６に記憶させ（ステップＴ１４）、レンズユニット設計モード処理を終了する。このとき、上述のステップＴ６，Ｔ８，Ｔ１０，Ｔ１２でシミュレーション演算を行っている場合には、制御装置５は、シミュレーション演算の結果も併せてプログラムメモリ６６に記憶させる。
そして、図１２に示すように、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。なお、制御装置５は、このときの指示信号に基づいてカメラ１を後述のプログラム設計モードや撮影モードに移行させることとしても良い。
また、上述のステップＳ１２においてレンズユニット設計モードが選択されず（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１３においてプログラム設計モードが選択された場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、プログラム設計モード処理を行う。
具体的には、まず制御装置５は、操作部４を介して入力されたカスタム制御プログラム６６ｄを受信する（ステップＳ２１）。次に、制御装置５は、カスタム制御プログラム６６ｄの設計が終了したか否かを判別し（ステップＳ２２）、終了していない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）には上記ステップＳ２１の処理に戻り、終了している場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）には、設計されたカスタム制御プログラムにファイル名を付けてプログラムメモリ６６に記憶させ（ステップＳ２３）、プログラム設計モード処理を終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１３においてプログラム設計モードが選択されず（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１４においてプログラムデバッグモードが選択された場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、プログラムデバッグモード処理を行う。
具体的には、まず制御装置５は、指定されている制御プログラム及び設計データを読み込む（ステップＳ２４）。そして、制御装置５は、読み込んだ制御プログラムを実行し（ステップＳ２５）、実行結果を表示部１６に表示させるとともにプログラムメモリ６６に記憶させ（ステップＳ２６）、プログラムデバッグモード処理を終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１４においてプログラムデバッグモードが選択されず（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１５においてカスタム撮影モードが選択された場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、カスタム制御プログラム６６ｄに基づいてカスタム撮影モード処理を行う。
具体的には、制御装置５は、選択されたカスタム設計データ６６ｂに基づいてズームレンズユニット２の可変設計パラメータを設定し（ステップＳ２７）、更に、選択されたカスタム制御プログラム６６ｄに基づいてカメラ１の各部を制御する
（ステップＳ２８）。そして、この状態において、操作者からの指示に応じて撮影を行い、カスタム撮影モードを終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１５においてカスタム撮影モードが選択されず（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ１７において他機種撮影モードが選択された場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、擬似化制御プログラム６６ｇに基づいてカスタム撮影モード処理を行う。
具体的には、制御装置５は、選択された擬似化設計データ６６ｆに基づいてズームレンズユニット２の可変設計パラメータを設定し（ステップＳ２９）、更に、選択された擬似化制御プログラム６６ｇに基づいてカメラ１の各部を制御する（ステップＳ３０）。そして、この状態において、操作者からの指示に応じて撮影を行い、カスタム撮影モードを終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１６において他機種撮影モードが選択されず（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１７において標準撮影モードが選択された場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、標準制御プログラムに基づいて標準撮影モード処理を行う。
