JP2017220765A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルスチルカメラ等に好適な小型低コストで製造可能なズームレンズ、及びそれを有する撮像装置に関し、特にレンズ全長の短縮化を図った携帯性に優れたデジタルカメラに好適なものである。 The present invention relates to a compact and low-cost zoom lens suitable for a digital still camera and the like, and an image pickup apparatus having the zoom lens, and particularly to a digital camera excellent in portability in which the total lens length is shortened. is there.
情報のデジタル化に伴い、画像を信号値として扱えることで撮影画像に対する様々な補正処理方法が提案されている。デジタルカメラで被写体を撮像して画像化するとき、得られた画像は特に撮像光学系の収差によって少なからず劣化している。 Along with the digitization of information, various correction processing methods have been proposed for captured images by handling images as signal values. When a subject is imaged with a digital camera to form an image, the obtained image is deteriorated to some extent due to aberrations of the imaging optical system.
画像のぼけ成分とは、光学系の球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差等が原因である。これらの収差による画像のぼけ成分は、無収差で回折の影響もない場合に本来、被写体の一点から発した光束が撮像面上で再度一点に集まるべきものが広がりをもって像を結んでいるものを指している。光学的には点像分布関数(PSF、Point Spread Function)と呼ぶものである。これを画像ではぼけ成分と呼ぶことにする。画像のぼけと言うと例えばピントがずれた画像もぼけているが、ここでは特にピントが合っていても上記の光学系の収差の影響でぼけてしまうものを指すことにする。 The blur component of the image is caused by spherical aberration, coma, field curvature, astigmatism, and the like of the optical system. The blur component of the image due to these aberrations is the one in which the light beam emitted from one point of the subject should be collected again at one point on the imaging surface and forms an image when there is no aberration and no influence of diffraction. pointing. Optically, this is called a point spread function (PSF). This is called a blur component in the image. Speaking of image blur, for example, an out-of-focus image is also blurred, but here it refers to an image that is blurred due to the above-mentioned aberration of the optical system even if it is in focus.
また、カラー画像での色にじみも光学系の軸上色収差、色の球面収差、色のコマ収差が原因であるものに関しては、光の波長ごとのぼけ方の相違と云うことができる。また、横方向の色ずれも光学系の倍率色収差が原因であるものに関しては、光の波長ごとの撮像倍率の相違による位置ずれまたは位相ずれと云うことができる。 In addition, regarding color bleeding in a color image caused by on-axis chromatic aberration, chromatic spherical aberration, and chromatic coma in the optical system, it can be said that the blurring is different for each wavelength of light. Further, in the case where the lateral color shift is caused by the chromatic aberration of magnification of the optical system, it can be said that it is a positional shift or a phase shift due to a difference in imaging magnification for each wavelength of light.
点像分布関数(PSF)をフーリエ変換して得られる光学伝達関数(OTF、Optical Transfer Function)は、収差の周波数成分情報であり、複素数で表される。光学伝達関数(OTF)の絶対値、即ち振幅成分をMTF(Modulation Transfer Function)と呼び、位相成分をPTF(Phase Transfer Function)と呼ぶ。よって、MTF、PTFはそれぞれ収差による画像劣化の振幅成分および位相成分の周波数特性である。ここでは、位相成分を位相角として以下の式aで表す。Re(OTF)、Im(OTF)は、それぞれOTFの実部、虚部を表す。 An optical transfer function (OTF, Optical Transfer Function) obtained by Fourier-transforming the point spread function (PSF) is aberration frequency component information and is represented by a complex number. The absolute value of the optical transfer function (OTF), that is, the amplitude component is called MTF (Modulation Transfer Function), and the phase component is called PTF (Phase Transfer Function). Therefore, MTF and PTF are the frequency characteristics of the amplitude component and phase component of image degradation due to aberration, respectively. Here, the phase component is represented by the following formula a with the phase angle. Re (OTF) and Im (OTF) represent the real part and the imaginary part of the OTF, respectively.
PTF=tan-1(Im(OTF)/Re(OTF)) ・・(式a)
このように、撮像光学系の光学伝達関数(OTF)は画像の振幅成分と位相成分に劣化を与えるため、劣化画像は被写体の各点がコマ収差のように非対称にぼけた状態になっている。
PTF = tan −1 (Im (OTF) / Re (OTF)) (Expression a)
Thus, since the optical transfer function (OTF) of the imaging optical system deteriorates the amplitude component and the phase component of the image, the deteriorated image is in a state where each point of the subject is asymmetrically blurred like coma aberration. .
また、倍率色収差は、光の波長ごとの結像倍率の相違により結像位置がずれ、これを撮像装置の分光特性に応じて例えばRGBの色成分として取得することで発生する。従ってRGB間で結像位置がずれることはもとより、各色成分内にも波長ごとの結像位置のずれ、即ち位相ずれによる像の広がりが発生する。よって、正確には倍率色収差は単なる平行シフトの色ずれではないが、特に説明が無い限り色ずれを倍率色収差と同意義として記載することにする。 Further, lateral chromatic aberration is caused by shifting the imaging position due to the difference in imaging magnification for each wavelength of light, and acquiring this as, for example, RGB color components according to the spectral characteristics of the imaging device. Accordingly, not only the image formation position is shifted between RGB, but also the image formation position shift for each wavelength, that is, the spread of the image due to the phase shift, occurs in each color component. Therefore, the chromatic aberration of magnification is not merely a parallel shift color shift, but unless otherwise specified, the color shift is described as having the same meaning as the lateral chromatic aberration.
振幅(MTF)の劣化と位相(PTF)の劣化を補正する方法として、撮像光学系の光学伝達関数(OTF)の情報を用いて補正するものが知られている。この方法は画像回復や画像復元という言葉で呼ばれている。 As a method for correcting the deterioration of the amplitude (MTF) and the deterioration of the phase (PTF), a method of correcting using the information of the optical transfer function (OTF) of the imaging optical system is known. This method is called the term image restoration or image restoration.
以降この撮像光学系の光学伝達関数(OTF)の情報を用いて画像の劣化を補正する処理を画像回復処理または回復処理と記すことにする。詳細は後述するが、画像回復の方法のひとつとして、光学伝達関数(OTF)の逆特性を有する画像回復フィルタを入力画像に対して畳み込む(コンボリューション)方法が知られている(非特許文献1)。 Hereinafter, processing for correcting image degradation using information on the optical transfer function (OTF) of the imaging optical system will be referred to as image restoration processing or restoration processing. Although details will be described later, as one of image restoration methods, there is known a method of convolving an image restoration filter having an inverse characteristic of an optical transfer function (OTF) with respect to an input image (non-patent document 1). ).
画像回復を効果的に用いるためには、撮像光学系のより正確なOTF情報を得る必要がある。OTFを得る方法は、例えば撮像光学系の設計値情報があれば、その情報から計算によって求めることが可能である。また、点光源を撮影し、その強度分布にフーリエ変換を施すことでも求めることが可能である。 In order to effectively use image restoration, it is necessary to obtain more accurate OTF information of the imaging optical system. For example, if there is design value information of the imaging optical system, the method for obtaining the OTF can be obtained by calculation from the information. It can also be obtained by photographing a point light source and subjecting the intensity distribution to Fourier transform.
特許文献1には、画像の劣化を補正するためのフィルタ係数を保持して画像処理を行う発明が公開されている。これらの画像回復を用いることで、撮像光学系の収差により劣化した画像を高精細に処理することができ、高精細な画像を得ることが可能となる。 Patent Document 1 discloses an invention that performs image processing while retaining a filter coefficient for correcting image degradation. By using these image restorations, an image deteriorated due to the aberration of the imaging optical system can be processed with high definition, and a high-definition image can be obtained.
特許文献2には、光学系の調整ステップと回復ステップを有し調整された画像の結像性能を評価して分類し回復フィルタを分類に応じたフィルタを適応させる画画像処理を行う発明が公開されている。これらの画像回復を用いることで、撮像光学系の製造誤差により劣化した画像を高精細に処理することができ、高精細な画像を得ることが可能となる。 Patent Document 2 discloses an invention for performing image image processing that includes an adjustment step and a recovery step of an optical system, evaluates and classifies the imaging performance of the adjusted image, and applies a recovery filter to the filter corresponding to the classification. Has been. By using these image restorations, an image deteriorated due to a manufacturing error of the imaging optical system can be processed with high definition, and a high-definition image can be obtained.
前記画像回復を前提として製造誤差によるレンズの収差を許容することにより、収差敏感度の設計自由度が拡大し、撮影光学系の小型化、高倍化、大口径化を行うことができる。撮影光学系の小型化や、大きさを従来並みにしつつ高倍化を達成するためには、撮影光学系を構成する各レンズ群の屈折力を強めることで収差に対する敏感度が増大し、製造誤差により発生した収差により画像が劣化する。 By allowing lens aberration due to manufacturing errors on the premise of image restoration, the degree of freedom in designing the aberration sensitivity can be increased, and the photographic optical system can be reduced in size, increased in magnification, and increased in diameter. In order to reduce the size of the photographic optical system and achieve a high magnification while maintaining the same size as before, increasing the refractive power of each lens group constituting the photographic optical system increases the sensitivity to aberrations, resulting in manufacturing errors. The image deteriorates due to the aberration generated by the above.
このように劣化した画像を画像回復により、従来の撮影光学系と同程度まで補正することにより、画質を従来同等としたまま、レンズの高仕様化を達成することが可能となる。 By correcting the deteriorated image to the same level as that of the conventional photographing optical system by image restoration, it becomes possible to achieve high specification of the lens while maintaining the same image quality.
一方、デジタルカメラの光学系は様々な製造誤差により片ボケやコマ収差等による性能劣化を低減する為光学系の一部を変位させることにより誤差を修正する製造過程が知られている。 On the other hand, a manufacturing process is known in which an optical system of a digital camera corrects an error by displacing a part of the optical system in order to reduce performance deterioration due to one-side blur, coma aberration, and the like due to various manufacturing errors.
しかしながら、これらの製造過程での調整行為は、工程上の簡便性を考慮し製造誤差の発生要因と異なる部位にて調整される為、調整によって生じる残存収差により結像性能が劣化するという問題がある。調整によって生じる収差を 画像回復することを前提にすることで、光学系の高機能化を行うことが出来るが、調整後の画像劣化を評価し回復フィルタを選択しようとすると調整にかかる時間が増大しコストアップ要因となるという課題がある。 However, these adjustments in the manufacturing process are adjusted at a site different from the cause of the manufacturing error in consideration of the simplicity of the process, so that there is a problem that the imaging performance deteriorates due to residual aberration caused by the adjustment. is there. It is possible to improve the functionality of the optical system by assuming that the aberration caused by the adjustment is restored, but the time required for the adjustment increases if an attempt is made to evaluate the image degradation after adjustment and select a restoration filter. However, there is a problem of increasing costs.
