JP5700246B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

フィルムカメラに代わってデジタルカメラが主流となり、撮影する機会が増えてきている。しかしながら、閃光撮影が禁止されるなどの条件付きでの撮影しか認められていない場所がある。このため、位置情報を取得して、この位置情報に応じた撮影の設定ができるカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０１３８２９号公報

しなしながら、従来提案されているカメラは、位置情報に応じた撮影の設定の一部は可能であるものの、撮影場所や撮影条件などにより発生する収差の影響を適切に除去できず、所望の画像が得られないという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、撮影場所の情報を検出して当該撮影場所により発生する収差の影響を適切に除去するように構成された撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、撮像光学系を用いて撮影を行う撮像部と、撮像光学系の収差を補正する収差補正部と、撮像部により撮影を行う撮影場所に関する情報を検出する撮影場所検出部と、撮影場所検出部により検出された撮影場所に関する情報に基づいて、収差補正部により撮像光学系の収差を補正する制御部と、を有することを特徴とする。

また、このような撮像装置は、撮像部により撮影された画像から収差に関する情報を検出する収差検出部を有し、制御部は、収差検出部が検出した収差に関する情報に基づいて収差補正部により撮像光学系の収差を補正する。

また、このような撮像装置において、制御部は、撮影場所検出部の検出結果による撮像光学系の収差の補正を行った後、収差検出部の検出結果による撮像光学系の収差の補正を行う。

このような撮像装置において、撮像光学系は、当該撮像光学系の焦点を調整するフォーカスレンズを有し、制御部は、フォーカスレンズの位置に基づいて収差補正部を制御することにより撮像光学系の収差を補正することが好ましい。

また、このような撮像装置において、撮影場所検出部は、位置検出部を有することが好ましい。

また、このような撮像装置において、収差補正部は、撮像光学系に取り付け可能な収差補正光学系であることが好ましい。

本発明に係る撮像装置よれば、撮影場所の情報を検出して当該撮影場所により発生する収差の影響を適切に除去することができる。

カメラシステムの要部断面図である。 収差補正コンバータが装着された状態の撮像レンズ部分の拡大図である。 カメラシステムのブロック図である。 カメラシステムの動作を示すフローチャートであって、電源投入からレリーズＳＷが半押しされたときの処理までを示す。 カメラシステムの動作を示すフローチャートであって、レリーズＳＷが全押しされたとき以降の処理を示す。 撮像レンズ及び収差補正コンバータの光学系を示す断面図である。 撮像光学系のみで空気中の物体を撮影したときの諸収差図を示す。 撮像光学系のみで水槽の窓を介して水中の物体を撮影したときの諸収差図を示す。 収差補正光学系を装着した撮像光学系で空気中の物体を撮影したときの諸収差図を示す。 収差補正光学系を装着した撮像光学系で水中の物体を撮影したときの諸収差図を示す。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を用いて、本実施形態に係る撮像装置の一例として、カメラシステム１の構成について説明する。図１に示すように、カメラシステム１は、カメラ本体２と交換可能な撮影レンズ３とを組み合わせ、撮像部である撮像素子９で撮影を行う撮像装置として機能する、レンズ交換式一眼レフカメラである。

撮影レンズ３は、後述する撮像光学系ＳＬを構成するフォーカスレンズ、ズームレンズおよび防振レンズを含むレンズ群４、絞り５、カメラシステム１の振れを検出する角速度センサ６、レンズ群４を駆動する不図示の駆動装置等を備える。角速度センサ６は、少なくとも光軸に直交する２軸周りの角速度を検出する。駆動装置は、例えば振動波モータ、ＶＣＭにより構成される複数のモータを有し、フォーカスレンズを光軸方向に駆動し、防振レンズを光軸方向とは異なる方向に駆動する。また、撮影レンズ３は、この撮影レンズ３の全体を制御すると共に、カメラ本体２と協働するレンズＣＰＵ７を有する。

また、撮影レンズ３の撮影距離、焦点距離、及びレンズ群４に応じた歪曲収差、像面湾曲、倍率色収差のデータは、収差テーブルとして撮影レンズ３の不図示の不揮発性メモリに記憶されている。

