撮像装置および撮像方法
【課題】演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保でき、また、ボケのある画像をも得ることができる撮像装置およびその方法を提供することにある。
【解決手段】光学系および位相板（光波面変調素子）とを通過した被写体分散像を撮像する撮像レンズ装置２００と、撮像素子２００からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理装置５００と、焦点距離、多点測距の結果、被写体までの距離に相当する情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報を生成し画像処理装置５００に供給する撮影情報生成部３００と、複数の位相板のうちの所望の位相板を撮影情報に応じて選択的に光路上に挿入または退避させる選択切換部４００とを備え、画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００により生成される情報に基づいて分散画像信号より分散のない画像信号を生成する。
【解決手段】光学系および位相板（光波面変調素子）とを通過した被写体分散像を撮像する撮像レンズ装置２００と、撮像素子２００からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理装置５００と、焦点距離、多点測距の結果、被写体までの距離に相当する情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報を生成し画像処理装置５００に供給する撮影情報生成部３００と、複数の位相板のうちの所望の位相板を撮影情報に応じて選択的に光路上に挿入または退避させる選択切換部４００とを備え、画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００により生成される情報に基づいて分散画像信号より分散のない画像信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用い、光学系、位相板等の光波面変調素子を備えたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラ等の撮像装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年急峻に発展を遂げている情報のデジタル化に相俟って映像分野においてもその対応が著しい。
特に、デジタルカメラに象徴されるように撮像面は従来のフィルムに変わって固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ），ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサが使用されているのが大半である。
【０００３】
このように、撮像素子にＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使った撮像レンズ装置は、被写体の映像を光学系により光学的に取り込んで、撮像素子により電気信号として抽出するものであり、デジタルスチルカメラの他、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ ＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等に用いられている。
【０００４】
図２４は、一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
この撮像レンズ装置１は、光学系２とＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３とを有する。
光学系は、物体側レンズ２１，２２、絞り２３、および結像レンズ２４を物体側（ＯＢＪＳ）から撮像素子３側に向かって順に配置されている。
【０００５】
撮像レンズ装置１においては、図２４に示すように、ベストフォーカス面を撮像素子面上に合致させている。
図２５（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像レンズ装置１の撮像素子３の受光面でのスポット像を示している。
【０００６】
また、位相板（Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）により光束を規則的に分散し、デジタル処理により復元させ被写界深度の深い画像撮影を可能にする等の撮像装置が提案されている（たとえば非特許文献１，２、特許文献１〜５参照）。
また、被写界の拡大量に応じて液晶空間位相変調器の位相変調量を可変にする被写界深度拡大システムが提案されている。
【非特許文献１】"Wavefront Coding;jointly optimized optical and digital imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Robert H.Cormack,Scott D.Sarama.
【非特許文献２】"Wavefront Coding;A modern method of achieving high performance and/or low cost imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Gregory E.Johnson.
【特許文献１】ＵＳＰ６，０２１，００５
【特許文献２】ＵＳＰ６，６４２，５０４
【特許文献３】ＵＳＰ６，５２５，３０２
【特許文献４】ＵＳＰ６，０６９，７３８
【特許文献５】特開２００３−２３５７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した各文献等にて提案された撮像装置においては、その全ては通常光学系に上述の位相板を挿入した場合のＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ−Ｓｐｒｅａｄ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が一定になっていることが前提であり、ＰＳＦが変化した場合は、その後のカーネルを用いたコンボリューションにより、被写界深度の深い画像を実現することは極めて難しい。
したがって、単焦点でのレンズであっても、その物体距離によってそのスポット像が変化する通常の光学系では、一定の（変化しない）ＰＳＦは実現できず、それを解決するには、レンズの光学設計の精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えている。
【０００８】
また、複数の光学系を備えた光学系、たとえばデジタルカメラのように光学変倍機構を搭載した光学系において、上述した位相板とその後の信号処理によって被写界深度を拡大する等の技術を適用する場合、その光学設計においてＰＳＦがそれぞれの光学系で同じ大きさ、形状になるように設計しなければならないが、そのためには設計の難度が増し、またレンズの精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えることになる。
また、１つの位相変調素子では合焦範囲を可変させるにはコンボリューション処理を変えることである程度は可能になるがコンボリューション処理にかかる負荷や処理後の画像品質から鑑みても好ましくない。
【０００９】
さらにまた、上述した各文献等にて提案された撮像装置においては、１つの位相板（光波面変調素子）と１つの復元処理では１つの被写界深度しか得られない。撮影範囲全域でピントの合った画像を望む場合はこれで問題ないが、一般的な光学系のように被写界深度のコントロールを行ってボケ味を得ることはできない。
【００１０】
また、一般的なカメラでは、マクロ撮影を行う場合、レンズをマクロ域に切り替えた上でオートフォーカス（以下ＡＦ）によってピント合わせを行っている。あるいはＦ値を絞ることで被写界深度を広げて固定ピントとしているものも知られている。
【００１１】
ところで、マクロ撮影が本質的に抱えている問題は、距離が非常に近いことによって被写体のわずかな凹凸、あるいは手持ち撮影によるカメラの前後方向のずれが発生し、狙いの部分にピントが合わせ難かったり、深度が非常に浅いことにより画面全体にピントが合いにくいということである。
これは、マクロ撮影のＡＦと三脚等の固定手段を組み合わせることによって狙いの被写体に対して最適なフォーカシングを行いピントを合わせることはできるが、画面全体にピントを合わせるといったことはできない。また三脚等の固定手段が煩わしいといった問題がある。
【００１２】
この問題を解決する手段として、レンズのＦ値を絞ることで被写界深度を広げる方法も広く利用されているが、Ｆ値を絞ることで暗くなり、露出を維持するためにシャッタースピードが遅くなって手振れ等の問題も発生する。
【００１３】
一方、伝統光学系の理論に対し、積極的に光学位相板を挿入することによって像をぼかし、ぼけ復元デジタルフィルタによって画像処理で復元させる手法では、Ｆ値を低下させることなく被写界深度を広げられるメリットはあるが、通常の風景画やポートレート撮影では遠近感が無く、また画像処理独特のノイズがわずかに生じることで趣味や芸術性を追及する撮影には適用が困難であるといった問題があった。
【００１４】
本発明の第１の目的は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができ、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の高い演算による画像復元が可能で、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保でき、また、ボケのある画像をも得ることができる撮像装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、芸術的な撮影は可能としながら、記録としてのマクロ撮影を失敗無く容易に行うことができる撮像装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点の撮像装置は、光学系および少なくとも一つの光波面変調素子と、前記光学系または前記光学系および光波面変調素子を通過した被写体分散像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する変換手段を含む画像処理手段と、を備え、前記光波面変調素子は、光路上に挿入、退避可能である。
【００１６】
好適には、複数の光波面変調素子を有し、前記複数の光波面変調素子の各々を、前記光路上に選択的に挿入、退避させる選択切換手段を有する。
【００１７】
好適には、前記選択切換手段は、焦点距離に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００１８】
好適には、前記選択切換手段は、多点測距の結果に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００１９】
好適には、前記光学系はズーム機能を含み、前記選択切換手段は、ズーム情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２０】
好適には、前記選択切換手段は、被写体までの距離に相当する情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２１】
好適には、前記選択切換手段は、撮影モードに応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２２】
好適には、前記撮像装置は、マクロモード・マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上への挿入し、非マクロモード・非マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上から退避する。
【００２３】
好適には、前記撮像装置は、近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、測距結果が近距離と判定されたときに、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる。
【００２４】
好適には、前記撮像装置は、近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、マクロモードが選択されると、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる。
【００２５】
好適には、前記撮像装置は、機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有する。
【００２６】
好適には、マクロ状態にあるときに前記光波面変調素子を前記光学系の光路中に挿入し、マクロ状態が解除されると前記光波面変調素子を前記光学系の光路中から退避させる手段を有し、前記画像処理手段は、マクロ状態で前記光波面変調素子が挿入されている場合に、前記変換手段により、被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成し、マクロ状態から解除され、前記光波面変調素子が退避されている場合には、前記変換手段の処理を行わない。
【００２７】
好適には、使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する制御手段を有する。
【００２８】
好適には、前記撮像装置は、マクロモード時に、光波面変調素子を前記光路上へ挿入するか否かを選択する選択手段を有する。
【００２９】
好適には、マクロ撮影において光波面変調素子を挿入するモードと、光波面変調素子を退避させるモードを選択する機能を備え、前記光波面変調素子が挿入されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光波面変調素子が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行い、フォーカシングレンズを駆動してオートフォーカス（ＡＦ）動作を行う制御手段を有する。
【００３０】
本発明の第２の観点の撮像方法は、撮影に関する情報を生成する第１ステップと、前記情報生成ステップにより生成される情報に基づいて所定の光波面変調素子を、光路上に挿入または退避させる第２ステップと、光学系と、前記第２ステップで前記光波面変調素子が選択的に設定された状態にある前記光波面変調素子の配置可能位置とを通過した被写体分散像を撮像素子で撮像する第３ステップと、前記第２ステップにより生成される情報に基づいて前記分散画像信号を変換して分散のない画像信号を生成する第４ステップとを有する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の良いコンボリューション等の演算による画像復元が可能となる利点がある。
また、本発明によれば、芸術的な撮影は可能としながら、記録としてのマクロ撮影を失敗無く容易に行うことができる。
また、本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができる。
また、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保できる。
また、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【００３４】
本第１の実施形態に係る撮像装置１００は、ズーム機能を有する光学系（以下、ズーム光学系という）を有する撮像レンズ装置２００と、撮影に関する情報を生成する撮影情報生成部３００と、光波面変調素子の選択切換部４００と、画像処理装置（信号処理部）５００と、を主構成要素として有している。
【００３５】
撮像レンズ装置２００は、撮像対象物体（被写体）ＯＢＪの映像を光学的に取り込むズーム光学系２１０と、ズーム光学系２１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号ＦＩＭとして画像処理装置３００に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子２２０とを有する。図１においては、撮像素子２２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【００３６】
図２は、本実施形態に係るズーム光学系２１０の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【００３７】
図２のズーム光学系２１０は、物体側ＯＢＪＳに配置された物体側レンズ２１１と、撮像素子２２０に結像させるための結像レンズ２１２と、物体側レンズ２１１と結像レンズ２１２間に配置され、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる、たとえば３次元的曲面を有する複数の位相板（Ｃｕｂｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｐｌａｔｅ）からなる光波面変調素子（波面形成用光学素子：Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）群２１３を有する。また、物体側レンズ２１１と結像レンズ２１２間には図示しない絞りが配置される。
なお、本実施形態においては、位相板を用いた場合について説明したが、本発明の光波面変調素子としては、波面を変形させるものであればどのようなものでもよく、厚みが変化する光学素子（たとえば、上述の３次の位相板）、屈折率が変化する光学素子（たとえば屈折率分布型波面変調レンズ）、レンズ表面へのコーディングにより厚み、屈折率が変化する光学素子（たとえば、波面変調ハイブリッドレンズ）、光の位相分布を変調可能な液晶素子（たとえば、液晶空間位相変調素子）等の光波面変調素子であればよい。
【００３８】
図２のズーム光学系２１０は、デジタルカメラに用いられる３倍ズームに光学位相板２１３ａを挿入した例である。
図で示された位相板２１３ａは、光学系により収束される光束を規則正しく分光する光学レンズである。この位相板を挿入することにより、撮像素子２２０上ではピントのどこにも合わない画像を実現する。
換言すれば、位相板２１３ａによって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）を形成している。
この規則的に分光した画像をデジタル処理により、ピントの合った画像に復元する手段を波面収差制御光学系システムといい、この処理を画像処理装置３００において行う。
【００３９】
図３は、位相板を含まないズーム光学系２１０の無限側のスポット像を示す図である。図４は、位相板を含まないズーム光学系２１０の至近側のスポット像を示す図である。図５は、位相板を含むズーム光学系２１０の無限側のスポット像を示す図である。図６は、位相板を含むズーム光学系２１０の至近側のスポット像を示す図である。
【００４０】
基本的に、位相板を含まない光学レンズ系を通った光のスポット像は図３および図４に示されるように、その物体距離が至近側にある場合と無限側にある場合では、異なったスポット像を示す。
このように、物体距離で異なるスポット像を持つ光学系においては、後で説明するＨ関数が異なる。
当然、図５および図６に示すように、このスポット像に影響される位相板を通したスポット像もその物体距離が至近側と無限側では異なったスポット像となる。
【００４１】
このような、物体位置で異なるスポット像を持つ光学系においては、従来の装置では適正なコンボリューション演算を行うことができず、このスポット像のズレを引き起こす非点、コマ収差、球面収差等の各収差を無くす光学設計が要求される。しかしながら、これらの収差を無くす光学設計は光学設計の難易度を増し、設計工数の増大、コスト増大、レンズの大型化の問題を引き起こす。
そこで、本実施形態においては、図１に示すように、撮像装置（カメラ）１００が撮影状態に入った時点で、撮影に関する情報を撮影情報生成部３００において生成し、画像処理装置５００に供給する。
【００４２】
撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報としては、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報を例示することができる。
撮影情報生成部３００で生成する撮影に関する情報は、画像処理装置５００のコンボリューション演算処理のフィルタの切り換えに用いられる。
【００４３】
選択切換部４００は、たとえば光波面変調素子としての複数の位相板と一体的に形成されており、撮影情報生成部３００で生成された上述した撮影に関する情報に応じて複数の位相板の各々を、光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる。
