WO2021200207A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2021200207A1
WO2021200207A1 PCT/JP2021/011053 JP2021011053W WO2021200207A1 WO 2021200207 A1 WO2021200207 A1 WO 2021200207A1 JP 2021011053 W JP2021011053 W JP 2021011053W WO 2021200207 A1 WO2021200207 A1 WO 2021200207A1
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lens
lens group
wide
angle end
group
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PCT/JP2021/011053
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴 山崎
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/20Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having an additional movable lens or lens group for varying the objective focal length

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a zoom lens suitable for an interchangeable lens that can be attached to a mirrorless digital camera, and an imaging device provided with such a zoom lens.
  • a mirrorless digital camera which is a digital camera system with interchangeable lenses that does not have a quick return mirror inside the camera body, can be further miniaturized compared to conventional single-lens reflex cameras, and is becoming more widespread.
  • the interchangeable lenses attached to mirrorless digital cameras are also required to be miniaturized.
  • a telephoto zoom lens generally has a long optical overall length, and there is a high demand for miniaturization in order to improve portability.
  • the zoom lens according to the embodiment of the present disclosure includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive lens group in this order from the object side to the image plane side. It is composed of a third lens group having a refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a subsequent group having at least one lens group, and when zooming from the wide-angle end to the telescopic end, at least the first lens group is used.
  • the 1st lens group and the 3rd lens group move to the object side and satisfy the following conditional expression.
  • D1 Amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 Amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • ft Focal length of the entire system at the telephoto end
  • fw Focal length of the entire system at the wide-angle end
  • Lw Total optical length at the wide-angle end (distance from the most object-side surface of the first lens group at the wide-angle end to the image plane)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the wide-angle end)
  • D1 Amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 Amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • ft Focal length of the entire system at the telephoto end
  • Lw Total optical length at the wide-angle end (
  • the image pickup apparatus includes a zoom lens and an image pickup device that outputs an image pickup signal corresponding to an optical image formed by the zoom lens, and the zoom lens is the embodiment of the present disclosure. It is composed of a zoom lens according to the form.
  • the zoom lens or imaging device is composed of five or more lens groups as a whole, has a short back focus, and can shorten the total optical length at the wide-angle end.
  • the configuration of each lens group has been optimized.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at an intermediate focal length and infinity focusing of the zoom lens according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at the telephoto end and infinity focusing of the zoom lens according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at an intermediate focal length and infinity focusing of the zoom lens according to the second embodiment. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the telephoto end and infinity focusing of the zoom lens which concerns on Example 2.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at an intermediate focal length and infinity focusing of the zoom lens according to the third embodiment. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the telephoto end and infinity focusing of the zoom lens which concerns on Example 3.
  • FIG. FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations at an intermediate focal length and infinity focusing of the zoom lens according to the fourth embodiment.
  • FIG. It is an aberration diagram which shows various aberrations at the telephoto end and infinity focusing of the zoom lens which concerns on Example 4.
  • 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 explanatory drawing which shows an example of the installation position of the vehicle exterior information detection unit and the image pickup unit. 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.
  • Patent Documents 1 and 2 each include a lens group having positive, negative, and positive refractive powers in order from the object side to the image plane side, and are composed of five or more groups as a whole, that is, a so-called positive lead type.
  • a telephoto zoom lens has been proposed.
  • the telephoto zoom lens described in Patent Document 1 has a long back focus. Therefore, it is difficult to take advantage of the mirrorless camera system that the distance (back focus) from the lens arranged on the image plane side to the image plane is shorter than that of the conventional reflex camera system.
  • the telephoto zoom lens described in Patent Document 2 has a short back focus and can take advantage of the mirrorless camera system, but the arrangement of the refractive power of each lens group is not sufficiently optimized. It is difficult to shorten the total optical length.
  • FIG. 1 shows a first configuration example of a zoom lens according to an embodiment of the present disclosure, and corresponds to the configuration of the first embodiment described later.
  • FIG. 2 shows a second configuration example of the zoom lens according to the embodiment, and corresponds to the configuration of the second embodiment described later.
  • FIG. 3 shows a third configuration example of the zoom lens according to the embodiment, and corresponds to the configuration of the third embodiment described later.
  • FIG. 4 shows a fourth configuration example of the zoom lens according to the embodiment, and corresponds to the configuration of the fourth embodiment described later.
  • Z1 indicates an optical axis.
  • An optical member such as a cover glass for protecting the image sensor may be arranged between the zoom lenses 1 to 4 according to the first to fourth configuration examples and the image plane. 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 configuration of the zoom lens according to the embodiment of the present disclosure will be described in association with the zoom lenses 1 to 4 according to each configuration example shown in FIG. 1 and the like, but the technique according to the present disclosure is illustrated. It is not limited to the configuration example.
  • the zoom lens according to the embodiment includes a first lens group GR1, a second lens group GR2, a third lens group GR3, and a third lens group GR1 in order from the object side to the image plane side along the optical axis Z1. It is composed of a 4-lens group GR4 and a subsequent group GRS.
  • the first lens group GR1 has a positive refractive power as a whole.
  • the second lens group GR2 has a negative refractive power as a whole.
  • the third lens group GR3 has a positive refractive power as a whole.
  • the fourth lens group GR4 has a negative refractive power as a whole.
  • Subsequent group GRS has at least one lens group.
  • FIGS. 1 to 4 show the lens arrangement at the wide-angle end and at infinity in focus. 1 to 4 show an outline of the movement locus of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end with arrows.
  • D1 Movement amount of the first lens group GR1 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 Movement amount of the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end ft: The movement amount of the entire system at the telephoto end
  • Focal length fw Focal length of the entire system at the wide-angle end
  • Lw Total optical length at the wide-angle end (distance from the most object-side surface of the first lens group GR1 at the wide-angle end to the image plane)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the
  • the zoom lens according to the embodiment further satisfies the predetermined conditional expression and the like described later.
  • the lens group is composed of five or more lens groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized. Therefore, the back focus is short and the total optical length at the wide-angle end is short. A short zoom lens and an imaging device can be realized.
  • the back focus is short and the total optical length at the wide-angle end is shortened. High optical performance can be easily obtained over the entire zoom range and the entire object distance. This makes it possible to realize a compact zoom lens suitable for an interchangeable lens that can be attached to a mirrorless digital camera, for example.
  • the zoom lens is composed of five or more lens groups as a whole, the movement amount of the first lens group GR1 is appropriately increased, and the movement amount of the first lens group GR1 is increased.
  • the total optical length at the wide-angle end can be shortened, which is advantageous for the total length of the product.
  • various aberrations can be satisfactorily corrected and the total optical length at the wide-angle end can be shortened.
  • Conditional equation (1) is an equation that defines the ratio between the focal length of the entire system when focusing at infinity at the telephoto end and the amount of movement of the first lens group GR1 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. be. If it falls below the lower limit of the conditional expression (1), the amount of movement of the third lens group GR3 during zooming becomes large, and it is necessary to secure a large space for the third lens group GR3 to move at the wide-angle end. Therefore, the total optical length cannot be sufficiently shortened, and the effect of shortening the total length of the product is reduced.
  • the amount of movement of the first lens group GR1 becomes too large, so that the distance between the aperture diaphragm St and the first lens group GR1 becomes too long at the telephoto end. Therefore, the effective diameter of the first lens group GR1 increases. In addition, it becomes multi-stage collapsible and enlarges in the radial direction, making it difficult to maintain compactness as a product.
  • conditional expression (1) In order to better realize the effect of the above conditional expression (1), in particular, from the viewpoint of product miniaturization, the numerical range of the conditional expression (1) is set as in the following conditional expression (1A). Is more desirable. Even more desirablely, it is preferable to set as in the following conditional expression (1B). 0.23 ⁇ D1 / ft ⁇ 0.5 whil (1A) 0.23 ⁇ D1 / ft ⁇ 0.36 ...... (1B)
  • Conditional expression (2) calculates the ratio of the amount of movement of the first lens group GR1 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end and the amount of movement of the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. It is a specified formula. If it is less than the lower limit of the conditional expression (2), the amount of movement of the third lens group GR3 becomes large, so that it becomes difficult to shorten the optical overall length at the wide-angle end. If the upper limit of the conditional expression (2) is exceeded, the refractive power of the third lens group GR3 becomes too strong, and it becomes difficult to correct various aberrations, particularly spherical aberration. Further, the difference between the total optical length at the telephoto end and the total optical length at the wide-angle end becomes large, and it becomes difficult to maintain compactness.
  • the numerical range of the conditional expression (2) is set to the following conditional expression (from the viewpoint of miniaturization as a product). It is more desirable to set as in 2A). Even more desirablely, it is preferable to set as in the following conditional expression (2B). 2.5 ⁇ D1 / D3 ⁇ 8.0 whil (2A) 2.5 ⁇ D1 / D3 ⁇ 6.0 whil (2B)
  • Conditional formula (3) is a formula that defines the ratio of the optical total length at the wide-angle end to the back focus at the wide-angle end and the ratio to the zoom ratio.
  • the back focus in the conditional expression (3) is substantially an air equivalent length excluding optical elements having no refractive power such as a cover glass and a filter. If it is less than the lower limit of the conditional expression (3), the back focus at the wide-angle end becomes long, which is not suitable for a mirrorless camera. In addition, the zoom ratio becomes small, which is not desirable as a product. If it exceeds the upper limit of the conditional expression (3), the zoom ratio becomes large, and it is difficult to reduce the size while satisfactorily correcting various aberrations.
  • the zoom lens according to the embodiment has at least the first lens group GR1 of the first lens group GR1, the second lens group GR2, and the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the third lens group GR3 move to the object side, and it is desirable that the following conditional expression (4) is satisfied. -0.003 ⁇ D2 /
  • ⁇ 0.026 > (4)
  • D2 The amount of movement of the second lens group GR2 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • f2 The focal length of the second lens group GR2.
