(57)【要約】【課題】データ量を削減可能な撮像装置、カメラシステム、画像処理装置および画像処理プログラムを提供すること。【解決手段】変倍レンズを備えた撮像光学系によって結像された光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行う画像処理手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍レンズを備えた撮像光学系によって結像された光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、
前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行う画像処理手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子に出力される撮影画像のうち、前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像の画像回復フィルタを記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子に出力される撮影画像のうち、前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像の画像回復フィルタの係数を記憶する記憶手段を更に有し、
前記画像処理手段は、前記係数を用いて前記画像回復フィルタを生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像光学系の撮影時の撮影状態情報を検出する検出手段を更に有し、
前記画像処理手段は、前記撮影状態情報に基づいて前記画像回復処理を行うかどうかを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮影状態情報は、前記撮像光学系の焦点距離、絞り開口径、被写体距離のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記一部の領域は、前記変倍レンズの収差量が所定量以上の領域であり、
前記一部の領域でない領域は、前記収差量が前記所定量よりも小さい領域であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記所定量は、前記変倍レンズに応じて異な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】
前記収差量は、コマ収差量と軸上色収差量のいずれかであることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
【請求項９】
変倍レンズを備えた撮像光学系と、
前記撮像光学系によって結像された光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、
前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行う画像処理手段と、を有することを特徴とするカメラシステム。
【請求項１０】
前記変倍レンズの広角端の焦点距離ｆｗ、望遠端の焦点距離ｆｔ、中間焦点距離ｆｍ、広角端側中間焦点距離ｆｗｍ、望遠側中間焦点距離ｆｔｍは、
ｆｍ  ＝  ｓｑｒｔ（ｆｗ×ｆｔ）
ｆｗｍ＝  ｓｑｒｔ（ｆｗ×ｆｍ）
ｆｔｍ＝  ｓｑｒｔ（ｆｍ×ｆｔ）
の関係を満たし、
前記画像処理手段は、広角端側中間焦点距離ｆｗｍに対応する撮影画像と望遠側中間焦点距離ｆｔｍに対応する撮影画像のうち、像高８割における収差量が大きい撮影画像に対して前記画像回復処理を行い、像高８割における前記収差量が小さい撮影画像に対して前記画像回復処理を行わないことを特徴とする請求項９に記載のカメラシステム。
【請求項１１】
広角端側中間焦点距離ｆｗｍ、望遠側中間焦点距離ｆｔｍのうち、前記画像回復処理を行う焦点距離での像高８割における上線のｄ線の横収差量ΔＡｙｕ、下線のｄ線の横収差量ΔＡｙｌ、前記画像回復処理を行わない焦点距離での像高８割における上線のｄ線の横収差量ΔＢｙｕ、下線のｄ線の横収差量ΔＢｙｌ、前記撮像素子の画素ピッチＰは、
｜（ΔＡｙｕ＋ΔＡｙｌ）／（ΔＢｙｕ＋ΔＢｙｌ）｜  ＜  ０．６７
０．７５  ＜  ｜  ΔＡｙｕ＋  ΔＡｙｌ｜／２Ｐ  ＜  １６．０
の関係を満たすことを特徴とする請求項１０に記載のカメラシステム。
【請求項１２】
変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１３】
変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行うステップをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，撮像装置、カメラシステム、画像処理装置および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報のデジタル化に伴い、画像を信号値として扱えることで撮影画像に対する様々な補正処理方法が提案されている。デジタルカメラで被写体を撮像して画像化するとき、得られた画像は特に撮像光学系の収差によって少なからず劣化している。
【０００３】
画像のぼけ成分は、光学系の球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差等が原因である。これらの収差による画像のぼけ成分は、無収差で回折の影響もない場合に本来、被写体の一点から発した光束が撮像面上で再度一点に集まるべきものが広がりをもって像を結んでいるものを指している。光学的には点像分布関数（ＰＳＦ，Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ぶ。これを画像ではぼけ成分と呼ぶ。画像のぼけと言うと例えばピントがずれた画像もぼけているが、ここでは特にピントが合っていても上述の光学系の収差の影響でぼけてしまうものを指す。また、カラー画像での色にじみも光学系の軸上色収差、色の球面収差、色のコマ収差が原因であるものに関しては、光の波長ごとのぼけ方の相違と言うことができる。また、横方向の色ずれも光学系の倍率色収差が原因であるものに関しては、光の波長ごとの結像倍率の相違による位置ずれまたは位相ずれと言うことができる。
【０００４】
ＰＳＦをフーリエ変換して得られる光学伝達関数（ＯＴＦ，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、収差の周波数成分情報であり、複素数で表される。ＯＴＦの絶対値、すなわち振幅成分をＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼び、位相成分をＰＴＦ（Ｐｈａｓｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ぶ。よって、ＭＴＦ、ＰＴＦは、それぞれ収差による画像劣化の振幅成分および位相成分の周波数特性である。ここでは、位相成分を位相角として以下の式で表す。Ｒｅ（ＯＴＦ）、Ｉｍ（ＯＴＦ）は、それぞれＯＴＦの実部、虚部を表す。
【０００５】
ＰＴＦ＝ｔａｎ−１（Ｉｍ（ＯＴＦ）／Ｒｅ（ＯＴＦ））
このように、撮像光学系の光学伝達関数ＯＴＦは画像の振幅成分と位相成分に劣化を与えるため、劣化画像は被写体の各点がコマ収差のように非対称にぼけた状態になっている。
【０００６】
また、倍率色収差は、光の波長ごとの結像倍率の相違により結像位置がずれ、これを撮像装置の分光特性に応じて、例えばＲＧＢの色成分として取得することで発生する。したがって、ＲＧＢ間で結像位置がずれることはもとより、各色成分内にも波長ごとの結像位置のずれ、すなわち位相ずれによる像の広がりが発生する。よって、正確には倍率色収差は単なる平行シフトの色ずれではないが、特に説明がない限り色ずれを倍率色収差と同意義として記載することにする。
【０００７】
撮像光学系のＯＴＦの情報を用いて、ＭＴＦの劣化とＰＴＦの劣化を補正する方法が知られている。この方法は、画像回復処理や画像復元処理と呼ばれており、画像回復処理の方法の一例として、光学伝達関数ＯＴＦの逆特性を有する画像回復フィルタを入力画像に対して畳み込む（コンボリューション）方法が知られている。特許文献１では、画像の劣化を補正するためのフィルタ係数を保持して画像処理を行う発明が公開されている。
【０００８】
ところで、上述したように、被写体にピントを合わせた場合、その前後に位置する物体はピントがずれた状態となりぼけた画像となる。そのため、ピントがずれている物体の回復処理を行う場合、それぞれの被写体の位置に応じた画像回復フィルタにより、それぞれの物体の画像を画像回復処理する必要がある。その場合、物体のピントずれ量に応じた回復フィルタを保持、または生成する必要があり、膨大なデータ量となる。また、画像回復処理にも時間がかかるため、撮影画像のピントが合った領域のみ回復処理を行い、計算速度を向上させる発明が開示されている（特許文献２）。
【０００９】
また、画像には、歪曲成分が含まれる場合もある。歪曲とは、一般的に、画像が周辺部ほど大きく伸長または収縮するという幾何学的な歪みであり、光学系の歪曲収差が原因である。歪曲収差による画像の幾何学的歪みを補正する方法として、撮像時のズーム状態や撮像距離等の撮影状態の情報を取得し、あらかじめ用意してある撮影状態に応じた歪曲収差データを参照して幾何学的歪みを補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２９５６１２号公報
【特許文献２】特許第５３１７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
画像回復処理では回復フィルタが２次元フィルタであるため、撮影焦点距離、被写体距離、物体距離、像高などの撮影条件ごとに回復フィルタを持つとデータ量が膨大となり問題となる。特許文献１では、問題となるデータ量に関して削減の手法は開示されていない。特許文献２では、撮影画像全体ではなく、ピントが合った部分にのみ画像回復処理を行うことが開示されているが、撮影画像の中でピントが合う領域は撮影ごとに異なるため、回復処理のためのデータは画面全体で持つ必要があり、データ量削減はできない。
【００１２】
歪曲収差の補正では、像高に依存した一次元的な幾何学的処理のため撮影条件ごとに補正データを有していても補正用のデータ量は少なく、問題とならない。よって、画像回復フィルタのように２次元的なフィルタの処理を行う場合は、データ量削減が大きな課題となる。
【００１３】
このような課題を鑑みて、本発明は、データ量を削減可能な撮像装置、カメラシステム、画像処理装置および画像処理プログラム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】
【００１４】
