特許 7411159 撮像装置、撮影レンズ、カメラボディ及び補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-27

(45)【発行日】2024-01-11

(54)【発明の名称】撮像装置、撮影レンズ、カメラボディ及び補正方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/08 20210101AFI20231228BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20231228BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20231228BHJP

   G02B 15/167 20060101ALI20231228BHJP

   G02B 15/20 20060101ALI20231228BHJP

   G03B 5/02 20210101ALI20231228BHJP

   G03B 5/04 20210101ALI20231228BHJP

   G03B 17/14 20210101ALI20231228BHJP

   H04N 23/66 20230101ALI20231228BHJP

   H04N 23/67 20230101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

G02B7/08 C

G02B7/02 C

G02B7/02 F

G02B13/18

G02B15/167

G02B15/20

G03B5/02

G03B5/04

G03B17/14

H04N23/66

H04N23/67

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019174229

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021051196

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100140800

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 丈世

(74)【代理人】

【識別番号】100156281

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 敬

(72)【発明者】

【氏名】玉木 翔

(72)【発明者】

【氏名】吹野 邦博

(72)【発明者】

【氏名】松川 英二

(72)【発明者】

【氏名】山口 悟史

(72)【発明者】

【氏名】蛯原 明光

【審査官】登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２３７２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９２６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０８３４２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ７／０８

Ｇ０２Ｂ ７／０２

Ｇ０２Ｂ １３／１８

Ｇ０２Ｂ １５／１６７

Ｇ０２Ｂ １５／２０

Ｇ０３Ｂ ５／０２

Ｇ０３Ｂ ５／０４

Ｇ０３Ｂ １７／１４

Ｈ０４Ｎ ２３／６６

Ｈ０４Ｎ ２３／６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

着脱可能な撮影レンズを有する撮像装置であって、
前記撮影レンズは、
レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置を検出する位置検出部と、
前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動し、前記レンズ系による像の結像状態を調整する調整部と、を有し、
前記撮像装置は、
前記レンズ系による被写体の像を撮像し、画像データを出力する撮像部と、
前記撮像部で撮像した前記像の結像状態を前記画像データに基づいて検出する像状態検出部と、
前記像状態検出部の検出結果に基づいて、前記調整部により前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動する駆動情報を算出し、使用状態と前記駆動情報と前記位置検出部が検出する前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置とに基づいて前記調整部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記被写体の像の撮影時、前記レンズ系の合焦時、および前記レンズ系の変倍時、の少なくとも一つで前記調整部を制御して前記被写体の像を補正する撮像装置。

【請求項2】

前記像状態検出部は、前記像のコントラストからの前記像の結像状態の検出および前記レンズ系による像の結像位置と前記撮像部の撮像面とのズレからの前記像の結像状態の検出の少なくとも一方を実行する
請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記像状態検出部は、前記撮像部で撮像した前記被写体の像の第１の部分の前記像の結像状態と第２の部分の前記像の結像状態を検出する
請求項１または２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記駆動情報は、
前記レンズ系のレンズ又はレンズ群の駆動量及び前記レンズ系のレンズ又はレンズ群の駆動方向
の少なくとも一つを含む
請求項１～３のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記調整部は、
前記レンズ系の、
像面非対称を変化させるレンズ又はレンズ群、像面湾曲を変化させるレンズ又はレンズ群、球面収差を変化させるレンズ又はレンズ群及び偏芯コマ収差を変化させるレンズ又はレンズ群の少なくとも一つを駆動して前記像を補正する
請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記調整部は、前記レンズ系の最も像側のレンズ又はレンズ群をシフトおよびチルトの少なくとも一方を行うことにより前記像の像面非対称を補正する、
前記レンズ系の最も像側のレンズ又はレンズ群を光軸方向に移動させることにより前記像の像面湾曲を補正する、
前記レンズ系の最も像側のレンズ又はレンズ群を光軸方向に移動させることにより前記像の球面収差を補正する、
及び前記レンズ系の開口絞りと前記開口絞りの像側に配置されたレンズ群とをシフトおよびチルトの少なくとも一方を行うことにより前記像の偏芯コマ収差を補正する、
の少なくとも一つを行う
請求項１～５のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記撮像部の撮像面に前記像を近づける、または前記像のコントラストが設定したコントラストに近づくように前記駆動情報を算出する
請求項２および請求項２に従属する請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項8】

前記撮像部から出力された前記画像データに基づく画像における２以上の位置と、前記位置におけるコントラストとを設定する設定部を有し、
前記制御部は、前記像状態検出部で検出された、前記設定部で設定された前記位置における前記像のコントラストに基づいて前記駆動情報を算出する
請求項１～７のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項9】

前記像状態検出部は、前記レンズ系の合焦レンズの位置を変化させて前記撮像部が撮像し出力する前記画像データに基づいて、前記画像データに基づく画像のデフォーカス量及びコントラストの評価値を検出し、
前記制御部は、前記像状態検出部で検出された前記デフォーカス量及び前記コントラストの評価値に基づいて前記駆動情報を算出する、
請求項２および請求項２に従属する請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項10】

前記レンズ系の状態を検出するレンズ系状態検出部を有し、
前記制御部は、前記レンズ系状態検出部により前記レンズ系の状態の変化が検出されると前記駆動情報を算出する
請求項１～９のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項11】

前記レンズ系の状態と前記駆動情報とを関連付けて記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記駆動情報を算出すると前記駆動情報を前記レンズ系の状態と関連付けて前記記憶部に記憶する
請求項１０に記載の撮像装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記記憶部に記憶されている駆動情報を前記駆動情報として使用する
請求項１１に記載の撮像装置。

【請求項13】

前記レンズ系の状態は、前記レンズ系の焦点距離、前記レンズ系が格納されている撮影レンズの温度、前記レンズ系が取り付けられるカメラボディの姿勢及び前記レンズ系が取り付けられるカメラボディ部の温度の少なくとも一つである
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項14】

前記制御部は、
前記レンズ系の光軸に垂直な被写体を前記撮像部で撮像し、前記撮像部から出力される前記画像データから前記像の結像状態を前記像状態検出部で検出した結果に基づいて前記調整部を制御して前記被写体の像を補正する
請求項１～１３のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項15】

前記像状態検出部は、
前記光軸に垂直な被写体を前記画像データに基づいて検出する、
請求項１４に記載の撮像装置。

【請求項16】

前記制御部は、前記撮像部での撮像前の合焦時に前記像状態検出部で検出された検出結果に基づいて前記駆動情報を算出する
請求項１～１５のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項17】

撮像装置に着脱可能な撮影レンズのレンズ系で形成される被写体の像の撮影時、前記レンズ系の合焦時、および前記レンズ系の変倍時、の少なくとも一つで前記被写体の像を、前記撮影レンズが有する、前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置を検出する位置検出部と前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動し、前記レンズ系による像の結像状態を調整する調整部とにより補正する補正方法であって、
前記撮影レンズが装着された前記撮像装置が有する撮像部が前記被写体の像を撮像して出力した画像データに基づいて、前記撮像装置が有する像状態検出部が前記被写体の像の結像状態を検出するステップと、
検出された前記被写体の像の結像状態に基づいて、前記像を補正するために前記調整部を駆動する駆動情報を前記撮像装置が有する制御部で算出するステップと、
前記制御部が、使用状態と前記駆動情報と前記位置検出部が検出する前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置とに基づいて前記調整部を制御するステップと、
を有する補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置、撮影レンズ、カメラボディ及び補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レンズの部品精度や使用状態に起因する光学性能の変化を防ぐ補正手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０９－０９０４５６号公報

【発明の概要】

【0004】

本発明の第一の態様に係る撮像装置は、着脱可能な撮影レンズを有する撮像装置であって、前記撮影レンズは、レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置を検出する位置検出部と、前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動し、前記レンズ系による像の結像状態を調整する調整部と、を有し、前記撮像装置は、前記レンズ系による被写体の像を撮像し、画像データを出力する撮像部と、前記撮像部で撮像した前記像の結像状態を前記画像データに基づいて検出する像状態検出部と、前記像状態検出部の検出結果に基づいて、前記調整部により前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動する駆動情報を算出し、使用状態と前記駆動情報と前記位置情報検出部が検出する前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置とに基づいて前記調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記被写体の像の撮影時、前記レンズ系の合焦時、および前記レンズ系の変倍時、の少なくとも一つで前記調整部を制御して前記被写体の像を補正する。

【0005】

本発明の第一の態様に係る補正方法は、撮像装置に着脱可能な撮影レンズのレンズ系で形成される被写体の像の撮影時、前記レンズ系の合焦時、および前記レンズ系の変倍時、の少なくとも一つで前記被写体の像を、前記撮影レンズが有する、前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置を検出する位置検出部と前記レンズ系の少なくとも一部のレンズを駆動し、前記レンズ系による像の結像状態を調整する調整部とにより補正する補正方法であって、前記撮影レンズが装着された前記撮像装置が有する撮像部が前記被写体の像を撮像して出力した画像データに基づいて、前記撮像装置が有する像状態検出部が前記被写体の像の結像状態を検出するステップと、検出された前記被写体の像の結像状態に基づいて、前記像を補正するために前記調整部を駆動する駆動情報を前記撮像装置が有する制御部で算出するステップと、前記制御部が、使用状態と前記駆動情報と前記位置検出部が検出する前記レンズ系の少なくとも一部のレンズの位置とに基づいて前記調整部を制御するステップと、を有する。

【0006】

本発明の第一の態様に係る撮影レンズの変形例は、被写体からの光が入射し前記被写体の像を形成する、複数のレンズが配置されたレンズ系と、前記被写体の像の結像状態を補正する、前記レンズ系に配置された補正レンズと、前記被写体の像の結像状態から算出された、前記補正レンズの駆動情報をカメラボディから受信する受信部と、前記受信部で受信した前記駆動情報により前記補正レンズを駆動する駆動部と、を有する。