  • Conditional formula (4) is a formula that defines the amount of movement of the second lens group GR2 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. If it is less than the lower limit of the conditional expression (4), it is difficult to increase the zoom ratio while satisfactorily correcting various aberrations. If the upper limit of the conditional expression (4) is exceeded, the amount of movement of the second lens group GR2 becomes large, resulting in multi-stage collapsing of the first lens group GR1 and the second lens group GR2, making it difficult to maintain the compactness of the product. Become.
  • the first lens group GR1 is composed of one negative lens and one positive lens, and the lens surface on the most object side faces the convex surface on the object side. Is desirable. Such a configuration is advantageous in terms of the overall length and weight of the product.
  • the lens surface on the most object side faces the concave surface on the object side, the light beam diameter after passing through the lens surface on the most object side becomes large, and astigmatism and coma aberration are particularly caused at the wide-angle end. It becomes difficult to correct it well.
  • the lens diameter after the second lens group GR2 becomes large, which is not preferable from the viewpoint of miniaturization.
  • the zoom lens according to the embodiment has a positive lens in which the first lens group GR1 satisfies the following conditional expression (5).
  • ⁇ g1p> 60 > (5)
  • ⁇ g1p The Abbe number of the positive lens in the first lens group GR1.
  • the first lens group GR1 has a negative lens on the most object side.
  • the axial ray diameter is large only in the first lens group GR1, and it is difficult to correct the aberration generated in the first lens group GR1 in the second lens group GR2 or later. Therefore, it is necessary to correct the aberration in the first lens group GR1 to some extent.
  • chromatic aberration it is desirable to use a low-dispersion material that satisfies the conditional equation (5) for the positive lens.
  • low-dispersion materials generally have low durability, by arranging a negative lens on the object side, it is possible to use a low-dispersion material for the lens behind it, and at the same time, the axial chromatic aberration is also good. It can be corrected.
  • 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 shown in the following conditional expression (5A). ⁇ g1p> 67 ; (5A)
  • the zoom lens according to the embodiment satisfies the following conditional expression (6). 0 ⁇ f1 /
  • ⁇ 1.5 > (6)
  • f1 the focal length of the first lens group GR1
  • f4 the focal length of the fourth lens group GR4.
  • Conditional expression (6) defines the ratio between the focal length of the first lens group GR1 and the focal length of the fourth lens group GR4.
  • the zoom ratio can be made relatively large while satisfactorily correcting various aberrations.
  • the upper limit of the conditional expression (6) is exceeded, the refractive power of the first lens group GR1 becomes weak, and it becomes difficult to correct various aberrations, particularly spherical aberration. If it falls below the lower limit of the conditional expression (6), the refractive power of the first lens group GR1 becomes stronger, and it becomes difficult to correct various aberrations, especially spherical aberration.
  • the lens group arranged on the image plane side of at least one lens group includes at least one positive lens and at least one negative lens. It is desirable to have. With such a configuration, various aberrations, particularly chromatic aberration of magnification and coma, can be corrected, and as a result, it is advantageous to shorten the total optical length.
  • the lens group arranged on the most image plane side has a negative lens on the most image plane side.
  • the exit pupil can be shortened, and miniaturization suitable for a mirrorless camera becomes possible.
  • the succeeding group GRS may have a configuration including a fifth lens group GR5 and a sixth lens group GR6 as in the fourth configuration example shown in FIG. Good (6 groups of zoom lenses as a whole).
  • the subsequent group GRS includes the fifth lens group GR5 and the sixth lens group GR5, for example, as in the first configuration example shown in FIG. 1 and the second configuration example shown in FIG.
  • the configuration may include a lens group GR6 and a seventh lens group GR7 (7-group configuration of the entire zoom lens).
  • the subsequent group GRS may have a configuration including a fifth lens group GR5 as in the third configuration example shown in FIG. 3 (five groups of the zoom lens as a whole). composition).
  • FIG. 17 shows a configuration example of the image pickup apparatus 100 to which the zoom lens 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 a zoom lens 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 pickup device 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 zoom lenses 1 to 4 according to the configuration examples shown in FIGS. 1 to 4 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 brightness / color difference signal on the image signal output from the image pickup element 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 out 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 for 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 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 a digital single-lens reflex camera, a digital non-reflex camera, a digital video camera, a surveillance camera, 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 the number of the i-th surface, which is coded so as to gradually increase from the object side.
  • Ri indicates the value (mm) of the radius of curvature of the paraxial axis of the i-th plane.
  • Di indicates the value (mm) of the distance on the optical axis between the i-th surface and the i + 1-th surface.
  • Ndi indicates the value of the refractive index of the material of the optical element having the i-th plane with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm).
  • ⁇ di indicates the value of the Abbe number in the d-line of the material of the optical element having the i-th plane.
  • ⁇ i indicates the value (mm) of the effective diameter of the i-th surface.
  • the part where the value of "ri” is “ ⁇ ” indicates a flat surface, a diaphragm surface, or the like.
  • ASP in the surface number (Si) 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.
  • OOBJ in the surface number column indicates that the surface is an object surface.
  • IMG in the surface number column indicates that the surface is an image surface.
  • F indicates the focal length of the entire system (unit: mm).
  • Fno indicates an open F value (F number).
  • indicates the total angle of view (unit: °).
  • Y indicates the image height (unit: mm).
  • L indicates the total optical length (distance on the optical axis from the surface closest to the object to the image plane) (unit: mm).
  • BF indicates back focus (unit: mm).
  • some lenses used in each embodiment have a lens surface formed of an aspherical surface.
  • the aspherical shape is defined by the following equation.
  • "Ei” represents an exponential notation with a base of 10, that is, “10- i ".
  • "0.12345E-05” is “0.12345E-05”. It represents "0.12345 x 10-5".
  • all of the zoom lenses 1 to 4 have the first lens group GR1, the second lens group GR2, the third lens group GR3, and the fourth lens group GR4 in order from the object side to the image plane side. It is composed of a subsequent group GRS.
  • the first lens group GR1 has a positive refractive power as a whole.
  • the second lens group GR2 has a negative refractive power as a whole.
  • the third lens group GR3 has a positive refractive power as a whole.
  • the fourth lens group GR4 has a negative refractive power as a whole.
  • Subsequent group GRS has at least one lens group.
  • At least the first lens group GR1 and the third lens group GR3 move to the object side when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • [Table 1] shows the basic lens data of the zoom lens 1 according to the first embodiment shown in FIG.
  • [Table 2] shows the start surface and focal length (unit: mm) of each lens group of the zoom lens 1 according to the first embodiment.
  • [Table 3] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ⁇ , image height Y, optical total length L, and back focus BF of the entire system in the zoom lens 1 according to the first embodiment.
  • [Table 3] shows the values at infinity focusing for each of the wide-angle end (Wide), the intermediate focal length (Mid), and the telephoto end (Tele).
  • [Table 4] shows the data of the surface spacing that becomes variable during zooming in the zoom lens 1 according to the first embodiment.
  • the subsequent group GRS has a fifth lens group GR5 having a positive refractive power and a sixth lens group GR6 having a negative refractive power in this order from the object side to the image plane side. And the seventh lens group GR7 having a negative refractive power.
  • the zoom lens 1 according to the first embodiment has a seven-group configuration as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of a lens L11 and a lens L12 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L11 and the lens L12 are bonded lenses.
  • the lens L11 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L121 is a biconvex positive lens.
  • the second lens group GR2 is composed of the lens L21 to the lens L25 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are bonded lenses.
  • the lens L24 and the lens L25 are bonded lenses.
  • the lens L21 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L22 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L23 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L24 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L25 is a biconvex positive lens.
  • the third lens group GR3 is composed of a lens L31 and a lens L32 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L31 and the lens L32 are bonded lenses.
  • the lens L31 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L32 is a biconvex positive lens.
  • the fourth lens group GR4 is composed of a lens L41 and a lens L42 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L41 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L42 is a biconvex positive lens.
  • the fifth lens group GR5 is composed of lenses L51 to L54 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L52 and the lens L53 are bonded lenses.
  • the lens L51 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L52 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L53 is a biconvex positive lens.
  • the lens L54 is a biconvex positive lens.
  • the sixth lens group GR6 is composed of a lens L61 and a lens L62 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L61 and the lens L62 are bonded lenses.
  • the lens L61 is a biconvex positive lens.
  • the lens L62 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the seventh lens group GR7 is composed of lenses L71 to L73 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L71 and the lens L72 are bonded lenses.
  • the lens L71 is a biconvex positive lens.
  • the lens L72 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the lens L73 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the zoom lens 1 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the zoom lens 1 according to the first embodiment includes a first lens group GR1, a third lens group GR3, a fourth lens group GR4, and a fifth lens group GR5.
  • the sixth lens group GR6 moves to the object side.
  • the 4th lens group GR4 and the 6th lens group GR6 are regarded as operating groups.
  • the fourth lens group GR4 moves to the object side
  • the sixth lens group GR6 moves to the image plane side.
  • the aperture stop St is arranged between the third lens group GR3 and the fourth lens group GR4.
  • the aperture stop St moves toward the object side together with the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • FIG. 5 shows various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows various aberrations of the zoom lens 1 according to the first embodiment at an intermediate focal length and infinity focusing.
  • FIG. 7 shows various aberrations of the zoom lens 1 according to the first embodiment at the telephoto end and at infinity in focus.
  • 5 to 7 show spherical aberration, astigmatism (curvature of field), and distortion as various aberrations.
  • Each of these aberration diagrams shows aberrations with the d-line (587.56 nm) as the reference wavelength.
