撮像装置および電子機器
【課題】光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることが可能な撮像装置および電子機器を提供する。
【解決手段】、光波面変調素子２１３Ａの変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせている。
【解決手段】、光波面変調素子２１３Ａの変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用い、光学系を備えた撮像装置および電子機器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）、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等に用いられている。
【０００４】
図２５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２５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２６（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、伝達関数を用いたフィルタ処理を行うデジタルカメラの自動露出制御システムが提案されている（たとえば特許文献６参照）。
【０００７】
また、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの画像入力機能を持った装置においては、たとえば風景など、所望の映像とともに、バーコード等の近接静止画像を読み取ることが、極めて有用であることが多い。
バーコードの読み取りは、たとえば第一の例としてレンズを繰り出すオートフォーカスでピントを合わせる技術や、第二の例として深度拡張技術としては、たとえばカメラにおいて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がある。
さらに、ピントの合う被写界を増やす手法は、たとえば特許文献８に開示されている。
【０００８】
【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
【特許文献６】特開２００４−１５３４９７号公報
【特許文献７】特開２００４−３７７３３号公報
【特許文献８】特開２００２−２７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した各文献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はともかく、ズーム系やＡＦ系などのレンズでは、そ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。
換言すれば、従来の撮像装置においては、適正なコンボリューション演算を行うことができず、ワイド（Ｗｉｄｅ）時やテレ（Ｔｅｌｅ）時のスポット（ＳＰＯＴ）像のズレを引き起こす非点収差、コマ収差、ズーム色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。
【００１０】
また、バーコードリーダ等のコードリーダと一般撮影（デジタルカメラ）とでは画像に要求される性質が異なる。特に、深度拡張光学系を用いた場合ではその差が大きくなる。 たとえば、コードリーダ等では規則的な配列を解像できるような高めのコントラストが必要になり、ある程度のコントラストが得られれば画像のボケの影響は少ない。逆に一般撮影では視覚的なボケの影響は大きくなる。
【００１１】
本発明は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることが可能な撮像装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点の撮像装置は、レンズと光波面変調素子を含む光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う。
【００１３】
好適には、前記絞りは、前記制限する部分が異なる複数種類の絞りを含む。
【００１４】
好適には、前記絞りは、前記制限する部分を可変とする可変絞りを含む。
【００１５】
好適には、前記撮像素子から得られる画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理装置を有し、前記画像処理装置は、前記絞りの状態に応じて、画像処理画像処理の有無または画像処理の内容を切り替える。
【００１６】
好適には、前記絞りは、前記光波面変調素子が前記絞り近傍に配置されている。
【００１７】
好適には、前記光波面変調素子の光波面変調機能および前記絞りの形状は、光軸に対して略回転対称となっている。
【００１８】
本発明の第２の観点は、撮像装置を有する電子機器であって、前記撮像装置は、レンズと光波面変調素子を含む光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う。
【発明の効果】
【００１９】
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ことはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、情報コードの例を示す図である。
図３は、図１の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
なおここでは、本実施形態の撮像装置が適用可能な装置として、情報コード読取装置を例示している。
【００２２】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、図１に示すように、本体１１０がケーブル１１１を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物１２０に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード１２１を読み取り可能な装置である。
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図２（Ａ）に示すような、ＪＡＮコードのような１次元のバーコード１２２と、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すようなスタック式のＣＯＤＥ４９、あるいはマトリックス方式のＱＲコードのような２次元のバーコード１２３が挙げられる。
【００２３】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、本体１１０内に、図示しない照明光源と、図３に示すような撮像装置２００とが配置されている。
撮像装置２００は、後で詳述するように、光学系に光波面変調素子を適用し、光波面変調素子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波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）というシステムを採用し、ＪＡＮコードのような１次元のバーコードとＱＲコードのような２次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。
【００２４】
情報コード読取装置１００の撮像装置２００は、図３に示すように、光学系２１０、撮像素子２２０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）２３０、画像処理装置２４０、カメラ信号処理部２５０、画像表示メモリ２６０、画像モニタリング装置２７０、操作部２８０、および制御装置２９０を有している。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。
光学系２１０Ａは、被写体物体ＯＢＪを撮影した像を撮像素子２２０に供給する。また、光学系２１０Ａは、物体側から順に、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、第３レンズ２１３、絞り２１４、第４レンズ２１５、第５レンズ２１６が配置されている。
本実施形態の光学系２１０Ａは、第４レンズ２１５と第５レンズ２１６が接続されている。すなわち、本実施形態の光学系２１０Ａのレンズユニットは、接合レンズを含んで構成されている。
【００２６】
そして、本実施形態の光学系２１０Ａは、光波面変調素子を適用した光学系として構成されている。
本実施形態においては、光波面変調素子（位相変調素子）を用いることにより物体距離に応じたＯＴＦの変化を、光波面変調素子を持たない光学系よりも小さくする深度拡張光学系に対し、光波面変調素子の最適化を行う。
【００２７】
本実施形態においては、光波面変調素子は、単体にて光波面変調機能を発現するように形成されている。
第３レンズ２１３の撮像素子２２０側の面が所定の光波面変調機能を発現するような形状を有するように構成されている。
そして、この光波面変調面（たとえば位相変調面）２１３ａの近傍に絞り２１４が配置される。
本実施形態における絞り２１４は、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように、複数種類の絞りを含むもの、あるいは可変絞りにより構成される。
【００２８】
また、図４の例では、第３レンズ２１３の撮像面側の面の光軸を中心とした中央部が所定の曲率を持たせて凹状に形成されており、この形状により第３レンズ２１３は、光波面変調素子の機能を有している。
この光波面変調面２１３ａは凹状ではなく凸状に形成されていても光波面変調機能を発現することが可能な形状であればよい。
なお、たとえば液晶レンズのような、光波面変調機能の発現、非発現が外部に依存する（たとえば外部からの電圧印加）外部依存型光波面変調素子を用い、中央側に光波面変調面を形成し、端部側に光の通過を制限する面を形成することで端部側絞り機能を有するように構成することも可能である。
【００２９】
そして、本実施形態においては、光波面変調素子２１３の変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせている。
【００３０】
バーコードリーダ等のコードリーダと一般撮影（デジタルカメラ）とでは画像に要求される性質が異なる。特に、深度拡張光学系を用いた場合ではその差が大きくなる。
たとえば、コードリーダ等では規則的な配列を解像できるような高めのコントラストが必要になり、ある程度のコントラストが得られれば画像のボケの影響は少ない。逆に一般撮影では視覚的なボケの影響は大きくなる。
そこで、本実施形態においては、コードリーダ等の性質を考慮した光学系はコントラストを高めに設定するようにし、一般画像を得る場合とで光学系ではコントラストを抑え画像復元処理に適した全体で変動の少ないＭＴＦを得られる設定にすることができるように絞り２１４により光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように構成されている。
【００３１】
図５は、本実施形態に係る光波面変調素子と絞りとの関係を模式的に示す図である。
図５中、左側は第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合を示し、右側は第２位相面ＰＳ２のみを通過した場合を示している。
また、図６（Ａ）は図５の第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過したときのＭＴＦを示し、図６（Ｂ）は図５の第２の位相面ＰＳ２を通過したときのＭＴＦを示しいている。 また、図７（Ａ）は図５の第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過したときの光強度分布を、図７（Ｂ）は図５の第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときの光強度分布を示している。
