JP2003098426A - 撮影レンズ、その撮影レンズを用いたカメラ及びそのカメラにおける絞り - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数焦点光学系を用いても画質劣化を抑え、高
密度なバーコードの読み取り機能としても充分な性能を
安価に実現すること。 【解決手段】カメラの撮影レンズ１０を、所定の分光透
過特性を有する第１のレンズ部１０Ａと、当該所定の分
光透過特性とは実質的に異なる分光透過特性を有する第
２のレンズ部１０Ｂとを有してなり、且つ、上記第１の
レンズ部１０Ａ及び上記第２のレンズ部１０Ｂの何れか
一方が、照明用の光源１４によって照明された被写体か
らの反射光のみを透過するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常のカメラとし
ての遠点撮影と高密度バーコード等の読み取り用の近点
撮影とを可能とする撮影レンズ、及び、そのような撮影
レンズを用いたカメラ、並びに、そのカメラにおける絞
りに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、バーコードの利用範囲が飛躍的に
広がってきており、例えば、米国では、商品広告のペー
ジにバーコードを印刷した雑誌等の出版物が発行される
ようになってきている。この広告ページのバーコード
は、インターネット上の情報のアドレス即ちＵＲＬを数
値化したものであり、スキャナで当該バーコードを読み
取ることで、ＵＲＬと数値の関連を記録したデータベー
スへそのバーコードより読み取った数値を送信し、その
データベースでＵＲＬを取得して、そのアドレスに接続
することでインターネット上の広告ページに簡単にアク
セスできるようになっている。

【０００３】このような用途以外にも、バーコードは多
方面で利用されていることはいうまでもないが、このバ
ーコードの読取装置自体は高価であったり、操作性が良
くないといった理由から、あまり普及していないのが現
実である。

【０００４】現在、製品化されているバーコードスキャ
ナにおいては、装置の構造を簡単にし、操作の繁雑さを
無くすために、光学系のピント，絞り，焦点距離等を変
えないで用いるものが主流となっている。そのため、最
低必要な遠点物点と近点物点が観察できるように、明る
さ絞りを予め絞ってかなりの被写界深度を確保し、実用
となるようにしている。しかしながら、明るさと被写界
深度とは相反する関係にあり、今以上の深度を得ようと
すると明るさが減少し、逆に明るさを増せば深度が不足
となるという問題がある。

【０００５】また、従来から要求があり、近年も要望の
高い２次元バーコードや特開平６−２３１４６６号公報
に記載のドットコード等の高密度バーコードの読み取り
を実現するため、更なる近接撮像を実現する一方で、無
限遠物点にも焦点が合わせられる機能との複合等、新た
な技術的進展が望まれている。

【０００６】つまり、バーコードの読み取り機能だけで
なく、カメラとしての機能も合わせたものとしても商品
開発がなされているが、そのカメラとしては無限遠にま
でピントが合わせられ、コード読み取りスキャナとして
はかなりの近点にピントを合わせて高倍率に撮像ができ
るようになっていることが必要である。

【０００７】この場合、価格を上げずに被写界深度を増
大させるために複数焦点光学系の利用が考えられるが、
それにより撮像された画像にフィルタ処理を施す等の画
像処理技術を利用しても、カメラ機能としての画質の面
ではより高いレベルが望まれ、コスト的に上昇してしま
う傾向にある。

【０００８】一方、バーコード撮像系の構造と似たもの
として、自己照明を用いている内視鏡がある。この分野
でも過去に複数焦点光学系の採用が検討されており、こ
こでその内容について簡単に説明する。

【０００９】即ち、内視鏡においても被写体の明るさと
撮像可能範囲の問題が存在している。これを解決する手
段として、本発明と同一出願人による特公平７−１１９
８９３号公報の提案の方法が提案されている。周知のよ
うに、内視鏡は、自己照明を用いて被写体像即ち胃や腸
といった内臓の内部の画像を得ている。被写界深度とし
ては、遠点側は高々数十センチメートルであるが、内臓
の病変部を極力近接して高倍率で観察しようとすること
から近点側の被写界深度を確保するような工夫がなされ
ている。この時、自己照明下なので観察距離が近くなれ
ばなるほど被写体像が明るくなる。そこで、光源の光量
を調整するのではなく対物レンズの絞り径を入射光量に
応じて調整して適正な明るさを得ようという所謂オート
アイリス方式を用いれば、近接物体観察時には絞りが絞
られて被写界深度が増すため、オートアイリスの無いも
のに比べより近接物体に対してもピントの合った像が得
られるという利点がある。実際には、絞り径を連続的に
変化させるような機構を内視鏡先端に組み込むのが難し
いため、二段とか三段程度の絞り径の変更を不連続に行
うことになる。

【００１０】このようなオートアイリスを適用したカメ
ラは、図４の（Ａ）に示すように、可変絞り１の後方に
結像レンズ２と固体撮像素子３を配置して成るものであ
る。また、同図の（Ｂ）は、上記可変絞り１を取り出し
て示す図であり、該可変絞り１の部分（イ）は常時黒
で、部分（ハ）は常時透明である。そして、部分（ロ）
は透明か黒の状態となり、この部分が可変絞り作用を行
う部分となる。

【００１１】図４の（Ｃ）は、上記可変絞り１の開放状
態（Ｉ）と絞り込み状態（II）を示す図である。また、
図４の（Ｄ）は、オートアイリスの動作時のＦナンバー
と被写界深度との関係をグラフに示した図である。オー
トアイリスの無いものでは、開放状態（Ｉ）での深度し
か得られない。これに対して、オートアイリスの有るも
のでは、物体に近接した時には被写体が明るく照明され
るので、これが適切な光量になるよう絞りが絞られて、
絞込み状態（II）になり、その結果深度が増し、遠点側
から近点側にかけての観察範囲が広がっている。