カメラ本体２は、撮影レンズ３からの光束を反射してファインダー光学系８に導く反射位置と、撮影レンズ３からの光束がＣＣＤまたはＣＭＯＳなどから構成される撮像素子９に入射するように退避する退避位置とで揺動するメインミラー１０を備える。このメインミラー１０の一部の領域は半透過領域となっており、カメラ本体２は、この半透過領域を透過した光束を焦点検出センサ１１へ反射するサブミラー１２を備える。このサブミラー１２は、メインミラー１０に連動して揺動し、メインミラー１０が退避位置をとるときには、サブミラー１２も光束から退避する。なお、焦点検出センサ１１は、位相差方式により入射する光束の焦点状態を検出する。

反射位置にあるメインミラー１０で反射された光束は、焦点板１３、ペンタプリズム１４を介してファインダー光学系８へ導かれる。このファインダー光学系８は、複数のレンズから構成されており、ユーザはファインダー光学系８により被写界を確認することができる。

また、ペンタプリズム１４を透過する光束の一部は測光センサ１５に導かれる。測光センサ１５は、撮影レンズ３へ入射する光束を複数の領域ごとに測光することにより、被写界の輝度分布を計測する。また、ペンタプリズム１４の上方にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）モジュール１６を備えており、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して、カメラシステム１が存在している位置情報を取得する。さらに、カメラ本体２は、撮影レンズ３のマウント部近傍で撮影レンズ３と干渉しない位置に、被写界の音を取り込むマイク１７と、ファインダー光学系８の近傍にビープ音などを発するスピーカ１８を備える。

メインミラー１０が退避位置にあるときには、撮影レンズ３からの光束は、ローパスフィルター１９を介して撮像素子９に入射する。撮像素子９の近傍には撮像基板２０が設けられており、撮像基板２０の後方には外部に面して背面モニタ２１が設けられている。

撮影レンズ３の前部（被写体側）には、収差補正部である収差補正コンバータ４０が取付可能であり、この収差補正コンバータ４０を取り付けることにより、撮影レンズ３の収差補正を行うことができる。本実施形態においては、この収差補正コンバータ４０により、曲率を有した透明部材（例えばガラスやアクリル）越しに撮影を行う場合に、この透明部材により発生する収差補正を行なったり、水中での撮影の際に発生する収差補正を行なったりする。

図２に示すように、収差補正コンバータ４０は、負レンズＬ１及び正レンズＬ２（後述する収差補正光学系ＣＬ）と、この負レンズＬ１及び正レンズＬ２を駆動するアクチュエータ４１と、このアクチュエータ４１に電源を供給する電源部（例えばリチウムイオン電池）４２と、カメラ本体２の通信部５０と通信を行う不図示の通信部とを有する。収差補正コンバータ４０の通信部は、負レンズＬ１及び正レンズＬ２の位置をカメラ本体２に通信するとともに、カメラ本体２からの負レンズＬ１及び正レンズＬ２の移動量をアクチュエータ４１に伝える。なお、負レンズＬ１及び正レンズＬ２の位置は、不図示のエンコーダにより検出される。この収差補正コンバータ４０は、負レンズＬ１及び正レンズＬ２をアクチュエータ４１により光軸方向に移動させて、撮影レンズ３の物体側のレンズと正レンズＬ２との空気間隔を調整することにより像面色収差及び像面歪曲補正を行うように構成されている。このため、収差補正コンバータ４０は、透明部材（例えばガラスやアクリル）の材質や厚さに応じた負レンズＬ１及び正レンズＬ２を駆動する駆動量のデータを駆動テーブルとして不図示の不揮発性メモリに記憶している。

なお、アクチュエータ４１は、負レンズＬ１及び正レンズＬ２を光軸方向に移動させる振動波モータと、光軸方向位置を微調整するリニア型のピエゾアクチュエータとから構成することができる。また、負レンズＬ１及び正レンズＬ２は、光軸上をスライド移動する機構を備えた保持部材で保持するように構成することも可能である。

なお、本実施形態では、収差補正コンバータ４０に電源部４２と通信部とを設けたが、例えば撮影レンズ３に収差補正コンバータ４０に電源を供給するラインおよび収差補正コンバータ４０と通信するラインを設け、これらのラインと収差補正コンバータ４０とを接続するようにすれば、電源部４２と通信部とを省略することができる。

図３は、本実施形態に係るカメラシステム１のブロック図である。カメラ本体ＣＰＵ２７により、このカメラシステム１の全体の制御が行われる。また、撮像基板２０は、撮像素子９を駆動する駆動回路２３、撮像素子９の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２４、ＡＳＩＣで構成される画像処理制御回路２５および撮像素子９からの信号の高周波成分を抽出するコントラストＡＦ回路２６などを有している。

