WO2018150522A1 - レンズ系、撮像装置、移動体及びシステム - Google Patents

レンズ系、撮像装置、移動体及びシステム Download PDF

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WO2018150522A1
WO2018150522A1 PCT/JP2017/005786 JP2017005786W WO2018150522A1 WO 2018150522 A1 WO2018150522 A1 WO 2018150522A1 JP 2017005786 W JP2017005786 W JP 2017005786W WO 2018150522 A1 WO2018150522 A1 WO 2018150522A1
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WO
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lens
lens group
negative
lens system
object side
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Application number
PCT/JP2017/005786
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English (en)
French (fr)
Inventor
滋彦 松永
永華 陳
篤郎 湊
Original Assignee
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention relates to a lens system, an imaging device, a moving body, and a system.
  • Patent Document 1 JP 2012-18422 A
  • Patent Document 2 JP 2015-022142 A
  • a lens system having a wide half angle of view and easy aberration correction is desired.
  • the lens system includes, in order from the object side, a first lens group, an aperture stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a 1a lens group having a negative refractive power and a 1b lens group having a positive refractive power.
  • the first-a lens group includes, in order from the object side, a meniscus first negative lens having a convex surface facing the object side, a second negative lens having a concave surface facing the image side, and a third negative lens facing the concave surface toward the image side. Includes three negative single lenses of negative lenses.
  • the 1b lens group includes at least one positive lens.
  • the second lens group includes at least two cemented lenses. Conditional expression ⁇ 1.2 ⁇ f1a / f ⁇ 0.6 is satisfied, where f is the focal length of the entire lens system and f1a is the focal length of the first lens group.
  • the first negative lens and the second negative lens included in the 1a lens group have a refractive index with respect to the d-line of the i-th negative lens as Ni and an Abbe number with respect to the d-line of the i-th negative lens as vi.
  • the conditional expression 2.2 ⁇ f2 / f ⁇ 4.8 may be satisfied.
  • the first negative lens included in the first lens group has a conditional expression of 0.45 ⁇ R12, where R12 is the radius of curvature of the image side surface of the first negative lens and f_1 is the focal length of the first negative lens. /
  • the second negative lens or the third negative lens constituting the 1a lens group may have an aspherical shape.
  • An imaging apparatus includes the above lens system and an imaging element.
  • a moving body according to one embodiment of the present invention moves with the lens system described above.
  • the moving body may be an unmanned aerial vehicle.
  • a system according to an aspect of the present invention includes the above-described lens system and a support mechanism that supports the lens system in a displaceable manner.
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a mobile system 10 that includes an unmanned aerial vehicle (UAV) 100 and a controller 50.
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a mobile system 10 that includes an unmanned aerial vehicle (UAV) 100 and a controller 50.
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a mobile system 10 that includes an unmanned aerial vehicle (UAV) 100 and a controller 50.
  • UAV100 unmanned aerial vehicle
  • the lens configuration of the lens system 300 in the first example is shown together with the filter F and the image sensor 221.
  • the spherical aberration and astigmatism of the lens system 300 are shown.
  • the lens configuration of the lens system 400 in the second embodiment is shown together with the filter F and the image sensor 221. 2 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 400.
  • the lens configuration of the lens system 500 in the third embodiment is shown together with the filter F and the image sensor 221. The
  • the lens configuration of the lens system 600 in the fourth embodiment is shown together with the filter F and the image sensor 221.
  • 2 shows spherical aberration and astigmatism of the lens system 600.
  • the lens configuration of the lens system 700 in the fifth example is shown together with the filter F and the image sensor 221.
  • 3 shows spherical aberration and astigmatism of the lens system 700.
  • FIG. The lens structure of the lens system 800 in 6th Example is shown with the filter F and the image pick-up element 221.
  • FIG. 2 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 800.
  • 2 is an external perspective view showing an example of a stabilizer 3000.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a mobile system 10 including an unmanned aerial vehicle (UAV) 100 and a controller 50.
  • the UAV 100 includes a UAV main body 101, a gimbal 110, a plurality of imaging devices 230, and an imaging device 220.
  • the imaging device 220 includes a lens device 160 and an imaging unit 140.
  • the UAV 100 is an example of a moving body that includes an imaging device and moves.
  • the moving body is a concept including, in addition to UAV, other aircraft that moves in the air, vehicles that move on the ground, ships that move on the water, and the like.
  • the UAV main body 101 includes a plurality of rotor blades.
  • the UAV main body 101 flies the UAV 100 by controlling the rotation of a plurality of rotor blades.
  • the UAV main body 101 causes the UAV 100 to fly using four rotary wings.
  • the number of rotor blades is not limited to four.
  • the UAV 100 may be a fixed wing aircraft that does not have rotating blades.
  • the imaging device 230 is an imaging camera that images a subject included in a desired imaging range.
  • the plurality of imaging devices 230 are sensing cameras that image the surroundings of the UAV 100 in order to control the flight of the UAV 100.
  • the imaging device 230 may be fixed to the UAV main body 101.
  • Two imaging devices 230 may be provided on the front surface which is the nose of the UAV 100.
  • Two other imaging devices 230 may be provided on the bottom surface of the UAV 100.
  • the two imaging devices 230 on the front side may be paired and function as a so-called stereo camera.
  • the two imaging devices 230 on the bottom side may also be paired and function as a stereo camera.
  • Three-dimensional spatial data around the UAV 100 may be generated based on images captured by the plurality of imaging devices 230.
  • the distance to the subject imaged by the plurality of imaging devices 230 can be specified by a stereo camera by the plurality of imaging devices 230.
  • the number of imaging devices 230 provided in the UAV 100 is not limited to four.
  • the UAV 100 only needs to include at least one imaging device 230.
  • the UAV 100 may include at least one imaging device 230 on each of the nose, the tail, the side surface, the bottom surface, and the ceiling surface of the UAV 100.
  • the imaging device 230 may have a single focus lens or a fisheye lens.
  • the plurality of imaging devices 230 may be collectively referred to simply as the imaging device 230.
  • the controller 50 includes a display unit 54 and an operation unit 52.
  • the operation unit 52 receives an input operation for controlling the attitude of the UAV 100 from the user.
  • the controller 50 transmits a signal for controlling the UAV 100 based on a user operation received by the operation unit 52.
  • the operation unit 52 receives an operation for changing the magnification of the lens device 160.
  • the controller 50 transmits a signal instructing the change of the magnification to the UAV 100.
  • the controller 50 receives an image captured by at least one of the imaging device 230 and the imaging device 220.
  • the display unit 54 displays an image received by the controller 50.
  • the display unit 54 may be a touch panel.
  • the controller 50 may accept an input operation from the user through the display unit 54.
  • the display unit 54 may accept a user operation or the like in which the user specifies the position of the subject to be imaged by the imaging device 220.
  • the imaging unit 140 generates and records image data of an optical image formed by the lens device 160.
  • the lens device 160 may be provided integrally with the imaging unit 140.
  • the lens device 160 may be a so-called interchangeable lens.
