CN110383816A - 摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够以紧凑的结构来拍摄高质量图像的摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序。成像透镜(10A)从物体侧依次由变倍时固定的第1透镜组(G1)、变倍时移动的第2透镜组(G2)及第3透镜组(G3)以及变倍时固定的第4透镜组(G4)构成。第1透镜组(G1)从物体侧依次由聚焦时固定的第1a透镜组(G1a)、聚焦时移动的第1b透镜组(G1b)及聚焦时固定的第1透镜组后组(G1c)构成。伴随聚焦的视角变动通过图像处理来进行校正。

Description

摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理 程序
技术领域
本发明涉及一种摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序，尤其涉及一种通过图像处理校正聚焦呼吸的摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序。
背景技术
作为变焦透镜中的课题之一，已知有聚焦呼吸。聚焦呼吸是指，伴随聚焦而视角发生变动的现象。因视角的变动而摄像范围发生变动。
专利文献1至5中提出有通过图像处理校正聚焦呼吸的技术。专利文献1至5中，对通过拍摄获得的图像数据进行缩放处理(也称为电子变焦、数码变焦等。)，由此校正聚焦呼吸。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-023949号公报
专利文献2：日本特开2008-042405号公报
专利文献3：日本特开2008-160622号公报
专利文献4：日本特开2002-182302号公报
专利文献5：日本特开2006-129211号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，以往，只是通过图像处理来校正聚焦呼吸，因此当作为包含成像透镜在内的摄像装置整体来掌握时，装置无法适当地构成。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够以紧凑的结构拍摄高质量图像的摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序。
用于解决技术课题的手段
解决上述课题的机构如下。
(1)一种摄像装置，其具备：变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；图像传感器，拍摄通过变焦透镜成像的像；原图像数据生成部，对从图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据；图像输出部，从原图像数据提取并输出设定于有效区域内的输出区域的图像数据；及视角校正部，对原图像数据进行缩放处理而校正输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对原图像数据进行缩放处理，并将输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角。
根据本方式，变焦透镜从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组而构成。并且，第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组而构成。由此，能够构成总长度不会因聚焦操作及变倍操作而变化的变焦透镜。并且，能够简化第1透镜组的结构，从而可实现变焦透镜的轻量化及紧凑化。
另一方面，因构成这种变焦透镜而会产生聚焦呼吸，但聚焦呼吸通过图像处理得到校正。即，与聚焦联动地原图像数据得到缩放处理，伴随聚焦而产生的视角的变动得到校正。在此，缩放处理是指，通过图像处理对图像数据进行放大或缩小，是也被称为电子变焦、数码变焦等的处理。视角校正为按每个焦距设定的基准视角。由此，在各焦距下，即便进行聚焦操作，视角维持为一定，从而能够拍摄高质量的图像。
另外，视角中，输出区域的视角得到校正。输出区域是指，作为所拍摄的图像来输出的区域，且设定于有效区域内。有效区域是指，通过图像传感器能够拍摄正常图像的区域。有效区域根据图像传感器的有效像素区域及变焦透镜的图像圈设定。图像传感器的有效像素区域是指，在图像传感器中实际上能够拍摄图像的区域。只要变焦透镜的图像圈的尺寸大于图像传感器的有效像素区域，则有效区域与有效像素区域一致。也能够使输出区域与有效区域一致。
(2)上述(1)的摄像装置中，基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的输出区域的图像数据的视角中最小的视角，视角校正部通过放大处理而校正输出区域的图像数据的视角。
根据本方式，基准视角被设定为因聚焦而变动的视角中最小的视角。另外，这里的“最小的视角”中还包含其附近的视角。即，这里的“最小的视角”是包含视为最小的范围的视角的概念性视角。视角校正部通过放大处理而校正视角。例如，当输出区域与有效区域一致时等，如本方式，通过放大处理而校正视角，并校正聚焦呼吸。
(3)上述(1)的摄像装置中，基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的输出区域的图像数据的视角中最大的视角，视角校正部通过缩小处理而校正输出区域的图像数据的视角。
根据本方式，基准视角被设定为因聚焦而变动的视角中最大的视角。另外，这里的“最大的视角”中还包含其附近的视角。即，这里的“最大的视角”是包含视为最大的范围的视角的概念性视角。视角校正部通过缩小处理校正视角。例如，当输出区域设定于有效区域内时等，在输出区域的周围存在空白区域。在这种情况下，通过放大处理而校正视角，并校正聚焦呼吸。
(4)上述(1)的摄像装置中，基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角，当因聚焦而输出区域的图像数据的视角相比基准视角缩小时，视角校正部通过缩小处理而校正输出区域的图像数据的视角，当因聚焦而输出区域的图像数据的视角相比基准视角放大时，视角校正部通过放大处理而校正输出区域的图像数据的视角。
根据本方式，基准视角被设定为因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角。当因聚焦而输出区域的图像数据的视角相比基准视角缩小时，视角校正部通过缩小处理而校正输出区域的图像数据的视角。并且，当因聚焦而输出区域的图像数据的视角相比基准视角放大时，视角校正部通过放大处理而校正输出区域的图像数据的视角。由此，例如，当输出区域设定于有效区域内时，能够尽量通过缩小处理来校正聚焦呼吸。基于放大处理的校正由MTF(MTF：Modulation Transfer Function/调制传递函数)的劣化等图像质量的下降引起，但基于缩小处理的校正能够防止图像质量的下降。因此，能够尽量通过缩小处理来校正聚焦呼吸，由此能够防止图像质量的下降。另外，这里的“最小的视角”中还包含其附近的视角。即，这里的“最小的视角”是指，包含视为最小的范围的视角的概念性视角。
(5)上述(1)至(4)中的任一个摄像装置中，变焦透镜还具备：摄像装置信息获取部，从所安装的摄像装置主体获取图像传感器的尺寸信息；及区域设定部，根据变焦透镜的图像圈的尺寸信息及图像传感器的尺寸信息，设定有效区域及输出区域。
根据本方式，根据变焦透镜的图像圈的尺寸信息及图像传感器的尺寸信息，有效区域及输出区域在变焦透镜侧自动地得到设定。另外，图像传感器的尺寸是指，图像传感器的有效像素区域的尺寸。
(6)上述(1)至(4)中的任一个摄像装置中，在能够更换变焦透镜的情况下，还具备：透镜信息获取部，从所安装的变焦透镜获取图像圈的尺寸信息；及区域设定部，根据所安装的变焦透镜的图像圈的尺寸信息及图像传感器的尺寸信息，设定有效区域及输出区域。
根据本方式，根据变焦透镜的图像圈的尺寸信息及图像传感器的尺寸信息，有效区域及输出区域自动地得到设定。
(7)一种摄像装置的信号处理方法，其中，该摄像装置具备：变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；及图像传感器，拍摄通过变焦透镜成像的像，该摄像装置的信号处理方法包括：对从图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据的步骤；从原图像数据提取并输出设定于有效区域内的输出区域的图像数据的步骤；及对原图像数据进行缩放处理而校正输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对原图像数据进行缩放处理，并将输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角的步骤。
根据本方式，变焦透镜从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组而构成。并且，第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组而构成。当因聚焦操作而输出图像的视角发生变动时，通过对原图像数据进行缩放处理，而视角得到校正。视角校正为按每个焦距设定的基准视角。
(8)一种摄像装置的信号处理程序，其中，该摄像装置具备：变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；及图像传感器，拍摄通过变焦透镜成像的像，该摄像装置的信号处理程序使计算机实现如下功能：对从图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据的功能；从原图像数据提取并输出设定于有效区域内的输出区域的图像数据的功能；及对原图像数据进行缩放处理而校正输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对原图像数据进行缩放处理，并将输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角的功能。
根据本方式，变焦透镜从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组而构成。并且，第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组而构成。当因聚焦操作而输出图像的视角发生变动时，通过对原图像数据进行缩放处理，而视角得到校正。视角校正为按每个焦距设定的基准视角。
