JP2022155067A

JP2022155067A - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP2022155067A
Application number: JP2021058398A
Authority: JP
Inventors: 直己宮川; Naoki Miyagawa; 誉士雄細野; Yoshio Hosono
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-13

Abstract

【課題】小型、軽量で動画撮影にも適した高い光学性能を有するズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置を提供する。【解決手段】本開示のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、第１レンズ群および第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、第１レンズ群と第２レンズ群とが配置され、所定の条件式を満足する。【選択図】図１

Description

本開示は、フォーカシング機能を有するズームレンズ、および、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関する。

近年、レンズ交換式デジタルカメラシステムに使用する撮像素子の画素数の高画素化が急速に進んでいる。より高精細な画像を記録するためには、撮像素子の高画素化だけでなく、撮像レンズにもより高い描写性能が求められる。そのため、より収差発生を抑えた撮像レンズが求められてきている。また、レンズ交換式デジタルカメラシステムを使用して、静止画を撮影するだけでなく、動画を撮影するユーザが増加している。

特開２０１９－６０９２７号公報

小型、軽量で動画撮影にも適した高い光学性能を有するズームレンズが求められている。

小型、軽量で動画撮影にも適し、かつ高い光学性能を有するズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る第１のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、第１レンズ群および第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、第１レンズ群と第２レンズ群とが配置され、以下の条件式を満足する。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。

本開示の一実施の形態に係る第２のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、第１レンズ群および第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、第１レンズ群と第２レンズ群とが配置され、第２レンズ群内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：レンズユニットの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：レンズユニットの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。

本開示の一実施の形態に係る第１の撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、ズームレンズを、上記本開示の一実施の形態に係る第１のズームレンズによって構成したものである。

本開示の一実施の形態に係る第２の撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、ズームレンズを、上記本開示の一実施の形態に係る第２のズームレンズによって構成したものである。

本開示の一実施の形態に係る第１もしくは第２のズームレンズ、または第１もしくは第２の撮像装置では、小型、軽量で動画撮影にも適し、かつ高い光学性能が得られるように、各レンズ群の構成の最適化が図られている。

本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例（実施例１）を示すレンズ断面図である。実施例１に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例１に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。実施例１に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例１に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例（実施例２）を示すレンズ断面図である。実施例２に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例２に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。実施例２に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例２に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例（実施例３）を示すレンズ断面図である。実施例３に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例３に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。実施例３に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例３に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例（実施例４）を示すレンズ断面図である。実施例４に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例４に係るズームレンズの最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。実施例４に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す収差図である。実施例４に係るズームレンズの最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す収差図である。撮像装置の一構成例を示すブロック図である。車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す構成図である。図２４に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．比較例
１．レンズの基本構成
２．作用・効果
３．撮像装置への適用例
４．レンズの数値実施例
５．応用例
６．その他の実施の形態

＜０．比較例＞
動画撮影においては、被写体にピントを合わせ続けるために、高速にフォーカスレンズを動かす必要がある。そのため、撮像レンズには、高速にフォーカシングできることも重要な要素として求められている。さらに、ズーミングが可能でレンズ全長が短く小型であることも動画撮影に求められる要素として挙げられる。

さらに近年では、ヴァーチャルリアリティー等の映像を取得する手段として、半画角９０度を超える広画角の魚眼レンズも広く求められている。例えば特許文献１（特開２０１９－６０９２７号公報）には、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラ、および放送用カメラに適した魚眼ズームレンズが提案されているが、さらなる光学性能の向上と小型化が求められている。

＜１．レンズの基本構成＞
本開示の一実施の形態は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルミラーレスカメラに装着可能な交換レンズや、監視カメラ、車載カメラに適した、高性能、コンパクトなズームレンズ、およびそのようなズームレンズを備えた撮像装置に関する。

図１は、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示しており、後述する実施例１の構成に相当する。図６は、一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例を示しており、後述する実施例２の構成に相当する。図１１は、一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例を示しており、後述する実施例３の構成に相当する。図１６は、一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例を示しており、後述する実施例４の構成に相当する。

図１等において、Ｚ１は光軸を示す。第１ないし第４の構成例に係るズームレンズ１～４と像面ＩＭＧとの間には、撮像素子保護用のカバーガラス等の光学部材が配置されていてもよい。また、カバーガラスの他にも、光学部材として、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種の光学フィルタが配置されていてもよい。

以下、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの構成を、適宜図１等に示した各構成例に係るズームレンズ１～４に対応付けて説明するが、本開示による技術は、図示した構成例に限定されるものではない。また、以下では、本開示の一実施の形態に係るズームレンズとして、一実施の形態に係る第１のズームレンズと一実施の形態に係る第２のズームレンズとの構成例を説明する。

一実施の形態に係るズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを備えている。

一実施の形態に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２のうち一方にフォーカスレンズ群を有している。一実施の形態に係るズームレンズは、ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化する。ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが配置されている。

なお、後述する実施例において、実施例１、実施例２、および実施例４では、第２レンズ群Ｇ２内の第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂがフォーカスレンズ群とされている。実施例３では、第１レンズ群Ｇ１内のレンズＬ４がフォーカスレンズ群とされている。図１等では、上段に最短焦点距離状態（Ｗｉｄｅ）、かつ無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に、最長焦点距離状態（Ｔｅｌｅ）、かつ無限遠合焦時のレンズ配置を示す。図１等には、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へとズーミングする際の各レンズ群の移動軌跡の概要を矢印で示す。また、図１等の上段には、無限遠から近距離へとフォーカシングする際のフォーカスレンズ群の移動方向を矢印で示す。

