特開 2022-160964 レンズ系、撮像装置、及び移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022160964

(43)【公開日】2022-10-20

(54)【発明の名称】レンズ系、撮像装置、及び移動体

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/02 20060101AFI20221013BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20221013BHJP

【ＦＩ】

G02B13/02

G02B13/18

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065526

(22)【出願日】2021-04-07

(71)【出願人】

【識別番号】513068816

【氏名又は名称】エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＺ ＤＪＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】６Ｆ，ＨＫＵＳＴ ＳＺ ＩＥＲ Ｂｌｄｇ．ＮＯ．９ Ｙｕｅｘｉｎｇ １ｓｔ Ｒｄ．Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｐａｒｋ（Ｓｏｕｔｈ），Ｎａｎｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松永 滋彦

(72)【発明者】

【氏名】大畑 篤

(72)【発明者】

【氏名】足立 朋子

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087LA02

2H087MA06

2H087PA05

2H087PA06

2H087PA17

2H087PA18

2H087PB06

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA14

2H087QA22

2H087QA25

2H087QA37

2H087QA41

2H087QA45

2H087QA46

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA34

2H087RA42

2H087RA43

2H087RA44

(57)【要約】      （修正有）

【課題】望遠レンズでありながら全長が短いレンズ系、また、鏡筒サイズを小さくすることが可能なレンズ系を提供する。
【解決手段】レンズ系１００は、物体側より順に、正の第１レンズ群Ｇ１と、負の第２レンズ群Ｇ２とを備え、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた第４レンズＬ４とを備え、第２レンズ群は、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、負の屈折力を有する第６レンズＬ６とを備え、無限遠から近距離被写体へのフォーカシングの際に、第１レンズ群が物体側へ移動し、所定の条件式を満足する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レンズ系であって、
物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群は、
物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、
像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、
正の屈折力を有する第３レンズと、
物体側に凸面を向けた第４レンズと
を備え、
前記第２レンズ群は、
正の屈折力を有する第５レンズと、
負の屈折力を有する第６レンズと
を備え、
無限遠から近距離被写体へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群が物体側へ移動し、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズのｄ線におけるアッベ数と前記第３レンズのｄ線におけるアッベ数の平均値をｖ１３、対角像高をＩｍｇｈとして、条件式
０．６５ ＜ ｆ１ｇ／ｆ ＜ １．２
ｖ１３ ＞ ６０
ｆ／Ｉｍｇｈ ＞ ８
を満足するレンズ系。

【請求項2】

前記第１レンズの焦点距離をｆ１として、条件式
０．５ ＜ ｆ１／ｆ ＜ ０．９
を満足する請求項１に記載のレンズ系。

【請求項3】

前記第４レンズは、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面であり、
前記第４レンズの焦点距離をｆ４として、条件式
｜ｆ４／ｆ｜ ＞ １
を満足する請求項１又は２に記載のレンズ系。

【請求項4】

前記第４レンズと前記第５レンズの間に光路折り曲げ用の反射部材を備え、
前記第４レンズと前記第５レンズの空気間隔をＤ４５、前記第１レンズ群の軸上距離をＤ１ｇ、光学全長をＴＴＬとして、条件式
Ｄ４５／Ｉｍｇｈ ＞ ３
Ｄ１ｇ／ＴＴＬ ＜０．３７
を満足する請求項１又は２に記載のレンズ系。