【0007】

本発明の第一の態様に係る撮影レンズの変形例であるカメラボディは、複数のレンズを有する撮影レンズにより形成された被写体の像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像した前記被写体の像の第１の部分の結像状態と第２の部分の結像状態とから、前記被写体の像の結像状態を補正する、前記撮影レンズが有する補正レンズの駆動情報を算出する駆動情報算出部と、前記駆動情報を前記撮影レンズに送信する送信部と、を有する。

【0008】

本発明の第一の態様に係る補正方法の変形例は、撮像レンズにおいて、レンズ系で形成される被写体の像の結像状態を、前記レンズ系が有する補正レンズによって補正する補正方法であって、前記被写体の像の結像状態から算出された、前記補正レンズの駆動情報をカメラボディから受信するステップと、受信した前記駆動情報により前記補正レンズを駆動するステップと、を有する。

【0009】

本発明の第一の態様に係る補正方法の変形例は、カメラボディにおいて、複数のレンズを有する撮影レンズにより形成された被写体の像像を撮像部で撮像し、前記被写体の像の結像状態を、前記撮影レンズが有する補正レンズによって補正する補正方法であって、前記撮像部で撮像した前記被写体の像の第１の部分の結像状態と第２の部分の結像状態とから、前記被写体の像の結像状態を補正する、前記撮影レンズが有する補正レンズの駆動情報を算出するステップと、前記駆動情報を前記撮影レンズに送信するステップと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図2】第１の実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャートである。

【図3】第１の実施形態に係る撮像装置において、補正前の状態を示す説明図である。

【図4】第１の実施形態に係る撮像装置において、補正後の状態を示す説明図である。

【図5】第２の実施形態に係る撮像装置において、被写体と像と補正レンズとの関係を示す説明図である。

【図6】第２の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図7】第２の実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャートである。

【図8】第３の実施形態に係る撮像装置において、被写体とレンズ系の焦点面との関係を示す説明図である。

【図9】第３の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図10】第３の実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャートである。

【図11】第４の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図12】第４の実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャートである。

【図13】第５の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図14】第６の実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャートである。

【図15】レンズ系の第１実施例である変倍光学系のレンズ断面図である。

【図16】第１実施例の諸収差図である。

【図17】レンズ系の第２実施例である変倍光学系のレンズ断面図である。

【図18】第２実施例の諸収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

【0012】

まず、本実施形態に係る撮像装置が適用される光学機器の一例として、図１を用いてカメラ１について説明する。このカメラ１は、撮像部３１や画像モニター３２を有するボディ部（カメラボディ）３に対して、レンズ系２０を有するレンズ部（撮影レンズ）２を着脱可能に構成されたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。本カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、レンズ部２のレンズ系２０で集光されて、不図示のＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）を介して撮像部３１の撮像センサ面上に被写体像を形成する。ここで、撮像センサ面とは、光を電気信号として蓄える撮像素子の群からなる面のことをいう。一般的に、カメラ１において、レンズ系２０は、このレンズ系２０の像面（物体面から射出された光が集光する面）と撮像センサ面とが一致するように設計されている。そして、撮像部３１に設けられた撮像素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像情報が生成される。この画像情報は、カメラ１のボディ部３に設けられた画像モニター３２に表示される。これにより撮影者は、画像モニター３２を介して被写体を観察することができる。

【0013】

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部３１により光電変換された画像情報が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１による被写体の撮影を行うことができる。なお、本実施形態では、光学機器としてミラーレスカメラの例を説明したが、この光学機器は、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラであってもよいし、ボディ部３にレンズ部２が固定されたタイプ（レンズ部２を交換することができない一体型のタイプ）のカメラであってもよい。

【0014】

レンズ系２０が理想的なレンズである場合、このレンズ系２０の像面が光軸に対して垂直な面と一致するが、実際のレンズでは収差が発生するため一致しない。また、ボディ部３に対するレンズ部２の取り付け状態や、レンズ系２０を構成するレンズ自体の誤差や組み立て誤差、又は機構上のガタによっても像面は光軸に対して垂直な面からのズレが生じる。

【0015】

本実施形態に係る撮像装置は、これらのズレ（収差）のうち、像面が傾斜して像高によって集光位置が光軸に方向に変化している状態である像面非対称、像面が湾曲して像高によって集光位置が光軸方向に変化している状態である像面湾曲、点を光源とする光線がレンズ系２０を通った後、焦点１点に集束せず前後にばらつく状態である球面収差、及び、光軸外の点を光源とする光線がレンズ系２０を通った後、像面において１点に集束しない状態である偏芯コマ収差（光学系の収差及び像の結像の非対称性の少なくとも一方）を補正の対象とする。像面非対称は、レンズ系２０を構成するレンズ又はレンズ群を光軸と直交する方向の成分を持つように移動させるシフトや、光軸に対する角度を変化させるチルトにより調整（補正）することができる。また、像面湾曲は、レンズ系２０を構成するレンズ群の間隔を変化させることで調整（補正）することができる。また、球面収差は、レンズ系２０を構成するレンズ群内のレンズの間隔を変化させることで調整（補正）することができる。また、偏芯コマ収差は、レンズ系２０を構成するレンズ又はレンズ群をシフト又はチルトさせることで調整（補正）することができる。

【0016】

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る撮像装置は、レンズ系２０の像における上述した収差を調整（補正）することにより、この像面と撮像部３１の撮像センサ面とのズレを少なくし、これにより、画面全体のコントラストを最大にするように構成されている。

【0017】

図１に示すように、第１の実施形態の撮像装置を有するカメラ１において、レンズ系２０は、調整部である補正レンズ２０ａ、合焦レンズ２０ｂ及びその他のレンズ２０ｃを含んでおり、被写体から射出される光をボディ部３内にある撮像部３１の撮像センサ面に投影するものである。ここで、補正レンズ２０ａ、合焦レンズ２０ｂ及びその他のレンズ２０ｃの各々は、１枚のレンズであってもよいし、複数のレンズからなるレンズ群であってもよい。また、レンズ系２０は、可変焦点距離レンズであってもいいし、固定焦点距離レンズであってもよい。

【0018】

レンズ部２は、光学系を構成するレンズ系２０に加えて、補正レンズ２０ａの作動を制御する補正レンズ部２１、合焦レンズ２０ｂの作動を制御して合焦を行う合焦部２２、ズームエンコーダ２３、及び温度センサ２４を有している。

【0019】

補正レンズ部２１は、補正レンズ位置検出部２１ａ及び補正レンズ駆動部２１ｂから構成されている。また、合焦部２２は、合焦レンズ位置検出部２２ａ及び合焦レンズ駆動部２２ｂから構成されている。

【0020】

補正レンズ部２１は、ボディ部３に内蔵された後述する補正量演算部３６からの指令を受け取り、指示された補正情報に基づいて補正レンズ２０ａを移動させる制御部としての機能を有している。なお、図１等には図示しないが、補正レンズ部２１を構成する補正レンズ駆動部２１ｂは、ボディ部３の補正量演算部（制御部）３６から補正情報（駆動情報）を受信する受信部と、受信部で受信された補正情報（駆動情報）に基づいて補正レンズ２０ａを駆動させる駆動部と、を有している。

【0021】

合焦部２２は、ボディ部３に内蔵された補正量演算部３６からの指令を受け取り、所定のアルゴリズムに従って合焦レンズ２０ｂによるピント合わせ（合焦）を行う機能を有している。なお、図１等には図示しないが、合焦部２２を構成する合焦レンズ駆動部２２ｂは、ボディ部３の補正量演算部３６から合焦情報（合焦レンズ２０ｂを駆動させるための情報）を受信する受信部と、受信部で受信された合焦情報に基づいて合焦レンズ２０ｂを駆動させる駆動部と、を有している。

【0022】

ズームエンコーダ２３は、レンズ系２０の焦点距離情報を取得し、ボディ部３に内蔵された補正トリガー部３４に取得した情報を送信するレンズ系状態検出部としての機能を有している。

【0023】

温度センサ２４は、レンズ系２０の温度変化を検知し、ボディ部３に内蔵された補正トリガー部３４に検知した情報を送信する機能を有している。

【0024】

また、ボディ部３は、上述した撮像部３１及び画像モニター３２に加えて、撮像処理部３３、補正トリガー部３４、デフォーカス検出部３５、補正量演算部３６、姿勢センサ３７、及び、温度センサ３８を有している。

【0025】

撮像部３１は、レンズ系２０により集光された被写体の光信号を電気信号として変換し、画像処理部３３に送信する機能を有している。

【0026】

画像処理部３３は、撮像部３１から出力された電気信号から、画像情報を生成する機能を有している。

【0027】

デフォーカス検出部３５は、レンズ系２０を通して得られた被写体のデフォーカス情報を取得することができ、その情報を補正量演算部３６に送信することができる像状態検出部としての機能を有している。

【0028】

補正量演算部３６は、後述する補正トリガー部３４から送信された信号を元に演算を開始し、デフォーカス検出部３５から得られた画面内のデフォーカス情報と、補正レンズ部２１の補正レンズ位置検出部２１ａから得られた補正レンズ２０ａの位置情報とから補正レンズ２０ａの駆動量（補正情報または駆動情報）を算出して決定し、補正レンズ部２１の補正レンズ駆動部２１ｂに駆動量を指示する補正情報決定部としての機能を有している。また、補正量演算部３６は、合焦部２２の合焦レンズ位置検出部２２ａから合焦レンズ２０ｂの位置情報を受信することができ、合焦部２２の合焦レンズ駆動部２２ｂに対して合焦レンズ２０ｂの駆動量を送信する機能を有している。なお、図１等には図示しないが、補正量演算部３６は、補正レンズ位置検出部２１ａ、合焦レンズ位置検出部２２ａ、補正トリガー部３４、デフォーカス検出部３５、入力処理部３９等から情報を受信する受信部と、補正レンズ２０ａの駆動情報及び合焦レンズ２０ｂの駆動情報を算出する駆動情報算出部と、算出された駆動情報をレンズ部２の補正レンズ駆動部２１ｂ及び合焦レンズ駆動部２２ｂに送信する送信部と、を有している。

