WO2020213337A1 - 光学系および撮像装置 - Google Patents

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WO2020213337A1
WO2020213337A1 PCT/JP2020/012065 JP2020012065W WO2020213337A1 WO 2020213337 A1 WO2020213337 A1 WO 2020213337A1 JP 2020012065 W JP2020012065 W JP 2020012065W WO 2020213337 A1 WO2020213337 A1 WO 2020213337A1
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WO
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lens
lens group
optical system
group
image
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PCT/JP2020/012065
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English (en)
French (fr)
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孝太 大宮
哲一朗 奥村
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ソニー株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/02—Rear-view mirror arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a wide-angle lens used in a mirrorless digital camera, an optical system suitable for an ultra-wide-angle lens, and an imaging device provided with such an optical system.
  • the optical system according to the embodiment of the present disclosure has a positive refractive power as a group as a whole in order from the object side to the image plane side, and the first negative meniscus is in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group having a lens and a second negative meniscus lens and the group as a whole have a positive refractive power, the entire group moves on the optical axis during focusing, and the surface on the most object side is on the object side. It is provided with a second lens group having a convex shape, and satisfies the following conditional expression.
  • R2f Radius of curvature of the surface of the second lens group on the most object side
  • R2r Radius of curvature of the surface of the second lens group on the image plane side.
  • the image pickup apparatus includes an optical system and an image pickup device that outputs an image pickup signal corresponding to an optical image formed by the optical system, and the optical system is the same as the embodiment of the present disclosure. It is configured by the optical system according to the form.
  • the optical system or imaging device is composed of at least two lens groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at infinity focusing in the numerical value Example 1 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG. 1. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 1 which applied a specific numerical value to the optical system shown in FIG. It is a lens sectional view which shows the 2nd structural example of the optical system which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at infinity focusing in the numerical value Example 2 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG.
  • FIG. 7 It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 2 which applied the concrete numerical value to the optical system shown in FIG. It is a lens sectional view which shows the 3rd structural example of the optical system which concerns on one Embodiment. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of infinity focusing in the numerical value Example 3 which applied the concrete numerical value to the optical system shown in FIG. 7. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 3 which applied the concrete numerical value to the optical system shown in FIG. 7. It is a lens sectional view which shows the 4th structural example of the optical system which concerns on one Embodiment. FIG.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at infinity focusing in the numerical value Example 4 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 4 which applied a specific numerical value to the optical system shown in FIG. It is a lens sectional view which shows the 5th structural example of the optical system which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 3 is an aberration diagram showing various aberrations at infinity focusing in the numerical value Example 5 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 5 which applied the specific numerical value to the optical system shown in FIG.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at infinity focusing in the numerical value Example 6 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG.
  • FIG. 5 is an aberration diagram which shows various aberrations at the time of short-distance focusing in the numerical value Example 6 which applied the concrete numerical value to the optical system shown in FIG.
  • It is a block diagram which shows one configuration example of an image pickup apparatus.
  • It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of a vehicle control system.
  • It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of the endoscopic surgery system.
  • It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the camera head and CCU shown in FIG.
  • a mirrorless digital camera an interchangeable lens digital camera that does not have a quick return mirror inside the camera body, is attracting attention.
  • a mirrorless digital camera has a general feature that the distance (back focus) from the lens arranged on the image plane side to the image sensor is shorter than that of a conventional reflex camera. With the spread of mirrorless digital cameras, there is a demand for the development of a compact optical system with a short optical overall length that takes advantage of the short back focus.
  • the optical system according to the following embodiment of the present disclosure is suitable for, for example, a wide-angle lens used in a mirrorless digital camera or an ultra-wide-angle lens.
  • FIG. 1 shows a first configuration example of an optical system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 shows a second configuration example of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 7 shows a third configuration example of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 10 shows a fourth configuration example of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 13 shows a fifth configuration example of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 16 shows a sixth configuration example of the optical system according to the embodiment. Numerical examples in which specific numerical values are applied to these configuration examples will be described later.
  • Z1 indicates the optical axis.
  • An optical member such as a cover glass for protecting the image sensor may be arranged between the optical systems 1 to 6 according to the first to sixth configuration examples and the image plane IMG. Further, in addition to the cover glass, various optical filters such as a low-pass filter and an infrared cut filter may be arranged.
  • the optical system according to the embodiment includes at least a first lens group GR1 and a second lens group GR2 in order from the object side to the image plane side. It is desirable that the aperture stop St that determines the F value is arranged between the first lens group GR1 and the second lens group GR2.
  • the first lens group GR1 is fixed to the image plane IMG during focusing.
  • the first lens group GR1 has a positive refractive power as a whole group.
  • the first lens group GR1 has a first negative meniscus lens and a second negative meniscus lens in this order from the object side to the image plane side. Further, it is desirable that the first lens group GR1 has a configuration in which a first negative meniscus lens, a second negative meniscus lens, and a negative lens are sequentially provided from the object side to the image plane side.
  • the second lens group GR2 has a positive refractive power as a whole group.
  • the surface on the most object side is convex toward the object side.
  • the entire group moves on the optical axis during focusing. Note that FIGS. 1, 4, 7, 10, 13, and 16 show the lens arrangement at infinity focusing. When focusing to a short distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.
  • the second lens group GR2 has at least two sets of a front group (second a group GR2a) having a positive refractive power as a whole and a negative refractive power as a whole in order from the object side to the image plane side. It is desirable that it is composed of a rear group (second b group GR2b) having a negative lens component.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and it is desirable that the positive lens on the image plane side of the plurality of positive lenses is the front group, and the image plane side of the positive lens is the rear group. ..
  • optical system according to the embodiment satisfies a predetermined conditional expression or the like described later.
  • the optical system is composed of at least two groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized, so that the total length can be shortened and the aperture ratio can be increased. Become. According to the optical system according to one embodiment, it is possible to realize a large-diameter ratio while maintaining high imaging performance, and to realize a small wide-angle lens or an ultra-wide-angle lens with a short back focus.
  • the optical system has a retrofocus type configuration having a positive first lens group GR1 and a positive second lens group GR2.
  • this retrofocus type configuration by arranging a negative refractive power on the image plane side of the second lens group GR2, the back focus is shortened and the size is reduced while achieving a wide angle of view and high imaging performance. Will be possible.
  • the optical system according to the embodiment satisfies the following conditional expression (1).
  • R2f Radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 on the most object side
  • R2r Radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 on the most image surface side.
  • conditional expression (1) is advantageous for miniaturization and correction of various aberrations. If the upper limit value in the conditional expression (1) is exceeded, the astringent power of the second lens group GR2 due to the surface on the most object side becomes weak, which leads to an increase in the size of the second lens group GR2. On the other hand, if it is less than the lower limit value in the conditional expression (1), the refractive action of the surface of the second lens group GR2 on the image plane side becomes too strong, so that the curvature of field and the distortion become large.
  • conditional expression (1) In order to better realize the effect of the conditional expression (1) described above, it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (1) as in the following conditional expression (1)'. 0.05 ⁇ R2f / R2r ⁇ 0.95 .... (1)'
  • conditional expression (1) may be set as in the following conditional expression (1)''. 0.08 ⁇ R2f / R2r ⁇ 0.95 .... (1)''
  • Satisfying the conditional expression (2) is advantageous for correcting various aberrations.
  • the radius of curvature Rair_f of the surface on the object side forming the air lens Lair is relatively large with respect to the radius of curvature Rair_r of the surface on the image plane side forming the air lens Lair. Therefore, it becomes difficult to correct the sagittal flare.
  • the radius of curvature Rair_f of the surface on the object side forming the air lens Lair is relative to the radius of curvature Rair_r of the surface on the image plane forming the air lens Lair. Therefore, it becomes difficult to correct coma.
  • conditional expression (2) In order to better realize the effect of the conditional expression (2) described above, it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (2) as in the following conditional expression (2)'. -0.97 ⁇ SH_air ⁇ 0.92 .... (2)'
  • conditional expression (2) may be set as in the following conditional expression (2)''. ⁇ 0.97 ⁇ SH_air ⁇ 0.2 .... (2)''
  • the optical system according to the embodiment has a second group GR2a (front group) having a positive refractive power as a whole and a negative refractive power as a whole in order from the object side to the image plane side. It is desirable that the group is composed of a second group GR2b (rear group) having at least two sets of negative lens components, and the following conditional expression (3) is satisfied. -2 ⁇ f2a / f2b ⁇ 0 ...... (3) However, f2a: Focal length of the second group GR2a in the second lens group GR2 f2b: Focal length of the second b group GR2b in the second lens group GR2.
  • conditional expression (3) is advantageous for miniaturization and correction of various aberrations. If the upper limit value in the conditional expression (2) is exceeded, the negative refractive index of the second group GR2b becomes relatively weaker than that of the second group GR2a, and the exit pupil position of the optical system is sufficiently set to the image plane side. It is not preferable because the total optical length becomes long because it becomes difficult to bring them closer. On the other hand, if it is less than the lower limit value in the conditional expression (3), it becomes difficult to suppress coma aberration and astigmatism generated by the second lens group GR2.
  • conditional expression (3) it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (3) as in the following conditional expression (3)'. -1.2 ⁇ f2a / f2b ⁇ -0.5 .... (3)'
  • conditional expression (3) may be set as in the following conditional expression (3)''. -0.95 ⁇ f2a / f2b ⁇ -0.6 .... (3)''
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and the positive lens on the image plane side of the plurality of positive lenses is in the second lens group GR2. It is desirable to have the strongest positive refractive power.
  • a strong positive refractive power is arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, whereas in the optical system according to the embodiment of the present disclosure, the second lens group GR2 By arranging a negative refractive power on the image plane side inside, the total length is shortened.
  • the positive lens on the image plane side among the plurality of positive lenses in the second lens group GR2 has a strong positive refractive power, so that high imaging performance can be maintained even when the total length is shortened. It will be possible.
  • nd2ap The refractive index of the positive lens on the image plane side of the plurality of positive lenses in the second lens group GR2 with respect to the d line.
  • the conditional expression (4) is a conditional expression for appropriately setting the refractive index of the positive lens arranged on the image plane side among the plurality of positive lenses in the second lens group GR2. If it is less than the lower limit of the conditional expression (4), the positive refractive power of the positive lens is weakened, and as a result, the negative refractive power of the second group GR2b is also weakened, which is not preferable for shortening the total length.
  • conditional expression (4) may be set as in the following conditional expression (4)''. 1.9 ⁇ nd2ap ?? (4)''
  • the second lens group GR2 includes at least one set of junction lenses including a positive lens and a negative lens, and satisfies the following conditional expression (5).
  • ⁇ p> 60 > (5)
  • ⁇ p The Abbe number of the positive lens in the junction lens in the second lens group GR2.
  • conditional expression (5) By satisfying the conditional expression (5), axial chromatic aberration can be effectively corrected. If it falls below the lower limit of the conditional expression (5), it becomes difficult to effectively correct the axial chromatic aberration.
  • conditional expression (5) In order to better realize the effect of the conditional expression (5) described above, it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (5) as in the following conditional expression (5)'. ⁇ p> 70 ?? (5)'
  • the numerical range of the conditional expression (5) may be set as in the following conditional expression (5)''. ⁇ p> 80 whereas (5)''
  • the second lens group GR2 has two negative lenses in order from the image plane side to the object side.