具体的には、まず演算処理部５０は、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離を初期設定値に設定する。ここで、操作者がカメラ１を被写体に向けると、被写体からの光線がズームレンズユニット２に入射する。このとき、プリズム２０が可変焦点レンズ３ａ，３ｂの上方に配設されているので、水平に配設された可変焦点レンズ３ａ，３ｂに対し、横方向からの光線が案内される。また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂが水平に配設されているので、液体３１ａ，３１ｂが安定な状態で維持される結果、振動や重力、加速度などの影響による液体３１ａ，３１ｂの流動や、光学面Ｓの変形が防止される。また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂが縦に配設された場合と比較して、前記光学面Ｓの面積が広くなる、つまり、可変焦点レンズ３ａ，３ｂのＦナンバーが小さくなるため、像の明るさを向上させることが可能となる。
次に、制御装置５は、操作部４からの操作指示信号に基づいてシャッタースピードや絞り量などの撮影条件を設定する（ステップＳ３１）。
次に、演算処理部５０が温度センサ１５による測定温度や、測光・測距センサ１４による測定光量及び被写体距離、撮像素子からの電気信号から算出されるコントラストなどに基づいて、可変焦点レンズ３ａ，３ｂへの印加電圧の補正量を計算し、この補正量に基づいて撮影制御部５１が可変焦点レンズ３ａ，３ｂに電圧を印加する。また、撮影制御部５１は、操作部４からの指示信号などに基づいてストロボ１１に対してホワイトバランス（ＷＢ）処理を行う（ステップＳ３２）。
次に、制御装置５は、ズームレンズユニット２のズーム処理及びＡＦ処理を行い（ステップＳ３３）、所定時間内にシャッターボタン４１が押されたか否かを判別する（ステップＳ３４）。
このステップＳ３４においてシャッターボタン４１が押された場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）には、制御装置５はシャッター駆動部６２やストロボ１１などを制御して被写体画像を撮影する（ステップＳ３５）。撮影を行ったら、制御装置５は画像データを圧縮解凍部７０に圧縮符号化させた後、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの焦点距離や倍率などとともに内部メモリ６８に記憶させる（ステップＳ３６）。そして、操作部からの信号に基づいて処理を行った後、標準撮影モードを終了する。
一方、ステップＳ３４において所定の時間内にシャッターボタン４１が押されていない場合や、撮影条件の変更が指示された場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）には、操作部からの信号に基づいて処理を行った後、制御装置５はそのまま標準撮影モードを終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１７において標準撮影モードが選択されず（ステップＳ１７；Ｎｏ）、ステップＳ１８において再生モードが選択された場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、図１３に示すように、再生モード処理を行う。
具体的には、まず制御装置５は、操作者からの指示に従って内部メモリ６８または外部メモリ６７ａ中の画像データを選択し（ステップＳ３７）、この画像データを表示部１６に表示させるか、或いは外部メモリ６７ａに出力し（ステップＳ３８）、再生モード処理を終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
また、上述のステップＳ１７において再生モードが選択されなかった場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）には、制御装置５は、プログラム設定モード処理を行う（ステップＳ３９）。
具体的には、図２４に示すように、まず制御装置５は、プログラムメモリ６６に記憶させたカスタム制御プログラム６６ｄを利用するか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、利用する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ２０）。
このステップＴ２０において利用する選択がされた場合（ステップＴ２０；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、操作者によって選択されたカスタム制御プログラム６６ｄをプログラムメモリ６６から読み出し、このカスタム制御プログラム６６ｄを制御用のプログラムとして設定する（ステップＴ２１）。
次に、制御装置５は、選択されたカスタム制御プログラム６６ｄに対応する標準設計データ６６ａ及びカスタム設計データ６６ｂのうち、操作者によって選択された設計データをプログラムメモリ６６から読み出し、この設計データを制御用のデータとして設定する（ステップＴ２２）。
そして、制御装置５は、カメラ１の各部の機能や設定条件などを設定して（ステップＴ２３）、プログラム設定モード処理を終了する。
一方、前記ステップＴ２０において、カスタム制御プログラム６６ｄを利用する選択がされなかった場合（ステップＴ２０；Ｎｏ）には、制御装置５は、擬似化制御プログラム６６ｇを利用するか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、利用する選択がされたか否かを判別する（ステップＴ２４）。
このステップＴ２４において利用する選択がされた場合（ステップＴ２４；Ｙｅｓ）には、制御装置５は、上述の図１１（ａ）〜（ｃ）のような操作案内を表示部１６に順次表示させることにより、操作者に擬似化制御プログラム６６ｇ及び擬似化設計データ６６ｆを選択させた後、選択された擬似化制御プログラム６６ｇをプログラムメモリ６６から読み出し、この擬似化制御プログラム６６ｇを制御用のプログラムとして設定する（ステップＴ２５）。