根据本方式，变焦透镜从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组而构成。并且，第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组而构成。当因聚焦操作而输出图像的视角发生变动时，通过对原图像数据进行缩放处理，而视角得到校正。视角校正为按每个焦距设定的基准视角。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够以紧凑的结构拍摄高质量图像的摄像装置、摄像装置的信号处理方法及摄像装置的信号处理程序。
附图说明
图1是表示适用了本发明的摄像装置的一实施方式的概略结构图。
图2是表示成像透镜的透镜结构的剖视图。
图3是表示对图2所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。
图4是信号处理部提供的功能的框图。
图5是表示有效区域、有效像素区域及输出区域的关系的图。
图6是摄像装置主体控制部提供的一部分功能的框图。
图7是表示聚焦位置与输出图像数据的视角之间的关系的曲线图。
图8是基于缩放处理的视角校正的概念图。
图9是图像输出部中的图像提取的概念图。
图10是表示有效区域及输出区域的设定处理的顺序的流程图。
图11是表示拍摄中实施的聚焦呼吸的校正处理的顺序的流程图。
图12是将基准视角设定为因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角时的设定的概念图。
图13是表示按每个焦距设定的基准视角与按每个焦距实施的视角校正之间的关系的概念图。
图14是表示使聚焦位置阶段性地变化时的聚焦位置与输出图像数据的视角之间的关系的曲线图。
图15是表示作为变焦透镜的成像透镜的透镜结构的剖视图。
图16是表示对图15所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。
图17是表示作为变焦透镜的成像透镜的透镜结构的剖视图。
图18是表示对图17所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。
图19是表示实施例1的成像透镜对焦于无限远物体时合的基本透镜数据的表。
图20是表示实施例1的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图21是表示实施例1的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图22是表示实施例1的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
图23是实施例1的成像透镜的各像差图。
图24是表示实施例2的成像透镜对焦于无限远物体时的基本透镜数据的表。
图25是表示实施例2的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图26是表示实施例2的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图27是表示实施例2的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
图28是实施例2的成像透镜的各像差图。
图29是表示实施例3的成像透镜对焦于无限远物体时的基本透镜数据的表。
图30是表示实施例3的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图31是表示实施例3的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图32是表示实施例3的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
图33是实施例3的成像透镜的各像差图。
图34是以与未适用基于适用本发明的透镜设计上的效果的成像透镜的比较来示出的表。
具体实施方式
以下，根据附图对用于实施本发明的优选方式进行说明。
◆◆第1实施方式◆◆
[装置结构]
图1是表示适用了本发明的摄像装置的一实施方式的概略结构图。
如图1所示，摄像装置1主要具备成像透镜10A及摄像装置主体100而构成。成像透镜10A对摄像装置主体100装卸自如，且经由卡口装卸自如地安装于摄像装置主体100。即，在本实施方式的摄像装置1中，成像透镜10A能够更换。
《成像透镜》
＜透镜结构＞
图2是表示成像透镜的透镜结构的剖视图。另外，该图中图示成左侧为物体侧，右侧为像侧。并且，该图示出了对焦于无限远物体时的广角端中的透镜配置。
图3是表示对图2所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。另外，该图示出了在对焦于无限远物体时进行变倍时的透镜的移动状态。
在图3中，(A)示出了广角端中的透镜配置。并且，(B)以中间焦距状态示出了透镜配置。并且，(C)示出了长焦端中的透镜配置。
本实施方式的成像透镜10A为变焦透镜，且实质上由4个透镜组构成。具体而言，从物体侧依次排列具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3、具有正屈光力的第4透镜组G4而构成。
成像透镜10A根据安装成像透镜10A的摄像装置主体的结构，优选在光学系统与像面Sim之间配置盖玻璃以及红外截止滤光片、低通滤光片等各种滤光片。因此，在图1及图2所示的例子中，示出了将假定成这些光学部件的平行平板状的光学部件PP1、PP2配置于透镜系统与像面Sim之间的例子。
关于成像透镜10A，在进行变倍时，第1透镜组G1及第4透镜组G4在光轴方向上相对于像面Sim固定，第2透镜组G2及第3透镜组G3沿光轴方向移动。在从广角端向长焦端进行变倍时，第2透镜组G2沿光轴Z向像侧移动。第3透镜组G3与第2透镜组G2联动地移动，并校正由第2透镜组G2的移动引起的像面的变动。在图2中，在各透镜组的下方以实线箭头表示从广角端向长焦端进行变倍时的第2透镜组G2及第3透镜组G3的示意性移动轨迹。另外，第3透镜组G3例如可以以在从广角端向长焦端进行变倍时向物体侧移动之后向像侧移动的方式构成。当如此构成时，能够减少变倍时所需的第3透镜组G3的移动空间，从而有助于光轴方向的小型化。
〔第1透镜组〕
第1透镜组G1为聚焦透镜组。第1透镜组G1从物体侧依次配置具有负屈光力的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1透镜组后组G1c而构成。
在4组结构的变焦透镜中，通过将第1透镜组G1由这种3个透镜组来构成，能够抑制伴随聚焦的视角的变动。
第1a透镜组G1a以弯曲从物体侧入射的周边光束而使从第1a透镜组G1a射出的周边光束与光轴Z所成的角度变小的方式发挥作用。通过该作用，能够减少第1b透镜组G1b中的周边光束的光线高度的变化量。另一方面，关于轴上光束，在第1透镜组G1中光线高度变高，从而球面像差的产生量容易变大。因此，设为通过第1透镜组后组G1c来校正球面像差的结构。
本实施方式的成像透镜10A采用所谓的内对焦方式，且仅将聚焦时移动的透镜组设为第1b透镜组G1b。在图2中，在第1b透镜组G1b的下方记载有用于表示内对焦方式的双箭头。通过仅使周边光束的光线高度的变化量较少的第1b透镜组G1b沿光轴方向移动来进行聚焦，能够减少聚焦时的视角的变动及像差的变动，从而能够抑制由聚焦引起的性能变化。
第1a透镜组G1a为第1a透镜组的一例。第1a透镜组G1a从物体侧依次配置负透镜L11、负透镜L12及正透镜L13而构成。通过如此构成第1透镜组G1的最靠物体侧的透镜组，能够小型化第1透镜组G1的直径。
第1b透镜组G1b为第1b透镜组的一例。第1b透镜组G1b由负透镜L14与正透镜L15接合而成的1组接合透镜构成。通过如此构成第1b透镜组G1b，能够使结构紧凑并且抑制聚焦时的色差的变动。
另外，当将第1b透镜组G1b由1组接合透镜来构成时，优选从物体侧依次配置负透镜及正透镜。通过如此构成，能够轻松地校正物体距离变动时的色差。而且，这些透镜优选设为分别将凸面朝向物体侧的负弯月形透镜及双凸透镜。通过如此构成，能够更轻松地校正物体距离变动时的色差。
第1透镜组后组G1c从物体侧依次配置由双凹形状的透镜L16与双凸形状的透镜L17接合而成的接合透镜、双凸形状的透镜L18以及正弯月形状的透镜L19而构成。通过如此构成第1透镜组后组G1c，能够减少长焦侧的球面像差的产生量。
通过将第1透镜组G1由如上述的透镜L11至L19来构成并适当地设定第1透镜组G1内的光焦度配置，能够抑制聚焦时的视角的变动。另外，对整个系统的光焦度分配也很重要，优选设定对整个系统的第1透镜组G1的光焦度分配，以便能够对各像差进行良好的像差校正并且设为轻量且紧凑的结构。
〔第2透镜组及第3透镜组〕
第2透镜组G2及第3透镜组G3为多个移动透镜组的一例，且构成变焦透镜组。关于第2透镜组G2及第3透镜组G3，第2透镜组G2构成变倍透镜组，第3透镜组G3构成补偿透镜组。
第2透镜组G2从物体侧依次配置负透镜L21、负透镜L22、正透镜L23及负透镜L24而构成。另外，负透镜L22与正透镜L23可以接合。并且，也可以将透镜L21的至少一侧面设为非球面。当如此构成时，轻松地抑制变倍时的像差的变动。
在图2所示的例子中，在整个系统中形成有非球面的只是第2透镜组G2的透镜L21的物体侧的面，而其他透镜面均为球面。不仅使大径的第1透镜组G1，而且使第2透镜组G2也具有形成非球面的面，由此可实现低成本化。另外，设置非球面的面并不限定于上述的例子，例如，还可以将其他面设为非球面。在该情况下，能够进行更良好的像差校正。
第3透镜组G3由1片负透镜L31构成。通过将变倍时移动的第3透镜组G3设为单透镜结构，能够简化驱动机构，从而能够对成像透镜10A进行紧凑化及轻量化。
〔第4透镜组〕
第4透镜组G4为最终透镜组的一例，且构成中继透镜组。第4透镜组G4由从物体侧依次配置了正透镜L41、正透镜L42、正透镜L43、正透镜L44、正透镜L45、负透镜L46、正透镜L47、负透镜L48、正透镜L49、负透镜L50及正透镜L51的11片透镜构成。
〔孔径光圈〕
孔径光圈St优选比第3透镜组G3更靠像侧配置且变倍时固定。通过设为这种结构，在进行变倍时，能够使F值恒定。例如，在图2所示的例子中，孔径光圈St配置于第3透镜组G3与第4透镜组G4之间。
另外，图2所示的孔径光圈St并不一定表示大小或形状，而表示光轴Z上的位置。
本实施方式的成像透镜10A以以上方式构成。另外，当成像透镜10A在严酷的环境下使用时，优选实施保护用的多层膜涂层。而且，除了保护用涂层以外，还可以实施用于减少使用时的重影光等的防反射涂层。
并且，在图2所示的例子中，示出了在透镜系统与成像面之间配置有光学部件PP1、PP2的例子，但光学部件PP1、PP2也可以配置于各透镜之间。或者，也可以对任一透镜的透镜面实施具有与各光学部件PP1、PP2相同的作用的涂层。
