JPWO2018168214A1 - 撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラム - Google Patents

撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラム Download PDF

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Abstract

コンパクトな構成で高品質な画像を撮像できる撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラムを提供する。撮像レンズ１０Ａは、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動する第２レンズ群Ｇ２及び第３ンレンズ群Ｇ３と、変倍の際に固定の第４レンズ群Ｇ４と、で構成される。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１aレンズ群Ｇ１ａと、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、フォーカシングの際に固定の第１レンズ群後群Ｇ１ｃとで構成される。フォーカシングに伴う画角変動は、画像処理で補正する。

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラムに係り、特に画像処理によってフォーカスブリージングを補正する撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラムに関する。
ズームレンズにおける課題の一つとして、フォーカスブリージングが知られている。フォーカスブリージングとは、フォーカシングに伴って画角が変動する現象のことである。画角の変動により、撮像範囲が変動する。
特許文献１から５には、画像処理によってフォーカスブリージングを補正する技術が提案されている。特許文献１から５では、撮像により得られた画像データを拡縮処理（電子ズーム、デジタルズームなどともいう。）することにより、フォーカスブリージングを補正している。
特開平１１−２３９４９号公報 特開２００８−４２４０５号公報 特開２００８−１６０６２２号公報 特開２００２−１８２３０２号公報 特開２００６−１２９２１１号公報
しかしながら、従来は、単に画像処理によってフォーカスブリージングを補正しているだけのため、撮像レンズを含めた撮像装置全体として捉えた場合に、装置が適切に構成できていなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構成で高品質な画像を撮像できる撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段は、次のとおりである。
（１）物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成する原画像データ生成部と、有効領域内に設定された出力領域の画像データを原画像データから抽出して出力する画像出力部と、原画像データを拡縮処理して、出力領域の画像データの画角を補正する画角補正部であって、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して原画像データを拡縮処理し、出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正する画角補正部と、を備えた撮像装置。
本態様によれば、ズームレンズが、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備えて構成される。また、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えて構成される。これにより、フォーカス操作及び変倍操作によって、全長の変わらないズームレンズを構成できる。また、第１レンズ群の構成を簡素化でき、ズームレンズの軽量化及びコンパクト化が図れる。
一方、このようにズームレンズを構成することによりフォーカスブリージングが発生するが、フォーカスブリージングは画像処理によって補正される。すなわち、フォーカシングに連動して原画像データが拡縮処理され、フォーカシングに伴い発生する画角の変動が補正される。ここで、拡縮処理とは、画像データを画像処理によって拡大又は縮小することであり、電子ズーム、デジタルズームなどとも称される処理である。画角は、焦点距離ごとに定められた基準画角に補正される。これにより、各焦点距離において、フォーカス操作しても、画角が一定に維持され、高品質な画像を撮像できる。
なお、画角は、出力領域の画角が補正される。出力領域とは、撮像した画像として出力する領域のことであり、有効領域内に設定される。有効領域とは、イメージセンサで正常な画像を撮像できる領域のことである。有効領域は、イメージセンサの有効画素領域及びズームレンズのイメージサークルによって設定される。イメージセンサの有効画素領域とは、イメージセンサにおいて、実際に画像を撮像できる領域のことである。ズームレンズのイメージサークルのサイズが、イメージセンサの有効画素領域よりも大きければ、有効領域が有効画素領域と一致する。出力領域は、有効領域と一致させることもできる。
（２）基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力領域の画像データの画角の中で最小の画角に設定され、画角補正部は、拡大処理によって出力領域の画像データの画角を補正する、上記（１）の撮像装置。
本態様によれば、基準画角がフォーカシングにより変動する画角の中で最小の画角に設定される。なお、ここでの「最小の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最小の画角」は、最小とみなせる範囲の画角を含む概念のものである。画角補正部は、拡大処理によって画角を補正する。たとえば、出力領域が有効領域と一致する場合などは、本態様のように、拡大処理によって画角を補正し、フォーカスブリージングを補正する。
（３）基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力領域の画像データの画角の中で最大の画角に設定され、画角補正部は、縮小処理によって出力領域の画像データの画角を補正する、上記（１）の撮像装置。
本態様によれば、基準画角がフォーカシングにより変動する画角の中で最大の画角に設定される。なお、ここでの「最大の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最大の画角」は、最大とみなせる範囲の画角を含む概念のものである。画角補正部は、縮小処理によって画角を補正する。たとえば、出力領域が有効領域内に設定されている場合などには、出力領域の周囲に余白領域が存在する。このような場合は、拡大処理によって画角を補正し、フォーカスブリージングを補正する。
（４）基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角に設定され、画角補正部は、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が基準画角よりも縮小する場合は、縮小処理によって出力領域の画像データの画角を補正し、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が基準画角よりも拡大する場合は、拡大処理によって出力領域の画像データの画角を補正する、上記（１）の撮像装置。
本態様によれば、基準画角が、フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角に設定される。画角補正部は、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が基準画角よりも縮小する場合は、縮小処理によって出力領域の画像データの画角を補正する。また、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が基準画角よりも拡大する場合は、拡大処理によって出力領域の画像データの画角を補正する。これにより、たとえば、出力領域が有効領域内に設定されている場合において、可能な限り縮小処理によって、フォーカスブリージングを補正できる。拡大処理による補正は、ＭＴＦ（MTF：Modulation Transfer Function）の劣化など画像品質の低下を引き起こすが、縮小処理による補正は、画像品質の低下を防止できる。よって、可能な限り縮小処理によって、フォーカスブリージングを補正できることにより、画像品質の低下を防止できる。なお、ここでの「最小の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最小の画角」とは、最小とみなせる範囲の画角を含む概念のものである。
（５）ズームレンズは、装着した撮像装置本体からイメージセンサのサイズの情報を取得する撮像装置情報取得部と、ズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサのサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する領域設定部と、を更に備えた上記（１）から（４）のいずれか一の撮像装置。
本態様によれば、ズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサのサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域が、ズームレンズ側で自動的に設定される。なお、イメージセンサのサイズとは、イメージセンサの有効画素領域のサイズのことである。
（６）ズームレンズが交換可能な場合において、装着されたズームレンズからイメージサークルのサイズの情報を取得するレンズ情報取得部と、装着されたズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサのサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する領域設定部と、を更に備えた上記（１）から（４）のいずれか一の撮像装置。
本態様によれば、ズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサのサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域が自動的に設定される。
（７）物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、を備えた撮像装置の信号処理方法であって、イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成するステップと、有効領域内に設定された出力領域の画像データを原画像データから抽出して出力するステップと、原画像データを拡縮処理して、出力領域の画像データの画角を補正するステップであって、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して原画像データを拡縮処理し、出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正するステップと、を含む撮像装置の信号処理方法。
本態様によれば、ズームレンズが、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備えて構成される。また、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えて構成される。フォーカス操作によって出力画像の画角が変動する場合は、原画像データを拡縮処理することにより、画角が補正される。画角は、焦点距離ごとに定められた基準画角に補正される。
（８）物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、を備えた撮像装置の信号処理プログラムであって、イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成する機能と、有効領域内に設定された出力領域の画像データを原画像データから抽出して出力する機能と、原画像データを拡縮処理して、出力領域の画像データの画角を補正する機能であって、フォーカシングにより出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して原画像データを拡縮処理し、出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正する機能と、をコンピュータに実現させる撮像装置の信号処理プログラム。
本態様によれば、ズームレンズが、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備えて構成される。また、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えて構成される。フォーカス操作によって出力画像の画角が変動する場合は、原画像データを拡縮処理することにより、画角が補正される。画角は、焦点距離ごとに定められた基準画角に補正される。
本態様によれば、ズームレンズが、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備えて構成される。また、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えて構成される。フォーカス操作によって出力画像の画角が変動する場合は、原画像データを拡縮処理することにより、画角が補正される。画角は、焦点距離ごとに定められた基準画角に補正される。
本発明によれば、コンパクトな構成で高品質な画像を撮像できる撮像装置、撮像装置の信号処理方法及び撮像装置の信号処理プログラムを提供することができる。