【請求項5】

光学全長をＴＴＬとして、条件式
０．８ ＜ ＴＴＬ／ｆ ＜ １．２
を満足する請求項１又は２に記載のレンズ系。

【請求項6】

請求項１又は２に記載のレンズ系と、
イメージセンサと
を備える撮像装置。

【請求項7】

請求項１又は２に記載のレンズ系を備えて移動する移動体。

【請求項8】

前記移動体は、無人航空機である
請求項７に記載の移動体。

【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、及び移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置に使用可能なレンズ系として、特許文献１には６枚構成のレンズ系が開示されている。特許文献２には、５枚構成で、半画角が９度程度のレンズ系が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許６５３４１６２号明細書
［特許文献２］ 特開２０２０－１２２８２９号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の一態様に係るレンズ系は、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とを備える。第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズを備える。第１レンズ群は、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズを備える。第１レンズ群は、正の屈折力を有する第３レンズを備える。第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた第４レンズとを備える。第２レンズ群は、正の屈折力を有する第５レンズを備える。第２レンズ群は、負の屈折力を有する第６レンズを備える。無限遠から近距離被写体へのフォーカシングの際に、第１レンズ群が物体側へ移動する。第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズのｄ線におけるアッベ数と第３レンズのｄ線におけるアッベ数の平均値をｖ１３、対角像高をＩｍｇｈとして、条件式
０．６５ ＜ ｆ１ｇ／ｆ ＜ １．２
ｖ１３ ＞ ６０
ｆ／Ｉｍｇｈ ＞ ８
を満足する。

【0004】

第１レンズの焦点距離をｆ１として、条件式
０．５ ＜ ｆ１／ｆ ＜ ０．９
を満足してよい。

【0005】

第４レンズは、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面であってよい。第４レンズの焦点距離をｆ４として、条件式
｜ｆ４／ｆ｜ ＞ １
を満足してよい。

【0006】

レンズ系は、第４レンズと第５レンズの間に光路折り曲げ用の反射部材を備えてよい。第４レンズと第５レンズの空気間隔をＤ４５、第１レンズ群の軸上距離をＤ１ｇ、光学全長ＴＴＬとして、条件式
Ｄ４５／Ｉｍｇｈ ＞ ３
Ｄ１ｇ／ＴＴＬ ＜０．３７
を満足してよい。

【0007】

光学全長をＴＴＬとして、条件式
０．８ ＜ ＴＴＬ／ｆ ＜ １．２
を満足してよい。

【0008】

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記のレンズ系を備える。撮像装置は、イメージセンサを備える。

【0009】

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。

【0010】

移動体は、無人航空機であってよい。

【0011】

上記のレンズ系によれば、望遠レンズでありながら全長が短いレンズ系を提供することができる。また、鏡筒サイズを小さくすることが可能なレンズ系を提供することができる。

【0012】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例１におけるレンズ系１００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【図2】無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系１００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

【図3】実施例２におけるレンズ系２００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【図4】無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系２００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

【図5】実施例３におけるレンズ系３００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【図6】無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系３００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

【図7】実施例４におけるレンズ系４００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【図8】無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系４００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

【図9】本実施形態に係るレンズ系を備える撮像装置２０００の外観斜視図の一例を示す。

【図10】撮像装置２０００の機能ブロックを示す図である。

【図11】無人航空機（ＵＡＶ）４０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12】スタビライザ３０００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】

【0014】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の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。以下の実施の形態に、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、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0015】

特許請求の範囲、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。

【0016】

図１から図１２に関連してレンズ系の実施例が開示されている。各実施例で開示されているように、一実施形態のレンズ系は、物体側より順に、正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とを備える。第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、物体側に凸面を向けた第４レンズとを備える。第２レンズ群は、正の屈折力を有する第５レンズと、負の屈折力を有する第６レンズとを備える。無限遠から近距離被写体へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群が物体側へ移動する。レンズ系は、第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１レンズのｄ線におけるアッベ数と第３レンズのｄ線におけるアッベ数の平均値をｖ１３、対角像高をＩｍｇｈとして、条件式
０．６５ ＜ ｆ１ｇ／ｆ ＜ １．２ ・・・（１）
ｖ１３ ＞ ６０ ・・・（２）
ｆ／Ｉｍｇｈ ＞ ８ ・・・（３）
を満足する。

【0017】

条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離とレンズ全系の焦点距離の関係を規定している。条件式（１）の下限以下になると第１群の屈折力が強くなり、特に軸上収差の補正が難しくなるとともに、偏芯誤差による性能劣化が大きくなる。一方、条件式（１）の上限以上になると第１群の屈折力が弱くなりすぎるために、無限遠から近距離被写体へのフォーカシングの際の移動量が大きくなる。

