(57)【要約】  ズームレンズは、物体側より順に、負屈折力を有する第１の負レンズ群と、正屈折力を有する第１の正レンズ群と、正屈折力を有する第２の正レンズ群とを備える。広角端から望遠端への変倍時に第１の負レンズ群から撮像素子までの間隔が一定で、第１の負レンズ群と第１の正レンズ群との間隔が減少し、第２の正レンズ群が撮像素子に向けて凸の弧の軌跡で移動する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負屈折力を有する第１の負レンズ群と、正屈折力を有する第１の正レンズ群と、正屈折力を有する第２の正レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍時に前記第１の負レンズ群から撮像素子までの間隔が一定で、前記第１の負レンズ群と前記第１の正レンズ群との間隔が減少し、前記第２の正レンズ群が前記撮像素子に向けて凸の弧の軌跡で移動する
ズームレンズ。
【請求項２】
前記第１の正レンズ群と前記第２の正レンズ群との間に、負の屈折力を有する第２の負レンズ群をさらに備える
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第２の負レンズ群と前記第２の正レンズ群の間隔が広がる
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２の正レンズ群は、望遠端時に、広角端時よりも前記撮像素子の近くに位置する
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１の負レンズ群の焦点距離をｆ１、全系の広角端の焦点距離をｆｗとすると、条件式
−１．８＜ｆ１／ｆｗ＜−１．１
を満足する
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力を有する４つのレンズを含み、前記第１の負レンズ群に含まれる前記負の屈折力を有する３つのレンズのアッベ数をそれぞれｖ１、ｖ２及びｖ３とすると、条件式
ｖ１＞６０
ｖ２＞６０
ｖ３＞６０
を満足する
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力を有する４つのレンズを含み、前記第１の負レンズ群に含まれる前記負の屈折力を有する３つのレンズのうち物体側の２つのレンズの少なくとも１つが、非球面レンズである
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力を有する４つのレンズを含み、前記第１の負レンズ群の前記正の屈折力を有するレンズの屈折率をｎ４、アッベ数をｖ４とすると、条件式
ｎ４＞１．９
ｖ４＜３５
を満足する
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１の正レンズ群は、少なくとも３つの凸レンズを含み、前記第１の正レンズ群が含む全ての前記凸レンズが条件式
ｖ＞６０
を満足し、
前記第１の正レンズ群の焦点距離をｆ２とすると、条件式
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜１．８
を満足する
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第２の正レンズ群及び前記第２の負レンズ群の少なくとも一方は、単一のレンズ又は接合レンズから構成され、前記第２の正レンズ群及び前記第２の負レンズ群の前記少なくとも一方がフォーカス機能を担う
請求項２又は３に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
前記第２の正レンズ群及び前記第２の負レンズ群の少なくとも一方は、単一のレンズ又は接合レンズから構成され、前記第２の正レンズ群及び前記第２の負レンズ群の前記少なくとも一方が防振機能を担う
請求項２又は３に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第１の正レンズ群を構成する最も物体側のレンズが、正の屈折力を有する単レンズで非球面レンズである
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記撮像素子と
を備える撮像装置。
【請求項１４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズを備えて移動する移動体。
【請求項１５】
前記移動体は無人航空機である
請求項１４に記載の移動体。
【請求項１６】
請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを変位可能に支持する支持機構と、
前記支持機構に取り付けられている持ち手部と
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ、撮像装置、移動体及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変倍時に第１群レンズを移動させる４群ズームレンズが知られている（例えば、特許文献１、２）。
特許文献１  特開２００６−２０８８８９号公報
特許文献２  特開２０１１−１３３７３９号公報
【解決しようとする課題】
【０００３】
最も物体側に位置する第１レンズ群を変倍時に移動させるズームレンズにおいては、第１レンズ群の製造誤差、取り付け誤差、駆動誤差等の影響により、変倍時にピントずれや像のずれ等が生じ易い。
【一般的開示】
【０００４】
本発明の一態様に係るズームレンズは、物体側より順に、負屈折力を有する第１の負レンズ群と、正屈折力を有する第１の正レンズ群と、正屈折力を有する第２の正レンズ群とを備える。広角端から望遠端への変倍時に第１の負レンズ群から撮像素子までの間隔が一定で、第１の負レンズ群と第１の正レンズ群との間隔が減少し、第２の正レンズ群が撮像素子に向けて凸の弧の軌跡で移動する。
【０００５】
第１の正レンズ群と第２の正レンズ群との間に、負の屈折力を有する第２の負レンズ群をさらに備えてよい。
【０００６】
広角端から望遠端への変倍時に、第２の負レンズ群と第２の正レンズ群の間隔が広がってよい。
【０００７】
第２の正レンズ群は、望遠端時に、広角端時よりも撮像素子の近くに位置してよい。
【０００８】
第１の負レンズ群の焦点距離をｆ１、全系の広角端の焦点距離をｆｗとすると、条件式
−１．８＜ｆ１／ｆｗ＜−１．１
を満足してよい。
【０００９】
第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力をそれぞれ有する４つのレンズを含んでよい。第１の負レンズ群に含まれる負の屈折力を有する３つのレンズのアッベ数をそれぞれｖ１、ｖ２及びｖ３とすると、条件式
ｖ１＞６０
ｖ２＞６０
ｖ３＞６０
を満足してよい。
【００１０】
第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力をそれぞれ有する４つのレンズを含んでよい。第１の負レンズ群に含まれる負の屈折力を有する３つのレンズのうち物体側の２つのレンズの少なくとも１つが、非球面レンズであってよい。
【００１１】
第１の負レンズ群が、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力をそれぞれ有する４つのレンズを含んでよい。第１の負レンズ群の正レンズの屈折率をｎ４、アッベ数をｖ４とすると、条件式
ｎ４＞１．９
ｖ４＜３５
を満足してよい。
【００１２】
第１の正レンズ群は、少なくとも３つの凸レンズを含み、構成する全ての凸レンズが条件式
ｖ＞６０
