JP2007264655A - Electronic imaging apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Blocking Light For Cameras (AREA)
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Abstract
Description
本発明はCCD等のカラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含む電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する電子撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic imaging device that forms a subject image on an imaging surface of an electronic imaging device including a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image such as a CCD.
従来の電子撮像素子を用いた電子撮像装置では、電子撮像素子の受光量を確保するために、可視光線の短波長から紫外線波長に至るまでの感度を確保している。又、電子撮像素子で受光した光量が弱い場合等には、ガンマ特性をコントロールすることによって、画像再生時に光電変換素子への入力の比率以上の出力を得る場合もある。この場合、被写体の分光状態が、ほぼ一定であれば特に問題ないが、h線(波長404.7nm)付近の波長のエネルギーが、例えば、g線(波長435.8nm)付近に対して大きい場合、再生像の色味が実際の人間の目で見た色味に対して、青くなるという問題がでてくる。これは、人間の目の感度が可視域の短波長側に対してはかなり低いにもかかわらず、電子撮像素子は、感度が短波長域でも高いため、短波長を人間の目で見えやすい色に再生してしまうからである。 In an electronic image pickup apparatus using a conventional electronic image pickup element, sensitivity from a short wavelength of visible light to an ultraviolet wavelength is ensured in order to secure the amount of light received by the electronic image pickup element. In addition, when the amount of light received by the electronic image sensor is weak, by controlling the gamma characteristic, an output higher than the input ratio to the photoelectric conversion element may be obtained during image reproduction. In this case, there is no particular problem as long as the spectral state of the subject is substantially constant, but the energy of the wavelength near the h-line (wavelength 404.7 nm) is larger than the g-line (wavelength 435.8 nm), for example. There is a problem that the color of the reproduced image becomes blue with respect to the color actually seen by human eyes. This is because even though the sensitivity of the human eye is considerably low for the short wavelength side of the visible range, the electronic image sensor is highly sensitive even in the short wavelength range, so the short wavelength is easily visible to the human eye. It is because it will be played back.
一方、近年のデジタルカメラの高画素化、低価格化、小型化が進み、撮像光学系も、高性能化、小型化、ズームなどの高機能化、低コスト化の要求が高まっている。高性能化を達成するには、光学系の受光感度のもつ波長域全体での結像性能を高くする必要がある。ここでは、波長による結像性能の変化を色収差と呼ぶ。 On the other hand, with the recent increase in the number of pixels, the reduction in price, and the downsizing of digital cameras, there has been an increasing demand for higher performance, downsizing, higher functions such as zooming, and lower costs in the imaging optical system. In order to achieve high performance, it is necessary to improve the imaging performance in the entire wavelength region with the light receiving sensitivity of the optical system. Here, the change in imaging performance due to wavelength is called chromatic aberration.
色収差は、一般に材質ごとに波長に対する屈折率の変化の割合(分散)が異なることを利用して補正される。例えば、正の焦点距離を持つ光学系の場合、正の屈折力を持つ光学素子に分散の小さい材質を、負の屈折力を持つ光学素子に分散の大きい材質を用いて色収差を補正する。 Chromatic aberration is generally corrected by utilizing the fact that the rate of change (dispersion) in the refractive index with respect to the wavelength differs for each material. For example, in the case of an optical system having a positive focal length, chromatic aberration is corrected by using a material with low dispersion for an optical element having positive refractive power and a material with high dispersion for an optical element having negative refractive power.
又、上述のように光学素子を組み合わせて色収差を補正する場合には、色収差だけではなく像面全体の結像性能をも考慮しなければならないので、光学素子の枚数を増やすなどの対応がとられる。正の焦点距離を有するレンズ群と負の焦点距離を有するレンズ群を含む複数のレンズ群の間隔を変化させて全系の焦点距離を変化させるズームレンズ系では、さらに複雑な光学素子の組み合わせが必要となる。このとき、ガラスやプラスチックの材質で屈折型光学素子(レンズ)を形成するとき、材質により差があるが、長波長から短波長へと波長が変化するにつれて屈折率が高くなりさらにその変化の程度が激しくなる。 In addition, when correcting chromatic aberration by combining optical elements as described above, not only chromatic aberration but also the imaging performance of the entire image surface must be taken into account, so that measures such as increasing the number of optical elements can be taken. It is done. In a zoom lens system that changes the focal length of the entire system by changing the interval between a plurality of lens groups including a lens group having a positive focal length and a lens group having a negative focal length, a more complicated combination of optical elements is required. Necessary. At this time, when the refractive optical element (lens) is formed of glass or plastic material, there is a difference depending on the material, but the refractive index increases as the wavelength changes from long wavelength to short wavelength, and the extent of the change Becomes intense.
図27は550nmの波長で屈折力(焦点距離の逆数)が1となる単レンズを代表的な硝子材料と超低分散ガラスと呼ばれる材質で構成したときの、波長による屈折力の変化を示す図である。又、図28は500nmの波長を基準にしたときの、一般的な屈折型光学素子のみからなる光学系の波長に対する後側焦点位置のずれ量を示す図で、横軸が波長で縦軸がずれ量である。 FIG. 27 is a diagram showing a change in refractive power depending on a wavelength when a single lens having a refractive power (reciprocal of focal length) of 1 at a wavelength of 550 nm is made of a typical glass material and a material called ultra-low dispersion glass. It is. FIG. 28 is a diagram showing the amount of deviation of the back focal position with respect to the wavelength of an optical system composed only of a general refractive optical element, with a wavelength of 500 nm as a reference. The amount of deviation.
図27からわかるように屈折型光学素子は、普通の材質も超低分散の材質も波長に対するパワーの変化は同じような傾向であるので、実用的な範囲の材質よりなる屈折型光学素子で構成された撮像光学系の軸上色収差は、図28に実線で示すように略V字型になり、二つの波長でのみ同じ点に結像し、短波長側と長波長側では色収差が大きくなる。特に短波長側での色収差は激しい。この色収差を緩和するために螢石や超低分散ガラス等のような特殊なガラスを用いることが提案されているが、これらの特殊なガラスも図27で示したような特性をもっており、短波長側の色収差を十分に少なくすることは困難である。 As can be seen from FIG. 27, the refractive optical element is composed of a refractive optical element made of a material in a practical range since the change in power with respect to the wavelength tends to be the same for both ordinary materials and ultra-low dispersion materials. The on-axis chromatic aberration of the imaging optical system is substantially V-shaped as shown by the solid line in FIG. 28, forms an image at the same point only at two wavelengths, and the chromatic aberration increases on the short wavelength side and the long wavelength side. . The chromatic aberration is particularly severe on the short wavelength side. In order to alleviate this chromatic aberration, it has been proposed to use special glass such as meteorite and ultra-low dispersion glass. These special glasses also have characteristics as shown in FIG. It is difficult to sufficiently reduce the side chromatic aberration.
よって、電子撮像素子を用いた場合、短波長側での色のにじみは色収差によって現れ、不自然な色のにじみとして認識されてしまうという問題が生じる。 Therefore, when an electronic image pickup device is used, a color blur on the short wavelength side appears due to chromatic aberration and is recognized as an unnatural color blur.
この点に関する先行技術として、回折型光学素子を用いてこの短波長側の色収差を十分に少なくする提案が、特許文献1に記載されている。
この特許文献1に記載の技術では、回折光学素子の逆分散特性を利用することによって使用次数光での色収差を補正している。しかしながら、回折光学素子は、使用次数光以外の次数の回折光が不要次数光として現れ、ゴースト、フレアの原因となる。この点に関し、この特許文献1に記載の技術では、波長帯域を制限することによって回折光学素子の不要次数光の影響を低減している。
In the technique described in
しかしながら、この不要次数光は、使用次数光とは非連続的(独立的)に結像面に到達する。又、分光波長特性も不要次数光と使用次数光とは非連続的である。
この特許文献1に記載の技術は、正規(使用次数光による)の結像とは全く無関係な不要次数光をその波長特性の差に着目して低減させるものである。
そのため、良像を得るためには、不要次数光による像の強度を大幅に低減させる必要が生じる。
However, this unnecessary order light reaches the image plane discontinuously (independently) from the used order light. The spectral wavelength characteristics are also discontinuous between the unnecessary order light and the use order light.
The technique described in
Therefore, in order to obtain a good image, it is necessary to greatly reduce the intensity of the image due to unnecessary order light.
この特許文献1に記載の技術では、420nmの波長でほとんど感度のない光学系を具体例として提案している。
しかしながら、420nmの波長は、人間の視覚において、特に色の認知に対して影響を有しており、この波長域を極端に低減するのは、色再現性の観点からみると必要以上に短波長成分を低減させてしまうことになり、自然な色の再現を損なう可能性が高い。
よって、この特許文献1に記載の技術では、不要次数光による影響を目立たなくするために、人間の視覚に影響を与える短波長域を大幅にカットしなければならないので、高水準での色再現性と、フレア除去との両立が難しいという問題点があった。
In the technique described in
However, the wavelength of 420 nm has an influence on the color perception in human vision, and this wavelength range is extremely reduced from the viewpoint of color reproducibility. The component will be reduced, and there is a high possibility that natural color reproduction will be impaired.
Therefore, in the technique described in
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、簡易な構成で、幅広い自然の被写体に対して、色フレアを低減させた良好な像を再現できる電子撮像装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic imaging apparatus that can reproduce a good image with a reduced color flare with a simple configuration and a wide range of natural subjects, in view of the above-described problems.
可視光領域を撮影するカメラ等の電子撮像装置においては、一般的に可視光域の中間波長近辺を基に撮像光学系の最適化を行なう。このときに、可視光域の全てで良好な光学性能を得ようとすると、色収差を補正するために特殊な硝材を用いたり、またレンズ枚数を多くしたりする必要が生じ、光学系が高価となってしまう。
そこで、本発明の構成の趣旨は、ある程度の色収差を許容すると共に、それに起因する色フレアが発生し易い状況下では、電気的に色フレアを低減することによって、安価な光学系であっても色フレアの目立たない電子撮像装置を実現するというものである。
In an electronic imaging device such as a camera that captures a visible light region, the imaging optical system is generally optimized based on the vicinity of an intermediate wavelength in the visible light region. At this time, if an attempt is made to obtain good optical performance in the entire visible light range, it is necessary to use a special glass material or to increase the number of lenses in order to correct chromatic aberration, and the optical system is expensive. turn into.
Therefore, the gist of the configuration of the present invention is to allow a certain amount of chromatic aberration and to reduce the color flare electrically under the circumstances where color flare due to the chromatic aberration is likely to occur. An electronic imaging device in which color flare is not conspicuous is realized.
上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最小F値をFminとし、F値がFminのときのh線(波長404.7nm)におけるマージナル光線の球面収差量絶対値をLh、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量絶対値をLdとしたときに、次の条件式(1)を満足することを特徴とする。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 2P ……(1)
In order to solve the above problems, an electronic image pickup apparatus according to the present invention includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image. Including an electronic imaging device that converts and outputs an electrical signal, an imaging optical system in which chromatic aberration occurs and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device, and luminance between certain pixels adjacent to the electronic imaging device A high-brightness difference boundary detection unit that detects a boundary where the difference is greater than or equal to a certain level; and when the high-luminance difference boundary detection unit detects a luminance difference that is greater than or equal to a certain level, the luminance difference that is greater than or equal to the certain level is included. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including the luminance and color information so that color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary portion is reduced, and the imaging optical system includes a minimum pixel of the electronic imaging device Pi H is P, the minimum F value is Fmin, and when the F value is Fmin, the absolute value of the spherical aberration of the marginal ray at the h-line (wavelength 404.7 nm) is Lh, and the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) When the spherical aberration amount absolute value is Ld, the following conditional expression (1) is satisfied.
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 2P (1)
また、上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最大像高の像高比0.9、0.7、0.5の何れかにおけるd線(波長587.56nm)に対するh線(波長404.7nm)の倍率色の横収差量をShとしたときに、次の条件式(2)を満足することを特徴とする。
|Sh| ≧ 2P ……(2)
In addition, the configuration of the electronic imaging device according to the present invention for solving the above-described problem includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, and an image received by the pixels with luminance and color An electronic imaging device that converts and outputs an electrical signal containing information, an imaging optical system that generates photographic aberration on the imaging surface of the electronic imaging device, and a certain pixel adjacent to the electronic imaging device A high-brightness-difference boundary detection unit that detects a boundary where the luminance difference exceeds a certain level, and a luminance difference that exceeds the certain level when the high-brightness-difference boundary detection unit detects a luminance difference that exceeds a certain level. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including the luminance and color information so as to reduce color flare due to the chromatic aberration near the boundary including the imaging optical system, minimum Lateral aberration of chromaticity of magnification of h-line (wavelength 404.7 nm) with respect to d-line (wavelength 587.56 nm) at an elementary pitch P and image height ratio 0.9, 0.7, 0.5 of maximum image height When the amount is Sh, the following conditional expression (2) is satisfied.
| Sh | ≧ 2P (2)
このように構成すれば、色フレアの発生し易い撮像領域を割り出し、その領域で発生する色フレアを電気的に補正することができる。 With this configuration, it is possible to determine an imaging area where color flare is likely to occur, and to electrically correct color flare occurring in that area.
また、上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最小F値をFminとし、F値がFminのときのh線(波長404.7nm)におけるマージナル光線の球面収差量絶対値をLh、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量絶対値をLdとしたときに、次の条件式(1)を満足することを特徴とする。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 2P ……(1)
In addition, the configuration of the electronic imaging device according to the present invention for solving the above-described problem includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, and an image received by the pixels with luminance and color An electronic imaging device that converts and outputs an electrical signal containing information, an imaging optical system that generates chromatic aberration and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device, and an appropriate exposure value of a shooting area on the electronic imaging device A luminance difference by detecting a pixel having a saturated exposure level and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel and underexposure of 2 EV or less with respect to the proper exposure. A high-luminance difference boundary detection unit for detecting a boundary with a large difference, and a color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary detected by the high-intensity difference boundary detection unit. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including luminance and color information, wherein the imaging optical system has a minimum pixel pitch P, a minimum F value Fmin, and an F value Fmin When the absolute value of the spherical aberration of the marginal ray at the h-line (wavelength 404.7 nm) is Lh and the absolute value of the spherical aberration of the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) is Ld, The expression (1) is satisfied.