（一実施の形態に係る第１のズームレンズの基本構成）
一実施の形態に係る第１のズームレンズは、以下の条件式（１），（２），（３）を満足する。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。

その他、一実施の形態に係る第１のズームレンズは、後述する所定の条件式等をさらに満足していてもよい。

なお、後述する実施例において、実施例１～実施例４は、一実施の形態に係る第１のズームレンズの構成を満足している。

（一実施の形態に係る第２のズームレンズの基本構成）
一実施の形態に係る第２のズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットＦｎを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：レンズユニットＦｎの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：レンズユニットＦｎの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。

なお、後述する実施例において、実施例１～実施例４は、一実施の形態に係る第２のズームレンズの構成を満足している。実施例１、実施例２、および実施例４では、第２レンズ群Ｇ２における像面側から２番目のレンズ（実施例１および実施例２ではレンズＬ１５、実施例４ではレンズＬ１３）が、条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットＦｎとなっている。実施例３では、第２レンズ群Ｇ２における像面側から２番目の接合レンズ（レンズＬ１３，Ｌ１４）が、条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットＦｎとなっている。

その他、一実施の形態に係る第２のズームレンズは、後述する所定の条件式等をさらに満足していてもよい。

＜２．作用・効果＞
次に、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの作用および効果を説明する。併せて、本開示の一実施の形態に係るズームレンズにおける、より好ましい構成と、その作用および効果を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。

一実施の形態に係るズームレンズによれば、小型、軽量で動画撮影にも適し、かつ高い光学性能が得られるように、各レンズ群の構成の最適化が図られている。これにより、小型、軽量で動画撮影にも適した高い光学性能を有するズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置を提供可能となる。

一実施の形態に係るズームレンズは、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する間隔のうち、最短焦点距離状態において光学系の中で最大となる空気間隔を挟んで配置されている。このように構成することにより、最短焦点距離状態でバックフォーカスを確保しつつ所定の変倍比を得た上で、良好な光学性能を得ることができる。また、一実施の形態に係る第１のズームレンズまたは第２のズームレンズのように、所定の条件式を満たすことで、最短焦点距離状態と最長焦点距離状態とで異なる大きさの最大像高が得られ、最短焦点距離状態ではフルサイズのイメージセンサにおいて円周魚眼となり、最長焦点距離状態においては同じフルサイズのイメージセンサにおいて対角魚眼として使用可能である。

（一実施の形態に係る第１のズームレンズの作用および効果）
一般の魚眼レンズの射影方式には大きく以下の４種類が存在する。なお、Ｙは像高、ｆは全系の焦点距離、θは半画角を示す。
（ｉ）等立体角射影方式：Ｙ＝２×ｆ×ｓｉｎ（θ／２）
（ｉｉ）等距離射影方式：Ｙ＝ｆ×θ
（ｉｉｉ）正射影方式：Ｙ＝ｆ×ｓｉｎθ
（ｉｖ）立体射影方式：Ｙ＝２×ｆ×ｔａｎ（θ／２）

上記条件式（１）は、最短焦点距離状態における最大像高と上記射影方式のうち等立体角射影方式で計算される像高との比（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）と、最長焦点距離状態における最大像高と上記射影方式のうち等立体角射影方式で計算される像高との比（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）との比を規定するものである。（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）の値が１の場合、短焦点距離状態における射影方式と最長焦点距離状態における射影方式とが同じとなる。なお、ここでは、射影方式として等立体角射影を基準にしているが、等立体角射影方式に限定すべきものではなく、いかなる射影方式を基準にとっても構わない。

一般的な魚眼ズームレンズにおいては、条件式（１）はおおよそ１となる。すなわち、一般的な魚眼ズームレンズにおいては、短焦点距離状態における射影方式と最長焦点距離状態における射影方式とが一致している。これに対し、一実施の形態に係る第１のズームレンズにおいては、射影方式を最短焦点距離状態と最長焦点距離状態とで意図的に変えることにより、変倍比を小さくしながらも、最短焦点距離状態で円周魚眼となり、最長焦点距離状態で対角魚眼となる魚眼ズームレンズを実現している。

条件式（１）の下限を下回ると、射影方式の変化が大きくなり、最長焦点距離状態において等立体角射影方式に対する歪曲収差がプラス側に大きく発生することになり、像面湾曲等の諸収差の補正が難しくなるばかりでなく、周辺光量の確保も難しくなるため好ましくない。

また、条件式（１）の上限を上回ると、最短焦点距離状態と最長焦点距離状態との間ででの射影方式の変化が少なくなり、変倍比を小さくすることが困難となり、結果として小型化が難しくなると同時に、諸収差の補正が難しくなる。

なお、条件式（１）の数値範囲を下記条件式（１）’、さらには下記条件式（１）’’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９６ ……（１）’
０．７５＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９４５ ……（１）’’

上記条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と最短焦点距離状態における全系の焦点距離との比を適切に規定している。条件式（２）の下限値を下回ると、レンズ全長の短縮には有利だが、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が強くなり像面湾曲、倍率色収差、および歪曲収差の補正が困難になる。また、条件式（２）の上限値を上回ると、収差補正には有利だが、小型化が困難になる。

なお、条件式（２）の数値範囲を下記条件式（２）’、さらには下記条件式（２）’’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
１．０＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．５ ……（２）’
１．０＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．２ ……（２）’’

上記条件式（３）は、最短焦点距離におけるバックフォーカスと第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との比を適切に規定する条件式である。条件式（３）の上限を超えると第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が短くなりすぎてしまい、像面湾曲、倍率色収差、および歪曲収差の補正が困難になる。条件式（３）の下限を超えると、収差補正には有利だが、小型化が困難になる。

