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JP7768435B2 - Optical system and imaging device - Google Patents
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JP7768435B2 - Optical system and imaging device - Google Patents

Optical system and imaging device

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JP7768435B2 JP2025004775A JP2025004775A JP7768435B2 JP 7768435 B2 JP7768435 B2 JP 7768435B2 JP 2025004775 A JP2025004775 A JP 2025004775A JP 2025004775 A JP2025004775 A JP 2025004775A JP 7768435 B2 JP7768435 B2 JP 7768435B2
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Description

本開示は、例えばデジタルスチルカメラやデジタルミラーレスカメラに装着可能な交換レンズに適した光学系、および、そのような光学系を備えた撮像装置に関する。 This disclosure relates to an optical system suitable for an interchangeable lens that can be attached to, for example, a digital still camera or a digital mirrorless camera, and an imaging device equipped with such an optical system.

近年、レンズ交換式デジタルカメラシステムに使用する撮像素子の画素数の高画素化が進んでおり、光学系にもそれに応じた高い描写性能が求められている。また、近年普及するレンズ交換式ミラーレスカメラにおいては小型・軽量なカメラボディが主流であり、光学系にも小型化および軽量化が求められ、そのような光学系が開発されている(特許文献1参照)。 In recent years, the number of pixels in the image sensors used in interchangeable lens digital camera systems has been increasing, and optical systems are being required to provide correspondingly high image quality. Furthermore, compact and lightweight camera bodies are the norm for the interchangeable lens mirrorless cameras that have become increasingly popular in recent years, and optical systems that are also being required to be compact and lightweight are being developed (see Patent Document 1).

特開2017-215492号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-215492

一方、フルサイズセンサのような大型の撮像素子に対応した望遠レンズは一般的にサイズが大きくなってしまうため、光学系としては、振り回し性の点で、小型・軽量のカメラボディに好適な、重心位置がカメラボディに近い重量バランスであることが求められている。 On the other hand, telephoto lenses compatible with large image sensors such as full-frame sensors are generally large in size, so the optical system must have a weight balance with a center of gravity close to that of the camera body, making it ideal for small, lightweight camera bodies in terms of maneuverability.

軽量かつ振り回し性に優れ、画面全体で光学性能の高い光学系、およびそのような光学系を搭載した撮像装置を提供することが望ましい。 It is desirable to provide an optical system that is lightweight, easy to handle, and has high optical performance across the entire screen, as well as an imaging device equipped with such an optical system.

本開示の一実施の形態に係る光学系は、物体側から像面側に向かって順に、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、群全体として正の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として負の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群とから構成され、第3レンズ群内において、3a群と3b群との間に開口絞りを有し、以下の条件式(1)~(3)を満足し、3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む。
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
L:第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:3b群の最も物体側の面から像面までの距離
θgF_3cn:3c群内の負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:3c群内の負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
また、本開示の一実施の形態に係る光学系は、物体側から像面側に向かって順に、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、群全体として負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群とから構成され、前記第3レンズ群内において、3a群と3b群との間に開口絞りを有し、上記条件式(1)~(3)を満足し、3c群は、上記条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含むようにしてもよい。
An optical system according to an embodiment of the present disclosure includes, in order from the object side to the image surface side, a first lens group having positive refractive power as a whole and being fixed relative to the image surface during focusing; a second lens group having positive refractive power as a whole and performing focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the direction of the optical axis; and a third lens group divided, in order from the object side to the image surface side, into groups 3a, 3b, and 3c, wherein group 3b corrects image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, having negative refractive power as a whole and being fixed relative to the image surface during focusing. An aperture stop is located within the third lens group between groups 3a and 3b, and the third lens group satisfies conditional expressions (1) to (3), and the third lens group includes at least one negative lens that satisfies conditional expression (6):
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane f: focal length of the entire system when focused at infinity D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group
Moreover, an optical system according to an embodiment of the present disclosure may comprise, in order from the object side to the image surface side, a first lens group having positive refractive power as a whole and being fixed relative to the image surface during focusing; a second lens group having negative refractive power as a whole and performing focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the direction of the optical axis; and a third lens group divided, in order from the object side to the image surface side, into groups 3a, 3b, and 3c, wherein group 3b performs image blur correction by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, having positive refractive power as a whole and being fixed relative to the image surface during focusing; an aperture stop between groups 3a and 3b in the third lens group ; and the third lens group may include at least one negative lens that satisfies conditional expressions (1) to (3).

本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、光学系と、光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、光学系を、上記本開示の一実施の形態に係る光学系によって構成したものである。 An imaging device according to one embodiment of the present disclosure includes an optical system and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the optical system, and the optical system is configured using the optical system according to the embodiment of the present disclosure.

本開示の一実施の形態に係る光学系、または撮像装置では、全体として3つのレンズ群で構成され、各レンズ群の構成の最適化が図られている。 An optical system or imaging device according to one embodiment of the present disclosure is composed of three lens groups overall, with the configuration of each lens group optimized.

本開示の一実施の形態に係る光学系の第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 illustrating a first configuration example (Example 1) of an optical system according to an embodiment of the present disclosure. 図1に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例1に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。2 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 1 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 1 . 図1に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例1に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。2 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 1 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 1 . 図1に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例1に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。2 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in the optical system according to Example 1 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 1 . 一実施の形態に係る光学系の第2の構成例(実施例2)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a second configuration example (Example 2) of the optical system according to the embodiment. 図5に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例2に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。6 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in an optical system according to Example 2 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG. 5 . 図5に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例2に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。6 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in an optical system according to Example 2 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 5 . 図5に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例2に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。6 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in an optical system according to Example 2 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 5 . 一実施の形態に係る光学系の第3の構成例(実施例3)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a third configuration example (Example 3) of the optical system according to the embodiment. 図9に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例3に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。10 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in an optical system according to Example 3 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 9 . 図9に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例3に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。10 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 3 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 9 . 図9に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例3に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。10A and 10B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in an optical system according to Example 3 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 9 . 一実施の形態に係る光学系の第4の構成例(実施例4)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a fourth configuration example (Example 4) of an optical system according to an embodiment. 図13に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例4に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。14 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 4 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 13. 図13に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例4に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。14A and 14B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 4 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 13. 図13に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例4に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。14A and 14B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in an optical system according to Example 4 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 13. 一実施の形態に係る光学系の第5の構成例(実施例5)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a fifth configuration example (Example 5) of an optical system according to an embodiment. 図17に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例5に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。18 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 5 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 17. 図17に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例5に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。18A and 18B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 5 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 17. 図17に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例5に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。18A and 18B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in an optical system according to Example 5 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 17. 一実施の形態に係る光学系の第6の構成例(実施例6)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a sixth configuration example (Example 6) of an optical system according to an embodiment. 図21に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例6に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。22 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in an optical system according to Example 6 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 21. 図21に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例6に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。22 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 6 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 21. FIG. 図21に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例6に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。22A and 22B are aberration diagrams showing lateral aberrations when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in an optical system according to Example 6 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 21 . 一実施の形態に係る光学系の第7の構成例(実施例7)を示すレンズ断面図である。FIG. 10 is a lens cross-sectional view showing a seventh configuration example (Example 7) of an optical system according to an embodiment. 図25に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例7に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。26 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 7 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 25. 図25に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例7に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。26 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 7 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 25. FIG. 図25に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例7に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。26 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when vibration reduction is performed in the optical system according to Example 7 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 25. FIG. 一実施の形態に係る光学系の第8の構成例(実施例8)を示すレンズ断面図である。FIG. 13 is a lens cross-sectional view showing an eighth configuration example (Example 8) of an optical system according to an embodiment. 図29に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例8に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。FIG. 30 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 8 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 29 . 図29に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例8に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。30 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 8 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 29. 図29に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例8に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。30 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when image stabilization is performed in the optical system according to Example 8 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 29. 一実施の形態に係る光学系の第9の構成例(実施例9)を示すレンズ断面図である。FIG. 13 is a lens cross-sectional view showing a ninth configuration example (Example 9) of an optical system according to an embodiment. 図33に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例9に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。34 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 9 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 33. 図33に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例9に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。34 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 9 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 33. FIG. 図33に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例9に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。34 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when image stabilization is performed in the optical system according to Example 9 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 33. FIG. 一実施の形態に係る光学系の第10の構成例(実施例10)を示すレンズ断面図である。FIG. 16 is a lens cross-sectional view showing a tenth configuration example (Example 10) of an optical system according to an embodiment. 図37に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例10に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。FIG. 38 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 10 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 37. 図37に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例10に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。FIG. 38 is an aberration diagram showing lateral aberration in an optical system according to Example 10 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 37 when focused on infinity and when image stabilization is not performed. 図37に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例10に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。38 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when image stabilization is performed in the optical system according to Example 10 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 37. FIG. 一実施の形態に係る光学系の第11の構成例(実施例11)を示すレンズ断面図である。FIG. 12 is a lens cross-sectional view showing an eleventh configuration example (Example 11) of an optical system according to an embodiment. 図41に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例11に係る光学系における無限遠合焦時の縦収差を示す収差図である。42 is an aberration diagram showing longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system according to Example 11 in which specific numerical values are applied to the optical system shown in FIG. 41. 図41に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例11に係る光学系における無限遠合焦時、かつ非防振時の横収差を示す収差図である。42 is an aberration diagram showing lateral aberration when focused on infinity and when image stabilization is not performed in the optical system according to Example 11 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 41. FIG. 図41に示した光学系に具体的な数値を適用した実施例11に係る光学系における無限遠合焦時、かつ防振時の横収差を示す収差図である。42 is an aberration diagram showing lateral aberration when focusing on infinity and when image stabilization is performed in the optical system according to Example 11 in which specific values are applied to the optical system shown in FIG. 41. FIG. 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 illustrating 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。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of an outside-vehicle information detection unit and an imaging unit. 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48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。FIG. 49 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and CCU shown in FIG. 48.

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. Application Examples to Imaging Devices 4. Numerical Examples of Lenses 5. Application Examples 6. Other Embodiments

<0.比較例>
近年普及するレンズ交換式ミラーレスカメラにおいては小型・軽量なカメラボディが主流である。一方、フルサイズセンサのような大型の撮像素子に対応した望遠レンズは一般的にサイズが大きくなってしまうため、光学系としては、小型・軽量のボディに好適な、重心位置がカメラボディに近い重量バランスであることや、光学系そのものの軽量化への要求が強い。
<0. Comparative Example>
Compact and lightweight camera bodies are the norm for interchangeable lens mirrorless cameras, which have become popular in recent years. However, telephoto lenses compatible with large image sensors such as full-frame sensors generally end up being quite large, so there is a strong demand for optical systems that have a weight balance with a center of gravity close to the camera body, which is ideal for compact and lightweight bodies, and for the optical system itself to be lightweight.