【００１２】しかしながら、絞りが絞られるのは近接物
体の観察時であるので、遠点側の深度が伸びても何ら利
点は生せず、また、近点側の深度の延びΔは全く不十分
なものであるので、実用観察範囲が飛躍的に伸びたとは
言い難い。そこで、遠点側に伸びた深度を無駄にしない
ように、絞り込むと同時にピントの位置を近点に合わせ
ることにより実用観察範囲を飛躍的に広げることが考え
られた。

【００１３】その場合の移動については、従来より幾つ
かの方式が考案されてきている。例えば、図４の（Ｅ）
に示したように、結像レンズ２の位置を変える方式であ
る。これは、電磁力を用いて結像レンズ２を駆動した
り、圧電素子を用いたりする方式である。或いは、固体
撮像素子３を移動したりする方式についても、同様に考
えられてきた。

【００１４】しかしながら、装置の小型化が求められる
ような状態で、装置中にそれら機構を収めることは難し
く、また、駆動部を持つものは、信頼性が低いという欠
点もある。

【００１５】そこで、小型筐体の中に収納するのが容易
で信頼性も高く、実用的な明るさを確保しつつも広い実
用的観察範囲を確保でき、又は従来並の実用的観察範囲
を確保しつつも従来よりも明るい像が得られるようにし
た光学系を提供するために、レンズ面内の位置に応じて
焦点距離が変化する複数焦点レンズの利用が考え出され
たのである。

【００１６】開口の形状が可変である絞りとレンズとを
備えた光学系で、絞り位置近傍に配置されたレンズはそ
のレンズ面内の位置に応じて焦点距離が変化する複数焦
点レンズであり、つまり、瞳を同芯状に分割して夫々異
なる焦点距離とし、その分割領域と連動するように絞り
形状を変化させることによりピント位置を変化させ、オ
ートアイリス機構と連動しつつ、レンズ，受光面の位置
を変えることなく焦点位置が変えられるようにしたもの
である。

【００１７】またここで、高密度バーコードの読み取り
に関して従来の方法について簡単に説明する。

【００１８】非常に高密度のバーコードの読み取り方法
としては、高倍率の光学ユニットを利用してバーコード
と読取装置を近接させて読み取る方法が用いられてい
る。

【００１９】図４の（Ｆ）は、バーコードやドットコー
ドに近接して読み取る読取装置の先端部の構造例を示す
図である。

【００２０】記録媒体に印刷されたバーコードやドット
コードは、ＬＥＤで構成される光源４からの照明光を反
射し、鏡枠５により保持されたレンズ６で受光面に結像
され、同じ鏡枠５により上記受光面に保持されたエリア
センサ７で画像信号として取り込まれる。

【００２１】この読取装置の場合、外装部材が完全に覆
っているために外光は影響しない。つまり、撮像される
視野内は光源４の光が直接あたっているかまたは光反射
部材８によって間接的に照明されていることになる。

【００２２】電気信号として取り込まれた後の処理につ
いては説明を省略する。

【００２３】このようなバーコード読取装置において、
複数焦点光学系を利用する例としては、特許第３０５６
５９０号公報記載の方法が知られている。光学系の構成
としては前述した内視鏡の例と同様なものであるが、更
に、複数焦点光学系で撮像された画像信号にハイパスフ
ィルタを作用させることで性能を改善する方法が開示さ
れている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た内視鏡の例のようにオートアイリスを利用して絞り径
を変化させることで多焦点光学系の焦点距離を変化させ
るという従来の方式の場合、機械的に絞り径を変化させ
る機構や液晶絞りの利用が必要となり、コストが上昇し
てしまうだけでなく、消費電力の増大、全体形状の大き
さの増大という欠点をも有していた。

【００２５】また、特許第３０５６５９０号公報記載の
方法のように画質改善のためのハイパスフィルタ等を作
用させる場合は、画像処理部を必要とするので回路的に
大きくなるといった不具合を有していた。

【００２６】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
で、複数焦点光学系を用いても画質劣化を抑え、高密度
なバーコードの読み取り機能としても充分な性能を安価
に実現することが可能な撮影レンズ、その撮影レンズを
用いたカメラ及びそのカメラにおける絞りを提供するこ
とを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるカメラの撮影レンズは、所定の分光
透過特性を有する第１のレンズ部と、当該所定の分光透
過特性とは実質的に異なる分光透過特性を有する第２の
レンズ部と、を有してなることを特徴とする。

【００２８】即ち、本発明のカメラの撮影レンズによれ
ば、入射する光の分光特性によって異なる光学特性を１
つの光学ユニットで実現することができる。

【００２９】また、本発明によるカメラは、被写体を照
明するための照明用光源と、上記照明用光源によって照
明された被写体からの反射光を所定の受光面に結像させ
る撮影レンズとを具備したカメラであって、上記撮影レ
ンズは、所定の分光透過特性を有する第１のレンズ部
と、当該所定の分光透過特性とは実質的に異なる分光透
過特性を有する第２のレンズ部とを有してなり、且つ、
上記第１のレンズ部及び上記第２のレンズ部の何れか一
方が、上記照明用光源によって照明された被写体からの
反射光のみを透過するように構成されたことを特徴とす
る。

【００３０】即ち、本発明のカメラによれば、透過特性
と照明の放射特性とを最適に組み合わせることで照明用
光源の制御によって異なる被写体に焦点を合わせられる
ようになる。

【００３１】また、本発明によるカメラにおける絞り
は、被写体を照明するための照明用光源と、上記照明用
光源によって照明された被写体からの反射光を所定の受
光面に結像させる撮影レンズとを具備したカメラにおけ
る絞りであって、上記撮影レンズが、所定の分光透過特
性を有する第１のレンズ部と、当該所定の分光透過特性
とは実質的に異なる分光透過特性を有する第２のレンズ
部とを有してなるレンズであり、上記第１のレンズ部及
び上記第２のレンズ部の何れか一方の分光透過特性が、
上記照明用光源の分光放射特性と重なるとき、上記照明
用光源に対する照明の点灯有無によって、上記レンズを
透過する光束の量を調整することを特徴とする。

