(57)【要約】【課題】  画質劣化を抑制した歪曲収差補正方法、撮像装置、画像処理装置を提供すること。【解決手段】  光学系からの光を受光する撮像素子の有効画素領域の対角長をＩａとするとき、歪曲収差補正をしないときに、１．０５＜Ｉａ／Ｉｂを満たす前記撮像素子の対角長Ｉｂの撮影範囲で撮影する撮影モードにおける歪曲収差補正方法であって、像高Ｉｃ／２における歪曲収差補正前の歪曲収差が正である歪曲収差を含む画像を、対角長Ｉｃに位置する画像情報を歪曲収差補正によって前記対角長Ｉｂに位置するように、歪曲収差を補正し、１．０≦Ｉｃ／Ｉｂを満足することを特徴とする。【選択図】  図１
2018182679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系からの光を受光する撮像素子の有効画素領域の対角長をＩａとするとき、歪曲収差補正をしないときに、
１．０５＜Ｉａ／Ｉｂ
を満たす前記撮像素子の対角長Ｉｂの撮影範囲で撮影する撮影モードにおける歪曲収差補正方法であって、
像高Ｉｃ／２における歪曲収差補正前の歪曲収差が正である歪曲収差を含む画像を、対角長Ｉｃに位置する画像情報を歪曲収差補正によって前記対角長Ｉｂに位置するように、歪曲収差を補正し、
１．０≦Ｉｃ／Ｉｂ
を満足することを特徴とする歪曲収差補正方法。
【請求項２】
前記撮影モードは動画を撮影するモードであることを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差補正方法。
【請求項３】
前記光学系はエクステンダーを含まないことを特徴とする請求項１または２に記載の歪曲収差補正方法。
【請求項４】
Ｉｅを前記光学系の有効像円の直径とするとき、
０．９０＜Ｉｅ／Ｉａ
を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歪曲収差補正方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の歪曲収差補正方法を実行する画像処理部を有する歪曲収差補正装置。
【請求項６】
最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するズームレンズと、該ズームレンズによって形成された光学像を受光する撮像素子と、請求項５に記載の歪曲収差補正装置と、を有する撮像装置。
【請求項７】
ｆｗを前記ズームレンズの広角端における焦点距離、ｚを前記ズームレンズのズーム比とするとき、
３６．０°＜ａｒｃｔａｎ｛（Ｉａ／２）／ｆｗ｝
４．０＜ｚ
なる条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記ズームレンズは交換可能であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪曲収差補正方法及びそれを使用する歪曲収差補正装置及び撮像装置に関し、特に撮像装置にて撮影して得られた画像の歪曲収差補正処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＶカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像装置は高画質化が進む一方で、更なる小型化や広角高倍化も望まれている。小型で広角高倍のレンズは各レンズの屈折力が強くなり、諸収差の補正が困難となる。そこで、収差の中で、像面上での幾何学的な変形を示す歪曲収差は、画像処理にて補正する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、糸巻き型の歪曲収差の補正前後の図が開示されている。また、特許文献２では、樽型と糸巻き型の歪曲収差の補正前後の図が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３９５７７号
【特許文献２】特開２００９−４３０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に画質は画像の中心に近い程、高画質であることが望まれる。しかしながら、特許文献１では、糸巻き型の歪曲収差を補正する際に、画像の内側の情報を外側に引き伸ばして補正しているため、画像の中心においても引き伸ばすことによる画質劣化が目立ってしまう。特に、動画撮影の際は高速な画像処理が必要であるため、撮像素子の画素数を限定したり、複数画素の情報を加算等の演算後の情報を単位画素の情報として読み出したりしており、歪曲収差補正前の画像の情報量が少なく、画質の劣化が目立ち易い。
【０００６】
そこで、本発明は、画質劣化を抑制した歪曲収差補正の画像処理方法、撮像装置、歪曲収差補正の画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、光学系からの光を受光する撮像素子の有効画素領域の対角長をＩａとするとき、歪曲収差補正をしないときに、