【0029】

姿勢センサ３７は、ボディ部３の姿勢変化を検知し、検知した情報を補正トリガー部３４に送信する機能を有している。

【0030】

温度センサ３８は、ボディ部３の温度変化を検知し、検知した情報を補正トリガー部３４に送信する機能を有している。

【0031】

補正トリガー部３４は、レンズ部２に内蔵された合焦レンズ位置検出部２２ａ、ズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３に内蔵された温度センサ３８、姿勢センサ３７等の少なくとも一つから得られた情報（レンズ系２０の焦点距離情報、レンズ部２の温度情報、ボディ部３の姿勢情報、ボディ部３の温度情報等の少なくとも一つである光学系の状態）より、レンズ系２０の状態変化を検知し、検知した情報（レンズ情報）を補正量演算部３６に補正開始指令を送信する状態変化検出部としての機能を有している。なお、これらのセンサの他に、レンズ部２やボディ部３に対する衝撃を検出するセンサ等を設けて、これらのセンサから得られる情報を用いてもよい。

【0032】

補正レンズ２０ａは、以降の説明では、像面非対称を調整する（補正する）レンズ又はレンズ群（像面非対称の変化に対する感度が高いレンズ又はレンズ群）として説明するが、像面湾曲を調整する（補正する）レンズ又はレンズ群（像面湾曲の変化に対する感度が高いレンズ又はレンズ群）でもよいし、球面収差、偏芯コマ収差を調整する（補正する）レンズ又はレンズ群でもよい。したがって、補正レンズ２０ａは、光軸に対して直交方向の成分を持つように移動されてもよいし、光軸に対して傾きを持つように移動されてもよいし、光軸方向に移動されてもよいし、全方向に移動されてもよい。

【0033】

また、補正トリガー部３４の補正開始指令に使われるセンサは、上述したレンズ部２のズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３の姿勢センサ３７、温度センサ２８のいずれか一つでもよいし、全部を用いてもよい。また、その他のセンサを用いてもよい。

【0034】

また、デフォーカス検出部３５は、位相差センサを用いてもよいし、像面位相差センサを用いてもよい。

【0035】

図２～図４を用いて、第１実施例に係る撮像装置による像補正処理について説明する。

【0036】

本実施形態に係る撮像装置を有するカメラ１において、姿勢変化、温度変化、撮像レンズ２０の焦点距離変化、変倍時、合焦時、電源がオンされたとき、オフされたとき、交換レンズの交換がある（これらを「使用状態」と呼ぶ）と、これらの変化によってレンズ系２０の各レンズや各レンズ群に偏芯誤差や倒れ誤差が生じる。その結果として、図３（ａ）に示すように、レンズ系２０の像面ＰＩにおいて、像面非対称（若しくは像面湾曲）といった諸収差が撮像センサ面ＰＳ上で生じる。

【0037】

第１の実施形態に係るカメラ１は、レンズ部２やボディ部３に配置されたセンサにて、姿勢変化や温度変化を検知し、これらの検知情報に基づいて、補正トリガー部３４に設定された閾値を超えた変化があった場合は、補正量演算部３６に指令を送信し、レンズ系２０の像の補正を開始する。

【0038】

具体的には、図２に示すように、補正トリガー部３４は、カメラ部２に配置されたズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３に配置された姿勢センサ３７、温度センサ３８等により、レンズ系２０の状態変化を検知すると（ステップＳ１００）、当該状態変化が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、補正トリガー部３４は、ステップＳ１００に戻って処理を繰り返す。

【0039】

補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、補正トリガー部３４は、補正量演算部３６に検知した情報（レンズ情報）を送信することにより補正トリガーをオンにし、補正量演算部３６に対して補正の開始を指示する（ステップＳ１０２）。

【0040】

補正量演算部３６は、補正トリガー部３４により補正トリガーがオンにされたことを検知すると、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂの作動を制御して合焦処理を実行する（ステップＳ１０３）。

【0041】

第１の実施形態においては、撮像部３１の撮像センサ面での像（像面）の状態を、レンズ系２０を被写体に合焦させるための位相差センサをデフォーカス検出部３５として用いて、画像情報のデフォーカス量（コントラスト）を検出するように構成されている。被写体Ｏに対して、レンズ系２０の焦点がある程度合っていれば、図３（ｂ）に示すように、デフォーカス検出部（位相差センサ）３５からの出力の高さが高くなり（コントラストの山が高くなり）、ベストフォーカス位置の検出が容易となるが、被写体Ｏに焦点が合っていないと、このコントラストの山がつぶれてしまい、ベストフォーカス位置の検出が困難となってしまう。そのため、この第１の実施形態では、ステップＳ１０３において、補正量演算部３６は、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂの作動を制御して、被写体への合焦処理を行うように構成されている。

【0042】

なお、第１の実施形態においては、撮像センサ面での像（像面）の結像状態（
撮像センサ面と像とのずれの状態（合焦状態）、撮像センサ面での像の収差を含むボケに関する状態）を検出するために、デフォーカス検出部３５により、撮像センサ面の中心（センター）である第１の部分、及び、この中心を通る垂直及び水平方向の軸で分割された４つの象限（周辺の４箇所）である第２の部分からなる５箇所のデフォーカス量（コントラスト）を取得するように構成されている。５箇所で検出したデフォーカス量（コントラスト）に基づいて、レンズ系２０により形成された被写体の像の傾き、すなわちレンズ系２０の光軸に垂直な面において被写体が合焦している領域と、合焦していない領域を特定する。

【0043】

補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５により、撮像センサ面のセンターと周辺のデフォーカス量（コントラスト）を測定する（ステップＳ１０４）。例えば、図３（ａ）に示すように、撮像部３１の撮像センサ面ＰＳに対して、レンズ系２０の像面ＰＩが傾いていた場合、センターのデフォーカス量が最小となる（コントラストが最大となる）ように、合焦レンズ２０ｂを移動させると、レンズ系２０の光軸（センター）に焦点が合った状態で像面ＰＩが傾くことになる。このときの周辺（第１象限～第４象限）のコントラストの例を図３（ｂ）に示す。この図３（ｂ）の場合、第１象限及び第２象限のコントラストの最大値は被写体Ｏに近づく方向にずれており、第３象限及び第４象限のコントラストの最大値は被写体Ｏから遠ざかる方向にずれていることがわかる。

【0044】

以上より、補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５で得られたセンター及び周辺の５箇所のデフォーカス量（コントラスト）から、像面ＰＩを撮像センサ面ＰＳに近づけるための補正レンズ２０ａの補正情報（駆動方向及び駆動量を含む情報であって、以下「駆動情報」と呼ぶ）を決定し、補正レンズ部２１に駆動情報を送信する（ステップＳ１０５）。なお、図３（ａ）、（ｂ）は、像面非対称の場合を示しているが、像面湾曲の場合も、補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５で得られたセンター及び周辺の５箇所のデフォーカス量（コントラスト）から、補正レンズ２０ａの駆動情報を決定することができる。なお、複数種類の収差を補正する場合に、それぞれの収差を補正するための補正レンズ２０ａが複数ある場合（例えば、像面非対称、像面湾曲、球面収差、偏芯コマ収差を補正するための補正レンズ２０ａが異なる場合）には、駆動情報が補正のために駆動する補正レンズ２０ａを特定する情報を有するようにしてもよい。また、駆動方向は、レンズ系２０の光軸の方向と光軸と交差する方向と光軸に対する傾きを変化させる方向の少なくとも１つの方向を有する。

【0045】

補正量演算部３６から補正レンズ２０ａの駆動情報を受信した補正レンズ部２１は、補正レンズ駆動部２１ｂにより、駆動情報で示された目標位置に補正レンズ２０ａが近づく方向に、所定量だけ補正レンズ２０ａを移動させる（ステップＳ１０６）。補正レンズ部２１は、ステップＳ１０６で移動された補正レンズ２０ａの位置を補正レンズ位置検出部２１ｂにより取得し（ステップＳ１０７）、補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分（位置の差）を算出して比較する（ステップＳ１０８）。補正レンズ部２１は、ステップＳ１０８で得られた補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分が許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

【0046】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下でないと判断した場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、補正レンズ部２１は、ステップＳ１０６に戻って上述した処理を繰り返す。

【0047】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、像補正処理を終了する。このとき、図４（ａ）に示すように、レンズ系２０の像面ＰＩは、撮像部２１の撮像センサ面ＰＳに近づいている。また、周辺の４箇所のコントラストの最大値は、センターのコントラストの最大値の位置に近づいている。

【0048】

なお、図２には図示していないが、補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に戻り、補正量演算部３６は、再度、デフォーカス検出部３５により、撮像センサ面のセンターと周辺のデフォーカス量（コントラスト）を測定し、周辺の４箇所のコントラストがセンターのベストの位置とずれていた場合に、ステップＳ１０５～ステップＳ１０９を繰り返すように構成してもよい。

【0049】

また、この像の補正方法では、補正量演算部３６における計算負荷を軽減するために、センターと周辺の代表点（４箇所）の、合わせて５箇所のデフォーカス量から像（像面）の状態を検出していたが、周辺の５箇所以上のデフォーカス量から像（像面）の状態を検出するように構成してもよい。また、撮像部３１で取得された画像情報から、撮像センサ面に配置された撮像素子の各々（各画素）の輝度値に基づいてデフォーカス量を取得する場合は、センターを含む全ての画素のコントラストを用いて像（像面）の状態を検出するように構成してもよい（第４の実施形態として後述する）。

