(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正又は負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群とからなり、
前記第１フォーカスレンズ群は少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズを有し、
前記第２フォーカスレンズ群は少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズを有し、
無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、前記第１レンズ群は位置が固定され、前記第１フォーカスレンズ群は物体側に移動し、第２フォーカスレンズ群は像側に移動し、
前記第１フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｐ、第２フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｎとすると、条件式
０．５  ＜  ｜ｆｐ／ｆｎ｜  ＜  ９．０
を満足し、
最も物体側のレンズが負の屈折力を持つ単レンズであり、前記最も物体側のレンズの焦点距離をｆ＿Ｌ１、無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
−４．０  ＜  ｆ＿Ｌ１／ｆｉ  ＜  −０．２
を満足し、
最も像側のレンズが、正又は負の屈折力を有し、像側に凸の形状を有する
レンズ系。
【請求項２】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群と、前記第２フォーカスレンズ群より像側に設けられるレンズ群とからなり、
前記第１フォーカスレンズ群は少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズを有し、
前記第２フォーカスレンズ群は少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズを有し、
無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、前記第１レンズ群は位置が固定され、前記第１フォーカスレンズ群は物体側に移動し、第２フォーカスレンズ群は像側に移動し、
前記第１フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｐ、第２フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｎとすると、条件式
０．５  ＜  ｜ｆｐ／ｆｎ｜  ＜  ９．０
を満足し、
最も物体側のレンズが負の屈折力を持ち物体側に凹の形状を有する単レンズであり、前記最も物体側のレンズの焦点距離をｆ＿Ｌ１、無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
−４．０  ＜  ｆ＿Ｌ１／ｆｉ  ＜  −０．２
を満足する
レンズ系。
【請求項３】
無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、前記第２フォーカスレンズ群より像側に設けられた前記レンズ群は位置が固定される
請求項２に記載のレンズ系。
【請求項４】
無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
０．５＜  ｜ｆｐ／ｆｉ｜  ＜８．０
を満足する
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズ系。
【請求項５】
前記第２フォーカスレンズ群の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２、前記第２フォーカスレンズ群から最も像側のレンズまでのレンズ群の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２Ｒとすると、条件式
−３．０  ≦（１−βｆ２２）βｆ２Ｒ２  ≦  −０．４
を満足する
請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズ系。
【請求項６】
無限遠状態における最も物体側のレンズの最も物体側のレンズ面から像面まで光軸上の全長をＴＡＬ、結像像高をＹとすると、条件式
２．０  ＜  ＴＡＬ／Ｙ  ＜  ５．０
を満足する
請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズ系。
【請求項７】
最も像側のレンズが、正又は負の屈折力を有し、像側に凸の形状を有する
請求項２又は３に記載のレンズ系。
【請求項８】
前記第１フォーカスレンズ群及び前記第２フォーカスレンズ群の少なくとも一方のフォーカスレンズ群が、少なくとも１枚の非球面レンズを有する
請求項１から７のいずれか一項に記載のレンズ系。
【請求項９】
前記レンズ系は、正の屈折力を有する単レンズと、負の屈折力を有する単レンズとを少なくとも含み、前記正の屈折力を持つ単レンズ及び前記負の屈折力を持つ単レンズが同じ材料で形成される
請求項１から８のいずれか一項に記載のレンズ系。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のレンズ系と、
撮像素子と
を備える撮像装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載のレンズ系を備えて移動する移動体。
【請求項１２】
前記移動体は無人航空機である
請求項１１に記載の移動体。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれか一項に記載のレンズ系と、
前記レンズ系を変位可能に支持する支持機構と
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、レンズ系、撮像装置、移動体及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一つの移動レンズ群又は複数の移動レンズ群を用いてフォーカシングを行う技術が知られている。
特許文献１  特開２０１６−１２６２７７号公報
特許文献２  特開２０１０−２７１４５８号公報
特許文献３  特開２０１３−７８５３号公報
特許文献４  特開平２−８１０１５号公報
特許文献５  実開昭６２−１２１１５号
【解決しようとする課題】
【０００３】
フォーカスレンズを移動することによってレンズ系の重心位置が変化するという課題があった。重心位置の変化に敏感な系においては、フォーカシング時の重心位置の変化によって大きな影響を受ける場合がある。
【一般的開示】
【０００４】