なおここで、第２位相面ＰＳとは第１位相面ＳＰ１を含んだより広い面である第２位相面ＳＰ２を意味する。
【００３２】
本実施形態においては、光学系に配置されている光波面変調素子の変調（位相）面２１３ａの構成として、中心付近ではコントラストを重視した形状とにし、周辺部には距離の変動に対してＭＴＦの変動がすくなくなる変調面を構成する。
そうすることで、レンズ中心付近を光線が通過するように絞り径（開口径）を小さくした場合、位相変動（変化）の少ない部分を光が通過することでコントラストの高い画像を得る。
また、レンズ周辺部まで光線が通過するように絞り径（開口径）を大きくすれば位相変動（変化）の多い部分を光が通過することで距離によるＭＴＦ変動の少ない画像を得る。 その際の絞りには、上述したように、絞りを入替えるか可変式等の絞りの開口径を大きくすればよい。
【００３３】
図５に関連付けると、コントラストを重視した第１位相面ＰＳ１と、距離に対してＭＴＦの変動の少なくなる第２位相面ＰＳ２がある。
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合は、ＭＴＦの変動が緩やかで、第２位相面ＰＳ２を光線が通過するとＭＴＦが急峻に変化した後、変化量が少なくなる。
また、光線の強度分布を見ても第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合は、図７（Ａ）に示すように、ピーク幅に対し高く（強く）、逆に第２位相面ＰＳ２を光線が通過した場合は、図７（Ｂ）に示すように、ピーク幅に対し低い（弱い）。
この傾向の違いを基に画像処理の方式を変えることで、コントラストが必要な状況と一般的な画像を必要とする状況とで最適化を行うことができる。
ここでは、前者はコードリーダのような用途に有効と考えられ、後者は一般的な被写体を選ばない状況での撮影に有効と考えられる。
【００３４】
実用上では、たとえば携帯電話に内蔵されているカメラのようなものに応用が可能で、通常の撮影モードでは後者の状態、情報コードの読み取りモードに設定されたら後者の状態に、絞りを制御することのみで切替えることが可能である。
また、撮影モードの切り替えではなく、カメラ側で被写体が情報コードであることを認識したら、自動的に絞りの制御を切替える方法を用いることも可能である。
本実施形態の撮像装置を用いると、光学系を光軸方向に動かして切り替える通常の方法に比べて、駆動に求められる精度も高くなく、また光学系の光軸方向の厚みを抑えるのに有効である。
【００３５】
また、上述した例では、絞り径を変えて光束が通過する領域を第１位相面ＰＳ１と第２位相面ＰＳ２と言うように切替える方法を示したが、通常光学特性を持つ面と変調（位相）面との切り替えと言う方法も可能である。
たとえば、絞り径を小さくしたときに光束が通る光波面変調素子２１３Ａの光軸中心に近い部分（図５で第１位相面ＰＳ１と示された領域）は光波面変調機能を持たない面として、絞り径を大きくしたときにその周辺を含めた部分（図５で第２位相面ＰＳ２と示された領域）を光束が通過することで光波面変調機能を発現する構成とすることができる。
このとき、後段の画像処理の内容も、絞り径を小さくして光束が光波面変調機能を持たない面を通過する場合はピントの復元処理（分散画像を分散の無い画像にする）を含まず、絞り径を大きくして光束が光波面変調機能を持つ面を通過する場合はピントの復元処理を含むというように切り替えることも可能である。
【００３６】
以下に、絞りの構成例について説明する。
【００３７】
図８（Ａ）および（Ｂ）は、切り替え絞りの例を示す図であり、図８（Ａ）が円盤回転式の切り替え絞りの一例を示し、図８（Ｂ）が直進式の切り替え絞りの一例を示している。
【００３８】
円盤状の切り替え絞り板２１３１、または板状の切り替え絞り板２１３２に複数の穴２１３３，２１３４を形成し、切り替え絞り板２１３１、または板状の切り替え絞り板２１３２を光軸に垂直な方向に動かすことで、光波面変調素子２１３Ａに対する穴を切り替えて通過する光束を制御する。
円盤状の板の場合は回転させることで、長方形状の板の場合は長手方向にスライドさせることで複数の穴の切り替えを行う。
回転やスライドの制御は図示しないが、たとえばステッピングモータを動力源として、ギヤ等を介在させて減速して板状部材を駆動させることで可能となる。
穴は、円盤の場合は回転中心を軸に回転、長方形状の板の場合はスライドさせたときに光軸が通る軌跡上（図の一点鎖線上）に中心（重心）が存在するように形成する。
【００３９】
図９は、可変絞りの例を示す図である。
【００４０】
図９（Ａ）に示すように、光軸を中心に複数枚（図９の例では８枚）の絞り羽根２１３５を配置して、絞り羽根２１３５の回転中心を軸に各絞り羽根の回転角度を変えることによって、図９(Ａ)、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）のように絞りの径が可変となる。
回転角度によって、絞り径を自在に変えることができることが特徴である。
この例で絞り羽根を８枚用いているが、枚数が少ない場合に比べて多い場合の方が、絞りをより円形に近づけることができる。
【００４１】
以上、本実施形態に係る光学系の特徴的な構成、機能、効果について説明した。
以下に、撮像素子、画像処理部等の他の構成部分の構成、機能について説明する。
【００４２】
撮像素子２２０は、たとえば、図４に示すように、第５レンズ２１６側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）２２１と、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子の撮像面２２２が順に配置されている。
撮像光学系２１０Ａを介した被写体ＯＢＪからの光が、撮像素子２２０の撮像面２２２上に結像される。
なお、撮像素子２２０で撮像される被写体分散像は、光波面変調面２１３ａにより撮像素子２２０上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像である。
そして、本実施形態においては、画像処理装置２４０にてフィルタ処理を加えることにより物体間の距離の解像を補完することができるように構成されている。
この光学系２１０Ａについては、後でさらに詳述する。
【００４３】
そして、図３に示すように撮像素子２２０は、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、アナログフロントエンド部２３０を介して画像処理装置２４０に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる。
図３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。
【００４４】
アナログフロントエンド部２３０は、タイミングジェネレータ２３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２３２と、を有する。
タイミングジェネレータ２３１では、撮像素子２２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成しており、Ａ／Ｄコンバータ２３２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、画像処理装置２４０に出力する。
【００４５】
信号処理部の一部を構成する画像処理装置（二次元コンボリューション手段）２４０は、前段のＡＦＥ２３０からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、二次元のコンボリューション処理を施し、後段のカメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０に渡す。
画像処理装置２４０、制御装置２９０の露出情報に応じて、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行う。なお、露出情報として絞り情報を含む。
画像処理装置２４０は、撮像素子２２０による複数の画像に対して、光学的伝達関数（ＯＴＦ）のレスポンスを向上させ、物体距離に応じた光学的伝達関数（ＯＴＦ）の変化をなくすようにフィルタ処理（たとえばコンボリューションフィルタ処理）を行う機能を有し、複数の物体距離に依存しながらも、深い被写界深度を得る。また、画像処理装置２４０は、最初のステップでノイズ低減フィルタリングを施す機能を有する。
画像処理装置２４０は、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行いコントラストを改善する処理を施す機能を有する。
画像処理装置２４０の処理については後でさらに詳述する。
【００４６】
カメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０は、カラー補間、ホワイトバランス、ＹＣｂＣｒ変換処理、圧縮、ファイリング等の処理を行い、メモリ２６０への格納や画像モニタリング装置２７０への画像表示等を行う。
【００４７】
制御装置２９０は、露出制御を行うとともに、操作部２８０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、ＡＦＥ２３０、画像処理装置２４０、ＤＳＰ２５０、絞り２１３等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【００４８】
以下、本実施形態の光学系、画像処理装置の構成および機能について具体的には説明する。
【００４９】
次に、画像処理装置２４０のフィルタ処理について説明する。
本実施形態においては、光学系２１０により収束される光束を規則正しく分散する。このように光波面変調素子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、光学系２１０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。
前述したように、この規則的に分散した画像をデジタル処理により、光学系２１０を移動させずに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、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）といい、この処理を画像処理装置２４０において行う。
【００５０】
ここで、ＤＥＯＳの基本原理について説明する。
図１０に示すように、被写体の画像ｆがＤＥＯＳ光学系Ｈに入ることにより、ｇ画像が生成される。
これは、次のような式で表される。
【００５１】
（数１）
ｇ＝Ｈ＊ｆ
ただし、＊はコンボリューションを表す。
【００５２】
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。
【００５３】
（数２）
ｆ＝Ｈ-１＊ｇ
【００５４】
ここで、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。
ズームポジションをＺＰｎ，ＺＰｎ−１・・・とする。また、それぞれのＨ関数をＨｎ，Ｈｎ−１、・・・・とする。
各々のスポット像が異なるため、各々のＨ関数は、次のようになる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
この行列の行数および／または列数の違いをカーネルサイズ、各々の数字を演算係数とする。