【0050】

なお、以上の説明は、像面非対称を調整する（補正する）ために、補正レンズ２０ａを駆動させる場合について説明したが、補正量演算部３６が、デフォーカス検出部３５から得られた５箇所のコントラストにより、像面湾曲を調整する（補正する）必要があると判断したときは、補正量演算部３６は、レンズ系２０のレンズ群間の間隔を調整する。

【0051】

従来の補正方法では、例えば、可変焦点距離レンズの光学機器（カメラ１）に対して、製造時に、広角端状態、中間焦点距離状態および望遠端状態で撮像センサ面に対する像面の最適位置となる補正レンズ２０ａの駆動情報（補正レンズの位置）を測定して、補正量記憶部(あるいはそれに準ずる部分)を設けて記憶し、この光学機器（カメラ１）で被写体を撮影するときに、現在の変倍状態をズームエンコーダ２３で検出し、検出された変倍状態に対する駆動情報を補正量記憶部から読み出して補正レンズ２０ａを駆動させて像の補正を行っていた。しかしながら、カメラ１のボディ部３には個体差があり、レンズ部２のレンズ系２０の、撮像センサ面での像面の面形状や倒れ量にも個体差があるため、工場等で記憶した補正量（駆動情報）と、レンズ部２をボディ部３に取り付けた状態での最適補正量とは異なる。そのため、第１の実施形態に係る撮像装置（像補正方法）では、撮影時に、特定のレンズ（レンズ部２）と特定のカメラボディ（ボディ部３）の組み合わせで収差量を評価するので、常に最適な補正状態を維持することができる。

【0052】

例えば、従来の方式に基づいて、製造時に測定された駆動情報により、補正レンズ２０ａの位置を決定する構成の場合、ボディ部３に搭載された撮像部３１が曲面センサであったとき（撮像素子の面が曲面を形成しているとき）に、レンズ部２のレンズ系２０は、曲面センサに対応するものでないと、像の補正を行うことはできない。同様に、ボディ部３に搭載された撮像部３１が平面センサであったときは、レンズ部２のレンズ系２０は、平面センサに対応する必要がある。しかし、上述した第１の実施形態に係る撮像装置（像補正方法）は、デフォーカス検出部３５で検出されたデフォーカス量（コントラスト）から、像面と撮像センサ面とのずれを検出するため、レンズ部２とボディ部３の組み合わせに関わらず、像（像面）を最適な状態に調整する（補正する）ことができる。

【0053】

また、上述した説明において、補正トリガー部３４は、レンズ部２に内蔵されたズームエンコーダ２３や温度センサ２４、ボディ部３に内蔵された温度センサ３８や姿勢センサ３７から得られた情報より、レンズ系２０の状態変化を検知し、検知した情報を補正量演算部３６に補正開始指令を送信する機能を有しているとして説明したが、状態変化は他の情報であってもよい。例えば、レリーズボタンが押されて撮影が開始されたことを状態変化としてもよく、事前に受けた衝撃、温度変化等によって生じた光学性能の劣化を排除することができるので好ましい。また、合焦部２２の作動による合焦を状態変化としてもよく、合焦時に生じた光学性能の劣化を排除できるので好ましい。また、ズームエンコーダ２３の作動による変倍を状態変化としてもよく、変倍時に生じた光学性能の劣化を排除できるので好ましい。また、ズームエンコーダ２３の作動による広角側から望遠側への変倍を状態変化としてもよく、広角側から望遠側への変倍時に生じた光学性能の劣化を排除できるので好ましい。また、ズームエンコーダ２３の作動による望遠側から広角側への変倍を状態変化としてもよく、望遠側から広角側への変倍時に生じた光学性能の劣化を排除できるので好ましい。なお、撮影の開始を検出せずに、撮影時に像の補正を行うように構成してもよい。

【0054】

また、本実施形態に係る撮像装置がレンズ系２０の像を補正するのは、光軸に垂直な被写体、光軸に垂直な平面被写体、の少なくとも一方で行うことが好ましい。このように構成すると、上述したズレ（収差）の検出精度の向上が図れる。

【0055】

（第２の実施形態）
図５（ａ）に示すように、被写体Ｏが傾いている場合、撮像部３１の撮像センサ面ＰＳに対してレンズ系２０による被写体Ｏの像面ＰＩは傾いて形成される。このとき、図５（ｂ）に示すように、補正レンズ２０ａを上方に移動させると、像ＰＩは撮像センサ面ＰＳに近づく方向に回転し、図５（ｃ）に示すように、補正レンズ２０ａを下方に移動させると、像ＰＩは撮像センサ面ＰＳから離れる方向に回転する。すなわち、補正レンズ２０ａによる像（像面）の調整（補正）を行うことで、図５（ｄ）に示すように、画像モニター３２に表示された被写体Ｏの像Ｏ′の合焦状態として、上部及び下部にピントが合った状態や、ピントがぼけた状態を選択することができる。なお、図５は、補正レンズ２０ａにより像面非対象を調整（補正）したものであるが、像面湾曲を調整（補正）したり、像面非対象と像面湾曲を組み合わせたりすることで、像Ｏ′の所望の位置の合焦状態を変化させることができる。

【0056】

第２の実施形態に係る撮像装置は、撮像レンズ２０の像を画像モニター３２に表示し、画像モニター３２に表示されている画像内の数点を撮影者に選択させ、上述したように、指定された点（指定点）のコントラスト（結像状態）を調整するように構成されている。

【0057】

図６に示すように、カメラ１のレンズ部２の構成は、第１の実施形態と同じである（同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する）。また、カメラ１のボディ部３には、第１の実施形態で説明した構成に加えて、入力処理部３９が設けられている。

【0058】

入力処理部３９は、画像モニター３２に表示された被写体Ｏの画像に対して、撮影者が選択した位置の入力を受け付け、この位置におけるコントラストを設定する設定部としての機能を有しており、例えば、画像モニター３２の表示面の接触箇所の座標を出力するタッチパネルでもよいし、画像モニター３２とは別に設けられた入力手段（カーソルや選択ボタンにより、画面上の位置を選択可能な構成）であってもよい。

【0059】

なお、第２の実施形態に係るカメラ１に、第１の実施形態で説明した像補正処理を設けてもよく、その場合は、第１の実施形態で説明した像補正処理（この処理を「全体補正モード」と呼ぶ）と、この第２の実施形態として説明する像補正処理（この処理を「部分補正モード」と呼ぶ）との選択を可能とする切り替え手段（例えば、スイッチ等）が用いられる。この切り替え手段は図示しないが、例えば、画像モニター３２に表示されたボタンを、入力処理部３９を介してタッチパネルで検出するように構成することができる。

【0060】

第１の実施形態である全体補正モードでは、レンズ系２０の状態の変化を検出して像（像面）の補正を開始したが、この第２の実施形態である部分補正モードでは、図７に示すように、撮影者の部分補正モードの選択により開始される。具体的には、入力処理部３９が部分補正モードの選択を受け付けると、部分補正モードが選択された旨の情報が補正トリガー部３４に送信され、補正トリガー部３４は、補正量演算部３６に検知した情報（レンズ情報）を送信することにより補正トリガーをオンにし、補正量演算部３６に対して補正の開始を指示する（ステップＳ２００）。このカメラ１に全体補正モードが実装されているときは、部分補正モードが選択されたときに、全体補正モードはオフとなる。

【0061】

この部分補正モードでは、上述したように、画像モニター３２に表示された被写体Ｏの画像から、撮像者にコントラスト（合焦状態）を調整したい箇所を選択させるため、補正量演算部３６は、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂの作動を制御して合焦処理を実行する（ステップＳ２０１）。

【0062】

次に、入力処理部３９は、画像モニター３２に表示された画像において、撮像者が補正したい補正点の選択を受け付け、入力された補正点（指定点）を補正量演算部３６に送信する（ステップＳ２０２）。また、入力処理部３９は、補正点の入力受付が完了したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。例えば、画像モニター３２において、被写体Ｏの画像に重ねて、選択完了のボタンを表示し、タッチパネルで検出する。入力処理部３９が、まだ補正点の入力受付が完了していないと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、入力処理部３９は、ステップＳ２０２に戻って処理を繰り返す。図５（ｄ）は、２つの補正点（指定点）Ｐ１，Ｐ２が選択された場合を示している。

【0063】

入力処理部３９が、補正点の入力受付が完了したと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、入力処理部３９は、撮像者により選択された補正点（指定点）におけるコントラスト操作量を受け付け、入力されたコントラスト操作量を補正量演算部３６に送信する（ステップＳ２０４）。ここで、コントラスト操作量に対しては、上述したように、コントラストを上げる（像ＰＩを撮像センサ面ＰＳに近づける）か、コントラストを下げる（像ＰＩを撮像センサ面ＰＳから遠ざける）かが選択される。

【0064】

補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５により、このデフォーカス検出部３５で検出された像の、指定点におけるデフォーカス情報を取得する（ステップＳ２０５）。なお、指定点におけるデフォーカス情報が取得できない場合は、近傍のデフォーカス情報から補完等を行って取得する。

【0065】

補正量演算部３６は、指定点の情報、コントラスト操作量及びデフォーカス情報に基づいて、補正レンズ２０ａの駆動情報を決定し、補正レンズ部２１に駆動情報を送信する（ステップＳ２０６）。

【0066】

補正量演算部３６から補正レンズ２０ａの駆動情報を受信した補正レンズ部２１は、補正レンズ駆動部２１ｂにより、駆動情報で示された目標位置に補正レンズ２０ａが近づく方向に、所定量だけ補正レンズ２０ａを移動させる（ステップＳ２０７）。補正レンズ部２１は、ステップＳ２０７で移動された補正レンズ２０ａの位置を補正レンズ位置検出部２１ｂにより取得し（ステップＳ２０８）、補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分（位置の差）を算出して比較する（ステップＳ２０９）。補正レンズ部２１は、ステップＳ２０９で得られた補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分が許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。

【0067】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下でないと判断した場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、補正レンズ部２１は、ステップＳ２０７に戻って上述した処理を繰り返す。また、補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、像補正処理を終了する。