  • the spherical aberration diagram also shows aberrations for line g (435.84 nm) and line C (656.27 nm).
  • S indicates a value in the sagittal image plane
  • T indicates a value in the tangential image plane. The same applies to the aberration diagrams in the other examples thereafter.
  • the zoom lens 1 according to the first embodiment has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • [Table 6] shows the basic lens data of the zoom lens 2 according to the second embodiment shown in FIG.
  • [Table 7] shows the start surface and focal length (unit: mm) of each lens group of the zoom lens 2 according to the second embodiment.
  • [Table 8] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ⁇ , image height Y, optical total length L, and back focus BF of the entire system in the zoom lens 2 according to the second embodiment. Note that [Table 8] shows the values at the infinity focus for each of the wide-angle end (Wide), the intermediate focal length (Mid), and the telephoto end (Tele).
  • [Table 9] shows the data of the surface spacing that becomes variable during zooming in the zoom lens 2 according to the second embodiment.
  • the subsequent group GRS has a fifth lens group GR5 having a positive refractive power and a sixth lens group GR6 having a negative refractive power in this order from the object side to the image plane side. And the seventh lens group GR7 having a negative refractive power.
  • the zoom lens 2 according to the second embodiment has a seven-group configuration as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of a lens L11 and a lens L12 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L11 and the lens L12 are bonded lenses.
  • the lens L11 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L121 is a biconvex positive lens.
  • the second lens group GR2 is composed of the lens L21 to the lens L23 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L22 and the lens L23 are bonded lenses.
  • the lens L21 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L22 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L23 is a biconvex positive lens.
  • the third lens group GR3 is composed of a lens L31 and a lens L32 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L31 and the lens L32 are bonded lenses.
  • the lens L31 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L32 is a biconvex positive lens.
  • the fourth lens group GR4 is composed of a lens L41 and a lens L42 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L41 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L42 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the fifth lens group GR5 is composed of lenses L51 to L54 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L52 and the lens L53 are bonded lenses.
  • the lens L51 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L52 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L53 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L54 is a biconvex positive lens.
  • the sixth lens group GR6 is composed of a lens L61 and a lens L62 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L61 and the lens L62 are bonded lenses.
  • the lens L61 is a biconvex positive lens.
  • the lens L62 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the seventh lens group GR7 is composed of lenses L71 to L73 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L71 and the lens L72 are bonded lenses.
  • the lens L71 is a biconvex positive lens.
  • the lens L72 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the lens L73 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the zoom lens 2 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the zoom lens 2 according to the second embodiment includes a first lens group GR1, a third lens group GR3, a fourth lens group GR4, and a fifth lens group GR5.
  • the sixth lens group GR6 and the seventh lens group GR7 move to the object side.
  • the 4th lens group GR4 and the 6th lens group GR6 are regarded as operating groups.
  • the fourth lens group GR4 moves to the object side
  • the sixth lens group GR6 moves to the image plane side.
  • the aperture stop St is arranged between the second lens group GR2 and the third lens group GR3.
  • the aperture stop St moves toward the object side together with the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • FIG. 8 shows various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 9 shows various aberrations of the zoom lens 2 according to the second embodiment at an intermediate focal length and infinity focusing.
  • FIG. 10 shows various aberrations of the zoom lens 2 according to the second embodiment at the telephoto end and at infinity in focus.
  • the zoom lens 2 according to the second embodiment has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • [Table 11] shows the basic lens data of the zoom lens 3 according to the third embodiment shown in FIG.
  • [Table 12] shows the start surface and the focal length (unit: mm) of each lens group of the zoom lens 3 according to the third embodiment.
  • [Table 13] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ⁇ , image height Y, optical total length L, and back focus BF of the entire system in the zoom lens 3 according to the third embodiment.
  • [Table 13] shows the values at infinity focusing for each of the wide-angle end (Wide), the intermediate focal length (Mid), and the telephoto end (Tele).
  • [Table 14] shows the data of the surface spacing that becomes variable during zooming in the zoom lens 3 according to the third embodiment.
  • the subsequent group GRS is composed of a fifth lens group GR5 having a negative refractive power.
  • the zoom lens 3 according to the third embodiment has a five-group configuration as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of a lens L11 and a lens L12 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L11 and the lens L12 are bonded lenses.
  • the lens L11 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L121 is a biconvex positive lens.
  • the second lens group GR2 is composed of the lens L21 to the lens L23 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L22 and the lens L23 are bonded lenses.
  • the lens L21 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L22 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L23 is a biconvex positive lens.
  • the third lens group GR3 is composed of the lens L31 to the lens L38 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L31 and the lens L32 are bonded lenses.
  • the lens L36 and the lens L37 are bonded lenses.
  • the lens L31 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L32 is a biconvex positive lens.
  • the lens L33 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L34 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L35 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L36 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L37 is a biconvex positive lens.
  • the lens L38 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the fourth lens group GR4 is composed of a lens L41 and a lens L42 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L41 and the lens L42 are bonded lenses.
  • the lens L41 is a biconvex positive lens.
  • the lens L42 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the fifth lens group GR5 is composed of lenses L51 to L53 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L51 and the lens L52 are bonded lenses.
  • the lens L51 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L52 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L53 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the zoom lens 3 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the zoom lens 3 according to the third embodiment includes a first lens group GR1, a second lens group GR2, a third lens group GR3, and a fourth lens group GR4.
  • the fifth lens group GR5 and the lens move to the object side.
  • the 4th lens group GR4 is considered to be the operating group.
  • the fourth lens group GR4 moves to the image plane side.
  • the aperture stop St is arranged between the second lens group GR2 and the third lens group GR3.
  • the aperture stop St moves toward the object side together with the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • FIG. 11 shows various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens 3 according to the third embodiment.
  • FIG. 12 shows various aberrations of the zoom lens 3 according to the third embodiment at an intermediate focal length and infinity focusing.
  • FIG. 13 shows various aberrations of the zoom lens 3 according to the third embodiment at the telephoto end and at infinity in focus.
  • the zoom lens 3 according to the third embodiment has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • [Table 16] shows the basic lens data of the zoom lens 4 according to the fourth embodiment shown in FIG.
  • [Table 17] shows the start surface and the focal length (unit: mm) of each lens group of the zoom lens 4 according to the fourth embodiment.
  • [Table 18] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ⁇ , image height Y, optical total length L, and back focus BF of the entire system in the zoom lens 4 according to the fourth embodiment. Note that [Table 18] shows the values at the infinity focus for each of the wide-angle end (Wide), the intermediate focal length (Mid), and the telephoto end (Tele).
  • [Table 19] shows the data of the surface spacing that becomes variable during zooming in the zoom lens 4 according to the fourth embodiment.
  • the subsequent group GRS has a fifth lens group GR5 having a positive refractive power and a sixth lens group GR6 having a negative refractive power in this order from the object side to the image plane side. It consists of.
  • the zoom lens 4 according to the fourth embodiment has a six-group configuration as a whole.
  • the first lens group GR1 is composed of a lens L11 and a lens L12 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L11 and the lens L12 are bonded lenses.
  • the lens L11 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L121 is a biconvex positive lens.
  • the second lens group GR2 is composed of the lens L21 to the lens L25 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L21 and the lens L22 are bonded lenses.
  • the lens L24 and the lens L25 are bonded lenses.
  • the lens L21 is a biconvex positive lens.
  • the lens L22 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L23 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L24 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L25 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the third lens group GR3 is composed of a lens L31 and a lens L32 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L31 and the lens L32 are bonded lenses.
  • the lens L31 is a meniscus-shaped negative lens with a convex surface facing the object side.
  • the lens L32 is a biconvex positive lens.
  • the fourth lens group GR4 is composed of a lens L41 and a lens L42 in this order from the object side to the image plane side.
  • the lens L41 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L42 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the fifth lens group GR5 is composed of lenses L51 to L54 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L52 and the lens L53 are bonded lenses.
  • the lens L51 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the object side.
  • the lens L52 is a negative lens having a biconcave shape.
  • the lens L53 is a biconvex positive lens.
  • the lens L54 is a meniscus-shaped positive lens with a convex surface facing the object side.
  • the sixth lens group GR6 is composed of lenses L61 to lenses L65 in order from the object side to the image plane side.
  • the lens L61 and the lens L62 are bonded lenses.
  • the lens L63 and the lens L64 are bonded lenses.
  • the lens L61 is a biconvex positive lens.
  • the lens L62 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the lens L63 is a biconvex positive lens.
  • the lens L64 is a negative lens having a biconcave lens shape.
  • the lens L65 is a meniscus-shaped negative lens with a concave surface facing the object side.
  • the zoom lens 4 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the zoom lens 4 according to the fourth embodiment includes a first lens group GR1, a third lens group GR3, a fourth lens group GR4, and a fifth lens group GR5.
  • the sixth lens group GR6 moves to the object side.
  • the 4th lens group GR4 and the 6th lens group GR6 are regarded as operating groups.
  • the fourth lens group GR4 moves to the object side
  • the sixth lens group GR6 moves to the image plane side.
  • the aperture stop St is arranged between the third lens group GR3 and the fourth lens group GR4.
  • the aperture stop St moves toward the object side together with the third lens group GR3 when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • FIG. 14 shows various aberrations at the wide-angle end and infinity focusing of the zoom lens 4 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 shows various aberrations of the zoom lens 4 according to the fourth embodiment at an intermediate focal length and infinity focusing.
  • FIG. 16 shows various aberrations of the zoom lens 4 according to the fourth embodiment at the telephoto end and at infinity in focus.
  • the zoom lens 4 according to the fourth embodiment has various aberrations satisfactorily corrected and has excellent imaging performance.