如上所述，本实施方式的成像透镜10A中，最前透镜组即第1a透镜组G1a及最终透镜组即第4透镜组G4在进行变倍时及聚焦时固定。即，本实施方式的成像透镜10A为总长度不会因聚焦操作及变倍操作而变化的变焦透镜。
＜透镜的驱动系统＞
如图1所示，成像透镜10A作为其驱动系统具备驱动聚焦透镜组的聚焦透镜驱动部20、检测聚焦透镜组的位置的聚焦透镜位置检测部22、驱动变倍透镜组的变倍透镜驱动部24、检测变倍透镜组的位置的变倍透镜位置检测部26、驱动补偿透镜组的补偿透镜驱动部28、检测补偿透镜组的位置的补偿透镜位置检测部30、驱动孔径光圈St的光圈驱动部32及控制成像透镜10A的动作的透镜控制部40。
〔聚焦透镜驱动部〕
如上所述，聚焦透镜组由第1透镜组G1构成。第1透镜组G1仅使第1b透镜组G1b移动来进行聚焦。聚焦透镜驱动部20使第1b透镜组G1b沿光轴Z移动。聚焦透镜驱动部20例如具备引导第1b透镜组G1b的移动的导向机构、使第1b透镜组G1b沿光轴Z前后移动的马达及其马达的驱动电路而构成。马达例如由线性马达构成。
〔聚焦透镜位置检测部〕
聚焦透镜位置检测部22以预先设定的聚焦原点为基准检测第1b透镜组G1b的位置。聚焦原点设定于第1b透镜组G1b的移动范围内。聚焦透镜位置检测部22例如具备检测第1b透镜组G1b位于聚焦原点的原点检测传感器及检测第1b透镜组G1b自聚焦原点的移动量的移动量检测传感器而构成。原点检测传感器例如由光电断路器构成。移动量检测传感器例如由磁标尺及磁传感器构成。
〔变倍透镜驱动部〕
如上所述，变倍透镜组由第2透镜组G2构成。变倍透镜驱动部24使第2透镜组G2沿光轴Z移动。变倍透镜驱动部24例如具备引导第2透镜组G2的移动的导向机构、使第2透镜组G2沿光轴Z前后移动的马达及其马达的驱动电路而构成。马达例如由线性马达构成。
〔变倍透镜位置检测部〕
变倍透镜位置检测部26以预先设定的变倍原点为基准检测第2透镜组G2的位置。变倍原点设定于第2透镜组G2的移动范围内。变倍透镜位置检测部26例如具备检测第2透镜组G2位于变倍原点的原点检测传感器及检测第2透镜组G2自变倍原点的移动量的移动量检测传感器而构成。原点检测传感器例如由光电断路器构成。移动量检测传感器例如由磁标尺及磁传感器构成。
〔补偿透镜驱动部〕
如上所述，补偿透镜组由第3透镜组G3构成。补偿透镜驱动部28使第3透镜组G3沿光轴Z移动。补偿透镜驱动部28例如具备引导第3透镜组G3的移动的导向机构、使第3透镜组G3沿光轴Z前后移动的马达及其马达的驱动电路而构成。马达例如由线性马达构成。
〔补偿透镜位置检测部〕
补偿透镜位置检测部30以预先设定的补偿原点为基准检测第3透镜组G3的位置。补偿原点设定于第3透镜组G3的移动范围内。补偿透镜位置检测部30例如具备检测第3透镜组G3位于补偿原点的原点检测传感器及检测第3透镜组G3自补偿原点的移动量的移动量检测传感器而构成。原点检测传感器例如由光电断路器构成。移动量检测传感器例如由磁标尺及磁传感器构成。
〔光圈驱动部〕
光圈驱动部32驱动孔径光圈St。孔径光圈St例如由虹膜光圈构成。光圈驱动部32具备使其光圈叶片缩放的马达及其马达的驱动电路而构成。
〔透镜控制部〕
透镜控制部40集中控制成像透镜10A的动作。透镜控制部40由具备CPU(CPU：Central Processing Unit/中央处理装置)、ROM(ROM：Read Only Memory/只读存储器)及RAM(RAM：Random Access Memory/随机存取存储器)的微型计算机构成。即，通过微型计算机执行规定的程序，提供作为透镜控制部40的各种功能。微型计算机执行的程序存储于ROM。
透镜控制部40根据从摄像装置主体100赋予的指令，控制成像透镜10A的各部的驱动。例如，根据从摄像装置主体100赋予的聚焦指令，控制聚焦透镜驱动部20的驱动，并使第1b透镜组G1b进行动作。并且，根据从摄像装置主体100赋予的变焦指令，控制变倍透镜驱动部24及补偿透镜驱动部28的驱动，并使第2透镜组G2及第3透镜组G3进行动作。而且，根据从摄像装置主体100赋予的光圈指令，控制光圈驱动部32的驱动，并使孔径光圈St进行动作。
并且，透镜控制部40将通过聚焦透镜位置检测部22检测的第1b透镜组G1b的当前位置的信息、通过变倍透镜位置检测部26检测的第2透镜组G2的当前位置的信息及通过补偿透镜位置检测部30检测的第3透镜组G3的当前位置的信息发送至摄像装置主体100。
《摄像装置主体》
如图1所示，摄像装置主体100具备作为摄像机构的图像传感器110、对从图像传感器110输出的信号进行处理而生成输出用图像数据的信号处理部120、显示通过信号处理部120生成的图像数据的图像显示部130、输出通过信号处理部120生成的图像数据的图像输出端子132、进行各种操作的操作部134及控制摄像装置主体100的动作的摄像装置主体控制部140。
＜图像传感器＞
图像传感器110拍摄通过成像透镜10A成像的像。图像传感器110例如由具有规定的彩色滤光片排列的CMOS(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor/互补金属氧化物半导体)及CCD(CCD：Charged Coupled Device/电荷耦合器件)等固体成像元件构成。
＜信号处理部＞
信号处理部120对从图像传感器110输出的信号进行处理而生成输出用图像数据。此时，还进行聚焦呼吸的校正处理。关于信号处理部120的具体处理内容将在后面详细叙述。
＜图像显示部＞
图像显示部130显示通过信号处理部120生成的输出用图像数据。图像显示部130例如由液晶显示器构成。
＜图像输出端子＞
图像输出端子132输出通过信号处理部120生成的输出用图像数据。
＜操作部＞
操作部134包含聚焦需求、变焦需求等各种操作部件和将该操作信号输出至摄像装置主体控制部140的操作电路而构成。
《摄像装置主体控制部》
摄像装置主体控制部140集中控制包含摄像装置主体100的摄像装置整体的动作。摄像装置主体控制部140由具备CPU、ROM及RAM的微型计算机构成。即，通过微型计算机执行规定的程序，提供作为摄像装置主体控制部140的各种功能。微型计算机执行的程序存储于ROM。
摄像装置主体控制部140根据操作部134的操作，控制摄像装置主体100，且控制成像透镜10A。例如，根据基于操作部134的聚焦操作，向成像透镜10A输出聚焦指令。并且，根据基于操作部134的变焦操作，向成像透镜10A输出变焦指令。
并且，摄像装置主体控制部140进行从成像透镜10A获取图像圈的尺寸信息的处理、根据所获取的图像圈的尺寸信息及图像传感器110的尺寸信息设定有效区域及输出区域的处理、获取当前设定的成像透镜10A的聚焦位置的信息的处理及获取当前设定的成像透镜10A的焦距的信息的处理等。关于这些处理的详细内容将进行后述。
《信号处理部的详细内容》
如上所述，信号处理部120对从图像传感器110输出的信号进行处理而生成输出用图像数据。此时，还进行聚焦呼吸的校正处理。
图4是信号处理部提供的功能的框图。
如图4所示，信号处理部120具备模拟信号处理部120A、原图像数据生成部120B、视角校正部120C、视角校正信息存储部120D及图像输出部120E。
＜模拟信号处理部＞
模拟信号处理部120A对从图像传感器110输出的模拟图像信号实施CDS处理(CDS：Correlated Double Sampling/相关双采样)、AGC处理(AGC：Automatic Gain Control/自动增益控制)及钳位处理等所需的信号处理，并且将处理后的模拟图像信号转换为数字图像信号并输出。
＜原图像数据生成部＞
原图像数据生成部120B对从模拟信号处理部120A输出的数字图像信号实施白平衡调整、伽马校正及锐度校正等各种校正处理；同步化处理(通过对R、G、B图像信号实施颜色插值处理而生成从图像传感器110的各像素输出的一组图像信号(R信号、G信号、B信号)的处理)；YCrCb转换处理(将被同步化处理的每个像素的R、G、B信号转换为亮度信号Y及色差信号Cr、Cb的处理)等所需的信号处理，并生成图像数据(原图像数据)。
在此，在原图像数据生成部120B中设为处理对象的图像信号为从图像传感器110的有效区域输出的图像信号。
图像传感器110的有效区域是指，通过图像传感器110能够拍摄正常图像的区域。有效区域根据图像传感器110的有效像素区域及成像透镜10A的图像圈设定。
图像传感器110的有效像素区域是指，在图像传感器110中实际上能够拍摄图像的区域。只要成像透镜10A的图像圈的尺寸大于图像传感器110的有效像素区域，则有效区域与有效像素区域一致。
图5是表示有效区域、有效像素区域及输出区域的关系的图。另外，图5(A)示出了成像透镜10A的图像圈的尺寸大于有效像素区域时的例子，图5(B)示出了成像透镜10A的图像圈的尺寸小于有效像素区域时的例子。
如图5(A)所示，当成像透镜10A的图像圈IC的尺寸大于图像传感器110的有效像素区域EPA时，有效区域EA与有效像素区域EPA一致。
另一方面，如图5(B)所示，当成像透镜10A的图像圈IC的尺寸小于图像传感器110的有效像素区域EPA时，有效区域EA设定于有效像素区域EPA内。
另外，图像圈IC的尺寸由图像圈IC的直径规定，有效像素区域EPA的尺寸由有效像素区域EPA的对焦的长度规定。有效像素区域EPA的尺寸成为图像传感器110的尺寸。
在图5中，由虚线表示的框OA为表示输出区域的框。输出区域是指，作为摄像装置1拍摄的图像来从图像输出部120E输出的区域。输出区域OA必定设定于有效区域EA的内侧。
有效区域及输出区域由摄像装置主体控制部140设定。图6是摄像装置主体控制部提供的一部分功能的框图。
摄像装置主体控制部140从所安装的成像透镜10A获取图像圈的尺寸信息，并根据所获取的图像圈的尺寸信息及图像传感器110的尺寸信息，设定有效区域及输出区域。因此，在摄像装置主体控制部140具备从所安装的成像透镜10A获取图像圈的尺寸信息的功能、获取图像传感器110的尺寸信息的功能以及根据所获取的图像圈的尺寸信息及图像传感器110的尺寸信息设定有效区域及输出区域的功能。
从所安装的成像透镜10A获取图像圈的尺寸信息的功能由透镜信息获取部140A提供，获取图像传感器110的尺寸信息的功能由图像传感器尺寸信息获取部140B提供，根据所获取的图像圈的尺寸信息及图像传感器110的尺寸信息设定有效区域及输出区域的功能由区域设定部140C提供。
若在摄像装置主体100中安装成像透镜10A，则透镜信息获取部140A与透镜控制部40进行通信，并从透镜控制部40获取透镜信息。
在此，透镜信息是指，表示成像透镜的规格的信息。成像透镜10A的图像圈的尺寸信息包含于该透镜信息。除此以外，透镜信息中例如还包含透镜机种数据、透镜特性数据及透镜特性校正数据等。透镜机种数据中包含透镜机种名称、焦距、开放F值及厂商名称等。透镜特性数据中包含亮度阴影数据、彩色阴影数据、失真数据及像差数据等。透镜特性校正数据中包含亮度阴影校正数据、彩色阴影校正数据、失真校正数据及像差校正数据等。