を満足してよい。第１の正レンズ群の焦点距離をｆ２とすると、条件式
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜１．８
を満足してよい。
【００１３】
第２の正レンズ群及び第２の負レンズ群の少なくとも一方は、単一のレンズ又は接合レンズから構成されてよい。第２の正レンズ群及び第２の負レンズ群の少なくとも一方がフォーカス機能を担ってよい。
【００１４】
第２の正レンズ群及び第２の負レンズ群の少なくとも一方は、単一のレンズ又は接合レンズから構成されてよい。第２の正レンズ群及び第２の負レンズ群の少なくとも一方が防振機能を担ってよい。
【００１５】
第１の正レンズ群を構成する最も物体側のレンズが、正の屈折力を有する単レンズで非球面レンズであってよい。
【００１６】
本発明の一態様に係る撮像装置は、上記のズームレンズと、撮像素子とを備える。
【００１７】
本発明の一態様に係る移動体は、上記のズームレンズを備えて移動する。
【００１８】
移動体は無人航空機であってよい。
【００１９】
本発明の一態様に係るシステムは、上記のズームレンズと、ズームレンズを変位可能に支持する支持機構と、支持機構に取り付けられている持ち手部とを備える。
【００２０】
上記のズームレンズによれば、変倍時にピントずれや像のずれ等が生じにくい。
【００２１】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】無人航空機（ＵＡＶ）１００及びコントローラ５０を備える移動体システム１０の一例を概略的に示す。
【図２】ＵＡＶ１００の機能ブロックの一例を示す。
【図３】第１実施例におけるレンズ系３００のレンズ構成を示す。
【図４】広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動軌跡を模式的に示す。
【図５】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図６】中間画角における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図７】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図８】３波長の光についてのレンズ系３００の球面収差図を示す。
【図９】第２実施例におけるレンズ系９００のレンズ構成を示す。
【図１０】広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動軌跡を模式的に示す。
【図１１】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図１２】中間画角における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図１３】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【図１４】レンズ系３００の３波長の光についての球面収差図を示す。
【図１５】第１の負レンズ群１５０１及び第１の正レンズ群１５０２を備える２群構成のズームレンズの変倍時の挙動を示す。
【図１６】図１５に示すレンズ構成において、位置が固定の第２の正レンズ群１５０４を像面側に追加した３群構成のズームレンズの挙動を示す。
【図１７】図１６に示すレンズ構成において、変倍時における第１の負レンズ群１５０１の位置を撮像素子に対して固定し、第２の正レンズ群１５０４を撮像素子に対して可動にしたズームレンズの変倍時の挙動を示す。
【図１８】スタビライザ８００の一例を示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。
【００２５】
図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１００及びコントローラ５０を備える移動体システム１０の一例を概略的に示す。ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ本体１０１、ジンバル１１０、複数の撮像装置２３０、及び撮像装置２２０を備える。撮像装置２２０は、レンズ装置１６０及び撮像部１４０を備える。ＵＡＶ１００は、撮像装置を備えて移動する移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。
【００２６】
ＵＡＶ本体１０１は、複数の回転翼を備える。ＵＡＶ本体１０１は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１００を飛行させる。ＵＡＶ本体１０１は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。ＵＡＶ１００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。
【００２７】
撮像装置２３０は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。複数の撮像装置２３０は、ＵＡＶ１００の飛行を制御するためにＵＡＶ１００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。撮像装置２３０は、ＵＡＶ本体１０１に固定されていてよい。
【００２８】
２つの撮像装置２３０が、ＵＡＶ１００の機首である正面に設けられてよい。さらに他の２つの撮像装置２３０が、ＵＡＶ１００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置２３０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置２３０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置２３０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。撮像装置２３０により撮像された被写体までの距離は、複数の撮像装置２３０によるステレオカメラにより特定され得る。
【００２９】
ＵＡＶ１００が備える撮像装置２３０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１００は、少なくとも１つの撮像装置２３０を備えていればよい。ＵＡＶ１００は、ＵＡＶ１００の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置２３０を備えてもよい。撮像装置２３０は、単焦点レンズ又は魚眼レンズを有してもよい。ＵＡＶ１００に係る説明において、複数の撮像装置２３０を、単に撮像装置２３０と総称する場合がある。
【００３０】
コントローラ５０は、表示部５４と操作部５２を備える。操作部５２は、ＵＡＶ１００の姿勢を制御するための入力操作をユーザから受け付ける。コントローラ５０は、操作部５２が受け付けたユーザの操作に基づいて、ＵＡＶ１００を制御するための信号を送信する。例えば、操作部５２は、レンズ装置１６０の倍率を変更する操作を受け付ける。コントローラ５０は、倍率の変更を指示する信号をＵＡＶ１００に送信する。
【００３１】
コントローラ５０は、撮像装置２３０及び撮像装置２２０の少なくとも一方が撮像した画像を受信する。表示部５４は、コントローラ５０が受信した画像を表示する。表示部５４はタッチ式のパネルであってよい。コントローラ５０は、表示部５４を通じて、ユーザから入力操作を受け付けてよい。表示部５４は、撮像装置２２０に撮像させるべき被写体の位置をユーザが指定するユーザ操作等を受け付けてよい。
【００３２】