特許文献1(特開2017-215492号公報)には、物体側から像面側へ順に、正の屈折力の第1レンズ群と、正または負の屈折力の第2レンズ群と、正または負の屈折力の第3レンズ群とから構成され、フォーカシングに際して第2レンズ群が移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化する光学系が提案されている。特許文献1における光学系は、第1レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズG1pと、正レンズG1pよりも像面側に配置された正レンズG2pと、正レンズG2pよりも像面側に配置された正レンズG3pとを含んでいる。特許文献1における光学系では、光学系の焦点距離をf、第1レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離をLD、正レンズG1pと正レンズG1pの像面側に隣接して配置されたレンズとの光軸上の距離をD12、正レンズG2pの材料のアッベ数をνdG2p、正レンズG3pの材料のアッベ数をνdG3pとしたとき、以下の条件式を満足する。
LD/f<1.0
0.20≦D12/LD<0.500
νdG2p>73.0
νdG3p>73.0
Patent Document 1 (JP 2017-215492 A) proposes an optical system that is composed of, in order from the object side to the image plane side, a first lens group with positive refractive power, a second lens group with positive or negative refractive power, and a third lens group with positive or negative refractive power, and in which the second lens group moves during focusing, changing the spacing between adjacent lens groups. In the optical system in Patent Document 1, the first lens group includes a positive lens G1p arranged closest to the object, a positive lens G2p arranged closer to the image plane than the positive lens G1p, and a positive lens G3p arranged closer to the image plane than the positive lens G2p. In the optical system of Patent Document 1, when the focal length of the optical system is f, the distance on the optical axis from the lens surface of the first lens group closest to the object to the image plane is LD, the distance on the optical axis between the positive lens G1p and the lens arranged adjacent to the positive lens G1p on the image plane side is D12, the Abbe number of the material of the positive lens G2p is νdG2p, and the Abbe number of the material of the positive lens G3p is νdG3p, the following conditional expression is satisfied.
LD/f<1.0
0.20≦D12/LD<0.500
νdG2p>73.0
νdG3p>73.0

特許文献1における光学系では、第1レンズ群内に大きな空気間隔をとることによる鏡筒重量の軽量化を実現している。しかしながら、特許文献1の記載では、光学系中の任意のレンズブロックを防振群として設定できるとあるものの、実際には防振群として機能するに相応しい適切な防振敏感度(防振群の光軸に垂直な方向の移動量に対する像の移動量の比)と防振群のシフト時の良好な光学性能とを満たすレンズブロックは極々限定されており、光学系として最低限の防振機能を成立させるためには任意のレンズブロックを防振群とすることは不可能である。そして、特許文献1では、実施例において現実的に防振群の役割を担うことが可能なレンズブロックは、いずれもその位置が像面から離れており、鏡筒の重心位置がカメラボディから離れ、鏡筒の快適な振り回し性の実現が不十分である。 The optical system in Patent Document 1 achieves a lightweight lens barrel by providing a large air gap within the first lens group. However, while Patent Document 1 states that any lens block within the optical system can be configured as the vibration isolation group, in reality, only a very limited number of lens blocks can function as the vibration isolation group with the appropriate vibration isolation sensitivity (the ratio of the amount of image movement to the amount of movement of the vibration isolation group in a direction perpendicular to the optical axis) and good optical performance when the vibration isolation group shifts, making it impossible to configure any lens block as the vibration isolation group to achieve the minimum level of vibration isolation functionality for the optical system. Furthermore, in Patent Document 1, the lens blocks that could actually fulfill the role of the vibration isolation group in the examples are all located away from the image plane, which means the center of gravity of the lens barrel is located away from the camera body, making it difficult to achieve comfortable maneuverability of the lens barrel.

そこで、大型の撮像素子に対応した防振機能を有する望遠レンズであって、軽量かつ重心が像面側に近く振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された光学性能の高い、ミラーレスカメラシステム等に最適な光学系を提供することが望ましい。
以下の本開示の一実施の形態に係る光学系は、このようなミラーレスデジタルカメラ等に用いられる望遠レンズに好適である。
Therefore, it is desirable to provide an optical system that is optimal for mirrorless camera systems, etc., that is a telephoto lens with vibration reduction functionality compatible with large image sensors, is lightweight, has a center of gravity close to the image plane, is easy to maneuver, and has high optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image plane.
An optical system according to an embodiment of the present disclosure described below is suitable for a telephoto lens used in such a mirrorless digital camera or the like.

<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光学系の第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5は、一実施の形態に係る光学系の第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9は、一実施の形態に係る光学系の第3の構成例を示しており、後述する実施例3の構成に相当する。図13は、一実施の形態に係る光学系の第4の構成例を示しており、後述する実施例4の構成に相当する。図17は、一実施の形態に係る光学系の第5の構成例を示しており、後述する実施例5の構成に相当する。図21は、一実施の形態に係る光学系の第6の構成例を示しており、後述する実施例6の構成に相当する。図25は、一実施の形態に係る光学系の第7の構成例を示しており、後述する実施例7の構成に相当する。図29は、一実施の形態に係る光学系の第8の構成例を示しており、後述する実施例8の構成に相当する。図33は、一実施の形態に係る光学系の第9の構成例を示しており、後述する実施例9の構成に相当する。図37は、一実施の形態に係る光学系の第10の構成例を示しており、後述する実施例10の構成に相当する。図41は、一実施の形態に係る光学系の第11の構成例を示しており、後述する実施例11の構成に相当する。
<1. Basic lens structure>
FIG. 1 illustrates a first configuration example of an optical system according to an embodiment of the present disclosure, which corresponds to the configuration of Example 1 described below. FIG. 5 illustrates a second configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 2 described below. FIG. 9 illustrates a third configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 3 described below. FIG. 13 illustrates a fourth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 4 described below. FIG. 17 illustrates a fifth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 5 described below. FIG. 21 illustrates a sixth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 6 described below. FIG. 25 illustrates a seventh configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 7 described below. FIG. 29 illustrates an eighth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 8 described below. FIG. 33 illustrates a ninth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 9 described below. FIG. 37 illustrates a tenth configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 10 described below. FIG. 41 illustrates an eleventh configuration example of an optical system according to an embodiment, which corresponds to the configuration of Example 11 described below.

図1等において、Z1は光軸を示す。第1ないし第6の構成例に係る光学系1~11と像面Simgとの間には、撮像素子保護用のカバーガラス等の光学部材が配置されていてもよい。また、カバーガラスの他にも、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種の光学フィルタが配置されていてもよい。 In Figure 1 and other figures, Z1 indicates the optical axis. An optical component such as a cover glass for protecting the image sensor may be disposed between the optical systems 1 to 11 according to the first to sixth configuration examples and the image plane Simg. In addition to the cover glass, various optical filters such as a low-pass filter or an infrared cut filter may also be disposed.

以下、本開示の一実施の形態に係る光学系の構成を、適宜図1等に示した各構成例に係る光学系1~11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。 The configuration of an optical system according to one embodiment of the present disclosure will be described below, appropriately corresponding to optical systems 1 to 11 according to the configuration examples shown in Figure 1 and elsewhere, but the technology according to the present disclosure is not limited to the configuration examples shown.

一実施の形態に係る光学系は、物体側から像面側に向かって順に、第1レンズ群GR1と、第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3とから構成されている。 The optical system according to one embodiment is composed of, in order from the object side to the image plane side, a first lens group GR1, a second lens group GR2, and a third lens group GR3.

第1レンズ群GR1は、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面Simgに対して固定されている。 The first lens group GR1 as a whole has positive refractive power, and the entire group is fixed relative to the image plane Simg during focusing.

第2レンズ群GR2は、群全体として正または負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う。なお、図1等の各構成例では、無限遠合焦時のレンズ配置を示している。第1の構成例(実施例1)~第6の構成例(実施例6)では、第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。第7の構成例(実施例7)~第11の構成例(実施例11)では、第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 The second lens group GR2 has positive or negative refractive power as a whole, and focuses from infinity to close distances by moving the entire group along the optical axis. Note that each configuration example, such as Figure 1, shows the lens arrangement when focusing at infinity. In the first configuration example (Example 1) to the sixth configuration example (Example 6), the second lens group GR2 has positive refractive power as a whole, and moves toward the object when focusing from infinity to close distances. In the seventh configuration example (Example 7) to the eleventh configuration example (Example 11), the second lens group GR2 has negative refractive power as a whole, and moves toward the image plane when focusing from infinity to close distances.

第3レンズ群GR3は、群全体として負または正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面Simgに対して固定されている。また、第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、3a群GR3a、3b群GR3b、および3c群GR3cに分割されている。3b群GR3bは、防振群であり、光軸Z1に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになっている。第1の構成例(実施例1)~第10の構成例(実施例10)では、第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。第11の構成例(実施例11)では、第3レンズ群GR3は群全体として正の屈折力を有している。 The third lens group GR3 has negative or positive refractive power as a whole, and is fixed relative to the image plane Simg during focusing. The third lens group GR3 is divided into the 3a group GR3a, the 3b group GR3b, and the 3c group GR3c, from the object side to the image plane side. The 3b group GR3b is an image stabilization group that corrects image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis Z1. In the first configuration example (Example 1) to the tenth configuration example (Example 10), the third lens group GR3 has negative refractive power as a whole. In the eleventh configuration example (Example 11), the third lens group GR3 has positive refractive power as a whole.

開口絞りStは、3a群GR3aと3b群GR3bとの間に配置されていることが望ましい。 It is desirable that the aperture stop St be positioned between the 3a group GR3a and the 3b group GR3b.

また、一実施の形態に係る光学系は、以下の条件式(1)~(3)を満足する。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
ただし、
L:第1レンズ群GR1の最も物体側の面から像面Simgまでの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:3b群GR3bの最も物体側の面から像面Simgまでの距離
とする。
Moreover, the optical system according to one embodiment satisfies the following conditional expressions (1) to (3).
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
however,
L: distance from the surface of the first lens group GR1 closest to the object to the image plane Simg; f: focal length of the entire system when focusing at infinity; D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group GR1; D_3bImg: distance from the surface of the 3b group GR3b closest to the object to the image plane Simg.

その他、一実施の形態に係る光学系は、後述する所定の条件式等を満足することが望ましい。 In addition, it is desirable for the optical system according to one embodiment to 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光学系の作用および効果を説明する。併せて、本開示の一実施の形態に係る光学系における、より望ましい構成を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
<2. Actions and Effects>
Next, the operation and effects of the optical system according to the embodiment of the present disclosure will be described, along with a more desirable configuration of the optical system according to the embodiment of the present disclosure.
The effects described in this specification are merely examples and are not limiting, and other effects may also be present.

一実施の形態に係る光学系によれば、全体として3つのレンズ群で構成し、各レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、軽量かつ重心が像面側に近く振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された高い光学性能を実現できる。 In one embodiment of the optical system, the overall configuration is composed of three lens groups, with each lens group optimized for its configuration. This makes it lightweight, with the center of gravity located close to the image plane, making it easy to maneuver, and achieving high optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image plane.

一実施の形態に係る光学系では、第1レンズ群GR1内に大きな空気間隔をとり、軽量化を実現している。また、一実施の形態に係る光学系では、防振群(3b群GR3b)を後方に配置することでレンズを駆動するアクチュエータを像面寄りに配置可能として重心が像面近くになることで、振り回し性に優れた光学系を実現できる。 In an optical system according to one embodiment, a large air gap is provided within the first lens group GR1, achieving a lightweight design. Furthermore, in an optical system according to one embodiment, by positioning the vibration isolation group (3b group GR3b) at the rear, the actuator that drives the lens can be positioned closer to the image plane, bringing the center of gravity closer to the image plane, resulting in an optical system with excellent maneuverability.

上記条件式(1)を満たすことは一般に、光学系が望遠系であることを示す。望遠レンズに代表されるような条件式(1)を満たす光学系において、像面Simgに対して固定された第3レンズ群GR3を3a群GR3a、3b群GR3b、および3c群GR3cの3ブロックに分割する構成とした上で、中央に挟み込まれた3b群GR3bを防振群とし、かつ3b群GR3bを像面Simgに対し条件式(3)を満たす位置に配置する。防振時の収差補正を補う前後の3a群GR3aと3c群GR3cとによって、防振群である3b群GR3bを挟み込むこと、かつ防振群を像面Simgに対して条件式(3)を満たすように後方の位置に配置することで、防振時の収差劣化に関わる軸上から周辺像高までの光線の防振群通過高が低くなり、防振時も良好な描写性能を得ることができる。また、光線通過高が下がるため防振群の径抑制が可能で、防振群を駆動するアクチュエータユニットの小型・軽量化も容易である。さらに、防振群を後方に配置したことで防振群を駆動するアクチュエータが後部に配置されるため、重心を像面寄りにし振り回し性が非常に良好な光学系を得ることができる。 Satisfying conditional formula (1) above generally indicates that the optical system is a telephoto system. In optical systems that satisfy conditional formula (1), such as telephoto lenses, the third lens group GR3, which is fixed relative to the image plane Simg, is divided into three blocks: group 3a GR3a, group 3b GR3b, and group 3c GR3c. The central group 3b GR3b is used as a vibration reduction group, and is positioned relative to the image plane Simg to satisfy conditional formula (3). By sandwiching the vibration reduction group 3b GR3b between group 3a GR3a and group 3c GR3c, which complement each other in aberration correction during vibration reduction, and by positioning the vibration reduction group at a rear position relative to the image plane Simg to satisfy conditional formula (3), the height at which light rays pass through the vibration reduction group from on-axis to the peripheral image height, which is related to aberration degradation during vibration reduction, is reduced, resulting in good imaging performance even during vibration reduction. In addition, because the light ray passage height is reduced, the diameter of the vibration isolation group can be reduced, and it is also easy to make the actuator unit that drives the vibration isolation group smaller and lighter. Furthermore, by placing the vibration isolation group at the rear, the actuator that drives the vibration isolation group is also located at the rear, which moves the center of gravity closer to the image plane, resulting in an optical system with excellent maneuverability.