  • the lens device 160 may be provided so as to be detachable from the imaging unit 140.
  • the gimbal 110 has a support mechanism that movably supports the imaging device 220.
  • the imaging device 220 is attached to the UAV main body 101 via the gimbal 110.
  • the gimbal 110 supports the imaging device 220 so as to be rotatable about the pitch axis.
  • the gimbal 110 supports the imaging device 220 so as to be rotatable around a roll axis.
  • the gimbal 110 supports the imaging device 220 so as to be rotatable about the yaw axis.
  • the gimbal 110 may support the imaging device 220 rotatably around at least one of a pitch axis, a roll axis, and a yaw axis.
  • the gimbal 110 may support the imaging device 220 rotatably about each of the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis.
  • the gimbal 110 may hold the imaging unit 140.
  • the gimbal 110 may hold the lens device 160.
  • the gimbal 110 may change the imaging direction of the imaging device 220 by rotating the imaging unit 140 and the lens device 160 about at least one of the yaw axis, the pitch axis, and the roll axis.
  • FIG. 2 shows an example of functional blocks of the UAV100.
  • the UAV 100 includes an interface 102, a control unit 104, a memory 106, a gimbal 110, an imaging unit 140, and a lens device 160.
  • the interface 102 communicates with the controller 50.
  • the interface 102 receives various commands from the controller 50.
  • the control unit 104 controls the flight of the UAV 100 according to the command received from the controller 50.
  • the control unit 104 controls the gimbal 110, the imaging unit 140, and the lens device 160.
  • the control unit 104 may be configured by a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, or the like.
  • the memory 106 stores a program necessary for the control unit 104 to control the gimbal 110, the imaging unit 140, and the lens device 160.
  • the memory 106 may be a computer-readable recording medium.
  • the memory 106 may include at least one of flash memory such as SRAM, DRAM, EPROM, EEPROM, and USB memory.
  • the memory 106 may be provided in the housing of the UAV 100. It may be provided so as to be removable from the housing of the UAV 100.
  • the gimbal 110 includes a control unit 112, a driver 114, a driver 116, a driver 118, a drive unit 124, a drive unit 126, a drive unit 128, and a support mechanism 130.
  • the drive unit 124, the drive unit 126, and the drive unit 128 may be motors.
  • the support mechanism 130 supports the imaging device 220.
  • the support mechanism 130 movably supports the imaging direction of the imaging device 220.
  • the support mechanism 130 supports the imaging unit 140 and the lens device 160 so as to be rotatable about the yaw axis, the pitch axis, and the roll axis.
  • the support mechanism 130 includes a rotation mechanism 134, a rotation mechanism 136, and a rotation mechanism 138.
  • the rotation mechanism 134 rotates the imaging unit 140 and the lens device 160 around the yaw axis using the drive unit 124.
  • the rotation mechanism 136 rotates the imaging unit 140 and the lens device 160 around the pitch axis using the driving unit 126.
  • the rotation mechanism 138 uses the drive unit 128 to rotate the imaging unit 140 and the lens device 160 around the roll axis.
  • the control unit 112 outputs an operation command indicating each rotation angle to the driver 114, the driver 116, and the driver 118 according to the operation command of the gimbal 110 from the control unit 104.
  • the driver 114, the driver 116, and the driver 118 drive the drive unit 124, the drive unit 126, and the drive unit 128 in accordance with an operation command that indicates a rotation angle.
  • the rotation mechanism 134, the rotation mechanism 136, and the rotation mechanism 138 are driven and rotated by the drive unit 124, the drive unit 126, and the drive unit 128, respectively, and change the postures of the imaging unit 140 and the lens device 160.
  • the imaging unit 140 captures an image with light that has passed through the lens system 300.
  • the imaging unit 140 includes a control unit 222, an imaging element 221, and a memory 223.
  • the control unit 222 may be configured by a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, or the like.
  • the control unit 222 controls the imaging unit 140 and the lens device 160 in accordance with an operation command for the imaging unit 140 and the lens device 160 from the control unit 104. Based on the signal received from the controller 50, the controller 222 outputs to the lens device 160 a control command that instructs the lens device 160 to move the focus position.
  • the memory 223 may be a computer-readable recording medium, and may include at least one of flash memory such as SRAM, DRAM, EPROM, EEPROM, and USB memory.
  • the memory 223 may be provided inside the housing of the imaging unit 140. It may be provided so as to be removable from the housing of the imaging unit 140.
  • the imaging element 221 generates image data of an optical image that is held inside the housing of the imaging unit 140 and is formed via the lens device 160, and outputs the image data to the control unit 222.
  • the control unit 222 stores the image data output from the image sensor 221 in the memory 223.
  • the control unit 222 may output the image data to the memory 106 via the control unit 104 and store it.
  • the lens device 160 is a single focus lens.
  • the lens device 160 may be a full length fixed lens.
  • the lens device 160 includes a control unit 162, a memory 163, a drive mechanism 161, and a lens system 300.
  • the lens system 300 includes a first lens group 301, an aperture stop S, and a second lens group 302 in order from the object side.
  • the optical axis of the lens system 300 may be simply referred to as “optical axis”.
  • the “lens group” refers to a group of one or more lenses. A lens composed of a single lens is also called a “lens group”.
  • the control unit 162 adjusts the focus by displacing the focus lens included in the lens system 300 along the optical axis in accordance with a control command from the control unit 222.
  • An image formed by the lens system 300 of the lens device 160 is captured by the imaging unit 140.
  • the driving mechanism 161 displaces the focus lens included in the lens system 300.
  • the drive mechanism 161 includes, for example, an actuator and a holding member that holds the focus lens. Driving pulses are supplied from the control unit 162 to the actuator.
  • the actuator is displaced by a driving amount corresponding to the supplied pulse.
  • the holding member is displaced according to the displacement of the actuator, the focus lens is displaced. Thereby, focus adjustment is performed.
  • the enlarged shooting is performed by so-called electronic zoom. For example, enlarged shooting is performed by cutting out a part of an image captured by the image sensor 221.
  • the lens device 160 may be provided integrally with the imaging unit 140.
  • the lens device 160 may be a so-called interchangeable lens.
  • the lens device 160 may be provided so as to be detachable from the imaging unit 140.
  • the imaging device 230 includes a control unit 232, a control unit 234, an imaging device 231, a memory 233, and a lens 235.
  • the control unit 232 may be configured by a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, or the like.
  • the control unit 232 controls the image sensor 231 in accordance with an operation command for the image sensor 231 from the control unit 104.
  • the control unit 234 may be configured by a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, or the like.
  • the control unit 234 may control the focal point of the lens 235 in accordance with an operation command for the lens 235.
  • the control unit 234 may control the aperture stop included in the lens 235 in accordance with an operation command for the lens 235.
  • the memory 233 may be a computer-readable recording medium.
  • the memory 233 may include at least one of flash memory such as SRAM, DRAM, EPROM, EEPROM, and USB memory.
  • the image sensor 231 generates image data of an optical image formed through the lens 235 and outputs the image data to the control unit 232.
  • the control unit 232 stores the image data output from the image sensor 231 in the memory 233.
