Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7616212B2 - Zoom lens and imaging device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7616212B2 - Zoom lens and imaging device - Google Patents

Zoom lens and imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP7616212B2
JP7616212B2 JP2022511909A JP2022511909A JP7616212B2 JP 7616212 B2 JP7616212 B2 JP 7616212B2 JP 2022511909 A JP2022511909 A JP 2022511909A JP 2022511909 A JP2022511909 A JP 2022511909A JP 7616212 B2 JP7616212 B2 JP 7616212B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lens group
image
zoom lens
wide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022511909A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2021200253A1 (en
Inventor
哲一朗 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Sony Group Corp
Original Assignee
Sony Corp
Sony Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp, Sony Group Corp filed Critical Sony Corp
Publication of JPWO2021200253A1 publication Critical patent/JPWO2021200253A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7616212B2 publication Critical patent/JP7616212B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

本開示は、フォーカシング機能を有するズームレンズ、および、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関する。 The present disclosure relates to a zoom lens having a focusing function and an imaging device equipped with such a zoom lens.

固体撮像素子を用いた撮像装置においては、広画角で画面全体にわたり高性能(高解像力)な撮像光学系が要求され、種々の光学系が提案されている(例えば特許文献1ないし3参照)。Imaging devices using solid-state imaging elements require imaging optical systems with a wide angle of view and high performance (high resolution) across the entire screen, and various optical systems have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特開2011-227124号公報JP 2011-227124 A 特開2007-94174号公報JP 2007-94174 A 特開2019-40219号公報JP 2019-40219 A

近年、撮像装置に用いられる撮像光学系は、広画角、高解像力であることだけでなく、動画などの分野で重要になるフォーカシング時の画角変動の低減が強く要望されている。In recent years, there has been a strong demand for imaging optical systems used in imaging devices to not only have a wide angle of view and high resolution, but also to reduce fluctuations in the angle of view during focusing, which is important in fields such as video.

軽快なフォーカシング動作を可能にしながら、フォーカシング時の画角変動と収差変動との少ないズームレンズ、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。It is desirable to provide a zoom lens that enables smooth focusing operation while minimizing fluctuations in the angle of view and aberration during focusing, and an imaging device equipped with such a zoom lens.

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、最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置され、負の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有し、フォーカシングに際して像面側へ移動する第2レンズ群と、主絞りとしての開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群と、正の屈折力を有する第4レンズ群とからなり、第1レンズ群は、負メニスカスレンズよりも像面側に配置された正レンズを有し、広角端から望遠端へとズーミングする際に、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化するように、第1レンズ群および第2レンズ群が像面側に移動すると共に、第3レンズ群および第4レンズ群が物体側に移動し、以下の条件式を満足する。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
f2:第2レンズ群の焦点距離
とする。
A zoom lens according to an embodiment of the present disclosure includes, in order from the object side to the image surface side, a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side disposed closest to the object surface, a first lens group having negative refractive power, a second lens group having negative refractive power and moving toward the image surface side during focusing, an aperture stop as a main aperture, a third lens group having positive refractive power, and a fourth lens group having positive refractive power, wherein the first lens group has a positive lens disposed closer to the image surface side than the negative meniscus lens, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group and the second lens group move toward the image surface side and the third lens group and the fourth lens group move toward the object side so that a distance between adjacent lens groups changes, and the following conditional expression is satisfied:
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group, and f2: focal length of the second lens group.

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。An imaging device according to one embodiment of the present disclosure includes a zoom lens and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the zoom lens, and the zoom lens is configured by the zoom lens according to the embodiment of the present disclosure.

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3つ以上の群で構成され、軽快なフォーカシング動作を可能にしながら、フォーカシング時の画角変動と収差変動が少なくなるように、各レンズ群の構成の最適化が図られている。 A zoom lens or imaging device according to one embodiment of the present disclosure is composed of three or more groups as a whole, and the configuration of each lens group is optimized to enable smooth focusing operations while minimizing fluctuations in the angle of view and aberrations during focusing.

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。1 is a lens cross-sectional view showing a first configuration example (Example 1) of a zoom lens according to an embodiment of the present disclosure. 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。FIG. 4 is a lens cross-sectional view showing a second configuration example (Example 2) of a zoom lens according to an embodiment. 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。FIG. 11 is a lens cross-sectional view showing a third configuration example (Example 3) of a zoom lens according to an embodiment. 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縦収差を示す収差図である。4A to 4C are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 at the wide-angle end and when focused on infinity. 実施例1に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。5A and 5B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。5A and 5B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused at infinity. 実施例1に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。5A and 5B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 at the telephoto end and when focused on infinity. 実施例1に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。5A and 5B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 1 at the telephoto end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。5A and 5B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 at the wide-angle end and when focused on infinity. 実施例1に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused at infinity. 実施例1に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 at the telephoto end and focused on infinity. 実施例1に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。5A to 5C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 1 at the telephoto end when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 at the wide-angle end and when focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 at the telephoto end and when focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 2 at the telephoto end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。8A to 8C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 at the wide-angle end and when focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。8A to 8C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。8A to 8C are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 at the telephoto end and when focused on infinity. 実施例2に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。8A and 8B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 2 at the telephoto end when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 at the wide-angle end and when focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 at the telephoto end and focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating longitudinal aberration of the zoom lens according to Example 3 at the telephoto end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration at the wide-angle end of the zoom lens according to Example 3 when focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 3 at the wide-angle end when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 3 when the zoom lens is at an intermediate focal length and focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの中間焦点距離かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 3 at an intermediate focal length and when focusing on a close object. 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横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration at the telephoto end of the zoom lens according to Example 3 when focused on infinity. 実施例3に係るズームレンズの望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す収差図である。11A and 11B are aberration diagrams illustrating lateral aberration of the zoom lens according to Example 3 at the telephoto end when focusing on a close object. 撮像装置の一構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an imaging device. 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。1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system; 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。4 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of an outside-vehicle information detection unit and an imaging unit; FIG. 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。1 is a configuration diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system. 図43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。A block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and CCU shown in Figure 43.

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
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
0. Comparative Example 1. Basic Lens Configuration 2. Actions and Effects 3. Example of Application to Imaging Device 4. Example of Lens Numerical Values 5. Application Examples 6. Other Embodiments

<0.比較例>
広画角な撮像光学系として、特許文献1にはレトロフォーカス型の撮像光学系が開示されている。特許文献1には、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力の第2レンズ群とからなり、撮影画角が120度のレトロフォーカス型の単一焦点距離の広角レンズが開示されている。
<0. Comparative Example>
As a wide-angle imaging optical system, a retrofocus imaging optical system is disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a retrofocus wide-angle lens with a single focal length and a photographing angle of view of 120 degrees, which includes, in order from the object side, a first lens group with negative refractive power, an aperture stop, and a second lens group with positive refractive power.

また、特許文献2には、広画角の撮像光学系として、負の屈折力のレンズ群が先行する(最も物体側に位置する)ネガティブリード型のズームレンズが開示されている。特許文献2には、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群とからなり、広角端での撮影全画角が114.7度で、ズーム比1.65程度の広画角のズームレンズが開示されている。この他、特許文献2には、物体側より順に、負の屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力の第2レンズ群と、正の屈折力の第3レンズ群とからなり、広角端での撮影全画角が114.7度でズーム比1.65程度の広画角のズームレンズが開示されている。 Patent Document 2 also discloses a negative-lead type zoom lens as a wide-angle imaging optical system, in which a lens group with negative refractive power is in the foreground (located closest to the object side). Patent Document 2 discloses a wide-angle zoom lens consisting of, from the object side, a first lens group with negative refractive power and a second lens group with positive refractive power, with a total shooting angle of 114.7 degrees at the wide-angle end and a zoom ratio of about 1.65. Patent Document 2 also discloses a wide-angle zoom lens consisting of, from the object side, a first lens group with negative refractive power, a second lens group with positive refractive power, and a third lens group with positive refractive power, with a total shooting angle of 114.7 degrees at the wide-angle end and a zoom ratio of about 1.65.

一方、近年では、撮像装置に用いられる撮像光学系に、広画角、高解像力であることだけでなく、動画などの分野で重要になるフォーカシング時の画角変動の低減が強く要望されている。フォーカシング時の画角変動の低減のためには、フォーカシング時の焦点距離の変動と歪曲収差の変動とが少ないレンズ群をフォーカス群として選択するのが好ましい。これに対し、特許文献3に開示されている超広角ズームレンズの場合、自由度が少なく焦点距離変動の大きい群をフォーカス群としおり、画角変動が大きいズーム構成となっている。On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for imaging optical systems used in imaging devices that not only have a wide angle of view and high resolution, but also reduce fluctuations in the angle of view during focusing, which is important in fields such as video. In order to reduce fluctuations in the angle of view during focusing, it is preferable to select a lens group that has little fluctuation in focal length and distortion aberration during focusing as the focus group. In contrast, in the case of the ultra-wide-angle zoom lens disclosed in Patent Document 3, a group with little degree of freedom and large fluctuations in focal length is used as the focus group, resulting in a zoom configuration with large fluctuations in the angle of view.

そこで、軽快なフォーカシング動作を可能にしながら、フォーカシング時の画角変動と収差変動とが少なく、良好な収差補正が可能なズームレンズ、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。Therefore, there is a need for the development of a zoom lens that allows for smooth focusing operation, has minimal fluctuations in the angle of view and aberration during focusing, and provides good aberration correction, as well as an imaging device equipped with such a zoom lens.

<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。
<1. Basic lens structure>
Fig. 1 shows a first configuration example of a zoom lens according to an embodiment of the present disclosure, which corresponds to the configuration of Example 1 described later. Fig. 2 shows a second configuration example of a zoom lens according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 2 described later. Fig. 3 shows a third configuration example of a zoom lens according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 3 described later.

図1等において、Z1は光軸を示す。第1ないし第3の構成例に係るズームレンズ1~3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LFが配置されていてもよい。また、カバーガラスの他にも、光学部材LFとして、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種の光学フィルタが配置されていてもよい。 In Figure 1 etc., Z1 indicates the optical axis. An optical member LF such as a cover glass for protecting the image sensor may be arranged between the zoom lenses 1 to 3 according to the first to third configuration examples and the image plane. In addition to the cover glass, various optical filters such as a low-pass filter and an infrared cut filter may be arranged as the optical member LF.

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1~3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。 Below, the configuration of a zoom lens according to one embodiment of the present disclosure will be described in association with zoom lenses 1 to 3 according to each of the configuration examples shown in Figure 1 etc., as appropriate, but the technology according to the present disclosure is not limited to the configuration examples shown in the figures.

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、開口絞りStと、第2レンズ群GR2と、少なくとも1つのレンズ群を含む後続群とを備えている。A zoom lens according to one embodiment comprises, along an optical axis Z1, in order from the object side to the image plane side, a first lens group GR1, an aperture stop St, a second lens group GR2, and a subsequent group including at least one lens group.

第1レンズ群GR1は、全体として負の屈折力を有している。第1レンズ群GR1は、最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置されている。第1レンズ群GR1は、負メニスカスレンズよりも像面側に配置された正レンズを少なくとも1枚、有することが望ましい。The first lens group GR1 has a negative refractive power overall. A negative meniscus lens with a convex surface facing the object side is disposed closest to the object side in the first lens group GR1. It is desirable that the first lens group GR1 has at least one positive lens disposed closer to the image surface than the negative meniscus lens.

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2レンズ群GR2は、フォーカス群として、フォーカシングに際して像面側へ移動する。第2レンズ群GR2は、単一のレンズ成分により構成されることが望ましい。ここで、単一のレンズ成分とは、単レンズであってもよいし、複数のレンズが接合された接合レンズであってもよい。The second lens group GR2 has a negative refractive power overall. As a focus group, the second lens group GR2 moves toward the image surface during focusing. It is desirable that the second lens group GR2 be composed of a single lens component. Here, the single lens component may be a single lens or a cemented lens in which multiple lenses are cemented together.