本発明の一態様に係るレンズ系は、物体側より順に、正又は負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と、負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群とを備える。第１フォーカスレンズ群は少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズを有する。第２フォーカスレンズ群は少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズを有する。無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第１レンズ群は位置が固定され、第１フォーカスレンズ群は物体側に移動し、第２フォーカスレンズ群は像側に移動する。第１フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｐ、第2フォーカスレンズ群の焦点距離をｆｎとすると、条件式
０．５  ＜  ｜ｆｐ／ｆｎ｜  ＜  ９．０
を満足する。
【０００５】
第２フォーカスレンズ群より像側に設けられるレンズ群をさらに備えてよい。
【０００６】
無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第２フォーカスレンズ群より像側に設けられたレンズ群は位置が固定されてよい。
【０００７】
無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
０．５＜  ｜ｆｐ／ｆｉ｜  ＜８．０
を満足してよい。
【０００８】
第２フォーカスレンズ群の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２、第２フォーカスレンズ群から最も像側のレンズまでのレンズ群の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２Ｒとすると、条件式
−３．０  ≦（１−βｆ２２）βｆ２Ｒ２  ≦  −０．４
を満足してよい。
【０００９】
無限遠状態における最も物体側のレンズの最も物体側のレンズ面から像面まで光軸上の全長をＴＡＬ、結像像高をＹとすると、条件式
２．０  ＜  ＴＡＬ／Ｙ  ＜  ５．０
を満足してよい。
【００１０】
最も像側のレンズが、正又は負の屈折力を有し、像側に凸の形状を有してよい。
【００１１】
最も物体側のレンズが負の屈折力を持つ単レンズであり、最も物体側のレンズの焦点距離をｆ＿Ｌ１、無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
−４．０  ＜  ｆ＿Ｌ１／ｆｉ  ＜  −０．２
を満足してよい。
【００１２】
第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群の少なくとも一方のフォーカスレンズ群が、少なくとも１枚の非球面レンズを有してよい。
【００１３】
レンズ系は、正の屈折力を有する単レンズと、負の屈折力を有する単レンズとを少なくとも含み、正の屈折力を持つ単レンズ及び負の屈折力を持つ単レンズが同じ材料で形成されてよい。
【００１４】
本発明の一態様に係る撮像装置は、上記のレンズ系と、撮像素子とを備える。
【００１５】
本発明の一態様に係る移動体は、上記のレンズ系を備えて移動する。
移動体は無人航空機であってよい。
【００１６】
本発明の一態様に係るシステムは、上記のレンズ系と、レンズ系を変位可能に支持する支持機構とを備える。
【００１７】
上記のズームレンズによれば、フォーカスレンズ群の移動によるレンズ系の重心位置の変化を抑制することができる。
【００１８】
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】
【００１９】
【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４００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。
【図４】レンズ系４００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図５】第２実施例におけるレンズ系５００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。
【図６】レンズ系５００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図７】第３実施例におけるレンズ系７００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。
【図８】レンズ系７００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図９】第４実施例におけるレンズ系９００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。
【図１０】レンズ系９００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１１】第５実施例におけるレンズ系１１００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。
【図１２】レンズ系１１００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１３】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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。複数の撮像装置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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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にフォーカス位置を移動させる指示する制御命令をレンズ装置１６０に出力する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
レンズ装置１６０は全長固定レンズである。レンズ装置１６０は、単焦点レンズである。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、３つ又は４つのレンズ群を有する。レンズ系３００が４群構成の場合、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。なお、レンズ系３００が３群構成の場合、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及び第３レンズ群３０３を有する。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。
【００４１】
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及び第３レンズ群３０３を光軸に沿って移動させる。第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３は、レンズ装置１６０におけるフォーカス機能を担う。第２制御部１６２は、フォーカシング時に、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３を光軸に沿って移動させる。レンズ装置１６０のレンズ系３００により結像された像は、撮像部１４０により撮像される。