【0068】

なお、図５（ｄ）では、画像上の２点Ｐ１，Ｐ２が選択された場合について説明したが、３点が選択された場合も、その３点が含まれる平面に対して像面非対象の補正を行うことで、選択された３点におけるコントラストを所望の状態に調整することができる。一方、４点以上が選択された場合は、選択された点から最小二乗平面又は最小二乗曲面を算出し、像面非対象補正又は像面湾曲補正（若しくは両方）を行うことで、選択された点におけるコントラストを所望の状態に近づけることができる。

【0069】

この第２の実施形態に係る撮像装置によれば、画面内（画像モニター３２に表示された画像内）の特定の領域におけるコントラストを上げたり、逆に下げたりすることができる。すなわち、傾いた被写体をより鮮明に映し出すことや、主題以外のボカし量を増やすことで主題をはっきりとさせる効果を得ることができる。例えば、図５を用いて説明したように、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２との２つの補正点（指定点）を選択した場合（３つ以上の部分を選択してもよい）、第１の部分Ｐ１及び第２の部分Ｐ２の少なくとも一方は、主要被写体の領域が選択されることにより、主要被写体（主題）の領域の結像状態であるコントラストを上げることにより、主要被写体（主題）をより鮮明に映し出し、主要被写体（主題）以外の領域をぼかすというような補正を行うことができる。

【0070】

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、レンズ系２０の像面を調整（補正）することにより、この像面と撮像部３１の撮像センサ面とのズレを少なくし、これにより、画面全体のコントラストを最大にするように構成されている。この撮像装置（像補正方法）によると、例えば、図８（ａ）に示すように、被写体Ｍ１～Ｍ４が右から左にカメラ１から遠ざかるように並んでいる場合、中央の２名（Ｍ２，Ｍ３）にレンズ系２０の焦点面（通常の焦点面）を合わせると、被写界深度外にいる左右の２名（Ｍ１，Ｍ４）がぼけてしまう（焦点を合わせることができずコントラストが下がる）。そのため、この第３の実施形態に係る撮像装置は、顔検出処理等により、被写体を検出し、検出された全ての被写体（主要被写体）に焦点が合う（コントラストが最大になる）ように制御する。

【0071】

図９に示すように、カメラ１のレンズ部２及びボディ部３の構成は、第１の実施形態と同じである（同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する）。但し、画像処理部３３の情報が補正量演算部３６に入力されるように構成されている。

【0072】

なお、第２の実施形態と同様に、第３の実施形態に係るカメラ１に、第１の実施形態で説明した像補正処理を設けてもよく、その場合は、第１の実施形態で説明した像補正処理（全体補正モード）と、この第３の実施形態として説明する像補正処理（この処理を「自動選択補正モード」と呼ぶ）との選択を可能とする切り替え手段（例えば、スイッチ等）が用いられる（図示せず）。

【0073】

図１０に示すように、撮影者の操作により自動選択補正モードが選択されると、補正量演算部３６は自動補正モードに移行し（ステップＳ３００）、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂの作動を制御して合焦処理を実行する（ステップＳ３０１）。

【0074】

次に、画像処理部３３は、撮像部３１で撮像された画像情報から、顔認識等の画像処理を行い、補正点を決定して補正量演算部３６に送信する（ステップＳ３０２）。図８の例では４名の被写体Ｍ１～Ｍ４の顔の位置が補正点として決定される。

【0075】

補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５により、補正点におけるデフォーカス情報を取得する（ステップＳ３０３）。なお、補正点におけるデフォーカス情報が取得できない場合は、近傍のデフォーカス情報から補完等を行って取得する。

【0076】

補正量演算部３６は、補正点におけるデフォーカス量が最小となる平面（最小二乗平面）を算出する（ステップＳ３０４）。また、補正量演算部３６は、ステップＳ３０２で決定された補正点に対応する像面の位置が、撮像部３１の撮像センサ面上に位置するように（図８（ｂ）に示すように、レンズ系２０の焦点面がステップＳ３０４で算出した最小二乗平面にフィットするように）、合焦レンズ２０ｂと補正レンズ２０ａの駆動情報（合焦レンズ２０ｂに対しては駆動量、補正レンズ２０ａに対しては駆動方向及び駆動量）を算出し、合焦部２２及び補正レンズ部２１に送信する（ステップＳ３０５）。なお、ステップＳ３０４において、補正点におけるデフォーカス量が最小となる曲面（最小二乗曲面）を算出しても、像面非対象補正と像面湾曲補正とを組み合わせることにより調整（補正）することができる。ステップＳ３０５において、合焦レンズ２０ｂの駆動情報を算出するのは、レンズ系２０の焦点面を最小二乗平面にフィットさせることにより、焦点面の位置が変化する場合があるからである。

【0077】

補正量算出部３６から合焦レンズ２０ｂの駆動情報を受信した合焦部２２は、合焦レンズ駆動部２２ｂにより、駆動情報で示された目標位置に合焦レンズ２０ｂを移動させる（ステップＳ３０６）。

【0078】

また、補正量演算部３６から補正レンズ２０ａの駆動情報を受信した補正レンズ部２１は、補正レンズ駆動部２１ｂにより、駆動情報で示された目標位置に補正レンズ２０ａが近づく方向に、所定量だけ補正レンズ２０ａを移動させる（ステップＳ３０７）。補正レンズ部２１は、ステップＳ３０７で移動された補正レンズ２０ａの位置を補正レンズ位置検出部２１ｂにより取得し（ステップＳ３０８）、補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分（位置の差）を算出して比較する（ステップＳ３０９）。補正レンズ部２１は、ステップＳ３０９で得られた補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分が許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。

【0079】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下でないと判断した場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、補正レンズ部２１は、ステップＳ３０７に戻って上述した処理を繰り返す。また、補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、像補正処理を終了する。

【0080】

なお、被写体となる物体の認識には、顔認識以外のいずれかの手段を用いてもよい（例えば、機械学習を用いた画像認識を用いてもよい）。

【0081】

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、像（像面）の状態を検出するために、位相差センサ等を用いて撮像部３１で取得される画像情報のデフォーカス量（コントラスト）を取得していた。しかしながら、位相差センサは、撮像センサ面の所定の箇所のデフォーカス量（コントラスト）しか取得することができず、位相差センサが配置されていない箇所のデフォーカス量（コントラスト）は、近傍の位相差センサで取得された値から補間等を行って取得する必要ある。そこで、この第４の実施形態に係る撮像装置では、撮像部３１及び画像処理部３３で取得される画像情報の各々の画素のデフォーカス量（コントラスト）を取得して像（像面）を補正するように構成されている。

【0082】

図１１に示すように、カメラ１のレンズ部２の構成は、第１の実施形態と同じである（同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する）。また、カメラ１のボディ部３には、第２の実施形態で説明した構成におけるデフォーカス検出部３５に代えてデフォーカス量計算部３１０が設けられている。

【0083】

デフォーカス量計算部３１０は、撮像部３１で取得されて画像処理部３３で処理された画像情報から、画面内のコントラストを計算する機能を有している。また、合焦レンズ２０ｂの合焦レンズ位置検出部２２ａより情報を受け取り、光軸方向に対する画面のコントラストの変化から、画面内のデフォーカス情報を読み取る機能も併せて有している。

【0084】

図１２を用いて、この第４の実施形態に係る撮像装置の処理（像補正処理）について説明する。なお、ここでは、第２の実施形態又は第３の実施形態との組み合わせについては説明しないが、上述したように切り替えスイッチ等により切り替えられるように構成してもよい。

【0085】

補正トリガー部３４は、カメラ部２に配置されたズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３に配置された姿勢センサ３７、温度センサ３８等により、レンズ系２０の状態変化を検知すると（ステップＳ４００）、当該状態変化が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、補正トリガー部３４は、ステップＳ４００に戻って処理を繰り返す。

【0086】

補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、補正トリガー部３４は、補正量演算部３６に検知した情報（レンズ情報）を送信することにより補正トリガーをオンにし、補正量演算部３６に対して補正の開始を指示する（ステップＳ４０２）。

【0087】

補正量演算部３６は、補正トリガー部３４により補正トリガーがオンにされたことを検知すると、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂをフォーカス測定端の一方まで移動させる（ステップＳ４０３）。

【0088】

補正量演算部３６は、合焦部２２により、フォーカス測定端の他方に向けて、所定量だけ合焦レンズ２０ｂを移動させる（ステップＳ４０４）。また、補正量演算部３６は、撮像部３１で現在の画像情報を取得し、画像処理部３３で処理された画像情報をデフォーカス量計算部３１０に送信して、デフォーカス量計算部３１０により、画像情報から画素毎のコントラストを計算して一時的に記憶する（ステップＳ４０５）。なお、画素毎のコントラストは、合焦部２２の合焦レンズ位置検出部２２ａで取得される合焦レンズ２０ｂの位置情報ともに記憶される。そして、補正量演算部３６は、合焦レンズ２０ｂが他方のフォーカス端に位置しているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。補正量演算部３６が、合焦レンズ２０ｂが他方のフォーカス端に位置していないと判断した場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、補正量演算部３６は、ステップＳ４０４に戻って処理を繰り返す。

【0089】

補正量演算部３６が、合焦レンズ２０ｂが他方のフォーカス端に位置していると判断した場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、一時的に記憶されている画素毎の合焦レンズ２０ｂの位置情報及びコントラスト情報から、画素毎のデフォーカス量を計算する（ステップＳ４０７）。

【0090】

補正量演算部３６は、合焦部２２により合焦処理を行い、合焦レンズ２０ｂを所定の位置（ピント位置）に移動させる（ステップＳ４０８）。例えば、撮像領域の中心にある被写体に焦点が合うように合焦レンズ２０ｂを移動させてもよいし、顔認識等で認識された被写体に焦点が合うように合焦レンズ２０ｂを移動させてもよい。