後続群は、正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも1つ含む。図1~図3には、後続群が、正の屈折力を有する第3レンズ群GR3と正の屈折力を有する第4レンズ群GR4とからなる構成例を示す。The rear group includes at least one lens group having positive refractive power. Figures 1 to 3 show an example of a configuration in which the rear group is composed of a third lens group GR3 having positive refractive power and a fourth lens group GR4 having positive refractive power.

一実施の形態に係るズームレンズでは、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、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化する。なお、図1~図3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3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、図1~図3には、無限遠から近距離へとフォーカシングする際のフォーカス群の移動方向を示す。 In a zoom lens according to one embodiment, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the spacing between adjacent lens groups changes along the optical axis Z1. Note that Figures 1 to 3 show the lens arrangement at the wide-angle end and when focusing at infinity. Arrows in Figures 1 to 3 show an outline of the movement trajectory of each lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Also, Figures 1 to 3 show the direction of movement of the focus group when focusing from infinity to a close distance.

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。In addition, it is desirable for the zoom lens of one embodiment to further satisfy certain conditional expressions, etc., which will be described later.

<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。
<2. Actions and Effects>
Next, the operation and effects of the zoom lens according to the embodiment of the present disclosure will be described, along with a more desirable configuration of the zoom lens according to the embodiment of the present disclosure.
It should be noted that the effects described in this specification are merely examples and are not limiting, and other effects may also be obtained.

一実施の形態に係るズームレンズによれば、全体として3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、軽快なフォーカシング動作を可能にしながら、フォーカシング時の画角変動と収差変動との少ないズームレンズ、および撮像装置を実現可能となる。 According to one embodiment of the zoom lens, the overall configuration is made up of three or more lens groups, and the configuration of each lens group is optimized, making it possible to realize a zoom lens and imaging device that allows for quick focusing operations while minimizing fluctuations in the angle of view and aberrations during focusing.

一実施の形態に係るズームレンズによれば、物体側より、負の屈折力の第1レンズ群GR1と、負の屈折力の第2レンズ群GR2と、正の屈折力からなるレンズ群を1つ含む後続群とを配置し、レトロフォーカス型のパワー配置とすることで、超広角レンズを小型に構成することが可能になる。 In one embodiment of the zoom lens, a first lens group GR1 with negative refractive power, a second lens group GR2 with negative refractive power, and a subsequent group including one lens group with positive refractive power are arranged from the object side in a retrofocus type power arrangement, making it possible to construct a compact ultra-wide-angle lens.

また、一実施の形態に係るズームレンズによれば、第2レンズ群GR2と後続群における最も物体側に配置されたレンズ群(第3レンズ群GR3)との間に開口絞りStを配置することで、中間像高の不要光量をバランスよくカットすることができ、より高い光学性能を得ることを可能としている。Furthermore, in a zoom lens according to one embodiment, an aperture stop St is disposed between the second lens group GR2 and the lens group (third lens group GR3) that is positioned closest to the object among the succeeding groups, thereby making it possible to cut out the amount of unnecessary light at intermediate image heights in a balanced manner, thereby making it possible to obtain higher optical performance.

また、一実施の形態に係るズームレンズによれば、第2レンズ群GR2を単一のレンズ成分という最小のレンズ構成とすることで、軽快なフォーカシング動作を実現可能にしている。 In addition, according to the zoom lens of one embodiment, the second lens group GR2 has a minimal lens configuration consisting of a single lens component, making it possible to achieve a smooth focusing operation.

ここで、一実施の形態に係るズームレンズは、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:第1レンズ群GR1の焦点距離
f2:第2レンズ群GR2の焦点距離
とする。
Here, it is desirable for the zoom lens according to one embodiment to satisfy the following conditional expression (1).
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group GR1, and f2: focal length of the second lens group GR2.

条件式(1)は、第1レンズ群GR1の焦点距離と第2レンズ群GR2の焦点距離との関係を設定するための条件式である。条件式(1)を満足することで、フォーカシング時の画角変動と収差変動とを少なくすることが可能となる。条件式(1)の下限を下回ると、第2レンズ群GR2の焦点距離が大きくなり、フォーカシング時に必要な移動量が増えてしまうため光学系の大型化を招いてしまう。一方、条件式(1)の上限を上回ると、第2レンズ群GR2の焦点距離が小さくなり、フォーカシング時の収差変動が大きくなってしまい高画質化が困難になる。 Conditional formula (1) is a conditional formula for setting the relationship between the focal length of the first lens group GR1 and the focal length of the second lens group GR2. By satisfying conditional formula (1), it is possible to reduce the fluctuation in the angle of view and the fluctuation in aberration during focusing. If the lower limit of conditional formula (1) is not satisfied, the focal length of the second lens group GR2 becomes large, and the amount of movement required during focusing increases, resulting in an increase in the size of the optical system. On the other hand, if the upper limit of conditional formula (1) is exceeded, the focal length of the second lens group GR2 becomes small, and the fluctuation in aberration during focusing increases, making it difficult to achieve high image quality.

なお、上記した条件式(1)の効果をより良好に実現するためには、条件式(1)の数値範囲を下記条件式(1A)のように設定することがより望ましい。
0.45<f1/f2<0.86 ……(1A)
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (1), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (1) as shown in the following conditional expression (1A).
0.45<f1/f2<0.86...(1A)

また、一実施の形態に係るズームレンズは、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.7<Bfw/fw<1.4 ……(2)
ただし、
Bfw:広角端におけるバックフォーカス
fw:広角端における全系の焦点距離
とする。
Moreover, it is desirable for the zoom lens according to one embodiment to satisfy the following conditional expression (2).
0.7<Bfw/fw<1.4...(2)
however,
Bfw: back focus at the wide-angle end fw: focal length of the entire system at the wide-angle end.

条件式(2)は、光学系の大きさが小型軽量になるように規定されたものであり、広角端における全系の焦点距離と広角端におけるバックフォーカスとの関係を適切に設定するための条件式である。条件式(2)の下限を下回ると、広角端での焦点距離が長くなり広角化が難しくなる。一方、条件式(2)の上限を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎてしまい、広角化に必要なパワー配置の非対称性が増えるため諸収差の補正が困難になり、高画質化が困難になる。 Conditional formula (2) is stipulated so that the size of the optical system is small and lightweight, and is a conditional formula for appropriately setting the relationship between the focal length of the entire system at the wide-angle end and the back focus at the wide-angle end. If the lower limit of conditional formula (2) is not met, the focal length at the wide-angle end becomes long, making it difficult to achieve a wide angle. On the other hand, if the upper limit of conditional formula (2) is exceeded, the back focus becomes too long, and the asymmetry of the power arrangement required for widening the angle increases, making it difficult to correct various aberrations and achieving high image quality.

なお、上記した条件式(2)の効果をより良好に実現するためには、条件式(2)の数値範囲を下記条件式(2A)のように設定することがより望ましい。
1.0<Bfw/fw<1.3 ……(2A)
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (2), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (2) as shown in the following conditional expression (2A).
1.0<Bfw/fw<1.3...(2A)

また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、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2レンズ群GR2および後続群における最も物体側に配置されたレンズ群(第3レンズ群GR3)とは独立して移動し、かつ、絞り径が変化することが望ましい。広角端から望遠端におけるズーミング時に、開口絞りStが第2レンズ群GR2と第3レンズ群GR3とは独立して移動し、かつ絞り径が変化することで、中間像高で入りやすい不要光をカットすることができ、全ズーム域における光学性能、特に広角端側での光学性能の改善を行うことが可能となる。In addition, in a zoom lens according to one embodiment, it is desirable that the aperture diaphragm St moves independently of the second lens group GR2 and the lens group (third lens group GR3) that is located closest to the object among the succeeding groups, and that the aperture diameter changes, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. By moving the aperture diaphragm St independently of the second lens group GR2 and the third lens group GR3, and changing the aperture diameter, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, it is possible to cut out unnecessary light that is likely to enter at intermediate image heights, and it is possible to improve the optical performance over the entire zoom range, especially at the wide-angle end.

また、一実施の形態に係るズームレンズにおいて、開口絞りStよりも像面側に配置され、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化する副絞りを、フレアカッターとしてさらに備えることが望ましい。例えば、図1~図3に示す構成例のように、第3レンズ群GR3の最も像面側に、第1副絞り(第1フレアカッターFC1)または第2副絞り(第2フレアカッターFC2)を配置することが望ましい。また、後続群における最も像面側に配置されたレンズ群(第4レンズ群GR4)内に第2副絞り(第2フレアカッターFC2)を配置することが望ましい。開口絞りStよりも像面側に、ズーミング時に絞り径が変化する副絞りを配置することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットすることができ、全ズーム域における光学性能、特に広角端側での光学性能の改善を行うことが可能となる。 In addition, in the zoom lens according to one embodiment, it is preferable to further provide a sub-diaphragm, which is arranged closer to the image surface than the aperture diaphragm St and whose aperture diameter changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, as a flare cutter. For example, as in the configuration example shown in FIG. 1 to FIG. 3, it is preferable to arrange the first sub-diaphragm (first flare cutter FC1) or the second sub-diaphragm (second flare cutter FC2) on the most image surface side of the third lens group GR3. It is also preferable to arrange the second sub-diaphragm (second flare cutter FC2) in the lens group (fourth lens group GR4) arranged closest to the image surface side in the succeeding group. By arranging the sub-diaphragm whose aperture diameter changes during zooming closer to the image surface than the aperture diaphragm St, it is possible to cut unnecessary light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut by the aperture diaphragm St alone, and it is possible to improve the optical performance in the entire zoom range, especially the optical performance on the wide-angle end side.

また、一実施の形態に係るズームレンズは、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0 ……(3)
ただし、
R2f:第2レンズ群GR2の最も物体側の面の曲率半径
R2r:第2レンズ群GR2の最も像面側の面の曲率半径
とする。
Moreover, it is desirable for the zoom lens according to one embodiment to satisfy the following conditional expression (3).
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0...(3)
however,
R2f: radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 closest to the object side, and R2r: radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 closest to the image surface.

条件式(3)は、フォーカシングに際して諸収差の発生を抑制し、画角変動を抑えるように規定されたものであり、第2レンズ群GR2の最も物体側の面の曲率半径と第2レンズ群GR2の最も像面側の面の曲率半径との関係を適切に設定するための条件式である。条件式(3)の下限を下回ると、広角端での焦点距離が長くなり広角化が難しくなる。一方、条件式(3)の上限を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎてしまい、広角化に必要なパワー配置の非対称性が増えるため諸収差の補正が困難になり高画質化が困難になる。Conditional formula (3) is stipulated to suppress the occurrence of various aberrations during focusing and to suppress fluctuations in the angle of view, and is a conditional formula for appropriately setting the relationship between the radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 closest to the object side and the radius of curvature of the surface of the second lens group GR2 closest to the image plane side. If the lower limit of conditional formula (3) is not met, the focal length at the wide-angle end becomes long, making it difficult to achieve a wide angle. On the other hand, if the upper limit of conditional formula (3) is exceeded, the back focus becomes too long, and the asymmetry of the power arrangement required for widening the angle increases, making it difficult to correct various aberrations and achieve high image quality.

なお、上記した条件式(3)の効果をより良好に実現するためには、条件式(3)の数値範囲を下記条件式(3A)のように設定することがより望ましい。
1.2<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<7.8 ……(3A)
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (3), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (3) as shown in the following conditional expression (3A).
1.2<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<7.8...(3A)

<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。
3. Application example to imaging device
Next, a specific example of application of the zoom lens according to an embodiment of the present disclosure to an imaging device will be described.

図40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。 Figure 40 shows an example of the configuration of an imaging device 100 to which a zoom lens according to one embodiment is applied. The imaging 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, an R/W (Reader/Writer) 50, a CPU (Central Processing Unit) 60, an input unit 70, and a lens drive control unit 80.

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3に示した各構成例に係るズームレンズ1~3を適用可能である。The camera block 10 is responsible for the imaging function and has a zoom lens including an imaging lens 11, and an imaging element 12 such as a CCD (Charge Coupled Devices) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). The imaging element 12 converts the optical image formed by the imaging lens 11 into an electrical signal, and outputs an imaging signal (image signal) corresponding to the optical image. The zoom lenses 1 to 3 according to the configuration examples shown in Figures 1 to 3 can be used as the imaging lens 11.