１．０５＜Ｉａ／Ｉｂ
を満たす前記撮像素子の対角長Ｉｂの撮影範囲で撮影する撮影モードにおける歪曲収差補正方法であって、像高Ｉｃ／２における歪曲収差補正前の歪曲収差が正である歪曲収差を含む画像を、対角長Ｉｃに位置する画像情報を歪曲収差補正によって前記対角長Ｉｂに位置するように、歪曲収差を補正し、
１．０≦Ｉｃ／Ｉｂ
を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画質劣化を抑制した歪曲収差補正の画像処理方法、撮像装置、歪曲収差補正の画像処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】歪曲収差補正前後の画像の変化を表す模式図
【図２】撮像装置の構成を表すブロック図
【図３】第１の実施形態の制御を示すフローチャート
【図４】第２の実施形態の制御を示すフローチャート
【図５】第３の実施形態の制御を示すフローチャート
【図６】数値実施例１の光学系のレンズ断面図である。
【図７】数値実施例１の広角端における収差図である。
【図８】数値実施例１の中間焦点距離における収差図である。
【図９】数値実施例１の望遠端における収差図である。
【図１０】数値実施例１における各種像円径、対角長を示すグラフである。
【図１１】数値実施例１における歪曲収差量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は歪曲収差補正前後の画像の変化を表す模式図である。図１（Ａ）は歪曲収差補正前の画像、図１（Ｂ）と図１（Ｃ）が歪曲収差補正後の画像を表している。図１（Ａ）中、撮像素子の有効画素が配置される有効画素領域（領域Ａ）の対角長をＩａ、所定の撮影モードＭにおいて歪曲収差補正しない場合に領域Ａから画素情報が切り出される領域（領域Ｂ）の対角長をＩｂとする。また、撮影モードＭにおいて本発明の歪曲収差補正を適用する場合において補正後に領域Ｂに位置する画像情報が補正前に位置する領域の対角長をＩｃとする。
【００１１】
図１（Ｂ）は本発明の方法で歪曲収差補正した補正後の画像であり、図１（Ｃ）は従来の方法（例えば特許文献１）で歪曲収差補正した補正後の画像（領域Ｂ内の撮像素子で撮像された情報を用いて、倍率は本来とは異なるが歪曲を補正した画像）である。
【００１２】
図１（Ｃ）に示す歪曲収差補正においては、領域Ｂ内の画素で取得した画像情報のみを使用して糸巻き型の歪曲収差を補正している。歪曲収差がなければ領域Ｂ内の画素で取得される画像情報の周辺側の画像情報は、糸巻き型の歪曲収差のために領域Ｂ外に広がっている。そのため、領域Ｂ内の画素で取得した画像情報のみで歪曲収差を補正した場合は、本来の画角の画像情報ではなく、領域Ｂ外に出てしまった領域分だけ除外した狭い画角の画像に対して歪曲収差補正を実施した画像となる。
【００１３】
歪曲収差補正前の画像上の情報Ｐ１〜Ｐ４は、歪曲収差補正後にＰ１ａ〜Ｐ４ａまたはＰ１ｂ〜Ｐ４ｂに位置する情報となる。本発明の歪曲収差補正方法の補正後を表す図１（Ｂ）のＰ１ａ〜Ｐ４ａに比べて、画像の内側の情報を外側に引き伸ばす歪曲収差補正方法の補正後を表す図１（Ｃ）のＰ１ｂ〜Ｐ４ｂは画像上の外側に位置する。
【００１４】
糸巻き型の歪曲収差が発生している場合には、一般的に、像高の低い位置の画像ほど歪曲収差量が少ないので必要な歪曲収差補正量は少ない。図１（Ｃ）に示す歪曲収差補正においては、補正後の最大像高位置（図１（Ｃ）中の四角形の四隅位置）の画像は、糸巻き型歪曲収差で本来の結像位置よりも高い像高位置に結像した画像情報である。その位置の画像情報を基準として画像全体を歪曲収差での形状的な変形を補正した結果が図１（Ｃ）の状態である。従って、形状としての歪みは補正されているが、本来の歪曲収差のない画像を等方的に引き延ばした画像となっている。そのため、歪曲収差を補正するための移動量は小さいはずの画像中心近傍の画像に対しても、本来歪曲収差を補正するために必要な補正量よりも大きく補正されている。
【００１５】
それに対して、図１（Ｂ）に示した本発明の歪曲収差補正においては、図１（Ｃ）に示した従来型（引き延ばし）の歪曲収差補正の場合と比べて、画像中心付近の情報の位置変化が小さく、画像中心付近の画質劣化を抑制することが可能となる。本発明の効果を得るために、本発明における歪曲収差補正では、以下の条件式を満足している。
１．０５＜Ｉａ／Ｉｂ  …（１）
０％＜ｄＩｃ  …（２）
１．０≦Ｉｃ／Ｉｂ  …（３）
ここで、歪曲補正しない場合に対角長Ｉｂで撮影範囲が決まる撮影モードＭで歪曲収差補正をする場合、歪曲収差補正後に対角長Ｉｂに位置する情報は、歪曲収差補正前は対角長Ｉｃに位置する情報であり、ｄＩｃは像高Ｉｃ／２の歪曲収差補正前の歪曲収差である。
【００１６】