  • the UAV 100 includes the control unit 104, the control unit 112, the control unit 222, the control unit 232, the control unit 234, and the control unit 162
  • any one of the control units 104, the control unit 112, the control unit 222, the control unit 232, the control unit 234, and the process executed by a plurality of the control units 162 may be executed by any one control unit.
  • Processing executed by the control unit 104, the control unit 112, the control unit 222, the control unit 232, the control unit 234, and the control unit 162 may be executed by one control unit.
  • the UAV 100 includes the memory 106, the memory 223, and the memory 233 will be described.
  • Information stored in at least one of the memory 106, the memory 223, and the memory 233 may be stored in one or more other memories of the memory 106, the memory 223, and the memory 233.
  • FIG. 3 shows the lens configuration of the lens system 300 in the first embodiment, together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 300 includes a first lens group 301, an aperture stop S, and a second lens group 302 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221. Light that has passed through the lens system 300 and the filter F is incident on the image sensor 221.
  • the lens system 300 has a two-group configuration.
  • “Ln” indicates a lens.
  • n following L is an integer of 1 or more.
  • n indicates the nth lens from the object side.
  • Ln is a symbol assigned to indicate the nth lens from the object side. It does not mean that the lens to which the symbol Ln is assigned in the description of each embodiment and the lenses in other embodiments to which the same symbol Ln is assigned are the same lens.
  • the first lens group 301 includes, in order from the object side, a first a lens group 311 having a negative refractive power and a first b lens group 312 having a positive refractive power.
  • the first lens group 301 has a positive refractive power.
  • the first-a lens group 311 includes, in order from the object side, a meniscus first negative lens L1 having a convex surface facing the object side, a second negative lens L2 having a concave surface facing the image side, and a concave surface facing the image side.
  • the third negative lens L3 includes three negative single lenses.
  • the first negative lens L1 in the first-a lens group 311 is a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side.
  • the second negative lens L2 in the first-a lens group 311 is a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side.
  • the third negative lens L3 in the first-a lens group 311 is a biconcave lens having both aspheric surfaces.
  • the 1b lens group 312 includes at least one positive lens. Specifically, the 1b lens group 312 includes a biconvex lens L4 and a positive meniscus lens L5.
  • the second lens group 302 has a positive refractive power.
  • the second lens group 302 includes at least two cemented lenses.
  • the second lens group 302 includes one cemented lens in which the lenses L6 and L7 are cemented, one cemented lens in which the lenses L8 and L9 are cemented, and the lens L10.
  • the second lens group 302 includes a cemented lens composed of a biconcave lens L6 and a biconvex lens L7, a cemented lens composed of a biconvex lens L8 and a negative meniscus lens L9 having a convex surface facing the image side, and an object.
  • a positive meniscus lens L10 having a convex surface on the side.
  • Conditional expression 1 is satisfied, where f is the focal length of the entire lens system 300 and f1a is the focal length of the first-a lens group 311. ⁇ 1.2 ⁇ f1a / f ⁇ 0.6 (conditional expression 1)
  • the negative refractive power of the first-a lens group 311 can be increased. Therefore, the lens system 300 can be reduced in size. On the other hand, the occurrence of off-axis aberration can be suppressed by sharing the negative refractive power by the three pieces.
  • the 1b lens group 312 includes at least one positive lens and the second lens group 302 includes at least two cemented lenses
  • axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration can be effectively corrected.
  • a cemented lens in the constituent elements of the second lens group 302
  • conditional expression 1 As the upper limit of conditional expression 1 is exceeded, the refractive power of the first-a lens group 311 increases and it becomes difficult to correct off-axis aberrations. If the refractive power of the 1a lens group 311 is weakened so as to be less than the lower limit of the conditional expression, the 1a lens group 311 becomes large, and the lens system 300 cannot be reduced in size. By satisfying Conditional Expression 1, the lens system 300 can be downsized and have high resolution.
  • the lens system 300 it is possible to provide a lens system that is small but has a wide field angle and high resolving power.
  • i is a natural number of 1 or 2
  • the refractive index of the i-th negative lens with respect to the d-line is Ni
  • the i-th negative lens It is preferable that Conditional Expression 2 to Conditional Expression 5 are satisfied, where the Abbe number of the lens with respect to the d-line is vi.
  • v2> 30 conditional expression 5
  • Satisfying Conditional Expression 2 to Conditional Expression 5 can achieve downsizing and good chromatic aberration correction.
  • N1 is less than or equal to the lower limit of Conditional Expression 1
  • N2 is less than or equal to the lower limit of Conditional Expression 2
  • the negative refractive power of the first negative lens L1 or the second negative lens L2 is reduced in order to reduce the size. It needs to be strong. If the radius of curvature of the lens is reduced in order to increase the negative refractive power, off-axis aberrations increase and aberration correction becomes difficult.
  • v1 is less than or equal to the lower limit of conditional expression 4 or v5 is less than or equal to the lower limit of conditional expression 5
  • v5 is less than or equal to the lower limit of conditional expression 5
  • the focal length of the second lens group 302 is f2
  • conditional expression 6 As the upper limit of conditional expression 6 is exceeded, the refractive power of the second lens group 302 becomes weaker, and the second lens group 302 needs to be enlarged, leading to an increase in the size of the lens system 300. As the lower limit of conditional expression 6 is reached, the refractive power of the second lens group 302 increases and aberration correction becomes difficult. By satisfying conditional expression 6, the lens system 300 can be miniaturized and easily corrected for aberrations in a balanced manner.
  • the first negative lens L1 included in the first-a lens group 311 satisfies conditional expression 7, where the radius of curvature of the image side surface of the first negative lens L1 is R12, and the focal length of the first negative lens is f_1. It is preferable. 0.45 ⁇ R12 /
  • Conditional expression 7 relates to the refractive power of the image side surface of the first negative lens L1.
  • the refractive power of the image side surface of the first negative lens L1 becomes weaker as the upper limit of conditional expression 7 is exceeded, leading to an increase in the size of the lens system 300.
  • the refractive power of the image side surface of the first negative lens L1 is increased as the lower limit of conditional expression 7 is reached, off-axis aberration increases. Further, since the lens shape of the first negative lens L1 approaches a hemisphere, it is difficult to manufacture the first negative lens L1.
  • At least one of the second negative lens L2 and the third negative lens L3 constituting the 1a lens group 311 has an aspherical shape.
  • the third negative lens L3 has an aspheric shape.
  • the heights of the on-axis rays and the off-axis rays are set.
  • the difference increases.
  • the first negative lens L1, the second negative lens L2, and the third negative lens L3 at least one of the two negative lenses L2 and L3 located on the image side is configured as an aspherical surface.
  • the cost can be reduced as compared with the case where the first lens on the most object side having the largest effective diameter is formed of an aspherical surface.
  • the UAV 100 may include two or more imaging devices having the same configuration as the imaging device 220 and may be used as an omnidirectional camera.
  • a plurality of surfaces of the lens system are identified by a surface number i, where i is a natural number.