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。The camera signal processing unit 20 performs various signal processing such as analog-to-digital conversion, noise removal, image quality correction, and conversion to brightness and color difference signals on the image signal output from the image sensor 12.

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。The image processing unit 30 performs recording and playback processing of image signals, and is configured to perform compression encoding, decompression decoding processing of image signals based on a specified image data format, as well as conversion processing of data specifications such as resolution.

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。The LCD 40 has a function of displaying various data such as the operating status of the user on the input unit 70 and captured images. The R/W 50 writes image data encoded by the image processing unit 30 to the memory card 1000 and reads image data recorded on the memory card 1000. The memory card 1000 is, for example, a semiconductor memory that is removable from a slot connected to the R/W 50.

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。The CPU 60 functions as a control processing unit that controls each circuit block provided in the imaging device 100, and controls each circuit block based on an instruction input signal from the input unit 70. The input unit 70 is composed of various switches and the like that are operated as required by the user. The input unit 70 is composed of, for example, a shutter release button for performing a shutter operation and a selection switch for selecting an operation mode, and is configured to output an instruction input signal to the CPU 60 in response to the user's operation. The lens drive control unit 80 controls the drive of the lenses arranged in the camera block 10, and is configured to control motors (not shown) that drive each lens of the imaging lens 11 based on a control signal from the CPU 60.

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。
The operation of the imaging device 100 will be described below.
In a standby state for photographing, under the control of the CPU 60, an image signal photographed by the camera block 10 is output to the LCD 40 via the camera signal processing unit 20 and displayed as a camera-through image. Also, 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 a predetermined lens of the imaging lens 11 moves under the control of the lens drive control unit 80.

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。When the shutter (not shown) of the camera block 10 is operated by an instruction input signal from the input unit 70, the captured image signal is output from the camera signal processing unit 20 to the image processing unit 30, where it is compressed and encoded and converted into digital data in a specified data format. The converted data is output to the R/W 50 and written to the memory card 1000.

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。Focusing is performed, for example, when the shutter release button on the input unit 70 is half-pressed or fully pressed for recording (photographing), by the lens drive control unit 80 moving a specified lens of the imaging lens 11 based on a control signal from the CPU 60.

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。When playing back image data recorded on memory card 1000, specific image data is read out from memory card 1000 by R/W 50 in response to an operation on input unit 70, and after expansion and decoding processing is performed by image processing unit 30, the playback image signal is output to LCD 40 and the playback image is displayed.

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。 In the above-described embodiment, an example was shown in which the imaging device was applied to a digital still camera, but the scope of application of the imaging device is not limited to digital still cameras, and it can be applied to various other imaging devices. For example, it can be applied to digital single-lens reflex cameras, digital non-reflex cameras, digital video cameras, and surveillance cameras. It can also be widely used as the camera section of digital input/output devices such as mobile phones with built-in cameras and information terminals with built-in cameras. It can also be applied to cameras with interchangeable lenses.

<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3に示した各構成例に係るズームレンズ1~3に、具体的な数値を適用した実施例を説明する。
4. Numerical examples of lenses
Next, specific numerical examples of the zoom lens according to an embodiment of the present disclosure will be described. Here, examples will be described in which specific numerical values are applied to the zoom lenses 1 to 3 according to the configuration examples shown in FIGS.

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番目の面の有効径または絞り径の値(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(主絞り)Stが配置されていることを示す。面番号の欄の「FC1」は該当位置に第1フレアカッター(第1副絞り)FC1が配置されていることを示す。面番号の欄の「FC2」は該当位置に第2フレアカッター(第2副絞り)FC2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IMGまでの光軸上の距離)を示す(単位:mm)。The meanings of the symbols used in the following tables and explanations are as follows. "Si" indicates the number of the i-th surface, with the numbers increasing from the closest to the object. "ri" indicates the value (mm) of the paraxial radius of curvature of the i-th surface. "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 for the d-line (wavelength 587.6 nm) of the material of the optical element having the i-th surface. "νdi" indicates the value of the Abbe number at the d-line of the material of the optical element having the i-th surface. "φi" indicates the value (mm) of the effective diameter or aperture diameter of the i-th surface. The part where the value of "ri" is "∞" indicates a flat surface, an aperture surface, etc. "ASP" in the surface number (Si) column indicates that the surface is configured with an aspheric shape. "STO" in the surface number column indicates that the aperture stop (main stop) St is located at the corresponding position. "FC1" in the surface number column indicates that the first flare cutter (first sub-aperture) FC1 is disposed at the corresponding position. "FC2" in the surface number column indicates that the second flare cutter (second sub-aperture) FC2 is disposed at the corresponding position. "OBJ" in the surface number column indicates that the corresponding surface is an object surface. "IMG" in the surface number column indicates that the corresponding surface is an image surface. "f" indicates the focal length of the entire system (unit: mm). "Fno" indicates the open F-number. "ω" indicates the total angle of view (unit: °). "Y" indicates the image height (unit: mm). "L" indicates the total optical length (the distance on the optical axis from the surface closest to the object to the image surface IMG) (unit: 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。 Furthermore, some of the lenses used in the embodiments have aspheric lens surfaces. The aspheric shape is defined by the following formula. In each table showing the aspheric coefficients described below, "E-i" represents an exponential expression with the base 10, that is, "10 -i ", and for example, "0.12345E-05" represents "0.12345×10 -5 ".

(非球面の式)
x=y/(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。
(Aspherical surface formula)
x=y 2 c 2 /(1+(1-(1+k)y 2 c 2 ) 1/2 )+A4・y 4 +A6・y 6 +A8・y 8 +A10・y 10 +A12・y 12
Here, the distance from the apex of the lens surface in the optical axis direction (sag amount) is "x", the height in the direction perpendicular to the optical axis is "y", the paraxial curvature (the reciprocal of the radius of curvature) at the apex of the lens surface is "c", and the conic constant is "k". A4, A6, A8, A10, and A12 are the 4th, 6th, 8th, 10th, and 12th order aspheric coefficients, respectively.

[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、および光学全長L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と、ズーミングの際に可変となる有効径(絞り径)のデータとを示す。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。
[Example 1]
[Table 1] shows basic lens data of the zoom lens 1 according to Example 1 shown in FIG. 1. [Table 2] shows the first surface and focal length (unit: mm) of each group of the zoom lens 1 according to Example 1. [Table 3] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ω, image height Y, and total optical length L of the entire system in the zoom lens 1 according to Example 1. [Table 3] shows values at infinity focusing for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). [Table 4] shows data on surface spacing that is variable during zooming in the zoom lens 1 according to Example 1, and data on the effective diameter (aperture diameter) that is variable during zooming. [Table 4] shows values when the object distance (d0) is infinity and when it is close for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). Table 5 shows the values of coefficients representing the shape of the aspheric surface in the zoom lens 1 according to the first embodiment.

実施例1に係るズームレンズ1は、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、開口絞りStと、第2レンズ群GR2と、後続群とを備えている。後続群は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4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4群構成となっている。The zoom lens 1 according to Example 1 includes, in order from the object side to the image surface side, a first lens group GR1, an aperture stop St, a second lens group GR2, and a subsequent group. The subsequent group is made up of a third lens group GR3 and a fourth lens group GR4. The zoom lens 1 according to Example 1 has a four-group configuration as a whole.

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、光軸Z1に沿って、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化する。また、この際、第1レンズ群GR1および第2レンズ群GR2は像面側に移動し、第3レンズ群GR3および第4レンズ群GR4は物体側に移動する。 In the zoom lens 1 according to Example 1, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the interval between adjacent lens groups changes along the optical axis Z1. At this time, the first lens group GR1 and the second lens group GR2 move toward the image plane side , and the third lens group GR3 and the fourth lens group GR4 move toward the object side .

また、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第2レンズ群GR2と開口絞りStとの間隔、開口絞りStと第3レンズ群GR3との間隔も変化する。また、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絞り径が変化することで、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the second lens group GR2 and the aperture diaphragm St and the distance between the aperture diaphragm St and the third lens group GR3 also change. In addition, the aperture diaphragm St has a function of cutting out unnecessary light that tends to enter at intermediate image heights by changing its aperture diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第2レンズ群GR2がフォーカス群として光軸方向を像面側へ移動する。When focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves in the optical axis direction toward the image plane as a focus group.

第1レンズ群GR1は、全体として負の屈折力を有している。第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~レンズL14で構成されている。レンズL11は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL12は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL13は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL14は、両凸形状の正レンズとなっている。 The first lens group GR1 has negative refractive power overall. The first lens group GR1 is composed of lenses L11 to L14, in order from the object side to the image surface side. Lens L11 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L12 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L13 is a negative lens with a biconcave shape. Lens L14 is a positive lens with a biconvex shape.

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2レンズ群GR2は、両面が非球面からなる負レンズL21から構成される。The second lens group GR2 has a negative refractive power as a whole. The second lens group GR2 is composed of a negative lens L21 having aspheric surfaces on both sides.

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L33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負メニスカスレンズとなっている。レンズL32は、物体側に凸面を向けた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負メニスカスレンズとなっている。 The third lens group GR3 has positive refractive power overall. The third lens group GR3 is composed of lenses L31 to L33, in that order from the object side to the image surface side. Lenses L31 and L32 are cemented lenses. Lens L31 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L32 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L33 is a negative meniscus lens with a concave surface facing the object side.

また、第3レンズ群GR3の最も像面側には、第1フレアカッターFC1(第1副絞り)が配置されている。第1フレアカッターFC1は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 The first flare cutter FC1 (first secondary aperture) is disposed closest to the image plane of the third lens group GR3. The first flare cutter FC1 has the function of cutting out unwanted light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture aperture St alone, as the aperture diameter changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

第4レンズ群GR4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、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41~レンズL47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L44とレンズL45は接合レンズとなっている。レンズL41は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとなっている。レンズL42は、物体側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL43は、両面非球面からなる両凸形状の正レンズとなっている。レンズL44は、像面側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL45は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL46は、両面が非球面からなる両凹形状の負レンズとなっている。レンズL47は、両凸形状の正レンズとなっている。 The fourth lens group GR4 has a positive refractive power overall. The fourth lens group GR4 is composed of lenses L41 to L47, in order from the object side to the image side. Lenses L41 and L42 are cemented lenses. Lenses L44 and L45 are cemented lenses. Lens L41 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L42 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L43 is a positive biconvex lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L44 is a positive lens with a convex surface facing the image side. Lens L45 is a negative biconcave lens. Lens L46 is a negative biconcave lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L47 is a positive biconvex lens.

また、レンズL43とレンズL44との間には、第2フレアカッターFC2(第2副絞り)が配置されている。第2フレアカッターFC2は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 In addition, a second flare cutter FC2 (second secondary aperture) is disposed between lens L43 and lens L44. The second flare cutter FC2 has the function of cutting out unnecessary light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture aperture St alone, by changing the aperture diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

以上の構成により、広角でありながら小型、軽量化を実現し、さらには画角変動や収差変動の少ないズームレンズを実現している。 The above configuration results in a zoom lens that is wide-angle, yet compact and lightweight, and also has little variation in angle of view or aberration.

Figure 0007616212000001
Figure 0007616212000001

Figure 0007616212000002
Figure 0007616212000002

Figure 0007616212000003
Figure 0007616212000003

Figure 0007616212000004
Figure 0007616212000004

Figure 0007616212000005
Figure 0007616212000005

図4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縦収差を示す。図5には、実施例1に係るズームレンズ1の広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。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縦収差を示す。図7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近距離合焦時における縦収差を示す。図8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縦収差を示す。図9には、実施例1に係るズームレンズ1の望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。図10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横収差を示す。図11には、実施例1に係るズームレンズ1の広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す。図12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横収差を示す。図13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近距離合焦時における横収差を示す。図14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横収差を示す。図15には、実施例1に係るズームレンズ1の望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す。 Figure 4 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 5 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 6 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Figure 7 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the intermediate focal length and when focusing on a close distance. Figure 8 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the telephoto end and when focusing on infinity. Figure 9 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the telephoto end and when focusing on a close distance. Figure 10 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 11 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 12 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Fig. 13 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at an intermediate focal length and when focusing on a close distance. Fig. 14 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the telephoto end and when focusing on an infinity object. Fig. 15 shows the lateral aberration of the zoom lens 1 according to Example 1 at the telephoto end and when focusing on a close distance.