ここで、各々のＨ関数はメモリに格納しておいても構わないし、ＰＳＦを物体距離の関数としておき、物体距離によって計算し、Ｈ関数を算出することによって任意の物体距離に対して最適なフィルタを作るように設定できるようにしても構わない。また、Ｈ関数を物体距離の関数として、物体距離によってＨ関数を直接求めても構わない。
【００５７】
本実施形態においては、図３に示すように、光学系２１０からの像を撮像素子２２０で受像して、絞り開放時には画像処理装置２４０に入力させ、光学系に応じた変換係数を取得して、取得した変換係数をもって撮像素子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ように構成している。
【００５８】
本実施形態においては、ＤＥＯＳ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。
【００５９】
画像処理装置２４０は、上述したように、撮像素子２２０による１次画像ＦＩＭを受けて、フィルタによるコンボリューション処理によって被写界深度を拡張する処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する。
【００６０】
画像処理装置１４０のＭＴＦ補正処理は、たとえば図１１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１１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１１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。
【００６１】
本実施形態においては、図１１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、図１２に示すように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１１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１２に示すようになる。
【００６２】
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。
【００６３】
このように、実施形態に係る撮像装置２００は、基本的に、１次画像を形成する光学系２１０および撮像素子２２０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１４０からなり、光学系システムの中に、波面成形用の光学素子を新たに設けるか、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を設けることにより、結像の波面を変形（変調）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２４０を通して高精細画像を得る画像形成システムである。
本実施形態では、撮像素子２２０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２４０で行う。
【００６４】
ここで、本実施形態における撮像装置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。
【００６５】
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、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、画像処理装置２４０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。
【００６６】
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。
【００６７】
図１３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１４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１５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。
【００６８】
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系よりも少なくなる。
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。
【００６９】
図１４に示した、位相板を持つ光学系のＯＴＦの絶対値（ＭＴＦ）はナイキスト周波数において０．１以上であることが好ましい。
なぜなら、図１５に示した復元後のＯＴＦを達成するためには復元フィルタでゲインを上げることになるが、センサのノイズも同時に上げることになる。そのため、ナイキスト周波数付近の高周波ではできるたけゲインを上げずに復元を行うことが好ましい。
通常の光学系の場合、ナイキスト周波数でのＭＴＦが０．１以上あれば解像する。
したがって、復元前のＭＴＦが０．１以上あれば復元フィルタでナイキスト周波数でのゲインを上げずに済む。復元前のＭＴＦが０．１未満であると、復元画像がノイズの影響を大きく受けた画像になるため好ましくない。
【００７０】
画像処理装置２４０の構成および処理について説明する。
【００７１】
画像処理装置２４０は、図３に示すように、生（ＲＡＷ）バッファメモリ２４１、二次元コンボリューション演算部２４２、記憶手段としてのカーネルデータ格納ＲＯＭ２４３、およびコンボリューション制御部２４４を有する。
【００７２】
コンボリューション制御部２４４は、コンボリューション処理のオンオフ、画面サイズ、カーネルデータの入れ替え等の制御を行い、制御装置２９０により制御される。
【００７３】
また、カーネルデータ格納ＲＯＭ２４３には、図１６、図１７、または図１８に示すように予め用意されたそれぞれの光学系の点像強度分布（ＰＳＦ）により算出されたコンボリューション用のカーネルデータが格納されており、制御装置２９０によって露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
なお、露出情報には、絞り情報が含まれる。
【００７４】
図１６の例では、カーネルデータＡは光学倍率（×１．５）、カーネルデータＢは光学倍率（×５）、カーネルデータＣは光学倍率（×１０）に対応したデータとなっている。
【００７５】
また、図１７の例では、カーネルデータＡは絞り情報としてのＦナンバ（２．８）、カーネルデータＢはＦナンバ（４）に対応したデータとなっている。
【００７６】
また、図１８の例では、カーネルデータＡは物体距離情報が１００ｍｍ、カーネルデータＢは物体距離が５００ｍｍ、カーネルデータＣは物体距離が４ｍに対応したデータとなっている。
【００７７】
図１９は、制御装置２９０の露出情報（絞り情報を含む）により切り替え処理のフローチャートである。
まず、露出情報（ＲＰ）が検出されコンボリューション制御部２４４に供給される（ＳＴ１０１）。
コンボリューション制御部２４４においては、露出情報ＲＰから、カーネルサイズ、数値演係数がレジスタにセットされる（ＳＴ１０２）。
そして、撮像素子２２０で撮像され、ＡＦＥ２３０を介して二次元コンボリューション演算部２４２に入力された画像データに対して、レジスタに格納されたデータに基づいてコンボリューション演算が行われ、演算され変換されたデータがカメラ信号処理部２５０に転送される（ＳＴ１０３）。
【００７８】
以下に画像処理装置２４０の信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについてさらに具体的な例について説明する。
【００７９】
図２０は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２０の例は露出情報に応じたフィルタカーネルを予め用意した場合のブロック図である。
【００８０】
画像処理装置２４０が露出情報検出部２５３から露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。二次元コンボリューション演算部２４２においては、カーネルデータを用いてコンボリューション処理を施す。
【００８１】
図２１は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２１の例は、画像処理装置２４０の最初にノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１を予め用意した場合のブロック図である。
【００８２】
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２においては、前記ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理（ＯＴＦ復元フィルタ処理）ＳＴ３を施す。
再度ノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、再度のノイズ処理ＳＴ４は省略することも可能である。
【００８３】
図２２は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２２の例は、露出情報に応じたＯＴＦ復元フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
【００８４】
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２は、ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ１１、カラーコンバージョン処理ＳＴ１２の後に、前記ＯＴＦ復元フィルタを用いてコンボリューション処理ＳＴ１３を施す。
再度ノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ１４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ１５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１１、ＳＴ１４は、いずれか一方のみでもよい。
【００８５】
図２３は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２３の例は、ノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
なお、再度のノイズ処理ＳＴ４は省略することも可能である。
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２においては、ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ２１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理ＳＴ２３を施す。
再度、露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ２４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ２５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ２１は省略することも可能である。
【００８６】
以上は露出情報のみに応じて二次元コンボリューション演算部２４２においてフィルタ処理を行う例を説明したが、たとえば被写体距離情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報と露出情報とを組み合わせることにより適した演算係数の抽出、あるいは演算を行うことが可能となる。
【００８７】
図２４は、被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【００８８】