【0091】

補正量演算部３６は、ステップＳ４０７で算出された画素毎のデフォーカス量から、画面全体のコントラストが最良となるための補正レンズ２０ａの駆動情報（駆動方向及び駆動量）を決定し、補正レンズ部２１に駆動情報を送信する（ステップＳ４０９）。

【0092】

補正量演算部３６から補正レンズ２０ａの駆動情報を受信した補正レンズ部２１は、補正レンズ駆動部２１ｂにより、駆動情報で示された目標位置に補正レンズ２０ａが近づく方向に、所定量だけ補正レンズ２０ａを移動させる（ステップＳ４１０）。補正レンズ部２１は、ステップＳ４１０で移動された補正レンズ２０ａの位置を補正レンズ位置検出部２１ｂにより取得し（ステップＳ４１１）、補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分（位置の差）を算出して比較する（ステップＳ４１２）。補正レンズ部２１は、ステップＳ４１２で得られた補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分が許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４１３）。

【0093】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下でないと判断した場合（ステップＳ４１３：Ｎｏ）、補正レンズ部２１は、ステップＳ４１０に戻って上述した処理を繰り返す。

【0094】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ４１３：Ｙｅｓ）、像補正処理を終了する。

【0095】

このように、第４の実施形態に係る撮像装置によると、撮像センサ面の任意の位置（画素）のデフォーカス量（コントラスト）を取得することができるので、画面全体のコントラストが改善されるように、像（像面）を調整（補正）することができる。

【0096】

なお、以上の説明では、画面内の全ての画素についてデフォーカス量やコントラストを取得していたが、一部の画素についてデフォーカス量やコントラストを取得して補正レンズ２０ａの駆動情報を決定してもよい。

【0097】

（第５の実施形態）
上述した第１～第４の実施形態では、レンズ系２０の変化を検出したとき、又は、撮影者により補正処理の開始が選択されときに、必ず、補正レンズ２０ａ等の駆動情報を算出して像（像面）の補正処理を行っていたが、この第５の実施形態では、過去に補正した情報（補正が開始されたときのレンズの状態やそのときの補正レンズ２０ａ、合焦レンズ２０ｂの駆動情報）を記憶しておき、現在の状態が記憶された情報と類似する状態になったときは、記憶された情報に基づいて補正レンズ２０ａ及び合焦レンズ２０ｂの移動させるように構成している。

【0098】

図１３に示すように、カメラ１のレンズ部２の構成は、第１の実施形態と同じである（同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する）。また、カメラ１のボディ部３には、第１の実施形態で説明した構成に加えて、補正量記憶部３１１が設けられている。

【0099】

補正量記憶部３１１は、補正量演算部３６で計算した補正レンズ２０ａの位置（駆動情報）と、各センサの値（レンズ情報）を関連付けて記憶する機能、及び、補正量演算部３６の指令に応じてその保存した情報を読み出す機能を有している。

【0100】

図１４に示すように、補正トリガー部３４は、カメラ部２に配置されたズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３に配置された姿勢センサ３７、温度センサ３８等により、レンズ系２０の状態変化を検知すると（ステップＳ５００）、当該状態変化が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５０１）。補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、補正トリガー部３４は、ステップＳ５００に戻って処理を繰り返す。

【0101】

補正トリガー部３４が、状態変化が閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、補正トリガー部３４は、補正量演算部３６に検知した情報（レンズ情報）を送信することにより補正トリガーをオンにし、補正量演算部３６に対して補正の開始を指示する（ステップＳ５０２）。

【0102】

補正量演算部３６は、補正トリガー部３４により補正トリガーがオンにされたことを検知すると、補正量記憶部３１１により、レンズ部２のズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３の姿勢センサ３７、温度センサ３８等のセンサから得られる現在の状態（レンズ情報）が、過去おいて実行された補正の状態（補正情報）と類似するか否かを判断する（ステップＳ５０３）。

【0103】

補正量記憶部３１１が、現在の状態と類似する、過去において実行された補正の状態が記憶されていないと判断した場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、補正量演算部３６は、合焦部２２により合焦レンズ２０ｂの作動を制御して合焦処理を実行する（ステップＳ５０４）。

【0104】

補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５により、撮像センサ面のセンターと周辺のデフォーカス量（コントラスト）を測定する（ステップＳ５０５）。補正量演算部３６は、デフォーカス検出部３５で得られたセンター及び周辺の５箇所のコントラストから、補正レンズ２０ａの駆動情報（駆動方向及び駆動量）を決定し、補正レンズ部２１に駆動情報を送信し（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０８に進む。

【0105】

補正量記憶部３１１が、現在の状態と類似する、過去において実行された補正の状態が記憶されていると判断した場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、補正量記憶部３１１は類似する補正情報に含まれる駆動情報を読み出し、補正レンズ部２１に当該駆動情報を送信し（ステップＳ５０７）、ステップＳ５０８に進む。

【0106】

補正量演算部３６又は補正量記憶部３１１から補正レンズ２０ａの駆動情報を受信した補正レンズ部２１は、補正レンズ駆動部２１ｂにより、駆動情報で示された目標位置に補正レンズ２０ａが近づく方向に、所定量だけ補正レンズ２０ａを移動させる（ステップＳ５０８）。補正レンズ部２１は、ステップＳ５０８で移動された補正レンズ２０ａの位置を補正レンズ位置検出部２１ｂにより取得し（ステップＳ５０９）、補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分（位置の差）を算出して比較する（ステップＳ５１０）。補正レンズ部２１は、ステップＳ５１０で得られた補正レンズ２０ａの現在位置と目標位置との差分が許容値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５１１）。

【0107】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下でないと判断した場合（ステップＳ５１１：Ｎｏ）、補正レンズ部２１は、ステップＳ５０８に戻って上述した処理を繰り返す。

【0108】

補正レンズ部２１が、現在位置と目標位置との差分が許容値以下であると判断した場合（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、補正量演算部３６は、今回決定した駆動情報を補正量記憶部３１１に記憶させるか否かを判断する（ステップＳ５１２）。補正量演算部３６が、ステップＳ５０３で類似の補正情報が記憶されていないと判断され、今回決定した駆動情報を補正量記憶部３１１に記憶させると判断した場合（ステップＳ５１２：Ｙｅｓ）、補正量演算部３６は、補正量記憶部３１１により、今回決定した駆動情報を、レンズ部２のズームエンコーダ２３、温度センサ２４、ボディ部３の姿勢センサ３７、温度センサ３８等のセンサから得られた現在の状態と対応付けて記憶し（ステップＳ５１３）、像補正処理を終了する。補正量演算部３６が、ステップＳ５０３で類似の補正情報が記憶されていたと判断され、今回決定した駆動情報を補正量記憶部３１１に記憶させないと判断した場合（ステップＳ５１２：Ｎｏ）、補正量演算部３６は像補正処理を終了する。

【0109】

この第５の実施形態に係る撮像装置によると、像（像面）の補正を実行するときに、過去の補正情報を検索し、すでに類似する情報が存在する（記憶されている）ときは、補正レンズ２０ａの駆動情報を再度計算することなく、記憶されている情報を読み出して補正レンズ２０ａの作動を制御するため、撮影時の処理を簡略化することができ、カメラ１による撮影処理を高速化することができる。

【0110】

（第６の実施形態）
上述した第１～第５の実施形態では、主に、レンズ系２０により形成される像面の像面非対称及び像面湾曲を調整することで、撮像部３１で得られる画像情報の状態を調整する方法について述べたが、同様の方法で像における球面収差を調整する（補正する）ことも可能である。例えば、球面収差は、レンズ系２０の変倍状態により変化するため、上述した補正トリガー部３４が、ズームエンコーダ２３でレンズ系２０の焦点距離情報の変化を検出したときに、補正量演算部３６で球面収差の補正を行うように構成することができる。具体的には、カメラ１の撮像センサ面の中心（光軸上）に点光源（または点光源に相当する被写体）の像を位置させ、球面収差の変化に対する感度が高いレンズ又はレンズ群（補正レンズ）を光軸方向に移動させる（上述したように、レンズ群内のレンズの間隔を変化させる）ことで、コントラストが最も高くなる位置を検出し、当該位置に補正レンズを位置させることで、球面収差を補正することができる。ここで、球面収差を補正する場合は、デフォーカス情報を、第４の実施形態として説明した画像情報から取得する方法を用いる必要がある。

【0111】

なお、球面収差の補正と、上述した第１～第５の実施形態における像補正方法とを組み合わせる場合は、補正トリガー部３４によりトリガーがオンされたとき、まず、球面収差の補正を行い、続いて、第１～第５の実施形態における像補正方法を実行するように構成することが望ましい。

【0112】

また、レンズ系２０の偏芯コマ収差についても、偏芯コマ収差の変化に対する感度が高いレンズ又はレンズ群をチルトさせることにより、上述した方法で補正することができる。

【0113】

従来の像補正方法では、製造時に記録した最上の収差補正位置と、別の撮像装置に取り付けたときの最上の収差補正位置は必ずしも一致せず、撮像装置の部品誤差や組み立て誤差、外力や熱変形によっても最上の収差補正位置は変化してしまう。また、レンズ部の側にも各所にガタがあるため、重力方向の変化によってセンサと光学系（レンズ系）全体ないしは一部のレンズの相対位置関係が変化してしまう。

【0114】

一方、上述した第１～第６の実施形態に係る撮像装置（像補正方法）によると、現在の撮影状態から補正レンズ等の補正情報（駆動情報）を決定することができるので、レンズ部２とボディ部３との組み合わせや、撮影環境に関わらず、最適な画像（画像情報）を取得することができる。また、画面内の特定の領域におけるコントラストを上げたり、逆に下げたりすることができるので、傾いた被写体をより鮮明に映し出すことや、主題以外のボカし量を増やすことで主題をはっきりとさせる効果を得ることができる。