図4ないし図9には、縦収差として、球面収差、非点収差(像面湾曲)、および歪曲収差を示す。図4ないし図9の球面収差図および図10ないし図15の横収差図において、実線はd線(587.56nm)、一点鎖線はg線(435.84nm)、破線はC線(656.27nm)における値を示す。非点収差図において、Sはサジタル像面、Tはタンジェンシャル像面における値を示す。歪曲収差図には、d線における値を示す。
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。
As longitudinal aberrations, Figures 4 to 9 show spherical aberration, astigmatism (curvature of field), and distortion. In the spherical aberration diagrams of Figures 4 to 9 and the lateral aberration diagrams of Figures 10 to 15, the solid line shows values at the d-line (587.56 nm), the dashed line shows values at the g-line (435.84 nm), and the dashed line shows values at the C-line (656.27 nm). In the astigmatism diagrams, S shows values at the sagittal image plane, and T shows values at the tangential image plane. In the distortion diagrams, values at the d-line are shown.
The same applies to the aberration diagrams in the other examples that follow.

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。As can be seen from each aberration diagram, the zoom lens 1 of Example 1 has excellent imaging performance with various aberrations well corrected.

[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、および光学全長L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と、ズーミングの際に可変となる有効径(絞り径)のデータとを示す。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。
[Example 2]
[Table 6] shows basic lens data of the zoom lens 2 according to Example 2 shown in FIG. 2. [Table 7] shows the first surface and focal length (unit: mm) of each group of the zoom lens 2 according to Example 2. [Table 8] shows the values of the focal length f, F value, total angle of view ω, image height Y, and total optical length L of the entire system in the zoom lens 2 according to Example 2. [Table 8] shows values at infinity focusing for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). [Table 9] shows data on surface spacing that is variable during zooming in the zoom lens 2 according to Example 2, and data on the effective diameter (aperture diameter) that is variable during zooming. [Table 9] shows values when the object distance (d0) is infinity and when it is close for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). Table 10 shows the values of coefficients representing the shape of the aspheric surface in the zoom lens 2 according to the second embodiment.

実施例2に係るズームレンズ2は、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、開口絞りStと、第2レンズ群GR2と、後続群とを備えている。後続群は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4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4群構成となっている。The zoom lens 2 according to Example 2 includes, in order from the object side to the image side, a first lens group GR1, an aperture stop St, a second lens group GR2, and a subsequent group. The subsequent group is made up of a third lens group GR3 and a fourth lens group GR4. The zoom lens 2 according to Example 2 has a four-group configuration as a whole.

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、光軸Z1に沿って、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化する。また、この際、第1レンズ群GR1および第2レンズ群GR2は像面側に移動し、第3レンズ群GR3および第4レンズ群GR4は物体側に移動する。 In the zoom lens 2 according to Example 2, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the interval between adjacent lens groups changes along the optical axis Z1. At this time, the first lens group GR1 and the second lens group GR2 move toward the image plane side , and the third lens group GR3 and the fourth lens group GR4 move toward the object side .

また、広角端から望遠端へとズーミングする際に、第2レンズ群GR2と開口絞りStとの間隔、開口絞りStと第3レンズ群GR3との間隔も変化する。また、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絞り径が変化することで、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the second lens group GR2 and the aperture diaphragm St and the distance between the aperture diaphragm St and the third lens group GR3 also change. In addition, the aperture diaphragm St has a function of cutting out unnecessary light that tends to enter at intermediate image heights by changing its aperture diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第2レンズ群GR2がフォーカス群として光軸方向を像面側へ移動する。When focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves in the optical axis direction toward the image plane as a focus group.

第1レンズ群GR1は、全体として負の屈折力を有している。第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~レンズL14で構成されている。レンズL11は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL12は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL13は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL14は、両凸形状の正レンズとなっている。 The first lens group GR1 has negative refractive power overall. The first lens group GR1 is composed of lenses L11 to L14, in order from the object side to the image surface side. Lens L11 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L12 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L13 is a negative lens with a biconcave shape. Lens L14 is a positive lens with a biconvex shape.

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2レンズ群GR2は、両面が非球面からなる負レンズL21から構成される。The second lens group GR2 has a negative refractive power as a whole. The second lens group GR2 is composed of a negative lens L21 having aspheric surfaces on both sides.

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L33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負メニスカスレンズとなっている。レンズL32は、物体側に凸面を向けた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負メニスカスレンズとなっている。 The third lens group GR3 has positive refractive power overall. The third lens group GR3 is composed of lenses L31 to L33, in that order from the object side to the image surface side. Lenses L31 and L32 are cemented lenses. Lens L31 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L32 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L33 is a negative meniscus lens with a concave surface facing the object side.

また、第3レンズ群GR3の最も像面側には、第1フレアカッターFC1(第1副絞り)が配置されている。第1フレアカッターFC1は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 The first flare cutter FC1 (first secondary aperture) is disposed closest to the image plane of the third lens group GR3. The first flare cutter FC1 has the function of cutting out unwanted light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture aperture St alone, as the aperture diameter changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

第4レンズ群GR4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、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41~レンズL47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L44とレンズL45は接合レンズとなっている。レンズL41は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとなっている。レンズL42は、物体側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL43は、両面非球面からなる両凸形状の正レンズとなっている。レンズL44は、像面側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL45は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL46は、両面が非球面からなる両凹形状の負レンズとなっている。レンズL47は、両凸形状の正レンズとなっている。 The fourth lens group GR4 has a positive refractive power overall. The fourth lens group GR4 is composed of lenses L41 to L47, in order from the object side to the image side. Lenses L41 and L42 are cemented lenses. Lenses L44 and L45 are cemented lenses. Lens L41 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L42 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L43 is a positive biconvex lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L44 is a positive lens with a convex surface facing the image side. Lens L45 is a negative biconcave lens. Lens L46 is a negative biconcave lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L47 is a positive biconvex lens.

また、レンズL43とレンズL44との間には、第2フレアカッターFC2(第2副絞り)が配置されている。第2フレアカッターFC2は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 In addition, a second flare cutter FC2 (second secondary aperture) is disposed between lens L43 and lens L44. The second flare cutter FC2 has the function of cutting out unnecessary light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture aperture St alone, by changing the aperture diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

以上の構成により、広角でありながら小型、軽量化を実現し、さらには画角変動や収差変動の少ないズームレンズを実現している。 The above configuration results in a zoom lens that is wide-angle, yet compact and lightweight, and also has little variation in angle of view or aberration.

Figure 0007616212000006
Figure 0007616212000006

Figure 0007616212000007
Figure 0007616212000007

Figure 0007616212000008
Figure 0007616212000008

Figure 0007616212000009
Figure 0007616212000009

Figure 0007616212000010
Figure 0007616212000010

図16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縦収差を示す。図17には、実施例2に係るズームレンズ2の広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。図18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縦収差を示す。図19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近距離合焦時における縦収差を示す。図20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縦収差を示す。図21には、実施例2に係るズームレンズ2の望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。図22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横収差を示す。図23には、実施例2に係るズームレンズ2の広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す。図24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横収差を示す。図25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近距離合焦時における横収差を示す。図26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横収差を示す。図27には、実施例2に係るズームレンズ2の望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す。 Figure 16 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 17 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 18 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Figure 19 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the intermediate focal length and when focusing on a close distance. Figure 20 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the telephoto end and when focusing on infinity. Figure 21 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the telephoto end and when focusing on a close distance. Figure 22 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 23 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 24 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Fig. 25 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at an intermediate focal length and when focusing on a close distance. Fig. 26 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the telephoto end and when focusing on an infinity object. Fig. 27 shows the lateral aberration of the zoom lens 2 according to Example 2 at the telephoto end and when focusing on a close distance.

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。As can be seen from each aberration diagram, the zoom lens 2 of Example 2 has excellent imaging performance with various aberrations well corrected.

[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、および光学全長L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と、ズーミングの際に可変となる有効径(絞り径)のデータとを示す。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。
[Example 3]
Table 11 shows basic lens data of the zoom lens 3 according to Example 3 shown in FIG. 3. Table 12 shows the first surface and focal length (unit: mm) of each group of the zoom lens 3 according to Example 3. Table 13 shows the focal length f, F value, total angle of view ω, image height Y, and total optical length L of the entire system of the zoom lens 3 according to Example 3. Table 13 shows values at infinity focusing for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). Table 14 shows data on surface spacing that is variable during zooming in the zoom lens 3 according to Example 3, and data on effective diameter (aperture diameter) that is variable during zooming. Table 14 shows values when the object distance (d0) is infinity and when it is close for each of the wide-angle end (Wide), intermediate focal length (Mid), and telephoto end (Tele). Table 15 shows the values of coefficients representing the shape of the aspheric surface in the zoom lens 3 according to the third embodiment.

実施例3に係るズームレンズ3は、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、開口絞りStと、第2レンズ群GR2と、後続群とを備えている。後続群は、第3レンズ群GR3と第4レンズ群GR4とからなる。実施例3に係るズームレンズ3は、全体として4群構成となっている。The zoom lens 3 according to Example 3 includes, in order from the object side to the image surface side, a first lens group GR1, an aperture stop St, a second lens group GR2, and a subsequent group. The subsequent group is made up of a third lens group GR3 and a fourth lens group GR4. The zoom lens 3 according to Example 3 has a four-group configuration as a whole.

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、光軸Z1に沿って、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化する。また、この際、第1レンズ群GR1および第2レンズ群GR2は像面側に移動し、第3レンズ群GR3および第4レンズ群GR4は物体側に移動する。 In the zoom lens 3 according to Example 3, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the interval between adjacent lens groups changes along the optical axis Z1. At this time, the first lens group GR1 and the second lens group GR2 move toward the image plane side , and the third lens group GR3 and the fourth lens group GR4 move toward the object side .

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絞り径が変化することで、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 The aperture diaphragm St changes its diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, cutting out unwanted light that tends to enter at intermediate image heights.

無限遠から近距離へとフォーカシングする際には、第2レンズ群GR2がフォーカス群として光軸方向を像面側へ移動する。When focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves in the optical axis direction toward the image plane as a focus group.

第1レンズ群GR1は、全体として負の屈折力を有している。第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~レンズL14で構成されている。レンズL11は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL12は、物体側に凸面を向けた両面が非球面からなる負メニスカスレンズとなっている。レンズL13は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL14は、両凸形状の正レンズとなっている。 The first lens group GR1 has negative refractive power overall. The first lens group GR1 is composed of lenses L11 to L14, in order from the object side to the image surface side. Lens L11 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L12 is a negative meniscus lens with aspheric surfaces on both sides, with the convex surface facing the object side. Lens L13 is a negative lens with a biconcave shape. Lens L14 is a positive lens with a biconvex shape.

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2レンズ群GR2は、両面が非球面からなる負レンズL21から構成される。The second lens group GR2 has a negative refractive power as a whole. The second lens group GR2 is composed of a negative lens L21 having aspheric surfaces on both sides.

また、第2レンズ群GR2と開口絞りStとの間には、第1フレアカッターFC1(第1副絞り)が配置されている。第1フレアカッターFC1は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 In addition, a first flare cutter FC1 (first secondary aperture) is disposed between the second lens group GR2 and the aperture diaphragm St. The first flare cutter FC1 has the function of cutting out unnecessary light that tends to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture diaphragm St alone, as the aperture diameter changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

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L33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負メニスカスレンズとなっている。レンズL32は、物体側に凸面を向けた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負メニスカスレンズとなっている。 The third lens group GR3 has positive refractive power overall. The third lens group GR3 is composed of lenses L31 to L33, in that order from the object side to the image surface side. Lenses L31 and L32 are cemented lenses. Lens L31 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L32 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L33 is a negative meniscus lens with a concave surface facing the object side.