次に、制御装置５は、選択された擬似化制御プログラム６６ｇに対応する擬似化設計データ６６ｆのうち、操作者によって選択された擬似化設計データ６６ｆをプログラムメモリ６６から読み出し、この擬似化設計データ６６ｆを制御用のデータとして設定する（ステップＴ２６）。
そして、制御装置５は、カメラ１の各部の機能や設定条件などを設定して（ステップＴ２３）、プログラム設定モード処理を終了する。
一方、前記ステップＴ２４において、擬似化制御プログラム６６ｇを利用する選択がされなかった場合（ステップＴ２４；Ｎｏ）には、制御装置５は、選択された標準制御プログラム６６ｃ，標準設計データ６６ａを制御用のプログラム，データとして設定する（ステップＴ２７，Ｔ２８）。
そして、制御装置５は、カメラ１の各部の機能や設定条件などを設定して（ステップＴ２３）、プログラム設定モード処理を終了する。
そして、制御装置５は、操作部４からの指示信号に基づいて各種の処理を行い（ステップＳ２０）、処理を終了する。
以上のカメラ１によれば、プログラムメモリ６６中の擬似化設計データ６６ｆに基づいて、各可変設計パラメータの値を既存のレンズユニットと等しい光学特性を有する状態にすることができるので、操作者が自分で光学ユニットを設計する必要がない。従って、従来と異なり、操作者は高度な専門知識や豊富な経験の有無に関わらず、ズームレンズユニット２について所望の光学特性を容易に得ることができる。
また、擬似化設計データ６６ｆ及び擬似化制御プログラム６６ｇの内容を容易かつ正確に把握することができるため、ズームレンズユニット２について所望の光学特性をいっそう容易に得ることができる。
なお、上記の実施の形態においては、ズームレンズユニット２は光軸Ｌに沿ってプリズム２０、可変焦点レンズ３ａ，３ｂ、剛体レンズ２１をこの順序で備えることとして説明したが、例えば図２５に示すように、他の順序で備えることとしても良い。
また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは剛体レンズ２１よりも物体側に配置されていることとして説明したが、像側に配置されていることとしても良い。
また、剛体レンズ２１を単レンズとして説明したが、図２６に示すように、複数枚のレンズからなるレンズユニットとしても良い。このような場合におけるズームレンズユニットは、例えば図２７（ａ），（ｂ）に示すような設計データに基づいて形成することができる。この場合の収差曲線を図２７（ｃ），（ｄ）に、収差係数などの値を図２８に例示する。ここで、図２７（ｂ）中、「液面の位置」とは、図２６に示すように、透明板３０ａ，３０ｂから、界面の中心までの距離である。また、図２７（ｃ）は倍率ｍ＝０．６、焦点距離ｆ＝１５ｍｍのときの縦収差図であり、図２７（ｄ）は倍率ｍ＝０．６、焦点距離ｆ＝１５ｍｍ、入射角５°のときの横収差図である。また、図２７（ｃ）、（ｄ）中、「Ｃ線」とは波長６５６．２７ｎｍの光、「ｄ線」とは波長５８７．５６ｎｍの光、「Ｆ線」とは波長４８６．１３ｎｍの光である。
また、撮影用受光窓１３から入射した光をプリズム２０によって屈折させることとして説明したが、マンジャン（Mangin）鏡などのミラーによって屈折させることとしても良い。
また、ズームレンズユニット２のプリズム２０、可変焦点レンズ３ａ，３ｂ及び剛体レンズ２１は上下方向に配列されていることとして説明したが、横方向に配列されることとしても良い。
また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは固定されていることとして説明したが、ラックやピニオン等によって移動可能としても良い。この場合には、可変焦点レンズ３ａ，３ｂの位置を調整することによってもズームレンズユニット２の光学特性を調整することができるため、より容易に所望の光学特性を得ることができる。また、可変焦点レンズ３ａ、３ｂの光学特性の可変域に制限がある場合であっても、位置調整によってズームレンズユニット２の屈折力を正または負の側に偏らせ、全体としての焦点距離やフォーカス位置を広い範囲で調整することができる。
また、可変焦点レンズ３ａ，３ｂは、光学面Ｓを変形させることにより屈折力などを変化させることとして説明したが、液体３１ａ，３１ｂを屈折率の異なる他の液体と入れ換えることにより変化させることとしても良い。
また、演算処理部５０は、ＭＴＦ特性をシミュレーション演算によって求めることによりズームレンズユニット２の結像性能を評価することとして説明したが、OTF(Optical Transfer Function)特性やPTF（Phase Transfer Function）特性をシミュレーション演算によって求めることにより評価することとしても良いし、ＭＴＦ値やＯＴＦ値を平面収差の評価データなどに変換して評価したり、いわゆるニトカ法(Nitka method）やRudinger & Spiegler法、解像力法などによって評価したりすることとしても良い。
また、本発明に係る光学ユニットをズームレンズユニット２として説明したが、１つの可変設計パラメータのみを可変とし、残りを固定とすることにより、固定焦点のレンズユニットとしても良い。このような場合には、光学ユニットがズームレンズユニットとして機能する場合と比較して、光学特性を高めることができるとともに制御を容易化することができる。