本発明が適用された撮像装置の一実施形態を示す概略構成図 撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 図２に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図 信号処理部が提供する機能のブロック図 有効領域、有効画素領域及び出力領域の関係を示す図 撮像装置本体制御部が提供する一部の機能のブロック図 フォーカス位置と出力画像データの画角との関係を示すグラフ 拡縮処理による画角補正の概念図 画像出力部における画像抽出の概念図 有効領域及び出力領域の設定処理の手順を示すフローチャート 撮像中に実施されるフォーカスブリージングの補正処理の手順を示すフローチャート フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角に基準画角を設定する場合の設定の概念図 焦点距離ごとに定められる基準画角と、焦点距離ごとに実施される画角補正との関係を示す概念図 フォーカス位置を段階的に変化させる場合のフォーカス位置と出力画像データの画角との関係を示すグラフ ズームレンズである撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 図１５に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図 ズームレンズである撮像レンズのレンズ構成を示す断面図 図１７に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図 実施例１の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表 実施例１の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表 実施例１の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表 実施例１の撮像レンズの非球面の面番号及びその非球面の非球面係数を示す表 実施例１の撮像レンズの各収差図 実施例２の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表 実施例２の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表 実施例２の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表 実施例２の撮像レンズの非球面の面番号及びその非球面の非球面係数を示す表 実施例２の撮像レンズの各収差図 実施例３の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表 実施例３の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表 実施例３の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表 実施例３の撮像レンズの非球面の面番号及びその非球面の非球面係数を示す表 実施例３の撮像レンズの各収差図 本発明を適用することによるレンズ設計上の効果を未適用の撮像レンズとの比較で示した表
以下、添付図面に従って本発明を実施するための好ましい形態について詳説する。
◆◆第１の実施の形態◆◆
［装置構成］
図１は、本発明が適用された撮像装置の一実施形態を示す概略構成図である。
同図に示すように、撮像装置１は、主として、撮像レンズ１０Ａと、撮像装置本体１００と、を備えて構成される。撮像レンズ１０Ａは、撮像装置本体１００に対して着脱自在であり、マウントを介して撮像装置本体１００に着脱自在に装着される。すなわち、本実施の形態の撮像装置１では、撮像レンズ１０Ａが交換可能である。
《撮像レンズ》
〈レンズ構成〉
図２は、撮像レンズのレンズ構成を示す断面図である。なお、同図は、左側が物体側、右側が像側として図示している。また、同図は、無限遠物体に合焦している場合の広角端におけるレンズ配置を示している。
図３は、図２に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図である。なお、同図は、無限遠物体に合焦している場合の変倍の際のレンズの移動状態を示している。
図３において、（Ａ）は、広角端でのレンズ配置を示している。また、（Ｂ）は、中間焦点距離状態でレンズ配置を示している。また、（Ｃ）は、望遠端でのレンズ配置を示している。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ａは、ズームレンズであり、実質的に４つのレンズ群で構成される。具体的には、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とが配列されて構成される。
撮像レンズ１０Ａは、撮像レンズ１０Ａを装着する撮像装置本体の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍとの間にカバーガラス、並びに、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましい。このため、図１及び図２に示す例では、これらの光学部材を想定した平行平板状の光学部材ＰＰ１、ＰＰ２をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
撮像レンズ１０Ａは、変倍する際、像面Ｓｉｍに対して、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が、光軸方向について固定され、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が、光軸方向に移動する。第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端に変倍する際、光軸Ｚに沿って像側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は、第２レンズ群Ｇ２に連動して移動し、第２レンズ群Ｇ２の移動による像面の変動を補正する。図２には、広角端から望遠端へ変倍する際の第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の概略的な移動軌跡を各レンズ群の下方に実線の矢印で示している。なお、第３レンズ群Ｇ３は、たとえば、広角端から望遠端に変倍する際、物体側へ移動した後、像側へ移動するように構成してもよい。このように構成した場合、変倍の際に必要とされる第３レンズ群Ｇ３の移動空間を少なくでき、光軸方向の小型化に貢献できる。
〔第１レンズ群〕
第１レンズ群Ｇ１は、フォーカシングレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１aレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｃと、が配置されて構成される。
４群構成のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１をこのような３つのレンズ群で構成することにより、フォーカシングに伴う画角の変動を抑制できる。
第１aレンズ群Ｇ１ａは、物体側から入射した周辺光束を屈折させて、第１aレンズ群Ｇ１ａから射出される周辺光束と光軸Ｚとのなす角が小さくなるように作用する。この作用により、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂにおける周辺光束の光線高の変化量を少なくできる。その一方で、軸上光束については、第１レンズ群Ｇ１で光線高が高くなり、球面収差の発生量が大きくなりやすい。このため、第１レンズ群後群Ｇ１ｃにより、球面収差を補正する構成としている。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ａは、いわゆるインナーフォーカス方式を採用しており、フォーカシングの際に移動させるレンズ群を第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみとしている。図２には、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの下方に、これを示すための両矢印を記載している。周辺光束の光線高の変化量の少ない第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみを光軸方向に移動させてフォーカシングすることにより、フォーカシングの際の画角の変動及び収差の変動を少なくでき、フォーカシングによる性能変化を抑制できる。
第１aレンズ群Ｇ１ａは、第１ａレンズ群の一例である。第１aレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、負のレンズＬ１１と、負のレンズＬ１２と、正のレンズＬ１３と、が配置されて構成される。第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ群をこのように構成することにより、第１レンズ群Ｇ１の径を小型化できる。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、第１ｂレンズ群の一例である。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、負のレンズＬ１４及び正のレンズＬ１５が接合された１組の接合レンズにより構成される。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂをこのような構成することにより、構成をコンパクト化しつつ、フォーカシングの際の色収差の変動を抑制できる。
なお、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂを１組の接合レンズで構成する場合は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの配置とすることが好ましい。このように構成することにより、物体距離が変動した場合の色収差を容易に補正できる。更に、これらのレンズは、それぞれ物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズとすることが好ましい。このように構成することにより、物体距離が変動した場合の色収差を更に容易に補正できる。
第１レンズ群後群Ｇ１ｃは、物体側から順に、両凹形状のレンズＬ１６及び両凸形状のレンズＬ１７が接合された接合レンズと、両凸形状のレンズＬ１８と、正メニスカス形状のレンズＬ１９とが配置されて構成される。第１レンズ群後群Ｇ１ｃをこのように構成することにより、望遠側の球面収差の発生量を少なくできる。
第１レンズ群Ｇ１を上記のようなレンズＬ１１からＬ１９で構成し、第１レンズ群Ｇ１内のパワー配置を好適に設定することで、フォーカシングの際の画角の変動を抑制できる。なお、全系に対するパワー配分も重要であり、諸収差を良好に収差補正しつつ、軽量かつコンパクトな構成にできるように、全系に対する第１レンズ群Ｇ１のパワー配分を設定することが好ましい。
〔第２レンズ群及び第３レンズ群〕
第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、複数の移動レンズ群の一例であり、ズームレンズ群を構成する。第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、第２レンズ群Ｇ２は、バリエータレンズ群を構成し、第３レンズ群Ｇ３がコンペンセータレンズ群を構成する。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負のレンズＬ２１、負のレンズＬ２２、正のレンズＬ２３、負のレンズＬ２４が配置されて構成される。なお、負のレンズＬ２２及び正のレンズＬ２３は接合されていてもよい。また、レンズＬ２１の少なくとも一方の面を非球面としてもよい。このように構成した場合は、変倍の際の収差の変動を抑制することが容易になる。
図２に示す例では、全系において非球面が形成されているのは、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１の物体側の面のみであり、その他のレンズ面は、すべて球面である。非球面を形成する面を大径の第１レンズ群Ｇ１ではなく、第２レンズ群Ｇ２に持たせることで、低コスト化が図れる。なお、非球面を設ける面は、上記の例に限定されず、たとえば、更に他の面を非球面としてもよい。その場合は、より良好に収差補正を行うことができる。
第３レンズ群Ｇ３は、１枚の負のレンズＬ３１で構成される。変倍の際に移動する第３レンズ群Ｇ３を単レンズ構成とすることで、駆動機構を簡素化でき、撮像レンズ１０Ａをコンパクト化及び軽量化できる。
〔第４レンズ群〕
第４レンズ群Ｇ４は、最終レンズ群の一例であり、リレーレンズ群を構成する。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正のレンズＬ４１、正のレンズＬ４２、正のレンズＬ４３、正のレンズＬ４４、正のレンズＬ４５、負のレンズＬ４６、正のレンズＬ４７、負のレンズＬ４８、正のレンズＬ４９、負のレンズＬ５０、正のレンズＬ５１を配置した１１枚のレンズで構成される。
〔開口絞り〕
開口絞りＳｔは、第３レンズ群Ｇ３より像側に配置され、変倍の際に固定されていることが好ましい。このような構成とすることで、変倍の際にＦナンバーを一定にできる。たとえば、図２に示す例では、開口絞りＳｔは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されている。
なお、図２に示す開口絞りＳｔは、必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ａは、以上のように構成される。なお、撮像レンズ１０Ａが、厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートを施すことが好ましい。更に、保護用コート以外にも、使用の際のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
また、図２に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰ１、ＰＰ２を配置した例を示したが、光学部材ＰＰ１、ＰＰ２は、各レンズの間に配置してもよい。あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に各光学部材ＰＰ１、ＰＰ２と同様の作用を有するコートを施してもよい。
以上のように、本実施の形態の撮像レンズ１０Ａは、先頭レンズ群である第１aレンズ群Ｇ１ａ及び最終レンズ群である第４レンズ群Ｇ４が、変倍の際及びフォーカシングの際に固定である。すなわち、本実施の形態の撮像レンズ１０Ａは、フォーカス操作及び変倍操作によって、全長の変わらないズームレンズである。
〈レンズの駆動系〉
図１に示すように、撮像レンズ１０Ａは、その駆動系として、フォーカシングレンズ群を駆動するフォーカシングレンズ駆動部２０と、フォーカシングレンズ群の位置を検出するフォーカシングレンズ位置検出部２２と、バリエータレンズ群を駆動するバリエータレンズ駆動部２４と、バリエータレンズ群の位置を検出するバリエータレンズ位置検出部２６と、コンペンセータレンズ群を駆動するコンペンセータレンズ駆動部２８と、コンペンセータレンズ群の位置を検出するコンペンセータレンズ位置検出部３０と、開口絞りＳｔを駆動する絞り駆動部３２と、撮像レンズ１０Ａの動作を制御するレンズ制御部４０と、を備える。
〔フォーカシングレンズ駆動部〕