撮像装置２００Ａは、図２４に示すように、コンボリューション装置４０１、カーネル・数値演算係数格納レジスタ４０２、および画像処理演算プロセッサ４０３を有する。
【００８９】
この撮像装置２００Ａにおいては、物体概略距離情報検出装置５００から読み出した被写体の物体距離の概略距離に関する情報および露出情報を得た画像処理演算プロセッサ４０３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、数値算係数格納レジスタ４０２に格納し、その値を用いて演算するコンボリューション装置４０１にて適正な演算を行い、画像を復元する。
本例においては、主被写体までの距離を、距離検出センサを含む物体概略距離情報検出装置５００により検出し、検出した距離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。
【００９０】
上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正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。
【００９１】
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。
【００９２】
図２４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。
【００９３】
変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２に被写体距離に応じて少なくとも位相板に相当する樹脂レンズ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４０３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５００により生成された情報に基づき、レジスタ４０２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４０１が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で選択された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【００９４】
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４０３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５００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４０２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４０１が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で得られレジスタ４０２に格納された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【００９５】
または、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２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。
そして、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５００により生成された距離情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３が、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２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４０１が、第２変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２から得られた変換係数と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３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。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態によれば、光波面変調素子２１３Ａの変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせていることから、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることができる。
これにより、コントラストが必要な状況と一般的な画像を必要とする状況とで最適化を行うことができる。
【００９７】
また、コンボリューション演算時に用いるカーネルサイズやその数値演算で用いられる係数を可変とし、図３に示す操作部２８０等の入力により知り、適性となるカーネルサイズや上述した係数を対応させることにより、倍率やディフォーカス範囲を気にすることなくレンズ設計ができ、かつ精度の高いコンボリュ−ションによる画像復元が可能となる利点がある。
また、難度が高く、高価でかつ大型化した光学レンズを必要とせずに、かつ、レンズを駆動させること無く、自然な画像を得ることができる利点がある。
そして、本実施形態に係る撮像装置２００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ＤＥＯＳの光学システムに使用することが可能である。
また、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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なくとも、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できる。
【０１０１】
また、図１６、図１７、および図１８のカーネルデータ格納ＲＯＭに関しても、光学倍率、Ｆナンバやそれぞれのカーネルのサイズ、物体距離の値に対して用いられるものとは限らない。また用意するカーネルデータの数についても３個とは限らない。
【０１０２】
なお、以上の説明においては、本発明の撮像装置が適用可能な電子機器として情報コード読取装置を例に説明したが、本発明の撮像装置は、たとえば携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯電子機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
【図２】情報コードを例を示す図である。
【図３】図１の情報コード読取装置に適用される撮像装置の構成例を示すブロックである。
【図４】本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成例を示す図であって、本実施形態に係る光学系においてレンズ全体での光波面変調素子（位相変調素子）と絞りに隣接した面での光波面変調を実現する構成例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る光波面変調素子と絞りとの関係を模式的に示す図である。
【図６】図５の第１位相面ＰＳ１および第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときのＭＴＦを示す図である。
【図７】図５の第１位相面ＰＳ１および第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときの光強度分布を示す図である。
【図８】切り替え絞りの例を示す図である。
【図９】可変絞りの例を示す図である。
【図１０】ＤＥＯＳの原理を説明するための図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】カーネルデータＲＯＭの格納データの一例（光学倍率）を示す図である。
【図１７】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（Ｆナンバ）を示す図である。
【図１８】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（物体距離）を示す図である。
【図１９】露出制御装置の光学系設定処理の概要を示すフローチャートである。
【図２０】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。
【図２１】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。
【図２２】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。
【図２３】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。
【図２４】被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２５】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２６】図２５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】
【０１０４】
２００・・・撮像装置、２１０・・・光学系、２１１・・・第１レンズ、２１２・・・第２レンズ、２１３・・・第３レンズ、２１４・・・絞り、２１５・・・第４レンズ、２２０・・・撮像素子、ＰＳ１・・・第１位相面、ＰＳ２・・・第２位相面、２３０・・・アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）、２４０・・・画像処理装置、２５０・・・カメラ信号処理部、２８０・・・操作部、２９０・・・制御装置、２４２・・・二次元コンボリューション演算部、２４３・・・カーネルデータＲＯＭ、２４４・・・コンボリューション制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用い、光学系を備えた撮像装置および電子機器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）、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等に用いられている。
【０００４】
図２５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２５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２６（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、伝達関数を用いたフィルタ処理を行うデジタルカメラの自動露出制御システムが提案されている（たとえば特許文献６参照）。
【０００７】
また、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの画像入力機能を持った装置においては、たとえば風景など、所望の映像とともに、バーコード等の近接静止画像を読み取ることが、極めて有用であることが多い。
バーコードの読み取りは、たとえば第一の例としてレンズを繰り出すオートフォーカスでピントを合わせる技術や、第二の例として深度拡張技術としては、たとえばカメラにおいて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がある。
さらに、ピントの合う被写界を増やす手法は、たとえば特許文献８に開示されている。
【０００８】