【００３２】即ち、本発明のカメラにおける絞りによれ
ば、透過特性と照明の放射特性とを最適に組み合わせる
ことで照明用光源の制御によって異なる被写体に焦点を
合わせられるようなカメラが実現できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３４】［第１の実施の形態］図１の（Ａ）は本発
明の第１の実施の形態に係る撮影レンズを用いたカメラ
の構成を示す図であり、このカメラは、通常のカメラ機
能と、自己照明を用いた高密度バーコードの読取装置の
機能とを備えるものである。

【００３５】即ち、このカメラにおいては、光学部材１
１とレンズ１２とから構成された撮影レンズの結像面
に、エリアセンサ１３の受光面１３Ａが配置されてい
る。ここで、上記光学部材１１は、詳細は後述するよう
に、ＬＥＤ等の光源１４と協働して絞りを構成する。ま
た、上記光学部材１１及びレンズ１２と、上記エリアセ
ンサ１３とは、鏡枠１５により保持されている。

【００３６】例えば、図１の（Ｂ）に示すように、光学
部材１１の中心部１１Ａが赤外線のみを透過し、その外
側の部分１１Ｂが可視光のみを透過するよう構成した場
合、光源１４として赤外線の照明を用いた観察では、同
図の左側にハッチングを付して示す状態のように、該光
学部材１１は絞り込まれた光学系として作用し、被写界
深度の深い画像を得ることが可能となる。一方、自然光
状態での撮像において、同図の右側にハッチングして示
すように、外側の部分１１Ｂが可視光線のみを透過する
ので、その絞りは実質的にＦ値が小さい絞りとなってい
て明るい像が得られる。このように、光学部材１１と光
源１４とを協働させることにより、機械的に動作する部
分をまったく持たずに実質的にＦ値を切り替えることが
可能な光学系を実現することができる。

【００３７】なお、特に図示はしていないが、上記エリ
アセンサ１３の後段には処理部が設けられており、この
処理部において、上記エリアセンサ１３で得られた画像
を処理して、記録媒体に記録したり不図示モニタに表示
したりすることを行うことで、通常のカメラとして機能
し、また、上記エリアセンサ１３で得られた画像を処理
して、高密度バーコードのデコードを行うことでバーコ
ードの読取装置として機能することができる。ここで、
本実施の形態のカメラは、上記処理部における処理の切
り替え用に機械的なスイッチ等を有してはおらず、上記
エリアセンサ１３で読み取られた画像の中からバーコー
ド信号が検出されたときに、自動的にバーコード読取装
置としての処理を実行するようなアルゴリズムを処理部
が備えるものである。勿論、機械的なスイッチ等により
カメラ機能とバーコード読取機能とを切り替えるように
しても良いことは言うまでも無い。

【００３８】このような構成のカメラにおいては、一般
的な画像を撮像している時には、図１の（Ｃ）に示すよ
うに、無限遠からの光路は撮影レンズ１０の周辺部を通
ってエリアセンサ１３の受光面１３Ａ上に結像する。

【００３９】即ち、上記レンズ１２は２焦点レンズであ
って、その中心部付近は近点に焦点が合うようになって
おり、それと同芯状で外側の部分は無限遠まで撮像可能
な遠点に焦点が合わせられるように構成されている。そ
して、このレンズ１２の光学的に絞りの位置に相当する
場所に配置された光学部材１１と該レンズ１２との関係
は、部分（ハ）を通った光はレンズの近点用の部分に入
射し、部分（ロ）を通った光はレンズの遠点用の部分に
入射するようになっている。

【００４０】この図１の（Ｃ）に示す状態（Ｉ）は、通
常の遠点撮像状態対物レンズ系と同じ焦点距離とＦナン
バーを有し、被写界深度も同様の値となっている。この
状態（Ｉ）は自然光下での撮影を想定しているので、被
写体は太陽光や図示しないストロボ等で照明されている
ことになる。

【００４１】ここで、光学的に絞りの位置に相当する場
所に配置された上記光学部材１１は、部分（ロ）は可視
光を透過し赤外光を遮蔽するように構成され、部分
（ハ）が赤外光を透過し可視光を遮蔽するように構成さ
れている。なお、部分（イ）は、遮光部であり、フレア
絞りを構成する。

【００４２】従って、この状態（Ｉ）では、部分（ロ）
のみが可視光を透過する状態になっているので、この部
分を通った光線束がレンズ１２の周辺部の焦点距離ｆの
長い部分を通ってエリアセンサ１３の受光面１３Ａ上に
結像している。

【００４３】一方、図１の（Ｄ）に示す状態（II）は、
バーコード撮像用の近点撮像状態対物レンズ系であり、
被写体が赤外線発光タイプのＬＥＤである光源１４によ
り照明された状態である。なお、バーコード（図示せ
ず）には、図１の（Ａ）のような外装によって光源１４
からの光以外は殆ど届いていない状態であることが好ま
しい。この時、光学部材１１の部分（ハ）が照明光の赤
外光を透過するようになっており且つ上記状態（Ｉ）で
透過領域であった部分（ロ）は被写体からの反射光であ
る赤外光を透過しなくなっているので、レンズ１２の近
点用の部分に入射した光、つまりバーコード（の記録さ
れた不図示媒体）からの反射光だけがエリアセンサ１３
の受光面１３Ａ上に結像することになる。

【００４４】而して、上記状態（Ｉ）を示す図１の
（Ｃ）において、図中網点を付して示す部分が遠点状態
からの光線が撮影レンズ１０を透過する部分を示してお
り、この部分が本発明でいう第１のレンズ部１０Ａに相
当する。一方、上記状態（II）を示す図１の（Ｄ）にお
いて、図中網点を付して示す部分が近点からの光線が撮
影レンズ１０を通過する部分であり、これが第２のレン
ズ部１０Ｂを構成する。