  • the first surface of the lens as viewed from the object side is the first surface, and thereafter the surface numbers are counted up in the order in which the light passes through the surface.
  • STO in the surface number represents the aperture surface of the aperture stop S.
  • Di indicates an interval on the optical axis between the i-th surface and the (i + 1) -th surface.
  • F indicates the focal length.
  • Fno indicates an F number.
  • R indicates a radius of curvature. In the radius of curvature, “INF” indicates a plane.
  • N represents a refractive index.
  • Table 1 shows lens data of lenses included in the lens system 300.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • a surface numbered with * is a surface having an aspherical shape.
  • Table 2 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • represents a conic constant (conic constant).
  • A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • Ei represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”. For example, “1.11895E-03” represents “1.11895 ⁇ 10 ⁇ 3 ”.
  • the paraxial curvature is the reciprocal of the radius of curvature.
  • Table 3 shows the focal length, F number, and half angle of view of the lens system 300.
  • FIG. 4 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 300.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From the respective aberration diagrams, it is apparent that the lens system 300 in the first example has excellent imaging performance with various aberrations corrected well.
  • FIG. 5 shows the lens configuration of the lens system 400 in the second embodiment together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 400 includes a first lens group 401, an aperture stop S, and a second lens group 402 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221.
  • the first lens group 401 and the second lens group 402 correspond to the first lens group 301 and the second lens group 302 in the lens system 300, respectively.
  • the first lens group 401 has a positive refractive power.
  • the first lens group 401 includes, in order from the object side, a first a lens group 411 having a negative refractive power and a first b lens group 412 having a positive refractive power.
  • the 1a lens group 411 and the 1b lens group 412 correspond to the 1a lens group 311 and the 1b lens group 312 in the lens system 300, respectively.
  • the first a lens group 411 includes, in order from the object side, a first negative lens L1 that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second negative lens L2 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. It includes three negative single lenses, a third negative lens L3 that is a biconcave lens. In the lens system 400, both sides of the second negative lens L2 have aspherical shapes.
  • the 1b lens group 412 includes a biconvex lens L4 and a positive meniscus lens L5 having a convex surface directed toward the object side.
  • the second lens group 402 has a positive refractive power.
  • the second lens group 402 has a cemented lens composed of a biconcave lens L6 and a biconvex lens L7, a cemented lens composed of a biconvex lens L8 and a negative meniscus lens L9 having a convex surface on the image side, and a convex surface directed to the object side. And a positive meniscus lens L10.
  • Table 4 shows lens data of lenses included in the lens system 400.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • the surface numbered with * is a surface having an aspherical shape.
  • Table 5 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • represents a conic constant (conic constant).
  • A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • Ei represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”.
  • “ ⁇ 2.222739E-04” represents “ ⁇ 2.222739 ⁇ 10 ⁇ 4 ”.
  • Table 6 shows the focal length, F-number, and half angle of view of the lens system 400.
  • FIG. 6 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 400.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From each aberration diagram, it is clear that the lens system 400 has excellent imaging performance with various aberrations corrected well.
  • FIG. 7 shows a lens configuration of the lens system 500 in the third embodiment together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 500 includes a first lens group 501, an aperture stop S, and a second lens group 502 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221.
  • the first lens group 501 and the second lens group 502 correspond to the first lens group 301 and the second lens group 302 in the lens system 300, respectively.
  • the first lens group 501 has a positive refractive power.
  • the first lens group 501 includes, in order from the object side, a first a lens group 511 having a negative refractive power and a first b lens group 512 having a positive refractive power.
  • the 1a lens group 511 and the 1b lens group 512 correspond to the 1a lens group 311 and the 1b lens group 312 in the lens system 300, respectively.
  • the first-a lens group 511 includes, in order from the object side, a first negative lens L1 that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second negative lens L2 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. It includes three negative single lenses, a third negative lens L3 that is a biconcave lens. In the lens system 500, both surfaces of the third negative lens L3 have aspheric shapes.
  • the first-b lens group 512 includes a positive meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side, and a biconvex lens L5.
  • the second lens group 502 has a positive refractive power.
  • the second lens group 502 includes a cemented lens including a negative meniscus lens L6 having a convex surface facing the object side and a biconvex lens L7, and a cemented lens including a biconvex lens L8 and a negative meniscus lens L9 having a convex surface facing the image side. including.
  • Table 7 shows lens data of lenses included in the lens system 500.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • the surface numbered with * is a surface having an aspherical shape.
  • Table 8 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • represents a conic constant (conic constant).
  • A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • Ei represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”.
  • “ ⁇ 2.42930E-03” represents “ ⁇ 2.42930 ⁇ 10 ⁇ 3 ”.
  • Table 9 shows the focal length, F-number, and half angle of view of the lens system 500.
  • FIG. 8 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 500.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From each aberration diagram, it is clear that the lens system 500 has excellent imaging performance with various aberrations corrected well.
  • FIG. 9 shows the lens configuration of the lens system 600 in the fourth embodiment together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 600 includes a first lens group 601, an aperture stop S, and a second lens group 602 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221.
  • the first lens group 601 and the second lens group 602 correspond to the first lens group 301 and the second lens group 302 in the lens system 300, respectively.
  • the first lens group 601 has a negative refractive power.
  • the first lens group 601 includes, in order from the object side, a first a lens group 611 having a negative refractive power and a first b lens group 612 having a positive refractive power.
  • the 1a lens group 611 and the 1b lens group 612 correspond to the 1a lens group 311 and the 1b lens group 312 in the lens system 300, respectively.
  • the first-a lens group 611 includes, in order from the object side, a first negative lens L1 that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second negative lens L2 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. It includes three negative single lenses, a third negative lens L3, which is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side. In the lens system 600, both surfaces of the third negative lens L3 have aspheric shapes.
  • the 1b lens group 612 includes a biconvex lens L4.
  • the second lens group 602 has a positive refractive power.
  • the second lens group 602 includes a cemented lens including a negative meniscus lens L5 having a convex surface facing the object side and a biconvex lens L6, and a cemented lens including a biconvex lens L7 and a negative meniscus lens L8 having a convex surface facing the image side. And a positive meniscus lens L9 having a convex surface facing the object side.
  • Table 10 shows lens data of lenses included in the lens system 600.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • a surface numbered with * is a surface having an aspherical shape.
  • Table 11 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • represents a conic constant (conic constant).
  • A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • Ei represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”. For example, “ ⁇ 5.994372E-04” represents “ ⁇ 5.994372 ⁇ 10 ⁇ 4 ”.
  • Table 12 shows the focal length, F-number, and half angle of view of the lens system 600.
  • FIG. 10 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 600.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From each aberration diagram, it is apparent that the lens system 600 has excellent imaging performance with various aberrations corrected well.
  • FIG. 11 shows the lens configuration of the lens system 700 in the fifth embodiment, together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 700 includes a first lens group 701, an aperture stop S, and a second lens group 702 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221.
  • the first lens group 701 and the second lens group 702 correspond to the first lens group 301 and the second lens group 302 in the lens system 300, respectively.