本発明の目的は、光学調整後の調整画像回復を前提とし、小型化、大口径化に好適なズームレンズ、簡易な方法で 回復処理フィルタ-の選択を行い簡易な調整工程により小型低コストで製造可能な撮像装置を提供することにある。 The object of the present invention is to restore the adjusted image after the optical adjustment, and to select a zoom lens suitable for downsizing and large aperture, and to select a recovery processing filter by a simple method. An object of the present invention is to provide an imaging device that can be manufactured.
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
ズームレンズと、撮像素子と、画像処理部を備え、前期ズームレンズの収差情報に基づいて、フィルタ値が2次元分布を持つように作成された画像回復フィルタを用いて、前記画像に対してコンボリューション処理を行う。
In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes:
A zoom lens, an image sensor, and an image processing unit, and an image restoration filter created so that the filter value has a two-dimensional distribution based on the aberration information of the zoom lens of the previous period is used to control the image. Perform volume processing.
前記画像回復処理を行うことを特徴とする撮像装置において、前記ズームレンズはレンズの製造過程において特定のズームステートにおいて特定のレンズ群の一部を光軸と略垂直方向に変位させることにより製造誤差調整を行う。 In the imaging apparatus, wherein the image restoration process is performed, the zoom lens has a manufacturing error caused by displacing a part of a specific lens group in a specific zoom state in a process of manufacturing the lens in a direction substantially perpendicular to the optical axis. Make adjustments.
調整工程は片ボケを軽減する方向に調整し、調整後残存するコマ収差を回復する前記画像回復フィルタを適応させる。 In the adjustment step, adjustment is performed in a direction to reduce one-sided blur, and the image restoration filter that recovers coma aberration remaining after adjustment is applied.
前記回復フィルタは複数種を記憶する手段と、前記調整工程において調整レンズの調整による変位量を測定する手段を有し 前記変位量を分類し、該分類に対応する回復フィルタを適応させることにより製造されたことである。 The recovery filter has means for storing a plurality of types, and means for measuring a displacement amount due to adjustment of the adjustment lens in the adjustment step. The displacement filter is manufactured by classifying the displacement amount and applying a recovery filter corresponding to the classification. It has been done.
若しくは前記調整工程において調整レンズの調整による変位量を測定する手段を有し前記変位量を分類し該分類に対応する回復フィルタの回復ゲインを決定し適応させることにより製造しても同様の効果を期待することが出来る。 Alternatively, in the adjustment step, the same effect can be obtained even if the apparatus has a means for measuring the amount of displacement due to adjustment of the adjustment lens, and manufactures by classifying the amount of displacement and determining and adapting the recovery gain of the recovery filter corresponding to the classification. You can expect.
更にベストモードに近づける為に望ましくは以下の構成を満足するとよい。 Furthermore, in order to approach the best mode, the following configuration is preferably satisfied.
前記撮像装置において、回復処理する収差はコマ収差、色コマ収差で広角域若しくは望遠域の特定領域にて行うこと。 In the image pickup apparatus, the aberration to be restored is coma aberration and chromatic coma aberration, and is performed in a specific region in a wide angle region or a telephoto region.
前記撮像装置において搭載されるズームレンズは物体側より負の第1レンズ群、正の第2レンズ群及び後続のレンズ群により構成される。 The zoom lens mounted in the image pickup apparatus includes a negative first lens group, a positive second lens group, and a subsequent lens group from the object side.
前記第2レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含むと共に、最も物体側に配される正レンズを光軸と略垂直方向に変位させることにより組み立て調整を行う製造過程を経て製造されたこと。 The second lens group includes at least three positive lenses, and is manufactured through a manufacturing process in which assembly adjustment is performed by displacing the positive lens disposed closest to the object side in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
前記撮像装置において搭載されるズームレンズは物体側より正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群及び後続のレンズ群により構成される。 The zoom lens mounted in the image pickup apparatus includes a positive first lens group, a negative second lens group, a positive third lens group, and a subsequent lens group from the object side.
前記第3レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含むと共に、最も物体側に配される正レンズを光軸と略垂直方向に変位させることにより組み立て調整を行う製造過程を経て製造されたこと。 The third lens group includes at least three positive lenses and is manufactured through a manufacturing process in which assembly adjustment is performed by displacing the positive lens disposed closest to the object side in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
前記レンズ系において物体側より負の第1レンズ群、正の第2レンズ群、負の第3レンズ群からなり広角端より望遠端へのズーミング中第1群が像側へ凸の軌跡を有し変倍に伴う像面の変動を補正する。 In the lens system, the first group having a negative first lens group, a positive second lens group, and a negative third lens group from the object side has a locus that is convex toward the image side during zooming from the wide angle end to the telephoto end. Corrects image plane fluctuations due to magnification change.
第2群は物体側へ移動し主たる変倍を担う。第3群は第2群に近い軌跡を描くが、第2群と空気間隔を変化させることで中間域の像面変動を補正する。 The second group moves to the object side and is responsible for the main scaling. The third group draws a trajectory close to the second group, but corrects the image fluctuation in the intermediate area by changing the air distance from the second group.
第3群を像側へ繰り込むことにより近距離物体への合焦動作を行うこと。 Focusing on short-distance objects by moving the third lens group toward the image side.
前記レンズ系において物体側より正の第1レンズ群 負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、負の第4レンズ群、正の第5レンズ群からなり広角端より望遠端へのズーミング中各群が移動し第3群は物体側へ移動する。 The first lens group positive from the object side in the lens system The second lens group negative, the third lens group positive, the fourth lens group negative, the fifth lens group positive, and zooming from the wide-angle end to the telephoto end Each group moves, and the third group moves to the object side.
前記第4群又は第5群を物体側へ繰り出すことにより近距離物体への合焦動作を行うこと。 A focusing operation on a short-distance object is performed by extending the fourth group or the fifth group to the object side.
前記レンズ系において調整を行うレンズ群全体の焦点距離をfa調整するレンズ群の最も物体側のレンズを略光軸と垂直方向に変位して調整する際の最大変位量をIyとしたとき以下の条件式を満足すること。 When the focal length of the entire lens group to be adjusted in the lens system is adjusted by fa and the maximum displacement amount when adjusting the lens unit closest to the object side in the direction perpendicular to the optical axis is Iy Satisfy the conditional expression.
0.3 < Iy/fa×10000 < 50 ・・・(1)
前記ズームレンズの収差情報に基づいて、フィルタ値が2次元分布を持つように作成された画像回復フィルタを用いて、前記画像に対してコンボリューション処理を行うことにより画像回復処理を行うこと。
0.3 <Iy / fa × 10000 <50 (1)
An image restoration process is performed by performing a convolution process on the image using an image restoration filter created so that a filter value has a two-dimensional distribution based on aberration information of the zoom lens.
前記撮像装置において 前記調整レンズを0.01×faだけ光軸と垂直方向に変位させた時の画像回復フィルタを適応させるズーム特定領域の収差は以下の数値範囲を満足すること。
0.35 < | (Δwyu7 + Δwyl7)| /2p < 16.0 (2)
0.00 < | (Δwyu7 + Δwyl7n)/(Δwyu−7 + Δwyl−7)| < 3.5 (3)
fa:調整レンズを含むレンズ群全体の焦点距離
ΔWyu7 : 像高7割位置における上線(有効光束の7割)のd線の横収差量
ΔWyl7 : 像高7割位置における下線(有効光束の7割)のd線横収差量
ΔWyu-7 : 像高-7割位置における上線(有効光束の7割)のd線の横収差量
ΔWyl-7 : 像高-7割位置における下線(有効光束の7割)のd線横収差量
P : 画素pitch
前記撮像装置において前記フィルタ領域は画面中心部から周辺部にかけて非対称なの領域とすること。
In the imaging apparatus, the aberration in the zoom specific region to which the image restoration filter is applied when the adjustment lens is displaced by 0.01 × fa in the direction perpendicular to the optical axis satisfies the following numerical range.
0.35 <| (Δwyu7 + Δwyl7) | / 2p <16.0 (2)
0.00 <| (Δwyu7 + Δwyl7n) / (Δwyu-7 + Δwyl-7) | <3.5 (3)
fa: Focal length ΔWyu7 of the entire lens group including the adjusting lens: d-line lateral aberration amount of the upper line (70% of the effective luminous flux) at the image height of 70%
ΔWyl7: d-line lateral aberration amount at 70% of image height underline (70% of effective luminous flux)
ΔWyu-7: The amount of lateral aberration of the d-line of the upper line (70% of the effective luminous flux) at the image height of -70%
ΔWyl-7: d-line lateral aberration amount underlined at 70% image height (70% of effective luminous flux)
P: Pixel pitch
In the imaging apparatus, the filter region is an asymmetric region from the center to the periphery of the screen.
前記撮像装置において前記フィルタは望遠域においての中心部から周辺部領域に適応させること。 In the imaging apparatus, the filter is adapted from the center to the peripheral area in the telephoto area.
本発明によれば、前述の構成により画像回復を前提とし、小型化、低コスト化に好適なズームレンズと簡易な工程処理が可能な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 a zoom lens suitable for miniaturization and cost reduction and an image pickup apparatus capable of simple process processing on the premise of image restoration by the above-described configuration.
はじめに、本発明の実施例で用いる用語の定義と画像回復処理について図面を用いて説明する。ここで説明する画像処理方法は後記の各実施例において適宜用いることができる。 First, definitions of terms used in the embodiments of the present invention and image restoration processing will be described with reference to the drawings. The image processing method described here can be used as appropriate in each embodiment described later.
[入力画像]
入力画像は、撮像光学系を介して撮像素子で受光することで得られたデジタル画像であり、レンズと各種の光学フィルタ類を含む撮像光学系の収差による光学伝達関数(OTF)により劣化している。撮像光学系はレンズの他にも曲率を有するミラー(反射面)を用いることもできる。
[Input image]
The input image is a digital image obtained by receiving light with an image pickup device via an image pickup optical system, and is deteriorated by an optical transfer function (OTF) due to aberration of the image pickup optical system including a lens and various optical filters. Yes. The imaging optical system can also use a mirror (reflection surface) having a curvature in addition to the lens.