【００４２】
駆動機構１６１は、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３を少なくとも駆動する。駆動機構１６１は、例えばアクチュエータと、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３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及び第３レンズ群３０３が変位する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
レンズ系３００の具体的な構成について説明する。第１レンズ群３０１は、正又は負の屈折力を有する。第２レンズ群３０２は、正の屈折力を有する。第２レンズ群３０２は、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群３０３は、負の屈折力を有する。第３レンズ群３０３は、第２フォーカスレンズ群として機能する。第２レンズ群３０２は、少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズを有する。第３レンズ群３０３は、少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズを有する。無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第１レンズ群３０１は位置が固定される。
【００５０】
無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第２レンズ群３０２は物体側に移動し、第３レンズ群３０３は像側に移動する。すなわち、無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第２レンズ群３０２と第３レンズ群３０３の間隔が増大する。
【００５１】
第２レンズ群３０２の焦点距離をｆｐ、第３レンズ群３０３の焦点距離をｆｎとすると、条件式
０．５  ＜  ｜ｆｐ／ｆｎ｜  ＜  ９．０      （条件式１）
を満足する。
【００５２】
レンズ系３００は、フォーカシングにおいて、撮像素子２２１に対して第１レンズ群３０１の位置が固定されている。レンズ系３００は、全長固定レンズ用のレンズ系である。フォーカシングを担う第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３は、互いに異なる符号の屈折力を有する。このように、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３が互いに異なる感度を持つことで、フォーカシング時に像ブレが生じる方向をキャンセルする方向に作用する。さらに、第２レンズ群３０２の屈折力を比較的に弱くして、正の屈折力を有する第２レンズ群３０２を、負の屈折力を有する第３レンズ群３０３より前側に配置させる。これにより、フォーカス敏感度を低減することができ、像ブレを効果的に抑えることができる。
【００５３】
レンズ系３００においては、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３は、光軸方向に互いに異なる方向に移動する。これにより、レンズ系３００の重心位置の変化を抑制することができる。係る構成は、ＵＡＶ１００等の移動体等のように、重心位置の変化の影響を受けやすい機器に搭載されるレンズ系に好適である。
【００５４】
条件式１の上限以上になる場合、すなわち第１フォーカスレンズ群の屈折力が比較的に弱過ぎる場合、第２フォーカスレンズ群の移動量が第１フォーカスレンズ群の移動量より大幅に増加するため、フォーカシング時の重心変化量が大きくなってしまう。条件式１の下限以下になる場合、すなわち第１フォーカスレンズ群の屈折力が比較的に強過ぎる場合、フォーカシング時のレンズ群の移動に対するフォーカス敏感度が大きくなってしまう。
【００５５】
上述したように、第２レンズ群３０２の屈折力を比較的に弱くすると、第３レンズ群３０３の移動量が第２レンズ群３０２の移動量より増加して、重心変化量が大きくなる傾向にある。第２レンズ群３０２の屈折力を比較的に強くすると、フォーカシング時のレンズ群の移動に対するフォーカス敏感度が大きくなる傾向にある。そのため、以下の条件式１−２を満足することがより好ましい。
０．７  ＜  ｜ｆｐ／ｆｎ｜  ＜  ８．５      （条件式１−２）
【００５６】
硝材の具体例について説明する。第２レンズ群３０２は少なくとも一つの正の屈折力を有するレンズからなる。第３レンズ群３０３は、少なくとも一つの負の屈折力を有するレンズからなる。第３レンズ群３０３が最も物体側にある場合において、第２レンズ群３０２と第３レンズ群３０３の合成焦点距離ｆｐｎが正である場合は、第２レンズ群３０２における正の屈折力が最も大きいレンズのｄ線における屈折率をｎ１、アッベ数をｖ１とし、第２フォーカスレンズ群における負の屈折力の大きさが最も大きいレンズのｄ線における屈折率をｎ２、アッベ数をｖ２とすると、
ｎ１＜ｎ２
ｖ１＞ｖ２
を満足することが好ましい。一方、第３レンズ群３０３が最も物体側にある場合において、第２レンズ群３０２と第３レンズ群３０３の合成焦点距離ｆｐｎが負である場合は、
ｎ１＞ｎ２
ｖ１＜ｖ２
を満足することが好ましい。このような硝材配置にすることにより、フォーカシング時の色収差変動を低減することができる。
【００５７】
無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、条件式
０．５＜  ｜ｆｐ／ｆｉ｜  ＜８．０  （条件式２）
を満足する。
【００５８】
条件式２は、第２レンズ群３０２と全系の屈折力の関係を規定する。条件式２の上限以上になる場合、例えば第１フォーカスレンズ群の屈折力が小さくなり過ぎる場合、正と負のレンズ群のパワーバランスが悪くなるため、全体の重心変化量が大きくなってしまう。また、像ブレも拡大してしまう。また、第１フォーカスレンズ群を第１レンズ群の後ろに配置する場合、絞りに近い第１フォーカスレンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎると光線の収束が緩やかになり過ぎるため、レンズ系の全長が長くなってしまう。一方、条件式２の下限以下になる場合、第１フォーカスレンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、第１フォーカスレンズ群の屈折力がレンズ系全体に対して相対的に過大となり、レンズ系の重心変化の抑制と像ブレの低減が困難になる場合がある。また、軸上色収差が大きくなる傾向がある。これに対し、条件式２を満足することにより、諸収差を良好に補正することができる。また、軸上色収差を抑制することができる。また、全長をコンパクトにすることができる。重心変化量をより小さくするためには、条件式２−２を満足することがより好ましい。
０．９＜  ｜ｆｐ／ｆｉ｜  ＜７．５      （条件式２−２）
【００５９】