また、条件式(1),(3)と同時に、条件式(2)を満たすことで、望遠レンズにおいて鏡筒重量のうち多くを占める鏡筒前側の光学エレメントの重量を軽量化することができる。ただし、単純に条件式(2)を満たし第1レンズ群GR1内に大きな空気間隔をとるだけでは、最大の空気間隔よりも物体側の光学系で発生した色収差が空気間隔中を伝播する過程で距離に比例して拡大してしまい、光学系全体として高い描写性能を実現することが困難となる。しかし、上述の条件式(3)を同時に満たすことで、3b群GR3bに伴い3c群GR3cが光学系後方すなわち像面Simgに近く周辺光線高の高い位置に配置され、高い収差補正能力を持つようになるため、光学系において凡そ対称位置にある第1レンズ群GR1内で発生した収差を相殺する作用を担わせることができ、第1レンズ群GR1内に大きな空気間隔を設けた場合でも高い描写性能を実現することができる。 Furthermore, by satisfying conditional expressions (1) and (3) as well as conditional expression (2), it is possible to reduce the weight of the optical elements at the front of the lens barrel, which accounts for a large portion of the lens barrel weight in a telephoto lens. However, simply satisfying conditional expression (2) and providing a large air gap within the first lens group GR1 would cause chromatic aberrations occurring in the optical system closer to the object than the maximum air gap to be magnified in proportion to the distance as they propagate through the air gap, making it difficult to achieve high imaging performance as a whole. However, by simultaneously satisfying conditional expression (3) above, the 3c group GR3c, along with the 3b group GR3b, is positioned at the rear of the optical system, i.e., close to the image plane Simg and at a high marginal ray height, thereby providing high aberration correction capabilities. This allows them to cancel out aberrations occurring within the first lens group GR1, which is positioned roughly symmetrically in the optical system, and thus enables high imaging performance to be achieved even when a large air gap is provided within the first lens group GR1.

なお、上記した条件式(2),(3)の効果をより良好に実現するためには、条件式(2),(3)の数値範囲を下記条件式(2)’,(3)’のように設定することがより望ましい。
D_g1max/f>0.24 ……(2)’
D_3bImg/f<0.23 ……(3)’
In order to better realize the effects of the above-described conditional expressions (2) and (3), it is more desirable to set the numerical ranges of the conditional expressions (2) and (3) as shown in the following conditional expressions (2)′ and (3)′.
D_g1max/f>0.24...(2)'
D_3bImg/f<0.23...(3)'

さらにより望ましくは、条件式(2),(3)の数値範囲を下記条件式(2)’’,(3)’’のように設定するとよい。
D_g1max/f>0.25 ……(2)’’
D_3bImg/f<0.22 ……(3)’’
Even more preferably, the numerical ranges of the conditional expressions (2) and (3) should be set as shown in the following conditional expressions (2)'' and (3)''.
D_g1max/f>0.25...(2)''
D_3bImg/f<0.22...(3)''

また、一実施の形態に係る光学系において、第1レンズ群GR1は、以下の条件式(4),(5)を満足する正レンズを少なくとも1枚有することが望ましい。
νd_1p>90 ……(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04 ……(5)
ただし、
νd_1p:第1レンズ群GR1内の正レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1p:第1レンズ群GR1内の正レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
In the optical system according to one embodiment, it is desirable that the first lens group GR1 has at least one positive lens that satisfies the following conditional expressions (4) and (5).
νd_1p>90...(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04...(5)
however,
νd_1p: Abbe number for the d-line of the positive lens in the first lens group GR1. θgF_1p: partial dispersion ratio for the g-line and F-line of the positive lens in the first lens group GR1.

条件式(4),(5)を同時に満たす異常分散性の強い低分散硝材を第1レンズ群GR1内の正レンズに適用することで、望遠レンズにおいて課題となる色収差を良好に補正することができる。条件式(4)の下限を下回ると、1次および2次の色収差の補正が不十分となり、画面全体の描写性能が低下する。条件式(5)の下限を下回ると、2次の色収差の補正が不十分となり、画面全体の描写性能が低下する。なお、1次の色収差はF線 とC線間の色収差を、2次の色収差はさらに短波長領域(代表的にはg線)を含めた色収差を指す。 By using a low-dispersion glass material with strong anomalous dispersion that simultaneously satisfies conditional expressions (4) and (5) for the positive lens in the first lens group GR1, chromatic aberration, a problem in telephoto lenses, can be effectively corrected. Below the lower limit of conditional expression (4), correction of first- and second-order chromatic aberration becomes insufficient, resulting in a deterioration in imaging performance across the entire frame. Below the lower limit of conditional expression (5), correction of second-order chromatic aberration becomes insufficient, resulting in a deterioration in imaging performance across the entire frame. Note that first-order chromatic aberration refers to chromatic aberration between the F-line and C-line, while second-order chromatic aberration refers to chromatic aberration in the even shorter wavelength region (typically the g-line).

なお、上記した条件式(5)の効果をより良好に実現するためには、条件式(5)の数値範囲を下記条件式(5)’のように設定することがより望ましい。
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.05 ……(5)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (5), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (5) as shown in the following conditional expression (5)'.
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.05 ...(5)'

さらにより望ましくは、条件式(5)の数値範囲を下記条件式(5)’’のように設定するとよい。
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.06 ……(5)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (5) should be set as shown in the following conditional expression (5)''.
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.06 ...(5)''

また、一実施の形態に係る光学系において、3c群GR3cは、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含むことが望ましい。
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
θgF_3cn:3c群GR3c内の負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:3c群GR3c内の負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
In the optical system according to one embodiment, it is desirable that the 3c group GR3c includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (6).
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group GR3c. νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group GR3c.

条件式(6)を満たす異常分散硝材を3c群GR3c内の負レンズに適用することで、倍率色収差が良好に補正され、周辺部まで良好な描写性能を得ることができる。条件式(6)の下限を下回ると、主に2次の倍率色収差の補正が不十分となり、画面周辺部の描写性能が低下する。 By using an anomalous dispersion glass material that satisfies conditional expression (6) for the negative lens in group 3c GR3c, lateral chromatic aberration is well corrected, resulting in good imaging performance even at the periphery. If the lower limit of conditional expression (6) is not met, correction of primarily secondary lateral chromatic aberration becomes insufficient, resulting in poor imaging performance at the periphery of the image.

なお、上記した条件式(6)の効果をより良好に実現するためには、条件式(6)の数値範囲を下記条件式(6)’のように設定することがより望ましい。
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.012 ……(6)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (6), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (6) as shown in the following conditional expression (6)'.
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.012 ...(6)'

さらにより望ましくは、条件式(6)の数値範囲を下記条件式(6)’’のように設定するとよい。
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.016 ……(6)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (6) should be set as in the following conditional expression (6)''.
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.016 ...(6)''

また、一実施の形態に係る光学系において、3c群GR3cは、以下の条件式(7)を満足する負レンズを少なくとも1枚含むことが望ましい。
νd_3cn<31 ……(7)
ただし、
νd_3cn:3c群GR3c内の負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
In the optical system according to one embodiment, it is desirable that the 3c group GR3c includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (7).
νd_3cn<31...(7)
however,
νd_3cn: Abbe number for the d-line of the negative lens in the 3c group GR3c.

条件式(7)を満たす異常分散硝材を3c群GR3c内の負レンズに適用することで、倍率色収差が良好に補正され、周辺部まで良好な描写性能を得ることができる。条件式(7)の上限を上回ると、1次および2次の色収差の補正が不十分となり、画面全体の描写性能が低下する。 By using an anomalous dispersion glass material that satisfies conditional expression (7) for the negative lens in group 3c GR3c, lateral chromatic aberration is well corrected, resulting in good imaging performance even at the periphery. Exceeding the upper limit of conditional expression (7) results in insufficient correction of primary and secondary chromatic aberration, resulting in a deterioration in imaging performance across the entire frame.

なお、上記した条件式(7)の効果をより良好に実現するためには、条件式(7)の数値範囲を下記条件式(7)’のように設定することがより望ましい。
νd_3cn<28 ……(7)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (7), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (7) as shown in the following conditional expression (7)'.
νd_3cn<28...(7)'

さらにより望ましくは、条件式(7)の数値範囲を下記条件式(7)’’のように設定するとよい。
νd_3cn<25 ……(7)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (7) should be set as in the following conditional expression (7)''.
νd_3cn<25...(7)''

また、一実施の形態に係る光学系において、3c群GR3cは、以下の条件式(8)を満足する負レンズを少なくとも1枚含むことが望ましい。
0<|f3cn/f|<0.15 ……(8)
ただし、
f3cn:3c群GR3c内の負レンズの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
In the optical system according to one embodiment, it is desirable that the 3c group GR3c includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (8).
0<|f3cn/f|<0.15...(8)
however,
f3cn: focal length of the negative lens in the 3c group GR3c; f: focal length of the entire system when focused at infinity.

3c群GR3c内に条件式(8)に記載の焦点距離を満たす負レンズを配置することで、周辺部の倍率色収差がより効果的に補正され、周辺部まで良好な描写性能を得ることができる。条件式(8)の上限を上回ると、負レンズとしての作用がなくなり、色収差補正効果を持たせることができない。条件式(8)の下限を下回ると、負レンズのパワーが強くなりすぎ、像面湾曲や非点収差、歪曲収差の補正状態が悪化する。 By placing a negative lens in group 3c GR3c that satisfies the focal length specified in conditional expression (8), lateral chromatic aberration in the peripheral areas is corrected more effectively, allowing for good imaging performance even in the peripheral areas. If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the negative lens loses its function and is unable to provide chromatic aberration correction. If the lower limit of conditional expression (8) is exceeded, the power of the negative lens becomes too strong, resulting in poor correction of field curvature, astigmatism, and distortion.

なお、上記した条件式(8)の効果をより良好に実現するためには、条件式(8)の数値範囲を下記条件式(8)’のように設定することがより望ましい。
0<|f3cn/f|<0.13 ……(8)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (8), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (8) as shown in the following conditional expression (8)'.
0<|f3cn/f|<0.13...(8)'

さらにより望ましくは、条件式(8)の数値範囲を下記条件式(8)’’のように設定するとよい。
0<|f3cn/f|<0.10 ……(8)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (8) should be set as in the following conditional expression (8)''.
0<|f3cn/f|<0.10...(8)''

また、一実施の形態に係る光学系において、3c群GR3cは、上述の条件式(6),(7),(8)のいずれかと、以下の条件式(9)とを同時に満足する負レンズを少なくとも1枚含むことが望ましい。
D_3cnImg/f<0.15 ……(9)
ただし、
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_3cnImg:3c群GR3c内の負レンズの物体側の面頂点と像面Simgとの距離
とする。
In an optical system according to one embodiment, it is desirable that the 3c group GR3c include at least one negative lens element that simultaneously satisfies any one of the above-mentioned conditional expressions (6), (7), and (8) and the following conditional expression (9):
D_3cnImg/f<0.15...(9)
however,
f: focal length of the entire system when focused at infinity; D_3cnImg: distance between the vertex of the surface of the negative lens in the 3c group GR3c on the object side and the image plane Simg.

上述の条件式(6),(7),(8)のいずれかと条件式(9)とを同時に満たすよう像面寄りに色収差補正能力の高い負レンズを配置することで、色収差が画面全域で抑制され、高い描写性能を得ることができる。条件式(9)の上限を上回ると、負レンズが像面Simgから遠ざかり、色収差補正能力が不十分となる。 By positioning a negative lens element with high chromatic aberration correction capabilities closer to the image plane so that either one of the above conditional expressions (6), (7), or (8) and conditional expression (9) are simultaneously satisfied, chromatic aberration is suppressed across the entire image plane, resulting in high imaging performance. If the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, the negative lens element will be farther away from the image plane Simg, resulting in insufficient chromatic aberration correction capabilities.

なお、上記した条件式(9)の効果をより良好に実現するためには、条件式(9)の数値範囲を下記条件式(9)’のように設定することがより望ましい。
D_3cnImg/f<0.14 ……(9)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (9), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (9) as shown in the following conditional expression (9)'.
D_3cnImg/f<0.14...(9)'

さらにより望ましくは、条件式(9)の数値範囲を下記条件式(9)’’のように設定するとよい。
D_3cnImg/f<0.12 ……(9)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (9) should be set as in the following conditional expression (9)''.
D_3cnImg/f<0.12...(9)''

また、一実施の形態に係る光学系において、第1レンズ群GR1は、以下の条件式(10),(11)を満足する負レンズを少なくとも1枚有することが望ましい。
νd_1n<35 ……(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010 ……(11)
ただし、
νd_1n:第1レンズ群GR1内の負レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1n:第1レンズ群GR1内の負レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
In the optical system according to one embodiment, it is desirable that the first lens group GR1 has at least one negative lens that satisfies the following conditional expressions (10) and (11).
νd_1n<35...(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010...(11)
however,
νd_1n: Abbe number for the d-line of the negative lens in the first lens group GR1. θgF_1n: partial dispersion ratio for the g-line and F-line of the negative lens in the first lens group GR1.