  • off-axis chromatic aberration such as astigmatism and coma and chromatic aberration of magnification are generated while concentrating a negative refractive power on the image plane side in the second lens group GR2. It can be corrected appropriately.
  • two negative lenses are continuously arranged from the image plane side.
  • a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2 is provided, and the negative lens has a negative refractive power from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is desirable that the aspherical lens is formed so as to be strong. In the optical system according to one embodiment, when the total optical length is shortened, negative curvature of field is likely to occur. At that time, in the negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, the difference between the light ray height on the axis and the light ray height off the axis becomes large.
  • the curvature of field is corrected without significantly increasing the number of lenses. It is possible to achieve miniaturization and high imaging performance at the same time. Further, in the optical system according to one embodiment, since the optical system has a negative refractive power on the image plane side of the second lens group GR2 as compared with the conventional retrofocus type configuration, the entire optical system becomes closer to a symmetric system. , It is advantageous for correcting off-axis aberrations such as distortion. Further, by imparting the aspherical shape as described above, the effect of correcting distortion is enhanced, and the entire optical system can be miniaturized.
  • R2f Radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 on the most object side
  • f Focal length of the entire system.
  • conditional expression (6) Satisfying the conditional expression (6) is advantageous for miniaturization and correction of various aberrations. If the upper limit value in the conditional expression (6) is exceeded, the convergent power of the second lens group GR2 due to the surface on the most object side becomes weak, which leads to an increase in the size of the second lens group GR2. On the other hand, when the value is lower than the lower limit in the conditional expression (6), the convergence power of the second lens group GR2 on the most object-side surface becomes too strong, which makes it difficult to correct spherical aberration and axial chromatic aberration.
  • the numerical range of the conditional expression (6) may be set as in the following conditional expression (6)''.
  • the image plane IMG is on the image plane side of the second lens group GR2.
  • a fixed third lens group GR3 may be arranged.
  • the third lens group GR3 By adding the third lens group GR3, it becomes possible to improve the dustproof performance of the lens in the interchangeable lens camera.
  • the second lens group GR2 In the case of a two-group configuration consisting of the first lens group GR1 and the second lens group GR2 as a whole, the second lens group GR2 can be brought closer to the image plane IMG, and the total length of the entire optical system can be increased. It will be possible to shorten it.
  • FIG. 19 shows a configuration example of the image pickup apparatus 100 to which the optical system according to the embodiment is applied.
  • the image pickup device 100 is, for example, a digital still camera, and includes a camera block 10, a camera signal processing unit 20, an image processing unit 30, an LCD (Liquid Crystal Display) 40, and an R / W (reader / writer) 50. , CPU (Central Processing Unit) 60, an input unit 70, and a lens drive control unit 80.
  • CPU Central Processing Unit
  • the camera block 10 is responsible for an image pickup function, and has an optical system including an image pickup lens 11 and an image pickup element 12 such as a CCD (Charge Coupled Devices) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the image sensor 12 converts the optical image formed by the image pickup lens 11 into an electric signal, thereby outputting an image pickup signal (image signal) corresponding to the optical image.
  • the optical systems 1 to 6 according to the configuration examples shown in FIGS. 1, 4, 7, 7, 10, 13, and 16 can be applied.
  • the camera signal processing unit 20 performs various signal processing such as analog-to-digital conversion, noise removal, image quality correction, and conversion to a luminance / color difference signal on the image signal output from the image sensor 12.
  • the image processing unit 30 performs recording / reproduction processing of an image signal, and performs compression coding / decompression decoding processing of an image signal based on a predetermined image data format, conversion processing of data specifications such as resolution, and the like. It has become.
  • the LCD 40 has a function of displaying various data such as an operation state of the user's input unit 70 and a captured image.
  • the R / W 50 writes the image data encoded by the image processing unit 30 to the memory card 1000 and reads the image data recorded on the memory card 1000.
  • the memory card 1000 is, for example, a semiconductor memory that can be attached to and detached from a slot connected to the R / W 50.
  • the CPU 60 functions as a control processing unit that controls each circuit block provided in the image pickup apparatus 100, and controls each circuit block based on an instruction input signal or the like from the input unit 70.
  • the input unit 70 includes various switches and the like on which a required operation is performed by the user.
  • the input unit 70 is composed of, for example, a shutter release button for performing a shutter operation, a selection switch for selecting an operation mode, and the like, and outputs an instruction input signal according to the operation by the user to the CPU 60.
  • the lens drive control unit 80 controls the drive of the lens arranged in the camera block 10, and controls a motor or the like (not shown) that drives each lens of the image pickup lens 11 based on a control signal from the CPU 60. It has become.
  • the image signal shot in the camera block 10 is output to the LCD 40 via the camera signal processing unit 20 and displayed as a camera-through image. Further, for example, when an instruction input signal for zooming or focusing is input from the input unit 70, the CPU 60 outputs a control signal to the lens drive control unit 80, and the image pickup lens 11 is controlled by the lens drive control unit 80. The predetermined lens moves.
  • the captured image signal is output from the camera signal processing unit 20 to the image processing unit 30 and subjected to compression coding processing to obtain a predetermined image signal. Converted to digital data in data format. The converted data is output to the R / W 50 and written to the memory card 1000.
  • the lens drive control unit 80 is based on a control signal from the CPU 60. This is done by moving a predetermined lens of the image pickup lens 11.
  • the R / W 50 When reproducing the image data recorded on the memory card 1000, the R / W 50 reads out the predetermined image data from the memory card 1000 in response to the operation on the input unit 70, and the image processing unit 30 decompresses and decodes the predetermined image data. After the processing is performed, the reproduced image signal is output to the LCD 40 and the reproduced image is displayed.
  • the image pickup device is applied to a digital still camera or the like, but the application range of the image pickup device is not limited to the digital still camera and is applied to various other image pickup devices. It is possible. For example, it can be applied to digital single-lens reflex cameras, digital non-reflex cameras, digital video cameras, surveillance cameras and the like. Further, it can be widely applied as a camera unit of a digital input / output device such as a mobile phone having a built-in camera or an information terminal having a built-in camera. It can also be applied to cameras with interchangeable lenses.
  • Si indicates a surface number that means the i-th surface counting from the object side.
  • Ri indicates the radius of curvature of the i-th surface counting from the object side (unit: mm).
  • Di indicates the distance on the upper surface of the shaft between the i-th plane and the i + 1-th plane counting from the object side (unit: mm).
  • Ndi indicates the refractive index of the glass material or material having the i-plane on the object side with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm).
  • ⁇ di indicates the Abbe number with respect to the d-line of the glass material or material having the i-th plane on the object side. “ ⁇ ” with respect to the radius of curvature indicates that the surface is a plane. “ASP” in the surface number column indicates that the surface has an aspherical shape. “STO” in the surface number column indicates that the aperture stop St is arranged at the corresponding position. “IMG” in the surface number column indicates that the surface is an image surface. “F” indicates the focal length of the entire lens system (unit: mm). “Fno” indicates an open F value (F number). “ ⁇ ” indicates a half angle of view (unit: °). “Y” indicates the image height (unit: mm). Further, “Ei” represents an exponential notation with a base of 10, that is, “10-i”. For example, "0.12345E-05” represents “0.12345 ⁇ 10 -5 ". There is.
  • some lenses used in each numerical example have an aspherical lens surface.
  • the distance (sag amount) in the optical axis direction from the apex of the lens surface is "x”
  • the height in the direction perpendicular to the optical axis is "y”
  • the paraxial curvature at the lens apex is "c”
  • A4, A6, A8, A10 and A12 are aspherical coefficients of the 4th, 6th, 8th, 10th and 12th orders, respectively.
  • each of the optical systems 1 to 6 includes at least a first lens group GR1 and a second lens group GR2 in order from the object side to the image plane side.
  • the aperture stop St is arranged between the first lens group GR1 and the second lens group GR2.
  • the first lens group GR1 is fixed to the image plane IMG during focusing.
  • the first lens group GR1 has a positive refractive power as a whole group.
  • the first lens group GR1 has a first negative meniscus lens and a second negative meniscus lens in this order from the object side to the image plane side.
  • the second lens group GR2 has two negative lenses, one is a front group having a positive refractive power as a whole (the second a group GR2a) and the other is a negative refractive power as a whole in order from the object side to the image plane side. It is composed of a rear group (second b group GR2b).
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and among the plurality of positive lenses, up to the positive lens on the image plane side is the second a group GR2a.
  • [Table 1] shows the basic lens data of Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the optical system 1 shown in FIG. Further, [Table 2] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 3] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 4] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the optical system 1 has a two-group configuration consisting of a first lens group GR1 and a second lens group GR2 as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of seven lenses L11 to L17 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration including a first negative meniscus lens (lens L11), a second negative meniscus lens (lens L12), and a negative lens (lens L13) in this order from the object side to the image plane side. It is said that.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second b group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • FIG. 2 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 1.
  • FIG. 3 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 1.
  • 2 and 3 show spherical aberration, astigmatism (curvature of field), and distortion as various aberrations.
  • the alternate long and short dash line shows the value at the C line (wavelength 545.3 nm)
  • the solid line shows the value at the d line (wavelength 587.6 nm)
  • the broken line shows the value at the g line (wavelength 435.8 nm).
  • the solid line (S) shows the value on the sagittal image plane of the d line
  • the broken line (M) shows the value on the meridional image plane of the d line.
  • the value on the d line is shown. The same applies to the aberration diagrams in the other numerical examples thereafter.
  • the optical system 1 according to the numerical embodiment 1 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that this is possible, and it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Table 5] shows the basic lens data of Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the optical system 2 shown in FIG. Further, [Table 6] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 7] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 8] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the first lens group GR1 having a positive refractive power, the second lens group GR2 having a positive refractive power, and the positive ones are sequentially arranged from the object side to the image plane side. It has a three-group configuration in which a third lens group GR3 having a refractive power is arranged.
  • the first lens group GR1 is composed of six lenses L11 to L16 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration including a first negative meniscus lens (lens L11), a second negative meniscus lens (lens L12), and a negative lens (lens L13) in this order from the object side to the image plane side. It is said that.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • the third lens group GR3 is composed of only the positive lens L31.
  • FIG. 5 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 2.
  • FIG. 6 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 2.
  • the optical system 2 according to the numerical embodiment 2 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that this is possible, and it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Table 9] shows the basic lens data of Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the optical system 3 shown in FIG. 7. Further, [Table 10] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 11] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 12] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the optical system 3 according to the third embodiment has a two-group configuration consisting of a first lens group GR1 and a second lens group GR2 as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of eight lenses L11 to L18 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration including a first negative meniscus lens (lens L11), a second negative meniscus lens (lens L12), and a negative lens (lens L13) in this order from the object side to the image plane side. It is said that.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second b group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • FIG. 8 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 3.
  • FIG. 9 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 3.
  • the optical system 3 according to the numerical embodiment 3 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that this is possible, and it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Table 13] shows the basic lens data of Numerical Example 4 in which specific numerical values are applied to the optical system 4 shown in FIG. Further, [Table 14] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 15] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 16] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the optical system 4 according to the fourth embodiment has a two-group configuration consisting of a first lens group GR1 and a second lens group GR2 as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of seven lenses L11 to L17 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration having a first negative meniscus lens (lens L11) and a second negative meniscus lens (lens L12) in this order from the object side to the image plane side.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second b group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • FIG. 11 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 4.
  • FIG. 12 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 4.