上記のように、フォーカシングレンズ群は、第１レンズ群Ｇ１によって構成される。第１レンズ群Ｇ１は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみを移動させて、フォーカシングする。フォーカシングレンズ駆動部２０は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂを光軸Ｚに沿って移動させる。フォーカシングレンズ駆動部２０は、たとえば、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動をガイドするガイド機構と、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂを光軸Ｚに沿って前後移動させるモータと、そのモータの駆動回路と、を備えて構成される。モータは、たとえば、リニアモータで構成される。
〔フォーカシングレンズ位置検出部〕
フォーカシングレンズ位置検出部２２は、あらかじめ設定されたフォーカシング原点を基準として、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの位置を検出する。フォーカシング原点は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動範囲内に設定される。フォーカシングレンズ位置検出部２２は、たとえば、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂがフォーカシング原点に位置したことを検出する原点検出センサと、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのフォーカシング原点からの移動量を検出する移動量検出センサと、を備えて構成される。原点検出センサは、たとえば、フォトインタラプタで構成される。移動量検出センサは、たとえば、磁気スケールと、磁気センサとで構成される。
〔バリエータレンズ駆動部〕
上記のように、バリエータレンズ群は、第２レンズ群Ｇ２によって構成される。バリエータレンズ駆動部２４は、第２レンズ群Ｇ２を光軸Ｚに沿って移動させる。バリエータレンズ駆動部２４は、たとえば、第２レンズ群Ｇ２の移動をガイドするガイド機構と、第２レンズ群Ｇ２を光軸Ｚに沿って前後移動させるモータと、そのモータの駆動回路と、を備えて構成される。モータは、たとえば、リニアモータで構成される。
〔バリエータレンズ位置検出部〕
バリエータレンズ位置検出部２６は、あらかじめ設定されたバリエータ原点を基準として、第２レンズ群Ｇ２の位置を検出する。バリエータ原点は、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲内に設定される。バリエータレンズ位置検出部２６は、たとえば、第２レンズ群Ｇ２がバリエータ原点に位置したことを検出する原点検出センサと、第２レンズ群Ｇ２のバリエータ原点からの移動量を検出する移動量検出センサと、を備えて構成される。原点検出センサは、たとえば、フォトインタラプタで構成される。移動量検出センサは、たとえば、磁気スケールと、磁気センサとで構成される。
〔コンペンセータレンズ駆動部〕
上記のように、コンペンセータレンズ群は、第３レンズ群Ｇ３によって構成される。コンペンセータレンズ駆動部２８は、第３レンズ群Ｇ３を光軸Ｚに沿って移動させる。コンペンセータレンズ駆動部２８は、たとえば、第３レンズ群Ｇ３の移動をガイドするガイド機構と、第３レンズ群Ｇ３を光軸Ｚに沿って前後移動させるモータと、そのモータの駆動回路と、を備えて構成される。モータは、たとえば、リニアモータで構成される。
〔コンペンセータレンズ位置検出部〕
コンペンセータレンズ位置検出部３０は、あらかじめ設定されたコンペンセータ原点を基準として、第３レンズ群Ｇ３の位置を検出する。コンペンセータ原点は、第３レンズ群Ｇ３の移動範囲内に設定される。コンペンセータレンズ位置検出部３０は、たとえば、第３レンズ群Ｇ３がコンペンセータ原点に位置したことを検出する原点検出センサと、第３レンズ群Ｇ３のコンペンセータ原点からの移動量を検出する移動量検出センサと、を備えて構成される。原点検出センサは、たとえば、フォトインタラプタで構成される。移動量検出センサは、たとえば、磁気スケールと、磁気センサとで構成される。
〔絞り駆動部〕
絞り駆動部３２は、開口絞りＳｔを駆動する。開口絞りＳｔは、たとえば、虹彩絞りで構成される。絞り駆動部３２は、その絞り羽根を拡縮させるモータと、そのモータの駆動回路と、を備えて構成される。
〔レンズ制御部〕
レンズ制御部４０は、撮像レンズ１０Ａの動作を統括制御する。レンズ制御部４０は、ＣＰＵ（CPU：Central Processing Unit／中央処理装置）、ＲＯＭ（ROM：Read Only Memory）、ＲＡＭ（RAM：Random Access Memory）を備えたマイクロコンピュータで構成される。すなわち、マイクロコンピュータが、所定のプログラムを実行することにより、レンズ制御部４０としての各種機能を提供する。マイクロコンピュータが実行するプログラムは、ＲＯＭに格納される。
レンズ制御部４０は、撮像装置本体１００から与えられる指令に基づいて、撮像レンズ１０Ａの各部の駆動を制御する。たとえば、撮像装置本体１００から与えられるフォーカス指令に基づいて、フォーカシングレンズ駆動部２０の駆動を制御し、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂを動作させる。また、撮像装置本体１００から与えられるズーム指令に基づいて、バリエータレンズ駆動部２４及びコンペンセータレンズ駆動部２８の駆動を制御し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を動作させる。更に、撮像装置本体１００から与えられる絞り指令に基づいて、絞り駆動部３２の駆動を制御し、開口絞りＳｔを動作させる。
また、レンズ制御部４０は、フォーカシングレンズ位置検出部２２で検出される第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの現在位置の情報、バリエータレンズ位置検出部２６で検出される第２レンズ群Ｇ２の現在位置の情報及びコンペンセータレンズ位置検出部３０で検出される第３レンズ群Ｇ３の現在位置の情報を撮像装置本体１００に送信する。
《撮像装置本体》
図１に示すように、撮像装置本体１００は、撮像手段としてのイメージセンサ１１０と、イメージセンサ１１０から出力される信号を処理して、出力用の画像データを生成する信号処理部１２０と、信号処理部１２０で生成された画像データを表示する画像表示部１３０と、信号処理部１２０で生成された画像データを出力する画像出力端子１３２と、各種操作を行う操作部１３４と、撮像装置本体１００の動作を制御する撮像装置本体制御部１４０と、を備える。
〈イメージセンサ〉
イメージセンサ１１０は、撮像レンズ１０Ａにより結像された像を撮像する。イメージセンサ１１０は、たとえば、所定のカラーフィルタ配列を有するＣＭＯＳ（CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＣＤ（CCD: Charged Coupled Device）等の固体撮像素子で構成される。
〈信号処理部〉
信号処理部１２０は、イメージセンサ１１０から出力される信号を処理して、出力用の画像データを生成する。この際、フォーカスブリージングの補正処理も行う。信号処理部
１２０の具体的な処理内容については、後に詳述する。
〈画像表示部〉
画像表示部１３０は、信号処理部１２０で生成された出力用の画像データを表示する。画像表示部１３０は、たとえば、液晶モニタで構成される。
〈画像出力端子〉
画像出力端子１３２は、信号処理部１２０で生成された出力用の画像データを出力する。
〈操作部〉
操作部１３４は、フォーカスデマンド、ズームデマンド等の各種操作部材と、その操作信号を撮像装置本体制御部１４０に出力する操作回路と、を含んで構成される。
《撮像装置本体制御部》
撮像装置本体制御部１４０は、撮像装置本体１００を含む撮像装置全体の動作を統括制御する。撮像装置本体制御部１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータで構成される。すなわち、マイクロコンピュータが、所定のプログラムを実行することにより、撮像装置本体制御部１４０としての各種機能を提供する。マイクロコンピュータが実行するプログラムは、ＲＯＭに格納される。
撮像装置本体制御部１４０は、操作部１３４の操作に基づいて、撮像装置本体１００を制御し、かつ、撮像レンズ１０Ａを制御する。たとえば、操作部１３４によるフォーカス操作に基づいて、撮像レンズ１０Ａにフォーカス指令を出力する。また、操作部１３４によるズーム操作に基づいて、撮像レンズ１０Ａにズーム指令を出力する。
また、撮像装置本体制御部１４０は、撮像レンズ１０Ａからイメージサークルのサイズの情報を取得する処理、取得したイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサ１１０のサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する処理、現在設定されている撮像レンズ１０Ａのフォーカス位置の情報を取得する処理、現在設定されている撮像レンズ１０Ａの焦点距離の情報を取得する処理等を行う。これらの処理の詳細については、後述する。
《信号処理部の詳細》
上記のように、信号処理部１２０は、イメージセンサ１１０から出力される信号を処理して、出力用の画像データを生成する。この際、フォーカスブリージングの補正処理も行う。
図４は、信号処理部が提供する機能のブロック図である。
同図に示すように、信号処理部１２０は、アナログ信号処理部１２０Ａ、原画像データ生成部１２０Ｂ、画角補正部１２０Ｃ、画角補正情報記憶部１２０Ｄ及び画像出力部１２０Ｅを備える。
〈アナログ信号処理部〉
アナログ信号処理部１２０Ａは、イメージセンサ１１０から出力されるアナログの画像信号に対して、ＣＤＳ処理（CDS：Correlated Double Sampling／相関二重サンプリング）、ＡＧＣ処理（AGC：Automatic Gain Control／オートゲインコントロール）、クランプ処理等の所要の信号処理を施し、処理後のアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換して出力する。
〈原画像データ生成部〉
原画像データ生成部１２０Ｂは、アナログ信号処理部１２０Ａから出力されるデジタルの画像信号に対して、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、シャープネス補正等の各種補正処理、同時化処理（Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号に色補間処理を施すことにより、イメージセンサ１１０の各画素から出力される一組の画像信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）を生成する処理）、ＹＣｒＣｂ変換処理（同時化処理された画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換する処理）等の所要の信号処理を施し、画像データ（原画像データ）を生成する。
ここで、原画像データ生成部１２０Ｂで処理対象とする画像信号は、イメージセンサ１１０の有効領域から出力される画像信号である。
イメージセンサ１１０の有効領域とは、イメージセンサ１１０で正常な画像を撮像できる領域のことである。有効領域は、イメージセンサ１１０の有効画素領域及び撮像レンズ１０Ａのイメージサークルによって設定される。
イメージセンサ１１０の有効画素領域とは、イメージセンサ１１０において、実際に画像を撮像できる領域のことである。撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが、イメージセンサ１１０の有効画素領域よりも大きければ、有効領域が有効画素領域と一致する。
図５は、有効領域、有効画素領域及び出力領域の関係を示す図である。なお、同図（Ａ）は、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが有効画素領域よりも大きい場合の例を示しており、同図（Ｂ）は、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが有効画素領域よりも小さい場合の例を示している。
図５（Ａ）に示すように、撮像レンズ１０ＡのイメージサークルＩＣのサイズが、イメージセンサ１１０の有効画素領域ＥＰＡよりも大きい場合、有効領域ＥＡは、有効画素領域ＥＰＡと一致する。
一方、図５（Ｂ）に示すように、撮像レンズ１０ＡのイメージサークルＩＣのサイズが、イメージセンサ１１０の有効画素領域ＥＰＡよりも小さい場合、有効領域ＥＡは、有効画素領域ＥＰＡ内に設定される。
なお、イメージサークルＩＣのサイズは、イメージサークルＩＣの直径で規定され、有効画素領域ＥＰＡのサイズは、有効画素領域ＥＰＡの対角の長さで規定される。有効画素領域ＥＰＡのサイズが、イメージセンサ１１０のサイズとなる。
図５において、破線で示す枠ＯＡは、出力領域を示す枠である。出力領域とは、撮像装置１が、撮像した画像として画像出力部１２０Ｅから出力する領域のことである。出力領域ＯＡは、必ず有効領域ＥＡの内側に設定される。
有効領域及び出力領域は、撮像装置本体制御部１４０が設定する。図６は、撮像装置本体制御部が提供する一部の機能のブロック図である。
撮像装置本体制御部１４０は、装着された撮像レンズ１０Ａからイメージサークルのサイズの情報を取得し、取得したイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサ１１０のサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する。このため、撮像装置本体制御部１４０には、装着された撮像レンズ１０Ａからイメージサークルのサイズの情報を取得する機能、イメージセンサ１１０のサイズの情報を取得する機能、及び、取得したイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサ１１０のサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する機能が備えられる。
装着された撮像レンズ１０Ａからイメージサークルのサイズの情報を取得する機能は、レンズ情報取得部１４０Ａによって提供され、イメージセンサ１１０のサイズの情報を取得する機能は、イメージセンササイズ情報取得部１４０Ｂによって提供され、取得したイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサ１１０のサイズの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する機能は、領域設定部１４０Ｃによって提供される。
レンズ情報取得部１４０Ａは、撮像装置本体１００に撮像レンズ１０Ａが装着されると、レンズ制御部４０と通信して、レンズ制御部４０からレンズ情報を取得する。