条件式(10),(11)を満足する分散特性を有する硝材を第1レンズ群GR1内の負レンズに適用することで、望遠レンズにおいて課題となる色収差を良好に補正することができる。条件式(10)の上限を上回ると、1次および2次の色収差の補正が不十分となり、画面全体の描写性能が低下する。条件式(11)の上限を上回ると、2次の色収差の補正が不十分となり、画面全体の描写性能が低下する。 By using a glass material with dispersion characteristics that satisfy conditional expressions (10) and (11) for the negative lens in the first lens group GR1, chromatic aberration, which is a problem in telephoto lenses, can be effectively corrected. Exceeding the upper limit of conditional expression (10) results in insufficient correction of first- and second-order chromatic aberrations, degrading imaging performance across the entire image field. Exceeding the upper limit of conditional expression (11) results in insufficient correction of second-order chromatic aberrations, degrading imaging performance across the entire image field.

なお、上記した条件式(10),(11)の効果をより良好に実現するためには、条件式(10),(11)の数値範囲を下記条件式(10)’,(11)’のように設定することがより望ましい。
νd_1n<32 ……(10)’
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.009 ……(11)’
In order to better realize the effects of the above-described conditional expressions (10) and (11), it is more desirable to set the numerical ranges of the conditional expressions (10) and (11) as shown in the following conditional expressions (10)′ and (11)′.
νd_1n<32...(10)'
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.009...(11)'

さらにより望ましくは、条件式(10)の数値範囲を下記条件式(10)’’のように設定するとよい。
νd_1n<27 ……(10)’’
Even more preferably, the numerical range of conditional expression (10) should be set as in the following conditional expression (10)''.
νd_1n<27...(10)''

また、一実施の形態に係る光学系は、以下の条件式(12)を満足することが望ましい。
0.05<|f3c/f|<0.3 ……(12)
ただし、
f3c:3c群GR3cの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
Moreover, it is desirable that the optical system according to one embodiment satisfies the following conditional expression (12).
0.05<|f3c/f|<0.3...(12)
however,
f3c: focal length of the 3c group GR3c; f: focal length of the entire system when focused at infinity.

条件式(12)を満たす範囲に3c群GR3cの焦点距離を設定することで、防振敏感度を防振群に適した値にしながら防振時に良好な光学性能を得ることができる。条件式(12)の下限を下回ると3c群GR3cのパワーが過度になり、像面湾曲や非点収差、歪曲収差の補正状態が悪化する。条件式(12)の上限を上回ると、3c群GR3cのパワーが弱くなりすぎ、防振時の光学性能を高く維持したまま防振群を後方に下げることが困難となる。 By setting the focal length of the 3c group GR3c within a range that satisfies conditional expression (12), it is possible to obtain good optical performance during image stabilization while maintaining image stabilization sensitivity at a value appropriate for the image stabilization group. If the lower limit of conditional expression (12) is exceeded, the power of the 3c group GR3c becomes excessive, and the correction of field curvature, astigmatism, and distortion aberrations deteriorates. If the upper limit of conditional expression (12) is exceeded, the power of the 3c group GR3c becomes too weak, making it difficult to lower the image stabilization group rearward while maintaining high optical performance during image stabilization.

なお、上記した条件式(12)の効果をより良好に実現するためには、条件式(12)の数値範囲を下記条件式(12)のように設定することがより望ましい。
0.05<|f3c/f|<0.15 ……(12)’
In order to more effectively realize the effect of the above-mentioned conditional expression (12), it is more desirable to set the numerical range of the conditional expression (12) as shown in the following conditional expression (12).
0.05<|f3c/f|<0.15...(12)'

また、一実施の形態に係る光学系において、第2レンズ群GR2は、接合レンズまたは単レンズからなることが望ましい。これにより軽量なフォーカシング群を得ることができ、高速・高追従のAF(オートフォーカス)性能を実現することができる。 Furthermore, in an optical system according to one embodiment, it is desirable that the second lens group GR2 be composed of a cemented lens or a single lens. This makes it possible to obtain a lightweight focusing group, and to achieve high-speed, high-tracking AF (autofocus) performance.

<3.撮像装置への適用例>
次に、本開示の一実施の形態に係る光学系の具体的な撮像装置への適用例を説明する。
3. Application example to imaging device
Next, a specific example of application of the optical system according to the embodiment of the present disclosure to an imaging device will be described.

図45は、一実施の形態に係る光学系を適用した撮像装置100の一構成例を示している。この撮像装置100は、例えばデジタルスチルカメラであり、カメラブロック10と、カメラ信号処理部20と、画像処理部30と、LCD(Liquid Crystal Display)40と、R/W(リーダ/ライタ)50と、CPU(Central Processing Unit)60と、入力部70と、レンズ駆動制御部80とを備えている。 Figure 45 shows an example configuration of an imaging device 100 to which an optical system according to one embodiment is applied. This 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110を含む光学系と、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子12とを有している。撮像素子12は、撮像レンズ110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110として、図1等に示した各構成例に係る光学系1~11を適用可能である。 The camera block 10 is responsible for the imaging function and has an optical system including an imaging lens 110 and an imaging element 12 such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). The imaging element 12 converts the optical image formed by the imaging lens 110 into an electrical signal, and outputs an imaging signal (image signal) corresponding to the optical image. The optical systems 1 to 11 according to the configuration examples shown in Figure 1 and elsewhere can be used as the imaging lens 110.

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 operations on the image signal output from the image sensor 12, such as analog-to-digital conversion, noise removal, image quality correction, and conversion to luminance and color difference signals.

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, including compression, encoding, decompression, and decoding of image signals based on a predetermined image data format, as well as conversion 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 the function of displaying various data such as the user's operation status 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 can be inserted into and removed 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110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 instruction input signals and the like from the input unit 70. The input unit 70 consists 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 operating the shutter and a selection switch for selecting an operating mode, and is configured to output instruction input signals to the CPU 60 in response to user operations. The lens drive control unit 80 controls the drive of the lenses arranged in the camera block 10, and is configured to control motors and the like (not shown) that drive each lens of the imaging lens 110 based on control signals 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110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. Furthermore, 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 110 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110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 by the lens drive control unit 80 moving a specific lens of the imaging lens 110 based on a control signal from the CPU 60, for example, when the shutter release button on the input unit 70 is pressed halfway or fully pressed for recording (photography).

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 the memory card 1000, the R/W 50 reads out the specified image data from the memory card 1000 in response to an operation on the input unit 70, and the image processing unit 30 performs decompression and decoding processing. After that, the playback image signal is output to the 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 application range 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, surveillance cameras, etc. 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光学系の具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図1等に示した各構成例に係る光学系1~11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 optical system according to the embodiment of the present disclosure will be described. Here, examples will be described in which specific numerical values are applied to the optical systems 1 to 11 according to the configuration examples shown in FIG.

なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Si」は物体側から数えてi番目の面を意味する面番号を示す。「ri」は物体側から数えて第i番目の面の曲率半径を示す(単位:mm)。「di」は物体側から数えて第i番目の面と第i+1番目の面との間の軸上面間隔を示す(単位:mm)。「ndi」は物体側に第i面を有する硝材または素材のd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示す。「νdi」は物体側に第i面を有する硝材または素材のd線に対するアッベ数を示す。「θgF」はg線(波長435.8nm)とF線(波長486.1nm)との部分分散比を示す。曲率半径に関し「∞」は、当該面が平面であることを示す。面番号の欄の「STO」は該当位置に開口絞りStが配置されていることを示す。「f」はレンズ全系の焦点距離を示す(単位:mm)。「Fno」は開放F値(Fナンバー)を示す。「ω」は半画角を示す(単位:°)。「Y」は像高を示す(単位:mm)。「L」はレンズ全長(光学系の最も物体側の面から像面までの距離)を示す(単位:mm)。「BF」はバックフォーカスを示す(単位:mm)。 The symbols used in the tables and explanations below have the following meanings: "Si" indicates the surface number, which refers to the ith surface counting from the object side. "ri" indicates the radius of curvature of the ith surface counting from the object side (unit: mm). "di" indicates the axial surface spacing between the ith surface and the (i+1)th surface counting from the object side (unit: mm). "ndi" indicates the refractive index at the d-line (wavelength 587.6 nm) of the glass material or material that has the ith surface on the object side. "νdi" indicates the Abbe number at the d-line of the glass material or material that has the ith surface on the object side. "θgF" indicates the partial dispersion ratio between the g-line (wavelength 435.8 nm) and the F-line (wavelength 486.1 nm). "∞" in the radius of curvature indicates that the surface is flat. "STO" in the surface number column indicates that the aperture stop St is located at the corresponding position. "f" indicates the focal length of the entire lens system (unit: mm). "Fno" indicates the maximum aperture (F-number). "ω" indicates the half angle of view (unit: °). "Y" indicates the image height (unit: mm). "L" indicates the total lens length (the distance from the surface of the optical system closest to the object to the image plane) (unit: mm). "BF" indicates the back focus (unit: mm).

[各実施例に共通の構成]
以下の実施例1~11が適用される光学系1~11はいずれも、上記した<1.レンズの基本構成>を満足した構成となっている。
[Configuration common to each embodiment]
The optical systems 1 to 11 to which the following Examples 1 to 11 are applied all have a configuration that satisfies the above-mentioned <1. Basic lens configuration>.

すなわち、光学系1~11はいずれも、第1レンズ群GR1と、第2レンズ群GR2と、第3レンズ群GR3とから構成されている。 That is, each of optical systems 1 to 11 is composed of a first lens group GR1, a second lens group GR2, and a third lens group GR3.

第1レンズ群GR1は、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面Simgに対して固定されている。 The first lens group GR1 as a whole has positive refractive power, and the entire group is fixed relative to the image plane Simg during focusing.

第2レンズ群GR2は、群全体として正または負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う。 The second lens group GR2 has positive or negative refractive power as a whole, and focuses from infinity to close distances by moving the entire group along the optical axis.

第3レンズ群GR3は、群全体として負または正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面Simgに対して固定されている。また、第3レンズ群GR3は、物体側から像面側に向かって順に、3a群GR3a、3b群GR3b、および3c群GR3cに分割されている。3b群GR3bは、防振群であり、光軸Z1に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行う。 The third lens group GR3 has negative or positive refractive power as a whole, and is fixed relative to the image plane Simg during focusing. The third lens group GR3 is further divided, from the object side to the image plane side, into the 3a group GR3a, the 3b group GR3b, and the 3c group GR3c. The 3b group GR3b is an image stabilization group that compensates for image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis Z1.

開口絞りStは、3a群GR3aと3b群GR3bとの間に配置されている。 Aperture stop St is located between group 3a GR3a and group 3b GR3b.