なお、条件式（３）の数値範囲を下記条件式（３）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２ ……（３）’

また、一実施の形態に係る第１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（レンズＬ１）を有していてもよい。この場合、第１レンズは、以下の条件式（７）を満足するようにしてもよい。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜１ ……（７）
ただし、
Ｒ１１：第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１２：第１レンズの像面側の面の曲率半径
とする。

上記条件式（７）は、第１レンズ群Ｇ１内の最も物体側に位置する第１レンズの形状を規定する条件式である。条件式（７）の上限を上回ると、第１レンズがメニスカスレンズではなくなり魚眼レンズに必要な画角が略１８０度の光線を取り込むことが困難になる。条件式（７）の下限を下回ると、第１レンズの屈折力が弱く歪曲の発生量が少なくなり、魚眼レンズとして画角略１８０度を達成することが困難になる。

なお、条件式（７）の数値範囲を下記条件式（７）’、さらには下記条件式（７）’’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜０．８ ……（７）’
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜０．６ ……（７）’’

また、一実施の形態に係る第１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズの像面側に隣接し、負の屈折力を有する第２レンズ（レンズＬ２）を有していてもよい。この場合、第１レンズおよび第２レンズは、以下の条件式（８）を満足するようにしてもよい。
０．１＜ｆＬ２／ｆＬ１＜２ ……（８）
ただし、
ｆＬ１：第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：第２レンズの焦点距離
とする。

上記条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１内の最も物体側に位置する第１レンズの焦点距離と、第１レンズの像面側に隣接し負の屈折力を有する第２レンズの焦点距離との比を適切に規定する条件式である。条件式（８）の上限を上回ると、画角略１８０度の光線を取り込む第１レンズの屈折力が強くなりすぎ、像面湾曲、倍率色収差、および歪曲収差の補正が困難になる。条件式（８）の下限を下回ると、画角略１８０度の光線を取り込む第１レンズの屈折力が弱くなりすぎ、全長の短縮化が困難になるのと、第１レンズの大型化を招いてしまう。

なお、条件式（８）の数値範囲を下記条件式（８）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
０．１５＜ｆＬ２／ｆＬ１＜１．５ ……（８）’

また、一実施の形態に係る第１のズームレンズは、以下の条件式（９）を満足してもよい。
２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１５ ……（９）
ただし、
ｆＦＬ：フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
とする。

上記条件式（９）は、フォーカスレンズ群の焦点距離と最短焦点距離状態における全系の焦点距離との比を適切に規定する条件式である。条件式（９）の上限を上回ると、フォーカスレンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、フォーカシングに際してのフォーカスレンズ群の移動距離が大きくなり、小型化と高速なフォーカシングが困難になる。条件式（９）の下限を下回ると、フォーカスレンズ群の屈折力が強くなりすぎ、フォーカシングに際しての光学性能の変化が大きくなってしまう。

なお、条件式（９）の数値範囲を下記条件式（９）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
２．２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１０ ……（９）’

また、一実施の形態に係る第１のズームレンズは、以下の条件式（１０）を満足してもよい。
１．６＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜３．２ ……（１０）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
とする。

上記条件式（１０）は、最長焦点距離状態における最大像高と最短焦点距離状態における最大像高との比を適切に規定する条件式である。条件式（１０）の上限を上回ると、変倍比が大きくなるため、ズーミング時の各レンズ群の移動量または各レンズ群の屈折力が大きくなり、ズーミングに際しての諸収差の変動が大きくなる。条件式（１０）の下限を下回ると、円周魚眼から対角魚眼までを含んだズームレンズとすることが困難になる。

なお、条件式（１０）の数値範囲を下記条件式（１０）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
１．８＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜２．２ ……（１０）’

（一実施の形態に係る第２のズームレンズの作用および効果）
上記条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２内の負の屈折力を有するレンズユニットＦｎの焦点距離と最長焦点距離状態における全系の焦点距離との比と、負の屈折力を有するレンズユニットＦｎの像面側の面から像面ＩＭＧまでの距離と最長焦点距離状態における最大像高との比について、積をとったものである。条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットＦｎを第２レンズ群Ｇ２内に配置することで、最長焦点距離状態において、最短焦点距離における射影方式を基準として適切なプラスの歪曲収差を発生させることができ、結果として変倍比を小さくしつつも最長焦点距離で対角魚眼を実現することが可能となる。すなわち、最短焦点距離と最長焦点距離とで射影方式を変えることができ、小型化と高性能化とを容易にすることができる。

条件式（４）の下限を下回ると、最長焦点距離状態において適切なプラスの歪曲収差を発生させることが困難となり、小型化が困難になってしまう。条件式（４）の上限を上回ると、最長焦点距離状態において過度にプラスの歪曲収差を発生させてしまい、像面湾曲、および倍率色収差等の諸収差の補正が困難となり、同時に周辺光量の確保が困難となってしまう。

なお、条件式（４）の数値範囲を下記条件式（４）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－２ ……（４）’

上記条件式（５）は、最短焦点距離における最大撮影半画角を規定する。上記条件式（６）は、最長焦点距離における最大撮影半画角を規定する。条件式（５），（６）の下限を下回ると、魚眼ズームレンズとして必要な画角が得られず好ましくない。条件式（５），（６）の上限を上回ると、像の圧縮率が大きくなり、十分な解像力を得ることが難しくなってしまう。

なお、条件式（５），（６）の数値範囲を下記条件式（５）’，（６）’のように設定することで、より高い効果を得ることができる。
８５°＜θｗ＜１００° ……（５）’
８５°＜θｔ＜１００° ……（６）’