また、第3レンズ群GR3の最も像面側には、第2フレアカッターFC2(第2副絞り)が配置されている。第2フレアカッターFC2は、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化することで、開口絞りStだけではカットしきれない、中間像高で入りやすい不要光をカットする働きを持っている。 In addition, the second flare cutter FC2 (second secondary aperture) is disposed closest to the image plane of the third lens group GR3. The second flare cutter FC2 has the function of cutting out unwanted light that is likely to enter at intermediate image heights and cannot be cut out by the aperture aperture St alone, by changing the aperture diameter when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.

第4レンズ群GR4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、物体側から像面側に向かって順に、レンズL41~レンズL47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L44とレンズL45は接合レンズとなっている。レンズL41は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとなっている。レンズL42は、物体側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL43は、両面非球面からなる両凸形状の正レンズとなっている。レンズL44は、像面側に凸面を向けた正レンズとなっている。レンズL45は、両凹形状の負レンズとなっている。レンズL46は、両面が非球面からなる負レンズとなっている。レンズL47は、両凸形状の正レンズとなっている。 The fourth lens group GR4 has a positive refractive power overall. The fourth lens group GR4 is composed of lenses L41 to L47, in order from the object side to the image side. Lenses L41 and L42 are cemented lenses. Lenses L44 and L45 are cemented lenses. Lens L41 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side. Lens L42 is a positive lens with a convex surface facing the object side. Lens L43 is a positive biconvex lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L44 is a positive lens with a convex surface facing the image side. Lens L45 is a negative biconcave lens. Lens L46 is a negative lens with aspheric surfaces on both sides. Lens L47 is a positive biconvex lens.

以上の構成により、広角でありながら小型、軽量化を実現し、さらには画角変動や収差変動の少ないズームレンズを実現している。 The above configuration results in a zoom lens that is wide-angle, yet compact and lightweight, and also has little variation in angle of view or aberration.

Figure 0007616212000011
Figure 0007616212000011

Figure 0007616212000012
Figure 0007616212000012

Figure 0007616212000013
Figure 0007616212000013

Figure 0007616212000014
Figure 0007616212000014

Figure 0007616212000015
Figure 0007616212000015

図28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縦収差を示す。図29には、実施例3に係るズームレンズ3の広角端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。図30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縦収差を示す。図31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近距離合焦時における縦収差を示す。図32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縦収差を示す。図33には、実施例3に係るズームレンズ3の望遠端かつ近距離合焦時における縦収差を示す。図34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横収差を示す。図35には、実施例3に係るズームレンズ3の広角端かつ近距離合焦時における横収差を示す。図36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横収差を示す。図37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近距離合焦時における横収差を示す。図38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横収差を示す。図39には、実施例3に係るズームレンズ3の望遠端かつ近距離合焦時における横収差を示す。 Figure 28 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 29 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 30 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Figure 31 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the intermediate focal length and when focusing on a close distance. Figure 32 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the telephoto end and when focusing on infinity. Figure 33 shows the longitudinal aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the telephoto end and when focusing on a close distance. Figure 34 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the wide-angle end and when focusing on infinity. Figure 35 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the wide-angle end and when focusing on a close distance. Figure 36 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the intermediate focal length and when focusing on infinity. Fig. 37 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at an intermediate focal length and when focusing on a close distance. Fig. 38 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the telephoto end and when focusing on an infinity object. Fig. 39 shows the lateral aberration of the zoom lens 3 according to Example 3 at the telephoto end and when focusing on a close distance.

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。As can be seen from each aberration diagram, the zoom lens 3 of Example 3 has excellent imaging performance with various aberrations well corrected.

[各実施例のその他の数値データ]
[表16]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16]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。
[Other numerical data for each embodiment]
Table 16 shows the values for each of the above conditional expressions for each embodiment. As can be seen from Table 16, the values for each embodiment are within the numerical range for each conditional expression.

Figure 0007616212000016
Figure 0007616212000016

<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。
<5. Application Examples>
[5.1 First Application Example]
The technology according to the present disclosure can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility device, an airplane, a drone, a ship, a robot, a construction machine, or an agricultural machine (tractor).

図41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41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。 FIG. 41 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile body control system to which the technology disclosed herein can be applied. The vehicle control system 7000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 7010. In the example shown in FIG. 41, the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an outside vehicle information detection unit 7400, an inside vehicle information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600. The communication network 7010 connecting these multiple control units may be, for example, an in-vehicle communication network conforming to any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark).

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41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。Each control unit includes a microcomputer that performs arithmetic processing according to various programs, a storage unit that stores the programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various control target devices. Each control unit includes a network I/F for communicating with other control units via a communication network 7010, and a communication I/F for communicating with devices or sensors inside and outside the vehicle by wired or wireless communication. In FIG. 41, the functional configuration of the integrated control unit 7600 includes a microcomputer 7610, a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning unit 7640, a beacon receiving unit 7650, an in-vehicle device I/F 7660, an audio/image output unit 7670, an in-vehicle network I/F 7680, and a storage unit 7690. Other control units also include a microcomputer, a communication I/F, a storage unit, and the like.

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。The drivetrain control unit 7100 controls the operation of devices related to the drivetrain of the vehicle according to various programs. For example, the drivetrain control unit 7100 functions as a control device for a drive force generating device for generating a drive force of the vehicle, such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, and a braking device for generating a braking force of the vehicle. The drivetrain control unit 7100 may also function as a control device such as an ABS (Antilock Brake System) or an ESC (Electronic Stability Control).

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。A vehicle state detection unit 7110 is connected to the drive system control unit 7100. The vehicle state detection unit 7110 includes at least one of a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotational motion of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, or a sensor for detecting the amount of operation of the accelerator pedal, the amount of operation of the brake pedal, the steering angle of the steering wheel, the engine speed, or the rotation speed of the wheels, for example. The drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from the vehicle state detection unit 7110, and controls the internal combustion engine, the drive motor, the electric power steering device, the brake device, etc.

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。The body system control unit 7200 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 7200 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, tail lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps. In this case, radio waves or signals from various switches transmitted from a portable device that replaces a key can be input to the body system control unit 7200. The body system control unit 7200 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.

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。The battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is the power supply source for the drive motor, according to various programs. For example, information such as battery temperature, battery output voltage, or remaining capacity of the battery is input to the battery control unit 7300 from a battery device equipped with the secondary battery 7310. The battery control unit 7300 performs calculations using these signals, and controls the temperature regulation of the secondary battery 7310 or a cooling device or the like equipped in the battery device.

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。The outside-vehicle information detection unit 7400 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 7000. For example, at least one of the imaging unit 7410 and the outside-vehicle information detection unit 7420 is connected to the outside-vehicle information detection unit 7400. The imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras. The outside-vehicle information detection unit 7420 includes, for example, an environmental sensor for detecting the current weather or climate, or at least one of surrounding information detection sensors for detecting other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000.

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。The environmental sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rain, a fog sensor that detects fog, a sunshine sensor that detects the degree of sunshine, and a snow sensor that detects snowfall. The surrounding 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 outside vehicle information detection unit 7420 may each be provided as an independent sensor or device, or may be provided as a device in which multiple sensors or devices are integrated.

ここで、図42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。 Here, FIG. 42 shows an example of the installation positions of the imaging unit 7410 and the outside vehicle information detection unit 7420. The imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918 are provided, for example, at least one of the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the upper part of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 7900. The imaging unit 7910 provided on the front nose and the imaging unit 7918 provided on the upper part of the windshield inside the vehicle cabin mainly acquire images of the front of the vehicle 7900. The imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors mainly acquire images of the sides of the vehicle 7900. The imaging unit 7916 provided on the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of the vehicle 7900. The imaging unit 7918 provided on the upper part of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.

なお、図42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。 Figure 42 shows an example of the imaging ranges of each of the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916. Imaging range a indicates the imaging range of the imaging unit 7910 provided on the front nose, imaging ranges b and c indicate the imaging ranges of the imaging units 7912 and 7914 provided on the side mirrors, respectively, and imaging range d indicates the imaging range of the imaging unit 7916 provided on the rear bumper or back door. For example, image data captured by the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916 are superimposed to obtain an overhead image of the vehicle 7900 viewed from above.

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。The outside information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 provided on the front, rear, sides, corners, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices. The outside information detection units 7920, 7926, and 7930 provided on the front nose, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, LIDAR devices. These outside information detection units 7920 to 7930 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, etc.

図41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。Returning to FIG. 41, the explanation will be continued. The outside-vehicle information detection unit 7400 causes the imaging unit 7410 to capture an image outside the vehicle and receives the captured image data. The outside-vehicle information detection unit 7400 also receives detection information from the connected outside-vehicle information detection unit 7420. When the outside-vehicle information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device, or a LIDAR device, the outside-vehicle information detection unit 7400 transmits ultrasonic waves or electromagnetic waves, and receives information on the received reflected waves. The outside-vehicle information detection unit 7400 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, or characters on the road surface, based on the received information. The outside-vehicle information detection unit 7400 may perform environmental recognition processing for recognizing rainfall, fog, road conditions, etc., based on the received information. The outside-vehicle information detection unit 7400 may calculate the distance to an object outside the vehicle based on the received information.

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。The outside vehicle information detection unit 7400 may also perform image recognition processing or distance detection processing to recognize people, cars, obstacles, signs, or characters on the road surface, based on the received image data. The outside vehicle information detection unit 7400 may perform processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and may also generate an overhead image or a panoramic image by synthesizing image data captured by different imaging units 7410. The outside vehicle information detection unit 7400 may also perform viewpoint conversion processing using image data captured by different imaging units 7410.

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。The in-vehicle information detection unit 7500 detects information inside the vehicle. For example, a driver state detection unit 7510 that detects the state of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 7500. The driver state detection unit 7510 may include a camera that captures an image of the driver, a biosensor that detects the driver's biometric information, or a microphone that collects sound inside the vehicle. The biosensor is provided, for example, on the seat or steering wheel, and detects the biometric information of a passenger sitting in the seat or a 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, or may determine whether the driver is dozing. The in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling processing on the collected sound signal.

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。The integrated control unit 7600 controls the overall operation of the vehicle control system 7000 according to various programs. The input unit 7800 is connected to the integrated control unit 7600. The input unit 7800 is realized by a device that can be operated by the passenger, such as a touch panel, a button, a microphone, a switch, or a lever. Data obtained by voice recognition of a voice input by a microphone may be input to the integrated control unit 7600. The input unit 7800 may be, for example, a remote control device using infrared or other radio waves, or an external connection device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant) that supports the operation of the vehicle control system 7000. The input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the passenger can input information by gestures. Alternatively, data obtained by detecting the movement of a wearable device worn by the passenger may be input. Furthermore, the input unit 7800 may include, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by the passenger using the above-mentioned input unit 7800 and outputs the input signal to the integrated control unit 7600. Passengers and the like can operate this input unit 7800 to input various data to the vehicle control system 7000 and to instruct processing operations.

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。The storage unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) that stores various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) that stores various parameters, calculation results, sensor values, etc. The storage unit 7690 may also be realized by a magnetic storage device such as a hard disk drive (HDD), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device.

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。The general-purpose communication I/F 7620 is a general-purpose communication I/F that mediates communication between various devices present in the external environment 7750. The general-purpose communication I/F 7620 may implement cellular communication protocols such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution) or LTE-A (LTE-Advanced), or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also called Wi-Fi (registered trademark)) and Bluetooth (registered trademark). The general-purpose communication I/F 7620 may connect to devices (e.g., application servers or control servers) present on an external network (e.g., the Internet, a cloud network, or an operator-specific network) via, for example, a base station or an access point. In addition, the general-purpose communication I/F 7620 may connect to a terminal located in the vicinity of the vehicle (e.g., a terminal of a driver, pedestrian, or store, or an MTC (Machine Type Communication) terminal) using, for example, P2P (Peer To Peer) technology.