本発明の一側面としての撮像装置は、変倍レンズを備えた撮像光学系によって結像された光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行う画像処理手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の側面としてのカメラシステムは、変倍レンズを備えた撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像された光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、前記変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行う画像処理手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の他の側面としての画像処理装置は、変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の他の側面としての画像処理プログラムは、変倍レンズの変倍領域の一部の領域に対応する撮影画像に対して、画像回復フィルタを用いて、画像回復処理を行うステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、データ量を削減可能な撮像装置、カメラシステム、画像処理装置および画像処理プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態のカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】画像処理方法のフローチャートである。
【図３】画像回復フィルタの説明図である。
【図４】画像回復フィルタの説明図である。
【図５】点像分布関数の説明図である。
【図６】光学伝達関数の振幅成分と位相成分の説明図である。
【図７】ズームレンズの変倍時の像面湾曲変動の概念図である。
【図８】画像処理前提の収差の出し方に関する横収差図である。
【図９】画像処理前提の収差の出し方に関する横収差図である。
【図１０】数値実施例１の広角端における断面図である。
【図１１】数値実施例１の広角端における縦収差図および横収差図である。
【図１２】数値実施例１の広角側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図１３】数値実施例１の中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図１４】数値実施例１の望遠側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図１５】数値実施例１の望遠端における縦収差図および横収差図である。
【図１６】数値実施例２の広角端における断面図である。
【図１７】数値実施例２の広角端における縦収差図および横収差図である。
【図１８】数値実施例２の広角側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図１９】数値実施例２の中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図２０】数値実施例２の望遠側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図２１】数値実施例２の望遠端における縦収差図および横収差図である。
【図２２】数値実施例３の広角端における断面図である。
【図２３】数値実施例３の広角端における縦収差図および横収差図である。
【図２４】数値実施例３の広角側中間焦点距離における縦収差図および横収差である。
【図２５】数値実施例３の中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図２６】数値実施例３の望遠側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図２７】数値実施例４の望遠端における縦収差図および横収差図である。
【図２８】数値実施例４の広角端における断面図である。
【図２９】数値実施例４の広角端における縦収差図および横収差図である。
【図３０】数値実施例４の広角側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図３１】数値実施例４の中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図３２】数値実施例４の望遠側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図３３】数値実施例４の望遠端における縦収差図および横収差図である。
【図３４】数値実施例５の広角端における断面図である。
【図３５】数値実施例５の広角端における縦収差図および横収差図である。
【図３６】数値実施例５の広角側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図３７】数値実施例５の望遠側中間焦点距離における縦収差図および横収差図である。
【図３８】数値実施例５の望遠端における縦収差図および横収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。  まず、本実施例で説明される用語の定義および画像回復処理（画像処理方法）について説明する。ここで説明する画像処理方法は、後述の各実施例において適宜用いられる。
［入力画像］  
入力画像は、撮像光学系を介して撮像素子で受光することで得られたデジタル画像（撮影画像）であり、レンズと各種の光学フィルタ類を含む撮像光学系の収差による光学伝達関数（ＯＴＦ）により劣化している。撮像光学系は、レンズだけでなく曲率を有するミラー（反射面）を用いて構成することもできる。
【００２１】
入力画像の色成分は、例えばＲＧＢ色成分の情報を有する。色成分としては、これ以外にもＬＣＨで表現される明度、色相、彩度や、ＹＣｂＣｒで表現される輝度、色差信号など一般に用いられている色空間を選択して用いることができる。その他の色空間として、ＸＹＺ，Ｌａｂ，Ｙｕｖ，ＪＣｈを用いることが可能である。更に、色温度を用いてもよい。
【００２２】
入力画像や出力画像には、レンズの焦点距離、絞り値、撮影距離などの撮影条件や、この画像を補正するための各種の補正情報を付帯することができる。撮像装置から別の画像処理装置に画像を受け渡して補正処理を行う場合、上述のように撮影画像に撮影条件や補正に関する情報を付帯することが好ましい。撮影条件や補正に関する情報の他の受け渡し方法として、撮像装置と画像処理装置を直接または間接的に接続して受け渡すようにしてもよい。
［画像回復処理］
続いて、画像回復処理の概要について説明する。撮影画像（劣化画像）をｇ（ｘ，ｙ）、もとの画像をｆ（ｘ，ｙ）、光学伝達関数ＯＴＦのフーリエペアである点像分布関数ＰＳＦをｈ（ｘ，ｙ）としたとき、以下の式（１）が成立する。
【００２３】
ｇ（ｘ，ｙ）＝ｈ（ｘ，ｙ）＊ｆ（ｘ，ｙ）            （１）
ここで、＊はコンボリューション（畳み込み積分、積和）、（ｘ，ｙ）は撮影画像上の座標である。
【００２４】
また、式（１）をフーリエ変換して周波数面での表示形式に変換すると、周波数ごとの積で表される式（２）が得られる。
【００２５】
Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｈ（ｕ，ｖ）・Ｆ（ｕ，ｖ）            （２）
ここで、Ｈは点像分布関数ＰＳＦ（ｈ）をフーリエ変換することにより得られた光学伝達関数ＯＴＦであり、Ｇ，Ｆはそれぞれ劣化した画像ｇ、もとの画像ｆをフーリエ変換して得られた関数である。（ｕ，ｖ）は２次元周波数面での座標、すなわち周波数である。
【００２６】
撮影された劣化画像ｇからもとの画像ｆを得るには、以下の式（３）のように両辺を光学伝達関数Ｈで除算すればよい。
【００２７】
Ｇ（ｕ，ｖ）／Ｈ（ｕ，ｖ）＝Ｆ（ｕ，ｖ）            （３）
Ｆ（ｕ，ｖ）、すなわちＧ（ｕ，ｖ）／Ｈ（ｕ，ｖ）を逆フーリエ変換して実面に戻すことにより、もとの画像ｆ（ｘ，ｙ）が回復画像として得られる。
【００２８】
Ｈ−１を逆フーリエ変換したものをＲとすると、以下の式（４）のように実面での画像に対するコンボリューション処理を行うことで、同様にもとの画像ｆ（ｘ，ｙ）を得ることができる。
【００２９】
ｇ（ｘ，ｙ）＊Ｒ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ）            (４)
ここで、Ｒ（ｘ，ｙ）は、画像回復フィルタと呼ばれる。画像が２次元画像である場合、一般的に、画像回復フィルタＲも画像の各画素に対応したタップ（セル）を有する２次元フィルタとなる。また、画像回復フィルタＲのタップ数（セルの数）は、一般的に多いほど回復精度が向上する。このため、要求画質、画像処理能力、収差の特性等に応じて実現可能なタップ数が設定される。画像回復フィルタＲは、少なくとも収差の特性を反映している必要があるため、従来の水平垂直各３タップ程度のエッジ強調フィルタ（ハイパスフィルタ）などとは異なる。画像回復フィルタＲは光学伝達関数ＯＴＦに基づいて設定されるため、振幅成分および位相成分の劣化の両方を高精度に補正することができる。
【００３０】
また、実際の画像にはノイズ成分が含まれるため、上記のように光学伝達関数ＯＴＦの完全な逆数をとって作成した画像回復フィルタＲを用いると、劣化画像の回復とともにノイズ成分が大幅に増幅されてしまう。これは、画像の振幅成分にノイズの振幅が付加されている状態に対して、光学系のＭＴＦ（振幅成分）を全周波数に渡って１に戻すようにＭＴＦを持ち上げるためである。光学系による振幅劣化であるＭＴＦは１に戻るが、同時にノイズのパワースペクトルも持ち上がってしまい、結果的にＭＴＦを持ち上げる度合（回復ゲイン）に応じてノイズが増幅されてしまう。
【００３１】
したがって、ノイズが含まれる場合には、鑑賞用画像としては良好な画像は得られない。このことは、以下の式（５−１）、（５−２）で表される。
【００３２】
Ｇ（ｕ，ｖ）＝Ｈ（ｕ，ｖ）・Ｆ（ｕ，ｖ）＋Ｎ（ｕ，ｖ）          （５−１）
Ｇ（ｕ，ｖ）／Ｈ（ｕ，ｖ）＝Ｆ（ｕ，ｖ）＋Ｎ（ｕ，ｖ）／Ｈ（ｕ，ｖ）（５−２）
ここで、Ｎはノイズ成分である。
【００３３】
ノイズ成分が含まれる画像に関しては、例えば以下の式（６）で表されるウィナーフィルタのように、画像信号とノイズ信号の強度比ＳＮＲに応じて回復度合を制御する方法がある。
【００３４】
【数１】
2016052100.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｍ（ｕ，ｖ）はウィナーフィルタの周波数特性、｜Ｈ（ｕ，ｖ）｜は光学伝達関数ＯＴＦの絶対値（ＭＴＦ）である。この方法では、周波数ごとに、ＭＴＦが小さいほど回復ゲイン（回復度合）を小さくし、ＭＴＦが大きいほど回復ゲインを大きくする。一般的に、撮像光学系のＭＴＦは低周波側が高く高周波側が低くなるため、この方法では、実質的に画像の高周波側の回復ゲインを低減することになる。
【００３６】
続いて、図３および図４を参照して、画像回復フィルタについて説明する。画像回復フィルタは、撮像光学系の収差特性や要求される回復精度に応じてそのタップ数が決定される。図５の画像回復フィルタは、一例として、１１×１１タップの２次元フィルタである。図５では、各タップ内の値（係数）を省略しているが、この画像回復フィルタの一断面を図６に示す。画像回復フィルタの各タップの値（係数値）の分布は、収差により空間的に広がった信号値（ＰＳＦ）を、理想的には元の１点に戻す機能を有する。
【００３７】
画像回復フィルタの各タップは、画像の各画素に対応して画像回復処理の工程でコンボリューション処理（畳み込み積分、積和）される。コンボリューション処理では、所定の画素の信号値を改善するために、その画素を画像回復フィルタの中心と一致させる。そして、画像と画像回復フィルタの対応画素ごとに画像の信号値とフィルタの係数値の積をとり、その総和を中心画素の信号値として置き換える。