【００４４】
なお、ここでは、光波面変調素子としての複数の位相板を撮影に関する状態に応じて光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合を例を示すが、本発明は撮影に関する情報、たとえば撮影モードに応じて位相板を光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合にも適用可能である。この例としては、マクロモードのマクロ撮影とレンズ駆動を含めた実施形態として後で詳述する。
【００４５】
図７および図８は、本実施形態の選択切換部４００の構成例を示す図である。
【００４６】
図７の選択切換部４００Ａは、変調特性の異なる複数（本例では３または４）の位相板２１３ａ−１〜２１３ａ−４を、回転中心を持った回転可動な部品４０１に同心円上の軌跡に沿って配置し、部品４０１の縁部とモータ４０２の回転軸に取り付けた歯車４０２と噛合させて、撮影情報生成部３００で生成された情報に応じて、所望の位相板２１３ａ−１（〜−４）を光軸中心ＡＸを含む光路に挿入（位置させ）あるいは退避させる。これにより、撮影情報に応じて光波面変調を実現している。
【００４７】
図８の選択切換部４００Ｂは、変調特性の異なる複数（本例では１または２）の位相板２１３ａ−１，２１３ａ−２を、板状の部品４０４に光軸中心と直交する方向に並列に配置し、同心円上の軌跡に沿って配置し、部品４０４の一縁部とモータ４０５の回転軸に取り付けた歯車４０６と噛合させて、撮影情報生成部３００で生成された情報に応じて、所望の位相板２１３ａ−１（，−２）を光軸中心ＡＸを含む光路に挿入（位置）させあるいは退避させる。これにより、撮影情報に応じて光波面変調を実現している。
【００４８】
なお、図７および図８の例では、部品４０１，４０４の位相板の配置位置すべてに位相板を配置しているが、たとえば、位相板を配置しない部分を設け、情報に応じて光波面変調を施さないで撮像素子２２０に入射させるように構成することも可能である。
このような構成を採用すると、たとえば撮影情報が撮影モードに関する情報であって、たとえばマクロ（近接）モードに場合には、位相板を光路に挿入（位置）させ、少しボケた画像にするモードの場合には、位相板を配置していな部分を光路に挿入（位置）させるといった態様が可能となる。
すなわち、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
【００４９】
また、単純にひとつの位相板等の光波面変調素子を光路に挿入あるいは退避させて、光路に光波面変調素子を配置するあるいは光波面変調処理を施さないように構成することも可能である。
さらに、ひとつの位相板当の光波面変調素子を光路上に固定させ、別の位相板等の光波面変調素子を光路に挿入あるいは退避させるように構成することも可能である。
【００５０】
以上、制御の簡易性やスペースの有効性の高いと考えられる複数の位相板を一部品化したもののみを例示したが、一部品に構成せず各々複数個の光波面変調素子（位相板等）を出し入れする方法も採用することも可能である。
【００５１】
撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合には、たとえば以下のように構成される。
【００５２】
図９は、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合の処理系のブロック図である。図１０は、焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
この場合、撮影情報生成部３００において、各々の焦点距離に対するレンズの情報と複数の光波面変調素子（本実施形態では位相板）の情報、さらには復元処理の情報を記憶装置に格納しておく。
焦点移動が行われた際にその焦点情報を取得し格納されている情報を記憶装置より引き出し、選択切換部４００によって適宜の状態に切換を行う。
その後は、撮影による撮像素子２２０の信号を選択された画像処理理装置５００のコンボリューション演算部のフィルタ切り換え等によって画像処理を行い、ピントの合った画像に復元する（ＳＴ１〜ＳＴ４）。
【００５３】
図１１は、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が多点測距の結果である被写界深度の場合の処理系のブロック図である。図１２は、被写界深度に応じて焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
一つの光波面変調素子と一つの復元処理では被写界深度は一定の範囲となる。また、復元処理の係数を変えることで被写界深度を調整することは可能であるが、同時に撮影時に含まれているノイズの影響も変化し、適切な画像を復元することが困難になる。
したがって、要望される被写界深度に応じて光波面変調素子の切り替えと復元処理とを行うことでこの問題は解決できる。
【００５４】
この場合、撮影情報生成部３００において、レンズの情報と複数の位相変調素子の情報、さらには復元処理の情報を記憶装置に格納しておく。
撮影時に実行された測距結果、たとえば近点側（第１点目）と遠点側（第２点目）の２点を使用者によって入力された情報を取得し必要な被写界深度を算出しメモリに格納する。
その結果から格納されている光波面変調素子と復元処理によって得られる被写界深度とを比較し、適正な光波面変調素子と復元処理との組合せに切換を行う。
その後は、撮影による撮像素子２２０の信号を選択された画像処理理装置５００のコンボリューション演算部のフィルタ切り換え等によって画像処理を行い、ピントの合った画像に復元する（ＳＴ１１〜ＳＴ１７）。
【００５５】
このように、本発明は、多点測距を備えたカメラ等にも適応することができる。測距の方法については、機器に応じて様々な方法が考えられるが、視野内に設けられた複数個の測距エリアから距離情報を抽出・算出し被写界深度を決めることとし詳細は割愛する。
また、ここでは、近距離側の第１の測距情報と遠距離側の第２の測距情報から被写界深度を算出し、その結果を基に最適な位相変調素子と復元処理を選択する例を示している。
また、この手段は単焦点でも多焦点でも使用可能であり、被写界深度の算出に当たっては多点測距によるものでも良い。
【００５６】
以上では、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報としては、レンズの焦点距離、多点測距の結果を例示したが、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報を用いて上述したと同様に制御を行うことができる。
被写体の物体距離の概略距離情報の場合、たとえばＡＦセンサ等からなる体概略距離情報検出装置４００が設けられる。
【００５７】
また、撮影情報生成部３００が撮影モード情報を生成する場合、撮像装置（カメラ）１００が撮影状態に入った時点で、操作スイッチで選択され入力された撮影モード（本実施形態の場合、たとえば通常撮影モード、遠景撮影モード、マクロ撮影モード、ボケのあるモード）に応じた被写体の物体距離の概略距離を物体概略距離情報検出装置から読み出し、画像処理装置５００に供給する。
【００５８】
画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００から供給された、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報に基づいて、撮像素子２２０からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する機能および光波面変調素子としての位相板が退避状態にあり、光波面変調作用を受けていない画像信号に対する所定の画像処理機能を有する。
【００５９】
なお、本実施形態において、分散とは、上述したように、位相板２１３ａを挿入することにより、撮像素子２２０上ではピントのどこにも合わない画像を形成し、位相板２１３ａによって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）を形成する現象をいい、像が分散してボケ部分を形成する振る舞いから収差と同様の意味合いが含まれる。したがって、本実施形態においては、収差として説明する場合もある。
【００６０】
図１３は、撮像素子２２０からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成するが画像処理装置５００の構成例を示すブロック図である。
【００６１】
画像処理装置５００は、図１３に示すように、コンボリューション装置５０１、カーネル・数値演算係数格納レジスタ５０２、および画像処理演算プロセッサ５０３を有する。
【００６２】
この画像処理装置５００においては、撮影情報生成部３００から供給された撮影に関する情報を得た画像処理演算プロセッサ５０３では、その物体離位置に対して適正な演算で用いる、カーネルサイズやその演算係数をカーネル、数値演算係数格納レジスタ５０２に格納し、その値を用い、かつ、撮影情報生成部３００から供給された撮影に関する情報に応じてフィルタを切り換えて演算するコンボリューション装置５０１にて適正な演算を行い、画像を復元する。
【００６３】
ここで、波面収差制御光学系システムの基本原理について説明する。
図１４に示すように、被写体の画像ｆが波面収差制御光学系システム光学系Ｈに入ることにより、ｇ画像が生成される。
これは、次のような式で表すことができる。
【００６４】
（数１）
ｇ＝Ｈ＊ｆ
ここで、＊はコンボリューションを表す。
【００６５】
生成された、画像から被写体を求めるためには、次の処理を要する。
【００６６】
（数２）
ｆ＝Ｈ-1＊ｇ
【００６７】
ここで、関数Ｈに関するカーネルサイズと演算係数について説明する。
個々の物体概略距離をＡＦＰｎ、ＡＦＰｎ−１、・・・とし、個々のズームポジション（ズーム位置）をＺｐｎ、Ｚｐｎ−１・・・とする。
そのＨ関数をＨｎ、Ｈｎ−１、・・・・とする。
各々のスポットが異なるため、各々のＨ関数は、次のようになる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
この行列の行数および／または列数の違いをカーネイレサイズ、各々の数字を演算係数とする。
【００７０】
上述のように、光波面変調素子としての位相板(Wavefront Coding optical element)を備えた撮像装置の場合、所定の焦点距離範囲内であればその範囲内に関し画像処理によって適正な収差のない画像信号を生成できるが、所定の焦点距離範囲外の場合には、画像処理の補正に限度があるため、前記範囲外の被写体のみ収差のある画像信号となってしまう。
また一方、所定の狭い範囲内に収差が生じない画像処理を施すことにより、所定の狭い範囲外の画像にぼけ味を出すことも可能になる。
本実施形態においては、撮影情報生成部３００から供給された、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報に応じて異なる画像補正の処理を行うことにように構成されている。
【００７１】
前記の画像処理はコンボリューション演算により行うが、これを実現するには、たとえばコンボリューション演算の演算係数を共通で１種類記憶しておき、焦点距離に応じて補正係数を予め記憶しておき、この補正係数を用いて演算係数を補正し、補正した演算係数で適性なコンボリューション演算を行う構成をとることができる。
この構成の他にも、以下の構成を採用することが可能である。
【００７２】
たとえば焦点距離に応じて、カーネルサイズやコンボリューションの演算係数自体を予め記憶しておき、これら記憶したカーネルサイズや演算係数でコンボリューション演算を行う構成、焦点距離に応じた演算係数を関数として予め記憶しておき、焦点距離によりこの関数より演算係数を求め、計算した演算係数でコンボリューション演算を行う構成等、を採用することが可能である。
【００７３】
また、前述したレンズの焦点距離、多点測距の結果に応じた処理の他、図１３の構成に対応付けると次のような構成をとることができる。
【００７４】
変換係数記憶手段としてのレジスタ５０２に被写体距離に応じて少なくとも位相板２１３ａに起因する収差に対応した変換係数を少なくとも２以上予め記憶する。画像処理演算プロセッサ５０３が、撮影情報生成部３００の被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置により生成された情報に基づき、レジスタ５０２から被写体までの距離に応じた変換係数を選択する係数選択手段として機能する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３で選択された変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報によって、画像信号の変換を行う。
【００７５】
または、前述したように、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ５０３が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置により生成された情報に基づき変換係数を演算し、レジスタ５０２に格納する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ５０３で得られレジスタ５０２に格納された変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報によって、画像信号の変換を行う。
【００７６】
または、撮影情報生成部３００から供給されるズーム情報を入力し、補正値記憶手段としてのレジスタ５０２にズーム光学系２１０のズーム位置またはズーム量に応じた少なくとも１以上の補正値を予め記憶する。この補正値には、被写体収差像のカーネルサイズを含まれる。
第２変換係数記憶手段としても機能するレジスタ５０２に、所望の位相板２１３ａに起因する収差に対応した変換係数を予め記憶する。
そして、たとえば距離情報や焦点距離情報、多点測距の結果等の撮影情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３が、補正値記憶手段としてのレジスタ５０２から被写体までの距離に応じた補正値を選択する。
変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、第２変換係数記憶手段としてのレジスタ５０２から得られた変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３により選択された補正値とに基づいて画像信号の変換を行う。
【００７７】
また、撮影情報が撮影モード情報の場合、たとえば、画像処理装置５００は、通常撮影モードにおける通常変換処理と、この通常変換処理に比べて近接側に収差を少なくするマクロ撮影モードに対応したマクロ変換処理と、通常変換処理に比べて遠方側に収差を少なくする遠景撮影モードに対応した遠景変換処理と、を撮影モードに応じて選択的に実行する。
【００７８】
本実施形態においては、波面収差制御光学系システムを採用し、高精細な画質を得ることが可能で、しかも、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることが可能となっている。
以下、この特徴について説明する。
【００７９】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像レンズ装置２００の撮像素子２２０の受光面でのスポット像を示している。
図１５（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、図１５（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、図１５（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示している。
図１５（Ａ）〜（Ｃ）からもわかるように、本実施形態に係る撮像レンズ装置２００においては、位相板２１３ａを含む波面形成用光学素子群２１３によって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）が形成される。
【００８０】
このように、本実施形態の撮像レンズ装置２００において形成された１次画像ＦＩＭは、深度が非常に深い光束条件にしている。
【００８１】
図１６（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る撮像レンズ装置により形成される１次画像の変調伝達関数（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）について説明するための図であって、図１６（Ａ）は撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図で、図１６（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。
本実施形態においては、高精細な最終画像は後段の、たとえばデジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）からなる画像処理装置５００の補正処理に任せるため、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっている。
【００８２】
画像処理装置５００は、たとえばＤＳＰにより構成され、上述したように、撮像レンズ装置２００による１次画像ＦＩＭを受けて、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する。
【００８３】
画像処理装置５００のＭＴＦ補正処理は、たとえば図１７の曲線Ａで示すように、本質的に低い値になっている１次画像のＭＴＦを、空間周波数をパラメータとしてエッジ強調、クロマ強調等の後処理にて、図１７中曲線Ｂで示す特性に近づく（達する）ような補正を行う。
図１７中曲線Ｂで示す特性は、たとえば本実施形態のように、波面形成用光学素子を用いずに波面を変形させない場合に得られる特性である。
なお、本実施形態における全ての補正は、空間周波数のパラメータによる。
【００８４】
本実施形態においては、図１７に示すように、光学的に得られる空間周波数に対するＭＴＦ特性曲線Ａに対して、最終的に実現したいＭＴＦ特性曲線Ｂを達成するためには、それぞれの空間周波数に対し、エッジ強調等の強弱を付け、元の画像（１次画像）に対して補正をかける。
たとえば、図１７のＭＴＦ特性の場合、空間周波数に対するエッジ強調の曲線は、図１８に示すようになる。
【００８５】
すなわち、空間周波数の所定帯域内における低周波数側および高周波数側でエッジ強調を弱くし、中間周波数領域においてエッジ強調を強くして補正を行うことにより、所望のＭＴＦ特性曲線Ｂを仮想的に実現する。
【００８６】
このように、実施形態に係る撮像装置１００は、１次画像を形成する光学系２１０を含む撮像レンズ装置２００と、１次画像を高精細な最終画像に形成する画像処理装置５００とを有し、光学系システムの光路中に、波面成形用の光学素子を選択的に配置するか、またはガラス、プラスチックなどのような光学素子の面を波面成形用に成形したもの選択的に設けることにより、結像の波面を変形し、そのような波面をＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子２２０の撮像面（受光面）に結像させ、その結像１次画像を、画像処理装置５００を通して高精細画像を得る画像形成システムを形成することが可能である。
本実施形態では、撮像レンズ装置２００による１次画像は深度が非常に深い光束条件にしている。そのために、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっており、そのＭＴＦの補正を画像処理装置５００で行う。
【００８７】
ここで、本実施形態における撮像レンズ装置２００における結像のプロセスを、波動光学的に考察する。
物点の１点から発散された球面波は結像光学系を通過後、収斂波となる。そのとき、結像光学系が理想光学系でなければ収差が発生する。波面は球面でなく複雑な形状となる。幾何光学と波動光学の間を取り持つのが波面光学であり、波面の現象を取り扱う場合に便利である。
結像面における波動光学的ＭＴＦを扱うとき、結像光学系の射出瞳位置における波面情報が重要となる。
ＭＴＦの計算は結像点における波動光学的強度分布のフーリエ変換で求まる。その波動光学的強度分布は波動光学的振幅分布を２乗して得られるが、その波動光学的振幅分布は射出瞳における瞳関数のフーリエ変換から求まる。
さらにその瞳関数はまさに射出瞳位置における波面情報（波面収差）そのものからであることから、その光学系２１０を通して波面収差が厳密に数値計算できればＭＴＦが計算できることになる。