透镜信息存储于透镜控制部40的ROM。透镜控制部40从ROM读出透镜信息并发送至摄像装置主体控制部140。
图像传感器尺寸信息获取部140B从摄像装置主体控制部140的ROM读出并获取图像传感器110的尺寸信息。在摄像装置主体控制部140的ROM中预先存储有图像传感器110的尺寸信息。
区域设定部140C根据成像透镜10A的图像圈的尺寸及图像传感器110的尺寸(有效像素区域的尺寸)信息设定有效区域及输出区域。
如上所述，当成像透镜10A的图像圈的尺寸大于图像传感器110的尺寸(有效像素区域的尺寸)时，有效区域设定于与有效像素区域相同的区域(参考图5(A))。即，图像传感器110的有效像素区域设定于有效区域。
另一方面，当成像透镜10A的图像圈的尺寸小于图像传感器110的尺寸(有效像素区域的尺寸)时，有效区域设定于有效像素区域的内侧，且设定于图像圈的内侧(参考图5(B))。此时，有效区域以规定的纵横比来设定，且以尽量大的尺寸来设定。
输出区域设定于有效区域的内侧。输出区域只要在有效区域内，则能够任意设定，其最大范围为与有效区域相同的区域。输出区域被预先设定，且存储于摄像装置主体控制部140的ROM。区域设定部140C从ROM读出输出区域的信息而设定输出区域。
另外，根据安装的成像透镜10A，有时输出区域的尺寸大于有效区域的尺寸。在该情况下，例如可以发出警告。警告例如通过在图像显示部130显示警告信息来进行。
通过区域设定部140C设定的有效区域的信息附加于原图像数据生成部120B。原图像数据生成部120B根据所获取的有效区域的信息，对从模拟信号处理部120A输出的图像信号进行处理并生成图像数据。将通过该原图像数据生成部120B生成的图像数据称为原图像数据。原图像数据为对从图像传感器110的有效区域输出的信号进行处理而生成的图像数据。
通过区域设定部140C设定的输出区域的信息附加于图像输出部120E。图像输出部120E根据所获取的输出区域的信息，从原图像数据提取并输出相当于输出区域的区域的图像数据。将从图像输出部120E输出的图像数据称为输出图像数据。输出图像数据相当于输出区域的图像数据。关于图像输出部120E的详细内容将进行后述。
＜视角校正部及视角校正信息存储部＞
视角校正部120C对原图像数据进行缩放处理而校正输出区域的图像数据的视角。此时，视角校正部120C与聚焦联动地对原图像数据进行缩放处理，并将输出图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角。由此，能够校正伴随聚焦的视角变动。
视角校正信息存储部120D存储视角校正部120C对原图像数据进行缩放处理时所需的视角的校正信息。视角校正信息存储部120D例如由ROM构成。
图7是表示聚焦位置与输出图像数据的视角之间的关系的曲线图。在该图中，纵轴为聚焦位置，横轴为输出图像数据的视角。另外，在该图所示的例子中，为了便于说明，以直线来表示聚焦位置与视角之间的关系，但当使聚焦位置变化时，视角如何变化，根据成像透镜而不同。并且，即便是相同的成像透镜，根据焦距而视角变化的方式不同。
如图7所示，根据聚焦位置而视角发生变化。因此，通过根据聚焦位置对图像数据进行缩放处理(也称为电子变焦、数码变焦。)，能够校正视角的变动，并能够校正聚焦呼吸。
例如，在图7所示的例子中，设为聚焦位置从点FP2向最近端侧的点FP1移动。在该情况下，视角从FA2变化为FA1，且仅缩小该差分。即，所拍摄的范围缩小。因此，在该情况下，通过以视角缩小的量来对图像数据进行缩小处理，能够抵消视角的变动。
并且，在图7所示的例子中，设为聚焦位置从点FP2向无限远侧的点FP3移动。在该情况下，视角从FA2变化为FA3，且仅放大该差分。即，所拍摄的范围放大。因此，该情况下，通过以视角放大的量来对图像数据进行放大处理，能够抵消视角的变动。
图8是基于缩放处理的视角校正的概念图。图8(A)示出了输出图像数据的视角相对于基准视角缩小时的原图像(原图像数据所表示的图像)的例子。图8(B)示出了输出图像数据的视角为基准视角时的原图像的例子。图8(C)示出了输出图像数据的视角相对于基准视角放大时的原图像的例子。另外，在图8(A)至图8(C)中，由实线表示的框EA的内侧区域为有效区域，由虚线表示的框OA的内侧区域为输出区域。
如图8(A)所示，若因聚焦呼吸而输出图像数据的视角相比基准视角缩小，则原图像放大。在该情况下，对原图像数据进行缩小处理，并将输出图像数据的视角校正为基准视角。
另一方面，如图8(C)所示，若因聚焦呼吸而输出图像数据的视角相比基准视角放大，则原图像缩小。在该情况下，对原图像数据进行放大处理，并将输出图像数据的视角校正为基准视角。
如此，通过对原图像数据进行缩放处理，能够校正输出图像数据的视角的变动，并能够校正聚焦呼吸。
视角校正部120C通过根据聚焦位置对图像数据进行缩放处理，校正输出图像数据的视角的变动，并校正聚焦呼吸。
在此，通过视角校正部120C进行缩放处理的对象为原图像数据。通过对原图像数据进行缩放处理，从原图像数据提取的输出图像数据也得到缩放处理。
视角校正部120C以按每个聚焦位置设定的缩放比例来对原图像数据进行缩放处理，并将输出图像数据的视角维持为一定。将维持为一定的视角设为基准视角。基准视角按每个焦距设定。即，视角校正部120C以维持按每个焦距设定的基准视角的方式对原图像数据进行缩放处理。因此，缩放比例以用于校正为基准视角的视角的校正量信息来规定。缩放比例在各焦距下按每个聚焦位置设定。在视角校正信息存储部120D中，作为视角的校正量信息存储有在各焦距下按每个聚焦位置设定的缩放比例的信息。
另外，根据基准视角的设定的方式而按每个聚焦位置设定的缩放比例也不同。关于在各焦距下如何设定基准视角将进行后述。
视角校正部120C参考存储于视角校正信息存储部120D的信息，并根据当前的聚焦位置及焦距，确定缩放比例。视角校正部120C以所确定的缩放比例来对原图像数据进行缩放处理而校正输出图像数据的视角。
另外，当前的聚焦位置及焦距的信息从摄像装置主体控制部140获取。摄像装置主体控制部140从成像透镜10A获取当前的聚焦位置及焦距的信息。因此，在摄像装置主体控制部140具备从成像透镜10A获取当前的聚焦位置的信息的功能及获取当前的焦距信息的功能。
如图6所示，从成像透镜10A获取当前的聚焦位置的信息的功能由聚焦位置信息获取部140D提供，获取当前的焦距信息的功能由焦距信息获取部140E提供。
聚焦位置信息获取部140D与透镜控制部40进行通信而从透镜控制部40获取第1b透镜组G1b的位置的信息(聚焦透镜组的位置的信息)。聚焦位置信息获取部140D根据所获取的第1b透镜组G1b的位置的信息特定聚焦位置，并将所特定的聚焦位置的信息输出至视角校正部120C。
焦距信息获取部140E与透镜控制部40进行通信而从透镜控制部40获取第2透镜组G2的位置的信息(变焦透镜的位置的信息)。焦距信息获取部140E根据所获取的第2透镜组G2的信息特定焦距，并将所特定的焦距的信息输出至视角校正部120C。
视角校正部120C从摄像装置主体控制部140获取当前的聚焦位置及焦距的信息，并根据存储于视角校正信息存储部120D的信息确定缩放比例，并且以所确定的缩放比例来对原图像数据进行缩放处理而校正输出图像数据的视角。
另外，在视角校正部120C中，能够进行缩小处理限于输出区域设定为小于有效区域时。缩小处理是对视角进行放大的处理，因此若不存在大于输出区域的视角的视角图像，则无法缩小图像。因此，能够进行缩小处理限于输出区域设定为小于有效区域时。
＜图像输出部＞
图像输出部120E从视角校正后的原图像数据将输出区域的图像数据作为输出图像数据来提取。
图9是图像输出部中的图像提取的概念图。图9(A)示出了原图像的例子，图9(B)示出了输出图像的例子。
在图9(A)中，由实线表示的框EA的内侧区域为有效区域，由虚线表示的框OA的内侧区域为输出区域。
如图9(A)及(B)所示，图像输出部120E从视角校正后的原图像数据将输出区域OA的图像数据作为输出图像数据来提取。
另外，在图9所示的例子中，示出了输出区域OA小于有效区域EA的情况，但当输出区域OA与有效区域EA一致时，有效区域EA的图像数据即原图像数据直接作为输出图像数据而输出。
所提取的输出图像数据从图像输出端子132输出，并且附加于图像显示部130而播放显示。
《基准视角的设定》
基准视角例如能够如下设定。即，在各焦距下，将因聚焦而变动的输出图像数据(输出区域的图像数据)的视角中最小的视角或最大的视角作为基准视角来设定。以下，分别对将最小的视角作为基准视角来设定的情况及将最大的视角作为基准视角来设定的情况进行说明。
＜将最小的视角作为基准视角来设定时＞
在各焦距下，将因聚焦而变动的输出图像数据的视角中最小的视角作为基准视角来设定。在该情况下，即使在因聚焦而视角发生了变动的情况下，输出图像数据的视角不会小于基准视角。即，变动的下限成为基准视角。
在该情况下，视角校正部120C始终对原图像数据进行放大处理而校正输出图像数据的视角。即，当为本例时，输出图像数据的视角始终从基准视角向放大的方向发生变化。因此，视角校正部120C为了使从基准视角放大的视角恢复为基准视角，而对原图像数据进行放大处理。
当输出区域与有效区域一致时等，对原图像数据无法进行缩小处理时，如本例，通过设定基准视角，在所有的聚焦位置及焦距中，能够适当地校正聚焦呼吸。
另外，在本例中的“最小的视角”中还包含其附近的视角。即，这里的“最小的视角”是视为最小的范围的视角(＝大致最小的视角)的概念性视角。
在各焦距下，当将因聚焦而变动的输出图像数据的视角中最小的视角作为基准视角来设定时，在视角校正信息存储部120D中，在各聚焦位置上，用于校正为基准视角的缩放比例的信息作为校正量的信息而存储。该信息按每个焦距存储。
＜将最大的视角作为基准视角来设定时＞
在各焦距下，将因聚焦而变动的输出区域的图像数据的视角中最大的视角作为基准视角来设定。在该情况下，即使在因聚焦而视角发生了变动的情况下，输出图像数据的视角也不会小于基准视角。即，变动的上限成为基准视角。
在该情况下，视角校正部120C始终对原图像数据进行缩小处理而校正输出图像数据的视角。即，当为本例时，输出图像数据的视角始终从基准视角向缩小的方向发生变化。因此，视角校正部120C为了使从基准视角缩小的视角恢复为基准视角，而对原图像数据进行缩小处理。
当输出区域设定为小于有效区域而在输出区域的周围存在空白区域且在所有的聚焦位置及焦距中能够对原图像数据进行缩小处理时，如本例，通过设定基准视角，能够在所有的聚焦位置及焦距中适当地校正聚焦呼吸。
并且，如本例，始终通过缩小处理来校正视角，由此能够防止输出图像数据的劣化。即，基于放大处理的校正会引起MTF的劣化等图像质量的下降，但基于缩小处理的校正不存在这种弊端。因此，始终通过缩小处理来校正视角，由此能够防止输出图像数据的劣化。