【００４５】一般的に、近点にピントを合わせた場合被
写界深度は狭くなる方向であるので、上記部分（ロ）の
面積に比べて上記部分（ハ）の面積の方を十分小さく設
定できるように上記状態（II）における光量を十分なも
のにするように光源１４を設定している。つまり、近接
による照明効率の向上を考慮して、結果として絞り込ん
だ状態となっているのでＦナンバーが大きくなり、焦点
位置が近点になると同時にＦナンバーが大きくなって深
度が深くなり、近接物体をより深い深度で観察できる。

【００４６】ここで、上記光学部材１１の分光透過率特
性を図２の（Ａ）で説明する。

【００４７】上記部分（ロ）の分光透過率特性は（ａ）
のようになっている。即ち、実質的に可視光のみを透過
するものである。これに対して、上記部分（ハ）の分光
透過率特性は（ｂ）のようになっている。即ち、実質的
に赤外光のみを透過するものである。このとき、光源１
４の放射する光の波長を分光透過率特性（ｂ）が含んで
いることになる（分光透過率特性（ｂ）は光源１４の分
光放射特性と重なっている）。

【００４８】なお、上記光学部材１１は、図１の（Ａ）
（及び図１の（Ｃ）,（Ｄ））では、厚みを持った透明
の平行平面板に上記のような分光透過率特性を持つよう
にコーティングを施して構成されている。この場合、コ
ーティング面はレンズ１２の焦点距離の変化する部分と
対応を付けるため、できるだけレンズ１２に近いことが
好ましい。

【００４９】更に望ましい例としては、図２の（Ｂ）に
示すように、レンズに直接コーティングすることで撮影
レンズ１０を構成しても良い。即ち、撮影レンズ１０の
中心側で短い焦点距離に対応する曲率部には、図２の
（Ａ）における（ｂ）の分光透過率特性で赤外光を透過
するようなフィルタ１６Ｂをコーティングにより形成
し、周辺部の焦点距離が長い曲率部では、図２の（Ａ）
における（ａ）のように可視光を透過する分光透過率特
性を持ったフィルタ１６Ａをコーティングにより形成す
るものである。

【００５０】即ち、図２の（Ｂ）は、単玉の撮影レンズ
１０による対物レンズの例であるが、周辺部を構成する
第１のレンズ部１０Ａと中心の近点撮影用の第２のレン
ズ部１０Ｂにおいて、これらが夫々開口がほぼ瞳面に相
当するということから、両者の瞳も概ね一致するという
ことになる。従って、夫々が瞳面によって図２の（Ａ）
における（ａ）と（ｂ）で表されるような分光透過率特
性に分けられていることになる。

【００５１】次に、光源１４とバーコードの記録されて
いる記録媒体との組み合わせの例について各ユニットで
の分光的状態を図２の（Ｃ）を用いて説明する。

【００５２】光源１４から放射される光が４種類の波長
λ１、λ２、λ３、λ４から構成されているとする。こ
のときの波長は、λ１＜λ２＜λ３＜λ４となってい
て、波長λ１及びλ２が可視光であり、波長λ３及びλ
４が赤外光であると仮定する。

【００５３】このような光源１４からの光がバーコード
の記録された媒体１７に照射され、バーコードの黒線部
（画線部）で全てが吸収され、非画線部（媒体１７の地
の部分）では波長λ１の光のみが吸収されたとする。こ
れにより、非画線部からの波長λ２、λ３、λ４の反射
光が光学部材１１に入射し、可視光である波長λ２以外
の光が透過する。この結果、エリアセンサ１３に入射し
た光は波長λ３及びλ４になる。エリアセンサ１３は、
分光感度的にλ３以下の波長の光にだけ感度があるとす
ると、結果として波長λ３の光だけで結像したのと同様
な信号出力が得られる。

【００５４】この波長λ３のように最終的にエリアセン
サ１３の出力として利用される光の波長が一般被写体の
撮像に殆ど影響の無い波長であれば良い。

【００５５】また、上記波長λ３が仮に可視光であって
も、その帯域（含まれる波長の幅）が非常に狭い場合で
あれば、ほぼ同様な効果が得られる。

【００５６】例えば、図２の（Ｂ）に示すようなレンズ
面にフィルタのコーティングされた撮影レンズ１０を例
にして説明する。この場合、近点用のフィルタ１６Ｂの
フィルタ透過特性が、赤色の６６０ｎｍの波長で半値幅
が１０ｎｍ未満の光だけを透過するような特性であると
すると、光源１４のＬＥＤにも６６０ｎｍの波長のデバ
イスを利用することで、ＬＥＤ照明下で観察する近点撮
像ではフィルタ１６Ｂの部分を通った光に関しては問題
がない。ここで、遠点用フィルタ１６Ａのフィルタ透過
特性が可視光をほとんど透過し６６０ｎｍの波長だけを
通さないようになっていれば、近点撮像時にはシャープ
な像が得られることになる。一方、遠点撮像時は、一般
被写体からの可視光全体にわたる帯域の光に対してフィ
ルタ１６Ｂ部を透過してきた６６０ｎｍ近傍の波長の光
だけがノイズとして画質を劣化させることになる。今、
近点用の開口の比率が開口全体の１０％程度だとする
と、瞳に入射する可視光の全ての波長の９０％がフィル
タ１６Ａ部を通ってエリアセンサ１３に結像する。この
時、フィルタ１６Ａ部を通って結像に寄与しなかった１
０％の光のうち、６６０ｎｍ近辺の光を除いた殆どの成
分に対しては吸収または反射されエリアセンサ１３に入
射しないが、６６０ｎｍ近傍の光だけがエリアセンサ１
３に非結像光として入射し、これが例えばフレア等の要
因となる。だが、このエネルギー量は全体からみると僅
かであり、画質への影響は無視できるレベルの軽微なも
のとなる。