【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
【特許文献６】特開２００４−１５３４９７号公報
【特許文献７】特開２００４−３７７３３号公報
【特許文献８】特開２００２−２７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した各文献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はともかく、ズーム系やＡＦ系などのレンズでは、そ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。
換言すれば、従来の撮像装置においては、適正なコンボリューション演算を行うことができず、ワイド（Ｗｉｄｅ）時やテレ（Ｔｅｌｅ）時のスポット（ＳＰＯＴ）像のズレを引き起こす非点収差、コマ収差、ズーム色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。
【００１０】
また、バーコードリーダ等のコードリーダと一般撮影（デジタルカメラ）とでは画像に要求される性質が異なる。特に、深度拡張光学系を用いた場合ではその差が大きくなる。 たとえば、コードリーダ等では規則的な配列を解像できるような高めのコントラストが必要になり、ある程度のコントラストが得られれば画像のボケの影響は少ない。逆に一般撮影では視覚的なボケの影響は大きくなる。
【００１１】
本発明は、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることが可能な撮像装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点の撮像装置は、レンズと光波面変調素子を含む光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う。
【００１３】
好適には、前記絞りは、前記制限する部分が異なる複数種類の絞りを含む。
【００１４】
好適には、前記絞りは、前記制限する部分を可変とする可変絞りを含む。
【００１５】
好適には、前記撮像素子から得られる画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理装置を有し、前記画像処理装置は、前記絞りの状態に応じて、画像処理画像処理の有無または画像処理の内容を切り替える。
【００１６】
好適には、前記絞りは、前記光波面変調素子が前記絞り近傍に配置されている。
【００１７】
好適には、前記光波面変調素子の光波面変調機能および前記絞りの形状は、光軸に対して略回転対称となっている。
【００１８】
本発明の第２の観点は、撮像装置を有する電子機器であって、前記撮像装置は、レンズと光波面変調素子を含む光学系と、前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う。
【発明の効果】
【００１９】
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ことはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、情報コードの例を示す図である。
図３は、図１の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
なおここでは、本実施形態の撮像装置が適用可能な装置として、情報コード読取装置を例示している。
【００２２】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、図１に示すように、本体１１０がケーブル１１１を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物１２０に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード１２１を読み取り可能な装置である。
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図２（Ａ）に示すような、ＪＡＮコードのような１次元のバーコード１２２と、図２（Ｂ）および（Ｃ）に示すようなスタック式のＣＯＤＥ４９、あるいはマトリックス方式のＱＲコードのような２次元のバーコード１２３が挙げられる。
【００２３】
本実施形態に係る情報コード読取装置１００は、本体１１０内に、図示しない照明光源と、図３に示すような撮像装置２００とが配置されている。
撮像装置２００は、後で詳述するように、光学系に光波面変調素子を適用し、光波面変調素子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波面収差制御光学系システム、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）というシステムを採用し、ＪＡＮコードのような１次元のバーコードとＱＲコードのような２次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。
【００２４】
情報コード読取装置１００の撮像装置２００は、図３に示すように、光学系２１０、撮像素子２２０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）２３０、画像処理装置２４０、カメラ信号処理部２５０、画像表示メモリ２６０、画像モニタリング装置２７０、操作部２８０、および制御装置２９０を有している。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成を示す図である。
光学系２１０Ａは、被写体物体ＯＢＪを撮影した像を撮像素子２２０に供給する。また、光学系２１０Ａは、物体側から順に、第１レンズ２１１、第２レンズ２１２、第３レンズ２１３、絞り２１４、第４レンズ２１５、第５レンズ２１６が配置されている。
本実施形態の光学系２１０Ａは、第４レンズ２１５と第５レンズ２１６が接続されている。すなわち、本実施形態の光学系２１０Ａのレンズユニットは、接合レンズを含んで構成されている。
【００２６】
そして、本実施形態の光学系２１０Ａは、光波面変調素子を適用した光学系として構成されている。
本実施形態においては、光波面変調素子（位相変調素子）を用いることにより物体距離に応じたＯＴＦの変化を、光波面変調素子を持たない光学系よりも小さくする深度拡張光学系に対し、光波面変調素子の最適化を行う。
【００２７】
本実施形態においては、光波面変調素子は、単体にて光波面変調機能を発現するように形成されている。
第３レンズ２１３の撮像素子２２０側の面が所定の光波面変調機能を発現するような形状を有するように構成されている。
そして、この光波面変調面（たとえば位相変調面）２１３ａの近傍に絞り２１４が配置される。
本実施形態における絞り２１４は、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように、複数種類の絞りを含むもの、あるいは可変絞りにより構成される。
【００２８】
また、図４の例では、第３レンズ２１３の撮像面側の面の光軸を中心とした中央部が所定の曲率を持たせて凹状に形成されており、この形状により第３レンズ２１３は、光波面変調素子の機能を有している。
この光波面変調面２１３ａは凹状ではなく凸状に形成されていても光波面変調機能を発現することが可能な形状であればよい。
なお、たとえば液晶レンズのような、光波面変調機能の発現、非発現が外部に依存する（たとえば外部からの電圧印加）外部依存型光波面変調素子を用い、中央側に光波面変調面を形成し、端部側に光の通過を制限する面を形成することで端部側絞り機能を有するように構成することも可能である。
【００２９】
そして、本実施形態においては、光波面変調素子２１３の変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせている。
【００３０】
バーコードリーダ等のコードリーダと一般撮影（デジタルカメラ）とでは画像に要求される性質が異なる。特に、深度拡張光学系を用いた場合ではその差が大きくなる。
たとえば、コードリーダ等では規則的な配列を解像できるような高めのコントラストが必要になり、ある程度のコントラストが得られれば画像のボケの影響は少ない。逆に一般撮影では視覚的なボケの影響は大きくなる。
そこで、本実施形態においては、コードリーダ等の性質を考慮した光学系はコントラストを高めに設定するようにし、一般画像を得る場合とで光学系ではコントラストを抑え画像復元処理に適した全体で変動の少ないＭＴＦを得られる設定にすることができるように絞り２１４により光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように構成されている。
【００３１】
図５は、本実施形態に係る光波面変調素子と絞りとの関係を模式的に示す図である。
図５中、左側は第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合を示し、右側は第２位相面ＰＳ２のみを通過した場合を示している。
また、図６（Ａ）は図５の第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過したときのＭＴＦを示し、図６（Ｂ）は図５の第２の位相面ＰＳ２を通過したときのＭＴＦを示しいている。 また、図７（Ａ）は図５の第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過したときの光強度分布を、図７（Ｂ）は図５の第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときの光強度分布を示している。
なおここで、第２位相面ＰＳとは第１位相面ＳＰ１を含んだより広い面である第２位相面ＳＰ２を意味する。
【００３２】
本実施形態においては、光学系に配置されている光波面変調素子の変調（位相）面２１３ａの構成として、中心付近ではコントラストを重視した形状とにし、周辺部には距離の変動に対してＭＴＦの変動がすくなくなる変調面を構成する。
そうすることで、レンズ中心付近を光線が通過するように絞り径（開口径）を小さくした場合、位相変動（変化）の少ない部分を光が通過することでコントラストの高い画像を得る。
また、レンズ周辺部まで光線が通過するように絞り径（開口径）を大きくすれば位相変動（変化）の多い部分を光が通過することで距離によるＭＴＦ変動の少ない画像を得る。 その際の絞りには、上述したように、絞りを入替えるか可変式等の絞りの開口径を大きくすればよい。
【００３３】
図５に関連付けると、コントラストを重視した第１位相面ＰＳ１と、距離に対してＭＴＦの変動の少なくなる第２位相面ＰＳ２がある。
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合は、ＭＴＦの変動が緩やかで、第２位相面ＰＳ２を光線が通過するとＭＴＦが急峻に変化した後、変化量が少なくなる。
また、光線の強度分布を見ても第１位相面ＰＳ１のみを光線が通過した場合は、図７（Ａ）に示すように、ピーク幅に対し高く（強く）、逆に第２位相面ＰＳ２を光線が通過した場合は、図７（Ｂ）に示すように、ピーク幅に対し低い（弱い）。
この傾向の違いを基に画像処理の方式を変えることで、コントラストが必要な状況と一般的な画像を必要とする状況とで最適化を行うことができる。
ここでは、前者はコードリーダのような用途に有効と考えられ、後者は一般的な被写体を選ばない状況での撮影に有効と考えられる。
【００３４】
実用上では、たとえば携帯電話に内蔵されているカメラのようなものに応用が可能で、通常の撮影モードでは後者の状態、情報コードの読み取りモードに設定されたら後者の状態に、絞りを制御することのみで切替えることが可能である。