  • the first lens group 701 has a positive refractive power.
  • the first lens group 701 includes, in order from the object side, a first a lens group 711 having a negative refractive power and a first b lens group 712 having a positive refractive power.
  • the 1a lens group 711 and the 1b lens group 712 correspond to the 1a lens group 311 and the 1b lens group 312 in the lens system 300, respectively.
  • the first-a lens group 711 includes, in order from the object side, a first negative lens L1 that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second negative lens L2 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. It includes three negative single lenses, a third negative lens L3 that is a biconcave lens. In the lens system 700, the third negative lens L3 has both aspheric shapes on both sides.
  • the first-b lens group 712 includes a cemented lens including a biconvex lens L4 and a negative meniscus lens L5 having a convex surface facing the image side.
  • the second lens group 702 has a positive refractive power.
  • the second lens group 702 includes a cemented lens composed of a biconcave lens L6 and a biconvex lens L7, a cemented lens composed of a biconvex lens L8 and a negative meniscus lens L9 having a convex surface on the image side, and a positive surface having a convex surface directed to the object side.
  • Table 13 shows lens data of lenses included in the lens system 700.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • the surface numbered with * is a surface having an aspherical shape.
  • Table 14 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • “ ⁇ ” represents a conic constant (conic constant).
  • “A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • “Ei” represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”.
  • “1.19836E-03” represents “1.19836 ⁇ 10 ⁇ 3 ”.
  • Table 15 shows the focal length, F-number, and half angle of view of the lens system 700.
  • FIG. 12 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 700.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From each aberration diagram, it is apparent that the lens system 700 has excellent imaging performance with various aberrations corrected satisfactorily.
  • FIG. 13 shows the lens configuration of the lens system 800 in the sixth embodiment, together with the filter F and the image sensor 221.
  • the lens system 800 includes a first lens group 801, an aperture stop S, and a second lens group 802 in order from the object side.
  • An optical filter F is provided on the object side of the image sensor 221.
  • the first lens group 801 and the second lens group 802 correspond to the first lens group 301 and the second lens group 302 in the lens system 300, respectively.
  • the first lens group 801 has negative refractive power.
  • the first lens group 801 includes, in order from the object side, a first a lens group 811 having a negative refractive power and a first b lens group 812 having a positive refractive power.
  • the 1a lens group 811 and the 1b lens group 812 correspond to the 1a lens group 311 and the 1b lens group 312 in the lens system 300, respectively.
  • the first a lens group 811 includes, in order from the object side, a first negative lens L1 that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a second negative lens L2 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side. It includes three negative single lenses, a third negative lens L3 that is a biconcave lens. In the lens system 800, both the second negative lens L2 and the third negative lens L3 have an aspheric shape on both sides.
  • the first-b lens group 812 includes a cemented lens including a biconvex lens L4 and a negative meniscus lens L5 having a convex surface facing the image side.
  • the second lens group 802 has a positive refractive power.
  • the second lens group 802 includes a cemented lens composed of a negative lens L6 and a positive lens L7, a cemented lens composed of a biconvex lens L8 and a biconcave lens L9, and an aspherical biconvex lens L10.
  • Table 16 shows lens data of lenses included in the lens system 800.
  • Di, n, and v are shown in association with the surface number i.
  • a surface with * in the surface number is a surface having an aspherical shape.
  • Table 17 shows the surface number of the surface having the aspheric shape and the aspheric parameter.
  • represents a conic constant (conic constant).
  • A”, “B”, “C”, and “D” are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspheric coefficients, respectively.
  • Ei represents an exponential expression with 10 as the base in the aspheric coefficient. That is, “ Ei ” represents “10 ⁇ i ”.
  • “1.03625E-03” represents “1.03625 ⁇ 10 ⁇ 3 ”.
  • Table 18 shows the focal length, F-number, and half angle of view of the lens system 800.
  • FIG. 14 shows the spherical aberration and astigmatism of the lens system 800.
  • the solid line indicates the d-line (587.56 nm)
  • the broken line indicates the g-line (435.84 nm)
  • the alternate long and short dash line indicates the c-line (656.27 nm).
  • the solid line indicates the value of the sagittal image plane of the d line
  • the broken line indicates the value of the meridional image plane of the d line. From each aberration diagram, it is clear that the lens system 800 has excellent imaging performance with various aberrations corrected well.
  • Table 19 shows numerical values relating to the conditional expressions in the first to sixth embodiments.
  • Table 20 shows focal lengths according to Conditional Expression 1, Conditional Expression 6 and Conditional Expression 7 in the first to sixth examples.
  • the lens device 160 and the imaging device 220 can be miniaturized.
  • FIG. 15 is an external perspective view showing an example of the stabilizer 3000.
  • the stabilizer 3000 is another example of the moving body.
  • the camera unit 3013 included in the stabilizer 3000 may include an imaging device having the same configuration as that of the imaging device 220.
  • the camera unit 3013 may include a lens device having the same configuration as the lens device 160.
  • the stabilizer 3000 includes a camera unit 3013, a gimbal 3020, and a handle portion 3003.
  • the gimbal 3020 supports the camera unit 3013 in a rotatable manner.
  • the gimbal 3020 has a pan axis 3009, a roll axis 3010, and a tilt axis 3011.
  • the gimbal 3020 supports the camera unit 3013 so as to be rotatable about a pan axis 3009, a roll axis 3010, and a tilt axis 3011.
  • the gimbal 3020 is an example of a support mechanism.
  • the camera unit 3013 is an example of an imaging device.
  • the camera unit 3013 has a slot 3014 for inserting a memory.
  • the gimbal 3020 is fixed to the handle portion 3003 via the holder 3007.
  • the handle 3003 has various buttons for operating the gimbal 3020 and the camera unit 3013.
  • the handle portion 3003 includes a shutter button 3004, a recording button 3005, and an operation button 3006. By pressing the shutter button 3004, a still image can be recorded by the camera unit 3013.
  • the recording button 3005 is pressed, a moving image can be recorded by the camera unit 3013.
  • the device holder 3001 is fixed to the handle 3003.
  • the device holder 3001 holds a mobile device 3002 such as a smartphone.
  • the mobile device 3002 is communicably connected to the stabilizer 3000 via a wireless network such as WiFi. Thereby, an image captured by the camera unit 3013 can be displayed on the screen of the mobile device 3002.
  • the camera unit 3013 includes a lens system having the same configuration as the lens system included in the lens device 160, whereby an image with a wide angle of view and high resolution can be obtained.
  • the camera unit 3013 can be downsized.
  • the UAV 100 and the stabilizer 3000 are taken up as an example of the moving body.
  • An imaging device having the same configuration as that of the imaging device 220 may be attached to a moving body other than the UAV 100 and the stabilizer 3000.
  • the imaging device attached to the moving body has been described.
  • the imaging device having the same configuration as that of the imaging device 220 is not limited to the imaging device attached to the moving body.
  • a configuration similar to that of the imaging device 220 can be applied to a non-lens interchangeable camera such as a so-called compact digital camera.