また、一実施の形態に係る第２のズームレンズにおいて、さらに上記条件式（７）～（１０）の少なくとも１つを満足するようにしてもよい。上記条件式（７）～（１０）の各条件式を満足することによる作用および効果は、一実施の形態に係る第１のズームレンズと同様である。

＜３．撮像装置への適用例＞
次に、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの具体的な撮像装置への適用例を説明する。

図２１は、一実施の形態に係るズームレンズを適用した撮像装置１００の一構成例を示している。この撮像装置１００は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック１０と、カメラ信号処理部２０と、画像処理部３０と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、入力部７０と、レンズ駆動制御部８０とを備えている。

カメラブロック１０は、撮像機能を担うものであり、撮像レンズ１１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２とを有している。撮像素子１２は、撮像レンズ１１によって形成された光学像を電気信号へ変換することで、光学像に応じた撮像信号（画像信号）を出力するようになっている。撮像レンズ１１として、図１等に示した各構成例に係るズームレンズ１～４を適用可能である。

カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２から出力された画像信号に対してアナログ－デジタル変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行うものである。

画像処理部３０は、画像信号の記録再生処理を行うものであり、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行うようになっている。

ＬＣＤ４０は、ユーザの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリカード１０００への書き込み、およびメモリカード１０００に記録された画像データの読み出しを行うものである。メモリカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。

ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能するものであり、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御するようになっている。入力部７０は、ユーザによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等からなる。入力部７０は例えば、シャッタ操作を行うためのシャッタレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力するようになっている。レンズ駆動制御部８０は、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するものであり、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいて撮像レンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御するようになっている。

以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、例えば入力部７０からのズーミングやフォーカシングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいて撮像レンズ１１の所定のレンズが移動する。

入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッタが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリカード１０００に書き込まれる。

なお、フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッタレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０が撮像レンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。

メモリカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。

なお、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラ等に適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、他の種々の撮像装置に適用可能である。例えば、デジタル一眼レフカメラ、デジタルノンレフレックスカメラ、デジタルビデオカメラ、および監視カメラ等に適用することができる。また、カメラが組み込まれた携帯電話や、カメラが組み込まれた情報端末等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。また、レンズ交換式のカメラにも適用することができる。

＜４．レンズの数値実施例＞
次に、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図１等に示した各構成例に係るズームレンズ１～４に、具体的な数値を適用した実施例を説明する。

なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Ｓｉ」は、最も物体側から順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。「ｒｉ」は、ｉ番目の面の近軸の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。「ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔の値（ｍｍ）を示す。「ｎｄｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。「νｄｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線におけるアッベ数の値を示す。「ｒｉ」の値が「∞」となっている部分は平面、または絞り面等を示す。面番号（Ｓｉ）の欄の「ＡＳＰ」は、当該面が非球面形状で構成されていることを示す。面番号の欄の「ＳＴＯ」は該当位置に開口絞りＳｔが配置されていることを示す。面番号の欄の「ＯＢＪ」は、当該面が物体面(被写体面)であることを示す。面番号の欄の「ＩＭＧ」は、当該面が像面であることを示す。「ｆ」は全系の焦点距離を示す（単位：ｍｍ）。「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値（Ｆナンバー）を示す。「ω」は半画角を示す（単位：°）。「Ｙ」は像高を示す（単位：ｍｍ）。「Ｌ」は光学全長（最も物体側の面から像面ＩＭＧまでの光軸上の距離）を示す（単位：ｍｍ）。

また、各実施例において用いられるレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものがある。非球面形状は、以下の式によって定義される。なお、後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ－ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^-i」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ－０５」は「０．１２３４５×１０^-5」を表している。

（非球面の式）
ｘ＝ｃｙ²／（１＋（１－（１＋ｋ）ｃ²ｙ²）^1/2）＋Ａ４・ｙ⁴＋Ａ６・ｙ⁶＋Ａ８・ｙ⁸＋Ａ１０・ｙ¹⁰＋Ａ１２・ｙ¹²
ここで、レンズ面の頂点から光軸方向の距離（サグ量）を「ｘ」、光軸と垂直な方向の高さを「ｙ」、レンズ面の頂点での近軸曲率（曲率半径の逆数）を「ｃ」、円錐（コーニック）定数を「ｋ」とする。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０およびＡ１２は、それぞれ第４次、第６次、第８次、第１０次および第１２次の非球面係数である。

［実施例１］
［表１］に、図１に示した実施例１に係るズームレンズ１の基本的なレンズデータを示す。［表２］には、実施例１に係るズームレンズ１における全系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、像高Ｙ、および光学全長Ｌの値を示す。［表３］には、実施例１に係るズームレンズ１においてズーミングおよびフォーカシングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、［表２］および［表３］には、最短焦点距離状態（Ｗｉｄｅ）、および最長焦点距離状態（Ｔｅｌｅ）のそれぞれについて、物体距離（ｄ０）が無限遠の場合における値を示す。［表４］には、実施例１に係るズームレンズ１における、非球面の形状を表す係数の値を示す。［表５］には、実施例１に係るズームレンズ１の各レンズ群の始面と焦点距離（単位：ｍｍ）とを示す。

実施例１に係るズームレンズ１は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側から像面側へ向かって順に配置された構成とされている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１～Ｌ６からなる。レンズＬ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ４は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ６は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ５とレンズＬ６は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ２は両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと、正の屈折力を有する第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂと、負の屈折力を有する第２Ｃレンズ群Ｇ２Ｃとから構成されている。