[実施例1]
[表1]に、図1に示した光学系1に具体的な数値を適用した実施例1の基本的なレンズデータを示す。また、[表2]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表3]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 1]
Table 1 shows basic lens data for Example 1, in which specific values are applied to the optical system 1 shown in Fig. 1. Table 2 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 3 shows values for surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例1に係る光学系1において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 1 according to Example 1, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例1に係る光学系1において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 1 according to Example 1, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例1に係る光学系1において、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~L43で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L43で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 1 according to Example 1, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L43. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L43. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図2には、実施例1に係る光学系1における無限遠合焦時の縦収差を示す。図2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。球面収差図では、一点鎖線はC線(波長545.3nm)、実線はd線(波長587.6nm)、破線はg線(波長435.8nm)における値を示す。非点収差図では、実線(S)はd線のサジタル像面、一点鎖線(T)はd線のタンジェンシャル像面における値を示す。歪曲収差図では、d線における値を示す。また、図3および図4には、実施例1に係る光学系1における無限遠合焦時の横収差を示す。図3には非防振時、図4には防振時の横収差を示す。横収差図において、yは像高、Δyはタンジェンシャル方向の横収差、Δxはサジタル方向の横収差を示す。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。 Figure 2 shows the longitudinal aberration of the optical system 1 according to Example 1 when focused at infinity. Figure 2 shows the longitudinal aberrations, including spherical aberration, astigmatism (field curvature), and distortion. In the spherical aberration diagram, the dashed-dotted line indicates values for the C-line (wavelength 545.3 nm), the solid line indicates values for the d-line (wavelength 587.6 nm), and the dashed line indicates values for the g-line (wavelength 435.8 nm). In the astigmatism diagram, the solid line (S) indicates values for the sagittal image plane of the d-line, and the dashed-dotted line (T) indicates values for the tangential image plane of the d-line. In the distortion diagram, values for the d-line are shown. Also, Figures 3 and 4 show the lateral aberration of the optical system 1 according to Example 1 when focused at infinity. Figure 3 shows the lateral aberration without image stabilization, and Figure 4 shows the lateral aberration with image stabilization. In the lateral aberration diagram, y indicates the image height, Δy indicates the lateral aberration in the tangential direction, and Δx indicates the lateral aberration in the sagittal direction. 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に係る光学系1は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 1 according to Example 1 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例2]
[表4]に、図5に示した光学系2に具体的な数値を適用した実施例2の基本的なレンズデータを示す。また、[表5]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表6]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 2]
Table 4 shows basic lens data for Example 2, in which specific values are applied to the optical system 2 shown in Figure 5. Table 5 also shows values for the focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 6 shows values for the surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例2に係る光学系2において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 2 according to Example 2, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例2に係る光学系2において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 2 according to Example 2, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例2に係る光学系2において、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~L43で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L43で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 2 according to Example 2, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L43. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L43. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図6には、実施例2に係る光学系2における無限遠合焦時の縦収差を示す。図7および図8には、実施例2に係る光学系2における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 6 shows the longitudinal aberration of the optical system 2 according to Example 2 when focused at infinity. Figures 7 and 8 show the lateral aberration of the optical system 2 according to Example 2 when focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例2に係る光学系2は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 2 according to Example 2 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例3]
[表7]に、図9に示した光学系3に具体的な数値を適用した実施例3の基本的なレンズデータを示す。また、[表8]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表9]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 3]
Table 7 shows basic lens data for Example 3, in which specific values are applied to the optical system 3 shown in Figure 9. Table 8 shows values for the focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 9 shows values for the surface spacing that is variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例3に係る光学系3において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 3 according to Example 3, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例3に係る光学系3において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 3 according to Example 3, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例3に係る光学系3において、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~L44で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L44で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 3 according to Example 3, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L44. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L44. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図10には、実施例3に係る光学系3における無限遠合焦時の縦収差を示す。図11および図12には、実施例3に係る光学系3における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 10 shows the longitudinal aberration when the optical system 3 according to Example 3 is focused at infinity. Figures 11 and 12 show the lateral aberration when the optical system 3 according to Example 3 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例3に係る光学系3は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 3 according to Example 3 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例4]
[表10]に、図13に示した光学系4に具体的な数値を適用した実施例4の基本的なレンズデータを示す。また、[表11]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表12]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 4]
Table 10 shows basic lens data for Example 4, in which specific values are applied to the optical system 4 shown in Figure 13. Table 11 shows values for the focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 12 shows values for the surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例4に係る光学系4において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 4 according to Example 4, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例4に係る光学系4において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 4 according to Example 4, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例4に係る光学系4において、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~L44で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L44で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 4 according to Example 4, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L44. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L44. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図14には、実施例4に係る光学系4における無限遠合焦時の縦収差を示す。図15および図16には、実施例4に係る光学系4における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 14 shows the longitudinal aberration when the optical system 4 according to Example 4 is focused at infinity. Figures 15 and 16 show the lateral aberration when the optical system 4 according to Example 4 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例4に係る光学系4は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 4 according to Example 4 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例5]
[表13]に、図17に示した光学系5に具体的な数値を適用した実施例5の基本的なレンズデータを示す。また、[表14]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表15]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 5]
Table 13 shows basic lens data for Example 5, in which specific values are applied to the optical system 5 shown in Figure 17. Table 14 shows values for the focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 15 shows values for the surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例5に係る光学系5において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 5 according to Example 5, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例5に係る光学系5において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 5 according to Example 5, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例5に係る光学系5において、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~L43で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L43で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 5 according to Example 5, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L43. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L43. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図18には、実施例5に係る光学系5における無限遠合焦時の縦収差を示す。図19および図20には、実施例5に係る光学系5における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 18 shows the longitudinal aberration when the optical system 5 according to Example 5 is focused at infinity. Figures 19 and 20 show the lateral aberration when the optical system 5 according to Example 5 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例5に係る光学系5は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, optical system 5 according to Example 5 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, it provides a high-quality image while fully demonstrating image stabilization effects in the telephoto range.

[実施例6]
[表16]に、図21に示した光学系6に具体的な数値を適用した実施例6の基本的なレンズデータを示す。また、[表17]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表18]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 6]
Table 16 shows basic lens data for Example 6, in which specific values are applied to the optical system 6 shown in Figure 21. Table 17 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 18 shows values for surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例6に係る光学系6において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L17の7枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 6 according to Example 6, the first lens group GR1 is composed of seven lenses, lenses L11 to L17, in order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例6に係る光学系6において、第2レンズ群GR2は、単レンズ(レンズL21)で構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として正の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が物体側に移動する。 In the optical system 6 according to Example 6, the second lens group GR2 is composed of a single lens (lens L21). The second lens group GR2 as a whole has positive refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the object side.

実施例6に係る光学系6において、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~L45で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31,L32で構成されている。3b群GR3bは、レンズL33~L35で構成されている。3c群GR3cは、レンズL36~L45で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 6 according to Example 6, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L45. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 and L32. The 3b group GR3b is composed of lenses L33 to L35. The 3c group GR3c is composed of lenses L36 to L45. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図22には、実施例6に係る光学系6における無限遠合焦時の縦収差を示す。図23および図24には、実施例6に係る光学系6における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 22 shows the longitudinal aberration when the optical system 6 according to Example 6 is focused at infinity. Figures 23 and 24 show the transverse aberration when the optical system 6 according to Example 6 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例6に係る光学系6は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 6 according to Example 6 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例7]
[表19]に、図25に示した光学系7に具体的な数値を適用した実施例7の基本的なレンズデータを示す。また、[表20]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表21]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 7]
Table 19 shows basic lens data for Example 7, in which specific values are applied to the optical system 7 shown in Figure 25. Table 20 shows values for the focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 21 shows values for the surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例7に係る光学系7において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L16の6枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 7 according to Example 7, the first lens group GR1 is composed of six lenses, lenses L11 to L16, in that order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例7に係る光学系7において、第2レンズ群GR2は、単レンズ(レンズL21)で構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 In the optical system 7 according to Example 7, the second lens group GR2 is composed of a single lens (lens L21). The second lens group GR2 as a whole has negative refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the image plane.

実施例7に係る光学系7において、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~L45で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31~L34で構成されている。3b群GR3bは、レンズL35~L37で構成されている。3c群GR3cは、レンズL38~L45で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 7 according to Example 7, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L45. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 to L34. The 3b group GR3b is composed of lenses L35 to L37. The 3c group GR3c is composed of lenses L38 to L45. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図26には、実施例7に係る光学系7における無限遠合焦時の縦収差を示す。図27および図28には、実施例7に係る光学系7における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 26 shows the longitudinal aberration when the optical system 7 according to Example 7 is focused at infinity. Figures 27 and 28 show the transverse aberration when the optical system 7 according to Example 7 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例7に係る光学系7は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, optical system 7 according to Example 7 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, it provides a high-quality image while fully demonstrating image stabilization effects in the telephoto range.

[実施例8]
[表22]に、図29に示した光学系8に具体的な数値を適用した実施例8の基本的なレンズデータを示す。また、[表23]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表24]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 8]
Table 22 shows basic lens data for Example 8, in which specific values are applied to the optical system 8 shown in Figure 29. Table 23 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 24 shows values for surface spacing that are variable between focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例8に係る光学系8において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L16の6枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 8 according to Example 8, the first lens group GR1 is composed of six lenses, lenses L11 to L16, in that order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例8に係る光学系8において、第2レンズ群GR2は、単レンズ(レンズL21)で構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 In the optical system 8 according to Example 8, the second lens group GR2 is composed of a single lens (lens L21). The second lens group GR2 as a whole has negative refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the image plane.

実施例8に係る光学系8において、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~L46で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31~L34で構成されている。3b群GR3bは、レンズL35~L37で構成されている。3c群GR3cは、レンズL38~L46で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 8 according to Example 8, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L46. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 to L34. The 3b group GR3b is composed of lenses L35 to L37. The 3c group GR3c is composed of lenses L38 to L46. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図30には、実施例8に係る光学系8における無限遠合焦時の縦収差を示す。図31および図32には、実施例8に係る光学系8における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 30 shows the longitudinal aberration when the optical system 8 according to Example 8 is focused at infinity. Figures 31 and 32 show the transverse aberration when the optical system 8 according to Example 8 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例8に係る光学系8は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 8 according to Example 8 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, it provides a high-quality image while fully demonstrating image stabilization effects in the telephoto range.

[実施例9]
[表25]に、図33に示した光学系9に具体的な数値を適用した実施例9の基本的なレンズデータを示す。また、[表26]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表27]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 9]
Table 25 shows basic lens data for Example 9, in which specific values are applied to the optical system 9 shown in Figure 33. Table 26 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 27 shows values for surface spacing that are variable between focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例9に係る光学系9において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L16の6枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 9 according to Example 9, the first lens group GR1 is composed of six lenses, lenses L11 to L16, in that order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例9に係る光学系9において、第2レンズ群GR2は、単レンズ(レンズL21)で構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 In the optical system 9 according to Example 9, the second lens group GR2 is composed of a single lens (lens L21). The second lens group GR2 as a whole has negative refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the image plane.

実施例9に係る光学系9において、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~L46で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31~L34で構成されている。3b群GR3bは、レンズL35~L37で構成されている。3c群GR3cは、レンズL38~L46で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 9 according to Example 9, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L46. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 to L34. The 3b group GR3b is composed of lenses L35 to L37. The 3c group GR3c is composed of lenses L38 to L46. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図34には、実施例9に係る光学系9における無限遠合焦時の縦収差を示す。図35および図36には、実施例9に係る光学系9における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 34 shows the longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system 9 according to Example 9. Figures 35 and 36 show the transverse aberration when focusing at infinity in the optical system 9 according to Example 9.

各収差図から分かるように、実施例9に係る光学系9は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 9 according to Example 9 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, it provides a high-quality image while fully demonstrating image stabilization effects in the telephoto range.

[実施例10]
[表28]に、図37に示した光学系10に具体的な数値を適用した実施例10の基本的なレンズデータを示す。また、[表29]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表30]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 10]
Table 28 shows basic lens data for Example 10, in which specific values are applied to the optical system 10 shown in Figure 37. Table 29 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 30 shows values for surface spacing that are variable when focusing at infinity and when focusing at close range.

実施例10に係る光学系10において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L16の6枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 10 according to Example 10, the first lens group GR1 is composed of six lenses, lenses L11 to L16, in that order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例10に係る光学系10において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 In the optical system 10 according to Example 10, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has negative refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the image plane side.

実施例10に係る光学系10において、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~L46で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31~L34で構成されている。3b群GR3bは、レンズL35~L37で構成されている。3c群GR3cは、レンズL38~L46で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として負の屈折力を有している。 In the optical system 10 according to Example 10, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L46. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 to L34. The 3b group GR3b is composed of lenses L35 to L37. The 3c group GR3c is composed of lenses L38 to L46. The third lens group GR3 has negative refractive power as a group as a whole.

図38には、実施例10に係る光学系10における無限遠合焦時の縦収差を示す。図39および図40には、実施例10に係る光学系10における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 38 shows the longitudinal aberration when focusing at infinity in the optical system 10 according to Example 10. Figures 39 and 40 show the transverse aberration when focusing at infinity in the optical system 10 according to Example 10.

各収差図から分かるように、実施例10に係る光学系10は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 10 according to Example 10 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[実施例11]
[表31]に、図41に示した光学系11に具体的な数値を適用した実施例11の基本的なレンズデータを示す。また、[表32]には、無限遠合焦時における焦点距離(f)、F値(Fno)、半画角(ω)、像高(Y)、レンズ全長(L)、およびバックフォーカス(BF)の値を示す。[表33]には、無限遠合焦時と近距離合焦時とで可変となる面間隔の値を示す。
[Example 11]
Table 31 shows basic lens data for Example 11, in which specific values are applied to the optical system 11 shown in Figure 41. Table 32 shows values for focal length (f), F-number (Fno), half angle of view (ω), image height (Y), total lens length (L), and back focus (BF) when focusing at infinity. Table 33 shows values for surface spacing that are variable between focusing at infinity and focusing at close distances.