  • [Other numerical data of each embodiment] [Table 21] to [Table 22] show the values related to each of the above conditional expressions summarized for each embodiment. [Table 21] shows the values of the parameters for each conditional expression. [Table 22] shows the values of each conditional expression. As can be seen from [Table 22], the values of each embodiment are within the numerical range for each conditional expression.
  • 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. 18 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 provided by wired communication or wireless communication with devices or sensors inside or outside the vehicle. A communication I / F for performing communication is provided. In FIG.
  • control unit 7600 the microcomputer 7610, the general-purpose communication I / F 7620, the dedicated communication I / F 7630, the positioning unit 7640, the beacon receiving unit 7650, the in-vehicle device I / F 7660, the 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 a braking force of a 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 motion 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 a head lamp, a back lamp, a brake lamp, a winker, or a fog lamp.
  • 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 to control the temperature 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 imaging 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 environment 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 surrounding 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 Ranging, 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. 19 shows an example of the installation positions of the imaging 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. 19 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 of the vehicle 7900 and the upper part of the windshield in the vehicle interior 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 outside the vehicle 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 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 outside 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 registered trademark
  • WiMAX registered trademark
  • LTE registered trademark
  • LTE-A Long Term Evolution
  • Bluetooth® wireless LAN (also referred to as Wi-Fi®), Bluetooth®.
  • the general-purpose communication I / F 7620 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, for example, a base station or an access point. 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). May be connected 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 formulated 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, which is 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 jam, 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®, NFC (Near Field Communication) or WUSB (Wireless USB).
  • a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth®, NFC (Near Field Communication) or WUSB (Wireless USB.
  • the in-vehicle device I / F7660 is connected to USB (Universal Serial Bus), HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile) via a connection terminal (and a cable if necessary) (not shown).
  • a wired connection such as High-definition Link may be established.
  • 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 and 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. Based on the information acquired in the above, the vehicle control system 7000 is controlled according to various programs. 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.
  • the microcomputer 7610 automatically travels autonomously without relying on the driver's operation by controlling the driving force generator, steering mechanism, 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 a danger such as a vehicle collision, a pedestrian or the like approaching or entering a closed road based on the acquired information, and may 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 the output signal of at least one of the audio and the image to the output device capable of visually or audibly notifying the passenger or the outside of the vehicle of the information.
  • 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 heads-up display.
  • the display unit 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may be other devices other than these devices, such as headphones, wearable devices such as eyeglass-type displays worn by passengers, and projectors or lamps.
  • 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, acoustic data, or the like 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 of the control units.
  • 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 zoom lens 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. 20 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. 20 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 the above.
  • 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.
  • other surgical tools 5017 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 illustration is merely 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 surgeon 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. Thereby, 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.
  • An opening in which an objective lens is fitted is provided at the tip of the lens barrel 5003.
  • 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 pickup element are provided inside the camera head 5005, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the image pickup element 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.
  • 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 emission diode), and supplies irradiation light for photographing the surgical site to the endoscope 5001.
  • a light source such as an LED (light emission diode)
  • 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 type of input device 5047 is not limited, and the input device 5047 may be various known input devices.
  • the input device 5047 for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, a switch, a foot switch 5057 and / or a lever and the like can be applied.
  • the touch panel may be provided on the display surface of the display device 5041.
  • 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 that he / she has, the convenience of the user is improved.
  • the treatment tool control device 5049 controls the drive of the energy treatment tool 5021 for cauterizing, incising, sealing blood vessels, and the like of tissues.
  • the pneumoperitoneum device 5051 has a gas in the body cavity through the pneumoperitoneum tube 5019 in order to inflate the body cavity of the patient 5071 for the purpose of securing the field of view by the endoscope 5001 and securing the work space of the operator.
  • Recorder 5053 is a device capable of recording various information related to surgery.
  • the printer 5055 is a device capable of printing various information related to surgery in various formats such as texts, images, and graphs.
  • the support arm device 5027 includes a base portion 5029 as 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.
  • 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 more than 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. Thereby, the position and orientation of the endoscope 5001 can be 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 so that the arm portion 5031 moves smoothly according to the external force. So-called power assist control for driving may be performed. As a result, 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 manpower, 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 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-divided 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-divided 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 an image in a time-divided manner and synthesizing the image, 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 surface layer of the mucous membrane. So-called narrow band imaging, in which a predetermined tissue such as a blood vessel is photographed with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating with excitation light.
  • 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. 21 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 image pickup 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 pickup elements constituting the image pickup unit 5009 are 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, and the like. 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 imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus are automatically set by the control unit 5063 of the CCU 5039 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 has the optimum exposure value, focal length, and the optimum exposure value, depending on the result of the detection processing 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 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, color, etc. 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 zoom lens of the present disclosure can be suitably applied to the lens unit 5007 of the camera head 5005.
  • the configuration consisting of 5 to 7 lens groups as a whole has been described, but the configuration may consist of 8 or more lens groups as a whole. Further, the configuration may further include a lens having substantially no refractive power.
  • the present technology can have the following configuration. According to this technology with the following configuration, it is composed of five or more lens groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized. Therefore, the back focus is short and the total optical length at the wide-angle end is short. A lens and an imaging device can be realized.
  • D1 The amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 The amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end ft: The movement amount of the entire system at the telephoto end
  • Focal length fw Focal length of the entire system at the wide-angle end
  • Lw Total optical length at the wide-angle end (distance from the most object-side surface of the first lens group at the wide-angle end to the image plane)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the wide-angle end)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the wide-angle end)
  • D1 The amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 The amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle end
  • the first lens group is composed of one negative lens and one positive lens, and the lens surface on the most object side has a convex surface on the object side. Any one of the above [1] to [3].
  • [5] The zoom lens according to any one of [1] to [4] above, wherein the first lens group has a positive lens satisfying the following conditional expression. ⁇ g1p> 60 ...... (5) However, ⁇ g1p: The Abbe number of the positive lens in the first lens group.
  • the lens group arranged on the image plane side of the at least one lens group has at least one positive lens and at least one negative lens [1] to [6].
  • the zoom lens according to the above [8] The zoom lens according to the above [7], wherein the lens group arranged on the most image plane side has the negative lens on the most image plane side.
  • the zoom lens is From the object side to the image plane side, in order
  • D1 The amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 The amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • ft The movement amount of the entire system at the telephoto end
  • Focal length fw Focal length of the entire system at the wide-angle end
  • Lw Total optical length at the wide-angle end (distance from the most object-side surface of the first lens group at the wide-angle end to the image plane)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the wide-angle end)
  • BFw Back focus at the wide-angle end (air equivalent length from the plane closest to the image plane to the image plane at the wide-angle end)
  • D1 The amount of movement of the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end
  • D3 The amount of movement of the third lens group when zooming from the wide-angle
  • zoom lens according to any one of the above [1] to [11], further comprising a lens having substantially no refractive power.
  • zoom lens further includes a lens having substantially no refractive power.