【0018】

条件式（２）は、第１レンズと第３レンズのアッベ数の平均値を規定している。第１レンズ群の正の屈折力を担う第１レンズと第３レンズのアッベ数が条件式（２）を満足することで、色収差が問題になりやすい望遠レンズにおいても良好に色収差を抑制することができる。

【0019】

条件式（３）は、全系の焦点距離と像高の関係を規定している。条件式（３）を満足することで、３５ｍｍ換算の焦点距離が１６０ｍｍを超える望遠レンズを実現することができる。

【0020】

一実施形態のレンズ系において、第１レンズの焦点距離をｆ１として、条件式
０．５ ＜ ｆ１／ｆ ＜ ０．９ ・・・（４）
を満足する。

【0021】

条件式（４）は、第１レンズの焦点距離とレンズ全系の焦点距離の関係を規定している。条件式（４）の下限以下になると第１レンズの屈折力が強くなり、特に各面の球面収差発生量が大きくなるため、収差補正が難しくなる。一方、条件式（４）の上限以上になると第１レンズの屈折力が弱くなり、全長短縮が難しくなる。

【0022】

第４レンズは、物体側に凸面を向け、少なくとも１面が非球面である。一実施形態のレンズ系において、第４レンズの焦点距離をｆ４として、条件式
｜ｆ４／ｆ｜ ＞ １ ・・・（５）
を満足する。

【0023】

条件式（５）は第４レンズの焦点距離とレンズ全系の焦点距離の関係を規定している。望遠レンズ系において球面収差の補正には、軸上光線の有効光線高が高い位置において、非球面による補正が有効である。一方で非球面の形状誤差による軸上性能の劣化も大きくなる。第４レンズの少なくとも１面を非球面にすることで非球面の形状誤差による軸上性能の劣化も抑えながら、効果的に球面収差を補正することができる。また、条件式（５）を満足することで、偏芯誤差感度も低減することができる。

【0024】

一実施形態のレンズ系は、第４レンズと前記第５レンズの間に光路折り曲げ用の反射部材を備える。一実施形態のレンズ系において、第４レンズと第５レンズの空気間隔をＤ４５、第１レンズ群の軸上距離をＤ１ｇ、光学全長ＴＴＬとして、条件式
Ｄ４５／Ｉｍｇｈ ＞ ３ ・・・（６）
Ｄ１ｇ／ＴＴＬ ＜０．３７ ・・・（７）
を満足する。

【0025】

条件式（６）は、第４レンズと第５レンズの空気間隔と像高の関係を規定している。像高に対して十分広い空気間隔を確保することによって、光路を折り曲げるための反射部材の配置が可能となり、光を折り曲げて鏡筒サイズのコンパクト化を図ることができる。

【0026】

条件式（７）は、第１レンズ群の軸上距離と全長の関係を規定している。可動群である第１レンズ群の軸上距離が条件式（７）を満たすことによって、光路を折り曲げた際にも奥行き方向の大きさを抑制することができる。

【0027】

一実施形態のレンズ系において、条件式
０．８ ＜ ＴＴＬ／ｆ ＜ １．２ ・・・（８）
を満足する。

【0028】

条件式（８）は光学全長と焦点距離の関係を規定している。条件式（８）を満足することで、小型でありながら、収差が良好に補正された光学系を実現することができる。

【0029】

上記のレンズ系によれば、望遠レンズでありながら全長が短いレンズ系を提供することができる。また、鏡筒サイズを小さくすることが可能なレンズ系を提供することができる。

【0030】

なお、本明細書等において「～から構成され」、「～からなり」、「～からなる」という用語が用いられる場合、列挙された構成要素に加えて、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞り、フィルタ及びカバーガラス等の、実質的に屈折力を有するレンズ以外の光学要素、及び／又は、レンズフランジ、イメージセンサ及び振れ補正機構等の機構要素を含み得る。例えば、「Ｘから構成され」、「Ｘからなり」、「Ｘからなる」という用語が用いられる場合、Ｘに加えて、実質的に屈折力を有するレンズ以外の光学要素、及び／又は、機構要素を含み得る。