画像処理制御回路２５は、デジタル信号に変換された画像信号に対してホワイトバランス調整、シャープネス調整、ガンマ補正、階調調整などの画像処理を施すと共に、ＪＰＥＧなどの画像圧縮を行って画像ファイルを生成する。また、画像処理制御回路２５は、画像信号から各種収差判定を行い、撮影した画像の収差に関する情報をカメラ本体ＣＰＵ２７に出力する。例えば、倍率色収差が発生している場合、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれのエッジの位置がずれてしまう。この色毎のエッジのずれ量を検出することにより、倍率色収差量を検出することができる。この画像処理制御回路２５から得られる画像を用いた倍率色収差の補正方法の詳細については後述する。

画像処理制御回路２５により生成された画像ファイルは、画像記録媒体３７に記憶される。この画像記録媒体３７は、カメラ本体２に対して着脱可能なフラッシュメモリなどの記録媒体であっても良いし、カメラ本体２に内蔵されるＳＳＤ(Solid State Drive)などの記録媒体であっても良い。

画像処理を施された画像信号は、背面モニタ制御回路２８の制御により、背面モニタ２１に表示される。この背面モニタ２１に撮影直後に撮影された画像信号を所定時間表示すれば、画像記録媒体３７に記録された画像ファイルに対応する画像をユーザに視認させることができる。また、撮像素子９が連続的に光電変換する被写界像を、画像記録媒体３７に記録することなく背面モニタ２１に逐次表示すればライブビュー表示を実現できる。さらに、撮像素子９が連続的に光電変換する被写界像を、例えばＭＰＥＧなどの動画圧縮処理を画像処理制御回路２５で施して画像記録媒体３７に記録すれば、動画撮影を実現することができる。このとき、マイク１７で収集した被写界の音声も圧縮処理して、動画データに同期させて記録する。生成される動画像のフレームレートは、例えば３０ｆｐｓなど、複数のフレームレートから選択されて設定される。

コントラストＡＦ回路２６は、撮像素子９からの撮像信号の高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成し、これが最大になるフォーカスレンズ位置を検出する。具体的には、画像処理制御回路２５から入力される画像信号から、バンドパスフィルタを用いて所定の高周波成分を抽出し、ピークホールド、積分等の検波処理を行ってＡＦ評価値信号を生成する。生成したＡＦ評価値信号は、カメラ本体ＣＰＵ２７に出力する。

レンズＣＰＵ７は、角速度センサ６で検出した手振れをキャンセルするように、撮影レンズ３内の防振レンズを光軸方向とは異なる方向に駆動して光学式手振れ補正を実現している。手振れ補正はこのような光学式手振れ補正に限らず、撮像素子９に駆動機構を付与して、光軸方向とは異なる方向に駆動して手振れをキャンセルする撮像素子駆動式手振れ補正を採用することもできる。さらには、画像処理制御回路２５から出力された複数枚の画像間の動きベクトルを算出し、算出した画像間の動きベクトルをキャンセルするように画像読み出し位置を制御して手振れをキャンセルする電子式手振れ補正を採用することもできる。光学式手振れ補正および撮像素子駆動式手振れ補正は特に静止画撮影に好適であり、動画撮影にも適用される。電子式手振れ補正は動画撮影に好適である。これらの方式は、選択的、追加的に採用され得る。

また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、レンズＣＰＵ７と連携し、焦点検出センサ１１の出力に応じて撮影レンズ３を構成するフォーカスレンズの作動を制御することによりＡＦ動作を行う。さらに、カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影レンズ３を構成するズームレンズの状態（焦点距離）や、この撮影レンズ３自体の情報（例えば、広角レンズ、望遠レンズ、マクロレンズ等のレンズ種別）をレンズＣＰＵ７を介して取得することができる。

測光センサ１５は、上述のように、撮影レンズ３へ入射する光束を複数の領域ごとに測光することにより被写界の輝度分布を計測するが、計測結果はカメラ本体ＣＰＵ２７に出力する。カメラ本体ＣＰＵ２７では、選択された測光モードに応じて露出値を算出する。測光モードとしては、明るい部分と暗い部分のバランスを取る分割測光モード、画面中央を適正露出とする中央重点測光モード、選択したフォーカスポイントの狭領域を適正露出とするスポット測光モードなどが選択され得る。