また、入力画像の色成分は、例えばRGB色成分の情報を有している。色成分の扱いとしては、これ以外にもLCHで表現される明度、色相、彩度や、YCbCrで表現される輝度、色差信号など一般に用いられている色空間を選択して用いることができる。その他の色空間として、XYZ、Lab、Yuv、JChを用いることが可能である。更には色温度を用いることも可能である。 Further, the color component of the input image has information on, for example, RGB color components. As the handling of color components, other commonly used color spaces such as brightness, hue, and saturation expressed in LCH, luminance expressed in YCbCr, and color difference signals can be selected and used. As other color spaces, XYZ, Lab, Yuv, and JCh can be used. It is also possible to use a color temperature.
また、入力画像や出力画像には、レンズの焦点距離、絞り値、撮影距離などの撮影条件やこの画像を補正するための各種の補正情報を付帯することができる。撮像装置から別の画像処理装置に画像を受け渡して補正処理を行う場合には、上記のように画像に撮影条件情報や補正情報を付帯することが好ましい。撮影条件情報や補正情報の別の受け渡し方法として、撮像装置と画像処理装置を直接または間接的に接続して受け渡すこともできる。 The input image and the output image can be accompanied by shooting conditions such as the focal length of the lens, aperture value, shooting distance, and various correction information for correcting this image. When the image is transferred from the imaging apparatus to another image processing apparatus and correction processing is performed, it is preferable to add shooting condition information and correction information to the image as described above. As another delivery method of the imaging condition information and the correction information, the imaging device and the image processing device can be directly or indirectly connected and delivered.
[画像回復処理]
画像回復処理の概要を示す。劣化した画像をg(x,y)、もとの画像をf(x,y)、前記光学伝達関数(OTF)のフーリエペアである点像分布関数(PSF)をh(x,y)としたとき、以下の式が成り立つ。ただし、*はコンボリューション(畳み込み積分、積和)を示し、(x,y)は画像上の座標を示す。
g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)
また、これをフーリエ変換して周波数面での表示形式に変換すると、以下の式のように周波数ごとの積の形式になる。Hは点像分布関数(PSF)hをフーリエ変換したものであるので光学伝達関数(OTF)であり、G,Fはそれぞれg,fをフーリエ変換したものである。(u,v)は2次元周波数面での座標、即ち周波数を示す。
G(u,v)=H(u,v)・F(u,v)
撮影された劣化画像からもとの画像を得るためには、以下のように両辺をHで除算すればよい。
G(u,v)/H(u,v)=F(u,v)
このF(u,v)、即ちG(u,v)/H(u,v)を逆フーリエ変換して実面に戻すことで、もとの画像f(x,y)が回復画像として得られる。
[Image recovery processing]
An outline of the image restoration processing is shown. The degraded image is g (x, y), the original image is f (x, y), and the point spread function (PSF) that is a Fourier pair of the optical transfer function (OTF) is h (x, y). Then, the following equation holds. Here, * indicates convolution (convolution integration, sum of products), and (x, y) indicates coordinates on the image.
g (x, y) = h (x, y) * f (x, y)
Moreover, when this is Fourier-transformed and converted into a display format on the frequency plane, it becomes a product format for each frequency as shown in the following equation. H is an optical transfer function (OTF) because it is a Fourier transform of the point spread function (PSF) h, and G and F are Fourier transforms of g and f, respectively. (U, v) indicates coordinates on a two-dimensional frequency plane, that is, a frequency.
G (u, v) = H (u, v) · F (u, v)
In order to obtain the original image from the captured degraded image, both sides may be divided by H as follows.
G (u, v) / H (u, v) = F (u, v)
This F (u, v), that is, G (u, v) / H (u, v) is subjected to inverse Fourier transform to return to the actual surface, whereby the original image f (x, y) is obtained as a restored image. It is done.
ここで、H−1を逆フーリエ変換したものをRとすると、以下の式のように実面での画像に対するコンボリューション処理を行うことで同様にもとの画像f(x,y)を得ることができる。
g(x,y)*R(x,y)=f(x,y)
このR(x,y)を画像回復フィルタと呼ぶ。画像が2次元のとき、一般的にこの画像回復フィルタも画像の各画素に対応したタップ(セル)を有する2次元フィルタとなる。また、画像回復フィルタのタップ数(セルの数)は一般的に多いほど回復精度が向上するため、要求画質、画像処理能力、収差の特性等に応じて実現可能なタップ数に設定して用いる。この画像回復におけるフィルタは、少なくとも収差の特性を反映している必要があるため、従来の水平垂直各3タップ程度のエッジ強調フィルタ(ハイパスフィルタ)などとは一線を隔する技術分野であることは言うまでもない。
Here, assuming that the result of inverse Fourier transform of H −1 is R, the original image f (x, y) is obtained similarly by performing convolution processing on the actual image as in the following equation. be able to.
g (x, y) * R (x, y) = f (x, y)
This R (x, y) is called an image restoration filter. When the image is two-dimensional, generally this image restoration filter is also a two-dimensional filter having taps (cells) corresponding to each pixel of the image. In general, the greater the number of taps (cells) of the image restoration filter, the higher the restoration accuracy. Therefore, the number of taps that can be realized is set according to the required image quality, image processing capability, aberration characteristics, and the like. . Since the filter for image restoration needs to reflect at least aberration characteristics, it is a technical field that is different from the conventional edge enhancement filter (high-pass filter) of about 3 taps each in horizontal and vertical directions. Needless to say.
画像回復フィルタは光学伝達関数(OTF)に基づいているため、振幅成分および位相成分の劣化をともに高精度に補正することができる。また、実際の画像にはノイズ成分があるため上記のように光学伝達関数(OTF)の逆数をとって作成した画像回復フィルタを用いると、劣化画像の回復とともにノイズ成分が大幅に増幅されてしまう。これは、画像の振幅成分にノイズの振幅が付加されている状態に対して光学系のMTF(振幅成分)を全周波数に渡って1に戻すようにMTFを持ち上げるためである。 Since the image restoration filter is based on the optical transfer function (OTF), it is possible to correct both the amplitude component and the deterioration of the phase component with high accuracy. In addition, since an actual image has a noise component, if an image restoration filter created by taking the reciprocal of the optical transfer function (OTF) as described above is used, the noise component is greatly amplified as the degraded image is restored. . This is because the MTF is raised so that the MTF (amplitude component) of the optical system is returned to 1 over the entire frequency in a state where the amplitude of noise is added to the amplitude component of the image.
光学系による振幅劣化であるMTFは1に戻るが、同時にノイズのパワースペクトルも持ち上がってしまい、結果的にMTFを持ち上げる度合(回復ゲイン)に応じてノイズが増幅されてしまう。 The MTF, which is amplitude degradation due to the optical system, returns to 1, but at the same time, the noise power spectrum also rises. As a result, the noise is amplified according to the degree to which the MTF is raised (recovery gain).
したがって、ノイズがある場合には鑑賞用画像としては良好な画像は得られない。これを式で示すと以下のように表せる。Nはノイズ成分を表している。
G(u,v)=H(u,v)・F(u,v)+N(u,v)
G(u,v)/H(u,v)=F(u,v)+N(u,v)/H(u,v)
この点については例えば、数1に示すウィナーフィルタのように画像信号とノイズ信号の強度比(SNR)に応じて回復度合を制御する方法が知られている。
Therefore, when there is noise, a good image cannot be obtained as a viewing image. This can be expressed as follows: N represents a noise component.
G (u, v) = H (u, v) .F (u, v) + N (u, v)
G (u, v) / H (u, v) = F (u, v) + N (u, v) / H (u, v)
Regarding this point, for example, a method of controlling the degree of recovery according to the intensity ratio (SNR) of the image signal and the noise signal as in the Wiener filter shown in Equation 1 is known.
M(u,v)はウィナーフィルタの周波数特性、|H(u,v)|は光学伝達関数(OTF)の絶対値(MTF)である。この方法は周波数ごとに、MTFが小さいほど回復ゲイン(回復度合)を抑制し、MTFが大きいほど回復ゲインを強くするものである。一般的に撮像光学系のMTFは低周波側が高く高周波側が低くなるため、実質的に画像の高周波側の回復ゲインを抑制する方法となっている。 M (u, v) is the frequency characteristic of the Wiener filter, and | H (u, v) | is the absolute value (MTF) of the optical transfer function (OTF). This method suppresses the recovery gain (recovery degree) as the MTF decreases for each frequency, and increases the recovery gain as the MTF increases. In general, since the MTF of the imaging optical system is high on the low frequency side and low on the high frequency side, it is a method of substantially suppressing the recovery gain on the high frequency side of the image.
画像回復フィルタを説明するための模式図を図13、図14に示す。 Schematic diagrams for explaining the image restoration filter are shown in FIGS.
画像回復フィルタは撮像光学系の収差特性や要求される回復精度に応じてタップ数を決めることができ、図13では例として11×11タップの2次元フィルタとしている。図13では各タップ内の値(係数)を省略しているが、この画像回復フィルタの1断面を図14に示す。画像回復フィルタの各タップのもつ値(係数値)の分布が、収差によって空間的に広がった信号値(PSF)を、理想的には元の1点に戻す役割を果たしている。 The image restoration filter can determine the number of taps according to the aberration characteristics of the image pickup optical system and the required restoration accuracy. In FIG. 13, an 11 × 11 tap two-dimensional filter is used as an example. In FIG. 13, values (coefficients) in each tap are omitted, but one section of this image restoration filter is shown in FIG. The distribution of the values (coefficient values) of each tap of the image restoration filter serves to return the signal value (PSF) spatially spread by the aberration to the original one point ideally.
フィルタの各タップが画像の各画素に対応して画像回復処理の工程でコンボリューション処理(畳み込み積分、積和)される。コンボリューション処理では、ある画素の信号値を改善するために、その画素を画像回復フィルタの中心と一致する。そして画像と画像回復フィルタの対応画素ごとに画像の信号値とフィルタの係数値の積をとり、その総和を中心画素の信号値として置き換える処理として知られている。 Each tap of the filter is subjected to convolution processing (convolution integration, product sum) in the image restoration processing step corresponding to each pixel of the image. In the convolution process, in order to improve the signal value of a certain pixel, the pixel coincides with the center of the image restoration filter. This is known as a process of taking the product of the image signal value and the filter coefficient value for each corresponding pixel of the image and the image restoration filter and replacing the sum as the signal value of the central pixel.