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。The dedicated communication I/F 7630 is a communication I/F that supports a communication protocol developed for use in a vehicle. The dedicated communication I/F 7630 may implement 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 a lower layer IEEE 802.11p and a higher layer IEEE 1609. The dedicated communication I/F 7630 typically performs V2X communication, which is a concept including one or more of vehicle-to-vehicle communication, vehicle-to-infrastructure communication, vehicle-to-home communication, and vehicle-to-pedestrian communication.

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。The positioning unit 7640 performs positioning by receiving, for example, a GNSS signal from a Global Navigation Satellite System (GNSS) satellite (for example, a GPS signal from a Global Positioning System (GPS) satellite), and generates position information including the latitude, longitude, and altitude of the vehicle. The positioning unit 7640 may determine the current position by exchanging signals with a wireless access point, or may obtain position information from a terminal such as a mobile phone, PHS, or smartphone that has a positioning function.

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。The beacon receiving unit 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from a radio station or the like installed on a road, and acquires information such as the current location, congestion, road closure, required time, etc. The function of the beacon receiving unit 7650 may be included in the dedicated communication I/F 7630 described above.

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。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 present in the vehicle. The in-vehicle device I/F 7660 may establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB). The in-vehicle device I/F 7660 may also establish a wired connection such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile High-definition Link) via a connection terminal (and a cable, if necessary) not shown. The in-vehicle device 7760 may include at least one of a mobile device or wearable device owned by a passenger, or an information device carried into or attached to a vehicle. The in-vehicle device 7760 may also include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination. The in-vehicle equipment I/F 7660 exchanges control signals or data signals with these in-vehicle equipment 7760.

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。The in-vehicle network I/F 7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010. The in-vehicle network I/F 7680 transmits and receives signals, etc. in accordance with a predetermined protocol supported by the communication network 7010.

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。The microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 controls the vehicle control system 7000 according to various programs based on information acquired through at least one of 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, and the in-vehicle network I/F 7680. For example, the microcomputer 7610 may calculate the control target value of the driving force generating device, the steering mechanism, or the braking device based on the acquired information inside and outside the vehicle, and output a control command to the drive system control unit 7100. For example, the microcomputer 7610 may perform cooperative control for the purpose of realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane departure warning, etc. In addition, the microcomputer 7610 may perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, in which the vehicle travels autonomously without relying on driver operation, by controlling a driving force generating device, a steering mechanism, a braking device, etc. based on information acquired about the vehicle's surroundings.

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。The microcomputer 7610 may generate three-dimensional distance information between the vehicle and objects such as surrounding structures and people based on information acquired through at least one of 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, and the in-vehicle network I/F 7680, and may create local map information including information about the surroundings of the current position of the vehicle. The microcomputer 7610 may also predict dangers such as vehicle collisions, the approach of pedestrians, or entry into closed roads based on the acquired information, and generate warning signals. The warning signals may be, for example, signals for generating warning sounds or turning on warning lamps.

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41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。The audio/image output unit 7670 transmits at least one of audio and image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle of information. In the example of FIG. 41, an audio speaker 7710, a display unit 7720, and an instrument panel 7730 are illustrated as output devices. The display unit 7720 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display. The display unit 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function. The output device may be other devices such as headphones, a wearable device such as a glasses-type display worn by the passenger, a projector, or a lamp other than these devices. When the output device is a display device, the display device visually displays the results obtained by various processes performed by the microcomputer 7610 or information received from other control units in various formats such as text, images, tables, graphs, etc. When the output device is an audio output device, the audio output device converts an audio signal consisting of reproduced audio data or acoustic data into an analog signal and audibly outputs it.

なお、図41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。In the example shown in FIG. 41, at least two control units connected via the communication network 7010 may be integrated into one control unit. Alternatively, each control unit may be composed of multiple control units. Furthermore, the vehicle control system 7000 may include another control unit not shown. In addition, in the above description, some or all of the functions performed by any control unit may be provided by another control unit. In other words, as long as information is transmitted and received via the communication network 7010, a predetermined calculation process may be performed by any control unit. Similarly, a sensor or device connected to any control unit may be connected to another control unit, and multiple control units may transmit and receive detection information to each other via the communication network 7010.

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。 In the vehicle control system 7000 described above, the zoom lens and imaging device of the present disclosure can be applied to the imaging unit 7410 and the imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918.

[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。
[5.2 Second Application Example]
The technology disclosed herein may be applied to an endoscopic surgery system.

図43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43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。 Figure 43 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system 5000 to which the technology disclosed herein can be applied. Figure 43 shows an operator (doctor) 5067 performing surgery on a patient 5071 on a patient bed 5069 using the endoscopic surgery system 5000. As shown in the figure, the endoscopic surgery system 5000 is composed of an endoscope 5001, other surgical tools 5017, a support arm device 5027 that supports the endoscope 5001, and a cart 5037 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.

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。In endoscopic surgery, instead of cutting the abdominal wall to open the abdomen, multiple cylindrical opening instruments called trocars 5025a to 5025d are punctured into the abdominal wall. Then, the endoscope barrel 5003 of the endoscope 5001 and other surgical tools 5017 are inserted into the body cavity of the patient 5071 from the trocars 5025a to 5025d. In the illustrated example, the other surgical tools 5017 include an insufflation tube 5019, an energy treatment tool 5021, and forceps 5023, which are inserted into the body cavity of the patient 5071. The energy treatment tool 5021 is a treatment tool that uses high-frequency current or ultrasonic vibration to incise and peel tissue, or seal blood vessels. However, the illustrated surgical tool 5017 is merely an example, and various surgical tools generally used in endoscopic surgery, such as a trocar or retractor, may be used as the surgical tool 5017.

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。An image of the surgical site in the body cavity of the patient 5071 captured by the endoscope 5001 is displayed on the display device 5041. The surgeon 5067 performs treatment such as resecting the affected area using the energy treatment tool 5021 and forceps 5023 while viewing the image of the surgical site displayed on the display device 5041 in real time. Although not shown in the figure, the pneumoperitoneum tube 5019, the energy treatment tool 5021, and the forceps 5023 are supported by the surgeon 5067 or an assistant during surgery.

(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。
(Support arm device)
The support arm device 5027 includes an arm portion 5031 extending from a base portion 5029. In the example shown, the arm portion 5031 is composed of joint portions 5033a, 5033b, and 5033c and links 5035a and 5035b, and is driven under the control of an arm control device 5045. The arm portion 5031 supports the endoscope 5001, and controls its position and attitude. This allows the endoscope 5001 to be stably fixed in position.

(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。
(Endoscopy)
The endoscope 5001 is composed of a lens barrel 5003, a region of a predetermined length from the tip of which is inserted into a body cavity of a patient 5071, and a camera head 5005 connected to the base end of the lens barrel 5003. In the illustrated example, the endoscope 5001 is configured as a so-called rigid lens barrel having a rigid lens barrel 5003, but the endoscope 5001 may be configured as a so-called flexible lens barrel having a flexible lens barrel 5003.

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。An opening into 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 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 irradiated via the objective lens toward an observation target in the body cavity of the patient 5071. The endoscope 5001 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.

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。An optical system and an image sensor are provided inside the camera head 5005, and reflected light (observation light) from the object of observation is focused on the image sensor by the optical system. The image sensor converts the observation light photoelectrically to generate an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. The image signal is transmitted to a camera control unit (CCU) 5039 as RAW data. The camera head 5005 is equipped with a function for adjusting the magnification and focal length by appropriately driving the optical system.

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。In addition, in order to support, for example, stereoscopic vision (3D display), the camera head 5005 may be provided with multiple image pickup elements. In this case, multiple relay optical systems are provided inside the lens barrel 5003 to guide observation light to each of the multiple image pickup elements.

(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。
(Various devices mounted on the cart)
The CCU 5039 is configured with a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and performs overall control of the operations of the endoscope 5001 and the display device 5041. Specifically, the CCU 5039 performs various image processing, such as development processing (demosaic processing), on the image signal received from the camera head 5005 in order to display an image based on the image signal. The CCU 5039 provides the image signal that has been subjected to the image processing to the display device 5041. The CCU 5039 also transmits a control signal to the camera head 5005 to control its drive. The control signal may include information on imaging conditions, such as magnification and focal length.

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。The display device 5041 displays an image based on an image signal that has been subjected to image processing by the CCU 5039 under the control of the CCU 5039. If the endoscope 5001 is compatible with high-resolution imaging such as 4K (3840 horizontal pixels x 2160 vertical pixels) or 8K (7680 horizontal pixels x 4320 vertical pixels) and/or compatible with 3D display, the display device 5041 may be capable of displaying high resolution and/or 3D display, respectively. If the endoscope 5001 is compatible with high-resolution imaging such as 4K or 8K, a display device 5041 with a size of 55 inches or more can be used to provide a more immersive experience. In addition, multiple display devices 5041 with different resolutions and sizes may be provided depending on the application.

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。The light source device 5043 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode) and supplies illumination light to the endoscope 5001 when photographing the surgical site.

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。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.

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。The input device 5047 is an input interface for the endoscopic surgery system 5000. The user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 5000 via the input device 5047. For example, the user inputs various information related to the surgery, such as the patient's physical information and information about the surgical procedure, via the input device 5047. In addition, for example, the user inputs, via the input device 5047, an instruction to drive the arm portion 5031, an instruction to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) of the endoscope 5001, an instruction to drive the energy treatment tool 5021, etc.

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。The type of the input device 5047 is not limited, and the input device 5047 may be any known input device. For example, a mouse, a keyboard, a touch panel, a switch, a foot switch 5057, and/or a lever may be used as the input device 5047. When a touch panel is used as the input device 5047, the touch panel may be provided on the display surface of the display device 5041.

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。Alternatively, 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 gestures and gaze detected by these devices. The input device 5047 also includes a camera capable of detecting the user's movements, and various inputs are made according to the user's gestures and gaze detected from the image captured by the camera. Furthermore, the input device 5047 includes a microphone capable of picking up the user's voice, and various inputs are made by voice via the microphone. In this way, the input device 5047 is configured to be able to input various information in a non-contact manner, which makes it possible for a user (e.g., the surgeon 5067) who belongs to a clean area to operate equipment in a non-clean area in a non-contact manner. In addition, the user can operate the equipment without taking his or her hands off the surgical tool he or she is holding, improving the user's convenience.

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。The treatment tool control device 5049 controls the operation of the energy treatment tool 5021 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc. The insufflation device 5051 sends gas into the body cavity of the patient 5071 via the insufflation tube 5019 to inflate the body cavity in order to ensure the field of view of the endoscope 5001 and to ensure the working space of the surgeon. The recorder 5053 is a device capable of recording various information related to the surgery. The printer 5055 is a device capable of printing various information related to the surgery in various formats such as text, images, or graphs.

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。 Below, the particularly characteristic configurations of the endoscopic surgery system 5000 are described in further detail.

(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43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。
(Support arm device)
The support arm device 5027 includes a base 5029, which is a base, and an arm 5031 extending from the base 5029. In the illustrated example, the arm 5031 is composed of a plurality of joints 5033a, 5033b, and 5033c, and a plurality of links 5035a and 5035b connected by the joint 5033b. However, in FIG. 43, for the sake of simplicity, the configuration of the arm 5031 is simplified. In reality, the shape, number, and arrangement of the joints 5033a to 5033c and the links 5035a and 5035b, as well as the direction of the rotation axis of the joints 5033a to 5033c, can be appropriately set so that the arm 5031 has a desired degree of freedom. For example, the arm 5031 can be preferably configured to have six or more degrees of freedom. This makes it possible to freely move the endoscope 5001 within the movable range of the arm portion 5031, making it possible to insert the lens barrel 5003 of the endoscope 5001 into the body cavity of the patient 5071 from the desired direction.

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。The joints 5033a to 5033c are provided with actuators, and the joints 5033a to 5033c are configured to be rotatable around a predetermined rotation axis by driving the actuators. The drive of the actuators is controlled by the arm control device 5045, thereby controlling the rotation angle of each joint 5033a to 5033c and controlling the drive of the arm unit 5031. This makes it possible to control the position and attitude of the endoscope 5001. At this time, 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.