また、本発明に係る光学ユニットがカメラ１に備えられることとして説明したが、望遠鏡や顕微鏡、双眼鏡に備えられることとしても良い。
＜実施の形態の変形例＞
次に、本発明の実施の形態の変形例について説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本変形例におけるカメラ１の演算処理部５０Ａは、図２９，図３０に示すように、前記実施の形態における演算処理部５０とは異なるレンズユニット設計モード処理を行うようになっている。
具体的には、まず演算処理部５０Ａは、図３１（ａ）〜（ｃ）に示すような操作案内を表示部１６に表示させることによって操作者に設計データを選択させ、選択された標準設計データ６６ａ、カスタム設計データ６６ｂまたは擬似化設計データ６６ｆをプログラムメモリ６６から読み込む（ステップＴ５０）。なお、図３１（ａ）〜（ｃ）では、カスタム設計データ６６ｂのうち「カスタム２」のファイル名の設計データが読み込まれている。
次に、演算処理部５０Ａは、操作部４を介して設計データの修正または編集指示を受信する（ステップＴ５１）。
次に、演算処理部５０Ａは、前記ステップＴ６，Ｔ８，Ｔ１０と同様にして光線追跡，収差測定，スポットダイアグラム測定のシミュレーション演算を行い、図３１（ｄ）に示すように、シミュレーション演算の結果を表示部１６に表示させる（ステップＴ５２〜Ｔ５４）。なお、このとき、演算処理部５０Ａは、ＭＴＦ特性など、他の光学特性の測定のシミュレーション演算を行い、そのシミュレーション演算の結果を表示させることとしても良い。
次に、演算処理部５０Ａは、図３０に示すように、操作部４を介して操作者による所望の光学特性の指示を受信する（ステップＴ５５）。ここで、操作者から操作部４に入力される指示としては、図３１（ｅ）〜（ｈ）に示すように、球面収差の許容量を±０．００１未満とする指示や、球面収差を所定量だけ残すようにしてズームレンズユニット２を軟焦点撮影用のソフトフォーカスレンズユニットとする指示、球面収差の補正量を増減する指示などがある。
次に、演算処理部５０Ａは、操作者によって選択または入力された光学特性にズームレンズユニット２の光学特性を近づけるよう、設計データの一部を修正する（ステップＴ５６）。
次に、演算処理部５０Ａは、設計データを修正した後のズームレンズユニット２に対し、前記ステップＴ６，Ｔ８，Ｔ１０と同様にして光線追跡，収差測定，スポットダイアグラム測定のシミュレーション演算を行い、シミュレーション演算の結果を表示部１６に表示させる（ステップＴ５７〜Ｔ５９）。なお、このとき、演算処理部５０Ａは、ＭＴＦ特性など、他の光学特性の測定のシミュレーション演算を行い、そのシミュレーション演算の結果を表示させることとしても良い。
次に、演算処理部５０Ａは、操作者に所望の光学特性に関する光学特性情報を選択または入力させ、この光学特性情報で指示される光学特性と、設計データの修正後のズームレンズユニット２の光学特性とが近似しているか否かを判別する（ステップＴ６０）。
このステップＴ６０において光学特性が近似していない場合（ステップＴ６０；Ｎｏ）には、演算処理部５０Ａは、ステップＴ６０の判別を所定の回数以上したか否かを判別し（ステップＴ６１）、所定の回数未満である場合（ステップＴ６１；Ｎｏ）には前記ステップＴ５６の処理に戻る。また、このステップＴ６５において所定の回数以上である場合（ステップＴ６１；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０Ａは、操作者の所望の光学特性が得られない旨を表示部１６に表示させ（ステップＴ６２）、後述のステップＴ６４の処理を行う。
一方、前記ステップＴ６０において光学特性が近似している場合、つまり、操作者の所望の光学特性が満足された場合（ステップＴ６０；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０Ａは、その旨を表示部１６に表示させる（ステップＴ６３）。
次に、演算処理部５０Ａは、ズームレンズユニット２を再設計するか否かについての選択指示を表示部１６に表示させ、再設計が選択されたか否かを判別する（ステップＴ６４）。
このステップＴ６４において再設計が選択された場合（ステップＴ６４；Ｙｅｓ）には、演算処理部５０Ａは前記ステップＴ５５の処理に戻る。一方、再設計が選択されなかった場合（ステップＴ６４；Ｎｏ）には、演算処理部５０Ａは、設計データをプログラムメモリ６６に記憶させるか否かについての選択指示を表示部１６に表示させる（ステップＴ６５）。
このステップＴ６５において記憶させる選択がされなかった場合（ステップＴ６５；Ｎｏ）には、演算処理部５０Ａはそのままレンズユニット設計モード処理を終了し、記憶させる選択がされた場合（ステップＴ６５；Ｙｅｓ）には、設計データ及びシミュレーション演算の結果にファイル名を付けてプログラムメモリ６６に記憶させ（ステップＴ６６）、レンズユニット設計モード処理を終了する。
このようなカメラ１によれば、操作者の所望の光学特性にズームレンズユニット２の光学特性を近づけるよう設計データの一部を修正するので、ズームレンズユニット２について、所望の光学特性を確実に得ることができる。