  • the same configuration as the lens device 160 can be applied to an interchangeable lens of a lens interchangeable camera such as a single-lens reflex camera.
  • a configuration similar to that of the lens device 160 can be applied to a video camera or the like.
  • the same configuration as the lens device 160 can be applied to the configurations of various lens devices for imaging.

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Abstract

レンズ系は、物体側より順に、第1レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第2レンズ群を備える。第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群、正の屈折力を有する第1bレンズ群を備える。第1aレンズ群は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズ、像側に凹面を向けた第2の負レンズ、像側に凹面を向けた第3の負レンズの3枚の負の単レンズを含む。第1bレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズを含む。第2レンズ群は、少なくとも2枚の接合レンズを含む。レンズ系の全系の焦点距離をf、第1aレンズ群の焦点距離をf1aとして、条件式 -1.2 < f1a/f <-0.6 を満足する。

Description

レンズ系、撮像装置、移動体及びシステム
 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。
 2群構成の広角レンズが知られている。
 特許文献1 特開2012-18422号公報
 特許文献2 特開2015-022142号公報
解決しようとする課題
 半画角が広く、かつ、収差補正が容易な構成のレンズ系が望まれている。
一般的開示
 本発明の一態様に係るレンズ系は、物体側より順に、第1レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第2レンズ群を備える。第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群、正の屈折力を有する第1bレンズ群を備える。第1aレンズ群は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズ、像側に凹面を向けた第2の負レンズ、像側に凹面を向けた第3の負レンズの3枚の負の単レンズを含む。第1bレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズを含む。第2レンズ群は、少なくとも2枚の接合レンズを含む。レンズ系の全系の焦点距離をf、前記第1aレンズ群の焦点距離をf1aとして、条件式 -1.2 < f1a/f <-0.6を満足する。
 第1aレンズ群に含まれる前記第1の負レンズ及び前記第2の負レンズが、第iの負レンズのd線に対する屈折率をNi、第iの負レンズのd線に対するアッベ数をviとして、条件式
 N1 > 1.8
 N2 > 1.7
 v1 > 30
 v2 > 30
(iは自然数)
 を満足してよい。
 第2レンズ群の焦点距離をf2とすると、条件式 2.2 < f2/f < 4.8 を満足してよい。
 第1aレンズ群に含まれる前記第1の負レンズが、前記第1の負レンズの像側面の曲率半径をR12、前記第1の負レンズの焦点距離をf_1として、条件式 0.45 < R12/|f_1| < 0.7 を満足してよい。
 第1aレンズ群を構成する前記第2の負レンズ又は前記第3の負レンズが、非球面形状を有してよい。
 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。
 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。
 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。
 上記のレンズ系によれば、半画角が広く、収差補正が容易な構成のレンズ系を提供することができる。
 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。
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の機能ブロックの一例を示す。 第1実施例におけるレンズ系300のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系300の球面収差及び非点収差を示す。 第2実施例におけるレンズ系400のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系400の球面収差及び非点収差を示す。 第3実施例におけるレンズ系500のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系500の球面収差及び非点収差を示す。 第4実施例におけるレンズ系600のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系600の球面収差及び非点収差を示す。 第5実施例におけるレンズ系700のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系700の球面収差及び非点収差を示す。 第6実施例におけるレンズ系800のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。 レンズ系800の球面収差及び非点収差を示す。 スタビライザ3000の一例を示す外観斜視図である。
 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、請求の範囲の記載から明らかである。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 レンズ装置160は、単焦点レンズである。レンズ装置160は全長固定レンズであってよい。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、物体側より順に、第1レンズ群301、開口絞りS、及び、第2レンズ群302を備える。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。
 制御部162は、制御部222からの制御命令に従って、レンズ系300が備えるフォーカスレンズを光軸に沿って変位させて焦点調節を行う。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。
 駆動機構161は、レンズ系300が備えるフォーカスレンズを変位させる。駆動機構161は、例えばアクチュエータと、フォーカスレンズ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、フォーカスレンズが変位する。これにより、焦点調節が行われる。撮像装置220において、拡大撮影はいわゆる電子ズームにより行われる。例えば、拡大撮影は、撮像素子221により撮像された画像の一部を切り出すことにより行われる。
 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。
 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。
 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、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が有する開口絞りを制御してよい。
 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。
 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。
 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。
 図3は、第1実施例におけるレンズ系300のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系300は、物体側より順に、第1レンズ群301、開口絞りS、第2レンズ群302を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。撮像素子221には、レンズ系300及びフィルタFを通過した光が入射する。
 レンズ系300は2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。各実施例において、Lnは、物体側からn番目のレンズであることを示すために割り当てた記号である。各実施例の説明において記号Lnが割り当てられたレンズと、同じ記号Lnが割り当てられた他の実施例における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。
 第1レンズ群301は、物体側より順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群311、正の屈折力を有する第1bレンズ群312を備える。第1レンズ群301は、正の屈折力を有する。
 第1aレンズ群311は、物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた第2の負レンズL2、像側に凹面を向けた第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。第1aレンズ群311における第1の負レンズL1は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第1aレンズ群311における第2の負レンズL2は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第1aレンズ群311における第3の負レンズL3は、両面が非球面である両凹レンズである。
 第1bレンズ群312は、少なくとも1枚の正レンズを含む。具体的には、第1bレンズ群312は、両凸レンズL4と、正メニスカスレンズL5とを含む。
 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、少なくとも2枚の接合レンズを含む。具体的には、第2レンズ群302は、レンズL6とレンズL7とを接合した1つの接合レンズと、レンズL8とレンズL9とを接合した1つの接合レンズと、レンズL10とを含む。より具体的には、第2レンズ群302は、両凹レンズL6と両凸レンズL7とからなる接合レンズと、両凸レンズL8と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9とからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10とを含む。
 レンズ系300の全系の焦点距離をf、第1aレンズ群311の焦点距離をf1aとして、条件式1を満足する。
 -1.2 < f1a/f <-0.6   (条件式1)
 負の屈折力の第1aレンズ群311が3枚の負の単レンズを含むことによって、第1aレンズ群311の負の屈折力を強めることができる。そのため、レンズ系300を小型化することができる。その一方、負の屈折力を3枚で分担することで軸外収差の発生を抑制することができる。
 第1bレンズ群312が少なくとも1枚の正レンズを含み、第2レンズ群302が少なくとも2枚の接合レンズを含むことによって、軸上色収差及び倍率色収差を効果的に補正することができる。特に第2レンズ群302の構成要素に接合レンズを含めることで、単レンズで構成する場合と比較して、製造時の組み付け誤差等を低減することができる。そのため、レンズ系の製造バラツキによる解像力低下を抑制することができる。
 条件式1について、条件式1の上限以上になるほど第1aレンズ群311の屈折力は強くなり、軸外収差の補正が難しくなる。条件式の下限以下になるほど第1aレンズ群311の屈折力が弱くすると、第1aレンズ群311が大きくなってしまい、レンズ系300を小型化することができない。条件式1を満足することで、レンズ系300の小型化及び高解像力を実現することができる。
 このように、レンズ系300によれば、小型でありながら広画角で高い解像力を持つレンズ系を提供することができる。
 第1aレンズ群311に含まれる第1の負レンズL1及び第2の負レンズL2について、iを1又は2の自然数とし、第iの負レンズのd線に対する屈折率をNi、第iの負レンズのd線に対するアッベ数をviとして、条件式2~条件式5を満足することが好ましい。
 N1 > 1.8   (条件式2)
 N2 > 1.7   (条件式3)
 v1 > 30    (条件式4)