【００８８】
したがって、所定の手法によって射出瞳位置での波面情報に手を加えれば、任意に結像面におけるＭＴＦ値は変更可能である。
本実施形態においても、波面の形状変化を波面形成用光学素子で行うのが主であるが、まさにｐｈａｓｅ（位相、光線に沿った光路長）に増減を設けて目的の波面形成を行っている。
そして、目的の波面形成を行えば、射出瞳からの射出光束は、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示す幾何光学的なスポット像からわかるように、光線の密な部分と疎の部分から形成される。
この光束状態のＭＴＦは空間周波数の低いところでは低い値を示し、空間周波数の高いところまでは何とか解像力は維持している特徴を示している。
すなわち、この低いＭＴＦ値（または、幾何光学的にはこのようなスポット像の状態）であれば、エリアジングの現象を発生させないことになる。
つまり、ローパスフィルタが必要ないのである。
そして、後段のＤＳＰ等からなる画像処理装置５００でＭＴＦ値を低くしている原因のフレアー的画像を除去すれば良いのである。それによってＭＴＦ値は著しく向上する。
【００８９】
次に、本実施形態および従来光学系のＭＴＦのレスポンスについて考察する。
【００９０】
図１９は、従来の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。
図２０は、光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。
また、図２１は、本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【００９１】
図からもわかるように、光波面変調素子を有する光学系の場合、物体が焦点位置から外れた場合でもＭＴＦのレスポンスの変化が光波面変調素子を挿入してない光学径よりも少なくなる。
この光学系によって結像された画像を、コンボリューションフィルタによる処理によって、ＭＴＦのレスポンスが向上する。
【００９２】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、光学系を通過した被写体像または光学系および位相板（光波面変調素子）とを通過した被写体分散像を撮像する撮像レンズ装置２００と、撮像素子２００からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理装置５００と、焦点距離、多点測距の結果、被写体までの距離に相当する情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報を生成し画像処理装置５００に供給する撮影情報生成部３００と、複数の位相板のうちの所望の位相板を撮影情報に応じて選択的に光路上に挿入または退避させる選択切換部４００とを備え、画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００により生成される情報に基づいて分散画像信号より分散のない画像信号を生成することから、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保できる。
また、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
また、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の良いコンボリューション等の演算による画像復元が可能となる利点がある。
また、本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができる。
そして、本実施形態に係る撮像装置１００は、デジタルカメラやカムコーダー等の民生機器の小型、軽量、コストを考慮されたズームレンズの波面収差制御光学系システムに使用することが可能である。
さらには、指紋認証、静脈認証、あるいは虹彩認証等が可能で、個人差等によって認証条件が異なったり、２つ以上の認証を行うような生体認証装置にも使用することが可能である。
【００９３】
また、本実施形態においては、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる波面形成用光学素子を有する撮像レンズ装置２００と、撮像レンズ装置２００による１次画像ＦＩＭを受けて、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する画像処理装置５００とを有することから、高精細な画質を得ることが可能となるという利点がある。
また、撮像レンズ装置２００の光学系２１０の構成を簡単化でき、製造が容易となり、コスト低減を図ることができる。
【００９４】
ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、画素ピッチから決まる解像力限界が存在し、光学系の解像力がその限界解像力以上であるとエリアジングのような現象が発生し、最終画像に悪影響を及ぼすことは周知の事実である。
画質向上のため、可能な限りコントラストを上げることが望ましいが、そのことは高性能なレンズ系を必要とする。
【００９５】
しかし、上述したように、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、エリアジングが発生する。
現在、エリアジングの発生を避けるため、撮像レンズ装置では、一軸結晶系からなるローパスフィルタを併用し、エリアジングの現象の発生を避けている。
このようにローパスフィルタを併用することは、原理的に正しいが、ローパスフィルタそのものが結晶でできているため、高価であり、管理が大変である。また、光学系に使用することは光学系をより複雑にしているという不利益がある。
【００９６】
以上のように、時代の趨勢でますます高精細の画質が求められているにもかかわらず、高精細な画像を形成するためには、従来の撮像レンズ装置では光学系を複雑にしなければならない。複雑にすれば、製造が困難になったりし、また高価なローパスフィルタを利用したりするとコストアップにつながる。
しかし、本実施形態によれば、ローパスフィルタを用いることなく、エリアジングの現象の発生を避けることができ、高精細な画質を得ることが可能となる。
【００９７】
なお、本実施形態において、光学系２１０の波面形成用光学素子を絞りより物体側レンズよりに配置した例を示したが、絞りと同一あるいは絞りより結像レンズ側に配置しても前記と同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】
また、光学系２１０を構成するレンズは、図２の例に限定されることはなく、本発明は、種々の態様が可能である。
【００９９】
なお、第１の実施形態においては、光波面変調素子としての一または複数の位相板を撮影に関する状態に応じて光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合を例を示したが、本発明は撮影に関する情報、たとえば撮影モードに応じて位相板を光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合にも適用可能である。
以下に、マクロモードのマクロ撮影とレンズ駆動を含めた第２から第５の実施形態について説明する。
【０１００】
マクロ撮影で被写体のわずかな凹凸や手持ち撮影によるカメラの前後方向のずれの発生によって、狙いの部分にピントが合わせ難かったり、深度が非常に浅いことにより画面全体にピントが合いにくいという問題がある。一方で通常距離撮影においては明るいレンズで作画意図を込めた作品作りをするカメラでありたいという要望がある。
以下に説明する実施形態では、光学位相板（光波面変調素子）とボケ復元フィルタ処理を連動させが、基本的に通常撮影距離モードでは光学位相板（光波面変調素子）をテイキングレンズから退避させ、マクロモードでは光学位相板（光波面変調素子）を装填してボケ復元フィルタ処理を行うように構成されている。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
図２２は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【０１０２】
本第２の実施形態に係る撮像装置６００はＡＦ（オートフォーカス）機能を備え、図２２に示すように、光学系６１０、撮像素子６２０、テイキングスレンズ駆動部６３０、光波面変調素子（光学位相板）駆動部６４０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）６５０、タイミングジェネレータ６６０、カメラ信号処理部６７０、外部メモリ６８０、画像モニタリング装置としてのＬＣＤモニタ６９０、操作部７００、およびシステム制御装置（ＭＰＵ）７１０を有している。
【０１０３】
光学系６１０は、被写体物体ＯＢＪを撮影した像を撮像素子６２０に供給する。
本実施形態の光学系６１０は、近接撮影を可能とするいわゆるマクロ領域へテイキングレンズ構成を移動できるレンズ鏡筒６１０１を有し、フォーカスレンズ６１１やズーム光学系６１２を含み、また、光学位相板駆動部６４０により選択的に光波面変調素子を含み、合焦位置およびその前後の距離において焦点のボケ量が略一定となるように形成されている。
【０１０４】
光波面変調素子としては、たとえば光学位相板６１３が適用される。
ここで光学位相板は光束を分散させる働きがあるので、光学位相板６１３を含む撮像光学系（テイキングレンズ）６１０で撮像素子６２０の結像面上に結ぶ像はピントを結ぶことなく、ぼけた状態になる。
ただし、このぼけた状態とは、単純なデフォーカスによるぼけでは無く、スポットダイアグラムとしては最も集中している状態（ピントが合っている状態に近い）で、ピントは結んでいない状態となっている。これは前述の通り光学位相板６１３の光束を分散させる働きによって拡がった結果である。
このように、被写体の距離に応じてフォーカシングレンズを動かすので、ぼけ状態は最も小さく、ほぼ変わらず維持される。またこのボケ形状は、設計上の点光源のレスポンスである点像分布関数ＰＳＦ（Point Spread Function）に従ったぼけ方になる。
ところで、光学位相板６１３はデフォーカス量に対してぼけ形状の変化が鈍感であるように設計されているので、被写体距離を中心とした前後の異なる距離に存在する物体のボケ像は、デフォーカスに対してあまり大きく変化はしない。
前述の通りテイキングレンズを通って撮像素子面上に結んだ像は光学位相板６１３の設計通りにぼけている。
【０１０５】
撮像素子６２０は、光学系６１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号ＦＩＭとして、アナログフロントエンド部６５０を介してカメラ信号処理部６７０に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる。
図１においては、撮像素子６２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【０１０６】
光学位相板駆動部６４０は、ＭＰＵ７１０の指示の下、レンズ構成がマクロ状態にあるときに光学位相板６１３をテイキングレンズ構成の光路中に選択的に挿入し、また、非マクロ状態時には光学位相板６１３をテイキングレンズ構成の光路中から選択的に退避(脱出)させる。
【０１０７】
テイキングスレンズ駆動部６３０は、システム制御装置７１０の指示の下、近接撮影を可能とするいわゆるマクロ領域へテイキングレンズ構成６１０１におけるフォーカスレンズ６１１を移動させる。
【０１０８】
アナログフロントエンド部６５０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ６５１を有する。
Ａ／Ｄコンバータ６５１は、ＣＣＤから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、たとえばベイヤー配列となっているデジタルデータをカメラ信号処理部６７０に出力する。
【０１０９】
タイミングジェネレータ６６０は、システム制御装置７１０の制御の下、撮像素子６２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成する。
【０１１０】
カメラ信号処理部６７０は、図２２に示すように、ＲＡＷバッファ６７１、ＲＧＢ変換部６７２、ＹＵＢ変換部６７３、ボケ復元フィルタ処理部６７４、Ｙ′ＵＶ処理部６７５、およびＪＰＥＧエンジン６７６を有する。
本実施形態においては、カメラ信号処理部６７０は、システム制御装置７１０の制御の下、マクロ状態時には光学系に光学位相板６１３が挿入されることから、ボケ復元フィルタ処理部６７４のボケ復元処理を行う。
一方、カメラ信号処理部６７０は、システム制御装置７１０の制御の下、非マクロ状態時には光学系に光学位相板６１３が退避（脱出）されることから、ボケ復元フィルタ処理部６７４のボケ復元処理をバイパスした画像処理を行う。
ボケ復元フィルタ処理部６７４の処理は、第１の実施形態において説明した処理と同様に行われることから、ここではその詳細は省略する。
なお、この処理は一例であり、たとえば図７等の機構を用いて非マクロ状態時にも特性の異なる光学位相板６１３を挿入してボケ復元処理を行うように構成することも可能である。
【０１１１】
メモリ６８０は、カメラ信号処理部６７０で所定の画像処理を受けたキャプチャ画像等が記録される。
【０１１２】
画像モニタリング装置としてのＬＣＤモニタ６９０は、たとえばカメラ信号処理部６７０により所定の画像処理を受けたスルー画やキャプチャ画像を表示する。
【０１１３】
操作部７００は、システム制御装置７１０に対して所定の機能制御を行うように指示する入力スイッチ等により構成される。操作部７００は、たとえばシャッタボタン、レリーズボタン、拡大ボタン、移動キー上、移動キー下、移動キー右、移動キー左、等の各スイッチを含む。
【０１１４】
システム制御装置７１０は、露出制御を行うとともに、操作部７００などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０、タイミングジェネレータ６６０、カメラ信号処理部６７０等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【０１１５】
システム制御装置７１０は、たとえばマクロモード時には、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズをマクロ領域に移動させ、かつ、光学位相板６１３を光学系６１０の光路中に挿入させ、カメラ信号処理部６７０に対してボケ復元フィルタ処理部６７４を行うように制御する。
システム制御装置７１０は、たとえば非マクロモード時には、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズをマクロ領域から所定の領域に移動させ、かつ、光学位相板６１３を光学系６１０の光路中から退避させ、カメラ信号処理部６７０に対してボケ復元フィルタ処理部６７４の処理をバイパスするように制御する。
【０１１６】
システム制御装置７１０は、測距結果が近距離と判定されたときに、マクロモードであると判断し、自動的にテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させるようにテイキングレンズ駆動部６３０を制御する。
【０１１７】
次に、第２の実施形態の動作を説明する。
【０１１８】
まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。
被写体ＯＢＪの像（光線）は、鏡枠６１０１内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像する。
画像データを取り込むときは、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号ＦＩＭを吐き出させる。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
光学位相板６１３は光学系６１０の光路から退避（脱出）させられているので、それに連動してＹＵＶ変換後の出力に対するボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。
すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
【０１１９】
さて、ここで操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、システム制御装置７１０はカメラ信号処理部６７０に対して測距データを取得するようにコマンドを送る。
カメラ信号処理部６７０は前記Ｙ’ＵＶ信号から図示しないバンドパス処理を行って低域周波数を除去しそれらを積算することで測距データを生成する。この測距データをモニタしながらシステム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０でフォーカシングレンズを駆動させながらコントラスト法（いわゆる山登り法）によって測距を行う。この測距コントラストデータが最も高くなる（山のピーク位置）フォーカシングレンズ位置がピントが合った状態となる。
通常距離撮影領域より近距離側にピントのピークが存在すると判定された場合、システム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０を制御して、フォーカシングレンズを近接撮影の所定の位置へ移動させ、さらにテイキングレンズの光学系の光路中から退避していた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系６１０内に装填（挿入）させる。
この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。ただしこの光学位相板は距離が変わってもぼけ状態があまり強い影響を受けないので異なる被写体距離が画面内に存在していてもぼけの状態は大きく変わらない。
このぼけ画像データはＹＵＶ変換までは前記同様の経路を通して処理されていくが、ＹＵＶ変換後に連動して、ボケ復元フィルタ処理部６６４のボケ復元フィルタの処理を行い、ボケ画像はピントの合った画像に復元される。
このとき前記の通り、距離に対してＰＳＦの形状が大きく変化しないので（距離感度が鈍くなる様に設計されているので）、ボケ画像が復元された時、広い範囲をピントが合ったようにすることができる。
この復元後の輝度信号Ｙ’をＬＣＤモニタ６８０に表示し、またＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリに画像ファイルを記録する。
【０１２０】
第２の実施形態よれば、通常の撮影距離においては光学位相板を使用しないで撮影することができるので、デフォーカス量に対してぼけが線形になるため、画面内の異なる距離に応じてピントの合焦度が自然になり、芸術性の高い写真を撮影することができる。
一般的な技術であるレンズ絞り値によって好みの作画作りができる趣味性の高い使い方が可能である。
一方、マクロ撮影では光学位相板が挿入されデフォーカス量に対してＰＳＦ形状の変化が鈍感になるように設計されているので、ぼけ復元フィルタ処理をかけてピントを復元させた画像は、画面内で被写体の凹凸があっても全域でピントの合った画像を得ることができる。したがって、記録としての用途にあったマクロ撮影を提供することが可能となる。 また、一般的なマクロ撮影においては手持ち撮影では被写体との距離の前後方向のずれによるボケが無視できない。さらに従来のレンズ絞り値を絞る方法では、シャッター速度が遅くなり、手振れ被写体振れの問題もある。
しかしながら、本実施形態のマクロ撮影に光学位相板を挿入してボケ復元フィルタ処理を用いることにより、撮影時の多少のカメラの前後に起因するぼけは吸収でき、かつレンズ絞り値を絞る必要も無いので、従来困難であった手持ちのマクロ撮影が可能となる。
【０１２１】
また、使用者が近距離撮影を行うときにカメラが自動判定してマクロモードに遷移し、さらに光学位相板を伴った固定ピントとしたので、深度の深い記録重視の撮影ができる上、マクロ切り替え操作が不要となり、さらにマクロ域での測距動作が不要となるのでレリーズタイムラグがほとんど無くなる。従って近距離にカメラを向けてから画像を記録するまでの動作時間を大幅に削減することが可能となる。
【０１２２】
＜第３実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本第３の実施形態のシステム構成は図２２と同様である。
【０１２３】
本第３の実施形態において、システム制御装置７１０は、使用者が操作部７００によりマクロモードを選択した場合に、テイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させるようにテイキングレンズ駆動部６３０を制御する。