【００５７】更に、フィルタ１６Ａ部の分光透過特性と
して、図２の（Ｄ）に（ａ）で示すように、完全に可視
光を透過するようなものとした場合は、遠点側の撮像に
関しては上述したように良好な画像が得られ、近点撮像
時には、６６０ｎｍの光が図２の（Ｄ）に（ｂ）で示す
ようなフィルタ特性を持つフィルタ１６Ｂ部を通って結
像することは変わりが無いが、上記フィルタ１６Ａ部も
透過してしまうためにその光がエリアセンサ１３に入射
することになる。但し、撮影レンズ１０のフィルタ１６
Ａ部とフィルタ１６Ｂ部の焦点距離が十分に離れている
場合には、近点からの反射光のうちフィルタ１６Ａ部を
透過した光は殆ど結像せずにフレアとなる。これは一般
的に画質は悪くなるのだが、近点撮像の目的であるバー
コードの読み取りに関しては、その画像を２値化閾値に
よって２値化することで読み取るので、その２値化閾値
を変えるだけで性能への影響は殆ど発生しないのであ
る。

【００５８】つまり、フィルタ１６Ａ部のフィルタ特性
としては特殊な波長カット特性を持たせなくても良いの
でコストを抑えられるという利点があり、バーコードの
画像がフィルタ１６Ａ部からの光によってコントラスト
が低下した状態で読み取られることになるが、そもそも
バーコードは２値化することが前提であるため影響は殆
ど無い。

【００５９】［第２の実施の形態］上記第１の実施の形
態は、複数焦点レンズ系が光軸に対して対称な焦点距離
が段階的に変化する領域を有する多段焦点レンズであ
り、その多段焦点レンズの中心側の領域が周辺側の領域
より収束作用が強くなっている場合について説明した
が、その逆、つまり、レンズの周辺部を短い焦点距離と
することでも同様の効果が得られる。

【００６０】レンズは、設計的には周辺部を通る光線ほ
ど収差が大きくなる傾向であり、従ってレンズの結像性
能として焦点距離の長いタイプのレンズと短いタイプの
レンズから得られる画像のどちらの画質を重視するかで
中心部に配置するレンズのタイプを決定することにな
る。

【００６１】即ち、図３の（Ａ）に示すように、中心部
１８がＣ18の位置を中心とするような曲率で、焦点距離
の長いレンズとなっていて、周辺部１９がＣ19の位置を
中心とする曲率の焦点距離が短いレンズとなっている場
合、長焦点側の画質を重視した設計ということになる。
また、図からも分かるように、曲率の変化する点での変
化が少ないので、加工がし易くできるという利点もあ
る。

【００６２】また、このようなレンズの場合も、図３の
（Ｂ）に示すように、レンズ面にフィルタを直接コーテ
ィングすることで、撮影レンズ１０を構成することがよ
り好ましい。

【００６３】［第３の実施の形態］上記第１の実施の形
態では、照明用の光源１４の分光放射特性に対するバー
コードの吸収のみを扱ってきたが、バーコードの画線部
に利用するインキの特性が蛍光を発するものの場合でも
同様の効果が得られる。

【００６４】即ち、図３の（Ｃ）に示すように、光源１
４の波長はλ１、λ２で構成され、バーコードに照射さ
れた上記波長のうち、画線部のインキが波長λ１の光を
吸収して赤外光（波長λ３、λ４）を発するような特性
を持っていた場合、媒体１７からの反射光及び放射光
は、画線部は波長λ２、λ３、λ４となり、非画線部は
波長λ２だけとなる。これらは、光学部材１１で波長λ
３、λ４だけが透過されて画線部からだけの光がエリア
センサ１３に到達し、前述したエリアセンサ１３の分光
感度特性によって波長λ３の光に関する信号が出力され
る。

【００６５】バーコードに外光が当たらないように外装
を構成することで、エリアセンサ１３に到達する光は画
線部からだけのものとすることができ、光学設計的には
軸外光の収差の影響を少なく出来たり、視野外光による
フレアの影響を少なく出来るなどのメリットがある。

【００６６】［第４の実施の形態］本第４の実施の形態
は、複数の光学系によりレンズ倍率の異なる光学系の画
像取り込みを一つのセンサで実現できるようにしたもの
である。

【００６７】これを、図３の（Ｄ）に示すような、バー
コード読み取り機能付きカメラを例にして説明する。

【００６８】二眼式で、遠点のカメラ撮像用のレンズ１
０Ａ’と近点のバーコード撮像用のレンズ１０Ｂ’を持
つ場合、夫々にエリアセンサを別に用いるのではなく、
一つのエリアセンサを利用するものである。

【００６９】図３の（Ｄ）では、レンズ１０Ａ’は遠点
撮像用の長焦点距離レンズであり、可視光を透過し且つ
赤外光をカットするようなコーティングがなされたレン
ズである。また、レンズ１０Ｂ’はバーコード読み取り
用の短焦点距離であり、バーコード読み取り面１７Ａに
ピントが合うようになっており、赤外放射ＬＥＤでなる
光源１４によってバーコードを照明した場合に、その反
射光の赤外線を透過し且つ可視光を透過しないようなコ
ーティングがなされている。

【００７０】これら二つのレンズ１０Ａ’，１０Ｂ’
は、一つの鏡枠１５に取り付けられており、エリアセン
サを共有している。つまり、何れも受光面１３Ａで図示
しない同一のエリアセンサで画像信号に変換されるよう
に構成してある。即ち、上記レンズ１０Ａ’の結像面に
おける光軸とレンズ１０Ｂ’の結像面における光軸とを
略一致させている。

【００７１】このバーコード読み取り機能付きカメラの
場合、一つのハウジングに上記機能を組み込むことで、
遠方撮像時には上側の光学系（レンズ１０Ａ’）を用
い、コード読み取り時には下向きの光学系（レンズ１０
Ｂ’）が用いられる。この時、下向きの被写体面（バー
コード読み取り面１７Ａ）とレンズ面と受光面１３Ａは
アオリ撮影の原理を用いている。即ち、上記３つの面が
１点２０で交差するように配置してある。こうすること
で、被写体面の何れの場所にもピントが合った画像を得
ることができる。