【００３８】
続いて、図５および図６を参照して、画像回復の実空間と周波数空間での特性について説明する。図５は点像分布関数ＰＳＦの説明図であり、（ａ）は画像回復前の点像分布関数ＰＳＦ、（ｂ）は画像回復後の点像分布関数ＰＳＦを示している。図６は、光学伝達関数ＯＴＦの振幅成分ＭＴＦ（図６（ａ））と位相成分ＰＴＦ（図６（ｂ））の説明図である。図６（ａ）中の破線（Ａ）は画像回復前のＭＴＦ、一点鎖線（Ｂ）は画像回復後のＭＴＦを示す。また、図６（ｂ）中の破線（Ａ）は画像回復前のＰＴＦ、一点鎖線（Ｂ）は画像回復後のＰＴＦを示す。図５（ａ）に示されるように、画像回復前の点像分布関数ＰＳＦは、非対称な広がりを有し、この非対称性により位相成分ＰＴＦは周波数に対して非直線的な値を有する。画像回復処理は、振幅成分ＭＴＦを増幅し、位相成分ＰＴＦがゼロになるように補正するため、画像回復後の点像分布関数ＰＳＦは対称で先鋭な形状になる。
【００３９】
このように画像回復フィルタは、撮像光学系の光学伝達関数ＯＴＦの逆関数に基づいて設計された関数を逆フーリエ変換して得ることができる。本実施例で用いられる画像回復フィルタは適宜変更可能であり、例えば上述のようなウィナーフィルタを用いることができる。ウィナーフィルタを用いる場合、式（６）を逆フーリエ変換することで、実際に画像に畳み込む実空間の画像回復フィルタを作成することが可能である。また、光学伝達関数ＯＴＦは１つの撮影状態においても撮像光学系の像高（画像の位置）に応じて変化する。このため、画像回復フィルタは像高に応じて変更して用いられる。
【００４０】
図１を参照して、本実施例のカメラシステムの構成について説明する。図１は、カメラシステムの構成を示すブロック図である。
【００４１】
被写体（不図示）からの光束は、撮像光学系１０１によって、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子１０２上に結像する。撮像光学系１０１は、変倍レンズ（不図示）、絞り１０１ａおよびフォーカスレンズ１０１ｂを有する。変倍レンズを光軸方向に移動させることで、撮像光学系１０１の焦点距離を変更する。絞り１０１ａは、絞り開口径を増減させて、撮像素子１０２に到達する光量を調節する。フォーカスレンズ１０１ｂは、被写体距離に応じてピント調整を行うために、オートフォーカス（ＡＦ）機構（不図示）やマニュアルフォーカス機構によって光軸方向の位置が制御される。
【００４２】
撮像素子１０２上に形成された光学像は、撮像素子１０２により光電変換される。撮像素子１０２からのアナログ出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０３によりデジタル撮像信号に変換され、画像処理部１０４に入力される。
【００４３】
画像処理部（画像処理手段）１０４は、入力されたデジタル撮像信号に対して各種処理を行うことで、カラー入力画像を生成する画像生成部１０４ａを有する。また、画像処理部１０４は、カラー入力画像に対して画像回復処理と幾何変換処理（歪曲補正処理）を行う画像回復／歪曲補正部１０４ｂを有する。処理後の出力画像は、画像記録媒体１０９に記録されたり、ＬＣＤ等により構成される表示部１０５に表示されたりする。撮像素子１０２から画像生成部１０４ａまでが撮像系に相当する。
【００４４】
画像回復／歪曲補正部１０４ｂは、状態検出部（検出手段）１０７から撮影時の撮像光学系１０１の状態（以下、撮影状態という）の情報を得る。撮影状態とは、例えば、撮像光学系１０１の焦点距離（ズーム位置）、絞り開口径（絞り値、Ｆナンバー）、フォーカスレンズ位置（被写体距離）である。なお、状態検出部１０７は、システムコントローラ１１０から撮影状態の情報を得てもよいし、撮像光学系１０１を制御する撮像光学系制御部１０６から得てもよい。
【００４５】
また、画像回復／歪曲補正部１０４ｂは、撮影状態に応じた画像回復フィルタを記憶部（記憶手段）１０８から選択し、入力画像に対して画像回復処理を行う。また、画像回復／歪曲補正部１０４ｂは、撮影状態に応じた幾何変換条件を記憶部１０８から選択し、画像回復処理を受けた画像に対して幾何変換処理を行う。状態検出部１０７、画像回復／歪曲補正部１０４ｂおよび記憶部１０８により、撮像装置内で画像処理装置が構成される。
【００４６】
図２は、画像回復／歪曲補正部１０４ｂ（以下の説明では、画像処理部１０４という）で行われる画像回復および幾何変換に関する処理（画像処理方法）のフローチャートを示している。画像処理部１０４は、画像処理用コンピュータにより構成され、画像処理プログラムにしたがって画像処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ１では、画像処理部１０４は、撮像素子１０２からの出力信号（撮影画像）に基づいて生成された画像（以下、入力画像という）を取得する。
【００４８】
ステップＳ２では、画像処理部１０４は、状態検出部１０７から撮影状態情報を取得する。本実施例では、撮影状態情報として、ズーム位置、絞り開口径、および被写体距離を取得する。
【００４９】
ステップＳ３では、画像処理部１０４は、ステップＳ２で取得した撮影状態のうち、ズーム位置の情報に基づいて、入力画像に対して画像回復処理の実行可否判定を行う。画像回復処理を行うと判定した場合ステップＳ４に移行し、行わないと判定した場合ステップＳ７に移行する。また、記憶部１０８に画像回復処理を行う撮影状態の組合せのリストを記録しておき、ステップＳ２で取得した撮影状態と照らし合わせて画像回復処理の実行可否判定を行ってもよい。さらに、ステップＳ２で取得した撮影状態の画像回復フィルタが記憶部１０８に存在するか存在しないかを判定する方法などでもよい。
【００５０】
ステップＳ４では、画像処理部１０４は、記憶部１０８に記憶された画像回復フィルタの中から、ステップＳ２で取得した撮影状態に対応する画像回復フィルタを選択する。また、記憶部１０８が撮影状態ごとに画像劣化を補正するためのフィルタ係数を保持しておき、画像処理部１０４がフィルタ係数から画像回復フィルタを生成してもよい。
【００５１】
ステップＳ５では、画像処理部１０４は、ステップＳ１で取得した入力画像に対し、ステップＳ４で選択または生成した画像回復フィルタを用いて画像回復処理を実行する。
【００５２】
ステップＳ６では、画像処理部１０４は、画像回復処理が実行された画像を取得する。
【００５３】
ステップＳ７では、画像処理部１０４は、ステップＳ６で取得した回復処理された画像、または、ステップＳ３で回復処理しないと判定された入力画像に対し、画像回復処理以外の画像形成に必要なその他の処理を行い、出力画像を得る。ここでの「その他の処理」としては、補正処理を受けた画像がモザイク画像であれば、色補間処理（デモザイキング処理）を行う。その他、エッジ強調処理、シェーディング補正（周辺光量補正）、歪曲収差補正等がある。また、ここで説明したその他の処理を含めた種々の画像処理は、上記フローの前後や中間に必要に応じて挿入することもできる。
【００５４】
以上、各処理工程の好ましい前後関係や考慮すべき処理について説明したが、処理工程の順序はこれに限るものではなく、処理上の制約条件や要求画質に応じて変更しても構わない。また、本実施例では、補正処理において位相成分のみを回復する処理を行っているが、上述述したように、ノイズ増幅が許容範囲である場合には振幅成分に多少の変化を与えてもよい。
【００５５】
また、画像処理部１０４は、少なくとも演算部と一時記憶部（バッファー）とを有する。上記の画像処理の工程ごとに必要に応じて一時記憶部に対して画像の書き込み（記憶）および読み出しを行う。一時的記憶部として、記憶部１０８を用いてもよい。
【００５６】
本実施形態では、撮影状態のうち、ズーム全域のすべての画像回復フィルタを持たず、回復処理を行うズーム領域のみ画像回復フィルタを保持することを特徴としている。画像回復フィルタは、撮像光学系の各撮影状態での点像分布関数（ＰＳＦ）に基づいて生成するため、例えばコマ収差などのように非対称性の収差を回復するには２次元的なフィルタで画像回復処理を行う必要がある。よって、歪曲補正のような１次元的な補正処理ができないためデータ量が膨大となり、記憶部１０８の記憶容量を大きくする必要があるなど大きな課題となる。また、画像回復処理のための時間も発生するため、光学性能が良好で回復が不要な撮影状態では、画像回復フィルタを持たず、画像回復処理を行わないとよい。
【００５７】
図７を用いて、画像回復処理が不要な撮影状態について説明する。図７は、ズームレンズの変倍時の像面湾曲変動の概念図である。ズームレンズを構成する各レンズ群には、各レンズ群の屈折力により正または負の像面湾曲が発生する。また、一般に画角が大きくなるにしたがい像面湾曲量は大きく発生する傾向がある。さらに、変倍時の各レンズ群の移動軌跡、例えば単調に物体側や像面側に移動する場合や、広角端から望遠端までの移動中に移動方向が変わる場合などにより、変倍による各レンズ群の像面湾曲の発生量は変化する。図７では、変倍による像面湾曲量の変化の例としてＡレンズ群、Ｂレンズ群の２つのレンズ群の例を示している。Ａレンズ群は、望遠端から広角端に向かい像面湾曲量が比較的単調に増加した例を示している。Ｂレンズ群は、望遠端から中間焦点距離の領域では像面湾曲量が単調に増加しているが、広角端で急激に像面湾曲量が大きくなる例を示している。このような各レンズ群の合成の像面湾曲量を考えた場合、広角端と望遠端で像面湾曲の発生が打ち消しあう状態でも、中間焦点距離の像面湾曲量の変化が異なるため、像面湾曲が残る状態となる。
【００５８】
一般に、ズームレンズでは、広角端から中間焦点距離までの領域で像面がアンダーに大きく発生し、また、中間焦点距離から望遠端までの領域で像面がオーバーに大きく発生する。これらの変倍時の像面湾曲変動は一方の像面湾曲を光学的に補正すると、もう一方の像面湾曲が悪化する関係となっている。そのため、従来の画像回復を用いないズームレンズでは、変倍領域の全域で光学性能を良好にするため、変倍時の像面湾曲変動がオーバー側に発生する量とアンダー側に発生する量を同程度となるようにしている。そのため、収差が残存しつつも極端に像面湾曲が大きくなる領域を低減している。従来のズームレンズでは、残存する収差が問題とならない範囲となるようにレンズ枚数を増加させたり、レンズを大型化させたり、または、仕様を制限するなどして高い光学性能を達成している。しかしながら、高倍化、大口径化、小型化といった高仕様化を行うと残存収差の発生が大きくなり、高い光学性能を達成することが困難となる。
【００５９】
そこで、このような像面変動が残存するズームレンズにおいては、コマ収差を意図的に発生することで変倍時の像面湾曲を補正し、コマ収差による画像の劣化を画像回復することで、高仕様化と高い光学性能の両立を行うことが可能となる。その手段について図８，９を用いて説明する。図８は、中間焦点距離から望遠端までの領域における代表的な横収差図を表わしている。上述したように、画面中心に対し、周辺像高では、メリジオナル像面がオーバーとなる。そこで、図９に示すようにメリジオナル光線の上線をマイナス方向に発生させることによりメリジオナル像面全体のオーバー傾向を改善することが可能となる。しかしながら、コマ収差により解像度が低下するが、解像度の低下を画像回復により補正することで、像面湾曲の変動を改善しつつ良好な画質を達成することができる。同様に、広角端から中間焦点距離までの領域では、メリジオナル光線の下線がプラス側に発生するため、メリジオナル像面がアンダーとなっている。そこで、メリジオナル光線の上線をプラス側に発生させることによりメリジオナル像面全体のアンダー傾向を改善することが可能となる。