  • the optical system 4 according to the numerical embodiment 4 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that this is possible, and it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Table 17] shows the basic lens data of Numerical Example 5 in which specific numerical values are applied to the optical system 5 shown in FIG. Further, [Table 18] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 19] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 20] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the optical system 5 according to the fifth embodiment has a two-group configuration consisting of a first lens group GR1 and a second lens group GR2 as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of eight lenses L11 to L18 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration including a first negative meniscus lens (lens L11), a second negative meniscus lens (lens L12), and a negative lens (lens L13) in this order from the object side to the image plane side. It is said that.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • FIG. 14 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 5.
  • FIG. 15 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 5.
  • the optical system 5 according to the numerical embodiment 5 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Table 21] shows the basic lens data of Numerical Example 6 in which specific numerical values are applied to the optical system 6 shown in FIG. Further, [Table 22] shows the values of the coefficients (k, A4, A6, A8, A10, A12) on the aspherical surface. Further, [Table 23] shows the values of the focal length (f), F value (Fno), half angle of view ( ⁇ ), and image height (Y) at the time of focusing at infinity. [Table 24] shows the values of the surface spacing that are variable between infinity focusing and short distance focusing.
  • the first lens group GR1 having a positive refractive power, the second lens group GR2 having a positive refractive power, and the positive ones are sequentially arranged from the object side to the image plane side. It has a three-group configuration in which a third lens group GR3 having a refractive power is arranged.
  • the first lens group GR1 is composed of seven lenses L11 to L17 in order from the object side to the image plane side.
  • the first lens group GR1 has a configuration including a first negative meniscus lens (lens L11), a second negative meniscus lens (lens L12), and a negative lens (lens L13) in this order from the object side to the image plane side. It is said that.
  • the second lens group GR2 is composed of seven lenses L21 to L27 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the lens L23 and the lens L24 are junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • the second lens group GR2 has a plurality of positive lenses, and is a lens as a positive lens having the strongest positive refractive power on the image plane side among the plurality of positive lenses.
  • L25 is arranged.
  • the lens L21 to the lens L25 are the second group GR2a
  • the lens L26 and the lens L27 are the second b group GR2b.
  • the lens L26 and the lens L27 constituting the second b group GR2b are negative lenses.
  • An air lens Lair is formed between the lens L26 and the lens L27.
  • the lens L27 is a negative lens arranged on the most image plane side of the second lens group GR2, and the negative lens is negative from the optical axis toward the peripheral portion of the lens. It is an aspherical lens formed so as to have a strong refractive power.
  • the third lens group GR3 is composed of only the positive lens L31.
  • FIG. 17 shows various aberrations at infinity focusing in Numerical Example 6.
  • FIG. 18 shows various aberrations at the time of short-distance focusing in Numerical Example 6.
  • the optical system 6 according to the numerical embodiment 6 has excellent imaging performance because each aberration is satisfactorily corrected at infinity focusing and short distance focusing. It is clear that this is possible, and it is possible to achieve miniaturization while having a large aperture ratio and a wide angle.
  • [Other numerical data of each embodiment] [Table 25] shows a summary of the values related to each of the above conditional expressions for each numerical example. Further, [Table 26] shows the values of the parameters related to the above-mentioned conditional expressions summarized for each numerical example. As can be seen from [Table 25], for each conditional expression, the value of each numerical example is within the numerical range.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure includes any type of movement such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, robots, construction machines, agricultural machines (tractors), and the like. It may be realized as a device mounted on the body.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • the vehicle control system 7000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 7010.
  • the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an external information detection unit 7400, an in-vehicle information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600. ..
  • the communication network 7010 connecting these plurality of control units conforms to any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network) or FlexRay (registered trademark). It may be an in-vehicle communication network.
  • CAN Controller Area Network
  • LIN Local Interconnect Network
  • LAN Local Area Network
  • FlexRay registered trademark
  • Each control unit includes a microcomputer that performs arithmetic processing according to various programs, a storage unit that stores a program executed by the microcomputer or parameters used for various arithmetics, and a drive circuit that drives various control target devices. To be equipped.
  • Each control unit is provided with a network I / F for communicating with other control units via the communication network 7010, and is connected to devices or sensors inside or outside the vehicle by wired communication or wireless communication.
  • a communication I / F for performing communication is provided. In FIG.
  • the microcomputer 7610 general-purpose communication I / F 7620, dedicated communication I / F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I / F 7660, audio image output unit 7670, The vehicle-mounted network I / F 7680 and the storage unit 7690 are shown.
  • Other control units also include a microcomputer, a communication I / F, a storage unit, and the like.
  • the drive system control unit 7100 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the drive system control unit 7100 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating braking force of the vehicle.
  • the drive system control unit 7100 may have a function as a control device such as ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control).
  • the vehicle condition detection unit 7110 is connected to the drive system control unit 7100.
  • the vehicle state detection unit 7110 may include, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotation of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, an accelerator pedal operation amount, a brake pedal operation amount, or steering wheel steering. Includes at least one of the sensors for detecting angular velocity, engine speed, wheel speed, and the like.
  • the drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using a signal input from the vehicle state detection unit 7110 to control an internal combustion engine, a drive motor, an electric power steering device, a braking device, and the like.
  • the body system control unit 7200 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 7200 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps.
  • the body system control unit 7200 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches.
  • the body system control unit 7200 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.
  • the battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is the power supply source of the drive motor, according to various programs. For example, information such as the battery temperature, the battery output voltage, or the remaining capacity of the battery is input to the battery control unit 7300 from the battery device including the secondary battery 7310. The battery control unit 7300 performs arithmetic processing using these signals, and controls the temperature control of the secondary battery 7310 or the cooling device provided in the battery device.
  • the vehicle outside information detection unit 7400 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 7000.
  • the image pickup unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420 is connected to the vehicle exterior information detection unit 7400.
  • the imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (TimeOfFlight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras.
  • the vehicle exterior information detection unit 7420 is used to detect, for example, the current weather or an environmental sensor for detecting the weather, or other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000. At least one of the ambient information detection sensors is included.
  • the environment sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rainy weather, a fog sensor that detects fog, a sunshine sensor that detects the degree of sunshine, and a snow sensor that detects snowfall.
  • the ambient information detection sensor may be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device, and a LIDAR (Light Detection and Ringing, Laser Imaging Detection and Ranging) device.
  • the imaging unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420 may be provided as independent sensors or devices, or may be provided as a device in which a plurality of sensors or devices are integrated.
  • FIG. 21 shows an example of the installation positions of the image pickup unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420.
  • the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, 7918 are provided, for example, at at least one of the front nose, side mirrors, rear bumpers, back door, and upper part of the windshield of the vehicle interior of the vehicle 7900.
  • the image pickup unit 7910 provided on the front nose and the image pickup section 7918 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 7900.
  • the imaging units 7912 and 7914 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 7900.
  • the image pickup unit 7916 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 7900.
  • the imaging unit 7918 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.
  • FIG. 21 shows an example of the shooting range of each of the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916.
  • the imaging range a indicates the imaging range of the imaging unit 7910 provided on the front nose
  • the imaging ranges b and c indicate the imaging ranges of the imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors, respectively
  • the imaging range d indicates the imaging range d.
  • the imaging range of the imaging unit 7916 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, a bird's-eye view image of the vehicle 7900 as viewed from above can be obtained.
  • the vehicle exterior information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, 7930 provided on the front, rear, side, corners and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 7900 may be, for example, an ultrasonic sensor or a radar device.
  • the vehicle exterior information detection units 7920, 7926, 7930 provided on the front nose, rear bumper, back door, and upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 7900 may be, for example, a lidar device.
  • These out-of-vehicle information detection units 7920 to 7930 are mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, or the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 causes the image pickup unit 7410 to capture an image of the vehicle exterior and receives the captured image data. Further, the vehicle exterior information detection unit 7400 receives detection information from the connected vehicle exterior information detection unit 7420. When the vehicle exterior information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device, or a LIDAR device, the vehicle exterior information detection unit 7400 transmits ultrasonic waves, electromagnetic waves, or the like, and receives the received reflected wave information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on a road surface based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform an environment recognition process for recognizing rainfall, fog, road surface conditions, etc., based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may calculate the distance to an object outside the vehicle based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform image recognition processing or distance detection processing for recognizing a person, a vehicle, an obstacle, a sign, a character on the road surface, or the like based on the received image data.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 performs processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and synthesizes the image data captured by different imaging units 7410 to generate a bird's-eye view image or a panoramic image. May be good.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform the viewpoint conversion process using the image data captured by different imaging units 7410.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 detects the in-vehicle information.
  • a driver state detection unit 7510 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 7500.
  • the driver state detection unit 7510 may include a camera that captures the driver, a biosensor that detects the driver's biological information, a microphone that collects sound in the vehicle interior, and the like.
  • the biosensor is provided on, for example, the seat surface or the steering wheel, and detects the biometric information of the passenger sitting on the seat or the driver holding the steering wheel.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, and may determine whether the driver is dozing or not. You may.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling processing on the collected audio signal.
  • the integrated control unit 7600 controls the overall operation in the vehicle control system 7000 according to various programs.
  • An input unit 7800 is connected to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 is realized by a device such as a touch panel, a button, a microphone, a switch or a lever, which can be input-operated by a passenger. Data obtained by recognizing the voice input by the microphone may be input to the integrated control unit 7600.
  • the input unit 7800 may be, for example, a remote control device using infrared rays or other radio waves, or an externally connected device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant) that supports the operation of the vehicle control system 7000. You may.
  • the input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the passenger can input information by gesture. Alternatively, data obtained by detecting the movement of the wearable device worn by the passenger may be input. Further, the input unit 7800 may include, for example, an input control circuit that generates an input signal based on the information input by the passenger or the like using the input unit 7800 and outputs the input signal to the integrated control unit 7600. By operating the input unit 7800, the passenger or the like inputs various data to the vehicle control system 7000 and instructs the processing operation.
  • the storage unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) for storing various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) for storing various parameters, calculation results, sensor values, and the like. Further, the storage unit 7690 may be realized by a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, an optical magnetic storage device, or the like.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the general-purpose communication I / F 7620 is a general-purpose communication I / F that mediates communication with various devices existing in the external environment 7750.
  • General-purpose communication I / F7620 is a cellular communication protocol such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution) or LTE-A (LTE-Advanced).
  • GSM Global System of Mobile communications
  • WiMAX registered trademark
  • LTE registered trademark
  • LTE-A Long Term Evolution-A
  • Wi-Fi also referred to as Wi-Fi®
  • Bluetooth® may be implemented.
  • the general-purpose communication I / F7620 connects to a device (for example, an application server or a control server) existing on an external network (for example, the Internet, a cloud network, or a business-specific network) via a base station or an access point, for example. You may. Further, the general-purpose communication I / F7620 uses, for example, P2P (Peer To Peer) technology to provide a terminal existing in the vicinity of the vehicle (for example, a terminal of a driver, a pedestrian or a store, or an MTC (Machine Type Communication) terminal). You may connect with.
  • P2P Peer To Peer
  • MTC Machine Type Communication
  • the dedicated communication I / F 7630 is a communication I / F that supports a communication protocol designed for use in a vehicle.
  • the dedicated communication I / F7630 uses a standard protocol such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), DSRC (Dedicated Short Range Communications), or a cellular communication protocol, which is a combination of the lower layer IEEE802.11p and the upper layer IEEE1609. May be implemented.