【００７２】［第５の実施の形態］次に、光源の無い場
合でも、前述の第１の実施の形態と同様な効果が得られ
る例について、図３の（Ｅ）を用いて説明する。

【００７３】本実施の形態においては、撮影レンズ１０
は、中心部の近点用領域に、可視光の一部である赤色光
のみを通すフィルタ２０Ｒがコーティングされており、
周辺部の遠点用領域に、青色光を透過するようなフィル
タ２０Ｂがコーティングされているものとする。

【００７４】このとき、物点２１には青色の光を発する
物体が配置されており、物点２２には赤色光を発するバ
ーコードが配置されているものとする。

【００７５】この場合は、物点２１の画像は撮影レンズ
１０の遠点用領域で受光面１３Ａに結像する。また、近
点の物点２２の画像はレンズ１０の中心よりの近点用領
域によって受光面１３Ａに結像される。

【００７６】上記２物点以外からの光が無いとすると、
何れの場合も物点からの光のみを結像するのでボケやフ
レアの影響が無い。これは発光タイプの物点だけでなく
ても構わない。

【００７７】例えば、黒色の紙に青、赤の反射特性を持
ったペンで書かれた画像であっても同様である。

【００７８】これは、特定の距離に存在する物体の分光
反射率特性が既知である場合、レンズの移動等のフォー
カシング機能が無くてもその両者にピントを合わせるこ
とができるようになるのである。

【００７９】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能なことは勿論である。

【００８０】撮影レンズ１０は、非球面レンズである
と、収差的にさらに有利である。

【００８１】また、レンズ作用のある凹面鏡やその他屈
折率分布型素材（例えば、セルフォックレンズ（商品
名））、回折を利用するような所謂フレネルレンズでも
構わない。

【００８２】更に、鏡の場合には、「レンズの分光透過
特性」ではなく、「鏡の分光反射特性」と置き換えても
まったく同様である。

【００８３】ここで、本発明の要旨をまとめると以下の
ようになる。

【００８４】（１） カメラの撮影レンズにおいて、所
定の分光透過特性を有する第１のレンズ部と、当該所定
の分光透過特性とは実質的に異なる分光透過特性を有す
る第２のレンズ部と、を有してなることを特徴とするカ
メラの撮影レンズ。

【００８５】即ち、入射する光の分光特性によって異な
る光学特性を１つの光学ユニットで実現することができ
る。

【００８６】（２） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部とを同芯状に配置したことを特徴とする（１）
に記載のカメラの撮影レンズ。

【００８７】即ち、レンズの上記異なる特性の領域毎に
光線の入射光の方向や角度によってその性能が大きく異
なることがなく安定した性能を示すようにできる。例え
ば、レンズの上下で半分づつの領域で結像性能が異なる
ような非同芯状の２重焦点レンズの場合だと、レンズの
絞りの前側で特性を異ならせた場合には上半分の領域の
特性は光軸より上側から入射した光に対して比較的良好
な結像性能となり、下側から入射した光の一部はケラレ
るといったことになり不具合を生じ易い。従って、画角
の広いレンズで２重焦点を実現する場合の領域の分割は
同芯状であることが望ましい。

【００８８】（３） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部との焦点距離を互いに異ならせたことを特徴と
する（１）又は（２）に記載のカメラの撮影レンズ。

【００８９】即ち、透過する光線の分光特性によって焦
点位置を変化させられるような光学系が実現できる。例
えば、ある特定の距離に存在する物体の分光反射率特性
が既知である場合、その物体のみを鮮明に結像させるこ
とができるようになる。

【００９０】（４） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部とを実質的に同一の瞳面を有する位置に配置し
たことを特徴とする（１）、（２）又は（３）に記載の
カメラの撮影レンズ。

【００９１】即ち、実質的に同一な位置に明るさ絞りを
配置することが可能となり、その絞り面に分光透過特性
の異なる領域及び焦点距離の異なる面を配置させること
ができる。

【００９２】例えば、図１の（Ｃ）及び（Ｄ）の構成の
ようにレンズ１２が単玉の場合、レンズの開口が瞳に相
当するので実質的にレンズの瞳に相当する位置まで近接
させた光学部材１１において分光透過率特性を異ならせ
ることで所謂瞳分割が行え、コンパクトな構成とするこ
とが可能となる。

【００９３】（５） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部との結像面における光軸を略一致させたことを
特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）に記載の
カメラの撮影レンズ。

【００９４】即ち、複数の光学系によりレンズ倍率の異
なる光学系の画像取り込みを一つのセンサで実現させる
ことができるようになる。

【００９５】（６） 上記カメラが所定の被写体を照明
するための照明用光源を具備するとき、上記第１のレン
ズ部及び上記第２のレンズ部の何れか一方の分光透過特
性を上記照明用光源の分光放射特性に応じて決定したこ
とを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）又は
（５）に記載のカメラの撮影レンズ。

【００９６】即ち、透過特性と照明の放射特性とを最適
に組み合わせることで照明用光源の制御によって焦点位
置を変化させられるような光学系が実現できる。

【００９７】（７） 被写体を照明するための照明用光
源と、上記照明用光源によって照明された被写体からの
反射光を所定の受光面に結像させる撮影レンズとを具備
したカメラにおいて、上記撮影レンズは、所定の分光透
過特性を有する第１のレンズ部と、当該所定の分光透過
特性とは実質的に異なる分光透過特性を有する第２のレ
ンズ部とを有してなり、且つ、上記第１のレンズ部及び
上記第２のレンズ部の何れか一方が、上記照明用光源に
よって照明された被写体からの反射光のみを透過するよ
うに構成されたことを特徴とするカメラ。

【００９８】即ち、透過特性と照明の放射特性とを最適
に組み合わせることで照明用光源の制御によって異なる
被写体に焦点を合わせられるようなカメラが実現でき
る。

【００９９】（８） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部とを同芯状に配置したことを特徴とする（７）
に記載のカメラ。