ここで、レンズ情報とは、撮像レンズの仕様を示す情報である。撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズの情報は、このレンズ情報に含まれる。レンズ情報には、この他、たとえば、レンズ機種データ、レンズ特性データ、レンズ特性補正データ等が含まれる。レンズ機種データには、レンズ機種名、焦点距離、開放Ｆ値、メーカー名等が含まれる。レンズ特性データには、輝度シェーディングデータ、色シェーディングデータ、ディストーションデータ、収差データ等が含まれる。レンズ特性補正データには、輝度シェーディング補正データ、色シェーディング補正データ、ディストーション補正データ、収差補正データ等が含まれる。
レンズ情報は、レンズ制御部４０のＲＯＭに格納される。レンズ制御部４０は、ＲＯＭからレンズ情報を読み出して、撮像装置本体制御部１４０に送信する。
イメージセンササイズ情報取得部１４０Ｂは、撮像装置本体制御部１４０のＲＯＭからイメージセンサ１１０のサイズの情報を読み出して取得する。撮像装置本体制御部１４０のＲＯＭには、あらかじめイメージセンサ１１０のサイズの情報が格納される。
領域設定部１４０Ｃは、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズ及びイメージセンサ１１０のサイズ（有効画素領域のサイズ）の情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する。
上記のように、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが、イメージセンサ１１０のサイズ（有効画素領域のサイズ）よりも大きい場合、有効領域は、有効画素領域と同じ領域に設定される（図５（Ａ）参照）。すなわち、イメージセンサ１１０の有効画素領域が有効領域に設定される。
一方、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが、イメージセンサ１１０のサイズ（有効画素領域のサイズ）よりも小さい場合、有効領域は、有効画素領域の内側に設定され、かつ、イメージサークルの内側に設定される（図５（Ｂ）参照）。この際、有効領域は、所定のアスペクト比で設定され、かつ、可能な限り大きなサイズで設定される。
出力領域は、有効領域の内側に設定される。出力領域は、有効領域内であれば任意に設定でき、その最大の範囲は、有効領域と同じ領域である。出力領域は、あらかじめ定められ、撮像装置本体制御部１４０のＲＯＭに格納される。領域設定部１４０Ｃは、ＲＯＭから出力領域の情報を読み出して、出力領域を設定する。
なお、装着する撮像レンズ１０Ａによっては、出力領域のサイズが、有効領域のサイズよりも大きくなる場合がある。この場合は、たとえば、警告がなされてもよい。警告は、たとえば、画像表示部１３０に警告メッセージを表示することにより行われる。
領域設定部１４０Ｃによって設定された有効領域の情報は、原画像データ生成部１２０Ｂに加えられる。原画像データ生成部１２０Ｂは、取得した有効領域の情報に基づいて、アナログ信号処理部１２０Ａから出力される画像信号を処理し、画像データを生成する。この原画像データ生成部１２０Ｂで生成される画像データを原画像データと称する。原画像データは、イメージセンサ１１０の有効領域から出力される信号を処理して生成される画像データである。
領域設定部１４０Ｃによって設定された出力領域の情報は、画像出力部１２０Ｅに加えられる。画像出力部１２０Ｅは、取得した出力領域の情報に基づいて、出力領域に相当する領域の画像データを原画像データから抽出して出力する。画像出力部１２０Ｅから出力する画像データを出力画像データと称する。出力画像データは、出力領域の画像データに相当する。画像出力部１２０Ｅの詳細については、後述する。
〈画角補正部及び画角補正情報記憶部〉
画角補正部１２０Ｃは、原画像データを拡縮処理して、出力領域の画像データの画角を補正する。この際、画角補正部１２０Ｃは、フォーカシングに連動して原画像データを拡縮処理し、出力画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正する。これにより、フォーカシングに伴う画角変動を補正できる。
画角補正情報記憶部１２０Ｄは、画角補正部１２０Ｃが、原画像データを拡縮処理する際に必要な画角の補正情報を記憶する。画角補正情報記憶部１２０Ｄは、たとえば、ＲＯＭで構成される。
図７は、フォーカス位置と出力画像データの画角との関係を示すグラフである。同図において、縦軸はフォーカス位置、横軸は出力画像データの画角である。なお、同図に示す例では、説明を簡単にするため、フォーカス位置と画角との関係を直線で示しているが、フォーカス位置を変化させた場合に、どのように画角が変化するかは、撮像レンズによって異なる。また、同じ撮像レンズであっても、焦点距離によって、画角の変化の仕方は異なる。
図７に示すように、フォーカス位置に応じて画角が変化する。したがって、フォーカス位置に応じて画像データを拡縮処理（電子ズーム、デジタルズームともいう。）することにより、画角の変動を補正でき、フォーカスブリージングを補正できる。
たとえば、図７に示す例において、フォーカス位置が点ＦＰ２から至近端側の点ＦＰ１に移動したとする。この場合、画角は、ＦＡ２からＦＡ１に変化し、その差分だけ縮小する。すなわち、撮像される範囲が縮小する。したがって、この場合は画角が縮小した分だけ画像データを縮小処理することにより、画角の変動を相殺できる。
また、図７に示す例において、フォーカス位置が点ＦＰ２から無限遠側の点ＦＰ３に移動したとする。この場合、画角は、ＦＡ２からＦＡ３に変化し、その差分だけ拡大する。すなわち、撮像される範囲が拡大する。したがって、この場合は画角が拡大した分だけ画像データを拡大処理することにより、画角の変動を相殺できる。
図８は、拡縮処理による画角補正の概念図である。同図（Ａ）は、出力画像データの画角が基準画角に対して縮小した場合の原画像（原画像データが表わす画像）の例を示している。同図（Ｂ）は、出力画像データの画角が基準画角の場合の原画像の例を示している。同図（Ｃ）は、出力画像データの画角が基準画角に対して拡大した場合の原画像の例を示している。なお、同図（Ａ）から（Ｃ）において、実線で示す枠ＥＡの内側の領域が有効領域であり、破線で示す枠ＯＡの内側の領域が出力領域である。
図８（Ａ）に示すように、フォーカスブリージングにより、出力画像データの画角が基準画角よりも縮小すると、原画像は拡大する。この場合、原画像データを縮小処理し、出力画像データの画角を基準画角に補正する。
一方、図８（Ｃ）に示すように、フォーカスブリージングにより、出力画像データの画角が基準画角よりも拡大すると、原画像は縮小する。この場合、原画像データを拡大処理し、出力画像データの画角を基準画角に補正する。
このように、原画像データを拡縮処理することにより、出力画像データの画角の変動を補正でき、フォーカスブリージングを補正できる。
画角補正部１２０Ｃは、フォーカス位置に応じて画像データを拡縮処理することにより、出力画像データの画角の変動を補正し、フォーカスブリージングを補正する。
ここで、画角補正部１２０Ｃで拡縮処理する対象は、原画像データである。原画像データを拡縮処理することにより、原画像データから抽出される出力画像データも拡縮処理される。
画角補正部１２０Ｃは、フォーカス位置ごとに定められた拡大縮小率で原画像データを拡縮処理し、出力画像データの画角を一定に維持する。一定に維持する画角を基準画角とする。基準画角は、焦点距離ごとに定められる。すなわち、画角補正部１２０Ｃは、焦点距離ごとに定められた基準画角を維持するように、原画像データを拡縮処理する。したがって、拡大縮小率は、基準画角に補正するための画角の補正量の情報として規定される。拡大縮小率は、各焦点距離においてフォーカス位置ごとに定められる。画角補正情報記憶部１２０Ｄには、画角の補正量の情報として、各焦点距離においてフォーカス位置ごとに定められた拡大縮小率の情報が記憶される。
なお、基準画角の設定の仕方によって、フォーカス位置ごとに定められる拡大縮小率も変わる。各焦点距離において基準画角をどのように設定するかについては、後述する。
画角補正部１２０Ｃは、画角補正情報記憶部１２０Ｄに記憶されている情報を参照し、現在のフォーカス位置及び焦点距離に基づいて、拡大縮小率を決定する。画角補正部１２０Ｃは、決定した拡大縮小率で原画像データを拡縮処理して、出力画像データの画角を補正する。
なお、現在のフォーカス位置及び焦点距離の情報は、撮像装置本体制御部１４０から取得する。撮像装置本体制御部１４０は、撮像レンズ１０Ａから現在のフォーカス位置及び焦点距離の情報を取得する。このため、撮像装置本体制御部１４０には、撮像レンズ１０Ａから現在のフォーカス位置の情報を取得する機能、及び、現在の焦点距離の情報を取得する機能が備えられる。
図６に示すように、撮像レンズ１０Ａから現在のフォーカス位置の情報を取得する機能は、フォーカス位置情報取得部１４０Ｄによって提供され、現在の焦点距離の情報を取得する機能は、焦点距離情報取得部１４０Ｅによって提供される。
フォーカス位置情報取得部１４０Ｄは、レンズ制御部４０と通信して、レンズ制御部４０から第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの位置の情報（フォーカシングレンズ群の位置の情報）を取得する。フォーカス位置情報取得部１４０Ｄは、取得した第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの位置の情報に基づいてフォーカス位置を特定し、特定したフォーカス位置の情報を画角補正部１２０Ｃに出力する。
焦点距離情報取得部１４０Ｅは、レンズ制御部４０と通信して、レンズ制御部４０から第２レンズ群Ｇ２の位置の情報（ズームレンズの位置の情報）を取得する。焦点距離情報取得部１４０Ｅは、取得した第２レンズ群Ｇ２の情報に基づいて焦点距離を特定し、特定した焦点距離の情報を画角補正部１２０Ｃに出力する。
画角補正部１２０Ｃは、撮像装置本体制御部１４０から現在のフォーカス位置及び焦点距離の情報を取得し、画角補正情報記憶部１２０Ｄに記憶された情報に基づいて拡大縮小率を決定し、決定した拡大縮小率で原画像データを拡縮処理して、出力画像データの画角を補正する。
なお、画角補正部１２０Ｃにおいて、縮小処理ができるのは、出力領域が有効領域よりも小さく設定されている場合に限られる。縮小処理とは、画角を拡大する処理なので、出力領域の画角よりも大きな画角の画像が存在しなければ、画像を縮小できない。このため、縮小処理ができるのは、出力領域が有効領域よりも小さく設定されている場合に限られる。
〈画像出力部〉
画像出力部１２０Ｅは、画角補正後の原画像データから出力領域の画像データを出力画像データとして抽出する。
図９は、画像出力部における画像抽出の概念図である。同図（Ａ）は、原画像の例を示し、同図（Ｂ）は、出力画像の例を示している。
図９（Ａ）において、実線で示す枠ＥＡの内側の領域が有効領域であり、破線で示す枠ＯＡの内側の領域が出力領域である。
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、画像出力部１２０Ｅは、画角補正後の原画像データから出力領域ＯＡの画像データを出力画像データとして抽出する。
なお、図９に示す例では、出力領域ＯＡが有効領域ＥＡよりも小さい場合を示しているが、出力領域ＯＡが有効領域ＥＡと一致する場合、有効領域ＥＡの画像データ、すなわち、原画像データがそのまま出力画像データとして出力される。
抽出された出力画像データは、画像出力端子１３２から出力され、また、画像表示部１３０に加えられて、再生表示される。
《基準画角の設定》
基準画角は、たとえば、次のように設定できる。すなわち、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力画像データ（出力領域の画像データ）の画角の中で最小の画角、又は、最大の画角を基準画角として設定する。以下、最小の画角を基準画角として設定する場合及び最大の画角を基準画角として設定する場合を分けて説明する。
〈最小の画角を基準画角として設定する場合〉
各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力画像データの画角の中で最小の画角を基準画角として設定する。この場合、フォーカシングによって画角が変動した場合であっても、出力画像データの画角が基準画角を下回ることはない。すなわち、変動の下限が、基準画角となる。
この場合、画角補正部１２０Ｃは、常に原画像データを拡大処理して、出力画像データの画角を補正する。すなわち、本例の場合、出力画像データの画角は、常に基準画角から拡大する方向に変化する。したがって、画角補正部１２０Ｃは、基準画角から拡大する画角を基準画角に戻すため、原画像データを拡大処理する。
出力領域が有効領域と一致している場合など、原画像データに対して縮小処理ができない場合は、本例のように、基準画角を設定することで、すべてのフォーカス位置及び焦点距離において適切にフォーカスブリージングを補正できる。
なお、本例における「最小の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最小の画角」は、最小とみなせる範囲の画角（＝ほぼ最小の画角）を含む概念のものである。
各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力画像データの画角の中で最小の画角を基準画角として設定する場合、画角補正情報記憶部１２０Ｄには、各フォーカス位置において、基準画角に補正するための拡大縮小率の情報が補正量の情報として記憶される。この情報は、焦点距離ごとに記憶される。
〈最大の画角を基準画角として設定する場合〉
各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力領域の画像データの画角の中で最大の画角を基準画角として設定する。この場合、フォーカシングによって画角が変動した場合であっても、出力画像データの画角が基準画角を上回ることはない。すなわち、変動の上限が、基準画角となる。
この場合、画角補正部１２０Ｃは、常に原画像データを縮小処理して、出力画像データの画角を補正する。すなわち、本例の場合、出力画像データの画角は、常に基準画角から縮小する方向に変化する。したがって、画角補正部１２０Ｃは、基準画角から縮小する画角を基準画角に戻すため、原画像データを縮小処理する。
出力領域が有効領域よりも小さく設定されて、出力領域の周囲に余白領域が存在し、すべてのフォーカス位置及び焦点距離で原画像データを縮小処理できる場合は、本例のように基準画角を設定することで、すべてのフォーカス位置及び焦点距離において適切にフォーカスブリージングを補正できる。
また、本例のように、常に縮小処理によって画角を補正することにより、出力画像データの劣化を防止できる。すなわち、拡大処理による補正は、ＭＴＦの劣化など画像品質の低下を引き起こすが、縮小処理による補正は、このような弊害がない。よって、常に縮小処理によって画角を補正することにより、出力画像データの劣化を防止できる。