条件式（１）は、有効画素の対角長Ｉａと撮影モードＭにおいて歪曲補正しない場合の撮影範囲の対角長Ｉｂの比を規定した式である。Ｉａ／Ｉｂが条件式（１）の下限値よりも小さい場合、対角長Ｉｂで切り出される範囲より外側に歪曲収差補正で利用可能な情報が少なく、画像中心付近の画質劣化を抑制した補正が困難となる。
【００１７】
条件式（２）は、像高Ｉｃ／２の歪曲収差補正前の歪曲収差を規定した式である。本発明は、対角長Ｉｂで切り出される範囲より外側の情報を利用して糸巻き型の歪曲収差を補正するものであり、条件式（２）の下限を超えた場合、本発明の趣旨にそぐわない。
【００１８】
条件式（３）は、歪曲収差補正後に対角長Ｉｂに位置する情報の、歪曲収差補正前後の対角長変化を規定した式である。条件式（３）の下限値を超えた場合、画像中心付近の画質劣化を抑制した補正が困難となる。なお、一般的に歪曲収差は像高と非線形の関係となるため、Ｉｃ＝Ｉｂとしても像高Ｉｃ未満の像高で歪曲収差補正を行なってもかまわない。
なお、ズームレンズの場合、条件式（１）〜（３）を同時に満足するズーム位置があれば良い。
【００１９】
以上で本発明の目的は達成されるが、本発明は、撮影モードＭが動画モードである場合に本発明の効果をより顕著に享受することができる。
【００２０】
動画撮影の際は、静止画像を撮像する場合と比較すると画像処理の高速化が必要である。そのため、静止画高解像度で撮像可能な高解像度の撮像素子を有する撮像装置でも、動画モードでは、高速画像処理のため、撮像素子の有効な画素数を限定したり、読み出しの際に複数画素の情報を加算して複数画素を集合的に単位画素として処理したりする。そのため、動画モード時は、静止画モード時よりも歪曲収差補正前の画像の情報量が少なく、少ない画像情報をもとに画像情報を移動させて歪曲収差補正をするため、画質の劣化が目立ち易い。画像の引き伸ばしは画像中心の画質を大きく劣化させる要因となるため、特に動画撮影において、画像中心付近の画質の劣化を抑制できる、画像中心付近の引き伸ばしが小さい本発明の歪曲収差補正方法が適している。
【００２１】
なお、撮影モードＭが動画モードの際、動画モードよりも撮像素子の広範囲を使う静止画モードがある場合、静止画モードにおいては図１（Ｃ）で表す、画面の内側の情報を外側に引き伸ばして歪曲収差補正する方法を用いてもかまわない。静止画モードにおいては動画モードほどには高速の画像処理は必要ではなく、撮像装置が具備している撮像素子の解像度をそのまま活用することができるため、歪曲収差補正前の画像の情報量が多く、画像処理により画質の劣化が目立ちにくいからである。
【００２２】
更に、本発明は、エクステンダーを装着していない場合の歪曲収差補正方法であるのが望ましい。一般的に、エクステンダーはレンズのリレー光学系内、もしくは、レンズとカメラの間に配置されるため、拡大倍率に近い比率で歪曲収差の絶対値は小さくなる。従って、エクステンダーを装着している場合は歪曲収差補正の補正方法の違いによる画質の差は軽微となり、本発明の効果が得難い。
【００２３】
更に、本発明は、以下の条件式を満足するのが望ましい。
０．９０＜Ｉｅ／Ｉａ  …（４）
ここで、Ｉｅはレンズの有効像円の直径である。
【００２４】
条件式（４）はレンズの有効像円の直径と撮像素子の有効画素における対角長との比を規定した式である。Ｉｅ／Ｉａが条件式（４）の下限値を下回った場合、不必要に大きな撮像素子を有しており、撮像装置の大型化につながり好ましくない。
なお、ズームレンズの場合、条件式（４）を満足するズーム位置があれば良い。
【００２５】
更に、本発明の歪曲収差補正方法が適用される撮像装置に接続されるレンズ装置は、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するズームレンズであることが望ましい。
【００２６】
歪曲収差は軸外光線が光軸から離れた位置を通過する際に発生し易く、最も物体側のレンズ群は歪曲収差への影響が大きい。一般的に、最も物体側のレンズ群において糸巻き型の歪曲収差を発生させるのは正の屈折力を有するレンズであり、最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有すズームレンズに対して本発明の歪曲収差補正方法は好適となる。
【００２７】
更に、本発明の歪曲収差補正方法が適用される撮像装置に接続されるレンズ装置は、下記条件を満足するズームレンズであることが望ましい。
３６．０°＜ａｒｃｔａｎ｛（Ｉａ／２）／ｆｗ｝  …（５）
４．０＜ｚ  …（６）
ここで、ｆｗは広角端の焦点距離、ｚはズーム比である。
【００２８】