Abstract

本開示のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、少なくとも1つのレンズ群を有する後続群とから構成され、広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも第1レンズ群と第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する。 0.23<D1/ft<0.8 ……(1) 2.5<D1/D3<10 ……(2) 1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)

Description

ズームレンズおよび撮像装置
 本開示は、例えばミラーレスデジタルカメラに装着可能な交換レンズに適したズームレンズ、および、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関する。
 近年、レンズ交換式デジタルカメラシステムの小型化が進んできた。特に、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システムは、従来の一眼レフレックスカメラに対し、一層の小型化が可能であり、普及が進んでいる。カメラの小型化に合わせて、ミラーレスデジタルカメラに装着される交換レンズにも小型化が求められている。特に望遠ズームレンズは、一般的に光学全長が長く、可搬性の向上のため小型化への要求が高い。
特開2017-207730号公報 特開2014-16601号公報
 ミラーレスデジタルカメラに装着される望遠ズームレンズを小型化するには、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いレンズ構成とすることが重要である。
 バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置を提供することが望ましい。
 本開示の一実施の形態に係るズームレンズは、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レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レンズ群と、負の屈折力を有する第4レンズ群と、少なくとも1つのレンズ群を有する後続群とから構成され、広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも第1レンズ群と第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する。
 0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
 2.5<D1/D3<10 ……(2)
 1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)
ただし、
 D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の第1レンズ群の移動量
 D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の第3レンズ群の移動量
 ft:望遠端における全系の焦点距離
 fw:広角端における全系の焦点距離
 Lw:広角端における光学全長(広角端における第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離)
 BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
とする。
 本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、ズームレンズを、上記本開示の一実施の形態に係るズームレンズによって構成したものである。
 本開示の一実施の形態に係るズームレンズ、または撮像装置では、全体として5つ以上のレンズ群で構成され、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長を短くすることが可能となるように、各レンズ群の構成の最適化が図られている。
本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第1の構成例(実施例1)を示すレンズ断面図である。 一実施の形態に係るズームレンズの第2の構成例(実施例2)を示すレンズ断面図である。 一実施の形態に係るズームレンズの第3の構成例(実施例3)を示すレンズ断面図である。 一実施の形態に係るズームレンズの第4の構成例(実施例4)を示すレンズ断面図である。 実施例1に係るズームレンズの広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例1に係るズームレンズの中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例1に係るズームレンズの望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例2に係るズームレンズの広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例2に係るズームレンズの中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例2に係るズームレンズの望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例3に係るズームレンズの広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例3に係るズームレンズの中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例3に係るズームレンズの望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例4に係るズームレンズの広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例4に係るズームレンズの中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す収差図である。 実施例4に係るズームレンズの望遠端かつ無限遠合焦時における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20に示すカメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
 0.比較例
 1.レンズの基本構成
 2.作用・効果
 3.撮像装置への適用例
 4.レンズの数値実施例
 5.応用例
 6.その他の実施の形態
 
<0.比較例>
 特許文献1、2にはそれぞれ、物体側から像面側に向かって順に、正、負、正の屈折力を有するレンズ群を備え、全体として5群以上で構成される、いわゆるポジティブリード型の望遠ズームレンズが提案されている。
 ここで、ミラーレスデジタルカメラに装着される望遠ズームレンズを小型化するには、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いレンズ構成とすることが重要である。
 特許文献1に記載の望遠ズームレンズは、バックフォーカスが長い構成となっている。このため、最も像面側に配置されたレンズから像面までの距離(バックフォーカス)が従来のレフレックスカメラシステムより短いという、ミラーレスカメラシステムの利点を生かすことが困難な構成である。
 特許文献2に記載の望遠ズームレンズは、バックフォーカスが短く、ミラーレスカメラシステムの利点を生かすことができる構成であるが、各レンズ群の屈折力の配置が十分に最適化されていないため、光学全長を短くすることが困難である。
 そこで、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いズームレンズ、およびそのようなズームレンズを搭載した撮像装置の開発が望まれている。
<1.レンズの基本構成>
 図1は、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの第1の構成例を示しており、後述する実施例1の構成に相当する。図2は、一実施の形態に係るズームレンズの第2の構成例を示しており、後述する実施例2の構成に相当する。図3は、一実施の形態に係るズームレンズの第3の構成例を示しており、後述する実施例3の構成に相当する。図4は、一実施の形態に係るズームレンズの第4の構成例を示しており、後述する実施例4の構成に相当する。
 図1等において、Z1は光軸を示す。第1ないし第4の構成例に係るズームレンズ1~4と像面との間には、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ズームレンズの構成を、適宜図1等に示した各構成例に係るズームレンズ1~4に対応付けて説明するが、本開示による技術は、図示した構成例に限定されるものではない。
 一実施の形態に係るズームレンズは、光軸Z1に沿って、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、後続群GRSとから構成されている。
 第1レンズ群GR1は、全体として正の屈折力を有している。第2レンズ群GR2は、全体として負の屈折力を有している。第3レンズ群GR3は、全体として正の屈折力を有している。第4レンズ群GR4は、全体として負の屈折力を有している。後続群GRSは、少なくとも1つのレンズ群を有する。
 一実施の形態に係るズームレンズは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、光軸Z1に沿って、少なくとも第1レンズ群GR1と第3レンズ群GR3とが物体側に移動する。なお、図1~図4では、広角端、かつ無限遠合焦時のレンズ配置を示している。図1~図4には、広角端から望遠端へとズーミングする際の各レンズ群の移動軌跡の概要を矢印で示す。
 また、一実施の形態に係るズームレンズは、以下の条件式(1)~(3)を満足する。
 0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
 2.5<D1/D3<10 ……(2)
 1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)
ただし、
 D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の第1レンズ群GR1の移動量
 D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の第3レンズ群GR3の移動量
 ft:望遠端における全系の焦点距離
 fw:広角端における全系の焦点距離
 Lw:広角端における光学全長(広角端における第1レンズ群GR1の最も物体側の面から像面までの距離)
 BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
とする。
 その他、一実施の形態に係るズームレンズは、後述する所定の条件式等をさらに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ズームレンズの作用および効果を説明する。併せて、本開示の一実施の形態に係るズームレンズにおける、より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ズームレンズによれば、全体として5つ以上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、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いズームレンズ、および撮像装置を実現可能となる。また、ズーミング時に移動するレンズ群の移動量の関係を適切に規定するとともに、各レンズ群の屈折力配置を適切に設定することで、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長を短くしつつ、全ズーム域、および全物体距離に亘り、高い光学性能が容易に得られる。これにより、例えばミラーレスデジタルカメラに装着可能な交換レンズに適した、コンパクトなズームレンズを実現可能となる。
 一実施の形態に係るズームレンズによれば、全体として5つ以上のレンズ群で構成し、かつ、第1レンズ群GR1の移動量を適度に大きくし、また、第1レンズ群GR1の移動量と第3レンズ群GR3の移動量とを最適化することで、広角端における光学全長を短くでき製品全長に有利となる。特に、条件式(1)~(3)を満足することで、諸収差を良好に補正することができ、かつ、広角端における光学全長を短くすることができる。
 条件式(1)は、望遠端の無限遠合焦時における全系の焦点距離と、広角端から望遠端へとズーミングする際の第1レンズ群GR1の移動量との比を規定した式である。条件式(1)の下限値を下回ると、ズーミング時の第3レンズ群GR3の移動量が大きくなり、広角端において、第3レンズ群GR3が移動するための空間を大きく確保する必要がある。このため、十分に光学全長を短くできず、製品全長の短縮効果が小さくなる。条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群GR1の移動量が大きくなりすぎるため、望遠端において開口絞りStと第1レンズ群GR1との距離が長くなりすぎる。このため、第1レンズ群GR1の有効径が増大する。また、多段沈胴となり、径方向に肥大化し、製品としてコンパクト性を保つのが難しくなる。
 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、特に、製品の小型化の観点から、条件式(1)の数値範囲を下記条件式(1A)のように設定することがより望ましい。さらにより望ましくは、下記条件式(1B)のように設定するとよい。
 0.23<D1/ft<0.5 ……(1A)
 0.23<D1/ft<0.36 ……(1B)
 条件式(2)は、広角端から望遠端へとズーミングする際の第1レンズ群GR1の移動量と広角端から望遠端へとズーミングする際の第3レンズ群GR3の移動量との比を規定した式である。条件式(2)の下限値を下回ると、第3レンズ群GR3の移動量が大きくなるため、広角端での光学全長の短縮が難しくなる。条件式(2)の上限値を上回ると、第3レンズ群GR3の屈折力が強くなりすぎるために、諸収差の補正、特に球面収差の補正が困難となる。また、望遠端における光学全長と広角端における光学全長との差が大きくなり、コンパクト性を保つのが難しくなる。
 なお、一実施の形態に係るズームレンズを、例えばズーム比3倍程度の望遠ズームレンズにする場合においては、製品としての小型化の観点から、条件式(2)の数値範囲を下記条件式(2A)のように設定することがより望ましい。さらにより望ましくは、下記条件式(2B)のように設定するとよい。
 2.5<D1/D3<8.0 ……(2A)
 2.5<D1/D3<6.0 ……(2B)
 条件式(3)は、広角端における光学全長と広角端におけるバックフォーカスとの比率と、ズーム比との比率とを規定した式である。条件式(3)を満足することで、ズーム比を3倍程度に保ったまま、諸収差を良好に補正しつつ、小型化が可能となる。なお、条件式(3)におけるバックフォーカスとは、実質的に、カバーガラスやフィルタなどの屈折力を持たない光学要素は除いた空気換算長とする。条件式(3)の下限値を下回る場合、広角端におけるバックフォーカスが長くなり、ミラーレスカメラに適さない。また、ズーム比も小さくなり製品として望ましくない。条件式(3)の上限値を上回る場合、ズーム比が大きくなり、諸収差を良好に補正しつつ、小型化することが難しい。
 また、一実施の形態に係るズームレンズは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第1レンズ群GR1、第2レンズ群GR2、および第3レンズ群GR3のうち少なくとも第1レンズ群GR1と第3レンズ群GR3とが物体側に移動し、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
 -0.003<D2/|f2|<0.026 ……(4)
ただし、
 D2:広角端から望遠端へとズーミングする際の第2レンズ群GR2の移動量
 f2:第2レンズ群GR2の焦点距離
とする。
 条件式(4)は、広角端から望遠端へとズーミングする際の第2レンズ群GR2の移動量を規定した式である。条件式(4)の下限値を下回ると、諸収差を良好に補正しつつズーム比を大きくすることが難しい。条件式(4)の上限値を上回ると、第2レンズ群GR2の移動量が大きくなり、第1レンズ群GR1と第2レンズ群GR2との多段沈胴となり、製品のコンパクト性を保つのが難しくなる。
 なお、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、メカ構造を単純化し、製品を小型化するためには、条件式(4)を下記条件式(4A)のように設定することがより望ましい。すなわち、ズーミングの際に第2レンズ群GR2を固定群とすることが望ましい。
 D2=0 ……(4A)
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、第1レンズ群GR1は、1枚の負レンズと、1枚の正レンズとからなり、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けていることが望ましい。このような構成にすることで、製品全長と重さの観点で有利になる。また、最も物体側のレンズ面が物体側に凹面を向けた構成にした場合、最も物体側のレンズ面を通過した後の光線径が大きくなり、特に広角端での非点収差やコマ収差を良好に補正することが困難となる。また、第2レンズ群GR2以降のレンズ径が大きくなってしまい、小型化の観点で好ましくない。
 また、一実施の形態に係るズームレンズは、第1レンズ群GR1が、以下の条件式(5)を満足する正レンズを有することが望ましい。
 νg1p>60 ……(5)
ただし、
 νg1p:第1レンズ群GR1における正レンズのアッベ数
とする。
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、第1レンズ群GR1は、最も物体側に、負レンズを有することが望ましい。
 望遠ズームレンズでは、第1レンズ群GR1でのみ軸上光線径が大きく、第1レンズ群GR1で発生した収差を第2レンズ群GR2以降で補正することが難しい。このため、ある程度第1レンズ群GR1内で収差を補正する必要がある。特に色収差に関しては、条件式(5)を満たすような低分散の材料を正レンズに使うことが望ましい。また、一般的に低分散の材料は耐久性が低いため物体側に負レンズを配置することで、その後ろのレンズに低分散の材料を使うことが可能になり、同時に軸上色収差も良好に補正することができる。条件式(5)の下限値を下回ると、諸収差、特に軸上色収差の補正が不十分となる。諸収差の補正のためにさらにレンズの枚数を追加すると第1レンズ群GR1自体が大きくなり、コンパクト性を保つことが難しくなる。また、第1レンズ群GR1のレンズが一番大きいため重量への影響も大きい。このため、レンズの枚数を追加することで軽量化が難しくなる。
 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(5A)のように設定することがより望ましい。
 νg1p>67 ……(5A)
 また、一実施の形態に係るズームレンズは、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
 0<f1/|f4|<1.5 ……(6)
ただし
 f1:第1レンズ群GR1の焦点距離
 f4:第4レンズ群GR4の焦点距離
とする。
 条件式(6)は第1レンズ群GR1の焦点距離と第4レンズ群GR4の焦点距離との比を規定している。条件式(6)を満たすことで良好に諸収差を補正しつつ、ズーム比を比較的大きくできる。条件式(6)の上限値を上回った場合、第1レンズ群GR1の屈折力が弱くなり、諸収差の補正、特に球面収差の補正が難しくなる。 条件式(6)の下限値を下回った場合、第1レンズ群GR1の屈折力が強くなり、諸収差の補正、特に球面収差の補正が難しくなる。
 また、一実施の形態に係るズームレンズの後続群GRSにおいて、少なくとも1つのレンズ群のうち最も像面側に配置されたレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとを有することが望ましい。このような構成にすることで、諸収差、特に倍率色収差やコマ収差の補正が可能になり、結果として、光学全長の短縮にも有利になる。