第３レンズ群３０３の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２、第３レンズ群３０３から最も像側のレンズまでのレンズ群の無限遠合焦状態における横倍率をβｆ２Ｒとすると、条件式
−３．０  ≦（１−βｆ２２）βｆ２Ｒ２  ≦  −０．４      （条件式３）
を満足することが好ましい。
【００６０】
条件式３は、第３レンズ群３０３の移動距離に対する像面の軸上の移動距離の割合を規定する。フォーカスレンズ群の移動距離に対する像面の軸上の移動距離の割合は、フォーカス敏感度を表す。第３レンズ群３０３の屈折力が負であるため、フォーカス敏感度の符号は負になる。条件式３の上限を上回る場合、第２フォーカスレンズ群のフォーカス敏感度が弱くなり、無限遠から近距離までのフォーカシングに要するフォーカスレンズ群の移動量が増加するので、レンズ系の全長が長くなってしまう。条件式３の下限を下回る場合、第２フォーカスレンズ群の移動に対する像面の移動量が大きくなる。そのため、より高精度のフォーカシング機構及びフォーカス制御が必要になり、コストが増加してしまう。また、条件式３の上限を超える又は条件式３の下限を下回ると、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群のいずれか一方が担う屈折力が大きくなるので、フォーカシング時の重心変化量が大きくなってしまう。
【００６１】
上述したように、条件式３の上限に近くなるほど、レンズ系３００の全長が長くなる傾向にある。また、条件式３の下限に近くなるほど、高精度のフォーカスが必要になる傾向にある。また、条件式３の上限又は下限に近くなるほど、フォーカシング時の重心変化量が大きくなる傾向にある。そのため、次の条件式３−２を満足することがより好ましい。
−２  ≦（１−βｆ２２）βｆ２Ｒ２  ≦  −０．６      （条件式３−２）
【００６２】
無限遠状態における最も物体側のレンズの最も物体側のレンズ面から像面まで光軸上の全長をＴＡＬ、結像像高をＹとすると、条件式
２．０  ＜  ＴＡＬ／Ｙ  ＜  ５．０      （条件式４）
を満足することが好ましい。
【００６３】
条件式４の上限以上になると、レンズ系の全長が長くなり、レンズ系全体のサイズが大きくなってしまう。条件式４の下限以下になると、像面に入射する周辺光線の角度が大きくなり過ぎる。そのため、撮像素子への入射光の入射角度制限を満たすことが容易でなくなる。
【００６４】
レンズ系３００において最も像側のレンズが、正又は負の屈折力を有し、像側に凸の形状を有することが望ましい。後述するように、レンズ系３００において最も像側のレンズが、正の屈折力を有し、像側に凸の形状を有する構成も採用することができる。
【００６５】
像側の凸の形状を有することで、撮像素子２２１側に配置される光学フィルタ等の光学素子表面から反射された光線を画角外に偏角させることができる。これにより、内部反射による面間ゴーストを低減することができる。
【００６６】
より具体的には、レンズ系３００において最も像側のレンズの物体側の面の曲率半径Ｒ１及び像側の面の曲率半径Ｒ２が、次の条件式を満足することが好ましい。
−０．３  ＜（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｒ２＋Ｒ１）＜５．１      （条件式Ａ）
【００６７】
また、レンズ系３００において最も像側のレンズが負の屈折力を持つ単レンズの場合、次の条件式を満足することがより好ましい。
０．１  ＜（Ｒ２−Ｒ１）／（Ｒ２＋Ｒ１）＜１．５      （条件式Ａ−２）
【００６８】
レンズ系３００において最も物体側のレンズが、負の屈折力を持つ単レンズであることが好ましい。レンズ系３００において最も物体側のレンズが負の屈折力を有することで、光線を発散した後に収束させるので、収差をキャンセルし易い。また、軸上の球面収差や軸外の像面湾曲の補正にも有利である。
【００６９】
より具体的には、レンズ系３００において最も物体側のレンズの焦点距離をｆ＿Ｌ１、無限撮影状態における全系の焦点距離をｆｉとすると、次の条件式
−４．０  ＜  ｆ＿Ｌ１／ｆｉ  ＜  −０．２      （条件式５）
を満足することが好ましい。
【００７０】
条件式５の上限以上になる場合、例えば第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎると、最も物体側のレンズにより光線が強く発散される。これに伴い、像側の各レンズの屈折力を強くする必要が生じる。そのため、各レンズの敏感度が強くなり、組立製造が容易でなくなる。条件式５の下限以下になる場合、例えば第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎると、第１レンズ群のレンズ構成が崩れてしまい、レンズ全長が長くなってしまう。また、軸上収差及び軸外収差の補正にも不利になる。
【００７１】
上述したように、条件式５の上限に近くなるほど、各レンズの敏感度が強くなる傾向にある。また、条件式５の下限に近くなるほど、レンズの全長が長くなる傾向にある。そのため、次の条件式を満足することがより好ましい。
−３  ＜  ｆ＿Ｌ１／ｆｉ  ＜−１      （条件式５−２）
【００７２】
第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３の少なくとも一方のフォーカスレンズ群が、少なくとも１枚の非球面レンズを有することが好ましい。非球面レンズとして、ガラスモールドレンズ、樹脂非球面、樹脂非球面レンズ等を適用できる。いずれかのフォーカスレンズ群に非球面レンズを用いることで、無限遠から近距離までの収差バランスを取り易くなる。そのため、小型で高性能なレンズに有利であること。第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３のそれぞれが、少なくとも１枚の非球面レンズを有することがより好ましい。
【００７３】
レンズ系３００は、正の屈折力を有する単レンズと、負の屈折力を有する単レンズとを少なくとも含む。正の屈折力を有する単レンズ及び負の屈折力を有する単レンズが同じ材料であることが好ましい。特に、レンズの材料としてプラスチックを用いる場合、環境温度が変化すると光学特性が大きく変化する。正の屈折力を有する単レンズ及び負の屈折力を有する単レンズを同じ材料とすることで、光学特性の変化をキャンセルする効果がある。これにより、レンズの材料にプラスチック材料を用いることが可能になる。そのため、レンズの材料としてガラスを用いる場合に比べて、レンズ系３００全体を軽くすることができる。また、フォーカスレンズ群を軽量化することができるので、フォーカスレンズ群を駆動する駆動力を低減することができる。
【００７４】
なお、無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第４レンズ群３０４の位置は固定であってよい。この場合、第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３がフォーカスレンズ群として機能する。一方、無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、第４レンズ群３０４の位置が可動であってよい。この場合、第２レンズ群３０２、第３レンズ群３０３、及び第４レンズ群３０４が、フォーカスレンズ群として機能してよい。なお、後述するように、第４レンズ群３０４を備えない構成を採用できる。すなわち、第３レンズ群３０３より像側に設けられるレンズを備えない構成を採用できる。この場合、最も像側の第２レンズ群３０２及び第３レンズ群３０３が、フォーカスレンズ群として機能する。