ズームレンズの光学設計において、ズーム全域の歪曲収差が樽型または糸巻き型の一方のみの特性を示すように設計することは可能である。一般的に、ズームレンズは、広角端において樽型歪曲収差が大きく、望遠側において糸巻き型歪曲収差が大きくなる傾向がある。ズーム範囲において糸巻き型歪曲収差を所定の収差量以下となるようにズームレンズを設計すると、広角側での樽型の歪曲収差が許容範囲を超えて大きくなり、ズームレンズの光学設計では糸巻き型歪曲収差を所望量以下に抑えることができない場合がある。このような場合、すなわち、樽型側にも糸巻き型側にもこれ以上歪曲収差特性を寄せる光学設計裕度のない、ズーミングに際する歪曲収差の変動が大きいズームレンズに対して、糸巻き型の歪曲収差補正時の画質劣化抑制を目的とする本発明は好適と言える。
【００２９】
条件式（５）は本発明の歪曲収差補正を適用する撮像装置に接続するズームレンズの広角端の画角を規定する式である。条件式（５）を満足する程度に広画角のズームレンズにおいては、広角端側において発生する樽型歪曲収差が大きく、光学設計で樽型側に光学特性をシフトさせることでは糸巻き型歪曲収差を抑制しきれない場合が多いので、本発明がより効果的に適用できる。一方、条件式（５）の条件を満たさない程度に広角端の画角が小さいズームレンズにおいては、ズーム範囲において樽型の歪曲収差が発生し難くなり、ズーミングに際する歪曲収差の変動が小さい。そのため、糸巻き型の歪曲収差が大きい場合でも光学設計にて樽型に寄せれば糸巻き型の歪曲収差は小さくなり、本発明を利用せずにも目的達成が可能となる。
【００３０】
更に条件式（６）は、本発明の歪曲収差補正がより効果的に適用できるズームレンズのズーム比を特定している。条件式（６）を満足する程度にズーム比が大きい場合は、広角端側で樽型の歪曲収差が発生する程度に広角となると共に、望遠側でも糸巻き型の歪曲収差が大きく発生する程度に望遠側となるので、本発明の歪曲収差補正を好適に適用できる。一方で、条件式（６）を満たさない程度にズーム比が小さい場合は、樽型と糸巻き型の歪曲のバランスを考慮しなければならないほどに樽型、糸巻き型の歪曲収差が大きく発生し難く、光学設計で糸巻き型の歪曲収差を抑制することができる。そのために、本発明を活用せずとも画像中心の画質の劣化を抑制する目的を達成できる。
【００３１】
更に、本発明は、交換レンズ方式であるのが望ましい。交換レンズ方式であれば、歪曲収差補正を必要としないレンズに対しては有効画素を最大限に使うなど、撮像素子を効率よく利用する事が可能である。
【００３２】
なお、条件式（１）〜（６）の数値範囲は以下の如く特定するのが更に望ましい。
１．１＜Ｉａ／Ｉｂ＜３．０  …（１ａ）
１％＜ｄＩｃ＜１５％  …（２ａ）
１．０＜Ｉｃ／Ｉｂ＜１．１８  …（３ａ）
０．９５＜Ｉｅ／Ｉａ＜２．０  …（４ａ）
３８．０°＜ａｒｃｔａｎ{（Ｉａ／２）／ｆｗ}＜６０．０°  …（５ａ）
４．０＜ｚ＜２００．０  …（６ａ）
【００３３】
また更に、条件式（１ａ）〜（６ａ）の数値範囲は以下の如く特定するのが更に望ましい。
１．４＜Ｉａ／Ｉｂ＜２．０  …（１ｂ）
２％＜ｄＩｃ＜１０％  …（２ｂ）
１．０１＜Ｉｃ／Ｉｂ＜１．１３  …（３ｂ）
１．００＜Ｉｅ／Ｉａ＜１．３  …（４ｂ）
４０．０°＜ａｒｃｔａｎ｛（Ｉａ／２）／ｆｗ｝＜５５．０°  …（５ｂ）
７．０＜ｚ＜１２５．０  …（６ａ）
【００３４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明を適用するための歪曲収差補正装置を含む撮像装置の構成を表すブロック図である。図２において、１０１はレンズであり、不図示の絞りやレンズ駆動機構等を含み、本実施例ではカメラ１００と着脱可能に構成された交換可能なレンズとして例示している。被写体からの光は、該レンズ１０１を通して取得する。なお、レンズ１０１はカメラ１００と一体に構成されていても構わない。１０２はレンズ制御部であり、レンズ１０１のズーム制御や絞りの制御やレンズのズーム方向やズーム位置の取得などレンズを制御・管理するブロックである。このレンズ制御部１０２はカメラ側についていてもよいし、レンズ側についていてもよい。
【００３５】
１０３は撮像素子であり、レンズ１０１によって形成された光学像を受光し、得られた光の情報を電荷として蓄積する。１０４はＡ／Ｄ変換器であり、撮像素子１０３で得られた電荷の情報をデジタルデータに変換する。１０５はマイクロコンピュータであり、カメラ１００の操作制御や画像処理のシーケンス制御、歪曲収差補正処理の制御などを行う。また、マイクロコンピュータ１０５はレンズ制御部１０２から例えばレンズのズーム方向やズーム位置等のレンズに関する情報（信号）を受信（通信）することができる。１０６は揮発性メモリであり、マイクロコンピュータ１０５が制御に使用したり、画像処理部１０８や補正係数算出部１０９が処理に使用したりするメモリである。１０７は不揮発性メモリであり、カメラ１００の設定情報や歪曲収差補正の補正係数パラメータや撮像素子の情報や画像処理のパラメータなどを記憶しておくブロックである。この不揮発性メモリ１０７はカメラ側についていてもよいし、レンズ側についていてもよいし、カメラとレンズの両方についていてもよい。