【００６０】
以上のように、コマ収差を意図的に発生させ変倍時の像面湾曲を補正し、コマ収差による画像の劣化を画像回復にて補正することにより、変倍時の像面湾曲を低減した高性能なズームレンズを達成することができる。しかしながら、画像回復フィルタはコマ収差のような非対称な収差を回復するため２次元フィルタが必要となり、全変倍領域でフィルタ用のデータを保持するには撮像装置に記録するデータ容量が大きくなってしまう。そもそも、像面湾曲が少なく、コマ収差を意図的に発生させていない領域（収差量が所定量より小さい領域）では、画像回復処理を行わなくてもよい。そこで、本実施形態では、像面湾曲を補正するために、意図的にコマ収差を発生させた領域（収差量が所定量以上の領域）のみ画像回復処理を行っている。そして、その領域近傍の画像回復フィルタのデータのみ保持することにより、高い光学性能を達成しつつ、画像回復フィルタのデータ量を少なくすることを可能としている。なお、本実施形態では、コマ収差量に基づいて画像回復処理を行っているが、軸上色収差量に基づいて画像回復処理を行ってもよい。
【００６１】
以下に、撮像光学系１０１の例として数値実施例１について説明する。数値実施例１の撮像光学系はズーム比５５．７倍の高倍ズームレンズである。図１０は、数値実施例１の広角端における断面図である。図１１は、数値実施例１の広角端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図１２は、数値実施例１の広角側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図１３は、数値実施例１の中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図１４は、数値実施例１の望遠側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図１５は、数値実施例１の望遠端での無限物体合焦時の縦収差図および収差図である。
【００６２】
数値実施例１の撮像光学系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ１、負の第２レンズ群Ｌ２、正の第３レンズ群Ｌ３、負の第４レンズ群Ｌ４、正の第５レンズ群Ｌ５、ガラスブロックＧＢから構成されている。なお、実施例１において最大像高は３．８７５ｍｍとしている。撮像素子として１／２．３型（４．６５ｍｍ×６．２ｍｍ）のセンサを想定している。画素ピッチは１．４μｍとして計算している。
【００６３】
ズームレンズの広角端および望遠端の像面湾曲の発生量を光学的に補正すると、図１２に示すように、一般に広角端側から中間焦点距離までの領域では、メリジオナル光線の下線がプラス側に発生するため、メリジオナル像面がアンダー傾向となる。そこで、メリジオナル光線の上線をプラス側へ意図的に発生させることにより、メリジオナル像面のアンダー傾向を低減させることができる。コマ収差を発生させると解像力が低下するため、従来の光学系では、コマ収差と像面湾曲のいずれかが極端に大きくならないように発生量のバランスをとっていたが、コマ収差、像面湾曲のいずれも残存する結果となり光学性能を低下させていた。本実施形態では、コマ収差を意図的に発生させ像面湾曲を補正し、コマ収差による解像力の低下を画像回復にて補正することにより、像面湾曲、およびコマ収差で発生する画質の劣化を低減させることが可能となる。
【００６４】
また、図１４に示すように、ズームレンズの中間焦点距離から望遠端までの領域では、メリジオナル光線の下線がマイナス側に発生するため、メリジオナル像面がオーバー傾向となる。そこで、メリジオナル光線の上線をマイナス側へ意図的に発生させることにより、メリジオナル像面のオーバー傾向を低減させることができる。
【００６５】
以上のように、像面湾曲の大きくなる広角端から中間焦点距離までの領域と、中間焦点距離から望遠端までの領域において、コマ収差を意図的に発生させ、画像回復処理を行うことで、全変倍領域で像面湾曲の変動を低減した高性能なズームレンズを達成できる。この際、広角端、中間焦点距離、望遠端においては、像面湾曲が少なく、良好な光学性能を有しており、回復処理を行わなくてもよい。そこで、画像回復処理の必要な、広角端から中間焦点距離までの領域と、中間焦点距離から望遠端までの領域のみ画像回復フィルタのデータを有することで、全変倍領域で画像回復フィルタのデータを持つのに対し、大幅なデータ量の削減が可能となる。以上により、データ量を削減することが可能となるが、より高画質化のため、データ量は増えるが、例えば望遠端の軸上色収差を補正する回復フィルタを保持することも可能である。
【００６６】
次に、撮像光学系１０１の例として数値実施例２について説明する。数値実施例２の撮像光学系はズーム比５５．７倍の高倍ズームレンズである。図１６は、数値実施例２の広角端における断面図である。また、図１７は、数値実施例２の広角端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図１８は、数値実施例２の広角側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。また、図１９は、数値実施例２の中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２０は、数値実施例２の望遠側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２１は、数値実施例２の望遠端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。
【００６７】
数値実施例２の撮像光学系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズ群Ｌ３、負の第４レンズ群Ｌ４、正の第５レンズ群Ｌ５、ガラスブロックＧＢから構成されている。なお、実施例１において最大像高は３．８７５ｍｍとしている。撮像素子として１／２．３型（４．６５ｍｍ×６．２ｍｍ）のセンサを想定している。画素ピッチは１．４μｍとして計算している。
【００６８】
数値実施例２は、数値実施例１で削減した回復フィルタのデータ量をさらに削減している。上述したように、ズームレンズの広角端および望遠端の像面湾曲の発生量を小さくすると広角端側から中間焦点距離までの領域では像面がアンダーとなり、中間焦点距離から望遠端までの領域では像面がオーバーとなる。これらの変倍時の像面湾曲変動は一方の像面湾曲を光学的に補正すると、もう一方の像面湾曲が悪化する関係となっている。そこで、広角端から中間焦点距離までの領域または、中間焦点距離から望遠端までの領域のいずれか一方を光学的に補正し、もう一方の悪化する像面湾曲については、コマ収差を意図的に大きく発生させ、コマ収差による画像の劣化を画像回復にて補正するとよい。こうすることで、画像回復処理の必要な領域を変倍領域の一部に集中させることができ、画像回復フィルタのデータ量を大幅に削減することが可能となる。
【００６９】
ズームレンズの中間焦点距離から望遠端までの領域では、メリジオナル光線の下線がマイナス側に発生するため、メリジオナル像面がオーバー傾向となるが、図２０に示すように、数値実施例２では光学的に補正している。この場合、図１８に示すように、広角端から中間焦点距離の領域では、メリジオナル光線の下線が大きくプラス側に発生するため、メリジオナル像面が大きくアンダー傾向となる。これを補正するために、メリジオナル光線の上線をプラス側へ意図的に大きく発生させることにより、メリジオナル像面のアンダー傾向を低減させることができる。コマ収差を発生させることによる解像力が低下は画像回復にて補正を行う。数値実施例２では、広角端から中間焦点距離まで領域において回復処理に必要なデータのみ保持することでデータ量を削減できる。以上のように、像面湾曲の悪化を変倍中の一部の領域に集中させることにより、データ量を大幅に低減することが可能となる。
【００７０】
数値実施例２では、中間焦点距離から望遠端の領域の像面湾曲を光学的に補正し、広角端から中間焦点距離の領域の像面湾曲はコマ収差を意図的に発生させ補正したが、逆でも良い。
【００７１】
データ量を削減しつつ、高い光学性能を達成には、以下の式（７），（８）を満足すると良い。
【００７２】
|(ΔＡｙｕ＋ΔＡｙｌ)／(ΔＢｙｕ＋ΔＢｙｌ)|  ＜  ０．６７        （７）
０．７５  ＜  |  ΔＡｙｕ+  ΔＡｙｌ|／２Ｐ  ＜  １６．０         （８）
ただし、広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、中間焦点距離をｆｍとするとき、広角端側中間焦点距離をｆｗｍ、望遠側中間焦点距離をｆｔｍとするとき、
ｆｍ  ＝  ｓｑｒｔ(ｆｗ×ｆｔ)
ｆｗｍ＝  ｓｑｒｔ(ｆｗ×ｆｍ)
ｆｔｍ＝  ｓｑｒｔ(ｆｍ×ｆｔ)
とする。その際、ｆｗｍとｆｔｍのうち、コマ収差を発生させることにより像面湾曲を低減した側の像高８割における上線（有効光束の７割）のｄ線の横収差量をΔＡｙｕ、像高８割における下線（有効光束の７割）のｄ線の横収差量をΔＡｙｌとする。また、ｆｗｍとｆｔｍのうち、像面湾曲を光学的に補正した側の、像高８割における上線（有効光束の７割）のｄ線の横収差量をΔＢｙｕ、像高８割における下線（有効光束の７割）のｄ線の横収差量をΔＢｙｌとする。また、撮像素子の画素ピッチをＰとする。
【００７３】
式（７）の上限を超えると、光学的に像面湾曲を補正する領域において、像面湾曲が補正できておらず画像の劣化が目立つため、回復処理を行う必要がある。そのため、データ量を削減することができない。好ましくは式（７）の範囲を以下のようにすると良い。
【００７４】
|（ΔＡｙｕ＋ΔＡｙｌ)／(ΔＢｙｕ＋ΔＢｙｌ)|  ＜  ０．５５      （７）’
式（８）の上限を超えると、像面湾曲を低減するために意図的に発生させるコマ収差量が大きすぎるため、画像回復を正しく処理することができなくなる。また、下限値を超えると、コマ収差量が小さくなるため、像面湾曲を補正することができない。好ましくは式（８）の範囲を以下のようにするとよい。
【００７５】
１．２０  ＜  |  ΔＡｙｕ＋  ΔＡｙｌ|／２Ｐ  ＜  １４．０       （８）’
さらに好ましくは式（８）’の範囲を以下のようにするとよい。
【００７６】
１．２０  ＜  |  ΔＡｙｕ＋  ΔＡｙｌ|／２Ｐ  ＜  ８．０         （８）”
次に、撮像光学系１０１の例として数値実施例３について説明する。数値実施例３の撮像光学系はズーム比３．８倍のズームレンズである。図２２は、数値実施例３の広角端における断面図である。図２３は、数値実施例３の広角端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２４は、数値実施例３の広角側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２５は、数値実施例３の中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２６は、数値実施例３の望遠側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図２７は、数値実施例３の望遠端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。