また、システム制御装置７１０は、使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する機能を有する。
【０１２４】
この場合、撮像装置６００が通常距離撮影モードにある時に、使用者が操作部７００の図示しないマクロ釦を押下する。
システム制御装置７１０は、使用者の前記マクロ釦の操作を検出し、テイキングレンズ駆動部６３０を制御して、テイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１を近接撮影の所定の位置へ移動させ、さらにテイキングレンズの光学系６１０の光路中から退避していた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系内に装填（挿入）させる。この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。この光学位相板６１３の装填とＹＵＶ変換後にボケ復元フィルタ処理を連動させて行い、以下の処理は前記と同様である。
【０１２５】
次に、近接撮影モードの状態で使用者が操作部７００の図示しないマクロ釦を押下した時は、システム制御装置７１０は、使用者のマクロ釦の操作を検出し、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズの光学系６１０に装填（挿入）されていた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系６１３から退避させ、テイキングレンズ駆動手部６３０を制御して、テイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１をノーマル距離撮影領域へ移動させる。
以降のレリーズに伴うカメラ動作は前述の通りのぼけ復元フィルタを通さずに処理されるので、撮影される画像はデフォーカス量に対し線形にぼけていき、味わいのある自然な描写の画像となる。
【０１２６】
次に、近接撮影モードの状態で使用者が操作部７００の図示しない電源釦を押下した時は、システム制御装置７１０は使用者の前記電源釦の操作を検出し、光学位相板駆動部６４０を制御してテイキングレンズの光学系６１０に装填されていた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系から退避させ、テイキングレンズ駆動部６３０を用いてテイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１をノーマル距離撮影領域へ移動させる。さらに設計仕様に応じてレンズ格納状態までレンズを後退させる。
次に、たとえば使用者が操作部７００の電源釦を押下するとマクロモードは解除されノーマル撮影状態となるので、光学位相板６１３はテイキングレンズ系には装填されておらず、後工程のＹＵＶ信号に対するぼけ復元フィルタ処理はパスされる。
【０１２７】
第３の実施形態によれば、使用者がマクロモードを選択したときに、光学位相板を伴った固定ピントとしたので、深度の深い記録重視の撮影を予め設定して行うことができる上、レリーズタイムラグをほとんど無くすことが可能となる。
また、光学位相板を伴ったマクロ撮影から通常距離撮影モードに戻った場合に、光学位相板を退避させ、ぼけ復元フィルタ処理を施さないようにしたので、通常距離撮影においては自然なぼけ味を生かした撮影に戻ることが可能となる。
また、使用者が電源釦をオフした時に光学位相板をテイキングレンズ光学系から退避させ、フォーカシングレンズを通常距離撮影モードに移動させるようにしたので、次に使用する場合に誤ってマクロモードで撮影するという失敗を防げ、さらには次の撮影で最も可能性がある通常撮影モードをすぐ使用することが可能となる。
【０１２８】
＜第４実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。
図２３は、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【０１２９】
本第４の実施形態に係る撮像装置６００Ａが第２および第３の実施形態に係る図２２の撮像装置６００と異なる点は、使用者が機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有していることにある。
そして、撮像装置６００Ａは、マクロレバー７２０、連動機構部７３０、および位相板位置検出部７４０を有する。
【０１３０】
まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。
この場合、マクロレバー７２０はノーマル距離のポジションにあり、連動機構部７３０により機械的（メカ的）に光学位相板６１３はテイキングレンズ系から退避されている。位相板位置検出部７４０によって光学位相板６１３の位置を検出し、システム制御装置７１０Ａに退避状態を伝達する。
被写体ＯＢＪの像（光線）は、鏡枠６１０１内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像する。
画像データを取り込むときは、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号ＦＩＭを吐き出させる。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
光学位相板６１３はテイキングレンズから脱出していることを位相板位置検出部７４０からシステム制御装置７１０Ａは報知され、このことをカメラ信号処理部６７０に伝達している。
光学位相板６１３は光学系６１０の光路から退避（脱出）させられているので、それに連動してＹＵＶ変換後の出力に対するボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。
すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
【０１３１】
ここで、操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、画像データは前述の流れでＹ’ＵＶまで生成され（ここでのＹ’はＹと同じ）ＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３２】
次に、使用者がマクロレバー７２０をマクロ側に移動させると、テイキングレンズの光学系６１０から退避していた光学位相板６１３が、連動機構部７３０によってテイキングレンズ系に装填（挿入）される。この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。ただしこの光学位相板は距離が変わってもぼけ状態があまり強い影響を受けないので異なる被写体距離が画面内に存在していてもぼけの状態は大きく変わらない。このとき、位相板位置検出部７４０は、光学位相板６１３が装填されたことをシステム制御装置７１０Ａに伝達する。
この状態（マクロ撮影モード）で操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、このぼけ画像データはＹＵＶ変換までは前記同様の経路を通して処理されていくが、ＹＵＶ変換後に連動してボケ復元フィルタの処理を行い、ボケ画像はピントの合った画像に復元される。このとき前記の通り、距離に対してＰＳＦの形状が大きく変化しないので（距離感度が鈍くなる様に設計されているので）、ボケ画像が復元された時、広い範囲をピントが合ったようにすることができる。
この復元後のＹ’ＵＶをＬＣＤモニタ６９０に表示し、またＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３３】
第４の実施形態によれば、機械的にレンズの位置をノーマルとマクロを使用者が移動させる機構に光学位相板を連動させたので、ＡＦ機構を搭載していない携帯電話内蔵カメラ等では特に近接撮影での合焦域が狭いという問題を明るいレンズで解決できる。
【０１３４】
＜第５実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。本第５の実施形態のシステム構成は図２２と同様である。
【０１３５】
本第５の実施形態に係る撮像装置６００Ａが第２および第３の実施形態に係る図２２の撮像装置６００と異なる点は、マクロモードにおいて、光学位相板を挿入するか退避させるかを選択する機能を有する。
より具体的には、本第５の実施形態においては、マクロ撮影において光学位相板６１３を装填するモードと、光学位相板を退避させるモードを選択する機能を備え、光学位相板６１３を装填されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズ６１２は所定の場所に固定して測距動作を行わず、光学位相板６１３が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズ６１２は測距動作を行いフォーカシングレンズを駆動してＡＦ動作をする。
【０１３６】
この場合、使用者は予めカメラ設定モードでマクロ領域の場合に光学位相板６１３を使用するかしないかを、操作部７００と応じたＬＣＤモニタ表示によって設定する。
マクロ撮影時に位相板を使用する（記録モード）とした場合は、前述の通り、マクロ撮影に切り替えた時にテイキングレンズ系に光学位相板６１３が装填され、フォーカスレンズは所定の固定位置に設定される。後工程のＹＵＶ信号からぼけ復元フィルタ処理を通して、ピントの合った画像のＹ’ＵＶ信号を生成する。この画像はデフォーカス量に対して形状の変化が鈍感なＰＳＦを素に生成されているので被写界深度が深くなる。またＡＦ動作を行わないのでレリーズタイムラグが大幅に短縮される。
【０１３７】
一方、カメラ設定モードでマクロ撮影時に光学位相板を使用しない（ＡＦマクロモード）とした場合は、使用者がマクロ釦を押下すると、システム制御装置７１０は操作部７００の操作によりマクロ釦操作を検出し、テイキングレンズ駆動部６３０を介してフォーカスレンズをマクロ領域に移動させる。
事前に設定したカメラ設定モードで光学位相板６１３を使用しないとしてあるので、光学位相板６１３はテイキングレンズ系から退避したままとする。
レリーズ釦が押下されると鏡枠内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像した被写体像（光線）は、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号を吐き出される。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
【０１３８】
光学位相板６１３はテイキングレンズの光学系６１０から脱出（退避）しているので、それに連動して前記ＹＵＶ変換後の出力はボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
同時に、システム制御装置７１０は、カメラ信号処理部６７０に対して測距データを取得するようにコマンドを送る。カメラ信号処理部６７０は前記Ｙ’ＵＶ信号から図示しないバンドパス処理を行って低域周波数を除去しそれらを積算することで測距データを生成する。この測距データをモニタしながらシステム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０を制御してフォーカシングレンズ６１２を駆動させながらコントラスト法（いわゆる山登り法）によって測距を行う。この測距コントラストデータが最も高くなる（山のピーク位置）フォーカシングレンズ位置がピントの合った状態となる。ピントが合うと、Ｙ’ＵＶ信号はＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３９】
第５の実施形態によれば、マクロ撮影時に光学位相板６１３を装填するが否かを選択できるようにしたので、記録用のマクロ撮影では光学位相板を装填しぼけ画像復元フィルタを用いて被写界深度を広げることができる。
一方、ＡＦマクロ撮影では光学位相板を退避させたまま撮影には使用せず、ぼけ画像復元フィルタも使用しないので、意図的にぼけ効果を利用することができ、また復元デジタル処理でわずかに発生するノイズの影響を受けることもないので、芸術性の高い撮影を楽しむことができる。
また、マクロ撮影において光学位相板を装填するモードと、光学位相板を退避させるモードを選択する機能を備え、光学位相板６１３を装填されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光学位相板が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行いフォーカシングレンズを駆動してＡＦ動作を行うようにしたので、光学位相板が装填された場合は、レンズを動かす必要がなく、しかもピントの合う範囲も広いのでレリーズタイムラグも無く、記録用に用いるのに都合がよく、光学位相板が退避させた場合は、ＡＦ動作を行うのでマクロ領域においても芸術性の高い撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２】本実施形態に係る撮像レンズ装置のズーム光学系の構成例を模式的に示す図である。
【図３】位相板を含まないズーム光学系の無限側のスポット像を示す図である。
【図４】図４は、位相板を含まないズーム光学系の至近側のスポット像を示す図である。
【図５】位相板を含むズーム光学系の無限側のスポット像を示す図である。
【図６】位相板を含むズーム光学系の至近側のスポット像を示す図である。
【図７】本実施形態の選択切換部の第１の構成例を示す図である。
【図８】本実施形態の選択切換部の第２の構成例を示す図である。
【図９】撮影情報生成部が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合の処理系のブロック図である。
【図１０】焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
【図１１】撮影情報生成部が生成する撮影に関する情報が多点測距の結果である被写界深度の場合の処理系のブロック図である。
【図１２】被写界深度に応じて焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
【図１３】本実施形態の画像処理装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１４】波面収差制御光学系システムの原理を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係る撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図であって、（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る撮像レンズ装置により形成される１次画像のＭＴＦについて説明するための図であって、（Ａ）は撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図で、（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。
【図１７】本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を説明するための図である。
【図１８】本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を具体的に説明するための図である。
【図１９】従来の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。
【図２０】光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【図２１】本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【図２２】本発明の第２、第３、第５の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２４】一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
【図２５】図２４の撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図であって、（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１００・・・撮像装置、２００・・・撮像レンズ装置、２１１・・・物体側レンズ、２１２・・・結像レンズ、２１３・・・波面形成用光学素子、２１３ａ・・・位相板（光波面変調素子）、３００・・・撮影情報生成部、４００・・・選択切換部、５００・・・画像処理装置、５０１・・・コンボリューション装置、５０２・・・カーネル、数値演算係数格納レジスタ、５０３・・・画像処理演算プロセッサ、６００，６００Ａ・・・撮像装置、６１０・・・光学系、６２０・・・撮像素子、６３０・・・テイキングスレンズ駆動部、６４０・・・光波面変調素子（光学位相板）駆動部、６５０・・・アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）、６６０・・・タイミングジェネレータ、６７０・・・カメラ信号処理部、６８０・・・外部メモリ、６９０・・・ＬＣＤモニタ、７００・・・操作部、７１０，７１０Ａ・・・システム制御装置（ＭＰＵ）、７２０・・・マクロレバー、７３０・・・連動機構部、７４０・・・位相板位置検出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用い、光学系、位相板等の光波面変調素子を備えたデジタルスチルカメラや携帯電話搭載カメラ、携帯情報端末搭載カメラ等の撮像装置およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年急峻に発展を遂げている情報のデジタル化に相俟って映像分野においてもその対応が著しい。
特に、デジタルカメラに象徴されるように撮像面は従来のフィルムに変わって固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ），ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサが使用されているのが大半である。
【０００３】
このように、撮像素子にＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使った撮像レンズ装置は、被写体の映像を光学系により光学的に取り込んで、撮像素子により電気信号として抽出するものであり、デジタルスチルカメラの他、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ ＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等に用いられている。
【０００４】
図２４は、一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
この撮像レンズ装置１は、光学系２とＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３とを有する。
光学系は、物体側レンズ２１，２２、絞り２３、および結像レンズ２４を物体側（ＯＢＪＳ）から撮像素子３側に向かって順に配置されている。
【０００５】
撮像レンズ装置１においては、図２４に示すように、ベストフォーカス面を撮像素子面上に合致させている。
図２５（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像レンズ装置１の撮像素子３の受光面でのスポット像を示している。
【０００６】
また、位相板（Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）により光束を規則的に分散し、デジタル処理により復元させ被写界深度の深い画像撮影を可能にする等の撮像装置が提案されている（たとえば非特許文献１，２、特許文献１〜５参照）。
また、被写界の拡大量に応じて液晶空間位相変調器の位相変調量を可変にする被写界深度拡大システムが提案されている。
【非特許文献１】"Wavefront Coding;jointly optimized optical and digital imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Robert H.Cormack,Scott D.Sarama.
【非特許文献２】"Wavefront Coding;A modern method of achieving high performance and/or low cost imaging systems",Edward R.Dowski,Jr.,Gregory E.Johnson.