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 2P (1)
また、上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最大像高の像高比0.9、0.7、0.5の何れかにおけるd線(波長587.56nm)に対するh線(波長404.7nm)の倍率色の横収差量をShとしたときに、次の条件式(2)を満足することを特徴とする電子撮像装置。
|Sh| ≧ 2P ……(2)
In addition, the configuration of the electronic imaging device according to the present invention for solving the above-described problem includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, and an image received by the pixels with luminance and color An electronic imaging device that converts and outputs an electrical signal containing information, an imaging optical system that generates chromatic aberration and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device, and an appropriate exposure value of a shooting area on the electronic imaging device A luminance difference by detecting a pixel having a saturated exposure level and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel and underexposure of 2 EV or less with respect to the proper exposure. A high-luminance difference boundary detection unit for detecting a boundary with a large difference, and a color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary detected by the high-intensity difference boundary detection unit. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including luminance and color information, and the imaging optical system has a minimum pixel pitch of the electronic image sensor P, a maximum image height ratio of 0.9, When the lateral aberration amount of the magnification color of the h line (wavelength 404.7 nm) with respect to the d line (wavelength 587.56 nm) at 0.7 or 0.5 is Sh, the following conditional expression (2) An electronic imaging apparatus characterized by being satisfied.
| Sh | ≧ 2P (2)
空や照明等の高輝度な被写体部分は、適正露出に対して2EV以下のアンダー露出時でも露出レベルが飽和する領域として存在するため、それに隣接する明暗差の激しい領域は、色フレアが出やすい。そこで、本発明による電子撮像装置の構成をこのようにすれば、その領域により発生する色フレアを低減することができる。 High-brightness subject parts such as the sky and illumination exist as areas where the exposure level is saturated even when underexposure is 2 EV or less with respect to the appropriate exposure. Therefore, an area with a sharp contrast between the adjacent areas tends to have color flare. . Therefore, if the configuration of the electronic imaging apparatus according to the present invention is configured in this manner, color flare generated by the area can be reduced.
なお、上記条件式(1)、(2)において、2Pの値が、十分に小さい場合には、発生する色収差そのものが小さいため、信号処理は不要となる。 In the above conditional expressions (1) and (2), when the value of 2P is sufficiently small, the generated chromatic aberration itself is small, so that signal processing becomes unnecessary.
また、本発明は、上記条件式(1)を次の条件式(1’)に置き換えてもよい。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 4P ……(1’)
In the present invention, the conditional expression (1) may be replaced with the following conditional expression (1 ′).
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 4P (1 ′)
また、本発明は、上記条件式(1)を次の条件式(1”)に置き換えてもよい。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 6P ……(1”)
In the present invention, the conditional expression (1) may be replaced with the following conditional expression (1 ″).
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 6P (1 ″)
また、本発明は、上記条件式(2)を次の条件式(2’)に置き換えてもよい。
|Sh| ≧ 3P ……(2’)
In the present invention, the conditional expression (2) may be replaced with the following conditional expression (2 ′).
| Sh | ≧ 3P (2 ′)
また、本発明は、上記条件式(2)を次の条件式(2”)に置き換えてもよい。
|Sh| ≧ 5P ……(2”)
In the present invention, the conditional expression (2) may be replaced with the following conditional expression (2 ″).
| Sh | ≧ 5P (2 ″)
本発明は、満足する条件式が、上記条件式(1’)、(1”)、(2’)、(2”)となるほど色収差が大きくなるが、電気補正の効果があり、光学系の小型化が達成できる。 In the present invention, the chromatic aberration increases as the conditional expressions (1 ′), (1 ″), (2 ′), and (2 ″) satisfy the conditional expressions described above. Miniaturization can be achieved.
また、本発明は、好ましくは、上記の構成において、前記高輝度差境界部検出手段として、二次元エリア測光センサーを用いるとよい。
二次元エリア測光センサーを用いれば、撮像面の高輝度領域とそれに隣接する低輝度領域を検知して、輝度差の激しい領域を検出し、それを基に信号処理手段によって色フレアを低減させることができる。
In the present invention, preferably, a two-dimensional area photometric sensor is used as the high-luminance difference boundary detection unit in the above configuration.
Using a two-dimensional area photometric sensor, it detects a high-luminance area on the imaging surface and a low-luminance area adjacent to it, detects an area with a strong luminance difference, and reduces color flare using signal processing means based on it. Can do.
また、前記電子撮像素子の撮像面上に感度低下手段を施した複数の画素を設け、該画素での受光信号を用いて前記境界部を検出するようにするとよい。
このように構成すれば、撮像素子と二次元エリア測光センサーを一体化させることができ、その分、電子撮像装置を小型化することができる。また、感度の高い画素と感度の低い画素による輝度情報によって、露出レベルの飽和する領域とそれに隣接する領域を得ることができる。
また、感度低下手段としては、NDフィルターなどが適用可能である。
In addition, it is preferable to provide a plurality of pixels with sensitivity reduction means on the image pickup surface of the electronic image pickup device and detect the boundary portion using a light reception signal at the pixels.
If comprised in this way, an image pick-up element and a two-dimensional area photometric sensor can be integrated, and an electronic imaging device can be reduced in size by that. In addition, a region where the exposure level is saturated and a region adjacent thereto can be obtained based on luminance information from pixels having high sensitivity and pixels having low sensitivity.
An ND filter or the like can be applied as the sensitivity reduction means.
また、前記色フレアの低減の仕方として、前記信号処理手段により、前記境界部近傍の彩度を低下させれば、色のにじみが気にならない程度に除去できる。
そして、前記彩度を低下させる領域を、前記境界部から上下左右に1画素以上50画素以内とすれば、信号処理量と色補正効果とのバランスが良くなる。1画素より狭いと色フレアが十分に補正しきれない。また、50画素を超えると信号処理量が多くなり好ましくない。
Further, as a method for reducing the color flare, if the saturation near the boundary is reduced by the signal processing means, it can be removed to the extent that the color blur is not anxious.
If the area where the saturation is lowered is set to be 1 pixel or more and 50 pixels or less in the vertical and horizontal directions from the boundary portion, the balance between the signal processing amount and the color correction effect is improved. If it is narrower than one pixel, the color flare cannot be corrected sufficiently. Further, if it exceeds 50 pixels, the amount of signal processing increases, which is not preferable.
また、本発明は、好ましくは、上記の構成において、前記信号処理手段により、前記境界部及び前記境界部に隣接し輝度の低い暗部側の境界部近傍の色度を、前記境界部から暗部側へ一定画素以上離れた暗部の色度に近似させることで色のにじみが気にならない程度に除去できる。
そして、前記色度を近似させる領域を、前記境界部から暗部側へ2画素以上50画素以内とすれば、信号処理量と色補正効果とのバランスが良くなる。2画素より狭いと色フレアが十分に補正しきれない。また、50画素を超えると信号処理量が多くなる。
In the present invention, preferably, in the above configuration, the signal processing unit may cause the signal processing means to change the chromaticity in the vicinity of the boundary portion on the dark portion side adjacent to the boundary portion and low in luminance from the boundary portion to the dark portion side. By approximating the chromaticity of a dark part that is more than a certain pixel away, it can be removed to the extent that color blur is not an issue.
If the region for approximating the chromaticity is 2 pixels or more and 50 pixels or less from the boundary portion to the dark portion side, the balance between the signal processing amount and the color correction effect is improved. If it is narrower than 2 pixels, the color flare cannot be corrected sufficiently. If the number of pixels exceeds 50, the amount of signal processing increases.
また、上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系を接続可能とするマウント部と、前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の色フレアを低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備えたことを特徴とする。 In addition, the configuration of the electronic imaging device according to the present invention for solving the above-described problem includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, and an image received by the pixels with luminance and color An electronic image sensor that converts and outputs an electrical signal including information, a mount unit that enables connection of an image pickup optical system that forms a subject image on the image pickup surface of the electronic image pickup element, and a certain constant adjacent to the electronic image pickup element High luminance difference boundary detection means for detecting a boundary where the luminance difference between pixels is equal to or higher than a certain level, and when the high luminance difference boundary detection means detects a luminance difference equal to or higher than a certain level, Signal processing means for electrically adjusting the electrical signal including the luminance and color information so as to reduce color flare in the vicinity of the boundary including the luminance difference.
また、上記課題を解決するための本発明による電子撮像装置の構成は、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有する複数の画素を含み前記画素が受光した像を輝度及び色の情報を含む電気信号に変換し出力する電子撮像素子と、前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系を接続可能とするマウント部と、前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備えたことを特徴とする。 In addition, the configuration of the electronic imaging device according to the present invention for solving the above-described problem includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, and an image received by the pixels with luminance and color An electronic image sensor that converts and outputs an electrical signal containing information, a mount unit that enables connection of an imaging optical system that forms a subject image on the imaging surface of the electronic image sensor, and a shooting area on the electronic image sensor Proper exposure calculation means for calculating a proper exposure value, and detecting a pixel whose exposure level is saturated due to underexposure of 2 EV or less with respect to the proper exposure and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel. A high-luminance difference boundary detection unit that detects a boundary with a large luminance difference, and color flare caused by the chromatic aberration near the boundary detected by the high-luminance difference boundary detection unit is reduced. Characterized by comprising a signal processing means for adjusting electrically the electrical signal containing the luminance and color information of the so that.
また、前記電子撮像素子のうちの、少なくとも一つの電子撮像素子に、分光特性が、2つの高いピーク波長を持ち、その2つのピーク波長の間に、その2つのピーク波長の双方に対して50%以下の感度の波長を有する、いわゆる補色系のモザイクフィルターを用いれば、短波長側の感度が必要以上に高くなるので、これを上述の本発明の各構成に適用すると有効である。 In addition, at least one of the electronic image pickup devices has a spectral characteristic having two high peak wavelengths, and between the two peak wavelengths, 50 for both of the two peak wavelengths. If a so-called complementary color mosaic filter having a wavelength of less than or equal to% is used, the sensitivity on the short wavelength side becomes higher than necessary. Therefore, it is effective to apply this to each configuration of the present invention described above.
本発明によれば、簡易な構成で、幅広い自然の被写体に対して、色を含め良好な像の再現を可能とする電子撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electronic imaging apparatus capable of reproducing a good image including colors for a wide range of natural subjects with a simple configuration.
実施例の説明に先立ち、本発明において、色収差による色フレアを光学的に低減させる構成について説明する。
図1に色フレアを光学的に低減させる本発明にかかる撮像光学系の概念図を示す。撮像光学系1は波長補正手段としてのフィルター3等を含んでいる。撮像光学系1を透過した光束は撮像素子2上に被写体像を形成する。そして、像面4上には、可視光域全域を含んだ像が形成される。なお、像面中心についての結像状態は球面収差図を基に判断できる。
Prior to the description of the embodiments, a configuration for optically reducing color flare due to chromatic aberration in the present invention will be described.
FIG. 1 is a conceptual diagram of an imaging optical system according to the present invention that optically reduces color flare. The imaging
図2は図1の撮像光学系の球面収差図を示す。図2において、絞り開放時のF値、つまり最小F値Fminでの最大入射高の各波長のマージナル光線と光軸との交わる位置と近軸像点との差の絶対値、つまり球面収差量の絶対値をLλと表している。波長λがd線(波長587.56nm)であれば、d線(波長587.56nm)の球面収差量の絶対値をLdと表している。 FIG. 2 is a spherical aberration diagram of the imaging optical system of FIG. In FIG. 2, the absolute value of the difference between the paraxial image point and the position where the F-number when the aperture is open, that is, the marginal ray of each wavelength having the maximum incident height at the minimum F-value Fmin and the optical axis intersect, that is, the amount of spherical aberration. Is represented by Lλ. If the wavelength λ is the d-line (wavelength 587.56 nm), the absolute value of the spherical aberration amount of the d-line (wavelength 587.56 nm) is represented as Ld.
図2の収差図において、LdとLλは、最大入射高における焦点位置のずれ量を示しており、これを撮像光学系1の後側焦点部分の断面図で見ると、図3のようになる。
図3において、実線はd線(波長587.56nm)の最大入射高のマージナル光線、破線は任意の波長λの最大入射高のマージナル光線を示している。そして、近軸像面4に対する各波長の像面のずれは、近軸像面における色フレアとして認識される。
In the aberration diagram of FIG. 2, Ld and Lλ indicate the amount of shift of the focal position at the maximum incident height, and this is shown in FIG. 3 when viewed from the cross-sectional view of the rear focal portion of the imaging
In FIG. 3, the solid line indicates the marginal ray with the maximum incident height of the d line (wavelength 587.56 nm), and the broken line indicates the marginal ray with the maximum incident height with an arbitrary wavelength λ. The deviation of the image plane of each wavelength with respect to the
また、図3では、近軸像面4上の光軸5を中心としたフレアの直径を、それぞれLd/Fmin、Lλ/Fminと表している。
このLd/FminとLλ/Fminとの差が大きいと色フレアが発生し易くなるが、特にd線(波長587.56nm)よりも短波長側は色収差の補正が難しく撮像光学系全体で色収差を良好に補正するのは困難であるため、安価な撮像光学系を達成するには短波長側の色収差をある程度残さざるを得なくなる。
In FIG. 3, the flare diameters centered on the
If the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is large, color flare is likely to occur. In particular, it is difficult to correct chromatic aberration on the shorter wavelength side than the d-line (wavelength 587.56 nm), and chromatic aberration is reduced in the entire imaging optical system. Since it is difficult to correct well, chromatic aberration on the short wavelength side must be left to some extent in order to achieve an inexpensive imaging optical system.
このため、本発明による撮像光学系においては、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.05mm、つまり、次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1としたときに、波長λ1がd線(波長587.56nm)以下の電子撮像素子が感知可能な範囲内に存在し、像の良好なd線(波長587.56nm)は結像に必要な光量を確保し、かつ、色フレアとなる波長λ1の光量を低減させるために、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(4)を満足する特性を示すように構成する。
λ1 ≦ λc ≦ 587.56nm ……(4)
Therefore, in the imaging optical system according to the present invention, the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.05 mm, that is, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
If the wavelength satisfying the above is λ1, the wavelength λ1 is within a range that can be sensed by an electronic imaging device having a d-line (wavelength 587.56 nm) or less, and the d-line (wavelength 587.56 nm) with good image is In order to secure the amount of light necessary for image formation and reduce the amount of light of wavelength λ1 that becomes a color flare, the wavelength λc at which the transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is It is configured so as to exhibit characteristics satisfying conditional expression (4).
λ1 ≦ λc ≦ 587.56 nm (4)
このように構成すれば、結像性能の良好なd線(波長587.56nm)付近は光量を確保することができるとともに、色フレアの原因となる波長λ1の光量を低く抑えて再現することができ、簡易な光学系であっても色フレアを抑えることができる。波長λcが上記条件式(4)の下限を超えて小さくなると色フレアが目立つようになる。また、上限を超えると色再現性が悪くなる。 With this configuration, the amount of light in the vicinity of the d-line (wavelength 587.56 nm) with good imaging performance can be secured, and reproduction can be performed while keeping the amount of light at the wavelength λ1 that causes color flare low. Even with a simple optical system, color flare can be suppressed. When the wavelength λc becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (4), color flare becomes conspicuous. If the upper limit is exceeded, color reproducibility deteriorates.
なお、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.05mmとなる波長λ1について、上記条件式(4)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.04mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(4)を満足するとより好ましい。また、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.03mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(4)を満足するとより好ましい。
なお、上記条件式(4)を満足させるためには、波長補正用のフィルター3の分光透過率特性、または、波長補正のコーティング等を施すことによる撮像光学系1全体の分光透過率特性を調整すればよい。
Although it has been described that it is preferable to satisfy the above conditional expression (4) for the wavelength λ1 at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.05 mm, the obtained electronic image is stretched and observed. In consideration, it is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.04 mm is λ1, and the conditional expression (4) is satisfied. Further, it is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.03 mm is λ1, and the conditional expression (4) is satisfied.