なお、本例における「最大の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最大の画角」は、最大とみなせる範囲の画角（＝ほぼ最大の画角）を含む概念のものである。
各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力画像データの画角の中で最大の画角を基準画角として設定する場合、画角補正情報記憶部１２０Ｄには、各フォーカス位置において、基準画角に補正するための拡大縮小率の情報が補正量の情報として記憶される。この情報は、焦点距離ごとに記憶される。
〈選択基準〉
基準画角を最小の画角で設定するか、最大の画角で設定するかは、主として、有効領域と出力領域との関係によって定められる。
出力領域と有効領域とが一致している場合などには、縮小処理はできないので、必然的に最小の画角が基準画角に設定される。また、出力領域が有効領域よりも小さく設定されている場合であっても、画角を補正できるほどの余裕がない場合も同様に最小の画角が基準画角に設定される。
一方、出力領域が、余裕をもって設定され、どのフォーカス位置及び焦点距離においても、縮小処理で画角を補正できる場合は、最大の画角を基準画角に設定することが好ましい。これにより、画像劣化を防止でき、高品質な出力画像を提供できる。
［作用］
次に、本実施の形態の撮像装置の動作について説明する。
《初期設定》
撮像装置本体１００に撮像レンズ１０Ａが装着されると、撮像装置本体制御部１４０において、有効領域及び出力領域を設定する処理が行われる。
図１０は、有効領域及び出力領域の設定処理の手順を示すフローチャートである。
まず、撮像装置本体制御部１４０は、撮像レンズ１０Ａからイメージサークルのサイズの情報を取得する（ステップＳ１）。撮像装置本体制御部１４０は、レンズ制御部４０と通信し、レンズ制御部４０からレンズ情報を取得して、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズの情報を取得する。
次に、撮像装置本体制御部１４０は、イメージセンサ１１０のサイズの情報を取得する（ステップＳ２）。イメージセンサ１１０のサイズの情報はＲＯＭから取得する。上記のように、イメージセンサ１１０のサイズが、イメージセンサ１１０の有効画素領域のサイズとなる。
次に、撮像装置本体制御部１４０は、取得したイメージサークルのサイズの情報及びイメージセンサ１１０のサイズの情報に基づいて、有効領域を決定する（ステップＳ３）。
上記のように、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが、イメージセンサ１１０のサイズ（有効画素領域のサイズ）よりも大きい場合、有効領域は、有効画素領域と同じ領域に設定される（図５（Ａ）参照）。すなわち、イメージセンサ１１０の有効画素領域が有効領域に設定される。
一方、撮像レンズ１０Ａのイメージサークルのサイズが、イメージセンサ１１０のサイズ（有効画素領域のサイズ）よりも小さい場合、有効領域は、有効画素領域の内側に設定され、かつ、イメージサークルの内側に設定される（図５（Ｂ）参照）。この際、有効領域は、所定のアスペクト比で設定され、かつ、可能な限り大きなサイズで設定される。
次に、撮像装置本体制御部１４０は、設定する出力領域が、有効領域以下か否かを判定する（ステップＳ４）。設定する出力領域の情報は、ＲＯＭから読み出して取得する。
設定する出力領域が有効領域以下の場合、撮像装置本体制御部１４０は、定められた領域に出力領域を設定する（ステップＳ５）。
一方、設定する出力領域が有効領域を超える場合、撮像装置本体制御部１４０は、警告を発する（ステップＳ６）。警告は、たとえば、画像表示部１３０に警告メッセージを表示することにより行われる。ユーザは、この警告メッセージに基づいて対処する。
以上一連の工程で有効領域及び出力領域が設定される。設定された有効領域の情報は、原画像データ生成部１２０Ｂに出力される。また、設定された出力領域の情報は、画像出力部１２０Ｅに出力される。
《フォーカスブリージングの補正処理》
次の本実施の形態の撮像装置１で撮像中に実施されるフォーカスブリージングの補正処理の動作について説明する。
図１１は、撮像中に実施されるフォーカスブリージングの補正処理の手順を示すフローチャートである。
まず、レンズ操作の有無が判定される（ステップＳ１０）。ここで、レンズ操作とは、撮像レンズ１０Ａに対するフォーカス操作及びズーム操作である。
レンズ操作があると、撮像装置本体制御部１４０は、撮像レンズ１０Ａからフォーカス位置の情報及び焦点距離の情報を取得する（ステップＳ１１）。取得後、撮像装置本体制御部１４０は、取得したフォーカス位置の情報及び焦点距離の情報を画角補正部１２０Ｃに出力する。
画角補正部１２０Ｃは、撮像装置本体制御部１４０から出力されたフォーカス位置の情報及び焦点距離の情報に基づいて、画角補正情報記憶部１２０Ｄから画角の補正量の情報を取得する（ステップＳ１２）。すなわち、拡縮処理によって画角を基準画角に補正するための拡大縮小率の情報を取得する。
画角補正部１２０Ｃは、画角補正情報記憶部１２０Ｄから取得した拡大縮小率で原画像データを拡縮処理し、出力領域の画像データの画角を基準画角に補正する（ステップＳ１３）。
画角補正された原画像データは、画像出力部１２０Ｅに加えられる。画像出力部１２０Ｅは、画角補正後の原画像データから出力領域の画像データを抽出する。画像出力部１２０Ｅは、抽出した画像データを出力画像データとして、画像表示部１３０及び画像出力端子１３２に出力する（ステップＳ１４）。
この後、撮像装置本体制御部１４０は、撮像が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。撮像が終了していない場合は、ステップＳ１０に戻り、上記の処理を再度実行する。一方、撮像が終了した場合は、処理を終了する。
［効果］
本実施の形態の撮像装置１によれば、ズームレンズである撮像レンズ１０Ａが、物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動する第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３と、変倍の際に固定の第４レンズ群（最終レンズ群）Ｇ４と、が配置されて構成され、かつ、フォーカシングレンズ群である第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１aレンズ群Ｇ１ａと、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、フォーカシングの際に固定の第１レンズ群後群Ｇ１ｃと、が配置されて構成される。これにより、フォーカス操作及び変倍操作によって、全長の変わらない撮像レンズ１０Ａを構成できる。
また、本実施の形態の撮像装置１によれば、画像処理でフォーカスブリージングを補正することにより、撮像レンズ側において、フォーカスブリージングの設計値の制約を緩和できる。すなわち、撮像レンズ側において、ある程度フォーカスブリージングの発生が許容される。これにより、設計的にフォーカスブリージング抑制のために使用していたパワーを他の収差の補正に使用でき、全体の性能の向上が図れる。また、これにより、フォーカスブリージング性能を満たしつつ、高画素の撮像で要求される性能も満足できる。
［変形例］
《基準画角》
基準画角は、焦点距離ごとに定められる。上記実施の形態では、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する出力画像データの画角の中で最小の画角、又は、最大の画角を基準画角として設定する場合を例に説明した。基準画角の設定方法は、これに限定されるものではない。たとえば、出力領域が有効領域よりも小さく設定され、縮小処理が可能な場合は、次のように設定することができる。すなわち、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角を基準画角として設定する。これにより、可能な限り縮小処理によって画角を補正できる。すなわち、縮小処理できる場合は縮小処理によって画角を補正し、縮小処理できない場合にのみ拡大処理によって画角を補正する構成にできる。
図１２は、フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角に基準画角を設定する場合の設定の概念図である。
同図は、ある焦点距離における有効領域及び出力領域のフォーカスブリージングによる画角変動を示している。
図１２において、バーＢｅａは、最至近距離（M.O.D.：Minimum Object Distance）から無限遠端（inf：infinite）までフォーカス位置を変化させた場合の有効領域の画角の変動範囲を示している。また、バーＢｏａは、最至近距離から無限遠端までフォーカス位置を変化させた場合の出力領域の画角の変動範囲を示している。なお、図１２に示す例では、理解を容易にするため、最至近距離から無限遠端までフォーカス位置を変化させた場合に画角が単調に拡大する場合を例に示している。また、図１２に示す例では、無限遠端（inf）の画角が大きく、最至近距離（M.O.D.）の画角が小さい例で記載しているが、この関係は必ずしも一般的な関係ではなく、逆転する場合も存在する。このため、適宜読み替えが必要となる。
図１２に示すように、フォーカシングにより変動する有効領域の画角の中で最小の画角に基準画角が設定される。
画角補正部１２０Ｃは、次のように原画像データを拡縮処理して、出力画像データの画角を補正する。すなわち、フォーカシングにより出力画像データの画角が、基準画角よりも縮小する場合は、縮小処理によって出力画像データの画角を補正する。一方、フォーカシングにより出力画像データの画角が、基準画角よりも拡大する場合は、拡大処理によって出力画像データの画角を補正する。これにより、可能な限り縮小処理によって、画角の変動を補正できる。
なお、有効領域の画角は、焦点距離によって変動する。したがって、基準画角は、焦点距離ごとに定められる。
図１３は、焦点距離ごとに定められる基準画角と、焦点距離ごとに実施される画角補正との関係を示す概念図である。同図において、横軸は焦点距離を示し、縦軸は、フォーカスブリージングによる画角変動を示している。なお、図１３に示す例では、理解を容易にするため、各焦点距離において、最至近距離から無限遠端までフォーカス位置を変化させた場合に画角が単調に拡大する場合を例に示している。
図１３において、各焦点距離でフォーカス位置を最至近距離から無限遠端まで変化させると、曲線ＭＯＤと曲線ＩＮＦとの間の範囲で出力画像データの画角が変動する。ここで、曲線ＭＯＤは、各焦点距離における最至近距離での出力画像データの画角を示し、曲線ＩＮＦは、各焦点距離における無限遠端での出力画像データの画角を示す。また、図１３において、破線で示す曲線Ｘは、各焦点距離での基準画角を示す。
各焦点距離において、出力画像データの画角が、基準画角Ｘよりも小さくなる場合、画角補正部１２０Ｃは、原画像データを縮小処理して、出力画像データの画角を基準画角に補正する。
また、各焦点距離において、出力画像データの画角が、基準画角Ｘよりも大きくなる場合、画角補正部１２０Ｃは、原画像データを拡大処理して、出力画像データの画角を基準画角に補正する。
このように、本例では、有効領域の画角を基準にして、基準画角を設定する。なお、出力領域が有効領域と一致している場合は、常に拡大処理によって画角が補正される。
なお、本例での「最小の画角」には、その近傍の画角も含まれる。すなわち、ここでの「最小の画角」とは、最小とみなせる範囲の画角を含む概念のものである。
《出力領域》
出力領域については、ユーザが任意に設定できる構成としてもよい。たとえば、撮像装置本体又は撮像レンズに出力領域を設定する手段を設けて、ユーザが手動で任意に出力領域を設定できるようにしてもよい。この場合、あらかじめ用意された複数の候補の中からユーザが選択して設定するようにしてよい。あるいは、ユーザが、直接数値を指定して設定するようにしてもよい。
《装着された撮像レンズのイメージサークルのサイズの情報の取得方法》
上記実施の形態では、撮像装置本体が撮像レンズと通信して、撮像レンズからそのイメージサークルのサイズの情報を取得する構成とされているが、装着された撮像レンズのイメージサークルのサイズの情報を取得する方法は、これに限定されるものではない。たとえば、撮像装置本体が、撮像レンズのデータベースを保持し、そのデータベースを参照して、装着された撮像レンズの情報を撮像レンズのイメージサークルのサイズの情報を取得する構成としてもよい。この場合、データベースには、撮像装置本体に装着可能な撮像レンズの固体情報（たとえば、レンズ機種名）と、そのイメージサークルのサイズの情報とが関連付けられて記録される。撮像装置本体は、装着された撮像レンズの固体情報を撮像レンズから取得し、データベースを参照して、対応するイメージサークルのサイズの情報を取得する。あるいは、装着された撮像レンズの固体情報をユーザから取得し、データベースを参照して、対応するイメージサークルのサイズの情報を取得する。ユーザは、撮像装置本体に備えられた操作部を利用して、撮像レンズの固体情報を撮像装置本体に入力する。
また、撮像装置本体に装着した撮像レンズのイメージサークルのサイズの情報をユーザが撮像装置本体に直接入力してもよい。ユーザは、撮像装置本体に備えられた操作部を利用して、撮像レンズの固体情報を撮像装置本体に入力する。
《焦点距離》
フォーカスブリージングを補正する際の拡大縮小率は、フォーカス位置ごとに設定され、かつ、焦点距離ごとに設定されるが、焦点距離については、ズーム倍率（変倍率）で置き換えることができる。たとえば、広角端を基準としたズーム倍率で置き換えることができる。この場合、フォーカスブリージングを補正する際の拡大縮小率は、フォーカス位置ごとに設定され、かつ、ズーム倍率ごとに定められる。
《撮像レンズの駆動系》
上記実施の形態では、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３をモータで駆動する構成としているが、手動で移動させる構成とすることもできる（いわゆるマニュアルフォーカス、マニュアルズーム）。
また、上記実施の形態では、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を独立して駆動する構成としているが、公知のカム機構を利用して、１つの駆動源で駆動する構成とすることもできる。
《レンズ構成》
撮像レンズの構成要素には、上記のレンズ群及びレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞り、カバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分等を含むことができる。
なお、レンズ群とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
《信号処理部》