 v2 > 30    (条件式5)
 条件式2~条件式5を満足することで小型化と良好な色収差補正が実現できる。N1が条件式1の下限以下になる、又は、N2が条件式2の下限以下になると、小型化を実現するために第1の負レンズL1又は第2の負レンズL2の負の屈折力を強くする必要がある。負の屈折力を強くするためにレンズの曲率半径を小さくすると、軸外収差が大きくなり、収差補正が難しくなる。また、v1が条件式4の下限以下になる、又は、v5が条件式5の下限以下になると、倍率色収差が大きくなり、後段のレンズで色収差を補正するのが難しくなる。
 第2レンズ群302の焦点距離をf2とすると、第2レンズ群302は、条件式6を満足することが好ましい。
 2.2 < f2/f < 4.8   (条件式6)
 条件式6の上限以上になるほど第2レンズ群302の屈折力は弱くなり、第2レンズ群302を大きくする必要があり、レンズ系300の大型化を招く。条件式6の下限以下になるほど第2レンズ群302の屈折力は強くなり、収差補正が難しくなる。条件式6を満たすことで、レンズ系300の小型化と収差補正の容易さをバランスよく実現することができる。
 第1aレンズ群311に含まれる第1の負レンズL1が、第1の負レンズL1の像側面の曲率半径をR12、前記第1の負レンズの焦点距離をf_1として、条件式7を満足することが好ましい。
 0.45 < R12/|f_1| < 0.7   (条件式7)
 条件式7は第1の負レンズL1の像側面の屈折力に関連する。条件式7の上限以上になるほど第1の負レンズL1の像側面の屈折力は弱くなり、レンズ系300の大型化を招く。条件式7の下限以下になるほど第1の負レンズL1の像側面の屈折力を強くすると、軸外収差が大きくなる。また、第1の負レンズL1のレンズ形状が半球に近づくので、第1の負レンズL1の製造が難しくなる。
 第1aレンズ群311を構成する第2の負レンズL2及び第3の負レンズL3の少なくとも一方が非球面形状を有することが好ましい。レンズ系300においては、第3の負レンズL3が非球面形状を有する。
 レンズ系300が有するレンズのうち、物体側に位置する3枚の第1の負レンズL1、第2の負レンズL2及び第3の負レンズL3において、軸上光線と軸外光線の高さの差が大きくなる。第1の負レンズL1、第2の負レンズL2及び第3の負レンズL3のうち、像側に位置する2枚の負レンズL2及び負レンズL3のうちの少なくとも1枚を非球面で構成することで、非点収差、コマ収差等の軸外収差を効果的に補正することが可能となる。また、有効径の大きい最も物体側の第1レンズを非球面で構成する場合に比べて、コストを削減することができる。
 レンズ系300が有する上記の構成によれば、小型でありながら広画角と高解像度を実現することが容易になる。例えば、半画角が90度以上のレンズ系を提供することができる。UAV100は、撮像装置220と同様の構成の撮像装置を2個以上備え、全天球カメラとして利用してよい。
 次に、レンズ系の各実施例におけるレンズデータ等を説明する。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、iを自然数として、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。面番号における「STO」は開口絞りSの開口面を表す。「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。
 「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。
 表1は、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、n及びvは面番号iに対応づけて示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 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」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「1.11895E-03」は、「1.11895×10-3」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 「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=cy/(1+(1-(1+κ)c1/2)+Ay+By+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。
 表3は、レンズ系300の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図4は、レンズ系300の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。各収差図から、第1実施例におけるレンズ系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。
 図5は、第2実施例におけるレンズ系400のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系400は、物体側より順に、第1レンズ群401、開口絞りS、第2レンズ群402を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。第1レンズ群401及び第2レンズ群402は、それぞれ、レンズ系300における第1レンズ群301及び第2レンズ群302に対応する。
 第1レンズ群401は、正の屈折力を有する。第1レンズ群401は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群411、正の屈折力を有する第1bレンズ群412を備える。第1aレンズ群411及び第1bレンズ群412は、それぞれ、レンズ系300における第1aレンズ群311及び第1bレンズ群312に対応する。
 第1aレンズ群411は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第2の負レンズL2、両凹レンズである第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。レンズ系400において、第2の負レンズL2は、両面が非球面形状を有する。
 第1bレンズ群412は、両凸レンズL4と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5とを含む。
 第2レンズ群402は正の屈折力を有する。第2レンズ群402は、両凹レンズL6と両凸レンズL7とからなる接合レンズと、両凸レンズL8と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9とからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10とを含む。
 表4は、レンズ系400が有するレンズのレンズデータを示す。表4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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4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5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5において、「κ」は、円錐定数(コーニック定数)を示す。「A」、「B」、「C」、「D」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「-2.22739E-04」は、「-2.22739×10-4」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表6は、レンズ系400の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 図6は、レンズ系400の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。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。
 図7は、第3実施例におけるレンズ系500のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系500は、物体側より順に、第1レンズ群501、開口絞りS、第2レンズ群502を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。第1レンズ群501及び第2レンズ群502は、それぞれ、レンズ系300における第1レンズ群301及び第2レンズ群302に対応する。
 第1レンズ群501は正の屈折力を有する。第1レンズ群501は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群511、正の屈折力を有する第1bレンズ群512を備える。第1aレンズ群511及び第1bレンズ群512は、それぞれ、レンズ系300における第1aレンズ群311及び第1bレンズ群312に対応する。
 第1aレンズ群511は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第2の負レンズL2、両凹レンズである第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。レンズ系500において、第3の負レンズL3は、両面が非球面形状を有する。
 第1bレンズ群512は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、両凸レンズL5とを含む。
 第2レンズ群502は正の屈折力を有する。第2レンズ群502は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6と両凸レンズL7とからなる接合レンズと、両凸レンズL8と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9とからなる接合レンズとを含む。
 表7は、レンズ系500が有するレンズのレンズデータを示す。表7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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7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8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8において、「κ」は、円錐定数(コーニック定数)を示す。「A」、「B」、「C」、「D」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「-2.42930E-03」は、「-2.42930×10-3」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表9は、レンズ系500の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 図8は、レンズ系500の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。各収差図から、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。
 図9は、第4実施例におけるレンズ系600のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系600は、物体側より順に、第1レンズ群601、開口絞りS、第2レンズ群602を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。第1レンズ群601及び第2レンズ群602は、それぞれ、レンズ系300における第1レンズ群301及び第2レンズ群302に対応する。
 第1レンズ群601は負の屈折力を有する。第1レンズ群601は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群611、正の屈折力を有する第1bレンズ群612を備える。第1aレンズ群611及び第1bレンズ群612は、それぞれ、レンズ系300における第1aレンズ群311及び第1bレンズ群312に対応する。
 第1aレンズ群611は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第2の負レンズL2、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。レンズ系600において、第3の負レンズL3は、両面が非球面形状を有する。
 第1bレンズ群612は、両凸レンズL4を含む。
 第2レンズ群602は正の屈折力を有する。第2レンズ群602は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5と両凸レンズL6とからなる接合レンズと、両凸レンズL7と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL8とからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL9とを含む。