画像回復の実空間と周波数空間での特性を図15、図16を用いて説明する。 The characteristics of image restoration in real space and frequency space will be described with reference to FIGS.
図15の(a)は回復前のPSF、(b)は回復後のPSFを示している。また、図16の(M)の(a)は回復前のMTF、(M)の(b)は回復後のMTFを示し、図16の(P)の(a)は回復前のPTF、(P)の(b)は回復後のPTFを示している。回復前のPSFは非対称な広がりをもっており、この非対称性によりPTFは周波数に対して非直線的な値をもっている。回復処理は、MTFを増幅し、PTFを零に補正するため、回復後のPSFは対称で先鋭になる。 FIG. 15A shows a PSF before recovery, and FIG. 15B shows a PSF after recovery. 16 (M) (a) shows the MTF before recovery, (M) (b) shows the MTF after recovery, (a) in FIG. 16 (P) shows the PTF before recovery, ( (B) of P) shows the PTF after recovery. The PSF before recovery has an asymmetric spread, and due to this asymmetry, the PTF has a non-linear value with respect to the frequency. Since the recovery process amplifies the MTF and corrects the PTF to zero, the PSF after recovery is symmetrical and sharp.
この画像回復フィルタの作成法については、撮像光学系の光学伝達関数(OTF)の逆関数に基づいて設計した関数を逆フーリエ変換して得ることができる。本発明で用いる画像回復フィルタは、適宜変更可能であり、例えば前記のウィナーフィルタを用いることができる。ウィナーフィルタを用いる場合、式1を逆フーリエ変換することで実際に画像に畳み込む実空間の画像回復フィルタを作成することができる。 The method for creating the image restoration filter can be obtained by performing inverse Fourier transform on a function designed based on the inverse function of the optical transfer function (OTF) of the imaging optical system. The image restoration filter used in the present invention can be appropriately changed. For example, the above-described Wiener filter can be used. When the Wiener filter is used, a real-space image restoration filter that is actually convolved with an image can be created by performing inverse Fourier transform on Equation (1).
また、光学伝達関数(OTF)は1つの撮影状態においても撮像光学系の像高(画像の位置)に応じて変化するので、画像回復フィルタは像高に応じて変更して使用する。
以上が、画像回復処理の概要である。
Further, since the optical transfer function (OTF) changes according to the image height (image position) of the image pickup optical system even in one shooting state, the image restoration filter is changed and used according to the image height.
The above is the outline of the image restoration process.
画像回復においては製造誤差のない光学系においては、設計値から作成したフィルタを使用することが考えられる。実際のレンズでは各レンズ群内の偏心や倒れ、あるいは各レンズ群間の偏心や倒れによって像面湾曲や片ボケが生じる為、設計値と異なる収差状態となっている。発生している収差の状態が大きいと画像回復を行うことが出来なくなる為、レンズ群を構成する一部のレンズを軸と垂直方向に変位させて調整を行い、製造誤差による片ボケを軽減することが考えられる。 In an optical system having no manufacturing error in image restoration, it is conceivable to use a filter created from a design value. In an actual lens, since the decentering or tilting in each lens group or the decentering or tilting between the lens groups causes field curvature or one-sided blur, the aberration state is different from the design value. Image restoration cannot be performed if the state of the generated aberration is large, so adjustment is performed by displacing some of the lenses that make up the lens group in the direction perpendicular to the axis to reduce one-side blur caused by manufacturing errors. It is possible.
変位させるレンズは通常工程上の簡便性を考慮し調整に適したレンズ群を工具上で上向きに設置し、工具上で上部に配置させるレンズを変位させることにより、低コスト工具での調整行為を可能にしている。調整に使用されるレンズは製造誤差の発生要因と異なる部位にて調整される為、調整によって生じるコマ収差等の残存収差が発生する場合がある。調整によって生じる収差を画像回復することを前提にすることで、光学系の高機能化を行うことが出来るが、調整後の画像劣化を評価し回復フィルタを選択しようとすると調整後の画像を評価する工程が必要となってくる為調整に時間がかかる。 For the lens to be displaced, a lens group suitable for adjustment is installed upward on the tool in consideration of the simplicity of the normal process, and the lens placed at the top on the tool is displaced so that adjustment with a low-cost tool can be performed. It is possible. Since the lens used for the adjustment is adjusted at a site different from the cause of the manufacturing error, residual aberration such as coma generated by the adjustment may occur. It is possible to improve the functionality of the optical system by assuming that the aberration caused by the adjustment is restored. However, if an attempt is made to evaluate the image degradation after adjustment and select a restoration filter, the adjusted image is evaluated. It takes time to make adjustments because a process is required.
そこで、本発明においては、前記調整行為の際に調整量と調整の方向を検出し記憶する手段を有する構成としている。調整するレンズを変位させると片ボケが変化すると同時にコマ収差が発生する為、調整によって片ボケは軽減するものの、コマ収差が増大する場合が生じる。 Therefore, the present invention is configured to include means for detecting and storing the adjustment amount and the adjustment direction during the adjustment action. When the lens to be adjusted is displaced, the one-side blur is changed and the coma aberration is generated at the same time. Therefore, although the one-side blur is reduced by the adjustment, the coma aberration may be increased.
そこで、調整によって生じるコマ収差等を補正するフィルタを調整量に応じて複数用意し記録する手段を有している。前記調整工程で検出された調整量に基づき回復フィルタを選択し、調整によって生じるコマ収差を補正する画像回復を行う。光学調整後の調整画像回復を前提とし、小型化、に好適なズームレンズ、簡易な方法で回復処理フィルタ-の選択を行い簡易な調整工程で低コスト撮像装置を提供している。 In view of this, there is provided means for preparing and recording a plurality of filters for correcting coma aberration and the like caused by the adjustment in accordance with the adjustment amount. A restoration filter is selected based on the adjustment amount detected in the adjustment step, and image restoration is performed to correct coma caused by the adjustment. On the premise of restoration of the adjusted image after optical adjustment, a low-cost imaging device is provided by a simple adjustment process by selecting a zoom lens suitable for downsizing and a recovery processing filter by a simple method.
本発明の実施形態1おいては、物体側より負の第1群、正の第2群、及び後続群からなる構成と物体側より負の第1群、の第2群、正の第3群、及び後続群からなる構成と がある。前者においては第2群、後者においては第3群の最も物体側のレンズを光軸と垂直方向に変位させることにより光学調整をおこなっている。 In Embodiment 1 of the present invention, the second group of the first group that is negative from the object side, the second group that is negative from the object side, and the first group that is negative from the object side, and the third group that is positive. It consists of a group and a successor group. Optical adjustment is performed by displacing the most object side lens of the second group in the former and the third group in the latter in the direction perpendicular to the optical axis.
実際に調整においては光軸と平行に偏心させようとしても光軸と垂直方向に対して5度以下程度の倒れが出る場合がある。特にレンズ面を鏡筒保持部に沿って偏心させる場合は接触するレンズ面の曲率に沿って倒れを伴って偏心する場合もあるが、この場合でも倒れは5度以内におさまる様にしている。 Actually, in the adjustment, even if it is decentered in parallel with the optical axis, there is a case where the tilt is about 5 degrees or less with respect to the direction perpendicular to the optical axis. In particular, when the lens surface is decentered along the lens barrel holding portion, the lens surface may be decentered along with the curvature of the contacting lens surface, but even in this case, the tilt is kept within 5 degrees.
本発明の実施形態1においては3倍程度の変倍比を有するが、特に通常のコンパクトデジタルカメラより大きなセンサーに対応している。物体側より負、正、負の3群からなり広角端より望遠端へのズーミング中第1群が像側へ凸の軌跡を有し変倍に伴う像面の変動を補正する。第2群は物体側へ移動し主たる変倍を担う。第3群は第2群に近い軌跡を描くが、第2群と空気間隔を変化させることで中間域の像面変動を補正している。第3群を像側へ繰り込むことにより近距離物体への合焦動作を行う。 The first embodiment of the present invention has a zoom ratio of about 3 times, but particularly corresponds to a sensor larger than a normal compact digital camera. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first group has a locus convex toward the image side, and corrects the image plane variation due to zooming. The second group moves to the object side and is responsible for the main scaling. The third group draws a locus close to the second group, but the image plane variation in the intermediate region is corrected by changing the air distance from the second group. By moving the third lens group toward the image side, focusing operation on a short-distance object is performed.
本発明の実施形態2においては4倍程度の変倍比を有するが、特に広角端より望遠端
に至るまで、全変倍域において明るくFnoの小さい光学系を提供している。物体側より正の第1群、負の第2群、正の第3群、負の第4群、正の第5群を有する。広角端より望遠端へのズーミング中第1群はいったん像側へ移動したのち物体側へ移動し広角端より望遠端において物体側へ配される。第2群は像側へ移動し、第3群は物体側へ移動する。絞りは第2群と第3群の間に配される。第4群は像面にたいして微小量移動し、第5群が移動する。
In the second embodiment of the present invention, an optical system having a zoom ratio of about 4 times is provided. In particular, from the wide-angle end to the telephoto end, an optical system that is bright in all zoom ranges and has a small Fno is provided. From the object side, it has a positive first group, a negative second group, a positive third group, a negative fourth group, and a positive fifth group. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group once moves to the image side, then moves to the object side, and is arranged from the wide-angle end to the object side at the telephoto end. The second group moves to the image side, and the third group moves to the object side. The diaphragm is arranged between the second group and the third group. The fourth group moves a minute amount relative to the image plane, and the fifth group moves.
数値実施例1においては第2群が主たる結像を担う群であり、ズーム全域において球面収差、コマ収差の補正を行っている。第2群のレンズ構成は物体側より正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの4枚のレンズにて構成されている。最も物体側に配置される正レンズは第1群から出射される発散光束を強いパワーの正レンズで収斂光にして後続のレンズ側に射出される為、レンズを偏心させた時のコマ収差や像面湾曲に大きく作用する性質を持っている。 In Numerical Example 1, the second group is a group responsible for main image formation, and correction of spherical aberration and coma aberration is performed over the entire zoom range. The lens configuration of the second group is composed of four lenses, a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens, from the object side. The positive lens arranged closest to the object side converges the divergent light beam emitted from the first group with a strong power positive lens and emits it to the subsequent lens side, so coma aberration when the lens is decentered or It has the property of greatly affecting the field curvature.