  • the dedicated communication I / F7630 typically includes vehicle-to-vehicle (Vehicle to Vehicle) communication, road-to-vehicle (Vehicle to Infrastructure) communication, vehicle-to-home (Vehicle to Home) communication, and pedestrian-to-vehicle (Vehicle to Pedestrian) communication. ) Carry out V2X communication, a concept that includes one or more of the communications.
  • the positioning unit 7640 receives, for example, a GNSS signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite (for example, a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite), executes positioning, and executes positioning, and the latitude, longitude, and altitude of the vehicle. Generate location information including.
  • the positioning unit 7640 may specify the current position by exchanging signals with the wireless access point, or may acquire position information from a terminal such as a mobile phone, PHS, or smartphone having a positioning function.
  • the beacon receiving unit 7650 receives radio waves or electromagnetic waves transmitted from a radio station or the like installed on the road, and acquires information such as the current position, traffic congestion, road closure, or required time.
  • the function of the beacon receiving unit 7650 may be included in the above-mentioned dedicated communication I / F 7630.
  • the in-vehicle device I / F 7660 is a communication interface that mediates the connection between the microcomputer 7610 and various in-vehicle devices 7760 existing in the vehicle.
  • the in-vehicle device I / F7660 may establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication) or WUSB (Wireless USB).
  • a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication) or WUSB (Wireless USB).
  • USB Universal Serial Bus
  • HDMI registered trademark
  • MHL Mobile
  • the in-vehicle device 7760 may include, for example, at least one of a passenger's mobile device or wearable device, or an information device carried or attached to the vehicle.
  • the in-vehicle device 7760 may include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination.
  • the in-vehicle device I / F 7660 exchanges control signals or data signals with these in-vehicle devices 7760.
  • the in-vehicle network I / F7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010.
  • the vehicle-mounted network I / F7680 transmits / receives signals and the like according to a predetermined protocol supported by the communication network 7010.
  • the microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 is via at least one of general-purpose communication I / F7620, dedicated communication I / F7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I / F7660, and in-vehicle network I / F7680.
  • the vehicle control system 7000 is controlled according to various programs based on the information acquired. For example, the microcomputer 7610 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the acquired information inside and outside the vehicle, and outputs a control command to the drive system control unit 7100. May be good.
  • the microcomputer 7610 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. Cooperative control may be performed for the purpose of. Further, the microcomputer 7610 automatically travels autonomously without relying on the driver's operation by controlling the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the acquired information on the surroundings of the vehicle. Coordinated control for the purpose of driving or the like may be performed.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 7610 has information acquired via at least one of general-purpose communication I / F7620, dedicated communication I / F7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I / F7660, and in-vehicle network I / F7680. Based on the above, three-dimensional distance information between the vehicle and an object such as a surrounding structure or a person may be generated, and local map information including the peripheral information of the current position of the vehicle may be created. Further, the microcomputer 7610 may predict the danger of a vehicle collision, a pedestrian or the like approaching or entering a closed road based on the acquired information, and generate a warning signal.
  • the warning signal may be, for example, a signal for generating a warning sound or turning on a warning lamp.
  • the audio image output unit 7670 transmits an output signal of at least one of audio and image to an output device capable of visually or audibly notifying information to the passenger or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 7710, a display unit 7720, and an instrument panel 7730 are exemplified as output devices.
  • the display unit 7720 may include, for example, at least one of an onboard display and a head-up display.
  • the display unit 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may be other devices such as headphones, wearable devices such as eyeglass-type displays worn by passengers, projectors or lamps other than these devices.
  • the display device displays the results obtained by various processes performed by the microcomputer 7610 or the information received from other control units in various formats such as texts, images, tables, and graphs. Display visually.
  • the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data or acoustic data into an analog signal and outputs the audio signal audibly.
  • At least two control units connected via the communication network 7010 may be integrated as one control unit.
  • each control unit may be composed of a plurality of control units.
  • the vehicle control system 7000 may include another control unit (not shown).
  • the other control unit may have a part or all of the functions carried out by any of the control units. That is, as long as information is transmitted and received via the communication network 7010, predetermined arithmetic processing may be performed by any control unit.
  • a sensor or device connected to any control unit may be connected to another control unit, and a plurality of control units may send and receive detection information to and from each other via the communication network 7010. .
  • the optical system and the imaging device of the present disclosure can be applied to the imaging unit 7410 and the imaging unit 7910, 7912, 7914, 7916, 7918.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system 5000 to which the technique according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 22 shows a surgeon (doctor) 5067 performing surgery on patient 5071 on patient bed 5069 using the endoscopic surgery system 5000.
  • the endoscopic surgery system 5000 includes an endoscope 5001, other surgical tools 5017, a support arm device 5027 for supporting the endoscope 5001, and various devices for endoscopic surgery. It is composed of a cart 5037 equipped with a.
  • troccas 5025a to 5025d are punctured into the abdominal wall.
  • the lens barrel 5003 of the endoscope 5001 and other surgical tools 5017 are inserted into the body cavity of the patient 5071.
  • a pneumoperitoneum tube 5019 an energy treatment tool 5021 and forceps 5023 are inserted into the body cavity of patient 5071.
  • the energy treatment tool 5021 is a treatment tool that cuts and peels tissue, seals a blood vessel, or the like by using a high-frequency current or ultrasonic vibration.
  • the surgical tool 5017 shown in the figure is only an example, and as the surgical tool 5017, various surgical tools generally used in endoscopic surgery such as a sword and a retractor may be used.
  • the image of the surgical site in the body cavity of the patient 5071 taken by the endoscope 5001 is displayed on the display device 5041.
  • the surgeon 5067 performs a procedure such as excising the affected area by using the energy treatment tool 5021 or the forceps 5023 while viewing the image of the surgical site displayed on the display device 5041 in real time.
  • the pneumoperitoneum tube 5019, the energy treatment tool 5021, and the forceps 5023 are supported by the operator 5067, an assistant, or the like during the operation.
  • the support arm device 5027 includes an arm portion 5031 extending from the base portion 5029.
  • the arm portion 5031 is composed of joint portions 5033a, 5033b, 5033c, and links 5035a, 5035b, and is driven by control from the arm control device 5045.
  • the endoscope 5001 is supported by the arm portion 5031, and its position and posture are controlled. As a result, the stable position of the endoscope 5001 can be fixed.
  • the endoscope 5001 is composed of a lens barrel 5003 in which a region having a predetermined length from the tip is inserted into the body cavity of the patient 5071, and a camera head 5005 connected to the base end of the lens barrel 5003.
  • the endoscope 5001 configured as a so-called rigid mirror having a rigid barrel 5003 is illustrated, but the endoscope 5001 is configured as a so-called flexible mirror having a flexible barrel 5003. May be good.
  • the tip of the lens barrel 5003 is provided with an opening in which the objective lens is fitted.
  • a light source device 5043 is connected to the endoscope 5001, and the light generated by the light source device 5043 is guided to the tip of the lens barrel by a light guide extending inside the lens barrel 5003, and is an objective. It is irradiated toward the observation target in the body cavity of the patient 5071 through the lens.
  • the endoscope 5001 may be a direct endoscope, a perspective mirror, or a side endoscope.
  • An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 5005, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image sensor by the optical system.
  • the observation light is photoelectrically converted by the image sensor, and an electric signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image is generated.
  • the image signal is transmitted as RAW data to the camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 5039.
  • the camera head 5005 is equipped with a function of adjusting the magnification and the focal length by appropriately driving the optical system thereof.
  • the camera head 5005 may be provided with a plurality of image pickup elements.
  • a plurality of relay optical systems are provided inside the lens barrel 5003 in order to guide the observation light to each of the plurality of image pickup elements.
  • the CCU 5039 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like, and comprehensively controls the operations of the endoscope 5001 and the display device 5041. Specifically, the CCU 5039 performs various image processing for displaying an image based on the image signal, such as development processing (demosaic processing), on the image signal received from the camera head 5005. The CCU 5039 provides the image signal subjected to the image processing to the display device 5041. Further, the CCU 5039 transmits a control signal to the camera head 5005 and controls the driving thereof.
  • the control signal may include information about imaging conditions such as magnification and focal length.
  • the display device 5041 displays an image based on the image signal processed by the CCU 5039 under the control of the CCU 5039.
  • the endoscope 5001 is compatible with high-resolution shooting such as 4K (3840 horizontal pixels x 2160 vertical pixels) or 8K (7680 horizontal pixels x 4320 vertical pixels), and / or 3D display.
  • the display device 5041 a device capable of displaying a high resolution and / or a device capable of displaying in 3D can be used corresponding to each of the above.
  • a more immersive feeling can be obtained by using a display device 5041 having a size of 55 inches or more.
  • a plurality of display devices 5041 having different resolutions and sizes may be provided depending on the application.
  • the light source device 5043 is composed of, for example, a light source such as an LED (light LED radio), and supplies the irradiation light for photographing the surgical site to the endoscope 5001.
  • a light source such as an LED (light LED radio)
  • the arm control device 5045 is configured by a processor such as a CPU, and operates according to a predetermined program to control the drive of the arm portion 5031 of the support arm device 5027 according to a predetermined control method.
  • the input device 5047 is an input interface for the endoscopic surgery system 5000.
  • the user can input various information and input instructions to the endoscopic surgery system 5000 via the input device 5047.
  • the user inputs various information related to the surgery, such as physical information of the patient and information about the surgical procedure, via the input device 5047.
  • the user gives an instruction to drive the arm portion 5031 via the input device 5047, or an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 5001.
  • An instruction to drive the energy treatment tool 5021 and the like are input.
  • the input device 5047 is a device worn by the user, such as a glasses-type wearable device or an HMD (Head Mounted Display), and various inputs are made according to the user's gesture and line of sight detected by these devices. Is done. Further, the input device 5047 includes a camera capable of detecting the movement of the user, and various inputs are performed according to the gesture and the line of sight of the user detected from the image captured by the camera. Further, the input device 5047 includes a microphone capable of picking up the user's voice, and various inputs are performed by voice through the microphone.
  • a glasses-type wearable device or an HMD Head Mounted Display
  • the input device 5047 By configuring the input device 5047 to be able to input various information in a non-contact manner in this way, a user belonging to a clean area (for example, an operator 5067) can operate a device belonging to a dirty area in a non-contact manner. Is possible. In addition, since the user can operate the device without taking his / her hand off the surgical tool he / she has, the convenience of the user is improved.
  • the support arm device 5027 includes a base portion 5029, which is a base, and an arm portion 5031 extending from the base portion 5029.
  • the arm portion 5031 is composed of a plurality of joint portions 5033a, 5033b, 5033c and a plurality of links 5035a, 5035b connected by the joint portions 5033b, but in FIG. 22, for simplicity.
  • the configuration of the arm portion 5031 is shown in a simplified manner. Actually, the shapes, numbers and arrangements of the joint portions 5033a to 5033c and the links 5035a and 5035b, and the direction of the rotation axis of the joint portions 5033a to 5033c are appropriately set so that the arm portion 5031 has a desired degree of freedom. obtain.
  • the arm portion 5031 can be preferably configured to have at least 6 degrees of freedom.
  • the endoscope 5001 can be freely moved within the movable range of the arm portion 5031, so that the lens barrel 5003 of the endoscope 5001 can be inserted into the body cavity of the patient 5071 from a desired direction. It will be possible.