【実施例】

【0115】

以下に２つの実施例について説明する。

【0116】

（第１実施例）
図１５は、第１実施例に係るレンズ系２０である、変倍光学系ＺＬ１の構成を示す図である。なお、図１５に示す変倍光学系ＺＬ１の断面図の下部には、広角端状態（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端状態（Ｔ）に変倍する際の各レンズ群Ｇ１～Ｇ５の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている。

【0117】

また、この実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下の式（ａ）で表される。なお、以降の実施例において、「Ｅ－ｎ」は「×１０^-n」を示す。

【0118】

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１－Ｋ×ｙ²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰＋Ａ12×ｙ¹² （ａ）

【0119】

なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

【0120】

この図１５に示す変倍光学系ＺＬ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、から構成されている。

【0121】

この変倍光学系ＺＬ１において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２とを接合した接合レンズ、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３で構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの物体側のレンズ面に樹脂層を設けて非球面形状が形成された負レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、両凸レンズＬ２３、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４で構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズＬ３１、両凸レンズＬ３２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３３とを接合した接合レンズ、及び、両凸レンズＬ３４で構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹レンズ形状の負レンズＬ４１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４２とを接合した接合レンズである負の屈折力を有する第４Ａレンズ群Ｇ４Ａ、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３である負の屈折力を有する第４Ｂレンズ群Ｇ４Ｂで構成されている。また、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ５１、及び、両凸レンズＬ５２と像側のレンズ面が非球面形状に形成された負メニスカスレンズ形状の負レンズＬ５３とを接合した接合レンズで構成されている。また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置されている。また、負レンズＬ４１及び負レンズＬ５３はガラスモールド非球面レンズである。

【0122】

この変倍光学系ＺＬ１は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が減少するように、各レンズ群が光軸に沿って物体側に移動するように構成されている。なお、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一体に移動する。また、第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５は、像面に対する移動量が等しくなるように構成されている。

【0123】

また、この変倍光学系ＺＬ１において、無限遠から近距離物点への合焦は、第２レンズ群Ｇ２を物体側に移動させることにより行うように構成されている。

【0124】

また、この変倍光学系ＺＬ１において、手振れ発生時の像位置の補正（防振）は、第４レンズ群Ｇ４の第４Ａレンズ群Ｇ４Ａを光軸と直交する方向の変位成分を持つように移動させることにより行う。なお、全系の焦点距離がｆで、防振係数（手振れ発生時の像位置の補正での第４Ａレンズ群Ｇ４Ａの移動量に対する結像面での像移動量の比）がＫのレンズで角度θの回転ぶれを補正するには、防振群である第４Ａレンズ群Ｇ４Ａを（ｆ・ｔａｎθ）／Ｋだけ光軸と直交方向に移動させればよい（以降の実施例においても同様である）。この第１実施例の広角端状態においては、防振係数は－０．６５であり、焦点距離は１６．４９（ｍｍ）であるので、０．５０°の回転ぶれを補正するための第４Ａレンズ群Ｇ４Ａの移動量は－０．２２（ｍｍ）である。また、この第１実施例の中間焦点距離状態においては、防振係数は－０．７９であり、焦点距離は３５．００（ｍｍ）であるので、０．５０°の回転ぶれを補正するための第４Ａレンズ群Ｇ４Ａの移動量は－０．３９（ｍｍ）である。また、この第１実施例の望遠端状態においては、防振係数は－０．９９であり、焦点距離は７７．７９（ｍｍ）であるので、０．５０°の回転ぶれを補正するための第４Ａレンズ群Ｇ４Ａの移動量は－０．６８（ｍｍ）である。

【0125】

以下の表１に、変倍光学系ＺＬ１の諸元の値を掲げる。この表１において、全体諸元に示すｆは全系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、Ｙは最大像高、ＴＬは全長、及び、ＢＦはバックフォーカスの値を、広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態毎に表している。ここで、全長ＴＬは、無限合焦時の最も物体側のレンズ面（図１における第１面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示している。また、バックフォーカスＢＦは、無限遠合焦時の最も像面側のレンズ面（図１における第３２面）から像面Ｉまでの光軸上の距離（空気換算長）を示している。また、レンズデータにおける第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を示している。また、曲率半径0.000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。なお、表１に示す面番号１～３２は、図１に示す番号１～３２に対応している（なお、図１において、一部の面番号のみを示している）。また、レンズ群焦点距離は第１～第５レンズ群Ｇ１～Ｇ５の各々の始面と焦点距離を示している。

【0126】

ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。

【0127】

（表１）第１実施例
［全体諸元］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ ＝ 16.49 ～ 35.00 ～ 77.79
ＦＮｏ ＝ 2.72 ～ 3.38 ～ 4.16
ω ＝ 43.2 ～ 22.0 ～ 10.4
Ｙ ＝ 14.75 ～ 14.75 ～ 14.75
ＴＬ ＝ 130.371 ～ 146.181 ～ 171.571
ＢＦ ＝ 37.994 ～ 49.378 ～ 63.528
ＢＦ（空気換算長）＝ 37.994 ～ 49.378 ～ 63.528

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 142.08408 1.800 1.84666 23.8
2 61.98900 6.800 1.59319 67.9
3 2234.55748 0.100
4 54.61907 4.400 1.81600 46.6
5 160.87634 D5
6* 111.35036 0.200 1.56093 36.6
7 74.66256 1.200 1.81600 46.6
8 13.29818 6.450
9 -26.94042 1.000 1.81600 46.6
10 41.14663 0.800
11 38.15106 4.500 1.84666 23.8
12 -28.49989 0.500
13 -21.99346 1.000 1.88300 40.7
14 -53.69291 D14
15 0.00000 1.600 開口絞りＳ
16 237.40240 3.500 1.54814 45.8
17 -29.52544 0.150
18 41.68613 4.200 1.51742 52.2
19 -26.94900 1.100 1.90200 25.3
20 -425.16586 0.100
21 37.61777 2.850 1.49782 82.6
22 -64.06628 D22
23* -69.82119 0.800 1.79050 45.0
24 24.82010 2.000 1.90200 25.3
25 100.53108 2.550
26 -22.07831 1.000 1.81600 46.6
27 -33.57787 D27
28 0.00000 4.600 1.49782 82.6
29 -20.99670 0.100
30 71.45078 6.100 1.49782 82.6
31 -20.04840 1.200 1.88202 37.2
32* -55.06437 BF
像面 ∞

［レンズ群焦点距離］
レンズ群 始面 焦点距離
第１レンズ群 1 86.49
第２レンズ群 6 -13.10
第３レンズ群 15 24.85
第４レンズ群 23 -35.11
第５レンズ群 28 36.01

【0128】

この変倍光学系ＺＬ１において、第６面、第２３面及び第３２面は非球面形状に形成されている。次の表２に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ12の値を示す。

【0129】

（表２）
［非球面データ］
第 6面 Ｋ＝ 1.00000e+00
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10 Ａ12
1.91866e-05 -3.07743e-08 -1.44905e-10 1.15106e-12 -1.98690e-15
第23面 Ｋ＝ 1.00000e+00
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10 Ａ12
3.75789e-06 -1.80254e-08 0.00000e+00 0.00000e+00 0.00000e+00
第32面 Ｋ＝ 1.00000e+00
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10 Ａ12
7.46360e-06 8.05331e-09 -4.65179e-11 2.16314e-13 0.00000e+00

【0130】

この変倍光学系ＺＬ１において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔Ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３（開口絞りＳ）との軸上空気間隔Ｄ１４、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上空気間隔Ｄ２２、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との軸上空気間隔Ｄ２７、及び、バックフォーカスＢＦは、上述したように、変倍に際して変化する。次の表３に、無限遠合焦状態及び至近合焦状態での広角端状態（Ｗ）、中間焦点距離状態（Ｍ）及び望遠端状態（Ｔ）の各焦点距離状態における可変間隔を示す。なお、Ｄ０は変倍光学系ＺＬ１の最も物体側の面（第１面）から物体までの距離を示し、βは倍率を示す（以降の実施例においても同様である）。

【0131】

（表３）
［可変間隔データ］
無限遠 至近
Ｗ Ｍ Ｔ Ｗ Ｍ Ｔ
Ｄ０ ∞ ∞ ∞ 219.63 203.82 178.43
β － － － -0.0648 -0.1260 -0.2249
ｆ 16.49 35.00 77.79 － － －
Ｄ５ 2.100 17.730 35.502 0.885 15.776 31.579
Ｄ１４ 18.846 7.642 1.110 20.061 9.596 5.033
Ｄ２２ 1.434 6.306 9.411 1.434 6.306 9.411
Ｄ２７ 9.397 4.525 1.420 9.397 4.525 1.420
ＢＦ 37.994 49.378 63.528 37.994 49.378 63.528

【0132】

この第１実施例に係る変倍光学系ＺＬ１において、像面非対称に対しては、変倍光学系ＺＬ１の最も像側のレンズ又はレンズ群をシフトすることにより補正する。具体的には、第５レンズ群Ｇ５をシフトすることにより調整（補正）することができる。また、像面湾曲に対しては、変倍光学系ＺＬ１の最も像側のレンズ群を光軸方向に移動させることにより補正する。具体的には、第５レンズ群Ｇ５を光軸方向に移動させて第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔を変化させることにより調整（補正）することができる。また、球面収差に対しては、変倍光学系ＺＬ１の最も像側のレンズ又はレンズ群を光軸方向に移動させることにより補正する。具体的には、第５レンズ群Ｇ５を構成する両凸レンズＬ５２と負レンズＬ５３とを接合した接合レンズを光軸方向に移動させて、この第５レンズ群Ｇ５内のレンズの間隔を変化させる。また、第２レンズ群Ｇ２を構成する両凸レンズＬ２３及び負メニスカスレンズＬ２４を光軸方向に移動させて、この第２レンズ群Ｇ２内のレンズの間隔を変化させることでも球面収差を調整（補正）することができる。また、偏芯コマ収差に対しては、変倍光学系ＺＬ１の開口絞りＳと当該開口絞りＳの像側に配置されたレンズ群とを一体にチルトさせることにより補正する。具体的には、開口絞りＳ及び第３レンズ群Ｇ３をチルトすることにより調整（補正）することができる。