実施例11に係る光学系11において、第1レンズ群GR1は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL11~L16の6枚のレンズで構成されている。第1レンズ群GR1内における光軸上の最大の空気間隔は、レンズL11とレンズL12との間となっている。 In the optical system 11 according to Example 11, the first lens group GR1 is composed of six lenses, lenses L11 to L16, in that order from the object side to the image plane side. The largest air gap on the optical axis within the first lens group GR1 is between lenses L11 and L12.

実施例11に係る光学系11において、第2レンズ群GR2は、物体側から像面側に向かって順に、レンズL21とレンズL22とからなる接合レンズで構成されている。第2レンズ群GR2は群全体として負の屈折力を有し、無限遠から近距離へとフォーカシングする際に、第2レンズ群GR2が像面側に移動する。 In the optical system 11 of Example 11, the second lens group GR2 is composed of a cemented lens consisting of, in order from the object side to the image plane side, a lens L21 and a lens L22. The second lens group GR2 as a whole has negative refractive power, and when focusing from infinity to a close distance, the second lens group GR2 moves toward the image plane side.

実施例11に係る光学系11において、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~L46で構成されている。3a群GR3aは、レンズL31~L34で構成されている。3b群GR3bは、レンズL35~L37で構成されている。3c群GR3cは、レンズL38~L46で構成されている。第3レンズ群GR3は群全体として正の屈折力を有している。 In the optical system 11 according to Example 11, the third lens group GR3 is composed of, in order from the object side to the image plane side, lenses L31 to L46. The 3a group GR3a is composed of lenses L31 to L34. The 3b group GR3b is composed of lenses L35 to L37. The 3c group GR3c is composed of lenses L38 to L46. The third lens group GR3 has positive refractive power as a group as a whole.

図42には、実施例11に係る光学系11における無限遠合焦時の縦収差を示す。図43および図44には、実施例11に係る光学系11における無限遠合焦時の横収差を示す。 Figure 42 shows the longitudinal aberration when the optical system 11 of Example 11 is focused at infinity. Figures 43 and 44 show the transverse aberration when the optical system 11 of Example 11 is focused at infinity.

各収差図から分かるように、実施例11に係る光学系11は、軽量かつ重心が撮像面寄りで振り回し性に優れ、画面全体で色収差等の抑制された良好な光学性能が得られている。また、望遠領域において防振効果を十分に発揮しながら良質の像が得られている。 As can be seen from each aberration diagram, the optical system 11 according to Example 11 is lightweight, has a center of gravity close to the imaging plane, and is easy to maneuver, providing good optical performance with chromatic aberrations and other aberrations suppressed across the entire image field. Furthermore, in the telephoto range, it provides sufficient image stabilization while producing high-quality images.

[各実施例のその他の数値データ]
[表34]~[表41]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34]~[表41]には、適宜、各条件式に該当するレンズを数値と共に併記している。[表34]~[表41]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 Example]
Tables 34 to 41 show a summary of the values for each of the above-mentioned conditional expressions for each example. In Tables 34 to 41, the lenses that satisfy each conditional expression are listed together with their numerical values, as appropriate. As can be seen from Tables 34 to 41, the values for each example fall within the numerical range for each conditional expression.

<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, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, construction machinery, or agricultural machinery (tractor).

図46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46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. 46 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied. The vehicle control system 7000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 7010. In the example shown in FIG. 46, 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 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46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 memory unit that stores the programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various controlled devices. Each control unit includes a network I/F for communicating with other control units via the communication network 7010, as well as a communication I/F for communicating with devices or sensors inside and outside the vehicle via wired or wireless communication. Figure 46 illustrates the functional configuration of the integrated control unit 7600, including 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/video output unit 7670, an in-vehicle network I/F 7680, and a memory unit 7690. Other control units similarly include microcomputers, communication I/Fs, memory units, etc.

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 vehicle's drivetrain in accordance with various programs. For example, the drivetrain control unit 7100 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the vehicle's steering angle, and a braking device that generates vehicle braking force. The drivetrain control unit 7100 may also function as a control device for an ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control), etc.

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 drivetrain control unit 7100. The vehicle state detection unit 7110 includes, for example, 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 rotation speed, or the rotation speed of the wheels. The drivetrain control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from the vehicle state detection unit 7110, and controls the internal combustion engine, drive motor, electric power steering device, 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, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps. In this case, radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 7200. The body system control unit 7200 receives 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, in accordance with various programs. For example, information such as battery temperature, battery output voltage, and remaining battery capacity 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 to regulate the temperature of the secondary battery 7310 or control cooling devices and other devices 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, the outside vehicle information detection unit 7400 is connected to at least one of an imaging unit 7410 and an outside vehicle information detection unit 7420. 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 at least one of, for example, an environmental sensor for detecting the current weather or climate, or a surrounding information detection sensor 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 level of sunlight, 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 that integrates multiple sensors or devices.

ここで、図47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, Figure 47 shows an example of the installation locations of the imaging unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420. The imaging units 7910, 7912, 7914, 7916, and 7918 are installed, 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 installed on the front nose and the imaging unit 7918 installed on the upper part of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 7900. The imaging units 7912 and 7914 installed on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 7900. The imaging unit 7916 installed on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 7900. The imaging unit 7918 installed on the upper part of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.

なお、図47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。 Note that Figure 47 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, by overlaying the image data captured by the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916, an overhead image of the vehicle 7900 viewed from above can be obtained.

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。 External vehicle information detection units 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 installed on the front, rear, sides, corners, and above the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices. External vehicle information detection units 7920, 7926, and 7930 installed on the front nose, rear bumper, back door, and above the windshield inside the vehicle 7900 may be, for example, LIDAR devices. These external vehicle information detection units 7920 to 7930 are primarily used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, etc.

図46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 Figure 46, the explanation continues. The outside vehicle information detection unit 7400 causes the imaging unit 7410 to capture images 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. If the outside vehicle information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, radar device, or LIDAR device, the outside vehicle information detection unit 7400 emits ultrasonic waves or electromagnetic waves, and receives information on the received reflected waves. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may perform object detection processing or distance detection processing for people, vehicles, obstacles, signs, text on the road, etc. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may also perform environmental recognition processing to recognize rainfall, fog, road conditions, etc. Based on the received information, the outside vehicle information detection unit 7400 may calculate the distance to objects outside the vehicle.

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 text on the road surface based on the received image data. The outside vehicle information detection unit 7400 may also perform processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and may also generate an overhead image or panoramic image by combining image data captured by different image capture units 7410. The outside vehicle information detection unit 7400 may also perform viewpoint conversion processing using image data captured by different image capture 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. Connected to the in-vehicle information detection unit 7500 is, for example, a driver state detection unit 7510 that detects the driver's state. 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 audio from within the vehicle cabin. 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 the driver gripping the steering wheel. The in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, or may determine whether the driver is dozing off. The in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling on the collected audio 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 in accordance with various programs. An input unit 7800 is connected to the integrated control unit 7600. The input unit 7800 may be implemented by a device that can be operated by an occupant, such as a touch panel, button, microphone, switch, or lever. Data obtained by voice recognition of voice input via a microphone may be input to the integrated control unit 7600. The input unit 7800 may be, for example, a remote control device that uses infrared or other radio waves, or an externally connected device such as a mobile phone or PDA (Personal Digital Assistant) that can operate the vehicle control system 7000. The input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the occupant can input information using gestures. Alternatively, data obtained by detecting the movement of a wearable device worn by the occupant 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 occupant using the input unit 7800 and outputs the signal to the integrated control unit 7600. By operating this input unit 7800, passengers and others can input various data and issue processing instructions to the vehicle control system 7000.

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 implemented using a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disc Drive), 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-Advanced (LTE-A), or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also known as 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 access point. The general-purpose communication I/F 7620 may also connect to a terminal located near the vehicle (for example, 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 communication protocols designed for use in vehicles. The dedicated communication I/F 7630 may implement standard protocols such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), which is a combination of the lower layer IEEE 802.11p and the upper layer IEEE 1609, DSRC (Dedicated Short Range Communications), or a cellular communication protocol. The dedicated communication I/F 7630 typically performs V2X communication, a concept that includes 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, GNSS signals from GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites (e.g., GPS signals from GPS (Global Positioning System) satellites), and generates location information including the vehicle's latitude, longitude, and altitude. The positioning unit 7640 may determine the current location by exchanging signals with a wireless access point, or may obtain location information from a terminal with positioning functionality, such as a mobile phone, PHS, or smartphone.

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 receiver 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from radio stations installed on the road, and acquires information such as the current location, traffic congestion, road closures, and travel time. Note that the functions of the beacon receiver 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 connections 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 via a connection terminal (and, if necessary, a cable) not shown, such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface), or MHL (Mobile High-Definition Link). The in-vehicle device 7760 may include, for example, at least one of a mobile device or wearable device owned by the passenger, or an information device carried or installed in the vehicle. The in-vehicle device 7760 may also include a navigation device that searches for a route to a desired destination. The in-vehicle device I/F 7660 exchanges control signals or data signals with these in-vehicle devices 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 sends and receives signals in accordance with a specific 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 in accordance with various programs based on information acquired via at least one of the general-purpose communication I/F 7620, dedicated communication I/F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I/F 7660, and in-vehicle network I/F 7680. For example, the microcomputer 7610 may calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on acquired information from inside and outside the vehicle, and output control commands to the drivetrain control unit 7100. For example, the microcomputer 7610 may perform cooperative control aimed at realizing the functions of an Advanced Driver Assistance System (ADAS), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, and vehicle lane departure warning. Furthermore, the microcomputer 7610 may perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation, by controlling the driving force generation device, steering mechanism, braking device, etc. based on the acquired information 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 surrounding objects such as structures and people based on information acquired via at least one of the general-purpose communication I/F 7620, dedicated communication I/F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle equipment I/F 7660, and in-vehicle network I/F 7680, and create local map information including information about the area around the vehicle's current location. Furthermore, the microcomputer 7610 may predict dangers such as a vehicle collision, approaching pedestrians, or entering a closed road based on the acquired information, and generate a warning signal. The warning signal may be, for example, a signal to generate a warning sound or turn on a warning lamp.

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46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/video output unit 7670 transmits at least one audio and/or visual output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information. In the example of FIG. 46, 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 also be other devices, such as headphones, a wearable device such as a glasses-type display worn by the occupant, a projector, or a lamp. 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, and graphs. When the output device is an audio output device, the audio output device converts audio signals consisting of reproduced audio data or acoustic data into analog signals and outputs them audibly.

なお、図46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. 46, at least two control units connected via the communication network 7010 may be integrated into a single 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 the above description, some or all of the functions performed by one of the control units may be performed by another control unit. In other words, as long as information is sent and received via the communication network 7010, predetermined calculation processing may be performed by one of the control units. Similarly, a sensor or device connected to one of the control units may be connected to another control unit, and multiple control units may send 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、本開示の光学系、および撮像装置は、撮像部7410、および撮像部7910,7912,7914,7916,7918に適用することができる。 In the vehicle control system 7000 described above, the optical system and imaging device disclosed herein can be applied to the imaging unit 7410 and 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48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48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 48 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system 5000 to which the technology disclosed herein can be applied. Figure 48 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 and opening the abdomen, multiple punctures using cylindrical drilling instruments called trocars 5025a-5025d are inserted into the abdominal wall. The tube 5003 of the endoscope 5001 and other surgical instruments 5017 are then inserted into the body cavity of the patient 5071 through the trocars 5025a-5025d. In the illustrated example, the other surgical instruments 5017 inserted into the body cavity of the patient 5071 include an insufflation tube 5019, an energy treatment instrument 5021, and forceps 5023. The energy treatment instrument 5021 is a treatment instrument that uses high-frequency current or ultrasonic vibration to incise and dissect tissue, seal blood vessels, and perform other operations. However, the illustrated surgical instrument 5017 is merely an example, and various surgical instruments commonly used in endoscopic surgery, such as a surgeon or retractor, may be used as the surgical instrument 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 inside the body cavity of the patient 5071, captured by the endoscope 5001, is displayed on the display device 5041. While viewing the image of the surgical site displayed on the display device 5041 in real time, the surgeon 5067 performs treatment such as resecting the affected area using the energy treatment tool 5021 and forceps 5023. Although not shown in the figure, the insufflation tube 5019, energy treatment tool 5021, and 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 joints 5033a, 5033b, and 5033c and links 5035a and 5035b, and is driven under control of an arm control device 5045. The arm portion 5031 supports the endoscope 5001, and controls its position and orientation. 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 example shown in the figure, the endoscope 5001 is configured as a so-called rigid lens barrel having a rigid lens barrel 5003, but the endoscope 5001 may also 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 tube 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 tube by a light guide extending inside the tube 5003, and is then irradiated via the objective lens towards the object to be observed inside 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。 The camera head 5005 contains an optical system and an image sensor, and the optical system focuses reflected light (observation light) from the object being observed onto the image sensor. The image sensor photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. This image signal is sent to the camera control unit (CCU) 5039 as RAW data. The camera head 5005 is also 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。 Note that, for example, to accommodate stereoscopic vision (3D display), the camera head 5005 may be provided with multiple image sensors. In this case, multiple relay optical systems are provided inside the lens barrel 5003 to guide observation light to each of the multiple image sensors.