  • Actuators are provided in the joint portions 5033a to 5033c, and the joint portions 5033a to 5033c are configured to be rotatable around a predetermined rotation axis by driving the actuator.
  • the arm control device 5045 By controlling the drive of the actuator by the arm control device 5045, the rotation angles of the joint portions 5033a to 5033c are controlled, and the drive of the arm portion 5031 is controlled.
  • the arm control device 5045 can control the drive of the arm unit 5031 by various known control methods such as force control or position control.
  • the arm control device 5045 appropriately controls the drive of the arm unit 5031 in response to the operation input.
  • the position and orientation of the endoscope 5001 may be controlled.
  • the endoscope 5001 at the tip of the arm portion 5031 can be moved from an arbitrary position to an arbitrary position, and then fixedly supported at the moved position.
  • the arm portion 5031 may be operated by a so-called master slave method. In this case, the arm portion 5031 can be remotely controlled by the user via an input device 5047 installed at a location away from the operating room.
  • the arm control device 5045 When force control is applied, the arm control device 5045 receives an external force from the user and moves the actuators of the joint portions 5033a to 5033c smoothly so that the arm portion 5031 moves smoothly according to the external force. So-called power assist control for driving may be performed.
  • the arm portion 5031 when the user moves the arm portion 5031 while directly touching the arm portion 5031, the arm portion 5031 can be moved with a relatively light force. Therefore, the endoscope 5001 can be moved more intuitively and with a simpler operation, and the convenience of the user can be improved.
  • the endoscope 5001 was supported by a doctor called a scopist.
  • the position of the endoscope 5001 can be fixed more reliably without human intervention, so that an image of the surgical site can be stably obtained. , It becomes possible to perform surgery smoothly.
  • the arm control device 5045 does not necessarily have to be provided on the cart 5037. Further, the arm control device 5045 does not necessarily have to be one device. For example, the arm control device 5045 may be provided at each joint portion 5033a to 5033c of the arm portion 5031 of the support arm device 5027, and the arm portion 5031 is driven by the plurality of arm control devices 5045 cooperating with each other. Control may be realized.
  • the light source device 5043 supplies the endoscope 5001 with the irradiation light for photographing the surgical site.
  • the light source device 5043 is composed of, for example, an LED, a laser light source, or a white light source composed of a combination thereof.
  • a white light source is configured by combining RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. Therefore, the white balance of the captured image in the light source device 5043 can be controlled. Can be adjusted.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation target in a time-division manner, and the drive of the image sensor of the camera head 5005 is controlled in synchronization with the irradiation timing to support each of RGB. It is also possible to capture the image in a time-division manner. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter on the image sensor.
  • the drive of the light source device 5043 may be controlled so as to change the intensity of the output light at predetermined time intervals.
  • the drive of the image sensor of the camera head 5005 in synchronization with the timing of changing the light intensity to acquire images in a time-divided manner and synthesizing the images, so-called high dynamic without blackout and overexposure Range images can be generated.
  • the light source device 5043 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, by utilizing the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light in a narrow band as compared with the irradiation light (that is, white light) in normal observation, the mucosal surface layer.
  • narrow band imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light may be performed.
  • the body tissue is irradiated with excitation light to observe the fluorescence from the body tissue (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is injected.
  • An excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent may be irradiated to obtain a fluorescence image.
  • the light source device 5043 may be configured to be capable of supplying narrow band light and / or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 23 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 5005 and CCU5039 shown in FIG.
  • the camera head 5005 has a lens unit 5007, an imaging unit 5009, a driving unit 5011, a communication unit 5013, and a camera head control unit 5015 as its functions.
  • the CCU 5039 has a communication unit 5059, an image processing unit 5061, and a control unit 5063 as its functions.
  • the camera head 5005 and the CCU 5039 are bidirectionally communicatively connected by a transmission cable 5065.
  • the lens unit 5007 is an optical system provided at a connection portion with the lens barrel 5003.
  • the observation light taken in from the tip of the lens barrel 5003 is guided to the camera head 5005 and incident on the lens unit 5007.
  • the lens unit 5007 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the optical characteristics of the lens unit 5007 are adjusted so as to collect the observation light on the light receiving surface of the image sensor of the image pickup unit 5009.
  • the zoom lens and the focus lens are configured so that their positions on the optical axis can be moved in order to adjust the magnification and the focus of the captured image.
  • the image pickup unit 5009 is composed of an image pickup element and is arranged after the lens unit 5007.
  • the observation light that has passed through the lens unit 5007 is focused on the light receiving surface of the image pickup device, and an image signal corresponding to the observation image is generated by photoelectric conversion.
  • the image signal generated by the imaging unit 5009 is provided to the communication unit 5013.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • image pickup device for example, an image pickup device capable of capturing a high resolution image of 4K or higher may be used.
  • the image sensor constituting the image pickup unit 5009 is configured to have a pair of image pickup elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D display, respectively.
  • the 3D display enables the operator 5067 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site.
  • the image pickup unit 5009 is composed of a multi-plate type, a plurality of lens units 5007 are also provided corresponding to each image pickup element.
  • the imaging unit 5009 does not necessarily have to be provided on the camera head 5005.
  • the imaging unit 5009 may be provided inside the lens barrel 5003 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 5011 is composed of an actuator, and the zoom lens and focus lens of the lens unit 5007 are moved by a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 5015. As a result, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 5009 can be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 5013 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 5039.
  • the communication unit 5013 transmits the image signal obtained from the image pickup unit 5009 as RAW data to the CCU 5039 via the transmission cable 5065.
  • the image signal is transmitted by optical communication.
  • the surgeon 5067 performs the surgery while observing the condition of the affected area with the captured image, so for safer and more reliable surgery, the moving image of the surgical site is displayed in real time as much as possible. This is because it is required.
  • the communication unit 5013 is provided with a photoelectric conversion module that converts an electric signal into an optical signal.
  • the image signal is converted into an optical signal by the photoelectric conversion module and then transmitted to the CCU 5039 via the transmission cable 5065.
  • the communication unit 5013 receives a control signal for controlling the drive of the camera head 5005 from the CCU 5039.
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and / or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about the condition.
  • the communication unit 5013 provides the received control signal to the camera head control unit 5015.
  • the control signal from CCU5039 may also be transmitted by optical communication.
  • the communication unit 5013 is provided with a photoelectric conversion module that converts an optical signal into an electric signal, and the control signal is converted into an electric signal by the photoelectric conversion module and then provided to the camera head control unit 5015.
  • the above imaging conditions such as frame rate, exposure value, magnification, focus, etc. are automatically set by the control unit 5063 of CCU5039 based on the acquired image signal. That is, the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function are mounted on the endoscope 5001.
  • the camera head control unit 5015 controls the drive of the camera head 5005 based on the control signal from the CCU 5039 received via the communication unit 5013. For example, the camera head control unit 5015 controls the drive of the image sensor of the image pickup unit 5009 based on the information to specify the frame rate of the captured image and / or the information to specify the exposure at the time of imaging. Further, for example, the camera head control unit 5015 appropriately moves the zoom lens and the focus lens of the lens unit 5007 via the drive unit 5011 based on the information that the magnification and the focus of the captured image are specified.
  • the camera head control unit 5015 may further have a function of storing information for identifying the lens barrel 5003 and the camera head 5005.
  • the camera head 5005 can be made resistant to autoclave sterilization.
  • the communication unit 5059 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 5005.
  • the communication unit 5059 receives an image signal transmitted from the camera head 5005 via the transmission cable 5065.
  • the image signal can be suitably transmitted by optical communication.
  • the communication unit 5059 is provided with a photoelectric conversion module that converts an optical signal into an electric signal.
  • the communication unit 5059 provides the image processing unit 5061 with an image signal converted into an electric signal.
  • the communication unit 5059 transmits a control signal for controlling the drive of the camera head 5005 to the camera head 5005.
  • the control signal may also be transmitted by optical communication.
  • the image processing unit 5061 performs various image processing on the image signal which is the RAW data transmitted from the camera head 5005.
  • the image processing includes, for example, development processing, high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing and / or camera shake correction processing, etc.), and / or enlargement processing (electronic zoom processing). Etc., various known signal processing is included.
  • the image processing unit 5061 performs detection processing on the image signal for performing AE, AF, and AWB.
  • the image processing unit 5061 is composed of a processor such as a CPU or GPU, and when the processor operates according to a predetermined program, the above-mentioned image processing and detection processing can be performed.
  • the image processing unit 5061 is composed of a plurality of GPUs, the image processing unit 5061 appropriately divides the information related to the image signal and performs image processing in parallel by the plurality of GPUs.
  • the control unit 5063 performs various controls related to the imaging of the surgical site by the endoscope 5001 and the display of the captured image. For example, the control unit 5063 generates a control signal for controlling the drive of the camera head 5005. At this time, when the imaging condition is input by the user, the control unit 5063 generates a control signal based on the input by the user. Alternatively, when the endoscope 5001 is equipped with the AE function, the AF function, and the AWB function, the control unit 5063 sets the optimum exposure value, focal length, and the optimum exposure value, depending on the result of the detection process by the image processing unit 5061. The white balance is calculated appropriately and a control signal is generated.
  • control unit 5063 causes the display device 5041 to display the image of the surgical unit based on the image signal that has been image-processed by the image processing unit 5061.
  • the control unit 5063 recognizes various objects in the surgical site image by using various image recognition techniques.
  • the control unit 5063 detects a surgical tool such as forceps, a specific biological part, bleeding, a mist when using the energy treatment tool 5021, etc. by detecting the shape and color of the edge of the object included in the surgical site image. Can be recognized.
  • the control unit 5063 uses the recognition result to superimpose and display various surgical support information on the image of the surgical site. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 5067, it becomes possible to proceed with the surgery more safely and surely.
  • the transmission cable 5065 that connects the camera head 5005 and the CCU 5039 is an electric signal cable that supports electric signal communication, an optical fiber that supports optical communication, or a composite cable thereof.
  • the communication is performed by wire using the transmission cable 5065, but the communication between the camera head 5005 and the CCU 5039 may be performed wirelessly.
  • the communication between the two is performed wirelessly, it is not necessary to lay the transmission cable 5065 in the operating room, so that the situation where the movement of the medical staff in the operating room is hindered by the transmission cable 5065 can be solved.
  • the example of the endoscopic surgery system 5000 to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. Although the endoscopic surgery system 5000 has been described here as an example, the system to which the technique according to the present disclosure can be applied is not limited to such an example. For example, the techniques according to the present disclosure may be applied to examination flexible endoscopic systems and microsurgery systems.
  • the technique according to the present disclosure can be suitably applied to the camera head 5005 among the configurations described above.
  • the optical system of the present disclosure can be suitably applied to the lens unit 5007 of the camera head 5005.
  • the configuration including substantially at least two lens groups has been described, but the configuration may further include a lens having substantially no refractive power.
  • the present technology can have the following configuration.
  • this technology having the following configuration, it is composed of at least two lens groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized, so that the total length can be shortened and the diameter ratio can be increased. ..
  • a first lens group having a positive refractive power as a whole group and having a first negative meniscus lens and a second negative meniscus lens in order from the object side to the image plane side It has a positive refractive power as a whole group, and has a second lens group in which the entire group moves on the optical axis during focusing and the surface on the most object side is convex toward the object side.
  • the second lens group has two lenses forming an air lens on the most image plane side.