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、最も像面側に配置されたレンズ群は、最も像面側に負レンズを有することが望ましい。負レンズを像面側に配置することで射出瞳を短くすることが可能になり、ミラーレスカメラに適した小型化が可能になる。
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、後続群GRSは、図4に示す第4の構成例のように、第5レンズ群GR5と、第6レンズ群GR6とからなる構成であってもよい(ズームレンズ全体として6群構成)。
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、後続群GRSは、例えば図1に示す第1の構成例および図2に示す第2の構成例のように、第5レンズ群GR5と、第6レンズ群GR6と、第7レンズ群GR7とからなる構成であってもよい(ズームレンズ全体として7群構成)。
 また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、後続群GRSは、図3に示す第3の構成例のように、第5レンズ群GR5からなる構成であってもよい(ズームレンズ全体として5群構成)。
<3.撮像装置への適用例>
 次に、本開示の一実施の形態に係るズームレンズの具体的な撮像装置への適用例を説明する。
 図17は、一実施の形態に係るズームレンズを適用した撮像装置100の一構成例を示している。この撮像装置100は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック10と、カメラ信号処理部20と、画像処理部30と、LCD(Liquid Crystal Display)40と、R/W(リーダ/ライタ)50と、CPU(Central Processing Unit)60と、入力部70と、レンズ駆動制御部80とを備えている。
 カメラブロック10は、撮像機能を担うものであり、撮像レンズ11を含むズームレンズと、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に示した各構成例に係るズームレンズ1~4を適用可能である。
 カメラ信号処理部20は、撮像素子12から出力された画像信号に対してアナログ-デジタル変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行うものである。
 画像処理部30は、画像信号の記録再生処理を行うものであり、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行うようになっている。
 LCD40は、ユーザの入力部70に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。R/W50は、画像処理部30によって符号化された画像データのメモリカード1000への書き込み、およびメモリーカード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ズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図1~図4に示した各構成例に係るズームレンズ1~4に、具体的な数値を適用した実施例を説明する。
 なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Si」は、最も物体側から順次増加するようにして符号を付したi番目の面の番号を示している。「ri」は、i番目の面の近軸の曲率半径の値(mm)を示す。「di」はi番目の面とi+1番目の面との間の光軸上の間隔の値(mm)を示す。「ndi」はi番目の面を有する光学要素の材質のd線(波長587.6nm)に対する屈折率の値を示す。「νdi」はi番目の面を有する光学要素の材質のd線におけるアッベ数の値を示す。「φi」はi番目の面の有効径の値(mm)を示す。「ri」の値が「∞」となっている部分は平面、または絞り面等を示す。面番号(Si)の欄の「ASP」は、当該面が非球面形状で構成されていることを示す。面番号の欄の「STO」は該当位置に開口絞りStが配置されていることを示す。面番号の欄の「OBJ」は、当該面が物体面であることを示す。面番号の欄の「IMG」は、当該面が像面であることを示す。「f」は全系の焦点距離を示す(単位:mm)。「Fno」は開放F値(Fナンバー)を示す。「ω」は全画角を示す(単位:°)。「Y」は像高を示す(単位:mm)。「L」は光学全長(最も物体側の面から像面までの光軸上の距離)を示す(単位:mm)。「BF」はバックフォーカスを示す(単位:mm)。
 また、各実施例において用いられるレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものがある。非球面形状は、以下の式によって定義される。なお、後述する非球面係数を示す各表において、「E-i」は10を底とする指数表現、すなわち、「10-i」を表しており、例えば、「0.12345E-05」は「0.12345×10-5」を表している。
(非球面の式)
 x=cy/(1+(1-(1+k)y1/2)+A4・y+A6・y+A8・y+A10・y10+A12・y12
 ここで、レンズ面の頂点から光軸方向の距離(サグ量)を「x」、光軸と垂直な方向の高さを「y」、レンズ面の頂点での近軸曲率(曲率半径の逆数)を「c」、円錐(コーニック)定数を「k」とする。A4、A6、A8、A10およびA12は、それぞれ第4次、第6次、第8次、第10次および第12次の非球面係数である。
[各実施例に共通の構成]
 以下の実施例1~4が適用されるズームレンズ1~4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、ズームレンズ1~4はいずれも、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、後続群GRSとから構成されている。
 第1レンズ群GR1は、全体として正の屈折力を有している。第2レンズ群GR2は、全体として負の屈折力を有している。第3レンズ群GR3は、全体として正の屈折力を有している。第4レンズ群GR4は、全体として負の屈折力を有している。後続群GRSは、少なくとも1つのレンズ群を有する。
 ズームレンズ1~4はいずれも、広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも第1レンズ群GR1と第3レンズ群GR3とが物体側に移動する。
[実施例1]
 [表1]に、図1に示した実施例1に係るズームレンズ1の基本的なレンズデータを示す。[表2]には、実施例1に係るズームレンズ1の各レンズ群の始面と焦点距離(単位:mm)とを示す。[表3]には、実施例1に係るズームレンズ1における全系の焦点距離f、F値、全画角ω、像高Y、光学全長L、およびバックフォーカスBFの値を示す。なお、[表3]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについての無限遠合焦時における値を示す。[表4]には、実施例1に係るズームレンズ1においてズーミングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、[表4]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについて、物体距離(d0)が無限遠の場合と近距離の場合とにおける値を示す。[表5]には、実施例1に係るズームレンズ1における、非球面の形状を表す係数の値を示す。
 実施例1に係るズームレンズ1において、後続群GRS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5レンズ群GR5と、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6と、負の屈折力を有する第7レンズ群GR7とからなる。実施例1に係るズームレンズ1は、全体として7群構成となっている。
 第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11とレンズL12とで構成されている。レンズL11とレンズL12は接合レンズとなっている。レンズL11は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL121は、両凸形状の正レンズとなっている。
 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~レンズL25で構成されている。レンズL21とレンズL22は接合レンズとなっている。レンズL24とレンズL25は接合レンズとなっている。レンズL21は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL22は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL23は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL24は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL25は両凸形状の正レンズとなっている。
 第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL31とレンズL32とで構成されている。レンズL31とレンズL32は接合レンズとなっている。レンズL31は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL32は両凸形状の正レンズとなっている。
 第4レンズ群GR4は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41とレンズL42とで構成されている。レンズL41は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL42は両凸形状の正レンズとなっている。
 第5レンズ群GR5は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL51~レンズL54で構成されている。レンズL52とレンズL53は接合レンズとなっている。レンズL51は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL52は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL53は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL54は両凸形状の正レンズとなっている。
 第6レンズ群GR6は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL61とレンズL62とで構成されている。レンズL61とレンズL62は接合レンズとなっている。レンズL61は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL62は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。
 第7レンズ群GR7は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL71~レンズL73で構成されている。レンズL71とレンズL72は接合レンズとなっている。レンズL71は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL72は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。レンズL73は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。
 実施例1に係るズームレンズ1は、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第1レンズ群GR1と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、第5レンズ群GR5と、第6レンズ群GR6とが物体側に移動する。
 フォーカシングに際しては、第4レンズ群GR4と第6レンズ群GR6とが稼働群とされている。物体距離が無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第4レンズ群GR4が物体側に移動し、第6レンズ群GR6が像面側に移動する。
 開口絞りStは、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間に配置されている。開口絞りStは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第3レンズ群GR3と共に物体側に移動する。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
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 図5には、実施例1に係るズームレンズ1の広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図6には、実施例1に係るズームレンズ1の中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図7には、実施例1に係るズームレンズ1の望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図5ないし図7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。これらの各収差図には、d線(587.56nm)を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、g線(435.84nm)、およびC線(656.27nm)に対する収差も示す。非点収差図において、Sはサジタル像面、Tはタンジェンシャル像面における値を示す。以降の他の実施例における収差図についても同様である。
 各収差図から分かるように、実施例1に係るズームレンズ1は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
[実施例2]
 [表6]に、図2に示した実施例2に係るズームレンズ2の基本的なレンズデータを示す。[表7]には、実施例2に係るズームレンズ2の各レンズ群の始面と焦点距離(単位:mm)とを示す。[表8]には、実施例2に係るズームレンズ2における全系の焦点距離f、F値、全画角ω、像高Y、光学全長L、およびバックフォーカスBFの値を示す。なお、[表8]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについての無限遠合焦時における値を示す。[表9]には、実施例2に係るズームレンズ2においてズーミングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、[表9]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについて、物体距離(d0)が無限遠の場合と近距離の場合とにおける値を示す。[表10]には、実施例2に係るズームレンズ2における、非球面の形状を表す係数の値を示す。
 実施例2に係るズームレンズ2において、後続群GRS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5レンズ群GR5と、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6と、負の屈折力を有する第7レンズ群GR7とからなる。実施例2に係るズームレンズ2は、全体として7群構成となっている。
 第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11とレンズL12とで構成されている。レンズL11とレンズL12は接合レンズとなっている。レンズL11は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL121は、両凸形状の正レンズとなっている。
 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~レンズL23で構成されている。レンズL22とレンズL23は接合レンズとなっている。レンズL21は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL22は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL23は両凸形状の正レンズとなっている。
 第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL31とレンズL32とで構成されている。レンズL31とレンズL32は接合レンズとなっている。レンズL31は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL32は両凸形状の正レンズとなっている。
 第4レンズ群GR4は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41とレンズL42とで構成されている。レンズL41は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL42は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。
 第5レンズ群GR5は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL51~レンズL54で構成されている。レンズL52とレンズL53は接合レンズとなっている。レンズL51は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL52は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL53は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL54は両凸形状の正レンズとなっている。
 第6レンズ群GR6は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL61とレンズL62とで構成されている。レンズL61とレンズL62は接合レンズとなっている。レンズL61は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL62は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。
 第7レンズ群GR7は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL71~レンズL73で構成されている。レンズL71とレンズL72は接合レンズとなっている。レンズL71は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL72は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。レンズL73は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。
 実施例2に係るズームレンズ2は、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第1レンズ群GR1と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、第5レンズ群GR5と、第6レンズ群GR6と、第7レンズ群GR7とが物体側に移動する。
 フォーカシングに際しては、第4レンズ群GR4と第6レンズ群GR6とが稼働群とされている。物体距離が無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第4レンズ群GR4が物体側に移動し、第6レンズ群GR6が像面側に移動する。
 開口絞りStは、第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間に配置されている。開口絞りStは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第3レンズ群GR3と共に物体側に移動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 