【００３６】
１０８は画像処理部（歪曲収差補正装置）でありマイクロコンピュータ１０５が撮像素子１０３からＡ／Ｄ変換器１０４を通して得られた情報に対して現像処理や本発明の歪曲収差補正方法を実行する歪曲収差補正処理などを行うブロックである。１０９は補正係数算出部で不揮発性メモリ１０７にある補正係数パラメータから必要な歪曲収差補正係数や色収差補正や周辺光量落ち補正などのレンズ光学補正の補正係数の算出などを算出するためのブロックである。補正係数算出部１０９で算出された歪曲収差補正係数は揮発性メモリ１０６に保持する。揮発性メモリ１０６は歪曲収差補正係数を一つ以上保持することが可能である。補正係数算出部１０９はマイクロコンピュータ１０５とは別のブロックであるが、マイクロコンピュータ１０５で処理してもかまわない。１１０は記憶装置であり、画像処理部１０８から得られた画像データを記憶するブロックである。この記憶装置１１０はカメラ１００が内蔵していても、取り外し可能でもどちらでも構わない。１１１は表示部であり、撮影設定の表示や撮影した画像を表示するブロックである。１１２は操作部であり、ボタンやスイッチなどで構成されており、ユーザからの入力を受け付けるブロックである。ユーザからの操作は、操作部１１２で受け付け、マイクロコンピュータ１０５が処理内容に応じて各ブロックを制御することで実現する。
【００３７】
また、本実施例において、マイクロコンピュータ１０５、揮発性メモリ１０６、不揮発性メモリ１０７、画像処理部１０８、補正係数算出部１０９は、画像処理装置として機能する。
以下に本発明の実施例を記載する。
【実施例１】
【００３８】
図３は、本発明を実施する第１の実施形態の制御を示すフローチャートである。図３を参照しながら、本発明の歪曲収差の補正方法を説明する。
【００３９】
Ｓ２０１でカメラ１００の電源をオンにする。
Ｓ２０２で不揮発性メモリ１０７からレンズの種類や歪曲収差の情報等を読み出す。本実施例では歪曲収差の情報を全て取得する方式としているが、後述のＳ２０４でレンズの位置を取得後にレンズの位置に応じた歪曲収差の情報を取得してもかまわない。
Ｓ２０３で不揮発性メモリ１０７から撮像素子の有効画素における対角長Ｉａ等を読み出す。
Ｓ２０４でレンズ制御部１０２からレンズのズームやフォーカスの位置、ズーム方向等の情報を取得する。
【００４０】
Ｓ２０５でＳ２０２〜２０４の情報を基にマイクロコンピュータ１０５にて歪曲収差の形状が糸巻き型か判定する。歪曲収差は低像高では樽型で高像高では糸巻き型の場合、もしくは、低像高では糸巻き型で高像高では樽型の場合があるため、一部の像高で糸巻き型の場合は糸巻き型と判定する。但し、後述のＳ２０７の処理を先にし、特定の像高が糸巻き型か樽型かを判定してもかまわない。糸巻き型の歪曲収差と判定した場合はＳ２０６へ進み、樽型の歪曲収差と判定した場合はＳ２０９へ進む。
【００４１】
Ｓ２０６でＳ２０２〜２０４の情報を基にマイクロコンピュータ１０５で有効像円の大きさを算出する。ここで、有効像円とは、レンズの光量、エクステンダー装着有無、レンズの一部または全部による手振れ補正の量等を考慮した、撮影に適した光量が得られる最小の像円である。ここで有効像円の直径をＩｅとする。直径Ｉｅでの像高位置における光量が画像中心の光量に対して３０％以上あれば撮影に適した光量が得られているものとする。手振れ補正時に光量が光軸に対して回転非対称になった場合は、光量が少ない断面において,画像中心の光量に対して３０％以上となる像高の２倍をＩｅとする。なお、本実施例では３０％以上としているが、周辺光量補正にて緩和が可能なため、２０％以上としてもかまわない。
【００４２】
Ｓ２０７でＳ２０３の情報を基に使用像円の範囲を算出する。ここで、使用像円とは、記憶装置１１０に記憶される情報を受光する画素範囲の対角長である。カメラの撮像素子を移動させて手振れ補正を行なう場合や、撮像素子の切り出し範囲を変更させて手振れ補正を行なう場合は、手振れ補正に必要な移動量や画素も加えて範囲を求める。また、使用像円の大きさは、歪曲収差を補正しない場合は対角長Ｉｂ、歪曲収差を補正する場合は補正前の対角長Ｉｃと一致するものである。
【００４３】
Ｓ２０８では、歪曲収差の補正方法を決定する。より具体的には、Ｓ２０５にて糸巻き型歪曲収差であると判断された場合は、次のようである。像高Ｉｃ／２における歪曲収差補正前の歪曲収差ｄＩｃが糸巻き型の場合、歪曲収差補正前の対角長Ｉｃは歪曲収差補正後の対角長Ｉｂよりも大きい。有効画素の対角長Ｉａが撮影モードＭでの対角長Ｉｂより大きい場合、対角長Ｉｂで切り出される範囲より外側の情報を利用して収差補正することが可能となる。従って、Ｓ２０６とＳ２０７で使用像円での光量が十分と判定された場合は、Ｓ２０９において、歪曲収差補正前の対角長Ｉｃに位置する情報を対角長Ｉｂとするように歪曲を補正するように各像高の画像情報を各像高の歪曲収差量に基づいて補正する。このように歪曲収差補正することにより、補正による画像中心付近の画像の引き伸ばしを回避し、画像中心の画質劣化を抑制している。