  • the second lens group is From the object side to the image plane side, in order
  • the front group which has a positive refractive power as a whole, It is composed of a rear group having a negative refractive power as a whole and having at least two sets of negative lens components.
  • the optical system according to any one of the above [1] to [3], which satisfies the following conditional expression. -2 ⁇ f2a / f2b ⁇ 0 ...... (3)
  • f2a Focal length of the front group in the second lens group
  • f2b Focal length of the rear group in the second lens group.
  • the second lens group has a plurality of positive lenses and has a plurality of positive lenses.
  • the optical system described in 1. [6] The optical system according to the above [5], which satisfies the following conditional expression. 1.72 ⁇ nd2ap ?? (4) However, nd2ap: The refractive index of the positive lens on the image plane side of the plurality of positive lenses in the second lens group with respect to the d line.
  • the second lens group includes at least one set of junction lenses including a positive lens and a negative lens.
  • ⁇ p The Abbe number of the positive lens in the junction lens.
  • [10] The optical system according to any one of the above [1] to [9], which satisfies the following conditional expression.
  • the optical system according to any one of [1] to [10], which has an aperture diaphragm between the first lens group and the second lens group. [12] It includes an optical system and an image pickup device that outputs an image pickup signal corresponding to an optical image formed by the optical system.
  • the optical system is From the object side to the image plane side, in order A first lens group having a positive refractive power as a whole group and having a first negative meniscus lens and a second negative meniscus lens in order from the object side to the image plane side, It has a positive refractive power as a whole group, and has a second lens group in which the entire group moves on the optical axis during focusing and the surface on the most object side is convex toward the object side.
  • An imaging device that satisfies the following conditional expression.
  • R2f Radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the object
  • R2r Radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the image plane.

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Abstract

本開示の光学系は、物体側から像面側に向かって順に、群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群とを備え、以下の条件式を満足する。　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）　ただし、Ｒ２ｆは第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ２ｒは第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径とする。

Description

光学系および撮像装置
　本開示は、例えばミラーレスデジタルカメラに用いられる広角レンズ、あるいは超広角レンズに好適な光学系、および、そのような光学系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が急速に普及している。レンズ交換式デジタルカメラに用いられるＦ値が明るい大口径比の広角レンズとしては、長いフランジバックを確保したレトロフォーカスタイプの光学系が多く提案されている（特許文献１参照）。
特開２００８－１２９４０３号公報
　一方、ミラーレスデジタルカメラの普及に伴い、バックフォーカスが短いという特徴を生かした光学全長が短い小型の光学系の開発が求められている。
　大口径比でありながら小型で良好な光学性能を有する光学系、およびそのような光学系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光学系は、物体側から像面側に向かって順に、群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群とを備え、以下の条件式を満足する。
　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
ただし、
　Ｒ２ｆ：第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
　Ｒ２ｒ：第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
とする。
　本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、光学系と、光学系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、光学系を、上記本開示の一実施の形態に係る光学系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光学系、または撮像装置では、全体として少なくとも２つのレンズ群で構成され、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光学系の第１の構成例を示すレンズ断面図である。 図１に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例１における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図１に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例１における近距離合焦時の諸収差を示す収差図である。 一実施の形態に係る光学系の第２の構成例を示すレンズ断面図である。 図４に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例２における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図４に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例２における近距離合焦時の諸収差を示す収差図である。 一実施の形態に係る光学系の第３の構成例を示すレンズ断面図である。 図７に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例３における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図７に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例３における近距離合焦時の諸収差を示す収差図である。 一実施の形態に係る光学系の第４の構成例を示すレンズ断面図である。 図１０に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例４における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図１０に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例４における近距離合焦時の諸収差を示す収差図である。 一実施の形態に係る光学系の第５の構成例を示すレンズ断面図である。 図１３に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例５における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図１３に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例５における近距離合焦時の諸収差を示す収差図である。 一実施の形態に係る光学系の第６の構成例を示すレンズ断面図である。 図１６に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例６における無限遠合焦時の諸収差を示す収差図である。 図１６に示した光学系に具体的な数値を適用した数値実施例６における近距離合焦時の諸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２２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。
　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
＜１．レンズの基本構成＞
　例えば特許文献１（特開２００８－１２９４０３号公報）に記載されているような、バックフォーカスが長いレトロフォーカスタイプの光学系では、非対称なパワー配置となりやすく、諸収差、特に、軸外光束に関連する収差の補正が困難であり、また、小型化も困難である。
　一方、ミラーレスデジタルカメラと呼ばれる、カメラ本体内にクイックリターンミラーを持たないレンズ交換式デジタルカメラが注目されている。ミラーレスデジタルカメラは、最も像面側に配置されたレンズから撮像素子までの距離（バックフォーカス）が従来のレフレックスカメラより短いという一般的特徴を有する。ミラーレスデジタルカメラの普及に伴い、バックフォーカスが短いという特徴を生かした光学全長が短い小型の光学系の開発が求められている。
　そこで、大口径比でありながら小型で良好な光学性能を有する光学系、およびそのような光学系を搭載した撮像装置を提供することが望ましい。
　以下の本開示の一実施の形態に係る光学系は、例えばミラーレスデジタルカメラに用いられる広角レンズ、あるいは超広角レンズに適している。
　図１は、本開示の一実施の形態に係る光学系の第１の構成例を示している。図４は、一実施の形態に係る光学系の第２の構成例を示している。図７は、一実施の形態に係る光学系の第３の構成例を示している。図１０は、一実施の形態に係る光学系の第４の構成例を示している。図１３は、一実施の形態に係る光学系の第５の構成例を示している。図１６は、一実施の形態に係る光学系の第６の構成例を示している。これらの構成例に具体的な数値を適用した数値実施例は後述する。
　図１等において、Ｚ１は光軸を示す。第１ないし第６の構成例に係る光学系１～６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、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光学系の構成を、適宜図１等に示した各構成例に係る光学系１～６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。
　一実施の形態に係る光学系は、物体側から像面側に向かって順に、少なくとも、第１レンズ群ＧＲ１と、第２レンズ群ＧＲ２とを備えている。Ｆ値を決定する開口絞りＳｔは、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間に配置されていることが望ましい。
　第１レンズ群ＧＲ１は、フォーカシングの際に像面ＩＭＧに対して固定とされている。第１レンズ群ＧＲ１は、群全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する。また、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズと負レンズとを有する構成であることが望ましい。
　第２レンズ群ＧＲ２は、群全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群ＧＲ２は、最も物体側の面が物体側に凸形状とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動する。なお、図１、図４、図７、図１０、図１３、および図１６では、無限遠合焦時のレンズ配置を示している。近距離へとフォーカシングする際には、第２レンズ群ＧＲ２は物体側に移動する。
　第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、全体として正の屈折力を有する前群（第２ａ群ＧＲ２ａ）と、全体として負の屈折力を有し、少なくとも２組の負のレンズ成分を有する後群（第２ｂ群ＧＲ２ｂ）とで構成されていることが望ましい。第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズまでを前群、その正レンズよりも像面側を後群とすることが望ましい。
　その他、一実施の形態に係る光学系は、後述する所定の条件式等を満足することが望ましい。
＜２．作用・効果＞
　次に、本開示の一実施の形態に係る光学系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光学系における、より望ましい構成を説明する。
　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光学系によれば、全体として少なくとも２つの群で構成し、各レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、全長の短縮化と大口径比化とが可能となる。一実施の形態に係る光学系によれば、高い結像性能を保ちながら大口径比化が可能であり、かつ、バックフォーカスが短く小型の広角レンズ、あるいは超広角レンズを実現することができる。
　一実施の形態に係る光学系は、正の第１レンズ群ＧＲ１と正の第２レンズ群ＧＲ２とを有するレトロフォーカスタイプの構成となっている。このレトロフォーカスタイプの構成において、第２レンズ群ＧＲ２の像面側に負の屈折力を配置することで、広画角でかつ高い結像性能を達成しつつバックフォーカスを短縮し、小型にすることが可能になる。
　一実施の形態に係る光学系は、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
ただし、
　Ｒ２ｆ：第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の面の曲率半径
　Ｒ２ｒ：第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側の面の曲率半径
とする。
　条件式（１）を満足することで、小型化と諸収差の補正とに有利となる。条件式（１）における上限値を上回ると、第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の面による収斂パワーが弱くなり、第２レンズ群ＧＲ２の大型化を招く。一方、条件式（１）における下限値を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側の面による屈折作用が強くなり過ぎるため、像面湾曲、および歪曲収差が大きくなってしまう。
　なお、上記した条件式（１）の効果をより良好に実現するためには、条件式（１）の数値範囲を下記条件式（１）’のように設定することがより望ましい。
　０．０５＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜０．９５　……（１）’
　さらにより望ましくは、条件式（１）の数値範囲を下記条件式（１）’’のように設定するとよい。
　０．０８＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜０．９５　……（１）’’
　また、一実施の形態に係る光学系は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に、空気レンズＬａｉｒ（図１等参照）を形成する２つのレンズを有し、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
　－１≦ＳＨ＿ａｉｒ≦１　……（２）
ただし、
　ＳＨ＿ａｉｒ＝（Ｒａｉｒ＿ｆ＋Ｒａｉｒ＿ｒ）／（Ｒａｉｒ＿ｆ－Ｒａｉｒ＿ｒ）
　Ｒａｉｒ＿ｆ：第２レンズ群ＧＲ２において、空気レンズＬａｉｒを形成する物体側の面の曲率半径
　Ｒａｉｒ＿ｒ：第２レンズ群ＧＲ２において、空気レンズＬａｉｒを形成する像面側の面の曲率半径
とする。
　条件式（２）を満足することで、諸収差の補正に有利となる。条件式（２）における上限値を上回ると、空気レンズＬａｉｒを形成する像面側の面の曲率半径Ｒａｉｒ＿ｒに対して、空気レンズＬａｉｒを形成する物体側の面の曲率半径Ｒａｉｒ＿ｆが相対的に大きくなるため、サジタルフレアの補正が困難になる。一方、条件式（２）における下限値を下回ると、空気レンズＬａｉｒを形成する像面側の面の曲率半径Ｒａｉｒ＿ｒに対して、空気レンズＬａｉｒを形成する物体側の面の曲率半径Ｒａｉｒ＿ｆが相対的に小さくなるため、コマ収差の補正が困難になる。
　なお、上記した条件式（２）の効果をより良好に実現するためには、条件式（２）の数値範囲を下記条件式（２）’のように設定することがより望ましい。
　－０．９７≦ＳＨ＿ａｉｒ≦０．９２　……（２）’
　さらにより望ましくは、条件式（２）の数値範囲を下記条件式（２）’’のように設定するとよい。
　－０．９７≦ＳＨ＿ａｉｒ≦０．２　……（２）’’
　また、一実施の形態に係る光学系は、物体側から像面側に向かって順に、全体として正の屈折力を有する第２ａ群ＧＲ２ａ（前群）と、全体として負の屈折力を有し、少なくとも２組の負のレンズ成分を有する第２ｂ群ＧＲ２ｂ（後群）とから構成され、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
　－２＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜０　……（３）
ただし、
　ｆ２ａ：第２レンズ群ＧＲ２内の第２ａ群ＧＲ２ａの焦点距離