(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 comprehensively controls 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 after 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 regarding 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。 Under the control of the CCU 5039, the display device 5041 displays an image based on an image signal that has been image processed by 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 is compatible with 3D display, the display device 5041 may be capable of high-resolution display and/or 3D display, respectively. If the endoscope is compatible with high-resolution imaging, such as 4K or 8K, a display device 5041 with a size of 55 inches or larger can be used to achieve a more immersive experience. Furthermore, 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 with 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 can input via the input device 5047 instructions to drive the arm unit 5031, instructions to change the imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) of the endoscope 5001, instructions 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 input device 5047 is not limited, and the input device 5047 may be any known input device. Examples of the input device 5047 that may be used include a mouse, keyboard, touch panel, switch, foot switch 5057, and/or lever. 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 may be a device worn by the user, such as a glasses-type wearable device or an HMD (Head Mounted Display), and various inputs are made in response to the user's gestures and line of sight detected by these devices. The input device 5047 may also include a camera capable of detecting the user's movements, and various inputs are made in response to the user's gestures and line of sight detected from the image captured by the camera. The input device 5047 may also include a microphone capable of picking up the user's voice, and various inputs are made via voice via the microphone. In this way, the input device 5047 is configured to be able to input various types of information contactlessly, thereby enabling a user (e.g., the surgeon 5067) in a particularly clean area to operate equipment in an unclean area in a contactless manner. Furthermore, the user can operate equipment without removing their hands from the surgical tools they are holding, improving user 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 a clear field of view for the endoscope 5001 and to ensure working space for the surgeon. The recorder 5053 is a device capable of recording various types of information related to the surgery. The printer 5055 is a device capable of printing various types of 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, we will explain in more detail the particularly distinctive features of the endoscopic surgery system 5000.

(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48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 serving as a base and an arm 5031 extending from the base 5029. In the illustrated example, the arm 5031 is composed of multiple joints 5033a, 5033b, and 5033c and multiple links 5035a and 5035b connected by the joint 5033b. However, for simplicity, FIG. 48 illustrates a simplified configuration of the arm 5031. In practice, the shapes, number, and arrangement of the joints 5033a to 5033c and the links 5035a and 5035b, as well as the directions of the rotation axes of the joints 5033a to 5033c, can be appropriately set so that the arm 5031 has the desired degrees of freedom. For example, the arm 5031 can be preferably configured to have six or more degrees of freedom. This allows the endoscope 5001 to be moved freely within the movable range of the arm portion 5031, making it possible to insert the telescope tube 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。 Actuators are provided in the joints 5033a to 5033c, and the joints 5033a to 5033c are configured to rotate around a predetermined rotation axis when driven by the actuators. The drive of the actuators is controlled by the arm control device 5045, which controls the rotation angle of each joint 5033a to 5033c and controls the drive of the arm 5031. This makes it possible to control the position and attitude of the endoscope 5001. In this case, the arm control device 5045 can control the drive of the arm 5031 using 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 operational input via the input device 5047 (including the foot switch 5057), which may then cause the arm control device 5045 to appropriately control the drive of the arm unit 5031 in accordance with the operational 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 can be moved from any position to any other position, and then fixedly supported in that position. The arm unit 5031 may also be operated in a so-called master-slave manner. In this case, the arm unit 5031 can be remotely controlled 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。 Furthermore, 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 that external force. This allows the user to move the arm unit 5031 with a relatively light force when moving 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。 In general, during 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 manual intervention, enabling stable images of the surgical site to be obtained and enabling the surgery to be carried out 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。 Note that 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, an 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 illumination light to the endoscope 5001 when photographing the surgical site. The light source device 5043 is composed of a white light source, such as an LED, a laser light source, or a combination of these. In this case, if 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, allowing the light source device 5043 to adjust the white balance of the captured image. In this case, it is also possible to time-share images corresponding to each RGB by irradiating the object of observation with laser light from each RGB laser light source and controlling the drive of the image sensor of the camera head 5005 in synchronization with the irradiation timing. This method allows color images to 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。 The light source device 5043 may also be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals. The image sensor of the camera head 5005 is controlled to acquire images in a time-division manner in synchronization with the timing of the change in light intensity, and these images are then combined to generate a high dynamic range image free of so-called blocked-up shadows and blown-out highlights.

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 provide light in a predetermined wavelength band compatible with special light observation. Special light observation, for example, utilizes the wavelength dependence of light absorption in body tissue to irradiate light with a narrower band than the light irradiated during normal observation (i.e., white light), thereby capturing high-contrast images of specific tissue, such as blood vessels on the surface of the mucosa, in what is known as narrow-band imaging. Alternatively, special light observation may involve fluorescence observation, in which images are obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light. Fluorescence observation may involve irradiating excitation light onto body tissue and observing the fluorescence from the tissue (autofluorescence observation), or irradiating the tissue with excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of a reagent such as indocyanine green (ICG) to obtain a fluorescent image. The light source device 5043 may be configured to provide narrow-band light and/or excitation light compatible with such special light observation.

(カメラヘッド及びCCU)
図49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49は、図48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. 49. Fig. 49 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 5005 and the CCU 5039 shown in Fig. 48.

図49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 Figure 49, 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 also has, as its functions, a communication unit 5059, an image processing unit 5061, and a control unit 5063. The camera head 5005 and CCU 5039 are connected via a transmission cable 5065 to enable bidirectional communication.

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 point 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 composed of a combination of multiple lenses, including a zoom lens and a focus lens. The optical characteristics of the lens unit 5007 are adjusted so that the observation light is focused on the light receiving surface of the image sensor of the imaging section 5009. In addition, the zoom lens and 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. 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 observed 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 with a Bayer array capable of color imaging. The imaging element may also be capable of capturing high-resolution images, for example, 4K or higher. Obtaining high-resolution images 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 left eye, respectively, corresponding to 3D display. 3D display allows the surgeon 5067 to more accurately grasp the depth of the biological tissue at the surgical site. Note that if the imaging unit 5009 is configured as a multi-plate type, multiple lens units 5007 are also provided corresponding to each imaging element.

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

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 image signals 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 images of the surgical site with low latency, it is preferable that the image signals be transmitted via optical communication. During surgery, the surgeon 5067 performs the surgery while observing the condition of the affected area using the captured images, so for a safer and more reliable surgery, it is necessary that moving images of the surgical site be displayed as real-time as possible. When optical communication is used, the communication unit 5013 is provided with a photoelectric conversion module that converts electrical signals into optical signals. The image signals are converted into optical signals 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 control signals from the CCU 5039 for controlling the operation of the camera head 5005. These control signals include information related to the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image. The communication unit 5013 provides the received control signals to the camera head control unit 5015. Note that the control signals 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 optical signals into electrical signals, and the control signals are converted into electrical signals by the photoelectric conversion module before being 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 imaging conditions, such as frame rate, exposure value, magnification, and focus, are automatically set by the control unit 5063 of the CCU 5039 based on the acquired image signal. 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 control signals received from the CCU 5039 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 image capture. Furthermore, 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 have 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 imaging unit 5009 in a sealed structure that is highly airtight and waterproof, the camera head 5005 can be made resistant to autoclave sterilization.

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 preferably transmitted by optical communication. In this case, to support optical communication, the communication unit 5059 is provided with an optoelectric conversion module that converts optical signals into electrical signals. 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。 The communication unit 5059 also transmits a control signal to the camera head 5005 for controlling the operation of the camera head 5005. This 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. This image processing includes various well-known signal processing such as development processing, high-quality image 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 GPU, and the processor operates in accordance with a predetermined program to perform the image processing and detection processing described above. If the image processing unit 5061 is configured with multiple GPUs, the image processing unit 5061 divides the information related to the image signal appropriately 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 images. For example, the control unit 5063 generates a control signal for controlling the operation 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 user's input. 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。 The control unit 5063 also displays an image of the surgical site on the display device 5041 based on the image signal that has been image processed by the image processing unit 5061. At this time, the control unit 5063 recognizes various objects within the surgical site image using various image recognition technologies. For example, the control unit 5063 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist generated when using the energy treatment tool 5021, and the like by detecting the shape and color of the edges of objects included in the surgical site image. When the control unit 5063 displays the image of the surgical site on the display device 5041, it uses the recognition results to superimpose various surgical support information onto the image of the surgical site. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 5067, the surgery can be carried out 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 for electrical signal communication, an optical fiber for 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 a transmission cable 5065, but communication between the camera head 5005 and the CCU 5039 may also be performed wirelessly. If communication between the two is performed wirelessly, there is no need to lay the transmission cable 5065 within the operating room, which can eliminate the situation where the transmission cable 5065 interferes with the movement of medical staff within 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 while 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 this example. For example, the technology disclosed herein may be applied to flexible endoscope systems for inspection or microsurgery systems.

本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、カメラヘッド5005に好適に適用され得る。特に、本開示の光学系は、カメラヘッド5005のレンズユニット5007に好適に適用され得る。 The technology disclosed herein can be suitably applied to the camera head 5005 of the configurations described above. In particular, the optical system disclosed herein can 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、上記一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、上記各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 examples are merely examples of specific embodiments for implementing this technology, and should not be interpreted as limiting the technical scope of this technology.

また、上記一実施の形態および実施例では、実質的に3つのレンズ群からなる構成について説明したが、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であってもよい。 Furthermore, in the above embodiment and example, a configuration consisting essentially of three lens groups has been described, but the configuration may also include an additional lens that has essentially no refractive power.

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、軽量かつ振り回し性に優れ、画面全体で光学性能の高い光学系、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, the entire lens group is configured with three lens groups, and the configuration of each lens group is optimized, making it possible to realize an optical system and an imaging device that are lightweight, easy to handle, and have high optical performance across the entire screen.