レンズ系全体の製造過程において第2群を構成する複数のレンズの偏心や倒れ、各レンズ群間の偏心や倒れにより球面収差、コマ収差、像面湾曲の非対称による片ボケなどが発生する。前述の第2群の先頭レンズは収差に対する敏感度が大きい為、レンズ系全体の他の部位で発生する収差を製造過程で調整することにより光学性能の劣化を補正するのに適している為、偏心調整を行うことが可能である。 In the manufacturing process of the entire lens system, decentering and tilting of a plurality of lenses constituting the second group, and decentering and tilting between the lens groups cause spherical aberration, coma aberration, and one-sided blur due to asymmetry of field curvature. Since the first lens of the second group described above is highly sensitive to aberrations, it is suitable for correcting deterioration in optical performance by adjusting aberrations occurring in other parts of the entire lens system during the manufacturing process. It is possible to adjust the eccentricity.
例えば第2群をレンズ系に組み込む前に工具上で調整を行うことにより第2群内で発生する組み込み誤差を調整することが出来る。又第2群の後続のレンズ群を組み込み後に第2群を組み込み、第2群の先頭レンズを調整した場合第2群と後続のレンズ群との偏心、倒れにより発生する収差を補正することが出来る。 For example, an adjustment error generated in the second group can be adjusted by performing adjustment on the tool before the second group is incorporated into the lens system. In addition, when the second lens group is installed after the second lens group is installed, and the leading lens of the second group is adjusted, aberrations caused by decentration and tilting of the second lens group and the subsequent lens group can be corrected. I can do it.
該調整は中心部付近の結像性能、コントラストが上がる様に調整する方法と周辺部の片ボケが少なくなる様に調整する方法がある。前者の場合誤差の発生する箇所と調整する箇所が異なる為、中心のコントラストを設計値近くまで補正すると調整による偏心で片ボケや非点収差発生する場合がある。 The adjustment includes a method for adjusting the imaging performance and contrast in the vicinity of the central portion, and a method for adjusting so that one side blur in the peripheral portion is reduced. In the former case, the location where the error occurs and the location to be adjusted are different, so if the center contrast is corrected to near the design value, one side blur or astigmatism may occur due to the eccentricity due to the adjustment.
後者の場合は逆に誤差の発生する箇所と調整する箇所が異なる為、片ボケは設計値近くまで補正すると、調整による偏心でコマ収差が発生し、中心付近や周辺部のコントラストが低下する場合がある。このようなレンズにおいては、回復処理にて画像処理補正を行うことにより調整によるコントラストの低下を補うことが出来る。 In the latter case, on the contrary, the location where the error occurs and the location to be adjusted are different, so if one blur is corrected to near the design value, coma will occur due to the eccentricity due to the adjustment, and the contrast near the center and in the peripheral area will decrease There is. In such a lens, a reduction in contrast due to adjustment can be compensated by performing image processing correction in the recovery process.
本発明においては調整後に残存する収差を回復処理の苦手とする像面湾曲を少なくし中心部及び周辺部におけるコマ収差を許容することによりを補正すると共に、調整後のコマ収差は回復処理に適した収差にまとめて良好な回復処理を可能にしている。この場合回復処理のフィルタは調整後の残存収差量に応じて複数の種類を用意しどのフィルタ-を用いるのかを選択的に適応させると良い。 In the present invention, the aberration remaining after adjustment is corrected by reducing the curvature of field and allowing the coma in the center and the periphery, which is not good for the recovery process, and the adjusted coma is suitable for the recovery process. It is possible to perform a good recovery process by combining the aberrations. In this case, it is preferable to prepare a plurality of types of restoration processing filters according to the amount of residual aberration after adjustment and selectively adapt which filter is used.
本発明においては、この複数種のフィルタの選択方法として、調整レンズの変位量を計測し、その変位量から調整後に残存する収差を予測し選択する方法を考案している。この方法により調整後瞬時に適応するフィルタを選択することが出来、調整工数を削減し調整組み込みにかかる製造コストを低減している。この例では実施例1〜2における様な調整行為によって発生するコマ収差は一方向に出る為、画面周辺部においては調整レンズを動かした方向と反対方向で異なる特性を示す傾向がある。 In the present invention, as a method for selecting the plurality of types of filters, a method is devised in which the displacement amount of the adjustment lens is measured, and the aberration remaining after the adjustment is predicted and selected from the displacement amount. With this method, it is possible to select a filter that can be applied instantaneously after adjustment, reducing the number of adjustment steps and reducing the manufacturing cost for adjustment integration. In this example, the coma aberration generated by the adjustment action as in Examples 1 and 2 appears in one direction, so that there is a tendency that the peripheral portion of the screen has different characteristics in the direction opposite to the direction in which the adjustment lens is moved.
一方、方向においては調整レンズの偏心によってコマ収差が発生しMTFが低下するが、
逆方向ではそのレンズが元々もっている収差とのキャンセル関係等によりMTF低下が起こらない場合がある。このMTF低下は中心から周辺部のどの領域でどの程度低下が起こるかは調整レンズの調整量からある程度予測できるので、画角の中心から周辺領域で発生するコマ収差が大きい領域のみにフィルタを適応することでデータ容量の削減が可能となっている。
On the other hand, in the direction, coma aberration occurs due to the eccentricity of the adjusting lens, and the MTF decreases.
In the reverse direction, there is a case where the MTF does not decrease due to the cancellation relationship with the aberration that the lens originally has. The degree of decrease in MTF in the region from the center to the periphery can be predicted to some extent from the adjustment amount of the adjustment lens, so the filter is applied only to the region where the coma generated in the peripheral region from the center of the angle of view is large. By doing so, the data capacity can be reduced.
この場合画面周辺部における内方のコマ収差や色フレアーによってMTFが低下する
領域があるが、回復前提としない一般的な収差補正を行ったレンズでも劣化する領域の為、その領域においてはフィルタを省略することが出来る。数値実施例1を例に本発明における代表的なフィルタ生成の考え方について説明する。
In this case, there is an area where MTF decreases due to inward coma and color flare at the periphery of the screen, but even in lenses that have undergone general aberration correction that is not premised on recovery, this area also deteriorates. It can be omitted. The concept of typical filter generation in the present invention will be described by taking Numerical Example 1 as an example.
図11〜図12において物体側より 負、正、負の3群を有するレンズの本発明における調整方法をしめしている。図11において点線と一点鎖線で製造誤差により片ボケが発生する部分をしめしている。点線で示した部分第2群を構成する各レンズの組み込み時の偏心や倒れによって片ボケが発生する。一点鎖線で示した部分は第2群と第3群全体をしめしているが、第2群と第3群の相対的な偏心や倒れによっても片ボケは発生する。これらの片ボケ誤差を第2群中の実線で示した先頭レンズを略光軸と垂直方向に偏心させることで片ボケが少ない状態に調整することが出来る。 11 to 12 show the adjustment method in the present invention of a lens having three groups of negative, positive and negative from the object side. In FIG. 11, the dotted line and the alternate long and short dash line indicate the portion where one blur occurs due to a manufacturing error. One-sided blur occurs due to the eccentricity or tilting of each lens constituting the partial second group indicated by the dotted line. The portion indicated by the alternate long and short dash line indicates the entire second group and the third group, but one-sided blur also occurs due to the relative eccentricity or collapse of the second group and the third group. By decentering the leading lens indicated by the solid line in the second lens unit in the direction perpendicular to the optical axis, the one-sided blur error can be adjusted to be small.
図12においては調整によって中心及び周辺部のMTFのデフォーカス特性がどのように変化するかを示している。図中A)は設計値の状態で 画面中心部周辺部共にMTFが充分に高くかつ中心部と周辺部の像面湾曲も+像高方向と−像高方向に差異が無く片ボケが無い状態である。 FIG. 12 shows how the defocus characteristics of the MTF at the center and the periphery change due to the adjustment. A) in the figure is the state of the design value, and the MTF is sufficiently high at the periphery of the center of the screen, and the field curvature of the center and the periphery is not different in the + image height direction and -image height direction, and there is no blurring. It is.
前述の点線と一点鎖線で示した部位に製造誤差があると、B)で示すように+像高と−像高の像面位置に差異が生じ片ボケを発生する。製造誤差によって発生した片ボケを、前記実線部の正レンズ1枚を光軸と略垂直方向に偏心させることによりC)で示す様に、+像高方向と−像高方向の像面位置を揃えて片ボケを調整することが出来る。しかしながら、C)で示したように実線部の調整レンズを偏心させたことによりコマ収差が発生し、画面中心部と周辺部の+像高方向のMTFが低下している。 If there is a manufacturing error in the portion indicated by the dotted line and the alternate long and short dash line, a difference in image plane position between the + image height and the −image height occurs as shown in B), causing a one-sided blur. The image plane position in the + image height direction and in the −image height direction is represented by C) by decentering one positive lens in the solid line portion in a direction substantially perpendicular to the optical axis, as shown in C). You can align and adjust one blur. However, as shown in C), coma aberration is generated by decentering the adjustment lens in the solid line portion, and the MTF in the + image height direction at the center portion and the peripheral portion of the screen is lowered.
調整によるコマ収差の変化分は、D)で示す様に、調整レンズのみを偏心させた場合の変化から計算することが出来る。D)で示したMTFは調整による片ボケ変化分とコマ収差変化分を両方含んだものであるが、E)に示す如くここから片ボケ成分を取り除くと、調整によるコマ収差の低下分を推測することが出来る。 The change in coma due to adjustment can be calculated from the change when only the adjustment lens is decentered, as shown in D). The MTF shown in D) includes both the one-side blur change and the coma aberration change due to the adjustment, but as shown in E), if the one-blurring component is removed from here, the reduction in the coma aberration due to the adjustment is estimated. I can do it.
このE)に示した特性から回復フィルタを作成し調整後の画像に適応させることにより調整による画像劣化を補正することが可能となる。 By creating a recovery filter from the characteristics shown in E) and applying it to the adjusted image, it is possible to correct image degradation due to the adjustment.
前記調整方法は第2群を工具上において調整する場合と、製品状態で3群を組み込んだ後に2群を組み込み2群の一部の調整を行う場合がある。前者の場合は点線部の誤差の調整、後者の場合点線部と一点鎖線部の両方の誤差の調整を行うことが出来る。レンズを大量生産する場合の製造誤差は、各レンズにより異なる為、その誤差量により調整前の片ボケ量は異なり、前記調整レンズの調整による変位量も異なってくる。 In the adjusting method, there are a case where the second group is adjusted on the tool and a case where the second group is incorporated after the third group is incorporated in the product state and a part of the two groups is adjusted. In the former case, the error in the dotted line portion can be adjusted, and in the latter case, the error in both the dotted line portion and the one-dot chain line portion can be adjusted. Since a manufacturing error in the case of mass production of lenses differs depending on each lens, the amount of one-side blur before adjustment differs depending on the error amount, and the displacement amount due to adjustment of the adjustment lens also differs.