　ｆ２ｂ：第２レンズ群ＧＲ２内の第２ｂ群ＧＲ２ｂの焦点距離
とする。
　条件式（３）を満足することで、小型化と諸収差の補正とに有利となる。条件式（２）における上限値を上回ると、第２ａ群ＧＲ２ａに対して、第２ｂ群ＧＲ２ｂの負の屈折率が相対的に弱くなってしまい、光学系の射出瞳位置を像面側に十分近づけることが困難になるため光学全長が長くなり好ましくない。一方、条件式（３）における下限値を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２により発生するコマ収差や非点収差の抑制が困難となる。
　なお、上記した条件式（３）の効果をより良好に実現するためには、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がより望ましい。
　－１．２＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜－０．５　……（３）’
　さらにより望ましくは、条件式（３）の数値範囲を下記条件式（３）’’のように設定するとよい。
　－０．９５＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜－０．６　……（３）’’
　また、一実施の形態に係る光学系は、第２レンズ群ＧＲ２が、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズが、第２レンズ群ＧＲ２内において最も強い正の屈折力を有することが望ましい。一般的なレトロフォーカス光学系では、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に強い正の屈折力を配置するのに対し、本開示の一実施の形態に係る光学系では、第２レンズ群ＧＲ２内において像面側に負の屈折力を配置することで全長の短縮化を図っている。その際、上記のように第２レンズ群ＧＲ２内における複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズが強い正の屈折力を有することで、全長短縮時にも高い結像性能を保つことが可能になる。
　また、一実施の形態に係る光学系は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
　１．７２＜ｎｄ２ａｐ　……（４）
ただし、
　ｎｄ２ａｐ：第２レンズ群ＧＲ２内における複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズのｄ線に対する屈折率
とする。
　条件式（４）は、第２レンズ群ＧＲ２内における複数の正レンズのうち最も像面側に配置された正レンズの屈折率を適切に設定するための条件式である。条件式（４）の下限値を下回ると、当該正レンズの正の屈折力が弱くなってしまい、結果として第２ｂ群ＧＲ２ｂの負の屈折力も弱まり、全長短縮化に対して好ましくない。
　なお、上記した条件式（４）の効果をより良好に実現するためには、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がより望ましい。
　１．８＜ｎｄ２ａｐ　……（４）’
　さらにより望ましくは、条件式（４）の数値範囲を下記条件式（４）’’のように設定するとよい。
　１．９＜ｎｄ２ａｐ　……（４）’’
　また、一実施の形態に係る光学系は、第２レンズ群ＧＲ２が、正レンズと負レンズとからなる接合レンズを少なくとも１組含み、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
　νｐ＞６０　……（５）
ただし、
　νｐ：第２レンズ群ＧＲ２内の接合レンズにおける正レンズのアッベ数
とする。
　条件式（５）を満足することで、軸上色収差を効果的に補正することができる。条件式（５）の下限値を下回ると、軸上色収差を効果的に補正することが困難となる。
　なお、上記した条件式（５）の効果をより良好に実現するためには、条件式（５）の数値範囲を下記条件式（５）’のように設定することがより望ましい。
　νｐ＞７０　……（５）’
　さらにより望ましくは、条件式（５）の数値範囲を下記条件式（５）’’のように設定するとよい。
　νｐ＞８０　……（５）’’
　また、一実施の形態に係る光学系において、第２レンズ群ＧＲ２は、最も像面側より物体側へ順に、２枚の負レンズを有することが望ましい。この構成により、一実施の形態に係る光学系では、第２レンズ群ＧＲ２内で像面側に負の屈折力を集中させつつ非点収差やコマ収差といった軸外の単色収差と倍率色収差とを適切に補正することができる。また、小型化の観点では最も像面側より連続配置する負レンズは２枚であることが望ましい。
　また、一実施の形態に係る光学系において、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズを有し、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズであることが望ましい。一実施の形態に係る光学系において、光学全長の短縮を図る場合、負の像面湾曲が発生しやすくなる。その際、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズでは、軸上の光線高さと軸外の光線高さとの差が大きくなる。このため、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側の負レンズとして、周辺部において負の屈折力が強くなる非球面レンズを配置することでレンズ枚数を大幅に増加させることなく像面湾曲を補正することが可能になり、小型化と高い結像性能を同時に達成することができる。また、一実施の形態に係る光学系では、従来のレトロフォーカスタイプの構成に対して、第２レンズ群ＧＲ２の像面側に負の屈折力を有するため、光学系全体が対称系に近くなり、歪曲収差をはじめとした軸外収差の補正に対して有利である。さらに上記のような非球面形状を付与することで歪曲収差の補正効果も高まり、光学系全体の小型化が可能になる。
　また、一実施の形態に係る光学系は、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
　０＜Ｒ２ｆ／ｆ＜１０　……（６）
ただし、
　Ｒ２ｆ：第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の面の曲率半径
　ｆ：全系の焦点距離
とする。
　条件式（６）を満足することで、小型化と諸収差の補正とに有利となる。条件式（６）における上限値を上回ると、第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の面による収斂パワーが弱くなり、第２レンズ群ＧＲ２の大型化を招く。一方、条件式（６）における下限値を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の面による収斂パワーが強くなり過ぎるため、球面収差、および軸上色収差の補正が困難になる
　なお、上記した条件式（６）の効果をより良好に実現するためには、条件式（６）の数値範囲を下記条件式（６）’のように設定することがより望ましい。
　０．５＜Ｒ２ｆ／ｆ＜６　……（６）’
　さらにより望ましくは、条件式（６）の数値範囲を下記条件式（６）’’のように設定するとよい。
　０．８＜Ｒ２ｆ／ｆ＜５．７　……（６）　……（６）’’
（その他）
　第２の構成例に係る光学系２（図１４）、および第６の構成例に係る光学系６（図１６）のように、第２レンズ群ＧＲ２よりも像面側に、像面ＩＭＧに対して固定された第３レンズ群ＧＲ３が配置されてもよい。第３レンズ群ＧＲ３を追加することで、レンズ交換式カメラにおいてレンズの防塵性能を高めることが可能になる。なお、全体として第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とからなる２群構成にした場合は、第２レンズ群ＧＲ２を像面ＩＭＧにより近づけることが可能になり、光学系全体の全長をより短縮することが可能になる。
＜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光学系の具体的な撮像装置への適用例を説明する。
　図１９は、一実施の形態に係る光学系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を含む光学系と、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、図４、図７、図１０、図１３、および図１６に示した各構成例に係る光学系１～６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、およびメモリーカード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光学系の具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図１、図４、図７、図１０、図１３、および図１６に示した各構成例に係る光学系１～６に、具体的な数値を適用した数値実施例を説明する。
　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」は物体側から数えてｉ番目の面を意味する面番号を示す。「ｒｉ」は物体側から数えて第ｉ番目の面の曲率半径を示す（単位：ｍｍ）。「ｄｉ」は物体側から数えて第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示す（単位：ｍｍ）。「ｎｄｉ」は物体側に第ｉ面を有する硝材または素材のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示す。「νｄｉ」は物体側に第ｉ面を有する硝材または素材のｄ線に対するアッベ数を示す。曲率半径に関し「∞」は、当該面が平面であることを示す。面番号の欄の「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「ＩＭＧ」は、当該面が像面であることを示す。「ｆ」はレンズ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）。また、「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。
　また、各数値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。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」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」、円錐（コーニック）定数を「ｋ」とすると、非球面は、
　ｘ＝ｙ2ｃ2／（１＋（１－（１＋ｋ）ｙ2ｃ2）1/2）
　　＋Ａ４・ｙ4＋Ａ６・ｙ6＋Ａ８・ｙ8＋Ａ１０・ｙ10＋Ａ１２・ｙ12
によって定義されるものとする。なお、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。
［各数値実施例に共通の構成］
　以下の数値実施例１～６が適用される光学系１～６はいずれも、上記した＜１．レンズの基本構成＞を満足した構成となっている。
　すなわち、光学系１～６はいずれも、物体側から像面側に向かって順に、少なくとも、第１レンズ群ＧＲ１と、第２レンズ群ＧＲ２とを備えている。開口絞りＳｔは、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間に配置されている。
　第１レンズ群ＧＲ１は、フォーカシングの際に像面ＩＭＧに対して固定とされている。第１レンズ群ＧＲ１は、群全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する。
　第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、全体として正の屈折力を有する前群（第２ａ群ＧＲ２ａ）と、全体として負の屈折力を有し、２つの負レンズからなる後群（第２ｂ群ＧＲ２ｂ）とで構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズまでが第２ａ群ＧＲ２ａとされている。
［数値実施例１］
　［表１］に、図１に示した光学系１に具体的な数値を適用した数値実施例１の基本的なレンズデータを示す。また、［表２］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表３］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表４］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例１に係る光学系１は、全体として第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とからなる２群構成となっている。
　数値実施例１に係る光学系１において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１７の７枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）と、負レンズ（レンズＬ１３）とを有する構成とされている。
　数値実施例１に係る光学系１において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例１に係る光学系１において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例１に係る光学系１において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例１に係る光学系１において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図２には、数値実施例１における無限遠合焦時の諸収差を示す。図３には、数値実施例１における近距離合焦時の諸収差を示す。図２および図３には、諸収差として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、および歪曲収差を示す。球面収差図では、一点鎖線はＣ線（波長５４５．３ｎｍ）、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示す。非点収差図では、実線（Ｓ）はｄ線のサジタル像面、破線（Ｍ）はｄ線のメリディオナル像面における値を示す。歪曲収差図では、ｄ線における値を示す。以降の他の数値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、数値実施例１に係る光学系１は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［数値実施例２］
　［表５］に、図４に示した光学系２に具体的な数値を適用した数値実施例２の基本的なレンズデータを示す。また、［表６］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表７］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表８］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例２に係る光学系２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１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３とが配置された３群構成となっている。
　数値実施例２に係る光学系２において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１６の６枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）と、負レンズ（レンズＬ１３）とを有する構成とされている。
　数値実施例２に係る光学系２において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例２に係る光学系２において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例２に係る光学系２において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例２に係る光学系２において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
　第３レンズ群ＧＲ３は、正レンズＬ３１のみから構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　図５には、数値実施例２における無限遠合焦時の諸収差を示す。図６には、数値実施例２における近距離合焦時の諸収差を示す。
　各収差図から分かるように、数値実施例２に係る光学系２は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［数値実施例３］
　［表９］に、図７に示した光学系３に具体的な数値を適用した数値実施例３の基本的なレンズデータを示す。また、［表１０］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表１１］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表１２］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例３に係る光学系３は、全体として第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とからなる２群構成となっている。
　数値実施例３に係る光学系３において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１８の８枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）と、負レンズ（レンズＬ１３）とを有する構成とされている。
　数値実施例３に係る光学系３において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例３に係る光学系３において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例３に係る光学系３において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例３に係る光学系３において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　図８には、数値実施例３における無限遠合焦時の諸収差を示す。図９には、数値実施例３における近距離合焦時の諸収差を示す。
　各収差図から分かるように、数値実施例３に係る光学系３は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［数値実施例４］
　［表１３］に、図１０に示した光学系４に具体的な数値を適用した数値実施例４の基本的なレンズデータを示す。また、［表１４］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表１５］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表１６］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例４に係る光学系４は、全体として第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とからなる２群構成となっている。
　数値実施例４に係る光学系４において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１７の７枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）とを有する構成とされている。
　数値実施例４に係る光学系４において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例４に係る光学系４において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例４に係る光学系４において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例４に係る光学系４において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　図１１には、数値実施例４における無限遠合焦時の諸収差を示す。図１２には、数値実施例４における近距離合焦時の諸収差を示す。