In order to satisfy the conditional expression (4), the spectral transmittance characteristic of the
ここまでは光軸上の色収差について説明したが、倍率の色収差についても同様である。図4はd線(波長587.56nm)に対する波長λの倍率の色収差量を示す収差図である。図4において、最大像高IHに対し最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する波長λの倍率色の横収差量Sλは、矢印で示している。これを、図1の近軸像面2上で表すと、像面上の像高比0.9における色収差の様子は、図5に示すようになり、色フレアが発生することになる。
So far, chromatic aberration on the optical axis has been described, but the same applies to chromatic aberration of magnification. FIG. 4 is an aberration diagram showing the amount of chromatic aberration at the magnification of the wavelength λ with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm). In FIG. 4, the lateral aberration amount Sλ of the magnification color of the wavelength λ with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) at the image height ratio 0.9 of the maximum image height IH is indicated by an arrow. When this is expressed on the
そこで、本発明による撮像光学系は、任意の波長λの最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する倍率色の横収差量をSλとしたときに近軸像面4上でのずれ量|Sλ|が0.025mm、つまり、次の条件式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2としたときに、λ2がd線(波長587.56nm)よりも短波長側に存在し、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(6)を満足する特性を示すように構成するのが好ましい。
λ2 ≦ λc ≦ 587.56nm ……(6)
波長λcが上記条件式(6)の下限を超えて小さくなると色フレアが目立つようになる。また、上限を超えると色再現性が悪くなる。
Therefore, the imaging optical system according to the present invention has a paraxial image when the lateral aberration amount of the magnification color with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) at the maximum image height ratio 0.9 at an arbitrary wavelength λ is Sλ. The deviation amount | Sλ | on the
| Sλ | = 0.025 mm (5)
Where λ2 is a wavelength shorter than the d-line (wavelength 587.56 nm) and the transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) It is preferable that λc be configured to exhibit characteristics satisfying the following conditional expression (6).
λ2 ≦ λc ≦ 587.56 nm (6)
When the wavelength λc becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (6), color flare becomes conspicuous. If the upper limit is exceeded, color reproducibility deteriorates.
なお、|Sλ|が0.025mmとなる波長λ2について、上記条件式(6)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、|Sλ|が0.02mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(6)を満足するとより好ましい。また、|Sλ|が0.015mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(6)を満足するとより好ましい。 It has been described that it is preferable to satisfy the conditional expression (6) for the wavelength λ2 at which | Sλ | is 0.025 mm. However, in consideration of stretching and observing the obtained electronic image, | Sλ | It is more preferable that the wavelength of 0.02 mm is λ2 and the conditional expression (6) is satisfied. Further, it is more preferable that the wavelength at which | Sλ | is 0.015 mm is λ2, and the conditional expression (6) is satisfied.
また、上記条件式(4)と上記条件式(6)とを同時に満足するような分光透過率を示す撮像光学系として構成すると、光軸上においても、光軸外においても共に色フレアを抑えた撮像光学系が達成できる。 Further, when the imaging optical system is configured to exhibit a spectral transmittance that satisfies the conditional expression (4) and the conditional expression (6) at the same time, color flare is suppressed both on the optical axis and off the optical axis. An imaging optical system can be achieved.
また、可視光域の撮像においては、可視光域の短波長側は、人間の目の感度が低いため、紫外線域に近い可視光線は人間の目では認識されにくい。一方、撮像素子は、人間の目の感度とは違い、紫外線域に近い可視光線域も人間の目で認識できるレベルに再現してしまう。そのため、紫外線に近い領域の再現性を低下させる一方、人間の目に強く認識される領域の光量を確保する必要が生じる。 Further, in the imaging in the visible light region, since the sensitivity of the human eye is low on the short wavelength side of the visible light region, visible light close to the ultraviolet region is difficult to be recognized by the human eye. On the other hand, unlike the sensitivity of the human eye, the imaging device reproduces the visible light region close to the ultraviolet region to a level that can be recognized by the human eye. For this reason, it is necessary to reduce the reproducibility of the region close to ultraviolet rays while securing the light amount of the region that is strongly recognized by human eyes.
そこで、人間の目には認識されにくい波長390nmよりも短波長側の光量を低下させるとともに、人間の目には認識され易い波長430nmよりも長波長側の光量を確保するために、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが次の条件式(7)を満足する撮像光学系を用いることが好ましい。
390nm ≦ λc ≦ 440nm ……(7)
Therefore, in order to reduce the amount of light on the shorter wavelength side than the wavelength of 390 nm which is difficult to be recognized by the human eye, and to ensure the amount of light on the longer wavelength side of the wavelength of 430 nm which is easily recognized by the human eye, the transmittance is It is preferable to use an imaging optical system in which the wavelength λc that is a half value with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) satisfies the following conditional expression (7).
390 nm ≦ λc ≦ 440 nm (7)
それに合わせて、撮像光学系自体の光軸上の色収差を上記波長域よりも短波長側では収差性能を悪化させても、再現される像に対する影響は少ない。
そのため、この撮像光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときの任意の波長λのマージナル光線の球面収差量の絶対値をLλ、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1としたときに、波長λ1が、次の条件式(8)を満足するように光学系を構成することが好ましい。
390nm ≦ λ1 ≦ 430nm ……(8)
Correspondingly, even if the chromatic aberration on the optical axis of the imaging optical system itself is deteriorated at the shorter wavelength side than the above wavelength range, the effect on the reproduced image is small.
Therefore, the minimum F value of this imaging optical system is Fmin, and when the F value is Fmin, the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray of any wavelength λ is Lλ, and the marginal ray in the d-line (wavelength 587.56 nm) When the absolute value of the spherical aberration is Ld, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
It is preferable that the optical system is configured so that the wavelength λ1 satisfies the following conditional expression (8), where λ1 is a wavelength that satisfies the above.
390 nm ≦ λ1 ≦ 430 nm (8)
波長λ1が上記条件式(8)の下限を超えて小さくなると、光学系の精度が求められるため、光学系が安価に構成できなくなる。また、上限を超えると色フレアが除去しきれなくなる。
また、上記条件式(7)の下限を超えると短波長側の色フレアが目立つようになる。また、上限を超えると色再現性が悪くなる。
If the wavelength λ1 becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (8), the accuracy of the optical system is required, and the optical system cannot be configured at low cost. If the upper limit is exceeded, color flare cannot be completely removed.
When the lower limit of conditional expression (7) is exceeded, color flare on the short wavelength side becomes conspicuous. If the upper limit is exceeded, color reproducibility deteriorates.
なお、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.05mmとなる波長λ1について、上記条件式(8)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.04mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(8)を満足するとより好ましい。また、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.03mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(8)を満足するとより好ましい。 It has been described that it is preferable to satisfy the above conditional expression (8) for the wavelength λ1 at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.05 mm. However, the obtained electronic image is stretched and observed. In consideration, it is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.04 mm is λ1, and the conditional expression (8) is satisfied. Further, it is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.03 mm is λ1, and the conditional expression (8) is satisfied.
また、本発明による撮像光学系は、倍率の色収差についても同様に、上記条件式(7)を満たした状態で、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する波長λの倍率色の横収差量をSλとしたときに次の条件式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2としたときに、波長λ2が、次の条件式(9)を満足する特性を示すように構成するのが好ましい。
390nm ≦ λ2 ≦ 430nm ……(9)
The imaging optical system according to the present invention similarly applies to the d-line (wavelength: 587.56 nm) at the maximum image height ratio of 0.9 while satisfying the conditional expression (7) with respect to the chromatic aberration of magnification. Conditional expression (5) where Sλ is the lateral aberration amount of the chromaticity of wavelength λ
| Sλ | = 0.025 mm (5)
It is preferable that the wavelength λ2 be configured to exhibit characteristics satisfying the following conditional expression (9), where λ2 is a wavelength that satisfies the above.
390 nm ≦ λ2 ≦ 430 nm (9)
波長λ2が上記条件式(9)の下限を超えて小さくなると、光学系の精度が求められるため、光学系が安価に構成できなくなる。また、上限を超えると色フレアが除去しきれなくなる。 When the wavelength λ2 becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (9), the accuracy of the optical system is required, and the optical system cannot be configured at low cost. If the upper limit is exceeded, color flare cannot be completely removed.
なお、|Sλ|が0.025mmとなる波長λ2について、上記条件式(9)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、|Sλ|が0.02mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(9)を満足するとより好ましい。また、|Sλ|が0.015mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(9)を満足するとより好ましい。 Although it has been described that it is preferable to satisfy the conditional expression (9) for the wavelength λ2 at which | Sλ | is 0.025 mm, considering that the obtained electronic image is enlarged and observed, | Sλ | It is more preferable that the wavelength of 0.02 mm is λ2 and the conditional expression (9) is satisfied. Further, it is more preferable that the wavelength at which | Sλ | is 0.015 mm is λ2, and the conditional expression (9) is satisfied.
また、上記条件式(7)、(8)、(9)を同時に満足すると、光軸上においても、光軸外においても共に色フレアを抑えた撮像光学系が達成できる。 If the conditional expressions (7), (8), and (9) are satisfied at the same time, an imaging optical system that suppresses color flare both on the optical axis and off the optical axis can be achieved.
また、本発明の撮像光学系は、電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、この撮像光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときの任意の波長λのマージナル光線の球面収差量の絶対値をLλ、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1とし、波長λ1が次の条件式(10)を満足し、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ1での撮像光学系の透過率比をτ(λ1)、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ1+30nmでの撮像光学系の透過率比をτ(λ1+30)としたときに、次の条件式(11)、(12)を満足する特性を示すように構成するとよい。
350nm ≦ λ1 ≦ 550nm ……(10)
τ(λ1) ≦ 10% ……(11)
τ(λ1+30) ≧ 50% ……(12)
The imaging optical system of the present invention is an imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device. The minimum F value of the imaging optical system is Fmin, and an arbitrary wavelength λ when the F value is Fmin. When the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray is Lλ, and the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) is Ld, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
Is a wavelength satisfying the following conditional expression (10), and the transmittance ratio of the imaging optical system at the wavelength λ1 to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ1) When the transmittance ratio of the imaging optical system at the wavelength λ1 + 30 nm to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ1 + 30), the following conditions (11) and (12) are satisfied. It may be configured as shown.
350 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (10)
τ (λ1) ≦ 10% (11)
τ (λ1 + 30) ≧ 50% (12)
このように構成すれば、光軸上の色収差が発生する短波長側で色フレアとなる波長を低減させることができるとともに、人間の眼で認識される波長域においては色収差の影響を抑え、且つ光量を確保でき、色再現性と描写性能とを両立させた小型の撮像光学系を達成することができる。 With this configuration, it is possible to reduce the wavelength that causes color flare on the short wavelength side where chromatic aberration occurs on the optical axis, and suppress the influence of chromatic aberration in the wavelength range recognized by the human eye, and It is possible to achieve a small imaging optical system that can secure a light amount and achieve both color reproducibility and rendering performance.
なお、波長λ1が上記条件式(10)の下限を超えて小さくなると、撮像光学系の精度が求められてくるため、撮像光学系を安価に構成することができなくなる。また、上限を超えると色フレアが除去しきれなくなる。
また、波長λ1での透過率が10%を超えて大きくなると色フレアが目立つようになる。また、波長λ1+30nmでの透過率が50%より下回ると色再現性が悪くなる。
If the wavelength λ1 becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (10), the accuracy of the imaging optical system is required, and the imaging optical system cannot be configured at a low cost. If the upper limit is exceeded, color flare cannot be completely removed.
Further, when the transmittance at wavelength λ1 exceeds 10%, color flare becomes conspicuous. Further, when the transmittance at the wavelength λ1 + 30 nm is less than 50%, the color reproducibility is deteriorated.
なお、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.05mmとなる波長λ1について、上記条件式(10)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.04mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(10)、(11)、(12)を満足するとより好ましい。また、Ld/FminとLλ/Fminとの差が0.03mmとなる波長をλ1とし、上記条件式(10)、(11)、(12)を満足するとより好ましい。 It has been described that it is preferable that the conditional expression (10) is satisfied with respect to the wavelength λ1 at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.05 mm. However, the obtained electronic image is stretched and observed. In consideration, it is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.04 mm is λ1, and the conditional expressions (10), (11), and (12) are satisfied. It is more preferable that the wavelength at which the difference between Ld / Fmin and Lλ / Fmin is 0.03 mm is λ1, and the conditional expressions (10), (11), and (12) are satisfied.
また、本発明による撮像光学系は、倍率の色収差についても光軸上の色収差ついての条件と同様に、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する波長λの倍率色の横収差量をSλとしたときに、次の条件式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2としたときに、波長λ2が次の条件式(13)を満足し、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ2での撮像光学系の透過率比をτ(λ2)、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ2+30nmでの撮像光学系の透過率比をτ(λ2+30)としたときに、次の条件式(14)、(15)を満足するとよい。
350nm ≦ λ2 ≦ 550nm ……(13)
τ(λ2) ≦ 10% ……(14)
τ(λ2+30) ≧ 50% ……(15)
The imaging optical system according to the present invention also has a wavelength λ with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio of 0.9 for the chromatic aberration of magnification in the same manner as the chromatic aberration on the optical axis. When the lateral aberration amount of the chromaticity of magnification is Sλ, the following conditional expression (5)
| Sλ | = 0.025 mm (5)
Λ2 satisfies the following conditional expression (13), and the transmittance ratio of the imaging optical system at the wavelength λ2 with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is expressed as τ2. When the transmittance ratio of the imaging optical system at the wavelength λ2 + 30 nm to the transmittance of (λ2) and d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ2 + 30), the following conditional expressions (14) and (15) are satisfied Good.
350 nm ≦ λ2 ≦ 550 nm (13)
τ (λ2) ≤ 10% (14)
τ (λ2 + 30) ≧ 50% (15)
このように構成すれば、倍率の色収差が発生する短波長側で色フレアとなる波長を低減するとともに、人間の眼で認識される波長域において色収差の影響を抑え、且つ光量を確保でき色再現性と描写性能とを両立させた小型の撮像光学系を達成することができる。 This configuration reduces the wavelength that causes color flare on the short wavelength side where chromatic aberration of magnification occurs, suppresses the effect of chromatic aberration in the wavelength range recognized by the human eye, and secures the amount of light to achieve color reproduction. Therefore, it is possible to achieve a small imaging optical system that achieves both high performance and imaging performance.
なお、波長λ2が上記条件式(13)の下限を超えて小さくなると、撮像光学系の精度が求められてくるため、撮像光学系を安価に構成することができなくなる。また、上限を超えると色フレアが除去しきれなくなる。
また、波長λ2での透過率が10%を超えて大きくなると色フレアが目立つようになる。また、波長λ2+30nmでの透過率が50%より下回ると色再現性が悪くなる。
If the wavelength λ2 becomes smaller than the lower limit of the conditional expression (13), the accuracy of the imaging optical system is required, and the imaging optical system cannot be configured at low cost. If the upper limit is exceeded, color flare cannot be completely removed.
Further, when the transmittance at the wavelength λ2 exceeds 10%, the color flare becomes conspicuous. Further, when the transmittance at the wavelength λ2 + 30 nm is less than 50%, the color reproducibility is deteriorated.