【００７５】
以上に説明したレンズ系３００によれば、正の屈折力を有する第１フォーカスレンズ群と負の屈折力を有する第２フォーカスレンズ群を備え、第１フォーカスレンズ群及び第２フォーカスレンズ群を逆方向に移動させて像面変動を抑える。これにより、フォーカシングにおけるレンズ系３００の重心位置の変動を抑制することができる。また、小型で光学特性が良好なレンズ系３００を提供し得る。
【００７６】
図３は、第１実施例におけるレンズ系４００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。レンズ系４００は、物体側から順に、第１レンズ群４０１と、第２レンズ群４０２と、第３レンズ群４０３とを備える。撮像素子２２１の物体側には光学フィルタＣＧが設けられている。第１レンズ群４０１、第２レンズ群４０２及び第３レンズ群４０３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及び第３レンズ群３０３に対応する。
【００７７】
レンズ系４００は３群構成を有する。なお、各実施例の説明において、「Ｌｎ」はレンズを示す。ここで、Ｌに続くｎは、１以上の整数である。ｎは、物体側からｎ番目のレンズであることを示す。
【００７８】
ここで、レンズ系の各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。
【００７９】
「ｆ」は焦点距離を示す。「Ｆｎｏ」はＦナンバーを示す。「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。
【００８０】
表１は、第１実施例におけるレンズ系４００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、ｎ及びｖは面番号ｉに対応づけて示されている。表１において、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＢＦは、後で示されるように、フォーカシング対象の距離によって変化する。
【表１】
0006582315.tif 000002
【００８１】
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」、「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。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、「１．９７３３２４Ｅ−０４」は、「１．９７３３２４×１０−４」を表す。
【表２】
0006582315.tif 000003
【００８２】
「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。
【００８３】
表３は、無限遠と近距離の物体に対してフォーカシングした場合のレンズ系４００の焦点距離、Ｆナンバー、並びに、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＢＦの値を示す。
【表３】
0006582315.tif 000004
【００８４】
表４は、第１レンズ群４０１、第２レンズ群４０２、及び第３レンズ群４０３のそれぞれの焦点距離を示す。
【表４】
0006582315.tif 000005
図３等に示されるように、第１レンズ群４０１は、絞りＳを含み、正の屈折力を有する。第２レンズ群４０２は、正の屈折力を有し、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群４０３は、負の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群として機能する。
【００８５】
第１レンズ群４０１は、物体側から順に、非球面レンズＬ１、接合レンズＬ２／Ｌ３、絞りＳ、接合レンズＬ４／Ｌ５を備えている。非球面レンズＬ１は、像側の面が凹の形状を有し、負の屈折力を有する。接合レンズＬ２／Ｌ３は、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを隣接させて形成されており、正の屈折力を有する。接合レンズＬ４／Ｌ５は、物体側の面が凹の形状を有し、負レンズと両凸レンズとを隣接させて形成されており、正の屈折率を有する。
【００８６】
第２レンズ群４０２は、正の屈折力を有し、両面が非球面形状を有する単レンズからなる。第３レンズ群４０３は、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカス非球面レンズからなる。
【００８７】
レンズ系４００において、フォーカスレンズ群は、第２レンズ群４０２及び第３レンズ群４０３から構成される。図３の矢印に模式的に示されるように、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、第２レンズ群４０２は物体側に移動させ、第３レンズ群４０３は像面側へ移動させる。このとき、第２レンズ群４０２の移動と、第３レンズ群４０３の移動とは関連付けられている。第１レンズ群４０１はフォーカシングの際に固定される。
【００８８】
図４は、レンズ系４００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、短破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、長破線はｃ線（６５６．３ｎｍ）の値を示す。非点収差において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面の値を示す。歪曲収差において実線はｄ線の値を示す。各収差図から、第１実施例におけるレンズ系４００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明らかである。
【００８９】
図５は、第２実施例におけるレンズ系５００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。レンズ系５００は、物体側から順に、第１レンズ群５０１と、第２レンズ群５０２と、第３レンズ群５０３と、第４レンズ群５０４とを備える。撮像素子２２１の物体側には光学フィルタＣＧが設けられている。第１レンズ群５０１、第２レンズ群５０２、第３レンズ群５０３、及び第４レンズ群５０４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。
【００９０】
表５は、第２実施例におけるレンズ系５００が有するレンズのレンズデータを示す。なお、表５において、Ｄｉ、ｎ及びｖは面番号ｉに対応づけて示されている。表５において、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＤ１３は、後で示されるように、フォーカシング対象の距離によって変化する。