【０１００】即ち、レンズの上記異なる特性の領域毎に
光線の入射光の方向や角度によってその性能が大きく異
なることがなく安定した性能を示すようにできる。例え
ば、レンズの上下で半分づつの領域で結像性能が異なる
ような非同芯状の２重焦点レンズの場合だと、レンズの
絞りの前側で特性を異ならせた場合には上半分の領域の
特性は光軸より上側から入射した光に対して比較的良好
な結像性能となり、下側から入射した光の一部はケラレ
るといったことになり不具合を生じ易い。従って、画角
の広いレンズで２重焦点を実現する場合の領域の分割は
同芯状であることが望ましい。

【０１０１】（９） 上記第１のレンズ部と上記第２の
レンズ部との焦点距離を互いに異ならせたことを特徴と
する（７）又は（８）に記載のカメラ。

【０１０２】即ち、透過する光線の分光特性によって焦
点位置を変化させられるような光学系が実現できる。例
えば、ある特定の距離に存在する物体の分光反射率特性
が既知である場合、その物体のみを鮮明に結像させるこ
とができるようになる。

【０１０３】（１０） 上記第１のレンズ部と上記第２
のレンズ部とを実質的に同一の瞳面を有する位置に配置
したことを特徴とする（７）、（８）又は（９）に記載
のカメラ。

【０１０４】即ち、実質的に同一な位置に明るさ絞りを
配置することが可能となり、その絞り面に分光透過特性
の異なる領域及び焦点距離の異なる面を配置させること
ができる。

【０１０５】例えば、図１の（Ｃ）及び（Ｄ）の構成の
ようにレンズ１２が単玉の場合、レンズの開口が瞳に相
当するので実質的にレンズの瞳に相当する位置まで近接
させた光学部材１１において分光透過率特性を異ならせ
ることで所謂瞳分割が行え、コンパクトな構成とするこ
とが可能となる。

【０１０６】（１１） 上記第１のレンズ部と前記第２
のレンズ部との結像面における光軸を略一致させたこと
を特徴とする（７）、（８）、（９）又は（１０）に記
載のカメラ。

【０１０７】即ち、複数の光学系によりレンズ倍率の異
なる光学系の画像取り込みを一つのセンサで実現させる
ことができるようになる。

【０１０８】（１２） 被写体を照明するための照明用
光源と、上記照明用光源によって照明された被写体から
の反射光を所定の受光面に結像させる撮影レンズとを具
備したカメラにおける絞りであって、上記撮影レンズ
が、所定の分光透過特性を有する第１のレンズ部と、当
該所定の分光透過特性とは実質的に異なる分光透過特性
を有する第２のレンズ部とを有してなるレンズであり、
上記第１のレンズ部及び上記第２のレンズ部の何れか一
方の分光透過特性が、上記照明用光源の分光放射特性と
重なるとき、上記照明用光源に対する照明の点灯有無に
よって、上記レンズを透過する光束の量を調整すること
を特徴とするカメラにおける絞り。

【０１０９】即ち、透過特性と照明の放射特性とを最適
に組み合わせることで照明用光源の制御によって異なる
被写体に焦点を合わせられるようなカメラが実現でき
る。

【０１１０】（１３） 瞳の開口を分割して夫々異なる
焦点距離を持たせた複数焦点レンズと、照明用光源と、
被写体からの反射光を画像信号化するセンサとを備えた
コード読取装置において、上記複数焦点レンズは、絞り
の位置若しくはそれと光学的に共役な位置又は夫々の近
傍に配置され、第１の領域と第２の領域の少なくとも二
つ以上の異なった焦点距離を持つレンズ面を有してお
り、上記第２の領域は、上記第１の領域の第１の分光透
過特性とは異なる第２の分光透過特性を有し、上記照明
用光源からの放射光が被写体であるコードに照射され、
そこからの反射光が上記複数焦点レンズの上記第２の領
域を通過して上記センサに結像するとき、上記照明用光
源の分光放射特性と、コードの分光反射特性と、上記分
光透過特性の間に、所定の関係が成り立つようになって
いることを特徴とするコード読取装置。

【０１１１】即ち、コードを照射した光の吸収や蛍光等
による異なる波長の放射光がレンズ面に反射光として入
射され、そのうち第１の領域では反射光が透過せず、第
２の領域では透過してセンサ面に結像するように構成さ
れている。

【０１１２】この場合、コードから反射されてくる光は
上記第１の分光透過特性の波長の光を含まず、第２の分
光特性の波長の光を含むような関係であるので、結果と
してセンサにはコードからの光だけが結像することにな
り、フレアの無い解像度の高い画像が得られる。

【０１１３】（１４） 上記第１の分光透過特性は可視
光を通すような特性であり、カメラとして撮影した光は
第１の焦点距離を有するレンズで結像されることを特徴
とする（１３）に記載のコード読取装置。

【０１１４】即ち、第１の焦点距離はカメラ撮影用の焦
点距離となっている。

【０１１５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
複数焦点光学系を用いても画質劣化を抑え、高密度なバ
ーコードの読み取り機能としても充分な性能を安価に実
現することが可能な撮影レンズ、その撮影レンズを用い
たカメラ及びそのカメラにおける絞りを提供することが
できる。

【０１１６】また、その撮影レンズを用いたカメラは安
価で小型のシステムとしてバーコード読み取り機とカメ
ラの両方の機能を兼ね備えることが可能となる。

【０１１７】また、そのカメラにおける絞りに関して機
械的、電気的なエネルギーを使わずに実質的なＦ値の変
更を行うことができるものであり、特に、絞り面に入射
する光線の分光特性に応じて受動的にＦ値が変動するよ
うなデバイスとして機能する。この絞りを用いることで
低消費電力で小型の可変絞りが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る撮影
レンズを用いたカメラの構成を示す図、（Ｂ）は光学部
材の構成を説明するための図、（Ｃ）は遠点撮影時の光
路を説明するための図であり、（Ｄ）は近点撮影時の光
路を説明するための図である。

【図２】（Ａ）は光学部材の分光透過率特性を示す図、
（Ｂ）はレンズにフィルタを直接コーティングした撮影
レンズを示す図、（Ｃ）は光源とバーコードの記録され
ている記録媒体との組み合わせの例について各ユニット
での分光的状態を説明するための図であり、（Ｄ）は分
光透過率特性の別の例を示す図である。