カレンダー部３８は、水晶発振子、計時用集積回路等を有しており、年月日時分秒といったカレンダー情報を保持する。カメラ本体ＣＰＵ２７は、カレンダー部３８から時間に関する情報を適宜検出することができる。ＧＰＳモジュール１６は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してカメラ本体２が存在している緯度、経度、高度情報（位置に関する情報）を取得する位置検出部である。また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ＧＰＳモジュール１６からカメラ本体２が存在している位置に関する情報を適宜検出することができる。

フラッシュＲＯＭ２９は、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）であり、カメラシステム１を動作させるプログラムのほか、各種調整値、設定値を記憶する記憶装置である。なお、フラッシュＲＯＭ２９に撮影レンズ３毎に過去の撮影場所における収差補正量のログを記憶させてもよい。また、フラッシュＲＯＭ２９は地図情報を記憶しており、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ＧＰＳモジュール１６の出力として得られる緯度、経度、高度情報と、フラッシュＲＯＭ２９に記憶されている地図情報とから現在の位置情報を取得することができる。すなわち、カメラ本端ＣＰＵ２７は、撮像部により撮影を行う撮影場所に関する情報を検出する撮影場所検出部として動作する。

ＲＡＭ３０は、フラッシュＲＯＭ２９に記憶されたプログラムが展開され、カメラ本体ＣＰＵ２７が高速にアクセスできるＤＲＡＭなどの高速ＲＡＭである。特に頻繁に参照される各種調整値、設定値などもフラッシュＲＯＭ２９からコピーされ、カメラ本体ＣＰＵ２７からのアクセスを容易にする。

背面モニタ制御回路２８は、上述のように画像処理された画像の他、フラッシュＲＯＭ２９から読み出したメニュー設定画面およびユーザガイド画面を背面モニタ２１へ表示する表示制御を行う。また、背面モニタ２１の表面にはタッチパネルセンサが積層されており、ユーザが背面モニタ２１のメニュー項目等を視認しつつタッチパネルセンサを操作したときには、その座標とその座標に対応して表示されていたメニュー項目をカメラ本体ＣＰＵ２７へ出力する。

イベント情報取得部３１は、ネットワークを介して特定の施設で開催されるイベント情報を検出して取得するイベント検出部である。このイベント情報取得部３１は、図示しない無線ＬＡＮ等のネットワーク接続部と、特定の施設におけるイベント情報をネットワーク上から取得するプログラムとから構成される。なお、イベント情報取得部３１は、ネットワーク上で公開された情報にアクセスすることに限らず、ユーザが予め構築したイベント情報に関するデータベースにアクセスするように構成しても良い。また、イベント情報取得部３１は、ネットワークに接続するのではなく、ユーザが例えばスケジュール情報としてフラッシュＲＯＭ２９に記憶させたデータベースにアクセスするように、内部的に構成することもできる。

レリーズＳＷ３２は、２段式のスイッチである。ユーザがレリーズＳＷ３２を半押しすると、オートフォーカス、測光などの撮影準備動作を行う。さらにユーザがレリーズＳＷ３２を全押しすると、カメラ本体ＣＰＵ２７は、静止画、動画の撮影動作を開始する。

顔検出部３３は、画像処理制御回路２５により画像処理を施された画像信号を用いて、被写体の中に人物や動物などの顔が含まれているかどうかを検出するものであり、目，鼻，唇の各端点などの特徴点を画像から抽出し、これらの特徴点に基づいて顔領域か否かを判定するものである。

水圧計３４は、カメラ本体２にかかる水圧を検出するものであり、本実施形態では撮影場所検出部であるカメラ本体ＣＰＵ２７により、カメラシステム１が水中で使われているかどうかを検出するために用いられる。

通信部５０は、前述のように収差補正コンバータ４０の通信部と通信するものである。

また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、レンズＣＰＵ７および収差補正コンバータ４０と協働してカメラシステム１の全体を制御する。

以上のように構成された本カメラシステム１の撮影動作について、以下図４及び図５のフローチャートに沿って説明を行う。なお、本フローチャートは、不図示の電源がＯＮされた状態でのものとする。また、本フローチャートは、上述のように、フラッシュＲＯＭ２９に記憶され、ＲＡＭ３０に展開されたプログラムにより、カメラ本体ＣＰＵ２７で実行されるものとする。すなわち、カメラ本体ＣＰＵ２７は、本フローチャートに基づいて、上述の撮影レンズ３の情報及びＧＰＳモジュール１６、カレンダー部３８、顔検出部３３、水圧計３４等からなる環境検出部からの環境情報を用いて撮像の設定（撮影アシスト）を行う設定部としても動作する。

カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影レンズ３の情報を取得する（ステップＳ１）。本実施形態において、カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影レンズ３の焦点距離情報を取得する。例えば撮影レンズ３が、焦点距離が６０ｍｍのマクロレンズであり、曲率を有した透明部材（例えばガラス）越しに撮影を行う場合の収差補正を行う収差レンズを有してはいないことを確認する。なお、撮影レンズ３の情報は、撮影レンズ３がカメラ本体２に取り付けられたタイミングで取得すれば良い。

カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影場所の情報を取得する（ステップＳ２）。本実施形態において、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ＧＰＳモジュール１６の出力として得られる緯度、経度、高度情報と、フラッシュＲＯＭ２９に記憶されている地図情報とから現在の位置情報を取得し、カレンダー部３８から季節、月、時間などの日時情報を取得する。また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、イベント情報取得部３１から現在の位置およびその周辺のイベント情報（イベントの内容、イベント開始時刻、イベント終了時刻）を検出する。本実施の形態においては、水族館での撮影を行うものとして以下説明を続ける。なお、カメラ本体ＣＰＵ２７は、上述した全ての情報を取得する必要はなく、撮影アシストが可能な情報を適宜取得すればよい。

カメラ本体ＣＰＵ２７は、ステップＳ２で取得した撮影場所の情報から、収差補正コンバータ４０が必要か否かを判断する（ステップＳ３）。水族館で撮影を行うように、曲率を有した透明部材（例えばガラス）越しに撮影を行う場合に、撮影レンズ３自体に収差レンズを有していないときは、カメラ本体ＣＰＵ２７は、収差補正コンバータ４０が必要であると判断する。そして、ステップＳ３で収差補正コンバータ４０が必要ないと判断したときはステップＳ７に進み、反対に、収差補正コンバータ４０が必要であると判断したときは、さらに収差補正コンバータ４０が撮影レンズ３に装着されているか否かを判断し（ステップＳ４）、装着されていない場合は、スピーカ１８からの音声や、背面モニタ２１にメッセージを表示して収差補正コンバータ４０の装着が必要なことを警告する（ステップＳ５）。そして、カメラ本体ＣＰＵ２７は、この警告に対して収差補正コンバータ４０の装着の確認待ちを行い（ステップＳ６）、装着が確認されるとステップＳ７に進む。なお、装着の確認には、例えば、撮影者に背面モニタ２１のタッチパネルを操作させる。この確認には、撮影者の判断で、収差補正コンバータ４０を装着しない場合を含む。

次に、カメラ本体ＣＰＵ２７は、レリーズＳＷ３２が半押しされているか否かを判断し（ステップＳ７）、半押しされていれば次のステップＳ８に進み、半押しされていなければこのステップＳ７を繰り返す。なお、レリーズＳＷ３２の半押しの確認は、ステップＳ２の撮影場所の情報取得前に行ってもよい。また、レリーズＳＷ３２の半押し操作が所定時間確認されなければ本フローチャートを終了してもよい。

カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影条件の設定を行う（ステップＳ８）。上述のように、ステップＳ１で撮影レンズ３がマクロレンズであり、かつ、ステップＳ２で現在の撮影場所が水族館であると判定したときは、カメラ本体ＣＰＵ２７は、水族館でのマクロ撮影のための撮影条件の設定を行う。例えば、水族館では閃光撮影が禁止されているため、カメラ本体ＣＰＵ２７は、閃光撮影を禁止して、ＩＳＯ感度を８００〜１６００の間で設定するとともに、水の中の生物を撮影するためホワイトバランスを水中用（青の帯域補正を水中に特化させる）にする。また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、水族館は一般的に暗いため、絞りを開放近傍に設定するとともに、位相差方式によりＡＦを行うために焦点検出センサ１１の出力を用いてＡＦ動作を行う。これに加え、カメラ本体ＣＰＵ２７は、動体の撮影が予想されるため、連続してＡＦを実行するコンティニュアスＡＦモードの設定を行う。

また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ユーザにより動画撮影が選択された場合に、取り付けられている撮影レンズ３がマクロレンズであるため絞り制御を行わないようにする。