撮像部１４０は、レンズ装置１６０により結像された光学像の画像データを生成して記録する。レンズ装置１６０は、撮像部１４０と一体的に設けられてよい。レンズ装置１６０は、いわゆる交換レンズであってよい。レンズ装置１６０は、撮像部１４０に対して着脱可能に設けられてよい。
【００３３】
ジンバル１１０は、撮像装置２２０を可動に支持する支持機構を有する。撮像装置２２０は、ジンバル１１０を介してＵＡＶ本体１０１に取り付けられる。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ピッチ軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ロール軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、撮像装置２２０を、ヨー軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１０は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の少なくとも１つの軸を中心に、撮像装置２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１０は、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸のそれぞれを中心に、撮像装置２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１０は、撮像部１４０を保持してもよい。ジンバル１１０は、レンズ装置１６０を保持してもよい。ジンバル１１０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させることで、撮像装置２２０の撮像方向を変更してよい。
【００３４】
図２は、ＵＡＶ１００の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１００は、インタフェース１０２、制御部１０４、メモリ１０６、ジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を備える。
【００３５】
インタフェース１０２は、コントローラ５０と通信する。インタフェース１０２は、コントローラ５０から各種の命令を受信する。制御部１０４は、コントローラ５０から受信した命令に従って、ＵＡＶ１００の飛行を制御する。制御部１０４は、ジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。メモリ１０６は、制御部１０４がジンバル１１０、撮像部１４０、及びレンズ装置１６０を制御するのに必要なプログラムなどを格納する。
【００３６】
メモリ１０６は、コンピュータが可読な記録媒体でよい。メモリ１０６は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１０６は、ＵＡＶ１００の筐体に設けられてよい。ＵＡＶ１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。
【００３７】
ジンバル１１０は、制御部１１２、ドライバ１１４、ドライバ１１６、ドライバ１１８、駆動部１２４、駆動部１２６、駆動部１２８、及び支持機構１３０を有する。駆動部１２４、駆動部１２６及び駆動部１２８は、モータであってよい。
【００３８】
支持機構１３０は、撮像装置２２０を支持する。支持機構１３０は、撮像装置２２０の撮像方向を可動に支持する。支持機構１３０は、撮像部１４０及びレンズ装置１６０をヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸を中心に回転可能に支持する。支持機構１３０は、回転機構１３４、回転機構１３６、及び回転機構１３８を含む。回転機構１３４は、駆動部１２４を用いてヨー軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。回転機構１３６は、駆動部１２６を用いてピッチ軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。回転機構１３８は、駆動部１２８を用いてロール軸を中心に撮像部１４０及びレンズ装置１６０を回転させる。
【００３９】
制御部１１２は、制御部１０４からのジンバル１１０の動作命令に応じて、ドライバ１１４、ドライバ１１６、及びドライバ１１８に対して、それぞれの回転角度を示す動作命令を出力する。ドライバ１１４、ドライバ１１６、及びドライバ１１８は、回転角度を示す動作命令に従って駆動部１２４、駆動部１２６、及び駆動部１２８を駆動させる。回転機構１３４、回転機構１３６、及び回転機構１３８は、駆動部１２４、駆動部１２６、及び駆動部１２８によりそれぞれ駆動されて回転し、撮像部１４０及びレンズ装置１６０の姿勢を変更する。
【００４０】
撮像部１４０は、レンズ系３００を通過した光により撮像する。撮像部１４０は、制御部２２２、撮像素子２２１及びメモリ２２３を備える。制御部２２２は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。制御部２２２は、制御部１０４からの撮像部１４０及びレンズ装置１６０に対する動作命令に応じて、撮像部１４０及びレンズ装置１６０を制御する。制御部２２２は、コントローラ５０から受信した信号に基づいて、レンズ装置１６０に変倍を指示する制御命令をレンズ装置１６０に出力する。
【００４１】
メモリ２２３は、コンピュータが可読な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ２２３は、撮像部１４０の筐体の内部に設けられてよい。撮像部１４０の筐体から取り外し可能に設けられてよい。
【００４２】
撮像素子２２１は、撮像部１４０の筐体の内部に保持され、レンズ装置１６０を介して結像された光学像の画像データを生成して、制御部２２２に出力する。制御部２２２は、撮像素子２２１から出力された画像データをメモリ２２３に格納する。制御部２２２は、画像データを、制御部１０４を介してメモリ１０６に出力して格納してもよい。
【００４３】
レンズ装置１６０は、ズームレンズである。レンズ装置１６０は、全長固定ズームレンズである。レンズ装置１６０は、４群ズームレンズである。レンズ装置１６０は、制御部１６２、メモリ１６３、駆動機構１６１、及びレンズ系３００を備える。レンズ系３００は、物体側から順に、第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４を備える。第１レンズ群３０１は、レンズ装置１６０の変倍時に、レンズ系３００の光軸方向に移動しない。第１レンズ群３０１は、レンズ系３００の光軸方向に固定されたレンズであってよい。レンズ装置１６０が備える複数のレンズ群のうち、変倍時の像面移動に関与する最も物体側に位置するレンズ群は、レンズ装置１６０の変倍時に移動しない。そのため、変倍時にピントずれや像のずれ等が生じにくい。本実施形態の説明において、レンズ系３００の光軸のことを、単に「光軸」と呼ぶ場合がある。また、「レンズ群」とは、１つ以上のレンズのまとまりのことをいう。単一のレンズから構成されるレンズのことも「レンズ群」と呼ぶ。
【００４４】
制御部１６２は、制御部２２２からの制御命令に従って、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４の少なくとも一つを光軸に沿って移動させる。例えば、第２制御部１６２は、変倍時に、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４を光軸に沿って移動させる。これにより、変倍時にピント位置の移動が生じないようにする。レンズ装置１６０の光学系３００により結像された像は、撮像部１４０により撮像される。