本発明においては、その変位量及び変位方向に応じたフィルタを複数種類用意しその調整変位量の測定手段から変位量、変位方向を取得すると共に、その情報から予め分類されたどのフィルタを適応させるかを決定する。 In the present invention, a plurality of types of filters corresponding to the displacement amount and the displacement direction are prepared, the displacement amount and the displacement direction are obtained from the adjustment displacement amount measuring means, and any filter classified in advance from the information is adapted. To decide.
本発明においては 調整後の画像を分析しなくても、調整時の変位量から瞬時に適切な分類フィルタを選択することが出来る為、調整にかかる組み立て工数を削減することが可能になった。 In the present invention, it is possible to select an appropriate classification filter instantly from the amount of displacement at the time of adjustment without analyzing the image after adjustment, so that it is possible to reduce the number of assembly steps for adjustment.
図17においては本発明にかかる撮像装置の製造フローを示している。 FIG. 17 shows a manufacturing flow of the imaging apparatus according to the present invention.
本フローにおいて回復手段は前述の調整量に応じて予め分類された複数種類のフィルタ等である。製造誤差を含む光学系の調整を画像評価により調整を行い、調整の変位量に応じて回復処理を行うことで、画像評価工程を極力減らした工程で、性能改善された光学系を取得することが出来る。 In this flow, the recovery means is a plurality of types of filters classified in advance according to the above-described adjustment amount. To obtain an optical system with improved performance in a process that reduces the image evaluation process as much as possible by adjusting the optical system including manufacturing errors through image evaluation and performing recovery processing according to the displacement of the adjustment. I can do it.
図18においては光学調整の調整レンズの調整方向と回復フィルタ適応範囲の例を示した図である。 FIG. 18 is a diagram showing an example of the adjustment direction of the adjustment lens for optical adjustment and the recovery filter adaptive range.
レンズをカメラ正面から見た図で矢印の方向で調整方向、矢印の長さで調整量を概念的に示している。調整図の右側のハッチングエリアは像面上での回復フィルタ適応範囲の概念図でグレーの濃さは回復ゲインを概念的にしめしている。即ち調整方向に応じて適応エリアの方向を調整量に応じてゲインを変えていることを示している。 The lens viewed from the front of the camera conceptually shows the adjustment direction in the direction of the arrow and the adjustment amount in the length of the arrow. The hatched area on the right side of the adjustment diagram is a conceptual diagram of the recovery filter adaptation range on the image plane, and the gray density conceptually indicates the recovery gain. That is, the direction of the adaptive area is changed according to the adjustment direction, and the gain is changed according to the adjustment amount.
この例では方向は90度ごとに4方向としているが、60度ごとに6方向、180度ごとに2方向等様々な分割方法が考えられる。又この例では回復フィルタは画面の一部に適応しているが、画面全体に適応したり画面中央部に適応したり等様々な例が考えられる。 In this example, the direction is set to four directions every 90 degrees, but various division methods such as six directions every 60 degrees and two directions every 180 degrees are conceivable. In this example, the recovery filter is adapted to a part of the screen, but various examples such as adaptation to the entire screen or to the center of the screen are conceivable.
数値実施例2においては物体側より正の第1レンズ群 負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、負の第4レンズ群、正の第5レンズ群からなり広角端より望遠端へのズーミング中各群が移動し第3群は物体側へ移動する。この光学系においては第3群の最も物体側の正レンズ1枚を調整レンズとしている。このレンズにおいては 第3群を工具上で調整、あるいは3群〜5群を組み込んだ状態で該調整レンズを調整する工程が考えられる。 In Numerical Example 2, the first lens group that is positive from the object side, the second lens group that is negative, the third lens group that is positive, the fourth lens group that is negative, the fifth lens group that is positive, and from the wide-angle end to the telephoto end During zooming, each group moves and the third group moves to the object side. In this optical system, one positive lens on the most object side in the third group is used as an adjustment lens. In this lens, a step of adjusting the third lens on the tool or adjusting the adjusting lens in a state where the third to fifth groups are incorporated can be considered.
前者の3群を工具上で調整する場合は、3群を構成する複数レンズの偏心や倒れによる誤差に起因する片ボケを調整することができる。後者の3群〜5群を組み込んだ状態で該調整レンズを調整する場合は、3群内誤差に加えて、3群、4群、5群の相対的な偏心、倒れに起因する製造誤差による片ボケも3群の先頭レンズの偏心で調整することが出来る。3群の先頭レンズの偏心調整により発生したコマ収差により劣化分は実施例1と同様の方法により 回復フィルタを適応させ画像処理を行うことで、性能改善された光学系を取得することが出来る。 When adjusting the former three groups on a tool, it is possible to adjust one-sided blur caused by errors due to eccentricity or tilting of a plurality of lenses constituting the third group. When adjusting the adjustment lens with the latter 3 group to 5 group incorporated, in addition to the error in the 3 group, due to the relative eccentricity of the 3rd group, the 4th group and the 5th group, the manufacturing error due to the tilt One-sided blur can also be adjusted by the eccentricity of the front lens of the three groups. An optical system with improved performance can be obtained by performing image processing by applying a recovery filter to the deterioration due to coma generated by adjusting the decentering of the first lens in the three groups.
次に各条件式の意味について説明する。 Next, the meaning of each conditional expression will be described.
条件式(1)〜(3)は製造誤差調整後の画像回復を前提とし、小型化、大口径化に好適なズームレンズを提供するための条件式である。 Conditional expressions (1) to (3) are conditional expressions for providing a zoom lens suitable for downsizing and large aperture on the premise of image restoration after adjustment of manufacturing errors.
ズームレンズを小型化または、大きさを従来同等にしつつ大口径化を達成するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強くする必要がある。しかしながら、その際、ズームレンズを構成する各レンズの収差敏感度が増大する為、製造誤差による片ボケを主たる結像を担う群の先頭レンズを光軸と略垂直方向に変位させることで調整を行う。 In order to reduce the size of a zoom lens or achieve a large aperture while maintaining the same size as that of a conventional zoom lens, it is necessary to increase the refractive power of each lens group constituting the zoom lens. However, since the sensitivity of aberration of each lens constituting the zoom lens increases at that time, adjustment is performed by displacing the head lens of the group that mainly forms a single blur due to a manufacturing error in a direction substantially perpendicular to the optical axis. Do.
この調整の量を適切に設定する為の条件が条件式(1)である。(1)式は調整による最大変位量を調整レンズが含まれる群全体の焦点距離で正規化したもので、(1)式の上限値を超えて調整量にかかる最大変位量が大きくなりすぎると調整による収差劣化が大きくなる為、残存収差が許容量を超えてしまうので良くない。(1)式の下限値を超えて調整量にかかる最大変位量が小さすぎると製造誤差による収差を充分補正することが困難となり、製造誤差による残存収差が許容量を超えてしまうので良くない。 The condition for appropriately setting the amount of adjustment is conditional expression (1). Equation (1) is obtained by normalizing the maximum displacement amount by adjustment with the focal length of the entire group including the adjustment lens. If the maximum displacement amount over the adjustment amount exceeds the upper limit value of Equation (1), Since the aberration deterioration due to the adjustment becomes large, the residual aberration exceeds the allowable amount. If the maximum displacement amount applied to the adjustment amount is too small beyond the lower limit of equation (1), it is difficult to sufficiently correct aberration due to manufacturing error, and residual aberration due to manufacturing error exceeds the allowable amount, which is not good.
(2)、(3)式は調整により補正した後に非対称となる残存コマ収差を適切に設定し有効な回復処理を可能にする為の条件である。(2)式は像高7割におけるコマ収差を画素ピッチで正規化したものである。(2)式の上限値を超えて画素ピッチに対する像高n割のコマ収差が大きくなり過ぎると高周波数領域においてMTFが著しく劣化し回復フィルタの効果を得ることが困難となってくる。(2)式の下限値を超えて像高n割におけるコマ収差を小さくすためには 大口径化の為レンズ枚数、レンズ径の増大を招きコンパクトな光学系を達成することが困難となってくる。 Equations (2) and (3) are conditions for appropriately setting the remaining coma aberration that becomes asymmetric after correction by adjustment and enabling effective recovery processing. Equation (2) is obtained by normalizing coma aberration at an image height of 70% with a pixel pitch. If the upper limit of equation (2) is exceeded and the coma of n percent of the image height with respect to the pixel pitch becomes too large, the MTF will deteriorate significantly in the high frequency region, making it difficult to obtain the effect of the recovery filter. In order to reduce the coma aberration at the image height n% beyond the lower limit of equation (2), it is difficult to achieve a compact optical system due to the increase in the number of lenses and the lens diameter due to the large aperture. come.
(3)式は有効光束の7割における像高7割におけるコマ収差と−7割におけるコマ収差の比に関するものである。(3)式の上限値を超えて−7割におけるコマ収差が小さくなり過ぎるとコマ収差を小さくすためには 大口径化の為レンズ枚数、レンズ径の増大を招きコンパクトな光学系を達成することが困難となってくる。絶対値なので(3)式の値は常に下限値0以上となる。 Equation (3) relates to the ratio of coma at 70% image height to 70% of effective light flux and coma at −70%. If the coma aberration at −70% is too small beyond the upper limit of the expression (3), in order to reduce the coma aberration, the number of lenses and the lens diameter are increased to achieve a compact optical system. It becomes difficult. Since it is an absolute value, the value of equation (3) is always greater than or equal to the lower limit value 0.