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。For example, the surgeon 5067 may perform appropriate operation input via the input device 5047 (including the foot switch 5057), and the drive of the arm unit 5031 may be appropriately controlled by the arm control device 5045 in response to the operation input, thereby controlling the position and posture of the endoscope 5001. Through this control, the endoscope 5001 at the tip of the arm unit 5031 may be moved from any position to any position, and then fixedly supported at the position after the movement. The arm unit 5031 may be operated in a so-called master-slave manner. In this case, the arm unit 5031 may be remotely operated by the user via the input device 5047 installed in a location away from the operating room.

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。 In addition, when force control is applied, the arm control device 5045 may perform so-called power assist control in which the actuators of the joints 5033a to 5033c are driven so that the arm unit 5031 receives an external force from the user and moves smoothly in accordance with the external force. This allows the arm unit 5031 to be moved with a relatively light force when the user moves the arm unit 5031 while directly touching it. This makes it possible to move the endoscope 5001 more intuitively and with simpler operations, improving user convenience.

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。Generally, in endoscopic surgery, the endoscope 5001 is supported by a doctor called a scopist. By using the support arm device 5027, the position of the endoscope 5001 can be fixed more reliably without relying on human hands, so images of the surgical site can be obtained stably and the surgery can be performed smoothly.

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。 The arm control device 5045 does not necessarily have to be provided on the cart 5037. Furthermore, the arm control device 5045 does not necessarily have to be a single device. For example, the arm control device 5045 may be provided on each of the joints 5033a to 5033c of the arm section 5031 of the support arm device 5027, and drive control of the arm section 5031 may be achieved by multiple arm control devices 5045 working together.

(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。
(Light source device)
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 a white light source composed of, for example, an LED, a laser light source, or a combination of these. In this case, when the white light source is composed of a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, so that the light source device 5043 can adjust the white balance of the captured image. In this case, it is also possible to time-share images corresponding to each of RGB by irradiating the observation target with laser light from each of the RGB laser light sources and controlling the driving of the image sensor of the camera head 5005 in synchronization with the irradiation timing. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter to the image sensor.

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。In addition, the light source device 5043 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals. The driving of the image sensor of the camera head 5005 is controlled in synchronization with the timing of the change in the light intensity to acquire images in a time-division manner, and the images are then synthesized to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blackout and whiteout.

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。 The light source device 5043 may also be configured to supply light of a predetermined wavelength band corresponding to the special light observation. In the special light observation, for example, by utilizing the wavelength dependency of light absorption in body tissue, a narrow band light is irradiated compared to the irradiation light (i.e., white light) during normal observation, and a predetermined tissue such as blood vessels on the mucosal surface is photographed with high contrast, so-called narrow band imaging is performed. Alternatively, in the special light observation, a fluorescent observation may be performed in which an image is obtained by fluorescence generated by irradiating excitation light. In the fluorescent observation, excitation light is irradiated to the body tissue and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent is irradiated to the body tissue to obtain a fluorescent image. The light source device 5043 may be configured to supply narrow band light and/or excitation light corresponding to such special light observation.

(カメラヘッド及びCCU)
図44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44は、図43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。
(Camera head and CCU)
The functions of the camera head 5005 and the CCU 5039 of the endoscope 5001 will be described in more detail with reference to Fig. 44. Fig. 44 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 5005 and the CCU 5039 shown in Fig. 43.

図44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。 Referring to Fig. 44, the camera head 5005 has, as its functions, a lens unit 5007, an imaging unit 5009, a drive unit 5011, a communication unit 5013, and a camera head control unit 5015. The CCU 5039 has, as its functions, a communication unit 5059, an image processing unit 5061, and a control unit 5063. The camera head 5005 and the CCU 5039 are connected by a transmission cable 5065 so as to be able to communicate in both directions.

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。First, the functional configuration of the camera head 5005 will be described. The lens unit 5007 is an optical system provided at the connection with the lens barrel 5003. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 5003 is guided to the camera head 5005 and enters the lens unit 5007. The lens unit 5007 is configured by combining multiple lenses including a zoom lens and a focus lens. The optical characteristics of the lens unit 5007 are adjusted so as to focus the observation light on the light receiving surface of the image sensor of the imaging section 5009. In addition, the zoom lens and the focus lens are configured so that their positions on the optical axis can be moved to adjust the magnification and focus of the captured image.

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。The imaging unit 5009 is composed of an imaging element and is arranged after the lens unit 5007. The observation light that passes through the lens unit 5007 is focused on the light receiving surface of the imaging element, and an image signal corresponding to the observation image is generated by photoelectric conversion. The image signal generated by the imaging unit 5009 is provided to the communication unit 5013.

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。The imaging element constituting the imaging unit 5009 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor capable of color imaging with a Bayer array. The imaging element may be capable of capturing high-resolution images of, for example, 4K or higher. Obtaining a high-resolution image of the surgical site allows the surgeon 5067 to grasp the state of the surgical site in more detail, enabling the surgery to proceed more smoothly.

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。 The imaging element constituting the imaging unit 5009 is configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right eye and the left eye corresponding to 3D display. The 3D display allows the surgeon 5067 to more accurately grasp the depth of the biological tissue in the surgical site. When the imaging unit 5009 is configured as a multi-plate type, multiple lens units 5007 are also provided corresponding to the respective imaging elements.

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。 Furthermore, the imaging unit 5009 does not necessarily have to be provided in the camera head 5005. For example, the imaging unit 5009 may be provided inside the lens barrel 5003, immediately after the objective lens.

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。The drive unit 5011 is composed of an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 5007 a predetermined distance along the optical axis under the control of the camera head control unit 5015. This allows the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 5009 to be appropriately adjusted.

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。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 imaging unit 5009 as RAW data to the CCU 5039 via the transmission cable 5065. At this time, in order to display the captured image of the surgical site with low latency, it is preferable that the image signal is transmitted by optical communication. During surgery, the surgeon 5067 performs surgery while observing the condition of the affected area using the captured image, so that a moving image of the surgical site is required to be displayed as quickly as possible in real time for a safer and more reliable surgery. When optical communication is performed, the communication unit 5013 is provided with a photoelectric conversion module that converts an electrical 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.

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。The communication unit 5013 also receives a control signal from the CCU 5039 for controlling the operation of the camera head 5005. The control signal includes information on the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value at the time of capturing an image, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image. The communication unit 5013 provides the received control signal to the camera head control unit 5015. The control signal from the CCU 5039 may also be transmitted by optical communication. In this case, the communication unit 5013 is provided with a photoelectric conversion module that converts an optical signal into an electrical signal, and the control signal is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion module and then provided to the camera head control unit 5015.

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。The above-mentioned frame rate, exposure value, magnification, focus, and other imaging conditions are automatically set by the control unit 5063 of the CCU 5039 based on the acquired image signal. In other words, the endoscope 5001 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.

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。The camera head control unit 5015 controls the driving of the camera head 5005 based on a control signal from the CCU 5039 received via the communication unit 5013. For example, the camera head control unit 5015 controls the driving of the image sensor of the imaging unit 5009 based on information specifying the frame rate of the captured image and/or information specifying the exposure during imaging. Also, for example, the camera head control unit 5015 appropriately moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 5007 via the drive unit 5011 based on information specifying the magnification and focus of the captured image. The camera head control unit 5015 may further include a function for storing information for identifying the lens barrel 5003 and the camera head 5005.

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。 In addition, by arranging components such as the lens unit 5007 and the imaging unit 5009 within a sealed structure that is highly airtight and waterproof, the camera head 5005 can be made resistant to autoclave sterilization processing.

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。 Next, the functional configuration of the CCU 5039 will be described. 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. At this time, as described above, the image signal can be suitably transmitted by optical communication. In this case, in response to optical communication, the communication unit 5059 is provided with an opto-electrical conversion module that converts an optical signal into an electrical signal. The communication unit 5059 provides the image signal converted into an electrical signal to the image processing unit 5061.

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。In addition, the communication unit 5059 transmits a control signal to the camera head 5005 for controlling the operation of the camera head 5005. The control signal may also be transmitted by optical communication.

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。The image processing unit 5061 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 5005. The image processing includes various known signal processing such as development processing, high image quality processing (band enhancement processing, super-resolution processing, NR (Noise reduction) processing, and/or image stabilization processing, etc.), and/or enlargement processing (electronic zoom processing). The image processing unit 5061 also performs detection processing on the image signal to perform AE, AF, and AWB.

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。The image processing unit 5061 is configured with a processor such as a CPU or a GPU, and the above-mentioned image processing and detection processing can be performed by the processor operating according to a predetermined program. When the image processing unit 5061 is configured with multiple GPUs, the image processing unit 5061 appropriately divides information related to the image signal and performs image processing in parallel using these multiple GPUs.

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。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 driving of the camera head 5005. At this time, if the imaging conditions have been input by the user, the control unit 5063 generates a control signal based on the input by the user. Alternatively, if the endoscope 5001 is equipped with an AE function, an AF function, and an AWB function, the control unit 5063 appropriately calculates the optimal exposure value, focal length, and white balance according to the results of the detection processing by the image processing unit 5061, and generates a control signal.

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。In addition, the control unit 5063 causes the display device 5041 to display an image of the surgical site based on the image signal that has been image-processed by the image processing unit 5061. At this time, the control unit 5063 uses various image recognition techniques to recognize various objects in the surgical site image. For example, the control unit 5063 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist when using the energy treatment tool 5021, and the like, by detecting the shape and color of the edges of objects contained in the surgical site image. When the control unit 5063 causes the display device 5041 to display an image of the surgical site, it uses the recognition result to superimpose various types of surgical support information on the image of the surgical site. The surgical support information is superimposed and presented to the surgeon 5067, making it possible to proceed with the surgery more safely and reliably.

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。The transmission cable 5065 connecting the camera head 5005 and the CCU 5039 is an electrical signal cable corresponding to communication of electrical signals, an optical fiber corresponding to optical communication, or a composite cable of these.

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。 In the illustrated example, communication is performed wired using the transmission cable 5065, but communication between the camera head 5005 and the CCU 5039 may be performed wirelessly. When communication between the two is performed wirelessly, there is no need to lay the transmission cable 5065 in the operating room, which can eliminate the situation in which the transmission cable 5065 impedes the movement of medical staff in the operating room.

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。 The above describes an example of an endoscopic surgery system 5000 to which the technology disclosed herein can be applied. Note that, although the endoscopic surgery system 5000 has been described here as an example, systems to which the technology disclosed herein can be applied are not limited to such an example. For example, the technology disclosed herein may be applied to a flexible endoscope system for inspection or a microsurgery system.

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。The technology disclosed herein may be suitably applied to the camera head 5005 of the configurations described above. In particular, the zoom lens disclosed herein may be suitably applied to the lens unit 5007 of the camera head 5005.

<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。
6. Other embodiments
The technology according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and examples, and various modifications are possible.

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。For example, the shapes and numerical values of each part shown in the above embodiment and examples are merely examples of specific embodiments for implementing this technology, and should not be interpreted in a limiting manner to the technical scope of this technology.

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4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3つ、または5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。In addition, in the above embodiment and example, a configuration substantially consisting of four lens groups as a whole has been described, but a configuration substantially consisting of three, five or more lens groups as a whole may also be used. Furthermore, a configuration further including a lens that has substantially no refractive power may also be used.

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3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、軽快なフォーカシング動作を可能にしながら、フォーカシング時の画角変動と収差変動との少ないズームレンズ、および撮像装置を実現可能となる。
For example, the present technology can be configured as follows.
According to the present technology having the following configuration, a zoom lens and an image pickup device can be realized that are configured with three or more lens groups overall and have an optimized configuration for each lens group, thereby enabling smooth focusing operations while minimizing fluctuations in the angle of view and aberrations during focusing.