【００４５】
駆動機構１６１は、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４を駆動する。駆動機構１６１は、例えばアクチュエータと、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４を保持する保持部材とを備える。アクチュエータには、制御部１６２から駆動用のパルスが供給される。アクチュエータは、供給されたパルスに応じた駆動量だけ変位する。アクチュエータの変位に応じて保持部材が変位することにより、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４が変位する。
【００４６】
レンズ装置１６０は、撮像部１４０と一体的に設けられてよい。レンズ装置１６０は、いわゆる交換レンズであってよい。レンズ装置１６０は、撮像部１４０に対して着脱可能に設けられてよい。
【００４７】
撮像装置２３０は、制御部２３２、制御部２３４、撮像素子２３１、メモリ２３３、及びレンズ２３５を備える。制御部２３２は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。制御部２３２は、制御部１０４からの撮像素子２３１の動作命令に応じて、撮像素子２３１を制御する。
【００４８】
制御部２３４は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。制御部２３４は、制御部１０４からのレンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５の焦点距離を制御する。制御部２３４は、レンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５の焦点を制御してよい。制御部２３４は、レンズ２３５に対する動作命令に応じて、レンズ２３５が有する絞りを制御してよい。
【００４９】
メモリ２３３は、コンピュータが可読な記録媒体であってよい。メモリ２３３は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。
【００５０】
撮像素子２３１は、レンズ２３５を介して結像された光学像の画像データを生成して、制御部２３２に出力する。制御部２３２は、撮像素子２３１から出力された画像データをメモリ２３３に格納する。
【００５１】
本実施形態では、ＵＡＶ１００が、制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２を備える例について説明する。しかし、制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２のうちの複数で実行される処理をいずれか１つの制御部が実行してよい。制御部１０４、制御部１１２、制御部２２２、制御部２３２、制御部２３４、及び制御部１６２で実行される処理を１つの制御部で実行してもよい。本実施形態では、ＵＡＶ１００が、メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３を備える例について説明する。メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３のうちの少なくとも１つに記憶される情報は、メモリ１０６、メモリ２２３、及びメモリ２３３のうちの他の１つ又は複数のメモリに記憶してよい。
【００５２】
レンズ系３００において、第１レンズ群３０１は、負屈折力を有する。第２レンズ群３０２は、正屈折力を有する。第３レンズ群３０３は、負屈折力を有する。第４レンズ群３０４は、正屈折力を有する。第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４は、物体側より、第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３、第４レンズ群３０４の順で設けられる。なお、本実施形態の説明においてレンズ系３００の変倍時の挙動を説明する場合、無限遠の被写体に対してレンズ装置１６０をズームレンズとして機能させる場合の挙動を示す。
【００５３】
広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群３０１から撮像素子２２１までの間隔は一定である。広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群３０１と第２レンズ群３０２との間隔は減少する。広角端から望遠端への変倍時に、第４レンズ群３０４は、撮像素子２２１に向けて凸の弧の軌跡で移動する。凸の弧の軌跡で移動するとは、例えば、第４レンズ群３０４が撮像素子２２１に近づいた後に撮像素子２２１から離れるような軌跡で移動することを意味する。
【００５４】
レンズ系３００において、変倍時に第１レンズ群３０１は撮像素子２２１に対して移動せず、第４レンズ群３０４が撮像素子２２１側に近づいた後に撮像素子２２１から離れる軌跡を描いて移動することにより、変倍を主に担う第２レンズ群３０２の移動による像面ズレを補正できる。変倍時に第１レンズ群３０１が移動しないようにすることにより、レンズ群の駆動機構を簡素化することができる。また、振動等の外乱発生時に第１レンズ群３０１の偏芯を抑制することができる。そのため、振動時のピントずれや解像劣化を抑えることができる。また、撮像装置２２０の小型化と高性能化を実現できる。
【００５５】
レンズ系３００は、第２レンズ群３０２と第４レンズ群３０４との間に、第３レンズ群３０３を備える。広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群３０３と第４レンズ群３０４の間隔が広がる。なお、広角端から望遠端への変倍時において、広角端における画角から予め定められた画角までの間において、第３レンズ群３０３と第４レンズ群３０４の間隔が広がる。一方、当該予め定められた画角より大きい画角から望遠端における画角までの間において、第３レンズ群３０３と第４レンズ群３０４の間隔が一定又は狭くなり得る。
【００５６】
第４レンズ群３０４は、望遠端時に、広角端時よりも撮像素子２２１の近くに位置してよい。正屈折力を有する第４レンズ群３０４が撮像素子２２１に近づくほど倍率が上がる。そのため、望遠端時における第４レンズ群３０４の位置を、広角端時の第４レンズ群３０４の位置より撮像素子２２１に近づけることで、第４レンズ群３０４が望遠端側においてより強く変倍を担うことができる。これにより、第２レンズ群３０２の移動量を減らすことができる。したがって、レンズ系３００を小型化することができる。
【００５７】
第１レンズ群３０１は、物体側から順に、それぞれ負、負、負、正の屈折力を有する４つのレンズを含んでよい。第１レンズ群３０１に含まれる負の屈折力を有する３つのレンズのアッベ数をｖ１、ｖ２、ｖ３とすると、次の３つの条件式
ｖ１＞６０  （条件式１）
ｖ２＞６０  （条件式２）
ｖ３＞６０  （条件式３）
を満足することが好ましい。
【００５８】
第１レンズ群３０１において、負の屈折力を有する３つのレンズで負屈折力を分担できるので、第１レンズ群３０１の全体の負屈折力を高めることができる。また、レンズ系３００の全長を短くすることができる。また、結像特性を高めることができる。負の屈折力を有する３つのレンズで第１レンズ群３０１の負のパワーを分担するので、低分散材を用いて負の屈折力を持つレンズを形成することができる。これにより、色収差をより強く抑制することができる。