【0031】

次に、レンズ系の具体的な実施形態に具体的な数値を適用した実施例を説明する。まず、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。

【0032】

レンズデータとして、面番号、曲率半径、面間隔、屈折率及びアッベ数を示す表が開示される。レンズデータの表において、面番号の欄には、最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させたときの面番号が示される。Ｒの欄には、各面の曲率半径が示される。Ｄの欄には、各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔が示される。Ｎｄの欄には、各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））に対する屈折率が示される。νｄの欄には、各光学要素のｄ線基準のアッベ数が示される。ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正とし、像面側に凸の場合を負とする。曲率半径における「ＩＮＦ」は、当該面が平面であることを示す。

【0033】

レンズデータには、開口絞りＳも含めて示す。面番号の欄の「ＳＴＯ」は、開口絞りＳの開口面を表す。面番号の欄の「ｍｉｒｒｏｒ」は、光路を曲げるミラーＭの反射面を表す。

【0034】

レンズデータにおいて、非球面の面番号には＊印を付すとともに、曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示す。また、非球面を有するレンズ系の実施例については、非球面の面番号と、各非球面に関する非球面係数、及び、円錐定数を含む非球面データの表を付す。非球面データの表において、非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：自然数）は、１０を底とする指数表現を表す。すなわち、「Ｅ±ｎ」は、「×１０^±ｎ」を表す。例えば、「０．１２３４５Ｅ－０５」は、「０．１２３４５×１０^－５」を表す。非球面形状は、「ｚｄ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｈ」を光軸方向に垂直な方向における距離（高さ）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａｍ」をｍ次の非球面係数とすると、次の式によって定義される。
ｚｄ＝ｃｈ^２／（１＋（１－（１＋κ）ｃ^２ｈ^２）^１／２）＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
なお、Σはｍについての和を示す。

【0035】

また、各実施例のレンズ系の諸元データの表を付す。諸元データの表において、「ｆ」は焦点距離を示す。「Ｆｎｏ」はＦナンバーを示す。「ω」は半画角（最大半画角）を示す。「ＩｍｇＨ」は最大像高を示す。「ＴＴＬ」は無限遠被写体に合焦時の光学全長を示す。

【0036】

レンズデータ、及びレンズ系の諸元データの表において、角度の単位としては「度」を用い、長さの単位としては「ｍｍ」を用いる。しかし、レンズ系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため、他の任意の単位を用いることもできる。

【0037】

なお、レンズ系が撮像レンズとして撮像装置に搭載される際には、撮像装置の仕様に応じたローパスフィルタ等の各種フィルタ及び保護用のカバーガラス等の光学要素を備えることが好ましい。本実施形態のレンズ系として、係る光学要素を備える形態も備えない形態も採用できる。係る光学要素を備えるレンズ系と光学要素を備えないレンズ系とは等価なレンズ系といえる。

【0038】

「Ｌｊ」は１つのレンズを示す。「Ｌｊ」において文字Ｌに続くｊは、各実施例においてレンズ系が備えるレンズを識別することを目的とした自然数である。各実施例の説明において、記号Ｌｊが割り当てられたレンズと、他の実施例における同じ記号Ｌｊが割り当てられたレンズとが同じレンズであることを意味するものではない。

【0039】

各実施例のレンズ系においては下記の共通の基本構成を備える。各実施例のレンズ系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、第４レンズ、正の第５レンズ、負の第６レンズの６枚のレンズから構成される。第１レンズは、光軸近傍の形状が物体側に凸面を向けている。第２レンズは、光軸近傍の形状が像側に凹面を向けている。第３レンズは、光軸近傍の形状が物体側に凸面、像側に凹面を向けている。第４レンズは光軸近傍の形状が、物体側に凸面、像側に凹面を向けている。第５レンズは、光軸近傍の形状が、物体側に凸面、像側に凸面を向けている。第６レンズは光軸近傍の形状が物体側に凹面、像側に凸面を向けている。