另外，本例中的“最大的视角”中包含其附近的视角。即，这里的“最大的视角”是包含视为最大的范围的视角(＝大致最大的视角)的概念性视角。
在各焦距下，当将因聚焦而变动的输出图像数据的视角中最大的视角作为基准视角来设定时，在视角校正信息存储部120D中，在各聚焦位置上，用于校正为基准视角的缩放比例的信息作为校正量的信息而存储。该信息按每个焦距存储。
＜选择基准＞
将基准视角以最小的视角来设定或以最大的视角来设定，主要根据有效区域与输出区域之间的关系来设定。
当输出区域与有效区域一致时等，无法进行缩小处理，因此必然最小的视角设定为基准视角。并且，即使在输出区域设定为小于有效区域的情况下，当没有能够校正视角程度的余地时，同样地最小的视角设定为基准视角。
另一方面，当输出区域留有余地地得到设定且在任意聚焦位置及焦距中也能够通过缩小处理来校正视角时，优选将最大的视角设定为基准视角。由此，能够防止图像劣化，从而能够提供高质量的输出图像。
[作用]
接着，对本实施方式的摄像装置的动作进行说明。
《初始设定》
若在摄像装置主体100中安装成像透镜10A，则在摄像装置主体控制部140中，进行设定有效区域及输出区域的处理。
图10是表示有效区域及输出区域的设定处理的顺序的流程图。
首先，摄像装置主体控制部140从成像透镜10A获取图像圈的尺寸信息(步骤S1)。摄像装置主体控制部140与透镜控制部40进行通信，并从透镜控制部40获取透镜信息而获取成像透镜10A的图像圈的尺寸信息。
接着，摄像装置主体控制部140获取图像传感器110的尺寸信息(步骤S2)。图像传感器110的尺寸信息从ROM获取。如上所述，图像传感器110的尺寸成为图像传感器110的有效像素区域的尺寸。
接着，摄像装置主体控制部140根据所获取的图像圈的尺寸信息及图像传感器110的尺寸信息确定有效区域(步骤S3)。
如上所述，当成像透镜10A的图像圈的尺寸大于图像传感器110的尺寸(有效像素区域的尺寸)时，有效区域设定于与有效像素区域相同的区域(参考图5(A))。即，图像传感器110的有效像素区域设定于有效区域。
另一方面，当成像透镜10A的图像圈的尺寸小于图像传感器110的尺寸(有效像素区域的尺寸)时，有效区域设定于有效像素区域的内侧，且设定于图像圈的内侧(参考图5(B))。此时，有效区域以规定的纵横比来设定，且以尽量大的尺寸来设定。
接着，摄像装置主体控制部140判定所设定的输出区域是否为有效区域以下(步骤S4)。所设定的输出区域的信息从ROM读出并获取。
当所设定的输出区域为有效区域以下时，摄像装置主体控制部140在所设定的区域设定输出区域(步骤S5)。
另一方面，当所设定的输出区域超出有效区域时，摄像装置主体控制部140发出警告(步骤S6)。警告例如通过在图像显示部130显示警告信息来进行。用户根据该警告信息进行对应处理。
在以上一系列工序中，有效区域及输出区域得到设定。所设定的有效区域的信息输出至原图像数据生成部120B。并且，所设定的输出区域的信息输出至图像输出部120E。
《聚焦呼吸的校正处理》
对在下一本实施方式的摄像装置1中在拍摄中实施的聚焦呼吸的校正处理的动作进行说明。
图11是表示摄像中实施的聚焦呼吸的校正处理的顺序的流程图。
首先，判定有无透镜操作(步骤S10)。在此，透镜操作是指，对成像透镜10A的聚焦操作及变焦操作。
若存在透镜操作，则摄像装置主体控制部140从成像透镜10A获取聚焦位置的信息及焦距的信息(步骤S11)。在获取后，摄像装置主体控制部140将所获取的聚焦位置的信息及焦距的信息输出至视角校正部120C。
视角校正部120C根据从摄像装置主体控制部140输出的聚焦位置的信息及焦距的信息，从视角校正信息存储部120D获取视角的校正量的信息(步骤S12)。即，获取用于通过缩放处理将视角校正为基准视角的缩放比例的信息。
视角校正部120C以从视角校正信息存储部120D获取的缩放比例来对原图像数据进行缩放处理，并将输出区域的图像数据的视角校正为基准视角(步骤S13)。
得到视角校正的原图像数据附加于图像输出部120E。图像输出部120E从视角校正后的原图像数据提取输出区域的图像数据。图像输出部120E将所提取的图像数据作为输出图像数据而输出至图像显示部130及图像输出端子132(步骤S14)。
然后，摄像装置主体控制部140判定拍摄是否结束(步骤S15)。当拍摄没有结束时，返回步骤S10，并再度执行上述处理。另一方面，当拍摄结束时，结束处理。
[效果]
根据本实施方式的摄像装置1，变焦透镜即成像透镜10A从物体侧依次配置变倍时固定的第1透镜组G1、变倍时移动的第2透镜组G2及第3透镜组G3以及变倍时固定的第4透镜组(最终透镜组)G4而构成，且聚焦透镜组即第1透镜组G1从物体侧依次配置聚焦时固定的第1a透镜组G1a、聚焦时移动的第1b透镜组G1b及聚焦时固定的第1透镜组后组G1c而构成。由此，能够构成总长度不会因聚焦操作及变倍操作而变化的成像透镜10A。
并且，根据本实施方式的摄像装置1，通过图像处理来校正聚焦呼吸，在成像透镜侧，能够放宽聚焦呼吸的设计值的限制。即，在成像透镜侧，某种程度聚焦呼吸的产生得到容许。由此，能够将在设计上为了抑制聚焦呼吸而所使用的光焦度使用于其他像差的校正，从而可实现整体性能的提高。并且，由此，满足聚焦呼吸性能，并且还能够满足高像素拍摄中所要求的性能。
[变形例]
《基准视角》
基准视角按每个焦距设定。在上述实施方式中，以在各焦距下，将因聚焦而变动的输出图像数据的视角中最小的视角或最大的视角作为基准视角来设定的情况为例子进行了说明。基准视角的设定方法并不限定于此。例如，当输出区域设定为小于有效区域且能够进行缩小处理时，能够以如下方式设定。即，在各焦距下，将因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角作为基准视角来设定。由此，能够尽量通过缩小处理来校正视角。即，能够设为如下结构：当能够进行缩小处理时，通过缩小处理来校正视角，仅在无法进行缩小处理时，通过放大处理来校正视角。
图12是将基准视角设定为因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角时的设定的概念图。
图12示出了某焦距时的有效区域及输出区域由聚焦呼吸引起的视角变动。
在图12中，条Bea表示使聚焦位置从最近距离(M.O.D.：Minimum ObjectDistance)至无限远端(inf：infinite)变化时的有效区域的视角的变动范围。并且，条Boa表示使聚焦位置从最近距离至无限远端变化时的输出区域的视角的变动范围。另外，在图12所示的例子中，为了便于理解，将使聚焦位置从最近距离至无限远端变化时视角单调放大的情况为例子来示出。并且，在图12所示的例子中，以无限远端(inf)的视角大而最近距离(M.O.D.)的视角小的例子来记载，但该关系并不一定是常规关系，也存在反过来的情况。因此，需要适当换用另一措词。
如图12所示，基准视角设定为因聚焦而变动的有效区域的视角中最小的视角。
视角校正部120C以如下方式对原图像数据进行缩放处理而校正输出图像数据的视角。即，当因聚焦而输出图像数据的视角相比基准视角缩小时，通过缩小处理来校正输出图像数据的视角。另一方面，当因聚焦而输出图像数据的视角相比基准视角放大时，通过放大处理来校正输出图像数据的视角。由此，能够尽量通过缩小处理来校正视角的变动。
另外，有效区域的视角根据焦距而变动。因此，基准视角按每个焦距设定。
图13是表示按每个焦距设定的基准视角与按每个焦距实施的视角校正之间的关系的概念图。在该图中，横轴表示焦距，纵轴表示由聚焦呼吸引起的视角变动。另外，在图13所示的例子中，为了便于理解，以在各焦距下使聚焦位置从最近距离至无限远端变化时视角单调放大的情况为例子来示出。
在图13中，若在各焦距下使聚焦位置从最近距离至无限远端变化，则在曲线MOD与曲线INF之间的范围内输出图像数据的视角发生变动。在此，曲线MOD表示各焦距下的最近距离时的输出图像数据的视角，曲线INF表示各焦距下的无限远端中的输出图像数据的视角。并且，在图13中，由虚线表示的曲线X表示各焦距下的基准视角。
在各焦距下，当输出图像数据的视角相比基准视角X变小时，视角校正部120C对原图像数据进行缩小处理而将输出图像数据的视角校正为基准视角。
并且，在各焦距下，当输出图像数据的视角相比基准视角X变大时，视角校正部120C对原图像数据进行放大处理而将输出图像数据的视角校正为基准视角。
如此，在本例中，将有效区域的视角设为基准来设定基准视角。另外，当输出区域与有效区域一致时，始终通过放大处理来校正视角。
另外，在本例中的“最小的视角”中还包含其附近的视角。即，这里的“最小的视角”是包含视为最小的范围的视角的概念性视角。
《输出区域》
关于输出区域，也可以设为用户能够任意设定的结构。例如，也可以设为在摄像装置主体或成像透镜中设置设定输出区域的机构而用户能够手动任意设定输出区域的方式。在该情况下，也可以设为用户从预先准备的多个候选中选择设定的方式。或者，也可以设为用户直接指定数值来设定的方式。
《所安装的成像透镜的图像圈的尺寸信息的获取方法》
在上述实施方式中，设为摄像装置主体与成像透镜进行通信并从成像透镜获取该图像圈的尺寸信息的结构，但获取所安装的成像透镜的图像圈的尺寸信息的方法并不限定于此。例如，也可以设为摄像装置主体保持成像透镜的数据库，并参考该数据库来获取所安装的成像透镜的图像圈的尺寸信息的结构。在该情况下，在数据库中建立关联并记录能够安装于摄像装置主体的成像透镜的固体信息(例如，透镜机种名称)及其图像圈的尺寸信息。摄像装置主体从成像透镜获取所安装的成像透镜的固体信息，并参考数据库而获取所对应的图像圈的尺寸信息。或者，从用户获取所安装的成像透镜的固体信息，并参考数据库而获取所对应的图像圈的尺寸信息。用户利用设置于摄像装置主体的操作部，将成像透镜的固体信息输入于摄像装置主体。
并且，用户也可以将摄像装置主体中所安装的成像透镜的图像圈的尺寸信息直接输入于摄像装置主体。用户利用设置于摄像装置主体的操作部，将成像透镜的固体信息输入于摄像装置主体。
《焦距》
校正聚焦呼吸时的缩放比例按每个聚焦位置设定，且按每个焦距设定，但关于焦距，能够以变焦倍率(变倍率)来替换。例如，能够以将广角端设为基准的变焦倍率来替换。在该情况下，校正聚焦呼吸时的缩放比例按每个聚焦位置设定，且按每个变焦倍率设定。
《成像透镜的驱动系统》
在上述实施方式中，设为通过马达来驱动第1b透镜组G1b、第2透镜组G2及第3透镜组G3的结构，也能够设为手动来移动的结构(所谓的手动聚焦、手动变焦)。
并且，在上述实施方式中，设为独立驱动第2透镜组G2及第3透镜组G3的结构，但也能够设为利用公知的凸轮机构而用1个驱动源来驱动的结构。
《透镜结构》
在成像透镜的构成要件中，除了上述的透镜组及透镜以外，还能够包含实质上没有光焦度的透镜、光圈、盖玻璃等透镜以外的光学要件、透镜凸缘、镜筒、成像元件及手抖校正机构等机构部分等。
另外，透镜组并不一定由多个透镜构成，也可以包含仅由1片透镜构成的透镜组。