 表10は、レンズ系600が有するレンズのレンズデータを示す。表10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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表10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11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11において、「κ」は、円錐定数(コーニック定数)を示す。「A」、「B」、「C」、「D」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「-5.94372E-04」は、「-5.94372×10-4」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表12は、レンズ系600の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 図10は、レンズ系600の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。各収差図から、レンズ系600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。
 図11は、第5実施例におけるレンズ系700のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系700は、物体側より順に、第1レンズ群701、開口絞りS、第2レンズ群702を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。第1レンズ群701及び第2レンズ群702は、それぞれ、レンズ系300における第1レンズ群301及び第2レンズ群302に対応する。
 第1レンズ群701は正の屈折力を有する。第1レンズ群701は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群711、正の屈折力を有する第1bレンズ群712を備える。第1aレンズ群711及び第1bレンズ群712は、それぞれ、レンズ系300における第1aレンズ群311及び第1bレンズ群312に対応する。
 第1aレンズ群711は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第2の負レンズL2、両凹レンズである第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。レンズ系700において、第3の負レンズL3は、両面が非球面形状を有する。
 第1bレンズ群712は、両凸レンズL4と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5からなる接合レンズを含む。
 第2レンズ群702は正の屈折力を有する。第2レンズ群702は、両凹レンズL6と両凸レンズL7とからなる接合レンズと、両凸レンズL8と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9からなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL10とを含む。
 表13は、レンズ系700が有するレンズのレンズデータを示す。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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 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」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「1.19836E-03」は、「1.19836×10-3」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表15は、レンズ系700の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 図12は、レンズ系700の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。各収差図から、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。
 図13は、第6実施例におけるレンズ系800のレンズ構成を、フィルタF及び撮像素子221とともに示す。レンズ系800は、物体側より順に、第1レンズ群801、開口絞りS、第2レンズ群802を備える。撮像素子221の物体側には光学フィルタFが設けられている。第1レンズ群801及び第2レンズ群802は、それぞれ、レンズ系300における第1レンズ群301及び第2レンズ群302に対応する。
 第1レンズ群801は負の屈折力を有する。第1レンズ群801は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群811、正の屈折力を有する第1bレンズ群812を備える。第1aレンズ群811及び第1bレンズ群812は、それぞれ、レンズ系300における第1aレンズ群311及び第1bレンズ群312に対応する。
 第1aレンズ群811は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第1の負レンズL1、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第2の負レンズL2、両凹レンズである第3の負レンズL3の3枚の負の単レンズを含む。レンズ系800において、第2の負レンズL2及び第3の負レンズL3はいずれも、両面が非球面形状を有する。
 第1bレンズ群812は、両凸レンズL4と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5とからなる接合レンズを含む。
 第2レンズ群802は正の屈折力を有する。第2レンズ群802は、負レンズL6と正レンズL7とからなる接合レンズと、両凸レンズL8と両凹レンズL9とからなる接合レンズと、非球面の両凸レンズL10とを含む。
 表16は、レンズ系800が有するレンズのレンズデータを示す。表16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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表16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17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17において、「κ」は、円錐定数(コーニック定数)を示す。「A」、「B」、「C」、「D」は、それぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。また、iを整数とすると、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、「1.03625E-03」は、「1.03625×10-3」を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表18は、レンズ系800の焦点距離、Fナンバー、及び半画角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 図14は、レンズ系800の球面収差及び非点収差を示す。球面収差において、実線はd線(587.56nm)、破線はg線(435.84nm)、一点鎖線はc線(656.27nm)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。各収差図から、レンズ系800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。
 表19は、第1実施例から第6実施例における各条件式に係る数値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表20は、第1実施例から第6実施例における条件式1、条件式6及び条件式7に係る焦点距離を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 以上に説明したレンズ系によれば、半画角が広く、かつ、収差補正が容易な構成のレンズ系を提供することができる。また、小型なレンズ系を提供することができるので、レンズ装置160及び撮像装置220を小型化することができる。
 図15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3013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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 スタビライザ3000においても、カメラユニット3013がレンズ装置160が備えるレンズ系と同様の構成のレンズ系を備えることで、広画角で解像力が高い画像を得ることができる。また、カメラユニット3013を小型化することができる。
 以上、移動体の一例としてUAV100及びスタビライザ3000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3000以外の移動体に取り付けられてよい。
 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。
 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。
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、600、700、800 レンズ系
301、401、501、601、701、801 第1レンズ群
302、402、502、602、702、802 第2レンズ群
311、411、511、611、711、811 第1aレンズ群
312、412、512、612、712、812 第1bレンズ群
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

Claims (9)

  1.  物体側より順に、第1レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第2レンズ群を備え、
     前記第1レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1aレンズ群、正の屈折力を有する第1bレンズ群を備え、
     前記第1aレンズ群は、物体側より順に、
      物体側に凸面を向けたメニスカス形状の第1の負レンズ、像側に凹面を向けた第2の負レンズ、像側に凹面を向けた第3の負レンズの3枚の負の単レンズを含み、
     前記第1bレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズを含み、
     前記第2レンズ群は、少なくとも2枚の接合レンズを含み、
     全系の焦点距離をf、前記第1aレンズ群の焦点距離をf1aとして、条件式
     -1.2 < f1a/f <-0.6
    を満足するレンズ系。
  2.  前記第1aレンズ群に含まれる前記第1の負レンズ及び前記第2の負レンズが、第iの負レンズのd線に対する屈折率をNi、第iの負レンズのd線に対するアッベ数をviとして、条件式
     N1 > 1.8
     N2 > 1.7
     v1 > 30
     v2 > 30
    (iは自然数)
    を満足する請求項1に記載のレンズ系。
  3.  前記第2レンズ群の焦点距離をf2とすると、条件式
     2.2 < f2/f < 4.8
    を満足する請求項1又は2に記載のレンズ系。
  4.  前記第1aレンズ群に含まれる前記第1の負レンズが、前記第1の負レンズの像側面の曲率半径をR12、前記第1の負レンズの焦点距離をf_1として、条件式
     0.45 < R12/|f_1| < 0.7
    を満足する請求項1又は2に記載のレンズ系。
  5.  前記第1aレンズ群を構成する前記第2の負レンズ及び前記第3の負レンズの少なくとも一方が、非球面形状を有する
    請求項1又は2に記載のレンズ系。
  6.  請求項1又は2に記載のレンズ系と、
     撮像素子と
    を備える撮像装置。
  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。
  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。
  9.  請求項1又は2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。
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