【0040】

図１は、実施例１におけるレンズ系１００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【0041】

レンズ系１００は、開口絞りＳと、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の接合レンズと、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５と、第６レンズＬ６とから構成される。第１レンズＬ１は正の屈折力を有する。第２レンズＬ２は負の屈折力を有する。第３レンズＬ３は正の屈折力を有する。第４レンズＬ４は正の屈折力を有する。第５レンズＬ５は正の屈折力を有する。第６レンズＬ６は負の屈折力を有する。レンズ系１００は、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との接合レンズ、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、及び第６レンズＬ６から構成される。

【0042】

表１は、レンズ系１００のレンズデータを示す。表２は、レンズ系１００の非球面データを示す表である。

【0043】

【表1】

【0044】

【表2】

【0045】

表３は、レンズ系１００の無限遠被写体に合焦時の全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、像高ＩｍｇＨ、無限遠被写体に合焦時の光学全長ＴＴＬを示す諸元データの表である。

【0046】

【表3】

【0047】

図２は、無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系１００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。球面収差において、一点鎖線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）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。歪曲収差においてはｄ線の値を示す。各収差図から、レンズ系１００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。

【0048】

図３は、実施例２におけるレンズ系２００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【0049】

レンズ系２００は、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の接合レンズと、開口絞りＳ、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５と、第６レンズＬ６とから構成される。第１レンズＬ１は正の屈折力を有する。第２レンズＬ２は負の屈折力を有する。第３レンズＬ３は正の屈折力を有する。第４レンズＬ４は負の屈折力を有する。第５レンズＬ５は正の屈折力を有する。第６レンズＬ６は負の屈折力を有する。レンズ系１００は、物体側から順に、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の接合レンズ、開口絞りＳ、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、及び第６レンズＬ６から構成される。

【0050】

表４は、レンズ系２００のレンズデータを示す。表５は、レンズ系２００の非球面データを示す表である。

【0051】

【表4】

【0052】

【表5】

【0053】

表６は、レンズ系２００の無限遠被写体に合焦時の全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、像高ＩｍｇＨ、無限遠被写体に合焦時の光学全長ＴＴＬを示す諸元データの表である。

【0054】

【表6】

【0055】

図４は、無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系２００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。球面収差において、一点鎖線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）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。歪曲収差においてはｄ線の値を示す。各収差図から、レンズ系２００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。

【0056】

図５は、実施例３におけるレンズ系３００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【0057】

レンズ系３００は、開口絞りＳと、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の接合レンズと、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５と、第６レンズＬ６とから構成される。第１レンズＬ１は正の屈折力を有する。第２レンズＬ２は負の屈折力を有する。第３レンズＬ３は正の屈折力を有する。第４レンズＬ４は負の屈折力を有する。第５レンズＬ５は正の屈折力を有する。第６レンズＬ６は負の屈折力を有する。レンズ系３００は、物体側から順に、開口絞りＳ、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の接合レンズ、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、及び第６レンズＬ６から構成される。

【0058】

表７は、レンズ系３００のレンズデータを示す。表８は、レンズ系３００の非球面データを示す表である。

【0059】

【表7】

【0060】

【表8】

【0061】

表９は、レンズ系３００の無限遠被写体に合焦時の全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、像高ＩｍｇＨ、無限遠被写体に合焦時の光学全長ＴＴＬを示す諸元データの表である。

【0062】

【表9】

【0063】

図６は、無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系３００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。球面収差において、一点鎖線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）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。歪曲収差においてはｄ線の値を示す。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明らかである。

【0064】

図７は、実施例４におけるレンズ系４００のレンズ構成を光学部材Ｐ及び像面ＩＭとともに示す。

【0065】

レンズ系４００は、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、開口絞りＳと、第４レンズＬ４と、ミラーＭと、第５レンズＬ５と、第６レンズＬ６とから構成される。第１レンズＬ１は正の屈折力を有する。第２レンズＬ２は負の屈折力を有する。第３レンズＬ３は正の屈折力を有する。第４レンズＬ４は負の屈折力を有する。ミラーＭは光路を曲げる反射部材の一例である。第５レンズＬ５は正の屈折力を有する。第６レンズＬ６は負の屈折力を有する。レンズ系１００は、物体側から順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、開口絞りＳ、第４レンズＬ４、ミラーＭ、第５レンズＬ５、及び第６レンズＬ６から構成される。