また、撮影モードの切り替えではなく、カメラ側で被写体が情報コードであることを認識したら、自動的に絞りの制御を切替える方法を用いることも可能である。
本実施形態の撮像装置を用いると、光学系を光軸方向に動かして切り替える通常の方法に比べて、駆動に求められる精度も高くなく、また光学系の光軸方向の厚みを抑えるのに有効である。
【００３５】
また、上述した例では、絞り径を変えて光束が通過する領域を第１位相面ＰＳ１と第２位相面ＰＳ２と言うように切替える方法を示したが、通常光学特性を持つ面と変調（位相）面との切り替えと言う方法も可能である。
たとえば、絞り径を小さくしたときに光束が通る光波面変調素子２１３Ａの光軸中心に近い部分（図５で第１位相面ＰＳ１と示された領域）は光波面変調機能を持たない面として、絞り径を大きくしたときにその周辺を含めた部分（図５で第２位相面ＰＳ２と示された領域）を光束が通過することで光波面変調機能を発現する構成とすることができる。
このとき、後段の画像処理の内容も、絞り径を小さくして光束が光波面変調機能を持たない面を通過する場合はピントの復元処理（分散画像を分散の無い画像にする）を含まず、絞り径を大きくして光束が光波面変調機能を持つ面を通過する場合はピントの復元処理を含むというように切り替えることも可能である。
【００３６】
以下に、絞りの構成例について説明する。
【００３７】
図８（Ａ）および（Ｂ）は、切り替え絞りの例を示す図であり、図８（Ａ）が円盤回転式の切り替え絞りの一例を示し、図８（Ｂ）が直進式の切り替え絞りの一例を示している。
【００３８】
円盤状の切り替え絞り板２１３１、または板状の切り替え絞り板２１３２に複数の穴２１３３，２１３４を形成し、切り替え絞り板２１３１、または板状の切り替え絞り板２１３２を光軸に垂直な方向に動かすことで、光波面変調素子２１３Ａに対する穴を切り替えて通過する光束を制御する。
円盤状の板の場合は回転させることで、長方形状の板の場合は長手方向にスライドさせることで複数の穴の切り替えを行う。
回転やスライドの制御は図示しないが、たとえばステッピングモータを動力源として、ギヤ等を介在させて減速して板状部材を駆動させることで可能となる。
穴は、円盤の場合は回転中心を軸に回転、長方形状の板の場合はスライドさせたときに光軸が通る軌跡上（図の一点鎖線上）に中心（重心）が存在するように形成する。
【００３９】
図９は、可変絞りの例を示す図である。
【００４０】
図９（Ａ）に示すように、光軸を中心に複数枚（図９の例では８枚）の絞り羽根２１３５を配置して、絞り羽根２１３５の回転中心を軸に各絞り羽根の回転角度を変えることによって、図９(Ａ)、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）のように絞りの径が可変となる。
回転角度によって、絞り径を自在に変えることができることが特徴である。
この例で絞り羽根を８枚用いているが、枚数が少ない場合に比べて多い場合の方が、絞りをより円形に近づけることができる。
【００４１】
以上、本実施形態に係る光学系の特徴的な構成、機能、効果について説明した。
以下に、撮像素子、画像処理部等の他の構成部分の構成、機能について説明する。
【００４２】
撮像素子２２０は、たとえば、図４に示すように、第５レンズ２１６側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）２２１と、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子の撮像面２２２が順に配置されている。
撮像光学系２１０Ａを介した被写体ＯＢＪからの光が、撮像素子２２０の撮像面２２２上に結像される。
なお、撮像素子２２０で撮像される被写体分散像は、光波面変調面２１３ａにより撮像素子２２０上ではピントが合わず、深度の深い光束とボケ部分が形成された像である。
そして、本実施形態においては、画像処理装置２４０にてフィルタ処理を加えることにより物体間の距離の解像を補完することができるように構成されている。
この光学系２１０Ａについては、後でさらに詳述する。
【００４３】
そして、図３に示すように撮像素子２２０は、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、アナログフロントエンド部２３０を介して画像処理装置２４０に出力するＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる。
図３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。
【００４４】
アナログフロントエンド部２３０は、タイミングジェネレータ２３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２３２と、を有する。
タイミングジェネレータ２３１では、撮像素子２２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成しており、Ａ／Ｄコンバータ２３２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、画像処理装置２４０に出力する。
【００４５】
信号処理部の一部を構成する画像処理装置（二次元コンボリューション手段）２４０は、前段のＡＦＥ２３０からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、二次元のコンボリューション処理を施し、後段のカメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０に渡す。
画像処理装置２４０、制御装置２９０の露出情報に応じて、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行う。なお、露出情報として絞り情報を含む。
画像処理装置２４０は、撮像素子２２０による複数の画像に対して、光学的伝達関数（ＯＴＦ）のレスポンスを向上させ、物体距離に応じた光学的伝達関数（ＯＴＦ）の変化をなくすようにフィルタ処理（たとえばコンボリューションフィルタ処理）を行う機能を有し、複数の物体距離に依存しながらも、深い被写界深度を得る。また、画像処理装置２４０は、最初のステップでノイズ低減フィルタリングを施す機能を有する。
画像処理装置２４０は、光学的伝達関数（ＯＴＦ）に対してフィルタ処理を行いコントラストを改善する処理を施す機能を有する。
画像処理装置２４０の処理については後でさらに詳述する。
【００４６】
カメラ信号処理部（ＤＳＰ）２５０は、カラー補間、ホワイトバランス、ＹＣｂＣｒ変換処理、圧縮、ファイリング等の処理を行い、メモリ２６０への格納や画像モニタリング装置２７０への画像表示等を行う。
【００４７】
制御装置２９０は、露出制御を行うとともに、操作部２８０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、ＡＦＥ２３０、画像処理装置２４０、ＤＳＰ２５０、絞り２１３等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【００４８】
以下、本実施形態の光学系、画像処理装置の構成および機能について具体的には説明する。
【００４９】
次に、画像処理装置２４０のフィルタ処理について説明する。
本実施形態においては、光学系２１０により収束される光束を規則正しく分散する。このように光波面変調素子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、光学系２１０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。
前述したように、この規則的に分散した画像をデジタル処理により、光学系２１０を移動させずに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、あるいは深度拡張光学系システム（ＤＥＯＳ：Ｄｅｐｔｈ Ｅｘｐａｎｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）といい、この処理を画像処理装置２４０において行う。
【００５０】
ここで、ＤＥＯＳの基本原理について説明する。
図１０に示すように、被写体の画像ｆがＤＥＯＳ光学系Ｈに入ることにより、ｇ画像が生成される。
これは、次のような式で表される。
【００５１】
（数１）
ｇ＝Ｈ＊ｆ
ただし、＊はコンボリューションを表す。
【００５２】
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。
【００５３】
（数２）
ｆ＝Ｈ-１＊ｇ
【００５４】
ここで、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。
ズームポジションをＺＰｎ，ＺＰｎ−１・・・とする。また、それぞれのＨ関数をＨｎ，Ｈｎ−１、・・・・とする。
各々のスポット像が異なるため、各々のＨ関数は、次のようになる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
この行列の行数および／または列数の違いをカーネルサイズ、各々の数字を演算係数とする。
ここで、各々のＨ関数はメモリに格納しておいても構わないし、ＰＳＦを物体距離の関数としておき、物体距離によって計算し、Ｈ関数を算出することによって任意の物体距離に対して最適なフィルタを作るように設定できるようにしても構わない。また、Ｈ関数を物体距離の関数として、物体距離によってＨ関数を直接求めても構わない。
【００５７】
本実施形態においては、図３に示すように、光学系２１０からの像を撮像素子２２０で受像して、絞り開放時には画像処理装置２４０に入力させ、光学系に応じた変換係数を取得して、取得した変換係数をもって撮像素子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ように構成している。
【００５８】
本実施形態においては、ＤＥＯＳ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。
【００５９】
画像処理装置２４０は、上述したように、撮像素子２２０による１次画像ＦＩＭを受けて、フィルタによるコンボリューション処理によって被写界深度を拡張する処理等を施して高精細な最終画像ＦＮＬＩＭを形成する。
【００６０】
画像処理装置１４０のＭＴＦ補正処理は、たとえば図１１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１１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１１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。
【００６１】
本実施形態においては、図１１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、図１２に示すように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１１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１２に示すようになる。
【００６２】
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。
【００６３】
このように、実施形態に係る撮像装置２００は、基本的に、１次画像を形成する光学系２１０および撮像素子２２０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１４０からなり、光学系システムの中に、波面成形用の光学素子を新たに設けるか、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を設けることにより、結像の波面を変形（変調）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２４０を通して高精細画像を得る画像形成システムである。