第２Ａレンズ群Ｇ２Ａは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ７～Ｌ１２からなる。レンズＬ７は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ８は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ９は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ８とレンズＬ９は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１０は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１１は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ１０とレンズＬ１１は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１２は、両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１３とレンズＬ１４とからなる。レンズＬ１３は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ１４は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１４は両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２Ｃレンズ群Ｇ２Ｃは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１５とレンズＬ１６とからなる。レンズＬ１５は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ１６は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。

開口絞りＳｔは、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ内のレンズＬ７とレンズＬ８との間に配置されている、フォーカシングに際しては、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂがフォーカスレンズ群として光軸上を移動する。また、ズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ１と、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂと、第２Ｃレンズ群Ｇ２Ｃとがそれぞれ可動群として光軸上を移動する。

実施例１に係るズームレンズ１は、いわゆるフルサイズ（画面サイズ３６．０ｍｍ×２４．０ｍｍ）の撮像素子に適している。実施例１に係るズームレンズ１は、最短焦点距離状態では等立体角射影方式の円周魚眼を、最長焦点距離状態では等距離射影方式の対角魚眼を実現している。

図２には、実施例１に係るズームレンズ１の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図３には、実施例１に係るズームレンズ１の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。図４には、実施例１に係るズームレンズ１の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図５には、実施例１に係るズームレンズ１の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。

図２および図４の球面収差図において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（４３５．８４ｎｍ）、破線はＣ線（６５６．２７ｎｍ）における値を示す。非点収差図において、Ｓはサジタル像面、Ｔはタンジェンシャル像面における値を示す。図３および図５の歪曲収差図には、ｄ線における値を示す。また、図３および図５には歪曲収差として、等立体角射影方式による歪曲収差と等距離射影方式による歪曲収差とを示す。
以降の他の実施例における収差図についても同様である。

各収差図から分かるように、実施例１に係るズームレンズ１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。

［実施例２］
［表６］に、図６に示した実施例２に係るズームレンズ２の基本的なレンズデータを示す。［表７］には、実施例２に係るズームレンズ２における全系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、像高Ｙ、および光学全長Ｌの値を示す。［表８］には、実施例２に係るズームレンズ２においてズーミングおよびフォーカシングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、［表７］および［表８］には、最短焦点距離状態（Ｗｉｄｅ）、および最長焦点距離状態（Ｔｅｌｅ）のそれぞれについて、物体距離（ｄ０）が無限遠の場合における値を示す。［表９］には、実施例２に係るズームレンズ２における、非球面の形状を表す係数の値を示す。［表１０］には、実施例２に係るズームレンズ２の各レンズ群の始面と焦点距離（単位：ｍｍ）とを示す。

実施例２に係るズームレンズ２は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側から像面側へ向かって順に配置された構成とされている。

実施例２に係るズームレンズ２は、いわゆるフルサイズ（画面サイズ３６．０ｍｍ×２４．０ｍｍ）の撮像素子に適している。実施例２に係るズームレンズ２は、最短焦点距離状態では等立体角射影方式の円周魚眼を、最長焦点距離状態では等距離射影方式の対角魚眼を実現している。

図７には、実施例２に係るズームレンズ２の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図８には、実施例２に係るズームレンズ２の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。図９には、実施例２に係るズームレンズ２の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図１０には、実施例２に係るズームレンズ２の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。

各収差図から分かるように、実施例２に係るズームレンズ２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。

［実施例３］
［表１１］に、図１１に示した実施例３に係るズームレンズ３の基本的なレンズデータを示す。［表１２］には、実施例３に係るズームレンズ３における全系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、像高Ｙ、および光学全長Ｌの値を示す。［表１３］には、実施例３に係るズームレンズ３においてズーミングおよびフォーカシングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、［表１２］および［表１３］には、最短焦点距離状態（Ｗｉｄｅ）、および最長焦点距離状態（Ｔｅｌｅ）のそれぞれについて、物体距離（ｄ０）が無限遠の場合における値を示す。［表１４］には、実施例３に係るズームレンズ３における、非球面の形状を表す係数の値を示す。［表１５］には、実施例３に係るズームレンズ３の各レンズ群の始面と焦点距離（単位：ｍｍ）とを示す。

実施例３に係るズームレンズ３は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側から像面側へ向かって順に配置された構成とされている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１～Ｌ６からなる。レンズＬ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ３は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ５は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ６は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ５とレンズＬ６は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ４は像面側の面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ７～Ｌ１６からなる。レンズＬ７は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ８は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ９は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ８とレンズＬ９は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１０は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ１１は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１０とレンズＬ１１は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１２は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１２は、両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。レンズＬ１３は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１４は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ１３とレンズＬ１４は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１５は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１６は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ１５とレンズＬ１６は互いに接合されてなる接合レンズである。

開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２内のレンズＬ７とレンズＬ８との間に配置されている、フォーカシングに際しては、第１レンズ群Ｇ１内のレンズＬ４がフォーカスレンズ群として光軸上を移動する。また、ズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２とがそれぞれ可動群として光軸上を移動する。また、ズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ１内のレンズＬ４が可動群として光軸上を移動する。

実施例３に係るズームレンズ３は、いわゆるフルサイズ（画面サイズ３６．０ｍｍ×２４．０ｍｍ）の撮像素子に適している。実施例２に係るズームレンズ２は、最短焦点距離状態では等立体角射影方式の円周魚眼を、最長焦点距離状態では等距離射影方式の対角魚眼を実現している。

図１２には、実施例３に係るズームレンズ３の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図１３には、実施例３に係るズームレンズ３の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。図１４には、実施例３に係るズームレンズ３の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図１５には、実施例３に係るズームレンズ３の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。