《信号处理部》
关于信号处理部120，例如，能够将原图像数据生成部120B、视角校正部120C及图像输出部120E由微型计算机来构成。在该情况下，通过规定的信号处理程序，使微型计算机作为原图像数据生成部120B、视角校正部120C及图像输出部120E而发挥功能。
并且，当将原图像数据生成部120B、视角校正部120C及图像输出部120E由微型计算机来构成时，能够与摄像装置主体控制部140一同由1个微型计算机来构成。
《将成像透镜及摄像装置主体一体化的结构》
在上述实施方式中，对摄像装置主体能够更换成像透镜，但也可以设为以对摄像装置主体不能更换成像透镜的方式一体组装的结构。
《在成像透镜侧设定有效区域及输出区域的结构》
在上述实施方式中，设为摄像装置主体设定有效区域及输出区域的结构，但也能够设为成像透镜设定有效区域及输出区域的结构。在该情况下，在成像透镜中具备从所安装的摄像装置主体获取图像传感器的尺寸信息的摄像装置信息获取部和根据所获取的图像传感器的尺寸信息及本身的图像圈的信息设定有效区域及输出区域的区域设定部。摄像装置信息获取部及区域设定部的功能能够作为透镜控制部的功能来具备。并且，本身的图像圈的信息存储于透镜控制部的ROM等，并能够从ROM读出并获取。
并且，在该情况下，摄像装置主体控制部从成像透镜获取有效区域及输出区域的信息，并实施原图像数据的生成处理、视角校正处理及图像输出处理等。
《聚焦》
作为聚焦方式，也能够采用使聚焦位置阶段性地变化的方式。
图14是表示使聚焦位置阶段性地变化时的聚焦位置与输出图像数据的视角之间的关系的曲线图。
当使聚焦位置阶段性地变化时，输出图像数据的视角也阶段性地变化。在该情况下，以按每个聚焦位置设定的缩放比例来对原图像数据进行缩放处理，并将输出图像数据的视角校正为基准视角。
◆◆第2实施方式◆◆
本实施方式的摄像装置中，所使用的成像透镜(变焦透镜)不同。因此，在此，仅对成像透镜的透镜结构进行说明。
图15是表示作为变焦透镜的成像透镜的透镜结构的剖视图。另外，该图中图示成左侧为物体侧，右侧为像侧。并且，该图示出了对焦于无限远物体时的广角端中的透镜配置。
图16是表示对图15所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。另外，该图示出了在对焦于无限远物体时进行变倍时的透镜的移动状态。
在图16中，图16(A)示出了广角端中的透镜配置。并且，图16(B)以中间焦距状态示出了透镜配置。并且，图16(C)示出了长焦端中的透镜配置。
如图15所示，本实施方式的成像透镜10B沿光轴Z从物体侧依次配置具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3及具有正屈光力的第4透镜组(最终透镜组)G4而构成。并且，本实施方式的成像透镜10B在第4透镜组G4中配置有孔径光圈St。另外，图15及图16所示的孔径光圈St并不一定表示大小或形状，而表示光轴Z上的位置。
成像透镜10B根据安装成像透镜10B的摄像装置主体的结构，优选在光学系统与像面Sim之间配置盖玻璃以及红外截止滤光片、低通滤光片等各种滤光片。因此，在图15及图16所示的例子中，示出了将假定成这些光学部件的平行平板状的光学部件PP配置于透镜系统与像面Sim之间的例子。
关于本实施方式的成像透镜10B，在进行变倍时，第1透镜组G1及第4透镜组G4相对于像面Sim固定，第2透镜组G2及第3透镜组G3移动。关于第2透镜组G2及第3透镜组G3，在从广角端向长焦端进行变倍时，第3透镜组G3沿光轴Z从物体侧向像侧单调移动，第2透镜组G2为了校正伴随变倍的像面变动而沿光轴Z移动。即，本实施方式的成像透镜10B中，第3透镜组G3构成变倍透镜组，第2透镜组G2构成补偿透镜组。在图15中，在第2透镜组G2及第3透镜组G3的下方分别以箭头示意地示出了从广角端向长焦端进行变倍时的各透镜组的移动轨迹。
在从物体侧依次配置具有正屈光力的第1透镜组、具有负屈光力的第2透镜组、具有正或负屈光力的第3透镜组及具有正屈光力的第4透镜组而成的4组变焦透镜中，通常，在从广角端向长焦端进行变倍时，将第2透镜组设为变倍透镜组并使其从物体侧向像侧移动，而将第3透镜组设为补偿透镜组。
相对于此，在本实施方式的成像透镜10B中，将第3透镜组G3设为变倍透镜组，将第2透镜组G2设为补偿透镜组，由此与上述常规结构的4组变焦透镜相比，能够减少从广角端向长焦端进行变倍时的第2透镜组G2的光轴方向的移动量。其结果，尤其在长焦端中能够使合成了第1透镜组G1与第2透镜组G2的光学系统的后侧主点位置(像侧主点位置)偏靠物体侧。由此，有利于缩短透镜系统的总长度。
《第1透镜组》
第1透镜组G1为构成聚焦透镜组的透镜组。第1透镜组G1从物体侧依次配置聚焦时相对于像面Sim固定的具有正屈光力的第1a透镜组G1a及聚焦时移动的具有正屈光力的第1b透镜组G1b而构成。
第1a透镜组G1a从物体侧依次配置将凹面朝向像侧的负弯月形状的透镜L11及双凸形状的透镜L12而构成。
第1b透镜组G1b从物体侧依次配置将凹面朝向像侧的负弯月形状的透镜L13、将凸面朝向物体侧的正透镜L14及将凸面朝向物体侧的正透镜L15而构成。透镜L13与透镜L14接合。
《第2透镜组及第3透镜组》
第2透镜组G2及第3透镜组G3为多个移动透镜组的一例，且构成变焦透镜组。如上所述，第2透镜组G2及第3透镜组G3中，第3透镜组G3构成变倍透镜组，第2透镜组G2构成补偿透镜组。
第2透镜组G2从物体侧依次配置近轴区域中呈双凹形状的透镜L21、将凸面朝向像侧的正透镜L22及将凹面朝向物体侧的负透镜L23而构成。透镜L22与透镜L23接合。在整个系统中，非球面仅设置于透镜L21的物体侧的面。
第3透镜组G3从物体侧依次配置将凹面朝向像侧的负透镜L31、将凸面朝向物体侧的正弯月形状的透镜L32、双凹形状的透镜L33及将凹面朝向像侧的负弯月形状的透镜L34而构成。透镜L31与透镜L32接合。并且，透镜L33与透镜L34接合。
《第4透镜组》
第4透镜组G4为最终透镜组的一例。第4透镜组G4从物体侧依次配置具有正屈光力的第4a透镜组G4a、孔径光圈St及第4b透镜组G4b而构成。
第4b透镜组G4b从物体侧依次配置进行近距离摄影的聚焦时相对于像面Sim固定的具有负屈光力的第4b1透镜组G4b1及进行近距离摄影的聚焦时移动的具有正屈光力的第4b2透镜组G4b2而构成。
第4a透镜组G4a从物体侧依次配置双凸形状的透镜L41、将凸面朝向物体侧的正透镜L42、双凸形状的透镜L43及双凹形状的透镜L44而构成。透镜L43与透镜L44接合。
第4b1透镜组G4b1从物体侧依次配置将凸面朝向像侧的正透镜L45及双凹形状的透镜L46而构成。透镜L45与透镜L46接合。
第4b2透镜组G4b2从物体侧依次配置双凸形状的透镜L47、将凹面朝向物体侧的负透镜L48、双凸形状的透镜L49、双凹形状的透镜L50及双凸形状的透镜L51而构成。透镜L47与透镜L48接合。并且，透镜L49与透镜L50接合。
本实施方式的成像透镜10B也与上述第1实施方式的成像透镜10A相同地能够构成总长度不会因聚焦操作及变倍操作而变化的变焦透镜。
并且，在本实施方式的成像透镜10B中，将第3透镜组G3设为变倍透镜组，将第2透镜组G2设为补偿透镜组，由此能够缩短透镜系统的总长度。
而且，本实施方式的成像透镜10B由2组透镜组(第1a透镜组G1a及第1b透镜组G1b)来构成第1透镜组G1，因此与第1实施方式的成像透镜10A相比，能够进一步缩短总长度，从而能够设为更紧凑的结构。并且，也能够减少透镜片数，因此能够实现更轻量化。
另一方面，与第1实施方式的成像透镜10A相比，伴随聚焦的视角变动变大，但关于聚焦呼吸，能够通过图像处理来进行校正，因此能够拍摄高质量的图像。
◆◆第3实施方式◆◆
本实施方式的摄像装置中，所使用的成像透镜(变焦透镜)不同。因此，在此，仅对成像透镜的透镜结构进行说明。
图17是表示作为变焦透镜的成像透镜的透镜结构的剖视图。另外，该图中图示成左侧为物体侧，右侧为像侧。并且，该图示出了对焦于无限远物体时的广角端中的透镜配置。
图18是表示对图17所示的成像透镜进行了变倍操作时的各透镜的移动状态的图。另外，该图示出了在对焦于无限远物体时进行变倍时的透镜的移动状态。
在图18中，图18(A)示出了广角端中的透镜配置。并且，图18(B)以中间焦距状态示出了透镜配置。并且，图18(C)示出了长焦端中的透镜配置。
本实施方式的成像透镜10C为沿光轴Z从物体侧依次配置有变倍时固定的具有正屈光力的第1透镜组G1、变倍时移动的具有负屈光力的第2透镜组G2、变倍时移动的具有正屈光力的第3透镜组G3、变倍时移动的具有负屈光力的第4透镜组G4及变倍时固定的具有正屈光力的第5透镜组(最终透镜组)G5这5组结构的变焦透镜。另外，图17及图18所示的孔径光圈St并不一定表示大小或形状，而表示光轴Z上的位置。
成像透镜10C根据安装成像透镜10C的摄像装置主体的结构，优选在光学系统与像面Sim之间配置盖玻璃以及红外截止滤光片、低通滤光片等各种滤光片。因此，在图17及图18所示的例子中，示出了将假定成这些光学部件的平行平面板状的光学部件PP配置于透镜系统与像面Sim之间的例子。
第1透镜组G1为聚焦透镜组。第1透镜组G1从物体侧依次配置具有负屈光力的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1透镜组后组G1c而构成。通过由这种3个透镜组来构成第1透镜组G1，能够抑制伴随聚焦的视角的变动。
本实施方式的成像透镜10C采用所谓的内对焦方式，且仅将聚焦时移动的透镜组设为第1b透镜组G1b。在图18中，在第1b透镜组G1b的下方记载有用于表示内对焦方式的双箭头。
第1a透镜组G1a为第1a透镜组的一例，是聚焦时固定的透镜组。第1a透镜组G1a从物体侧依次配置透镜L11、透镜L12、透镜L13、透镜L14及透镜L15而构成。
第1b透镜组G1b为第1b透镜组的一例，是聚焦时移动的透镜组。第1b透镜组G1b从物体侧依次配置透镜L16、透镜L17、透镜L18及透镜L19而构成。透镜L16与透镜L17接合。并且，透镜L18与透镜L19接合。
第1透镜组后组G1c为聚焦时固定的透镜组，且从物体侧依次配置透镜L110及透镜L111而构成。
本实施方式的成像透镜10C作为多个移动透镜组从物体侧依次具备具有负屈光力的第2透镜组G2、具有正屈光力的第3透镜组G3及具有负屈光力的第4透镜组G4。第2透镜组G2从物体侧依次配置透镜L21及透镜L22而构成。第3透镜组G3由透镜L31构成。第4透镜组G4从物体侧依次配置透镜L41及透镜L42而构成。透镜L41与透镜L42接合。
并且，本实施方式的成像透镜10C作为最终透镜组具备变倍时固定的第5透镜组G5。第5透镜组G5从物体侧依次配置透镜L51、透镜L52、透镜L53、透镜L54、透镜L55、透镜L56、透镜L57、透镜L58及透镜L59而构成。透镜L52与透镜L53接合。并且，透镜L55与透镜L56接合。并且，透镜L57与透镜L58接合。