【００５９】
第１レンズ群３０１に含まれる負の屈折力を有する３つのレンズのうち物体側の２つのレンズの少なくとも１つは、非球面レンズであることが好ましい。物体側のレンズは軸上光線と周辺光線の高さの差が大きくなる。レンズ系３００においては、物体側の２枚のレンズのうち少なくとも１つを非球面とすることで、歪曲収差や像面湾曲を効果的に補正することができる。
【００６０】
第１レンズ群３０１の焦点距離をｆ１、全系（レンズ系３００）の広角端の焦点距離をｆｗとすると、条件式
−１．８＜ｆ１／ｆｗ＜−１．１  （条件式４）
を満足することが好ましい。条件式４の下限を満足する、すなわち、第１レンズ群３０１の屈折力を所定の下限閾値より高くすることで、レンズ系３００を小型化することができる。条件式４の上限を満足する、すなわち第１レンズ群３０１の屈折力を所定の上限閾値より高くしないことで、結像特性を高めることができる。
【００６１】
第２レンズ群３０２の焦点距離をｆ２とすると、条件式
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜１．８  （条件式５）
を満足することが好ましい。条件式５の上限を満足する、すなわち、第２レンズ群３０２の屈折力を所定の下限閾値より高くすることで、レンズ系３００を小型化することができる。条件式５の下限を満足する、すなわち、第２レンズ群３０２の屈折力を所定の上限閾値より高くしないことで、結像特性を高めることができる。
【００６２】
第２レンズ群３０２は少なくとも３つの凸レンズを含んでよい。第２レンズ群３０２に含まれる全ての凸レンズのアッベ数ｖが６０より大きいことが好ましい。第２レンズ群３０２の凸レンズのアッベ数を全て６０以上にすることで、第２レンズ群３０２の屈折力を強めつつ、色収差を抑制することができる。これにより、結像特性を高めつつ、レンズ系３００を小型化することができる。
【００６３】
第１レンズ群３０１の正レンズの屈折率をｎ４、アッベ数をｖ４とすると、２つの条件式
ｎ４＞１．９  （条件式６）
ｖ４＜３５    （条件式７）
を満足することが好ましい。第１レンズ群３０１が有する正レンズが条件式６及び条件式７を満足することで、第１レンズ群３０１の光軸方向の厚みを薄くすることができる。これにより、レンズ系３００の全長の短縮化に寄与する。
【００６４】
第４レンズ群３０４及び第３レンズ群３０３は、単一のレンズ又は接合レンズから構成されてよい。なお、第４レンズ群３０４及び第３レンズ群３０３の少なくとも一方が、フォーカス機能を担ってよい。第４レンズ群３０４及び第３レンズ群３０３の少なくとも一方は、防振機能を担ってよい。
【００６５】
フォーカス機能を実現したり、レンズ系で防振機能を実現したりするには、いずれかのレンズ群を駆動することが必要となる。レンズ系３００においては、フォーカス機能又は防振機能を担うレンズ群を単一のレンズ又は接合レンズとすることで、レンズの駆動機構を簡素化することができる。また、レンズの駆動素子を軽量化することができる。ひいてはレンズ系３００全体の小型化に寄与する。
【００６６】
第２レンズ群３０２を構成する最も物体側のレンズが正の単レンズで非球面レンズであることが好ましい。第２レンズ群３０２の正の屈折力を高めるためには、第２レンズ群３０２を構成する正レンズの屈折力を高める必要がある。第２レンズ群３０２の物体側のレンズの正の屈折力を高めることで、レンズ系３００の全長を短くすることができる。また、強いパワーを持つレンズに非球面を用いることで、収差を効果的に補正することができる。
【００６７】
図３は、第１実施例におけるレンズ系３００のレンズ構成を、撮像素子２２１及び光学要素Ｆ１及び光学要素Ｆ２とともに示す。図３は、広角端、中間画角、及び望遠端のそれぞれにおける第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３、第４レンズ群３０４の位置を示す。なお、ＳＴＯは絞りを示す。光学要素Ｆ１及びＦ２は、ローパスフィルタ等の光学フィルタを示す。
【００６８】
ここで、レンズ系３００の実施例の説明で用いられる記号等の意味を説明する。レンズ系３００が有する複数の面は、面番号ｉで識別される。物体側からみてレンズの最初の面を第１面とし、以降、光線が面を通過する順に面番号をカウントアップする。「Ｄｉ」は、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔を示す。
【００６９】
「ｆ」は焦点距離を示す。「Ｆｎｏ」はＦナンバーを示す。「ω」は半画角を示す。「Ｒ」は曲率半径を示す。曲率半径において、「ＩＮＦ」は平面であることを示す。「ｎ」は屈折率を示す。ｖは、アッベ数を示す。屈折率ｎ及びアッベ数ｖは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における値である。
【００７０】
表１は、第１実施例におけるレンズ系３００が有するレンズのレンズデータを示す。なお、表１において、Ｄｉは面番号ｉに対応づけて示されている。
【表１】
2018078887.tif 000003
【００７１】
表１において、面番号に＊が付されている面は、非球面形状を有する面である。表２は、非球面形状を有する面の面番号と、非球面パラメータとを示す。表２において、「κ」は、円錐定数（コーニック定数）を示す。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」は、それぞれ４次、６次、８次、及び１０次の非球面係数である。また、非球面係数において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現を示す。すなわち、「Ｅ−ｉ」は、「１０−ｉ」を表す。例えば、「５．５５２００Ｅ−０１」は、「５．５５２００×１０−1」を表す。
【表２】
2018078887.tif 000004
【００７２】
「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離とし、「ｙ」を光軸に垂直な方向における高さとし、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率とした場合、非球面形状は次の式によって定義される。
ｘ＝ｃｙ２／（１＋（１−（１＋κ）ｃ２ｙ２）１／２）＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ8＋Ｄｙ10
なお、「ｘ」はサグ量とも呼ばれる。「ｙ」は像高とも呼ばれる。近軸曲率は、曲率半径の逆数である。
【００７３】
表３は、広角端、中間画角及び望遠端のそれぞれにおけるレンズ系３００の焦点距離、Ｆナンバー及び半画角を示す。
【表３】
2018078887.tif 000005
【００７４】
レンズ系３００における広角端と望遠端との間の変倍に際して、第１レンズ群３０１と第２レンズ群３０２との間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群３０２と第３レンズ群３０３との間の面間隔Ｄ１７、第３レンズ群３０３と第４レンズ群３０４との間の面間隔Ｄ１９、及び第４レンズ群３０４と撮像素子２２１との間の面間隔Ｄ２１が変化し得る。表４は、広角端、中間画角及び望遠端のそれぞれにおける面間隔を示す。
【表４】
2018078887.tif 000006
【００７５】
表５は、第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４のそれぞれの焦点距離を示す。
【表５】
2018078887.tif 000007