信号処理部１２０については、たとえば、原画像データ生成部１２０Ｂ、画角補正部１２０Ｃ及び画像出力部１２０Ｅをマイクロコンピュータで構成することができる。この場合、所定の信号処理プログラムによって、マイクロコンピュータを原画像データ生成部１２０Ｂ、画角補正部１２０Ｃ及び画像出力部１２０Ｅとして機能させる。
また、原画像データ生成部１２０Ｂ、画角補正部１２０Ｃ及び画像出力部１２０Ｅをマイクロコンピュータで構成する場合、撮像装置本体制御部１４０と共に１つのマイクロコンピュータで構成することができる。
《撮像レンズ及び撮像装置本体を一体化する構成》
上記実施の形態では、撮像レンズを撮像装置本体に対して交換可能としているが、撮像レンズを撮像装置本体に対して交換不能に一体的に組み込む構成としてもよい。
《撮像レンズ側で有効領域及び出力領域を設定する構成》
上記実施の形態では、撮像装置本体が、有効領域及び出力領域を設定する構成としているが、撮像レンズが、有効領域及び出力領域を設定する構成とすることもできる。この場合、撮像レンズには、装着した撮像装置本体からイメージセンサのサイズの情報を取得する撮像装置情報取得部と、取得したイメージセンサのサイズの情報及び自身のイメージサークルの情報に基づいて、有効領域及び出力領域を設定する領域設定部と、が備えられる。撮像装置情報取得部及び領域設定部の機能は、レンズ制御部の機能として備えることができる。また、自身のイメージサークルの情報は、レンズ制御部のＲＯＭ等に格納し、ＲＯＭから読み出して取得できる。
また、この場合、撮像装置本体制御部は、撮像レンズから有効領域及び出力領域の情報を取得して、原画像データの生成処理、画角補正処理、画像出力処理等を実施する。
《フォーカシング》
フォーカシングの方式として、フォーカス位置を段階的に変化させる方式を採用することもできる。
図１４は、フォーカス位置を段階的に変化させる場合のフォーカス位置と出力画像データの画角との関係を示すグラフである。
フォーカス位置を段階的に変化させる場合、出力画像データの画角も段階的に変化する。この場合もフォーカス位置ごとに定められた拡大縮小率で原画像データを拡縮処理し、出力画像データの画角を基準画角に補正する。
◆◆第２の実施の形態◆◆
本実施の形態の撮像装置は、使用する撮像レンズ（ズームレンズ）が異なる。したがって、ここでは、撮像レンズのレンズ構成についてのみ説明する。
図１５は、ズームレンズである撮像レンズのレンズ構成を示す断面図である。なお、同図は、左側が物体側、右側が像側として図示している。また、同図は、無限遠物体に合焦している場合の広角端におけるレンズ配置を示している。
図１６は、図１５に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図である。なお、同図は、無限遠物体に合焦している場合の変倍の際のレンズの移動状態を示している。
図１６において、（Ａ）は、広角端でのレンズ配置を示している。また、（Ｂ）は、中間焦点距離状態でレンズ配置を示している。また、（Ｃ）は、望遠端でのレンズ配置を示している。
図１５に示すように、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群（最終レンズ群）Ｇ４と、が配置されて構成される。また、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂは、第４レンズ群Ｇ４中に開口絞りＳｔが配置される。なお、図１５及び図１６に示す開口絞りＳｔは、必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
撮像レンズ１０Ｂは、撮像レンズ１０Ｂを装着する撮像装置本体の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍとの間にカバーガラス、並びに、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましい。このため、図１５及び図１６に示す例では、これらの光学部材を想定した平行平板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂは、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４が像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が移動する。第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズ群Ｇ３が、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２が、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸Ｚに沿って移動する。すなわち、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂは、第３レンズ群Ｇ３がバリエータレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２がコンペンセータレンズ群を構成する。図１５には、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の下にそれぞれ、広角端から望遠端への変倍に際しての各レンズ群の移動軌跡を矢印で模式的に示している。
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正または負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配してなる４群ズームレンズでは、通常、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群をバリエータレンズ群として物体側から像側へ移動させ、第３レンズ群はコンペンセータレンズ群とすることが一般的である。
これに対して、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂでは、第３レンズ群Ｇ３をバリエータレンズ群とし、第２レンズ群Ｇ２をコンペンセータレンズ群とすることにより、広角端から望遠端への変倍の際の第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の移動量を、上記の一般的な構成の４群ズームレンズよりも少なくできる。この結果、特に望遠端において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを合成した光学系の後側主点位置（像側主点位置）を物体側に寄せることができる。これにより、レンズ系の全長の短縮化に有利となる。
《第１レンズ群》
第１レンズ群Ｇ１は、フォーカシングレンズ群を構成するレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、フォーカシングの際に像面Ｓｉｍに対して固定される正の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、フォーカシングの際に移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、が配置されて構成される。
第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１と、両凸形状のレンズＬ１２と、が配置されて構成される。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正のレンズＬ１４と、物体側に凸面を向けた正のレンズＬ１５と、が配置されて構成される。レンズＬ１３及びレンズＬ１４は接合されている。
《第２レンズ群及び第３レンズ群》
第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、複数の移動レンズ群の一例であり、ズームレンズ群を構成する。上記のように、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、第３レンズ群Ｇ３がバリエータレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２がコンペンセータレンズ群を構成する。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、近軸領域で両凹形状のレンズＬ２１と、像側に凸面を向けた正のレンズＬ２２と、物体側に凹面を向けた負のレンズＬ２３と、が配置されて構成される。レンズＬ２２及びレンズＬ２３は、接合されている。全系において、非球面はレンズＬ２１の物体側の面のみに設けられている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のレンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３２と、両凹形状のレンズＬ３３と、像側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ３４と、が配置されて構成される。レンズＬ３１及びレンズＬ３２は接合されている。また、レンズＬ３３及びレンズＬ３４は接合されている。
《第４レンズ群》
第４レンズ群Ｇ４は、最終レンズ群の一例である。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４ａレンズ群Ｇ４ａと、開口絞りＳｔと、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂと、が配置されて構成される。
第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、近接撮影のフォーカシングの際に像面Ｓｉｍに対して固定される負の屈折力を有する第４ｂ１レンズ群Ｇ４ｂ１と、近接撮影のフォーカシングの際に移動する正の屈折力を有する第４ｂ２レンズ群Ｇ４ｂ２と、が配置されて構成される。
第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、両凸形状のレンズＬ４１と、物体側に凸面を向けた正のレンズＬ４２と、両凸形状のレンズＬ４３と、両凹形状のレンズＬ４４と、が配置されて構成される。レンズＬ４３及びレンズＬ４４は接合されている。
第４ｂ１レンズ群Ｇ４ｂ１は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のレンズＬ４５と、両凹形状のレンズＬ４６と、が配置されて構成される。レンズＬ４５及びレンズＬ４６は接合されている。
第４ｂ２レンズ群Ｇ４ｂ２は、物体側から順に、両凸形状のレンズＬ４７と、物体側に凹面を向けた負のレンズＬ４８と、両凸形状のレンズＬ４９と、両凹形状のレンズＬ５０と、両凸形状のレンズＬ５１と、が配置されて構成される。レンズＬ４７及びレンズＬ４８は接合されている。また、レンズＬ４９及びレンズＬ５０は接合されている。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂも上記第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａと同様にフォーカス操作及び変倍操作によって、全長の変わらないズームレンズを構成できる。
また、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂでは、第３レンズ群Ｇ３をバリエータレンズ群とし、第２レンズ群Ｇ２をコンペンセータレンズ群とすることにより、レンズ系の全長を短縮化できる。
更に、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｂは、第１レンズ群Ｇ１を２群のレンズ群（第１ａレンズ群Ｇ１ａ及び第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ）で構成しているため、第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａに比して、全長をより短縮化でき、よりコンパクトな構成にできる。また、レンズ枚数も少なくできるので、より軽量化できる。
一方、第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａに比してフォーカシングに伴う画角変動が大きくなるが、フォーカスブリージングについては、画像処理にて補正できるので、高品質な画像を撮像できる。
◆◆第３の実施の形態◆◆
本実施の形態の撮像装置は、使用する撮像レンズ（ズームレンズ）が異なる。したがって、ここでは、撮像レンズのレンズ構成についてのみ説明する。
図１７は、ズームレンズである撮像レンズのレンズ構成を示す断面図である。なお、同図は、左側が物体側、右側が像側として図示している。また、同図は、無限遠物体に合焦している場合の広角端におけるレンズ配置を示している。
図１８は、図１７に示す撮像レンズを変倍操作した場合の各レンズの移動状態を示す図である。なお、同図は、無限遠物体に合焦している場合の変倍の際のレンズの移動状態を示している。
図１８において、（Ａ）は、広角端でのレンズ配置を示している。また、（Ｂ）は、中間焦点距離状態でレンズ配置を示している。また、（Ｃ）は、望遠端でのレンズ配置を示している。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ｃは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、変倍の際に固定される正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、変倍の際に固定される正の屈折力を有する第５レンズ群（最終レンズ群）Ｇ５と、が配置された５群構成のズームレンズである。なお、図１７及び図１８に示す開口絞りＳｔは、必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
撮像レンズ１０Ｃは、撮像レンズ１０Ｃを装着する撮像装置本体の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、並びに、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましい。このため、図１７及び図１８に示す例では、これらの光学部材を想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
第１レンズ群Ｇ１は、フォーカシングレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１aレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｃと、が配置されて構成される。第１レンズ群Ｇ１をこのような３つのレンズ群で構成することにより、フォーカシングに伴う画角の変動を抑制できる。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ｃは、いわゆるインナーフォーカス方式を採用しており、フォーカシングの際に移動させるレンズ群を第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみとしている。図１８には、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの下方に、これを示すための両矢印を記載している。