【００４４】
Ｓ２１０で電源がオンのままであれば、ズームやフォーカスの位置が変化した場合はＳ２０４に戻り、Ｓ２０４〜２０９の処理を行なう。Ｓ２０４でズームやフォーカスに変化が無い場合は、Ｓ２０４に戻る前と同処理をＳ２０９で行なってもかまわない。電源がオフになればカメラ１００の電源をオフにし処理は終了となる。
【００４５】
図４は、本発明を実施する第２の実施形態の制御を示すフローチャートである。Ｓ４０５で動画モードの判定を行なう以外は第１の実施形態と同様である。Ｓ４０５で動画モードでは無いと判定された場合は、図１（Ｃ）で表す、画面の内側の情報を外側に引き伸ばして歪曲収差補正する方法を採用するものとし、有効像円と使用像円の関係を確認しないで済むフローとしている。
【００４６】
図５は、本発明を実施する第３の実施形態の制御を示すフローチャートである。Ｓ５０５でエクステンダー装着の判定を行なう以外は第1の実施形態と同様である。Ｓ５０５でエクステンダーが装着されていると判定された場合は、図１（Ｃ）で表す、画面の内側の情報を外側に引き伸ばして歪曲収差補正する方法を採用するものとし、有効像円と使用像円の関係を確認しないで済むフローとしている。なお、エクステンダーの装着とは、内蔵エクステンダーもしくは外付けエクステンダーの少なくとも一つが使用可能な状態になる事である。
【００４７】
以下に、上記の第１、２、３の実施形態を適用した数値実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００４８】
図６は、後述する数値実施例のズームレンズの断面図、図７〜９はそれぞれ数値実施例の収差図である。図７〜９において、図７は広角端（焦点距離１８．５４ｍｍ）における収差図、図８は中間焦点距離（焦点距離５６．０９ｍｍ）における収差図、図９は望遠端（焦点距離１０１．７６ｍｍ）における収差図である。収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線、Ｍ、Ｓはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００４９】
図６のレンズ断面図において、Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれ第１〜５レンズ群、ＳＰは絞り、ＰはＣＣＤのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック、Ｉは像面である。
本数値実施例においては、広角端から望遠端への変倍に際して、図６の矢印のように各レンズ群を移動させている。第１レンズ群中の物体側から４枚目のレンズを移動させてフォーカスを行なっている。また、最終レンズ群もしくは最終レンズ群内の一部を光軸方向に移動させる事でバックフォーカスの調整が可能である。
【００５０】
以下に本発明の数値実施例を記載する。
数値実施例において、ｒｉは物体側より順に第ｉ目の面の曲率半径、ｄｉ第ｉ目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれ第ｉ面と第ｉ＋１面の間のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
【００５１】
非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、各非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたとき、
【数１】
2018182679.tif 000003
なる式で表している。
【００５２】
第３レンズ群移動量ｍ３は、第２レンズ群の広角端から望遠端への移動比率をＺｐ、像側へ移動する場合を正とし、各移動係数をａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆとしたとき、
【数２】
2018182679.tif 000004
なる式で表している。
また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「×１０−Ｚ」を意味する。非球面は面番号の後に、＊の符号を付加して表している。
半画角は光線追跡で求めた値である。ＢＦはバックフォーカスである。
【００５３】
数字実施例で例示したズームレンズを図１に示した撮像装置であるカメラ１００に装着し、本発明の歪曲収差補正を適用したときの、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。撮像素子１０３として、３０．２ｍｍ×１６．７ｍｍ（対角長：３４．５１ｍｍ）のサイズの撮像素子を使用した場合を例示するが、これに限定されることはない。