【００７６】
図４は、レンズ系３００を広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４が移動する軌跡を模式的に示す。矢印は、レンズ系３００の変倍に際して移動することを示す。図３及び図４に示されるように、第１レンズ群３０１から撮像素子２２１までの間隔は、変倍時に一定である。
【００７７】
第１レンズ群３０１は、物体側より、負レンズＬ１、負レンズＬ２、負レンズＬ３及び正レンズＬ４の４枚のレンズを有する。これにより、特に入射角が大きくなる広角側の軸外光線を緩やかに曲げることができる。したがって、歪曲収差、コマ収差、及び像面湾曲などの軸外収差を良好に補正することができる。また、望遠側の球面収差を良好に補正することができる。また、第１レンズ群３０１が持つ負のパワーを３枚の負レンズＬ１〜Ｌ３で分担するので、収差を抑えながら第１レンズ群３０１の負のパワーを強めることができる。また、レンズ系３００の全長を短くすることができる。
【００７８】
第１レンズ群３０１の負レンズＬ１〜Ｌ３のアッベ数は、全てｖ＞６０であることが望ましい。負レンズである第１レンズ群３０１に含まれる負レンズを低分散硝材で形成することで、広角側の倍率色収差及び望遠側の軸上色収差を良好に補正することができる。
【００７９】
第２レンズ群３０２は、物体側より正の単レンズＬ５、絞りＳＴＯ、正負の接合レンズＬ７及びＬ８、負正の接合レンズＬ９及びＬ１０を有する。正の単レンズＬ５は、物体側の面及び像面側の面が非球面形状を有する。最も物体側の正の単レンズＬ５の少なくとも一面を非球面にすることで、球面収差をより良好に補正することができる。なお、正の単レンズＬ５の一方のみが非球面形状を有してよい。
【００８０】
絞りＳＴＯは、正の単レンズＬ５とＬ７との間に配置される。これにより、望遠側において第２レンズ群３０２をより第１レンズ群３０１に近づけることができる。そのため、レンズ系３００の全長を短くすることができる。
【００８１】
図４に示されるように、広角端から望遠端へと変倍する場合、第２レンズ群３０２は像面側から物体側へと一方向に移動する。レンズ系３００の変倍においては、第１レンズ群３０１及び第２レンズ群３０２が主変倍成分を担い、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４が副変倍成分を担う。第４レンズ群３０４は、変倍に伴う像面変動の補正も担う。
【００８２】
なお、レンズ系３００においては広角端から望遠端への変倍の全区間において、第１レンズ群３０１と第２レンズ群３０２との間の間隔が単調に減少する。しかし、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群３０１と第２レンズ群３０２との間の間隔が単調に減少しない区間があってもよい。
【００８３】
第３レンズ群３０３は、広角端から望遠端への変倍時に、像面側から物体側へ移動する。このとき、第３レンズ群３０３は、第２レンズ群３０２との間隔が開くように移動する。広角端から望遠端への変倍時に、第４レンズ群３０４は撮像素子２２１に向けて凸の移動軌跡で移動する。レンズ群が撮像素子２２１に向けて凸の移動軌跡で移動するとは、例えば横軸を画角又は焦点距離とし、縦軸を光軸方向におけるレンズ群の変位量とし、撮像素子２２１に向かう方向を縦軸の正方向としてレンズ群の移動軌跡を描いた場合に、レンズ群の移動軌跡が凸となることを意味する。第４レンズ群３０４と第３レンズ群３０３との間隔は、広角端から予め定められた画角になるまでの間は広がる。第４レンズ群３０４と第３レンズ群３０３との間隔は、予め定められた画角から望遠端に到達するまでの間、狭くなり得る。
【００８４】
図５は、広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図６は、中間画角における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図７は、望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【００８５】
図５から図７に示す球面収差図において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）の値を示し、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）の値を示す。図５から図７に示す非点収差図において、実線はｄ線のサジタル像面の値を示し、破線はｄ 線のメリディオナル像面の値を示す。図５から図７に示す歪曲収差図は、ｄ線についての値を示す。各収差図から、レンズ系３００は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが分かる。
【００８６】
図８は、３波長の光についてのレンズ系３００の球面収差図を示す。太線はｃ線（６５６．２８ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）の値を示す。広角端、中間画角、望遠端ともに、各波長の光について球面収差が０．１ｍｍ以内の範囲に収まっている。これにより、軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。
【００８７】
図９は、第２実施例におけるレンズ系９００のレンズ構成を、撮像素子２２１及び光学要素Ｆ１及び光学要素Ｆ２とともに示す。レンズ系９００は、第１レンズ群９０１と、第２レンズ群９０２と、第３レンズ群９０３と、第４レンズ群９０４とを備える。第１レンズ群９０１、第２レンズ群９０２、第３レンズ群９０３、及び第４レンズ群９０４は、それぞれ、レンズ系３００における第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３、及び第４レンズ群３０４に対応する。レンズ系９００に関する説明において、レンズ系９００が有する特徴のうち、レンズ系３００との相違点のみを説明し、同様の特徴については省略する場合がある。また、レンズ系９００の説明で用いられる記号等は、特に説明しない限り、レンズ系３００に関連して説明した記号等の意味と同じである。
【００８８】
図９には、広角端、中間画角、及び望遠端のそれぞれにおける第１レンズ群９０１、第２レンズ群９０２、第３レンズ群９０３及び第４レンズ群９０４の位置が示されている。
【００８９】
表６は、レンズ系９００が有するレンズのレンズデータを示す。
【表６】
2018078887.tif 000008
【００９０】
表６において、面番号に＊が付されている面は、非球面形状を有する面である。表７は、レンズ系９００において非球面形状を有する面と、非球面パラメータとを示す。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」及び「Ｅ」は、それぞれ４次、６次、８次、１０次及び１２次の非球面係数である。
【表７】
2018078887.tif 000009
【００９１】
「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離とし、「ｙ」を光軸に垂直な方向における高さとし、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率とした場合、非球面形状は次の式によって定義される。
ｘ＝ｃｙ２／（１＋（１−（１＋κ）ｃ２ｙ２）１／２）＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ8＋Ｄｙ10＋Ｅｙ12
【００９２】