更に、カメラ本体ＣＰＵ２７は、測光センサ１５の出力から逆光状態（ユーザが水槽に囲まれているような状態）の場合にアクティブＤライティングを実施する。アクティブＤライティングは、測光センサ１５の出力から算出された露出値を変更するとともに、得られた画像に階調補正を施すものである。

次に、カメラ本体ＣＰＵ２７は、焦点検出センサ１１による焦点検出を行い撮影レンズ３を構成するフォーカスレンズの焦点検出結果に応じて駆動するとともに、不図示のエンコーダによりフォーカスレンズの位置を検出する（ステップＳ９）。

さらに、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ステップＳ２で取得した撮影場所の情報に基づいて、撮影場所に起因する収差の発生の有無を判断する（ステップＳ１０）。本実施形態においては、撮影場所が水族館のため、水槽を構成するガラスの曲率や、水槽の水による収差が発生する恐れがある。このため、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ステップＳ１０において収差が発生すると判断し、ステップＳ１１に進む。なお、カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影場所に起因する収差の発生がないと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。

また、カメラ本体ＣＰＵ２７は、顔検出部３３により、画像処理制御回路２５により画像処理を施された画像信号を用いて、被写体に顔があるかどうかを検出する（ステップＳ１１）。これは、水族館においても、人が主要被写体になり、水槽が背景になる場合があり、このような場合は、水槽を構成するガラスの曲率や、水槽の水により発生する収差を補正する必要がないからである。一方、顔が検出されなければ、水槽内の生物を撮影する可能性が高く、水槽を構成するガラスの曲率や、水槽の水により発生する収差を補正する必要が生じるからである。このため、カメラ本体ＣＰＵ２７は、顔検出部３３により顔が検出された場合にはステップＳ１３に進み、顔検出部３３により顔が検出されなかった場合にはステップＳ１２に進む。

カメラ本体ＣＰＵ２７は、水槽を構成するガラスの曲率や、水槽の水により発生する収差の補正を行う（ステップＳ１２）。カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮影レンズ３の不図示の不揮発性メモリに記憶されている収差テーブルと、収差補正コンバータ４０の不図示の不揮発性メモリに記憶されている駆動量及び収差補正コンバータ４０の負レンズＬ１及び正レンズＬ２の位置とを確認し、ステップＳ９で取得したフォーカスレンズの位置に応じて、負レンズＬ１及び正レンズＬ２を光軸に沿って移動させることにより、正レンズＬ２と撮影レンズ３の物体側のレンズとの空気間隔を調節し、これにより、歪曲収差及び像面湾曲の補正を行う。なお、歪曲収差や倍率色収差は画像処理で補正することも可能である。

ステップＳ１２において収差補正を行うときに、カメラ本体ＣＰＵ２７は、ガラスの材質や厚さを把握していない。このため、本実施の形態において、カメラ本体ＣＰＵ２７は、駆動テーブルに記憶されている複数の駆動量の中から中間的な駆動量を用いて収差補正を行うものとする。なお、後述するように、倍率色収差は画像により収差の発生の程度が分かるため、カメラ本体ＣＰＵ２７は、中間的な駆動量を用いた画像から倍率色収差の程度を認識して、ガラスなどの透明部材の材質や厚さを類推し、この類推した透明部材の材質や厚さから収差補正コンバータ４０の不図示の不揮発性メモリに記憶されている駆動量を読み出して、収差補正を再度行うことができる。

ついでカメラ本体ＣＰＵ２７は、撮像素子９が撮影した画像信号が入力される画像処理制御回路２５を用いて、画像の色にじみを画像コントラストとして検出することにより倍率色収差を検出する（ステップＳ１３）。すなわち、カメラ本体ＣＰＵ２７は、撮像部により撮影された画像から収差に関する情報を検出する収差検出部としても動作する。そして、カメラ本体ＣＰＵ２７は、検出した倍率色収差に基づいて、前述したように透明部材の材質や厚さを推定して、再度、収差補正コンバータ４０の負レンズＬ１及び正レンズＬ２の位置を微調整する（ステップＳ１４）。さらに、カメラ本体ＣＰＵ２７は、収差補正コンバータ４０の負レンズＬ１及び正レンズＬ２の位置を微調整した後の画像を画像処理制御回路２５を用いて取得し、調整の前後の画像コントラスト（倍率色収差）を比較し、倍率色収差が所定の値以下に向上したか否かを確認する（ステップＳ１６）。カメラ本体ＣＰＵ２７は、倍率色収差が所定の値以下になったと判断したときはステップＳ１７に進み、倍率色収差が所定の値より大きいときはステップＳ１４〜Ｓ１６を繰り返す。このようにカメラ本体ＣＰＵ２７は、収差補正部である収差補正コンバータ４０の作動を制御することにより撮像光学系ＳＬの収差を補正する制御部としても動作する。