なお、|Sλ|が0.025mmとなる波長λ2について、上記条件式(13)、(14)、(15)を満足すると好ましい旨を説明したが、得られた電子画像を引き伸ばして観察することを考慮すると、|Sλ|が0.02mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(13)、(14)、(15)を満足するとより好ましい。また、|Sλ|が0.015mmとなる波長をλ2とし、上記条件式(13)、(14)、(15)を満足するとより好ましい。 Although it has been described that it is preferable that the conditional expressions (13), (14), and (15) are satisfied for the wavelength λ2 at which | Sλ | is 0.025 mm, the obtained electronic image is enlarged and observed. In consideration of the above, it is more preferable that the wavelength at which | Sλ | is 0.02 mm is λ2, and the conditional expressions (13), (14), and (15) are satisfied. Further, it is more preferable that the wavelength at which | Sλ | is 0.015 mm is λ2, and the conditional expressions (13), (14), and (15) are satisfied.
また、上記条件式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)を同時に満たすと、光軸上においても、光軸外においても共に色フレアを抑えた撮像光学系が達成できる。 Further, when the conditional expressions (10), (11), (12), (13), (14), and (15) are satisfied at the same time, color flare is suppressed both on the optical axis and off the optical axis. An imaging optical system can be achieved.
また、本発明による撮像光学系は、電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、この撮像光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときのh線(波長404.7nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLh、g線(波長435.8nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLg、d線(波長587.56nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLd、d線(波長587.56nm)に対するこの撮像光学系のh線(波長404.7nm)の透過率比をτh、d線(波長587.56nm)に対するg線の透過率比をτgとしたときに、次の条件式(16)を満足し、且つ、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcがh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間に存在する、つまり、次の条件式(17)を満足する特性を示すように構成してもよい。
(Lg−Ld)/Fmin×τh ≦ (Lg‐Ld)/Fmin×τg
……(16)
404.7nm < λc < 435.8nm ……(17)
The imaging optical system according to the present invention is an imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device. The minimum F value of the imaging optical system is Fmin, and the h line (wavelength when the F value is Fmin). The absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray of 404.7 nm) is Lh, the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray of g line (wavelength 435.8 nm) is Lg, and the marginal ray of the d ray (wavelength 587.56 nm) is The absolute value of the spherical aberration amount is Ld, and the transmittance ratio of the h-ray (wavelength 404.7 nm) of this imaging optical system to the d-line (wavelength 587.56 nm) is τh, and the g-line to the d-line (wavelength 587.56 nm) When the transmittance ratio is τg, the wavelength λc that satisfies the following conditional expression (16) and has a half-value with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is the h-line (wavelength 404). .7nm) and g-line (wavelength) Exists between 35.8Nm), that is, it may be configured to exhibit a characteristic that satisfies the following condition (17).
(Lg−Ld) / Fmin × τh ≦ (Lg−Ld) / Fmin × τg
...... (16)
404.7 nm <λc <435.8 nm (17)
上記条件式(16)の左辺は、光軸近傍のd線(波長587.56nm)の色のにじみに対するh線(波長404.7nm)の色のにじみの大きさと、h線(波長404.7nm)の透過率とをかけたものである。一方右辺は、光軸近傍のd線(波長587.56nm)の色のにじみに対するg線(波長435.8nm)の色のにじみの大きさと、g線(波長435.8nm)の透過率とをかけたものである。 The left side of the conditional expression (16) shows the size of the color blur of the h line (wavelength 404.7 nm) with respect to the color blur of the d line (wavelength 587.56 nm) near the optical axis and the h line (wavelength 404.7 nm). ) And the transmittance. On the other hand, the right side shows the size of the color blur of the g-line (wavelength 435.8 nm) and the transmittance of the g-line (wavelength 435.8 nm) with respect to the color blur of the d-line (wavelength 587.56 nm) near the optical axis. It is a thing.
一般に、可視光域を光源として用いる撮像光学系においては、d線(波長587.56nm)近辺で収差が出ないように設計する。そのため、h線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)とでは、h線(波長404.7nm)のほうが色のにじみが強く出るためh線(波長404.7nm)の透過率を小さくし、g線(波長435.8nm)の透過率を大きくして上記条件式(16)を満足させれば、h線(波長404.7nm)に依存する色フレアを抑えることができる。
そして、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcがh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間に存在するように上記条件式(17)を満足させれば、g線(波長435.8nm)の光量を確保し、色再現性を確保できる。
In general, an imaging optical system that uses a visible light region as a light source is designed so that no aberration occurs near the d-line (wavelength 587.56 nm). For this reason, the h-line (wavelength 404.7 nm) and the g-line (wavelength 435.8 nm) have more intense color bleeding in the h-line (wavelength 404.7 nm), so the transmittance of the h-line (wavelength 404.7 nm). Is reduced and the transmittance of g-line (wavelength 435.8 nm) is increased to satisfy the above conditional expression (16), color flare depending on h-line (wavelength 404.7 nm) can be suppressed.
Then, the wavelength λc that is half the transmittance with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) exists between the h-line (wavelength 404.7 nm) and the g-line (wavelength 435.8 nm). If the conditional expression (17) is satisfied, the light quantity of g-line (wavelength 435.8 nm) can be secured and the color reproducibility can be secured.
また、本発明による撮像光学系は、倍率の色収差についても光軸上の色収差についての条件と同様に、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対するh線(波長404.7nm)の倍率色の横収差量をSh、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対するg線(波長435.8nm)の倍率色の横収差量をSg、d線(波長587.56nm)に対するこの撮像光学系のh線(波長404.7nm)の透過率比をτh、d線(波長587.56nm)に対するg線(波長435.8nm)の透過率比をτgとしたときに、次の条件式(18)を満足し、且つ、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcがh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間に存在するように上記条件式(17)を満たすことが好ましい。
|Sh|×τh ≦ |Sg|×τg ……(18)
404.7nm < λc < 435.8nm ……(17)
Further, the imaging optical system according to the present invention also provides the chromatic aberration of magnification with respect to the d-line (wavelength: 587.56 nm) with respect to the d-line (wavelength: 587.56 nm) at a maximum image height ratio of 0.9, similarly to the condition for chromatic aberration on the optical axis. The lateral aberration amount of the magnification color of the wavelength 404.7 nm is Sh, and the lateral aberration amount of the magnification color of the g line (wavelength 435.8 nm) with respect to the d line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio 0.9 of the maximum image height. The transmittance ratio of h-line (wavelength 404.7 nm) of this imaging optical system to Sg, d-line (wavelength 587.56 nm) is τh, g-line (wavelength 435.8 nm) to d-line (wavelength 587.56 nm) When the transmittance ratio is τg, the wavelength λc that satisfies the following conditional expression (18) and has a half-value with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is the h-line (wavelength 404). .7 nm) and g-line (wavelength 435.8) It is preferable to satisfy the conditional expression (17) to lie between the m).
| Sh | × τh ≦ | Sg | × τg (18)
404.7 nm <λc <435.8 nm (17)
上記条件式(18)の左辺は、倍率の色収差によるd線(波長587.56nm)に対するh線(波長404.7nm)の色ずれと、h線(波長404.7nm)の透過率とをかけたものである。一方右辺は、倍率の色収差によるd線(波長587.56nm)に対するg線(波長435.8nm)の色ずれと、g線(波長435.8nm)の透過率とをかけたものである。
また、上述と同様に、h線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)とでは、h線(波長404.7nm)のほうが色のにじみが強く出るため、h線(波長404.7nm)の透過率を小さくし、g線(波長435.8nm)の透過率を大きくして上記条件式(18)を満足させれば、h線(波長404.7nm)に依存する色フレアを抑えることができる。
そして、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcがh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間に存在するように上記条件式(17)を満足させれば、g線(波長435.8nm)の光量を確保し、色再現性を確保できる。
The left side of the conditional expression (18) is obtained by multiplying the color shift of the h line (wavelength 404.7 nm) with respect to the d line (wavelength 587.56 nm) due to chromatic aberration of magnification and the transmittance of the h line (wavelength 404.7 nm). It is a thing. On the other hand, the right side is obtained by multiplying the color shift of the g-line (wavelength 435.8 nm) with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) due to the chromatic aberration of magnification and the transmittance of the g-line (wavelength 435.8 nm).
In the same manner as described above, h-line (wavelength 404.7 nm) and g-line (wavelength 435.8 nm) are more likely to cause color blur in h-line (wavelength 404.7 nm). If the conditional expression (18) is satisfied by reducing the transmittance of .7 nm) and increasing the transmittance of g-line (wavelength 435.8 nm), the color flare depending on the h-line (wavelength 404.7 nm) Can be suppressed.
Then, the wavelength λc that is half the transmittance with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) exists between the h-line (wavelength 404.7 nm) and the g-line (wavelength 435.8 nm). If the conditional expression (17) is satisfied, the light quantity of g-line (wavelength 435.8 nm) can be secured and the color reproducibility can be secured.
以上の各条件式に示した各使用波長の制限内容は、光学系の硝材のトータルで達成されるものでよいが、主に波長補正を行なう波長補正素子としてのフィルターを撮像光学系中に設けて達成してもよい。また、レンズ面上に波長補正を行なうためのコーティングを施すことで達成しても良い。 The restriction contents of each wavelength used in the above conditional expressions may be achieved in total for the glass material of the optical system. However, a filter as a wavelength correction element for mainly performing wavelength correction is provided in the imaging optical system. May be achieved. It may also be achieved by applying a coating for wavelength correction on the lens surface.
また、波長2正を行なうためのコーティング膜を平面上に施すと、製造が容易になる。
また、撮像光学系中にローパスフィルターを配設すると共に、このローパスフィルターの少なくとも一面に波長補正を行なうコーティングを施せば、部品点数を減らすことができる。
Further, when a coating film for performing
Further, if a low-pass filter is provided in the imaging optical system and at least one surface of the low-pass filter is coated with wavelength correction, the number of parts can be reduced.
また、撮像光学系中に赤外光成分を低減する赤外カットフィルターを配設すると共に、この赤外カットフィルターの少なくとも一面に波長補正を行なうコーティングを施せば、部品点数を減らすことができる。 Further, if an infrared cut filter for reducing the infrared light component is disposed in the imaging optical system, and at least one surface of the infrared cut filter is coated with a wavelength correction, the number of parts can be reduced.
また、透過率がh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間、及び波長600nmと波長700nmとの間において透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長が存在するようなコーティングを施せば、赤外カットフィルターを別途、配設する必要が無く、部品点数を減らすことができる。
Further, the transmittance is d-line (wavelength 587.56 nm) when the transmittance is between h-line (wavelength 404.7 nm) and g-line (wavelength 435.8 nm), and between
また、撮像光学系の光路中の光路分割手段を設けて波長補正を行なう場合には、g線(波長435.8nm)での感度特性がe線での感度特性の30%以上の感度を有する撮像領域を有する撮像素子側の光路のみに上記波長補正素子を配設すると良い。
つまり、g線(波長435.8nm)での感度特性がe線での感度特性の30%以上を有するということは、短波長での色フレアが発生しやすいということである。そのため、上記波長補正素子により色収差の原因となる波長を低減させれば、他の光路では短波長の影響が少ないので、上記波長補正素子を配設しなくても、光量を確保できる。
When wavelength correction is performed by providing an optical path dividing means in the optical path of the imaging optical system, the sensitivity characteristic at the g-line (wavelength 435.8 nm) has a sensitivity of 30% or more of the sensitivity characteristic at the e-line. The wavelength correction element may be disposed only in the optical path on the imaging element side having the imaging region.
That is, the fact that the sensitivity characteristic at the g-line (wavelength 435.8 nm) has 30% or more of the sensitivity characteristic at the e-line means that color flare at a short wavelength is likely to occur. Therefore, if the wavelength that causes chromatic aberration is reduced by the wavelength correction element, the influence of short wavelengths is small in the other optical paths, so that the amount of light can be secured without providing the wavelength correction element.
例えば、光路分割手段によって分割される光路の一つを、観察者の眼球に光路を導く観察用光路とすると、人間の目はもともと短波長側の感度が低いので波長補正素子を配設する必要が無い。
また、光路分割手段によって複数の光路に分割し、分割された光路のうちの複数にそれぞれ分光感度特性が異なる撮像素子を配設した、いわゆる多板型の撮像装置に用いる場合には、短波長域の受光感度が小さい撮像素子側の光路では、上記波長補正素子が不要となる。
For example, if one of the optical paths divided by the optical path dividing means is an observation optical path that guides the optical path to the observer's eyeball, the human eye originally has low sensitivity on the short wavelength side, and therefore it is necessary to provide a wavelength correction element. There is no.
In addition, when used in a so-called multi-plate type imaging apparatus in which an optical element is divided into a plurality of optical paths by an optical path dividing means and an imaging element having a different spectral sensitivity characteristic is provided in each of the divided optical paths, a short wavelength is used. In the optical path on the imaging element side where the light receiving sensitivity of the region is small, the wavelength correction element is not necessary.
また、本発明による撮像光学系は、電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、この撮像光学系の光路中に光量調節を行なう調節素子を有し、この調節素子がh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間における透過率がe線の透過率の半値となる波長補正作用を備えるように構成すると好ましい。 An imaging optical system according to the present invention is an imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device, and has an adjustment element that adjusts the amount of light in the optical path of the imaging optical system, and the adjustment element is h It is preferable to provide a wavelength correction function in which the transmittance between the line (wavelength 404.7 nm) and the g line (wavelength 435.8 nm) is half the transmittance of the e line.
このように構成すれば、波長補正手段を別途設ける必要が無く、部品点数を減らすことができる。
具体的には、波長補正作用を、コーティングや吸収色素を上記調節素子に混ぜることにより達成できる。
なお、本発明においても、無論、その特性がこれまでに示した上記条件式の少なくともいずれかを満たすとより好ましい。また、上記各条件式は、それぞれ任意に組み合わせて構わない。
If comprised in this way, it is not necessary to provide a wavelength correction means separately, and can reduce a number of parts.
Specifically, the wavelength correction action can be achieved by mixing a coating or absorbing dye with the adjusting element.
In the present invention, of course, it is more preferable that the characteristics satisfy at least one of the above-described conditional expressions. The above conditional expressions may be arbitrarily combined.
また、本発明による撮像光学系は、上記撮像光学系中の焦点距離の決定に関わる光学素子を、屈折現象のみを用いた光学素子で構成すれば、構成が簡易になるので好ましい。 In the imaging optical system according to the present invention, it is preferable that the optical element related to the determination of the focal length in the imaging optical system is constituted by an optical element using only a refraction phenomenon because the configuration becomes simple.
また、本発明による撮像装置は、撮像光学系の後側焦点位置に、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光感度特性を有する電子撮像素子を配設して構成してもよい。 Further, the imaging apparatus according to the present invention may be configured by disposing three or more electronic imaging elements having different spectral sensitivity characteristics for obtaining a color image at the rear focal position of the imaging optical system.