第１aレンズ群Ｇ１ａは、第１ａレンズ群の一例であり、フォーカシングの際に固定のレンズ群である。第１aレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、レンズＬ１１と、レンズＬ１２と、レンズＬ１３と、レンズＬ１４と、レンズＬ１５と、が配置されて構成される。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、第１ｂレンズ群の一例であり、フォーカシングの際に移動するレンズ群である。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から順に、レンズＬ１６と、レンズＬ１７と、レンズＬ１８と、レンズＬ１９と、が配置されて構成される。レンズＬ１６及びレンズＬ１７は接合されている。また、レンズＬ１８及びレンズＬ１９は接合されている。
第１レンズ群後群Ｇ１ｃは、フォーカシングの際に固定のレンズ群であり、物体側から順に、レンズＬ１１０と、レンズＬ１１１と、が配置されて構成される。
本実施形態の撮像レンズ１０Ｃは、複数の移動レンズ群として、物体側から順に、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３及び負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を備える。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順にレンズＬ２１と、レンズＬ２２と、が配置されて構成される。第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ３１で構成される。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順にレンズＬ４１と、レンズＬ４２と、が配置されて構成される。レンズＬ４１及びレンズＬ４２は接合されている。
また、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｃは、最終レンズ群として、変倍の際に固定の第
５レンズ群Ｇ５を備える。第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、レンズＬ５１と、レンズＬ５２と、レンズＬ５３と、レンズＬ５４と、レンズＬ５５と、レンズＬ５６と、レンズＬ５７と、レンズＬ５８と、レンズＬ５９と、が配置されて構成される。レンズＬ５２及びレンズＬ５３は接合されている。また、レンズＬ５５及びレンズＬ５６は接合されている。また、レンズＬ５７及びレンズＬ５８は接合されている。
本実施の形態の撮像レンズ１０Ｃも上記第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａと同様にフォーカス操作及び変倍操作によって、全長の変わらないズームレンズを構成できる。
また、本実施の形態の撮像レンズ１０Ｃも上記第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａと同様にフォーカスブリージングの設計値の制約を緩和できる。これにより、設計的にフォーカスブリージング抑制のために使用していたパワーを他の収差の補正に使用でき、全体の性能の向上が図れる。また、これにより、フォーカスブリージング性能を満たしつつ、高画素の撮像で要求される性能も満足できる。
◆◆その他の実施の形態◆◆
上記実施の形態では、レンズ制御部４０及び撮像装置本体制御部１４０をマイクロコンピュータで構成しているが、レンズ制御部４０及び撮像装置本体制御部１４０を実現するためのハードウェア的な構成は、これに限定されるものではない。原画像データ生成部１２０Ｂ、画角補正部１２０Ｃ、画像出力部１２０Ｅ等の各処理部についても同様である。これらの制御部、処理部等は、各種のプロセッサーで構成できる。各種のプロセッサーには、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理を行う処理部として機能する汎用的なプロセッサーであるＣＰＵ、ＦＰＧＡ（FPGA：Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサーであるＰＬＤ（PLD：Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（ASIC：Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサーである専用電気回路などが含まれる。
一つの処理部は、これら各種のプロセッサーのうちの一つで構成されていてもよいし、同種又は異種の二つ以上のプロセッサーで構成されていてもよい。たとえば、複数のＦＰＧＡで構成されてもよいし、ＣＰＵ及びＦＰＧＡの組み合わせで構成されてもよい。
また、複数の処理部を一つのプロセッサーで構成してもよい。複数の処理部を一つのプロセッサーで構成する例としては、第１に、クライアント、サーバなどのコンピュータに代表されるように、一つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組合せで一つのプロセッサーを構成し、このプロセッサーが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（SoC：System On Chip）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を一つのＩＣチップ（IC：Integrated Circuit）で実現するプロセッサーを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサーを一つ以上用いて構成される。
更に、これらの各種のプロセッサーのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路である。
上記第１の実施の形態の撮像レンズ１０Ａの数値実施例を実施例１、第２の実施の形態の撮像レンズ１０Ｂの数値実施例を実施例２、第３の実施の形態の撮像レンズ１０Ｃの数値実施例を実施例３として、以下に説明する。
［実施例１］
実施例１の撮像レンズの各種データを図１９から図２２に示す。
なお、図１９から図２２に示す表では、所定の桁で丸めた数値を記載している。また、図１９から図２２に示す表のデータは、角度の単位として「度」を使用し、長さの単位として「ｍｍ」を使用している。ただし、光学系は、比例拡大又は比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
図１９は、実施例１の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表である。
同図に示す表おいて、「面番号」の欄は、最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示している。また、「曲率半径」の欄は、ｉ番目の面の曲率半径を示している。また、「面間隔」の欄は、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。ただし、面間隔の最下欄の数値は、表中の最終面と像面Ｓｉｍとの面間隔を示している。なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
また、同図に示す表において、「Ｎｄ」の欄は、最も物体側の構成要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示している。また、「νｄ」の欄は、ｊ番目の構成要素のｄ線に対するアッベ数を示している。また、「θｇ，ｆ」の欄は、ｊ番目の構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とｆ線間の部分分散比を示している。ｇ線とｆ線間の部分分散比とは、ｇ線における屈折率をＮｇとし、ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）における屈折率をＮＦとし、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮＣとした場合に（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で表されるものである。
なお、同図に示す基本レンズデータには、開口絞りＳｔと光学部材ＰＰ１、ＰＰ２も含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には（絞り）という語句も合わせて記載している。
第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３及び開口絞りＳｔの間隔は、変倍の際に変化し、同図に示す表では、これらに対応する面間隔の欄に、それぞれＤＤ［１６］、ＤＤ［２３］、ＤＤ［２５］と記載している。
また、同図に示す表では、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。
図２０は、実施例１の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表である。
同図に示す諸元の表は、実施例１の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム倍率（変倍比）、全系の焦点距離ｆ’、バックフォーカスＢｆ’（空気換算距離）、ＦナンバーFNo.、半画角ωの値を示している。同図に示す諸元の表の値は、ｄ線に関するものである。
図２１は、実施例１の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表である。
同図に示すズーム間隔の表は、上記のＤＤ［１６］、ＤＤ［２３］、ＤＤ［２５］の各面間隔の値を示している。
図２２は、実施例１の撮像レンズの非球面の面番号及びその非球面の非球面係数を示す表である。
同図に示す表の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０−ｎ」を意味し、「Ｅ＋ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０ｎ」を意味する。非球面係数は、下記の非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４次以上の係数）の値である。
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４次以上の係数）
である。
実施例１の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、を備え、広角端から望遠端に変倍する際に、像面Ｓｉｍに対して、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は、光軸方向について固定されており、第２レンズ群Ｇ２は光軸Ｚに沿って像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２の移動による像面の変動を補正するよう光軸方向に移動する構成とされている。
また、実施例１の撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、負の屈折力を有し、物体側から順に２枚の負レンズ、１枚の正レンズからなる第１aレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｃとの３つのレンズ群と、を備え、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみを光軸方向に移動させてフォーカシングする構成とされている。
図２３は、実施例１の撮像レンズの各収差図である。
同図の（Ａ）から（Ｄ）は、実施例１の撮像レンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）を示している。
また、同図の（Ｅ）から（Ｈ）は、実施例１の撮像レンズの中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
また、同図の（Ｉ）から（Ｌ）は、実施例１の撮像レンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
収差図は、すべて無限遠物体に合焦した場合のものである。
各収差図は、ｄ線を基準としたものである。ただし、球面収差図では、ｇ線、Ｃ線に関する収差も示している。また、倍率色収差図では、ｄ線を基準とした場合のｇ線、Ｃ線に関する収差を示している。また、非点収差図では、サジタル方向を実線で示し、タンジェンシャル方向を破線で示している。球面収差図のFNo.は、Ｆナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
［実施例２］
実施例２の撮像レンズの各種データを図２４から図２７に示す。
実施例１の撮像レンズと同様に、図２４から図２７に示す表では、所定の桁で丸めた数値を記載している。また、図２４から図２７に示す表のデータは、角度の単位として「度」を使用し、長さの単位として「ｍｍ」を使用している。ただし、光学系は、比例拡大又は比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
図２４は、実施例２の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表である。
図２５は、実施例２の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表である。
図２６は、実施例２の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表である。
図２７は、実施例２の撮像レンズの非球面の面番号と、その非球面の非球面係数を示す表である。
実施例２の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、を備え、広角端から望遠端に変倍する際に、像面Ｓｉｍに対して、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４は、光軸方向について固定されており、第３レンズ群Ｇ３は光軸Ｚに沿って像側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は第３レンズ群Ｇ３の移動による像面の変動を補正するよう光軸方向に移動する構成とされている。