【００５４】
表１に示した各条件式と数値実施例における諸数値からわかるように、数値実施例に示したズームレンズ装置は、広角端から望遠端（焦点距離：１８．５４〜１０１．７６ｍｍ）の範囲で条件式（１）を満足する。焦点距離：２３．１９〜１０１．７６ｍｍの範囲で条件式（２）、（３）を満足する。また、焦点距離４６．１〜１０１．７６ｍｍの範囲で条件式（４）を満足し、広角端において、条件式（５）、（６）を満足し、本発明の条件を満たしている。
【００５５】
また、図１１に示すように、歪曲収差補正後の画像は、歪曲収差が全焦点距離において補正されていることがわかる。
【００５６】
以上説明した様に、各実施例によれば、画質劣化を抑制した歪曲収差補正の画像処理方法、撮像装置、画像処理装置を提供する事ができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５７】
［数値実施例１］
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1*       142.107    2.97   1.77250    49.6       72.80
2         30.833   19.23                         54.80
3       -214.418    2.25   1.63854    55.4       54.40
4        193.318    0.17                         53.60
5         61.723    6.53   1.84666    23.8       53.50
6        125.558    1.26                         52.00
7         97.080    5.98   1.58313    59.4       51.20
8*      -189.724   11.66                         50.70
9        245.465    1.71   1.80000    29.8       40.80
10         35.310    9.71   1.49700    81.5       40.00
11       -162.533    0.17                         40.60
12         65.776    8.03   1.63854    55.4       42.10
13        -77.715  (可変)                         42.00
14        -91.062    0.99   1.83481    42.7       23.50
15         28.912    3.84                         21.50
16        -42.067    1.19   1.49700    81.5       21.60
17         30.945    3.61   1.85478    24.8       23.70
18        474.495  (可変)                         24.00
19(絞り)    ∞     (可変)                         24.70
20*        34.929    5.84   1.58313    59.4       26.80
21*       188.561    7.42                         26.30
22         62.689    1.29   2.00069    25.5       26.50
23         32.976    6.65   1.48749    70.2       26.00
24        -41.767  (可変)                         26.00
25       -110.109    3.39   1.95906    17.5       23.90
26        -27.760    1.09   1.85478    24.8       24.00
27        110.961  (可変)                         24.20
28        155.225    3.89   1.48749    70.2       29.80
29        -71.770   12.40                         30.00
30         56.836    6.63   1.49700    81.5       29.50