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図6は本発明による電子撮像装置の第1実施形態を示す所謂デジタルカメラ13の構成図である。
本実施形態のデジタルカメラは、物点から発せられた光束が、屈折現象のみを用いた光学素子から構成されていて、色収差が発生する撮影光学系1’で結像作用を受けて、CCDなどの電子撮像素子2に像を形成するようになっている。このとき、撮像素子が規則正しい光電変換素子(画素)の集まりであることから生じる所謂モワレ現象を防ぐために、ローパス効果を持つローパスフィルター6が電子撮像素子2の撮像面4より物体側に配置されている。なお、設計の必要に応じて、赤外光をカットするIRカットの効果をもつIRカットフィルターを配置してもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 6 is a block diagram of a so-called
In the digital camera of this embodiment, a light beam emitted from an object point is composed of an optical element using only a refraction phenomenon, and is subjected to an imaging action by a photographing
電子撮像素子2の入射面にはカラー画像を得るための3つ以上の異なる分光特性を有するモザイクフィルターが配置されており、各画素に各波長域の光束が入射するようになっている。
電子撮像素子2に入射した光束は、光電変換素子である各画素で輝度及び色の情報を含む電気信号に変換され、撮像素子の各画素における輝度及び色の情報を含む電気信号とがコントローラ7に入力され、コントローラ7においてガンマ補正や画像圧縮処理等の信号処理がなされ、内蔵メモリ8やインターフェース9を介して、パソコン10などに出力される。又、コントローラ7から液晶モニタ11へ送信され、撮影しようとする画像や撮像された画像を撮影者が確認することができるようになっている。又、内蔵メモリ8から、いわゆるスマートメディア(商標名)等の補助メモリ12へ画像データを送信することもできるようになっている。
Mosaic filters having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image are arranged on the incident surface of the electronic
The light beam incident on the
ここで、本実施形態の電子撮像装置の特徴としては、撮影光学系1を透過した光路上に張り合わせプリズム14からなる光路分割光学素子が配設されていて、分割された一方の光路に高輝度差境界部検出手段としての二次元エリア測光センサー15が配設されている。そして、二次元エリアセンサー15の表面には、撮像素子2よりも感度が−3段、つまり1/8となるように、NDフィルターが配設されている。
Here, as a feature of the electronic imaging apparatus of the present embodiment, an optical path dividing optical element composed of a
二次元エリア測光センサー15上には、撮像面4上の像とほぼ同じ像が結像されるようになっている。そして、二次元エリア測光センサー15は、図7に示すように、複数の測光エリア16が規則的に配置された受光面を有しており、各々の測光エリア16で受光した被写体の輝度の情報を含む電気信号がコントローラ7へと送信されるようになっている。
On the two-dimensional
コントローラ7では、撮像素子3からの輝度及び色の情報を含む電気信号の輝度情報を基に、適正露出となるように像の読み取り時間(銀塩カメラでいうシャッタースピード)と絞り値(Fナンバー)を決定するようになっている。なお、撮像素子3からの輝度情報の代わりに、二次元エリア測光センサー15の輝度の情報を含む電気信号から適正露出となるように像の読み取り時間と絞り値が調整されるようにしてもよい。
In the controller 7, based on the luminance information of the electrical signal including the luminance and color information from the
このように構成した本実施形態の電子撮像装置を用いて、図8に示すような、晴天を背景とした逆光状態での室内撮影などの明暗差の激しい被写体を撮影して、電子撮像素子2において隣接する一定の数の画素間(例えば6画素間)において輝度差が一定レベル以上の画素(例えば適正露出に対して受光レベルが+2EV以上の画素と−1EV以下の画素)が存在する状況が撮像素子2、または二次元エリア測光センサー15の輝度の情報を含む電気信号からコントローラ7を介して算出された場合には、撮影光学系1の色収差による色フレア19が目立つようになる。
Using the electronic image pickup apparatus of the present embodiment configured as described above, a subject with a strong contrast between light and dark, such as indoor shooting in a backlit state against a clear sky as shown in FIG. There is a situation in which a certain number of pixels (for example, pixels having a light reception level of +2 EV or more and pixels of −1 EV or less with respect to proper exposure) exist between a certain number of adjacent pixels (for example, between 6 pixels). When the
そこで、液晶モニタ11上において、高輝度差の激しい領域が画面上にある旨の表示を行ない、観察者にカメラアングルの変更を促すと共に、ストロボ機構17を自動でポップアップし補助照明の準備をおこなうなどの、撮影時の明暗差を少なくして色フレアを低減するための動作を行なう。また、ブザー18を介して警告音を発するようにしても良い。
Therefore, on the
また、明暗差の激しい領域を含んで撮影した場合には、大きな色収差を含んだ像が撮像面4上に形成される。このため、コントローラ7を介して一定の数の画素間において輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出し、検出された境界部近傍(ここでは境界部および周辺へ1画素分)の色フレアを低減するために、撮像素子3からの輝度及び色の情報を含む電気信号とを電気的に調節するように構成されている。
In addition, when an image is taken including a region with a sharp contrast, an image including large chromatic aberration is formed on the
図9は、撮像面4の一部を拡大した各画素ごとの適正露出に対する輝度差の例を示す状態説明図である。図において、夫々のマス目は画素20を表している。本実施形態においては、各画素20の輝度信号はコントローラ7により解析され、適正露出に対して+2EV以上の領域と−1EV以下の領域を算出した後その間が6画素以内の境界部を割り出すようになっている。図9においては、境界部に該当する画素を×印で表している。そして、その境界部に隣接する1画素分(図において斜線で示す)を含めて、その範囲の色フレアを除去するようにコントローラ7を介して信号処理を行なう。この信号処理は、境界部近傍の補正であれば、境界部のみの補正や、境界部の最周辺の画素を補正の対象から外す等、どのような方式を用いてもよい。
FIG. 9 is a state explanatory diagram illustrating an example of a luminance difference with respect to appropriate exposure for each pixel in which a part of the
なお、境界部の割り出しは、撮像素子の信号から算出する代わりに、二次元エリア測光センサー15の各測光エリア16を各画素20に対応させて、測光センサー15の信号から算出しても良い。
The determination of the boundary portion may be calculated from the signal of the
次に信号処理の方法について述べる。信号処理方法の一例としては、境界部近傍による映像の彩度を低下させることで色のにじみを低減させることができる。色のにじみは、明部から暗部にかけて長波長や短波長の色フレアが発生しやすいため、実際の像よりも青や赤が強く現れ、不自然な明るさの色となる。そこで、各画素に対応した各々の分光特性のうち、輝度の強い画素に相応する色の再現性を他の色の輝度レベルまで落とすことで、彩度と輝度を低下させ、色のにじみを目立たなくさせることができる。 Next, a signal processing method will be described. As an example of the signal processing method, color blur can be reduced by reducing the saturation of the video near the boundary. Color blur tends to cause long-wavelength or short-wavelength color flare from the bright part to the dark part, so that blue and red appear stronger than the actual image, resulting in an unnatural brightness color. Therefore, among the spectral characteristics corresponding to each pixel, the color reproducibility corresponding to the pixel with strong luminance is reduced to the luminance level of other colors, so that the saturation and luminance are reduced, and the color blur is conspicuous. Can be eliminated.
または、信号処理手段としてのコントローラ7により、境界部及び境界部に隣接し輝度の低い暗部側の境界部近傍の色度を、境界部から暗部側へ一定画素(例えば2画素)以上離れた暗部側の色度に近い度数となるように調節することによって色のにじみを低減させてもよい。 Alternatively, the controller 7 as the signal processing means causes the dark portion in which the boundary portion and the chromaticity in the vicinity of the dark portion side adjacent to the boundary portion and the low luminance side are separated from the boundary portion to the dark portion side by a certain pixel (for example, two pixels) or more. Color blur may be reduced by adjusting the frequency to be close to the chromaticity of the side.
また、高輝度差の境界部を検出する方法としては、コントローラ7を介して適正露出を産出し、撮影と同時または前後して、図10に示す二次元エリア測光センサー15を介して、適正露出に対して3EVアンダーの露出において露出レベルが飽和したエリア(図中の斜線部分)に対応する画素及び飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出し、その画素間を輝度差の大きい境界部として検出しても良い。
Further, as a method of detecting the boundary portion of the high luminance difference, appropriate exposure is produced via the controller 7, and proper exposure is obtained via the two-dimensional
また、図6に示す二次元エリア測光センサー15の代わりに、図11に示すような、電子撮像素子2の撮像面4上に感度低下手段としてのNDフィルターを施した複数の測光エリア16としての画素を設け、それぞれの画素で受光した輝度の情報を含む電気信号の輝度情報を用いて上記と同様に境界部を検出するように構成してもよい。なお、コントローラ7内の信号処理の概略フローチャートを図12に示しておく。図12に示すように、電子撮像素子の各画素からの輝度及び色の情報を含む電気信号は、回路部により輝度信号と色信号とに変換される。この輝度信号及び/又は色信号も、本願の輝度及び色の情報を含む電気信号の概念に含まれるものである。
Further, instead of the two-dimensional
次に、電子撮像素子2に用いる色フィルターについて説明する。カラー画像を得るには、3つ以上の異なる波長特性の光電変換素子を有するように電磁撮像素子に図13や図14に示すようなカラーフィルターを配置する。図13は、原色フィルターと呼ばれるタイプで、赤(R)、緑(G)、青(B)のフィルターからなる。なお、それぞれの波長特性を図15に示す。図15は補色フィルターと呼ばれるタイプでシアン(C)マゼンダ(M)、黄(Ye)、緑(G)のフィルターからなる。なお、それぞれの波長特性を図16に示す。
Next, the color filter used for the
ここで、補色フィルターの場合には、C、M、Ye、Gは、コントローラ7で次のような処理を行なうことによって、R、G、Bに変換される。
輝度信号
Y=|G+M+Ye+C|×1/4
色信号
R−Y=|(M+Ye)−(G+C)|
B−Y=|(M+C)−(G+Ye)|
原色フィルターは、色を再現するための処理が容易であり、補色フィルターは、光電変換面への光量を増やすことができる。
Here, in the case of a complementary color filter, C, M, Ye, and G are converted into R, G, and B by performing the following processing in the controller 7.
Luminance signal Y = | G + M + Ye + C | × 1/4
Color signal R−Y = | (M + Ye) − (G + C) |
B−Y = | (M + C) − (G + Ye) |
The primary color filter can be easily processed for color reproduction, and the complementary color filter can increase the amount of light to the photoelectric conversion surface.
また、カラー画像を得るには、例えば、図17に示すように、撮影光学系1の像側に第1プリズム20と第2プリズム21と第3プリズム23からなる色分解プリズム24を配置して、撮像光学系からの光をR、G、Bに分解して3つ以上の撮像素子2R、2G、2Bの上に像を形成してもよい。
In order to obtain a color image, for example, as shown in FIG. 17, a
ここで、上述の構成に用いる、色収差の発生する撮像光学系の実施例を数値データとして示す。 Here, an example of an imaging optical system in which chromatic aberration is used, which is used in the above-described configuration, is shown as numerical data.
図18は本実施形態による撮像光学系の実施例1を示すレンズ断面図、図19は本実施例の撮像光学系における広角端の無限遠合焦時の球面収差図とd線(波長587.56nm)に対する倍率の色収差を表す図である。 18 is a lens cross-sectional view illustrating Example 1 of the imaging optical system according to the present embodiment. FIG. 19 is a spherical aberration diagram and a d-line (wavelength 587. It is a figure showing chromatic aberration of magnification to 56nm).
以下に示す数値データにおいて、r1、r2、r3……、各レンズ面の曲率半径、d1、d2、d3……は、各レンズの肉厚または空気間隔、n1、n2、n3……は、各レンズのd線(波長587.56nm)での屈折率、v1、v2、v3……は、各レンズのアッベ数である。 In the numerical data shown below, r1, r2, r3..., The radius of curvature of each lens surface, d1, d2, d3... Is the thickness or air spacing of each lens, n1, n2, n3. Refractive indexes v1, v2, v3,... Of the lens at the d-line (wavelength 587.56 nm) are Abbe numbers of the respective lenses.
なお、非球面形状は光軸方向にzを、光軸に直交する方向にyをとり、曲率半径をr、円錐係数をk、非球面係数をAC2、AC4、AC6、AC8、AC10、AC12としたとき、次の式で表される。
z = (y2/r)/[1+√{1−(1+k)・(y/r)2}]
+AC2y2+AC4y4+AC6y6+AC8y8+AC10y10+AC12y12
また、以下の数値データにおいては、電子撮像素子の最小画素ピッチP=0.003mmとする。
以下に、本実施例の数値データを数値例1として示す。
The aspherical shape is z in the optical axis direction, y in the direction perpendicular to the optical axis, the radius of curvature is r, the conic coefficient is k, and the aspherical coefficient is AC 2 , AC 4 , AC 6 , AC 8 , When AC 10 and AC 12 are used, they are expressed by the following equations.
z = (y 2 / r) / [1 + √ {1- (1 + k) · (y / r) 2 }]
+ AC 2 y 2 + AC 4 y 4 + AC 6 y 6 + AC 8 y 8 + AC 10 y 10 + AC 12 y 12
In the following numerical data, the minimum pixel pitch P of the electronic image sensor is set to 0.003 mm.
In the following, the numerical data of this example is shown as Numerical Example 1.
数値例1
Fmin = 2.039
焦点距離 6.5mm−19.5mm Fナンバー 2.039−2.
(無限遠物点合焦時)
r1 = 36.6880
d1 = 4.1400 n1 = 1.48749 v1 = 70.23
r2 = ∞
d2 =(可変)
r3 = 21.7500
d3 = 1.2500 n3 = 1.84666 v3 = 23.78
r4 = 8.0540
d4 = 5.4500
r5 = -27.5110
d5 = 1.0000 n5 = 1.48749 v5 = 70.23
r6 = 10.4120
d6 = 4.5000 n6 = 1.84666 v6 = 23.78
r7 = 40.5500
d7 =(可変)
r8 = ∞(絞り)
d8 =(可変)
r9 = 17.5830(非球面)
d9 = 3.4200 n9 = 1.58913 v9 = 61.30
r10 = -35.6700
d10 = 0.2000
r11 = 9.3900
d11 = 4.3500 n11 = 1.77250 v11 = 49.60
r12 = 87.9430
d12 = 0.9000 n12 = 1.84666 v12 = 23.78
r13 = 6.6090
d13 =(可変)
r14 = 13.5530(非球面)
d14 = 3.2800 n14 = 1.58913 v14 = 61.30
r15 = -30.8080
d15 =(可変)
r16 = ∞
d16 = 0.8000 n16 = 1.51633 v16 = 64.14
r17= ∞
d17 = 1.8000 n17 = 1.54771 v17 = 62.84
r18= ∞
d18 = 0.8000
r19= ∞
d19 = 0.7500 n19 = 1.51633 v19 = 64.14
r20 = ∞
d20 =(可変)
電子撮像素子 ∞
Numerical example 1
Fmin = 2.039
Focal length 6.5mm-19.5mm F-number 2.039-2.