各収差図から分かるように、実施例３に係るズームレンズ３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。

［実施例４］
［表１６］に、図１６に示した実施例４に係るズームレンズ４の基本的なレンズデータを示す。［表１７］には、実施例４に係るズームレンズ４における全系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、像高Ｙ、および光学全長Ｌの値を示す。［表１８］には、実施例４に係るズームレンズ４においてズーミングおよびフォーカシングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、［表１７］および［表１８］には、最短焦点距離状態（Ｗｉｄｅ）、および最長焦点距離状態（Ｔｅｌｅ）のそれぞれについて、物体距離（ｄ０）が無限遠の場合における値を示す。［表１９］には、実施例４に係るズームレンズ４における、非球面の形状を表す係数の値を示す。［表２０］には、実施例４に係るズームレンズ４の各レンズ群の始面と焦点距離（単位：ｍｍ）とを示す。

実施例４に係るズームレンズ４は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とが、物体側から像面側へ向かって順に配置された構成とされている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１～Ｌ４からなる。レンズＬ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである。レンズＬ３は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１は両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２Ａレンズ群Ｇ２Ａは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ５～Ｌ１０からなる。レンズＬ５は、物体側に凹面を向けた両凹形状の負レンズである。レンズＬ６は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ７は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ８は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ９は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ８とレンズＬ９は互いに接合されてなる接合レンズである。レンズＬ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。

第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１とレンズＬ１２とからなる。レンズＬ１１は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１２は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１２は両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

第２Ｃレンズ群Ｇ２Ｃは、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１３とレンズＬ１４とからなる。レンズＬ１３は、両凹形状の負レンズである。レンズＬ１４は、両凸形状の正レンズである。レンズＬ１３は両面に非球面形状が形成された非球面レンズである。

開口絞りＳｔは、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ内のレンズＬ６とレンズＬ７との間に配置されている、フォーカシングに際しては、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂがフォーカスレンズ群として光軸上を移動する。また、ズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ１と、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂと、第２Ｃレンズ群Ｇ２Ｃとがそれぞれ可動群として光軸上を移動する。

実施例４に係るズームレンズ４は、いわゆるフルサイズ（画面サイズ３６．０ｍｍ×２４．０ｍｍ）の撮像素子に適している。実施例４に係るズームレンズ４は、最短焦点距離状態では正射影方式の円周魚眼を、最長焦点距離状態では等距離射影方式の対角魚眼を実現している。

図１７には、実施例４に係るズームレンズ４の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図１８には、実施例４に係るズームレンズ４の最短焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。図１９には、実施例４に係るズームレンズ４の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における球面収差および非点収差を示す。図２０には、実施例４に係るズームレンズ４の最長焦点距離状態、かつ無限遠合焦時における歪曲収差を示す。なお、図１８および図２０には歪曲収差として、正射影方式による歪曲収差と等立体角射影方式による歪曲収差とを示す。

各収差図から分かるように、実施例４に係るズームレンズ４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。

［各実施例のその他の数値データ］
［表２１］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表２１］から分かるように、各条件式について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。

＜５．応用例＞
［５．１第１の応用例］
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。

図２２は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２２に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２２では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。

駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。

ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。

車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。

環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。

ここで、図２３は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図２３には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

図２２に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。

専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。

マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２２の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

なお、図２２に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

以上説明した車両制御システム７０００において、本開示のズームレンズ、および撮像装置は、撮像部７４１０、および撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８に適用することができる。

［５．２第２の応用例］
本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図２４は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図２４では、術者（医師）５０６７が、内視鏡手術システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム５０００は、内視鏡５００１と、その他の術具５０１７と、内視鏡５００１を支持する支持アーム装置５０２７と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５０３７と、から構成される。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５０２５ａ～５０２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５０２５ａ～５０２５ｄから、内視鏡５００１の鏡筒５００３や、その他の術具５０１７が患者５０７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５０１７として、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３が、患者５０７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５０２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５０１７はあくまで一例であり、術具５０１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体腔内の術部の画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５０２１や鉗子５０２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３は、手術中に、術者５０６７又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃ、及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂから構成されており、アーム制御装置５０４５からの制御により駆動される。アーム部５０３１によって内視鏡５００１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５００１の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡５００１は、先端から所定の長さの領域が患者５０７１の体腔内に挿入される鏡筒５００３と、鏡筒５００３の基端に接続されるカメラヘッド５００５と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５００１を図示しているが、内視鏡５００１は、軟性の鏡筒５００３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒５００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５００１には光源装置５０４３が接続されており、当該光源装置５０４３によって生成された光が、鏡筒５００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５０７１の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド５００５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）５０３９に送信される。なお、カメラヘッド５００５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５００５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５００３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５０３９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡５００１及び表示装置５０４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５０３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５０４１に提供する。また、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。

表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９からの制御により、当該ＣＣＵ５０３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５００１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５０４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５０４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５０４１が設けられてもよい。

光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５００１に供給する。

アーム制御装置５０４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の駆動を制御する。

入力装置５０４７は、内視鏡手術システム５０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５０４７を介して、内視鏡手術システム５０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、アーム部５０３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡５００１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５０２１を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置５０４７の種類は限定されず、入力装置５０４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５０４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５０５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５０４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５０４１の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置５０４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５０４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５０４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５０４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５０６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置５０４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５０２１の駆動を制御する。気腹装置５０５１は、内視鏡５００１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５０７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５０１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５０５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５０５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム５０００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、基台であるベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、複数の関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと、関節部５０３３ｂによって連結される複数のリンク５０３５ａ、５０３５ｂと、から構成されているが、図２４では、簡単のため、アーム部５０３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５０３１が所望の自由度を有するように、関節部５０３３ａ～５０３３ｃ及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５０３３ａ～５０３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５０３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５０３１の可動範囲内において内視鏡５００１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５００１の鏡筒５００３を患者５０７１の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部５０３３ａ～５０３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５０３３ａ～５０３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５０４５によって制御されることにより、各関節部５０３３ａ～５０３３ｃの回転角度が制御され、アーム部５０３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡５００１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５０４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５０３１の駆動を制御することができる。