本实施方式的成像透镜10C也与上述第1实施方式的成像透镜10A相同地能够构成总长度不会因聚焦操作及变倍操作而变化的变焦透镜。
并且，本实施方式的成像透镜10C也与上述第1实施方式的成像透镜10A相同地能够放宽聚焦呼吸的设计值的限制。由此，能够将设计上为了抑制聚焦呼吸而所使用的光焦度使用于其他像差的校正，从而可实现整体性能的提高。并且，由此，满足聚焦呼吸性能，并且还能够满足高像素的拍摄中所要求的性能。
◆◆其他实施方式◆◆
在上述实施方式中，由微型计算机来构成透镜控制部40及摄像装置主体控制部140，但用于实现透镜控制部40及摄像装置主体控制部140的硬件结构并不限定于此。关于原图像数据生成部120B、视角校正部120C及图像输出部120E等各处理部也相同。这些控制部及处理部等能够由各种处理器来构成。各种处理器中，包含作为执行软件(程序)而进行各种处理的处理部而发挥功能的通用的处理器即CPU、FPGA(FPGA：Field ProgrammableGate Array/现场可编程门阵列)等在制造后能够变更电路结构的处理器即PLD(PLD：Programmable Logic Device/可编程逻辑器件)、ASIC(ASIC：Application SpecificIntegrated Circuit/专用集成电路)等具有为了执行特定处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电气电路等。
一个处理部可以由这些各种处理器中的一个来构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器来构成。例如，可以由多个FPGA来构成，也可以由CPU及FPGA的组合来构成。
并且，也可以由一个处理器来构成多个处理部。作为由一个处理器来构成多个处理部的例子，第1，如以客户端、服务器等计算机为代表，存在由一个以上的CPU与软件的组合来构成一个处理器，且该处理器作为多个处理部而发挥功能的方式。第2，如以片上系统(SoC：System On Chip)等为代表，存在使用将包含多个处理部的整个系统的功能由一个IC芯片(IC：Integrated Circuit/集成电路)来实现的处理器的方式。如此，各种处理部作为硬件结构，使用一个以上上述各种处理器而构成。
而且，更具体而言，这些各种处理器的硬件结构为半导体元件等组合了电路元件的电气电路。
[实施例]
以下，将上述第1实施方式的成像透镜10A的数值实施例作为实施例1，将第2实施方式的成像透镜10B的数值实施例作为实施例2，将第3实施方式的成像透镜10C的数值实施例作为实施例3来进行说明。
[实施例1]
将实施例1的成像透镜的各种数据示于图19至图22中。
另外，在图19至图22所示的表中，记载有以规定位数舍入的数值。并且，关于图19至图22所示的表中的数据，作为角度的单位使用“度”，作为长度的单位使用“mm”。但是，光学系统既可以放大比例也可以缩小比例缩来使用，因此也能够使用其他适当的单位。
图19是表示实施例1的成像透镜对焦于无限远物体时的基本透镜数据的表。
在图19所示的表中，“面编号”栏表示将最靠物体侧的构成要件的物体侧的面设为第1个而朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3、……)面编号。并且，“曲率半径”栏表示第i个面的曲率半径。并且，“面间隔”栏表示第i个面与第i+1个面在光轴Z上的面间隔。但是，面间隔的最下栏的数值表示表中的最终面与像面Sim的面间隔。另外，关于曲率半径的符号，将面形状凸向物体侧的情况设为正，将面形状凸向像侧的情况设为负。
并且，在图19所示的表中，“Nd”栏表示将最靠物体侧的构成要件设为第1个而朝向像侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、……)构成要件相对于d线(波长587.6nm)的折射率。并且，“νd”栏表示第j个构成要件相对于d线的色散系数。并且，“θg、f”栏表示第j个构成要件的g线(波长435.8nm)与f线之间的部分色散比。g线与f线之间的部分色散比是指，当将g线下的折射率设为Ng，将f线(波长486.1nm)下的折射率设为NF，将C线(波长656.3nm)下的折射率设为NC时，由(Ng-NF)/(NF-NC)表示的值。
另外，在图19所示的基本透镜数据中，一并示出了孔径光圈St及光学部件PP1、PP2，在相当于孔径光圈St的面的面编号栏中一并记载有(光圈)这一语句。
第1透镜组G1与第2透镜组G2的间隔、第2透镜组G2与第3透镜组G3的间隔、第3透镜组G3与孔径光圈St的间隔在进行变倍时发生变化，在图19所示的表中，在与它们对应的面间隔栏中分别记载有DD[16]、DD[23]及DD[25]。
并且，在图19所示的表中，对非球面的面编号标注有*标记，作为非球面的曲率半径示出了近轴的曲率半径的数值。
图20是表示实施例1的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图20所示的规格表中示出了实施例1的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦倍率(变倍比)、整个系统的焦距f’、后焦距Bf’(空气换算距离)、F值FNo.及半视角ω的值。图20所示的规格表中的值为与d线相关的值。
图21是表示实施例1的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图21所示的变焦间隔的表中示出了上述的DD[16]、DD[23]及DD[25]的各面间隔的值。
图22是表示实施例1的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
图22所示的表的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)表示“×10-n”，“E+n”(n：整数)表示“×10n”。非球面系数为下述非球面式中的各系数KA、Am(m＝4阶以上的系数)的值。
[数1]
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相切光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴至透镜面的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数(m＝4阶以上的系数)。
实施例1的成像透镜构成为，沿光轴Z从物体侧依次具备具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3及具有正屈光力的第4透镜组G4，且在从广角端向长焦端进行变倍时，第1透镜组G1及第4透镜组G4在光轴方向上相对于像面Sim固定，第2透镜组G2沿光轴Z向像侧移动，第3透镜组G3以校正由第2透镜组G2的移动引起的像面的变动的方式沿光轴方向移动。
并且，实施例1的成像透镜构成为，第1透镜组G1从物体侧依次具备具有负屈光力且从物体侧依次包括2片负透镜及1片正透镜的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1透镜组后组G1c这3个透镜组，并且仅使第1b透镜组G1b沿光轴方向移动而进行聚焦。
图23是实施例1的成像透镜的各像差图。
图23的(A)至(D)表示实施例1的成像透镜在广角端时的球面像差、像散、畸变像差(失真)及倍率色差(倍率的色差)。
并且，图23的(E)至(H)表示实施例1的成像透镜在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
并且，图23的(I)至(L)表示实施例1的成像透镜在长焦端时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
像差图均为对焦于无限远物体时的图。
各像差图均为以d线为基准。但是，在球面像差图中，还示出了与g线及C线相关的像差。并且，在倍率色差图中，示出了以d线为基准时的与g线及C线相关的像差。并且，在像散图中，以实线来表示弧矢方向，以虚线来表示子午方向。球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
[实施例2]
将实施例2的成像透镜的各种数据示于图24至图27中。
与实施例1的成像透镜相同地，在图24至图27所示的表中，记载有以规定位数舍入的数值。并且，关于图24至图27所示的表中的数据，作为角度的单位使用“度”，作为长度的单位使用“mm”。但是，光学系统既可以放大比例也可以缩小比例来使用，因此也能够使用其他适当的单位。
图24是表示实施例2的成像透镜对焦于无限远物体时的基本透镜数据的表。
图25是表示实施例2的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图26是表示实施例2的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图27是表示实施例2的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
实施例2的成像透镜构成为，沿光轴Z从物体侧依次具备具有正屈光力的第1透镜组G1、具有负屈光力的第2透镜组G2、具有负屈光力的第3透镜组G3及具有正屈光力的第4透镜组G4，且在从广角端向长焦端进行变倍时，第1透镜组G1及第4透镜组G4在光轴方向上相对于像面Sim固定，第3透镜组G3向沿光轴Z像侧移动，第2透镜组G2以校正由第3透镜组G3的移动引起的像面的变动的方式沿光轴方向移动。
并且，实施例2的成像透镜构成为，第1透镜组G1从物体侧依次具备聚焦时相对于像面Sim固定的具有正屈光力的第1a透镜组G1a及聚焦时移动的具有正屈光力的第1b透镜组G1b，且仅使第1b透镜组沿光轴方向移动来进行聚焦。
图28是实施例2的成像透镜的各像差图。
图28的(A)至(D)表示实施例2的成像透镜在广角端时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
并且，图28的(E)至(H)表示实施例2的成像透镜在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
并且，图28的(I)至(L)表示实施例2的成像透镜在长焦端时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
像差图均为对焦于无限远物体时的图。
[实施例3]
将实施例3的成像透镜的各种数据示于图29至图32中。