【００７７】
数値実施例３の撮像光学系は、物体側から順に負の第１レンズ群Ｌ１、正の第２レンズＬ２、正の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。なお、実施例３において最大像高は３．８７５ｍｍとしている。撮像素子として１／２．３型（４．６５ｍｍ×６．２ｍｍ）のセンサを想定している。画素ピッチは１．４μｍとして計算している。
【００７８】
数値実施例３においても、画像回復フィルタのデータ量を削減するために、中間焦点距離から望遠端までの領域の像面湾曲を光学的に補正し、広角端から中間焦点距離までの像面湾曲はコマ収差を発生させることにより補正を行っている。広角端から中間焦点距離までの領域を画像回復すればよく、中間から望遠端までの領域は画像回復処理する必要がないため、データ量を削減することができる。
【００７９】
次に、撮像光学系１０１の例として数値実施例４について説明する。数値実施例４の撮像光学系はズーム比５．３倍のズームレンズである。図２８は、数値実施例４の広角端における断面図である。図２９は、数値実施例４の広角端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図３０は、数値実施例４の広角側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。また、図３１は、数値実施例４の中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図３２は、数値実施例４の望遠側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図３３は、数値実施例４の望遠端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。
【００８０】
数値実施例４の撮像光学系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズ群Ｌ３、正の第４レンズ群から構成されている。なお、実施例４において最大像高は１３．６６ｍｍとしている。撮像素子としてＡＰＳ−Ｃ（４．６５ｍｍ×６．２ｍｍ）のセンサを想定している。画素ピッチは４．３μｍとして計算している。
【００８１】
数値実施例４においても、画像回復フィルタのデータ量を削減するために、中間焦点距離から望遠端までの領域の像面湾曲を光学的に補正し、広角端から中間焦点距離までの像面湾曲はコマ収差を発生させることにより補正を行っている。広角端から中間焦点距離までの領域を画像回復すればよく、広角端および中間から望遠端までの領域は画像回復処理する必要がないため、データ量を削減することができる。
【００８２】
次に、撮像光学系１０１の例として数値実施例５について説明する。数値実施例５の撮像光学系はズーム比５５．７倍の高倍ズームレンズである。図３４は、数値実施例５の広角端における断面図である。図３５は、数値実施例５の広角端での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図３６は、数値実施例５の広角側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。また、図３７は、数値実施例５の坊縁側中間焦点距離での無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。図３８は、数値実施例５の望遠端における無限物体合焦時の縦収差図および横収差図である。
【００８３】
数値実施例５の撮像光学系は、物体側から順に正の第１レンズ群Ｌ１、負の第２レンズＬ２、正の第３レンズ群Ｌ３、負の第４レンズ群Ｌ４、正の第５レンズ群Ｌ５、ガラスブロックＧＢから構成されている。なお、実施例５において最大像高は３．８７５ｍｍとしている。撮像素子として１／２．３型（４．６５ｍｍ×６．２ｍｍ）のセンサを想定している。画素ピッチは０．３μｍとして計算している。
【００８４】
数値実施例５においても、画像回復フィルタのデータ量を削減するために、中間焦点距離から望遠端までの領域の像面湾曲を光学的に補正し、広角端から中間焦点距離までの像面湾曲はコマ収差を発生させることにより補正を行っている。広角端から中間焦点距離までの領域を画像回復すればよく、広角端および中間から望遠端までの領域は画像回復処理する必要がないため、データ量を削減することができる。
【００８５】
なお、各数値実施例において、ｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目のレンズ厚または空気間隔、ｎｄｉとｖｄｉは第ｉ番目のレンズの材質のｄ線の屈折率とアッベ数である。また、非球面形状はレンズ面の中心部の曲率半径をＲとし、光軸方向をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とし、非球面係数をＡｉ（ｉ＝１，２，３．．．）としたとき、
Ｘ＝      （１／Ｒ）Ｙ２                    
１＋｛１―（Ｋ＋１）(Ｙ／Ｒ)２｝１／２  
＋Ａ４Ｙ４＋Ａ６Ｙ６＋Ａ８Ｙ８＋Ａ１０Ｙ１０＋・・・
で表される。
【００８６】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        108.039    1.80   1.72047    34.7       41.91
2         46.822    5.46   1.49700    81.5       38.37
3       -920.199    0.18                         38.23
4         51.521    4.00   1.59282    68.6       37.47
5        281.177  (可変)                         37.03
6        151.012    0.95   1.88300    40.8       19.46
7          9.049    3.87                         14.11
8        409.935    0.80   1.80400    46.6       13.82
9         20.019    2.00                         13.25
10        -94.789    0.70   1.80400    46.6       13.25
11         63.472    0.20                         13.34
12         19.500    1.98   1.94595    18.0       13.65
13        106.800  (可変)                         13.45
14(絞り)    ∞     (可変)                          8.67
15*        13.050    3.28   1.55332    71.7       12.70
16*    -51122.372    0.20                         12.56
17         14.027    2.47   1.43875    94.9       12.45
18       -111.813    0.51                         12.18
19         17.585    0.60   1.83400    37.2       11.32
20          9.363  (可変)                         10.55
21         24.853    0.70   1.90366    31.3       10.54
22          9.720    3.16   1.58144    40.8       10.21
23        109.083  (可変)                         10.18
24         22.170    2.40   1.49700    81.5       11.62
25        -44.230    0.60   2.00069    25.5       11.53
26        -79.332  (可変)                         11.54
27          ∞       0.30   1.51633    64.1       30.00
28          ∞       0.47                         30.00
29          ∞       0.50   1.51633    64.1       30.00
30          ∞     (可変)                         30.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-2.53432e+000  A 4= 8.16888e-005  A 6=-3.66154e-007  A 8= 5.12858e-009 
A10=-3.57793e-011  
第16面
K =-1.89560e+010  A 4= 2.29886e-005  A 6= 1.67925e-007  
各種データ
ズーム比     55.70 
焦点距離       3.86    10.55    28.80    78.70   215.00  
Fナンバー      2.87     4.00     7.07     3.53     5.60  
画角          40.81    20.17     7.66     2.59     1.03  
像高           3.33     3.88     3.88     3.56     3.88  
レンズ全長   104.95    99.94   125.43   142.15   150.94  
BF             0.53     0.53     0.53     0.53     0.53  
d 5            0.78    12.42    39.81    57.14    66.15  
d13           31.56     8.28     8.09     4.51     1.50  
d14           19.57    14.49     4.97     2.16     1.50  
d20            2.00     1.63     2.96     3.49     3.68  
d23            4.75    11.46     9.86    10.08    32.45  
d26            8.63    14.00    22.08    27.13     8.00  
d30            0.53     0.53     0.53     0.53     0.53  
入射瞳位置    18.68    35.10   128.21   329.66   709.41  
射出瞳位置    78.39   641.11   -78.71   -73.72  1648.83  