本実施形態では、撮像素子２２０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２４０で行う。
【００６４】
ここで、本実施形態における撮像装置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。
【００６５】
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、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、画像処理装置２４０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。
【００６６】
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。
【００６７】
図１３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１４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１５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。
【００６８】
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系よりも少なくなる。
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。
【００６９】
図１４に示した、位相板を持つ光学系のＯＴＦの絶対値（ＭＴＦ）はナイキスト周波数において０．１以上であることが好ましい。
なぜなら、図１５に示した復元後のＯＴＦを達成するためには復元フィルタでゲインを上げることになるが、センサのノイズも同時に上げることになる。そのため、ナイキスト周波数付近の高周波ではできるたけゲインを上げずに復元を行うことが好ましい。
通常の光学系の場合、ナイキスト周波数でのＭＴＦが０．１以上あれば解像する。
したがって、復元前のＭＴＦが０．１以上あれば復元フィルタでナイキスト周波数でのゲインを上げずに済む。復元前のＭＴＦが０．１未満であると、復元画像がノイズの影響を大きく受けた画像になるため好ましくない。
【００７０】
画像処理装置２４０の構成および処理について説明する。
【００７１】
画像処理装置２４０は、図３に示すように、生（ＲＡＷ）バッファメモリ２４１、二次元コンボリューション演算部２４２、記憶手段としてのカーネルデータ格納ＲＯＭ２４３、およびコンボリューション制御部２４４を有する。
【００７２】
コンボリューション制御部２４４は、コンボリューション処理のオンオフ、画面サイズ、カーネルデータの入れ替え等の制御を行い、制御装置２９０により制御される。
【００７３】
また、カーネルデータ格納ＲＯＭ２４３には、図１６、図１７、または図１８に示すように予め用意されたそれぞれの光学系の点像強度分布（ＰＳＦ）により算出されたコンボリューション用のカーネルデータが格納されており、制御装置２９０によって露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
なお、露出情報には、絞り情報が含まれる。
【００７４】
図１６の例では、カーネルデータＡは光学倍率（×１．５）、カーネルデータＢは光学倍率（×５）、カーネルデータＣは光学倍率（×１０）に対応したデータとなっている。
【００７５】
また、図１７の例では、カーネルデータＡは絞り情報としてのＦナンバ（２．８）、カーネルデータＢはＦナンバ（４）に対応したデータとなっている。
【００７６】
また、図１８の例では、カーネルデータＡは物体距離情報が１００ｍｍ、カーネルデータＢは物体距離が５００ｍｍ、カーネルデータＣは物体距離が４ｍに対応したデータとなっている。
【００７７】
図１９は、制御装置２９０の露出情報（絞り情報を含む）により切り替え処理のフローチャートである。
まず、露出情報（ＲＰ）が検出されコンボリューション制御部２４４に供給される（ＳＴ１０１）。
コンボリューション制御部２４４においては、露出情報ＲＰから、カーネルサイズ、数値演係数がレジスタにセットされる（ＳＴ１０２）。
そして、撮像素子２２０で撮像され、ＡＦＥ２３０を介して二次元コンボリューション演算部２４２に入力された画像データに対して、レジスタに格納されたデータに基づいてコンボリューション演算が行われ、演算され変換されたデータがカメラ信号処理部２５０に転送される（ＳＴ１０３）。
【００７８】
以下に画像処理装置２４０の信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについてさらに具体的な例について説明する。
【００７９】
図２０は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２０の例は露出情報に応じたフィルタカーネルを予め用意した場合のブロック図である。
【００８０】
画像処理装置２４０が露出情報検出部２５３から露出設定時に決まる露出情報を取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。二次元コンボリューション演算部２４２においては、カーネルデータを用いてコンボリューション処理を施す。
【００８１】
図２１は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２１の例は、画像処理装置２４０の最初にノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１を予め用意した場合のブロック図である。
【００８２】
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２においては、前記ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理（ＯＴＦ復元フィルタ処理）ＳＴ３を施す。
再度ノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、再度のノイズ処理ＳＴ４は省略することも可能である。
【００８３】
図２２は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２２の例は、露出情報に応じたＯＴＦ復元フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
【００８４】
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２は、ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ１１、カラーコンバージョン処理ＳＴ１２の後に、前記ＯＴＦ復元フィルタを用いてコンボリューション処理ＳＴ１３を施す。
再度ノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ１４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ１５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ１１、ＳＴ１４は、いずれか一方のみでもよい。
【００８５】
図２３は、信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。なお、簡単化のためにＡＦＥ等は省略している。
図２３の例は、ノイズ低減フィルタ処理のステップを有し、フィルタカーネルデータとして露出情報に応じたノイズ低減フィルタを予め用意した場合のブロック図である。
なお、再度のノイズ処理ＳＴ４は省略することも可能である。
露出設定時に決まる露出情報を露出情報検出部２５３より取得し、コンボリューション制御部２４４を通じてカーネルデータを選択制御する。
二次元コンボリューション演算部２４２においては、ノイズ低減フィルタ処理１ＳＴ２１を施した後、カラーコンバージョン処理ＳＴ２２によって色空間を変換、その後カーネルデータを用いてコンボリューション処理ＳＴ２３を施す。
再度、露出情報に応じたノイズ低減フィルタ処理２ＳＴ２４を行い、カラーコンバージョン処理ＳＴ２５によって元の色空間に戻す。カラーコンバージョン処理は、たとえばＹＣｂＣｒ変換が挙げられるが、他の変換でも構わない。
なお、ノイズ低減フィルタ処理ＳＴ２１は省略することも可能である。
【００８６】
以上は露出情報のみに応じて二次元コンボリューション演算部２４２においてフィルタ処理を行う例を説明したが、たとえば被写体距離情報、ズーム情報、あるいは撮影モード情報と露出情報とを組み合わせることにより適した演算係数の抽出、あるいは演算を行うことが可能となる。
【００８７】
図２４は、被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【００８８】
撮像装置２００Ａは、図２４に示すように、コンボリューション装置４０１、カーネル・数値演算係数格納レジスタ４０２、および画像処理演算プロセッサ４０３を有する。
【００８９】
この撮像装置２００Ａにおいては、物体概略距離情報検出装置５００から読み出した被写体の物体距離の概略距離に関する情報および露出情報を得た画像処理演算プロセッサ４０３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、数値算係数格納レジスタ４０２に格納し、その値を用いて演算するコンボリューション装置４０１にて適正な演算を行い、画像を復元する。
本例においては、主被写体までの距離を、距離検出センサを含む物体概略距離情報検出装置５００により検出し、検出した距離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。
【００９０】
上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正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。
【００９１】
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。
【００９２】
図２４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。
【００９３】
変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２に被写体距離に応じて少なくとも位相板に相当する樹脂レンズ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４０３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５００により生成された情報に基づき、レジスタ４０２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４０１が、係数選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で選択された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【００９４】