 図8には、実施例2に係るズームレンズ2の広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図9には、実施例2に係るズームレンズ2の中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図10には、実施例2に係るズームレンズ2の望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。
 各収差図から分かるように、実施例2に係るズームレンズ2は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
[実施例3]
 [表11]に、図3に示した実施例3に係るズームレンズ3の基本的なレンズデータを示す。[表12]には、実施例3に係るズームレンズ3の各レンズ群の始面と焦点距離(単位:mm)とを示す。[表13]には、実施例3に係るズームレンズ3における全系の焦点距離f、F値、全画角ω、像高Y、光学全長L、およびバックフォーカスBFの値を示す。なお、[表13]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについての無限遠合焦時における値を示す。[表14]には、実施例3に係るズームレンズ3においてズーミングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、[表14]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについて、物体距離(d0)が無限遠の場合と近距離の場合とにおける値を示す。[表15]には、実施例3に係るズームレンズ3における、非球面の形状を表す係数の値を示す。
 実施例3に係るズームレンズ3において、後続群GRSは、負の屈折力を有する第5レンズ群GR5からなる。実施例3に係るズームレンズ3は、全体として5群構成となっている。
 第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11とレンズL12とで構成されている。レンズL11とレンズL12は接合レンズとなっている。レンズL11は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL121は、両凸形状の正レンズとなっている。
 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~レンズL23で構成されている。レンズL22とレンズL23は接合レンズとなっている。レンズL21は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL22は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL23は両凸形状の正レンズとなっている。
 第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL31~レンズL38で構成されている。レンズL31とレンズL32は接合レンズとなっている。レンズL36とレンズL37は接合レンズとなっている。レンズL31は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL32は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL33は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL34は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL35は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL36は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL37は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL38は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。
 第4レンズ群GR4は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41とレンズL42とで構成されている。レンズL41とレンズL42は接合レンズとなっている。レンズL41は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL42は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。
 第5レンズ群GR5は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL51~レンズL53で構成されている。レンズL51とレンズL52は接合レンズとなっている。
 レンズL51は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL52は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL53は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。
 実施例3に係るズームレンズ3は、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第1レンズ群GR1と、第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、第5レンズ群GR5とが物体側に移動する。
 フォーカシングに際しては、第4レンズ群GR4が稼働群とされている。物体距離が無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第4レンズ群GR4が像面側に移動する。
 開口絞りStは、第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3との間に配置されている。開口絞りStは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第3レンズ群GR3と共に物体側に移動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 
 図11には、実施例3に係るズームレンズ3の広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図12には、実施例3に係るズームレンズ3の中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図13には、実施例3に係るズームレンズ3の望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。
 各収差図から分かるように、実施例3に係るズームレンズ3は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
[実施例4]
 [表16]に、図4に示した実施例4に係るズームレンズ4の基本的なレンズデータを示す。[表17]には、実施例4に係るズームレンズ4の各レンズ群の始面と焦点距離(単位:mm)とを示す。[表18]には、実施例4に係るズームレンズ4における全系の焦点距離f、F値、全画角ω、像高Y、光学全長L、およびバックフォーカスBFの値を示す。なお、[表18]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについての無限遠合焦時における値を示す。[表19]には、実施例4に係るズームレンズ4においてズーミングの際に可変となる面間隔のデータを示す。なお、[表19]には、広角端(Wide)、中間焦点距離(Mid)、および望遠端(Tele)のそれぞれについて、物体距離(d0)が無限遠の場合と近距離の場合とにおける値を示す。[表20]には、実施例4に係るズームレンズ4における、非球面の形状を表す係数の値を示す。
 実施例4に係るズームレンズ4において、後続群GRS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5レンズ群GR5と、負の屈折力を有する第6レンズ群GR6とからなる。実施例4に係るズームレンズ4は、全体として6群構成となっている。
 第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11とレンズL12とで構成されている。レンズL11とレンズL12は接合レンズとなっている。レンズL11は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL121は、両凸形状の正レンズとなっている。
 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~レンズL25で構成されている。レンズL21とレンズL22は接合レンズとなっている。レンズL24とレンズL25は接合レンズとなっている。レンズL21は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL22は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL23は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL24は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL25は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。
 第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL31とレンズL32とで構成されている。レンズL31とレンズL32は接合レンズとなっている。レンズL31は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL32は両凸形状の正レンズとなっている。
 第4レンズ群GR4は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41とレンズL42とで構成されている。レンズL41は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。レンズL42は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。
 第5レンズ群GR5は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL51~レンズL54で構成されている。レンズL52とレンズL53は接合レンズとなっている。レンズL51は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。レンズL52は両凹形状の負レンズとなっている。レンズL53は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL54は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズとなっている。
 第6レンズ群GR6は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL61~レンズL65で構成されている。レンズL61とレンズL62は接合レンズとなっている。レンズL63とレンズL64は接合レンズとなっている。レンズL61は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL62は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。レンズL63は両凸形状の正レンズとなっている。レンズL64は両凹レンズ形状の負レンズとなっている。レンズL65は物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとなっている。
 実施例4に係るズームレンズ4は、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第1レンズ群GR1と、第3レンズ群GR3と、第4レンズ群GR4と、第5レンズ群GR5と、第6レンズ群GR6とが物体側に移動する。
 フォーカシングに際しては、第4レンズ群GR4と第6レンズ群GR6とが稼働群とされている。物体距離が無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第4レンズ群GR4が物体側に移動し、第6レンズ群GR6が像面側に移動する。
 開口絞りStは、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4との間に配置されている。開口絞りStは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第3レンズ群GR3と共に物体側に移動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 
 図14には、実施例4に係るズームレンズ4の広角端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図15には、実施例4に係るズームレンズ4の中間焦点距離かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。図16には、実施例4に係るズームレンズ4の望遠端かつ無限遠合焦時における諸収差を示す。
 各収差図から分かるように、実施例4に係るズームレンズ4は、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
[各実施例のその他の数値データ]
 [表21]~[表22]には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。[表21]には、各条件式に関するパラメータの値を示す。[表22]には、各条件式の値を示す。[表22]から分かるように、各条件式について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 
<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18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18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18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19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19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18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18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18に示した例において、通信ネットワーク7010を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム7000が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク7010を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク7010を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
 以上説明した車両制御システム7000において、本開示のズームレンズ、および撮像装置は、撮像部7410、および撮像部7910,7912,7914,7916,7918に適用することができる。
[5.2 第2の応用例]
 本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
 図20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20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20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21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21は、図20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21を参照すると、カメラヘッド5005は、その機能として、レンズユニット5007と、撮像部5009と、駆動部5011と、通信部5013と、カメラヘッド制御部5015と、を有する。また、CCU5039は、その機能として、通信部5059と、画像処理部5061と、制御部5063と、を有する。カメラヘッド5005とCCU5039とは、伝送ケーブル5065によって双方向に通信可能に接続されている。
 まず、カメラヘッド5005の機能構成について説明する。レンズユニット5007は、鏡筒5003との接続部に設けられる光学系である。鏡筒5003の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド5005まで導光され、当該レンズユニット5007に入射する。レンズユニット5007は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット5007は、撮像部5009の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。
 撮像部5009は撮像素子によって構成され、レンズユニット5007の後段に配置される。レンズユニット5007を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部5009によって生成された画像信号は、通信部5013に提供される。
 撮像部5009を構成する撮像素子としては、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)タイプのイメージセンサであり、Bayer配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば4K以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者5067は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。
 また、撮像部5009を構成する撮像素子は、3D表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成される。3D表示が行われることにより、術者5067は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部5009が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット5007も複数系統設けられる。
 また、撮像部5009は、必ずしもカメラヘッド5005に設けられなくてもよい。例えば、撮像部5009は、鏡筒5003の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
 駆動部5011は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部5015からの制御により、レンズユニット5007のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部5009による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
 通信部5013は、CCU5039との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部5013は、撮像部5009から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル5065を介してCCU5039に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者5067が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部5013には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル5065を介してCCU5039に送信される。