[1]
物体側から像面側に向かって順に、
最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置され、負の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、フォーカシングに際して像面側へ移動する第2レンズ群と、
主絞りとしての開口絞りと、
正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも1つ含む後続群と
を備え、
広角端から望遠端へとズーミングする際に、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化し、以下の条件式を満足する
ズームレンズ。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
とする。
[2]
前記第1レンズ群は、前記負メニスカスレンズよりも像面側に配置された正レンズを有する
上記[1]に記載のズームレンズ。
[3]
前記第2レンズ群は、単一のレンズ成分により構成される
上記[1]または[2]に記載のズームレンズ。
[4]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[3]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
0.7<Bfw/fw<1.4 ……(2)
ただし、
Bfw:広角端におけるバックフォーカス
fw:広角端における全系の焦点距離
とする。
[5]
前記開口絞りは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、前記第2レンズ群および前記後続群における最も物体側に配置されたレンズ群とは独立して移動し、かつ、絞り径が変化する
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[6]
前記開口絞りよりも像面側に配置され、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化する副絞り、をさらに備える
上記[1]ないし[5]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[7]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0 ……(3)
ただし、
R2f:前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
R2r:前記第2レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
とする。
[8]
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、
最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置され、負の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、フォーカシングに際して像面側へ移動する第2レンズ群と、
主絞りとしての開口絞りと、
正の屈折力を有するレンズ群を少なくとも1つ含む後続群と
を備え、
広角端から望遠端へとズーミングする際に、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化し、以下の条件式を満足する
撮像装置。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
とする。
[9]
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[7]のいずれか1つに記載のズームレンズ。
[10]
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[8]に記載の撮像装置。
[1]
From the object side to the image plane side,
a first lens group having a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and having negative refractive power,
a second lens group having negative refractive power and moving toward the image surface side during focusing;
The aperture stop as the main aperture,
and a subsequent group including at least one lens group having a positive refractive power;
A zoom lens in which the spacing between adjacent lens groups changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the following condition is satisfied:
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group, and f2: focal length of the second lens group.
[2]
The zoom lens according to the above-mentioned [1], wherein the first lens group has a positive lens arranged closer to an image plane than the negative meniscus lens.
[3]
The zoom lens according to the above-mentioned [1] or [2], wherein the second lens group is composed of a single lens component.
[4]
The zoom lens according to any one of the above [1] to [3], which satisfies the following conditional expression:
0.7<Bfw/fw<1.4...(2)
however,
Bfw: back focus at the wide-angle end fw: focal length of the entire system at the wide-angle end.
[5]
The zoom lens according to any one of [1] to [4] above, wherein the aperture diaphragm moves independently of the second lens group and the lens group located closest to the object side in the subsequent lens group, and the aperture diameter changes, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[6]
The zoom lens according to any one of [1] to [5] above, further comprising a sub-diaphragm arranged closer to an image plane than the aperture diaphragm, the diameter of which changes when zooming from a wide-angle end to a telephoto end.
[7]
The zoom lens according to any one of the above [1] to [6], which satisfies the following conditional expression:
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0...(3)
however,
R2f: radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the object side, and R2r: radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the image surface side.
[8]
a zoom lens and an image sensor that outputs an image signal corresponding to an optical image formed by the zoom lens;
The zoom lens comprises:
From the object side to the image plane side,
a first lens group having a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and having negative refractive power,
a second lens group having negative refractive power and moving toward the image surface side during focusing;
The aperture stop as the main aperture,
and a subsequent group including at least one lens group having a positive refractive power;
An image pickup apparatus in which the spacing between adjacent lens groups changes when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the following condition is satisfied:
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group, and f2: focal length of the second lens group.
[9]
The zoom lens according to any one of the above [1] to [7], further comprising a lens having substantially no refractive power.
[10]
The imaging device according to the above-mentioned [8], wherein the zoom lens further comprises a lens having substantially no refractive power.

本出願は、日本国特許庁において2020年3月31日に出願された日本特許出願番号第2020-64020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。This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-64020, filed on March 31, 2020, in the Japan Patent Office, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

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。 Those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations, subcombinations, and variations may occur to those skilled in the art depending on design requirements and other factors, and that these are intended to be within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (7)

物体側から像面側に向かって順に、
最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置され、負の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、フォーカシングに際して像面側へ移動する第2レンズ群と、
主絞りとしての開口絞りと、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と
からなり、
前記第1レンズ群は、前記負メニスカスレンズよりも像面側に配置された正レンズを有し、
広角端から望遠端へとズーミングする際に、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化するように、前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が像面側に移動すると共に、前記第3レンズ群および前記第4レンズ群が物体側に移動し、以下の条件式を満足する
ズームレンズ。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
とする。
From the object side to the image plane side,
a first lens group having a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and having negative refractive power,
a second lens group having negative refractive power and moving toward the image surface side during focusing;
The aperture stop as the main aperture,
a third lens group having a positive refractive power;
a fourth lens group having a positive refractive power;
the first lens group includes a positive lens disposed closer to an image surface than the negative meniscus lens,
A zoom lens, wherein, during zooming from a wide-angle end to a telephoto end, the first lens group and the second lens group move toward the image plane side, and the third lens group and the fourth lens group move toward the object side, such that a distance between adjacent lens groups changes, and the following conditional expression is satisfied:
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group, and f2: focal length of the second lens group.
前記第2レンズ群は、単一のレンズ成分により構成される
請求項1に記載のズームレンズ。
The zoom lens according to claim 1 , wherein the second lens group is composed of a single lens component.
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。
0.7<Bfw/fw<1.4 ……(2)
ただし、
Bfw:広角端におけるバックフォーカス
fw:広角端における全系の焦点距離
とする。
The zoom lens according to claim 1 , which satisfies the following condition:
0.7<Bfw/fw<1.4...(2)
however,
Bfw: back focus at the wide-angle end fw: focal length of the entire system at the wide-angle end.
前記開口絞りは、広角端から望遠端へとズーミングする際に、前記第2レンズ群および前記第3レンズ群とは独立して移動し、かつ、絞り径が変化する
請求項1に記載のズームレンズ。
The zoom lens according to claim 1 , wherein the aperture diaphragm moves independently of the second lens group and the third lens group and changes its aperture diameter during zooming from a wide-angle end to a telephoto end.
前記開口絞りよりも像面側に配置され、広角端から望遠端へとズーミングする際に絞り径が変化する副絞り、をさらに備える
請求項1に記載のズームレンズ。
The zoom lens according to claim 1 , further comprising a sub-diaphragm that is disposed closer to an image plane than the aperture diaphragm and whose diameter changes when zooming from a wide-angle end to a telephoto end.
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。
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0 ……(3)
ただし、
R2f:前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径
R2r:前記第2レンズ群の最も像面側の面の曲率半径
とする。
The zoom lens according to claim 1 , which satisfies the following condition:
0.9<|R2f-R2r|/|R2f+R2r|<10.0...(3)
however,
R2f: radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the object side, and R2r: radius of curvature of the surface of the second lens group closest to the image surface side.
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、
最も物体側に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズが配置され、負の屈折力を有する第1レンズ群と、
負の屈折力を有し、フォーカシングに際して像面側へ移動する第2レンズ群と、
主絞りとしての開口絞りと、
正の屈折力を有する第3レンズ群と、
正の屈折力を有する第4レンズ群と
からなり、
前記第1レンズ群は、前記負メニスカスレンズよりも像面側に配置された正レンズを有し、
広角端から望遠端へとズーミングする際に、隣り合うレンズ群同士の間隔が変化するように、前記第1レンズ群および前記第2レンズ群が像面側に移動すると共に、前記第3レンズ群および前記第4レンズ群が物体側に移動し、以下の条件式を満足する
撮像装置。
0.2<f1/f2<0.9 ……(1)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
f2:前記第2レンズ群の焦点距離
とする。
a zoom lens and an image sensor that outputs an image signal corresponding to an optical image formed by the zoom lens;
The zoom lens comprises:
From the object side to the image plane side,
a first lens group having a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and having negative refractive power,
a second lens group having negative refractive power and moving toward the image surface side during focusing;
The aperture stop as the main aperture,
a third lens group having a positive refractive power;
a fourth lens group having a positive refractive power;
the first lens group includes a positive lens disposed closer to an image surface than the negative meniscus lens,
an imaging device in which, during zooming from a wide-angle end to a telephoto end, the first lens group and the second lens group move toward the image plane side, and the third lens group and the fourth lens group move toward the object side, such that a distance between adjacent lens groups changes, and the following conditional expression is satisfied:
0.2<f1/f2<0.9...(1)
however,
f1: focal length of the first lens group, and f2: focal length of the second lens group.
JP2022511909A 2020-03-31 2021-03-19 Zoom lens and imaging device Active JP7616212B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020064020 2020-03-31
JP2020064020 2020-03-31
PCT/JP2021/011293 WO2021200253A1 (en) 2020-03-31 2021-03-19 Zoom lens and imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021200253A1 JPWO2021200253A1 (en) 2021-10-07
JP7616212B2 true JP7616212B2 (en) 2025-01-17

Family

ID=77928199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022511909A Active JP7616212B2 (en) 2020-03-31 2021-03-19 Zoom lens and imaging device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7616212B2 (en)
CN (1) CN115335746A (en)
WO (1) WO2021200253A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023066508A (en) * 2021-10-29 2023-05-16 株式会社タムロン Imaging device and moving body

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343588A (en) 2000-03-29 2001-12-14 Minolta Co Ltd Image pickup lens device
JP2004037924A (en) 2002-07-04 2004-02-05 Minolta Co Ltd Imaging device
JP2005266175A (en) 2004-03-17 2005-09-29 Sony Corp Zoom lens and imaging device
JP2006301262A (en) 2005-04-20 2006-11-02 Casio Comput Co Ltd Zoom lens
JP2009025800A (en) 2007-06-21 2009-02-05 Konica Minolta Opto Inc Zoom lens and image pickup device
JP2017146393A (en) 2016-02-16 2017-08-24 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging device having the same
JP2018025573A (en) 2016-08-08 2018-02-15 キヤノン株式会社 Zoom lens
JP2018106102A (en) 2016-12-28 2018-07-05 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging device having the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343588A (en) 2000-03-29 2001-12-14 Minolta Co Ltd Image pickup lens device
JP2004037924A (en) 2002-07-04 2004-02-05 Minolta Co Ltd Imaging device
JP2005266175A (en) 2004-03-17 2005-09-29 Sony Corp Zoom lens and imaging device
JP2006301262A (en) 2005-04-20 2006-11-02 Casio Comput Co Ltd Zoom lens
JP2009025800A (en) 2007-06-21 2009-02-05 Konica Minolta Opto Inc Zoom lens and image pickup device
JP2017146393A (en) 2016-02-16 2017-08-24 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging device having the same
JP2018025573A (en) 2016-08-08 2018-02-15 キヤノン株式会社 Zoom lens
JP2018106102A (en) 2016-12-28 2018-07-05 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging device having the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN115335746A (en) 2022-11-11
WO2021200253A1 (en) 2021-10-07
JPWO2021200253A1 (en) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7428179B2 (en) Optical system and imaging device
JP7552586B2 (en) Imaging device
JP7758127B2 (en) Imaging lens and imaging device
JP7711706B2 (en) Fisheye lens and imaging device
JP7661967B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP7768137B2 (en) Wide-angle lens and imaging device
JP7661730B2 (en) Imaging lens and imaging device
JP7826632B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP7192852B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP7740230B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP2025065217A (en) Zoom lens and imaging device
JP7616212B2 (en) Zoom lens and imaging device
JP7735995B2 (en) Zoom lens and imaging device
WO2024166548A1 (en) Imaging optical system and imaging device
JP7622630B2 (en) Optical system and imaging device
JP7767786B2 (en) Zoom lens and imaging device
WO2020174866A1 (en) Variable-focal-length lens system and imaging device
WO2024171616A1 (en) Zoom lens and image capture device
WO2024247472A1 (en) Zoom lens and image capture device
WO2024219086A1 (en) Optical system and imaging device
WO2024154461A1 (en) Zoom lens and image capture device
WO2024135126A1 (en) Zoom lens and imaging device
WO2025253789A1 (en) Zoom lens and imaging device
WO2021085154A1 (en) Imaging lens and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240903

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7616212

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150