(When focusing on an object point at infinity)
r1 = 36.6880
d1 = 4.1400 n1 = 1.48749 v1 = 70.23
r2 = ∞
d2 = (variable)
r3 = 21.7500
d3 = 1.2500 n3 = 1.84666 v3 = 23.78
r4 = 8.0540
d4 = 5.4500
r5 = -27.5110
d5 = 1.0000 n5 = 1.48749 v5 = 70.23
r6 = 10.4120
d6 = 4.5000 n6 = 1.84666 v6 = 23.78
r7 = 40.5500
d7 = (variable)
r8 = ∞ (aperture)
d8 = (variable)
r9 = 17.5830 (aspherical surface)
d9 = 3.4200 n9 = 1.58913 v9 = 61.30
r10 = -35.6700
d10 = 0.2000
r11 = 9.3900
d11 = 4.3500 n11 = 1.77250 v11 = 49.60
r12 = 87.9430
d12 = 0.9000 n12 = 1.84666 v12 = 23.78
r13 = 6.6090
d13 = (variable)
r14 = 13.5530 (aspherical surface)
d14 = 3.2800 n14 = 1.58913 v14 = 61.30
r15 = -30.8080
d15 = (variable)
r16 = ∞
d16 = 0.8000 n16 = 1.51633 v16 = 64.14
r17 = ∞
d17 = 1.8000 n17 = 1.54771 v17 = 62.84
r18 = ∞
d18 = 0.8000
r19 = ∞
d19 = 0.7500 n19 = 1.51633 v19 = 64.14
r20 = ∞
d20 = (variable)
Electronic image sensor ∞
第9面
k = 0.
AC2 = 0.0000 AC4 = -4.6605×10-5 AC6 = -1.3335×10-6
AC8 = 6.8826×10-8 AC10 = -1.1817×10-9 AC12 = 1.2187×10-12
Ninth surface k = 0.
AC 2 = 0.0000 AC 4 = -4.6605 × 10 -5 AC 6 = -1.3335 × 10 -6
AC 8 = 6.8826 × 10 -8 AC 10 = -1.1817 × 10 -9 AC 12 = 1.2187 × 10 -12
第14面
k = 0.
AC2 = 0.0000 AC4 = -9.9337×10-5 AC6 = -9.7631×10-7
AC8 = 3.2104×10-7 AC10 = -1.9517×10-8 AC12 = 3.7414×10-10
14th surface k = 0.
AC 2 = 0.0000 AC 4 = -9.9337 × 10 -5 AC 6 = -9.7631 × 10 -7
AC 8 = 3.2104 × 10 -7 AC 10 = -1.9517 × 10 -8 AC 12 = 3.7414 × 10 -10
面間隔
面番号 広角端 中間焦点距離 望遠端
2 1.00000 9.66000 15.80000
7 16.20000 7.55000 1.50000
8 8.66000 5.46000 1.50000
13 3.46000 5.00000 5.71000
15 3.39200 5.16000 8.51000
20 1.16922 1.01169 0.91052
Surface spacing Surface number Wide angle end Intermediate focal length Telephoto end
2 1.00000 9.66000 15.80000
7 16.20000 7.55000 1.50000
8 8.66000 5.46000 1.50000
13 3.46000 5.00000 5.71000
15 3.39200 5.16000 8.51000
20 1.16922 1.01169 0.91052
面番号 硝材(オハラ商標) 435.84(g線屈折率) 404.656(h線屈折率)
1 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
3 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
5 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
6 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
9 BACD5_H 1.60100 1.60531
11 S-LAH66_0 1.79197 1.79917
12 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
14 BACD5_H 1.60100 1.60531
16 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
17 BAL21_0 1.55843 1.56226
19 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
Surface number Glass material (OHARA trademark) 435.84 (g-line refractive index) 404.656 (h-line refractive index)
1 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
3 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
5 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
6 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
9 BACD5_H 1.60100 1.60531
11 S-LAH66_0 1.79197 1.79917
12 S-TIH53_0 1.89418 1.91428
14 BACD5_H 1.60100 1.60531
16 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
17 BAL21_0 1.55843 1.56226
19 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
各収差量
Lh = 0.0865mm
Lg = 0.0324mm
Ld = 0.0061mm
(Lh−Ld)/Fmin = 0.0394mm = 13.1P
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mmとなるとき
Lλ = 0.0959mm、 λ1 = 401nm
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.04mmとなるとき
Lλ = 0.0755mm、 λ1 = 409nm
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.03mmとなるとき
Lλ = 0.0551mm、 λ1 = 420nm
Each aberration amount Lh = 0.0865 mm
Lg = 0.0324mm
Ld = 0.0061mm
(Lh−Ld) /Fmin=0.0394 mm = 13.1P
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm, Lλ = 0.0959 mm, λ1 = 401 nm
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.04 mm, Lλ = 0.0755 mm, λ1 = 409 nm
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.03 mm, Lλ = 0.0551 mm, λ1 = 420 nm
|Sh| = 0.0218mm = 7.3P
|Sg| = 0.0083mm
|Sλ| = 0.025mmとなるとき
λ2 = 400nm
|Sλ| = 0.02mmとなるとき
λ2 = 408nm
|Sλ| = 0.015mmとなるとき
λ2 = 418nm
| Sh | = 0.0218mm = 7.3P
| Sg | = 0.0083mm
When | Sλ | = 0.025 mm, λ2 = 400 nm
When | Sλ | = 0.02 mm, λ2 = 408 nm
When | Sλ | = 0.015 mm, λ2 = 418 nm
図20は本実施形態による撮像光学系の実施例2を示すレンズ断面図、図21は本実施例の撮像光学系における無限遠合焦時の球面収差図とd線(波長587.56nm)に対する倍率の色収差を表す図である。
実施例2では軸上の色収差を補正しているが、倍率の色収差が補正しきれていない例として示してある。以下に、本実施例の数値データを数値例2として示す。
20 is a lens cross-sectional view showing Example 2 of the image pickup optical system according to the present embodiment, and FIG. 21 is a spherical aberration diagram at the time of focusing on infinity in the image pickup optical system of this example with respect to the d line (wavelength 587.56 nm). It is a figure showing chromatic aberration of magnification.
In the second embodiment, the axial chromatic aberration is corrected, but the chromatic aberration of magnification is not completely corrected. In the following, the numerical data of this example is shown as Numerical Example 2.
数値例2
Fmin = 2.881
焦点距離 5.56mm Fナンバー 2.881
(無限遠物点合焦時)
r1 = 14.0020
d1 = 2.4200 n1 = 1.84666 v1 = 23.78
r2 = 56.9710
d2 = 0.2500
r3 = 8.4400
d3 = 0.8700 n3 = 1.48749 v3 = 70.21
r4 = 2.5510
d4 = 2.4300
r5 = ∞
d5 = 1.0000
r6 = ∞
d6 = 1.2000
r7 = -8.7540
d7 = 0.8000 n7 = 1.84666 v7 = 23.78
r8 = 10.5000
d8 = 3.7700 n8 = 1.72916 v8 = 54.68
r9 = -5.4690
d9 = 0.1500
r10 = 10.2500(非球面)
d10 = 3.3300 n10 = 1.56384 v10 = 60.67
r11 = -12.6780
d11 = 2.0000
r12 = ∞
d12 = 1.9100 n12 = 1.51633 v12 = 64.14
r13 = ∞
d13 = 0.8000 n13 = 1.51633 v13 = 64.14
r14 = ∞
d14 = 1.8700
r15 = ∞
d15 = 0.7500 n15 = 1.48749 v15 = 70.23
r16 = ∞
d16 = 1.4633
電子撮像素子 ∞
Numerical example 2
Fmin = 2.881
Focal length 5.56mm F-number 2.881
(When focusing on an object point at infinity)
r1 = 14.0020
d1 = 2.4200 n1 = 1.84666 v1 = 23.78
r2 = 56.9710
d2 = 0.2500
r3 = 8.4400
d3 = 0.8700 n3 = 1.48749 v3 = 70.21
r4 = 2.5510
d4 = 2.4300
r5 = ∞
d5 = 1.0000
r6 = ∞
d6 = 1.2000
r7 = -8.7540
d7 = 0.8000 n7 = 1.84666 v7 = 23.78
r8 = 10.5000
d8 = 3.7700 n8 = 1.72916 v8 = 54.68
r9 = -5.4690
d9 = 0.1500
r10 = 10.2500 (aspherical surface)
d10 = 3.3300 n10 = 1.56384 v10 = 60.67
r11 = -12.6780
d11 = 2.0000
r12 = ∞
d12 = 1.9100 n12 = 1.51633 v12 = 64.14
r13 = ∞
d13 = 0.8000 n13 = 1.51633 v13 = 64.14
r14 = ∞
d14 = 1.8700
r15 = ∞
d15 = 0.7500 n15 = 1.48749 v15 = 70.23
r16 = ∞
d16 = 1.4633
Electronic image sensor ∞
第10面
k = 0.
AC2 = 0.0000 AC4 = -3.6137×10-4 AC6 = 6.0453×10-7
AC8 = 0.0000 AC10 = 0.0000 AC12 = 0.0000
Tenth surface k = 0.
AC 2 = 0.0000 AC 4 = -3.6137 × 10 -4 AC 6 = 6.0453 × 10 -7
AC 8 = 0.0000 AC 10 = 0.0000 AC 12 = 0.0000
面番号 硝材(オハラ商標) 435.84(g線屈折率) 404.656(h線屈折率)
1 S-TIH53_0 1.89416 1.91428
3 S-FSL5_0 1.49597 1.49898
7 S-TIH53_0 1.89416 1.91428
8 S-LAL18_0 1.74570 1.75173
10 S-BAL41_0 1.57532 1.57947
12 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
13 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
15 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
Surface number Glass material (OHARA trademark) 435.84 (g-line refractive index) 404.656 (h-line refractive index)
1 S-TIH53_0 1.89416 1.91428
3 S-FSL5_0 1.49597 1.49898
7 S-TIH53_0 1.89416 1.91428
8 S-LAL18_0 1.74570 1.75173
10 S-BAL41_0 1.57532 1.57947
12 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
13 S-BSL7_0 1.52621 1.52977
15 S-FSL5_0 1.49596 1.49898
各収差量
Lh=0.02972mm
Lg=0.04734mm
Ld=0.04041mm
(Lh−Ld)/Fmin = −0.003mm = −1P
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mmとなるとき
Lλ = 0.1036mm、 λ1 = 344nm
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.04mmとなるとき
Lλ = 0.0748mm、 λ1 = 351nm
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.03mmとなるとき
Lλ = 0.0460mm、 λ1 = 360nm
Each aberration amount Lh = 0.02972 mm
Lg = 0.04734mm
Ld = 0.04041mm
(Lh−Ld) /Fmin=−0.003 mm = −1P
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm, Lλ = 0.1036 mm, λ1 = 344 nm
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.04 mm, Lλ = 0.0748 mm, λ1 = 351 nm
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.03 mm, Lλ = 0.0460 mm, λ1 = 360 nm
|Sh| = 0.0226mm = 7.5P
|Sg| = 0.0100mm
|Sλ| = 0.025mmとなるとき
λ2 = 400nm
|Sλ| = 0.02mmとなるとき
λ2 = 409nm
|Sλ| = 0.015mmとなるとき
λ2 = 420nm
| Sh | = 0.0226mm = 7.5P
| Sg | = 0.0100mm
When | Sλ | = 0.025 mm, λ2 = 400 nm
When | Sλ | = 0.02 mm, λ2 = 409 nm
When | Sλ | = 0.015 mm, λ2 = 420 nm
その他、本実施形態の電子撮像装置は、図22に示すように、撮影光学系1と電子撮像素子2とを含む電子撮像装置本体13において撮影光学系1を着脱可能にするマウント部25を有しても良い。それにより撮影条件に応じて種々の撮影光学系1に交換して撮像でき、また、各々の状態で色フレア補正ができる。なお、マウント部25としては、スクリュータイプやバヨネットタイプ等を用いるとよい。なお、その他の構成は、基本的には、図6に示す撮像光学系とほぼ同様である。
In addition, as shown in FIG. 22, the electronic imaging apparatus of the present embodiment has a
本実施形態による電子撮像装置は、以上のように構成したので、撮像光学系を小型軽量化したことにより色収差が発生するような場合であっても、撮像される映像の輝度信号や色信号を調節することで、色のにじみを低減させた電子撮像装置を実現することができる。 Since the electronic imaging apparatus according to the present embodiment is configured as described above, even if chromatic aberration occurs due to the reduction in size and weight of the imaging optical system, the luminance signal and color signal of the image to be captured are displayed. By adjusting, it is possible to realize an electronic imaging device with reduced color bleeding.
次に、本発明による電子撮像装置の第2実施形態を図23に示す。なお、第1実施形態と同じ構成は、同じ番号を付しその説明は省略する。
本実施形態の電子撮像装置は、波長補正を行なうための波長補正フィルターを用いて光学的に色フレアを除去する構成となっている。
具体的には、信号処理系には色フレアを除去する構成の代わりに、平行平面板の片面に波長補正を行なうコーティング膜を施して短波長域の光線の透過率を低減させた波長補正フィルター3を、撮像光学系1の光路中に配設した点で、第1実施形態と構成が異なる。
Next, a second embodiment of the electronic imaging apparatus according to the present invention is shown in FIG. In addition, the same structure as 1st Embodiment attaches the same number, and the description is abbreviate | omitted.
The electronic imaging apparatus of this embodiment is configured to optically remove color flare using a wavelength correction filter for performing wavelength correction.
Specifically, instead of a configuration that removes color flare in the signal processing system, a wavelength correction filter that reduces the transmittance of light in the short wavelength range by applying a coating film that performs wavelength correction on one side of a parallel
撮像光学系1には、上記実施例1または実施例2の数値データに示す撮像光学系を用いてもよい。
なお、この撮像光学系は、焦点距離の決定に関わる光学素子は、屈折現象のみを用いた光学素子で構成されている。
そして、撮像光学系におけるこれらの光学素子のみの部分(撮影光学系1’)の分光透過率曲線と、波長補正フィルター3を介した場合の分光透過率曲線とを図24に示す。
図24に示すように、波長補正フィルター3を介した場合には、撮影光学系1’のみの特性に比べて、色フレアの発生しやすい短波長側の光量を低下させることで良好な像が得られることがわかる。
以下に、本実施形態における撮像光学系の具体的な数値データを数値例3として示す。
For the imaging
In this imaging optical system, the optical element related to the determination of the focal length is an optical element using only a refraction phenomenon.
Then, FIG. 24 shows a spectral transmittance curve of only the optical element (imaging
As shown in FIG. 24, when the
Specific numerical data of the imaging optical system in the present embodiment is shown as Numerical Example 3 below.
数値例3
λc = 430nm
τh = 0%
τg = 60%
電子撮像素子のg線(波長435.8nm)での感度特性/e線での感度特性=0.35とする。
Numerical example 3
λc = 430 nm
τh = 0%
τg = 60%
Sensitivity characteristic at g-line (wavelength 435.8 nm) / sensitivity characteristic at e-line = 0.35.