本発明の目的をより最良に近づける為には以下の条件を満足すると更に良い。
5 < Iy/fa×10000 < 30 ・・・(1)
0.4 < | (Δwyu7 + Δwyl7)| /2p < 8.0 (2)
0.03 < | (Δwyu7 + Δwyl7n)/(Δwyu−7 + Δwyl−7)| < 3.0 (3)
[数値実施例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 105.495 0.50 1.91082 35.3
2 13.534 2.54
3* -32.614 0.40 1.81000 41.0
4* 382.536 0.29
5 15.186 1.68 2.00272 19.3
6 31.579 (可変)
7* 7.246 2.09 1.58313 59.5
8* -897.226 0.20
9 9.992 2.19 1.77250 49.6
10 -17.051 0.40 1.90366 31.3
11 7.319 0.89
12 -58.768 1.64 1.55332 71.7
13* -11.359 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15 -20.186 1.47 2.00330 28.3
16 -9.642 0.75
17* -6.874 0.30 1.81000 41.0
18 -24.709 (可変)
像面 ∞
非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.60013e-004 A 6=-4.54658e-007
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.22568e-004
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.61956e-005 A 6= 2.10100e-006
第8面
K = 5.16750e+004 A 4= 3.66194e-004 A 6=-5.87897e-007
第13面
K = 1.88643e+000 A 4= 4.34848e-004 A 6= 3.12838e-005
第17面
K = 3.17908e-001 A 4= 2.96339e-004 A 6= 5.98863e-006 A 8= 2.33686e-007
各種データ
ズーム比 2.85
広角 中間 望遠
焦点距離 10.56 20.45 30.13
Fナンバー 2.88 4.22 5.55
画角 32.47 21.36 14.87
像高 6.72 8.00 8.00
レンズ全長 42.93 37.35 39.50
BF 7.71 13.89 20.24
d 6 16.05 4.37 0.43
d13 0.50 0.50 0.50
d14 3.34 3.25 2.99
d18 7.71 13.89 20.24
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -20.45
2 7 12.09
3 14 ∞
4 15 -38.46
[数値実施例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 29.194 1.00 1.85478 24.8
2 22.456 4.62 1.69680 55.5
3 159.397 (可変)
4 47.728 0.80 1.88300 40.8
5 8.276 5.22
6 -26.153 0.80 1.60311 60.6
7 21.283 0.30
8 17.287 1.87 1.95906 17.5
9 65.570 (可変)
10(絞り) ∞ (可変)
11* 14.356 3.08 1.76802 49.2
12* -34.617 0.80
13 -20.971 0.70 1.64769 33.8
14 -97.299 1.64 1.88300 40.8
15 -19.654 1.11
16 27.687 0.70 1.92286 18.9
17 8.581 4.21 1.49700 81.5
18 -15.335 (可変)
19 10.726 1.20 2.00272 19.3
20 18.520 0.39
21 174.532 0.60 1.77250 49.6
22 6.659 (可変)
23* 19.229 1.77 1.85135 40.1
24 -313.167 (可変)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞ (可変)
像面 ∞
非球面データ
第11面
K =-4.84236e-001 A 4=-4.94791e-005 A 6= 3.16581e-008
第12面
K = 2.13838e+000 A 4= 1.06182e-004
第23面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.74439e-005 A 6= 1.58141e-006
各種データ
ズーム比 3.43
広角 中間 望遠
焦点距離 6.15 16.85 21.08
Fナンバー 1.85 2.06 2.06
画角 37.08 15.42 12.43
像高 4.65 4.65 4.65
レンズ全長 60.92 61.89 63.48
BF 3.96 3.96 3.96
d 3 0.35 12.07 14.35
d 9 16.98 4.93 2.05
d10 3.83 0.72 1.50
d18 0.50 3.49 4.10
d22 4.49 5.90 6.69
d24 1.82 1.82 1.82
d26 1.74 1.74 1.74
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 54.59
2 4 -9.91
3 10 ∞
4 11 11.60
5 19 -16.87
6 23 21.33
7 25 ∞
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
In order to bring the object of the present invention closer to the best, it is better to satisfy the following conditions.
5 <Iy / fa x 10000 <30 (1)
0.4 <| (Δwyu7 + Δwyl7) | / 2p <8.0 (2)
0.03 <| (Δwyu7 + Δwyl7n) / (Δwyu-7 + Δwyl-7) | <3.0 (3)
[Numerical Example 1]
Unit mm
Surface data surface number rd nd vd
1 105.495 0.50 1.91082 35.3
2 13.534 2.54
3 * -32.614 0.40 1.81000 41.0
4 * 382.536 0.29
5 15.186 1.68 2.00272 19.3
6 31.579 (variable)
7 * 7.246 2.09 1.58313 59.5
8 * -897.226 0.20
9 9.992 2.19 1.77250 49.6
10 -17.051 0.40 1.90366 31.3
11 7.319 0.89
12 -58.768 1.64 1.55332 71.7
13 * -11.359 (variable)
14 (Aperture) ∞ (Variable)
15 -20.186 1.47 2.00330 28.3
16 -9.642 0.75
17 * -6.874 0.30 1.81000 41.0
18 -24.709 (variable)
Image plane ∞
Aspheric data 3rd surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.60013e-004 A 6 = -4.54658e-007
4th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 2.22568e-004
7th page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.61956e-005 A 6 = 2.10 100e-006
8th page
K = 5.16750e + 004 A 4 = 3.66194e-004 A 6 = -5.87897e-007
Side 13
K = 1.88643e + 000 A 4 = 4.34848e-004 A 6 = 3.12838e-005
17th page
K = 3.17908e-001 A 4 = 2.96339e-004 A 6 = 5.98863e-006 A 8 = 2.33686e-007
Various data Zoom ratio 2.85
Wide angle Medium Telephoto focal length 10.56 20.45 30.13
F number 2.88 4.22 5.55
Angle of view 32.47 21.36 14.87
Image height 6.72 8.00 8.00
Total lens length 42.93 37.35 39.50
BF 7.71 13.89 20.24
d 6 16.05 4.37 0.43
d13 0.50 0.50 0.50
d14 3.34 3.25 2.99
d18 7.71 13.89 20.24
Zoom lens group data group Start surface Focal length
1 1 -20.45
2 7 12.09
3 14 ∞
4 15 -38.46
[Numerical Example 2]
Unit mm
Surface data surface number rd nd vd
1 29.194 1.00 1.85478 24.8
2 22.456 4.62 1.69680 55.5
3 159.397 (variable)
4 47.728 0.80 1.88300 40.8
5 8.276 5.22
6 -26.153 0.80 1.60311 60.6
7 21.283 0.30
8 17.287 1.87 1.95906 17.5
9 65.570 (variable)
10 (Aperture) ∞ (Variable)
11 * 14.356 3.08 1.76802 49.2
12 * -34.617 0.80
13 -20.971 0.70 1.64769 33.8
14 -97.299 1.64 1.88300 40.8
15 -19.654 1.11
16 27.687 0.70 1.92286 18.9
17 8.581 4.21 1.49700 81.5
18 -15.335 (variable)
19 10.726 1.20 2.00272 19.3
20 18.520 0.39
21 174.532 0.60 1.77250 49.6
22 6.659 (variable)
23 * 19.229 1.77 1.85 135 40.1
24 -313.167 (variable)
25 ∞ 0.60 1.51633 64.1
26 ∞ (variable)
Image plane ∞
Aspheric data 11th surface
K = -4.84236e-001 A 4 = -4.94791e-005 A 6 = 3.16581e-008
12th page
K = 2.13838e + 000 A 4 = 1.06182e-004
23rd page
K = 0.00000e + 000 A 4 = 5.74439e-005 A 6 = 1.58141e-006
Various data Zoom ratio 3.43
Wide angle Medium telephoto focal length 6.15 16.85 21.08
F number 1.85 2.06 2.06
Angle of view 37.08 15.42 12.43
Image height 4.65 4.65 4.65
Total lens length 60.92 61.89 63.48
BF 3.96 3.96 3.96
d 3 0.35 12.07 14.35
d 9 16.98 4.93 2.05
d10 3.83 0.72 1.50
d18 0.50 3.49 4.10
d22 4.49 5.90 6.69
d24 1.82 1.82 1.82
d26 1.74 1.74 1.74
Zoom lens group data group Start surface Focal length
1 1 54.59
2 4 -9.91
3 10 ∞
4 11 11.60
5 19 -16.87
6 23 21.33
7 25 ∞
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態にかかわる実施例1の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of Example 1 according to the embodiment of the present invention.
[実施例1]
以下、図1〜2を参照して、本発明における第1〜3の実施例の構成について説明する。A)、B)、C)はそれぞれ広角端、中間、望遠端を示す。数値実施例物体側より負、正、負の3群からなり広角端より望遠端へのズーミング中第1群が像側へ凸の軌跡を有し変倍に伴う像面の変動を補正する。第2群は物体側へ移動し主たる変倍を担う。第3群は第2群に近い軌跡を描くが、第2群と空気間隔を変化させることで中間域の像面変動を補正している。
[Example 1]
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-2, the structure of the 1st-3rd Example in this invention is demonstrated. A), B), and C) indicate the wide-angle end, the middle, and the telephoto end, respectively. Numerical Example The first group has a locus convex toward the image side during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and corrects image plane variation due to zooming. The second group moves to the object side and is responsible for the main scaling. The third group draws a locus close to the second group, but the image plane variation in the intermediate region is corrected by changing the air distance from the second group.
第3群を像側へ繰り込むことにより近距離物体への合焦動作を行う。第1レンズ群は物体側より物体側が凸面の負メニスカスレンズ、両凹の負レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズの3枚のレンズにて構成されている。第2レンズ群は物体側の凸面が強い正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、像側の凸面が強い正レンズの4枚にて構成される。第3レンズ群は 像側が凸面の正メニスカスレンズ、像側が凸面の負メニスカスレンズの2枚にて構成される。 By moving the third lens group toward the image side, focusing operation on a short-distance object is performed. The first lens group includes three lenses, a negative meniscus lens having a convex surface from the object side, a biconcave negative lens, and a positive meniscus lens having a convex surface on the object side. The second lens group includes four lenses: a positive lens having a strong object-side convex surface, a cemented lens in which a positive lens and a negative lens are cemented, and a positive lens having a strong image-side convex surface. The third lens group is composed of a positive meniscus lens having a convex surface on the image side and a negative meniscus lens having a convex surface on the image side.
第2群全体を光軸と略垂直方向に変位させることにより手ぶれ補正を行う。第2群の最も物体側の正レンズ1枚を光軸と略垂直方向に変位させることにより製造誤差の調整を行う。数値実施例2においては物体側より正の第1群、負の第2群、正の第3群、負の第4群、正の第5群にて構成される。広角端から望遠端へのズーミング中第1群は微小量像側へ移動した後物体側へ移動する。第2群は像側へ移動し、第3群、第4群は物体側へ移動する。 Camera shake correction is performed by displacing the entire second lens unit in a direction substantially perpendicular to the optical axis. The manufacturing error is adjusted by displacing one positive lens closest to the object in the second group in a direction substantially perpendicular to the optical axis. In Numerical Example 2, the first lens unit is composed of a positive first group, a negative second group, a positive third group, a negative fourth group, and a positive fifth group from the object side. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit moves to the minute image side and then moves to the object side. The second group moves to the image side, and the third group and the fourth group move to the object side.