【0133】

この変倍光学系ＺＬ１の、無限遠合焦時の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及び横収差図を図１６に示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角（単位は［°］）、ＮＡは開口数、Ｈ０は物体高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバー又は開口数の値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では半画角又は物体高の最大値をそれぞれ示し、横収差図では各半画角又は各物体高の値を示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。また、以降に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの各収差図より、この変倍光学系ＺＬ１は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されていることがわかる。

【0134】

（第２実施例）
図１７は、第２実施例に係るレンズ系２０である変倍光学系ＺＬ２の構成を示す図である。なお、図１７に示す変倍光学系ＺＬ２の断面図の下部には、広角端状態（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経て望遠端状態（Ｔ）に変倍する際の各レンズ群Ｇ１～Ｇ５の光軸に沿った移動方向が矢印で示されている。

【0135】

本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。

【0136】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群Ｇ１Ａと、正の屈折力を有する後群Ｇ１Ｂとからなる。
前群Ｇ１Ａは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１からなる。
後群Ｇ１Ｂは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４とからなる。

【0137】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２１と、負の屈折力を有する第１負部分群Ｇ２Ａと、負の屈折力を有する第２負部分群Ｇ２Ｂとからなる。
第１負部分群Ｇ２Ａは、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３との接合レンズからなる。
第２負部分群Ｇ２Ｂは、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ２４と物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズＬ２５との接合レンズからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２との接合レンズからなる。

【0138】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１部分レンズ群Ｇ４Ａと、負の屈折力を有する第２部分レンズ群Ｇ４Ｂと、正の屈折力を有する第３部分レンズ群Ｇ４Ｃとからなる。
第１部分レンズ群Ｇ４Ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた平凸形状の正レンズＬ４１と、両凸形状の正レンズＬ４２と両凹形状の負レンズＬ４３との接合レンズとからなる。
第２部分レンズ群Ｇ４Ｂは、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４４と両凹形状の負レンズＬ４５との接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ４６とからなる。
第３部分レンズ群Ｇ４Ｃは、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４７と、両凸形状の正レンズＬ４８と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４９とからなる。

【0139】

本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２において、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、開口絞りＳが配置されている。第４レンズ群Ｇ４中の第１部分レンズ群Ｇ４Ａと第２部分レンズ群Ｇ４Ｂとの間には、フレアカット絞りＦＳが配置されている。
本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増加し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少するように、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを光軸方向へ移動させることにより、広角端状態から望遠端状態への変倍を行う。このとき、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４及び開口絞りＳは、いずれも光軸方向の位置が固定である。
本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、第１レンズ群Ｇ１中の後群Ｇ１Ｂを合焦レンズ群として光軸に沿って物体側へ移動させることにより、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。

【0140】

本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、第４レンズ群Ｇ４中の第２部分レンズ群Ｇ４Ｂを防振レンズ群として光軸と直交する方向の成分を含むように移動させることにより防振を行う。
ここで、レンズ全系の焦点距離がｆ、防振係数（防振時の防振レンズ群の移動量に対する像面Ｉ上での像の移動量の比）がＫであるレンズにおいて、角度θの回転ぶれを補正するためには、防振レンズ群を（ｆ・tanθ）／Ｋだけ光軸と直交する方向へ移動させればよい。
したがって、本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２は、広角端状態において防振係数が－１．２８、焦点距離が７１．４０（ｍｍ）であるため、０．６０°の回転ぶれを補正するための第２部分レンズ群Ｇ４Ｂの移動量は０．５８（ｍｍ）となる。また、望遠端状態においては防振係数が－１．２８、焦点距離が１９４．００（ｍｍ）であるため、０．４０°の回転ぶれを補正するための第２部分レンズ群Ｇ４Ｂの移動量は１．０６（ｍｍ）となる。

【0141】

以下の表４に、本実施例に係る変倍光学系ＺＬ２の諸元の値を掲げる。
表４において、ｆは焦点距離、ＢＦはバックフォーカス（最も像側のレンズ面と像面Ｉとの光軸上の距離）を示す。
[面データ]において、面番号は物体側から数えた光学面の順番、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（第ｎ面（ｎは整数）と第ｎ＋１面との間隔）、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、物面は物体面、可変は可変の面間隔、絞りSは開口絞りＳ、絞りFSはフレアカット絞りＦＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ示している。なお、曲率半径ｒ＝∞は平面を示している。

【0142】

（表４）第２実施例
[面データ]
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 140.3879 3.2500 1.487490 70.31
2 399.4846 16.2331 1.000000
3 151.1551 2.0000 1.903660 31.27
4 77.3360 6.2000 1.497820 82.57
5 -417.8459 0.1000 1.000000
6 72.3229 5.2000 1.497820 82.57
7 810.3397 可変 1.000000
8 -398.4538 1.3000 1.834810 42.73
9 49.6681 3.9000 1.000000
10 -83.0944 1.2500 1.618000 63.34
11 54.6110 2.5500 1.846660 23.80
12 399.8540 1.4500 1.000000
13 -70.8083 1.2500 1.729160 54.61
14 84.0230 2.1500 1.846660 23.80
15 ∞ 可変 1.000000
16 204.9027 5.2000 1.717000 47.98
17 -32.6310 1.4000 1.903660 31.27
18 -73.6790 可変 1.000000
19(絞りS) ∞ 0.4000 1.000000
20 49.2393 3.7500 1.772500 49.62
21 ∞ 0.3000 1.000000
22 35.5052 4.9000 1.497820 82.57
23 -162.2410 1.8500 1.903660 31.27
24 41.9940 14.3500 1.000000
25(絞りFS) ∞ 0.5000 1.000000
26 85.3575 4.0000 1.805180 25.45
27 -47.5520 1.2000 1.603110 60.69
28 54.4401 4.0000 1.000000
29 -254.0256 1.2000 2.000690 25.46
30 63.7889 3.9000 1.000000
31 81.7216 4.0000 1.589130 61.22
32 -81.7216 0.7000 1.000000
33 77.7312 4.2000 1.719990 50.27
34 -77.7312 6.5000 1.000000
35 -41.7728 2.0000 1.834000 37.18
36 -200.4805 ＢＦ 1.000000
像面 ∞

［各種データ］
変倍比 2.72

Ｗ Ｍ Ｔ
ｆ 71.4 135.0 194.0
ＦＮＯ 4.1 4.1 4.1
ω 17.4° 8.9° 6.2°
Ｙ 21.6 21.6 21.6
ＴＬ 218.3 218.3 218.3
ＢＦ 63.693 63.693 63.693

Ｗ Ｍ Ｔ
d7 2.435 27.748 37.096
d15 25.093 13.529 1.423
d18 15.877 2.127 4.886

［レンズ群データ］
群 始面 ｆ
1 1 100.018
1A 1 442.202
1B 3 122.385
2 8 -28.545
3 16 100.062
4 19 85.726

【0143】

この第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２において、像面非対称に対しては、変倍光学系ＺＬ２の最も像側のレンズ又はレンズ群をシフトすることにより補正する。具体的には、第４レンズ群Ｇ４の第３部分レンズ群Ｇ４Ｃをシフトする。また、第２レンズ群Ｇ２をシフトするか、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４の第１部分レンズ群Ｇ４Ａをシフトすることにより像面非対称を調整（補正）することができる。また、像面湾曲に対しては、変倍光学系ＺＬ２の最も像側のレンズ群を光軸方向に移動させることにより補正する。具体的には、第４レンズ群Ｇ４の第３部分レンズ群Ｇ４Ｃを光軸方向に移動させて第２部分レンズ群Ｇ４Ｂと第３部分レンズ群Ｇ４Ｃとの間隔を変化させることにより調整（補正）することができる。また、球面収差に対しては、変倍光学系ＺＬ２の最も像側のレンズ又はレンズ群を光軸方向に移動させることにより補正する。具体的には、第４レンズ群Ｇ４の第３部分レンズ群Ｇ４Ｃを構成する負メニスカスレンズＬ４９を光軸方向に移動させて、この第３部分レンズ群Ｇ４Ｃ内のレンズの間隔を変化させることにより調整（補正）することができる。また、偏芯コマ収差に対しては、変倍光学系ＺＬ１の開口絞りＳと当該開口絞りＳの像側に配置されたレンズ群とを一体にチルトさせることにより補正する。具体的には、開口絞りＳと第４レンズ群Ｇ４の第１部分レンズ群Ｇ４Ａとをチルトする。また、第４レンズ群Ｇ４の第３部分レンズ群Ｇ４Ｃを構成する負メニスカスレンズＬ４９をシフトするか、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３との接合レンズと、正メニスカスレンズＬ１４とをチルトすることにより偏芯コマ収差を調整（補正）することができる。

【0144】

図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）はそれぞれ、本願の第２実施例に係る変倍光学系ＺＬ２の広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態における無限遠物体合焦時の諸収差図である。

【0145】

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高をそれぞれ示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。
なお、後述する各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。
各収差図より、本実施例に係る変倍光学系は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正されて優れた結像性能を有しており、さらに防振時にも優れた結像性能を有していることがわかる。

【符号の説明】

【0146】

１ カメラ（撮像装置）
２ レンズ部（撮影レンズ） ３ ボディ部（カメラボディ）
２０ レンズ系 ２０ａ 補正レンズ（調整部）
２３ ズームエンコーダ（レンズ系状態検出部）
３１ 撮像部 ３３ 画像処理部 ３４ 補正トリガー部（状態変化検出部）
３５ デフォーカス検出部（像状態検出部）
３６ 補正量演算部（制御部、駆動情報算出部）
３９ 入力処理部（設定部）
３１０ デフォーカス量計算部（像状態検出部） ３１１ 補正量記憶部（記憶部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】