表８は、広角端、中間画角及び望遠端のそれぞれにおけるレンズ系９００の焦点距離、Ｆナンバー及び半画角を示す。
【表８】
2018078887.tif 000010
【００９３】
レンズ系９００における広角端と望遠端との間の変倍に際して、第１レンズ群９０１と第２レンズ群９０２との間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群９０２と第３レンズ群９０３との間の面間隔Ｄ２１、第３レンズ群９０３と第４レンズ群９０４との間の面間隔Ｄ２４、及び第４レンズ群９０４と撮像素子２２１との間の面間隔Ｄ２７が変化し得る。表９は、広角端、中間画角及び望遠端のそれぞれにおける焦点距離及び面間隔を示す。
【表９】
2018078887.tif 000011
【００９４】
表１０は、第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３及び第４レンズ群３０４のそれぞれの焦点距離を示す。
【表１０】
2018078887.tif 000012
【００９５】
図１０は、レンズ系９００を広角端から望遠端への変倍時に第１レンズ群９０１、第２レンズ群９０２、第３レンズ群９０３及び第４レンズ群９０４が移動する軌跡を模式的に示す。矢印は、レンズ系９００の変倍に際して移動することを示す。図１０に示されるように、第１レンズ群９０１から撮像素子２２１までの間隔は、変倍時に一定である。
【００９６】
第１レンズ群９０１は、物体側より、負レンズＬ１、負レンズＬ２、負レンズＬ３及び正レンズＬ４の４枚のレンズを有する。なお、第２実施例において、Ｌｉは、物体側からｉ番目の光学要素のレンズであることを示すための記号である。第１実施例におけるレンズに割り当てられた記号Ｌｉと同じ記号であっても、同じレンズであることを意味しない。
【００９７】
第１レンズ群９０１を、負レンズＬ１、負レンズＬ２、負レンズＬ３及び正レンズＬ４の４枚のレンズを含んで構成することで、特に入射角が大きくなる広角側の軸外光線を緩やかに曲げることができる。したがって、歪曲収差、コマ収差、及び像面湾曲などの軸外収差を良好に補正することができる。また、望遠側の球面収差を良好に補正することができる。また、第１レンズ群９０１が持つ負のパワーを３枚の負レンズＬ１〜Ｌ３で分担するので、収差を抑えながら第１レンズ群９０１の負のパワーを強めることができる。また、レンズ系９００の全長を短くすることができる。
【００９８】
第１レンズ群９０１の負レンズＬ１〜Ｌ３のアッベ数は、全てｖ＞６０であることが望ましい。負レンズである第１レンズ群９０１に含まれる負レンズを低分散硝材で形成することで、広角側の倍率色収差及び望遠側の軸上色収差を良好に補正することができる。
【００９９】
第２レンズ群９０２は、物体側より、絞りＳＴＯ、正の単レンズＬ６、正負の接合レンズＬ７及びＬ８、正の単レンズＬ９、正負の接合レンズＬ１０及びＬ１１を有する。単レンズＬ６は、絞りＳＴＯに最も近く、最も物体側に位置する。単レンズＬ６は、両面が非球面形状を有する。単レンズＬ９は、両面が非球面形状を有する。絞りＳＴＯに最も近い物体側の正の単レンズＬ６を含む２枚の正レンズを非球面とし、接合レンズを更に２つ配置することで、球面収差及び色収差を良好に補正することができる。
【０１００】
図９及び図１０に示されるように、第１レンズ群９０１と撮像素子２２１との間隔は、変倍時に一定である。広角端から望遠端へと変倍する場合、第２レンズ群９０２は像面側から物体側へと一方向に移動する。レンズ系９００の変倍においては、第１レンズ群９０１及び第２レンズ群９０２が主変倍成分を担い、第３レンズ群９０３及び第４レンズ群９０４が副変倍成分を担う。第４レンズ群９０４は、変倍に伴う像面変動の補正も担う。
【０１０１】
なお、レンズ系９００においては広角端から望遠端への変倍の全区間において、第１レンズ群９０１と第２レンズ群９０２との間の間隔が単調に減少する。しかし、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群９０１と第２レンズ群９０２との間の間隔が単調に減少しない区間があってもよい。
【０１０２】
第３レンズ群９０３は、広角端から望遠端への変倍時に、像面側から物体側へ移動する。このとき、第３レンズ群９０３は、第２レンズ群９０２との間隔が開くように移動する。広角端から望遠端への変倍時に、第４レンズ群９０４は撮像素子２２１に向けて凸の移動軌跡で移動する。第４レンズ群９０４と第３レンズ群９０３との間隔は、広角端から予め定められた画角になるまでの間、広がる。第４レンズ群９０４と第３レンズ群９０３との間隔は、予め定められた画角から望遠端に到達するまでの間、狭くなり得る。
【０１０３】
図１１は、広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図１２は、中間画角における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図１３は、望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。
【０１０４】
図１１から図１３に示す球面収差図において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）の値を示し、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）の値を示す。図１１から図１３に示す非点収差図において、実線はｄ線のサジタル像面の値を示し、破線はｄ 線のメリディオナル像面の値を示す。図１１から図１３に示す歪曲収差図は、ｄ線についての値を示す。各収差図から、レンズ系９００は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが分かる。
【０１０５】
図１４は、レンズ系３００の３波長の光についての球面収差図を示す。太線はｃ線（６５６．２８ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）の値を示す。広角端、中間画角、望遠端ともに、各波長の光について球面収差が０．１ｍｍ以内の範囲に収まっている。軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。
【０１０６】
表１１は、第１実施例及び第２実施例の条件式に係る数値をまとめて示す。表１１において条件式１、条件式２及び条件式３に対応づけられた数値は、それぞれ負レンズＬ１、負レンズＬ２及び負レンズＬ３のアッベ数を示す。条件式４に対応づけられた数値は、ｆ１／ｆｗの値を示す。条件式５に対応づけられた数値は、ｆ２／ｆｗの値を示す。条件式６に対応づけられた数値は、屈折率を示す。条件式７に対応づけられた数値は、アッベ数を示す。
【表１１】
2018078887.tif 000013
【０１０７】
以上に説明したように、レンズ系３００及びレンズ系９００によれば、最も物体側に位置するレンズを変倍時に移動させないズームレンズを提供することができる。これにより、最も物体側に位置するレンズに関する製造誤差や駆動誤差等の影響を抑制することができる。例えば、変倍時にピントずれや像のずれ等を生じにくくすることができる。
【０１０８】
なお、第１レンズ群３０１及び第１レンズ群９０１は、負屈折力を有する第１の負レンズ群に対応する。第２レンズ群３０２及び第２レンズ群９０２は、正屈折力を有する第１の正レンズ群に対応する。第４レンズ群３０４及び第４レンズ群９０４は、正屈折力を有する第２の正レンズ群に対応する。ここで、図１５、図１６及び図１７を参照して、第１の負レンズ群、第１の正レンズ群及び第２の正レンズ群を備えるズームレンズにおける変倍時の各レンズ群の挙動を説明する。