前側主点位置  22.74    45.83   146.54   324.94   952.45  
後側主点位置  -3.33   -10.02   -28.27   -78.17  -214.47  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1     1      84.77        11.44         3.26         -4.17
2     6      -8.99        10.50         0.78         -7.85
絞り 14       ∞           0.00         0.00         -0.00
3    15      21.78         7.06        -2.50         -6.37
4    21    -637.69         3.86        15.90         13.18
5    24      42.45         3.00         0.25         -1.67
GB   27       ∞           1.27         0.50         -0.50
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -116.12
2       2     89.82
3       4    105.72
4       6    -10.94
5       8    -26.20
6      10    -47.19
7      12     24.94
8      15     23.58
9      17     28.58
10      19    -24.84
11      21    -18.06
12      22     18.14
13      24     30.07
14      25   -100.75
15      27      0.00
16      29      0.00
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        108.138    1.80   1.72047    34.7       41.97
2         46.882    5.40   1.49700    81.5       38.17
3       -948.171    0.18                         38.03
4         51.472    3.98   1.59282    68.6       37.28
5        280.538  (可変)                         36.84
6        142.905    0.95   1.88300    40.8       19.54
7          9.034    3.87                         14.13
8        416.426    0.80   1.80400    46.6       13.84
9         19.874    1.93                         13.27
10        -96.523    0.70   1.80400    46.6       13.28
11         62.894    0.20                         13.36
12         19.599    1.99   1.94595    18.0       13.69
13        111.949  (可変)                         13.48
14(絞り)    ∞     (可変)                          8.74
15*        12.947    3.32   1.55332    71.7       12.70
16*    -54226.283    0.20                         12.59
17         13.679    2.52   1.43875    94.9       12.49
18       -123.194    0.33                         12.20
19         17.754    0.60   1.83400    37.2       11.42
20          9.366  (可変)                         10.62
21         21.048    0.70   1.90366    31.3       10.60
22          9.010    2.66   1.58144    40.8       10.18
23         60.714  (可変)                         10.12
24         21.195    2.14   1.49700    81.5       11.73
25        -53.651    0.60   2.00069    25.5       11.65
26       -104.874  (可変)                         11.64
27          ∞       0.30   1.51633    64.1       30.00
28          ∞       0.47                         30.00
29          ∞       0.50   1.51633    64.1       30.00
30          ∞     (可変)                         30.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-2.43594e+000  A 4= 7.98678e-005  A 6=-2.91092e-007  A 8= 5.25522e-009 
A10=-3.88944e-011  
第16面
K =-1.89560e+010  A 4= 2.31285e-005  A 6= 2.28540e-007  
各種データ
ズーム比     55.70 
焦点距離       3.86    10.55    28.84    78.70   215.00  
Fナンバー      2.87     4.00     7.07     3.55     5.63  
画角          40.81    20.17     7.65     2.59     1.03  
像高           3.33     3.88     3.88     3.56     3.88  
レンズ全長   105.00    99.99   125.51   142.21   150.99  
BF             0.52     0.52     0.52     0.52     0.52  
d 5            0.78    12.45    39.85    57.11    66.09  
d13           31.87     8.46     8.14     4.52     1.50  
d14           19.63    14.65     5.06     2.19     1.50  
d20            2.16     1.70     3.34     4.11     4.45  
d23            5.84    12.92    11.01    10.83    32.80  
d26            8.05    13.16    21.45    26.79     7.99  
d30            0.52     0.52     0.52     0.52     0.52  
入射瞳位置    18.64    35.11   128.21   327.50   697.27  
射出瞳位置    75.99   421.93   -83.18   -76.34  1211.72  
前側主点位置  22.70    45.93   147.11   325.62   950.44  
後側主点位置  -3.34   -10.03   -28.32   -78.18  -214.48  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1     1      84.83        11.36         3.23         -4.14
2     6      -8.98        10.45         0.80         -7.77
絞   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
3    15      21.73         6.96        -2.41         -6.21
4    21    -637.69         3.36        21.04         18.36
5    24      42.45         2.74         0.13         -1.60
GB   27       ∞           1.27         0.50         -0.50
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -116.31
2       2     90.05
3       4    105.65
4       6    -10.96
5       8    -25.98
6      10    -47.27
7      12     24.85
8      15     23.39
9      17     28.22
10      19    -24.57
11      21    -17.93
12      22     17.86
13      24     30.86
14      25   -110.42
15      27      0.00
16      29      0.00
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1       1603.739    1.60   1.86400    40.6       15.06
2*         6.399    2.47                         12.18
3         13.789    2.60   1.84666    23.9       12.62
4        156.990  (可変)                         12.31
5(絞り)    ∞      -0.50                          6.16
6*         5.993    2.65   1.80610    40.7        6.25
7        -13.005    0.50   1.74950    35.3        5.70