本発明に係るカメラの外観図である。 本発明に係るカメラのブロック図である。 可変焦点レンズを示す断面図である。 溶液の濃度と表面張力との関係を示す図である。 （ａ）は可変焦点レンズの印加電圧と曲率ディオプトリーとの関係を示す図であり、（ｂ）は印加電圧と焦点距離との関係を示す図である。 可変焦点レンズの他の形態を示す図である。 可変焦点レンズの他の形態を示す図である。 可変焦点レンズの他の形態を示す図である。 可変焦点レンズの他の形態を示す図である。 本発明に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 表示部に表示される操作案内を示す図である。 本発明に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 レンズユニット設計モード処理を示すフローチャートである。 光線追跡のシミュレーション演算処理を示すフローチャートである。 光線追跡の方法を説明するための図である。 収差測定のシミュレーション演算処理を示すフローチャートである。 収差測定のシミュレーション演算処理を示すフローチャートである。 収差の計算に用いる式を示す図である。 スポットダイアグラム測定のシミュレーション演算処理を示すフローチャートである。 スポットダイアグラム測定のシミュレーション演算処理を示すフローチャートである。 スポットダイアグラム計算の方法を説明するための図である。 スポットダイアグラムを示す図である。 プログラム設定モード処理を示すフローチャートである。 ズームレンズユニットの他の実施の形態を示す図である。 ズームレンズユニットの他の実施の形態を示す図である。 （ａ），（ｂ）は図２６のズームレンズユニットの設計データであり、（ｃ）は縦収差図、（ｄ）は横収差図である。 図２７（ａ），（ｂ）の設計データを用いた場合における収差を示す図である。 レンズユニット設計モード処理を示すフローチャートである。 レンズユニット設計モード処理を示すフローチャートである。 表示部に表示される操作案内を示す図である。
符号の説明
１ カメラ
２ ズームレンズユニット（光学ユニット）
３ａ〜３ｈ 可変焦点レンズ（特性可変レンズ）
５ 制御装置
４ 操作部
１６ 表示部
２０ プリズム
２１ 剛体レンズ
２４ 撮像素子
３０ａ，３０ｂ 透明板
３１ａ，３１ｂ 液体
６５ 画像信号処理部
６６ プログラムメモリ（記憶部）
７２ 情報通信部
Ｓ 光学面

Claims (26)

  1. 光学特性をプログラム可能なレンズユニットを備えたカメラであって、
    前記レンズユニットの光軸上に配置された複数の特性可変光学素子であって、各々の特性可変光学素子が単体で光学特性を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子と、
    前記レンズユニット内における前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させることで、前記レンズユニット全体の光学特性を変化させる電子制御手段と、
    前記レンズユニット全体における所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を記憶する記憶手段と、
    ユーザーの指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された制御情報の編集または新たな作成を行う編集手段と、
    撮影時において、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて前記電子制御手段に制御させる撮影制御手段と、
    を備えたことを特徴とするカメラ。
  2. 前記複数の特性可変光学素子は、各々の特性可変光学素子が電子制御によって単体で焦点距離を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子であることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
  3. 前記記憶手段は、前記所定の光学特性の変化可能な範囲が各々異なる複数の制御情報を記憶し、
    ユーザーによる指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された複数の制御情報の中から、撮影時において前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を選択する選択手段を更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載のカメラ。
  4. 前記編集手段は、ユーザーの指示操作に応じて新たに作成された制御情報を前記記憶手段に追加して記憶、またはユーザーが指示する編集内容に従って前記記憶手段に記憶されている当該制御情報を更新することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカメラ。
  5. 前記記憶手段は、前記制御情報と該制御情報に対応する光学特性に関する情報とを関連付けて記憶し、
    前記選択手段は、前記記憶手段に記憶された複数の制御情報の各々に対応した光学特性に関する情報を選択候補として表示し、この表示された選択候補の中から１つの光学特性に関する情報をユーザーに選択させることにより対応する制御情報を選択することを特徴とする請求項３記載のカメラ。
  6. 前記記憶手段は、前記光学特性に関する情報として、前記レンズユニットの設計図、断面図、光跡図、のうちの１または複数の情報を記憶し、