【０１０９】
図１５は、第１の負レンズ群１５０１及び第１の正レンズ群１５０２を備える２群構成のズームレンズの変倍時の挙動を示す。図１５に示すレンズ構成においては、第１の正レンズ群１５０２が変倍を担う。広角端から望遠端への変倍時には、第１の正レンズ群１５０２は、撮像面側から物体側へと移動する。このとき、第１の負レンズ群１５０１は、第１の正レンズ群１５０２の移動による像面変化を補正するように、撮像素子２２１側に凸の軌跡を描いて移動する。このように、物体側から順に第１の負レンズ群及び第１の正レンズ群を備える２群構成のズームレンズは、一般に、全長が可変に設けられる。広角端又は望遠端でレンズ系の全長が最も長くなり、広角端と望遠端との間の画角でレンズ系の全長が最も短くなる。
【０１１０】
図１６は、図１５に示すレンズ構成において、位置が固定の第２の正レンズ群１５０４を像面側に追加した３群構成のズームレンズの挙動を示す。第２の正レンズ群１５０４は、第１の正レンズ群１５０２より像面側に位置する。図１６に示すレンズ構成においては、第２の正レンズ群１５０４は、広角端又は望遠端におけるレンズ系の全長を短くすることに寄与し得る。しかし、図１５に示すレンズ構成と同様に、第１の正レンズ群１５０２が変倍を担い、広角端から望遠端への変倍時には第１の正レンズ群１５０２は撮像面側から物体側へと移動する。このとき、第１の負レンズ群１５０１は、第１の正レンズ群１５０２の移動による像面変化を補正するように、撮像素子２２１側に凸の軌跡を描いて移動する。
【０１１１】
図１７は、図１６に示すレンズ構成において、変倍時における第１の負レンズ群１５０１の位置を撮像素子に対して固定し、第２の正レンズ群１５０４を撮像素子に対して可動にしたズームレンズの変倍時の挙動を示す。第１の負レンズ群１５０１を撮像素子に対し固定すると、広角端及び望遠端での第１群の位置が中間画角の第１群の位置に近づくことになる。これにより生じる像面ずれを第２の正レンズ群１５０４を撮像素子側に凸の軌跡で移動させることで、補正することができるようになる。このように、広角端から望遠端への変倍時に第１の負レンズ群と第１の正レンズ群との間隔が減少し、第２の正レンズ群が撮像素子に向けて凸の弧の軌跡で移動する構成をとることで、広角端から望遠端への変倍時に第１の負レンズ群を撮像素子に対して移動させる必要がないズームレンズを提供することができる。
【０１１２】
なお、上述したレンズ系３００における第１レンズ群３０１、第２レンズ群３０２及び第４レンズ群３０４と、上述したレンズ系９００における第１レンズ群９０１、第２レンズ群９０２及び第４レンズ群９０４の挙動は、図１７に示すレンズ構成における対応する各レンズ群の挙動と同様に説明することができる。
【０１１３】
図１８は、スタビライザ８００の一例を示す外観斜視図である。スタビライザ８００は、移動体の他の一例である。例えば、スタビライザ８００が備えるカメラユニット８１３が、撮像装置２２０と同様の構成の撮像装置を備えてよい。カメラユニット８１３が、レンズ装置１６０と同様の構成のレンズ装置を備えてよい。
【０１１４】
スタビライザ８００は、カメラユニット８１３、ジンバル８２０、及び持ち手部８０３を備える。ジンバル８２０は、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を有する。ジンバル８２０は、パン軸８０９、ロール軸８１０、及びチルト軸８１１を中心に、カメラユニット８１３を回転可能に支持する。ジンバル８２０は、支持機構の一例である。
【０１１５】
カメラユニット８１３は、撮像装置の一例である。カメラユニット８１３は、メモリを挿入するためのスロット８１２を有する。ジンバル８２０は、ホルダ８０７を介して持ち手部８０３に固定される。
【０１１６】
持ち手部８０３は、ジンバル８２０、カメラユニット８１３を操作するための各種ボタンを有する。持ち手部８０３は、シャッターボタン８０４、録画ボタン８０５、及び操作ボタン８０６を含む。シャッターボタン８０４が押下されることで、カメラユニット８１３により静止画を記録することができる。録画ボタン８０５が押下されることで、カメラユニット８１３により動画を記録することができる。
【０１１７】
デバイスホルダ８０１が持ち手部８０３に固定されている。デバイスホルダ８０１は、スマートフォンなどのモバイルデバイス８０２を保持する。モバイルデバイス８０２は、ＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介してスタビライザ８００と通信可能に接続される。これにより、カメラユニット８１３により撮像された画像をモバイルデバイス８０２の画面に表示させることができる。
【０１１８】
スタビライザ８００においても、カメラユニット８１３がスタビライザ８００の他の部位と干渉することを抑制できる。
【０１１９】
以上、移動体の一例としてＵＡＶ１００及びスタビライザ８００を取り上げて説明した。撮像装置２２０と同様の構成を有する撮像装置は、ＵＡＶ１００及びスタビライザ以外の移動体に取り付けられてよい。
【０１２０】
以上において、移動体に取り付けられる撮像装置について説明した。しかし、撮像装置２２０と同様の構成を有する撮像装置は、移動体に取り付けられる撮像装置に限られない。撮像装置２２０と同様の構成は、いわゆるコンパクトデジタルカメラ等のレンズ非交換式のカメラに適用できる。レンズ装置１６０と同様の構成は、一眼レフレックスカメラ等のレンズ交換式カメラの交換レンズに適用できる。レンズ装置１６０と同様の構成は、撮像用の様々なレンズ装置の構成に適用できる。
【０１２１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【０１２２】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現可能である。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  移動体システム
５０  コントローラ
５２  操作部
５４  表示部
１００  ＵＡＶ
１０１  ＵＡＶ本体
１０２  インタフェース
１０４  制御部
１０６  メモリ
１１０  ジンバル
１１２  制御部
１１４、１１６、１１８  ドライバ
１２４、１２６，１２８  駆動部
１３０  支持機構
１３４、１３６、１３８  回転機構
１４０  撮像部
１６０  レンズ装置
１６１  駆動機構
１６２  制御部
１６３  メモリ
２２０、２３０  撮像装置
２２１  撮像素子
２２２  制御部
２２３  メモリ
２３１  撮像素子
２３２  制御部
２３３  メモリ
２３４  制御部
２３５  レンズ
３００  レンズ系
３０１  第１レンズ群
３０２  第２レンズ群
３０３  第３レンズ群
３０４  第４レンズ群
８００  スタビライザ
８０１  デバイスホルダ
８０２  モバイルデバイス
８０３  持ち手部
８０４  シャッターボタン
８０５  録画ボタン
８０６  操作ボタン
８０７  ホルダ
８０９  パン軸
８１０  ロール軸
８１１  チルト軸
８１２  スロット
８１３  カメラユニット
８２０  ジンバル
９００  レンズ系
９０１  第１レンズ群
９０２  第２レンズ群
９０３  第３レンズ群
９０４  第４レンズ群
１５０１  第１の負レンズ群
１５０２  第１の正レンズ群
１５０４  第２の正レンズ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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