数値例1との組み合わせにおいて
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mmとなるとき
τ(λ1) = 0%
τ(λ1+30) = 52%
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.04mmとなるとき
τ(λ1) = 0%
τ(λ1+30) = 62%
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.03mmとなるとき
τ(λ1) = 5%
τ(λ1+30) = 82%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm in combination with Numerical Example 1, τ (λ1) = 0%
τ (λ1 + 30) = 52%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.04 mm, τ (λ1) = 0%
τ (λ1 + 30) = 62%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.03 mm, τ (λ1) = 5%
τ (λ1 + 30) = 82%
|Sλ| = 0.025mmとなるとき
τ(λ2) = 0%
τ(λ2+30) = 50%
|Sλ| = 0.02mmとなるとき
τ(λ2) = 0%
τ(λ2+30) = 63%
|Sλ| = 0.015mmとなるとき
τ(λ2) = 4%
τ(λ2+30) = 80%
When | Sλ | = 0.025 mm, τ (λ2) = 0%
τ (λ2 + 30) = 50%
When | Sλ | = 0.02 mm, τ (λ2) = 0%
τ (λ2 + 30) = 63%
When | Sλ | = 0.015 mm, τ (λ2) = 4%
τ (λ2 + 30) = 80%
(Lh−Ld)/Fmin×τh = 0
(Lg−Ld)/Fmin×τg = 0.01133mm
|Sh|×τh = 0
|Sg|×τg = 0.00498mm
(Lh−Ld) / Fmin × τh = 0
(Lg−Ld) /Fmin×τg=0.01133 mm
| Sh | × τh = 0
| Sg | × τg = 0.00498 mm
数値例2との組み合わせにおいて
(Lλ−Ld)/Fmin=0.05mmとなるとき
τ(λ1) = 0%
τ(λ1+30) = 0%
(Lλ−Ld)/Fmin=0.04mmとなるとき
τ(λ1)=0%
τ(λ1+30)=0%
(Lλ−Ld)/Fmin=0.03mmとなるとき
τ(λ1)=0%
τ(λ1+30)=0%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm in combination with Numerical Example 2, τ (λ1) = 0%
τ (λ1 + 30) = 0%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.04 mm, τ (λ1) = 0%
τ (λ1 + 30) = 0%
When (Lλ−Ld) /Fmin=0.03 mm, τ (λ1) = 0%
τ (λ1 + 30) = 0%
|Sλ| = 0.025mmとなるとき
τ(λ2) = 0%
τ(λ2+30) = 50%
|Sλ| = 0.02mmとなるとき
τ(λ2) = 0%
τ(λ2+30) = 65%
|Sλ| = 0.015mmとなるとき
τ(λ2) = 5%
τ(λ2+30) = 82%
When | Sλ | = 0.025 mm, τ (λ2) = 0%
τ (λ2 + 30) = 50%
When | Sλ | = 0.02 mm, τ (λ2) = 0%
τ (λ2 + 30) = 65%
When | Sλ | = 0.015 mm, τ (λ2) = 5%
τ (λ2 + 30) = 82%
(Lh−Ld)/Fmin×τh = 0
(Lg−Ld)/Fmin×τg = 0.004158mm
|Sh|×τh = 0
|Sg|×τg = 0.006mm
(Lh−Ld) / Fmin × τh = 0
(Lg−Ld) /Fmin×τg=0.004158 mm
| Sh | × τh = 0
| Sg | × τg = 0.006 mm
また、本実施形態の撮像装置は、図23の電子撮像装置とは別タイプの撮像装置にも適用可能であり、図25に示すように、電子撮像素子より物体側で、光束を分割し観察者眼球に光路を導く観察用光路とし、ファインダー光学系26に導く所謂TTLファインダー形式の撮像装置に適用できる。なお、図25の撮像光学装置においても撮像光学系1は上記各数値例に示したものを使用している。このTTLファインダー形式のタイプのものは、電力の消費を少なくし、被写体を観察することができるという特徴がある。また、図25のタイプの撮像装置では、ファインダー光学系26と撮影光学系1’との光路分割手段として、ハーフミラープリズム27を用いている。そして、電子撮像素子としてのCCD2のg線(波長435.8nm)での感度特性がe線での感度特性の30%以上の感度を有する撮像領域を有し、電子撮像素子側の光路のみに、上述の波長補正を行なうコーティング膜28を射出面に施し入射面側を凸凹に形成したローパスフィルター6を配設している。
Further, the imaging apparatus of the present embodiment can be applied to an imaging apparatus of a different type from the electronic imaging apparatus of FIG. 23. As shown in FIG. 25, the light beam is divided and observed on the object side from the electronic imaging element. The present invention can be applied to a so-called TTL finder type imaging apparatus that uses an observation optical path that guides the optical path to the human eyeball and guides it to the finder
なお、ローパスフィルター6を赤外カットフィルターの代わりに、片面に先のコーティング膜を施しても良い。
また、透過率がh線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)の間、及び波長600nmと波長700nmとの間において透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長が存在する特性を示すようにコーティングをすることによって、赤外カットフィルターの作用と色フレア低減作用をさせてもよい。
また、図17に示すような3板式の撮像素子において、g線(波長435.8nm)での感度特性がe線での感度特性の30%以上の感度を有する撮像領域を有する青色撮像用の撮像素子(B)側の光路のみに点線で示す波長補正素子3を配してもよい。
The low-
Further, the transmittance is the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) between the h-line (wavelength 404.7 nm) and the g-line (wavelength 435.8 nm) and between the
Further, in the three-plate type image pickup device as shown in FIG. 17, for blue imaging having an imaging region in which the sensitivity characteristic at the g-line (wavelength 435.8 nm) is 30% or more of the sensitivity characteristic at the e-line. You may arrange | position the
さらに、本発明による電子撮像装置の他の実施形態の要部の構成を図26に示す。本実施形態では、撮像光学系1と電子撮像素子2の間の光軸5の光路上に、0段、−1段、−2段、−3段の明るさ調節を可能とするターレット29を配置している。なお、撮像光学系等のその他の構成は上記各実施形態と同様である。
Furthermore, the structure of the principal part of other embodiment of the electronic imaging device by this invention is shown in FIG. In the present embodiment, a
ターレット29には、平行平板30、−1段NDフィルター31、−2段NDフィルタ−32、−3段NDフィルタ33−が配設され、ターレット29の回動に併せて光軸5の光路上に順次位置するように構成されている。それにより、撮像素子2の入射する光量を調節している。平行平板30及び各NDフィルターの表面には、h線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間において透過率がe線の透過率の半値となる波長補正作用を備えるコーティング膜28を施して、短波長の色収差による色フレアを低減させるようになっている。なお、コーティング膜と光学系との分光感度特性は、先に示した図24に同じである。そして、各NDフィルターに対応して、全体の透過率が1/2、1/4、1/8と低下するように作用する。
The
以上、種々の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、設計の必要に応じて上記各実施形態において記載された構成を種々組み合わせたり、変更したりしても構わないことは言うまでもない。以上説明したように、本発明による電子撮像装置及び撮像光学系は、特許請求の範囲に記載された特徴のほかに下記に示すような特徴も備えている。 Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the configurations described in the above embodiments may be variously combined or changed according to design needs. It goes without saying that it doesn't matter. As described above, the electronic imaging device and the imaging optical system according to the present invention have the following features in addition to the features described in the claims.
(1)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、該光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときの任意の波長λのマージナル光線の球面収差量の絶対値をLλ、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1としたときに、波長λ1がd線(波長587.56nm)以下の波長域に存在し、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(4)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
λ1 ≦ λc ≦ 587.56nm ……(4)
(1) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic imaging device, wherein the minimum F value of the optical system is Fmin, and the amount of spherical aberration of a marginal ray having an arbitrary wavelength λ when the F value is Fmin. When the absolute value is Lλ and the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) is Ld, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
Is a wavelength at which the wavelength λ1 exists in the wavelength range of the d-line (wavelength 587.56 nm) or less and the transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) An imaging optical system characterized in that λc exhibits characteristics satisfying the following conditional expression (4).
λ1 ≦ λc ≦ 587.56 nm (4)
(2)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、任意の波長λの最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する倍率色の横収差量をSλとしたときに次の条件式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2としたときに、波長λ2がd線(波長587.56nm)以下の波長域に存在し、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(6)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
λ2 ≦ λc ≦ 587.56nm ……(6)
(2) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic image sensor, and lateral chromatic aberration of magnification with respect to d-line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio of 0.9 at a maximum image height at an arbitrary wavelength λ When the quantity is Sλ, the following conditional expression (5)
| Sλ | = 0.025 mm (5)
Is a wavelength at which the wavelength λ2 is in the wavelength region below the d-line (wavelength 587.56 nm) and the transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) An imaging optical system, wherein λc exhibits a characteristic that satisfies the following conditional expression (6).
λ2 ≦ λc ≦ 587.56 nm (6)
(3)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、該光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときの任意の波長λのマージナル光線の球面収差量の絶対値をLλ、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1としたときに、波長λ1が次の条件式(8)を満足すると共に、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(7)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
390nm ≦ λc ≦ 440nm ……(7)
390nm ≦ λ1 ≦ 430nm ……(8)
(3) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic imaging device, wherein the minimum F value of the optical system is Fmin, and the amount of spherical aberration of a marginal ray having an arbitrary wavelength λ when the F value is Fmin. When the absolute value is Lλ and the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) is Ld, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
Is a wavelength λc that satisfies the following conditional expression (8), and the transmittance λc is half that of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is An imaging optical system characterized by exhibiting characteristics satisfying conditional expression (7).
390 nm ≦ λc ≦ 440 nm (7)
390 nm ≦ λ1 ≦ 430 nm (8)
(4)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、任意の波長λの最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する倍率色の横収差量をSλとしたときに次の式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2としたときに、波長λ2が次の条件式(7)を満足すると共に、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(9)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
390nm ≦ λc ≦ 440nm ……(7)
390nm ≦ λ2 ≦ 430nm ……(9)
(4) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic imaging device, and lateral chromatic aberration of magnification with respect to d-line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio of 0.9 at a maximum image height at an arbitrary wavelength λ When the quantity is Sλ, the following equation (5)
| Sλ | = 0.025 mm (5)
When the wavelength satisfying the above is λ2, the wavelength λ2 satisfies the following conditional expression (7), and the wavelength λc at which the transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is An imaging optical system characterized by exhibiting characteristics satisfying conditional expression (9).
390 nm ≦ λc ≦ 440 nm (7)
390 nm ≦ λ2 ≦ 430 nm (9)
(5)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、該光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときの任意の波長λのマージナル光線の球面収差量の絶対値をLλ、d線(波長587.56nm)におけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに次の条件式(3)
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.05mm ……(3)
を満足する波長をλ1とし、波長λ1が次の条件式(10)を満足し、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ1での光学系の透過率比をτ(λ1)、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ1+30nmでの光学系の透過率比をτ(λ1+30)としたときに、次の条件式(11)、(12)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
350nm ≦ λ1 ≦ 550nm ……(10)
τ(λ1) ≦ 10% ……(11)
τ(λ1+30) ≧ 50% ……(12)
(5) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic imaging device, wherein the minimum F value of the optical system is Fmin, and the amount of spherical aberration of the marginal ray of an arbitrary wavelength λ when the F value is Fmin. When the absolute value is Lλ and the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray at the d-line (wavelength 587.56 nm) is Ld, the following conditional expression (3)
(Lλ−Ld) /Fmin=0.05 mm (3)
Is a wavelength satisfying the following condition (10), and the transmittance ratio of the optical system at the wavelength λ1 with respect to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ1), When the transmittance ratio of the optical system at the wavelength λ1 + 30 nm to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ1 + 30), the following conditional expressions (11) and (12) are satisfied. An imaging optical system characterized by the above.
350 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (10)
τ (λ1) ≦ 10% (11)
τ (λ1 + 30) ≧ 50% (12)
(6)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、任意の波長λの最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対する倍率色の横収差量をSλとしたときに次の条件式(5)
|Sλ| = 0.025mm ……(5)
を満足する波長をλ2とし、波長λ2が次の条件式(13)を満足し、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ2での光学系の透過率比をτ(λ2)、d線(波長587.56nm)の透過率に対する波長λ2+30nmでの光学系の透過率比をτ(λ2+30)としたときに、次の条件式(14)、(15)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
350nm ≦ λ2 ≦ 550nm ……(13)
τ(λ2) ≦ 10% ……(14)
τ(λ2+30) ≧ 50% ……(15)
(6) An imaging optical system for forming a subject image on an electronic imaging device, and lateral chromatic aberration of magnification with respect to d-line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio of 0.9 at a maximum image height at an arbitrary wavelength λ When the quantity is Sλ, the following conditional expression (5)
| Sλ | = 0.025 mm (5)
Λ2 is satisfied, the wavelength λ2 satisfies the following conditional expression (13), and the transmittance ratio of the optical system at the wavelength λ2 to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ2), When the transmittance ratio of the optical system at the wavelength λ2 + 30 nm to the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) is τ (λ2 + 30), the following conditional expressions (14) and (15) are satisfied. An imaging optical system characterized by the above.
350 nm ≦ λ2 ≦ 550 nm (13)
τ (λ2) ≤ 10% (14)
τ (λ2 + 30) ≧ 50% (15)
(7)上記条件式(3)を次の式(3’)に置き換えたことを特徴とする上記(13)、(15)、(17)のいずれかに記載の撮像光学系。
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.04mm ……(3’)
(7) The imaging optical system according to any one of (13), (15), and (17), wherein the conditional expression (3) is replaced with the following expression (3 ′).
(Lλ−Ld) /Fmin=0.04 mm (3 ′)
(8)上記条件式(3)を次の条件式(3”)に置き換えたことを特徴とする上記(13)、(15)、(17)のいずれかに記載の撮像光学系。
(Lλ−Ld)/Fmin = 0.03mm ……(3”)
(8) The imaging optical system according to any one of (13), (15), and (17), wherein the conditional expression (3) is replaced with the following conditional expression (3 ″).
(Lλ−Ld) /Fmin=0.03 mm (3 ″)
(9)上記条件式(5)を次の条件式(5’)に置き換えたことを特徴とする上記(14)、(16)、(18)のいずれかに記載の撮像光学系。
|Sλ| = 0.02mm ……(5’)
(9) The imaging optical system according to any one of (14), (16), and (18), wherein the conditional expression (5) is replaced with the following conditional expression (5 ′).
| Sλ | = 0.02 mm (5 ')
(10)上記条件式(5)を次の条件式(5”)に置き換えたことを特徴とする上記(14)、(16)、(18)のいずれかに記載の撮像光学系。
|Sλ| = 0.015mm ……(5”)
(10) The imaging optical system according to any one of (14), (16), and (18), wherein the conditional expression (5) is replaced with the following conditional expression (5 ″).
| Sλ | = 0.015 mm (5 ")
(11)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、該撮像光学系の最小F値をFminとし、F値がFminのときのh線(波長404.7nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLh、g線(波長435.8nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLg、d線(波長587.56nm)のマージナル光線の球面収差量の絶対値をLd、d線(波長587.56nm)の透過率に対する前記撮像光学系のh線の透過率比をτh、d線(波長587.56nm)の透過率に対するg線(波長435.8nm)の透過率比をτgとしたときに、次の条件式(16)を満足し、且つ、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(17)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
(Lh−Ld)/Fmin×τh ≦ (Lg−Ld)/Fmin×τg
……(16)
404.7nm < λc < 435.8nm ……(17)
(11) An imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device, wherein the minimum F value of the imaging optical system is Fmin, and the h-line (wavelength 404.7 nm) marginal ray when the F value is Fmin Lh is the absolute value of the spherical aberration amount of L, the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray of g line (wavelength 435.8 nm) is Lg, and the absolute value of the spherical aberration amount of the marginal ray of d line (wavelength 587.56 nm). The transmission ratio of h-line of the imaging optical system to the transmittance of Ld, d-line (wavelength 587.56 nm) is τh, the transmission of g-line (wavelength 435.8 nm) to the transmittance of d-line (wavelength 587.56 nm). When the rate ratio is τg, the wavelength λc that satisfies the following conditional expression (16) and whose transmittance is half the value of the transmittance of the d-line (wavelength: 587.56 nm) is the following conditional expression ( 17) Characteristic to satisfy An imaging optical system to.