    前記選択手段は、前記レンズユニットの設計図、断面図、光跡図、のうちの１または複数の画像情報を選択候補として表示することを特徴とする請求項５記載のカメラ。
  7. 前記記憶手段は、既存のレンズユニットまたは既存のカメラが有する光学特性を当該カメラの備える前記レンズユニットに模擬させるための制御情報を、該制御情報に対応する前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラを特定することが可能な情報と関連付けて記憶し、
    前記選択手段は、前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラを特定することが可能な情報を選択候補として表示し、この表示された選択候補の中から１つの前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラの情報をユーザーに選択させることにより対応する制御情報を選択することを特徴とする請求項５記載のカメラ。
  8. 前記記憶手段は、前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラを特定することが可能な情報として、前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラの製品名、製品番号、メーカ名、外観図、のうちの１または複数の情報を記憶し、
    前記選択手段は、前記既存のレンズユニットまたは前記既存のカメラの製品名、製品番号、メーカ名、外観図、のうちの１または複数の情報を選択候補として表示することを特徴とする請求項７記載のカメラ。
  9. 前記レンズユニット全体におけるどのような光学特性をどのような範囲に収まるようにするかの条件をユーザーに任意に指定させる指定手段と、
    前記指定手段により指定された条件を満たすように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を自動生成する第１の生成手段とを更に備え、
    前記編集手段は、前記第１の生成手段により自動生成された制御情報を前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１または２記載のカメラ。
  10. 前記複数の光学素子の状態を規定するレンズ設計データを複数自動生成する第２の生成手段と、
    前記第２の生成手段により自動生成された複数のレンズ設計データの各々に対応する前記レンズユニット全体の光学特性を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された各々の光学特性が、前記指定手段により指定された条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
    を備え、
    前記第１の生成手段は、前記判定手段により条件を満たすと判定された光学特性に対応するレンズ設計データに基づいて、前記指定手段により指定された条件を満たすように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を生成することを特徴とする請求項９記載のカメラ。
  11. 撮影モードと設計モードとをユーザーに任意に選択させるモード選択手段を備え、
    前記設計モードが選択されている状態では、前記編集手段により、ユーザーの指示操作に応じて前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させるための前記制御情報を作成して前記記憶手段に記憶し、
    前記撮影モードが選択されている状態では、前記記憶手段に記憶されている前記制御情報に基づいて、前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
  12. 前記モード選択手段は、前記撮影モードと前記設計モードに加え更に設定モードをユーザーに任意に選択させ、
    前記設定モードが選択されている状態では、ユーザーによる指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶されている複数の制御情報のいずれか１つを撮影時に利用することを設定し、
    前記撮影モードが選択されている状態では、前記記憶手段に記憶されている複数の制御情報のうち、前記設定モードが選択されている状態で設定された制御情報に基づいて、前記レンズユニット全体を所望の光学特性を有するレンズユニットとして機能させることを特徴とする請求項１１記載のカメラ。
  13. 前記電子制御手段は、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させるとともに、前記レンズユニット内における前記光学素子の光軸上の位置を電子制御によって変化させることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
  14. 前記特性可変光学素子は、電子制御によって流動する導電性の液体が注入された液体レンズであることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
  15. 前記レンズユニット全体における光学特性は、レンズユニット全体の光路に関する光学特性であることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