例えば、術者５０６７が、入力装置５０４７（フットスイッチ５０５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１の駆動が適宜制御され、内視鏡５００１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５０３１の先端の内視鏡５００１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５０３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５０３１は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５０４７を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５０４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５０３１が移動するように、各関節部５０３３ａ～５０３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５０３１に触れながらアーム部５０３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５０３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５００１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５００１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５０２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡５００１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置５０４５は必ずしもカート５０３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５０４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５０４５は、支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の各関節部５０３３ａ～５０３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５０４５が互いに協働することにより、アーム部５０３１の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置５０４３は、内視鏡５００１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５０４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置５０４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置５０４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５０４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図２５を参照して、内視鏡５００１のカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能についてより詳細に説明する。図２５は、図２４に示すカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２５を参照すると、カメラヘッド５００５は、その機能として、レンズユニット５００７と、撮像部５００９と、駆動部５０１１と、通信部５０１３と、カメラヘッド制御部５０１５と、を有する。また、ＣＣＵ５０３９は、その機能として、通信部５０５９と、画像処理部５０６１と、制御部５０６３と、を有する。カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９とは、伝送ケーブル５０６５によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド５００５の機能構成について説明する。レンズユニット５００７は、鏡筒５００３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５００３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５００５まで導光され、当該レンズユニット５００７に入射する。レンズユニット５００７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５００７は、撮像部５００９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部５００９は撮像素子によって構成され、レンズユニット５００７の後段に配置される。レンズユニット５００７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５００９によって生成された画像信号は、通信部５０１３に提供される。

撮像部５００９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５０６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部５００９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５０６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５００９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５００７も複数系統設けられる。

また、撮像部５００９は、必ずしもカメラヘッド５００５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５００９は、鏡筒５００３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部５０１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５０１５からの制御により、レンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５００９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０１３は、撮像部５００９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５０６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５０１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信される。

また、通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９から、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５０１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５０１５に提供する。なお、ＣＣＵ５０３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５０１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５０１５に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５０３９の制御部５０６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡５００１に搭載される。

カメラヘッド制御部５０１５は、通信部５０１３を介して受信したＣＣＵ５０３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５００５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５００９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５０１１を介してレンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５０１５は、更に、鏡筒５００３やカメラヘッド５００５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット５００７や撮像部５００９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５００５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ５０３９の機能構成について説明する。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５から、伝送ケーブル５０６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５０５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５０５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５０６１に提供する。

また、通信部５０５９は、カメラヘッド５００５に対して、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部５０６１は、カメラヘッド５００５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５０６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部５０６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５０６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５０６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部５０６３は、内視鏡５００１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５０６３は、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５０６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５００１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５０６３は、画像処理部５０６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部５０６３は、画像処理部５０６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５０４１に表示させる。この際、制御部５０６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５０６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５０２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部５０６３は、表示装置５０４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５０６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９を接続する伝送ケーブル５０６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル５０６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５０６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５０６５によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム５０００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド５００５に好適に適用され得る。特に、本開示のズームレンズは、カメラヘッド５００５のレンズユニット５００７に好適に適用され得る。

＜６．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。

例えば、上記一実施の形態および実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

例えば、上記一実施の形態および実施例において示したレンズ枚数とは異なる枚数のレンズを備えた構成であってもよい。さらに、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であってもよい。

また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
以下の構成の本技術によれば、小型、軽量で動画撮影にも適し、かつ高い光学性能が得られるように、各レンズ群の構成の最適化が図られている。これにより、小型、軽量で動画撮影にも適した高い光学性能を有するズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置を提供可能となる。

［１］
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
以下の条件式を満足する
ズームレンズ。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。
［２］
前記第１レンズ群は、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズを有し、
前記第１レンズは、以下の条件式（７）を満足する
上記［１］に記載のズームレンズ。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜１ ……（７）
ただし、
Ｒ１１：前記第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１２：前記第１レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
［３］
前記第１レンズ群は、前記第１レンズの像面側に隣接し、負の屈折力を有する第２レンズを有し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、以下の条件式（８）を満足する
上記［２］に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆＬ２／ｆＬ１＜２ ……（８）
ただし、
ｆＬ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第２レンズの焦点距離
とする。
［４］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［３］のいずれか１つに記載のズームレンズ。
２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１５ ……（９）
ただし、
ｆＦＬ：前記フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
とする。
［５］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［４］のいずれか１つに記載のズームレンズ。
１．６＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜３．２ ……（１０）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
とする。
［６］
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する
ズームレンズ。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：前記レンズユニットの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：前記レンズユニットの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。
［７］
前記第１レンズ群は、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズを有し、
前記第１レンズは、以下の条件式（７）を満足する
上記［６］に記載のズームレンズ。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜１ ……（７）
ただし、
Ｒ１１：前記第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１２：前記第１レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
［８］
前記第１レンズ群は、前記第１レンズの像面側に隣接し、負の屈折力を有する第２レンズを有し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、以下の条件式（８）を満足する
上記［７］に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆＬ２／ｆＬ１＜２ ……（８）
ただし、
ｆＬ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第２レンズの焦点距離
とする。
［９］
以下の条件式を満足する
上記［６］ないし［８］のいずれか１つに記載のズームレンズ。
２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１５ ……（９）
ただし、
ｆＦＬ：前記フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
とする。
［１０］
以下の条件式を満足する
上記［６］ないし［９］のいずれか１つに記載のズームレンズ。
１．６＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜３．２ ……（１０）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
とする。
［１１］
ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記ズームレンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。
［１２］
ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記ズームレンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する
撮像装置。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：前記レンズユニットの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：前記レンズユニットの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。
［１３］
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記［１］ないし［１０］のいずれか１つに記載のズームレンズ。
［１４］
前記ズームレンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記［１１］または［１２］に記載の撮像装置。

Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ２Ａ…第２Ａレンズ群、Ｇ２Ｂ…第２Ｂレンズ群、Ｇ２Ｃ…第２Ｃレンズ群、Ｌ１…レンズ（第１レンズ）、Ｌ２…レンズ（第２レンズ）、Ｌ１～Ｌ１６…レンズ、Ｆｎ…レンズユニット、ＩＭＧ…像面、Ｓｔ…開口絞り、Ｚ１…光軸、１～４…ズームレンズ、１０…カメラブロック、１１…撮像レンズ、１２…撮像素子、２０…カメラ信号処理部、３０…画像処理部、４０…ＬＣＤ、５０…Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）、６０…ＣＰＵ、７０…入力部、８０…レンズ駆動制御部、１００…撮像装置、１０００…メモリカード、５００５…カメラヘッド、５００７…レンズユニット、５００９…撮像部、７４１０…撮像部、７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８…撮像部。

Claims

物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
以下の条件式を満足する
ズームレンズ。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。
前記第１レンズ群は、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズを有し、
前記第１レンズは、以下の条件式（７）を満足する
請求項１に記載のズームレンズ。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜１ ……（７）
ただし、
Ｒ１１：前記第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１２：前記第１レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
前記第１レンズ群は、前記第１レンズの像面側に隣接し、負の屈折力を有する第２レンズを有し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、以下の条件式（８）を満足する
請求項２に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆＬ２／ｆＬ１＜２ ……（８）
ただし、
ｆＬ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第２レンズの焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載のズームレンズ。
２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１５ ……（９）
ただし、
ｆＦＬ：前記フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項１に記載のズームレンズ。
１．６＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜３．２ ……（１０）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
とする。
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する
ズームレンズ。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：前記レンズユニットの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：前記レンズユニットの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。
前記第１レンズ群は、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズを有し、
前記第１レンズは、以下の条件式（７）を満足する
請求項６に記載のズームレンズ。
０．１＜（Ｒ１１－Ｒ１２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＜１ ……（７）
ただし、
Ｒ１１：前記第１レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ１２：前記第１レンズの像面側の面の曲率半径
とする。
前記第１レンズ群は、前記第１レンズの像面側に隣接し、負の屈折力を有する第２レンズを有し、
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、以下の条件式（８）を満足する
請求項７に記載のズームレンズ。
０．１＜ｆＬ２／ｆＬ１＜２ ……（８）
ただし、
ｆＬ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第２レンズの焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項６に記載のズームレンズ。
２＜｜ｆＦＬ｜／ｆｗ＜１５ ……（９）
ただし、
ｆＦＬ：前記フォーカスレンズ群の焦点距離
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
とする。
以下の条件式を満足する
請求項６に記載のズームレンズ。
１．６＜Ｙｔａ／Ｙｗａ＜３．２ ……（１０）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
とする。
ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記ズームレンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
０．７＜（Ｙｗａ／Ｙｗｃ）／（Ｙｔａ／Ｙｔｃ）＜０．９８ ……（１）
０．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜３ ……（２）
０．５＜ｂｆｗ／｜ｆ１｜＜２．５ ……（３）
ただし、
Ｙｗａ：最短焦点距離状態における最大像高
Ｙｔａ：最長焦点距離状態における最大像高
Ｙｗｃ：２×ｆｗ×ｓｉｎ（θｗ／２）で計算される像高
Ｙｔｃ：２×ｆｔ×ｓｉｎ（θｔ／２）で計算される像高
ｆｗ：最短焦点距離状態における全系の焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｂｆｗ：最短焦点距離状態におけるバックフォーカス
とする。
ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記ズームレンズは、
物体側から像面側に向かって順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
１つ以上のレンズ群を含み、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と
を備え、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち一方にフォーカスレンズ群を有し、
ズーミングおよびフォーカシングに際し隣り合う２つのレンズ群間、または隣り合う２つのレンズ間の空気間隔が変化し、ズーミングおよびフォーカシングに際して変化する空気間隔のうち最短焦点距離状態において光学系内で最大となる空気間隔を挟んで、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが配置され、
前記第２レンズ群内に以下の条件式（４）を満たす負の屈折力を有するレンズユニットを含み、さらに以下の条件式（５），（６）を満足する
撮像装置。
－５．１＜ｆｎ／ｆｔ×ｄｎ／Ｙｔａ＜－１．５ ……（４）
８０°＜θｗ＜１１０° ……（５）
８０°＜θｔ＜１１０° ……（６）
ただし、
ｆｎ：前記レンズユニットの焦点距離
ｆｔ：最長焦点距離状態における全系の焦点距離
ｄｎ：前記レンズユニットの像面側の面から像面までの距離
θｗ：最短焦点距離状態における最大撮影半画角
θｔ：最長焦点距離状態における最大撮影半画角
とする。