【特許文献１】ＵＳＰ６，０２１，００５
【特許文献２】ＵＳＰ６，６４２，５０４
【特許文献３】ＵＳＰ６，５２５，３０２
【特許文献４】ＵＳＰ６，０６９，７３８
【特許文献５】特開２００３−２３５７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した各文献等にて提案された撮像装置においては、その全ては通常光学系に上述の位相板を挿入した場合のＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ−Ｓｐｒｅａｄ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が一定になっていることが前提であり、ＰＳＦが変化した場合は、その後のカーネルを用いたコンボリューションにより、被写界深度の深い画像を実現することは極めて難しい。
したがって、単焦点でのレンズであっても、その物体距離によってそのスポット像が変化する通常の光学系では、一定の（変化しない）ＰＳＦは実現できず、それを解決するには、レンズの光学設計の精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えている。
【０００８】
また、複数の光学系を備えた光学系、たとえばデジタルカメラのように光学変倍機構を搭載した光学系において、上述した位相板とその後の信号処理によって被写界深度を拡大する等の技術を適用する場合、その光学設計においてＰＳＦがそれぞれの光学系で同じ大きさ、形状になるように設計しなければならないが、そのためには設計の難度が増し、またレンズの精度の高さやそれに伴うコストアップが原因となり採用するには大きな問題を抱えることになる。
また、１つの位相変調素子では合焦範囲を可変させるにはコンボリューション処理を変えることである程度は可能になるがコンボリューション処理にかかる負荷や処理後の画像品質から鑑みても好ましくない。
【０００９】
さらにまた、上述した各文献等にて提案された撮像装置においては、１つの位相板（光波面変調素子）と１つの復元処理では１つの被写界深度しか得られない。撮影範囲全域でピントの合った画像を望む場合はこれで問題ないが、一般的な光学系のように被写界深度のコントロールを行ってボケ味を得ることはできない。
【００１０】
また、一般的なカメラでは、マクロ撮影を行う場合、レンズをマクロ域に切り替えた上でオートフォーカス（以下ＡＦ）によってピント合わせを行っている。あるいはＦ値を絞ることで被写界深度を広げて固定ピントとしているものも知られている。
【００１１】
ところで、マクロ撮影が本質的に抱えている問題は、距離が非常に近いことによって被写体のわずかな凹凸、あるいは手持ち撮影によるカメラの前後方向のずれが発生し、狙いの部分にピントが合わせ難かったり、深度が非常に浅いことにより画面全体にピントが合いにくいということである。
これは、マクロ撮影のＡＦと三脚等の固定手段を組み合わせることによって狙いの被写体に対して最適なフォーカシングを行いピントを合わせることはできるが、画面全体にピントを合わせるといったことはできない。また三脚等の固定手段が煩わしいといった問題がある。
【００１２】
この問題を解決する手段として、レンズのＦ値を絞ることで被写界深度を広げる方法も広く利用されているが、Ｆ値を絞ることで暗くなり、露出を維持するためにシャッタースピードが遅くなって手振れ等の問題も発生する。
【００１３】
一方、伝統光学系の理論に対し、積極的に光学位相板を挿入することによって像をぼかし、ぼけ復元デジタルフィルタによって画像処理で復元させる手法では、Ｆ値を低下させることなく被写界深度を広げられるメリットはあるが、通常の風景画やポートレート撮影では遠近感が無く、また画像処理独特のノイズがわずかに生じることで趣味や芸術性を追及する撮影には適用が困難であるといった問題があった。
【００１４】
本発明の第１の目的は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができ、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の高い演算による画像復元が可能で、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保でき、また、ボケのある画像をも得ることができる撮像装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、芸術的な撮影は可能としながら、記録としてのマクロ撮影を失敗無く容易に行うことができる撮像装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点の撮像装置は、光学系および少なくとも一つの光波面変調素子と、前記光学系または前記光学系および光波面変調素子を通過した被写体分散像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する変換手段を含む画像処理手段と、を備え、前記光波面変調素子は、光路上に挿入、退避可能である。
【００１６】
好適には、複数の光波面変調素子を有し、前記複数の光波面変調素子の各々を、前記光路上に選択的に挿入、退避させる選択切換手段を有する。
【００１７】
好適には、前記選択切換手段は、焦点距離に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００１８】
好適には、前記選択切換手段は、多点測距の結果に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００１９】
好適には、前記光学系はズーム機能を含み、前記選択切換手段は、ズーム情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２０】
好適には、前記選択切換手段は、被写体までの距離に相当する情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２１】
好適には、前記選択切換手段は、撮影モードに応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える。
【００２２】
好適には、前記撮像装置は、マクロモード・マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上への挿入し、非マクロモード・非マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上から退避する。
【００２３】
好適には、前記撮像装置は、近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、測距結果が近距離と判定されたときに、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる。
【００２４】
好適には、前記撮像装置は、近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、マクロモードが選択されると、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる。
【００２５】
好適には、前記撮像装置は、機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有する。
【００２６】
好適には、マクロ状態にあるときに前記光波面変調素子を前記光学系の光路中に挿入し、マクロ状態が解除されると前記光波面変調素子を前記光学系の光路中から退避させる手段を有し、前記画像処理手段は、マクロ状態で前記光波面変調素子が挿入されている場合に、前記変換手段により、被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成し、マクロ状態から解除され、前記光波面変調素子が退避されている場合には、前記変換手段の処理を行わない。
【００２７】
好適には、使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する制御手段を有する。
【００２８】
好適には、前記撮像装置は、マクロモード時に、光波面変調素子を前記光路上へ挿入するか否かを選択する選択手段を有する。
【００２９】
好適には、マクロ撮影において光波面変調素子を挿入するモードと、光波面変調素子を退避させるモードを選択する機能を備え、前記光波面変調素子が挿入されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光波面変調素子が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行い、フォーカシングレンズを駆動してオートフォーカス（ＡＦ）動作を行う制御手段を有する。
【００３０】
本発明の第２の観点の撮像方法は、撮影に関する情報を生成する第１ステップと、前記情報生成ステップにより生成される情報に基づいて所定の光波面変調素子を、光路上に挿入または退避させる第２ステップと、光学系と、前記第２ステップで前記光波面変調素子が選択的に設定された状態にある前記光波面変調素子の配置可能位置とを通過した被写体分散像を撮像素子で撮像する第３ステップと、前記第２ステップにより生成される情報に基づいて前記分散画像信号を変換して分散のない画像信号を生成する第４ステップとを有する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の良いコンボリューション等の演算による画像復元が可能となる利点がある。
また、本発明によれば、芸術的な撮影は可能としながら、記録としてのマクロ撮影を失敗無く容易に行うことができる。
また、本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができる。
また、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保できる。
また、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【００３４】
本第１の実施形態に係る撮像装置１００は、ズーム機能を有する光学系（以下、ズーム光学系という）を有する撮像レンズ装置２００と、撮影に関する情報を生成する撮影情報生成部３００と、光波面変調素子の選択切換部４００と、画像処理装置（信号処理部）５００と、を主構成要素として有している。
【００３５】
撮像レンズ装置２００は、撮像対象物体（被写体）ＯＢＪの映像を光学的に取り込むズーム光学系２１０と、ズーム光学系２１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号ＦＩＭとして画像処理装置３００に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子２２０とを有する。図１においては、撮像素子２２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【００３６】
図２は、本実施形態に係るズーム光学系２１０の光学系の構成例を模式的に示す図である。
【００３７】
図２のズーム光学系２１０は、物体側ＯＢＪＳに配置された物体側レンズ２１１と、撮像素子２２０に結像させるための結像レンズ２１２と、物体側レンズ２１１と結像レンズ２１２間に配置され、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる、たとえば３次元的曲面を有する複数の位相板（Ｃｕｂｉｃ Ｐｈａｓｅ Ｐｌａｔｅ）からなる光波面変調素子（波面形成用光学素子：Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）群２１３を有する。また、物体側レンズ２１１と結像レンズ２１２間には図示しない絞りが配置される。
なお、本実施形態においては、位相板を用いた場合について説明したが、本発明の光波面変調素子としては、波面を変形させるものであればどのようなものでもよく、厚みが変化する光学素子（たとえば、上述の３次の位相板）、屈折率が変化する光学素子（たとえば屈折率分布型波面変調レンズ）、レンズ表面へのコーディングにより厚み、屈折率が変化する光学素子（たとえば、波面変調ハイブリッドレンズ）、光の位相分布を変調可能な液晶素子（たとえば、液晶空間位相変調素子）等の光波面変調素子であればよい。
【００３８】
図２のズーム光学系２１０は、デジタルカメラに用いられる３倍ズームに光学位相板２１３ａを挿入した例である。
図で示された位相板２１３ａは、光学系により収束される光束を規則正しく分光する光学レンズである。この位相板を挿入することにより、撮像素子２２０上ではピントのどこにも合わない画像を実現する。
換言すれば、位相板２１３ａによって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）を形成している。
この規則的に分光した画像をデジタル処理により、ピントの合った画像に復元する手段を波面収差制御光学系システムといい、この処理を画像処理装置３００において行う。
【００３９】
図３は、位相板を含まないズーム光学系２１０の無限側のスポット像を示す図である。図４は、位相板を含まないズーム光学系２１０の至近側のスポット像を示す図である。図５は、位相板を含むズーム光学系２１０の無限側のスポット像を示す図である。図６は、位相板を含むズーム光学系２１０の至近側のスポット像を示す図である。
【００４０】
基本的に、位相板を含まない光学レンズ系を通った光のスポット像は図３および図４に示されるように、その物体距離が至近側にある場合と無限側にある場合では、異なったスポット像を示す。
このように、物体距離で異なるスポット像を持つ光学系においては、後で説明するＨ関数が異なる。
当然、図５および図６に示すように、このスポット像に影響される位相板を通したスポット像もその物体距離が至近側と無限側では異なったスポット像となる。
【００４１】
このような、物体位置で異なるスポット像を持つ光学系においては、従来の装置では適正なコンボリューション演算を行うことができず、このスポット像のズレを引き起こす非点、コマ収差、球面収差等の各収差を無くす光学設計が要求される。しかしながら、これらの収差を無くす光学設計は光学設計の難易度を増し、設計工数の増大、コスト増大、レンズの大型化の問題を引き起こす。
そこで、本実施形態においては、図１に示すように、撮像装置（カメラ）１００が撮影状態に入った時点で、撮影に関する情報を撮影情報生成部３００において生成し、画像処理装置５００に供給する。
【００４２】
撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報としては、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報を例示することができる。
撮影情報生成部３００で生成する撮影に関する情報は、画像処理装置５００のコンボリューション演算処理のフィルタの切り換えに用いられる。
【００４３】
選択切換部４００は、たとえば光波面変調素子としての複数の位相板と一体的に形成されており、撮影情報生成部３００で生成された上述した撮影に関する情報に応じて複数の位相板の各々を、光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる。
【００４４】
なお、ここでは、光波面変調素子としての複数の位相板を撮影に関する状態に応じて光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合を例を示すが、本発明は撮影に関する情報、たとえば撮影モードに応じて位相板を光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合にも適用可能である。この例としては、マクロモードのマクロ撮影とレンズ駆動を含めた実施形態として後で詳述する。
【００４５】
図７および図８は、本実施形態の選択切換部４００の構成例を示す図である。
【００４６】
図７の選択切換部４００Ａは、変調特性の異なる複数（本例では３または４）の位相板２１３ａ−１〜２１３ａ−４を、回転中心を持った回転可動な部品４０１に同心円上の軌跡に沿って配置し、部品４０１の縁部とモータ４０２の回転軸に取り付けた歯車４０２と噛合させて、撮影情報生成部３００で生成された情報に応じて、所望の位相板２１３ａ−１（〜−４）を光軸中心ＡＸを含む光路に挿入（位置させ）あるいは退避させる。これにより、撮影情報に応じて光波面変調を実現している。
【００４７】
図８の選択切換部４００Ｂは、変調特性の異なる複数（本例では１または２）の位相板２１３ａ−１，２１３ａ−２を、板状の部品４０４に光軸中心と直交する方向に並列に配置し、同心円上の軌跡に沿って配置し、部品４０４の一縁部とモータ４０５の回転軸に取り付けた歯車４０６と噛合させて、撮影情報生成部３００で生成された情報に応じて、所望の位相板２１３ａ−１（，−２）を光軸中心ＡＸを含む光路に挿入（位置）させあるいは退避させる。これにより、撮影情報に応じて光波面変調を実現している。
【００４８】
なお、図７および図８の例では、部品４０１，４０４の位相板の配置位置すべてに位相板を配置しているが、たとえば、位相板を配置しない部分を設け、情報に応じて光波面変調を施さないで撮像素子２２０に入射させるように構成することも可能である。
このような構成を採用すると、たとえば撮影情報が撮影モードに関する情報であって、たとえばマクロ（近接）モードに場合には、位相板を光路に挿入（位置）させ、少しボケた画像にするモードの場合には、位相板を配置していな部分を光路に挿入（位置）させるといった態様が可能となる。
すなわち、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
【００４９】
また、単純にひとつの位相板等の光波面変調素子を光路に挿入あるいは退避させて、光路に光波面変調素子を配置するあるいは光波面変調処理を施さないように構成することも可能である。
さらに、ひとつの位相板当の光波面変調素子を光路上に固定させ、別の位相板等の光波面変調素子を光路に挿入あるいは退避させるように構成することも可能である。
【００５０】
以上、制御の簡易性やスペースの有効性の高いと考えられる複数の位相板を一部品化したもののみを例示したが、一部品に構成せず各々複数個の光波面変調素子（位相板等）を出し入れする方法も採用することも可能である。
【００５１】
撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合には、たとえば以下のように構成される。
【００５２】
図９は、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合の処理系のブロック図である。図１０は、焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
この場合、撮影情報生成部３００において、各々の焦点距離に対するレンズの情報と複数の光波面変調素子（本実施形態では位相板）の情報、さらには復元処理の情報を記憶装置に格納しておく。
焦点移動が行われた際にその焦点情報を取得し格納されている情報を記憶装置より引き出し、選択切換部４００によって適宜の状態に切換を行う。
その後は、撮影による撮像素子２２０の信号を選択された画像処理理装置５００のコンボリューション演算部のフィルタ切り換え等によって画像処理を行い、ピントの合った画像に復元する（ＳＴ１〜ＳＴ４）。
【００５３】
図１１は、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報が多点測距の結果である被写界深度の場合の処理系のブロック図である。図１２は、被写界深度に応じて焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
一つの光波面変調素子と一つの復元処理では被写界深度は一定の範囲となる。また、復元処理の係数を変えることで被写界深度を調整することは可能であるが、同時に撮影時に含まれているノイズの影響も変化し、適切な画像を復元することが困難になる。
したがって、要望される被写界深度に応じて光波面変調素子の切り替えと復元処理とを行うことでこの問題は解決できる。
【００５４】
この場合、撮影情報生成部３００において、レンズの情報と複数の位相変調素子の情報、さらには復元処理の情報を記憶装置に格納しておく。
撮影時に実行された測距結果、たとえば近点側（第１点目）と遠点側（第２点目）の２点を使用者によって入力された情報を取得し必要な被写界深度を算出しメモリに格納する。
その結果から格納されている光波面変調素子と復元処理によって得られる被写界深度とを比較し、適正な光波面変調素子と復元処理との組合せに切換を行う。
その後は、撮影による撮像素子２２０の信号を選択された画像処理理装置５００のコンボリューション演算部のフィルタ切り換え等によって画像処理を行い、ピントの合った画像に復元する（ＳＴ１１〜ＳＴ１７）。
【００５５】
このように、本発明は、多点測距を備えたカメラ等にも適応することができる。測距の方法については、機器に応じて様々な方法が考えられるが、視野内に設けられた複数個の測距エリアから距離情報を抽出・算出し被写界深度を決めることとし詳細は割愛する。