8          5.151    1.04                          5.10
9         16.608    0.50   2.00069    25.5        5.18
10          5.140    2.07   1.88300    40.8        5.09
11        -52.197    0.00                          5.05
12          ∞     (可変)                          5.05
13          9.606    1.93   1.48749    70.2        8.39
14         32.509  (可変)                          8.20
像面        ∞   
非球面データ
第2面
K =-2.11620e+000  A 4= 5.68444e-004  A 6=-6.54985e-006  A 8= 5.78620e-008 
A10=-2.75721e-010  
第6面
K =-4.32448e-001  A 4= 4.39212e-005  A 6= 4.05406e-007  A 8= 2.58650e-007 
A10=-1.52033e-008  
各種データ
ズーム比      3.82 
焦点距離       5.95     8.32    11.63    16.26    22.74  
Fナンバー      2.87     3.26     3.81     4.58     5.67  
画角          33.07    24.98    18.42    13.40     9.67  
像高           3.88     3.88     3.88     3.88     3.88  
レンズ全長    54.60    48.15    45.45    46.19    50.43  
BF             4.46     4.45     4.43     4.40     4.36  
d 4           25.86    16.60     9.97     5.23     1.84  
d12            9.42    12.25    16.19    21.69    29.37  
d14            4.46     4.45     4.43     4.40     4.36  
入射瞳位置     9.67     8.37     7.00     5.63     4.33  
射出瞳位置   -25.84   -38.29   -71.01  -314.37   160.38  
前側主点位置  14.45    15.07    16.84    21.06    30.39  
後側主点位置  -1.49    -3.87    -7.21   -11.86   -18.38  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1     -16.60         6.67        -1.32         -6.74
2    5      15.16         6.26        -1.46         -5.20
3   13      27.22         1.93        -0.53         -1.79
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     -7.44
2       3     17.71
3       6      5.43
4       7     -4.87
5       9     -7.60
6      10      5.39
7      13     27.22
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1          ∞       1.70                         63.02
2        113.657    1.90   1.84666    23.8       53.98
3         53.183    6.88   1.61800    63.4       48.92
4        523.832    0.15                         47.42
5         46.041    4.39   1.80400    46.6       42.45
6        119.645  (可変)                         41.67
7*       120.426    0.05   1.51640    52.2       24.20
8         65.257    1.20   1.88300    40.8       24.12
9         11.378    5.80                         17.37
10        -26.336    0.90   1.88300    40.8       16.94
11         35.376    0.15                         16.40
12         26.235    5.14   1.80610    33.3       16.45
13        -26.406    0.81                         15.84
14        -17.560    0.90   1.77250    49.6       15.62
15        113.521    2.48   1.80518    25.4       15.44
16        -32.837  (可変)                         15.36
17(絞り)    ∞       0.63                         12.38
18         28.653    2.48   1.62588    35.7       12.72
19        -43.758    0.15                         12.69
20         57.180    2.82   1.49700    81.5       12.48
21        -21.362    0.90   1.84666    23.8       12.23
22       -185.810    1.69                         12.21
23*       -39.542    1.10   1.85135    40.1       12.13
24         23.050    1.97   1.84666    23.8       12.84
25        149.326  (可変)                         13.19
26         24.802    6.39   1.48749    70.2       20.47
27        -27.011    0.15                         20.77
28         54.663    6.77   1.48749    70.2       20.14
29        -16.385    1.60   1.85006    40.2       19.46
30*       151.303    1.33                         19.96
31        -74.814    3.32   1.48749    70.2       20.01
32        -26.114  (可変)                         20.74
像面        ∞   
非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000  A 4= 3.31871e-005  A 6=-7.17135e-008  A 8=-3.88476e-011
A10= 8.49129e-013  
第23面
K = 0.00000e+000  A 4= 1.07044e-006  A 6= 1.54939e-007  A 8=-4.61739e-009 
A10= 4.32218e-011  
第30面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.30287e-005  A 6= 8.82248e-009  A 8=-7.08911e-011 
A10=-9.36706e-014  
各種データ
ズーム比      5.29 
焦点距離      15.50    23.51    35.65    54.07    82.00  
Fナンバー      3.63     4.12     4.71     5.36     5.85  
画角          41.39    30.16    20.97    14.18     9.46  
像高          13.66    13.66    13.66    13.66    13.66  
レンズ全長   132.21   139.28   149.36   161.18   172.21  
BF            35.54    42.93    51.27    60.27    67.07  
d 6            2.46    11.06    19.34    27.14    35.19  
d16           21.12    14.34     9.49     5.61     2.40  
d25            9.34     7.19     5.51     4.40     3.81  
d32           35.54    42.93    51.27    60.27    67.07  
入射瞳位置    27.03    42.50    62.72    89.24   130.16  
射出瞳位置   -55.24   -44.91   -38.62   -35.13   -33.41  
前側主点位置  39.88    59.72    84.23   112.67   145.25  
後側主点位置  20.04    19.43    15.62     6.21   -14.93  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      77.81        15.02         4.26         -5.29
2    7     -12.59        17.43         0.66        -13.13
3   17      86.07        11.74       -13.91        -18.89
4   26      31.42        19.56         1.86        -12.41
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -119.78