絞りは第2群と第3群の間に配され絞りと第3群の空気間隔がズーミング中減少する様に移動する。第3群、第4群の空気間隔は拡大する様に移動する。第5群は微小量非線形に移動する。数値実施例2において第1群の構成は負レンズ、正レンズの2枚にて構成される。第2群は物体側が凸面の負メニスカスレンズ、両凹負レンズ、物体側が凸面の正メニスカスレンズの3枚構成である。 The diaphragm is arranged between the second group and the third group, and moves so that the air gap between the diaphragm and the third group decreases during zooming. The air gap between the third group and the fourth group moves so as to increase. The fifth group moves in a minute amount nonlinearly. In Numerical Example 2, the first group is composed of two lenses, a negative lens and a positive lens. The second group has a three-lens configuration including a negative meniscus lens having a convex surface on the object side, a biconcave negative lens, and a positive meniscus lens having a convex surface on the object side.
第3群は両凸の正レンズ、物体側が凹面の負レンズと正レンズの接合レンズ。物体側が凸面の負レンズと両凸正レンズの接合レンズの5枚構成である。第4群は物体側が凸面の正レンズ、像側が凹面の負レンズの2枚構成である。第5群は物体側が凸面の正レンズの1枚構成である。第3群全体を光軸と垂直方向へシフトさせて手ぶれを補正する防振機構を有する。第4群を物体側へ繰り込むか第5群を繰りだすか何れかによりフォーカシングを行う。第3群の最も物体側のレンズを光軸と略垂直方向に変位させることにより光学調整をおこなっている。 The third group is a biconvex positive lens, and a cemented lens of a negative lens having a concave surface on the object side and a positive lens. The object side has a five-lens configuration including a negative lens having a convex surface and a biconvex positive lens. The fourth group has a two-lens configuration including a positive lens having a convex surface on the object side and a negative lens having a concave surface on the image side. The fifth group is a single lens configuration of a positive lens having a convex surface on the object side. It has an anti-vibration mechanism that corrects camera shake by shifting the entire third lens unit in a direction perpendicular to the optical axis. Focusing is performed by moving the fourth group toward the object side or the fifth group. Optical adjustment is performed by displacing the lens on the most object side in the third group in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
実施例2においてフォーカスは第4群、又は5群により行う構成であるが、第1群、第2群、若しくは第3群の一部で行っても良い。 In the second embodiment, the focusing is performed by the fourth group or the fifth group, but may be performed by a part of the first group, the second group, or the third group.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
本発明は、製造誤差調整後の画像回復を前提とし、小型化に好適なレンズを搭載した撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus equipped with a lens suitable for miniaturization on the premise of image restoration after adjustment of manufacturing errors.
d d線、 g g線、△M メリディオナル像面 d d line, g g line, △ M meridional image plane
Claims (13)
前記ズームレンズはレンズの製造過程において特定のズームステートにおいて特定のレンズ群の一部を光軸と偏心させることにより製造誤差による片ボケを軽減する方向に調整し、調整後残存するコマ収差を回復する前記画像回復フィルタを適応させ、前記回復フィルタは複数種を記憶する手段と前記調整工程において調整レンズの調整による変位量を測定する手段を有し、前記変位量を分類し該分類に対応する回復フィルタを適応させることにより製造されたことを特徴とする撮像装置。 A zoom lens, an image sensor, and an image processing unit are used to control the image using an image restoration filter that has a filter value having a two-dimensional distribution based on aberration information of the zoom lens. In an imaging apparatus characterized by performing an image restoration process by performing a volume process,
The zoom lens adjusts in a direction to reduce one-sided blur due to manufacturing error by decentering a part of a specific lens group from the optical axis in a specific zoom state in the manufacturing process of the lens, and recovers coma aberration remaining after adjustment The image restoration filter is adapted, and the restoration filter has means for storing a plurality of types and means for measuring a displacement amount due to adjustment of the adjustment lens in the adjustment step, and classifies the displacement amount and corresponds to the classification An imaging device manufactured by adapting a recovery filter.
前記ズームレンズはレンズの製造過程において特定のズームステートにおいて特定のレンズ群の一部を光軸と偏心させることにより製造誤差による片ボケを軽減する方向に調整し、調整後残存するコマ収差を回復する前記画像回復フィルタを適応させる。
前記調整工程において調整レンズの調整による変位量を測定する手段を有し前記変位量を分類し該分類に対応する回復フィルタの回復ゲインを決定し適応させることにより製造されたことを特徴とする撮像装置。 A zoom lens, an image sensor, and an image processing unit are used to control the image using an image restoration filter that has a filter value having a two-dimensional distribution based on aberration information of the zoom lens. In an imaging apparatus characterized by performing an image restoration process by performing a volume process,
The zoom lens adjusts in a direction to reduce one-sided blur due to manufacturing error by decentering a part of a specific lens group from the optical axis in a specific zoom state in the manufacturing process of the lens, and recovers coma aberration remaining after adjustment The image restoration filter is adapted.
An imaging device comprising: means for measuring a displacement amount due to adjustment of an adjustment lens in the adjustment step; and classifying the displacement amount, and determining and adapting a recovery gain of a recovery filter corresponding to the classification. apparatus.
前記第2レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含むと共に、最も物体側に配される正レンズを光軸と垂直方向に変位させることにより組み立て調整を行う製造過程を経て製造されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。 The zoom lens mounted in the imaging device is composed of a negative first lens group, a positive second lens group and a subsequent lens group from the object side,
The second lens group includes at least three positive lenses and is manufactured through a manufacturing process in which assembly adjustment is performed by displacing a positive lens disposed closest to the object side in a direction perpendicular to the optical axis. The imaging device according to any one of claims 1 to 4.
前記第3レンズ群は少なくとも3枚の正レンズを含むと共に、最も物体側に配される正レンズを光軸と垂直方向に変位させることにより組み立て調整を行う製造過程を経て製造されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。 The zoom lens mounted in the imaging apparatus is composed of a positive first lens group, a negative second lens group, a positive third lens group, and a subsequent lens group from the object side.
The third lens group includes at least three positive lenses and is manufactured through a manufacturing process in which assembly adjustment is performed by displacing a positive lens disposed closest to the object side in a direction perpendicular to the optical axis. The imaging device according to any one of claims 1 to 4.
前記後続レンズ群のうち1つは少なくとも枚以上のレンズで構成されると共に、該群の最も物体側に配される正レンズを光軸と垂直方向に変位させることにより組み立て調整を行う製造過程を経て製造されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。 The zoom lens mounted in the imaging device is composed of a first lens group and a subsequent lens group from the object side,
A manufacturing process in which one of the subsequent lens groups is composed of at least one lens, and assembly adjustment is performed by displacing a positive lens arranged closest to the object side in the direction perpendicular to the optical axis. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging apparatus is manufactured through a process.
第2群は物体側へ移動し主たる変倍を担う。
第3群は第2群に近い軌跡を描くが、第2群と空気間隔を変化させることで中間域の像面変動を補正する。
第3群を像側へ繰り込むことにより近距離物体への合焦動作を行うことを特徴とする請求項5に記載のズームレンズを搭載する撮像装置。 In the lens system, the first lens group has a negative first lens group, a positive second lens group, and a negative third lens group from the object side, and the first group has a convex locus toward the image side during zooming from the wide angle end to the telephoto end. Corrects image plane fluctuations due to magnification change.
The second group moves to the object side and is responsible for the main scaling.
The third group draws a trajectory close to the second group, but corrects the image fluctuation in the intermediate area by changing the air distance from the second group.
6. The imaging apparatus equipped with a zoom lens according to claim 5, wherein a focusing operation is performed on a short-distance object by retracting the third group toward the image side.
第4群又は第5群を物体側へ繰り出すことにより近距離物体への合焦動作を行うことを特徴とする請求項6に記載のズームレンズを搭載する撮像装置。 The first lens group positive from the object side in the lens system The second lens group negative, the third lens group positive, the fourth lens group negative, the fifth lens group positive, and zooming from the wide-angle end to the telephoto end Each group moves and the third group moves to the object side,
7. The image pickup apparatus equipped with a zoom lens according to claim 6, wherein a focusing operation for a short-distance object is performed by extending the fourth group or the fifth group toward the object side.
0.3< Iy/fa×10000 < 50 ・・・(1) When the focal length of the entire lens group to be adjusted in the lens system is fa, and the maximum displacement amount when adjusting by adjusting the lens closest to the object side of the lens group to be adjusted in the direction perpendicular to the optical axis is Iy, The imaging apparatus according to claim 1, wherein the conditional expression is satisfied.
0.3 <Iy / fa × 10000 <50 (1)
0.35 < | (Δwyu7 + Δwyl7)| /2p < 16.0 (2)
0.00 < | (Δwyu7 + Δwyl7n)/(Δwyu−7 + Δwyl−7)| < 3.5 (3)
fa:調整レンズを含むレンズ群全体の焦点距離
ΔWyu7 : 像高7割位置における上線(有効光束の7割)のd線の横収差量
ΔWyl7 : 像高7割位置における下線(有効光束の7割)のd線横収差量
ΔWyu-7 : 像高-7割位置における上線(有効光束の7割)のd線の横収差量
ΔWyl-7 : 像高-7割位置における下線(有効光束の7割)のd線横収差量
P : 画素pitch An image restoration process is performed by performing a convolution process on the image using an image restoration filter created so that a filter value has a two-dimensional distribution based on aberration information of the zoom lens. The aberration of the zoom specific region to which the image restoration filter is applied when the adjustment lens is displaced by 0.01 × fa in the direction perpendicular to the optical axis satisfies the following numerical range. The imaging device according to any one of claims 1 to 9.
0.35 <| (Δwyu7 + Δwyl7) | / 2p <16.0 (2)
0.00 <| (Δwyu7 + Δwyl7n) / (Δwyu-7 + Δwyl-7) | <3.5 (3)
fa: Focal length ΔWyu7 of the entire lens group including the adjusting lens: d-line lateral aberration amount of the upper line (70% of the effective luminous flux) at the image height of 70%
ΔWyl7: d-line lateral aberration amount at 70% of image height underline (70% of effective luminous flux)
ΔWyu-7: The amount of lateral aberration of the d-line of the upper line (70% of the effective luminous flux) at the image height of -70%
ΔWyl-7: d-line lateral aberration amount underlined at 70% image height (70% of effective luminous flux)
P: Pixel pitch
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