　各収差図から分かるように、数値実施例４に係る光学系４は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［数値実施例５］
　［表１７］に、図１３に示した光学系５に具体的な数値を適用した数値実施例５の基本的なレンズデータを示す。また、［表１８］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表１９］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表２０］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例５に係る光学系５は、全体として第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とからなる２群構成となっている。
　数値実施例５に係る光学系５において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１８の８枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）と、負レンズ（レンズＬ１３）とを有する構成とされている。
　数値実施例５に係る光学系５において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例５に係る光学系５において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例５に係る光学系５において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例５に係る光学系５において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　図１４には、数値実施例５における無限遠合焦時の諸収差を示す。図１５には、数値実施例５における近距離合焦時の諸収差を示す。
　各収差図から分かるように、数値実施例５に係る光学系５は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［数値実施例６］
　［表２１］に、図１６に示した光学系６に具体的な数値を適用した数値実施例６の基本的なレンズデータを示す。また、［表２２］には、非球面における係数（ｋ，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２）の値を示す。また、［表２３］には、無限遠合焦時における焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ）、半画角（ω）、および像高（Ｙ）の値を示す。［表２４］には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
　数値実施例６に係る光学系６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１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３とが配置された３群構成となっている。
　数値実施例６に係る光学系６において、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ１１～Ｌ１７の７枚のレンズで構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズ（レンズＬ１１）と、第２負メニスカスレンズ（レンズＬ１２）と、負レンズ（レンズＬ１３）とを有する構成とされている。
　数値実施例６に係る光学系６において、第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から像面側に向かって順に、レンズＬ２１～Ｌ２７の７枚のレンズで構成されている。レンズＬ２１とレンズＬ２２は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。同様に、レンズＬ２３とレンズＬ２４は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズである。
　数値実施例６に係る光学系６において、第２レンズ群ＧＲ２は、複数の正レンズを有し、当該複数の正レンズのうち最も像面側に最も正の屈折力が強い正レンズとして、レンズＬ２５が配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、レンズＬ２１～レンズＬ２５までが第２ａ群ＧＲ２ａ、レンズＬ２６とレンズＬ２７とが第２ｂ群ＧＲ２ｂとなっている。
　数値実施例６に係る光学系６において、第２ｂ群ＧＲ２ｂを構成するレンズＬ２６とレンズＬ２７は負レンズとなっている。レンズＬ２６とレンズＬ２７との間に空気レンズＬａｉｒが形成されている。数値実施例６に係る光学系６において、レンズＬ２７は、第２レンズ群ＧＲ２の最も像面側に配置された負レンズであり、その負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである。
　第３レンズ群ＧＲ３は、正レンズＬ３１のみから構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　図１７には、数値実施例６における無限遠合焦時の諸収差を示す。図１８には、数値実施例６における近距離合焦時の諸収差を示す。
　各収差図から分かるように、数値実施例６に係る光学系６は、無限遠合焦時、および近距離合焦時において、各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り、大口径比、広角でありながら小型化を実現できている。
［各実施例のその他の数値データ］
　［表２５］には、上述の各条件式に関する値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。また、［表２６］には、上述の各条件式に関するパラメータの値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。［表２５］から分かるように、各条件式について、各数値実施例の値がその数値範囲内となっている。
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＜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２０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２０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２０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２１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２１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２０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２０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２０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、本開示の光学系、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２２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２２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２２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２３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２３は、図２２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２３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、本開示の光学系は、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、上記各数値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。
　また、上記実施の形態および実施例では、実質的に少なくとも２つのレンズ群からなる構成について説明したが、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、全体として少なくとも２つのレンズ群で構成し、各レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、全長の短縮化と大口径比化とが可能となる。
［１］
　物体側から像面側に向かって順に、
　群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、
　群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群と
　を備え、
　以下の条件式を満足する
　光学系。
　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
ただし、
　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
　Ｒ２ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
とする。
［２］
　前記第２レンズ群は、最も像面側に、空気レンズを形成する２つのレンズを有し、
　以下の条件式を満足する
　以下の条件式を満足する
　上記［１］に記載の光学系。
　－１≦ＳＨ＿ａｉｒ≦１　……（２）
ただし、
　ＳＨ＿ａｉｒ＝（Ｒａｉｒ＿ｆ＋Ｒａｉｒ＿ｒ）／（Ｒａｉｒ＿ｆ－Ｒａｉｒ＿ｒ）
　Ｒａｉｒ＿ｆ：前記第２レンズ群において、前記空気レンズを形成する物体側の面の曲率半径
　Ｒａｉｒ＿ｒ：前記第２レンズ群において、前記空気レンズを形成する像面側の面の曲率半径
とする。
［３］
　前記第１レンズ群は物体側から像面側に向かって順に、前記第１負メニスカスレンズと、前記第２負メニスカスレンズと、負レンズとを有する
　上記［１］または［２］に記載の光学系。
［４］
　前記第２レンズ群は、
　物体側から像面側に向かって順に、
　全体として正の屈折力を有する前群と、
　全体として負の屈折力を有し、少なくとも２組の負のレンズ成分を有する後群と
　から構成され、
　以下の条件式を満足する
　上記［１］ないし［３］のいずれか１つに記載の光学系。
　－２＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜０　……（３）
ただし、
　ｆ２ａ：前記第２レンズ群内の前記前群の焦点距離
　ｆ２ｂ：前記第２レンズ群内の前記後群の焦点距離
とする。
［５］
　前記第２レンズ群は、複数の正レンズを有し、
　前記第２レンズ群内における前記複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズが、前記第２レンズ群内において最も強い正の屈折力を有する
　上記［１］ないし［４］のいずれか１つに記載の光学系。
［６］
　以下の条件式を満足する
　上記［５］に記載の光学系。
　１．７２＜ｎｄ２ａｐ　……（４）
ただし、
　ｎｄ２ａｐ：前記第２レンズ群内における前記複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズのｄ線に対する屈折率
とする。
［７］
　前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズを少なくとも１組含み、
　以下の条件式を満足する
　上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の光学系。
　νｐ＞６０　……（５）
ただし、
　νｐ：前記接合レンズにおける前記正レンズのアッベ数
とする。
［８］
　前記第２レンズ群は、最も像面側より物体側へ順に、２枚の負レンズを有する
　上記［１］ないし［７］のいずれか１つに記載の光学系。
［９］
　前記第２レンズ群の最も像面側に配置された負レンズを有し、
　前記第２レンズ群の最も像面側に配置された前記負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである
　上記［１］ないし［８］のいずれか１つに記載の光学系。
［１０］
　以下の条件式を満足する
　上記［１］ないし［９］のいずれか１つに記載の光学系。
　０＜Ｒ２ｆ／ｆ＜１０　……（６）
ただし、
　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
　ｆ：全系の焦点距離
とする。
［１１］
　前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、開口絞りを有する
　上記［１］ないし［１０］のいずれか１つに記載の光学系。
［１２］
　光学系と、前記光学系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、
　前記光学系は、
　物体側から像面側に向かって順に、
　群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、
　群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群と
　を備え、
　以下の条件式を満足する
　撮像装置。
　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
ただし、
　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
　Ｒ２ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
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［１１］のいずれか１つに記載の光学系。
［１４］
　前記光学系は、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
　上記［１２］に記載の撮像装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年４月１７日に出願された日本特許出願番号第２０１９－０７８６５４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (12)

  1. 　物体側から像面側に向かって順に、
    　群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、
    　群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群と
    　を備え、
    　以下の条件式を満足する
    　光学系。
    　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
    ただし、
    　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    　Ｒ２ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
    とする。
  2. 　前記第２レンズ群は、最も像面側に、空気レンズを形成する２つのレンズを有し、
    　以下の条件式を満足する
    　請求項１に記載の光学系。
    　－１≦ＳＨ＿ａｉｒ≦１　……（２）
    ただし、
    　ＳＨ＿ａｉｒ＝（Ｒａｉｒ＿ｆ＋Ｒａｉｒ＿ｒ）／（Ｒａｉｒ＿ｆ－Ｒａｉｒ＿ｒ）
    　Ｒａｉｒ＿ｆ：前記第２レンズ群において、前記空気レンズを形成する物体側の面の曲率半径
    　Ｒａｉｒ＿ｒ：前記第２レンズ群において、前記空気レンズを形成する像面側の面の曲率半径
    とする。
  3. 　前記第１レンズ群は物体側から像面側に向かって順に、前記第１負メニスカスレンズと、前記第２負メニスカスレンズと、負レンズとを有する
    　請求項１に記載の光学系。
  4. 　前記第２レンズ群は、
    　物体側から像面側に向かって順に、
    　全体として正の屈折力を有する前群と、
    　全体として負の屈折力を有し、少なくとも２組の負のレンズ成分を有する後群と
    　から構成され、
    　以下の条件式を満足する
    　請求項１に記載の光学系。
    　－２＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜０　……（３）
    ただし、
    　ｆ２ａ：前記第２レンズ群内の前記前群の焦点距離
    　ｆ２ｂ：前記第２レンズ群内の前記後群の焦点距離
    とする。
  5. 　前記第２レンズ群は、複数の正レンズを有し、
    　前記第２レンズ群内における前記複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズが、前記第２レンズ群内において最も強い正の屈折力を有する
    　請求項１に記載の光学系。
  6. 　以下の条件式を満足する
    　請求項５に記載の光学系。
    　１．７２＜ｎｄ２ａｐ　……（４）
    ただし、
    　ｎｄ２ａｐ：前記第２レンズ群内における前記複数の正レンズのうち最も像面側の正レンズのｄ線に対する屈折率
    とする。
  7. 　前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズとからなる接合レンズを少なくとも１組含み、
    　以下の条件式を満足する
    　請求項１に記載の光学系。
    　νｐ＞６０　……（５）
    ただし、
    　νｐ：前記接合レンズにおける前記正レンズのアッベ数
    とする。
  8. 　前記第２レンズ群は、最も像面側より物体側へ順に、２枚の負レンズを有する
    　請求項１に記載の光学系。
  9. 　前記第２レンズ群の最も像面側に配置された負レンズを有し、
    　前記第２レンズ群の最も像面側に配置された前記負レンズは、光軸からレンズ周辺部に向かって負の屈折力が強くなるように形成された非球面レンズである
    　請求項１に記載の光学系。
  10. 　以下の条件式を満足する
    　請求項１に記載の光学系。
    　０＜Ｒ２ｆ／ｆ＜１０　……（６）
    ただし、
    　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    　ｆ：全系の焦点距離
    とする。
  11. 　前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、開口絞りを有する
    　請求項１に記載の光学系。
  12. 　光学系と、前記光学系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、
    　前記光学系は、
    　物体側から像面側に向かって順に、
    　群全体として正の屈折力を有し、物体側から像面側に向かって順に、第１負メニスカスレンズと第２負メニスカスレンズとを有する第１レンズ群と、
    　群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が光軸上を移動し、最も物体側の面が物体側に凸形状とされた第２レンズ群と
    　を備え、
    　以下の条件式を満足する
    　撮像装置。
    　０＜Ｒ２ｆ／Ｒ２ｒ＜１　……（１）
    ただし、
    　Ｒ２ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
    　Ｒ２ｒ：前記第２レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
    とする。
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