 また、通信部5013は、CCU5039から、カメラヘッド5005の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部5013は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部5015に提供する。なお、CCU5039からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部5013には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部5015に提供される。
 なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてCCU5039の制御部5063によって自動的に設定される。つまり、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡5001に搭載される。
 カメラヘッド制御部5015は、通信部5013を介して受信したCCU5039からの制御信号に基づいて、カメラヘッド5005の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部5015は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び/又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部5009の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部5015は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部5011を介してレンズユニット5007のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部5015は、更に、鏡筒5003やカメラヘッド5005を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。
 なお、レンズユニット5007や撮像部5009等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド5005について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。
 次に、CCU5039の機能構成について説明する。通信部5059は、カメラヘッド5005との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部5059は、カメラヘッド5005から、伝送ケーブル5065を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部5059には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部5059は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部5061に提供する。
 また、通信部5059は、カメラヘッド5005に対して、カメラヘッド5005の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。
 画像処理部5061は、カメラヘッド5005から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理(帯域強調処理、超解像処理、NR(Noise reduction)処理及び/又は手ブレ補正処理等)、並びに/又は拡大処理(電子ズーム処理)等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部5061は、AE、AF及びAWBを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。
 画像処理部5061は、CPUやGPU等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部5061が複数のGPUによって構成される場合には、画像処理部5061は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のGPUによって並列的に画像処理を行う。
 制御部5063は、内視鏡5001による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部5063は、カメラヘッド5005の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部5063は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡5001にAE機能、AF機能及びAWB機能が搭載されている場合には、制御部5063は、画像処理部5061による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。
 また、制御部5063は、画像処理部5061によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置5041に表示させる。この際、制御部5063は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部5063は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具5021使用時のミスト等を認識することができる。制御部5063は、表示装置5041に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者5067に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。
 カメラヘッド5005及びCCU5039を接続する伝送ケーブル5065は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
 ここで、図示する例では、伝送ケーブル5065を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド5005とCCU5039との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル5065を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル5065によって妨げられる事態が解消され得る。
 以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム5000の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム5000について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。
 本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド5005に好適に適用され得る。特に、本開示のズームレンズは、カメラヘッド5005のレンズユニット5007に好適に適用され得る。
<6.その他の実施の形態>
 本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
 例えば、上記一実施の形態および実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
 また、上記一実施の形態および実施例では、全体として実質的に5つないし7つのレンズ群からなる構成について説明したが、全体として8つ以上のレンズ群からなる構成であってもよい。さらに、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であってもよい。
 また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
 以下の構成の本技術によれば、全体として5つ以上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、バックフォーカスが短く、広角端における光学全長が短いズームレンズ、および撮像装置を実現可能となる。
[1]
 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レンズ群と、
 負の屈折力を有する第2レンズ群と、
 正の屈折力を有する第3レンズ群と、
 負の屈折力を有する第4レンズ群と、
 少なくとも1つのレンズ群を有する後続群と
 から構成され、
 広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
 ズームレンズ。
 0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
 2.5<D1/D3<10 ……(2)
 1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)
ただし、
 D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第1レンズ群の移動量
 D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第3レンズ群の移動量
 ft:望遠端における全系の焦点距離
 fw:広角端における全系の焦点距離
 Lw:広角端における光学全長(広角端における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離)
 BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
とする。
[2]
 広角端から望遠端へとズーミングする際に、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のうち少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
 上記[1]に記載のズームレンズ。
 -0.003<D2/|f2|<0.026 ……(4)
ただし、
 D2:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第2レンズ群の移動量
 f2:前記第2レンズ群の焦点距離
とする。
[3]
 前記第1レンズ群は、最も物体側に、負レンズを有する
 上記[1]または[2]に記載のズームレンズ。
[4]
 前記第1レンズ群は、1枚の負レンズと、1枚の正レンズとからなり、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けている
 上記[1]ないし[3]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[5]
 前記第1レンズ群は、以下の条件式を満足する正レンズを有する
 上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
 νg1p>60 ……(5)
ただし、
 νg1p:前記第1レンズ群における前記正レンズのアッベ数
とする。
[6]
 以下の条件式を満足する
 上記[1]ないし[5]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
 0<f1/|f4|<1.5 ……(6)
ただし
 f1:前記第1レンズ群の焦点距離
 f4:前記第4レンズ群の焦点距離
とする。
[7]
 前記後続群において、前記少なくとも1つのレンズ群のうち最も像面側に配置されたレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとを有する
 上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[8]
 前記最も像面側に配置されたレンズ群は、最も像面側に前記負レンズを有する
 上記[7]に記載のズームレンズ。
[9]
 前記後続群は、第5レンズ群と、第6レンズ群とからなる
 上記[1]ないし[8]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[10]
 前記後続群は、第5レンズ群と、第6レンズ群と、第7レンズ群とからなる
 上記[1]ないし[8]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[11]
 前記後続群は、第5レンズ群からなる
 上記[1]ないし[8]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[12]
 ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
 前記ズームレンズは、
 物体側から像面側に向かって順に、
 正の屈折力を有する第1レンズ群と、
 負の屈折力を有する第2レンズ群と、
 正の屈折力を有する第3レンズ群と、
 負の屈折力を有する第4レンズ群と、
 少なくとも1つのレンズ群を有する後続群と
 から構成され、
 広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
 撮像装置。
 0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
 2.5<D1/D3<10 ……(2)
 1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(4)
ただし、
 D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第1レンズ群の移動量
 D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第3レンズ群の移動量
 ft:望遠端における全系の焦点距離
 fw:広角端における全系の焦点距離
 Lw:広角端における光学全長(広角端における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離)
 BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
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つに記載のズームレンズ。
[14]
 前記ズームレンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
 上記[12]に記載の撮像装置。
 本出願は、日本国特許庁において2020年3月30日に出願された日本特許出願番号第2020-59845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、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、
     正の屈折力を有する第3レンズ群と、
     負の屈折力を有する第4レンズ群と、
     少なくとも1つのレンズ群を有する後続群と
     から構成され、
     広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
     ズームレンズ。
     0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
     2.5<D1/D3<10 ……(2)
     1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)
    ただし、
     D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第1レンズ群の移動量
     D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第3レンズ群の移動量
     ft:望遠端における全系の焦点距離
     fw:広角端における全系の焦点距離
     Lw:広角端における光学全長(広角端における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離)
     BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
    とする。
  2.  広角端から望遠端へとズーミングする際に、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のうち少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
     請求項1に記載のズームレンズ。
     -0.003<D2/|f2|<0.026 ……(4)
    ただし、
     D2:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第2レンズ群の移動量
     f2:前記第2レンズ群の焦点距離
    とする。
  3.  前記第1レンズ群は、最も物体側に、負レンズを有する
     請求項1に記載のズームレンズ。
  4.  前記第1レンズ群は、1枚の負レンズと、1枚の正レンズとからなり、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けている
     請求項1に記載のズームレンズ。
  5.  前記第1レンズ群は、以下の条件式を満足する正レンズを有する
     請求項1に記載のズームレンズ。
     νg1p>60 ……(5)
    ただし、
     νg1p:前記第1レンズ群における前記正レンズのアッベ数
    とする。
  6.  以下の条件式を満足する
     請求項1に記載のズームレンズ。
     0<f1/|f4|<1.5 ……(6)
    ただし
     f1:前記第1レンズ群の焦点距離
     f4:前記第4レンズ群の焦点距離
    とする。
  7.  前記後続群において、前記少なくとも1つのレンズ群のうち最も像面側に配置されたレンズ群は、少なくとも1枚の正レンズと、少なくとも1枚の負レンズとを有する
     請求項1に記載のズームレンズ。
  8.  前記最も像面側に配置されたレンズ群は、最も像面側に前記負レンズを有する
     請求項7に記載のズームレンズ。
  9.  前記後続群は、第5レンズ群と、第6レンズ群とからなる
     請求項1に記載のズームレンズ。
  10.  前記後続群は、第5レンズ群と、第6レンズ群と、第7レンズ群とからなる
     請求項1に記載のズームレンズ。
  11.  前記後続群は、第5レンズ群からなる
     請求項1に記載のズームレンズ。
  12.  ズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
     前記ズームレンズは、
     物体側から像面側に向かって順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、
     正の屈折力を有する第3レンズ群と、
     負の屈折力を有する第4レンズ群と、
     少なくとも1つのレンズ群を有する後続群と
     から構成され、
     広角端から望遠端へとズーミングする際に、少なくとも前記第1レンズ群と前記第3レンズ群とが物体側に移動し、以下の条件式を満足する
     撮像装置。
     0.23<D1/ft<0.8 ……(1)
     2.5<D1/D3<10 ……(2)
     1.2<(Lw/BFw)/(ft/fw)<2.2 ……(3)
    ただし、
     D1:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第1レンズ群の移動量
     D3:広角端から望遠端へとズーミングする際の前記第3レンズ群の移動量
     ft:望遠端における全系の焦点距離
     fw:広角端における全系の焦点距離
     Lw:広角端における光学全長(広角端における前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離)
     BFw:広角端におけるバックフォーカス(広角端における最も像面側の面から像面までの空気換算長)
    とする。
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