【表５】
0006582315.tif 000006
【００９１】
表５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６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６において、「κ」は、円錐定数（コーニック定数）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。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、「４．２５６７９２Ｅ−０４」は、「４．２５６７９２×１０−４」を表す。
【表６】
0006582315.tif 000007
【００９２】
表７は、無限遠と近距離の物体に対してフォーカシングした場合のレンズ系５００の焦点距離、Ｆナンバー、並びに、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＤ１３を示す。
【表７】
0006582315.tif 000008
【００９３】
表８は、第１レンズ群５０１、第２レンズ群５０２、第３レンズ群５０３、及び第４レンズ群５０４のそれぞれの焦点距離を示す。
【表８】
0006582315.tif 000009
図５等に示されるように、第１レンズ群５０１は、絞りＳを含み、正の屈折力を有する。第２レンズ群５０２は、正の屈折力を有し、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群５０３は、負の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群として機能する。第４レンズ群５０４は、負の屈折力を有する。
【００９４】
第１レンズ群５０１は、物体側から順に、非球面レンズＬ１、接合レンズＬ２／Ｌ３、絞りＳ、接合レンズＬ４／Ｌ５を備えている。非球面レンズＬ１は、像側の面が凹の形状を有し、負の屈折力を有する。接合レンズＬ２／Ｌ３は、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを隣接させて形成されており、正の屈折力を有する。接合レンズＬ４／Ｌ５は、物体側の面が凹の形状を有する負レンズと、両凸レンズとを隣接させて形成されており、正の屈折率を有する。
【００９５】
第２レンズ群５０２は、正の屈折力を有し、両面が非球面形状を有する単レンズＬ６からなる。第３レンズ群５０３は、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカス非球面レンズＬ７からなる。第４レンズ群５０４は、物体側の面が凹の形状を有するメニスカス単レンズＬ８からなる。
【００９６】
レンズ系５００において、フォーカスレンズ群は、第２レンズ群５０２及び第３レンズ群５０３から構成される。図５の矢印に模式的に示されるように、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、第２レンズ群５０２は物体側に移動させ、第３レンズ群５０３は像面側へ移動させる。このとき、第２レンズ群４０２の移動と、第３レンズ群４０３の移動とは関連付けられている。第１レンズ群５０１及び第４レンズ群５０４は、フォーカシングの際に固定される。
【００９７】
図６は、レンズ系５００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、短破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、長破線はｃ線（６５６．３ｎｍ）の値を示す。非点収差において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面の値を示す。歪曲収差において実線はｄ線の値を示す。各収差図から、第２実施例におけるレンズ系５００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明らかである。
【００９８】
図７は、第３実施例におけるレンズ系７００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。レンズ系７００は、物体側から順に、第１レンズ群７０１と、第２レンズ群７０２と、第３レンズ群７０３と、第４レンズ群７０４とを備える。第１レンズ群７０１、第２レンズ群７０２、第３レンズ群７０３、及び第４レンズ群７０４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。
【００９９】
表９は、第３実施例におけるレンズ系７００が有するレンズのレンズデータを示す。なお、表９において、Ｄｉ、ｎ及びｖは面番号ｉに対応づけて示されている。表９において、面間隔Ｄ６、Ｄ９及びＤ１３は、後で示されるように、フォーカシング対象の距離によって変化する。
【表９】
0006582315.tif 000010
【０１００】
表９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１０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１０において、「κ」は、円錐定数（コーニック定数）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。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、「８．７７９６３６Ｅ−０３」は、「８．７７９６３６×１０−３」を表す。
【表１０】
0006582315.tif 000011
【０１０１】
表１１は、無限遠と近距離の物体に対してフォーカシングした場合のレンズ系７００の焦点距離、Ｆナンバー、並びに面間隔Ｄ６、Ｄ９、及びＤ１３を示す。
【表１１】
0006582315.tif 000012
【０１０２】
表１２は、第１レンズ群７０１、第２レンズ群７０２、第３レンズ群７０３、及び第４レンズ群７０４のそれぞれの焦点距離を示す。
【表１２】
0006582315.tif 000013
図７等に示されるように、第１レンズ群７０１は、絞りＳを含み、正の屈折力を有する。第２レンズ群７０２は、正の屈折力を有し、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群７０３は、負の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群として機能する。第４レンズ群７０４は、正の屈折力を有する。
【０１０３】
第１レンズ群７０１は、物体側から順に、非球面レンズＬ１、接合レンズＬ２／Ｌ３、及び絞りＳを備えている。非球面レンズＬ１は、物体側の面が凹の形状を有し、負の屈折力を有する。接合レンズＬ２／Ｌ３は、両凸レンズと、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカスレンズとを隣接させて形成されている。
【０１０４】