(Lh−Ld) / Fmin × τh ≦ (Lg−Ld) / Fmin × τg
...... (16)
404.7 nm <λc <435.8 nm (17)
(12)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対するh線(波長404.7nm)の倍率色の横収差量をSh、最大像高の像高比0.9におけるd線(波長587.56nm)に対するg線(波長435.8nm)の倍率色の横収差量をSg、d線(波長587.56nm)に対する前記撮像光学系のh線(波長404.7nm)の透過率比をτh、d線(波長587.56nm)に対するg線(波長435.8nm)の透過率比をτgとしたときに、次の条件式(18)を満足し、且つ、透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長λcが、次の条件式(17)を満足する特性を示すことを特徴とする撮像光学系。
|Sh|×τh ≦ |Sg|×τg ……(18)
404.7nm < λc < 435.8nm ……(17)
(12) An imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device, and a magnification of h-line (wavelength 404.7 nm) with respect to d-line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio 0.9 of the maximum image height The lateral aberration amount of the color is Sh, and the lateral aberration amount of the magnification color of the g line (wavelength 435.8 nm) with respect to the d line (wavelength 587.56 nm) at an image height ratio 0.9 of the maximum image height is Sg, d line (wavelength). The transmittance ratio of h-line (wavelength 404.7 nm) of the imaging optical system to 587.56 nm is τh, and the transmittance ratio of g-line (wavelength 435.8 nm) to d-line (wavelength 587.56 nm) is τg. Sometimes, the following conditional expression (18) is satisfied, and the wavelength λc at which the transmittance is half the transmittance of the d-line (wavelength 587.56 nm) satisfies the following conditional expression (17): An imaging optical system characterized by showing.
| Sh | × τh ≦ | Sg | × τg (18)
404.7 nm <λc <435.8 nm (17)
(13)波長補正を行なうためのコーティング膜を平面上に施したことを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像光学系。 (13) The imaging optical system according to any one of (1) to (12), wherein a coating film for performing wavelength correction is provided on a plane.
(14)前記撮像光学系中にローパスフィルターを配設すると共に、前記ローパスフィルターの少なくとも一面に波長補正を行なうコーティング膜を施したことを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像光学系。 (14) In any one of the above (1) to (12), a low-pass filter is disposed in the imaging optical system, and a coating film for performing wavelength correction is applied to at least one surface of the low-pass filter. The imaging optical system described.
(15)前記撮像光学系中に赤外光成分を低減する赤外カットフィルターを配設すると共に、前記赤外カットフィルターの少なくとも一面に波長補正を行なうコーティング膜を施したことを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像光学系。 (15) An infrared cut filter for reducing an infrared light component is disposed in the imaging optical system, and at least one surface of the infrared cut filter is provided with a coating film for performing wavelength correction. The imaging optical system according to any one of (1) to (12).
(16)h線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間、及び波長600nmと波長700nmとの間において透過率がd線(波長587.56nm)の透過率に対し半値となる波長が存在する特性を示すコーティング膜を、前記撮像光学系中に施したことを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像光学系。
(16) The transmittance between the h-line (wavelength 404.7 nm) and the g-line (wavelength 435.8 nm), and between the
(17)前記撮像光学系の光路中に光路分割手段を設け、前記電子撮像素子のg線(波長435.8nm)での感度特性がe線での感度特性の30%以上の感度を有する撮像領域を有する撮像素子側の光路のみに、波長補正素子を配設したことを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像光学系。 (17) An optical path splitting unit is provided in the optical path of the imaging optical system, and the sensitivity characteristic of the electronic imaging device at g-line (wavelength 435.8 nm) is 30% or more of the sensitivity characteristic at the e-line. The imaging optical system according to any one of (1) to (12) above, wherein a wavelength correction element is disposed only in the optical path on the imaging element side having a region.
(18)前記光路分割手段によって分割される光路のうちの一つを、観察者の眼球に光路を導く観察用光路としたことを特徴とする上記(17)に記載の撮像光学系。 (18) The imaging optical system according to (17), wherein one of the optical paths divided by the optical path dividing unit is an observation optical path that guides the optical path to an observer's eyeball.
(19)前記光路分割手段にて複数の光路に分割し、分割された光路のうちの複数の光路の各々に分光感度特性が異なる撮像素子を配設すると共に、g線(波長435.8nm)の感度特性がe線での感度特性の30%以上の感度を有する撮像領域を有する撮像素子側の光路のみに前記波長補正素子を配設したことを特徴とする上記(17)に記載の撮像光学系。 (19) The optical path splitting unit divides the optical path into a plurality of optical paths, and an image sensor having different spectral sensitivity characteristics is disposed in each of the divided optical paths, and g-line (wavelength 435.8 nm). The imaging according to (17), wherein the wavelength correction element is disposed only in the optical path on the imaging element side having an imaging region having a sensitivity characteristic of 30% or more of the sensitivity characteristic at the e-line. Optical system.
(20)電子撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系であって、前記撮像光学系の光路中に光量調節を行なう調節素子を有し、前記調節素子が、h線(波長404.7nm)とg線(波長435.8nm)との間における透過率がe線の透過率の半値となる波長補正作用を備えていることを特徴とする撮像光学系。 (20) An imaging optical system that forms a subject image on an electronic imaging device, and includes an adjustment element that adjusts the amount of light in an optical path of the imaging optical system, and the adjustment element has an h-line (wavelength 404.7 nm). ) And the g-line (wavelength 435.8 nm), an imaging optical system characterized by having a wavelength correcting action that makes the half-value of the e-line transmittance.
(21)前記撮像光学系中の焦点距離の決定に関わる光学素子を、屈折現象のみを用いた光学素子で構成したことを特徴とする上記(1)〜(20)のいずれかに記載の撮像光学系。 (21) The imaging according to any one of (1) to (20), wherein an optical element related to determination of a focal length in the imaging optical system is configured by an optical element using only a refraction phenomenon. Optical system.
(22)前記撮像光学系の後側焦点位置に、カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光感度特性を有する電子撮像素子を配設したことを特徴とする上記(1)〜(21)のいずれかに記載の撮像光学系を有する電子撮像装置。 (22) The electronic imaging device having three or more different spectral sensitivity characteristics for obtaining a color image is disposed at the rear focal position of the imaging optical system. An electronic imaging apparatus having the imaging optical system according to any one of the above.
前記カラー画像を得るための3つ以上の異なる分光感度特性を有する電子撮像素子のうち、少なくとも一つの電子撮像素子の分光特性は、2つの高いピーク波長を持ち、その2つのピーク波長の間に、2つのピーク波長の双方に対して50%以下の感度の波長を有することを特徴とする上記(22)に記載の電子撮像装置。 Among the electronic imaging elements having three or more different spectral sensitivity characteristics for obtaining the color image, the spectral characteristics of at least one electronic imaging element have two high peak wavelengths, and the two peak wavelengths are between the two peak wavelengths. The electronic imaging device according to (22), wherein the electronic imaging device has a wavelength with a sensitivity of 50% or less for both of the two peak wavelengths.
1、1’ 撮像光学系
2 電子撮像素子
3 撮像素子
4 像面
5 近軸像面4上の光軸
6 ローパスフィルター
7 コントローラ
8 内蔵メモリ
9 インターフェース
10 P.C.
11 液晶モニタ
12 補助メモリ
13 電子撮像装置
14 張り合わせプリズム
15 二次元エリア測光センサー
16 測光エリア
17 ストロボ機構
18 ブザー
19 色フレア
20 第1プリズム
21 第2プリズム
23 第3プリズム
24 色分解プリズム
25 マウント
26 ファインダー光学系
27 ハーフミラープリズム
28 コーティング膜
29 ターレット
30 平行平板
31 −1段NDフィルタ
32 −2段NDフィルタ
33 −3段NDフィルタ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (14)
色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、
前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、
前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最小F値をFminとし、F値がFminのときの波長404.7nmにおけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLh、波長587.56nmにおけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに、次の条件式(1)を満足することを特徴とする電子撮像装置。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 2P ……(1) An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
An imaging optical system in which chromatic aberration occurs and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device;
A high-luminance difference boundary detection means for detecting a boundary where the luminance difference between adjacent pixels of the electronic image sensor is a certain level or more;
When the high-luminance difference boundary detection unit detects a luminance difference of a certain level or more, the luminance and color information is reduced so that color flare due to the chromatic aberration near the boundary including the luminance difference of the certain level or more is reduced. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including,
In the imaging optical system, the minimum pixel pitch of the electronic imaging device is P, the minimum F value is Fmin, the absolute value of the spherical aberration of the marginal ray at the wavelength 404.7 nm when the F value is Fmin, Lh, and the wavelength 587. An electronic imaging apparatus characterized by satisfying the following conditional expression (1) when an absolute value of a spherical aberration amount of a marginal ray at .56 nm is Ld.
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 2P (1)
色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、
前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、
前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最大像高の像高比0.9、0.7、0.5の何れかにおける波長587.56nmに対する波長404.7nmの倍率色の横収差量をShとしたときに、次の条件式(2)を満足することを特徴とする電子撮像装置。
|Sh| ≧ 2P ……(2) An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
An imaging optical system in which chromatic aberration occurs and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device;
A high-luminance difference boundary detection means for detecting a boundary where the luminance difference between adjacent pixels of the electronic image sensor is a certain level or more;
When the high-luminance difference boundary detection unit detects a luminance difference of a certain level or more, the luminance and color information is reduced so that color flare due to the chromatic aberration near the boundary including the luminance difference of the certain level or more is reduced. Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including,
The imaging optical system has a magnification of a wavelength of 404.7 nm with respect to a wavelength of 587.56 nm at a minimum pixel pitch of the electronic imaging device of P and a maximum image height ratio of 0.9, 0.7, or 0.5. An electronic imaging apparatus characterized by satisfying the following conditional expression (2) when the amount of lateral aberration of color is Sh.
| Sh | ≧ 2P (2)
色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、
前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、
前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、
前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最小F値をFminとし、F値がFminのときの波長404.7nmにおけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLh、波長587.56nmにおけるマージナル光線の球面収差量の絶対値をLdとしたときに、次の条件式(1)を満足することを特徴とする電子撮像装置。
(Lh−Ld)/Fmin ≧ 2P ……(1) An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
An imaging optical system in which chromatic aberration occurs and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device;
A proper exposure calculating means for calculating a proper exposure value of a photographing region on the electronic image sensor;
High luminance for detecting a boundary portion having a large luminance difference by detecting a pixel whose exposure level is saturated by underexposure of 2 EV or less with respect to the appropriate exposure and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel. A difference boundary detection means;
Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including information on the luminance and color so that color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary detected by the high-luminance difference boundary detection means is reduced;
In the imaging optical system, the minimum pixel pitch of the electronic imaging device is P, the minimum F value is Fmin, the absolute value of the spherical aberration of the marginal ray at the wavelength 404.7 nm when the F value is Fmin, Lh, and the wavelength 587. An electronic imaging apparatus characterized by satisfying the following conditional expression (1) when an absolute value of a spherical aberration amount of a marginal ray at .56 nm is Ld.
(Lh−Ld) / Fmin ≧ 2P (1)
色収差が発生し前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系と、
前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、
前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備え、
前記撮像光学系が、前記電子撮像素子の最小画素ピッチをP、最大像高の像高比0.9、0.7、0.5の何れかにおける波長587.56nmに対する波長404.7nmの倍率色の横収差量をShとしたときに、次の条件式(2)を満足することを特徴とする電子撮像装置。
|Sh| ≧ 2P ……(2) An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
An imaging optical system in which chromatic aberration occurs and forms a subject image on the imaging surface of the electronic imaging device;
A proper exposure calculating means for calculating a proper exposure value of a photographing region on the electronic image sensor;
High luminance for detecting a boundary portion having a large luminance difference by detecting a pixel whose exposure level is saturated by underexposure of 2 EV or less with respect to the appropriate exposure and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel. A difference boundary detection means;
Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including information on the luminance and color so that color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary detected by the high-luminance difference boundary detection means is reduced;
The imaging optical system has a magnification of a wavelength of 404.7 nm with respect to a wavelength of 587.56 nm at a minimum pixel pitch of the electronic imaging device of P and a maximum image height ratio of 0.9, 0.7, or 0.5. An electronic imaging apparatus characterized by satisfying the following conditional expression (2) when the amount of lateral aberration of color is Sh.
| Sh | ≧ 2P (2)
前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系を接続可能とするマウント部と、
前記電子撮像素子の隣接する一定の画素間での輝度差が一定レベル以上になる境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段が一定レベル以上の輝度差を検出した際に前記一定レベル以上の輝度差を含む境界部近傍の色フレアを低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備えたことを特徴とする電子撮像装置。 An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
A mount unit capable of connecting an imaging optical system for forming a subject image on the imaging surface of the electronic imaging element;
A high-luminance difference boundary detection means for detecting a boundary where the luminance difference between adjacent pixels of the electronic image sensor is a certain level or more;
When the high-luminance difference boundary detection means detects a luminance difference of a certain level or more, an electric signal including the luminance and color information so as to reduce color flare near the boundary including the luminance difference of the certain level or more An electronic imaging apparatus comprising: signal processing means for electrically adjusting
前記電子撮像素子の撮像面上に被写体像を形成する撮像光学系を接続可能とするマウント部と、
前記電子撮像素子上の撮影領域の適正露出値を算出する適正露出算出手段と、
前記適正露出に対して2EV以下のアンダー露出にて露出レベルが飽和した画素及び/又は前記飽和した画素に隣接する飽和していない画素を検出することによって輝度差の大きい境界部を検出する高輝度差境界部検出手段と、
前記高輝度差境界部検出手段により検出された前記境界部近傍の前記色収差による色フレアが低減するように前記輝度及び色の情報を含む電気信号を電気的に調節する信号処理手段とを備えたことを特徴とする電子撮像装置。 An electronic imaging device that includes a plurality of pixels having three or more different spectral characteristics for obtaining a color image, converts an image received by the pixels into an electrical signal including luminance and color information, and outputs the electrical signal;
A mount unit capable of connecting an imaging optical system for forming a subject image on the imaging surface of the electronic imaging element;
A proper exposure calculating means for calculating a proper exposure value of a photographing region on the electronic image sensor;
High luminance for detecting a boundary portion having a large luminance difference by detecting a pixel whose exposure level is saturated by underexposure of 2 EV or less with respect to the appropriate exposure and / or a non-saturated pixel adjacent to the saturated pixel. A difference boundary detection means;
Signal processing means for electrically adjusting an electrical signal including the luminance and color information so as to reduce color flare due to the chromatic aberration in the vicinity of the boundary detected by the high-luminance difference boundary detection means. An electronic imaging apparatus characterized by that.
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