【0066】

表１０は、レンズ系４００のレンズデータを示す。表１１は、レンズ系４００の非球面データを示す表である。

【0067】

【表10】

【0068】

【表11】

【0069】

表１２は、レンズ系４００の無限遠被写体に合焦時の全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、半画角ω、像高ＩｍｇＨ、無限遠被写体に合焦時の光学全長ＴＴＬを示す諸元データの表である。

【0070】

【表12】

【0071】

図８は、無限遠被写体に合焦した状態におけるレンズ系４００の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。球面収差において、一点鎖線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）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。歪曲収差においてはｄ線の値を示す。各収差図から、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。

【0072】

表１３は、実施例１から実施例４のレンズ系における、条件式（１）～（８）の各数式で計算される数値を示す。表１４は、実施例１から実施例４のレンズ系における、条件式（１）～（８）で使用される変数の数値を示す。

【0073】

【表13】

【0074】

【表14】

【0075】

以上に説明したとおり、上記実施例のレンズ系に係るレンズ構成によれば、半画角が６度より小さく狭画角のレンズ系を提供することができる。また、上記実施例のレンズ系に係るレンズ構成によれば、小型かつ高性能なレンズ系を提供することができる。

【0076】

上述したレンズ系が備える構成は任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用され得る。例えば、上記実施例によるレンズ系は条件式（１）～（８）を満足するものとしているが、条件式（１）～（８）のいずれか１つを満足するものであってもよく、これらの条件式の任意の組合せを満足するものであってもよい。

【0077】

以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、及びアッベ数は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

【0078】

近年、イメージセンサの高画素化が進み、レンズ系に対して更なる高解像度が求められている。また、小型なレンズ系が求められる。また、遠くの被写体を拡大して撮影することも求められる。望遠レンズでありながら全長が短く鏡筒サイズの小さいレンズが求められている。これに対し、特許文献２に記載されたレンズ系は半画角が１８度程度であり、特許文献２に記載されたレンズ系の構成では、更に狭い画角の実現に課題がある。また、特許文献２に記載されたレンズ系の構成では、更なる狭い画角の実現と高解像度化に課題がある。これに対し、上記実施形態に係るレンズ系によれば、係る課題を軽減できる。

【0079】

本実施形態に係るレンズ系は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置用のレンズ系に適用できる。本実施形態に係るレンズ系は、ズーム機構を有しないレンズ系に適用できる。本実施形態に係るレンズ系は、空撮用カメラ、監視用カメラ等のレンズ系に適用できる。本実施形態に係るレンズ系は、レンズ非交換式の撮像装置が備える撮像レンズに適用できる。本実施形態に係るレンズ系は、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。本実施形態に係るレンズ系は、撮像機能を備える携帯電話機や携帯情報端末の撮像装置に適用できる。

【0080】

図９は、本実施形態に係るレンズ系を備える撮像装置２０００の外観斜視図の一例を示す。図１０は、撮像装置２０００の機能ブロックを示す図である。

【0081】

撮像装置２０００は、撮像部２１００と、レンズ部２２００とを備える。撮像部２１００は、イメージセンサ２１２０と、制御部２１１０と、メモリ２１３０と、指示部２１６２と、表示部２１６０と、通信部２１７０とを有する。

【0082】

イメージセンサ２１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ２１２０は、レンズ部２２００が有する撮像レンズ系２２１０を介して光を受光する。イメージセンサ２１２０は、撮像レンズ系２２１０を介して結像された光学像の画像データを制御部２１１０に出力する。撮像レンズ系２２１０は、上述した実施形態に係るレンズ系を備え、被写体の光学像をイメージセンサ２１２０上に結像させる。