次に、カメラ本体ＣＰＵ２７は、レリーズＳＷ３２が全押しされているか否かを判断し（ステップＳ１７）、全押しされている場合に撮影を実行する（ステップＳ１８）。なお、カメラ本体ＣＰＵ２７は、レリーズＳＷ３２が全押しされていない場合にはステップＳ１７を繰り返すが、所定時間レリーズＳＷ３２の全押しがなされない場合には本フローチャートを終了してもよい。

そして、ステップＳ１８の撮影実行が終了すると、カメラ本体ＣＰＵ２７は、収差補正コンバータ４０が未装着の状態で撮影が実施された否かを判断し（ステップＳ１９）、装着されていた場合は本フローチャートを終了し、装着されていない場合は、画像から倍率色収差量を算出し、その収差量に応じて画像を補正して本フローチャートを終了する。

なお、ステップＳ１８の撮影が動画撮影の場合には、カメラ本体ＣＰＵ２７は、フォーカスレンズの位置の変化を検出し、この位置が変化したときに上述の方法で倍率色収差を算出し、画像のＲ，Ｇ，Ｂの各信号毎に画像処理として倍率色収差を補正することができる。

また、ステップＳ１２に示した歪曲収差及び像面湾曲の補正、及び、ステップＳ１４で示した倍率色収差の補正は、収差補正コンバータ４０が取り付けられたときの撮影レンズ３の収差情報を、例えば、フラッシュＲＯＭ２９に記憶しておき、この収差情報とフォーカスレンズの位置から収差量を求めるように構成することができる。

また、上述の収差補正コンバータ４０を水中写真用のドームポートの窓近傍に配置することにより、このドームポートに撮影レンズ３を有するカメラシステム１を取り付けると、ドームポートの窓を介して撮影するときに発生する諸収差を補正することができる。

また、以上の説明では、ステップＳ２における撮影場所の情報取得結果から水族館での撮影を行うものとしたが、水圧計３４の出力により、水中にいることがわかれば水中での撮影としてステップＳ３以降の処理を進めることもできる。

また、上述の説明においては、レンズ交換式一眼レフカメラであるカメラシステム１を例として説明したが、メインミラー１０やペンタプリズム１４などを省略したミラーレス一眼カメラや、コンパクトデジタルカメラにも適用することはできる。

それでは、上述のように撮像レンズ３に収差補正コンバータ４０を取り付けたときの光学性能について、以下に示す。図６は、撮像レンズ３を構成する撮像光学系ＳＬ（４）、及び、収差補正コンバータ４０を構成する収差補正光学系ＣＬを用いてアクリル製の水槽窓（以下、単に「窓Ｗ」と呼ぶ）を介して水中の被写体（不図示の物体）を撮影する場合を示している。図６に示してあるように、物体側から順に、窓Ｗ、収差補正光学系ＣＬ、及び、撮像光学系ＳＬが順番に並んでいる。また、収差補正光学系ＣＬは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。また、撮像光学系ＳＬは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３、開口絞りＳ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１５との接合レンズ、及び、両凸レンズＬ１６から構成されている。なお、無限遠物点から近距離物点への合焦は、撮像光学系ＳＬ全体を物体側へ移動させることにより行われる。

このような構成の収差補正コンバータ４０の収差補正光学系ＣＬは、光軸上を移動して、最も像側のレンズ面（第６面）と撮像光学系ＳＬの最も物体側のレンズ面（第７面）との光軸上の間隔ｄ６を変化させることにより、撮像光学系ＳＬにより像面Ｉに形成される像の倍率色収差や歪曲収差を補正するように構成されている。なお、収差補正光学系ＣＬが光軸上を移動することにより、アクリル水槽の窓Ｗの像側の面（第２面）と収差補正光学系ＣＬの最も物体側のレンズ面（第３面）との光軸上の間隔ｄ２も変化する。