2       3     95.25
3       5     90.68
4       7   -275.93
5       8    -15.77
6      10    -16.98
7      12     17.07
8      14    -19.63
9      15     31.87
10      18     28.03
11      20     31.67
12      21    -28.58
13      23    -16.97
14      24     31.97
15      26     27.64
16      28     26.69
17      29    -17.32
18      31     80.49
［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        108.139    1.80   1.72047    34.7       41.98
2         46.878    5.40   1.49700    81.5       38.18
3       -948.122    0.18                         38.05
4         51.472    3.98   1.59282    68.6       37.30
5        280.522   (可変)                        36.86
6        142.830    0.95   1.88300    40.8       19.54
7          9.035    3.88                         14.13
8        417.772    0.80   1.80400    46.6       13.84
9         19.875    1.94                         13.27
10        -96.447    0.70   1.80400    46.6       13.28
11         62.883    0.20                         13.36
12         19.599    2.00   1.94595    18.0       13.68
13        111.879   (可変)                        13.48
14(絞り)    ∞      (可変)                         8.74
15*        12.943    3.29   1.55332    71.7       12.69
16*    -54545.449    0.20                         12.58
17         13.671    2.52   1.43875    94.9       12.49
18       -123.226    0.32                         12.19
19         17.759    0.60   1.83400    37.2       11.41
20          9.367   (可変)                        10.62
21         21.415    0.70   1.90366    31.3       10.60
22          8.940    2.68   1.59276    40.1       10.18
23         60.355   (可変)                        10.12
24         21.419    2.14   1.49796    81.5       11.72
25        -51.928    0.60   2.00069    25.5       11.64
26        -99.982   (可変)                        11.64
27          ∞       0.30   1.51633    64.1       30.00
28          ∞       0.47                         30.00
29          ∞       0.50   1.51633    64.1       30.00
30          ∞      (可変)                        30.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-2.41580e+000  A 4= 7.89141e-005  A 6=-3.47105e-007  A 8= 6.16247e-009 
A10=-4.91024e-011  
第16面
K =-1.89560e+010  A 4= 2.26087e-005  A 6= 1.86093e-007  
各種データ
ズーム比     55.70 
焦点距離       3.86    10.55    78.70   215.00  
Fナンバー      2.87     5.00     6.00     7.07  
画角          40.81    20.17     2.82     0.95  
像高           3.33     3.88     3.88     3.56  
レンズ全長   105.00   100.00   142.21   151.00  
BF             0.52     0.52     0.52     0.52  
d 5            0.78    12.45    57.12    66.10  
d13           31.86     8.45     4.52     1.50  
d14           19.63    14.64     2.19     1.50  
d20            2.01     1.51     3.85     4.17  
d23            5.98    13.07    11.05    33.06  
d26            8.08    13.19    26.82     8.00  
d30            0.52     0.52     0.52     0.52  
入射瞳位置    18.65    35.12   327.64   697.90  
射出瞳位置    76.26   431.24   -76.20  1259.01  
前側主点位置  22.70    45.93   325.62   949.63  
後側主点位置  -3.34   -10.03   -78.18  -214.48  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      84.84        11.37         3.23         -4.15
2    6      -8.98        10.46         0.80         -7.78
絞り 14       ∞           0.00         0.00         -0.00
3   15      21.73         6.93        -2.40         -6.18
4   21    -634.10         3.38        21.01         18.33
5   24      42.51         2.74         0.15         -1.59
GB   27       ∞           1.27         0.50         -0.50
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -116.29
2       2     90.04
3       4    105.65
4       6    -10.96
5       8    -25.98
6      10    -47.25
7      12     24.86
8      15     23.39
9      17     28.21
10      19    -24.57
11      21    -17.45
12      22     17.37
13      24     30.75
14      25   -108.65
15      27      0.00
16      29      0.00
【００８７】
【表１】
2016052100.tif 000004
【符号の説明】
【００８８】
１０１  撮像光学系
１０２  撮像素子
１０４  画像処理部（画像処理手段）
【図１】
2016052100.tif 000005
【図２】
2016052100.tif 000006
【図３】
2016052100.tif 000007
【図４】
2016052100.tif 000008
【図５】
2016052100.tif 000009
【図６】
2016052100.tif 000010
【図７】
2016052100.tif 000011
【図８】
2016052100.tif 000012
【図９】
2016052100.tif 000013
【図１０】
2016052100.tif 000014
【図１１】
2016052100.tif 000015
【図１２】
2016052100.tif 000016
【図１３】
2016052100.tif 000017
【図１４】
2016052100.tif 000018
【図１５】
2016052100.tif 000019
【図１６】
2016052100.tif 000020
【図１７】
2016052100.tif 000021
【図１８】
2016052100.tif 000022
【図１９】
2016052100.tif 000023
【図２０】
2016052100.tif 000024
【図２１】
2016052100.tif 000025
【図２２】
2016052100.tif 000026
【図２３】
2016052100.tif 000027
【図２４】
2016052100.tif 000028
【図２５】
2016052100.tif 000029
【図２６】
2016052100.tif 000030
【図２７】
2016052100.tif 000031
【図２８】
2016052100.tif 000032
【図２９】
2016052100.tif 000033
【図３０】
2016052100.tif 000034
【図３１】
2016052100.tif 000035
【図３２】
2016052100.tif 000036
【図３３】
2016052100.tif 000037
【図３４】
2016052100.tif 000038
【図３５】
2016052100.tif 000039
【図３６】
2016052100.tif 000040
【図３７】
2016052100.tif 000041
【図３８】
2016052100.tif 000042