【0083】

制御部２１１０は、ＣＰＵまたは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２１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、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。制御部２１１０は回路に対応する。メモリ２１３０は、制御部２１１０がイメージセンサ２１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ２１３０は、撮像装置２０００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ２１３０は、撮像装置２０００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

【0084】

指示部２１６２は、撮像装置２０００に対する指示をユーザから受け付けるユーザインタフェースである。表示部２１６０は、イメージセンサ２１２０により撮像され、制御部２１１０により処理された画像、撮像装置２０００の各種設定情報などを表示する。表示部２１６０は、タッチパネルで構成されてよい。

【0085】

制御部２１１０は、イメージセンサ２１２０を制御する。制御部２１１０は、指示部２１６２等を通じて取得したユーザの指示を示す情報に基づいて、イメージセンサ２１２０に制御命令を出力することにより、イメージセンサ２１２０に撮像動作の制御を含む制御を実行する。制御部２１１０は、イメージセンサ２１２０により撮像された画像を取得する。制御部２１１０は、イメージセンサ２１２０から取得した画像に画像処理を施してメモリ２１３０に格納する。

【0086】

通信部２１７０は、外部との通信を担う。通信部２１７０は、制御部２１１０が生成した情報を通信ネットワークを通じて外部に送信する。通信部２１７０は、通信ネットワークを通じて外部から受信した情報を制御部２１１０に提供する。

【0087】

次に、本実施形態に係るレンズ系を備える移動体を備える移動体システムの実施形態を説明する。

【0088】

図１１は、無人航空機（ＵＡＶ）４０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。ＵＡＶ４０は、ＵＡＶ本体１１０１、ジンバル１１１０、複数の撮像装置１２３０、及び撮像装置１２２０を備える。撮像装置１２２０は、レンズ装置１１６０及び撮像部１１４０を備える。レンズ装置１１６０は、上述したレンズ系を備える。ＵＡＶ４０は、上述したレンズ系を有する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。

【0089】

ＵＡＶ本体１１０１は、複数の回転翼を備える。ＵＡＶ本体１１０１は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ４０を飛行させる。ＵＡＶ本体１１０１は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ４０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。ＵＡＶ４０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

【0090】

撮像装置１２３０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１２３０は、ＵＡＶ４０の飛行を制御するためにＵＡＶ４０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１２３０は、ＵＡＶ本体１１０１に固定されていてよい。撮像装置１２３０が備える撮像レンズ系は、上述したレンズ系を備えてよい。

【0091】

２つの撮像装置１２３０が、ＵＡＶ４０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１２３０が、ＵＡＶ４０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置１２３０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１２３０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１２３０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ４０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１２３０により撮像された被写体までの距離は、複数の撮像装置１２３０によるステレオカメラにより特定され得る。

【0092】

ＵＡＶ４０が備える撮像装置１２３０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ４０は、少なくとも１つの撮像装置１２３０を備えていればよい。ＵＡＶ４０は、ＵＡＶ４０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１２３０を備えてもよい。ＵＡＶ４０に係る説明において、複数の撮像装置１２３０を、単に撮像装置１２３０と総称する場合がある。

【0093】

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、ＵＡＶ４０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、ＵＡＶ４０を制御するための信号を送信する。

【0094】

コントローラ５０は、撮像装置１２３０及び撮像装置１２２０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１２２０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。

【0095】

撮像部１１４０は、レンズ装置１１６０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１１６０は、撮像部１１４０と一体的に設けられてよい。レンズ装置１１６０は、いわゆる交換レンズであってよい。レンズ装置１１６０は、撮像部１１４０に対して着脱可能に設けられてよい。レンズ装置１１６０は、上述したレンズ系を備えてよい。