  16. 前記レンズユニット全体の光路に関する光学特性は、レンズユニット全体における、焦点距離、フォーカス位置、光路特性、収差特性、スポットダイアグラム特性、ＭＴＦ特性、ＯＴＦ特性、のうちの１または複数の光学特性を含むことを特徴とする請求項１５記載のカメラ。
  17. 前記制御情報に基づいて制御された場合における前記レンズユニット全体の光路に関する所定の光学特性の状態をシミュレーション演算により算出し、その算出されたシミュレーション結果を表示するシミュレーション手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のカメラ。
  18. 前記シミュレーション手段による演算および表示は、光線追跡のシミュレーション演算による光跡図の表示、収差特性のシミュレーション演算による収差図の表示、スポットダイアグラム特性のシミュレーション演算によるスポットダイアグラム図の表示、ＭＴＦ特性のシミュレーション演算によるＭＴＦ図の表示、ＯＴＦ特性のシミュレーション演算によるＯＴＦ図の表示、のうちの１または複数を含むことを特徴とする請求項１７記載のカメラ。
  19. 前記シミュレーション手段は、前記制御情報に対応した前記複数の光学素子の状態を示す設計図を表示するとともに、この設計図上に前記シミュレーション演算の結果を表示させることを特徴とする請求項１７記載のカメラ。
  20. 前記記憶手段は、前記レンズユニットを所定の固定焦点レンズユニットまたは所定のズームレンズユニットとして機能させるための複数の制御情報を記憶し、各制御情報には、調整可能な焦点距離の範囲が各々異なるとともに結像性能が各々異なるように前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための情報が含まれ、
    前記撮影制御手段は、前記選択手段による選択に応じて、前記レンズユニットを所定の固定焦点レンズユニットまたは所定のズームレンズユニットとして機能させることを特徴とする請求項３載のカメラ。
  21. 前記記憶手段は、前記レンズユニットを、焦点距離の可変範囲がより高いズーム倍率に対応して設定されている望遠ズームレンズとして機能させるための第１の制御情報と、前記レンズユニットを、焦点距離の可変範囲がより低いズーム倍率に対応して設定されている広角ズームレンズとして機能させるための第２の制御情報とを記憶し、
    前記撮影制御手段は、前記選択手段により前記第１の制御情報または前記第２の制御情報のいずれかが選択されたかに応じて、前記レンズユニットを、前記望遠ズームレンズまたは前記広角ズームレンズとして機能させることを特徴とする請求項２０記載のカメラ。
  22. 外部との通信により前記制御情報を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信した制御情報を前記記憶手段に追加して記憶する追加記憶手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項３記載のカメラ。
  23. 光学特性をプログラム可能なレンズユニットであって、
    当該レンズユニットの光軸上に配置された複数の特性可変光学素子であって、各々の特性可変光学素子が単体で光学特性を変化させることが可能な複数の特性可変光学素子と、
    当該レンズユニット内における前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を電子制御によって変化させることで、当該レンズユニット全体の光学特性を変化させる電子制御手段と、
    当該レンズユニット全体における所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を、ユーザーの指示操作に応じて新たに作成または編集する編集手段と、
    撮影時において、前記電子制御手段により変化させる前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて制御する撮影制御手段と、
    を備えたことを特徴とするレンズユニット。
  24. 前記カメラ装置に装着された状態で該カメラ装置と通信する通信手段と、
    前記通信手段によって前記カメラ装置から前記制御情報を取得する取得手段とを更に備えたことを特徴とする請求項２３記載のレンズユニット。
  25. 請求項２３または２４に記載のレンズユニットを備えることを特徴とする光学機器。
  26. 複数の特性可変光学素子が光軸上に配置され、各々の特性可変光学素子の光学特性を電子制御手段によって個別に変化させることの可能なカメラを制御するプログラムであって、
    前記カメラを、
    前記カメラにおける所定の光学特性が、前記電子制御手段によって変化させることの可能な全範囲の中で所定の範囲内に収まるように、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を制御するための制御情報を複数記憶する記憶手段と、
    ユーザーの指示操作に応じて、前記記憶手段に記憶された制御情報の編集または新たな作成を行う編集手段と、
    撮影時において、前記複数の特性可変光学素子の各々の光学特性を、前記編集手段により作成または編集が行われた制御情報に基づいて前記電子制御手段に制御させる撮影制御手段と、
    して機能させることを特徴とするプログラム。
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