また、ここでは、近距離側の第１の測距情報と遠距離側の第２の測距情報から被写界深度を算出し、その結果を基に最適な位相変調素子と復元処理を選択する例を示している。
また、この手段は単焦点でも多焦点でも使用可能であり、被写界深度の算出に当たっては多点測距によるものでも良い。
【００５６】
以上では、撮影情報生成部３００が生成する撮影に関する情報としては、レンズの焦点距離、多点測距の結果を例示したが、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報を用いて上述したと同様に制御を行うことができる。
被写体の物体距離の概略距離情報の場合、たとえばＡＦセンサ等からなる体概略距離情報検出装置４００が設けられる。
【００５７】
また、撮影情報生成部３００が撮影モード情報を生成する場合、撮像装置（カメラ）１００が撮影状態に入った時点で、操作スイッチで選択され入力された撮影モード（本実施形態の場合、たとえば通常撮影モード、遠景撮影モード、マクロ撮影モード、ボケのあるモード）に応じた被写体の物体距離の概略距離を物体概略距離情報検出装置から読み出し、画像処理装置５００に供給する。
【００５８】
画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００から供給された、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報に基づいて、撮像素子２２０からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する機能および光波面変調素子としての位相板が退避状態にあり、光波面変調作用を受けていない画像信号に対する所定の画像処理機能を有する。
【００５９】
なお、本実施形態において、分散とは、上述したように、位相板２１３ａを挿入することにより、撮像素子２２０上ではピントのどこにも合わない画像を形成し、位相板２１３ａによって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）を形成する現象をいい、像が分散してボケ部分を形成する振る舞いから収差と同様の意味合いが含まれる。したがって、本実施形態においては、収差として説明する場合もある。
【００６０】
図１３は、撮像素子２２０からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成するが画像処理装置５００の構成例を示すブロック図である。
【００６１】
画像処理装置５００は、図１３に示すように、コンボリューション装置５０１、カーネル・数値演算係数格納レジスタ５０２、および画像処理演算プロセッサ５０３を有する。
【００６２】
この画像処理装置５００においては、撮影情報生成部３００から供給された撮影に関する情報を得た画像処理演算プロセッサ５０３では、その物体離位置に対して適正な演算で用いる、カーネルサイズやその演算係数をカーネル、数値演算係数格納レジスタ５０２に格納し、その値を用い、かつ、撮影情報生成部３００から供給された撮影に関する情報に応じてフィルタを切り換えて演算するコンボリューション装置５０１にて適正な演算を行い、画像を復元する。
【００６３】
ここで、波面収差制御光学系システムの基本原理について説明する。
図１４に示すように、被写体の画像ｆが波面収差制御光学系システム光学系Ｈに入ることにより、ｇ画像が生成される。
これは、次のような式で表すことができる。
【００６４】
（数１）
ｇ＝Ｈ＊ｆ
ここで、＊はコンボリューションを表す。
【００６５】
生成された、画像から被写体を求めるためには、次の処理を要する。
【００６６】
（数２）
ｆ＝Ｈ-1＊ｇ
【００６７】
ここで、関数Ｈに関するカーネルサイズと演算係数について説明する。
個々の物体概略距離をＡＦＰｎ、ＡＦＰｎ−１、・・・とし、個々のズームポジション（ズーム位置）をＺｐｎ、Ｚｐｎ−１・・・とする。
そのＨ関数をＨｎ、Ｈｎ−１、・・・・とする。
各々のスポットが異なるため、各々のＨ関数は、次のようになる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
この行列の行数および／または列数の違いをカーネイレサイズ、各々の数字を演算係数とする。
【００７０】
上述のように、光波面変調素子としての位相板(Wavefront Coding optical element)を備えた撮像装置の場合、所定の焦点距離範囲内であればその範囲内に関し画像処理によって適正な収差のない画像信号を生成できるが、所定の焦点距離範囲外の場合には、画像処理の補正に限度があるため、前記範囲外の被写体のみ収差のある画像信号となってしまう。
また一方、所定の狭い範囲内に収差が生じない画像処理を施すことにより、所定の狭い範囲外の画像にぼけ味を出すことも可能になる。
本実施形態においては、撮影情報生成部３００から供給された、レンズの焦点距離、多点測距の結果、ズーム光学系２１０のズーム情報、被写体の物体距離の概略距離情報、あるいは撮影モード情報に応じて異なる画像補正の処理を行うことにように構成されている。
【００７１】
前記の画像処理はコンボリューション演算により行うが、これを実現するには、たとえばコンボリューション演算の演算係数を共通で１種類記憶しておき、焦点距離に応じて補正係数を予め記憶しておき、この補正係数を用いて演算係数を補正し、補正した演算係数で適性なコンボリューション演算を行う構成をとることができる。
この構成の他にも、以下の構成を採用することが可能である。
【００７２】
たとえば焦点距離に応じて、カーネルサイズやコンボリューションの演算係数自体を予め記憶しておき、これら記憶したカーネルサイズや演算係数でコンボリューション演算を行う構成、焦点距離に応じた演算係数を関数として予め記憶しておき、焦点距離によりこの関数より演算係数を求め、計算した演算係数でコンボリューション演算を行う構成等、を採用することが可能である。
【００７３】
また、前述したレンズの焦点距離、多点測距の結果に応じた処理の他、図１３の構成に対応付けると次のような構成をとることができる。
【００７４】
変換係数記憶手段としてのレジスタ５０２に被写体距離に応じて少なくとも位相板２１３ａに起因する収差に対応した変換係数を少なくとも２以上予め記憶する。画像処理演算プロセッサ５０３が、撮影情報生成部３００の被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置により生成された情報に基づき、レジスタ５０２から被写体までの距離に応じた変換係数を選択する係数選択手段として機能する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３で選択された変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報によって、画像信号の変換を行う。
【００７５】
または、前述したように、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ５０３が、被写体距離情報生成手段としての物体概略距離情報検出装置により生成された情報に基づき変換係数を演算し、レジスタ５０２に格納する。
そして、変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ５０３で得られレジスタ５０２に格納された変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報によって、画像信号の変換を行う。
【００７６】
または、撮影情報生成部３００から供給されるズーム情報を入力し、補正値記憶手段としてのレジスタ５０２にズーム光学系２１０のズーム位置またはズーム量に応じた少なくとも１以上の補正値を予め記憶する。この補正値には、被写体収差像のカーネルサイズを含まれる。
第２変換係数記憶手段としても機能するレジスタ５０２に、所望の位相板２１３ａに起因する収差に対応した変換係数を予め記憶する。
そして、たとえば距離情報や焦点距離情報、多点測距の結果等の撮影情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３が、補正値記憶手段としてのレジスタ５０２から被写体までの距離に応じた補正値を選択する。
変換手段としてのコンボリューション装置５０１が、第２変換係数記憶手段としてのレジスタ５０２から得られた変換係数および撮影情報生成部３００の供給情報と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ５０３により選択された補正値とに基づいて画像信号の変換を行う。
【００７７】
また、撮影情報が撮影モード情報の場合、たとえば、画像処理装置５００は、通常撮影モードにおける通常変換処理と、この通常変換処理に比べて近接側に収差を少なくするマクロ撮影モードに対応したマクロ変換処理と、通常変換処理に比べて遠方側に収差を少なくする遠景撮影モードに対応した遠景変換処理と、を撮影モードに応じて選択的に実行する。
【００７８】
本実施形態においては、波面収差制御光学系システムを採用し、高精細な画質を得ることが可能で、しかも、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることが可能となっている。
以下、この特徴について説明する。
【００７９】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、撮像レンズ装置２００の撮像素子２２０の受光面でのスポット像を示している。
図１５（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、図１５（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、図１５（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示している。
図１５（Ａ）〜（Ｃ）からもわかるように、本実施形態に係る撮像レンズ装置２００においては、位相板２１３ａを含む波面形成用光学素子群２１３によって深度の深い光束（像形成の中心的役割を成す）とフレアー（ボケ部分）が形成される。
【００８０】
このように、本実施形態の撮像レンズ装置２００において形成された１次画像ＦＩＭは、深度が非常に深い光束条件にしている。
【００８１】
図１６（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係る撮像レンズ装置により形成される１次画像の変調伝達関数（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）について説明するための図であって、図１６（Ａ）は撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図で、図１６（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。
本実施形態においては、高精細な最終画像は後段の、たとえばデジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）からなる画像処理装置５００の補正処理に任せるため、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっている。
【００８２】
画像処理装置５００は、たとえばＤＳＰにより構成され、上述したように、撮像レンズ装置２００による１次画像ＦＩＭを受けて、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する。
【００８３】
画像処理装置５００のＭＴＦ補正処理は、たとえば図１７の曲線Ａで示すように、本質的に低い値になっている１次画像のＭＴＦを、空間周波数をパラメータとしてエッジ強調、クロマ強調等の後処理にて、図１７中曲線Ｂで示す特性に近づく（達する）ような補正を行う。
図１７中曲線Ｂで示す特性は、たとえば本実施形態のように、波面形成用光学素子を用いずに波面を変形させない場合に得られる特性である。
なお、本実施形態における全ての補正は、空間周波数のパラメータによる。
【００８４】
本実施形態においては、図１７に示すように、光学的に得られる空間周波数に対するＭＴＦ特性曲線Ａに対して、最終的に実現したいＭＴＦ特性曲線Ｂを達成するためには、それぞれの空間周波数に対し、エッジ強調等の強弱を付け、元の画像（１次画像）に対して補正をかける。
たとえば、図１７のＭＴＦ特性の場合、空間周波数に対するエッジ強調の曲線は、図１８に示すようになる。
【００８５】
すなわち、空間周波数の所定帯域内における低周波数側および高周波数側でエッジ強調を弱くし、中間周波数領域においてエッジ強調を強くして補正を行うことにより、所望のＭＴＦ特性曲線Ｂを仮想的に実現する。
【００８６】
このように、実施形態に係る撮像装置１００は、１次画像を形成する光学系２１０を含む撮像レンズ装置２００と、１次画像を高精細な最終画像に形成する画像処理装置５００とを有し、光学系システムの光路中に、波面成形用の光学素子を選択的に配置するか、またはガラス、プラスチックなどのような光学素子の面を波面成形用に成形したもの選択的に設けることにより、結像の波面を変形し、そのような波面をＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子２２０の撮像面（受光面）に結像させ、その結像１次画像を、画像処理装置５００を通して高精細画像を得る画像形成システムを形成することが可能である。
本実施形態では、撮像レンズ装置２００による１次画像は深度が非常に深い光束条件にしている。そのために、１次画像のＭＴＦは本質的に低い値になっており、そのＭＴＦの補正を画像処理装置５００で行う。
【００８７】
ここで、本実施形態における撮像レンズ装置２００における結像のプロセスを、波動光学的に考察する。
物点の１点から発散された球面波は結像光学系を通過後、収斂波となる。そのとき、結像光学系が理想光学系でなければ収差が発生する。波面は球面でなく複雑な形状となる。幾何光学と波動光学の間を取り持つのが波面光学であり、波面の現象を取り扱う場合に便利である。
結像面における波動光学的ＭＴＦを扱うとき、結像光学系の射出瞳位置における波面情報が重要となる。
ＭＴＦの計算は結像点における波動光学的強度分布のフーリエ変換で求まる。その波動光学的強度分布は波動光学的振幅分布を２乗して得られるが、その波動光学的振幅分布は射出瞳における瞳関数のフーリエ変換から求まる。
さらにその瞳関数はまさに射出瞳位置における波面情報（波面収差）そのものからであることから、その光学系２１０を通して波面収差が厳密に数値計算できればＭＴＦが計算できることになる。
【００８８】
したがって、所定の手法によって射出瞳位置での波面情報に手を加えれば、任意に結像面におけるＭＴＦ値は変更可能である。
本実施形態においても、波面の形状変化を波面形成用光学素子で行うのが主であるが、まさにｐｈａｓｅ（位相、光線に沿った光路長）に増減を設けて目的の波面形成を行っている。
そして、目的の波面形成を行えば、射出瞳からの射出光束は、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示す幾何光学的なスポット像からわかるように、光線の密な部分と疎の部分から形成される。
この光束状態のＭＴＦは空間周波数の低いところでは低い値を示し、空間周波数の高いところまでは何とか解像力は維持している特徴を示している。
すなわち、この低いＭＴＦ値（または、幾何光学的にはこのようなスポット像の状態）であれば、エリアジングの現象を発生させないことになる。
つまり、ローパスフィルタが必要ないのである。
そして、後段のＤＳＰ等からなる画像処理装置５００でＭＴＦ値を低くしている原因のフレアー的画像を除去すれば良いのである。それによってＭＴＦ値は著しく向上する。
【００８９】
次に、本実施形態および従来光学系のＭＴＦのレスポンスについて考察する。
【００９０】
図１９は、従来の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。
図２０は、光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。
また、図２１は、本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【００９１】
図からもわかるように、光波面変調素子を有する光学系の場合、物体が焦点位置から外れた場合でもＭＴＦのレスポンスの変化が光波面変調素子を挿入してない光学径よりも少なくなる。
この光学系によって結像された画像を、コンボリューションフィルタによる処理によって、ＭＴＦのレスポンスが向上する。
【００９２】
以上説明したように、本第１の実施形態によれば、光学系を通過した被写体像または光学系および位相板（光波面変調素子）とを通過した被写体分散像を撮像する撮像レンズ装置２００と、撮像素子２００からの分散画像信号より分散のない画像信号を生成する画像処理装置５００と、焦点距離、多点測距の結果、被写体までの距離に相当する情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報を生成し画像処理装置５００に供給する撮影情報生成部３００と、複数の位相板のうちの所望の位相板を撮影情報に応じて選択的に光路上に挿入または退避させる選択切換部４００とを備え、画像処理装置５００は、撮影情報生成部３００により生成される情報に基づいて分散画像信号より分散のない画像信号を生成することから、演算処理の負荷を変えることなくまた処理後の画像品質を確保できる。
また、光波面変調素子と画像処理によってピントのあった画像を得る事を目的とした深度拡張光学系を用いながらも従来光学系の様なボケのある画像をも得ることができる。
また、物体距離やデフォーカス範囲を気にすることなく、レンズ設計を行うことができ、かつ精度の良いコンボリューション等の演算による画像復元が可能となる利点がある。
また、本発明によれば、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができる。
そして、本実施形態に係る撮像装置１００は、デジタルカメラやカムコーダー等の民生機器の小型、軽量、コストを考慮されたズームレンズの波面収差制御光学系システムに使用することが可能である。
さらには、指紋認証、静脈認証、あるいは虹彩認証等が可能で、個人差等によって認証条件が異なったり、２つ以上の認証を行うような生体認証装置にも使用することが可能である。
【００９３】
また、本実施形態においては、結像レンズ２１２による撮像素子２２０の受光面への結像の波面を変形させる波面形成用光学素子を有する撮像レンズ装置２００と、撮像レンズ装置２００による１次画像ＦＩＭを受けて、１次画像の空間周波数におけるＭＴＦをいわゆる持ち上げる所定の補正処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する画像処理装置５００とを有することから、高精細な画質を得ることが可能となるという利点がある。
また、撮像レンズ装置２００の光学系２１０の構成を簡単化でき、製造が容易となり、コスト低減を図ることができる。
【００９４】
ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、画素ピッチから決まる解像力限界が存在し、光学系の解像力がその限界解像力以上であるとエリアジングのような現象が発生し、最終画像に悪影響を及ぼすことは周知の事実である。
画質向上のため、可能な限りコントラストを上げることが望ましいが、そのことは高性能なレンズ系を必要とする。
【００９５】
しかし、上述したように、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを撮像素子として用いた場合、エリアジングが発生する。
現在、エリアジングの発生を避けるため、撮像レンズ装置では、一軸結晶系からなるローパスフィルタを併用し、エリアジングの現象の発生を避けている。
このようにローパスフィルタを併用することは、原理的に正しいが、ローパスフィルタそのものが結晶でできているため、高価であり、管理が大変である。また、光学系に使用することは光学系をより複雑にしているという不利益がある。
【００９６】
以上のように、時代の趨勢でますます高精細の画質が求められているにもかかわらず、高精細な画像を形成するためには、従来の撮像レンズ装置では光学系を複雑にしなければならない。複雑にすれば、製造が困難になったりし、また高価なローパスフィルタを利用したりするとコストアップにつながる。
しかし、本実施形態によれば、ローパスフィルタを用いることなく、エリアジングの現象の発生を避けることができ、高精細な画質を得ることが可能となる。
【００９７】
なお、本実施形態において、光学系２１０の波面形成用光学素子を絞りより物体側レンズよりに配置した例を示したが、絞りと同一あるいは絞りより結像レンズ側に配置しても前記と同様の作用効果を得ることができる。
【００９８】
また、光学系２１０を構成するレンズは、図２の例に限定されることはなく、本発明は、種々の態様が可能である。
【００９９】
なお、第１の実施形態においては、光波面変調素子としての一または複数の位相板を撮影に関する状態に応じて光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合を例を示したが、本発明は撮影に関する情報、たとえば撮影モードに応じて位相板を光学系２１０の光路上に選択的に挿入または退避させる場合にも適用可能である。