第２レンズ群７０２は、接合レンズＬ４／Ｌ５からなる。接合レンズＬ４／Ｌ５は、両面が凹の形状を有する負レンズと両凸レンズとを隣接させて形成されており、正の屈折率を有する。第３レンズ群７０３は、像側の面が凹の形状を有する正のメニスカス非球面レンズＬ６と、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカス非球面レンズＬ７からなる。第４レンズ群７０４は、物体側の面が凹の形状を有する、正のメニスカス両面非球面単レンズＬ８からなる。
【０１０５】
レンズ系７００において、フォーカスレンズ群は、第２レンズ群７０２及び第３レンズ群７０３から構成される。図７の矢印に模式的に示されるように、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、第２レンズ群７０２は物体側に移動させ、第３レンズ群７０３は像面側へ移動させる。このとき、第２レンズ群４０２の移動と、第３レンズ群４０３の移動とは関連付けられている。第１レンズ群７０１及び第４レンズ群７０４は、フォーカシングの際に固定される。
【０１０６】
図８に、レンズ系７００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、短破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、長破線はｃ線（６５６．３ｎｍ）の値を示す。非点収差において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面の値を示す。歪曲収差において実線はｄ線の値を示す。各収差図から、第３実施例におけるレンズ系７００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明らかである。
【０１０７】
図９は、第４実施例におけるレンズ系９００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。レンズ系９００は、物体側から順に、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。撮像素子２２１の物体側には光学フィルタＣＧが設けられている。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。
【０１０８】
表１３は、第４実施例におけるレンズ系９００が有するレンズのレンズデータを示す。なお、表１３において、Ｄｉ、ｎ及びｖは面番号ｉに対応づけて示されている。表１３において、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＤ１３は、後で示されるように、フォーカシング対象の距離によって変化する。
【表１３】
0006582315.tif 000014
【０１０９】
表１３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１４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１４において、「κ」は、円錐定数（コーニック定数）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。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、「９．６０００４７Ｅ−０３」は、「９．６０００４７×１０−３」を表す。
【表１４】
0006582315.tif 000015
【０１１０】
表１５は、無限遠と近距離の物体に対してフォーカシングした場合のレンズ系９００の焦点距離、Ｆナンバー、並びに、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＤ１３を示す。
【表１５】
0006582315.tif 000016
【０１１１】
表１６は、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のそれぞれの焦点距離を示す。
【表１６】
0006582315.tif 000017
図９等に示されるように、第１レンズ群９０１は、絞りＳを含み、正の屈折力を有する。第２レンズ群９０２は、正の屈折力を有し、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群９０３は、負の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群として機能する。第４レンズ群９０４は、正の屈折力を有する。
【０１１２】
第１レンズ群９０１は、物体側から順に、非球面レンズＬ１、接合レンズＬ２／Ｌ３、絞りＳ、接合レンズＬ４／Ｌ５を備えている。非球面レンズＬ１は、物体側の面が凹の形状を有し、負の屈折力を有する。接合レンズＬ２／Ｌ３は、像側の面が凸の形状を有するメニスカスレンズと物体側の面が凹の形状を有するメニスカスレンズとを隣接させて形成されている。接合レンズＬ４／Ｌ５は、両側の面が凹の形状を有する負レンズと、両凸レンズとを隣接させて形成されており、正の屈折率を有する。
【０１１３】
第２レンズ群９０２は、正の屈折力を有し、像側の面が凹の形状を有する正のメニスカス非球面単レンズＬ６からなる。第３レンズ群９０３は、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカス非球面単レンズＬ７からなる。第４レンズ群９０４は、正の屈折率を有する非球面単レンズＬ８からなる。
【０１１４】
レンズ系９００において、フォーカスレンズ群は、第２レンズ群９０２及び第３レンズ群９０３から構成される。図９の矢印に模式的に示されるように、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、第２レンズ群９０２は物体側に移動させ、第３レンズ群９０３は像面側へ移動させる。このとき、第２レンズ群４０２の移動と、第３レンズ群４０３の移動とは関連付けられている。第１レンズ群９０１及び第４レンズ群９０４は、フォーカシングの際に固定される。
【０１１５】
図１０に、レンズ系９００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、短破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、長破線はｃ線（６５６．３ｎｍ）の値を示す。非点収差において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面の値を示す。歪曲収差において実線はｄ線の値を示す。各収差図から、第４実施例におけるレンズ系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明らかである。
【０１１６】
図１１は、第５実施例におけるレンズ系１１００のレンズ構成を、撮像素子２２１とともに示す。レンズ系１１００は、物体側から順に、第１レンズ群１１０１と、第２レンズ群９０２と、第３レンズ群１１０３とを備える。撮像素子２２１の物体側には光学フィルタＣＧが設けられている。第１レンズ群１１０１、第２レンズ群１１０２、及び第３レンズ群１１０３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、及び第３レンズ群３０３に対応する。