以下の表１に、上記収差補正光学系ＣＬ及び撮像光学系ＳＬの無限遠合焦時の諸元の値を掲げる。この表１において、第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の間隔（面間隔）を、第４欄νｄ及び第５欄ｎｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数及び屈折率を示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。なお、曲率半径0.00は、レンズ面の場合は平面を示し、絞りの場合は開口を示す。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、窓Ｗの物体側（第１面側）には、アッベ数が53.98で屈折率が1.333060の水が満たされているものとする。また、面番号１〜１８は図６に示す番号１〜１８に対応している。

（表１）
ｍ ｒ ｄ νｄ ｎｄ
1 0.0000 30.00 57.57 1.491080
2 0.0000 d2
3 6200.0000 3.00 29.37 1.950000
4 560.0000 1.00
5 266.1762 6.00 82.57 1.497820
6 1508.9513 d6
7 50.5480 3.50 46.76 1.766840
8 1728.4000 0.10
9 19.9960 4.15 45.42 1.796680
10 34.3520 1.30
11 69.6150 1.00 29.48 1.717360
12 16.1130 6.00
13 0.0000 5.45
14 -16.7700 1.00 33.77 1.648310
15 -218.5620 4.95 46.76 1.766840
16 -20.8720 0.10
17 392.1120 2.85 53.97 1.713000
18 -53.8430

図７〜図１０に、上述の光学系の無限遠合焦時及び近距離合焦時における、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差及びコマ収差の諸収差図を示す。なお、図７は撮像光学系ＳＬのみで空気中の物体を撮影したときの諸収差を示し、図８は、撮像光学系ＳＬのみで窓Ｗを介して水中の物体を撮影したときの諸収差を示し、図９は、収差補正光学系ＣＬを装着した撮像光学系ＳＬで空気中の物体を撮影したときの諸収差を示し、図１０は、収差補正光学系ＣＬを装着した撮像光学系ＳＬで水中の物体を撮影したときの諸収差を示す。このとき、撮影光学系ＳＬの最も物体側のレンズ面（第７面）と窓Ｗの像側の面（第２面）との光軸上の距離を121.00ｍｍとし、収差補正光学系ＣＬは、空気中を撮影する場合は、ｄ６が11.00ｍｍ（ｄ２が100.00ｍｍ）の位置に配置され、水中を撮影する場合は、ｄ６が81.00ｍｍ（ｄ２が30.00ｍｍ）の位置に配置される場合を示している。また、近距離物点に合焦するときは、撮像光学系ＳＬが光軸に沿って物体側に7.78642ｍｍ移動する。

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝587.6ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝435.8ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝656.3ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝486.1ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。

以上の諸収差図から明らかなように、本実施例に係る撮影光学系ＳＬで水中の物体を撮影すると、空気中の場合に比べて諸収差（特に、歪曲収差と倍率色収差）が大きくなるが、収差補正コンバータ４０（収差補正光学系ＣＬ）を装着することにより、これらの収差が補正され、良好な光学性能を得ることができる。

１ カメラシステム（撮像装置） ９ 撮像素子（撮像部）
１６ ＧＰＳモジュール（位置検出部）
２７ カメラ本体ＣＰＵ（制御部、収差検出部、撮影場所検出部）
４０ 収差補正コンバータ（収差補正部）
ＳＬ 撮影光学系 ＣＬ 収差補正光学系

Claims (4)

1. 撮像光学系を用いて撮影を行う撮像部と、
   前記撮像光学系の収差を補正する収差補正部と、
   前記撮像部により撮影を行う撮影場所に関する情報を検出する撮影場所検出部と、
   前記撮影場所検出部により検出された前記撮影場所に関する情報に基づいて、前記収差補正部により前記撮像光学系の収差を補正する制御部と、
   前記撮像部により撮影された画像から収差に関する情報を検出する収差検出部と、を有し、
   前記制御部は、前記撮影場所検出部の検出結果による前記撮像光学系の収差の補正を行った後、前記収差検出部が検出した前記収差に関する情報に基づいて前記収差補正部により前記撮像光学系の収差を補正することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像光学系は、当該撮像光学系の焦点を調整するフォーカスレンズを有し、
   前記制御部は、前記フォーカスレンズの位置に基づいて前記収差補正部を制御することにより前記撮像光学系の収差を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮影場所検出部は、位置検出部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記収差補正部は、前記撮像光学系に取り付け可能な収差補正光学系であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。

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