以下に、マクロモードのマクロ撮影とレンズ駆動を含めた第２から第５の実施形態について説明する。
【０１００】
マクロ撮影で被写体のわずかな凹凸や手持ち撮影によるカメラの前後方向のずれの発生によって、狙いの部分にピントが合わせ難かったり、深度が非常に浅いことにより画面全体にピントが合いにくいという問題がある。一方で通常距離撮影においては明るいレンズで作画意図を込めた作品作りをするカメラでありたいという要望がある。
以下に説明する実施形態では、光学位相板（光波面変調素子）とボケ復元フィルタ処理を連動させが、基本的に通常撮影距離モードでは光学位相板（光波面変調素子）をテイキングレンズから退避させ、マクロモードでは光学位相板（光波面変調素子）を装填してボケ復元フィルタ処理を行うように構成されている。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
図２２は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【０１０２】
本第２の実施形態に係る撮像装置６００はＡＦ（オートフォーカス）機能を備え、図２２に示すように、光学系６１０、撮像素子６２０、テイキングスレンズ駆動部６３０、光波面変調素子（光学位相板）駆動部６４０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）６５０、タイミングジェネレータ６６０、カメラ信号処理部６７０、外部メモリ６８０、画像モニタリング装置としてのＬＣＤモニタ６９０、操作部７００、およびシステム制御装置（ＭＰＵ）７１０を有している。
【０１０３】
光学系６１０は、被写体物体ＯＢＪを撮影した像を撮像素子６２０に供給する。
本実施形態の光学系６１０は、近接撮影を可能とするいわゆるマクロ領域へテイキングレンズ構成を移動できるレンズ鏡筒６１０１を有し、フォーカスレンズ６１１やズーム光学系６１２を含み、また、光学位相板駆動部６４０により選択的に光波面変調素子を含み、合焦位置およびその前後の距離において焦点のボケ量が略一定となるように形成されている。
【０１０４】
光波面変調素子としては、たとえば光学位相板６１３が適用される。
ここで光学位相板は光束を分散させる働きがあるので、光学位相板６１３を含む撮像光学系（テイキングレンズ）６１０で撮像素子６２０の結像面上に結ぶ像はピントを結ぶことなく、ぼけた状態になる。
ただし、このぼけた状態とは、単純なデフォーカスによるぼけでは無く、スポットダイアグラムとしては最も集中している状態（ピントが合っている状態に近い）で、ピントは結んでいない状態となっている。これは前述の通り光学位相板６１３の光束を分散させる働きによって拡がった結果である。
このように、被写体の距離に応じてフォーカシングレンズを動かすので、ぼけ状態は最も小さく、ほぼ変わらず維持される。またこのボケ形状は、設計上の点光源のレスポンスである点像分布関数ＰＳＦ（Point Spread Function）に従ったぼけ方になる。
ところで、光学位相板６１３はデフォーカス量に対してぼけ形状の変化が鈍感であるように設計されているので、被写体距離を中心とした前後の異なる距離に存在する物体のボケ像は、デフォーカスに対してあまり大きく変化はしない。
前述の通りテイキングレンズを通って撮像素子面上に結んだ像は光学位相板６１３の設計通りにぼけている。
【０１０５】
撮像素子６２０は、光学系６１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号ＦＩＭとして、アナログフロントエンド部６５０を介してカメラ信号処理部６７０に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる。
図１においては、撮像素子６２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【０１０６】
光学位相板駆動部６４０は、ＭＰＵ７１０の指示の下、レンズ構成がマクロ状態にあるときに光学位相板６１３をテイキングレンズ構成の光路中に選択的に挿入し、また、非マクロ状態時には光学位相板６１３をテイキングレンズ構成の光路中から選択的に退避(脱出)させる。
【０１０７】
テイキングスレンズ駆動部６３０は、システム制御装置７１０の指示の下、近接撮影を可能とするいわゆるマクロ領域へテイキングレンズ構成６１０１におけるフォーカスレンズ６１１を移動させる。
【０１０８】
アナログフロントエンド部６５０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ６５１を有する。
Ａ／Ｄコンバータ６５１は、ＣＣＤから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、たとえばベイヤー配列となっているデジタルデータをカメラ信号処理部６７０に出力する。
【０１０９】
タイミングジェネレータ６６０は、システム制御装置７１０の制御の下、撮像素子６２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成する。
【０１１０】
カメラ信号処理部６７０は、図２２に示すように、ＲＡＷバッファ６７１、ＲＧＢ変換部６７２、ＹＵＢ変換部６７３、ボケ復元フィルタ処理部６７４、Ｙ′ＵＶ処理部６７５、およびＪＰＥＧエンジン６７６を有する。
本実施形態においては、カメラ信号処理部６７０は、システム制御装置７１０の制御の下、マクロ状態時には光学系に光学位相板６１３が挿入されることから、ボケ復元フィルタ処理部６７４のボケ復元処理を行う。
一方、カメラ信号処理部６７０は、システム制御装置７１０の制御の下、非マクロ状態時には光学系に光学位相板６１３が退避（脱出）されることから、ボケ復元フィルタ処理部６７４のボケ復元処理をバイパスした画像処理を行う。
ボケ復元フィルタ処理部６７４の処理は、第１の実施形態において説明した処理と同様に行われることから、ここではその詳細は省略する。
なお、この処理は一例であり、たとえば図７等の機構を用いて非マクロ状態時にも特性の異なる光学位相板６１３を挿入してボケ復元処理を行うように構成することも可能である。
【０１１１】
メモリ６８０は、カメラ信号処理部６７０で所定の画像処理を受けたキャプチャ画像等が記録される。
【０１１２】
画像モニタリング装置としてのＬＣＤモニタ６９０は、たとえばカメラ信号処理部６７０により所定の画像処理を受けたスルー画やキャプチャ画像を表示する。
【０１１３】
操作部７００は、システム制御装置７１０に対して所定の機能制御を行うように指示する入力スイッチ等により構成される。操作部７００は、たとえばシャッタボタン、レリーズボタン、拡大ボタン、移動キー上、移動キー下、移動キー右、移動キー左、等の各スイッチを含む。
【０１１４】
システム制御装置７１０は、露出制御を行うとともに、操作部７００などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０、タイミングジェネレータ６６０、カメラ信号処理部６７０等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【０１１５】
システム制御装置７１０は、たとえばマクロモード時には、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズをマクロ領域に移動させ、かつ、光学位相板６１３を光学系６１０の光路中に挿入させ、カメラ信号処理部６７０に対してボケ復元フィルタ処理部６７４を行うように制御する。
システム制御装置７１０は、たとえば非マクロモード時には、テイキングレンズ駆動部６３０、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズをマクロ領域から所定の領域に移動させ、かつ、光学位相板６１３を光学系６１０の光路中から退避させ、カメラ信号処理部６７０に対してボケ復元フィルタ処理部６７４の処理をバイパスするように制御する。
【０１１６】
システム制御装置７１０は、測距結果が近距離と判定されたときに、マクロモードであると判断し、自動的にテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させるようにテイキングレンズ駆動部６３０を制御する。
【０１１７】
次に、第２の実施形態の動作を説明する。
【０１１８】
まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。
被写体ＯＢＪの像（光線）は、鏡枠６１０１内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像する。
画像データを取り込むときは、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号ＦＩＭを吐き出させる。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
光学位相板６１３は光学系６１０の光路から退避（脱出）させられているので、それに連動してＹＵＶ変換後の出力に対するボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。
すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
【０１１９】
さて、ここで操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、システム制御装置７１０はカメラ信号処理部６７０に対して測距データを取得するようにコマンドを送る。
カメラ信号処理部６７０は前記Ｙ’ＵＶ信号から図示しないバンドパス処理を行って低域周波数を除去しそれらを積算することで測距データを生成する。この測距データをモニタしながらシステム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０でフォーカシングレンズを駆動させながらコントラスト法（いわゆる山登り法）によって測距を行う。この測距コントラストデータが最も高くなる（山のピーク位置）フォーカシングレンズ位置がピントが合った状態となる。
通常距離撮影領域より近距離側にピントのピークが存在すると判定された場合、システム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０を制御して、フォーカシングレンズを近接撮影の所定の位置へ移動させ、さらにテイキングレンズの光学系の光路中から退避していた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系６１０内に装填（挿入）させる。
この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。ただしこの光学位相板は距離が変わってもぼけ状態があまり強い影響を受けないので異なる被写体距離が画面内に存在していてもぼけの状態は大きく変わらない。
このぼけ画像データはＹＵＶ変換までは前記同様の経路を通して処理されていくが、ＹＵＶ変換後に連動して、ボケ復元フィルタ処理部６６４のボケ復元フィルタの処理を行い、ボケ画像はピントの合った画像に復元される。
このとき前記の通り、距離に対してＰＳＦの形状が大きく変化しないので（距離感度が鈍くなる様に設計されているので）、ボケ画像が復元された時、広い範囲をピントが合ったようにすることができる。
この復元後の輝度信号Ｙ’をＬＣＤモニタ６８０に表示し、またＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリに画像ファイルを記録する。
【０１２０】
第２の実施形態よれば、通常の撮影距離においては光学位相板を使用しないで撮影することができるので、デフォーカス量に対してぼけが線形になるため、画面内の異なる距離に応じてピントの合焦度が自然になり、芸術性の高い写真を撮影することができる。
一般的な技術であるレンズ絞り値によって好みの作画作りができる趣味性の高い使い方が可能である。
一方、マクロ撮影では光学位相板が挿入されデフォーカス量に対してＰＳＦ形状の変化が鈍感になるように設計されているので、ぼけ復元フィルタ処理をかけてピントを復元させた画像は、画面内で被写体の凹凸があっても全域でピントの合った画像を得ることができる。したがって、記録としての用途にあったマクロ撮影を提供することが可能となる。 また、一般的なマクロ撮影においては手持ち撮影では被写体との距離の前後方向のずれによるボケが無視できない。さらに従来のレンズ絞り値を絞る方法では、シャッター速度が遅くなり、手振れ被写体振れの問題もある。
しかしながら、本実施形態のマクロ撮影に光学位相板を挿入してボケ復元フィルタ処理を用いることにより、撮影時の多少のカメラの前後に起因するぼけは吸収でき、かつレンズ絞り値を絞る必要も無いので、従来困難であった手持ちのマクロ撮影が可能となる。
【０１２１】
また、使用者が近距離撮影を行うときにカメラが自動判定してマクロモードに遷移し、さらに光学位相板を伴った固定ピントとしたので、深度の深い記録重視の撮影ができる上、マクロ切り替え操作が不要となり、さらにマクロ域での測距動作が不要となるのでレリーズタイムラグがほとんど無くなる。従って近距離にカメラを向けてから画像を記録するまでの動作時間を大幅に削減することが可能となる。
【０１２２】
＜第３実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本第３の実施形態のシステム構成は図２２と同様である。
【０１２３】
本第３の実施形態において、システム制御装置７１０は、使用者が操作部７００によりマクロモードを選択した場合に、テイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させるようにテイキングレンズ駆動部６３０を制御する。
また、システム制御装置７１０は、使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する機能を有する。
【０１２４】
この場合、撮像装置６００が通常距離撮影モードにある時に、使用者が操作部７００の図示しないマクロ釦を押下する。
システム制御装置７１０は、使用者の前記マクロ釦の操作を検出し、テイキングレンズ駆動部６３０を制御して、テイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１を近接撮影の所定の位置へ移動させ、さらにテイキングレンズの光学系６１０の光路中から退避していた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系内に装填（挿入）させる。この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。この光学位相板６１３の装填とＹＵＶ変換後にボケ復元フィルタ処理を連動させて行い、以下の処理は前記と同様である。
【０１２５】
次に、近接撮影モードの状態で使用者が操作部７００の図示しないマクロ釦を押下した時は、システム制御装置７１０は、使用者のマクロ釦の操作を検出し、光学位相板駆動部６４０を制御して、テイキングレンズの光学系６１０に装填（挿入）されていた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系６１３から退避させ、テイキングレンズ駆動手部６３０を制御して、テイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１をノーマル距離撮影領域へ移動させる。
以降のレリーズに伴うカメラ動作は前述の通りのぼけ復元フィルタを通さずに処理されるので、撮影される画像はデフォーカス量に対し線形にぼけていき、味わいのある自然な描写の画像となる。
【０１２６】
次に、近接撮影モードの状態で使用者が操作部７００の図示しない電源釦を押下した時は、システム制御装置７１０は使用者の前記電源釦の操作を検出し、光学位相板駆動部６４０を制御してテイキングレンズの光学系６１０に装填されていた光学位相板６１３をテイキングレンズの光学系から退避させ、テイキングレンズ駆動部６３０を用いてテイキングレンズのフォーカシングレンズ６１１をノーマル距離撮影領域へ移動させる。さらに設計仕様に応じてレンズ格納状態までレンズを後退させる。
次に、たとえば使用者が操作部７００の電源釦を押下するとマクロモードは解除されノーマル撮影状態となるので、光学位相板６１３はテイキングレンズ系には装填されておらず、後工程のＹＵＶ信号に対するぼけ復元フィルタ処理はパスされる。
【０１２７】
第３の実施形態によれば、使用者がマクロモードを選択したときに、光学位相板を伴った固定ピントとしたので、深度の深い記録重視の撮影を予め設定して行うことができる上、レリーズタイムラグをほとんど無くすことが可能となる。
また、光学位相板を伴ったマクロ撮影から通常距離撮影モードに戻った場合に、光学位相板を退避させ、ぼけ復元フィルタ処理を施さないようにしたので、通常距離撮影においては自然なぼけ味を生かした撮影に戻ることが可能となる。
また、使用者が電源釦をオフした時に光学位相板をテイキングレンズ光学系から退避させ、フォーカシングレンズを通常距離撮影モードに移動させるようにしたので、次に使用する場合に誤ってマクロモードで撮影するという失敗を防げ、さらには次の撮影で最も可能性がある通常撮影モードをすぐ使用することが可能となる。
【０１２８】
＜第４実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。
図２３は、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【０１２９】
本第４の実施形態に係る撮像装置６００Ａが第２および第３の実施形態に係る図２２の撮像装置６００と異なる点は、使用者が機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有していることにある。
そして、撮像装置６００Ａは、マクロレバー７２０、連動機構部７３０、および位相板位置検出部７４０を有する。
【０１３０】
まず、近接でない通常距離撮影状態について説明する。
この場合、マクロレバー７２０はノーマル距離のポジションにあり、連動機構部７３０により機械的（メカ的）に光学位相板６１３はテイキングレンズ系から退避されている。位相板位置検出部７４０によって光学位相板６１３の位置を検出し、システム制御装置７１０Ａに退避状態を伝達する。
被写体ＯＢＪの像（光線）は、鏡枠６１０１内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像する。
画像データを取り込むときは、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号ＦＩＭを吐き出させる。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
光学位相板６１３はテイキングレンズから脱出していることを位相板位置検出部７４０からシステム制御装置７１０Ａは報知され、このことをカメラ信号処理部６７０に伝達している。
光学位相板６１３は光学系６１０の光路から退避（脱出）させられているので、それに連動してＹＵＶ変換後の出力に対するボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。
すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
【０１３１】
ここで、操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、画像データは前述の流れでＹ’ＵＶまで生成され（ここでのＹ’はＹと同じ）ＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３２】
次に、使用者がマクロレバー７２０をマクロ側に移動させると、テイキングレンズの光学系６１０から退避していた光学位相板６１３が、連動機構部７３０によってテイキングレンズ系に装填（挿入）される。この光学位相板６１３によって点像分布関数（ＰＳＦ）は複数の画素に渡ってボケることになる。ただしこの光学位相板は距離が変わってもぼけ状態があまり強い影響を受けないので異なる被写体距離が画面内に存在していてもぼけの状態は大きく変わらない。このとき、位相板位置検出部７４０は、光学位相板６１３が装填されたことをシステム制御装置７１０Ａに伝達する。
この状態（マクロ撮影モード）で操作部７００のレリーズ釦等が押下されると、このぼけ画像データはＹＵＶ変換までは前記同様の経路を通して処理されていくが、ＹＵＶ変換後に連動してボケ復元フィルタの処理を行い、ボケ画像はピントの合った画像に復元される。このとき前記の通り、距離に対してＰＳＦの形状が大きく変化しないので（距離感度が鈍くなる様に設計されているので）、ボケ画像が復元された時、広い範囲をピントが合ったようにすることができる。
この復元後のＹ’ＵＶをＬＣＤモニタ６９０に表示し、またＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３３】