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４０３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５００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４０２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４０１が、変換係数演算手段としての画像処理演算プロセッサ４０３で得られレジスタ４０２に格納された変換係数によって、画像信号の変換を行う。
【００９５】
または、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２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。
そして、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５００により生成された距離情報に基づき、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３が、補正値記憶手段としてのレジスタ４０２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４０１が、第２変換係数記憶手段としてのレジスタ４０２から得られた変換係数と、補正値選択手段としての画像処理演算プロセッサ４０３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。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態によれば、光波面変調素子２１３Ａの変調面２１３ａ、および絞り２１４の形状が光軸に対して回転対称で連続した形状であり、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行うことができるように絞り２１４に調整機能を持たせていることから、光学系を簡単化でき、コスト低減を図ることができることはもとより、様々な用途や撮影条件に対応して適切な画質の良好な復元画像を得ることができる。
これにより、コントラストが必要な状況と一般的な画像を必要とする状況とで最適化を行うことができる。
【００９７】
また、コンボリューション演算時に用いるカーネルサイズやその数値演算で用いられる係数を可変とし、図３に示す操作部２８０等の入力により知り、適性となるカーネルサイズや上述した係数を対応させることにより、倍率やディフォーカス範囲を気にすることなくレンズ設計ができ、かつ精度の高いコンボリュ−ションによる画像復元が可能となる利点がある。
また、難度が高く、高価でかつ大型化した光学レンズを必要とせずに、かつ、レンズを駆動させること無く、自然な画像を得ることができる利点がある。
そして、本実施形態に係る撮像装置２００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ＤＥＯＳの光学システムに使用することが可能である。
また、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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なくとも、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できる。
【０１０１】
また、図１６、図１７、および図１８のカーネルデータ格納ＲＯＭに関しても、光学倍率、Ｆナンバやそれぞれのカーネルのサイズ、物体距離の値に対して用いられるものとは限らない。また用意するカーネルデータの数についても３個とは限らない。
【０１０２】
なお、以上の説明においては、本発明の撮像装置が適用可能な電子機器として情報コード読取装置を例に説明したが、本発明の撮像装置は、たとえば携帯電話機、ＰＤＡ等の携帯電子機器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施形態に係る情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
【図２】情報コードを例を示す図である。
【図３】図１の情報コード読取装置に適用される撮像装置の構成例を示すブロックである。
【図４】本実施形態に係る光学系を形成する撮像レンズユニットの基本構成例を示す図であって、本実施形態に係る光学系においてレンズ全体での光波面変調素子（位相変調素子）と絞りに隣接した面での光波面変調を実現する構成例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る光波面変調素子と絞りとの関係を模式的に示す図である。
【図６】図５の第１位相面ＰＳ１および第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときのＭＴＦを示す図である。
【図７】図５の第１位相面ＰＳ１および第２位相面ＰＳ２を光線が通過したときの光強度分布を示す図である。
【図８】切り替え絞りの例を示す図である。
【図９】可変絞りの例を示す図である。
【図１０】ＤＥＯＳの原理を説明するための図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】カーネルデータＲＯＭの格納データの一例（光学倍率）を示す図である。
【図１７】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（Ｆナンバ）を示す図である。
【図１８】カーネルデータＲＯＭの格納データの他例（物体距離）を示す図である。
【図１９】露出制御装置の光学系設定処理の概要を示すフローチャートである。
【図２０】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第１の構成例を示す図である。
【図２１】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第２の構成例を示す図である。
【図２２】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第３の構成例を示す図である。
【図２３】信号処理部とカーネルデータ格納ＲＯＭについての第４の構成例を示す図である。
【図２４】被写体距離情報と露出情報とを組み合わせる画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２５】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２６】図２５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】
【０１０４】
２００・・・撮像装置、２１０・・・光学系、２１１・・・第１レンズ、２１２・・・第２レンズ、２１３・・・第３レンズ、２１４・・・絞り、２１５・・・第４レンズ、２２０・・・撮像素子、ＰＳ１・・・第１位相面、ＰＳ２・・・第２位相面、２３０・・・アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）、２４０・・・画像処理装置、２５０・・・カメラ信号処理部、２８０・・・操作部、２９０・・・制御装置、２４２・・・二次元コンボリューション演算部、２４３・・・カーネルデータＲＯＭ、２４４・・・コンボリューション制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと光波面変調素子を含む光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、
前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う
撮像装置。
【請求項２】
前記絞りは、
前記制限する部分が異なる複数種類の絞りを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記絞りは、
前記制限する部分を可変とする可変絞りを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子から得られる画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理装置を有し、
前記画像処理装置は、
前記絞りの状態に応じて、画像処理の有無または画像処理の内容を切り替える
請求項１から３のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記絞りは、前記光波面変調素子が前記絞り近傍に配置されている
請求項１から４のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光波面変調素子の光波面変調機能および前記絞りの形状は、光軸に対して略回転対称となっている
請求項１から５のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像装置を有する電子機器であって、
前記撮像装置は、
レンズと光波面変調素子を含む光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、
前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う
電子機器。
【請求項１】
レンズと光波面変調素子を含む光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、
前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う
撮像装置。
【請求項２】
前記絞りは、
前記制限する部分が異なる複数種類の絞りを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記絞りは、
前記制限する部分を可変とする可変絞りを含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子から得られる画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理装置を有し、
前記画像処理装置は、
前記絞りの状態に応じて、画像処理の有無または画像処理の内容を切り替える
請求項１から３のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記絞りは、前記光波面変調素子が前記絞り近傍に配置されている
請求項１から４のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光波面変調素子の光波面変調機能および前記絞りの形状は、光軸に対して略回転対称となっている
請求項１から５のいずれか一に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像装置を有する電子機器であって、
前記撮像装置は、
レンズと光波面変調素子を含む光学系と、
前記光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光波面変調素子を通過する光束を制限し、当該制限する部分を変更可能な絞りと、を有し、
前記絞りを変更することによって、光波面変調機能の発現と非発現、もしくは光波面変調特性の切り替えを行う
電子機器。
【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２６】
【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２６】
【公開番号】特開２００９−１８１３６７（Ｐ２００９−１８１３６７Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９９８４（Ｐ２００８−１９９８４）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]