与上述实施例1的成像透镜相同地，在图29至图32所示的表中，记载有以规定位数舍入的数值。并且，关于图29至图32所示的表中的数据，作为角度的单位使用“度”，作为长度的单位使用“mm”。但是，光学系统既可以放大比例也可以缩小比例来使用，因此也能够使用其他适当的单位。
图29是表示实施例3的成像透镜对焦于无限远物体时的基本透镜数据的表。
图30是表示实施例3的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的规格的表。
图31表示实施例3的成像透镜分别在广角端、中间焦距状态及长焦端时的变焦间隔的表。
图32是表示实施例3的成像透镜的非球面的面编号及其非球面的非球面系数的表。
实施例3的成像透镜为沿光轴Z从物体侧依次包括变倍时固定的具有正屈光力的第1透镜组G1、变倍时移动的具有负屈光力的第2透镜组G2、变倍时移动的具有正屈光力的第3透镜组G3、变倍时移动的具有负屈光力的第4透镜组G4及变倍时固定的具有正屈光力的第5透镜组(最终透镜组)G5的5组结构的变焦透镜。
并且，实施例3的成像透镜构成为，第1透镜组G1从物体侧依次具备具有负屈光力且从物体侧依次包括2片负透镜及1片正透镜的第1a透镜组G1a、具有正屈光力的第1b透镜组G1b及具有正屈光力的第1透镜组后组G1c这3个透镜组，且仅使第1b透镜组G1b沿光轴方向移动来进行聚焦。
图33是实施例3的成像透镜的各像差图。
图33的(A)至(D)表示实施例3的成像透镜在广角端时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
并且，图33的(E)至(H)表示实施例3的成像透镜在中间焦距状态下的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
并且，图33的(I)至(L)表示实施例3的成像透镜在长焦端时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。
像差图均为对焦于无限远物体时的图。
[基于适用本发明的透镜设计上的效果]
图34是以与未适用基于适用本发明的透镜设计上的效果的成像透镜的比较来示出的表。
在图34所示的表中，关于“透镜结构”，示出了作为聚焦透镜组的第1透镜组、作为变焦透镜组的第2透镜组及第3透镜组以及作为最终透镜组的第4透镜组的光焦度配置。表内的“P”表示正屈光力，“-”表示负屈光力。
关于“第1透镜组的结构”，示出了构成第1透镜组的透镜组的光焦度配置。表内的“正”表示正屈光力，“负”表示负屈光力。
“重量”表示成像透镜整体的重量的比较。在此，将重量相对较重的情况设为“BAD”，将较轻的情况设为“GOOD”来进行评价。
“设计距离性能”表示对某一个被摄体距离的分辨性能的比较。对某一个被摄体距离的分辨性能表示对某一个聚焦位置的分辨性能。在此，将分辨性能相对较差的情况设为“BAD”，良好的情况设为“GOOD”，特别良好的情况设为“VERY GODD”来进行评价。
“距离变动”表示由被摄体距离变化引起的光学性能的变化的比较。由被摄体距离变化引起的光学性能的变化表示由聚焦位置变化引起的光学性能的变化。在此，将变化相对较大的情况设为“BAD”，较少的情况设为“GOOD”。
“聚焦呼吸量”表示使聚焦位置从无限远至最近距离(M.O.D.)变化时的视角变动的比较。在此，将视角变动较大的情况设为“BAD”，较少的情况设为“GOOD”来进行评价。另外，实施例1至3中的“设计值”是指设计上的聚焦呼吸量，“适用本发明”是指适用了本发明时的聚焦呼吸量。即，表示通过图像处理校正了聚焦呼吸时的聚焦呼吸量。
比较例1为与实施例1相同的透镜结构的成像透镜，比较例2为与实施例2相同的透镜结构的成像透镜。
比较例1原本聚焦呼吸量较小，但如实施例1，通过将基于图像处理的聚焦呼吸校正作为前提，能够将为了抑制聚焦呼吸而所使用的光焦度使用于其他像差的校正。因此，在实施例1中，满足聚焦呼吸性能的必要条件，并且能够提高与高像素的拍摄对应的性能。具体而言，能够提高设计距离性能。实施例3也相同，通过将基于图像处理的聚焦呼吸校正作为前提，能够将为了抑制聚焦呼吸而所使用的光焦度使用于其他像差的校正，因此满足聚焦呼吸性能的必要条件，并且能够提高与高像素的拍摄对应的性能(例如，设计距离性能)。
比较例2相对于比较例1能够简化第1透镜组的结构。由此，能够进行轻量紧凑化。另一方面，比较例2中，聚焦呼吸量变大。实施例2能够消除这一点。
符号说明
1-摄像装置，10A-成像透镜，10B-成像透镜，10C-成像透镜，20-聚焦透镜驱动部，22-聚焦透镜位置检测部，24-变倍透镜驱动部，26-变倍透镜位置检测部，28-补偿透镜驱动部，30-补偿透镜位置检测部，32-光圈驱动部，40-透镜控制部，100-摄像装置主体，110-图像传感器，120-信号处理部，120A-模拟信号处理部，120B-原图像数据生成部，120C-视角校正部，120D-视角校正信息存储部，120E-图像输出部，130-图像显示部，132-图像输出端子，134-操作部，140-摄像装置主体控制部，140A-透镜信息获取部，140B-图像传感器尺寸信息获取部，140C-区域设定部，140D-聚焦位置信息获取部，140E-焦距信息获取部，G1-第1透镜组，G1a-第1a透镜组，G1b-第1b透镜组，G1c-第1透镜组后组，G2-第2透镜组，G3-第3透镜组，G4-第4透镜组，G4a-第4a透镜组，G4b-第4b透镜组，G4b1-第4b1透镜组，G4b2-第4b2透镜组，L11-透镜，L110-透镜，L111-透镜，L12-透镜，L13-透镜，L14-透镜，L15-透镜，L16-透镜，L17-透镜，L18-透镜，L19-透镜，L21-透镜，L22-透镜，L23-透镜，L24-透镜，L31-透镜，L32-透镜，L33-透镜，L34-透镜，L41-透镜，L42-透镜，L43-透镜，L44-透镜，L45-透镜，L46-透镜，L47-透镜，L48-透镜，L49-透镜，L50-透镜，L51-透镜，Sim-像面，St-孔径光圈，PP-光学部件，PP1-光学部件，PP2-光学部件，Bea-表示视角的变动范围的条，Boa-表示视角的变动范围的条，EA-有效区域，EPA-有效像素区域，OA-输出区域，S1～S6-有效区域及输出区域的设定处理的顺序，S10～S15-拍摄中实施的聚焦呼吸的校正处理的顺序，X基准视角。

Claims (8)

1.一种摄像装置，其具备：
变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；
图像传感器，拍摄通过所述变焦透镜成像的像；
原图像数据生成部，对从所述图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据；
图像输出部，从所述原图像数据提取并输出设定于所述有效区域内的输出区域的图像数据；及
视角校正部，对所述原图像数据进行缩放处理而校正所述输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而所述输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对所述原图像数据进行缩放处理，并将所述输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的所述输出区域的图像数据的视角中最小的视角，
所述视角校正部通过放大处理而校正所述输出区域的图像数据的视角。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的所述输出区域的图像数据的视角中最大的视角，
所述视角校正部通过缩小处理而校正所述输出区域的图像数据的视角。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，
所述基准视角被设定为在各焦距下因聚焦而变动的所述有效区域的视角中最小的视角，
当因聚焦而所述输出区域的图像数据的视角相比所述基准视角缩小时，所述视角校正部通过缩小处理而校正所述输出区域的图像数据的视角，当因聚焦而所述输出区域的图像数据的视角相比所述基准视角放大时，所述视角校正部通过放大处理而校正所述输出区域的图像数据的视角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像装置，其中，
所述变焦透镜还具备：
摄像装置信息获取部，从所安装的摄像装置主体获取所述图像传感器的尺寸信息；及
区域设定部，根据所述变焦透镜的图像圈的尺寸信息及所述图像传感器的尺寸信息，设定所述有效区域及所述输出区域。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像装置，其中，
在能够更换所述变焦透镜的情况下，还具备：
透镜信息获取部，从所安装的所述变焦透镜获取图像圈的尺寸信息；及
区域设定部，根据所安装的所述变焦透镜的图像圈的尺寸信息及所述图像传感器的尺寸信息，设定所述有效区域及所述输出区域。
7.一种摄像装置的信号处理方法，其中，
所述摄像装置具备：变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；及图像传感器，拍摄通过所述变焦透镜成像的像，所述摄像装置的信号处理方法包括：
对从所述图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据的步骤；
从所述原图像数据提取并输出设定于所述有效区域内的输出区域的图像数据的步骤；及
对所述原图像数据进行缩放处理而校正所述输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而所述输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对所述原图像数据进行缩放处理，并将所述输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角的步骤。
8.一种摄像装置的信号处理程序，其中，
所述摄像装置具备：变焦透镜，从物体侧依次具备变倍时固定的第1透镜组、变倍时移动的多个移动透镜组及变倍时固定的最终透镜组，且第1透镜组从物体侧依次具备聚焦时固定的第1a透镜组及聚焦时移动的第1b透镜组；及图像传感器，拍摄通过所述变焦透镜成像的像，所述摄像装置的信号处理程序使计算机实现如下功能：
对从所述图像传感器输出且从作为能够拍摄正常图像的区域来设定的有效区域输出的信号进行处理而生成原图像数据的功能；
从所述原图像数据提取并输出设定于所述有效区域内的输出区域的图像数据的功能；及
对所述原图像数据进行缩放处理而校正所述输出区域的图像数据的视角，并且当因聚焦而所述输出区域的图像数据的视角发生变动时，与聚焦联动地对所述原图像数据进行缩放处理，并将所述输出区域的图像数据的视角校正为按每个焦距设定的基准视角的功能。
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