第４の実施形態によれば、機械的にレンズの位置をノーマルとマクロを使用者が移動させる機構に光学位相板を連動させたので、ＡＦ機構を搭載していない携帯電話内蔵カメラ等では特に近接撮影での合焦域が狭いという問題を明るいレンズで解決できる。
【０１３４】
＜第５実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。本第５の実施形態のシステム構成は図２２と同様である。
【０１３５】
本第５の実施形態に係る撮像装置６００Ａが第２および第３の実施形態に係る図２２の撮像装置６００と異なる点は、マクロモードにおいて、光学位相板を挿入するか退避させるかを選択する機能を有する。
より具体的には、本第５の実施形態においては、マクロ撮影において光学位相板６１３を装填するモードと、光学位相板を退避させるモードを選択する機能を備え、光学位相板６１３を装填されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズ６１２は所定の場所に固定して測距動作を行わず、光学位相板６１３が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズ６１２は測距動作を行いフォーカシングレンズを駆動してＡＦ動作をする。
【０１３６】
この場合、使用者は予めカメラ設定モードでマクロ領域の場合に光学位相板６１３を使用するかしないかを、操作部７００と応じたＬＣＤモニタ表示によって設定する。
マクロ撮影時に位相板を使用する（記録モード）とした場合は、前述の通り、マクロ撮影に切り替えた時にテイキングレンズ系に光学位相板６１３が装填され、フォーカスレンズは所定の固定位置に設定される。後工程のＹＵＶ信号からぼけ復元フィルタ処理を通して、ピントの合った画像のＹ’ＵＶ信号を生成する。この画像はデフォーカス量に対して形状の変化が鈍感なＰＳＦを素に生成されているので被写界深度が深くなる。またＡＦ動作を行わないのでレリーズタイムラグが大幅に短縮される。
【０１３７】
一方、カメラ設定モードでマクロ撮影時に光学位相板を使用しない（ＡＦマクロモード）とした場合は、使用者がマクロ釦を押下すると、システム制御装置７１０は操作部７００の操作によりマクロ釦操作を検出し、テイキングレンズ駆動部６３０を介してフォーカスレンズをマクロ領域に移動させる。
事前に設定したカメラ設定モードで光学位相板６１３を使用しないとしてあるので、光学位相板６１３はテイキングレンズ系から退避したままとする。
レリーズ釦が押下されると鏡枠内のテイキングレンズを通して撮像素子６２０上に結像した被写体像（光線）は、カメラ信号処理部６７０からタイミングジェネレータ６６０に制御データを設定し、タイミングジェネレータ６６０の駆動波形によって撮像素子６２０から画素信号を吐き出される。
画素信号ＦＩＭはＡＦＥ（アナログフロントエンド）回路６５０を通して内部のＡＤコンバータ６５１でデジタルデータに変換される。次に，このデジタルデータはベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列となっているのでＲＡＷバッファ６６１にいったん蓄えられ、ＲＧＢ変換部６６２で補間処理することによりＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンに変換される。さらにＹＵＶ変換部６６３におけるＹＵＶ変換により、輝度、色差信号に変換される。
【０１３８】
光学位相板６１３はテイキングレンズの光学系６１０から脱出（退避）しているので、それに連動して前記ＹＵＶ変換後の出力はボケ復元デジタルフィルタ処理はパスされる。すなわちＹ’はＹと同じである。このＹ’ＵＶ信号によってＬＣＤモニタ６９０にスルー画を表示させる。
同時に、システム制御装置７１０は、カメラ信号処理部６７０に対して測距データを取得するようにコマンドを送る。カメラ信号処理部６７０は前記Ｙ’ＵＶ信号から図示しないバンドパス処理を行って低域周波数を除去しそれらを積算することで測距データを生成する。この測距データをモニタしながらシステム制御装置７１０はテイキングレンズ駆動部６３０を制御してフォーカシングレンズ６１２を駆動させながらコントラスト法（いわゆる山登り法）によって測距を行う。この測距コントラストデータが最も高くなる（山のピーク位置）フォーカシングレンズ位置がピントの合った状態となる。ピントが合うと、Ｙ’ＵＶ信号はＪＰＥＧエンジン６６６によってＪＰＥＧファイル圧縮を行って外部メモリ６８０に画像ファイルを記録する。
【０１３９】
第５の実施形態によれば、マクロ撮影時に光学位相板６１３を装填するが否かを選択できるようにしたので、記録用のマクロ撮影では光学位相板を装填しぼけ画像復元フィルタを用いて被写界深度を広げることができる。
一方、ＡＦマクロ撮影では光学位相板を退避させたまま撮影には使用せず、ぼけ画像復元フィルタも使用しないので、意図的にぼけ効果を利用することができ、また復元デジタル処理でわずかに発生するノイズの影響を受けることもないので、芸術性の高い撮影を楽しむことができる。
また、マクロ撮影において光学位相板を装填するモードと、光学位相板を退避させるモードを選択する機能を備え、光学位相板６１３を装填されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光学位相板が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行いフォーカシングレンズを駆動してＡＦ動作を行うようにしたので、光学位相板が装填された場合は、レンズを動かす必要がなく、しかもピントの合う範囲も広いのでレリーズタイムラグも無く、記録用に用いるのに都合がよく、光学位相板が退避させた場合は、ＡＦ動作を行うのでマクロ領域においても芸術性の高い撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２】本実施形態に係る撮像レンズ装置のズーム光学系の構成例を模式的に示す図である。
【図３】位相板を含まないズーム光学系の無限側のスポット像を示す図である。
【図４】図４は、位相板を含まないズーム光学系の至近側のスポット像を示す図である。
【図５】位相板を含むズーム光学系の無限側のスポット像を示す図である。
【図６】位相板を含むズーム光学系の至近側のスポット像を示す図である。
【図７】本実施形態の選択切換部の第１の構成例を示す図である。
【図８】本実施形態の選択切換部の第２の構成例を示す図である。
【図９】撮影情報生成部が生成する撮影に関する情報が焦点距離情報の場合の処理系のブロック図である。
【図１０】焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
【図１１】撮影情報生成部が生成する撮影に関する情報が多点測距の結果である被写界深度の場合の処理系のブロック図である。
【図１２】被写界深度に応じて焦点距離に応じて光波面変調素子と復元処理への切換の簡単なフローチャートである。
【図１３】本実施形態の画像処理装置の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１４】波面収差制御光学系システムの原理を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係る撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図であって、（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る撮像レンズ装置により形成される１次画像のＭＴＦについて説明するための図であって、（Ａ）は撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図で、（Ｂ）が空間周波数に対するＭＴＦ特性を示している。
【図１７】本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を説明するための図である。
【図１８】本実施形態に係る画像処理装置におけるＭＴＦ補正処理を具体的に説明するための図である。
【図１９】従来の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンス（応答）を示す図である。
【図２０】光波面変調素子を有する本実施形態の光学系の場合において物体が焦点位置にあるときと焦点位置から外れたときのＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【図２１】本実施形態に係る撮像装置のデータ復元後のＭＴＦのレスポンスを示す図である。
【図２２】本発明の第２、第３、第５の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２４】一般的な撮像レンズ装置の構成および光束状態を模式的に示す図である。
【図２５】図２４の撮像レンズ装置の撮像素子の受光面でのスポット像を示す図であって、（Ａ）は焦点が０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝０．２ｍｍ）、（Ｂ）が合焦点の場合（Ｂｅｓｔ ｆｏｃｕｓ）、（Ｃ）が焦点が−０．２ｍｍずれた場合（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−０．２ｍｍ）の各スポット像を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１００・・・撮像装置、２００・・・撮像レンズ装置、２１１・・・物体側レンズ、２１２・・・結像レンズ、２１３・・・波面形成用光学素子、２１３ａ・・・位相板（光波面変調素子）、３００・・・撮影情報生成部、４００・・・選択切換部、５００・・・画像処理装置、５０１・・・コンボリューション装置、５０２・・・カーネル、数値演算係数格納レジスタ、５０３・・・画像処理演算プロセッサ、６００，６００Ａ・・・撮像装置、６１０・・・光学系、６２０・・・撮像素子、６３０・・・テイキングスレンズ駆動部、６４０・・・光波面変調素子（光学位相板）駆動部、６５０・・・アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）、６６０・・・タイミングジェネレータ、６７０・・・カメラ信号処理部、６８０・・・外部メモリ、６９０・・・ＬＣＤモニタ、７００・・・操作部、７１０，７１０Ａ・・・システム制御装置（ＭＰＵ）、７２０・・・マクロレバー、７３０・・・連動機構部、７４０・・・位相板位置検出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系および少なくとも一つの光波面変調素子と、
前記光学系または前記光学系および光波面変調素子を通過した被写体分散像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する変換手段を含む画像処理手段と、を備え、
前記光波面変調素子は、光路上に挿入、退避可能である
撮像装置。
【請求項２】
複数の光波面変調素子を有し、
前記複数の光波面変調素子の各々を、前記光路上に選択的に挿入、退避させる選択切換手段を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記選択切換手段は、焦点距離に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記選択切換手段は、多点測距の結果に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系はズーム機能を含み、
前記選択切換手段は、ズーム情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項６】
前記選択切換手段は、被写体までの距離に相当する情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項７】
前記選択切換手段は、撮影モードに応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像装置は、マクロモード・マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上への挿入し、非マクロモード・非マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上から退避する
請求項１から７のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像装置は、
近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、
測距結果が近距離と判定されたときに、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像装置は、
近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、
マクロモードが選択されると、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、
機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有する
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、
マクロ状態にあるときに前記光波面変調素子を前記光学系の光路中に挿入し、マクロ状態が解除されると前記光波面変調素子を前記光学系の光路中から退避させる手段を有し、
前記画像処理手段は、
マクロ状態で前記光波面変調素子が挿入されている場合に、前記変換手段により、被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成し、
マクロ状態から解除され、前記光波面変調素子が退避されている場合には、前記変換手段の処理を行わない
請求項８から１０のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１３】
使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する制御手段を有する
請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像装置は、マクロモード時に、光波面変調素子を前記光路上へ挿入するか否かを選択する選択手段を有する
請求項１から７のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１５】
マクロ撮影において光波面変調素子を挿入するモードと、光波面変調素子を退避させるモードを選択する機能を備え、
前記光波面変調素子が挿入されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光波面変調素子が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行い、フォーカシングレンズを駆動してオートフォーカス（ＡＦ）動作を行う制御手段を有する
請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１６】
撮影に関する情報を生成する第１ステップと、
前記情報生成ステップにより生成される情報に基づいて所定の光波面変調素子を、光路上に挿入または退避させる第２ステップと、
光学系と、前記第２ステップで前記光波面変調素子が選択的に設定された状態にある前記光波面変調素子の配置可能位置とを通過した被写体分散像を撮像素子で撮像する第３ステップと、
前記第２ステップにより生成される情報に基づいて前記分散画像信号を変換して分散のない画像信号を生成する第４ステップと
を有する撮像方法。
【請求項１】
光学系および少なくとも一つの光波面変調素子と、
前記光学系または前記光学系および光波面変調素子を通過した被写体分散像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子からの被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成する変換手段を含む画像処理手段と、を備え、
前記光波面変調素子は、光路上に挿入、退避可能である
撮像装置。
【請求項２】
複数の光波面変調素子を有し、
前記複数の光波面変調素子の各々を、前記光路上に選択的に挿入、退避させる選択切換手段を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記選択切換手段は、焦点距離に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記選択切換手段は、多点測距の結果に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系はズーム機能を含み、
前記選択切換手段は、ズーム情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項６】
前記選択切換手段は、被写体までの距離に相当する情報に応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項７】
前記選択切換手段は、撮影モードに応じて所望の光波面変調素子の前記光路上への挿入、退避を選択的に切り換える
請求項２記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像装置は、マクロモード・マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上への挿入し、非マクロモード・非マクロ状態時に光波面変調素子を前記光路上から退避する
請求項１から７のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像装置は、
近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、
測距結果が近距離と判定されたときに、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像装置は、
近接撮影を可能とするマクロ領域へ前記光学系を移動可能なレンズ鏡筒を有し、
マクロモードが選択されると、上記光学系のテイキングレンズを固定フォーカスのマクロレンズの構成に移動させる
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、
機械的にマクロ位置へレンズを移動させる機構を有する
請求項８記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、
マクロ状態にあるときに前記光波面変調素子を前記光学系の光路中に挿入し、マクロ状態が解除されると前記光波面変調素子を前記光学系の光路中から退避させる手段を有し、
前記画像処理手段は、
マクロ状態で前記光波面変調素子が挿入されている場合に、前記変換手段により、被写体分散画像信号より分散のない画像信号を生成し、
マクロ状態から解除され、前記光波面変調素子が退避されている場合には、前記変換手段の処理を行わない
請求項８から１０のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１３】
使用者が電源をオフした場合にマクロ状態を解除する制御手段を有する
請求項１１記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像装置は、マクロモード時に、光波面変調素子を前記光路上へ挿入するか否かを選択する選択手段を有する
請求項１から７のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項１５】
マクロ撮影において光波面変調素子を挿入するモードと、光波面変調素子を退避させるモードを選択する機能を備え、
前記光波面変調素子が挿入されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは所定の場所に固定して測距動作を行わず、光波面変調素子が退避されたマクロ撮影ではフォーカシングレンズは測距動作を行い、フォーカシングレンズを駆動してオートフォーカス（ＡＦ）動作を行う制御手段を有する
請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１６】
撮影に関する情報を生成する第１ステップと、
前記情報生成ステップにより生成される情報に基づいて所定の光波面変調素子を、光路上に挿入または退避させる第２ステップと、
光学系と、前記第２ステップで前記光波面変調素子が選択的に設定された状態にある前記光波面変調素子の配置可能位置とを通過した被写体分散像を撮像素子で撮像する第３ステップと、
前記第２ステップにより生成される情報に基づいて前記分散画像信号を変換して分散のない画像信号を生成する第４ステップと
を有する撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００７−６０６４７（Ｐ２００７−６０６４７Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０５１１７（Ｐ２００６−２０５１１７）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]