31        -39.229    1.25   1.91082    35.3       29.20
32       -795.036  (可変)                         29.30
33          ∞       2.39   1.51633    64.1       40.00
34          ∞       1.00                         40.00
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K = 9.60256e+000  A 4= 9.02841e-007  A 6= 6.57246e-010  A 8=-2.34864e-012  A10= 3.36885e-015  A12=-2.34122e-018  A14= 6.42583e-022  A16=-2.10451e-026  
第8面
K =-7.19297e+001  A 4=-4.48892e-007  A 6= 1.30222e-009  A 8=-2.14328e-012  A10= 1.12728e-015  A12= 6.02779e-019  A14=-6.86578e-022  A16=-3.24205e-025  
第20面
K = 3.22915e+000  A 4=-7.43684e-006  A 6=-1.64141e-008  A 8=-4.87770e-011  A10=-4.23427e-014  A12=-2.24623e-016  A14=-3.93621e-018  A16= 6.48189e-021  
第21面
K = 1.62572e+002  A 4= 6.39763e-006  A 6= 5.31874e-010  A 8=-4.54040e-011  A10= 1.44685e-013  A12=-5.92999e-016  A14= 5.71689e-019  A16=-1.89487e-020  
【００５８】
各種データ
ズーム比      5.49 
焦点距離      18.54    56.09   101.76  
Fナンバー      4.12     4.12     4.12  
半画角        38.60    14.78     8.28  
像高          14.80    14.80    14.80  
レンズ全長   256.18   256.18   256.18  
BF            42.19    42.19    42.19  
d13            1.00    28.34    35.17  
d18           36.53     9.19     2.36  
d19           24.21    16.90     2.97  
d24            2.79    15.03    25.59  
d27           20.31    15.37    18.74  
d32           39.61    39.61    39.61  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      48.32  
2   14     -24.83  
3   19       ∞    
4   20      43.10  
5   25     -78.50  
6   28      99.75  
7   33       ∞   
第３レンズ群移動量データ
a=  7.337074E-01
b=  -3.780674E+01
c=  8.863979E+01
d=  -7.350326E+01
e=  1.287897E+01
f=  -1.217630E+01
【００５９】
表１：各条件式と数値実施例における諸数値との関係
【表１】
2018182679.tif 000005
【符号の説明】
【００６０】
１０１  レンズ
１０３  撮像素子
１０５  マイクロコンピュータ
１０８  画像処理部
【図１】
2018182679.tif 000006
【図２】
2018182679.tif 000007
【図３】
2018182679.tif 000008
【図４】
2018182679.tif 000009
【図５】
2018182679.tif 000010
【図６】
2018182679.tif 000011
【図７】
2018182679.tif 000012
【図８】
2018182679.tif 000013
【図９】
2018182679.tif 000014
【図１０】
2018182679.tif 000015
【図１１】
2018182679.tif 000016