また、実施例２の撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、フォーカシングの際に像面Ｓｉｍに対して固定される正の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、フォーカシングの際に移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、を備え、第１ｂレンズ群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングする構成とされている。
図２８は、実施例２の撮像レンズの各収差図である。
同図の（Ａ）から（Ｄ）は、実施例２の撮像レンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
また、同図の（Ｅ）から（Ｈ）は、実施例２の撮像レンズの中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
また、同図の（Ｉ）から（Ｌ）は、実施例２の撮像レンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
収差図は、すべて無限遠物体に合焦した場合のものである。
［実施例３］
実施例３の撮像レンズの各種データを図２９から図３２に示す。
上記実施例１の撮像レンズと同様に、図２９から図３２に示す表では、所定の桁で丸めた数値を記載している。また、図２９から図３２に示す表のデータは、角度の単位として「度」を使用し、長さの単位として「ｍｍ」を使用している。ただし、光学系は、比例拡大又は比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。
図２９は、実施例３の撮像レンズが無限遠物体に合焦した場合の基本レンズデータを示す表である。
図３０は、実施例３の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおける諸元を示す表である。
図３１は、実施例３の撮像レンズの広角端、中間焦点距離状態及び望遠端のそれぞれにおけるズーム間隔を示す表である。
図３２は、実施例３の撮像レンズの非球面の面番号と、その非球面の非球面係数を示す表である。
実施例３の撮像レンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、変倍の際に固定される正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、変倍の際に固定される正の屈折力を有する第５レンズ群（最終レンズ群）Ｇ５とからなる５群構成のズームレンズである。
また、実施例３の撮像レンズは、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、負の屈折力を有し、物体側から順に２枚の負レンズ、１枚の正レンズからなる第１aレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｃとの３つのレンズ群と、を備え、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみを光軸方向に移動させてフォーカシングする構成とされている。
図３３は、実施例３の撮像レンズの各収差図である。
同図の（Ａ）から（Ｄ）は、実施例３の撮像レンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
また、同図の（Ｅ）から（Ｈ）は、実施例３の撮像レンズの中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
また、同図の（Ｉ）から（Ｌ）は、実施例３の撮像レンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示している。
収差図は、すべて無限遠物体に合焦した場合のものである。
［本発明を適用することによるレンズ設計上の効果］
図３４は、本発明を適用することによるレンズ設計上の効果を未適用の撮像レンズとの比較で示した表である。
図３４に示す表において、「レンズ構成」は、フォーカシングレンズ群である第１レンズ群、ズームレンズ群である第２レンズ群及び第３レンズ群、最終レンズ群である第４レンズ群のパワー配置を示している。表内の「Ｐ」は正の屈折力を示し、「−」は負の屈折力を示している。
「第１レンズ群の構成」は、第１レンズ群を構成するレンズ群のパワー配置を示している。表内の「正」は正の屈折力を示し、「負」は負の屈折力を示している。
「重量」は、撮像レンズ全体の重さの比較を示している。ここでは、相対的に重量が重い場合を「ＢＡＤ」、軽い場合を「ＧＯＯＤ」として評価している。
「設計距離性能」は、ある一つの被写体距離に対する解像性能の比較を示している。ある一つの被写体距離に対する解像性能は、ある一つのフォーカス位置に対する解像性能を示す。ここでは、相対的に解像性能が悪い場合を「ＢＡＤ」、良い場合を「ＧＯＯＤ」、特に良い場合を「ＶＥＲＹＧＯＤＤ」として評価している。
「距離変動」は、被写体距離が変化することによる光学性能の変化の比較を示している。被写体距離が変化することによる光学性能の変化は、フォーカス位置が変化することによる光学性能の変化を示す。ここでは、相対的に変化が大きい場合を「ＢＡＤ」、小さい場合を「ＧＯＯＤ」としている。
「フォーカスブリージング量」は、フォーカス位置を無限遠から最至近距離（M.O.D.）まで変化させた場合の画角変動の比較を示している。ここでは、画家変動が大きい場合を「ＢＡＤ」、小さい場合を「ＧＯＯＤ」として評価している。なお、実施例１から３における、「設計値」とは、設計上のフォーカスブリージング量を示し、「本発明適用」とは、本発明を適用した場合のフォーカスブリージング量を示している。すなわち、画像処理によってフォーカスブリージングを補正した場合のフォーカスブリージング量を示している。
比較例１は、実施例１と同じレンズ構成の撮像レンズであり、比較例２は、実施例２と同じレンズ構成の撮像レンズである。
比較例１は、元々フォーカスブリージング量は小さいが、実施例１のように、画像処理によるフォーカスブリージング補正を前提とすることにより、フォーカスブリージングを抑制するために使用していたパワーを他の収差の補正に使用できる。このため、実施例１では、フォーカスブリージング性能の要件を満たしつつ、高画素の撮像に対応できる性能が向上する。具体的には、設計距離性能を向上できる。実施例３も同様であり、画像処理によるフォーカスブリージング補正を前提とすることにより、フォーカスブリージングを抑制するために使用していたパワーを他の収差の補正に使用できるので、フォーカスブリージング性能の要件を満たしつつ、高画素の撮像に対応できる性能（たとえば、設計距離性能）を向上させることができる。
比較例２は、比較例１に対して、第１レンズ群の構成を簡素化できる。これにより、軽量コンパクト化が可能になる。その一方で比較例２は、フォーカスブリージング量が大きくなる。実施例２は、この点を解消できる。
１ 撮像装置
１０Ａ 撮像レンズ
１０Ｂ 撮像レンズ
１０Ｃ 撮像レンズ
２０ フォーカシングレンズ駆動部
２２ フォーカシングレンズ位置検出部
２４ バリエータレンズ駆動部
２６ バリエータレンズ位置検出部
２８ コンペンセータレンズ駆動部
３０ コンペンセータレンズ位置検出部
３２ 絞り駆動部
４０ レンズ制御部
１００ 撮像装置本体
１１０ イメージセンサ
１２０ 信号処理部
１２０Ａ アナログ信号処理部
１２０Ｂ 原画像データ生成部
１２０Ｃ 画角補正部
１２０Ｄ 画角補正情報記憶部
１２０Ｅ 画像出力部
１３０ 画像表示部
１３２ 画像出力端子
１３４ 操作部
１４０ 撮像装置本体制御部
１４０Ａ レンズ情報取得部
１４０Ｂ イメージセンササイズ情報取得部
１４０Ｃ 領域設定部
１４０Ｄ フォーカス位置情報取得部
１４０Ｅ 焦点距離情報取得部
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１ａ 、第１ａレンズ群
Ｇ１ｂ 、第１ｂレンズ群
Ｇ１ｃ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ４ａ 第４ａレンズ群
Ｇ４ｂ 第４ｂレンズ群
Ｇ４ｂ１ 第４ｂ１レンズ群
Ｇ４ｂ２ 第４ｂ２レンズ群
Ｌ１１ レンズ
Ｌ１１０ レンズ
Ｌ１１１ レンズ
Ｌ１２ レンズ
Ｌ１３ レンズ
Ｌ１４ レンズ
Ｌ１５ レンズ
Ｌ１６ レンズ
Ｌ１７ レンズ
Ｌ１８ レンズ
Ｌ１９ レンズＬ２１ レンズ
Ｌ２２ レンズ
Ｌ２３ レンズ
Ｌ２４ レンズ
Ｌ３１ レンズ
Ｌ３２ レンズ
Ｌ３３ レンズ
Ｌ３４ レンズ
Ｌ４１ レンズ
Ｌ４２ レンズ
Ｌ４３ レンズ
Ｌ４４ レンズ
Ｌ４５ レンズ
Ｌ４６ レンズ
Ｌ４７ レンズ
Ｌ４８ レンズ
Ｌ４９ レンズ
Ｌ５０ レンズ
Ｌ５１ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
ＰＰ 光学部材
ＰＰ１ 光学部材
ＰＰ２ 光学部材
Ｂｅａ 画角の変動範囲を示すバー
Ｂｏａ 画角の変動範囲を示すバー
ＥＡ 有効領域
ＥＰＡ 有効画素領域
ＯＡ 出力領域
Ｓ１〜Ｓ６ 有効領域及び出力領域の設定処理の手順
Ｓ１０〜Ｓ１５ 撮像中に実施されるフォーカスブリージングの補正処理の手順
Ｘ 基準画角

Claims (8)

  1. 物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、
    前記ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
    前記イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成する原画像データ生成部と、
    前記有効領域内に設定された出力領域の画像データを前記原画像データから抽出して出力する画像出力部と、
    前記原画像データを拡縮処理して、前記出力領域の画像データの画角を補正する画角補正部であって、フォーカシングにより前記出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して前記原画像データを拡縮処理し、前記出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正する画角補正部と、
    を備えた撮像装置。
  2. 前記基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する前記出力領域の画像データの画角の中で最小の画角に設定され、
    前記画角補正部は、拡大処理によって前記出力領域の画像データの画角を補正する、
    請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する前記出力領域の画像データの画角の中で最大の画角に設定され、
    前記画角補正部は、縮小処理によって前記出力領域の画像データの画角を補正する、
    請求項１に記載の撮像装置。
  4. 前記基準画角が、各焦点距離において、フォーカシングにより変動する前記有効領域の画角の中で最小の画角に設定され、
    前記画角補正部は、フォーカシングにより前記出力領域の画像データの画角が前記基準画角よりも縮小する場合は、縮小処理によって前記出力領域の画像データの画角を補正し、フォーカシングにより前記出力領域の画像データの画角が前記基準画角よりも拡大する場合は、拡大処理によって前記出力領域の画像データの画角を補正する、
    請求項１に記載の撮像装置。
  5. 前記ズームレンズは、
    装着した撮像装置本体から前記イメージセンサのサイズの情報を取得する撮像装置情報取得部と、
    前記ズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及び前記イメージセンサのサイズの情報に基づいて、前記有効領域及び前記出力領域を設定する領域設定部と、
    を更に備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  6. 前記ズームレンズが交換可能な場合において、
    装着された前記ズームレンズからイメージサークルのサイズの情報を取得するレンズ情報取得部と、
    装着された前記ズームレンズのイメージサークルのサイズの情報及び前記イメージセンサのサイズの情報に基づいて、前記有効領域及び前記出力領域を設定する領域設定部と、
    を更に備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  7. 物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、前記ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、を備えた撮像装置の信号処理方法であって、
    前記イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成するステップと、
    前記有効領域内に設定された出力領域の画像データを前記原画像データから抽出して出力するステップと、
    前記原画像データを拡縮処理して、前記出力領域の画像データの画角を補正するステップであって、フォーカシングにより前記出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して前記原画像データを拡縮処理し、前記出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正するステップと、
    を含む撮像装置の信号処理方法。
  8. 物体側から順に、変倍の際に固定の第１レンズ群と、変倍の際に移動する複数の移動レンズ群と、変倍の際に固定の最終レンズ群と、を備え、かつ、第１レンズ群が、物体側から順に、フォーカシングの際に固定の第１ａレンズ群と、フォーカシングの際に移動する第１ｂレンズ群と、を備えるズームレンズと、前記ズームレンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、を備えた撮像装置の信号処理プログラムであって、
    前記イメージセンサから出力される信号であって、正常な画像を撮像できる領域として設定される有効領域から出力される信号を処理して原画像データを生成する機能と、
    前記有効領域内に設定された出力領域の画像データを前記原画像データから抽出して出力する機能と、
    前記原画像データを拡縮処理して、前記出力領域の画像データの画角を補正する機能であって、フォーカシングにより前記出力領域の画像データの画角が変動する場合に、フォーカシングに連動して前記原画像データを拡縮処理し、前記出力領域の画像データの画角を焦点距離ごとに定められた基準画角に補正する機能と、
    をコンピュータに実現させる撮像装置の信号処理プログラム。
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