【0096】

ジンバル１１１０は、撮像装置１２２０を可動に支持する支持機構を有する。撮像装置１２２０は、ジンバル１１１０を介してＵＡＶ本体１１０１に取り付けられる。ジンバル１１１０は、撮像装置１２２０を、ピッチ軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１１０は、撮像装置１２２０を、ロール軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１１０は、撮像装置１２２０を、ヨー軸を中心に回転可能に支持する。ジンバル１１１０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１２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１１０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１２２０を回転可能に支持してよい。ジンバル１１１０は、撮像部１１４０を保持してもよい。ジンバル１１１０は、レンズ装置１１６０を保持してもよい。ジンバル１１１０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１１４０及びレンズ装置１１６０を回転させることで、撮像装置１２２０の撮像方向を変更してよい。

【0097】

次に、上記の実施形態及び実施例に係るレンズ系を備えるシステムの一例としてのスタビライザを説明する。

【0098】

図１２は、スタビライザ３０００の一例を示す外観斜視図である。スタビライザ３０００は、移動体の他の一例である。例えば、スタビライザ３０００が備えるカメラユニット３０１３が、撮像装置１２２０と同様の構成の撮像装置を備えてよい。カメラユニット３０１３が、レンズ装置１１６０と同様の構成のレンズ装置を備えてよい。

【0099】

スタビライザ３０００は、カメラユニット３０１３、ジンバル３０２０、及び持ち手部３００３を備える。ジンバル３０２０は、カメラユニット３０１３を回転可能に支持する。ジンバル３０２０は、パン軸３００９、ロール軸３０１０、及びチルト軸３０１１を有する。ジンバル３０２０は、パン軸３００９、ロール軸３０１０、及びチルト軸３０１１を中心に、カメラユニット３０１３を回転可能に支持する。ジンバル３０２０は、支持機構の一例である。

【0100】

カメラユニット３０１３は、撮像装置の一例である。カメラユニット３０１３は、メモリを挿入するためのスロット３０１４を有する。ジンバル３０２０は、ホルダ３００７を介して持ち手部３００３に固定される。

【0101】

持ち手部３００３は、ジンバル３０２０、カメラユニット３０１３を操作するための各種ボタンを有する。持ち手部３００３は、シャッターボタン３００４、録画ボタン３００５、及び操作ボタン３００６を含む。シャッターボタン３００４が押下されることで、カメラユニット３０１３により静止画を記録することができる。録画ボタン３００５が押下されることで、カメラユニット３０１３により動画を記録することができる。

【0102】

デバイスホルダ３００１が持ち手部３００３に固定されている。デバイスホルダ３００１は、スマートフォンなどのモバイルデバイス３００２を保持する。モバイルデバイス３００２は、ＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介してスタビライザ３０００と通信可能に接続される。これにより、カメラユニット３０１３により撮像された画像をモバイルデバイス３００２の画面に表示させることができる。

【0103】

スタビライザ３０００においても、カメラユニット３０１３が上記の実施形態に係るレンズ系を備えてよい。

【0104】

以上、移動体の一例としてＵＡＶ４０及びスタビライザ３０００を取り上げて説明した。撮像装置１２２０と同様の構成を有する撮像装置は、ＵＡＶ４０及びスタビライザ３０００以外の移動体に取り付けられてよい。

【0105】

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、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0106】

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及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、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及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】

【0107】

１００、２００、３００、４００ レンズ系、２０００ 撮像装置、２１００ 撮像部、２１１０ 制御部、２１２０ イメージセンサ、２１３０ メモリ、２１６０ 表示部、２１６２ 指示部、２１７０ 通信部、２２００ レンズ部、２２１０ 撮像レンズ系、１０ 移動体システム、４０ ＵＡＶ、５０ コントローラ、５２ 操作部、５４ 表示部、１１０１ ＵＡＶ本体、１１１０ ジンバル、１１４０ 撮像部、１１６０ レンズ装置、１２２０、１２３０ 撮像装置、３０００ スタビライザ、３００１ デバイスホルダ、３００２ モバイルデバイス、３００３ 持ち手部、３００４ シャッターボタン ３００５ 録画ボタン、３００６ 操作ボタン、３００７ ホルダ、３００９ パン軸、３０１０ ロール軸、３０１１ チルト軸、３０１３ カメラユニット、３０１４ スロット、３０２０ ジンバル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】