【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る撮影
レンズに用いられるレンズを示す図、（Ｂ）はフィルタ
を直接コーティングした第２の実施の形態に係る撮影レ
ンズを示す図、（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態にお
ける光源とバーコードの記録されている記録媒体との組
み合わせの例について各ユニットでの分光的状態を説明
するための図、（Ｄ）は本発明の第４の実施の形態に係
る撮影レンズを用いたカメラの光学部材の構成を説明す
るための図であり、（Ｅ）は本発明の第５の実施の形態
に係る撮影レンズを用いたカメラの光学部材の構成を説
明するための図である。

【図４】（Ａ）は従来のオートアイリスを適用したカメ
ラの光学系を示す図、（Ｂ）はその可変絞りを示す図、
（Ｃ）は上記可変絞りの開放状態（Ｉ）と絞り込み状態
（II）を示す図、（Ｄ）はオートアイリスの動作時のＦ
ナンバーと被写界深度との関係をグラフに示した図、
（Ｅ）はピントの位置を近点に合わせるため結像レンズ
の位置を変える方式を説明する図であり、（Ｆ）はバー
コードに近接して読み取る従来の読取装置の先端部の構
造例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 撮影レンズ １０Ａ 第１のレンズ部 １０Ｂ 第２のレンズ部 １０Ａ’１０Ｂ’ レンズ １１ 光学部材 １１Ａ 中心部 １１Ｂ 外側の部分 １２ レンズ １３ エリアセンサ １３Ａ 受光面 １４ 光源 １５ 鏡枠 １６Ａ，１６Ｂ，２０Ｂ，２０Ｒ フィルタ １７ 媒体 １７Ａ バーコード読み取り面 １８ 中心部 １９ 周辺部 ２１，２２ 物点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｇ０２Ｂ 7/105 ２Ｈ０８７ 7/105 Ｇ０３Ｂ 7/08 ５Ｃ０２２ Ｇ０３Ｂ 7/08 7/18 7/18 9/02 Ｄ 9/02 11/00 11/00 15/00 Ｕ 15/00 15/02 Ｆ 15/02 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｚ Ｆターム(参考） 2H002 CC21 FB01 FB81 GA35 HA21 JA01 JA07 JA08 JA09 2H044 AE01 AG01 AJ04 AJ06 AJ07 BF01 DA01 DC00 GB00 2H048 CA05 CA12 CA14 CA20 CA22 CA23 CA24 2H080 BB51 CC02 2H083 AA01 AA02 AA03 AA10 AA11 AA17 AA21 AA26 AA31 AA32 AA41 AA51 2H087 KA00 KA02 LA01 PA01 PA17 PB01 QA11 QA31 RA01 RA28 RA31 RA42 RA43 RA44 RA45 RA47 5C022 AA00 AB12 AB15 AC54

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラの撮影レンズにおいて、 所定の分光透過特性を有する第１のレンズ部と、 当該所定の分光透過特性とは実質的に異なる分光透過特
   性を有する第２のレンズ部と、 を有してなることを特徴とするカメラの撮影レンズ。
2. 【請求項２】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部とを同芯状に配置したことを特徴とする請求項１に記
   載のカメラの撮影レンズ。
3. 【請求項３】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部との焦点距離を互いに異ならせたことを特徴とする請
   求項１又は２に記載のカメラの撮影レンズ。
4. 【請求項４】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部とを実質的に同一の瞳面を有する位置に配置したこと
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のカメラの
   撮影レンズ。
5. 【請求項５】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部との結像面における光軸を略一致させたことを特徴と
   する請求項１乃至４の何れかに記載のカメラの撮影レン
   ズ。
6. 【請求項６】 上記カメラが所定の被写体を照明するた
   めの照明用光源を具備するとき、上記第１のレンズ部及
   び上記第２のレンズ部の何れか一方の分光透過特性を上
   記照明用光源の分光放射特性に応じて決定したことを特
   徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のカメラの撮影
   レンズ。
7. 【請求項７】 被写体を照明するための照明用光源と、
   前記照明用光源によって照明された被写体からの反射光
   を所定の受光面に結像させる撮影レンズとを具備したカ
   メラにおいて、 前記撮影レンズは、所定の分光透過特性を有する第１の
   レンズ部と、当該所定の分光透過特性とは実質的に異な
   る分光透過特性を有する第２のレンズ部とを有してな
   り、且つ、 前記第１のレンズ部及び前記第２のレンズ部の何れか一
   方が、前記照明用光源によって照明された被写体からの
   反射光のみを透過するように構成されたことを特徴とす
   るカメラ。
8. 【請求項８】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部とを同芯状に配置したことを特徴とする請求項７に記
   載のカメラ。
9. 【請求項９】 前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ
   部との焦点距離を互いに異ならせたことを特徴とする請
   求項７又は８に記載のカメラ。
10. 【請求項１０】 前記第１のレンズ部と前記第２のレン
    ズ部とを実質的に同一の瞳面を有する位置に配置したこ
    とを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載のカメ
    ラ。
11. 【請求項１１】 前記第１のレンズ部と前記第２のレン
    ズ部との結像面における光軸を略一致させたことを特徴
    とする請求項７乃至１０の何れかに記載のカメラ。
12. 【請求項１２】 被写体を照明するための照明用光源
    と、前記照明用光源によって照明された被写体からの反
    射光を所定の受光面に結像させる撮影レンズとを具備し
    たカメラにおける絞りであって、 前記撮影レンズが、所定の分光透過特性を有する第１の
    レンズ部と、当該所定の分光透過特性とは実質的に異な
    る分光透過特性を有する第２のレンズ部とを有してなる
    レンズであり、前記第１のレンズ部及び前記第２のレン
    ズ部の何れか一方の分光透過特性が、前記照明用光源の
    分光放射特性と重なるとき、前記照明用光源に対する照
    明の点灯有無によって、前記レンズを透過する光束の量
    を調整することを特徴とするカメラにおける絞り。