【０１１７】
表１７は、第５実施例におけるレンズ系１１００が有するレンズのレンズデータを示す。なお、表１７において、Ｄｉ、ｎ及びｖは面番号ｉに対応づけて示されている。表１７において、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＢＦは、後で示されるように、フォーカシング対象の距離によって変化する。
【表１７】
0006582315.tif 000018
【０１１８】
表１７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１８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１８において、「κ」は、円錐定数（コーニック定数）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。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、「−１．５７０７０３Ｅ−０５」は、「−１．５７０７０３×１０−５」を表す。
【表１８】
0006582315.tif 000019
【０１１９】
表１９は、無限遠と近距離の物体に対してフォーカシングした場合のレンズ系１１００の焦点距離、Ｆナンバー、並びに、面間隔Ｄ９、Ｄ１１及びＢＦを示す。
【表１９】
0006582315.tif 000020
【０１２０】
表２０は、第１レンズ群１１０１、第２レンズ群１１０２、及び第３レンズ群１１０３のそれぞれの焦点距離を示す。
【表２０】
0006582315.tif 000021
図１１等に示されるように、第１レンズ群１１０１は、絞りＳを含み、正の屈折力を有する。第２レンズ群１１０２は、正の屈折力を有し、第１フォーカスレンズ群として機能する。第３レンズ群１１０３は、負の屈折力を有し、第２フォーカスレンズ群として機能する。
【０１２１】
第１レンズ群１１０１は、物体側から順に、非球面レンズＬ１、接合レンズＬ２／Ｌ３、絞りＳ、接合レンズＬ４／Ｌ５を備えている。非球面レンズＬ１は、像側の面が凹の形状を有し、負の屈折力を有する。接合レンズＬ２／Ｌ３は、両凸レンズとメニスカスレンズとを隣接させて形成されている。接合レンズＬ４／Ｌ５は、物体側の面が凹の形状を有する負レンズと、両凸レンズとを隣接させて形成されており、正の屈折率を有する。
【０１２２】
第２レンズ群１１０２は、正の屈折力を有する非球面単レンズＬ６からなる。第３レンズ群１１０３は、物体側の面が凹の形状を有する負のメニスカス非球面単レンズＬ７からなる。
【０１２３】
レンズ系１１００において、フォーカスレンズ群は、第２レンズ群１１０２及び第３レンズ群１１０３から構成される。図１１の矢印に模式的に示されるように、無限遠から近距離へのフォーカシングの際に、第２レンズ群１１０２は物体側に移動させ、第３レンズ群１１０３は像面側へ移動させる。このとき、第２レンズ群４０２の移動と、第３レンズ群４０３の移動とは関連付けられている。第１レンズ群１１０１は、フォーカシングの際に固定される。
【０１２４】
図１２は、レンズ系１１００の無限遠の物体に対する球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、短破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、長破線はｃ線（６５６．３ｎｍ）の値を示す。非点収差において、実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面の値を示す。歪曲収差において実線はｄ線の値を示す。各収差図から、第５実施例におけるレンズ系１１００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明らかである。
【０１２５】
表２１は、第１実施例〜第５実施例における条件式に係る数値をまとめて示す。
【表２１】
0006582315.tif 000022
【０１２６】
以上に説明したレンズ系によれば、正負のフォーカスレンズ群によりフローティングフォーカスを行うことで、フォーカスレンズ群の移動によるレンズ系の重心位置の変化を抑制することができる。ＵＡＶ１００においては、撮像装置２２０の重心位置が変化すると、ジンバル１１０により撮像装置２２０の姿勢の制御が行われる。上述したレンズ系によれば、フォーカシング時の重心位置の変化を抑制することができるので、ジンバル１１０によって姿勢を大きく制御することを抑制できる。これにより、合焦スピードを高めることができる場合がある。また、正負のフォーカスレンズ群を逆方向に移動させることで、フォーカス時の像ブレを低減することができる。また、フォーカスレンズ群の移動量を小さくすることができる。
【０１２７】
図１３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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
スタビライザ８００においても、フォーカスレンズ群の移動による重心位置の変化を抑制することができる。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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、ビデオカメラ等に適用できる。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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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】
【０１３７】
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、４００、５００、７００、９００、１１００  レンズ系
３０１、４０１、５０１、７０１、９０１、１１０１  第１レンズ群
３０２、４０２、５０２、７０２、９０２、１１０２  第２レンズ群
３０３、４０３、５０３、７０３、９０３、１１０３  第３レンズ群
３０４、５０４、７０４、９０４  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
【図１】
0006582315.tif 000023
【図２】
0006582315.tif 000024
【図３】
0006582315.tif 000025
【図４】
0006582315.tif 000026
【図５】
0006582315.tif 000027
【図６】
0006582315.tif 000028
【図７】
0006582315.tif 000029
【図８】
0006582315.tif 000030
【図９】
0006582315.tif 000031
【図１０】
0006582315.tif 000032
【図１１】
0006582315.tif 000033
【図１２】
0006582315.tif 000034
【図１３】
0006582315.tif 000035