[1]
物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として正または負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として負または正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
以下の条件式を満足する
光学系。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
とする。
[2]
前記第1レンズ群は、以下の条件式(4),(5)を満足する正レンズを少なくとも1枚有する
上記[1]に記載の光学系。
νd_1p>90 ……(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04 ……(5)
ただし、
νd_1p:前記第1レンズ群内の前記正レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1p:前記第1レンズ群内の前記正レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
[3]
前記3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
上記[1]または[2]に記載の光学系。
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
[4]
前記3c群は、以下の条件式(7)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
上記[1]ないし[3]のいずれか1つに記載の光学系。
νd_3cn<31 ……(7)
ただし、
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
[5]
前記3c群は、以下の条件式(8)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
上記[1]ないし[4]のいずれか1つに記載の光学系。
0<|f3cn/f|<0.15 ……(8)
ただし、
f3cn:前記3c群内の前記負レンズの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
[6]
前記3c群は、以下の条件式(6),(7),(8)のいずれかと条件式(9)とを満足する負レンズを少なくとも1枚含む
上記[1]または[2]に記載の光学系。
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
νd_3cn<31 ……(7)
0<|f3cn/f|<0.15 ……(8)
D_3cnImg/f<0.15 ……(9)
ただし、
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
f3cn:前記3c群内の前記負レンズの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_3cnImg:前記3c群内の前記負レンズの物体側の面頂点と像面との距離
とする。
[7]
前記第1レンズ群は、以下の条件式(10),(11)を満足する負レンズを少なくとも1枚有する
上記[1]ないし[6]のいずれか1つに記載の光学系。
νd_1n<35 ……(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010 ……(11)
ただし、
νd_1n:前記第1レンズ群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1n:前記第1レンズ群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
[8]
以下の条件式を満足する
上記[1]ないし[7]のいずれか1つに記載の光学系。
0.05<|f3c/f|<0.3 ……(12)
ただし、
f3c:前記3c群の焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
[9]
前記第2レンズ群は、接合レンズまたは単レンズからなる
上記[1]ないし[8]のいずれか1つに記載の光学系。
[10]
前記第2レンズ群は、群全体として正の屈折力を有し
前記第3レンズ群は、群全体として負の屈折力を有する
上記[1]ないし[9]のいずれか1つに記載の光学系。
[11]
前記第2レンズ群は、群全体として負の屈折力を有し
前記第3レンズ群は、群全体として正の屈折力を有する
上記[1]ないし[9]のいずれか1つに記載の光学系。
[12]
前記第2レンズ群は、群全体として負の屈折力を有し
前記第3レンズ群は、群全体として負の屈折力を有する
上記[1]ないし[9]のいずれか1つに記載の光学系。
[13]
光学系と、前記光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記光学系は、
物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として正または負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として負または正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
以下の条件式を満足する
撮像装置。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
とする。
[14]
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[12]のいずれか1つに記載の光学系。
[15]
前記光学系は、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記[13]に記載の撮像装置。
[1]
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has positive or negative refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having negative or positive refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
An optical system that satisfies the following condition:
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane; f: focal length of the entire system when focused at infinity; D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group; D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane.
[2]
The optical system according to the above [1], wherein the first lens group has at least one positive lens that satisfies the following conditional expressions (4) and (5):
νd_1p>90...(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04...(5)
however,
νd_1p: Abbe number of the positive lens in the first lens group for the d-line, and θgF_1p: partial dispersion ratio of the positive lens in the first lens group for the g-line and the F-line.
[3]
The optical system according to the above [1] or [2], wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (6):
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group. νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group.
[4]
The optical system according to any one of [1] to [3] above, wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (7):
νd_3cn<31...(7)
however,
νd_3cn: Abbe number for the d-line of the negative lens in the 3c group.
[5]
The optical system according to any one of [1] to [4] above, wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (8):
0<|f3cn/f|<0.15...(8)
however,
f3cn: focal length of the negative lens in the 3c group; f: focal length of the entire system when focused at infinity.
[6]
The optical system according to the above [1] or [2], wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies any one of the following conditional expressions (6), (7), and (8) and conditional expression (9):
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
νd_3cn<31...(7)
0<|f3cn/f|<0.15...(8)
D_3cnImg/f<0.15...(9)
however,
θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group f3cn: focal length of the negative lens in the 3c group f: focal length of the entire system when focused at infinity D_3cnImg: distance between the vertex of the object-side surface of the negative lens in the 3c group and the image plane.
[7]
The optical system according to any one of [1] to [6] above, wherein the first lens group has at least one negative lens that satisfies the following conditional expressions (10) and (11):
νd_1n<35...(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010...(11)
however,
νd_1n: Abbe number for d-line of the negative lens in the first lens group, and θgF_1n: partial dispersion ratio for g-line and F-line of the negative lens in the first lens group.
[8]
The optical system according to any one of the above [1] to [7], which satisfies the following conditional expression:
0.05<|f3c/f|<0.3...(12)
however,
f3c: focal length of the 3c group; f: focal length of the entire system when focused at infinity.
[9]
The optical system according to any one of [1] to [8] above, wherein the second lens group is composed of a cemented lens or a single lens.
[10]
The optical system according to any one of [1] to [9] above, wherein the second lens group has a positive refractive power as a whole, and the third lens group has a negative refractive power as a whole.
[11]
The optical system according to any one of [1] to [9] above, wherein the second lens group has a negative refractive power as a whole, and the third lens group has a positive refractive power as a whole.
[12]
The optical system according to any one of [1] to [9] above, wherein the second lens group has a negative refractive power as a whole, and the third lens group has a negative refractive power as a whole.
[13]
an optical system; and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the optical system;
The optical system comprises:
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has positive or negative refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having negative or positive refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
An imaging device that satisfies the following conditional expression:
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane; f: focal length of the entire system when focused at infinity; D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group; D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane.
[14]
The optical system according to any one of [1] to [12] above, further comprising a lens having substantially no refractive power.
[15]
The imaging device according to [13] above, wherein the optical system further comprises a lens having substantially no refractive power.

本出願は、日本国特許庁において2019年6月4日に出願された日本特許出願番号第2019-104612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. 2019-104612, filed on June 4, 2019, with 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。 It is understood that those skilled in the art will be able to conceive of various modifications, combinations, subcombinations, and variations depending on design requirements and other factors, and that these are within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (15)

物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として正の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として負の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
前記第3レンズ群内において、前記3a群と前記3b群との間に開口絞りを有し、
以下の条件式(1)~(3)を満足し、
前記3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
光学系。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has positive refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group which is divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having negative refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
an aperture stop is provided between the 3a group and the 3b group in the third lens group,
The following conditional expressions (1) to (3) are satisfied:
The optical system includes at least one negative lens element that satisfies the following conditional expression (6):
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane f: focal length of the entire system when focused at infinity D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group
物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
前記第3レンズ群内において、前記3a群と前記3b群との間に開口絞りを有し、
以下の条件式(1)~(3)を満足し、
前記3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
光学系。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has negative refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having positive refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
an aperture stop is provided between the 3a group and the 3b group in the third lens group,
The following conditional expressions (1) to (3) are satisfied:
The optical system includes at least one negative lens element that satisfies the following conditional expression (6):
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane f: focal length of the entire system when focused at infinity D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group
前記第1レンズ群は、以下の条件式(4),(5)を満足する正レンズを少なくとも1枚有する
請求項1または2に記載の光学系。
νd_1p>90 ……(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04 ……(5)
ただし、
νd_1p:前記第1レンズ群内の前記正レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1p:前記第1レンズ群内の前記正レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
3. The optical system according to claim 1, wherein the first lens group has at least one positive lens that satisfies the following conditional expressions (4) and (5):
νd_1p>90...(4)
θgF_1p-(-0.001801*νd_1p+0.648262)>0.04...(5)
however,
νd_1p: Abbe number of the positive lens in the first lens group for the d-line, and θgF_1p: partial dispersion ratio of the positive lens in the first lens group for the g-line and the F-line.
前記3c群は、以下の条件式(7)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
請求項1または2に記載の光学系。
νd_3cn<31 ……(7)
ただし、
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
The optical system according to claim 1 , wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (7):
νd_3cn<31...(7)
however,
νd_3cn: Abbe number for the d-line of the negative lens in the 3c group.
前記3c群は、以下の条件式(8)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
請求項1または2に記載の光学系。
0<|f3cn/f|<0.15 ……(8)
ただし、
f3cn:前記3c群内の前記負レンズの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
The optical system according to claim 1 , wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (8):
0<|f3cn/f|<0.15...(8)
however,
f3cn: focal length of the negative lens in the 3c group; f: focal length of the entire system when focused at infinity.
前記3c群は、以下の条件式(7),(8)のいずれかと条件式(9)とを満足する負レンズを少なくとも1枚含む
請求項1または2に記載の光学系。
νd_3cn<31 ……(7)
0<|f3cn/f|<0.15 ……(8)
D_3cnImg/f<0.15 ……(9)
ただし、
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
f3cn:前記3c群内の前記負レンズの焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_3cnImg:前記3c群内の前記負レンズの物体側の面頂点と像面との距離
とする。
3. The optical system according to claim 1, wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies either conditional expression (7) or (8) below and conditional expression (9).
νd_3cn<31...(7)
0<|f3cn/f|<0.15...(8)
D_3cnImg/f<0.15...(9)
however,
νd_3cn: Abbe number for the d-line of the negative lens in the 3c group, f3cn: focal length of the negative lens in the 3c group, f: focal length of the entire system when focused at infinity, and D_3cnImg: distance between the vertex of the object-side surface of the negative lens in the 3c group and the image plane.
前記第1レンズ群は、以下の条件式(10),(11)を満足する負レンズを少なくとも1枚有する
請求項1または2に記載の光学系。
νd_1n<35 ……(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010 ……(11)
ただし、
νd_1n:前記第1レンズ群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
θgF_1n:前記第1レンズ群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
とする。
3. The optical system according to claim 1, wherein the first lens group has at least one negative lens that satisfies the following conditional expressions (10) and (11):
νd_1n<35...(10)
θgF_1n-(-0.001801*νd_1n+0.648262)<0.010...(11)
however,
νd_1n: Abbe number for d-line of the negative lens in the first lens group, and θgF_1n: partial dispersion ratio for g-line and F-line of the negative lens in the first lens group.
以下の条件式を満足する
請求項1または2に記載の光学系。
0.05<|f3c/f|<0.3 ……(12)
ただし、
f3c:前記3c群の焦点距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
とする。
The optical system according to claim 1 or 2, which satisfies the following conditional expression:
0.05<|f3c/f|<0.3...(12)
however,
f3c: focal length of the 3c group; f: focal length of the entire system when focused at infinity.
前記第2レンズ群は、接合レンズまたは単レンズからなる
請求項1に記載の光学系。
The optical system according to claim 1 , wherein the second lens group is made up of a cemented lens or a single lens.
前記第2レンズ群は、接合レンズからなる
請求項2に記載の光学系。
The optical system according to claim 2 , wherein the second lens group is made of a cemented lens.
像のぶれ補正の際に、前記3b群のみが光軸に略垂直な方向に移動する
請求項1または2に記載の光学系。
The optical system according to claim 1 or 2, wherein, during image blur correction, only the 3b group moves in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
光学系と、前記光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記光学系は、
物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として正の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として負の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
前記第3レンズ群内において、前記3a群と前記3b群との間に開口絞りを有し、
以下の条件式(1)~(3)を満足し、
前記3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
撮像装置。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
an optical system; and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the optical system;
The optical system comprises:
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has positive refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group which is divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having negative refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
an aperture stop is provided between the 3a group and the 3b group in the third lens group,
The following conditional expressions (1) to (3) are satisfied:
The imaging device, wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (6):
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane f: focal length of the entire system when focused at infinity D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group
光学系と、前記光学系によって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを含み、
前記光学系は、
物体側から像面側に向かって順に、
群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第1レンズ群と、
群全体として負の屈折力を有し、群全体が光軸方向に移動することによって無限遠から近距離までのフォーカシングを行う第2レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に、3a群、3b群、および3c群に分割され、前記3b群が光軸に略垂直な方向に移動することによって像のぶれ補正を行うようになされ、群全体として正の屈折力を有し、フォーカシングの際に群全体が像面に対して固定された第3レンズ群と
から構成され、
前記第3レンズ群内において、前記3a群と前記3b群との間に開口絞りを有し、
以下の条件式(1)~(3)を満足し、
前記3c群は、以下の条件式(6)を満足する負レンズを少なくとも1枚含む
撮像装置。
L/f<1 ……(1)
D_g1max/f>0.23 ……(2)
D_3bImg/f<0.24 ……(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008 ……(6)
ただし、
L:前記第1レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
f:無限遠合焦時の全系の焦点距離
D_g1max:前記第1レンズ群内における光軸上の最大の空気間隔
D_3bImg:前記3b群の最も物体側の面から像面までの距離
θgF_3cn:前記3c群内の前記負レンズのg線とF線との部分分散比
νd_3cn:前記3c群内の前記負レンズのd線に対するアッベ数
とする。
an optical system; and an imaging element that outputs an imaging signal corresponding to an optical image formed by the optical system;
The optical system comprises:
From the object side to the image plane side,
a first lens group having positive refractive power as a whole, the first lens group being fixed relative to an image plane during focusing;
a second lens group that has negative refractive power as a whole and performs focusing from infinity to a close distance by moving the whole group in the optical axis direction;
a third lens group divided into, in order from the object side toward the image plane side, a 3a group, a 3b group, and a 3c group, the 3b group being adapted to correct image blur by moving in a direction approximately perpendicular to the optical axis, the group as a whole having positive refractive power, and the group as a whole being fixed relative to the image plane during focusing;
an aperture stop is provided between the 3a group and the 3b group in the third lens group,
The following conditional expressions (1) to (3) are satisfied:
The imaging device, wherein the 3c group includes at least one negative lens that satisfies the following conditional expression (6):
L/f<1...(1)
D_g1max/f>0.23...(2)
D_3bImg/f<0.24...(3)
θgF_3cn-(-0.001801*νd_3cn+0.648262)>0.008...(6)
however,
L: distance from the surface of the first lens group closest to the object to the image plane f: focal length of the entire system when focused at infinity D_g1max: maximum air gap on the optical axis within the first lens group D_3bImg: distance from the surface of the 3b group closest to the object to the image plane θgF_3cn: partial dispersion ratio between the g line and the F line of the negative lens in the 3c group νd_3cn: Abbe number for the d line of the negative lens in the 3c group
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
請求項1ないし11のいずれか1つに記載の光学系。
The optical system according to claim 1 , further comprising a lens having substantially no refractive power.
前記光学系は、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
請求項12または13に記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 12 or 13 , wherein the optical system further comprises a lens having substantially no refractive power.
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